JP2002141756A - 高周波部品 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】回路を小型化できるとともに、２つの信号間の
干渉による影響を低減できる高周波部品を提供する。 【解決手段】入力整合回路２と、高周波用半導体素子３
と、出力整合回路５とを具備するとともに、出力整合回
路５中に、異なる信号を送出する複数の出力側マイクロ
ストリップライン線路７、１０を有し、且つ該出力側マ
イクロストリップライン線路７、１０間に、複数のＧＮ
Ｄ線路９、１８を設けてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波部品に関し、
特に携帯電話等の移動体通信などにおいて高周波信号の
送信用に使用される高周波用電力増幅器、およびこの高
周波用電力増幅器を含むモジュール基板等の高周波部品
に関する。

【０００２】

【従来技術】近年、デジタル携帯電話をはじめ、移動体
通信機等に使用される半導体デバイスや電子部品に対す
る小型化・軽量化の要望が強くなっており、特に、これ
らの機器において、マイクロ波等の高周波信号を送信す
るために、高周波信号を増幅する高周波用電力増幅器に
対する小型化・軽量化の要望が益々強くなっている。

【０００３】また、複数の高周波用電力増幅器をモジュ
ール化したデュアルモジュール、トリプルモジュール等
の複合化した電力増幅器が製品化され、単一基板上に複
数の電力増幅器が同居する形態になっている。しかしな
がら、小型化、軽量化の要望から複合モジュールにおい
て、複数の高周波用電力増幅器の出力整合回路間におけ
る距離を近づけると、複数の電力増幅器の高調波成分が
影響し、干渉によりスプリアス特性が劣化することが知
られている。

【０００４】そこで、このような複数の高周波電力増幅
器を有する複合モジュール（高周波部品）の回路設計に
あたっては、例えば高周波電力用トランジスタを中心と
して構成される出力部回路について、２つの電力増幅器
の出力整合回路、即ち異なる信号を送出する２つの出力
側マイクロストリップライン線路間の距離を可能な限り
離すパターン配置にする設計を行なっていた。また、２
つの出力側マイクロストリップライン線路の間に１個の
ＧＮＤ線路を設ける設計を行うことで、高調波成分によ
るスプリアス特性劣化を防止していた。

【０００５】図３は、そのような従来の高周波用電力増
幅器を２つ有する高周波部品の例を示す回路図である。
図３に示す高周波部品２１は、所定の値の比誘電率を有
する誘電体基板に形成されており、高周波用半導体素子
（以下、高周波ＭＭＩＣということもある）２３ａ，２
３ｂと、高周波用ＭＭＩＣ２３ａ，２３ｂの入力整合回
路２２ａ，２２ｂと、高周波ＭＭＩＣ２３ａ，２３ｂの
出力に接続されたバイアス回路２４と、出力整合回路２
５とを備えている。

【０００６】入力整合回路２２ａ，２２ｂは、コンデン
サ、インダクタを有している。

【０００７】一方、出力整合回路２５においては、異な
る信号を送出する２つの出力側マイクロストリップライ
ン線路２７、３０と、出力端子３２，３５との間に出力
側直流阻止コンデンサＣが接続されている。この出力側
マイクロストリップライン線路２７，３０は、外部回路
とのインピーダンス整合を最適なものとし、所望の出力
特性に整合をとるための分布定数線路であり、これらの
出力側マイクロストリップライン線路２７，３０は出力
整合用コンデンサ２８等を介して接地されている。

【０００８】また、高周波部品２１は、高周波ＭＭＩＣ
に直流電流を供給するためのバイアス回路２４を有して
おり、このバイアス回路２４の分布定数線路である線路
２６は、高周波ＭＭＩＣ２３ａ，２３ｂに接続されてい
る。

【０００９】また図４は、上記した従来の高周波部品の
パターン図である。図４に示す高周波部品２１は、所定
の値の比誘電率を有する誘電体基板に形成されており、
高周波ＭＭＩＣ２３と、入力整合回路２２と、高周波Ｍ
ＭＩＣ２３の出力に接続されたバイアス回路２４と、出
力整合回路２５とを備えている。

【００１０】入力整合回路２２中にはコンデンサ、イン
ダクタを有しており、出力整合回路２５においては、出
力端子に接続される外部回路とのインピーダンス整合を
最適なものとし、所望の出力特性に整合をとるための分
布定数線路である出力側マイクロストリップライン線路
２７，３０が設けられており、この出力側マイクロスト
リップライン線路２７，３０は出力整合用コンデンサ２
８等を介して接地されている。また、高周波ＭＭＩＣ２
３には、この高周波ＭＭＩＣ２３に直流電流を供給する
ためのバイアス回路２４に設けられた、分布定数線路で
あるバイアス線路２６が接続されている。

【００１１】そして、従来、２つの異なる信号を送出す
る出力側マイクロストリップライン線路２７，３０間の
干渉の影響を低減するため、出力整合回路２５における
出力側マイクロストリップライン線路２７，３０間の距
離３１を出来るだけ離すことが行われている。また、出
力側マイクロストリップライン線路２７，３０間に１本
のＧＮＤ線路２９を形成することにより、２つの出力側
マイクロストリップライン線路２７，３０間の干渉によ
る影響を低減し、スプリアス特性への影響を低減してい
た。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、近年に
おいてはさらなる小型化、軽量化が要求され、上記のよ
うに２つの高周波用電力増幅器を複合した高周波部品に
おいても、さらなる小型化を図りつつ十分なスプリアス
特性の低減が要求されており、上記したような出力側マ
イクロストリップライン線路２７，３０間の距離３１を
離すことや、出力側マイクロストリップライン線路２
７，３０間に１本のＧＮＤ線路２９を形成することによ
っては、対応できないという問題があった。

【００１３】本発明は上記課題に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、小型化できるとともに、２つの出
力側マイクロストリップ線路間の干渉による影響を低減
できる高周波部品を提供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の高周波部品は、
入力整合回路と、高周波用半導体素子と、出力整合回路
とを具備するとともに、前記出力整合回路中に、異なる
信号を送出する複数の出力側マイクロストリップライン
線路を有し、且つ該出力側マイクロストリップライン線
路間に、複数のＧＮＤ線路を設けてなるものである。

【００１５】このような高周波部品では、小型化するた
めに、出力側マイクロストリップ線路間の距離を小さく
しても、一方の出力側マイクロストリップライン線路と
他方の出力側マイクロストリップライン線路との干渉を
より有効に防止できる。即ち、従来の１本のＧＮＤ線路
では干渉に対して弱く、１本のＧＮＤ線路を幅広に形成
することにより干渉を低減できるものの、大型化すると
いう問題があったが、本発明では、例えば、２本のＧＮ
Ｄ線路により、１本の幅広なＧＮＤ線路を設ける場合よ
りも占有面積を小さくでき、しかも干渉に強くすること
ができる。

【００１６】具体的には、例えば、９００ＭＨｚ帯の信
号を送信する出力側マイクロストリップライン線路と、
１８００ＭＨｚ帯の信号を送信する出力側マイクロスト
リップライン線路とが隣設していると、９００ＭＨｚ帯
の出力側マイクロストリップライン線路から、１８００
ＭＨｚ帯の高調波が、１８００ＭＨｚ帯の信号を送信す
る出力側マイクロストリップライン線路に漏出し、ハー
モニクスの劣化という問題が生じるが、本発明では、９
００ＭＨｚ帯と１８００ＭＨｚ帯の信号を送信する出力
側マイクロストリップライン線路間に、例えば２本のＧ
ＮＤ線路を近接して設けたので、２つの異なる周波数帯
が通過する出力側マイクロストリップライン線路を近接
して設けても、GND線路を分割することで、2重に漏れ信
号（主に2倍波）を低減できる。

【００１７】また、従来の１本のＧＮＤ線路を設けた場
合のＧＮＤ線路の占有面積と同一の面積に、複数のＧＮ
Ｄ線路を設けた場合、２倍波の漏れ信号の低減効果を従
来よりも非常に大きくでき、言い換えれば、２倍波の漏
れ信号の低減効果を同一とした場合、ＧＮＤ線路の占有
面積を非常に小さくでき、小型化できる。この点から、
ＧＮＤ線路は、低い周波数帯の信号を送出する出力側マ
イクロストリップライン線路の近傍に配置することが望
ましい。

【００１８】また、本発明では、複数のＧＮＤ線路は平
行に設けられていることが望ましい。複数のＧＮＤ線路
を平行に設けることにより、２つの信号から放射される
不要信号を低減でき、干渉をより有効に防止できる。

【００１９】さらに、本発明では、ＧＮＤ線路に沿って
オープンスタブが設けられていることが望ましい。この
ような高周波部品では、オープンスタブにより、スプリ
アス特性に影響を与える余分な信号（主に２倍波）を吸
収し、吸収しきれない余分な信号をＧＮＤ線路によって
吸収できるため、さらに干渉を有効に防止できる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、２つの高周波電力増幅器を
複合化した本発明の高周波部品の例を図面に基づき説明
する。図１は本発明の高周波部品の一例を示す回路図を
示すもので、図１において、本発明の高周波部品１は、
所定の値の比誘電率を有する誘電体基板に形成されてい
る。

【００２１】例えば、欧州の携帯電話システムであるＧ
ＳＭ／ＤＣＳのデュアル方式において、一方がＧＳＭ用
高周波電力増幅器１ａで、もう一方がＤＣＳ用高周波電
力増幅器１ｂであり、これらが複合されて高周波部品１
が構成されている。

【００２２】高周波部品１は、高周波用ＭＭＩＣ３ａ，
３ｂと、この高周波用ＭＭＩＣ３ａ，３ｂに接続され
た、高周波入力信号の入力インピーダンス整合をとるた
めの入力整合回路２ａ，２ｂと、バイアス線路６に接続
された、所望の出力特性に整合をとるための出力整合回
路５とを具備している。

【００２３】入力整合回路２ａ，２ｂは、コンデンサや
インダクタ等を有している。

【００２４】一方、出力整合回路５は、異なる信号を送
出する出力側マイクロストリップライン線路７，１０を
有しており、この出力側マイクロストリップライン線路
７，１０と出力端子１２，１５との間には出力側直流阻
止コンデンサＣが接続されている。出力側マイクロスト
リップライン線路７，１０は、出力端子１２，１５に接
続される外部回路とのインピーダンス整合を最適なもの
として所望の出力特性、例えば出力電力・消費電流等を
単独であるいは同時に満足するように整合をとるための
ものであり、この出力側マイクロストリップライン線路
７，１０は出力整合用コンデンサ８を介して接地されて
いる。

【００２５】さらに、ＧＳＭ用高周波電力増幅器１ａの
出力側マイクロストリップライン線路１０にはオープン
スタブ１７が接続されている。オープンスタブ１７から
成る回路は、ＧＳＭ側の高周波信号の高次高調波、例え
ば２次高調波に対して発生する１８００ＭＨｚ帯の高調
波を低減するような線路長に設定され、２次高調波のス
プリアス成分を制御する機能を有するものである。この
点から、オープンスタブ１７は、低い周波数帯の信号を
送出する出力側マイクロストリップライン線路に接続す
ることが望ましい。

【００２６】図２は図１の高周波部品の配置パターン図
であり、図２において、本発明の高周波部品１は、２つ
の高周波用電力増幅器１ａ、１ｂとして所定の値の比誘
電率を有する誘電体基板に形成されている。具体的には
欧州の携帯電話システムであるＧＳＭ／ＤＣＳのデュア
ル方式において、Ａ−Ｂ間下部がＧＳＭ用の高周波電力
増幅器１ａで、Ａ−Ｂ間上部がＤＣＳ用高周波電力増幅
器１ｂである。

【００２７】高周波部品１は、高周波用ＭＭＩＣ３（３
ａ、３ｂ）に接続された、高周波入力信号の入力インピ
ーダンス整合をとるための入力整合回路２と、バイアス
回路４と、所望の出力特性に整合をとるために出力整合
回路５とを具備している。

【００２８】入力整合回路２は、コンデンサやインダク
タ等が接続されている。

【００２９】出力整合回路５においては、高周波用ＭＭ
ＩＣ３には、所望の出力特性、例えば出力電力・消費電
流等を単独であるいは同時に満足するように整合をとる
ために、分布定数線路である出力側マイクロストリップ
ライン線路７，１０が接続されており、この出力側マイ
クロストリップライン線路７，１０は出力整合用コンデ
ンサ８を介して接地されている。

【００３０】さらに、Ａ−Ｂ間の下部のＧＳＭ用高周波
電力増幅器１ａの出力側マイクロストリップ線路１０に
は、オープンスタブ１７が接続されている。このオープ
ンスタブ１７から成る回路は、ＧＳＭ側の高周波信号の
高次高調波、例えば２次高調波に対して発生する１８０
０ＭＨｚ帯の高調波を低減するような線路長に設定され
ている。

【００３１】Ａ−Ｂ間の上部のＤＣＳ用高周波電力増幅
器１ｂの周波数が１８００ＭＨｚで、ＧＳＭ用高周波電
力増幅器１ａの９００ＭＨｚの２倍の周波数にあたる。
ＧＳＭ側の高調波、特に２倍波が、ＤＣＳ側の基本波で
ある１８００ＭＨｚの高調波信号に干渉によって影響を
与える恐れがあるが、本発明では、ＧＳＭ側の出力側マ
イクロストリップライン線路１０にオープンスタブ１７
を設けることで高調波を低減することが可能となる。

【００３２】そして、出力整合回路５において、ＤＣＳ
側の出力側マイクロストリップライン線路７とＧＳＭ側
の出力側マイクロストリップライン線路１０の間には、
ＧＮＤ線路９及びＧＮＤ線路１８が配置され、ＧＳＭ側
とＤＣＳ側の出力マイクロストリップ線路７、１０間の
干渉を低減する配置となっている。このＧＮＤ線路９、
１８は平行に形成されており、複数のビアホール導体に
よりＧＮＤに接続されている。また、ＧＳＭ側の２倍波
の漏れ信号の漏出を抑制すべく、出力側マイクロストリ
ップライン線路１０側に形成されている。

【００３３】このように構成された高周波部品では、高
周波入力信号が入力整合回路２に入力されると、高周波
用ＭＭＩＣ３にて増幅され、出力整合回路５の出力側マ
イクロストリップライン線路１０を介して、例えばアン
テナスイッチモジュールに送出される。

【００３４】そして、ＧＳＭ側の出力側マイクロストリ
ップライン線路１０を高周波信号が伝送する際に、ＧＳ
Ｍ側の高調波、特に２倍波（１８００ＭＨｚ）の高調波
信号が出力側マイクロストリップライン線路１０から放
出されるが、先ず、オープンスタブ１７により抑制さ
れ、このオープンスタブ１７を通過した高調波信号は、
ＧＮＤ線路９により抑制され、このＧＮＤ線路９をも通
過した高調波信号は、ＧＮＤ線路１８により抑制され、
ＤＣＳ側の出力側マイクロストリップライン線路７に影
響を与える高調波を低減することができる。

【００３５】本発明者は、図２と図４に示した高周波部
品を作製した。この際、出力側マイクロストリップライ
ン線路間の距離を同一とし、ＧＮＤ線路の占める占有面
積を同一とした。これらの高周波部品のスプリアス特性
を測定したところ、図２の高周波部品では−３０ｄBcで
あったのに対して、図４の高周波部品では−２０ｄBcで
あった。また、オープンスタブ１７を形成しない以外
は、図２と同様な高周波部品を作製したところ、−２５
ｄBcであった。

【００３６】しかも、ＧＮＤ線路が２個配置できたこと
で、特性調整の際にコンデンサ位置の自由度が向上した
ため、ＧＳＭ側、ＤＣＳ側マイクロストリップライン線
路７，１０に接続されるコンデンサ２０ａ，２０ｂの配
置の自由度が上がり、最適な整合回路調整において微調
整が可能となった。

【００３７】なお、本発明は上記した例に限定されるこ
となく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の変更や
改善を施すことは何ら差し支えない。例えば、上記例で
は出力整合回路５、バイアス回路４を構成する分布定数
線路として、それぞれ出力側マイクロストリップライン
線路７，１０、バイアス線路６を用いた例を示したが、
これら分布定数線路として誘電体基板内層に形成された
ストリップライン線路を用いてもよいことは言うまでも
ない。

【００３８】

【発明の効果】以上のように、本発明の高周波部品によ
れば、出力整合回路中に、異なる信号を送出する複数の
出力側マイクロストリップライン線路を有し、且つ該出
力側マイクロストリップライン線路間に、複数のＧＮＤ
線路を設けたので、小型化するために、出力側マイクロ
ストリップ線路間の距離を小さくしても、一方の出力側
マイクロストリップライン線路と他方の出力側マイクロ
ストリップライン線路との干渉をより有効に防止でき
る。

【００３９】しかも、複数のＧＮＤ線路を用いて整合回
路の微調整が可能となり、従来の高周波用電力増幅器に
比べて回路を大型化させることなく、さらに干渉に強い
電力増幅を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の２つの高周波用電力増幅器からなる高
周波部品を示す回路図である。

【図２】図１のパターン配置図である。

【図３】従来の２つの高周波用電力増幅器からなる高周
波部品を示す回路図である。

【図４】図３のパターン配置図である。

【符号の説明】

３ａ，３ｂ，３・・・高周波用ＭＭＩＣ ２ａ，２ｂ，２・・・入力整合回路 ７，１０・・・出力側マイクロストリップライン線路 ５・・・出力整合回路 ９，１８・・・ＧＮＤ線路 １７・・・オープンスタブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】入力整合回路と、高周波用半導体素子と、
   出力整合回路とを具備するとともに、前記出力整合回路
   中に、異なる信号を送出する複数の出力側マイクロスト
   リップライン線路を有し、且つ該出力側マイクロストリ
   ップライン線路間に、複数のＧＮＤ線路を設けてなるこ
   とを特徴とする高周波部品。
2. 【請求項２】複数のＧＮＤ線路は平行に設けられている
   ことを特徴とする請求項１記載の高周波部品。
3. 【請求項３】ＧＮＤ線路に沿ってオープンスタブが設け
   られていることを特徴とする請求項１または２記載の高
   周波部品。