脉冲功率放大装置制造方法及图纸

本发明专利技术是脉冲放大装置，在级联连接在初级部的前级和后级中使用了性质不同的半导体元件的放大器，从而可补偿由热时间常数引起的放大增益的时间变化，由此具有良好的线性。脉冲功率放大装置具有：初级部前级的第一放大器，具有预定的热时间常数；初级部后级的第二放大器，具有与所述第一放大器不同的热时间常数；和最终级放大器，级联连接在该第二放大器之后的最终级。还具有：激励放大器；电源切换电路；第一、第二微分电路，分别具有与第一放大器、第二放大器的热时间常数对应的时间常数；负偏置电源；第一、第二加法电路，在该负偏置电源的输出电压上分别加上第一、第二微分电路的输出，供给到第一、第二放大器的输入侧的负偏置端子。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术中，本专利技术的实施方式涉及在脉冲雷达的发送系统等中使用的脉冲功率放大装置。
技术介绍
脉冲功率放大器中，已知作为功率放大元件使用例如场效应晶体管(下面称作 FET)，来多级级联连接这些晶体管的情形。图I表示该结构的脉冲功率放大器的例子。在输入端子51和输出端子52之间级联连接例如由FET构成的初级放大器53a、第二级放大器53b、…、最终级放大器53c。切换电路55通过将正偏置电源59施加给脉冲输入端子54的调制脉冲来切换，并作为正的动作电源电压供给放大器53a，53b，53c。输入到脉冲输入端子54的调制脉冲还供给微分电路56。微分电路56以预定的时间常数对调制脉冲的前沿进行微分并送到加法电路57。加法电路57将从微分电路56供给的微分信号加到从负偏置电源58供给的负偏置电压中，作为输入侧的负偏置电压供给最终级放大器53c以外的各放大器。向最终级放大器53c输入侧的负偏置电压端子原样供给负偏置电源58的电压。该脉冲功率放大器中，若输入从输入端子51输入的作为发送脉冲的原始信号的高频信号，则在与从脉冲输入端子54输入的脉冲宽度相应的时间内，放大器53a, 53b进行脉冲放大动作，而使各放大器的沟道温度升高，放大增益随预定的热时间常数降低。将以该热时间常数微分后的信号从微分电路56输入到加法电路57，加到负偏置电压上而供给最终级以外的放大器53a，53b。由此，来补偿各放大器的I个脉冲内的放大增益的时间变化。在如上述这种脉冲放大装置中，在通过脉冲波供给放大器的电源的情况下，若各放大器作为放大元件使用相同种类的半导体元件，则由于热时间常数大致相同，所以可以使用时间常数相同的微分电路来补偿放大增益的时间变化。但是，为了同时实现高输出和高效率，作为各放大器的放大元件，在初级的前级使用GaAs并在后级使用GaN、或者在前级使用SiGe在后级使用GaAs的脉冲放大装置引人关注。在这样的作为放大元件使用了 GaAs、GaN、SiGe的放大器中，放大增益降低的热时间常数不同，而不能通过相同微分电路进行补偿。如上所述，在级联连接在初级部的前级和后级使用了不同的半导体元件的放大器而构成的脉冲放大装置中，这些放大器的热时间常数不同，不能补偿如图I所示这种放大增益的时间变化，脉冲内的相位变动恶化，不能得到具有良好线性的放大特性的脉冲放大>J-U装直。
技术实现思路
本专利技术提供一种在级联连接在初级部的前级和后级中使用了性质不同的半导体元件的放大器而构成的脉冲放大装置中，可补偿由热时间常数引起的放大增益的时间变化，由此具有良好的线性的脉冲放大装置。附图说明图I是表示现有技术的脉冲功率放大器的结构例的图；图2是表示第一实施方式的结构例的图；图3是表不第一实施方式中的微分电路和加法电路的一例的图； 图4是用于说明第一实施方式的动作的波形图；图5是表示第二实施方式的结构例的图。具体实施例方式根据本专利技术的一实施方式，提供一种脉冲功率放大装置，其特征在于，包括初级部前级的第一放大器，输入高频信号，且关于放大增益具有预定的热时间常数；初级部后级的第二放大器，与该第一放大器级联连接，且具有与所述第一放大器不同的热时间常数；最终级放大器，级联连接在该第二放大器之后的最终级；激励放大器，级联连接在该最终级放大器的前级，且驱动该最终级放大器；电源切换电路，输入用于调制所述高频信号的脉冲信号，且对正偏置电源的输出电压进行切换，将该切换后的输出电压供给所述第一放大器、所述第二放大器、所述激励放大器和所述最终级放大器的输入侧的正偏置电源端子；第一微分电路，输入所述脉冲信号，且具有与所述第一放大器的热时间常数对应的时间常数；第二微分电路，输入所述脉冲信号，且具有与所述第二放大器的热时间常数对应的时间常数；负偏置电源，输出用于供给到所述激励电路和所述最终级放大器的输入侧的负偏置端子的负偏置电压；第一加法电路，将所述第一微分电路的输出加到该负偏置电源输出的负偏置电压上，供给到所述第一放大器的输入侧的负偏置端子；以及第二加法电路，将所述第二微分电路的输出加到所述负偏置电源输出的负偏置电压上，供给到所述第二放大器的输入侧的负偏置端子。下面，使用附图来说明实施方式。〈第一实施方式〉图2表示第一实施方式的结构。该实施方式的脉冲放大装置中，作为放大元件，初级部前级的分布式放大器使用GaAs (砷化镓)的FET，后级的分布式放大器使用GaN (氮化镓)的FET。在脉冲放大装置10的高频输入端子11和高频输出端子12之间级联连接多个放大器。即，具有其输入端子与高频输入端子11相连的初级部前级的分布式放大器13a、输入端子与该放大器的输出端子相连的后级的分布式放大器13b、级联连接的激励放大器13e、以及输入端子与该放大器13e的输出端子相连，且输出端子与高频输出端子12相连的最终级的放大器12f。分布式放大器13a使用GaAs作为放大兀件,分布式放大器13b使用GaN作为放大元件。最终级放大器13f使用GaN作为放大元件,其前的激励放大器13e使用GaAs作为放大元件。激励放大器13e是驱动最终级放大器13f的放大器。有时在分布式放大器13b和激励放大器13e之间还连接了 I个或2个以上的使用了 GaAs作为放大元件的放大器。这些放大器例如由FET构成，将栅电极作为输入端子，将漏电极作为输出端子，将源电极作为共用端子来级联连接。这些放大器具有输入侧的正偏置端子和负偏置端子。例如电源切换电路15的栅(G)和微分电路16a, 16b与供给脉冲信号的脉冲输入端子14相连。这些微分电路16a，16b的输出端子与加法电路17a，17b的输入端子相连，将加法电路17a, 17b的输出输入到分布式放大器13a, 13b各自的负偏置端子。 正端子被接地的负偏置电源18与加法电路17a，17b的输入端子和激励放大器13e、最终级放大器13f的输入侧的负偏置端子相连。负端子被接地的正偏置电源19与电源切换电路15的漏端子D相连，其源端子S与分布型放大器13a，13b和激励放大器13e、最终级放大器13f各自的输入侧的正偏置端子相连。微分电路16a被调整为具有与使用GaAs作为放大元件的初级部前级的分布式放大器13a的放大增益降低的热时间常数相对应的时间常数。微分电路16b被调整为具有与使用GaN作为放大元件的初级部后级的分布式放大器13a的热时间常数相对应的时间常数。可以使分布式放大器13a的相位超前，来补偿由激励放大器13e引起的相位滞后。另夕卜，可以使分布式放大器13b的相位超前，来补偿由最终级放大器13f引起的相位滞后。由于放大元件的特性，产生作为放大器的增益降低。该增益降低被看作是由放大元件产生的作为放大器的热时间常数而引起。图3表示合并了微分电路16a和加法电路17a后的微分加法电路的电路例。该微分加法电路21包括连接在输入端子22和输出端子23之间的电容器24、以及与输入端子22相连且另一端接地的可变电阻器25。这样，实际上，微分电路和加法电路可以为一体。该结构对于合并了微分电路16b和加法电路17b后的微分加法电路25 (未图不)也同样。其中，使用GaAs作为放大元件的分布式放大器13a中的放大增益降低的热时间常数是50 200us左右，调整可变电阻器24的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种脉冲功率放大装置，其特征在于，包括：初级部前级的第一放大器，输入高频信号，且关于放大增益具有预定的热时间常数；初级部后级的第二放大器，与该第一放大器级联连接，且具有与所述第一放大器不同的热时间常数；最终级放大器，级联连接在该第二放大器之后的最终级；激励放大器，级联连接在该最终级放大器的前级，且驱动该最终级放大器；电源切换电路，输入用于调制所述高频信号的脉冲信号，且对正偏置电源的输出电压进行切换，将该切换后的输出电压供给所述第一放大器、所述第二放大器、所述激励放大器和所述最终级放大器的输入侧的正偏置电源端子；第一微分电路，输入所述脉冲信号，且具有与所述第一放大器的热时间常数对应的时间常数；第二微分电路，输入所述脉冲信号，且具有与所述第二放大器的热时间常数对应的时间常数；负偏置电源，输出用于供给到所述激励电路和所述最终级放大器的输入侧的负偏置端子的负偏置电压；第一加法电路，将所述第一微分电路的输出加到该负偏置电源输出的负偏置电压上，供给到所述第一放大器的输入侧的负偏置端子；以及第二加法电路，将所述第二微分电路的输出加到所述负偏置电源输出的负偏置电压上，供给到所述第二放大器的输入侧的负偏置端子。...

【技术特征摘要】
2011.04.25 JP 096855/20111.一种脉冲功率放大装置，其特征在于，包括 初级部前级的第一放大器，输入高频信号，且关于放大增益具有预定的热时间常数； 初级部后级的第二放大器，与该第一放大器级联连接，且具有与所述第一放大器不同的热时间常数； 最终级放大器，级联连接在该第 二放大器之后的最终级； 激励放大器，级联连接在该最终级放大器的前级，且驱动该最终级放大器； 电源切换电路，输入用于调制所述高频信号的脉冲信号，且对正偏置电源的输出电压进行切换，将该切换后的输出电压供给所述第一放大器、所述第二放大器、所述激励放大器和所述最终级放大器的输入侧的正偏置电源端子； 第一微分电路，输入所述脉冲信号，且具有与所述第一放大器的热时间常数对应的时间常数； 第二微分电路，输入所述脉冲信号，且具有与所述第二放大器的热时间常数对应的时间常数； 负偏置电源，输出用于供给到所述激励电路和所述最终级放大器的输入侧的负偏置端子的负偏置电压； 第一加法电路，将所述第一微分电路的输出加到该负偏置电源输出的负偏置电压上，供给到所述第一放大器的输入侧的负偏置端子；以及 第二加法电路，将所述第二微分电路的输出加到所述负偏置电源输出的负偏置电压上，供给到所述第二放大器的输入侧的负偏置端子。2.根据权利要求I所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 所述初级部前级的第一放大器和所述激励放大器中的放大元件使用相同种类的第一放大元件，所述初级部后级的第二放大器和所述最终级放大器中的放大元件使用与所述第一放大元件不同的、相同种类的第二放大元件。3.根据权利要求2所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 所述初级部前级的第一放大器和所述初级部后级的第二放大器是分布式放大器。4.根据权利要求2所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 在所述初级部后级的第二放大器和所述激励放大器之间级联连接有使用与所述第一放大元件相同种类的放大元件的放大器。5.根据权利要求3所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 在所述初级部后级的第二放大器和所述激励放大器之间级联连接有使用与所述第一放大元件相同种类的放大元件的放大器。6.根据权利要求2所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 所述初级部前级的第一放大器使用GaAs作为放大元件，所述初级部后级的第二放大器使用GaN作为放大元件。7.根据权利要求3所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 所述前级的第一放大器使用GaAs作为放大元件，所述后级的第二放大器使用GaN作为放大元件。8.根据权利要求4所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 所述前级的第一放大器使用GaAs作为放大元件，所述后级的第二放大器使用GaN作为放大元件。9.根据权利要求5所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 所述前级的第一放大器使用GaAs作为放大元件，所述后级的第二放大器使用GaN作为放大元件。10.根据权利要求2所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 在所述后级的第二放大器和所述激励放大器之间级联连接有使用与所述第一放大元件相同种类的放大元件的放大器。11.根据权利要求2所述的脉冲功率放大装置，其特征在于， 所述前级的第一放大器使用SiGe作为放大元件，所述后级的第...

【专利技术属性】
技术研发人员：小岛治夫，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：