JPH02288408A

JPH02288408A - 高周波増幅装置

Info

Publication number: JPH02288408A
Application number: JP10733589A
Authority: JP
Inventors: Toru Maniwa; 透馬庭; Hisafumi Okubo; 大久保　尚史
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-04-28
Filing date: 1989-04-28
Publication date: 1990-11-28

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕数１００ＭＨｚ乃至数１０ＧＨｚの高周波信号を増幅す
る高周波増幅装置に関し、整合回路の省略を可能として小型化を図ることを目的と
し、入力信号を逆相で一方と他方とに分配する電力分配器と
、該電力分配器により分配された一方と他方との信号を
増幅する第１．第２の増幅器と、該第１．第２の増幅器
の出力信号を合成する電力合成器と、前記第１．第２の
増幅器への入力信号又は該第１．第２の増幅器の出力信
号の一部を一方から他方へ伝達して反射波を打ち消す為
の結合回路とを設けて構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、数１００ＭＨｚ乃至数１０ＧＨｚの高周波信
号を増幅する高周波増幅装置に関するものである。

電界効果トランジスタ等を増幅器として用いる数１００
ＭＨｚ乃至数１０ＧＨｚ帯の高周波信号の高出力の電力
増幅を行う高周波増幅装置に於いては、増幅器を並列動
作させる構成とすると共に、誘電体基板上に導体パター
ンを形成したストリップライン構成が多（採用されてい
る。このような高周波増幅装置の小型化が要望されてい
る。

〔従来の技術〕

高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅装置としては、
既に各種の構成が提案されており、例えば、第１０図に
示すように、入力信号は電力分配器３１により二分岐さ
れて、電界効果トランジスタ等からなる増幅器３２．３
３に入力され、並列動作する増幅器３２．３３の増幅出
力信号は電力合成器３４により合成されて出力される構
成を有し、増幅器３２．３３と電力合成器３４との間の
インピーダンス整合をとる為に、整合回路３５゜３６が
それぞれ接続されている。

入力信号を二分岐する電力分配器３１と、増幅出力信号
を合成する電力合成器３４と、整合回路３５．３６とは
、ストリップラインにより構成される場合が一般的であ
り、又電力分配器３１と電力合成器３４とは、それぞれ
同一の位相特性となるように構成される。例えば、電力
分配器３１を同相分配特性とすると、電力合成器３４は
同相合成特性とするものである。又整合回路３５．３６
は、図示のようなλ／４（λ＝波長）程度の長さのスタ
ブを存する導体パターンから構成されている。

又図示を省略しているが、電力分配器３１と増幅器３２
．３３との間にも、整合回路を接続するものである。

（発明が解決しようとする課題〕整合回路３５．３６は、スタブ等を有するものであるか
ら、相互のスタブが接触しないように、且つ相互間の結
合が生じないように、例えば、λ／２程度以上離して形
成する必要がある。従って、整合回路３５．３６に於け
る内側へ突出するスタブを省略して外側へ突出するスタ
ブのみの構成としても、整合回路は外側へ突出した分大
きくなり、又整合回路３５．３６間はλ／２程度以上離
して配置する必要があるから、増幅器３２．３３を近接
配置することが可能の場合でも、全体を小型化できない
ものであった。

本発明は、整合回路の省略を可能として小型化を図るこ
とを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の高周波増幅装置は、等何面に反射波を打ち消し
て整合がとれた状態とするものであり、第１図を参照し
て説明する。

入力信号を逆相で一方と他方とに分配する電力分配器１
と、この電力分配器１により分配された一方と他方との
信号を増幅する電界効果トランジスタ等からなる第１．
第２の増幅器２，３と、この第１．第２の増幅器への入
力信号又は第１．第２の増幅器の出力信号の一部を、一
方から他方へ伝達して反射波を打ち消す結合回路５とを
設けたものである。

〔作用〕

電力分配器ｌにより逆相で分配された入力信号は、増幅
器２．３によりそれぞれ増幅され、結合回路５を介して
電力合成器４に入力されて、合成出力される。その場合
に、結合回路５により一方の信号に対して逆相の他方の
信号が伝達されて、反射波を打ち消すものであるから、
整合がとれた状態と等価となり、結合回路５は、一方と
他方との間を、誘導結合或いは容量結合により結合する
構成とするものである。から、一方と他方との回路を近
接することが可能となり、小型化を図ることができる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の第１の実施例の説明図であり１１は逆
相で入力信号を分配する電力分配器、１２．１３は電界
効果トランジスタ等からなる増幅器、１４は電力合成器
、１５はインダクタンスやキャパシタンス等のリアクタ
ンス素子、１６゜１７はストリップライン等の伝送線路
、１８は結合回路である。

リアクタンス素子１５は、チップコンデンサやチップイ
ンダクタンス等を用いて構成するか、或いは平行線路の
ような容量結合を行う導体パターンにより構成すること
ができる。又伝送線路１６１７は、増幅器１２．１３と
電力合成器１４との間を接続する為のストリップライン
等により構成されている。

従って、電力分配器１１により逆相で分配された入力信
号は、増幅器１２．１３によりそれぞれ増幅され、結合
回路１８を介して電力合成器１４に入力されて合成され
、例えば、増幅器１２と電力合成器１４との間の不整合
による反射波は、増幅器１３の増幅出力信号の一部がリ
アクタンス素子１５を介して伝達されて打ち消される。

同様に、増幅器１３と電力合成器１４との間の不整合に
よる反射波も、増幅器１２の増幅出力信号の一部がリア
クタンス素子１５を介して伝達されて打ち消される。即
ち、増幅器１２．１３と電力合成器１４との間に整合回
路を設けて整合をとった状態と等価となる。

第３図は第２図の等価回路を示し、Ｇは増幅器１２．１
３の内部コンダクタンス、ｊＢは増幅器１２．１３の内
部サセプタンス、Ｇｏは電力合成器１４の特性コンダク
タンス、ｊＢ”はリアクタンス素子１５のサセプタンス
、ＬＮは伝送線路を示す。なお、電力合成器１４は、例
えば、５０Ωの特性インピーダンスを有し、虚数部を無
視できるから、コンダクタンスＧｏとして示し、増幅器
１２．１３の内部アドミッタンスＹは、Ｙ＝Ｇ＋ｊＢと
なる。

第３図に於ける伝送線路ＬＮを無視した等価回路は第４
図に示すものとなり、電力合成器１４に供給される電力
Ｐは、Ｐ　ｌ＝　（（Ｇｏ　＋Ｇ）”　十Ｂ”）／　［（（Ｇ
。

＋Ｑ）２　＋８２　＋２８Ｂ’）！　＋４Ｂ”　　（Ｇ
。

＋ｃ）　２）　ＸＧ（ｌ　　Ｉ２　　　　　　　　　・
・（１）と表すことができる。

この電力ＩＰ＋の極大値は、（１）式をＧ、Ｂ’につい
て微分し、Ｏと等しいとおいて解くことにより得られ、
その極大値Ｉ　Ｐ　＋　、、、と、その時のＧＢ′は、Ｐ１□、＝　１”　／４Ｇ、　　　　　　−・−（２）
Ｇ＝Ｇ、　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
Ｂ　’　＝−Ｂ／２　　　　　　　　　　−（４１とな
る。

従って、第５図の等価回路に示すように、内部アドミッ
タンスＹ＝Ｇ＋ｊＢの増幅器に、アドミッタンスｙ　ｌ
　＝ｃ　ｌ　＋　Ｊ　Ｂ　ｌの負荷を接続し、増幅器か
ら負荷に最大電力を供給する条件を示すことになる。

しかし、増幅器の内部コンダクタンスＧと、電力合成器
のコンダクタンスＧ０とは異なる値であるから、伝送線
路ＬＮを用いて増幅器の内部アドミッタンスを変換する
ものであり、変換されたアドミッタンスの実数部が６０
に等しくなる伝送線路ＬＮの電気長をθとすると、となる。又その時のりアクタンス素子１５のサセプタン
スＢ’は、となる。

前述の条件を与えることにより、増幅器１２゜１３の増
幅出力信号を電力合成器１４に於いて最大電力が得られ
るよう、に合成することができる。

即ち、整合回路を設けた場合と等価な高周波増幅装置と
なる。

第６図は本発明の第２の実施例の説明図であり、第２図
と同一符号は同一部分を示し、結合回路１８を、伝送線
路１６．１７とりアクタンス素子ｔｓａ、１５ｂとによ
り構成した場合を示す。

この実施例は、第１の実施例に於けるリアクタンス素子
１５を伝送線路１６．１７の両側に接続したもので、伝
送線路１６．１７の電気長θは、例えば３／４λという
ように任意に決定できる。

又２個のりアクタンス素子１５ａ、１５ｂを設けている
ことにより、最大合成電力を得る為の各リアクタンス素
子１５ａ、１５ｂのサセプタンスの値のみ決定すれば良
いので調整が容易となる。

第７図は本発明の第３の実施例の説明図であり１５ａ、
１５ｂ、１５ｃはリアクタンス素子、１６ａ、１６ｂ、
１７ａ、１７ｂは伝送線路であって、他の第２図と同一
符号は同一部分を示す。

この実施例は、伝送線路の両端と中間とにそれぞれリア
クタンス素子ｔ５ａ、１５ｂ、１５ｃを接続したもので
あり、一方から他方への結合を分散して行うことになり
、第２の実施例に比較して最大合成電力を得る為の調整
が更に容易となる。

第８図は本発明の第４の実施例の説明図であり、ｎ個の
伝送線路部分１６ａ〜１６ｎ、１７ａ　〜１７ｎに、リ
アクタンス素子１５２〜１５ｎ＋１を接続して結合回路
１８を構成したものであり、他の第２図と同一符号は同
一部分を示す。この実施例は、増幅器１２．１３の増幅
出力信号を電力合成器１４に加える為の伝送線路間に、
ｎ＋１個のりアクタンス素子を設けたものであり、リア
クタンス素子の数が多くなるが、前述の各実施例に比較
して、最大合成電力を得る為の微細な調整が一層容易と
なる。

第９図は本発明の第５の実施例の説明図であり、２１は
逆相で入力信号を分配する電力分配器、２２．２３は増
幅器、２４は電力合成器、２５はリアクタンス素子、２
６．２７は伝送線路、２８は結合回路である。

この実施例は、増幅器２２．２３の入力側に結合回路２
８を接続した場合を示し、逆相で入力信号を分配する電
力分配器２１の分配出力信号を、結合回路２８を介して
増幅器２２．２３に入ツノするものである。そして、リ
アクタンス素子２５を介して、一方の分配出力信号の一
部を他方の分配出力信号に伝達して、不整合に基づく反
射波成分を打ち消すものであり、整合回路と等何面な作
用を行うものである。

このような増幅器２２．２３の入力側に結合回路２８を
設けた場合に於いても、前述の第２．第３、第４の実施
例に示すように、リアクタンス素子を分散して設けるこ
とができる。又増幅器の入力側と出力側との両方に結合
回路をそれぞれ設けることもできる。増幅器２．３は電
界効果トランジスタのみでなく、バイポーラ・トランジ
スタ等により構成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、逆相で電力分配を行う
電力分配器ｌと、第１．第２の増幅器２．３と、電力合
成器４とを備え、第１．第２の増幅器２，３への入力信
号又はその出力信号の一部を一方から他方へ伝達して反
射波を打ち消す結合回路５を設けたものであり、インピ
ーダンス不整合による反射波を打ち消して、整合状態を
得ることができるものである。

従って、従来例に於ける整合回路を省略することができ
ると共に、結合回路５は伝送線路とりアクタンス素子に
より構成することができるから、結合回路５を構成する
伝送線路を比較的近接して配置することが可能となり、
全体を小型化することができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図は本発明の第１の
実施例の説明図、第３図は第２図の等価回路、第４図は
簡略化した等価回路、第５図は増幅器と負荷との等価回
路、第６図乃至第９図は本発明の第２乃至第５の実施例
の説明図、第１０図は従来例の説明図である。１は電力分配器、２，３は増幅器、４は電力合成器、５
は結合回路である。

Claims

【特許請求の範囲】入力信号を逆相で一方と他方とに分配する電力分配器（
１）と、該電力分配器（１）により分配された一方と他方との信
号を増幅する第１、第２の増幅器（２、３）と、該第１、第２の増幅器（２、３）の出力信号を合成する
電力合成器（４）と、前記第１、第２の増幅器（２、３）への入力信号又は該
第１、第２の増幅器（２、３）の出力信号の一部を一方
から他方へ伝達して反射波を打ち消す為の結合回路（５
）とを設けたことを特徴とする高周波増幅装置。