JP6381429B2 - High frequency amplifier - Google Patents

High frequency amplifier Download PDF

Info

Publication number
JP6381429B2
JP6381429B2 JP2014248028A JP2014248028A JP6381429B2 JP 6381429 B2 JP6381429 B2 JP 6381429B2 JP 2014248028 A JP2014248028 A JP 2014248028A JP 2014248028 A JP2014248028 A JP 2014248028A JP 6381429 B2 JP6381429 B2 JP 6381429B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
transmission line
substrate
frequency
impedance
transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014248028A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016111552A (en
Inventor
尚希 小坂
尚希 小坂
翔平 今井
翔平 今井
英悟 桑田
英悟 桑田
謙治 向井
謙治 向井
政毅 半谷
政毅 半谷
山中　宏治
宏治 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP2014248028A priority Critical patent/JP6381429B2/en
Publication of JP2016111552A publication Critical patent/JP2016111552A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6381429B2 publication Critical patent/JP6381429B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Amplifiers (AREA)

Description

この発明は、高周波信号を増幅する高周波増幅器に関するものである。   The present invention relates to a high frequency amplifier that amplifies a high frequency signal.

以下の特許文献１には、ゲート端子から入力されたマイクロ波を増幅するＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を実装している高周波増幅器が開示されている。
この高周波増幅器では、不要なマイクロ波を吸収して、動作の安定化を図るために、抵抗、伝送線路及びコンデンサからなる先端短絡スタブをＦＥＴのゲート端子に接続するようにしている。
このような先端短絡スタブの実現方法として、例えば、基板上に形成された伝送線路と、マイクロチップコンデンサをワイヤで繋ぐ方法が考えられる。 Patent Document 1 below discloses a high-frequency amplifier in which an FET (field effect transistor) that amplifies a microwave input from a gate terminal is mounted.
In this high-frequency amplifier, in order to absorb unnecessary microwaves and stabilize the operation, a tip short-circuit stub composed of a resistor, a transmission line, and a capacitor is connected to the gate terminal of the FET.
As a method for realizing such a tip short-circuited stub, for example, a method of connecting a transmission line formed on a substrate and a microchip capacitor with a wire is conceivable.

特開２００８−２４４７６３号公報（図１）JP 2008-244663 A (FIG. 1)

従来の高周波増幅器は以上のように構成されているので、動作の安定化を図ることができるが、先端短絡スタブの先端に用いられるマイクロチップコンデンサは、物理的に脆く、容量の温度特性が大きいため、使用環境によっては使用することができず、動作の安定化を図ることができなくなってしまうという課題があった。   Since the conventional high-frequency amplifier is configured as described above, the operation can be stabilized. However, the microchip capacitor used at the tip of the tip short-circuited stub is physically fragile and has a large capacitance temperature characteristic. For this reason, there is a problem that it cannot be used depending on the use environment, and it becomes impossible to stabilize the operation.

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、使用環境の影響をあまり受けることなく、動作の安定化を図ることができる高周波増幅器を得ることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain a high-frequency amplifier that can stabilize the operation without being greatly affected by the use environment.

この発明に係る高周波増幅器は、ゲート端子から入力された高周波信号を増幅するトランジスタと、トランジスタのゲート端子に接続される安定化回路を備え、安定化回路は、基板上に形成され、一端がトランジスタのゲート端子と接続された抵抗と、基板上に形成され、一端が抵抗の他端と接続され、長さが前記高周波信号の基本波周波数の４分の１波長から２分の１波長の長さの範囲である伝送線路と、伝送線路の他端にワイヤで繋がれ、伝送線路が形成された基板に対して誘電率が高い別の基板に形成されてインピーダンスが伝送線路のインピーダンスより低い先端開放スタブとを備えている。 A high-frequency amplifier according to the present invention includes a transistor that amplifies a high-frequency signal input from a gate terminal, and a stabilization circuit connected to the gate terminal of the transistor. The stabilization circuit is formed on a substrate, and one end is a transistor A resistor connected to the gate terminal of the substrate, a first end connected to the other end of the resistor, and a length from a quarter wavelength to a half wavelength of the fundamental frequency of the high-frequency signal. A transmission line that is within this range, and a tip that is connected to the other end of the transmission line with a wire and that is formed on another substrate having a higher dielectric constant than the substrate on which the transmission line is formed, and whose impedance is lower than the impedance of the transmission line It has an open stub Bei Ete.

この発明によれば、ゲート端子から入力された高周波信号を増幅するトランジスタと、トランジスタのゲート端子に接続される安定化回路を備え、安定化回路は、基板上に形成され、一端がトランジスタのゲート端子と接続された抵抗と、基板上に形成され、一端が抵抗の他端と接続され、長さが前記高周波信号の基本波周波数の４分の１波長から２分の１波長の長さの範囲である伝送線路と、伝送線路の他端にワイヤで繋がれ、伝送線路が形成された基板に対して誘電率が高い別の基板に形成されてインピーダンスが伝送線路のインピーダンスより低い先端開放スタブとを備えた構成としたことにより、マイクロチップコンデンサを用いる必要がなくなったので、使用環境の影響をあまり受けることなく、動作の安定化を図ることができる効果がある。 According to the present invention, a transistor for amplifying a high-frequency signal input from a gate terminal and a stabilization circuit connected to the gate terminal of the transistor are provided. The stabilization circuit is formed on the substrate, and one end of the gate is the transistor gate. A resistor connected to the terminal , formed on the substrate , connected at one end to the other end of the resistor, and having a length from a quarter wavelength to a half wavelength of the fundamental frequency of the high-frequency signal; A transmission line that is a range, and a wire that is connected to the other end of the transmission line with a wire, and is formed on another substrate having a higher dielectric constant than the substrate on which the transmission line is formed, and the open-ended stub is lower in impedance than the impedance of the transmission line preparative with the construction provided with a so no longer necessary to use a micro-chip capacitors, without being affected by the use environment too, it is possible to stabilize the operation There is a result.

この発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図である。1 is a configuration diagram showing a high-frequency amplifier according to Embodiment 1 of the present invention. この発明の実施の形態１による高周波増幅器のＦＥＴ及び安定化回路を示す構成図である。It is a block diagram which shows FET and the stabilization circuit of the high frequency amplifier by Embodiment 1 of this invention. 安定化回路が接続されている場合と接続されていない場合の高周波増幅器のＫファクタの周波数特性を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the frequency characteristic of K factor of the high frequency amplifier when the stabilization circuit is connected and when not connected. 安定化回路が接続されている場合と接続されていない場合のＦＥＴの利得（Ｓ２１）を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the gain (S21) of FET when the stabilization circuit is connected and when not connected. マイクロチップコンデンサを用いることで実現できる理想的なショート点を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the ideal short point implement | achieved by using a microchip capacitor. 基本波周波数より低い周波数はショート付近に位置し、基本波周波数はオープン付近に位置していることを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows that the frequency lower than a fundamental wave frequency is located near short circuit, and the fundamental wave frequency is located near open. 先端開放スタブではショート点を作ることができず、容量性の領域に位置していることを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows that a short point cannot be made with a front-end | tip open stub, but is located in a capacitive area | region. 基本波周波数より低い周波数はショート付近に位置し、基本波周波数はオープン付近に位置していることを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows that the frequency lower than a fundamental wave frequency is located near short circuit, and the fundamental wave frequency is located near open. 先端開放スタブの虚数部のインピーダンスと、先端開放スタブのサイズ及び高周波増幅器の比帯域との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the impedance of the imaginary part of a front-end | tip open stub, the size of a front-end | tip open stub, and the ratio band of a high frequency amplifier. この発明の実施の形態４による高周波増幅器のＦＥＴ及び安定化回路を示す構成図である。It is a block diagram which shows FET and the stabilization circuit of the high frequency amplifier by Embodiment 4 of this invention.

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器を示す構成図であり、図２はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器のＦＥＴ及び安定化回路を示す構成図である。
図１及び図２において、入力端子１は増幅対象の高周波信号（例えば、ミリ波帯やマイクロ波帯の信号など）を入力する端子である。
入力側整合回路２は入力端子１とＦＥＴ３のゲート端子との間に接続されている入力側の整合回路である。 Hereinafter, in order to describe the present invention in more detail, modes for carrying out the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
Embodiment 1 FIG.
1 is a block diagram showing a high-frequency amplifier according to Embodiment 1 of the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing an FET and a stabilization circuit of the high-frequency amplifier according to Embodiment 1 of the present invention.
1 and 2, an input terminal 1 is a terminal for inputting a high-frequency signal to be amplified (for example, a millimeter-wave band or a microwave band signal).
The input side matching circuit 2 is an input side matching circuit connected between the input terminal 1 and the gate terminal of the FET 3.

ＦＥＴ３はゲート端子が入力側整合回路２と接続され、ドレイン端子が出力側整合回路４と接続されているソース接地のトランジスタであり、ゲート端子から入力された高周波信号を増幅して、ドレイン端子から増幅後の高周波信号を出力する。
この実施の形態１では、高周波信号を増幅するトランジスタがＦＥＴ３である例を説明するが、トランジスタの種類はＦＥＴに限るものではなく、例えば、ＨＢＴ（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）などのトランジスタであってもよい。また、この実施の形態１では、高周波信号を増幅するトランジスタがソース接地のトランジスタである例を示しているが、これに限るものではなく、例えば、ドレイン接地のトランジスタであってもよい。 The FET 3 is a source-grounded transistor having a gate terminal connected to the input-side matching circuit 2 and a drain terminal connected to the output-side matching circuit 4, and amplifies a high-frequency signal input from the gate terminal, Outputs the amplified high frequency signal.
In the first embodiment, an example in which the transistor that amplifies the high-frequency signal is the FET 3 is described. However, the type of the transistor is not limited to the FET, and for example, a transistor such as an HBT (heterojunction bipolar transistor) may be used. Good. In the first embodiment, the transistor that amplifies the high-frequency signal is a source-grounded transistor. However, the present invention is not limited to this. For example, the transistor may be a drain-grounded transistor.

出力側整合回路４はＦＥＴ３のドレイン端子と出力端子５との間に接続されている出力側の整合回路である。
出力端子５はＦＥＴ３により増幅された高周波信号を出力する端子である。
安定化回路６は一端がＦＥＴ３のゲート端子と接続されている回路であり、抵抗７、伝送線路８及び先端開放スタブ９から構成されている。 The output side matching circuit 4 is an output side matching circuit connected between the drain terminal of the FET 3 and the output terminal 5.
The output terminal 5 is a terminal for outputting a high frequency signal amplified by the FET 3.
The stabilization circuit 6 is a circuit in which one end is connected to the gate terminal of the FET 3, and includes a resistor 7, a transmission line 8, and an open-end stub 9.

安定化回路６の抵抗７は一端がＦＥＴ３のゲート端子と接続されている。ＦＥＴ３のゲート端子と抵抗７は、ＦＥＴ３のゲート端子が接続されているドレインパッドと抵抗７との間をワイヤ１０で繋がれることで接続されている。
伝送線路８は一端が抵抗７の他端と接続されている。
先端開放スタブ９は伝送線路８とワイヤ１１で繋がれている。
抵抗７及び伝送線路８は同一の基板上に形成されているが、先端開放スタブ９は、抵抗７及び伝送線路８が形成されている基板と別の基板上に形成されている。このため、伝送線路８と先端開放スタブ９はワイヤ１１で繋がれている。
また、伝送線路８が形成されている基板の誘電率より先端開放スタブ９が形成されている基板の誘電率を高くすることで、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くしている。 One end of the resistor 7 of the stabilization circuit 6 is connected to the gate terminal of the FET 3. The gate terminal of the FET 3 and the resistor 7 are connected by connecting the drain pad to which the gate terminal of the FET 3 is connected and the resistor 7 with a wire 10.
One end of the transmission line 8 is connected to the other end of the resistor 7.
The open end stub 9 is connected to the transmission line 8 by a wire 11.
The resistor 7 and the transmission line 8 are formed on the same substrate, but the open end stub 9 is formed on a substrate different from the substrate on which the resistor 7 and the transmission line 8 are formed. For this reason, the transmission line 8 and the open end stub 9 are connected by the wire 11.
Further, by making the dielectric constant of the substrate on which the tip open stub 9 is formed higher than the dielectric constant of the substrate on which the transmission line 8 is formed, the impedance of the tip open stub 9 is made lower than the impedance of the transmission line 8. Yes.

次に動作について説明する。
この実施の形態１では、安定化回路６を接続することで、高周波増幅器の安定化を図っている。
図３は安定化回路６が接続されている場合と接続されていない場合の高周波増幅器のＫファクタの周波数特性を示す説明図である。
また、図４は安定化回路６が接続されている場合と接続されていない場合のＦＥＴ３の利得（Ｓ２１）を示す説明図である。
以下、この安定化回路６の特性について説明する。 Next, the operation will be described.
In the first embodiment, the stabilization circuit 6 is connected to stabilize the high frequency amplifier.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing the frequency characteristics of the K factor of the high-frequency amplifier when the stabilization circuit 6 is connected and when it is not connected.
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the gain (S21) of the FET 3 when the stabilization circuit 6 is connected and when it is not connected.
Hereinafter, the characteristics of the stabilization circuit 6 will be described.

Ｋファクタは、高周波増幅器の安定性を示す指標の１つであり、Ｋファクタが高い程、高周波増幅器が安定であると判断され、一般にＫファクタが１より小さい場合、不安定であると判断される。
高周波増幅器は、高周波信号の周波数が低い程、ＦＥＴ３の利得（Ｓ２１）が高くなることから、高周波信号の基本波周波数（ｆｏの周波数）よりも低い周波数帯域で安定性が悪くなる。このため、安定化回路６が接続されていない場合、基本波周波数よりも低い周波数帯域では、図３に示すように、Ｋファクタが１より小さくなることがある。 The K factor is one of the indexes indicating the stability of the high frequency amplifier. The higher the K factor, the more the high frequency amplifier is determined to be stable. In general, when the K factor is smaller than 1, the K factor is determined to be unstable. The
RF amplifiers, the lower the frequency of the high-frequency signal, since the gain of the FET 3 (S21) is increased, stability is poor at a frequency band lower than the fundamental frequency of the high-frequency signal (frequency f o). For this reason, when the stabilization circuit 6 is not connected, the K factor may be smaller than 1 in the frequency band lower than the fundamental frequency as shown in FIG.

この実施の形態１では、基本波周波数よりも低い周波数帯域でも、Ｋファクタが１より小さくならないようにするため、安定化回路６を接続するようにしている。
安定化回路６を接続することで、Ｋファクタが高くなる理由は、基本波周波数よりも低い周波数帯域では、安定化回路６を構成する抵抗７が見えるため、図４に示すように、抵抗７の作用によって、低い周波数帯域において、ＦＥＴ３の利得（Ｓ２１）が低減するからである。
一方、安定化回路６は、基本波周波数では後述するようにオープンになるようにしているため、図４に示すように、基本波周波数付近の帯域では、ＦＥＴ３の利得（Ｓ２１）の変化量が小さい。
以上より、安定化回路６は、基本波周波数よりも低い周波数帯域での安定性を向上させて、基本波周波数での利得（Ｓ２１）を変化させないという特性を有する。
以下、安定化回路６の実現方法について説明する。 In the first embodiment, the stabilization circuit 6 is connected to prevent the K factor from becoming smaller than 1 even in a frequency band lower than the fundamental frequency.
The reason why the K factor is increased by connecting the stabilization circuit 6 is that the resistor 7 constituting the stabilization circuit 6 can be seen in the frequency band lower than the fundamental frequency, and as shown in FIG. This is because the gain (S21) of the FET 3 is reduced in the low frequency band due to the above action.
On the other hand, the stabilization circuit 6 is open at the fundamental frequency as will be described later. Therefore, as shown in FIG. 4, the amount of change in the gain (S21) of the FET 3 is small in the band near the fundamental frequency. small.
As described above, the stabilization circuit 6 has the characteristic that the stability in the frequency band lower than the fundamental frequency is improved and the gain (S21) at the fundamental frequency is not changed.
Hereinafter, a method for realizing the stabilization circuit 6 will be described.

最初に、従来のように、マイクロチップコンデンサを用いて、安定化回路を実現する方法について説明する。
一般にマイクロチップコンデンサは誘電率εｒが高く、例えば、εｒ≧５０００のマイクロチップコンデンサを用いれば、図５に示すように、理想的なショート点を作ることができる。
図５はマイクロチップコンデンサを用いることで実現できる理想的なショート点を示す説明図である。 First, a conventional method for realizing a stabilization circuit using a microchip capacitor will be described.
Generally microchip capacitor high dielectric constant epsilon r, for example, using a microchip capacitor epsilon r ≧ 5000, can be as shown in FIG. 5, making ideal short point.
FIG. 5 is an explanatory diagram showing ideal short points that can be realized by using a microchip capacitor.

マイクロチップコンデンサを用いて、安定化回路の先端にショート点を作り、そのショート点と安定化回路の伝送線路との間を繋ぐワイヤの電気長と、その伝送線路の電気長とを合わせた電気長を基本波周波数でλ／４（４分の１波長）の長さとすれば、図６に示すように、基本波周波数をオープン付近に位置させることができる。
図６は基本波周波数より低い周波数はショート付近に位置し、基本波周波数はオープン付近に位置していることを示す説明図である。
これにより、安定化回路は、基本波周波数でオープン付近になり、ＦＥＴ３の利得（Ｓ２１）の変化量が小さいものとなる。
一方、基本波周波数より低い周波数ではショート付近にあるため、伝送線路上の抵抗がショートになって回路損失が大きくなる。その結果、基本波周波数より低い周波数帯域では、ＦＥＴ３の利得（Ｓ２１）が低下してＫファクタが向上し、高周波増幅器の安定性が向上する。 Using a microchip capacitor, create a short point at the tip of the stabilization circuit, and combine the electrical length of the wire connecting the short point and the transmission line of the stabilization circuit with the electrical length of the transmission line. If the length is λ / 4 (quarter wavelength) in terms of the fundamental frequency, the fundamental frequency can be located near the open as shown in FIG.
FIG. 6 is an explanatory diagram showing that the frequency lower than the fundamental frequency is located near the short circuit and the fundamental frequency is located near the open circuit.
As a result, the stabilization circuit becomes open near the fundamental frequency, and the amount of change in the gain (S21) of the FET 3 is small.
On the other hand, since the frequency lower than the fundamental frequency is near the short-circuit, the resistance on the transmission line is short-circuited and the circuit loss increases. As a result, in a frequency band lower than the fundamental frequency, the gain (S21) of the FET 3 is reduced, the K factor is improved, and the stability of the high frequency amplifier is improved.

よって、従来のように、マイクロチップコンデンサを用いて、安定化回路を実現すれば、高周波増幅器の安定性を高めることができるが、マイクロチップコンデンサは、上述したように、物理的に脆く、容量の温度特性が大きいため、使用環境によっては使用することができなくなることがある。
この実施の形態１では、使用環境によっては使用することができなくなるマイクロチップコンデンサを用いずに、使用環境の影響をあまり受けることがない先端開放スタブ９を用いて、安定化回路を実現するようにしている。 Therefore, if a stabilization circuit is realized using a microchip capacitor as in the prior art, the stability of the high-frequency amplifier can be improved. However, as described above, the microchip capacitor is physically fragile and has a capacitance. Due to its large temperature characteristics, it may not be usable depending on the usage environment.
In the first embodiment, a stabilization circuit is realized by using a tip open stub 9 that is not affected by the use environment without using a microchip capacitor that cannot be used depending on the use environment. I have to.

次に、先端開放スタブ９を用いて、安定化回路を実現する方法について説明する。
先端開放スタブ９を用いる場合も、マイクロチップコンデンサを用いる場合と同様に、基本波周波数では安定化回路をオープンとする一方で、基本波周波数より低い周波数帯域では抵抗を見せることで安定性を向上させるようにする。
まず、先端開放スタブ９は、誘電率εｒが低い基板（例えば、εｒ≦３００の基板）に形成されるものとする。
先端開放スタブ９のインピーダンスは容量性であるため、図７に示すように、理想的なショート点を作ることができない。
図７は先端開放スタブ９ではショート点を作ることができず、容量性の領域に位置していることを示す説明図である。 Next, a method for realizing a stabilization circuit using the open end stub 9 will be described.
When using the open-ended stub 9, as with the case of using a microchip capacitor, the stabilization circuit is opened at the fundamental frequency, but stability is improved by showing resistance in a frequency band lower than the fundamental frequency. I will let you.
First, the open end stub 9 is formed on a substrate having a low dielectric constant ε r (for example, a substrate having ε r ≦ 300).
Since the impedance of the open-end stub 9 is capacitive, an ideal short point cannot be created as shown in FIG.
FIG. 7 is an explanatory view showing that a short point cannot be formed in the open end stub 9 and is located in a capacitive region.

そこで、図７に示す容量性インピーダンスの位置から、基本波周波数ではオープンの位置で、基本波周波数より低い周波数帯域ではショート付近の位置に持っていくために、ワイヤ１１と伝送線路８を用いている。
図８は基本波周波数より低い周波数はショート付近に位置し、基本波周波数はオープン付近に位置していることを示す説明図である。
図８の例では、伝送線路８の長さを基本波周波数でλ／４〜λ／２の長さにすることで、基本波周波数をオープン付近に位置させている。
これにより、先端開放スタブ９を用いて、安定化回路６を実現する場合も、マイクロチップコンデンサを用いて、安定化回路を実現する場合と同様の特性が得られる。 Therefore, in order to move from the position of the capacitive impedance shown in FIG. 7 to the open position at the fundamental frequency and to the position near the short in the frequency band lower than the fundamental frequency, the wire 11 and the transmission line 8 are used. Yes.
FIG. 8 is an explanatory diagram showing that the frequency lower than the fundamental frequency is located near the short and the fundamental frequency is located near the open.
In the example of FIG. 8, the fundamental frequency is positioned near the open by setting the length of the transmission line 8 to λ / 4 to λ / 2 in terms of the fundamental frequency.
As a result, even when the stabilization circuit 6 is realized using the tip open stub 9, the same characteristics as when the stabilization circuit is realized using a microchip capacitor can be obtained.

この実施の形態１では、図７に示す容量性インピーダンスの位置から、図８に示すインピーダンスを作ることが、安定化回路６を実現する上で重要な点である。
即ち、基本波周波数より低い周波数で、出来るだけショートに近くなるようにするために、先端開放スタブ９のインピーダンスを低インピーダンスとする。一方、基本波で、出来るだけオープンに近くなるようにするために、伝送線路８のインピーダンスを高インピーダンスとする必要がある。
この実施の形態１では、伝送線路８が形成されている基板の誘電率より、先端開放スタブ９が形成されている基板の誘電率を高くすることで、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くして、図８に示すようなインピーダンス特性を実現している。 In the first embodiment, making the impedance shown in FIG. 8 from the position of the capacitive impedance shown in FIG. 7 is an important point in realizing the stabilization circuit 6.
That is, the impedance of the open-end stub 9 is set to a low impedance so as to be as close to a short as possible at a frequency lower than the fundamental frequency. On the other hand, in order to make the fundamental wave as close to open as possible, the impedance of the transmission line 8 needs to be high.
In the first embodiment, the dielectric constant of the substrate on which the tip open stub 9 is formed is higher than the dielectric constant of the substrate on which the transmission line 8 is formed, so that the tip open stub 9 is larger than the impedance of the transmission line 8. The impedance characteristic as shown in FIG. 8 is realized by lowering the impedance.

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、ゲート端子から入力された高周波信号を増幅するＦＥＴ３と、一端がＦＥＴ３のゲート端子と接続された抵抗７と、一端が抵抗７の他端と接続された伝送線路８と、伝送線路８とワイヤ１１で繋がれた先端開放スタブ９とを備え、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くするように構成したので、使用環境によっては使用することができなくなるマイクロチップコンデンサを用いずに、高周波増幅器の安定化を図ることができる安定化回路６を実現することができる。この結果、使用環境の影響をあまり受けることなく、動作の安定化を図ることができる効果を奏する。   As apparent from the above, according to the first embodiment, the FET 3 that amplifies the high-frequency signal input from the gate terminal, the resistor 7 having one end connected to the gate terminal of the FET 3, and the other end of the resistor 7. Since the transmission line 8 connected to the end and the open-ended stub 9 connected to the transmission line 8 and the wire 11 are provided, the impedance of the open-ended stub 9 is made lower than the impedance of the transmission line 8, The stabilization circuit 6 that can stabilize the high-frequency amplifier can be realized without using a microchip capacitor that cannot be used depending on the environment. As a result, there is an effect that the operation can be stabilized without much influence of the use environment.

実施の形態２．
上記実施の形態１では、伝送線路８が形成されている基板の誘電率より、先端開放スタブ９が形成されている基板の誘電率を高くすることで、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くして、図８に示すようなインピーダンス特性を実現しているものを示したが、伝送線路８が形成されている基板の厚さより、先端開放スタブ９が形成されている基板の厚さを薄くすることでも、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くすることができる。
したがって、伝送線路８が形成されている基板の厚さより、先端開放スタブ９が形成されている基板の厚さを薄くすることで、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くして、図８に示すようなインピーダンス特性を実現するようにしてもよい。
このように、伝送線路８が形成されている基板の厚さより、先端開放スタブ９が形成されている基板の厚さを薄くする場合でも、上記実施の形態１と同様の効果を得ることができる。 Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the dielectric constant of the substrate on which the tip open stub 9 is formed is higher than the dielectric constant of the substrate on which the transmission line 8 is formed, so that the tip open stub 9 is higher than the impedance of the transmission line 8. Although the impedance characteristic as shown in FIG. 8 is realized by reducing the impedance of the substrate, the thickness of the substrate on which the transmission line 8 is formed is larger than that of the substrate on which the tip open stub 9 is formed. Even by reducing the thickness, the impedance of the open-ended stub 9 can be made lower than the impedance of the transmission line 8.
Therefore, the impedance of the open end stub 9 is made lower than the impedance of the transmission line 8 by making the thickness of the substrate on which the open end stub 9 is formed thinner than the thickness of the substrate on which the transmission line 8 is formed. The impedance characteristics as shown in FIG. 8 may be realized.
Thus, even when the thickness of the substrate on which the tip open stub 9 is formed is made thinner than the thickness of the substrate on which the transmission line 8 is formed, the same effect as in the first embodiment can be obtained. .

実施の形態３．
上記実施の形態１，２では、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くして、図８に示すようなインピーダンス特性を実現しているものを示したが、先端開放スタブ９の最適なインピーダンスとして、先端開放スタブ９の虚数部のインピーダンスを基本波周波数の２分の１倍の周波数帯で５〜２０オームの範囲に決定することで、上記実施の形態１，２よりも高精度な安定化回路６を得るようにしてもよい。 Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments, the impedance of the open-ended stub 9 is made lower than the impedance of the transmission line 8 to realize the impedance characteristic as shown in FIG. As an optimum impedance, the impedance of the imaginary part of the open-ended stub 9 is determined to be in the range of 5 to 20 ohms in a frequency band that is a half of the fundamental frequency, which is higher than those in the first and second embodiments. An accurate stabilization circuit 6 may be obtained.

図９は先端開放スタブ９の虚数部のインピーダンスと、先端開放スタブ９のサイズ及び高周波増幅器の比帯域との関係を示す説明図である。
先端開放スタブ９のサイズは、先端開放スタブ９の面積を意味し、高周波増幅器の比帯域は、安定化回路６を用いるか否かに関わらず、図４に示す基本波周波数における利得（Ｓ２１）と同等の利得（Ｓ２１）が得られる際の周波数帯域を示している。
また、先端開放スタブ９の虚数部のインピーダンスは、基本波周波数の１／２倍の周波数帯におけるインピーダンスを示している。 FIG. 9 is an explanatory diagram showing the relationship between the impedance of the imaginary part of the open-ended stub 9, the size of the open-ended stub 9, and the ratio band of the high-frequency amplifier.
The size of the open-ended stub 9 means the area of the open-ended stub 9, and the ratio band of the high-frequency amplifier is the gain at the fundamental frequency shown in FIG. 4 regardless of whether the stabilization circuit 6 is used (S21). The frequency band when the gain (S21) equivalent to is obtained is shown.
Moreover, the impedance of the imaginary part of the open end stub 9 indicates an impedance in a frequency band that is 1/2 times the fundamental frequency.

先端開放スタブ９の虚数部のインピーダンスが５［ohm］より小さい領域では、図９に示すように、先端開放スタブ９のサイズが大きくなり、基本波周波数の比帯域がほとんど変化しなくなる。
一方、先端開放スタブ９の虚数部のインピーダンスが２０［ohm］より大きい領域では、図９に示すように、先端開放スタブ９のサイズがほとんど変化しなくなり、基本波周波数の比帯域が悪くなっている。
サイズと比帯域のトレードオフから最適な先端開放スタブ９の虚数部インピーダンスは５ohm〜２０ohmになる。
したがって、この実施の形態３では、先端開放スタブ９の虚数部のインピーダンスを基本波周波数の１／２倍の周波数帯で５〜２０［ohm］の範囲に決定する。
なお、伝送線路８の長さについては、上記実施の形態１，２と同様に、基本波周波数でλ／４〜λ／２の長さの範囲に決定する。
これにより、上記実施の形態１，２よりも高精度な安定化回路６を得ることができる。 In the region where the impedance of the imaginary part of the tip open stub 9 is smaller than 5 [ohm], as shown in FIG. 9, the size of the tip open stub 9 becomes large and the ratio band of the fundamental frequency hardly changes.
On the other hand, in the region where the impedance of the imaginary part of the tip open stub 9 is larger than 20 [ohm], the size of the tip open stub 9 hardly changes as shown in FIG. Yes.
The optimum imaginary part impedance of the open-end stub 9 is 5 ohms to 20 ohms from the trade-off between size and specific bandwidth.
Therefore, in the third embodiment, the impedance of the imaginary part of the open-ended stub 9 is determined in the range of 5 to 20 [ohm] in the frequency band that is 1/2 the fundamental frequency.
Note that the length of the transmission line 8 is determined within a range of λ / 4 to λ / 2 at the fundamental frequency, as in the first and second embodiments.
Thereby, it is possible to obtain the stabilization circuit 6 with higher accuracy than those of the first and second embodiments.

実施の形態４．
上記実施の形態１〜３では、抵抗７及び伝送線路８が同一の基板上に形成され、先端開放スタブ９が、抵抗７及び伝送線路８が形成されている基板と別の基板上に形成されているものを示したが、図１０に示すように、ＦＥＴ３、抵抗７及び伝送線路８が同一のモノリシックマイクロ波集積回路上に形成されているものであってもよい。
この場合、モノリシックマイクロ波集積回路であるＭＭＩＣ２０上に形成されている伝送線路８と先端開放スタブ９がワイヤ１１で繋がれているようにする。
この場合も、伝送線路８のインピーダンスより先端開放スタブ９のインピーダンスを低くして、図８に示すようなインピーダンス特性を実現すれば、上記実施の形態１〜３と同様の効果が得られる。 Embodiment 4 FIG.
In the first to third embodiments, the resistor 7 and the transmission line 8 are formed on the same substrate, and the open-end stub 9 is formed on a substrate different from the substrate on which the resistor 7 and the transmission line 8 are formed. However, as shown in FIG. 10, the FET 3, the resistor 7, and the transmission line 8 may be formed on the same monolithic microwave integrated circuit.
In this case, the transmission line 8 formed on the MMIC 20 that is a monolithic microwave integrated circuit and the open end stub 9 are connected by the wire 11.
Also in this case, if the impedance of the open-ended stub 9 is made lower than the impedance of the transmission line 8 and the impedance characteristics as shown in FIG. 8 are realized, the same effects as in the first to third embodiments can be obtained.

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。   In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .

１ 入力端子、２ 入力側整合回路、３ ＦＥＴ（トランジスタ）、４ 出力側整合回路、５ 出力端子、６ 安定化回路、７ 抵抗、８ 伝送線路、９ 先端開放スタブ、１０，１１ ワイヤ、２０ ＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波集積回路）。   1 input terminal, 2 input side matching circuit, 3 FET (transistor), 4 output side matching circuit, 5 output terminal, 6 stabilization circuit, 7 resistance, 8 transmission line, 9 open end stub, 10, 11 wire, 20 MMIC (Monolithic microwave integrated circuit).

Claims (5)

ゲート端子から入力された高周波信号を増幅するトランジスタと、
前記トランジスタのゲート端子に接続される安定化回路を備え、
前記安定化回路は
基板上に形成され、一端が前記トランジスタのゲート端子と接続された抵抗と、
前記基板上に形成され、一端が前記抵抗の他端と接続され、長さが前記高周波信号の基本波周波数の４分の１波長から２分の１波長の長さの範囲である伝送線路と、
前記伝送線路の他端にワイヤで繋がれ、前記伝送線路が形成された基板に対して誘電率が高い別の基板に形成されてインピーダンスが前記伝送線路のインピーダンスより低い先端開放スタブを有することを特徴とする高周波増幅器。 A transistor for amplifying a high-frequency signal input from the gate terminal;
Comprising a stabilization circuit connected to the gate terminal of the transistor;
The stabilization circuit is
A resistor formed on a substrate and having one end connected to the gate terminal of the transistor;
A transmission line formed on the substrate, having one end connected to the other end of the resistor and having a length ranging from a quarter wavelength to a half wavelength of the fundamental frequency of the high frequency signal ; ,
It has a tip open stub connected to the other end of the transmission line by a wire, formed on another substrate having a higher dielectric constant than the substrate on which the transmission line is formed, and having an impedance lower than the impedance of the transmission line. High-frequency amplifier characterized. 前記先端開放スタブが形成される基板の誘電率は３００以下であることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器。 2. The high frequency amplifier according to claim 1, wherein a dielectric constant of the substrate on which the tip open stub is formed is 300 or less . ゲート端子から入力された高周波信号を増幅するトランジスタと、
前記トランジスタのゲート端子に接続される安定化回路を備え、
前記安定化回路は
基板上に形成され、一端が前記トランジスタのゲート端子と接続された抵抗と、
前記基板上に形成され、一端が前記抵抗の他端と接続され、長さが前記高周波信号の基本波周波数の４分の１波長から２分の１波長の長さの範囲である伝送線路と、
前記伝送線路の他端にワイヤで繋がれ、前記伝送線路が形成された基板に対して厚さか薄い別の基板に形成されてインピーダンスが前記伝送線路のインピーダンスより低い先端開放スタブを有することを特徴とする高周波増幅器。 A transistor for amplifying a high-frequency signal input from the gate terminal;
Comprising a stabilization circuit connected to the gate terminal of the transistor;
The stabilization circuit is
A resistor formed on a substrate and having one end connected to the gate terminal of the transistor;
A transmission line formed on the substrate, having one end connected to the other end of the resistor and having a length ranging from a quarter wavelength to a half wavelength of the fundamental frequency of the high frequency signal ; ,
It is connected to the other end of the transmission line by a wire, and has a tip open stub that is formed on another substrate that is thinner or thinner than the substrate on which the transmission line is formed, and whose impedance is lower than the impedance of the transmission line. A high frequency amplifier. ゲート端子から入力された高周波信号を増幅するトランジスタと、
前記トランジスタのゲート端子に接続される安定化回路を備え、
前記安定化回路は
基板上に形成され、一端が前記トランジスタのゲート端子と接続された抵抗と、
前記基板上に形成され、一端が前記抵抗の他端と接続され、長さが前記高周波信号の基本波周波数の４分の１波長から２分の１波長の長さの範囲である伝送線路と、
前記伝送線路の他端にワイヤで繋がれ、前記伝送線路が形成された基板に対して別の基板に形成され、虚数部のインピーダンスが前記高周波信号の基本波周波数の２分の１倍の周波数帯で５から２０オームの範囲である先端開放スタブを有することを特徴とする高周波増幅器。 A transistor for amplifying a high-frequency signal input from the gate terminal;
Comprising a stabilization circuit connected to the gate terminal of the transistor;
The stabilization circuit is
A resistor formed on a substrate and having one end connected to the gate terminal of the transistor;
A transmission line formed on the substrate, having one end connected to the other end of the resistor and having a length ranging from a quarter wavelength to a half wavelength of the fundamental frequency of the high frequency signal ; ,
A wire connected to the other end of the transmission line and formed on another substrate with respect to the substrate on which the transmission line is formed, and the impedance of the imaginary part is a frequency that is half the fundamental frequency of the high-frequency signal. A high frequency amplifier having an open-ended stub in the range of 5 to 20 ohms in the band . 前記トランジスタは、前記抵抗及び前記伝送線路が形成された基板上に形成されていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の高周波増幅器。 5. The high-frequency amplifier according to claim 1 , wherein the transistor is formed on a substrate on which the resistor and the transmission line are formed . 6.
JP2014248028A 2014-12-08 2014-12-08 High frequency amplifier Active JP6381429B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014248028A JP6381429B2 (en) 2014-12-08 2014-12-08 High frequency amplifier

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014248028A JP6381429B2 (en) 2014-12-08 2014-12-08 High frequency amplifier

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016111552A JP2016111552A (en) 2016-06-20
JP6381429B2 true JP6381429B2 (en) 2018-08-29

Family

ID=56124920

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014248028A Active JP6381429B2 (en) 2014-12-08 2014-12-08 High frequency amplifier

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6381429B2 (en)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5873138A (en) * 1981-10-27 1983-05-02 Toshiba Corp Microwave amplifier
JPH0650809B2 (en) * 1985-08-02 1994-06-29 日本電信電話株式会社 Bias circuit for monolithic microwave integrated circuit
US4754229A (en) * 1986-01-08 1988-06-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Matching circuit for a microwave device
JP2722054B2 (en) * 1995-03-31 1998-03-04 株式会社ミリウェイブ amplifier
JPH1141042A (en) * 1997-07-17 1999-02-12 Mitsubishi Electric Corp Microwave amplifier
JP5812158B2 (en) * 2014-06-02 2015-11-11 富士通株式会社 Transmission line, impedance converter, integrated circuit mounting device and communication device module

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016111552A (en) 2016-06-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10164579B2 (en) Distributed amplifier
JP6381429B2 (en) High frequency amplifier
JP6943193B2 (en) Transmission line, matching circuit and amplifier circuit
JP6532618B2 (en) High frequency circuit and high frequency power amplifier
JP5019989B2 (en) High frequency amplifier
JP3206543B2 (en) Short stub matching circuit
JP2007143069A (en) Power amplifier
JP5241599B2 (en) Harmonic termination circuit
JP2011199338A (en) Amplifier
JP4940166B2 (en) High frequency temperature attenuator
JP6810088B2 (en) Variable gain amplifier
JP4533987B2 (en) Frequency conversion method and frequency converter
JP4641285B2 (en) Microwave amplifier
US7391268B2 (en) Power amplifying device comprising a stabilizing circuit
JP6678827B2 (en) High frequency amplifier
KR20170108794A (en) Power amplifier
JP6452315B2 (en) amplifier
JP5078471B2 (en) High frequency amplifier
JPH07170138A (en) Low noise distributed amplifier
JP6040851B2 (en) Negative-phase power combiner and differential amplifier
WO2015174138A1 (en) Variable attenuator, attenuation adjustment circuit, and attenuation adjustment method
WO2016006445A1 (en) Doherty amplifier and radio communication device
JP2009246751A (en) Microwave apparatus
JP2004193636A (en) Negative resistance circuit, and active filter
JP2016187101A (en) High-frequency amplifier and high frequency amplifier system

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180119

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180206

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180406

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180703

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180731

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6381429

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250