JPH05235666A - Semiconductor amplifier - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は衛星通信、地上マイク
ロ波通信、移動体通信等に使用する準マイクロ波、マイ
クロ波帯の半導体増幅器に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a quasi-microwave or microwave band semiconductor amplifier used for satellite communication, terrestrial microwave communication, mobile communication and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図４は、例えば、昭和６３年電子情報通
信学会春期全国大会Ｃ−６４５“２０ＧＨｚ帯外囲器入
り電力ＧａＡｓ ＦＥＴ”で報告された従来の半導体増
幅器の等価回路であり、図において、１は入力端子、２
は出力端子、３は電界効果トランジスタ（以下、ＦＥＴ
と略す）、１０は入力側１／４波長分布定数線路、７は
出力側１／４波長分布定数線路である。2. Description of the Related Art FIG. 4 is an equivalent circuit of a conventional semiconductor amplifier reported in, for example, C-645 "Power GaAs FET with 20 GHz band envelope" in the 1988 Spring National Convention of the Institute of Electronics, Information and Communication Engineers. In, 1 is an input terminal, 2
Is an output terminal, 3 is a field effect transistor (hereinafter, FET
10 is an input side 1/4 wavelength distributed constant line, and 7 is an output side 1/4 wavelength distributed constant line.
【０００３】次に動作について説明する。入力端子１か
ら入力された準マイクロ波あるいはマイクロ波の信号は
ＦＥＴ３で増幅され出力端子２に出力される。ＦＥＴ３
の入力インピーダンスをＺｆｉ、電源インピーダンスを
５０オームとすると、入力側１／４波長分布定数線路１
０の特性インピーダンスＺ１は（２×５０×Ｚｆｉ）
1/2 、線路長は信号周波数で約１／４波長となるように
選ばれている。出力側についても同様にＦＥＴ３の出力
インピーダンスをＺｆｏ、負荷のインピーダンスを５０
オームとすると、出力側１／４波長分布定数線路の特性
インピーダンスＺ２は（２×５０×Ｚｆｏ）1/2 、線路
長は信号周波数において約１／４波長となる長さに選ば
れている。入力側１／４波長分布定数線路１０および出
力側１／４波長分布定数線路７の特性インピーダンス、
線路長を上記の様に設定すると、入力端子１から入力し
た信号はＦＥＴ３に有効に供給され、ＦＥＴ３の出力も
負荷に有効に出力されている。Next, the operation will be described. A quasi-microwave or microwave signal input from the input terminal 1 is amplified by the FET 3 and output to the output terminal 2. FET3
The input impedance is Zfi and the power source impedance is 50 ohms, the input side ¼ wavelength distributed constant line 1
The characteristic impedance Z1 of 0 is (2 × 50 × Zfi)
1/2 , the line length is selected to be about 1/4 wavelength at the signal frequency. Similarly, on the output side, the output impedance of FET3 is Zfo and the load impedance is 50
If it is ohm, the characteristic impedance Z2 of the output side 1/4 wavelength distributed constant line is (2 × 50 × Zfo) 1/2 , and the line length is selected to be about 1/4 wavelength at the signal frequency. Characteristic impedances of the input side ¼ wavelength distributed constant line 10 and the output side ¼ wavelength distributed constant line 7,
When the line length is set as described above, the signal input from the input terminal 1 is effectively supplied to the FET 3, and the output of the FET 3 is also effectively output to the load.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】大電力を得るためにＦ
ＥＴ素子のゲート幅を増大するとＦＥＴの入力インピー
ダンスは低下する。従来の半導体増幅器は、１／４波長
分布定数線路のみで、入力端から見込んだインピーダン
スが５０オームとなるようにするため、特性インピーダ
ンスが非常に低い（すなわち線路の幅が広い）１／４波
長分布定数線路を用いる必要があった。そのため回路が
大きくなる問題点があった。[Problems to be Solved by the Invention]
When the gate width of the ET element is increased, the input impedance of the FET decreases. The conventional semiconductor amplifier has only a 1/4 wavelength distributed constant line, and the impedance seen from the input end is 50 ohms. Therefore, the characteristic impedance is extremely low (that is, the line width is wide). It was necessary to use distributed constant lines. Therefore, there is a problem that the circuit becomes large.
【０００５】この発明は上記の問題点を解決するために
なされたもので、特性インピーダンスの高い（すなわち
線路幅の狭い）１／４波長分布定数線路を用いても入力
端から見込んだインピーダンスが５０オームとなり、整
合がとれるようにするもので、回路の小形化を目的とす
る。The present invention has been made in order to solve the above problems. Even if a quarter wavelength distributed constant line having a high characteristic impedance (that is, a narrow line width) is used, the impedance seen from the input end is 50. It is an ohm and allows matching, and is aimed at downsizing the circuit.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明に係わる半導体
増幅器は、特性インピーダンスの高い入力側１／４波長
分布定数線路を用いて小形化した場合においても増幅器
の入力側の整合がとれるようにするために、入力側１／
４波長分布定数線路と、それに並列に設ける一端を高周
波的に接地した抵抗で構成される。In the semiconductor amplifier according to the present invention, the input side of the amplifier can be matched even when it is miniaturized by using the input side ¼ wavelength distributed constant line having a high characteristic impedance. For input side 1 /
It is composed of a four-wavelength distributed constant line and a resistor having one end provided in parallel with the high-frequency grounded line.
【０００７】[0007]
【作用】この発明においては、増幅器の入力側の整合を
とるために必要な入力側１／４波長分布定数線路の幅が
小さくなり、回路が小形化される。According to the present invention, the width of the 1/4 wavelength distributed constant line on the input side required for matching the input side of the amplifier is reduced, and the circuit is downsized.
【０００８】[0008]
【実施例】実施例１．図１はこの発明の半導体増幅器の
構成を示す等価回路である。図において、４は抵抗、５
はキャパシタ、６は入力側高インピーダンス１／４波長
分布定数線路である。入力端子１から入力した信号は、
ＦＥＴ３で増幅され、出力端子２に出力される。キャパ
シタ５は抵抗４の一端を高周波的に接地するものであ
る。抵抗４の値および高インピーダンス１／４波長分布
定数線路６の特性インピーダンスは入力端で整合がとれ
るように選ぶ。EXAMPLES Example 1. FIG. 1 is an equivalent circuit showing the configuration of the semiconductor amplifier of the present invention. In the figure, 4 is a resistance, 5
Is a capacitor, and 6 is a high impedance 1/4 wavelength distributed constant line on the input side. The signal input from input terminal 1 is
It is amplified by the FET 3 and output to the output terminal 2. The capacitor 5 grounds one end of the resistor 4 in high frequency. The value of the resistor 4 and the characteristic impedance of the high impedance 1/4 wavelength distributed constant line 6 are selected so that matching can be achieved at the input end.
【０００９】ＦＥＴ素子の入力インピーダンスをＺｆ
ｉ、抵抗４の値をＲ、電源インピーダンスを５０オーム
とすると、入力側のインピーダンス整合を実現するため
には、入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路
６の特性インピーダンスＺ１は以下のようにして求めら
れる。The input impedance of the FET element is Zf
i, the value of the resistor 4 is R, and the power source impedance is 50 ohms, in order to realize impedance matching on the input side, the characteristic impedance Z1 of the input side high impedance ¼ wavelength distributed constant line 6 is as follows. Required.
【００１０】今、入力端子１からみた入力側高インピー
ダンス１／４波長分布定数線路側の特性インピーダンス
を合計インピーダンスＺｉｎと、また、キャパシタ５が
高周波に対して無視できるほど十分大きな容量をもつも
のとすると、入力端子１からみてＺｉｎとＲは並列回路
を構成することになる。したがって、 １／Ｚｉｎ＋１／Ｒ＝（Ｒ＋Ｚｉｎ）／ＺｉｎＲ となり、電源インピーダンス５０オームと整合するため
には、 ５０Ω＝ＺｉｎＲ／（Ｒ＋Ｚｉｎ） となる。したがって、 ５０Ｒ＋５０Ｚｉｎ＝ＺｉｎＲ Ｚｉｎ（Ｒ−５０）＝５０Ｒ Ｚｉｎ＝５０Ｒ／（Ｒ−５０） となる。これが、入力側高インピーダンス１／４波長分
布定数線路側の合計インピーダンスであるから、入力側
高インピーダンス１／４波長分布定数線路側の片側の特
性インピーダンスは、これを２倍にすることによって得
られる。 ２Ｚｉｎ＝２×５０Ｒ／（Ｒ−５０） したがって、入力側高インピーダンス１／４波長分布定
数線路６の特性インピーダンスは、 （２×５０×Ｚｆｉ×Ｒ／（Ｒ−５０））1/2 となるように選ばれる。したがって、従来の１／４波長
分布定数線路に比べ（Ｒ／（Ｒ−５０）） 1/2倍の特性
インピーダンスの分布定数線路を用いることになり、回
路を小形化できる。It is now assumed that the characteristic impedance on the input side high impedance 1/4 wavelength distributed constant line side as seen from the input terminal 1 is the total impedance Zin, and that the capacitor 5 has a capacitance large enough to be ignored for high frequencies. Then, when viewed from the input terminal 1, Zin and R form a parallel circuit. Therefore, 1 / Zin + 1 / R = (R + Zin) / ZinR and 50Ω = ZinR / (R + Zin) in order to match the power source impedance of 50 ohms. Therefore, 50R + 50Zin = ZinR Zin (R-50) = 50R Zin = 50R / (R-50). Since this is the total impedance on the input side high impedance ¼ wavelength distributed constant line side, the characteristic impedance on one side on the input side high impedance ¼ wavelength distributed constant line side is obtained by doubling this. .. 2Zin = 2 × 50R / (R-50) Therefore, the characteristic impedance of the input-side high impedance ¼ wavelength distributed constant line 6 is (2 × 50 × Zfi × R / (R-50)) 1/2. To be chosen. Therefore, a distributed constant line having a characteristic impedance of (R / (R-50)) 1/2 times that of the conventional 1/4 wavelength distributed constant line is used, and the circuit can be miniaturized.
【００１１】たとえば、Ｒ＝１００Ωとすると（１００
／（１００−５０））1/2 ＝２1/2となり、約１．４倍
の特性インピーダンスの分布定数線路を用いることがで
き、従来の１／４波長分布定数線路に比べて線路幅の狭
いものを用いることができる。For example, if R = 100Ω (100
/ (100-50)) 1/2 = 2 1/2 , so that a distributed constant line with a characteristic impedance of about 1.4 times can be used, and the line width of the 1/4 wavelength distributed constant line is smaller than that of the conventional 1/4 wavelength distributed constant line. A narrow one can be used.
【００１２】以上のように、この実施例では、インピー
ダンス変換機能を有する電力分配器により、入力電力を
複数の半導体素子に分配し、この半導体素子の出力をイ
ンピーダンス変換機能を有する電力合成器により合成す
る、高出力半導体増幅器において、電力合成回路を入力
端子と複数個の半導体素子を接続する複数本の信号周波
数で約１／４波長の長さの分布定数線路と、これらの分
布定数線路と並列に設ける一端を高周波的に接地した抵
抗で構成することを特徴とする高出力半導体増幅器を説
明した。As described above, in this embodiment, the power distributor having the impedance conversion function distributes the input power to the plurality of semiconductor elements, and the output of the semiconductor elements is combined by the power combiner having the impedance conversion function. In a high output semiconductor amplifier, a distributed constant line having a length of about ¼ wavelength at a plurality of signal frequencies connecting a power combining circuit to an input terminal and a plurality of semiconductor elements, and a distributed constant line in parallel with these distributed constant lines. The high output semiconductor amplifier has been described in which one end of the high power semiconductor amplifier is configured with a resistor grounded at high frequency.
【００１３】実施例２．図２は、この発明の他の実施例
である高出力増幅器の等価回路である。図中８は１／４
波長より短い分布定数線路である。９は先端開放線路で
ある。１／４波長より短い分布定数線路８、先端開放線
路９、抵抗４により、入力のインピーダンス整合を実現
する。Embodiment 2. FIG. 2 is an equivalent circuit of a high power amplifier according to another embodiment of the present invention. 8 in the figure is 1/4
It is a distributed constant line shorter than the wavelength. Reference numeral 9 is an open-ended line. Input impedance matching is realized by the distributed constant line 8, the open-ended line 9, and the resistor 4 which are shorter than 1/4 wavelength.
【００１４】実施例３．入力側１／４波長分布定数線路
６、ＦＥＴ３、出力側１／４波長分布定数線路７の組を
２組以上並列に接続した場合でも、抵抗４、キャパシタ
５による同様な回路が可能である。図４は４組並列接続
の場合を示す。Example 3. Even if two or more sets of the input side 1/4 wavelength distributed constant line 6, the FET 3 and the output side 1/4 wavelength distributed constant line 7 are connected in parallel, a similar circuit using the resistor 4 and the capacitor 5 is possible. FIG. 4 shows the case of four sets connected in parallel.
【００１５】[0015]
【発明の効果】この発明においては、入力整合回路に一
端が高周波的に短絡された抵抗を接続することにより、
入力側１／４波長分布定数線路の特性インピーダンスを
大きくし、線路幅を小さくできるので、回路を小形化で
きる。According to the present invention, by connecting a resistor whose one end is short-circuited at high frequency to the input matching circuit,
Since the characteristic impedance of the 1/4 wavelength distributed constant line on the input side can be increased and the line width can be reduced, the circuit can be downsized.
【図１】この発明の一実施例による半導体増幅器の等価
回路図である。FIG. 1 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor amplifier according to an embodiment of the present invention.
【図２】従来の半導体増幅器の回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram of a conventional semiconductor amplifier.
【図３】発明の実施例２による半導体増幅器の等価回路
図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor amplifier according to a second embodiment of the invention.
【図４】実施例３による半導体増幅器の等価回路図であ
る。FIG. 4 is an equivalent circuit diagram of a semiconductor amplifier according to a third embodiment.
１ 入力端子 ２ 出力端子 ３ ＦＥＴ ４ 抵抗 ５ キャパシタ ６ 入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路 ７ 出力側１／４波長分布定数線路 ８ １／４波長より短い分布定数線路 ９ 先端開放分布定数線路 １０ 入力側１／４波長分布定数線路 1 Input Terminal 2 Output Terminal 3 FET 4 Resistance 5 Capacitor 6 Input High Impedance 1/4 Wavelength Distributed Constant Line 7 Output 1/4 Wavelength Distributed Constant Line 8 8 Distributed Constant Line Shorter than 1/4 Wavelength 9 Open-Ended Distributed Constant Line 10 Input side 1/4 wavelength distributed constant line
─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───
【手続補正書】[Procedure amendment]
【提出日】平成４年５月２７日[Submission date] May 27, 1992
【手続補正１】[Procedure Amendment 1]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】００１０[Correction target item name] 0010
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【００１０】今、ＦＥＴ３の入力インピーダンスをＺｆ
ｉ、入力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路の
特性インピーダンスをＺＯとすると、入力端子側から入
力側高インピーダンス１／４波長分布定数線路を見込ん
だインピーダンスＺｉｎ１は、 ＺＯ2 ／Ｚｆｉ となる。入力端子１から２つの入力側高インピーダンス
１／４波長分布定数線路を見込むインピーダンスをＺｉ
ｎとすると、これはＺｉｎ１が２つ並列に接続された回
路を見たときのインピーダンスであり、以下の式で示さ
れる。 Ｚｉｎ＝ＺＯ2 ／（２×Ｚｆｉ） 式（１） さらに、キャパシタ５が高周波に対して無視できるほど
十分大きな容量を持つものとすると、入力端子１から見
てＺｉｎとＲは並列回路を構成することになる。したが
って入力端子から見た増幅器のインピーダンスは、 １／（１／Ｚｉｎ＋１／Ｒ）＝ Ｚｉｎ×Ｒ／（Ｒ＋Ｚｉｎ） となり、これを電源インピーダンス５０オームと整合さ
せるためには、 ５０＝Ｚｉｎ×Ｒ／（Ｒ＋Ｚｉｎ） となる。したがって、 ５０Ｒ＋５０Ｚｉｎ＝Ｚｉｎ×Ｒ Ｚｉｎ×（Ｒ−５０）＝５０×Ｒ Ｚｉｎ＝５０×Ｒ／（Ｒ−５０） となる。式（１）を代入すると、入力側高インピーダン
ス１／４波長分布定数線路６の特性インピーダンスＺＯ
は、 （２×５０×Ｚｆｉ×Ｒ／（Ｒ−５０））1/2 となるように選ばれる。したがって、従来の１／４波長
分布定数線路に比べ（Ｒ／（Ｒ−５０））1/2 倍の特性
インピーダンスの分布定数線路を用いることになり、回
路を小形化できる。 Now, let the input impedance of FET3 be Zf
i, input side high impedance 1/4 wavelength distributed constant line
If the characteristic impedance is ZO, input from the input terminal side.
Expecting high impedance 1/4 wavelength distributed constant line on the power side
The impedance Zin1 is ZO 2 / Zfi . High impedance from input terminal 1 to 2 inputs
Zi is the impedance for the 1/4 wavelength distributed constant line
If n, this is the number of times two Zin1s are connected in parallel.
Impedance when looking at the road
Be done. Zin = ZO 2 / (2 × Zfi) Formula (1) Furthermore, the capacitor 5 can be ignored for high frequencies.
Assuming that it has a sufficiently large capacity, it is seen from the input terminal 1.
Therefore, Zin and R form a parallel circuit. But
Therefore, the impedance of the amplifier viewed from the input terminal is 1 / (1 / Zin + 1 / R) = Zin × R / (R + Zin) , which is matched with the power source impedance of 50 ohms.
In order to obtain, 50 = Zin × R / (R + Zin) . Therefore, it becomes 50R + 50Zin = Zin * RZin * (R-50) = 50 * RZin = 50 * R / (R-50) . Substituting equation (1), input side high impedance
Characteristic impedance ZO of the quarter wavelength distributed constant line 6
Is selected to be (2 × 50 × Zfi × R / (R-50)) 1/2 . Therefore, the conventional 1/4 wavelength
Characteristic of (R / (R-50)) 1/2 times that of distributed constant line
A distributed constant line of impedance is used.
The road can be miniaturized.
【手続補正２】[Procedure Amendment 2]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図２[Name of item to be corrected] Figure 2
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図２】この発明の実施例２による半導体増幅器の等価
回路図である。 FIG. 2 is an equivalent of a semiconductor amplifier according to a second embodiment of the present invention .
It is a circuit diagram.
【手続補正３】[Procedure 3]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図３[Name of item to be corrected] Figure 3
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図３】この発明の実施例３による半導体増幅器の等価
回路図である。 FIG. 3 is an equivalent of a semiconductor amplifier according to a third embodiment of the present invention .
It is a circuit diagram.
【手続補正４】[Procedure amendment 4]
【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement
【補正対象項目名】図４[Name of item to be corrected] Fig. 4
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図４】従来の半導体増幅器の回路図である。 FIG. 4 is a circuit diagram of a conventional semiconductor amplifier.
【手続補正５】[Procedure Amendment 5]
【補正対象書類名】図面[Document name to be corrected] Drawing
【補正対象項目名】図１[Name of item to be corrected] Figure 1
【補正方法】変更[Correction method] Change
【補正内容】[Correction content]
【図１】 [Figure 1]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 直 鎌倉市大船五丁目１番１号 三菱電機株式 会社電子システム研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Nao Takagi 5-1-1, Ofuna, Kamakura-shi Electronic Systems Research Center, Mitsubishi Electric Corporation
Claims (1)
導体素子を接続する複数の線路、 （ｄ）上記線路と並列に設けられ、一端を高周波的に接
地した抵抗。1. A semiconductor amplifier having the following elements: (a) an input terminal for inputting a signal; (b) a plurality of semiconductor elements for amplifying a signal; (c) a semiconductor device having a predetermined shape; A plurality of lines connecting semiconductor elements, (d) A resistor provided in parallel with the above line and having one end grounded at high frequencies.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037514A JP2876575B2 (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Semiconductor amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4037514A JP2876575B2 (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Semiconductor amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235666A true JPH05235666A (en) | 1993-09-10 |
| JP2876575B2 JP2876575B2 (en) | 1999-03-31 |
Family
ID=12499649
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4037514A Expired - Fee Related JP2876575B2 (en) | 1992-02-25 | 1992-02-25 | Semiconductor amplifier |
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|---|---|
| JP (1) | JP2876575B2 (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| USRE38305E1 (en) | 1992-10-09 | 2003-11-11 | Asahi Glass Company Ltd. | LCD device including an illumination device having a polarized light separating sheet between a light guide and the display |
| CN116130912A (en) * | 2023-04-17 | 2023-05-16 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | Power transmission system |
-
1992
- 1992-02-25 JP JP4037514A patent/JP2876575B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| USRE38305E1 (en) | 1992-10-09 | 2003-11-11 | Asahi Glass Company Ltd. | LCD device including an illumination device having a polarized light separating sheet between a light guide and the display |
| CN116130912A (en) * | 2023-04-17 | 2023-05-16 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | Power transmission system |
| CN116130912B (en) * | 2023-04-17 | 2023-06-13 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | Power transmission system |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2876575B2 (en) | 1999-03-31 |
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