JP5448972B2 - High frequency amplifier circuit - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信や自動車用レーダ装置等に用いられる高周波増幅回路に関し、特に、略10GHz以上の準ミリ波帯並びにミリ波帯で用いる高周波トランジスタを利用した高周波増幅回路に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency amplifier circuit used for wireless communication, an automotive radar device, and the like, and more particularly to a high-frequency amplifier circuit using a quasi-millimeter wave band of approximately 10 GHz or more and a high-frequency transistor used in the millimeter wave band.
FET(Field Effect Transistor)等の高周波トランジスタを用いた高周波増幅回路では、高周波トランジスタを高周波で安定的に動作させるために、ゲート端子に負電圧を供給するとともに、ドレイン端子に正電圧を供給することで、ドレインに流れる信号を制御するように構成されたものが従来より知られている。しかし、このような高周波増幅回路では、2種類の電源を必要とするため、高コストになる等の問題があった。 In a high-frequency amplifier circuit using a high-frequency transistor such as a field effect transistor (FET), a negative voltage is supplied to the gate terminal and a positive voltage is supplied to the drain terminal in order to stably operate the high-frequency transistor at a high frequency. A device configured to control a signal flowing through the drain is conventionally known. However, such a high-frequency amplifier circuit has problems such as high cost because it requires two types of power supplies.
そこで、1つの電源だけで動作させることが可能な高周波増幅回路が、例えば特許文献1乃至3に開示されている。特許文献1乃至3に記載の高周波増幅回路は、いずれもセルフバイアス方式を適用している。セルフバイアス方式を適用した従来の高周波増幅回路の構成例を、図12に示す。また、図12に示す構成の高周波増幅回路900の等価回路を図13に示す。高周波増幅回路900は、図12、13に示すように、入力端子905がFET901のゲート端子902に接続され、出力端子906がFET901のドレイン端子903に接続されている。
Thus, for example,
入力端子905とゲート端子902との間には、他端が接地された抵抗907の一端が接続され、ゲート端子902側の直流信号がショートされる。また、出力端子906とドレイン端子903との間には、インダクタ908とコンデンサ909とからなるバイアス回路910を介して正の電源911が接続され、ドレイン端子903に正のバイアス電圧を印加している。セルフバイアス方式を適用した高周波増幅回路900では、FET901のソース端子904がセルフバイアス回路912を介して接地されている。セルフバイアス回路912は、抵抗913とコンデンサ914が並列に接地された構成となっている。
One end of a
セルフバイアス回路912を用いた高周波増幅回路900では、抵抗913にドレイン電流Idが流れることによって電圧降下が生じる。その結果、ゲート・ソース間電圧Vgsは、次式
Vgs=−Rs×Id
で与えられる。ここで、Rsは抵抗913の抵抗成分である。これより、ゲート電位は、見かけ上負の電位となる。このようなセルフバイアス回路912を用いることで、1つの電源だけで高周波増幅回路900を動作させることができる。
In the high-
Given in. Here, Rs is a resistance component of the
セルフバイアス回路912の抵抗913及びコンデンサ914は、FET901のソース端子904との接続にランド915を用い、接地側をランド916に接続している。ランド916は、スルーホール917を介して所定の地板に接続されている。
The
しかしながら、セルフバイアス回路に用いる抵抗やコンデンサには、寄生容量が存在しており、抵抗やコンデンサを表面実装するためのランド(信号線路)には、インダクタ成分が存在している。図13に例示したセルフバイアス回路912の等価回路に、寄生容量及びインダクタ成分を追加した等価回路を図14に示す。同図に示すように、抵抗913は、抵抗成分Rsとインダクタ成分(Lrとする)を直列に接続した直列回路、コンデンサ914は、キャパシタ成分(Csとする)とインダクタ成分(Lcとする)を並列に接続した並列回路、ランド915、916は、分布定数回路理論から、これを1つにまとめて抵抗成分(Rとする)とインダクタ成分(Lとする)を直列に接続した直列回路、でそれぞれ等価的に表せる。
However, there are parasitic capacitances in the resistors and capacitors used in the self-bias circuit, and there are inductor components in lands (signal lines) for surface mounting the resistors and capacitors. FIG. 14 shows an equivalent circuit in which parasitic capacitance and an inductor component are added to the equivalent circuit of the self-
図14に示す等価回路は、共振回路を形成している。このように共振回路が形成されると、高周波電流の反射等が起きて安定して接地することができなくなってしまい、増幅回路の動作が不安定となる。このことから、従来より略10GHz以上の高周波帯では、セルフバイアス回路は用いられていない。略10GHz以上の準ミリ波帯からミリ波帯では、通常、高周波トランジスタを利用して増幅回路を安定的に動作させるために、ドレイン側に正電源を接続すると同時に、ゲート側に負電源を接続して用いている。従来の高周波増幅回路では、正の電源のみを用いたセルフバイアス回路を含む増幅回路はソース端子が安定に接地できないという問題があった。 The equivalent circuit shown in FIG. 14 forms a resonance circuit. When the resonant circuit is formed in this way, reflection of high-frequency current or the like occurs and stable grounding becomes impossible, and the operation of the amplifier circuit becomes unstable. For this reason, the self-bias circuit has not been used in the conventional high frequency band of about 10 GHz or more. In the quasi-millimeter wave band to the millimeter wave band of approximately 10 GHz or more, in order to operate the amplifier circuit stably using high-frequency transistors, a positive power source is connected to the drain side and a negative power source is connected to the gate side at the same time. It is used as. The conventional high-frequency amplifier circuit has a problem that the source terminal of the amplifier circuit including the self-bias circuit using only the positive power source cannot be stably grounded.
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、略10GHz以上の準ミリ波帯、ミリ波帯以上で1つの電源を用いて安定的に動作する高周波増幅回路を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides a high-frequency amplifier circuit that operates stably using a single power source in a quasi-millimeter wave band of approximately 10 GHz or more and in the millimeter wave band or more. Objective.
本発明の高周波増幅回路の第1の態様は、ゲート端子が入力端子に接続され、ドレイン端子が出力端子に接続されて略10GHz以上の高周波帯で動作する高周波トランジスタと、一端が前記高周波トランジスタのソース端子に接続され他端が接地されて前記ゲート端子の直流電位を見かけ上接地電位より低くするための第1抵抗と、一端が前記ソース端子に接続され他端が接地されて高周波電流をショートさせるためのコンデンサとが並列に配列されたセルフバイアス回路と、一端が前記ゲート端子側に接続され他端が接地された第2抵抗と、前記ドレイン側に接続されて前記高周波トランジスタを駆動させるための正の直流電源と、前記ドレイン端子から出力される高周波信号が前記直流電源に漏出するのを防止するバイアス回路と、を備え、所定の基板の一方の面に形成されて前記基板の他方の面に形成されたグランドにスルーホールで接続されたランドに前記第1抵抗及び前記コンデンサが接続され、前記第1抵抗及び前記コンデンサと前記ランドとの接続点から前記スルーホールまでの距離Dを含むセルフバイアス回路が、高周波増幅回路の安定係数Kが所定の使用周波数で1以上となるように調整されていることを特徴とする。 According to a first aspect of the high frequency amplifier circuit of the present invention, a high frequency transistor having a gate terminal connected to an input terminal and a drain terminal connected to an output terminal and operating in a high frequency band of about 10 GHz or more, one end of the high frequency transistor is provided. A first resistor connected to the source terminal and grounded at the other end to make the DC potential of the gate terminal apparently lower than the ground potential, and one end connected to the source terminal and the other end grounded to short the high-frequency current For driving the high-frequency transistor connected to the drain side, a second resistor having one end connected to the gate terminal side and the other end grounded, and a self-bias circuit in which capacitors for paralleling are arranged in parallel A positive DC power source, and a bias circuit for preventing a high frequency signal output from the drain terminal from leaking to the DC power source. The first resistor and the capacitor are connected to a land formed on one surface of a predetermined substrate and connected to a ground formed on the other surface of the substrate through a through hole, and the first resistor and the The self-bias circuit including the distance D from the connection point between the capacitor and the land to the through hole is adjusted so that the stability factor K of the high-frequency amplifier circuit is 1 or more at a predetermined operating frequency. To do.
本発明の高周波増幅回路の他の態様は、前記距離Dは、事前に作成された周波数の1次式に前記使用周波数を代入することで決定されることを特徴とする。 Another aspect of the high-frequency amplifier circuit according to the present invention is characterized in that the distance D is determined by substituting the use frequency into a linear expression of a frequency created in advance.
本発明の高周波増幅回路の他の態様は、前記コンデンサは、前記ランドに電気的に接続された所定の大きさの別のランドを前記グランドと対向するように前記基板の一方の面上に配置して形成されていることを特徴とする。 In another aspect of the high-frequency amplifier circuit of the present invention, the capacitor is disposed on one surface of the substrate so that another land of a predetermined size electrically connected to the land faces the ground. It is characterized by being formed.
本発明の高周波増幅回路の他の態様は、前記コンデンサは、前記ランドに電気的に接続されて前記基板の一方の面上に配置された所定の大きさの別のランドと、スルーホールで前記グランドに接続されて前記基板に内蔵された所定の大きさの金属板とを、所定距離だけ離して相互に対向させて形成されていることを特徴とする。 In another aspect of the high frequency amplifier circuit of the present invention, the capacitor is electrically connected to the land and arranged on one surface of the substrate with another land having a predetermined size and a through hole. A metal plate of a predetermined size connected to the ground and built in the substrate is formed so as to face each other with a predetermined distance therebetween.
本発明の高周波増幅回路の他の態様は、スルーホールで前記グランドに接続された別のランドが前記ランドに近接して前記基板の一方の面上に配置され、前記コンデンサは、前記ランドの側面と前記別のランドの側面とを所定距離だけ離して所定の面積だけ対向させて形成されていることを特徴とする。 In another aspect of the high frequency amplifier circuit of the present invention, another land connected to the ground by a through hole is disposed on one surface of the substrate in the vicinity of the land, and the capacitor is disposed on a side surface of the land. And a side surface of the another land are separated from each other by a predetermined distance and face each other by a predetermined area.
本発明の高周波増幅回路の他の態様は、前記ランドの側面と前記別のランドの側面との間に所定の誘電率を有する誘電体が配置されていることを特徴とする。 Another aspect of the high-frequency amplifier circuit of the present invention is characterized in that a dielectric having a predetermined dielectric constant is disposed between a side surface of the land and a side surface of the other land.
本発明によれば、略10GHz以上の準ミリ波帯、ミリ波帯以上で正の電源のみを用いて安定的に動作する高周波増幅回路を提供することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to provide a high-frequency amplifier circuit that operates stably using only a positive power supply in a quasi-millimeter wave band of approximately 10 GHz or more and in the millimeter wave band or more.
本発明の好ましい実施の形態における高周波増幅回路の構成及び高周波増幅回路の製造方法について、図面を参照して以下に詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。 A configuration of a high-frequency amplifier circuit and a method for manufacturing the high-frequency amplifier circuit according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. In addition, about each structural part which has the same function, the same code | symbol is attached | subjected and shown for simplification of illustration and description.
(第1実施形態)
本発明の高周波増幅回路の好ましい第1の実施の形態を、図面に基づいて説明する。図1は、本実施形態の高周波増幅回路の構成図である。同図に示す高周波増幅回路100は、10GHz以上の高周波帯で使用可能な高周波トランジスタ101を用いて構成される。
(First embodiment)
A preferred first embodiment of a high-frequency amplifier circuit according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram of a high-frequency amplifier circuit according to this embodiment. The high-
高周波トランジスタ101は、ゲート端子102、ドレイン端子103、及びソース端子104を有している。図1では、一例として高周波トランジスタ101が2つのソース端子104を有するものを示している。高周波トランジスタ101は、これに限定されず、ソース端子104を1つだけ有するものや3つ以上の複数有するものを用いてもよい。入力信号の高周波信号(RF信号)を入力するための入力端子105がゲート端子102側に接続され、高周波トランジスタ101で増幅された信号を出力するための出力端子106がドレイン端子103側に接続されている。
The high-
2つのソース端子104には、ランド107を介して抵抗111とコンデンサ112が接続されている。抵抗111及びコンデンサ112の他端は、それぞれランド108a、108b及びスルーホール109a、109bを介して接地されている。この抵抗111及びコンデンサ112は、セルフバイアス回路110を形成している。
A
図1に示す高周波増幅回路100の等価回路を用いて、高周波増幅回路100の構成をさらに詳細に説明する。図2は、図1に示す高周波増幅回路100の等価回路を示している。本実施形態の高周波増幅回路100では、入力端子105とゲート端子102との間に抵抗113が接続され、抵抗113の他端がランド114及びスルーホール115を介して接地されている。
The configuration of the high-
また、出力端子106とドレイン端子103との間には、バイアス回路117を介して正の直流電源116が接続されている。正の直流電源116は、ドレイン端子103側に駆動用の正の直流電圧を供給する。また、バイアス回路117は、インダクタ118とコンデンサ119の並列回路で構成され、高周波信号が電源116側に漏れ出さないようにしている。高周波トランジスタ101のゲート端子102側、ドレイン端子103側、及びソース端子104側のそれぞれには、インピーダンス整合を行うための整合回路(図示せず)が接続される。
A positive
ソース端子104側にセルフバイアス回路110を接続することにより、ゲート端子102側にバイアス電源を接続することなく、高周波トランジスタ101を増幅回路として動作させることが可能となる。すなわち、図2の等価回路に示すような回路構成とすることにより、ドレイン端子103とソース端子104間にドレイン電流Idが流れ、抵抗111にドレイン電流が流れることによる電圧降下が生じる。その結果、ゲート端子102の電位が、見かけ上グランド電位0Vより低くなる。また、他端が接地されたコンデンサ112を並列に接続することで、高周波信号をショートさせることができる。
By connecting the self-
このように構成された高周波増幅回路100では、セルフバイアス回路110を構成する抵抗111とコンデンサ112に、それぞれチップ抵抗とチップコンデンサが用いられる。そのため、抵抗111及びコンデンサ112が寄生容量を有している。また、抵抗111及びコンデンサ112を表面実装するランド107、108(108a、108b)は、インダクタ成分を有している。図2に示す高周波増幅回路100の等価回路では、上記のインダクタ成分をインダクタ121〜123で示している。なお、ランド107、108については、両者をまとめて抵抗124とインダクタ123が直列に接続された等価回路で表している。
In the high-
図2の等価回路に示すようなインダクタ成分121〜123が生成されると、セルフバイアス回路110は共振回路となる。その結果、略10GHz以上の高周波に対しては、高周波信号がコンデンサ112からショートされずに反射してしまい、増幅回路として使用周波数で安定に動作しなくなってしまう。
When
そこで、本実施形態の高周波増幅回路100では、上記のような共振回路に形成されるセルフバイアス回路110に対し、その共振点が高周波増幅回路100の安定な領域となるように上記のインダクタ成分を調整する。インダクタ成分121〜123のうち、抵抗111及びコンデンサ112が有するインダクタ成分121及び122は、その大きさを容易に調整することはできない。そこで、本実施形態では、ランド107、108が有するインダクタ成分123を調整する。
Therefore, in the high-
本実施形態では、インダクタ成分123を調整するために、図1に示すランド108上における抵抗111及びコンデンサ112との接続点からスルーホール109(109a、109b)までの距離D(以下では、セルフバイアス回路110のスルーホール109までの距離Dという)を調整する。距離Dを変化させると、インダクタ成分123が変化する。そこで、距離Dを変化させてインダクタ成分123を調整することで、セルフバイアス回路110の共振点が高周波増幅回路100の安定な領域となるようにする。
In this embodiment, in order to adjust the
高周波増幅回路100が使用周波数帯域で安定であるか否かを判定するのに、ローレットの安定係数Kを用いることができる。ローレットの安定係数Kは、所定の周波数で不安定のときに低下することが知られている。ローレットの安定係数Kは、次式のように定義される。
ローレットの安定係数Kを用いた場合、上式のKの値が、1以上(K≧1)のとき無条件安定領域、0より大きく1未満(0<K<1)のとき条件付安定領域、0以下(K≦0)のとき不安定領域となる。セルフバイアス回路110の抵抗111とコンデンサ112、及びランド107、108にインダクタ成分123が発生すると、共振回路が生成されて入力側の反射係数S11と出力側の反射係数S22が大きくなる。その結果、式(1)より、Kの値は負側に変化する。
When the knurled stability coefficient K is used, an unconditional stable region when the value of K in the above expression is 1 or more (K ≧ 1), and a conditional stable region when greater than 0 and less than 1 (0 <K <1) When 0 or less (K ≦ 0), the region becomes unstable. When the
そこで、本実施形態の高周波増幅回路の製造方法では、式(1)の安定係数Kが1以上となるように、セルフバイアス回路110のスルーホール109までの距離Dを変化させてインダクタ成分123の値を調整する。具体的には、距離Dが所定の値のとき、所定の高周波信号の進行波と反射波を測定することで、その時のSパラメータを求めることができる。求めたSパラメータから、式(1)を用いて安定係数Kを算出する。以下同様に、安定係数Kが1以上となるまで距離Dを変化させていく。
Therefore, in the method of manufacturing the high frequency amplifier circuit according to the present embodiment, the distance D to the through hole 109 of the self-
一例として、距離Dを、製造上の最小値である0.35mmから徐々に長くしたときの安定係数Kの変化を図3に示す。図3では、横軸を高周波増幅回路100に入力する高周波信号の周波数f[GHz]とし、縦軸に安定係数Kを対数目盛で表示している。また、D=0.35、1.35、3.85、4.85.6.85mmとしたときの安定係数Kの変化を、それぞれ符号11〜15で示している。同図において、K=1のライン(符号10で示す)以上のK≧1のときに、高周波増幅回路100が無条件安定領域にある。同図より、距離D=6.85mm(符号15)のときに、略10GHz以上の周波数の高周波信号に対してK≧1となり、安定的に動作することがわかる。
As an example, FIG. 3 shows a change in the stability coefficient K when the distance D is gradually increased from 0.35 mm which is the minimum value in manufacturing. In FIG. 3, the horizontal axis represents the frequency f [GHz] of the high-frequency signal input to the high-
距離Dを、6.85mmから9.85mmまでさらに長くしていったときの、安定係数Kの変化の一例を図4に示す。ここでは、D=7.85、8.85、9.85mmの時の安定係数Kの変化を、符号16〜18で示している。同図に示すように、6.85mmを超えてさらに長くしていくと、安定係数Kが略10GHz近傍で再び不安定領域に入ってしまう。このような結果をもとに、周波数10GHzの高周波信号について、距離Dに対する安定係数Kの変化を表したグラフを図5に示す。同図より、周波数10GHzの高周波信号に対し、安定係数K≧1となる距離Dの範囲は、4mm<D<8mmとなる。また、安定係数Kが最も大きくなって安定度が高い距離Dは、略7mmとなっている。
FIG. 4 shows an example of a change in the stability coefficient K when the distance D is further increased from 6.85 mm to 9.85 mm. Here, changes of the stability coefficient K when D = 7.85, 8.85, and 9.85 mm are indicated by
つぎに、10GHz以上の異なる周波数に対し、距離Dに対する安定係数Kの変化を表したグラフを図6に示す。同図では、整合回路を調整して周波数を10GHzから16GHzまで1GHzずつ変化させたときの安定係数Kの変化を、符号20〜26で示している。同図より、周波数が高くなるにつれて、安定係数Kが安定領域に入るときの距離Dが小さくなっていくことがわかる。
Next, a graph showing the change of the stability coefficient K with respect to the distance D for different frequencies of 10 GHz or more is shown in FIG. In the figure, the change of the stability coefficient K when the matching circuit is adjusted and the frequency is changed by 1 GHz from 10 GHz to 16 GHz is indicated by
製造メーカの異なる2種類の高周波トランジスタ(TR1、TR2とする)をそれぞれ用いた高周波増幅回路について、図6に示すような周波数毎の距離Dと安定係数Kとの関係を求め、これから高周波信号の周波数と安定係数Kが安定領域に入るときの距離Dとの関係を求めて比較した結果を図7に示す。ここで、符号31、32は、それぞれ高周波トランジスタTR1、TR2を用いたときの結果を示している。図7より、周波数と距離Dとの間に略線形的な関係があることがわかる。同図において、高周波トランジスタTR1の周波数と距離Dとの線形的な関係を1次式で近似した結果を符号30で示す。周波数対距離Dの線形的な関係を1次式で近似することにより、高周波信号の周波数からそれに好適な距離Dを一次式から一意的に決めることができる。
For a high-frequency amplifier circuit using two types of high-frequency transistors (TR1 and TR2) of different manufacturers, the relationship between the distance D for each frequency and the stability coefficient K as shown in FIG. 6 is obtained. FIG. 7 shows the result of comparison of the relationship between the frequency and the distance D when the stability coefficient K enters the stable region. Here,
また、上記の高周波トランジスタTR1の周波数対距離Dの関係と、別の製造メーカの高周波トランジスタTR2の周波数対距離Dの関係との相関を求めた結果を図8に示す。高周波トランジスタTR1とTR2との相関係数(R2)は約98%となり、製造メーカによらずほぼ同様の特性を有していることがわかる。従って、高周波トランジスタの種類や製造メーカを問わず、高周波信号の周波数と距離Dとの関係を一次式で近似することができ、この近似式を用いて高周波信号の周波数からそれに好適な距離Dを一意的に決めることができる。 Further, FIG. 8 shows the result of obtaining the correlation between the relationship between the frequency vs. distance D of the high frequency transistor TR1 and the relationship between the frequency vs. distance D of the high frequency transistor TR2 of another manufacturer. The correlation coefficient (R 2 ) between the high-frequency transistors TR1 and TR2 is about 98%, which indicates that the characteristics are almost the same regardless of the manufacturer. Therefore, regardless of the type of high-frequency transistor or the manufacturer, the relationship between the frequency of the high-frequency signal and the distance D can be approximated by a linear expression. Can be determined uniquely.
上記説明の本実施形態の高周波増幅回路を用いることにより、10GHz以上の準ミリ波帯、ミリ波帯において、セルフバイアス回路を用いてソース側の接地を安定的に行うことができ、セルフバイアス方式の安定した高周波増幅回路を提供することができる。10GHz以上の高周波帯に対してもセルフバイアス方式を用いることが可能となることから、1つの電源だけで動作可能な高周波増幅回路を実現でき、高周波回路の小型化、省エネ化、低コスト化が実現できる。さらに、ソース端子のインダクタ成分を利用した共振回路により高周波トランジスタの種類によらず、セルフバイアス回路を構成することができる。 By using the high-frequency amplifier circuit of the present embodiment described above, the source side can be stably grounded using a self-bias circuit in a quasi-millimeter wave band and a millimeter wave band of 10 GHz or more. It is possible to provide a stable high-frequency amplifier circuit. Since it is possible to use the self-bias method for a high-frequency band of 10 GHz or higher, a high-frequency amplifier circuit that can operate with only one power source can be realized, and the high-frequency circuit can be reduced in size, saved in energy, and reduced in cost. realizable. Further, a self-bias circuit can be configured by a resonance circuit using the inductor component of the source terminal regardless of the type of the high-frequency transistor.
本発明の別の実施の形態に係る高周波増幅回路を、図9を用いて以下に説明する。図9は、本実施形態の高周波増幅回路200の構成を示す斜視図である。同図では、高周波増幅回路200が、所定の基板202上に搭載されている状態を示している。基板202は、例えば携帯電話に搭載されている基板である。
A high-frequency amplifier circuit according to another embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. FIG. 9 is a perspective view showing the configuration of the high-
従来、セルフバイアス回路を構成する抵抗及びコンデンサには、表面実装可能な抵抗及び表面実装可能なコンデンサが用いられていた。そのため、それぞれの寄生容量により共振回路が形成され、高周波信号の反射等が起きて安定に接地することができない、といった問題があった。そこで、本実施形態では表面実装可能なコンデンサを用いないでセルフバイアス回路を構成している。これにより、寄生容量の影響を低減することができる。 Conventionally, a resistor that can be surface-mounted and a capacitor that can be surface-mounted have been used as the resistor and the capacitor constituting the self-bias circuit. Therefore, a resonance circuit is formed by each parasitic capacitance, and there is a problem that high-frequency signals are reflected and cannot be stably grounded. Therefore, in this embodiment, the self-bias circuit is configured without using a surface-mountable capacitor. Thereby, the influence of parasitic capacitance can be reduced.
本実施形態では、第1実施形態で用いられていた図1に示す表面実装コンデンサ112を用いず、所定の基板を用いてコンデンサを直接形成して用いる。図9では、第1実施形態のコンデンサ112に相当するコンデンサ212aを基板202を用いて形成しており、これと抵抗111でセルフバイアス回路210が形成されている。コンデンサ212aは、基板202上に所定の大きさのランド213を配置し、基板202や空気等を挟んでランド213と基板202の裏面に形成されているグランド203(図示しない)との間で静電容量を持つように形成されている。ランド213として、例えばランド107を用いるように形成することも可能である。
In this embodiment, the
このように形成されたコンデンサ212aは寄生容量が非常に小さいことから、セルフバイアス回路210は、抵抗111の寄生容量の影響のみを受ける。その結果、寄生容量の影響を大幅に低減できることから、略10GHz以上の高周波帯において安定に接地できるようになり、共振回路を利用したセルフバイアス回路210をもつ、高周波増幅回路100を容易に安定な動作にできる。
Since the
セルフバイアス回路210に用いるコンデンサの別の実施形態を、図10を用いて説明する。図10は、別の実施形態のコンデンサの構造を示す断面図である。同図に示すコンデンサ212bは、基板202の内部に別の金属板214を内蔵している。金属板214は、スルーホール215でグランド203に接続されており、ランド213と金属板214との間で静電容量を持つように形成されている。
Another embodiment of the capacitor used in the self-
コンデンサ212bの静電容量Cは、次式
セルフバイアス回路210に用いるコンデンサのさらに別の実施形態を、図11を用いて説明する。図11は、さらに別の実施形態のコンデンサの構造を示す断面図である。同図に示すコンデンサ212cは、ランド107に近接させて別のランド216を配置することで形成されている。ランド216は、スルーホール217でグランド203に接続されている。ランド107と216の対向する側面の面積、及びその間の距離を設定することで、寄生容量を非常に小さくしながらコンデンサ212cの静電容量を設定することができる。ランド107と216の対向する側面の間に、所定の誘電体218を流し込むことで、静電容量を高くすることも可能である。
Still another embodiment of the capacitor used in the self-
上記実施形態のコンデンサ212a、212b、212cのいずれを用いても、セルフバイアス回路210の寄生容量を低減することが出来る。その結果、寄生容量の影響を大幅に低減できることから、高周波信号を安定に接地することが出来る。一方直流電流は、上記実施形態のコンデンサ212a、212b、212cのいずれを用いても通過せず、抵抗111によってゲートの直流電位を見かけ上接地電位より低く見せることが出来る。
The parasitic capacitance of the self-
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る高周波増幅回路の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における高周波増幅回路の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。 Note that the description in the present embodiment shows an example of the high-frequency amplifier circuit according to the present invention, and the present invention is not limited to this. The detailed configuration and detailed operation of the high-frequency amplifier circuit in this embodiment can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
100、200 高周波増幅回路
101 高周波トランジスタ
102 ゲート端子
103 ドレイン端子
104 ソース端子
105 入力端子
106 出力端子
107、108a、108b、114、213、216 ランド
109a、109b、115、217 スルーホール
110、210 セルフバイアス回路
111、113、124 抵抗
112、119、212a、212b コンデンサ
116 電源
117 バイアス回路
118、121〜123 インダクタ
202 基板
203 グランド
214 金属板
215 スルーホール
218 誘電体
100, 200 High-
Claims (6)
一端が前記高周波トランジスタのソース端子に接続され他端が接地されて前記ゲート端子の直流電位を見かけ上接地電位より低くするための第1抵抗と、一端が前記ソース端子に接続され他端が接地されて高周波電流をショートさせるためのコンデンサとが並列に配列されたセルフバイアス回路と、
一端が前記ゲート端子側に接続され他端が接地された第2抵抗と、
前記ドレイン側に接続されて前記高周波トランジスタを駆動させるための正の直流電源と、
前記ドレイン端子から出力される高周波信号が前記直流電源に漏出するのを防止するバイアス回路と、
所定の基板の一方の面に形成されて前記基板の他方の面に形成されたグランドにスルーホールで接続されたランドと、を備え、
前記第1抵抗及び前記コンデンサは、前記ランドに直接接続されて接地されており、
前記高周波トランジスタが前記直流電源のみで動作し、かつ所定の使用周波数で安定係数Kが1以上となるように、前記第1抵抗及び前記コンデンサが、前記ランドとの接続点から前記スルーホールまでの距離Dを調整して前記ランドに接続されている
ことを特徴とする高周波増幅回路。 A high frequency transistor operating in a high frequency band with a gate terminal connected to an input terminal and a drain terminal connected to an output terminal;
One end is connected to the source terminal of the high-frequency transistor and the other end is grounded so that the DC potential of the gate terminal is apparently lower than the ground potential, and one end is connected to the source terminal and the other end is grounded A self-bias circuit in which capacitors for short-circuiting the high-frequency current are arranged in parallel;
A second resistor having one end connected to the gate terminal side and the other end grounded;
A positive DC power source connected to the drain side for driving the high-frequency transistor;
A bias circuit for preventing a high-frequency signal output from the drain terminal from leaking to the DC power supply ;
And a land connected by through holes to a predetermined formed on one surface of the substrate ground formed on the other surface of the substrate,
The first resistor and the capacitor are directly connected to the land and grounded,
The first resistor and the capacitor are connected from the connection point with the land to the through hole so that the high-frequency transistor operates only with the DC power source and the stability coefficient K is 1 or more at a predetermined use frequency . A high-frequency amplifier circuit which is connected to the land by adjusting a distance D.
ことを特徴とする請求項1に記載の高周波増幅回路。 The high-frequency amplifier circuit according to claim 1, wherein the distance D is determined by substituting the used frequency into a linear expression of a frequency created in advance.
ことを特徴とする請求項1または2に記載の高周波増幅回路。 The capacitor is formed by disposing another land of a predetermined size electrically connected to the land on one surface of the substrate so as to face the ground. Item 3. The high frequency amplifier circuit according to Item 1 or 2.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の高周波増幅回路。 The capacitor is electrically connected to the land and another land of a predetermined size disposed on one surface of the substrate, and a predetermined capacitor that is connected to the ground via a through hole and is embedded in the substrate. 4. The high-frequency amplifier circuit according to claim 1, wherein the high-frequency amplifier circuits are formed so as to face each other with a predetermined distance from each other.
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の高周波増幅回路。 Another land connected to the ground by a through hole is disposed on one surface of the substrate in the vicinity of the land, and the capacitor has a predetermined distance between a side surface of the land and a side surface of the other land. 4. The high-frequency amplifier circuit according to claim 1, wherein the high-frequency amplifier circuit is formed so as to be opposed to each other by a predetermined area.
ことを特徴とする請求項5に記載の高周波増幅回路。 6. The high frequency amplifier circuit according to claim 5, wherein a dielectric having a predetermined dielectric constant is disposed between a side surface of the land and a side surface of the other land.
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