JPH0750532A - 増幅器 - Google Patents

増幅器

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Publication number
JPH0750532A
JPH0750532A JP4241385A JP24138592A JPH0750532A JP H0750532 A JPH0750532 A JP H0750532A JP 4241385 A JP4241385 A JP 4241385A JP 24138592 A JP24138592 A JP 24138592A JP H0750532 A JPH0750532 A JP H0750532A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission line
output port
amplifier
input port
transmission lines
Prior art date
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Pending
Application number
JP4241385A
Other languages
English (en)
Inventor
Jr Donald R Green
リチャード グリーン ジュニア ドナルド
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
American Telephone and Telegraph Co Inc
AT&T Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by American Telephone and Telegraph Co Inc, AT&T Corp filed Critical American Telephone and Telegraph Co Inc
Publication of JPH0750532A publication Critical patent/JPH0750532A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/605Distributed amplifiers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高周波において、個々の増幅器(ゲイン段)
を低損失で結合可能な、高効率、小型、軽量で、しか
も、製造コスト面にも優れた増幅器を提供する。 【構成】 入力ポート(IN)と、出力ポート(OU
T)と、第1伝送ライン(8)と第2伝送ライン(9)
と、これらの第1、第2の伝送ラインに相互接続される
複数の並列ゲイン段(101〜10N)とを有する。入力
ポートは第1伝送ラインの1点に接続され、出力ポート
は第2伝送ラインの1点に接続される。ポートの一つ
は、対応伝送ラインに対して非対称的に配置され、ポー
トの一つは、対応伝送ラインの両端部の間に接続され
る。入力ポートの接続点と出力ポートの接続点とは、複
数のゲイン段のすべてを通る信号パスの間で、入力ポー
トから出力ポートまでにわたる所定の位相不整合を生成
するように選択される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、増幅器に関し、特に、
高周波増幅器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の半導体製高周波増幅器は、とりわ
け12GHz以上の高周波においては、低出力の増幅器
としてのみ適用されていた。このような高周波で、数ワ
ット以上の出力パワーを有する増幅器としては、導波管
(TWT)が主に使用されていた。しかし、近年、半導
体製の増幅器は、小型で、重量も軽く、導波管よりも高
効率であるため、ある程度の高周波レベルまでは広く使
用されるようになっている。高周波増幅器用半導体技術
としては、ガリウムヒ素増幅器が最も使用されている。
他のシリコン増幅器、またはインジウムヒ素増幅器など
の技術は、高周波においては、効率がよくないか、ある
いは、商用上の製造にはあまり適していない。
【0003】活性ガリウムヒ素高周波増幅器は、主に二
つの型、すなわち、ヘテロ接合FET(HFET)と離
間ゲート接合FET(JFET)に分けられる。半導体
(HFET、またはJFET)増幅器で所望の出力を得
るには、個々の増幅器(ゲイン段)からの信号を組み合
わせて、個々の増幅器からのパワーを最小の損失で結合
することが必要である。このような構成を達成するため
の一つの技術として、ハイブリッド結合器を使用するこ
とが考えられる。このハイブリッド結合器は、増幅する
信号を複数の出力に分離し、次に、それをゲイン段の対
応する入力に接続する。各段からの出力は、その後、別
のハイブリッド結合器で再結合され、そこで、増幅され
た信号を有する出力が得られる。しかしながら、このよ
うなハイブリッド結合器は、一般的には、大型で、ま
た、大重量であり、コンパクトな増幅器を得るためには
実用的ではない。
【0004】また、図3及び図4は、入力ポートIN
と、出力ポートOUTと、第1伝送ライン8と第2伝送
ライン9と、これらの伝送ラインに相互接続される8段
の並列ゲイン段101〜108とを有する2種類の増幅器
を示している。図3に示す増幅器1においては、第1伝
送ライン8と第2伝送ライン9のセンターに、入力ポー
トINと出力ポートOUTがそれぞれ接続されている。
図4に示す増幅器1においては、第1伝送ライン8と第
2伝送ライン9の端部に、入力ポートINと出力ポート
OUTがそれぞれ接続されている。しかしながら、この
ような構成の増幅器1は、高周波において、高い結合損
失を有する。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、高周
波において、個々の増幅器(ゲイン段)を低損失で結合
可能な、高効率、小型、軽量で、しかも、製造コスト面
にも優れた増幅器を提供することである。さらに、本発
明は、高周波において、ゲイン段を効率よく結合するこ
とができ、簡単に集積可能な構造の効率的な増幅器を提
供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の増幅器は、入力
ポート(IN)と、出力ポート(OUT)と、第1伝送
ライン(8)と第2伝送ライン(9)と、これらの第
1、第2の伝送ラインに相互接続される複数の並列ゲイ
ン段(101〜10N)とを有する。この場合、入力ポー
トは第1伝送ラインの1点に接続され、出力ポートは第
2伝送ラインの1点に接続される。そして、ポートの一
つは、対応伝送ラインに対して非対称的に配置され、ポ
ートの一つは、対応伝送ラインの両端部の間に接続さ
れ、さらに、入力ポートの接続点と出力ポートの接続点
とは、複数のゲイン段のすべてを通る信号パスの間で、
入力ポートから出力ポートまでにわたる所定の位相不整
合を生成するように選択されることを特徴としている。
【0007】
【実施例】
一般的な説明 伝送ラインにおいて、遅延と位相シフトは同意語として
使用される。たとえば、伝送ラインはある遅延を有して
いると表現され、一方、信号は位相シフトを有している
と表現される。伝送ラインが有する遅延はその伝送ライ
ンの物理的特性とそれにかかる負荷によって変化する。
さらに、伝播遅延は、分路インピーダンス(増幅器の入
力と出力からのインピーダンスまたは合計のインピーダ
ンス)を有する伝送ラインの信号伝播の波長以下の間隔
の周期的な負荷によって影響される。伝送ラインが波長
よりも長い場合には、伝送ラインの端部は、反射を抑制
するために減衰インピーダンスで終端されている。
【0008】図1において、複数のゲイン段を効率的に
結合した増幅器1が図示されている。ここで、第1伝送
ライン8と第2伝送ライン9は複数のゲイン段101
10Nを並列に接続する。増幅器1の入力ポートINと
増幅器1の出力ポートOUTは対応する第1伝送ライン
8と第2伝送ライン9に接続され、各ゲイン段101
10Nを通った信号パスの遅延の間の不整合が所定の量
になるように構成される。入力ポートINと出力ポート
OUTの一方または両方は、対応する第1伝送ライン
8、第2伝送ライン9に沿って、非対称的に配置され
(そのセンターには接続されない)、かつ、入力ポート
INと出力ポートOUTの少なくとも一つは、対応する
第1伝送ライン8、第2伝送ライン9の端部間に接続さ
れる。すなわち、その端部には接続されない。図1にお
いては、入力ポートINは、第1伝送ライン8の一方の
端部とセンターとの間に接続され、出力ポートOUT
は、第2伝送ライン9の他方の端部に接続されている。
【0009】この場合、図1に示すように、増幅器1
は、第1の複数の直列接続伝送ライン111〜11
N+1と、第2の複数の直列接続伝送ライン121〜12
N+1を有しているものも見なすこともできる。そして、
それらは複数のゲイン段101〜10Nを並列に接続する
対応遅延タップτ111〜τ11N+1、τ121〜τ12N+1を有す
る。
【0010】ゲイン段101は少なくとも一つのFET
15を有するものとして図1に図示される。このFET
15のゲートはゲイン段101の入力に接続され、FE
T15のドレインはゲイン段101の出力に接続され、
FET15のソースは接地されている。すべてのゲイン
段101〜10Nは共通の基板上に集積されるか、また
は、個別な素子として形成される。別の回路、たとえ
ば、モノリシック集積回路ゲインブロックもゲイン段1
1〜10N用として使用可能である。何れの場合におい
て、各ゲイン段101〜10Nを介した遅延はほぼ同一で
あるのが望ましい。
【0011】位相不整合に起因する結合損失の計算は簡
単であり、第1伝送ライン8、第2伝送ライン9からの
損失を無視するものである。この計算は、また、第1伝
送ライン8と第2伝送ライン9及びゲイン段101〜1
Nの間の結合損失を無視する。この結合損失の計算
は、入力ポートINに入力され、各ゲイン段101〜1
Nを介して増幅器1の出力ポートOUTで測定され
る、特定の周波数の信号の位相シフトを決定することに
よって行われる。そこで「増幅された」信号は、和を得
るためにベクトル的に加算される。この和の振幅は、最
大可能和振幅と比較され(ここで、個別に増幅された信
号の間には位相差は存在しないものとする)、これらの
振幅の差が、使用された結合装置に起因する損失として
得られることになる。
【0012】従来の装置(図3、図4)と本発明の装置
(図1)に対する損失の計算を以下に示す。この損失の
計算法は当業者にとっては公知である。第1伝送ライン
8、第2伝送ライン9は共通基板(半導体基板、セラミ
ック基板、ポリイミド基板)の上に形成されたストリッ
プライン、マイクロストリップ、あるいは、共通平面伝
送ラインである。この第1伝送ライン8、第2伝送ライ
ン9は、ゲイン段として同一基板上に形成されてもよ
い。第1伝送ライン8、第2伝送ライン9にそれぞれ接
続されている入力ポートINと出力ポートOUTのイン
ピーダンスは、従来のインピーダンス変換ネットワーク
(図示せず)による標準インピーダンス(たとえば、5
0オーム)に一致させることが好ましい。このインピー
ダンス変換ネットワークは、第1伝送ライン8、第2伝
送ライン9と同一の基板上に形成される。その後、ゲイ
ン段101〜10Nが、第1伝送ライン8、第2伝送ライ
ン9と共に共通基板上に形成される。
【0013】具体例 8段増幅器(N=8)用の結合損失の計算法を以下に示
す。第1伝送ライン8、第2伝送ライン9における対応
遅延は各実施例において同一である、第1伝送ライン8
のタップ(τ1、τ111〜τ11N+1)の間では約5ナノ秒
で、第2伝送ライン9のタップ(τ2、τ121〜τ1
2N+1)の間で約1ナノ秒である。この遅延差はゲイン段
101〜108の入力インピーダンスと出力インピーダン
スの差から発生し、この差は伝播遅延に影響を及ぼす。
さらに、第2伝送ライン9の大きさは高出力に対応でき
るように大きく、第1伝送ライン8、第2伝送ライン9
のタップ間の遅延はほぼ同一であることが望ましい。し
かし、この遅延は、物理的レイーアウトのような設計上
の差異に応じてタップ間で異なってもよい。
【0014】入力ポートINと出力ポートOUTに対し
て、図3に示すように、第1伝送ライン8と第2伝送ラ
イン9のセンターに、入力ポートINと出力ポートOU
Tが接続される対称的な結合構成を適用した場合、8段
の増幅器1における結合損失は、12GHZで0.05
dBである。また、図4に示すように、第1伝送ライン
8と第2伝送ライン9の端部に、入力ポートINと出力
ポートOUTが接続される結合構成を適用した場合、8
段の増幅器1における結合損失は、12GHZで約0.
02dBである。
【0015】このような従来例に対して、図1に図示さ
れる本実施例の増幅器1を8段の増幅器1として適用し
た場合(N=8)、増幅器1の結合損失ははるかに低く
なる。例えば、入力ポートINが、第1伝送ライン8の
タップに接続され、第3番目のゲイン段(103、図示
せず)に接続された場合には、得られた結合損失は約
0.01dBであり、従来の図3、図4に示された増幅
器1の結合損失よりもはるかに低い。
【0016】また、本発明は、図1の実施例に限定され
るものではなく、例えば、図2に示すような実施例が考
えられる。図2においては、入力ポートINは、第1伝
送ライン8の一方の端部に接続され、出力ポートOUT
は、第2伝送ライン9の他方の端部とセンターとの間に
接続されている。この実施例においても、前記実施例と
同様の作用効果が得られる。
【0017】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、高
周波において、個々の増幅器(ゲイン段)を従来より低
い損失で結合可能な、高効率、小型、軽量で、しかも、
製造コスト面にも優れた増幅器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の増幅器の一実施例を示すブロック図。
【図2】本発明の増幅器の他の実施例を示すブロック
図。
【図3】従来の増幅器の一例を示すブロック図。
【図4】従来の増幅器の他の例を示すブロック図。
【符号の説明】
1 増幅器 8 第1伝送ライン 9 第2伝送ライン 101〜10n ゲイン段 111〜11n+1 第1の直列接続伝送ライン 121〜12n+1 第2の直列接続伝送ライン 15 FET

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力ポート(IN)と、出力ポート(O
    UT)と、第1伝送ライン(8)と第2伝送ライン
    (9)と、これらの第1、第2の伝送ラインに相互接続
    される複数の並列ゲイン段(101〜10N)とを有する
    増幅器において、 前記入力ポートは前記第1伝送ラインの1点に接続さ
    れ、 前記出力ポートは前記第2伝送ラインの1点に接続さ
    れ、 前記ポートの一つは、対応伝送ラインに対して非対称的
    に配置され、前記ポートの一つは、対応伝送ラインの両
    端部の間に接続され、 前記入力ポートの接続点と出力ポートの接続点とは、複
    数のゲイン段のすべてを通る信号パスの間で、入力ポー
    トから出力ポートまでにわたる所定の位相不整合を生成
    するように選択されることを特徴とする増幅器。
  2. 【請求項2】 第1の複数の直列接続伝送ライン(11
    1〜11NX1)と、 第2の複数の直列接続伝送ライン(121〜12NX1)
    と、 前記第1の複数の直列接続伝送ラインの1点に接続され
    る入力ポート(IN)と、 前記第2の複数の直列接続伝送ラインの1点に接続され
    る出力ポート(OUT)と、 前記第1と第2の複数の直列接続伝送ラインに相互接続
    される複数の並列ゲイン段(101〜10N)とを有する
    増幅器において、 前記ポートの一つは、対応する複数の直列接続伝送ライ
    ンに対して非対称的に配置され、前記ポートの一つは、
    対応する複数の直列接続伝送ラインの両端部の間に接続
    され、 前記入力ポートと出力ポートによる前記第1と第2の複
    数の直列接続伝送ラインへの接続は、複数のゲイン段の
    すべてを通過する信号パスの間で、入力ポートから出力
    ポートまでにわたる所定の位相不整合を形成するように
    選択されることを特徴とする増幅器。
JP4241385A 1991-08-21 1992-08-19 増幅器 Pending JPH0750532A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/748,988 US5146175A (en) 1991-08-21 1991-08-21 Combining technique for a multistage, parallel amplifier
US748988 1991-08-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0750532A true JPH0750532A (ja) 1995-02-21

Family

ID=25011744

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4241385A Pending JPH0750532A (ja) 1991-08-21 1992-08-19 増幅器

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5146175A (ja)
EP (1) EP0529946B1 (ja)
JP (1) JPH0750532A (ja)
DE (1) DE69216508T2 (ja)
HK (1) HK123497A (ja)

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HK123497A (en) 1997-09-12
EP0529946A1 (en) 1993-03-03
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