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公開番号2024164607
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-11-27
出願番号2023080214
出願日2023-05-15
発明の名称高周波増幅回路および高周波増幅デバイス
出願人住友電工デバイス・イノベーション株式会社
代理人個人,個人,個人,個人
主分類H03F 1/02 20060101AFI20241120BHJP(基本電子回路)
要約【課題】高い増幅効率を維持して小型化できる、高周波増幅回路および高周波増幅デバイスを提供する。
【解決手段】高周波増幅回路は、メイン増幅器と、ピーク増幅器と、を有するドハティ増幅器を備える。メイン増幅器は、第1の入力端と、第1の出力端と、第1のトランジスタとを含む。メイン増幅器は、第1のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第1の高調波処理回路、および、第1のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第1の基本波整合回路のうち、第1の高調波処理回路のみを含む。ピーク増幅器は、第2の入力端と、第2の出力端と、第2のトランジスタとを含む。ピーク増幅器は、第2のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第2の高調波処理回路、および、第2のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第2の基本波整合回路のうち、第2の基本波整合回路のみを含む。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
メイン増幅器と、ピーク増幅器と、を有するドハティ増幅器を備える高周波増幅回路であって、
前記メイン増幅器は、
第１の入力端と、
第１の出力端と、
前記第１の入力端に制御端子が接続され、前記第１の出力端に電流端子が接続される第１のトランジスタと、
を含むとともに、
前記第１のトランジスタの前記制御端子に接続され、前記第１のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第１の高調波処理回路、および、前記第１の入力端と前記第１のトランジスタの前記制御端子との間に接続され、前記第１のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第１の基本波整合回路のうち、前記第１の高調波処理回路のみを含み、
前記ピーク増幅器は、
第２の入力端と、
第２の出力端と、
前記第２の入力端に前記制御端子が接続され、前記第２の出力端に前記電流端子が接続される第２のトランジスタと、
を含むとともに、
前記第２のトランジスタの前記制御端子に接続され、前記第２のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第２の高調波処理回路、および、前記第２の入力端と前記第２のトランジスタの前記制御端子との間に接続され、前記第２のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第２の基本波整合回路のうち、前記第２の基本波整合回路のみを含む、高周波増幅回路。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
前記第１の高調波処理回路は、
一方の電極が基準電位に接続される第１のキャパシタと、
前記第１のキャパシタの他方の電極と前記第１のトランジスタの前記制御端子とを接続し、第１のインダクタンスを含む第１のワイヤと、
を含み、
前記第２の基本波整合回路は、
前記一方の電極が前記基準電位に接続される第２のキャパシタと、
前記第２のキャパシタの前記他方の電極と前記第２の入力端とを接続し、第２のインダクタンスを含む第２のワイヤと、
前記第２のトランジスタの前記制御端子と前記第２のキャパシタの前記他方の電極とを接続し、第３のインダクタンスを含む第３のワイヤと、
を含む、請求項１に記載の高周波増幅回路。
【請求項３】
メイン増幅器と、ピーク増幅器と、を有するドハティ増幅器を備える高周波増幅デバイスであって、
前記メイン増幅器は、
第１の入力端と、
第１の出力端と、
前記第１の入力端に制御端子が接続され、前記第１の出力端に電流端子が接続される第１のトランジスタと、
を含むとともに、
前記第１のトランジスタの前記制御端子に接続され、前記第１のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第１の高調波処理素子、および、前記第１の入力端と前記第１のトランジスタの前記制御端子との間に接続され、前記第１のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第１の基本波整合素子のうち、前記第１の高調波処理素子のみを含み、
前記ピーク増幅器は、
第２の入力端と、
第２の出力端と、
前記第２の入力端に前記制御端子が接続され、前記第２の出力端に前記電流端子が接続される第２のトランジスタと、
を含むとともに、
前記第２のトランジスタの前記制御端子に接続され、前記第２のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第２の高調波処理素子、および、前記第２の入力端と前記第２のトランジスタの前記制御端子との間に接続され、前記第２のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第２の基本波整合素子のうち、前記第２の基本波整合素子のみを含む、高周波増幅デバイス。
【請求項４】
前記ピーク増幅器の出力は、前記メイン増幅器の出力より大きい、請求項３に記載の高周波増幅デバイス。
【請求項５】
前記メイン増幅器は、
前記第１の出力端と前記第１のトランジスタの前記電流端子との前記接続をなす第４のワイヤを含み、
前記ピーク増幅器は、
前記第２の出力端と前記第２のトランジスタの前記電流端子との前記接続をなす第５のワイヤを含み、
前記第４のワイヤの長さは、前記第５のワイヤの長さより長い、請求項４に記載の高周波増幅デバイス。
【請求項６】
前記第１の高調波処理素子は、前記第１のトランジスタと前記ピーク増幅器との間に配置される、請求項３から請求項５のいずれか１項に記載の高周波増幅デバイス。
【請求項７】
前記メイン増幅器は、
前記第１のトランジスタの前記制御端子と前記第１の高調波処理素子との前記接続をなす第１のワイヤと、
前記第１の入力端と前記第１のトランジスタの前記制御端子との前記接続をなす第６のワイヤと、
を含み、
平面視にて、前記第１のワイヤの延在する方向と前記第６のワイヤの延在する方向とが交差する、請求項６に記載の高周波増幅デバイス。
【請求項８】
前記第１の高調波処理素子および前記第２の基本波整合素子を有する集積受動デバイスを備える、請求項６に記載の高周波増幅デバイス。
【請求項９】
前記集積受動デバイスは、
基板と、
前記基板の一方の面上に設けられる第２の金属膜および第４の金属膜と、
前記第２の金属膜および前記第４の金属膜上に設けられる誘電体膜と、
前記誘電体膜上に設けられる第１の金属膜および第３の金属膜と、
を有し、
前記第１の高調波処理素子は、前記第２の金属膜、前記誘電体膜、および前記第１の金属膜により構成され、
前記第２の基本波整合素子は、前記第４の金属膜、前記誘電体膜、および前記第３の金属膜により構成され、
前記第１の金属膜と前記第１のトランジスタの前記制御端子とが互いに接続され、
前記第３の金属膜と前記第２のトランジスタの前記制御端子とが互いに接続され、
前記第２の金属膜および前記第４の金属膜は、基準電位に接続される、請求項８に記載の高周波増幅デバイス。
【請求項１０】
前記集積受動デバイスは、前記第１の高調波処理素子と前記第２の基本波整合素子との間の前記一方の面上に設けられ、前記基準電位に接続される第５の金属膜を有する、請求項９に記載の高周波増幅デバイス。
（【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、高周波増幅回路および高周波増幅デバイスに関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ドハティ型増幅器に関する技術が公開されている。このドハティ型増幅器は、入力信号を増幅するキャリア増幅器と、入力信号のピーク成分のみを増幅するピーク増幅器と、から構成される。このドハティ型増幅器においては、基材にキャリア増幅器とピーク増幅器とが実装され、キャリア増幅器とピーク増幅器とをパッケージがカバーする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２００５－２１０２２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば通信基地局装置の構成要素のひとつに、入力された信号を増幅する増幅器がある。通信量の増加に伴い、該増幅器として、広い出力範囲を有し高効率で動作するドハティ増幅器が採用される。ドハティ増幅器を有する通信基地局装置において、高い増幅効率を維持しながら該装置を小型化することが課題となる。
【０００５】
本開示は、高い増幅効率を維持して小型化できる、高周波増幅回路および高周波増幅デバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一実施形態による高周波増幅回路は、メイン増幅器と、ピーク増幅器と、を有するドハティ増幅器を備える高周波増幅回路である。メイン増幅器は、第１の入力端と、第１の出力端と、第１の入力端に制御端子が接続され、第１の出力端に電流端子が接続される第１のトランジスタとを含む。メイン増幅器は、第１のトランジスタの制御端子に接続され、第１のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第１の高調波処理回路、および、第１の入力端と第１のトランジスタの制御端子との間に接続され、第１のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第１の基本波整合回路のうち、第１の高調波処理回路のみを含む。ピーク増幅器は、第２の入力端と、第２の出力端と、第２の入力端に制御端子が接続され、第２の出力端に電流端子が接続される第２のトランジスタとを含む。ピーク増幅器は、第２のトランジスタの制御端子に接続され、第２のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第２の高調波処理回路、および、第２の入力端と第２のトランジスタの制御端子との間に接続され、第２のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第２の基本波整合回路のうち、第２の基本波整合回路のみを含む。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、高い増幅効率を維持して小型化できる、高周波増幅回路および高周波増幅デバイスを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、本開示の第１実施形態に係る高周波増幅回路の回路図である。
図２は、本開示の第２実施形態に係る高周波増幅デバイスを概略的に示す平面図である。
図３は、図２に示されるＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿った断面図である。
図４は、図２に示されるＩＶ－ＩＶ線に沿った断面図である。
図５は、第２実施形態の第１変形例に係る高周波増幅デバイスを示す平面図である。
図６は、図５の第１変形例におけるインピーダンス特性を示すスミスチャートである。
図７は、第２変形例に係る高周波増幅デバイスを示す平面図である。
図８は、第３変形例に係る高周波増幅デバイスを示す平面図である。
図９は、集積受動デバイスの構成を示す拡大図である。
図１０は、図９に示されるＸ－Ｘ線に沿った断面図である。
図１１は、第４変形例に係る高周波増幅デバイスを示す平面図である。
図１２は、第５変形例に係る高周波増幅デバイスを示す平面図である。
図１３は、集積受動デバイスの変形例を示した拡大図である。
図１４は、図１３に示されるＸＩＶ－ＸＩＶ線に沿った断面図である。
図１５は、比較例である高周波増幅回路の回路図である。
図１６は、比較例である高周波増幅デバイスを概略的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本開示の実施形態の説明］
最初に、本開示の実施形態の内容を列記して説明する。［１］本開示の一実施形態による高周波増幅回路は、メイン増幅器と、ピーク増幅器と、を有するドハティ増幅器を備える高周波増幅回路である。メイン増幅器は、第１の入力端と、第１の出力端と、第１の入力端に制御端子が接続され、第１の出力端に電流端子が接続される第１のトランジスタとを含む。メイン増幅器は、第１のトランジスタの制御端子に接続され、第１のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第１の高調波処理回路、および、第１の入力端と第１のトランジスタの制御端子との間に接続され、第１のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第１の基本波整合回路のうち、第１の高調波処理回路のみを含む。ピーク増幅器は、第２の入力端と、第２の出力端と、第２の入力端に制御端子が接続され、第２の出力端に電流端子が接続される第２のトランジスタとを含む。ピーク増幅器は、第２のトランジスタの制御端子に接続され、第２のトランジスタに入力される高調波を抑制するための第２の高調波処理回路、および、第２の入力端と第２のトランジスタの制御端子との間に接続され、第２のトランジスタの入力インピーダンスと整合を得るための第２の基本波整合回路のうち、第２の基本波整合回路のみを含む。
【００１０】
ドハティ増幅器のメイン増幅器は、常時動作する。ピーク増幅器は、メイン増幅器の飽和出力より大きい出力が必要となる場合に動作する。メイン増幅器は、Ａ級増幅回路、ＡＢ級増幅回路、またはＢ級増幅回路を有する。したがって、メイン増幅器は、Ｃ級増幅回路を有する増幅器よりも低い効率で動作する。そこで、メイン増幅器に第１の高調波処理回路を設けることにより、メイン増幅器に入力される高調波が抑制される。高調波を抑制することにより、メイン増幅器における動作効率の低下が低減される。ピーク増幅器は、Ｃ級増幅回路を有する。さらに、ピーク増幅器は、メイン増幅器の飽和出力より大きい出力が必要となる場合に動作する。したがって、ピーク増幅器に第２の高調波処理回路を設けずにピーク増幅器を高効率で動作させることが可能である。ただし、ピーク増幅器の出力は大きいので、第２のトランジスタの入力インピーダンスの不整合が大きくなる。このため、ピーク増幅器の増幅効率が低下する。そこで、ピーク増幅器に第２の基本波整合回路が設けられる。第２の基本波整合回路は、第２の入力端と第２のトランジスタの制御端子との間に接続されることにより、第２のトランジスタの入力インピーダンスの不整合を抑制する。これにより、ピーク増幅器における増幅効率の低下が抑制される。したがって、メイン増幅器およびピーク増幅器における増幅効率の低下が抑制され、より高い効率を維持しながら高周波増幅回路を動作させることが可能となる。メイン増幅器の入力側に、第１の高調波処理回路のみが設けられる。ピーク増幅器の入力側に、第２の基本波整合回路のみが設けられる。これにより、実装される回路の点数が減縮され、高周波増幅回路の面積が縮小される。したがって、高周波増幅回路をより小型化することが可能となる。
（【００１１】以降は省略されています）

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