JPH0648976Y2 - 温度補償型ｆｅｔ増幅器 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案はFET（電界効果トランジスタ）を使用したRF増
幅器に関し、特に使用温度範囲が広く低消費電力を要求
される衛星搭載用のFET増幅器に適用して好適な温度補
償型FET増幅器に関する。

〔従来の技術〕

従来、この種のFET増幅器のドレイン電圧として使用さ
れる電源の出力電圧は、FET増幅回路のRF飽和出力電力
が最低となる高温時において規定のRF飽和出力電力を出
力する電圧に設定されている。このため、電源の電圧は
全入力電圧範囲及び全温度範囲において常に一定のドレ
イン電圧が供給されるようになっていた。

〔考案が解決しようとする問題点〕

上述した従来のFET増幅器では、FET増幅回路のドレイン
電圧が一定となっているので、FETの出力電力の能力が
上がる低温では、RF飽和出力電力が不必要に増加し、こ
れに伴いFETに流れるドレイン電流も増え、電源の効率
が一定であるかぎり、FET増幅器の消費電力も増加する
という問題があった。

即ち、従来のFET増幅器ではドレイン電圧が温度で一定
であるため、第２図の実線に示す通り、FETの出力電力
能力の上がる低温においてはRF飽和出力電力及びドレイ
ン電流が増加するため、増幅器を構成するスイッチング
レギュレータの効率が一定である限り、FET増幅器の消
費電力も増加するという問題があった。

本考案は、温度変動に対しても一定のRF飽和出力，低消
費電力の温度補償型FET増幅器を提供することを目的と
している。

〔問題点を解決するための手段〕

本考案の温度補償型FET増幅器は、FET増幅回路に供給す
るためのスイッチングレギュレータ自身の出力電圧と、
FET増幅回路の温度を検出する感温素子の検出電圧との
差を求め、この差と予め設定されている出力電圧と感温
素子の検出電圧との関係に基づいてスイッチング素子の
オン時間のデューティを変化させるようにし、これでFE
T増幅回路のRF飽和出力電力の温度変動特性に合わせてR
F飽和出力電力が一定になるような制御を行う。

〔実施例〕

次に、本考案を図面を参照して説明する。

第１図は本考案の実施例の回路図である。図において、
FET増幅器１はスイッチングレギュレータ３とFET増幅回
路４とで構成されており、一次電源２より供給された電
圧をスイッチングレギュレータ３で変換してFET増幅回
路４に与え、RF入力信号12をFET増幅回路４により増幅
しRF飽和出力電力13として出力する。

FET増幅回路４は、FET15と、その前後の入力回路16及び
出力回路17と、FET増幅回路４の温度を検出する感温素
子（例えば感温抵抗器）18とにより構成される。なお、
図に示す入力及び出力回路は説明の複雑さを避けるため
簡略化してある。

前記FET15はスイッチングレギュレータ３よりゲート電
圧及びドレイン電圧が与えられて動作して増幅機能を得
るが、これらの電圧は夫々入力回路16,出力回路17内の
チョーク回路を通ってFET15のゲート及びドレイン端子
に与えられる。

一方、スイッチングレギュレータ３は、ゲート電圧を出
力する電圧変換器５とドレイン電圧を出力する電圧変換
器６で構成されている。

電圧変換器５は通常の一定電圧を出力する変換器でゲー
ト電圧として供給する。

また、電圧変換器６は温度により出力電圧を変化させる
電源であり、前記一次電源２より供給された電圧をスイ
ッチング素子（トランジスタ）14であるデューティのオ
ン・オフ動作により断続し、この交流電圧をタイオード
9,インダクタンス10,キャパシタンス11により整流，平
滑して所望の出力電圧に変換し、ドレイン電圧として供
給する。このとき、所望の出力電圧を決めるスイッチン
グ素子14のオン時間のデューティは、出力電圧とFET増
幅回路４の感温素子18からの温度情報の両方を検出し、
誤差増幅器８で増幅し、電圧−パルス幅変調回路７によ
り決定される。

次に、以上の構成になるFET増幅器の動作を説明する。

FET増幅回路４のRF飽和出力電力13はFET15に印加される
ドレイン電圧の大きさによって決定されるため、ドレイ
ン電圧をFET増幅回路４のRF飽和出力電力が最低となる
高温時において規定のRF飽和出力電力を出力する電圧に
設定する。

そして、このRF飽和出力電力が最低となる高温時のドレ
イン電圧を基準にとり、第２図の一点鎖線に示すように
スイッチングレギュレータ３より供給されるドレイン電
圧を温度によって可変しRF飽和出力電力を温度変動に対
し一定に制御している。

このRF飽和出力電力を一定にするのに必要なFET増幅回
路４の温度情報は感温素子18で検出され、この検出電圧
とスイッチングレギュレータ３自身の出力電圧との差が
とられ（絶対値の差、したがって感温素子が負特性の場
合には和をとることになる）、この差が誤差増幅器８で
増幅され、電圧パルス幅変調回路７によりスイッチング
素子14のオン・オフ動作のデューティによって決まる電
圧に置き換えられる。その結果、第２図の一点鎖線で示
したように低温においてドレイン電圧を下げてRF飽和出
力電力を一定にし、増幅器の消費電力を減少させること
ができる。

このとき、スイッチングレギュレータの出力電圧は、RF
飽和出力電力を一定とするために必要とされる電圧とし
て、予め温度の関数、即ち感温素子の検出電圧の関数と
して設定しておく。そして、実際の出力電圧と感温素子
の検出電圧との差と、予め設定されている関係（前記し
た関数に基づく関係）とに基づいて出力電圧の負帰還制
御を行ない、RF飽和出力電力を制御する。

このようにすれば、出力電圧を、感温素子の検出電圧、
即ち温度の関数として制御することが可能となり、これ
により出力電圧を外乱（入力電圧変化や負荷電流変化）
等を圧縮して安定な出力電圧を得ることができ、更に温
度変動に対しRF飽和出力電力を一定に制御できる。

一方、スイッチングレギュレータ方式の電源はシリーズ
レギュレータ方式の電源と異なり、電源の出力電圧はス
イッチング素子14のオン時間のデューティにより決定さ
れるため、電力変換効率の劣化なく出力電圧を可変する
ことができ、温度変動により出力電圧を変化させても他
に問題は発生しない。また、温度が一定ならば、一次電
源２の変動範囲（FET増幅器１の入力電圧範囲）におい
て出力電圧は一定である。

このように、本考案によるFET増幅器１の場合、温度情
報によってドレイン電圧を変化させることにより、第２
図の一点鎖線のように温度変動に対し、RF飽和出力電力
が一定となり、低温でのFET増幅回路のドレイン電流の
増加も低減され、ドレイン電圧の低下と合わせてFET増
幅器の消費電力は略一定となり、全温度範囲にて低消費
電力となる。

なお、本実施例では増幅回路４を１段型の増幅器の例で
説明したが、多段型の増幅回路でも同様に適用できるこ
とはいうまでもない。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案は、スイッチングレギュレー
タの出力電圧と、FET増幅回路の温度を検出する感温素
子の検出電圧との差を求め、この差と、予め設定されて
いる出力電圧と温度検出電圧との関係に基づいてスイッ
チング素子のオン時間のデューティを変化させ、FET増
幅回路のドレイン電圧を変化させているので、温度変動
に対し一定のRF飽和出力電力、低消費電力の温度補償型
FET増幅器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案の一実施例の回路図、第２図は従来及び
本考案の各FET増幅器の温度特性を示す図である。 １…FET増幅器、２…一次電源、３…スイッチングレギ
ュレータ、４…FET増幅回路、5,6…電圧変換器、７…電
圧−パルス幅変調回路、８…誤差増幅器、９…ダイオー
ド、10…インダクタンス、11…キャパシタンス、12…RF
入力信号、13…RF飽和出力電力、14…スイッチング素子
（トランジスタ）、15…FET、16…入力回路、17…出力
回路、18…感温素子。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】FET増幅回路と、このFET増幅回路に電圧を
   供給するスイッチングレギュレータとで構成されるFET
   増幅器において、前記スイッチングレギュレータは、前
   記FET増幅回路に供給するための自身の出力電圧と、前
   記FET増幅回路の温度を検出する感温素子の検出電圧と
   の差を求め、この差と、予め設定されている出力電圧と
   感温素子の検出電圧との関係に基づいてスイッチング素
   子のオン時間のデューティを変化させ、前記出力電圧を
   温度補償するように構成したことを特徴とする温度補償
   型FET増幅器。