JPS6117364B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はインパツト・ダイオードを用いた、反
射型マイクロ波増幅器に関し、特にインパツト・
ダイオード注入同期増幅器の不要波発射防止方式
に関する。

一般にインパツト・ダイオード増幅器は注入同
期増幅器と負性抵抗増幅器とに分けられる。これ
ら２種類の増幅器の動作の変化は連続的なもので
ある。

たとえば注入同期増幅器のインパツト・ダイオ
ードのバイアス電流を減小させていくと、自励発
振電力は減少し、ついには発振は停止する。しか
しこの発振停止以下のバイアス電流においても、
増幅器として動作する。発振停止のバイアス電流
値は、インパツト・ダイオードの負性抵抗値と、
発振器（又は増幅器）の負荷インピーダンスによ
り決り、負荷を重くする程、発振開始バイアス電
流は高くなる。

従つて注入同期増幅器にするか、負性抵抗増幅
器にするかは、負荷のインピーダンス値を決定す
ることにより決めることができる。注入同期増幅
器は、高利得であるが、注入同期幅内の信号以外
では、自励発振を生じたり、入力信号とのビート
波を発生する欠点がある。一方負性抵抗増幅器は
上述の注入同期増幅器の如き欠点はないが注入同
期増幅器に比し、利得が相当少さいという欠点が
ある。

従来よりある、注入同期増幅器の不要波発射停
止方式としては、注入信号を監視することにより
注入同期増幅器のバイアスを接断する方式、ある
いは注入同期増幅器の出力信号を監視し注入同期
増幅器の動作が、正常でなくなつたときに、発生
するビート波を検出して、注入同期増幅器のバイ
アスを接断する方式がある。

上記２つの不要波発射停止方式は、いずれも、
注入信号レベルが、ある一定値以下になれば動作
して増幅器のバイアスを断つことにより、不要波
の発射を抑えるものである。

従つて増幅器の制御は接・断のみであり、出力
信号レベルは不要波発射停止制御回路の動作によ
り、大幅に変動する。送・受信機による通信回線
では、受信機の入力レベルが、前述の増幅器のバ
イアス接断切替点において、大幅に変動する。一
般に受信機のAGC（自動利得制御回路）は、前
述の切替時間に比し、動作速度が遅いので、受信
機の出力信号は、インパツト注入同期増幅器のバ
イアス電流接断制御により、急変又は瞬断の悪影
響を受けてしまう。

したがつて本発明は不要波発射を防止しながら
注入同期増幅器の出力レベルを連続的に制御する
ことにより、上記欠点の出力レベル急変のない、
不要波を発生しない、インパツトダイオード注入
同期増幅器を得ることを目的とする。

すなわち本発明は、インパツト発振器と、前記
インパツト発振器への入出力を分離するサーキユ
レーターと、インパツト発振器に入力信号が正常
な場合、正常な発振を行うバイアス電流を供給す
る定電流電源と、入力信号の一部を取り出す方向
性結合器と、方向性結合器により取り出された信
号を検波する検波器と、検波器の出力直流電圧に
より前記インパツト・ダイオード発振器のバイア
ス電流を、入力信号が減少したときに減少させる
制御装置とから構成される。

以下図を用いながら、本発明を詳細に説明して
ゆく。第１図はインパツト注入同期増幅器のバイ
アス電流に対する自励発振出力、及び入力電力が
最大発振出力の−2dB（1/100）のときの出力レ
ベルの一例を示す図である。図中ａは自励発振出
力、ｂは注入信号のある場合を示す。第１図を参
照すれば、発振出力のない場合でも、増幅器とし
て動作できることがわかるであろう。この部分は
ｈ部分に対応する。Ｂ点は発振停止点を示してい
る。

第２図は注入同期増幅器の利得（出力電力÷入
力電力）対注入同期幅の特性を示す図である。

インパツト・ダイオード増幅器の自励発振出力
は、第１図に例示した如く、バイアス電流の増加
に従つて増加する。また注入同期幅は、利得の増
加に従つて、減少するから、一定バイアス電流の
下では、注入信号レベルの低下に従い同期幅は減
少する。入力信号レベルの増減に応じて、バイア
ス電流を増減すれば、利得の変化を抑える事がで
きる。利得の変化がなければ、注入同期幅は、回
路のＱの変化以外では変化せず、回路Ｑの変化は
少いので、注入同期幅は一定となり、従つて注入
同期のはずれることはなく、従つて不要波の発射
も起らない。

第３図は本発明の第一の実施例のブロツクダイ
ヤグラムを示し、第４図は、第二の実施例のブロ
ツクダイヤグラムである。

第３図は本発明の第１の実施例を示す図であり
図において、インパツト増幅器（発振器）１、入
出力分離用サーキユレーター２、入力信号検知用
方向性結合器３、入力信号の帯域を決めるための
パンドパスフイルター４、入力信号検出用検波器
５、検波器の出力調整器６、反転増幅器７、増幅
器７の出力によりトランジスタ９のベース電圧を
制御する制御トランジスタ８、電流制御トランジ
スタのベース電圧を制御し、前記インパツト増幅
器の制御を行う制御トランジスタ９，１０、イン
パツト・ダイオードに流れる電流を検出し、定電
流をインパツト・ダイオードに加えるため制御ト
ランジスタ１０を制御する差動増幅器用トランジ
スタ１１，１２、定電流電源用の基準電圧ダイオ
ード１３とが示されている。

第３図において注入同期増幅器の入力信号は、
パンドパスフイルター４により、不要入力信号を
取り除かれ、注入同期幅内の信号のみを通過させ
る。この入力信号の一部を方向性結合器３により
取り出し、検波器５により直流信号を得る。検波
された直流信号は調整器６により、反転増幅器７
への入力レベルを適当に設定され、反転増幅器７
により、反転される。一方トランジスタ１１，１
２基準電圧ダイオード１３、及びトランジスタ１
０より構成される定電流電源は制御トランジスタ
８が動作しないときは、制御トランジスタ９のベ
ース電圧がコレクタと同電位になり制御トランジ
スタ９は、制御動作を行わず、ほぼ短絡となるた
め正常な定電流動作を行う。入力信号レベルが減
少してくると反転増幅器７の出力が表われ、制御
トランジスタ８が動作を開始する。制御トランジ
スタ８が動作を開始すると、制御トランジスタ８
のコレクタ電位は、抵抗器１４に流れる制御トラ
ンジスタ８のコレクタ電流と制御トランジスタ９
のベース電流の和の電流により、電圧が低下して
くるため、制御トランジスタ９のベース電圧が低
下し、インパツト・ダイオードに流れる電流が低
下してくる。このため、インパツト増幅器の自励
発振出力が低下してくることになり、従つて入力
信号レベルが、ある値以下になつたとき、インパ
ツト増幅器のバイアス電流を減少し、インパツト
増幅器の発振出力を減少させる。従つてインパツ
ト増幅器の利得を減少することにより、同期帯域
幅の減少を防ぎ不要発射のないインパツト増幅器
を得ることができる。

インパツト増幅器は第１図のＡ点−Ｂ点の間は
注入同期増幅器として動作する（従つて自励発振
が存在する）が、Ｂ点よりバイアス電流の少い範
囲では、負抵抵抗増幅器として動作するため自励
発振出力はない。従つてＢ点よりも電流の少い範
囲、すなわち第５図のｄ点よりも入力信号が小さ
い範囲では、入力信号に追従して、インパツト・
ダイオードのバイアス電流を制御する必要はな
い。又、インパツト・ダイオード増幅器は、接合
部温度により、最大バイアス電流が決定されるた
め、本発明による、インパツト増幅器のバイアス
電流と入力信号の関係曲線は第５図に示された曲
線を描くように調整設計される。第５図において
Ａ点、Ｂ点は第１図と対応し、ｄ点、ｅ点は、
各々Ｂ点、Ａ点における、入力信号レベルを示
す。

第４図における他の実施例においては、〜
は第３図と同様であり、他にインパツト・ダイオ
ードに並列に接続されたトランジスタ１５定電流
電源１６が示されている。

第４図において、入力信号は、入力パンドパス
フイルター４を通過し、帯域外の信号を除去され
る。次に方向性結合器３により、一部を取り出し
検波器５で検波される。検波電圧は調整器６によ
り、適当な電圧に設定され、反転増幅器７に加え
られる。反転増幅器は、該入力電圧が設定値より
大きい時には、出力電圧を出さず、設定値より小
さくなつたとき、出力を除々に出すようなものと
する。トランジスタ１５は反転増幅器７の出力が
表われると、動作を開始し、定電流電源の出力電
流の一部を流すようになる。従つてインパツトダ
イオードに流れる電流は、トランジスタ１５に流
れる電流分だけ、正常動作時に比し減少する。ト
ランジスタ１５が飽和すると、１７，１８により
決まる電流が、トランジスタ１５に流れる。従つ
てインパツト・ダイオードに流れる電流は第５図
に示したものとなり、第３図と同じ動作を行わし
める。

第６図は本発明による、インパツト・ダイオー
ド増幅器の入出力特性を示す図で、従来の接・断
制御による、入出力特性も破線で示し対比させて
ある。図中Ａ，Ｂは第１図、第５図のＡ，Ｂとそ
れぞれ対応するものである。

第５図、第６図において、α部分は入力信号が
小さく、バイアス電流の制御不要部分であり、β
部分は入力信号に応じてバイアス電流が制御され
る部分である。またγ部分はインパツト増幅器の
バイアス電流及び出力レベルが飽和する部分であ
る。

また第６図の破線で示した従来の特性によれば
バイアス電流の断続制御のため、急激に出力レベ
ルが変動している。

以上の実施例では、入力端子に帯域波器（パ
ンドパスフイルター）を設けたが、装置によつて
は、帯域外信号の到来の心配のない場合もあり、
この場合には、入力波器は不要となる。又バイ
アス電流の連続制御方法として、定電流電源を制
御する方法と、インパツト・ダイオードに並列に
接続された回路の電流を制御する並列制御の方法
を示したが、他の方法によつても、インパツト・
ダイオードのバイアス電流を連続制御することに
より、不要波の発射を防止するものであれば、本
発明に含まれることは言うまでもない。

以上説明したように、インパツト注入同期増幅
器の不要波発射防止方法として、従来の入力レベ
ルに応じて、インパツト・ダイオードのバイアス
電流を接断する方法から本発明による、インパツ
ト・ダイオードのバイアス電流を入力信号レベル
に応じて、連続制御する事により、出力レベルの
急変のないインパツト増幅器を得ることができ
る。従つて送・受信機を接続した、通信回線にお
いて受信機入力電力の急変による、受信機出力の
瞬断急変のない回線を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、インパツト注入同期増幅器の、バイ
アス電流と出力レベルの関係を示す図、図中ａは
入力信号のないときの、発振出力、ｂは入力信号
レベルが最大発振出力の1/100のときの入出力の
関係を示す曲線を示す。Ａ点は正常動作時バイア
ス電流、Ｂ点は自励発振の停止するバイアス電流
を示す。第２図は、注入同期増幅器の利得と、注
入同期幅を示す図、第３図は、本発明による第一
の実施例をブロツク図で示したもの、第４図は本
発明の第二の実施例を示したものである。第５図
は本発明に使用する制御装置の入力信号レベルと
バイアス電流の関係を示す図。第６図実線は本発
明の入力信号レベルと出力信号レベルの関係を示
す曲線であり、第６図破線は従来からある不要波
発射停止方式による、入力信号と出力信号の関係
を示す曲線である。第５図、第６図において、
ABは、第１図Ａ，Ｂに対応し、ｄ，ｅはＢ，Ａ
点に対応する、入力信号レベルを示す。 図において、１……インパツト発振器、２……
サーキユレータ、３……方向性結合器、４……帯
域波器、５……検波器、６……調整器、７……
反転増幅器、８，９，１０，１５……制御トラン
ジスタ、１１，１２……差動増幅用トランジス
タ、１３……基準電圧ダイオード、１４，１７，
１８……抵抗器、１６……定電流電源。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ インパツドダイオード発振器と、インパツド
   ダイオードのバイアス用電流源と、サーキユレー
   タとより構成されるインパツトダイオード注入同
   期増幅器において、入力周波速制限用波器と入
   力信号検出器により入力信号の大きさを検出し、
   前記入力信号の大きさが所定値以下になつたと
   き、前記入力信号が小さくなるに従つて前記イン
   パツトダイオードのバイアス電流を減少させるこ
   とを特徴とするインパツトダイオード注入同期増
   幅器の不要波防止方式。