JPH04104604A - 高周波増幅器 - 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】 ［目次］ 概要 産業上の利用分野 従来の技術　（第６図、第７図） 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段 作用　（第１図） 実施例 （ａ）第１実施例 （ｂ）第２実施例 （３）第３実施例 （４）他の実施例 発明の効果 （第２図、第３図） （第４図） （第５図） （第１図） ［概要］ 入力信号を２系統に分配する電力分配器と１分配された
各信号を増幅する第１、第２増幅器と、各増幅器の出力
信号を合成して出力する電力合成器を備えた高周波増幅
器に関し、 回路規模を小型及び簡単にできる高周波増幅器を提供す
ること及び増幅部の内部リアクタンスによる反射波を打
ち消して、整合をとることが可能な高周波増幅器を提供
するを目的とし、 入力信号を同相で２系統に分配する電力分配器と、電力
分配器により２系統に分配された第１、第２の信号を増
幅する第１、第２の増幅器と、第１、第２増幅器の出力
信号を合成する電力合成器と、第１．第２増幅器の入力
側線路間あるいは出力側線路間に設けられ、増幅器の内
部リアクタンスによる反射波を打ち消す伝送線路を備え
るように構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅器に係
わり、特に入力信号を２系統に分配する電力分配器と、
分配された各信号を増幅する第１、第２の増幅器と、各
増幅器の出力信号を合成して出力する電力合成器を備え
た高周波増幅器に関する。

近年、移動体通信や衛星通信に用いられる高周波増幅器
には高効率化が要求され、盛んに研究されるようになっ
ている。かかる高周波増幅器の出力には高調波処理回路
等が接続されるため、高周波増幅器としては、全体とし
て回路規模が大きくならないように整合回路を簡単化、
小型化することが望まれている。

［従来の技術］ 高周波信号の電力増幅を行う高周波増幅器としては、第
６図に示すようなパッケージ型のＦＥＴ増幅器がある。

このＦＥＴ増幅器において、入力信号は２本のボンディ
ングワイヤ１，２により２分岐され、整合回路３，４を
経てＦＥＴチップからなる増幅器５，６に入力されて増
幅される。並列動作する増幅器５，６の増幅出力信号は
出力側に配置されたマイクロストリップ線路基板上の合
成回路７により合成され、しかる後整合回路８でインピ
ーダンス整合をとられて出力される。尚、第６図では、
増幅器が２つ用いられているが、何等互いに作用して動
作するものではなく、単にその出力が合成されるだけで
ある。

別の高周波増幅器の例としては、本願出願人が平成元年
４月２８日付けで出願した高周波増幅回路がある（特願
平０１−１０７３７５号、名称「高周波増幅回路」）。

第７図はかかる高周波増幅回路の構成図であり、入力信
号Ｓｉｎを互いに逆相で２系統に分配する電力分配器１
１と、電力分配器１１により分配された第１、第２の信
号Ｓａ。

ｓｂを増幅するＦＥＴ等からなる第１、第２の増幅器１
２．１３と、第１、第２増幅器１２．１３の出力信号の
一部をそれぞれ一方から他方に伝達して反射波を打ち消
す結合回路１４と、反射波を打ち消された第１、第２増
幅器の出力信号を合成して出力する電力合成器１５を備
えている。結合回路１４は図示しないがキャパシタンス
やインダクタンスによって構成され、等価的に反射波を
打ち消して整合がとれた状態としている。

［発明が解決しようとする課題］ 第６図の高周波増幅器は、整合回路８がスタブや並列接
続された薄膜キャパシタンスであるため、十分な整合を
とろうとすると整合回路の面積を大きくしなければなら
ない問題がある。

又、スタブが必要でない第７図の高周波増幅器は、電力
分配器１１や電力合成器１５において逆相で電力を分配
、合成しなければならず、ラットレース回路等が必要と
なり、しかも結合回路にキャパシタンスやインダクタン
ス素子を必要とし回路が大きくなる問題がある。又、回
路を小さくするために、チップ部品を結合回路１４のキ
ャパシタンスやインダクタンスに用いると、増幅器に接
続された線路同士を近すけなければならず、線路自身の
結合が生じ、結合回路の設計が容易でないという問題が
生しる。

以上から本発明の目的は、全体として回路規模を小型及
び簡単にできる高周波増幅器を提供することである。

本発明の別の目的は、ＦＥＴ等からなる増幅部の内部リ
アクタンスによる反射波を打ち消して、整合をとること
が可能な高周波増幅器を提供することである。

本発明の更に別の目的は、ＦＥＴ等からなる増幅部の内
部抵抗と負荷抵抗の不連続性により生じる反射波を打ち
消して、整合をとることが可能な高周波増幅器を提供す
ることである。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

１０１は入力信号Ｓｉｎを同相で２系統に分配する電力
分配器、１０２，１０３は電力分配器により２系統に分
配された各信号を増幅する第１、第２の増幅器、１０４
は第１、第２増幅器の出力信号を合成して出力する電力
合成器、１０５，１０６は第１．第２増幅器と電力合成
器間にそれぞれ設けられ、各増幅器の内部抵抗を変換し
て出力抵抗（負荷抵抗）に整合させる伝送線路、１０７
は第１、第２増幅器の出力側線路間に設けられ、増幅器
の内部リアクタンスによる反射波を打ち消す伝送線路で
ある。

［作用］ 伝送線路１０５，１０６を考慮しない時、第１又は第２
増幅器１０２，１０３から出力側を見た負荷アドミッタ
ンスは となる。但し、Ｙ、θは伝送線路１０７の特性アドミッ
タンス及び電気長である。

従って、増幅器の内部アドミッタンスを００＋ｊＢ、と
すると、 となるように伝送線路１０７の電気長θを決めると、各
増幅器の出力信号の一部を他方に伝達して各増幅器の内
部サセプタンスＢ０による。換言すれば内部リアクタン
スによる反射波を打ち消すことができる。

しかし、伝送線路１０７では増幅器の内部抵抗が負荷抵
抗に不連続であるために起こる反射波を打ち消すことは
できない。そこで、Ｇｏ＝Ｇ／２となるように、内部抵
抗をインピーダンス変換する伝送線路１０５，１０６を
設けて整合をとり反射波をなくすようにしている。

本発明によれば、同相の信号を分配して合成するもので
あるため、簡単な構成で、例えばボンディングワイヤに
より分岐、結合する構成で信号分配、信号合成ができ、
しかも伝送線路という簡単な要素を設けるだけで、増幅
器の内部リアクタンスによる反射波や、増幅器の内部抵
抗が負荷抵抗と等しくないことにより生じる反射波をな
くすことができる。

［実施例］ （ａ）第１の実施例 第２図は本発明の一実施例である電力分配器の構成図で
あり、第１図と同一部分には同一符号を付している。

１０１は入力信号Ｓｉｎを同相で２系統に分配する電力
分配器であり１例えばボンディングワイヤ１０１ａ、１
０１ｂにより入力信号線路１０１ｃを２系統に分岐する
ようになっている。１０２゜１０３は電力分配器により
２系統に分配された各信号Ｓａ、Ｓｂを増幅する第１、
第２の増幅器であり、詳細に示していないがＦＥＴ等に
より構成されている。１０４は第１、第２増幅器の出力
信号Ｓ　ａ’　、　Ｓ　ｂ’　を合成して出力する電力
合成器である。この電力合成器１０４は、ボンディング
ワイヤ１０４ａ、１０４ｂにより信号Ｓａ、Ｓｂ’　を
出力線路１０４ｃに導いて合成する構成を有している。

１０５．１０６は第１、第２増幅器１０２，１０３と電
力合成器１０４間にそれぞれ設けられ、各増幅器の内部
抵抗を変換して負荷抵抗に整合させる伝送線路（インピ
ーダンス変換器の一種）である。尚、後述するように伝
送線路１０５，１０６は個々の増幅器の内部抵抗を負荷
抵抗値Ｒ５の２倍（＝　２　ＲＬ）に変換するもので、
所定の長さ、所定の特性インピーダンスを有している。

１０７は伝送線路であり、第１．第２増幅器１０２．１
０３の出力側線路間に設けられ、出力信号Ｓａ、Ｓｂ’
の一部を互いに他方に伝達して第１、第２の増幅器の内
部リアクタンスによる反射波を打ち消すようになってい
る。

第３図は伝送線路１０５，１０６を考慮しない場合にお
ける第２図の高周波増幅器の等価回路であり、１０２ａ
、１０３ａは第１、第２増幅器１０２．１０３の等価電
流源（Ｉ）、１０２ｂ、１０３ｂは各増幅器の内部コン
ダクタンス（Ｇｏ）、１０２ｃ、１０３ｃは各増幅器の
内部サセプタンス（Ｂ、）、１０４’　、１０４’は電
力合成器１０４の入力側から出力を見た時の出力コンダ
クタンス（負荷コンダクタンスＧ）、１０７’は特性ア
ドミッタンスＹ、電気長θを有するアドミッタンス要素
で、伝送線路１０７が寄与する部分である。

この等価回路より、第１又は第２増幅器１０２゜１０３
から出力側を見た負荷アドミッタンスはとなる。

すなわち、等価回路に示すように、電流Ｌｌ工２と電圧
Ｖ１．Ｖ２を定めると、電流Ｉ０．Ｉ、は伝送線路の７
行列（特性アドミッタンス）を用いて以下のように Ｉｘ＝Ｙ　（（１／ｊｔａｎθ）　・Ｖｔ　　（１／ｊ
ｓｉｎθ）ｖ２）・・・（１） Ｉｚ＝Ｙ　（（１／ｊｓｉｎθ）　・Ｖ、＋（１／　ｊ
ｔａｎθ）ｖ２）・・・（２） 表現できる。また、伝送線路の両端での電流の連続性か
ら次式 ％式％（３） が成立する。（３）、（４）式からＶ工、ｖ２について
求めると、 Ｖ、＝　（Ｉ−Ｌ）／　（Ｇ＋００＋ｊＢ、）　　　（
５）Ｖ２＝　（工　Ｌ）／（Ｇ＋００＋ｊＢａ）　　　
（６）となる。（１）式に（５）　、　（６）式を代入
すると、１１＝Ｙ・（Ｉ　（ｓｉｎθ−ｔａｎθ）　−
Ｉ□ｓｉｎθ＋Ｉ、ｔａｎθ）／　（Ｇ＋Ｇ、＋ｊＢ０
）　・ｊｔａｎθｓｉｎθとなる。故に、 （（Ｇ”Ｇｏ＋Ｊ　Ｂｏ）　”　、）ｔａｎθｓｉｎθ
／Ｙ＋ｓｉｎθ）■、−Ｉ２ｔａｎθ＝　工（ｓｉｎθ
−ｔａｎθ）・−＋（７）となる。同様に（２）式に（
５）　、　（６）式を代入すると、ｌ２＝Ｙ・（Ｉ　（
ｓｉｎθ−ｔａｎθ）＋Ｉ、ｔａｎθ−Ｉ２ｓｉｎθ）
／　（Ｇ十Ｇ０＋ｊＢ、）　　・ｊｔａｎθｓｉｎθと
なる。故に、 一１１ｔａｎθ＋（（Ｇ＋Ｇ０＋ｊＢ、）　　・ｊｔａ
ｎθｓｉｎθ／Ｙ十ｓｉｎθ）　　Ｉｔ　　＝　　Ｉ　
　（ｓｉｎθ−ｔａｎθ）・・・（８）となる。ここで
、簡単のために α■□−βＩ２＝γ　　・・・（７）′−βＩ０＋αＩ
２＝γ　　・・・（８）′とおくと、 となり、 より、 Ｉ、＝Ｉ２ （５）、（６）より Ｖ１＝Ｖ２ 従って、（１）、（２）式より Ｉ　、／　Ｖ、＝　Ｙ　（（１／　ｊ　ｔａｎθ）　　
（１／ｊｓｉｎθ））となるため、Ａ−Ａ’　より右側
を見たアドミッタンスは となる。

従って、増幅器の内部アドミッタンスを００＋ｊＢ０と
すると、 となるように伝送線路１０７の電気長θを決めると、各
増幅器の出力信号の一部を他方に伝達して増幅器の内部
サセプタンスＢ０による反射波を打ち消すことができる
。

以上より、伝送線路１０７により内部サセプタンス（内
部リアクタンス）による反射波を打ち消すことができる
が、この伝送線路１０７では、増幅器の内部抵抗が負荷
抵抗に不連続であるために起こる反射波を打ち消すこと
はできない。

そこで１本発明では内部抵抗と負荷抵抗が不連続となら
ないように伝送線路１０５，１０６を設けて整合をとり
、反射波をなくすようにしている。

すなわち、負荷抵抗をＲＬとすれば第１、第２の増幅器
１０２，１０３の内部抵抗Ｒ０を負荷抵抗ＲＬの２倍に
変換するように伝送線路１０５，１０６を、第１．第２
増幅器１０２．１０３と電力合成器１０４間に設ける。

これにより、並列２系統の合成内部インピーダンスは２
・ＲＬの並列接続となり、その値がＲＬとなって負荷抵
抗値と等しくなり、これにより整合がとれ、抵抗値不連
続による反射波の発生がなくなる。

（ｂ）第２の実施例 第４図は本発明に係わる第２の実施例構成図であり、第
２図の構成と同一部分には同一符号を付している０図中
、１０１は入力信号Ｓｉｎを同相で２系統に分配する電
力分配器、１０２，１０３は電力分配器により２系統に
分配された各信号Ｓａ。

ｓｂを増幅する第１、第２の増幅器、１０４は第１、第
２増幅器の出力信号Ｓ　ａ’　、　Ｓ　ｂ’を合成して
出力する電力合成器であり、電力合成部１０４−１と、
インピーダンス変換器１０４−２，１０４−３を有して
いる。電力合成部１０４−１は、ボンディングワイヤ１
０４ａ、１０４ｂにより２つの信号線路を出力線路１０
４ｃに接続する構成を有し、インピーダンス変換器１０
４−２，１０４−３は、１／４λ波長インピーダンス変
換線路で構成され、その入力抵抗は負荷抵抗ＲＬと等し
くなっている。

１０５’　、１０６’は第１、第２増幅器１０２゜１０
３と電力合成器１０４間に設けられ、各増幅器の内部抵
抗を負荷抵抗ＲＬと等しくなるように変換する伝送線路
（インピーダンス変換器の一種）で、所定長、所定の特
性インピーダンスを有している。

１０７は第１、第２増幅器の出力側線路間に設けられ、
出力信号Ｓａ’　、　Ｓｂ’の一部を互いに他方に伝達
して第１、第２の増幅器の内部リアクタンスによる反射
波を打ち消す伝送線路である。

この高周波増幅器によれば、各増幅器１０２゜１０３の
内部抵抗を伝送線路１０５’　、１０６’で負荷抵抗Ｒ
Ｌ（＝５０Ω）に等しく変換しているため、任意の内部
インピーダンスを持つ増幅器においても伝送線路１０５
’　、１０６’の長さの算出が容易となる利点がある。

すなわち、各種測定（増幅器の内部抵抗、内部サセプタ
ンス等の測定）はＲＬ（＝５００）を基本にして行われ
るので、測定結果をそのまま使用して、伝送線路の長さ
を容易に求めることができる利点がある６更に、内部抵
抗と負荷抵抗の差が大きくても１／４λ波長線路を太く
しなくてもよく、作りやすい利点がある。

（ｃ）第３の実施例構成図 第５図は本発明に係わる第３の実施例構成図であり、第
２図の構成と同一部分には同一符号を付している０図中
、１０１は入力信号Ｓｉｎを同相で２系統に分配する電
力分配器、１０２，１０３は電力分配器により２系統に
分配された各信号Ｓａ。

ｓｂを増幅する第１、第２の増幅器、１０４は第１、第
２増幅器の出力信号Ｓ　ａ’　、　Ｓ　ｂ’　を合成し
て出力する電力合成器であり、電力合成部１０４−１′
と、インピーダンス変換器１０４−２’１０４−３’　
を有している。電力合成部１０４−１′は、ボンディン
グワイヤ１０４ａ、１０４ｂにより２つの信号線路を出
力線路１０４ｃに接続する構成を有し、インピーダンス
変換器１ｏ４−２’　　１０４−３’は１／４λ波長イ
ンピーダンス変換線路で構成され、各増幅器の内部抵抗
を負荷抵抗　ＲＬの２倍（＝２・ＲＬ）に変換して整合
をとっている。尚、インピーダンス変換器１０４−２’
　　１０４−３’は第２図の伝送線路１０５゜１０６に
対応するものである。

１０７は第１．第２増幅器の出力側線路間に設けられ、
出力信号Ｓａ’　、　Ｓｂ’の一部を互いに他方に伝達
して第１、第２の増幅器の内部リアクタンスによる反射
波を打ち消す伝送線路である。

この高周波増幅器によれば部品点数が第６図の高周波増
幅器に比べて少なく、より小型化、簡単化が可能である
。尚、内部抵抗と負荷抵抗の差があまりにも大きいとイ
ンピーダンス変換器である１／４λ波長線路が太くなる
。

（ｄ）他の実施例 以上では伝送線路１０７を第１、第２増幅器の出力側線
路間に設けた場合について説明したが、第１、第２増幅
器の入力側線路間に設けてもよい。

すなわち、伝送線路１０７を第１、第２増幅器の入力側
線路間に設けても第３図に示す等価回路が成立し、第１
．第２増幅器の入力信号の一部を一方から他方に伝達し
て反射波を打ち消すことができる。

以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求
の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能
であり、本発明はこれらを排除するものではない。

［発明の効果］ 以上本発明によれば、同相で第１、第２の信号を分配し
、伝送線路を介して第１、第２の増幅器の入力信号ある
いは出力信号の一部を他方に伝達して各増幅器の内部リ
アクタンスによる反射波を打ち消すようにし、更には第
１、第２増幅器出力を同相で合成するように構成したか
ら、反射波のない高周波増幅器を提供できると共に、従
来のようにラットレース回路等が不要でその構成を小型
及び簡単にすることができる。

又、本発明によれば、伝送線路よりなるインピーダンス
変換器で増幅器の内部抵抗と負荷抵抗の整合をとるよう
に構成したから、内部抵抗と負荷抵抗の不連続性による
反射波を簡単な構成で打ち消すことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の第１の実施例構成図、第３図は本発明
に係わる高周波増幅器の等価回路図、 第４図は本発明の第２の実施例構成図、第５図は本発明
の第３の実施例構成図、第６図は従来の高岡増幅器の第
１の構成図、第７図は従来の高岡増幅器の第２の構成図
である。 １０１　・ １０２゜ １０４　・ １０５゜ １０７　・

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力信号を同相で２系統に分配する電力分配器（
   １０１）と、 電力分配器により２系統に分配された第１、第２の信号
   を増幅する第１、第２の増幅器（１０２、１０３）と、 第１、第２増幅器の出力信号を合成する電力合成器（１
   ０４）と、 第１、第２増幅器の入力側線路間あるいは出力側線路間
   に設けられ、増幅器の内部リアクタンスによる反射波を
   打ち消す伝送線路（１０７）を備えてなることを特徴と
   する高周波増幅器。
2. （２）第１、第２増幅器と電力合成器間にそれぞれ設け
   られ、各増幅器の内部抵抗を変換して負荷抵抗に整合さ
   せる伝送線路（１０５、１０６）を備えてなることを特
   徴とする請求項１記載の高周波増幅器。