JP3317139B2 - High power amplifier - Google Patents

High power amplifier

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JP3317139B2
JP3317139B2 JP13200396A JP13200396A JP3317139B2 JP 3317139 B2 JP3317139 B2 JP 3317139B2 JP 13200396 A JP13200396 A JP 13200396A JP 13200396 A JP13200396 A JP 13200396A JP 3317139 B2 JP3317139 B2 JP 3317139B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、包絡線が矩形波
状の高周波パルスを効率高くかつ、出力波に含むスプリ
アスを低く抑えて増幅する高出力増幅器に関するもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-power amplifier for amplifying a high-frequency pulse having a rectangular wave envelope with high efficiency and suppressing spurious components included in an output wave.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーダシステムにおける送信機などの送
信装置の増幅手段において発生するスプリアス波が他の
通信手段等に影響を与えるおそれがあるため、このスプ
リアスを抑制することが重要になってきている。レーダ
システムでは高出力の高周波パルスを送信するため、効
率の高いC級にバイアスしたベース接地のバイポーラト
ランジスタ増幅器が広く用いられる。図8に例示のC級
ベース接地バイポーラトランジスタ増幅器1は入力端子
としてのエミッタ電極2と、出力端子としてのコレクタ
電極3とグランドである基準電圧に接続されたベース電
極4とを有するNPNトランジスタからなるバイポーラ
トランジスタ5を含む。また、通常は入力側整合回路
(図示省略)と出力側整合回路(図示省略)を含む。こ
の構成においてコレクタ電極は、エミッタ電極に対して
正にバイアスされる。この増幅器は入力信号の負の半サ
イクルではベース・エミッタ接合は順方向にバイアスさ
れ、トランジスタが導通して、出力信号のコレクタ電流
を流す。このときエミッタ・ベース方向のバイアス電流
はバイアスリターン8を通ってグランドに流れる。次
に、入力信号の正の半サイクルになるとベース・エミッ
タ接合は逆方向にバイアスされるため、トランジスタは
不導通になる。このときコレクタ回路に蓄積されていた
エネルギーが負荷に消費され効率的な動作をする。ここ
で、高周波パルスがバイポーラトランジスタ5に入力す
るときを考える。このときは、バイアスリターン8を通
ってグランドに流れるエミッタ・ベース方向の自己バイ
アス電流はパルスの持続期間中バイアス回路内にエネル
ギーを蓄積する。上記高周波パルスの終りでは、入力信
号が急激に遮断されるため、この過渡期間の間にベース
電流として蓄積されていたエネルギーがベース入力端子
で放出されるため出力側にスプリアス振動またはリンギ
ングを生じる。この振動が出力スペクトルにスプリアス
成分として現れる。図9は、このC級ベース接地バイポ
ーラトランジスタ増幅器1への高周波パルスの包絡線で
示した入力波形9と出力波形10の関係を示したもので
ある。上記のスプリアスとなる周波数成分は、図9の出
力波形10に示すように、高周波パルス波形を送出する
ときの上記高周波パルスの終りぎわの包絡線で示したパ
ルス立ち下がり時に発生する。この高出力で高効率な特
徴のあるC級ベース接地バイポーラトランジスタ増幅器
1のスプリアス特性を改善するために、高周波パルスの
包絡線で示した入力波形9のパルス波形の立ち下がりを
ゆっくりとした変化にし、急激な電流変化を避ける方法
がとられた。特開平5−249225号公報「スプリア
ス周波数抑制器」に開示された構成を図10に示す。高
出力の矩形波を増幅する多段増幅器において、スプリア
ス低減のためプリドライバ11の後に可変アッテネータ
とプリトリガ(PINダイオードバイアス制御器)から
なるスプリアス周波数抑制器12を設け波形整形した高
周波パルスをドライバ増幅器13である終段増幅器に入
力する構成である。C級増幅では、増幅器への入力波と
出力波のパルス波形は異なる。さらにパルスの立ち下が
り時の波形歪みがスプリアスに影響する。今、波形整形
した緩やかに変化する包絡線を有するパルス波形の高周
波パルスを入力する場合を考えると、C級増幅の後では
低レベルの入力波が増幅されないため、波形が鋭く立上
り、かつ立ち下がりも急峻な波形になるが、不要なスプ
リアス分の発生は低く抑えられる。
2. Description of the Related Art Spurious waves generated in amplifying means of a transmission device such as a transmitter in a radar system may affect other communication means and the like, and it is important to suppress the spurious waves. . In a radar system, a high-efficiency class C biased common-base bipolar transistor amplifier is widely used for transmitting high-power high-frequency pulses. The class C base-grounded bipolar transistor amplifier 1 illustrated in FIG. 8 comprises an NPN transistor having an emitter electrode 2 as an input terminal, a collector electrode 3 as an output terminal, and a base electrode 4 connected to a reference voltage which is ground. Includes bipolar transistor 5. Further, it usually includes an input side matching circuit (not shown) and an output side matching circuit (not shown). In this configuration, the collector electrode is positively biased with respect to the emitter electrode. In this amplifier, the base-emitter junction is forward biased during the negative half cycle of the input signal, causing the transistor to conduct and conduct the collector current of the output signal. At this time, the bias current in the emitter-base direction flows through the bias return 8 to the ground. Next, during the positive half cycle of the input signal, the base-emitter junction is reverse biased, causing the transistor to become non-conductive. At this time, the energy stored in the collector circuit is consumed by the load, thereby performing an efficient operation. Here, a case where a high-frequency pulse is input to the bipolar transistor 5 will be considered. At this time, the emitter-base direction self-bias current flowing to ground through bias return 8 will store energy in the bias circuit for the duration of the pulse. At the end of the high-frequency pulse, the input signal is suddenly cut off, and the energy stored as the base current during this transition period is released at the base input terminal, so that spurious vibration or ringing occurs on the output side. This oscillation appears as a spurious component in the output spectrum. FIG. 9 shows a relationship between an input waveform 9 and an output waveform 10 indicated by an envelope of a high-frequency pulse to the class C base-grounded bipolar transistor amplifier 1. As shown in the output waveform 10 in FIG. 9, the frequency component serving as the spurious component is generated at the time of sending the high-frequency pulse waveform at the time of the falling edge of the pulse indicated by the envelope of the end of the high-frequency pulse. In order to improve the spurious characteristics of the class C base-grounded bipolar transistor amplifier 1 having the characteristic of high output and high efficiency, the falling edge of the pulse waveform of the input waveform 9 indicated by the envelope of the high frequency pulse is changed slowly. In order to avoid a sudden change in current, a method was adopted. FIG. 10 shows a configuration disclosed in Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-249225, "Spurious Frequency Suppressor". In a multi-stage amplifier for amplifying a high-output rectangular wave, a spurious frequency suppressor 12 including a variable attenuator and a pre-trigger (PIN diode bias controller) is provided after a pre-driver 11 to reduce spurious, and a high-frequency pulse whose waveform has been shaped is supplied to a driver amplifier 13. Is input to the final-stage amplifier. In class C amplification, the pulse waveforms of the input wave and the output wave to the amplifier are different. Further, waveform distortion at the time of the falling edge of the pulse affects spurious. Considering the case where a high-frequency pulse having a pulse waveform having a slowly changing envelope whose waveform is shaped is input, a low-level input wave is not amplified after class C amplification, so that the waveform sharply rises and falls. Also has a steep waveform, but the generation of unnecessary spurious components can be kept low.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、波形整
形した滑らかな入力波をC級増幅した後さらに必要な高
出力を得るためにC級増幅すると、この増幅器には急峻
な立ち下がり波形のパルスが入力するため、大レベルの
スプリアスを発生するようになる。したがって、高周波
パルス波形をなめらかにするのは、終段C級増幅器の直
前の励振増幅器で行う必要があるが、この増幅段は相当
高電力レベルになっており、この段階で波形制御を行う
には大電力に耐えるPINダイオードとその比較的高電
流になる印加バイアス電流を高速に制御する制御器が必
要になり、送信装置が高価になる。さらに、大電力のレ
ーダ用送信機では、このような送信機を多数並列に配し
て電力合成するか、あるいはフェーズドアレーとして空
間で電力合成に多数の送信機が用いられる。そのため装
置全体が大型化し、かつ高電力部での波形整形のバイア
ス制御部も大型化に拍車をかけることになるという問題
点があった。
However, if a smooth input wave whose waveform has been shaped is subjected to class C amplification and then to class C amplification to obtain a required high output, a pulse having a sharp falling waveform is generated in this amplifier. As a result, large levels of spurs are generated. Therefore, smoothing of the high-frequency pulse waveform needs to be performed by the excitation amplifier immediately before the final-stage class C amplifier. However, this amplification stage has a considerably high power level. Requires a PIN diode that can withstand large power and a controller that controls the applied bias current, which becomes a relatively high current, at a high speed, and the transmission device becomes expensive. Further, in a high-power radar transmitter, a large number of such transmitters are arranged in parallel to combine power, or a large number of transmitters are used for power combining in space as a phased array. Therefore, there has been a problem that the size of the entire apparatus is increased, and the bias control section for waveform shaping in the high power section is spurred to increase the size.

【0004】この発明は、簡単な構成で、制御部も大電
力を扱う必要無く、かつ効率の高いC級バイポーラトラ
ンジスタ増幅器を用いることができ、スプリアスレベル
の低い高出力増幅器を得ることを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a high-output amplifier with a low spurious level, which can use a highly efficient class C bipolar transistor amplifier with a simple configuration, without requiring the control unit to handle large power, and with high efficiency. I do.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1の発明に係わる高出力増幅器は、入力され
る高周波パルスを増幅して所望の高出力を得る高出力増
幅器において、最終段増幅器をC級バイアスで動作させ
たC級バイポーラトランジスタ増幅器とし、上記C級バ
イポーラトランジスタ増幅器の前段に、電界効果トラン
ジスタを増幅素子に用いてA級またはAB級バイアスで
線形性良く動作させたA級またはAB級電界効果トラン
ジスタ増幅器を多段に接続して構成され、入射電波を上
記C級バイポーラトランジスタ増幅器の励振に要するレ
ベルまで増幅する半導体増幅器を接続し、上記半導体増
幅器の多段に接続されたA級またはAB級電界効果トラ
ンジスタ増幅器の少なくとも一つに接続され、接続され
た電界効果トランジスタ増幅器の電界効果トランジスタ
に印加するバイアス電圧または電流を時間的に制御し、
上記入力される高周波パルスを、立上り、立ち下がりを
緩やかに変化させた包絡線波形を有するよう波形整形す
る波形整形バイアス制御回路を設け、上記C級バイポー
ラトランジスタ増幅器へ、少なくとも立ち下がりを緩や
かに変化させた包絡線波形を有するよう波形整形した高
周波パルスの形状を保存して入力したものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a high power amplifier for amplifying an input high frequency pulse to obtain a desired high output. A stage amplifier is a class C bipolar transistor amplifier operated with a class C bias, and a field effect transistor is used as an amplifying element before the above class C bipolar transistor amplifier to operate with good linearity with a class A or class AB bias. Class or AB class field effect transistor amplifiers connected in multiple stages, connected to a semiconductor amplifier that amplifies incident radio waves to a level required for excitation of the class C bipolar transistor amplifiers, and connected to multiple stages of the semiconductor amplifiers. Field-effect transistor connected to at least one of the class-A or class-AB field-effect transistor amplifiers. A bias voltage or current applied to the field effect transistor of the static amplifier temporally controlled,
The input high-frequency pulse is provided with a waveform shaping bias control circuit for shaping the waveform so as to have an envelope waveform in which rising and falling are gradually changed, and at least the falling is gradually changed to the class C bipolar transistor amplifier. The shape of the high-frequency pulse whose waveform has been shaped so as to have the envelope waveform is stored and input.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】実施の形態1. 図1にこの発明の高出力増幅器の実施の形態1の構成図
を示す。図中、14はA級あるいはAB級で動作するA
級またはAB級半導体増幅器、15はC級バイポーラト
ランジスタ増幅器である。図1に示した例では、A級ま
たはAB級半導体増幅器14は多段に縦続接続される構
成であるが、そのうちの一段あるいは複数段の増幅器に
ついては並列電力合成したものを含んでもよいが、A級
あるいはAB級動作をすることが必要である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 shows a configuration diagram of Embodiment 1 of a high-output amplifier according to the present invention. In the figure, reference numeral 14 denotes an A operating in the A class or the AB class.
A class 15 or class AB semiconductor amplifier 15 is a class C bipolar transistor amplifier. In the example shown in FIG. 1, the class-A or class-AB semiconductor amplifier 14 is configured to be cascaded in multiple stages. Among them, one or more stages of amplifiers may include those obtained by parallel power combining. Class or AB class operation is required.

【0007】次に動作について図2により説明する。い
ま、図2に示すような包絡線波形の高周波パルスの入射
電波16を、図1に示した高出力増幅器の入力端子6か
ら入射させる場合を考える。この発明では、このパルス
波形は立上りおよび立ち下がりが緩やかに変化してお
り、主スペクトラムの狭帯域化および特に立ち下がりを
緩やかに変化させていることにより、ホール蓄積効果の
悪影響を低減させ低スプリアス特性を得ようとするもの
である。この入射電波16は多段のA級またはAB級半
導体増幅器14で線形増幅され、入射電波16と同じパ
ルス波形の電波が多段のA級またはAB級半導体増幅器
14の出力として得られ、これがC級バイポーラトラン
ジスタ増幅器15の入力となる。このように緩やかに変
化する入射電波16の波形が保存されてC級バイポーラ
トランジスタ増幅器15の入射波になるため、このC級
バイポーラトランジスタ増幅器15で増幅された電波の
波形は、図2に示すように低レベルがカットされた立上
りが幾分急峻なパルス波形の出力電波17になるが、立
ち下がり部にホール蓄積効果に起因するリンギング波形
等のないものである。
Next, the operation will be described with reference to FIG. Now, let us consider a case where an incident radio wave 16 of a high-frequency pulse having an envelope waveform as shown in FIG. 2 is input from the input terminal 6 of the high-power amplifier shown in FIG. According to the present invention, the rising and falling edges of this pulse waveform change gradually, and the narrow band of the main spectrum and especially the falling edge change gradually, thereby reducing the adverse effect of the hole accumulation effect and reducing the spurious response. It is intended to obtain characteristics. The incident radio wave 16 is linearly amplified by a multi-stage Class A or AB class semiconductor amplifier 14, and a radio wave having the same pulse waveform as the incident radio wave 16 is obtained as an output of the multi-stage Class A or AB class semiconductor amplifier 14. It becomes the input of the transistor amplifier 15. Since the waveform of the gradually changing incident radio wave 16 is stored and becomes the incident wave of the C-class bipolar transistor amplifier 15, the waveform of the radio wave amplified by the C-class bipolar transistor amplifier 15 is as shown in FIG. The output radio wave 17 has a low-level cut-off pulse waveform with a slightly steep rising edge, but has no ringing waveform or the like due to the hole accumulation effect at the falling portion.

【0008】以上のように実施の形態1の構成によれ
ば、入力端子6から立上りおよび立ち下がりを緩やかに
変化させた包絡線波形の高周波パルスの入射電波16が
入力されると、A級またはAB級半導体増幅器14で最
終段のC級バイポーラトランジスタ増幅器15を励振す
るに十分なレベルまで線形増幅し、入射電波16と同じ
パルス波形の電波を出力するので、これが高い効率でC
級バイポーラトランジスタ増幅器15で増幅され、低ス
プリアスな高出力増幅器を実現できる。すなわち、高価
で大型化するスプリアス周波数抑制器等を用いることな
く、上記のような特に立ち下がりを緩やかに変化させた
適切な包絡線波形を有する高周波パルスを入力すること
により、効率が高く、低スプリアス特性の低価格な高出
力増幅器を得られる効果がある。また、図2に示したよ
うに、立上りおよび立ち下がり共に緩やかに変化した包
絡線波形を有する高周波パルスを入力するようにした場
合には、主スペクトラムの専有帯域幅も狭帯域化された
高出力増幅器を得られる効果がある。
As described above, according to the configuration of the first embodiment, when the input radio wave 16 of the high frequency pulse of the envelope waveform whose rising and falling edges are gradually changed is input from the input terminal 6, the class A or the The AB-class semiconductor amplifier 14 linearly amplifies the signal to a level sufficient to excite the final-stage C-class bipolar transistor amplifier 15 and outputs a radio wave having the same pulse waveform as the incident radio wave 16.
A low-spurious, high-output amplifier amplified by the class bipolar transistor amplifier 15 can be realized. That is, by inputting a high-frequency pulse having an appropriate envelope waveform in which the falling edge is gradually changed, as described above, without using an expensive and large-sized spurious frequency suppressor or the like, high efficiency and low efficiency are achieved. There is an effect that a low-cost high-output amplifier having spurious characteristics can be obtained. In addition, as shown in FIG. 2, when a high-frequency pulse having an envelope waveform whose rise and fall are gradually changed is input, the occupied bandwidth of the main spectrum is also reduced and the high output is narrowed. There is an effect that an amplifier can be obtained.

【0009】実施の形態2. 図3にこの発明の高出力増幅器の実施の形態2の構成図
を示す。図中、18は電界効果トランジスタを増幅用素
子に用いたA級あるいはAB級で動作するA級またはA
B級電界効果トランジスタ増幅器、15は最終段のC級
バイポーラトランジスタ増幅器である。なお、上記実施
の形態2の動作は上記実施の形態1と同様である。この
実施の形態2では、電界効果トランジスタ増幅器18の
電界効果トランジスタは電圧制御素子であるため、接合
部におけるキャリヤ蓄積効果がバイポーラトランジスタ
に比べて小さく、A級あるいはAB級で動作させるの
で、低スプリアスな特性が得られる。また、図3に示し
た例では、A級またはAB級電界効果トランジスタ増幅
器18は多段に縦続接続される構成であるが、そのうち
の一段あるいは複数段の増幅器については並列電力合成
したものを含んでもよいが、A級あるいはAB級動作を
することが必要である。
Embodiment 2 FIG. 3 shows a configuration diagram of Embodiment 2 of the high-output amplifier of the present invention. In the figure, reference numeral 18 denotes a class A or A operating in a class A or a class AB using a field effect transistor as an amplifying element.
A class B field effect transistor amplifier 15 is a final class C bipolar transistor amplifier. The operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. In the second embodiment, since the field-effect transistor of the field-effect transistor amplifier 18 is a voltage control element, the carrier accumulation effect at the junction is smaller than that of the bipolar transistor, and the transistor is operated in class A or class AB. Characteristic can be obtained. In the example shown in FIG. 3, the class-A or class-AB field-effect transistor amplifier 18 is configured to be cascade-connected in multiple stages. Good, but it is necessary to perform class A or class AB operation.

【0010】実施の形態3. 図4にこの発明の高出力増幅器の実施の形態3の構成図
を示す。図中、19はバイポーラトランジスタを増幅用
素子に用いたA級あるいはAB級で動作するA級または
AB級バイポーラトランジスタ増幅器、15は最終段の
C級バイポーラトランジスタ増幅器である。なお、上記
実施の形態3の動作は上記実施の形態1と同様である。
ここで、A級またはAB級バイポーラトランジスタ増幅
器19のバイポーラトランジスタは電流制御素子である
ため接合部におけるキャリヤ蓄積効果があるが、A級あ
るいはAB級で動作させれば整流電流が流れるレベルも
C級に比べれば少なくて済みA級またはAB級バイポー
ラトランジスタ増幅器19の出力での周波数成分は低ス
プリアスな特性が得られる。また、電界効果トランジス
タを増幅用素子とする場合に比べ比較的低価格で構成で
き、送信機全体の低価格化と低スプリアス特性を実現す
る効果がある。なお、図4に示した例では、A級または
AB級バイポーラトランジスタ増幅器19は多段に縦続
接続された構成を示しているが、そのうちの一段あるい
は複数段の増幅器については並列電力合成したものを含
んで高出力化を図ってもよい。これらもまたA級あるい
はAB級動作をすることが必要なのは言うまでもない。
Embodiment 3 FIG. 4 shows a configuration diagram of Embodiment 3 of the high-output amplifier of the present invention. In the drawing, reference numeral 19 denotes a class A or class AB bipolar transistor amplifier which operates in class A or class AB using a bipolar transistor as an amplifying element, and reference numeral 15 denotes a final-stage class C bipolar transistor amplifier. The operation of the third embodiment is the same as that of the first embodiment.
Here, the bipolar transistor of the class A or class AB bipolar transistor amplifier 19 is a current control element and thus has a carrier accumulation effect at the junction. However, when operated in class A or class AB, the level at which the rectified current flows is also class C. The frequency component at the output of the class-A or class-AB bipolar transistor amplifier 19 is low spurious. Further, the configuration can be made at a relatively low price as compared with the case where the field effect transistor is used as an amplifying element, and there is an effect of reducing the price of the entire transmitter and realizing low spurious characteristics. In the example shown in FIG. 4, the class-A or class-AB bipolar transistor amplifier 19 is shown in a cascade-connected configuration in multiple stages. To achieve higher output. Needless to say, these also need to perform class A or class AB operation.

【0011】実施の形態4. 図5にこの発明の高出力増幅器の実施の形態4の構成図
を示す。図中、20は電力分配/合成器、21は入出力
端に電力分配/合成器20を配し、上記入出力端の電力
分配/合成器20の間に並列接続された複数個のC級バ
イポーラトランジスタ増幅器15を備えて構成した並列
電力合成型の並列電力合成C級バイポーラトランジスタ
増幅器である。ここでは、電力分配/合成器20で前段
のA級またはAB級半導体増幅器14の出力電力を分配
し、それぞれC級バイポーラトランジスタ増幅器15で
増幅した後、再度電力分配/合成器20で電力を合成す
るものである。この実施の形態4では、さらに高効率で
高出力の低スプリアス特性の高出力増幅器を得られる効
果がある。
Embodiment 4 FIG. 5 is a configuration diagram of a fourth embodiment of the high-output amplifier according to the present invention. In the drawing, reference numeral 20 denotes a power distribution / combiner, 21 denotes a power distribution / combiner 20 at input / output terminals, and a plurality of C-classes connected in parallel between the power distribution / combiners 20 at the input / output terminals. This is a parallel power combining type parallel power combining class C bipolar transistor amplifier configured to include the bipolar transistor amplifier 15. Here, the output power of the preceding class A or class AB semiconductor amplifier 14 is distributed by the power distributor / combiner 20 and amplified by the class C bipolar transistor amplifier 15, respectively, and then the power is combined again by the power distributor / combiner 20. Is what you do. In the fourth embodiment, there is an effect that a high-efficiency amplifier with high efficiency and high output and low spurious characteristics can be obtained.

【0012】実施の形態5. 図6にこの発明の高出力増幅器の実施の形態5の構成図
を示す。図中、22は入力端に設けられた波形整形回路
であり、その後に複数段縦続接続したA級またはAB級
半導体増幅器14が設けられ、最終段にC級バイポーラ
トランジスタ増幅器15を設けたものである。入力端子
6から入射した低レベルの電波は適当な緩やかな立上
り、立ち下がり形状の包絡線の高周波パルスの波形に整
形され、A級またはAB級半導体増幅器14に入力さ
れ、最終段のC級バイポーラトランジスタ増幅器15を
励振するのに十分な電力レベルまで線形増幅される。
Embodiment 5 FIG. 6 is a configuration diagram of Embodiment 5 of the high-output amplifier according to the present invention. In the figure, reference numeral 22 denotes a waveform shaping circuit provided at the input end, followed by a plurality of cascade-connected Class A or Class AB semiconductor amplifiers 14, and provided with a Class C bipolar transistor amplifier 15 at the last stage. is there. The low-level radio wave incident from the input terminal 6 is shaped into an appropriate high-frequency pulse waveform having an envelope having a gentle rising and falling shape, and is input to the class A or class AB semiconductor amplifier 14, where the C-class bipolar at the final stage is formed. It is linearly amplified to a power level sufficient to excite the transistor amplifier 15.

【0013】この実施の形態5の構成によれば、波形整
形回路22を入力端に設け、A級またはAB級半導体増
幅器14に接続したため、低レベルの入射電波を適当な
緩やかな立上り、立ち下がり形状の高周波パルスの波形
に整形すればよく、高レベル電波の波形整形に比べ高性
能な波形整形が小形かつ低価格で実現できる。なお、A
級またはAB級半導体増幅器14で増幅された適当な緩
やかな立上り、立ち下がり形状の包絡線の高周波パルス
は、その波形が最終段のC級バイポーラトランジスタ増
幅器15の入力まで保存されるため、C級バイポーラト
ランジスタ増幅器15で高出力に増幅された出力波のス
プリアス成分を低く抑えることができる。また、波形整
形回路で、入力される高周波パルスを、立上り、立ち下
がりを緩やかに変化させた包絡線波形を有するよう波形
整形するので、主スペクトラムの専有帯域幅も狭帯域化
された高出力増幅器を得られる。
According to the configuration of the fifth embodiment, the waveform shaping circuit 22 is provided at the input end and is connected to the class A or class AB semiconductor amplifier 14, so that low-level incident radio waves can be appropriately gently risen and fallen. What is necessary is just to shape the waveform of a high-frequency pulse with a shape, and high-performance waveform shaping can be realized at a small size and at a low price compared to the waveform shaping of a high-level radio wave. Note that A
Since the waveform of the high-frequency pulse having the envelope of the appropriate gentle rising and falling shapes amplified by the class-A or class-AB semiconductor amplifier 14 is stored up to the input of the class C bipolar transistor amplifier 15 at the final stage, the class C The spurious component of the output wave amplified to a high output by the bipolar transistor amplifier 15 can be suppressed low. In addition, since the input high-frequency pulse is shaped by the waveform shaping circuit so as to have an envelope waveform in which rising and falling are gradually changed, a high-output amplifier in which the occupied bandwidth of the main spectrum is also narrowed. Can be obtained.

【0014】実施の形態6. 図7にこの発明の高出力増幅器の実施の形態6の構成図
を示す。図中、23は波形整形バイアス制御回路であ
り、複数段縦続接続されたA級またはAB級半導体増幅
器14の少なくとも一つに接続され、増幅器内の増幅用
半導体素子に印加するバイアス電圧または電流を時間的
に制御し、増幅器へ入力された高周波パルスの増幅後の
出力を適当な緩やかな立上り、立ち下がり形状の包絡線
の高周波パルス波形に整形するものである。入力端子6
から入射した高周波パルスの電波は、複数縦続接続され
たA級またはAB級半導体増幅器14で順次増幅される
が、そのうちの少なくとも一つのA級またはAB級半導
体増幅器14において適当な緩やかな立上り、立ち下が
り形状の包絡線の高周波パルス波形に整形され、その波
形が保たれた状態で最終段のC級バイポーラトランジス
タ増幅器15を励振するのに十分な電力レベルまで増幅
される。その出力が最終段のC級バイポーラトランジス
タ増幅器15に入力され、高効率で高出力に増幅され
る。
Embodiment 6 FIG. FIG. 7 shows a configuration diagram of Embodiment 6 of the high-output amplifier of the present invention. In the figure, reference numeral 23 denotes a waveform shaping bias control circuit which is connected to at least one of the class A or class AB semiconductor amplifiers 14 cascade-connected in a plurality of stages, and controls a bias voltage or a current applied to an amplifying semiconductor element in the amplifier. It controls the time, and shapes the amplified output of the high-frequency pulse input to the amplifier into an appropriate high-frequency pulse waveform with a gentle rising and falling envelope. Input terminal 6
The radio wave of the high-frequency pulse incident from the A is sequentially amplified by a plurality of cascade-connected Class-A or Class-AB semiconductor amplifiers 14, and at least one of the Class-A or Class-AB semiconductor amplifiers 14 has an appropriate gentle rise and rise. It is shaped into a high-frequency pulse waveform having a falling envelope, and is amplified to a power level sufficient to excite the final-stage class C bipolar transistor amplifier 15 while maintaining the waveform. The output is input to the class C bipolar transistor amplifier 15 at the final stage, and is amplified with high efficiency and high output.

【0015】この実施の形態6によれば、波形整形バイ
アス制御回路23の適用増幅器は、複数縦続接続された
A級またはAB級半導体増幅器14のうちの一つの増幅
器でよく、一つの増幅器の扱う電力は低電力レベルであ
るため、波形整形バイアス制御回路23の構成は、高電
力レベルで波形整形を行う場合に比べて制御回路の構成
が単純で小形化、低価格に構成できる。また、波形整形
バイアス制御回路により、入力される高周波パルスを、
立上り、立ち下がりを緩やかに変化させた包絡線波形を
有するよう波形整形するので、出力端子7からの出力電
波のスプリアス成分を低く抑えることができる上、主ス
ペクトラムの専有帯域幅も狭帯域化できる。従って、小
形かつ低価格な低スプリアス特性で主スペクトラムの専
有帯域幅も狭帯域化された高出力増幅器を得られる効果
がある。
According to the sixth embodiment, the applicable amplifier of the waveform shaping bias control circuit 23 may be one of a plurality of cascade-connected class A or class AB semiconductor amplifiers 14, and is handled by one amplifier. Since the power is at a low power level, the configuration of the waveform shaping bias control circuit 23 can be simpler, smaller, and lower in cost than the case where waveform shaping is performed at a higher power level. In addition, the high-frequency pulse input by the waveform shaping bias control circuit is
Since the waveform is shaped so as to have an envelope waveform in which the rising and falling are gradually changed, the spurious component of the radio wave output from the output terminal 7 can be suppressed low, and the occupied bandwidth of the main spectrum can be narrowed. . Accordingly, there is an effect that a small-sized, low-priced, low spurious characteristic, high-output amplifier having a narrower occupied bandwidth of the main spectrum can be obtained.

【0016】上記波形整形バイアス制御回路23は、適
用される増幅器内の半導体増幅素子に印加するバイアス
値の時間的な変化を整形するために、半導体素子が電界
効果トランジスタの場合はゲート、ドレインあるいはソ
ース電極への各印加電圧を制御するバイアス制御回路で
構成される。一方、半導体素子がバイポーラトランジス
タの場合はベース、エミッタあるいはコレクタの各バイ
アス電流を制御するバイアス制御回路で構成される。
When the semiconductor element is a field effect transistor, the waveform shaping bias control circuit 23 adjusts the time change of the bias value applied to the semiconductor amplifying element in the applied amplifier. It is composed of a bias control circuit for controlling each applied voltage to the source electrode. On the other hand, when the semiconductor element is a bipolar transistor, the semiconductor device is constituted by a bias control circuit for controlling each bias current of the base, the emitter or the collector.

【0017】[0017]

【発明の効果】請求項1の発明によれば、波形整形バイ
アス制御回路の適用増幅器は、A級またはAB級電界効
果トランジスタ増幅器の少なくとも一つでよく、一つの
増幅器の扱う電力は低電力レベルであるため、波形整形
バイアス制御回路の構成は、比較的高電力レベルで波形
整形を行う場合に比べて制御回路の構成が単純で小形
化、低価格に構成でき、小形かつ低価格な低スプリアス
特性高出力増幅器を得られる効果がある。さらに、波形
整形バイアス制御回路により、入力される高周波パルス
を、立上り、立ち下がりを緩やかに変化させた包絡線波
形を有するよう波形整形するので、主スペクトラムの専
有帯域幅も狭帯域化された高出力増幅器を得られる効果
がある。
According to the first aspect of the present invention, the amplifier applied to the waveform shaping bias control circuit may be at least one of a class A or class AB field effect transistor amplifier, and the power handled by one amplifier is a low power level. Therefore, the configuration of the waveform shaping bias control circuit is simpler, smaller, and less expensive than the case where waveform shaping is performed at a relatively high power level. There is an effect that a characteristic high output amplifier can be obtained. Furthermore, since the input high-frequency pulse is shaped by the waveform shaping bias control circuit so as to have an envelope waveform in which the rising and falling are gradually changed, the exclusive bandwidth of the main spectrum is also narrowed. There is an effect that an output amplifier can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の高出力増幅器の実施の形態1の構
成図である。
FIG. 1 is a configuration diagram of a high-output amplifier according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の高出力増幅器の実施の形態1の動
作説明図である。
FIG. 2 is an operation explanatory diagram of the high-output amplifier according to the first embodiment of the present invention;

【図3】 この発明の高出力増幅器の実施の形態2の構
成図である。
FIG. 3 is a configuration diagram of a high-output amplifier according to a second embodiment of the present invention;

【図4】 この発明の高出力増幅器の実施の形態3の構
成図である。
FIG. 4 is a configuration diagram of a high-output amplifier according to a third embodiment of the present invention.

【図5】 この発明の高出力増幅器の実施の形態4の構
成図である。
FIG. 5 is a configuration diagram of a high-output amplifier according to a fourth embodiment of the present invention.

【図6】 この発明の高出力増幅器の実施の形態5の構
成図である。
FIG. 6 is a configuration diagram of a high-output amplifier according to a fifth embodiment of the present invention.

【図7】 この発明の高出力増幅器の実施の形態6の構
成図である。
FIG. 7 is a configuration diagram of a high-output amplifier according to a sixth embodiment of the present invention.

【図8】 従来のC級ベース接地バイポーラトランジス
タ増幅器の構成図である。
FIG. 8 is a configuration diagram of a conventional class C base-grounded bipolar transistor amplifier.

【図9】 従来のC級ベース接地バイポーラトランジス
タ増幅器での高周波パルスの包絡線で示した入力波形と
出力波形の関係を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a relationship between an input waveform and an output waveform indicated by an envelope of a high-frequency pulse in a conventional class C base-grounded bipolar transistor amplifier.

【図10】 従来のスプリアス周波数抑制器を用いた高
出力増幅器の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a high-output amplifier using a conventional spurious frequency suppressor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 C級ベース接地バイポーラトランジスタ増幅器、2
エミッタ電極、3 コレクタ電極、4 ベース電極、
5 バイポーラトランジスタ、6 入力端子、7 出力
端子、8 バイアスリターン、9 入力波形、10 出
力波形、11 プリドライバ、12 スプリアス周波数
抑制器、13 ドライバ増幅器、14 A級またはAB
級半導体増幅器、15 C級バイポーラトランジスタ増
幅器、16 入射電波、17 出力電波、18 A級ま
たはAB級電界効果トランジスタ増幅器、19 A級ま
たはAB級バイポーラトランジスタ増幅器、20 電力
分配/合成器、21 並列電力合成C級バイポーラトラ
ンジスタ増幅器、22 波形整形回路、23 波形整形
バイアス制御回路。
1 Class C base-grounded bipolar transistor amplifier, 2
Emitter electrode, 3 collector electrode, 4 base electrode,
5 Bipolar transistor, 6 input terminal, 7 output terminal, 8 bias return, 9 input waveform, 10 output waveform, 11 pre-driver, 12 spurious frequency suppressor, 13 driver amplifier, 14 class A or AB
Class semiconductor amplifier, 15 class C bipolar transistor amplifier, 16 incident radio wave, 17 output radio wave, 18 A class or AB class field effect transistor amplifier, 19 A class or AB class bipolar transistor amplifier, 20 power distribution / combiner, 21 parallel power Synthetic class C bipolar transistor amplifier, 22 waveform shaping circuit, 23 waveform shaping bias control circuit.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡村 寛 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−15917(JP,A) 特開 平4−79406(JP,A) 特表 平6−500859(JP,A) 実願 平2−104612号(実開 平4− 61928号)の願書に添付した明細書及び 図面の内容を撮影したマイクロフィルム (JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 3/24 H03K 5/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hiroshi Okamura 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Mitsubishi Electric Corporation (56) References JP-A-62-191717 (JP, A) JP-A-4 -79406 (JP, A) Special Table 6-500859 (JP, A) Practical application A microfilm of the contents of the specification and drawings attached to the application form of Japanese Patent Application No. 2-104612 (Japanese Utility Model Application No. 4-61928). (JP, U) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H03F 3/24 H03K 5/02

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 入力される高周波パルスを増幅して所望
の高出力を得る高出力増幅器において、最終段増幅器を
C級バイアスで動作させたC級バイポーラトランジスタ
増幅器とし、上記C級バイポーラトランジスタ増幅器の
前段に、電界効果トランジスタを増幅素子に用いてA級
またはAB級バイアスで線形性良く動作させたA級また
はAB級電界効果トランジスタ増幅器を多段に接続して
構成され、入射電波を上記C級バイポーラトランジスタ
増幅器の励振に要するレベルまで増幅する半導体増幅器
を接続し、上記半導体増幅器の多段に接続されたA級ま
たはAB級電界効果トランジスタ増幅器の少なくとも一
つに接続され、接続された電界効果トランジスタ増幅器
の電界効果トランジスタに印加するバイアス電圧または
電流を時間的に制御し、上記入力される高周波パルス
を、立上り、立ち下がりを緩やかに変化させた包絡線波
形を有するよう波形整形する波形整形バイアス制御回路
を設け、上記C級バイポーラトランジスタ増幅器へ、少
なくとも立ち下がりを緩やかに変化させた包絡線波形を
有するよう波形整形した高周波パルスの形状を保存して
入力したことを特徴とする高出力増幅器。
1. Amplifying an input high-frequency pulse to a desired level
In the high-power amplifier that obtains the high output of
Class C bipolar transistor operated with Class C bias
The above-mentioned class C bipolar transistor amplifier
In the previous stage, class A using a field effect transistor
Or class A or class A operated with class AB bias with good linearity
Is a multi-stage class AB field effect transistor amplifier
Composed of the above-mentioned class C bipolar transistor
Semiconductor amplifier that amplifies to the level required for amplifier excitation
To the class A class connected in multiple stages of the semiconductor amplifier.
Or at least one of class AB field effect transistor amplifiers.
Connected and connected field effect transistor amplifier
Bias voltage applied to the field effect transistor of
The current is controlled temporally, and the input high-frequency pulse
Envelope wave with gently changing rising and falling edges
Waveform shaping bias control circuit for shaping the waveform to have a shape
To the class C bipolar transistor amplifier.
The envelope waveform with a gently falling edge
Save the shape of the high-frequency pulse whose waveform has been shaped to have
A high-output amplifier characterized by being input.
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