JPH10270958A

JPH10270958A - 電力合成増幅器

Info

Publication number: JPH10270958A
Application number: JP9075820A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Kohama; 正彦小浜
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体増幅素子に極力均等にマイクロ波を分
配入力し効率よくマイクロ波を増幅することができ、又
過入力により半導体増幅素子を破壊したりすることのな
い優れた電力合成増幅器を得ることを目的とする。【解決手段】複数の分配器の分配比を同一とせず、複
数個の電力増幅器への入力が均一となるよう不等分配と
した。この結果、マイクロ波を均一に各電力増幅器に供
給することができ、効率の良い増幅が実現される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、特にマイクロ波
帯で使用する電力合成増幅器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１２には、例えば特願平７−１８３号
に示されている従来の電力合成増幅器の説明図が示され
ている。この図に示されているように、半導体増幅素子
１はマイクロ波信号を増幅する。又、２は入力信号を分
配する９０度ハイブリッド（分配器）２は入力信号を分
配する。又、９０度ハイブリッド（合成器）３は上記半
導体増幅素子１の出力信号を合成する。

【０００３】そして、電力合成増幅器全体は、ケース４
に収容されており、このケース４には、入力端５、出力
端６が設けられている。

【０００４】又、図１３には、上記９０度ハイブリッド
（分配器、合成器）２、３の構成を表す詳細説明図が示
されている。この図に示されているように、マイクロス
トリップ線路のブランチライン９０度ハイブリッドの構
成が採用されている。

【０００５】このブランチライン９０度ハイブリッド
は、線路幅がｗ１及びｗ２であるようなマイクロストリ
ップ線路が利用されており、入出力を変える（入力端子
と出力とを取り替えること）ことにより分配器又は合成
器として使用することができる。

【０００６】次に動作について説明する。入力端５から
入力されるマイクロ波は、９０度ハイブリッド（分配
器）２ａにより２分配される。次に２分配されたマイク
ロ波は再度、９０度ハイブリッド（分配器）２ｂ、２ｃ
に入力され、さらに２分配され、４分配された状態で半
導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに入力される。半
導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにそれぞれ入力さ
れたマイクロ波は、半導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、
１ｄによってそれぞれ増幅され、出力側の９０度ハイブ
リッド（合成器）３ａ、３ｂに出力される。

【０００７】９０度ハイブリッド（合成器）３ａは、半
導体増幅素子１ａ、１ｂの出力マイクロ波を合成する。
又、９０度ハイブリッド（合成器）３ｂは、半導体増幅
素子１ｃ、１ｄの出力マイクロ波を合成する。これら合
成したマイクロ波は９０度ハイブリッド（合成器）３ｃ
に出力される。そして、９０度ハイブリッド（合成器）
３ｃは、入力された上記マイクロ波をすべて合成し、出
力端６からこの合成したマイクロ波を出力する。

【０００８】ここで上記９０度ハイブリッド（分配
器）２ａ、２ｂ、２ｃ、及び（合成器）３ａ、３ｂ、３
ｃ、はすべて同一の構成を有しており、そのため、使用
されるマイクロ波の帯域で、マイクロ波が均等に分配又
は合成されるように構成されている。これら９０度ハイ
ブリッド（分配器）２ａ、２ｂ、２ｃ、ハイブリッド
（合成器）３ａ、３ｂ、３ｃ、の電気的性能を表す説明
図が、図１４に示されている。この図には、これら９０
度ハイブリッド（分配器）２ａ、２ｂ、２ｃ及びハイブ
リッド（合成器）３ａ、３ｂ、３ｃの通過特性を表すグ
ラフが示されている。各グラフにおいて、横軸は周波数
を表し、縦軸は分配損（ｄＢ）を表す。この図１４
（ａ）（ｂ）（ｃ）に示されているように、これら９０
度ハイブリッド（分配器）２ａ、２ｂ、２ｃ及びハイブ
リッド（合成器）３ａ、３ｂ、３ｃはすべて同一の電気
性能を有している。そして、終端器７ａ、７ｂ、７ｃ、
７ｄ、７ｅ、７ｆ、７ｇは、９０度ハイブリッド（分配
器）２ａ、２ｂ、２ｃ及びハイブリッド（合成器）３
ａ、３ｂ、３ｃ、及び半導体増幅素子１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄで反射されたマイクロ波を吸収する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の電力合成増幅器
は以上のように同一の９０度ハイブリッド（分配器）２
ａ、２ｂ、２ｃ、９０度ハイブリッド（合成器）３ａ、
３ｂ、３ｃにより構成されていた。従って、半導体増幅
素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの入力点ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、
点におけるマイクロ波の分配損は、図１４（ｄ）、
（ｅ）、（ｆ）のグラフに示されているようになる。こ
のグラフは、上記図１４（ａ）（ｂ）（ｃ）と同様に、
縦軸は分配損（ｄＢ）であり、横軸は周波数を表す。

【００１０】このように、同一の電気性能を持つ同一の
９０度ハイブリッド（分配器）２ａ、２ｂ、２ｃ、を用
いた場合には最大損失７．２ｄＢとなってしまった。

【００１１】このように、損失が大きくて、又、各半導
体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに供給されるマイク
ロ波の信号の電力の差が大きいことは、特にＣ級増幅を
行う場合に、動作をしない半導体増幅素子１ａ、１ｂ、
１ｃ、１ｄの発生を招く恐れがある。このような動作し
ない半導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの発生は、
出力電力の不足を招き、又は、過大な入力が印加される
半導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが発生する恐れ
があり、半導体増幅素子の破壊を招く恐れもあった。

【００１２】次に、マイクロ波の分配電力の差が生じる
理由について、より詳細に説明する。

【００１３】図１２における入力側の部分回路構成図が
図１５に示されている。この図１５は、９０度ハイブリ
ッド２ａにおける信号の流れも示されている。すなわ
ち、９０度ハイブリッド２ａにおいて、入力信号は、Ｘ
方向とＹ方向に２分配されている。それぞれの方向の信
号を、「信号Ｘ」及び「信号Ｙ」と呼ぶ。

【００１４】これらの信号Ｘ及び信号Ｙの信号の周波数
特性が、図１６のグラフに示されている。図１６（ａ）
には信号Ｘの周波数特性が示されている。この信号Ｘが
流れる方向のラインをカップリングラインと呼ぶ。一
方、信号Ｙの周波数特性が図１６（ｂ）に示されてい
る。この信号Ｙの流れる方向のラインをスルーラインと
呼ぶ。尚、図１６（ａ）及び（ｂ）のいずれにおいても
横軸は周波数を表し、縦軸は分配損（ｄＢ）を表す。

【００１５】本文ではこのような周波数特性において、
分配損が小さい部分を「山」、大きい部分を「谷」と呼
ぶことにする。例えば、図１６（ａ）において周波数帯
域の高い方と低い方では分配損が大きくなっており、こ
の部分は谷と呼ぶ。また、周波数帯域の真ん中付近の部
分は分配損が小さくなっており、この部分を山と呼ぶの
である。同様に、９０度ハイブリッド２ｂにおいても入
力信号Ｘに対しそれぞれカップリングラインとスルーラ
インに信号が分配される。９０度ハイブリッド２ｂのカ
ップリングラインに流れる信号を信号Ｘ＃と呼び、スル
ーラインに流れる信号を信号Ｙ＃と呼ぶ。これらの信号
Ｘ＃及び信号Ｙ＃についてもその周波数特性は図１６に
示されているのと同様の周波数特性を検出する。このよ
うな周波数特性は、９０度ハイブリッド２ｃにおいても
同様である。尚、９０度ハイブリッド２ｃにおけるカッ
プリングラインの信号を信号Ｘ##及びスルーラインの方
向の信号を信号Ｙ##と呼ぶ。

【００１６】以上のような周波数特性をそれぞれ９０度
ハイブリッド２ａ，２ｂ，２ｃが有しているため、半導
体増幅素子１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに入力される信号
は、図１７及び図１８に示されているようになる。

【００１７】まず、半導体増幅素子１ａに入力される信
号は、９０度ハイブリッド２ａの信号Ｘの特性、９０度
ハイブリッド２ｂの信号Ｙ＃の周波数特性とを合わせた
周波数特性を有する。従って、図１７（ａ）に示されて
いるように、信号Ｘの周波数特性と信号Ｙ＃の周波数特
性とを組合せることによって、山と山及び谷と谷がそれ
ぞれ打ち消し合うことにより、結果としてこの半導体増
幅素子１ａに供給されるマイクロ波の信号が周波数に対
して平坦な特性を有することになる。尚、図１７（ａ）
においては、グラフが３個示されているが、これらの横
軸及び縦軸は図１４や図１６と同様に横軸が周波数であ
り、縦軸が分配損（ｄＢ）である。

【００１８】次に、半導体増幅素子１ｂに入力する信号
の特性が図１７（ｂ）に示されている。半導体増幅素子
１ｂには、９０度ハイブリッド２ａの信号Ｘの周波数特
性と、９０度ハイブリッド２ｂの信号Ｘ＃の周波数特性
とを合わせた特性の信号が入力される。その結果、図１
７（ｂ）に示されているように、山と山及び谷と谷とが
それぞれ強め合う結果となり、分配損が周波数によって
大きく変化する周波数特性を有することになる。

【００１９】同様にして、半導体増幅素子１ｃに入力す
るマイクロ波の周波数特性は、図１８（ａ）に示されて
いる。ここに示されている特性は、９０度ハイブリッド
２ａの信号Ｙの特性と、９０度ハイブリッド２ｃの信号
Ｘ##の特性とを合わせた特性となる。この結果、山と谷
がそれぞれ打ち消し合うことになり、利用する周波数帯
域において分配損は平坦な値を取ることになる。

【００２０】また、半導体増幅素子１ｄに入力されるマ
イクロ波の特性が図１８（ｂ）に示されている。ここに
示されているように、この半導体増幅素子１ｄに入力さ
れるマイクロ波の信号は、９０度ハイブリッド２ａの信
号Ｙと９０度ハイブリッド２ｃの信号Ｙ##の周波数特性
とを合わせた特性を有することになる。その結果、上記
図１７（ｂ）と同様に、山と山の部分及び谷と谷の部分
が互いに強め合う結果となり、分配損が周波数によって
おおきく変化することになる。本発明は、図１７（ｂ）
や図１８（ｂ）に示されているような山と山または谷と
谷とが強め合うような結果となり、分配損が大きく変動
してしまうことを防止するためになされたものである。

【００２１】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半導体増幅素子に極力均等にマイ
クロ波を分配入力し、効率よくマイクロ波を増幅するこ
とができ、又過入力により半導体増幅素子を破壊したり
することのない優れた電力合成増幅器を得ることを目的
とする。

【００２２】例えば、半導体増幅素子１ｂは、図１７
（ｂ）に示されているように、信号Ｘと信号Ｘ＃の周波
数特性を合わせた周波数特性となるが、このうち信号Ｘ
＃（９０度ハイブリッド２ｂのカップリングライン）の
カップリングを大きくすることにより、信号Ｘ＃の谷を
小さくすることができる。すると、半導体増幅素子１ｂ
における信号Ｘ＋信号Ｘ＃の周波数特性は谷の部分が小
さくなるという効果が得られる。

【００２３】しかし、単純に信号Ｘ＃のカップリングを
大きくしたのでは、９０度ハイブリッド２ｂの信号Ｙ＃
のスルーラインにおける分配損が逆に大きくなってしま
う。その結果、今度は半導体増幅素子１ａに供給される
マイクロ波信号（＝信号Ｘ＋信号Ｙ＃）が下がってしま
う結果となるのである。したがって、以上のような事情
を考慮し、全体のバランスを取る手段を採用する必要が
あるのである。

【００２４】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電力合成増
幅器は、マイクロ波信号を複数波に分配する複数の分配
器と、前記分配されたマイクロ波信号のそれぞれを受
け、このマイクロ波信号を増幅する複数個の電力増幅器
と、前記複数個の電力増幅器の各出力信号を受け、これ
ら出力信号を合成する複数の合成器と、を備えた電力合
成増幅器において、前記複数の分配器の分配比が非同一
であり、前記複数個の電力増幅器への入力が使用帯域内
で極力均一となるように不等分配されているものであ
る。

【００２５】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器は、３個であるものである。

【００２６】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器は、７個であるものである。

【００２７】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器は、マイクロストリップ線路のブランチライン
９０度ハイブリッドであるものである。

【００２８】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器は、マイクロストリップインターデジタル９０
度ハイブリッドであるものである。

【００２９】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器は、トリプレートラインのブランチライン９０
度ハイブリッドであるものである。

【００３０】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器は、エアーライン９０度ハイブリッドであるも
のである。

【００３１】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器は、トリプレート９０度ハイブリッドであるも
のである。

【００３２】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器と、前記複数個の電力増幅器と、を接続するイ
ンピーダンスマッチング手段、を含み、前記複数の分配
器によって分配された信号は、前記インピーダンスマッ
チング手段を介して、前記複数個の電力増幅器に供給さ
れるものである。

【００３３】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器と、前記複数個の電力増幅器とは、同一の基板
上に形成されているものである。

【００３４】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の分配器と、前記複数個の電力増幅器と、を接続する接
続手段、を含み、前記複数の分配器と、前記複数個の電
力増幅器とは、異なる基板上に形成されており、前記接
続手段により接続されているものである。

【００３５】本発明に係る電力合成増幅器は、前記接続
手段は、コネクタ手段と、ケーブル手段と、を含むもの
である。

【００３６】本発明に係る電力合成増幅器は、マイクロ
波信号を複数波に分配する複数の分配器と、前記分配さ
れたマイクロ波信号のそれぞれを受け、このマイクロ波
信号を増幅する複数個の電力増幅器と、前記複数個の電
力増幅器の各出力信号を受け、これら出力信号を合成す
る複数の合成器と、を備えた電力合成増幅器において、
前記複数の合成器の合成比が非同一であり、前記複数個
の電力増幅器からの出力が最も効率よく合成されるよう
に前記合成比が設定されているものである。

【００３７】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器は、３個であるものである。

【００３８】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器は、７個であるものである。

【００３９】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器は、マイクロストリップ線路のブランチライン
９０度ハイブリッドであるものである。

【００４０】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器は、マイクロストリップインターデジタル９０
度ハイブリッドであるものである。

【００４１】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器は、トリプレートラインのブランチライン９０
度ハイブリッドであるものである。

【００４２】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器は、エアーライン９０度ハイブリッドであるも
のである。

【００４３】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器は、トリプレート９０度ハイブリッドであるも
のである。

【００４４】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器と、前記複数個の電力増幅器と、を接続するイ
ンピーダンスマッチング手段、を含み、前記複数個の電
力増幅器によって増幅された信号は、前記インピーダン
スマッチング手段を介して、前記複数個の合成器に供給
されるものである。

【００４５】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器と、前記複数個の電力増幅器とは、同一の基板
上に形成されているものである。

【００４６】本発明に係る電力合成増幅器は、前記複数
の合成器と、前記複数個の電力増幅器と、を接続する接
続手段、を含み、前記複数の合成器と、前記複数個の電
力増幅器とは、異なる基板上に形成されており、前記接
続手段により接続されているものである。

【００４７】本発明に係る電力合成増幅器は、前記接続
手段は、コネクタ手段と、ケーブル手段と、を含むもの
である。

【００４８】

【発明の実施の形態】

実施の形態１．まず、本発明においては、９０度ハイブ
リッドの周波数特性の山と谷を重ねるため、以下のよう
な基本原理を採用している。

【００４９】まず、９０度ハイブリッド２ａのカップリ
ングラインにおける分配損を図１（ａ）のグラフに示す
ように設定する。すなわち、この周波数特性の山の部分
をＣ（ｄＢ）とし、谷に当たる部分をＤ（ｄＢ）の分配
損となるように設定する。このように９０度ハイブリッ
ド２ａを設計すると、スルーラインの分配損が図１
（ｂ）に示されるようになる。ここで、

【数１】Ｃ＃（ｄＢ）＝１０log｛１−１０^(C/10)｝と
なる。また、Ｄ＃（ｄＢ）＝１０log｛１−１
０^(D/10)｝となる。

【００５０】また、９０度ハイブリッド２ｂのカップリ
ングラインを同様に山の部分の分配損をＥ（ｄＢ）とな
るように設定し、谷の部分の分配損をＦ（ｄＢ）となる
ように設定すると、その周波数特性のグラフは図１
（ｃ）に示されるようなグラフとなる。カップリングラ
インの周波数特性をこのように設定することにより、ス
ルーラインの周波数特性のグラフは図１（ｄ）に示され
るようになる。９０度ハイブリッド２ａと同様にスルー
ラインの谷の部分の分配損Ｅ＃（ｄＢ）は、

【数２】Ｅ＃（ｄＢ）＝１０log｛１−１０^(E/10)｝と
なる。また、同様にスルーラインにおける山の部分の分
配損Ｆ＃（ｄＢ）は、

【数３】Ｆ＃（ｄＢ）＝１０log｛１−１０^(F/10)｝と
なる。

【００５１】さらに、９０度ハイブリッド２ｃのカップ
リングラインについても図１（ｅ）のグラフに示されて
いるように山の部分の分配損をＧ（ｄＢ）とし、谷の部
分の分配損をＨ（ｄＢ）に設定することにより、スルー
ラインの周波数特性は図１（ｆ）に示されているような
グラフとなる。この９０度ハイブリッド２ｃにおいても
スルーラインの分配損が、それぞれ以下のようにまとめ
られる。すなわち、

【数４】Ｇ＃（ｄＢ）＝１０log｛１−１０^(G/10)｝と
なる。また、Ｈ＃（ｄＢ）＝１０log｛１−１
０^(H/10)｝である。

【００５２】このように、それぞれの分配損を表現する
と、半導体増幅素子１ｂ及び１ｄの谷と谷が重なる部分
の分配損は、次のように表すことができる。

【００５３】半導体増幅素子１ｂの谷と谷が重なった部
分については、Ｄ（ｄＢ）＋Ｆ（ｄＢ）となる。

【００５４】また、半導体増幅素子１ｄにおける谷と谷
が重なった部分についてはその分配損は、

【数５】Ｃ＃（ｄＢ）＋Ｇ＃（ｄＢ）＝１０log｛１−
１０^(C/10)｝＋１０log｛１−１０^(G/10)｝と表すこと
ができる。したがって、

【数６】Ｄ（ｄＢ）＋Ｆ（ｄＢ）＝１０log｛１−１０
^(C/10)｝＋１０log｛１−１０^(G/10)｝となるように、
Ｆ（ｄＢ）及びＧ（ｄＢ）を実現するような９０度ハイ
ブリッド（分配器）２ｂ及び２ｃを作成すればよいこと
が理解される。

【００５５】Ｆ（ｄＢ）及びＧ（ｄＢ）の値が与えられ
た場合に、それらの値が実現する９０度ハイブリッドを
設計するのは、既知の方法がある。

【００５６】図２に示されているように、マイクロスト
リップによる９０度ハイブリッドにおいて、（１）〜
（２）へ向かうカップリングラインの中心周波数におけ
る分配損をｋ（ｄＢ）とすれば、

【数７】Ｚ１＝Ｚ０√｛１−１０^(k/10)｝Ｚ２＝Ｚ１／１０^(k/20) ｌ１＝ｌ２＝λ_g／４ここでλ_gは、中心周波数における波長である。また、
線路インピーダンスＺ０、Ｚ１、Ｚ２は既知の方法によ
り線路の幅Ｗ０、Ｗ１、Ｗ２から決定される。一般に、
Ｗ（線路幅）が太くなればなるほど線路インピーダンス
Ｚは小さくなり、線路幅Ｗが細くなればなるほど線路イ
ンピーダンスＺは大きくなる傾向にある。

【００５７】具体的には、本発明は、上記手段において
述べたような構成を有しているのである。

【００５８】実施の形態２．以下本発明の実施の形態を
図面に基づいてより詳細に説明する。図３において、図
１０と同一符号は同一又は相当部分を示す。すなわち、
半導体増幅素子１はマイクロ波を増幅し、９０度ハイブ
リッド（分配器）２ａ、２ｂ、２ｃは入力信号を分配す
る。又、９０度ハイブリッド（合成器）３ａ、３ｂ、３
ｃは上記半導体増幅素子１の出力を合成する。本電力合
成増幅器はケース４に収容されている。ケース４には入
力端５及び出力端６が備えられている。又、終端器７も
備えられている。

【００５９】本実施の形態においては、９０度ハイブリ
ッドは、マイクロストリップ線路のブランチライン９０
度ハイブリッドを採用している。ブランチライン９０度
ハイブリッド２ａは、線路幅２ａｗ１、及び２ａｗ２で
あるマイクロストリップ線路を有しており、ブランチラ
イン９０度ハイブリッド２ｂは、線路幅２ｂｗ１、及び
２ｂｗであるマイクロストリップ線路を有している。

【００６０】以下、ブランチライン９０度ハイブリッド
はそれぞれ線路幅ｗ１、ｗ２のマイクロストリップ線路
を有するものとする。又、それらのブランチライン９０
度ハイブリッドは入出力を変える（入力端と出力端とを
取り替える）ことにより、分配器又は合成器として使用
している。図４は、９０度ハイブリッド（合成器）３ａ
〜３ｃの電気特性を表すグラフ、及び、半導体増幅素子
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの入力点ｋ、ｌ、ｍ、ｎ、点に
おけるマイクロ波の分配損を表すグラフが示されてい
る。これらのグラフにおいても、上述したグラフと同様
に、横軸は周波数を表し、縦軸は分配損（ｃＢ）で表
す。

【００６１】次に動作について説明する。入力端５から
入力されたマイクロ波は、９０度ハイブリッド（分配
器）２ａにより２分配される。次に２分配されたマイク
ロ波は再度、９０度ハイブリッド（分配器）２ｂ、２ｃ
に入力され、さらに２分配され、４分配された状態で半
導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに入力される。

【００６２】半導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄに
供給されるマイクロ波は半導体増幅素子１ａ、１ｂ、１
ｃ、１ｄによって増幅され、この増幅信号は出力側の９
０度ハイブリッド（合成器）３ａ、３ｂに対して出力さ
れる。９０度ハイブリッド（合成器）３ａは、半導体増
幅素子１ａ及び１ｂの出力マイクロ波を合成する。又、
９０度ハイブリッド（合成器）３ｂは、半導体増幅素子
１ｃ及び１ｄの出力マイクロ波を合成する。

【００６３】９０度ハイブリッド（合成器）３ａ及び３
ｂの合成信号は、９０度ハイブリッド（合成器）３ｃに
対して出力される。９０度ハイブリッド（合成器）３ｃ
は、これらマイクロ波をすべて合成し、出力端６に対し
て出力する。

【００６４】さて、ブランチライン９０度ハイブリッド
２ａは、線路幅２ａｗ１及び２ａｗ２であるマイクロス
トリップ線路を有し、ブランチライン９０度ハイブリッ
ド２ｂは、線路幅２ｂｗ１及び２ｂｗ２であるマイクロ
ストリップ線路幅を有している。

【００６５】以下、ブランチライン９０度ハイブリッド
はそれぞれ線路幅３ａｗ１〜３ｃｗ２のマイクロストリ
ップ線路を有するものとして構成している。従って、半
導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄの入力点ｋ、ｌ、
ｍ、ｎ点におけるマイクロ波の分配損は、図４のグラフ
に示されるようになる。具体的には、入力点ｋ、ｌ、
ｍ、ｎ点に現れる信号の特性を表すグラフは、図４
（ｄ）、図４（ｅ）、図４（ｆ）、図４（ｇ）に示され
ている。これらのグラフもこれまでに述べたグラフと同
様に、横軸は周波数を表し、縦軸は分配損（ｄＢ）を表
す。

【００６６】このように、本実施の形態においては、分
配比を異ならせたため、図４（ｄ）、図４（ｅ）、図４
（ｆ）、図４（ｇ）に示されているように、最大損失−
６．６ｄＢとすることができる。従って、上述した従来
技術による最大損失−７．２ｄＢと比較して０．６ｄＢ
の改善が行われている。

【００６７】実施の形態３．尚、上記実施の形態では半
導体増幅素子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄが４個、９０度ハ
イブリッド（分配器）２ａ、２ｂ、２ｃ及び９０度ハイ
ブリッド（合成器）３ａ、３ｂ、３ｃが計６個の場合に
ついて説明したが、もっと多くの半導体増幅素子１や９
０度ハイブリッド（分配器）２、９０度ハイブリッド
（合成器）３を用いるのも好ましい。

【００６８】図５には、半導体増幅素子を８個、９０度
ハイブリッド（分配器）を１４個用いたの場合の電力合
成増幅器の構成図が示されている。このように、半導体
増幅素子１が４個、９０度ハイブリッド（分配器）が６
個の場合に限らずに、その他の個数の組み合わせにおい
ても、上記実施の形態２に示されているのと同様の効果
を奏することは明らかである。

【００６９】実施の形態４．図６には、本発明の他の実
施の形態における分配器及び合成器の構成を示す説明図
が示されている。この図に示されているように、本実施
の形態においては、９０度ハイブリッド（分配器、合成
器）として、上記実施の形態１とは異なりマイクロスト
リップ線路のブランチライン９０度ハイブリッドではな
く、マイクロストリップインターデジタル９０度ハイブ
リッドを用いている。そして、このマイクロストリップ
インターデジタル９０度ハイブリッドにおいては、ライ
ン幅ｗ、ライン間隔ｓを変えることにより分配比を最適
にすることができる。この結果、上記実施の形態２と同
様の効果を奏することは明らかである。

【００７０】実施の形態５．尚、上記実施の形態２等に
おいては半導体増幅素子１が直接に９０度ハイブリッド
（分配器）に接続されている場合について説明したが、
電力合成増幅器によってはインピーダンスマッチング手
段が必要な場合も生じる。

【００７１】図７には、半導体増幅素子１の前後にイン
ピーダンスマッチング用パターンが必要な場合の電力合
成増幅器の構成を表す説明図が示されている。

【００７２】この場合には、インピーダンスマッチング
用パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄは既知の方法により
設計されて、電力合成増幅器の構成として用いられてい
る。

【００７３】このようなインピーダンスマッチング用パ
ターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄによって、半導体増幅素
子１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄと、マイクロストリップ線路
とのマッチングがとられる。そして、９０度ハイブリッ
ド（分配器）２ａ、２ｂ、２ｃを上記実施の形態１等に
示されている構成とすることにより、上記実施の形態２
等と同様の効果を奏することは明らかである。

【００７４】実施の形態６．上述した実施の形態におい
ては、９０度ハイブリッド（分配器）２、９０度ハイブ
リッド（合成器）３は、半導体増幅素子１と同一基板上
に形成されていたが、必ずしも同一基板上に形成する必
要はなく、９０度ハイブリッド（分配器）２や９０度ハ
イブリッド（合成器）３は、半導体増幅素子１とコネク
タやケーブルを介して接続することも好ましい。

【００７５】図８には、９０度ハイブリッド（分配器）
２、９０度ハイブリッド（合成器）３が、直接半導体増
幅素子１に接続されているのではなく、コネクタ９ａ、
９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈ、９ｉ、９
ｊ、９ｋ、９ｌ、９ｍ、９ｎ、９ｏ、９ｐと、ケーブル
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ、１０ｆ、１
０ｇ、１０ｈとにより接続したものである。９０度ハイ
ブリッド（分配器）２、９０度ハイブリッド（合成器）
３を、上記実施の形態１等の同様の構成にすることによ
り、分配比を最適にし、上記実施の形態２等と同様の効
果を奏することは明らかである。

【００７６】もちろん、９０度ハイブリッド（分配器）
２や９０度ハイブリッド（合成器）３として、マイクロ
ストリップ線路のブランチライン９０度ハイブリッド、
マイクロストリップインターデジタル９０度ハイブリッ
ド等の９０度ハイブリッドを用いることも、上記実施の
形態２等と同様に好ましい。

【００７７】実施の形態７．上記実施の形態２において
は、９０度ハイブリッド（分配器）２や、９０度ハイブ
リッド（合成器）３として、マイクロストリップ線路の
ブランチライン９０度ハイブリッドを用いていた。

【００７８】しかし、９０度ハイブリッド（分配器）２
や、９０度ハイブリッド（合成器）３として、トリプレ
ートラインのブランチライン９０度ハイブリッドを用い
ることも好ましい。

【００７９】図９には、９０度ハイブリッド（分配器）
２や、９０度ハイブリッド（合成器）３として、トリプ
レートラインのブランチライン９０度ハイブリッドを用
いた場合の電力合成増幅器の構成図が示されている。こ
の図に示されているように、９０度ハイブリッド（分配
器）２や、９０度ハイブリッド（合成器）３は、トリプ
レート上面誘電体基板１１ａ、１１ｂや、トリプレート
下面誘電体基板１２ａ、１２ｂの上にそれぞれ形成され
ている。

【００８０】本実施の形態においても、９０度ハイブリ
ッド（分配器）２や、９０度ハイブリッド（合成器）３
の分配比を最適にすることにより上記実施の形態２等と
同様の効果を奏することは明らかである。

【００８１】実施の形態８．図１０には、９０度ハイブ
リッド（分配器）２や、９０度ハイブリッド（合成器）
３として、マイクロストリップ線路のブランチライン９
０度ハイブリッドの代わりに利用できるエアーライン９
０度ハイブリッドの説明図が示されている。

【００８２】この図に示されているエアーライン９０度
ハイブリッドを、マイクロストリップ線路のブランチラ
イン９０度ハイブリッドの代わりに置き換えて、ケーブ
ルで複数個の半導体増幅素子１と接続し、各エアーライ
ン９０度ハイブリッドの分配比を最適にすることによ
り、上記実施の形態２と同様の効果を奏することは明ら
かである。

【００８３】９０度ハイブリッド（分配器）２や、９０
度ハイブリッド（合成器）３としてエアーライン９０度
ハイブリッドを使用する場合には、その分配比は、図１
０に示されている幅ｗ、隙間ｓによって決定される。こ
れら幅ｗ、隙間ｓを既知の方法で設計することにより、
分配比を最適にすることができる。

【００８４】実施の形態９．図１１には、９０度ハイブ
リッド（分配器）２や、９０度ハイブリッド（合成器）
３として、マイクロストリップ線路のブランチライン９
０度ハイブリッド２を代わりに使用することができるト
リプレート９０度ハイブリッドの説明図が示されてい
る。

【００８５】この図に示されているようなトリプレート
９０度ハイブリッドを利用した場合も、前記実施の形態
８と同様に、分配比を最適にすることにより同様の効果
を奏することは明らかである。

【００８６】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば複数の
分配器の分配比を同一とせず、複数個の電力増幅器への
入力が使用帯域内で極力均一となるよう不等分配とした
ことによりマイクロ波を効率よく増幅することができ、
半導体増幅素子を過大入力により破壊したりすることの
ない優れた電力合成増幅器を得ることができる。

【００８７】本発明は、具体的には、以下のような効果
を奏する。

【００８８】本発明によれば、分配器の分配比が非同一
であるため、電力増幅器に供給される電力を均一にする
ことができる。

【００８９】本発明によれば、３個の分配器を用いてい
るので、信号を均一に４分配することができる。

【００９０】本発明によれば、７個の分配器を用いてい
るので、信号を均一に８分配することができる。

【００９１】本発明によれば、分配器としてマイクロス
トリップ線路のブランチライン９０度ハイブリッドを用
いた電力合成増幅器を提供することができる。

【００９２】本発明によれば、分配器としてマイクロス
トリップインターデジタル９０度ハイブリッドを用いた
電力合成増幅器を提供することができる。

【００９３】本発明によれば、分配器としてトリプレー
トラインのブランチライン９０度ハイブリッドを用いた
電力合成増幅器を提供することができる。

【００９４】本発明によれば、分配器としてエアーライ
ン９０度ハイブリッドを用いた電力合成増幅器を提供す
ることができる。

【００９５】本発明によれば、分配器としてトリプレー
ト９０度ハイブリッドを用いた電力合成増幅器を提供す
ることができる。

【００９６】本発明によれば、分配器と電力増幅器間の
インピーダンスマッチングを取った電力増幅器におい
て、各電力増幅器の入力電力の均一化を図ることができ
る。

【００９７】本発明によれば、分配器と電力増幅器とが
同一の基板上に形成されているため、小型の電力合成増
幅器が得られる。

【００９８】本発明によれば、分配器と電力増幅器とが
異なる基板上に形成されているため、各部品を独立に形
成することができる。

【００９９】本発明によれば、異なる基板上に形成され
た分配器と電力増幅器とを、コネクタとケーブルにより
容易に接続することができる電力合成増幅器が得られ
る。

【０１００】本発明によれば、合成器の分配比が非同一
であるため、電力増幅器から出力される電力を均一合成
することができる。

【０１０１】本発明によれば、３個の合成器を用いてい
るので、４信号を均一に合成することができる。

【０１０２】本発明によれば、７個の合成器を用いてい
るので、８信号を均一に合成することができる。

【０１０３】本発明によれば、合成器としてマイクロス
トリップ線路のブランチライン９０度ハイブリッドを用
いた電力合成増幅器を提供することができる。

【０１０４】本発明によれば、合成器としてマイクロス
トリップインターデジタル９０度ハイブリッドを用いた
電力合成増幅器を提供することができる。

【０１０５】本発明によれば、合成器としてトリプレー
トラインのブランチライン９０度ハイブリッドを用いた
電力合成増幅器を提供することができる。

【０１０６】本発明によれば、合成器としてエアーライ
ン９０度ハイブリッドを用いた電力合成増幅器を提供す
ることができる。

【０１０７】本発明によれば、合成器としてトリプレー
ト９０度ハイブリッドを用いた電力合成増幅器を提供す
ることができる。

【０１０８】本発明によれば、合成器と電力増幅器間の
インピーダンスマッチングを取った電力増幅器におい
て、各電力増幅器の出力電力を均一に合成することがで
きる。

【０１０９】本発明によれば、合成器と電力増幅器とが
同一の基板上に形成されているため、小型の電力合成増
幅器が得られる。

【０１１０】本発明によれば、合成器と電力増幅器とが
異なる基板上に形成されているため、各部品を独立に形
成することができる。

【０１１１】本発明によれば、異なる基板上に形成され
た合成器と電力増幅器とを、コネクタとケーブルにより
容易に接続することができる電力合成増幅器が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の解決原理を説明する説明図であ
る。

【図２】この発明の１実施の形態によるマイクロスト
リップ線路のブランチライン９０度ハイブリッドの構成
を表す平面説明図である。

【図３】この発明の１実施の形態による電力合成増幅
器を表す図である。

【図４】この発明の１実施の形態による電力合成増幅
器の９０度ハイブリッド（分配、合成器）の電気性能、
及び電力増幅素子の入力点におけるマイクロ波の分配損
を表す図である。

【図５】この発明の他の実施の形態による電力合成増
幅器を表す図である。

【図６】この発明の他の実施の形態であり、９０度ハ
イブリッド（分配器、合成器）がマイクロストリップ線
路のブランチライン９０度ハイブリッドではなく、マイ
クロストリップインターデジタル９０度ハイブリッドの
場合を示した図である。

【図７】この発明の他の実施の形態でありインピーダ
ンスマッチングパターンを付加したものを示した図であ
る。

【図８】この発明の他の実施の形態を表す図である。

【図９】この発明の他の実施の形態を表す図である。

【図１０】この発明の他の実施の形態であり、９０度
ハイブリッド２、３の他の実施の形態を示した説明図で
ある。

【図１１】この発明の他の実施の形態であり、９０度
ハイブリッド２、３の他の実施の形態を示した説明図で
ある。

【図１２】従来の電力合成増幅器を表す図である。

【図１３】従来の電力合成増幅器のマイクロストリッ
プ線路ブランチライン９０度ハイブリッドの詳細図であ
る。

【図１４】従来の電力合成増幅器の９０度ハイブリッ
ド２、３の電気性能、及びマイクロ波の分配損を表すグ
ラフを示す説明図である。

【図１５】図１２における入力側の部分説明図であ
る。

【図１６】信号Ｘ及び信号Ｙの周波数特性を表すグラ
フを示す説明図である。

【図１７】半導体増幅素子に入力する信号の周波数特
性を表すグラフを示す説明図である。

【図１８】半導体増幅素子に入力する信号の周波数特
性を表すグラフを示す説明図である。

【符号の説明】

１半導体増幅素子、２９０度ハイブリッド（分配
器）、３９０度ハイブリッド（合成器）、４ケー
ス、５入力端、６出力端、７終端器、８インピ
ーダンスマッチング用パターン、９コネクタ、１０
ケーブル、１１トリプレート上面誘電体基板、１２
トリプレート下面誘電体基板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０３Ｆ 3/68 Ｈ０３Ｆ 3/68 Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロ波信号を複数波に分配する複数
の分配器と、前記分配されたマイクロ波信号のそれぞれを受け、この
マイクロ波信号を増幅する複数個の電力増幅器と、前記複数個の電力増幅器の各出力信号を受け、これら出
力信号を合成する複数の合成器と、を備えた電力合成増幅器において、前記複数の分配器の分配比が非同一であり、前記複数個
の電力増幅器への入力が使用帯域内で極力均一となるよ
うに不等分配されていることを特徴とする電力合成増幅
器。
【請求項２】前記複数の分配器は、３個であることを
特徴とする前記請求項１記載の電力合成増幅器。
【請求項３】前記複数の分配器は、７個であることを
特徴とする前記請求項１記載の電力合成増幅器。
【請求項４】前記複数の分配器は、マイクロストリッ
プ線路のブランチライン９０度ハイブリッドであること
を特徴とする前記請求項１、２又は３記載の電力合成増
幅器。
【請求項５】前記複数の分配器は、マイクロストリッ
プインターデジタル９０度ハイブリッドであることを特
徴とする前記請求項１、２又は３記載の電力合成増幅
器。
【請求項６】前記複数の分配器は、トリプレートライ
ンのブランチライン９０度ハイブリッドであることを特
徴とする前記請求項１、２又は３記載の電力合成増幅
器。
【請求項７】前記複数の分配器は、エアーライン９０
度ハイブリッドであることを特徴とする前記請求項１、
２又は３記載の電力合成増幅器。
【請求項８】前記複数の分配器は、トリプレート９０
度ハイブリッドであることを特徴とする前記請求項１、
２又は３記載の電力合成増幅器。
【請求項９】前記複数の分配器と、前記複数個の電力
増幅器と、を接続するインピーダンスマッチング手段、を含み、前記複数の分配器によって分配された信号は、
前記インピーダンスマッチング手段を介して、前記複数
個の電力増幅器に供給されることを特徴とする前記請求
項１、２、３、４、５、６、７又は８記載の電力合成増
幅器。
【請求項１０】前記複数の分配器と、前記複数個の電
力増幅器とは、同一の基板上に形成されていることを特
徴とする前記請求項１、２、３、４、５、６、７、８又
は９記載の電力合成増幅器。
【請求項１１】前記複数の分配器と、前記複数個の電
力増幅器と、を接続する接続手段、を含み、前記複数の分配器と、前記複数個の電力増幅器とは、異
なる基板上に形成されており、前記接続手段により接続
されていることを特徴とする前記請求項１、２、３、
４、５、６、７、８又は９記載の電力合成増幅器。
【請求項１２】前記接続手段は、コネクタ手段と、ケ
ーブル手段と、を含むことを特徴とする前記請求項１１
記載の電力合成増幅器。
【請求項１３】マイクロ波信号を複数波に分配する複
数の分配器と、前記分配されたマイクロ波信号のそれぞれを受け、この
マイクロ波信号を増幅する複数個の電力増幅器と、前記複数個の電力増幅器の各出力信号を受け、これら出
力信号を合成する複数の合成器と、を備えた電力合成増幅器において、前記複数の合成器の合成比が非同一であり、前記複数個
の電力増幅器からの出力が最も効率よく合成されるよう
に前記合成比が設定されていることを特徴とする電力合
成増幅器。
【請求項１４】前記複数の合成器は、３個であること
を特徴とする前記請求項１３記載の電力合成増幅器。
【請求項１５】前記複数の合成器は、７個であること
を特徴とする前記請求項１３記載の電力合成増幅器。
【請求項１６】前記複数の合成器は、マイクロストリ
ップ線路のブランチライン９０度ハイブリッドであるこ
とを特徴とする前記請求項１３、１４又は１５記載の電
力合成増幅器。
【請求項１７】前記複数の合成器は、マイクロストリ
ップインターデジタル９０度ハイブリッドであることを
特徴とする前記請求項１３、１４又は１５記載の電力合
成増幅器。
【請求項１８】前記複数の合成器は、トリプレートラ
インのブランチライン９０度ハイブリッドであることを
特徴とする前記請求項１３、１４又は１５記載の電力合
成増幅器。
【請求項１９】前記複数の合成器は、エアーライン９
０度ハイブリッドであることを特徴とする前記請求項１
３、１４又は１５記載の電力合成増幅器。
【請求項２０】前記複数の合成器は、トリプレート９
０度ハイブリッドであることを特徴とする前記請求項１
３、１４又は１５記載の電力合成増幅器。
【請求項２１】前記複数の合成器と、前記複数個の電
力増幅器と、を接続するインピーダンスマッチング手
段、を含み、前記複数個の電力増幅器によって増幅された信
号は、前記インピーダンスマッチング手段を介して、前
記複数個の合成器に供給されることを特徴とする前記請
求項１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９又は２
０記載の電力合成増幅器。
【請求項２２】前記複数の合成器と、前記複数個の電
力増幅器とは、同一の基板上に形成されていることを特
徴とする前記請求項１３、１４、１５、１６、１７、１
８、１９、２０又は２１記載の電力合成増幅器。
【請求項２３】前記複数の合成器と、前記複数個の電
力増幅器と、を接続する接続手段、を含み、前記複数の合成器と、前記複数個の電力増幅器とは、異
なる基板上に形成されており、前記接続手段により接続
されていることを特徴とする前記請求項１３、１４、１
５、１６、１７、１８、１９、２０又は２１記載の電力
合成増幅器。
【請求項２４】前記接続手段は、コネクタ手段と、ケ
ーブル手段と、を含むことを特徴とする前記請求項２３
記載の電力合成増幅器。