JP2010154235A

JP2010154235A - 高周波半導体増幅器

Info

Publication number: JP2010154235A
Application number: JP2008330329A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Hiraiwa; 剛平岩; Koichi Shigenaga; 晃一重永; Norihiro Yunogami; 則弘湯之上
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-12-25
Filing date: 2008-12-25
Publication date: 2010-07-08
Anticipated expiration: 2028-12-25
Also published as: JP5083201B2

Abstract

【課題】スタブを用いることなく高調波インピーダンスの調整を行い、高調波処理可能な高効率で広帯域の高周波半導体増幅器を提供する。
【解決手段】半導体増幅素子５と、マイクロ波の１／４波長の長さで形成した第１インピーダンス変成器１と、マイクロ波の１／４波長の長さで形成した第２インピーダンス変成器２と、第１及び第２インピーダンス変成器とで変成されたインピーダンスと整合する高調波インピーダンス調整線路３と、誘導性リアクタンス成分でインピーダンス変換する素子近傍整合回路４と、抵抗器を備え、高調波インピーダンス調整線路３は高調波に対するインピーダンス変換を行い、素子近傍整合回路４は基本波に対しては半導体増幅素子５のインピーダンスと整合するようにインピーダンス変換して収束させ、高調波に対しては開放インピーダンス近傍となるようにインピーダンス変換して収束させるようにした。
【選択図】図１０

Description

この発明は、電界効果トランジスタなどの半導体素子と整合回路とを備えた高周波半導体増幅器に関するものである。

広帯域に亘る効率的な高調波処理を行う手段として高調波インピーダンスを短絡または開放とすることにより、高効率な増幅器を得ることが可能である。一般的には先端開放線路または先端短絡線路（以下スタブと呼ぶ）を用いた方法が用いられる。スタブを用いた回路構成として、例えば、特開平６−２０４７６４号公報図１（特許文献１参照）には、半導体デバイスを用いた高周波電力増幅器の整合回路に関し、多くの高調波に対し、短絡あるいは開放の処理を行う高調波処理回路が記載されている。すなわち、トランジスタ１の出力端子Ａ点２１に、基本波の１／８波長の先端開放の伝送線路４を接続し、それと並列に、出力端子Ａ点に、基本波の１／８波長の伝送線路５を接続し、その先端Ｂ点に奇数次高調波の１／４波長の先端開放伝送線路を１種類以上接続するものが開示されている。

また、特開２００２−７６８０２号公報図１（特許文献２参照）には、半導体素子１３のゲートパッド１３１と回路基板１４Ａをワイヤ１３３Ｂ〜１３３Ｄで接続し、回路基板１４Ａ上に形成した整合回路１４１Ａに基本波に対してλ／２オープンスタブ（１／２倍波に対してショートスタブ）のパターンを構成した半導体増幅器が開示されている。

特開平６−２０４７６４号公報（第１図）

特開２００２−７６８０２号公報（第１図）

しかし、特許文献１に記載のものでは、高周波電力増幅器の出力側にスタブを介して整合回路を設けているので、各種電気長の高調波処理のためのスタブが必要となり、パッケージ内の基板に設ける場合には、パッケージはスタブや整合回路を収容するだけのサイズのものが必要となり、収納スペースの都合からスタブ配置位置の制約により最適位置に多数のスタブを設置できないため広帯域の高調波処理が困難であるという課題があった。

また、特許文献２に記載のものは、半導体素子１３のゲートパッド１３１の各セル毎にオープンスタブを設けるのですべてのセルの１／２倍波の利得を落とす利点があるものの、多数のオープンスタブを必要とするという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、スタブを用いることなく高調波インピーダンスの調整を行い、高調波処理可能な高効率で広帯域の高周波半導体増幅器を提供することを目的とする。

請求項１に係る高周波半導体増幅器は、入力端子から入力されたマイクロ波を所定のマイクロ波周波数帯域幅で増幅する半導体増幅素子と、出力端子側に配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成したマイクロストリップ線路構成の第１インピーダンス変成器と、この第１インピーダンス変成器に前置して配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成した前記第１インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の第２インピーダンス変成器と、この第２インピーダンス変成器と前記第１インピーダンス変成器とで変成されたインピーダンスと整合する前記第２インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の高調波インピーダンス調整線路と、この高調波インピーダンス調整線路に出力側が接続されると共に入力側が前記半導体増幅素子の出力と接続され、誘導性リアクタンス成分でインピーダンス変換する素子近傍整合回路と、一端が接地され、他端が前記素子近傍整合回路の出力側と接続されたインピーダンス調整用の抵抗器とを備え、前記高調波インピーダンス調整線路は基本波に対するインピーダンスを維持し、高調波に対するインピーダンス変換を行い、前記素子近傍整合回路は基本波に対しては前記半導体増幅素子の特性インピーダンスと整合するようにインピーダンス変換して収束させ、高調波に対しては開放インピーダンス近傍となるようにインピーダンス変換して収束させるものである。

請求項２に係る高周波半導体増幅器は、入力端子から入力されたマイクロ波を所定のマイクロ波周波数帯域幅で増幅する半導体増幅素子と、出力端子側に配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成したマイクロストリップ線路構成の第１インピーダンス変成器と、この第１インピーダンス変成器に前置して配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成した前記第１インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の第２インピーダンス変成器と、この第２インピーダンス変成器と前記第１インピーダンス変成器とで変成されたインピーダンスと整合する前記第２インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の高調波インピーダンス調整線路と、この高調波インピーダンス調整線路に出力側が接続されると共に入力側が前記半導体増幅素子の出力と接続され、誘導性リアクタンス成分でインピーダンス変換する素子近傍整合回路と、一端がコンデンサを介して接地され、他端が前記素子近傍整合回路の出力側と接続されたインピーダンス調整用のインダクタとを備え、前記高調波インピーダンス調整線路は基本波に対するインピーダンスを維持し、高調波に対するインピーダンス変換を行い、前記素子近傍整合回路は基本波に対しては前記半導体増幅素子の特性インピーダンスと整合するようにインピーダンス変換して収束させ、高調波に対しては開放インピーダンス近傍となるようにインピーダンス変換して収束させるものである。

請求項１に係る高周波半導体増幅器によれば、開放スタブや短絡スタブを用いなくても変成器と高調波インピーダンス調整線路及び素子近傍整合回路を用いて高調波を開放インピーダンス近くの最適点に収束させることが可能になり、基本波整合、高調波処理とも広帯域に亘って行われ、広帯域幅で高効率の高周波半導体増幅器を構成することが可能であると共に、抵抗器を付加することにより、インピーダンス変成線路の伝送パターン幅を短く構成できる効果を有する。

請求項２に係る高周波半導体増幅器によれば、開放スタブや短絡スタブを用いなくても変成器と高調波インピーダンス調整線路及び素子近傍整合回路を用いて高調波を開放インピーダンス近くの最適点に収束させることが可能になり、基本波整合、高調波処理とも広帯域に亘って行われ、広帯域幅で高効率の高周波半導体増幅器を構成することが可能であると共に、インダクタを付加することにより、インピーダンス変成線路の伝送パターン幅を短く構成できる効果を有する。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る高周波半導体増幅器ついて説明する。図１は、実施の形態１による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。図１において、１は線路インピーダンスＺ１の第１インピーダンス変成器、２は線路インピーダンスＺ２の第２インピーダンス変成器、３は線路インピーダンスＺ３の高調波インピーダンス調整線路、４は開放インピーダンスＺ４を有する素子近傍整合回路、５はＦＥＴなどを用いた電力増幅用の高周波増幅素子である。

６は第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３を載置し、素子近傍整合回路４の一方端を端部に配置した地導体（図示せず）を有する外部基板、７は高周波増幅素子５としての半導体チップ（素子チップ）、８は半導体チップ７を収納し、素子近傍整合回路４の他端を端部に配置したパッケージ（高周波パッケージ）である。９は高周波パッケージ８の入力端子（高周波入力端子）、１０は外部基板６の出力端子（高周波出力端子）である。なお、第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３、素子近傍整合回路４を含めて出力整合回路と称す。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示す。

次に線路インピーダンスについて図２を用いて説明する。図２は、図１に示した高周波半導体増幅器のブロック構成図の線路インピーダンスと回路インピーダンスとを説明する図である。図２において、Γは高周波増幅素子５から出力側を見た回路インピーダンス、Γ’は高調波インピーダンス調整線路３から出力側を見た回路インピーダンス、Ｚ１〜Ｚ４はそれぞれの線路インピーダンスを示す。高周波出力端子１０の端子負荷としての基準特性インピーダンスをＺ０とする。Ｚ０に対して、出力端子１０側に設置した第１インピーダンス変成器１と第１インピーダンス変成器１に前置した第２インピーダンス変成器２の２種の伝送線路で形成した線路でリアクタンス成分を持たないリアルインピーダンスの変化で回路インピーダンス（Γ’）がＺ３となるようにインピーダンス変換を行う。

次に第１インピーダンス変成器１と第２インピーダンス変成器２に前置した高調波インピーダンス調整線路３では、第１インピーダンス変成器１と第２インピーダンス変成器２で変成されたインピーダンスと基本波に対しては同一の特性インピーダンス（Ｚ３）として整合させる。この場合、高調波に対しては整合していないことによりインピーダンスは変動する。

次に素子近傍整合回路４は、本実施の形態１では、外部基板６と高周波パッケージ８とに跨って配置される。すなわち、素子近傍整合回路４の一端は、高調波インピーダンス調整線路３の入力に接続され、素子近傍整合回路４の入力側他端は高周波増幅素子５のドレイン（Ｄ）出力に接続される。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

図３は、実施の形態１による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。図３において、２１は第１インピーダンス変成器１領域のパターン（マイクロストリップパターン）、２２は第２インピーダンス変成器２領域のパターン（マイクロストリップパターン）、２３は高調波インピーダンス調整線路３領域のパターン（マイクロストリップパターン）、２４は素子近傍整合回路４領域のパターンである。

３１は半導体チップ７のドレインと素子近傍整合回路４の他端とを接続する１５〜２０μｍ径のアルミ線又は金線などを用いたワイヤ、３２は端子周辺にハーメチックシールを施した多極パターン又は細線導体リードなど用いて高インダクタンスとした高周波パッケージ８側のフィードスルー部、３３は細線又はパターンで形成した接続用のリード、３４はリード３３と電気接続する外部基板６側のパッド領域部である。なお、ワイヤ３１、フィードスルー部３２、リード３３及びパッド領域部３４を含めて素子近傍整合回路４を構成する。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

第１インピーダンス変成器１領域のパターン２１のパターン長は高周波増幅素子５の増幅帯域中心波長の１／４の電気長に設定される。第２インピーダンス変成器２領域のパターン２２のパターン長も高周波増幅素子５の増幅帯域中心波長の１／４の電気長に設定されるがパターン幅は第１インピーダンス変成器１領域のパターン２１のパターン幅より幅広に設定される。対して高周波インピーダンス調整回路３領域のパターン２３のパターン長は高周波増幅素子５の増幅帯域中心波長の１／２電気長又はそれ以上に長く設定し、パターン幅は第２インピーダンス変成器２領域のパターン２２のパターン幅よりさらに幅広に設定し、この伝送線路の基本波インピーダンスはＺ３になるようにする。

図４は実施の形態１による高周波半導体増幅器の基本波及び高調波インピーダンスの軌跡を説明するインピーダンスチャートである。図４において、○内の数値１〜４は順に第１インピーダンス変成器１の線路、第２インピーダンス変成器２の線路、高調波インピーダンス調整線路３の線路、素子近傍整合回路４線路それぞれのインピーダンスの変動を示し、実線矢印は基本波インピーダンスの軌跡、破線矢印は高調波インピーダンスの軌跡を示す。

次に作用について説明する。高調波の波長を基本波の２倍波、例えば高周波増幅素子５の増幅帯域中心周波数を基本波周波数（ｆ０）とし、２倍波を高調波周波数（２ｆ０）とすると第１インピーダンス変成器１と第２インピーダンス変成器２で変成された基本波インピーダンスと高調波インピーダンス調整線路３のインピーダンスは同一とするため、高調波インピーダンス調整線路３は基本波に対して整合しており基本波のインピーダンスは変動しないが高調波のインピーダンスは整合していないため変動する。

また、高調波のうち、主要な高調波である２倍波（２ｆ０）のインピーダンスは図４の○内３に示すように高調波インピーダンスの周波数による広がりは大きい。

素子近傍整合回路４のワイヤ３１、フィードスルー部３２、リード３３及びパッド領域部３４は基本的に誘導性リアクタンス回路を形成しており、基本波インピーダンスは周波数によらず最適点近くに収束する。また、高調波インピーダンスは周波数によらず開放インピーダンス近くの最適点近くに収束する。すなわち、高周波増幅素子５の最大効率が得られる最適点付近に整合回路インピーダンスが収束する。

次に整合回路の基本波と高調波の最適点について説明する。図５は、図４に示したインピーダンスチャートの最適点の詳細を説明するインピーダンスチャートである。図５において、Ａ部は基本波に対する最適点領域、Ｂ部は高調波に対する最適点領域であり、Γはそれぞれの周波数で出力側を見た整合回路インピーダンスとする。ＦＬは高周波増幅素子５の帯域下限周波数、ＦＨは高周波増幅素子５の帯域上限周波数である。図６は、高周波半導体素子５の増幅器としての周波数特性を説明する図である。図５、図６において最適点付近では、整合回路インピーダンスはＡ部拡大図の実線矢印で示すように基本波は低周波から高周波方向に向かって変化し、最適点も破線矢印で示すように移動する。

同様に整合回路インピーダンスはＢ部拡大図の実線矢印で示すように高調波は低周波から高周波方向に向かって変化し、最適点も破線矢印で示すように移動する。

以上からこの発明の実施の形態１によれば開放スタブや短絡スタブを用いなくても最適点インピーダンス付近の高周波半導体素子５のインピーダンスに対応して、変成器と高調波インピーダンス調整線路３及び素子近傍整合回路４とを用いて高調波処理が可能となる。特に高調波に対するインピーダンスが高くなるので、高調波を開放インピーダンス近くの最適点近くに収束することが可能となり、基本波整合、高調波処理とも広帯域に行われることにより、広帯域に亘って高効率の高周波半導体増幅器を構成することが可能である。

実施の形態２．
実施の形態１では、素子近傍整合回路４にフィードスルー部３２に直接ワイヤ３１を接続したが実施の形態２では間接的に接続させた場合について図７を用いて説明する。図７は、実施の形態２による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図である。図７において、３５はワイヤ３１を中継する小型中継基板（中継板）、３６は小型中継基板３５とフィードスルー部３２とを接続するピッチを小さくすることにより高インダクタンスとしたワイヤである。その他構成は実施の形態１で説明した内容と同一とする。図中、図３と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

実施の形態２によれば、小型中継基板３５を介してワイヤ３１及びワイヤ３６でフィードスルー部３２に接続するので、素子近傍整合回路４における誘導性リアクタンス成分を実施の形態１に比べて高く設定することもでき、ワイドバンドギャップ（ＷＢＧ）素子などで比較的高い特性インピーダンスを保有する半導体チップ７であっても高調波インピーダンスの調整が可能である。

実施の形態３．
実施の形態１及び２では、パッケージ８に半導体チップ７を収納し、そのドレイン出力を外部基板６に接続したが、実施の形態３では、パッケージ内に半導体チップ７と整合回路とを収納した場合について図８を用いて説明する。

図８は実施の形態３による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。図８において、８０はパッケージ、９０は裏面がパッケージと接触することで地導体を有するパッケージ８０内に収納された内部基板であり、半導体チップ７以外の第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３、素子近傍整合回路４を収納する出力整合回路を構成する。なお、動作・作用は実施の形態１で説明したものに準ずる。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

実施の形態３によれば素子近傍整合回路４を含め、内部基板９０側に出力整合回路を構成するので、半導体チップ７の特性インピーダンスに合わせた線路インピーダンスを形成すると共に高調波を抑圧することが可能である。

実施の形態４．
実施の形態３では、パッケージ８０に半導体チップ７と内部基板９０とを分離して構成したが実施の形態４では、パッケージ内に半導体チップ７と出力整合回路とを一体化して収納した場合について図９を用いて説明する。

図９は、実施の形態４による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。図９において、８１はパッケージ、１００はパッケージ８１内に搭載した半導体チップ７、第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３、素子近傍整合回路４を一体化して半導体基板に集積したＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）である。なお、動作・作用は実施の形態１で説明したものに準ずる。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

実施の形態４によれば、半導体チップ７を含めてパッケージ８１内にＭＭＩＣを搭載したので超小型の高周波半導体増幅器を構成することができる。

実施の形態５．
実施の形態１〜４では、整合回路（線路）は連続したパターンで構成したが、実施の形態５では一部に抵抗器を挿入して整合する場合について図１０を用いて説明する。

図１０は、実施の形態５による高周波半導体増幅器の構成図である。図１０において、３７は抵抗器を示す。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

多段インピーダンス変成線路パターンの一部に抵抗器３７を挿入してインピーダンス整合を行うことによっても、基本波の整合が可能である。抵抗器３７の抵抗値を誘導リアクタンス成分の無い、リアル抵抗値として特性インピーダンスに合わせて小さく設定することにより実施の形態１〜４と比較して伝送線路の安定性が高くなる。言い換えれば、インピーダンス変成線路に抵抗器３７を挿入することにより、特性インピーダンスの調整を行うこともできる。

また抵抗器３７から見た出力側に設けられた第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３の特性インピーダンスを実施の形態１〜４より大きくして線路幅を小さくすることができるので、抵抗器３７による電力損失は大きくなるが、伝送線路の周辺に地導体（接地）パターンやパッケージ８との固定用のねじ穴パターンを配置することも可能となり、小型な高周波半導体増幅器を構成できる。

図１１は、実施の形態５による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は側面図である。図１１において、３７はチップ抵抗器、３８は基板裏面の地導体（接地パターン）又はパッケージ８底面の地導体に接続するスルーホールである。その他構成は実施の形態１で説明した内容と同一とする。図中、図３と同一符号は、同一又は相当部分を示す。図１１に示すように、素子近傍整合回路４の周辺に抵抗器３７を配置することで、連続形成された第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３の幅を細くすることが可能である。

以上から実施の形態５による高周波半導体増幅器によれば、インピーダンス変成線路の伝送パターン幅を実施の形態１〜４で説明したインピーダンス変成線路の伝送パターン幅よりも短く構成できるので実施の形態１〜４の伝送線路幅に比べてさらに細長の伝送線路となり、伝送線路周辺に近接して接地パターンを設ける場合や、インピーダンス変成線路を形成する基板とパッケージ８との固定用のねじ穴を伝送線路に近接して配置し、マイクロ波回路のグランドアース（接地）を強化することが可能となる。

実施の形態６．
実施の形態１〜４では、整合回路（線路）は連続したパターンで構成したが、実施の形態６では一部にインダクタを挿入して並列インダクタンス整合する場合について図１２を用いて説明する。

図１２は、実施の形態６による高周波半導体増幅器の構成図である。図１２において、３９はインダクタ、４０はコンデンサを示す。図中、図１と同一符号は、同一又は相当部分を示す。

実施の形態５では、多段インピーダンス変成線路パターンの一部に抵抗器３７を挿入してインピーダンス整合を行ったが、素子近傍整合回路４の一部に、並列インダクタンスによる整合を用いることにより、整合回路インピーダンスのリアル成分を低下させてインピーダンス整合を行うこともできる。すなわち、インダクタ３９により、特性インピーダンスの調整を行う。

インダクタ３９から見た出力側に設けられた第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３の特性インピーダンスを実施の形態１〜４より大きくして線路幅を小さくすることができるので、インダクタ３９による電力損失は大きくなるが、伝送線路の周辺に地導体（接地）パターンやパッケージ８との固定用のねじ穴パターンを配置することも可能となり、小型な高周波半導体増幅器を構成できる。

図１３は、実施の形態６による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は側面図である。図１３において、３９はミアンダ状の線路パターンにより形成したインダクタ、４０はチップコンデンサを用いた直流カットコンデンサである。その他の構成は実施の形態１で説明した内容と同一とする。図中、図３と同一符号は同一又は相当部分を示す。図１３に示すように、素子近傍整合回路４の周辺にインダクタ３９、コンデンサ４０を配置することで、連続形成された第１インピーダンス変成器１、第２インピーダンス変成器２、高調波インピーダンス調整線路３の幅を細くすることが可能である。

以上から実施の形態６による高周波半導体増幅器によれば、インピーダンス変成線路の伝送パターン幅を実施の形態１〜４で説明したインピーダンス変成線路の伝送パターン幅よりも短く構成できるので実施の形態１〜４の伝送線路幅に比べてさらに細長の伝送線路となり、伝送線路周辺に近接して接地パターンを設ける場合や、インピーダンス変成線路を形成する基板とパッケージ８との固定用のねじ穴を伝送線路に近接して配置し、マイクロ波回路のグランドアース（接地）を強化することが可能となる。

この発明の実施の形態１による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。この発明の実施の形態１による高周波半導体増幅器の線路インピーダンスと回路インピーダンスとを説明する図である。この発明の実施の形態１による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図である。この発明の実施の形態１による高周波半導体増幅器の基本波及び高調波インピーダンスの軌跡を説明するインピーダンスチャートである。この発明の実施の形態１による高周波半導体増幅器のインピーダンスチャートである。この発明の実施の形態１による高周波半導体増幅器の周波数特性を説明する図である。この発明の実施の形態２による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は側面図である。この発明の実施の形態３による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。この発明の実施の形態４による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。この発明の実施の形態５による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。この発明の実施の形態５による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図１１（ａ）は平面図、図１１（ｂ）は側面図である。この発明の実施の形態６による高周波半導体増幅器のブロック構成図である。この発明の実施の形態６による高周波半導体増幅器の模式パターン化した図であり、図１３（ａ）は平面図、図１３（ｂ）は側面図である。

符号の説明

１・・第１インピーダンス変成器２・・第２インピーダンス変成器
３・・高調波インピーダンス調整線路４・・素子近傍整合回路
５・・半導体増幅素子（増幅素子）６・・外部基板
７・・素子チップ（半導体チップ）８・・パッケージ（ＰＫＧ）
９・・入力端子（高周波入力端子）１０・・出力端子（高周波出力端子）
２１・・第１インピーダンス変成器領域のパターン
２２・・第２インピーダンス変成器領域のパターン
２３・・高調波インピーダンス調整線路領域のパターン
２４・・素子近傍整合回路領域のパターン
３１・・ワイヤ３２・・フィードスルー部３３・・リード
３４・・外部基板側のパッド領域部
３５・・小型中継基板（中継板）３６・・ワイヤ（高インダクタンスワイヤ）
３７・・チップ抵抗器（抵抗器）３８・・スルーホール
３９・・線路により形成したインダクタ（インダクタ）
４０・・直流カットコンデンサ
８０・・パッケージ（ＰＫＧ）８１・・パッケージ（ＰＫＧ）９０・・内部基板
１００・・ＭＭＩＣ

Claims

入力端子から入力されたマイクロ波を所定のマイクロ波周波数帯域幅で増幅する半導体増幅素子と、出力端子側に配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成したマイクロストリップ線路構成の第１インピーダンス変成器と、この第１インピーダンス変成器に前置して配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成した前記第１インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の第２インピーダンス変成器と、この第２インピーダンス変成器と前記第１インピーダンス変成器とで変成されたインピーダンスと整合する前記第２インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の高調波インピーダンス調整線路と、この高調波インピーダンス調整線路に出力側が接続されると共に入力側が前記半導体増幅素子の出力と接続され、誘導性リアクタンス成分でインピーダンス変換する素子近傍整合回路と、一端が接地され、他端が前記素子近傍整合回路の出力側と接続されたインピーダンス調整用の抵抗器とを備え、前記高調波インピーダンス調整線路は基本波に対するインピーダンスを維持し、高調波に対するインピーダンス変換を行い、前記素子近傍整合回路は基本波に対しては前記半導体増幅素子の特性インピーダンスと整合するようにインピーダンス変換して収束させ、高調波に対しては開放インピーダンス近傍となるようにインピーダンス変換して収束させる高周波半導体増幅器。
入力端子から入力されたマイクロ波を所定のマイクロ波周波数帯域幅で増幅する半導体増幅素子と、出力端子側に配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成したマイクロストリップ線路構成の第１インピーダンス変成器と、この第１インピーダンス変成器に前置して配置され、前記マイクロ波周波数の１／４波長の長さで形成した前記第１インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の第２インピーダンス変成器と、この第２インピーダンス変成器と前記第１インピーダンス変成器とで変成されたインピーダンスと整合する前記第２インピーダンス変成器より幅広のマイクロストリップ線路構成の高調波インピーダンス調整線路と、この高調波インピーダンス調整線路に出力側が接続されると共に入力側が前記半導体増幅素子の出力と接続され、誘導性リアクタンス成分でインピーダンス変換する素子近傍整合回路と、一端がコンデンサを介して接地され、他端が前記素子近傍整合回路の出力側と接続されたインピーダンス調整用のインダクタとを備え、前記高調波インピーダンス調整線路は基本波に対するインピーダンスを維持し、高調波に対するインピーダンス変換を行い、前記素子近傍整合回路は基本波に対しては前記半導体増幅素子の特性インピーダンスと整合するようにインピーダンス変換して収束させ、高調波に対しては開放インピーダンス近傍となるようにインピーダンス変換して収束させる高周波半導体増幅器。