JPH03238908A - 高効率半導体増幅器 - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は高効率半導体増幅器に関し、特に衛星通信、
地上マイクロ波通信等で使用する準マイクロ波・マイク
ロ波帯の高効率増幅器に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は例えばＴ、Ｎｏｊｉｍａ、Ｓ、Ｎ１５ｈｉｋｉ
、　　ｒノｓイエフィシエンシー　マイクロウェーブ　
ハーモニック　リアクション　アンブリファイア−Ｊ　
ＩＥＥＥ、ＭＴＴ−３ダイジェスト（“Ｈｉｇｈ　ＥＦ
ＦＩＣＩＥＮＣＹ　Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ　Ｈａｒｍｏｎ
ｉｃ　Ｒｅａｃｔｉｏｎ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”ＩＥＥ
Ｅ、　ＭＴＴ−８Ｄｉｇｅｓｔ）１９８８　　ｐＩ）１
００７〜１０１０に示された従来の高効率半導体増幅器
の構成図である。図において１は上記高効率半導体増幅
器の入力端子、２はその出力端子、３は上記入力端子１
に受けたマイクロ波信号を２分配する電力分配器、５．
６はそれぞれ各分配出力を増幅する第１．第２のＦＥＴ
で、これらの各ＦＥＴ５．６の入力側には入力整合回路
（図示せず）、出力側には出力整合回路（図示せず）が
配設されている。７ａ。

７ｂはそれぞれ該ＦＥＴ５，６の後段に接続された基本
波バンドパスフィルタ、４は該両フィルタ７ａ、７ｂの
出力を合成する電力合成器である。

また８ａ、８ｂはそれぞれ上記第１．第２のＦＥＴ５．
．６の後段に接続された２倍波バンドパスフィルタ、９
は該両フィルタ８ａ、８ｂの出力間に接続された移相器
である。

次に動作について説明する。

入力端子１から人力したマイクロ波は電力分配器３によ
り２分配され、第１のＦＥＴ５及び第２のＦＥＴ６へ供
給される。ここでは第１のＦＥＴ５及び第２のＦＥＴ６
は効率を高めるためにＢ級あるいはＡＢ級に動作点を設
定している。

この時第↓のＦＥＴ５及び第２のＦＥＴ６の出力中の基
本波成分は、基本波のみを通過して２倍波を遮断する基
本波バンドパスフィルタ７ａ。

７ｂを経て、電力合成器４で合成され、出力端子２に出
力される。

また第１のＦＥＴ５の出力中の２倍波成分は、２倍波の
みを通過し基本波を遮断する２倍波バンドパスフィルタ
８ａ、移相器９及びフィルタ８ｂを経て、第２のＦＥＴ
６へ注入される。同様に第２のＦＥＴ６の出力中の２倍
波成分もフィルタ８ｂ、移相器９及びフィルタ８ａを介
して第１のＦＥＴ５へ注入される。移相器９を調整する
ことにより２倍波注入位相を最適とすると、増幅器の効
率は向上する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の高効率半導体増幅器は以上のように構成されてい
るので、４つのバンドパスフィルタを必要とし、部品点
数が増大するという問題点がある。

また、一方のＦＥＴの２倍波出力を他方のＦＥＴへ注入
する２倍波注入経路が２つのバンドパスフィルタ及び移
相器で構成されるため、２倍波注入経路による２倍波の
位相回転かり大きく、増幅効率の向上する帯域が狭くな
る等の問題点があった。

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、部品点数を少なくして小型にできるとともに
、増幅効率の向上する帯域を広くすることができる高効
率半導体増幅器を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る高効率半導体増幅器は、入力マイクロ波
信号を２分配し、該各分配出力を第１゜第２の増幅素子
により増幅する回路構成に加え、各増幅出力を合成する
電力合成手段を上記各増幅素子にそれぞれ第１．第２の
２倍波位相調整用線路を介して接続し、上記電力合成手
段の出力側に基本波に対しては通過特性を有し、２倍波
に対しては開放となるフィルタ回路を設け、一方の増幅
素子の出力の２倍波成分を他方の増幅素子へ注入するた
めの２倍波注入経路を、上記各増幅素子の出力整合回路
、２倍波位相調整用線路、及び電力合成手段とから構成
したものである。

［作用］ この発明においては、基本波に通過特性を有し、２倍波
に対しては開放となるフィルタ回路を電力合成手段の出
力側に設け、一方の増幅素子の出力の２倍波成分を他方
の増幅素子へ注入するための２倍波注入経路を、各増幅
素子の出力整合回路、２倍波位相調整用線路、及び電力
合成手段より構成したから、従来２つ必要であった基本
波バンドパスフィルタ及び、従来２つ必要であった２倍
波バンドパスフィルタを不要にすることができ、これに
より部品点数の削減、装置の小型化を図ることができる
。

また２倍波注入経路に２倍波バンドパスフィルタを用い
ていないため、２倍波の位相回転を小さ（でき、これに
より増幅効率の向上する帯域を広くすることができる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第工図は本発明の一実施例による高効率半導体増幅器を
示すブロック構成図であり、図において第２図と同一符
号は同一または相当部分を示す。

１０ａ、１０ｂは第１．第２のＦＥＴ　（増幅素子）の
入力端に設けられた入力整合回路、１１ａ。

１１ｂはそれぞれ該ＦＥＴ５，６の出力側に接続された
出力整合回路である。ここで、上記人力整合回路１０ａ
、１０ｂは基本波についてインピーダンス整合を行い、
また出力整合回路１１は基本波及び２倍波についてイン
ピーダンス整合を行なうものとする。

また１２ａ、１２ｂはそれぞれ上記出力整合回路１１ａ
、ｌｌｂと電力合成器（電力合成手段）４との間の電送
線路を構成する２倍波位相調整用線路で、ここでは基本
波に対し通過特性を有し、２倍波に対しては開放となる
フィルタ回路１６は上記電力合成器４の出力と出力端子
２との間に設けられている。

次に動作について説明する。

入力端子１から人力したマイクロ波は電力分配器３によ
り２分配され第１のＦＥＴ５及び第２のＦＥＴ６に供給
される。ここで第１のＦＥＴ５、第２のＦＥＴ６は従来
と同様効率を高めるためにＢ級あるいはＡＢ級に動作点
数を設定している。

今、第１図において、フィルタ回路１６を構成するイン
ダクタ１３をＬ１キャパシタ１４．１５をＣ，、Ｃ，と
すると、フィルタ回路のインピーダンスＺは、 である。ここでＣ Ｃ２の関係を とすると、基本周波数ω。におけるフィルタ回路１６の
インピーダンスＺ１．。及び２倍波周波数２ω。におけ
るフィルタ回路１６のインピーダンスＺ　：ｊ　６１　
ＩＩは次式で与えられる。

Ｚ、。＝　０ ２、！、、。−（１）　　　　　　　　　（４）以上よ
り第１のＦＥＴ５及び第２のＦＥＴの出力の基本波成分
は上記出力整合回路１１ａ。

１１ｂ、及び２倍波位相調整用線路１２ａ。

１２ｂを経て、電力合成器４で合成され、インダクタ１
３とキャパシタ１４．１５で構成されるフィルタ回路１
６を通過し、出力端子４に出力される。　また第１のＦ
ＥＴ５の出力中の２倍波成分は出力整合回路１１ａ、ｌ
ｌｂ、２倍波位相調整用線路１２ａ、１２ｂ、電力合成
器４で構成される２倍波注入経路を経て第２のＦＥＴ６
へ注入される。第２ＬＦＥＴ６の出力中の２倍波成分に
ついても同様にして第１のＦＥＴ５へ注入される。

そして２倍波位相調整用線路１２の線路長を調整するこ
とにより２倍波注入位相を最適化すると、増幅器の効率
は向上する。

このように本実施例では、基本波バンドパスフィルタ７
を電力合成器４の出力側に設け、一方のＦＥＴ５あるい
は６の出力の２倍波成分を他方のＦＥＴ６Ｊ５るいは５
へ注入する２波注入経路を、出力整合回路１１ａ、ｌｌ
ｂ、２倍波位相調整用線路１２ａ、１２ｂ、及び電力合
成器４で構成したので、従来２つ必要であった基本波バ
ンドパスフィルタ及び従来２つ必要であった２倍波バン
ドパスフィルタは不要となり、部品点数の削減、小型化
を図ることができる。

また２倍波注入経路に２倍波バンドパスフィルタを用い
ていないため、２倍波の位相回転を小さく抑えることが
でき、増幅器の効率の向上する帯域を広くすることがで
きる。

さらに、フィルタ回路１６を構成するキャパシタ１４．
１５は直流阻止コンデンサの作用も有している。

［発明の効果］ 以上のように、この発明に係わる高効率半導体増幅器に
よれば、人力マイクロ波信号を２分配し、該分配出力を
第１．第２の増幅素子により増幅する回路構成に加え、
各増幅出力を合成する電力合成手段を上記各増幅素子に
それぞれ第１．第２の２倍波位相調整用線路を介して接
続し、該電力合成手段の出力側に基本波に対し通過特性
を有し、２倍波に対しては開放となるフィルタ回路を設
け、増幅素子相互間で出力の２倍波成分を注入するため
の２倍波注入経路を、各増幅素子の出力整合回路、２倍
波位相調整用線路、及び電力合成手段より構成したので
、部品点数を少なくして装置の小型化を図ることができ
るとともに、２倍波の位相回転を小さくして、増幅器の
効率が向上する帯域を広くすることができる。

また、フィルタ回路を構成するキャパシタによって直流
分を阻止することができるため、特に直流阻止用コンデ
ンサを入れる必要がなくなり装置の小型化を図ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による高効率半導体増幅器
の構成図、第２図は従来の高効率半導体増幅器の構成図
である。 図において、（１）は入力端子、（２）は出力端子、（
３）は電力分配器（電力分配手段）、（４）は電力合成
４（電力合成手段）、（５）。 （６）は第工、第２のＦＥＴ（増幅素子）、（７）は基
本波バンドパスフィルタ（低域通過フィルタ）（１２ａ
）、（１２ｂ）は２倍波位相調整用線路、（■６）はイ
ンダンフタ（１３）、キャパシタ（１４）、　　（１５
）とで構成されるフィルタ回路である。 なお、 図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 入力端子にマイクロ波信号を受け、これを増幅して出力
   端子に出力する高効率半導体増幅器において、上記入力
   端子に接続され、マイクロ波信号を２分配して出力する
   電力分配手段と、それぞれ上記各分配出力を増幅する第
   １、第２の増幅素子と、該各増幅素子の出力に第１、第
   ２の２倍波位相調整用線路を介して接続され、上記各増
   幅素子の出力を合成する電力合成手段と、該電力合成手
   段の出力と上記出力端子との間に接続され、基本周波数
   で直列共振するインダクタとキャパシタでなるブランチ
   と、このブランチに並列に接続された容量値が上記キャ
   パシタの約１／３のキャパシタでなるブランチとからな
   るフィルタ回路とを備えたことを特徴とする高効率半導
   体増幅器。