JPH0738349A

JPH0738349A - マイクロ波増幅器

Info

Publication number: JPH0738349A
Application number: JP17711693A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Nakano; 義明中野
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1993-07-19
Filing date: 1993-07-19
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】マイクロ波帯無線装置などで使用されるマイ
クロ波増幅器に関し、伝送帯域内での利得が低下せずに
増幅動作の安定化を図ることを目的とする。【構成】第１の伝送線路31を介して入力したマイクロ
波を増幅して出力するマイクロ波増幅器において、該第
１の伝送線路に、抵抗器R を介して、伝送帯域の中心波
長λ₀の(nλ₀)/2の線路長を持ち、先端開放状態の第２
の伝送線路32と[(2n＋1)λ₀]/4の線路長を持ち、先端短
絡状態の第３の伝送線路33のうち、何れか一方の伝送線
路を接続するように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波帯無線装置な
どで使用されるマイクロ波増幅器に関するものである。

【０００２】現在、移動無線装置や多重無線装置などに
使用されるマイクロ波帯の増幅器の入出力側には、アイ
ソレータ，増幅器，フイルタなどが接続されることが多
い。この時、増幅器に対して安定な増幅動作を行わせる
為には周知の様に安定化指数K＞１の条件を満たす必要
がある。なお、K ＜１の時は不要な発振現象を起こした
り、所望の電気特性が得られない可能性が高くなる。

【０００３】そこで、マイクロ波増幅器として、伝送帯
域内での利得が低下せずに増幅動作の安定化を図ること
が必要である。

【０００４】

【従来の技術】図５は従来例の構成図で、(a) は多段増
幅器のブロック図、(b) は増幅動作の安定化を特に考慮
しないマイクロ波増幅器の要部構成図、(c) は増幅動作
の安定化を考慮したマイクロ波増幅器の要部構成図であ
る。

【０００５】以下、図の動作を説明する。先ず、図５
(a) に示す様に２段増幅器の場合、マイクロ波増幅器2a
の入力側にアイソレータ11が、マイクロ波増幅器2bの出
力側にアイソレータ12がそれぞれ設けられている。そこ
で、入力端子、アイソレータ11を通ったマイクロ波は、
マイクロ波増幅器2a, 2bで増幅された後、アイソレータ
12、出力端子を介して外部に送出される。なお、マイク
ロ波増幅器２は、図５(b) に示す様に、電界効果トラン
ジスタ( 以下、FET と省略する)Q₁の入力側に入力整合
回路及びバイアス回路21が、出力側に出力整合回路及び
バイアス回路22がそれぞれ設けられている。

【０００６】ここで、マイクロ波増幅器２の入出力側に
は、上記の様に、アイソレータや別のマイクロ波増幅器
などが接続されるが、安定な増幅動作をさせる為には公
知の様に安定化指数 K＞１の条件を満たす必要がある
（ K＜１の時は不要な発振現象を起こしたり、所望の電
気特性が得られない可能性が高い）。

【０００７】図５(a) の場合、アイソレータ11は伝送帯
域内では入力インピーダンスが良好なので、増幅器2aの
入力側で反射があっても反射波はアイソレータで終端さ
れる。この為、入力端子側からマイクロ波増幅器側を見
た時、反射波は現れず、インピーダンス整合が取れた様
に見え、マイクロ波増幅器2aは安定な増幅動作をする。

【０００８】しかし、伝送帯域外では入力インピーダン
スが劣化するので、FET の入力側で発生した反射波の殆
どがアイソレータを通って入力端子側に戻るので、マイ
クロ波増幅器は動作が不安定となり発振する可能性が高
い。

【０００９】そこで、図５(c) 示す様に、マイクロ波増
幅器２の入力側に固定減衰器／直列抵抗減衰器23を接続
して、入力端子側に戻る反射波を減衰させる。これによ
り、入力端子に戻る反射波が少なくなって、伝送帯域
内、伝送帯域外の入力インピーダンスが改善され、上記
の安定化指数 K＞１の条件を満たす様になるが、減衰器
を挿入した為に伝送帯域内の利得が低下する。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、マイクロ波増
幅器の入力側に固定減衰器／直列抵抗減衰器を接続する
方法は伝送帯域内の利得が低下すると云う課題がある。

【００１１】本発明は伝送帯域内での利得が低下せずに
増幅動作の安定化を図ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理構成
図、図２は図１の動作説明図で、(a) は第２の伝送線路
の特性インピーダンスが50Ω、(b) は第２の伝送線路の
特性インピーダンスが85Ωの場合である。

【００１３】図１中、31は第１の伝送線路、32は第２の
伝送線路、33は第３の伝送線路である。また、第１の本
発明は、第１の伝送線路に、抵抗器を介して、伝送帯域
の中心波長λ₀の(nλ₀)/2の線路長を持ち、先端開放状
態の第２の伝送線路と[(2n＋1)λ₀]/4の線路長を持ち、
先端短絡状態の第３の伝送線路のうち、何れか一方の伝
送線路を接続した。

【００１４】第２の本発明は、第２の伝送線路、または
第３の伝送線路の特性インピーダンスを変化して伝送帯
域幅を可変にする構成にした。第３の本発明は、抵抗器
の抵抗値を変化して伝送帯域外の減衰量を可変にする構
成にした。

【００１５】

【作用】第１の本発明は、第１の伝送線路に、抵抗器を
介して(nλ₀)/2の線路長を持ち、先端開放状態の第２の
伝送線路と[(2n＋1)λ₀]/4の線路長を持ち、先端短絡状
態の第３の伝送線路のうち、何れか一方の伝送線路を接
続することにより、マイクロ波増幅器の伝送帯域の利得
には影響を与えずに入力リターン・ロス( 公知のS マト
リクスのS₁₁に対応する) を改善し、上記の安定化指数
K＞１を満足させることができる。この理由は次の様な
ものである。第１の伝送線路に、抵抗器を介して(nλ₀)
/2の先端開放の伝送線路を接続する（この回路を付加回
路と云う）ことにり、波長λ₀( 周波数f₀とする) では
A点から抵抗器側を見たインピーダンスは無限大とな
り、マイクロ波増幅器の周波数特性に影響を及ぼさな
い。その他の周波数では先端開放の伝送線路の周波数特
性によってA 点から見たインピーダンスが変化するの
で、これに対応して付加回路の減衰量が変化する。

【００１６】ここで、付加回路の特性は、図２(a) に示
す様に、２GHz 付近ではS₂₁( 出力波と入力波の比を示
す) は殆ど減衰しないので、マイクロ波増幅器に本発明
の回路部分を付加しても利得の低下は殆ど見られず、こ
の時のS₁₁は−35dBである。

【００１７】また、１GHz 付近ではS₂₁は約−3.5dB( 5
0 Ωの場合) となるので、本発明の付加回路を設ければ
１GHz 付近におけるマイクロ波増幅器の利得が低下し、
リターン・ロスが改善される。つまり、図１の第１の伝
送線路を介して入力波をマイクロ波増幅器に加えると、
この増幅器で反射された反射波は抵抗器と第２の伝送線
路で吸収されて入力側に現れない。これにより、入力側
からマイクロ波増幅器側を見ると反射波が減少し、リタ
ーン・ロスが改善される。

【００１８】更に、第２の伝送線路の特性インピーダン
スを50Ω→85Ωに変化すると( 例えば、パターンで構成
された線路の幅を狭くすることにより特性インピーダン
スが高くなる) 、S₂₁の帯域幅を変化させることができ
る( 図２(a),(b) の２GHz 付近参照) 。

【００１９】また、(nλ₀)/2の先端開放の伝送線路でな
く、[(2n＋1)λ₀]/4の先端短絡の伝送線路にしても同様
な特性が得られる。これにより、伝送帯域内での利得が
低下せずに増幅動作の安定化を図ることができる。

【００２０】

【実施例】図３は本発明を適用したマイクロ波増幅器の
実装図、図４は図３の説明図で、(a) は本発明の効果説
明図、(b) は(a) に対する条件説明図である。

【００２１】以下、図の説明をする。図３において、基
板上にはFET Q₂, Q₃を用いた２段増幅器が形成されてお
り、FET Q₂の入力側に点線で囲った本発明の付加回路が
設けられている。また、これらのFET は図示しないバイ
アス供給部分から必要なバイアス電圧が供給されている
ものとする。

【００２２】先ず、端子 P_inから入力したマイクロ波(
例えば、２GHz) はコンデンサC₁を介して表面実装型FE
T Q₂に加えられる。FET Q₂は入力したマイクロ波を増幅
し、コンデンサC₂を介してFET Q₃に加えるので、このFE
T Q₃は更に、増幅して、コンデンサC₈を介して端子 P
_OUTから外部に送出する。

【００２３】なお、FET Q₂はスルーホールを介してソー
スが接地されるが、FET Q₃のソースはパッケージを介し
て基板全体を収容するパッケージに接続されて接地され
る。また、付加回路の抵抗R は200 Ω、線路は長さをλ
₀/2 にすると寸法が大きくなるので、λ₀/4 して先端を
スルーホールを介して接地している。

【００２４】次に、図４で本発明と従来例の効果を比較
して説明するが、図中の点線が本発明、実線が従来例で
ある。なお、本発明の付加回路は図４(b) に示す様にな
っている。

【００２５】さて、図４(a) において、周波数の変化に
対する安定化指数 Kは、１GHz 以下では、従来例が1.5
GHz 付近から低い周波数では絶対安定ではなく、条件付
安定となるのに対し、本発明では全域に渡って１以上と
なって絶対的安定状態となり、増幅動作が不安定になる
可能性はない。

【００２６】また、S₁₁, S₂₁については、安定化指数 K
に対応して、２GHZ 付近で本発明のS₁₁, S₂₁が従来例の
S₁₁, S₂₁に近づくが、それ以外の帯域では本発明のS₁₁,
S₂₁は従来例のS₁₁, S₂₁よりも小さくなり、本発明の付
加回路を使用することにより、伝送帯域内での利得が低
下せずに増幅動作の安定化を図ることができる。

【００２７】以上、本発明の付加回路を使用することに
より、伝送帯域に影響を与えず、伝送帯域内外の入力リ
ターン・ロスを改善し、動作安定性を良好にすることが
できる。また、伝送線路のインピーダンスや抵抗値を可
変にすることにより、所要周波数帯域幅や減衰量も可変
させることができるので、増幅器の性能にあった使い方
ができる。

【００２８】

【発明の効果】以上詳細に説明した様に本発明によれ
ば、伝送帯域内での利得が低下せずに増幅動作の安定化
を図ることができると云う効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の原理構成図である。

【図２】図１の動作説明図で、(a) は第２の伝送線路の
特性インピーダンスが50Ω、(b) は第２の伝送線路の特
性インピーダンスが85Ωの場合である。

【図３】本発明を適用したマイクロ波増幅器の実装図で
ある。

【図４】図３の説明図で、(a) は本発明の効果説明図、
(b) は(a) に対する条件説明図である。

【図５】従来例の構成図で、(a) は多段増幅器のブロッ
ク図、(b) は増幅動作の安定化を特に考慮しないマイク
ロ波増幅器の要部構成図、(c) は増幅動作の安定化を考
慮したマイクロ波増幅器の要部構成図である。

【符号の説明】

31 第１の伝送線路 32 第２の伝
送線路 33 第３の伝送線路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の伝送線路(31)を介して入力したマ
イクロ波を、増幅して出力するマイクロ波増幅器におい
て、該第１の伝送線路に、抵抗器(R) を介して、伝送帯域の
中心波長λ₀の(nλ₀)/2(nは正の整数）の線路長を持
ち、先端開放状態の第２の伝送線路(32)と[(2n＋1)λ₀]
/4の線路長を持ち、先端短絡状態の第３の伝送線路(33)
のうち、何れか一方の伝送線路を接続したことを特徴と
するマイクロ波増幅器。
【請求項２】上記第２の伝送線路、または第３の伝送
線路の特性インピーダンスを変化して伝送帯域幅を可変
にする構成にした請求項１のマイクロ波増幅器。
【請求項３】上記抵抗器の抵抗値を変化して伝送帯域
外の減衰量を可変にする構成にした請求項１のマイクロ
波増幅器。