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公開番号2024047843
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-08
出願番号2022153566
出願日2022-09-27
発明の名称高周波電力増幅器
出願人国立大学法人東海国立大学機構
代理人個人
主分類H03F 1/22 20060101AFI20240401BHJP(基本電子回路)
要約【課題】マイクロ波帯およびミリ波帯における高利得かつ高出力な高周波電力増幅器を提供する。
【解決手段】高周波電力増幅器1において、第1のトランジスタ(第1のFET101)は、接地される第1端子と、高周波入力信号が入力される第1制御端子と、第2端子と、を有する。第2のトランジスタ(第2のFET102)は、第1のトランジスタの第2端子に接続された第3端子と、高周波出力信号を出力する第4端子と、第2制御端子と、を有する。第1のバイアス回路(ドレインバイアス回路15b)は、第1のトランジスタの第2端子に第1バイアス電圧を供給する。第1のリアクタンス素子(オープンスタブ10)は、高周波入力信号の周波数において第2制御端子と接地との間に接続された容量として機能する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
接地される第１端子と、高周波入力信号が入力される第１制御端子と、第２端子と、を有する第１のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの前記第２端子に接続された第３端子と、高周波出力信号を出力する第４端子と、第２制御端子と、を有する第２のトランジスタと、
前記第１のトランジスタの前記第２端子に第１バイアス電圧を供給する第１のバイアス回路と、
前記高周波入力信号の周波数において前記第２制御端子と接地との間に接続された容量として機能する第１のリアクタンス素子と、
を備えることを特徴とする高周波電力増幅器。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記第１のリアクタンス素子は、オープンスタブである、
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項３】
前記第１のリアクタンス素子は、前記第２制御端子と接地との間に直列接続された伝送線路と容量素子を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項４】
前記高周波入力信号の周波数において、前記第１のリアクタンス素子のリアクタンスは、１０Ω以上である、
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項５】
前記第１のトランジスタの前記第２端子と前記第２のトランジスタの前記第３端子との間に接続された伝送線路と、
前記伝送線路上の所定位置に接続され、前記高周波入力信号の周波数において当該所定位置と接地との間に接続された容量として機能する第２のリアクタンス素子と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項６】
前記高周波電力増幅器は、半導体基板に構成され、
前記第１のバイアス回路は、前記第１のトランジスタの前記第２端子に接続された一端と、前記第１バイアス電圧が供給される他端とを有するバイアス線路を有し、
前記高周波電力増幅器の動作中心周波数に対応する前記半導体基板における実効波長をλｇとして、前記バイアス線路の長さは、λｇ／４より短い、
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項７】
前記第２のトランジスタは、当該第２のトランジスタの両端に配置された、前記第３端子を構成する第１電極と第２電極を有し、
前記第１のトランジスタの前記第２端子と前記第１電極との間に接続された第１伝送線路と、
前記第１のトランジスタの前記第２端子と前記第２電極との間に接続された第２伝送線路と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項８】
前記第１伝送線路は、前記第２端子と前記第１電極との間に、並列に複数設けられ、
前記第２伝送線路は、前記第２端子と前記第２電極との間に、並列に複数設けられている、
ことを特徴とする請求項７に記載の高周波電力増幅器。
【請求項９】
前記第２のトランジスタの前記第３端子に接続された第５端子と、前記第２のトランジスタの前記第４端子に接続された第６端子と、第３制御端子と、を有する第３のトランジスタと、
前記高周波入力信号の周波数において前記第３制御端子と接地との間に接続された容量として機能する第３のリアクタンス素子と、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項１０】
前記第１のリアクタンス素子と前記第３のリアクタンス素子は、それぞれオープンスタブである、
ことを特徴とする請求項９に記載の高周波電力増幅器。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、マイクロ波帯およびミリ波帯における高周波電力増幅器に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、第５世代の携帯電話ではマイクロ波帯とミリ波帯の周波数帯が使用され、第５世代以降の携帯電話の研究開発では１００ＧＨｚ超の周波数帯での開発が進んでいる。これに伴い、ミリ波帯デバイスには高利得化と高出力化が要求されている。高周波増幅器として、カスコード増幅器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１１－５５１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１の高周波増幅器では、マイクロ波帯およびミリ波帯において十分な利得と出力電力を得ることが困難である。
【０００５】
本開示の例示的な目的の一つは、マイクロ波帯およびミリ波帯における高利得かつ高出力な高周波電力増幅器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本開示のある態様の高周波電力増幅器は、接地される第１端子と、高周波入力信号が入力される第１制御端子と、第２端子と、を有する第１のトランジスタと、第１のトランジスタの第２端子に接続された第３端子と、高周波出力信号を出力する第４端子と、第２制御端子と、を有する第２のトランジスタと、第１のトランジスタの第２端子に第１バイアス電圧を供給する第１のバイアス回路と、高周波入力信号の周波数において第２制御端子と接地との間に接続された容量として機能する第１のリアクタンス素子と、を備える。
【０００７】
なお、以上の構成要素の任意の組み合わせや、本開示の構成要素や表現を方法、システムなどの間で相互に置換したものもまた、本開示の態様として有効である。
【発明の効果】
【０００８】
本開示によれば、マイクロ波帯およびミリ波帯における高利得かつ高出力な高周波電力増幅器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
第１の実施の形態の高周波電力増幅器を示す回路図である。
小信号領域における高周波電力増幅器の高周波利得と入出力のリターンロスの周波数依存性を示す図である。
大信号特性の入力電力依存性を示す図である。
第１の実施の形態の第１の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
インピーダンスＺｓとインピーダンスＺｇを示す図である。
第１の実施の形態の第１の変形例の高周波特性を示す図である。
第１の実施の形態の第２の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第１の実施の形態の第３の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第２の実施の形態の高周波電力増幅器を示す回路図である。
図９の高周波電力増幅器の一部のレイアウト図である。
図９の高周波電力増幅器の高周波特性を示す図である。
第２の実施の形態の第１の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第２の実施の形態の第２の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第３の実施の形態の高周波電力増幅器を示す回路図である。
図１４の高周波電力増幅器の一部のレイアウト図である。
図１４の高周波電力増幅器の高周波特性を示す図である。
第３の実施の形態の第１の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第３の実施の形態の第２の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第３の実施の形態の第３の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第４の実施の形態の高周波電力増幅器を示す回路図である。
小信号領域における高周波電力増幅器の高周波利得と入出力のリターンロスの周波数依存性を示す図である。
大信号特性の入力電力依存性を示す図である。
第４の実施の形態の第１の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第５の実施の形態の高周波電力増幅器を示す回路図である。
図２４の高周波電力増幅器の高周波特性を示す図である。
第５の実施の形態の第１の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第６の実施の形態の高周波電力増幅器を示す回路図である。
図２７の高周波電力増幅器の一部のレイアウト図である。
図２７の高周波電力増幅器の高周波特性を示す図である。
第６の実施の形態の第１の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
第６の実施の形態の第２の変形例の高周波電力増幅器を示す回路図である。
図３１の高周波電力増幅器の一部のレイアウト図である。
比較例の高周波増幅器の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明者らは、高周波電力増幅器について研究し、以下の知見を得た。図３３は、比較例の高周波増幅器１Ｘの回路図である。比較例の高周波増幅器１Ｘは、特許文献１に記載の技術に基づく。
（【００１１】以降は省略されています）

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