JPS63209313A - Microwave amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔概要〕
導波管電力分配器と導波管電力合成器との間に増幅器を
設けて平衡形増幅器を構成したもので、数10GHz帯
用として小型軽量化が可能のマイクロ波増幅器である。[Detailed Description of the Invention] [Summary] An amplifier is provided between a waveguide power divider and a waveguide power combiner to configure a balanced amplifier, which can be made smaller and lighter for use in the several tens of GHz band. This is a microwave amplifier.
本発明は、ミリ波帯を含む周波数帯の信号を増幅できる
マイクロ波増幅器に関するものである。The present invention relates to a microwave amplifier that can amplify signals in frequency bands including millimeter wave bands.
平衡形増幅器は、2個の増幅器をハイブリッド回路間に
接続したもので、2個の増幅器の特性が同一の場合に、
増幅器の入出力端で反射した信号は、無反射終端に総て
吸収されることになり、従って、入出力整合が常にとれ
た状態となる。その為、マイクロ波増幅器として比較的
多く採用されている。A balanced amplifier is one in which two amplifiers are connected between hybrid circuits, and if the characteristics of the two amplifiers are the same,
All of the signals reflected at the input and output ends of the amplifier are absorbed by the non-reflection termination, so that input and output matching is always maintained. Therefore, it is relatively often used as a microwave amplifier.
平衡形増幅器は、第3図に示すように、入力端子37か
ら加えられた信号は、ハイブリッド回路31により分配
されてそれぞれ増幅器33.34に入力され、それぞれ
の増幅出力信号はハイブリッド回路32により合成され
て出力端子3日に出力される。又各増幅器33.34の
入出力インピーダンスと入力側及び出力側のインピーダ
ンスとの整合がとれていない場合でも、各増幅器33゜
34の特性が等しいと、反射波は終端抵抗35゜36に
総て吸収されることになる。従って、ハイブリッド回路
31.32を含めた増幅器の入出力インピーダンスは常
に整合がとれた状態となり、2個の増幅器33.34を
必要とするが、安定にマイクロ波信号を増幅できるらか
、比較的多く採用されている。In the balanced amplifier, as shown in FIG. 3, a signal applied from an input terminal 37 is distributed by a hybrid circuit 31 and input to amplifiers 33 and 34, respectively, and the respective amplified output signals are combined by a hybrid circuit 32. and is output to the output terminal on the third day. Furthermore, even if the input and output impedances of each amplifier 33 and 34 are not matched with the impedances on the input and output sides, if the characteristics of each amplifier 33 and 34 are equal, all reflected waves will be reflected by the terminating resistor 35 and 36. It will be absorbed. Therefore, the input and output impedance of the amplifier including the hybrid circuit 31, 32 is always in a matched state, and two amplifiers 33, 34 are required, but since the microwave signal can be stably amplified, relatively It is widely adopted.
このようなハイブリッド回路31.32としては、例え
ば、第4図に示すブランチライン形ハイブリッド回路や
第5図に示す分布結合形のインタディジティト形と称さ
れるハイブリッド回路等が用いられる。As such hybrid circuits 31 and 32, for example, a branch line type hybrid circuit shown in FIG. 4, a distributed coupling type hybrid circuit called an interdigitated type shown in FIG. 5, etc. are used.
第4図に示すブランチライン形ハイブリッド回路は、波
長をλ9とすると、λ9/4の長さの特性インピーダン
スZoの辺と、Zo/JTの辺とを環状に接続したもの
であり、形状が簡単であるが、周波数帯域が狭い欠点が
ある。The branch-line type hybrid circuit shown in Fig. 4 is a circuit in which the side of the characteristic impedance Zo with a length of λ9/4 and the side of Zo/JT are connected in a ring, assuming that the wavelength is λ9, and the shape is simple. However, it has the disadvantage of a narrow frequency band.
又第5図に示す分布結合形のインクディジティト形ハイ
ブリッド回路は、複数の辺をλ9/4の長さで結合させ
たもので、分割された辺間をワイヤで接続するものであ
るから、波長λ9が短くなるに従って製作が困難となる
。Furthermore, the distributed coupling type ink digit type hybrid circuit shown in FIG. 5 has a plurality of sides coupled with a length of λ9/4, and the divided sides are connected with wires. As the wavelength λ9 becomes shorter, manufacturing becomes more difficult.
前述のような平衡形増幅器をマイクロ波集積回路(MI
C)化し、入出力を同軸線路とした場合は、例えば、第
6図に示す構成となる。即ち、金属キャリア41上に、
入力側のハイブリッド回路や整合回路等を形成した入力
側集積回路42と、段間整合回路等を形成した股間集積
回路43と、出力側のハイブリッド回路や整合回路等を
形成した出力側集積回路44と、マイクロ波用トランジ
スタ45〜48とを設け、入力側集積回路42のハイブ
リッド回路により分配された信号をトランジスタ45.
46により増幅し、その増幅出力信号を段間集積回路4
3を介してトランジスタ47.48に入力して増幅し、
その増幅出力信号を出力側集積回路44のハイブリッド
回路により合成することになる。A balanced amplifier such as the one described above is integrated into a microwave integrated circuit (MI
C), and when the input and output are coaxial lines, the configuration is shown in FIG. 6, for example. That is, on the metal carrier 41,
An input-side integrated circuit 42 that forms an input-side hybrid circuit, a matching circuit, etc., a crotch integrated circuit 43 that forms an inter-stage matching circuit, etc., and an output-side integrated circuit 44 that forms an output-side hybrid circuit, a matching circuit, etc. and microwave transistors 45 to 48 are provided, and the signal distributed by the hybrid circuit of the input side integrated circuit 42 is transmitted to the transistors 45 .
46, and the amplified output signal is sent to the interstage integrated circuit 4.
3 to transistors 47 and 48 for amplification,
The amplified output signals are synthesized by the hybrid circuit of the output side integrated circuit 44.
又金属ケース50には、入力側の同軸コネクタ51と出
力側の同軸コネクタ52とが設けられ、又電源やアース
用の端子53.54が設けられている。この金属ケース
50に前述の金属キャリア41を挿入し、その入力側集
積回路42のストリップラインと入力側同軸コネクタ5
1とを、同軸ストリップライン変換部を介して接続し、
出力側集積回路44のストリップラインと出力側同軸コ
ネクタ52とを、同軸ストリップライン変換部を介して
接続する。そして、上蓋(図示せず)により密閉するこ
とになる。The metal case 50 is also provided with an input-side coaxial connector 51 and an output-side coaxial connector 52, as well as terminals 53 and 54 for power supply and ground. The aforementioned metal carrier 41 is inserted into this metal case 50, and the strip line of the input side integrated circuit 42 and the input side coaxial connector 5 are connected to each other.
1 through a coaxial strip line converter,
The stripline of the output side integrated circuit 44 and the output side coaxial connector 52 are connected via a coaxial stripline converter. Then, it is sealed with an upper lid (not shown).
又入出力を導波管とする場合は、例えば、第7図に示す
構成となる。即ち、前述の第6図に示す金属キャリア4
1と同様なマイクロ波集積回路化した平衡形増幅器が形
成された金属キャリア61を金属ケース60内に収容し
て、入力側導波管部62と出力側導波管部63とに、導
波管ストリップライン変換部を介して接続し、上蓋(図
示せず)により密閉する。In addition, when input and output are made of waveguides, the configuration is shown in FIG. 7, for example. That is, the metal carrier 4 shown in FIG.
A metal carrier 61 on which a balanced amplifier formed as a microwave integrated circuit similar to 1 is housed in a metal case 60, and a waveguide is connected to an input waveguide section 62 and an output waveguide section 63. It is connected via a tube stripline converter and sealed with a top cover (not shown).
第6図及び第7図に示すような従来例のマイクロ波増幅
器は、20GHz帯程度の周波数帯まで実用化されてい
るが、50GHz帯程度の周波数帯では、ブランチライ
ン形やインタディジティト形等のハイブリッド回路の損
失が多(なり、且つ寸法精度が非常に厳しくなる。従っ
て、特性の良いマイクロ波増幅器の製作が容易でなくな
る欠点があった。Conventional microwave amplifiers as shown in Figs. 6 and 7 have been put into practical use up to a frequency band of about 20 GHz, but in a frequency band of about 50 GHz, branch line type, interdigitated type, etc. The loss of the hybrid circuit is high and the dimensional accuracy is very strict.Therefore, there is a drawback that it is not easy to manufacture a microwave amplifier with good characteristics.
本発明は、50GHz帯程度の周波数帯に於いても、小
型軽量化が図れるマイクロ波増幅器を提供することを目
的とするものである。An object of the present invention is to provide a microwave amplifier that can be made smaller and lighter even in a frequency band of about 50 GHz.
本発明のマイクロ波増幅器は、導波管電力分配器及び導
波管電力合成器を用いた平衡形増幅器からなるものであ
り、第1図を参照して説明する。The microwave amplifier of the present invention is a balanced amplifier using a waveguide power divider and a waveguide power combiner, and will be explained with reference to FIG.
第1図は導波管電力分配器1と導波管電力合成器2とを
断面図として示したもので、導波管のH面で結合させた
導波管電力分配器1と導波管電力合成器2と、それぞれ
導波管ストリップライン変換部3を介して結合させた増
幅器4.5とを備えている。Figure 1 shows a cross-sectional view of a waveguide power divider 1 and a waveguide power combiner 2. It comprises a power combiner 2 and amplifiers 4.5 each coupled via a waveguide stripline converter 3.
又増幅器4,5は、マイクロ波用トランジスタ4a、5
aやストリップラインによる整合回路から構成され、又
導波管電力分配器1は、入力導波管6からのマイクロ波
電力を分配する為の所定の結合孔を形成した隔壁8aと
、反射波を吸収する終端抵抗9aとを備えている。又導
波管電力合成器2は、出力導波管7からマイクロ波電力
を合成して出力する為の所定の結合孔を形成した隔壁8
bと、反射波を吸収する終端抵抗9bとを備えている。Further, the amplifiers 4 and 5 are microwave transistors 4a and 5.
The waveguide power divider 1 includes a partition wall 8a formed with a predetermined coupling hole for distributing the microwave power from the input waveguide 6, and a matching circuit using strip lines. It is equipped with a terminating resistor 9a that absorbs the energy. The waveguide power combiner 2 also includes a partition wall 8 formed with a predetermined coupling hole for combining and outputting microwave power from the output waveguide 7.
b, and a terminating resistor 9b that absorbs reflected waves.
入力導波管6からのマイクロ波信号は、導波管電力分配
器1により増幅器4.5側にそれぞれ分配され、導波管
ストリップライン変換部3により導波管モードからスト
リップライン・モードに変換される。増幅器4.5は、
ストリップラインにより整合回路等が形成され、そのス
トリップラインに整合回路やマイクロ波用トランジスタ
4a。The microwave signal from the input waveguide 6 is distributed to the amplifiers 4 and 5 by the waveguide power divider 1, and converted from waveguide mode to stripline mode by the waveguide stripline converter 3. be done. Amplifier 4.5 is
A matching circuit and the like are formed by the strip line, and the matching circuit and the microwave transistor 4a are connected to the strip line.
5aが接続されているものであり、ストリップライン・
モードに変換されたマイクロ波信号を増幅する。その増
幅出力は、導波管ストリップライン変換部3により導波
管モードに変換され、導波管電力合成器2により合成さ
れて出力導波管7から出力される。従って、導波管電力
分配器1と導波管電力合成器2と増幅器4.5とにより
、平衡形増幅器が構成されることになる。5a is connected to the strip line.
Amplify the microwave signal converted into mode. The amplified output is converted into a waveguide mode by a waveguide stripline converter 3, combined by a waveguide power combiner 2, and output from an output waveguide 7. Therefore, the waveguide power divider 1, the waveguide power combiner 2, and the amplifier 4.5 constitute a balanced amplifier.
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.
第2図(A)、 (B)、 CG”)は本発明の詳
細な説明図であり、(A)は上蓋を除いた上面図、 (
B)は側面図、(C)は導波管電力合成器部分の断面図
であって、11は導波管電力分配器、12は導波管電力
合成器、13a〜13dは導波管ストリップライン変換
部、14.15は増幅器、16は入力導波管、17は出
力導波管、18は金属の薄板からなる隔壁、19は結合
孔、20は終端抵抗、21a、21b、22a、22b
はマイクロ波用トランジスタ、23a、23b、23C
は金属のブロック、24は上蓋、25はねじである。Figures 2 (A), (B), CG") are detailed explanatory views of the present invention, and (A) is a top view with the top cover removed; (
B) is a side view, and (C) is a sectional view of the waveguide power combiner portion, where 11 is a waveguide power divider, 12 is a waveguide power combiner, and 13a to 13d are waveguide strips. Line converter, 14.15 is an amplifier, 16 is an input waveguide, 17 is an output waveguide, 18 is a partition made of a thin metal plate, 19 is a coupling hole, 20 is a terminating resistor, 21a, 21b, 22a, 22b
are microwave transistors, 23a, 23b, 23C
24 is a metal block, 24 is a top cover, and 25 is a screw.
ブロック23a、23b、23cを組合せて、ねじ、ボ
ルト等により固定すると共に、上蓋24をねじ25で固
定した外観構成を有するもので、ブロック23a、23
bに断面はぼコ字状で垂直部は開放溝となる導波管部を
形成し、結合孔19を形成した隔壁18を、導波管の8
面に相当する開放溝間に介在するように設けてブロック
23a、23bを接合することにより、導波管電力分配
器11及び導波管電力合成器12が構成される。The blocks 23a, 23b, 23c are combined and fixed with screws, bolts, etc., and the upper cover 24 is fixed with screws 25.
A waveguide section is formed in b with a U-shaped cross section and an open groove in the vertical part.
The waveguide power divider 11 and the waveguide power combiner 12 are constructed by joining the blocks 23a and 23b so as to be interposed between the open grooves corresponding to the surfaces.
このような導波管部は、放電加工等により高精度で且つ
容易に形成することができる。Such a waveguide portion can be easily formed with high precision by electrical discharge machining or the like.
そして、導波管電力分配器11を構成する導波管部の下
方の水平部分の一方が入力導波管16となり、他方に終
端抵抗20と同様な終端抵抗を設ける。又導波管電力合
成器12を構成する導波管部の下方の水平部の一方に終
端抵抗20を設け、他方が出力導波管17となる。又導
波管電力分配器11を構成する導波管部の上方の水平部
に導波管ストリップライン変換部13a、13bが形成
され、又導波管電力合成器12を構成する導波管部の上
方の水平部に導波管ストリップライン変換部13C,1
3dが形成される。One of the lower horizontal portions of the waveguide portion constituting the waveguide power divider 11 becomes the input waveguide 16, and the other is provided with a terminating resistor similar to the terminating resistor 20. Further, a terminating resistor 20 is provided on one of the lower horizontal portions of the waveguide portion constituting the waveguide power combiner 12, and the other side becomes the output waveguide 17. In addition, waveguide strip line conversion sections 13a and 13b are formed in the upper horizontal part of the waveguide section constituting the waveguide power divider 11, and waveguide sections constituting the waveguide power combiner 12. The waveguide stripline converter 13C, 1 is placed horizontally above the
3d is formed.
又増幅器14.15は、Si或いはGaAsのFET(
電界効果トランジスタ)や、GaAsのHEMT (高
電子移動度トランジスタ)等のマイクロ波用トランジス
タ21a、21b、22a。The amplifiers 14 and 15 are Si or GaAs FETs (
Microwave transistors 21a, 21b, 22a such as field effect transistors) and GaAs HEMTs (high electron mobility transistors).
22bからなる2段増幅器の場合を示し、誘電体基板上
に形成されたストリップラインからなる整合回路等にト
ランジスタ21a、21b、22a、22bが接続され
ている。22b, in which transistors 21a, 21b, 22a, and 22b are connected to a matching circuit or the like made of strip lines formed on a dielectric substrate.
この増幅器14.15をブロック23cの孔部内に設け
、ストリップラインに接続した導体を導波管部内に挿入
して形成した導波管ストリップライン変換部13a、1
3b、13c、13dにより、導波管電力分配器11及
び導波管電力合成器12と結合して、上蓋24をねじ2
5で固定し、増幅器14.15を密閉する。The amplifiers 14 and 15 are provided in the holes of the blocks 23c, and the waveguide stripline converters 13a and 1 are formed by inserting conductors connected to the striplines into the waveguides.
3b, 13c, and 13d, the upper cover 24 is connected to the waveguide power divider 11 and the waveguide power combiner 12 by screws 2.
5 and seal the amplifiers 14 and 15.
従って、入力導波管16から入力されたマイクロ波信号
は、導波管ストリップライン変換部13aによJQ導波
管モードからストリップライン・モードに変換されて増
幅器14に入力され、又導波管電力分配器11により分
配された90°位相の信号は、導波管ストリップライン
変換部13bにより導波管モードからストリップライン
・モードに変換されて増幅器15に入力される。Therefore, the microwave signal inputted from the input waveguide 16 is converted from the JQ waveguide mode to the stripline mode by the waveguide stripline converter 13a, and is inputted to the amplifier 14. The 90° phase signal distributed by the power divider 11 is converted from the waveguide mode to the stripline mode by the waveguide stripline conversion section 13b and is input to the amplifier 15.
増幅器14の出力信号は、導波管ストリップライン変換
部13cによりストリップライン・モードから導波管モ
ードに変換され、又増幅器15の出力信号は、導波管ス
トリップライン変換部13dによりストリップライン・
モードから導波管モードに変換され、それぞれ90°位
相の増幅出力信号は、導波管電力合成器12により合成
されて出力導波管17から出力される。又反射波は、導
波管電力分配器11側の終端抵抗(図示せず)と、導波
管電力合成器12側の終端抵抗20により吸収される。The output signal of the amplifier 14 is converted from the stripline mode to the waveguide mode by the waveguide stripline converter 13c, and the output signal of the amplifier 15 is converted from the stripline mode to the waveguide mode by the waveguide stripline converter 13d.
The amplified output signals converted from the mode to the waveguide mode and each having a phase of 90° are combined by the waveguide power combiner 12 and output from the output waveguide 17. Further, the reflected wave is absorbed by a terminating resistor (not shown) on the waveguide power divider 11 side and a terminating resistor 20 on the waveguide power combiner 12 side.
この実施例に於いては、導波管電力分配器11と導波管
電力合成器12と増幅器14.15とが一体化されてお
り、増幅器14.15を極低温に冷却して低雑音増幅器
を構成する場合の冷却が容易となる。又入力導波管16
はブロック23a側に、出力導波管17はブロック23
b側にそれぞれ形成されており、入出力が分離されるの
で、マイクロ波装置としての組立てが容易となる。又増
幅器14.15は1段増幅器とすることも可能であり、
又同一基板上に形成することもできる。In this embodiment, a waveguide power divider 11, a waveguide power combiner 12, and an amplifier 14.15 are integrated, and the amplifier 14.15 is cooled to an extremely low temperature to form a low-noise amplifier. This facilitates cooling when configuring a Also, input waveguide 16
is on the block 23a side, and the output waveguide 17 is on the block 23a side.
Since they are formed on the b side and the input and output are separated, assembly as a microwave device is facilitated. Also, the amplifiers 14 and 15 can be one-stage amplifiers,
Alternatively, they can be formed on the same substrate.
以上説明したように、本発明は、導波管のH面で結合さ
せた導波管電力分配器1と導波管電力合成器2と、導波
管ストリップライン変換器3を介して結合させた増幅器
4.5とからなり、入出力導波管形とした平衡形増幅器
が構成されるから、ミリ波を含むマイクロ波の信号を安
定に且つ効率良く増幅することができる。又導波管電力
分配器1と導波管電力合成器2と増幅器4.5とを一体
構成とすることが可能であるから、小型軽量化を図るこ
とができる利点がある。As explained above, the present invention comprises a waveguide power divider 1 and a waveguide power combiner 2 that are coupled on the H plane of the waveguide, and a waveguide stripline converter 3 that is coupled via the waveguide stripline converter 3. Since the amplifier 4.5 constitutes an input/output waveguide-type balanced amplifier, it is possible to stably and efficiently amplify microwave signals including millimeter waves. Furthermore, since the waveguide power divider 1, the waveguide power combiner 2, and the amplifier 4.5 can be integrated, there is an advantage that the device can be made smaller and lighter.
第1図は本発明の原理説明図、第2図(A)。
(B)、 (C)は本発明の詳細な説明図、第3図は
平衡形増幅器のブロック図、第4図はブランチライン形
ハイブリッド回路、第5図は分布結合形ハイブリッド回
路、第6図は入出力同軸形の従来例の説明図、第7図は
入出力導波管形の従来例の説明図である。
1.11は導波管電力分配器、2.12は導波管電力合
成器、3.13a〜13dは導波管ストリップライン変
換部、4.5.14.15は増幅器、4a、5a、21
a、21b、22a、22bはマイクロ波用トランジス
タ、6,16は入力導波管、7.17は出力導波管、8
a、8bは隔壁、9a、9bは終端抵抗、18は隔壁、
19は結合孔、20は終端抵抗、23a、23b、23
Cはブロック、24は上蓋である。FIG. 1 is a diagram explaining the principle of the present invention, and FIG. 2 (A). (B) and (C) are detailed explanatory diagrams of the present invention, FIG. 3 is a block diagram of a balanced amplifier, FIG. 4 is a branch line hybrid circuit, FIG. 5 is a distributed coupling hybrid circuit, and FIG. 6 is a block diagram of a balanced amplifier. 7 is an explanatory diagram of a conventional example of an input/output coaxial type, and FIG. 7 is an explanatory diagram of a conventional example of an input/output waveguide type. 1.11 is a waveguide power divider, 2.12 is a waveguide power combiner, 3.13a to 13d are waveguide stripline converters, 4.5.14.15 is an amplifier, 4a, 5a, 21
a, 21b, 22a, 22b are microwave transistors, 6, 16 are input waveguides, 7.17 are output waveguides, 8
a and 8b are partition walls, 9a and 9b are terminal resistors, 18 is a partition wall,
19 is a coupling hole, 20 is a terminal resistor, 23a, 23b, 23
C is a block, and 24 is an upper lid.
Claims (1)
導波管電力合成器(2)と、 前記導波管電力分配器(1)及び導波管電力合成器(2
)とそれぞれ導波管ストリップライン変換部(3)を介
して結合させた増幅器(4、5)とを備えた ことを特徴とするマイクロ波増幅器。[Claims] A waveguide power divider (1) and a waveguide power combiner (2) coupled on the H-plane of a waveguide, the waveguide power divider (1) and the waveguide Tube power combiner (2
) and amplifiers (4, 5) each coupled via a waveguide stripline converter (3).
Priority Applications (1)
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JP4146287A JPS63209313A (en) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Microwave amplifier |
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JP4146287A JPS63209313A (en) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Microwave amplifier |
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JPS63209313A true JPS63209313A (en) | 1988-08-30 |
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JP4146287A Pending JPS63209313A (en) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | Microwave amplifier |
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JP (1) | JPS63209313A (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120056669A1 (en) * | 2009-04-24 | 2012-03-08 | Thales | Power amplifier device with reduced bulk |
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1987
- 1987-02-26 JP JP4146287A patent/JPS63209313A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20120056669A1 (en) * | 2009-04-24 | 2012-03-08 | Thales | Power amplifier device with reduced bulk |
US8922296B2 (en) * | 2009-04-24 | 2014-12-30 | Thales | Power amplifier device with reduced bulk |
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