JP2015177291A - gate bias circuit - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、電界効果トランジスタ(FET;Field Effect Transistor)増幅器のゲートに接続され、バイアス電圧を入力するゲートバイアス回路に関する。 The present invention relates to a gate bias circuit that is connected to a gate of a field effect transistor (FET) amplifier and inputs a bias voltage.
マイクロ波半導体装置のFET増幅器に接続されるゲートバイアス回路は、使用周波数(f0)の1/2の奇数倍となる周波数のとき、入力端子と出力端子を結ぶ主線路とゲートバイアス回路との交点において全反射となる。その結果、出力端子に接続されたFET増幅器が発振による不安定動作を起こし、FET増幅器が故障することがあった。 The gate bias circuit connected to the FET amplifier of the microwave semiconductor device has a main line connecting the input terminal and the output terminal and the gate bias circuit at a frequency that is an odd multiple of ½ of the operating frequency (f 0 ). Total reflection occurs at the intersection. As a result, the FET amplifier connected to the output terminal may be unstable due to oscillation, and the FET amplifier may fail.
このため、従来のマイクロ波半導体装置用ゲートバイアス回路では、当該ゲートバイアス回路における使用周波数(f0)に対するλ/4波長の線路と上記交点との間に抵抗を装着することで、FET増幅器の発振による不安定動作を抑えていた(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。
For this reason, in a conventional gate bias circuit for a microwave semiconductor device, a resistor is mounted between a line having a wavelength of λ / 4 with respect to a use frequency (f 0 ) in the gate bias circuit and the above-described intersection, whereby Unstable operation due to oscillation was suppressed (see, for example,
しかしながら、λ/4波長の線路と上記交点との間に抵抗を接続する場合、FET増幅器に電力の大きい大信号が入力されると、FET増幅器のソースからゲートに向かってゲート電流が流れる。このゲート電流に起因して、ゲートバイアス端子に印加したゲートバイアス電圧が抵抗で上昇し、増幅器のゲート電圧が上昇することでドレイン電流が上昇して、FET増幅器が熱暴走を起こす、もしくは発振して故障するという問題があった。特に、レーダ装置に用いられるマイクロ波半導体装置は、FET増幅器の出力を高出力化するために大信号を入力することがあり、その問題解決が望まれていた。 However, when a resistor is connected between the λ / 4 wavelength line and the intersection point, when a large signal having a large power is input to the FET amplifier, a gate current flows from the source to the gate of the FET amplifier. Due to this gate current, the gate bias voltage applied to the gate bias terminal rises due to the resistance, the drain voltage rises due to the rise of the amplifier gate voltage, and the FET amplifier causes thermal runaway or oscillates. There was a problem of failure. In particular, a microwave semiconductor device used in a radar device may input a large signal in order to increase the output of an FET amplifier, and it has been desired to solve the problem.
この発明は、係る課題を解決するためになされたものであって、電力の大きい大信号の入力時に、ゲートバイアス回路とFET増幅器との間の反射による、ゲート電圧及びドレイン電流の上昇を抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve such a problem, and suppresses an increase in gate voltage and drain current due to reflection between the gate bias circuit and the FET amplifier when a large signal with large power is input. For the purpose.
この発明によるゲートバイアス回路は、入力端子と、増幅器のゲートに接続される出力端子との間を接続する主線路と、一端が上記入力端子と上記出力端子の間で主線路に接続され、他端がゲートバイアス端子に接続されるバイアス線路と、上記バイアス線路に接続されるオープンスタブと、上記主線路と上記バイアス線路の交点とオープンスタブの間で、上記バイアス線路を取り囲むように上記バイアス線路に接して装着された電波吸収体と、を備えたものである。 The gate bias circuit according to the present invention includes a main line connecting between an input terminal and an output terminal connected to the gate of the amplifier, one end connected to the main line between the input terminal and the output terminal, A bias line having an end connected to the gate bias terminal, an open stub connected to the bias line, and an intersection of the main line and the bias line and the open stub so as to surround the bias line. And a radio wave absorber mounted in contact with the device.
この発明によれば、反射の抑制によるFET増幅器の安定動作を維持したまま、大信号動作時のゲート電圧上昇によるFET増幅器の熱暴走、発振、故障を抑えることができる。 According to the present invention, thermal runaway, oscillation, and failure of the FET amplifier due to an increase in the gate voltage during large signal operation can be suppressed while maintaining the stable operation of the FET amplifier by suppressing reflection.
実施の形態1.
図1は、この発明に係る実施の形態1によるゲートバイアス回路の構成を示す図である。図1において、実施の形態1によるゲートバイアス回路100は、入力端子1と、出力端子2と、ゲートバイアス端子3と、主線路101と、バイアス線路6が設けられる。
1 is a diagram showing a configuration of a gate bias circuit according to
入力端子1は、マイクロ波、ミリ波等の高周波信号が入力される。出力端子2は、FET増幅器4のゲート14に接続される。主線路101の一方端は入力端子1に接続され、他方端は出力端子2に接続される。主線路101は、入力端子1と出力端子2の間の交点8で、バイアス線路6に接続される。バイアス線路6は、一方端が交点8に接続され、他方端がゲートバイアス端子3に接続される。ゲートバイアス端子3はゲート電圧が印加される。オープンスタブ5は、バイアス線路6におけるゲートバイアス端子3側に接続される。電波吸収体7は、バイアス線路6における交点8側に装着される。
A high frequency signal such as a microwave or a millimeter wave is input to the
主線路101の出力端子2は、FET増幅器4のゲート14に、使用周波数f0の高周波信号を入力する。バイアス線路6は、使用周波数f0の伝搬波長λの4分の1の電気長を有している。電波吸収体7は、鉄、ニッケル、フェライト等の磁性体系非導電性の電波吸収体を用いる。
An
FET増幅器4は、ゲートバイアス回路100の接続によりゲート電圧が印加され、入力端子1に入力される高周波信号を増幅し、ドレイン18から増幅された高周波信号を出力する。また、FET増幅器4のソース17は接地されている。FET増幅器4は、ゲートバイアス回路100が接続されるとともに、ドレインバイアス回路、周波数変換、移相等の処理を行う他の高周波回路と接続されて、高周波モジュールを構成する。この高周波モジュールは、通信機器、レーダ装置等に搭載され、ゲートバイアス回路100によってFET増幅器4が安定動作する。
The FET amplifier 4 is applied with a gate voltage by the connection of the
次に、実施の形態1によるゲートバイアス回路100の動作について説明する。
図2は、実施の形態1によるゲートバイアス回路における周波数特性を示す図であって、(a)は入力端子1と出力端子2の間の通過特性を示し、(b)は出力端子2から出力端子1を見た反射特性を示す。図3は、FET増幅器4に電力の大きい信号が入力される大信号動作時の、FET増幅器4のゲート電流とドレイン電流の関係を示す図である。ゲートバイアス回路100における出力端子2からFET増幅器4に入力される信号の一部は、FET増幅器4のゲート14で反射信号16として反射する。
Next, the operation of the
2A and 2B are diagrams illustrating frequency characteristics in the gate bias circuit according to the first embodiment, in which FIG. 2A illustrates the pass characteristics between the
図2(a)(b)において、電波吸収体7(または抵抗)が無いときは、交点8がショート点となる周波数f0/2、3f0/2(Nf0/2;N=奇数)において、熱雑音等に起因して発生する信号の強度が下がり、かつ全反射となる。このため交点8を通る反射信号16は交点8で反射し、再びFET増幅器4へ再入射するので、FET増幅器4が発振する等の不安定動作を起し、場合より故障することがある。
In FIG. 2 (a) (b), the radio wave absorber 7 (or resistance) when there is no frequency f the
また、図2(a)(b)において、電波吸収体7(または抵抗)が有るときは、周波数f0/2、3f0/2(Nf0/2;N=奇数)において、熱雑音等に起因して発生する信号の強度が広帯域に亘り平坦となり、かつ反射する信号強度が下がり、電波吸収体7による電波吸収効果が最大となる。このため交点8を通る反射信号16が電波吸収体7で吸収されるので、反射信号16が交点8で反射し、再びFET増幅器4へ再入射することが抑えられるので、FET増幅器4は安定的に動作できる。
このように、電波吸収体7の有無により、特に周波数f0/2、3f0/2(Nf0/2;N=奇数)において、FET増幅器4の安定性が大きく異なる。
Further, in FIG. 2 (a) (b), when wave absorber 7 (or resistance) is present, the frequency f 0 / 2,3f 0/2; in (Nf 0/2 N = odd number), thermal noise, etc. The intensity of the signal generated due to the above becomes flat over a wide band, the reflected signal intensity decreases, and the radio wave absorption effect by the
Thus, the presence or absence of the radio wave absorber 7, in particular the frequency f 0 / 2,3f 0/2; in (Nf 0/2 N = odd number), the stability of the FET amplifier 4 is different.
また、FET増幅器4に大信号が入力された場合、FET増幅器4のソース17からFET増幅器4のゲート14に向かってゲート電流15が流れる。ゲートバイアス端子3に印加されたゲートバイアス電圧は、バイアス線路6及び電波吸収体7を通過してFET増幅器4のゲート14に印加される。
When a large signal is input to the FET amplifier 4, a
図3(a)(b)に示すように、電波吸収体7が有りかつ抵抗が無いときは、大信号入力によってFET増幅器4のゲート14に入力されるゲート電圧は上昇せず、またドレイン電流は変化しない。これにより、大信号入力時にFET増幅器4は安定動作する。これに対し、抵抗が有りかつ電波吸収体7が無いときは、FET増幅器4のゲート14に入力されるゲート電圧及びドレイン電流は上昇しFET増幅器4が熱暴走を起こし、場合によっては故障することがある。
As shown in FIGS. 3A and 3B, when the radio wave absorber 7 is present and there is no resistance, the gate voltage input to the
このように実施の形態1によるゲートバイアス回路は、入力端子1と、FET増幅器4のゲート14に接続される出力端子2との間を接続する主線路101と、一端が上記入力端子1と上記出力端子2の間で主線路101に接続され、他端がゲートバイアス端子3に接続されるバイアス線路6と、上記バイアス線路6に接続されるオープンスタブ5と、上記主線路101と上記バイアス線路6の交点8とオープンスタブ5の間で、上記バイアス線路6を取り囲むように上記バイアス線路6に接して装着された電波吸収体7とを備えたことを特徴とする。これにより、反射の抑制により増幅器の発振等を抑制することで安定動作を維持したまま、大信号入力動作時のゲート電圧上昇による増幅器の熱暴走、発振、故障等を抑制することができる。
As described above, the gate bias circuit according to the first embodiment includes the
次に、実施の形態1によるゲートバイアス回路100の実装形態について説明する。
図4は、図1で説明した実施の形態1によるゲートバイアス回路100の第1の実装例を示す図であり、(a)は上面図、(b)は断面図を示す。図4において、ゲートバイアス回路100は、多層基板10に実装される。主線路101及びバイアス線路6は、多層基板10の表面に形成される。入力端子1及び出力端子2は、多層基板10の表面に形成される。多層基板10は、裏面にグランドパターン11が形成されている。バイアス線路6は、交点8で主線路101に接続されている。オープンスタブ5は、ゲートバイアス端子3と交点8の間で、バイアス線路6に接続される。
Next, a mounting form of the
4A and 4B are diagrams showing a first mounting example of the
電波吸収体7は、バイアス線路6と交点8の間でバイアス線路6を取り囲むように上下に装着されている。図4の例において、電波吸収体7は、交点8に接する位置または交点8の周辺でバイアス線路6の上面に接して実装されるとともに、バイアス線路6の下面に接して多層基板10への充填等で実装される。
なお、多層基板10の代わりに単層基板を用いても良い。
The
A single layer substrate may be used instead of the
次に、図5は、図1で説明した実施の形態1によるゲートバイアス回路100の第2の実装例を示す図であり、(a)は上面図、(b)は断面図を示す。図5において、ゲートバイアス回路100は、多層基板10及び多層基板12に実装される。多層基板10は、裏面にグランドパターン11が形成されている。多層基板12は、表面にグランドパターン13が形成されている。主線路101及びバイアス線路6は、多層基板10の表面かつ多層基板12の裏面に形成されて、主線路101及びバイアス線路6を挟むグランドパターン11及びグランドパターン13ともに、トリプレート線路を形成する。バイアス線路6は、交点8で主線路101に接続されている。入力端子1及び出力端子2は、多層基板10の表面かつ多層基板12の裏面で主線路101及びバイアス線路6と同一層に形成される。オープンスタブ5は、多層基板10の表面かつ多層基板12の裏面において、ゲートバイアス端子3と交点8の間で、バイアス線路6に接続される。
Next, FIGS. 5A and 5B are diagrams showing a second mounting example of the
電波吸収体7は、バイアス線路6と交点8の間でバイアス線路6を取り囲むように上下に装着されている。図5の例において電波吸収体7は、交点8に接する位置または交点8の周辺で、バイアス線路6に対し多層基板10及び多層基板12に垂直な方向に充填等で実装される。
なお、多層基板10、多層基板12の代わりに単層基板を用いても良い。
The
A single layer substrate may be used instead of the
図5に示すゲートバイアス回路100は、グランドパターン11及びグランドパターン13に挟まれた基板内層でバイアス線路6の上下に電波吸収体7を配置することにより、高周波信号を多層基板10及び多層基板12内に閉じ込めることができるため、ミリ波、マイクロ波等の高周波電波の放射、及び主線路101及びバイアス線路6への電磁界結合を、さらに抑制することができ、FET増幅器4をより安定的に動作させることができる。
The
なお、上述の図4と図5において、電波吸収体7はバイアス線路6の上下に5角形状またはホームベース型で構成されている。電波吸収体7はバイアス線路6の上面のみまたは下面のみの片方でもよいし、5角形状ではなく円を含むN角形(Nは正の整数)でもよい。
4 and 5 described above, the
特に、電波吸収体7がバイアス線路6の上下両方に接するように配置されると、マイクロストリップ線路またはストリップ線路の上下両方に広がる電磁界に対して電波吸収効果を持たせることができる。このためFET増幅器4の安定性が増すこととなる。
In particular, when the
また、5角形状またはホームベース状とすることで、入力端子1と出力端子2を結ぶ主線路101の電磁界に対しては電波吸収効果を小さくすることで通過損失を削減し、ゲートバイアス回路100内のバイアス線路6の電磁界に対しては電波吸収効果を大きくすることができる。
Further, by adopting a pentagonal shape or a home base shape, a passage loss is reduced by reducing a radio wave absorption effect with respect to the electromagnetic field of the
図6は、電波吸収効果をより高めるための電波吸収体7の形成例を示す図である。
図6において、入力端子1と出力端子2を結ぶ主線路101の電磁界に対して、電波吸収効果を小さくするために交点8側の電波吸収体7をテーパ形状18としている。その他の角は円弧形状または多角形状19のいずれであってもよい。
FIG. 6 is a diagram showing an example of forming the
In FIG. 6, the
1 入力端子、2 出力端子、3 ゲートバイアス端子、4 FET増幅器、5 オープンスタブ、6 バイアス線路、7 電波吸収体、8 交点、10 多層基板、11 グランドパターン、12 多層基板、13 グランドパターン、14 ゲート、17 ソース、18 ドレイン、100 ゲートバイアス回路、101 主線路。 1 input terminal, 2 output terminal, 3 gate bias terminal, 4 FET amplifier, 5 open stub, 6 bias line, 7 radio wave absorber, 8 intersection, 10 multilayer substrate, 11 ground pattern, 12 multilayer substrate, 13 ground pattern, 14 Gate, 17 source, 18 drain, 100 gate bias circuit, 101 main line.
Claims (3)
一端が上記入力端子と上記出力端子の間で主線路に接続され、他端がゲートバイアス端子に接続されるバイアス線路と、
上記バイアス線路に接続されるオープンスタブと、
上記主線路と上記バイアス線路の交点とオープンスタブの間で、上記バイアス線路を取り囲むように上記バイアス線路に接して装着された電波吸収体と、
を備えたゲートバイアス回路。 A main line connecting between the input terminal and the output terminal connected to the gate of the amplifier;
A bias line having one end connected to the main line between the input terminal and the output terminal and the other end connected to the gate bias terminal;
An open stub connected to the bias line;
Between the intersection of the main line and the bias line and an open stub, a radio wave absorber attached in contact with the bias line so as to surround the bias line,
Gate bias circuit with
上記電波吸収体は、上記バイアス線路の上下に接するように、上記多層基板の内層に充填されたことを特徴とする請求項1記載のゲートバイアス回路。 The main line and the bias line are formed in the inner layer of the multilayer substrate, and are sandwiched between the ground patterns of the upper and lower layers of the multilayer substrate to form a triplate line,
2. The gate bias circuit according to claim 1, wherein the radio wave absorber is filled in an inner layer of the multilayer substrate so as to be in contact with the upper and lower sides of the bias line.
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52132656A (en) * | 1976-04-28 | 1977-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | Strip line type micro wave control circuit |
JPS5797201A (en) * | 1980-12-09 | 1982-06-16 | Fujitsu Ltd | Integrated circuit for microwave |
JPH04288714A (en) * | 1991-03-18 | 1992-10-13 | Fujitsu Ltd | Bias circuit for high output amplifier |
JP2008048445A (en) * | 2007-09-21 | 2008-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | Transmission line substrate and semiconductor package |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS52132656A (en) * | 1976-04-28 | 1977-11-07 | Mitsubishi Electric Corp | Strip line type micro wave control circuit |
JPS5797201A (en) * | 1980-12-09 | 1982-06-16 | Fujitsu Ltd | Integrated circuit for microwave |
JPH04288714A (en) * | 1991-03-18 | 1992-10-13 | Fujitsu Ltd | Bias circuit for high output amplifier |
JP2008048445A (en) * | 2007-09-21 | 2008-02-28 | Mitsubishi Electric Corp | Transmission line substrate and semiconductor package |
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