(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エミッタ接地されたバイポーラトランジスタを用い、前記バイポーラトランジスタのベース端子への直流バイアスを、ベース電位により切り換えられ、前記バイポーラトランジスタに入力する高周波信号の電力レベルが小さく前記バイポーラトランジスタの線形動作時に、定電流源から印加し、前記バイポーラトランジスタに入力する高周波信号の電力レベルが大きく前記バイポーラトランジスタの非線形動作時に、切り換え前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するような電圧を有する定電圧源から印加することを特徴とする高周波増幅器。
【請求項２】
定電流源は常時ベース端子に接続していることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。
【請求項３】
前記定電圧源は抵抗を介して前記バイポーラトランジスタのベース端子へ接続することを特徴とする請求項２記載の高周波増幅器。
【請求項４】
エミッタ接地されたバイポーラトランジスタを用い、カレントミラーバイアス回路により前記バイポーラトランジスタのベース端子に直流バイアスを供給する高周波増幅器において、前記バイポーラトランジスタのベース端子に、一方の端子が接続され、ベース電位により駆動されるスイッチ、及び前記スイッチの他方の端子に接続され、その接続個所の電圧が前記スイッチの駆動の前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するような値を有する定電流源からなり、前記バイポーラトランジスタに入力する高周波信号の電力レベルが大きく前記バイポーラトランジスタの非線形動作時に、前記スイッチが駆動されるようにしたベースバイアス補償回路を設けたことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項５】
ベースバイアス補償回路を構成する定電流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、スイッチをバイポーラトランジスタのベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスイッチとし、前記ダイオードスイッチのエミッタ端子を前記エミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続し、コレクタ／ベース端子を前記抵抗に接続し、前記ダイオードスイッチの基準電圧が、前記抵抗及び接地間に直列接続された少なくとも１つ以上の他のダイオードスイッチにより供給されることを特徴とする請求項４記載の高周波増幅器。
【請求項６】
ベースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続することを特徴とする請求項４記載の高周波増幅器。
【請求項７】
エミッタ接地されたバイポーラトランジスタを用い、カレントミラーバイアス回路により前記バイポーラトランジスタのベース端子に抵抗を介して直流バイアス電圧を供給する高周波増幅器において、前記バイポーラトランジスタのベース端子に、ベース電位により駆動されるスイッチ及び定電流源からなり、前記スイッチの一方の端子を前記バイポーラトランジスタのベース端子及び定電流源に接続し、他方の端子を接地し、前記スイッチの駆動の前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するようにしたベースバイアス補償回路を設け、前記ベースバイアス補償回路を構成する前記定電流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、前記スイッチをスイッチ用バイポーラトランジスタのベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスイッチとし、前記ダイオードスイッチのコレクタ／ベース端子を前記エミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続し、エミッタ端子を接地することを特徴とする高周波増幅器。
【請求項８】
エミッタ接地されたバイポーラトランジスタを用い、カレントミラーバイアス回路により前記バイポーラトランジスタのベース端子に抵抗を介して直流バイアス電圧を供給する高周波増幅器において、前記バイポーラトランジスタのベース端子に、ベース電位により駆動されるスイッチ及び定電流源からなり、前記スイッチの一方の端子を前記バイポーラトランジスタのベース端子及び定電流源に接続し、他方の端子を接地し、前記スイッチの駆動の前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するようにしたベースバイアス補償回路を設け、前記ベースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続することを特徴とする高周波増幅器。
【請求項９】
請求項１記載の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイアスを印加することを特徴とする周波数混合器。
【請求項１０】
請求項４記載の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイアスを印加することを特徴とする周波数混合器。
【請求項１１】
請求項７記載の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイアスを印加することを特徴とする周波数混合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、大電力の高周波信号入力時に、バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和することにより、高い飽和特性を得ることができる高周波増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えばＩＥＥＥ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ（１９９７年）予稿集に記載された従来のエミッタ接地２段形の高周波増幅器は、図１に示すようにバイポーラトランジスタのベース端子に、カレントミラー回路からなる直流バイアスを供給するものである。
【０００３】
図において、１は高周波信号の入力端子、２は高周波信号の出力端子、３はエミッタ端子を接地した増幅用バイポーラトランジスタ、４は定電圧源、８は定電圧源４ｅより増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用インダクタ、９は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、１１はバイアス用バイポーラトランジスタ、１２はカレントミラーバイアス回路、１５はカレントミラーバイアス回路１２より増幅用トランジスタ３のベース端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用抵抗、１６は直流カット用コンデンサ、１９はバイアス抵抗、２８はエミッタ装荷インダクタンスである。
【０００４】
次に動作について説明する。
図１に示す従来の高周波増幅器は、入力端子１より入力した高周波信号を増幅用バイポーラトランジスタ３にて増幅し、出力端子２より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ３を動作させるためには、増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子及びベース端子に直流バイアスを供給する必要があり、コレクタ端子には、バイアスフィード用インダクタ８を介して定電圧源４ｅより直流バイアスが供給され、ベース端子には、バイアスフィード用抵抗１５を介してカレントミラーバイアス回路１２より直流バイアスが供給される。
【０００５】
上記のような従来の高周波増幅器では、大電力の高周波信号入力時における増幅用バイポーラトランジスタのベース電流増加に伴い、カレントミラー回路から供給されるバイアス電流が増加する。このためバイアスフィード用抵抗において電圧降下が生じ増幅器用バイポーラトランジスタのベース電位が低下することにより飽和特性が劣化するという課題があった。
【０００６】
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、大電力の高周波信号入力時において、バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和することにより、高い飽和特性を得ることができる高周波増幅器及び周波数混合器を実現することを目的とする。
【発明の開示】
【０００７】
この発明に係る高周波増幅器は、エミッタ接地されたバイポーラトランジスタを用い、前記バイポーラトランジスタのベース端子への直流バイアスを、ベース電位により切り換えられ、前記バイポーラトランジスタに入力する高周波信号の電力レベルが小さく前記バイポーラトランジスタの線形動作時に、定電流源から印加し、前記バイポーラトランジスタに入力する高周波信号の電力レベルが大きく前記バイポーラトランジスタの非線形動作時に、切り換え前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するような電圧を有する定電圧源から印加するものである。
このことによって、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジスタの特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる効果がある。
【０００８】
この発明に係る高周波増幅器は、定電流源を常時ベース端子に接続したものである。
このことによって、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジスタの特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、定電流源が常時ベース端子に接続されているので、増幅用バイポーラトランジスタの線形動作時から非線形動作時への移行及び非線形動作時から線形動作時への移行にともなう定電流源及び定電圧源の切換時においても定電流源からのバイアスが行なわれることにより、トランジスタのベース電位が安定してバイアスされるという効果がある。
【０００９】
この発明に係る高周波増幅器は、定電圧源が抵抗を介してバイポーラトランジスタのベース端子へ接続されているものである。
このことによって、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジスタの特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、定電圧源の電圧を変更することにより、定電圧源からのバイアスの供給を開始するしきい値を変更することができる効果がある。
【００１０】
この発明に係る高周波増幅器は、カレントミラーバイアス回路により直流バイアスを供給し、バイポーラトランジスタのベース端子に、一方の端子が接続され、ベース電位により駆動されるスイッチ、及び前記スイッチの他方の端子に接続され、その接続個所の電圧が前記スイッチの駆動の前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するような値を有する定電流源からなり、前記バイポーラトランジスタに入力する高周波信号の電力レベルが大きく前記バイポーラトランジスタの非線形動作時に、前記スイッチが駆動されるようにしたベースバイアス補償回路を設けたものである。
このことによって、大電力の高周波信号入力に伴う増幅器用バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる効果がある。
【００１１】
この発明に係る高周波増幅器は、ベースバイアス補償回路を構成する定電流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、スイッチをバイポーラトランジスタのベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスイッチとし、前記ダイオードスイッチのエミッタ端子を前記エミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続し、コレクタ／ベース端子を前記抵抗に接続し、前記ダイオードスイッチの基準電圧が、前記抵抗及び接地間に直列接続された少なくとも１つ以上の他のダイオードスイッチにより供給されるものである。
このことによって、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、高周波増幅器におけるベースバイアス補償回路のＩREF、ＶREF及びＶSWONは、それぞれバイアス抵抗の抵抗値、基準電圧用バイポーラトランジスタのサイズ及びスイッチ用バイポーラトランジスタのサイズにより、任意に設定可能なので、ベースバイアス補償回路の切り換えのしきい値を変更することができる効果がある。
【００１２】
この発明に係る高周波増幅器は、ベースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続するものである。
このことによって、ベース端子からみたベースバイアス補償回路のインピーダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる効果がある。
【００１３】
この発明に係る高周波増幅器は、カレントミラーバイアス回路によりバイポーラトランジスタのベース端子に抵抗を介して直流バイアス電圧を供給し、前記バイポーラトランジスタのベース端子に、ベース電位により駆動されるスイッチ及び定電流源からなり、前記スイッチの一方の端子を前記バイポーラトランジスタのベース端子及び定電流源に接続し、他方の端子を接地し、前記スイッチの駆動の前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するようにしたベースバイアス補償回路を設け、前記ベースバイアス補償回路を構成する前記定電流源を抵抗及び定電圧源にて実現し、前記スイッチをスイッチ用バイポーラトランジスタのベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスイッチとし、前記ダイオードスイッチのコレクタ／ベース端子を前記エミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続し、エミッタ端子を接地するようにしたものである。
このことによって、大電力の高周波信号入力に伴う増幅器用バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる効果がある。また、スイッチ用バイポーラトランジスタの数を変更してベースバイアス補償回路のＶSWONを変更することができるので、ベースバイアス補償回路の切り換えのしきい値を変更することができる効果がある。
【００１４】
この発明に係る高周波増幅器は、カレントミラーバイアス回路によりバイポーラトランジスタのベース端子に抵抗を介して直流バイアス電圧を供給し、前記バイポーラトランジスタのベース端子に、ベース電位により駆動されるスイッチ及び定電流源からなり、前記スイッチの一方の端子を前記バイポーラトランジスタのベース端子及び定電流源に接続し、他方の端子を接地し、前記スイッチの駆動の前後で前記バイポーラトランジスタのベース電位降下を緩和するようにしたベースバイアス補償回路を設け、ベースバイアス補償回路を、抵抗を介してエミッタ接地されたバイポーラトランジスタのベース端子に接続するものである。
このことによって、ベース端子からみたベースバイアス補償回路のインピーダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる効果がある。
【００１５】
この発明に係る周波数混合器は、この発明に係る高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイアスを印加するものである。
このことによって、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジスタの特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす周波数混合器を得ることができる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための最良の形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図２は、この発明の実施の形態１である高周波増幅器を示すものである。図において、１は高周波信号の入力端子、２は高周波信号の出力端子、３は増幅用バイポーラトランジスタ、４は定電圧源、５は定電流源、６は定電圧源４ｂ及び定電流源５を切り換えるための切換スイッチである。
【００１７】
次に構成について説明する。
この実施の形態１の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子への直流バイアスを、増幅用バイポーラトランジスタ３に入力する高周波信号の電力レベルあるいは出力される高周波信号の電力レベルに応じて、定電流源５及び定電圧源４ｂをそれぞれ切り換えて印加するものである。
【００１８】
次に動作について説明する。
この実施の形態１における高周波増幅器は、入力端子１より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ３にて増幅し、出力端子２より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ３を動作させるためには、増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子及びベース端子に直流バイアスを供給する必要がある。増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子には、定電圧源４ａより直流バイアス電圧ＶCが供給される。増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子には、定電圧源４ｂ及び定電流源５より直流バイアスが供給される。ここで、入力端子１へ入力する高周波信号電力が十分に小さい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時においては、切換スイッチ６は定電流源５側に導通状態とする。一方、入力端子１へ入力する高周波信号が大きい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の非線形動作時においては、切換スイッチ６は定電圧源４ｂ側に導通状態とする。すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子には、小信号入力時においては定電流源５より直流バイアスが印加され、大信号入力時においては定電圧源４ｂより直流バイアスが印加される。
【００１９】
これにより、定電流動作時の利点である電源電圧の変動及びトランジスタの特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる。
【００２０】
実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２である高周波増幅器を示すものである。図において、１は高周波信号の入力端子、２は高周波信号の出力端子、３は増幅用バイポーラトランジスタ、４は定電圧源、５は定電流源、６は定電圧源４ｂ及び定電流源５を切り換えるための切換スイッチである。
【００２１】
次に構成について説明する。
この実施の形態２の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子への直流バイアスを、増幅用バイポーラトランジスタ３に入力する高周波信号の電力レベルあるいは出力される高周波信号の電力レベルに応じて、定電流源５及び定電圧源４ｂをそれぞれ切り換えて印加するもので、定電流源５は常時ベース端子に接続している。
【００２２】
次に動作について説明する。
この実施の形態２における高周波増幅器は、入力端子１より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ３で増幅し、出力端子２より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子には、定電圧源４ａより直流バイアスＶCが供給され、ベース端子には定電圧源４ｂ及び定電流源５より直流バイアスが供給される。ここで、入力端子１へ入力する高周波信号電力が十分小さい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時においては、切換スイッチ６を開放状態とし、入力端子１へ入力する高周波信号電力が大きい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の非線形動作時においては、切換スイッチ６は導通状態とする。すなわち、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子には、小信号入力時においては定電流源５より直流バイアスが印加され、大信号入力時においては定電流源５及び定電圧源４ｂよりそれぞれ直流バイアスが印加される。
【００２３】
これにより、実施の形態１と同様に、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジスタの特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす高周波増幅器を得ることができる。また、定電流源５が常時ベース端子に接続されているので、増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時から非線形動作時への移行及び非線形動作時から線形動作時への移行にともなう定電流源５及び定電圧源４ｂの切換時においても定電流源５からのバイアスが行なわれることにより、トランジスタのベース電位が安定してバイアスされる。
【００２４４】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３である高周波増幅器を示すものである。図において、１は高周波信号の入力端子、２は高周波信号の出力端子、３は増幅用バイポーラトランジスタ、４は定電圧源、５は定電流源、６は定電圧源４ｂ及び定電流源５を切り換えるための切換スイッチ、７はバイアス抵抗である。
【００２５２５】
次に、構成について説明する。
この実施の形態３の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子への直流バイアスを、増幅用バイポーラトランジスタ３に入力する高周波信号の電力レベルあるいは出力される高周波信号の電力レベルに応じて、定電流源５及び定電圧源４ｂをそれぞれ切り換えて印加するもので、定電流源５は常時ベース端子に接続していて、定電圧源（４ｂ）は抵抗（７）を介してバイポーラトランジスタ３のベース端子へ接続する。
【００２６】
次に、動作について説明する。
この実施の形態３における高周波増幅器は、入力端子１より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ３にて増幅し、出力端子２より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子には、定電圧源４ａより直流バイアスが供給され、ベース端子には定電圧源４ｂ及び定電流源５より直流バイアスが供給される。ここで、定電圧源４ｂの電圧値ＶBを、増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時におけるベース電位ＶBES に対し、ＶB＜ＶBESとし、バイアス抵抗７の抵抗値を小さい値に設定する。
【００２７】
増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位ＶBEは、線形動作時の値ＶBESに対して、非線形動作時の値ＶBELが低くなる。これは次の理由による。すなわち、入力電圧が増加して、ベース端子に与えられているバイアス電圧ＶBと増幅用バイポーラトランジスタ３のベース・エミッタ間のダイオードのオン電圧Ｖthとの電位差を超えた場合、ベース・エミッタ間のダイオードはオフ状態となり、ベース電位はエミッタ電位即ち接地電位と等しくなる。入力電圧がバイアス電圧ＶBと増幅用バイポーラトランジスタ３のベース・エミッタ間のダイオードのオン電圧Ｖthとの電位差を超えている間はベース電位が接地電位となり、その他の期間はベース電位は本来の値（線形動作時の値）ＶBESとなる。従って、入力電圧の１周期での平均のベース電位は、ベース・エミッタ間のダイオードがオフ状態となっている期間に応じた値だけ低くなる。この非線形動作を生じている場合のベース電位をＶBELとすると、ＶBEL＜ＶBESとなる。
【００２８】
上述したように、定電圧源４ｂの電圧ＶBは、線形動作時のベース電位ＶBESに対して、ＶB＜ＶBESとなるように設定されているので、増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時には、ベース電位ＶBESが定電圧源４ｂの電位ＶBより高く、定電圧源４ａからベース端子への電流は流れない。一方、増幅用バイポーラトランジスタ３の非線形動作時には、非線形動作時のベース電位ＶBELは線形動作時の値ＶBESに対して、ＶBEL＜ＶBESなので、非線形動作時のベース電位ＶBELが定電圧源４ｂの電圧ＶBに対して、ＶBEL＜ＶBとなる間、定電圧源４ａからベース端子へ電流が流れ込む。
【００２９】
このようにして、トランジスタのベース端子への直流バイアスは、入力端子１へ入力する高周波信号電力が十分小さい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時には、主に定電流源５より供給され、入力端子１へ入力する高周波信号電力が大きい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の非線形動作時においては、主に定電圧源４ｂにより供給される。これにより、実施の形態１及び２と同様の効果が得られる。また、定電圧源４ｂの電圧ＶBを変更することにより、定電圧源４ｂからベース端子へのバイアスの供給を開始するしきい値を変更することができる。
【００３０】
実施の形態４．
図５は、この発明の実施の形態４である高周波増幅器を示すものである。図において、１は高周波信号の入力端子、２は高周波信号の出力端子、３は増幅用バイポーラトランジスタ、４ａは定電圧源、６は増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位ＶBEにより駆動される切換スイッチ、８は定電圧源４ａにより増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用インダクタ、９は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、１０はカレントミラー用定電流源、１１はバイアス用バイポーラトランジスタ、１２はバイアス用バイポーラトランジスタ１１及び定電流源１０より構成されるカレントミラーバイアス回路、１３はＩREFなる電流を発生するベース電流補償用定電流源、１４はベース電流補償用定電流源１３及び切換スイッチ６より構成されるベースバイアス補償回路、１５は増幅用バイポーラトランジスタ３とカレントミラーバイアス回路１２とを接続するバイアスフィード用抵抗である。
【００３１】
次に構成について説明する。
この実施の形態４の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、カレントミラーバイアス回路１２によりバイポーラトランジスタのベース端子に直流バイアスを供給する高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に、ベース電位により駆動される切換スイッチ６及びベース電流補償用定電流源１３からなり、切換スイッチ６の一方の端子を増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ接続し、他方の端子をベース電流補償用定電流源１３へ接続したベースバイアス補償回路１４を設けたものである。
【００３２】
次に、動作について説明する。
この実施の形態４における高周波増幅器は、入力端子１より入力した高周波信号を、増幅用バイポーラトランジスタ３にて増幅し、出力端子２より取り出すものである。増幅用バイポーラトランジスタ３を動作させるためには、増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子及びベース端子に直流バイアスを供給する必要がある。増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子には、バイアスフィード用インダクタ８を介して定電圧源４ａより直流バイアス電圧が供給される。増幅用バイポーラトラジスタ３のベース端子には、カレントミラーバイアス回路１２より直流バイアスが供給される。切換スイッチ６は、ベース電流補償用定電流源１３に接続された端子の電位ＶREFが、増幅用バイポーラトランジスタ３のベースに接続された端子の電位ＶBEに対して、オン電圧ＶSWON以上高くなったときに、すなわちＶSWON＜ＶREF−ＶBEの場合には、導通状態となり、その他の場合には、非導通状態となるものである。
【００３３】
ここで、入力端子１へ入力する高周波信号電力が十分小さい、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時におけるベース電位ＶBESにおいてはスイッチのオン電圧ＶSWONに対し、ＶSWON＞ＶREF−ＶBESとなるように、即ち切換スイッチ６がオフとなるようにＶSWON及びＶREFを設定することにより、ベース端子へは主にカレントミラーバイアス回路１２から直流バイアスが供給される。
【００３４】
一方、入力端子１へ入力する高周波入力電力が大きくなるにしたがい、実施の形態３で説明したように増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位が降下するとともに増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電流が増加する。この時（非線形動作時）のベース電位ＶBELに対し、ＶSWON＜ＶREF−ＶBELとなるよう、即ち切換スイッチ６がオンとなるようにＶSWON及びＶREFを設定することにより、ベースバイアス補償回路１４から、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ電流が流れ出して、カレントミラーバイアス回路１２から供給されるベース電流の増加量を緩和することができる。
【００３５】
このため、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる。なお、この実施の形態４の高周波増幅器において、バイアスフィード用抵抗１５がない場合にも同様の効果は得られるが、このようにバイアスフィード用抵抗がある方が、抵抗によるベース電位降下が加わるために効果はより大きい。
【００３６】
実施の形態５．
図６は、この発明の実施の形態５を示す回路図である。図において、１は高周波信号の入力端子、２は高周波信号の出力端子、３は増幅用バイポーラトランジスタ、４ａは定電圧源、４ｃはベース電流補償用定電圧源、６は増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位ＶBEにより駆動される切換スイッチ、８は定電圧源４ａより増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用インダクタ、９は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、１１はバイアス用バイポーラトランジスタ、１２はカレントミラーバイアス回路、１３は定電流源、１４はベースバイアス補償回路、１５はカレントミラーバイアス回路１２より増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用抵抗、１６は直流カット用コンデンサ、１７は安定化抵抗、１８は発振防止用コンデンサ、１９はバイアス抵抗、２０は切換スイッチ６を構成するスイッチ用バイポーラトランジスタ、２１は切換スイッチ６の基準電位ＶREFを決定する基準電圧用バイポーラトラジスタである。なお、ここで定電流源１３はバイアス抵抗１９ｄ及びベース電流補償用定電圧源４ｃにて構成されるものであるが、これと同様な一定の電流を発生する回路であれば他の構成でもよい。また、定電圧源４ａ及びベース電流補償用定電圧源４ｃは共通としてもよい。
【００３７】
次に構成について説明する。
この実施の形態５の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、カレントミラーバイアス回路１２により増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に直流バイアスを供給する高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に、ベース電位により駆動される切換スイッチ６及び定電流源１３からなり、スイッチの一方の端子を増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ接続し、他方の端子を定電流源１３へ接続したベースバイアス補償回路１４を設けたもので、ベースバイアス補償回路１４を構成する定電流源１３をバイアス抵抗１９ｄ及び定電圧源４ｃにて実現し、切換スイッチ６をスイッチ用バイポーラトランジスタ２０のベース端子及びコレクタ端子を短絡接続したダイオードスイッチ２０とし、ダイオードスイッチ２０のエミッタ端子をエミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタのベース端子に接続し、コレクタ／ベース端子をバイアス抵抗１９ｄに接続し、ダイオードスイッチ２０の基準電圧ＶREFが、少なくとも１つ以上の直列接続したダイオードスイッチ２１ａ、２１ｂにより供給される。
【００３８】
以下、ベースバイアス補償回路１４の動作について説明する。スイッチ用バイポーラトランジスタ２０はベース端子とコレクタ端子が短絡接続されたダイオードスイッチ６とする。このようなダイオードスイッチ６はエミッタ端子とベース／コレクタ端子間の電位差によりオン／オフされ、オン時においてはコレクタ・エミッタ間に電流が流れ、オフ時においては理想的には電流が流れないものである。ダイオードスイッチ６のオン電圧をＶSWON、定電流源１３に接続されたベース／コレクタ端子の電位をＶREF、増幅用バイポーラトランジスタ３のベースに接続されたエミッタ端子の電位ＶBEとすると、ダイオードスイッチ６は、ＶSWON＜ＶREF−ＶBEの場合に導通状態となり、その他の場合には非導通状態となる。
【００３９】
ダイオードスイッチ６がオフ時においては、ベース電流補償用定電圧源４ｃにより発生したバイアス抵抗１９ｄを流れる電流ＩREFはベース端子とコレクタ端子が短絡接続された２つの基準電圧用バイポーラトランジスタ２１ａ及び２１ｂに流れる。この電流ＩREFにより基準電圧用バイポーラトランジスタ２１ａのベース／コレクタ端子にはＶREFなる電圧が発生する。ダイオードスイッチ６がオフ時においては、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位ＶBEに対し、ＶSWON＞ＶREF−ＶBEとなる時においては、ベースバイアス補償回路１４から増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ電流は流れない。一方、ダイオードスイッチ６がオン時においては、すなわちＶSWON＜ＶREF−ＶBEとなる時においては、スイッチ用バイポーラトランジスタ２０のコレクタ・エミッタ間に電流が流れ出し、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に直流バイアスとして供給される。
【００４０】
入力端子１へ入力する高周波信号電力が十分小さいとき、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時におけるベース電位ＶBESにおいてはダイオードスイッチ６のオン電圧ＶSWONに対し、ＶSWON＞ＶREF−ＶBESとなりダイオードスイッチ６がオフとなるように、ＶSWON及びＶREFを設定することにより、ベース端子には主にカレントミラーバイアス回路１２から直流バイアスが供給される。
【００４１】
一方、入力端子１へ入力する高周波信号電力が大きくなるにしたがい、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電流が増加するとともに実施の形態３で説明したようにベース電位降下が生じる。これに伴いカレントミラーバイアス回路１２により供給されるバイアス電流が増加する。このためバイアスフィード用抵抗１５において電圧降下が生じることにより増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位がさらに降下する。この時のベース電位ＶBELに対し、ＶSWON＜ＶREF−ＶBELとなると、ダイオードスイッチ６がオンとなり、ベースバイアス補償回路１４から、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ電流が流れ込むために、カレントミラーバイアス回路１２から供給されるベースバイアス電流の増加量を緩和することができる。
【００４２】
このため、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる。なおこの実施の形態５の高周波増幅器におけるベースバイアス補償回路のＩREF、ＶREF及びＶSWONは、それぞれバイアス抵抗１９ｄの抵抗値、基準電圧用バイポーラトランジスタ２１のサイズ及びスイッチ用バイポーラトランジスタ２０のサイズにより、任意に設定可能である。
【００４３】
また、ここでは、基準電圧用バイポーラトランジスタ２１の数を２個としているが、所望のＶREFが得られるならば少なくとも１個以上あればよい。なお、この実施の形態５の高周波増幅器において、バイアスフィード用抵抗１５がない場合にも同様の効果が得られるが、このようなバイアスフィード用抵抗１５がある方が、抵抗によるベース電位降下が加わるために効果はより大きい。
【００４４】
実施の形態６．
図７は、この発明の実施の形態６である高周波増幅器を示すものであり、実施の形態４の高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子とベース補償回路１４と間にベース補償抵抗２２を挿入したものである。
【００４５】
次に構成について説明する。
この実施の形態６の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、カレントミラーバイアス回路１２により増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に直流バイアスを供給する高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に、ベース電位により駆動される切換スイッチ６及びベース電流補償用定電流源１３からなり、切換スイッチ６の一方の端子を増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ接続し、他方の端子をベース電流補償用定電流源１３へ接続したベースバイアス補償回路１４を設け、ベースバアス補償回路１４を、ベース補償抵抗２２を介してエミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に接続する。
【００４６】
これにより、ベース端子からみたベースバイアス補償回路１４のインピーダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる。
【００４７】
実施の形態７．
図８はこの発明の実施の形態７を示す回路図である。図において、１は高周波信号の入力端子、２は高周波信号の出力端子、３は増幅用バイポーラトランジスタ、４ａは定電圧源、６は増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位ＶBEにより駆動されるスイッチ、８は定電圧源４ａから増幅用バイポーラトランジスタ３のコレクタ端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用インダクタ、９は高周波信号を短絡するバイパスコンデンサ、１１はバイアス用バイポーラトランジスタ、１２はカレントミラーバイアス回路、１３はＩREFなる電流を発生するベース電流補償用定電流源、１４はベースバイアス補償回路、１５はカレントミラーバイアス回路１２より増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に直流バイアスを供給するバイアスフィード用抵抗、１６は直流カット用コンデンサ、１７は安定化抵抗、１８は発振防止用コンデンサ、１９はバイアス抵抗、２０はスイッチ６を構成するスイッチ用バイポーラトランジスタである。
【００４８】
次に、構成について説明する。
この実施の形態７の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、カレントミラーバイアス回路１２により増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に抵抗１５を介して直流バイアス電圧を供給する高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に、ベース電位により駆動されるスイッチ６及びベース電流補償用定電流源１３からなり、スイッチの一方の端子を増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子及びベース電流補償用定電流源１３に接続し、他方の端子を接地したベースバイアス補償回路１４を設け、ベースバイアス補償回路１４を構成するベース電流補償用定電流源１３をバイアス抵抗１９ｄ及び定電圧源４ｃにて実現し、スイッチ６をスイッチ用バイポーラトランジスタ２０のベース及びコレクタを短絡接続したダイオードスイッチ２０とし、ダイオードスイッチ２０のコレクタ／ベース端子をエミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に接続し、エミッタ端子を接地する。
【００４９】
次に動作について説明する。
スイッチ用バイポーラトランジスタ２０はベース端子とコレクタ端子が短絡接続されたダイオードスイッチ６とする。このようなダイオードスイッチ６はエミッタ端子とベース／コレクタ端子との間の電位差によりオン／オフされ、オン時においてはコレクタ・エミッタ間に電流が流れ、オフ時においては理想的には電流が流れないものである。このダイオードスイッチ６のオン電圧をＶSWON、ベース／コレクタ端子の電位をＶBEとすると、ダイオードスイッチ６は、ＶSWON＜ＶBEの場合に導通し、その他の場合には非導通となる。
【００５０】
ダイオードスイッチ６がオンの時、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位ＶBEに対し、ＶSWON＜ＶBEとなる時、スイッチ用バイポーラトランジスタ２０のコレクタ・エミッタ間を通して接地に電流が流れるために、ベースバイアス補償回路１４から増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へは電流は流れない。
【００５１１】
一方、ダイオードスイッチ６がオフの時、すなわちＶSWON＞ＶBEとなる時、ベースバイアス補償定電流源１３で発生する電流ＩREFは増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ向けて流れ出す。
【００５２】
入力端子１へ入力する高周波信号電力が十分小さい時、すなわち増幅用バイポーラトランジスタ３の線形動作時におけるベース電位ＶBESにおいてはダイオードスイッチ６のオン電圧ＶSWONに対し、ＶSWON＜ＶBESとなる、すなわちダイオードスイッチ６がオンとなるようにＶSWONを設定することにより、ベース端子へは主にカレントミラーバイアス回路１２から直流バイアスが供給される。
【００５３】
一方、入力端子１へ入力する高周波信号電力が大きくなるにしたがい、実施の形態３で説明したように増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位が降下する。これに伴いカレントミラーバイアス回路１２より供給されるバイアス電流が増加する。このためバイアスフィード用抵抗１５において電圧降下が生じることにより増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位がさらに降下する。この時のベース電位ＶBELに対し、ＶSWON＞ＶBELとなるように設定しておくことにより、ダイオードスイッチ６がオフとなり、ベースバイアス補償回路１４から、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子へ電流が流れ出すために、カレントミラーバイアス回路１２から供給されるベースバイアス電流の増加量を緩和することができる。
【００５４】
このため、大電力の高周波信号入力に伴う増幅用バイポーラトランジスタ３のベース電位降下を緩和し、飽和特性の高い高周波増幅器を得ることができる。なお、この実施の形態８の高周波増幅器におけるベースバイアス補償回路１４のＶSWONは、スイッチ用バイポーラトランジスタの数を１個としているが、所望のＶSWONが得られるならば少なくとも１個以上あればよい。また、この実施の形態５の高周波増幅器において、バイアスフィード用抵抗１５がない場合にも同様の効果が得られるが、バイアスフィード用抵抗１５がある方が、抵抗によるベース電位降下が加わるために効果はより大きい。
【００５５】
実施の形態８．
図９は、この発明の実施の形態８である高周波増幅器を示す図である。この実施の形態９は、実施の形態７の高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子とベース補償回路１４との間にベース補償抵抗２２を挿入したものである。
【００５６】
次に、構成について説明する。
この実施の形態８の高周波増幅器は、エミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３を用い、カレントミラーバイアス回路１２により増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に抵抗１５を介して直流バイアス電圧を供給する高周波増幅器において、増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に、ベース電位により駆動される切換スイッチ６及びベース電流補償用定電流源１３からなり、スイッチの一方の端子を増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子及びベース電流補償用定電流源１３に接続し、他方の端子を接地したベースバイアス補償回路１４を設け、ベースバイアス補償回路１４を、ベース補償抵抗２２を介してエミッタ接地された増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子に接続する。
【００５７】
動作については、実施の形態７と同様なので、説明を省略する。
このような構成の実施の形態８により、ベース端子からみたベースバイアス補償回路１４のインピーダンスが高くなり、高周波増幅器の雑音指数の劣化を抑制することができる。
【００５８】
実施の形態９．
図１０は、この発明の実施の形態９である周波数混合器を示す図である。この実施の形態９は、実施の形態１の高周波増幅器における増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子への直流バイアスの印加をおこなう構成を周波数混合用バイポーラトランジスタ２６ｅ及び２６ｆへ適用したものである。
【００５９】
次に、構成について説明する。
この実施の形態９の周波数混合器は、実施の形態１の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を用いて高周波信号入力用バイポーラトランジスタと局部発振波入力用バイポーラトランジスタの少なくともどちらか一方のベースに直流バイアスを印加するものである。
【００６０】
これにより、定電流動作時の利点である電源電圧変動及びトランジスタの特性のバラツキに対する高い耐性、及び、定電圧動作時の利点である高い飽和特性を同時に満たす周波数混合器を得ることができる。
【００６１】
なお、実施の形態１の高周波増幅器における増幅用バイポーラトランジスタ３のベース端子への直流バイアスの印加をおこなう構成を、周波数混合用バイポーラトランジスタ２６ａ〜２６ｄへ適用しても、実施の形態１におけるものと同様の効果が得られる。
【００６２】
また、図１０に示す周波数混合器は、実施の形態１の高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を適用したものであるが、実施の形態１に代えて実施の形態２乃至実施の形態８のうちのいずれかの高周波増幅器における直流バイアスを印加する構成を適用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
以上のように、この発明に係る高周波増幅器は、高入力・高出力用の高周波増幅器等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】  従来の高周波増幅器を示す回路図である。
【図２】  この発明の実施の形態１である高周波増幅器を示す回路図である。
【図３】  この発明の実施の形態２である高周波増幅器を示す回路図である。
【図４】  この発明の実施の形態３である高周波増幅器を示す回路図である。
【図５】  この発明の実施の形態４である高周波増幅器を示す回路図である。
【図６】  この発明の実施の形態５である高周波増幅器を示す回路図である。
【図７】  この発明の実施の形態６である高周波増幅器を示す回路図である。
【図８】  この発明の実施の形態７である高周波増幅器を示す回路図である。
【図９】  この発明の実施の形態８である高周波増幅器を示す回路図である。
【図１０】  この発明の実施の形態９である高周波増幅器を示す回路図である。
【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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