TW201616804A - 半導體放大器用偏壓電路及半導體放大裝置 - Google Patents

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Abstract

半導體放大器用偏壓電路是設在半導體放大元件的輸出匹配電路與外部負荷之間。半導體放大器用偏壓電路是具有第1傳送線路、接地電容器、第2傳送線路、及電源端子。第1傳送線路是分別連接至輸出匹配電路的輸出端部及外部負荷。第2傳送線路是一方的端部被連接至第1傳送線路，另一方的端部被連接至接地電容器，在頻寬的中心頻率之電氣長約為90°。第2傳送線路的一方的端部是在電氣長只離開輸出端部約45°的位置被連接至第1傳送線路。電源端子是被連接至接地電容器與第2傳送線路的另一方的端部的連接點。

Description

半導體放大器用偏壓電路及半導體放大裝置 [關聯申請案的引用]
本申請案是以2014年10月31日申請之日本專利申請案號2014-222927作為優先權的基礎，且其內容全體是被援用於本案。
本發明的實施形態是有關半導體放大器用偏壓電路及半導體放大裝置。
在微波中，若將從半導體放大元件的輸出電極端所見的2倍波的負荷阻抗設為開放附近，則可成為高效率動作。
有將從半導體放大元件的輸出電極端所見的2倍波的負荷阻抗設為開放附近的技術。此情況，例如從封裝的輸出端部所見的2倍波的負荷阻抗是以約大於等於50Ω為前提。所謂約50Ω是大於等於47Ω，小於等於53Ω。
然而，若在輸出匹配電路與外部負荷之間設 置偏壓電路，則從封裝的輸出端部所見的2倍波的負荷阻抗會成為小於等於50Ω，會有效率降低的情形。
實施形態是在於提供一種為了一面保持從半導體放大元件的輸出電極端所見的基本波阻抗的匹配，一面不會對於將2倍波的負荷阻抗設為開放附近的內部匹配電路的機能造成不良影響，而從封裝的輸出端部所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，且2倍波的負荷阻抗是約大於等於50Ω之半導體放大器用外部偏壓電路及半導體放大裝置。
實施形態的半導體放大器用偏壓電路是設在半導體放大元件的輸出匹配電路與外部負荷之間。半導體放大器用偏壓電路是具有：第1傳送線路、接地電容器(grounded shunt capacitors)、第2傳送線路、及電源端子。前述第1傳送線路是分別連接至前述輸出匹配電路的輸出端部及前述外部負荷。前述第2傳送線路是一方的端部會被連接至前述第1傳送線路，另一方的端部會被連接至前述接地電容器，在頻寬的中心頻率的電氣長是約90°。前述第2傳送線路的前述一方的端部是在電氣長只離開前述輸出端部約45°的位置被連接至前述第1傳送線路。前述電源端子是被連接至前述接地電容器與前述第2傳送線路的前述另一方的端部的連接點。
若根據上述構成的半導體放大器用偏壓電 路，則可一面保持從半導體放大元件的輸出電極端所見的基本波阻抗的匹配，一面將2倍波的負荷阻抗設為開放附近。因此，可容易使半導體放大裝置以高效率動作。
11‧‧‧半導體放大器
12‧‧‧輸入匹配電路
14‧‧‧半導體放大元件
15‧‧‧接合線
16‧‧‧傳送線路
18‧‧‧輸出端子
19‧‧‧輸出端部
20‧‧‧輸出匹配電路
21‧‧‧傳送線路
30‧‧‧第2傳送線路
31‧‧‧開路短線線路
32‧‧‧接地電容器
33‧‧‧接地電容器
34‧‧‧偏壓電路
37‧‧‧第3傳送線路
38‧‧‧接地電容器
39‧‧‧電源端子
40‧‧‧第1傳送線路
50‧‧‧外部負荷
60‧‧‧電感線圈
80‧‧‧連接位置
82‧‧‧連接點
111‧‧‧半導體放大器
112‧‧‧輸入匹配電路
114‧‧‧半導體放大元件
119‧‧‧輸出端部
120‧‧‧輸出匹配電路
134‧‧‧偏壓電路
150‧‧‧外部負荷
180‧‧‧連接點
Q0‧‧‧基準面
C‧‧‧電容
ZC‧‧‧特性阻抗
ZL‧‧‧電阻值
EL‧‧‧電氣長
圖1A是第1實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖1B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
圖2A是表示從第1實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2B是表示從基準面Q1所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
圖3A是第1實施形態的半導體放大裝置之輸出偏壓電路未被連接的狀態的電路圖，圖3B是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖3C是從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖3D是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
圖4是比較例的半導體放大裝置的電路圖。
圖5A是表示從比較例的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5B是表示從基準面Q1所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5D是表 示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
圖6A是第2實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖6B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
圖7A是表示從第2實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7B是表示從基準面Q1所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
圖8A是第3實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖8B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
圖9A是表示從第3實施形態的半導體放大裝置(X=0°)的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9B是表示從基準面Q1所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
圖10A是表示從第3實施形態的半導體放大裝置(X=45°)的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10B是表示從基準面Q1所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密 斯圖。
圖11A是第4實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖11B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
圖12A是表示從第4實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖12B是表示從基準面Q1所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖12C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖12D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖12E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
圖13A是第5實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖13B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
圖14A是表示從第5實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14B是表示從基準面Q1所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
以下，一面參照圖面，一面說明本發明的實施形態。
圖1A是第1實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖1B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
半導體放大裝置是具有：被收在封裝中的半導體放大 器11、及偏壓電路34。
並且，被收在封裝中的半導體放大器11是具有：半導體放大元件14、輸入匹配電路12、及輸出匹配電路20。在圖1所示的偏壓電路34是被連接於封裝的輸出端部19與外部負荷50之間。
在被收在封裝中的半導體放大器11與外部負荷50之間連接偏壓電路34時，若將偏壓電路34的第1傳送線路40的特性阻抗ZC4形成與外部負荷50的電阻值ZL相同，則容易在彼此之間使阻抗匹配。因此，從基準面Q2(亦即輸出端部19)所見的基本波的負荷阻抗會成為電阻值ZL。電阻值ZL是例如可設為50Ω。
半導體放大元件14是包含HEMT(High Electron Mobility Transistor)，GaAs MESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)等，在微波帶具有放大作用。
輸出匹配電路20是具有：被連接至半導體放大元件14的接合線15，及被連接至接合線15，且頻寬的上限頻率fH的電氣長EL1為小於等於90°的傳送線路16。另外，輸出匹配電路20是如圖1所示般，亦可更具有：被串聯至傳送線路16，且頻寬的中心頻率fC的電氣長EL2為小於等於90°的傳送線路21。
偏壓電路34是具有：主訊號線路的第1傳送線路40、接地電容器32、從第1傳送線路40分歧的第2傳送線路30、及電源端子39。第1傳送線路40是具有： 與輸出匹配電路20的輸出端部19連接之一方的端部、及被連接至外部負荷50之另一方的端部(放大裝置的輸出端子)。
第2傳送線路30的電氣長EL3是在頻寬的中心頻率fC約90°。第2傳送線路30的一方的端部是在電氣長EL4a離開輸出端部19約45°的位置被連接至第1傳送線路40。第2傳送線路30的另一方的端部是被連接至電源端子39及接地電容器32。
另外，在本說明書中，所謂傳送線路的電氣長約90°是意味電氣長為大於等於81°，小於等於99°。並且，所謂傳送線路的電氣長約45°是意味電氣長為大於等於40.5°，且小於等於49.5°。
輸出匹配電路20是例如從封裝的輸出端部19所見的2倍波的負荷阻抗也設計為50Ω。在輸出端部19與外部負荷50之間設置偏壓電路時，因偏壓電路的影響，從輸出端部19所見的2倍波的負荷阻抗是有比50Ω更低的情形。
首先，為了比較，說明有關無輸出偏壓電路時的負荷阻抗。
圖3A是第1實施形態的半導體放大裝置之輸出偏壓電路未被連接的狀態的電路圖，圖3B是表示從第1實施形態的半導體放大裝置的基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖3C是表示從基準面Q3(接合線端)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖3D是表示 從基準面Q4(半導體元件端)所見的負荷阻抗的史密斯圖。
如圖3A所示般，在第1實施形態中，例如，輸出匹配電路20是串聯接合線15、及特性阻抗ZC1為3.5Ω，電氣長EL1為小於等於90°(@fH)的傳送線路16、及特性阻抗ZC2為20Ω，電氣長EL2為小於等於90°(@fC)的傳送線路21。傳送線路21的特性阻抗ZC2是通常比50Ω更低。
將傳送線路16的特性阻抗ZC1形成於傳送線路21的特性阻抗ZC2與半導體放大元件14的輸出阻抗的電阻成分之間。此情況，藉由傳送線路21、16、及接合線15來進行阻抗變換，可使從半導體元件端所見的基本波的負荷阻抗接近所欲給予半導體放大元件14的輸出阻抗。
如圖3B所示般，當從基準面Q2(封裝端)所見的基本波、及2倍波的負荷阻抗皆為50Ω時，藉由將傳送線路16的電氣長EL1設為小於等於90°(@fH)，如圖3C所示般，從基準面Q3(接合線端)所見的2倍波的負荷阻抗m5(@2fC)會成為開放阻抗附近且感應性。
而且，一旦接合線的電感被施加，則如圖3D所示般，可設計一面匹配基本波，一面更將從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗變換成開放阻抗附近的輸出匹配電路20。
其次，說明有關包含輸出偏壓電路的影響之負荷阻抗。
圖2A是表示從第1實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2B是表示從基準面Q1(給電分支連接點)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2C是表示從基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2D是表示從基準面Q3(接合線端)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖2E是表示從基準面Q4(半導體元件端)所見的負荷阻抗的史密斯圖。
阻抗是可藉由電路模擬來求取。外部負荷50的電阻值ZL=50Ω，第1傳送線路40的特性阻抗ZC4=50Ω，第2傳送線路30的特性阻抗ZC3=50Ω。第2傳送線路30的一方的端部與第1傳送線路40的連接位置80是電氣長EL4a從輸出匹配電路20的輸出端部19往外部負荷50約45°者。此時，電氣長EL4b可為任意的長度。
第2傳送線路30的電氣長EL3是在基本波(fC)設為約90°。藉由將接地電容器32的電容C1設為大於等於1000pF，第2傳送線路30會在中心頻率fC(例如設為3GHz)成為前端短路。在電源端子39是被供給直流電壓VD(HEMT的情況是汲極電壓)。
如圖2A所示般，從第1實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的基本波的負荷阻抗是大概成為開放，2倍波的負荷阻抗是大概成為短路。
一旦連接此給電分支，則如圖2B所示般，從 第1實施形態的半導體放大裝置的基準面Q1(給電分支連接點)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗是大概成為短路。
由於第1傳送線路40的電氣長EL4a約為45°，因此如圖2C所示般，從第1實施形態的半導體放大裝置的基準面Q2(封裝的輸出端部19)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗是大概成為開放。
由封裝的輸出端部所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，且2倍波的負荷阻抗是約成為大於等於50Ω。因此，如圖2D所示般，從基準面Q3(接合線端)所見的2倍波的負荷阻抗是成為開放阻抗附近且感應性。
而且，一旦接合線的電感被施加，則如圖2E所示般，可一面匹配基本波，一面更將從基準面Q4(半導體端)所見的2倍波的負荷阻抗變換成開放阻抗附近。
如以上般，藉由將輸出偏壓電路34形成上述的構成，從封裝的輸出端部19所見的2倍波的負荷阻抗會成為約大於等於50Ω。其結果，從基準面Q4(半導體元件端)所見的2倍波的負荷阻抗是成為開放阻抗附近，效率會提升。
圖4A是比較例的半導體放大裝置的構成圖，圖4B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
半導體放大裝置是具有：被收在封裝中的半導體放大器111、及偏壓電路134。並且，被收在封裝中的半導體放大器111是具有：半導體放大元件114、輸入匹配電路 112、及輸出匹配電路120。偏壓電路134是被連接於封裝的輸出端部119與外部負荷150之間。與圖1所示的第1實施形態不同的是僅在連接給電分支的連接點180與封裝的輸出端部119之間無電氣長約為45°的傳送線路的點。
圖5A是表示從比較例的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5B是表示從基準面Q1(給電分支連接點)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5C是表示從基準面Q2所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖5E是表示從基準面Q4(半導體元件端)所見的負荷阻抗的史密斯圖。
如圖5A所示般，從比較例的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的基本波的負荷阻抗是大概成為開放，2倍波的負荷阻抗是大概成為短路。
一旦連接此給電分支，則如圖5B所示般，從比較例的半導體放大裝置的基準面Q1(給電分支連接點)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗是大概成為短路。
由於在連接給電分支的連接點180與封裝的輸出端部119之間無傳送線路，因此如圖5C所示般，從第1實施形態的半導體放大裝置的基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗是與從基準面Q1(給電分支連接點)所見的負荷阻抗形成相同，基本波的負荷阻抗是約50Ω， 2倍波的負荷阻抗是成大概成為短路。
從封裝的輸出端部119所見的基本波的負荷阻抗是形成50Ω，但2倍波的負荷阻抗是大概成為短路。因此，如圖5D所表般，從基準面Q3(接合線端)所見的2倍波的負荷阻抗是顯示大的頻率依存性。
而且，即使接合線的電感被施加，亦如圖5E所示般，基本波雖被匹配，但無法將從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗變換成開放阻抗附近。
如以上般，藉由輸出偏壓電路134形成上述的構成，從封裝的輸出端部119所見的2倍波的負荷阻抗會成為小於等於50Ω。其結果，無法將從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗形成開放阻抗附近，效率不會提升。
相對於此，在第1實施形態的半導體放大裝置及予以構成的偏壓電路34中，可一面保持基本波匹配，一面將2倍波阻抗保持於開放阻抗附近。因此，可成為高效率動作。
圖6A是第2實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖6B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
偏壓電路34是可在被高頻地接地的第2傳送線路30的另一方的端部與電源端子39之間更設置電感線圈(inductor)60、及接地電容器33。接地電容器33是作為對於頻寬內的訊號良好的接地作用。若將電感線圈60的電 感L2設為100nH等，則可用2倍波設為更高的阻抗，更不易受電源端子39的影響。另外，除偏壓電路34以外是設為與第1實施形態同樣的構成。
圖7A是表示從第2實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7B是表示從基準面Q1(給電分支連接點)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7C是表示從基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7D是表示從基準面Q3(接合線端)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖7E是表示從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的負荷阻抗的史密斯圖。
如圖7C所示般，可將從基準面Q2(封裝的輸出端部19)所見的2倍波的負荷阻抗形成大於等於50Ω。因此，如圖7E所示般，一面保持基本波匹配，一面從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗會成為開放阻抗附近，效率會提升。
圖8A是第3實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖8B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
偏壓電路34是具有：第1傳送線路40、第2傳送線路30、開路短線(Open stub)線路31、及電源端子39。第1傳送線路40是包含：被連接至輸出匹配電路20的輸出端部19之一方的端部、及被連接至外部負荷50之另一方的端部。第1傳送線路40的特性阻抗ZC4是設為50Ω。第2傳送線路30的特性阻抗ZC3是可設為50Ω。並且， 其電氣長EL3是在中心頻率(fC)設為約90°。
第2傳送線路30是一方的端部會被連接至第1傳送線路40。第2傳送線路30的一方的端部是來自輸出端部19的電氣長會在成為X°的連接位置80被連接至第1傳送線路40。但，設為0°≦X≦180°。若將第1傳送線路40的特性阻抗ZC4與外部負荷50的電阻值ZL設為相同，則連接位置80與輸出端子18之間的電氣長是不影響阻抗。
開路短線線路31是包含：在連接位置82與第2傳送線路30的另一方的端部連接之一方的端部、及中心頻率fC的電氣長EL5約為90°且前端開放之另一方的端部。開路短線線路31的特性阻抗ZC5是例如設為50Ω。電源端子39是被直流地連接至第2傳送線路30的另一方的端部。
在第2傳送線路30的另一方的端部與電源端子39之間可更設置電感線圈60。偏壓電路34以外的構成是與第1實施形態相同。
由於第2傳送線路30的另一方的端部不是根據集中常數的接地電容之接地，而是利用電氣長EL5在中心頻率(fC)約為90°的開路短線線路31，因此在開路短線線路31的連接位置82，基本波的阻抗是短路阻抗附近。另一方面，在開路短線線路31的連接位置82，2倍波的阻抗是成為開放阻抗附近。
圖9A是表示從第3實施形態的半導體放大裝 置(X=0°)的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9B是表示從基準面Q1(給電分支連接點)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9C是表示從基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9D是表示從基準面Q3所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖9E是表示從基準面Q4所見的負荷阻抗的史密斯圖。
如圖9A所示般，從第3實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的基本波的負荷阻抗是大概成為開放，2倍波的負荷阻抗也大概成為開放。
一旦連接此給電分支，則如圖9B所示般，從第3實施形態的半導體放大裝置的基準面Q1(給電分支連接點)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗也約成為50Ω。
即使第1傳送線路40的電氣長X為0°時，亦如圖9C所示般，從第3實施形態的半導體放大裝置的基準面Q2(封裝的輸出端部19)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗是約成為50Ω。
由於從封裝的輸出端部19所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，且2倍波的負荷阻抗是約成為50Ω，因此如圖9D所示般，從基準面Q3(接合線端)所見的2倍波的負荷阻抗是成為開放阻抗附近且感應性。
而且，一旦接合線的電感被施加，則如圖9E所示般，可一面匹配基本波，一面更將從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗變換成開放阻抗 附近。
如以上般，藉由使用開路短線線路31來構成輸出偏壓電路34，即使設為X=0°，從封裝的輸出端部19所見的2倍波的負荷阻抗會成為約大於等於50Ω。其結果，從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗會成為開放阻抗附近，效率會提升。
圖10A是表示從第3實施形態的半導體放大裝置(X=45°)的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10B是表示從基準面Q1(給電分支連接點)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10C是表示從基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10D是表示從基準面Q3(接合線端)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖10C是表示從基準面Q4(半導體元件端)所見的負荷阻抗的史密斯圖。
如圖10B所示般，從第3實施形態的半導體放大裝置的基準面Q1(給電分支連接點)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗也約成為50Ω，因此即使是X=45°的情況，亦如圖10C所示般，從第3實施形態的半導體放大裝置的基準面Q2(封裝的輸出端部19)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗是成為約50Ω。
由於從封裝的輸出端部19所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，且2倍波的負荷阻抗是成為約50Ω，因此如圖10D所示般，從基準面Q3(接合線端)所見的2倍 波的負荷阻抗是成為開放阻抗附近且感應性。
而且，一旦接合線的電感被施加，則如圖10E所示般，可一面匹配基本波，一面更將從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗變換成開放阻抗附近。
如以上般，藉由使用開路短線線路31來構成輸出偏壓電路34，即使設為X=45°，從封裝的輸出端部19所見的2倍波的負荷阻抗會成為約大於等於50Ω。其結果，成為從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗開放阻抗附近，效率會提升。就第3實施形態的偏壓電路34而言，由於可任意地設定第1傳送線路40的電氣長EL4a，因此偏壓電路34的佈局的自由度會增加。
圖11A是第4實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖11B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
偏壓電路34是除了第1實施形態的偏壓電路以外，更具有：設在第2傳送線路30的另一方的端部與電源端子39之間的第3傳送線路37、及設在電源端子39與接地之間的接地電容器38。第3傳送線路37的特性阻抗ZC6是50Ω，電氣長EL6為任意。並且，接地電容器38的電容C3是設為10μF等。另外，除偏壓電路34以外是與第1實施形態同構成。
圖12A是表示從第4實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖12B是表示由基準面Q1(給電分支連接點)所見的 負荷阻抗的史密斯圖，圖12C是表示由基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖12D是表示由基準面Q3(接合線端)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖12E是表示由基準面Q4(半導體放大元件端)所見的負荷阻抗的史密斯圖。
即使將第3傳送線路37的電氣長EL6設為任意，也會因為其連接點82藉由集中常數的接地電容38而被接地，所以如圖12A所示般，從第4實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的基本波的負荷阻抗是大概成為開放，2倍波的負荷阻抗是大概成為短路。
一旦連接此給電分支，則如圖12B所示般，從第1實施形態的半導體放大裝置的基準面Q1(給電分支連接點)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗是大概成為短路。
由於第1傳送線路40的電氣長EL4a是約45°，因此如圖12C所示般，從第1實施形態的半導體放大裝置的基準面Q2(封裝的輸出端部19)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗是大概成為開放。
由於從封裝的輸出端部19所見的基本波的負荷阻抗是50Ω，且2倍波的負荷阻抗是成為大於等於50Ω，因此如圖12D所示般，從基準面Q3(接合線端)所見的2倍波的負荷阻抗是成為開放阻抗附近且感應性。
而且，一旦接合線的電感被施加，則如圖12E 所示般，可一面匹配基本波，一面將從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗更變換成開放阻抗附近。
如以上般，藉由將輸出偏壓電路34形成上述的構成，從封裝的輸出端部19所見的2倍波的負荷阻抗會成為大於等於50Ω。其結果，從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗會成為開放阻抗附近，效率會提升。
圖13A是第5實施形態的半導體放大裝置的電路圖，圖13B是外部偏壓電路的給電分支部的電路圖。
偏壓電路34是取代第4實施形態的偏壓電路的接地電容器32，而具有開路短線線路31。第3傳送線路37的特性阻抗ZC6是50Ω，電氣長EL6是約設為45°。並且，接地電容器38的電容C3是設為10μF等。第1傳送線路40的電氣長EL4a是可任意設定。另外，除偏壓電路34以外是設為與第1實施形態同構成。
圖14A是表示從第5實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14B是表示從基準面Q1(給電分支連接點)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14C是表示從基準面Q2(封裝的輸出端部)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14D是表示從基準面Q3(接合線端)所見的負荷阻抗的史密斯圖，圖14E是表示從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的負荷阻抗的史密斯圖。
由於第3傳送線路37的電氣長EL6是設為約45°，因此即使其前端藉由集中常數的接地電容38而被接地，連接點82的2倍波的阻抗還是成為開放附近。而且，取代接地電容器32，使用開路短線線路31，因此如圖14A所示般，從第5實施形態的半導體放大裝置的給電分支部的基準面Q0所見的基本波的負荷阻抗是大概成為開放，2倍波的負荷阻抗也大概成為開放。
一旦連接此給電分支，則如圖14B所示般，從基準面Q1(給電分支連接點)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗也約50Ω。
即使第1傳送線路40的電氣長EL4a為0°，亦如圖14C所示般，從第5實施形態的半導體放大裝置的基準面Q2(封裝的輸出端部19)所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，2倍波的負荷阻抗也約50Ω。
由於從封裝的輸出端部19所見的基本波的負荷阻抗是約50Ω，且2倍波的負荷阻抗也約50Ω，因此如圖14D所示般，從基準面Q3(接合線端)所見的2倍波的負荷阻抗是成為開放阻抗附近且感應性。
而且，一旦接合線的電感被施加，則如圖14E所示般，可一面匹配基本波，一面更將從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗變換成開放阻抗附近。
如以上般，藉由將輸出偏壓電路34形成上述的構成，從封裝的輸出端部19所見的2倍波的負荷阻抗 是約成為50Ω。其結果，從基準面Q4(半導體放大元件端)所見的2倍波的負荷阻抗會成為開放阻抗附近，效率會提升。
第5實施形態的偏壓電路34是可任意設定第1傳送線路40的電氣長EL4a，因此偏壓電路34的佈局的自由度會增加。
若根據第1~第5實施形態的半導體放大裝置及使用於彼之偏壓電路，則由於從封裝的輸出端部所見的基本波的負荷阻抗是50Ω，且2倍波的負荷阻抗是約大於等於50Ω，因此可一面保持基本波匹配，一面將2倍波阻抗形成開放阻抗附近。因此，可容易使半導體放大裝置以高效率動作。如此的半導體放大裝置是可廣泛使用在雷達裝置或微波通訊裝置。
以上說明本發明的幾個實施形態，但該等的實施形態是舉例提示者，非意圖限定發明的範圍。該等新穎的實施形態是可在其他各種的形態下被實施，可在不脫離發明的要旨的範圍內進行各種的省略、置換、變更。該等實施形態或其應變是為發明的範圍或要旨所包含，且為申請專利範圍記載的發明及其等效的範圍所包含。
11‧‧‧半導體放大器
12‧‧‧輸入匹配電路
14‧‧‧半導體放大元件
15‧‧‧接合線
16‧‧‧傳送線路
18‧‧‧輸出端子
19‧‧‧輸出端部
20‧‧‧輸出匹配電路
21‧‧‧傳送線路
30‧‧‧第2傳送線路
32‧‧‧接地電容器
34‧‧‧偏壓電路
39‧‧‧電源端子
40‧‧‧第1傳送線路
50‧‧‧外部負荷
80‧‧‧連接位置

Claims (10)

  1. 一種半導體放大器用偏壓電路，係設在半導體放大元件的輸出匹配電路與外部負荷之間的半導體放大器用偏壓電路，其係具備：第1傳送線路，其係分別連接至前述輸出匹配電路的輸出端部及前述外部負荷；接地電容器；第2傳送線路，其係一方的端部被連接至前述第1傳送線路，另一方的端部被連接至前述接地電容器，在頻寬的中心頻率之電氣長約為90°的第2傳送線路，前述一方的端部係於電氣長只離開前述輸出端部約45°的位置被連接至前述第1傳送線路；及電源端子，其係被連接至前述接地電容器與前述第2傳送線路的前述另一方的端部的連接點。
  2. 如申請專利範圍第1項之半導體放大器用偏壓電路，其中，更具備：電感線圈，其係設在前述第2傳送線路的前述另一方的端部與前述電源端子之間；及第2接地電容器，其係設在前述電感線圈與前述電源端子的連接點。
  3. 如申請專利範圍第1項之半導體放大器用偏壓電路，其中，更具備：第3傳送線路，其係設在前述第2傳送線路的前述另一方的端部與前述電源端子之間；及 第2接地電容器，其係設在前述第3傳送線路與前述電源端子的連接點。
  4. 一種半導體放大器用偏壓電路，係設在半導體放大元件的輸出匹配電路與外部負荷之間的半導體放大器用偏壓電路，其特徵係具備：第1傳送線路，其係分別連接至前述輸出匹配電路的輸出端部及前述外部負荷；第2傳送線路，其係一方的端部被連接至前述第1傳送線路，在頻寬的中心頻率之電氣長約為90°；開路短線線路，其係具有：被連接至前述第2傳送線路的另一方的端部之一方的端部、及前端開放之另一方的端部，在前述中心頻率的電氣長約為90°；及電源端子，其係被連接至前述第2傳送線路的前述另一方的端部。
  5. 一種半導體放大器用偏壓電路，係設在半導體放大元件的輸出匹配電路與外部負荷之間的半導體放大器用偏壓電路，其特徵係具備：第1傳送線路，其係分別連接至前述輸出匹配電路的輸出端部及前述外部負荷；第2傳送線路，其係一方的端部被連接至前述第1傳送線路，在頻寬的中心頻率之電氣長約為90°；開路短線線路，其係具有：被連接至前述第2傳送線路的另一方的端部之一方的端部、及前端開放之另一方的端部，在前述中心頻率的電氣長約為90°；及 第3傳送線路，其係具有被連接至前述第2傳送線路的前述另一方的端部及前述開路短線線路的前述一方的端部的連接點之一方的端部，在前述中心頻率的電氣長約為45°；第2接地電容器，其係被連接至前述第3傳送線路的另一方的端部；及電源端子，其係被連接至前述第3傳送線路的前述另一方的端部與前述接地電容器的連接點。
  6. 一種半導體放大裝置，其係具備：如申請專利範圍第1項記載的半導體放大器用偏壓電路；半導體放大元件；及輸出匹配電路，其係具有被連接至前述半導體放大元件的接合線及被連接至前述接合線的傳送線路，在前述頻寬的上限頻率之前述傳送線路的電氣長為小於等於90°。
  7. 一種半導體放大裝置，其係具備：如申請專利範圍第2項記載的半導體放大器用偏壓電路；半導體放大元件；及輸出匹配電路，其係具有被連接至前述半導體放大元件的接合線及被連接至前述接合線的傳送線路，在前述頻寬的上限頻率之前述傳送線路的電氣長為小於等於90°。
  8. 一種半導體放大裝置，其係具備：如申請專利範圍第3項記載的半導體放大器用偏壓電 路；半導體放大元件；及輸出匹配電路，其係具有被連接至前述半導體放大元件的接合線及被連接至前述接合線的傳送線路，在前述頻寬的上限頻率之前述傳送線路的電氣長為小於等於90°。
  9. 一種半導體放大裝置，其係具備：如申請專利範圍第4項記載的半導體放大器用偏壓電路；半導體放大元件；及輸出匹配電路，其係具有被連接至前述半導體放大元件的接合線及被連接至前述接合線的傳送線路，在前述頻寬的上限頻率之前述傳送線路的電氣長為小於等於90°。
  10. 一種半導體放大裝置，其係具備：如申請專利範圍第5項記載的半導體放大器用偏壓電路；半導體放大元件；及輸出匹配電路，其係具有被連接至前述半導體放大元件的接合線及被連接至前述接合線的傳送線路，在前述頻寬的上限頻率之前述傳送線路的電氣長為小於等於90°。
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