JP2900926B2

JP2900926B2 - 電力増幅器

Info

Publication number: JP2900926B2
Application number: JP9298648A
Authority: JP
Inventors: 力吉川
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1997-10-30
Filing date: 1997-10-30
Publication date: 1999-06-02
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: JPH11135979A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波の電力増幅器
に関し、特に出力電力の周波数特性の改善された電力増
幅器に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来用いられていたこの種の電力増幅器
には、一般に図６にて示す構成のものが採用されてい
た。図６は従来例の電力増幅器の部分断面斜視図であ
り、図７は従来例の電力増幅器の電源供給用導線の高周
波のループの状態を示す模式的部分断面図であり、図８
は従来の電力増幅器の高周波出力の周波数特性を示すグ
ラフである。

【０００３】図中符号２０１はトランジスタ、２０２は
高周波入力パターン、２０３は高周波入力端子、２０４
は高周波出力パターン、２０５は高周波出力端子、２０
６はＧＮＤパターン、２１３、２１４はバイパスコンデ
ンサ、２１５はチップボリューム、２１６は電源供給用
パターン、２１７はバイアス供給用パターン、２１８は
プリント基板、２１９はヒートシンク、２２０はシャー
シ、２２４は電源供給用外部導線、２２８はバイアス電
源供給用外部導線、２２９は貫通型コンデンサ（電源供
給側）、２３０は貫通型コンデンサ（バイアス側）、２
３１は電源供給用導線、２３２はバイアス電源供給用導
線である。

【０００４】まず最初に、従来の技術について説明す
る。図６に示されるように、プリント基板２１８上に、
高周波入力パターン２０２、高周波出力パターン２０
４、電源供給用パターン２１６、バイアス供給用パター
ン２１７、およびＧＮＤパターン２０６とが形成されて
おり、トランジスタ（またはＦＥＴ）２０１とバイパス
コンデンサ２１３、２１４と、シャーシ２２０に取り付
けられている貫通型コンデンサ２２９，２３０と、チッ
プボリウム２１５と、ヒートシンク２１９と、外部電源
からの電源供給用外部導線２２４と、外部電源からのバ
イアス電源供給用外部導線２２８と、電源供給用導線２
３１、バイアス電源供給用導線２３２とにより構成され
ている。

【０００５】トランジスタ（またはＦＥＴ）２０１のベ
ース（またはゲート）端子、コレクタ（またはドレイ
ン）端子は、それぞれ高周波入力パターン２０２と高周
波出力パターン２０４に接続される。

【０００６】高周波入力パターン２０２のトタンジスタ
２０１のベース（またはゲート）端子に接続されている
側と逆の端は、高周波入力端子２０３に接続され、高周
波出力パターンのトタンジスタ２０１のコレクタ（また
はドレイン）端子に接続されている側と逆の端は、高周
波出力端子２０５に接続されている。

【０００７】外部電源からの電源供給用外部導線２２
４，外部電源からのバイアス電源供給用外部導線２２８
は、それぞれシャーシ２１８に取り付けられている貫通
型コンデンサ２２９，２３０の一方の内導体に接続され
ており、反対側の内導体には、電源供給用導線２３１、
バイアス電源供給用導線２３２が接続されている。電源
供給用導線２３１、バイアス電源供給用導線２３２は、
それぞれ電源供給用パターン２１６、バイアス供給用パ
ターン２１７に接続されている。

【０００８】次に動作を説明する。従来の技術では、高
周波入力端子２０３より入力された高周波は、高周波入
力パターン２０２を通り、トランジスタ（またはＦＥ
Ｔ）２０１において増幅される。トランジスタ（または
ＦＥＴ）２０１で増幅された高周波は高周波出力パター
ン２０４を通り高周波出力端子２０５より出力される。
トランジスタ（またはＦＥＴ）２０１は、外部電源から
の電源供給用外部導線２２４、バイアス電源供給用外部
導線２２８から貫通型コンデンサ２２９、２３０、電源
供給用導線２３１、バイアス電源供給用導線２３２を通
り、電源供給用パターン２１６、バイアス供給用パター
ン２１７に電源が供給されることにより動作する。イン
ダクタンスの役割をするショートスタブである電源供給
パターン２１６、バイアス供給用パターン２１７とバイ
パスコンデンサ２１３、２１４によりローパスフィルタ
を形成し、高周波が高周波入力パターンへリークしない
ようにしている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】次に、従来の技術の問
題点について説明する。第１に、従来の技術では、図８
に示すように高周波出力の周波数特性にうねりが生ず
る、ということである。その理由は、次の通りである。

【００１０】インダクタンスの役割をするショートスタ
ブである電源供給用パターン２１６、バイアス供給用パ
ターン２１７とバイパスコンデンサ２１３、２１４によ
るローパスフィルタで高周波をカットするが、高周波の
リークを完全に“０”にできないため、電源供給用導線
２３１を高周波が通り、図７のような電気力線が生じ、
高周波入力パターン２０２に輻射してしまう。これによ
り図７に示すような高周波のループができる。輻射され
た高周波と高周波入力端子２０３より入力された高周波
の位相は周波数により異なるため、図８のグラフのよう
に、高周波出力の周波数特性にうねりが生じる。

【００１１】第２に、従来の技術では、外部電源からの
電源供給用外部導線２２４およびバイアス電源供給用外
部導線２２８の電力増幅回路へのつなぎ込みが容易でな
いということである。その理由は、外部電源からの電源
供給用外部導線２２４およびバイアス電源供給用外部導
線２２８の電力増幅回路へのつなぎ込みが、貫通型コン
デンサ２２９、２３０に、直接はんだ付けしなければな
らないからである。

【００１２】本発明の目的は、出力電力の周波数特性に
うねりがなく、外部電源のつなぎ込みの容易な並列に接
続された電力増幅回路を有する電力増幅器を提供するこ
とにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の電力増幅器は、
高周波入力パターンと、高周波出力パターンと、バイア
ス供給用パターンと電源供給用パターンとＧＮＤパター
ンとが表面に形成されたプリント基板の表面にトランジ
スタが配設され、前記バイアス供給用パターンと前記電
源供給用パターンとのそれぞれに貫通型コンデンサを経
由して外部電源が供給される電力増幅回路を有する電力
増幅器において、貫通型コンデンサが、いずれもバイア
ス供給用パターンと電源供給用パターンの近傍にプリン
ト基板を貫通して配設され、貫通型コンデンサの一方の
内導体がそれぞれバイアス供給用パターンと電源供給用
パターンとに接続され、他方の内導体がプリント基板の
裏面側で外部電源に接続されている。

【００１４】貫通型コンデンサの内導体に供給される外
部電源は、プリント基板の裏面と対向して配設された基
板に形成された電源供給用パターンを経由して内導体に
接続されている事が好ましく、貫通型コンデンサは、内
導体の一つが基板に形成された電源供給用パターンの接
続部にはんだ付けされることによって固定されているこ
とが好ましく、電源供給用外部導線が、基板に形成され
た電源供給用パターンにコネクタを介して着脱自在に接
続されていることが好ましい。

【００１５】また、電力増幅回路が複数並列に形成され
ていてもよく、トランジスタがバイポーラトランジスタ
であり、そのバイポーラトランジスタのベースが高周波
入力パターンに接続され、コレクタが高周波出力パター
ンに接続されていてもよく、トランジスタが電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）であり、その電界効果トランジス
タのゲートが高周波入力パターンに接続され、ドレイン
が高周波出力パターンに接続されていてもよい。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の形態
の電力増幅器の部分断面斜視図である。図２は本発明の
実施の形態の電力増幅器の部分断面図であり、（ａ）は
図１のＸ−Ｘ断面，（ｂ）は図１のＹ−Ｙ断面である。
図３は本発明の実施の形態の電力増幅器の電源供給用パ
ターンの上面図であり、（ａ）は電源供給用基板であ
り、（ｂ）はバイアス電源供給用基板である。図４は本
発明の実施の形態の電力増幅器の電源供給用導線の高周
波のループの状態を示す模式的部分断面図であり、図５
は本発明の実施の形態の電力増幅器の高周波出力の周波
数特性を示すグラフである。

【００１７】図中符号１０１はトランジスタ、１０２は
高周波入力パターン、１０３は高周波入力端子、１０４
は高周波出力パターン、１０５は高周波出力端子、１０
６はＧＮＤパターン、１０７ははんだ付けタイプ貫通型
コンデンサ（電源供給側）、１０８ははんだ付けタイプ
貫通型コンデンサ（バイアス側）、１０９〜１１２は貫
通型コンデンサの内導体、、１１３、１１４はバイパス
コンデンサ、１１５はチップボリューム、１１６は電源
供給用パターン、１１７はバイアス供給用パターン、１
１８はプリント基板、１１９はヒートシンク、１２０は
シャーシ、１２１は電源供給用基板、１２２、１２６は
コネクタ、１２３は外部電源からの電源供給用パター
ン、１２４は外部電源からの電源供給用外部導線、１２
５は外部電源からのバイアス電源供給用基板、１２７は
外部電源からのバイアス電源供給用パターン、１２８は
バイアス電源供給用外部導線、１３３はコネクタのピン
と外部電源からの電源供給用パターンとの接続パターン
（電源供給側）、１３４は貫通型コンデンサと外部電源
からの電源供給用パターンとの接続パターン（電源供給
側）、１３５はコネクタのピンと外部電源からの電源供
給用パターンとの接続パターン（バイアス側）、１３６
は貫通型コンデンサと外部電源からの電源供給用パター
ンとの接続パターン（バイアス側）である。

【００１８】まず最初に本発明の構成の特徴について述
べる。図１に示すように、プリント基板１１８上に、高
周波入力パターン１０２、高周波出力パターン１０４、
電源供給用パターン１１６、バイアス供給用パターン１
１７、およびＧＮＤパターン１０６とが形成されてお
り、トランジスタ（またはＦＥＴ）１０１とバイパスコ
ンデンサ１１３、１１４と、はんだ付けタイプ貫通型コ
ンデンサ１０７、１０８と、チップボリウム１１５と、
ヒートシンク１１９と、電源供給用パターン１２３、１
２７が形成されている電源供給用基板１２１、１２５
と、外部電源からの電源供給用導線１２４、１２８と電
源供給用パターン１２３、１２７とを接続するためのコ
ネクタ１２２、１２６とにより構成されている。

【００１９】トランジスタ（またはＦＥＴ）１０１のベ
ース（またはゲート）端子、コレクタ（またはドレイ
ン）端子は、それぞれ高周波入力パターン１０２と高周
波出力パターン１０４に接続される。

【００２０】高周波入力パターン１０２のトタンジスタ
１０１のベース（またはゲート）端子に接続されている
側と逆の端は、高周波入力端子１０３に接続され、高周
波出力パターンのトタンジスタ１０１のコレクタ（また
はドレイン）端子に接続されている側と逆の端は、高周
波出力端子１０５に接続されている。

【００２１】電源供給側のはんだ付けタイプ貫通型コン
デンサ１０７の一方の内導体１１０の端は、プリント基
板１１８を貫通して電源供給用基板１２１に形成された
電源供給用パターン１２３の接続用パターン１３４上に
はんだ付けされて固定されており、そのはんだ付けタイ
プ貫通型コンデンサ１０７の内導体の他方の端１０９
は、電源供給用パターン１１６に接続されている。

【００２２】そして、電源供給用パターン１２３は、コ
ネクタ１２２によって電源供給用外部導線１２４に着脱
自在に接続されている。なお、外部電源からの電源供給
用パターン１２３は、図３（ａ）のように、１対１の関
係でコネクタ１２２のピンに接続されている。

【００２３】また、バイアス側のはんだ付けタイプ貫通
型コンデンサ１０８の一方の内導体１１２の端は、プリ
ント基板１１８を貫通してバイアス電源供給用基板１２
５に形成されたバイアス電源供給用パターン１２７の接
続用パターン１３６上にはんだ付けされて固定されてお
り、そのはんだ付けタイプ貫通型コンデンサ１０８の内
導体の他方の端１１１は、バイアス供給用パターン１１
７に接続されている。

【００２４】そして、バイアス電源供給用パターン１２
７は、コネクタ１２６によって、外部電源からのバイア
ス電源供給用外部導線１２８に着脱自在に接続されてい
る。なお、外部電源からの電源供給用パターン１２７
は、図３（ｂ）に示すように、１対１の関係でコネクタ
１２６のピンに接続されている。

【００２５】本実施の形態では電源供給用外部導線１２
４およびバイアス電源供給用外部導線１２８は、コネク
タ１２２、１２５を介して電源供給用パターン１２３お
よびバイアス電源供給用パターン１２７に接続され、電
源供給用パターン１２３およびバイアス電源供給用パタ
ーン１２７を介して内導体１１０、１１２に接続される
こととしたが、電源供給用外部導線１２４およびバイア
ス電源供給用外部導線１２８は、直接電源供給用パター
ン１２３およびバイアス電源供給用パターン１２７には
んだ付けされても、また直接内導体１１０、１１２には
んだ付けされても、本発明の出力電力の周波数特性のう
ねりを減少させる目的は達成できる。

【００２６】また、本実施の形態では電力増幅回路が２
系列並列に配置されている形態で説明したが、１系列で
も、３系列以上でも本発明の目的は達成できる。

【００２７】本発明の一実施例では、ここでの電源供給
パターン１２７は、ショートスタブであり、１０［ｎ
Ｈ］のインダクタンスと同等とした。バイパスコンデン
サ１１３および貫通型コンデンサ１０７の静電容量はそ
れぞれ０．０１［μＦ］とし、入力される高周波の周波
数は８００［ＭＨｚ］から９００［ＭＨｚ］とした。

【００２８】次に、本発明の動作の特徴について述べ
る。まず、高周波を入力しない状態でアイドル電流を設
定する。その設定方法は、チップボリウム１１５のつま
みを回し、外部電源からの電源供給用導線１２４に流れ
る電流を電流計等で測定しながら設定する。チップボリ
ウム１１５は、並列に配置された電力増幅回路ごとに設
置されているので、各々独立にアイドル電流を設定する
ことができる。

【００２９】高周波は、高周波入力端子１０３より入力
され、高周波入力パターン１０２を通ってトランジスタ
（またはＦＥＴ）１０１に入る。ここで増幅された高周
波は、高周波出力パターン１０４を通って高周波出力端
子１０５より出力されるが、一部は電源供給パターン１
１６の方へ向かう。バイパスコンデンサ１１３により高
周波のほとんどは、はんだ付けタイプ貫通型コンデンサ
１０７には回り込めないが、ごく一部は伝わる。しか
し、はんだ付けタイプ貫通型コンデンサ１０７が電源供
給パターン１１６の側近に配置されており、内導体１０
９と電源供給パターン１１６を接続する電源供給導線が
ないので、高周波入力パターン１０２への輻射が極めて
少ない。

【００３０】本発明の一実施例では高周波を入力しない
状態でアイドル電流を５００（ｍＡ）に設定した。１０
［ｎＨ］のインダクタンスと同等のショートスタブであ
る電源供給パターン１１６と静電容量０．０１μＦのバ
イパスコンデンサ１１３によりローパスフィルタを形成
するため、高周波のほとんどは、はんだ付けタイプ貫通
型コンデンサの内導体１０９へリークしないが、完全に
“０”にはならなかった。この高周波により輻射が生じ
たが、輻射された高周波は、はんだ付けタイプ貫通型コ
ンデンサの周辺で図４のような電気力線の分布を示すの
で、高周波入力パターン１０２への輻射の影響が極めて
少ない。従って本発明の電力増幅器では図５に示すよう
に高周波出力の周波数特性は平滑であり、うねりを生ず
ることはなかった。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の第１の効果
は、はんだ付けタイプの貫通型コンデンサを用いること
で、図５のグラフに示すように、高周波出力の周波数特
性にうねりが生じないということである。

【００３２】その理由は、トランジスタ（およびＦＥ
Ｔ）１０１で増幅された高周波が高周波出力パターン１
０４を通り、高周波出力端子１０５から出力される際、
一部は電源供給パターン１１６の方へ向かうが、電源供
給パターン１１６とバイパスコンデンサ１１３によって
ローパスフィルタが形成されているので、高周波のほと
んどは、はんだ付けタイプ貫通型コンデンサ１０８の内
導体１０９には回り込めない。しかし、ごく一部は伝わ
り、この高周波によって高周波入力パターン１０２へ輻
射を生じ、厳密には図８のグラフのように、高周波出力
の周波数特性にうねりを生ずるが、はんだ付けタイプ貫
通型コンデンサ１０８が電源供給パターン１１６の側近
に配置してあり、内導体１０９と電源供給パターン１１
６を接続する電源供給導線がないので、高周波入力パタ
ーン１０２への輻射の影響を極めて少なくすることがで
きるからである。

【００３３】第２の効果は、外部電源からの電源供給用
導線の、本電力増幅回路へのつなぎ込みが容易であると
いうことである。その理由は、外部電源からの電源供給
用基板１２１もしくは１２５と、コネクタ１２２、１２
６を使用しているのでコネクタ接続となりはんだ付けを
必要としないからである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の電力増幅器の部分断面斜
視図である。

【図２】本発明の実施の形態の電力増幅器の部分断面図
である。（ａ）は図１のＸ−Ｘ断面である。（ｂ）は図
１のＹ−Ｙ断面である。

【図３】本発明の実施の形態の電力増幅器の外部接続用
パターンの上面図である。（ａ）は電源供給用基板であ
る。（ｂ）はバイアス電源供給用基板である。

【図４】本発明の実施の形態の電力増幅器の電源供給用
導線の高周波のループの状態を示す模式的部分断面図で
ある。

【図５】本発明の実施の形態の電力増幅器の高周波出力
の周波数特性を示すグラフである。

【図６】従来例の電力増幅器の部分断面斜視図である。

【図７】従来例の電力増幅器の電源供給用導線の高周波
のループの状態を示す模式的部分断面図である。

【図８】従来の電力増幅器の高周波出力の周波数特性を
示すグラフである。

【符号の説明】

１０１、２０１トランジスタ１０２、２０２高周波入力パターン１０３、２０３高周波入力端子１０４、２０４高周波出力パターン１０５、２０５高周波出力端子１０６、２０６ＧＮＤパターン１０７はんだ付けタイプ貫通型コンデンサ（電源供
給側）１０８はんだ付けタイプ貫通型コンデンサ（バイア
ス側）１０９〜１１２貫通型コンデンサの内導体１１３、１１４、２１３、２１４バイパスコンデン
サ１１５、２１５チップボリューム１１６、２１６電源供給用パターン１１７、２１７バイアス供給用パターン１１８、２１８プリント基板１１９、２１９ヒートシンク１２０、２２０シャーシ１２１電源供給用基板１２２、１２６コネクタ１２３外部電源からの電源供給用パターン１２４、２２４外部電源からの電源供給用外部導線１２５外部電源からのバイアス電源供給用基板１２７外部電源からのバイアス電源供給用パターン１２８、２２８バイアス電源供給用外部導線１３３コネクタのピンと外部電源からの電源供給用
パターンとの接続パターン（電源供給側）１３４貫通型コンデンサと外部電源からの電源供給
用パターンとの接続パターン（電源供給側）１３５コネクタのピンと外部電源からの電源供給用
パターンとの接続パターン（バイアス側）１３６貫通型コンデンサと外部電源からの電源供給
用パターンとの接続パターン（バイアス側）２２９貫通型コンデンサ（電源供給側）２３０貫通型コンデンサ（バイアス側）２３１電源供給用導線２３２バイアス電源供給用導線

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波入力パターンと、高周波出力パタ
ーンと、バイアス供給用パターンと電源供給用パターン
とＧＮＤパターンとが表面に形成されたプリント基板の
表面にトランジスタが配設され、前記バイアス供給用パ
ターンと前記電源供給用パターンとのそれぞれに貫通型
コンデンサを経由して外部電源が供給される電力増幅回
路を有する電力増幅器において、前記貫通型コンデンサが、いずれも前記バイアス供給用
パターンと前記電源供給用パターンの近傍に前記プリン
ト基板を貫通して配設され、前記貫通型コンデンサの一
方の内導体がそれぞれ前記バイアス供給用パターンと前
記電源供給用パターンとに接続され、他方の内導体が前
記プリント基板の裏面側で外部電源に接続されているこ
とを特徴とする電力増幅器。
【請求項２】前記貫通型コンデンサの内導体に供給さ
れる外部電源は、前記プリント基板の裏面と対向して配
設された基板に形成された電源供給用パターンを経由し
て前記内導体に接続されている請求項１に記載の電力増
幅器。
【請求項３】前記貫通型コンデンサは、内導体の一つ
が前記基板に形成された電源供給用パターンの接続部に
はんだ付けされることによって固定されている請求項２
に記載の電力増幅器。
【請求項４】電源供給用外部導線が、前記基板に形成
された電源供給用パターンにコネクタを介して着脱自在
に接続されている請求項２に記載の電力増幅器。
【請求項５】前記電力増幅回路が複数並列に形成され
ている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電
力増幅器。
【請求項６】前記トランジスタがバイポーラトランジ
スタであり、該バイポーラトランジスタのベースが前記
高周波入力パターンに接続され、コレクタが前記高周波
出力パターンに接続されている請求項１に記載の電力増
幅器。
【請求項７】前記トランジスタが電界効果トランジス
タ（ＦＥＴ）であり、該電界効果トランジスタのゲート
が前記高周波入力パターンに接続され、ドレインが前記
高周波出力パターンに接続されている請求項１に記載の
電力増幅器。