JPH1032440A - 多段増幅器 - Google Patents

多段増幅器

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JPH1032440A
JPH1032440A JP8184666A JP18466696A JPH1032440A JP H1032440 A JPH1032440 A JP H1032440A JP 8184666 A JP8184666 A JP 8184666A JP 18466696 A JP18466696 A JP 18466696A JP H1032440 A JPH1032440 A JP H1032440A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
amplifier
resistors
stage amplifier
microstrip line
amplifiers
Prior art date
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Pending
Application number
JP8184666A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiromitsu Uchida
浩光 内田
Kazuhiko Nakahara
和彦 中原
Makoto Matsunaga
誠 松永
Koichi Matsuo
浩一 松尾
Hiroshi Ariga
博 有賀
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不要発振を抑圧しつつ高利得、低雑音な多段
増幅器を得る。 【解決手段】 整合の取れた増幅器の出力側に、安定化
のための抵抗に加えて、段間の通過位相を調整するため
のマイクロストリップ線路、もしくは、キャパシタ、ま
たはインダクタ、あるいはその両方からなる通過位相調
整用の回路を接続し、このように構成された複数の単位
増幅器を、多段接続したものである。

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、高周波増幅器に
おいて高利得、低雑音な特性を有しつつ安定に動作する
多段増幅器に関するものである。
【0002】
【従来の技術】増幅器の設計においては、極力不要発振
を抑制して安定化を図る必要がある。多段増幅器の安定
化に際しては、まずそれを構成する各々の増幅器に抵抗
を接続したり、あるいは負帰還を施すことにより安定化
を図った上で、それら各増幅器を縦続接続することによ
り、安定化が図られた多段増幅器を得ている。
【0003】図8は、特開平2−303206号公報に
記載の多段増幅器を示す。図中1、2、3、4は縦続継
続されて4段増幅器を構成する1段増幅器、5、6、
7、8は抵抗である。1段増幅器が安定係数K<1の不
安定な状態のときには、入出力同時にインピーダンス整
合がとれず、多段増幅器が不要発振を起こすことがあ
る。そのため、1段増幅器を安定係数K>1の絶対安定
なものにした上でそれら各増幅器を多段接続する必要が
あり、1段増幅器をK>1の安定な状態にする手段とし
て図のように各々の1段増幅器1〜4に抵抗5〜8を接
続する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の多
段増幅器では各々の1段増幅器が絶対安定となるように
抵抗素子を接続するため、利得、雑音特性の劣化を招い
てしまうという問題点があった。
【0005】この発明は、上記の問題を解決するために
なされたもので、抵抗による利得の低下と雑音の増加を
軽減し、高利得、低雑音な特性を有する多段増幅器を得
ることを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係る多段増幅
器は、整合の取れた増幅器の出力側に通過位相を調整す
るためのマイクロストリップ線路を接続し、このマイク
ロストリップ線路上に2つの抵抗を動作周波数において
長さ4分の1波長だけ隔てて配置して構成された複数の
単位増幅器を、多段接続したものである。
【0007】また、マイクロストリップ線路に3つの抵
抗からなるT型抵抗回路を接続したものである。
【0008】また、マイクロストリップ線路に3つの抵
抗回路からなるπ型抵抗回路を接続したものである。
【0009】また、増幅器の出力側に、3つの抵抗から
なるT型抵抗回路と、その両側に接続され通過位相を調
整するキャパシタ、またはインダクタ、あるいはその両
方からなる回路とを接続したものである。
【0010】また、増幅器の出力側に、3つの抵抗から
なるπ型抵抗回路と、その両側に接続され通過位相を調
整するキャパシタ、またはインダクタ、あるいはその両
方からなる回路とを接続したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1である多
段増幅器を示すもので、図中、11、12は整合の取れ
た1段増幅器、13は通過位相を調整するマイクロスト
リップ線路、14、15は1段増幅器の出力側に接続さ
れる抵抗である。16は2つの抵抗14、15をマイク
ロストリップ線路上に動作周波数で4分の1波長に相当
する長さだけ隔てて配置するための隔離線路である。1
段増幅器、マイクロストリップ線路、および2つの抵抗
により単位増幅器が構成され、これら複数の単位増幅器
が多段接続されている。
【0012】ここで、抵抗と通過位相の値を決定するた
めの理論の説明を行う。図2は、多段増幅器の例として
4段増幅器を掲げたものであり、図中20、21、2
2、23は整合の取れた1段増幅器、24、25、2
6、27は抵抗からなる回路、28、29、30、31
は段間の通過位相を調整するための回路素子、32、3
3はそれぞれ多段増幅器の負荷として入力端、出力端に
接続される反射係数Гi ,Γ0 の任意の受動素子であ
る。この多段増幅器が不要発振を発生せず安定に動作す
るためには、負荷32、33に対して各段間の反射係数
Г1 〜Г8 が全て大きさ1未満とならなければならな
い。図2の1段増幅器、抵抗、通過位相を調整する回路
素子を1つの回路ブロックとし、そのSパラメータを出
力側から順にS(1 ) 、S(2) 、S(3) 、S(4) とする
と、反射係数Г1 〜Г4 は次式で与えられる。
【0013】
【数1】
【0014】ここで
【0015】
【数2】
【0016】上記の式(2)において|Гk |<1とな
るためには、次の式が成立しなければならない。
【0017】
【数3】
【0018】これは複素平面であるГ平面上における中
心Cs 、半径rs の円の内側、あるいは外側の領域を表
しており、Cs 、rs は次の式で与えられる。
【0019】
【数4】
【0020】ところで、Г0 は多段増幅器に接続される
受動負荷なので常に|Г0 |<1であるため、|Гk
<1が成立するためには式(3)で表現される領域が|
Г0 |<1の領域に含まれていなければならない。その
条件は
【0021】
【数5】
【0022】となる。
【0023】上記式中のak ,bk ,ck ,dk は多段
増幅器の段間の抵抗の値と通過位相に依存するため、こ
の条件が成立するように抵抗の値と通過位相を決定す
る。なお、反射係数Г5 〜Г8 については、図3に示し
た図2と同一の4段増幅器において、1段増幅器、抵
抗、通過位相を調整する回路素子を1つの回路ブロック
とし、そのSパラメータを入力側から順にS(1) 、S
(2) 、S(3) 、S(4) としたときに式(6)が成立すれ
ば大きさ1未満となる。但し、このときak ,bk ,c
k ,dk は式(2)ではなく、同式においてS11 (k)
22 (k) に、S22 (k)をS11 (k) に置換した次式で与え
られる。
【0024】
【数6】
【0025】次に動作について説明する。以上の理論に
基づき、図2のS(1) 、S(2) 、S(3) 、S(4) に対し
て式(2)と式(6)が成立し、図3のS(1) 、S
(2) 、S(3) 、S(4) に対して式(7)と式(6)が成
立するように多段増幅器の各段間の抵抗の値と通過位相
を決定することで、安定に動作する多段増幅器を構成す
ることができる。このとき、抵抗の値が小さくなるよう
に各段間の通過位相を調整することで抵抗による利得の
低下、雑音の増加を軽減し、高利得で低雑音な多段増幅
器を実現することができる。なお、抵抗14、15の間
の4分の1波長の電気長の隔離線路16は2つの抵抗か
らの反射波を逆相にして打ち消しあうために設けられて
いる。
【0026】実施の形態2.図1との対応部分に同一符
号を付けた図4は、この発明の実施の形態2である多段
増幅器を示すもので、図中34、35、36は整合の取
れた1段増幅器の出力側に接続される抵抗であり、それ
らはT型抵抗回路を形成している。
【0027】次に動作について説明する。この多段増幅
器は実施の形態1の多段増幅器と比較し、抵抗からなる
回路が3個の抵抗34、35、36からなるT型抵抗回
路となっている点が異なる。マイクロストリップ線路で
通過位相を調整することでT型抵抗回路による利得の低
下、雑音の増加を軽減し、高利得で低雑音な多段増幅器
を実現することができる。
【0028】実施の形態3.図1との対応部分に同一符
号を付けた図5は、この発明の実施の形態3である多段
増幅器を示すもので、図中37、38、39は整合の取
れた1段増幅器の出力側に接続される抵抗であり、それ
らはπ型抵抗回路を形成している。
【0029】次に動作について説明する。この多段増幅
器は実施の形態1の多段増幅器と比較し、抵抗からなる
回路が3個の抵抗37、38、39からなるπ型抵抗回
路となっている点が異なる。マイクロストリップ線路で
通過位相を調整することでπ型抵抗回路による利得の低
下、雑音の増加を軽減し、高利得、低雑音な多段増幅器
を実現することができる。
【0030】実施の形態4.図4との対応部分に同一符
号を付けた図6は、この発明の実施の形態4である多段
増幅器を示すもので、図中40、41はキャパシタ、ま
たはインダクタ、あるいはその両方からなる通過位相調
整用の回路である。
【0031】次に動作について説明する。この多段増幅
器は実施の形態2の多段増幅器と比較し、通過位相を調
整するためのマイクロストリップ線路がキャパシタ、ま
たはインダクタ、あるいはその両方からなる回路40、
41となっている点が異なる。この回路40、41で通
過位相を調整することでT型抵抗回路よる利得の低下、
雑音の増加を軽減し、高利得、低雑音な多段増幅器を実
現することができる。
【0032】実施の形態5.図5、図6との対応部分に
同一符号をつけた図7は、この発明の実施の形態5であ
る多段増幅器を示すものである。
【0033】次に動作について説明する。この多段増幅
器は実施の形態3の多段増幅器と比較し、通過位相に調
整するためのマイクロストリップ線路がキャパシタ、ま
たはインダクタ、あるいはその両方からなる回路40、
41となっている点が異なる。この回路40、41で通
過位相を調整することでπ型抵抗回路よる利得の低下、
雑音の増加を軽減し、高利得、低雑音な多段増幅器を実
現することができる。
【0034】
【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。
【0035】整合の取れた増幅器の出力側に通過位相を
調整するためのマイクロストリップ線路を接続し、この
マイクロストリップ線路上に2つの抵抗を動作周波数に
おいて長さ4分の1波長だけ隔てて配置して構成された
複数の単位増幅器を、多段接続したので各々のマイクロ
ストリップ線路の長さを変えて各段間の通過位相を調整
することにより抵抗の値を低減し、抵抗による利得の低
下や雑音の増加を軽減することができる。
【0036】また、マイクロストリップ線路に、3つの
抵抗からなるT型抵抗回路またはπ型抵抗回路を接続し
たので各々のマイクロストリップ線路の長さを変えて各
段間の通過位相を調整することにより抵抗の値を低減
し、利得の低下や雑音の増加を軽減することができる。
【0037】また、増幅器の出力側に、3つの抵抗から
なるT型抵抗回路、またはπ型抵抗回路と、その抵抗回
路の両側に接続され通過位相を調整するキャパシタ、ま
たはインダクタ、あるいはその両方からなる通過位相調
整用回路とを接続したので、この調整用回路により各段
間の通過位相を調整することで抵抗の値を低減し、利得
の低下や雑音の増加を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1を示す多段増幅器の
ブロック図である。
【図2】 抵抗と通過位相の値を決定するための理論の
説明に用いる、多段増幅器のブロック図である。
【図3】 抵抗と通過位相の値を決定するための理論の
説明に用いる、多段増幅器の異なる態様を示すブロック
図である。
【図4】 この発明の実施の形態2を示す多段増幅器の
ブロック図である。
【図5】 この発明の実施の形態3を示す多段増幅器の
ブロック図である。
【図6】 この発明の実施の形態4を示す多段増幅器の
ブロック図である。
【図7】 この発明の実施の形態5を示す多段増幅器の
ブロック図である。
【図8】 従来の多段増幅器の構成例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
11、12、20、21、22、23 整合の取れた1
段増幅器、14、15、34、35、36、37、3
8、39 抵抗、13 マイクロストリップ線路、16
隔離線路、32、33 多段増幅器の負荷となる任意
の受動素子、40、41 キャパシタ、インダクタから
なる通過位相調整用の回路。
フロントページの続き (72)発明者 松尾 浩一 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 有賀 博 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 整合の取れた増幅器と、この増幅器の出
    力側に接続され、長さを変えることにより通過位相を調
    整可能なマイクロストリップ線路と、このマイクロスト
    リップ線路上に動作周波数において4分の1波長に相当
    する長さだけ隔てて配置された2つの抵抗とから構成さ
    れた複数の単位増幅器を、多段接続したことを特徴とす
    る多段増幅器。
  2. 【請求項2】 整合の取れた増幅器と、この増幅器の出
    力側に接続され、長さを変えることにより通過位相を調
    整可能なマイクロストリップ線路と、このマイクロスト
    リップ線路に接続され3つの抵抗がT型接続されたT型
    抵抗回路とから構成された複数の単位増幅器を、多段接
    続したことを特徴とする多段増幅器。
  3. 【請求項3】 整合の取れた増幅器と、この増幅器の出
    力側に接続され、長さを変えることにより通過位相を調
    整可能なマイクロストリップ線路と、このマイクロスト
    リップ線路に接続され3つの抵抗がπ型接続されたπ型
    抵抗回路とから構成された複数の単位増幅器を、多段接
    続したことを特徴とする多段増幅器。
  4. 【請求項4】 整合の取れた増幅器と、この増幅器の出
    力側に接続され、3つの抵抗がT型接続されたT型抵抗
    回路と、このT型抵抗回路の両側に接続されキャパシ
    タ、またはインダクタ、あるいはその両方からなる通過
    位相調整用回路とから構成された複数の単位増幅器を、
    多段接続したことを特徴とする多段増幅器。
  5. 【請求項5】 整合の取れた増幅器と、この増幅器の出
    力側に接続され、3つの抵抗がπ型接続されたπ型抵抗
    回路と、このπ型抵抗回路の両側に接続されキャパシ
    タ、またはインダクタ、あるいはその両方からなる通過
    位相調整用回路とから構成された複数の単位増幅器を、
    多段接続したことを特徴とする多段増幅器。
JP8184666A 1996-07-15 1996-07-15 多段増幅器 Pending JPH1032440A (ja)

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