(57)【要約】  高周波を増幅するトランジスタから接続されるための高周波接続端子（４）と、高周波を外部に出力する高周波電力伝送線路（４０）と、を備えた整合回路が実装されたモノリシックマイクロ波集積回路において、高周波接続端子とは別に設けられた、トランジスタから接続されるための整合用接続端子（１１）と、整合用接続端子（１１）から延在する整合用伝送線路（３１）と、整合用ＭＩＭ（２１）とを備え、整合用伝送線路（３１）は、整合用ＭＩＭ（２１）の表電極（２１１）と間隔を空けて併走するように配置され、整合用ＭＩＭ（２１）の表電極（２１１）と整合用伝送線路（３１）とを、併走している一部の部分において接続する接続電極（３１１）を備えるようにした。
2019186881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波を増幅するトランジスタから接続されるための高周波接続端子と、この高周波接続端子から延在し、増幅された前記高周波を外部に出力する高周波電力伝送線路と、を備えた整合回路が実装されたモノリシックマイクロ波集積回路において、
前記高周波接続端子とは別に設けられた、前記トランジスタから接続されるための整合用接続端子と、前記整合用接続端子から延在する整合用伝送線路と、整合用ＭＩＭとを備え、前記整合用伝送線路は、前記整合用ＭＩＭの表電極と間隔を空けて併走するように配置され、前記整合用ＭＩＭの表電極と前記整合用伝送線路とを、併走している一部の部分において接続する接続電極を備えたことを特徴とするモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項２】
前記整合用伝送線路が前記整合用ＭＩＭの表電極の周囲の半分以上を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項３】
前記整合用ＭＩＭが複数設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項４】
前記複数設けられている整合用ＭＩＭのうち、一つの整合用ＭＩＭは、高周波の基本波のインピーダンスを調整する基本波整合用ＭＩＭであり、他の整合用ＭＩＭは前記基本波整合用ＭＩＭよりも容量の値が小さいＭＩＭであることを特徴とする請求項３に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項５】
前記整合用接続端子が複数設けられ、各整合用接続端子からそれぞれ整合用伝送線路が延在しており、各整合用伝送線路には、少なくとも一つの前記整合用ＭＩＭが接続されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項６】
一の前記整合用伝送線路に複数の前記整合用ＭＩＭが接続されるように、前記整合用ＭＩＭが配置されることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項７】
一の前記整合用伝送線路に複数配置されている前記整合用ＭＩＭのうち、前記整合用接続端子に近い位置に配置される前記整合用ＭＩＭの容量の値は、前記整合用接続端子から遠い位置に配置される前記整合用ＭＩＭの容量の値よりも小さいことを特徴とする請求項６に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項８】
前記整合用伝送線路の、前記整合用ＭＩＭが接続されている位置から前記整合用接続端子とは反対側に、さらに前記トランジスタへ電力を供給するための給電回路が接続されていることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項９】
前記給電回路は、伝送線路で構成され、前記整合用ＭＩＭが接続されている位置における前記給電回路の、高周波の基本波の周波数におけるインピーダンスが実質的にオープンであることを特徴とする請求項８に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路と、高周波を増幅するトランジスタが搭載された増幅ブロックのモノリシックマイクロ波集積回路とを備え、前記高周波接続端子および前記整合用接続端子のそれぞれと、前記トランジスタの出力電極とが接続されていることを特徴とする高周波増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、高周波増幅器の整合回路を構成するモノリシックマイクロ波集積回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
移動体通信、衛星通信用などのマイクロ波帯、ミリ波帯、例えば数ＧＨｚから数１００ＧＨｚの通信機器に用いられる高周波増幅器は、入力された高周波をトランジスタにより増幅し、伝送線路に出力されるように構成される。出力側では、伝送線路にインピーダンス整合させるために、整合回路が設けられる。これら、トランジスタおよび整合回路は、周波数が高い場合、モノリシック集積回路として構成されることが多い。当該分野において、この集積回路はモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuits）と称されている。（例えば特許文献１−３参照）【０００３】
ＭＭＩＣとして、トランジスタが実装された増幅部分と、整合回路が実装された整合回路部分を別々のＭＭＩＣで構成することがある。トランジスタを実装したＭＭＩＣ、主に整合回路を構成するＭＭＩＣ等、複数のＭＭＩＣが実装された電力増幅器において、電力増幅器の基本波を利得整合および電力付加効率（ＰＡＥ）点へのインピーダンス整合を行いながら、高調波のインピーダンスについても設計する必要がある。ＧａＮ上にトランジスタを設けたＭＭＩＣとＧａＡｓ上に整合回路を設けたＭＭＩＣなど、複数のＭＭＩＣを実装した電力増幅器（例えば非特許文献１−４参照）では、伝送線路などの分布定数と、ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）と称されるキャパシタなどの集中定数を用いて、回路の自由度向上と小型化を図っている。また、ＭＭＩＣ同士を接続するために、リボンあるいはワイヤなどの接続部材を用いる必要がある。その場合、トランジスタへの電力供給は出力側から行うように構成されるため、整合回路を含むＭＭＩＣに電力供給用の給電端子が設けられることが多い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１８３２９号公報
【特許文献２】特開２００５−３１１８５２号公報
【特許文献３】特開２０００−１９６３７９号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Diane Bouw, et al., "High Performance Plastic Packaged 100W L-band  Quasi-MMIC HPA" Proceedings of the 46th European Microwave Conference,3-4 Oct 2016, pp1453-1456
【非特許文献２】Davide Resca, et al., "A Miniature 70W quasi-MMIC PA Block suitable for High Integrated X-band Pulsed SSPA Schemes", Proceedings of the 11th European Microwave Integrated Circuits Conference,3-4 Oct 2016, pp225-228
【非特許文献３】C. Berrached, et al., "Wideband High Efficiency High Power GaN Amplifiers Using MIC and Quasi-MMIC Technologies", Proceedings of the 43rd European Microwave Conference,7-10 Oct 2013, pp1395-1398
【非特許文献４】Marc Camiade, et al., "Highly Integrated S and C-band Internally-Matched Quasi-MMIC Power Gan Devices", Proceedings of the 42nd European Microwave Conference,29 Oct - Nov 2012, pp1023-1026
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
複数のＭＭＩＣを実装した従来の高周波電力増幅器は、以上のように構成されているので、ＭＭＩＣ同士の接続箇所にリボンあるいはワイヤなどのインダクタンスが入る。そのため、トランジスタ近傍等の低インピーダンス部分では、回路定数の変化に対してインピーダンス変動が大きく、利得最適負荷、ＰＡＥ最適負荷へのインピーダンス整合の難度が高い。【０００７】
本願は、上記のような課題を解決するための技術を開示するものであり、ＭＭＩＣ上のレイアウトを工夫することで、利得最適負荷、ＰＡＥ最適負荷へのインピーダンス整合の難度を下げ、高効率で高出力の電力増幅器を容易に設計できるＭＭＩＣを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願に開示されるモノリシックマイクロ波集積回路は、高周波を増幅するトランジスタから接続されるための高周波接続端子と、この高周波接続端子から延在し、増幅された高周波を外部に出力する高周波電力伝送線路と、を備えた整合回路が実装されたモノリシックマイクロ波集積回路において、高周波接続端子とは別に設けられた、トランジスタから接続されるための整合用接続端子と、整合用接続端子から延在する整合用伝送線路と、整合用ＭＩＭとを備え、整合用伝送線路は、整合用ＭＩＭの表電極と間隔を空けて併走するように配置され、整合用ＭＩＭの表電極と整合用伝送線路とを、併走している一部の部分において接続する接続電極を備えたものである。
【発明の効果】
【０００９】
本願に開示されるモノリシックマイクロ波集積回路によれば、インピーダンス整合が容易で、高効率で高出力の高周波電力増幅器を容易に設計できるモノリシックマイクロ波集積回路を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態１によるＭＭＩＣを含む高周波増幅器の構成を示す平面図である。
【図２】図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃは、実施の形態１によるＭＭＩＣにおける、整合用接続端子と整合用ＭＩＭとの接続方法を説明するための図である。
【図３】実施の形態１によるＭＭＩＣの作用を説明するためのインピーダンス軌跡を示す図である。
【図４】実施の形態２によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。
【図５】図５Ａ、図５Ｂおよび図５Ｃは、実施の形態２によるＭＭＩＣにおける、整合用接続端子と整合用ＭＩＭとの接続の仕方を説明するための図である。
【図６】実施の形態３によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。
【図７】実施の形態４によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。
【図８】図８Ａおよび図８Ｂは、実施の形態４によるＭＭＩＣの効果を説明するためのインピーダンス軌跡を示す図である。
【図９】実施の形態５によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。
【図１０】実施の形態６によるＭＭＩＣを含む高周波増幅器の構成を示す平面図である。
【図１１】実施の形態７によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。
【図１２】実施の形態８によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は実施の形態１によるモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）１を含む高周波増幅器の構成を示す平面図である。ＭＭＩＣ１は、高周波を増幅するトランジスタを搭載した増幅ブロックＭＭＩＣ２からの高周波を外部に出力するための整合回路が実装されたＭＭＩＣである。混乱を避けるため、ＭＭＩＣ１を、増幅ブロックＭＭＩＣ２と区別して整合ブロックＭＭＩＣ１と称することもある。増幅ブロックＭＭＩＣ２には、例えばドレインＤ、ソースＳ、ゲートＧの電極を有するＦＥＴあるいはＨＥＭＴなどのトランジスタ２００が搭載されている。整合ブロックＭＭＩＣ１には、増幅ブロックＭＭＩＣ２に搭載されたトランジスタ２００のドレインＤ（ＦＥＴあるいはＨＥＭＴ以外のトランジスタの場合を含めて、出力電極と称することもある）と接続される端子（ＰＡＤ）として、高周波接続端子４および第一整合用接続端子１１が設けられている。ドレインＤと高周波接続端子４とは接続ワイヤ１１０で接続されており、ドレインＤと第一整合用接続端子１１とは接続ワイヤ１１１で接続されている。
【００１２】
ＭＭＩＣ１において、高周波接続端子４から高周波電力伝送線路４０が延在しており、この高周波電力伝送線路４０から高周波出力用ＭＩＭ２０を介して高周波出力端子１０に高周波を伝送する。ＭＩＭ（Metal Insulator Metal）は間に絶縁体を挟んだ表電極と裏電極とで構成されているキャパシタである。高周波電力伝送線路４０の途中には、給電端子４３からトランジスタに電力を供給するための給電回路４１が接続点４４において接続されている。給電回路４１は、接続点４４からみた高周波の基本波の周波数ｆ０におけるインピーダンスがオープンとなるよう設定することにより、高周波が給電端子４３に漏洩しないようにする。例えば給電回路４１が伝送線路で構成されている場合、線路長を基本波の波長λ０の１／４の奇数倍に設定することでインピーダンスをオープンの値とすることができる。なお、オープンの値は、厳密にオープンとなる必要は無く、給電端子４３から外部への高周波の漏れが影響が小さく、接続点４４よりも第一整合用接続端子１１側に与えるインピーダンスの影響が問題ない値であれば良い。このインピーダンスの値を実質的にオープンとなる値と称することとする。
【００１３】
さらに、高周波接続端子４とは別に、第一整合用接続端子１１が設けられている。第一整合用接続端子１１からは、第一整合用伝送線路３１が延在している。また、第一整合用伝送線路３１に沿うように第一整合用ＭＩＭ２１が配置されている。第一整合用ＭＩＭ２１は間に絶縁体を挟んだ表電極２１１と裏電極２１２とで構成されているキャパシタである。第一整合用伝送線路３１は、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と間隔を空けて併走するように配置され、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と第一整合用伝送線路３１とが、併走している一部の部分において接続電極３１１で接続されている。
【００１４】
本願の図において、第一整合用ＭＩＭ２１の裏電極２１２のように、ＭＭＩＣ１の表側ではなく裏側に設けられている部材は、ハッチングにより示す。また、”Ｓ”を記載している部材は、増幅ブロックＭＭＩＣ２に搭載されているトランジスタ２００のソースＳと同電位となる部材である。表側と裏側の電気接続は、例えばバイアホールなどの貫通孔により接続される。
【００１５】
図２Ａ、図２Ｂ、および図２Ｃは、第一整合用伝送線路３１と第一整合用ＭＩＭ２１との種々の接続の仕方を示すために、第一整合用伝送線路３１と第一整合用ＭＩＭ２１の部分を取り出して図示する説明図である。図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃに示すように、接続電極３１１を、第一整合用ＭＩＭ２１に第一整合用伝送線路３１が併走している位置で自由に設置できる。接続電極３１１の位置を選択することにより、第一整合用接続端子１１から見た、あるいは第一整合用接続端子１１に接続ワイヤ１１１を介して接続されているトランジスタ２００のドレイン端から見たインピーダンスを、所望の値に設定することができる。
【００１６】
第一整合用接続端子１１にトランジスタ２００からのワイヤが接続された構成において、第一整合用伝送線路３１の長さが変わった場合に、トランジスタ２００のドレイン端から見たインピーダンスがどれくらい変化するかを、図３に示す。図３は、基本波の比帯域２０％の周波数変化によるインピーダンスの軌跡を示す図である。Ａで示す軌跡が設計値として設定された軌跡であり、Ｂで示す軌跡は伝送線路長が設計値に対して１００μｍ長くなった場合の軌跡、Ｃで示す軌跡は伝送線路長が設計値に対して１００μｍ短くなった場合の軌跡、をそれぞれ示している。この例では、伝送線路長が設計値に対して、−１００μｍ〜＋１００μｍ変化すると、Γが0.65〜0.85の範囲で変化している。電力増幅器の設計において、トランジスタの特性にも依存するが、狙いのΓに対して変動量ΔΓ＜｜０．０５｜が望ましい。
【００１７】
図１に示すような、トランジスタ２００を実装した増幅ブロックＭＭＩＣ２と、整合回路を実装した整合ブロックＭＭＩＣ１とが別々のＭＭＩＣとして構成される場合、トランジスタから、整合回路の接続端子までの距離は、例えば増幅ブロックＭＭＩＣの種類によって異なる可能性がある。異なる種類の増幅ブロックＭＭＩＣに対して、共通の整合ブロックＭＭＩＣを用いる場合、例えば、この間を接続するワイヤの長さでインピーダンス調整する必要があり、非常に煩雑である。図１の構成のＭＭＩＣを用いることにより、増幅ブロックＭＭＩＣの種類毎に、整合ブロックＭＭＩＣとしては図１に示す１種類のＭＭＩＣ１により、接続電極３１１の位置を決定することで、複数の種類の増幅ブロックＭＭＩＣに対して、変動量ΔΓ＜｜０．０５｜を満足させることが容易となる。このように、電力増幅器の利得最適負荷、ＰＡＥ最適負荷へのインピーダンス整合が容易になり、低消費電力の電力増幅器の設計が容易になる。
【００１８】
以上のように、実施の形態１によるＭＭＩＣ１によれば、高周波接続端子４とは別に設けられた第一整合用接続端子１１から延在する第一整合用伝送線路３１と、第一整合用ＭＩＭ２１とを備え、第一整合用伝送線路３１は、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と間隔を空けて併走するように配置され、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と第一整合用伝送線路３１とを、併走している一部の部分において接続するようにしたので、電力増幅器の利得最適負荷、ＰＡＥ最適負荷へのインピーダンス整合が容易になり、低消費電力の電力増幅器の設計が容易になる。
【００１９】
実施の形態２．
図４は実施の形態２によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。基本的な構成は、図１の実施の形態１によるＭＭＩＣと同様であるが、第一整合用伝送線路３１が、表電極２１１の周りを囲むように設置されている。
【００２０】
図５Ａ、図５Ｂ、および図５Ｃは、第一整合用伝送線路３１と第一整合用ＭＩＭ２１との種々の接続の仕方を示すために、第一整合用伝送線路３１と第一整合用ＭＩＭ２１の部分を取り出して図示する説明図である。図５Ａから図５Ｃに示すように、接続電極３２１を、第一整合用伝送線路３１と第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１とが併走している位置で自由に設置できる。本実施の形態２のＭＭＩＣによれば、実施の形態１のＭＭＩＣよりもさらにインピーダンス整合できる範囲が広くなる。また、第一整合用伝送線路３１が第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１の周りを囲むように設置されているので、第一整合用ＭＩＭ２１と第一整合用伝送線路３１外のレイアウトとの電気的影響を遮断できるため、回路損失を低減し、さらに低消費電力の電力増幅器を提供できるという効果もある。なお、第一整合用伝送線路３１が第一整合用ＭＩＭ２１の表電極の周囲の半分以上を囲むように設けることで、第一整合用伝送線路３１外のレイアウトとの電気的影響を遮断できるという一定の効果を得ることができる。
【００２１】
以上のように、本実施の形態２のＭＭＩＣによれば、電力増幅器の利得最適負荷、ＰＡＥ最適負荷へのインピーダンス整合が容易になるとともに、第一整合用ＭＩＭ２１と第一整合用伝送線路３１外のレイアウトとの電気的影響を遮断できるので、低消費電力の電力増幅器の設計が容易になる。
【００２２】
実施の形態３．
図６は実施の形態３によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。高周波接続端子４からは高周波電力伝送線路４０が延在しており、この高周波電力伝送線路４０から高周波出力用ＭＩＭ２０を介して高周波出力端子１０に高周波を伝送する。さらに、高周波接続端子４とは別に、第一整合用接続端子１１が設けられている。第一整合用接続端子１１からは、第一整合用伝送線路３１が延在している。また、第一整合用伝送線路３１に沿うように第一整合用ＭＩＭ２１が配置されている。第一整合用伝送線路３１は、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と間隔を空けて併走するように配置され、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と第一整合用伝送線路３１とが、併走している一部の部分において接続電極３１１で接続されている。
【００２３】
第一整合用伝送線路３１の先には、さらに給電回路４２が設けられている。給電回路４２は伝送線路で構成され、この伝送線路の先端が第一整合用ＭＩＭ２１の裏電極２１２に接続されるとともに、終端用ＭＩＭ２５の裏電極２５２にも接続されている。この終端用ＭＩＭ２５の裏電極２５２には給電端子４３も接続されている。給電回路４２を構成する伝送線路は、接続電極３１１の接続点３１０から先で、基本波の周波数ｆ０におけるインピーダンスが実質的にオープンとなる長さに設定されている。また、終端用ＭＩＭ２５の表電極２５１は、増幅ブロックＭＭＩＣに搭載されているトランジスタのソースと同電位になるようトランジスタと接続される。終端用ＭＩＭ２５はデカップリングコンデンサの機能を有し、基本波の周波数ｆ０よりも低い周波数の高周波を終端する。この構成により、給電端子４３から給電回路４２、第一整合用伝送線路３１を通じてトランジスタに電力を給電できる。したがって、高周波電力伝送線路４０には給電回路を設ける必要が無く、回路損失を低減できる。
【００２４】
実施の形態４．
図７は実施の形態４によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。高周波接続端子４からは高周波電力伝送線路４０が延在しており、この高周波電力伝送線路４０から高周波出力用ＭＩＭ２０を介して高周波出力端子１０に高周波を伝送する。高周波電力伝送線路４０の途中には、給電端子４３からトランジスタに電力を供給するための給電回路４１が接続点４４において接続されている。給電回路４１は、接続点４４からみた高周波の基本波のインピーダンスが実質的にオープンとなるよう設定して、高周波が給電端子４３に漏洩しないようにする。
【００２５】
さらに、高周波接続端子４とは別に、第一整合用接続端子１１が設けられている。第一整合用接続端子１１からは、第一整合用伝送線路３１が延在している。また、第一整合用伝送線路３１に沿うように第一整合用ＭＩＭ２１が配置されている。第一整合用伝送線路３１は、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と間隔を空けて併走するように配置され、第一整合用ＭＩＭ２１の表電極２１１と第一整合用伝送線路３１とが、併走している一部の部分において接続電極３１１により接続されている。本実施の形態４においては、第一整合用伝送線路３１に沿うように、間に絶縁体を挟んだ表電極２２１と裏電極２２２とで構成される第二整合用ＭＩＭ２２が、第一整合用ＭＩＭ２１よりも第一整合用接続端子１１に近い位置に配置されている。第一整合用伝送線路３１は、第二整合用ＭＩＭ２２の表電極２２１と間隔を空けて併走するように配置され、第二整合用ＭＩＭ２２の表電極２２１と第一整合用伝送線路３１とが、併走している一部の部分において接続電極３１２で接続されている。第二整合用ＭＩＭ２２だけではなく、さらに別のＭＩＭが第一整合用ＭＩＭ２１よりも第一整合用接続端子１１に近い位置に配置されていても良い。ただし、第一整合用ＭＩＭ２１よりも第一整合用接続端子１１に近い位置に配置されている第二整合用ＭＩＭ２２などは、寸法が、第一整合用ＭＩＭ２１よりも小さい寸法であり、容量の値が第一整合用ＭＩＭ２１よりも小さいキャパシタである。
【００２６】
このように、第一整合用ＭＩＭ２１よりも第一整合用接続端子１１に近い位置に、第一整合用ＭＩＭ２１より容量の値が小さいＭＩＭを配置することにより、基本波の高調波のインピーダンスを調整することが可能となる。
【００２７】
図８Ａおよび図８Ｂに、第二整合用ＭＩＭ２２を追加することによる、トランジスタのドレイン端の負荷インピーダンスの変化の例を示す。第二整合用ＭＩＭ２２を追加したことで、基本波の２倍高調波の周波数におけるインピーダンスの位相を０度付近に移動できることがわかる。
【００２８】
このように、第一整合用ＭＩＭ２１が配置されている位置よりも第一整合用接続端子１１に近い位置に、第一整合用ＭＩＭ２１よりも小さい寸法、すなわち容量の値が小さいＭＩＭを配置することで、高調波のインピーダンスを調整することができ、トランジスタのスイッチング動作に適した負荷インピーダンスとすることができるため、より低消費電力の高周波増幅器を実現することが可能となる。
【００２９】
実施の形態５．
図９は実施の形態５によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。本実施の形態５では、図４の構成に、間に絶縁体を挟んだ表電極２２１と裏電極２２２とで構成される第二整合用ＭＩＭ２２、第二整合用接続端子１２、および第二整合用伝送線路３２が追加されている。高周波接続端子４および第一整合用接続端子１１とは別に設けられた第二整合用接続端子１２から延在する第二整合用伝送線路３２に沿うように第二整合用ＭＩＭ２２が配置されている。第二整合用伝送線路３２は第一整合用伝送線路３１と同様、第二整合用ＭＩＭ２２の表電極２２１と間隔を空けて併走するように配置され、第二整合用ＭＩＭ２２の表電極２２１と第二整合用伝送線路３２とが、併走している一部の部分において接続電極３２２で接続されている。
【００３０】
第二整合用伝送線路３２に接続された第二整合用ＭＩＭ２２は、実施の形態４、図７の第一整合用伝送線路３１に接続された第二整合用ＭＩＭ２２と同様、高調波のインピーダンスを調整するために設けられている。実施の形態４の構成では、第一整合用伝送線路３１に、基本波のインピーダンスを調整する第一整合用ＭＩＭ２１と高調波のインピーダンスを調整する第二整合用ＭＩＭ２２とを接続する構成であった。これに対して、本実施の形態５では、高調波のインピーダンスを調整する第二整合用ＭＩＭ２２を、第一整合用伝送線路３１とは別の第二整合用伝送線路３２に接続するように構成した。このため、基本波のインピーダンス調整と高調波のインピーダンス調整とを別々の伝送線路において実施でき、回路設計の自由度が向上し、より低消費電力の高周波増幅器を設計することができる。
【００３１】
実施の形態６．
図１０は実施の形態６による整合ブロックのＭＭＩＣ１を含む高周波増幅器の構成を示す平面図である。本実施の形態６においても、実施の形態５と同様、トランジスタ２００のドレインＤと接続するための端子として、高周波接続端子４、第一整合用接続端子１１、および第二整合用接続端子１２を設けている。本実施の形態６では、高周波を出力するための高周波電力伝送線路４０の接続端子である高周波接続端子４から遠い位置に配置された第二整合用接続端子１２から延在する第二整合用伝送線路３２に、基本波のインピーダンス調整用の第一整合用ＭＩＭ２１が接続されている。第二整合用接続端子１２よりも高周波接続端子４に近い位置に配置された第一整合用接続端子１１から延在する第一整合用伝送線路３１には、高調波のインピーダンス調整用の第二整合用ＭＩＭ２２が接続されている。
【００３２】
整合ブロックＭＭＩＣ１に、トランジスタ２００のドレインＤと接続するために複数の接続端子を設けた場合、増幅ブロックＭＭＩＣ２との配置の関係で、増幅ブロックＭＭＩＣ２のドレインＤと接続するための接続ワイヤの長さが長くなる端子が生じることがある。図１０の配置では、第二整合用接続端子１２とトランジスタのドレインＤとを接続する接続ワイヤ１１２が、接続ワイヤ１１０および接続ワイヤ１１１よりも長くなる。したがって、第二整合用接続端子１２から延在する第二整合用伝送線路３２に接続するＭＩＭを、基本波のインピーダンスを調整するための第一整合用ＭＩＭ２１とし、より短い接続ワイヤ１１１で接続可能な第一整合用接続端子１１に接続するＭＩＭを、基本波よりも高い周波数である例えば２倍高調波のインピーダンスを調整するための第二整合用ＭＩＭ２２とした。
【００３３】
基本波のインピーダンス調整用の第一整合用ＭＩＭ２１と、高調波のインピーダンス調整用の第二整合用ＭＩＭ２２を以上のように配置することで、実施の形態５の配置に比較して、第一整合用伝送線路３１および第二整合用伝送線路３２の長さを短くでき、レイアウトをより縮小することができる。
【００３４】
実施の形態７．
図１１は実施の形態７によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。本実施の形態７によるＭＭＩＣは、実施の形態３の図６の構成に、高調波のインピーダンス調整用の第二整合用ＭＩＭ２２を第一整合用伝送線路３１が併走する位置に追加して設けた構成である。例えば、給電回路４２は基本波以下の周波数の高周波を終端する作用を有する終端用ＭＩＭ２５の裏電極２５２に接続され、終端用ＭＩＭ２５の表電極２５１は、トランジスタのソース電位と同電位とし、第二整合用ＭＩＭ２２の裏電極２２２もソース電位とするため、これらの電極は接続されるように構成される。このように、電位が等しい電極などを共通化することで、レイアウトをより縮小することができる。
【００３５】
実施の形態８．
図１２は実施の形態８によるＭＭＩＣの構成を示す平面図である。本実施の形態８によるＭＭＩＣは、実施の形態７の図１１の構成に、さらに、第二整合用接続端子１２、第二整合用接続端子１２から延在する第二整合用伝送線路３２、第二整合用伝送線路３２が併走するように配置された、間に絶縁体を挟んだ表電極２３１と裏電極２３２とで構成される第三整合用ＭＩＭ２３を追加した構成となっている。この構成では、例えば第三整合用ＭＩＭ２３を２倍高調波のインピーダンス調整用とし、第二整合用ＭＩＭ２２を３倍高調波、あるいは４倍高調波など、より高い周波数の高次の高調波のインピーダンス調整用として設ける。
【００３６】
図１２の構成では、第一整合用伝送線路３１の先に給電接続端子４３を設けて、第一整合用伝送線路３１からトランジスタに電力を供給する構成としている。ただし、第二整合用伝送線路３２の先に、基本波のインピーダンスが実質的にオープンとなる伝送線路を設けてその先に給電接続端子を設け、第二整合用伝送線路３２から第二整合用接続端子１２を介してトランジスタに電力供給するように構成することもできる。
【００３７】
本実施の形態８によるＭＭＩＣによれば、第一整合用接続端子１１および第二整合用接続端子１２を設けたので、回路設計の自由度が向上するとともに、素子の配置の自由度が高くなり、２倍高調波だけではなく、より高次の高調波のインピーダンスを調整することができる構成を、より小さいサイズで実現することが可能となる。
【００３８】
本願には、様々な例示的な実施の形態及び実施例が記載されているが、１つ、または複数の実施の形態に記載された様々な特徴、態様、及び機能は特定の実施の形態の適用に限られるのではなく、単独で、または様々な組み合わせで実施の形態に適用可能である。従って、例示されていない無数の変形例が、本願明細書に開示される技術の範囲内において想定される。例えば、少なくとも１つの構成要素を変形する場合、追加する場合または省略する場合、さらには、少なくとも１つの構成要素を抽出し、他の実施の形態の構成要素と組み合わせる場合が含まれるものとする。
【符号の説明】
【００３９】
１  ＭＭＩＣ、２  増幅ブロックＭＭＩＣ、４  高周波接続端子、４０  高周波電力伝送線路、１１  第一整合用接続端子、１２  第二整合用接続端子、２１  第一整合用ＭＩＭ、２２  第二整合用ＭＩＭ、２３  第三整合用ＭＩＭ、２１１、２２１、２３１  表電極、２１２、２２２、２３２  裏電極、３１  第一整合用伝送線路、３２  第二整合用伝送線路、３１１、３１２、３２１、３２２  接続電極、２００  トランジスタ
【図１】
2019186881.tif 000003
【図２】
2019186881.tif 000004
【図３】
2019186881.tif 000005
【図４】
2019186881.tif 000006
【図５】
2019186881.tif 000007
【図６】
2019186881.tif 000008
【図７】
2019186881.tif 000009
【図８】
2019186881.tif 000010
【図９】
2019186881.tif 000011
【図１０】
2019186881.tif 000012
【図１１】
2019186881.tif 000013
【図１２】
2019186881.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成30年8月6日(2018.8.6)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波を増幅するトランジスタを搭載した増幅ブロックモノリシックマイクロ波集積回路の前記トランジスタの出力電極からワイヤを介して接続されるための高周波接続端子と、この高周波接続端子から延在し、増幅された前記高周波を外部に出力する高周波電力伝送線路と、を備えた整合回路が実装されたモノリシックマイクロ波集積回路において、
前記高周波接続端子とは別に設けられた、前記トランジスタの出力電極から前記ワイヤとは別のワイヤを介して接続されるための第一整合用接続端子と、前記第一整合用接続端子から延在する第一整合用伝送線路と、前記高周波の基本波のインピーダンスを調整する第一整合用ＭＩＭとを備え、前記第一整合用伝送線路は、前記第一整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて併走するように配置され、前記第一整合用ＭＩＭの表電極と前記第一整合用伝送線路とを、併走している前記第一整合用ＭＩＭの表電極の一部の部分において接続する接続電極を備えたことを特徴とするモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項２】
前記接続電極の長さは、前記第一整合用ＭＩＭの表電極と併走する部分の前記第一整合用伝送線路の長さより短いことを特徴とする請求項１に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項３】
前記第一整合用伝送線路が前記第一整合用ＭＩＭの表電極の周囲の半分以上を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項４】
前記第一整合用ＭＩＭの表電極と前記第一整合用伝送線路との接続点から、前記第一整合用接続端子とは反対側に延在する、前記基本波の周波数におけるインピーダンスが実質的にオープンとなる長さの伝送線路が設けられ、前記伝送線路の他端は前記第一整合用ＭＩＭの裏電極および終端用ＭＩＭの裏電極と接続されたことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項５】
前記伝送線路は前記トランジスタへ電力を供給するための給電回路であることを特徴とする請求項４に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項６】
前記第一整合用ＭＩＭよりも前記第一整合用接続端子に近い側に、前記第一整合用ＭＩＭよりも小さい容量の、前記高周波の高調波のインピーダンスを調整する第二整合用ＭＩＭが、前記第二整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて前記第一整合用伝送線路が併走するよう配置され、前記第二整合用ＭＩＭの表電極と前記第一整合用伝送線路とを、併走している前記第二整合用ＭＩＭの表電極の一部の部分において接続する接続電極を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項７】
前記高周波接続端子および前記第一整合用接続端子とは別に設けられた、前記トランジスタの出力電極から前記各ワイヤとは別のワイヤを介して接続されるための第二整合用接続端子と、前記第二整合用接続端子から延在する第二整合用伝送線路と、前記第一整合用ＭＩＭよりも小さい容量の、前記高周波の高調波のインピーダンスを調整する第二整合用ＭＩＭとを備え、前記第二整合用伝送線路は、前記第二整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて併走するように配置され、前記第二整合用ＭＩＭの表電極と前記第二整合用伝送線路とを、併走している前記第二整合用ＭＩＭの表電極の一部の部分において接続する接続電極を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路。
【請求項８】
請求項１から７のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路と、高周波を増幅するトランジスタが搭載された増幅ブロックのモノリシックマイクロ波集積回路とを備えたことを特徴とする高周波増幅器。
【請求項９】
前記第一整合用接続端子へ接続されるワイヤの長さは、前記第一整合用伝送線路の長さよりも短いことを特徴とする請求項８に記載の高周波増幅器。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本願に開示されるモノリシックマイクロ波集積回路は、高周波を増幅するトランジスタを搭載した増幅ブロックモノリシックマイクロ波集積回路のトランジスタの出力電極からワイヤを介して接続されるための高周波接続端子と、この高周波接続端子から延在し、増幅された高周波を外部に出力する高周波電力伝送線路と、を備えた整合回路が実装されたモノリシックマイクロ波集積回路において、高周波接続端子とは別に設けられた、トランジスタの出力電極から前記ワイヤとは別のワイヤを介して接続されるための第一整合用接続端子と、第一整合用接続端子から延在する第一整合用伝送線路と、高周波の基本波のインピーダンスを調整する第一整合用ＭＩＭとを備え、第一整合用伝送線路は、第一整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて併走するように配置され、第一整合用ＭＩＭの表電極と第一整合用伝送線路とを、併走している第一整合用ＭＩＭの表電極の一部の部分において接続する接続電極を備えたものである。
【手続補正書】
【提出日】平成30年12月3日(2018.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波を増幅するトランジスタを搭載した増幅ブロックモノリシックマイクロ波集積回路の前記トランジスタの出力電極からワイヤを介して接続されるための高周波接続端子と、この高周波接続端子から延在し、増幅された前記高周波を外部に出力する高周波電力伝送線路と、を備えた整合回路が実装され、前記高周波接続端子とは別に設けられた、前記トランジスタの出力電極から前記ワイヤとは別のワイヤを介して接続されるための第一整合用接続端子と、前記第一整合用接続端子から延在する第一整合用伝送線路と、前記高周波の基本波のインピーダンスを調整する第一整合用ＭＩＭとを備え、前記第一整合用伝送線路は、前記第一整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて併走するように配置されたモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法において、
前記第一整合用ＭＩＭの表電極と前記第一整合用伝送線路とを接続する電極として設ける接続電極の位置を変化させることにより、前記高周波の基本波のインピーダンスを調整して、前記接続電極の位置を決定することを特徴とするモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法。
【請求項２】
前記モノリシックマイクロ波集積回路は、前記第一整合用伝送線路が前記第一整合用ＭＩＭの表電極の周囲の半分以上を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１に記載のモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法。
【請求項３】
前記モノリシックマイクロ波集積回路は、前記第一整合用ＭＩＭの表電極と前記第一整合用伝送線路との接続点から、前記第一整合用接続端子とは反対側に延在する、前記基本波の周波数におけるインピーダンスが実質的にオープンとなる長さの伝送線路が設けられており、前記伝送線路の他端は前記第一整合用ＭＩＭの裏電極および終端用ＭＩＭの裏電極と接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法。
【請求項４】
前記モノリシックマイクロ波集積回路は、前記伝送線路が前記トランジスタへ電力を供給するための給電回路として設けられたことを特徴とする請求項３に記載のモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法。
【請求項５】
前記モノリシックマイクロ波集積回路は、前記第一整合用ＭＩＭよりも前記第一整合用接続端子に近い側に、前記第一整合用ＭＩＭよりも小さい容量の、前記高周波の高調波のインピーダンスを調整する第二整合用ＭＩＭを、前記第二整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて前記第一整合用伝送線路が併走するよう配置されており、
前記第二整合用ＭＩＭの表電極と前記第一整合用伝送線路とを接続する電極として設ける第二接続電極の位置を変化させることにより、前記高周波の高調波のインピーダンスを調整して、前記第二接続電極の位置を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法。
【請求項６】
前記モノリシックマイクロ波集積回路は、前記高周波接続端子および前記第一整合用接続端子とは別に設けられた、前記トランジスタの出力電極から前記各ワイヤとは別のワイヤを介して接続されるための第二整合用接続端子と、前記第二整合用接続端子から延在する第二整合用伝送線路と、前記第一整合用ＭＩＭよりも小さい容量の、前記高周波の高調波のインピーダンスを調整する第二整合用ＭＩＭとを備え、前記第二整合用伝送線路は、前記第二整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて併走するように配置されており、
前記第二整合用ＭＩＭの表電極と前記第二整合用伝送線路とを接続する電極として設ける第三接続電極の位置を変化させることにより、前記高周波の高調波のインピーダンスを調整して、前記第三接続電極の位置を決定することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載のモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本願に開示されるモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法は、高周波を増幅するトランジスタを搭載した増幅ブロックモノリシックマイクロ波集積回路のトランジスタの出力電極からワイヤを介して接続されるための高周波接続端子と、この高周波接続端子から延在し、増幅された高周波を外部に出力する高周波電力伝送線路と、を備えた整合回路が実装され、高周波接続端子とは別に設けられた、トランジスタの出力電極から前記ワイヤとは別のワイヤを介して接続されるための第一整合用接続端子と、第一整合用接続端子から延在する第一整合用伝送線路と、高周波の基本波のインピーダンスを調整する第一整合用ＭＩＭとを備え、第一整合用伝送線路は、第一整合用ＭＩＭの表電極の少なくとも一辺と間隔を空けて併走するように配置されたモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法において、第一整合用ＭＩＭの表電極と第一整合用伝送線路とを接続する電極として設ける接続電極の位置を変化させることにより、高周波の基本波のインピーダンスを調整して、接続電極の位置を決定するものである。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
本願に開示されるモノリシックマイクロ波集積回路の製造方法によれば、インピーダンス整合が容易で、高効率で高出力のモノリシックマイクロ波集積回路を容易に設計できる。
【国際調査報告】
2019186881.tif 000015
2019186881.tif 000016
2019186881.tif 000017
2019186881.tif 000018