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JP2005341014A - High frequency amplifier - Google Patents

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JP2005341014A
JP2005341014A JP2004154339A JP2004154339A JP2005341014A JP 2005341014 A JP2005341014 A JP 2005341014A JP 2004154339 A JP2004154339 A JP 2004154339A JP 2004154339 A JP2004154339 A JP 2004154339A JP 2005341014 A JP2005341014 A JP 2005341014A
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JP
Japan
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frequency amplifier
amplifier circuit
voltage
frequency
circuit
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Application number
JP2004154339A
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Japanese (ja)
Inventor
Kunitoshi Suzuki
邦俊 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu General Ltd
Original Assignee
Fujitsu General Ltd
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Publication date
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Abstract

【課題】高周波増幅回路が非選択状態でかつ、ピンチオフ状態となっている間に無駄な電流を低減させ、また、高周波増幅回路の数が多い場合でも、切替用トランジスタの数を低減してコストダウンを図る。
【解決手段】それぞれの出力が一カ所で接続された高周波増幅回路群のHEMT4の出力端同士を高周波的かつ直流的に結合する構成とし、高周波増幅回路群を選択して動作させる場合には、選択信号と対応する電源電圧である選択電圧を、選択される高周波増幅回路1内のトランジスタ12のエミッタとHEMT4の出力端とに印加し、非選択時には選択電圧を印加しない回路とする。さらに、選択された高周波増幅回路1のHEMT4のドレイン電圧が非選択の高周波増幅回路1のHEMT4のドレインに印加され、同非選択されたHEMT4のゲートにピンチオフ電圧を印加する回路に構成する。
【選択図】図1
Cost is reduced by reducing wasteful current while the high-frequency amplifier circuit is in a non-selected state and in a pinch-off state, and reducing the number of switching transistors even when the number of high-frequency amplifier circuits is large. Go down.
When a high-frequency amplifier circuit group is selected and operated by coupling the output terminals of HEMTs 4 of the high-frequency amplifier circuit group in which each output is connected at one place in a high-frequency and direct-current manner, A selection voltage, which is a power supply voltage corresponding to the selection signal, is applied to the emitter of the transistor 12 and the output terminal of the HEMT 4 in the selected high-frequency amplifier circuit 1, and the selection voltage is not applied when not selected. Further, the drain voltage of the HEMT 4 of the selected high-frequency amplifier circuit 1 is applied to the drain of the HEMT 4 of the non-selected high-frequency amplifier circuit 1, and a pinch-off voltage is applied to the gate of the non-selected HEMT 4.
[Selection] Figure 1

Description

本発明はマイクロ波やミリ波等の高い周波数の信号を受信する受信機等で用いられ、HEMT、FET等を用いた複数系統の高周波増幅回路群の動作状態(オン/オフ)を切り換えて、入力信号を選択する機能を備えた高周波増幅器の構成に関する。   The present invention is used in a receiver that receives a high-frequency signal such as a microwave or a millimeter wave, and switches the operating state (on / off) of a plurality of high-frequency amplifier circuits using HEMTs, FETs, etc. The present invention relates to a configuration of a high frequency amplifier having a function of selecting an input signal.

従来、切替回路を内蔵した高周波増幅回路80は図2(A)に示すように、入力端子81と出力端子85の間に、DCカット用コンデンサ82、84を介してHEMT、FET等の増幅用素子(以下単にFETとする)83を備えている。また、オートバイアス回路として、抵抗87〜90及びバイアス用トランジスタ(以下単にトランジスタとする)91が図示のように配置され、このトランジスタ91のコレクタが上記FET83のゲートに抵抗95を介して接続され、上記トランジスタ91のエミッタが上記FET83のドレインに接続される。   Conventionally, as shown in FIG. 2A, a high-frequency amplifier circuit 80 incorporating a switching circuit is used for amplifying HEMTs, FETs, etc. via DC-cut capacitors 82, 84 between an input terminal 81 and an output terminal 85. An element (hereinafter simply referred to as FET) 83 is provided. As an auto-bias circuit, resistors 87 to 90 and a biasing transistor (hereinafter simply referred to as a transistor) 91 are disposed as shown in the figure, and the collector of the transistor 91 is connected to the gate of the FET 83 via the resistor 95. The emitter of the transistor 91 is connected to the drain of the FET 83.

更に、このFET83のゲート及びトランジスタ91のコレクタ側に負電源(Vgg)93が接続され、FET83のドレイン及びトランジスタ91のエミッタ側に正電源(VDD)94が接続される。即ち、上記負電源93に、FET83のピンチオフ電圧Vp(例えば−2V)以下の負電圧を印加し、上記正の電源94に、希望するドレイン電圧VD (例えば+2V)以上の電圧VDDを印加する。そして、希望するドレイン電流をID 、上記抵抗88をR8 、抵抗89をR9 、抵抗90をR10、また上記トランジスタ91の障壁電位をVzとすると、VDD−R8 ×ID =VD 、{R10/(R10+R9 )}×VDD=VD −Vzの式を満たすように、上記の各抵抗値を設定すれば、上記FET83は一定のドレイン電流ID で安定動作することになる。   Further, a negative power source (Vgg) 93 is connected to the gate of the FET 83 and the collector side of the transistor 91, and a positive power source (VDD) 94 is connected to the drain of the FET 83 and the emitter side of the transistor 91. That is, a negative voltage equal to or lower than the pinch-off voltage Vp (eg, -2V) of the FET 83 is applied to the negative power source 93, and a voltage VDD equal to or higher than a desired drain voltage VD (eg, + 2V) is applied to the positive power source 94. If the desired drain current is ID, the resistor 88 is R8, the resistor 89 is R9, the resistor 90 is R10, and the barrier potential of the transistor 91 is Vz, VDD-R8.times.ID = VD, {R10 / (R10 + R9). )} × VDD = VD−Vz If the above resistance values are set, the FET 83 operates stably with a constant drain current ID.

そして、上記FET83のドレイン及び上記トランジスタ91のエミッタと接地(グランド電位)との間に、抵抗93とバイポーラトランジスタ等からなるスイッチ素子92が直列に接続される。即ち、これらの素子はオートバイアス回路のFET83に対するバイアス電流の経路に対し並列に接続され、スイッチ素子92は、外部からのオンオフ制御信号(選択信号)でオンオフ動作される。   A switch 93 comprising a resistor 93 and a bipolar transistor is connected in series between the drain of the FET 83 and the emitter of the transistor 91 and the ground (ground potential). That is, these elements are connected in parallel to the path of the bias current for the FET 83 of the auto bias circuit, and the switch element 92 is turned on / off by an on / off control signal (selection signal) from the outside.

このような構成とすることにより、上記スイッチ素子92のオンオフ動作で、上記トランジスタ91をオンオフ制御し、上記FET83のゲート電圧VGを変化させて当該FET83をオン、オフの状態に切り換えることができ、またゲート電圧がピンチオフ電圧以下になったことにより上記FET83がオフ状態となったときでも、このFET83のドレインに正電源94からの所要の正の電圧(例えば+2V)を印加することができる。このピンチオフ状態、つまり、VG=Vp,VD=+2Vのバイアス条件を与えることにより、FET83のゲートからドレイン端子への入力信号漏洩を低減させる、つまり、アイソレーション特性を改善している。   With such a configuration, the transistor 91 can be controlled to be turned on / off by the on / off operation of the switch element 92, and the FET 83 can be switched to an on / off state by changing the gate voltage VG of the FET 83. Even when the FET 83 is turned off because the gate voltage becomes equal to or lower than the pinch-off voltage, a required positive voltage (for example, +2 V) from the positive power supply 94 can be applied to the drain of the FET 83. By giving this pinch-off state, that is, bias conditions of VG = Vp, VD = + 2V, input signal leakage from the gate to the drain terminal of the FET 83 is reduced, that is, the isolation characteristic is improved.

つぎにその作用を簡単に説明する。図2(A)において、スイッチ素子92をオンした状態では、上記正電源94から抵抗88を介して流れる電流ID2は、上記FET83のドレイン電流ID1と上記抵抗93の電流Ix を加算したもの(ID2=ID1+Ix )となる。そして、上記抵抗88における電圧降下によりトランジスタ11のベース−エミッタ間電圧VBEがその障壁電位Vz以下(例えばVBE<0.6V)になるだけの電流が上記の電流Ix のみで流れれば、このトランジスタ91はオフされ、これによって上記FET83では、そのゲートに負電源93から負の電圧Vggがそのまま加わって、ピンチオフ状態となる。   Next, the operation will be briefly described. In FIG. 2A, when the switch element 92 is turned on, the current ID2 flowing from the positive power supply 94 through the resistor 88 is the sum of the drain current ID1 of the FET 83 and the current Ix of the resistor 93 (ID2 = ID1 + Ix). If a current that causes the base-emitter voltage VBE of the transistor 11 to be equal to or lower than the barrier potential Vz (for example, VBE <0.6 V) flows by only the current Ix due to the voltage drop in the resistor 88, the transistor As a result, the FET 83 is turned off, so that the negative voltage Vgg is applied to the gate of the FET 83 from the negative power source 93 as it is, and the pinch off state is established.

この時、上記FET83のドレイン電流ID1は0となるが、この状態でも上記抵抗93には、上記電流Ix に相当する電流が流れることになり、抵抗93の抵抗値を所要の値とすれば、このFET83のドレイン電圧VD は、オン時とほぼ同一の電圧(例えば+2V)が印加されることになる。即ち、このFET83のオフ時でも、ドレインに正の電圧を与えてオフ動作時のアイソレーション特性が改善される。   At this time, the drain current ID1 of the FET 83 becomes 0. Even in this state, a current corresponding to the current Ix flows through the resistor 93. If the resistance value of the resistor 93 is set to a required value, As the drain voltage VD of the FET 83, substantially the same voltage (for example, +2 V) as that at the time of ON is applied. That is, even when the FET 83 is turned off, a positive voltage is applied to the drain to improve the isolation characteristics during the off operation.

一方、図2(A)において上記スイッチ素子92をオフした状態では、上記抵抗88に流れる電流ID2はドレイン電流ID1とほぼ等しくなり、この抵抗93とスイッチ素子92がオートバイアス回路と並列に接続されるため、その存在を無視できる状態となる。従って、オートバイアス回路によるバイアスがFET83に供給される。そうすると、トランジスタ91のベース電圧VB に対するエミッタ電圧VE の値が約0.6Vより大きくなり、トランジスタ91がオン状態となる。そして、FET83ではそのゲート電圧Vgは正側に変化して導通状態となり、ドレイン電流ID1が増え、これによりトランジスタ91のエミッタ電圧VE が下がり、上記コレクタ−エミッタ間電圧VBEが接合障壁電位Vzと一致した点で平衡状態となる(例えば、特許文献1参照)。   On the other hand, in the state where the switch element 92 is turned off in FIG. 2A, the current ID2 flowing through the resistor 88 is substantially equal to the drain current ID1, and the resistor 93 and the switch element 92 are connected in parallel with the auto bias circuit. Therefore, the existence can be ignored. Therefore, the bias by the auto bias circuit is supplied to the FET 83. Then, the value of the emitter voltage VE with respect to the base voltage VB of the transistor 91 becomes larger than about 0.6 V, and the transistor 91 is turned on. In the FET 83, the gate voltage Vg changes to the positive side and becomes conductive, the drain current ID1 increases, thereby the emitter voltage VE of the transistor 91 decreases, and the collector-emitter voltage VBE matches the junction barrier potential Vz. At this point, an equilibrium state is obtained (see, for example, Patent Document 1).

次に、この切替回路を内蔵した高周波増幅回路80を用いて、例えば図2(B)に示される2系統の高周波増幅回路群を選択する衛星放送受信用の高周波増幅器を構成した例について説明する。
2つのアンテナ(図示せず)で受信されたそれぞれの入力信号AとBは、専用の周波数帯域を増幅する高周波増幅回路群Aと高周波増幅回路群Bにそれぞれ入力される。
Next, a description will be given of an example in which a high-frequency amplifier for receiving satellite broadcasting for selecting, for example, two groups of high-frequency amplifier circuits shown in FIG. 2B is configured using the high-frequency amplifier circuit 80 incorporating this switching circuit. .
Input signals A and B received by two antennas (not shown) are input to a high-frequency amplifier circuit group A and a high-frequency amplifier circuit group B that amplify dedicated frequency bands, respectively.

そして、例えばユーザーの操作により受信すべき入力信号が決定されると、それと対応する選択信号が図示しない回路より出力される。この選択信号はインバータ95を介して高周波増幅回路群Aに、また、直接、高周波増幅回路群Bにそれぞれ入力されているため、0V(入力信号Aを選択)、又は、5V(入力信号Bを選択)のどちらかの電圧に対応して、一方の高周波増幅回路群が動作するように構成されている。   For example, when an input signal to be received is determined by a user operation, a corresponding selection signal is output from a circuit (not shown). Since this selection signal is input to the high-frequency amplifier circuit group A via the inverter 95 and directly to the high-frequency amplifier circuit group B, 0V (selects the input signal A) or 5V (input signal B One high-frequency amplifier circuit group is configured to operate in accordance with one of the selection voltages.

しかしながら、図2(A)の回路では、高周波増幅回路80が非選択状態となっている間、VDD から抵抗88と抵抗93とを介して電流がグランドに向かって無駄に流れており、高周波増幅回路80の数に比例して消費電力が増大していた。また、1つの高周波増幅回路80につき1個のスイッチ素子92が必要となり、高周波増幅回路80の数が多い場合はコストアップの要因となっていた。   However, in the circuit of FIG. 2A, while the high-frequency amplifier circuit 80 is in the non-selected state, current flows wastefully from VDD through the resistor 88 and the resistor 93 to the ground. The power consumption increased in proportion to the number of circuits 80. Further, one switch element 92 is required for one high-frequency amplifier circuit 80, and when the number of high-frequency amplifier circuits 80 is large, the cost increases.

特開平10−341142号公報(第3−4頁、図1)Japanese Patent Laid-Open No. 10-341142 (page 3-4, FIG. 1)

本発明は以上述べた問題点を解決し、高周波増幅回路が非選択状態でかつ、ピンチオフ状態となっている間に無駄な電流を低減させ、また、高周波増幅回路の数が多い場合でも、切替用トランジスタの数を低減してコストダウンを図ることを目的とする。   The present invention solves the above-described problems, reduces wasteful current while the high-frequency amplifier circuit is in a non-selected state and in a pinch-off state, and can switch even when the number of high-frequency amplifier circuits is large. The purpose is to reduce the number of transistors for use and to reduce the cost.

本発明は上述の課題を解決するため、高周波信号を増幅する増幅素子の動作状態をバイアス用増幅素子を用いて安定化させるオートバイアス回路を備えた高周波増幅回路を、増幅すべき複数系統の入力信号に対応してそれぞれ設けた高周波増幅回路群として構成し、同高周波増幅回路群のそれぞれの出力が一カ所で接続されると共に、前記高周波増幅回路群を外部からの選択信号により択一的に選択して切り替える高周波増幅器において、
それぞれの出力を一カ所で接続した前記高周波増幅回路群の出力端同士を高周波的かつ直流的に結合する構成とし、
前記高周波増幅回路群を選択して動作させる場合には、選択される前記高周波増幅回路内の前記オートバイアス回路と前記増幅素子の出力端とに前記選択信号と対応する電源電圧である選択電圧を印加し、非選択時には前記選択電圧を印加しない回路とする。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a high-frequency amplifier circuit including an auto-bias circuit that stabilizes the operation state of an amplifier element that amplifies a high-frequency signal by using a bias amplifier element. It is configured as a high frequency amplifier circuit group provided corresponding to each signal, and each output of the high frequency amplifier circuit group is connected at one place, and the high frequency amplifier circuit group is alternatively selected by an external selection signal. In the high-frequency amplifier that is selectively switched,
The output ends of the high-frequency amplifier circuit group in which the respective outputs are connected at one place are coupled to each other in a high-frequency and direct-current manner,
When selecting and operating the high-frequency amplifier circuit group, a selection voltage that is a power supply voltage corresponding to the selection signal is applied to the auto-bias circuit and the output terminal of the amplification element in the selected high-frequency amplifier circuit. The circuit is applied and does not apply the selection voltage when not selected.

また、前記選択電圧を前記高周波増幅回路群内の前記高周波増幅回路に並列に供給する構成とする。   The selection voltage is supplied in parallel to the high-frequency amplifier circuits in the high-frequency amplifier circuit group.

以上の手段を用いることにより、本発明による高周波増幅器によれば、請求項1に係わる発明は、
それぞれの出力を一カ所で接続した前記高周波増幅回路群の出力端同士を高周波的かつ直流的に結合する構成とし、
高周波増幅回路群を選択して動作させる場合には、選択される高周波増幅回路内のオートバイアス回路と増幅素子の出力端とに選択信号と対応する電源電圧である選択電圧を印加し、非選択時には選択電圧を印加しない回路とすることにより、従来の高周波増幅回路よりも低消費電力とすることができる。
さらに、複数設けた高周波回路群の出力はそれぞれ1カ所で直流的に接続されるため、オートバイアス回路に選択電圧を印加するための配線は1本で済むことから、実装基板のパターン設計が容易となり、設計の自由度が増すと共に実装基板の小型化が可能となる。
By using the above means, according to the high frequency amplifier of the present invention, the invention according to claim 1
The output ends of the high-frequency amplifier circuit group in which the respective outputs are connected at one place are coupled to each other in a high-frequency and direct-current manner,
When selecting and operating a high-frequency amplifier circuit group, a selection voltage corresponding to a power supply voltage corresponding to the selection signal is applied to the auto-bias circuit and the output terminal of the amplification element in the selected high-frequency amplifier circuit, and the selection is not performed. Sometimes, by using a circuit that does not apply the selection voltage, the power consumption can be made lower than that of a conventional high-frequency amplifier circuit.
Furthermore, since the outputs of a plurality of high-frequency circuit groups are each connected in a direct current manner at one location, only one wiring is required for applying a selection voltage to the auto-bias circuit. Thus, the degree of freedom in design increases and the mounting board can be reduced in size.

請求項2に係わる発明は、選択電圧を高周波増幅回路群内の高周波増幅回路に並列に供給する構成とすることにより、1つの高周波増幅回路群において増幅段数が何段になっても切替制御用のトランジスタの数は1系統当たり1個で済むため、従来と比べてコストダウンを図ることができる。
また、選択電圧発生回路を高周波増幅器を構成する基板の任意の箇所に設け、選択電圧用の配線パターンのみを各高周波増幅回路に配線すればよいため、回路のパターン設計が容易となる。
The invention according to claim 2 is configured to supply the selection voltage in parallel to the high-frequency amplifier circuits in the high-frequency amplifier circuit group, so that the number of amplification stages in one high-frequency amplifier circuit group can be controlled regardless of the number of amplification stages. Since only one transistor is required per system, the cost can be reduced compared to the conventional case.
In addition, since the selection voltage generation circuit is provided at an arbitrary position on the substrate constituting the high frequency amplifier and only the wiring pattern for the selection voltage needs to be wired to each high frequency amplification circuit, the circuit pattern design becomes easy.

以下、本発明の実施の形態を、添付図面に基づいた実施例として詳細に説明する。   DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail as examples based on the attached drawings.

本発明による高周波増幅回路1は図1(A)の回路図に示すように、高周波信号を入力する入力端子2と、増幅された信号を出力する出力端子3と、この高周波増幅回路1の選択/非選択を制御する選択電圧を入力する選択電圧入力端子15とを備えている。   As shown in the circuit diagram of FIG. 1A, a high-frequency amplifier circuit 1 according to the present invention has an input terminal 2 for inputting a high-frequency signal, an output terminal 3 for outputting an amplified signal, and selection of the high-frequency amplifier circuit 1 A selection voltage input terminal 15 for inputting a selection voltage for controlling non-selection.

入力端子2は直流カット用のコンデンサ41を介して高周波用の増幅素子であるHEMT(High Electron Mobility Transistor 〜高電子移動度トランジスタ)4のゲート端子に、また、出力端子3はHEMT4のドレイン端子に、HEMT4のソース端子はアース(グランド)にそれぞれ接続されている。   The input terminal 2 is connected to the gate terminal of a HEMT (High Electron Mobility Transistor) 4 which is an amplifying element for high frequency via a DC cut capacitor 41, and the output terminal 3 is connected to the drain terminal of the HEMT 4. The source terminals of the HEMT 4 are connected to the earth (ground).

さらに、HEMT4のゲート端子にはインダクタ16と抵抗5とコンデンサ8とが直列に接続され、コンデンサ8の他端はアースに接続され、インダクタ16と抵抗5との接続点にはコンデンサ18の一端が、コンデンサ18の他端はアースにそれぞれ接続され、また、HEMT4のドレイン端子にはインダクタ17と抵抗7とコンデンサ9とが直列に接続され、コンデンサ9の他端はアースに接続され、インダクタ17と抵抗7との接続点にはコンデンサ19の一端が、コンデンサ19の他端はアースにそれぞれ接続されている。   Further, the inductor 16, the resistor 5 and the capacitor 8 are connected in series to the gate terminal of the HEMT 4, the other end of the capacitor 8 is connected to the ground, and one end of the capacitor 18 is connected to the connection point between the inductor 16 and the resistor 5. The other end of the capacitor 18 is connected to the ground, and the drain terminal of the HEMT 4 is connected to the inductor 17, the resistor 7 and the capacitor 9, and the other end of the capacitor 9 is connected to the ground. One end of the capacitor 19 is connected to the connection point with the resistor 7, and the other end of the capacitor 19 is connected to the ground.

これらのインダクタやコンデンサは高周波信号がバイアス回路側へ漏洩することを防ぐために設けられており、集中定数を用いても分布定数を用いても同様の効果を得ることができる。   These inductors and capacitors are provided to prevent high-frequency signals from leaking to the bias circuit side, and the same effect can be obtained by using either a lumped constant or a distributed constant.

一方、選択電圧入力端子15は、抵抗14を介してオートバイアス回路である増幅素子の入力、つまり、PNP型のトランジスタ12のエミッタと、抵抗7とコンデンサ9の接続点とに接続され、トランジスタ12のベースは、+5Vからアースへ直列に接続された抵抗11と抵抗13の接続点に接続されている。トランジスタ12のコレクタは抵抗10を介して、HEMT4をピンチオフ状態とする負電圧の電源Vggに接続され、トランジスタ12のコレクタと抵抗10の接続点から抵抗6を介して抵抗5とコンデンサ8との接続点へ接続されている。   On the other hand, the selection voltage input terminal 15 is connected to the input of the amplifying element which is an auto-bias circuit via the resistor 14, that is, the emitter of the PNP transistor 12 and the connection point of the resistor 7 and the capacitor 9. Is connected to the connection point of the resistor 11 and the resistor 13 connected in series from + 5V to the ground. The collector of the transistor 12 is connected via a resistor 10 to a negative voltage power supply Vgg that makes the HEMT 4 in a pinch-off state, and the resistor 5 and the capacitor 8 are connected via a resistor 6 from the connection point of the collector of the transistor 12 and the resistor 10. Connected to a point.

図1(B)は高周波増幅器のブロック図であり、4個の高周波増幅回路1を用いて高周波増幅回路群Aと高周波増幅回路群Bとの2系統で各2段の増幅回路を備えており、各高周波増幅回路群の出力は1カ所(図1(B)のC点)で接続され、次段の回路、例えば周波数変換回路などへ直流カット用のコンデンサ40を介して出力する構成となっている。各高周波増幅回路群を動作させるか停止させるかは、それぞれの高周波増幅回路1へ入力される選択電圧で決定され、高周波増幅回路群Aの選択電圧は選択電圧発生回路30から、また、高周波増幅回路群Bの選択電圧は選択電圧発生回路20からそれぞれ出力される。   FIG. 1B is a block diagram of a high-frequency amplifier, which includes four high-frequency amplifier circuits 1 and two high-frequency amplifier circuit groups A and B, each having two stages of amplifier circuits. The outputs of each high-frequency amplifier circuit group are connected at one place (point C in FIG. 1B) and output to the next stage circuit, for example, a frequency conversion circuit, etc., via a DC cut capacitor 40. ing. Whether to operate or stop each high-frequency amplifier circuit group is determined by a selection voltage input to each high-frequency amplifier circuit 1, and the selection voltage of the high-frequency amplifier circuit group A is supplied from the selection voltage generation circuit 30 or from the high-frequency amplifier. The selection voltage of the circuit group B is output from the selection voltage generation circuit 20, respectively.

各選択電圧発生回路からは、選択電圧(+5V)が選択信号と対応して出力され、選択信号がロウレベルの時に選択電圧発生回路30から、ハイレベルの時に選択電圧発生回路20からそれぞれ選択電圧が出力される。一方の選択電圧発生回路から選択電圧が出力されている場合は、他方の選択電圧発生回路からは選択電圧が出力されない構成となっている。   Each selection voltage generation circuit outputs a selection voltage (+5 V) corresponding to the selection signal. The selection voltage is generated from the selection voltage generation circuit 30 when the selection signal is at a low level and from the selection voltage generation circuit 20 when the selection signal is at a high level. Is output. When the selection voltage is output from one selection voltage generation circuit, the selection voltage is not output from the other selection voltage generation circuit.

各選択電圧発生回路は+5Vの電源をPNP型のトランジスタ21を用いてスイッチングする構成となっており、トランジスタ21のエミッタは+5V電源へ、コレクタは選択電圧の出力端となっている。また、電源へのプルアップの抵抗22とベース電流制限の抵抗23とがトランジスタ21のベースに接続されている。   Each selection voltage generating circuit is configured to switch a + 5V power supply using a PNP transistor 21, with the emitter of the transistor 21 being connected to the + 5V power supply and the collector being an output terminal of the selection voltage. Also, a pull-up resistor 22 to the power source and a base current limiting resistor 23 are connected to the base of the transistor 21.

そして、選択電圧発生回路30の抵抗23の他方の端子は、直接、選択信号を入力するように接続され、選択電圧発生回路20の抵抗23の他方の端子はインバータ95の出力端子へ接続され、インバータ95の入力端子は選択信号を入力するように接続されている。   The other terminal of the resistor 23 of the selection voltage generating circuit 30 is directly connected to input a selection signal, and the other terminal of the resistor 23 of the selection voltage generating circuit 20 is connected to the output terminal of the inverter 95. The input terminal of the inverter 95 is connected to input a selection signal.

つぎにその作用を詳細に説明する。なお、背景技術で説明した動作については詳細な説明を省略し、本発明の特徴について図1(A)の高周波増幅回路の回路図と図1(B)の高周波増幅器のブロック図を用いて説明する。   Next, the operation will be described in detail. Detailed description of the operation described in the background art is omitted, and the features of the present invention are described with reference to the circuit diagram of the high-frequency amplifier circuit in FIG. 1A and the block diagram of the high-frequency amplifier in FIG. To do.

本発明の特徴は、高周波増幅回路が非選択状態である時、HEMT4をピンチオフ状態とするためのドレイン電圧を図2(A)で説明したように、各高周波増幅回路内で個々に作成するのでなく、選択されている他の高周波増幅回路のドレイン電圧を流用することにある。
このため、本発明による非選択状態における高周波増幅回路1のHEMT4のドレイン端子、及びトランジスタ12を直流的にハイインピーダンス状態とする選択電圧発生回路を設けており、非選択状態における高周波増幅回路1の消費電流をほとんどなくすことができる。
The feature of the present invention is that when the high-frequency amplifier circuit is in a non-selected state, the drain voltage for setting the HEMT 4 in the pinch-off state is individually created in each high-frequency amplifier circuit as described with reference to FIG. Instead, the drain voltage of another selected high-frequency amplifier circuit is used.
For this reason, the drain terminal of the HEMT 4 of the high-frequency amplifier circuit 1 in the non-selected state according to the present invention and the selection voltage generation circuit that makes the transistor 12 DC high impedance state are provided. Almost no current consumption can be eliminated.

図1(B)において選択信号がロウレベルとなると、選択電圧発生回路30のトランジスタ21のベース電位が電源の+5Vよりも低くなってトランジスタ21がオン状態になり、トランジスタ21のコレクタから+5Vの選択電圧が、高周波増幅回路群Aの各高周波増幅回路1へ供給される。   In FIG. 1B, when the selection signal becomes low level, the base potential of the transistor 21 of the selection voltage generation circuit 30 becomes lower than + 5V of the power supply, the transistor 21 is turned on, and the selection voltage of + 5V from the collector of the transistor 21 is turned on. Is supplied to each high frequency amplifier circuit 1 of the high frequency amplifier circuit group A.

図1(A)において、+5Vの選択電圧が選択電圧入力端子15に印加されると、抵抗14と抵抗7とインダクタ17を介してHEMT4のドレイン端子へ所定の電圧、例えば+2Vが供給される。これは、+5Vの選択電圧が抵抗14を介してトランジスタ12のエミッタに供給され、トランジスタ12のベース電圧が抵抗11と抵抗13との分圧比により+2Vよりやや低い電圧、例えばトランジスタ12のベースエミッタ間電圧である0.6Vだけ低い電圧、つまり、1.4Vとなるように予め抵抗11と抵抗13の値が決定されているからである。   In FIG. 1A, when a selection voltage of + 5V is applied to the selection voltage input terminal 15, a predetermined voltage, for example, + 2V is supplied to the drain terminal of the HEMT 4 via the resistor 14, the resistor 7 and the inductor 17. This is because a selection voltage of +5 V is supplied to the emitter of the transistor 12 via the resistor 14, and the base voltage of the transistor 12 is slightly lower than +2 V due to the voltage dividing ratio of the resistors 11 and 13, for example, between the base and emitter of the transistor 12. This is because the values of the resistor 11 and the resistor 13 are determined in advance so that the voltage is lower by 0.6V, that is, 1.4V.

また、HEMT4のゲート端子には、トランジスタ12のコレクタ、抵抗6、抵抗5、インダクタ16を介して所定のバイアス電圧が供給されており、HEMT4は入力端子2から入力された信号を増幅し、出力端子3から出力する。なお、トランジスタ12の定電流動作によるオートバイアス動作については図2(A)と同じであるため説明を省略する。   A predetermined bias voltage is supplied to the gate terminal of the HEMT 4 via the collector of the transistor 12, the resistor 6, the resistor 5, and the inductor 16, and the HEMT 4 amplifies the signal input from the input terminal 2 and outputs it. Output from terminal 3. Note that the auto bias operation by the constant current operation of the transistor 12 is the same as that in FIG.

一方、ロウレベルの選択信号はインバータ95で反転されてハイレベルとなり、選択電圧発生回路20へ入力される。選択電圧発生回路20では、選択信号がハイレベルであるため、トランジスタ21のベースが+5Vにプルアップされ、トランジスタ21がオフとなる。   On the other hand, the low level selection signal is inverted by the inverter 95 to become high level, and is input to the selection voltage generation circuit 20. In the selection voltage generation circuit 20, since the selection signal is at a high level, the base of the transistor 21 is pulled up to + 5V, and the transistor 21 is turned off.

従って、高周波増幅回路群Bの高周波増幅回路1では、トランジスタ12がオフとなり、負のピンチオフ電圧Vggが抵抗6、抵抗5、インダクタ16を介してHEMT4のゲートに供給される。一方、HEMT4のドレイン端子は直流的にハイイピーダンスであるが、出力端子3が動作中の高周波増幅回路群Aの高周波増幅回路1の出力端子3へ接続されているため、この高周波増幅回路1のドレイン端子に供給されている電圧、例えば+2Vが高周波増幅回路群Bの高周波増幅回路1のドレイン端子にも印加され、さらに、この電圧がインダクタ17、抵抗7、抵抗14を介して高周波増幅回路群Bの他の高周波増幅回路1に印加される。   Accordingly, in the high frequency amplifier circuit 1 of the high frequency amplifier circuit group B, the transistor 12 is turned off, and the negative pinch-off voltage Vgg is supplied to the gate of the HEMT 4 via the resistor 6, the resistor 5, and the inductor 16. On the other hand, the drain terminal of the HEMT 4 is DC high impedance, but the output terminal 3 is connected to the output terminal 3 of the high-frequency amplifier circuit 1 of the active high-frequency amplifier circuit group A. A voltage supplied to the drain terminal, for example +2 V, is also applied to the drain terminal of the high-frequency amplifier circuit 1 of the high-frequency amplifier circuit group B, and this voltage is further passed through the inductor 17, resistor 7 and resistor 14. B is applied to the other high-frequency amplifier circuit 1.

なお、高周波増幅回路群A、Bそれぞれの最終段のFETの出力端子と高周波増幅回路群A、Bの接続点Cとの距離は、選択信号の切り替えによって、例えば高周波増幅回路群Aがオフ状態で高周波増幅回路群Bがオン状態のとき、またはその逆のとき、接続点Cからオフ状態のいずれかの高周波増幅回路群を見た時、増幅すべき高周波信号に対する入力インピーダンスがオン状態の高周波増幅回路群の増幅特性に影響を与えない程度に大きくなるような所定の距離とする。   Note that the distance between the output terminal of the final stage FET of each of the high-frequency amplifier circuit groups A and B and the connection point C of the high-frequency amplifier circuit groups A and B is, for example, in the off state by switching the selection signal. When the high-frequency amplifier circuit group B is in the on state or vice versa, when the high-frequency amplifier circuit group in the off state is viewed from the connection point C, the input impedance for the high-frequency signal to be amplified is on. The predetermined distance is set so as to be large enough not to affect the amplification characteristics of the amplifier circuit group.

さて、選択信号に従って高周波増幅回路群Bの全ての高周波増幅回路1は停止状態にあり、また、トランジスタ12もオフしており、さらに、トランジスタ12のベース電位も1.4Vに固定してあるため、トランジスタ12のエミッタからベースへの電流も流れず、高周波増幅回路群Bにはほとんど電流が流れることがなく、図2(A)と比べて低消費電力とすることができる。また、動作中の高周波増幅回路群Aの動作に影響を与えることがなく、高周波増幅回路群Bの高周波増幅回路1のHEMT4をピンチオフ状態(VG=Vp,VD=+2V)とすることができ、図2(A)と同様なアイソレーション特性を維持できる。   According to the selection signal, all the high-frequency amplifier circuits 1 of the high-frequency amplifier circuit group B are in a stopped state, the transistor 12 is also turned off, and the base potential of the transistor 12 is also fixed at 1.4V. In addition, no current flows from the emitter to the base of the transistor 12, almost no current flows through the high-frequency amplifier circuit group B, and power consumption can be reduced as compared with FIG. Further, the HEMT 4 of the high-frequency amplifier circuit 1 of the high-frequency amplifier circuit group B can be brought into a pinch-off state (VG = Vp, VD = + 2V) without affecting the operation of the high-frequency amplifier circuit group A in operation. Isolation characteristics similar to those in FIG. 2A can be maintained.

また、複数設けた高周波回路群の出力はそれぞれ1カ所(接続点C)で直流的に接続されるため、オートバイアス回路に選択電圧を印加するための配線は1本で済むことから、実装基板のパターン設計が容易となり、設計の自由度が増すと共に実装基板の小型化が可能となる。   In addition, since the outputs of the plurality of high-frequency circuit groups are connected in a direct current at one place (connection point C), only one wiring for applying the selection voltage to the auto bias circuit is required. This makes it easy to design the pattern, increasing the degree of freedom in design, and reducing the size of the mounting board.

また、図1(B)に示すように、選択電圧発生回路から出力される選択電圧は、1つの増幅回路群内の高周波増幅回路1に並列に供給するようにしているため、選択の機能に必要なトランジスタ、例えば図2(A)ではトランジスタ92、図1(A)ならばトランジスタ21の数を低減することができる。   In addition, as shown in FIG. 1B, the selection voltage output from the selection voltage generation circuit is supplied in parallel to the high-frequency amplification circuit 1 in one amplification circuit group. The number of necessary transistors, for example, the transistor 92 in FIG. 2A and the number of transistors 21 in FIG. 1A can be reduced.

具体的には、図2(B)ではトランジスタ92が4つの高周波増幅回路80で各1個で合計4個必要であるが、図1(B)ならばトランジスタ21の数を2個とすることができる。さらに、もっと増幅段数を増やす場合に、図2(B)では段数に比例してトランジスタが増加するが、図1(B)ならば増幅段数が何段になっても、トランジスタの数は増えないため、さらにコストダウンを図ることができる。   Specifically, in FIG. 2B, four high-frequency amplifier circuits 80 each need four transistors 92, but a total of four transistors 92 are required, but in FIG. 1B, the number of transistors 21 is two. Can do. Further, when the number of amplification stages is further increased, the number of transistors increases in proportion to the number of stages in FIG. 2B, but in FIG. 1B, the number of transistors does not increase regardless of the number of amplification stages. Therefore, the cost can be further reduced.

また、高周波増幅回路が複数の段数であるとき、図1(A)の回路では、配線を短くするため、FET83に近接してスイッチ素子92を配置しなければならないが、本願は選択電圧発生回路20や30を高周波増幅器を構成するパターン基板(図示せず)の任意の箇所に設け、選択電圧用の配線パターンのみを各高周波増幅回路1に配線すればよいため、回路のパターン設計が容易となる。   Further, when the high-frequency amplifier circuit has a plurality of stages, in the circuit of FIG. 1A, the switch element 92 must be disposed close to the FET 83 in order to shorten the wiring. 20 and 30 need only be provided at arbitrary locations on a pattern substrate (not shown) constituting the high-frequency amplifier, and only the wiring pattern for the selection voltage needs to be wired to each high-frequency amplifier circuit 1. Become.

なお、本実施例では高周波回路群が2系統のために、選択信号をインバータで反転させて用いているが、高周波回路群が3系統以上の場合には、論理回路、例えばデコーダ回路などを適宜用いて、選択電圧発生回路を選択してもよい。
また、高周波回路群は2段に限るものではなく、1段でも良いし、3段以上であってもよい。
In this embodiment, since there are two high-frequency circuit groups, the selection signal is inverted by an inverter. However, when there are three or more high-frequency circuit groups, a logic circuit such as a decoder circuit is appropriately used. It may be used to select a selection voltage generation circuit.
Further, the high-frequency circuit group is not limited to two stages, and may be one stage or three or more stages.

本発明による高周波増幅器の実施例を示す、(A)は高周波増幅回路の回路図、(B)は高周波増幅器のブロック図である。1 shows an embodiment of a high-frequency amplifier according to the present invention, (A) is a circuit diagram of a high-frequency amplifier circuit, and (B) is a block diagram of the high-frequency amplifier. 従来の高周波増幅器を示す、(A)は高周波増幅回路の回路図、(B)は高周波増幅器のブロック図である。A conventional high-frequency amplifier is shown, (A) is a circuit diagram of a high-frequency amplifier circuit, and (B) is a block diagram of the high-frequency amplifier.

符号の説明Explanation of symbols

1 高周波増幅回路
2 入力端子
3 出力端子
4 HEMT(増幅素子)
5 抵抗
6 抵抗
7 抵抗
8 コンデンサ
9 コンデンサ
10 抵抗
11 抵抗
12 トランジスタ
13 抵抗
14 抵抗
15 選択電圧入力端子
16 インダクタ
17 インダクタ
18 コンデンサ
19 コンデンサ
20 選択電圧発生回路
21 トランジスタ
22 抵抗
23 抵抗
30 選択電圧発生回路
40、41 コンデンサ
95 インバータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency amplifier circuit 2 Input terminal 3 Output terminal 4 HEMT (amplifier element)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 5 Resistance 6 Resistance 7 Resistance 8 Capacitor 9 Capacitor 10 Resistance 11 Resistance 12 Transistor 13 Resistance 14 Resistance 15 Selection voltage input terminal 16 Inductor 17 Inductor 18 Capacitor 19 Capacitor 20 Selection voltage generation circuit 21 Transistor 22 Resistance 23 Resistance 30 Selection voltage generation circuit 40 , 41 Capacitor 95 Inverter

Claims (2)

高周波信号を増幅する増幅素子の動作状態をバイアス用増幅素子を用いて安定化させるオートバイアス回路を備えた高周波増幅回路を、増幅すべき複数系統の入力信号に対応してそれぞれ設けた高周波増幅回路群として構成し、同高周波増幅回路群のそれぞれの出力が一カ所で接続されると共に、前記高周波増幅回路群を外部からの選択信号により択一的に選択して切り替える高周波増幅器において、
それぞれの出力を一カ所で接続した前記高周波増幅回路群の出力端同士を高周波的かつ直流的に結合する構成とし、
前記高周波増幅回路群を選択して動作させる場合には、選択される前記高周波増幅回路内の前記オートバイアス回路と前記増幅素子の出力端とに前記選択信号と対応する電源電圧である選択電圧を印加し、非選択時には前記選択電圧を印加しない回路としてなることを特徴とする高周波増幅器。
A high-frequency amplifier circuit provided with a high-frequency amplifier circuit equipped with an auto-bias circuit that stabilizes the operating state of the amplifier element that amplifies a high-frequency signal using a bias amplifier element, corresponding to the input signals of a plurality of systems to be amplified. In a high-frequency amplifier configured as a group, each output of the same high-frequency amplifier circuit group is connected at one place, and the high-frequency amplifier circuit group is selectively switched by a selection signal from the outside,
The output ends of the high-frequency amplifier circuit group in which the respective outputs are connected at one place are coupled to each other in a high-frequency and direct-current manner,
When selecting and operating the high-frequency amplifier circuit group, a selection voltage that is a power supply voltage corresponding to the selection signal is applied to the auto-bias circuit and the output terminal of the amplification element in the selected high-frequency amplifier circuit. A high-frequency amplifier, which is a circuit that is applied and does not apply the selection voltage when not selected.
前記選択電圧を前記高周波増幅回路群内の前記高周波増幅回路に並列に供給してなることを特徴とする請求項1記載の高周波増幅器。   The high-frequency amplifier according to claim 1, wherein the selection voltage is supplied in parallel to the high-frequency amplifier circuits in the high-frequency amplifier circuit group.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2008131645A (en) * 2006-11-21 2008-06-05 Korea Advanced Inst Of Science & Technology Power amplifier using power combiner

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