JP6112500B2 - マイクロ波増幅器 - Google Patents
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Description
図1は、本発明の実施の形態1に係るマイクロ波増幅器の回路図である。マイクロ波増幅器は、能動素子である増幅器11の出力端子とバイアス電圧源13との間に、マイクロ波増幅器の増幅対象の周波数λgにおける1/4波長の電気長λg/4を有する線路20が接続される。増幅器11は、例えばFETから構成され、FETのゲートが入力端子であり、ドレインが出力端子である。線路20のバイアス電圧源13が接続される端子とマイクロ波増幅器の基準電位を定める接地10との間に、コンデンサ14(第1の容量素子)が接続される。また、線路20のバイアス電圧源13が接続される端子と接地10との間に、抵抗体15およびコンデンサ16(第2の容量素子)が直列に接続される。
δVb=(Pb(R+jX))1/2[V]
(1)ビート信号3の電力Pb[W]
(2)ビート信号3の周波数における増幅器からみたインピーダンス(R+jX)[Ω]
(3)通信キャリア1に対する出力電力(G・P1)[W]
すなわち、複数の通信キャリア1および通信キャリア2の間で発生するビート信号3により、複数通信キャリア間の相互作用(図3の点線矢印4)が発生する。
コンデンサ14は通信帯域短絡用に容量が設定されるので、増幅対象の周波数ではゼロΩ(短絡)とみなせる。よって、1/4波長の線路20とコンデンサ14との接続点から、バイアス電圧源13側の回路は見えてこない。そして、線路20と主線路(増幅器11の出力側)との接続点から見たバイアス電圧源13側のインピーダンスは、無限大とみなせるので、所用の周波数における出力損失は発生しない。この時通信帯域の周波数f1に対してコンデンサ14の容量がC1であれば、それによるインピーダンスは、虚数単位をjとして1/(j2πf1・C1)の絶対値に対応し、一般にはその値が1Ω以下となるようにコンデンサの容量を選定する。
コンデンサ14は通信帯域短絡用であるので、ビート信号の周波数ではインピーダンスは有限値となり、1/4波長の線路20とコンデンサ14との接続点からバイアス電圧源13側の回路が見えてくる。容量=Cの周波数fにおけるインピーダンス=1/(j2πf・C)によれば、コンデンサ14によるインピーダンスは、ビート信号の周波数f2が通信帯域に比して小さくなれば、そのインピーダンスも(f1/f2)の値に対応して大きくなる。
図7は、本発明の実施の形態2に係るマイクロ波増幅器の回路図である。実施の形態2に係るマイクロ波増幅器は、増幅器21の出力側と接地10との間に直列に接続される、インダクタ23、コンデンサ24および抵抗体25を備える。増幅器21は、能動素子で構成される。増幅器21は通信キャリア周波数の電力を伝送し、増幅器出力ポート22にはDC電力が供給される。
図8は、本発明の実施の形態3に係るマイクロ波増幅器の回路図である。実施の形態3では、実施の形態1のマイクロ波増幅器の構成に比較して、図8に示すように、バイアス回路とバイアス電圧源13との間にインダクタ36を追加している。インダクタ36は、直流から低周波数の信号を透過し、周波数が高い信号ほど遮断する。インダクタ36は、増幅器11からバイアス電圧源13側を見たインピーダンスに対し、電源回路のインピーダンスの影響を抑制する。実施の形態3のマイクロ波増幅器においても、実施の形態1と同様に、抵抗体15とコンデンサ16により、ビート信号3の周波数におけるインピーダンス値が決定される。
Claims (3)
- 異なる周波数の複数の通信キャリアを能動素子を用いて増幅するマイクロ波増幅器であって、
前記能動素子の出力端子とバイアス電圧源との間に接続される、前記マイクロ波増幅器の増幅対象の周波数における1/4波長の電気長を有する線路、および、該線路の前記バイアス電圧源に接続する端子と前記マイクロ波増幅器の基準電位を定める接地との間に接続される第1の容量素子、から構成されるバイアス回路と、
前記線路の前記バイアス電圧源に接続する端子と前記接地との間に、直列に接続される抵抗体および第2の容量素子を含む共振回路と、
を備え、
前記第1の容量素子は、前記増幅対象の周波数において短絡と見なせるリアクタンスであり、
前記抵抗体の抵抗値が、前記マイクロ波増幅器の通信帯域において、前記複数の通信キャリアの最も低い周波数と最も高い周波数の間で発生するビート信号の周波数における第1の容量素子のインピーダンスの絶対値より小さく、
前記ビート信号の周波数において、前記線路のインダクタンス、前記抵抗体および前記第2の容量素子は共振回路を構成し、
前記第2の容量素子は、前記ビート信号の最大周波数において、前記線路、前記抵抗体および前記第2の容量素子のインピーダンスが、スミスチャートにおいて円周より内側の実軸の近傍に位置するリアクタンスである、
マイクロ波増幅器。 - 前記共振回路の自己共振周波数は、前記マイクロ波増幅器の通信帯域において最も低い周波数と最も高い周波数の間で発生するビート信号の最大周波数以上である、請求項1に記載のマイクロ波増幅器。
- 前記線路と前記バイアス電圧源との間に接続される誘導素子を備える、請求項1または2に記載のマイクロ波増幅器。
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