JPH0645848A - Microwave amplifier circuit - Google Patents
Microwave amplifier circuitInfo
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- JPH0645848A JPH0645848A JP8117791A JP8117791A JPH0645848A JP H0645848 A JPH0645848 A JP H0645848A JP 8117791 A JP8117791 A JP 8117791A JP 8117791 A JP8117791 A JP 8117791A JP H0645848 A JPH0645848 A JP H0645848A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波増幅回路に
関する。FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a microwave amplifier circuit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、へテロ接合バイポーラトランジス
タ（ＨＢＴ），高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭ
Ｔ），ＧａＡｓ電界効果トランジスタ（ＧａＡｓ ＦＥ
Ｔ）などを用いた化合物半導体集積回路の発展は目覚ま
しく、マイクロ波帯増幅回路の研究開発が活発に行われ
ている。2. Description of the Related Art Recently, a heterojunction bipolar transistor (HBT), a high electron mobility transistor (HEM)
T), GaAs field effect transistor (GaAs FE
The development of compound semiconductor integrated circuits using T) and the like is remarkable, and research and development of microwave band amplification circuits are being actively conducted.
【０００３】図５は従来例のＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
ＨＢＴモノリシック超広帯域増幅器である。この増幅器
は、入力端子５４，初段ＨＢＴ５５，段間ＨＢＴ５６，
レベルシフトダイオード５７，終段ＨＢＴ５１，エミッ
タフォロア抵抗５２，出力端子５３により構成されてい
る。終段ＨＢＴ５１は、エミッタフォロア抵抗５２を備
え、増幅出力は出力端子５３から取り出される。このよ
うな増幅器で、Ｃ〜Ｘ帯で１７ｄＢ程度の電力利得が実
現されている。FIG. 5 shows a conventional example of AlGaAs / GaAs.
It is an HBT monolithic ultra-wide band amplifier. This amplifier includes an input terminal 54, a first stage HBT 55, an interstage HBT 56,
It is composed of a level shift diode 57, a final stage HBT 51, an emitter follower resistor 52, and an output terminal 53. The final stage HBT 51 includes an emitter follower resistor 52, and an amplified output is taken out from an output terminal 53. With such an amplifier, a power gain of about 17 dB is realized in the C to X bands.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】図５の従来例において
は、出力端子５３の直流電圧レベル、および出力端子５
３と接地面の間のマイクロ波帯出力インピーダンスは、
共にエミッタフォロア抵抗５２の値ＲＥによって決まっ
てしまい、両者を独立に調整することはできない。増幅
器が小信号増幅をする限りにおいては、従来の増幅器に
おいても問題は起こらないが、大信号動作をさせた場合
に大きな問題が生ずる。すなわちコレクタ電流を一定と
したとき、出力端子５３の直流電圧レベルは抵抗値ＲＥ
により規定されてしまうため、大振幅の出力電圧のスイ
ングが充分にとれないという問題である。図６は図５の
増幅器の８ＧＨｚにおける大信号出力電圧のシミュレー
ション波形（５０Ω負荷駆動）である。図から分るよう
に出力端子５３における直流電圧が１．７Ｖ程度にセル
フバイアス的に決まるため、直流結合されている段間お
よび初段回路の影響で、出力振幅は負側には大きく振り
込めなくなっている。このため飽和出力電力は、３ｄＢ
ｍ程度と小さい。したがって電力効率も、２％程度と非
常に低く問題であった。In the conventional example of FIG. 5, the DC voltage level of the output terminal 53 and the output terminal 5 are set.
The microwave band output impedance between 3 and the ground plane is
Both are determined by the value RE of the emitter follower resistor 52 and cannot be adjusted independently. As long as the amplifier amplifies a small signal, the problem does not occur even in the conventional amplifier, but a large problem occurs when the large signal operation is performed. That is, when the collector current is constant, the DC voltage level of the output terminal 53 is the resistance value RE.
Therefore, the swing of the large-amplitude output voltage cannot be sufficiently taken. FIG. 6 is a simulation waveform (50Ω load drive) of a large signal output voltage at 8 GHz of the amplifier of FIG. As can be seen from the figure, since the DC voltage at the output terminal 53 is determined to be about 1.7 V in a self-biased manner, the output amplitude cannot be largely shifted to the negative side due to the influence of the DC-coupled stages and the first stage circuit. There is. Therefore, the saturated output power is 3 dB.
It is as small as m. Therefore, the power efficiency was also very low, about 2%, which was a problem.
【０００５】本発明の目的は、前記欠点を除去し、エミ
ッタ（またはソース）フォロア回路においても出力端子
の直流電圧レベルをエミッタ（またはソース）フォロア
抵抗の値とは別に調整できる回路を提供し、大振幅出力
電圧スイングが充分にとれるマイクロ波増幅器を提供す
ることにある。An object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks and provide a circuit capable of adjusting a DC voltage level of an output terminal in an emitter (or source) follower circuit separately from the value of an emitter (or source) follower resistor. It is an object of the present invention to provide a microwave amplifier having a large amplitude output voltage swing.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】第１の発明は、終段にエ
ミッタ（またはソース）フォロア回路を有するマイクロ
波モノリシック増幅器において、終段トランジスタのエ
ミッタ電極（またはソース電極）と接地面の間に、増幅
帯域におけるインピーダンスがエミッタ（またはソー
ス）フォロア抵抗の抵抗値より十分大きなインダクタと
レベルシフトダイオードとの直列回路を付加したことを
特徴とする。A first aspect of the present invention is a microwave monolithic amplifier having an emitter (or source) follower circuit at the final stage, which is provided between the emitter electrode (or source electrode) and the ground plane of the final stage transistor. A series circuit of an inductor and a level shift diode whose impedance in the amplification band is sufficiently larger than the resistance value of the emitter (or source) follower resistor is added.
【０００７】第２の発明は、終段にエミッタ（またはソ
ース）フォロア回路を有するマイクロ波モノリシック増
幅器において、終段トランジスタのエミッタ電極に、長
さが増幅帯域においてほぼ４分の１波長で、他端がレベ
ルシフトダイオードを介して接地された分布定数線路が
接続されていることを特徴とする。A second aspect of the present invention is a microwave monolithic amplifier having an emitter (or source) follower circuit at the final stage, wherein the length of the emitter electrode of the final stage transistor is about a quarter wavelength in the amplification band, A distributed constant line whose end is grounded via a level shift diode is connected.
【０００８】[0008]
【作用】本発明のマイクロ波増幅回路においては、マイ
クロ波動作周波数帯におけるインピーダンスに影響を与
えることなく、終段エミッタ（またはソース）フォロア
回路の出力端子の直流電圧を変化させることができる。
このため出力端子における電圧スイングを充分に大きく
とれる。図４は出力端子直流電圧を０．８Ｖとしたとき
の８ＧＨｚにおける出力電圧シミュレーション波形（５
０Ω負荷駆動）である。入力電力，他の回路パラメータ
は図６の計算例と同じである。このときの飽和出力電力
は１１ｄＢｍであり８ｄＢ（６．３倍）出力が増大して
いる。In the microwave amplifier circuit of the present invention, the DC voltage at the output terminal of the final stage emitter (or source) follower circuit can be changed without affecting the impedance in the microwave operating frequency band.
Therefore, the voltage swing at the output terminal can be made sufficiently large. FIG. 4 shows an output voltage simulation waveform (8% at 5 GHz when the output terminal DC voltage is 0.8 V).
0Ω load drive). The input power and other circuit parameters are the same as in the calculation example of FIG. The saturated output power at this time is 11 dBm, and the output is increased by 8 dB (6.3 times).
【０００９】図３は出力端子における直流電圧の値ＶO
を変えた場合の入出力電力特性シミュレーション値であ
り、ＶOを変えることにより飽和出力電力は飛躍的に向
上していることが分る。FIG. 3 shows the value V O of the DC voltage at the output terminal.
It is a simulation value of input / output power characteristics when V is changed, and it can be seen that the saturated output power is dramatically improved by changing V O.
【００１０】[0010]
【実施例】図１は第１の発明の実施例のマイクロ波増幅
回路である。このマイクロ波増幅回路は、図５の従来例
の回路に対し、Ａｌ／ＧａＡｓのショットキー接合を用
いたレベルシフトダイオード（レベルシフト量０．８
Ｖ）６０と、チョークインダクタ６１の直列回路を、出
力端子５３と接地面の間に新たに付加している。この回
路では、出力端子５３の直流電圧を＋０．８Ｖとするこ
とができる一方で、チョークインダクタ６１のインピー
ダンスがエミッタフォロア抵抗５２より十分に大きいた
め、マイクロ波帯の出力インピーダンスは図５の従来例
と同じ値が保てる。このため図１の実施例のマイクロ波
増幅回路では、１１ｄＢｍの飽和出力が得られる。これ
は従来例に比べて８ｄＢ（６．３倍）大きい値である。
従って電力効率も１３％に改善される。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a microwave amplifier circuit according to an embodiment of the first invention. This microwave amplifier circuit is different from the conventional circuit shown in FIG. 5 in that a level shift diode (level shift amount 0.8
V) 60 and a choke inductor 61 in series are newly added between the output terminal 53 and the ground plane. In this circuit, the DC voltage at the output terminal 53 can be set to +0.8 V, while the impedance of the choke inductor 61 is sufficiently larger than that of the emitter follower resistor 52, the output impedance in the microwave band is the conventional example shown in FIG. You can keep the same value as. Therefore, in the microwave amplifier circuit of the embodiment of FIG. 1, a saturated output of 11 dBm can be obtained. This is a value 8 dB (6.3 times) larger than that of the conventional example.
Therefore, the power efficiency is also improved to 13%.
【００１１】図２は第２の発明の実施例のマイクロ波増
幅回路である。このマイクロ波増幅回路は、図５の従来
例の回路に対し、他端がＡｌ／ＧａＡｓショットキーレ
ベルシフトダイオード６０を介して接地された、動作周
波数帯において４分の１波長の長さを有するマイクロス
トリップ型分布定数線路６２が出力端子５３に接続され
ている。この回路においても出力端子５３の直流電圧は
＋０．８Ｖとなる。一方、マイクロ波的にはレベルシフ
トダイオード６０のインピーダンスはほぼ零と近似でき
るため、分布定数線路６２上を４分の１波長離れた所か
らレベルシフトダイオードを見込んだインピーダンスは
ほぼ無限大となる。このためマイクロ波帯の出力インピ
ーダンスは従来例と同じである。この回路により、１１
ｄＢｍの飽和出力が得られる。電力効率は、１３％であ
る。FIG. 2 shows a microwave amplifier circuit according to an embodiment of the second invention. This microwave amplifier circuit has a length of a quarter wavelength in the operating frequency band, the other end of which is grounded via an Al / GaAs Schottky level shift diode 60, as compared with the circuit of the conventional example of FIG. The microstrip type distributed constant line 62 is connected to the output terminal 53. Also in this circuit, the DC voltage at the output terminal 53 is + 0.8V. On the other hand, in terms of microwaves, since the impedance of the level shift diode 60 can be approximated to almost zero, the impedance considering the level shift diode from a position on the distributed constant line 62 that is a quarter wavelength away is almost infinite. Therefore, the output impedance in the microwave band is the same as that of the conventional example. With this circuit, 11
A saturated output of dBm is obtained. The power efficiency is 13%.
【００１２】このような第１および第２の発明の実施例
においては、エミッタフォロア回路を有するマイクロ波
増幅器の出力端子の直流電圧を、マイクロ波帯の出力イ
ンピーダンスを変化させずに加えることができる。この
ため出力電圧振幅の下づまりを無くすることができ、増
幅器の飽和出力電力を大幅に増大させることができる。In the first and second embodiments of the present invention, the DC voltage at the output terminal of the microwave amplifier having the emitter follower circuit can be applied without changing the output impedance in the microwave band. . Therefore, it is possible to prevent the output voltage amplitude from becoming lower, and to greatly increase the saturated output power of the amplifier.
【００１３】本発明の実施例においては、レベルシフト
ダイオードにはＡｌ／ＧａＡｓショットキーダイオード
を用いているが、ダイオードはこれに限らずＰ−ｎ接合
ダイオードであってもよいことは言うまでもなく、半導
体材料もＧａＡｓに限らず、Ｓｉ，ＩｎＰ等の他の材料
でもよい。また能動素子はＨＢＴに限らずＨＥＭＴ，Ｇ
ａＡｓ ＦＥＴでもよい。In the embodiment of the present invention, the Al / GaAs Schottky diode is used as the level shift diode, but it goes without saying that the diode is not limited to this and may be a P-n junction diode. The material is not limited to GaAs, and other materials such as Si and InP may be used. Further, the active element is not limited to the HBT, but HEMT, G
It may be an aAs FET.
【００１４】[0014]
【発明の効果】本発明によれば終段にエミッタ（または
ソース）フォロア回路を有するマイクロ波増幅回路の飽
和電力レベルを大幅に向上できる。According to the present invention, the saturation power level of the microwave amplifier circuit having the emitter (or source) follower circuit at the final stage can be greatly improved.
【図１】第１の発明の実施例のマイクロ波増幅回路の図
である。FIG. 1 is a diagram of a microwave amplifier circuit according to an embodiment of the first invention.
【図２】第２の発明の実施例のマイクロ波増幅回路の図
である。FIG. 2 is a diagram of a microwave amplifier circuit according to an embodiment of the second invention.
【図３】入出力電力特性を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining input / output power characteristics.
【図４】増幅回路の大信号出力電圧のシミュレーション
波形である。FIG. 4 is a simulation waveform of a large signal output voltage of the amplifier circuit.
【図５】従来例のマイクロ波増幅器の回路の図である。FIG. 5 is a circuit diagram of a conventional microwave amplifier.
【図６】従来例のマイクロ波増幅回路の大信号出力電圧
のシミュレーション波形である。FIG. 6 is a simulation waveform of a large signal output voltage of a conventional microwave amplifier circuit.
５１ 終段ＨＢＴ ５２ エミッタフォロア抵抗 ５３ 出力端子 ５４ 入力端子 ５５ 初段ＨＢＴ ５６ 段間ＨＢＴ ５７ レベルシフトダイオード ６０ レベルシフトダイオード ６１ チョークインダクタ ６２ マイクロストリップ型分布定数線路 51 final stage HBT 52 emitter follower resistor 53 output terminal 54 input terminal 55 first stage HBT 56 interstage HBT 57 level shift diode 60 level shift diode 61 choke inductor 62 microstrip distributed constant line
Claims (2)
回路を有するマイクロ波モノリシック増幅器において、 終段トランジスタのエミッタ電極（またはソース電極）
と接地面の間に、増幅帯域におけるインピーダンスがエ
ミッタ（またはソース）フォロア抵抗の抵抗値より十分
大きなインダクタとレベルシフトダイオードとの直列回
路を付加したことを特徴とするマイクロ波増幅回路。1. A microwave monolithic amplifier having an emitter (or source) follower circuit at the final stage, wherein an emitter electrode (or source electrode) of a final stage transistor is provided.
A microwave amplifier circuit characterized in that a series circuit of an inductor and a level shift diode whose impedance in the amplification band is sufficiently larger than the resistance value of the emitter (or source) follower resistor is added between the ground plane and the ground plane.
回路を有するマイクロ波モノリシック増幅器において、 終段トランジスタのエミッタ電極に、長さが増幅帯域に
おいてほぼ４分の１波長で、他端がレベルシフトダイオ
ードを介して接地された分布定数線路が接続されている
ことを特徴とするマイクロ波増幅回路。2. A microwave monolithic amplifier having an emitter (or source) follower circuit at the final stage, wherein the emitter electrode of the final stage transistor has a length of about a quarter wavelength in the amplification band and a level shift at the other end. A microwave amplifier circuit, wherein a distributed constant line grounded via a diode is connected.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117791A JP2500541B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Microwave amplifier circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8117791A JP2500541B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Microwave amplifier circuit |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0645848A true JPH0645848A (en) | 1994-02-18 |
| JP2500541B2 JP2500541B2 (en) | 1996-05-29 |
Family
ID=13739186
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8117791A Expired - Lifetime JP2500541B2 (en) | 1991-03-22 | 1991-03-22 | Microwave amplifier circuit |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2500541B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ301345B6 (en) * | 1998-01-30 | 2010-01-20 | Krupp Vdm Gmbh | Method of smelting soft magnetic nickel-iron alloy |
-
1991
- 1991-03-22 JP JP8117791A patent/JP2500541B2/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CZ301345B6 (en) * | 1998-01-30 | 2010-01-20 | Krupp Vdm Gmbh | Method of smelting soft magnetic nickel-iron alloy |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2500541B2 (en) | 1996-05-29 |
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