JPH04220807A - 電界効果トランジスタを有するリミッタ回路 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電界効果トランジスタを
有するリミッタ回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】いくつかのアクティブマイクロ波システ
ムにおいては、入力に印加される電力とは無関係に一定
の出力を供給する機能を有するリミッタ回路を使用する
必要がある。今日、通常ではこの種の回路は、圧縮点（
ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｐｏｉｎｔ）　を超えた飽和
状態で使用される電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）によ
って構成される。

【０００３】さらに、いくつかの特定の適用例において
は、入力信号の変動にもかかわらずリミッタ回路から供
給される信号の位相を一定に保つことが適切である。し
かしながら、経験によれば、ある種の電界効果トランジ
スタを使用することによってこの要求を満足させられる
こともあるが、他の種類の電界効果トランジスタは数倍
の位相変動を克服するのに適していないことが分かって
いる。

【０００４】初期の考えは、挿入位相の変動、即ちリミ
ッタ回路の入力に与えられる電力の関数としてのリミッ
タ回路の出力信号位相に対する入力信号位相の比の変動
、に関して優れた性能を有する電界効果トランジスタを
使用してリミッタ回路を構成するというものであった。

【０００５】電界効果トランジスタを用いたリミッタ回
路で見られる挿入位相の変動の大部分は、この種のトラ
ンジスタが圧縮領域（飽和領域）、即ち増加する入力に
対して出力がもはや変化しない領域、で使用されるとき
にこれらのトランジスタによってもたらされる位相変移
に基づくものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従って本発明の目的は
、電界効果トランジスタを使用し、かつ飽和状態で作動
する電界効果トランジスタによってもたらされる挿入位
相変化を最小にすることが可能なリミッタ回路を提供す
ることにある。

【０００７】この課題について公表された研究は現在の
ところ極めて少ない。

【０００８】唯一の論文はセルジュ・ベルトラン（Ｓｅ
ｒｇｅ　Ｂｅｒｔｒａｎｄ）による「位相変移のないＦ
ＥＴリミッタ増幅器、７．９ＧＨｚから８．４ＧＨｚの
帯域への適用」と題するもので、１９８７年６月にニ−
スで開催された「全国マイクロ波シンポジウム」の１４
６〜１４７頁に掲載されている。この論文は、入力電力
の及びその出力に現れるインピ−ダンスの関数である電
界効果トランジスタの位相変動について記載しており、
最適化された位相変移を有しかつ電界効果トランジスタ
によるリミッタ回路の実現可能性について説明している
。この論文はまた、カスケ−ド接続に適したモジュ−ル
や、８．１ＧＨｚから８．３ＧＨｚの帯域での２１ｄＢ
のダイナミックレンジにわたって２°未満の位相変移を
有するリミッタ回路をも開示している。

【０００９】この論文は、従って、挿入位相変動に関し
て優れた性能（Ｐｅ＝−∞からＰｅ＝Ｐｅ１ｄＢ＋１０
ｄＢｍまで変動する入力について２°未満）を有するＧ
ａＡｓ電界効果トランジスタを用いてリミッタ回路を作
成することを開示している。この論文は、上述の結果を
得るための回路技術等については開示しておらず、最小
の挿入位相変動を有するトランジスタを選択すべくこれ
らトランジスタを前もって仕分けする方法についてのみ
開示している。このようにして選択されたトランジスタ
は、次に、リミッタ回路を形成するのに用いられる。

【００１０】これに対して本発明は、当然のこととして
、リミッタ機能を実行するために使用される電界効果ト
ランジスタの挿入位相変動を制限することを可能とする
ものであり、従って上述の従来の仕分け技術を省略する
ことが可能となる。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、バイア
ス回路が一方はゲ−ト用、他方はドレ−ン用である２つ
の定電圧供給源によって構成された電界効果トランジス
タを有するリミッタ回路が提供される。抵抗性負荷が上
述のトランジスタのゲ−ト用供給源と直列に接続されて
いる。この負荷はトランジスタの入力キャパシタンスを
一定に保ちこのトランジスタによって生じる位相変動を
制限するためのものである。さらにこの負荷は、Ｚがマ
イクロメ−トルで表されたトランジスタのゲ−ト幅、Ｒ
ｏが２０Ω、Ｒｇがオ−ムで表された場合に、Ｒｇ≒Ｒ
ｏ×４００／Ｚのごとき低抵抗値の抵抗から構成されて
いる。

【００１２】従ってこの負荷により、ゲ−トへの逆バイ
アスは増大せしめられ、順方向にバイアスされたゲ−ト
によって引き起こされるキャパシタンスの増加を補償す
るように入力キャパシタンスを減少せしめる。その結果
、リミッタ回路の挿入位相の変動は５０％減らされる。

【００１３】より好ましくは、この簡単な技術はモノリ
シック又はハイブリッド回路技術を用いて実施される。

【００１４】好ましい実施態様では、抵抗性負荷はＲｇ
≒Ｒｏ×４００／Ｚのごとき低抵抗値の抵抗から構成さ
れる。Ｚはマイクロメ−トルで表されたトランジスタの
ゲ−ト幅であり、Ｒｏは２０Ωの抵抗である。さらに特
定的には、この負荷は１００Ω未満である。

【００１５】ＧａＡｓ形電界効果トランジスタを用いる
ときは、この負荷は１０Ωから３０Ωの範囲内にある。

【００１６】

【実施例】以下添付図面を参照して本発明の一実施例を
説明する。

【００１７】図３の曲線ＩＩに入力電力Ｐｅの関数とし
て示されるように、厳格な圧縮状態（飽和状態）におけ
る電界効果トランジスタによりもたらされる入出力位相
変動△φは、主として１周期のほんの少しの時間にわた
って順方向にバイアスされるゲ−トによって引き起こさ
れる入力キャパシタンスの変動に基づくものであること
が実験面、理論面の両面から示されている。

【００１８】一般に、電界効果トランジスタを用いたバ
イアス回路は、特に宇宙用のものは、固定のドレ−ン電
圧をゲ−ト電圧に作用させることによってドレ−ン電流
を一定に保つフィ−ドバック回路を含んでいる。しかし
ながらこの種の回路を設けることは、前述した効果を悪
化させるのでリミッタ回路では避けるべきである。ゲ−
トキャパシタンスは印加されるゲ−ト電圧の直接的な関
数である。

【００１９】これに対して本発明の回路では、バイアス
回路が２つの定電圧供給源、即ちゲ−トに対してはＶｇ
ｓ、ドレ−ンに対してはＶｄｓという供給源を含んでい
る。ゲ−トに対する逆バイアスが増加すると入力キャパ
シタンスの減少が生じるので、本発明の回路では、順方
向にバイアスされたゲ−トによって引き起こされるキャ
パシタンスの増加を補償するようにこの逆バイアスを増
大できるようにしている。この機能を達成するために本
発明の回路は、電界効果トランジスタ１０のゲ−トバイ
アス回路内に直列接続された抵抗Ｒｇを含んでいる。

【００２０】従って図１に示す本発明のリミッタ回路は
、電界効果トランジスタ１０と、１つはゲ−トＶｇｓ用
、１つはドレ−ンＶｄｓ用という２つの供給源と、Ｖｇ
ｓに直列接続された抵抗Ｒｇと、トランジスタ１０の両
側にそれぞれ配置された２つのバイアスＴ１１及び１２
とを備えている。これらのバイアスＴは、外の回路又は
信号Ｖｅ例えばマイクロ波信号の伝搬を擾乱しないよう
に、一定の期間、トランジスタ１０がバイアスされるよ
うにするためのものである。この種のバイアスＴは、ト
ランジスタ１０の発振を防ぐことで当業者に周知であり
、ある周波数範囲例えば非常に低い周波数で作動する。

【００２１】ゲ−トに電流が印加されると、その電流の
方向に応じて生じる抵抗Ｒｇの電圧降下は、ゲ−トに印
加された逆バイアスを直ちに増大せしめ、これにより入
力キャパシタンスを一定に維持させ、その結果、トラン
ジスタ１０によって生じる位相変動を制限させる。

【００２２】図３の曲線ＩＩＩ　は、入力電力Ｐｅの関
数でありかつ電界効果トランジスタ１０によって生じる
入出力位相変動△φを示しており、Ｒｇが２０Ωであれ
ば最大位相変動は３．５°から２°に減少せしめられる
ことを示している。また、入力電力Ｐｅの関数として出
力電力変動Ｐｓをプロットした図２の曲線　Ｉに示され
ているように、抵抗Ｒｇを付加することはリミッタ回路
の出力電力特性に何ら影響を与えるものではないことが
分かる。

【００２３】Ｒｇとして選ばれる抵抗値（一般に数オ−
ム）は、臨界値でありトランジスタの特性に従うもので
ある。この抵抗値は、調整によって得られるかもしれな
いし、又はリミッタ回路について前もって非線形シュミ
レ−ションを行うことによって得られるかもしれない。 シュミレ−ションを行う場合には、トランジスタの電気
的特性の全てが決定されていなければならない。

【００２４】それにもかかわらず、抵抗Ｒｇのおよその
抵抗値は次の実験式：Ｒｇ＝Ｒｏ×４００／Ｚを用いて
定めることができる。ただし、Ｚはマイクロメ−トルで
表したトランジスタのゲ−ト幅であり、Ｒｏは２０Ωで
あり、Ｒｇはオ−ム（Ω）で表される。

【００２５】抵抗Ｒｇの選択された抵抗値がかなり重要
であることを強調するべきである。この値は本発明の回
路が適正に機能するかどうかを決定する。電界効果トラ
ンジスを含む多数の回路がゲ−トバイアス回路内に直列
抵抗を用いているが、この抵抗は一般に高い抵抗値を有
し、過電流からトランジスタを守るためのものである。 この種の抵抗は、挿入位相を最小化することに関して望
む効果を全く得ることができないのである。

【００２６】本発明の回路が適切な機能を得るための抵
抗Ｒｇの代表的な抵抗値は、１００Ω未満である。特定
的にＧａＡｓ形電界効果トランジスタについては、代表
的な抵抗値は１０Ωから３０Ωまでの範囲内にある。

【００２７】本発明のリミッタ回路は、好ましくは、約
１０ＧＨｚで行なわれる測定について次の特性値を有す
る。即ち、Ｐｅ＝−∞からＰｅ＝Ｐｅ１ｄＢ＋１２ｄＢ
ｍまでの範囲の入力電力について、挿入位相変動は２°
未満である。用いられる抵抗Ｒｇの抵抗値は１００オ−
ム未満である。

【００２８】以上の本発明の実施例は好ましい例として
示し説明したにすぎない。従ってその構成要素は本発明
の範囲を逸脱することなく等価な要素により置き換える
ことができよう。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の回路図である。

【図２】本発明の回路の動作を説明するための特性図で
ある。

【図３】本発明の回路の動作を説明するための特性図で
ある。

【符号の説明】

１０　　電界効果トランジスタ １１、１２　　バイアスＴ Ｒｇ　　抵抗 Ｖｇｓ、Ｖｄｓ　　供給源

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　バイアス回路が一方はゲ−ト用、他方
   はドレ−ン用である２つの定電圧供給源によって構成さ
   れた電界効果トランジスタを有するリミッタ回路であっ
   て、抵抗性負荷が前記トランジスタの前記ゲ−ト用供給
   源と直列に接続されており、該負荷は前記トランジスタ
   の入力キャパシタンスを一定に保ち該トランジスタによ
   って生じる位相変動を制限するためのものであり、該負
   荷は、Ｚがマイクロメ−トルで表されたトランジスタの
   ゲ−ト幅、Ｒｏが２０Ω、Ｒｇがオ−ムで表された場合
   に、Ｒｇ≒Ｒｏ×４００／Ｚのごとき低抵抗値の抵抗か
   ら構成されていることを特徴とするリミッタ回路。
2. 【請求項２】　　２つのバイアスＴを含むことを特徴と
   する請求項１に記載のリミッタ回路。
3. 【請求項３】　　前記負荷が１００Ω未満であることを
   特徴とする請求項１に記載のリミッタ回路。
4. 【請求項４】　　電界効果トランジスタがＧａＡｓ形で
   ありかつ前記負荷が１０Ωから３０Ωの範囲内にあるこ
   とを特徴とする請求項３に記載のリミッタ回路。
5. 【請求項５】　　リミッタ回路がマイクロ波回路である
   ことを特徴とする請求項１に記載のリミッタ回路。