JP2876575B2 - 半導体増幅器 - Google Patents
半導体増幅器Info
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- JP2876575B2 JP2876575B2 JP4037514A JP3751492A JP2876575B2 JP 2876575 B2 JP2876575 B2 JP 2876575B2 JP 4037514 A JP4037514 A JP 4037514A JP 3751492 A JP3751492 A JP 3751492A JP 2876575 B2 JP2876575 B2 JP 2876575B2
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- input
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- distributed constant
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は衛星通信、地上マイク
ロ波通信、移動体通信等に使用する準マイクロ波、マイ
クロ波帯の半導体増幅器に関するものである。
ロ波通信、移動体通信等に使用する準マイクロ波、マイ
クロ波帯の半導体増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図４は、例えば、昭和６３年電子情報通
信学会春期全国大会Ｃ−６４５“２０ＧＨｚ帯外囲器入
り電力ＧａＡｓ ＦＥＴ”で報告された従来の半導体増
幅器の等価回路であり、図において、１は入力端子、２
は出力端子、３は電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
と略す）、１０は入力側１／４波長分布定数線路、７は
出力側１／４波長分布定数線路である。
信学会春期全国大会Ｃ−６４５“２０ＧＨｚ帯外囲器入
り電力ＧａＡｓ ＦＥＴ”で報告された従来の半導体増
幅器の等価回路であり、図において、１は入力端子、２
は出力端子、３は電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
と略す）、１０は入力側１／４波長分布定数線路、７は
出力側１／４波長分布定数線路である。
【０００３】次に動作について説明する。入力端子１か
ら入力された準マイクロ波あるいはマイクロ波の信号は
ＦＥＴ３で増幅され出力端子２に出力される。ＦＥＴ３
の入力インピーダンスをＺｆｉ、電源インピーダンスを
５０オームとすると、入力側１／４波長分布定数線路１
０の特性インピーダンスＺ１は（２×５０×Ｚｆｉ）
1/2 、線路長は信号周波数で約１／４波長となるように
選ばれている。出力側についても同様にＦＥＴ３の出力
インピーダンスをＺｆｏ、負荷のインピーダンスを５０
オームとすると、出力側１／４波長分布定数線路の特性
インピーダンスＺ２は（２×５０×Ｚｆｏ）1/2 、線路
長は信号周波数において約１／４波長となる長さに選ば
れている。入力側１／４波長分布定数線路１０および出
力側１／４波長分布定数線路７の特性インピーダンス、
線路長を上記の様に設定すると、入力端子１から入力し
た信号はＦＥＴ３に有効に供給され、ＦＥＴ３の出力も
負荷に有効に出力されている。
ら入力された準マイクロ波あるいはマイクロ波の信号は
ＦＥＴ３で増幅され出力端子２に出力される。ＦＥＴ３
の入力インピーダンスをＺｆｉ、電源インピーダンスを
５０オームとすると、入力側１／４波長分布定数線路１
０の特性インピーダンスＺ１は（２×５０×Ｚｆｉ）
1/2 、線路長は信号周波数で約１／４波長となるように
選ばれている。出力側についても同様にＦＥＴ３の出力
インピーダンスをＺｆｏ、負荷のインピーダンスを５０
オームとすると、出力側１／４波長分布定数線路の特性
インピーダンスＺ２は（２×５０×Ｚｆｏ）1/2 、線路
長は信号周波数において約１／４波長となる長さに選ば
れている。入力側１／４波長分布定数線路１０および出
力側１／４波長分布定数線路７の特性インピーダンス、
線路長を上記の様に設定すると、入力端子１から入力し
た信号はＦＥＴ３に有効に供給され、ＦＥＴ３の出力も
負荷に有効に出力されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】大電力を得るためにＦ
ＥＴ素子のゲート幅を増大するとＦＥＴの入力インピー
ダンスは低下する。従来の半導体増幅器は、１／４波長
分布定数線路のみで、入力端から見込んだインピーダン
スが５０オームとなるようにするため、特性インピーダ
ンスが非常に低い（すなわち線路の幅が広い）１／４波
長分布定数線路を用いる必要があった。そのため回路が
大きくなる問題点があった。
ＥＴ素子のゲート幅を増大するとＦＥＴの入力インピー
ダンスは低下する。従来の半導体増幅器は、１／４波長
分布定数線路のみで、入力端から見込んだインピーダン
スが５０オームとなるようにするため、特性インピーダ
ンスが非常に低い（すなわち線路の幅が広い）１／４波
長分布定数線路を用いる必要があった。そのため回路が
大きくなる問題点があった。
【０００５】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、特性インピーダンスの高い（すなわち
線路幅の狭い）１／４波長分布定数線路を用いても入力
端から見込んだインピーダンスが５０オームとなり、整
合がとれるようにするもので、回路の小形化を目的とす
る。
なされたもので、特性インピーダンスの高い（すなわち
線路幅の狭い）１／４波長分布定数線路を用いても入力
端から見込んだインピーダンスが５０オームとなり、整
合がとれるようにするもので、回路の小形化を目的とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる半導体
増幅器は、特性インピーダンスの高い入力側１／４波長
分布定数線路を用いて小形化した場合においても増幅器
の入力側の整合がとれるようにするために、入力側１／
４波長分布定数線路と、それに並列に設ける一端を高周
波的に接地した抵抗で構成される。
増幅器は、特性インピーダンスの高い入力側１／４波長
分布定数線路を用いて小形化した場合においても増幅器
の入力側の整合がとれるようにするために、入力側１／
４波長分布定数線路と、それに並列に設ける一端を高周
波的に接地した抵抗で構成される。
【０００７】
【作用】この発明においては、増幅器の入力側の整合を
とるために必要な入力側１／４波長分布定数線路の幅が
小さくなり、回路が小形化される。
とるために必要な入力側１／４波長分布定数線路の幅が
小さくなり、回路が小形化される。
【０００８】
【実施例】実施例１．図１はこの発明の半導体増幅器の
構成を示す等価回路である。図において、４は抵抗、５
はキャパシタ、６は入力側高インピーダンス１／４波長
分布定数線路である。入力端子１から入力した信号は、
ＦＥＴ３で増幅され、出力端子２に出力される。キャパ
シタ５は抵抗４の一端を高周波的に接地するものであ
る。抵抗４の値および高インピーダンス１／４波長分布
定数線路６の特性インピーダンスは入力端で整合がとれ
るように選ぶ。
構成を示す等価回路である。図において、４は抵抗、５
はキャパシタ、６は入力側高インピーダンス１／４波長
分布定数線路である。入力端子１から入力した信号は、
ＦＥＴ３で増幅され、出力端子２に出力される。キャパ
シタ５は抵抗４の一端を高周波的に接地するものであ
る。抵抗４の値および高インピーダンス１／４波長分布
定数線路６の特性インピーダンスは入力端で整合がとれ
るように選ぶ。
【０００９】ＦＥＴ素子の入力インピーダンスをＺｆ
ｉ、抵抗４の値をＲ、電源インピーダンスを５０オーム
とすると、入力側のインピーダンス整合を実現するため
には、入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路
６の特性インピーダンスＺ１は以下のようにして求めら
れる。
ｉ、抵抗４の値をＲ、電源インピーダンスを５０オーム
とすると、入力側のインピーダンス整合を実現するため
には、入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路
６の特性インピーダンスＺ１は以下のようにして求めら
れる。
【００１０】今、ＦＥＴ３の入力インピーダンスをＺｆ
ｉ、入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路の
特性インピーダンスをＺＯとすると、入力端子側から入
力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路を見込ん
だインピーダンスＺｉｎ１は、 ＺＯ 2 ／Ｚｆｉ となる。入力端子１から２つの入力側高インピーダンス
１／４波長分布定数線路を見込むインピーダンスをＺｉ
ｎとすると、これはＺｉｎ１が２つ並列に接続された回
路を見たときのインピーダンスであり、以下の式で示さ
れる。 Ｚｉｎ＝ＺＯ 2 ／（２×Ｚｆｉ） 式（１） さらに、キャパシタ５が高周波に対して無視できるほど
十分大きな容量を持つものとすると、入力端子１から見
てＺｉｎとＲは並列回路を構成することになる。したが
って入力端子から見た増幅器のインピーダンスは、 １／（１／Ｚｉｎ＋１／Ｒ）＝ Ｚｉｎ×Ｒ／（Ｒ＋Ｚｉｎ） となり、これを電源インピーダンス５０オームと整合さ
せるためには、 ５０＝Ｚｉｎ×Ｒ／（Ｒ＋Ｚｉｎ） となる。したがって、 ５０Ｒ＋５０Ｚｉｎ＝Ｚｉｎ×Ｒ Ｚｉｎ×（Ｒ−５０）＝５０×Ｒ Ｚｉｎ＝５０×Ｒ／（Ｒ−５０） となる。式（１）を代入すると、入力側高インピーダン
ス１／４波長分布定数線路６の特性インピーダンスＺＯ
は、 （２×５０×Ｚｆｉ×Ｒ／（Ｒ−５０）） 1/2 となるように選ばれる。したがって、従来の１／４波長
分布定数線路に比べ（Ｒ／（Ｒ−５０）） 1/2 倍の特性
インピーダンスの分布定数線路を用いることになり、回
路を小形化できる。
ｉ、入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路の
特性インピーダンスをＺＯとすると、入力端子側から入
力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路を見込ん
だインピーダンスＺｉｎ１は、 ＺＯ 2 ／Ｚｆｉ となる。入力端子１から２つの入力側高インピーダンス
１／４波長分布定数線路を見込むインピーダンスをＺｉ
ｎとすると、これはＺｉｎ１が２つ並列に接続された回
路を見たときのインピーダンスであり、以下の式で示さ
れる。 Ｚｉｎ＝ＺＯ 2 ／（２×Ｚｆｉ） 式（１） さらに、キャパシタ５が高周波に対して無視できるほど
十分大きな容量を持つものとすると、入力端子１から見
てＺｉｎとＲは並列回路を構成することになる。したが
って入力端子から見た増幅器のインピーダンスは、 １／（１／Ｚｉｎ＋１／Ｒ）＝ Ｚｉｎ×Ｒ／（Ｒ＋Ｚｉｎ） となり、これを電源インピーダンス５０オームと整合さ
せるためには、 ５０＝Ｚｉｎ×Ｒ／（Ｒ＋Ｚｉｎ） となる。したがって、 ５０Ｒ＋５０Ｚｉｎ＝Ｚｉｎ×Ｒ Ｚｉｎ×（Ｒ−５０）＝５０×Ｒ Ｚｉｎ＝５０×Ｒ／（Ｒ−５０） となる。式（１）を代入すると、入力側高インピーダン
ス１／４波長分布定数線路６の特性インピーダンスＺＯ
は、 （２×５０×Ｚｆｉ×Ｒ／（Ｒ−５０）） 1/2 となるように選ばれる。したがって、従来の１／４波長
分布定数線路に比べ（Ｒ／（Ｒ−５０）） 1/2 倍の特性
インピーダンスの分布定数線路を用いることになり、回
路を小形化できる。
【００１１】たとえば、Ｒ＝１００Ωとすると（１００
／（１００−５０））1/2 ＝２1/2となり、約１．４倍
の特性インピーダンスの分布定数線路を用いることがで
き、従来の１／４波長分布定数線路に比べて線路幅の狭
いものを用いることができる。
／（１００−５０））1/2 ＝２1/2となり、約１．４倍
の特性インピーダンスの分布定数線路を用いることがで
き、従来の１／４波長分布定数線路に比べて線路幅の狭
いものを用いることができる。
【００１２】以上のように、この実施例では、インピー
ダンス変換機能を有する電力分配器により、入力電力を
複数の半導体素子に分配し、この半導体素子の出力をイ
ンピーダンス変換機能を有する電力合成器により合成す
る、高出力半導体増幅器において、電力合成回路を入力
端子と複数個の半導体素子を接続する複数本の信号周波
数で約１／４波長の長さの分布定数線路と、これらの分
布定数線路と並列に設ける一端を高周波的に接地した抵
抗で構成することを特徴とする高出力半導体増幅器を説
明した。
ダンス変換機能を有する電力分配器により、入力電力を
複数の半導体素子に分配し、この半導体素子の出力をイ
ンピーダンス変換機能を有する電力合成器により合成す
る、高出力半導体増幅器において、電力合成回路を入力
端子と複数個の半導体素子を接続する複数本の信号周波
数で約１／４波長の長さの分布定数線路と、これらの分
布定数線路と並列に設ける一端を高周波的に接地した抵
抗で構成することを特徴とする高出力半導体増幅器を説
明した。
【００１３】実施例２．図２は、この発明の他の実施例
である高出力増幅器の等価回路である。図中８は１／４
波長より短い分布定数線路である。９は先端開放線路で
ある。１／４波長より短い分布定数線路８、先端開放線
路９、抵抗４により、入力のインピーダンス整合を実現
する。
である高出力増幅器の等価回路である。図中８は１／４
波長より短い分布定数線路である。９は先端開放線路で
ある。１／４波長より短い分布定数線路８、先端開放線
路９、抵抗４により、入力のインピーダンス整合を実現
する。
【００１４】実施例３．入力側１／４波長分布定数線路
６、ＦＥＴ３、出力側１／４波長分布定数線路７の組を
２組以上並列に接続した場合でも、抵抗４、キャパシタ
５による同様な回路が可能である。図４は４組並列接続
の場合を示す。
６、ＦＥＴ３、出力側１／４波長分布定数線路７の組を
２組以上並列に接続した場合でも、抵抗４、キャパシタ
５による同様な回路が可能である。図４は４組並列接続
の場合を示す。
【００１５】
【発明の効果】この発明においては、入力整合回路に一
端が高周波的に短絡された抵抗を接続することにより、
入力側１／４波長分布定数線路の特性インピーダンスを
大きくし、線路幅を小さくできるので、回路を小形化で
きる。
端が高周波的に短絡された抵抗を接続することにより、
入力側１／４波長分布定数線路の特性インピーダンスを
大きくし、線路幅を小さくできるので、回路を小形化で
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例による半導体増幅器の等価
回路図である。
回路図である。
【図２】この発明の実施例２による半導体増幅器の等価
回路図である。
回路図である。
【図３】この発明の実施例３による半導体増幅器の等価
回路図である。
回路図である。
【図４】従来の半導体増幅器の回路図である。
１ 入力端子 ２ 出力端子 ３ ＦＥＴ ４ 抵抗 ５ キャパシタ ６ 入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路 ７ 出力側１／４波長分布定数線路 ８ １／４波長より短い分布定数線路 ９ 先端開放分布定数線路 １０ 入力側１／４波長分布定数線路
フロントページの続き (72)発明者 高木 直 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株 式会社 電子システム研究所内 (56)参考文献 特開 平３−250807（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−283202（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−253708（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−30626（ＪＰ，Ｕ) ソ連国特許発明1185449（ＳＵ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H03F 3/60 H01P 5/12 H03F 3/68
Claims (1)
- 【請求項１】 信号を入力する入力端子と、 信号を増幅する複数の半導体素子と、 所定の特性インピーダンスを有し、上記入力端子と上記
複数の半導体素子を接続する複数の分布定数線路と、 上記複数の分布定数線路と並列に設けられ、一端を高周
波的に接地した抵抗とを備え、 特性インピーダンスの高い分布定数線路を用いても抵抗
を設けることにより、入力端子から見込んだインピーダ
ンスの整合をとることを特徴とする半導体増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037514A JP2876575B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 半導体増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037514A JP2876575B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 半導体増幅器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235666A JPH05235666A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2876575B2 true JP2876575B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=12499649
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4037514A Expired - Fee Related JP2876575B2 (ja) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | 半導体増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2876575B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE37377E1 (en) | 1992-10-09 | 2001-09-18 | Asahi Glass Company, Ltd. | LCD device including an illumination device having a polarized light separating sheet between a light guide and the display |
| CN116130912B (zh) * | 2023-04-17 | 2023-06-13 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种功率传输系统 |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP4037514A patent/JP2876575B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05235666A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |