JPH0738339A

JPH0738339A - 増幅装置

Info

Publication number: JPH0738339A
Application number: JP5175770A
Authority: JP
Inventors: Fumiichirou Abe; 文一朗安部; Kiyohiro Shibata; 清裕柴田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1993-07-16
Filing date: 1993-07-16
Publication date: 1995-02-07

Abstract

(57)【要約】【目的】複数の増幅器を縦続接続した構成で、利得の
温度変動幅が小さく、また小型で安価な増幅装置を提供
すること。【構成】それぞれが半導体増幅素子を用いて構成され
る複数個の増幅器１１を縦続接続した増幅装置１０にお
いて、１個または複数個の前記半導体増幅素子をピンチ
・オフ状態の近傍で動作させ、かつ、その動作電流を変
化させ利得制御を行なう。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波帯やミリ波
帯に使用される増幅装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波など高い周波数で使用
される増幅装置は、複数個の増幅器を例えば縦続接続し
て構成される。そして、縦続接続される増幅器には、ガ
リウムひ素電界効果トランジスタ（以下ＦＥＴという）
やシリコントランジスタ等の半導体増幅素子が用いられ
る。

【０００３】ここで、従来の増幅装置について図２を参
照して説明する。

【０００４】ＩＮは入力端子で、入力端子ＩＮに増幅装
置２０が接続される。なお、増幅装置２０は縦続接続さ
れた複数個の増幅器２１から構成されている。また、増
幅装置２０で増幅された信号は、出力端子ＯＵＴから出
力される。

【０００５】なお、増幅装置２０を構成する増幅器２１
は、例えば図３のように構成される。

【０００６】図３で、３１はテフロングラス製の電気回
路基板である。電気回路基板３１の表面には、入力整合
パターン３２や出力整合パターン３３がマイクロストリ
ップ導体で形成される。また、電気回路基板３１を貫通
するスルーホール３４が電気回路基板３１に形成され、
スルーホール３４の内側面や周囲に接地パターン３５が
設けられる。なお、接地パターン３５は、電気回路基板
３１の裏面に形成された接地用導体３６と電気的に接続
される。

【０００７】そして、ガリウムひ素ＦＥＴ３７のソース
端子Ｓが接地パターン３５に、また、ゲート端子Ｇやド
レイン端子Ｄが入力整合パターン３２や出力整合パター
ン３３に，点線矢印Ｙのように接続され半田付けなどで
固定される。また、ガリウムひ素ＦＥＴ３７の端子に
は、その直流動作点を決めるバイアス電圧がバイアス回
路（図示せず）から加えられる。なお、端子に加えられ
るバイアス電圧の大きさは、増幅器の使用目的、例えば
低雑音用か、あるいは高利得用か、高出力用かなどに応
じて決められる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図２のよう
に増幅装置２０が、複数個の増幅器２１を縦続接続して
構成される場合、増幅装置２０全体の利得の温度依存性
は、１つの増幅器２１の利得の温度依存性を縦続接続さ
れている個数倍したものになる。なお、増幅器２１の利
得の温度依存性はそこに用いられる半導体増幅素子、例
えばガリウムひ素ＦＥＴの利得の温度依存性によってほ
ぼ決まる。

【０００９】なお、ガリウムひ素ＦＥＴの利得の温度依
存性は、一般に−0.015dB/℃となっている。したがっ
て、４個の増幅器２１を縦続接続した場合、増幅装置２
０全体では利得の温度依存性は−0.06dB/ ℃となる。そ
して、増幅装置２０の動作温度範囲が例えば−30〜+ 70
℃であるとすると、利得の温度変動幅は6 dB［0.06dB/
℃＊（70℃−（−30℃））］とかなり大きな値になる。

【００１０】上記したような温度による利得の変動幅を
小さくするために、増幅装置の中に可変減衰器を組み込
む方法が提案されている。

【００１１】図４に示すように、縦続接続される増幅器
２１の間に可変減衰器４０を接続する構成である。な
お、図４では、図２と同一部分には同一符号を付し、重
複する説明は省略する。

【００１２】可変減衰器４０は、通常、PIN ダイオード
を用いて構成される。そして、各増幅器２１の温度によ
る利得の変動を打ち消すように、可変減衰器４０の減衰
量を制御回路４１で制御する。例えば、高温時（70℃）
には減衰量を小さくし、また、低温時（−30℃）には減
衰量を大きくし、温度変化による利得の変動幅（約6d
B）が全体に小さくなるようにしている。

【００１３】しかし、図４の構成では、可変減衰器４０
を接続するため、可変減衰器４０自体による損失や、可
変減衰器４０に室温で設定される減衰量分の損失が発生
する。可変減衰器４０に損失が発生すると、その損失を
補うために例えば増幅器２１を増やしたりして利得を上
げなければならず、その分、増幅装置全体の形状が大き
くなる。また価格も高くなる。なお、使用周波数が高く
なると増幅器は利得が低下する特性がある。したがっ
て、可変減衰器部４０の損失を補うに必要な増幅器は、
周波数が高いほど多くなる。

【００１４】本発明は、上記した欠点を解決するもの
で、複数の増幅器を縦続接続した構成で、利得の温度変
動幅が小さく、また小型で安価な増幅装置を提供するこ
とを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、それぞれが半
導体増幅素子を用いて構成される複数個の増幅器を縦続
接続した増幅装置において、１個または複数個の前記半
導体増幅素子をピンチ・オフ状態の近傍で動作させ、か
つ、その動作電流を変化させ利得制御を行なっている。

【００１６】

【作用】上記の構成によれば、増幅装置の利得変動を補
償するために、縦続接続される増幅器の１個または複数
個の半導体増幅素子をピンチ・オフ状態の近傍で動作さ
せ、そして、その動作電流を変化させ利得制御を行なっ
ている。これまでは、増幅装置の利得変動の補償に可変
減衰器が用いられている。これに対し、ピンチ・オフ状
態の近傍で動作する半導体増幅素子を用いて利得変動を
補償することにより損失を少なくできる。また、損失が
少ないため、損失補償用の増幅器も必要でなく、その
分、小形にもなる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の一実施例について図１を参照
して説明する。

【００１８】ＩＮは入力端子で、入力端子ＩＮに増幅装
置１０が接続される。増幅装置１０は、例えば４個の増
幅器１１が縦続接続され、そして、増幅器１１の間に例
えば１個の利得補償増幅器１２が接続されている。ま
た、利得補償増幅器１２は、その直流動作点を決める直
流バイアスが制御回路１３で制御できるようになってい
る。なお、増幅装置１０で増幅された信号は出力端子Ｏ
ＵＴから出力される。

【００１９】また、増幅装置１０を構成する増幅器１１
や利得補償増幅器１２は、例えばガリウムひ素ＦＥＴや
シリコントランジスタ等の半導体増幅素子を用い、図３
で説明したと同様の方法で構成される。そして、利得補
償増幅器１２は例えば室温でピンチ・オフ近傍で動作す
るように設定される。利得補償増幅器１２を例えばガリ
ウムひ素ＦＥＴで構成した場合、ピンチ・オフ近傍で動
作させるときは、例えばゲート・バイアス電圧を負電圧
に深く加え、ドレイン電流が流れないようにする。この
とき、利得補償増幅器１２の利得は、ドレイン電流が通
常の大きさで流れている状態に比べ非常に小さくなる。

【００２０】ところで、複数の増幅器を縦続接続して増
幅装置を構成した場合、その利得の温度依存性は、先に
説明したように１つの増幅器の利得の温度依存性を縦続
接続された個数倍したものとなる。増幅器を４段に縦続
接続した場合、例えば−30〜＋70℃の温度範囲で利得の
変動幅は6 dBになる。また、利得補償増幅器を構成する
ガリウムひ素ＦＥＴをピンチ・オフ状態の近傍で動作さ
せているので、その利得をドレイン電流の増減で大きく
変化できる。例えばゲート電圧を零に近づけドレイン電
流を大きくすれば利得が増大する。

【００２１】このような利得補償増幅器の性質を利用
し、温度が高くなるにつれて利得を増大させ、また、温
度が低くなるにしたがって利得が減少するように制御す
る。そして、温度変化による増幅装置全体の利得の変動
を打ち消すようにする。例えば、周囲の温度を検出し、
その温度によって利得補償増幅器１２（図１）の例えば
ゲート電圧をバイアス制御回路１３で制御し、利得補償
増幅器１２の動作電流であるドレイン電流を制御する。
このとき、例えば−30〜+ 70℃の温度範囲で利得が約6
dB変化するようにし、増幅装置１０全体の温度による利
得の変動幅が小さくなるようにする。

【００２２】なお、利得補償増幅器がピンチ・オフ状態
の近傍で動作するとき、通常、0 dB以上の利得を持って
いる。しかし、ガリウムひ素ＦＥＴ等の性能やバイアス
点の設定によっては、0 dB以下の利得、即ち損失になる
ことがある。しかし、このような損失は、可変減衰器を
用いた場合に比べれば十分小さい。したがって、利得補
償増幅器による損失を補うために増幅器の個数を増やす
ような必要はない。このため、増幅装置全体の形状が大
きくなったり、また価格が高くなるようなこともない。
また、利得補償増幅器は、他の増幅器と構成が同じであ
るので、可変減衰器を設ける場合のように特別な構造も
必要としない。この点からも安価な増幅装置が実現でき
る。

【００２３】なお、上記した実施例では、１個の増幅器
をピンチ・オフ状態の近傍で動作させて利得補償増幅器
としているが、複数の増幅器の半導体増幅素子に対し、
ピンチ・オフ状態の近傍で動作するようにバイアス電圧
を加え、利得補償増幅器として動作させてもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明によれば、複数の増幅器を縦続接
続した構成において、温度による利得の変動幅が小さ
く、また、小型で安価な増幅装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す回路構成図である。

【図２】従来例を説明する回路構成図である。

【図３】従来例を説明する斜示図である。

【図４】従来例を説明する回路構成図である。

【符号の説明】

１０…増幅装置１１…増幅器１２…利得補償増幅器１３…バイアス制御回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】それぞれが半導体増幅素子を用いて構成
される複数個の増幅器を縦続接続した増幅装置におい
て、１個または複数個の前記半導体増幅素子をピンチ・
オフ状態の近傍で動作させ、かつ、その動作電流を変化
させることにより利得制御を行なうことを特徴とする増
幅装置。