JP2016165036A - 高周波増幅器 - Google Patents
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Abstract
Description
第1の実施形態について説明する。
先ず、本実施形態に係る高周波増幅器の構成について説明する。
図1は、本実施形態に係る高周波増幅器を例示する模式平面図である。
図2は、図1を−Y方向から見た模式側面図である。
また、本明細書においては、インピーダンスの単位はΩとし省略してある。
なお、能動素子151に電圧を供給する直流回路は省略してある。
なお、前述の0.25倍程度とは、例えば、0.2倍以上0.3倍以下のことである。
基準面P1は、ワイヤ105とセル領域101の電極パッド103との接続部、およびワイヤ106とセル領域102の電極パッド104との接続部を含む平面である。
ワイヤ106の一端は電極パッド104に接続され、他端はワイヤパッド108に接続されている。
図2に示すように、ワイヤ105の内、電極パッド103からワイヤパッド107へ向かう中ほどの部分は、基板100から離れており、基板100には接していない。同様に、ワイヤ106の内、電極パッド104からワイヤパッド108へ向かう中ほどの部分は、基板100から離れており、基板100には接していない。
出力端子121からみて外側には、通常、外部負荷が接続される(図示せず)。外部負荷のインピーダンスは、例えば50Ωである。
図2に示すように、ワイヤ115のワイヤパッド117から電極パッド125へ向かう中ほどの部分は、基板100及び110から離れており、基板100及び110には接していない。同様に、ワイヤ116のワイヤパッド118から電極パッド126へ向かう中ほどの部分は、基板100及び110から離れており、基板100及び110には接していない。
図3は、図1に示す基板100上に実装された回路の等価回路図である。
図4は、図1に示す基準面P0及び基準面P1から出力端子121側を見たインピーダンスのシミュレーション結果を例示するスミス図である。
また、図2に示すように、ワイヤ105は、線分の中ほどの部分が基板100から離れており、基板上にパターニングで形成したものよりも寄生成分が少なく、より理想的な集中定数素子として取り扱うことができる。
なお、図4は、図3に示す能動素子501の出力インピーダンスの実部の値で正規化している。
点А1(R10+jX10)を点C(Rout1+jXout1)付近にするには、例えば、レジスタンスR10を0.8×Rout1(Ω)以上1.2×Rout1(Ω)以下とし、リアクタンスX10を0.8×Xout1(Ω)以上1.2×Xout1(Ω)とすることが好ましい。
その結果、高周波増幅器10を高効率で増幅させることができる。
本実施形態に係る高周波増幅器10においては、図1に示すワイヤ105及び106(図3においてはワイヤ505)を使用することにより、下記に示す(а)及び(b)の効果がある。
(а)図4の点А1に示す基本波の周波数におけるインピーダンス(R10+jX10)を、能動素子501の基本波の周波数における出力インピーダンスの複素共役の点C(Rout1+jXout1)付近にして整合させる。これにより、基本波の周波数の信号が、反射損失が少なく出力端子521へ伝達される。
(b)図4の点B1に示す2倍波の周波数におけるインピーダンス(R20+jX20)を、点А1よりも大きなインピーダンスの位置に移動させて開放付近とする。これにより、2倍波の周波数の信号は、反射損失が大きくなり、出力端子521へはあまり伝達されない。
上記(а)及び(b)の結果、高周波高効率増幅器を提供することができる。
図5は、本実施形態に係る高周波増幅器を例示する模式平面図である。
図6は、図5を−Y方向から見た模式側面図である。
(а)基板200上に、入力整合回路211、セル領域201、セル領域202、電極パッド203、電極パッド204及び出力整合回路209が配置されている。
(b)図1に示すワイヤパッド117、ワイヤパッド118、ワイヤ115及びワイヤ116、電極パッド125、電極パッド126に相当する部分が存在しない。
(c)伝送線路223が、電極パッドを介さずにセル領域201の入力部225に接続されている。
(d)伝送線路224が、電極パッドを介さずにセル領域202の入力部226に接続されている。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第1の実施形態と同様である。
図7は、本実施形態に係る高周波増幅器を例示する模式平面図である。
図8は、図7を−Y方向から見た模式側面図である。
(а)高周波増幅器30の利得を向上させるため、入力整合回路312、セル領域301を有する能動素子352及び能動素子301のドレインに接続された電極パッド313が追加され、基板300上に配置されている。また、電極パッド313は、断間整合回路311の入力端子328と接続している。
(b)入力整合回路312は、セル領域301の入力インピーダンスに整合させるための回路である。入力整合回路312においては、入力端子320が基板300の−X方向側の端部に配置され、そこから伝送線路322がX方向に延び、伝送線路322のX方向側の一端部は、セル領域301のフィンガーゲート331に接続している。また、伝送線路322のX方向中央部から伝送線路329が分岐し、−Y方向に引き出され、その先で湾曲してX方向に延び、延びた後で終端している。入力端子320のY方向の長さは出力端子321のY方向の長さと同程度である。
(c)段間整合回路311は、伝送線路323の湾曲部において、外向きであり外側に行くほど幅が広がっている突起部325を有している。また、断間整合回路311は、伝送線路324の湾曲部において、外向きであり外側に行くほど幅が広がっている突起部326を有している。
本実施形態における上記以外の構成、動作及び効果は、前述の第2の実施形態と同様である。
図9は、本比較例に係る高周波増幅器を例示する模式平面図である。
図10は、図9を−Y方向から見た模式側面図である。
本比較例における上記以外の構成は、前述の第3の実施形態と同様である。
Claims (6)
- 基板上に設けられた周波数帯域を有する信号を増幅する能動素子と、
前記基板上に設けられた伝送線路と、一端が前記能動素子の出力部に接続され、他端が前記伝送線路の入力部に接続されたワイヤと、前記基板上に設けられ、前記伝送線路の出力部に接続された出力端子と、を有する出力整合回路と、
を備え、
前記周波数帯域の中心周波数における前記能動素子の出力インピーダンスを[Rout1−jXout1](Ω)とするとき、
前記伝送線路の前記入力部から前記出力端子側を見た前記中心周波数におけるインピーダンスの実部は、0.8×Rout1(Ω)以上1.2×Rout1(Ω)以下であり、
前記ワイヤの前記一端から前記出力端子側を見た前記中心周波数におけるインピーダンスの虚部は、0.8×Xout1(Ω)以上1.2×Xout1(Ω)以下である、高周波増幅器。 - 前記ワイヤの前記一端から前記出力端子側を見た前記中心周波数の2倍の周波数におけるインピーダンスの虚部は、1.2×Xout1(Ω)よりも大きい請求項1記載の高周波増幅器。
- 前記伝送線路の電気長が前記中心周波数における波長の0.2倍以上0.3倍以下の長さである請求項1記載の高周波増幅器。
- 基板上に設けられた周波数帯域を有する信号を増幅する第1能動素子であって、第1セル領域と前記第1セル領域とは離間して設けられた第2セル領域とを含む第1能動素子と、
前記基板上に設けられた第1伝送線路と、
前記基板上に設けられた第2伝送線路と、
一端が前記第1セル領域の出力部に接続され、他端が前記第1伝送線路の入力部に接続された第1ワイヤと、
一端が前記第2セル領域の出力部に接続され、他端が前記第2伝送線路の入力部に接続された第2ワイヤと、
前記基板上に設けられ、前記第1伝送線路の出力部及び前記第2伝送線路の出力部に接続された出力端子と、
を備え、
前記周波数帯域の中心周波数における前記第1能動素子の出力インピーダンスを[Rout1−jXout1](Ω)とするとき、
前記第1伝送線路の前記入力部および前記第2伝送線路の前記入力部を含む基準面から前記出力端子側を見た前記中心周波数におけるインピーダンスの実部は、0.8×Rout1(Ω)以上1.2×Rout1(Ω)以下であり、
前記第1ワイヤの前記一端および前記第2ワイヤの前記一端とを含む基準面から前記出力端子側を見た前記中心周波数におけるインピーダンスの虚部は、0.8×Xout1(Ω)以上1.2×Xout1(Ω)以下である高周波増幅器。 - 前記基板上に設けられ、前記第1セル領域の入力部及び前記第2セル領域の入力部に接続された入力整合回路をさらに備えた請求項4記載の高周波増幅器。
- 前記基板上に設けられ、前記入力整合回路の入力部に接続された第2能動素子をさらに備えた請求項5記載の高周波増幅器。
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