JPH05291851A - 高出力半導体増幅器 - Google Patents

高出力半導体増幅器

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JPH05291851A
JPH05291851A JP4115391A JP11539192A JPH05291851A JP H05291851 A JPH05291851 A JP H05291851A JP 4115391 A JP4115391 A JP 4115391A JP 11539192 A JP11539192 A JP 11539192A JP H05291851 A JPH05291851 A JP H05291851A
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distributed constant
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impedance
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semiconductor amplifier
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Yukio Ikeda
幸夫 池田
Masatoshi Nakayama
正敏 中山
Yoji Isoda
陽次 礒田
Sunao Takagi
直 高木
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 高出力で、かつインピーダンス整合が広帯域
な高出力半導体増幅器を得る。 【構成】 インピーダンス変換機能を有する電力分配器
10により、入力電力を複数のFET31〜3nに分配
し、このFET31〜3nの出力をインピーダンス変換
機能を有する電力合成器20により合成する高出力半導
体増幅器において、電力分配器10を、一端がFET3
1〜3nの入力端子に接続される複数の分布定数線路7
1〜7nと、当該分布定数線路71〜7nに直列に接続
され一端が当該電力分配器10の入力端子1に接続され
る直列抵抗61〜6nとから構成した。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、衛星通信,地上マイ
クロ波通信,移動体通信等に使用するUHF,SHF帯
の高出力半導体増幅器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図5は、例えば、昭和63年電子情報通
信学会春季全国大会C−645“20GHz帯外囲器入
り電力GaAsFET”に示された従来の高出力半導体
増幅器の等価回路図である。図において、1は入力端
子、2は出力端子、31〜3nは電界効果トランジスタ
(以下、FETと略す)、41〜4nは入力側1/4波
長分布定数線路、51〜5nは出力側1/4波長分布定
数線路である。なお、従来の発表例は2個のFETを用
いる場合について記載しているが、図5はこれをn個の
FETを用いる場合に拡張して示している。ここでは、
入力側1/4波長分布定数線路41〜4nにより電力分
配器10が構成され、出力側1/4波長分布定数線路5
1〜5nにより電力合成器20が構成されている。
【0003】次に動作について説明する。入力端子1か
ら入力した信号は、入力側1/4波長分布定数線路41
〜4nよりなる電力分配器10を介して各FET31〜
3nで増幅され、出力側1/4波長分布定数線路51〜
5nよりなる電力合成器20を介して出力端子2に出力
される。FET31〜3nの入力インピーダンスを
in,出力インピーダンスをZout,合成数をnとし、
電源インピーダンスおよび負荷インピーダンスをZo
すると、入力側1/4波長分布定数線路41〜4nの特
性インピーダンスZ1と出力側1/4波長分布定数線路
51〜5nの特性インピーダンスZ2は次の式(1),
式(2)のように与えられる。
【0004】
【数1】
【0005】また、この時の分布定数線路部分のインピ
ーダンス変換比は次のように与えられる。 入力側1/4波長分布定数線路のインピーダンス変換
比:n×Zo/Zin 出力側1/4波長分布定数線路のインピーダンス変換
比:n×Zo/Zout1,Z2を上記式(1),式(2)を満足するように設
定すると、FET31〜3nの入力インピーダンスZin
は電源インピーダンスZoに,FET31〜3nの出力
インピーダンスZoutは負荷インピーダンスZoにそれぞ
れインピーダンス整合され、入力電力は有効にFET3
1〜3nに供給され、またFET31〜3nの出力電力
も有効に取り出される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】一般的に、増幅器の高
出力化を図る方法として次の(I),(II)がある。 (I)ゲート幅の大きなFETを使用する。 (II)合成数を増大する。 しかし、従来の高出力半導体増幅器では、(I)の場
合、Zin,Zoutが小さくなって分布定数線路部分のイ
ンピーダンス変換比が増大し、増幅器のインピーダンス
整合が狭帯域となる問題が生じる。また、(II)の場合
にも、nが大きくなって分布定数線路部分のインピーダ
ンス変換比が増大し、増幅器のインピーダンス整合が狭
帯域となる問題が生じる。
【0007】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、高出力でインピーダンス整合が
広帯域な高出力半導体増幅器を得ることを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】この発明に係る高出力半
導体増幅器は、電力分配器を、一端が半導体素子の入力
端子に接続される複数の分布定数線路と、当該分布定数
線路に直列に接続され一端が当該電力分配器の入力端子
に接続される抵抗とから構成したものである。
【0009】
【作用】この発明において、分布定数線路は半導体素子
を見込むインピーダンスを電源インピーダンスから直列
抵抗の抵抗値を引いた値に変換すれば良く、分布定数線
路部分のインピーダンス変換比は小さくなる。その結
果、広帯域なインピーダンス整合が実現される。
【0010】
【実施例】実施例1.図1は、この発明の一実施例によ
る高出力半導体増幅器の等価回路図で、n個のFET3
1〜3nの出力を合成する場合について示しており、電
力合成器20は図5の従来例と同一である。図におい
て、61〜6nは直列抵抗、71〜7nは分布定数線路
であり、各分布定数線路71〜7nの一端は各FET3
1〜3nの入力端子に接続されており、各分布定数線路
71〜7nに直列に接続された各抵抗61〜6nの一端
が入力端子1に接続され、これらにより電力分配器10
が構成されている。各分布定数線路71〜7nは、信号
周波数で約1/4波長の長さに設定する。各直列抵抗6
1〜6nの抵抗値Rx,各分布定数線路71〜7nの特
性インピーダンスZxを次の式(3)を満足するように
定めると、当該高出力半導体増幅器は電源インピーダン
スZoに整合される。
【0011】
【数2】
【0012】この場合、入力側の分布定数線路部分のイ
ンピーダンス変換比は(n×Zo−Rx)/Zinで与えら
れる。
【0013】次に動作について説明する。式(3)を満
足するようにRxとZxを設定すると、高出力半導体増幅
器の入力側のインピーダンス整合が実現される。入力側
の分布定数線路部分のインピーダンス変換比は、この発
明では(n×Zo−Rx)/Zin,従来例ではn×Zo
i nである。この発明では、入力側の分布定数線路部分
でのインピーダンス変換比が小さくなり、入力側のイン
ピーダンス整合が広帯域となる。
【0014】実施例2.図2は、この発明の他の実施例
による高出力半導体増幅器の等価回路図であり、図中、
8は1個の直列抵抗、91〜9nは分布定数線路で、こ
れらにより電力分配器10が構成されている。この図2
もn個のFET31〜3nの出力を合成する場合につい
て示しており、電力合成器20は図5の従来例と同一で
ある。直列抵抗8の抵抗値Ry,各分布定数線路91〜
9nの特性インピーダンスZyを次の式(4)を満足す
るように定めると、当該高出力半導体増幅器は電源イン
ピーダンスZoに整合される。
【0015】
【数3】
【0016】この場合、入力側の分布定数線路部分のイ
ンピーダンス変換比はn×(Zo−Ry)/Zinで与えら
れる。この図2に示すように、本発明は複数個の分布定
数線路と1個の直列抵抗を用いる場合に適用しても良
い。
【0017】実施例3.図3は、この発明の他の実施例
による高出力半導体増幅器の等価回路図であり、図中、
101,102は直列抵抗、111,112は第1の分
布定数線路、121〜124は第2の分布定数線路であ
り、これらにより電力分配器10が構成されている。こ
の図3は4個のFET31〜34の出力を合成する場合
について示しており、電力合成器20は上記電力分配器
10と同様に接続された第3の分布定数線路131〜1
34および第4の分布定数線路141,142で構成さ
れている。第1の分布定数線路111,112と第2の
分布定数線路121〜124の線路長は、その和が信号
周波数で約1/4波長となるように設定している。ま
た、第2の分布定数線路121〜124の特性インピー
ダンスは第1の分布定数線路111,112の特性イン
ピーダンスの約2倍とする。これは電力合成器20も同
様である。この図3に示すように、本発明は2個の分布
定数線路毎に1個の直列抵抗を設ける構成としても良
い。
【0018】実施例4.図4は、この発明の他の実施例
による高出力半導体増幅器の構造図である。図中、15
はパッケージ、161,162は誘電体基板、171,
172は薄膜抵抗、181,182は第1の入力側マイ
クロストリップ線路、191〜194は第2の入力側マ
クロストリップ線路、201〜204は第3の出力側マ
イクロストリップ線路、211,212は第4の出力側
マイクロストリップ線路である。この図4は分布定数線
路をマイクロストリップ線路で実現した場合を示してお
り、薄膜抵抗171,172と第1の入力側マイクロス
トリップ線路181,182及び第2の入力側マイクロ
ストリップ線路191〜194により電力分配器10が
構成され、第3の出力側マイクロストリップ線路201
〜204及び第4の出力側マイクロストリップ線路21
1,212により電力合成器20が構成されている。前
記実施例3同様、第1の入力側マイクロストリップ線路
181,182と第2の入力側マイクロストリップ線路
191〜194の長さの和は信号周波数で約1/4波長
となるように設定している。
【0019】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば、電力
分配器の分布定数線路に直列に抵抗を装荷したことによ
り、分布定数線路部分のインピーダンス変換比を小さく
することができ、広帯域なインピーダンス整合を実現で
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による高出力半導体増幅器
の等価回路図である。
【図2】この発明の他の実施例による高出力半導体増幅
器の等価回路図である。
【図3】この発明の他の実施例による高出力半導体増幅
器の等価回路図である。
【図4】この発明の他の実施例による高出力半導体増幅
器の構造図である。
【図5】従来の高出力半導体増幅器の等価回路図であ
る。
【符号の説明】
1 入力端子 2 出力端子 10 電力分配器 20 電力合成器 31〜3n FET(半導体素子) 41〜4n 入力側1/4波長分布定数線路 51〜5n 出力側1/4波長分布定数線路 61〜6n,8,101,102 直列抵抗 71〜7n,91〜9n 分布定数線路 111,112 第1の分布定数線路 121〜124 第2の分布定数線路 131〜134 第3の分布定数線路 141,142 第4の分布定数線路 15 パッケージ 161,162 誘電体基板 171,172 薄膜抵抗 181,182 第1の入力側マイクロストリップ線路 191〜194 第2の入力側マイクロストリップ線路 201〜204 第3の出力側マイクロストリップ線路 211,212 第4の出力側マイクロストリップ線路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 直 鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱電機株式 会社電子システム研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電力分配器の複数の出力端子にそれぞれ
    半導体素子の入力端子を接続し、これらの半導体素子の
    出力端子にそれぞれ電力合成器の複数の入力端子を接続
    し、電力分配器の入力端子に入力した電力を複数の半導
    体素子で増幅し電力合成器の出力端子に取り出す高出力
    半導体増幅器において、上記電力分配器を、一端が半導
    体素子の入力端子に接続される複数の分布定数線路と、
    当該分布定数線路に直列に接続され一端が当該電力分配
    器の入力端子に接続される抵抗とから構成したことを特
    徴とする高出力半導体増幅器。
JP4115391A 1992-04-08 1992-04-08 高出力半導体増幅器 Expired - Fee Related JP2878900B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001144560A (ja) * 1999-11-15 2001-05-25 Mitsubishi Electric Corp マイクロ波増幅器
JP2020074600A (ja) * 2018-04-12 2020-05-14 日本電気株式会社 電力増幅装置およびテレビジョン信号送信システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001144560A (ja) * 1999-11-15 2001-05-25 Mitsubishi Electric Corp マイクロ波増幅器
JP2020074600A (ja) * 2018-04-12 2020-05-14 日本電気株式会社 電力増幅装置およびテレビジョン信号送信システム

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