JPH10303661A - Low noise amplifier employing microwave monolithic ic - Google Patents

Low noise amplifier employing microwave monolithic ic

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JPH10303661A
JPH10303661A JP9123249A JP12324997A JPH10303661A JP H10303661 A JPH10303661 A JP H10303661A JP 9123249 A JP9123249 A JP 9123249A JP 12324997 A JP12324997 A JP 12324997A JP H10303661 A JPH10303661 A JP H10303661A
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JP
Japan
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inductor
matching circuit
input matching
noise amplifier
parallel
Prior art date
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Application number
JP9123249A
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Japanese (ja)
Inventor
Masayuki Kimijima
正幸 君島
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New Japan Radio Co Ltd
Original Assignee
New Japan Radio Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an excellent noise figure characteristic by decreasing a parasitic resistive component, in an input matching circuit in a form of not much disturbing monolithic IC processing. SOLUTION: An integrated circuit 16 is provided with an input matching circuit 17 or the like having an amplifier FET 1 and a series spiral inductor 7, and an externally mounted inductor component 18 is placed at the outside of the integrated circuit 16 as a component of the input matching circuit 17 in place of a conventional parallel spiral inductor. Thus, the parasitic resistive component of the parallel inductor 18 in the input matching circuit 17 is reduced more than that of the conventional parallel spiral inductor and the noise figure is greatly enhanced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波モノリシ
ックIC(MMIC)化低雑音増幅器、特に低雑音増幅
器の入力整合回路における挿入損失を抑えることができ
るIC化回路の構成に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave monolithic integrated circuit (MMIC) low-noise amplifier, and more particularly to an integrated circuit capable of suppressing insertion loss in an input matching circuit of a low-noise amplifier.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波モノリシックIC(Microwav
e Monolithic IC)回路は、マイクロ波集積回路(Mic
rowave IC)の一つとして用いられ、MMIC化され
た低雑音増幅器は、図3のような構成となっている。
2. Description of the Related Art Microwave monolithic ICs (Microwav
e Monolithic IC) circuit is a microwave integrated circuit (Mic
rowave IC), and an MMIC-based low-noise amplifier has a configuration as shown in FIG.

【0003】図3は、従来のMMIC化低雑音増幅器の
一例であり、増幅用トランジスタとして電界効果トラン
ジスタ(以下FETとする)1が配置され、このFET
1のソース(電極)は、並列接続された直流防止用キャ
パシタ2及び自己バイアス抵抗3を介して接地に接続さ
れる。このFET1のゲートと入力端子4との間に、入
力整合回路5が接続されており、この入力整合回路5内
には、上記FET1のゲートと入力端子4の間に、直流
防止用キャパシタ6及び直列スパイラルインダクタ7が
直列に接続され、このキャパシタ6と直列スパイラルイ
ンダクタ7の接続点と接地との間に、並列スパイラルイ
ンダクタ8が接続される。
FIG. 3 shows an example of a conventional MMIC-based low noise amplifier, in which a field effect transistor (hereinafter referred to as FET) 1 is arranged as an amplifying transistor.
One source (electrode) is connected to ground via a DC preventing capacitor 2 and a self-bias resistor 3 connected in parallel. An input matching circuit 5 is connected between the gate of the FET 1 and the input terminal 4, and a direct current preventing capacitor 6 and a A series spiral inductor 7 is connected in series, and a parallel spiral inductor 8 is connected between a connection point between the capacitor 6 and the series spiral inductor 7 and the ground.

【0004】また、上記FET1のドレインと出力端子
9との間に、出力整合回路10が接続されており、この
出力整合回路10内には、上記FET1のドレインと出
力端子9の間に、直列スパイラルインダクタ11及び直
流防止用キャパシタ12が直列に接続され、この直列ス
パイラルインダクタ11とキャパシタ12の接続点とド
レインバイアス端子13との間に、並列スパイラルイン
ダクタ14が接続される。
An output matching circuit 10 is connected between the drain of the FET 1 and the output terminal 9. The output matching circuit 10 includes a series connection between the drain of the FET 1 and the output terminal 9. The spiral inductor 11 and the DC preventing capacitor 12 are connected in series, and a parallel spiral inductor 14 is connected between a connection point between the series spiral inductor 11 and the capacitor 12 and the drain bias terminal 13.

【0005】このような低雑音増幅器では、雑音指数が
上記入力整合回路5のインピーダンスやその挿入損失に
より決定される(上記出力整合回路10による影響はそ
れ程大きくない)ので、増幅器としての雑音指数が最小
となるように、上記入力整合回路5内のキャパシタ6、
上記直列スパイラルインダクタ7及び並列スパイラルイ
ンダクタ8の各素子の値が設定される。
In such a low-noise amplifier, the noise figure is determined by the impedance of the input matching circuit 5 and the insertion loss thereof (the effect of the output matching circuit 10 is not so large). The capacitors 6 in the input matching circuit 5,
The value of each element of the series spiral inductor 7 and the parallel spiral inductor 8 is set.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記マ
イクロ波モノリシックIC化低雑音増幅器では、上記入
力整合回路5のスパイラルインダクタ7,8に存在する
寄生抵抗成分が単独のチップインダクタ等の他のインダ
クタ素子に比べて大きく、この大きな寄生抵抗成分によ
り、高周波信号の無視できない損失が生じる。即ち、こ
の入力整合回路5の挿入損失は、上記の寄生抵抗成分が
大きい程、大きくなることから、上記スパイラルインダ
クタ7,8を用いたことによる寄生抵抗成分の増加分に
応じて、雑音指数の劣化が生じるという問題があった。
However, in the microwave monolithic IC low-noise amplifier, the parasitic resistance components present in the spiral inductors 7 and 8 of the input matching circuit 5 are other inductor elements such as a single chip inductor. This large parasitic resistance component causes a considerable loss of a high-frequency signal. That is, since the insertion loss of the input matching circuit 5 increases as the parasitic resistance component increases, the noise figure of the noise figure increases in accordance with the increase in the parasitic resistance component due to the use of the spiral inductors 7 and 8. There is a problem that deterioration occurs.

【0007】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたもので、その目的は、モノリシックIC化を余り
妨げない形で、入力整合回路内インダクタの寄生抵抗成
分を小さくし、良好な雑音指数特性を得ることができる
マイクロ波モノリシックIC化低雑音増幅器を提供する
ことにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the parasitic resistance component of an inductor in an input matching circuit so as not to hinder the formation of a monolithic IC. An object of the present invention is to provide a microwave monolithic IC low-noise amplifier capable of obtaining an exponential characteristic.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、入力整合回路及び増幅用トランジスタを
含んでマイクロ波モノリシックIC化されたマイクロ波
モノリシックIC化低雑音増幅器において、上記入力整
合回路では、一端が高周波的な接地に接続される並列イ
ンダクタを、外付けインダクタ部品(素子)として上記
マイクロ波モノリシックICチップの外部に配置したこ
とを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention provides a microwave monolithic IC low-noise amplifier comprising a microwave monolithic IC including an input matching circuit and an amplifying transistor. The matching circuit is characterized in that a parallel inductor, one end of which is connected to a high-frequency ground, is disposed outside the microwave monolithic IC chip as an external inductor component (element).

【0009】従来の図3の回路で示したように、上記入
力整合回路内には、直列インダクタと並列インダクタが
設けられるが、入力側から増幅用トランジスタをみたと
き、高周波信号では直列インダクタのインピーダンスよ
りも並列インダクタのインピーダンスの影響を大きく受
けており、これらの寄生抵抗の影響においても、並列イ
ンダクタの寄生抵抗の方が雑音指数に大きな影響を与え
ることになる。そこで、本発明は並列インダクタのみを
外付け部品として、この並列インダクタの寄生抵抗が小
さくなるようにしたものであり、これによって良好な雑
音指数を得ることが可能となる。
As shown in the conventional circuit of FIG. 3, a series inductor and a parallel inductor are provided in the input matching circuit. However, when the amplifying transistor is viewed from the input side, the impedance of the series inductor is high in a high-frequency signal. The influence of the impedance of the parallel inductor is greater than that of the parallel inductor, and the parasitic resistance of the parallel inductor has a greater effect on the noise figure among these parasitic resistances. Therefore, the present invention uses only a parallel inductor as an external component so that the parasitic resistance of the parallel inductor is reduced, and thereby a good noise figure can be obtained.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】図1には、実施形態例に係るマイ
クロ波モノリシックIC化低雑音増幅器の一例が示され
ており、図示の16で囲まれた回路が集積回路(MMI
C)である。この集積回路16には、従来と同様に、F
ET(電界効果トランジスタ)1が配置され、このFE
T1のソースと接地との間に、並列の直流防止用キャパ
シタ2及び自己バイアス抵抗3が接続される。また、入
力端子4と出力端子9が設けられ、この入力端子4と上
記FET1のゲートとの間に、入力整合回路17が接続
され、FET1のドレインと出力端子9との間に、出力
整合回路10が接続される。
FIG. 1 shows an example of a microwave monolithic IC-based low noise amplifier according to an embodiment. A circuit surrounded by 16 in FIG. 1 is an integrated circuit (MMI).
C). This integrated circuit 16 has F
An ET (field effect transistor) 1 is arranged, and the FE
A parallel DC preventing capacitor 2 and a self-bias resistor 3 are connected between the source of T1 and the ground. Further, an input terminal 4 and an output terminal 9 are provided, an input matching circuit 17 is connected between the input terminal 4 and the gate of the FET1, and an output matching circuit is connected between the drain of the FET1 and the output terminal 9. 10 is connected.

【0011】上記出力整合回路10内には、直列スパイ
ラルインダクタ11、直流防止用キャパシタ12及び並
列スパイラルインダクタ14が設けられ、このスパイラ
ルインダクタ14の他方の端子には、ドレインバイアス
端子13が接続される。そして、一方の入力整合回路1
7内では、図示されるように、直流防止用キャパシタ
6、直列スパイラルインダクタ7が配置されるが、図3
で設けられていた並列スパイラルインダクタ(8)は形
成されない。
In the output matching circuit 10, a series spiral inductor 11, a DC preventing capacitor 12, and a parallel spiral inductor 14 are provided, and the other terminal of the spiral inductor 14 is connected to a drain bias terminal 13. . Then, one input matching circuit 1
7, a DC preventing capacitor 6 and a series spiral inductor 7 are arranged as shown in FIG.
Are not formed.

【0012】実施形態例では、上記入力整合回路17に
おいて、従来のスパイラルインダクタの代りに、図示さ
れるように、外付けインダクタ素子(チップインダク
タ)18を、この集積回路16の外部で、上記の直流防
止用キャパシタ6と直列スパイラルインダクタ7の接続
点と接地との間に設ける。
In the embodiment, in the input matching circuit 17, instead of the conventional spiral inductor, an external inductor element (chip inductor) 18 is provided outside the integrated circuit 16 as shown in FIG. It is provided between the connection point between the DC preventing capacitor 6 and the series spiral inductor 7 and the ground.

【0013】このようなMMIC化低雑音増幅器によれ
ば、マイクロ波の入力時のインピーダンス整合が上記の
入力整合回路17により行われ、FET1で増幅された
マイクロ波信号は出力整合回路10により出力時のイン
ピーダンス整合が行われる。そして、上記の入力整合回
路17では、寄生抵抗成分が小さい外付けインダクタ素
子18が並列スパイラルインダクタとして取り付けられ
ているので、入力整合回路17の全体の寄生抵抗成分が
小さくなる。
According to the MMIC-based low-noise amplifier, impedance matching at the time of inputting microwaves is performed by the input matching circuit 17, and the microwave signal amplified by the FET 1 is output by the output matching circuit 10 at the time of output. Is performed. In the input matching circuit 17 described above, since the external inductor element 18 having a small parasitic resistance component is mounted as a parallel spiral inductor, the entire parasitic resistance component of the input matching circuit 17 is reduced.

【0014】例えば、図3の従来回路の並列スパイラル
インダクタ(8)の寄生抵抗成分が5Ω程度であるのに
対して、上記外付けインダクタ素子18の寄生抵抗成分
は0.35Ω程度となる。従って、実施形態の回路で
は、図3の回路に比べると挿入損失が大幅に改善され、
低損失で低雑音の増幅信号を得ることができることにな
る。
For example, while the parasitic resistance component of the parallel spiral inductor (8) in the conventional circuit of FIG. 3 is about 5Ω, the parasitic resistance component of the external inductor element 18 is about 0.35Ω. Therefore, in the circuit of the embodiment, the insertion loss is significantly improved as compared with the circuit of FIG.
Thus, an amplified signal with low loss and low noise can be obtained.

【0015】図2には、上記図1の増幅器の雑音指数の
周波数特性を図3の増幅器等と比較したものが示されて
おり、曲線Aが図1の当該例の特性、曲線Bは図3の従
来例の特性、曲線Cは図1の入力整合回路17において
直列スパイラルインダクタ7についても、外付けのチッ
プインダクタに置き換えたときの特性である。この曲線
Aと曲線Bを比較すれば、設計周波数f0 を中心とする
帯域において、当該例の雑音指数が従来例よりも大幅に
改善されていることが理解される。
FIG. 2 shows the frequency characteristic of the noise figure of the amplifier of FIG. 1 compared with the amplifier of FIG. 3, and the curve A is the characteristic of the example of FIG. Curve C of the conventional example 3 is a characteristic when the series spiral inductor 7 in the input matching circuit 17 of FIG. 1 is also replaced with an external chip inductor. Comparing the curves A and B, it is understood that the noise figure of the example is significantly improved in the band centered on the design frequency f0 as compared with the conventional example.

【0016】また、並列及び直列のスパイラルインダク
タを外付けインダクタ素子に置き換えた曲線Cと比較し
てもほとんど遜色のない低雑音特性が得られる。これ
は、上述したように、入力端子4からFET1をみたと
き、高周波信号では直列インダクタ7のインピーダンス
よりも並列インダクタ16のインピーダンスが大きく影
響しており、並列インダクタ16のみの寄生抵抗を約
0.35Ωと小さくすることにより、雑音指数の低減を
良好に図ることができるからである。しかも、観点を変
えると、並列及び直列の両方のインダクタを外付けにす
ることは、部品点数の増加を招くと共に、集積回路化の
促進を逆に阻むことを意味し、好ましいことではない。
Furthermore, low noise characteristics are obtained which are almost equal to those of the curve C in which the parallel and series spiral inductors are replaced with external inductor elements. This is because, as described above, when the FET 1 is viewed from the input terminal 4, the impedance of the parallel inductor 16 has a greater effect on the high-frequency signal than the impedance of the series inductor 7, and the parasitic resistance of only the parallel inductor 16 is reduced to about 0.1. This is because the noise figure can be satisfactorily reduced by reducing the value to 35Ω. Further, from a different point of view, externally providing both the parallel and series inductors leads to an increase in the number of components and impedes the promotion of integrated circuit, which is not preferable.

【0017】更に、上記の並列インダクタを集積回路1
6の外付けインダクタ素子18とすることにより、次の
ような利点もある。即ち、図2の曲線Aにおいて雑音指
数が最小となる周波数f0 は、上記入力整合回路17内
のインピーダンス値によって変えることができ、例えば
上記外付けインダクタ素子18のインピーダンスを大き
くすると、雑音指数の最小位置はf0 よりも低い周波数
f01の方へ移動し、逆にインピーダンスを小さくする
と、上記最小位置は高い周波数f02の方へ移動する。従
って、外付けインダクタ素子18のインピーダンス値を
必要に応じて交換することにより、目的とする周波数帯
域での低雑音指数を容易に得ることができることにな
る。
Further, the above parallel inductor is integrated with an integrated circuit 1
The external inductor element 18 of FIG. 6 also has the following advantages. That is, the frequency f0 at which the noise figure becomes minimum in the curve A in FIG. 2 can be changed by the impedance value in the input matching circuit 17. For example, when the impedance of the external inductor element 18 is increased, the noise figure becomes minimum. The position moves to a frequency f01 lower than f0, and conversely, if the impedance is reduced, the minimum position moves to a higher frequency f02. Therefore, by changing the impedance value of the external inductor element 18 as needed, a low noise figure in a target frequency band can be easily obtained.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マイクロ波モノリシックIC化された低雑音増幅器の入
力整合回路において、一端が高周波的な接地に接続され
る並列インダクタを、外付けインダクタ部品としてIC
チップの外部に配置したので、モノリシックIC化を余
り妨げない形で、並列インダクタの寄生抵抗成分を小さ
くすることができ、これによりスパイラルインダクタを
用いる場合に比較して雑音指数特性の大幅な改善が図ら
れるという効果がある。
As described above, according to the present invention,
In an input matching circuit of a low noise amplifier made into a microwave monolithic IC, a parallel inductor whose one end is connected to a high-frequency ground is used as an external inductor component.
Since it is located outside the chip, the parasitic resistance component of the parallel inductor can be reduced without significantly hindering the use of a monolithic IC. This greatly improves the noise figure characteristics compared to the case of using a spiral inductor. This has the effect of being achieved.

【0019】また、外付けインダクタ素子としたことに
より、異なるインピーダンス値を持つ他のインダクタ素
子に容易に交換することができ、目的とする周波数帯域
の変更にも容易に対応できるという利点もある。
Further, by using an external inductor element, there is an advantage that it can be easily replaced with another inductor element having a different impedance value, and it is possible to easily cope with a change in a target frequency band.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施形態の一例に係るマイクロ波モノ
リシックIC化低雑音増幅器の構成を示す回路図であ
る。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a configuration of a microwave monolithic IC-based low noise amplifier according to an example of an embodiment of the present invention.

【図2】図1の低雑音増幅器の雑音指数の周波数特性を
図3の増幅器等と比較して示すグラフ図である。
FIG. 2 is a graph showing frequency characteristics of noise figure of the low noise amplifier of FIG. 1 in comparison with the amplifier and the like of FIG. 3;

【図3】従来のマイクロ波モノリシックIC化低雑音増
幅器の一例を示す回路図である。
FIG. 3 is a circuit diagram showing an example of a conventional microwave monolithic IC low noise amplifier.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 … FET、 4 … 入力端子、 5,17 … 入力整合回路、 7,11 … 直列スパイラルインダクタ、 8,14 … 並列スパイラルインダクタ、 9 … 出力端子、 10 … 出力整合回路、 16 … 集積回路、 18 … 外付けインダクタ素子。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... FET, 4 ... Input terminal, 5,17 ... Input matching circuit, 7,11 ... Series spiral inductor, 8,14 ... Parallel spiral inductor, 9 ... Output terminal, 10 ... Output matching circuit, 16 ... Integrated circuit, 18 ... External inductor element.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 入力整合回路及び増幅用トランジスタを
含んでマイクロ波モノリシックIC化された低雑音増幅
器において、 上記入力整合回路では、一端が高周波的な接地に接続さ
れる並列インダクタを、外付けインダクタ部品として上
記マイクロ波モノリシックICチップの外部に配置した
ことを特徴とするマイクロ波モノリシックIC化低雑音
増幅器。
1. A low-noise amplifier comprising a microwave monolithic IC including an input matching circuit and an amplifying transistor, wherein the input matching circuit includes a parallel inductor having one end connected to a high-frequency ground, and an external inductor. A low-noise amplifier having a microwave monolithic IC, wherein the low-noise amplifier is arranged as a component outside the microwave monolithic IC chip.
JP9123249A 1997-04-25 1997-04-25 Low noise amplifier employing microwave monolithic ic Pending JPH10303661A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006094532A (en) * 2004-09-24 2006-04-06 Realtek Semiconductor Corp Low-noise amplifier and method therefor
US11296661B2 (en) 2019-03-20 2022-04-05 Murata Manufacturing Co., Ltd. Amplifier circuit

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