WO2002045253A1

WO2002045253A1 - Amplificateur haute fréquence

Info

Publication number: WO2002045253A1
Application number: PCT/JP2000/008546
Authority: WO
Inventors: Eiji Taniguchi; Noriharu Suematsu; Tadashi Takagi; Kenichi Maeda; Takayuki Ikushima; Hiroyuki Jouba
Original assignee: Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
Priority date: 2000-12-01
Filing date: 2000-12-01
Publication date: 2002-06-06
Also published as: EP1341303B1; EP1341303A4; EP1341303A1; US20030001677A1; US6784743B2; JPWO2002045254A1; DE60142251D1; JP4149261B2; CN100355203C; HK1053392A1; WO2002045254A1; CN1397106A

Description

明細書高周波増幅器技術分野

この発明は大電力の高周波信号入力時に、バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和することにより、高い飽和特性を得ることができる高周波増幅器に関するものである。背景技術

例えば I E E E M i c r owav e T h e o r y and

T e c hn o l o g y S ymp o s i um ( 1 9 9 7年）予稿集に記載された従来のエミッ夕接地 2段形の高周波増幅器は、第 1図に示すようにバイポーラトランジスタのベース端子に、カレントミラー回路からなる直流バイァスを供給するものである。

図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3はエミヅ夕端子を接地した増幅用バイポーラトランジスタ、 4は定電圧源、 8は定電圧源 4 eより増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用インダク夕、 9 は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、 1 1はバイアス用バイポ —ラトランジス夕、 1 2はカレントミラーバイアス回路、 1 5はカレントミラーバイアス回路 1 2より増幅用トランジスタ 3のべ一ス端子に直流バイアスを供給するバイアスフィ一ド用抵抗、 1 6は直流カツト用コンデンサ、 1 9はバイアス抵抗、 2 8はエミヅ夕装荷インダク夕ンスでめる。

次に動作について説明する。第 1図に示す従来の高周波増幅器は、入力端子 1 より入力した高周波信号を増幅用バイポーラトランジスタ 3にて増幅し、出力端子 2 より取り出すものである。増幅用バイポ一ラトランジス夕 3を動作させるためには、増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子及びベース端子に直流バイアスを供給する必要があり、コレクタ端子には、バイアスフイード用インダク夕 8 を介して定電圧源 4 eより直流パイァスが供給され、ベース端子には、バイアスフィード用抵抗 1 5 を介してカレントミラ一バイアス回路 1 2 より直流バイァスが供給される。

上記のような従来の高周波増幅器では、大電力の高周波信号入力時における増幅用バイポーラトランジス夕のベース電流増加に伴い、カレントミラ一回路から供給されるバイァス電流が増加する。このためバイァスフィード用抵抗において電圧降下が生じ増幅器用バイポーラトランジス夕のベース電位が低下することにより飽和特性が劣化するという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、大電力の高周波信号入力時において、バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和することにより、高い飽和特性を得ることができる高周波増幅器を実現することを目的とする。発明の開示

この発明に係る高周波増幅器は、エミッ夕接地されたバイポーラトランジス夕を用い、前記バイポーラトランジス夕のベース端子への直流バィァスを、前記トランジスタに入力する高周波信号の電力レベルあるいは出力される高周波信号の電力レベルに応じて、定電流源及び定電圧源をそれそれ切り換えて印加するものである。

このことによって、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジス夕の特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、定電流源を常時ベース端子に接続したものである。

このことにより、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジス夕の特性のバラヅキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、定電流源が常時ベース端子に接続されているので、増幅用バイポーラトランジス夕の線形動作時から非線形動作時への移行及び非線形動作時から線形動作時への移行にともなう定電流源及び定電圧源の切換時においても定電流源からのバイァスが行なわれることにより、トランジス夕のベース電位が安定してバイァスされるという効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、定電圧源が抵抗を介してバイポーラトランジスタのべ一ス端子へ接続されているものである。

このことにより、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジス夕の特性のバラヅキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、定電圧源の電圧を変更することにより、定電圧源からのバイアスの供給を開始するしきい値を変更することができる効果があこの発明に係る高周波増幅器は、カレントミラ一バイァス回路により直流バイァスを供給し、バイポーラトランジスタのベース端子に、ベース電位により駆動されるスィツチ及び定電流源からなり、前記スィツチの一方の端子を前記バイポーラトランジス夕のベース端子へ接続し、他方の端子を定電流源へ接続したベースバイァス補償回路を設けたものでめる。

このことにより、大電力の高周波信号入力に伴う増幅器用バイポーラトランジス夕のペース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、ベースバイァス補償回路を構成する定電流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、スィッチをバイポーラトランジス夕のベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスイッチとし、前記ダイォードスイッチのエミッ夕端子を前記エミッ夕接地されたバイポーラトランジス夕のベース端子に接続し、コレクタ/ベース端子を前記抵抗に接続し、前記ダイォ一ドスィツチの基準電圧が、少なくとも 1 つ以上の直列接続したダイォ一ドスイッチにより供給されるものであるこのことにより、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポ一ラトランジス夕のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、高周波増幅器におけるペースバイァス補償回路の I REF、 V REF 及び V SW0N は、それそれバイァス抵抗の抵抗値、基準電圧用バイポーラトランジスタのサイズ及びスィッチ用バイボ一ラトランジス夕のサイズにより、任意に設定可能なので、ベースバイァス補償回路の切り換えのしきい値 ¾変更することができる効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、ペースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミッ夕接地されたバイポーラトランジス夕のベース端子に接続するものである。

このことにより、ベース端子からみたペースバイァス補償回路のィンピーダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、カレントミラ一バイアス回路によりパイポーラトランジス夕のペース端子に抵抗を介して直流バイァス電圧を供給し、前記バイポーラトランジスタのベース端子に、ぺ一ス電位により駆動されるスィツチ及び定電流源からなり、前記スィッチの一方の端子を前記バイポーラトランジス夕のペース端子及び定電流源に接続し、他方の端子を接地したベースバイァス補償回路を設けたものである。

このことにより、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポーラトランジス夕のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、ベースバイアス補償回路を構成する定電流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、スィッチをバイポーラトランジス夕のペース及びコレクタを短絡接続したダイオードスィッチとし、前記ダイォ一ドスィツチのコレクタ/ベース端子を前記ェミッ夕接地されたバイポーラトランジス夕のベース端子に接続し、エミヅ夕端子を接地するものである。

このことにより、大電力の高周波信号入力に伴う増幅器用バイポーラトランジス夕のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、スイッチ用バイポーラトランジス夕の数を変更してベ一スパイァス補償回路の V SW0N を変更することができるので、ペースバイアス補償回路の切り換えのしきい値を変更することができる効果がある。

この発明に係る高周波増幅器は、ベースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミヅ夕接地されたバイポーラトランジス夕のベース端子に接続するものである。

このことにより、ペース端子からみたベースバイアス補償回路のィンピーダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる効果がある。

この発明に係る周波数混合器は、この発明に係る高周波増幅器における直流バイァスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジス夕と局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイァスを印加するものである。

このことにより、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジス夕の特性のバラヅキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす周波数混合器を得ることができる効果がある。図面の簡単な説明

第 1図は従来の高周波増幅器を示す回路図である。

第 2図はこの発明の実施の形態 1である高周波増幅器を示す回路図である。

第 3図はこの発明の実施の形態 2である高周波増幅器を示す回路図でめ■© o

第 4図はこの発明の実施の形態 3である高周波増幅器を示す回路図でめ ·© o

第 5図はこの発明の実施の形態 4である高周波増幅器を示す回路図でめ■© o

第 6図はこの発明の実施の形態 5である高周波増幅器を示す回路図である。

第 7図はこの発明の実施の形態 6である高周波増幅器を示す回路図である。

第 8図はこの発明の実施の形態 7である高周波増幅器を示す回路図でめる。

第 9図はこの発明の実施の形態 8である高周波増幅器を示す回路図でめる。

第 1 0図はこの発明の実施の形態 9である高周波増幅器を示す回路図である。

第 1 1図はこの発明の実施の形態 1 0である高周波増幅器を示す回路図である。発明を実施するための最良の形態

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。

実施の形態 1 .

第 2図は、この発明の実施の形態 1である高周波増幅器を示すものである。図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3は増幅用バイポーラトランジスタ、 4は定電圧源、 5は定電流源、 6は定電圧源 4及び定電流源 5を切り換えるための切換スィツチである。

次に動作について説明する。

この実施の形態 1における高周波増幅器は、入力端子 1 より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ 3にて増幅し、出力端子 2 より取り出すものである。増幅用バイポ一ラトランジス夕 3を動作させるためには、増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子及びべ —ス端子に直流バイァスを供給する必要がある。増幅用バイポーラトランジス夕 3のコレクタ端子には、定電圧源 4 aより直流パイァス電圧 V cが供給される。増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース端子には、定電圧源 4 b及び定電流源 5より直流バイァスが供給される。ここで、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が十分に小さい、すなわち増幅用トランジスタ 3の線形動作時においては、切換スィツチ 6は定電流源 5 側に導通状態とする。一方、入力端子 1へ入力する高周波信号が大きい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の非線形動作時においては、切換スィッチ 6は定電圧源 4 b側に導通状態とする。すなわち増幅用トランジス夕 3のベース端子には、小信号入力時においては定電流源 5 より直流バイァスが印加され、大信号入力時においては定電圧源 4 bより直流バイァスが印加される。

これにより、定電流動作時の利点である電源電圧の変動及びトランジス夕の特性のバラヅキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる。実施の形態 2 .

第 3図は、この発明の実施の形態 2である高周波増幅器を示すものである。図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3はパイポーラトランジスタ、 4は定電圧源、 5は定電流源、 6 は定電圧源 4及び定電流源 5を切り換えるための切換スィツチである。次に動作について説明する。

この実施の形態 2における高周波増幅器は、入力端子 1 より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ 3で増幅し、出力端子 2 より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子には、定電圧源 4 aより直流バイアス V cが供給され、ペース端子には定電圧源 4 b及び定電流源 5より直流バイァスが供給される。ここで、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が十分小さい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時においては、切換スイッチ 6 を開放状態とし、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が大きい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の非線形動作時においては、切換スィッチ 6は導通状態とする。すなわち、増幅用トランジスタのペース端子には、小信号入力時においては定電流源 5より直流パイァスが印加され、大信号入力時においては定電流源 5及び定電圧源 4 aよりそれそれ直流パイァスが印加される。

これにより、実施の形態 1 と同様に、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジス夕の特性のバラヅキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる。また、定電流源 5が常時べ一ス端子に接続されているので、増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時から非線形動作時への移行及び非線形動作時から線形動作時への移行にともなう定電流源 5及び定電圧源 4 bの切換時においても定電流源 5からのバイァスが行なわれることにより、トランジス夕のベース電位が安定してバイァスされる。実施の形態 3 .

第 4図は、この発明の実施の形態 3である高周波増幅器を示すものである。図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3は増幅用バイポーラトランジスタ、 4は定電圧源、 5は定電流源、 6は定鼋圧源 4及び定電流源 5を切り換えるための切換スィツチ、 7はバイァス抵抗である。

次に、動作について説明する。

この実施の形態 3における高周波増幅器は、入力端子 1 より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ 3にて増幅し、出力端子 2より取り出すものである。増幅用パイポーラトランジスタ 3のコレク夕端子には、定電圧源 4 aより直流バイアスが供給され、ベース端子には定電圧源 4 b及び定電流源 5 より直流バイァスが供給される。ここで、定電圧源 4 bの電圧値 VB を、増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時におけるベース電位 VBESに対し、 VBく VBES とし、バイアス抵抗 7の抵抗値を小さい値に設定する。

増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース電位 V BE は、線形動作時の値 VBES に対して、非線形動作時の値 VBEL が低くなる。これは次の理由による。すなわち、入力電圧が増加して、ベース端子に与えられているバイアス電圧 VB と増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース · ェミツ夕間のダイオードのオン電圧 V t hとの電位差を超えた場合、ベ一ス · エミヅ夕間のダイオードはオフ状態となり、ペース電位はエミヅ夕電位即ち接地電位と等しくなる。入力電圧がバイアス電圧 VB と増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース . エミヅ夕間のダイオードのオン電圧 V t hとの電位差を超えている間はべ一ス電位が接地電位となり、その他の期間はペース電位は本来の値（線形動作時の値） VBES となる。従って、入力電圧の 1周期での平均のペース電位は、ベース . エミヅ夕間のダイオードがオフ状態となっている期間に応じた値だけ低くなる。この非線形動作を生じている場合のベース電位を VBEL とすると、 V BEL< VBES となる。

上述したように、定電圧源 4 bの電圧 VB は、線形動作時のベ一ス電位 VBESに対して、 VBく VBES となるように設定されているので、増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時には、ベース電位 VBES が定電圧源 4 bの電位 VB より高く、定電圧源 4 aからベース端子への電流は流れない。一方、増幅用バイポーラトランジスタ 3の非線形動作時には、非線形動作時のベース電位 VBEL は線形動作時の値 VBES に対して、 VBELく VBESなので、非線形動作時のベース電位 VBELが定電圧源 4 bの電圧 VB に対して、 VBELく VB となる間、定電圧源 4 aからベース端子へ電流が流れ込む。

このようにして、トランジスタのベース端子への直流バイアスは、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が十分小さい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時には、主に定電流源 5 より供給され、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が大きい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の非線形動作時においては、主に定電圧源 4 bにより供給される。これにより、実施の形態 1及び 2 と同様の効果が得られる。また、定電圧源 4 bの電圧 V B を変更することにより、定電圧源 4 bからベース端子へのパイァスの供給を開始するしきい値を変更することができる。実施の形態 4 .

第 5図は、この発明の実施の形態 4である高周波増幅器を示すものである。図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3は増幅用バイポーラトランジスタ、 4 aは定電圧源、 6は増幅用トランジスタ 3のベース電位 V BE により駆動される切換スイッチ、 8は定電圧源 4 aにより増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子に直流バイァスを供給するバイァスフィード用インダク夕、 9は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、 1 ◦はカレントミラー用定電流源、 1 1はバイアス用バイポーラトランジスタ、 1 2はバイアス用バイポーラトランジスタ 1 1及び定電流源 1 0 より構成される力レントミラ —バイアス回路、 1 3は I MF なる電流を発生するベース電流補償用定電流源、 1 4はペース電流補償用定鼋流源 1 3及び切換スィツチ 6 より構成されるベースバイァス補償回路、 1 5は増幅用バイポーラトランジス夕 3 とカレントミラ一バイアス回路 1 2 とを接続するバイァスフィ一ド用抵抗である。次に、動作について説明する。

この実施の形態 4における高周波増幅器は、入力端子 1 より入力した高周波信号を、増幅用パイポーラトランジスタ 3にて増幅し、出力端子 2 より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ 3を動作させるためには、増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子及びべース端子に直流バイァスを供給する必要がある。増幅用パイポーラトランジス夕 3のコレクタ端子には、バイアスフィ一ド用ィンダク夕 8を介して定電圧源 4 aより直流バイァス電圧が供給される。増幅用パイポーラトラジス夕 3のべ一ス端子には、カレントミラ一バイアス回路 1 2 より直流バイアスが供給される。スィッチ 6は、定電流源 1 3に接続された端子の電位 V REF が、増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一スに接続された端子の電位 V BE に対して、オン電圧 V SW0N 以上高くなつたときに、すなわち V SW0Nく V REF— V BE の場合には、導通状態となり、その他の場合には、非導通状態となるものである。

ここで、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が十分小さい、すなわち増幅用パイポーラトランジスタ 3の線形動作時におけるペース電位 V BES においてはスイッチのオン電圧 V SW0N に対し、 V SWON > V REF— V BES となるように、即ちスィッチ 6がオフとなるように V SW0N 及ぴ V REF を設定することにより、ベース端子へは主にカレントミラーバイァス回路 1 2から直流バイァスが供給される。

一方、入力端子 1へ入力する高周波入力電力が大きくなるにしたがい、実施の形態 3で説明したように増幅用バイポーラトランジスタ 3のべース鼋位が降下するとともに増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース電流が増加する。この時（非線形動作時）のベース電位 V BEL に対し、 V SW0N < V REF - V BEL となるよう、即ち切換スィッチ 6がオンとなるように V SW0N及び V REF を設定することにより、ペースバイアス補償回路 1 4から、増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一ス端子へ電流が流れ出して、カレントミラーバイアス回路 1 2から供給されるペース電流の増加量を緩和することができる。

このため、大電力の高周波信号入力に伴う増幅器用バイポーラトランジス夕のペース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる。なお、この実施の形態 4の高周波増幅器において、バイァスフィ一ド用抵抗 1 5がない場合にも同様の効果は得られるが、このようにバイアスフィ一ド用抵抗がある方が、抵抗によるべ一ス電位降下が加わるために効果はより大きい。実施の形態 5 .

第 6図は、この発明の実施の形態 5を示す回路図である。図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3は増幅用バイポーラトランジスタ、 4 aは定電圧源、 4 cはベース電流補償用定電圧源、 6は増幅用パイポーラトランジスタ 3のペース電位 V BE により駆動される切換スィッチ、 8は定電圧源 4 aより増幅用バイポーラトランジス夕 3のコレクタ端子に直流バイアスを供給するバイアスフィ一ド用インダク夕、 9は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、 1 1 はバイアス用バイポーラトランジスタ、 1 2はカレントミラ一パイァス回路、 1 3は定電流源、 1 4はベースバイアス補償回路、 1 5はカレントミラーバイアス回路 1 2 より増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一ス端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用抵抗、 1 6は直流カット用コンデンサ、 1 7は安定化抵抗、 1 8は発振防止用コンデンサ、 1 9はバイアス抵抗、 2 0は切換スイッチ 6 を構成するスイッチ用バイポーラトランジス夕、 2 1はスイッチ 6の基準電位 V REF を決定する基準電圧用バイポ一ラトラジス夕である。なお、ここで定電流源 1 3はバイァス抵抗 1 9 d及びベースバイァス補償用定電圧源 4 cにて構成されるものであるが、これと同様な一定の電流を発生する回路であれば他の構成でもよい。また、定電圧源 4 a及びベース電流補償用定電圧源 4 cは共通としてもよい。

以下、ペースバイアス補償回路 1 4の動作について説明する。スィヅチ用バイポーラトランジスタ 2 0はベース端子とコレクタ端子が短絡接続されたダイォ一ドスィツチ 6 とする。このようなダイオードスィツチ 6はエミヅ夕端子とベース/コレク夕端子間の電位差によりオン/オフされ、オン時においてはコレクタ · ェミツ夕間に電流が流れ、オフ時においては理想的には電流が流れないものである。スィツチ 6のオン電圧を V SW0N、定電流源 1 3に接続されたペース/コレク夕端子の電位を V REF, 増幅用バイポーラトランジスタ 3のペースに接続されたエミッ夕端子の電位 V BE とすると、スィッチ 6は、 V SW0Nく V REF— V BEの場合に導通状態となり、その他の場合には非導通状態となる。

ダイオードスィッチ 6がオフ時においては、ベース電流補償用定電圧源 4 cにより発生したパイァス抵抗 1 9 dを流れる電流 I REF はベース端子とコレクタ端子が短絡接続された 2つの基準電圧用バイポーラトランジス夕 2 l a及び 2 l bに流れる。この電流 I REF により基準電圧用バイポーラトランジスタ 2 1 aのペース/コレク夕端子には V REF なる電圧が発生する。ダイオードスィッチ 6がオフ時においては、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一ス電位 V BE に対し、 V SW0N > V REF - V BE となる時においては、ベースバイアス補償回路 1 4から増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース端子へ電流は流れない。一方、ダイォ一ドスィヅチ 6がオン時においては、すなわち V SW0N< V REF― V BE となる時においては、スイッチ用バイポーラトランジスタ 2 0のコレクタ · ェミヅ夕間に電流が流れ出し、増幅用バイポーラトランジス夕 3のベース端子に直流バイァスとして供給される。

入力端子 1へ入力する高周波信号電力が十分小さいとき、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時におけるベース電位 V BES においてはダイオードスィツチのオン電圧 V SW0N に対し、 V SW0N > V REF - V BES となりスィッチ 6 がオフとなるように、 V SW0N 及び V REF を設定することにより、ベース端子には主に力レントミラ一バイアス回路 1 2から直流バイァスが供給される。

一方、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が大きくなるにしたがい、増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一ス電流が増加するとともに実施の形態 3で説明したようにべ一ス電位降下が生じる。これに伴い力レントミラーバイアス回路 1 2 により供給されるバイァス電流が増加する。このためバイアスフィード用抵抗 1 5 において電圧降下が生じることにより増幅用バイポーラトランジスタ 3のペース電位がさらに降下する。この時のベ一ス電位 V BELに対し、 V SW0Nく V REF— V BEL となると、ダイオードスイッチ 6がオンとなり、ベースバイアス補償回路 1 4から、増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース端子へ電流が流れ込むために、カレントミラーバイアス回路 1 2から供給されるベースバイアス電流の増加量を緩和することができる。

このため、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポーラトランジス夕のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる。なおこの実施の形態 5の高周波増幅器におけるベースバイァス補償回路の I REF、 V REF 及び V SW0N は、それそれパイァス抵抗 1 9 dの抵抗値、基準電圧用バイポーラトランジスタのサイズ及びスィヅチ用バイポーラトランジスタのサイズにより、任意に設定可能である。

また、ここでは、基準電圧用バイポーラトランジスタの数を 2個としているが、所望の V F が得られるならば少なくとも 1個以上あればよい。なお、この実施の形態 5の高周波増幅器において、バイアスフィード用抵抗 1 5がない場合にも同様の効果が得られるが、このようなパイァスフイード用抵抗 1 5がある方が、抵抗によるベース電位降下が加わるために効果はより大きい。実施の形態 6 .

第 7図は、この発明の実施の形態 6である高周波増幅器を示すものであり、実施の形態 4の高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジス夕 3のベース端子とベース補償回路 1 4 と間にベース補償抵抗 2 2 を揷入したものである。これにより、ベース端子からみたべ一スパイァス補償回路のインピーダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる。実施の形態 7 .

第 8図は、この発明の実施の形態 7である高周波増幅器を示すものである。図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3は増幅用バイポーラトランジスタ、 4 aは定電圧源、 6は増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一ス電位 V BE により駆動される切換スィッチ、 8は定電圧源 4 aより増幅用バイポートランジスタ 3のコレクタ端子に直流バイァスを供給するバイァスフィード用インダク夕、 9 は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、 1 0はカレントミラー用定電流源、 1 1はバイアス用バイポーラトランジスタ、 1 2はバイアス用バイポーラトランジスタ 1 1及び定電流源 1 0により構成される力レントミラ一バイアス回路、 1 3は I REF なる電流を発生するべ一ス鼋流補償用定電流源、 1 4はべ一ス電流補償用定電流源 1 3及び切換スィヅチ 6 により構成されるベースバイァス補償回路、 1 5は増幅用バイポ一ラトランジス夕 3 とカレントミラ一バイアス回路 1 2 とを接続するバイァスフィ一ド用抵抗である。

次に動作について説明する。

この実施の形態 7における高周波増幅器は、入力端子 1 より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ 3にて増幅し出力端子 2 より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ 3を動作させるためには、増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子及びべ一ス端子に直流バイァスを供給する必要がある。増幅用バイポーラトランジス夕 3のコレクタ端子には、バイアスフィード用インダク夕 8を介して定電圧源 4 aより直流バイァスが供給される。増幅用バイポーラトランジス夕 3のべ一ス端子には、バイアスフィ一ド用抵抗 1 5を介して力レントミラ一バイァス回路 1 2 より直流パイァスが供給される。スィヅチ 6は、増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース端子及びべ一ス電流補償用定電流源 1 3に接続された端子の電位を V BE、オン電圧を V SW0N とすると、 V BE > V SW0N の場合に導通し、その他の場合には非導通となる。

ここで、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が十分小さい時における、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時におけるべ —ス電位 V BES においてはスィツチ 6のオン電圧 V S 0Nに対し、 V SW0N < V BES となるように、すなわちスィッチ 6がオンとなるように V SW0N を設定することにより、ベース電流補償用定電流源で発生する電流 I REF はスィツチ 6を通して接地に流れ、ベース端子へは主に力レントミラーバイアス回路 1 2から直流バイァスが供給される。

一方、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が大きくなるにしたがい、増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース電流が増加するとともに実施の形態 3で説明したように増幅用バイポーラトランジスタのペース電位が降下する。この時のベース電位 V BEL に対し、 V SWON > V BEL となると、スイッチ 6がオフとなり、ペースバイアス補償回路 1 4から、増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース端子へ電流が流れ込むため、力レントミラ一バイアス回路 1 2から供給されるベース電流の増加量を緩和することができる。

このため、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポーラトランジス夕のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる。なお、この実施の形態 7の高周波増幅器において、バイァスフィード用抵抗 1 5がない場合にも同様の効果は得られるが、このようなバイアスフィード用抵抗のある方が、抵抗によるべ一ス電位降下が加わるために効果はより大きい。実施の形態 8 .

第 9 図はこの発明の実施の形態 8を示す回路図である。図において、 1は高周波信号の入力端子、 2は高周波信号の出力端子、 3は増幅用バイポーラトランジス夕、 4 aは定電圧源、 6は増幅用パイポ一ラトランジス夕 3のベース電位 V BE により駆動されるスィッチ、 8は定電圧源 4 aから増幅用バイポーラトランジスタ 3のコレクタ端子に直流バイァスを供給するバイアスフィード用インダク夕、 9は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、 1 1はバイアス用バイポーラトランジスタ、 1 2はカレントミラ一バイアス回路、 1 3は I REF なる電流を発生するべース電流補償用定電流源、 1 4はベースバイアス補償回路、 1 5はカレントミラ一バイアス回路 1 2 より増幅用トランジスタ 3のペース端子に直流バイァスを供給するバイァスフィード用抵抗、 1 6は直流力ット用コンデンサ、 1 7は安定化抵抗、 1 8は発振防止用コンデンサ、 1 9 はバイァス抵抗、 2 0はスイッチ 6を構成するスィツチ用バイポーラトランジス夕である。

次に動作について説明する。

スィッチ用バイポーラトランジスタ 2 0はベース端子とコレクタ端子が短絡接続されたダイオードスィッチ 6 とする。このようなダイオードスイッチ 6はエミッ夕端子とペース/コレク夕端子との間の電位差によりオンオフされ、オン時においてはコレクタ · エミヅ夕間に電流が流れ、オフ時においては理想的には電流が流れないものである。このスィヅチ 6のオン電圧を V SW0N、ベース/コレクタ端子の電位を V BE とすと、スィッチ 6は、 V SW0Nく V BE の場合に導通し、その他の場合には非導通となる。

ダイォ一ドスィツチ 6がオンの時、すなわち増幅用バイポーラトランジス夕 3のベース電位 V BE に対し、 V SW0Nく V BE となる時、スイッチ用バイポーラトランジスタ 2 0のコレクタ ' エミヅ夕間を通して接地に電流が流れるために、ベ一スパイァス補償回路 1 4から増幅用トランジス夕 3のベース端子へは電流は流れない。

一方、ダイオードスイッチ 6がオフの時、すなわち V SW0N > V BE となる時、ペースバイァス補償定電流源 1 3で発生する電流 I REF は増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一ス端子へ向けて流れ出す。

入力端子 1へ入力する高周波信号電力が十分小さい時、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ 3の線形動作時におけるベース電位 V BES においてはダイォ一ドスィツチのオン電圧 V SW0N に対し、 V SW0Nく V BES となる、すなわちスィッチ 6がオンとなるように V SW0N を設定することにより、ベース端子へは主にカレントミラーバイアス回路 1 2から直流バイァスが供給される。

一方、入力端子 1へ入力する高周波信号電力が大きくなるにしたがい、実施の形態 3で説明したように増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ —ス電位が降下する。これに伴いカレントミラーバイアス回路 1 2 より供給されるバイァス電流が増加する。このためバイアスフィ一ド用抵抗 1 5において電圧降下が生じることにより増幅用バイポーラトランジス夕 3のペース電位がさらに降下する。この時のペース電位 V BEL に対し、 V SW0N > V BEL となるように設定しておくことにより、ダイォ一ドスイッチ 6がオフとなり、ベ一スパイァス補償回路 1 4から、増幅用バイポーラトランジスタ 3のべ一ス端子へ電流が流れ出すために、カレントミラ—バイアス回路 1 2から供給されるべ一スバイァス電流の増加量を緩和することができる。

このため、大電力の高周波信号入力に伴う増幅器用バイポーラトランジス夕のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる。なお、この実施の形態 8の高周波増幅器におけるベースバイァス補償回路 1 4の V SW0N は、スィヅチ用バイポーラトランジス夕の数を 1個としているが、所望の V SW0N が得られるならば少なくとも 1個以上あればよい。また、この実施の形態 5の高周波増幅器において、バイアスフィード用抵抗 1 5がない場合にも同様の効果が得られるが、バイアスフィード用抵抗 1 5がある方が、抵抗によるベース電位降下が加わるために効果はより大きい。実施の形態 9 .

第 1 0図は、この発明の実施の形態 9である高周波増幅器を示す図である。この実施の形態 9は、実施の形態 7の高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジス夕のベース端子とベース補償回路 1 4 との間にベース補償抵抗 2 2を挿入したものである。これにより、ベース端子からみたベ一スパイァス補償回路のィンピ一ダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる。実施の形態 1 0 .

第 1 1図は、この発明の実施の形態 1 0である周波数混合器を示す図である。この実施の形態 1 0は、実施の形態 1の高周波増幅器における増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース端子への直流バイァスの印加をおこなう構成を周波数混合用バイポーラトランジスタ 2 6 e及び 2 6 f へ適用したものである。これにより、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジス夕の特性のバラヅキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす周波数混合器を得ることができる。なお、実施の形態 1の高周波増幅器における増幅用バイポーラトランジスタ 3のベース端子への直流バイアスの印加をおこなう構成を、周波数混合用バイポーラトランジスタ 2 6 a〜 2 6 dへ適用しても、実施の形態 1におけるものと同様の効果が得られる。また、第 1 1図に示す周波数混合器は、実施の形態 1の高周波増幅器における直流バイァスを印加する構成を適用したものであるが、実施の形態 1に代えて実施の形態 2乃至実施の形態 9のうちのいずれかの高周波増幅器における直流バイァスを印加する構成を適用してもよい。産業上の利用可能性

以上のように、この発明に係る高周波増幅器は、高入力 ·高出力用の高周波増幅器等に適している。

Claims

請求の範囲

1 . エミッ夕接地されたバイポーラトランジスタを用い、前記バイポ一ラトランジス夕のベース端子への直流バイァスを、前記.トランジスタに入力する高周波信号の電力レベルあるいは出力される高周波信号の電力レベルに応じて、定電流源及び定電圧源をそれそれ切り換えて印加することを特徴とする高周波増幅器。

2 . 定電流源は常時ベース端子 t:接続していることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の高周波増幅器。

3 . 前記定電圧源は抵抗を介して前記バイポーラトランジスタのベース端子へ接続することを特徴とする請求の範囲第 2項記載の高周波増幅器

4 . エミヅ夕接地されたバイポーラトランジスタを用い、カレントミラ —バイァス回路により前記バイポーラトランジス夕のベース端子に直^ パイァスを供給する高周波増幅器において、前記バイポーラトランジス夕のペース端子に、ベース電位により駆動されるスィツチ及び定電流源からなり、前記スィツチの一方の端子を前記バイポーラトランジスタのペース端子へ接続し、他方の端子を定電流源へ接続したペースバイァス補償回路を設けたことを特徴とする高周波増幅器。

5 . ペースバイァス補償回路を構成する定鼋流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、スィヅチをバイポーラトランジスタのベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスィッチとし、前記ダイオードスィッチのエミヅ夕端子を前記ェミツ夕接地されたバイポーラトランジスタのペース端子に接続し、コレクタ/ベ一ス端子を前記抵抗に接続し、前記ダイォ一ドスィヅチの基準電圧が、少なくとも 1つ以上の直列接続したダイォ一ドスイッチにより供給されることを特徴とする請求の範囲第 4項記載の高周波増幅器。

6 . ベースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミッ夕接地されたバイポーラトランジス夕のベース端子に接続することを特徴とする請求の範囲第 4項記載の高周波増幅器。

7 . エミッ夕接地されたバイポーラトランジスタを用い、カレントミラ一バイァス回路により前記バイポーラトランジス夕のベース端子に抵抗を介して直流バイァス電圧を供給する高周波増幅器において、前記バイポーラトランジスタのベース端子に、ベース電位により駆動されるスィツチ及び定電流源からなり、前記スィツチの一方の端子を前記バイポーラトランジス夕のベース端子及び定電流源に接続し、他方の端子を接地したべ一スバイアス補償回路を設けたことを特徴とする高周波増幅器。

8 . ベースバイァス補償回路を構成する定電流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、スイッチをバイポーラトランジスタのベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスイッチとし、前記ダイオードスイッチのコレク夕/ペース端子を前記ェミヅ夕接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続し、エミッ夕端子を接地することを特徴とする請求の範囲第 7項記載の高周波増幅器。

9 . ベースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミッ夕接堆されたバイポーラトランジス夕のベース端子に接続することを特徴とする請求の範囲第 7項記載の高周波増幅器。

1 0 . 請求の範囲第 1項記載の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイァスを印加することを特徴とする周波数混合器。

1 1 . 請求の範囲第 4項記載の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイァスを印加することを特徴とする周波数混合器。

1 2 . 請求の範囲第 7項記載の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイァスを印加することを特徴とする周波数混合器。