JPH02111111A

JPH02111111A - 低雑音増幅器

Info

Publication number: JPH02111111A
Application number: JP63262988A
Authority: JP
Inventors: Norio Orimo; 下茂　紀雄
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1988-10-20
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1990-04-24
Anticipated expiration: 2013-02-10
Also published as: JP2712398B2

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、例えばマイクロ波等の高周波信号を（発明の
概要〕本発明は、例えばマイクロ波受信装置等に用いられる低
雑音増幅器に関し、３ｄＢハイブリッドカプラの第１の
端子にマイクロ波等の高周波信号を入力し、第２の端子
を抵抗で終端し、この３ｄＢハイブリッドカプラを介し
て第３．第４の端子から出力される信号を雑音整合をと
るための互いに等しい入力インピーダンスの入力整合回
路にそれぞれ入力し、この入力整合回路を介したそれぞ
れの信号を増幅手段で増幅し、同時にこの増幅手段２こ
供給する電流を別に設けた電源電流調整手段を用いて調
整することにより、安価に作製でき、雑音整合をとりな
がら入力インピーダンスを設計時に設定したインピーダ
ンス（例えば５０Ω）に保って利得整合をとることがで
き、雑音指数の低減をはかることができる。

〔従来の技術〕

近年の衛星放送の発展に伴い、衛星放送受信システムも
普及してきている。この衛星放送受信システムのうち、
受信アンテナから供給される所謂ＬＮＢ　（低雑音ブロ
ックダウンコンバータ）は受信ＣＮ比を左右する重要な
機器であり、できる限りの低雑音孔がはかられている。

この低雑音が要求されるＬＮＢは、例えばＱａＡ、９Ｆ
ＥＴ増幅器がミキサの前段に挿入され、この前置増幅器
の利得が高ければ、上記ミキサ以降の雑音指数は無視で
きるので２段または、２段を１ブロツクとした２ブロツ
ク（４石）で構成されている。この２段の低雑音増幅器
は、初段を雑音整合、次段を利得整合として設計される
。

しかし、上記雑音整合及び利得整合をとる際に、最大利
得と最小雑音指数を同時に得ることは不可能である。こ
のことを第４図に示すスミスチャート図を用いて説明す
ると、太線で描いた円は足利４円、破線で描いた円は定
雑音指数円であり、足利（４と定雑音指数の相互関係を
表している。例えば、最大利得の点５１１（利得３．０
ｄＢ）で利得整合をとると、雑音指数は、５ｄＢと７ｄ
Ｂの間の約６ｄＢの雑音指数となってしまうことになり
、逆に雑音指数を最小の３．０ｄＢ（点「ｏｐｔ）にし
ようとすると、利得は１ｄＢのサークル上となりＳｌ＋
の時よりも２ｄＢ低くなってしまう。このため、利得整
合は考えずに増幅器に供給する電流を調整して雑音指数
が最小になるポイントを整合ポイントとする方法や、あ
る程度の利得及び雑音指数のとれるポイントを整合ポイ
ントとする準雑音整合法が用いられている。この準雑音
整合法は、雑音指数のポイントこそ上記雑音指数が最小
になるポイントを整合ポイントとする方法で調整したふ
きよりも若干落ちるが、定在波比が改善されるという利
点があるため、−殻内に整合方法としてはこちらが用い
られる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、増幅器に流す電流を調整して雑音指数が
最小となるように調整をすると、入力インピーダンスが
上記調整電流のために変化してわからなくなり、電圧定
在波比（ＶＳＷＲ）の劣化をともない、実際の稼動時に
はかえって雑音指数が悪化してしまっていた。

ここで、上述の雑音指数が最小となるポイントを整合ポ
イントとする方法では、利得の整合がとれていないため
電圧定在波比が悪く、初段の増幅器で十分に増幅するこ
とができず、後段の増幅器で大きな利得を得ようとする
ため増幅時に雑音発生の原因となっていた。

また、上述の準雑音整合法では信号源がＮＦメータのよ
うに最適のソースインピーダンスにあるときは、この準
雑音整合法で調整した調整どうりの雑音指数となるが、
実際にはアンテナのようにある電圧定在波比が規定され
、ソースインピーダンスが接続されているとき、インピ
ーダンス範囲があるため実際の稼動時に雑音指数の劣化
が発生する。これは、例えば増幅器の入力側にアイソレ
ータ等を設けることによって解決されるが、（ナショナ
ルテクニカルレボ−）Ｖｏｌ、３２　Ｎｏ、４　Ａｕｇ
、’１９８６　Ｐ、４３８参照）アイソレータで雑音指
数を劣化させない程の低損失のものは大変高価であり民
生用としては不向きである。

そこで、本発明は上述の課題に鑑みて成されたものであ
り、安価に作製でき、且つ雑音指数を低減できるような
低雑音増幅器の提供を目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る低雑音増幅器は上述の課題を解決するため
に、高周波信号が供給される低雑音増幅器において、第
１の端子にアンテナ等で受信されたマイクロ波等の高周
波信号が供給され、第２の端子が抵抗で終端され、第３
．第４の端子に雑音整合をとるための互いに等しい入力
インピーダンスの入力整合回路がそれぞれ接続された３
ｄＢハイブリッドカプラと、上記各入力整合回路に接続
された増幅素子と、上記各増幅素子に対して雑音整合の
ための微調整を行う電流調整手段とを有して成ることを
特徴としている。

〔作　用〕

本発明に係る低雑音増幅器は、実際にアンテナを取り付
けて稼動させたときのようにソースインピーダンスに変
動がある場合でも、また、増幅手段に供給する電流を調
整して雑音指数の微調整を行っても、入力インピーダン
スを所定の設定インピーダンス（例えば５０Ω）に保ち
、利得整合をとることができる。

〔実施例〕

以下、本発明に係る低雑音増幅器の実施例について図面
を参照しながら説明する。

第１図は本発明の実施例となる低雑音増幅器の概略図で
ある。

この第１図に示す低雑音増幅器は、例えばＬＮＢ（低雑
音ブロックダウンコンバータ）等に用いられており、マ
イクロ波受信アンテナで受信した電波が入力される入力
端子１をマイクロストリップラインで形成された３ｄＢ
ハイブリッドカプラ２の第１の端子２ａに接続し、第２
の端子２ｂを終端用の抵抗３に接続している。この３ｄ
Ｂハイブリッドカプラ２の第３の端子２Ｃ及び第４の端
子２ｄは、それぞれ入力インピーダンス整合用の入力整
合回路４．５に接続されており、この入力整合回路４．
５を介した信号を増幅すべく増幅素子である電界効果ト
ランジスタ（ＦＥＴ）６．７に接続している。この電界
効果トランジスタ６゜７には、電源入力端子８を介して
供給される電流量を調整する可変電流調整器９の一対の
出力端子がそれぞれ接続されている。この可変電流調整
器９の各出力端子からは、互いに等しい電流が電界効果
トランジスタ６．７にそれぞれ供給され、これらの出力
端子の端子電圧は、それぞれ低電圧手段として設けられ
ているツェナーダイオード１０１１により一定電圧に設
定されている。これらの電界効果トランジスタ６．７は
、出力インピーダンス整合用の出力整合回路１２．１３
に接続されており、この出力整合回路１２．１３は、マ
イクロストリップラインで形成された３ｄＢハイブリツ
ドカブ、う１４の第１の端子１４ａ及び第２の端子１４
ｂに接続されている。そして、この３ｄＢハイブリッド
カプラ１４の第３の端子１４ｃは終端用の抵抗１５に、
第４の端子１４ｄは出力端子１６に接続されて成ってい
る。

次に動作説明をする。

衛星からの受信信号は、アンテナから低雑音ブロックダ
ウンコンバータの入力部へ供給される。

この信号は、例えばモード変換部等を介して上記低雑音
増幅器の入力端子１に入力される。この場合のアンテナ
のインピーダンスを、例えば５０　（Ω）としている。

上記入力信号は３ｃｉＢハイブリッドカプラ２の第１の
端子２ａに入力されることにより、同振幅で位相が９０
°異なる２つの信号示すように設定インピーダンスをＺ
ｏ　　（例えば５０Ω）とするとき、第２の端子２ｂを
上記設定インピーダンス（５０Ω）の抵抗３で終端し、
第３の端子２ｃに接続されるインピーダンスＲｔ＋ｊＸ
１と、第４の端子２ｄに接続されるインピーダンスＲ２
＋ｊＸ２　（Ω）とを互いに等しくすることにより、す
なわち、上記インピーダンスＲ，＋ｊＸ１＝Ｒ２＋ｊＸ
２とするとき、上記端子２ａの入力インピーダンスＺは
、上記設定インピーダンスＺｏ　　（５０Ω）と等しく
、Ｚ”Ｚｏとなって表れる。これは、３ｄＢハイブリッ
ドカプラ２の第３の端子と第４の端子に接続されるイン
ピーダンスが同じであれば入力インピーダンスＺは、上
記設定インピーダンスＺｏ　　（例えば５０Ω）にて平
衡が保たれることを意味しており、３ｄＢハイブリッド
カプラ２に接続されるインピーダンスに変動があっても
上記平衡状態を保つことができる。

第２図（ｂ）、（ｃ）に例を示すと、（ｂ）は設定゛イ
ンピーダンスＺｏが５０（Ω）で、各端子２ｃ、２ｄに
接続されるインピーダンスが、それぞれ０＋ｊ０．０＋
ｊＯ，すなわち短絡状態のときを示している。また第２
図（Ｃ）は、同じく設定インピーダンスＺｏが５０（Ω
）で、端子２　ｃ　＋２ｄに接続されるインピーダンス
がそれぞれ■＋ｊｏｏ、ω＋ｊωの、いわゆる開放状態
を示している。これらのいずれの場合も入力インピーダ
ンス２は、上記設定インピーダンスＺｏ（５０Ω）に保
たれている。

このような特性を示す上記３　ｄ　Ｂハイブリッドカプ
ラ２を介すことによって分離された上記２つの信号は、
それぞれ入力整合回路４．５により５０　（Ω）にイン
ピーダンス整合され、電界効果トランジスタ６．７に入
力され増幅される。このとき、電界効果トランジスタに
電源を供給している可変電流調整器９の電源供給量を調
整することによってインピーダンスの微調整が行われ、
雑音指数の微調整が行われる。このとき、電界効果トラ
ンジスタ６．７の入力インピーダンスが変動するが、こ
れら電界効果トランジスタ６．７の特性を等しくするこ
とにより、上述のように３ｄＢハイブリツドカブラ２の
各端子２ｃ、２ｄのそれぞれに接続されるインピーダン
スを互いに等しい状態に保つことができ、上記３ｄＢハ
イブリツドカブラ２の平衡状態を保つことができるため
入力インピーダンスＺが上記設定インピーダンスＺｏ　
　（５０Ω）から変動することはなく、雑音指数が劣化
することはない。

上記電界効果トランジスタ６．７により増幅されたそれ
ぞれの信号は、出力インピーダンス整合用の出力整合回
路１２．１３に供給され、出力インピーダンスを５０　
（Ω）に整合され、３ｄＢハイブリツドカブラ１４の第
１の端子１４ａ及び第２の端子１４ｂに入力される。そ
して、この３ｄＢハイブリツドカブラ１４により２つの
信号は合成され出力端子１６より出力される。

この低雑音増幅器の試作実験によれば、第３図に示すよ
うに、設定インピーダンスを５０　（Ω）で設計し、「
ｏｐｔ　＝　Ｒｏｐｔ　＋　ｊ　Ｘｏｐｔに対して、３
ｄＢハイブリッドカプラ２の端子２ｃ、２ｄに接続され
た各インピーダンスを、いずれもＲｏｐｔ’＋　ｊ　Ｘ
ｏｐｔ″に雑音整合させたときの雑音指数ＮＦをＮＦ＝
０．５　（ｄＢ）とすると、２つの並列接続された同一
の整合回路による雑音指数ＮＦは、３ｄＢハイブリツド
カブラの損失を０．２　ｄ　Ｂとすると、Ｎ　Ｆ　＝　
０．２　＋　０１５＝０．７（ｄＢ）であり、設計どう
り入力インピーダンス５０（Ω）が保たれた。また、第
１図に示す電界効果トランジスタ６゜７に供給する電流
を調整して雑音指数の微調整をしてもそれぞれの電界幼
果トランジスタ６．７が同一のデバイス特性であれば端
子２ｃ、２ｄに接続されるインピーダンスはどちらも互
いに等しくなり、入力インピーダンスは５０　（Ω）に
保たれる。

〔発明の効果〕

本発明に係る低雑音増幅器は、３ｄＢハイブリツドカブ
ラの第１の端子にアンテナ受信信号を供給し、第２の端
子を抵抗で終端し、第３．第４の端子に雑音整合をとる
ための互いに等しい入力インピーダンスの入力整合回路
をそれぞれ介して、増幅素子を接続し、これらの増＠素
子に対して電流調整手段で雑音整合のための微調整を行
う回路構成にすることにより、アイソレータのような高
価な機器を用いずに安価に作製でき、また、雑音指数の
微調整をするために増幅手段に供給する電流を調整して
も、入力インピーダンスを３ｄＢハイブリツドカブラの
設定インピーダンス（例えば５０Ω）に保つことができ
るため、雑音［行数を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る実施例としての低雑音増幅器を示
す概略的な回路図、第２図（ａ）乃至第２図（ｃ）はそ
れぞれ３ｄＢハイブリツドカブラの説明図、第３図は実
施例の実験結果を説明するための説明図である。第４図は整合ポイントを説明するためのスミスチャート
図である。１　・　・　・　・３　・　・　・　・４　５　・　・６、７　・　・９　・　・　・　・１２．１３１４　・　・　・・入力端子・３ｄＢハイブリツドカブラ・入力整合回路・ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）・可変電流調整器・出力整合回路・３ｄＢハイブリッドカブラ

Claims

【特許請求の範囲】高周波信号が供給される低雑音増幅器において、第１の
端子にアンテナ受信信号が供給され、第２の端子が抵抗
で終端され、第３、第４の端子に雑音整合をとるための
互いに等しい入力インピーダンスの入力整合回路がそれ
ぞれ接続された３ｄＢハイブリッドカプラと、上記各入力整合回路に接続された増幅素子と、上記各増
幅素子に対して雑音整合のための微調整を行う電流調整
手段とを有して成る低雑音増幅器。