WO2017199400A1 - 高周波電力増幅器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to a high frequency power amplifier that amplifies a high frequency signal.
- Impedance transformation from the external load to the transistor is performed using the matching circuit.
- the impedance design value hereinafter referred to as “design impedance” when the matching circuit side is viewed from the connection point between the matching circuit and the transistor, and the maximum characteristic of the transistor obtained by load pull measurement or the like.
- the matching circuit is designed so that the obtained load impedance matches.
- the matching circuit is usually composed of a matching circuit board that is patterned with metal wiring on a dielectric substrate.
- the mismatch of the design impedance and the load impedance is caused by the assembly variation of the matching circuit board and the wires connecting them, or the characteristics of the transistor itself are changed. You may not be able to withdraw. The characteristics of the transistor itself may change due to unintended characteristic variations, or may change with changes in specifications.
- an open stub in which the line length is variable depending on the presence / absence of a wire connection to the island pattern, and a quarter wavelength of the fundamental frequency of the high-frequency signal is disclosed in Patent Document 1 below. In this high frequency power amplifier, the design impedance is adjusted by changing the number of wires connected to the island pattern provided in the vicinity of the output matching circuit pattern.
- the mismatch amount can be reduced by changing the number of wires connected. Can be adjusted.
- the impedance component to be compensated for mismatching includes not only the reactance component but also the resistance component. Therefore, there is a problem that even if the number of wires connected is changed, mismatching cannot be compensated.
- 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 power amplifier capable of compensating for a mismatch of impedance components having a resistance component and a reactance component.
- a high frequency power amplifier includes a transistor for amplifying a high frequency signal, a matching circuit having one end connected to the transistor output terminal and the other end grounded, and one end connected to the transistor output terminal.
- 1 transmission line and the line width direction of the front end line which is the line of the front end part are arranged in a direction different from the line width direction of the first transmission line, and the end opposite to the front end part is connected to the output terminal.
- a second transmission line a first connection member that connects the other end of the first transmission line and a tip line of the second transmission line, and one end disposed around the first transmission line; the other end Are arranged around the tip line in the second transmission line, a second connection member capable of connecting one end of the island pattern and the first transmission line, and the other end of the island pattern, Connect the tip of the second transmission line It is obtained by so and a third connecting member may.
- the plurality of island patterns in which one end is arranged around the first transmission line and the other end is arranged around the tip line in the second transmission line, one end of the island pattern, and the first Since the second connection member that can connect to the transmission line and the third connection member that can connect the other end of the island pattern and the tip line of the second transmission line, the island pattern
- the island pattern By changing the number of the second and third connection members that connect the first and second transmission lines to each other, there is an effect that the mismatch of the impedance component having the resistance component and the reactance component can be compensated.
- FIG. 1 is a configuration diagram illustrating a high frequency power amplifier according to a first embodiment of the present invention. It is a block diagram which shows the principal part of the high frequency power amplifier by Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram which shows the principal part of the high frequency power amplifier by Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram which shows the principal part of the high frequency power amplifier by Embodiment 1 of this invention. It is a block diagram which shows the principal part of the high frequency power amplifier by Embodiment 1 of this invention. 3 is an equivalent circuit showing an output matching circuit 19 of the high-frequency power amplifier according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 6 is a Smith chart showing an example of a design impedance transformation locus in state B; It is explanatory drawing which shows the change of the metamorphosis locus in design impedance at the time of changing the number of the wires 30 and 31 which connect the island pattern 28 and the transmission lines 23 and 24.
- FIG. Load impedance when the transistor 18 having the gate width Wg is changed to the transistor 18 having the gate width of Wg ⁇ 1.2, Wg ⁇ 1.1, Wg ⁇ 1.0, Wg ⁇ 0.9, and Wg ⁇ 0.8. It is explanatory drawing which shows an example of the change of. It is a block diagram which shows the high frequency power amplifier by Embodiment 2 of this invention.
- FIG. 23 is a configuration diagram showing an example in which the width 28a of the island pattern 28 facing the surface 23 is narrower than the width 28b of the island pattern 28 facing the tip line 24a of the transmission line 24. It is a block diagram which shows the high frequency power amplifier by Embodiment 4 of this invention.
- FIG. 1 is a block diagram showing a high-frequency power amplifier according to Embodiment 1 of the present invention.
- the high frequency power amplifier includes an input matching circuit 12, a transistor 18, and an output matching circuit 19 formed on a package 1.
- the input terminal 11 is a terminal for inputting a high frequency signal such as a microwave or a millimeter wave.
- the input matching circuit 12 includes an input matching circuit board 13 and an input matching circuit board 14 and is a circuit for matching the input impedance of the transistor 18.
- the input matching circuit board 13 is a board on which a transmission line 15 having one end connected to the input terminal 11 is patterned.
- the input matching circuit board 14 is a board on which the transmission line 16 is patterned.
- the wire 17 connects the other end of the transmission line 15 and one end of the transmission line 16.
- the transistor 18 is an amplifying element whose input terminal is connected to the other end of the transmission line 16, amplifies the high frequency signal passing through the input matching circuit 12, and outputs the amplified high frequency signal.
- eight transmission lines 16 are wired, and 16 transistors 18 are mounted in parallel.
- the transistor 18 is a field effect transistor, the gate terminal becomes an input terminal and the drain terminal becomes an output terminal.
- the transistor 18 is not limited to a field effect transistor, and may be a bipolar transistor, for example.
- the output matching circuit 19 includes an output matching circuit board 20 and an output matching circuit board 21 and is a circuit for matching the output impedance of the transistor 18.
- the output matching circuit board 20 is a board on which a matching circuit 22 and a transmission line 23 are formed.
- the output matching circuit board 21 is a board on which a transmission line 24 is formed.
- the matching circuit 22 is connected to the output terminals of a plurality of transistors 18 connected in parallel, and includes a synthesis circuit 22a that synthesizes high-frequency signals amplified by the plurality of transistors 18, a shunt inductor 22b, and a capacitor 22c. .
- the matching circuit 22 may include a transmission line or an open stub.
- the transmission line 23 is a first transmission line having one end connected to the output terminal of the transistor 18, and the transmission line 23 has a length of a quarter wavelength at the fundamental frequency of the high-frequency signal. . Since the length of the package 1 in the input / output direction of the synthesis circuit 22a is extremely short and the length from the output terminal of the transistor 18 to the connection position of the shunt inductor 22b is extremely short, the line length of the transmission line 23 is the shunt inductor. You may think that it is the length from the connection position of 22b to the front-end
- the transmission line 24 is arranged in such a manner that the line width direction of the front end line 24 a which is a front end part line is different from the line width direction of the transmission line 23, and the end opposite to the front end part is connected to the output terminal 25.
- the tip line 24a is a hatched portion.
- the line length of the transmission line 24 is a length of a quarter wavelength at the frequency of the fundamental wave of the high-frequency signal.
- the line length of the transmission line 24 is the length from the tip of the tip line 24a to the position connected to the output terminal 25.
- the position where the transmission line 24 is connected to the output terminal 25 is a position indicated by a broken line in the figure.
- the front end line 24a and the transmission line 23 of the transmission line 24 may be arranged so that the angle formed by the front end line 24a of the transmission line 24 and the transmission line 23 constituting the transmission line is an acute angle within 90 degrees.
- the front end line 24a and the transmission line 23 of the transmission line 24 may be arranged so that the angle formed by the front end line 24a of the transmission line 24 and the transmission line 23 becomes an obtuse angle larger than 90 degrees.
- the output terminal 25 is a terminal that outputs an amplified high-frequency signal that has passed through the output matching circuit 19 after being output from the output terminal of the transistor 18.
- the output terminal 25 is normally connected to an external load of 50 ⁇ . Yes.
- the wire 26 is a first connecting member that connects the other end of the transmission line 23 and the tip line 24 a of the transmission line 24.
- FIG. 1 shows an example in which the first connecting member is the wire 26, the first connecting member is not limited to the wire 26, and may be a gold ribbon sheet, for example.
- the connecting portion 27 is a portion where the other end of the transmission line 23 and the tip line 24 a of the transmission line 24 are connected by a wire 26.
- the island pattern 28 is a wiring pattern in which one end is arranged around the transmission line 23 and the other end is arranged around the tip line 24 a in the transmission line 24.
- the depression 29 is an area sandwiched between the transmission line 23 and the tip line 24 a of the transmission line 24.
- six island patterns 28 are arranged in one depression 29, but the number of island patterns 28 is not limited to six, and one or more island patterns 28 may be arranged. That's fine.
- the shape of the five island patterns 28 is an isosceles trapezoid, but the island pattern closest to the connection portion 27 is used.
- the shape of 28 may be an isosceles trapezoid.
- the widths and arrangement intervals of the six island patterns 28 are the same.
- FIG. 2 shows an example in which the island pattern 28 is not connected to the transmission lines 23 and 24 by wires 30 and 31 to be described later
- FIG. 3 shows that the three island patterns 28 are connected to the transmission lines 23 and 24 by three wires 30 and 31.
- An example of connection is shown.
- FIG. 4 shows an example in which six island patterns 28 are connected to transmission lines 23 and 24 by six wires 30 and 31. 2 to 4, the wire 30 is a second connecting member that can connect one end of the island pattern 28 and the transmission line 23.
- the wire 31 is a third connecting member that can connect the other end of the island pattern 28 and the tip line 24 a of the transmission line 24.
- FIG. 1 shows an example in which the second connection member is a wire 30 and the third connection member is a wire 31, but the second and third connection members are not limited to wires. It may be a gold ribbon sheet.
- FIG. 5 is an equivalent circuit showing the output matching circuit 19 of the high frequency power amplifier according to Embodiment 1 of the present invention.
- FIG. 6 is a Smith chart showing an example of a design impedance transformation locus in state B. FIG. That is, FIG. 6 shows an example of an impedance transformation locus when the external load side is viewed from the transistor 18 side. 6 correspond to the impedances when the external load side is viewed from the points (1) to (4) shown in FIG.
- the line length of the transmission lines 23 and 24 is a quarter wavelength length at the fundamental frequency of the high-frequency signal, impedance transformation from the point (1) to the point (2) and the point (2) to the point
- the design impedances at the points (2) and (3) are transformed on the real axis of the Smith chart as shown in FIG.
- the design impedance is transformed from the point (3) to the point (4) by the shunt inductor 22b.
- the circuit design is made so that the design impedance at the point (4) usually matches the load impedance which is the target impedance.
- FIG. 7 is an explanatory diagram showing changes in the transformation locus in the design impedance when the number of wires 30 and 31 connecting the island pattern 28 and the transmission lines 23 and 24 is changed.
- the line length of the transmission line 24 changes with the difference in the number of connections of the wires 31, and as a result, the electrical length of the transmission line 24 changes.
- the reactance component in the design impedance of (2) changes.
- the line width of the transmission line 23 changes with the difference in the number of connections of the wires 30, and as a result, the characteristic impedance of the transmission line 23 changes.
- the resistance component in the design impedance of (3) changes.
- the design impedance at the point (4) transformed by the shunt inductor 22b varies with changes in the reactance component and the resistance component, as shown in FIG. A, B, and C shown in FIG. 7 correspond to states A, B, and C in FIGS. Further, B shown in FIG. 7 corresponds to the state B in FIG. 3, and therefore corresponds to the Smith chart of FIG.
- FIG. 8 shows a case where the transistor 18 having a gate width Wg is changed to a transistor 18 having a gate width of Wg ⁇ 1.2, Wg ⁇ 1.1, Wg ⁇ 1.0, Wg ⁇ 0.9, and Wg ⁇ 0.8. It is explanatory drawing which shows an example of the change of the load impedance of. The change in the load impedance shown in FIG. 8 coincides with the change in the design impedance at the point (4) shown in FIG.
- the resistance component and reactance component of the transistor 18 change, and when the resistance component and reactance component change, the load impedance also changes. It can be seen that a change in the design impedance that can follow the change can be realized by changing the number of wires 30 and 31 connected. Therefore, even if the gate width of the transistor 18 is changed to change the output power of the high-frequency power amplifier, the mismatch between the design impedance and the load impedance can be compensated by changing the number of connections of the wires 30 and 31.
- the plurality of island patterns 28 having one end arranged around the transmission line 23 and the other end arranged around the tip line 24a in the transmission line 24 Since the wire 30 for connecting one end of the island pattern 28 and the transmission line 23 and the wire 31 for connecting the other end of the island pattern 28 and the tip line 24a of the transmission line 24 are provided.
- the three island patterns 28 closer to the connection portion 27 are connected to the transmission lines 23 and 24 by the three wires 30 and 31.
- any three island patterns 28 can be connected to the transmission lines 23 and 24. That is, it is not necessary to connect to the transmission lines 23 and 24 in order from the island pattern 28 on the side closer to the connecting portion 27, and the arbitrary island pattern 28 is connected to the transmission lines 23 and 24 according to the mismatch amount between the design impedance and the load impedance. 24 can be connected.
- the transmission line 23 is formed on the output matching circuit board 20 and the transmission line 24 is formed on the output matching circuit board 21.
- the transmission line 24 may be formed on the same output matching circuit board 40. That is, the transmission line 23 and the transmission line 24 may be formed on circuit boards having different dielectric constants or thicknesses, but may be formed on the same output matching circuit board 40. .
- FIG. 9 is a block diagram showing a high-frequency power amplifier according to Embodiment 2 of the present invention.
- the output matching circuit 19 includes an output matching circuit board 40 and is a circuit for matching the output impedance of the transistor 18.
- the output matching circuit board 40 is a board on which the matching circuit 22 and the transmission lines 23 and 24 are formed.
- Embodiment 3 In the first embodiment, the six island patterns 28 have the same width and arrangement interval, but in this third embodiment, the width or arrangement interval of the plurality of island patterns 28 on the transmission line 23 side. The width or the arrangement interval of the island patterns 28 on the end line 24a side of the transmission line 24 may be different.
- FIGS. 10 and 11 are configuration diagrams showing a high-frequency power amplifier according to Embodiment 3 of the present invention.
- FIGS. 10 and 11 the same reference numerals as those in FIG.
- FIG. 10 shows an example in which the width of the plurality of island patterns 28 on the transmission line 23 side is different from the width of the island patterns 28 on the distal end line 24 a side of the transmission line 24.
- FIG. 11 shows an example in which the arrangement interval of the plurality of island patterns 28 on the transmission line 23 side is different from the arrangement interval of the island patterns 28 on the tip line 24 a side of the transmission line 24.
- the width 28a of the island pattern 28 facing the transmission line 23 may be different from the width 28b of the island pattern 28 facing the tip line 24a of the transmission line 24.
- FIG. 12A shows an example in which the width 28 a of the island pattern 28 facing the transmission line 23 is wider than the width 28 b of the island pattern 28 facing the tip line 24 a of the transmission line 24.
- FIG. 12B shows an example in which the width 28 a of the island pattern 28 facing the transmission line 23 is narrower than the width 28 b of the island pattern 28 facing the tip line 24 a of the transmission line 24.
- the impedance component to be compensated for the mismatch Even when the ratio between the reactance component and the resistance component of the is different, an effect of compensating the mismatch can be obtained.
- Embodiment 4 FIG.
- the shape of the island pattern 28 is an isosceles trapezoid
- the shape of the island pattern 28 is not limited to an isosceles trapezoid.
- a trapezoid, a quadrangle, an L shape, an arc shape, or the like can be used as the shape of the island pattern 28.
- FIG. 14 and FIG. 15 are block diagrams showing a high frequency power amplifier according to Embodiment 4 of the present invention.
- the same reference numerals as those in FIG. 13 shows an example in which the shape of the island pattern 28 is L-shaped
- FIG. 14 shows an example in which the shape of the island pattern 28 is an arc shape
- FIG. 15 shows an example in which the shape of the island pattern 28 is a quadrangle.
- FIG. 12 in the third embodiment shows an example in which the shape of the island pattern 28 is a trapezoid.
- the fourth embodiment as in the first embodiment, it is possible to obtain an effect capable of compensating for the mismatch of the impedance component having the resistance component and the reactance component.
- the degree of freedom in layout design is improved, and an effect is obtained in which the ratio between the reactance component and the resistance component of the impedance component to be compensated for mismatching can be adjusted in advance.
- the transmission line 23 is formed in a linear pattern parallel to the input / output direction of the package 1, and the line width direction of the tip line 24 a in the transmission line 24 is orthogonal to the line width direction of the transmission line 23.
- the formation of the transmission lines 23 and 24 is not limited to this.
- a plurality of island patterns 28 are arranged in a depression 29 that is a region sandwiched between the transmission line 23 and the transmission line 24, and the island pattern 28 connected to the transmission lines 23 and 24 by the wires 30 and 31.
- the transmission line 24 may be arranged such that the line width direction of the tip line 24 a is the same as the line width direction of the transmission line 23, as shown in FIG. 16.
- FIG. 16 is a block diagram showing a high frequency power amplifier according to Embodiment 5 of the present invention.
- the tip line 24 a of the transmission line 24 is formed in a linear pattern parallel to the input / output direction of the package 1, and the line width direction of the tip line 24 a is the line width direction of the transmission line 23.
- the transmission line 23 may be bent halfway as shown in FIG.
- the line 23a is a line on the output side of the transmission line 23 that is bent in the middle, and is hatched in the drawing.
- FIG. 16 the same reference numerals as those in FIG.
- the tip line 24 a of the transmission line 24 is formed in a linear pattern parallel to the input / output direction of the package 1
- the line width direction of the tip line 24 a is the line width direction of the transmission line 23.
- the transmission line 23 may be bent halfway as shown in FIG.
- the line 23a is a line on the output side of the transmission line 23 that is bent in the middle, and is hatched in the drawing.
- the line width direction of the output-side line 23 a of the transmission line 23 is different from the line width direction of the tip line 24 a of the transmission line 24.
- a depression 29 where the island pattern 28 is disposed is formed on the output matching circuit board 21.
- This invention is suitable for a high-frequency power amplifier that amplifies a high-frequency signal.
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Abstract
一端が伝送線路(23)の周囲に配置され、他端が伝送線路(24)における先端線路(24a)の周囲に配置されている複数の島パターン(28)と、島パターン(28)の一端と伝送線路(23)とを接続するためのワイヤ(30)と、島パターン(28)の他端と伝送線路(24)の先端線路(24a)とを接続するためのワイヤ(31)とを備えるように構成する。これにより、島パターン(28)を伝送線路(23)(24)に接続し得る第1及び第2の接続部材の数を変えることで、抵抗成分及びリアクタンス成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる。
Description
この発明は、高周波信号を増幅する高周波電力増幅器に関するものである。
例えば、マイクロ波やミリ波などの高周波信号を増幅する高周波電力増幅器では、高周波信号を増幅するトランジスタが有する能力を最大限に引き出すため、即ち、トランジスタの最大出力特性や最大効率特性を引き出すため、整合回路を用いて、外部負荷からトランジスタまでのインピーダンス変成が行われる。
具体的には、整合回路とトランジスタの接続点から、整合回路側を見たときのインピーダンスの設計値(以下、「設計インピーダンス」と称する)と、ロードプル測定などによって求められたトランジスタの最大特性が得られる負荷インピーダンスとが一致するように、整合回路の設計が行われる。
整合回路は、通常、誘電体基板上にメタル配線でパターン形成された整合回路基板から構成される。
具体的には、整合回路とトランジスタの接続点から、整合回路側を見たときのインピーダンスの設計値(以下、「設計インピーダンス」と称する)と、ロードプル測定などによって求められたトランジスタの最大特性が得られる負荷インピーダンスとが一致するように、整合回路の設計が行われる。
整合回路は、通常、誘電体基板上にメタル配線でパターン形成された整合回路基板から構成される。
しかし、高周波電力増幅器においては、整合回路基板やそれらを接続するワイヤの組立ばらつき、あるいは、トランジスタ自体の特性変化によって、設計インピーダンスと負荷インピーダンスの不整合が生じることで、トランジスタが有する能力を最大限に引き出せない場合がある。トランジスタ自体の特性は、意図しない特性ばらつきが原因で変化するほか、仕様変更などに伴って変化する場合がある。
この設計インピーダンスと負荷インピーダンスの不整合を補償するための手段として、島パターンに対するワイヤ接続の有無によって、線路長が可変となるオープンスタブと、高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さを有する線路とから構成されている出力整合回路を備えた高周波電力増幅器が以下の特許文献1に開示されている。
この高周波電力増幅器では、出力整合回路パターンの近傍に設けられている島パターンに対するワイヤの接続数を変化させることで、設計インピーダンスの調整が行われる。
この設計インピーダンスと負荷インピーダンスの不整合を補償するための手段として、島パターンに対するワイヤ接続の有無によって、線路長が可変となるオープンスタブと、高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さを有する線路とから構成されている出力整合回路を備えた高周波電力増幅器が以下の特許文献1に開示されている。
この高周波電力増幅器では、出力整合回路パターンの近傍に設けられている島パターンに対するワイヤの接続数を変化させることで、設計インピーダンスの調整が行われる。
従来の高周波電力増幅器は以上のように構成されているので、不整合に対して補償すべきインピーダンス成分がリアクタンス成分のみである場合、ワイヤの接続数を変えることで、不整合量が小さくなるように調整することができる。しかし、実装しているトランジスタのゲート幅を変更することで、トランジスタサイズを変更するような仕様変更がある場合、不整合に対して補償すべきインピーダンス成分にリアクタンス成分だけでなく、抵抗成分が含まれるため、ワイヤの接続数を変えても、不整合を補償することができないという課題があった。
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、抵抗成分及びリアクタンス成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる高周波電力増幅器を得ることを目的とする。
この発明に係る高周波電力増幅器は、高周波信号を増幅するトランジスタと、一端がトランジスタの出力端子と接続され、他端が接地されている整合回路と、一端がトランジスタの出力端子と接続されている第1の伝送線路と、先端部分の線路である先端線路の線路幅方向が第1の伝送線路の線路幅方向と異なる方向に配置され、先端部分と反対側の端が出力端子と接続されている第2の伝送線路と、第1の伝送線路の他端と第2の伝送線路の先端線路とを接続する第1の接続部材と、一端が第1の伝送線路の周囲に配置され、他端が第2の伝送線路における先端線路の周囲に配置されている複数の島パターンと、島パターンの一端と第1の伝送線路とを接続し得る第2の接続部材と、島パターンの他端と第2の伝送線路の先端線路とを接続し得る第3の接続部材とを備えるようにしたものである。
この発明によれば、一端が第1の伝送線路の周囲に配置され、他端が第2の伝送線路における先端線路の周囲に配置されている複数の島パターンと、島パターンの一端と第1の伝送線路とを接続し得る第2の接続部材と、島パターンの他端と第2の伝送線路の先端線路とを接続し得る第3の接続部材とを備えるように構成したので、島パターンを第1及び第2の伝送線路に接続する第2及び第3の接続部材の数を変えることで、抵抗成分及びリアクタンス成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる効果がある。
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による高周波電力増幅器を示す構成図である。
図1において、高周波電力増幅器はパッケージ1上に形成されている入力整合回路12、トランジスタ18及び出力整合回路19を備えている。
入力端子11は例えばマイクロ波やミリ波などの高周波信号を入力する端子である。
入力整合回路12は入力整合回路基板13と入力整合回路基板14を備えており、トランジスタ18の入力インピーダンスの整合を図る回路である。
入力整合回路基板13は一端が入力端子11と接続されている伝送線路15がパターン形成されている基板である。
入力整合回路基板14は伝送線路16がパターン形成されている基板である。
ワイヤ17は伝送線路15の他端と伝送線路16の一端を接続している。
図1はこの発明の実施の形態1による高周波電力増幅器を示す構成図である。
図1において、高周波電力増幅器はパッケージ1上に形成されている入力整合回路12、トランジスタ18及び出力整合回路19を備えている。
入力端子11は例えばマイクロ波やミリ波などの高周波信号を入力する端子である。
入力整合回路12は入力整合回路基板13と入力整合回路基板14を備えており、トランジスタ18の入力インピーダンスの整合を図る回路である。
入力整合回路基板13は一端が入力端子11と接続されている伝送線路15がパターン形成されている基板である。
入力整合回路基板14は伝送線路16がパターン形成されている基板である。
ワイヤ17は伝送線路15の他端と伝送線路16の一端を接続している。
トランジスタ18は、その入力端子が伝送線路16の他端と接続されており、入力整合回路12を通過してきた高周波信号を増幅し、増幅後の高周波信号を出力する増幅素子である。
図1の例では、8本の伝送線路16が配線されており、16個のトランジスタ18が並列に実装されている。
例えば、トランジスタ18が電界効果トランジスタであれば、ゲート端子が入力端子となり、ドレイン端子が出力端子となる。
ただし、トランジスタ18は、電界効果トランジスタに限るものではなく、例えば、バイポーラトランジスタであってもよい。
図1の例では、8本の伝送線路16が配線されており、16個のトランジスタ18が並列に実装されている。
例えば、トランジスタ18が電界効果トランジスタであれば、ゲート端子が入力端子となり、ドレイン端子が出力端子となる。
ただし、トランジスタ18は、電界効果トランジスタに限るものではなく、例えば、バイポーラトランジスタであってもよい。
出力整合回路19は出力整合回路基板20と出力整合回路基板21を備えており、トランジスタ18の出力インピーダンスの整合を図る回路である。
出力整合回路基板20は整合回路22及び伝送線路23が形成されている基板である。
出力整合回路基板21は伝送線路24が形成されている基板である。
整合回路22は並列に接続されている複数のトランジスタ18の出力端子と接続されており、複数のトランジスタ18により増幅された高周波信号を合成する合成回路22a、シャントインダクタ22b及びコンデンサ22cを備えている。整合回路22には伝送線路やオープンスタブが含まれていてもよい。
伝送線路23は一端がトランジスタ18の出力端子と接続されている第1の伝送線路であり、伝送線路23の線路長は、高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さである。なお、合成回路22aにおけるパッケージ1の入出力方向の長さが極めて短く、トランジスタ18の出力端子からシャントインダクタ22bの接続位置までの長さが極めて短いため、伝送線路23の線路長は、シャントインダクタ22bの接続位置からワイヤ26が接続されている先端部分までの長さであると考えてもよい。
出力整合回路基板20は整合回路22及び伝送線路23が形成されている基板である。
出力整合回路基板21は伝送線路24が形成されている基板である。
整合回路22は並列に接続されている複数のトランジスタ18の出力端子と接続されており、複数のトランジスタ18により増幅された高周波信号を合成する合成回路22a、シャントインダクタ22b及びコンデンサ22cを備えている。整合回路22には伝送線路やオープンスタブが含まれていてもよい。
伝送線路23は一端がトランジスタ18の出力端子と接続されている第1の伝送線路であり、伝送線路23の線路長は、高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さである。なお、合成回路22aにおけるパッケージ1の入出力方向の長さが極めて短く、トランジスタ18の出力端子からシャントインダクタ22bの接続位置までの長さが極めて短いため、伝送線路23の線路長は、シャントインダクタ22bの接続位置からワイヤ26が接続されている先端部分までの長さであると考えてもよい。
伝送線路24は、先端部分の線路である先端線路24aの線路幅方向が伝送線路23の線路幅方向と異なる方向に配置され、先端部分と反対側の端が出力端子25と接続されている第2の伝送線路である。図1では、先端線路24aは斜線で施している部分である。
伝送線路24の線路長は、高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さである。なお、伝送線路24の線路長は、先端線路24aの先端から出力端子25と接続されている位置までの長さである。伝送線路24が出力端子25と接続されている位置は、図中、破線で示している位置である。
図1では、伝送線路24の先端線路24aにおける線路幅方向と、伝送線路23の線路幅方向とが直交している例を示しているが、後述する島パターン28の形成領域である夾角部29を構成している伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23がなす角度が90度以内の鋭角となるように、伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23が配置されていてもよいし、伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23がなす角度が90度より大きい鈍角となるように、伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23が配置されていてもよい。
伝送線路24の線路長は、高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さである。なお、伝送線路24の線路長は、先端線路24aの先端から出力端子25と接続されている位置までの長さである。伝送線路24が出力端子25と接続されている位置は、図中、破線で示している位置である。
図1では、伝送線路24の先端線路24aにおける線路幅方向と、伝送線路23の線路幅方向とが直交している例を示しているが、後述する島パターン28の形成領域である夾角部29を構成している伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23がなす角度が90度以内の鋭角となるように、伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23が配置されていてもよいし、伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23がなす角度が90度より大きい鈍角となるように、伝送線路24の先端線路24aと伝送線路23が配置されていてもよい。
出力端子25はトランジスタ18の出力端子から出力された後、出力整合回路19を通過した増幅後の高周波信号を出力する端子であり、出力端子25には、通常、50Ωの外部負荷が接続されている。
ワイヤ26は伝送線路23の他端と伝送線路24の先端線路24aとを接続している第1の接続部材である。
図1では、第1の接続部材がワイヤ26である例を示しているが、第1の接続部材はワイヤ26に限るものではなく、例えば、金リボンシートなどであってもよい。
接続部27はワイヤ26によって伝送線路23の他端と伝送線路24の先端線路24aとが接続されている箇所である。
ワイヤ26は伝送線路23の他端と伝送線路24の先端線路24aとを接続している第1の接続部材である。
図1では、第1の接続部材がワイヤ26である例を示しているが、第1の接続部材はワイヤ26に限るものではなく、例えば、金リボンシートなどであってもよい。
接続部27はワイヤ26によって伝送線路23の他端と伝送線路24の先端線路24aとが接続されている箇所である。
島パターン28は一端が伝送線路23の周囲に配置され、他端が伝送線路24における先端線路24aの周囲に配置されている配線パターンである。
夾角部29は伝送線路23と伝送線路24の先端線路24aとによって挟まれている領域である。
図1の例では、1つの夾角部29に、6つの島パターン28が配置されているが、島パターン28の数は6つに限るものではなく、島パターン28が1つ以上配置されていればよい。
図1の例では、6つの島パターン28のうち、最も接続部27に近い島パターン28を除いて、5つの島パターン28の形状が等脚台形であるが、最も接続部27に近い島パターン28の形状も等脚台形であってもよい。
図1の例では、6つの島パターン28の幅及び配置間隔は同一である。
夾角部29は伝送線路23と伝送線路24の先端線路24aとによって挟まれている領域である。
図1の例では、1つの夾角部29に、6つの島パターン28が配置されているが、島パターン28の数は6つに限るものではなく、島パターン28が1つ以上配置されていればよい。
図1の例では、6つの島パターン28のうち、最も接続部27に近い島パターン28を除いて、5つの島パターン28の形状が等脚台形であるが、最も接続部27に近い島パターン28の形状も等脚台形であってもよい。
図1の例では、6つの島パターン28の幅及び配置間隔は同一である。
図2、図3及び図4はこの発明の実施の形態1による高周波電力増幅器の要部を示す構成図である。
図2は後述するワイヤ30,31によって島パターン28が伝送線路23,24と接続されていない例を示し、図3は3つのワイヤ30,31によって3つの島パターン28が伝送線路23,24と接続されている例を示している。また、図4は6つのワイヤ30,31によって6つの島パターン28が伝送線路23,24と接続されている例を示している。
図2~図4において、ワイヤ30は島パターン28の一端と伝送線路23とを接続し得る第2の接続部材である。
ワイヤ31は島パターン28の他端と伝送線路24の先端線路24aとを接続し得る第3の接続部材である。
ワイヤ30,31によって伝送線路23,24に接続する島パターン28の数を増やすことは、伝送線路23の線路幅が広がることに相当する。また、ワイヤ30,31によって伝送線路23,24に接続する島パターン28の数を増やすことは、伝送線路24の線路長が短くなることに相当する。
図1では、第2の接続部材がワイヤ30であり、第3の接続部材がワイヤ31である例を示しているが、第2及び第3の接続部材はワイヤに限るものではなく、例えば、金リボンシートなどであってもよい。
図2は後述するワイヤ30,31によって島パターン28が伝送線路23,24と接続されていない例を示し、図3は3つのワイヤ30,31によって3つの島パターン28が伝送線路23,24と接続されている例を示している。また、図4は6つのワイヤ30,31によって6つの島パターン28が伝送線路23,24と接続されている例を示している。
図2~図4において、ワイヤ30は島パターン28の一端と伝送線路23とを接続し得る第2の接続部材である。
ワイヤ31は島パターン28の他端と伝送線路24の先端線路24aとを接続し得る第3の接続部材である。
ワイヤ30,31によって伝送線路23,24に接続する島パターン28の数を増やすことは、伝送線路23の線路幅が広がることに相当する。また、ワイヤ30,31によって伝送線路23,24に接続する島パターン28の数を増やすことは、伝送線路24の線路長が短くなることに相当する。
図1では、第2の接続部材がワイヤ30であり、第3の接続部材がワイヤ31である例を示しているが、第2及び第3の接続部材はワイヤに限るものではなく、例えば、金リボンシートなどであってもよい。
次に動作について説明する。
伝送線路23,24に接続する島パターン28の数を変えることで、リアクタンス成分だけでなく、抵抗成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる原理について説明する。
以下、島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数が0である図2の状態を「状態A」、島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数が3つである図3の状態を「状態B」、島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数が6つである図4の状態を「状態C」とする。
伝送線路23,24に接続する島パターン28の数を変えることで、リアクタンス成分だけでなく、抵抗成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる原理について説明する。
以下、島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数が0である図2の状態を「状態A」、島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数が3つである図3の状態を「状態B」、島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数が6つである図4の状態を「状態C」とする。
図5はこの発明の実施の形態1による高周波電力増幅器の出力整合回路19を示す等価回路である。
図6は状態Bにおける設計インピーダンスの変成軌跡の一例を示すスミスチャートである。
即ち、図6はトランジスタ18側から外部負荷側を見たインピーダンスの変成軌跡の一例を示している。
図6の(1)~(4)は、図5に示している地点(1)~(4)から外部負荷側を見たインピーダンスに対応している。
図6は状態Bにおける設計インピーダンスの変成軌跡の一例を示すスミスチャートである。
即ち、図6はトランジスタ18側から外部負荷側を見たインピーダンスの変成軌跡の一例を示している。
図6の(1)~(4)は、図5に示している地点(1)~(4)から外部負荷側を見たインピーダンスに対応している。
伝送線路23,24の線路長が、高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さである場合、地点(1)から地点(2)へのインピーダンス変成及び地点(2)から地点(3)へのインピーダンス変成が行われるとき、地点(2)及び地点(3)の設計インピーダンスは、図6に示すように、スミスチャートの実軸上に変成される。
また、設計インピーダンスは、シャントインダクタ22bによって、地点(3)から地点(4)に変成される。
地点(4)の設計インピーダンスは、通常、ターゲットインピーダンスである負荷インピーダンスと一致するように、回路設計がなされている。
また、設計インピーダンスは、シャントインダクタ22bによって、地点(3)から地点(4)に変成される。
地点(4)の設計インピーダンスは、通常、ターゲットインピーダンスである負荷インピーダンスと一致するように、回路設計がなされている。
ここで、島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数を変化させたときのインピーダンス変成の変化を検討する。
図7は島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数を変化させた場合の設計インピーダンスにおける変成軌跡の変化を示す説明図である。
地点(1)から地点(2)へのインピーダンス変成では、ワイヤ31の接続数の違いに伴って伝送線路24の線路長が変化し、その結果、伝送線路24の電気長が変化するため、地点(2)の設計インピーダンスにおけるリアクタンス成分が変化する。
地点(2)から地点(3)へのインピーダンス変成では、ワイヤ30の接続数の違いに伴って伝送線路23の線路幅が変化し、その結果、伝送線路23の特性インピーダンスが変化するため、地点(3)の設計インピーダンスにおける抵抗成分が変化する。
シャントインダクタ22bによって変成される地点(4)の設計インピーダンスは、図7に示すように、リアクタンス成分及び抵抗成分の変化によって変化する。
図7に示しているA,B,Cは、図2~図4における状態A,B,Cにそれぞれ対応している。また、図7に示しているBは、図3における状態Bに対応しているため、図6のスミスチャートに対応している。
図7は島パターン28と伝送線路23,24を接続しているワイヤ30,31の数を変化させた場合の設計インピーダンスにおける変成軌跡の変化を示す説明図である。
地点(1)から地点(2)へのインピーダンス変成では、ワイヤ31の接続数の違いに伴って伝送線路24の線路長が変化し、その結果、伝送線路24の電気長が変化するため、地点(2)の設計インピーダンスにおけるリアクタンス成分が変化する。
地点(2)から地点(3)へのインピーダンス変成では、ワイヤ30の接続数の違いに伴って伝送線路23の線路幅が変化し、その結果、伝送線路23の特性インピーダンスが変化するため、地点(3)の設計インピーダンスにおける抵抗成分が変化する。
シャントインダクタ22bによって変成される地点(4)の設計インピーダンスは、図7に示すように、リアクタンス成分及び抵抗成分の変化によって変化する。
図7に示しているA,B,Cは、図2~図4における状態A,B,Cにそれぞれ対応している。また、図7に示しているBは、図3における状態Bに対応しているため、図6のスミスチャートに対応している。
また、トランジスタ18のゲート幅を変えると、トランジスタ18が有する抵抗成分とリアクタンス成分の両方が変化し、トランジスタ18の最大出力あるいは最大効率が得られる負荷インピーダンスも変化する。
図8はゲート幅Wgのトランジスタ18から、ゲート幅がWg×1.2、Wg×1.1、Wg×1.0、Wg×0.9、Wg×0.8のトランジスタ18に変えたときの負荷インピーダンスの変化の一例を示す説明図である。
図8に示している負荷インピーダンスの変化は、図7に示している地点(4)における設計インピーダンスの変化と一致している。
図8はゲート幅Wgのトランジスタ18から、ゲート幅がWg×1.2、Wg×1.1、Wg×1.0、Wg×0.9、Wg×0.8のトランジスタ18に変えたときの負荷インピーダンスの変化の一例を示す説明図である。
図8に示している負荷インピーダンスの変化は、図7に示している地点(4)における設計インピーダンスの変化と一致している。
トランジスタ18のゲート幅を変えることで、トランジスタ18が有する抵抗成分とリアクタンス成分が変化し、抵抗成分とリアクタンス成分が変化すると、負荷インピーダンスも変化するが、この実施の形態1によれば、このような変化に追随できる設計インピーダンスの変化を、ワイヤ30,31の接続数を変えることで実現できることが分かる。
よって、高周波電力増幅器の出力電力を変えるために、トランジスタ18のゲート幅を変えても、ワイヤ30,31の接続数を変えることで、設計インピーダンスと負荷インピーダンスの不整合を補償することができる。
よって、高周波電力増幅器の出力電力を変えるために、トランジスタ18のゲート幅を変えても、ワイヤ30,31の接続数を変えることで、設計インピーダンスと負荷インピーダンスの不整合を補償することができる。
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、一端が伝送線路23の周囲に配置され、他端が伝送線路24における先端線路24aの周囲に配置されている複数の島パターン28と、島パターン28の一端と伝送線路23とを接続するためのワイヤ30と、島パターン28の他端と伝送線路24の先端線路24aとを接続するためのワイヤ31とを備えるように構成したので、島パターン28を伝送線路23,24に接続し得る第1及び第2の接続部材の数を変えることで、抵抗成分及びリアクタンス成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる効果を奏する。
図3の例では、3つのワイヤ30,31によって、6つの島パターン28のうち、接続部27に近い側の3つの島パターン28を伝送線路23,24に接続しているが、これは一例に過ぎず、任意の3つの島パターン28を伝送線路23,24に接続することができる。
即ち、接続部27に近い側の島パターン28から順番に伝送線路23,24に接続する必要はなく、設計インピーダンスと負荷インピーダンスの不整合量に応じて、任意の島パターン28を伝送線路23,24に接続することができる。
即ち、接続部27に近い側の島パターン28から順番に伝送線路23,24に接続する必要はなく、設計インピーダンスと負荷インピーダンスの不整合量に応じて、任意の島パターン28を伝送線路23,24に接続することができる。
実施の形態2.
上記実施の形態1では、伝送線路23が出力整合回路基板20に形成され、伝送線路24が出力整合回路基板21に形成されているものを示したが、図9に示すように、伝送線路23及び伝送線路24が同一の出力整合回路基板40に形成されているものであってもよい。
即ち、伝送線路23及び伝送線路24は、誘電率あるいは厚みが異なる回路基板に形成されているものであってもよいが、同一の出力整合回路基板40に形成されているものであってもよい。
上記実施の形態1では、伝送線路23が出力整合回路基板20に形成され、伝送線路24が出力整合回路基板21に形成されているものを示したが、図9に示すように、伝送線路23及び伝送線路24が同一の出力整合回路基板40に形成されているものであってもよい。
即ち、伝送線路23及び伝送線路24は、誘電率あるいは厚みが異なる回路基板に形成されているものであってもよいが、同一の出力整合回路基板40に形成されているものであってもよい。
図9はこの発明の実施の形態2による高周波電力増幅器を示す構成図であり、図9において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
出力整合回路19は出力整合回路基板40を備えており、トランジスタ18の出力インピーダンスの整合を図る回路である。
出力整合回路基板40は整合回路22及び伝送線路23,24が形成されている基板である。
伝送線路23及び伝送線路24が同一の出力整合回路基板40に形成されることで、上記実施の形態1と同様の効果が得られるほか、実装部品点数を削減することができるとともに、組立ばらつきによる特性変動を抑えることができる効果が得られる。
出力整合回路19は出力整合回路基板40を備えており、トランジスタ18の出力インピーダンスの整合を図る回路である。
出力整合回路基板40は整合回路22及び伝送線路23,24が形成されている基板である。
伝送線路23及び伝送線路24が同一の出力整合回路基板40に形成されることで、上記実施の形態1と同様の効果が得られるほか、実装部品点数を削減することができるとともに、組立ばらつきによる特性変動を抑えることができる効果が得られる。
実施の形態3.
上記実施の形態1では、6つの島パターン28の幅及び配置間隔が同一であるものを示したが、この実施の形態3では、伝送線路23側における複数の島パターン28の幅又は配置間隔と、伝送線路24の先端線路24a側における島パターン28の幅又は配置間隔とが異なるものであってもよい。
上記実施の形態1では、6つの島パターン28の幅及び配置間隔が同一であるものを示したが、この実施の形態3では、伝送線路23側における複数の島パターン28の幅又は配置間隔と、伝送線路24の先端線路24a側における島パターン28の幅又は配置間隔とが異なるものであってもよい。
図10及び図11はこの発明の実施の形態3による高周波電力増幅器を示す構成図であり、図10及び図11において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図10は、伝送線路23側における複数の島パターン28の幅と、伝送線路24の先端線路24a側における島パターン28の幅とが異なっている例を示している。
図11は、伝送線路23側における複数の島パターン28の配置間隔と、伝送線路24の先端線路24a側における島パターン28の配置間隔とが異なっている例を示している。
図10は、伝送線路23側における複数の島パターン28の幅と、伝送線路24の先端線路24a側における島パターン28の幅とが異なっている例を示している。
図11は、伝送線路23側における複数の島パターン28の配置間隔と、伝送線路24の先端線路24a側における島パターン28の配置間隔とが異なっている例を示している。
また、図12に示すように、伝送線路23に対向している島パターン28の幅28aと、伝送線路24の先端線路24aに対向している島パターン28の幅28bとが異なっていてもよい。
図12Aは伝送線路23に対向している島パターン28の幅28aが、伝送線路24の先端線路24aに対向している島パターン28の幅28bより広い例を示している。
図12Bは伝送線路23に対向している島パターン28の幅28aが、伝送線路24の先端線路24aに対向している島パターン28の幅28bより狭い例を示している。
図12Aは伝送線路23に対向している島パターン28の幅28aが、伝送線路24の先端線路24aに対向している島パターン28の幅28bより広い例を示している。
図12Bは伝送線路23に対向している島パターン28の幅28aが、伝送線路24の先端線路24aに対向している島パターン28の幅28bより狭い例を示している。
この実施の形態3の場合も、上記実施の形態1と同様に、抵抗成分及びリアクタンス成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる効果のほか、不整合に対して補償すべきインピーダンス成分が有するリアクタンス成分と抵抗成分の比が異なる場合でも、不整合を補償することができる効果が得られる。
実施の形態4.
上記実施の形態1では、島パターン28の形状が等脚台形である例を示したが、島パターン28の形状が等脚台形に限るものではない。
島パターン28の形状としては、例えば、台形、四角形、L字型、円弧型などを用いることができる。
上記実施の形態1では、島パターン28の形状が等脚台形である例を示したが、島パターン28の形状が等脚台形に限るものではない。
島パターン28の形状としては、例えば、台形、四角形、L字型、円弧型などを用いることができる。
図13、図14及び図15はこの発明の実施の形態4による高周波電力増幅器を示す構成図であり、図13において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図13は島パターン28の形状がL字型である例を示し、図14は島パターン28の形状が円弧型である例を示し、図15は島パターン28の形状が四角形である例を示している。
なお、上記実施の形態3における図12は、島パターン28の形状が台形である例を示している。
図13は島パターン28の形状がL字型である例を示し、図14は島パターン28の形状が円弧型である例を示し、図15は島パターン28の形状が四角形である例を示している。
なお、上記実施の形態3における図12は、島パターン28の形状が台形である例を示している。
この実施の形態4の場合も、上記実施の形態1と同様に、抵抗成分及びリアクタンス成分を有するインピーダンス成分の不整合を補償することができる効果が得られる。また、レイアウト設計の自由度が向上するとともに、不整合に対して補償すべきインピーダンス成分が有するリアクタンス成分と抵抗成分の比を事前に調整しておくことができる効果が得られる。
実施の形態5.
上記実施の形態1では、伝送線路23がパッケージ1の入出力方向に対して平行な直線パターンで形成され、伝送線路24における先端線路24aの線路幅方向が伝送線路23の線路幅方向と直交している方向になるように、伝送線路24が形成されているものを示しているが、伝送線路23,24の形成は、これに限るものではない。
上記実施の形態1では、伝送線路23がパッケージ1の入出力方向に対して平行な直線パターンで形成され、伝送線路24における先端線路24aの線路幅方向が伝送線路23の線路幅方向と直交している方向になるように、伝送線路24が形成されているものを示しているが、伝送線路23,24の形成は、これに限るものではない。
即ち、伝送線路23と伝送線路24によって挟まれている領域である夾角部29に、複数の島パターン28が配置されており、ワイヤ30,31によって、伝送線路23,24に接続する島パターン28の数を増やすことで、伝送線路23又は伝送線路24の一方の線路幅が広がって、他方の線路長が変化するものであればよい。
したがって、伝送線路24は、図16に示すように、先端線路24aの線路幅方向が伝送線路23の線路幅方向と同じ方向に配置されているものであってもよい。
したがって、伝送線路24は、図16に示すように、先端線路24aの線路幅方向が伝送線路23の線路幅方向と同じ方向に配置されているものであってもよい。
図16はこの発明の実施の形態5による高周波電力増幅器を示す構成図であり、図16において、図1と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
図16の例では、伝送線路24の先端線路24aは、パッケージ1の入出力方向に対して平行な直線パターンで形成されており、先端線路24aの線路幅方向は、伝送線路23の線路幅方向と同じ方向である。
なお、伝送線路23は、図17に示すように、途中で折り曲げられているものであってもよい。線路23aは、途中で折り曲げられている伝送線路23の出力側の線路であり、図中、斜線が施されている。
ただし、図17の例では、伝送線路23の出力側の線路23aにおける線路幅方向は、伝送線路24における先端線路24aの線路幅方向と異なる方向になっている。また、島パターン28が配置されている夾角部29は、出力整合回路基板21に形成されている。
以上より、伝送線路23,24や島パターン28は、高い自由度でレイアウト設計を行うことができる。
図16の例では、伝送線路24の先端線路24aは、パッケージ1の入出力方向に対して平行な直線パターンで形成されており、先端線路24aの線路幅方向は、伝送線路23の線路幅方向と同じ方向である。
なお、伝送線路23は、図17に示すように、途中で折り曲げられているものであってもよい。線路23aは、途中で折り曲げられている伝送線路23の出力側の線路であり、図中、斜線が施されている。
ただし、図17の例では、伝送線路23の出力側の線路23aにおける線路幅方向は、伝送線路24における先端線路24aの線路幅方向と異なる方向になっている。また、島パターン28が配置されている夾角部29は、出力整合回路基板21に形成されている。
以上より、伝送線路23,24や島パターン28は、高い自由度でレイアウト設計を行うことができる。
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。
この発明は、高周波信号を増幅する高周波電力増幅器に適している。
1 パッケージ、11 入力端子、12 入力整合回路、13 入力整合回路基板、14 入力整合回路基板、15,16 伝送線路、17 ワイヤ、18 トランジスタ、19 出力整合回路、20 出力整合回路基板、21 出力整合回路基板、22 整合回路、22a 合成回路、22b シャントインダクタ、22c コンデンサ、23 伝送線路(第1の伝送線路)、23a 伝送線路23の出力側の線路、24 伝送線路(第2の伝送線路)、24a 伝送線路24の先端線路、25 出力端子、26 ワイヤ(第1の接続部材)、27 接続部、28 島パターン、29 夾角部、30 ワイヤ(第2の接続部材)、31 ワイヤ(第3の接続部材)、40 出力整合回路基板。
Claims (9)
- 高周波信号を増幅するトランジスタと、
一端が前記トランジスタの出力端子と接続され、他端が接地されている整合回路と、
一端が前記トランジスタの出力端子と接続されている第1の伝送線路と、
先端部分の線路である先端線路の線路幅方向が前記第1の伝送線路の線路幅方向と異なる方向に配置され、前記先端部分と反対側の端が出力端子と接続されている第2の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第2の伝送線路の先端線路とを接続する第1の接続部材と、
一端が前記第1の伝送線路の周囲に配置され、他端が前記第2の伝送線路における前記先端線路の周囲に配置されている複数の島パターンと、
前記島パターンの一端と前記第1の伝送線路とを接続し得る第2の接続部材と、
前記島パターンの他端と前記第2の伝送線路の先端線路とを接続し得る第3の接続部材と
を備えた高周波電力増幅器。 - 前記第1及び第2の伝送線路の線路長は、前記高周波信号の基本波の周波数で4分の1波長の長さであることを特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。
- 前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路とが別の回路基板に形成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。
- 前記第1の伝送線路と前記第2の伝送線路とが同一の回路基板に形成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。
- 前記複数の島パターンの幅及び配置間隔が同一であることを特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。
- 前記第1の伝送線路側における前記複数の島パターンの幅と、前記第2の伝送線路側における前記複数の島パターンの幅とが異なることを特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。
- 前記第1の伝送線路側における前記複数の島パターンの配置間隔と、前記第2の伝送線路側における前記複数の島パターンの配置間隔とが異なることを特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。
- 前記島パターンの形状が等脚台形、台形、四角形、L字型又は円弧型であることを特徴とする請求項1記載の高周波電力増幅器。
- 高周波信号を増幅するトランジスタと、
一端が前記トランジスタの出力端子と接続され、他端が接地されている整合回路と、
一端が前記トランジスタの出力端子と接続されている第1の伝送線路と、
先端部分の線路である先端線路の線路幅方向が前記第1の伝送線路の線路幅方向と同じ方向に配置され、前記先端部分と反対側の端が出力端子と接続されている第2の伝送線路と、
前記第1の伝送線路の他端と前記第2の伝送線路の先端線路とを接続する第1の接続部材と、
一端が前記第1の伝送線路の周囲に配置され、他端が前記第2の伝送線路における前記先端線路の周囲に配置されている複数の島パターンと、
前記島パターンの一端と前記第1の伝送線路とを接続し得る第2の接続部材と
前記島パターンの他端と前記第2の伝送線路の先端線路とを接続し得る第3の接続部材と
を備えた高周波電力増幅器。
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Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02284502A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-21 | Nec Corp | 半導体装置用内部整合回路基板 |
JPH0565104U (ja) * | 1992-02-12 | 1993-08-27 | 日本電気株式会社 | 同相分配器 |
JPH0661760A (ja) * | 1992-08-12 | 1994-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波増幅器 |
JP2015133660A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 富士通株式会社 | 集積回路及び送受信装置 |
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Patent Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPH02284502A (ja) * | 1989-04-25 | 1990-11-21 | Nec Corp | 半導体装置用内部整合回路基板 |
JPH0565104U (ja) * | 1992-02-12 | 1993-08-27 | 日本電気株式会社 | 同相分配器 |
JPH0661760A (ja) * | 1992-08-12 | 1994-03-04 | Mitsubishi Electric Corp | マイクロ波増幅器 |
JP2015133660A (ja) * | 2014-01-15 | 2015-07-23 | 富士通株式会社 | 集積回路及び送受信装置 |
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