KR20170135401A - 고주파전력 증폭장치 및 무선통신장치 - Google Patents

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Abstract

[과제]증폭기의 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높이는 것이 가능한 고주파전력 증폭장치를 제공한다.
[해결수단]트랜지스터를 이용한 증폭기를 복수개 직렬로 접속한 고주파전력 증폭장치로서, 상기 고주파전력 증폭장치로 증폭되는 송신신호의 입력단자에 가장 가까운 제1 소정 위치, 초단의 상기 증폭기에 이용되는 트랜지스터의 에미터 단자측의 제2 소정 위치, 초단의 상기 증폭기와 2단째의 상기 증폭기의 사이에 마련되는 정합회로에 있어서의 제3 소정 위치, 및 2단째의 상기 증폭기에 이용되는 트랜지스터의 에미터 단자측의 제4 소정 위치의 실리콘 관통전극의 탑면을 집적회로의 메탈로 접속한 것을 특징으로 하는, 고주파전력 증폭장치가 제공된다.

Description

고주파전력 증폭장치 및 무선통신장치 {RADIO FREQUENCY POWER AMPLIFIER AND WIRELESS COMMUNICATION APPARATUS}
[0001]
본 발명은, 고주파전력 증폭장치 및 무선통신장치에 관한 것이다.
[0002]
휴대전화나 스마트폰(Smartphone), 태블릿(Tablet) 단말기 등으로 대표되는 휴대형 통신장치는, 통신장치간에 무선통신을 실행할 때에, 중계장치가 되는 기지국과의 사이에서 정상적으로 통신을 실행한다. 통상, 통신장치는, 기지국과의 거리에 따라 고주파신호의 송신전력 및 수신감도를 조정하면서 통신을 행한다.
[0003]
그리고, 휴대형 통신장치의 비약적인 보급에 수반하여, 마이크로파(microwave)대의 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아지고 있다. 이러한 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아짐에 따라, 고주파전력 증폭기에 대한 저전압 동작화, 고효율화, 소형ㅇ경량화의 요망이 더욱 강해지고 있다. 저전압 동작화, 고효율화, 소형ㅇ경량화의 실현을 목적으로 한 기술로는, 예를 들어 특허문헌 1~3이 있다.
[0004] 일본특허공개 H08-037433호 공보 일본특허공개 2007-306543호 공보 일본특허공개 2000-209038호 공보
[0005]
고주파전력 증폭기에는, 일반적으로 복수의 증폭기를 직렬로 접속한 것이 이용되고, 증폭기의 바이폴라 트랜지스터에는, 예를 들어 SiGe(실리콘게르마늄) 베이스의 프로세스로 제조된 SiGe HBT(Heterojunction Bipolar Transistor; 헤테로접합 바이폴라 트랜지스터) 등이 이용된다.
[0006]
그러나, 증폭기의 이득의 사양을 만족시키기 위하여 증폭기의 이득을 크게 하면, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성이 저하된다는 문제가 있어, 증폭기의 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높이는 것이 요구된다.
[0007]
따라서, 본 발명은, 상기 문제를 감안하여 이루어진 것이며, 본 발명의 목적으로 하는 바는, 증폭기의 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높이는 것이 가능한, 신규하고 개량된 고주파전력 증폭장치 및 무선통신장치를 제공하는 것에 있다.
[0008]
상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 하나의 관점에 의하면, 트랜지스터를 이용한 증폭기를 복수개 직렬로 접속한 고주파전력 증폭장치로서, 상기 고주파전력 증폭장치로 증폭되는 송신신호의 입력단자에 가장 가까운 제1 소정 위치, 초단의 상기 증폭기에 이용되는 트랜지스터의 에미터 단자측의 제2 소정 위치, 초단의 상기 증폭기와 2단째의 상기 증폭기의 사이에 마련되는 정합회로에 있어서의 제3 소정 위치, 및 2단째의 상기 증폭기에 이용되는 트랜지스터의 에미터 단자측의 제4 소정 위치의 실리콘 관통전극의 탑면을 집적회로의 메탈로 접속한 것을 특징으로 하는, 고주파전력 증폭장치가 제공된다.
[0009]
트랜지스터를 이용한 증폭기를 복수개 직렬로 접속한 고주파전력 증폭장치는, 상기 제 1 소정 위치로부터 제4 소정 위치의 사이의, 실리콘 관통전극의 탑면을 집적회로의 메탈로 접속함으로써, 증폭기의 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높일 수 있다.
[0010]
상기 트랜지스터는, 실리콘게르마늄 베이스의 프로세스로 제조된 헤테로접합 바이폴라 트랜지스터일 수도 있다.
[0011]
상기 송신신호의 주파수는 4.9GHz~5.9GHz의 범위에 있을 수도 있다.
[0012]
또한, 상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 상기 고주파전력 증폭장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 무선통신장치가 제공된다.
[0013]
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 증폭기의 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높이는 것이 가능한, 신규하고 개량된 고주파전력 증폭장치 및 무선통신장치를 제공할 수 있다.
[0014]
[도 1]고주파전력 증폭기(100)의 회로 구성 예를 나타낸 설명도이다.
[도 2]고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[도 3]고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[도 4]고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[도 5]고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[도 6]고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[도 7]고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[도 8]본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치(1000)의 구성 예를 나타낸 설명도이다.
[0015]
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 바람직한 실시의 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에 있어서, 실질적으로 동일한 기능구성을 가지는 구성 요소에 대해서는, 동일한 부호를 부여함으로써 중복설명을 생략한다.
[0016]
<1. 배경>
본 발명의 실시의 형태에 대하여 상세하게 설명하기 전에, 우선 본 발명의 실시의 형태의 배경에 대하여 설명한다.
[0017]
상기 서술한 바와 같이, 휴대전화나 스마트폰, 태블릿 단말기 등으로 대표되는 휴대형 통신장치는, 통신장치간에 무선통신을 실행할 때에, 중계장치가 되는 기지국과의 사이에서 정상적으로 통신을 실행한다. 통상, 통신장치는, 기지국과의 거리에 따라 고주파신호의 송신전력 및 수신감도를 조정하면서 통신을 행한다.
[0018]
그리고, 휴대형 통신장치의 비약적인 보급에 수반하여, 마이크로파대역의 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아지고 있다. 이러한 고주파전력 증폭기에 대한 수요가 높아짐에 따라, 고주파전력 증폭기에 대한 저전압 동작화, 고효율화, 소형ㅇ경량화의 요망이 더욱 강해지고 있다.
[0019]
고주파전력 증폭기에는, 일반적으로 복수의 증폭기를 직렬로 접속한 것이 이용되고, 증폭기의 바이폴라 트랜지스터에는, 예를 들어 SiGe 베이스의 프로세스로 제조된 SiGeHBT 등이 이용된다. 고주파전력 증폭기에는, 소정의 사양이 요구되는데, 그 고주파전력 증폭기의 이득의 사양을 만족시키기 위하여 증폭기의 이득을 크게 하면, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성이 저하된다는 문제가 있다.
[0020]
고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성이 저하된다는 문제를 해소하기 위하여, 예를 들어, 직렬로 접속되는 증폭기의 사이에 저항을 삽입하는 방법이 있다. 직렬로 접속되는 증폭기의 사이에 저항을 삽입함으로써 안정성은 향상되나, 한편 고주파전력 증폭기의 전체적인 이득이 저하된다.
[0021]
이에 따라, 고주파전력 증폭기에 요구되는 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높이는 것이 요구된다.
[0022]
따라서 본건 발명자는, 고주파전력 증폭기에 요구되는 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높이는 것이 가능한 기술에 대하여 예의 검토를 행하였다. 그 결과, 본건 발명자는, 이득의 사양을 만족시키면서, 전체적인 안정성을 높이는 것이 가능한 고주파전력 증폭기를 고안하기에 이르렀다.
[0023]
이상, 본 발명의 실시의 형태의 배경에 대하여 설명하였다. 계속해서, 본 발명의 실시의 형태에 대하여 상세하게 설명한다.
[0024]
<2. 본 발명의 실시의 형태>
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)의 회로구성 예를 나타낸 설명도이다.
[0025]
또한 도 1에 나타낸 고주파전력 증폭기(100)는, 예를 들어 5GHz대의 신호를 증폭하기 위한 증폭기이다. 도 1에 나타낸 고주파전력 증폭기(100)는, 직렬로 접속된 3개의 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3)를 이용하여, 송신신호 입력단자(101)으로부터 입력된 고주파신호, 예를 들어 5GHz대의 신호를 증폭하여, 송신신호 출력단자(102)으로부터 출력한다.
[0026]
도 1에 나타낸 고주파전력 증폭기(100)는, TSV(Through Silicon Via, 실리콘 관통전극) 프로세스 기술을 이용하여 형성한 관통전극을 가지는 집적회로로서 형성되어 있다.
[0027]
트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3)에는, 예를 들어, 모두 바이폴라 트랜지스터가 이용된다. 트랜지스터(Tr1, Tr2, Tr3)에 이용되는 바이폴라 트랜지스터에는, 예를 들어 SiGe 베이스의 프로세스로 제조된 SiGeHBT 등이 있다.
[0028]
트랜지스터(Tr1)에는 베이스 전압(Vb1)이, 트랜지스터(Tr2)에는 베이스 전압(Vb2)이, 트랜지스터(Tr3)에는 베이스 전압(Vb3)이, 각각 인가되도록 구성되어 있고, 또한 Vcc1은 트랜지스터(Tr1)의 플러스 전원, Vcc2는 트랜지스터(Tr2)의 플러스 전원, Vcc3은 트랜지스터(Tr3)의 플러스 전원이다.
[0029]
본 실시 형태에서는, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, 실리콘 관통전극(TSV)의 탑면을 집적회로(Integrated circuit, IC)의 메탈(110)로 접속한다. 즉, 송신신호 입력단자(101)에 가장 가까운 A점, 트랜지스터(Tr1)의 에미터 단자측의 B점, 트랜지스터(Tr1, Tr2)의 사이에 마련되는 정합회로에 포함되는 인덕터의 저전위측의 C점, 및 트랜지스터(Tr2)의 에미터 단자측의 D점을, 집적회로의 메탈(110)로 접속한다.
[0030]
또한, 트랜지스터(Tr1, Tr2)의 사이에 마련되는 정합회로는, 도 1에서는 2개의 캐패시터 및 1개의 인덕터로 구성되어 있으나, 각 소자의 특성에 대해서는 고주파전력 증폭기(100)의 사양에 따라 정해지는 것이며, 특정한 특성에 한정되는 것이 아니고, 또한 정합회로의 구성도 도 1에 나타낸 것으로 한정되는 것은 아니다.
[0031]
A점은, 본 발명의 제1 소정 위치의 일례이며, B점은, 본 발명의 제2 소정 위치의 일례이며, C점은, 본 발명의 제3 소정 위치의 일례이며, D점은, 본 발명의 제4 소정 위치의 일례이다.
[0032]
본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)는, 이와 같이, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면을 집적회로의 메탈(110)로 접속함으로써, 고주파전력 증폭기에 요구되는 이득의 사양을 만족시키면서, 고주파전력 증폭기의 전체적인 안정성을 높이는 것이 가능해진다.
[0033]
본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)가, 도 1과 같이, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면을 집적회로의 메탈(110)로 접속되어 있는 것에 의한 효과에 대하여 설명한다.
[0034]
도 2~도 4는, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되지 않은 경우의 고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[0035]
도 2에 나타낸 그래프는, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인특성 및 송신신호 출력단자(102)로부터 송신신호 입력단자(101)에의 게인특성을 나타낸 것이다. 도 2에 나타낸 그래프의 횡축은 주파수, 종축은 게인을 나타내고 있다. 도 2에 나타낸 그래프의 실선은, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인특성이다. 도 2에 나타낸 그래프의 파선은, 송신신호 출력단자(102)로부터 송신신호 입력단자(101)에의 게인특성이다.
[0036]
도 2에 나타낸 그래프에 의하면, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인은, 주파수가 4.9GHz에서는 약 22.5dB, 주파수가 5.4GHz에서는 약 28.5dB, 주파수가 5.9GHz에서는 약 29.6dB이다.
[0037]
그러나 도 2에 나타낸 그래프에 의하면, 주파수 약 3.5GHz의 부근에서, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인특성 및 송신신호 출력단자(102)로부터 송신신호 입력단자(101)에의 게인특성으로 산 형상 부분이 존재하고 있다.
[0038]
도 2에 나타낸 그래프의 특성은, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되지 않은 경우에, 주파수 약 3.5GHz의 부근에서 고주파전력 증폭기(100)의 동작이 안정되지 않은 것을 의미하고 있다.
[0039]
도 3에 나타낸 그래프는, 송신신호 입력단자(101)로부터 본 입력의 리턴로스 특성 및 송신신호 출력단자(102)로부터 본 출력의 리턴로스 특성을 나타낸 것이다. 도 3에 나타낸 그래프의 횡축은 주파수, 종축은 게인을 나타내고 있다.
[0040]
도 3에 나타낸 그래프의 실선은, 송신신호 입력단자(101)로부터 본 입력의 리턴로스(return loss) 특성이다. 도 3에 나타낸 그래프의 파선은, 송신신호 출력단자(102)로부터 본 출력의 리턴로스 특성이다.
[0041]
도 3에 나타낸 입력의 리턴로스 특성에서는, 주파수 약 3.5GHz의 부근에서 0dB보다 큰 것을 알 수 있다. 일반적으로 리턴로스는 0dB 이하가 되어 있는 것이 바람직하다. 즉 입력한 것 이상의 출력이 되돌아 오지 않는 것이 이상적이다.
[0042]
그러나, 도 3에 나타낸 입력의 리턴로스 특성에서는, 주파수 약 3.5GHz의 부근에서 0dB보다 크고, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되지 않으면, 고주파전력 증폭기(100)는 이상적인 동작을 하고 있다고는 할 수 없다.
[0043]
도 4에 나타낸 그래프는, 안정계수(k-factor 또는 Stability factor)의 매 주파수의 변화를 나타낸 것이다. 도 4에 나타낸 그래프의 횡축은 주파수, 종축은 안정계수를 나타내고 있다. 또한, 안정계수(k)는 이하의 수학식 1과 같이 구할 수 있다.
[0044]
Figure pat00001
[0045]
상기 수학식 1에 있어서, S11은 입력의 리턴로스 특성, S22는 출력의 리턴로스 특성, S12는 송신신호 출력단자(102)로부터 송신신호 입력단자(101)에의 게인, S21은 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인을, 각각 나타내고 있다.
[0046]
안정계수는 1 이상이면, 그 회로가 안정되어 있는 것을 나타내고 있다. 그러나 도 4에서 나타낸 그래프에서는, 주파수에 따라서는 안정계수가 1보다 작은 것을 알 수 있다. 즉, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되어 있지 않으면, 고주파전력 증폭기(100)는 안정되지 않아, 어느 주파수에 있어서 발진의 가능성이 있다.
[0047]
도 5~도 7은, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되어 있는 경우의 고주파전력 증폭기(100)의 특성 예를 그래프로 나타낸 설명도이다.
[0048]
도 5에 나타낸 그래프는, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인특성 및 송신신호 출력단자(102)로부터 송신신호 입력단자(101)에의 게인특성을 나타낸 것이다.
[0049]
도 5에 나타낸 그래프의 횡축은 주파수, 종축은 게인을 나타내고 있다. 도 5에 나타낸 그래프의 실선은, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인특성이다. 도 5에 나타낸 그래프의 파선은, 송신신호 출력단자(102)로부터 송신신호 입력단자(101)에의 게인특성이다.
[0050]
도 5에 나타낸 그래프에 의하면, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인은, 주파수가 4.9GHz에서는 약 28.3dB, 주파수가 5.4GHz에서는 약 29.8dB, 주파수가 5.9GHz에서는 약 28.3dB이다.
[0051]
도 5에 나타낸 그래프에는, 도 2에 나타낸 그래프와 같은, 주파수 약 3.5GHz의 부근에서, 송신신호 입력단자(101)로부터 송신신호 출력단자(102)에의 게인특성 및 송신신호 출력단자(102)로부터 송신신호 입력단자(101)에의 게인특성으로 산 형상부분은 보이지 않는다.
[0052]
도 5에 나타낸 그래프의 특성은, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되어 있는 경우에, 주파수 약 3.5GHz의 부근에서 고주파전력 증폭기(100)의 동작이 안정되어 있는 것을 의미하고 있다.
[0053]
도 6에 나타낸 그래프는, 송신신호 입력단자(101)로부터 본 입력의 리턴로스 특성 및 송신신호 출력단자(102)로부터 본 출력의 리턴로스 특성을 나타낸 것이다. 도 6에 나타낸 그래프의 횡축은 주파수, 종축은 게인을 나타내고 있다. 도 6에 나타낸 그래프의 실선은, 송신신호 입력단자(101)로부터 본 입력의 리턴로스 특성이다. 도 6에 나타낸 그래프의 파선은, 송신신호 출력단자(102)로부터 본 출력의 리턴로스 특성이다.
[0054]
도 6에 나타낸 입력의 리턴로스 특성에서는, 도 3에 나타낸 그래프에서 볼 수 있는 바와 같은, 주파수 약 3.5GHz의 부근에서 0dB보다 큰 부분은 보이지 않는다. 즉, 도 6에 나타낸 입력의 리턴로스 특성에서는, 어느 주파수에 있어서도 0dB보다 작고, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되어 있으면, 고주파전력 증폭기(100)는 이상적인 동작을 하고 있다고는 할 수 있다.
[0055]
도 7에 나타낸 그래프는, 안정계수(k-factor 또는 Stability factor)의 매 주파수의 변화를 나타낸 것이다. 도 7에 나타낸 그래프의 횡축은 주파수, 종축은 안정계수를 나타내고 있다.
[0056]
안정계수는 1 이상이면, 그 회로가 안정되어 있는 것을 나타내고 있다. 도 7에서 나타낸 그래프에서는, 모든 주파수에 있어서 안정계수가 1보다 큰 것을 알 수 있다. 즉, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되어 있으면, 고주파전력 증폭기(100)는 안정되어 동작한다.
[0057]
이상으로부터, 도 1에 있어서의 A점과 D점의 사이에서, TSV의 탑면이 집적회로의 메탈(110)로 접속되어 있는 고주파전력 증폭기(100)는, 이득을 떨어뜨리지 않고, 또한 안정계수가 모든 주파수로 1을 상회하여 안정되어 동작한다.
[0058]
계속해서, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치의 구성 예에 대하여 설명한다. 도 8은, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치(1000)의 구성 예를 나타낸 설명도이다.
[0059]
도 8에 나타낸 무선통신장치(1000)는, 신시사이저(1010)와 변조회로(1020)와 고주파증폭기(1030, 1070)와 필터(1040, 1080)와 아이솔레이터(1050)와 송신수신 전환 스위치(1060)와 복조회로(1090)와 안테나(1100)를 포함하여 구성된다.
[0060]
신시사이저(1010)는, 변조회로(1020)에서의 송신신호의 변조나, 복조회로(1090)에서의 수신신호의 복조에 이용되는 신호를 출력한다. 변조회로는, 공급되는 송신신호를 소정의 송신주파수의 송신신호로 변환한다. 고주파증폭기(1030)는, 변조회로(1020)의 출력신호를 증폭한다. 필터(1040)는, 예를 들어 밴드패스필터로 구성되고, 고주파증폭기(1030)로 증폭된 고주파신호로부터, 송신파대역의 신호를 추출한다. 아이솔레이터(1050)는, 필터(1040)의 출력신호를 송신수신 전환 스위치(1060)로 한 방향으로 공급한다.
[0061]
송신수신 전환 스위치(1060)는, 아이솔레이터(1050)의 출력단자에 접속되는 단자, 고주파증폭기(1070)의 입력단자에 접속되는 단자, 안테나(1100)에 접속되는 단자의 3단자를 가진다.
[0062]
고주파증폭기(1070)는, 안테나(1100)로 수신되고, 송신수신 전환 스위치(1060)로부터 출력되는 신호를 증폭한다. 필터(1080)는, 예를 들어 밴드패스필터로 구성되고, 고주파증폭기(1070)의 출력신호로부터 송신파대역의 신호를 추출한다. 복조회로(1090)는, 필터(1080)로 추출된 신호와, 신시사이저(1010)로부터 공급되는 국부발진신호를 혼합함으로써 신호를 복조한다.
[0063]
본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치는 이러한 예로 한정되는 것은 아니다. 마이크로파대역의 신호를 증폭하는 고주파전력 증폭기가 이용되는 것이면 도 8에 나타낸 것 이외에도 적용이 가능하다. 본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)를 구비하는 무선통신장치는, 저전압 동작화, 고효율화, 소형ㅇ경량화를 도모하는 것이 가능해진다.
[0064]
<3. 정리>
이상 설명한 바와 같이 본 발명의 일 실시 형태에 의하면, 소정 위치의 TSV의 탑면을, 집적회로의 메탈로 접속한 고주파전력 증폭기(100)가 제공된다. 상기 실시 형태에서는, 소정 위치는, 송신신호 입력단자(101)에 가장 가까운 점, 초단의 트랜지스터의 에미터 단자측의 점, 초단의 트랜지스터와 2단째의 트랜지스터의 사이에 마련되는 정합회로에 있어서의 인덕터의 저전위측의 점, 및 2단째의 트랜지스터의 에미터 단자측의 점이다.
[0065]
본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)는, 이와 같이 소정 위치의 TSV의 탑면을, 집적회로의 메탈로 접속함으로써, 이득을 떨어뜨리지 않고, 또한 안정계수가, 송신신호의 타겟이 되는 모든 주파수대에서 1을 상회하여 안정되어 동작하는 것을 가능하게 한다.
[0066]
본 발명의 일 실시 형태에 따른 고주파전력 증폭기(100)는, WLAN(Wireless LAN)용의 파워앰프(Power Amplifier)나, 휴대전화용의 파워앰프에 이용하는 것이 가능하다. 즉, 대상이 되는 송신신호의 주파수대에 상관없이, 소정 위치의 TSV의 탑면을, 집적회로의 메탈로 접속함으로써, 이득을 떨어뜨리지 않고, 또한 안정계수가, 송신신호의 타켓(Target)이 되는 모든 주파수대에서 1을 상회하여 안정되어 동작하는 것을 가능하게 한다.
[0067]
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 호적한 실시 형태에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 이러한 예로 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 자라면, 특허 청구의 범위에 기재된 기술적 사상의 범주 내에 있어서, 각종의 변경 예 또는 수정 예에 상도할 수 있는 것은 분명하며, 이들에 대해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다.
[0068]
100: 고주파전력 증폭기
101: 송신신호 입력단자
102: 송신신호 출력단자
110: 메탈
1000: 무선통신장치
1010: 신시사이저
1020: 변조회로
1030: 고주파증폭기
1040: 필터
1050: 아이솔레이터
1060: 송신수신 전환 스위치
1070: 고주파증폭기
1080: 필터
1090: 복조회로
1100: 안테나

Claims (4)

  1. 트랜지스터를 이용한 증폭기를 복수개 직렬로 접속한 고주파전력 증폭장치로서,
    상기 고주파전력 증폭장치로 증폭되는 송신신호의 입력단자에 가장 가까운 제1 소정 위치, 초단의 상기 증폭기에 이용되는 트랜지스터의 에미터 단자측의 제2 소정 위치, 초단의 상기 증폭기와 2단째의 상기 증폭기의 사이에 마련되는 정합회로에 있어서의 제3 소정 위치, 및 2단째의 상기 증폭기에 이용되는 트랜지스터의 에미터 단자측의 제4 소정 위치의 실리콘 관통전극의 탑면을 집적회로의 금속으로 접속한 것을 특징으로 하는, 고주파전력 증폭장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 트랜지스터는, 실리콘게르마늄 베이스의 프로세스로 제조된 헤테로접합 바이폴라 트랜지스터인 것을 특징으로 하는, 고주파전력 증폭장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 송신신호의 주파수는 4.9GHz~5.9GHz의 범위에 있는 것을 특징으로 하는, 고주파전력 증폭장치.
  4. 제1항에 기재된 고주파전력 증폭장치를 구비하는 것을 특징으로 하는, 무선통신장치.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023061089A1 (zh) * 2021-10-14 2023-04-20 深圳飞骧科技股份有限公司 应用于5G-Sub6G频段通信系统的射频功率放大器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837433A (ja) 1994-05-19 1996-02-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波電力増幅器
JP2000209038A (ja) 1998-11-12 2000-07-28 Hitachi Ltd 高周波電力増幅装置および無線通信機
JP2007306543A (ja) 2006-04-10 2007-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波電力増幅器および通信装置
KR20150137037A (ko) * 2014-05-28 2015-12-08 아바고 테크놀로지스 제너럴 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드 Hbt-cmos 하이브리드 전력 증폭기

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0837433A (ja) 1994-05-19 1996-02-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波電力増幅器
JP2000209038A (ja) 1998-11-12 2000-07-28 Hitachi Ltd 高周波電力増幅装置および無線通信機
JP2007306543A (ja) 2006-04-10 2007-11-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 高周波電力増幅器および通信装置
KR20150137037A (ko) * 2014-05-28 2015-12-08 아바고 테크놀로지스 제너럴 아이피 (싱가포르) 피티이 리미티드 Hbt-cmos 하이브리드 전력 증폭기

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
[0004]

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023061089A1 (zh) * 2021-10-14 2023-04-20 深圳飞骧科技股份有限公司 应用于5G-Sub6G频段通信系统的射频功率放大器

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