JPWO2017098578A1 - 電力増幅器 - Google Patents
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Abstract
Description
実施の形態1.
図1は、本実施の形態による電力増幅器のパターンを示し、マルチフィンガトランジスタの1セル分を示す。マルチフィンガトランジスタは、半導体基板上の活性領域にソースフィンガとドレインフィンガがゲートフィンガを挟んで交互に配置され、ゲートフィンガが2本以上あるものを指す。
図2におけるソース端子201aはソースフィンガ201と線路11の接続点、ソース端子202aはソースフィンガ202と線路12の接続点、ソース端子203aはソースフィンガ203と線路13の接続点、ソース端子204aはソースフィンガ204と線路23の接続点、ソース端子205aはソースフィンガ205と線路22の接続点、ソース端子206aはソースフィンガ206と線路21の接続点である。
入力端子1に基本波のRF信号が入力される。入力された信号は高調波処理回路2を介してゲートフィーダ400に到達する。ゲートフィーダ400に到達した信号は、各トランジスタに入力される。各トランジスタに基本波の信号が入力されると、ゲート・ソース間の非線形寄生容量により二倍波が生じ、発生した二倍波は高調波処理回路2で反射される。
以下、二倍波が反射されて各トランジスタに入力されたときのトランジスタの動作について説明する。
各ゲートフィンガ101〜110でのvCgsを任意の値にそろえることで、各ゲートフィンガ101〜110で形成されるトランジスタの二倍波処理を最適化できる。
式(1)の関係用いると、ゲートフィンガとソースフィンガ間の電圧差vCgsは次式(2)で表される。
上式(2)より、vCgsはLg,Lsに依存する関数であることがわかる。各フィンガでのvCgsを任意の値にそろえるためには、各フィンガにおいて(Lg+Ls)が一定値となればよい。
ゲートフィンガ101とゲートフィンガ103でのvCgsは、ゲートフィンガ101でのLgはゲートフィンガ103でのLgに比べてインダクタ401aと402aの分だけ大きくなるが、ゲートフィンガ101でのLsはゲートフィンガ103でのLsに比べてインダクタ12aの分だけ小さくなる。そのため、インダクタ401a,402aに起因するゲートフィンガ101と103での各vCgsの差はインダクタ12aにより補償される。同様にして、インダクタ403a,404aに起因するゲートフィンガ103,105でのvCgsの差は線路13の等価インダクタ13aにより補償される。同様にして、インダクタ407a〜410aに起因するゲートフィンガ106,108,110でのvCgsの差は線路20の等価インダクタ22a,23aにより補償される。
実施の形態1ではゲート側のみに高調波処理回路を装荷したが、ドレイン側にも高調波処理回路を装荷してもよく、これを実施の形態2として以下説明する。
図6は実施の形態2における電力増幅器の構成例を示すものである。
実施の形態2の電力増幅器は、図1の構成に加え、図1で描画を省略したドレインフィーダ500、伝送線路4、高調波処理回路5、出力端子6を有する。すなわち、実施の形態2では実施の形態1の構成に加え、高調波処理回路5が伝送線路4を介してドレインフィーダ500に接続され、各ドレインフィンガ301〜305はドレインフィーダ500により束ねられる。高調波処理回路5はドレインフィーダ500の中央部からその両端をみて対称なレイアウトとなるように形成される。他の各構成については同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。また、図面の煩雑さを避けるため、符号11〜13,21〜23、102〜109、401〜410の付与は省略している。
実施の形態1,2では、ゲート側のみヴィアとヴィアパッドに設ける構成について説明したが、ドレイン側にも設けてもよく、これを実施の形態3として以下説明する。
図7は実施の形態3における電力増幅器の構成例を示すものである。実施の形態3では、図6で示した実施の形態2の構成に加え、ヴィア31a,32aとヴィアパッド41a,42aと、各ソースフィンガ201〜206をドレイン側で連結する線路10a,20aとを備える。すなわち、実施の形態3では、各ソースフィンガ201〜206をドレイン側に設けられた線路10a,20aを介してヴィアパッド41a,42aに接続している。ヴィア31a,32aとヴィアパッド41a,42aは、ヴィア31,32とヴィアパッド41,42と同様の構成である。その他の構成は図6に示した実施の形態2の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。また、基本的な動作は実施の形態1,2と同様であるため、ここでの説明は省略する。
また、実施の形態3においても、高調波処理回路2か高調波処理回路5のいずれか一方のみの装荷であっても良い。
また、上記実施の形態1〜3では、1セルで形成されるトランジスタを用いた電力増幅器の例について示したが、複数並列にマルチフィンガトランジスタが配置された電力増幅器であっても同様の効果が得られる。
Claims (7)
- ゲートフィンガを挟んでソースフィンガとドレインフィンガを交互に配置し、かつ、これらゲートフィンガ、ソースフィンガ及びドレインフィンガを複数有するマルチフィンガトランジスタを備え、
前記複数のゲートフィンガにおける端部のゲートフィンガより信号入力端側である中央部に位置するゲートフィンガほど誘導性に位相回転する線路をゲート側の領域で前記複数のソースフィンガに装荷したことを特徴とする電力増幅器。 - 前記複数のゲートフィンガの中央部から両端をみて対称なレイアウトで形成される高調波処理回路を、前記複数のゲートフィンガを接続するゲートフィーダの中央部に前記信号入力端として装荷するか、前記複数のドレインフィンガの中央部から両端をみて対称なレイアウトで形成される高調波処理回路を、前記複数のドレインフィンガを接続するドレインフィーダの中央部に装荷するか、少なくともいずれか一方の装荷を行うことを特徴とする請求項1記載の電力増幅器。
- 前記マルチフィンガトランジスタは、前記複数のゲートフィンガを接続するゲートフィーダの中央部から両端をみて対称なレイアウトで形成されていることを特徴とする請求項1記載の電力増幅器。
- ゲートフィンガを挟んでソースフィンガとドレインフィンガを交互に配置し、かつ、これらゲートフィンガ、ソースフィンガ及びドレインフィンガを複数有するマルチフィンガトランジスタを備え、
前記複数のゲートフィンガにおける端部のゲートフィンガより信号入力端側である中央部に位置するゲートフィンガほど誘導性に位相回転する線路をドレイン側の領域で前記複数のソースフィンガに装荷したことを特徴とする電力増幅器。 - 前記複数のゲートフィンガの中央部から両端をみて対称なレイアウトで形成される高調波処理回路を、前記複数のゲートフィンガを接続するゲートフィーダの中央部に前記信号入力端として装荷するか、前記複数のドレインフィンガの中央部から両端をみて対称なレイアウトで形成される高調波処理回路を、前記複数のドレインフィンガを接続するドレインフィーダの中央部に装荷するか、少なくともいずれか一方の装荷を行うことを特徴とする請求項4記載の電力増幅器。
- 前記複数のゲートフィンガの中央部から両端をみて対称なレイアウトで形成される高調波処理回路を前記ゲートフィーダの中央部に前記信号入力端として装荷するか、前記複数のドレインフィンガの中央部から両端をみて対称なレイアウトで形成される高調波処理回路を前記ドレインフィーダの中央部に装荷するか、少なくともいずれか一方の装荷を行うと共に、
前記複数のゲートフィンガの端部より中央部側ほど誘導性に位相回転する線路をゲート側の領域で前記複数のソースフィンガに装荷したことを特徴とする請求項4記載の電力増幅器。 - 前記マルチフィンガトランジスタは、複数並列に設けられていることを特徴とする請求項1記載の電力増幅器。
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