図面 (/)
※この項目の情報は公開日時点（2003年5月16日）のものです。
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図面 (10)
課題
解決手段
概要
背景
概要
今後の情報化社会の充全な発達を可能とするために従来にない格段の高速ディジタルパルスの伝送を可能とする広帯域化・高利得化増幅器を提供する。
広帯域化・高利得化増幅器を提供するために，該広帯域化・高利得化増幅器を構成する前段の順方向増幅部と後段の順方向増幅部の出力と入力の接続などにはインピーダンス変換用分布定数線路を介して接続し，広帯域化と高増幅率化を達成する。
目的
従来の増幅器の帯域幅は２０ＧＨｚ程度であるので，更に帯域幅を拡大し，高速ディジタルパルスの伝送を可能として，今後の情報化社会の充全な発達を可能とする必要がある。本発明の課題はこのための電圧増幅率の大きな広帯域増幅器の実現を可能とすることである。
効果
実績
- 技術文献被引用数
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この技術が所属する分野
（分野番号表示ON）※整理標準化データをもとに当社作成
請求項1
高周波信号を受信してこの電気信号を増幅して広帯域信号を出力させる増幅器において，この電気信号を増幅するために複数の順方向増幅部を用いて増幅器を構成し，該順方向増幅部には増幅用アクティブ素子を用い，該増幅用アクティブ素子にはバイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタを用いて，各順方向増幅部を構成し，該順方向増幅部の出力端子と入力端子間にはインピーダンス整合用分布定数ラインを用いて各順方増幅部を結合して，あるいは第一段に用いる該順方向増幅部と発振器などで構成される入力段との間に該インピーダンス整合用分布定数ラインを用いて結合して，広帯域化と高利得化を図ったことを特徴とする広帯域化増幅器。
請求項2
技術分野
背景技術
0002
従来，広帯域増幅回路の実用例は数多くある。しかしその帯域幅は２０ＧＨｚ程度である。この原因は各順方向増幅部をカスケードに接続する場合，この前段の順方向増幅部の出力に接続される後段の順方向増幅部の入力インピーダンスの大きさが周波数とともに小さくなり，この前段の順方向増幅部の電圧増幅率が周波数が大となるに従い，低下してしまうためである。今後はこの帯域幅劣化の制約を突破して広帯域性を実現し，高速ディジタルパルスの伝送を可能にし情報化社会の充全な発達を可能としなければならない。
発明が解決しようとする課題
0003
従来の増幅器の帯域幅は２０ＧＨｚ程度であるので，更に帯域幅を拡大し，高速ディジタルパルスの伝送を可能として，今後の情報化社会の充全な発達を可能とする必要がある。本発明の課題はこのための電圧増幅率の大きな広帯域増幅器の実現を可能とすることである。
0004
本発明の増幅器は複数の順方向増幅部を用いて構成するが，該順方向増幅部の入力インピーダンスの大きさが周波数が大となるに従い小さくなり，結果として『従来の技術』で説明したように帯域幅が各単体の帯域幅より小さくなってしまう問題を該前段の順方向増幅部の出力端子とこれにカスケードに接続する後段の順方向増幅部の入力端子間に分布定数線路を用いて接続し，インピーダンス整合をとって各順方向増幅部の帯域幅を全体の増幅器において確保し，帯域幅劣化の問題を解決し，４０ＧＨｚの広帯域化を高増幅率を保持しながら達成したものである。
0006
２はバイポーラトランジスタを示す。Ｃはバイポーラトランジスタの出力端子を示す。ＲＦ２はフィードバック回路を構成する抵抗，ＬＦ２はフィードバック回路を構成するインダクタンス，ＣＦ２は直流をカットし，交流のみを通すカップリングコンデンサ，ＣＣもＣＦ２と同じ目的のカップリングコンデンサ，Ｒｂ２とＬｂ２はバイポーラトランジスタ２へバイアス電流を供給するための抵抗とインダクタンス，＋ＶＢ２は該バイアス電圧，ＣＳは交流アース用バイパスコンデンサ，ＲＣ２とＬＣ２は交流信号を増幅するための抵抗とインダクタンス，ＲＣＥ２とＬＣＥ２はトランジスタ２のコレクターエミッタ間のキャパシタンスＣＣＥの交流によるトランジスタ２のコレクタとエミッタ間のインピーダンス低下を防止するための抵抗とインダクタンス，ＣＣＥ２は直流をカットし，交流のみを通すカップリングコンデンサ，＋ＶＣ２はバイポーラトランジスタ２のコレクタにバイアス電流を流すためのバイアス電圧，ＲＬ２は負荷を構成する負荷抵抗である。このバイポーラトランジスタ２は周知のように容易に電界効果トランジスタＦＥＴに置き換えられる。
0007
でｒｂｅはバイポーラトランジスタ２のベース側からエミッタをみた抵抗である。βはトランジスタ２の電流増幅率である。ダイナミックなベース−エミッタ間抵抗ｒｂｅはｒｂｅ＝βｒｅ＝βＵＴ／ＩＣである。ＵＴは熱電圧であり，ＵＴ＝ｋＴ／ｑである。ｋはボルツマンの定数，ｑは電子の電荷，Ｔは絶対温度である。ここで電流増幅率βは
0008
は
0009
でＺＴ０，ＺＴ１，ＺＴ２は特性インピーダンスがそれぞれＺＴ０，ＺＴ１，ＺＴ２のインピーダンス変換用分布定数線路である。順方向増幅部Ａ２の入力インピーダンスはＺｉｎ２Ｅであるから特性インピーダンスＺＴ２の分布定数線路の入力からみたインピーダンスＺｉｍＴ２は，該分布定数線路の長さＬを１／４波長（電気長）にとると，
0010
は
発明の効果
0011
以上説明したように本発明は従来の増幅器の上限周波数２０ＧＨｚを突破して４０ＧＨｚまでの広帯域化を高増幅率を保持しながら達成したものであり，従来に較べて格段の高速ディジタルパルスの伝送を可能としたものであり，今後の情報化社会の充全な発達を可能としたものであり，その効果は非常に大きい。従来の上限周波数２０［ＧＨｚ］などはトランスバーサル等化器など複雑な回路を用いて実現している。
0012
高周波信号を受信して，この電気信号を増幅して広帯域信号を出力させる増幅器において，この電気信号を増幅するために複数の順方向増幅部を用いて増幅器を構成し，該順方向増幅部には増幅用アクティブ素子を用い，該増幅用アクティブ素子にはバイポーラトランジスタ又は電界効果トランジスタを用い，該順方向増幅部の前段と後段の順方向増幅部の出力と入力の接続にはインピーダンス変換用分布定数線路を用いて接続し，あるいは第一段に用いる該順方向増幅部と発振器などで構成される入力段との間にインピーダンス変換用分布定数線路を用いて接続し，該順方向増幅部の帯域幅の低下を防止して４０［ＧＨｚ］に保持し，かつ全体の高増幅率化を可能とした広帯域化・高利得化増幅器。また，該順方向増幅部を構成する増幅用アクティブ素子の出力端子，例えばコレクタあるいはドレインには，抵抗とインダクタンスの直列回路の１端を接続し，この他端は該増幅用アクティブ素子のアース側端子，例えばエミッタあるいはソースに直接，あるいはカップリングコンデンサを介して接続し，広帯域化を図ったことを特徴とする広帯域化・高利得化増幅器。
0013
図面の簡単な説明
0014
図１順方向増幅部を縦続接続した増幅器。
図２本発明の広帯域化増幅回路の一実施例。
図３
図２の小信号等価回路。
表１
図２の各諸定数。
図４
図２および
図３の本発明の増幅回路の電圧増幅率Ａ２の絶対値の常用対数。
図５
図２の入力インピーダンス。
図６
図１の接続の場合の電圧増幅率Ａ１の絶対値。
図７
図１の接続の場合の全体の電圧増幅率Ａ１・Ａ２の絶対値の常用対数。
図８前段と後段の順方向増幅部をインピーダンス変換用分布定数線路を介して接続した本発明の増幅器の一実施例。
図９
図２の負荷インピーダンス低下防止用回路の効果を示す図。
００１４
--
0015
Ａ１，Ａ２はそれぞれ増幅器を構成する順方向増幅部，２はアクティブ素子を示すバイポーラトランジスタ，ＯＳＣは発振器，Ｒ０は発振器の内部抵抗，ＲＦ２，ＬＦ２はそれぞれフィードバック回路を構成する抵抗およびインダクタンス，ＣＣ，ＣＦ２およびＣＣＥ２はカップリングコンデンサ，νｂ２は入力電圧，ｉ１はバイポーラトランジスタのベースを流れる電流，ｉ１はフィードバック回路を流れる電流，ｉ３は負荷インピーダンスＺＬを流れる電流，ν０は出力電圧，Ｃは出力端子，ｒｂｅはバイポーラトランジスタ２のベース−エミッタ間のベース側からみた抵抗，βはバイポーラトランジスタ２の電流増幅率，ＺＦ２は帰還容量ＣｂＣを含むフィードバック回路のインピーダンス，｜β｜はβの大きさ，ｆｒはバイポーラトランジスタ２の利得・帯域幅積，｜Ａ２｜は
および
の回路の電圧増幅率の大きさ，β０は低周波部のバイポーラトランジスタ２の電流増幅率，ｆβは３ｄＢカットオフ周波数，Ｚｉｎは
のベース−アース間の入力インピーダンスである。＋ＶＣ２はバイポーラトランジスタ２のコレクタの正のバイアス電圧，ＲＣ２とＬＣ２は電圧増幅用抵抗とインダクタンス，Ｒｂ２とＬｂ２はバイポーラトランジスタ２へバイアスベース電流を流すための抵抗とインダクタンス，ＶＢ２はバイアスベース電流を流すためのバイアス電圧，ＣＳは交流アース用キャパシタンス，ＲＬ２は
の負荷抵抗，ＲＣＥ２，ＬＣＥ２はバイポーラトランジスタ２の負荷インピーダンスを防止するための抵抗とインダクタンスである。ＺＴ０，ＺＴ１，ＺＴ２はそれぞれ特性インピーダンス／ＺＴ０，ＺＴ１，ＺＴ２の分布定数線路である。
ID=000005HE=060 WI=110 LX=0500 LY=0950
ID=000006 HE=015 WI=021 LX=0495 LY=1700
ID=000007 HE=010 WI=023 LX=0485 LY=1900
ID=000008 HE=025 WI=023 LX=0485 LY=2050
ID=000009 HE=010 WI=041 LX=0395 LY=2350
ID=000010 HE=025 WI=041 LX=1295 LY=1600
ID=000011 HE=020 WI=037 LX=1315 LY=1900
ID=000012 HE=020 WI=065 LX=1175 LY=2150
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