專(zhuān)利名稱(chēng)：微波放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有對(duì)毫米波和微波頻段的頻率信號(hào)進(jìn)行放大的晶體管微波放大器。
背景技術(shù)：
第1圖所示為特開(kāi)昭61-285811號(hào)公報(bào)中公布的現(xiàn)有的微波放大器電路原理圖，第1圖中，1表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管，2表示此場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的接地端子，3表示連接在接地端子2處的穩(wěn)定電阻，4表示一端與穩(wěn)定電阻3相連接其另一端被接地的接地導(dǎo)體模塊，5表示具有長(zhǎng)度為場(chǎng)效應(yīng)晶體管1工作頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，并在接地端子2處相對(duì)于由穩(wěn)定電阻3和接地導(dǎo)體模塊4所構(gòu)成的串聯(lián)回路呈并聯(lián)連接的開(kāi)路短線。
下面說(shuō)明其工作原理。
第1圖所示的微波放大器是根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的柵極所施加的輸入柵極電壓的大小，對(duì)漏極D流入源極S的電流實(shí)行放大控制的裝置。
第1圖中，接地導(dǎo)體模塊4是將場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的接地端子2接地的線路，在低頻段此接地導(dǎo)體模塊4的感抗分量可忽略不計(jì)使場(chǎng)效應(yīng)晶體管1與地導(dǎo)通，在高頻率段由于接地導(dǎo)體模塊4的感抗分量不能被忽略不計(jì)，相當(dāng)于一個(gè)具有感抗成份的前端短路短線的作用。因此，在高頻段由于感抗分量所產(chǎn)生的作用使得場(chǎng)效晶體管1的增益產(chǎn)生劣化。
這里，作為對(duì)高頻段的工作頻率進(jìn)行放大的微波放大器來(lái)說(shuō)，由于其設(shè)定長(zhǎng)度為工作頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度的開(kāi)路短線5被連接于接地端子2處，在工作頻率范圍內(nèi)由于此開(kāi)路短線5的作用使得接地端子2被高頻性接地。
然而，對(duì)于工作頻率中的某些頻率，接地導(dǎo)體模塊4的感抗分量與開(kāi)路短線5的容抗分量作用會(huì)發(fā)生并聯(lián)共振，使得處于并聯(lián)共振頻率處的接地端子2的阻抗分量將趨近于無(wú)窮大。
這里，在接地端子2與接地導(dǎo)體模塊4之間接入穩(wěn)定電阻3，對(duì)并聯(lián)共振頻率處的無(wú)用并聯(lián)共振進(jìn)行仰制。
此外，第2圖示出了電子情報(bào)通信學(xué)會(huì)·信學(xué)技報(bào)MW92-149[HEM T直接冷卻型低雜音放大器](1993年2月出版)中給出的現(xiàn)有的微波放大器的電路原理圖，第2圖中，1表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管，2表示此場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的接地端子，7表示其一端與接地端子2相連接另一端接地的感抗。
下面說(shuō)明其工作原理第2圖所示的微波放大器是根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的柵極處所施加的輸入柵極電壓的大小，對(duì)漏極D流入源極S的電流實(shí)行放大控制的裝置。
第2圖中，電感7是場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的雜音為最小時(shí)的輸入阻抗，與反射為最小阻抗相接近，使雜音特性和反射特性同時(shí)得到提高。
因?yàn)橥ǔＪ褂玫奈⒉ǚ糯笃饔扇缟纤镜碾娐窐?gòu)成，對(duì)于第1圖所示的微波放大器，為了仰制由接地導(dǎo)體模塊4的感抗分量與開(kāi)路短線5的寄生容量分量作用引起的無(wú)用并聯(lián)共振，在接地端子2和接地導(dǎo)體模塊4之間接入了一個(gè)穩(wěn)定電阻3，由于穩(wěn)定電阻3的原因使當(dāng)向場(chǎng)效應(yīng)晶體管1施加偏壓時(shí)產(chǎn)生電壓下降，所以對(duì)功耗電流增大功率輸出增高的放大器來(lái)說(shuō)不能適用。
另一方面，對(duì)于第2圖所示出的微波放大器，由于場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的接地端子2處接有電感7，針對(duì)于工作頻率中的某些頻率，此電感7的感抗分量與由于此電感7產(chǎn)生的容抗分量作用發(fā)生并聯(lián)共振，因?yàn)樵诓⒙?lián)共振頻率處將使得接地端子2的等效阻抗趨近于無(wú)窮大，所以遇到了無(wú)法使微波放大器穩(wěn)定工作的課題。
本發(fā)明的動(dòng)機(jī)是為了解決如上所述遇到課題，目的是為了得到一個(gè)能穩(wěn)定工作的微波放大器。
發(fā)明的公開(kāi)本發(fā)明所涉及的微波放大器的具體構(gòu)成包括有，一端與晶體管的接地端子相連接另一端被接地的導(dǎo)體模塊；具有長(zhǎng)度為上述晶體管工作頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，在上述晶體管的接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的開(kāi)路短線；在上述晶體管接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的穩(wěn)定電阻；和具有長(zhǎng)度為上述接地導(dǎo)體模塊與上述開(kāi)路短線的并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，并與上述穩(wěn)定電阻的另一端相連接的第2開(kāi)路短線。
據(jù)此，可對(duì)由接地導(dǎo)體模塊的感抗分量及第1的開(kāi)路短線的容抗分量引起的無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制，同時(shí)不發(fā)生如使用現(xiàn)有技術(shù)那樣當(dāng)向晶體管1施加一個(gè)偏壓時(shí)使穩(wěn)定電阻上的電壓下降現(xiàn)象，使微波放大器能穩(wěn)定工作，即使是對(duì)功耗電流變大且輸出功率增高的放大器也同樣適用。
本發(fā)明所涉及的微波放大器的具體構(gòu)成包括有，一種微波放大器，包括一端與晶體管的接地端子相連接另一端被接地的導(dǎo)體模塊；具有長(zhǎng)度為上述晶體管工作頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，在上述晶體管的接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的開(kāi)路短線；在上述晶體管接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的穩(wěn)定電阻；以及與上述穩(wěn)定電阻的一端相連接其另一端被接地的電容器。
據(jù)此，可對(duì)由接地導(dǎo)體模塊的感抗分量及第1的開(kāi)路短線的容抗分量引起的無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制，同時(shí)不發(fā)生如使用通常技術(shù)那樣當(dāng)向晶體管處施加一個(gè)偏壓時(shí)使穩(wěn)定電阻上的電壓下降現(xiàn)象，使微波放大器能穩(wěn)定工作，即使是對(duì)功耗電流變大且輸出功率增高的放大器也同樣適用。
本發(fā)明所涉及的微波放大器的具體構(gòu)成包括有，一端與晶體管的接地端子相連接其另一端被接地的電感，在上述晶體管的接地端子一端相對(duì)于電感呈并列連接的電阻，和具有長(zhǎng)度為所述電感與該電感作用下的容抗分量的并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，并且與上述電阻的另一端相連接的第3開(kāi)路短線。
據(jù)此，對(duì)由電感的感抗分量及容抗分量引起的無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制，使微波放大器能工作穩(wěn)定。
第2圖所示為現(xiàn)有的微波放大器電路原理圖。
第3圖所示為利用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的微波放大器電路原理圖。
第4圖所示為利用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2的微波放大器電路原理圖。
第5圖所示為利用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)3的微波放大器電路原理圖。
實(shí)施本發(fā)明所需的最佳狀態(tài)以下，為了對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，有關(guān)本發(fā)明實(shí)施的最佳狀態(tài)，參照附圖
與以說(shuō)明。實(shí)施形態(tài)1第3圖所示為本發(fā)明實(shí)施形態(tài)1的微波放大器電路原理圖，第3圖中，1表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管(晶體管)，2表示此場(chǎng)效應(yīng)晶體管的接地端子，5表示具有長(zhǎng)度為場(chǎng)效應(yīng)晶體管工作頻率的1／4波長(zhǎng)的開(kāi)路短線(第1開(kāi)路短線)，以上所述內(nèi)容與背景技術(shù)第1圖所示相同。
此外，11表示一端與接地端子2相連接其另一端接地的接地的導(dǎo)體模塊，12表示一端相對(duì)于接地導(dǎo)體模塊呈并列連接于接地端子2的穩(wěn)定電阻(電阻)，13表示具有長(zhǎng)度為接地導(dǎo)體模塊11與開(kāi)路短線5的并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，與穩(wěn)定電阻12端的另一端的接點(diǎn)14端相連接的開(kāi)路短線(第2的開(kāi)路短線)。關(guān)于工作原理說(shuō)明如下第3圖所示的微波放大器是根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的柵極所施加的輸入柵極電壓的大小，對(duì)漏極D流入源極S的電流進(jìn)行放大控制的裝置。
第3圖中，接地導(dǎo)體模塊11是場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的接地線路，在低頻率段雖然接地導(dǎo)體模塊11的感抗分量可被忽略不計(jì)使場(chǎng)效應(yīng)晶體管1被接地，但是在高頻率段接地導(dǎo)體模塊11的感抗分量不可忽視不計(jì)，其作用可等效為具有感抗分量的前端短路短線。因此，在高頻率段由于接地導(dǎo)體模塊11的感抗分量的影響使得場(chǎng)效應(yīng)管1的增益劣化。
對(duì)于高頻率段作為工作頻率進(jìn)行放大的微波放大器，在接地端子2處接入一個(gè)設(shè)定長(zhǎng)度為工作頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度的開(kāi)路短線，利用此開(kāi)路短線作用使接地端子2在工作頻率范圍內(nèi)可視為被高頻性接地。
然而，對(duì)于處在工作頻率范圍中的某些頻率，接地導(dǎo)體模塊11的感抗分量與開(kāi)路短線5的容抗分量作用發(fā)生并聯(lián)共振，因?yàn)榇瞬⒙?lián)共振頻率處接地端子2的電抗分量將趨近于無(wú)窮大，所以，在并聯(lián)共振頻率附近場(chǎng)效應(yīng)管工作狀態(tài)不穩(wěn)定或產(chǎn)生無(wú)用共振的情況也有可能發(fā)生。
因此，在接地端子2處接入由穩(wěn)定電阻12和開(kāi)路短線13組成的串聯(lián)電路，因?yàn)殚_(kāi)路短線13的長(zhǎng)度被設(shè)定等于共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，所以在共振頻率處穩(wěn)定電阻12和開(kāi)路短線13的相接點(diǎn)14處可視為被高頻性接地。進(jìn)一步說(shuō)，在該并聯(lián)諧振頻率由于使穩(wěn)定電阻12的連結(jié)點(diǎn)14被接地，由接地導(dǎo)體模塊11與開(kāi)路短線5所組成回路，對(duì)并聯(lián)諧振頻率引起的無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)1，在接地端子2處直接接入接地導(dǎo)體模塊11，因?yàn)榻拥囟俗?處連接有由穩(wěn)定電阻12與設(shè)定長(zhǎng)度為共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度的開(kāi)路短線所組成的串聯(lián)線路，所以，利用接地導(dǎo)體模塊11的感抗分量及開(kāi)路短線5的容抗分量作用可對(duì)無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制，同時(shí)也不會(huì)發(fā)生如背景技術(shù)3那樣當(dāng)向場(chǎng)效應(yīng)晶體管1處施加一個(gè)偏壓時(shí)在穩(wěn)定電阻3上產(chǎn)生電壓下降現(xiàn)象，使得微波放大器可穩(wěn)定工作，即使是對(duì)功耗電流變大且輸出功率增高的放大器也同樣適用。
此外，在本實(shí)施的形態(tài)1中，微波放大器使用的是場(chǎng)效應(yīng)晶體管1，但換用雙極型晶體管替代場(chǎng)效應(yīng)晶體管1也可得到同樣效果。
實(shí)施形態(tài)2第4圖所示為利用本發(fā)明實(shí)施形態(tài)2構(gòu)成的微波放大器電路原理圖。第4圖中，21表示一端與穩(wěn)定電阻12的一端相連結(jié)另一端被接地的電容器。
第4圖中的其他部分，與第3圖所示相同且使用符號(hào)相同故此說(shuō)明省略。關(guān)于工作原理說(shuō)明如下作為前述的實(shí)施形態(tài)1，利用設(shè)定長(zhǎng)度為接地導(dǎo)體模塊11與開(kāi)路短線5的并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度的開(kāi)路短線13，使穩(wěn)定電阻器12的接續(xù)點(diǎn)14端被接地，而本實(shí)施形態(tài)2，是利用電容器21，使穩(wěn)定電阻12的接續(xù)點(diǎn)14端被接地。
電容器21的容抗可由其并聯(lián)共振頻率所積蓄的電荷提供。即，所選電容的容抗只要大于接續(xù)點(diǎn)14接地時(shí)其等效容抗即可。
較嚴(yán)格的說(shuō)，滿足下式條件的容抗為最佳。
1／j2πfoC＜＜R其中fo并聯(lián)共振頻率C電容器21的容抗
R穩(wěn)定電阻12的電阻值這樣，利用電容器21使連接點(diǎn)14在共振頻率被接地，形成由穩(wěn)定電阻12，對(duì)由接地導(dǎo)體模塊11和開(kāi)路短線5構(gòu)成的回路，在并聯(lián)共振頻率所產(chǎn)生的無(wú)用并聯(lián)共振進(jìn)行抑制。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)2，在接地端子2處直接入接地導(dǎo)體模塊11，因?yàn)榇私拥囟俗?處接有由電阻12和電容器21組成的串聯(lián)線路，所以與前述的實(shí)施形態(tài)1同樣，可對(duì)由接地導(dǎo)體模塊11的感抗分量及開(kāi)路短線5的容抗分量引起的無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制，同時(shí)也不會(huì)發(fā)生如背景技術(shù)3那樣當(dāng)向場(chǎng)效應(yīng)晶體管1處施加一個(gè)偏壓時(shí)在穩(wěn)定電阻3上產(chǎn)生電壓下降現(xiàn)象，使得微波放大器可穩(wěn)定工作，即使是對(duì)功耗電流變大且輸出功率增高的放大器也同樣適用。
此外，如果電容器21選用芯片電容或MIM電容器等，可實(shí)現(xiàn)微波放大器的小型化。
實(shí)施形態(tài)3第5圖所示為利用本實(shí)施形態(tài)3構(gòu)成的微波放大器電路原理圖。第5圖中，1表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管，2表示場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的接地端子。7表示一端與接地端子2相連接且另一端接地的電感，以上所述部分與背景技術(shù)所示第2圖所示內(nèi)容相同。
此外，31表示一端相對(duì)于電感7呈并列連接于晶體管的接地端子2的電阻(電阻)，32表示具有長(zhǎng)度為電感7與電感7所產(chǎn)生的容抗參量的并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，與穩(wěn)定電阻31的另一端33點(diǎn)相連結(jié)的開(kāi)路短線(第3的開(kāi)路短線)。關(guān)于工作原理說(shuō)明如下第5圖所示的微波放大器是根據(jù)場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的柵極所施加的輸入柵極電壓的大小，對(duì)漏極D流入源極S的電流實(shí)行放大控制的裝置。
第5圖中的電感7是使場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的雜音為最小時(shí)的輸入阻抗，與最小反射阻抗相接近，使雜音特性和反射特性同時(shí)得到提高。
然而，電感7可由開(kāi)路短線或者螺旋電感等的分布參量元件，薄片電感等的集總參量元件構(gòu)成，對(duì)于微波放大器工作頻率中的某些頻率，此電感7的感抗分量與電感7的寄生容量分量作用發(fā)生并聯(lián)共振，因?yàn)樵诠舱耦l率處接地端子2的電抗將趨近于無(wú)窮大，所以在共振頻率附近有時(shí)將會(huì)發(fā)生場(chǎng)效應(yīng)晶體管1的工作狀態(tài)不穩(wěn)定或產(chǎn)生無(wú)用諧振現(xiàn)象。
對(duì)此，在接地端子2處接入由穩(wěn)定電阻31和開(kāi)路短線32組成的串聯(lián)線路，因?yàn)橄榷碎_(kāi)放短線設(shè)定長(zhǎng)度為共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，所以在共振頻率穩(wěn)定電阻31與開(kāi)路短線32的接續(xù)點(diǎn)33被高頻率性接地，并且，由于在共振頻率穩(wěn)定電阻31的連接點(diǎn)33被接地，電感7的感抗分量和容抗分量作用形成并聯(lián)共振回路，它所產(chǎn)生的共振頻率中的無(wú)用并聯(lián)共振由穩(wěn)定電阻31進(jìn)行仰制。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施形態(tài)3，因?yàn)榻拥囟俗?處接入了穩(wěn)定電阻31和設(shè)定長(zhǎng)度為并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度的開(kāi)路短線組成的串聯(lián)線路，可對(duì)由電感的感抗分量及容抗分量引起的無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制，使微波放大器能工作穩(wěn)定。
此外，作為本實(shí)施形態(tài)3，微波放大器使用的是場(chǎng)效應(yīng)晶體管1，但換用雙極型晶體管替代場(chǎng)效應(yīng)晶體管1也可得到同樣效果。
工業(yè)上利用的可能性如上所述本發(fā)明所涉及的微波放大器，可對(duì)由接地導(dǎo)體模塊11的感抗分量與開(kāi)路短線5的容抗分量作用引起的無(wú)用的并聯(lián)共振進(jìn)行仰制，同時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生當(dāng)向場(chǎng)效應(yīng)晶體管1處施加一個(gè)偏壓時(shí)的電壓下降現(xiàn)象，使得微波放大器可穩(wěn)定工作。
權(quán)利要求
1．一種微波放大器，包括一端與晶體管的接地端子相連接另一端被接地的導(dǎo)體模塊；具有長(zhǎng)度為上述晶體管工作頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，在上述晶體管的接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的開(kāi)路短線；在上述晶體管接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的穩(wěn)定電阻；和具有長(zhǎng)度為上述接地導(dǎo)體模塊與上述開(kāi)路短線的并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，并與上述穩(wěn)定電阻的另一端相連接的第2開(kāi)路短線。
2．一種微波放大器，包括一種微波放大器，包括一端與晶體管的接地端子相連接另一端被接地的導(dǎo)體模塊；具有長(zhǎng)度為上述晶體管工作頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，在上述晶體管的接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的開(kāi)路短線；在上述晶體管接地端子處相對(duì)于上述接地導(dǎo)體模塊呈并列連接的穩(wěn)定電阻；以及與上述穩(wěn)定電阻的一端相連接其另一端被接地的電容器。
3．一種微波放大器，包括一端與晶體管的接地端子相連接其另一端被接地的電感，在上述晶體管的接地端子一端相對(duì)于電感呈并列連接的電阻，和具有長(zhǎng)度為所述電感與該電感作用下的容抗分量的并聯(lián)共振頻率的1／4波長(zhǎng)長(zhǎng)度，并且與上述電阻的另一端相連接的第3開(kāi)路短線。
全文摘要
在場(chǎng)效應(yīng)管1的接地端子2處直接入接接地導(dǎo)體模塊11,由于接地端子2處串聯(lián)接入的穩(wěn)定電阻12與設(shè)定長(zhǎng)度為共振頻率的1/4波長(zhǎng)長(zhǎng)度的開(kāi)路短線13所構(gòu)成的串聯(lián)回路作用,抑制了在接地導(dǎo)體模塊11及開(kāi)路短線5處發(fā)生的無(wú)用的并聯(lián)共振,同時(shí)也不發(fā)生如背景技術(shù)那樣當(dāng)向場(chǎng)效應(yīng)晶體管1處施加一個(gè)偏壓時(shí)在穩(wěn)定電阻3上產(chǎn)生電壓下降現(xiàn)象,使微波放大器得以穩(wěn)定工作。
文檔編號(hào)H01P5/02GK1290423SQ99802746
公開(kāi)日2001年4月4日 申請(qǐng)日期1999年6月10日 優(yōu)先權(quán)日1998年12月7日
發(fā)明者內(nèi)田浩光, 大島毅, 伊藤康之 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社