JPS6386603A - 進行波管増幅器のためのリニアライザ - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、゛α力出力発１重幾として進行波管又はクラ
イストロンのような直進形電子管を用いるマイクロ波増
幅器に関する。これらの電子管は、高周波駆動レベルを
増加させるとともに飽和する伝達特性をもつ。テレビジ
ョンのような振幅変調信号を増幅させるとき、変調レベ
ルは、特性の直線部分に制限されて捗−直線性及び低調
波及び相互ｙＲ調ひずみを保存する。（衛星送信ｉｍ［
で、いくつかのチャンネルが、同一の電子管によってし
ばしば伝送される。このため、飽和付近の駆動によって
得られる高い効率は、得ることができない。）〔従来技
術〕 飽和付近で出力電子管を駆動させる場合に被るひずみｉ
ｔ電子管伝達特性の逆に応答する振幅及び位相でそれら
の入力信号を先行ひずみさせることによって減少するこ
とができ、そのため応答全体は直線性に近づくことが、
知られている。

第１図は１代表的場合を図示する。代表的速度変調増幅
器の振幅伝達特性は、直線部分１０．それに続く高い駆
動レベルでの滑らかな飽和部分１２から成り、駆動が「
飽和駆動」１３であるとき「飽和」点１４でピーク出力
に達する。第２図で。

これは、補償を示すため利得曲線としてプロットされる
。曲線１２′は、ｄＢ対駆動振幅での″電子管の利得で
ある。電子管が曲線１６によって示すような利得応答を
七する回路によって先行されるならば、信号の増加とと
もに振幅は増大し、結果たる応答全体は非常に直線化さ
れ、直線１８に近づくであろう。

これを行なうための初期の案を第３図で示す。

入力信号ラインと直列に背向対のダイオード、例えば半
導体ショットキー・ダイオード２２％　２４が、挿入さ
れる。ショットキー・ダイオード２２゜２４は、信号振
幅とと４に増加するコンダクタンスを有する。このため
、入力から出力への送信は。

信号レベルとともに上昇し、総増幅器応答の直線化に向
かって第１段１若を行う。

この案は、多くの欠点をもつ。ダイオードの特性は、進
行波管をあまり良好に整合しない。さらに、異なる進行
波管は異なる飽和特性をもち、所望の特性の全てを有す
るダイオードを得ることは実現できない。

〔発明の概要〕

本発明の目的は、飽和に近づく駆動レベルまで直線振幅
応答を有する進行波管電力増幅器を提供することである
。

他の目的は、−輩の位相応答を有する増幅器を提供する
ことである。

他の目的は、減少した調波及び相互変喋ひずみをもつ増
幅器を提供することである。

他の目的は、効率及び電力が増大した増幅器を提供する
ことである。

これらの目的は、先行ひずみのための回路によって速度
変調出力管で生じたひずみを消去して達成される。リニ
アライザ回路は、広い種類の増幅管に適合するべく調整
することができる。

〔好適実施例の説明〕

本発明は、２つのセクションに分けることにより最も良
く理解することができる。しかしながら。

組合せた性能が１重要な結果となる。

第４図では、基本的振＠直線化セクションの簡略回路図
を示す。動作上このセクションは５位相リニアライブと
直列である。位相リニアライザは。

以下に記載するよりに、条幅セクションによって導入さ
れる小さい位相ひすみをも補正する。２つのセクション
は、増幅器への入力信号と直列である。

差幅前置補償器又は補正器セクションは、入力４子２６
及び出力端子２８をもつ。これらの間には、ショットキ
ー・ダイオード３０及び３２のような２対の半導体ダイ
オードが接続されている。

各対のダイオードは、同様の極性から々す、地対のダイ
オードに対向している。このため、直流整光′１ｆｆ、
は単に循環し、インピーダンス全体は無指向性である。

この回路の多くが、第３図の従来技術の回路に類似する
。他の成分が、特定の増幅管を整合するのに所望の特性
をもたらすように回路を調節可能にする。抵抗器３４が
、ダイオード対と平行に戻絖されて不変の伝導成分をも
たらす。

個々の円面は、各対のダイオードの接合点３８゜４８と
高周波アース４０との間に他のダイオード３６及び４４
を接続することによってもたらされる。直流バイアス電
流は、接合点３８．４８に供給される。これらは、高周
波レベルを制御する。

高周波レベルでは、梅々のダイオードがよシ低いインピ
ーダンスになり、このため所望のように伝達特性を拡大
する。各直流電流バイアスは、コンデンサー５４によっ
てアースに側路管もつ直列す電子５２を通って供給され
、さらに調節可能なバイアス電圧源５８に接続し九抵抗
器５６を通して供給される。

一定のひずみ特性のため、他のダイオード３３が、１個
の対３２と直列に加えられてもよい。そのダイオードは
、一定のひずみ特性により良好に近づけるため低、中あ
ｊ及び高障壁ショットキー・ダイオードの組合せから好
適になっている。さらに、抵抗器６２が、１個又は２個
の対と直列に耐αされてもよい。緩衝増幅器６０が１回
路セクションを絶縁するために使用されてもよい。

振幅先行ひずみセクションの性能は、進行波管の固有の
ひずみ及び位相セクションによって導入されるあらゆる
振幅作用と結合しており、以下で説明する。もちろん、
振幅セクションもまた。ダイオード靜電容葉及び導線イ
ンダクタンスのため非直線位相ひずみを導入し、他の非
直線位相特性と結合する。

第５図では、バイアス１！ｔＭＩや及びＩ−のｆｊ々の
設定を有する第４図の回路を用いて得られる１組の振部
増大特性を図示し、ただ２つの外部直流制御を用いて利
用できる制御範囲を説明している。

第６図は、リニアライザの位相先行ひずみセクションの
略図である。進行波増幅管では、飽和に近い駆ｅリレベ
ルで始まり％ｔｂの増加とともに増加する位相遅れがあ
る。これに、大きな信号のための速度変調処理の固有の
非直線性及びエネルギーがそこから干渉回路内に引き出
されるときの電子の減速のためである。位相修正器セク
ションの目的は、従って駆動電力の増加とともに位相前
進を導入することである。

これを行う回路、第６図は、第４図の振幅拡大回路に類
似の背面対前面ダイオード対を含む。第６図の類似成分
が、第４図の対応する成分と同様の符号を付されている
。さらに、入力２６′と出力２８′との間には位相遅延
回路網がある。この回路網は、１対の直列抵抗器６０．
６２を有する交換抵抗器３４から成っている。直列抵抗
器６０．６２は、それらの中間接続部でコンデンサー６
４によってアース４０′に分路している。さらに好コ此
には。

インカミング無線周波数駆動信号と回路人力２６との間
に在来の整合トランス２５が、加えられる。

代表的には、入力信号源のインピーダンスは代表的マイ
クロ波網の５０オーム標準インピーダンスであり１位相
光行ひずみセクションはより低いインピーダンス、例え
ば２５オームに遭遇し１次に整合トランスはそれに応じ
てインピーダンスを減少させる。それは１例えば４分の
１波長艶合トランスであってもよい。さらに、整合トラ
ンスが位相先行ひずみセクションに対するソースＪｋｒ
ｅ荷効果を軽減するのを助けることができることに注目
すべきである。この利点のため、指幅先行ひずみセクシ
ョンの入力でもまたかような整合トランスを利用するこ
とが望ましいであろう。このように、ソース装荷効果が
最小化されるので、最通な性能が促進される。

信号が増大するとき、ダイオード対３０′及び３２′は
、より低いインピーダンスになり、Ｒ−ｃｇ６ｏ。

６２．６４を通じて電流を減少させ、その固フ角の位相
遅延全減少させる。さらに、ダイオード３０′。

３２′の百列靜電容量は１位相Ａ＋１進電流をもたらす
のにより効果的になる。第４図の振幅先行ひずみセクシ
ョンを有するとき、先行ひずみの目は、補助ダイオード
３６′及び３８に供給されるパイアスク電流によって制
御される。さらに振幅先行ひずみセクションに類似して
、このセクションのダイオードは、好適には低及び中間
双方の障壁ショットキー・ダイオードから成り、所望の
ひずみ特性により良好に近づく。

振幅先行ひずみセクションの場合に、第５図で示し、入
力電力に関してｄＢで損失をプロットし。

直流バイアスの種々の設定を用いて可能な洩々の振幅拡
大時性のいくつかを示す曲線が、思い出されるでろろう
。これらの曲線はまた、＠光バイアスの徨々の設定での
位相先行ひずみセクションから得ることができる位相拡
大特性のいくつか全−般に示す。垂直左側軸金利用して
、こｎらの曲線はまた入力電力に関して度で示す位相シ
フトのプロットと考えてもよいことが、わかるであろう
。

ちょうど振幅先行ひすみセクションの場合のように１種
々の所望の先行ひずみ特性のだめの良好な範囲のｔ＝整
性を、従って得ることができる。

位相先行ひずみセクションのコースの前方の整合トラン
ス２５の位置づけは、振幅先行ひずみセクションではな
く、位相先行ひずみセクショ７ｆ通じて最初に方向づけ
られるべきであると想定している。これは実際好適な配
列である。しかしながら、振幅先行ひずみセクションが
最初に位置づけられる配列もまた可能であろう。

振幅及び位相の双方の先行ひずみセクションで。

先行ひずみの制御は直流バイアス電流によってもたらさ
れることを、前述している。しかしながら。

先行ひずみは、これらダイオード回路の性質のため、双
方の場合に入力信号の振幅レベルにも依存するであろう
。双方のセクションへの入力駆動のレベルが前記一定の
範囲にないならば、それらは。

適切な先行ひずみ機能金もたらす適切な伝達領域内で動
作しないであろう。さらに、先行ひずみの最適な程度は
、入力信号の利得レベルを制御せずに得ることはできな
いであろう。従って、各セクションと直列で先にある在
来の線形利得制御回路（図示せず）を挿入することが好
適である。それによってもたらされる入力信号駆動レベ
ルを調節する性能は先行ひずみの最適な調整性を可能に
し。

これらは連続段階の闇に最適の適合性をもたらすでおろ
う。リニアライザの出力と駆動されることが求められる
進行波ｋＶｊ１１１１管との間で好適には直列で利用さ
れるでりろう他の成分は、他の在米の線形利得制飼回路
、及び在米の振幅イコライザである。この線形利得制御
のための有用性は、リニアライザの出力が特定の進行波
管について高過ぎるか或いは低過ぎる範囲内にあるとき
生じる。周知のように、駆動信号の範囲は、進行仮管を
飽和へと駆動するほど大さくてｉ！、ならず、予期し九
電力出力のほんの一部が生じるほど低くてもならない。

このため、最終線形利得制御が、幾分異なる範囲を要求
する進行波管の入力要件にＩＪ　ニアライザ出力の動的
範囲を整合させることが必要な場合に役に立つであろう
。

リニアライブからの信号はまた。前述のように＆１咽整
され、特定の伝達適用のため所望の周波数範囲に百って
区−の平さ治を有１、ない−存存に一部（ホットワーク
）は、所望の範囲での他の周波数に比較しである周波数
での特定の信号レベルに同一の応答を有しないであろう
。このため、その適用に依存して、在来の振幅イコライ
ザを加えてＩＪ　ニアライザ出力と進行波管入力との間
のこの応答を補償して周波数応答の所望の相応な平坦度
を達成することを所望することができる。

第７図は、発明の回路を用いて直線化されるときの総合
増幅器７２及び非補償形進行波管増１品器７０の相対的
位相遅延のグラフで６６゜進行波管の結合した振幅及び
位相の非直線性からの性能低下に対する重要なネット作
用が、結果としての相互変調ひずみである。これは、衛
星伝達網にとって通常の幾つかの信号チャンネルの同時
伝達中に最も重要である。第８図は、非補償形進行波管
増幅器７４及び直線化総合増幅器７６の優性３次相互変
円墳の相互変調比のグラフである。

より高次の奇数相互変調比は、十分３次以下ンこめる。

前述の特定の実施例は１例示的である。Ｐ　Ｉ　Ｎダイ
オード等のような只なるタイプのダイオードのように本
発明の範凹内で多くの変形が代用されてもよいことが、
当業者に明らかであろう。多くの種類の回路配線が、集
積回路での部品を用いて使用されてもよい。

本発明の範囲は、特許請求の範囲及びその法的等何物に
よってのみ制限されるものである。

ｔ１７Ｊ面の簡単な説明 第１図は１代表的進行波管の振幅伝達特性の略図である
。

第２図は、デシベル利得の目盛りでプロットした第１図
の伝達時性の略図である。

第３図は、従来技術の補償回路の略図である。

第４図は１本発明の振幅セクションを実施化する回路の
略図である。

第５図は、１組の代表的振幅増大特性である。

第６図は１本発明の位相セクションを実施化する回路の
略図である。

第７図は１代表的増幅器の未補正及び補正位相応答のグ
ラフである。

第８図は、代表的増幅器の相互変調ひずみのグラフであ
る。

〔主要符号の説明〕

２６・・・・・・入力端子　　　　　２８・・・・・・
出力端子３０．３２・・・・・・ショットキー・ダイオ
ード３４．５６．６２・・・・・・抵抗器 ３３．３６．４４・・・・・・ダイオード３８、４８・
・・・・・接合点　　　　４０・・・・・・高周波アー
ス５２・・・・・・直列誘゛邂子　　　　５４．６４・
・・・・・コンデンサー５８・・・・・・バイアス電圧
源　　　６０・・・・・・級衝眉幅器２５・・・・・・
整合トランス ｌ侍軒出願人　パリアン・アンシエイソ・インコーホレ
イテッド

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、進行波管増幅器の入力信号を先行ひずみさせるため
   のリニアライザであって： 振幅補償セクション及び該振幅補償セクシ ョンと直列の位相補償セクションであって：入力端子及
   び出力端子、 前記入力及び出力端子の間の極性の同一の 第１方向で直列に接続した第１対の半導体ダイオード、 前記入力及び出力端子の間の前記第１方向 に反対の同一の第２方向で直列に接続した第２対の半導
   体ダイオード。 前記入力及び出力端子の間で接続した抵抗 器、 前記第１対のダイオードと高周波アースと の間の第１共通接続部から接続した第５半導体ダイオー
   ド、 前記第５ダイオードを通じて調整可能なフ ォワードバイアス電流を供給するための手段、前記第２
   対のダイオードと前記高周波アー スとの間の第２共通接続部から前記第５ダイオードに反
   対の極性で接続した第６半導体ダイオード、 前記第６ダイオードを通じて個々に調整可 能なフォワードバイアス電流を供給するための手段、 前記位相補償セクションはまた前記抵抗器 及び前記アースの中間点の間で接続したコンデンサーか
   ら成ること、 から成ること、 から成るリニアライザ。 ２、特許請求の範囲第１項に記載されたリニアライザで
   あって、 バイアス電流を供給するための前記手段が 電流供給と直列の絶縁チョークから成るリニアライザ。 ３、特許請求の範囲第１項に記載されたリニアライザで
   あって、 さらに前記対のダイオードと直列の抵抗器 から成るリニアライザ。 ４、特許請求の範囲第１項に記載されたリニアライザで
   あって、 さらに前記振幅補償セクションと前記位相 補償セクションとの間の緩衝増幅器から成るリニアライ
   ザ。