(57)【要約】  入力される入力信号を増幅した出力信号を出力する分布型増幅装置であって、入力信号を伝送する入力側伝送線路と、出力信号を伝送する出力側伝送線路と、入力側伝送線路および出力側伝送線路との間にそれぞれ並列に設けられ、それぞれが入力側伝送線路を伝送する入力信号を増幅して、出力側伝送線路に供給する複数の増幅器とを備え、増幅器は、トランジスタと、トランジスタのゲート端子に入力信号を伝送する線路上に設けられるキャパシタと、トランジスタのゲート端子および接地電位の間に設けられるゲート接地間抵抗とを有する分布型増幅装置を提供する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力される入力信号を増幅した出力信号を出力する分布型増幅装置であって、
前記入力信号を伝送する入力側伝送線路と、
前記出力信号を伝送する出力側伝送線路と、
前記入力側伝送線路および前記出力側伝送線路との間にそれぞれ並列に設けられ、それぞれが前記入力側伝送線路を伝送する前記入力信号を増幅して、前記出力側伝送線路に供給する複数の増幅器と
を備え、
前記増幅器は、
トランジスタと、
前記トランジスタのゲート端子に前記入力信号を伝送する線路上に設けられるキャパシタと、
前記トランジスタのゲート端子および接地電位の間に設けられるゲート接地間抵抗と
を有する
分布型増幅装置。
【請求項２】
前記トランジスタのゲート端子に対して、前記キャパシタと並列に設けられた並列抵抗を更に備え、
前記キャパシタの容量および前記並列抵抗の抵抗値の積が、前記トランジスタのゲート容量および前記ゲート接地間抵抗の積と略等しい
請求項１に記載の分布型増幅装置。
【請求項３】
入力される入力信号を増幅する増幅器であって、
トランジスタと、
前記トランジスタのゲート端子に前記入力信号を伝送する線路上に設けられるキャパシタと、
前記トランジスタのゲート端子および接地電位の間に設けられるゲート接地間抵抗と
を備える増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、分布型増幅装置および増幅器に関する。本出願は、下記の日本出願に関連し、下記の日本出願からの優先権を主張する出願である。文献の参照による組み込みが認められる指定国については、下記の出願に記載された内容を参照により本出願に組み込み、本出願の一部とする。
特願２００７−２７４２８２号  出願日  ２００７年１０月２２日
【背景技術】
【０００２】
通信装置の受信部において信号電圧の増幅に用いられる分布型増幅器が知られている（例えば特許文献１および特許文献２を参照）。従来の分布型増幅器では、入力側の信号線路と出力側の信号線路との間に複数のトランジスタが並列に配置されており、信号電圧の増幅率に基づいて各トランジスタの総ゲート幅が設定されている。【０００３】
また、上記信号線路間に並列に配置するトランジスタの段数を増やして各トランジスタのゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間の容量を小さくすることで、より広帯域の信号を増幅できることが知られている。一方、トランジスタの段数を一定以上増やしても、段数の増加に伴って大きくなる信号損失の影響により増幅可能な帯域の上限は高くならない。
【特許文献１】特開平１１−８８０７９号公報
【特許文献２】特開２００６−４１９３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
そこで、トランジスタと入力側の信号線路との間にキャパシタを設けることにより、段数を増やすことなくトランジスタのゲート・ソース間およびゲート・ドレイン間の容量による信号周波数への影響を抑える方法が知られている。しかしながら、この方法では、入力側の信号線路からの入力電圧とトランジスタのゲート電圧との間に周波数依存性が生じるという課題があった。【０００５】
そこで本発明の一つの側面においては、上記の課題を解決することのできる分布型増幅装置および増幅器を提供することを目的とする。この目的は請求の範囲における独立項に記載の特徴の組み合わせにより達成される。また従属項は本発明の更なる有利な具体例を規定する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の態様においては、入力される入力信号を増幅した出力信号を出力する分布型増幅装置であって、入力信号を伝送する入力側伝送線路と、出力信号を伝送する出力側伝送線路と、入力側伝送線路および出力側伝送線路との間にそれぞれ並列に設けられ、それぞれが入力側伝送線路を伝送する入力信号を増幅して、出力側伝送線路に供給する複数の増幅器とを備え、増幅器は、トランジスタと、トランジスタのゲート端子に入力信号を伝送する線路上に設けられるキャパシタと、トランジスタのゲート端子および接地電位の間に設けられるゲート接地間抵抗とを有する分布型増幅装置を提供する。【０００７】
また、第２の態様においては、入力される入力信号を増幅する増幅器であって、トランジスタと、トランジスタのゲート端子に入力信号を伝送する線路上に設けられるキャパシタと、トランジスタのゲート端子および接地電位の間に設けられるゲート接地間抵抗とを備える増幅器を提供する。【０００８】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態に係る分布型増幅装置１０の構成の一例を示す回路図である。
【図２】分布型増幅装置１０の増幅器１００−１を抜き出して示す回路図である。
【図３】キャパシタ１２１、並列抵抗１４１、ゲート接地間抵抗１４２、および、トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量等の配置を模式的に示す回路図である。
【符号の説明】
【００１０】
１０・・・分布型増幅装置、２１・・・入力側伝送線路、２２・・・出力側伝送線路、２３・・・バイアス線路、３１・・・入力端子、３２・・・出力端子、３３・・・バイアス端子、４１、４２・・・終端抵抗、１００・・・増幅器、１１１、１１２・・・トランジスタ、１２１、１２２・・・キャパシタ、１３１、１３２・・・接地電位、１４１・・・並列抵抗、１４２・・・ゲート接地間抵抗、１４３、１４４・・・抵抗
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明の（一）側面を説明するが、以下の実施形態は請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。【００１２】
図１は、本実施形態に係る分布型増幅装置１０の構成の一例を示す回路図である。図１に示すように、分布型増幅装置１０は、入力側伝送線路２１と、出力側伝送線路２２と、バイアス線路２３と、複数の増幅器１００−１、１００−２、・・・１００−ｎ（ｎは任意の自然数）とを備える。入力側伝送線路２１は、分布型増幅装置１０において増幅すべき信号を供給する入力端子３１を一端に有し、他端は終端抵抗４１を介して終端されている。また、出力側伝送線路２２は、当該出力側伝送線路２２上を伝送された信号が出力される出力端子３２を一端に有し、他端は終端抵抗４２を介して終端されている。また、バイアス線路２３は、バイアス端子３３を一端に有し、当該バイアス端子３３から供給されるバイアス電圧を複数の増幅器１００−１、１００−２、・・・１００−ｎの各々に与える。【００１３】
複数の増幅器１００−１、１００−２、・・・１００−ｎは、入力側伝送線路２１および出力側伝送線路２２との間にそれぞれ並列に設けられ、入力側伝送線路２１および出力側伝送線路２２に順次等しい間隔で接続される。これら複数の増幅器１００−１、１００−２、・・・１００−ｎは、それぞれが入力側伝送線路２１上を伝送される信号を増幅して、出力側伝送線路２２に供給する。また、複数の増幅器１００−１、１００−２、・・・１００−ｎの各々から出力側伝送線路２２に供給された信号は、当該出力側伝送線路２２を伝送されながら同位相で足し合わされる。なお、図１において、入力側伝送線路２１および出力側伝送線路２２等に配される複数の矩形ブロックは各伝送線路のインダクタンス成分を示す。【００１４】
図２は、分布型増幅装置１０の増幅器１００−１を抜き出して示す回路図である。なお、増幅器１００−２、・・・１００−ｎについては、増幅器１００−１と同様の構成を有するので説明を省略する。増幅器１００−１は、図２に示すように、互いにカスコード接続されたトランジスタ１１１およびトランジスタ１１２を有する。トランジスタ１１１のソース端子は、接地電位１３１と接続される。また、トランジスタ１１１のゲート端子は、並列に設けられたキャパシタ１２１および並列抵抗１４１を介して入力側伝送線路２１と接続される。【００１５】
また、トランジスタ１１１のドレイン端子は、トランジスタ１１２のソース端子と接続される。また、トランジスタ１１１のゲート端子と接地電位１３１との間には、ゲート接地間抵抗１４２が設けられる。このトランジスタ１１１は、入力端子３１から供給される信号のうち入力側伝送線路２１上を伝送されてゲート端子に与えられた信号の電圧を所定の増幅率で増幅してドレイン端子から出力する。【００１６】
トランジスタ１１２のゲート端子は、直列に設けられた抵抗１４３および抵抗１４４を介してバイアス線路２３と接続される。また、トランジスタ１１２のドレイン端子は、出力側伝送線路２２と接続される。また、抵抗１４３と抵抗１４４との間には、バイアス線路２３上に高周波ノイズが生じた場合において当該高周波ノイズを低減するために、接地電位１３２と接続されたキャパシタ１２２が接続される。このトランジスタ１１２のゲート端子には、当該トランジスタ１１２がトランジスタ１１１のドレイン端子から出力された増幅信号に対して増幅動作をするべく、バイアス端子３３から供給されるバイアス電圧がバイアス線路２３を介して与えられる。これにより、トランジスタ１１２は、トランジスタ１１１で増幅されて当該トランジスタ１１１のドレイン端子から出力された増幅信号に対して、バイアス端子３３から供給されるバイアス電圧を与える。【００１７】
図３は、キャパシタ１２１、並列抵抗１４１、ゲート接地間抵抗１４２、および、トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量等の配置を模式的に示す回路図である。図３において、トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量を示す回路記号に、説明の便宜上、トランジスタ１１１と同じ符号を付した。上記回路構造を有する増幅器１００−１において、ゲート接地間抵抗１４２、および、トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量（図３の１１１）は、入力側伝送線路２１、キャパシタ１２１および並列抵抗１４１から見て互いに並列に配される。【００１８】
また、互いに並列に設けられる上記容量およびゲート接地間抵抗１４２は、同じく互いに並列に設けられるキャパシタ１２１および並列抵抗１４１と、直列に接続される。ここで、キャパシタ１２１の容量をＣ１、トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量をＣ２、並列抵抗１４１の抵抗値をＲ１、ゲート接地間抵抗１４２の抵抗値をＲ２とすると、キャパシタ１２１（並列抵抗１４１）の両端のインピーダンスＺ１、および、ゲート接地間抵抗１４２（トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量）の両端のインピーダンスＺ２は、それぞれ以下の式で定義される。【００１９】
【数１】
2009054096.tif 000002
【００２０】
【数２】
2009054096.tif 000003
【００２１】
ここで、ｊは虚数、ωは入力側伝送線路２１からの入力電圧の角周波数である。また、キャパシタ１２１および並列抵抗１４１への入力側伝送線路２１からの入力電圧をＶＩＮ、トランジスタ１１１のゲート端子への入力電圧をＶＧとすると、これらの比（ＶＧ／ＶＩＮ）は、以下の式（Ａ）で定義される。【００２２】
ＶＧ／ＶＩＮ＝Ｚ２／（Ｚ１＋Ｚ２）            ・・・・（Ａ）【００２３】
ここで、この式（Ａ）に上記数１および数２を代入して整理すると、上記の比（ＶＧ／ＶＩＮ）は、以下の式で表される。【００２４】
【数３】
2009054096.tif 000004
【００２５】
ここで、上記の比（ＶＧ／ＶＩＮ）が定数となる条件を求めると、その条件は以下の式（Ｂ）で表される。【００２６】
Ｒ１・Ｃ１＝Ｃ２・Ｒ２            ・・・・（Ｂ）【００２７】
また、キャパシタ１２１の容量（Ｃ１）、トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量（Ｃ２）、並列抵抗１４１の抵抗値（Ｒ１）、および、ゲート接地間抵抗１４２の抵抗値（Ｒ２）が上記の式（Ｂ）を満たす場合、入力側伝送線路２１からの入力電圧（ＶＩＮ）と、トランジスタ１１１のゲート端子への入力電圧（ＶＧ）との関係は、以下の式で表される。【００２８】
ＶＧ＝ＶＩＮ・Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）            ・・・・（Ｃ）【００２９】
分布型増幅装置１０の増幅器１００−１では、上記式（Ｂ）を満たすように、すなわち、キャパシタ１２１の容量（Ｃ１）および並列抵抗１４１の抵抗値（Ｒ１）の積が、トランジスタ１１１のゲート端子・ソース端子間の容量（Ｃ２）およびゲート接地間抵抗１４２の抵抗値（Ｒ２）の積と略等しくなるようにそれぞれの回路素子が配される。したがって、増幅器１００−１では、上記式（Ｃ）から明らかなように、トランジスタ１１１のゲート端子への入力電圧（ＶＧ）は、入力側伝送線路２１からの入力電圧（ＶＩＮ）に対して、当該入力電圧の周波数に依存せず一定の割合となる。【００３０】
このように、分布型増幅装置１０の増幅器１００−１では、トランジスタ１１１のゲート端子と入力側伝送線路２１との間にキャパシタ１２１を有することにより、入力側伝送線路２１と接地電位１３１との間の容量を小さくすることができるのに加えて、更に、入力側伝送線路２１からの入力電圧（ＶＩＮ）の周波数に依らずに上記入力電圧（ＶＩＮ）に対するトランジスタ１１１のゲート端子への入力電圧（ＶＧ）の割合を一定とすることができる。【００３１】
なお、本実施形態の分布型増幅装置１０において、複数の増幅器１００−１、１００−２、・・・１００−ｎが有するトランジスタは電界効果トランジスタであるが、バイポーラ型トランジスタを用いてもよい。この場合、ゲート端子はベース端子となり、ソース端子はエミッタ端子となり、また、ドレイン端子はコレクタ端子となる。【００３２】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、請求の範囲の記載から明らかである。【００３３】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【図１】
2009054096.tif 000005
【図２】
2009054096.tif 000006
【図３】
2009054096.tif 000007
【国際調査報告】
2009054096.tif 000008
2009054096.tif 000009
2009054096.tif 000010
2009054096.tif 000011