JP5239905B2 - High frequency amplifier - Google Patents
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Description
本発明は、高周波増幅器に関する。 The present invention relates to a high frequency amplifier.
近年、レーダーや衛星通信などの用途において高周波増幅器の高出力化が望まれている。
このため、複数のトランジスタを並列に接続して高出力化を実現した高周波増幅器がある。
このような高周波増幅器では、入力ポートから入力された信号を分配回路によって複数のトランジスタに分配し、複数のトランジスタのそれぞれによって増幅された信号を合成回路によって合成して出力ポートから出力するようになっている。
In recent years, it has been desired to increase the output of a high-frequency amplifier in applications such as radar and satellite communications.
For this reason, there is a high-frequency amplifier that achieves high output by connecting a plurality of transistors in parallel.
In such a high frequency amplifier, a signal input from an input port is distributed to a plurality of transistors by a distribution circuit, and signals amplified by each of the plurality of transistors are combined by a combining circuit and output from the output port. ing.
しかし、このような高周波増幅器では、トランジスタの逆方向の伝達特性(アイソレーション)が十分でない。
また、各トランジスタの特性(特に位相特性)や伝送線路(整合回路)の特性にはばらつきがある。
このため、複数のトランジスタを介して分配回路と合成回路とを接続することによって形成されるループ回路に不平衡モード(奇モード)が生じ、ループ回路における発振条件によってループ発振が生じてしまう。なお、ループ発振は、奇モード発振(ループ上のトランジスタ同士が逆相で動作している発振)ともいう。
However, in such a high-frequency amplifier, the reverse transfer characteristic (isolation) of the transistor is not sufficient.
Further, the characteristics (particularly phase characteristics) of each transistor and the characteristics of the transmission line (matching circuit) vary.
For this reason, an unbalanced mode (odd mode) occurs in the loop circuit formed by connecting the distribution circuit and the synthesis circuit via a plurality of transistors, and loop oscillation occurs depending on the oscillation conditions in the loop circuit. Note that loop oscillation is also referred to as odd-mode oscillation (oscillation in which transistors on the loop operate in opposite phases).
そこで、トランジスタと伝送線路との間にアイソレータを設け、アイソレーションを良くして、ループ発振を抑えるようにしたものがある。
また、ループ内に並列に抵抗を設け、ループ発振電力が抵抗で吸収されるようにして、ループ発振を抑え、増幅器の動作の安定化を図るようにしたものもある。
Therefore, there is an apparatus in which an isolator is provided between the transistor and the transmission line to improve isolation and suppress loop oscillation.
In addition, a resistor is provided in parallel in the loop so that the loop oscillation power is absorbed by the resistor so as to suppress the loop oscillation and stabilize the operation of the amplifier.
しかしながら、上述のアイソレータを用いるものでは、増幅器のサイズが大きくなってしまう。なお、アイソレータは、例えばフェライトなどの磁性体及び磁石を用いたサーキュレータの3ポートのうち1ポートを終端する構造であるため、マイクロストリップ伝送線路型であっても基本的にサイズが大きい。また、広帯域で高いアイソレーションを得ることは難しい。この場合、低周波側に合わせるとよりサイズが大きくなってしまう。 However, in the case of using the above-described isolator, the size of the amplifier becomes large. Note that the isolator has a structure in which one of the three ports of a circulator using a magnetic material such as ferrite and a magnet is terminated, so that even the microstrip transmission line type is basically large in size. Moreover, it is difficult to obtain high isolation over a wide band. In this case, the size becomes larger when matched to the low frequency side.
また、上述のループ内に抵抗を設けるものでは、ループ回路のサイズが大きくなると、伝送線路などのインダクタによって、ループ発振電力を効果的に吸収することができない。
そこで、サイズが大きくならないようにしながら、確実にループ発振を抑制することができるようにしたい。
Further, in the case where a resistor is provided in the above-described loop, when the size of the loop circuit is increased, the loop oscillation power cannot be effectively absorbed by the inductor such as the transmission line.
Therefore, it is desirable to reliably suppress loop oscillation while preventing the size from increasing.
このため、本高周波増幅器は、入力信号を分配する分配回路と、分配回路によって分配された信号を増幅する複数のトランジスタと、複数のトランジスタによって増幅された信号を合成する合成回路と、分配回路を構成する伝送線路の曲げ部分に接続され、複数のトランジスタのそれぞれに入力される信号が同相になるように位相を調整する入力側位相調整線路と、合成回路を構成する伝送線路の曲げ部分に接続され、複数のトランジスタを介して分配回路と合成回路とを接続することによって形成されるループ回路に生じた不平衡モードが平衡モードになるように位相を調整する出力側位相調整線路とを備えることを要件とする。 Therefore, the high-frequency amplifier includes a distribution circuit that distributes the input signal, a plurality of transistors that amplify the signal distributed by the distribution circuit, a synthesis circuit that combines the signals amplified by the plurality of transistors, and a distribution circuit . Connected to the bent part of the transmission line that configures the input side phase adjustment line that adjusts the phase so that the signals input to each of the transistors are in phase, and to the bent part of the transmission line that constitutes the composite circuit And an output-side phase adjustment line that adjusts the phase so that the unbalanced mode generated in the loop circuit formed by connecting the distribution circuit and the synthesis circuit via the plurality of transistors becomes the balanced mode. Is a requirement.
したがって、本高周波増幅器によれば、サイズが大きくならないようにしながら、確実にループ発振を抑制することができるという利点がある。 Therefore, according to the present high frequency amplifier, there is an advantage that the loop oscillation can be surely suppressed while the size is not increased.
以下、図面により、本実施形態にかかる高周波増幅器について説明する。
[第1実施形態]
まず、第1実施形態にかかる高周波増幅器について、図1〜図5を参照しながら説明する。
本実施形態にかかる高周波増幅器は、複数のトランジスタ(増幅器)を並列に設け、これらのトランジスタからの出力を合成することによって高出力化を実現する高出力増幅器である。
Hereinafter, the high frequency amplifier according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.
[First Embodiment]
First, the high-frequency amplifier according to the first embodiment will be described with reference to FIGS.
The high-frequency amplifier according to the present embodiment is a high-power amplifier that realizes high output by providing a plurality of transistors (amplifiers) in parallel and synthesizing outputs from these transistors.
本高周波増幅器は、図1に示すように、入力信号(高周波信号;高周波電力)を分配する分配回路12と、分配回路12によって分配された信号を増幅する複数のトランジスタ15と、複数のトランジスタ15によって増幅された信号を合成する合成回路16とを備える。なお、図1では、2つのトランジスタ15を備え、これらのトランジスタ15からの出力を合成(2合成)する場合の回路構成(平面回路パターン)を例示している。
As shown in FIG. 1, the high-frequency amplifier includes a
ここでは、トランジスタ15は、例えばGaN−HEMTなどの電界効果トランジスタ(FET;Field Effect Transistor)である。
本実施形態では、トランジスタ15は、4つのFET(セル)を備えるFETチップ(4セル合成チップ)である。
そして、各FETチップ15は、分配回路12に接続された入力側の導体パッド18、及び、合成回路16に接続された出力側の導体パッド19にワイヤボンディングされている。つまり、各FETチップ15は、入力側の導体パッド18を介して分配回路12に接続されており、出力側の導体パッド19を介して合成回路16に接続されている。
Here, the
In the present embodiment, the
Each
具体的には、各FETセル15のゲートは、それぞれ、ワイヤ13Aによって入力側の導体パッド18に接続されている。また、各FETセル15のソースは、それぞれ、ワイヤ13Bによってグランド端子14に接続されている。さらに、各FETセル15のドレインは、それぞれ、ワイヤ13Cによって出力側の導体パッド19に接続されている。
また、分配回路12及び合成回路16の回路パターン、及び、入力側及び出力側導体パッド18、19は、例えばアルミナなどの低損失の誘電体基板10上に、Au,Ag,Cuなどの良導体によって形成されている。
Specifically, the gate of each
Further, the circuit patterns of the
なお、ここでは、各FETセル15のソースをグランド端子14に接続するようにしているが、これに限られるものではなく、例えば、グランド端子14の代わりに、FETチップ15のソースパターン内にチップの裏面側の導体(グランド)と接続するビアホールを設けても良い。
このような高周波増幅器では、入力側の端子(入力ポート;Port1)11から信号が入力され、分配回路12によって2つのFETチップ15に分配され、2つのFETチップ15のそれぞれに入力される。そして、2つのFETチップ15のそれぞれによって増幅され、それぞれのFETチップ15から出力される信号を合成回路16によって合成し、出力側の端子(出力ポート;Port2)17から出力するようになっている。
Here, the source of each
In such a high-frequency amplifier, a signal is input from an input side terminal (input port; Port 1) 11, distributed to two
また、通常、このような高周波増幅器に接続される入出力回路の特性インピーダンスZ1(図2参照)は50Ωに規格化されている。
このため、FETチップ15の入出力インピーダンスに整合するように、入力側の導体パッド18、出力側の導体パッド19、分配回路12、合成回路16を用いてインピーダンス変換が行なわれるようにしている。
In general, the characteristic impedance Z 1 (see FIG. 2) of the input / output circuit connected to such a high-frequency amplifier is standardized to 50Ω.
For this reason, impedance conversion is performed using the input-
つまり、入力側の導体パッド18、出力側の導体パッド19、分配回路12、合成回路16によって、インピーダンス整合回路が構成される。このため、図2に示すように、分配回路12及び入力側の導体パッド18からなる各伝送線路1の特性インピーダンスZ0は70.71Ωであり、合成回路16及び出力側の導体パッド19からなる各伝送線路2の特性インピーダンスZ0は70.71Ωである。また、分配回路12及び入力側の導体パッド18からなる各伝送線路1の長さはλ0/4であり、位相が90度ずれるようになっている。同様に、合成回路16及び出力側の導体パッド19からなる各伝送線路2の長さもλ0/4であり、位相が90度ずれるようになっている。なお、λ0は入力信号の波長(動作波長)である。
That is, the impedance matching circuit is configured by the input
なお、ここでは、各伝送線路1、2の特性インピーダンスZ0を70.71Ωとしているが、これは、入出力回路の特性インピーダンス(入出力ポートのインピーダンス)Z1を50Ωとし、トランジスタの入出力インピーダンス(あるいは図2中、A点、B点、C点、D点におけるインピーダンス)を50Ωとした場合の最適な特性インピーダンス値である。但し、高出力増幅器の場合、トランジスタの入出力インピーダンスは50Ωよりも低いため、トランジスタの入出力インピーダンスをZtrとして、各伝送線路1、2の特性インピーダンスZ0を√(2×Ztr×50)とするのが望ましい。また、図2中、A点、B点、C点、D点の各点とトランジスタとの間にインピーダンス変換器を設けても良い。
Here, the characteristic impedance Z 0 of each
ところで、このような高周波増幅器では、各トランジスタ15の特性(特に位相特性)や伝送線路1,2の特性(特に位相特性)にはばらつきがある。このため、2つのトランジスタ15を介して分配回路12と合成回路16とを接続することによって形成されるループ回路(閉ループ回路)に不平衡モードが生じ、ループ回路における発振条件によってループ発振が生じてしまう(図5参照)。
By the way, in such a high frequency amplifier, the characteristics (particularly phase characteristics) of each
そこで、本実施形態では、図1、図2に示すように、分配回路12に入力側位相調整線路6を接続するとともに、合成回路16に出力側位相調整線路7を接続するようにしている。
ここで、入力側位相調整線路6は、2つのトランジスタ15のそれぞれに入力される信号が同相になるように位相を調整するものである。つまり、入力側位相調整線路6は、各トランジスタ15に入力される信号の位相ズレが0になるように位相を調整するものである。
Therefore, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the input-side
Here, the input-side
また、出力側位相調整線路7は、2つのトランジスタ15を介して分配回路12と合成回路16とを接続することによって形成されるループ回路に生じた不平衡モードが平衡モードになるように位相を調整するものである。つまり、出力側位相調整線路7は、ループ回路に生じた不平衡モードの位相をずらして平衡モードにするものである。
このような入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を設けることによって、ループ発振を抑えることができ、過剰増幅を防止することができる。また、増幅したい周波数f0において、トランジスタ15の特性(特に位相特性)のバラツキなどを調整することができ、分配・合成損失を減らすことができる。
The output-side
By providing such an input side
次に、位相調整線路による作用について、図3、図4を参照しながら説明する。
ここでは、入力ポート(Port1)及び出力ポート(Port2)に接続される入出力回路の特性インピーダンス(50Ω)に整合する50Ωの特性インピーダンスを持ち、10GHzで入力信号の位相に対して出力信号の位相が−90度ずれる伝送線路を形成する場合を例に挙げて説明する。
Next, the effect | action by a phase adjustment track | line is demonstrated, referring FIG. 3, FIG.
Here, it has a characteristic impedance of 50Ω that matches the characteristic impedance (50Ω) of the input / output circuit connected to the input port (Port 1) and the output port (Port 2), and the phase of the output signal with respect to the phase of the input signal at 10 GHz. A case where a transmission line deviating by −90 degrees is formed will be described as an example.
上述のような伝送線路を形成しようとしたにもかかわらず、伝送線路の位相ずれ量が設計通りにならず、図3(A),(B)に示すように、位相が−80度しかずれないときがある。このような場合にループ発振が生じてしまうことになる。
ここで、図3(B)中、実線Aは、周波数を100.0MHzから20.00GHzまで変化させた場合の入力ポート(Port1)と出力ポート(Port2)との間の伝送特性を示すSパラメータ[S(2,1)=通過特性の振幅/位相特性]を示している。そして、周波数が10GHzの場合のSパラメータは、図3(B)中、m7の地点であり、S(2,1)=1.000/−80.000である。これは、10GHzでロスはないが、位相が−80度ずれていることを示している。
Despite attempts to form the transmission line as described above, the phase shift amount of the transmission line is not as designed, and the phase is shifted by only −80 degrees as shown in FIGS. 3 (A) and 3 (B). There is no time. In such a case, loop oscillation will occur.
Here, in FIG. 3B, a solid line A indicates an S parameter indicating a transmission characteristic between the input port (Port 1) and the output port (Port 2) when the frequency is changed from 100.0 MHz to 20.00 GHz. [S (2, 1) = pass characteristic amplitude / phase characteristic]. When the frequency is 10 GHz, the S parameter is a point m7 in FIG. 3B, and S (2,1) = 1.000 / −80.000. This indicates that there is no loss at 10 GHz, but the phase is shifted by -80 degrees.
この場合、図4(A)に示すように、50Ωの特性インピーダンスを持ち、10GHzで入力信号の位相に対して出力信号の位相が−20度ずれる位相調整線路を接続する。
これにより、10GHzで入力信号の位相に対して出力信号の位相が−90度ずれるようにすることができる。
ここで、図4(B)中、実線Aは、周波数を100.0MHzから20.00GHzまで変化させた場合の入力ポート(Port1)と出力ポート(Port2)との間の伝送特性を示すSパラメータ[S(2,1)=通過特性の振幅/位相特性]を示している。そして、周波数が10GHzの場合のSパラメータは、図4(B)中、m7の地点であり、S(2,1)=0.984/−90.314である。つまり、10GHzでわずかにロスがあるものの、位相が−90度ずれていることを示している。
In this case, as shown in FIG. 4A, a phase adjustment line having a characteristic impedance of 50Ω and having a phase of the output signal shifted by −20 degrees with respect to the phase of the input signal at 10 GHz is connected.
As a result, the phase of the output signal can be shifted by −90 degrees with respect to the phase of the input signal at 10 GHz.
Here, in FIG. 4B, a solid line A indicates an S parameter indicating transmission characteristics between the input port (Port 1) and the output port (Port 2) when the frequency is changed from 100.0 MHz to 20.00 GHz. [S (2, 1) = pass characteristic amplitude / phase characteristic]. When the frequency is 10 GHz, the S parameter is a point m7 in FIG. 4B, and S (2,1) = 0.984 / −90.314. That is, although there is a slight loss at 10 GHz, the phase is shifted by −90 degrees.
このように、伝送線路が設計通りにならず、ループ発振が生じてしまうような場合に、位相調整線路を設けることで、入力信号の位相に対する出力信号の位相の位相ずれ量を設計通りに設定することができる。
また、本実施形態では、図1、図2に示すように、入力側位相調整線路6と出力側位相調整線路7とは、ループ回路の一の対角線上に位置するように設けられている。つまり、入力側位相調整線路6と出力側位相調整線路7とは、入力端子(Port1)11と出力端子(Port2)17とを結ぶ線に対して非対称な位置に設けられており、入出力側から見て非対称構造になっている。このため、基板の向きを考慮しなくて良くなるため、実装が容易になる。
In this way, when the transmission line is not designed and loop oscillation occurs, a phase adjustment line is provided to set the phase shift amount of the output signal phase with respect to the input signal phase as designed. can do.
In this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2, the input-side
なお、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を設ける位置は、これに限られるものではない。例えば、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7は、図2中、点線で示すように、ループ回路の他の対角線上に位置するように設けても良い。また、例えば、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7は、図2中、実線と点線で示すように、ループ回路の両対角線上の4箇所に位置するように設けても良い。さらに、例えば、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7は、図2中、実線と点線で示すように、ループ回路の一方の側(図2中、下側)の2箇所に位置するように設けても良いし、ループ回路の他方の側(図2中、上側)の2箇所に位置するように設けても良い。これらの場合も上述の実施形態の場合と同様の作用・効果が得られる。
In addition, the position which provides the input side phase adjustment track |
さらに、本実施形態では、図1、図2に示すように、各トランジスタ15の近傍に抵抗回路3A,3Bを接続し、電流が抵抗4A,4B(抵抗値R)へ流れ込んで吸収されるようにして、ループ発振をより確実に抑制できるようにしている。
具体的には、各トランジスタ15の入力側に、分配回路12との接続点(図2中、A点、C点)がショートになるように伝送線路5Aを介して入力側抵抗4Aを接続する。また、複数のトランジスタ15の出力側に、合成回路16との接続点(図2中、B点、D点)がショートになるように伝送線路5Bを介して出力側抵抗4Bを接続する。これにより、ループ回路に生じた不平衡モードを抵抗4A,4Bによって吸収することができ、ループ発振を抑制することができる。
Furthermore, in this embodiment, as shown in FIGS. 1 and 2,
Specifically, the input-
一方、上述の入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を設けずに、図5に示すように、各トランジスタ15の近傍に抵抗回路3A,3Bを接続し、電流が伝送線路5A,5Bを介して抵抗4A,4B(抵抗値R)へ流れ込んで吸収されるようにして、ループ発振を抑制することも考えられる。
しかしながら、抵抗4A,4Bを接続するための伝送線路5A,5Bが設計通りにならない場合、A−C間やB−D間の距離が大きい場合など、A点、B点、C点、D点がショート点にならない場合がある。この場合、ループ発振を抑制することができない。
On the other hand, without providing the above-described input side
However, when the
このような場合も、上述の入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を設けることで、ループ発振を抑制することができる。
なお、本実施形態では、分配回路12及び合成回路16のそれぞれに伝送線路5A,5Bを介して抵抗4A,4Bを接続するようにしているが、これに限られるものではなく、抵抗4A,4Bは接続しなくても良い。この場合も、各トランジスタ15の特性や伝送線路1,2の特性のばらつきによって生じるループ発振を抑制することができる。
Even in such a case, loop oscillation can be suppressed by providing the input side
In this embodiment, the
ところで、本実施形態では、図1に示すように、入力側位相調整線路6は、複数の導体パッド20と、分配回路12との間及び複数の導体パッド20の全部又は一部の導体パッド20の相互間を接続する導体21,22とによって構成される。つまり、複数の導体パッド20のうち分配回路12に最も近い導体パッド20と分配回路12との間及び複数の導体パッド20の全部又は一部の導体パッド20の相互間を導体21,22によって接続することによって、入力側位相調整線路6を形成している。
By the way, in this embodiment, as shown in FIG. 1, the input-side
具体的には、複数の導体パッド20として、3つの長方形状の導体パッド20が並列に設けられている。つまり、分配回路12を構成する一方の伝送線路(図1中、下側)に連なるように、3つの長方形状の導体パッド20が互いに長辺が対向するように一列に並べられている。なお、導体パッド20は、例えばアルミナなどの低損失の誘電体基板10上に、Au,Ag,Cuなどの良導体によって形成されている。
Specifically, as the plurality of
そして、分配回路12を構成する一方の伝送線路とこれに最も近い導体パッド20との間、及び、3つの導体パッド20の一部(ここでは分配回路12側の2つ)の導体パッド20の相互間を、ワイヤ21によって接続している(ワイヤボンディング)。
また、3つの導体パッド20の一部(ここでは分配回路12から遠い側の2つ)の導体パッド20の相互間を、導体ペースト22(例えばAgなどの導電ペースト;電気良導体ペースト)によって接続している。
Then, between one transmission line constituting the
Further, the
なお、ここでは、3つの導体パッド20の全部の導体パッド20の相互間を導体21,22によって接続することによって、入力側位相調整線路6を形成しているが、これに限られるものではない。どの導体パッド20までを分配回路12に接続するかによって入力側位相調整線路6の長さを任意に設定することができ、この長さを調整することで、複数(ここでは2つ)のトランジスタ15のそれぞれに入力される信号が同相になるように位相を調整することができる。このため、位相調整を行ないやすい。なお、分配回路12に接続されている導体パッド20が入力側位相調整線路(スタブ)6として機能し、接続されていない導体パッド20は入力側位相調整線路6としては機能しない。
Here, the input side
同様に、出力側位相調整線路7は、複数の導体パッド20と、合成回路16との間及び複数の導体パッド20の全部又は一部の導体パッド20の相互間を接続する導体21とによって構成される。つまり、複数の導体パッド20のうち合成回路16に最も近い導体パッド20と合成回路16との間及び複数の導体パッド20の全部又は一部の導体パッド20の相互間を導体21によって接続することによって、出力側位相調整線路7を形成している。
Similarly, the output-side
具体的には、複数の導体パッド20として、3つの長方形状の導体パッド20が並列に設けられている。つまり、合成回路16を構成する一方の伝送線路(図1中、上側)に連なるように、3つの長方形状の導体パッド20が互いに長辺が対向するように一列に並べられている。なお、導体パッド20は、例えばアルミナなどの低損失の誘電体基板10上に、Au,Ag,Cuなどの良導体によって形成されている。
Specifically, as the plurality of
そして、合成回路16を構成する一方の伝送線路とこれに最も近い導体パッド20との間、及び、3つの導体パッド20の一部(ここでは合成回路16側の2つ)の導体パッド20の相互間を、ワイヤ21によって接続している(ワイヤボンディング)。
なお、ここでは、3つの導体パッド20の一部の導体パッド20の相互間を導体21によって接続することによって、出力側位相調整線路7を形成しているが、これに限られるものではない。どの導体パッド20までを合成回路16に接続するかによって出力側位相調整線路7の長さを任意に設定することができ、この長さを調整することで、複数(ここでは2つ)のトランジスタ15を介して分配回路12と合成回路16とを接続することによって形成されるループ回路に生じた不平衡モードが平衡モードになるように位相を調整することができる。このため、位相調整を行ないやすい。なお、合成回路16に接続されている導体パッド20が出力側位相調整線路(スタブ)7として機能し、接続されていない導体パッド20は出力側位相調整線路7としては機能しない。
And between one transmission line which comprises the synthetic |
Here, the output-side
なお、分配回路12又は合成回路16との間及び複数の導体パッド20の全部又は一部の導体パッド20の相互間は導体によって接続されていれば良く、例えば、ワイヤボンディングのみによって接続しても良いし、導体ペーストのみを用いて接続しても良いし、これらを任意に組み合わせて接続しても良い。また、例えば、ワイヤボンディングや導体ペーストに代えて、導体からなる抵抗体(シート抵抗体)を用いても良い。これにより、ループ発振電力を効果的に吸収することができる。
The
したがって、本実施形態にかかる高周波増幅器によれば、サイズが大きくならないようにしながら、確実にループ発振を抑制することができるという利点がある。
また、例えばアイソレータを用いないで、分配回路12や合成回路16が形成されている基板10と同一の基板上に入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を形成すれば良いため、低コスト化、小型化を図りながら、高出力増幅器を実現することができる。
Therefore, the high frequency amplifier according to the present embodiment has an advantage that the loop oscillation can be surely suppressed while the size is not increased.
For example, the input side
なお、上述の実施形態及び変形例では、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を構成する導体パッド20が、ループ回路の一の及び他の対角線上のいずれか一方に位置するように設けられているが、これに限られるものではない。
例えば図6に示すように、ループ回路の両対角線上に導体パッド20を設けておき、いずれか一方の対角線上の導体パッド20のみを導体21,22によって接続することで、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を構成するようにしても良い。この場合、導体パッド20は、入力端子11と出力端子17とを結ぶ線に対して対称な位置に設けられており、対称構造になっている。これに対し、導体パッド20を導体21,22によって接続することによって形成された入力側位相調整線路6と出力側位相調整線路7とは、入力端子11と出力端子17とを結ぶ線に対して非対称な位置に設けられており、非対称構造になる。なお、この場合、導体21,22によって接続されない導体パッド20は、伝送線路(スタブ)としては機能しない。また、図6では、上述の実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。さらに、図6では、伝送線路5A,5B及び抵抗4A,4Bを含む抵抗回路3A,3Bを設けない場合の構成例を示している。
In the above-described embodiment and modification, the
For example, as shown in FIG. 6,
また、上述の実施形態及び変形例のものにおいて、例えば図1,図6中、点線で示すように、入力側位相調整線路6(又は出力側位相調整線路7)の先端に連なるように抵抗体(例えば薄膜抵抗体;シート抵抗体)8を設け、ループ共振電力が吸収されるようにしても良い。
[第2実施形態]
次に、第2実施形態にかかる高周波増幅器について、図7を参照しながら説明する。
Further, in the above-described embodiments and modifications, for example, as shown by a dotted line in FIGS. 1 and 6, the resistor is connected to the tip of the input side phase adjustment line 6 (or the output side phase adjustment line 7). (For example, a thin film resistor; a sheet resistor) 8 may be provided to absorb the loop resonance power.
[Second Embodiment]
Next, a high frequency amplifier according to a second embodiment will be described with reference to FIG.
本実施形態にかかる高周波増幅器は、上述の第1実施形態のものに対し、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7の構成が異なる。
つまり、本高周波増幅器では、図7に示すように、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7は、ループ回路の共振波長λの1/4の長さLを有するオープンスタブ(λ/4オープンスタブ)23である。なお、図7では、上述の第1実施形態[図1参照]と同一のものには同一の符号を付している。
The high-frequency amplifier according to this embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the input-side
That is, in this high frequency amplifier, as shown in FIG. 7, the input side
この場合、ループ回路の共振波長λを予め求めておく必要がある。そして、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を、ループ回路の共振波長λの1/4の長さLを有し、先端開放の伝送線路(スタブ)とする。これにより、ループ回路の共振波長に対応するループ発振の発振周波数に対して、入力位相調整線路6と分配回路12との接続点及び出力位相調整線路7と合成回路16との接続点において、グランドへのショートと等価となるため、ループ発振をより抑えることができる。
In this case, it is necessary to obtain the resonance wavelength λ of the loop circuit in advance. The input-side
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態と同様であるから、ここではその説明を省略する。なお、図7では、伝送線路5A,5B及び抵抗4A,4Bを含む抵抗回路3A,3Bを設けない場合の構成例を示している。
したがって、本実施形態にかかる高周波増幅器によれば、上述の第1実施形態の場合と同様に、サイズが大きくならないようにしながら、確実にループ発振を抑制することができるという利点がある。
Since other details are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted here. FIG. 7 shows a configuration example in the case where the
Therefore, the high-frequency amplifier according to the present embodiment has an advantage that the loop oscillation can be surely suppressed while preventing the size from increasing as in the case of the first embodiment described above.
なお、上述の実施形態のものにおいて、例えば図7中、点線で示すように、入力側位相調整線路6(又は出力側位相調整線路7)の先端に連なるように抵抗体8(例えば薄膜抵抗体;シート抵抗体)を設け、ループ共振電力が吸収されるようにしても良い。
また、上述の実施形態では、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7をλ/4オープンスタブ23としているが、これに限られるものではない。
In the above-described embodiment, for example, as shown by a dotted line in FIG. 7, the resistor 8 (for example, a thin film resistor) is connected to the tip of the input side phase adjustment line 6 (or the output side phase adjustment line 7). A sheet resistor) may be provided to absorb the loop resonance power.
In the above-described embodiment, the input-side
例えば、図8に示すように、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を、ループ回路の共振波長λの1/2の長さL1を有するショートスタブ(λ/2ショートスタブ)24としても良い。なお、図8では、上述の実施形態[図7参照]と同一のものには同一の符号を付している。
この場合、上述の実施形態の場合と同様に、ループ回路の共振波長λを予め求めておく必要がある。そして、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7を、ループ回路の共振波長λの1/2の長さL1を有し、先端がグランドに接続された先端短絡の伝送線路(スタブ)とする。これにより、ループ発振をより抑えることができる。
For example, as shown in FIG. 8, a short stub (λ / 2 short stub) 24 having a length L1 that is ½ of the resonance wavelength λ of the loop circuit is connected to the input side
In this case, it is necessary to obtain the resonance wavelength λ of the loop circuit in advance as in the case of the above-described embodiment. The input-side
また、図8に示すように、λ/2ショートスタブ24とグランド(基板裏面側)との間に、λ/2ショートスタブ24とグランドとの間の容量を決めるキャパシタ(チップコンデンサ)25を設けるのが好ましい。この場合、λ/2ショートスタブ24とグランドとの間(例えばキャパシタ25とグランドとの間)に抵抗体(シート抵抗体;図示せず)を設けて、ループ共振電力が吸収されるようにするのが好ましい。これにより、例えばグランドが細長い形状になっているような場合であってもグランドを通したループ発振を抑制することができる。さらに、λ/2ショートスタブ24は長さが長くなる傾向があるため、ミアンダ状やスパイラル状にして、小型化を図るのが好ましい。
Further, as shown in FIG. 8, a capacitor (chip capacitor) 25 that determines the capacitance between the λ / 2
また、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7は、上述のようにλ/4オープンスタブ23やλ/2ショートスタブ24としなくても良い。例えば、入力側位相調整線路6としては、複数のトランジスタ15のそれぞれに入力される信号が同相になるように位相を調整しうる長さを有する伝送線路(スタブ)を形成すれば良い。また、出力側位相調整線路7としては、複数のトランジスタ15を介して分配回路12と合成回路16とを接続することによって形成されるループ回路に生じた不平衡モードが平衡モードになるように位相を調整しうる長さを有する伝送線路(スタブ)を形成すれば良い。
[第3実施形態]
次に、第3実施形態にかかる高周波増幅器について、図9を参照しながら説明する。
Further, the input-side
[Third Embodiment]
Next, a high frequency amplifier according to a third embodiment will be described with reference to FIG.
上述の第1実施形態の高周波増幅器は、2つのトランジスタ15を備え、これらのトランジスタ15に信号を分配(2分配)し、これらのトランジスタ15からの出力を合成(2合成)する場合である。これに対し、本実施形態にかかる高周波増幅器は、複数(ここでは4つ)のトランジスタ15を備え、これらのトランジスタ15に信号を分配(多分配;ここでは4分配)し、これらのトランジスタ15からの出力を合成(多合成;ここでは4合成)する場合である点で異なる。
The high-frequency amplifier according to the first embodiment described above includes two
つまり、本高周波増幅器は、図9に示すように、上述の第1実施形態の構成(図1参照)を2つ備え、それらを他の分配回路26及び他の合成回路27によって並列に接続するようにしている。これにより、より高出力化を図ることができる。なお、図9では、上述の第1実施形態(図1参照)と同一のものには同一の符号を付している。
このため、本高周波増幅器では、上述の第1実施形態の高周波増幅器を構成する分配回路12の入力端子11に他の分配回路26(入力端子28を含む)が接続されている。また、上述の第1実施形態の高周波増幅器を構成する合成回路16の出力端子17に他の合成回路27(出力端子29を含む)が接続されている。つまり、本高周波増幅器は、分配回路として複数の分配回路12,26を備え、合成回路として複数の合成回路16,27を備える。
In other words, as shown in FIG. 9, this high-frequency amplifier has two configurations of the above-described first embodiment (see FIG. 1), and these are connected in parallel by another
For this reason, in this high frequency amplifier, another distribution circuit 26 (including the input terminal 28) is connected to the
そして、入力側位相調整線路6が、複数の分配回路12,26のそれぞれに設けられている。また、出力側位相調整線路7が、複数の合成回路16,27のそれぞれに設けられている。
この場合、複数(ここでは4つ)のトランジスタ15を介して分配回路12,26と合成回路16,27とを接続することによって形成されるループ回路として、3つのループ回路が形成されることになる。このため、各ループ回路の対角線上に位置するように、それぞれのループ回路に入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7が設けられることになる。これにより、各ループ回路におけるループ発振を抑制することができる。
An input side
In this case, three loop circuits are formed as a loop circuit formed by connecting the
ここで、外側の大きいループ回路は、内側の小さいループ回路よりも、ループ発振の発振周波数が低くなる。一般に高周波増幅器に用いられるトランジスタ(増幅器)は、低い周波数でのゲインが大きいため、外側の大きいループ回路の方が、ループ発振が起こりやすい。
このため、先に、外側の大きいループ回路でループ発振が起こらないように、他の分配回路26及び他の合成回路27に設けられる入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7の長さの調整を行なうことになる。その後、内側の小さいループ回路の分配回路12及び合成回路16に設けられる入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7の長さの調整を行なうことになる。このような調整段階において、どのループ回路においてループ発振が起こっているかを特定することができる。これにより、例えばトランジスタの特性にばらつきがあることがわかり、トランジスタを取り替える等の対応をとることが可能となる。
Here, the outer large loop circuit has a lower oscillation frequency of the loop oscillation than the inner small loop circuit. In general, a transistor (amplifier) used in a high-frequency amplifier has a large gain at a low frequency, and therefore, a loop circuit is more likely to occur in the outer large loop circuit.
For this reason, the lengths of the input-side
なお、その他の詳細は、上述の第1実施形態と同様であるから、ここではその説明を省略する。
したがって、本実施形態にかかる高周波増幅器によれば、上述の第1実施形態の場合と同様に、サイズが大きくならないようにしながら、確実にループ発振を抑制することができるという利点がある。
Since other details are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted here.
Therefore, the high-frequency amplifier according to the present embodiment has an advantage that the loop oscillation can be surely suppressed while preventing the size from increasing as in the case of the first embodiment described above.
なお、上述の実施形態では、高周波増幅器を、4つのトランジスタ15を備え、これらのトランジスタ15に信号を分配(4分配)し、これらのトランジスタ15からの出力を合成(4合成)する場合を例示して説明しているが、これに限られるものではない。例えば、本発明は、複数のトランジスタを備え、これらのトランジスタに信号を分配(多分配)し、これらのトランジスタからの出力を合成(多合成)する高周波増幅器に広く適用することができる。
In the above-described embodiment, the high frequency amplifier includes four
なお、上述の実施形態では、上述の第1実施形態の変形例として説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、上述の第2実施形態の変形例や上述の第3実施形態の変形例として構成することもできる。
[その他]
なお、上述の第1実施形態、第2実施形態、第3実施形態では、それぞれ独立に説明しているが、これらの実施形態の構成を任意に組み合わせても良い。つまり、例えば、上述の第1実施形態の構成において、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7のいずれか一方の構成を、上述の第2実施形態の構成又は上述の第3実施形態の構成に代えても良い。また、例えば、上述の第2実施形態の構成において、入力側位相調整線路6及び出力側位相調整線路7のいずれか一方の構成を、上述の第3実施形態の構成に代えても良い。
In addition, although the above-described embodiment has been described as a modification of the above-described first embodiment, the present invention is not limited to this, and for example, a modification of the above-described second embodiment or the above-described third embodiment. It can also be configured as a modified example.
[Others]
In the first embodiment, the second embodiment, and the third embodiment described above, the description is made independently. However, the configurations of these embodiments may be arbitrarily combined. That is, for example, in the configuration of the above-described first embodiment, any one of the input-side
また、上述の各実施形態では、トランジスタ15としてFETを用いる場合を例に挙げて説明しているが、これに限られるものではなく、例えば、ヘテロジャンクションバイポーラトランジスタ(HBT;Hetero junction Bipolar Transistor)などの他のトランジスタを用いる場合であっても本発明を適用することができる。つまり、FETチップに代えてHBTチップ(半導体チップ)を用いる場合であっても本発明を適用することができる。
In each of the above-described embodiments, the case where an FET is used as the
なお、本発明は、上述した各実施形態及び変形例に記載した構成に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the configurations described in the above-described embodiments and modifications, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
1,2 伝送線路
3A,3B 抵抗回路
4A,4B 抵抗
5A,5B 伝送線路
6 入力側位相調整線路
7 出力側位相調整線路
8 抵抗体
10 誘電体基板
11 入力端子(入力ポート)
12 分配回路
13A,13B,13C ワイヤ
14 グランド端子
15 トランジスタ
16 合成回路
17 出力端子(出力ポート)
18 入力側の導体パッド
19 出力側の導体パッド
20 導体パッド
21 ワイヤ(導体)
22 導体ペースト(導体)
23 オープンスタブ(λ/4オープンスタブ)
24 ショートスタブ(λ/2ショートスタブ)
25 キャパシタ(チップコンデンサ)
26 他の分配回路
27 他の合成回路
28 入力端子
29 出力端子
DESCRIPTION OF
12
18 Input
22 Conductor paste (conductor)
23 Open stub (λ / 4 open stub)
24 short stub (λ / 2 short stub)
25 capacitors (chip capacitors)
26
Claims (4)
前記分配回路によって分配された信号を増幅する複数のトランジスタと、
前記複数のトランジスタによって増幅された信号を合成する合成回路と、
前記分配回路を構成する伝送線路の曲げ部分に接続され、前記複数のトランジスタのそれぞれに入力される信号が同相になるように位相を調整する入力側位相調整線路と、
前記合成回路を構成する伝送線路の曲げ部分に接続され、前記複数のトランジスタを介して前記分配回路と前記合成回路とを接続することによって形成されるループ回路に生じた不平衡モードが平衡モードになるように位相を調整する出力側位相調整線路とを備えることを特徴とする高周波増幅器。 A distribution circuit for distributing the input signal;
A plurality of transistors for amplifying signals distributed by the distribution circuit;
A synthesis circuit for synthesizing signals amplified by the plurality of transistors;
An input-side phase adjustment line that is connected to a bent portion of the transmission line constituting the distribution circuit and adjusts the phase so that signals input to each of the plurality of transistors are in phase,
An unbalanced mode generated in a loop circuit formed by connecting the distribution circuit and the combining circuit through the plurality of transistors and connected to a bent portion of the transmission line constituting the combining circuit is changed to a balanced mode. A high-frequency amplifier comprising: an output-side phase adjustment line that adjusts the phase so that
前記複数のトランジスタの出力側に、前記合成回路との接続点がショートになるように伝送線路を介して接続された出力側抵抗とを備えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の高周波増幅器。 An input-side resistor connected to the input side of the plurality of transistors via a transmission line so that a connection point with the distribution circuit is short-circuited;
The output side of the plurality of transistors, the connection point between the combining circuit is characterized in that an output-side resistor and the connected via a transmission line so as to short-circuit, according to claim 1 or 2 High frequency amplifier.
前記合成回路が、複数の合成回路であり、
前記入力側位相調整線路は、前記複数の分配回路のそれぞれに設けられ、
前記出力側位相調整線路は、前記複数の合成回路のそれぞれに設けられていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか1項に記載の高周波増幅器。 The distribution circuit is a plurality of distribution circuits;
The synthesis circuit is a plurality of synthesis circuits;
The input side phase adjustment line is provided in each of the plurality of distribution circuits,
The output-side phase adjusting line is characterized in that provided in each of said plurality of combining circuits, according to any one of claims 1 to 3 high-frequency amplifier.
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