JP2518544B2 - マイクロ波集積回路 - Google Patents
マイクロ波集積回路Info
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- JP2518544B2 JP2518544B2 JP6089286A JP8928694A JP2518544B2 JP 2518544 B2 JP2518544 B2 JP 2518544B2 JP 6089286 A JP6089286 A JP 6089286A JP 8928694 A JP8928694 A JP 8928694A JP 2518544 B2 JP2518544 B2 JP 2518544B2
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- circuit
- power supply
- microwave integrated
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波集積回路（Ｍ
ＩＣ）に関し、特にマイクロ波集積回路（ＭＩＣ）の電
源供給回路に関する。
ＩＣ）に関し、特にマイクロ波集積回路（ＭＩＣ）の電
源供給回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体基板や誘電体基板上にトランジス
タなどの能動素子とＬ，Ｒ，Ｃなどから成る受動回路と
を集積化したマイクロ波・ミリ波用の集積回路すなわち
マイクロ波集積回路（ＭＩＣ）は、最近の携帯電話機や
無線ＬＡＮなどの普及にともなって、これら無線通信装
置用のマイクロ波・ミリ波回路部品の小型軽量化と高性
能化を目的に、この種のＭＩＣの開発・実用化が精力的
に進められている。
タなどの能動素子とＬ，Ｒ，Ｃなどから成る受動回路と
を集積化したマイクロ波・ミリ波用の集積回路すなわち
マイクロ波集積回路（ＭＩＣ）は、最近の携帯電話機や
無線ＬＡＮなどの普及にともなって、これら無線通信装
置用のマイクロ波・ミリ波回路部品の小型軽量化と高性
能化を目的に、この種のＭＩＣの開発・実用化が精力的
に進められている。
【０００３】一般に、この種のＭＩＣの能動回路である
増幅器は、例えば、能動素子がＦＥＴの場合にはドレイ
ンへの直流電源やゲートへのバイアス電圧の供給を受け
ている。これらの電源供給回路の電源供給点側はマイク
ロ波的には接地状態とするため、マイクロ波的には短絡
し直流的には絶縁するための直流阻止用の容量素子を備
える。
増幅器は、例えば、能動素子がＦＥＴの場合にはドレイ
ンへの直流電源やゲートへのバイアス電圧の供給を受け
ている。これらの電源供給回路の電源供給点側はマイク
ロ波的には接地状態とするため、マイクロ波的には短絡
し直流的には絶縁するための直流阻止用の容量素子を備
える。
【０００４】従来のこの種のマイクロ波集積回路の直流
阻止用の容量素子としては、例えば、実開昭６２−１２
５０１７号公報等に記載された増幅器の電源供給回路用
のＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）構造などの集中定数型
接地キャパシタか、あるいは、特開昭６２−３１２０８
号公報記載のＭＭＩＣ用バイアス回路のように、伝送線
路と同一材料で形成したλｒ（線路内波長）／４長の低
抵抗の薄膜の矩形オープンスタブを用いていた。
阻止用の容量素子としては、例えば、実開昭６２−１２
５０１７号公報等に記載された増幅器の電源供給回路用
のＭＩＭ（金属−絶縁体−金属）構造などの集中定数型
接地キャパシタか、あるいは、特開昭６２−３１２０８
号公報記載のＭＭＩＣ用バイアス回路のように、伝送線
路と同一材料で形成したλｒ（線路内波長）／４長の低
抵抗の薄膜の矩形オープンスタブを用いていた。
【０００５】従来のＭＩＣの回路図を示す図３を参照す
ると、この従来のＭＩＣは、増幅用の能動素子であるＦ
ＥＴＭ１と、ＦＥＴＭ１のゲートにバイアス電圧を供給
するバイアス回路１と、マイクロ波ストリップ線路から
成る伝送線路２１とインピーダンス整合用のオープン型
のスタブ２２とを含む入力整合用の整合回路２と、マイ
クロ波ストリップ線路から成る伝送線路３１とインピー
ダンス整合用のオープン型のスタブ３２とを含む出力整
合用の整合回路３と、ＦＥＴＭ１のドレイン電流供給用
の電源供給回路４とを備える。
ると、この従来のＭＩＣは、増幅用の能動素子であるＦ
ＥＴＭ１と、ＦＥＴＭ１のゲートにバイアス電圧を供給
するバイアス回路１と、マイクロ波ストリップ線路から
成る伝送線路２１とインピーダンス整合用のオープン型
のスタブ２２とを含む入力整合用の整合回路２と、マイ
クロ波ストリップ線路から成る伝送線路３１とインピー
ダンス整合用のオープン型のスタブ３２とを含む出力整
合用の整合回路３と、ＦＥＴＭ１のドレイン電流供給用
の電源供給回路４とを備える。
【０００６】バイアス回路１は、ゲート抵抗Ｒ１１と、
マイクロ波ストリップ線路から成り一端が抵抗Ｒ１１に
他端がバイアス電源ＶＧにそれぞれ接続したλｒ／４長
の伝送線路１１と、一端が伝送線路１１に接続したλｒ
／４長の矩形のオープン型スタブ１２とを備える。
マイクロ波ストリップ線路から成り一端が抵抗Ｒ１１に
他端がバイアス電源ＶＧにそれぞれ接続したλｒ／４長
の伝送線路１１と、一端が伝送線路１１に接続したλｒ
／４長の矩形のオープン型スタブ１２とを備える。
【０００７】電源供給回路４は、マイクロ波ストリップ
線路から成り一端がドレインに他端が電源ＶＤにそれぞ
れ接続したλｒ／４長の伝送線路４１と、それぞれ一端
が伝送線路４１に接続したλｒ／４長の矩形のオープン
型スタブ４２，４３とを備える。
線路から成り一端がドレインに他端が電源ＶＤにそれぞ
れ接続したλｒ／４長の伝送線路４１と、それぞれ一端
が伝送線路４１に接続したλｒ／４長の矩形のオープン
型スタブ４２，４３とを備える。
【０００８】次に、図３を参照して、従来のＭＩＣの動
作について説明すると、マイクロ波の入力ＩＮは整合回
路１によりインピーダンス整合され、ＦＥＴＭ１のゲー
トに供給される。一方、バイアス電源ＶＧはバイアス回
路２の伝送線路１１，抵抗Ｒ１１を経由してＦＥＴＭ１
のゲートに供給される。ＦＥＴＭ１は、入力ＩＮを増幅
し、整合回路３によりインピーダンス整合されて出力Ｏ
ＵＴに供給される。ドレイン電源は、電源ＶＤから伝送
線路４１を経由してＦＥＴ１のドレインに供給される。
作について説明すると、マイクロ波の入力ＩＮは整合回
路１によりインピーダンス整合され、ＦＥＴＭ１のゲー
トに供給される。一方、バイアス電源ＶＧはバイアス回
路２の伝送線路１１，抵抗Ｒ１１を経由してＦＥＴＭ１
のゲートに供給される。ＦＥＴＭ１は、入力ＩＮを増幅
し、整合回路３によりインピーダンス整合されて出力Ｏ
ＵＴに供給される。ドレイン電源は、電源ＶＤから伝送
線路４１を経由してＦＥＴ１のドレインに供給される。
【０００９】上述のように、スタブ１２，およびスタブ
４２，４３はそれぞれλｒ／４の長さのオープンスタブ
であるので、伝送線路１１とスタブ１２および伝送線路
４１とスタブ４２，４３の各々の接続点Ｂ，Ｄからみた
インピーダンスはこの波長λｒに対して短絡状態とな
る。したがって、この波長λｒ対応の動作周波数付近で
は有効にマイクロ波成分をバイパスできる。一方、同じ
くλｒ／４の長さの伝送線路１１，４１により、それぞ
れ主線路である整合回路１，３との接続点Ａ，Ｃからみ
てオープンにみえるため、ＦＥＴＭ１により所定の利得
の増幅動作を行うことができる。
４２，４３はそれぞれλｒ／４の長さのオープンスタブ
であるので、伝送線路１１とスタブ１２および伝送線路
４１とスタブ４２，４３の各々の接続点Ｂ，Ｄからみた
インピーダンスはこの波長λｒに対して短絡状態とな
る。したがって、この波長λｒ対応の動作周波数付近で
は有効にマイクロ波成分をバイパスできる。一方、同じ
くλｒ／４の長さの伝送線路１１，４１により、それぞ
れ主線路である整合回路１，３との接続点Ａ，Ｃからみ
てオープンにみえるため、ＦＥＴＭ１により所定の利得
の増幅動作を行うことができる。
【００１０】しかし、この種のＭＩＣでは、利得の大き
いＦＥＴを用いて高利得増幅回路を実現しようとする
と、上記動作周波数帯域範囲外の周波数でバイアス回路
やドレイン電源供給回路を経由する入力への正帰還等の
要因により、安定性が損なわれ寄生発振を生じることが
多い。
いＦＥＴを用いて高利得増幅回路を実現しようとする
と、上記動作周波数帯域範囲外の周波数でバイアス回路
やドレイン電源供給回路を経由する入力への正帰還等の
要因により、安定性が損なわれ寄生発振を生じることが
多い。
【００１１】一例として、動作周波数が１０．５ＧＨｚ
の図３に示す回路のＭＩＣの設計例を示すと、比誘電率
εｒ＝１０．３、厚さ１５０μｍのサファイヤ基板上
に、能動素子のＦＥＴＭ１としてゲート幅Ｗｒ＝２００
μｍのＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴを
搭載し、伝送線路１１，２１，３１，４１およびスタブ
１２，２２，３２，４２，４３は７．５μｍ厚の金（Ａ
ｕ）薄膜で形成した。
の図３に示す回路のＭＩＣの設計例を示すと、比誘電率
εｒ＝１０．３、厚さ１５０μｍのサファイヤ基板上
に、能動素子のＦＥＴＭ１としてゲート幅Ｗｒ＝２００
μｍのＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴを
搭載し、伝送線路１１，２１，３１，４１およびスタブ
１２，２２，３２，４２，４３は７．５μｍ厚の金（Ａ
ｕ）薄膜で形成した。
【００１２】この従来のＭＩＣの動作特性の一つである
入力側反射損失ＬＩおよび出力側反射損失ＬＯの一例を
示す図４を参照すると、周波数１０．３４ＧＨｚ付近の
Ｐ点で、寄生発振の要因となる負性抵抗領域が生じてい
ることが示されている。
入力側反射損失ＬＩおよび出力側反射損失ＬＯの一例を
示す図４を参照すると、周波数１０．３４ＧＨｚ付近の
Ｐ点で、寄生発振の要因となる負性抵抗領域が生じてい
ることが示されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のマイク
ロ波集積回路は、高利得の増幅回路を実現しようとする
と、動作周波数帯域範囲外の周波数で電源供給回路を経
由する正帰還により、寄生発振を生じる恐れがあるとい
う欠点があった。
ロ波集積回路は、高利得の増幅回路を実現しようとする
と、動作周波数帯域範囲外の周波数で電源供給回路を経
由する正帰還により、寄生発振を生じる恐れがあるとい
う欠点があった。
【００１４】本発明の目的は、増幅回路全体の利得の低
下することなくこの正帰還を抑圧し、寄生発振を防止し
たマイクロ波集積回路を提供することにある。
下することなくこの正帰還を抑圧し、寄生発振を防止し
たマイクロ波集積回路を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明のマイクロ波集積
回路は、基板の一主面に搭載した能動素子と、この能動
素子にこの能動素子の入力端およびまたは出力端を経由
して所定の電源を供給する電源供給回路とを備えるマイ
クロ波集積回路において、前記電源供給回路が前記一主
面に形成され前記入力端およびまたは出力端に一端が前
記電源に他端がそれぞれ接続された伝送線路内波長の
（２ｎ−１）／４倍（ｎは１以上の整数）の長さの分布
定数型の伝送線路と、一端が前記伝送線路の他端に接続
され他端が解放された前記伝送線路内波長の１／４倍の
長さの分布定数型の伝送線路と等価の形状の予め定めた
層抵抗の薄膜抵抗体から成る抵抗スタブとを備えて構成
されている。
回路は、基板の一主面に搭載した能動素子と、この能動
素子にこの能動素子の入力端およびまたは出力端を経由
して所定の電源を供給する電源供給回路とを備えるマイ
クロ波集積回路において、前記電源供給回路が前記一主
面に形成され前記入力端およびまたは出力端に一端が前
記電源に他端がそれぞれ接続された伝送線路内波長の
（２ｎ−１）／４倍（ｎは１以上の整数）の長さの分布
定数型の伝送線路と、一端が前記伝送線路の他端に接続
され他端が解放された前記伝送線路内波長の１／４倍の
長さの分布定数型の伝送線路と等価の形状の予め定めた
層抵抗の薄膜抵抗体から成る抵抗スタブとを備えて構成
されている。
【００１６】
【作用】電源供給回路の電源供給点側に接続したマイク
ロ波接地および直流阻止用の容量に代るλｒ／４長のオ
ープンスタブを薄膜抵抗体で形成することにより、動作
周波数帯範囲外の周波数のマイクロ波信号が減衰する。
これにより、上記電源供給回路を経由して生じる不要な
正帰還が抑圧され、増幅回路の寄生発振を防止すること
ができる。
ロ波接地および直流阻止用の容量に代るλｒ／４長のオ
ープンスタブを薄膜抵抗体で形成することにより、動作
周波数帯範囲外の周波数のマイクロ波信号が減衰する。
これにより、上記電源供給回路を経由して生じる不要な
正帰還が抑圧され、増幅回路の寄生発振を防止すること
ができる。
【００１７】一方、上記動作周波数帯では、この電源供
給回路の電源供給点は主線路からみてオープンにみえる
ため、上記周波数のマイクロ波信号は上記抵抗体スタブ
によって減衰することがなく、回路動作には影響がな
い。
給回路の電源供給点は主線路からみてオープンにみえる
ため、上記周波数のマイクロ波信号は上記抵抗体スタブ
によって減衰することがなく、回路動作には影響がな
い。
【００１８】
【実施例】次に、本発明の実施例を図３と共通の構成要
素には共通の参照文字／数字を付して同様に回路図で示
す図１を参照すると、この図に示す本実施例のマイクロ
波集積回路は、従来と共通のＦＥＴＭ１と、バイアス回
路１と、整合回路２，３とに加えて、電源供給回路４の
代りに従来と共通の伝送線路４１とそれぞれ一端が伝送
線路４１に接続され薄膜抵抗体で形成したλｒ／４長の
矩形のオープンスタブである抵抗スタブ４４，４５を備
える電源供給回路４Ａを備える。
素には共通の参照文字／数字を付して同様に回路図で示
す図１を参照すると、この図に示す本実施例のマイクロ
波集積回路は、従来と共通のＦＥＴＭ１と、バイアス回
路１と、整合回路２，３とに加えて、電源供給回路４の
代りに従来と共通の伝送線路４１とそれぞれ一端が伝送
線路４１に接続され薄膜抵抗体で形成したλｒ／４長の
矩形のオープンスタブである抵抗スタブ４４，４５を備
える電源供給回路４Ａを備える。
【００１９】次に、図１を参照して本実施例の動作につ
いて説明すると、動作周波数帯近傍のマイクロ波信号の
増幅については、上述した従来のＭＩＣと同様であり、
説明を省略する。一方、電源供給回路の電源供給点Ｄに
漏洩した上記周波数帯域範囲外のマイクロ波信号は、抵
抗スタブ４４，４５の抵抗により効果的に減衰され、電
源ＶＤ，ＶＧ等を経由してＦＥＴＭ１のゲートへの正帰
還が大幅に抑圧され、寄生発振の要因を除去できる。
いて説明すると、動作周波数帯近傍のマイクロ波信号の
増幅については、上述した従来のＭＩＣと同様であり、
説明を省略する。一方、電源供給回路の電源供給点Ｄに
漏洩した上記周波数帯域範囲外のマイクロ波信号は、抵
抗スタブ４４，４５の抵抗により効果的に減衰され、電
源ＶＤ，ＶＧ等を経由してＦＥＴＭ１のゲートへの正帰
還が大幅に抑圧され、寄生発振の要因を除去できる。
【００２０】従来と同様に動作周波数を１０．５ＧＨｚ
とし、比誘電率εｒ＝１０．３、厚さ１５０μｍのサフ
ァイヤ基板上に、ゲート幅Ｗｒ＝２００μｍのＡｌＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴをＦＥＴＭ１とし
て搭載し、伝送線路１１，２１，３１，４１およびスタ
ブ１２，２２，３２，は７．５μｍ厚の金（Ａｕ）薄膜
で形成し、本発明に関る抵抗スタブ４４，４５は層抵抗
５０ΩのＮｉＣｒ薄膜で形成した本実施例のＭＩＣの入
力側反射損失ＬＩおよび出力側反射損失ＬＯの一例を示
す図２を参照すると、図４に示すＰ点対応の従来のＭＩ
Ｃにおける寄生発振の要因となる負性抵抗領域の存在が
認められず、本実施例のＭＩＣではこの種の寄生発振が
効果的に防止されていることが示される。
とし、比誘電率εｒ＝１０．３、厚さ１５０μｍのサフ
ァイヤ基板上に、ゲート幅Ｗｒ＝２００μｍのＡｌＧａ
Ａｓ／ＩｎＧａＡｓヘテロ接合ＦＥＴをＦＥＴＭ１とし
て搭載し、伝送線路１１，２１，３１，４１およびスタ
ブ１２，２２，３２，は７．５μｍ厚の金（Ａｕ）薄膜
で形成し、本発明に関る抵抗スタブ４４，４５は層抵抗
５０ΩのＮｉＣｒ薄膜で形成した本実施例のＭＩＣの入
力側反射損失ＬＩおよび出力側反射損失ＬＯの一例を示
す図２を参照すると、図４に示すＰ点対応の従来のＭＩ
Ｃにおける寄生発振の要因となる負性抵抗領域の存在が
認められず、本実施例のＭＩＣではこの種の寄生発振が
効果的に防止されていることが示される。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のマイクロ
波集積回路は、電源供給点側に予め定めた層抵抗の薄膜
抵抗体を用いて形成したλｒ／４の長さの分布定数型オ
ープンスタブと等価の形状の抵抗スタブを備えることに
より、正帰還による寄生発振要因を効果的に除去できる
ので、高利得の増幅回路を容易に実現できるという効果
がある。
波集積回路は、電源供給点側に予め定めた層抵抗の薄膜
抵抗体を用いて形成したλｒ／４の長さの分布定数型オ
ープンスタブと等価の形状の抵抗スタブを備えることに
より、正帰還による寄生発振要因を効果的に除去できる
ので、高利得の増幅回路を容易に実現できるという効果
がある。
【００２２】したがって、無線ＬＡＮや携帯電話機など
に用いる通信用電子デバイスの発展に大いに寄与できる
という効果がある。
に用いる通信用電子デバイスの発展に大いに寄与できる
という効果がある。
【図１】本発明のマイクロ波集積回路の一実施例を示す
回路図である。
回路図である。
【図２】本実施例のマイクロ波集積回路における動作の
一例を示す特性図である。
一例を示す特性図である。
【図３】従来のマイクロ波集積回路の一例を示す回路図
である。
である。
【図４】従来のマイクロ波集積回路における動作の一例
を示す特性図である。
を示す特性図である。
１ バイアス回路 ２，３ 整合回路 ４ 電源供給回路 １２，２２，３２，４２，４３ スタブ １１，２１，３１，４１ 伝送線路 ４４，４５ 抵抗スタブ Ｍ１ ＦＥＴ Ｒ１１ 抵抗
Claims (4)
- 【請求項１】 基板の一主面に搭載した能動素子と、こ
の能動素子にこの能動素子の入力端およびまたは出力端
を経由して所定の電源を供給する電源供給回路とを備え
るマイクロ波集積回路において、 前記電源供給回路が前記一主面に形成され前記入力端お
よびまたは出力端に一端が前記電源に他端がそれぞれ接
続された伝送線路内波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは１
以上の整数）の長さの分布定数型の伝送線路と、 一端が前記伝送線路の他端に接続され他端が解放された
前記伝送線路内波長の１／４倍の長さの分布定数型の伝
送線路と等価の形状の予め定めた層抵抗の薄膜抵抗体か
ら成る抵抗スタブとを備えることを特徴とするマイクロ
波集積回路。 - 【請求項２】 前記薄膜抵抗体が層抵抗５０ΩのＮｉＣ
ｒ薄膜で形成されていることを特徴とする請求項１記載
のマイクロ波集積回路。 - 【請求項３】 前記基板がサファイヤであることを特徴
とする請求項１記載のマイクロ波集積回路。 - 【請求項４】 前記能動素子がＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａ
Ａｓヘテロ接合ＦＥＴであることを特徴とする請求項１
記載のマイクロ波集積回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089286A JP2518544B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | マイクロ波集積回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6089286A JP2518544B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | マイクロ波集積回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07297655A JPH07297655A (ja) | 1995-11-10 |
| JP2518544B2 true JP2518544B2 (ja) | 1996-07-24 |
Family
ID=13966465
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6089286A Expired - Lifetime JP2518544B2 (ja) | 1994-04-27 | 1994-04-27 | マイクロ波集積回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2518544B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3206543B2 (ja) | 1998-03-06 | 2001-09-10 | 日本電気株式会社 | ショートスタブ整合回路 |
-
1994
- 1994-04-27 JP JP6089286A patent/JP2518544B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07297655A (ja) | 1995-11-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 19960326 |
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