TWI364161B - High frequency power amplifier - Google Patents

Description

1364161 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於移動體通訊、衛星通訊用等之微波、 毫米波段之通訊機所使用之高頻功率放大器。 . 【先前技術】 在使用多載波訊號或近年之CDMA方式等調變波訊號 φ 的微波通訊系統中，係必須儘可能減少因高頻功率放大器 之非線性所產生之失真的影響。相對於此，已知若在輪入 側設置對於2次高諧波形成為開放負載或高阻抗負載的共 振電路，即可將高頻功率放大器予以高效率化（參照例: 專利文獻1)。此外，在移動體通訊、衛星通訊用之高輸 出功率放大器中，丨了獲得大功率M吏用一種以電性並聯 連接複數個電晶體單元（transist〇r cen)而加大間極 寬度的多指型（Multi-Finger)電晶體。 • (專利文獻n日本專利特開2〇〇2-164753號公報 【發明内容】 (發明所欲解決的課題） 第19圖、第20圖係、顯示在輸人側設有共振電路之高 頻功率放大器之參考例之電路圖。以電性並聯連接複數個 電晶體單元1卜在其閘極電極經由調整用線路16及接合 線（b〇nding Wire) 12而連接有輸入側整合電路13，在 其沒極電極經由接合線14而連接有輸出側整合電路& 2118-9762-PF 5 13641.61 接著，在第19圖、第2〇圖的雷 _幻電路係在輸入側整合電 的前段設有共振電路17。 0 _ 弟19圖的共振電路17係相對於 2次咼諸波形成為開放負載 、 貝戰第20圖的共振電路17俜 對於2次高諧波形成為高阻抗負載。 係相 在第1 9圖的電路中係骑„ ?係^間極電極合成而連接於輸入 側整合電路1 3之後連接丘捩雷牧，， …” *以 電路1?，因此當由各電晶體 早π 11觀看輸入側整合電路13 ^ __ , τ在單凡間產生相位 差。因此，無法將由各電晶體 电日體早7L 11之閘極電極所觀看 到的2次高諧波負載同等地 取马同阻抗負載。此外，本 使用多指型電晶體時，電晶體 田 小。因此，在第20圖的電路中變付非吊 使末自共振電路17的反射波衰減，因此 諧波負載控制為開放負載。因此 圖、將2-人间 Φ . . 在第19圖、第20圖的 電路中，會有失真特性差的問題。 本發明係為了解決如上所述之1 %二 在奸-括〜* ^之課通而研創者，其目的 在獲仔-種可改善失真特性的高頻功率放大器。 (用以解決課題的手段） 以 其 分 本發明之高頻功率放大器係包括. 雷，ht卄_^ + 括.夕指型電晶體 電！·生並聯連接有複數個電晶體單元；輸入側整 連接於複數個電晶體單元的閘極 別诖妹认々& 伐，以及共振電路，分 接於各電晶體單元的閉極電極與 間，共振電路係以電晶體之動作頻 」整口電路之 或在以2次高谐波的頻率為中心的譜波的頻率 於？ a 士吩丄 的既疋乾圍内共振，相對 南4波形成為高阻抗負載或開放負載。本發明之其 2118-9762-Pf 6 1364161 他特徵係如以下所示。 (發明效果） 藉由本發明，可改善失真特性。 【實施方式】 . (實施形態1) 第1圖係顯示本發明之實施形態i之高頻功率放大器 _ 之上視圖，第2圖係其電路圖。 藉由以電性並聯連接複數個電晶體單元u來形成多 指型電晶體。複數個電晶體單元u的開極電極係經由接 合線12而連接於輸入側整合電路13。複數個電晶體單元 11的沒極電極係經由接合線14而連接於輸出側整合電路 15。複數個電晶體單元u的源極電極係予以接地。接合 線12、14係作為電感器（induct〇r)而發揮功能。。 在各電晶體單元11的閘極電極與輸人側整合電路Μ 春之間，分別連接有調整用線路16及共振電路17。亦即， 在各電晶體單元U的閘極電極分別附加有共振電路^之 後，再藉由接合線12而連接於輸人側整合電路13而予以 共振電路17係形成在與電晶體相同的晶片i 8上，且 有彼此並聯連接的接合線19及電容器2卜接’ |、

係作為電感器而發揮功能。共振電路17係以電晶體之 作頻率之2次向諧波的頻率或在以2次高諧波之 心的既定範圍内共振，相對於2次高㈣形成為高阻^ 2118-9762-PF 7 1364161 載。藉此，可將由各電晶體 的2次南諸波負載同等地形 失真特性。 早元11之閘極電極所觀看到 成為南阻抗負載，因此可改善 (實施形態2) 第3圖係顯示本發明$音。 不發月之貫施形態2之高頻功率放大器 之上視圖。電路圖係與實施形態丨相同。 與實施形態！不同的是，以共振電路”之電“而 言’係錢形成在與電晶體相同的W 18上的螺旋電感 :’來替代接合線19。其他構成係與實施形態！的構 成相同。 在實施形態！中，當動作頻率較高時，藉由因接合線 19之纜線長度的不-致所造成之電感的變動，使共振電路 7的共振頻率變動較A。相對於此，在本實施形態中係 可抑制螺旋電感器21《電感的不均，且可抑制共振電路 17之共振頻率的變動。

(實施形態3) 第4圖係顯示本發明之實施形態3之高頻功率放大器 之上視圖’第5圖係、其電路圖。接合線19的—端係連: 於輸入側整合電路13，其他構成則與實施形態"目同。藉 此可加長接合線19,因此在必須加大電感時極為有效。曰 (實施形態4 ) 第6圖係顯示本發明之實施形態4之高頻功率放大器 之上視圖，第7圖係其電路圖。MIM電容器2〇係形成在态 別於電晶體之其他晶片22上。MIM電容器2〇的— J Μ係經 2118-9762-PF 8 13641.61 由接合線12而連接於輸入側整合電路13，mIM電容器2〇 的另一端係經由接合線23而連接於調整用線路16。其他 構成係與實施形態1相同。當形成有電晶體之晶片18的 成本較高時，藉由在其他廉價的晶片22上形成Mim電容 器，可降低成本。 (實施形態5) 第8圖係顯示本發明之實施形態5之高頻功率放大器 之上視圖，第9圖係其電路圖。共振電路丨7之内部構^ 以外係與實施形態1相同。 共振電路17係具有電氣長度調整用線路24與開放端 短截線（stub) 25。開放端短截線25的一端係連接於電 氣長度調整用線路24,開放端短截線25的另— ' 4 缅係呈開 放狀態。電氣長度調整用線路24係經由接人蠄]9 坎β琢i Z而連接 於輸入側整合電路13 » 藉由調整開放端短截線25與電氣長度調整用線路Μ 的長度’可將由各電晶體單元！ i的閘極電極所觀看到的2 次高諧波負載調整為所希望的值。例如相對於動作頻率訊 號的波長λ，當將開放端短截線25的長度設為又 電氣長度調整用線路24的長度設為λ/8睹， ' /、振電路 17係相對於2次高諧波形成為開放負載，因此可 ,.., 人吾夭具 (實施形態6) 第1 0圖係顯示本發明之實施形態6 ι同頻功率放大 器之上視圖’第Π圖係其電路圖。共振 电路1 7之内部構 2118-97 62-PF 9 13641-61 成以外係與實施形態〗相同。 共振電路17係具有電氣長度調整用線路24與短路端 ^截線26。短路端短截線26的—端係連接於電氣長 正用線路24，短路端短截線26的另一端係經由電容：打 而連接於與背面接地相連接的通孔28而呈短路狀態1 乳長度調整用線路24係經由接合線12而連接 合電路13。

藉由調整短路端短截線26與電氣長度調整用線路W 的長度，可將^電晶體單元n的㈣電極所觀看到的2 次尚諧波負載調整為所希望的值。例如相對於動作頻率訊 遽的波長λ，當將短路端短截線26的長度設為乂/4, 電氣長度調整用線路24的長度設為時，共振電路 係相對於2次高諧波形成為開放負載，因此可改盖失直 特性。 D天具 (實施形態7) 第12圖係顯示本發明之實施形態7之高頻功率放大 器之電路圖。各共振電路17a至m之共振頻率係藉由改 變電感或電容’而分為2個以上不同的頻 此 電路17a、17c、17e的並据镅f & f , 八振 幻”搌頻率為fa，共振電路nb、17d、 1 7f的’、振頻率為fb。其他構成係與實施形態1的構成相 同0 第13圖係顯示相對於規格化頻率之㈣的變化圖。 所謂規格化頻率係指經規格化的動作頻率，所謂m抑 功率附加效率。動作頻帶係規格化鮮0.91U。針^

2118-9762-PF 10 丄刪L61 2 =頻率fa的共振電路裝載於電晶體的情形 '僅將 ' / fb的共振電路裝餘電晶體的情形、及以單元 12圖的雷二共振頻率"的共振電路現在的情形（第 U圖的電路）等3種情形進行計算。 ^設僅有共振電路17a至m的共振頻率對pAE造 若使共振…、作的共振電路混在，與使

、振頻率fa或fb的共振電路的情形相比較，PAE

間值。因此，若適當選擇2個共振頻率，可以較寬 的頻帶改善失真特性。 此外，各共振f路17之共振頻率之種類數量係以 數個電晶體單元11的數量的約數為宜。藉此可實現電 體整體的均一動作 此外，第14圖至第16圖係顯示共振頻率之設定之例 圖。在此，將電晶體之動作頻率的下限設為fi、上限設為 2在第14圖中，係將共振頻率f a、f b分別設定為2次 #高譜波的下限2fl附近的頻率、2次高譜波的上限犯附 近的頻率。在帛15冑中，係將共振頻# fa、fb分別設定 為（3fl+f2) /2附近的頻率、（fl+3f2) /2附近的 頻率。在第16圖中，係將共振頻率fa、fb、fc分別設定 為2f 1附近的頻率、f丨+ f2附近的頻率、2f2附近的頻率。 在考慮共振電路的q值的情形下，只要選擇可獲得更為平 坦之失真特性的組合即可。 (實施形態8 ) 第1 7圖係顯示本發明之實施形態8之高頻功率放大

2118-9762-PF 器之電路圖。左女 振電路17連財具有與共 電路2%: a不同之共振頻率ib的第2共振 八他構成係與實施形態丨 ' 單元單位將失真特性寬頻化。 成相.错此可以 次以振電路29亦可以電晶體之動作頻率之3 中心之既二r二頻率或在以3次以上之高譜波的頻率為 巳圍内共振，相對於3次 高阻抗負載或開放負載。 上的㈣波形成為 (實施形態9) 写之:：圖圖!：示本發明之實施形19之高頻功率放大 相同。、振電路17的内部構成以外係與實施形態i 且古共振電路17係除了接合線19與_電容器2〇以外， 具有一極體30與DC供雷嫂；qi , 19.並聯連接’與MIM電聯=體3°係 電谷益20串聯連接。dc供電端子31 :連接於.二極體3。與MIM電容器2。的連接 = 7De供電端子31施力W可由外部調整共振電 路^的電容器的電容，而調整共振頻率。其中，亦可藉 由调整接合線19的長度來改變電感，以調整共振頻率。 糟此可調整元件製作後的共振頻率，因此比利用電路元件 或圖案來製作電容器或電感器更為有利。 【圖式簡單說明】 第1圖係顯示本發明之實祐犯 頁知形態1之高頻功率放大器 2118-9762-PF 12 13641-61 之上視圖。 第2圖係顯示本發明之實施形態1之高頻功率放大器 之電路圖。

第3圖係顯示本發明之實施形態2之高頻功率放大器 之上視圖。 D 第4圖係顯示本發明之實施形態3之高頻功率放大器 之上視圖。

第5圖係顯示本發明之實施形態3之高頻功率放大器 之電路圖。 第6圖係顯示本發明之實施形態4之高頻功率放大器 之上視圖。 第7圖係g自；~ ^不本發明之實施形態4之高頻功率放大器 之電路圖。 第8圖係駿+ # .肩不本發明之實施形態5之高頻功率放大器 之上視圖。 第9圖·^车§§ —丄 ’、顯不本發明之實施形態5之高頻功率放大器 之電路圖。 第1 〇圖係顯 器之上視圖。 第11圖係顯 器之電路圖。 第12圖係顯 器之電路圖。 第13圖係顯 示本發明之實施形態6之高頻功率放大 不本發明之實施形態6之高頻功率放大 不本發明之實施形態7之高頻功率放大 不相對於規格化頻率之pAE的變化圖。

2118-9762-PF 13 第 ®係顯示共振頻率之設定之例圖。 第15圖係顯示共振頻率之設定之例圖。 第16圖係顯示共振頻率之設定之例圖。 第17圖係顯示本發明之實施形態8之高頻功率放大 器之電路圖。 第18圖係顯示本發明之實施形態9之高頻功率放大 器之電路圖。 。。第 圖係顯不將共振電路設在輸人側之高頻功率放 大器之參考例之電路圖。 士 - n ^係' 顯不將共振電路設在輸人側之高頻功率放 太盗之參考例之電路圖。 【主要元件符號說明】 11電晶體單元 12接合線 13 輸入側整合電路 14 ' 1 9 ' 2 3接合線 15 輸出側整合電路 16 調整用線路 17、17a至Ι7ί共振電路 18 ' 22晶片 20 ΜΙΜ電容器（電容器） 21螺旋電感器（電感器） 24 電氣長度調整用線路

2118-9762-PF 14 13641.61 25 開放端短截線 26 短路端短截線 27 電容器 28 通孔 29 第2共振電路 30 二極體 31 DC供電端子 2118-9762-PF 15

Claims (1)

1364161 第 097122834 號 1〇1年1月10日陣替換頁 〜年/月“日修正本 十、申請專利範園： 1. 一種向頻功率放大器，其特徵在於包括： 元；多指型電晶體，以電性並聯連接有複數個電晶體單 輸侧整。電路，其連接於前述複數個電晶體單元的 閘極電極；以及 叩 、刀別連接於各電晶體單元的閘極電極與 述輸入侧整合電路之間， ’' 月|J述共振電路係以前述電晶體之動作頻率之2次高抵 波的頻率或在以2次高譜波的頻率為中心的既定範圍内: 振’相對於2次高證波形成為高阻抗負載或開放負載，、 其中’前述共振電路係具有： 電氣長度調整用線路；以及 開放端短截線’―端連接於前述電氣長度調整 另一端予以開放。 2. -種高頻功率放大器，其特徵在於包括： 多指型電晶體，以電性並聯連接有複數個電晶體單 前 路 元 輪入側整5電路，其連接於前述複數個電晶體單元 閘極電極；以及 共振電路，分別連接於各電晶體單元的閘極電極與前 述輸入側整合電路之間， 』 前述共振電路係以前述電晶體之動作頻率之2次高諧 波的頻率或在以2次高諧波的頻率為中心的既定範圍= 2118-9762-PF1 16 1364161 ' 第 097122834 號 101年1月10日修正替換頁 振’相對於2次高諧波形成為高阻抗負載或開放負載， 其中’前述共振電路係具有： 電氣長度調整用線路；以及 路端短截線’ 一端連接於前述電氣長度調整用線 路’另一端予以短路。 3# —種高頻功率放大器，其特徵在於包括： …夕&型電晶體’以電性並聯連接有複數個電晶體單 1侧整σ電路，其連接於前述複數個電晶體單元的 閘極電極；以及 、、電路刀別連接於各電晶體單元的閘極電極與前 述輸入側整合電路之間， >、 别述共振電路係以前述電晶體之動作頻率之2 •欠官μ 波的頻率或在以2次高諸波的頻率為中心的既定範圍= 振目對於2次高諧波形成為高阻抗負載或開放負載、 其中，各共振電路的共振頻率係分為2個以上不同的 八中，各共振電路的共振頻率的種 個電晶體單元數量的約數 4·-種高頻功率放大器’其特徵在於包括·· …多指型電晶體’以電性並聯連接有複數個電晶 •7〇 9 ' 輸入側整合電路 閘極電極；以及 ’其連接於前述複數個電晶體單元的 2118-9762-pfi 17 丄屬61 • 第 097122834 號 101年1月10曰修正替換頁 八振電路刀別連接於各電晶體單元的閘極電極與前 述輸入侧整合電路之間， 前述共振電路係以前述電晶體之動作頻率之2次高諧 的頻率或在以2次南謹波的頻率為中心的既定範圍内共 振，相對於2次高諧波形成為高阻抗負載或開放負載， 其中，各共振電路的共振頻率係分為2個以上不同的 頻率， 其中备將則述電晶體的動作頻率的下限設為fl、上 限設為f2時’各共振電路的共振頻率係分為⑶卜⑴ /2附近的頻率、及（fl + 3f2) /2附近的頻率。 5.—種高頻功率放大器，其特徵在於包括： 户才日電s日體，以電性並聯連接有複數個電晶體單 元； 輸入側整0電路，其連接於前述複數個電晶體單元的 閘極電極；以及 共振電路，分別連接於各電晶體單元的閘極電極與前 述輸入侧整合電路之間， 前述共振電路係以前述電晶體之動作頻率之2次高諧 波的頻率或在以2次高諧波的頻率為中心的既定範圍内共 振’相對於2次向it波形成為高阻抗負載或開放負載， 中各八振電路的共振頻率係分為2個以上不同的 頻率， 其中，當將前述電晶體的動作頻率的下限設為η、上 限設為f2時’各共振電路的共振頻率係分為m附近的 2118-9762-PF1 18 Γ304101 第 097122834 號 川】年1月10日修正替換頁 頻率、fl+f2附近的頻率、及犯附近的頻率。 6. 一種高頻功率放大器，其特徵在於包括： 多指型電晶體，以雷一 _ 窀性並聯連接有複數個電晶體單 元； 輸入側整合電路，其遠旅 再連接於别述複數個電晶體單元的 間極電極； 共振電路’分別連接於各 述耠入々 早兀的開極電極與前 迷输入側整合電路之間；以及 第2共振電路，分別串聯連接各共振電路，且 前述共振電路不同的共振頻率， ，、有” …其中剛述共振電路係以前述電晶體之動作頻率之2 次兩諧波的頻率或在以2次高 Ffl rin U k . & /反的頻率為中心的既定範 圍内共振，相對於2次高諧波带$ 載， 及形成為向阻抗負載或開放負 其中，前述第2共振電路 之3 -欠以上^^ 峪係以别述電晶體之動作頻率 义d-人以上之间諧波的頻率 Φ .. 从 在乂 3二人以上之高諧波的頻 率為中心的既定範圍内共振㈣ 成為m w 邳對於3次以上之高諧波形 成*馮间阻柷負載或開放負載。 7. 如申請專利範圍第丨至 率放大器，其中，前述共振電路項所述的高頻功 及電容器。 係具有並聯連接的電感器 8. 如申請專利範圍第7項 中，前述共振電路的電感器係頻功率放大器，其 9. 如申請專利範圍第7項所述的高頻功率放大器，其 2118-9762-PF1 19 丄juhj：u丄 - 第 097122834 號 101年1月10曰修正替換頁 〗。V由振電路的電感器係螺旋電感器。 丈中，㈣圍第7項所述的高㈣率放大器， 晶體相同的晶片±。 係形成在與則述電 11.如申請專利範圍第 其中，前述共振電路的電容 的晶片上。 7項所述的高頻功率放大器， 器係形成在有別於前述電晶體 其中 12.如申請專利範圍第 ，前述共振電路的電容 7項所述的高頻功率放大器 器係可由外部調整電容。 2118-9762-PF1 20