JPH0147926B2 - - Google Patents
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- JPH0147926B2 JPH0147926B2 JP55083120A JP8312080A JPH0147926B2 JP H0147926 B2 JPH0147926 B2 JP H0147926B2 JP 55083120 A JP55083120 A JP 55083120A JP 8312080 A JP8312080 A JP 8312080A JP H0147926 B2 JPH0147926 B2 JP H0147926B2
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- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F1/00—Details of amplifiers with only discharge tubes, only semiconductor devices or only unspecified devices as amplifying elements
- H03F1/08—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements
- H03F1/12—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of attenuating means
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Amplifiers (AREA)
Description
この発明は、負荷変動に対するスプリアス発振
などの異常現象による不安定性を改善した高周波
トランジスタ電力増幅器に関する。
従来、高周波トランジスタ電力増幅器の不安定
性の改善手段として、たとえば、J.Vidkjaer;
IEEE Journal of Solid−State Circuit、Vol
SCll、No.5ページ703〜712およびRCA Solid
State、74 DataBook Series SSD−205Bページ
253などに記載されている方法が用いられてきた
が、そのほとんどの場合がバイアス回路あるいは
整合回路に抵抗を挿入し、トランジスタが本来有
する増幅利得を減じて、安定化を図るものであ
る。このため、入力側および出力側の負荷の変動
に対する安定性が良好でしかも、高利得、高効率
の高周波トランジスタ電力増幅器を設計すること
ができなかつた。
一般に、高周波トランジスタ電力増幅器は入力
電源側および出力負荷側が理想的な特性インピー
ダンス(たとえば、周波数特性のない50Ω)で終
端されるものとして設計される。しかし、実際に
使用される場合には、入力側には励振用増幅器や
アイソレータなどが接続され、また、出力側には
アイソレータ、波器やアンテナなどが接続され
る。
したがつて、動作周波数帯域においては、設計
時の終端条件とほぼ同じ状態になる。しかし、帯
域外においては、設計時の終端条件とかなり異な
つた状態になる。特に、入力側における帯域外終
端条件の違いのため、出力側の負荷変動により発
振など、不安定現象が生じることが多い。
このような発振の原因をトランジスタC級電力
増幅器を例にとり、簡単に説明する。トランジス
タC級電力増幅器は比較的大きな高周波信号が入
力することにより、トランジスタが励振され、入
力高周波信号が増幅されるだけでなく、極めて低
い周波数からC級動作している周波数程度までの
広い周波数範囲にわたり、増幅能力を有する。
このため、トランジスタ内部の帰還容量や入力
側や出力側の終端条件と増幅作用との兼合で、発
振が生じることになる。増幅器の入力側または出
力側の負荷が広い周波数にわたり、抵抗性でしか
も発振を生じない程度の値にすることができるな
らば、発振は生じないわけであるが、従来のよう
に、単に抵抗を挿入するだけの方法では、動作周
波数に対しても大きな影響があり、増幅利得の減
少など、重大な性能の劣化が伴つた。
この発明は、上記従来の欠点を除去するために
なされたもので、高周波トランジスタ電力増幅器
の動作周波数より低い各遮断周波数を有する波
器と抵抗終端した波器とを互いに直、並列接続
した回路を入力側あるいは出力側に挿入して、ト
ランジスタが本来有している性能をほとんど損わ
ず、負荷変動に対して安定性が良好な高周波トラ
ンジスタ電力増幅器を提供することを目的とす
る。
以下、この発明の高周波トランジスタ電力増幅
器の実施例について図面に基づき説明する。第1
図はその一実施例の構成を示すブロツク図であ
る。この第1図における1は入力電源側端子であ
り、高域通過形波器2の入力側に接続されてい
る。また、3は抵抗であり、その一端はアースさ
れ、他端は低域通過形波器4の入力端に接続さ
れている。高域通過形波器2の出力端子と低域
通過形波器の出力端子は高周波トランジスタに
より構成された電力増幅器6(以下、増幅器と云
う)の入力端子に接続されている。
高域通過形波器2は増幅器6の入力端子5か
ら入力電源側端子1を見込んだとき、増幅器6の
動作周波数より低い遮断周波数以下で高インピー
ダンスに見えるように構成されている。また、低
域通過形波器4は同じく増幅器6の動作周波数
より低い遮断周波数を有している。
したがつて、上記動作周波数より低い周波数で
は、入力電源側端子1より前段の負荷条件が変動
しても、入力端子5より入力電源側端子1を見た
ときには、常に抵抗3が見えるようにしたもので
ある。
第2図は第1図のブロツク図に基づくこの発明
の高周波トランジスタ電力増幅器の具体的実施例
の構成を示す回路図であり、増幅器6以外の部分
を示している。高域通過形波器2はインダクタ
ンス要素L1とキヤパシタンス要素C2とにより構
成されている。すなわち、インダクタンス要素
L1の一端はアースされ、そ他端とキヤパシタン
ス要素C2の一端は入力電源側端子1に接続され
ている。キヤパシタンス要素C2他端は入力端子
5に接続されている。
また、抵抗3は抵抗R5であり、その一端はア
ースされ、他端は低域通過形波器4のインダク
タンス要素L3を介して入力端子5に接続されて
いる。抵抗R5とインダクタンス要素L3との接続
点は低域通過形波器4のキヤパシタンス要素
C4を介してアースされている。この第2図の各
素子の値は次の第1表のように選定されている。
The present invention relates to a high-frequency transistor power amplifier that improves instability caused by abnormal phenomena such as spurious oscillations due to load fluctuations. Conventionally, as a means for improving the instability of high frequency transistor power amplifiers, for example, J. Vidkjaer;
IEEE Journal of Solid-State Circuits, Vol.
SCll, No. 5 pages 703-712 and RCA Solid
State, 74 DataBook Series SSD−205B page
253, etc., have been used, but in most cases, a resistor is inserted into a bias circuit or a matching circuit to reduce the amplification gain inherent in the transistor in order to stabilize the transistor. For this reason, it has not been possible to design a high-frequency transistor power amplifier that has good stability against load fluctuations on the input side and output side, and also has high gain and high efficiency. Generally, high-frequency transistor power amplifiers are designed so that the input power supply side and the output load side are terminated with ideal characteristic impedance (for example, 50Ω with no frequency characteristics). However, when actually used, an excitation amplifier, an isolator, etc. are connected to the input side, and an isolator, wave generator, antenna, etc. are connected to the output side. Therefore, in the operating frequency band, the termination conditions are almost the same as those at the time of design. However, outside the band, the termination conditions are quite different from those at the time of design. In particular, due to differences in out-of-band termination conditions on the input side, unstable phenomena such as oscillation often occur due to load fluctuations on the output side. The cause of such oscillation will be briefly explained using a transistor class C power amplifier as an example. In a transistor class C power amplifier, when a relatively large high frequency signal is input, the transistor is excited, and the input high frequency signal is not only amplified, but also a wide frequency range from extremely low frequencies to the frequency of class C operation. It has amplification ability over a wide range of areas. Therefore, oscillation occurs due to the feedback capacitance inside the transistor, the termination conditions on the input side and the output side, and the amplification effect. If the load on the input or output side of the amplifier can be made resistive over a wide frequency range and at a value that does not cause oscillation, oscillation will not occur. The method of simply inserting had a large effect on the operating frequency and was accompanied by serious performance deterioration such as a reduction in amplification gain. The present invention has been made to eliminate the above-mentioned conventional drawbacks, and includes a circuit in which wave generators each having a cut-off frequency lower than the operating frequency of a high-frequency transistor power amplifier and a resistor-terminated wave generator are connected in series and parallel to each other. It is an object of the present invention to provide a high-frequency transistor power amplifier that can be inserted into the input side or the output side, hardly impairs the inherent performance of the transistor, and has good stability against load fluctuations. Embodiments of the high frequency transistor power amplifier of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1st
The figure is a block diagram showing the configuration of one embodiment. 1 in FIG. 1 is an input power supply side terminal, which is connected to the input side of the high-pass waveform generator 2. In FIG. Further, 3 is a resistor, one end of which is grounded, and the other end connected to the input end of the low-pass waveform generator 4. The output terminal of the high-pass waveform generator 2 and the output terminal of the low-pass waveform generator 2 are connected to the input terminal of a power amplifier 6 (hereinafter referred to as an amplifier) constituted by a high-frequency transistor. When looking from the input terminal 5 of the amplifier 6 to the input power supply side terminal 1, the high-pass waveform generator 2 is configured to appear high impedance below a cutoff frequency lower than the operating frequency of the amplifier 6. Furthermore, the low-pass waveform generator 4 also has a cut-off frequency lower than the operating frequency of the amplifier 6. Therefore, at a frequency lower than the above-mentioned operating frequency, even if the load conditions at the stage before the input power supply side terminal 1 change, the resistor 3 is always visible when looking at the input power supply side terminal 1 from the input terminal 5. It is something. FIG. 2 is a circuit diagram showing the configuration of a specific embodiment of the high frequency transistor power amplifier of the present invention based on the block diagram of FIG. 1, and shows parts other than the amplifier 6. The high-pass waveform generator 2 is composed of an inductance element L1 and a capacitance element C2 . That is, the inductance element
One end of L1 is grounded, and the other end and one end of capacitance element C2 are connected to input power supply side terminal 1. The other end of the capacitance element C2 is connected to the input terminal 5. Further, the resistor 3 is a resistor R 5 , one end of which is grounded and the other end connected to the input terminal 5 via the inductance element L 3 of the low-pass waveform generator 4 . The connection point between the resistor R5 and the inductance element L3 is the capacitance element of the low-pass waveform generator 4.
Grounded through C4 . The values of each element in FIG. 2 are selected as shown in Table 1 below.
【表】
入力電源側端子1および入力端子5を50Ωで終
端したとき、定在波比と通過損の周波数特性は第
3図および第4図に示すようになる。第3図の特
性aは入力電源側端子1から見た電圧定在波比の
周波数特性であり、特性bは入力端子5より見た
電圧定在波比の周波数特性である。そして、第5
図は第2図の等価回路図である。また、第4図は
第2図の挿入損の周波数特性を示すものであり、
入力電源側端子1から入力端子5を見た場合およ
び入力端子5から入力電源側端子1を見た場合で
ある。この第3図および第4図に示すように、
900MHz帯では、通過損失がほとんどなく、定在
波比に方向性がある。
通常出力負荷定在波比2.5:1で第6図(この
発明を適用する前の増幅器の発振波形の周波数ス
ペクトラムを示し、横軸に周波数、縦軸に振幅の
相対値をとり、また、増幅器の動作周波数aは
900MHzである)に示すような発振を起こす900M
Hz4W級増幅器に第2図に示す回路を第1図のよ
うに接続して実験したところ、出力負荷定在波比
を10:1全位相変化にしても発振が生じなかつ
た。
なお、この実施例の説明においては、第2図に
示す回路を増幅器6の入力側に適用した場合につ
いて説明したが、出力側についても同様の効果が
ある。実際、第2図に示す回路を増幅器6の出力
側に適用したところ、出力負荷定在波比5:1
で、全位相変化にしても発振は生じなかつた。ま
た、多段増幅器の段間回路などへの適用も考えら
れる。
第7図はこの発明の他の実施例を示す回路図で
あり、第2図の場合と同様に増幅器6の図示が省
略されている。この第7図の場合は、インダクタ
ンス要素8とキヤパシタンス要素9により高域通
過形波器2を構成し、この高域通過形波器2
におけるインダクタンス要素8の一端はアースさ
れ、他端は入力電源側端子1に接続されている。
また、キヤパシタンス要素9は入力電源側端子1
と入力端子5間に接続されている。
また、インダクタンス要素10とキヤパシタン
ス要素11は並列に接続されて、帯域阻止形波
器を構成しており、その一端は抵抗3を介してア
ースされ、他端は入力端子5に接続されている。
この帯域阻止形波器は増幅器6の動作周波数の
近くでは抵抗3は見えず、通過損が少なく、帯域
外においては、抵抗3が見えるようにしたもので
ある。
なお、第1図における高域通過形波器2は帯
域通過形波器に置換しても、同様の効果が期待
できるのは云うまでもない。
以上のように、この発明の高周波トランジスタ
電力増幅器によれば、高周波トランジスタ電力増
幅器の動作周波数より低い各遮断周波数を有する
波器と抵抗終端した波器とを互いに直、並列
接続した回路を入力側あるいは出力側に挿入した
ので、負荷定在波比の変動に対して非常に安定な
増幅器をトランジスタの利得を減じることなく製
作することができ、移動無線機器などに適用すれ
ば好適であるなどの効果を奏するものである。[Table] When input power supply side terminal 1 and input terminal 5 are terminated with 50Ω, the frequency characteristics of standing wave ratio and passing loss are as shown in Figs. 3 and 4. Characteristic a in FIG. 3 is the frequency characteristic of the voltage standing wave ratio as seen from the input power supply side terminal 1, and characteristic b is the frequency characteristic of the voltage standing wave ratio as seen from the input terminal 5. And the fifth
The figure is an equivalent circuit diagram of FIG. 2. Also, Figure 4 shows the frequency characteristics of the insertion loss in Figure 2,
This is a case where the input terminal 5 is viewed from the input power supply side terminal 1 and a case where the input power supply side terminal 1 is viewed from the input terminal 5. As shown in Figures 3 and 4,
In the 900MHz band, there is almost no passing loss, and the standing wave ratio is directional. Figure 6 (shows the frequency spectrum of the oscillation waveform of the amplifier before applying this invention) at a normal output load standing wave ratio of 2.5:1, with the horizontal axis representing the frequency and the vertical axis representing the relative value of amplitude. The operating frequency a is
900M which causes oscillation as shown in (900MHz)
When we conducted an experiment by connecting the circuit shown in Figure 2 to a Hz4W class amplifier as shown in Figure 1, no oscillation occurred even when the output load standing wave ratio was varied by 10:1 in total phase. In the description of this embodiment, a case has been described in which the circuit shown in FIG. 2 is applied to the input side of the amplifier 6, but the same effect can be obtained on the output side. In fact, when the circuit shown in Figure 2 was applied to the output side of the amplifier 6, the output load standing wave ratio was 5:1.
So, no oscillation occurred even with a total phase change. Further, application to interstage circuits of multistage amplifiers, etc. is also considered. FIG. 7 is a circuit diagram showing another embodiment of the present invention, in which illustration of the amplifier 6 is omitted as in the case of FIG. 2. In the case of FIG. 7, the inductance element 8 and the capacitance element 9 constitute a high-pass waveform 2,
One end of the inductance element 8 is grounded, and the other end is connected to the input power supply side terminal 1.
In addition, the capacitance element 9 is connected to the input power supply side terminal 1
and input terminal 5. Furthermore, the inductance element 10 and the capacitance element 11 are connected in parallel to form a band-stop waveform, one end of which is grounded via the resistor 3, and the other end connected to the input terminal 5.
In this band-elimination type waveform generator, the resistor 3 is not visible near the operating frequency of the amplifier 6, resulting in low passing loss, and the resistor 3 is visible outside the band. It goes without saying that the same effect can be expected even if the high-pass waveform generator 2 in FIG. 1 is replaced with a band-pass waveform generator. As described above, according to the high frequency transistor power amplifier of the present invention, a circuit in which a wave device having a cut-off frequency lower than the operating frequency of the high frequency transistor power amplifier and a resistor-terminated wave device are connected in series and parallel to each other is installed on the input side. Alternatively, since it is inserted on the output side, it is possible to create an amplifier that is extremely stable against fluctuations in the load standing wave ratio without reducing the gain of the transistor, making it suitable for applications such as mobile radio equipment. It is effective.
第1図はこの発明の高周波トランジスタ電力増
幅器の一実施例の構成を示すブロツク図、第2図
は第1図の具体的実施例の回路図、第3図は第2
図における高周波トランジスタ電力増幅器入力電
源端子および入力端子から見た電圧定在波比の周
波数特性図、第4図は第2図の高周波トランジス
タ電力増幅器における挿入損の周波数特性図、第
5図は第2図の高周波トランジスタ電力増幅器に
おける高域通過形波器、抵抗および低域通過形
波器の等価回路図、第6図はこの発明を適用す
る前の増幅器のスプリアス発振周波数スペクトラ
ムを示す図、第7図はこの発明の高周波トランジ
スタ電力増幅器の他の実施例の回路図である。
1…入力電源側端子、2…高域通過形波器、
3…抵抗、4…低域通過形波器、5…入力端
子、6…増幅器、7…出力端子、L1,L3,8,
10…インダクタンス要素、C2,C4,9,11
…キヤパシタンス要素。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an embodiment of the high frequency transistor power amplifier of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of the specific embodiment of FIG. 1, and FIG.
Figure 4 is a frequency characteristic diagram of the voltage standing wave ratio seen from the input power supply terminal and input terminal of the high frequency transistor power amplifier in Figure 2. Figure 4 is a frequency characteristic diagram of insertion loss in the high frequency transistor power amplifier of Figure 2. Figure 2 is an equivalent circuit diagram of the high-pass waveform, resistor, and low-pass waveform in the high-frequency transistor power amplifier; Figure 6 is a diagram showing the spurious oscillation frequency spectrum of the amplifier before applying the present invention; FIG. 7 is a circuit diagram of another embodiment of the high frequency transistor power amplifier of the present invention. 1...Input power supply side terminal, 2...High-pass waveform generator,
3...Resistor, 4...Low-pass waveform generator, 5...Input terminal, 6...Amplifier, 7...Output terminal, L 1 , L 3 , 8,
10...Inductance element, C 2 , C 4 , 9, 11
...capacitance element.
Claims (1)
幅器と、この電力増幅器の動作周波数より低い遮
断周波数を有し該遮断周波数より高い周波数信号
のみを通過させるよう上記電力増幅器と直列に接
続した第1の波器および上記動作周波数より低
い遮断周波数を有しかつ抵抗終端して上記遮断周
波数より低い周波数信号を取込んで前記抵抗終端
に導くよう上記電力増幅器と並列に接続した第2
の波器とで構成されて上記電力増幅器の入力側
あるいは出力側に挿入した回路とよりなる高周波
トランジスタ電力増幅器。1 a power amplifier configured with a high-frequency transistor; a first wave amplifier having a cutoff frequency lower than the operating frequency of the power amplifier and connected in series with the power amplifier so as to pass only a frequency signal higher than the cutoff frequency; A second power amplifier having a cut-off frequency lower than the operating frequency and connected in parallel with the power amplifier with a resistor termination so as to take in a frequency signal lower than the cut-off frequency and guide it to the resistor termination.
and a circuit inserted on the input side or output side of the power amplifier.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8312080A JPS579108A (en) | 1980-06-19 | 1980-06-19 | High frequency transistor power amplifier |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8312080A JPS579108A (en) | 1980-06-19 | 1980-06-19 | High frequency transistor power amplifier |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS579108A JPS579108A (en) | 1982-01-18 |
| JPH0147926B2 true JPH0147926B2 (en) | 1989-10-17 |
Family
ID=13793337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8312080A Granted JPS579108A (en) | 1980-06-19 | 1980-06-19 | High frequency transistor power amplifier |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS579108A (en) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58162112A (en) * | 1982-03-23 | 1983-09-26 | Nec Corp | Monolithic integrated circuit amplifier |
| US9369088B2 (en) * | 2013-02-26 | 2016-06-14 | Panasonic Corporation | Amplifier |
-
1980
- 1980-06-19 JP JP8312080A patent/JPS579108A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS579108A (en) | 1982-01-18 |
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