JPS63209313A - マイクロ波増幅器 - 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】 〔概要〕 導波管電力分配器と導波管電力合成器との間に増幅器を
設けて平衡形増幅器を構成したもので、数１０ＧＨｚ帯
用として小型軽量化が可能のマイクロ波増幅器である。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、ミリ波帯を含む周波数帯の信号を増幅できる
マイクロ波増幅器に関するものである。

平衡形増幅器は、２個の増幅器をハイブリッド回路間に
接続したもので、２個の増幅器の特性が同一の場合に、
増幅器の入出力端で反射した信号は、無反射終端に総て
吸収されることになり、従って、入出力整合が常にとれ
た状態となる。その為、マイクロ波増幅器として比較的
多く採用されている。

〔従来の技術〕

平衡形増幅器は、第３図に示すように、入力端子３７か
ら加えられた信号は、ハイブリッド回路３１により分配
されてそれぞれ増幅器３３．３４に入力され、それぞれ
の増幅出力信号はハイブリッド回路３２により合成され
て出力端子３日に出力される。又各増幅器３３．３４の
入出力インピーダンスと入力側及び出力側のインピーダ
ンスとの整合がとれていない場合でも、各増幅器３３゜
３４の特性が等しいと、反射波は終端抵抗３５゜３６に
総て吸収されることになる。従って、ハイブリッド回路
３１．３２を含めた増幅器の入出力インピーダンスは常
に整合がとれた状態となり、２個の増幅器３３．３４を
必要とするが、安定にマイクロ波信号を増幅できるらか
、比較的多く採用されている。

このようなハイブリッド回路３１．３２としては、例え
ば、第４図に示すブランチライン形ハイブリッド回路や
第５図に示す分布結合形のインタディジティト形と称さ
れるハイブリッド回路等が用いられる。

第４図に示すブランチライン形ハイブリッド回路は、波
長をλ９とすると、λ９／４の長さの特性インピーダン
スＺｏの辺と、Ｚｏ／ＪＴの辺とを環状に接続したもの
であり、形状が簡単であるが、周波数帯域が狭い欠点が
ある。

又第５図に示す分布結合形のインクディジティト形ハイ
ブリッド回路は、複数の辺をλ９／４の長さで結合させ
たもので、分割された辺間をワイヤで接続するものであ
るから、波長λ９が短くなるに従って製作が困難となる
。

前述のような平衡形増幅器をマイクロ波集積回路（ＭＩ
Ｃ）化し、入出力を同軸線路とした場合は、例えば、第
６図に示す構成となる。即ち、金属キャリア４１上に、
入力側のハイブリッド回路や整合回路等を形成した入力
側集積回路４２と、段間整合回路等を形成した股間集積
回路４３と、出力側のハイブリッド回路や整合回路等を
形成した出力側集積回路４４と、マイクロ波用トランジ
スタ４５〜４８とを設け、入力側集積回路４２のハイブ
リッド回路により分配された信号をトランジスタ４５．
４６により増幅し、その増幅出力信号を段間集積回路４
３を介してトランジスタ４７．４８に入力して増幅し、
その増幅出力信号を出力側集積回路４４のハイブリッド
回路により合成することになる。

又金属ケース５０には、入力側の同軸コネクタ５１と出
力側の同軸コネクタ５２とが設けられ、又電源やアース
用の端子５３．５４が設けられている。この金属ケース
５０に前述の金属キャリア４１を挿入し、その入力側集
積回路４２のストリップラインと入力側同軸コネクタ５
１とを、同軸ストリップライン変換部を介して接続し、
出力側集積回路４４のストリップラインと出力側同軸コ
ネクタ５２とを、同軸ストリップライン変換部を介して
接続する。そして、上蓋（図示せず）により密閉するこ
とになる。

又入出力を導波管とする場合は、例えば、第７図に示す
構成となる。即ち、前述の第６図に示す金属キャリア４
１と同様なマイクロ波集積回路化した平衡形増幅器が形
成された金属キャリア６１を金属ケース６０内に収容し
て、入力側導波管部６２と出力側導波管部６３とに、導
波管ストリップライン変換部を介して接続し、上蓋（図
示せず）により密閉する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

第６図及び第７図に示すような従来例のマイクロ波増幅
器は、２０ＧＨｚ帯程度の周波数帯まで実用化されてい
るが、５０ＧＨｚ帯程度の周波数帯では、ブランチライ
ン形やインタディジティト形等のハイブリッド回路の損
失が多（なり、且つ寸法精度が非常に厳しくなる。従っ
て、特性の良いマイクロ波増幅器の製作が容易でなくな
る欠点があった。

本発明は、５０ＧＨｚ帯程度の周波数帯に於いても、小
型軽量化が図れるマイクロ波増幅器を提供することを目
的とするものである。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明のマイクロ波増幅器は、導波管電力分配器及び導
波管電力合成器を用いた平衡形増幅器からなるものであ
り、第１図を参照して説明する。

第１図は導波管電力分配器１と導波管電力合成器２とを
断面図として示したもので、導波管のＨ面で結合させた
導波管電力分配器１と導波管電力合成器２と、それぞれ
導波管ストリップライン変換部３を介して結合させた増
幅器４．５とを備えている。

又増幅器４，５は、マイクロ波用トランジスタ４ａ、５
ａやストリップラインによる整合回路から構成され、又
導波管電力分配器１は、入力導波管６からのマイクロ波
電力を分配する為の所定の結合孔を形成した隔壁８ａと
、反射波を吸収する終端抵抗９ａとを備えている。又導
波管電力合成器２は、出力導波管７からマイクロ波電力
を合成して出力する為の所定の結合孔を形成した隔壁８
ｂと、反射波を吸収する終端抵抗９ｂとを備えている。

〔作用〕

入力導波管６からのマイクロ波信号は、導波管電力分配
器１により増幅器４．５側にそれぞれ分配され、導波管
ストリップライン変換部３により導波管モードからスト
リップライン・モードに変換される。増幅器４．５は、
ストリップラインにより整合回路等が形成され、そのス
トリップラインに整合回路やマイクロ波用トランジスタ
４ａ。

５ａが接続されているものであり、ストリップライン・
モードに変換されたマイクロ波信号を増幅する。その増
幅出力は、導波管ストリップライン変換部３により導波
管モードに変換され、導波管電力合成器２により合成さ
れて出力導波管７から出力される。従って、導波管電力
分配器１と導波管電力合成器２と増幅器４．５とにより
、平衡形増幅器が構成されることになる。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図（Ａ）、　　（Ｂ）、　　ＣＧ”）は本発明の詳
細な説明図であり、（Ａ）は上蓋を除いた上面図、　（
Ｂ）は側面図、（Ｃ）は導波管電力合成器部分の断面図
であって、１１は導波管電力分配器、１２は導波管電力
合成器、１３ａ〜１３ｄは導波管ストリップライン変換
部、１４．１５は増幅器、１６は入力導波管、１７は出
力導波管、１８は金属の薄板からなる隔壁、１９は結合
孔、２０は終端抵抗、２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂ
はマイクロ波用トランジスタ、２３ａ、２３ｂ、２３Ｃ
は金属のブロック、２４は上蓋、２５はねじである。

ブロック２３ａ、２３ｂ、２３ｃを組合せて、ねじ、ボ
ルト等により固定すると共に、上蓋２４をねじ２５で固
定した外観構成を有するもので、ブロック２３ａ、２３
ｂに断面はぼコ字状で垂直部は開放溝となる導波管部を
形成し、結合孔１９を形成した隔壁１８を、導波管の８
面に相当する開放溝間に介在するように設けてブロック
２３ａ、２３ｂを接合することにより、導波管電力分配
器１１及び導波管電力合成器１２が構成される。

このような導波管部は、放電加工等により高精度で且つ
容易に形成することができる。

そして、導波管電力分配器１１を構成する導波管部の下
方の水平部分の一方が入力導波管１６となり、他方に終
端抵抗２０と同様な終端抵抗を設ける。又導波管電力合
成器１２を構成する導波管部の下方の水平部の一方に終
端抵抗２０を設け、他方が出力導波管１７となる。又導
波管電力分配器１１を構成する導波管部の上方の水平部
に導波管ストリップライン変換部１３ａ、１３ｂが形成
され、又導波管電力合成器１２を構成する導波管部の上
方の水平部に導波管ストリップライン変換部１３Ｃ，１
３ｄが形成される。

又増幅器１４．１５は、Ｓｉ或いはＧａＡｓのＦＥＴ（
電界効果トランジスタ）や、ＧａＡｓのＨＥＭＴ　（高
電子移動度トランジスタ）等のマイクロ波用トランジス
タ２１ａ、２１ｂ、２２ａ。

２２ｂからなる２段増幅器の場合を示し、誘電体基板上
に形成されたストリップラインからなる整合回路等にト
ランジスタ２１ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂが接続され
ている。

この増幅器１４．１５をブロック２３ｃの孔部内に設け
、ストリップラインに接続した導体を導波管部内に挿入
して形成した導波管ストリップライン変換部１３ａ、１
３ｂ、１３ｃ、１３ｄにより、導波管電力分配器１１及
び導波管電力合成器１２と結合して、上蓋２４をねじ２
５で固定し、増幅器１４．１５を密閉する。

従って、入力導波管１６から入力されたマイクロ波信号
は、導波管ストリップライン変換部１３ａによＪＱ導波
管モードからストリップライン・モードに変換されて増
幅器１４に入力され、又導波管電力分配器１１により分
配された９０°位相の信号は、導波管ストリップライン
変換部１３ｂにより導波管モードからストリップライン
・モードに変換されて増幅器１５に入力される。

増幅器１４の出力信号は、導波管ストリップライン変換
部１３ｃによりストリップライン・モードから導波管モ
ードに変換され、又増幅器１５の出力信号は、導波管ス
トリップライン変換部１３ｄによりストリップライン・
モードから導波管モードに変換され、それぞれ９０°位
相の増幅出力信号は、導波管電力合成器１２により合成
されて出力導波管１７から出力される。又反射波は、導
波管電力分配器１１側の終端抵抗（図示せず）と、導波
管電力合成器１２側の終端抵抗２０により吸収される。

この実施例に於いては、導波管電力分配器１１と導波管
電力合成器１２と増幅器１４．１５とが一体化されてお
り、増幅器１４．１５を極低温に冷却して低雑音増幅器
を構成する場合の冷却が容易となる。又入力導波管１６
はブロック２３ａ側に、出力導波管１７はブロック２３
ｂ側にそれぞれ形成されており、入出力が分離されるの
で、マイクロ波装置としての組立てが容易となる。又増
幅器１４．１５は１段増幅器とすることも可能であり、
又同一基板上に形成することもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、導波管のＨ面で結合さ
せた導波管電力分配器１と導波管電力合成器２と、導波
管ストリップライン変換器３を介して結合させた増幅器
４．５とからなり、入出力導波管形とした平衡形増幅器
が構成されるから、ミリ波を含むマイクロ波の信号を安
定に且つ効率良く増幅することができる。又導波管電力
分配器１と導波管電力合成器２と増幅器４．５とを一体
構成とすることが可能であるから、小型軽量化を図るこ
とができる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図（Ａ）。 （Ｂ）、　　（Ｃ）は本発明の詳細な説明図、第３図は
平衡形増幅器のブロック図、第４図はブランチライン形
ハイブリッド回路、第５図は分布結合形ハイブリッド回
路、第６図は入出力同軸形の従来例の説明図、第７図は
入出力導波管形の従来例の説明図である。 １．１１は導波管電力分配器、２．１２は導波管電力合
成器、３．１３ａ〜１３ｄは導波管ストリップライン変
換部、４．５．１４．１５は増幅器、４ａ、５ａ、２１
ａ、２１ｂ、２２ａ、２２ｂはマイクロ波用トランジス
タ、６，１６は入力導波管、７．１７は出力導波管、８
ａ、８ｂは隔壁、９ａ、９ｂは終端抵抗、１８は隔壁、
１９は結合孔、２０は終端抵抗、２３ａ、２３ｂ、２３
Ｃはブロック、２４は上蓋である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 導波管のＨ面で結合させた導波管電力分配器（１）及び
   導波管電力合成器（２）と、 前記導波管電力分配器（１）及び導波管電力合成器（２
   ）とそれぞれ導波管ストリップライン変換部（３）を介
   して結合させた増幅器（４、５）とを備えた ことを特徴とするマイクロ波増幅器。