JPH033407A - 超高周波領域で利用し得る利得調整可能な増幅器 - 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】 本発明は超高周波領域で、中間周波数（考えをまとめる
ため７０から　１４０メガヘルツとする）において、並
びに無線周波数（例えば１ギガヘルツの周辺の）又は低
周波（例えば１０メガヘルツ）において利用し得る、利
得調整可能な増幅器に係る。

受信回線網においては、情報の再生に必要な復調器は正
確に機能するため一定レベルで動作開始されなければな
らない。

逆に受信レベルは流量、受信部分の形態（交さ形式、ケ
ーブルの形式、等々）又は伝播消失の関数として数デシ
ベル変化することができる。そこで利得調節可能な増幅
器は利得の自動又は手動制御を備える必要がある。

可調整利得は伝統的に、復調器に先行する増幅回線網内
に挿入された調整可能の減衰器を用いて実行される。こ
の種の減衰器は減衰の関数としての振幅／周波数特性に
おいて一次性を保持しなければならず、さらに高入力レ
ベルについては相互変調妨害線を生じてはならない。

従来用いられている増幅チャンネルは一般に、この可変
減衰器に先行する定利得増幅器を含む。

このことは減衰器の比較的重要な雑音係数を隠蔽し、且
つ低い受信電界での低すぎるレベルを避けるために必要
であることが分かっている。

これらの古典的な装置については、入力レベルの動特性
が大きいときに問題が生じる。何故ならば同一チャンネ
ルが、低入力レベルについても高入力レベルについても
相互変調妨害線を発生することなく作動することができ
なければならないからである。

中間周波数（７０から　１４０メガヘルツ）で通常用い
られる可変減衰器の主な形式は次の通りである。

φリング形変調器 二重格子電界効果トランジスタへの接続・ＰＩＮダイオ
ードへの接続。

上記の最初の２つの形式については、飽和点が最大減衰
について最も低い状態にあり（これに対して受信レベル
は最高）、これは理想的ではない。

逆にＰＩＮダイオードの減衰器は受信レベルでは感度が
低く、しかし減衰の関数としてのそれらの振幅／周波数
特性はあまり一次性ではない。さらにそれらは大きな動
特性を得たいと望むならば実現がかなりめんどうである
。

要するに用いられる減衰器の形式に関わりなく、入力に
配置された定利得増幅器は高入力レベルについては飽和
し、低い受信レベルについてはあまりにも低すぎる利得
を持つ危険がある。

本発明は外部制御によって調整可能な利得の増幅器を提
案することによってこれらの欠点を是正することを目的
としており、この増幅器は調整可能の減衰器を使用して
おらず、かつ１つ又は数個のＭＭ　Ｉ　Ｃ（Ｍｏｎｏｌ
ｉｔｈｉｃ　ＩＪｉｃｒｏｖ＊ｗｃ　ＩｎｊｅＨｒｘｔ
ｅｄＣｉｒｃａＮ即ち超高周波モノリシック集積回路）
増幅器を使用することによって容易に集積化が可能であ
る。問題になるのは利得調整可能の増幅器の種類であっ
て、この種の増幅器は良く知られた電圧−電流逆反応原
理（入力電圧から出力電流につり合う電圧を差引く）を
利用している。本増幅器は少なくとも１つのＭＭＩＣ増
幅器を含む少なくとも１段の増幅段より成り、設計者に
よりアースに接続するために提案されたその端子が、一
方では増幅すべき交流信号の通過に逆ってＭＭＩＣ増幅
モジュールのバイアス回路を閉じる少なくとも１つの衝
撃自己誘導によってアースされており、他方では外部か
ら調節可能な値のインピーダンスが従続する分離容量に
よってアースされている。

場合によって、この調整可能のインピーダンスは純粋に
手動的な調整インピーダンス（レオスタットのような）
によって構成されても、あるいはそのバイアス電圧によ
ってインピーダンスが調節されるＰＩＮダイオードによ
って構成されてもよく、従ってこの利得調節の可能な増
幅器の自動利得制御が可能である。

いずれにせよ、以下に添付図面を参照して本発明の非限
定的な幾つかの具体例を説明することによって本発明が
よ（理解され、その利点及びその他の特徴も明らかとな
るであろう。

第１図を参照すれば、ＭＭＩＣ増幅器は集積回路又は「
チップ」５の形で表わされ、次の４つの接近端子を含む
。

・チップ上に一般に２及び４で示した２つの端子は、図
示の通りアースされていなければならない。

・一般に１で示した入力端子は、結合容量６を介して増
幅するための交流信号（無線周波数ほか）受信端子７と
接続されるようになっている。

・一般に３で示した出力端子は、結合容量８を介して交
流出力端子９に接続されることができ、さらにバイアス
抵抗１１及び衝撃自己誘導１０　（周波数に応じて任意
）を介して１２において印加される直流バイアス＋Ｖｃ
を受取る。

次に第２図を参照すれば、この同じＭＭＩＣ増幅器５は
、電圧−電流形の調節可能な逆反応をつくり出すため（
入力電圧から出力電流につり合う電圧を差引（）、様々
な方法で使用される。

実際に、もし入力回路（端子ｌの上流側）及び端子３上
の出力（又はバイアス）回路が変化しないままであれば
、反対に端子２及び４は設計者の定める通り直接にアー
スされない。端子４は衝撃自己誘導１３を横切ってアー
スと結合し、この自己誘導はチップ５の直流バイアス回
路の接続を可能にしながら、増幅すべき交流電圧に対し
て準無限インピーダンスを形成し、他方では端子２は、
例えばレオスタットとして取付けられた電位差計によっ
て構成される可変抵抗器１５が従続する直流電流の停止
容量１４を通ってアースに接続される。

抵抗１５の値を手動的に調整することによって、増幅器
５上の逆反応度が調節され、こうしてその利得が修正さ
れ、同時に広範囲の無飽和作動を実現する電圧−電流逆
反応の利点を保持することができる。

第２図では、可変抵抗１５は本発明方法の概括の理解の
ため図示されている。この種の抵抗は実施的には低周波
数（例えばおよそ１０メガヘルツの周辺の）用としての
み考えられていることが明らかである。

さらに高い周波数のためには、この可変抵抗１５を第３
図に参照番号１６で示したようなＰＩＮダイオードに代
替することが有利である。このＰＩＮダイオード１６の
抵抗は端子４０に印加される電圧Ｖを変化させることに
よって可変にされ、さらに抵抗１７を介してこれにバイ
アスをかける。この方法はより高い周波数（中間周波数
、さらに最小限度の注意を払うならば無線周波数であっ
てもよい）で作動するばかりでな（、補助端子４０に印
加された制御電圧Ｖの働きによってこの増幅器の利得の
自動制御をも可能にするという利点を示す。

この可調整増幅器の一実施例を第４図に示す。

ここで問題なのは２段増幅器であって、これはかなり重
要な動特性（約３０デシベルの周辺の）を可能にする。

またこれらの２段増幅器は、直流式に給電されるから電
力消費を切りつめることができる。

第４図の増幅器は符号１８及び１９で示す２つのＭＭＩ
Ｃ増幅器を含み、入力及び出力端子のそれぞれ７及び９
間に縦続接続される。第２ＭＭＩＣ１９の出力端子３は
前述のように結合容量８を介して出力端子９と結盲囁に
さらに衝撃自己誘導１０（容量２０によってアースに減
結合された）及びバイアス抵抗１１を介して供給端子に
（直流電圧子Ｖｃを受取る）と結合される。

この増幅器１９の端子４は衝撃自己誘導２１及び３３（
これもまた容量２２によってアースに減結合されている
）を介して第１ＭＭＩＣ１８の出力端子３に接続され、
他方では第１ＭＭＩＣの端子４は衝撃自己誘導２３によ
ってアースされ、これによって２つのＭＭＩＣ１９及び
１８の直列バイアス回路をループ接続する。

別の観点からすれば、ＭＭＩＣｌＢの出力３は結合容量
２４を介してＭＭＩＣ１９の入力１に接続される。

第３図の増幅器の場合のように、ＭＭＩＣ増幅器１８及
び１ｇの端子２はそれぞれ結合容量２５及び２６及びＰ
ＩＮダイオード２７及び２８を介してアースと結合する
。これらのＰＩＮダイオードの制御電圧Ｖは、直列衝撃
自己誘導２ｇ及び並列容量３０への共通減結合回路並び
に各バイアス抵抗３１及び３２を介して端子４Ｇに印加
される。

先述の通り、制御電圧ＶはＰＩＮダイオード２７及び２
８の抵抗を調節し、従ってこの２段増幅器の総利得を調
節する。この接続方法は２つの１３ｄＢのＭＭＩＣ増幅
器によって実現され、利得の関数として振幅／周波数応
答として一次性のおよそ３０ｄｌｌ（＋　１ａｄｎから
一１２ｄＢ）の動特性を保証し、さらに飽和現象なしに
最小利得について＋ＳｄＢｍの入力レベルを可能にする
。

本発明装置は７０から　１４０メガヘルツの間の中間周
波数の受信チャネル内のマイクロ波中継回線又は地上局
で使用することができる。同様に超高周波導入規則を守
るという条件で、例えば１ギガヘルツの無線周波チャン
ネルで使用することもできる。この場合、ＭＭＩＣモノ
リシック回路へのＰＩＮダイオードの集積化が強く推奨
される。こうして１段又は数段の、端子の１つに制御電
圧Ｖを印加することによって利得調整可能のＭＭＩＣモ
ノリシック増幅器が得られる。

勿論、本発明は以上説明した実施例に限定されず、例え
ば各使用ＭＭＩＣ増幅器の端子２及び４を１つにまとめ
ることによって他の等偏形式で実現することができる。

本発明は利得が自動又は手ツク増幅器の実現にその最も
有利な適用を適用を見出す。第４図は２段増幅器の実施
例を示すが、好ましくは第４図の増幅器の場合と同様に
直列に給電される２段以上の増幅器を含むことも勿論可
能であろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のＭＭＩＣ増幅器の接続図、第２図は手動
調整で単段形増幅器である本発明調整可能増幅器の接続
図、第３図は外部電圧によって自動調整が可能な第２図
の増幅器の変形例の接続図、及び第４図は２段増幅形可
調整増幅器の実行図である。 ２．４・・・・・・端子、　　５・・・・・・モノリシ
ックマイクロ波集積回路増幅器モジュール、１３・・・
・・・衝撃自己インダクタンス、１５．ｌＩｉ・・・・
・・可変インピーダンス、■・・・・・・外部バイアス
電圧。 動制御される端子４０をもつ集積化されたモノリシ４１
−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）超高周波領域で利用し得る利得調整可能な増幅器
   であって、少なくとも１つのＭＭＩＣ増幅器を含む少な
   くとも１段の増幅器より成り、設計者により普通はアー
   スに接続するために提案されるその端子が、一方では増
   幅すべき交流信号の通過に逆らってＭＭＩＣモジュール
   のバイアス回路を閉じる少なくとも１つの衝撃自己誘導
   によってアースされており、他方では外部から調節可能
   な値のインピーダンスが従続する分離容量によってアー
   スされていることを特徴とする増幅器。
2. （２）設計者によって各々をアースするために提案され
   る２つの分離された端子を含む少なくとも１つのＭＭＩ
   Ｃを利用しており、これらの端子の一方が前記衝撃自己
   誘導によってアースされ、他方が前記調節可能のインピ
   ーダンスが従続する前記分離容量によってアースされて
   いることを特徴とする請求項１に記載の利得調整可能な
   増幅器。
3. （３）調節可能なインピーダンスがＰＩＮダイオードで
   あって、そのインピーダンスが外部バイアス電圧の適用
   によって調節可能にされることを特徴とする請求項１に
   記載の利得調整可能な増幅器。
4. （４）１つ又は数個のＭＭＩＣモジュールのモノリシッ
   ク回路上に、外部電圧による利得制御端子と共に集積化
   されるようにして実現されることを特徴とする請求項３
   に記載の利得調整可能な増幅器。
5. （５）少なくとも２段の縦続接続された増幅器を含んで
   おり、増幅器各々が調節可能のインピーダンスに先述の
   ように結合したＭＭＩＣモジュールを含むこと、またこ
   れらのモジュールのすべてが、第１段の出力端子に結合
   された第２段のＭＭＩＣモジュールの自己誘導と接地回
   路とを含んで直列に給電され、且つ後続段がある場合に
   は以下同様の順序で継続されることを特徴とする請求項
   １から４のいずれか一項に記載の利得調整可能な増幅器
   。