[go: up one dir, main page]

JP2005012560A - Microwave amplifier circuit - Google Patents

Microwave amplifier circuit Download PDF

Info

Publication number
JP2005012560A
JP2005012560A JP2003175267A JP2003175267A JP2005012560A JP 2005012560 A JP2005012560 A JP 2005012560A JP 2003175267 A JP2003175267 A JP 2003175267A JP 2003175267 A JP2003175267 A JP 2003175267A JP 2005012560 A JP2005012560 A JP 2005012560A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gate
terminal
amplifier circuit
circuit
gate bias
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003175267A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideki Takasu
英樹 高須
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP2003175267A priority Critical patent/JP2005012560A/en
Publication of JP2005012560A publication Critical patent/JP2005012560A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave amplifier circuit easily designed and preventive in a cause to a fault and a malfunction so as to stably maintain performance. <P>SOLUTION: The microwave amplifier circuit configured by connecting FETs in multi-stages includes: a first gate bias line 16 whose one end is connected to a first gate circuit 15 of a first stage FET 12 and whose other end is connected to a bias terminal 19; a second gate bias line 25 whose one end is connected to a gate circuit of a next-stage FET 14 and whose other end is connected to the bias terminal 19; and a damping resistor 20 connected to the first gate bias line 16. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、FET(電界効果トランジスタ)を用いたマイクロ波増幅回路に係り、特に誤作動の防止による性能向上や設計を容易にしたマイクロ波増幅回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
無線通信装置やレーダ装置等移動体に適用する高周波信号、例えば高周波やマイクロ波を用いた送受信装置の送信側出力段には、MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field−Effect−Transistor)やGaAs−MESFET等の半導体増幅素子を従属した多段構成のマイクロ波増幅回路、例えば高周波電力増幅回路が組込まれている。
【0003】
この種の高周波電力増幅回路は、特開2003−37454号公報(特許文献1参照)に開示されている。
【0004】
この特許文献1によれば、添付図面の図4のように、複数の半導体素子を従属接続した多段構成の高周波電力増幅回路1が示されている。
【0005】
この高周波電力増幅回路1には、FET(電解効果トランジスタ)Q1,Q2,Q3を3段に従属接続した回路構成が示されている。
【0006】
この回路構成は、初段FETQ1のドレイン端子に中段FETQ2のゲート端子を接続し、この中段FETQ2のドレイン端子に終段FETQ3のゲート端子を接続した3段構成になっている。
【0007】
高周波電力増幅回路1は、無線通信装置として携帯電話器用の高周波電力増幅回路として使用する場合に有効なものである。
【0008】
終段FETQ3がディスクリートの部品(出力パワーMOSFET等)で構成され、初段および中段のFETQ1,Q2およびバイアス制御回路2は、一つの半導体チップ上に半導体集積回路として構成される。
【0009】
また、キャパシタc1〜c4は、外付け素子として接続される。
【0010】
高周波電力増幅回路1は、初段FETQ1のゲート端子に容量素子C1を介して入力端子Pinが接続されており、入力端子Pinから高周波信号がゲート端子に入力され、終段FETQ3のドレイン端子が容量素子C4を介して出力端子Poutに接続されており、高周波信号の直流成分をカットして交流成分を増幅して出力する。
【0011】
そして、このときの出力電力がバイアス制御回路2によって制御される。
【0012】
なお、図1において、符合SM1〜SM6は、それぞれ各段間のインピーダンスの整合をとるためのインダクタンス素子として働くマイクロストリップ線路であり、各マイクロストリップ線路SM1〜SM6は、バイアス制御回路2を含む半導体チップが搭載されるセラミック基板上に、所望のインダクタンス値となるように形成された銅などの導電層パターンで構成される。
【0013】
マイクロストリップ線路SM1〜SM6と直列に接続されたキャパシタC1〜C4は、電源電圧(Vdd1〜Vdd3)とゲートバイアス電圧(Vg1〜Vg3)の直流電圧を遮断する働きがある。
【0014】
バイアス制御回路2には、GSM方式の無線通信装置では自動電力制御回路から出力されるパワーコントロール信号電圧Vapcが入力されるコントロール端子と、出力用のFETQ1〜Q3のゲートバイアス電圧(Vg1〜Vg3)を出力する端子とが設けられている。
【0015】
なお、バイアス制御回路2の出力端子とFETQ1〜Q3のゲート端子との間に設けられる抵抗R1,R2,R3は、高周波信号がバイアス制御回路2へ漏れるのを防ぐためのものである。
【0016】
【特許文献1】
特開2003−37454号公報(第6頁左欄の第28〜右欄の第27行並びに図1)
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献1によれば、バイアス制御回路2は、初段〜終段のFETQ1〜Q3それぞれにバイアス電圧を発生させるように構成されている。
【0018】
バイアス制御回路2は、初段〜終段のFETQ1〜Q3それぞれに対するゲートバイアス電圧を制御することにより、入力端子Pinから入力される高周波信号の電力を制御しつつ出力端子Poutから出力させることができる。
【0019】
しかしながら、抵抗R1〜R3の抵抗値を一定にすると共に、バイアス制御回路2側のゲートバイアス電圧Vg1〜Vg3の出力をそれぞれ切り換えて接続する構成を採用しているため、ゲートバイアス制御回路2を一々切り換え制御をしなければならず、また、ゲートバイアス電圧を制御するバイアス制御回路そのものの構成が複雑であって、設計が容易でない一方で、故障の原因となったり、誤動作の原因となっていた。
【0020】
本発明は、以上の点を考慮してなされたもので、ゲートバイアス制御回路を不要とし、且つ設計が容易で、故障の原因や誤動作を防止して性能の安定維持・向上を図るマイクロ波増幅回路を提供することを目的とする。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項1記載の発明によれば、高周波信号入力端子および出力端子間に複数のFETを多段に接続して構成したマイクロ波増幅回路において、初段FETのゲート回路に一方が接続され、他方がバイアス端子側に接続される第1のゲートバイアス線路と、次段FETのゲート回路に一方が接続され、他方が前記バイアス端子側に接続される第2のゲートバイアス線路と、前記第1のゲートバイアス線路には、前記入力端子側からの高周波信号が前記バイアス端子側に漏れるのを防止するダンビング抵抗を備えたことを特徴とするマイクロ波増幅回路を提供する。
【0022】
【発明の実施の形態】
本発明に係るマイクロ波増幅回路の実施形態について、添付図面を参照して説明する。
【0023】
(第1の実施形態)
図1は、本発明に係るマイクロ波増幅回路の第1の実施形態を示す概要図である。
【0024】
本発明のマイクロ波増幅回路は、例えば航空機等の移動体に搭載されるレーダ装置に適用する高周波電力増幅回路10に適用することができる。
【0025】
この高周波電力増幅回路10は、FET(電解効果トランジスタ)を多段に従属接続した増幅回路構成が示されている。
【0026】
この高周波電力増幅回路10は、能動素子として、例えば入力端子11側に設けた初段FET12と出力端子13側に設けた次段FET14とを順次従属接続した多段回路構成になっている。
【0027】
初段FET12のドレイン端子に次段FET14のゲート端子を接続した2段構成になっている。
【0028】
初段FET12のゲート端子12a側には、第1のゲート回路15およびこの第1のゲート回路15へ接続される第1のゲートバイアス線路16とを備えている。
【0029】
第1のゲート回路15は、インダクタ17およびキャパシタ18の直列回路の一端を初段FET12のゲート端子12aへ接続し、他端側を接地している。
【0030】
第1のゲートバイアス線路16は、第1のゲート回路15のインダクタ17とキャパシタ18の間に一方が接続され、他方がバイアス端子19側へ接続される。
【0031】
第1のゲートバイアス線路16には、ダンピング抵抗20が備えられる。
【0032】
このダンピング抵抗20は、入力端子11側から出力する高周波信号がバイアス端子19側へ漏れないようにしたり、または減衰させるために設けられる。
【0033】
また、このダンピング抵抗20を第1のゲートバイアス線路16に備えたことにより、ゲートバイアス電圧を低く抑えることができる。
【0034】
例えば、ゲートバイアス電圧(V)と増幅回路側の利得との関係において、図2に示すように、通常は、所定の高周波信号増幅特性を得るために、実線aで示す領域が得られるようになる。
【0035】
すなわち、ゲートバイアス電圧(V)が、電圧変動により規定値以下になった場合には、利得が抑えられるようになっている。
【0036】
すなわち、ゲートバイアス電圧(V)の比較的低電圧の領域において、実線a1部分に示すように、高利得の状態から点線bで示すように比較的低利得の状態となる。
【0037】
このように、利得が抑えられた結果、ゲートバイアス電圧が低下方向に変動した場合、規定動作特性の範囲外での利得上昇に伴なう誤動作の影響を少なくすることができる。
【0038】
また、次段FET14側には、第2のゲート回路24およびこの第2のゲート回路24へ接続される第2のゲートバイアス線路25とを備えている。
【0039】
第2のゲート回路24は、インダクタ26およびキャパシタ27の直列回路の一端を次段FET14のゲート端子14aへ接続し、他端側を接地している。
【0040】
第2のゲートバイアス線路25は、第2のゲート回路24に接続されるインダクタ26の下段側に一方が接続され、他方がバイアス端子19側へ接続される。
【0041】
多段に設けられる初段FET12および次段FET14は、例えばディスクリートの部品(出力パワーMOSFET等)で構成される。
【0042】
また、初段FET12および次段FET14は、第1のゲートバイアス線路16および第2のゲートバイアス線路25と共に一つの半導体チップ上に半導体集積回路(図示せず)として構成される。
【0043】
次に、高周波電力増幅回路10の作用を図1を参照して説明する。
【0044】
上段の伝送線路(図示せず)側から入力端子11を介して入力される高周波信号は、初段FET12から次段FET14を経て暫時高周波信号が増幅されて出力端子13から下段の伝送線路(図示せず)へ送信される。
【0045】
この入力端子11から出力端子13までの間における初段FET12と次段FET14により高周波信号が増幅されて出力されるまでのステップを説明する。
【0046】
入力端子11側から入力される高周波信号を初段FET12のゲート端子12a側が入力すると、第1のゲート回路15および第1のゲートバイアス線路16により、初段FET12のゲート端子12a側に所定電位のゲートバイアス電圧が付与される。
【0047】
この所定電位のゲートバイアス電圧の付与により、初段FET12は作動し、所定出力の高周波信号の増幅を行い、次段FET14側へ出力する。
【0048】
このとき、第1のゲートバイアス線路16のダンピング抵抗20によるダンピング作用により、バイアス端子19側の高周波信号が漏れを抑制する。
【0049】
これにより、初段FET12は所定のゲートバイアス電圧が維持された状態で作動する。
【0050】
なお、ここでゲートバイアス電圧が規定値以下の低電圧領域へ変動した場合には、増幅器回路の利得が比較的低いことから誤動作の影響が低減される<ステップ1>。
【0051】
初段FET12が作動すると、その出力端子(ドレイン)側から所定の高周波信号に増幅されて出力する。
【0052】
この増幅された高周波信号は、次段FET14のゲート端子14a側へ入力される。
【0053】
一方、第2のゲート回路24および第2のゲートバイアス線路25により、前記ゲート端子側に所定電位のゲートバイアス電圧が付与される。
【0054】
このゲートバイアス電圧の付与により、次段FET14は所定の動作状態で作動する<ステップ2>。
【0055】
次段FET14が所定の動作状態で作動すると、その出力端子(ドレイン)側から所定の高周波信号が所定値まで増幅されて出力端子13側から出力する<ステップ3>。
【0056】
このように、<ステップ1>〜<ステップ3>を経ることにより、入力端子11側から入力した所定の電流(電圧)値の高周波信号は、所定値まで増幅された高周波信号として出力端子13側から出力させることができる。
【0057】
本発明における高周波電力増幅回路10は、第1のゲートバイアス線路16にダンピング抵抗20を設けたから、バイアス端子19側からのバイアス電圧(V)を制御する必要はなく、第1のゲートバイアス線路16によるバイアス制御に異常をきたすことなく初段FET12を安定して作動させることができる。
【0058】
また、初段FET12にて安定した動作特性が得られる一方で、第2のゲートバイアス線路25側においては、第1のゲートバイアス線路16に設けられるダンピング抵抗20による高周波信号漏れの抑制作用の影響を受けることにより所期の動作特性が得られるようになる。
【0059】
更に、本発明の高周波電力増幅回路10は、第1のゲートバイアス線路16および第2のゲートバイアス線路25は、共通のバイアス電圧を供給するバイアス端子19を備えているので、初段FET12および次段FET14毎にバイアス端子19(バイアス電圧出力装置)を設ける必要はなく、バイアス端子側の構成を簡略化することができる。
【0060】
従って、設計が容易で且つ故障の原因や誤動作の防止にも寄与し得る一方、性能の安定維持・向上を図ることができる。
【0061】
(第2の実施形態)
次に、本発明に係るマイクロ波増幅回路の第2の実施形態について図3を参照して説明する。
【0062】
図3は、本発明のマイクロ波増幅回路を、高周波電力増幅回路30として実施した一例を示す。
【0063】
この高周波電力増幅回路30は、第1の実施形態における高周波電力増幅回路10に対して、更に性能を向上した高周波電力増幅回路である。
【0064】
この高周波電力増幅回路30について、第1の実施形態における図1と同一部分には同一符合を附して説明する。
【0065】
FET(電解効果トランジスタ)12,14を多段に従属接続した増幅回路構成が示されている。
【0066】
この増幅回路構成は、能動素子として、例えば入力端子11側に設けた初段FET12と出力端子13側に設けた次段FET14とを順次従属接続した多段回路構成になっている。
【0067】
すなわち、初段FET12のドレイン端子に次段FET14のゲート端子を接続した2段構成になっている。
【0068】
初段FET12側には、第1のゲート回路15およびこの第1のゲート回路15へ接続される第1のゲートバイアス線路31とを備えている。
【0069】
第1のゲート回路15は、インダクタ17およびキャパシタ18の直列回路の一端を初段FET12のゲート端子12aへ接続し、他端側を接地している。
【0070】
第1のゲートバイアス線路31は、第1のゲート回路15に接続されるインダクタ17の下段側に一方が接続され、他方がバイアス端子19側へ接続される。
【0071】
第1のゲートバイアス線路31には、フィルタ回路32およびダンピング抵抗20とが直列に接続される。
【0072】
フィルタ回路32は、例えば受動素子であるインダクタ34およびキャパシタ35を並列接続して構成される。
【0073】
このフィルタ回路32は、入力端子11側にて入力する高周波信号の低周波数帯域での増幅器利得のみを低下させる特性を有する。
【0074】
また、このダンピング抵抗20を第1のゲートバイアス線路16に備えたことにより、ゲートバイアス電圧を低く抑えることができる。
【0075】
例えば、ゲートバイアス電圧(V)と増幅回路側の利得との関係において、ダンピング抵抗20がない場合、図2に示すように、通常は、所定の高周波信号増幅特性を得るために、実線aで示す領域が得られるようになる。
【0076】
しかしながら、ダンピング抵抗20を設けることによりゲートバイアス電圧(V)が、電圧変動により規定値以下になった場合には、利得が抑えられるようになっている。
【0077】
すなわち、ゲートバイアス電圧(V)の比較的低電圧の領域において、実線a1部分に示すように、高利得の状態から点線bで示すように比較的低利得の状態となる。
【0078】
このように、利得が抑えられた結果、ゲートバイアス電圧が低下方向に変動した場合、規定動作特性の範囲外での利得上昇に伴なう誤動作の影響を少なくすることができる。
【0079】
また、初段FET12に対する出力電流(電圧)の変動を抑制する発振防止用の作用をなさしめる特性を有する。
【0080】
また、次段FET14側等、その他の構成については、第1の実施形態に示す構成と同様であるので説明を省略する。
【0081】
次に、本発明の高周波電力増幅回路30の作用について、図3を参照して説明する。
【0082】
上段の伝送線路(図示せず)側から入力端子11を介して入力される高周波信号は、初段FET12から次段FET14を経て暫時高周波信号が増幅されて出力端子13から下段の伝送線路(図示せず)へ送信される。
【0083】
この入力端子11から出力端子13までの間における初段FET12と次段FET14により高周波信号が増幅されて出力されるまでのステップを説明する。
【0084】
入力端子11側から入力される高周波信号を初段FET12のゲート端子側が入力すると、第1のゲート回路15および第1のゲートバイアス線路31により、初段FET12側に所定電位のゲートバイアス電圧が付与される。
【0085】
この所定電位のゲートバイアス電圧の付与により、初段FET12は作動し、所定出力の高周波信号の増幅を行い、次段FET14側へ出力する。
【0086】
このとき、第1のゲートバイアス線路31のダンピング抵抗20によるダンピング作用により、バイアス端子19側の高周波信号が漏れを抑制する。
【0087】
また、第1のゲートバイアス線路31のフィルタ回路32による低周波数帯域での増幅器利得低下作用、および初段FET12に対するゲートバイアス側の発振防止作用により、初段FET12の作動がより安定する一方、次段FET14側へも多段増幅回路として一層安定した作動が行なわれる。
【0088】
なお、ここでゲートバイアス電圧が規定値以下の低電圧領域へ変動した場合には、増幅器回路の利得が比較的低いことから誤動作の影響が低減される<ステップ1>。
【0089】
初段FET12が作動すると、その出力端子(ドレイン)側から所定の高周波信号に増幅されて出力する。
【0090】
この増幅された高周波信号は、次段FET14のゲート端子14a側へ入力される。
【0091】
一方、第2のゲート回路24および第2のゲートバイアス線路25により、前記ゲート端子側に所定電位のゲートバイアス電圧が付与される。
【0092】
このゲートバイアス電圧の付与により、次段FET14は所定の動作状態で作動する<ステップ2>。
【0093】
次段FET14が所定の動作状態で作動すると、その出力端子(ドレイン)側から所定の高周波信号が所定値まで増幅されて出力端子13側から出力する<ステップ3>。
【0094】
このように、<ステップ1>〜<ステップ3>を経ることにより、入力端子11側から入力した所定の電流(電圧)値の高周波信号は、所定値まで増幅された高周波信号として出力端子13側から出力させることができる。
【0095】
この高周波電力増幅回路30は、第1のゲートバイアス線路31にダンピング抵抗20およびフィルタ回路32を設けた構成としたから、バイアス端子19側からのバイアス電圧(V)を制御する必要はなく、第1のゲートバイアス線路31によるバイアス制御に異常をきたすことなく初段FET12を安定して作動させることができる。
【0096】
なお、第1のゲートバイアス線路31には、フィルタ回路32とダンピング抵抗20とを直接接続して設けたが、フィルタ回路32のみであってもよい。
【0097】
その場合、フィルタ回路32の抵抗34の抵抗値を調整してダンピング作用が得られるようにすることも可能である。
【0098】
また、第1のゲートバイアス線路31に接続されるフィルタ回路32の代替手段として、ダンピング抵抗20と並列に所定容量値のキャパシタ(図示せず)を接続するようにしてフィルタ作用をなさしめるようにすることもできる。
【0099】
更に、初段FET12にて安定した動作特性が得られる一方で、第2のゲートバイアス線路25側においては、第1のゲートバイアス線路31に設けられるダンピング抵抗20による高周波信号漏れの抑制作用の影響を受けることにより所期の動作特性が得られるようになる。
【0100】
従って、第1FET12および第2FET14側に対するバイアス端子19側からのバイアス電圧(V)を制御する必要はなく、高周波電力増幅回路として設定通り(誤動作のない)の作動をさせることができる。
【0101】
また、第1のゲートバイアス線路31側にフィルタ回路32を用いるようにしたので、低周波数帯での増幅器利得のみを低下させるフィルタ作用により、ゲートバイアス電圧の変動に対しても影響を減少させる効果が得られる。
【0102】
更に、本発明の高周波電力増幅回路30は、第1のゲートバイアス線路31および第2のゲートバイアス線路25は、共通のバイアス電圧を供給するバイアス端子19を備えているので、初段FET12および次段FET14毎にバイアス端子19(バイアス電圧出力装置)を設ける必要はなく、バイアス端子側の構成を簡略化することができる。
【0103】
従って、設計が容易で且つ故障の原因や誤動作の防止にも寄与し得る一方、性能の安定維持を図ることができる。
【0104】
【発明の効果】
本発明によれば、設計が容易で且つ故障の原因や誤動作を防止して、性能の安定維持を図ることができるマイクロ波増幅回路を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態を示す高周波電力増幅回路の概要図。
【図2】図1の高周波電力増幅回路におけるゲートバイアス電圧と増幅回路利得との関係を示すグラフ。
【図3】本発明の第2の実施形態を示す高周波電力増幅回路の概要図。
【図4】従来の高周波電力増幅回路の概要図。
【符号の説明】
10,30 高周波電力増幅回路(マイクロ波増幅回路)
11 入力端子
12 初段FET
12a,14a ゲート端子
13 出力端子
14 次段FET
15 第1のゲート回路
16,31 第1のゲートバイアス線路
17,26 インダクタ
18,27,35 キャパシタ
19 バイアス端子
20 ダンピング抵抗
24 第2のゲート回路
25 第2のゲートバイアス線路
32 フィルタ回路
34 抵抗
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a microwave amplifier circuit using an FET (field effect transistor), and more particularly to a microwave amplifier circuit that facilitates performance improvement and design by preventing malfunction.
[0002]
[Prior art]
A high-frequency signal applied to a moving body such as a radio communication apparatus or a radar apparatus, for example, a transmission side output stage of a transmission / reception apparatus using high-frequency or microwaves, is a MOSFET (Metal Oxide Field Field-Effect-Transistor) or a GaAs-MESFET. A multi-stage microwave amplifier circuit, for example, a high-frequency power amplifier circuit, which is dependent on a semiconductor amplifier element, is incorporated.
[0003]
This type of high-frequency power amplifier circuit is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-37454 (see Patent Document 1).
[0004]
According to Patent Document 1, as shown in FIG. 4 of the accompanying drawings, a high-frequency power amplifier circuit 1 having a multistage configuration in which a plurality of semiconductor elements are cascade-connected is shown.
[0005]
The high-frequency power amplifier circuit 1 has a circuit configuration in which FETs (electrolytic effect transistors) Q1, Q2, and Q3 are cascade-connected in three stages.
[0006]
This circuit configuration is a three-stage configuration in which the gate terminal of the middle stage FET Q2 is connected to the drain terminal of the first stage FET Q1, and the gate terminal of the last stage FET Q3 is connected to the drain terminal of the middle stage FET Q2.
[0007]
The high frequency power amplifier circuit 1 is effective when used as a high frequency power amplifier circuit for a cellular phone as a wireless communication device.
[0008]
The final stage FET Q3 is composed of discrete components (such as output power MOSFET), and the first and middle stage FETs Q1 and Q2 and the bias control circuit 2 are configured as a semiconductor integrated circuit on one semiconductor chip.
[0009]
Capacitors c1 to c4 are connected as external elements.
[0010]
In the high frequency power amplifier circuit 1, the input terminal Pin is connected to the gate terminal of the first stage FET Q1 via the capacitive element C1, a high frequency signal is input to the gate terminal from the input terminal Pin, and the drain terminal of the final stage FET Q3 is the capacitive element. It is connected to the output terminal Pout via C4, cuts the DC component of the high-frequency signal, amplifies the AC component, and outputs it.
[0011]
The output power at this time is controlled by the bias control circuit 2.
[0012]
In FIG. 1, symbols SM <b> 1 to SM <b> 6 are microstrip lines that function as inductance elements for matching impedance between the respective stages, and each of the microstrip lines SM <b> 1 to SM <b> 6 is a semiconductor including a bias control circuit 2. It is composed of a conductive layer pattern such as copper formed on the ceramic substrate on which the chip is mounted so as to have a desired inductance value.
[0013]
Capacitors C1 to C4 connected in series with the microstrip lines SM1 to SM6 have a function of cutting off the DC voltages of the power supply voltages (Vdd1 to Vdd3) and the gate bias voltages (Vg1 to Vg3).
[0014]
In the GSM wireless communication apparatus, the bias control circuit 2 includes a control terminal to which the power control signal voltage Vapc output from the automatic power control circuit is input, and gate bias voltages (Vg1 to Vg3) of the output FETs Q1 to Q3. Is provided.
[0015]
The resistors R1, R2, and R3 provided between the output terminal of the bias control circuit 2 and the gate terminals of the FETs Q1 to Q3 are for preventing the high frequency signal from leaking to the bias control circuit 2.
[0016]
[Patent Document 1]
JP 2003-37454 A (page 6, left column, line 28 to right column, line 27 and FIG. 1)
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
According to Patent Document 1, the bias control circuit 2 is configured to generate a bias voltage in each of the first to final stage FETs Q1 to Q3.
[0018]
The bias control circuit 2 can control the gate bias voltage for each of the first-stage FET to the final-stage FET Q1 to Q3, thereby controlling the power of the high-frequency signal input from the input terminal Pin and outputting it from the output terminal Pout.
[0019]
However, since the resistance values of the resistors R1 to R3 are made constant and the outputs of the gate bias voltages Vg1 to Vg3 on the bias control circuit 2 side are switched and connected, the gate bias control circuit 2 is set one by one. The switching control must be performed, and the configuration of the bias control circuit itself for controlling the gate bias voltage is complicated and not easy to design, but it may cause failure or malfunction. .
[0020]
The present invention has been made in consideration of the above points, and does not require a gate bias control circuit, is easy to design, and prevents the cause of a failure or malfunction and maintains and improves the performance stably. An object is to provide a circuit.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, in the microwave amplifier circuit configured by connecting a plurality of FETs in multiple stages between the high-frequency signal input terminal and the output terminal, the gate circuit of the first-stage FET is used. A first gate bias line in which one is connected and the other is connected to the bias terminal side, and a second gate bias line in which one is connected to the gate circuit of the next stage FET and the other is connected to the bias terminal side The first gate bias line is provided with a damping resistor that prevents a high-frequency signal from the input terminal side from leaking to the bias terminal side.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of a microwave amplifier circuit according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0023]
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a first embodiment of a microwave amplifier circuit according to the present invention.
[0024]
The microwave amplifier circuit of the present invention can be applied to a high-frequency power amplifier circuit 10 applied to a radar apparatus mounted on a moving body such as an aircraft.
[0025]
The high-frequency power amplifier circuit 10 has an amplifier circuit configuration in which FETs (electrolytic effect transistors) are connected in cascade.
[0026]
The high-frequency power amplifier circuit 10 has a multi-stage circuit configuration in which, for example, a first stage FET 12 provided on the input terminal 11 side and a next stage FET 14 provided on the output terminal 13 side are sequentially connected as active elements.
[0027]
It has a two-stage configuration in which the gate terminal of the next stage FET 14 is connected to the drain terminal of the first stage FET 12.
[0028]
On the gate terminal 12 a side of the first stage FET 12, a first gate circuit 15 and a first gate bias line 16 connected to the first gate circuit 15 are provided.
[0029]
In the first gate circuit 15, one end of a series circuit of the inductor 17 and the capacitor 18 is connected to the gate terminal 12 a of the first stage FET 12, and the other end side is grounded.
[0030]
One of the first gate bias lines 16 is connected between the inductor 17 and the capacitor 18 of the first gate circuit 15 and the other is connected to the bias terminal 19 side.
[0031]
The first gate bias line 16 is provided with a damping resistor 20.
[0032]
The damping resistor 20 is provided to prevent or attenuate a high frequency signal output from the input terminal 11 side to the bias terminal 19 side.
[0033]
Further, by providing the damping resistor 20 in the first gate bias line 16, the gate bias voltage can be kept low.
[0034]
For example, in the relationship between the gate bias voltage (V) and the gain on the amplifier circuit side, as shown in FIG. 2, normally, in order to obtain a predetermined high-frequency signal amplification characteristic, a region indicated by a solid line a is obtained. Become.
[0035]
That is, when the gate bias voltage (V) becomes a specified value or less due to voltage fluctuation, the gain can be suppressed.
[0036]
That is, in the relatively low voltage region of the gate bias voltage (V), as shown by the solid line a1, the high gain state is changed to the relatively low gain state as shown by the dotted line b.
[0037]
As described above, when the gate bias voltage fluctuates in the decreasing direction as a result of suppressing the gain, it is possible to reduce the influence of the malfunction caused by the gain increase outside the range of the specified operating characteristics.
[0038]
The second stage FET 14 is provided with a second gate circuit 24 and a second gate bias line 25 connected to the second gate circuit 24.
[0039]
In the second gate circuit 24, one end of the series circuit of the inductor 26 and the capacitor 27 is connected to the gate terminal 14a of the next stage FET 14, and the other end side is grounded.
[0040]
One of the second gate bias lines 25 is connected to the lower side of the inductor 26 connected to the second gate circuit 24, and the other is connected to the bias terminal 19 side.
[0041]
The first-stage FET 12 and the next-stage FET 14 provided in multiple stages are composed of, for example, discrete components (such as output power MOSFET).
[0042]
The first stage FET 12 and the next stage FET 14 are configured as a semiconductor integrated circuit (not shown) on one semiconductor chip together with the first gate bias line 16 and the second gate bias line 25.
[0043]
Next, the operation of the high-frequency power amplifier circuit 10 will be described with reference to FIG.
[0044]
A high frequency signal input from the upper transmission line (not shown) side through the input terminal 11 is temporarily amplified from the first stage FET 12 through the next stage FET 14 to be amplified from the output terminal 13 to the lower transmission line (not shown). To be sent).
[0045]
The steps from the input terminal 11 to the output terminal 13 until the high frequency signal is amplified and output by the first stage FET 12 and the next stage FET 14 will be described.
[0046]
When a high-frequency signal input from the input terminal 11 side is input to the gate terminal 12a side of the first stage FET 12, a gate bias having a predetermined potential is applied to the gate terminal 12a side of the first stage FET 12 by the first gate circuit 15 and the first gate bias line 16. A voltage is applied.
[0047]
By applying the gate bias voltage at the predetermined potential, the first-stage FET 12 operates, amplifies the high-frequency signal with a predetermined output, and outputs it to the next-stage FET 14 side.
[0048]
At this time, due to the damping action by the damping resistor 20 of the first gate bias line 16, the high frequency signal on the bias terminal 19 side suppresses leakage.
[0049]
Thereby, the first stage FET 12 operates in a state where a predetermined gate bias voltage is maintained.
[0050]
Here, when the gate bias voltage fluctuates to a low voltage region below the specified value, the effect of malfunction is reduced because the gain of the amplifier circuit is relatively low <step 1>.
[0051]
When the first stage FET 12 is activated, it is amplified to a predetermined high frequency signal from the output terminal (drain) side and output.
[0052]
The amplified high frequency signal is input to the gate terminal 14a side of the next stage FET14.
[0053]
On the other hand, a gate bias voltage having a predetermined potential is applied to the gate terminal side by the second gate circuit 24 and the second gate bias line 25.
[0054]
By applying the gate bias voltage, the next stage FET 14 operates in a predetermined operation state <Step 2>.
[0055]
When the next stage FET 14 operates in a predetermined operating state, a predetermined high-frequency signal is amplified to a predetermined value from the output terminal (drain) side and output from the output terminal 13 side <Step 3>.
[0056]
As described above, the high-frequency signal having a predetermined current (voltage) value input from the input terminal 11 side through <Step 1> to <Step 3> is output as the high-frequency signal amplified to the predetermined value. Can be output from.
[0057]
In the high frequency power amplifier circuit 10 according to the present invention, since the damping resistance 20 is provided in the first gate bias line 16, it is not necessary to control the bias voltage (V) from the bias terminal 19 side, and the first gate bias line 16. Thus, the first stage FET 12 can be stably operated without causing any abnormality in the bias control.
[0058]
In addition, stable operating characteristics can be obtained with the first stage FET 12, while on the second gate bias line 25 side, the effect of suppressing high-frequency signal leakage by the damping resistor 20 provided in the first gate bias line 16 is affected. By receiving it, the desired operating characteristics can be obtained.
[0059]
Furthermore, in the high frequency power amplifier circuit 10 of the present invention, the first gate bias line 16 and the second gate bias line 25 include the bias terminal 19 for supplying a common bias voltage. There is no need to provide a bias terminal 19 (bias voltage output device) for each FET 14, and the configuration on the bias terminal side can be simplified.
[0060]
Therefore, it is easy to design and can contribute to the prevention of failure and malfunction, while the performance can be stably maintained and improved.
[0061]
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the microwave amplifier circuit according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0062]
FIG. 3 shows an example in which the microwave amplifier circuit of the present invention is implemented as the high-frequency power amplifier circuit 30.
[0063]
The high-frequency power amplifier circuit 30 is a high-frequency power amplifier circuit with further improved performance compared to the high-frequency power amplifier circuit 10 in the first embodiment.
[0064]
The high-frequency power amplifier circuit 30 will be described by attaching the same reference numerals to the same portions as those in FIG. 1 in the first embodiment.
[0065]
An amplifier circuit configuration in which FETs (electrolytic effect transistors) 12 and 14 are cascade-connected in multiple stages is shown.
[0066]
This amplifier circuit configuration is a multistage circuit configuration in which, for example, a first stage FET 12 provided on the input terminal 11 side and a next stage FET 14 provided on the output terminal 13 side are sequentially connected as active elements.
[0067]
That is, it has a two-stage configuration in which the drain terminal of the first stage FET 12 is connected to the gate terminal of the next stage FET 14.
[0068]
On the first stage FET 12 side, a first gate circuit 15 and a first gate bias line 31 connected to the first gate circuit 15 are provided.
[0069]
In the first gate circuit 15, one end of a series circuit of the inductor 17 and the capacitor 18 is connected to the gate terminal 12 a of the first stage FET 12, and the other end side is grounded.
[0070]
One of the first gate bias lines 31 is connected to the lower side of the inductor 17 connected to the first gate circuit 15 and the other is connected to the bias terminal 19 side.
[0071]
A filter circuit 32 and a damping resistor 20 are connected in series to the first gate bias line 31.
[0072]
The filter circuit 32 is configured, for example, by connecting an inductor 34 and a capacitor 35, which are passive elements, in parallel.
[0073]
The filter circuit 32 has a characteristic of reducing only the amplifier gain in the low frequency band of the high frequency signal input on the input terminal 11 side.
[0074]
Further, by providing the damping resistor 20 in the first gate bias line 16, the gate bias voltage can be kept low.
[0075]
For example, in the relationship between the gate bias voltage (V) and the gain on the amplifier circuit side, when there is no damping resistor 20, normally, as shown in FIG. The area shown is obtained.
[0076]
However, by providing the damping resistor 20, the gain can be suppressed when the gate bias voltage (V) becomes a specified value or less due to voltage fluctuation.
[0077]
That is, in the relatively low voltage region of the gate bias voltage (V), as shown by the solid line a1, the high gain state is changed to the relatively low gain state as shown by the dotted line b.
[0078]
As described above, when the gate bias voltage fluctuates in the decreasing direction as a result of suppressing the gain, it is possible to reduce the influence of the malfunction caused by the gain increase outside the range of the specified operating characteristics.
[0079]
In addition, it has a characteristic of preventing the oscillation for suppressing the fluctuation of the output current (voltage) with respect to the first stage FET 12.
[0080]
Other configurations such as the next-stage FET 14 side are the same as the configurations shown in the first embodiment, and thus description thereof is omitted.
[0081]
Next, the operation of the high-frequency power amplifier circuit 30 of the present invention will be described with reference to FIG.
[0082]
A high frequency signal input from the upper transmission line (not shown) side through the input terminal 11 is temporarily amplified from the first stage FET 12 through the next stage FET 14 to be amplified from the output terminal 13 to the lower transmission line (not shown). To be sent).
[0083]
The steps from the input terminal 11 to the output terminal 13 until the high frequency signal is amplified and output by the first stage FET 12 and the next stage FET 14 will be described.
[0084]
When a high frequency signal input from the input terminal 11 side is input to the gate terminal side of the first stage FET 12, a gate bias voltage having a predetermined potential is applied to the first stage FET 12 side by the first gate circuit 15 and the first gate bias line 31. .
[0085]
By applying the gate bias voltage at the predetermined potential, the first-stage FET 12 operates, amplifies the high-frequency signal with a predetermined output, and outputs it to the next-stage FET 14 side.
[0086]
At this time, due to the damping action by the damping resistor 20 of the first gate bias line 31, the high frequency signal on the bias terminal 19 side suppresses leakage.
[0087]
Further, the operation of the first stage FET 12 is further stabilized by the amplifier gain lowering action in the low frequency band by the filter circuit 32 of the first gate bias line 31 and the gate bias side oscillation preventing action for the first stage FET 12, while the next stage FET 14 is more stable. A more stable operation is also performed on the side as a multistage amplifier circuit.
[0088]
Here, when the gate bias voltage fluctuates to a low voltage region below the specified value, the effect of malfunction is reduced because the gain of the amplifier circuit is relatively low <step 1>.
[0089]
When the first stage FET 12 is activated, it is amplified to a predetermined high frequency signal from the output terminal (drain) side and output.
[0090]
The amplified high frequency signal is input to the gate terminal 14a side of the next stage FET14.
[0091]
On the other hand, a gate bias voltage having a predetermined potential is applied to the gate terminal side by the second gate circuit 24 and the second gate bias line 25.
[0092]
By applying the gate bias voltage, the next stage FET 14 operates in a predetermined operation state <Step 2>.
[0093]
When the next stage FET 14 operates in a predetermined operating state, a predetermined high-frequency signal is amplified to a predetermined value from the output terminal (drain) side and output from the output terminal 13 side <Step 3>.
[0094]
As described above, the high-frequency signal having a predetermined current (voltage) value input from the input terminal 11 side through <Step 1> to <Step 3> is output as the high-frequency signal amplified to the predetermined value. Can be output from.
[0095]
Since the high-frequency power amplifier circuit 30 has a configuration in which the damping resistor 20 and the filter circuit 32 are provided in the first gate bias line 31, it is not necessary to control the bias voltage (V) from the bias terminal 19 side. The first stage FET 12 can be stably operated without causing any abnormality in the bias control by one gate bias line 31.
[0096]
Although the filter circuit 32 and the damping resistor 20 are directly connected to the first gate bias line 31, only the filter circuit 32 may be provided.
[0097]
In that case, it is also possible to adjust the resistance value of the resistor 34 of the filter circuit 32 so as to obtain a damping action.
[0098]
Further, as an alternative to the filter circuit 32 connected to the first gate bias line 31, a capacitor (not shown) having a predetermined capacitance value is connected in parallel with the damping resistor 20 so as to perform the filter action. You can also
[0099]
Further, stable operating characteristics can be obtained by the first stage FET 12, while the second gate bias line 25 side has an effect of suppressing the high frequency signal leakage by the damping resistor 20 provided in the first gate bias line 31. By receiving it, the desired operating characteristics can be obtained.
[0100]
Therefore, it is not necessary to control the bias voltage (V) from the bias terminal 19 side with respect to the first FET 12 and the second FET 14 side, and the high frequency power amplifier circuit can be operated as set (no malfunction).
[0101]
Further, since the filter circuit 32 is used on the first gate bias line 31 side, the effect of reducing the influence on the fluctuation of the gate bias voltage by the filter action that reduces only the amplifier gain in the low frequency band. Is obtained.
[0102]
Furthermore, in the high-frequency power amplifier circuit 30 of the present invention, the first gate bias line 31 and the second gate bias line 25 include the bias terminal 19 that supplies a common bias voltage. There is no need to provide a bias terminal 19 (bias voltage output device) for each FET 14, and the configuration on the bias terminal side can be simplified.
[0103]
Therefore, it is easy to design and can contribute to the prevention of failure and malfunction, while maintaining stable performance.
[0104]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a microwave amplifier circuit that is easy to design and that can prevent failure and malfunction and maintain stable performance.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic diagram of a high-frequency power amplifier circuit showing a first embodiment of the present invention.
2 is a graph showing a relationship between a gate bias voltage and an amplifier circuit gain in the high-frequency power amplifier circuit of FIG. 1;
FIG. 3 is a schematic diagram of a high-frequency power amplifier circuit showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional high-frequency power amplifier circuit.
[Explanation of symbols]
10, 30 High frequency power amplifier circuit (microwave amplifier circuit)
11 Input terminal 12 First stage FET
12a, 14a Gate terminal 13 Output terminal 14 Next stage FET
15 First gate circuit 16, 31 First gate bias line 17, 26 Inductor 18, 27, 35 Capacitor 19 Bias terminal 20 Damping resistor 24 Second gate circuit 25 Second gate bias line 32 Filter circuit 34 Resistance

Claims (3)

高周波信号入力端子および出力端子間に複数のFETを多段に接続して構成したマイクロ波増幅回路において、
初段FETのゲート回路側に一方が接続され、他方がバイアス端子側に接続される第1のゲートバイアス線路と、
次段FETのゲート回路側に一方が接続され、他方が前記バイアス端子側に接続される第2のゲートバイアス線路と、
前記第1のゲートバイアス線路には、前記入力端子側からの高周波信号が前記バイアス端子側に漏れるのを防止するダンビング抵抗を備えたことを特徴とするマイクロ波増幅回路。
In a microwave amplifier circuit configured by connecting a plurality of FETs in multiple stages between a high-frequency signal input terminal and an output terminal,
A first gate bias line having one connected to the gate circuit side of the first stage FET and the other connected to the bias terminal side;
A second gate bias line in which one is connected to the gate circuit side of the next stage FET and the other is connected to the bias terminal side;
The microwave amplifying circuit according to claim 1, wherein the first gate bias line includes a damping resistor for preventing a high frequency signal from the input terminal side from leaking to the bias terminal side.
前記第1のゲートバイアス線路には、フィルタ回路を備えたことを特徴とする請求項1記載のマイクロ波増幅回路。The microwave amplifier circuit according to claim 1, wherein the first gate bias line includes a filter circuit. 前記第1のゲートバイアス線路には、ダンピング抵抗と並列にキャパシタを接続してフィルタ回路が形成されるようにしたことを特徴とする請求項1記載のマイクロ波増幅回路。2. The microwave amplifier circuit according to claim 1, wherein a filter circuit is formed on the first gate bias line by connecting a capacitor in parallel with a damping resistor.
JP2003175267A 2003-06-19 2003-06-19 Microwave amplifier circuit Pending JP2005012560A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003175267A JP2005012560A (en) 2003-06-19 2003-06-19 Microwave amplifier circuit

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003175267A JP2005012560A (en) 2003-06-19 2003-06-19 Microwave amplifier circuit

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005012560A true JP2005012560A (en) 2005-01-13

Family

ID=34098518

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003175267A Pending JP2005012560A (en) 2003-06-19 2003-06-19 Microwave amplifier circuit

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005012560A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6603351B2 (en) Power amplifier with gain change compensation
US10355653B2 (en) Power amplifier circuit
CN110324012B (en) Amplifying circuit
US20080231358A1 (en) Power amplifier circuit
JP2005064658A5 (en)
JP2007116651A (en) Electronic components for amplifying high frequency power and wireless communication device
US11114989B2 (en) Power amplifying circuit
JP2005064658A (en) Output overvoltage protection circuit for power amplifier
US11201594B2 (en) Cascode amplifier circuit
CN110752829A (en) Bias circuit and amplifier circuit applied to 5G WiFi communication low-noise amplifier
US6630861B2 (en) Variable gain amplifier
JP2008277882A5 (en)
JPWO2006006244A1 (en) High power amplifier
US20210067104A1 (en) Amplifier circuit
JP4430246B2 (en) Bias configuration for field effect transistors
JP2020188292A (en) Power amplifier circuit and bias control circuit
JP2005012560A (en) Microwave amplifier circuit
US6842072B1 (en) Power gain reduction circuit for power amplifiers
US6542036B2 (en) Low current amplifier circuit with protection against static electricity
US12244273B2 (en) Amplifier circuit
US10270411B2 (en) Amplifier
JPH11266130A (en) High frequency power amplifier
KR101435342B1 (en) Amplifier for boosting gain
JP2005175560A (en) High frequency power amplifier circuit
KR100238441B1 (en) Cmos low noise amplifier circuit for extremely high frequency