JPS5845843B2 - parametric amplifier - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明はパラメトリック増幅器の低雑音化、小型化に
関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to reducing the noise and size of a parametric amplifier.

第１図は、従来の信号回路を同軸線路としたパラメトリ
ック増幅器の構成例の断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a configuration example of a parametric amplifier using a conventional signal circuit as a coaxial line.

第１図においては１はダイオード、２は同調用品インピ
ーダンス線路、３は信号副共振器たる百波長の低インピ
ーダンス線路、４はインピーダンス変収益たる１波長線
路である・第２７は、第１図の等価回路図であり、図中
のＺｌは１波長線路の特性インピーダンスを、Ｚ２は７
波長線路の特性インピーダンスを示しており、Ａ−Ａ’
より右側は第１図の１，２を含めた信号主共振器を示し
ている。In Figure 1, 1 is a diode, 2 is a tuning impedance line, 3 is a 100-wavelength low impedance line that is a signal sub-resonator, and 4 is a 1-wavelength line that is an impedance variable loop. This is an equivalent circuit diagram, where Zl is the characteristic impedance of a 1-wavelength line, and Z2 is 7
It shows the characteristic impedance of the wavelength line, and A-A'
The right side shows the signal main resonators including 1 and 2 in FIG.

またＲｓ、Ｌｓ、Ｃｓはそれぞれ信号主共振器の直列抵
抗、直列インダクタンス、直列キャパシタンスであり、
−Ｒａは負性抵抗、 −Ｌ 、 −Ｃからなる並列共振
回路はアイドラ回路の信号回路への寄与を示している。Also, Rs, Ls, and Cs are the series resistance, series inductance, and series capacitance of the signal main resonator, respectively.
-Ra is a negative resistance, and the parallel resonant circuit consisting of -L and -C shows the contribution of the idler circuit to the signal circuit.

Ｚｏはサーキュレータ側のインピーダンスである。Zo is the impedance on the circulator side.

第２図においてＡ−Ａ′から主共振器側、サーキュレー
タ側をみたインピーダンスをそれぞれＺｓ、Ｚｇとする
と利得Ｇは次式で表わされる。In FIG. 2, if the impedances viewed from A-A' toward the main resonator and the circulator are Zs and Zg, respectively, the gain G is expressed by the following equation.

しｆ：ｂｂｒ 、利得を所望の値に設定するためにはＲ
ｇ ／ Ｒｓを変化できることが必要であり、この１、 ため第１図に示す様に、７波長線路４でインピーダンス
変成器を構成している。f:bbr, and to set the gain to the desired value R
It is necessary to be able to change g/Rs, and for this purpose, an impedance transformer is constructed with a seven-wavelength line 4, as shown in FIG.

通常のパランｌ−ＩＪラック幅器ではＺ ｏ ＞ Ｒｇ
とする場合、すなわち、Ｚｌ〈Ｚｏの場合が多い。In the normal Paran l-IJ rack width device, Z o > Rg
In many cases, Zl<Zo.

また、このインピーダンス変成器によりＺｏは １２ Ｒｇエニー変換される。Also, with this impedance transformer, Zo is 12 Rgany conversion is performed.

−力、第２図のＡ−Ａ’Ｚ。- Force, A-A'Z in Figure 2.

から右側の信号主共振器は中心周波数で直列共振してい
るとみなせるので、利得特性の広帯域化のためにはＡ−
Ａ′点から、サーキュレータ側をみた回路が並列共振回
路となることが必要となる。Since the signal main resonator on the right side can be regarded as having series resonance at the center frequency, in order to widen the gain characteristic, A-
It is necessary that the circuit viewed from point A' to the circulator side becomes a parallel resonant circuit.

そこで、Ｚｏ＞Ｒｇなるパラメトリッり増幅器では人−
Ａ′点からサーキュレータ側を見た回路が並列共振回路
となる様に、Ｚ２〈Ｒｇなる特性イ１ ンピーダンスＺ２の一波長線路３を７波長線路４と信号
主共振器との間に挿入する。Therefore, in a parametric amplifier where Zo > Rg, the human -
A one-wavelength line 3 with a characteristic impedance Z2 of Z2<Rg is inserted between the seven-wavelength line 4 and the signal main resonator so that the circuit viewed from point A' toward the circulator becomes a parallel resonant circuit.

利得特性は１波長線路の特性インピーダンスＺ２と負荷
抵抗Ｒｇとの比の選択、すなわち、広帯域化のための副
共振器のＱの選択により平坦化される。The gain characteristic is flattened by selecting the ratio between the characteristic impedance Z2 of the one-wavelength line and the load resistance Rg, that is, by selecting the Q of the sub-resonator for widening the band.

以上の様に従来のこの種のパラメトリック増幅器の信号
回路のインピーダンス変成器、広帯域化のための副共振
器はそれぞれ一波長線路、主波長２ 線路で構成されていた。As described above, the impedance transformer of the signal circuit of the conventional parametric amplifier of this type and the sub-resonator for widening the band each consist of one wavelength line and two main wavelength lines.

また、特に信号周波数の低いパラメトリック増幅器や特
に低雑音であることを要求されるパラメトリック増幅器
においては、小型化あるいは回路の低損失化という点で
、信号回路の同軸線路長をできるだけ短くすることが必
要である。In addition, especially for parametric amplifiers with low signal frequencies and parametric amplifiers that require particularly low noise, it is necessary to make the coaxial line length of the signal circuit as short as possible in order to downsize or reduce circuit loss. It is.

しかし、従来の一波長線路と主波長線２ 路とを含む構成の信号回路を用いたバラメトリッり増幅
器では信号回路の全長が１波長以上となり小型にならず
、そのうえ、７波長の線路にもとづく損失のため雑音特
性が劣化するという欠点かあった。However, in conventional parametric amplifiers that use signal circuits that include one wavelength line and two dominant wavelength lines, the total length of the signal circuit is longer than one wavelength, making it difficult to downsize. Therefore, there was a drawback that the noise characteristics deteriorated.

この発明はこのような従来の欠点を除いて、できるだけ
信号回路の短いパラメトリック増幅器を構成できるよう
に、パラメトリック増幅器の信号回路の構造を改良しよ
うとするものである。The present invention aims to improve the structure of the signal circuit of a parametric amplifier so that the signal circuit of the parametric amplifier can be constructed as short as possible by eliminating such conventional drawbacks.

第３図に、この発明になるパラメトリック増幅器の構成
例の断面図を示す。FIG. 3 shows a cross-sectional view of a configuration example of a parametric amplifier according to the present invention.

第３図において５゜１、 １ ６はそれぞれ１波長線路ａＺａ波長線路すであり、これ
らが従来のインピーダンス変成器４と副共振器３とを共
用したものである。In FIG. 3, 5°1 and 16 are one-wavelength lines aZa wavelength lines, which share the conventional impedance transformer 4 and sub-resonator 3.

第４図にこの発明のパラメトリック増幅器の等何回路を
示す。FIG. 4 shows the equivalent circuit of the parametric amplifier of the present invention.

第４図においてＡ−Ａ’面は、第３図の人−Ａ′面と一
致する。The AA' plane in FIG. 4 coincides with the person-A' plane in FIG.

Ｚｏはサーキュレーり側インピーダンス、Ｚ３Ｇ７７波
長線路ｂ６の特性インピーダンス、Ｚ４は７波長線路ａ
５の特性インピーダンスである。Zo is the circular side impedance, Z3G77 wavelength line b6 characteristic impedance, Z4 is 7 wavelength line a
5 characteristic impedance.

Ａ−Ａ’から右側は、バラクタ１と同調用高インピーダ
ンス線路２とで構成される信号共振器の等何回路である
。On the right side from A-A' is an equal circuit of a signal resonator composed of a varactor 1 and a high impedance line 2 for tuning.

さらに第５図は、第４図の等価回路図でありＡ−Ａ′面
で左側をみたインピーダンスを並列接続の等何回路で示
した。Furthermore, FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of FIG. 4, and shows the impedance as seen from the left side in the A-A' plane using an equal number of circuits connected in parallel.

ところで、第５図の等何回路で表わせるパラメトリック
増幅器の利得Ｇは次式で表わせる。By the way, the gain G of the parametric amplifier expressed by the equal circuit shown in FIG. 5 can be expressed by the following equation.

また、電源、負荷抵抗Ｒｇ ｓ および副共振器のＱ は となり、インピーダンス変成比Ｒｇ／Ｒｓはβすなわち
、Ｚ３／Ｚ４により、また、副共振器のＱはαすなわち
、Ｚｏ／Ｚ３により調整できる。Further, the power supply, the load resistance Rgs, and the Q of the sub-resonator are as follows, the impedance transformation ratio Rg/Rs can be adjusted by β, that is, Z3/Z4, and the Q of the sub-resonator can be adjusted by α, that is, Zo/Z3.

信号主共振器側をみたＡ−Ａ’点でのインピーダンスが
直列共振を示す場合、特に広帯域化を考慮すると、Ａ−
λ′点でサーキュレータ側をみたインピーダンスは並列
共振を示す必要があり、これは、次の条件が成立つとき
満される。If the impedance at point A-A' when looking at the signal main resonator side shows series resonance, especially when considering broadbandization, A-
The impedance looking toward the circulator at point λ' must exhibit parallel resonance, which is satisfied when the following conditions hold.

以上、この発明によれば信号回路のインピーダンス変成
器および広帯域化のために必要な副共振器を２段の７波
長線路で構成することができることを示した。As described above, according to the present invention, it has been shown that the impedance transformer of the signal circuit and the sub-resonator necessary for widening the band can be constructed from two stages of 7-wavelength lines.

この構成にすると従来よりも約１波長、信号回路の長さ
を短縮でき、そのため回路損失も低減するので、パラメ
トリック増幅器の小型化、低雑音化に効果がある。With this configuration, the length of the signal circuit can be shortened by about one wavelength compared to the conventional one, and therefore the circuit loss is also reduced, which is effective in reducing the size and noise of the parametric amplifier.

なお以上は、信号回路が同軸構造の場合についで説明し
たが、この発明は、これに限らず、ストリップ線路構造
の場合も適応できる。Although the above description has been made for the case where the signal circuit has a coaxial structure, the present invention is not limited to this, and can also be applied to a case where the signal circuit has a strip line structure.

以上のべた様に、この発明に係るパラメトリック増幅器
では、インピーダンス変成器および信号副共振器を縦続
接続した２段の主波長線路により構成するため、従来よ
りも信号回路の長さを約よ波長短縮し、回路損失を低減
することができるので、パラメトリック増幅器の小型化
低雑音化の効果を有する。As described above, since the parametric amplifier according to the present invention is configured with two main wavelength lines in which an impedance transformer and a signal sub-resonator are connected in cascade, the length of the signal circuit can be made approximately shorter in wavelength than the conventional one. However, since the circuit loss can be reduced, it has the effect of reducing the size and noise of the parametric amplifier.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第１図は、従来の信号回路を同軸線路としたパラメトリ
ック増幅器の構成国、第２図は第１図の等価回路図、第
３図はこの発明になるパラメトリック増幅器の構成国、
第４図は第３図の等価回路図、第５図はさらに第４図の
等価回路図である。 図中１はダイオード、２は信号同調用高インピ−ダンス
、３は副共振器たる７波長線路、４はインピーダンス変
成器たる主波長線路、５および６はそれぞれ、インピー
ダンス変成器かつ副共振器１ １、 たるＴ波長線路ａおよび１波長線路すである。 なお、図中、同一あるいは相当部分には同一符号を付し
て示しである。Figure 1 shows the countries in which a parametric amplifier with a conventional signal circuit as a coaxial line is constructed, Figure 2 is an equivalent circuit diagram of Figure 1, and Figure 3 shows the countries in which a parametric amplifier according to the present invention is constructed.
4 is an equivalent circuit diagram of FIG. 3, and FIG. 5 is an equivalent circuit diagram of FIG. 4. In the figure, 1 is a diode, 2 is a high impedance for signal tuning, 3 is a 7-wavelength line that is a sub-resonator, 4 is a main wavelength line that is an impedance transformer, and 5 and 6 are impedance transformers and sub-resonators 1, respectively. 1. These are the T-wavelength line a and the single-wavelength line A. In the drawings, the same or corresponding parts are designated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] １ サーキュレータとダイオードとの間に挿入される信
号回路を同軸または、ストリップ線路構造とする反射形
パラン） ＩＪラック幅器においで、信号回路のインピ
ーダンス変成器と利得特性の広帯減化に必要な副共振器
とを信号周波に対し７波長である線路の２段継続接続の
構成としたことを特徴とするパラメトリック増幅器。(1) Reflection type paran in which the signal circuit inserted between the circulator and the diode has a coaxial or strip line structure.In the IJ rack width converter, the impedance transformer and gain characteristic of the signal circuit are required for broadband reduction. 1. A parametric amplifier characterized in that the sub-resonator and the sub-resonator are configured in a two-stage continuous connection of lines having seven wavelengths for a signal frequency.