JP3208118B2 - 電力増幅器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信等に用
いられるＧａＡｓ基板上に搭載される高周波信号増幅用
ＦＥＴを用いた電力増幅器に関し、特に動作周波数及び
動作バイアス点を変更することのできる電力増幅器に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、世界各国で多様な移動体通信シス
テムが検討されており、それぞれのシステムに対応した
送信用電力増幅デバイスが求められている。

【０００３】従来より、この分野の送信用電力増幅デバ
イスとして、ＧａＡｓＭＥＳＦＥＴやＪＦＥＴあるいは
ＨＢＴを用いたモジュール、一体型集積回路（以下ＭＭ
ＩＣと呼ぶ）の各種構成例が報告されている。例えば一
般的なＭＭＩＣの構造では、ＧａＡｓのバンドギャップ
が広く、常温においても真性ＧａＡｓの電気伝導度が低
いので、半絶縁性ＧａＡｓ基板が得られるということを
利用し、ＧａＡｓ基板上にトランジスタ、ダイオード等
の能動素子や、スパイラルインダクタ、インターディジ
タルキャパシタ、ＭＩＭキャパシタ，伝送線路，薄膜抵
抗等の受動素子を集積化して一体形成している。また、
IEEE GaAs IC sympo. tech. Digest pp.53-56 1993に開
示されるごとく、上述のような能動素子や受動素子を内
蔵するＭＭＩＣをパッケージ内部に形成し基板上に実装
したモジュール（マルチチップＩＣ）が報告されてい
る。そして、このＭＭＩＣやモジュールを基板上に実装
して、各種の用途に適用するようになされている。すな
わち、単体トランジスタと個別部品とを用いて組み上げ
たのでは、動作周波数が高くなると部品の取付位置の誤
差や部品自体の特性上のバラツキによってマイクロ波特
性の大きなバラツキを生ぜしめ、製造歩留まりを低下さ
せるが、このようなＭＭＩＣやモジュールを構成するこ
とによって、所定の特性を安定して発揮しうるようにな
されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、反面、
上記従来のＭＭＩＣやモジュールでは、下記のような問
題があった。すなわち、これらはある特定のシステムの
みに適合するよう設計されているために、動作周波数を
変えて使用すると満足できる特性が出せないことがあ
る。また、ＦＥＴの動作バイアス点あるいは動作級（た
とえばＡ級、Ｂ級など）の変更を外部より行なうことは
できない。例えば、上記IEEE GaAs IC sympo. tech. Di
gest pp.53-56 1993に示されるモジュールでは、すべて
の回路ブロックがパッケージ内部に形成されているため
外部から動作周波数や動作バイアス点の変更を行うこと
は不可能であった。

【０００５】また、ＭＭＩＣやモジュールにおいて、Ｇ
ａＡｓ基板上に搭載されるコンデンサやインダクタンス
等の受動素子の占有面積が大きいために、高価なＧａＡ
ｓ基板のチップサイズが大きくなり、製造コストの低減
が困難であるという問題があった。

【０００６】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その第１の目的は、ＭＭＩＣを使用して実装基板
に組み込む際に、特性のバラツキを生ぜしめることな
く、その動作周波数に応じた調整を行ないうるように構
成された増幅器を提供することにある。

【０００７】また、第２の目的は、高価な化合物半導体
基板を使用する高周波回路あるいはこの高周波回路を搭
載した電力増幅器において、化合物半導体基板の占有面
積を低減することにより、製造コストの低減を図ること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１及び第２の目的
を達成するために、本発明では、ＭＭＩＣ内部とＭＭＩ
Ｃが実装される基板上に、電力増幅器を構成する回路部
を分割形成することにより、動作周波数を可変にするよ
うにしている。

【０００９】本発明の第１の電力増幅器は、能動素子及
び受動素子を一体的に形成した集積回路と、上記集積回
路を実装するための基板とを備えた電力増幅器におい
て、上記集積回路内に設けられたゲート電極，ドレイン
電極及びソース電極からなり高周波信号を増幅するため
の少なくとも１つの増幅用ＦＥＴと、上記集積回路内に
設けられ上記増幅用ＦＥＴのドレイン電極に電圧を供給
するためのドレイン電圧供給端子と、上記集積回路外の
基板上に設けられ上記ドレイン電圧供給端子に接続され
るドレイン電源部と、上記集積回路部外の基板上に設け
られ、上記増幅用ＦＥＴのドレイン電極から見たドレイ
ン電源側のインピーダンスを調整するためのインピーダ
ンス調整用部材とを備え、上記インピーダンス調整用部
材は、上記集積回路外の基板上に設けられ、上記ドレイ
ン電圧供給端子と上記ドレイン電源部との間に接続され
高周波信号を伝送するための伝送線路と、上記集積回路
外の基板上に設けられ、基板のグラウンドと上記伝送線
路との間にコンデンサを取り付け可能にかつ取付部位が
変更可能に構成されたコンデンサ取付部とからなり、上
記コンデンサの取付部位の変更による動作周波数の変更
が可能に構成されている。

【００１０】これにより、ドレインバイアス回路部とな
るインピーダンス調整部材が実装基板上に形成されてい
るので、従来のモジュール，ＭＭＩＣでは容易に行えな
かった動作周波数の変更が実装基板上で可能となり、異
なる動作周波数での使用が可能になる。また、ドレイン
バイアス回路部が実装基板上に設けられているので、ド
レインバイアス回路をＭＭＩＣ等の集積回路の内部に形
成した場合に比べ、ドレインバイアス回路部の寄生抵抗
が大幅に削減される。したがって、電源電圧がドレイン
バイアス回路部による電圧降下を受けることなく増幅用
ＦＥＴのドレイン電極に伝わり、飽和出力特性の劣化が
抑制され、利得や効率の低下が従来の集積回路に比べ抑
制されることになる。さらに、伝送線路，コンデンサ，
インダクタ等の占有面積の大きい部材が実装基板側に搭
載されることにより、集積回路の占有面積を低減するこ
とが可能となり、高価な化合物半導体基板を使用する高
周波用電力増幅器のコストも低減されることになる。そ
の場合、集積回路外の実装基板上で、伝送線路中におけ
るコンデンサの取付位置の変更によって、増幅用ＦＥＴ
のドレイン電極から見たドレイン電源側のインピーダン
スが変化する。したがって、上述の作用効果が容易に得
られる。

【００１１】本発明の第２の電力増幅器は、能動素子及
び受動素子を一体的に形成した集積回路と、上記集積回
路を実装するための基板とを備えた電力増幅器におい
て、上記集積回路内に設けられたゲート電極，ドレイン
電極及びソース電極からなり高周波信号を増幅するため
の少なくとも１つの増幅用ＦＥＴと、上記集積回路内に
設けられ上記増幅用ＦＥＴのドレイン電極に電圧を供給
するためのドレイン電圧供給端子と、上記集積回路外の
基板上に設けられ上記ドレイン電圧供給端子に接続され
るドレイン電源部と、上記集積回路部外の基板上に設け
られ、上記増幅用ＦＥＴのドレイン電極から見たドレイ
ン電源側のインピーダンスを調整するためのインピーダ
ンス調整用部材と、上記集積回路外の基板上で、上記ド
レイン電圧供給端子と基板のグラウンドとの間に介設さ
れたコンデンサとを備え、上記インピーダンス調整用部
材は、上記集積回路外の基板上で、上記ドレイン電圧供
給端子と上記ドレイン電源部との間に設けられ、両端が
上記ドレイン電圧供給端子及びドレイン電源部にそれぞ
れ接続されるインダクタを取り付けるためのインダクタ
取付部からなり、上記インダクタのインダクタンス値の
変更による動作周波数の変更が可能に構成されている。

【００１２】これにより、インダクタのインダクタンス
値の変更によって、増幅用ＦＥＴのドレイン電極から見
たドレイン電源側のインピーダンスが変化する。したが
って、上述と同様の作用効果が得られる。

【００１３】上記第１，第２の電力増幅器において、上
記集積回路内に設けられ上記増幅用ＦＥＴのゲート電極
に電圧を供給するためのゲート電圧供給端子と、上記集
積回路外の基板上に設けられた第１，第２ゲート電源部
と、上記ゲート電圧供給端子と上記第１，第２ゲート電
源部との間にそれぞれ介設された第１，第２抵抗部材と
を備え、上記２つの抵抗部材のうち少なくとも上記第２
抵抗部材を、上記集積回路外の基板上に設けられた可変
抵抗器とし、該可変抵抗器の抵抗値の変更による上記増
幅用ＦＥＴの動作バイアス点の変更を可能に構成するこ
とができる。

【００１４】これにより、可変抵抗器で構成される第２
抵抗部材の抵抗値が変更されると、第１電源及び第２電
源のうちの一方から供給される電圧が、ＦＥＴのゲート
と第１電源及び第２電源のうちの他方とに分割されるの
で、増幅用ＦＥＴの動作バイアス点が実装基板上で変更
される。この動作バイアス点の変更によって、集積回路
を使用するシステムに適合するようにＡ級動作−Ｂ級動
作等の変更が可能になる。また、製造上の増幅用ＦＥＴ
のしきい値変動があっても、可変抵抗器等の抵抗値の調
整により、動作バイアス点の変動とそれに伴う増幅用Ｆ
ＥＴの入力および出力インピーダンスの変動とが抑制さ
れるので、集積回路の歩留まりが向上し、電力増幅器の
コストも削減される。さらに、増幅用ＦＥＴの多少のし
きい値等の変動が許容されるので、設計上のマージンの
増大が可能になる。

【００１５】その場合、上記増幅用ＦＥＴを前段ＦＥＴ
と後段ＦＥＴとで構成し、上記電力増幅器を二段電力増
幅器として機能させるとともに、上記ゲート電圧供給端
子を前段ＦＥＴゲート電圧供給端子及び後段ＦＥＴゲー
ト電圧供給端子で構成し、上記第１ゲート電源供給部を
上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子に接続される前段Ｆ
ＥＴゲート電源部とし、上記第２ゲート電源部を上記後
段ＦＥＴゲート電圧供給端子に接続される後段ＦＥＴゲ
ート電源部とし、上記可変抵抗器である第２抵抗部材
を、上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上記前段ＦＥ
Ｔゲート電源部との間及び上記後段ＦＥＴゲート電圧供
給端子と上記後段ＦＥＴゲート電源部との間のうちいず
れか一方に介設し、上記第１抵抗部材を、上記前段ＦＥ
Ｔゲート電圧供給端子と上記前段ＦＥＴゲート電源部と
の間及び上記後段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上記後段
ＦＥＴゲート電源部との間のうちの他方に介設された固
定抵抗器とすることができる。

【００１６】これにより、二段電力増幅器による高い利
得を確保しながら、上述の作用効果が得られる。その場
合、第１，第２電源部は固定電源でありながら、第２抵
抗部材の抵抗値の変更によって、前段ＦＥＴと後段ＦＥ
Ｔの動作バイアス点の変更が可能となるので、構成も簡
素化される。

【００１７】さらに、その場合、上記前段ＦＥＴゲート
電圧供給端子と上記後段ＦＥＴゲート電圧供給端子とを
第３固定抵抗器を介して接続しておくことにより、各増
幅用ＦＥＴを異なる動作級とするなど、前段ＦＥＴと後
段ＦＥＴ相互間の動作バイアス点の変更が可能となる。

【００１８】また、上記増幅用ＦＥＴのゲート電極と上
記ゲート電圧供給端子との間には、固定抵抗器を介設す
ることにより、集積回路内に設けられた固定抵抗器によ
って、集積回路内の高周波信号の外部への伝達が遮断さ
れるので、第２抵抗部材の抵抗値の変更による集積回路
内の整合条件への影響が抑制されることになる。

【００１９】上記第１の電力増幅器において、上記集積
回路内に設けられ上記増幅用ＦＥＴのゲート電極に電圧
を供給するためのゲート電圧供給端子と、上記集積回路
外の基板上に設けられた第１，第２ゲート電源部と、上
記ゲート電圧供給端子と上記第１，第２ゲート電源部と
の間にそれぞれ介設された第１，第２抵抗部材とを備
え、上記２つの抵抗部材のうち少なくとも上記第２抵抗
部材を、上記集積回路外の基板上で上記ゲート電圧供給
端子と上記第２ゲート電源部との間に設けられた抵抗器
取付部に取り付けられた固定抵抗器とし、該固定抵抗器
の抵抗値の変更による上記増幅用ＦＥＴの動作バイアス
点の変更を可能に構成することができる。

【００２０】これにより、抵抗器取付部に取り付ける固
定抵抗器の抵抗値の変更によって上述と同様の作用効果
が得られる。

【００２１】その場合、上記増幅用ＦＥＴを前段ＦＥＴ
と後段ＦＥＴとで構成し、上記電力増幅器は二段電力増
幅器として機能させるとともに、上記ゲート電圧供給端
子を前段ＦＥＴゲート電圧供給端子及び後段ＦＥＴゲー
ト電圧供給端子で構成し、上記第１ゲート電源供給部を
上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子に接続される前段Ｆ
ＥＴゲート電源部とし、上記第２ゲート電源部を上記後
段ＦＥＴゲート電圧供給端子に接続される後段ＦＥＴゲ
ート電源部とし、上記第２抵抗部材が取り付けられる抵
抗器取付部を、上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上
記前段ＦＥＴゲート電源部との間及び上記後段ＦＥＴゲ
ート電圧供給端子と上記後段ＦＥＴゲート電源部との間
のうちいずれか一方に介設し、上記第１抵抗部材を、上
記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上記前段ＦＥＴゲー
ト電源部との間及び上記後段ＦＥＴゲート電圧供給端子
と上記後段ＦＥＴゲート電源部との間のうちの他方に介
設された固定抵抗器とすることができる。

【００２２】また、上記増幅用ＦＥＴのゲート電極と上
記ゲート電圧供給端子との間に介設された固定抵抗器を
さらに備えることもできる。

【００２３】さらに、上記各電力増幅器において、上記
第１抵抗部材を、上記集積回路内に設けられ、ゲート電
極とドレイン電極とが互いに接続され、かつドレイン電
極が上記増幅用ＦＥＴのゲート電極に接続されてなる調
整用ＦＥＴとすることができる。

【００２４】上記第１の電力増幅器において、上記集積
回路内に設けられ、ゲート電極とドレイン電極とが互い
に接続され、かつドレイン電極が上記増幅用ＦＥＴのゲ
ート電極に接続されてなる調整用ＦＥＴと、上記集積回
路内に設けられ、上記増幅用ＦＥＴ及び調整用ＦＥＴの
ゲート電極にそれぞれ電圧を供給するための第１，第２
ゲート電圧供給端子と、上記集積回路外の基板上に設け
られ、上記第１電圧供給端子に上記調整用ＦＥＴを介し
て接続される第１ゲート電源部と、上記集積回路外の基
板上に設けられ、上記第２電圧供給端子に接続される第
２ゲート電源部と、上記集積回路外の基板上に設けら
れ、上記増幅用ＦＥＴのゲート電極と調整用ＦＥＴのド
レイン電極との接続部から上記第２ゲート電源部に至る
経路中に介設された抵抗器とを備えることができる。

【００２５】上記増幅用ＦＥＴを前段ＦＥＴと後段ＦＥ
Ｔとで構成し、上記電力増幅器を二段電力増幅器として
機能させるとともに、上記第１ゲート電圧供給端子を、
前段ＦＥＴゲート電圧供給端子及び後段ＦＥＴゲート電
圧供給端子とで構成し、上記前段ＦＥＴゲート電圧供給
端子及び後段ＦＥＴゲート電圧供給端子のうちいずれか
一方を上記調整用ＦＥＴを介して上記第１ゲート電源部
に接続し、上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子及び後段
ＦＥＴゲート電圧供給端子のうちの他方を上記抵抗器を
介して上記第２ゲート電源部に接続しておくことによ
り、二段電力増幅器の前段ＦＥＴ及び後段ＦＥＴ双方の
アイドル電流のバラツキが抑制される。

【００２６】また、上記第１ゲート電圧供給端子と上記
第２電源との間に介設される抵抗器を可変抵抗器とし、
上記可変抵抗器の抵抗値の変更による上記増幅用ＦＥＴ
の動作バイアス点の変更を可能に構成することにより、
可変抵抗器を利用した増幅用ＦＥＴの動作バイアス点の
変更による動作級の変更等が可能になる。特に、可変抵
抗抵抗器の抵抗値の調整によって、しきい値の変動によ
るアイドル電流のバラツキが抑制されるので、製造工程
のバラツキ等に起因するアイドル電流のバラツキを極め
て小さく抑制することが可能となる。

【００２７】上記増幅用ＦＥＴのゲート電極と第１ゲー
ト電圧供給端子との間に固定抵抗器を介設することがで
きる。

【００２８】また、二段増幅を行なうものでは、上記前
段ＦＥＴのゲート電極と上記前段ＦＥＴゲート電圧供給
端子との間、及び上記後段ＦＥＴのゲート電極と上記後
段ＦＥＴゲート電圧供給端子との間にそれぞれ抵抗器を
介設することができる。

【００２９】これらにより、集積回路内に設けられた固
定抵抗器によって、集積回路内の高周波信号の外部への
伝達が遮断されるので、第２抵抗部材の抵抗値の変更に
よる集積回路内の整合条件への影響が抑制されることに
なる。

【００３０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、説明する。

【００３１】（第１実施形態） まず、第１実施形態に係る二段電力増幅器について、図
１〜図６を参照しながら説明する。

【００３２】図１は第１実施形態に係る二段電力増幅器
の構成を示すブロック図である。同図に示すように、本
実施形態に係る二段電力増幅器は、実装基板１００の上
にＭＭＩＣ１１０を実装し、さらに、ドレインバイアス
回路部１０１及びゲートバイアス回路部１０２を実装基
板１００上に実装して形成されている。この点が本実施
形態の特徴である。

【００３３】そして、上記ＭＭＩＣ１１０内には、入力
整合回路部１１１、前段ＦＥＴ１１２、段間整合回路部
１１３、後段ＦＥＴ１１４、出力整合回路１１５、前段
ＦＥＴゲートバイアス抵抗器１１６及び後段ＦＥＴゲー
トバイアス抵抗器１１７が配設されている。なお、本来
これらの全ての素子，回路部は整合に寄与し、整合回路
部の一部となるが、ここではその効果を明確に説明する
ため、このように呼ぶこととする。また、各符号１２
１、１２２、１２３、１２４、１２５、１２６、１２７
はそれぞれＭＭＩＣ１１０の前段ＦＥＴドレイン電圧供
給端子、後段ＦＥＴドレイン電圧供給端子、前段ＦＥＴ
ゲート電圧供給端子、後段ＦＥＴゲート電圧供給端子、
接地端子、信号入力端子、信号出力端子を示す。

【００３４】ここで、上記各整合回路の構成は、後述の
ように、図６Ａ，図６Ｂ，図６Ｃに示す通りである。

【００３５】従来のモジュール，ＭＭＩＣではこれらの
素子，回路部がすべてパッケージ内に集積されていたた
めに、外部より動作周波数や動作バイアス点を調整する
ことは困難であったが、本実施形態の構成では、以下に
説明するように、容易にそれらを行うことができる。

【００３６】例えば、ドレインバイアス回路部１０１の
インピーダンスは、ＦＥＴにとってのロードインピーダ
ンスあるいはソースインピーダンスに影響する因子であ
る。したがって、ドレインバイアス回路部１０１のイン
ピーダンスを変更することによって、動作周波数を変更
することができる。

【００３７】一方、整合回路を有しない、例えば単体の
ＦＥＴでこのような処理を行うと、整合条件が変わるた
めに整合回路全体を変更する必要が生じる虞れがある。
しかし、本実施形態では、ドレインバイアス回路部１０
１のインピーダンス変化量を予め考慮して３箇所の整合
回路部１１１，１１３，１１５が設計されているため、
ドレインバイアス回路部１０１のインピーダンスを変更
するだけで容易に異なる周波数で用いることが可能とな
る。

【００３８】以下、動作周波数の選定に応じ、整合条件
を満足させるべくインピーダンスの設定を行なうための
構成の例について説明する。

【００３９】図２Ａ及び図２Ｂは、それぞれ本実施形態
のドレインバイアス回路部１０１の構成の例を示す図で
あある。

【００４０】図２Ａに示す例では、高周波信号の伝達が
可能に構成された伝送線路であるストリップ線路２０
１，２０３とバイパスコンデンサ２０２，２０４とを用
いてドレインバイアス回路１０１を構成している。スト
リップ線路２０１，２０３は、一端がドレイン電源Ｖｄ
ｄに接続され他端がＭＭＩＣ１１０の前段及び後段ＦＥ
Ｔドレイン電圧供給端子１２１，１２２にそれぞれ接続
されている。そして、ストリップ線路２０１には、予め
保護膜となる表皮で覆われずに露出したコンデンサ取付
部が設けられており、当該ＭＭＩＣ１１０を使用する際
の動作周波数に応じて、バイパスコンデンサ２０２，２
０４の取付位置を決定して、整合条件を満足させる部位
に取り付けるように構成されている。具体的には、ドレ
インバイアス回路１０１のインピーダンスはＭＭＩＣ１
１０からバイパスコンデンサ２０２，２０４までのスト
リップ線路長Ｌ１，Ｌ２（図２Ａ参照）により決定さ
れ、これらはバイパスコンデンサ２０２，２０４の設置
位置を変更することにより容易に変更することができ
る。

【００４１】また、図２Ｂに示す例では、それぞれチッ
プインダクタ２０５，２０７と、バイパスコンデンサ２
０６，２０８とを１つずつ配置して、ドレインバイアス
回路１０１を構成している。各チップインダクタ２０
５，２０７は、一端がドレイン電源Ｖｄｄに接続され他
端がＭＭＩＣ１１０の前段又は後段ＦＥＴドレイン電圧
供給端子１２１，１２２に接続されるように取り付け可
能に構成されている。さらにチップインダクタ２０５，
２０７のドレイン電源側端と接地との間にバイパスコン
デンサ２０６，２０８を取り付けるためのインダクタ取
付部が設けられている。この例では、ドレインバイアス
回路１０１のインピーダンスはチップインダクタ２０
５，２０７のインダクタンス値により決定されるので、
当該ＭＭＩＣ１１０を使用する際の動作周波数に対して
適合するインダクタンス値を有するチップインダクタを
取り付けることによって、整合条件を満足させることが
できる。

【００４２】なお、ここで用いたバイパスコンデンサ２
０６，２０８はドレイン電源Ｖｄｄのインピーダンスあ
るいはその変動がＭＭＩＣ１１０内部のＦＥＴに影響を
与えないように挿入したものであるが、ドレイン電源Ｖ
ｄｄのインピーダンスとその変動を考慮し、ＦＥＴへの
影響が許容範囲に収まるようにＭＭＩＣ１１０を設計す
ることにより、バイパスコンデンサ２０６，２０８を省
略することは可能である。

【００４３】以上のように、本実施形態では、ドレイン
バイアス回路１０１をＭＭＩＣ１１０内ではなく、実装
基板１００内に形成したことにより、以下のような効果
が得られる。

【００４４】まず、ＭＭＩＣ１１０の内部に集積すると
困難であった動作周波数の変更処理も、ドレインバイア
ス回路部１０１を実装基板１００上に形成することによ
り容易に行えることとなる。

【００４５】また、ドレインバイアス回路部１０１をＭ
ＭＩＣ１１０内部から実装基板１００上に移すことによ
り、高価なＧａＡｓ基板を使用したＭＭＩＣ１１０のチ
ップ面積が削減でき、ＭＭＩＣ１１０自体のコストを低
減できることとなる。

【００４６】さらに、ドレインバイアス回路部１０１の
寄生抵抗は、ドレインバイアス回路部１０１をＭＭＩＣ
１１０内部に形成した場合に比べ大幅に削減されるた
め、電源電圧がドレインバイアス回路１０１による電圧
降下を受けることなくＦＥＴのドレイン電極に印加され
る。したがって、飽和出力特性の劣化が抑制され、利得
や効率の低下が従来のＭＭＩＣに比べ抑制されるので、
平均的に特性が向上するとともに、ＭＭＩＣ１１０の歩
留まりも向上することとなる。

【００４７】なお、本実施形態では、二段電力増幅器の
各段のドレインバイアス回路１０１を実装基板１００上
に形成したが、本発明はかかる実施形態に限定されるも
のではなく、少なくともいずれか一方が実装基板１００
上に形成されていればよい。１段あるいは３段以上の増
幅段を有する増幅器では、任意の１箇所或いは数箇所を
実装基板上に形成しても同様の効果を得ることができ
る。

【００４８】また、２段以上の増幅器においてストリッ
プ線路とバイパスコンデンサによるドレインバイアス回
路とチップインダクタとバイパスコンデンサあるいはチ
ップインダクタだけによるドレインバイアス回路を組み
合わせても同様の効果が得られる。

【００４９】ところで、図１に示すゲートバイアス回路
１０２もドレインバイアス回路部１０１と同様に整合条
件に影響を与えるが、ドレインバイアス回路部１０１の
みならずゲートバイアス回路部１０２においても高周波
での調整を行う必要が生じることは、反面、煩雑な処理
となる虞れもある。そこで、本実施形態では、ゲートバ
イアス回路部１０２では直流での調整のみを行い、高周
波的に影響を与えないように、ＭＭＩＣ内部にゲートバ
イアス抵抗器１１６，１１７を形成、配置し高周波的に
分離することにより、その影響を無視できるものとして
いる。図１に示す構成では、ゲートバイアス抵抗器１１
６，１１７を各ＦＥＴ１１２，１１４のゲート電極に接
続しているが、ゲート電極に直接接続せず、ゲート電極
に接続されたインダクタあるいは抵抗器に接続しても、
直流を伝達し、高周波を分離するという効果は当然得ら
れる。

【００５０】一方、このような構成を有する二段電力増
幅器においては、各段のＦＥＴゲート電圧供給端子１２
３，１２４に所望の電圧を印加することにより、動作バ
イアス点を変更することができる。ただし、ゲートバイ
アス調整のためだけに可変電圧源を用意し、特に第１実
施形態のように２箇所の調整箇所を個別に調整すること
は煩雑である場合もある。そこで、次に、固定電圧を供
給する電圧源と１箇所における抵抗値の調整で２箇所の
ＦＥＴの動作バイアス点調整を同時に行うことのできる
ゲートバイアス回路の構成について、以下に説明する。

【００５１】図３は、図１に示すゲートバイアス回路部
１０２の電気回路図である。同図に示すように、固定抵
抗器３０１，３０２と可変抵抗器３０３とがグラウンド
とゲート電源Ｖｇｇ間に直列に配置され、この電位差の
抵抗分割電位がＭＭＩＣ１１０のゲート電圧供給端子１
２３，１２４に与えられる構成になっている。ここで
は、上記ゲート電源Ｖｇｇが請求項８にいう第２ゲート
電源部であり、可変抵抗器３０３が第２抵抗部材であ
り、グラウンドが第１ゲート電源部であり、固定抵抗器
３０１（又は３０２）が第１抵抗部材に相当する。

【００５２】次に、本実施形態では、ゲートバイアス回
路１０２をＭＭＩＣ１１０内ではなく、実装基板１００
内に形成したことにより、以下のような効果が得られ
る。

【００５３】例えば、ＭＭＩＣ１１０内のＦＥＴがデプ
レッション型ＦＥＴであり、ゲート電源Ｖｇｇが負の電
位を供給するものである場合には、ＦＥＴのしきい値が
負側にばらついたときは可変抵抗器３０３の値を小さく
し、ゲートバイアス電位を負側に設定することにより信
号無入力時のドレイン電流（以下アイドル電流という）
を一定にすることができる。アイドル電流を一定にする
ことによる歩留りに対する効果は後述する。

【００５４】また、同じしきい値のＦＥＴに対しても可
変抵抗器３０３によりバイアス点を容易に変えることが
でき、例えばＡ級動作（５０％Ｉｄｓｓバイアス）やＢ
級動作（０％Ｉｄｓｓバイアス）を前段ＦＥＴ，後段Ｆ
ＥＴ個別に設定することも可能となる。この手段は可変
抵抗器により実現できるものであるが、これをＭＭＩＣ
内部に形成することは困難であり、本実施形態のように
実装基板上に実装することによりはじめて実現できるも
のとなる。

【００５５】なお、本実施形態では、ゲートバイアス回
路部１０２内に可変抵抗器３０３を配置したが、本発明
はかかる実施形態に限定されるものではなく、可変抵抗
値３０３が配置される部位を抵抗器取付部として、ＭＭ
ＩＣ１１０を実装基板１００上に組み込む際に、使用す
る動作周波数に適合した抵抗値を有する固定抵抗器を取
り付けるように構成してもよい。このような構成によっ
ても、本実施形態と同様な効果が得られるが、これもゲ
ートバイアス回路部１０２を実装基板１００上に実装す
ることによりはじめて実現できるものとなる。

【００５６】本実施形態では、ゲートバイアス変更によ
るＦＥＴのインピーダンス変化量を予め考慮して３箇所
の整合回路部１１１，１１３，１１５が設計されている
ため、容易に異なるゲートバイアス条件で用いることが
可能である。

【００５７】なお、ゲート電位を抵抗分割により与える
ゲートバイアス回路については一段或いは三段以上の増
幅段を有する電力増幅器においても同様の効果を得るこ
とができる。また、ゲートバイアス回路部を構成する全
ての回路素子を実装基板上に形成，実装する必要はな
く、少なくとも可変抵抗器もしくは固定抵抗器の取付部
を実装基板上に形成，実装し、それ以外の要素をＭＭＩ
Ｃ上に形成するように構成しても同様の効果を得ること
ができる。さらに、多段構成の電力増幅器では、任意の
数カ所のゲートバイアス端子についてゲートバイアス回
路部を設けることにより同様の効果が得られる。

【００５８】次に、本実施形態の効果について、図４，
図５を参照しながら説明する。

【００５９】図４は、前段ドレインバイアス回路のスト
リップ線路長を変えた場合の動作周波数可変性を示す周
波数特性図である。図４において、横軸は周波数（ＧＨ
ｚ）、縦軸は順方向利得Ｓ21（ｄＢ）をそれぞれ示す。
なお、入力電力は約０ｄＢｍである。図４に示される通
り、前段ドレインバイアス回路１０１のストリップ線路
長が１８ｍｍの場合、順方向利得Ｓ21の最大点は１．８
６ＧＨｚであったものが、ストリップ線路長を２ｍｍに
変更することにより順方向利得Ｓ21の最大点が２．１０
ＧＨｚに移動することがわかる。この作用は、後段ドレ
インバイアス回路においても同様である。したがって、
本発明の電力増幅器を用いれば実装基板上で電力増幅器
の高周波特性の調整を行うことができるので、実装基板
或いはＭＭＩＣを変更すること無く、動作周波数を変え
ることができる。言い換えると、ＭＭＩＣ及び実装基板
完成後に高周波調整ができることであり、実装基板の５
０Ωからのズレや接地不十分による不都合が生じた場合
でも迅速に対応できることとなる。また、電力増幅器設
計時のＭＭＩＣ及び実装基板の設計マージンが増大し、
短期間で実用化できることとなる。

【００６０】図５は、サンプル数２３個のＭＭＩＣに対
して、可変抵抗器３０３を用い、前段ＦＥＴ１１２及び
後段ＦＥＴ１１４のアイドル電流の和が一定（１５０ｍ
Ａ）となるよう調整を行った場合の電力増幅器の動作電
流のばらつきと、この処理を行わなかった場合の電力増
幅器の動作電流のばらつきとを示す図である。出力電力
は、２２ｄＢｍである。図５に示される通り、ゲートバ
イアス回路１０２の可変抵抗器３０３の１箇所を調整す
ることにより、ばらつきが緩和され、ＭＭＩＣと電力増
幅器の歩留りが向上し、そのコストが低減されることと
なる。また、ＦＥＴの動作級が容易に変更できることは
いうまでもない。

【００６１】さて、これまで述べたように、ドレインバ
イアス回路部１０１，ゲートバイアス回路部１０２を実
装基板上に設けることによりそれぞれの効果が得られる
が、この両者を併有することにより新たな効果を生じ
る。例えば、１．９ＧＨｚ帯で用いられるＰＨＳと呼ば
れる日本のデジタルコードレス電話のシステムでは、波
形歪が問題となるためＦＥＴはＡ級に近い動作で用いら
れる。一方、１．８８ＧＨｚ〜１．９ＧＨｚで用いられ
るＤＥＣＴと呼ばれるヨーロッパで用いられるデジタル
コードレス電話のシステムでは波形歪はそれほど問題で
はなく、効率の良好なＢ級に近い動作で用いられる。従
って、ドレインバイアス回路部，ゲートバイアス回路部
の両方が実装基板上に設けられている構成であれば動作
周波数及び動作級の異なる両者のシステムに対応するこ
とができる。

【００６２】以上詳細に述べたように、本実施形態の電
力増幅器の効果は、実装基板上での周波数調整を可能に
し、電圧降下による特性劣化を改善し、ＭＭＩＣのチッ
プ面積を削減し、電力増幅器の歩留まりを向上し、ＦＥ
Ｔの動作バイアス点を変更し、実装基板設計上のマージ
ンを増大させるというものであり、従来のＭＭＩＣおよ
びモジュールを用いた場合との比較を行うと表１のよう
になる。

【００６３】

【表１】

【００６４】★ここで、従来のモジュールとは、チップ
部品，ＦＥＴなどの個別部品が実装されるためのパター
ンが形成された基板をパッケージ内部に有するものを示
している。

【００６５】なお、ＦＥＴはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴ以外
のＦＥＴでも同様の効果が得られる。

【００６６】ここで、本実施形態で用いた電源の電圧，
実装基板，ドレインバイアス回路部，ゲートバイアス回
路部，ＭＭＩＣを構成する各素子の素子値，特性を以下
にまとめる。

【００６７】図２に示すドレイン電源の電圧Ｖｄｄは
３．５Ｖである。また図３に示すゲート電源の電圧Ｖｇ
ｇは−４．７Ｖである。

【００６８】図１に示す実装基板１００は比誘電率２．
６、厚さ１ｍｍのテフロン基板である。

【００６９】図２に示すバイパスコンデンサ２０２，２
０４，２０６，２０８は１００ｐＦのチップコンデンサ
であり、ストリップ線路２０１，２０３は線路幅０．５
ｍｍで形成し、チップインダクタ２０６，２０８は１．
６ｍｍ×０．８ｍｍタイプのチップインダクタを用い
た。

【００７０】図３に示す固定抵抗器３０１，３０２はそ
れぞれ２．２ｋΩと１５０Ωのチップ抵抗器を用い、可
変抵抗器３０３の可変範囲は３００Ω〜５ｋΩである。

【００７１】図１に示す前段ＦＥＴ１１２及び後段ＦＥ
ＴはＧａＡｓＭＥＳＦＥＴであり、そのしきい値は−
３．０Ｖ、ゲート幅は前段ＦＥＴでは１ｍｍ、後段ＦＥ
Ｔでは４ｍｍである。また、前段ＦＥＴ１１２のゲート
バイアス抵抗器１１６は１ｋΩ、後段ＦＥＴ１１４のゲ
ートバイアス抵抗器１１７は２ｋΩである。

【００７２】図１に示す入力整合回路部１１１，段間整
合回路部１１３，出力整合回路部１１５の詳細は図６
Ａ，図６Ｂ，図６Ｃにそれぞれ示されるが、それぞれ信
号入力端子１２６と前段ＦＥＴゲート電極６１１間，前
段ＦＥＴドレイン電極６１２と後段ＦＥＴゲート電極６
１３間，後段ＦＥＴドレイン電極と信号出力端子１２７
間に配置され、コンデンサ６０１は１ｐＦ、インダクタ
６０２は６ｎＨ、コンデンサ６０３，６０４はそれぞれ
３ｐＦ，６ｐＦ、インダクタ６０５は５ｎＨ、インダク
タ６０６は３ｎＨ、コンデンサ６０７は２ｐＦである。

【００７３】また、整合に寄与しないため図示していな
いが、実装基板上にはそれぞれ１００ｐＦの入力結合コ
ンデンサ、出力結合コンデンサを実装し、図４及び図５
の測定を行った。

【００７４】（第２実施形態） 次に、第２実施形態について説明する。

【００７５】図７は、本発明で用いた高周波半導体装置
であるＭＭＩＣのソースパッド配置を説明するためのＭ
ＭＩＣ７００の平面図であり、図８は、図７中の後段Ｍ
ＥＳＦＥＴ７０２の詳細を示したものである。半絶縁性
ＧａＡｓ基板上に２つのＭＥＳＦＥＴである前段ＦＥＴ
７０１と、後段ＦＥＴ７０２とが配設されており、さら
に前段ＦＥＴと入力パッド７０６との間には入力整合回
路７０３が配設され、前段ＦＥＴ７０１と後段ＦＥＴ７
０２との間には段間整合回路７０４が配設され、後段Ｆ
ＥＴ７０２と出力パッド７０７との間には出力整合回路
７０５が配設されている。

【００７６】上記各ＦＥＴ７０１，７０２には、それぞ
れゲートバイアスパッド７１１，７２１、ドレインパッ
ド７１２，７２２、ソースパッド７１３，７２３が付設
されている。また、上記各整合回路７０３，７０４，７
０５は、それぞれスパイラルインダクタ７３１，７４
１，７５１、ＭＩＭキャパシタ７３２，７４２，７４
３，７５２等で構成されている。

【００７７】ここで、本実施形態の特徴として、後段Ｆ
ＥＴ７０２のソースパッド７２３は、ゲート電極の長手
方向とほぼ垂直方向にソース配線を引き出した上で、後
段ＦＥＴ７０２の両端部かつ半絶縁性ＧａＡｓ基板の両
端の部位２か所に配置されている。このように配置する
ことで、ワイヤボンディング作業も円滑に行なうことが
できるとともに、確実に接地させることができ、かつ接
地を行うために用いられる配線とワイヤの接続長の短縮
によりソースインダクタンスが減少するため、ＦＥＴ７
０２の特性の向上を図ることができる。また、ソースパ
ッド７２３を半絶縁性ＧａＡｓ基板の隅の近傍に配置す
ることで、占有面積の大きいインダクタを半絶縁性Ｇａ
Ａｓ基板の内方に配置する余裕を生ぜしめることがで
き、半絶縁性ＧａＡｓ基板の有効利用による面積の縮小
を図ることができる。

【００７８】また、各キャパシタ７３２，７４２，７４
３，７５２をそれぞれソースパッド７１３，７２３に接
続したことにより、スペースの節約を図ることができ
る。

【００７９】また、ドレインから外部に出力を取り出す
ためのドレインパッド７２２を後段ＦＥＴ７０２のドレ
インから出力パッド１２７に向かう経路から外したの
で、インダクタ７５１を通過することによる電圧降下を
生じることなく電源電圧がドレイン電極に印加され、ド
レイン電極に入力される電圧のレベルの低下を可及的に
抑制することができる利点がある。

【００８０】また、図８に詳細構造を示すように、後段
ＦＥＴ７０２は、ゲート電極７２５の上にソース電極７
２６を積層し、さらにその上にドレイン電極７２７を積
層した構造となっているが、ゲート電極７２５とソース
電極７２６との引き出し方向を共通にしている。このよ
うにゲート電極７２５をソース側に引き出すことによ
り、ゲート−ドレイン間の容量の増大に起因する特性の
悪化を回避するようにしている。

【００８１】（第３実施形態） 次に、第３実施形態に係る二段電力増幅器について説明
する。

【００８２】図９は、本実施形態の二段電力増幅器の構
成を示す電気回路図であり、図１に示した第１実施形態
に係るＭＭＩＣ１１０内にゲートバイアス設定用ＦＥＴ
９１１を付加し、さらにそのゲート端子９２１，ソース
端子９２２及びドレイン端子９２３を設けて、実装基板
１００上に実装するとともに、形成されるゲートバイア
ス回路部９０２の構成を変更したものである。ここで、
同図中における図１に示す符号と同じ符号を付した素
子、回路部は前述した素子、回路部と同一であり、同一
の構成，機能を有する。

【００８３】本実施形態におけるゲートバイアス設定用
ＦＥＴ９０２は、前段ＦＥＴ１１２及び後段ＦＥＴ１１
４と同一の拡散条件で、同一のチップ上に作製されるた
め、しきい値や相互コンダクタンス（ｇｍ）等のばらつ
きによる前段ＦＥＴ１１２及び後段ＦＥＴ１１４のアイ
ドル電流のばらつきと同様のばらつきを有することとな
る。また、温度依存性も同様となる。つまり、前段ＦＥ
Ｔ１１２及び後段ＦＥＴ１１４のアイドル電流が設定目
標値より大きい場合はゲートバイアス設定用ＦＥＴ９０
２のアイドル電流も大きく、逆に前段ＦＥＴ１１２及び
後段ＦＥＴ１１４のアイドル電流が設定目標値より小さ
い場合はゲートバイアス設定用ＦＥＴ９１１のアイドル
電流も小さくなる。すなわち、この相関関係を利用し、
以下に説明するように、第１実施形態で説明した効果に
加え、しきい値ばらつきや温度による前段ＦＥＴ１１２
及び後段ＦＥＴ１１４のアイドル電流のばらつきを抑圧
するようにしている。

【００８４】図１０は、図９に示すゲートバイアス回路
部９０２の構成とゲートバイアス回路部９０２とＭＭＩ
Ｃ１１０内のゲートバイアス設定用ＦＥＴ９１１との接
続関係とを示す電気回路図である。ゲートバイアス設定
用ＦＥＴ９１１のゲート端子９２１及びソース端子９２
２は負の電源Ｖｇｇに接続され、ドレイン端子９２３は
固定抵抗器１００２と可変抵抗器１００１とを介して接
地されている。また、前段ＦＥＴゲート電圧供給端子１
２３はゲートバイアス設定用ＦＥＴ９１１のドレイン端
子９２３に、後段ＦＥＴドレイン電圧供給端子１２４は
固定抵抗器１００２と可変抵抗器１００１との間の信号
線にそれぞれ接続されている。ここでは、上記ゲート電
源Ｖｇｇが請求項８にいう第１ゲート電源部であり、ゲ
ートバイアス設定用ＦＥＴ９１１が第１抵抗部材であり
（請求項１８参照）、グラウンドが第２ゲート電源部で
あり、可変抵抗器１００１が第２抵抗部材に相当する。

【００８５】この構成にすることにより、前段ＦＥＴ１
１２及び後段ＦＥＴ１１４のアイドル電流が過大な場
合、ゲートバイアス設定用ＦＥＴ９１１のドレイン電流
も多く流れるので、固定抵抗器１００２及び可変抵抗器
１００１による電圧降下が増大し、前段ＦＥＴ１１２及
び後段ＦＥＴ１１４のゲート電圧が下がり、それぞれの
アイドル電流が減少することとなる。したがって、アイ
ドル電流のばらつきを抑制することができる。一方、ア
イドル電流が過小な場合も、逆の作用によりアイドル電
流が増大するので、アイドル電流のばらつきを抑制する
ことができる。

【００８６】以上のようなアイドル電流のばらつきの抑
制効果は、具体的には、ゲートバイアス設定用ＦＥＴ９
１１のドレイン電流，固定抵抗器１００２及び可変抵抗
器１００１の値を適切に設定することにより実現でき
る。

【００８７】なお、前段ＦＥＴ１１２，後段ＦＥＴ１１
４のゲート電圧を個別に与えるため、固定抵抗器１００
２を挿入しているが、同一のゲート電圧でアイドル電流
設定を行うのであれば、固定抵抗器１００２を省略して
も良い。また、動作級の変更を行わないのであれば可変
抵抗器１００１を固定抵抗器としても良い。

【００８８】また、上記ゲートバイアス設定用ＦＥＴ９
１１と前段ＦＥＴゲート電圧供給端子１２３及び後段Ｆ
ＥＴゲート電圧供給端子１２４との配置関係は、図１０
に示す配置関係に限定されるものではなく、後段ＦＥＴ
ゲート電圧供給端子１２４と第２ゲート電源部との間に
ゲートバイアス設定用ＦＥＴ９１１のソース・ドレイン
を接続する（つまりＦＥＴ９１１を介設する）ととも
に、前段ＦＥＴ電圧供給端子１２３を可変抵抗器を介し
て第２ゲート電源部に接続してもよい。

【００８９】（第４実施形態） 次に、第４実施形態について、図１１を参照しながら説
明する。

【００９０】図１１に示すように、本実施形態に係る二
段電力増幅器のＭＭＩＣ１１０の構成は、上記第３実施
形態におけるＭＭＩＣ１１０の構成と同じである。本実
施形態では、ゲートバイアス回路部において、上記第３
実施形態と同じ構成に加え、ゲートバイアス設定用ＦＥ
Ｔ９１１のソースに固定抵抗器１１０１が挿入されてい
る。

【００９１】一般に、負の電源Ｖｇｇに流せる電流値に
は上限があるが、ゲートバイアス設定用ＦＥＴ９１１の
ゲート幅の設定が大きすぎると、図１０に示す上記第３
実施形態におけるゲートバイアス回路部の構成ではその
上限値を上回る電流が負の電源Ｖｇｇが流れ込む虞れが
ある。

【００９２】しかし、本実施形態の図１１に示す構成で
は、固定抵抗器１１０１による電圧降下を利用して、ゲ
ートバイアス設定用ＦＥＴ９１１のソース電圧をゲート
電圧より高くすることができる。したがって、ドレイン
電流を削減し、負の電源Ｖｇｇに流す電流を削減するこ
とができ、よって、信頼性が確保される。

【００９３】また、図９に示す基本的な構成では、ゲー
トバイアス設定用ＦＥＴ９１１のゲート端子９２１，ソ
ース端子９２２及びドレイン端子９２３と、前段ＦＥＴ
ゲート電圧供給端子１２３と、後段ＦＥＴゲート電圧供
給端子１２４とのすべてがＭＭＩＣ１１０の外部で実装
基板１００上に形成されているため、ゲートバイアス回
路部９０２で任意の回路を構成することができ、実際の
動作を確認しながらゲートバイアス設定用ＦＥＴの電流
値や各抵抗器の抵抗値の設定を行うことができるため、
ＭＭＩＣの設計マージンが増大することとなる。

【００９４】ところで、移動体通信機器では、小型化の
ため実装基板上の部品を少なくしたいという場合も多
い。このような場合には、以下に説明する図１２，図１
３，図１４に示す第５，第６，第７実施形態の構成にし
ても良い。

【００９５】（第５実施形態） 図１２は、第５実施形態に係るＭＭＩＣ１１０の一部及
びゲートバイアス回路部の構成を示す電気回路図であ
る。本実施形態では、配置されている部材は上記第４実
施形態の図１０に示す回路の構成のうち、ゲートバイア
ス設定用ＦＥＴ９１１のゲート電極とソース電極とをＭ
ＭＩＣ１１０の内部で接続したものである。この構成に
より、実装基板１００上でのそれらを接続するための作
業が不要となり、かつＭＭＩＣ１１０上のパッドが１箇
所減少するので、ＭＭＩＣ１１０のチップサイズを小さ
くすることができる。

【００９６】（第６実施形態） 図１３は、第６実施形態に係るＭＭＩＣ１１０の一部及
びゲートバイアス回路部の構成を示す電気回路図であ
る。本実施形態では、図１２に示す回路において実装基
板１００上に実装されていた固定抵抗器１００２をＭＭ
ＩＣ１１０内に集積し、前段ＦＥＴゲート電圧供給端子
と後段ＦＥＴゲート電圧供給端子とをＭＭＩＣ１１０内
に集積したものである。この構成により、実装基板１０
０上でのそれらの実装，接続が不要となり、ＭＭＩＣ１
１０上のパッドをさらに２箇所削減することができる。

【００９７】（第７実施形態） 図１４は、第７実施形態に係るＭＭＩＣ１１０の一部及
びゲートバイアス回路部の構成を示す電気回路図であ
る。本実施形態では、図１１に示す回路において実装基
板１００上に実装されていた固定抵抗器１００２，１１
０１をＭＭＩＣ上に集積し、前段ＦＥＴゲート電圧供給
端子と後段ＦＥＴゲート電圧供給端子をＭＭＩＣ内に集
積したものである。この構成により、実装基板上でのそ
れらの実装，接続が不要となり、図１１の構成と比較し
てＭＭＩＣ上のパッドを３箇所削減することができる。

【００９８】なお、可変抵抗器１００１はＦＥＴの動作
級変更を行うためには実装基板１００上に実装すること
が必要であるが、例えば上記第４〜第７実施形態ではア
イドル電流のばらつきに対するアイドル電流変動を抑制
する効果があるため、動作級の変更を行わないのであれ
ば、これを固定抵抗器で構成し実装基板１００に実装す
るか、あるいはＭＭＩＣ１１０に集積しても良い。

【００９９】（第８実施形態） 図１５は、第８実施形態に係る二段電力増幅器の構成を
示す電気回路図である。本実施形態では、ゲートバイア
ス回路部をＭＭＩＣ１１０内に集積している。すなわ
ち、動作級の変更をしないことを前提としているので、
可変抵抗器は設けていない。そして、ゲートバイアス設
定用ＦＥＴ９１１のドレインと接地端子１２５との間
に、２つの固定抵抗器１２０１，１２０２を介設し、か
つ各固定抵抗器１２０１，１２０２間の信号線に後段Ｆ
ＥＴゲート電圧供給端子を接続した構成を有している。

【０１００】本実施形態では、ゲートバイアス回路部は
標準的仕様にしてＭＭＩＣ１１０内に組み込み、ドレイ
ンバイアス回路部１０１は上記第１実施形態のように変
更可能な構成とすることで、最小限必要な部分のみ実装
基板１００上に搭載すればよく、簡素な構成で済む利点
がある。

【０１０１】（第９実施形態） 図１６は、第９実施形態に係る二段電力増幅器の構成を
示す電気回路図である。本実施形態では、上記第８実施
形態と同様にゲートバイアス回路部をＭＭＩＣ１１０内
に集積するとともに、上記第４実施形態の図１１に示す
構成と同様に、ゲートバイアス設定用ＦＥＴ９１１のソ
ースに固定抵抗器１１０１が挿入されている。したがっ
て、本実施形態では、簡素な構成でアイドル電流のバラ
ツキをより確実に抑制しうる利点がある。

【０１０２】なお、上記第３〜第９の実施形態におい
て、チップサイズは１ｍｍ×２ｍｍである。またデート
バイアス設定用ＦＥＴのゲート幅は５０μｍと５μｍの
２種である。

【０１０３】

【発明の効果】本発明の第１の電力増幅器によれば、電
力増幅器において、ドレインバイアス回路部となるイン
ピーダンス調整部材を実装基板上に形成したので、実装
基板上での動作周波数の変更、ドレインバイアス回路部
の寄生抵抗の削減による飽和出力特性，利得，効率の劣
化の抑制と、高周波用電力増幅器のコストの低減とを図
ることができる。

【０１０４】本発明の第２の電力増幅器によれば、電力
増幅器内の増幅用ＦＥＴのゲートバイアスを電源電圧の
抵抗分割によって印加し、さらに実装基板上に搭載した
可変抵抗器又は抵抗器取付部への抵抗器の抵抗値の変更
によってＦＥＴの動作バイアス点を変更するようにした
ので、動作級の変更と、動作バイアス点や入出力インピ
ーダンスの変動の抑制による集積回路の歩留まりの向上
と、設計上のマージンの増大とを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施形態における電力増幅器の構成を示す
ブロック図である。

【図２】第１実施形態におけるドレインバイアス回路部
の電気回路図である。

【図３】第１実施形態におけるゲートバイアス回路部の
電気回路図である。。

【図４】第１実施形態における動作周波数可変性を示す
周波数特性図である。

【図５】第１実施形態における歩留まり改善性を示す特
性分布図である。

【図６】第１実施形態における入力整合回路部、段間整
合回路部、出力整合回路部の電気回路図である。

【図７】第２実施形態におけるＭＭＩＣの平面図であ
る。

【図８】第２実施形態におけるＭＭＩＣに含まれるＭＥ
ＳＦＥＴの平面図である。

【図９】第３実施形態における電力増幅器の構成を示す
ブロック図である。

【図１０】第３実施形態におけるゲートバイアス回路部
の電気回路図である。

【図１１】第４実施形態におけるゲートバイアス回路部
の電気回路図である。

【図１２】第５実施形態におけるゲートバイアス回路部
の電気回路図である。

【図１３】第６実施形態におけるゲートバイアス回路部
の電気回路図である。

【図１４】第７実施形態におけるゲートバイアス回路部
の電気回路図である。

【図１５】第８実施形態における電力増幅器の構成を示
すブロック図である。

【図１６】第９の実施形態における電力増幅器の構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】

１００ 実装基板 １０１ ドレインバイアス回路部 １０２ ゲートバイアス回路部 １１０ ＭＭＩＣ １１１ 入力整合回路部 １１２ 前段ＦＥＴ １１３ 段間整合回路部 １１４ 後段ＦＥＴ １１５ 出力整合回路部 １１６ ゲートバイアス抵抗器 １１７ ゲートバイアス抵抗器 １２１ 前段ＦＥＴドレイン電圧供給端子 １２２ 後段ＦＥＴドレイン電圧供給端子 １２３ 前段ＦＥＴゲート電圧供給端子 １２４ 後段ＦＥＴゲート電圧供給端子 １２５ 接地端子 １２６ 信号入力端子 １２７ 信号出力端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石川 修 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−261206（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−291505（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140852（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−357705（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−98326（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H03F 3/60 H03F 3/189 - 3/193

Claims (18)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 能動素子及び受動素子を一体的に形成し
   た集積回路と、上記集積回路を実装するための基板とを
   備えた電力増幅器において、 上記集積回路内に設けられたゲート電極，ドレイン電極
   及びソース電極からなり高周波信号を増幅するための少
   なくとも１つの増幅用ＦＥＴと、 上記集積回路内に設けられ上記増幅用ＦＥＴのドレイン
   電極に電圧を供給するためのドレイン電圧供給端子と、 上記集積回路外の基板上に設けられ上記ドレイン電圧供
   給端子に接続されるドレイン電源部と、 上記集積回路部外の基板上に設けられ、上記増幅用ＦＥ
   Ｔのドレイン電極から見たドレイン電源側のインピーダ
   ンスを調整するためのインピーダンス調整用部材とを備
   え、 上記インピーダンス調整用部材は、 上記集積回路外の基板上に設けられ、上記ドレイン電圧
   供給端子と上記ドレイン電源部との間に接続され高周波
   信号を伝送するための伝送線路と、 上記集積回路外の基板上に設けられ、基板のグラウンド
   と上記伝送線路との間にコンデンサを取り付け可能にか
   つ取付部位が変更可能に構成されたコンデンサ取付部と
   からなり、 上記コンデンサの取付部位の変更による動作周波数の変
   更が可能に構成されていることを特徴とする電力増幅
   器。
2. 【請求項２】 請求項１記載の電力増幅器において、 上記コンデンサ取付部にコンデンサが取り付けられてい
   ることを特徴とする電力増幅器。
3. 【請求項３】 能動素子及び受動素子を一体的に形成し
   た集積回路と、上記集積回路を実装するための基板とを
   備えた電力増幅器において、 上記集積回路内に設けられたゲート電極，ドレイン電極
   及びソース電極からなり高周波信号を増幅するための少
   なくとも１つの増幅用ＦＥＴと、 上記集積回路内に設けられ上記増幅用ＦＥＴのドレイン
   電極に電圧を供給するためのドレイン電圧供給端子と、 上記集積回路外の基板上に設けられ上記ドレイン電圧供
   給端子に接続されるドレイン電源部と、 上記集積回路部外の基板上に設けられ、上記増幅用ＦＥ
   Ｔのドレイン電極から見たドレイン電源側のインピーダ
   ンスを調整するためのインピーダンス調整用部材と、 上記集積回路外の基板上で、上記ドレイン電圧供給端子
   と基板のグラウンドとの間に介設されたコンデンサとを
   備え、 上記インピーダンス調整用部材は、 上記集積回路外の基板上で、上記ドレイン電圧供給端子
   と上記ドレイン電源部との間に設けられ、両端が上記ド
   レイン電圧供給端子及びドレイン電源部にそれぞれ接続
   されるインダクタを取り付けるためのインダクタ取付部
   からなり、 上記インダクタのインダクタンス値の変更による動作周
   波数の変更が可能に構成されていることを特徴とする電
   力増幅器。
4. 【請求項４】 請求項３記載の電力増幅器において、 上記インダクタ取付部にはインダクタが取り付けられて
   いることを特徴とする電力増幅器。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載
   の電力増幅器において、 上記集積回路内に設けられ上記増幅用ＦＥＴのゲート電
   極に電圧を供給するためのゲート電圧供給端子と、 上記集積回路外の基板上に設けられた第１，第２ゲート
   電源部と、 上記ゲート電圧供給端子と上記第１，第２ゲート電源部
   との間にそれぞれ介設された第１，第２抵抗部材とを備
   え、 上記２つの抵抗部材のうち少なくとも上記第２抵抗部材
   は、上記集積回路外の基板上に設けられた可変抵抗器で
   あり、該可変抵抗器の抵抗値の変更による上記増幅用Ｆ
   ＥＴの動作バイアス点の変更が可能に構成されたことを
   特徴とする電力増幅器。
6. 【請求項６】 請求項５記載の電力増幅器において、 上記増幅用ＦＥＴは前段ＦＥＴと後段ＦＥＴとからな
   り、上記電力増幅器は二段電力増幅器として機能すると
   ともに、 上記ゲート電圧供給端子は前段ＦＥＴゲート電圧供給端
   子及び後段ＦＥＴゲート電圧供給端子からなり、 上記第１ゲート電源供給部は上記前段ＦＥＴゲート電圧
   供給端子に接続される前段ＦＥＴゲート電源部であり、
   上記第２ゲート電源部は上記後段ＦＥＴゲート電圧供給
   端子に接続される後段ＦＥＴゲート電源部であり、 上記可変抵抗器である第２抵抗部材は、上記前段ＦＥＴ
   ゲート電圧供給端子と上記前段ＦＥＴゲート電源部との
   間及び上記後段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上記後段Ｆ
   ＥＴゲート電源部との間のうちいずれか一方に介設され
   ており、 上記第１抵抗部材は、上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端
   子と上記前段ＦＥＴゲート電源部との間及び上記後段Ｆ
   ＥＴゲート電圧供給端子と上記後段ＦＥＴゲート電源部
   との間のうちの他方に介設された固定抵抗器であること
   を特徴とする電力増幅器。
7. 【請求項７】 請求項６記載の電力増幅器において、 上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上記後段ＦＥＴゲ
   ート電圧供給端子とは第３固定抵抗器を介して接続され
   ていることを特徴とする電力増幅器。
8. 【請求項８】 請求項５〜７のうちいずれか１つに記載
   の電力増幅器において、 上記増幅用ＦＥＴのゲート電極と上記ゲート電圧供給端
   子との間には、固定抵抗器が介設されていることを特徴
   とする電力増幅器。
9. 【請求項９】 請求項１〜４のうちいずれか１つに記載
   の電力増幅器において、 上記集積回路内に設けられ上記増幅用ＦＥＴのゲート電
   極に電圧を供給するためのゲート電圧供給端子と、 上記集積回路外の基板上に設けられた第１，第２ゲート
   電源部と、 上記ゲート電圧供給端子と上記第１，第２ゲート電源部
   との間にそれぞれ介設された第１，第２抵抗部材とを備
   え、 上記２つの抵抗部材のうち少なくとも上記第２抵抗部材
   は、上記集積回路外の基板上で上記ゲート電圧供給端子
   と上記第２ゲート電源部との間に設けられた抵抗器取付
   部に取り付けられた固定抵抗器であり、該固定抵抗器の
   抵抗値の変更による上記増幅用ＦＥＴの動作バイアス点
   の変更が可能に構成されたことを特徴とする電力増幅
   器。
10. 【請求項１０】 請求項９記載の電力増幅器において、 上記増幅用ＦＥＴは前段ＦＥＴと後段ＦＥＴとからな
    り、上記電力増幅器は二段電力増幅器として機能すると
    ともに、 上記ゲート電圧供給端子は前段ＦＥＴゲート電圧供給端
    子及び後段ＦＥＴゲート電圧供給端子からなり、 上記第１ゲート電源供給部は上記前段ＦＥＴゲート電圧
    供給端子に接続される前段ＦＥＴゲート電源部であり、
    上記第２ゲート電源部は上記後段ＦＥＴゲート電圧供給
    端子に接続される後段ＦＥＴゲート電源部であり、 上記第２抵抗部材が取り付けられる抵抗器取付部は、上
    記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上記前段ＦＥＴゲー
    ト電源部との間及び上記後段ＦＥＴゲート電圧供給端子
    と上記後段ＦＥＴゲート電源部との間のうちいずれか一
    方に介設されており、 上記第１抵抗部材は、上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端
    子と上記前段ＦＥＴゲート電源部との間及び上記後段Ｆ
    ＥＴゲート電圧供給端子と上記後段ＦＥＴゲート電源部
    との間のうちの他方に介設された固定抵抗器であること
    を特徴とする電力増幅器。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載の電力増幅器におい
    て、 上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子と上記後段ＦＥＴゲ
    ート電圧供給端子とは第３抵抗部材を介して接続されて
    いることを特徴とする電力増幅器。
12. 【請求項１２】 請求項９〜１１のうちいずれか１つに
    記載の電力増幅器において、 上記増幅用ＦＥＴのゲート電極と上記ゲート電圧供給端
    子との間に介設された固定抵抗器をさらに備えたことを
    特徴とする電力増幅器。
13. 【請求項１３】 請求項１０〜１２のうちいずれか１つ
    に記載の電力増幅器において、 上記第１抵抗部材は、上記集積回路内に設けられ、ゲー
    ト電極とドレイン電極とが互いに接続され、かつドレイ
    ン電極が上記増幅用ＦＥＴのゲート電極に接続されてな
    る調整用ＦＥＴであることを特徴とする電力増幅器。
14. 【請求項１４】 請求項１〜４のうちいずれか１つに記
    載の電力増幅器において、 上記集積回路内に設けられ、ゲート電極とドレイン電極
    とが互いに接続され、かつドレイン電極が上記増幅用Ｆ
    ＥＴのゲート電極に接続されてなる調整用ＦＥＴと、 上記集積回路内に設けられ、上記増幅用ＦＥＴ及び調整
    用ＦＥＴのゲート電極にそれぞれ電圧を供給するための
    第１，第２ゲート電圧供給端子と、 上記集積回路外の基板上に設けられ、上記第１電圧供給
    端子に上記調整用ＦＥＴを介して接続される第１ゲート
    電源部と、 上記集積回路外の基板上に設けられ、上記第２電圧供給
    端子に接続される第２ゲート電源部と、 上記集積回路外の基板上に設けられ、上記増幅用ＦＥＴ
    のゲート電極と調整用ＦＥＴのドレイン電極との接続部
    から上記第２ゲート電源部に至る経路中に介設された抵
    抗器とを備えたことを特徴とする電力増幅器。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の電力増幅器におい
    て、 上記増幅用ＦＥＴは前段ＦＥＴと後段ＦＥＴとからな
    り、上記電力増幅器は二段電力増幅器として機能すると
    ともに、 上記第１ゲート電圧供給端子は、前段ＦＥＴゲート電圧
    供給端子及び後段ＦＥＴゲート電圧供給端子とからな
    り、 上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子及び後段ＦＥＴゲー
    ト電圧供給端子のうちいずれか一方は上記調整用ＦＥＴ
    を介して上記第１ゲート電源部に接続され、 上記前段ＦＥＴゲート電圧供給端子及び後段ＦＥＴゲー
    ト電圧供給端子のうちの他方は上記抵抗器を介して上記
    第２ゲート電源部に接続されていることを特徴とする電
    力増幅器。
16. 【請求項１６】 請求項１４又は１５に記載の電力増幅
    器において、 上記第１ゲート電圧供給端子と上記第２電源との間に介
    設される抵抗器は可変抵抗器であり、 上記可変抵抗器の抵抗値の変更による上記増幅用ＦＥＴ
    の動作バイアス点の変更が可能に構成されていることを
    特徴とする電力増幅器。
17. 【請求項１７】 請求項１４記載の電力増幅器におい
    て、 上記増幅用ＦＥＴのゲート電極と第１ゲート電圧供給端
    子との間に固定抵抗器が介設されていることを特徴とす
    る電力増幅器。
18. 【請求項１８】 請求項１５記載の電力増幅器におい
    て、 上記前段ＦＥＴのゲート電極と上記前段ＦＥＴゲート電
    圧供給端子との間、及び上記後段ＦＥＴのゲート電極と
    上記後段ＦＥＴゲート電圧供給端子との間にそれぞれ抵
    抗器が介設されていることを特徴とする電力増幅器。