JP2015104006A - Negative resistance generation circuit - Google Patents

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内田 浩光
Hiromitsu Uchida
浩光 内田
山中 宏治
Koji Yamanaka
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a negative resistance generation circuit capable of preventing undesired oscillation.SOLUTION: The negative resistance generation circuit includes: a source-grounded FET 1, which has a circuit including an inductor component in a transmission line 2, a capacitor 3 and a thin film resistor 4 and is connected between a gate terminal and a drain terminal thereacross, is applied with a bias voltage to the gate terminal and the drain terminal; a parallel resonance circuit (a circuit including the inductor component and capacitor 6 in the transmission line 5) which is connected to the drain terminal of the FET 1 being branched therefrom; and a thin film resistor 7 connected to the parallel resonance circuit in parallel.

Description

この発明は、負性コンダクタンスがほぼ一定である負性抵抗生成回路に関するものである。   The present invention relates to a negative resistance generation circuit in which negative conductance is substantially constant.

図9は以下の非特許文献1に開示されている負性抵抗生成回路を示す構成図である。
この負性抵抗生成回路は、トランジスタなどの能動素子を用いて構成されており、並列帰還回路として、インダクタ又はキャパシタが用いられている。
入力端子から見込んだインピーダンスZinの実部成分が負値を呈するため、図9は負性抵抗生成回路として機能する。
ただし、外部に接続される負荷によっては、トランジスタなどの能動素子が不要発振を生じることがある。その不要発振を抑圧するためには、負性抵抗生成回路の負性抵抗と、外部に接続される負荷の正値の抵抗成分とを相殺させることが望ましい。
FIG. 9 is a configuration diagram showing a negative resistance generation circuit disclosed in Non-Patent Document 1 below.
This negative resistance generation circuit is configured using an active element such as a transistor, and an inductor or a capacitor is used as a parallel feedback circuit.
Since the real part component of the impedance Zin expected from the input terminal takes a negative value, FIG. 9 functions as a negative resistance generation circuit.
However, depending on the load connected to the outside, an active element such as a transistor may cause unnecessary oscillation. In order to suppress the unnecessary oscillation, it is desirable to cancel the negative resistance of the negative resistance generation circuit and the positive resistance component of the load connected to the outside.

U.Karacaoglu et al.,MMIC Active Bandpass Filters Using Varactor−Tuned Negative Resistance Elements,”IEEE Trans. on Microwave Theory and Techniques,Vol.43,No.12,December 1995.U. Karacaoglu et al. , MMIC Active Bandpass Filters Using Variable-Tuned Negative Resistance Elements, "IEEE Trans. On Microwave Theory and Technologies No. 19, Vol.

従来の負性抵抗生成回路は以上のように構成されているので、負性抵抗生成回路の負性抵抗と、外部に接続される負荷の正値の抵抗成分とを相殺させるには、負性抵抗生成回路の呈する負性抵抗の周波数依存性が小さい方が好ましい。しかし、この負性抵抗生成回路の負性抵抗成分が周波数依存性を有しているため、不要発振が生じ易くなっている課題があった。
また、並列帰還回路に用いられているインダクタ又はキャパシタは寄生抵抗成分を含んでいるため、通過損失が増加してしまう課題もあった。
Since the conventional negative resistance generation circuit is configured as described above, in order to cancel the negative resistance of the negative resistance generation circuit and the positive resistance component of the load connected to the outside, It is preferable that the frequency dependence of the negative resistance exhibited by the resistance generation circuit is small. However, since the negative resistance component of the negative resistance generation circuit has frequency dependence, there is a problem that unnecessary oscillation is likely to occur.
Moreover, since the inductor or the capacitor used in the parallel feedback circuit includes a parasitic resistance component, there is a problem that the passage loss increases.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、不要発振を抑圧することができる負性抵抗生成回路を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a negative resistance generating circuit capable of suppressing unnecessary oscillation.

この発明に係る負性抵抗生成回路は、インダクタ、キャパシタ及び第1の抵抗素子からなる回路がゲート端子とドレイン端子間に接続され、バイアス電圧がゲート端子及びドレイン端子に印加されるソース接地FETと、ソース接地FETのドレイン端子に対してシャントに接続された並列共振回路と、並列共振回路と直列に接続された第2の抵抗素子とを備えるようにしたものである。   A negative resistance generation circuit according to the present invention includes a common-source FET in which a circuit including an inductor, a capacitor, and a first resistance element is connected between a gate terminal and a drain terminal, and a bias voltage is applied to the gate terminal and the drain terminal. A parallel resonant circuit connected in shunt to the drain terminal of the common-source FET, and a second resistance element connected in series with the parallel resonant circuit are provided.

この発明によれば、インダクタ、キャパシタ及び第1の抵抗素子からなる回路がゲート端子とドレイン端子間に接続され、バイアス電圧がゲート端子及びドレイン端子に印加されるソース接地FETと、ソース接地FETのドレイン端子に対してシャントに接続された並列共振回路と、並列共振回路と直列に接続された第2の抵抗素子とを備えるように構成したので、不要発振を抑圧することができる効果がある。   According to the present invention, a circuit including an inductor, a capacitor, and a first resistance element is connected between a gate terminal and a drain terminal, and a source grounded FET in which a bias voltage is applied to the gate terminal and the drain terminal. Since the parallel resonance circuit connected in shunt with respect to the drain terminal and the second resistance element connected in series with the parallel resonance circuit are provided, there is an effect that unnecessary oscillation can be suppressed.

この発明の実施の形態1による負性抵抗生成回路を示す構成図である。It is a block diagram which shows the negative resistance production | generation circuit by Embodiment 1 of this invention. 図1の負性抵抗生成回路の高周波等価回路である。2 is a high-frequency equivalent circuit of the negative resistance generation circuit of FIG. 1. この発明の実施の形態1による負性抵抗生成回路のFET1の簡易等価回路である。3 is a simplified equivalent circuit of FET 1 of the negative resistance generation circuit according to the first embodiment of the present invention. 図2の高周波等価回路における入力アドミタンスYinの具体的な計算例を示すグラフ図である。It is a graph which shows the specific calculation example of the input admittance Yin in the high frequency equivalent circuit of FIG. この発明の実施の形態2による負性抵抗生成回路を示す構成図である。It is a block diagram which shows the negative resistance production | generation circuit by Embodiment 2 of this invention. FET1のドレイン端子と接続されているパッチアンテナ23の等価回路である。This is an equivalent circuit of the patch antenna 23 connected to the drain terminal of the FET 1. (a)パッチアンテナ23のインピーダンスを信号源インピーダンス50[Ω]に変成するためのインピーダンス整合回路の等価回路の一例を示し、(b)通過特性及び反射特性を示す説明図である。(A) An example of the equivalent circuit of the impedance matching circuit for transforming the impedance of the patch antenna 23 to the signal source impedance of 50 [Ω] is shown, and (b) is an explanatory diagram showing pass characteristics and reflection characteristics. (a)図5の負性抵抗生成回路の等価回路を示し、(b)図5の負性抵抗生成回路の通過特性及び反射特性を示す説明図である。(A) The equivalent circuit of the negative resistance generation circuit of FIG. 5 is shown, (b) It is explanatory drawing which shows the passage characteristic and reflection characteristic of the negative resistance generation circuit of FIG. 非特許文献1に開示されている負性抵抗生成回路を示す構成図である。It is a block diagram which shows the negative resistance production | generation circuit currently disclosed by the nonpatent literature 1.

実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による負性抵抗生成回路を示す構成図である。
図1において、FET1は半導体基板10の上に構成されているソース接地のFETであり、FET1のゲート端子及びドレイン端子には適正なバイアス電圧が印加される。
伝送線路2は一端がFET1のゲート端子と接続され、他端がFET1のドレイン端子と接続されており、伝送線路2はインダクタとして機能する。
キャパシタ3は伝送線路2の途中に挿入されている直流阻止用のキャパシタである。
薄膜抵抗4は伝送線路2の途中に挿入されている第1の抵抗素子である。
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a negative resistance generating circuit according to Embodiment 1 of the present invention.
In FIG. 1, FET 1 is a grounded-source FET configured on a semiconductor substrate 10, and an appropriate bias voltage is applied to the gate terminal and drain terminal of FET 1.
The transmission line 2 has one end connected to the gate terminal of the FET 1 and the other end connected to the drain terminal of the FET 1, and the transmission line 2 functions as an inductor.
The capacitor 3 is a DC blocking capacitor inserted in the middle of the transmission line 2.
The thin film resistor 4 is a first resistance element inserted in the transmission line 2.

伝送線路5は一端がFET1のドレイン端子と接続されており、伝送線路5はインダクタとして機能する。
キャパシタ6は一端がFET1のドレイン端子と接続されており、伝送線路5におけるインダクタ成分とキャパシタ6から並列共振回路が構成されている。
薄膜抵抗7は伝送線路5の途中に挿入されている第2の抵抗素子である。
キャパシタ8は一端が伝送線路2の他端と接続されており、他端がビアホール9と接続されている直流阻止用のキャパシタである。
One end of the transmission line 5 is connected to the drain terminal of the FET 1, and the transmission line 5 functions as an inductor.
One end of the capacitor 6 is connected to the drain terminal of the FET 1, and a parallel resonance circuit is constituted by the inductor component in the transmission line 5 and the capacitor 6.
The thin film resistor 7 is a second resistance element inserted in the middle of the transmission line 5.
The capacitor 8 is a DC blocking capacitor having one end connected to the other end of the transmission line 2 and the other end connected to the via hole 9.

なお、FET1、伝送線路2、キャパシタ3、薄膜抵抗4、伝送線路5、キャパシタ6、薄膜抵抗7、キャパシタ8及びビアホール9の全ては、半導体基板10の上に構成されており、いわゆるMMIC(Monolithic Microwave Integrated Circuit)を形成している。
また、キャパシタ3,6,8は全てMIM(Metal−Insulator−Metal)キャパシタとして構成されている。
The FET 1, the transmission line 2, the capacitor 3, the thin film resistor 4, the transmission line 5, the capacitor 6, the thin film resistor 7, the capacitor 8, and the via hole 9 are all formed on the semiconductor substrate 10, so-called MMIC (Monolithic). Microwave Integrated Circuit).
The capacitors 3, 6, and 8 are all configured as MIM (Metal-Insulator-Metal) capacitors.

次に動作について説明する。
図1の負性抵抗生成回路では、高周波が入力される場合、直流阻止用のキャパシタ3,8のインピーダンスは高周波的に十分に小さく無視することが可能である。
このため、図1の負性抵抗生成回路の高周波等価回路は、図2のように表すことができる。
図2において、Rは薄膜抵抗4の抵抗成分、Lは伝送線路2のインダクタ成分、Lbは伝送線路5のインダクタ成分、Cbはキャパシタ6のキャパシタンス成分、Rbは薄膜抵抗7の抵抗成分である。
Next, the operation will be described.
In the negative resistance generation circuit of FIG. 1, when a high frequency is input, the impedance of the DC blocking capacitors 3 and 8 is sufficiently small in frequency and can be ignored.
Therefore, the high-frequency equivalent circuit of the negative resistance generation circuit of FIG. 1 can be expressed as shown in FIG.
In FIG. 2, R is a resistance component of the thin film resistor 4, L is an inductor component of the transmission line 2, Lb is an inductor component of the transmission line 5, Cb is a capacitance component of the capacitor 6, and Rb is a resistance component of the thin film resistor 7.

図3はこの発明の実施の形態1による負性抵抗生成回路のFET1の簡易等価回路である。
図2及び図3より、図2の高周波等価回路の中で、(Lb、Cb、Rb)からなる回路を除いた部分の入力アドミタンスをY1とすると、入力アドミタンスY1は、下記の式(1)のように表すことができる。
Y1≒[(R−gmL/Cgs)−j(ωL+gmR/(ωCgs))
/[R2+(ωL)2]
(1)
式(1)において、ωは動作角周波数である。
式(1)では、式を単純化するために、1/(ωCgs)は|R+jωL|と比べて十分小さいと仮定し、Cgd=0、Cds=0、Rds=∞と仮定している。
FIG. 3 is a simplified equivalent circuit of the FET 1 of the negative resistance generation circuit according to the first embodiment of the present invention.
2 and 3, when the input admittance of the portion excluding the circuit composed of (Lb, Cb, Rb) in the high frequency equivalent circuit of FIG. 2 is Y1, the input admittance Y1 is expressed by the following equation (1). It can be expressed as
Y1≈ [(R−gmL / Cgs) −j (ωL + gmR / (ωCgs))
/ [R2 + (ωL) 2]
(1)
In equation (1), ω is the operating angular frequency.
In formula (1), in order to simplify the formula, it is assumed that 1 / (ωCgs) is sufficiently smaller than | R + jωL |, and Cgd = 0, Cds = 0, and Rds = ∞.

式(1)より、下記の式(2)を満足すれば、入力アドミタンスY1の実部であるRe[Y1]が、Re[Y1]<0となり、FET1の出力アドミタンスであるY1は、負性コンダクタンス(負性抵抗)を生成することができることが分かる。
R < gmL/Cgs (2)
また、Y1の実部Re[Y1]は、式(1)より、動作角周波数ωの増加につれて負値から0に向けて増加することが分かる。
From the equation (1), if the following equation (2) is satisfied, Re [Y1] which is the real part of the input admittance Y1 becomes Re [Y1] <0, and Y1 which is the output admittance of the FET1 is negative It can be seen that conductance (negative resistance) can be generated.
R <gmL / Cgs (2)
Further, it can be seen from Equation (1) that the real part Re [Y1] of Y1 increases from a negative value toward 0 as the operating angular frequency ω increases.

一方、図2の高周波等価回路の中で、(Lb、Cb、Rb)からなる回路のアドミタンスYbは、下記の式(3)のように表すことができる。
Yb≒1/[Rb+1/{j2Cb(ω―ωb)}]
=[4Cb2Rb(ω―ωb)2+j2Cb(ω―ωb)]
/[1+4(CbRb)2ω―ωb)2]
(3)
式(3)において、ωbは(Lb、Cb)からなる並列共振回路の共振角周波数であり、ωb2=1/(LbCb)が成立する。
On the other hand, the admittance Yb of the circuit composed of (Lb, Cb, Rb) in the high-frequency equivalent circuit of FIG. 2 can be expressed as the following equation (3).
Yb≈1 / [Rb + 1 / {j2Cb (ω−ωb)}]
= [4Cb2Rb (ω−ωb) 2 + j2Cb (ω−ωb)]
/ [1 + 4 (CbRb) 2ω−ωb) 2]
(3)
In Expression (3), ωb is the resonance angular frequency of the parallel resonance circuit composed of (Lb, Cb), and ωb2 = 1 / (LbCb) is established.

ここで、(Lb、Cb)からなる並列共振回路の共振角周波数ωbを負性抵抗生成回路の動作角周波数ωより大きくすることで、(Lb、Cb、Rb)からなる回路のアドミタンスYbの実部Re[Yb]は、動作角周波数ωの増加につれて減少することになる。
したがって、図2の回路全体の入力アドミタンスYinは、下記の式(4)のように表されるため、アドミタンスYbの実部Re[Yb]は、動作角周波数ωにほぼ依らず一定となる。
Yin=Y1+Yb (4)
よって、図1の負性抵抗生成回路は、その負性コンダクタンスがほぼ一定の回路になる。
Here, by making the resonance angular frequency ωb of the parallel resonant circuit composed of (Lb, Cb) larger than the operating angular frequency ω of the negative resistance generation circuit, the admittance Yb of the circuit composed of (Lb, Cb, Rb) is actualized. The portion Re [Yb] decreases as the operating angular frequency ω increases.
Therefore, since the input admittance Yin of the entire circuit of FIG. 2 is expressed by the following equation (4), the real part Re [Yb] of the admittance Yb is constant regardless of the operating angular frequency ω.
Yin = Y1 + Yb (4)
Therefore, the negative resistance generation circuit of FIG. 1 is a circuit whose negative conductance is substantially constant.

図4は図2の高周波等価回路における入力アドミタンスYinの具体的な計算例を示すグラフ図である。
図2の高周波等価回路の各回路素子に対して、図4に示すように回路素子値を与えることで、入力アドミタンスYinの実部Re[Yin]は、周波数によらず、ほぼ−0.02[S]で一定になることが分かる。
FIG. 4 is a graph showing a specific calculation example of the input admittance Yin in the high-frequency equivalent circuit of FIG.
By giving the circuit element value to each circuit element of the high-frequency equivalent circuit of FIG. 2 as shown in FIG. 4, the real part Re [Yin] of the input admittance Yin is substantially −0.02 regardless of the frequency. It can be seen that [S] is constant.

以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、伝送線路2におけるインダクタ成分、キャパシタ3及び薄膜抵抗4からなる回路がゲート端子とドレイン端子間に接続され、バイアス電圧がゲート端子及びドレイン端子に印加されるソース接地のFET1と、FET1のドレイン端子に対してシャントに接続された並列共振回路(伝送線路5におけるインダクタ成分とキャパシタ6からなる回路)と、その並列共振回路と直列に接続された薄膜抵抗7とを備えるように構成したので、不要発振を抑圧することができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the first embodiment, a circuit including the inductor component, the capacitor 3 and the thin film resistor 4 in the transmission line 2 is connected between the gate terminal and the drain terminal, and the bias voltage is applied to the gate terminal and the drain. The source-grounded FET 1 applied to the terminal, a parallel resonant circuit (circuit composed of the inductor component in the transmission line 5 and the capacitor 6) connected in shunt to the drain terminal of the FET 1, and the parallel resonant circuit connected in series Since the thin film resistor 7 is provided, it is possible to suppress unnecessary oscillation.

即ち、この実施の形態1によれば、負性コンダクタンス(負性抵抗)の周波数依存性が小さな負性抵抗生成回路を構成することができ、その負性抵抗生成回路の外部に接続される受動負荷が有する正値で、かつ、一般に周波数依存性が小さいコンダクタンス成分をより広帯域に亘って相殺できることから、不要な負性コンダクタンス成分が残留することに起因する不要発振をより抑圧し易くなる。   That is, according to the first embodiment, a negative resistance generation circuit having a small frequency dependence of negative conductance (negative resistance) can be configured, and a passive connected to the outside of the negative resistance generation circuit. Since the conductance component having a positive value and generally having a low frequency dependency can be canceled over a wider band, unnecessary oscillation caused by the remaining unnecessary negative conductance component can be more easily suppressed.

この実施の形態1では、ソース接地のFET1が半導体基板10の上に構成されているものを示したが、ソース接地のFET1の代わりに、エミッタ接地バイポーラトランジスタが半導体基板10の上に構成されていてもよい。
この場合、伝送線路2の一端はエミッタ接地バイポーラトランジスタのベース端子と接続され、伝送線路2の他端はエミッタ接地バイポーラトランジスタのコレクタ端子と接続される。
なお、エミッタ接地バイポーラトランジスタのベース端子及びコレクタ端子には適正なバイアス電圧が印加される。
In the first embodiment, the source grounded FET 1 is configured on the semiconductor substrate 10. However, instead of the source grounded FET 1, a grounded emitter bipolar transistor is configured on the semiconductor substrate 10. May be.
In this case, one end of the transmission line 2 is connected to the base terminal of the grounded emitter bipolar transistor, and the other end of the transmission line 2 is connected to the collector terminal of the grounded emitter bipolar transistor.
An appropriate bias voltage is applied to the base terminal and the collector terminal of the common emitter bipolar transistor.

実施の形態2.
図5はこの発明の実施の形態2による負性抵抗生成回路を示す構成図であり、図5において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
キャパシタ21は一端がFET1のドレイン端子と接続され、他端がビアホール22と接続されている第2のキャパシタであり、キャパシタ21はMIMキャパシタとして構成されている。
パッチアンテナ23はFET1のドレイン端子と接続され、方形導体パターンによって構成されている。
伝送線路24は一端がFET1のゲート端子と接続されており、伝送線路24は1/4波長インピーダンス変成器として機能する。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 5 is a block diagram showing a negative resistance generation circuit according to Embodiment 2 of the present invention. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG.
The capacitor 21 is a second capacitor having one end connected to the drain terminal of the FET 1 and the other end connected to the via hole 22. The capacitor 21 is configured as an MIM capacitor.
The patch antenna 23 is connected to the drain terminal of the FET 1 and is configured by a rectangular conductor pattern.
One end of the transmission line 24 is connected to the gate terminal of the FET 1, and the transmission line 24 functions as a quarter wavelength impedance transformer.

次に動作について説明する。
この実施の形態2では、図1の負性抵抗回路におけるFET1のドレイン端子に対して、さらに、キャパシタ21がシャントに接続されたものである。
キャパシタ21を除く部分は、上記実施の形態1で記述した動作原理によって負性抵抗生成回路として機能する。
Next, the operation will be described.
In the second embodiment, a capacitor 21 is further connected to a shunt with respect to the drain terminal of the FET 1 in the negative resistance circuit of FIG.
The portion excluding the capacitor 21 functions as a negative resistance generation circuit according to the operation principle described in the first embodiment.

上記実施の形態1における負性抵抗生成回路の高周波等価回路(図2)の場合、例えば、中心周波数10[GHz]においては、図4に示すように、入力アドミタンスYinの虚部(サセプタンス成分)Im[Yin]は、Im[Yin]<0となり、誘導性サセプタンスを呈する。
したがって、図5に示すように、FET1のドレイン端子に対して、適正なキャパシタ21をシャントに接続することで、パッチアンテナ23を除く、図5の負性抵抗生成回路では、中心周波数10[GHz]において、入力アドミタンスYinの虚部Im[Yin]を0にすることができ、この負性抵抗生成回路は、並列共振回路としての特性を呈することになる。
In the case of the high frequency equivalent circuit (FIG. 2) of the negative resistance generation circuit in the first embodiment, for example, at a center frequency of 10 [GHz], as shown in FIG. 4, the imaginary part (susceptance component) of the input admittance Yin Im [Yin] becomes Im [Yin] <0 and exhibits inductive susceptance.
Therefore, as shown in FIG. 5, the negative resistance generation circuit of FIG. 5, except for the patch antenna 23, connects the appropriate capacitor 21 to the shunt with respect to the drain terminal of the FET 1. ], The imaginary part Im [Yin] of the input admittance Yin can be set to 0, and this negative resistance generation circuit exhibits characteristics as a parallel resonance circuit.

図6はFET1のドレイン端子と接続されているパッチアンテナ23の等価回路である。
パッチアンテナ23は、図6に示すように、(Rp、Lp、Cp)からなる直列共振回路によって表現される。ここでは、その直列共振回路の共振周波数は10[GHz]であるものとする。
図7(a)はパッチアンテナ23のインピーダンスを信号源インピーダンス50[Ω]に変成するためのインピーダンス整合回路の等価回路の一例を示し、図7(b)は通過特性及び反射特性を示している。
FIG. 6 is an equivalent circuit of the patch antenna 23 connected to the drain terminal of the FET 1.
As shown in FIG. 6, the patch antenna 23 is expressed by a series resonance circuit composed of (Rp, Lp, Cp). Here, it is assumed that the resonance frequency of the series resonance circuit is 10 [GHz].
FIG. 7A shows an example of an equivalent circuit of an impedance matching circuit for transforming the impedance of the patch antenna 23 to the signal source impedance 50 [Ω], and FIG. 7B shows pass characteristics and reflection characteristics. .

図7(a)では、直列共振特性を呈するパッチアンテナ23に対するインピーダンス整合回路として、並列共振回路(Lm、Cm)と1/4波長インピーダンス線路Zmからなるインピーダンス整合回路が用いられている。
その並列共振回路(Lm、Cm)を実現するにあたり、不可避的に生じる寄生抵抗Rmを考えて、ここでは、例として、Rm=50[Ω]としている。
このとき、図7(b)に示すように、寄生抵抗Rmによって、通過損失が生じていることが分かる。
In FIG. 7A, an impedance matching circuit including a parallel resonance circuit (Lm, Cm) and a quarter wavelength impedance line Zm is used as an impedance matching circuit for the patch antenna 23 exhibiting series resonance characteristics.
Considering the parasitic resistance Rm inevitably generated when realizing the parallel resonant circuit (Lm, Cm), here, as an example, Rm = 50 [Ω].
At this time, as shown in FIG. 7B, it can be seen that a passage loss is caused by the parasitic resistance Rm.

図8(a)は図5の負性抵抗生成回路の等価回路を示し、図8(b)は図5の負性抵抗生成回路の通過特性及び反射特性を示している。
図8(a)は、図7(a)のインピーダンス整合回路に含まれる並列共振回路(Lm、Cm)を負性抵抗生成回路とキャパシタからなる回路に置換したものであり、新たに付加したキャパシタ21には、図7(a)と同一の寄生抵抗Rmが付随しているものとしている。
図8(b)より、図8(a)の等価回路における反射特性は、図7(b)に示している反射特性とほぼ同一でありながら、図8(a)の等価回路における通過特性は、図7(b)に示している通過特性と比べて、低損失になっていることが分かる。
これは、図7(a)に示しているインピーダンス整合回路では、受動回路素子により並列共振回路(Lm、Cm)が構成されると考えて、その寄生抵抗Rmを仮定しているために通過損失が生じているのに対して、図8(a)の回路では、同じ寄生抵抗Rmを負性抵抗生成回路によって相殺しているため、通過損失が低減されていることを示している。
8A shows an equivalent circuit of the negative resistance generation circuit of FIG. 5, and FIG. 8B shows pass characteristics and reflection characteristics of the negative resistance generation circuit of FIG.
FIG. 8A is a diagram in which a parallel resonance circuit (Lm, Cm) included in the impedance matching circuit of FIG. 7A is replaced with a circuit composed of a negative resistance generation circuit and a capacitor, and a newly added capacitor 21 is accompanied by the same parasitic resistance Rm as in FIG.
From FIG. 8B, the reflection characteristic in the equivalent circuit of FIG. 8A is almost the same as the reflection characteristic shown in FIG. 7B, but the pass characteristic in the equivalent circuit of FIG. It can be seen that the loss is lower than the pass characteristic shown in FIG.
This is because the impedance matching circuit shown in FIG. 7 (a) assumes that the parallel resonant circuit (Lm, Cm) is composed of passive circuit elements and assumes the parasitic resistance Rm, so that the passage loss In contrast, in the circuit of FIG. 8A, the same parasitic resistance Rm is canceled out by the negative resistance generation circuit, which indicates that the passage loss is reduced.

この実施の形態2によれば、上記実施の形態1で示した負性コンダクタンス(負性抵抗)の周波数依存性が小さな負性抵抗生成回路をインピーダンス整合回路の構成要素として用いることで、受動回路素子のみからなる従来のインピーダンス整合回路と比べて、低損失化を図ることが可能になる。
この実施の形態2では、インピーダンス整合回路を例として示したが、同様の手法によって、フィルタなどの各種受動回路の寄生抵抗成分の低減、ひいては低損失化を図ることも可能である。
According to the second embodiment, the negative resistance generation circuit having a small frequency dependence of the negative conductance (negative resistance) shown in the first embodiment is used as a component of the impedance matching circuit, thereby forming a passive circuit. Compared with a conventional impedance matching circuit composed only of elements, it is possible to reduce the loss.
In the second embodiment, the impedance matching circuit is shown as an example. However, it is possible to reduce the parasitic resistance component of various passive circuits such as a filter and to reduce the loss by a similar method.

この実施の形態2では、図1の負性抵抗回路におけるFET1のドレイン端子に対して、キャパシタ21がシャントに接続されているものを示したが、FET1のドレイン端子に対して、伝送線路2におけるインダクタンス成分とは別の第2のインダクタがシャントに接続されているものであってもよく、同様の効果を奏することができる。
また、FET1のドレイン端子に対して、伝送線路5におけるインダクタ成分とキャパシタ6からなる並列共振回路とは別の第2の並列共振回路がシャントに接続されているものであってもよく、同様の効果を奏することができる。
In the second embodiment, the capacitor 21 is connected to the shunt with respect to the drain terminal of the FET 1 in the negative resistance circuit of FIG. 1, but the transmission line 2 is connected to the drain terminal of the FET 1. A second inductor different from the inductance component may be connected to the shunt, and the same effect can be obtained.
In addition, a second parallel resonant circuit different from the parallel resonant circuit composed of the inductor component and the capacitor 6 in the transmission line 5 may be connected to the shunt with respect to the drain terminal of the FET 1. There is an effect.

また、この実施の形態2では、パッチアンテナ23が(Rp、Lp、Cp)からなる直列共振回路によって表現されるものを示したが、FET1のドレイン端子に対して、伝送線路2におけるインダクタ成分とは別の第2のインダクタが直列に接続されているものであってもよく、同様の効果を奏することができる。
また、FET1のドレイン端子に対して、キャパシタ3とは別の第2のキャパシタが直列に接続されているものであってもよく、同様の効果を奏することができる。
In the second embodiment, the patch antenna 23 is represented by a series resonant circuit composed of (Rp, Lp, Cp). However, the inductor component in the transmission line 2 and the drain terminal of the FET 1 Another second inductor may be connected in series, and the same effect can be obtained.
Further, a second capacitor different from the capacitor 3 may be connected in series to the drain terminal of the FET 1, and the same effect can be obtained.

また、この実施の形態2では、ソース接地のFET1が半導体基板10の上に構成されているものを示したが、ソース接地のFET1の代わりに、エミッタ接地バイポーラトランジスタが半導体基板10の上に構成されていてもよい。
この場合、伝送線路2の一端はエミッタ接地バイポーラトランジスタのベース端子と接続され、伝送線路2の他端はエミッタ接地バイポーラトランジスタのコレクタ端子と接続される。
In the second embodiment, the source grounded FET 1 is configured on the semiconductor substrate 10. However, the emitter grounded bipolar transistor is configured on the semiconductor substrate 10 instead of the source grounded FET 1. May be.
In this case, one end of the transmission line 2 is connected to the base terminal of the grounded emitter bipolar transistor, and the other end of the transmission line 2 is connected to the collector terminal of the grounded emitter bipolar transistor.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

1 FET(ソース接地FET)、2 伝送線路(インダクタ)、3 キャパシタ、4 薄膜抵抗(第1の抵抗素子)、5 伝送線路(並列共振回路)、6 キャパシタ(並列共振回路)、7 薄膜抵抗(第2の抵抗素子)、8 キャパシタ、9 ビアホール、10 半導体基板、21 キャパシタ(第2のキャパシタ)、22 ビアホール、23 パッチアンテナ、24 伝送線路。   1 FET (grounded source FET), 2 transmission line (inductor), 3 capacitor, 4 thin film resistor (first resistance element), 5 transmission line (parallel resonance circuit), 6 capacitor (parallel resonance circuit), 7 thin film resistance ( 2nd resistive element), 8 capacitors, 9 via holes, 10 semiconductor substrate, 21 capacitors (second capacitors), 22 via holes, 23 patch antennas, 24 transmission lines.

Claims (6)

インダクタ、キャパシタ及び第1の抵抗素子からなる回路がゲート端子とドレイン端子間に接続され、バイアス電圧が前記ゲート端子及び前記ドレイン端子に印加されるソース接地FETと、
前記ソース接地FETのドレイン端子に対してシャントに接続された並列共振回路と、
前記並列共振回路と直列に接続された第2の抵抗素子と
を備えた負性抵抗生成回路。
A circuit comprising an inductor, a capacitor, and a first resistance element is connected between the gate terminal and the drain terminal, and a source grounded FET in which a bias voltage is applied to the gate terminal and the drain terminal;
A parallel resonant circuit connected in shunt to the drain terminal of the common source FET;
And a second resistance element connected in series with the parallel resonant circuit.
前記ソース接地FETのドレイン端子に対して、第2のキャパシタ、第2のインダクタ又は第2の並列共振回路がシャントに接続されていることを特徴とする請求項1記載の負性抵抗生成回路。   The negative resistance generation circuit according to claim 1, wherein a second capacitor, a second inductor, or a second parallel resonant circuit is connected to the shunt with respect to a drain terminal of the common source FET. 前記ソース接地FETのドレイン端子に対して、第2のキャパシタ、第2のインダクタ又は直列共振回路が直列に接続されていることを特徴とする請求項1記載の負性抵抗生成回路。   2. The negative resistance generation circuit according to claim 1, wherein a second capacitor, a second inductor, or a series resonance circuit is connected in series to the drain terminal of the common source FET. インダクタ、キャパシタ及び第1の抵抗素子からなる回路がベース端子とコレクタ端子間に接続され、バイアス電圧が前記ベース端子及び前記コレクタ端子に印加されるエミッタ接地バイポーラトランジスタと、
前記エミッタ接地バイポーラトランジスタのコレクタ端子に対してシャントに接続された並列共振回路と、
前記並列共振回路と直列に接続された第2の抵抗素子と
を備えた負性抵抗生成回路。
A circuit composed of an inductor, a capacitor, and a first resistance element is connected between a base terminal and a collector terminal, and a grounded-emitter bipolar transistor in which a bias voltage is applied to the base terminal and the collector terminal;
A parallel resonant circuit connected in shunt to the collector terminal of the common emitter bipolar transistor;
And a second resistance element connected in series with the parallel resonant circuit.
前記エミッタ接地バイポーラトランジスタのコレクタ端子に対して、第2のキャパシタ、第2のインダクタ又は第2の並列共振回路がシャントに接続されていることを特徴とする請求項4記載の負性抵抗生成回路。   5. The negative resistance generation circuit according to claim 4, wherein a second capacitor, a second inductor, or a second parallel resonant circuit is connected to the shunt with respect to the collector terminal of the common emitter bipolar transistor. . 前記エミッタ接地バイポーラトランジスタのコレクタ端子に対して、第2のキャパシタ、第2のインダクタ又は直列共振回路が直列に接続されていることを特徴とする請求項4記載の負性抵抗生成回路。   The negative resistance generation circuit according to claim 4, wherein a second capacitor, a second inductor, or a series resonance circuit is connected in series to the collector terminal of the common emitter bipolar transistor.
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