JPH10209769A - 増幅器 - Google Patents
増幅器Info
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- JPH10209769A JPH10209769A JP1089897A JP1089897A JPH10209769A JP H10209769 A JPH10209769 A JP H10209769A JP 1089897 A JP1089897 A JP 1089897A JP 1089897 A JP1089897 A JP 1089897A JP H10209769 A JPH10209769 A JP H10209769A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 所要の周波数帯域外において、増幅器のK-fa
ctorを１より大とすることにより、所要の周波数帯域で
の出力電力特性、利得特性を損なうことなく安定な高出
力電力増幅器を提供する。 【解決手段】 増幅用トランジスタ５の入力部５１に、
ＲＣ並列回路６を直列に挿入することにより、所要の周
波数帯域外において、増幅器のK-factorを１より大とす
ることができ、安定に動作する増幅器を提供可能とな
る。
ctorを１より大とすることにより、所要の周波数帯域で
の出力電力特性、利得特性を損なうことなく安定な高出
力電力増幅器を提供する。 【解決手段】 増幅用トランジスタ５の入力部５１に、
ＲＣ並列回路６を直列に挿入することにより、所要の周
波数帯域外において、増幅器のK-factorを１より大とす
ることができ、安定に動作する増幅器を提供可能とな
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は増幅器に関し、特に
増幅素子としてＭＥＳＦＥＴ等の高周波高出力トランジ
スタを使用した増幅器に関するものである。
増幅素子としてＭＥＳＦＥＴ等の高周波高出力トランジ
スタを使用した増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この様な高周波高出力増幅器の例とし
て、図３に示す如き回路構成のものがある。図３を参照
すると、ＭＥＳＦＥＴ等の高周波高出力トランジスタ５
の入力５１側に所要周波数帯域で、このトランジスタ５
の入力インピーダンスと、増幅器の入力端子１に接続さ
れる機器の出力インピーダンス（通常は５０Ω）とを照
合させる入力回路３が設けられている。
て、図３に示す如き回路構成のものがある。図３を参照
すると、ＭＥＳＦＥＴ等の高周波高出力トランジスタ５
の入力５１側に所要周波数帯域で、このトランジスタ５
の入力インピーダンスと、増幅器の入力端子１に接続さ
れる機器の出力インピーダンス（通常は５０Ω）とを照
合させる入力回路３が設けられている。
【０００３】トランジスタ５の出力５２側には、このト
ランジスタ５の出力インピーダンスと、増幅器の出力端
子２に接続される機器の入力インピーダンス（通常は５
０Ω）とを、出力電力を最大にして整合させるための出
力回路４が設けられている。この構成により、所要周波
数帯域において、良好な出力電力特性と利得特性とを有
する高出力電力増幅器が得られる。
ランジスタ５の出力インピーダンスと、増幅器の出力端
子２に接続される機器の入力インピーダンス（通常は５
０Ω）とを、出力電力を最大にして整合させるための出
力回路４が設けられている。この構成により、所要周波
数帯域において、良好な出力電力特性と利得特性とを有
する高出力電力増幅器が得られる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】増幅器等の２端子対回
路網の安全性を示す指数として、Rolletの K-factor
（Ｋファクタ）が良く知られている（文献（１）J.M.Ro
llet“Stability and Power Gain Invariante of Linea
r Twoports” IRE CT-9, pp29-32, Mar. 1962 （２）D.
Woods“Reappraisal of the Unconditional Stability
Criteria forActive 2-port Networks in Terms of S-
parameters ”IEEE, CAS-23, pp73-81,Feb. 1976）。
路網の安全性を示す指数として、Rolletの K-factor
（Ｋファクタ）が良く知られている（文献（１）J.M.Ro
llet“Stability and Power Gain Invariante of Linea
r Twoports” IRE CT-9, pp29-32, Mar. 1962 （２）D.
Woods“Reappraisal of the Unconditional Stability
Criteria forActive 2-port Networks in Terms of S-
parameters ”IEEE, CAS-23, pp73-81,Feb. 1976）。
【０００５】上記文献によれば、Ｓ−パラメーターで表
される２端子対回路網の場合、 Ｋ＝｛１−｜Ｓ11｜2 −｜Ｓ22｜2 ＋｜Δ｜2 ｝／（２
・｜Ｓ21・Ｓ12｜） ｜Δ｜＝｜Ｓ11・Ｓ22−Ｓ12・Ｓ21｜ で安定指数Ｋ（K-factor）が示される。
される２端子対回路網の場合、 Ｋ＝｛１−｜Ｓ11｜2 −｜Ｓ22｜2 ＋｜Δ｜2 ｝／（２
・｜Ｓ21・Ｓ12｜） ｜Δ｜＝｜Ｓ11・Ｓ22−Ｓ12・Ｓ21｜ で安定指数Ｋ（K-factor）が示される。
【０００６】２端子対回路が無条件で安定である、即
ち、増幅器の入力端子及び出力端子に接続される機器の
如何なるインピーダンスに対しても安定である条件は、 Ｋ＞１かつ｜Δ｜＜１である。
ち、増幅器の入力端子及び出力端子に接続される機器の
如何なるインピーダンスに対しても安定である条件は、 Ｋ＞１かつ｜Δ｜＜１である。
【０００７】トランジスタ等の３端子素子は通常｜Δ｜
＜１であるから、安定性はＫの値（K-factor）で判断で
きる。即ち、Ｋ＞１の時、無条件安定であり、増幅器の
入出力端子に如何なるインピーダンスの機器が接続され
ても発振を起こさないということである。Ｋ＜１の時
は、条件付き安定であり、増幅器の入出力端子に接続さ
れる機器のインピーダンスにより発振等の回路的な不安
定を生ずる可能性があることを示している。
＜１であるから、安定性はＫの値（K-factor）で判断で
きる。即ち、Ｋ＞１の時、無条件安定であり、増幅器の
入出力端子に如何なるインピーダンスの機器が接続され
ても発振を起こさないということである。Ｋ＜１の時
は、条件付き安定であり、増幅器の入出力端子に接続さ
れる機器のインピーダンスにより発振等の回路的な不安
定を生ずる可能性があることを示している。
【０００８】一方、最近の高周波高出力トランジスタの
中で、ＭＥＳＦＥＴ等は遮断周波数ｆT が２０GHz 以上
と非常に高く、低い周波数例えば２GHz 以下ではK-fact
orは１以下であり、素子として不安定な状態にある。
中で、ＭＥＳＦＥＴ等は遮断周波数ｆT が２０GHz 以上
と非常に高く、低い周波数例えば２GHz 以下ではK-fact
orは１以下であり、素子として不安定な状態にある。
【０００９】例えば、あるメーカー製の１．５GHz 帯高
出力ＭＥＳＦＥＴの周波数１〜５GHz までのK-factorを
計算すると、図６に示す様に周波数２GHz 以下では１よ
り小さい。
出力ＭＥＳＦＥＴの周波数１〜５GHz までのK-factorを
計算すると、図６に示す様に周波数２GHz 以下では１よ
り小さい。
【００１０】一般的に、所要周波数帯域（必要な信号周
波数帯域）では増幅器の入出力端子に接続される機器の
インピーダンスはほぼ５０Ωであり、例えば入出力端子
にアイソレータを接続して５０Ωにしており、K-factor
の不安領域に５０Ωが含まれることはない。即ち、所要
周波数帯ではK-factorが１以下であっても接続されるも
のが５０Ωであれば安定に動作する。
波数帯域）では増幅器の入出力端子に接続される機器の
インピーダンスはほぼ５０Ωであり、例えば入出力端子
にアイソレータを接続して５０Ωにしており、K-factor
の不安領域に５０Ωが含まれることはない。即ち、所要
周波数帯ではK-factorが１以下であっても接続されるも
のが５０Ωであれば安定に動作する。
【００１１】問題なのは、接続されるインピーダンスが
不明な所要周波数帯域外での安定性である。ＭＥＳＦＥ
Ｔが低い周波数で不安定な理由は、利得が高く、それに
見合うアイソレーション（逆方向利得）がないことは勿
論であるが、ＭＥＳＦＥＴの入力回路を等価回路で表す
と、非常に小さい抵抗と小さい容量の直列回路となり、
いずれも小さいため回路のＱが高いためとも言える。
不明な所要周波数帯域外での安定性である。ＭＥＳＦＥ
Ｔが低い周波数で不安定な理由は、利得が高く、それに
見合うアイソレーション（逆方向利得）がないことは勿
論であるが、ＭＥＳＦＥＴの入力回路を等価回路で表す
と、非常に小さい抵抗と小さい容量の直列回路となり、
いずれも小さいため回路のＱが高いためとも言える。
【００１２】即ち、ＭＥＳＦＥＴを用いて、増幅器を設
計すると、低い周波数帯において、K-factorが１より小
さいために、増幅器の入出力端子に接続される機器の低
い周波数帯でのインピーダンスによっては発振等の回路
的な不安定を持つことになる等の問題点がある。
計すると、低い周波数帯において、K-factorが１より小
さいために、増幅器の入出力端子に接続される機器の低
い周波数帯でのインピーダンスによっては発振等の回路
的な不安定を持つことになる等の問題点がある。
【００１３】一方、特開平５−８１５８５号公報に開示
の増幅器を参照すると、図４にその回路図が示されてい
る。この増幅回路１０１は化合物半導体ＦＥＴで構成さ
れ、この増幅回路の出力にＲＣ構成の等価回路１０２と
出力バッファ１０３とが設けられる。ＲＣ等価回路１０
２は並列に接続された抵抗Ｒ、コンデンサＣとで構成さ
れる。ＲＣ等価回路と出力バッファの入力インピーダン
スにより増幅回路の持つ周波数分散を補償して、増幅器
の出力電圧の「すそひき」を押さえるというものであ
る。
の増幅器を参照すると、図４にその回路図が示されてい
る。この増幅回路１０１は化合物半導体ＦＥＴで構成さ
れ、この増幅回路の出力にＲＣ構成の等価回路１０２と
出力バッファ１０３とが設けられる。ＲＣ等価回路１０
２は並列に接続された抵抗Ｒ、コンデンサＣとで構成さ
れる。ＲＣ等価回路と出力バッファの入力インピーダン
スにより増幅回路の持つ周波数分散を補償して、増幅器
の出力電圧の「すそひき」を押さえるというものであ
る。
【００１４】化合物半導体ＦＥＴは、非常に高速動作で
あるが、周波数領域１KHz 〜１００KHz でドレインコン
ダクタンスによる周波数分散を有する。このＦＥＴを用
いた増幅回路は周波数分散があり、ステップ状のパルス
光を入力するとその出力電圧に「すそひき」を生ずる。
あるが、周波数領域１KHz 〜１００KHz でドレインコン
ダクタンスによる周波数分散を有する。このＦＥＴを用
いた増幅回路は周波数分散があり、ステップ状のパルス
光を入力するとその出力電圧に「すそひき」を生ずる。
【００１５】この増幅回路の出力に、ＲＣ構成の等価回
路１０２と出力バッファ１０３とを設けることにより、
増幅回路の持つ周波数分散を補償することができる。等
価回路は、並列に接続された抵抗ＲとコンデンサＣとで
構成され、抵抗は１５０ＫΩ、コンデンサは１０ｐＦと
抵抗値を大きく、コンデンサを小さくとれる様にしてい
る。また、出力バッファの入力インピーダンスは５ＭΩ
である。
路１０２と出力バッファ１０３とを設けることにより、
増幅回路の持つ周波数分散を補償することができる。等
価回路は、並列に接続された抵抗ＲとコンデンサＣとで
構成され、抵抗は１５０ＫΩ、コンデンサは１０ｐＦと
抵抗値を大きく、コンデンサを小さくとれる様にしてい
る。また、出力バッファの入力インピーダンスは５ＭΩ
である。
【００１６】この前置増幅器に光インパルスをフォトダ
イオードＰＤを介して入射しても、補償回路により「す
そひき」は押さえられる様になっている。しかしなが
ら、この回路においても、図３に示した従来回路と同様
に、所要周波数帯域外では、K-factorがやはり１より小
となって、不安定性を有するという欠点がある。
イオードＰＤを介して入射しても、補償回路により「す
そひき」は押さえられる様になっている。しかしなが
ら、この回路においても、図３に示した従来回路と同様
に、所要周波数帯域外では、K-factorがやはり１より小
となって、不安定性を有するという欠点がある。
【００１７】本発明の目的は、所要周波数帯域外におい
て、K-factorを１より大きくする様にして、所要周波数
帯域での出力電圧特性，利得特性を損なうことなく安定
な高出力電力増幅器を提供することである。
て、K-factorを１より大きくする様にして、所要周波数
帯域での出力電圧特性，利得特性を損なうことなく安定
な高出力電力増幅器を提供することである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、増幅素
子としてトランジスタを使用した増幅器であって、前記
増幅器の入力部に、抵抗と容量との並列回路を直列に挿
入したことを特徴とする増幅器が得られる。
子としてトランジスタを使用した増幅器であって、前記
増幅器の入力部に、抵抗と容量との並列回路を直列に挿
入したことを特徴とする増幅器が得られる。
【００１９】そして、前記トランジスタは高周波高出力
ＦＥＴ素子であることを特徴としており、また、前記並
列回路は前記増幅素子の入力インピーダンス整合のため
の入力回路の入力部に直列に挿入されていることを特徴
としている。更に、前記並列回路は前記増幅器のＫファ
クタを所定周波数帯域で１より大にするための機能を有
することを特徴としている。
ＦＥＴ素子であることを特徴としており、また、前記並
列回路は前記増幅素子の入力インピーダンス整合のため
の入力回路の入力部に直列に挿入されていることを特徴
としている。更に、前記並列回路は前記増幅器のＫファ
クタを所定周波数帯域で１より大にするための機能を有
することを特徴としている。
【００２０】本発明の作用について述べる。増幅器の入
力部に、抵抗と容量とのＲＣ並列回路を信号ラインに直
列に挿入することで目的を達成するものであり、この抵
抗の抵抗値としては、増幅素子であるトランジスタの入
力抵抗より大きく、入力端子に接続されるインピーダン
スの５０Ωより小さい値の１０〜５０Ω位が効果が大き
い。またコンデンサの容量値としては、所要周波数帯域
でインピーダンスが充分小さく、インピーダンスとして
の抵抗値の１／５〜１／２０程度のものが効果が大き
い。
力部に、抵抗と容量とのＲＣ並列回路を信号ラインに直
列に挿入することで目的を達成するものであり、この抵
抗の抵抗値としては、増幅素子であるトランジスタの入
力抵抗より大きく、入力端子に接続されるインピーダン
スの５０Ωより小さい値の１０〜５０Ω位が効果が大き
い。またコンデンサの容量値としては、所要周波数帯域
でインピーダンスが充分小さく、インピーダンスとして
の抵抗値の１／５〜１／２０程度のものが効果が大き
い。
【００２１】所要周波数帯域の信号は、ＲＣ並列回路の
ところで、抵抗よりインピーダンスの小さいコンデンサ
側を通るため、信号は損失を有することなく通過でき
る。
ところで、抵抗よりインピーダンスの小さいコンデンサ
側を通るため、信号は損失を有することなく通過でき
る。
【００２２】一方、所要周波数帯域より低い周波数に対
しては、コンデンサのインピーダンスがだんだん高くな
るため、抵抗側を通る割合が増加し、抵抗を通る時に減
衰を受けるので、発振等がし難くなって、回路的に安定
になる。
しては、コンデンサのインピーダンスがだんだん高くな
るため、抵抗側を通る割合が増加し、抵抗を通る時に減
衰を受けるので、発振等がし難くなって、回路的に安定
になる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を用いて説明する。
面を用いて説明する。
【００２４】図１は本発明の一実施例の回路図であり、
図３と同等部分は同一符号により示している。図１にお
いて、従来の図３の回路との相違点のみにつき述べる
と、増幅素子であるトランジスタ５の入力５１とインピ
ーダンス整合のための入力回路３との間に、抵抗６１と
容量６２との並列回路（ＲＣ並列回路）６を信号ライン
に直列に挿入して設けている。他の構成は図３のそれと
同一であり、その説明は省略する。
図３と同等部分は同一符号により示している。図１にお
いて、従来の図３の回路との相違点のみにつき述べる
と、増幅素子であるトランジスタ５の入力５１とインピ
ーダンス整合のための入力回路３との間に、抵抗６１と
容量６２との並列回路（ＲＣ並列回路）６を信号ライン
に直列に挿入して設けている。他の構成は図３のそれと
同一であり、その説明は省略する。
【００２５】かかる構成において、所要周波数帯域１．
５GHz において、トランジスタ５として、あるメーカー
製のＭＥＳＦＥＴを用い、抵抗６１としてＲ＝５０Ω、
コンデンサ６２としてＣ＝３３ｐＦの並列回路を直列に
接続した時のK-factorを図５に、接続しない時、すなわ
ち図３の従来例の増幅器のK-factorを図６に夫々示す。
５GHz において、トランジスタ５として、あるメーカー
製のＭＥＳＦＥＴを用い、抵抗６１としてＲ＝５０Ω、
コンデンサ６２としてＣ＝３３ｐＦの並列回路を直列に
接続した時のK-factorを図５に、接続しない時、すなわ
ち図３の従来例の増幅器のK-factorを図６に夫々示す。
【００２６】図３の従来回路では、図６に示す如くK-fa
ctorは所要周波数帯域及び周波数の低い領域において１
より小さくなっている。しかしながら、図１の本発明の
回路では、図５に示す如く、K-factorは所要周波数帯域
外でＫは１以上となっており安定であることを示してい
る。所要周波数帯域ではＫは１より小さいが、増幅器の
入出力端子１に接続される機器のインピーダンスが５０
Ωであれば問題ない。
ctorは所要周波数帯域及び周波数の低い領域において１
より小さくなっている。しかしながら、図１の本発明の
回路では、図５に示す如く、K-factorは所要周波数帯域
外でＫは１以上となっており安定であることを示してい
る。所要周波数帯域ではＫは１より小さいが、増幅器の
入出力端子１に接続される機器のインピーダンスが５０
Ωであれば問題ない。
【００２７】また、並列回路を接続した時、しない時の
利得特性を図７，８に夫々示す。利得特性も所要周波数
帯域では同じであり、並列回路の挿入による劣化は見ら
れない。
利得特性を図７，８に夫々示す。利得特性も所要周波数
帯域では同じであり、並列回路の挿入による劣化は見ら
れない。
【００２８】図２は本発明による第二の実施例の高出力
電力増幅器の回路図であり、図１と同等部分は同一符号
にて示している。図２の回路において、図１の回路と異
なる点は、ＲＣ並列回路６の挿入位置が入力回路３の後
ろから入力端子１の後ろに移動している点である。図２
の回路のK-factor及び利得特性のシミュレーション結果
では、図５と図７とほぼ同じ結果が得られる。この様
に、本発明では入力回路に簡単な回路を付加することに
より、高帯域に亘って増幅器の安定化を図ることがで
き、非常に有用である。
電力増幅器の回路図であり、図１と同等部分は同一符号
にて示している。図２の回路において、図１の回路と異
なる点は、ＲＣ並列回路６の挿入位置が入力回路３の後
ろから入力端子１の後ろに移動している点である。図２
の回路のK-factor及び利得特性のシミュレーション結果
では、図５と図７とほぼ同じ結果が得られる。この様
に、本発明では入力回路に簡単な回路を付加することに
より、高帯域に亘って増幅器の安定化を図ることがで
き、非常に有用である。
【００２９】
【発明の効果】以上述べた如く、本発明によれば、ＲＣ
並列回路を増幅器の入力部に直列に挿入するのみの簡単
な構成で、所要周波数帯域外において、増幅器の安定性
を示すK-factorを１より大とすることができ、よって所
要周波数帯域での出力特性，利得特性を損なうことなく
安定な高出力電力増幅器を実現できるという効果があ
る。
並列回路を増幅器の入力部に直列に挿入するのみの簡単
な構成で、所要周波数帯域外において、増幅器の安定性
を示すK-factorを１より大とすることができ、よって所
要周波数帯域での出力特性，利得特性を損なうことなく
安定な高出力電力増幅器を実現できるという効果があ
る。
【図１】本発明の一実施例の回路図である。
【図２】本発明の他の実施例の回路図である。
【図３】従来の増幅器の一例を示す回路図である。
【図４】従来の増幅器の他の例を示す回路図である。
【図５】図１の回路のK-factor特性を示す図である。
【図６】図３の回路のK-factor特性を示す図である。
【図７】図１の回路の利得特性を示す図である。
【図８】図３の回路の利得特性を示す図である。
【符号の説明】 １ 入力端子 ２ 出力端子 ３ 入力回路 ４ 出力回路 ５ トランジスタ ６ ＲＣ並列回路 ６１ 抵抗 ６２ 容量（コンデンサ）
Claims (4)
- 【請求項１】 増幅素子としてトランジスタを使用した
増幅器であって、前記増幅器の入力部に、抵抗と容量と
の並列回路を直列に挿入したことを特徴とする増幅器。 - 【請求項２】 前記トランジスタは高周波高出力ＦＥＴ
素子であることを特徴とする請求項１記載の増幅器。 - 【請求項３】 前記並列回路は前記増幅素子の入力イン
ピーダンス整合のための入力回路の入力部に直列に挿入
されていることを特徴とする請求項１または２記載の増
幅器。 - 【請求項４】 前記並列回路は前記増幅器のＫファクタ
を所定周波数帯域で１より大にするための機能を有する
ことを特徴とする請求項１〜３いずれ記載の増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089897A JPH10209769A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1089897A JPH10209769A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10209769A true JPH10209769A (ja) | 1998-08-07 |
Family
ID=11763127
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1089897A Withdrawn JPH10209769A (ja) | 1997-01-24 | 1997-01-24 | 増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10209769A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006057077A1 (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 半導体装置および電力増幅器 |
| WO2006057104A1 (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 半導体装置および電力増幅器 |
| JP2007150417A (ja) * | 2005-11-24 | 2007-06-14 | Ntt Docomo Inc | 安定化回路、マルチバンド増幅回路 |
| WO2007119266A1 (ja) * | 2006-03-22 | 2007-10-25 | Fujitsu Limited | 高周波高出力増幅器 |
| US7548118B2 (en) | 2004-11-29 | 2009-06-16 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Semiconductor device and power amplifier |
| KR20150030155A (ko) | 2013-09-11 | 2015-03-19 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 전력증폭기 |
| WO2023031774A1 (fr) * | 2021-09-06 | 2023-03-09 | Wupatec | Circuit intégré d'amplificateur de puissance rf comprenant une puce à semi-conducteurs en boîtier, et carte de circuits imprimés le comprenant |
-
1997
- 1997-01-24 JP JP1089897A patent/JPH10209769A/ja not_active Withdrawn
Cited By (9)
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| WO2006057077A1 (ja) * | 2004-11-29 | 2006-06-01 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 半導体装置および電力増幅器 |
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