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JPH09139630A - 携帯型通信機器における電力増幅装置及び携帯型通信機器 - Google Patents

携帯型通信機器における電力増幅装置及び携帯型通信機器

Info

Publication number
JPH09139630A
JPH09139630A JP7295689A JP29568995A JPH09139630A JP H09139630 A JPH09139630 A JP H09139630A JP 7295689 A JP7295689 A JP 7295689A JP 29568995 A JP29568995 A JP 29568995A JP H09139630 A JPH09139630 A JP H09139630A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fet
gate
amplification
temperature
temperature compensation
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.)
Withdrawn
Application number
JP7295689A
Other languages
English (en)
Inventor
Takahiro Yokoyama
隆弘 横山
Osamu Ishikawa
修 石川
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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 Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP7295689A priority Critical patent/JPH09139630A/ja
Publication of JPH09139630A publication Critical patent/JPH09139630A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 温度補償回路を備えることなく温度補償が可
能な電力増幅装置を実現する。 【解決手段】 電力増幅装置は、GaAs基板上に形成
されており入力された高周波電力を増幅する増幅用FE
Tと、抵抗とGaAs基板上に形成された温度補償用F
ETとが直列に接続されてなる自己バイアス型のゲート
バイアス回路とを備えている。ゲートバイアス回路の一
端は電圧電源に接続されていると共に他端は接地されて
いる。ゲートバイアス回路における抵抗と温度補償用F
ETとの接続点は増幅用FETのゲートに接続されてい
る。増幅用FETのGaAs基板のオリフラに対するゲ
ート方位は90°であり、温度補償用FETのGaAs
基板に対するゲート方位は0°であって、増幅用FET
の温度特性と温度補償用FETの温度特性とは互いに逆
特性である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯型通信機器に
おける電力増幅装置に関し、特に小型で低コストの携帯
型通信機器に使用される高周波電力の増幅装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、携帯型通信機器、特に携帯電話機
が一般に普及し、携帯型通信機器において使用される高
周波電力の増幅装置の高性能化がますます求められるよ
うになってきている。
【0003】図13は、携帯電話機において使用されて
いる、ガリウム砒素(GaAs)等の化合物半導体上に
形成されたゲートバイアス回路を有する2段構成の電力
増幅装置の従来例を示している。図13において、1は
前段の電力増幅回路となるソース接地の前段の増幅用F
ET、2は後段の電力増幅回路となるソース接地の後段
の増幅用FET、3は入力信号の高周波電力の例えば5
0Ωのインピーダンスを前段の増幅用FET1に最適な
インピーダンスに変換する入力マッチング回路、4は前
段の増幅用FET1から出力される高周波電力のインピ
ーダンスを後段の増幅用FET2に最適なインピーダン
スに変換する段間マッチング回路、5は後段の増幅用F
ET2から出力される高周波電力のインピーダンスをア
ンテナ側配線の例えば50Ωのインピーダンスに変換す
る出力マッチング回路、6は前段の増幅用FET1のド
レイン電圧が入力信号の高周波電力の影響を受けないよ
うに高周波的に開放(open)となるように設定され
た前段のドレインバイアス回路、7は後段の増幅用FE
T2のドレイン電圧が入力信号の高周波電力の影響を受
けないように高周波的に開放(open)となるように
設定された後段のドレインバイアス回路、8Eは入力信
号の高周波電力を直流に変換して前段の増幅用FET1
のゲートに入力させるための前段のゲートバイアス回
路、9Eは入力信号の高周波電力を直流に変換して後段
の増幅用FET2のゲートに入力させるための後段のゲ
ートバイアス回路である。前段及び後段のゲートバイア
ス回路8E,9Eにおいては、前段及び後段の増幅用F
ET1,2のゲートにそれぞれ最適な電圧が印加される
ように抵抗分割によりゲートバイアス電圧を得ている。
【0004】図14は、前記2段構成の電力増幅回路装
置における動作電流及び利得の温度依存性を示してお
り、図14から電力増幅回路装置の周囲温度が変化する
と動作電流が変化し、これに伴って利得も変化してしま
うことが分かる。電力増幅回路装置の温度依存性を考慮
することなく、電力増幅回路装置を例えば携帯電話機に
使用すると、気温が低い場合と高い場合との間で送信電
力に差が生じてしまい、携帯電話機として十分な性能を
発揮できない場合がある。
【0005】電力増幅回路装置の温度依存性を補償する
ためには、温度に応じてFETのゲートバイアス電圧を
制御すればよいが、図13に示した前段側及び後段側の
ゲートバイアス回路8E,9Eにおいては、抵抗分割に
より前段及び後段の増幅用FET1,2にゲートバイア
ス電圧を与えているので、ゲートバイアス電圧は温度変
化の影響を殆ど受けない。
【0006】そこで、図15に示すようなサーミスタを
用いた温度補償回路を図13に示す前段及び後段のゲー
トバイアス回路8E,9Eのゲート電圧Vg1,Vg2に接
続して、前段及び後段の増幅用FET1,2のゲートバ
イアス電圧を制御している。すなわち、図15に示す温
度補償回路は、温度上昇と共に動作電流が減少するFE
Tを用いた増幅回路の場合であり、温度が上昇すると動
作電流が低下するので、出力されるゲート電圧Vg が上
昇する。これにより、増幅回路における動作電流が使用
温度範囲において殆ど変化しなくなる。
【0007】図16は前記の温度補償回路を備えた携帯
電話機の送信部のブロック図であって、図16におい
て、10Cは図13に示した2段増幅型の電力増幅回
路、11は図15に示した温度補償回路、12は音声信
号の周波数を送信周波数に変換するアップコンバータ、
13はアップコンバータ12からの出力を増幅する前段
アンプ、14は電力増幅回路10Cから出力される高周
波電力が逆方向に流れないようにするアイソレータ、1
5は送信側と出力側とを切替えるRFスイッチ、16は
所定周波数の高周波電力のみを通過させるフィルター、
17は送信信号の出力及び受信信号の入力を行なうアン
テナである。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、図16に示
すように、温度補償回路11を電力増幅回路10Cに接
続すると、温度補償回路11が大きなスペースを必要と
するため、電力増幅回路10Cと温度補償回路11とか
らなる電力増幅装置の面積が大きくなり、これに伴っ
て、携帯型通信機器の小型化が妨げられると共に、温度
補償回路11の分だけ携帯型通信機器のコスト高を招く
という問題がある。
【0009】前記に鑑み、本発明は、温度補償回路を備
えることなく温度補償が可能な電力増幅装置を実現し、
これにより、電力増幅装置ひいては携帯型通信機器の小
型化及び低コスト化を図ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、分割された複数の抵抗よりなるゲートバ
イアス回路のうちの一部の抵抗を温度補償用FETに置
き換えると共に、増幅用FETの温度特性と温度補償用
FETの温度特性とを互いに逆特性にするものである。
【0011】具体的に請求項1の発明が講じた解決手段
は、携帯型通信機器における電力増幅装置を、化合物半
導体基板上に形成されており入力された高周波電力を増
幅する増幅用FETと、抵抗と化合物半導体基板上に形
成された温度補償用FETとからなる直列回路とを備
え、前記増幅用FETのゲートの該増幅用FETが形成
されている化合物半導体基板に対する結晶方位と、前記
温度補償用FETのゲートの該温度補償用FETが形成
されている化合物半導体基板に対する結晶方位とは、前
記増幅用FETの温度特性と前記温度補償用FETの温
度特性とが互いに逆特性になるように設定されており、
前記直列回路の一端は電圧電源に接続されていると共
に、前記直列回路の他端は接地されており、前記直列回
路における前記抵抗と前記温度補償用FETとの接続点
は前記増幅用FETのゲートに接続されている構成とす
るものである。
【0012】請求項1の構成により、抵抗と温度補償用
FETとからなる直列回路の一端は電圧電源に接続され
ていると共に他端は接地されており、直列回路における
抵抗と温度補償用FETとの接続点は増幅用FETのゲ
ートに接続されているため、直列回路は抵抗分割のゲー
トバイアス回路となる。また、増幅用FETのゲートの
結晶方位と温度補償用FETのゲートの結晶方位とは、
増幅用FETの温度特性と温度補償用FETの温度特性
とが互いに逆特性になるように設定されているため、温
度が上昇して増幅用FETの動作電流が増加しようとす
る場合には、温度補償用FETの動作電流が減少して増
幅用FETの動作電流の増加を抑制し、温度が降下して
増幅用FETの動作電流が減少しようとする場合には、
温度補償用FETの動作電流が増加して増幅用FETの
動作電流の減少を抑制するので、増幅用FETの動作電
流の温度による変化量は少なくなる。
【0013】請求項2の発明は、請求項1の構成に、前
記増幅用FETと前記温度補償用FETとは同一の化合
物半導体基板上に形成されているという構成を付加する
ものである。
【0014】請求項3の発明は、請求項1又は2の構成
に、前記増幅用FETの相互コンダクタンスは前記温度
補償用FETの相互コンダクタンスよりも高いという構
成を付加するものである。
【0015】請求項4の発明が講じた解決手段は、入力
される高周波電力を増幅する2段構成の電力増幅装置を
有する携帯型通信機器を対象とし、前記2段構成の電力
増幅装置を構成する前段の電力増幅手段及び後段の電力
増幅手段のうちの少なくとも1つの電力増幅手段は、化
合物半導体基板上に形成されており入力された高周波電
力を増幅する増幅用FETと、抵抗と化合物半導体基板
上に形成された温度補償用FETとからなる直列回路と
を備え、前記増幅用FETのゲートの該増幅用FETが
形成されている化合物半導体基板に対する結晶方位と、
前記温度補償用FETのゲートの該温度補償用FETが
形成されている化合物半導体基板に対する結晶方位と
は、前記増幅用FETの温度特性と前記温度補償用FE
Tの温度特性とが互いに逆特性になるように設定されて
おり、前記直列回路の一端は電圧電源に接続されている
と共に、前記直列回路の他端は接地されており、前記直
列回路における前記抵抗と前記温度補償用FETとの接
続点は前記増幅用FETのゲートに接続されている構成
とするものである。
【0016】請求項5の発明は、請求項4の構成に、前
記増幅用FETと前記温度補償用FETとは同一の化合
物半導体基板上に形成されているという構成を付加する
ものである。
【0017】請求項6の発明は、請求項4又は5の構成
に、前記増幅用FETの相互コンダクタンスは前記温度
補償用FETの相互コンダクタンスよりも高いという構
成を付加するものである。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態に係る携
帯型通信機における電力増幅装置及び携帯型通信機につ
いて説明するが、その前提として、各実施形態に共通し
て用いられる電力増幅回路について説明する。
【0019】図1は、各実施形態に共通して用いられる
第1の電力増幅回路を示しており、図1においては、図
13に基づき説明した電力増幅装置と同様の回路につい
ては同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【0020】第1の電力増幅回路の特徴は、図2(a)
に示すような前段の第1のゲートバイアス回路8A及び
後段の第1のゲートバイアス回路9A(図示は省略して
いる。)を備えている。後段の第1のゲートバイアス回
路9Aは前段の第1のゲートバイアス回路8Aと同様の
回路構成を有しているので、以下においては、前段の第
1のゲートバイアス回路8Aについてのみ説明する。
【0021】図2(a)に示すように、第1のゲートバ
イアス回路8Aは、第1の抵抗21と、第2の抵抗22
と、温度補償用FET23とが直列に接続されてなるバ
イアス直列回路を有している。バイアス直列回路の一端
側となる第1の抵抗21の一端は接地されていると共
に、第1の抵抗21と並列に接地側キャパシタ24が接
続されている。バイアス直列回路の他端側となる温度補
償用FET23のソースはゲート電圧電源Vg に接続さ
れていると共に電源側キャパシタ25を介して接地され
ている。接地側キャパシタ24及び電源側キャパシタ2
5は高周波成分を逃がすパスコンデンサとしての機能を
有している。
【0022】第2の抵抗22と温度補償用FET23と
の接続点26は前段の増幅用FET1のゲートに接続さ
れており、接続点26は前段の増幅用FET1にゲート
電圧Vgg1 を与える。温度補償用FET23のしきい値
電圧は前段の増幅用FET1のしきい値よりも大きく設
定されていると共に、温度補償用FET23は温度によ
って動作電流が変化するので、該温度補償用FET23
は温度補償用抵抗として働く。
【0023】図2(b)は、第2の電力増幅回路に用い
られる第2のゲートバイアス回路8Bの回路構成を示し
ている。第2のゲートバイアス回路8Bは第1のゲート
バイアス回路8Aと異なり、バイアス直列回路の一端側
となる第1の抵抗21の一端がゲート電圧電源Vg に接
続されていると共に、第1の抵抗21と並列に電源側キ
ャパシタ25が接続されている。バイアス直列回路の他
端側となる温度補償用FET23のソースは直接に接地
されている。尚、第2の抵抗22と温度補償用FET2
3との接続点26が増幅用FETにゲート電圧Vgg1
与える点は第1のゲートバイアス回路8Aと同様であ
る。
【0024】図2(c)は、第3の電力増幅回路に用い
られる第3のゲートバイアス回路8Cの回路構成を示し
ている。第3のゲートバイアス回路8Cは第1のゲート
バイアス回路8Aから第1の抵抗21を除いた回路構成
であって、第2の抵抗22の一端は直接に接地されてい
ると共に接地側キャパシタ24を介して接地されてい
る。
【0025】図2(d)は、第4の電力増幅回路に用い
られる第4のゲートバイアス回路8Dの回路構成を示し
ている。第4のゲートバイアス回路8Dは第2のゲート
バイアス回路8Bから第1の抵抗21を除いた回路構成
であって、第2の抵抗22の一端はゲート電圧電源Vg
に接続されていると共に電源側キャパシタ25を介して
接地されている。
【0026】以下に説明する第1〜第4の実施形態にお
いては、第1のゲートバイアス回路8Aを用いる場合に
ついて説明するが、第1のゲートバイアス回路8Aに代
えて、第2〜第4のゲートバイアス回路8B,8C,8
Dを用いてもよい。
【0027】(第1の実施形態)図3は本発明の第1の
実施形態に係る携帯型通信機器における電力増幅装置で
あるMCM(マルチチップモジュール)の平面構造を示
している。図3に示すように、プリント基板30の上に
は、前段の増幅用FET1となる第1のFET31、後
段の増幅用FET2となる第2のFET32、入力マッ
チング回路3、段間マッチング回路4、出力マッチング
回路5、前段のドレインバイアス回路6、後段のドレイ
ンバイアス回路7、前段のゲートバイアス回路8A及び
後段のゲートバイアス回路9Aが搭載されている。前段
のドレインバイアス回路6及び後段のドレインバイアス
回路7は、図示を省略しているが、それぞれ配線パター
ンとチップキャパシタとから構成されている。また、入
力マッチング回路3、段間マッチング回路4及び出力マ
ッチング回路5は、図示を省略しているが、それぞれ配
線パターンとチップキャパシタとチップ抵抗とから構成
されている。
【0028】また、プリント基板30の上には、入力マ
ッチング回路3の入力パッド3a、該入力パッド3aと
入力マッチング回路3とを接続する配線パターン3b、
出力マッチング回路5の出力パッド5a、該出力パッド
5aと出力マッチング回路5とを接続する配線パターン
5b、前段側ドレインバイアス回路6のドレインパッド
6a、該ドレインパッド6aと前段側ドレインバイアス
回路6とを接続する配線パッド6b、後段側ドレインバ
イアス回路7のドレインパッド7a、該ドレインパッド
7aと後段側ドレインバイアス回路7とを接続する配線
パターン7bが形成されている。
【0029】第1の実施形態の特徴として、プリント基
板30の上には、第1のゲートバイアス回路8Aを構成
する、ゲート電圧電源Vg となるゲートパッド8a、接
地となるグランドパッド8b、第1の抵抗21となる第
1のチップ抵抗8c、第2の抵抗22となる第2のチッ
プ抵抗8d、温度補償用FET23となる第3のFET
33、及びこれらを接続する配線パターン8eが形成さ
れていると共に、後段の第1のゲートバイアス回路9A
を構成する、ゲートパッド9a、グランドパッド9b、
第1のチップ抵抗9c、第2のチップ抵抗9d、第4の
FET34及び配線パターン8eが形成されている。
尚、接地側キャパシタ24及び電源側キャパシタ25は
直流的には影響を及ぼさないので図面を簡略化するため
に図示を省略している。
【0030】前記の第1〜第4のFET31〜34は、
図4に示すGaAsよりなる半絶縁性の化合物半導体基
板上に個別に形成されたものである。化合物半導体基板
は、面方位が(100)面であって、オリエンテーショ
ンフラット(以下、オリフラと略称する。)の方位が
[0 -1 -1]方向である。
【0031】GaAsはSi(シリコン)と異なり2つ
の元素から構成されているので、Ga及びAsは弱い極
性(+及び−)を帯びている。このため、同じ大きさの
FETを同じ条件で且つ同一のGaAs基板上に作製し
ても、ゲート方位が異なると、ピエゾ効果によりgmや
しきい値が異なることが知られている(例えば文献 :P.
Asbeck etal. "Piezoelectric Effects in GaAs FET's
and Their Role in Orientation-Dependent Device Cha
racteristics" IEEE Transactions on Electron Devic
es, Vol.ED-31, No.10, pp.1377-1380,1984 参照)。
このため、FETの温度特性もゲート方位によって異な
る。
【0032】図6はオリフラに対してゲート方位が0°
([0 -1 -1]方向)であるFET及びゲート方位が9
0°([0 -1 1]方向)であるFETの動作電流の温
度依存性の一例を示している。図6からゲート方位が0
°のFETの動作電流は温度の上昇に伴って増加する
が、ゲート方位が90°のFETの動作電流は温度の上
昇に伴って減少することが分かる。
【0033】図7はゲート方位が0°であるFET及び
ゲート方位が90°であるFETの単位ゲート幅当たり
のgmのゲート電圧依存性の一例を示している。図7よ
り、ゲート電圧が同じ場合には、単位ゲート幅当たりの
gm(相互コンダクタンス)は、ゲート方位が90°で
あるFETの方がゲート方位が0°であるFETよりも
大きいことが分かる。
【0034】図8はFETの単位ゲート幅当たりのgm
のゲート方位依存性を示している。図8から分かるよう
に、ゲート方位が0°から90°に変化するのに伴って
gmは大きくなる。
【0035】再び、図4を参照しながら説明する。増幅
用FETである第1のFET31及び第2のFET32
のゲート方位をオリフラに対して90°に設定し、温度
補償用FETである第3のFET33及び第4のFET
34のゲート方位をオリフラに対して0°に設定する。
第1のゲートバイアス回路8Aの第3のFET33及び
第2のゲートバイアス回路9Aの第4のFET34は、
いずれも、図2(a)に示すように、ソースとゲートと
を直接に接続した自己バイアス型とし、ソースドレイン
間の抵抗(図1におけるR3 、R6 )が500Ω〜2k
Ω程度になるようにしておく。そして、図1に示す第1
及び第2のゲートバイアス回路8A,8Bにおいて抵抗
1 、R2 及び抵抗R4 ,R5 を適当に設定して、第1
のFET31及び第2のFET32に対する所望のゲー
トバイアスが得られるようにする。
【0036】前述したように、温度補償用FETとなる
第3及び第4のFET33,34と、増幅用FETとな
る第1及び第2のFET31,32とはゲート方位が互
いに90°異なるので、温度の上昇に伴って、第1及び
第2のFET31,32の動作電流は上昇しようとする
が、第3及び第4のFET33,34の動作電流は減少
しようとする。このため、図1におけるVgg1 ,Vgg2
の各電位は温度の上昇に伴って低くなる。
【0037】図9は、前記第1の実施形態における電力
増幅装置の動作電流の温度依存性を示しており、図9か
ら分かるように、第1の増幅用FET1及び第2の増幅
用FET2よりなる電力増幅回路においては、動作電流
の温度による変化を低減することができる。
【0038】尚、前記第1の実施形態とは逆に、増幅用
FETである第1のFET31及び第2のFET32の
ゲート方位をオリフラに対して0°に設定し、温度補償
用FETである第3のFET33及び第4のFET34
のゲート方位をオリフラに対して90°に設定してもよ
い。この場合にも、前記第1の実施形態と同様の原理に
より、第1の増幅用FET1及び第2の増幅用FET2
よりなる電力増幅回路における動作電流の温度による変
化を低減することができる。
【0039】図7及び図8に基づき説明したように、単
位ゲート幅当たりのgmは、ゲート方位が90°である
FETの方がゲート方位が0°であるFETよりも大き
いので、第1のFET31及び第2のFET32のゲー
ト方位をオリフラに対して0°に設定すると、第1のF
ET31及び第2のFET32のゲート方位をオリフラ
に対して90°に設定する場合よりも、電力増幅回路の
利得が低くなって不利である。
【0040】従って、第1の実施形態においては、高い
利得が要求される増幅用FETである第1のFET31
及び第2のFET32のゲート方位をオリフラに対して
90°に設定し、増幅には寄与しない温度補償用FET
である第3のFET33及び第4のFET34のゲート
方位をオリフラに対して0°に設定している。
【0041】以上のように、第1の実施形態によると、
ゲートバイアス回路に抵抗となる温度補償用FETを用
いると共に、該温度補償用FET及び増幅用FETのゲ
ート方位を最適化しているため、ゲートバイアス回路が
温度補償機能を有しているので、温度が変化しても動作
電流の変化が小さくなると共に、GaAsよりなる基板
上に形成された増幅用FETが本来有している高い利得
を減殺しない電力増幅装置を提供することができる。
【0042】尚、第1の実施形態においては、温度補償
用FET及び増幅用FETのゲート方位をオリフラに対
して0°及び90°になるようにそれぞれ設定したが、
FETの温度特性のゲート方位依存性はFETの作製プ
ロセスに依存する場合があるので、ゲート方位を必ずし
もオリフラに対して0°及び90°になるように設定し
なくてもよい。FETの温度特性のゲート方位依存性を
把握した上で、高いgmをもつゲート方位のFETを増
幅用FETに使用すると共に、該増幅用FETと逆の温
度特性をもつゲート方位のFETを温度補償用FETに
使用することが好ましい。
【0043】また、第1の実施形態においては、温度補
償用FET及び増幅用FETが形成される化合物半導体
としてGaAsを用いたが、これに代えて、他の化合物
半導体、例えばInP(インジウムリン)を用いてもよ
い。
【0044】(第2の実施形態)図10は本発明の第2
の実施形態に係る携帯型通信機器における電力増幅装置
であるMMIC(Microwave Monolithic IC )の平面構
造を示している。図10に示すように、GaAs基板4
0上に、前段の増幅用FET1となる第1のFET4
1、後段の増幅用FET2となる第2のFET42、入
力マッチング回路3、段間マッチング回路4、出力マッ
チング回路5、前段側ゲートバイアス回路8B及び後段
側ゲートバイアス回路9Bが形成されている。入力マッ
チング回路3、段間マッチング回路4及び出力マッチン
グ回路5は、図示を省略しているが、それぞれ配線パタ
ーンとチップキャパシタとチップ抵抗とから構成されて
いる。また、図示を省略しているが、前段及び後段のド
レインバイアス回路は、それぞれ配線パターンとチップ
キャパシタとから構成されており、ドレインパッド6
a,7aに接続されている。また、GaAs基板40上
には、ソースパッド6c,7c、第1の実施例と同様、
入力パッド3a、配線パターン3b、出力パッド5a及
び配線パターン5bが形成されている。
【0045】第2の実施形態の特徴として、GaAs基
板40の上には、第1のゲートバイアス回路8Aを構成
する、ゲート電圧電源Vg となるゲートパッド8a、第
1の抵抗21となる第1のチップ抵抗8c、第2の抵抗
22となる第2のチップ抵抗8d、温度補償用FET2
3となる第3のFET43、及びこれらを接続する配線
パターン8eが形成されていると共に、第2のゲートバ
イアス回路9Aを構成する、ゲートパッド9a、第1の
チップ抵抗9c、第2のチップ抵抗9d、第4のFET
44及び配線パターン9eが形成されている。すなわ
ち、第2の実施形態の特徴は、増幅用FETとなる第1
のFET41及び第2のFET42と、温度補償用FE
Tとなる第3のFET43及び第4のFET44が同一
のGaAs基板40の上に形成されている。尚、接地側
キャパシタ24及び電源側キャパシタ25は直流的には
影響を及ぼさないので図面を簡略化するために図示を省
略している。
【0046】第2の実施形態においても、図5に示すよ
うに、GaAs基板40は、基板面方位が(100)で
あって、オリフラの方位が[0 -1 -1]である。また、
第2の実施形態においても、増幅用FETである第1の
FET41及び第2のFET42のゲート方位をオリフ
ラに対して90°に設定し、温度補償用FETである第
3のFET43及び第4のFET44のゲート方位をオ
リフラに対して0°に設定する。第1のゲートバイアス
回路8Aの第3のFET43及び第2のゲートバイアス
回路9Aの第4のFET44は、いずれも、ソースとゲ
ートとを直接に接続した自己バイアス型とし、ソースド
レイン間の抵抗(図1におけるR3 、R6 )が500Ω
〜2kΩ程度になるようにしておく。そして、図1に示
す第1及び第2のゲートバイアス回路8A,8Bにおい
て抵抗R1 、R2 及び抵抗R4 ,R5 を適当に設定し
て、第1のFET41及び第2のFET42に対する所
望のゲートバイアスが得られるようにする。
【0047】前述したように、温度補償用FETとなる
第3及び第4のFET43,44と、増幅用FETとな
る第1及び第2のFET41,42とはゲート方位が互
いに90°異なるので、温度の上昇に伴って、第1及び
第2のFET41432の動作電流は上昇しようとする
が、第3及び第4のFET43,44の動作電流は減少
しようとする。このため、図1におけるVgg1 ,Vgg2
の各電位は温度の上昇に伴って低くなる。従って、図1
に示す第1の増幅用FET1及び第2の増幅用FET2
よりなる2段構成の電力増幅回路においては、図9に示
すように、動作電流の温度による変化を低減することが
できる。
【0048】また、第2の実施形態においては、増幅用
FETである第1のFET31及び第2のFET32の
ゲート方位をオリフラに対して90°に設定し、温度補
償用FETである第3のFET33及び第4のFET3
4のゲート方位をオリフラに対して0°に設定している
理由は第1の実施形態と同様である。
【0049】以上のように、第2の実施形態によると、
ゲートバイアス回路に抵抗となる温度補償用FETを用
いると共に、該温度補償用FETと増幅用FETとのゲ
ート方位を最適化しているため、ゲートバイアス回路が
温度補償機能を有しているので、温度が変化しても動作
電流の変化が小さくなると共に、GaAsよりなる基板
上に形成された増幅用FETが本来有している高い利得
を減殺しない電力増幅装置を提供することができる。
【0050】尚、第2の実施形態においては、温度補償
用FET及び増幅用FETのゲート方位をオリフラに対
して0°及び90°になるように設定したが、FETの
温度特性のゲート方位依存性はFETの作製プロセスに
依存する場合があるので、ゲート方位を必ずしもオリフ
ラに対して0°及び90°になるように設定しなくても
よい。FETの温度特性のゲート方位依存性を把握した
上で、高いgmをもつゲート方位のFETを増幅用FE
Tに使用すると共に、該増幅用FETと逆の温度特性を
もつゲート方位のFETを温度補償用FETに使用する
ことが好ましい。
【0051】また、第2の実施形態においては、温度補
償用FET及び増幅用FETが形成される化合物半導体
としてGaAsを用いたが、これに代えて、他の化合物
半導体、例えばInP(インジウムリン)を用いてもよ
い。
【0052】また、一般に化合物半導体基板は高価であ
るため、部品コストを下げるためには化合物半導体チッ
プの面積をできるだけ小さくすることが望ましい。従っ
て、第2の実施形態に代えて、増幅用FETである第1
及び第2のFET41,42と、温度補償用FETであ
る第3及び第4のFET43,44とを同一の化合物半
導体基板上に形成し、その他の抵抗やマッチング回路等
を前記の化合物半導体基板とは異なる基板上に形成して
もよい。
【0053】(第3の実施形態)図11は本発明の第3
の実施形態に係る携帯型通信機器である携帯電話機の送
信部のブロック図であって、図11において、10Aは
第1の実施形態に係る送信増幅器(MCM)、12は音
声信号の周波数を送信増幅器10Aの増幅用FETに適
した高い周波数に変換するアップコンバータ、13はア
ップコンバータ12からの出力を増幅する前段アンプ、
14は送信増幅器10Aから出力される高周波電力が逆
方向に流れないようにするアイソレータ、15は送信側
ブロックと出力側ブロックとを切替えるRFスイッチ、
16は所定の周波数の高周波電力のみを通過させるフィ
ルター、17は送信信号の出力及び受信信号の入力を行
なうアンテナである。
【0054】第3の実施形態に係る携帯電話機が図16
に基づき説明した従来の携帯電話機と異なるのは、送信
用増幅器10Aが温度補償用回路を有していないこと
と、送信増幅器10Aが温度補償用FETを内蔵してい
ることである。
【0055】(第4の実施形態)図12は本発明の第4
の実施形態に係る携帯型通信機器である携帯電話機の送
信部のブロック図である。第4の実施形態が第3の実施
形態と異なるのは、第1実施形態に係る送信増幅器(M
CM)10Aに代えて、第2実施形態に係る送信増幅器
(MMIC)10Bを備えていることである。
【0056】第3の実施形態及び第4の実施形態に係る
携帯電話機によると、送信増幅器10A,10Bが温度
補償回路を有していないので、送信増幅器10A,10
Bの実装面積を小さくできると共に、温度補償回路の分
だけ送信増幅器10A,10Bひいては携帯電話機の部
品コストを低減することができる。
【0057】
【発明の効果】請求項1の発明に係る携帯型通信機器に
おける電力増幅装置によると、増幅用FETのゲートの
結晶方位と温度補償用FETのゲートの結晶方位とは、
増幅用FETの温度特性と温度補償用FETの温度特性
とが互いに逆特性になるように設定されていると共に、
ゲートバイアス回路を構成する温度補償用FETが増幅
用FETの温度補償機能を有しているため、温度補償用
回路を増幅回路とは別に設ける必要がないので、部品点
数が減少し、これにより、電力増幅装置ひいては携帯型
通信機器の小型化及び低コスト化を図ることができる。
【0058】請求項2の発明に係る携帯型通信機器にお
ける電力増幅装置によると、増幅用FETと温度補償用
FETとは同一の化合物半導体基板上に形成されている
ため、化合物半導体基板上における増幅用FETのゲー
ト幅方向と温度補償用FETのゲート幅方向とを互いに
異ならせることにより、増幅用FETの温度特性と温度
補償用FETの温度特性とが互いに逆特性になるように
することができると共に、MMICを実現することがで
きる。
【0059】請求項3の発明に係る携帯型通信機器にお
ける電力増幅装置によると、増幅用FETの相互コンダ
クタンスは温度補償用FETの相互コンダクタンスより
も高いため、増幅用FETの利得が高くなる一方、増幅
には寄与しない温度補償用FETの相互コンダクタンス
は低くても差支えがないので、効率的である。
【0060】請求項4の発明に係る携帯型通信機器によ
ると、請求項1の発明に係る電力増幅装置を備えている
ため、小型化及び低コスト化を図ることができる。ま
た、部品点数の増加を招くことなく、増幅用FETの温
度補償を行なうことができるので、前段及び後段の両方
のゲートバイアス回路に温度補償用FETを設けること
が容易になるので、温度補償機能を確実に実現すること
ができる。
【0061】請求項5の発明に係る携帯型通信機器によ
ると、請求項2の発明に係る電力増幅装置を備えている
ため、MMICを有する携帯型通信機器を実現できる。
【0062】請求項6の発明に係る携帯型通信機器によ
ると、請求項3の発明に係る電力増幅装置を備えている
ため、増幅用FETの利得を高くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の各実施形態に共通して用いられる電力
増幅回路を示す図である。
【図2】本発明の各実施形態に共通して用いられる第1
〜第4の電力増幅回路を構成する第1〜第4のゲートバ
イアス回路を示す図である。
【図3】本発明の第1実施形態に係る携帯型通信機器に
おける電力増幅装置であるMCMのブロック図である。
【図4】本発明の第1実施形態に係る携帯型通信機器に
おける電力増幅装置であるMCMに用いられる増幅用F
ET及び温度補償用FETのゲート方位を説明する図で
ある。
【図5】本発明の第2実施形態に係る携帯型通信機器に
おける電力増幅装置であるMMICに用いられる増幅用
FET及び温度補償用FETのゲート方位を説明する図
である。
【図6】オリフラに対してゲート方位が0°であるFE
T及びゲート方位が90°であるFETの動作電流の温
度依存性を示す特性図である。
【図7】オリフラに対してゲート方位が0°であるFE
T及びゲート方位が90°であるFETの相互コンダク
タンスのゲート電圧依存性を示す特性図である。
【図8】本発明の第1実施形態に係る携帯型通信機器に
おける電力増幅装置の相互コンダクタンスのゲート電圧
依存性を示す特性図である。
【図9】本発明の第1実施形態に係る携帯型通信機器に
おける電力増幅装置の動作電流の温度依存性を示す特性
図である。
【図10】本発明の第2実施形態に係る携帯型通信機器
における電力増幅装置であるMMICのブロック図であ
る。
【図11】本発明の第3実施形態に係る携帯電話機にお
ける高周波送信部のブロック図である。
【図12】本発明の第4実施形態に係る携帯電話機にお
ける高周波送信部のブロック図である。
【図13】従来の携帯電話機における電力増幅装置の回
路図である。
【図14】従来の携帯電話機における電力増幅装置の動
作電流の温度依存性を示す特性図である。
【図15】従来の携帯電話機における電力増幅装置に用
いられる温度補償回路を示す図である。
【図16】従来の携帯電話機における高周波送信部のブ
ロック図である。
【符号の説明】
1 前段の増幅用FET 2 後段の増幅用FET 3 入力マッチング回路 4 段間マッチング回路 5 出力マッチング回路 6 前段のドレインバイアス回路 7 後段のドレインバイアス回路 8A 前段の第1のゲートバイアス回路 8B 前段の第2のゲートバイアス回路 8C 前段の第3のゲートバイアス回路 8D 前段の第4のゲートバイアス回路 8a ゲートパッド 8b グランドパターン 8c 第1のチップ抵抗 8d 第2のチップ抵抗 8e 配線パターン 9a ゲートパッド 9b グランドパターン 9c 第1のチップ抵抗 9d 第2のチップ抵抗 9A 後段の第1のゲートバイアス回路 10A 送信用増幅器 10B 送信用増幅器 12 アップコンバータ 13 前段アンプ 14 アイソレータ 15 RFスイッチ 16 フィルター 17 アンテナ 21 第1の抵抗 22 第2の抵抗 23 温度補償用FET 24 接地側キャパシタ 25 電源側キャパシタ 26 第2の抵抗と温度補償用FETとの接続点 30 プリント基板 31 第1のFET 32 第2のFET 33 第3のFET 34 第4のFET 40 GaAs基板 41 第1のFET 42 第2のFET 43 第3のFET 44 第4のFET

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化合物半導体基板上に形成されており入
    力された高周波電力を増幅する増幅用FETと、抵抗と
    化合物半導体基板上に形成された温度補償用FETとか
    らなる直列回路とを備え、 前記増幅用FETのゲートの該増幅用FETが形成され
    ている化合物半導体基板に対する結晶方位と、前記温度
    補償用FETのゲートの該温度補償用FETが形成され
    ている化合物半導体基板に対する結晶方位とは、前記増
    幅用FETの温度特性と前記温度補償用FETの温度特
    性とが互いに逆特性になるように設定されており、 前記直列回路の一端は電圧電源に接続されていると共
    に、前記直列回路の他端は接地されており、 前記直列回路における前記抵抗と前記温度補償用FET
    との接続点は前記増幅用FETのゲートに接続されてい
    ることを特徴とする携帯型通信機器における電力増幅装
    置。
  2. 【請求項2】 前記増幅用FETと前記温度補償用FE
    Tとは同一の化合物半導体基板上に形成されていること
    を特徴とする請求項1に記載の携帯型通信機器における
    電力増幅装置。
  3. 【請求項3】 前記増幅用FETの相互コンダクタンス
    は前記温度補償用FETの相互コンダクタンスよりも高
    いことを特徴とする請求項1又は2に記載の携帯型通信
    機器における電力増幅装置。
  4. 【請求項4】 入力される高周波電力を増幅する2段構
    成の電力増幅装置を有する携帯型通信機器であって、 前記2段構成の電力増幅装置を構成する前段の電力増幅
    手段及び後段の電力増幅手段のうちの少なくとも1つの
    電力増幅手段は、 化合物半導体基板上に形成されており入力された高周波
    電力を増幅する増幅用FETと、抵抗と化合物半導体基
    板上に形成された温度補償用FETとからなる直列回路
    とを備え、 前記増幅用FETのゲートの該増幅用FETが形成され
    ている化合物半導体基板に対する結晶方位と、前記温度
    補償用FETのゲートの該温度補償用FETが形成され
    ている化合物半導体基板に対する結晶方位とは、前記増
    幅用FETの温度特性と前記温度補償用FETの温度特
    性とが互いに逆特性になるように設定されており、 前記直列回路の一端は電圧電源に接続されていると共
    に、前記直列回路の他端は接地されており、 前記直列回路における前記抵抗と前記温度補償用FET
    との接続点は前記増幅用FETのゲートに接続されてい
    ることを特徴とする携帯型通信機器。
  5. 【請求項5】 前記増幅用FETと前記温度補償用FE
    Tとは同一の化合物半導体基板上に形成されていること
    を特徴とする請求項4に記載の携帯型通信機器。
  6. 【請求項6】 前記増幅用FETの相互コンダクタンス
    は前記温度補償用FETの相互コンダクタンスよりも高
    いことを特徴とする請求項4又は5に記載の携帯型通信
    機器。
JP7295689A 1995-11-14 1995-11-14 携帯型通信機器における電力増幅装置及び携帯型通信機器 Withdrawn JPH09139630A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6043713A (en) * 1998-01-05 2000-03-28 Mitsuhishi Denki Kabushiki Kaisha Amplifier with temperature compensation function

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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