JP3902094B2

JP3902094B2 - 増幅器

Info

Publication number: JP3902094B2
Application number: JP2002230445A
Authority: JP
Inventors: 弘明佐々木
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2002-08-07
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2007-04-04
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: JP2004072518A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、送受信器における受信回路側の増幅器のように、受信時に動作し、送信時に動作停止するように構成された動作切替型の増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の動作切替型の増幅器を図４によって説明する。増幅トランジスタ３１のエミッタはエミッタバイアス抵抗３２とバイパスコンデンサ３３とによって接地される。ベースにはベースバイアス抵抗３４によって電源からバイアス電圧が印加される。コレクタには電源からスイッチ３５、インダクタンス素子３６の直列回路を介して電圧が印加される。そして、スイッチ３５をオンにした場合に増幅トランジスタ３１のコレクタに電圧が印加される。
【０００３】
以上のように構成された動作切替型の増幅器３０は、例えば図５に示すような送受信器の受信回路側における初段の低雑音増幅器として使用される。図５において、増幅器３０と送信回路側の電力増幅器４１とはアンテナ切替器４２を介してアンテナ４３に結合される。
【０００４】
そして、受信モードではアンテナ４３と増幅器３０とがアンテナ切替器４２によって相互に接続されると共に、電力増幅器４１がアンテナ４３及び増幅器３０と切り離される。また、増幅器３０においては、スイッチ３５は切替電圧によってオンとなる。よって、増幅トランジスタ３１はそのコレクタに電源から電圧が印加されて動作状態となる。一方、電力増幅器４１は動作停止状態となる。よって、受信信号はアンテナ切替器４２を介して増幅器３０に入力される。
【０００５】
送信モードでは、アンテナ４３と電力増幅器４１とがアンテナ切替器４１によって相互に接続されると共に、増幅器３０がアンテナ４３及び電力増幅器４１と切り離される。また、増幅器３０においては、スイッチ３５は切替電圧によってオフとなる。よって、増幅トランジスタ３１はそのコレクタに印加されていた電圧が停止して動作停止状態となる。一方、電力増幅器４１は動作状態となる。よって、電力増幅器４１から出力された送信信号がアンテナ切替器４２を介してアンテナ４３に出力される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように、受信モードから送信モードへの切替時には、増幅器３０も動作状態から動作停止状態に切り替えられるが、切替時にはコレクタ電流が所定の直流電流から０まで変化（減少）する。そのため、増幅トランジスタ３１のベース端におけるインピーダンス、すなわち増幅器としての入力インピーダンスが急激に変化する。
【０００７】
一方、送信時では電力増幅器４１と増幅器３０との間はアンテナ切替器４２によって切り離される構成にはなるが僅かの回路的な結合が残っている。そのため、増幅器３０のインピーダンス変化が電力増幅器４１に対する負荷変動となる。しかも、増幅器３０においては増幅トランジスタ３１のコレクタ電流は０まで変化するので、動作状態の切替が完了するまでに要する時間が長引く。
【０００８】
そのため、長時間にわたってインピーダンス変化の影響が続き、電力増幅器４１から出力される送信信号のパワーは短時間で所定値まで上昇することなく、図６のＡ部に示すように立ち上がり完了後でも送信パワーが変動する。
【０００９】
よって、本発明では短時間で動作状態から動作停止状態への切替が完了し、しかも、動作切替時におけるインピーダンス変化を少なくすることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、電源とベースとの間に接続されたベースバイアス抵抗によりバイアス電圧がベースに印加されたエミッタ接地型の増幅トランジスタと、互いに直列に接続されたスイッチ手段及び給電抵抗から構成され、電源電圧を前記増幅トランジスタのコレクタに供給する給電回路とを備え、前記ベースバイアス抵抗を互いに直列接続された２つの抵抗により構成し、前記前記給電回路と前記増幅トランジスタのコレクタとの接続点と、前記２つの抵抗の接続点との間を帰還抵抗によって直流的に接続した。
【００１２】
また、前記増幅トランジスタのエミッタを直接接地した。
【００１３】
また、前記バイアス電圧を前記スイッチ手段のオフ時よりもオン時に高くした。
【００１４】
また、前記スイッチ手段をＰＮＰトランジスタで構成し、そのエミッタを前記電源側、コレクタを前記増幅トランジスタ側に接続した。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の増幅器１０を図１によって説明する。増幅トランジスタ１のエミッタは利得を高めるために直接接地される。電源Ｂと増幅トランジスタ１のベースとの間には電源Ｂ側に設けられたベースバイアス抵抗２とベース側に設けられたベースバイアス抵抗３との直列回路が接続される。
【００１６】
また、電源Ｂとコレクタとの間には電源Ｂ側に接続されたスイッチ手段４ａとコレクタ側に接続された給電抵抗４ｂとの直列回路からなる給電手段４が設けられ、この給電手段４を介してコレクタに電源電圧が供給される。給電手段４とコレクタとの間には負荷インダクタンス素子５が介挿される。そして、二つのベースバイアス抵抗２、３の相互の接続点と、給電手段４と負荷インダクタンス素子５との接続点との間に帰還抵抗６が接続される。
【００１７】
なお、スイッチ手段４ａはＰＮＰトランジスタで構成され、そのエミッタが電源Ｂ側、コレクタが増幅トランジスタ１側に接続される。また、給電抵抗４ｂは電源ＢとＰＮＰトランジスタ４ａのエミッタとの間に設けられてもよい。
【００１８】
以上の構成において、増幅トランジスタ１のコレクタの電圧は帰還抵抗６と一方のベースバイアス抵抗３とによってベースに直流的に帰還される。よって、ベースバイアス抵抗３は帰還のための抵抗を兼用している。また、他方のベースバイアス抵抗２と給電抵抗４ｂとは帰還抵抗６とベースバイアス抵抗３によって帰還するために必要なものである。
【００１９】
スイッチ手段４ａであるＰＮＰトランジスタのベースには切替電圧が印加される。そして、ハイの切替電圧によってスイッチ手段４ａがオフとなったときは増幅トランジスタ１のベースにはベースバイアス抵抗２、３によってバイアス電圧が印加されると共に、ベースバイアス抵抗２、帰還抵抗６によって増幅トランジスタ１のコレクタに電圧が印加される。よって、増幅トランジスタ１にはコレクタ電流が流れる。この時のコレクタ電流は二つのベースバイアス抵抗２、３と帰還抵抗６との抵抗値設定によって決まるが三個の抵抗を使用するので帰還量も設定しやすい。
【００２０】
また、ローの切替電圧によってスイッチ手段４ａがオンとなれば、増幅トランジスタ１のコレクタには給電抵抗４ｂを介して電源Ｂから電圧が印加される。このとき、増幅トランジスタ１のベースには給電抵抗４ｂ、帰還抵抗６を介してもバイアス電圧が印加されるのでその電圧はスイッチ手段４ａがオフの時よりも大きくなるようになっている。よって、コレクタ電流は増加するがこの時の電流は増幅トランジスタ１の正規の動作電流となるように設定されている。
【００２１】
以上のように構成された増幅器１０は、例えば図２に示すような送受信器の受信回路側の初段の低雑音増幅器等として使用される。図２において、増幅器１０と送信回路側の電力増幅器１１とはアンテナ切替器１２を介してアンテナ１３に結合される。そして、受信モードではアンテナ１３と増幅器１０とがアンテナ切替器１２によって相互に接続されると共に、電力増幅器１１がアンテナ１３及び増幅器１０と切り離される。
【００２２】
また、増幅器１０においては、スイッチ手段４ａであるＰＮＰトランジスタはそのベースに印加されるローの切替電圧によってオンとなる。よって、増幅トランジスタ１はそのコレクタに電源から電圧が印加されて正規のコレクタ電流が流れて動作状態となる。一方、電力増幅器１１は切替電圧によって動作停止状態となる。よって、受信信号はアンテナ切替器１２を介して増幅器１０に入力される。
【００２３】
送信モードでは、アンテナ１３と電力増幅器１１とがアンテナ切替器１２によって相互に接続されると共に、増幅器１０がアンテナ１３及び電力増幅器１１とは切り離される。また、増幅器１０においては、スイッチ手段４ａでるＰＮＰトランジスタはそのベースに印加されるハイの切替電圧によってオフとなる。
【００２４】
よって、増幅トランジスタ１のコレクタには給電抵抗４ｂを介して電圧が印加されないが、代わりにベースバイアス抵抗２、帰還抵抗６を介して電圧が印加されるので正規のコレクタ電流よりは低下したコレクタ電流が流れる。この電流では増幅作用が無くなるのでほぼ動作停止状態となる。このため、動作停止状態となるまでの時間が短縮される。さらに、動作停止状態となってもコレクタ電流が流れるので、ベース端におけるインピーダンスの変化は少ない。よって、電力増幅器１１が動作状態となって送信信号を出力する際には図３に示すように送信パワーが立ち上がった後に変化することがない。
【００２５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、バイアス電圧がベースに印加されたエミッタ接地型の増幅トランジスタと、互いに直列に接続されたスイッチ手段及び給電抵抗から構成され、電源電圧を増幅トランジスタのコレクタに供給する給電回路とを備え、給電回路と増幅トランジスタのコレクタとの接続点とベースとの間を帰還抵抗によって直流的に接続したので、スイッチ手段がオンされて増幅トランジスタに正規のコレクタ電流が流れている動作状態から、スイッチ手段がオフになって増幅トランジスタが動作停止状態に変化してもコレクタには帰還抵抗を介して低下した電流が流れるので、増幅トランジスタのベース端におけるインピーダンス変化が少なくなる。また、動作状態から動作停止状態に切り替わる切替時間も短縮される。よって、送受信器の受信回路側の低雑音増幅器として使用した場合の電力増幅器の送信パワーの変動を少なくすることができる。
また、増幅トランジスタの電流増幅率がばらついても帰還抵抗によってコレクタ電流のばらつきを押さえることができる。
【００２６】
また、バイアス電圧を帰還抵抗の一部を介して印加したので、バイアス電圧と帰還量とを容易に設定できる。
【００２７】
また、増幅トランジスタのエミッタを直接接地したので、利得を高くすることができる。
【００２８】
また、バイアス電圧をスイッチ手段のオフ時よりもオン時に高くしたので、動作状態でのコレクタ電流を簡単に増加できる。
【００２９】
また、スイッチ手段をＰＮＰトランジスタで構成し、そのエミッタを電源側、コレクタを増幅トランジスタ側に接続したので、スイッチ手段を簡単にオン／オフできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の増幅器の構成を示す回路図である。
【図２】本発明の増幅器を使用した送受信器の構成図である。
【図３】本発明の増幅器を使用した送受信器における送信パワーの出力図である。
【図４】従来の増幅器の構成を示す回路図である。
【図５】従来の増幅器を使用した送受信器の構成図である。
【図６】従来の増幅器を使用した送受信器における送信パワーの出力図である。
【符号の説明】
１増幅トランジスタ
２、３ベースバイアス抵抗
４給電手段
４ａスイッチ手段
４ｂ給電抵抗
５負荷インダクタンス素子
６帰還抵抗
１０増幅器
１１電力増幅器
１２アンテナ切替器
１３アンテナ

Claims

電源とベースとの間に接続されたベースバイアス抵抗によりバイアス電圧がベースに印加されたエミッタ接地型の増幅トランジスタと、互いに直列に接続されたスイッチ手段及び給電抵抗から構成され、電源電圧を前記増幅トランジスタのコレクタに供給する給電回路とを備え、前記ベースバイアス抵抗を互いに直列接続された２つの抵抗により構成し、前記前記給電回路と前記増幅トランジスタのコレクタとの接続点と、前記２つの抵抗の接続点との間を帰還抵抗によって直流的に接続したことを特徴とする増幅器。
前記増幅トランジスタのエミッタを直接接地したことを特徴とする請求項１に記載の増幅器。
前記バイアス電圧を前記スイッチ手段のオフ時よりもオン時に高くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の増幅器。
前記スイッチ手段をＰＮＰトランジスタで構成し、そのエミッタを前記電源側、コレクタを前記増幅トランジスタ側に接続したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の増幅器。