JP2011146807A - 高周波増幅器 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、整合条件を変更するための制御回路を必要とせずに、複数の周波数帯で利用可能となる簡素な構成の高周波増幅器を提供することを目的とする。
【解決手段】パッケージ基板と、該パッケージ基板の表面に設置された増幅能動素子と、該増幅能動素子と接続されて高周波信号を伝送する伝送線路とを有する。そして、一端が該伝送線路にシャント接続されたＳＭＤ部品と、該ＳＭＤ部品の他端と接続され一部が該パッケージ基板の裏面に露出するＳＭＤ部品用端子と、該伝送線路のうち該増幅能動素子と接続された部分と反対側の端部と接続され、一部が該パッケージ基板の裏面に露出する外部端子とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯電話やＳ帯、Ｃ帯無線通信などに用いられる高周波増幅器に関する。
携帯電話やＳ帯、Ｃ帯無線通信などでは、地域によって使用可能な周波数が決まっている。セットメーカーにとって、使用可能な周波数ごとに異なった高周波増幅器を準備することは製造を複雑化するため回避することが望ましい。そのため、高周波増幅器は複数の周波数帯で使用可能なように構成されることがある。
そのような高周波増幅器のうち周知なものについて図１３を参照して説明する。図１３に記載の高周波増幅回路は増幅能動素子１２で増幅された信号が伝送線路を通って出力される構成である。さらに、この高周波増幅器はマッチングを取るためにチップコンデンサ２１およびチップコンデンサ５１がシャント接続される。チップコンデンサ５１にはチップインダクタとダイオード５２が接続される。ここで、ダイオード５２は端子５３からの給電の有無によりオンオフの切り替えが可能な構成である。よって、ダイオード５２のオンオフによりチップコンデンサ５１を接地するかオープンとするかを変えることができる。これにより、２つの周波数帯に対してそれぞれ最適な整合条件となるように高周波増幅器のインピーダンスを変えることができる。
このように、一つの高周波増幅器を複数の周波数帯に対して利用可能とするために、ダイオードなどの能動素子を用いてチップコンデンサなどのオンオフ制御を行っていた。また、特許文献１から４には複数の周波数帯域の信号を扱うことができる高周波増幅器などについて記載がある。
特開平１１−１２７０４０号公報 特開平０９−１８６５３３号公報 特開平１０−１２６１７３号公報 特開２００８−１１３２０２号公報
上述のように、高周波増幅器を複数の周波数帯で利用可能とするためには能動素子およびそれを制御するための回路（以後、高周波増幅器の整合条件を変えるために設けられる能動素子およびそれを制御するための回路を制御回路という）を付加することが必要である。よって、部品点数が増大する問題があった。
また、制御回路に給電する必要もあるので、高周波増幅器全体の動作効率が低下する問題もあった。
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、整合条件を変更するための制御回路を必要とせずに、複数の周波数帯で利用可能な高周波増幅器を提供することを目的とする。
本願の発明にかかる高周波増幅器は、パッケージ基板と、該パッケージ基板の表面に設置された増幅能動素子と、該増幅能動素子と接続されて高周波信号を伝送する伝送線路と、一端が該伝送線路にシャント接続されたＳＭＤ部品と、該ＳＭＤ部品の他端と接続され一部が該パッケージ基板の裏面に露出するＳＭＤ部品用端子と、該伝送線路のうち該増幅能動素子と接続された部分と反対側の端部と接続され、一部が該パッケージ基板の裏面に露出する外部端子とを備えたことを特徴とする。
本願の発明のかかる高周波増幅器は、パッケージ基板と、該パッケージ基板の表面に設置された増幅能動素子と、該パッケージ基板に該増幅能動素子と直列に接続されるように形成された第一伝送線路と、該パッケージ基板に該増幅能動素子と直列に接続されるように形成された第二伝送線路と、該第一伝送線路と接続され、一部が該パッケージ基板の裏面に露出する第一接続端子と、該第二伝送線路と接続され、一部が該パッケージ基板の裏面に露出する第二接続端子とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、簡素な構成で複数の周波数帯において利用可能な高周波増幅器を製造することができる。
実施形態１の高周波増幅器の斜視図である。 図１の高周波増幅器を下方から見た図である。 実施形態１の高周波増幅器の等価回路図である。 実装ボード表面に形成される回路パターンを説明する図である。 実装ボード表面に形成される回路パターンを説明する図である。 高周波増幅器が異なる周波数の信号を増幅できることを説明する図である。 接地か無接続かの切り替えが可能なＳＭＤ部品を二つ備える高周波増幅器について説明する図である。 図７の高周波増幅器の等価回路図である。 実施形態２の高周波増幅器の斜視図である。 実装ボード表面に形成される回路パターンを説明する図である。 実装ボード表面に形成される回路パターンを説明する図である。 実施形態２の高周波増幅器の等価回路図である。 周知な高周波増幅器を説明する回路図である。
実施の形態１
本実施形態は図１から図８を参照して説明する。なお、同一または対応する構成要素には同一の符号を付して複数回の説明を省略する場合がある。他の実施形態でも同様である。
図１は本実施形態の高周波増幅器１０の斜視図である。図１において破線で示す部分は高周波増幅器１０の内部を示す。本実施形態では、特に高周波特性に重要な役割を果たす出力整合を例に挙げて説明する。高周波増幅器１０はパッケージ基板１１を備える。パッケージ基板１１は例えば両面単層樹脂基板である。パッケージ基板１１の表面には増幅能動素子１２が設置される。増幅能動素子１２はワイヤボンディングなどにより伝送線路１３と接続される。伝送線路１３はパッケージ基板１１の表面に形成された回路パターンである。
この伝送線路１３の終端は出力端である。出力端は外部出力端子３２と接続される。図１から把握できるように、外部出力端子３２はその一部がパッケージ基板１１の裏面に露出する。伝送線路１３のうち増幅能動素子１２から出力端へ伸びる部分にはＳＭＤ部品２１、２２がシャント接続される。ＳＭＤ部品２１、２２はチップコンデンサやチップインダクタなどである。ＳＭＤ部品２１は一端が伝送線路１３と接続され他端が接地部と接続される。ＳＭＤ部品２２は一端が伝送線路１３と接続され他端がＳＭＤ部品用端子３３と接続される。ＳＭＤ部品用端子３３はその一部がパッケージ基板１１の裏面に露出する。
図２は高周波増幅器１０を裏側から見た図である。図２から分かるように外部出力端子３２とＳＭＤ部品用端子３３はともにパッケージ基板１１の裏面に露出する。そして、外部出力端子３２とＳＭＤ部品用端子３３は、パッケージ基板１１の外形に沿うようにまとめて配置される。またパッケージ基板１１の裏面には設置部３１が形成される。
図３は、前述の構成を有する高周波増幅器１０の等価回路図である。後述するように、ＳＭＤ部品用端子３３は接地される場合と無接続とされる場合があるため、図３では破線で示す。
高周波増幅器１０はセットメーカーの実装ボード上に搭載される。具体的には、高周波増幅器１０の裏面が、パターン形成された実装ボードの表面に接するように高周波増幅器１０が実装ボードに搭載される。
図４と図５には実装ボードの表面に形成されるパターンの例が表示されている。ＳＭＤ部品用端子３３は図４の実装ボードの斜線部分または図５の実装ボードの斜線部分に設置される。外部出力端子３２は図４、図５のＲＦｏｕｔｐｕｔと記載された部分に設置される。従って高周波増幅器１０を図４の実装ボード上に搭載すると、ＳＭＤ部品用端子３３は接地される。このような接続の場合に高周波増幅器１０が増幅するＲＦ信号の周波数をｆ１とする。一方、高周波増幅器１０を図５の実装ボード上に搭載するとＳＭＤ部品用端子３３は無接続となる。このような接続の場合に高周波増幅器１０が増幅するＲＦ信号の周波数をｆ２とする。
図６は周波数ｆ１付近が増幅された場合のＳ２１特性（伝送特性）と周波数ｆ２付近が増幅された場合のＳ２１特性を表す。図６に示すとおり、本実施形態の高周波増幅器１０は実装ボード表面のパターンを微小変更するだけで、増幅するべきＲＦ信号を変えることができる。つまり、本実施形態の高周波増幅器１０を使用すれば、使用する周波数ごとに異なった高周波増幅器を準備することを回避できる。そのため高周波増幅器を汎用化できる点において優れる。また、本実施形態の高周波増幅器１０は、整合条件を変えるための能動素子およびそれを制御するための回路を要することなく複数の周波数帯で利用可能である。よって部品点数の増大はない。また、能動素子などへの給電も不要であるから、高周波増幅器１０全体の動作効率の低下を回避できる。
本実施形態では接地・無接続の切り替えが可能なＳＭＤ部品は一つであったが本発明はこれに限定されない。接地・無接続の切り替えが可能なＳＭＤ部品を複数備えることとしてもよい。たとえば、そのようなＳＭＤ部品を２個備える場合について図７、８を参照して説明する。図７の構成は上述の構成に加えてＳＭＤ部品２３を備える。図７の高周波増幅器は更に、ＳＭＤ部品２３と接続され、かつパッケージ基板１１の裏面に露出するＳＭＤ部品用端子３４を備える。図８は図７の高周波増幅器の等価回路である。図８ではＳＭＤ部品用端子３３を接地し、ＳＭＤ部品用端子３４を無接続とした場合が示されている。
そして、ＳＭＤ部品用端子３３をセットメーカーの実装ボード上で接地する場合と、ＳＭＤ部品用端子３４をセットメーカーの実装ボード上で接地する場合とで増幅する周波数を変えることができる。また、ＳＭＤ部品用端子３３、３４のいずれも接地せず無接続とすることもできる。このようにＳＭＤ部品とＳＭＤ部品用端子のペアを複数備えると、高周波増幅器が対応可能な周波数帯を増加できる。
また、本実施形態では出力整合について論じたが本発明はこれに限定されない。本発明を入力整合などに利用しても本発明の効果を得ることができる。よって、伝送線路１３の出力端は端部であればよく、外部出力端子３２は信号の出力用ではない外部端子であってもよい。
実施の形態２
本実施形態は図９ないし図１２を参照して説明する。本実施形態の高周波増幅器はインダクタンス成分を変更することで増幅するべき周波数を変更するものである。図９に示すように伝送線路１３は第一伝送線路１５と第二伝送線路１６を備える。第一伝送線路１５のインダクタンスは第二伝送線路１６のインダクタンスと異なる。第一伝送線路１５はパッケージ基板１１上に増幅能動素子１２と直列に接続されるように形成される。第一伝送線路１５は第一接続端子３６に接続される。第一接続端子３６はその一部がパッケージ基板１１の裏面に露出する。
一方、第二伝送線路１６はパッケージ基板１１上に増幅能動素子１２と直列に接続されるように形成される。第二伝送線路１６は第二接続端子３５に接続される。第二接続端子３５はその一部がパッケージ基板１１の裏面に露出する。
外部接続端子３２はパッケージ基板１１表面において第三接続端子３７と接続される。第三接続端子３７の一部はパッケージ基板１１の裏面に露出する。よって、本実施形態のパッケージ基板１１の裏面には、外部出力端子３２、第一接続端子３６、第二接続端子３５、第三接続端子３２がそれぞれ独立して露出する。このような高周波増幅器の等価回路を図１２に表す。そして、本実施形態の高周波増幅器も実施形態１と同様にセットメーカーの実装ボード表面に設置される。
図１０および図１１は実装ボード表面のパターンについて説明する図である。図１０のようにパターンを形成する場合は、第一接続端子３６が第三接続端子３７を経由して外部出力端子３２と接続される。すなわちＲＦ信号は第一伝送線路１５を通る。なお図１０の斜線部分は第一接続端子３６と接する部分である。
他方、図１１のようにパターンを形成する場合は第二接続端子３５が第三接続端子３７を経由して外部出力端子３２に接続される。すなわちＲＦ信号は第二伝送線路１６を通る。なお図１１の斜線部分は第二接続端子３５と接する部分である。このように実装ボードのパターンを図１０の形状あるいは図１１の形状とすることで第一伝送線路１５を用いるか第二伝送線路１６を用いるか変えることができる。これにより実施形態１と同様の効果を得ることができる。
また、本実施形態では第一接続端子３６と第二接続端子３５とは隣接して配置されるため、実装ボードの接続配線設計が容易である点においても優れる。
１０ 高周波増幅器、 １１ パッケージ基板、 １２ 増幅能動素子、 １３ 伝送線路、 ２１ ＳＭＤ部品、 ２２ ＳＭＤ部品、 ３２ 外部出力端子、 ３３ ＳＭＤ部品用端子

Claims (5)

  1. パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の表面に設置された増幅能動素子と、
    前記増幅能動素子と接続されて高周波信号を伝送する伝送線路と、
    一端が前記伝送線路にシャント接続されたＳＭＤ部品と、
    前記ＳＭＤ部品の他端と接続され一部が前記パッケージ基板の裏面に露出するＳＭＤ部品用端子と、
    前記伝送線路のうち前記増幅能動素子と接続された部分と反対側の端部と接続され、一部が前記パッケージ基板の裏面に露出する外部端子とを備えたことを特徴とする高周波増幅器。
  2. 前記ＳＭＤ部品と前記ＳＭＤ部品用端子のペアを複数備えたことを特徴とする請求項１に記載の高周波増幅器。
  3. 前記ＳＭＤ部品用端子と前記外部端子とは隣接して配置されたことを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の高周波増幅器。
  4. パッケージ基板と、
    前記パッケージ基板の表面に設置された増幅能動素子と、
    前記パッケージ基板に前記増幅能動素子と直列に接続されるように形成された第一伝送線路と、
    前記パッケージ基板に前記増幅能動素子と直列に接続されるように形成された第二伝送線路と、
    前記第一伝送線路と接続され、一部が前記パッケージ基板の裏面に露出する第一接続端子と、
    前記第二伝送線路と接続され、一部が前記パッケージ基板の裏面に露出する第二接続端子とを備えたことを特徴とする高周波増幅器。
  5. 前記第一接続端子と前記第二接続端子とは隣接して配置されたことを特徴とする請求項４に記載の高周波増幅器。
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