JP2010232988A - Wide-band bias circuit - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a bias circuit used for a high-frequency amplifier for amplifying a wide-band high-frequency signal and having high isolation characteristic with a power supply in a wide band and reducing the influence on the high-frequency signal. <P>SOLUTION: One end of a wide-band bias circuit 110 is connected to a power supply 120, and the other end is connected, to at least either of a connection point 106 on an input side and a connection point 107 of the output side of an amplifier circuit 101. A DC bias current is supplied from the power supply 120 to the amplifier circuit 101. Three stage inductors 111, 112, 113 are connected from the connection points 106, 107, in the ascending order of the inductance. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波信号を増幅する増幅器に用いられるバイアス回路に関するもので、特に広帯域なパルス信号等の増幅に好適な増幅器に用いられる広帯域バイアス回路の技術分野に関するものである。   The present invention relates to a bias circuit used in an amplifier that amplifies a high-frequency signal, and more particularly to a technical field of a wide-band bias circuit used in an amplifier suitable for amplifying a wide-band pulse signal or the like.

携帯電話等の高周波機器では、高周波信号を増幅するための高周波増幅器が用いられており、このような高周波増幅器では、増幅回路の出力端子側に直流のバイアス電流を供給するバイアス回路が備えられている(例えば特許文献1)。従来の高周波機器では、比較的狭帯域な信号を対象としており、これに対応してバイアス回路も比較的狭い周波数帯で好適に動作するように構成されていた。   A high-frequency device such as a cellular phone uses a high-frequency amplifier for amplifying a high-frequency signal. In such a high-frequency amplifier, a bias circuit that supplies a DC bias current is provided on the output terminal side of the amplifier circuit. (For example, Patent Document 1). Conventional high-frequency devices are intended for signals with a relatively narrow band, and correspondingly, the bias circuit is also configured to operate suitably in a relatively narrow frequency band.

一方、近年は広帯域な周波数帯を用いて形成されるパルス信号を用いた高周波機器の利用が進められている。一例として、距離測定や角度測定等の精度を高めるために、パルス信号を用いて測定を行うレーダ装置の開発が進められている。このようなレーダ装置では、例えばパルス幅1ns程度のパルス信号を1MHz程度の繰り返し周期で送受信したとする場合、1MHz〜3GHz程度の広帯域な周波数帯が必要となる。上限の周波数はパルス信号であるため3倍波までを含めた値としている。   On the other hand, in recent years, the use of high-frequency devices using pulse signals formed using a wide frequency band has been promoted. As an example, in order to improve the accuracy of distance measurement, angle measurement, and the like, development of a radar apparatus that performs measurement using a pulse signal is in progress. In such a radar apparatus, for example, when a pulse signal having a pulse width of about 1 ns is transmitted and received at a repetition period of about 1 MHz, a wide frequency band of about 1 MHz to 3 GHz is required. Since the upper limit frequency is a pulse signal, it is a value including up to the third harmonic.

このような広帯域な信号を用いる高周波機器では、信号増幅に用いられる高周波増幅器でも、広帯域にわたって良好な特性を有することが要求される。高周波増幅器の概略構成として、ブロック図の一例を図8に示す。同図に示す高周波増幅器900は、増幅回路901とバイアス回路902を備えており、バイアス回路902は増幅回路901の出力側に接続されている。バイアス回路902は、インダクタ902a等で構成され、電源903から増幅回路901に直流のバイアス電流を供給している。また、一般的にバイアス回路902の電源側にはバイアス回路902と電源903の間の線路のインピーダンスを下げる目的でコンデンサ904が接続される。   In a high-frequency device using such a broadband signal, even a high-frequency amplifier used for signal amplification is required to have good characteristics over a wide band. An example of a block diagram is shown in FIG. 8 as a schematic configuration of the high-frequency amplifier. A high-frequency amplifier 900 shown in the figure includes an amplifier circuit 901 and a bias circuit 902, and the bias circuit 902 is connected to the output side of the amplifier circuit 901. The bias circuit 902 includes an inductor 902a and the like, and supplies a DC bias current from the power source 903 to the amplifier circuit 901. In general, a capacitor 904 is connected to the power supply side of the bias circuit 902 for the purpose of reducing the impedance of the line between the bias circuit 902 and the power supply 903.

図8に示すような構成の高周波増幅器900では、増幅回路901側から電源903側に高周波信号が漏洩しないように、バイアス回路902によって信号漏洩が抑えられている。信号が電源側へ漏洩すると他回路の動作に影響を与えることがある。このバイアス回路の入力端905からバイアス回路の電源入力端906への信号漏洩を防ぐ性能を以降ではアイソレーションと呼ぶ。また、バイアス回路902が高周波信号に影響してその特性を劣化させることのないようにする必要がある。バイアス回路の入力端905から入った高周波信号がバイアス回路の出力端907へ通過する際の信号の損失を以降は挿入損失と呼び、伝送する高周波信号の各周波数における遅延時間を群遅延特性と呼ぶ。バイアス回路902は、電源側から増幅回路901に直流電流を供給するとともに電源側とのアイソレーションを高くするために、例えばインダクタとコンデンサを組み合わせたLCフィルタの構成とすることができる。また、インダクタを多数用いることで、広帯域な信号に対応可能なバイアス回路を構成することができる。なお、バイアス回路902を増幅回路901の出力側に接続された例について説明したが、入力側、または入力側と出力側の両方に接続される場合もある。   In the high-frequency amplifier 900 configured as shown in FIG. 8, signal leakage is suppressed by the bias circuit 902 so that a high-frequency signal does not leak from the amplifier circuit 901 side to the power source 903 side. If the signal leaks to the power supply side, the operation of other circuits may be affected. The performance of preventing signal leakage from the bias circuit input terminal 905 to the power supply input terminal 906 of the bias circuit is hereinafter referred to as isolation. Further, it is necessary to prevent the bias circuit 902 from affecting the high frequency signal and degrading its characteristics. The loss of the signal when the high-frequency signal input from the input terminal 905 of the bias circuit passes to the output terminal 907 of the bias circuit is hereinafter referred to as insertion loss, and the delay time at each frequency of the high-frequency signal to be transmitted is referred to as group delay characteristic. . The bias circuit 902 can be configured as an LC filter combining, for example, an inductor and a capacitor in order to supply a direct current from the power supply side to the amplifier circuit 901 and to increase isolation from the power supply side. Further, by using a large number of inductors, it is possible to configure a bias circuit that can handle a wideband signal. Note that although the example in which the bias circuit 902 is connected to the output side of the amplifier circuit 901 has been described, there are cases where the bias circuit 902 is connected to the input side or both the input side and the output side.

特開平5-175757号公報JP-A-5-175757

しかしながら、インダクタとコンデンサを組み合わせて、例えば図9に示すようなバイアス回路911を構成した場合には、フィルタとしての電源側へのアイソレーション特性は高まるが、対象とする広帯域な周波数帯でバイアス回路の挿入損失特性や群遅延特性を平坦に保つことは困難であり、高周波信号に対する悪影響が生じてしまう。図9は、インダクタ911a、911b、911cとコンデンサ911d、911eを有するバイアス回路911を備えた高周波増幅器910を示しており、インダクタ911aと911bとの間にコンデンサ911dが接続されている。このように、インダクタ911bの手前にコンデンサ911dを接続すると、その手前のインダクタ911aとコンデンサ911dとで形成される共振周波数において、バイアス回路の挿入損失特性及び群遅延特性に極が形成されてしまうといった問題がある。高周波信号の使用帯域内で挿入損失特性及び群遅延特性に極ができ、平坦性が損なわれると、高周波信号の波形が崩れるなどの悪影響が現れる。コンデンサ911eにおいても同様の理由により極が生じ、問題となる場合がある。   However, when a bias circuit 911 as shown in FIG. 9 is configured by combining an inductor and a capacitor, for example, the isolation characteristic to the power supply side as a filter is improved, but the bias circuit is in a wide frequency band of interest. It is difficult to keep the insertion loss characteristic and group delay characteristic flat, and this will have an adverse effect on high-frequency signals. FIG. 9 shows a high frequency amplifier 910 including a bias circuit 911 having inductors 911a, 911b, and 911c and capacitors 911d and 911e, and a capacitor 911d is connected between the inductors 911a and 911b. Thus, when the capacitor 911d is connected in front of the inductor 911b, a pole is formed in the insertion loss characteristic and group delay characteristic of the bias circuit at the resonance frequency formed by the inductor 911a and the capacitor 911d in front of the inductor 911b. There's a problem. If the insertion loss characteristic and the group delay characteristic are extreme within the use band of the high-frequency signal and the flatness is impaired, there is an adverse effect such as the waveform of the high-frequency signal being broken. The capacitor 911e also has a pole for the same reason, which may cause a problem.

また、図10に示す高周波増幅器920に設けられた広帯域バイアス回路921のように、多数のインダクタ921a〜921fを用いることでアイソレーション特性を広帯域に亘って大きくしようとすると、対象とする広帯域な周波数帯の中でバイアス回路の挿入損失特性や群遅延特性に極が現れないようにすることが難しく、高周波信号に対して悪影響を生じるといった問題があった。このような極を回避するには、各インダクタのインダクタンスを適切に決定する必要があるが、その決定方法がこれまで知られておらず、すべてのインダクタンスが決定されるまでに多大の時間を要していた。   Further, if the isolation characteristics are increased over a wide band by using a large number of inductors 921a to 921f as in the wide band bias circuit 921 provided in the high frequency amplifier 920 shown in FIG. There is a problem in that it is difficult to prevent the pole from appearing in the insertion loss characteristic and group delay characteristic of the bias circuit in the band, and the high frequency signal is adversely affected. In order to avoid such a pole, it is necessary to appropriately determine the inductance of each inductor, but the determination method has not been known so far, and it takes a long time to determine all the inductances. Was.

そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、広帯域な高周波信号を増幅する高周波増幅器に用いられ、広帯域に亘って電源側とのアイソレーションを高くするとともに、伝送する高周波信号への影響を低減したバイアス回路を提供することを目的とする。   Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problem, and is used in a high-frequency amplifier that amplifies a wide-band high-frequency signal. The high-frequency signal is transmitted while increasing isolation from the power source side over a wide band. An object of the present invention is to provide a bias circuit in which the influence on the frequency is reduced.

本発明の広帯域バイアス回路の第1の態様は、一端が電源に接続され、他端が所定の周波数帯を使用する広帯域な高周波信号を増幅する増幅回路に接続され、直流のバイアス電流を供給する広帯域バイアス回路であって、前記増幅回路の入力側、出力側の少なくともいずれか一つに接続され、前記増幅回路の接続点から直列に接続された3段以上のインダクタを備えていることを特徴とする。   In a first aspect of the broadband bias circuit of the present invention, one end is connected to a power source, and the other end is connected to an amplifier circuit that amplifies a broadband high-frequency signal using a predetermined frequency band, and supplies a DC bias current. A wide-band bias circuit, comprising: an inductor having three or more stages connected in series to at least one of an input side and an output side of the amplifier circuit and connected in series from a connection point of the amplifier circuit. And

本発明の広帯域バイアス回路の他の態様は、前記3段以上のインダクタのうち、前記接続点に最も近い1段目のインダクタのインダクタンスを最小とし、2段目以降のインダクタのインダクタンスを同じか順次大きくしていることを特徴とする。   In another aspect of the wideband bias circuit of the present invention, among the three or more stages of inductors, the inductance of the first stage closest to the connection point is minimized, and the inductances of the inductors after the second stage are the same or sequentially. It is characterized by being enlarged.

本発明の広帯域バイアス回路の他の態様は、前記3段以上のインダクタのうち1段目から最後段より2段前までのそれぞれのインダクタは、該インダクタの持つアイソレーション特性と該インダクタの後段に隣接するインダクタの持つアイソレーション特性とが交差する周波数が、前記隣接する2つのインダクタの自己共振周波数の間となるようにそれぞれのインダクタンスが決定されていることを特徴とする。   Another aspect of the broadband bias circuit according to the present invention is that each of the inductors from the first stage to the second stage before the last stage among the three or more stages of inductors has an isolation characteristic of the inductor and a subsequent stage of the inductor. Each inductance is determined such that the frequency at which the isolation characteristic of the adjacent inductor intersects is between the self-resonant frequencies of the two adjacent inductors.

本発明の広帯域バイアス回路の他の態様は、前記3段以上のインダクタのうち1段目から最後段より1段前までのインダクタは、前記最後段のインダクタと比較して、Q値が低くインダクタの持つ自己共振周波数近傍におけるアイソレーション特性の変化が緩やかとなっていることを特徴とする。   Another aspect of the wideband bias circuit according to the present invention is that the inductors from the first stage to the first stage before the last stage among the three or more stages of inductors have a lower Q value than the last stage inductor. The change in the isolation characteristic in the vicinity of the self-resonant frequency is gradual.

本発明の広帯域バイアス回路の他の態様は、前記3段以上のインダクタを直列接続したアイソレーション特性は、前記所定の周波数帯において25dBより大きいことを特徴とする。   Another aspect of the wideband bias circuit of the present invention is characterized in that an isolation characteristic in which the inductors of three or more stages are connected in series is greater than 25 dB in the predetermined frequency band.

本発明の広帯域バイアス回路の他の態様は、挿入損失特性において、前記所定の周波数帯における変動幅が0.4dB以下となるように前記3段以上のインダクタの各々のインダクタンスが決定されていることを特徴とする。   In another aspect of the wideband bias circuit of the present invention, in the insertion loss characteristic, the inductance of each of the three or more stages of inductors is determined so that the fluctuation range in the predetermined frequency band is 0.4 dB or less. It is characterized by.

本発明の広帯域バイアス回路の他の態様は、群遅延特性において、前記所定の周波数帯あるいはそれより狭い別の周波数帯における遅延時間が100ps以下となるように前記3段以上のインダクタの各々のインダクタンスが決定されていることを特徴とする。   Another aspect of the wideband bias circuit of the present invention is that, in the group delay characteristic, the inductance of each of the three or more stage inductors is set so that the delay time in the predetermined frequency band or another frequency band narrower than that is 100 ps or less. Is determined.

本発明の広帯域バイアス回路の他の態様は、前記所定の周波数帯は、1MHz以上3GHz以下であることを特徴とする。   Another aspect of the wideband bias circuit of the present invention is characterized in that the predetermined frequency band is 1 MHz or more and 3 GHz or less.

本発明のバイアス回路によれば、所定のインダクタンスを有するインダクタを3段以上直列に接続することで、広帯域に亘って高いアイソレーション特性を有するとともに高周波信号への影響を低減することが可能となり、広帯域な高周波信号を増幅する高周波増幅器に用いることができる。   According to the bias circuit of the present invention, by connecting three or more inductors having a predetermined inductance in series, it is possible to have high isolation characteristics over a wide band and reduce the influence on high-frequency signals, It can be used for a high-frequency amplifier that amplifies a broadband high-frequency signal.

本発明の第1の実施形態の広帯域バイアス回路を備えた高周波増幅器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the high frequency amplifier provided with the wide-band bias circuit of the 1st Embodiment of this invention. 1段のインダクタを備えたバイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the isolation characteristic, insertion loss characteristic, and group delay characteristic when using the bias circuit provided with the inductor of 1 step | paragraph. 2段のインダクタを備えたバイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the isolation characteristic at the time of using the bias circuit provided with the inductor of 2 steps | paragraphs, an insertion loss characteristic, and a group delay characteristic. 第1の実施形態の広帯域バイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性の一例を示すグラフである。It is a graph which shows an example of the isolation characteristic, insertion loss characteristic, and group delay characteristic at the time of using the wideband bias circuit of 1st Embodiment. 比較例1の広帯域バイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性の一例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics when the wideband bias circuit of Comparative Example 1 is used. 比較例2の広帯域バイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性の一例を示すグラフである。6 is a graph showing an example of isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics when the wideband bias circuit of Comparative Example 2 is used. 第1の実施形態と比較例3の広帯域バイアス回路のアイソレーション特性、挿入損失特性、群遅延特性を比較するグラフである。12 is a graph comparing the isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics of the wideband bias circuit of the first embodiment and Comparative Example 3. 従来の高周波増幅器の概略構成の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows an example of schematic structure of the conventional high frequency amplifier. 従来の高周波増幅器の概略構成の別の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another example of schematic structure of the conventional high frequency amplifier. 従来の高周波増幅器の概略構成のさらに別の一例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows another example of schematic structure of the conventional high frequency amplifier.

本発明の好ましい実施の形態における広帯域バイアス回路について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明は、広帯域な高周波信号を増幅する増幅器に用いるのに好適な広帯域バイアス回路に関するものである。広帯域バイアス回路は、一端を電源に接続し、他端を増幅回路の入力側及び出力側の少なくともいずれか一方に接続して電源から直流のバイアス電流を供給するように構成したものである。以下では、広帯域バイアス回路を増幅回路の出力側に接続した実施形態について説明するが、広帯域バイアス回路を増幅回路の入力側に接続した場合、あるいは入力側と出力側の両方に接続した場合でも、以下で説明するのと同等の効果を得ることができる。以下では、広帯域な高周波信号として、1MHz〜3GHzの帯域を用いる信号を一例に説明する。   A broadband bias circuit according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Each component having the same function is denoted by the same reference numeral for simplification of illustration and description. The present invention relates to a wide-band bias circuit suitable for use in an amplifier that amplifies a wide-band high-frequency signal. The wide-band bias circuit is configured so that one end is connected to a power source and the other end is connected to at least one of the input side and the output side of the amplifier circuit to supply a DC bias current from the power source. In the following, an embodiment in which the broadband bias circuit is connected to the output side of the amplifier circuit will be described, but even when the broadband bias circuit is connected to the input side of the amplifier circuit, or when both the input side and the output side are connected, An effect equivalent to that described below can be obtained. Hereinafter, a signal using a band of 1 MHz to 3 GHz will be described as an example of a broadband high-frequency signal.

このような広帯域バイアス回路では、電源側から増幅回路の出力側に直流電流を供給する一方、増幅回路側から電源側に高周波信号が漏れるのをできるだけ低減する必要がある。そのためには、広帯域バイアス回路において、高周波信号に対する高いアイソレーション特性が必要になる。また、増幅回路から出力される高周波信号に対しては、広帯域バイアス回路がその特性に影響するのをできるだけ低減する必要がある。広帯域バイアス回路が影響を与える可能性のある特性として、バイアス回路の挿入損失特性や群遅延特性があり、これらの特性を対象とする広帯域な周波数帯で平坦な特性とする事が好ましく、平坦性が損なわれると広帯域信号の波形が崩れるなどの悪影響が現れる。   In such a wide-band bias circuit, it is necessary to supply a direct current from the power supply side to the output side of the amplifier circuit, while reducing leakage of high-frequency signals from the amplifier circuit side to the power supply side as much as possible. This requires high isolation characteristics for high-frequency signals in a wide-band bias circuit. In addition, it is necessary to reduce the influence of the wide-band bias circuit on the characteristics of the high-frequency signal output from the amplifier circuit as much as possible. The characteristics that can affect the wideband bias circuit include the insertion loss characteristic and group delay characteristic of the bias circuit. It is preferable to make these characteristics flat in a wide frequency band that covers these characteristics. If this is damaged, adverse effects such as collapse of the waveform of the broadband signal will appear.

上記のアイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性に対し、それぞれが適切であると判定されるための条件として、本発明では以下のような特性毎の条件を設定している。
(1)アイソレーション特性を、略25dB以上とする、
(2)挿入損失特性として、1MHzから3GHzの帯域において変動が0.4dB以内の平坦な特性値が確保される、
(3)群遅延特性として、50MHz〜3GHzの帯域において遅延時間が100ps以内の平坦な特性値が確保される。
In the present invention, the following conditions for each characteristic are set as conditions for determining that the isolation characteristic, the insertion loss characteristic, and the group delay characteristic are appropriate.
(1) The isolation characteristic is about 25 dB or more.
(2) As an insertion loss characteristic, a flat characteristic value with a fluctuation within 0.4 dB is secured in a band from 1 MHz to 3 GHz.
(3) As a group delay characteristic, a flat characteristic value having a delay time of 100 ps or less is ensured in a band of 50 MHz to 3 GHz.

本発明の第1の実施の形態に係る広帯域バイアス回路を図1を用いて以下に説明する。図1は、本実施形態の広帯域バイアス回路110を備えた高周波増幅器100の構成を示すブロック図である。高周波増幅器100は、増幅回路101の出力側(出力端103側)に本実施形態の広帯域バイアス回路110が接続された構成となっている。また、増幅回路101の入力側(入力端102側)と出力側のそれぞれに直流成分をカットするためのコンデンサ104、105が設けられている。また、一般的にバイアス回路110の電源側には、バイアス回路110と電源120の間の線路のインピーダンスを下げる目的でコンデンサ114が接続される。   The broadband bias circuit according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency amplifier 100 including a wide-band bias circuit 110 according to the present embodiment. The high-frequency amplifier 100 has a configuration in which the broadband bias circuit 110 of the present embodiment is connected to the output side (output end 103 side) of the amplifier circuit 101. Capacitors 104 and 105 for cutting DC components are provided on the input side (input end 102 side) and output side of the amplifier circuit 101, respectively. In general, a capacitor 114 is connected to the power supply side of the bias circuit 110 for the purpose of reducing the impedance of the line between the bias circuit 110 and the power supply 120.

本実施形態の広帯域バイアス回路110は、一端が電源120に接続され、他端が増幅回路101の入力側の接続点106または出力側の接続点107の少なくともいずれか一つに接続されており、電源120から直流のバイアス電流が増幅回路101に供給されている。広帯域バイアス回路110は、接続点106または、107側の少なくともいずれか一つから順に3段のインダクタ111、112、113を備えており、電源120側には一端が接地されたコンデンサ114が設けられている。3段のインダクタ111、112、113は、直列に接続されている。   The broadband bias circuit 110 of the present embodiment has one end connected to the power source 120 and the other end connected to at least one of the input side connection point 106 and the output side connection point 107 of the amplifier circuit 101. A DC bias current is supplied from the power source 120 to the amplifier circuit 101. The broadband bias circuit 110 includes three stages of inductors 111, 112, 113 in order from at least one of the connection point 106 or 107 side, and a capacitor 114 having one end grounded is provided on the power source 120 side. ing. The three-stage inductors 111, 112, and 113 are connected in series.

以下の実施形態では、広帯域バイアス回路が3段のインダクタを備える場合について説明するが、これに限らず、インダクタを4段以上備えるようにしてもよい。また、以下の実施形態では、広帯域バイアス回路110が増幅回路101の出力側の接続点107に接続されている場合について説明するが、広帯域バイアス回路110が増幅回路101の入力側の接続点106に接続される場合、あるいは接続点106、107の両方に接続される場合、のいずれであっても本実施形態と同様の効果を得ることができる。   In the following embodiments, a case where the wideband bias circuit includes a three-stage inductor will be described. However, the present invention is not limited thereto, and four or more inductors may be included. Further, in the following embodiment, a case where the wide band bias circuit 110 is connected to the connection point 107 on the output side of the amplifier circuit 101 will be described, but the wide band bias circuit 110 is connected to the connection point 106 on the input side of the amplifier circuit 101. In either case of connection or connection to both of the connection points 106 and 107, an effect similar to that of the present embodiment can be obtained.

インダクタ111、112、113は、それぞれが寄生容量を有していることから、各インダクタが有するインダクタンスと寄生容量のキャパシタンスとから決まる周波数(自己共振周波数)で並列共振を起こす。インダクタで実現されるアイソレーション特性は、この自己共振周波数で最も高い値を示す。増幅回路101から狭帯域な信号が出力される場合には、インダクタを1段だけ備えたバイアス回路を用いても、好適なアイソレーション特性を得ることができる。しかしながら、3GHz程度の広帯域な信号に対しては、インダクタを1段だけ備えたバイアス回路では、使用する帯域全体で好適なアイソレーション特性を得るのは困難である。   Since each of the inductors 111, 112, and 113 has a parasitic capacitance, parallel resonance occurs at a frequency (self-resonant frequency) determined by the inductance of each inductor and the capacitance of the parasitic capacitance. The isolation characteristic realized by the inductor shows the highest value at this self-resonant frequency. When a narrow-band signal is output from the amplifier circuit 101, a suitable isolation characteristic can be obtained even when a bias circuit having only one stage of inductor is used. However, for a wide band signal of about 3 GHz, it is difficult to obtain a suitable isolation characteristic in the entire band to be used with a bias circuit having only one inductor.

一例として、1段のインダクタを備えたバイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性を図2に示す。アイソレーション特性とは図1におけるバイアス回路の入力端130からバイアス回路の電源入力端131への信号の通過損失であり、挿入損失特性及び群遅延特性とはバイアス回路の入力端130からバイアス回路の出力端132へ通過する信号について示している。ここでは、インダクタンスが15μHのインダクタを1段だけ備えたバイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性を、それぞれ図2(a)、(b)、(c)に示している。図2(a)に示すように、アイソレーション特性が25dB以上を確保できる周波数帯は、自己共振周波数を中心に極めて限られた範囲であり、上記の条件(1)を満たしていないことがわかる。また、図2(b)に示す挿入損失特性においても、1GHz近傍では大きく低下しており、上記の条件(2)を満たしていない。   As an example, FIG. 2 shows isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics when a bias circuit including a single-stage inductor is used. The isolation characteristic is a signal passing loss from the input terminal 130 of the bias circuit in FIG. 1 to the power supply input terminal 131 of the bias circuit, and the insertion loss characteristic and the group delay characteristic are from the input terminal 130 of the bias circuit to the bias circuit. A signal passing to the output end 132 is shown. Here, the isolation characteristic, the insertion loss characteristic, and the group delay characteristic when using a bias circuit having only one inductor having an inductance of 15 μH are shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c), respectively. Show. As shown in FIG. 2A, it can be seen that the frequency band in which the isolation characteristic can be secured at 25 dB or more is a very limited range centering on the self-resonant frequency, and does not satisfy the above condition (1). . In addition, the insertion loss characteristic shown in FIG. 2B is greatly reduced in the vicinity of 1 GHz and does not satisfy the condition (2).

そこで、インダクタを1段追加してバイアス回路を2段構成とし、これを用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性の一例を図3に示す。ここでは、1段目にインダクタンスが1μHのインダクタを配置し、2段目にインダクタンスが15μHのインダクタを配置したバイアス回路を用いている。このようなバイアス回路を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性を、それぞれ図3(a)、(b)、(c)に示している。   Therefore, FIG. 3 shows an example of isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics when one stage of inductor is added and the bias circuit has a two-stage configuration. Here, a bias circuit is used in which an inductor having an inductance of 1 μH is arranged in the first stage and an inductor having an inductance of 15 μH is arranged in the second stage. The isolation characteristic, insertion loss characteristic, and group delay characteristic when such a bias circuit is used are shown in FIGS. 3A, 3B, and 3C, respectively.

図3(a)において、符号91、92はそれぞれ1段目、2段目のインダクタの持つアイソレーション特性を示しており、符号90は2段のインダクタを直列接続したアイソレーション特性を示している。図3(a)に示すインダクタを直列接続したアイソレーション特性90より、1段目と2段目のインダクタの持つアイソレーション特性が交差する周波数近傍において、アイソレーション特性が25dB以上を確保することができず、上記の条件(1)を満たしていないことがわかる。また、図3(b)に示す挿入損失特性においても、上記のインダクタの持つアイソレーション特性が交差する周波数近傍で大きく低下しており、上記の条件(2)を満たしていない。   In FIG. 3A, reference numerals 91 and 92 indicate the isolation characteristics of the first and second stage inductors, respectively, and reference numeral 90 indicates the isolation characteristics of the two-stage inductors connected in series. . From the isolation characteristic 90 in which the inductors shown in FIG. 3A are connected in series, the isolation characteristic can be ensured to be 25 dB or more in the vicinity of the frequency where the isolation characteristics of the first and second stage inductors intersect. It cannot be seen that the above condition (1) is not satisfied. Also in the insertion loss characteristic shown in FIG. 3B, the isolation characteristic of the inductor is greatly reduced in the vicinity of the intersecting frequency, and the condition (2) is not satisfied.

上記説明のように、1段または2段のインダクタで構成されたバイアス回路を用いた場合には、3GHz程度の広帯域な信号に対して好適な特性が得られるようにすることがきわめて困難であった。一方、図10のように、インダクタを7段、8段といった多段化すれば好適な特性が必ずしも得られる訳ではなく最適な設定が難しいといった問題があった。このような課題に対し発明者は、インダクタを3段とし、それぞれのインダクタンスを所定の条件に従って直列に接続することで、アイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性のいずれもが好適に設定できることを見出した。   As described above, when a bias circuit composed of a single-stage or two-stage inductor is used, it is extremely difficult to obtain suitable characteristics for a broadband signal of about 3 GHz. It was. On the other hand, as shown in FIG. 10, if the inductor is multi-staged such as 7 stages or 8 stages, there is a problem that a suitable characteristic is not necessarily obtained and optimal setting is difficult. In order to solve such a problem, the inventor has three stages of inductors, and each inductance is connected in series according to a predetermined condition, so that any of isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics can be suitably set. I found.

図1に示した本実施形態の広帯域バイアス回路110を用いたときのアイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性の一例を図4に示す。本実施形態では、1段目のインダクタ111にインダクタンスが1μHのものを用い、2段目のインダクタ112にインダクタンスが4.7μHのものを用い、3段目のインダクタ113にインダクタンスが15μHのインダクタを用いている。このような3段構成の広帯域バイアス回路110を用いたとき、アイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性は、それぞれ図4(a)、(b)、(c)に示すような好適な特性となる。   FIG. 4 shows an example of isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics when the wide band bias circuit 110 of the present embodiment shown in FIG. 1 is used. In this embodiment, the first stage inductor 111 having an inductance of 1 μH is used, the second stage inductor 112 having an inductance of 4.7 μH, and the third stage inductor 113 having an inductance of 15 μH. Used. When such a three-stage wideband bias circuit 110 is used, the isolation characteristics, the insertion loss characteristics, and the group delay characteristics are suitable characteristics as shown in FIGS. 4 (a), 4 (b), and 4 (c), respectively. It becomes.

図4(a)において、符号11、12、13はそれぞれ1段目、2段目、3段目のインダクタ111、112、113のアイソレーション特性を示しており、符号10は3段のインダクタを直列接続したアイソレーション特性を示している。図4(a)に示すアイソレーション特性10より、3GHzまでの周波数帯域においてアイソレーション特性が25dB以上を確保できていることがわかる。また、図4(b)に示す挿入損失特性では、1MHzから3GHzの帯域における挿入損失特性の変動が0.4dB以内に低減されており、平坦な挿入損失特性が確保されている。さらに、図4(c)に示す群遅延特性では、50MHz〜3GHzの帯域における遅延時間が100ps以内に低減されており、やはり平坦な群遅延特性が確保されている。   In FIG. 4A, reference numerals 11, 12, and 13 indicate the isolation characteristics of the first, second, and third stage inductors 111, 112, and 113, respectively, and reference numeral 10 indicates a three-stage inductor. The isolation characteristics connected in series are shown. It can be seen from the isolation characteristic 10 shown in FIG. 4A that an isolation characteristic of 25 dB or more can be secured in the frequency band up to 3 GHz. Further, in the insertion loss characteristic shown in FIG. 4B, the variation of the insertion loss characteristic in the band from 1 MHz to 3 GHz is reduced within 0.4 dB, and a flat insertion loss characteristic is ensured. Furthermore, in the group delay characteristic shown in FIG. 4C, the delay time in the band of 50 MHz to 3 GHz is reduced within 100 ps, and a flat group delay characteristic is ensured.

上記説明のように、3段のインダクタを好適に配置して構成された本実施形態の広帯域バイアス回路110によれば、広帯域で高いアイソレーション特性を実現するとともに、バイアス回路の挿入損失特性及び群遅延特性の平坦性を確保することが可能となっている。本実施形態の広帯域バイアス回路110を増幅回路101の出力側に接続することで、広帯域な高周波信号を好適に増幅することができる高周波増幅器100を実現することができる。本実施形態のバイアス回路110は、3段のインダクタ111,112,113を直列に接続した簡素な構成となっていることから、低コストな高周波増幅器を提供することができる。なお、上記では広帯域バイアス回路110を増幅回路101の出力側に接続した場合についての特性を説明したが、広帯域バイアス回路110を増幅回路101の入力側に接続した場合でも、上記と同等のアイソレーション特性、挿入損失特性及び群遅延特性が得られる。   As described above, according to the wideband bias circuit 110 of the present embodiment, which is configured by suitably arranging three stages of inductors, high isolation characteristics are realized in a wide band, and the insertion loss characteristics and group of the bias circuit are realized. It is possible to ensure the flatness of the delay characteristics. By connecting the wide-band bias circuit 110 of this embodiment to the output side of the amplifier circuit 101, the high-frequency amplifier 100 that can suitably amplify a wide-band high-frequency signal can be realized. Since the bias circuit 110 of the present embodiment has a simple configuration in which three stages of inductors 111, 112, and 113 are connected in series, a low-cost high-frequency amplifier can be provided. In the above description, the characteristics when the wide-band bias circuit 110 is connected to the output side of the amplifier circuit 101 have been described. However, even when the wide-band bias circuit 110 is connected to the input side of the amplifier circuit 101, the same isolation as described above is used. Characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics are obtained.

本実施形態の広帯域バイアス回路110では、インダクタンスが1μH、4.7μH、及び15μHの3段のインダクタをこの順序に並べ、それぞれを1段目のインダクタ111、2段目のインダクタ112、及び3段目のインダクタ113に用いている。本実施形態では、3段のインダクタ111,112,113を上記のように好適に配置したことにより、図4に示すような好ましい特性を得ることが可能となっている。これに対し、本実施形態と同様に3段のインダクタを用いて構成したバイアス回路であっても、本実施形態のインダクタ111、112,113と異なるインダクタンスのものを用いて異なる配置とする場合には、図4に示すような好ましい特性を得ることはできない。   In the wide-band bias circuit 110 of this embodiment, three-stage inductors having inductances of 1 μH, 4.7 μH, and 15 μH are arranged in this order, and the first-stage inductor 111, the second-stage inductor 112, and the third-stage inductor are arranged in this order. Used for the eye inductor 113. In the present embodiment, it is possible to obtain preferable characteristics as shown in FIG. 4 by suitably arranging the three-stage inductors 111, 112, and 113 as described above. On the other hand, even in the case of a bias circuit configured by using a three-stage inductor as in the present embodiment, when a different arrangement is used by using an inductor having a different inductance from the inductors 111, 112, and 113 of the present embodiment. Cannot obtain preferable characteristics as shown in FIG.

本実施形態のインダクタ111、112,113とは異なるインダクタンスを有するインダクタを用いたときの、アイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性の一例を図5に示す。ここでは、15μHのインダクタンスを有する3段目のインダクタ113に代えて、100μHのインダクタンスを有する別のインダクタを用いており、このように構成された広帯域バイアス回路を、以下では比較例1の広帯域バイアス回路と称する。   FIG. 5 shows an example of isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics when an inductor having an inductance different from the inductors 111, 112, and 113 of the present embodiment is used. Here, instead of the third stage inductor 113 having an inductance of 15 μH, another inductor having an inductance of 100 μH is used. The broadband bias circuit configured in this way is referred to as a broadband bias of Comparative Example 1 below. This is called a circuit.

図5(a)において、符号21、22、23はそれぞれ1段目、2段目、3段目のインダクタのアイソレーション特性を示しており、符号20は3段のインダクタを直列接続したアイソレーション特性を示している。比較例1の広帯域バイアス回路では、図5(a)に示すアイソレーション特性20において、各インダクタのアイソレーション特性21、22、23が交わる周波数の付近で上記の条件(1)を満たしていない。特に、3段目と2段目のインダクタのアイソレーション特性23、22が交わる周波数の付近で、アイソレーション特性20が大きく落ち込んでいる。   In FIG. 5A, reference numerals 21, 22, and 23 indicate the isolation characteristics of the first, second, and third stage inductors, respectively, and reference numeral 20 indicates an isolation in which three-stage inductors are connected in series. The characteristics are shown. In the broadband bias circuit of Comparative Example 1, in the isolation characteristic 20 shown in FIG. 5A, the above condition (1) is not satisfied in the vicinity of the frequency at which the isolation characteristics 21, 22, and 23 of the inductors intersect. In particular, the isolation characteristic 20 is greatly reduced near the frequency at which the isolation characteristics 23 and 22 of the third and second stage inductors intersect.

また、図5(c)に示す群遅延特性においても、50MHz〜3GHzの帯域内に遅延時間が100psを超える大きな変動がみられ、上記の条件(3)を満たしていない。特に、図5(a)で示した3段目と2段目のインダクタのアイソレーション特性23、22が交わる周波数付近では、群遅延特性においても遅延時間が大きく変動して平坦性が損なわれている。   Also, in the group delay characteristic shown in FIG. 5C, a large fluctuation with a delay time exceeding 100 ps is observed in the band of 50 MHz to 3 GHz, and the above condition (3) is not satisfied. In particular, in the vicinity of the frequency where the isolation characteristics 23 and 22 of the third and second stage inductors shown in FIG. 5A intersect, the delay time also varies greatly in the group delay characteristic, and the flatness is impaired. Yes.

このように、3段のインダクタを直列に接続して広帯域バイアス回路を構成した場合であっても、比較例1のように各インダクタのインダクタンスが適切に選択されていない場合には、上記の条件(1)〜(3)の全てを満足させることはできない。そこで、以下では好適な3段のインダクタの選択方法について説明する。   As described above, even when a wide-band bias circuit is configured by connecting three stages of inductors in series, when the inductance of each inductor is not appropriately selected as in the first comparative example, the above condition is satisfied. All of (1) to (3) cannot be satisfied. Therefore, a preferable method for selecting a three-stage inductor will be described below.

本実施形態の広帯域バイアス回路110の特性を示す図4と、比較例1の特性を示す図5とを比較すると、アイソレーション特性において、3段目のインダクタの持つアイソレーション特性と2段目のインダクタの持つアイソレーション特性との交わり方に大きな違いがみられる。広帯域バイアス回路110のアイソレーション特性は、2段目のインダクタの持つアイソレーション特性12のピーク(自己共振周波数)が、3段目のインダクタの持つアイソレーション特性13のライン上にほぼ重なっている。その結果、3段目のインダクタの持つアイソレーション特性13と2段目のインダクタの持つアイソレーション特性12とが交わる周波数付近でも、インダクタを直列接続したアイソレーション特性10が大きく落ち込むことはなく、上記の条件(1)を満たすことができる。   Comparing FIG. 4 showing the characteristics of the wideband bias circuit 110 of the present embodiment with FIG. 5 showing the characteristics of Comparative Example 1, the isolation characteristics of the third-stage inductor and the second-stage inductor are compared in the isolation characteristics. There are significant differences in the way the inductors interact with the isolation characteristics. In the isolation characteristic of the wide band bias circuit 110, the peak (self-resonant frequency) of the isolation characteristic 12 of the second stage inductor substantially overlaps the line of the isolation characteristic 13 of the third stage inductor. As a result, even in the vicinity of the frequency where the isolation characteristic 13 of the third-stage inductor and the isolation characteristic 12 of the second-stage inductor intersect, the isolation characteristic 10 in which the inductors are connected in series does not drop significantly. The condition (1) can be satisfied.

これに対し比較例1のアイソレーション特性は、2段目のインダクタの持つアイソレーション特性22のピークが、3段目のインダクタの持つアイソレーション特性23のラインから離れた高周波側に位置している。その結果、3段目のインダクタの持つアイソレーション特性23と2段目のインダクタの持つアイソレーション特性22とが交わる周波数付近で、インダクタを直列接続したアイソレーション特性20が大きく落ち込んで悪化している。上記の結果より、アイソレーション特性において、2段目のインダクタの持つアイソレーション特性の自己共振周波数におけるピークが、3段目のインダクタの持つアイソレーション特性のライン上にほぼ重なるように、2段目及び3段目のインダクタのインダクタンスを選択するのが好ましい。   On the other hand, in the isolation characteristic of Comparative Example 1, the peak of the isolation characteristic 22 possessed by the second stage inductor is located on the high frequency side away from the line of the isolation characteristic 23 possessed by the third stage inductor. . As a result, in the vicinity of the frequency where the isolation characteristic 23 of the third-stage inductor and the isolation characteristic 22 of the second-stage inductor intersect, the isolation characteristic 20 in which the inductors are connected in series greatly deteriorates and deteriorates. . From the above results, in the isolation characteristic, the second stage so that the peak at the self-resonant frequency of the isolation characteristic of the second stage inductor substantially overlaps the line of the isolation characteristic of the third stage inductor. It is preferable to select the inductance of the third stage inductor.

1段目と2段目のインダクタの持つアイソレーション特性の重ね方では、本実施形態と比較例1とで大きな差は見られず、1段目のインダクタの持つアイソレーション特性の自己共振周波数におけるピークが、2段目のインダクタの持つアイソレーション特性のラインより高周波側に配置されている。しかしながら、1段目のインダクタの持つアイソレーション特性11、21は、2段目のインダクタの持つアイソレーション特性12、22、及び3段目のインダクタの持つアイソレーション特性13、23に比べて、自己共振周波数近傍におけるピークが緩やかに変化している。その結果、1段目のインダクタの持つアイソレーション特性11、21と2段目のインダクタの持つアイソレーション特性12、22とが交わる周波数付近で、インダクタを直列接続したアイソレーション特性10、20の落ち込みが見られるもののその程度が小さくなり、本実施形態におけるインダクタを直列接続したアイソレーション特性10では上記の条件(1)を満たすことが可能となっている。   In the method of overlapping the isolation characteristics of the first-stage inductor and the second-stage inductor, there is no significant difference between the present embodiment and the comparative example 1, and the isolation characteristic of the first-stage inductor at the self-resonant frequency. The peak is arranged on the high frequency side from the isolation characteristic line of the second stage inductor. However, the isolation characteristics 11 and 21 of the first stage inductor are self-comparing to the isolation characteristics 12 and 22 of the second stage inductor and the isolation characteristics 13 and 23 of the third stage inductor. The peak in the vicinity of the resonance frequency changes gently. As a result, the drop in the isolation characteristics 10 and 20 in which the inductors are connected in series near the frequency at which the isolation characteristics 11 and 21 of the first-stage inductor intersect with the isolation characteristics 12 and 22 of the second-stage inductor. However, the degree is reduced, and the isolation characteristic 10 in which the inductors in the present embodiment are connected in series can satisfy the above condition (1).

比較例2として、1段目のインダクタの持つアイソレーション特性の自己共振周波数におけるピークを、2段目のインダクタの持つアイソレーション特性のラインより低周波側に配置するように構成した広帯域バイアス回路の特性を図6に示す。比較例2の広帯域バイアス回路では、3段のインダクタのそれぞれのインダクタンスを2.2μH、4.7μH、15μHとしている。図6(a)、(b)、(c)は、それぞれ比較例2の広帯域バイアス回路のアイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性を示している。比較例2の広帯域バイアス回路では、図6(b)、(c)に示す挿入損失特性及び群遅延特性がともに上記の条件(2)、(3)を満たしているものの、図6(a)に示すアイソレーション特性が1GHz近傍で劣化して上記の条件(1)を満たしていない。   As a comparative example 2, a broadband bias circuit configured so that the peak at the self-resonant frequency of the isolation characteristic of the first stage inductor is arranged on the lower frequency side than the line of the isolation characteristic of the second stage inductor. The characteristics are shown in FIG. In the broadband bias circuit of Comparative Example 2, the inductances of the three-stage inductors are 2.2 μH, 4.7 μH, and 15 μH. 6A, 6B, and 6C show the isolation characteristic, insertion loss characteristic, and group delay characteristic of the wideband bias circuit of Comparative Example 2, respectively. In the wideband bias circuit of Comparative Example 2, although both the insertion loss characteristic and the group delay characteristic shown in FIGS. 6B and 6C satisfy the above conditions (2) and (3), FIG. The isolation characteristics shown in FIG. 1 deteriorate near 1 GHz and do not satisfy the above condition (1).

比較例2の広帯域バイアス回路では、本実施形態の広帯域バイアス回路110と比較して、1段目のインダクタの自己共振周波数がより低周波側に位置するものを用いている。その結果、高周波側の1GHz近傍ではアイソレーション特性を25dB以上得る事ができなくなっている。広帯域で好ましいアイソレーション特性を得るためには、3段のインダクタの自己共振周波数を、できるだけ広帯域に分散させるのがよい。また、共振周波数を高周波側に持つインダクタほど、Q値を小さくして自己共振周波数近傍におけるアイソレーション特性を緩やかにしたものを用い、アイソレーション特性が高周波側まで確保されるようにするのが好ましい。とくに、インダクタンスの最も小さい1段目のインダクタには、自己共振周波数におけるアイソレーション特性のピークが緩やかで、かつ自己共振周波数が2段目のインダクタのアイソレーション特性のライン上かそれより高周波側に位置するものを用いるのが好ましい。   The broadband bias circuit of Comparative Example 2 uses a circuit in which the self-resonant frequency of the first stage inductor is located on the lower frequency side as compared with the broadband bias circuit 110 of the present embodiment. As a result, isolation characteristics of 25 dB or more cannot be obtained in the vicinity of 1 GHz on the high frequency side. In order to obtain preferable isolation characteristics in a wide band, it is preferable to disperse the self-resonant frequencies of the three-stage inductors in as wide a band as possible. In addition, it is preferable that an inductor having a resonance frequency on the high frequency side uses a Q value that is made smaller and the isolation characteristic in the vicinity of the self-resonance frequency is moderated so that the isolation characteristic is ensured up to the high frequency side. . In particular, the first-stage inductor with the smallest inductance has a gradual isolation characteristic peak at the self-resonance frequency, and the self-resonance frequency is on the high-frequency side of the isolation characteristic line of the second-stage inductor. It is preferable to use the one located.

次に、3段のインダクタの接続順序について以下に説明する。本実施形態の広帯域バイアス回路110では、1段目のインダクタ111のインダクタンスを最も小さくし、2段目、3段目のインダクタ112、113の順にインダクタンスを大きくしている。異なるインダクタンスを有する3段のインダクタの接続順序が、アイソレーション特性、挿入損失特性、及び群遅延特性に対しどのように影響するかを検討した結果を以下に説明する。以下では、図4にも示している本実施形態であるインダクタンスの小さい方から順に接続した広帯域バイアス回路に対し、これとは逆にインダクタンスの大きい方から順に接続した広帯域バイアス回路を比較例3として比較している。   Next, the connection order of the three-stage inductor will be described below. In the wide-band bias circuit 110 of the present embodiment, the inductance of the first-stage inductor 111 is minimized, and the inductance is increased in the order of the second-stage and third-stage inductors 112 and 113. The results of examining how the connection order of three-stage inductors having different inductances affect the isolation characteristics, insertion loss characteristics, and group delay characteristics will be described below. In the following, compared to the wide-band bias circuit connected in order from the smallest inductance according to the present embodiment shown in FIG. Comparing.

本実施形態と比較例3の広帯域バイアス回路の各特性を比較した結果を図7に示す。図7(a)は本実施形態と比較例3のそれぞれのアイソレーション特性41、51を示し、図7(b)は本実施形態と比較例3のそれぞれの挿入損失特性42、52を示し、図7(c)は本実施形態と比較例3のそれぞれの群遅延特性43、53を示している。図7(a)より、本実施形態と比較例3のアイソレーション特性41、51はほぼ一致していることがわかる。これより、3段のインダクタを接続する順序は、アイソレーション特性にはほとんど影響しないことが確認できる。また図7(c)に示す群遅延特性43、53でも、本実施形態と比較例3とでほぼ一致している。   FIG. 7 shows the result of comparison of the characteristics of the wide-band bias circuit of this embodiment and Comparative Example 3. 7A shows the isolation characteristics 41 and 51 of the present embodiment and Comparative Example 3, and FIG. 7B shows the insertion loss characteristics 42 and 52 of the present embodiment and Comparative Example 3, FIG. 7C shows the group delay characteristics 43 and 53 of this embodiment and Comparative Example 3, respectively. FIG. 7A shows that the isolation characteristics 41 and 51 of the present embodiment and the comparative example 3 are substantially the same. From this, it can be confirmed that the order of connecting the three-stage inductors hardly affects the isolation characteristics. Also in the group delay characteristics 43 and 53 shown in FIG. 7C, the present embodiment and the comparative example 3 are almost the same.

これに対し、図7(b)に示す挿入損失特性42、52では、高周波側において本実施形態の挿入損失特性42が緩やかに低下するのに対し、比較例3の挿入損失特性52は急激に低下した後振動しているのが確認できる。このように、1段目にインダクタンスの高いインダクタを接続し、2,3段目の順にインダクタンスが小さくなるようにインダクタを接続していくと、広帯域バイアス回路の挿入損失特性の平坦性が損なわれる可能性があることが確認できる。
以上の結果から、3段のインダクタを接続する順序は、1段目にインダクタンスの最も小さいインダクタを接続し、次に大きなインダクタンスを2段目に接続し、インダクタンスの最も大きいインダクタを3段目に接続するのがよいことが確認できた。
On the other hand, in the insertion loss characteristics 42 and 52 shown in FIG. 7B, the insertion loss characteristic 42 of the present embodiment gradually decreases on the high frequency side, whereas the insertion loss characteristic 52 of the comparative example 3 rapidly increases. It can be confirmed that it vibrates after being lowered. In this way, when an inductor having a high inductance is connected to the first stage and the inductors are connected so that the inductance decreases in the order of the second and third stages, the flatness of the insertion loss characteristic of the broadband bias circuit is impaired. It can be confirmed that there is a possibility.
From the above results, the order of connecting the three-stage inductors is to connect the inductor having the smallest inductance to the first stage, connect the next largest inductance to the second stage, and connect the inductor having the largest inductance to the third stage. It was confirmed that it was good to connect.

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る広帯域バイアス回路の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における広帯域バイアス回路の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。   Note that the description in the present embodiment shows an example of the wide band bias circuit according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the wide-band bias circuit in this embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.

100 広帯域バイアス回路
101 増幅回路
102 入力端
103 出力端
104、105、114 コンデンサ
106 入力側の接続点
107 出力側の接続点
110 広帯域バイアス回路
120 電源
111、112、113 インダクタ
130 バイアス回路の入力端
131 バイアス回路の電源入力端
132 バイアス回路の出力端
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Broadband bias circuit 101 Amplifier circuit 102 Input terminal 103 Output terminals 104, 105, 114 Capacitor 106 Input side connection point 107 Output side connection point 110 Broadband bias circuit 120 Power supply 111, 112, 113 Inductor 130 Input terminal 131 of bias circuit Power supply input terminal 132 of bias circuit Output terminal of bias circuit

Claims (8)

一端が電源に接続され、他端が所定の周波数帯を使用する広帯域な高周波信号を増幅する増幅回路に接続され、直流のバイアス電流を供給する広帯域バイアス回路であって、前記増幅回路の入力側、出力側の少なくともいずれか一つに接続され前記増幅回路の接続点から直列に接続された3段以上のインダクタを備えている
ことを特徴とする広帯域バイアス回路。
A broadband bias circuit having one end connected to a power source and the other end connected to an amplifier circuit for amplifying a broadband high-frequency signal using a predetermined frequency band and supplying a DC bias current, the input side of the amplifier circuit A wide-band bias circuit comprising three or more inductors connected in series to at least one of the output sides and connected in series from a connection point of the amplifier circuit.
前記3段以上のインダクタのうち、前記接続点に最も近い1段目のインダクタのインダクタンスを最小とし、2段目以降のインダクタのインダクタンスを同じか順次大きくしている
ことを特徴とする請求項1に記載の広帯域バイアス回路。
2. The inductor of the first stage closest to the connection point among the three or more stages of inductors is minimized, and the inductances of the inductors of the second and subsequent stages are increased by the same or sequentially. A wide-band bias circuit as described in 1.
前記3段以上のインダクタのうち1段目から最後段より2段前までのそれぞれのインダクタは、該インダクタの持つアイソレーション特性と該インダクタの後段に隣接するインダクタの持つアイソレーション特性とが交差する周波数が、前記隣接する2つのインダクタの自己共振周波数の間となるようにそれぞれのインダクタンスが決定されている
ことを特徴とする請求項2に記載の広帯域バイアス回路。
Of the three or more stages of inductors, each of the inductors from the first stage to the second stage before the last stage intersects with the isolation characteristic of the inductor and the isolation characteristic of the inductor adjacent to the subsequent stage of the inductor. The wide-band bias circuit according to claim 2, wherein each inductance is determined so that a frequency is between self-resonant frequencies of the two adjacent inductors.
前記3段以上のインダクタのうち1段目から最後段より1段前までのインダクタは、前記最後段のインダクタと比較して、Q値が低くインダクタの持つアイソレーション特性の自己共振周波数近傍における変化が緩やかとなっている
ことを特徴とする請求項3に記載の広帯域バイアス回路。
Among the inductors of three or more stages, the inductors from the first stage to the stage before the last stage have a lower Q value than the last stage inductor, and the change in the isolation characteristic of the inductor in the vicinity of the self-resonant frequency The wide-band bias circuit according to claim 3, wherein the voltage is moderate.
前記3段以上のインダクタを直列接続したアイソレーション特性は、前記所定の周波数帯において25dBより大きい
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の広帯域バイアス回路。
5. The wideband bias circuit according to claim 1, wherein an isolation characteristic in which the inductors of three or more stages are connected in series is greater than 25 dB in the predetermined frequency band.
挿入損失特性において、前記所定の周波数帯における変動幅が0.4dB以下となるように前記3段以上のインダクタの各々のインダクタンスが決定されている
ことを特徴とする請求項1乃至5のいずれか一項に記載の広帯域バイアス回路。
6. The insertion loss characteristic, wherein the inductance of each of the three or more stages of inductors is determined so that a fluctuation range in the predetermined frequency band is 0.4 dB or less. The wide-band bias circuit according to one item.
群遅延特性において、前記所定の周波数帯あるいはそれより狭い別の周波数帯における遅延時間が100ps以下となるように前記3段以上のインダクタの各々のインダクタンスが決定されている
ことを特徴とする請求項1乃至6のいずれか一項に記載の広帯域バイアス回路。
The group delay characteristic is characterized in that the inductance of each of the three or more stage inductors is determined so that a delay time in the predetermined frequency band or another frequency band narrower than the predetermined frequency band is 100 ps or less. The wide-band bias circuit according to any one of 1 to 6.
前記所定の周波数帯は、1MHz以上3GHz以下である
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の広帯域バイアス回路。
The broadband bias circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the predetermined frequency band is 1 MHz or more and 3 GHz or less.
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