(57)【要約】【課題】複数の増幅器を有するマイクロ波受信機において、小形な保護回路で、大電力のマイクロ波信号が入力されたときの後段増幅器の破壊・劣化を防ぐとともに、前段増幅器への反射電力を抑圧する。【解決手段】この発明のマイクロ波受信機の前段増幅器の出力端と後段増幅器の入力端の間に挿入接続される保護回路は、その入力端子から出力端子へ至る使用周波数で約４分の１波長の伝送線路と、前記入力端子に一端が接続された第１の抵抗と、前記第1の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、前記バイアス端子と前記ダイオードのカソード端子間に接続された第２の抵抗と、前記ダイオードのカソード端子と前記ゲートバイアス回路間に接続された第３の抵抗と、から構成した。【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
前段増幅器と後段増幅器を形成する増幅器と、
前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、
前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、
前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、
を備えたマイクロ波受信機であって、
前記保護回路は、
前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約４分の１波長の伝送線路と、
前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、
前記バイアス端子と前記ダイオードのカソード端子間に接続された第２の抵抗と、
前記ダイオードのカソード端子と前記ゲートバイアス回路間に直列接続された第３の抵抗と、
を有することを特徴とするマイクロ波受信機。
【請求項２】
前段増幅器と後段増幅器を形成する増幅器と、
前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、
前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、
前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、
を備えたマイクロ波受信機であって、
前記保護回路は、
前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約４分の１波長の伝送線路と、
前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、
前記バイアス端子と前記ダイオードのカソード端子間に接続された第２の抵抗と、
前記ダイオードのカソード端子と前記ゲートバイアス回路間に直列接続されたコイルと、
を有することを特徴とするマイクロ波受信機。
【請求項３】
前段増幅器と後段増幅器を形成する増幅器と、
前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、
前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、
前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、
を備えたマイクロ波受信機であって、
前記保護回路は、
前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約４分の１波長の伝送線路と、
前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第１の抵抗と、
前記第１の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、
前記バイアス端子に一端が接続された第２の抵抗と、
前記第２の抵抗の他端と前記ダイオードのカソード端子に直列接続されたコイルと、
前記第２の抵抗の他端と前記ゲートバイアス回路間に直列接続された第３の抵抗と、
を有することを特徴とするマイクロ波受信機。
【請求項４】
前記保護回路を構成する回路素子値が、前記保護回路が単独で所定の入出力インピーダンスを得る値に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波受信機。
【請求項５】
前記保護回路を構成する回路素子値が、前記保護回路が挿入接続される前記前段増幅器の出力整合回路の一部として所定の入出力インピーダンスを得る値に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波受信機。
【請求項６】
前記保護回路を構成する回路素子値が、前記保護回路が挿入接続される前記後段増幅器の入力整合回路の一部として所定の入出力インピーダンスを得る値に設定されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる受信機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の複数の増幅器を有するマイクロ波受信機においては、大電力のマイクロ波信号が入力された場合の後段増幅器の破壊・劣化防止のために、マイクロ波受信機の一部として適用可能なリミッタ回路を設ける構成としている。（例えば、特許文献１参照）
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−５１３６４号公報（第６頁、図１）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のマイクロ波受信機では、例えば２つの増幅器を有する場合、前段増幅器と後段増幅器の間にリミッタ回路を接続して構成される。本回路に小さい電力のマイクロ波信号が入力された場合、リミッタ回路のダイオードには電流が流れず、リミッタ回路の入力端子と出力端子の間には４分の１波長の伝送線路が接続されているだけの構成となり、入力端子に入力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく出力端子に出力される。
【０００５】
一方、本回路に大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオードには電流が流れ、入力端子から出力端子側を見た場合、接地された４分の１波長の伝送線路が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープン（開放）となる。また、入力端子から終端器側を見た場合、接地された終端器が接続された構成となる。したがって、入力端子には接地された終端器のみが接続された構成となり、入力された電力は出力端子には出力されず、終端器で消費され、入力端子への反射も抑圧されることになる。
【０００６】
しかしながら、従来のマイクロ波受信機では、保護回路は増幅器と独立した設計が必要であり、また、保護回路のダイオードなどの部品点数が多く、回路が大形化するという問題がある。
【０００７】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、複数の増幅器を有するマイクロ波受信機において、小形な保護回路で、大電力のマイクロ波信号が入力されたときの後段増幅器の破壊・劣化を防ぐとともに、前段増幅器への反射電力を抑圧することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係わるマイクロ波受信機は、前段増幅器と後段増幅器を形成する増幅器と、前記後段増幅器のゲートバイアス回路と、前記ゲートバイアス回路を介して前記後段増幅器へバイアスを印加するバイアス端子と、前記前段増幅器と前記後段増幅器の間に挿入接続された保護回路と、を備えたマイクロ波受信機であって、前記保護回路は、前記前段増幅器の出力端から前記後段増幅器の入力端へ至る使用周波数で約４分の１波長の伝送線路と、前記前段増幅器の出力端に一端が接続された第１の抵抗と、前記第１の抵抗の他端にカソード端子が接続されアノード端子が接地されたダイオードと、前記バイアス端子と前記ダイオードのカソード端子間に接続された第２の抵抗と、前記ダイオードのカソード端子と前記ゲートバイアス回路間に直列接続された第３の抵抗と、を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ダイオードを１個のみ使用した部品点数の削減された保護回路を有し、大電力のマイクロ波信号が入力されたときの後段増幅器の破壊・劣化を防ぐとともに、前段増幅器への反射電力を抑圧できる小型のマイクロ波受信機を得られる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。
【図２】この発明の実施の形態１に係わるマイクロ波受信機の動作を説明するための図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係わるマイクロ波受信機の動作を説明するための図である。
【図４】この発明の実施の形態１に係わるマイクロ波受信機の動作を説明するための図である。
【図５】この発明の実施の形態１に係わるマイクロ波受信機の動作を説明するための図である。
【図６】この発明の実施の形態２に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。
【図７】この発明の実施の形態２に係わるマイクロ波受信機の動作を説明するための図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係わるマイクロ波受信機の動作を説明するための図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態３に係わるマイクロ波受信機の動作を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。以下の実施の形態の説明では、構成を簡略化して示すため、２つの増幅器を有する場合を例示して説明する。図において、１は入力端子、２は出力端子、３は４分の１波長の伝送線路、４はダイオード、５は第１の抵抗、６は第２の抵抗、７は第３の抵抗、８は前段増幅器、９は後段増幅器、１０は後段増幅器９の入力整合回路、１１は後段増幅器９の出力整合回路、１２は後段増幅器９のトランジスタ、１３は後段増幅器９のゲートバイアス回路、１４は後段増幅器９のゲートバイアス端子である。保護回路は４分の１波長の伝送線路３、第１の抵抗５、第２の抵抗６、第３の抵抗７とダイオード４からなり、４分の１波長の伝送線路３は前段増幅器８と後段増幅器９の間に接続され、第１の抵抗５と第３の抵抗７は後段増幅器９のゲートバイアス端子１４とゲートバイアス回路１３の間に直列に接続され、第２の抵抗６は、一端が第１の抵抗５と第３の抵抗７の間に接続され、他端が前段増幅器８と４分の１波長の伝送線路３の間に接続され、ダイオード４は、一端が第１の抵抗５と第３の抵抗７の間に接続され、他端が接地されている。
【００１２】
次に動作について説明する。ゲートバイアス端子１４にトランジスタ１２を動作させるための電圧Vgが印加されているとする。図２に示すように大電力のマイクロ波信号が入力されないときはダイオード４には電流が流れずダイオード４はオープンとなる。このとき、ゲートバイアス回路１３での電圧降下はなくトランジスタ１２には電圧Vgが印加される。したがってトランジスタ１２には所望の動作をさせることができる。また、前段増幅器８の出力側から第２の抵抗６側を見込んだ場合もオープンとなる。したがって、図３に示すように前段増幅器８と後段増幅器９の間は４分の１波長の伝送線路３が接続されているだけの構成と同等となり、前段増幅器８から出力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく後段増幅器９に入力される。
【００１３】
一方、大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオード４には電流が流れる。図４に示すように大電力が入力されダイオード４に電流Iggが流れると電圧降下によりトランジスタ１２に印加される電圧はVgg（＝Vg-R3*Igg）になりVgに比べ深くなる。このため、トランジスタ１２は動作しなくなり後段増幅器９側を見込んだインピーダンスはショートに近くなる。このとき、前段増幅器８から後段増幅器９側を見た場合、接地された４分の１波長の伝送線路３が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープンとなる。また、ダイオード４はショートになるため、前段増幅器８の出力側は等価的に第２の抵抗６を介して接地された構成となる。したがって、図５に示すように、前段増幅器８の出力側は接地された抵抗のみが接続された構成と同等となり、前段増幅器８から出力された電力は後段増幅器９には入力されず、第２の抵抗６で消費され、前段増幅器８への反射も抑圧されることになる。このようにして、前段増幅器８および後段増幅器９の破壊、劣化を防ぐことができる。
【００１４】
以上のことから、従来に比べダイオードの部品点数を削減できるという効果がある。
また、一般的にゲートバイアス端子とゲートバイアス回路の間に接続される抵抗を共用すれば、保護回路を構成するための抵抗を新たに設ける必要がなくなり、保護回路の部品点数を削減でき、小型のマイクロ波受信機を得られる効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。図において、１から６、８から１４は図１と同一であり、１５はコイルである。保護回路は４分の１波長の伝送線路３、第１の抵抗５、第２の抵抗６、コイル１５とダイオード４からなり、４分の１波長の伝送線路３は前段増幅器８と後段増幅器９の間に接続され、第１の抵抗５とコイル１５は後段増幅器９のゲートバイアス端子１４とゲートバイアス回路１３の間に直列に接続され、第２の抵抗６は、一端が第１の抵抗５とコイル１５の間に接続され、他端が前段増幅器８と４分の１波長の伝送線路３の間に接続され、ダイオード４は、一端が第１の抵抗５とコイル１５の間に接続され、他端が接地されている。
【００１６】
次に動作について説明する。ゲートバイアス端子１４にトランジスタ１２を動作させるための電圧Vgが印加されているとする。実施の形態１で説明した動作と同様であり、大電力のマイクロ波信号が入力されないときはダイオード４には電流が流れずダイオード４はオープンとなる。このとき、ゲートバイアス回路１３での電圧降下はなくトランジスタ１２には電圧Vgが印加される。したがってトランジスタ１２には所望の動作をさせることができる。また、前段増幅器８の出力側から第２の抵抗６側を見込んだ場合もオープンとなる。したがって、前段増幅器８と後段増幅器９の間は４分の１波長の伝送線路３が接続されているだけの構成と同等となり、前段増幅器８から出力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく後段増幅器９に入力される。
【００１７】
一方、大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオード４には電流が流れる。ダイオード４に電流Iggが流れるが、実施の形態２では第３の抵抗７に替えてコイル１５を用いているため電圧降下はコイル１５の損失によるものとなる。コイルの損失は抵抗に比べると小さいが、電流Iggは一般的に大きいため電圧降下が生じる。この電圧降下により、トランジスタ１２は動作しなくなり後段増幅器９側を見込んだインピーダンスはショートに近くなる。このとき、前段増幅器８から後段増幅器９側を見た場合、接地された４分の１波長の伝送線路３が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープンとなる。また、ダイオード４はショートになるため、前段増幅器８の出力側は等価的に第２の抵抗６を介して接地された構成となる。したがって、図５に示すように、前段増幅器８の出力側は接地された抵抗のみが接続された構成と同等となり、前段増幅器８から出力された電力は後段増幅器９には入力されず、第２の抵抗６で消費され、前段増幅器８への反射も抑圧されることになる。このようにして、前段増幅器８および後段増幅器９の破壊、劣化を防ぐことができる。
【００１８】
以上のことから、従来に比べダイオードの部品点数を削減できるという効果がある。
【００１９】
さらに、ゲートバイアス端子１４とトランジスタ１２間の抵抗値は、実施の形態１では図７に示すように第１の抵抗５と第３の抵抗７の総和になるが、実施の形態２では図８に示すようにコイル１５を用いることにより第１の抵抗５の抵抗値とコイル１５の損失との総和となる。バイアス回路１３からバイアス端子１４側を見込んだときにオープンとなるような抵抗７またはコイル１５を選択した場合、コイル１５の損失は抵抗７の抵抗値よりも小さくてすむため、抵抗値が大きいことにより生じる熱暴走を防ぐことができるという効果も有する。
【００２０】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３に係わるマイクロ波受信機の構成を説明するための構成説明図である。図において、１から６および８から１５は図１と同一または相当するものである。保護回路は４分の１波長の伝送線路３、第１の抵抗５、第２の抵抗６、第３の抵抗７、コイル１５とダイオード４からなり、４分の１波長の伝送線路３は前段増幅器８と後段増幅器９の間に接続され、第１の抵抗５と第３の抵抗７は後段増幅器９のゲートバイアス端子１４とゲートバイアス回路１３の間に直列に接続され、第２の抵抗６は、一端がコイル１５に接続され、他端が前段増幅器８と４分の１波長の伝送線路３の間に接続され、コイル１５の他端は第１の抵抗５と第３の抵抗７の間に接続され、ダイオード４は、一端が第２の抵抗６とコイル１５の間に接続され、他端が接地されている。
【００２１】
次に動作について説明する。ゲートバイアス端子１４にトランジスタ１２を動作させるための電圧Vgが印加されているとする。実施の形態１で説明した動作と同様であり、大電力のマイクロ波信号が入力されないときはダイオード４には電流が流れずダイオード４はオープンとなる。このとき、ゲートバイアス回路１３での電圧降下はなくトランジスタ１２には電圧Vgが印加される。したがってトランジスタ１２には所望の動作をさせることができる。また、前段増幅器８の出力側から第２の抵抗６側を見込んだ場合もオープンとなる。したがって、前段増幅器８と後段増幅器９の間は４分の１波長の伝送線路３が接続されているだけの構成と同等となり、前段増幅器８から出力されたマイクロ波信号は大きな損失を生じることなく後段増幅器９に入力される。
【００２２】
一方、大電力のマイクロ波信号が入力された場合、ダイオード４には電流が流れる。ダイオード４に電流Iggが流れるが、実施の形態３でも第１の抵抗と第３の抵抗による電圧降下が発生する。このため、トランジスタ１２は動作しなくなり後段増幅器９側を見込んだインピーダンスはショートに近くなる。このとき、前段増幅器８から後段増幅器９側を見た場合、接地された４分の１波長の伝送線路３が接続された構成となるため、中心周波数近傍ではオープンとなる。また、ダイオード４はショートになるため、前段増幅器８の出力側は等価的に第２の抵抗６を介して接地された構成となる。したがって、図５に示すように、前段増幅器８の出力側は接地された抵抗のみが接続された構成と同等となり、前段増幅器８から出力された電力は後段増幅器９には入力されず、第２の抵抗６で消費され、前段増幅器８への反射も抑圧されることになる。このようにして、前段増幅器８および後段増幅器９の破壊、劣化を防ぐことができる。
【００２３】
以上のことから、従来に比べダイオードの部品点数を削減できるという効果がある。
【００２４】
さらに、図１０に示すようにダイオード４と第２の抵抗６の間からコイル１５を見た場合、オープンにすることができるため、大電力が入力されたときの保護回路において、ゲートバイアス端子１４側の負荷の影響が小さくなるという効果も有する。
【００２５】
ここで、以上の実施の形態１〜３では、保護回路における入力端子または出力端子のインピーダンスを一般的に用いられる５０Ωにする。
【００２６】
次に、以上の実施の形態１〜３で保護回路とした構成を、前段増幅器８の出力整合回路の一部、または、後段増幅器９の入力整合回路の一部として見た場合について説明する。
【００２７】
これらの場合には、保護回路における入力端子または出力端子のインピーダンスを一般的に用いられる５０Ωにする必要がなく、入力整合回路または出力整合回路に応じて設定できるため、設計の自由度を向上させる効果を奏する。
【符号の説明】
【００２８】
１  入力端子、２  出力端子、３  ４分の１波長の伝送線路、４  ダイオード、５  第１の抵抗、６  第２の抵抗、７  第３の抵抗、８  前段増幅器、９  後段増幅器、１０  入力整合回路、１１  出力整合回路、１２  トランジスタ、１３  ゲートバイアス回路、１４  ゲートバイアス端子、１５  コイル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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