JPH02214302A - マイクロ波増幅器 - Google Patents

マイクロ波増幅器

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JPH02214302A
JPH02214302A JP1035480A JP3548089A JPH02214302A JP H02214302 A JPH02214302 A JP H02214302A JP 1035480 A JP1035480 A JP 1035480A JP 3548089 A JP3548089 A JP 3548089A JP H02214302 A JPH02214302 A JP H02214302A
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    • H03F3/19High-frequency amplifiers, e.g. radio frequency amplifiers with semiconductor devices only
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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】 〔概要〕 マイクロ波入力信号を分配して夫々を単位増幅器で増幅
し、これらを合成して取出すマイクロ波電力増幅器に関
し、 十分な利得を以て電力増幅して高効率化を図ることを目
的とし、 P+ 、P2 *Δ、Σの4つの端子を有し、端子Δに
入来した信号を端子P+ 、P2に逆相で分配出力し、
端子Σに入来した信号を端子P+ 、P2に同相で分配
出力し、端子P+ 、P2に逆相で入来した信号を端子
Δに合成出力し、端子P + eP2に同相で入来した
信号を端IΣに合成出力する、入力側及び出力側に夫々
設けられた4端子回路と、入力側4端子回路の端子P+
 、P2と出力側4端子回路の端子P+ 、P2との間
に夫々接続された単位増幅器と、入力側4端子回路の端
子Σと出力側4端子回路の端子Δとの間に接続された信
号帰還回路とを設けた構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、マイクロ波入力信号を分配して夫々を単位増
幅器で増幅し、これらを合成して取出すマイクロ波電力
増幅器に関する。
近年、マイクロ波帯における高出力増幅器のソリッドス
テート化が要求されており、このため、入力信号分配路
に単位増幅器を夫々設けて増幅してこれらを電力合成す
る必要を生じ、高効率に電力合成することが重要となる
〔従来の技術〕
第6図は従来の電力合成回路の各側(2合成)のブロッ
ク図を示す。同図(A)は3 (E 90 ”方向性結
合器(ラングカプラ)を使用した例で、入力信号を方向
性結合器1で0°位相及び90”位相の信号に分配し、
夫々単位増幅器2.3で増幅した後方向性結合器4で合
成して出力を得る。このものは、入力信号が単位増幅器
2,3で反射された場合、反射成分は全て終端で吸収さ
れるので、その分だけリターンロスを少なくできる。
一方、同図(B)はウィルキンソン型パワーディバイダ
を使用した例で、入力信号をウィルキンソン型パワーデ
ィバイダ5で2つの0°位相の信号に分配し、夫々単位
増幅器6,7で増幅した侵つィルキンソン型パワーディ
バイダ8で合成して出力を得る。このものは、リターン
ロスを改善できない。
第6図において、単位増幅器2,3,6.7の単体の出
力電力をPo、電力分配器及び合成器(方向性結合器1
,4.ウィルキンソン型パワーデイバイダ5,8)の1
通過当りの損失をLlとすると、出力電圧は第3図に示
す如く、単体の場合はP。、2合成の場合は2Po  
L+ 、4合成の場合は4Po−2L+ となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
第6図に示す如く、マイクロ波の電力増幅には入力信号
を複数の分配器を用いて電力分配して夫々増幅し、その
後また複数の合成器を用いて電力合成する必要がある。
このため、電力分配器及び合成器において損失が多くな
り、単位増幅器2゜3.6.7の単体の利得をGoとす
ると、利1gは第3図に示す如く、単体の場合はGo、
2合成の場合はGo  2L1,4合成の場合はGo−
41+ となり、このように、電力増幅の総合利得はこ
の分配及び合成の際の損失分だけ低くなる問題点があっ
た。又、これをなくして所定の利得を得るためにはこの
損失分を補う増幅器を新たに必要とする問題点があった
。なお、4合成以上の多段合成とする場合は第6図に示
す回路を入力端に対して並列に多段接続するが、第3図
からもわかるように、合成段数が多くなる程損失が多く
なり、効率が悪くなる。
本発明は、十分な利得を以て電力増幅して高効率化を図
り得るマイクロ波増幅器を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明の原理図を示す。同図中、101は入力
側4端子回路、102は出力側4端子回路で、夫々P+
 、P2 、Δ、Σの4つの端子を有し、端子Δに入来
した信号を端子P+ 、P2に逆相で分配出力し、端子
Σに入来した信号を端子P+ 、P2に同相で分配出力
し、端子PP2に逆相で入来した信号を端TΔに合成出
力し、端子P+ 、P2に同相で入来した信号を端子Σ
に合成出力する。121,122は単位増幅器で、入力
側4端子回路101の端子P+ 、P2と出力側4端子
回路102の端子P+ 、P2との間に夫々接続されて
いる。11は信号帰還回路で、入力側4端子回路101
の端子Σ(Δ)と出力側4端子回路102の端子Δ(Σ
)との間に接続されている。
〔作用〕
入力側4端子回路101の端子Δ(Σ)を入力端子、出
力側4端子回路102の端子Σ(Δ)を出力端子とし、
入力側4端子回路101の端子Δ〈Σ)に入来した信号
をその端子PI(P2)。
P2  (PI )に逆相(同相)で分配出力し、夫々
w位増幅器121.122で増幅して出力側4端子回路
102の端子P2  (PI )、 PI  (P2 
)に逆相(同相)で入力してその端子Δ(Σ)に合成出
力し、信号帰還回路11を介して入力側4端子回路10
1の端子Σ(Δ)に入力してその端子PI  (P2 
)、 P2  (PI )に同相〈逆相)で分配出力し
、再び夫々生位増幅器121.122で増幅して出力側
4端子回路102の端子P2(P+ )、PI  (P
2 )に同相(逆相)で入力してその端子Σ(Δ)に合
成出力する。
入力信号は入力側4端子回路101を経て単位増幅器1
21,122で増幅され、出力側4@子0路102から
信号帰還回路11を経て再び単位増幅器121,122
で増幅され、出力側4端子回路102を経て出力される
。即ち、入力信号はψ位増幅器121.122を夫々2
度通過するので、単位増幅器の単体の利得を00とする
と、利得は略2 G oとなり、単位増幅器を1度通過
するだけの従来例に比して2倍の利得を得ることができ
る。
〔実施例〕
第2図は本発明になる?イクロ波増幅器の一実施例(2
合成)のブロック図を示す。同図中、101.102は
位相反転器で、例えば本出願人が先に平成元年1月19
日付の特許願(発明の名称「位相反転器」)で提案した
位相反転器を用い、これらは信号帰還回路としての伝送
線路11で接続されている。121,122は特性の等
しい単位増幅器で、入力整合回路、FET、出力整合回
路にて構成されており、単位増幅器121は位相反転器
101の端子P1と位相反転器102の端子P2との間
に設けられており、単位増幅器122は位相反転器10
1の端子P2と位相反転器102の端子P1との間に設
けられている。単位増幅器121,122は特性(利得
、及び、通過する信号の位相変化量)が異なると発振を
起す可能性があるので、特性の等しいものを用いる必要
がある。
なお、信号帰還用伝送線路11に代えて位相調整回路及
び/または帯域通過フィルターを使用することにより発
振の可能性を低減できる。
位相反転器101についてみるに、131゜132.1
33.134はII山歯状組合わされた伝送線路部で、
プリント基板上に形成されており、これらをリング状に
組合わせることによってラングカブラ形(多導体結合器
の一種)の方向性結合器を4個接続した構成の方向性結
合器とする。、同図中、白丸印は開放端、黒丸印は接地
端を示す。
前記方向性結合器は第4図に示す如く、端子141 (
カップルボート)、142  (メインボート)をとも
に開放端とする開放型、及び、端子14+ 、142を
ともに接地端とする接地型があり、開放型のものは端子
143 (インプットボート)、144  (アイソレ
ートボート)間の位相差が中心周波数f、において+9
0’ となり、接地型のものは端子143.144間の
位相差が中心周波数foにおいて一90°となる。なお
、15はジャンプワイヤで、所定端子どうしを他の端子
をジャンプして接続している。第4図に示す方向性結合
器そのものは従来公知のものである。
第2図に示す位相反転器101.102において、端子
Δ、P+間を開放型、端子P1,Σ間、端子Σ、P2間
、端子P2.Δ間を接地型にて構成する。このように構
成すると、端子Δに入来した信号は端子P+ 、P2に
180°位相差の異なった信号として取出され、端子Σ
に入来した信号は端子P+ 、P2に同相で出力され、
又、端子P1,P2に同相で入来した信号は端子Σに合
成されて出力され、端子P+ 、P2に逆相で入来した
信号は端子Δに合成されて出力される。これらを表にし
てまとめると、 となる。
ここで、位相反転器101の端子Δに入来した信号は端
子P+ 、P2に逆相で分配され、夫々単位増幅器12
1,122にて増幅され、逆相のままで夫々位相反転器
102の端子P2 、P+に入力されてここで合成され
て端子Δより取出される。
この合成出力は信号帰還用伝送線路11を介して位相反
転器101の端子Σに入力され、端子P1,P2より同
相で分配されて取出される。この出力は再び単位#!!
@器121,122にて増幅され、同相のままで位相反
転器102の端子P2 、P+に入力されてここで合成
されて端子Σより取出される。
このように、第2図に矢印で示した如く、入力信号は単
位増幅器121,122を夫々2度通過するので、利得
は、単位増幅器を1度しか通過しない第6図に示す従来
例の2倍にできる。この場合、単位増幅器121,12
2の単体の利得をGo、位相反転器101 、102 
 (電力分配器及び合成器)の1通過当りの損失を[0
とすると、2合成での総合利得は2Go  4Loとな
り、第3図に示す如く、従来例の2合成の場合の利得G
o  2L+よりも略2倍大きくとれる。・一方、単位
増幅器121、12zの単体の出力電力をPoとすると
、2合成での総合出力電力は2PO2Loとなり、これ
は従来例のものと略同じである。
このように、本発明によれば、利得及び出力電力を共に
略2倍にすることができ、高効率化を図ることができる
なお、第2図に示す位相反転器101 、102の端子
は図示の実施例に限定されるものではなく、同図に()
で示した端子でもよい。その場合は、位相反転器101
の端子(Σ)に入来した信号はその端子(P2 )、 
 (PI )に同相で分配され、単位増幅器121、1
2zで増幅されて位相反転器102の端子(P+ )、
(P2 )を経てその端子(Σ)に同相で出力され、伝
送線路11を経て位相反転器101の端子(Δ)からそ
の端子(P2 )、  (PI )に逆相で分配出力さ
れ、再び単位増幅器121、12zで増幅されて位相反
転器102の端子(P+ )、(P2 )を経てその端
子(Δ)に逆相で出力される。
第5図は本発明の他の実施例〈4合成)のブロック図を
示す。このものは、第2図に示す2合成の回路全体を1
つの単位増幅器としてこれを2つ組合わせたものである
。第5図において、位相反転器1013,10□、単位
増幅器121a、122.。
信号帰還用伝送線路11aにて一方の単位増幅器A1が
構成され、一方、位相反転器101.。
102b、単位増幅器1216−122b、信号帰還用
伝送線路11bにて他方の単位増幅器A2が構成され、
この2つの単位増幅器A + + A z +及び、位
相反転器10,102C,信号帰還用伝送線路C 11Cにて全体が構成される。
このように、本実施例のものは、第2図に示す増幅器が
2つ組合わされた構成であるので、総合利得は4Go 
 12Loとなり、第3図に示す如く、従来例の4合成
の場合の利得Go  4L+よりも略4倍大きくとれる
。一方、出力電力は4Po−4Loとなり、これは従来
例のものと略同じである。
なお、本発明は、位相反転器としては上記各実施例に示
すようなラングカプラ形の方向性結合器を4個接続した
構成のものに、限定さ粍るものではなく、例えば、前述
の特許願の第10図、第2図等に示されるリング状に構
成された位相反転器亡、又は、マジックT等でもよく、
つまり、4端子のもので、第2図において説明したよう
な信号伝達が行なわれる回路であればよい。
又、単位増幅器として、上記各実施例はFET1つを用
いたシングルエンド増幅器であるが、第6図(A)、(
B)に示す増幅器そのものを用いてもよい。特に、第6
図(A)のものを用いれば、前述したようにリターンロ
スを少なくできる効果がある。又、単位増幅器にプッシ
ュプル増幅器を適用してもよい。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明によれば、利得及び出力電力
を夫々合成数倍されるので、従来例に比して^効率化を
図ることができる。又、利得が低下する分だけ増幅器を
新たに必要としていた従来例と異なり、利得の低下がな
いだけ新たな増幅器を必要とせず、小形化も図ることか
できる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明の原即図、 第2図は本発明の・一実施例のブロック図、第3図は本
発明及び従来の夫々の利得及び出力電力を比較するため
の図、 第4図は方向性結合器の平面図、 第5図は本発明の他の実施例のブロック図、第6図は従
来の各個のブロック図である。 102、、10.、、102oは位相反転器、11、は
信号帰還回路、 11a、11b、11cは信号帰還用伝送線路、121
 、122.12 .122..1211.。 a 122bは単位増幅器、 131〜134は伝送線路部、 P+ * P2 *Δ、Σは端子 を示す。 特許出願人 富 士 通 株式会社 図において、 101 、102.101..102a、101b。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 P_1,P_2,Δ,Σの4つの端子を有し、端子Δに
    入来した信号を端子P_1,P_2に逆相で分配出力し
    、端子Σに入来した信号を端子P_1,P_2に周相で
    分配出力し、端子P_1,P_2に逆相で入来した信号
    を端子Δに合成出力し、端子P_1,P_2に同相で入
    来した信号を端子Σに合成出力する、入力側及び出力側
    に夫々設けられた4端子回路(10_1)(10_2)
    と、 該入力側4端子回路(10_1)の端子P_1,P_2
    と該出力側4端子回路(10_2)の端子P_1,P_
    2との間に夫々接続された単位増幅器(12_1)(1
    2_2)と、 上記入力側4端子回路(10_1)の端子Σ(Δ)と上
    記出力側4端子回路(10_2)の端子Δ(Σ)との間
    に接続された信号帰還回路(11)とを設けてなり、 上記入力側4端子回路(10_1)の端子Δ(Σ)を入
    力端子、上記出力側4端子回路(10_2)の端子Σ(
    Δ)を出力端子としたことを特徴とするマイクロ波増幅
    器。
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