[go: up one dir, main page]

JP3487124B2 - 高周波回路 - Google Patents

高周波回路

Info

Publication number
JP3487124B2
JP3487124B2 JP07346697A JP7346697A JP3487124B2 JP 3487124 B2 JP3487124 B2 JP 3487124B2 JP 07346697 A JP07346697 A JP 07346697A JP 7346697 A JP7346697 A JP 7346697A JP 3487124 B2 JP3487124 B2 JP 3487124B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon
amplifier
mixer
frequency circuit
high frequency
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP07346697A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH10270953A (ja
Inventor
憲治 末松
政好 小野
善 河原
美喜夫 上杉
健司 弘重
義忠 伊山
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric 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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP07346697A priority Critical patent/JP3487124B2/ja
Priority to US08/939,968 priority patent/US6044255A/en
Publication of JPH10270953A publication Critical patent/JPH10270953A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3487124B2 publication Critical patent/JP3487124B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B1/00Details of transmission systems, not covered by a single one of groups H04B3/00 - H04B13/00; Details of transmission systems not characterised by the medium used for transmission
    • H04B1/06Receivers
    • H04B1/16Circuits
    • H04B1/26Circuits for superheterodyne receivers
    • H04B1/28Circuits for superheterodyne receivers the receiver comprising at least one semiconductor device having three or more electrodes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Amplifiers (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、UHF、マイク
ロ波、ミリ波等の高周波帯の信号を増幅あるいは周波数
変換する機能を備えた高周波回路に関する。
【0002】
【従来の技術】図15は、例えば電子情報通信学会マイ
クロ波研究会資料MW96−72,PP.27−33,
1996年に示された多段の増幅器およびミクサからな
る従来の高周波回路を示すブロック図である。図におい
て、1は入力端子(IN)、2は出力端子(OUT)、
3は高周波信号の入力端子(RF IN)、4は局発信
号の入力端子(LO IN)、5は中間周波数信号の出
力端子(IF OUT)、14a,14bはシリコン接
合形バイポーラトランジスタ(以下、「BJT」とい
う。)からなるBJT増幅器、15はシリコンBJTを
用いたミクサ、20は2段のBJT増幅器14a,14
bおよびミクサ15が集積されているシリコン半導体チ
ップである。
【0003】次に動作について説明する。アンテナ等で
受信された高周波信号は入力端子1に入力され、BJT
増幅器14aで増幅され、さらに、BJT増幅器14b
で増幅された後に、出力端子2から出力される。出力端
子2から増幅されて出力された高周波信号は、高周波信
号の入力端子(RF IN)3を経て、ミクサ15に入
力する。ミクサ15には局発信号が局発信号の入力端子
(LO IN)4を経由して供給されており、ミクサ1
5において両者の信号の差周波数成分を持つ中間周波数
信号が発生し、中間周波数信号の出力端子(IF OU
T)5から出力される。
【0004】このように、複数段の低雑音増幅器をすべ
て同一種類のシリコンBJT増幅器14a,14bによ
り構成すると、雑音指数(NF)および利得は良好なも
のの、相互変調ひずみ等のひずみが大きく、低ひずみ特
性が要求される例えば移動体通信受信系等には適さない
という課題がある。一方、同じシリコンプロセスを用い
て作成したMOS形等の電界効果トランジスタ(以下、
「FET」という。)はひずみ特性がよいものの、雑音
指数(NF)が高く、利得が低いため、低雑音増幅器の
用途にBJTほどは適さない。また、高出力増幅器とし
てとらえた場合には、BJTは利得は高いものの、ひず
みが大きいため、低ひずみな特性が要求される線形増幅
器には適さないという問題がある。MOSFETは1段
あたりの利得が低いため同じ利得が必要な場合、段数が
増加して、消費電力が増加したり、回路寸法が大きくな
るという問題がある。なお、増幅器の詳細回路構成は、
引用文献に開示されている。
【0005】図16は、電子情報通信学会マイクロ波研
究会資料MW96−72,PP.27−33,1996
年に示された図15におけるミクサ15の詳細回路を示
したものである。図において、6a〜6cは電源端子、
31a,31bはシリコンBJT、34a〜34cは抵
抗である。2台のシリコンBJT31a,31bは直列
に接続されており、すなわち、一方のシリコンBJT3
1aのコレクタに他方のシリコンBJT31bのエミッ
タが接続されており、高周波信号は入力端子(RF I
N)3からシリコンBJT31aのベースに、局発信号
は入力端子(LO IN)4からシリコンBJT31b
のベースにそれぞれ入力される。高周波信号と局発信号
の差周波数成分を持つ中間周波数信号はシリコンBJT
31bのコレクタから取り出され、出力端子(IF O
UT)5から出力される。抵抗34a〜34cは、電源
端子6a〜6cから2台のシリコンBJT31a,31
bに直流電源を供給するバイアス抵抗である。BJTは
同じプロセスにより作成したMOSFETに比べて、雑
音指数(NF)が低く、利得が高いという特長をもつも
のの、飽和しやすく、ひずみも高いという問題がある。
なお、高周波信号の代わりに、中間周波数信号あるいは
ベースバンド信号を入力すれば、送信ミクサとしても動
作する。
【0006】BJT増幅器14a,14bおよび2台の
シリコンBJT31a,31bを用いて構成されたミク
サ15はどちらも同じシリコン半導体プロセスを用いて
作成することができるため、図15に示すように、1つ
のシリコン半導体チップ20に集積することが可能であ
る。より高いミクサ局発電力が必要な場合、局発増幅器
は通常BJT増幅器を用いて、ミクサ等と同じシリコン
半導体チップ20に集積される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、以上のように
構成された従来の高周波回路では、複数段の増幅器をす
べて同一種類のトランジスタにより構成しているため、
例えば上述のように同一種類のBJTを用いて構成され
た高周波回路を低雑音増幅器として使用する場合には、
雑音指数(NF)は良好なものの、ひずみは高く、低雑
音特性と低ひずみ特性の両者が要求される受信系には適
さないという課題がある。また、BJTを用いた高出力
増幅器の場合には、利得は高いものの、ひずみが高く、
低ひずみ特性が要求される線形増幅器には適さないとい
う課題があった。
【0008】また、BJTのみにより構成されたミクサ
からなる高周波回路は、高い変換利得が得られるもの
の、ひずみが高く、特に低ひずみ特性が要求される受信
ミクサに適さないという課題があった。また、広いダイ
ナミックレンジの必要な送信ミクサにも適さないという
課題があった。
【0009】また、増幅器とミクサの両者を1チップに
集積した高周波回路は、全ての高周波半導体素子をBJ
Tとしているため、低い雑音特性と低いひずみ特性の両
立が要求される高周波回路に適さないという課題があっ
た。
【0010】また、BJTを局発増幅器として用いる構
成のミクサは、低い局発電力で動作するものの、局発増
幅器が飽和しやすく、局発信号に雑音が付加されるた
め、ミクサの雑音が高くなるという課題があった。
【0011】そこで、本発明は上記のような課題を解消
するためになされたもので、低ひずみな高周波回路を得
ることのできる高周波回路を提供することを目的とす
る。
【0012】
【0013】
【0014】
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、低雑音増幅器とミクサとをシリコンB
iCMOSプロセスを用いて同一半導体チップに集積し
た高周波回路であって、上記低雑音増幅器はシリコン接
合形バイポーラトランジスタを有し、上記ミクサはシリ
コンMOS形電界トランジスタを有するものである。
【0016】特に、この発明において、ミクサを一方の
ドレインに他方のソースを接続した2台のシリコンMO
S形電界効果トランジスタにより構成し、一方のシリコ
ンMOS形電界効果トランジスタのゲートに局発信号
を、他方のシリコンMOS形電界効果トランジスタのゲ
ートに低雑音増幅器で増幅した高周波信号をそれぞれ印
加したものである。
【0017】また、この発明において、ミクサをシリコ
ンデュアルゲートMOS形電界効果トランジスタにより
構成し、一方のゲートに局発信号を、他方のゲートに低
雑音増幅器で増幅した高周波信号をそれぞれ印加したも
のである。
【0018】また、これらの発明において、低雑音増幅
器は、少なくとも初段の増幅器をシリコン接合形バイポ
ーラトランジスタを有するBJT増幅器とし、かつ、少
なくとも最終段の増幅器をシリコンMOS形電界効果ト
ランジスタを有するFET増幅器とし、これらをシリコ
ンBiCMOSプロセスを用いて同一のシリコン半導体
チップ上に搭載したものである。
【0019】また、次の発明では、ミクサを直列に接続
した2台の電界効果トランジスタにより構成し、一方の
電界効果トランジスタのゲートに局発信号を、他方の電
界効果トランジスタのゲートに周波数変換される信号を
それぞれ印加する高周波回路であって、上記局発信号が
印加される電界効果トランジスタのゲート幅を、上記周
波数変換される信号が印加される電界効果トランジスタ
のゲート幅に比べて狭くしたものである。
【0020】 また、次の発明では、ミクサを、1つの
接合形バイポーラトランジスタと電界効果トランジスタ
を直列に接続して構成し、上記接合形バイポーラトラン
ジスタのベースに局発信号を、上記電界効果トランジス
タのゲートに周波数変換される信号をそれぞれ印加した
ものである。
【0021】また、これらの発明において、接合形バイ
ポーラトランジスタをシリコン接合形バイポーラトラン
ジスタとし、電界効果トランジスタをシリコンMOS形
電界効果トランジスタとし、これらをシリコンBiCM
OSプロセスを用いて同一のシリコン半導体チップ上に
搭載したものである。
【0022】また、この発明において、さらに、少なく
とも初段の増幅器をシリコン接合形バイポーラトランジ
スタを有するBJT増幅器とし、かつ、少なくとも最終
段の増幅器をシリコンMOS形電界効果トランジスタを
有するFET増幅器とした低雑音増幅器を備え、その低
雑音増幅器とミクサとをシリコンBiCMOSプロセス
を用いて同一半導体チップ上に構成したものである。
【0023】 また、次の発明では、シリコンMOSF
ETを有する局発増幅器と接合形バイポーラトランジ
スタを有するミクサとを備え、両者をシリコンBiCM
OSプロセスを用いて同一半導体チップ上に構成したも
のである。
【0024】
【発明の実施の形態】 実施の形態1.図1は、この発明の高周波回路の実施の
形態1を示すブロック図である。図において、1は入力
端子(IN)、2は出力端子(OUT)、11aはBJ
TからなるBJT増幅器、12aはMOSFETからな
るMOSFET増幅器であり、MOSFET増幅器12
aとBJT増幅器11aとで2段増幅器を構成してい
る。なお、BJT増幅器11aおよびMOSFET増幅
器12aはいずれもシリコン半導体デバイスである。
【0025】次に動作について説明する。高周波信号は
入力端子1に入力され、BJT増幅器11aで増幅さ
れ、さらに、MOSFET増幅器12aで増幅された後
に、出力端子2に出力される。ここで、BJT増幅器1
1aは雑音が低く、利得が高いが、ひずみは高い。その
一方、MOSFET増幅器12aはひずみが低いが、利
得は低く、雑音は高い。
【0026】従って、この実施の形態1による高周波回
路によれば、この高周波回路を低雑音増幅器として用い
る場合、初段の増幅器として雑音特性に支配的なBJT
増幅器を使用しているため、低い雑音特性が得られると
同時に、最終段の増幅器としてひずみ特性に支配的なM
OSFET増幅器を使用しているため、低いひずみ特性
が得られる。その結果、低雑音特性および低ひずみ特性
を有する高周波回路を得ることができる。
【0027】なお、上記実施の形態1の説明では、BJ
T増幅器11aを構成するBJTおよびFET増幅器1
2aを構成するFETを限定しなかったが、本発明で
は、これらのBJTおよびFETは、シリコンでも、S
iGe、GaAsあるいはInP等の化合物半導体でも
よい。また、BJTは、pn接合のBJTであっても、
ヘテロ接合のBJT(HBT)であってもよい。また、
ここでは、FETとしてMOSFETを用いた場合につ
いて説明したが、MESFETやMODFET(Modulat
ion doped FET)、HEMT(high electron mobili
ty transistor)、HFET(Hetero junction FET)
等のFETであっても同様の効果を奏する。また、BJ
TとFETは別々の半導体チップ上に形成されていても
よい。
【0028】また、上記実施の形態1の説明では、2段
増幅器について説明したが、増幅器を3段以上にして同
様の構成、すなわち1段目をBJT増幅器にし、最終段
をMOSFET増幅器にした構造であっても良く、上記
と同様の効果を奏する。
【0029】つまり、3段増幅器の場合、2段目の増幅
器をBJT増幅器とすれば、より低雑音、高利得な特性
が得られる一方、2段目の増幅器をMOSFET増幅器
とすれば、より低ひずみな特性が得られる。
【0030】図2に、3段増幅器の構成の一例をブロッ
ク図により示す。図において、14a,14bはシリコ
ンBJT増幅器、17aはGaAsMESFET増幅器
である。初段および2段目をひずみは高いが価格の安い
シリコンBJT増幅器とし、最終段をひずみは低いが価
格の高いGaAsMESFET(Metal semiconducto
r FET)増幅器とすることにより、ひずみが低く、価
格の安い増幅器を得ることができる。また、本構成は、
高出力増幅器としても有効である。つまり、図2におい
て、最終段の増幅器がひずみの低いFET増幅器17a
であるため、出力ひずみが低い一方、初段および2段目
の増幅器がBJT増幅器であるため、利得が高くかつ低
価格な増幅器を得ることができる。
【0031】実施の形態2.図3は、この発明の高周波
回路の実施の形態2を示すブロック図である。図におい
て、1は入力端子(IN)、2は出力端子(OUT)、
14aはシリコンBJTからなるシリコンBJT増幅
器、16aはシリコンMOSFETからなるシリコンM
OSFET増幅器、20はシリコン半導体チップであ
る。
【0032】構成および動作は、基本的に実施の形態1
と同様であり、さらに、この実施の形態2では、シリコ
ンBJT増幅器14aとシリコンMOSFET増幅器1
6aは、いずれもシリコンBiCMOSプロセスにより
作成することができるため、シリコンBJT増幅器14
aとシリコンMOSFET増幅器16aとを同一半導体
チップ20上に集積している。
【0033】従って、この実施の形態2の構成によれ
ば、実施の形態1と同様に初段の増幅器としてBJT増
幅器を使用し、最終段の増幅器としてFET増幅器を使
用しているため、低雑音特性および低ひずみ特性を有す
る高周波回路を得ることができると共に、同一半導体チ
ップ20上にBJT増幅器14aとFET増幅器16a
とからなる多段増幅器を集積できるので、回路の小形化
が可能となる。また、この時、シリコンMOSFET増
幅器16aをエンハンスメントモードn形MOSFET
とすれば、正電圧のみで動作し、かつ高周波での利得が
高くなる。その結果、本増幅器の構成は、低雑音増幅器
として、高出力増幅器としても有効である。
【0034】実施の形態3.図4は、この発明の高周波
回路の実施の形態3を示すブロック図である。図におい
て、1は入力端子(IN)、2は出力端子(OUT)、
17aはGaAsMESFETからなるGaAsMES
FET増幅器、18aはGaAsHBTからなるGaA
sHBT増幅器、21はGaAs半導体チップである。
【0035】構成および動作は、基本的に実施の形態2
と同様であり、シリコンBJT増幅器14aをGaAs
HBT増幅器18aに、シリコンMOSFET増幅器1
6aをGaAsMESFET増幅器17aに置き換えた
ものである。さらに、この実施の形態3では、GaAs
MESFET増幅器17aおよびGaAsHBT増幅器
18aのいずれの増幅器ともGaAsプロセスにより同
時に作成することができるため、同一のGaAs半導体
チップ21上に集積している。
【0036】従って、この実施の形態3によれば、実施
の形態1と同様に初段の増幅器としてBJT増幅器を使
用し、最終段の増幅器としてFET増幅器を使用してい
るため、低雑音特性および低ひずみ特性を有する高周波
回路を得ることができると共に、同一のGaAs半導体
チップ21上にGaAsMESFET増幅器17aとG
aAsHBT増幅器18aとからなる多段増幅器を集積
できるので、回路の小形化が可能となる。なお、GaA
sMESFET17aの変わりに、HFET、MODF
ET、HEMTを用いても同様の効果を奏する。
【0037】実施の形態4.図5は、この発明の高周波
回路の実施の形態4を示すブロック図である。図におい
て、1は入力端子(IN)、2は出力端子(OUT)、
3は高周波信号の入力端子(RF IN)、4は局発信
号の入力端子(LO IN)、5は中間周波数信号の出
力端子(IF OUT)、14a,14bはシリコンB
JT増幅器、19はシリコンNMOSFETを用いたミ
クサ、20は2段のBJT増幅器14a,14bおよび
ミクサ19が集積されているシリコン半導体チップであ
る。
【0038】図6は、図5に示すミクサ19の詳細回路
を示したものである。図において、3は高周波信号の入
力端子(RF IN)、4は局発信号の入力端子(LO
IN)、5は中間周波数信号の出力端子(IF OU
T)、6a〜6cは電源端子、32a,32bはシリコ
ンMOSFET、34a〜34cは電源端子6a〜6c
から2台のMOSFET32a,32bに直流電源を供
給するバイアス抵抗である。
【0039】次に動作について説明する。図5に示すよ
うに、アンテナ等で受信された高周波信号は入力端子1
に入力され、BJT増幅器14aで増幅され、さらに、
BJT増幅器14bで増幅された後に、出力端子2に出
力される。出力端子2から増幅されて出力された高周波
信号は、高周波信号の入力端子(RF IN)3を経
て、ミクサ19に入力される。ミクサ19には局発信号
が局発信号の入力端子(LO IN)4を経由して供給
されており、ミクサ19において両者の信号の差周波数
成分を持つ中間周波数信号が発生し、発生した中間周波
数信号は中間周波数信号の出力端子(IF OUT)5
から出力される。
【0040】ここで、ミクサ19における動作について
説明すると、図6に示すようにミクサ19を構成する2
台のMOSFET32a,32bは、直列に接続されて
おり、高周波信号は入力端子(RF IN)3からMO
SFET32aのゲートに、局発信号は入力端子(LO
IN)4からMOSFET32bのゲートにそれぞれ
入力される。このため、高周波信号と局発信号の差周波
数成分を持つ中間周波数信号はMOSFET32bのド
レインから取り出され、出力端子(IF OUT)5か
ら出力される。
【0041】従って、この実施の形態4によれば、ミク
サ19の非線形素子にMOSFET32a,32bが用
いられているので、BJTを用いたミクサの場合に比べ
て、低ひずみ特性が得られる。
【0042】また、この実施の形態4の高周波回路を受
信用高周波回路として使用した場合には、取り扱う高周
波信号の電力レベルが高くなるミクサのひずみを低減す
ることができ、低ひずみな受信系を実現することができ
る。
【0043】なお、この実施の形態4のミクサ19によ
れば、MOSFET32a,32bを使用しているの
で、雑音は高いものの、受信系においては、低雑音増幅
器の利得を十分にとることにより、ミクサの雑音が受信
系雑音に及ぼす影響を無視できるほど小さくできるの
で、問題ない。
【0044】また、この実施の形態4では、図5に示す
ように2台のシリコンBJT増幅器14a,14bを直
列接続して多段増幅器を構成するように説明したが、本
発明では、これに限らず、例えば、図7に示すように、
多段増幅器を実施の形態2に相当する構成、すなわち1
段目をシリコンBJT増幅器14aとし、最終段である
2段目をシリコンMOSFET増幅器16aとすること
も可能である。このような構成によれば、受信系のひず
みにおいて、多段増幅器によるひずみが支配的な場合
に、受信系のひずみ低減に効果がある。
【0045】実施の形態5.実施の形態5は、上記実施
の形態4の高周波回路に対し、ミクサの構成を変えたも
ので、ミクサ以外の構成および作用効果は同じものであ
る。このため、この実施の形態5のミクサ19aについ
てのみ説明する。
【0046】図8は、この発明の高周波回路の実施の形
態5におけるミクサ19aの詳細回路を示したものであ
る。図において、3は高周波信号の入力端子(RF I
N)、4は局発信号の入力端子(LO IN)、5は中
間周波数信号の出力端子(IF OUT)、6a〜6c
は電源端子、33はシリコンデュアルゲートMOSFE
T、34a〜34cは電源端子6a〜6cからシリコン
デュアルゲートMOSFET33に直流電源を供給する
バイアス抵抗である。
【0047】次に動作について説明する。高周波信号は
入力端子(RF IN)3からシリコンデュアルゲート
MOSFET33の一方のゲートに、局発信号は入力端
子(LO IN)4からシリコンデュアルゲートMOS
FET33の他方のゲートにそれぞれ入力される。
【0048】このため、高周波信号と局発信号の差周波
数成分を持つ中間周波数信号は、シリコンデュアルゲー
トMOSFET33のドレインから取り出されて、出力
端子(IF OUT)5から出力されることになる。
【0049】従って、この実施の形態5によれば、ミク
サ19aにシリコンデュアルゲートMOSFET33を
用いているので、BJTにより構成したミクサに比べ
て、雑音は高いものの、低ひずみな特性が得られる。
【0050】また、この実施の形態5では、シリコンデ
ュアルゲートMOSFET33を1台しか用いていない
ため、図6に示すように2台のMOSFET32a,3
2bを直列接続した上記実施の形態4のミクサ19と比
べて、ドレイン、ソース電極の数が減り、これらの電極
部のオーミック抵抗分が減少する。これにより、この実
施の形態5によれば、実施の形態4の場合より、雑音が
減少し、利得が増加することになる。
【0051】実施の形態6.図9は、この発明の高周波
回路の実施の形態6であるミクサ19bの詳細回路を示
したものである。図において、32aはシリコンMOS
FET、35はシリコンMOSFET32aのゲート幅
よりもゲート幅の狭いシリコンMOSFETであり、シ
リコンMOSFET32a,35を異なる半導体チップ
上に構成したものである。なお、それ以外の構成は、図
6に示す上記実施の形態4のミクサ19とほぼ同じであ
るので、その説明は省略する。
【0052】このため、この実施の形態6では、ミクサ
19bの構成および動作は、基本的に図6に示す実施の
形態4のミクサ19と同様であるが、局発信号が入力す
るMOSFET32a,35のゲート幅のみが異なるの
で、MOSFET32a,35のゲート幅を同じにした
場合に比べて、ひずみ特性はほぼ等しいものの、同じ電
流、電圧の直流バイアス条件の場合、利得が高くなり、
低い局発信号電力レベルで動作することができる。
【0053】なお、この実施の形態6の説明では、シリ
コンMOSFET32a,35について説明したが、他
の構造のFET、例えば、GaAsMESFET、HF
ET、HEMT、MODFETであってもよく、同様の
効果を奏する。
【0054】また、上記実施の形態6の説明では、ミク
サ19を構成する2台のFET32a,35を異なる半
導体チップ上に構成しているが、図10に示すミクサ1
9cのようにゲート幅の異なる2台のシリコンMOSF
ET32a、35をシリコンBiCMOSプロセスを用
いて1つのシリコン半導体チップ20上に構成するよう
にしても良い。このように構成によれば、低ひずみなミ
クサ19cを1つの半導体チップ20上に集積すること
ができる。
【0055】また、図7に示すような1段目をシリコン
BJT増幅器14aとし、最終段である2段目をシリコ
ンMOSFET増幅器16aとした多段増幅器のミクサ
として、図10に示すようなゲート幅の異なる2台のシ
リコンMOSFET32a、35をシリコンBiCMO
Sプロセスを用いて1つのシリコン半導体チップ20上
に構成したミクサ19cを使用するようにしても勿論良
い。このように構成によれば、受信系のひずみにおい
て、多段増幅器によるひずみが支配的な場合に、受信系
のひずみ低減に効果がある。
【0056】さらに、高周波信号の代わりに中間周波数
信号あるいはベースバンド信号を入力することにより、
送信ミクサとして動作するように構成しても、同様の効
果を奏する。
【0057】実施の形態7.図11は、この発明の高周
波回路の実施の形態7であるミクサ19dの詳細回路を
示したものである。図において、31aはシリコンBJ
T、32aはシリコンMOSFETであり、シリコンB
JT31aおよびシリコンMOSFET32aを異なる
半導体チップ上に構成したものである。なお、抵抗34
a〜34cは、電源端子6a〜6cからシリコンBJT
31aおよびMOSFET32aに直流電源を供給する
バイアス抵抗であり、それ以外の構成は、図6に示す上
記実施の形態4のものと同じであるので、その説明は省
略する。
【0058】次に動作について説明すると、この実施の
形態7では、シリコンBJT31aとMOSFET32
aとが直列に接続されており、高周波信号は入力端子
(RFIN)3からMOSFET32aのゲートに、局
発信号は入力端子(LO IN)4からシリコンBJT
31aのベースにそれぞれ入力される。このため、高周
波信号と局発信号の差周波数成分を持つ中間周波数信号
はシリコンBJT31aのコレクタから取り出され、出
力端子(IF OUT)5から出力されることになる。
【0059】従って、この実施の形態7によれば、ミク
サ19dにシリコンBJT31aとMOSFET32a
とをそれぞれ1台ずつ用いているので、BJTのみによ
り構成したミクサに比べて、雑音は高いものの、低ひず
みな特性が得られると共に、2台のMOSFETを直列
接続したものと比べて、局発信号が入力するシリコンB
JT31aの利得が高いため、より低い局発信号電力レ
ベルで動作することができる。
【0060】なお、ここでは、ミクサ19dを構成する
FETをシリコンMOSFET32aとして説明した
が、他の構造のFET、例えば、GaAsMESFE
T、HFET、HEMT、MODFETであってもよ
く、同様の効果を奏する。
【0061】また、上記実施の形態7の説明では、ミク
サ19dを構成するシリコンBJT31aとシリコンM
OSFET32aとを異なる半導体チップ上に構成して
説明したが、図12に示すミクサ19eのようにシリコ
ンBJT31aとシリコンMOSFET32aとをシリ
コンBiCMOSプロセスを用いて1つのシリコン半導
体チップ20上に構成するようにしても良い。このよう
に構成によれば、低ひずみなミクサ19dを1つの半導
体チップ20上に集積することができ、回路の小型化を
図ることができる。
【0062】また、高周波信号の代わりに中間周波数信
号あるいはベースバンド信号を入力することにより、送
信ミクサとして動作するように構成しても同様の効果を
奏する。
【0063】実施の形態8.図13は、この発明の高周
波回路の実施の形態8の構成を示すブロック図である。
図において、3は高周波信号の入力端子(RF I
N)、4は局発信号の入力端子(LO IN)、5は中
間周波数信号の出力端子(IF OUT)、16aはM
OSFETを有するMOSFET増幅器、19fはBJ
Tを有するミクサで、高周波信号の入力端子(RF I
N)3から高周波信号を入力すると共に、局発信号の入
力端子(LO IN)4およびMOSFET増幅器16
aを経由して局発信号を入力し、入力した高周波信号と
その局発信号との信号の差周波数成分を持つ中間周波数
信号を発生して、中間周波数信号の出力端子(IF O
UT)5から出力するように接続されて構成されてい
る。
【0064】図14は、図13に示す実施の形態8の高
周波回路の詳細回路例を示すブロック図である。この図
14に示す高周波回路は、いわゆるギルバートミクサを
構成しており、そのため、高周波信号の入力端子(RF
IN)3、局発信号の入力端子(LO IN)4、およ
び中間周波数信号の出力端子(IF OUT)5がいず
れも差動信号に対応するために一対ずつ設けられてい
る。
【0065】また、図14に示すように、MOSFET
増幅器16aは、定電流源26および差動増幅器を構成
する2台のMOSFET32a,32bから構成されて
いる一方、ミクサ19fは、シリコンBJT31c〜3
1dおよび抵抗34a〜34dとの4組をそれぞれ並列
に接続して構成されている。
【0066】従って、この実施の形態8では、シリコン
BJT31c〜31dからなるミクサ19fの局発増幅
器として、MOSFET32a,32bを有するFET
増幅器16aを用いたので、シリコンBJT31c〜3
1dからなるミクサ19fの局発増幅器としてBJT増
幅器を用いた高周波回路の場合に比べて、増幅器の飽和
レベルが高く、大電力増幅時にも雑音が少ない受信系を
実現することができる。
【0067】また、ミクサ19の局発増幅器としてMO
SFET32a,32bを有するFET増幅器16aを
用いたので、飽和電力レベルが高くなり、より高い局発
電力を注入でき、低雑音、高利得な特性とともに低ひず
みな特性を得ることもできる。
【0068】
【0069】
【0070】
【発明の効果】以上説明したように、本発明では、低雑
音増幅器とミクサとをシリコンBiCMOSプロセスを
用いて同一半導体チップに集積した高周波回路であっ
て、上記低雑音増幅器はシリコン接合形バイポーラトラ
ンジスタを有し、上記ミクサはシリコンMOS形電界ト
ランジスタを有するようにしたため、例えばこの高周波
回路を受信ミクサとして使用した場合には、低雑音特性
および低ひずみ特性の受信系を実現することができる。
【0071】また、次の発明では、ミクサを直列に接続
した2台のFETにより構成し、一方のFETのゲート
に局発信号を、他方のFETのゲートに周波数変換され
る信号をそれぞれ印加する高周波回路であって、上記局
発信号が印加されるFETのゲート幅を、上記周波数変
換される信号が印加されるFETのゲート幅に比べて狭
くしたため、FETのゲート幅を同じにした場合に比べ
て、ひずみ特性はほぼ等しいものの、同じ電流、電圧の
直流バイアス条件の場合、利得が高くなり、低い局発信
号電力レベルで動作することができる。
【0072】また、次の発明では、ミクサを直列に接続
したBJTとFETとにより構成し、BJTのベースに
局発信号を、FETのゲートに周波数変換される信号を
それぞれ印加するようにしたため、低雑音特性および低
ひずみ特性のミクサを構成することができる。
【0073】また、次の発明では、局発増幅器とBJT
を有するミクサとを備え、両者をシリコンBiCMOS
プロセスを用いて同一半導体チップ上に構成した高周波
回路であって、局発増幅器はシリコンMOSFETを有
するようにしたため、局発増幅器のひずみを抑えること
ができると共に、局発増幅器が接続されているミクサで
発生する雑音を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の高周波回路の実施の形態1の構成
を示すブロック図である。
【図2】 この発明の高周波回路の実施の形態1におい
て3段増幅器を用いた場合の構成をブロック図である。
【図3】 この発明の高周波回路の実施の形態2の構成
を示すブロック図である。
【図4】 この発明の高周波回路の実施の形態3の構成
を示すブロック図である。
【図5】 この発明の高周波回路の実施の形態4の構成
を示すブロック図である。
【図6】 図5に示すミクサ19の詳細な構成を示した
回路図である。
【図7】 実施の形態4の他の構成例を示す示すブロッ
ク図である
【図8】 この発明の高周波回路の実施の形態5におけ
るミクサ19aの詳細な構成を示す回路図である。
【図9】 この発明の高周波回路の実施の形態6である
ミクサ19bの詳細な構成を示す回路図である。
【図10】 この発明の高周波回路の実施の形態6であ
るミクサの他の例を示す回路図である。
【図11】 この発明の高周波回路の実施の形態7であ
るミクサ19dの詳細な構成を示す回路図である。
【図12】 この発明の高周波回路の実施の形態7であ
るミクサの他の例を示す回路図である。
【図13】 この発明の高周波回路の実施の形態8の構
成を示すブロック図である。
【図14】 図13に示す実施の形態8の高周波回路の
詳細回路例を示すブロック図である。
【図15】 多段増幅器およびミクサを有する従来の高
周波回路の構成を示すブロック図である。
【図16】 図15におけるミクサの詳細な構成を示す
回路図である。
【符号の説明】
1 入力端子、2 出力端子、3 高周波信号の入力端
子(RF IN)、4局発信号の入力端子(LO I
N)、5 中間周波数信号の出力端子(IF OU
T)、6a〜6c 電源端子、11a〜11b BJT
増幅器、12a MOSFET増幅器、14a,14b
シリコンBJT増幅器、15 BJTミクサ、16a
シリコンMOSFET増幅器、17a GaAsME
SFET増幅器、18a GaAs増幅器、19 MO
SFETミクサ、20 シリコン半導体チップ、21
GaAs半導体チップ、26 定電流源、31a〜31
d シリコンBJT、32a,32b,35 シリコン
MOSFET、33 シリコンデュアルゲートMOSF
ET、34a〜34d 抵抗。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 美喜夫 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 弘重 健司 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (72)発明者 伊山 義忠 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三菱電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−138110(JP,A) 特開 昭50−132881(JP,A) 特開 昭62−110332(JP,A) 特開 平8−222977(JP,A) 特開 平4−78202(JP,A) 電子情報通信ハンドブック,日本,株 式会社オーム社,1990年 4月30日,第 1版第2刷/第1分冊,829頁 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H03F 1/00 - 3/72

Claims (9)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 低雑音増幅器とミクサとをシリコンBi
    CMOSプロセスを用いて同一半導体チップに集積した
    高周波回路であって、上記低雑音増幅器はシリコン接合
    形バイポーラトランジスタを有し、上記ミクサはシリコ
    ンMOS形電界トランジスタを有することを特徴とする
    高周波回路。
  2. 【請求項2】 ミクサを一方のドレインに他方のソース
    電極を接続した2台のシリコンMOS形電界効果トラン
    ジスタのゲートに局発信号を、他方のシリコンMOS形
    電解効果トランジスタのゲートに低雑音増幅器で増幅し
    た高周波信号をそれぞれ印加したことを特徴とする請求
    項1記載の高周波回路。
  3. 【請求項3】 ミクサをシリコンデュアルゲートMOS
    形電界効果トランジスタにより構成し、一方のゲートに
    局発信号を、他方のゲートに低雑音増幅器で増幅した高
    周波信号をそれぞれ印加したことを特徴とする請求項1
    記載の高周波回路。
  4. 【請求項4】 低雑音増幅器は、少なくとも初段の増幅
    器をシリコン接合形バイポーラトランジスタを有するB
    JT増幅器とし、かつ、少なくとも最終段の増幅器をシ
    リコンMOS形電界効果トランジスタを有するFET増
    幅器とし、これらをシリコンBiCMOSプロセスを用
    いて同一のシリコン半導体チップ上に搭載したことを特
    徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の高周波回路。
  5. 【請求項5】 ミクサを直列に接続した2台の電界効
    果トランジスタにより構成し、一方の電界効果トランジ
    スタのゲートに局発信号を、他方の電界効果トランジス
    タのゲートに周波数変換される信号をそれぞれ印加する
    高周波回路であって、上記局発信号が印加される電界効
    果トランジスタのゲート幅を、上記周波数変換される信
    号が印加される電界効果トランジスタのゲート幅に比べ
    て狭くしたことを特徴とする高周波回路。
  6. 【請求項6】 ミクサを、1つの接合形バイポーラトラ
    ンジスタと電界効果トランジスタを直列に接続して構成
    し、上記接合形バイポーラトランジスタのベースに局発
    信号を、上記電界効果トランジスタのゲートに周波数変
    換される信号をそれぞれ印加したことを特徴とする高周
    波回路。
  7. 【請求項7】 接合形バイポーラトランジスタをシリコ
    ン接合形バイポーラトランジスタとし、電界効果トラン
    ジスタをシリコンMOS形電界効果トランジスタとし、
    これらをシリコンBiCMOSプロセスを用いて同一の
    シリコン半導体チップ上に搭載したことを特徴とする請
    求項5若しくは請求項6記載の高周波回路。
  8. 【請求項8】 さらに、少なくとも初段の増幅器をシリ
    コン接合形バイポーラトランジスタを有するBJT増幅
    器とし、かつ、少なくとも最終段の増幅器をシリコンM
    OS形電界効果トランジスタを有するFET増幅器とし
    た低雑音増幅器を備え、その低雑音増幅器とミクサとを
    シリコンBiCMOSプロセスを用いて同一半導体チッ
    プ上に構成したことを特徴とする請求項7記載の高周波
    回路。
  9. 【請求項9】 シリコンMOSFETを有する局発増幅
    器と接合形バイポーラトランジスタを有するミクサと
    を備え、両者をシリコンBiCMOSプロセスを用いて
    同一半導体チップ上に構成したことを特徴とする高周波
    回路。
JP07346697A 1997-03-26 1997-03-26 高周波回路 Expired - Lifetime JP3487124B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07346697A JP3487124B2 (ja) 1997-03-26 1997-03-26 高周波回路
US08/939,968 US6044255A (en) 1997-03-26 1997-09-29 Radio frequency circuit with integrated elements and method of manufacture

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP07346697A JP3487124B2 (ja) 1997-03-26 1997-03-26 高周波回路

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10270953A JPH10270953A (ja) 1998-10-09
JP3487124B2 true JP3487124B2 (ja) 2004-01-13

Family

ID=13519081

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP07346697A Expired - Lifetime JP3487124B2 (ja) 1997-03-26 1997-03-26 高周波回路

Country Status (2)

Country Link
US (1) US6044255A (ja)
JP (1) JP3487124B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7113744B1 (en) * 1999-10-21 2006-09-26 Broadcom Corporation Adaptive radio transceiver with a power amplifier
US6510314B1 (en) * 2000-09-08 2003-01-21 Visteon Global Technologies, Inc. Mixer circuit with output stage for implementation on integrated circuit
WO2002103760A2 (en) * 2001-06-14 2002-12-27 Amberware Systems Corporation Method of selective removal of sige alloys
JP2003078355A (ja) * 2001-09-05 2003-03-14 Mitsubishi Electric Corp ミキサ回路
US6917336B2 (en) * 2002-01-23 2005-07-12 Dotcast, Inc. Miniature ultra-wideband active receiving antenna
KR100974574B1 (ko) * 2008-01-16 2010-08-06 한국과학기술원 저항성 주파수 혼합 장치 및 이를 이용한 신호 처리 방법
WO2015114698A1 (ja) * 2014-01-31 2015-08-06 日本電気株式会社 トランジスタパッケージ、それを備えた増幅回路、及び、トランジスタの構成方法
JP6595217B2 (ja) * 2015-06-04 2019-10-23 株式会社東芝 信号増幅装置
US9881881B2 (en) * 2015-07-24 2018-01-30 Qualcomm Incorporated Conductive seal ring for power bus distribution
US10374552B1 (en) * 2018-04-13 2019-08-06 Bae Systems Information And Electronic Systems Integration Inc. Mixer driver circuit with improved slew rate

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50150346A (ja) * 1974-05-21 1975-12-02
JPS5567248A (en) * 1978-11-15 1980-05-21 Sanyo Electric Co Ltd Frequency synthesizerrtype channel selection device
CA1199378A (en) * 1984-04-02 1986-01-14 Paul Bura High frequency amplifier with phase compensation
US5181087A (en) * 1986-02-28 1993-01-19 Hitachi, Ltd. Semiconductor device and method of producing the same
US4774478A (en) * 1986-09-19 1988-09-27 Tektronix, Inc. Feedback amplifier compensation circuitry
US4754233A (en) * 1987-06-22 1988-06-28 Motorola, Inc. Low noise ultra high frequency amplifier having automatic gain control
JPH03278542A (ja) * 1990-03-28 1991-12-10 Hitachi Ltd 半導体装置
JP3323544B2 (ja) * 1992-08-21 2002-09-09 株式会社日立製作所 半導体装置
US5572040A (en) * 1993-07-12 1996-11-05 Peregrine Semiconductor Corporation High-frequency wireless communication system on a single ultrathin silicon on sapphire chip
US5841300A (en) * 1994-04-18 1998-11-24 Hitachi, Ltd. Semiconductor integrated circuit apparatus
US5859559A (en) * 1997-07-31 1999-01-12 Raytheon Company Mixer structures with enhanced conversion gain and reduced spurious signals

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
電子情報通信ハンドブック,日本,株式会社オーム社,1990年 4月30日,第1版第2刷/第1分冊,829頁

Also Published As

Publication number Publication date
US6044255A (en) 2000-03-28
JPH10270953A (ja) 1998-10-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1468487B1 (en) A high performance bifet low noise amplifier
US6892062B2 (en) Current-reuse bleeding mixer
US7928804B2 (en) Power amplifier
US7853235B2 (en) Field effect transistor amplifier with linearization
US6230001B1 (en) Active commutated double balanced mixer
US5838031A (en) Low noise-high linearity HEMT-HBT composite
US7215201B2 (en) Integrated circuit having a low power, gain-enhanced, low noise amplifying circuit
US8660514B1 (en) Multiple mode RF circuit
EP0977352A2 (en) Noise figure and linearity improvement technique using shunt feedback
JP3487124B2 (ja) 高周波回路
Fritsche et al. A Low-Power Broadband 200 GHz Down-Conversion Mixer with Integrated LO-Driver in 0.13$\mu $ m SiGe BiCMOS
US6351632B1 (en) Mixer with high order intermodulation suppression and robust conversion gain
Kobayashi et al. GaAs HBT 0.75-5 GHz multifunctional microwave-analog variable gain amplifier
US9520833B1 (en) Active ring mixer
US20040113679A1 (en) Amplifier-mixer device
US7345548B2 (en) Radiofrequency amplifier device, in particular for cellular mobile telephone
Kobayashi et al. A novel monolithic LNA integrating a common-source HEMT with an HBT Darlington amplifier
US6538501B2 (en) Radio frequency amplifier and tuner
Tateno et al. A 150 W E-mode GaAs power FET with 35% PAE for W-CDMA base station
Kobayaski et al. A monolithic HEMT-HBT direct-coupled amplifier with active input matching
US9641130B2 (en) Low noise amplifier with noise and linearity improvement
US7423485B2 (en) Differential circuit with improved linearity
Lu et al. A V-Band High Linearity Down-Conversion Mixer Using Distributed Derivative Superposition Technique in 90-nm CMOS Process
Nakayama et al. A 1. 9 GHz Single-Chip RF Front-End GaAs MMIC with Low-Distortion Cascode FET Mixer
Roh et al. A GaAs low-high doped MESFET MMIC power amplifier for CDMA/AMPS dual-mode cellular telephone

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20071031

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081031

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091031

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091031

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101031

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111031

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121031

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131031

Year of fee payment: 10

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

EXPY Cancellation because of completion of term