JPH11340748A - 高周波増幅回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】電源定格電圧の低い高周波ＩＣを使用した場合
の消費電流の増加と電圧ドロップに伴う発熱の問題を解
消する。 【解決手段】第１電源定格電圧１５ボルトで動作するト
ランジスタ101,102,103 を入力段から複数段に亘りカス
ケード接続し、その最終段に第１電源定格電圧より低い
第２電源定格電圧５ボルトで動作する高周波ＩＣ104 を
接続する。高周波ＩＣ104 に第２電源定格電圧を供給す
る定電圧回路105 を設け、また定電圧回路105 の入力に
複数のトランジスタ101-103 の各エミッタ出力を共通接
続する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、放送衛星（ＢＳ）
や通信衛星（ＣＳ）から受信される１〜２ＧＨｚ帯のテ
レビジョン信号を増幅するためにテレビ共聴設備で使用
するブースタ等に用いられる高周波増幅回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、放送衛星（ＢＳ）によるテレビ放
送に加え、通信衛星（ＣＳ）を使用した多チャンネルテ
レビ放送のサービスが開始され、衛星多チャンネル時代
が始まっている。このような放送衛星（ＢＳ）や通信衛
星（ＣＳ）によるテレビ放送の多チャンネル化に伴い、
マンション等の集合住宅のテレビ共聴設備にあっても、
従来のＶＨＦ、ＵＨＦ放送の受信だけでなく、ＢＳ放送
やＣＳ放送にも対応しつつある。また従来のＢＳ放送と
ＣＳ放送の周波数帯は、１０３５〜１８８０ＭＨｚであ
ったが、新たなＣＳ放送の開始に伴い、現在は１０００
〜２１５０ＭＨｚに使用周波数帯域が広がっている。

【０００３】このようなＢＳ放送及びＣＳ放送に対応し
てテレビ共聴設備で使用されるブースタのアンプは、複
数のトランジスタを複数段カスケード接続して１〜２Ｇ
Ｈｚ帯域のテレビジョン信号を増幅している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＣＳ放
送の２ＧＨｚを超える高周波数帯域になると、Ｓｉ製ト
ランジスタのカスケード接続では周波数的に限界であ
り、必要とする出力レベルまで増幅することが困難であ
るという問題があった。即ち、本願発明者の考察によれ
ば、２ＧＨｚを超えた場合、トランジスタだけの増幅で
は、利得は満足できたが、出力レベルは満足できるもの
ではなかった。

【０００５】一方、１〜５ＧＨｚの周波数帯域での増幅
ができ、十分な高出力がとれるガリウム基板を使用した
高周波ＩＣが商品化されており、この高周波ＩＣをトラ
ンジスタのカスケード接続の最終段に設けることで、Ｃ
Ｓ放送の２ＧＨｚを超える周波数帯域についても満足す
る増幅出力が得られる。しかし、ブースタのトランジス
タに供給する電源定格電圧が通常１５ボルトであるのに
対し、高周波ＩＣの電源定格電圧は５ボルトと異なって
いる。このため抵抗等を用いて１５ボルトを３分の１の
５ボルトにドロップする必要がある。

【０００６】このように電圧ドロップ量が多くなると、
消費電流が増加すると共に、ドロップ用の抵抗としてセ
メント抵抗等を使用しなければならず、回路基板上での
抵抗の設置スペースが大きくとられる。またドロップ抵
抗が高熱を発生するため、特別な放熱対策が必要になる
という問題があった。本発明は、このような問題点に鑑
みてなされたもので、電源定格電圧の低い高周波ＩＣを
使用した場合の消費電流の増加と電圧ドロップに伴う発
熱の問題を解消するようにした放送衛星及び通信衛星等
のテレビ放送に対応した高周波増幅回路を提供すること
を目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
本発明のブースタにあっては次のように構成する。本発
明は、放送衛星（ＢＳ）及び通信衛星（ＣＳ）等から受
信されたテレビジョン信号を増幅する高周波増幅回路を
対象とし、本発明にあっては、第１電源定格電圧で動作
するトランジスタを入力段から複数段に亘りカスケード
接続すると共に、最終段に第１電源定格電圧より低い第
２電源定格電圧で動作する高周波ＩＣを接続し、また高
周波ＩＣに第２電源定格電圧を供給する定電圧回路を設
け、この定電圧回路の電源入力に複数のトランジスタの
各エミッタ出力を共通接続したことを特徴とする。

【０００８】ここで第１電源定格電圧は１５ボルト、第
２電源定格電圧は５ボルトであり、複数のトランジスタ
の合計消費電流が高周波ＩＣに流れる消費電流である。
また定電圧回路としては３端子レギュレータを使用す
る。更に、定電圧回路の電源入力に、第１電源定格電圧
を供給する電源ラインをバイアス抵抗を介して接続す
る。この場合、第１電源定格電圧１５ボルトと第２電源
定格電圧５ボルトの間の所定値以上の電圧、例えば７ボ
ルト以上の電圧を印加する。

【０００９】このような本発明の高周波増幅回路によれ
ば、高周波ＩＣを使うことで、２ＧＨｚを超えるＣＳ放
送の周波数帯域まで高出力をとることができる。またカ
スケード接続した複数のトランジスタの合計消費電流が
高周波ＩＣに流れて全体の消費電流となるため、高周波
ＩＣの消費電流のみで動作でき、出力段に設けた高周波
ＩＣに対し単に抵抗ドロップのみで定格電圧を供給して
動作した場合に比べ、消費電力をほぼ半分に低減でき
る。

【００１０】また定電圧回路を使用したことで、高周波
ＩＣを規定の電源定格電圧で動作させ、動作を安定化さ
せることができる。更に、定電圧回路の入力はバイアス
抵抗を介して１５ボルトの電源ラインに接続されてお
り、トランジスタのバラツキ等によるカスケード増幅段
の動作電流によって入力電圧が変動しても、例えば７ボ
ルト以下にならないように押えることができ、高周波Ｉ
Ｃへ安定した電源定格電圧５ボルトを供給できる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は本発明が適用されるテレビ
共聴設備で使用されるブースタの全体的な回路ブロック
図である。図１において、ブースタは、１０００〜２１
５０ＭＨｚのテレビジョン信号を増幅するＢＳ・ＣＳ増
幅部１、４７０〜７７０ＭＨｚのテレビジョン信号を増
幅するＵＨＦ増幅部２、７６〜１０８ＭＨｚ及び１７０
〜２２２ＭＨｚのテレビジョン信号するＶＨＦ増幅部
３、更に電源部４を備える。

【００１２】ＢＳ・ＣＳ増幅部１、ＵＨＦ増幅部２及び
ＶＨＦ増幅部３に対しては、入力端子５と入力端子６が
設けられている。入力端子５はＶＨＦ、ＵＨＦ、ＢＳ及
びＣＳを含むテレビジョン信号を入力する。入力端子６
はＵＨＦ及びＶＨＦを含むテレビジョン信号を入力す
る。入力端子５からＶＨＦ、ＵＨＦ、ＢＳ及びＣＳを含
むテレビジョン信号を入力する場合には、入力切替スイ
ッチ１８は図示のように入力端子５側に切り替えられて
おり、入力端子５からのテレビジョン信号の内、ＵＨＦ
及びＶＨＦのテレビジョン信号をローパスフィルタ１６
を通して分離器（セパレータ）１９に入力している。

【００１３】一方、入力端子６からＶＨＦ及びＵＨＦの
テレビジョン信号を入力する場合には、入力切替スイッ
チ１８は入力端子６側に切り替えられ、ローパスフィル
タ１７を介してテレビジョン信号を分離器１９に入力し
ている。入力端子５からの入力ラインにはＤＣカット用
のコンデンサＣ１３が接続され、電源部４より入力端子
５を介してＢＳアンテナやＣＳアンテナ側に供給する電
源電圧をカットしている。

【００１４】ＢＳ・ＣＳ増幅部１は、ハイパスフィルタ
９、アンプ１０、利得調整器１１、アンプ１２、チルト
回路１３、本発明の対象となる増幅回路１４、及びハイ
パスフィルタ１５で構成されている。ＵＨＦ増幅部２
は、アッテネータ２０、アンプ２１、利得調整器２２、
アンプ２３、チルト回路２４、アンプ２５で構成され
る。ＶＨＦ増幅部３は、分離器２８によってＶＨＦハイ
チャネル３ａとＶＨＦローチャネル３ｂに分けている。

【００１５】ＶＨＦハイチャネル３ａ側には、アッテネ
ータ２９、アンプ３０、ゲイン調整器３１及びアンプ３
２が設けられる。同様にＶＨＦローチャネル３ｂ側にも
アッテネータ３４、アンプ３５、ゲイン調整器３６、ア
ンプ３７が設けられる。アンプ３２，３７の出力は混合
器３３で混合され、更に混合器２６でＵＨＦ増幅部２か
らのＵＨＦテレビジョン信号と混合され、ローパスフィ
ルタ２７を通ってＢＳ・ＣＳ増幅器１からの出力ライン
に加えられる。

【００１６】電源部４には、スイッチング電源（スイッ
チングレギュレータ）３８が設けられ、交流ＡＣ１００
ボルトを入力して各増幅部に対する規定の第１電源定格
電圧例えば１５ボルトを出力する。スイッチング電源３
８からの第１電源定格電圧１５ボルトは給電スイッチ４
０を介し、更にＢＳ・ＣＳコンバータ給電表示用パイロ
ットランプ４１を介し、更にダイオードＤ１０及びイン
ダクタンスＬ１０を介して入力端子５側に接続し、入力
端子５よりＢＳアンテナ及びＣＳアンテナに設けている
ブースタに電源電圧を供給している。

【００１７】またスイッチング電源３８からの第１電源
定格電圧１５ボルトはパイロットランプ４２を介して各
増幅部の増幅回路に電源電圧を供給する。尚、入力端子
５，６、出力端子７、モニタ端子８、更には電源部４の
それぞれに設けられたＡＲは、アレスタ等の避雷器であ
る。図２は図１のＢＳ・ＣＳ増幅部１に設けている本発
明の対象となる増幅回路１４の実施形態を示した回路ブ
ロック図である。

【００１８】図２において、増幅回路１４は入力端子１
００を有し、入力端子１００に続いてトランジスタ１０
１，１０２，１０３を３段にカスケード接続している。
即ち入力端子１００にコンデンサＣ１を介して１段目の
トランジスタ１０１のベースに接続し、トランジスタ１
０１のコレクタをコンデンサＣ２を介して２段目のトラ
ンジスタ１０２のベースに接続し、更にトランジスタ１
０２のコレクタをコンデンサＣ３を介して３段目のトラ
ンジスタ１０３のベースに接続している。

【００１９】この３段にカスケード接続されたトランジ
スタ１０１，１０２，１０３に対しては、第１電源定格
電圧としてＤＣ１５ボルトが供給されている。即ち、Ｄ
Ｃ１５ボルトの電源ライン１０７よりトランジスタ１０
１，１０２，１０３のベースのそれぞれに対し、抵抗Ｒ
１とＲ２、Ｒ３とＲ４、Ｒ５とＲ６の直列回路を介して
ベースバイアス電圧を印加し、それぞれの抵抗分圧点よ
りインダクタンスＬ１，Ｌ２，Ｌ３を介してトランジス
タ１０１，１０２，１０３のコレクタに接続している。
この場合、コレクタ電圧は例えばＤＣ７ボルトとなる。

【００２０】抵抗Ｒ１とＲ２、Ｒ３とＲ４及びＲ５とＲ
６の接続点はコンデンサＣ６，Ｃ７，Ｃ８により交流的
に接地接続されている。トランジスタ１０１，１０２，
１０３のエミッタは、コンデンサＣ９，Ｃ１０，Ｃ１１
を介して交流的に接地接続されると共に、各エミッタ端
子がエミッタライン１０８により共通接続され、トラン
ジスタ１０１，１０２，１０３に直流的に流れるバイア
ス電流ｉ１，ｉ２，ｉ３の合成電流ｉ４を得ている。

【００２１】３段にカスケード接続されたトランジスタ
１０１，１０２，１０３に続いては高周波ＩＣ１０４が
設けられる。高周波ＩＣ１０４には、３段目のトランジ
スタ１０３のコレクタがコンデンサＣ４を介して接続さ
れ、また入力と接地間に交流的に接続するインダクタン
スＬ４を接続している。高周波ＩＣ１０４の出力はコン
デンサＣ５を介して出力端子１０６に接続される。

【００２２】高周波ＩＣ１０４はトランジスタ１０１，
１０２，１０３の第１電源定格電圧１５ボルトより低い
第２電源定格電圧５ボルトで動作する。この電源定格電
圧５ボルトは定電圧回路１０５から供給される。定電圧
回路１０５としては３端子レギュレータを使用してい
る。定電圧回路１０５は、電源入力としてカスケード接
続された３段のトランジスタ１０１，１０２，１０３を
共通接続したエミッタライン１０８を接続している。

【００２３】また、トランジスタのバラツキ等による定
電圧回路１０５への電源入力の変動を抑えるため、トラ
ンジスタ１０１，１０２，１０３に対し第１電源定格電
圧１５ボルトを供給する電源ライン１０７をバイアス抵
抗Ｒ７を介して接続している。３端子レギュレータを用
いた定電圧回路１０５は、入力電圧が電源定格電圧５ボ
ルト以下に下がると定電圧出力を維持できなくなるた
め、これを補償するため定電圧回路１０５の入力をバイ
アス抵抗Ｒ７を介して１５ボルトの電源ライン１０７に
接続し、これによって定電圧回路１０５の入力電圧を例
えば７ボルト以下とならないようにしている。

【００２４】尚、定電圧回路１０５への電源入力の変動
が小さい場合には、バイアス抵抗Ｒ７を介して電源ライ
ン１０７に接続しなくても良い。定電圧回路１０５の出
力はＡＣカット用のインダクタンスＬ５を介して高周波
ＩＣ１０４の出力に接続され、またコンデンサＣ１２に
より交流的に接地接続されている。この定電圧回路１０
５は入力側からの電源供給を受けて出力側となる高周波
ＩＣ１０４に５ボルトの電源定格電圧を供給している。

【００２５】高周波ＩＣ１０４に５ボルトの電源定格電
圧を供給する際に入力側に流れ込む電流ｉ５は、３段に
カスケード接続したトランジスタ１０１，１０２，１０
３に流れるエミッタ電流ｉ１，ｉ２，ｉ３の合成電流ｉ
４、即ちｉ４＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３にぼほ等しい電流とな
る。この結果、３段にカスケード接続したトランジスタ
１０１，１０２，１０３に流れる合計消費電流ｉ４（＝
ｉ１＋ｉ２＋ｉ３）が、そのまま高周波ＩＣ１０４の消
費電流ｉ５となる。

【００２６】図３は図２の高周波ＩＣ１０４の回路図で
あり、周辺回路を含んで示している。この高周波ＩＣ１
０４は、周波数特性に優れたＧａＡＳ等を用いた集積回
路であり、入力端子２００に続いてライン抵抗２０１を
介して増幅装置としてのＦＥＴ２０２のゲートＧに接続
している。ここでライン抵抗２０１は、ＩＣチップ上で
ＦＥＴ２０２のゲートＧに接続する導体パターンの長さ
で抵抗値を決めている。

【００２７】ＦＥＴ２０２のソースＳは接地され、ドレ
インＤを出力端子２０４に接続している。また出力端子
２０４には定電圧回路１０５から供給される電源定格電
圧５ボルトがインダクタンスＬ５を介して供給される。
このような高周波ＩＣ１０４は０．５ＧＨｚ〜２．５Ｇ
Ｈｚの帯域で１０ｄＢ以上の利得が得られ、また雑音指
数ＮＦが２．５ｄＢと小さい。更にＰ１（ゲインがリニ
ア領域から１ｄＢ低下した時の出力パワー）が２１ｄＢ
ｍであり、十分に高い出力をとることができる。このた
め、ＣＳ放送のテレビジョン信号が２ＧＨｚを超えてい
ても、必要な増幅出力を適切に得ることができる。

【００２８】次に図２の増幅回路１０４の動作を説明す
る。まず３段にカスケード接続されたトランジスタ１０
１，１０２，１０３のそれぞれを、コレクタ供給電圧７
ボルトでエミッタ電流ｉ１，ｉ２，ｉ３のそれぞれが５
０ミリアンペアで動作するようにバイアス回路を設定す
る。この状態で電源ライン１０７に第１電源定格電圧で
あるＤＣ＋１５ボルトを供給すると、トランジスタ１０
１，１０２，１０３のそれぞれはコレクタ電圧７ボルト
により動作し、それぞれエミッタ電流ｉ１，ｉ２，ｉ３
として５０ミリアンペアを流す。

【００２９】この直流的に流れるエミッタ電流ｉ１，ｉ
２，ｉ３はエミッタライン１０８で合流し、定電圧回路
１０５の入力電流ｉ４として流れる。定電圧回路１０５
は、エミッタライン１０８からのエミッタ合成電流ｉ
４、即ち ｉ４＝ｉ１＋ｉ２＋ｉ３＝１５０ミリアンペア を受け、高周波ＩＣ１０４に第２電源定格電圧としてＤ
Ｃ＋５ボルトを供給する。

【００３０】このため定電圧回路１０５から高周波ＩＣ
１０４には動作電流ｉ５が流れ、この動作電流ｉ５は入
力側の電流ｉ４にほぼ等しいｉ５＝１５０ミリアンペア
となり、したがってＤＣ＋１５ボルトが供給された電源
ライン１０７に流れる全電流は高周波ＩＣ１０４に流れ
る電流ｉ５＝１５０ミリアンペアである。この場合の消
費電力Ｐは、 消費電力Ｐ＝１５ボルト×１５０ミリアンペア＝２．２
５ＶＡ となる。このため、３段にカスケード接続されたトラン
ジスタ１０１，１０２，１０３とは別に、ドロップ抵抗
で高周波ＩＣ１０４に直接５ボルトの電源供給を行った
場合の消費電力に比べると、ほぼ半分に低減することが
できる。

【００３１】図４は、図２の本発明の実施形態と比較す
るために示した増幅回路であり、トランジスタ１０１，
１０２，１０３のエミッタは直接、接地接続され、また
高周波ＩＣに対するＤＣ５ボルトの供給はドロップ抵抗
Ｒ８により直接行われている。この場合、トランジスタ
１０１，１０２，１０３のコレクタ電圧を図２の実施形
態と同様、８ボルトとした場合、エミッタ電流ｉ１＝３
０ミリアンペア、ｉ２＝４０ミリアンペア、ｉ３＝５０
ミリアンペアとなり、また高周波ＩＣ１０４の消費電流
ｉ５は１５０ミリアンペアとなる。

【００３２】その結果、電源ライン１０７に流れる全電
流は（３０＋４０＋５０＋１５０）ミリアンペア＝２７
０ミリアンペアとなり、その結果、消費電力Ｐは 消費電力Ｐ＝１５ボルト×２７０ミリアンペア＝４．０
５ＶＡ となる。このため、図４の単に出力段に高周波ＩＣ１０
４を設けた場合に比べ、図２の実施形態にあっては消費
電力をほぼ半分に低減することができる。

【００３３】尚、上記の実施形態は、高周波ＩＣ１０４
の前段にカスケード接続するトランジスタの段数を３段
とした場合を例にとるものであったが、トランジスタの
段数は必要に応じて適宜に定めることができる。また上
記の実施形態にあっては、カスケード接続された複数の
トランジスタに対する電源定格電圧を１５ボルト、高周
波ＩＣ１０４に対する電源定格電圧を５ボルトとした場
合を例にとるものであったが、それ以外の組み合せにつ
いても同様に適用できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明してきたように本発明によれ
ば、複数段にカスケード接続された最終段に高周波ＩＣ
を使うことで、２ＧＨｚを超えるＣＳ放送の高周波数帯
域まで必要な増幅出力を得ることができ、且つ高周波Ｉ
Ｃを追加したことに伴う消費電流の増加を全体として高
周波ＩＣの消費電流と複数段にカスケード接続したトラ
ンジスタの電源定格電圧で決まる消費電力に抑えること
ができ、単に複数段にカスケード接続したトランジスタ
の最終段に高周波ＩＣを設けた場合に比べ、消費電力を
ほぼ半分に低減できる。

【００３５】また高周波ＩＣに対する電源定格電圧の供
給に３端子レギュレータ等の定電圧回路を使用したこと
で、高周波ＩＣの動作を安定させることができる。更に
高周波ＩＣの電源供給に使用する定電圧回路の入力にバ
イアス抵抗を介してトランジスタ側の高い電源電圧を供
給することで、定電圧回路の入力電圧が規定電圧以下に
ならないようにし、安定した高周波ＩＣへの定電圧供給
を保証できる。

【００３６】更にまた、高周波ＩＣに抵抗で電圧をドロ
ップして電源定格電圧を供給する場合に比べ、３端子レ
ギュレータ等の定電圧回路を使用したことでドロップ抵
抗のみの場合に比べ、回路実装した場合の発熱の度合い
を低減でき、発熱部として３端子レギュレータを用いた
定電圧回路を考慮するだけでよいことから、放熱対策が
容易にできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるブースタの全体的な回路ブ
ロック図

【図２】図１のＢＳ・ＣＳ増幅部に設けた本発明による
増幅回路の回路ブロック図

【図３】図２の高周波ＩＣの回路ブロック図

【図４】図２の実施形態における低消費電力化の比較例
としての増幅回路を示したブロック図

【符号の説明】

１：ＢＳ・ＣＳ増幅部 ２：ＵＨＦ増幅部 ３：ＶＨＦ増幅部 ４：電源部 ５，６：入力端子 ７：出力端子 ８：モニタ端子 ９，１５：ハイパスフィルタ（ＨＰＦ） １０，１２：アンプ １１：利得調整器（ＧＣ） １３：チルト回路 １４：増幅回路 １００，２００：入力端子 １０１，１０２，１０３：トランジスタ １０４：高周波ＩＣ（ＲＦＩＣ） １０５：定電圧回路（３端子レギュレータ） １０６，２０４：出力端子 ２０１：ライン抵抗 ２０２：ＦＥＴ Ｒ１〜Ｒ６：抵抗 Ｒ７：バイアス抵抗 Ｃ１〜Ｃ１２：コンデンサ（ＤＣカット用） Ｌ１〜Ｌ４：インダクタンス（ＡＣカット用）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】放送衛星及び通信衛星等から受信されたテ
   レビジョン信号を増幅する高周波増幅回路に於いて、 第１電源定格電圧で動作するトランジスタを入力段から
   複数段に亘りカスケード接続すると共に、最終段に前記
   第１電源定格電圧より低い第２電源定格電圧で動作する
   高周波ＩＣを接続し、 前記高周波ＩＣに前記第２電源定格電圧を出力する定電
   圧回路を設け、該定電圧回路の電源入力に前記複数のト
   ランジスタの各エミッタ出力を共通接続したことを特徴
   とする高周波増幅回路。
2. 【請求項２】請求項１記載の高周波増幅回路に於いて、
   前記第１電源定格電圧は１５ボルト、前記第２電源定格
   電圧は５ボルトであり、前記複数のトランジスタの合計
   消費電流が前記高周波ＩＣに流れる消費電流であること
   を特徴とする高周波増幅回路。
3. 【請求項３】請求項１記載の高周波増幅回路に於いて、
   前記定電圧回路は３端子レギュレータであることを特徴
   とする高周波増幅回路。
4. 【請求項４】請求項１記載の高周波増幅回路に於いて、
   前記定電圧回路の電源入力に、前記第１電源定格電圧を
   供給する電源ラインをバイアス抵抗を介して接続したこ
   とを特徴とする高周波増幅回路。
5. 【請求項５】請求項４記載の高周波増幅回路に於いて、
   前記定電圧回路の電源入力に、前記バイアス抵抗を介し
   て前記第１電源定格電圧と第２電源定格電圧の間の所定
   値以上となる電圧を印加したことを特徴とする高周波増
   幅回路。