JPS63128808A - Fet電力増幅器の過駆動制御装置 - Google Patents
Fet電力増幅器の過駆動制御装置Info
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- JPS63128808A JPS63128808A JP62265552A JP26555287A JPS63128808A JP S63128808 A JPS63128808 A JP S63128808A JP 62265552 A JP62265552 A JP 62265552A JP 26555287 A JP26555287 A JP 26555287A JP S63128808 A JPS63128808 A JP S63128808A
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- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 13
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
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- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03G—CONTROL OF AMPLIFICATION
- H03G3/00—Gain control in amplifiers or frequency changers
- H03G3/20—Automatic control
- H03G3/30—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices
- H03G3/3036—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers
- H03G3/3042—Automatic control in amplifiers having semiconductor devices in high-frequency amplifiers or in frequency-changers in modulators, frequency-changers, transmitters or power amplifiers
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/52—Circuit arrangements for protecting such amplifiers
- H03F1/523—Circuit arrangements for protecting such amplifiers for amplifiers using field-effect devices
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はFET電力増幅器、更に具体的に云えば、砒
化ガリウム(GaAs)FET電力増幅器に対する過駆
動の保護に関する。
化ガリウム(GaAs)FET電力増幅器に対する過駆
動の保護に関する。
発明の背景
雨足通信システムに使われる固体電力増幅器は地上局の
端末装置からアクセスされる。固体電力増幅器にある砒
化ガリウムFET出力装置を過駆動する惧れのある制御
されないアップリンクの電力が起る惧れがある。こうい
うFET装置はMESFET (金属半導体装置と呼ば
れることもある。衛星に設けられた固体電力増幅器はあ
る範囲の入力電力を受取る様になっている。例えば、地
上局が、降雨状態にあり、入力電力を低下させる状態を
補正する為に、入力電力量を増加し、天候状態が変わっ
た時に、直ちにもとに戻らない時、一層高い範囲の入力
電力が起り得る。大幅の過駆動は、到来マイクロ波信号
によって過大なゲート電流が誘起される為に、固体増幅
器の信頼性を低下させる惧れがある。こういうFET装
置は非常に細い(0,5ミクロン前後)のゲート金属構
造を利用しており、これは過大な電流密度によって損傷
を受ける惧れがある。
端末装置からアクセスされる。固体電力増幅器にある砒
化ガリウムFET出力装置を過駆動する惧れのある制御
されないアップリンクの電力が起る惧れがある。こうい
うFET装置はMESFET (金属半導体装置と呼ば
れることもある。衛星に設けられた固体電力増幅器はあ
る範囲の入力電力を受取る様になっている。例えば、地
上局が、降雨状態にあり、入力電力を低下させる状態を
補正する為に、入力電力量を増加し、天候状態が変わっ
た時に、直ちにもとに戻らない時、一層高い範囲の入力
電力が起り得る。大幅の過駆動は、到来マイクロ波信号
によって過大なゲート電流が誘起される為に、固体増幅
器の信頼性を低下させる惧れがある。こういうFET装
置は非常に細い(0,5ミクロン前後)のゲート金属構
造を利用しており、これは過大な電流密度によって損傷
を受ける惧れがある。
従って、衛星、即ち、増幅器に、過大なゲート電流が開
始したことを感知して、損傷(信頼性の低下)の閾値を
越える前に、増幅器に印加されるマイクロ波電力を制限
する何等かの手段を設けることが望ましい。
始したことを感知して、損傷(信頼性の低下)の閾値を
越える前に、増幅器に印加されるマイクロ波電力を制限
する何等かの手段を設けることが望ましい。
発明の要約
この発明の1実施例で□は、砒化ガリウム(GaAs)
FET固体RF電力増幅器に対する過駆動制御装置を提
供する。この過駆動制御装置は、電力増幅器の入力に結
合されていて、1つの入力の制御信号に応答して、それ
に印加される入力RF信号の振幅レベルを制限する可変
減衰器と、電力増幅器のゲート電極に結合されていて、
前記増幅器に対する前記制御信号を発生する手段とを有
する。制御信号は、電力増幅器で感知されたゲート電流
に比例する。・ 好ましい実施例の説明 第1図には、通信衛星の固体電力増幅器に見られる様な
固体電力増幅器10全体のブロック図が示されている。
FET固体RF電力増幅器に対する過駆動制御装置を提
供する。この過駆動制御装置は、電力増幅器の入力に結
合されていて、1つの入力の制御信号に応答して、それ
に印加される入力RF信号の振幅レベルを制限する可変
減衰器と、電力増幅器のゲート電極に結合されていて、
前記増幅器に対する前記制御信号を発生する手段とを有
する。制御信号は、電力増幅器で感知されたゲート電流
に比例する。・ 好ましい実施例の説明 第1図には、通信衛星の固体電力増幅器に見られる様な
固体電力増幅器10全体のブロック図が示されている。
周知の様に、地上局から送信されるアップリンク信号は
、例えば14GIIzの様なアップリンク周波数で送信
され、衛星で受信されて、例えば12G11zの様なダ
ウンリンク周波数に変換され、増幅されて衛星から地球
へ送信される。ダウンリンク周波数に変換されたアップ
リンク信号が、再送信出来る位に増幅される様に、第1
図の端子11に存在する。こういうRF倍信号PINダ
イオード減衰器15に印加される。この減衰器の両側は
アイソレータ・サーキュレータ17.19によって隔離
されている。この後RF入力信号が一連のGaAs
FET電力増幅器21乃至26によって増幅される。こ
れらのFET′増幅器はペアに分けて接続され、各ベア
の間には、隔離用サーキュレータ27,28で示す様な
隔離用サーキュレータがある。増幅器は全部GaAs
FET固体電力増幅器であり、それらが中間電力レベ
ルの信号を増幅する。増幅器26の出力に出る増幅され
た信号が、トリー形式の3dbカツプラ31乃至45と
GaAs FETff1力増幅器46乃至51で構成
された電力分割及び増幅回路に印加され、16個のGa
As FET電力増幅器60乃至75に対する16個
の出力を発生する。増幅器60乃至75もGaAs
FET電力増幅器であって、入力信号を増幅する。中間
増幅器を用いないadbカップラ80乃至94のトリー
形式に配置された組合せ回路が電力を組合せて、カップ
ラ94に大電力出力を発生する。好ましい実施例では、
全てのGaAs FET装置が共通のモノリシックφ
マイクロ波集積回路にある。これらの装置はMESFE
T金属半導体電界効果トランジスタと呼ばれることもあ
る。
、例えば14GIIzの様なアップリンク周波数で送信
され、衛星で受信されて、例えば12G11zの様なダ
ウンリンク周波数に変換され、増幅されて衛星から地球
へ送信される。ダウンリンク周波数に変換されたアップ
リンク信号が、再送信出来る位に増幅される様に、第1
図の端子11に存在する。こういうRF倍信号PINダ
イオード減衰器15に印加される。この減衰器の両側は
アイソレータ・サーキュレータ17.19によって隔離
されている。この後RF入力信号が一連のGaAs
FET電力増幅器21乃至26によって増幅される。こ
れらのFET′増幅器はペアに分けて接続され、各ベア
の間には、隔離用サーキュレータ27,28で示す様な
隔離用サーキュレータがある。増幅器は全部GaAs
FET固体電力増幅器であり、それらが中間電力レベ
ルの信号を増幅する。増幅器26の出力に出る増幅され
た信号が、トリー形式の3dbカツプラ31乃至45と
GaAs FETff1力増幅器46乃至51で構成
された電力分割及び増幅回路に印加され、16個のGa
As FET電力増幅器60乃至75に対する16個
の出力を発生する。増幅器60乃至75もGaAs
FET電力増幅器であって、入力信号を増幅する。中間
増幅器を用いないadbカップラ80乃至94のトリー
形式に配置された組合せ回路が電力を組合せて、カップ
ラ94に大電力出力を発生する。好ましい実施例では、
全てのGaAs FET装置が共通のモノリシックφ
マイクロ波集積回路にある。これらの装置はMESFE
T金属半導体電界効果トランジスタと呼ばれることもあ
る。
この発明の好ましい実施例では、PINダイオード減衰
器15に制御信号を供給する。この制御信号は、1段の
電力増幅器、更に具体的に云えば、1つの中間段のゲー
ト電流を感知することによつて発生される。好ましい実
施例では、”この感知が第1図の最後の中間GaAs
FET増幅器段26で行なわれる。この感知は、減衰
器に続く任意の段で行なうことが出来る。最後の中間F
ET増幅器段26のゲート電流を感知して、減衰器制御
袋yt3Gで制御信号を取出す。制御装置30が、Ga
As FET電力増幅器26のゲート電流を整流して
整流信号を発生し、この整流信号が適当な閾値レベルを
越えたことによって、制御信号を発生する。制御信号が
PINダイオード減衰器15に印加され、ゲート電流が
予定の閾値を越える時ここの感知されたゲート電流に比
例して、増幅器段21乃至26に対するRF大入力減少
する。
器15に制御信号を供給する。この制御信号は、1段の
電力増幅器、更に具体的に云えば、1つの中間段のゲー
ト電流を感知することによつて発生される。好ましい実
施例では、”この感知が第1図の最後の中間GaAs
FET増幅器段26で行なわれる。この感知は、減衰
器に続く任意の段で行なうことが出来る。最後の中間F
ET増幅器段26のゲート電流を感知して、減衰器制御
袋yt3Gで制御信号を取出す。制御装置30が、Ga
As FET電力増幅器26のゲート電流を整流して
整流信号を発生し、この整流信号が適当な閾値レベルを
越えたことによって、制御信号を発生する。制御信号が
PINダイオード減衰器15に印加され、ゲート電流が
予定の閾値を越える時ここの感知されたゲート電流に比
例して、増幅器段21乃至26に対するRF大入力減少
する。
減衰器15が同じ集積回路にあることが望ましいことが
ある。更にある用途では、減衰器が前置増幅器21.2
2より後にあることが望ましいことがある。
゛ 第2図には第1図に示した全体図の内の一部分の回路図
が示されている。第2図にあって、第1図の素子と対応
する素子には同じ参照数字がつけである゛。第2図に示
す様に、PINダイオード減衰器15がサーキュレータ
17及び19の間にある。PINダイオード減衰器15
が1対のPINダイオード201,203を持ち、それ
らの陽極が減衰器15の入力/出力線204に接続され
る。
ある。更にある用途では、減衰器が前置増幅器21.2
2より後にあることが望ましいことがある。
゛ 第2図には第1図に示した全体図の内の一部分の回路図
が示されている。第2図にあって、第1図の素子と対応
する素子には同じ参照数字がつけである゛。第2図に示
す様に、PINダイオード減衰器15がサーキュレータ
17及び19の間にある。PINダイオード減衰器15
が1対のPINダイオード201,203を持ち、それ
らの陽極が減衰器15の入力/出力線204に接続され
る。
ダイオード201.203の陰極端子が大地電位に結合
される。ダイオード201,2.03の陽極には、減衰
器制御装置3Gからの制御信号が導線205を介して印
加される。減衰器15からの出力がサーキュレータ19
を介して中間段の砒化ガリウムFET増幅器21乃至2
5に印加されるが、これらの増幅器は第2図ではブロッ
ク21,22゜25及び破線206だけで示されている
。増幅器25からの出力が結合キャパシタ207及びイ
ンピーダンス整合部分209を介してGaAs FE
T電力トランジスタ増幅器26のゲート電極261に結
合される。増幅器26は単一ゲートGaAs FET
)ランジスタ装置を持ち、このトランジスタ装置は大地
に結合されたソース電極262、及び例えば約9ボルト
の源電圧で装置をバイアスする為に、+V、で表わすド
レイン源に結合されたドレイン電極263を持っている
。出力がドレイン電極263から取出され、インピーダ
ンス整合回路211を介して第1図に示す電力分割段に
印加される。
される。ダイオード201,2.03の陽極には、減衰
器制御装置3Gからの制御信号が導線205を介して印
加される。減衰器15からの出力がサーキュレータ19
を介して中間段の砒化ガリウムFET増幅器21乃至2
5に印加されるが、これらの増幅器は第2図ではブロッ
ク21,22゜25及び破線206だけで示されている
。増幅器25からの出力が結合キャパシタ207及びイ
ンピーダンス整合部分209を介してGaAs FE
T電力トランジスタ増幅器26のゲート電極261に結
合される。増幅器26は単一ゲートGaAs FET
)ランジスタ装置を持ち、このトランジスタ装置は大地
に結合されたソース電極262、及び例えば約9ボルト
の源電圧で装置をバイアスする為に、+V、で表わすド
レイン源に結合されたドレイン電極263を持っている
。出力がドレイン電極263から取出され、インピーダ
ンス整合回路211を介して第1図に示す電力分割段に
印加される。
ゲート・バイアス電圧−v9が感知抵抗215を介して
ゲート電極261に印加される。マイクロ波チョークが
誘導子214によって構成され、ゲート・バイアス電圧
源のRF側路がキャパシタ216によって作られる。感
知用差動増幅器段を含む、感知増幅器が差動増幅器21
7によって構成される。反転端子(−)が抵抗219を
介して抵抗215のゲート側の端に結合され、非反転端
子(+)が抵抗220を介して抵抗215のゲート電圧
側の端に結合される。分圧抵抗221の正の端子(+)
側の端が抵抗220に結合され、差動増幅器210の正
の端子(+)に対して基準レベルの電圧を供給する。増
幅器の利得制御が、出力及び負の入力の間の帰還ループ
にある帰還抵抗218によって行なわれる。差動増幅器
219の出力が閾値ダイオード240に結合され、感知
された制御信号を抵抗241を介して別の差動増幅器2
50の入力に供給する。増幅器250の負の入力に対し
ては抵抗251,255によって基準電圧が供給され、
帰還抵抗256によって利得制御が行なわれる。この為
増幅器250は定電流源として構成されており、抵抗2
41,251,255.256は同じ抵抗値を持つ。こ
の値は、PINダイオード201,203を減衰特性の
所望の領域にバイアスする様に選ばれる。
ゲート電極261に印加される。マイクロ波チョークが
誘導子214によって構成され、ゲート・バイアス電圧
源のRF側路がキャパシタ216によって作られる。感
知用差動増幅器段を含む、感知増幅器が差動増幅器21
7によって構成される。反転端子(−)が抵抗219を
介して抵抗215のゲート側の端に結合され、非反転端
子(+)が抵抗220を介して抵抗215のゲート電圧
側の端に結合される。分圧抵抗221の正の端子(+)
側の端が抵抗220に結合され、差動増幅器210の正
の端子(+)に対して基準レベルの電圧を供給する。増
幅器の利得制御が、出力及び負の入力の間の帰還ループ
にある帰還抵抗218によって行なわれる。差動増幅器
219の出力が閾値ダイオード240に結合され、感知
された制御信号を抵抗241を介して別の差動増幅器2
50の入力に供給する。増幅器250の負の入力に対し
ては抵抗251,255によって基準電圧が供給され、
帰還抵抗256によって利得制御が行なわれる。この為
増幅器250は定電流源として構成されており、抵抗2
41,251,255.256は同じ抵抗値を持つ。こ
の値は、PINダイオード201,203を減衰特性の
所望の領域にバイアスする様に選ばれる。
第2図に示した実施例の動作では、端子11に印加され
たマイクロ波信号がPINダイオード減衰器15を介し
て増幅器21乃至増幅器25に印加される。増幅器25
からの出力がキャパシタ207及びインピーダンス整合
回路209を介してFET増幅器26のゲート261に
結合される。
たマイクロ波信号がPINダイオード減衰器15を介し
て増幅器21乃至増幅器25に印加される。増幅器25
からの出力がキャパシタ207及びインピーダンス整合
回路209を介してFET増幅器26のゲート261に
結合される。
第2図に示したソース接地形増幅器のゲート−ソース入
力で、入って来るマイクロ波エネルギが増加する時、G
aAs FET装置に固有のショットキー障壁形接合
に固有のゲート・ソース間ダイオードによって、ゲート
電流が整流される為に、ダイナミックなゲート電流が増
加する。ゲート・バイアス電流が抵抗220.221を
通り、増幅器217の十端子に基準電圧を設定する。ゲ
ート・ソース間ダイオードの整流によって、ダイナミッ
ク電流が増加する時、抵抗215の両端の電圧降下が増
加し、差動増幅器217の十及び一端子の電圧の差が一
層大きくなり、出力が増加する。
力で、入って来るマイクロ波エネルギが増加する時、G
aAs FET装置に固有のショットキー障壁形接合
に固有のゲート・ソース間ダイオードによって、ゲート
電流が整流される為に、ダイナミックなゲート電流が増
加する。ゲート・バイアス電流が抵抗220.221を
通り、増幅器217の十端子に基準電圧を設定する。ゲ
ート・ソース間ダイオードの整流によって、ダイナミッ
ク電流が増加する時、抵抗215の両端の電圧降下が増
加し、差動増幅器217の十及び一端子の電圧の差が一
層大きくなり、出力が増加する。
この出力が入力ダイオード240の閾値を越えると、P
INダイオード減衰器15の入力に対して制御信号が供
給され、PINダイオードを更に導電させ、こうしてサ
ーキュレータ17からサーキュレータ19に通過する印
加されたマイクロ波エネルギの量を減少する。
INダイオード減衰器15の入力に対して制御信号が供
給され、PINダイオードを更に導電させ、こうしてサ
ーキュレータ17からサーキュレータ19に通過する印
加されたマイクロ波エネルギの量を減少する。
当業者には、この発明のこの他の実施例が容易に考えら
れよう。例えば、制御信号は、任意の1個のFET装置
にある1個のゲート電極から取出・してもよいし、ある
いはFET装g21.22゜23.24,25,26.
46乃至51及び60乃至75の任意の組合せのゲート
電極から取出された電流の組合せにしてもよい。例えば
、破線27で示す様に、増幅器25からの電流も制御装
置30に印加することが出来る。減衰器15は例えば最
初の入力段21.22の後に設けて、減衰器に続<Ga
As FET段の過駆動に対する保護作用を保ちなが
ら、増幅器の雑音指数を改善することが出来る。
れよう。例えば、制御信号は、任意の1個のFET装置
にある1個のゲート電極から取出・してもよいし、ある
いはFET装g21.22゜23.24,25,26.
46乃至51及び60乃至75の任意の組合せのゲート
電極から取出された電流の組合せにしてもよい。例えば
、破線27で示す様に、増幅器25からの電流も制御装
置30に印加することが出来る。減衰器15は例えば最
初の入力段21.22の後に設けて、減衰器に続<Ga
As FET段の過駆動に対する保護作用を保ちなが
ら、増幅器の雑音指数を改善することが出来る。
1実施例では、第2図の回路に典型的には次の値を用い
ている。
ている。
抵抗218,221,219.222・・・・・・1キ
ロオーム抵抗215・・・・・・5キロオーム 抵抗241,25L、255,268・・・・・・10
0キロオーム差動増幅器250.217・・・・・・7
47AI’形ダイオード24G・・・・・・lN419
誘導子214・・・・・・印刷配線のlへ波長チョーク
PINダイオード201.203・・・・・・アルファ
φインダストリーズ社から入手し得るDSB 8907
−99FE726・・・・・・フジツーから入手し得る
FLK 022VGキヤパシタ21B・・・・・・1マ
イクロフアラツドゲートバイアス−v9・・・・・・−
5ボルト
ロオーム抵抗215・・・・・・5キロオーム 抵抗241,25L、255,268・・・・・・10
0キロオーム差動増幅器250.217・・・・・・7
47AI’形ダイオード24G・・・・・・lN419
誘導子214・・・・・・印刷配線のlへ波長チョーク
PINダイオード201.203・・・・・・アルファ
φインダストリーズ社から入手し得るDSB 8907
−99FE726・・・・・・フジツーから入手し得る
FLK 022VGキヤパシタ21B・・・・・・1マ
イクロフアラツドゲートバイアス−v9・・・・・・−
5ボルト
第1図はこの発明の1実施例による過駆動保護作用を持
つ固体電力増幅器システムの全体的なブロック図、第2
図は第1図の1つのGaAs FETm力増幅力投幅
器段器制御回路及びPINダイオード減衰器の回路図で
ある。 主な符号の説明 10:増幅器 15:減衰器 30:減衰器制御装置
つ固体電力増幅器システムの全体的なブロック図、第2
図は第1図の1つのGaAs FETm力増幅力投幅
器段器制御回路及びPINダイオード減衰器の回路図で
ある。 主な符号の説明 10:増幅器 15:減衰器 30:減衰器制御装置
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 FET電力増幅器の過駆動制御装置に於て、該電力増幅
器の入力に結合されていて、当該減衰器の一方の入力の
制御信号に応答して、それを介して前記増幅器に印加さ
れる任意のRF信号の振幅レベルを制限する可変減衰器
と、 前記増幅器のゲート電極に結合されていて、該ゲート電
極で感知された電流に比例する制御信号を前記増幅器に
供給する手段とを有する過駆動制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US924,315 | 1986-10-29 | ||
US06/924,315 US4737733A (en) | 1986-10-29 | 1986-10-29 | Overdrive control of FET power amplifier |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63128808A true JPS63128808A (ja) | 1988-06-01 |
Family
ID=25450066
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62265552A Pending JPS63128808A (ja) | 1986-10-29 | 1987-10-22 | Fet電力増幅器の過駆動制御装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4737733A (ja) |
JP (1) | JPS63128808A (ja) |
FR (1) | FR2606230A1 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH045717U (ja) * | 1990-05-02 | 1992-01-20 |
Families Citing this family (15)
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