JPH02214207A - マイクロ波ハイブリッド結合形増幅器 - 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〕 この発明は、３ｄＢハイブリッド結合器を用いて、２台
の反射形増幅器の出力を電力合成するマイクロ波ハイブ
リッド結合形増幅器に関するものである。

〔従来の技術〕

第３図は例えばＩ　ＥＥＥ　　Ｔ　ｒ　ａ　ｎ　ｓ　、
　ＭＴＴ−２９Ｎｏ１２　　（１９８１）１２９２頁に
示された従来のマイクロ波ハイブリッド結合形増幅器の
ブロック図である。第３図において（１ｎ）（１ｂ）は
反射形増幅器、（２）は３ｄＢハイブリッド結合器、（
３ｍ）、　　（３ｂ）は３ｄＢハイブリッド結合器の分
配端子、（４）は３ｄＢハイブリッド結合器の入力端子
、（５）は３　ｄ　Ｂ　ハイブリッド結合器のアイソレ
ージ３ン端子である。

反射形増幅！（ｌａ）は分配端子（３ａ）に、反射形増
幅１（ｌｂ）は分配端子（３ｂ）にそれぞれ接続される
。この従来のものでは反射形増幅器としては発振器を用
いて注入同期増幅器として動作させている。

次に動作について説明する。

信号電力が入力端子（４）に入力されると、この信号電
力は３ｄＢハイブリッド結合器（２）により分配端子（
３ａ）、（３ｂ）に等分に分配される。この時、分配端
子（３ｂ）に分配される信号の位相は分配端子（３ａ）
に比べ９０°遅れる。

この分配された信号電力は反射形増幅濶（ＩＱ）及び（
１ｂ）に注入され増幅されて反射し分配端子（３ａ）、
（３ｂ）に戻り、３　ｄ　Ｂ　ハイブリッド結合器（２
）により合成される。分配端子（３ｂ）に戻る信号の位
相が分配端子（３ａ）に戻る信号に比べて９０°遅れて
いれば合成された信号はアイソレーション端子（５）に
現れ、出力として取出される。

しかし、この時分配端子（３ｂ）に戻る信号と分配端子
（３ａ）に戻る信号の位相差が９０°でない場合、出力
の一部は３ｄＢハイブリッド結合器（２）の入力端子（
４）に現れ、このため合成効率が低下する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような、従来のマイクロ波ハイブリッド結台形増幅
器において、各反射形増幅器（ｌａ）。

（１ｂ）の反射利得を高くすると、即ち反射・増幅され
る電力に比べ入力電力を小さくすると、３ｄＢハイブリ
ッド結合器（２）の各分配端子（３ａ）、（３ｂ）の反
射により各反射形増幅器（１ａ）、（ｌｂ）に戻る電力
、３ｄＢハイブリッド結合！（２）のアイソレージシン
によって反射形増幅器の出力の一部が他方の反射形増幅
器へまわり込む電力及びアイソレーション端子（５）に
負荷側から戻る電力が、入力端子（４）から入力する電
力に比べ無視できない大きさになる。

従って、各反射形増幅器（ｌａ）、（ｌｂ）に入力する
信号が上記３ｄＢハイブリッド結合器（２）の各分配端
子（３ａ）、（３ｂ）からの反射電力、一方の反射形増
幅器から他方の反射形増幅器にまわり込む電力、負荷か
ら戻る電力の波と干渉するため、まず第１に分配端子（
３ａ）。

（３ｂ）に増幅されて戻ってくる信号の位相差が９０°
でなくなり、合成効率が低下するという問題点がある。

さらに第２にその位相関係によって入力電力が小さくな
ったり、大きくなったりする。

この入力電力が小さくなる場合には、その分だけ出力も
小さくなる。さらに注入同期増幅器として使う場合には
、注入同期がかからなくなるという問題点がある。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、安定な動作を得るとともに、合成効率を高
めることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係わるマイクロ波ハイブリッド結合形増幅器
は、各反射形増幅器と３ｄＢハイブリッド結合器との間
に電気長が可変な位相調整線路を挿入するとともに、３
ｄＢハイブリッド結合藩と出力端子との間に電気長が可
変な整合回路または位相調整ｍ路を挿入したものである
。

〔作用〕

この発明におけるマイクロ波ハイブリッド結合形増幅器
は各反射形増幅器と３ｄＢハイブリッド結合器との間及
び３ｄＢハイブリッド結合器と出力端子との間の電気長
を調整することにより、各反射形増幅器に戻る電力の位
相及び振幅が所望の値に近い値に設定できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において、（ｌａ）、（ｌｂ）は反射形増幅器、（２
）は３ｄＢハイブリッド結合器、（３！ｌ）、（３ｂ）
は３ｄＢハイブリッド結合恭（２）の分配端子、（４）
は３ｄＢハイブリッド結合Ｎ（２）の入力端子、（５）
は３ｄＢハイブリッド結合器（２）のアイソレーション
端子、（６）はマイクロ波ハイブリッド結合形増幅器の
出力端子、（７ａ）、（７ｂ）は上記反射形増幅器（１
ａ）、（ｌｂ）と上記分配端子（３ａ）。

（３ｂ）との間にそれぞれ挿入された位相調整線ｓ、（
８）は上記アイソレーション端子（５）と上記出力端子
（６）の間に挿入された粘合回路である。

このように構成されたマイクロ波ハイブリッド結合形増
幅器にあって上記反射形増＠器（ｌａ）。

（ｌｂ）　、３ｄＢハイブリッド結合器（２）、位相Ｆ
Ｊ整線路（７）及び整合回路（８）の反射損及び通過損
とその位相を次のように定めると、各々の値は第１式〜
第５式の関係をＷＩ４なす。

ＬＬ、θ、１　３ｄＢハイブリッド結合器の反射損とそ
の位相 Ｌ２・θＨｚ　’　３　ｄ　Ｂ　ｔｚイブリッド結合器
の結合量とその位相 Ｌ３．θ、、、３ｄＢハイブリッド結合器のアイソレー
ションとその位相 Ｌメ、θノ：アイソレーシフン端子から出力側見込む反
射損とその位相 θ１１　＝θ、２　各位相調整線路長 θ＃１．θｏｚ　　各反射形増幅器の反射位相θ１．＋
２０５．−θ、２＋２０１２　　　　（１）θ０．＋２
０ｎ＋θＨ，＝　３６０°・ｎ　（２）θｏ２＋２θ１
□＋θＭ、　＝　３６０°・ｒｎ　　（３）（ｎ、ｍは
Ｏを含む整数） Ｌ３−Ｌノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　（４）θＮ３−２θ９□十θ７−９０°＋３６０°−
ｎ　　（５）次に動作について説明を行う。入力信号が
増幅される過程は従来とほぼ同様であるので、３ｄＢハ
イブリッド結合器の反射、アイソレーション及び負荷の
反射による影響についてのみ以下に説明する。

第１式を満たすとき各反射形増幅！（ｌａ）。

（１ｂ）への入力電圧Ｖ＋、Ｖ２は、多重反射の影響を
無視すると第６式、第７式で与えられる。

−２ａ］ζ１−″つ　　　（６） Ｖ、　＝　、、；＊（１〜パ＾パ２′つ（亘＋儒シーｉ
θ・−ｆ５１；１妃′″０・＋２ゾＰｅｔ％ｔ、ｅ−”
’　）　　　　　　　　（’７）ここで θＩ＝θ１．＋２０１１＋θＭ＋ θ２＝θ、Ｉ＋２θｒｔ＋θｓ３＋９０゜θ３＝θ６１
＋２θＨ＋２θＨ乙十θｌＰＩ：入力電力 Ｐｏ二反射形増幅器の出力電力 第６式、第７式の第１項は入力信号の電力、第２項は反
射形増幅器が増幅した電力のうち３ｄＢハイブリッド結
合器で反射する電力、第３項は互いの反射形増幅器の出
力電力が３ｄＢハイブリッド結合器アイソレージ旨ンに
より結合する電力、第４項は合成された出力電力のうち
整合回路及び負荷で反射される電力をそれぞれ示してい
る。

上述のように第６式、第７式は、反射形増幅器の利得を
高めてＰｉ　　を小さくすると、第１項に比べ第２項〜
第４項が無視できないほどの値になるので、ｅｌ　　〜
ｅ３　の位相によってはｖＩ、■２が小さくなり、位相
同期がかからなくなることを示している。まｔコ、第６
式、第７式に第３項、第４項が存在するため、分配端子
（３ａ）、（３ｂ）への反射波の位相差は９０’からず
れて合成効率が低下することを示している。

まず、合成効率を高める条件について説明する。

合成効率を高めるには、各反射形増幅器から分配端子（
３ａ）、（３ｂ）　へ反射する電圧ｖ、、ｖ２の振幅を
そろえ、位相を９０°ずらせばよい。

ここで第６式、第７式の第３項と第４項の符号が異なり
、係数が等しいことに着目し、１２＝０゜５を代入する
と、次の条件が得られる。

吊ｅ−４＝呂ｅ゛弓 即ち　　　Ｌ３＝Ｌｚ　　　　　　　　　　（４）θ□
、＝２θＨ２＋θｔ−９０°＋３６０°ａ７Ｌ　　（５
）これは３ｄＢハイブリッド結合器のアイソレーション
（Ｌ３）による電力で整合回路側の反射（Ｌ、）による
電力を打ち消し合うことを意味している。

次にマイクロ波ハイブリ・ラド結合形増幅器が安定に動
作する条件について説明する。

低い入力電力で注入同期が安定に動作するには、入力電
圧Ｖ、、Ｖ、を最大にしておくことが望ましい。第４式
を満たしＶ、、Ｖ２を最大とする条件は、第１項と第２
項を同相にすることで、叩ちθ、−〇であり、次式を得
る。

θ０．＋２０１．＋θＨ，＝　３６０°・ｎ　　　　（
２）θ６２　＋２θ、２＋θ％、　＝　３６０°・ｒｎ
　　　　（３）第２式と第３式は３ｄＢハイブリッド結
合器での反射波の位相と入力信号の位相とを同相にする
ことを意味している。

従って３ｄＢハイブリッド結合器と第１、第２の反射形
増輻響との間に挿入されたそれぞれの位相調整線路及び
アイソレージ１ン端子と出力端子との間に挿入されｔコ
整合回路の電気長を上述のように設定することで合成効
率が高められ、マイクロ波ハイブリッド結合形増幅濶が
安定に動作する。

なお、上記実施例では、アイソレージリン端子（５）か
ら出力側を見込む反射係数Ｌ７ｅ　θｌが第３式を満足
するためにアイソレーション端子（５）と出力端子（６
）との間に整合回路（８）を設けているが、この発明は
これに限らず、負荷側から戻る電力と、３ｄＢハイブリ
ッド結合益のアイソレージ盲ンによって反射形増幅器に
まわり込む電力とを打ち消し合うような手段であればよ
い。

第２図は他の実施例を示す図であり、アイソレージリン
端子（５）と出力端子（６）との間に位相調整線路（７
ｃ）を設け、出力端子（６）には、例えば１イソレータ
（９）が接続されている。３ｄＢハイブリッド結合器（
２）のアイソレージ。

ンＬ５とアイソレータ（９）の反射損Ｌｘｓａとがほぼ
等しければ第８式を満足する。

Ｌ　Ｈ”　Ｌｘｚａ　＝　Ｌｘ　　　　　　　　（８）
また、位相調整線路（７Ｃ）の電気長θうを第９式を満
足するように設定する。

θ□、＝２θＨ２十〇１−９０°＋３６０’−ｎ　　　
（９）また以上は、各反射形増幅器として、−殻内な反
射形増幅器について説明しｔコが、注入同期増幅器とし
てもよく、上記実施例と同様の効果を奏する。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によれば、３ｄＢハイブリッド
結合器と反射形増幅器との間に位相調整線路を設け、か
つ出力側に負荷の反射係数を変えられるように整合回路
または位相調整ｌａ路を設けて、各部の反射やまわりこ
みの影響を低減できるようにしたので、合成効率が高め
られ、同時に注入同期増幅器の場合には安定な動作が得
られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示すマイクロ波ハイブリ
ッド結合形増幅器のブロック図、第２図はこの発明の他
の実施例を示すブロック図、第３図は従来のマイクロ波
ハイブリッド結合形増幅器のブロック図である。 図中符号（ｌａ）、（ｌｂ）は反射形増幅器、（２）は
３ｄＢハイブリッド結合器、（３ａ）。 （３ｂ）は分配端子、（４）は入力端子、（５）はアイ
ソレージリン端子、（６）出力端子、（７ａ）ｊ　　（
７ｂ）、（７０）は位相調整線路、（８）は整合回路で
ある。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。 第１　ｖＡ。 第２　ｒＩＪ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ３ｄＢハイブリッド結合器の第１の分配端子に第１の反
   射形増幅器を、第２の分配端子に第２の反射形増幅器を
   それぞれ接続し、上記３ｄＢハイブリッド結合器の入力
   端子をマイクロ波ハイブリッド結合形増幅器の入力端子
   、同じく上記３ｄＢハイブリッド結合器のアイソレーシ
   ョン端子をマイクロ波ハイブリッド結合形増幅器の出力
   端子とするマイクロ波ハイブリッド結合形増幅器におい
   て、上記３ｄＢハイブリッド結合器の第１及び第２の分
   配端子と、上記第１及び第２の反射形増幅器との間に電
   気長が可変な位相調整線路をそれぞれ挿入し、さらに出
   力端子に電気長が可変な位相調整線路または整合回路を
   付加したことを特徴とするマイクロ波ハイブリッド結合
   形増幅器