JPH02206202A - マイクロ波多端子合成分配回路装置 - Google Patents

マイクロ波多端子合成分配回路装置

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JPH02206202A
JPH02206202A JP2608489A JP2608489A JPH02206202A JP H02206202 A JPH02206202 A JP H02206202A JP 2608489 A JP2608489 A JP 2608489A JP 2608489 A JP2608489 A JP 2608489A JP H02206202 A JPH02206202 A JP H02206202A
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JP
Japan
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circuit
conductor
input
microwave
field effect
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Pending
Application number
JP2608489A
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English (en)
Inventor
Tsuneo Tokumitsu
恒雄 徳満
Shinji Hara
信二 原
Masayoshi Aikawa
正義 相川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
A T R KOUDENPA TSUSHIN KENKYUSHO KK
ATR Optical and Radio Communications Research Laboratories
Original Assignee
A T R KOUDENPA TSUSHIN KENKYUSHO KK
ATR Optical and Radio Communications Research Laboratories
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Filing date
Publication date
Application filed by A T R KOUDENPA TSUSHIN KENKYUSHO KK, ATR Optical and Radio Communications Research Laboratories filed Critical A T R KOUDENPA TSUSHIN KENKYUSHO KK
Priority to JP2608489A priority Critical patent/JPH02206202A/ja
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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、複数個のマイクロ波線路(以下、マイクロ波
線路とは、概ね1GHz以上の周波数の信号を伝送する
ため線路であって、コグレナ線路又はスロット線路等の
共平面線路、並びにマイクロストリップ線路等をいう。
)に入力される信号を電力合成した後、上記電力合成し
I;信号を複数個のマイクロ波線路に電力分配するマイ
クロ波多端子合成分配回路装置に関する。
[従来の技術] 第6図は、従来のウィルキンソン型電力分配合成回路の
回路図である。
第6図において、信号入力端子100と、4個の信号出
力端子105乃至108との間にそれぞれ、l/4波長
のインピーダンス変成器lot乃至104が接続される
とともに、信号出力端子105乃至10gとポートP、
との間にそれぞれ同一の抵抗値を有する抵抗R1が接続
される。ここで、入力端子100に接続される信号源イ
ンピーダンスをR1とし、出力端子105乃至108に
接続される負荷抵抗をRLとしたとき、インピーダンス
変成器101乃至104の各特性インピーダンスZをf
τ■丁Ltすることにより、入出力端子to0.105
乃至108においてインピーダンス整合を行うことがで
きる。また、出力端子105乃至108に接続される各
負荷抵抗が上記所定値RLからずれて生じる反射波が他
の出力端子に現れないように抵抗値R9が設定され、上
記出力端子105乃至108間のアイソレーションが確
保される。
以上のように構成されたウィルキンソン型分配合成回路
において、入力端子100に入力された信号は、特性イ
ンピーダンス2を有するインピーダンス変成器101乃
至104を介してそれぞれ電力分配されて、各出力端子
105乃至108に出力される。従って、該回路は、分
配回路として動作する。
また、端子100を出力端子上し、各端子105乃至1
08を入力端子とすることにより、各入力端子105乃
至108に入力されl;各信号がインピーダンス変成器
101乃至104を介してそれぞれ電力合成されて、出
力端子100に出力される。従って、該回路は、合成回
路として動作する。
第7図は、従来のブランチライン型電力分配合成回路の
回路図である。
第7図において、4第11の1/4波長線路第14乃至
第17がリング状に接続され、線路第14と線路第15
の接続点が端子第10に接続され、線路第14と線路第
17の接続点が端子Illに接続され、線路第15と線
路第16の接続点が端子第12に接続され、線路第16
と線路第17の接続点が端子第13に接続される。ここ
で、端子llO乃至第13に接続される負荷又は信号源
のインピーダンスを2.とじ、線路第14,第16の各
特性インピーダンスを21とし、線路第15゜第17の
各特性インピーダンスを22としたとき、各インピーダ
ンスがz、−1丁77Gを満足するように各インピーダ
ンスを設定することにより、各端子第10乃至第13に
おいて、インピーダンス整合を行うことができる。
以上のように構成されたブランチライン型電力分配合成
回路において、例えば、信号が端子tiOに入力される
とき、該信号が端子第12と端子第13に90°の位相
差で電力分配されて出力され、端子illには信号が出
力されない。また、例えば、ある信号を端子第12に入
力し、端子第12に入力される信号よりも90°だけ遅
れた信号を端子第13に入力したとき、各信号が電力合
成された信号が端子第11に出力され、端子第10に信
号が現れない。さらに、例えば、ある信号を端子第13
に入力し、端子第13に入力される信号よりも90°だ
け遅れた信号を端子第12に入力したとき、各信号が電
力合成された信号が端子第10に出力され、端子ill
に信号が現れない。すなわち、この回路Iこおいては、
1の端子に入力される信号が2通りの経路を通って別の
端子に同相又は逆相で出力されるため、入力線路間及び
出力線路間で電気的なアイソレーションを得ることがで
きる。
第8図は、従来の分布型電力分配回路の回路図である。
この回路は、近年マイクロ波モノリシック集積回路(以
下、MMICという。)の分野の研究において多く報告
されている、それぞれ3個のソース接地の電界効果トラ
ンジスタ(以下、FETという。)で構成される2個の
分布型増幅器A、、A、を組み合わせたもので、上述の
回路と比較し、能動素子であるFETを用いていること
を特徴としている。
第8図において、4個のインダクタ(又は高インピーダ
ンスマイクロ波線路)129乃至132が直列に接続さ
れてなる直列回路の一端が抵抗141を介して終端され
、該直列回路の他端が入力端子120に接続される。ま
た、インダクタ129とインダクタ130の接続点P1
、インダクタ130とインダクタ131の接続点P3、
及びインダクタ131とインダクタ132の接続点P。
がそれぞれ、FET123,126の各ゲート、FET
124,127の各ゲート、及びFETI25.128
の各ゲートに接続される。
さらに、4個のインダクタ(又は高インピーダンスマイ
クロ波線路)133乃至136が直列に接続されてなる
直列回路の一端が抵抗142を介して終端され、該直列
回路の他端が出力端子121に接続される。また、イン
ダクタ133とインダクタ134の接続点Pいインダク
タ134とインダクタ135の接続点PI%及びインダ
クタ135とインダクタ136の接続点Pアがそれぞれ
、上記FET123乃至125の各ドレインに接続され
る。
またさらに、4個のインダクタ(又は高インピーダンス
マイクロ波線路)137乃至140が直列に接続されて
なる直列回路の一端が抵抗143を介して終端され、該
直列回路の他端が出力端子122に接続される。また、
インダクタ137とインダクタ138の接続点P8、イ
ンダクタ138とインダクタ139の接続点Pus及び
インダクタ139とインダクタ140の接続点P、。が
それぞれ、FET126乃至128の各ソースに接続さ
れる。
以上のように構成された回路において、入力端子120
と抵抗141間、出力端子121と抵抗142間、及び
出力端子122と抵抗143間にはそれぞれ、各FET
123乃至128の寄生容量と上記インダクタ129乃
至140によって、分布定数線路と同様のLCラダー回
路型低域通過フィルタが構成される。ここで、各ラダー
回路型低域通過フィルタは、入力端子120と出力端子
121.122において、インピーダンス整合するよう
に設計される。
いま、上記各FET123乃至128のゲート・ソース
間、及びドレイン・ソース間の寄生容量をそれぞれ、C
第1、Cdlとすると、入力端子1201ご入力される
信号電圧は、各インダクタのインダクタンス値と上記寄
生容量値C,,で決定される遅延位相量で遅延された後
、各FETI23乃至128のゲート・ソース間に印加
される。これらの信号電圧は、各FET123乃至12
8で増幅された後、各FET l 23乃至128のド
レイン・ソース間に出力される。これらの信号電圧は互
いに、上記遅延位相量で決定される位相関係を有し、出
力端子121.122側のインダクタと寄生容量Cdl
からなるLCラダー回路型低域通過フィルタによって、
出力端子121.122において同位相になるように修
正されかつ電力合成された後、各出力端子121,12
2に電力分配されて出力される。
この電力分配回路において用いられるFETの数は一般
に、1個の分布増幅器当り3乃至7であり、該回路の動
作周波数帯域は数オクターブ以上である。なお、入出力
線路間のアイソレーションは、FETの非可逆性によっ
て得られる。
なお、第8図の各FET123乃至128のドレインと
ゲートを入れ換えて接続し、端子121゜122を入力
端子とし、端子120を出力端子とすることにより、第
8図の回路を分布型電力合成回路として用いることがで
きる。
[発明が解決しようとする課題] 上述の第6図及び第7図の従来の電力合成分配回路にお
いては、入出力端子におけるインピーダンス整合及び出
力端子間のアイソレーションを実現するために、1/4
波長線路が不可欠であるため、回路の小型化が困難であ
るとともに、l/4波長という周波数依存性のため、使
用周波数帯域が一般に狭いという欠点があった。さらに
、各回路は相反回路であるため、入力端子と出力端子間
のアイソレーションを得ることが出来ないという問題点
があった。
上述の第8図の従来の電力分配回路は、多数のFETを
必要とするとともに、該FETに比較し大きな形状のイ
ンダクタをFETの数の2倍程度必要とし、上記FET
やインダクタを密に配置しても、2mm角以下に小型化
することは容易ではなかった。
さらに、第7図のブランチライン型合成分配回路並びに
第8図の分布型分配合成回路は、入力端子数又は出力端
子数が2個に限られているので、多入力又は多出力の回
路を構成するためには、複数個の合成分配回路を組み合
わせる必要があり、端子数の増加とともに、基板におけ
る該回路の占有面積が著しく増大するという問題点があ
った。
また、第6図のウィルキンソン型分配合成回路において
も、マイクロストリップ線路等を用いて平面上のパター
ンで構成し集積化する場合には、入力端子数又は出力端
子数を2個にするのが実用上−船釣であり、該回路を多
端子化する場合には、上述と同様の問題点があった。
本発明の目的は以上の問題点を解決し、入出力端子間の
アイソレーションを得ることができるとともに、多端子
化が容易でありかつ従来に比較し大幅な小型化が可能な
マイクロ波多端子合成分配回路装置を提供することにあ
る。
[課題を解決するための手段] 本願の第1の発明は、ゲート接地の複数個の第1の電界
効果トランジスタの各ソースがそれぞれ異なる複数個の
入力マイクロ波線路に接続されるとともに、上記6第1
の電界効果トランジスタのドレインが互いに接続されて
なる合成回路と、ドレイン接地の複数個の第2の電界効
果トランジスタの各ソースがそれぞれ異なる複数個の出
力マイクロ波線路に接続されるとともに、上記6第2の
電界効果トランジスタのゲートが互いに接続されかつ上
記6第1の電界効果トランジスタのドレインに接続され
てなる分配回路を備えたことを特徴とする。
また、本願の第2の発明は、少なくとも1個の上記出力
マイクロ波線路が、帰還回路を介して、少なくとも1個
の上記入力マイクロ波線路に接続されることを特徴とす
る。
さらに、本願の第3の発明は、上記6第1の電界効果ト
ランジスタのドレイン及び上記6第2の電界効果トラン
ジスタのゲートとアースとの間に、利得調整用抵抗を接
続することを特徴とする。
またさらに、本願の第4の発明は、上記6第1の電界効
果トランジスタのソース及び上記6第2の電界効果トラ
ンジスタのソースに、上記6第1の電界効果トランジス
タ及び上記6第2の電界効果トランジスタをそれぞれオ
ン又はオフにするためのバイアス電圧を印加する電圧印
加手段を接続することを特徴とする。
[作用] 以上のように構成することにより、本願の第1の発明に
おいては、上記各入力マイクロ波線路を介して入力され
る各信号が、上記合成回路の上記6第1の電界効果トラ
ンジスタによって増幅された後電力合成され、該合成さ
れた信号が、上記分配回路の上記6第2の電界効果トラ
ンジスタに入力されて増幅され電力分配されて上記各出
力マイクロ波線路に出力される。
ここで、上記6第1の電界効果トランジスタの相互コン
ダクタンスが上記各入力マイクロ波線路の特性インピー
ダンスの逆数となるように、上記6第1の電界効果トラ
ンジスタの各ゲート幅を設定することによって、上記各
入力マイクロ波線路とのインピーダンス整合を実現でき
る。また、上記6第1の電界効果トランジスタの非可逆
性によって、上記各入力マイクロ波線路間での、並びに
、上記6第1の電界効果トランジスタのドレインから各
入力マイクロ波線路への、信号の伝達が行われない。
同様に、上記6第2の電界効果トランジスタの相互コン
ダクタンスが上記各出力マイクロ波線路の特性インピー
ダンスの逆数となるように、上記6第2の電界効果トラ
ンジスタのゲート幅を設定することによって、上記各出
力マイクロ波線路とのインピーダンス整合を実現できる
。また、上記各第2の電界効果トランジスタの非可逆性
によって、上記各出力マイクロ波線路間での、並びに、
上記各出力マイクロ波線路から上記各第2の電界効果ト
ランジスタのゲートへの、信号の伝達が行われない。
このように、入出力マイクロ波線路とのインピーダンス
整合、並びに、入出力マイクロ波線路間の電気的アイソ
レーションを実現できる。
また、本願の第2の発明においては、少なくとも1個の
上記出力マイクロ波線路が、帰還回路を介して、少なく
とも1個の上記入力マイクロ波線路に接続されることに
より、当該回路装置における入出力マイクロ波線路間の
利得の周波数特性を補正することができる。従って、該
周波数特性を、例えば所定の周波数まで平坦になるよう
に調整することができる。
さらに、本願の第3の発明においては、上記各第1の電
界効果トランジスタのドレイン及び上記各第2の電界効
果トランジスタのゲートとアースとの間に、利得調整用
抵抗を接続し、該抵抗の抵抗値を変化することによって
、当該回路における入出力マイクロ波線路間の利得を調
整することができる。
またさらに、本願の第4の発明においては、上記各第1
の電界効果トランジスタのソース及び上記各第2の電界
効果トランジスタのソースに、上記電圧印加手段を接続
することによって、上記各第1の電界効果トランジスタ
及び上記各第2の電界効果トランジスタをそれぞれオン
又はオフにすることができ、上記入力マイクロ波線路を
介して入力される信号、及び上記出力マイクロ波線路を
介して出力される信号の伝達経路の設定を任意に行うこ
とができる。
[実施例] 以下、図面を参照して本発明の実施例について説明する
第1の実施例 第1図は本発明の第1の実施例であるFETを用いた3
人力3出力のマイクロ波合成分配回路の回路図であり、
該回路は、3個のゲート接地のFET41乃至43と、
3個のドレイン接地のFET51乃至53と、抵抗値R
を有する利得調整用抵抗70から構成される。なお、上
記各FET41乃至43.51乃至53がそれぞれ、相
互コンダクタンスg、乃至gasを有するものとする。
第1図にむいて、特性インピーダンスzlを有する第1
の入力マイクロ波線路31が入力端子T、を介してFE
T41のソースに接続され、特性インピーダンスZ2を
有する第2の入力マイクロ波線路32が入力端子T2を
介してFET42のソースに接続され、特性インピーダ
ンスZ、を有する第3の入力マイクロ波線路33が入力
端子T、を介してFET43のソースに接続される。F
ET41乃至43の各ドレインはともに接続され、抵抗
70を介して接地されるとともに、FET51乃至53
の各ゲートに接続される。FET51のソースは出力端
子T、を介して特性インピーダンスz4を有する第1の
出力マイクロ波線路61に接続され、FET52のソー
スは出力端子T。
を介して特性インピーダンスZ、を有する第2の出力マ
イクロ波線路62に接続され、FET53のソースは出
力端子T、を介して特性インピーダンス2.を有する第
3の出力マイクロ波線路63に接続される。
いま、各FET41乃至43.51乃至53がそれぞれ
相互コンダクタンスg、乃至g+++sのみで記述可能
なFETであるとすると、第1図のマイクロ波合成分配
回路のSパラメータは次式のようになる。なお、入出力
端子T1乃至T、の記号の添字を、Sパラメータの添字
として付与する。
1k−Or (j−1,2,3;に−4,5,6)  (2)(j々
1.2.3;に−4,5,6) (3)S、、−0,(
+≠m;  II  m−1,2,3゜及び1.m−4
,5,6)(4) ここで、Sllは各端子T、乃至T、における反射係数
、Slkは出力端子T、乃至T、から入力端子T1乃至
T、への伝達係数、SkIは入力端子T1乃至T、から
出力端子TI乃至T、への伝達係数、5第11は入力端
子TI乃至T1間並びに出力端子TI乃至T1間の伝達
係数である。
第1図の回路において、次式が成立するようにFET4
1乃至43.51乃至53の各ゲート幅を設定すると、 g+alZal= 1  (i −1、2、・・・、6
)   (5)上記各入出力端子TI乃至T、における
反射係数S、はすべてゼロとなる。
上記(5)式が成立するように設定された第1図の回路
において、第1乃至第3の入力マイクロ波線路31乃至
33を介して入力端子T1乃至T。
に入力される各信号はそれぞれ、各FET41乃至43
によって増幅された後合成され、該合成された信号が、
各FET51乃至53によって増幅されて分配され、該
分配された各信号がそれぞれ、各出力端子T、乃至T、
を介して第1乃至第3の出力マイクロ波線路61乃至6
3に出力される。
上記(5)式のように設定された第1図のマイクロ波合
成分配回路は、次の効果を有する。
(1)入力端反射係数SII+ S!t、S33及び出
力端反射係数”44+ SS5+ S@@がすべてゼロ
となるので、入出力線路31乃至33.61乃至63と
該回路との間のインピーダンス整合がとれる。
(2)逆方向伝達係数S+h (j−1,2,3; k
−4,5,6)がゼロとなるので、入力端子T。
乃至T、と出力端子T4乃至10間の電気的分離を行う
ことができる。
<3)入力端子TI乃至T、から出力端子T4乃至T、
への伝達係数Sk、が(3)式で表されるので、抵抗7
0の抵抗値Rを変化することによって、該回路の入出力
間の利得を変化できる。
また、FET41乃至43の各ソースは、各FET41
乃至43の非可逆性によって電気的に分離しているので
、各ソースに接続された第1乃至第3の入力マイクロ波
線路31乃至33間の電気的分離を行うことができる。
同様に、FET51乃至53の各ソースは、各FET5
1乃至53の非可逆性によって電気的に分離しているの
で、各ソースに接続された第1乃至第3の出力マイクロ
波線路61乃至63間の電気的分離を行うことができる
さらに、入力マイクロ波線路31乃至33と出力マイク
ロ波線路61乃至63との間の間隔は、上述の第6図及
び第7図の従来の回路のようにl/4波長の長さを必要
としないので、FET41乃至43.51乃至53及び
抵抗70によって構成されるマイクロ波合成分配回路を
、上記従来の回路に比較して大幅に小型化することがで
きる。
またさらに、第1図の回路は、第8図の従来の回路のよ
うに各FET間を接続するインダクタを必要とせず、ま
た入力側及び出力側のFETの数がそれぞれ入力端子数
及び出力端子数にl対lに対応する構成であるので、第
8図の回路に比較して大幅に小型化することができると
ともに、入力端子数及び出力端子数の増加を容易に行う
ことができる。
第2の実施例 第2図は、本発明の第2の実施例であるマイクロ波合成
分配回路の回路図であり、この回路は、第1の実施例の
回路にバイアス端子T、、、Tb、を設けたことを特徴
としている。なお、第2図において、第1図と同一のも
のについては同一の符号を付している。
この第2図の回路が第1図の第1の実施例の回路と異な
るのは、 (1)FET41乃至43の各ドレインとFET51乃
至53の各ゲートとの間に、インダクタLとキ、ヤパシ
タCcの直列回路を接続したこと、(2)インダクタL
とキャパシタCcの接続点P1、を、抵抗70を介して
バイアス端子Tblに接続するとともに、高周波短絡用
キャパシタC51を介して接地したこと、 (3)FET51乃至53の各ドレインを、バイアス端
子Tb2に接続するとともに、高周波短絡用キャパシタ
Cb!を介して接地したこと、並びに(4)FET51
乃至53の各ゲートの接続点をバイアス設定用抵抗Rg
を介して接地するとともに、FET41乃至43.51
乃至53の各ソースをそれぞれ、各抵抗Rbl乃至R0
を介して接地したことである。
以上のように構成したマイクロ波合成分配回路において
、バイアス端子”r、、、T、、に所定の直流バイアス
電圧を印加することにより、すべてのFET41乃至4
3.51乃至53のバイアス設定を行うことができる。
また、第1の実施例と同様に、抵抗70の抵抗値Rを変
化させることにより、入力マイクロ波線路31乃至33
から出力マイクロ波線路61乃至63に出力される信号
の利得を調整することができる。さらに、インダクタL
のインダクタンス値を調整することにより、各FE74
1乃至43.51乃至53の寄生容量の影響を抑圧し、
上記信号の利得を高周波領域まで所定のレベルで維持さ
せることができるという利点がある。
以上の第2の実施例において、各FET41乃至43.
51乃至53の各ソースをそれぞれバイアス調整用抵抗
Rb1乃至R1,を介して接地しているが、これに限ら
ず、抵抗Rbl乃至R1に代えて、各ソースに該各ソー
スの直流電圧を制御する回路を接続し、各ソースに対応
するFETがオン又はオフとなる直流電圧を印加するこ
とにより、各端子T1乃至T、を選択的にイネーブルさ
せることができる。すなわち、入力端子T、乃至T、及
び出力端子T4乃至T、を介して入出力する信号の伝達
経路の設定を任意に行うことができる。
第3の実施例 第3図は、本発明の第3の実施例であるマイクロ波合成
分配回路の回路図であり、この回路は、第2の実施例の
回路に、ドレイン接地のFET54、ゲート接地のFE
T44、マイクロ波線路34.64、及び帰還用キャパ
シタCf、にてなる帰還回路F、と、ドレイン接地のF
ET55、ゲート接地のFET45、マイクロ波線路3
5,65、及び帰還用キャパシタCf、にてなる帰還回
路F、と、ドレイン接地のFET56、ゲート接地のF
ET46、マイクロ波線路36.66、及び帰還用キャ
パシタCf、にてなる帰還回路F、を設けたことを特徴
としている。なお、第3図において、第2図と同一のも
のについては同一の符号を付している。以下、上記相違
点について説明する。
第3図において、FET51乃至53の各ゲートは、F
ET54のゲート・ソース、マイクロ波線路64、帰還
用キャパシタCf 、1マイクロ波線路34、及びFE
T44のソース・ドレインを介して、FET41乃至4
3の各ドレインに接続される。また、FET51乃至5
3の各ゲートは、FET55のゲート・ソース、マイク
ロ波線路65、帰還用キャパシタCf、、マイクロ波線
路35、及びFET45のソース・ドレインを介して、
FET41乃至43の各ドレインに接続される。
さらに、FET51乃至53の各ゲートは、FET56
のゲート・ソース、マイクロ波線路66、帰還用キャパ
シタCfi、マイクロ波線路36、及びFET46のソ
ース・ドレインを介して、FET41乃至43の各ドレ
インに接続される。
以上のように構成された第3図のマイクロ波合成分配回
路において、上記帰還回路Fl乃至F、を設けたので、
出力側の信号の一部を入力側に帰還し、所定の利得から
の利得の偏差の周波数特性を補正することが容易にでき
、己れによって、当該マイクロ波合成分配回路の動作周
波数帯域における利得の平坦化を容易に実現できる。
第4図は、第3の実施例の回路において、帰還用キャパ
シタの帰還容量Cf1(i−1,2,3)を変化した場
合の該回路の相対利得の計算結果を示す周波数特性図で
ある。
第4図において、帰還容量Cf +がOpFであるとき
は、第1の実施例の回路の周波数特性となる。該帰還容
量Cf、を徐々に増加させ、0.15pFとしたとき、
第4図に示すように、はぼ平坦な周波数特性を得ること
ができる。さらに、該帰還容量Cf、を増加させると、
周波数が高い領域で該回路の利得が減少する。従って、
適当な帰還回路Fl乃至F3を設定することにより、該
回路の利得の平坦化を実現できる。
以上の第3の実施例においては、帰還用キャパシタCf
、を用いているが、これに限らず、他の種類の受動素子
又は能動素子にてなる帰還回路を用いてもよい。
以上の第3の実施例においては、入力端子数及び出力端
子数と、帰還回路数とを同一としているが、これに限ら
ず、異なるように構成してもよい。
第4の実施例 第5図(A)は第2図のマイクロ波合成分配回路のため
の回路パターン例を示す第4の実施例のMMIGの平面
図、第5図(B)は第5図(A)のA−A’線について
の縦断面図、第5図(C)は第5図(A)のB−B’線
についての縦断面図、第5図(D)は第5図(A)のc
−c’線についての縦断面図、第5図(E)は第5図(
A)のD−D’線についての縦断面図である。第5図(
A)乃至(E)において、第2図と同一のものについて
は同一の符号を付している。
第5図(A)において、長方形状の半絶縁性GaAs半
導体基板lの図上左側の略中央位置であってショットキ
ーゲート型FET(以下、MESFETという。)41
が形成される位置の上表面にに、該半導体基板lの上表
面から不純物イオンを注入して動作層17を形成する。
該動作層17の略中央位置に、MESFET41のゲー
ト41gが導体2a、2bと一体的に形成される。ここ
で、該ゲー)41gの平面形状は第5図(A)の上下方
向と平行する長手のゲート幅w、とゲート長g。
を有する長方形状である。さらに、ドレイン41dとソ
ース41sが、上記ゲー)41gを間に挟んで、それぞ
れゲート41gと所定の間隔だけ離れて、上記動作層1
7上にそれぞれ導体20a。
20b1人力コグレナ線路31の中心導体3と一体的に
形成される。ここで、ソース41sとドレイン41dの
各平面形状は長方形状であって、該ソース41sとドレ
イン41dの長手方向の辺が上記ゲート41gのゲート
幅W、方向の辺と平行している。半導体基板l内の動作
層17上に上述のように公知の方法で形成されたゲート
41g。
ソース41s及びドレイン41dによって、MESFE
T41を形成している。
また、MESFET41の第5図(A)の回正下側の動
作層17a、17b上にそれぞれ、MESFET41と
同様に、ゲート幅W、とゲート長g、を有するゲート4
2g、ソース42s及びドレイン42dを備えたMES
FET42と、ゲート幅W、とゲート長g3を有するゲ
ート43g1ソース43s及びドレイン43dを備えた
MESFET43が形成される。さらに、MESFET
41.42.43の第5図(A)の図上右側の動作層1
8.18a、18b上にそれぞれ、MESFET41と
同様に、ゲート幅W、とゲート長g、を有するゲー)5
1g、ソース51s及びドレイン51dを備えたMES
FET51と、ゲート幅W、とゲート長g、を有するゲ
ート52g1ソース52s及びドレイン52dを備えた
MESFET52と、ゲート幅W、とゲート長g、を有
するゲート53g1ソース53s及びドレイン53dを
備えたMESFET53が形成される。
MESFET41及び導体3の第5図(A)の図上上下
両側の半導体基板l上にそれぞれ、接地導体2a、2b
が、導体3と所定の間隔Q1だけ離れて、かつソース4
1s付近では該ソース41sを取り囲むように、ゲート
41gと一体的に形成され、さらに、導体3上に絶縁層
10iaを介して接地導体2a、2bを接続するブリッ
ジ導体lOaが形成される。これら接地導体2a、2b
と上記中心導体3によって、入力コプレナ線路31を構
成している。
また、MESFET42及び導体4の第5図(A)の図
上上下両側の半導体基板l上にそれぞれ、接地導体2b
、2cが、導体4と所定の間隔Q2だけ離れて、かつソ
ース42s付近では該ソース42sを取り囲むように、
ゲート42gと一体的に形成され、さらに、導体4上に
絶縁層10ibを介して接地導体2b、2cを接続する
ブリッジ導体lObが形成される。これら接地導体2b
、2Cと上記中心導体4によって、入力コプレナ線路3
2を構成している。
さらに、MESFET43及び導体5の第5図(A)の
図上上下両側の半導体基板l上にそれぞれ、接地導体2
c、2dが、導体5と所定の間隔l!、だけ離れて、か
つソース43s付近では該ソース43sを取り囲むよう
に、ゲート43gと一体的に形成され、さらに、導体5
上に絶縁層1O1Cを介して接地導体2c、2dを接続
するブリッジ導体10cが形成される。これら接地導体
2 c +2dと上記中心導体5によって、入力コプレ
ナ線路33を構成している。
またさらに、導体8の第5図(A)の図上上下両側の半
導体基板l上にそれぞれ、接地導体2g。
2fがそれぞれ、導体8と所定の間隔a4だけ離れて形
成され、さらに、導体8上に絶縁層10idを介して接
地導体2g、2fを接続するブリッジ導体10dが形成
される。これら接地導体2g。
2fと上記中心導体8によって、出力コプレナ線路61
を構成している。
また、導体7の第5図(A)の図上上下両側の半導体基
板l上にそれぞれ、接地導体2f、2eがそれぞれ、導
体7と所定の間隔Q、たけ離れて形成され、さらに、導
体7上に絶縁層10ieを介して接地導体2f、2eを
接続するブリッジ導体lOeが形成される。これら接地
導体2f、2eと上記中心導体7によって、出力コプレ
ナ線路62を構成している。
さらに、導体6の第5図(A)の図上上下両側の半導体
基板l上にそれぞれ、接地導体2e、2dbがそれぞれ
、導体6と所定の間隔Q、だけ離れて形成され、さらに
、導体6上に絶縁層10ifを介して接地導体2e、2
dbを接続するブリッジ導体10fが形成される。これ
ら接地導体2e。
2dbと上記中心導体6によって、出力コプレナ線路6
3を構成している。
上述の接地導体2d、2dbは、さらに、ドレイン41
d、42d、43dの第5図(A)の図上右側であって
ドレイン51d、52d、53dの図上左側に位置する
略長方形状の接地導体2daと一体的に形成される。
MESFE751.52.53の第5図(A)の図上左
側に位置する略長方形状の導体22は、導体2da及び
半導体基板l上に形成された絶縁層19aを介して、ド
レイン51d、52d、53dと一体的に形成される。
上記導体22、絶縁層19a及び接地導体2daによっ
て、公知の金属−絶縁体−金属キャパシタ(以下、MI
Mキャパシタという。)15aを構成しており、このM
IMキャパシタ15aは、MESFET51.52.5
3の各ドレイン51d、52d、53dに接続される高
周波接地用キャパシタである。
MESFET41のドレイン41dの第5図(A)の図
上上側の半導体基板l上に、導体20aが接地導体2 
a* 2 d aと所定の間隔だけ離れてドレイン41
dと一体的に形成され、さらに、該導体2Oa上に絶縁
層(図示せず。)を介して、接地導体2a、2daを接
続するブリッジ導体l。
gが形成される。該導体20aと接地導体2a。
2daによってコプレナ線路を構成している。さらに、
該導体20aは、接地導体2aの第5図(A)の図上上
側の半導体基板1上に形成されるスパイラル形状の導体
21の一端に接続され、該導体21の他端は、導体21
の一部の上に絶縁層(図示せず。)を介して形成される
ブリッジ導体10mの一端に接続され、該ブリッジ導体
10mの他端は導体28の一端に接続される。ここで、
スパイラル形状の導体21は、インダクタ第1(L)を
構成している。
MESFET41のドレイン41dとMESFET42
のドレイン42dとの間の半導体基板1上に、導体20
bが接地導体2b、2daと所定の間隔だけ離れてドレ
イン41d、42dと一体的に形成され、さらに、該導
体20b上に絶縁層(図示せず。)を介して、接地導体
2b、2daを接続するブリッジ導体lOiが形成され
る。該導体20bと接地導体2b、2daによってコプ
レナ線路を構成している。
MESFET42のドレイン42dとMESFET43
のドレイン43dとの間の半導体基板l上に、導体20
cが接地導体2 c+ 2 d aと所定の間隔だけ離
れてドレイン42d、43dと一体的に形成され、さら
に、該導体20c上に絶縁層(図示せず。)を介して、
接地導体2c、2daを接続するブリッジ導体10hが
形成される。該導体20cと接地導体2c、2daによ
ってコプレナ線路を構成している。
MESFET51の第5図(A)の図上右上側の接地導
体2g上に、導体25が絶縁層19bを介して、半導体
基板l上に形成される導体26と一体的に形成される。
ここで、上記導体25、絶縁層19b、及び接地導体2
gによって、高周波短絡用MIMキャパシタ15bを構
成し、該MIMキャパシタ15bと、上述のMIMキャ
パシタ15aとともに、第2図における高周波短絡用キ
ャパシタCblとなる。
MESFE751のゲート51gの第5図(A)の図上
上側の半導体基板l上に、導体23aが接地導体2da
、2gと所定の間隔だけ離れてゲート51gと一体的に
形成され、さらに、該導体23a上に絶縁層10ijを
介して、導体22.25を接続するブリッジ導体10j
が形成される。
該導体23aと接地導体2da、2gによってコプレナ
線路を構成している。さらに、該導体23aは、半導体
基板l上に形成される導体23d1並びに、導体24と
一体的に形成される。
MESFET51のゲート51gとMESFET52の
ドレイン52gとの間の半導体基板l上に、導体23b
が接地導体2da、2fと所定の間隔だけ離れてゲート
51g、52gと一体的に形成され、さらに、該導体2
3b上に絶縁層(図示せず。)を介して、接地導体2d
a、2fを接続するブリッジ導体10Mが形成される。
該導体23bと接地導体2da、2fによってコプレナ
線路を構成している。
MESFET52のゲート52gとME S F E7
53のドレイン53gとの間の半導体基板1上に、導体
23cが接地導体2da、2eと所定の間隔だけ離れて
ゲート52g、53gと一体的に形成され、さらに、該
導体23c上に絶縁層(図示せず。)を介して、接地導
体2da、2eを接続するブリッジ導体10kが形成さ
れる。該導体23cと接地導体2da、 2eによって
コプレナ線路を構成している。
上記導体23aの第5図(A)の図上上側の半導体基板
l上に、長方形状の導体27が上記導体28と一体的に
形成され、さらに、該導体27上に絶縁層(図示せず。
)を介して上記導体24が形成され、該導体27、上記
絶縁層、及び導体24によって、結合用MIMキャパシ
タ12(Cc)を構成している。
上記導体2g上に、導体29が絶縁層(図示せず。)を
介して、それぞれ半導体基板l上に形成される導体9,
16と一体的に形成される。ここで、導体29、上記絶
縁層、及び導体2gによって高周波短絡用MIMキャパ
シタ14 (cb+) 全構成している。
上記導体23dと接地導体2daの第5図(A)の図上
上側端部2dacとの間の半導体基板l内に予め不純物
イオンが注入され、これによって、導体23dと接地導
体2daを接続する抵抗13c(Rg)が形成される。
また、導体28と導体9との間の半導体基板l内に予め
不純物イオンが注入され、これによって、導体28.9
を接続する抵抗13(R)が形成される。さらに、導体
26と導体16との間の半導体基板l内に予め不純物イ
オンが注入され、これによって、導体16゜26を接続
する抵抗13bが形成される。ここで、導体16はバイ
アス端子Tklを構成し、導体26はバイアス端子T1
を構成しているが、本実施例においては、導体16.2
6を抵抗13bを介して接続することにより、各バイア
ス端子T、、、 TIを1つにまとめている。なお、抵
抗13bの抵抗値を抵抗13の抵抗値Rと同一値に設定
することにより、すべてのMESFET41乃至43゜
51乃至53のドレイン・ソース間に同一のバイアス電
圧を印加することができる。
以上のように構成することにより、MESFET41乃
至43の各ドレイン41d乃至43dが、導体20、イ
ンダクタ第1.ブリッジ導体10m。
導体28、抵抗13及びMIMキャパシタ14を介して
接地導体2gに接続されて高周波的に接地され、また、
MESFET51乃至53の各ゲート51g乃至53g
が、導体23a、23d及び抵抗13cを介して接地導
体2daに接続されて接地される。さらに、MESFE
T51乃至53の各ドレイン51d乃至53dがMIM
キャパシタ15a、15bを介してそれぞれ、接地導体
2da、2gに接続されて高周波的に接地される。
以上のように構成されたマイクロ波合成分配回路は、第
2図の第2の実施例の回路と同様の効果と作用を有する
。また、本発明者の実験によれば、当該回路を1mm角
程度で実現でき、マイクロ波合成分配回路を従来に比較
して大幅に小型化できることが確かめられた。
以上の第4の実施例において、各MESFET41乃至
43.51乃至53を近接に配置して集中定数回路を介
して接続しているが、これに限らず、マイクロストリッ
プ線路、スロット線路等の公知のマイクロ波線路を介し
て接続するようにしてもよい。
以上の第4の実施例において、入出力線路としてコプレ
ナ線路を用いているが、これに限らず、マイクロストリ
ップ線路、又はスロット線路等の他の種類のマイクロ波
線路を用いてもよい。
他の実施例 以上の各実施例においては、3人力3出力のマイクロ波
合成分配回路について述べているが、これに限らず、2
人力2出力もしくは、4人力以上又は4出力以上の回路
を構成するようにしてもよい。また、以上の実施例にお
いては、入力端子数と出力端子数を同一としているが、
これに限らず、1人力多出力もしくは多入力l出力の回
路を構成するようにしてもよい。
以上の第1乃至第3の実施例において、抵抗70を設け
ているが、これに限らず、抵抗70を設けなくてもよい
[発明の効果] 以上詳述したように本願の第1の発明によれば、ゲート
接地の複数個の第1の電界効果トランジスタの各ソース
がそれぞれ異なる複数側の入力マイクロ波線路に接続さ
れるとともに、上記各第1の電界効果トランジスタのド
レインが互いに接続されてなる合成回路と、ドレイン接
地の複数個の第2の電界効果トランジスタの各ソースが
それぞれ異なる複数個の出力マイクロ波線路に接続され
るとともに、上記各第2の電界効果トランジスタのゲー
トが互いに接続されかつ上記各第1の電界効果トランジ
スタのドレインに接続されてなる分配回路を備えたので
、入出力マイクロ波線路とのインピーダンス整合、及び
入出力マイクロ波線路間の電気的アイソレーションを有
するマイクロ波多端子合成分配回路を実現できる。また
、第6図及び第7図の従来の回路のように1/4波長の
線路を必要としないので、該従来の回路に比較して大幅
に小型化できるとともに、広帯域な動作を実現できる。
さらに、第8図の従来の分布型分配合成回路のように、
多数のインダクタやl入力又はl出力画たり数個のFE
Tを必要としないので、さらに小皿化することができる
。またさらに、入力数又は出力数を増加するためには、
上記第1の電界効果トランジスタ又は上記第2の電界効
果トランジスタをそれぞれ増加入出力数だけ追加すれば
よいので、回路寸法をほとんど変えないで容易に多端子
化を行うことができる。
また、本願の第2の発明によれば、少なくとも1個の上
記出力マイクロ波線路が、帰還回路を介して、少なくと
も1個の上記入力マイクロ波線路に接続されることによ
り、当該回路装置における入出力マイクロ波線路間の利
得の周波数特性を補正することができる。従って、該周
波数特性を、例えば所定の周波数まで平坦になるように
調整することができる。
さらに、本願の第3の発明によれば、上記各第1の電界
効果トランジスタのドレイン及び上記各第2の電界効果
トランジスタのゲートとアースとの間に、利得調整用抵
抗を接続し、該抵抗の抵抗値を変化することによって、
当該回路における入出力マイクロ波線路間の利得を調整
することができる。
またさらに、本願の第4の発明によれば、上記各第1の
電界効果トランジスタのソース及び上記各第2の電界効
果トランジスタのソースに、上記電圧印加手段を接続す
ることによって、上記各第1の電界効果トランジスタ及
び上記各第2の電界効果トランジスタをそれぞれオン又
はオフにすることができ、上記入力マイクロ波線路を介
して入力される信号、及び上記出力マイクロ波線路を介
して出力される信号の伝達経路の設定を任意に行うこと
ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例であるマイクロ波合成分
配回路の回路図、 第2図は本発明の第2の実施例であるマイクロ波合成分
配回路の回路図、 第3図は本発明の第3の実施例であるマイクロ波合成分
配回路の回路図、 第4図は第3図の回路の相対利得の周波数特性を示す図
、 第5図(A)は第2図の回路のだめの回路パターン例を
示すMMICの平面図、 第5図(B)は第5図(A)のA−A’線についての縦
断面図、 第5図(C)は第5図(A)のB−B’線についての縦
断面図、 第5図(D)は第5図(A)のC−C″線についての縦
断面図、 第5図(E)は第5図(A)のD−D’線についての縦
断面図、 第6図は従来のウィルキンソン型分配合成回路の回路図
、 第7図は従来のブランチライン型分配合成回路の回路図
、 M8図は従来の分布型分配回路の回路図である。 31.32.33・・・入力マイクロ波線路、41.4
2.43・・・ゲート接地のFET。 51.52.53・・・ドレイン接地のFET。 61.62.63・・・出力マイクロ波線路、70・・
・利得調整用抵抗、 Rml乃至Rh、・・・バイアス設定用抵抗、Fl、F
、、F、・・・帰還回路、 Cfl、Cft、Cfs・・・帰還用キャパシタ。 特許出願人 株式会社 エイ・ティ・アール光電波通信
研究所 代理人 弁理士 青白 葆はか1名 第1図 第3図 第2図 第4図 第5図CB) 第5区(C)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)ゲート接地の複数個の第1の電界効果トランジス
    タの各ソースがそれぞれ異なる複数個の入力マイクロ波
    線路に接続されるとともに、上記各第1の電界効果トラ
    ンジスタのドレインが互いに接続されてなる合成回路と
    、  ドレイン接地の複数個の第2の電界効果トランジスタ
    の各ソースがそれぞれ異なる複数個の出力マイクロ波線
    路に接続されるとともに、上記各第2の電界効果トラン
    ジスタのゲートが互いに接続されかつ上記各第1の電界
    効果トランジスタのドレインに接続されてなる分配回路
    を備えたことを特徴とするマイクロ波多端子合成分配回
    路装置。
  2. (2)少なくとも1個の上記出力マイクロ波線路が、帰
    還回路を介して、少なくとも1個の上記入力マイクロ波
    線路に接続されることを特徴とする請求項1記載のマイ
    クロ波多端子合成分配回路装置。
  3. (3)上記各第1の電界効果トランジスタのドレイン及
    び上記各第2の電界効果トランジスタのゲートとアース
    との間に、利得調整用抵抗を接続することを特徴とする
    請求項1記載のマイクロ波多端子合成分配回路装置。
  4. (4)上記各第1の電界効果トランジスタのソース及び
    上記各第2の電界効果トランジスタのソースに、上記各
    第1の電界効果トランジスタ及び上記各第2の電界効果
    トランジスタをそれぞれオン又はオフにするためのバイ
    アス電圧を印加する電圧印加手段を接続することを特徴
    とする請求項1記載のマイクロ波多端子合成分配回路装
    置。
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