JP3917742B2

JP3917742B2 - 温度補償機能付き増幅器

Info

Publication number: JP3917742B2
Application number: JP00050998A
Authority: JP
Inventors: 伸茶木; 康晴中島
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-01-05
Filing date: 1998-01-05
Publication date: 2007-05-23
Anticipated expiration: 2018-01-05
Also published as: DE19831596C2; DE19831596A1; US6043713A; JPH11195932A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波又はミリ波帯用の増幅器に関する。より具体的には増幅器の温度による利得変動を補償する機能を備えた増幅器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波又はミリ波帯用の増幅器、または当該増幅器を用いた増幅器モジュールの利得は、使用環境温度によって変動する。上記増幅器又は増幅器モジュールの利得は環境温度が低くなると増加し、環境温度が高くなると減少する傾向にある。特に多段増幅器の場合、その変動幅は大きく、システム全体の安定動作の妨げとなる場合もある。
【０００３】
例えば、出力の異なる２段増幅器ＭＭＩＣを３チップ直列に接続した構成の電力増幅器モジュールにおいて、増幅器１段当たりの温度による利得変化量が０．２dB/10℃の場合、周辺の環境温度が１００℃変化すると、利得は１２ｄＢも変動する。
上記電力増幅器モジュールにおいて、環境温度が低く利得が最大となる場合には歪み特性が劣化する。また、環境温度が高く利得が最小となる場合には出力電力、効率の劣化等を招くことになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記のような温度変化による利得の変動を補償するための温度補償回路を増幅用ＦＥＴのゲート端子に並列に接続して、印加されるゲートバイアス電圧を直接制御するものが知られている。上記温度補償回路は、温度の上昇に伴う増幅器の動作電流の減少を補償するため、ゲート端子に必要な電流を補給する。これにより、使用温度の範囲内において、増幅器内の動作電流を一定レベルに維持する。
【０００５】
しかし、上記従来の温度補償回路には、利得制御端子である増幅用ＦＥＴのゲート端子にバイアスを与えるための外部電源が別途必要である。更に、前もって増幅器の利得の温度特性を測定し、温度に対応したバイアス値を決定し、その情報を実動作時に反映させるための機構をシステム又はモジュール内に新たに設ける必要がある。このため、回路構成が複雑化し、コスト高を招いていた。
【０００６】
特開平９−１３９６３０号公報には、上記のような温度補償回路を備えることなく、温度補償が可能な電力増幅装置が開示されている。
当該電力増幅装置はＧａＡｓ基板上に形成されており、入力された高周波電力を増幅する増幅用ＦＥＴと、抵抗及びＧａＡｓ基板上に形成された温度補償用ＦＥＴが直列に接続されてなる自己バイアス型のゲートバイアス回路とを備えている。上記ゲートバイアス回路の一端は電源に接続され、他端は接地されている。上記ゲートバイアス回路における抵抗と上記温度補償用ＦＥＴとの接続点は、上記増幅用ＦＥＴのゲート端子に接続されている。互いに逆の温度特性を示すように、ＧａＡｓ基板のオリエンテーションフラット方位に対して、上記増幅用ＦＥＴのゲート方位は９０゜に設定されると共に、上記温度補償用ＦＥＴのゲート方位は０゜に設定される。
【０００７】
環境温度の上昇に伴って、上記増幅用ＦＥＴの動作電流が減少するのに対して、上記温度補償用のＦＥＴの動作電流は増加する。また、環境温度の低下に伴って、上記増幅用ＦＥＴの動作電流が増加するのに対して、上記温度補償用のＦＥＴの動作電流は減少する。上記電力増幅装置では、上記温度特性を有する温度補償用ＦＥＴを抵抗として使用し、通常の抵抗と直列に接続してゲートバイアス直列回路を構成し、抵抗分割を利用した当該ゲートバイアス直列回路の働きにより、温度の変化に対する増幅率の変化を抑制して出力を安定させる。
【０００８】
しかし、上記構成の電力増幅装置では、特性の大きく異なるＦＥＴを１ウェハ（チップ）上に形成することによりプロセス制御が困難になることが予想される。
【０００９】
そこで、本発明はより簡単な構成からなる温度補償機能付きの増幅器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の温度補償機能付き増幅器は、温度補償機能付き増幅器であって、増幅回路と減衰回路とで構成されており、増幅回路が、入力高周波信号を増幅するものであり、温度の変化に応じて利得が変化する第１能動素子として第１トランジスタを有しており、そのゲートには入力高周波信号が印加されており、減衰回路が、増幅回路への入力高周波信号を減衰するものであり、キャパシタと、第２能動素子である第２トランジスタと、で構成されており、第２トランジスタは、ゲートに印加するバイアス電圧が固定されており、ソースが第１トランジスタのゲートに接続され、ドレインが上記キャパシタを介して接地されており、第２トランジスタが温度の変化に応じて減衰量を増減するように働き、上記利得の変化を補償するようになっている、ことを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２に記載の温度補償機能付き増幅器は、温度補償機能付き増幅器であって、増幅回路と減衰回路とで構成されており、増幅回路が、入力高周波信号を増幅するものであり、温度の変化に応じて利得が変化する第１能動素子として第１トランジスタ（１０１）を有しており、そのゲートには入力高周波信号が印加されており、減衰回路が、増幅回路への入力高周波信号を減衰するものであり、キャパシタ（１０３）と、第２能動素子である第２トランジスタ（１０２）と、で構成されており、第２トランジスタ（１０２）は、ゲートに印加するバイアス電圧が固定されており、ソースが第１トランジスタのゲートに接続され、ドレインが上記キャパシタを介して接地されており、第２トランジスタ（１０２）が温度の変化に応じて減衰量を増減するように働き、上記利得の変化を補償するようになっており、且つ、温度の上昇に伴い減衰量が少なくなり、温度の低下に伴い減衰量が増加するようになっている、ことを特徴とする。
【００１２】
本発明の請求項３に記載の温度補償機能付き増幅器は、請求項１又は請求項２に記載の温度補償機能付き増幅器であって、更に、第２トランジスタのゲートに印加する上記バイアス電圧の固定点を調整する調整手段を備えている、ことを特徴とする。
【００２０】
【発明の実施の形態】
本発明による温度補償機能付き増幅器は、マイクロ波又はミリ波帯用の増幅器であって、ＦＥＴ（field effect transistor），ＨＥＭＴ（high electron mobility transistor）よりなる温度補償用の能動素子の環境温度の変化による抵抗の変化を所定の帯域（高周波領域）にて利用する高周波信号の減衰回路（アッテネータ）を構成し、当該減衰回路を増幅用の能動素子のゲート端子又は出力端子に直列に接続して当該増幅用の能動素子の環境温度の変化に伴う利得の変動を、外部からの特別な制御無しに補償することを特徴とする。
以下、上記特徴を具備する温度補償機能付きの増幅器の実施の形態１〜１０について、添付の図面を参照しつつ説明する。
【００２１】
（１）実施の形態１
図１は、実施の形態１にかかる温度補償機能付きの増幅器１００の回路図である。当該増幅器１００の前段には、入力される高周波電力のインピーダンスを該増幅器１００に適切なインピーダンスに変換する整合回路１０９が設けられている。また、増幅器１００の後段には、増幅器１００より出力される高周波電力のインピーダンスを次段に設けられる回路に適切なインピーダンスに変換する整合回路１１０が設けられている。
【００２２】
以下、増幅器１００の構成について説明する。増幅器１００は、信号の増幅を行う能動素子１０１のゲート端子に、温度補償機能を実現する回路が直列に接続されてなる。増幅用の能動素子１０１及び温度補償用の能動素子１０２は、ＦＥＴ，ＨＥＭＴ等を採用する。上記温度補償機能を実現する回路は、抵抗１０４を介してゲート端子の接地された温度補償用の能動素子１０２のソース端子及びドレイン端子に、インダクタ１０５及び抵抗１０７，１０８を直列に接続したものであり、高周波信号の減衰回路（アッテネータ）として機能する。この他、当該回路にはコンデンサ１０３及び１０６が並列に接続されている。端子１１１には、電源電圧Ｖ_gが印加される。本回路において、能動素子１０１のゲート電位をＶ_gとすると、能動素子１０２のゲート電位はそのソース・ドレイン電位に対して−Ｖ_gとなる。
【００２３】
図２は、上記能動素子１０１及び１０２の静特性を示すグラフである。縦軸はドレイン・ソース間電流Ｉｄｓを示し、横軸はドレイン・ソース間電圧Ｖｄｓを示す。図中、点Ａを基準環境温度Ｔ₀での増幅器の動作点とした場合、ドレイン・ソース間電流Ｉｄｓは、温度がＴ_Hに上昇すると減少し、温度がＴ_Lに低下すると増加する。即ち、能動素子１０１及び１０２の利得は、温度がＴ_Hに上昇すると低下し、温度がＴ_Lに低下すると増加する。
【００２４】
増幅器１００において実行される温度補償機能は、能動素子１０２の上記図２を用いて説明した静特性のＶｄｓ＝０ｖ近傍における抵抗特性を利用するものである。環境温度が上記Ｔ₀の時の抵抗値をＲ₀，環境温度が上記Ｔ_Hの時の抵抗値をＲ_H、環境温度が上記Ｔ_Lの時の抵抗値をＲ_Lとすると、これらの値の関係は、Ｒ_L＜Ｒ₀＜Ｒ_Hとなる。
【００２５】
後に説明するが、温度補償用に用いる上記能動素子１０２を含む回路は、環境温度の上昇により通過損失が低下する高周波信号の減衰器（アッテネータ）として機能する。環境温度の上昇に伴い能動素子１０２における高周波信号の通過損失は減少し、増幅用の能動素子１０１のゲート端子に印加される高周波信号の割合は増加する。一方、環境温度の低下に伴い能動素子１０２における高周波信号の通過損失は増加し、増幅用の能動素子１０１のゲート端子に印加される高周波信号の割合は少なくなる。増幅器１００では、上記能動素子１０２を含む回路の減衰器としての働きにより、増幅用の能動素子１０１の環境温度の変化に伴う利得の変化を補償する。
【００２６】
以下、増幅器１００の温度補償機能について説明する。図３の（ａ）及び（ｂ）は、説明の便宜のため、図１に示した増幅器１００の回路を機能的に２つに分割したものである。なお、温度補償機能に関与しない両端の回路は省略してある。増幅器１００において、温度補償用の能動素子１０２はゲート端子にピンチオフ電圧Ｖ_p以上の電圧を与えて抵抗と等価なものとして取り扱うため、図３の（ｂ）では当該能動素子１０２を抵抗Ｒとして記す。
【００２７】
図３の（ａ）に示す回路において、点ａより入力された電流は増幅用の能動素子１０１によって増幅された後に、点ｂより出力される。図３の（ａ）に示す回路の利得の温度特性は、既に述べたように、一般に温度の上昇と共に低下する傾向を示す。
【００２８】
また、図３の（ｂ）に示す回路において、点ｃより入力された高周波信号は、参照番号１０２の付された抵抗Ｒ及びコンデンサ１０３による損失を伴って回路を通過して点ｄより出力される。図３の（ｂ）に示す回路は、後に説明するが上記温度の上昇に伴い低損失となり、点ｄへ出力される電流は増加する。
【００２９】
図３の（ｂ）に示す回路のインピーダンス行列Ｚは、以下の数１で表される。
【数１】

１／ωｃ≒０として上記数１のＺ行列をＳ行列に変換すると、次の数２が得られる。
【数２】

更に、上記数２を抵抗Ｒで微分すると、次の数３が求められる。この結果、回路の損失は、抵抗Ｒの値の増加に伴い減少することが理解される。
【数３】

【００３０】
上述したように、増幅器１００では能動素子１０２を抵抗Ｒとして取り扱う。図２を用いて説明したように上記能動素子１０２は、環境温度の上昇に伴い抵抗値が上昇する。従って、図３の（ｂ）に示す回路は、環境温度の上昇に伴い低損失となり、より多くの電流を点ｄから出力する。増幅器１００では、図３の（ｂ）に示す回路の当該減衰器としての働きにより、増幅用の能動素子１０１の環境温度の変化に伴う利得の変化を補償することができる。
【００３１】
図４は、図１に開示した温度補償機能付きの増幅器１００の効果を説明するための図である。縦軸はＴ＝Ｔ₀の時の利得Ｇ₀に対する利得の比Ｇ／Ｇ₀を示し、横軸は温度を示す。図示するように、温度補償機能付き増幅器１００の温度に対する利得の傾き（０．０５ｄＢ／１０℃）は、温度補償機能を持たない従来の増幅器の温度に対する利得の傾き（０．２ｄＢ／１０℃）よりも小さいことが確認される。
【００３２】
図５は、上記の温度補償機能付き増幅器１００について、能動素子１０２のＴ＝２５℃及び７５℃でのＳパラメータ測定値を用いた場合のシミュレーション結果を示すグラフである。縦軸は利得（ｄＢ）を示し、横軸は周波数（ＧＨｚ）を示す。例えば、図６に示すような通常の増幅器の場合、環境温度の上昇に伴い利得は低下する。これに対して、温度補償機能付きの増幅器１００では、２５℃から７５℃への５０度の温度上昇に対して、利得は０．７３ｄＢ増加している。この結果は、通常の増幅器の温度特性と全く逆であり、図３の（ｂ）に示した回路が、外部からの制御無しに能動素子１０１の温度特性を補償できることを証明するものである。
【００３３】
図７は、増幅器１００の内、高周波信号の減衰器として機能する図３の（ｂ）に示した回路の周波数特性を、Ｔ＝Ｔ_H，Ｔ_Lの場合について示すグラフである。横軸は周波数を示し、縦軸はＳ₂₁パラメータの絶対値を示す。当該グラフでは、上に行くほど利得の損失が少ないことを意味する。
上記減衰器として機能する回路の減衰量の周波数特性は、能動素子１０２の寄生容量及びコンデンサ１０３の容量によって共振する。動作周波数Ａのように、回路の動作周波数が損失特性の共振周波数ｆ０より低い場合、温度の上昇に伴い損失は低くなり、適切な温度補償効果が得られる。しかし、動作周波数Ｂのように、動作周波数が共振の周波数ｆ０よりも高い場合、環境温度の変化に伴い損失が増加するため、増幅器１００の環境温度の変化に伴う利得変動は逆に大きくなってしまう。
また、本グラフより、動作周波数Ｃの場合、動作周波数Ａの場合と比較して大きな温度補償効果が得られること、及び、能動素子１０２の寄生成分の温度特性により共振周波数は環境温度の上昇にと伴って高周波数側へとシフトすることが解る。
以上のことから、コンデンサ１０３の容量は、能動素子１０２の動作周波数をグラフに示す動作周波数Ｃ近傍の値、即ち、最低の使用環境温度での共振の周波数ｆ０_Lminより小さいという条件を満足する周波数の内で最大の値とすることで、増幅器１００における温度補償効果を最適化することができる。
【００３４】
以上に説明したように、実施の形態１にかかる温度補償機能付き増幅器１００では、能動素子１０２の抵抗値の温度特性を利用する減衰回路を用いて、環境温度の変化に伴う増幅用の能動素子１０１の利得変動を抑制する。これにより、特別な制御手段を備えることなく簡単な構成で温度補償機能を実現する。
【００３５】
（２）実施の形態２
以下、実施の形態２にかかる温度補償機能付き増幅器１２０について説明する。図８は、実施の形態２にかかる温度補償機能付きの増幅器１２０の構成を示す図である。上記実施の形態１の増幅器１００と同じ構成物には同一の参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。増幅器１２０は、上記実施の形態１の増幅器１００の備える抵抗１０４のかわりに、抵抗１１２を備え、能動素子１０２のゲート端子及び能動素子１０１のゲート端子を接続したものである。
【００３６】
当該構成において、能動素子１０２のソース・ドレイン電極とゲート端子の電位差は、能動素子１０１のドレイン電流設定値に関わらず０ｖとなる。これにより、能動素子１０２の抵抗値は一定になる。つまり、能動素子１０１をどのようなバイアス条件で用いても損失回路内の基準環境温度Ｔ₀下での高周波信号の損失は一定となるため、安定した温度補償を行うことができる。
【００３７】
また、能動素子１０２のゲート端子と能動素子１０１のゲート端子とを共通にすることで、ビィアホール（バイアホールともいう）をチップ上に持たないＭＭＩＣであってもチップ外部のグランドとの接続が不要となるといった利点を有する。なお、上記ビィアホールとは、基板裏面に設けられている接地端子に基板表面の端子を接続する際に用いるホールをいう。
【００３８】
（３）実施の形態３
図９は、実施の形態３にかかる増幅器１３０の構成を示す図である。上記実施の形態１及び２の増幅器と同じ構成物には同一の参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。増幅器１３０は、上記実施の形態２の増幅器１２０の能動素子１０２のゲート端子に、他端の接地された抵抗１１３を並列に接続した回路である。
【００３９】
既に述べたように、損失回路の温度変化による損失変動量は、Ｔ＝Ｔ₀での能動素子１０２の抵抗値に依存する。能動素子１０１のゲート電位をＶ_gとした場合、能動素子１０２のゲート電位Ｖ_gbは、｛抵抗１１３の抵抗値／（抵抗１１２の抵抗値＋抵抗１１３の抵抗値）−１｝×Ｖ_gで表される。増幅器１３０は、抵抗１１２と抵抗１１３との比により能動素子１０２のゲート電位Ｖ_gbを０〜−Ｖ_gの範囲内に設定することができる。例えば実験結果に基づいて、抵抗１１２及び１１３の値を設定することで、より適切な温度補償を実行することができる。
【００４０】
（４）実施の形態４
図１０は、実施の形態４にかかる増幅器１４０の構成を示す図である。上記実施の形態１乃至３の増幅器と同じ構成物には同一の参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。増幅器１４０では、上記実施の形態３の増幅器１３０の抵抗１１３の替わりに、他端の接地された可変抵抗１１４を能動素子１０２のゲート端子に並列に接続したことを特徴とする。
【００４１】
能動素子１０１のゲート電位をＶ_gとした場合、能動素子１０２のゲート電位Ｖ_gbは、｛可変抵抗１１４の抵抗値／（抵抗１１２の抵抗値＋可変抵抗１１４の抵抗値）−１｝×Ｖ_gで表される。一般に、能動素子１０１の駆動電流の設定値が一定であっても、製造上のばらつきのためＶ_gはある範囲を持ち、利得についてばらつきを生じる。増幅器１４０では、可変抵抗１１４により能動素子１０２のソース・ドレイン電極とゲート端子の電位差を制御し、能動素子１０１の製造上のばらつきを吸収することができる。
なお、増幅器１４０は、上記の実施の形態１乃至３の温度補償機能付き増幅器と同様に、能動素子１０２の抵抗値の温度特性を用いて温度補償機能を実現するため、特別な制御回路を必要とせず、簡単な構成で温度補償機能を実現することができる。
【００４２】
（５）実施の形態５
図１１は、実施の形態５にかかる増幅器１５０の構成を示す図である。上記実施の形態１乃至４の増幅器と同じ構成物には同一の参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。増幅器１５０は、実施の形態１の増幅器１００において、能動素子１０２のゲート端子に、他端が電源供給端子に接続された抵抗１１５を直列に接続すると共に、他端が接地された抵抗１１６を並列に接続し、外部電源から上記電源供給端子を介してゲート電位Ｖ_cを供給する構成としたことを特徴とする。
【００４３】
上記構成において、能動素子１０１のゲート電位をＶ_gとした場合、能動素子１０２のゲート電位Ｖ_gbは、抵抗１１６の抵抗値／（抵抗１１５の抵抗値＋抵抗１１６の抵抗値）×Ｖ_c−Ｖ_gで表される。本回路では、能動素子１０２のソース・ドレイン電極とゲート端子の電位差を外部電源によって制御する。このように増幅器１５０は、別途外部電源を必要とするが、利得の温度補償に関しては特別な制御回路は不要であり、簡単な構成で温度補償機能を実現することができる。
【００４４】
（６）実施の形態６
図１２は、実施の形態６にかかる増幅器１６０の構成を示す図である。上記実施の形態１乃至５の増幅器と同じ構成物には同一の参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。増幅器１６０は、実施の形態５の増幅器１５０において、抵抗１１６のかわりに可変抵抗１１７を能動素子１０２のゲート端子に並列に接続したものであり、外部電源からゲート電位Ｖ_cを供給する構成とするものである。
【００４５】
当該構成において、能動素子１０１のゲート電位をＶ_gとした場合、能動素子１０２のゲート電位Ｖ_gbは、可変抵抗１１７の抵抗値／（抵抗１１５の抵抗値＋可変抵抗１１７の抵抗値）×Ｖ_c−Ｖ_gで表される。本回路では、能動素子１０２のソース・ドレイン電極とゲート端子の電位差を外部電源によって制御する。増幅器１５０では、別途外部電源を必要とするものの、利得の温度補償に関しての制御は不要である。また、増幅器１６０では、可変抵抗１１７の値を調節することで能動素子１０２のソース・ドレイン電極とゲート端子の電位差を制御し、能動素子１０１のプロセスのばらつきを吸収することができる。
また、
【００４６】
（７）実施の形態７
図１３は、実施の形態７にかかる増幅器１７０の構成を示す図である。上記実施の形態１乃至６の増幅器と同じ構成物には同一の参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。増幅器１７０では、増幅用の能動素子１０１の信号出力端子に、温度補償機能を実現する回路を直列に接続したことを特徴とする。該温度補償機能を実現する回路は、能動素子１０２、抵抗１１８及びコンデンサ１１９より構成され、高周波信号の減衰器（アッテネータ）として機能する。能動素子１０２のゲート端子は、抵抗１１８を介して接地されている。また、能動素子１０２のドレイン電極も接地されている。
【００４７】
上記構成の増幅器１７０において、上記温度補償機能を実現する回路は減衰器（アッテネータ）として機能し、環境温度の低下に伴う増幅用の能動素子１０１の利得の増加に対して、該温度補償用の回路における高周波信号の損失量を増加させることで、該増幅器１７０より出力される高周波信号の量を一定のレベルに維持することができる。
なお、温度補償機能を実現する回路としては、図１３に示した構成のものに限られず、上記実施の形態２乃至６に記載したタイプのものを採用しても良い。
【００４８】
（８）実施の形態８
図１４は、実施の形態８にかかる増幅器２００のレイアウトを示す図である。上記実施の形態１乃至７に記載の増幅器と同じ構成物には同じ参照番号を付し、ここでの重複した説明は省く。増幅器２００は、実施の形態１の増幅器１００において、主線路２０３上に形成された増幅用の能動素子１０１のソース端子を接地するためのヴィアホール２０１に、温度補償用の能動素子１０２のソース端子又はドレイン端子を、キャパシタ１０３及び配線２０２を介して接続したことを特徴とする。当該レイアウト図において、キャパシタ１０３は、ＭＩＭ（metal-insulator-metal）として記す。なお、説明の便宜のため、能動素子１０１，１０２及びキャパシタ１０３の他の素子、例えばインダクタ１０５や抵抗１０７，１０８等は省略してある。
【００４９】
増幅器２００では、能動素子１０１及び１０２の接地を共通のビィアホールを用いて行うレイアウトを採用することで、チップサイズの小型化を図ることができる。また、能動素子１０１及び１０２を接近させて配することにより、１つの素子として取り扱うことが可能となり、設計パラメータの把握など、設計上の取り扱いが容易になる。
【００５０】
（９）実施の形態９
図１５は、実施の形態９にかかる増幅器２１０のレイアウト設計を示す図である。増幅器２２０は、上記実施の形態８にかかる増幅器２００に、温度補償用に用いる能動素子２０５を主線路２０４を挟んで能動素子１０２と対称に配したものである。温度補償用の能動素子１０２と同様に、温度補償用の能動素子２０５のソース端子又はドレイン端子は、キャパシタ２０６及び配線２０７を介して増幅用の能動素子１０１のビィアホール２０４に接続される。
【００５１】
増幅器２１０では、能動素子１０２及び２０５の接地を能動素子１０１のビィアホール２０１及び２０４を用いて行うレイアウトを採用することで、チップサイズの小型化を図ることができる。
また、増幅器２１０では、２つの温度補償用の能動素子１０２及び２０５を主線路２０３を挟んで対象に配することで、温度補償効果が向上すると共に、ミリ波帯域における増幅用の能動素子２０１の入力端でのアンバランス動作を解消することができる。
【００５２】
（１０）実施の形態１０
図１６は、実施の形態１０にかかる多段電力増幅装置３００の構成を示す図である。本装置３００では、少なくとも初段の増幅器に上記実施の形態１乃至８で示した温度補償用の回路、即ち高周波信号の減衰器として機能する回路を直列に付加することを特徴とする。本装置３３０は、チップサイズの制限などにより、各段に温度補償回路を付加できない場合、あるいは、スペック上各段に温度補償機能を実現する上記回路を付加する必要がない場合であって、後段に設ける増幅器との電力のつながりに余裕があり、入力される高周波信号の振幅が小さい場合などに、特に有効である。
【００５３】
以上に説明したように、上記実施の形態１乃至１０に記載した温度補償機能付き増幅器は、利得制御端子である増幅用の能動素子のゲート端子にバイアスを与えるための外部電源を必要とせず、更には、前もって利得の温度特性を測定し、温度に対応したバイアス値を決定し、その情報を実動作時に反映させるための機構をシステム或いはモジュール内に新たに設ける必要もない。また、温度変化に対して同一の特性（傾向）の能動素子を用いるため、簡単なプロセス制御により、これらの増幅器をウェハ（チップ）上に形成することができる。
【００５４】
【補正の効果】
本発明の請求項１に記載の温度補償機能付き増幅器は、キャパシタと、ゲートに印加するバイアス電圧が固定されており、ソースが第１トランジスタのゲートに接続され、ドレインが上記キャパシタを介して接地されている第２トランジスタとで構成される減衰器を用いることによって、環境温度の上昇又は低下に伴う増幅用の能動素子の利得の変化を補償することができる。
【００５５】
本発明の請求項２に記載の温度補償機能付き増幅器は、請求項１に記載の温度補償機能付き増幅器において、減衰回路は、温度の上昇に伴い減衰量が少なくなり、より多くの高周波信号を第１能動素子に供給する。減衰回路は、逆に温度の低下に伴い減衰量が増加し、第１能動素子に供給する高周波信号の量を減少する。この減衰回路の働きにより、温度の上昇又は低下に伴う増幅用の第１能動素子の利得の変化を補償することができる。
【００５６】
本発明の請求項３に記載の温度補償機能付き増幅器は、請求項１又は請求項２に記載の温度補償機能付きの増幅器において、更に、第２トランジスタ（能動素子１０２）のゲートの上記バイアス電圧の固定点が、調整手段によって調整可能になっているため、第２トランジスタのソース・ドレイン電極とゲート電極間の電位差を制御し、第１トランジスタの（能動素子１０１）製造上のばらつきを吸収することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図２】能動素子の静特性を示す図である。
【図３】実施の形態１の温度補償機能付き増幅器の回路を機能に基づいて（ａ）及び（ｂ）の２つに分けて示す図である。
【図４】従来の増幅器と本実施の形態１の温度補償機能付き増幅器の環境温度の変化に対する利得の変化を示すグラフである。
【図５】実施の形態１の温度補償機能付き増幅器の環境温度の変化に対する利得の変化を示すグラフである。
【図６】温度補償機能を有さない従来の増幅器の回路構成図である。
【図７】減衰器として機能する回路の周波数特性を示すグラフである。
【図８】実施の形態２の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図９】実施の形態３の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図１０】実施の形態４の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図１１】実施の形態５の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図１２】実施の形態６の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図１３】実施の形態７の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図１４】実施の形態８の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図１５】実施の形態９の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【図１６】実施の形態１０の温度補償機能付き増幅器の回路構成図である。
【符号の説明】
１０１増幅用の能動素子、１０２温度補償用の能動素子、１０３，１０６，１１９キャパシタ、１０４，１０７，１０８，１１２，１１３，１１４，１１５，１１６，１１７，１１８抵抗、１０５インダクタ、１０９，１１０整合回路、２０３ビィアホール、３０１，３０３，３０４増幅器、３０２減衰回路

Claims

温度補償機能付き増幅器であって、
増幅回路と減衰回路とで構成されており、
増幅回路が、入力高周波信号を増幅するものであり、温度の変化に応じて利得が変化する第１能動素子として第１トランジスタを有しており、そのゲートには入力高周波信号が印加されており、
減衰回路が、増幅回路への入力高周波信号を減衰するものであり、キャパシタと、第２能動素子である第２トランジスタと、で構成されており、第２トランジスタは、ゲートに印加するバイアス電圧が固定されており、ソースが第１トランジスタのゲートに接続され、ドレインが上記キャパシタを介して接地されており、第２トランジスタが温度の変化に応じて減衰量を増減するように働き、上記利得の変化を補償するようになっている、ことを特徴とする温度補償機能付き増幅器。
温度補償機能付き増幅器であって、
増幅回路と減衰回路とで構成されており、
増幅回路が、入力高周波信号を増幅するものであり、温度の変化に応じて利得が変化する第１能動素子として第１トランジスタ（１０１）を有しており、そのゲートには入力高周波信号が印加されており、
減衰回路が、増幅回路への入力高周波信号を減衰するものであり、キャパシタ（１０３）と、第２能動素子である第２トランジスタ（１０２）と、で構成されており、第２トランジスタ（１０２）は、ゲートに印加するバイアス電圧が固定されており、ソースが第１トランジスタのゲートに接続され、ドレインが上記キャパシタを介して接地されており、第２トランジスタ（１０２）が温度の変化に応じて減衰量を増減するように働き、上記利得の変化を補償するようになっており、且つ、温度の上昇に伴い減衰量が少なくなり、温度の低下に伴い減衰量が増加するようになっている、ことを特徴とする温度補償機能付き増幅器。
更に、第２トランジスタのゲートに印加する上記バイアス電圧の固定点を調整する調整手段を備えている、請求項１又は請求項２に記載の温度補償機能付き増幅器。