JPH10215123A - 電力増幅器 - Google Patents

電力増幅器

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JPH10215123A
JPH10215123A JP9015367A JP1536797A JPH10215123A JP H10215123 A JPH10215123 A JP H10215123A JP 9015367 A JP9015367 A JP 9015367A JP 1536797 A JP1536797 A JP 1536797A JP H10215123 A JPH10215123 A JP H10215123A
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JP
Japan
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fet
gate current
power amplifier
gate
frequency signal
Prior art date
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Pending
Application number
JP9015367A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsuhiro Okazaki
克弘 岡崎
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FUKUSHIMA NIPPON DENKI KK
NEC Fukushima Ltd
Original Assignee
FUKUSHIMA NIPPON DENKI KK
NEC Fukushima Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】過大入力があってもFET寿命を確保すると共
に、均一な特性を有して生産性のよい電力増幅器を提供
する。 【解決手段】高周波数信号の入力端子1とFET11を
増幅素子とするFET増幅回路10との間に可変減衰器
2を挿入する。FET11のゲート電流Igを抵抗器6
で検出し、ゲート電流Igに対応する電圧Vg1をゲー
ト電流Igの基準値Vrと比較する。電圧Vg1が基準
値Vrを超えると、可変減衰器2の減衰量が増加し、F
ET11のゲート電流Igは、素子の特性バラツキ等に
関係なくほぼIg0一定になり、高周波数信号の過大入
力によるエレクトロマイグレーションを防止でき、FE
T11の寿命を確保できる値に留まる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波通信装置
等に用いる高周波数信号の電力増幅器に関し、特に電界
効果トランジスタ(FET)を増幅素子とする電力増幅
器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のこの種の電力増幅器の一つが、特
開平5−37257号公報に開示されている。図2は開
示公報に示された電力増幅器と同等回路の構成図であ
る。
【0003】図2を参照すると、FET増幅回路10内
蔵のFET11は、信号入力端子1から入力されたマイ
クロ波等の高周波数信号をコンデンサ14,マイクロス
トリップ線路17およびマッチングネットワーク12を
介してゲート端子に受け、増幅した高周波数信号をマッ
チングネットワーク13,マイクロストリップ線路18
およびコンデンサ15を介して信号出力端子8に出力す
る。FET11のドレイン端子は、ドレインバイアス電
源25から貫通コンデンサ24,チョークコイル22,
マイクロストリップ線路18およびマッチングネットワ
ーク13を介して正バイアスを供給される。なお、チョ
ークコイル22とマイクロストリップ線路18との結合
点は、1/4波長で先端オープンのマイクロストリップ
線路20と一端接地のコンデンサ16とを接続すること
により、上記高周波数信号に対する接地電位にされてい
る。また、FET11のゲート端子は、外部回路である
ゲートバイアス電源27から抵抗器26を通じ、貫通コ
ンデンサ23,チョークコイル21,マイクロストリッ
プ線路17およびマッチングネットワーク12を介して
負バイアスを供給される。チョークコイル21とマイク
ロストリップ線路17との結合点も、1/4波長で先端
オープンのマイクロストリップ線路19を接続すること
により、上記高周波数信号に対する接地電位にされてい
る。
【0004】ここで、FET増幅回路10は、特にバー
スト状の高周波数信号の増幅に適するように、入力する
高周波数信号のレベルに従ってFET11のゲート端子
バイアスがピンチオフ(無信号時)から1/4ピンチオ
フ〜3/4ピンチオフ(信号入力時)になるように抵抗
器26の抵抗値を設定している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】マイクロ波通信装置等
に用いる電力増幅器は所定の信頼度を確保するため第1
にFETの寿命を確保することが必要であるが、上述の
電力増幅器ではこのFETの寿命確保のために十分配慮
されているとは言い難かった。
【0006】また、上記用途の電力増幅器では動作クラ
ス,利得,信号入出力特性および非線形歪み等,伝送シ
ステムに従った動作特性が必要になるが、上述の電力増
幅器ではこれらの動作特性を的確に調整できる回路を備
えておらず、これら動作特性の調整に多大の工数を要す
るという問題があった。
【0007】従って本発明の目的は、FETのの所要寿
命を確保すると共に回路調整が容易で生産性を向上させ
たマイクロ波通信装置用に好適な電力増幅器を提供する
ことにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による電力増幅器
は、電界効果トランジスタ(FET)を高周波数信号の
増幅素子とするFET増幅回路と、前記電界効果トラン
ジスタのゲート電流を検出するゲート電流検出回路と、
前記ゲート電流が第1の所定値を超えると,前記FET
増幅回路に入力する前記高周波数信号を前記ゲート電流
の増加に対応して減少させる可変減衰器とを備える。
【0009】前記電力増幅器は、前記ゲート電流の最大
値が、第2の所定値以下に制限されている構成をとるこ
とができる。
【0010】本発明による電力増幅器は、高周波数信号
の入力が増大して増幅素子である上記FETのゲート電
流が上記第1の所定値を超えると,上記可変減衰器の減
衰量を増大させて上記FETに入力する高周波数信号の
レベルを減少させ、高周波数信号の過大入力を避けるこ
とができる。従って、上記第2の所定値を上記FETが
規定寿命を確保できるゲート電流値に定めておくことに
より、高周波数信号の過大入力をなくし、上記FETの
寿命を確保できる。なお、FETの寿命は、ゲート電極
におけるエレクトロマイグレーション発生に大きく左右
され、エレクトロマイグレーション発生量はゲート電流
にほぼ比例する。
【0011】また本発明による電力増幅器は、増幅動作
時において上記FETのゲート電流を上記第1の所定値
と上記第2の所定値との間に設定することができるの
で、上記FET増幅回路が所定級動作,例えばA級動作
に設定できると共に利得等の上記諸特性もほぼ一定に保
つことができる。従って、本発明による電力増幅器は、
多数生産しても諸特性を自動的にほぼ均一化でき、回路
調整の減少効果により生産性が高いという特徴がある。
【0012】
【発明の実施の形態】次に、本発明について図面を参照
して説明する。図1は本発明の一実施の形態による電力
増幅器の説明図であり、(a)は構成図、(b)は特性
図である。
【0013】図1を参照するとこの電力増幅器は、図2
を参照して説明したFET増幅回路10に加え、可変減
衰器2,誤差増幅器3,ゲート電流値基準電源4,演算
増幅器5,ゲート電流検出用抵抗器6およびゲートバイ
アス電源7を備えている。可変減衰器2は、可変減衰素
子としてPINダイオードを用いた構成でよい。FET
増幅回路10は上述した機能・動作を行うので同じ機能
・動作については説明を省略する。
【0014】可変減衰器2は高周波数信号の信号入力端
子1とFET増幅回路10のコンデンサ14との間に挿
入される。ゲートバイアス電源7は、抵抗値Rgのゲー
ト電流検出用抵抗器6を介し、さらに図2の回路と同様
に貫通コンデンサ23,チョークコイル21,マイクロ
ストリップ線路17,マッチングネットワーク12を介
して負のゲートバイアス電圧VbをFET11のゲート
端子に供給する。FET11のゲート電流がIgである
とき、抵抗器6はゲート電流Igに比例する(Ig×R
g)=Vg2なる電圧を生じる。電圧Vg2は増幅度A
の演算増幅器5によって増幅され電圧Vg1になる。ゲ
ート電流基準電源4は所定電圧Vrを生じる。誤差増幅
器3は電圧Vg1が電圧Vrを超える状態では制御電圧
Vcを生じる。制御電圧Vcは可変減衰器2の減衰量を
変化する。即ち、制御電圧Vcが増大すると、可変減衰
器2の減衰量が増大する。
【0015】ここで、FET11に所定の動作バイアス
を与えるゲート電流Igを第1の所定値Ig0とし、所
定電圧Vrを(Ig0×Rg)=Vg1に設定してお
く。所定値Ig0は、代表的にはFET11の標準動作
におけるゲート電流値である。FET11のゲートバイ
アス電圧VgをVbに設定した状態で、信号入力端子1
に入力される高周波数信号のレベルを0から増大させて
いくと、ゲート電流Igも増大する。そして、ゲート電
流Igが所定値Ig0に達すると、制御電圧Vcが0か
ら立ち上がり,可変減衰器2の減衰量も増大を始める。
この結果、FET11のゲート端子に入力される高周波
数信号のレベルが制限され、ゲート電流IgはFET1
1の寿命確保の制限値である第2の所定値,つまり最大
値Igmを超えることがない。なお、FET11のゲー
ト端子におけるエレクトロマイグレーションの発生量お
よびこの発生によるFET11の寿命劣化は、使用する
ゲート端子の電極材質や電流密度を考慮した計算,ある
いは寿命試験等により予め許容値を推定し設定しておく
ことが可能である。
【0016】また、ゲート電流Igの第1の所定値Ig
0と最大値Igmとの差は、演算増幅器5の増幅度A,
可変減衰器2の制御感度等を調整することによって自由
に設定することができる。上述のとおりに回路定数を設
定することにより、FET11のゲート電流Igはほぼ
一定値になるようにフィードバック制御され、図1の電
力増幅器は利得,信号入出力特性等,増幅動作に関わる
諸特性を均一化できるという特徴がある。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、電界効果
トランジスタを高周波数信号の増幅素子とするFET増
幅回路と、前記電界効果トランジスタのゲート電流を検
出するゲート電流検出回路と、前記ゲート電流が第1の
所定値を超えると,前記マイクロ波回路に入力する前記
高周波数信号を前記ゲート電流の増加に対応して減少さ
せる可変減衰器とを備えるので、上記電界効果トランジ
スタのゲート電流をほぼ一定値に制御でき、上記電界効
果トランジスタ素子寿命を確実に確保することができる
という効果がある。
【0018】また、本発明の電力増幅器は、上記電界効
果トランジスタのゲート電流を均一化できる効果がある
ので、利得等,諸特性調整のための工数を大幅に削減す
ることができ、生産性が向上するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態による電力増幅器の説明
図であり、(a)は構成図、(b)は特性図である。
【図2】従来技術による電力増幅器の構成図である。
【符号の説明】
1 信号入力端子 2 可変減衰器 3 誤差増幅器 4 ゲート電流値基準電源 5 演算増幅器 6 ゲート電流検知用抵抗器 7 ゲートバイアス電源 8 信号出力端子 10 FET増幅回路 11 電界効果トランジスタ(FET) 12,13 マッチングネットワーク 14〜16 コンデンサ 17〜20 マイクロストリップ線路 21,22 チョークコイル 23,24 貫通コンデンサ 25 ドレインバイアス電源

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界効果トランジスタを高周波数信号の
    増幅素子とするFET増幅回路と、前記電界効果トラン
    ジスタのゲート電流を検出するゲート電流検出回路と、
    前記ゲート電流が第1の所定値を超えると,前記FET
    増幅回路に入力する前記高周波数信号を前記ゲート電流
    の増加に対応して減少させる可変減衰器とを備えること
    を特徴とする電力増幅器。
  2. 【請求項2】 前記ゲート電流の最大値が、第2の所定
    値以下に制限されていることを特徴とする請求項1記載
    の電力増幅器。
JP9015367A 1997-01-29 1997-01-29 電力増幅器 Pending JPH10215123A (ja)

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Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

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Effective date: 19991012