JPS62220009A

JPS62220009A - 広帯域電力増幅器

Info

Publication number: JPS62220009A
Application number: JP6433886A
Authority: JP
Inventors: Fumiaki Morinaga; 森永　文秋
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-03-20
Filing date: 1986-03-20
Publication date: 1987-09-28

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】産業上の利用分野本発明は、無線器等に使用される増幅器に関し、特に広
帯域、高出力で、高調波の少い広帯域電力増幅器に関す
るものである。

従来の技術従来、この種の増幅器は、所要周波数帯域が１オクタ一
ブ以上と広く更に高出力が要求されるため、高調波が多
く、その高調波を除去することが、非常に困難であった
。例えば、増幅器の入力周波数が、所要周波数帯域の下
限（ｆＬ　とする）であるとすると、その周波数「、の
２倍の高調波２ｆＬは、増幅器の帯域が１オクタ一ブ以
上あるので、増幅器の帯域内にある。従って、そのよう
な高調波２ｆＬを整合回路及びローパスフィルタ等で除
去することは困難である。そのため、そのような高調波
を発生しないような高出力でダイナミックレンジの高い
トランジスタを選定する必要があった。

発明が解決しようとする問題点以上のように、従来の広帯域増幅器は、選定したトラン
ジスタ素子によって高調波が決まり、高調波（特に２倍
波）の極めて少い増幅器を開発するに当たっては、先ず
トランジスタ素子の選定から始めなければならない。し
かし、このことは非常に困難である。トランジスタは、
使用条件もかぎられており、又、高調波を極力抑えたト
ランジスタ素子は、一般に高価であり、そのようなトラ
ンジスタを複雑段使用する増幅器においては、増幅器と
しての価格が、非常に高くなる問題があった。

そこで、本発明は、従来の欠点を解消して、使用トラン
ジスタに高い品質を要求することなく、高調波、特に２
倍高調波を除去することができる広帯域電力増幅器を提
供せんとするものである。

問題点を　決するだめの手段すなわち、本発明によるならば、広帯域の電力増幅回路
と、該電力増幅回路の出力に接続された第１のピンダイ
オードと、該第１のピンダイオードに並列に接続された
ＬＣ並列共振回路と、前記第１のピンダイオードの入力
側に一端が接続されたＬＣ直列共振回路と、該ＬＣ直列
共振回路の他端に第２のピンダイオードを介して接続さ
れた終端手段と、前記電力増幅回路の入力段に接続され
て入力信号の周波数成分を検出して前記２つのピンダイ
オードのいずれか一方をオン状態に且つ他方をオフ状態
に選択的にする制御回路とを具（ｒｉｒ＋することを特
徴とする広帯域電力増幅器が提供される。

一作月以上のような本発明による広帯域電力増幅器において、
ＬＣ並列共振回路とＬＣ直列共振回路は、それらが共振
状態にあるとき、ＬＣ並列共振回路は、インピーダンス
無限大として機能し、ＬＣ直列共振回路は、インピーダ
ンス雰として機能する。

従って、ＬＣ並列共振回路とＬＣ直列共振回路の共振周
波数を、所定の周波数の入力信号の高調波周波数に設定
すれば、制御回路によりその所定周波数成分が入力信号
を実質的に占めることを検出したとき、第１のピンダイ
オードをオフ状態にし第２のピンダイオードをオン状態
にすることにより、所定周波数の入力信号の高調波を除
去することができる。

すなわち、この状態において、入力信号の高調波成分は
、その高調波に対してインピーダンス零として機能する
ＬＣ直列共振回路とオン状態のピンダイオードとを介し
て終端手段に逃がされる。

一方、入力信号の高調波成分は、オフ状態の第１のピン
ダイオードを通過することはできず、また、その高調波
に対してインピーダンス無限大として機能するＬＣ並列
共振回路にも通過が阻止される。

従って、高調波成分は出力されない。

他方、入力信号の基本波成分に対しては、ＬＣ直列共振
回路は実質的なインピーダンスを有し、また、ＬＣ並列
共振回路は、インピーダンスは低い。従って、入力信号
の基本波成分は、ＬＣ直列共振回路を介して終端手段に
逃がされることなく、ＬＣ並列共振回路を介して出力さ
れる。

しかし、以上の場合以外は、制御回路は、第１のピンダ
イオードをオン状態にし第２のピンダイオードをオフ状
態にする。従って、出力信号は、第１のピンダイオード
を介して出力される。

実施例次に、添付図面を参照して本発明の詳細な説明する。添
付第１図は、本発明を実施した広帯域電力増幅器の例を
示す回路図である。

入力側子１には、結合コンデンサ２を介して前置増幅器
３の入力が接続され、その前置増幅器３には更にもう１
つの前置増幅器４が接続されている。そして、その前置
増幅器４は、結合コンデンサ５を介して電界効果トラン
ジスタ（以下ＦＥＴと称す）１１のゲートに接続されて
おり、そのＦＥＴ１ｌのソースは接地されている。その
ＦＥＴのゲートは、電流制限用抵抗６を介して電圧分割
用抵抗８及び９の中間接続点に接続されている。その抵
抗８の他端は接地され、また、抵抗８には高周波阻止用
コンデンサ７が並列に接続されている。

一方、抵抗９の他端は、電源印加用端子１０に接続され
ている。

ＦＥＴＩＩのドレインは、平滑用コイル１３を介して電
源印加用端子２０に接続され、その平滑用コイル１３の
電源印加用端子２０側端には、高周波阻止用コンデンサ
が接続されている。更に、ＦＥＴ１１のドレインは、結
合コンデンサ１４を介してもう１つのＦＥ’Ｔ１９のゲ
ートに接続されている。そのゲートも、電流制限用抵抗
１５を介して、電圧分割用抵抗１６及び１７の中間接続
点に接続されている。その抵抗１７は、その他端が接地
され、更に高周波阻止用コンデンサ１８が並列に接続さ
れている。一方、抵抗１６の他端は、電源印加用端子１
０に接続されている。また、ＦＥＴＩＩのソースは接地
され、ドレインは、平滑用コイル２３を介して電源印加
用端子２０に接続され、その平滑用コイル１３の電源印
加用端子２０側端には、高周波阻止用コンデンサが接続
されている。

更に、ＦＥＴ１１のドレインは、結合コンデンサ２３、
ピンダイオード２７及び結合コンデンサ２９を介して出
力端子３０に接続されている。そのピンダイオード２７
のカソードは、抵抗２８を介して接地され、更に、ピン
ダイオード２７の両り１１（には、結合コンデンサ２４
を介して、コンデンサ２５とインダクタ２Ｇとからなる
並列共振回路が並列に接続されている。

一方、ピンダイオード２７のアノードは、インダクタ５
３及びコンデンサ５３からなる直列共振回路を介しても
う１つのピンダイオード５５のアノードに接続されてい
る。そして、そのピンダイオード５５のカソードは、抵
抗５８を介して接地されると共に、無反射終端器５７に
接続されている。

更に、結合コンデンサ２には、抵抗３１を介して、イン
ダクタ３２とコンデンサ３３からなる直列共振回路が接
続されている。そして、コンデンサ３３の出力端には、
ＲＦ信号分割用抵抗３４が接続され、また、検波ダイオ
ード３５の一端が接続されている。

その検波ダイオード３５の他端には、高周波阻止用コン
デンサ３６と、負荷抵抗兼可変抵抗３７とが接続されて
いる。そして、その可変抵抗３７の可変端子は、人力抵
抗３８を介して演算増幅器３９の非反転入力に接続され
ている。演算増幅器３９の反転入力は、抵抗４０を介し
て接地され且つ抵抗４１を介して出力に接続され、それ
ら抵抗４０．４１により増幅器の直流堆幅度が決定され
ている。

演算増幅器３９の出力は、定電圧ダイオード４２及び電
流制限用抵抗４３を介して第１のスイッチングトランジ
スタ４４のベースに接続されている。そのスイッチング
トランジスタのエミッタは接地され、コレクタは抵抗４
５を介して正電源端子４６に接続されている。その第１
のスイッチングトランジスタ４４のコレクタは、更に、
コンデンサ４７及び抵抗４８の並列回路を介して、第２
のスイッチングトランジスタ４９のベースに接続されて
いる。このコンデンサ４７は、抵抗４８と、スイッチン
グトランジスタ４９のＢ−Ｅ間容蚤とで生じる時定数を
補正するスピードアップ用コンデンサである。その第２
のスイッチングトランジスタ４９も、エミッタは接地さ
れ、コレクタは抵抗５０を介して正電源端子４６に接続
されている。

従って、スイッチングトランジスタ４４及び４９のコレ
クタレベルは互いに反対の関係にある。スイッチングト
ランジスタ４４のコレクタは、電流制限用抵抗５１を介
してピンダイオード２７のアノードに接続されている、
更に、高周波阻止用コンデンサ５２にも接続されている
。また、スイッチングトランジスタ４９のコレクタは、
ピンダイオード５５のアノードに接続されている。

以上のような広帯域増幅器において、入力側子ＩにＲＦ
倍信号入力されたとすると、そのＲＦ倍信号、前置増幅
器３．４によって増幅され、更にＦＥＴＩＩ、１９によ
って増幅され、高電力が出力端子３０より出力される。

今、広帯域増幅器の帯域を１オクターブに設計し、下限
周波数をｆＬ、上限周波数をｆｌｌ、中心周波数を「。

とじて、周波数ｆＬを持つＲＦ倍信号入力側子１に入力
されたと仮定する。そのＲＦ倍信号持つ周波数ｆＬの第
２次高調波２ｆｔは、増幅器が持つ帯域の上限（ｆ、、
ｌ）に当り、その第２次高調波“２ｆＬを除去すること
は従来困難であった。

図示の実施例では、以下に説明するように、そのような
高調波を所望の値にまで抑制することができる。増幅器
が持つ帯域の下限周波数ｒＬを持つＲＦ倍信号人力され
た時に、インダクタ素子３２とコンデンサ３３との直列
共振回路が周波数「、に共振するように前置って設定し
おく。それにより、検波ダイオード３５のアノード側に
上記ＲＦ倍信号一部が現れ、検波ダイオード３５のよっ
て検波され直流信号に変換される。この変換された直流
信号は、可変抵抗器３７に依って所望の値に分割され、
抵抗３８を介して演算増幅器３９に人力される。

今、この可変抵抗器３７、抵抗４０．４１を、演算増幅
器３９の出力電圧が所定（定電圧グイオートのツェナー
電圧と、スイッチングトランジスタ４４のＢ−Ｅ間電圧
の合成）の電圧（■、）以上になるように調整しておけ
ば、スイッチングトランジスタ４４はオン、スイッチン
グトランジスタ４９はオフとなり、その結果、ピンダイ
オード２７はオン、ピンダイオード５５はオフとなる。

予め、並列共振回路（コンデンサ２５、インダクタ素子
２６）と直列共振回路（インダクタ素子５３、コンデン
サ５４）を周波数２ｆＬ（”ｆ＋＋）に共振するように
設定しておけば、並列共振回路は、人力周波数ｆＬでは
通過域、高１稠波２’　ｆ　Ｌでは；ＩＷ限大のインピ
ーダンスを持つことになり遮断器となる。逆に直列共振
回路は、入力周波数ｆＬでは、１ｌｊｉ（限小のインピ
ーダンスとなり、通過域となる。

このようにして、周波数ｆＬを持つＲＦ倍信号入力側子
１に現れると、基本周波数ｆＬは、出力端子３０に増幅
器の利得を持って出力され、高調波２ｆＬは並列共振回
路にて反射され、無反射終端器５７に吸収される。

次に入力周波数を除々に上昇させていくと直列共振回路
（インダクタ素子３２、コンデンサ３３）のインピーダ
ンスが増加し、検波ダイオード３５からの直流信号が減
少し、演算増幅器３９の出力電圧が下がり、定電圧ダイ
オード４２がカットオフとなりスイッチングトランジス
タ４４はオフ、スイッチングトランジスタ′４９はオン
状態となる。従って、ピンダイオード素子２７はオン、
ピンダイオード素子　　　　。

５５はオフとなり、入力周波数ｆＬ以上の周波数ｆＬＬ
からｆｕ迄の周波数を持つＲＦ倍信号、ピンダイオード
素子２７を介して出力端子３０に損失無く出力される。

勿論、直列共振回路（インダクタ素子３２、コンデンサ
３３）のＱと、可変抵抗器３７を調整することにより、
上記スレッシホールド点の周波数ｆＬＬを自由に設定で
きることは言うまでもない。

発明の詳細な説明したように、本発明による広帯域電力増幅器は、
増幅器が持つ周波数帯域の下限においてのみ、ＲＦ倍信
号一部を抽出できるように構成し、その抽出信号によっ
てピンダイオード素子を切換えらでいる。従って、上記
下限周波数の高調波（特に２次高調波）が除去でき、ま
た、外部信号も不要であるので、周辺装置の設計が容易
で、しかも、高価なトランジスタを使用することも無く
、安価な増幅器を設計できる。

【図面の簡単な説明】

添付第１図は本発明を実施した広帯域増幅器の回路図で
ある。〔主な参照番号〕１・・・・・・・・入力側子３．４・・・・前置増幅器

Claims

【特許請求の範囲】

広帯域の電力増幅回路と、該電力増幅回路の出力に接続
された第１のピンダイオードと、該第１のピンダイオー
ドに並列に接続されたＬＣ並列共振回路と、前記第１の
ピンダイオードの入力側に一端が接続されたＬＣ直列共
振回路と、該ＬＣ直列共振回路の他端に第２のピンダイ
オードを介して接続された終端手段と、前記電力増幅回
路の入力段に接続されて入力信号の周波数成分を検出し
て前記２つのピンダイオードのいずれか一方をオン状態
に且つ他方をオフ状態に選択的にする制御回路とを具備
することを特徴とする広帯域電力増幅器。