JP2000223963A - 高周波増幅器 - Google Patents
高周波増幅器Info
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- 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
- H03F1/22—Modifications of amplifiers to reduce detrimental influences of internal impedances of amplifying elements by use of cascode coupling, i.e. earthed cathode or emitter stage followed by earthed grid or base stage respectively
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Abstract
(57)【要約】
【課題】消費電力の増大を伴うことなく高利得を実現で
きる高周波増幅器を提供する。 【解決手段】信号入力端子１１に入力される高周波信号
を増幅して出力する第１のトランジスタＱ１１と、複数
のリアクタンス素子により構成され、トランジスタＱ１
１の出力信号を入力とする段間整合回路１３と、この段
間整合回路１３を介して入力される高周波信号を増幅し
て信号出力端子１５に出力する第２のトランジスタＱ１
２からなる。段間整合回路１３は、トランジスタＱ１１
の出力インピーダンスとトランジスタＱ１２の入力イン
ピーダンスとのインピーダンス整合を行うと共に、トラ
ンジスタＱ１２に流れるバイアス電流と同一のバイアス
電流をトランジスタＱ１１に共通に供給する。
きる高周波増幅器を提供する。 【解決手段】信号入力端子１１に入力される高周波信号
を増幅して出力する第１のトランジスタＱ１１と、複数
のリアクタンス素子により構成され、トランジスタＱ１
１の出力信号を入力とする段間整合回路１３と、この段
間整合回路１３を介して入力される高周波信号を増幅し
て信号出力端子１５に出力する第２のトランジスタＱ１
２からなる。段間整合回路１３は、トランジスタＱ１１
の出力インピーダンスとトランジスタＱ１２の入力イン
ピーダンスとのインピーダンス整合を行うと共に、トラ
ンジスタＱ１２に流れるバイアス電流と同一のバイアス
電流をトランジスタＱ１１に共通に供給する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無線通信に用いら
れる高周波増幅器に係り、特に高利得かつ低消費電力が
要求される携帯機器の無線回路に適した高周波増幅器に
関する。
れる高周波増幅器に係り、特に高利得かつ低消費電力が
要求される携帯機器の無線回路に適した高周波増幅器に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の高周波増幅器として、Hershel Ai
nspan氏らによる文献“A 6.25GHz LowDC Power Low-Noi
se Amplifier in SiGe”,Proceedings of IEEE 1997,Cu
stomIntegrated Circuits Conference pp.9.2.1-9.2.4
が知られている。
nspan氏らによる文献“A 6.25GHz LowDC Power Low-Noi
se Amplifier in SiGe”,Proceedings of IEEE 1997,Cu
stomIntegrated Circuits Conference pp.9.2.1-9.2.4
が知られている。
【０００３】図６は、この文献に記載された高周波増幅
器の主要部の概略を示す図である。入力端子ＩＮに入力
される高周波信号は、トランジスタＱ１により構成され
るエミッタ接地増幅回路によって増幅される。このトラ
ンジスタＱ１のコレクタにミラー容量の影響を回避する
ためのトランジスタＱ２が接続され、これにより高周波
での利得低下を防いでいる。トランジスタＱ１，Ｑ２の
このような接続は、カスコード接続と呼ばれている。ト
ランジスタＱ２のコレクタ電流は、インダクタＬとキャ
パシタＣからなる負荷回路により電圧信号に変換された
後、出力バッファとして機能するトランジスタＱ３から
なるエミッタフォロワ回路を介して出力端子に取り出さ
れる。
器の主要部の概略を示す図である。入力端子ＩＮに入力
される高周波信号は、トランジスタＱ１により構成され
るエミッタ接地増幅回路によって増幅される。このトラ
ンジスタＱ１のコレクタにミラー容量の影響を回避する
ためのトランジスタＱ２が接続され、これにより高周波
での利得低下を防いでいる。トランジスタＱ１，Ｑ２の
このような接続は、カスコード接続と呼ばれている。ト
ランジスタＱ２のコレクタ電流は、インダクタＬとキャ
パシタＣからなる負荷回路により電圧信号に変換された
後、出力バッファとして機能するトランジスタＱ３から
なるエミッタフォロワ回路を介して出力端子に取り出さ
れる。
【０００４】このようなカスコード接続を用いた高周波
増幅器では、電力増幅素子として機能している素子は、
事実上トランジスタＱ１のみである。すなわち、図６に
おいてトランジスタＱ１，Ｑ２には同じバイアス電流が
共通に流れており、Ｑ２はＱ１のコレクタ電流を直接エ
ミッタに入力している。バイポーラトランジスタにおい
て、コレクタ出力はインピーダンスが高く、エミッタ入
力はインピーダンスが低いため、トランジスタＱ１のコ
レクタからの出力電流は効率よくトランジスタＱ２に受
け渡される。
増幅器では、電力増幅素子として機能している素子は、
事実上トランジスタＱ１のみである。すなわち、図６に
おいてトランジスタＱ１，Ｑ２には同じバイアス電流が
共通に流れており、Ｑ２はＱ１のコレクタ電流を直接エ
ミッタに入力している。バイポーラトランジスタにおい
て、コレクタ出力はインピーダンスが高く、エミッタ入
力はインピーダンスが低いため、トランジスタＱ１のコ
レクタからの出力電流は効率よくトランジスタＱ２に受
け渡される。
【０００５】しかし、トランジスタＱ１のコレクタから
トランジスタＱ２への電力の受け渡しとして考えると、
トランジスタＱ１とトランジスタＱ２はミスマッチング
の状況にある。このため、電力増幅率はトランジスタＱ
１単体の場合と比べて、ミラー容量の低減効果による増
加分だけしか見込めない。
トランジスタＱ２への電力の受け渡しとして考えると、
トランジスタＱ１とトランジスタＱ２はミスマッチング
の状況にある。このため、電力増幅率はトランジスタＱ
１単体の場合と比べて、ミラー容量の低減効果による増
加分だけしか見込めない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、従来
の高周波増幅器では電力増幅素子として機能するトラン
ジスタは１段であるため、電力利得はあまり高くない。
より高い利得を得ようとすると、同様の回路を複数段縦
列に接続する必要があり、消費電力が増大するという問
題があった。
の高周波増幅器では電力増幅素子として機能するトラン
ジスタは１段であるため、電力利得はあまり高くない。
より高い利得を得ようとすると、同様の回路を複数段縦
列に接続する必要があり、消費電力が増大するという問
題があった。
【０００７】本発明は、このような問題点を解消するた
めになされたものであり、消費電力の増大を伴うことな
く高利得を実現できる高周波増幅器を提供することを目
的とする。
めになされたものであり、消費電力の増大を伴うことな
く高利得を実現できる高周波増幅器を提供することを目
的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る高周波増幅器は、信号入力端子より入
力される高周波信号を増幅して出力する第１のトランジ
スタと、複数のリアクタンス素子により構成され、第１
のトランジスタの出力信号を入力とする段間整合回路
と、この段間整合回路を介して入力される高周波信号を
増幅して信号出力端子に出力する第２のトランジスタと
からなる。段間整合回路は、第１のトランジスタの出力
インピーダンスと第２のトランジスタの入力インピーダ
ンスとのインピーダンス整合を行うと共に、第２のトラ
ンジスタに流れるバイアス電流と同一のバイアス電流を
第１のトランジスタに供給するように構成される。
め、本発明に係る高周波増幅器は、信号入力端子より入
力される高周波信号を増幅して出力する第１のトランジ
スタと、複数のリアクタンス素子により構成され、第１
のトランジスタの出力信号を入力とする段間整合回路
と、この段間整合回路を介して入力される高周波信号を
増幅して信号出力端子に出力する第２のトランジスタと
からなる。段間整合回路は、第１のトランジスタの出力
インピーダンスと第２のトランジスタの入力インピーダ
ンスとのインピーダンス整合を行うと共に、第２のトラ
ンジスタに流れるバイアス電流と同一のバイアス電流を
第１のトランジスタに供給するように構成される。
【０００９】また、第２のトランジスタの出力側に、第
２のトランジスタの出力インピーダンスと負荷回路との
インピーダンス整合を行う出力整合回路をさら設けるこ
とが望ましい。
２のトランジスタの出力インピーダンスと負荷回路との
インピーダンス整合を行う出力整合回路をさら設けるこ
とが望ましい。
【００１０】このように構成される本発明の高周波増幅
器では、第１のトランジスタの出力出力が段間整合回路
により低インピーダンスに変換され、より電流振幅が大
きく電圧振幅が小さな信号となって第２のトランジスタ
に入力されるため、第１のトランジスタから第２のトラ
ンジスタへの電力の受け渡しが効率よく行われる。従っ
て、第２のトランジスタの出力側のインピーダンス整合
が適切にとられていれば、第１のトランジスタのみでな
く第２のトランジスタも電力増幅素子として有効に機能
することになり、高い利得が得られる。
器では、第１のトランジスタの出力出力が段間整合回路
により低インピーダンスに変換され、より電流振幅が大
きく電圧振幅が小さな信号となって第２のトランジスタ
に入力されるため、第１のトランジスタから第２のトラ
ンジスタへの電力の受け渡しが効率よく行われる。従っ
て、第２のトランジスタの出力側のインピーダンス整合
が適切にとられていれば、第１のトランジスタのみでな
く第２のトランジスタも電力増幅素子として有効に機能
することになり、高い利得が得られる。
【００１１】また、第１のトランジスタと第２のトラン
ジスタが段間整合回路を介して結合されていることによ
り、第１のトランジスタには第２のトランジスタを流れ
る直流バイアス電流と同じ直流バイアス電流が段間整合
回路を介して共通に流れるため、消費電力は第１のトラ
ンジスタのみが電力増幅素子として機能する従来の高周
波増幅器と同等に抑えられる。
ジスタが段間整合回路を介して結合されていることによ
り、第１のトランジスタには第２のトランジスタを流れ
る直流バイアス電流と同じ直流バイアス電流が段間整合
回路を介して共通に流れるため、消費電力は第１のトラ
ンジスタのみが電力増幅素子として機能する従来の高周
波増幅器と同等に抑えられる。
【００１２】本発明において、第１のトランジスタおよ
び第２のトランジスタは、好ましくはゲート接地増幅回
路またはベース接地増幅回路として構成される。第１の
トランジスタについては、ソース接地増幅回路またはエ
ミッタ接地増幅回路としてし構成してもよいが、ゲート
接地増幅回路またはベース接地増幅回路とすると、第１
のトランジスタの電極間容量による第１、第２のトラン
ジスタ間の結合がより確実に防止される。
び第２のトランジスタは、好ましくはゲート接地増幅回
路またはベース接地増幅回路として構成される。第１の
トランジスタについては、ソース接地増幅回路またはエ
ミッタ接地増幅回路としてし構成してもよいが、ゲート
接地増幅回路またはベース接地増幅回路とすると、第１
のトランジスタの電極間容量による第１、第２のトラン
ジスタ間の結合がより確実に防止される。
【００１３】また、本発明はさらに多数のトランジスタ
を段間整合回路を介して縦続接続した構成とすることも
可能である。すなわち、ゲート接地増幅回路またはベー
ス接地増幅回路を構成する複数のトランジスタを複数の
リアクタンス素子からなる段間整合回路を介して縦続接
続し、段間整合回路により前段のトランジスタのドレイ
ンまたはコレクタの出力インピーダンスと後段のトラン
ジスタのソースまたはエミッタの入力インピーダンスと
のインピーダンス整合を行うと共に、後段のトランジス
タに流れるバイアス電流と共通のバイアス電流を前段の
トランジスタに供給するようにしてもよい。
を段間整合回路を介して縦続接続した構成とすることも
可能である。すなわち、ゲート接地増幅回路またはベー
ス接地増幅回路を構成する複数のトランジスタを複数の
リアクタンス素子からなる段間整合回路を介して縦続接
続し、段間整合回路により前段のトランジスタのドレイ
ンまたはコレクタの出力インピーダンスと後段のトラン
ジスタのソースまたはエミッタの入力インピーダンスと
のインピーダンス整合を行うと共に、後段のトランジス
タに流れるバイアス電流と共通のバイアス電流を前段の
トランジスタに供給するようにしてもよい。
【００１４】このような構成とすることにより、消費電
力を増大させることなく、より高い利得を実現すること
ができる。
力を増大させることなく、より高い利得を実現すること
ができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る高周波増幅器の回路図である。本実施形態では、ト
ランジスタとしてバイポーラトランジスタを用いた場合
について説明するが、ＭＯＳＦＥＴを用いて構成するこ
ともできる。
実施形態を説明する。 （第１の実施形態）図１は、本発明の第１の実施形態に
係る高周波増幅器の回路図である。本実施形態では、ト
ランジスタとしてバイポーラトランジスタを用いた場合
について説明するが、ＭＯＳＦＥＴを用いて構成するこ
ともできる。
【００１６】図１において、高周波信号ＲＦinが入力さ
れる信号入力端子１１は、キャパシタＣ１，Ｃ２とイン
ダクタＬ１により構成される入力整合回路１２の入力端
に接続され、この入力整合回路１２の出力端は第１のト
ランジスタＱ１１のベースに接続される。トランジスタ
Ｑ１１のベースには、入力整合回路１２内のインダクタ
Ｌ１を介して直流バイアス電圧Ｖbias1が印加されてい
る。トランジスタＱ１１のエミッタは、線形範囲を拡大
するためのディジェネレーション用インダクタＬ２を介
して接地されている。トランジスタＱ１１は、エミッタ
接地増幅回路を構成している。
れる信号入力端子１１は、キャパシタＣ１，Ｃ２とイン
ダクタＬ１により構成される入力整合回路１２の入力端
に接続され、この入力整合回路１２の出力端は第１のト
ランジスタＱ１１のベースに接続される。トランジスタ
Ｑ１１のベースには、入力整合回路１２内のインダクタ
Ｌ１を介して直流バイアス電圧Ｖbias1が印加されてい
る。トランジスタＱ１１のエミッタは、線形範囲を拡大
するためのディジェネレーション用インダクタＬ２を介
して接地されている。トランジスタＱ１１は、エミッタ
接地増幅回路を構成している。
【００１７】トランジスタＱ１１のコレクタは、インダ
クタＬ３とキャパシタＣ３，Ｃ４より構成される段間整
合回路１３の入力端に接続され、この段間整合回路１３
の出力端は第２のトランジスタＱ１２のエミッタに接続
される。このトランジスタＱ１２のベースには、直流バ
イアス電圧Ｖbias2が印加されている。トランジスタＱ
１２は、ベース接地増幅回路を構成している。
クタＬ３とキャパシタＣ３，Ｃ４より構成される段間整
合回路１３の入力端に接続され、この段間整合回路１３
の出力端は第２のトランジスタＱ１２のエミッタに接続
される。このトランジスタＱ１２のベースには、直流バ
イアス電圧Ｖbias2が印加されている。トランジスタＱ
１２は、ベース接地増幅回路を構成している。
【００１８】トランジスタＱ１２のコレクタは、インダ
クタＬ4とキャパシタＣ５により構成される出力整合回
路１４の入力端に接続される。この出力整合回路１４の
出力端は信号出力端子１５に接続され、この信号出力端
子１５から増幅された高周波信号ＲＦoutが出力され
る。信号出力端子１５には、例えば特性インピーダンス
５０Ωの伝送線路が接続される。
クタＬ4とキャパシタＣ５により構成される出力整合回
路１４の入力端に接続される。この出力整合回路１４の
出力端は信号出力端子１５に接続され、この信号出力端
子１５から増幅された高周波信号ＲＦoutが出力され
る。信号出力端子１５には、例えば特性インピーダンス
５０Ωの伝送線路が接続される。
【００１９】次に、この高周波増幅器の動作を説明す
る。信号入力端子１に入力される高周波信号ＲＦinは、
入力整合回路１２を介してトランジスタＱ１１のベース
に供給され、トランジスタＱ１１により増幅されてコレ
クタから出力される。トランジスタＱ１１はエミッタ接
地増幅回路を構成しており、出力であるコレクタの出力
インピーダンスは高い。
る。信号入力端子１に入力される高周波信号ＲＦinは、
入力整合回路１２を介してトランジスタＱ１１のベース
に供給され、トランジスタＱ１１により増幅されてコレ
クタから出力される。トランジスタＱ１１はエミッタ接
地増幅回路を構成しており、出力であるコレクタの出力
インピーダンスは高い。
【００２０】トランジスタＱ１１のコレクタ出力は、段
間整合回路１３により低インピーダンスに変換され、電
流振幅が大きく電圧振幅が小さな信号となってトランジ
スタＱ１２のエミッタに入力される。すなわち、段間整
合回路１３は入力された信号の電力をほぼ一定に保って
インピーダンス、つまり電流と電圧の比率を変換する。
従って、トランジスタＱ１１のコレクタとトランジスタ
Ｑ１２のエミッタを直結した従来の高周波増幅器と異な
り、トランジスタＱ１１のコレクタの出力電流より大き
な信号電流が段間整合回路１３からトランジスタＱ１２
のエミッタに流れ込む。
間整合回路１３により低インピーダンスに変換され、電
流振幅が大きく電圧振幅が小さな信号となってトランジ
スタＱ１２のエミッタに入力される。すなわち、段間整
合回路１３は入力された信号の電力をほぼ一定に保って
インピーダンス、つまり電流と電圧の比率を変換する。
従って、トランジスタＱ１１のコレクタとトランジスタ
Ｑ１２のエミッタを直結した従来の高周波増幅器と異な
り、トランジスタＱ１１のコレクタの出力電流より大き
な信号電流が段間整合回路１３からトランジスタＱ１２
のエミッタに流れ込む。
【００２１】この場合、トランジスタＱ１２のコレクタ
にはエミッタに入力された電流とほぼ同振幅の電流が現
れるが、コレクタのインピーダンスは高く、信号出力端
子ＲＦoutに接続される伝送線路の特性インピーダンス
より高くなっている。そこで、出力整合回路１４によっ
てトランジスタＱ１２のコレクタ出力の出力インピーダ
ンスを下げ、伝送線路とのインピーダンス整合をとる
と、トランジスタＱ１２も電力増幅素子として有効に機
能する。
にはエミッタに入力された電流とほぼ同振幅の電流が現
れるが、コレクタのインピーダンスは高く、信号出力端
子ＲＦoutに接続される伝送線路の特性インピーダンス
より高くなっている。そこで、出力整合回路１４によっ
てトランジスタＱ１２のコレクタ出力の出力インピーダ
ンスを下げ、伝送線路とのインピーダンス整合をとる
と、トランジスタＱ１２も電力増幅素子として有効に機
能する。
【００２２】一方、トランジスタＱ１１，Ｑ１２の直流
バイアス電流は、電源端Ｖccから出力整合回路１４のイ
ンダクタＬ４を介してトランジスタＱ１２のコレクタに
流れ込み、さらにトランジスタＱ１２のエミッタから段
間整合回路１３を介してトランジスタＱ１１のコレクタ
に流れ込む。すなわち、トランジスタＱ１１とＱ１２が
段間整合回路１３を介して結合されていることにより、
トランジスタＱ１１にはトランジスタＱ１２を流れる直
流バイアス電流と同じ直流バイアス電流が段間整合回路
１３を介して共通に流れる。従って、消費電力はトラン
ジスタＱ１１のみが電力増幅素子として機能する従来の
高周波増幅器と同じである。
バイアス電流は、電源端Ｖccから出力整合回路１４のイ
ンダクタＬ４を介してトランジスタＱ１２のコレクタに
流れ込み、さらにトランジスタＱ１２のエミッタから段
間整合回路１３を介してトランジスタＱ１１のコレクタ
に流れ込む。すなわち、トランジスタＱ１１とＱ１２が
段間整合回路１３を介して結合されていることにより、
トランジスタＱ１１にはトランジスタＱ１２を流れる直
流バイアス電流と同じ直流バイアス電流が段間整合回路
１３を介して共通に流れる。従って、消費電力はトラン
ジスタＱ１１のみが電力増幅素子として機能する従来の
高周波増幅器と同じである。
【００２３】このように本実施形態の高周波増幅器は、
トランジスタＱ１１，Ｑ１２を段間整合回路１３により
接続し、両トランジスタＱ１１，Ｑ１２に同一の直流バ
イアス電流を共通に供給すると共に、トランジスタＱ１
１のみでなく、トランジスタＱ１２も電力増幅素子とし
て動作させている。従って、消費電力を増大させること
なく、電力増幅素子がトランジスタＱ１１単独の場合に
比較して高い電力利得を得ることができる。
トランジスタＱ１１，Ｑ１２を段間整合回路１３により
接続し、両トランジスタＱ１１，Ｑ１２に同一の直流バ
イアス電流を共通に供給すると共に、トランジスタＱ１
１のみでなく、トランジスタＱ１２も電力増幅素子とし
て動作させている。従って、消費電力を増大させること
なく、電力増幅素子がトランジスタＱ１１単独の場合に
比較して高い電力利得を得ることができる。
【００２４】（第２の実施形態）図２は、本発明の第２
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。図１と
相対応する部分に同一符号を付して説明すると、本実施
形態は第１のトランジスタＱ１１がベース接地増幅回路
を構成している点が第１の実施形態と異なる。
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。図１と
相対応する部分に同一符号を付して説明すると、本実施
形態は第１のトランジスタＱ１１がベース接地増幅回路
を構成している点が第１の実施形態と異なる。
【００２５】入力整合回路１２は、この例ではインダク
タＬ５，Ｌ６とキャパシタＣ６により構成され、その出
力端子はトランジスタＱ１１のエミッタに接続される。
そして、トランジスタＱ１１のベースに直流バイアス電
圧Ｖbias1が供給されている。トランジスタＱ１１のコ
レクタは、段間整合回路１３の入力端子に接続される。
その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
タＬ５，Ｌ６とキャパシタＣ６により構成され、その出
力端子はトランジスタＱ１１のエミッタに接続される。
そして、トランジスタＱ１１のベースに直流バイアス電
圧Ｖbias1が供給されている。トランジスタＱ１１のコ
レクタは、段間整合回路１３の入力端子に接続される。
その他の構成は、第１の実施形態と同様である。
【００２６】本実施形態の高周波増幅器では、トランジ
スタＱ１１，Ｑ１２が共にベース接地増幅回路を構成し
ているが、段間整合回路１３によりトランジスタＱ１１
の出力インピーダンスとトランジスタＱ１２の入力イン
ピーダンスとのインピーダンス整合がとられ、さらにト
ランジスタＱ１２の出力インピーダンスと信号出力端子
１５のインピーダンスとのインピーダンス整合がとられ
ることにより、高い電力利得を実現できる。
スタＱ１１，Ｑ１２が共にベース接地増幅回路を構成し
ているが、段間整合回路１３によりトランジスタＱ１１
の出力インピーダンスとトランジスタＱ１２の入力イン
ピーダンスとのインピーダンス整合がとられ、さらにト
ランジスタＱ１２の出力インピーダンスと信号出力端子
１５のインピーダンスとのインピーダンス整合がとられ
ることにより、高い電力利得を実現できる。
【００２７】また、第１の実施形態と同様に、段間整合
回路１３によってトランジスタＱ１１，Ｑ１２に共通に
直流バイアス電流が供給されるため、高利得を実現しな
がら低消費電力化が可能となる。
回路１３によってトランジスタＱ１１，Ｑ１２に共通に
直流バイアス電流が供給されるため、高利得を実現しな
がら低消費電力化が可能となる。
【００２８】さらに、本実施形態の高周波増幅器は、ト
ランジスタＱ１１がベース接地であるため、トランジス
タＱ１１の電極間容量による入出力間の結合をより確実
に防止できるという利点もある。
ランジスタＱ１１がベース接地であるため、トランジス
タＱ１１の電極間容量による入出力間の結合をより確実
に防止できるという利点もある。
【００２９】（第３の実施形態）図３は、本発明の第３
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。本実施
形態は、第２の実施形態におけるバイポーラトランジス
タＱ１１，Ｑ１２を電界効果トランジスタ、この例では
ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２に置き換えたもので
ある。
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。本実施
形態は、第２の実施形態におけるバイポーラトランジス
タＱ１１，Ｑ１２を電界効果トランジスタ、この例では
ＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２に置き換えたもので
ある。
【００３０】すなわち、トランジスタＭ１１のソースは
入力整合回路１２の出力端子に接続され、ドレインは段
間整合回路１３の入力端子に接続される。また、トラン
ジスタＭ１２のソースは段間整合回路１３の入力端子に
接続され、ドレインは出力整合回路１４の入力端子に接
続される。そして、トランジスタＭ１１のゲートに直流
バイアス電圧Ｖbias1が供給され、トランジスタＭ１２
のゲートに直流バイアス電圧Ｖbias2が供給される。
入力整合回路１２の出力端子に接続され、ドレインは段
間整合回路１３の入力端子に接続される。また、トラン
ジスタＭ１２のソースは段間整合回路１３の入力端子に
接続され、ドレインは出力整合回路１４の入力端子に接
続される。そして、トランジスタＭ１１のゲートに直流
バイアス電圧Ｖbias1が供給され、トランジスタＭ１２
のゲートに直流バイアス電圧Ｖbias2が供給される。
【００３１】ＭＯＳトランジスタは、バイポーラトラン
ジスタに比較して安価であるが、同じ消費電流ではトラ
ンスコンダクタンスが小さい。本実施形態によると、こ
のようなＭＯＳトランジスタの欠点を補い、第２の実施
形態と同様に高利得と低消費電力を実現することができ
る。
ジスタに比較して安価であるが、同じ消費電流ではトラ
ンスコンダクタンスが小さい。本実施形態によると、こ
のようなＭＯＳトランジスタの欠点を補い、第２の実施
形態と同様に高利得と低消費電力を実現することができ
る。
【００３２】（第４の実施形態）図４は、本発明の第４
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。本実施
形態は、第３の実施形態を拡張し、３つのＭＯＳトラン
ジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ３をそれぞれの間に段間整合
回路１３−１，１３−２を介して縦続接続している。ト
ランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ３はいずれもゲート接地
増幅回路を構成しており、各ゲートに直流バイアス電圧
Ｖbias1，Ｖbias2，Ｖbiass3がそれぞれ供給される。
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。本実施
形態は、第３の実施形態を拡張し、３つのＭＯＳトラン
ジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ３をそれぞれの間に段間整合
回路１３−１，１３−２を介して縦続接続している。ト
ランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ３はいずれもゲート接地
増幅回路を構成しており、各ゲートに直流バイアス電圧
Ｖbias1，Ｖbias2，Ｖbiass3がそれぞれ供給される。
【００３３】また、トランジスタＭ１１，Ｍ１２，Ｍ３
の直流バイアス電流は電源端Ｖccから出力整合回路１４
→トランジスタＭ３→段間整合回路１３−２→トランジ
スタＭ１２→段間整合回路１３−１→トランジスタＭ１
１→入力整合回路１２の経路で、各トランジスタＭ１
１，Ｍ１２，Ｍ３を共通に流れる。
の直流バイアス電流は電源端Ｖccから出力整合回路１４
→トランジスタＭ３→段間整合回路１３−２→トランジ
スタＭ１２→段間整合回路１３−１→トランジスタＭ１
１→入力整合回路１２の経路で、各トランジスタＭ１
１，Ｍ１２，Ｍ３を共通に流れる。
【００３４】このように本実施形態によれば、電力増幅
素子として機能するトランジスタを一つ増やすことによ
り、第３の実施形態に比較して同じ消費電力でさらなる
高利得化を実現することができる。同様にして、縦続接
続するトランジスタと段間整合回路をさらに増やすこと
によって、より一層の高利得化を図ることも可能であ
る。
素子として機能するトランジスタを一つ増やすことによ
り、第３の実施形態に比較して同じ消費電力でさらなる
高利得化を実現することができる。同様にして、縦続接
続するトランジスタと段間整合回路をさらに増やすこと
によって、より一層の高利得化を図ることも可能であ
る。
【００３５】（第５の実施形態）図５は、本発明の第５
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。本実施
形態に係る高周波増幅器は、第３の実施形態で示した高
周波増幅器を平衡型構成に変更したものである。すなわ
ち、一対の信号入力端子２１−１，２１−２に差動信号
からなる高周波信号ＲＦin+，ＲＦin-が入力され、入力
整合回路２２を介してＭＯＳトランジスタＭ１１−１，
Ｍ１１−２のソースにそれぞれ供給される。トランジス
タＭ１１−１，Ｍ１１−２のゲートには、直流バイアス
電圧Ｖbias1が共通に与えられている。
の実施形態に係る高周波増幅器の回路図である。本実施
形態に係る高周波増幅器は、第３の実施形態で示した高
周波増幅器を平衡型構成に変更したものである。すなわ
ち、一対の信号入力端子２１−１，２１−２に差動信号
からなる高周波信号ＲＦin+，ＲＦin-が入力され、入力
整合回路２２を介してＭＯＳトランジスタＭ１１−１，
Ｍ１１−２のソースにそれぞれ供給される。トランジス
タＭ１１−１，Ｍ１１−２のゲートには、直流バイアス
電圧Ｖbias1が共通に与えられている。
【００３６】トランジスタＭ１１−１，Ｍ１１−２のド
レイン出力は、平衡型構成の段間整合回路２３を介して
ＭＯＳトランジスタＭ１２−１，Ｍ１２−２のソースに
それぞれ供給される。トランジスタＭ１２−１，Ｍ１２
−２のゲートには、直流バイアス電圧Ｖbias2が共通に
与えられている。そして、トランジスタＭ１２−１，Ｍ
１２−２のドレインから平衡型構成の出力整合回路２４
を介して一対の信号出力端子２５−１，２５−２に差動
信号からなる高周波信号ＲＦout1，ＲＦout2として出力
される。
レイン出力は、平衡型構成の段間整合回路２３を介して
ＭＯＳトランジスタＭ１２−１，Ｍ１２−２のソースに
それぞれ供給される。トランジスタＭ１２−１，Ｍ１２
−２のゲートには、直流バイアス電圧Ｖbias2が共通に
与えられている。そして、トランジスタＭ１２−１，Ｍ
１２−２のドレインから平衡型構成の出力整合回路２４
を介して一対の信号出力端子２５−１，２５−２に差動
信号からなる高周波信号ＲＦout1，ＲＦout2として出力
される。
【００３７】このように平衡型構成の場合も、第１〜第
４の実施形態と同様の効果が得られるほか、平衡型構成
では直流バイアス電圧Ｖbias1，Ｖbias2を供給するバイ
アス回路の寄生インピーダンスや雑音の影響が小さいと
いう利点がある。
４の実施形態と同様の効果が得られるほか、平衡型構成
では直流バイアス電圧Ｖbias1，Ｖbias2を供給するバイ
アス回路の寄生インピーダンスや雑音の影響が小さいと
いう利点がある。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の高周波増
幅器は、高周波信号が入力される側の主たる増幅用のト
ランジスタと、これにカスコード接続されたミラー容量
の影響を回避するためのトランジスタをインピーダンス
整合のための段間整合回路を介して接続することによ
り、後者のトランジスタをも増幅素子として動作させる
ようにして高い利得を実現することができ、しかも従来
の高周波増幅器と同様に、両トランジスタを共通の直流
バイアス電流で動作させることができるため、消費電力
が低いという効果を有する。
幅器は、高周波信号が入力される側の主たる増幅用のト
ランジスタと、これにカスコード接続されたミラー容量
の影響を回避するためのトランジスタをインピーダンス
整合のための段間整合回路を介して接続することによ
り、後者のトランジスタをも増幅素子として動作させる
ようにして高い利得を実現することができ、しかも従来
の高周波増幅器と同様に、両トランジスタを共通の直流
バイアス電流で動作させることができるため、消費電力
が低いという効果を有する。
【００３９】従って、本発明の高周波増幅器は、電池を
電源として用いる携帯電話機や携帯情報端末の無線回路
部に適しており、より長時間の通信が可能となる。
電源として用いる携帯電話機や携帯情報端末の無線回路
部に適しており、より長時間の通信が可能となる。
【図１】 本発明の第１の実施形態に係る高周波増幅器
の構成を示す回路図
の構成を示す回路図
【図２】 本発明の第２の実施形態に係る高周波増幅器
の構成を示す回路図
の構成を示す回路図
【図３】 本発明の第３の実施形態に係る高周波増幅器
の構成を示す回路図
の構成を示す回路図
【図４】 本発明の第４の実施形態に係る高周波増幅器
の構成を示す回路図
の構成を示す回路図
【図５】 本発明の第５の実施形態に係る高周波増幅器
の構成を示す回路図
の構成を示す回路図
【図６】 従来の高周波増幅器の構成を示す回路図
１１，２１−１，２１−２・・・信号入力端子 １２，２２・・・入力整合回路 １３，２３・・・段間整合回路 １４，２４・・・出力整合回路 １５，２５−１，２５−２・・・信号出力端子 Ｑ１１，Ｍ１１，Ｍ２１−１，Ｍ２１−２・・・第１の
トランジスタ Ｑ１２，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ２２−１，Ｍ２２−２・・
・第２のトランジスタ
トランジスタ Ｑ１２，Ｍ１２，Ｍ１３，Ｍ２２−１，Ｍ２２−２・・
・第２のトランジスタ
フロントページの続き (72)発明者 谷本 洋 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 5J092 AA01 AA41 CA35 CA36 FA20 HA02 HA10 HA29 HA33 KA29 MA01 MA04 MA17 MA21 SA13
Claims (4)
- 【請求項１】信号入力端子より入力される高周波信号を
増幅して出力する第１のトランジスタと、 複数のリアクタンス素子により構成され、前記第１のト
ランジスタの出力信号を入力とする段間整合回路と、 前記段間整合回路を介して入力される高周波信号を増幅
して信号出力端子に出力する第２のトランジスタとを備
え、 前記段間整合回路は、前記第１のトランジスタの出力イ
ンピーダンスと前記第２のトランジスタの入力インピー
ダンスとのインピーダンス整合を行うと共に、前記第２
のトランジスタに流れるバイアス電流と同一のバイアス
電流を前記第１のトランジスタに供給することを特徴と
する高周波増幅器。 - 【請求項２】前記第２のトランジスタの出力側に、該第
２のトランジスタの出力インピーダンスと前記負荷回路
とのインピーダンス整合を行う出力整合回路を有するこ
とを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。 - 【請求項３】前記第１のトランジスタおよび前記第２の
トランジスタは、ゲート接地増幅回路またはベース接地
増幅回路を構成することを特徴とする請求項１または２
記載の高周波増幅器。 - 【請求項４】ゲート接地増幅回路またはベース接地増幅
回路を構成する複数のトランジスタを複数のリアクタン
ス素子からなる段間整合回路を介して縦続接続し、前記
段間整合回路により前段のトランジスタのドレインまた
はコレクタの出力インピーダンスと後段のトランジスタ
のソースまたはエミッタの入力インピーダンスとのイン
ピーダンス整合を行うと共に、前記段間整合回路を介し
て後段のトランジスタに流れるバイアス電流と共通のバ
イアス電流を前段のトランジスタに供給することを特徴
とする高周波増幅器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11021299A JP2000223963A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 高周波増幅器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11021299A JP2000223963A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 高周波増幅器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000223963A true JP2000223963A (ja) | 2000-08-11 |
Family
ID=12051278
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11021299A Pending JP2000223963A (ja) | 1999-01-29 | 1999-01-29 | 高周波増幅器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000223963A (ja) |
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR100789918B1 (ko) * | 2006-03-16 | 2008-01-02 | 한국전자통신연구원 | 광대역 저잡음 증폭기의 입력 매칭 회로 |
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-
1999
- 1999-01-29 JP JP11021299A patent/JP2000223963A/ja active Pending
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