JP6837602B2 - 分布型増幅器 - Google Patents
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Description
実施の形態1.
図1は、本実施の形態による分布型増幅器の等価回路を示す構成図である。図1に示す分布型増幅器は、入力端子1、出力端子2、FET3a〜3d、ゲート側伝送線路4a〜4e、ドレイン側伝送線路5a〜5d、左手系直列キャパシタ6a〜6d、左手系シャントインダクタ7a〜7d、DCカットキャパシタ8a〜8e、ゲート側終端抵抗9を備えている。
なお、本等価回路は高周波信号に対してのものであり、実際には高周波信号には影響を与えないゲート及びドレインバイアス回路を介してFETにゲート及びドレインバイアスを供給するものとする。
高周波信号は入力端子1から入力され、CRLH線路10aを介してFET3aのゲート端子とCRLH線路10bに分配される。CRLH線路10bに分配された高周波信号はFET3bのゲート端子及びCRLH線路10cに分配される。CRLH線路10cに分配された高周波信号はFET3cのゲート端子及びCRLH線路10dに分配される。CRLH線路10dに分配された高周波信号はFET3dのゲート端子及び終端抵抗9に分配される。FET3a〜3dのゲート端子に分配された高周波信号は、それぞれ増幅されてドレイン端子に出力される。FET3aのドレイン端子から出力された高周波信号はドレイン側伝送線路5aを介してFET3bのドレイン端子から出力された高周波信号と合成される。FET3a、3bのドレイン端子からの合成信号は、ドレイン側伝送線路5bを介してFET3cのドレイン端子から出力された高周波信号と合成される。この信号はさらにドレイン側伝送線路5cを介してFET3dのドレイン端子から出力された高周波信号と合成され、ドレイン側伝送線路5dを通過して出力端子2に出力される。
と表される。上記遮断周波数fLCよりも高い周波数では電圧振幅比が1/A以下となる。Crはゲートソース間キャパシタであり、Lrは疑似伝送線路のインピーダンスを例えば50Ωなどのある値に設定するため一意に決定される。従って、遮断周波数は一意に決定される。
とし、さらに、
Ll=αLr
とすると、CRLH線路単位セルの入力と出力の電圧振幅比が1/Aとなる遮断周波数は、
と表される。上記遮断周波数fCRLH−よりも低い周波数及びfCRLH+よりも高い周波数では電圧振幅比が1/A以下となる。
fCRLH+,fCRLH->0であるのでfCRLH+>fLCである
であることから、LC線路とCRLH線路の周波数帯域幅は等しい。CRLH線路を適用すると、低周波側にも遮断周波数を生じるが、その分高周波側の遮断周波数をLC線路を用いた場合よりも高くすることができる。低周波側の遮断周波数についてはαの値を変更することで任意に決めることができる。増幅することは望ましくない不要な低周波信号を通過しないため、伝送線路やバイアス回路を介したループによる発振を抑圧できるので、低周波信号の安定化が容易になるという効果もある。
実施の形態2は、FET3a〜3dの制御端子と共通端子間のキャパシタであるゲートソース間キャパシタに対して直列にキャパシタを接続した例である。
図5に、実施の形態2による分布型増幅器の等価回路を示す。キャパシタ12a〜12dは、FET3a〜3dのぞれぞれのゲートソース間キャパシタに対して直列に接続されている。すなわち、キャパシタ12a〜12dは、FET3a〜3dのゲート側疑似伝送線路に対してシャント接続されている。その他の構成は図1に示した実施の形態1の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。また、分布型増幅器としての基本的な動作は実施の形態1と同様である。
実施の形態3は、FET3a〜3dのゲートソース間キャパシタに対して直列にRC並列回路を接続した例である。
図6に、実施の形態3による分布型増幅器の等価回路を示す。抵抗13a〜13dは、それぞれキャパシタ12a〜12dに対して並列接続され、RC並列回路を構成している。それ以外の構成は図5に示した実施の形態2の構成と同様である。また、分布型増幅器としての基本的な動作は実施の形態2と同様である。
実施の形態4は、CRLH線路10a〜10dのDCカットキャパシタを、CRLH線路10a〜10dで共用化するようにした例である。図7に、実施の形態4による分布型増幅器の等価回路を示す。図7において、DCカットキャパシタ8f〜8hは、左手系シャントインダクタ7a〜7dに対して、共通に接続されたキャパシタである。その他の構成は図1に示した実施の形態1の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。また、分布型増幅器としての基本的な動作は実施の形態1と同様である。
実施の形態5は、隣り合うCRLH線路10a〜10dの左手系シャントインダクタ7a〜7dを、抵抗を介して接続するようにした例である。図8に、実施の形態5による分布型増幅器の等価回路を示す。図8において、抵抗14aは左手系シャントインダクタ7aと左手系シャントインダクタ7bとの間に接続された抵抗、抵抗14bは左手系シャントインダクタ7bと左手系シャントインダクタ7cとの間に接続された抵抗、抵抗14cは左手系シャントインダクタ7cと左手系シャントインダクタ7dとの間に接続された抵抗である。その他の構成は図1に示した実施の形態1の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。また、分布型増幅器としての基本的な動作は実施の形態1と同様である。
実施の形態6は、CRLH線路10a〜10dの左手系シャントインダクタ7a〜7dに接続するDCカットキャパシタ8a〜8eをダイオードとした例である。図9に、実施の形態6による分布型増幅器の等価回路を示す。図9において、ダイオード15a〜15dは、図1に示した実施の形態1におけるDCカットキャパシタ8a〜8eの位置に設けられたダイオードである。その他の構成は図1の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。また、分布型増幅器としての基本的な動作は実施の形態1と同様である。
Claims (5)
- 増幅対象の信号が入力される入力端子と、
増幅された信号を出力する出力端子と、
それぞれが第1の端子、第2の端子および制御端子を有し、それぞれの前記第1の端子が前記出力端子に接続され、それぞれの前記第2の端子が接地された共通端子であり、前記出力端子に対して並列に接続された複数のトランジスタと、
前記入力端子が端部に設けられ、複数の前記トランジスタのそれぞれの前記制御端子が接続された伝送線路と、
前記伝送線路にそれぞれシャント接続された複数のインダクタと、
前記伝送線路に対して直列に接続された複数の第1のキャパシタと、
前記インダクタを介して前記トランジスタごとの前記制御端子と前記共通端子との間に接続された複数の第2のキャパシタと、
を備えたことを特徴とする分布型増幅器。 - 前記第2のキャパシタのそれぞれに対して、前記インダクタを介して直列に接続された複数の第3のキャパシタを備えたこと
を特徴とする請求項1に記載の分布型増幅器。 - 前記第2のキャパシタのそれぞれに対して、前記インダクタを介して直列に接続された複数のRC並列回路を備えたこと
を特徴とする請求項1に記載の分布型増幅器。 - 複数の前記インダクタのそれぞれは、直接または抵抗を介して互いに接続され、
複数の前記第2のキャパシタのそれぞれは、前記インダクタ同士の接続点に接続されていること
を特徴とする請求項1に記載の分布型増幅器。 - 前記第2のキャパシタの代わりに、前記インダクタを介して前記トランジスタごとの前記制御端子と前記共通端子との間に接続された複数のダイオードを備えたこと
を特徴とする請求項1から請求項3のうちのいずれか1項に記載の分布型増幅器。
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