JP2008005422A - Low noise amplifier - Google Patents
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Abstract
【課題】所望帯域の雑音特性の低下を招くことなく、所望帯域外の高い周波数帯での安定性を高めることができる低雑音増幅器を得ることを目的とする。
【解決手段】FET3のドレイン電極から出力された信号の周波数帯域によって信号に主に作用する素子(抵抗10又はインダクタ11)が遷移する安定化回路9を出力線路6と直列に接続するように構成する。これにより、所望帯域の雑音特性の低下を招くことなく、所望帯域外の高い周波数帯での安定性を高めることができる。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a low noise amplifier capable of improving the stability in a high frequency band outside the desired band without causing a decrease in noise characteristics in the desired band.
A stabilizing circuit 9 in which an element (resistor 10 or inductor 11) mainly acting on a signal transitions depending on a frequency band of a signal output from a drain electrode of an FET 3 is connected in series with an output line 6. To do. As a result, the stability in a high frequency band outside the desired band can be enhanced without deteriorating the noise characteristics of the desired band.
[Selection] Figure 1
Description
この発明は、例えば、受信機に用いられる高周波用の低雑音増幅器に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency low-noise amplifier used for a receiver, for example.
例えば、受信機に用いられる高周波用の低雑音増幅器では、低雑音特性と反射特性の両立が求められている。
低雑音特性と反射特性の双方を実現するために、低雑音増幅器を構成する電界効果トランジスタであるFET(Field Effect Transistor)のソース電極を、インダクタを介して、グラウンドに接続する手法が広く知られている(例えば、非特許文献1を参照)。
即ち、非特許文献1には、ソース電極がインダクタを介して接地されているFETと、そのFETのゲート電極と接続されている入力整合回路と、そのFETのドレイン電極と接続されている出力整合回路とから構成されている低雑音増幅器が開示されている。
このような低雑音増幅器では、FETのソース電極がインダクタを介して接地されていることにより、低雑音を実現するための雑音整合点と、反射特性に優れた反射整合点とを接近させる効果が生み出されて、低雑音特性と反射特性の両立が可能になっている。
For example, high-frequency low-noise amplifiers used in receivers are required to have both low noise characteristics and reflection characteristics.
In order to realize both low noise characteristics and reflection characteristics, a technique for connecting the source electrode of a field effect transistor (FET), which is a field effect transistor constituting a low noise amplifier, to ground via an inductor is widely known. (For example, refer nonpatent literature 1).
That is,
In such a low noise amplifier, since the FET source electrode is grounded via an inductor, the noise matching point for realizing low noise and the reflection matching point having excellent reflection characteristics are brought close to each other. As a result, both low noise and reflection characteristics can be achieved.
ただし、所望帯域外の高い周波数帯では、FETのソース電極に接続されているインダクタの効果により、FETのソース電位がゼロ電位として確定しないことが影響して、低雑音増幅器の安定性が劣化することがある。
このため、高域周波数では、安定係数KがK<1となり、低雑音増幅器に高域周波数で利得がある場合、信号の異常発振が発生することがある。
所望帯域外の高域周波数での異常発振を防止する方法として、低雑音増幅器の整合回路に直列抵抗又は並列抵抗を挿入する方法があるが、この方法を用いた場合、低雑音増幅器の回路損失が全周波数帯に亘って増大するため、所望帯域の雑音特性が低下してしまうことがある。
However, in the high frequency band outside the desired band, the effect of the inductor connected to the source electrode of the FET affects the fact that the source potential of the FET is not determined as a zero potential, which degrades the stability of the low noise amplifier. Sometimes.
For this reason, the stability coefficient K becomes K <1 at high frequency, and abnormal oscillation of the signal may occur when the low noise amplifier has gain at high frequency.
As a method of preventing abnormal oscillation at a high frequency outside the desired band, there is a method of inserting a series resistor or a parallel resistor in the matching circuit of the low noise amplifier. Increases over the entire frequency band, and the noise characteristics of the desired band may deteriorate.
従来の低雑音増幅器は以上のように構成されているので、低雑音特性と反射特性の両立を図ることができるが、所望帯域外の高い周波数帯では、安定性が劣化して、信号の異常発振が発生することがあるなどの課題があった。 Since the conventional low noise amplifier is configured as described above, it is possible to achieve both low noise characteristics and reflection characteristics. However, in a high frequency band outside the desired band, the stability deteriorates and signal anomalies. There were problems such as the occurrence of oscillation.
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、所望帯域の雑音特性の低下を招くことなく、所望帯域外の高い周波数帯での安定性を高めることができる低雑音増幅器を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a low noise amplifier capable of enhancing the stability in a high frequency band outside the desired band without deteriorating the noise characteristics of the desired band. The purpose is to obtain.
この発明に係る低雑音増幅器は、電界効果トランジスタのドレイン電極から出力された信号の周波数帯域によって信号に主に作用する素子が遷移する安定化回路を出力線路と直列に接続するようにしたものである。 The low noise amplifier according to the present invention is configured such that a stabilization circuit in which an element mainly acting on a signal transitions according to a frequency band of a signal output from a drain electrode of a field effect transistor is connected in series with an output line. is there.
この発明によれば、電界効果トランジスタのドレイン電極から出力された信号の周波数帯域によって信号に主に作用する素子が遷移する安定化回路を出力線路と直列に接続するように構成したので、所望帯域の雑音特性の低下を招くことなく、所望帯域外の高い周波数帯での安定性を高めることができる効果がある。 According to the present invention, the stabilization circuit in which an element mainly acting on the signal transitions according to the frequency band of the signal output from the drain electrode of the field effect transistor is configured to be connected in series with the output line. There is an effect that the stability in a high frequency band outside the desired band can be improved without degrading the noise characteristics.
実施の形態1.
図1はこの発明の実施の形態1による低雑音増幅器を示す構成図であり、図において、入力端子1には入力整合回路2が接続されており、入力端子1から入力された信号が入力整合回路2に入力される。
入力整合回路2は入力端子1側の特性インピーダンスとFET3の入力インピーダンスとを合わせるインピーダンス整合処理を実施する。
電界効果トランジスタであるFET3はソース電極がインダクタ4(誘導素子)を介してグランド5と接続され、また、ゲート電極が入力整合回路2と接続されており、ゲート電極から入力された信号を増幅して、増幅後の信号をドレイン電極から出力線路6に出力する。
FIG. 1 is a block diagram showing a low noise amplifier according to
The
The
バイアス回路8はゲート端子7から入力されたゲート電圧VgをFET3のゲート電極に印加する処理を実施する。
安定化回路9は出力線路6と直列に接続され、抵抗10(抵抗素子)とインダクタ11(誘導素子)の並列回路から構成されており、FET3のドレイン電極から出力された信号の周波数帯域によって信号に主に作用する素子が遷移する。即ち、FET3のドレイン電極から出力された信号の周波数帯域が高周波数帯であれば、抵抗10が主に信号に作用し、FET3のドレイン電極から出力された信号の周波数帯域が低周波数帯であれば、インダクタ11が主に信号に作用する。
The bias circuit 8 performs a process of applying the gate voltage Vg input from the
The
バイアス回路13はドレイン端子12から入力されたドレイン電圧VdをFET3のドレイン電極に印加する処理を実施する。
出力整合回路14はFET3の出力インピーダンスと出力端子15側の特性インピーダンスとを合わせるインピーダンス整合処理を実施する。
出力端子15はFET3による増幅後の信号を出力する。
The bias circuit 13 performs a process of applying the drain voltage Vd input from the
The
The
次に動作について説明する。
入力端子1から入力された信号は、FET3のゲート電極に入力されて、FET3により増幅される。
増幅後の信号は、FET3のドレイン電極から出力線路6に出力されて出力端子15から外部出力される。
Next, the operation will be described.
A signal input from the
The amplified signal is output from the drain electrode of the
この実施の形態1の低雑音増幅器では、FET3のソース電極をインダクタ4を介して接地することにより、従来の低雑音増幅器と同様に、低雑音特性と反射特性の両立を図っているが、所望帯域外の高い周波数帯では、安定性が劣化して、信号の異常発振が発生する可能性がある。
しかし、この実施の形態1では、抵抗10とインダクタ11の並列回路からなる安定化回路9をFET3の出力側に直列に接続しているので、低雑音特性と反射特性の両立を図りながら、所望帯域外の高い周波数帯での低雑音増幅器の安定化を図ることができる。
In the low noise amplifier according to the first embodiment, the source electrode of the
However, in the first embodiment, the
即ち、入力端子1から入力された信号の周波数帯域が高周波数帯である場合、安定化回路9では、インダクタ11が抵抗10よりも高インピーダンスになるため、高周波数帯の信号には抵抗10が主に作用する。
一方、入力端子1から入力された信号の周波数帯域が低周波数帯である場合、安定化回路9では、インダクタ11が抵抗10よりも低インピーダンスになるため、低周波数帯の信号にはインダクタ11が主に作用する。
このように、入力端子1から入力された信号の周波数帯域によって、安定化回路9における抵抗の見え方が異なるため、低雑音増幅器の低周波における回路損失を増加させることなく、高周波における回路損失を増加させて、高周波での安定係数Kを大きくすることができる。
That is, when the frequency band of the signal input from the
On the other hand, when the frequency band of the signal input from the
As described above, since the appearance of the resistance in the
図2は周波数に対する低雑音増幅器の安定係数を示す説明図である。
図2から明らかなように、この実施の形態1の低雑音増幅器は、従来の低雑音増幅器と比べて、高周波数帯での安定係数Kが大きくなる。そのため、所望帯域外の高い周波数帯での低雑音増幅器の安定化を図ることができる。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing the stability factor of the low noise amplifier with respect to frequency.
As is clear from FIG. 2, the low noise amplifier of the first embodiment has a higher stability coefficient K in the high frequency band than the conventional low noise amplifier. Therefore, it is possible to stabilize the low noise amplifier in a high frequency band outside the desired band.
以上で明らかなように、この実施の形態1によれば、FET3のドレイン電極から出力された信号の周波数帯域によって信号に主に作用する素子(抵抗10又はインダクタ11)が遷移する安定化回路9を出力線路6と直列に接続するように構成したので、所望帯域の雑音特性の低下を招くことなく、所望帯域外の高い周波数帯での安定性を高めることができる効果を奏する。
As is apparent from the above, according to the first embodiment, a
なお、この実施の形態1では、FET3と出力整合回路14の間に安定化回路9を接続しているものについて示したが、出力整合回路14と出力端子15の間に安定化回路9を接続するようにしてもよく、同様の効果を奏することができる。
また、安定化回路9を出力整合回路14の一部に組み込むようにして、安定化回路9を含む出力整合回路14を構成してもよい。
In the first embodiment, the
Further, the
また、この実施の形態1では、抵抗10とインダクタ11の並列回路からなる安定化回路9を用いるものについて示したが、インダクタ11の代わりに、例えば、マイクロストリップ線路等で構成される信号線路を使用し、抵抗10と信号線路の並列回路からなる安定化回路9を用いても、同様の効果を奏することができる。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
図3はこの発明の実施の形態2による低雑音増幅器を示す構成図であり、図において、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。
直列共振回路21はキャパシタ22(容量素子)とインダクタ23(誘導素子)から構成されており、直列共振回路21は一端が出力線路6と接続され、他端がグランド24と接続されている。
図3の低雑音増幅器は、金属性のパッケージ25に封入されており、直列共振回路21の共振周波数fRESがパッケージ25の共振周波数fPKGに設定されている。あるいは、直列共振回路21の共振周波数fRESがパッケージ25の共振周波数fPKGよりも低い周波数に設定されている。
なお、低雑音増幅器が金属性のパッケージ25に封入されている場合、一般的には、パッケージ25の共振周波数fPKGにおいて、増幅器のアイソレーションが著しく劣化する問題があるが、この実施の形態2では、後述するように、パッケージ25の共振周波数fPKGにおける増幅器の安定性を高めることができる。
FIG. 3 is a block diagram showing a low noise amplifier according to
The
The low noise amplifier of FIG. 3 is enclosed in a
In the case where the low noise amplifier is enclosed in the
次に動作について説明する。
この実施の形態2の低雑音増幅器では、キャパシタ22とインダクタ23からなる直列共振回路21を出力線路6と並列に接続している。
直列共振回路21の共振周波数fRESは、パッケージ25の共振周波数fPKGに設定されている。あるいは、パッケージ25の共振周波数fPKGよりも低い周波数に設定されている。
Next, the operation will be described.
In the low noise amplifier according to the second embodiment, a
The resonance frequency f RES of the
共振周波数fRESでは、直列共振回路21のインピーダンスがゼロになるため、増幅器の利得が発生しない。
このため、抵抗10とインダクタ11の並列回路からなる安定化回路9の効果に加えて、キャパシタ22とインダクタ23からなる直列共振回路21の効果により、増幅器の高周波帯での利得をより強く抑圧することができる。
即ち、低雑音特性と反射特性の両立を図りながら、低雑音増幅器の所望帯域の雑音特性を低下させることなく、所望帯域外の高い周波数帯での低雑音増幅器の安定性をより高めることができる(図4を参照)。
図4は周波数に対する低雑音増幅器の利得を示す説明図である。
At the resonance frequency f RES , the impedance of the
Therefore, in addition to the effect of the
That is, the stability of the low noise amplifier in a high frequency band outside the desired band can be further improved without degrading the noise characteristic of the desired band of the low noise amplifier while achieving both low noise characteristics and reflection characteristics. (See FIG. 4).
FIG. 4 is an explanatory diagram showing the gain of the low noise amplifier with respect to frequency.
以上で明らかなように、この実施の形態2によれば、キャパシタ22とインダクタ23からなる直列共振回路21を出力線路6と並列に接続するように構成したので、所望帯域の雑音特性の低下を招くことなく、所望帯域外の高い周波数帯での安定性を更に高めることができる効果を奏する。
As apparent from the above, according to the second embodiment, the series
また、この実施の形態2によれば、共振周波数fRESがパッケージ25の共振周波数fPKGに設定されている直列共振回路21、あるいは、共振周波数fRESがパッケージ25の共振周波数fPKGよりも低い周波数に設定されている直列共振回路21を出力線路6と並列に接続しているので、パッケージ25の共振周波数fPKGにおける増幅器の安定性を高めることができる効果を奏する。
Further, according to the second embodiment, the resonance frequency f RES is set to the resonance frequency f PKG of the
なお、この実施の形態2では、キャパシタ22とインダクタ23からなる直列共振回路21を出力線路6と並列に接続するものについて示したが、直列共振回路21のインダクタ23として、基板のグラウンドパターン上に形成されているビアホールに含まれるインダクタ成分を用いてもよい。
In the second embodiment, the
1 入力端子、2 入力整合回路、3 FET(電界効果トランジスタ)、4 インダクタ(誘導素子)、5 グランド、6 出力線路、7 ゲート端子、8 バイアス回路、 9 安定化回路、10 抵抗(抵抗素子)、11 インダクタ(誘導素子)、12 ドレイン端子、13 バイアス回路、14 出力整合回路、15 出力端子、21 直列共振回路、22 キャパシタ(容量素子)、23 インダクタ(誘導素子)、24 グランド、25 パッケージ。 1 input terminal, 2 input matching circuit, 3 FET (field effect transistor), 4 inductor (inductive element), 5 ground, 6 output line, 7 gate terminal, 8 bias circuit, 9 stabilization circuit, 10 resistor (resistance element) , 11 inductor (inductive element), 12 drain terminal, 13 bias circuit, 14 output matching circuit, 15 output terminal, 21 series resonance circuit, 22 capacitor (capacitance element), 23 inductor (inductive element), 24 ground, 25 package.
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