JPS595709A - 方向性結合器を含む負帰還増巾器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は方向性結合器を含む負帰還増巾器に関する。

例えば、１９７１年１１月３０１１発行の舛θｒｔｏｎ
の米国特許第３　、ｆ１２４．５３１１１号から、高周
波信号を増ＩＩするためのＪｉ向性結合器を含む負帰還
経路を有する増巾器を提供することは公知である。この
ような増ＩＩＩ器は、典型的に、ローｅレベルおよびハ
イ−レベルの両力の信畦を取扱うことができるように、
広いダイナミック・レンジにわたって低いノイズ性能お
よび線形動作の対立（ｃｏｎｆｌｉｃｔ）する要件を満
たことが要求される。

このような増１ｔ１器は、マイクロ波無線受信器におけ
る中間周波数（１，Ｆ）、、例えば、約７０ＭＨｚ用前
置増巾器として使用することができる。

このような無線受信器においては、無線周波数の濾波要
件を低減し、かつその出力に１．Ｆ、前置増１１１器が
結合される直角位相ハイブリッド結合器を含む影像排除
（ｉｍａｇｅ　ｒｅｊｅｃｔ　ｄｏｗｎ）コンバータの
使用により増大した４Ｆｉ吟対ノイズ比を提供すること
が望ましい、しかし、このような構成は、Ｈ、Ｆ　、　
＋５ｉｊｉ増ＩＩＩ器の入力が直角位相ハイブリッド結
合器の特性的なインピーダンスと整合すること、ｔ！ｕ
ちＩ　、Ｆ、前置増ｒｆＪ器が広いダイナミック・レン
ジにわたって低ノイズ性能および線形動作の前述の要件
を満たすことに加えて高い人力反射減衰早を有すること
が必要となる。公知の増巾器の構成においては、これら
の対立する要件の全てにおける妥協が行なわれねばなら
ない。

従って１本発明の目的は、前記要件における対）シ゛を
減少させる増１１１器の提供にある。

１つの観点によれば、本発明は増ｔｔＪ器の人力反射減
衰品を制御する複合インピーダンス装置を終端とする方
向性結合器を含む負ＭＥ１経路を有する増巾器の提供に
ある。

別の観点によれば、本発明は、増巾回路と該増１１７回
路に対する負帰還経路を含む増ｒ［Ｊ器を提供し、この
負帰還経路は増巾器の入力側と結合された第１のポート
と、環１１回路の入力側と結合された第２のボートと、
増巾回路の出力側と結合された第３のボートと、第４の
ボートとを有する方向性結合器と、増１ｔｌ器の人力反
射減衰酸を制御するため前記第４のボートと結合された
複合インピーダンス装置とを含んでいる。

＋ｆｉｉ記方向性結合器は、第１と第２のボートか−・
緒に結合され、第３とＰｉＳ４のボートが僅かな損失で
一緒に結合され、前記第１と第４のボートが一緒に結合
され、第２と第３のボートが予め定めた結合係数を以て
一緒に結合され、第１と第３のボートと第２と第４のボ
ートは相り°に実質的に隔離されることが望ましい。

このように、本発明によれば、増巾器の入力反射減衰Ｉ
６・は方向性結合器をある−・１！の不整合状態で終端
する複合インピーダンス装置により制御され、その結果
反射された信号が増１［１器のノイズ性能もしくはダイ
ナミック・レンジに大きな影響を及ぼすことなく適宜に
容易に綬適化できるよう増１１］器の人力反射減衰酸に
影響を及ぼすものである。

複合インピーダンス装置のインピーダンスは、人力反射
減！ｉ￥晴の有効な最適化を可能にするため調整自在で
あることが望ましい、この複合インピーダンス９％は、
各々がＯｆ変であるコンデンサと並列に結合された抵抗
を有することが望ましく、あるいは比較的高次の回路網
からなるものでよい。

方向性結合器は変成器結合装置からなることが９ましい
が、この場合には噌＋ｔｊ器は変成器結合装置の漏れイ
ンピーダンスを補償するための容ψ性の装置を含むこと
が望ましい。

増１１】回路は、その出力が増巾回路の出力を構成する
コモン−コレクタ型のトランジスタ増中段を含むことが
望ましい、直列に結合されたインピーダンス整合用抵抗
により方向性結合器の特性的なインピーダンスと整合す
ることができるこのような増１ｔ１段の低い出力インピ
ータンスは、これによりその出力が複合インピーダンス
装置により前記方向性結合器を介して反射される信号に
よる影響が比較的少ないという点で有利である。

水増１１’Ｊ回路はまたその人力が増ｒｔＪ回路の人力
を構成するコモン−エミッタ型トランジスタ増１１１段
を含むことが望ましく、このコモン−エミッタ型Ｉ・ラ
ンジスタ増中段はコモン−エミッタ型トランジスタのエ
ミッタと直列に結合された誘導子を含んでいる。このよ
うな誘導子は周波数が増加するに伴い増巾器の利得を誘
導的に低下させ、これにより必要に応じて増ｒｆＪ器に
ｆ坦な相Ｑ二変調特性を１７、えるのである。

本発明については添付図面に関して以下の記述から史に
理解されよう。

図面は人力ターミナルｌと出力ターミナル２をイｉする
マイクロ波無線受信器の中間周波数（Ｉ。

Ｆ、）の前置増＋ｔ１器を示している。この１．Ｆ。

とは約５０乃金９０ＭＨｚの通過帯域を有する７０ＭＨ
ｚである。かさばり高価につくｔＩＩＡＩＩＦｉ１波数
フィルタに対する要件を低減するため、この前４増１１
１器は、的角位相ハイブリッド結合器３を含む＃像排除
コンバータからの入力信号が旬−えられる。５０Ωのイ
ンピーダンス特性を有するものと仮定するこの結合器３
は、直角位相信号ＩおよびＱが与えられ、−・Ｈの出力
側が４７Ωの整合用抵抗４で終り、他力の出力が前置増
１０器の入力ターミナルｌと結合されている。

この前４増１［１器は、低いレベルと高いレベルの両方
の人力信号の取扱いがｏｒ能なように広いダイナミック
拳し、／ジにわたって良好な信号対ノイズ比および良好
な線形特性を達成するように低ノイズ性能を有すること
が要求される。更に、結合器３との結合は、前置増Ｉｌ
ｌ器が高い人力反射減衰酸を有するように結合器のイン
ピーダンス特性に対する前置増巾器の人力インピーダン
スの良好な整合を必要とする。このような要件を満たす
ため、−前置増ｔＨ器は図示の如く結合され、Ｆ記の大
きさ炙有する抵抗８乃至１９、コンデンサ２０乃至３１
および誘導子３２乃至３４を有する方向性結合器７を含
む負帰一経路を有する２つのトランジスタ５．６を含む
反転増ｌｊ器からなっている。即ち。

８１００Ωｕ（変　　　２０　２・〜８ｐＦ可変９１０
０Ω　　　　　２１　　　　１０ｐＦ１０　　　３．３
にΩ　　　　２２　、２３　　１０　ｎＦＩＩ　　　　
＋、６にΩ　　　　２４　　　　２．２　ｐＦ１２　　
　２００Ω　　　　　２５　　　　２２　　ｎＦ１３　
　　２２０Ω　　　　　２Ｂ　−２９ＩＱ　ｎＦ＋４　
　　３３０Ω　　　　　３０　　　　１０　ｐＦ＋５．
１６４７Ω　　　　　３１　　　　３．３ρＦ１７２２
Ω　　　　　３２　　　　１３．８＃１−）１１Ｂ６８
Ω　　　　　３３　　　　２０　　ｎＨ１９３００Ω　
　　　　３４　　　　　Ｂ、８ＪＬＨトランジスタ５．
６はそれぞれタイプＮε０２１３ＢおよびＢＦＲ９１で
あり、それぞれ１２ｍＡおよび２４ｍＡのコレクタ電流
で作動する。トランジスタ５のコレクタ電流は低ノイズ
性能（これに対しては低いコレクタ屯流が望ましい）お
よび広いダイナミック・レンジ（これに対しては高いコ
レクタ電流が望ましい）に対する要件間の最善の妥協を
提供するように選択される。この選択を行なう際、良ｔ
Ｉｆな整合のための要件は無視し、その結果以下に述べ
る本発明の諸＃徴を除き、前置増ｎＪ器は僅かに６乃’
＋１８ｄＢの入力反射減衰験を有することになる。　２
０ｄＢ以ヒの人力反射減衰猜が望ましく、これは以トー
の如く提供される。

方向性結合器７は図面においてはＡ、Ｂ、Ｃ８よびＤで
小される４つのボートを有し、点Ｅは基準電位点即ち回
路のアースと接続されている。結合器７は実質的に損失
が小さく、その結果ボートＡと８１１１１　、　また同
様にボートＣと０間では４Ａ畦損失は非常に小さく、例
えば僅かに０．２　ｄＢである。

ボートＢとＣ間には予め定めた結合係数が存在し、従っ
てｐめ定めた損失１３．３ｄＢおよび零移相（ｚｅｒｏ
　ｐｈａｓｅ　５ｈｉｆｔ）であり、ボートＡと０間で
はｊｔｔｌじ損失ｔａ、ａａＢおよび移相１８０６であ
る。ボートＡとＣは、ボートＢと０間の如く相互に実質
的に絶縁されている。

ノ１向性結合器は、図示の如く相ｌｊ゛に結合された２
つの個々の変成器７１と７２によって構成されている。

変成器Ｓ線に隣接する点は巻線の向きを示している。こ
の２つの変成器は相伝に同一であり、各変成器は全直径
が約２．５ｍｍであるＩｎｄｉａｎａ　Ｇｅｎｅｒａ団
のタイプＢＢＲ７４０４鉄心の周囲に巻付けられた低イ
ンピータンスの巻線と高インピーダンスの巻線からなっ
ている。各変成器の巻線は固い結合状態を提供するよう
に各鉄心Ｊ−に相￥に入込んでおり、低インピーダンス
の巻線は３２＾、Ｗ、Ｇ、ワイヤを３回巻き、高インピ
ータンス巻線は各々が３８＾。

Ｗ、Ｃ，ワイヤを７回巻いた２つの直列結合の２本巻き
コイルからなっている。各変成器はこのように１４；３
の巻線比を有する。変成器７１の低および高インピーダ
ンス巻線はそれぞれボートＣと０間、およびボー１と点
８間に結合され、変成器７２のそれぞれはボートＡと８
間、およびボー）Ｃと点８間にそれぞれ結合されている
。

ボートＡと、Ｊｊ向性結合器の漏れインダクタンスを補
償しこれにより広帯域動作を容易にするよう作用するコ
ンデンサ２１とは人力ター・ミナルｌと結合されている
。ボー）Ｂは直流ブロックコンデンサ２３を介して通常
のエミッタ・モードで作動するｌ・ランジスタ５のベー
スと結合されている。トランジスタ５に対するベース−
バイアスは、無線周波数チョークとして作用する誘導子
３２を介してコンデンサ２５により減結合された抵抗１
０．１１によりり゛えられる。抵抗９およびコンデンサ
２４は、約２５０ＭＨｚ　Ｕ、ｈの遮断領域における周
波数においてトランジスタ５に対する入力を減衰するよ
うに作用する。トランジスタ５に対するエミッタ・バイ
アスは、トランジスタ５に対する誘導性の抑制作用を与
えてその利得帯域中を制御する誘導子３３を介してコン
デンサ２７．２８により減結合された抵抗１４により与
えられる。トランジスタ５のエミッタに対して直列回路
に結合された抵抗１５とコンデンサ３０は、約２５０Ｍ
Ｈｚ以上の周波数においてこのエミ・シタにおけるイン
ピーダンスを規定して安定動作を容易にする。

Ｉ・う〉′ジメタ５のコレクタは、コンデンサ２６によ
り減結合５れた直列結合の抵抗１３．１２に対して結合
され、またコモン−コレクタのトランジスタ６のベース
に対し直接結合されている。このトう／ジスタに対する
エミッタ・バイアスは、誘導子（無線周波数チョーク）
３４と抵抗１８を介してコンデンサ２９により減結合さ
れた抵抗１８によりケえられ、これはコンデンサ３１に
より約２５０ＭＨｚ以りの周波数におけるトランジスタ
６の安定動作を容易にする。トランジスタ６のエミッタ
は出力ターミナル２と直接結合され、また方向性結合器
７を含む負帰還経路を介して増ｉＪ器の入力側と結合さ
れている。この［１的のため、トランジスタ６のエミッ
タは抵抗１６を介して結合され、これは結合器７の５０
Ω特性インピーダンスに対して増＋１１器の低出力イン
ピーダンスを整合させ、結合器７のボートＣに飼して直
流ブロックコンデンサ２２を整合するように作用する。

本発明によれば、結合器７のボートＤは、本実施態様に
おいては、各々が結合器に対する調整ｎｆ能な不整合を
生じるように変更可能である並列の抵抗８およびコンデ
ンサ２０を含む複合（ｃｏｍｐｌｅｘ）インピーダンス
により終る。

既に述べたように、トランジスタ５のコレクタ電流は、
増ＩｔＪ器の入力反射減衰量に対して斯酌することなく
低ノイズ性能および広いダイナミック・レンジの対立す
る要件の間に適当な妥協を提供するように選択される。

この選択の結果は、もし結合器７のボートＤが結合器の
特性インピーダンスで終るならば、増巾器が結合器３に
対して不適当な整合を提供し従って貧弱な人力反射減衰
にを櫂供することになることである。しかし、ボートＤ
における構成要素８および２０により提供される調整０
■能な不整合は、増巾器の出力信号の制御された部分を
ボートＤにおける結合器７に戻すよう反射させる。この
反射された信号は、増巾器の反射減衰憂が増加するよう
に結合器のボートＡおよび８間の入力信号経路に影響を
及ぼすように構成要素８および２０の調整により制御さ
れるが、６乃至２０ｄＢの入力反射減衰量からの増加が
容易に；を成ｕＩ能である。無論、この調整はトランジ
スタ５のコレクタ電流の決定に全く無関係であり、従っ
て選択されたノイズ性能およびダイナミ・ンク・レンジ
を減することはない、更に、非常に小さいその他の減衰
によりボートＣに現われるボートＤからの反射信号は、
トランジスタ６によりダーえられる低出力インビータン
スにより、増１１７器の出力に封し無視できる効果を有
する。

以１−の記述から明らかなように、増加した入力反射減
衰量は前欝増Ｉｌｌ器の出力から得られる信号街用いて
達成され、従ってこれは前置増ＩＩＩ器に対する人力信
号に関して僅かに１！延させられる。トランジスタ５と
６に対して前述の高周波トランジスタを使用しても、前
記前置型１１」器を経由するこの信号の遅延は充分であ
り、７０ＭＨｚの設計された１、Ｆ、において出力信号
の位相が９０°に接近する角度だけ入力信号の位相から
回転させられる。

この位相の回転の結果、前Ｗ増巾器のノイズ性能を劣化
させることなく人力反射減衰量を最適化することは、抵
抗８がｔとしてその入力ターミナルｌにおいて前置増Ｉ
ＩＩ器の入力インピーダンスの虚の部分を制御するよう
作用し、コンデンサ２０は１云としてその実部分を制御
するように作用するのを容易にする。

結合器７の特性およびこれに対する接続についての以Ｅ
：の記述から１人力ターミナルｌにおける比較的低いレ
ベルの入力信号がボー）ＡからボートＢに対１．て非常
に小さな減衰量で結合されること、即ち、それはボート
Ｄに対しては無視できるＪｌ、１度の非常に低いレベル
で結合されることが判るであろう。ボートＣに対してｑ
、えられる比較的高いレベルの増Ｉｌｌ器出力信号は、
前述の如く小さな減衰量でボー１−　Ｄに対して結合さ
れて制御された反射信号を生じ、負帰還信号としてボー
トＢに対して低いレベルで結合され、またボー）Ａから
は隔離される。ボートＤにおける反射信号はボートＣに
対して結合され、ここではそれは前述の如く、無視でき
る影響しか受けず、ボートＡに対して低いレベルで結合
されて所要の改善された人力反射減衰都を提供し、ボー
）Ｂからは隔離されている。

前述の如く、ボートＤと結合された複合インピーダンス
は並列の抵抗およびコンデンサからなる簡単な回路によ
り構成される。しかし、他のどんな適切な回路でも回し
目的のため提供することかできると理解されるべきであ
る。特に、ｌ。

Ｆ、増ｉｔＪ器の全帯域［１１にわたって更に太きく更
に均一な人力反射減衰にを提供するためにより高次の抵
抗およびコンデンサを抵抗８およびコンデンサ２０の代
りに提供することができることが判る。

更に、他の形態の複合インピーダンス回路を特定の要件
に見合うように提供することができる。

、（発明の特定の実施態様についてに述したが、本発明
においては多くの変更が可能であることを理解すべきで
ある０例えば、本願にべた増ＩＪ器においては誘導性の
減退作用は誘導子３３により提供され、あるいはまた、
利得帯域中はトランジスタ５のコレクタと結合された分
路コンデンサによって制御することができる。しかし、
Ｌ述の誘導性の減退作用は、これが！ｒｔＪ器に対して
遥かに優れた相ＴＩ変調特性を提供するので望ましい。

更にまた、（二連の増巾器のコモンコレクタ型）・ラノ
ジスタ６はコモンエミッタ型トランジスタにより置換す
ることができ、増１１］器の出力および帰還はこのよう
なトランジスタのコレクタから得られ、方向性結合器の
位相は負帰還を維持するため反転される。しかし、既述
のコモンコレクタ型の構成は、出力側において、ボート
Ｄにおいて反射される信号−の良好な隔離状態を提供し
、かつ良好な伝播遅延および線形特性を有するので望ま
しい。他の形態の増ｒｔｊ器も本発明の範囲から逸脱す
ることなく使用することができる。

史に、本発明は既述の方向性結合器の特定の形態に限定
されるものではなく、当業者には多くの他の形態の方向
性結合器が着想でき、また本発明の範囲から逸脱するこ
となく使用することができる。特に、既述の形態の方向
性結合器は２つの同し変成器を使用しているが、その代
りに回じでない２つの変成器を使用することもできる。

例えば、変成器７２はその高インピーダンス巻線にタッ
プを設け、トランジスタ６のエミッタと結合された比較
的高いインピーダンスと整合させてこのトランジスタに
対する負荷を低減させるために、変成器７１の低インピ
ーダンス巻線をボー）Ｃの代りに前記タンプ点と結合さ
せることもできるのである。

従って、特許請求の範囲に規定された本発明の範囲から
逸脱することなく既述の本発明の特定の実ｍ、態様に対
して種々の変更、変化および適用が＋１１能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−′支施態様による増ｒｔＪ器を示す
配線図である。 １・・・人力ターミナル、２・・・出力ターミナル。 ３・・・直角位相ハイブリ・ソド結合器：４・・・抵抗
、５．６・・・トランジスタ、７・・・方向性結合器、
８．９・・・抵抗、１０・・・抵抗、１１・・・抵抗、
１２・・・抵抗、１３・・・抵抗、１４・・・抵抗、１
５・・・抵抗、１６・・・抵抗、１７．１８・・・抵抗
、１８・・・抵抗、２０・・・コンデンサ、２１・・・
コンデンサ、２２・・・直流ブロックコンデンサ、２３
・・・１「１流ブロツクコンデンサ、２４・・・コンデ
ンサ、２５・・・コンデ／す、２６・・・コンデンサ、
２７・・・コンデンサ、２８・・・コンデンサ、２８・
・・コンデンサ、３０・・・コンデンサ、３１・・・コ
ンデンサ、３２・・・誘導子、３３・・・誘導ｆ、３４
・・・誘導イ、ハ・・・変成器、７２・・・変成器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、方向性結合器を含む負帰還経路を有する増ｒｔＪ器
   において、方向性結合器（７）が増＋ｌ器の入力反射減
   衰騎を制御するための複合インピーダンス装置（８，２
   ０）で終ることを特徴とする増巾器。 ２、増１１３回路と、該増巾回路に対する負帰還経路と
   を含み、該負帰還経路は増巾器の１つの入力側と結合さ
   れた第１のボートと、前記増巾回路の１つの入力端と結
   合された第２のボートと、前記増＋１Ｊ回路の出力側と
   結合された第３のボートと、第４のボートとを有する方
   向性結合器を含む増Ｉｆｊ器において、ＭｆＪ記増「１
   】器の人力反射減衰祉を制御するため前記第４のボート
   と結合された複合インピーダンス装置１（８，２０）を
   特徴とする増ＩＩＩ器。 ３、前記方向性結合器（７）は、前記第１１！ｌ−第２
   のボート（Ａ、Ｂ）が−緒に結合され、前記第３と第４
   のポー）　（Ｃ，Ｄ）が小さな損失で一緒に結合され、
   前記第１と第４のポー）　（Ａ、Ｄ）が−・緒に結合さ
   れ、第２と第３のボート（Ｂ、Ｃ）が予め定めた結合係
   数で一緒に結合され、前記第１　、！ｌ：ｌＡ３のポー
   ）　（Ａ、　Ｃ’）および第２と第４のポー）　（Ｂ、
   Ｄ）は相互に実質的に隔離される特許請求の範囲第２１
   ｊｌ記載の増ＩＪ器。 ４、コモン−コレクタ型トランジスタ（６）を含みその
   出力側（２）が前記増巾回路の出力側（２）を構成する
   特許請求の範囲第２項または第３項に記載の増ｌｊ器。 ５、前記増１１１回路の出力側（２）がインピーダンス
   整合用抵抗（１Ｂ）を介して方向性結合器（７）の第３
   のポー）　（Ｃ）に対して結合される特許請求の範囲１
   ’５２−４項のいづれか１つの項に記載の増巾器。 ６、コモン−エミッタ型トランジスタ（５）の増巾段を
   含み、その入力が前記増１ｔＪ回路の入力を構成する特
   許請求の範囲第２−５項のいずれか１つのＬ（目こ記載
   の増１１Ｊ器。 ７．前記コモン−エミッタ型トランジスタ（５）の増１
   １１段が該コモン−エミッタ型トランジスタ（５）のエ
   ミッタと直列に結合された誘導子（３３）を含む特許請
   求の範囲第６項記戦の増巾器つ ８、方向性結合器（７）が変成器の結合装置（７１，７
   ２）を含む特許請求の範囲第１−７項のいずれか１つの
   ＸＪＪに記載の増「口器。 ９　、１４ｉｉ記変成器の結合器４（７Ｉ、７２）の漏
   れインダクタンスを補償するため前記方向性結合器（７
   ）と結合された容量性の装置（２１）を含む特＋ｉ４請
   求の範囲第８ｑ４記載の増１１１器。 １０、前記方向性結合器（７）は、第３と第４のポート
   （ＣおよびＤ）Ｉｎに結合された第１の巻線および第２
   のポートと基準電位点（Ｅ）間に結合された第２の巻線
   とを有する第１の変成器（７１）と、第１と第２のポー
   ト（Ａ、Ｂ）間に結合された第１の巻線と第３のポー）
   　（Ｃ）と基準電位点（Ｅ）間に結合された第２の巻線
   とを有するｆｆ１２の変成器（７２）とを含む特許請求
   の範囲第２−７項のいずれか１つの項に記載の増１０器
   。 １１、前記第１と第２の変成器（７１，７２）が相ｌｌ
   ：に実質的に同じである特許請求の範囲ｉ１０項記載の
   増ｌｊｌ器。 １２、変成器（７１，７２）の漏れインダクタンスを補
   償するため前記第１のポート（Ａ）と基準電位点（Ｅ）
   間に結合されたコンデンサ（２１）を含む特、８１請求
   の範囲第１θ項または第１１項に記載の増１１】器。 １３、前記複合インピーダンス装置（８，２０）のイン
   ピーダンスが調整可能である特許請求の範囲第１−１２
   ４のいずれか１つの項に記載の増ＩＩＩ器。 １４、前記複合インピーダンス装ｆｉ（８，２０）がコ
   ンデンサ（２０）と並列に結合された抵抗（８）を含む
   特許請求の範囲第１−１３項のいずれか１つのり１に記
   載の増ｌｊ器。