(57)【要約】  ＲＦ入力端子１から入力されたＲＦ信号を増幅するドライバ段増幅器３と、そのドライバ段増幅器３により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号をＲＦ出力端子７に出力する最終段増幅器５とを備え、そのドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、その最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されている。これにより、モジュールの全体がガリウム砒素基板７１上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる。
2013061679.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、上記ドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器とを備えた高周波増幅器モジュールにおいて、
上記ドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成されていることを特徴とする高周波増幅器モジュール。
【請求項２】
一端がドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、上記バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とを備え、
上記バイパス増幅器がシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項３】
一端がドライバ段増幅器の出力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、上記バイパス経路上に配置され、上記最終段増幅器よりサイズが小さいバイパス増幅器とを備え、
上記バイパス増幅器がシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項４】
一端がドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、上記バイパス経路上に配置され、上記入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のバイパスドライバ段増幅器と、上記バイパス経路上配置され、上記バイパスドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力するバイパス最終段増幅器とを備え、
上記バイパスドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記バイパス最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項５】
一端がドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端がドライバ段増幅器の出力側に接続されている第１のバイパス経路と、一端が最終段増幅器の入力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されている第２のバイパス経路と、上記第１のバイパス経路上に配置され、上記ドライバ段増幅器よりサイズが小さいバイパス増幅器とを備え、
上記バイパス増幅器がシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項６】
ガリウム砒素基板上に形成されている最終段増幅器が、ドライバ段増幅器の出力側に複数並列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項７】
一端がドライバ段増幅器の出力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路を備えていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項８】
ドライバ段増幅器の入力側に入力整合回路、上記ドライバ段増幅器と最終段増幅器の間に段間整合回路、上記最終段増幅器の出力側に出力整合回路が配置されており、上記入力整合回路、上記段間整合回路及び上記出力整合回路の一部又は全部がガリウム砒素基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項９】
ドライバ段増幅器の入力側に入力整合回路、上記ドライバ段増幅器と最終段増幅器の間に段間整合回路、上記最終段増幅器の出力側に出力整合回路が配置されており、上記入力整合回路、上記段間整合回路及び上記出力整合回路の一部又は全部がシリコン基板上又は外部のモジュール上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１０】
ドライバ段増幅器及び最終段増幅器が配置されている主経路又はバイパス経路のうち、信号を流す経路を選択する経路切替用スイッチが設けられており、上記経路切替用スイッチがシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項２記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１１】
経路切替用スイッチを制御する切替制御回路が設けられており、上記切替制御回路がシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１０記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１２】
複数の最終段増幅器のうち、ドライバ段増幅器により増幅された信号を与える最終段増幅器を切り替える経路切替用スイッチが設けられており、上記経路切替用スイッチがシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項６記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１３】
経路切替用スイッチを制御する切替制御回路が設けられており、上記切替制御回路がシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１２記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１４】
ドライバ段増幅器及び最終段増幅器のバイアスを設定するバイアス回路が設けられており、上記バイアス回路がシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１５】
ドライバ段増幅器及び最終段増幅器の電源電圧を制御する電源電圧制御回路が設けられており、上記電源電圧制御回路がシリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１６】
ガリウム砒素基板上に形成されており、バイアス回路により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段を備えていることを特徴とする請求項１４記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１７】
バイアス調整手段が、ガリウム砒素基板の温度を検知する温度検知回路で構成されており、上記温度検知回路が、上記ガリウム砒素基板の温度に応じてバイアス回路により設定されるバイアスを調整することを特徴とする請求項１６記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１８】
バイアス調整手段が、バイポーラトランジスタを含むカレントミラー型のバイアス回路で構成されていることを特徴とする請求項１６記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１９】
バイアス調整手段が、バイポーラトランジスタを含むエミッタフォロア型のバイアス回路で構成されていることを特徴とする請求項１６記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項２０】
請求項１記載の高周波増幅器モジュールが複数個実装されている高周波増幅器モジュールユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、高周波信号であるＲＦ信号を増幅する高周波増幅器モジュールと、その高周波増幅器モジュールが複数個実装されている高周波増幅器モジュールユニットとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は以下の非特許文献１に開示されている従来の高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
従来の高周波増幅器モジュールでは、ＲＦ入力端子１０１からＲＦ信号が入力されると、多段構成のドライバ段増幅器１０２がＲＦ信号を増幅し、最終段増幅器１０３がドライバ段増幅器１０２により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号をＲＦ出力端子１０４に出力する。【０００３】
ただし、最終段増幅器１０３と並列にバイパス経路１０５が設けられており、切替制御回路１０６の制御の下で、切替スイッチ１０７の出力先がバイパス経路１０５側に切り替えられ、切替スイッチ１０８がオフの状態になっていれば、ドライバ段増幅器１０２により増幅されたＲＦ信号は、最終段増幅器１０３では増幅されずに、バイパス経路１０５を経由してＲＦ出力端子１０４から出力される。
なお、ドライバ段増幅器１０２及び最終段増幅器１０３の電源電圧は、Ｖｃｃ電源１０９から供給されており、ドライバ段増幅器１０２及び最終段増幅器１０３のバイアスは、バイアス回路１１０により設定されている。【０００４】
高周波増幅器モジュールでは、各構成要素がシリコン基板上に形成されることが一般的であったが、非特許文献１に開示されている高周波増幅器モジュールでは、高効率化を図るために、ドライバ段増幅器１０２や最終段増幅器１０３を高周波特性に優れている化合物半導体であるガリウム砒素基板上に形成するようにしている。
また、切替制御回路１０６やバイアス回路１１０についても、モジュール全体のサイズの要求からガリウム砒素基板上に形成するようにしている。
即ち、非特許文献１に開示されている高周波増幅器モジュールでは、モジュールの全体をガリウム砒素基板上に形成するようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】G.Hau et al.，“Multi-Mode WCDMA Power Amplifier Module with Improved Low-Power Efficiency using Stage-Bypass，” IEEE RFIC Symposium Dig.，pp.163-166，June 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の高周波増幅器モジュールは以上のように構成されているので、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されて高効率化が図られている。しかし、高周波特性に優れている化合物半導体であるガリウム砒素基板はチップ単価が高いため、製造コストが高価になってしまう課題があった。【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる高周波増幅器モジュール及び高周波増幅器モジュールユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る高周波増幅器モジュールは、入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、そのドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器とを備え、そのドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、その最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成されているようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、そのドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器とを備え、そのドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、その最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成されているように構成したので、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態７による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態８による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態９による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態１０による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態１１による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図１２】非特許文献１に開示されている従来の高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
図１において、ＲＦ入力端子１はＲＦ信号を入力する端子である。
入力整合回路２はドライバ段増幅器３の入力側の整合回路である。
【００１２】
ドライバ段増幅器３は１〜Ｎ段の増幅素子から構成されている多段の増幅器であり、ＲＦ入力端子１から入力されたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力するデバイスである。
段間整合回路４はドライバ段増幅器３と最終段増幅器５の間に配置されている整合回路である。
【００１３】
最終段増幅器５はドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力するデバイスである。
出力整合回路６は最終段増幅器５の出力側の整合回路である。
ＲＦ出力端子７は最終段増幅器５により増幅されたＲＦ信号を出力する端子である。
【００１４】
Ｖｃｃ電源８は電源電圧Ｖｃｃを出力する電源である。
Ｖｃｃ電圧制御回路９はドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御する電源電圧制御回路である。
なお、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧は、Ｖｃｃ電源８から出力される電源電圧Ｖｃｃと同じ電圧であってもよいし、その電源電圧Ｖｃｃを可変した電圧であってもよい。
バイアス回路１０はドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する回路である。
【００１５】
シリコン基板１１はシリコンで形成されている基板であり、シリコン基板１１にはドライバ段増幅器３、Ｖｃｃ電圧制御回路９及びバイアス回路１０が形成されている。
入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６と最終段増幅器５は、ガリウム砒素基板上に形成されている。
【００１６】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する。
【００１７】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過してドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００１８】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００１９】
図１の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００２０】
この実施の形態１では、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６をガリウム砒素基板上に形成しているものを示したが、その全てをガリウム砒素基板上に形成せずに、その一部をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成するようにしても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
例えば、入力整合回路２と段間整合回路４をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成して、出力整合回路６をガリウム砒素基板上に形成するようにしてもよいし、入力整合回路２をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成して、段間整合回路４と出力整合回路６をガリウム砒素基板上に形成するようにしてもよい。
また、出力整合回路６をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成して、入力整合回路２と段間整合回路４をガリウム砒素基板上に形成するようにしてもよい。
【００２１】
なお、この実施の形態１では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００２２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路２１は一端がドライバ段増幅器３の入力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態２では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
バイパス増幅器２２はバイパス経路２１上に配置されているドライバ段増幅器であり、バイパス増幅器２２のサイズは、信号の増幅率が、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のトータルの増幅率より小さくなるように設計されている。
【００２３】
経路切替用スイッチ２３はバイパス経路２１上で、バイパス増幅器２２の入力側に配置され、切替制御回路２６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ２４はバイパス経路２１上で、バイパス増幅器２２の出力側に配置され、切替制御回路２６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ２５は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路２６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００２４】
切替制御回路２６は経路切替用スイッチ２３，２４，２５をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路２１を選択する回路である。
この実施の形態２では、バイパス増幅器２２、経路切替用スイッチ２３，２４，２５及び切替制御回路２６がシリコン基板１１上に形成されている。
【００２５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のバイアスを設定する。
【００２６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路２６は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２３，２４をオンに制御して、経路切替用スイッチ２５をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路２１を選択する。
【００２７】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパス増幅器２２に入力される。
バイパス増幅器２２は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
バイパス増幅器２２から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００２８】
切替制御回路２６は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２３，２４をオフに制御して、経路切替用スイッチ２５をオンに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００２９】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００３０】
図２の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００３１】
なお、この実施の形態２では、経路切替用スイッチ２３，２４，２５がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ２３，２４，２５がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態２では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００３２】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路３１は一端がドライバ段増幅器３の出力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態３では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
バイパス増幅器３２はバイパス経路３１上に配置されている最終段増幅器であり、バイパス増幅器３２のサイズは、最終段増幅器５のサイズより小さくなるように設計されている。
【００３３】
経路切替用スイッチ３３はバイパス経路３１上で、バイパス増幅器３２の入力側に配置され、切替制御回路３６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ３４はバイパス経路３１上で、バイパス増幅器３２の出力側に配置され、切替制御回路３６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ３５は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路３６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００３４】
切替制御回路３６は経路切替用スイッチ３３，３４，３５をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路３１を選択する回路である。
この実施の形態３では、バイパス増幅器３２、経路切替用スイッチ３３，３４，３５及び切替制御回路３６がシリコン基板１１上に形成されている。
【００３５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のバイアスを設定する。
【００３６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅する。
【００３７】
切替制御回路３６は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ３３，３４をオンに制御して、経路切替用スイッチ３５をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路３１を選択する。
これにより、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号がバイパス増幅器３２に入力される。
バイパス増幅器３２は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
バイパス増幅器３２から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００３８】
切替制御回路３６は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ３３，３４をオフに制御して、経路切替用スイッチ３５をオンに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００３９】
図３の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００４０】
なお、この実施の形態３では、経路切替用スイッチ３３，３４，３５がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ３３，３４，３５がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態３では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００４１】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路４１は一端がドライバ段増幅器３の入力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態４では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
【００４２】
バイパスドライバ段増幅器４２はバイパス経路４１上に配置され、１〜Ｎ段の増幅素子から構成されている多段の増幅器であり、バイパスドライバ段増幅器４２はＲＦ入力端子１から入力されたＲＦ信号を増幅するデバイスである。
バイパス最終段増幅器４３はバイパス経路４１上に配置され、バイパスドライバ段増幅器４２により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力するデバイスである。
なお、バイパス最終段増幅器４３のサイズは、最終段増幅器５のサイズより小さくなるように設計されている。
【００４３】
経路切替用スイッチ４４はバイパス経路４１上で、バイパスドライバ段増幅器４２の入力側に配置され、切替制御回路４７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ４５はバイパス経路４１上で、バイパスドライバ段増幅器４２の出力側に配置され、切替制御回路４７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ４６は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路４７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００４４】
切替制御回路４７は経路切替用スイッチ４４，４５，４６をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路４１を選択する回路である。
この実施の形態４では、バイパスドライバ段増幅器４２、経路切替用スイッチ４４，４５，４６及び切替制御回路４６がシリコン基板１１上に形成されている。
バイパス最終段増幅器４３は、ガリウム砒素基板上に形成されている。
【００４５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のバイアスを設定する。
【００４６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路４６は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ４４，４５をオンに制御して、経路切替用スイッチ４６をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路４１を選択する。
【００４７】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパスドライバ段増幅器４２に入力される。
バイパスドライバ段増幅器４２は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号をバイパス最終段増幅器４３に出力する。
バイパス最終段増幅器４３は、バイパスドライバ段増幅器４２により増幅されたＲＦ信号を更に増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
バイパス最終段増幅器４３から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００４８】
切替制御回路４６は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ４４，４５をオフに制御して、経路切替用スイッチ４６をオンに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００４９】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００５０】
図４の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５及びバイパス最終段増幅器４３がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５及びバイパス最終段増幅器４３であり、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５及びバイパス最終段増幅器４３を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００５１】
なお、この実施の形態４では、経路切替用スイッチ４４，４５，４６がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ４４，４５，４６がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態４では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００５２】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
第１のバイパス経路５１は一端がドライバ段増幅器３の入力側に接続され、他端がドライバ段増幅器３の出力側に接続されている経路である。
第２のバイパス経路５２は一端が最終段増幅器５の入力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態５では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
バイパス増幅器５３は第１のバイパス経路５１上に配置されているドライバ段増幅器であり、バイパス増幅器５２のサイズは、ドライバ段増幅器３のサイズより小さくなるように設計されている。
【００５３】
経路切替用スイッチ５４は第１のバイパス経路５１上で、バイパス増幅器５３の出力側に配置され、切替制御回路５７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ５５は第２のバイパス経路５２上に配置され、切替制御回路５７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ５６は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路５７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００５４】
切替制御回路５７は経路切替用スイッチ５４，５５，５６をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路５１，５２を選択する回路である。
この実施の形態５では、バイパス増幅器５３、経路切替用スイッチ５４，５５，５６及び切替制御回路５７がシリコン基板１１上に形成されている。
【００５５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のバイアスを設定する。
【００５６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路５７は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ５４，５５をオンに制御して、経路切替用スイッチ５６をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、第１のバイパス経路５１と第２のバイパス経路５２を選択する。
【００５７】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパス増幅器５３に入力される。
バイパス増幅器５３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力する。
バイパス増幅器５３から出力されたＲＦ信号は、第２のバイパス経路５２経由で出力整合回路６に入力される。
バイパス増幅器２２から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００５８】
切替制御回路５７は、例えば、外部からＲＦ信号を中出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ５５をオンに制御して、経路切替用スイッチ５４，５６をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主回路と第２のバイパス経路５２を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
【００５９】
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力する。
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、第２のバイパス経路５２経由で出力整合回路６に入力される。
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００６０】
切替制御回路５７は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ５６をオンに制御して、経路切替用スイッチ５４，５４をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主回路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００６１】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００６２】
図５の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００６３】
なお、この実施の形態５では、経路切替用スイッチ５４，５５，５６がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ５４，５５，５６がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態５では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００６４】
実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎはドライバ段増幅器３の出力側にＮ個並列に接続されており、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６２−１〜６２−Ｎに出力するデバイスである。
出力整合回路６２−１〜６２−Ｎは最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎの出力側の整合回路である。
ＲＦ出力端子６３−１〜６３−Ｎは最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎにより増幅されたＲＦ信号を出力する端子である。
【００６５】
経路切替用スイッチ６４は切替制御回路６５の制御の下で、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号を何れかの最終段増幅器６１に出力するスイッチである。
切替制御回路６５は経路切替用スイッチ６４の出力先を切り替える回路である。
【００６６】
この実施の形態６では、ドライバ段増幅器３、Ｖｃｃ電圧制御回路９、バイパス回路１０、経路切替用スイッチ６４及び切替制御回路６５がシリコン基板１１上に形成されている。
入力整合回路２及び出力整合回路６２−１〜６２−Ｎと最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎは、ガリウム砒素基板上に形成されている。
【００６７】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎを駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−ＮにおけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのバイアスを設定する。
【００６８】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
この実施の形態６では、ＲＦ入力端子１から周波数が異なるＲＦ信号が順次入力される場合を想定する。
切替制御回路６５は、例えば、外部からＲＦ信号の周波数を示す情報を入力すると、経路切替用スイッチ６４の出力先を上記ＲＦ信号の周波数に対応する最終段増幅器６１に切り替えて、そのＲＦ信号が当該最終段増幅器６１に入力されるようにする。
例えば、ＲＦ信号の周波数がＡＨｚならば、経路切替用スイッチ６４の出力先を最終段増幅器６１−１に切り替え、ＲＦ信号の周波数がＢＨｚならば、経路切替用スイッチ６４の出力先を最終段増幅器６１−２に切り替え、ＲＦ信号の周波数がＣＨｚならば、経路切替用スイッチ６４の出力先を最終段増幅器６１−Ｎに切り替えるようにする。
【００６９】
最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのうち、ドライバ段増幅器３から経路切替用スイッチ６４を介してＲＦ信号が入力された最終段増幅器６１は、そのＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６２に出力する。
最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎから出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６２−１〜６２−Ｎを通過して、ＲＦ出力端子６３−１〜６３−Ｎから外部に出力される。
【００７０】
図６の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎがガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎであり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎを形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００７１】
なお、この実施の形態６では、経路切替用スイッチ６４がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ６４がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態６では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎを実装しているものを示したが、入力整合回路２及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎの一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
また、段間整合回路を実装している高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００７２】
実施の形態７．
図７はこの発明の実施の形態７による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路２７は一端がドライバ段増幅器３の出力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態７では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
【００７３】
経路切替用スイッチ２８はバイパス経路２７上に配置され、切替制御回路２９の制御の下でオン／オフするスイッチである。
切替制御回路２９は経路切替用スイッチ２５，２８をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路２７を選択する回路である。
この実施の形態７では、経路切替用スイッチ２５，２８及び切替制御回路２９がシリコン基板１１上に形成されている。
【００７４】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する。
【００７５】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路２９は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２８をオンに制御して、経路切替用スイッチ２５をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路２７を選択する。
【００７６】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパス経路２７経由で出力整合回路６に入力される。
バイパス経路２７から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００７７】
切替制御回路２９は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２５をオンに制御して、経路切替用スイッチ２８をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００７８】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００７９】
図７の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００８０】
なお、この実施の形態７では、経路切替用スイッチ２５，２８がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ２５，２８がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態７では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００８１】
実施の形態８．
図８はこの発明の実施の形態８による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ガリウム砒素基板７１はガリウム砒素で形成されている基板であり、段間整合回路４、最終段増幅器５及び温度検知回路７２が形成されている。
温度検知回路７２はガリウム砒素基板７１の温度を検知する機能を有し、ガリウム砒素基板７１の温度に応じてバイアス回路１０により設定されるバイアスを調整する処理を実施する。なお、温度検知回路７２はバイアス調整手段を構成している。
【００８２】
次に動作について説明する。
ただし、温度検知回路７２が実装されている点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、主に温度検知回路７２の処理内容について説明する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、上記実施の形態１と同様に、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する。
【００８３】
このとき、温度検知回路７２は、ガリウム砒素基板７１の温度を検知する機能を有し、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔを検知する。
例えば、温度検知回路７２が、ガリウム砒素基板７１と略同一の温度特性を有するダイオード又はバイポーラトランジスタを備えることで、ガリウム砒素基板７１の温度を検知することができる。
温度検知回路７２は、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔを検知すると、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔと予め設定されている基準温度Ｔｒｅｆとの差分ΔＴを算出し、その差分ΔＴに対応する調整信号をバイアス回路１０に出力する。
ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆ
【００８４】
バイアス回路１０は、温度検知回路７２から差分ΔＴに対応する調整信号を受けると、その調整信号にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５に対する制御信号（ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御する制御電圧）を調整するが、例えば、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔが基準温度Ｔｒｅｆより高い場合、その差分ΔＴの絶対値が大きい程、その制御電圧が小さくなるように調整する。
逆に、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔが基準温度Ｔｒｅｆより低い場合、その差分ΔＴの絶対値が大きい程、その制御電圧が大きくなるように調整する。
これにより、温度補償が可能なバイアス供給が可能になる。
【００８５】
図８の高周波増幅器モジュールは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５はガリウム砒素基板７１上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板７１上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板７１上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
【００８６】
さらに、ガリウム砒素基板７１の温度を検知する機能を有し、ガリウム砒素基板７１の温度に応じてバイアス回路１０により設定されるバイアスを調整する温度検知回路７２をガリウム砒素基板７１上に形成しているので、バイアス回路１０をシリコン基板１１上に形成していても、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールを得ることができる。
この場合、バイアス回路１０をガリウム砒素基板７１上に形成する必要がないため、ガリウム砒素基板７１で形成するチップの面積を削減することができるようになり、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールであっても、低コスト化を実現することができる。
【００８７】
実施の形態９．
図９はこの発明の実施の形態９による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
カレントミラー型バイアス回路７３はガリウム砒素基板７１上に形成され、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成する回路であり、バイアス回路１０により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段を構成している。
なお、カレントミラー型バイアス回路７３を構成しているカレントミラー用トランジスタは、最終段トランジスタ５と同デバイスで構成されているものとする。
【００８８】
図９の高周波増幅器モジュールでは、カレントミラー型バイアス回路７３がガリウム砒素基板７１上に形成されており、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成している。
このため、カレントミラー型バイアス回路７３を構成しているカレントミラー用トランジスタが、最終段トランジスタ５と同デバイスで構成されていれば、カレントミラー型バイアス回路７３によって、バイアス回路１０の出力信号である制御信号が、ガリウム砒素基板７１の温度に応じて調整され、温度調整後の制御信号が最終段増幅器５に与えられる。
因みに、上記実施の形態２では、シリコン基板１１上に形成されているバイアス回路１０の出力信号である制御信号が、直接、ガリウム砒素基板７１上に形成されている最終段増幅器５に与えられる。
これにより、温度補償が可能なバイアス供給が可能になる。
【００８９】
図９の高周波増幅器モジュールは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５はガリウム砒素基板７１上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板７１上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板７１上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
【００９０】
さらに、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成するカレントミラー型バイアス回路７３をガリウム砒素基板７１上に形成しているので、バイアス回路１０をシリコン基板１１上に形成していても、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールを得ることができる。
この場合、バイアス回路１０をガリウム砒素基板７１上に形成する必要がないため、ガリウム砒素基板７１で形成するチップの面積を削減することができるようになり、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールであっても、低コスト化を実現することができる。
【００９１】
この実施の形態９では、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成するカレントミラー型バイアス回路７３をガリウム砒素基板７１上に形成するものを示したが、カレントミラー型バイアス回路７３の代わりに、最終段トランジスタ５と同デバイスで構成されているバイポーラトランジスタを含むエミッタフォロア型バイアス回路をガリウム砒素基板７１上に形成するようにしてもよい。
この場合、エミッタフォロア型バイアス回路によって、バイアス回路１０の出力信号である定電圧の制御信号が、ガリウム砒素基板７１の温度に応じて調整され、温度調整後の制御信号が最終段増幅器５に与えられるようになる。
したがって、カレントミラー型バイアス回路７３がガリウム砒素基板７１上に形成されている場合と同様に、温度補償が可能なバイアス供給が可能になり、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールであっても、低コスト化を実現することができる。
【００９２】
実施の形態１０．
図１０はこの発明の実施の形態１０による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図である。
図１０において、ＲＦ入力端子８１−１〜８１−ＭはＲＦ信号を入力する端子である。
この実施の形態１０では、ＲＦ入力端子８１−１〜８１−Ｍから周波数が異なるＲＦ信号が入力される場合を想定する。
高周波増幅器モジュール８２−１〜８２−Ｍは、上記実施の形態１〜５，７〜９のいずれかに記載されている高周波増幅器モジュール（図１〜図５、図７〜図９に記載の高周波増幅器モジュール）であり、高周波増幅器モジュール８２−１〜８２−Ｍにより増幅されたＲＦ信号がＲＦ出力端子８３−１〜８３−Ｍから出力される。
【００９３】
複数の高周波増幅器モジュールを実装している高周波増幅器モジュールユニットを構築する場合でも、図１０に示すように、シリコン基板とガリウム砒素基板で形成されている高周波増幅器モジュール８２−１〜８２−Ｍを実装することで、上記実施の形態１〜５，７〜９と同様に、優れた高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる効果を奏する。
【００９４】
実施の形態１１．
図１１はこの発明の実施の形態１１による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図であり、図において、図１０と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
高周波増幅器モジュール９１−１〜９１−Ｍは、上記実施の形態６に記載されている高周波増幅器モジュール（図６に記載の高周波増幅器モジュール）であり、高周波増幅器モジュール９１−１〜９１−Ｍにより増幅されたＲＦ信号がＲＦ出力端子９２−１〜９２−Ｍから出力される。
【００９５】
複数の高周波増幅器モジュールを実装している高周波増幅器モジュールユニットを構築する場合でも、図１０に示すように、シリコン基板とガリウム砒素基板で形成されている高周波増幅器モジュール９１−１〜９１−Ｍを実装することで、上記実施の形態６と同様に、優れた高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる効果を奏する。
【００９６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
この発明は、例えば、高周波信号であるＲＦ信号を増幅する際、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現する必要性が高い高周波増幅器モジュールに適している。
【符号の説明】
【００９８】
１  ＲＦ入力端子、２  入力整合回路、３  ドライバ段増幅器、４  段間整合回路、５  最終段増幅器、６  出力整合回路、７  ＲＦ出力端子、８  Ｖｃｃ電源、９  Ｖｃｃ電圧制御回路（電源電圧制御回路）、１０  バイアス回路、１１  シリコン基板、２１，２７，３１，４１  バイパス経路、２２，３２  バイパス増幅器、２３，２４，２５，２８，３３，３４，３５，４４，４５，４６  経路切替用スイッチ、２６，２９，３６，４７  切替制御回路、４２  バイパスドライバ段増幅器、４３  バイパス最終段増幅器、５１  第１のバイパス経路、５２  第２のバイパス経路、５３  バイパス増幅器、５４，５５，５６  経路切替用スイッチ、５７  切替制御回路、６１−１〜６１−Ｎ  最終段増幅器、６２−１〜６２−Ｎ  出力整合回路、６３−１〜６３−Ｎ  ＲＦ出力端子、６４  経路切替用スイッチ、６５  切替制御回路、７１  ガリウム砒素基板、７２  温度検知回路（バイアス調整手段）、７３  カレントミラー型バイアス回路（バイアス調整手段）、８１−１〜８１−Ｍ  ＲＦ入力端子、８２−１〜８２−Ｍ  高周波増幅器モジュール、８３−１〜８３−Ｍ  ＲＦ出力端子、９１−１〜９１−Ｍ  高周波増幅器モジュール、９２−１〜９２−Ｍ  ＲＦ出力端子、１０１  ＲＦ入力端子、１０２  ドライバ段増幅器、１０３  最終段増幅器、１０４  ＲＦ出力端子、１０５  バイパス経路、１０６  切替制御回路、１０７，１０８  切替スイッチ、１０９  Ｖｃｃ電源、１１０  バイアス回路。
【図１】
2013061679.tif 000003
【図２】
2013061679.tif 000004
【図３】
2013061679.tif 000005
【図４】
2013061679.tif 000006
【図５】
2013061679.tif 000007
【図６】
2013061679.tif 000008
【図７】
2013061679.tif 000009
【図８】
2013061679.tif 000010
【図９】
2013061679.tif 000011
【図１０】
2013061679.tif 000012
【図１１】
2013061679.tif 000013
【図１２】
2013061679.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】平成25年10月9日(2013.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、高周波信号であるＲＦ信号を増幅する高周波増幅器モジュールと、その高周波増幅器モジュールが複数個実装されている高周波増幅器モジュールユニットとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図１２は以下の非特許文献１に開示されている従来の高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
従来の高周波増幅器モジュールでは、ＲＦ入力端子１０１からＲＦ信号が入力されると、多段構成のドライバ段増幅器１０２がＲＦ信号を増幅し、最終段増幅器１０３がドライバ段増幅器１０２により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号をＲＦ出力端子１０４に出力する。
【０００３】
ただし、最終段増幅器１０３と並列にバイパス経路１０５が設けられており、切替制御回路１０６の制御の下で、切替スイッチ１０７の出力先がバイパス経路１０５側に切り替えられ、切替スイッチ１０８がオフの状態になっていれば、ドライバ段増幅器１０２により増幅されたＲＦ信号は、最終段増幅器１０３では増幅されずに、バイパス経路１０５を経由してＲＦ出力端子１０４から出力される。
なお、ドライバ段増幅器１０２及び最終段増幅器１０３の電源電圧は、Ｖｃｃ電源１０９から供給されており、ドライバ段増幅器１０２及び最終段増幅器１０３のバイアスは、バイアス回路１１０により設定されている。
【０００４】
高周波増幅器モジュールでは、各構成要素がシリコン基板上に形成されることが一般的であったが、非特許文献１に開示されている高周波増幅器モジュールでは、高効率化を図るために、ドライバ段増幅器１０２や最終段増幅器１０３を高周波特性に優れている化合物半導体であるガリウム砒素基板上に形成するようにしている。
また、切替制御回路１０６やバイアス回路１１０についても、モジュール全体のサイズの要求からガリウム砒素基板上に形成するようにしている。
即ち、非特許文献１に開示されている高周波増幅器モジュールでは、モジュールの全体をガリウム砒素基板上に形成するようにしている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】G.Hau et al.，“Multi-Mode WCDMA Power Amplifier Module with Improved Low-Power Efficiency using Stage-Bypass，” IEEE RFIC Symposium Dig.，pp.163-166，June 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の高周波増幅器モジュールは以上のように構成されているので、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されて高効率化が図られている。しかし、高周波特性に優れている化合物半導体であるガリウム砒素基板はチップ単価が高いため、製造コストが高価になってしまう課題があった。
【０００７】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる高周波増幅器モジュール及び高周波増幅器モジュールユニットを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明に係る高周波増幅器モジュールは、入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、そのドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器とを備え、一端がドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とをさらに備え、そのドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、その最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、バイパス増幅器の少なくとも一部がシリコン基板上に形成されているようにしたものである。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、そのドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器とを備え、一端がドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とをさらに備え、そのドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、その最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、バイパス増幅器の少なくとも一部がシリコン基板上に形成されているように構成したので、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明の実施の形態１による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図２】この発明の実施の形態２による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図３】この発明の実施の形態３による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図４】この発明の実施の形態４による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図５】この発明の実施の形態５による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図６】この発明の実施の形態６による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図７】この発明の実施の形態７による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態８による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図である。
【図９】この発明の実施の形態９による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図１０】この発明の実施の形態１０による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態１１による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【図１２】非特許文献１に開示されている従来の高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による高周波増幅器モジュールを示す構成図である。
図１において、ＲＦ入力端子１はＲＦ信号を入力する端子である。
入力整合回路２はドライバ段増幅器３の入力側の整合回路である。
【００１２】
ドライバ段増幅器３は１〜Ｎ段の増幅素子から構成されている多段の増幅器であり、ＲＦ入力端子１から入力されたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力するデバイスである。
段間整合回路４はドライバ段増幅器３と最終段増幅器５の間に配置されている整合回路である。
【００１３】
最終段増幅器５はドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力するデバイスである。
出力整合回路６は最終段増幅器５の出力側の整合回路である。
ＲＦ出力端子７は最終段増幅器５により増幅されたＲＦ信号を出力する端子である。
【００１４】
Ｖｃｃ電源８は電源電圧Ｖｃｃを出力する電源である。
Ｖｃｃ電圧制御回路９はドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御する電源電圧制御回路である。
なお、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧は、Ｖｃｃ電源８から出力される電源電圧Ｖｃｃと同じ電圧であってもよいし、その電源電圧Ｖｃｃを可変した電圧であってもよい。
バイアス回路１０はドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する回路である。
【００１５】
シリコン基板１１はシリコンで形成されている基板であり、シリコン基板１１にはドライバ段増幅器３、Ｖｃｃ電圧制御回路９及びバイアス回路１０が形成されている。
入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６と最終段増幅器５は、ガリウム砒素基板上に形成されている。
【００１６】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する。
【００１７】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過してドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００１８】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００１９】
図１の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００２０】
この実施の形態１では、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６をガリウム砒素基板上に形成しているものを示したが、その全てをガリウム砒素基板上に形成せずに、その一部をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成するようにしても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
例えば、入力整合回路２と段間整合回路４をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成して、出力整合回路６をガリウム砒素基板上に形成するようにしてもよいし、入力整合回路２をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成して、段間整合回路４と出力整合回路６をガリウム砒素基板上に形成するようにしてもよい。
また、出力整合回路６をシリコン基板１１（あるいは、外部のモジュール）上に形成して、入力整合回路２と段間整合回路４をガリウム砒素基板上に形成するようにしてもよい。
【００２１】
なお、この実施の形態１では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００２２】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路２１は一端がドライバ段増幅器３の入力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態２では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
バイパス増幅器２２はバイパス経路２１上に配置されているドライバ段増幅器であり、バイパス増幅器２２のサイズは、信号の増幅率が、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のトータルの増幅率より小さくなるように設計されている。
【００２３】
経路切替用スイッチ２３はバイパス経路２１上で、バイパス増幅器２２の入力側に配置され、切替制御回路２６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ２４はバイパス経路２１上で、バイパス増幅器２２の出力側に配置され、切替制御回路２６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ２５は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路２６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００２４】
切替制御回路２６は経路切替用スイッチ２３，２４，２５をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路２１を選択する回路である。
この実施の形態２では、バイパス増幅器２２、経路切替用スイッチ２３，２４，２５及び切替制御回路２６がシリコン基板１１上に形成されている。
【００２５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のバイアスを設定する。
【００２６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器２２のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路２６は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２３，２４をオンに制御して、経路切替用スイッチ２５をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路２１を選択する。
【００２７】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパス増幅器２２に入力される。
バイパス増幅器２２は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
バイパス増幅器２２から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００２８】
切替制御回路２６は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２３，２４をオフに制御して、経路切替用スイッチ２５をオンに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００２９】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００３０】
図２の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器２２をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００３１】
なお、この実施の形態２では、経路切替用スイッチ２３，２４，２５がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ２３，２４，２５がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態２では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００３２】
実施の形態３．
図３はこの発明の実施の形態３による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路３１は一端がドライバ段増幅器３の出力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態３では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
バイパス増幅器３２はバイパス経路３１上に配置されている最終段増幅器であり、バイパス増幅器３２のサイズは、最終段増幅器５のサイズより小さくなるように設計されている。
【００３３】
経路切替用スイッチ３３はバイパス経路３１上で、バイパス増幅器３２の入力側に配置され、切替制御回路３６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ３４はバイパス経路３１上で、バイパス増幅器３２の出力側に配置され、切替制御回路３６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ３５は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路３６の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００３４】
切替制御回路３６は経路切替用スイッチ３３，３４，３５をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路３１を選択する回路である。
この実施の形態３では、バイパス増幅器３２、経路切替用スイッチ３３，３４，３５及び切替制御回路３６がシリコン基板１１上に形成されている。
【００３５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のバイアスを設定する。
【００３６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器３２のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅する。
【００３７】
切替制御回路３６は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ３３，３４をオンに制御して、経路切替用スイッチ３５をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路３１を選択する。
これにより、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号がバイパス増幅器３２に入力される。
バイパス増幅器３２は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
バイパス増幅器３２から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００３８】
切替制御回路３６は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ３３，３４をオフに制御して、経路切替用スイッチ３５をオンに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００３９】
図３の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器３２をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００４０】
なお、この実施の形態３では、経路切替用スイッチ３３，３４，３５がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ３３，３４，３５がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態３では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００４１】
実施の形態４．
図４はこの発明の実施の形態４による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路４１は一端がドライバ段増幅器３の入力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態４では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
【００４２】
バイパスドライバ段増幅器４２はバイパス経路４１上に配置され、１〜Ｎ段の増幅素子から構成されている多段の増幅器であり、バイパスドライバ段増幅器４２はＲＦ入力端子１から入力されたＲＦ信号を増幅するデバイスである。
バイパス最終段増幅器４３はバイパス経路４１上に配置され、バイパスドライバ段増幅器４２により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力するデバイスである。
なお、バイパス最終段増幅器４３のサイズは、最終段増幅器５のサイズより小さくなるように設計されている。
【００４３】
経路切替用スイッチ４４はバイパス経路４１上で、バイパスドライバ段増幅器４２の入力側に配置され、切替制御回路４７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ４５はバイパス経路４１上で、バイパスドライバ段増幅器４２の出力側に配置され、切替制御回路４７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ４６は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路４７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００４４】
切替制御回路４７は経路切替用スイッチ４４，４５，４６をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路４１を選択する回路である。
この実施の形態４では、バイパスドライバ段増幅器４２、経路切替用スイッチ４４，４５，４６及び切替制御回路４６がシリコン基板１１上に形成されている。
バイパス最終段増幅器４３は、ガリウム砒素基板上に形成されている。
【００４５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のバイアスを設定する。
【００４６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路４６は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ４４，４５をオンに制御して、経路切替用スイッチ４６をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路４１を選択する。
【００４７】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパスドライバ段増幅器４２に入力される。
バイパスドライバ段増幅器４２は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号をバイパス最終段増幅器４３に出力する。
バイパス最終段増幅器４３は、バイパスドライバ段増幅器４２により増幅されたＲＦ信号を更に増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
バイパス最終段増幅器４３から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００４８】
切替制御回路４６は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ４４，４５をオフに制御して、経路切替用スイッチ４６をオンに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００４９】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００５０】
図４の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５及びバイパス最終段増幅器４３がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５及びバイパス最終段増幅器４３であり、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５及びバイパス最終段増幅器４３を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパスドライバ段増幅器４２をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００５１】
なお、この実施の形態４では、経路切替用スイッチ４４，４５，４６がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ４４，４５，４６がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態４では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００５２】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
第１のバイパス経路５１は一端がドライバ段増幅器３の入力側に接続され、他端がドライバ段増幅器３の出力側に接続されている経路である。
第２のバイパス経路５２は一端が最終段増幅器５の入力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態５では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
バイパス増幅器５３は第１のバイパス経路５１上に配置されているドライバ段増幅器であり、バイパス増幅器５２のサイズは、ドライバ段増幅器３のサイズより小さくなるように設計されている。
【００５３】
経路切替用スイッチ５４は第１のバイパス経路５１上で、バイパス増幅器５３の出力側に配置され、切替制御回路５７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ５５は第２のバイパス経路５２上に配置され、切替制御回路５７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
経路切替用スイッチ５６は主経路上で、ドライバ段増幅器３の出力側に配置され、切替制御回路５７の制御の下でオン／オフするスイッチである。
【００５４】
切替制御回路５７は経路切替用スイッチ５４，５５，５６をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路５１，５２を選択する回路である。
この実施の形態５では、バイパス増幅器５３、経路切替用スイッチ５４，５５，５６及び切替制御回路５７がシリコン基板１１上に形成されている。
【００５５】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のバイアスを設定する。
【００５６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５及びバイパス増幅器５３のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路５７は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ５４，５５をオンに制御して、経路切替用スイッチ５６をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、第１のバイパス経路５１と第２のバイパス経路５２を選択する。
【００５７】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパス増幅器５３に入力される。
バイパス増幅器５３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力する。
バイパス増幅器５３から出力されたＲＦ信号は、第２のバイパス経路５２経由で出力整合回路６に入力される。
バイパス増幅器２２から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００５８】
切替制御回路５７は、例えば、外部からＲＦ信号を中出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ５５をオンに制御して、経路切替用スイッチ５４，５６をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主回路と第２のバイパス経路５２を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
【００５９】
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力する。
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、第２のバイパス経路５２経由で出力整合回路６に入力される。
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００６０】
切替制御回路５７は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ５６をオンに制御して、経路切替用スイッチ５４，５４をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主回路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００６１】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００６２】
図５の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３及びバイパス増幅器５３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００６３】
なお、この実施の形態５では、経路切替用スイッチ５４，５５，５６がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ５４，５５，５６がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態５では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００６４】
実施の形態６．
図６はこの発明の実施の形態６による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎはドライバ段増幅器３の出力側にＮ個並列に接続されており、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号を更に増幅して、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６２−１〜６２−Ｎに出力するデバイスである。
出力整合回路６２−１〜６２−Ｎは最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎの出力側の整合回路である。
ＲＦ出力端子６３−１〜６３−Ｎは最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎにより増幅されたＲＦ信号を出力する端子である。
【００６５】
経路切替用スイッチ６４は切替制御回路６５の制御の下で、ドライバ段増幅器３により増幅されたＲＦ信号を何れかの最終段増幅器６１に出力するスイッチである。
切替制御回路６５は経路切替用スイッチ６４の出力先を切り替える回路である。
【００６６】
この実施の形態６では、ドライバ段増幅器３、Ｖｃｃ電圧制御回路９、バイパス回路１０、経路切替用スイッチ６４及び切替制御回路６５がシリコン基板１１上に形成されている。
入力整合回路２及び出力整合回路６２−１〜６２−Ｎと最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎは、ガリウム砒素基板上に形成されている。
【００６７】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎを駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−ＮにおけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのバイアスを設定する。
【００６８】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
この実施の形態６では、ＲＦ入力端子１から周波数が異なるＲＦ信号が順次入力される場合を想定する。
切替制御回路６５は、例えば、外部からＲＦ信号の周波数を示す情報を入力すると、経路切替用スイッチ６４の出力先を上記ＲＦ信号の周波数に対応する最終段増幅器６１に切り替えて、そのＲＦ信号が当該最終段増幅器６１に入力されるようにする。
例えば、ＲＦ信号の周波数がＡＨｚならば、経路切替用スイッチ６４の出力先を最終段増幅器６１−１に切り替え、ＲＦ信号の周波数がＢＨｚならば、経路切替用スイッチ６４の出力先を最終段増幅器６１−２に切り替え、ＲＦ信号の周波数がＣＨｚならば、経路切替用スイッチ６４の出力先を最終段増幅器６１−Ｎに切り替えるようにする。
【００６９】
最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎのうち、ドライバ段増幅器３から経路切替用スイッチ６４を介してＲＦ信号が入力された最終段増幅器６１は、そのＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６２に出力する。
最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎから出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６２−１〜６２−Ｎを通過して、ＲＦ出力端子６３−１〜６３−Ｎから外部に出力される。
【００７０】
図６の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎがガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎであり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎを形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００７１】
なお、この実施の形態６では、経路切替用スイッチ６４がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ６４がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態６では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎを実装しているものを示したが、入力整合回路２及び最終段増幅器６１−１〜６１−Ｎの一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
また、段間整合回路を実装している高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００７２】
実施の形態７．
図７はこの発明の実施の形態７による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
バイパス経路２７は一端がドライバ段増幅器３の出力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態７では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
【００７３】
経路切替用スイッチ２８はバイパス経路２７上に配置され、切替制御回路２９の制御の下でオン／オフするスイッチである。
切替制御回路２９は経路切替用スイッチ２５，２８をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路２７を選択する回路である。
この実施の形態７では、経路切替用スイッチ２５，２８及び切替制御回路２９がシリコン基板１１上に形成されている。
【００７４】
次に動作について説明する。
まず、Ｖｃｃ電圧制御回路９は、Ｖｃｃ電源８から電源電圧Ｖｃｃの供給を受けると、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のドレイン又はコレクタに供給する直流電圧を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５を駆動可能な状態に設定する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する。
【００７５】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路２９は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２８をオンに制御して、経路切替用スイッチ２５をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路２７を選択する。
【００７６】
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がバイパス経路２７経由で出力整合回路６に入力される。
バイパス経路２７から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００７７】
切替制御回路２９は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ２５をオンに制御して、経路切替用スイッチ２８をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【００７８】
ドライバ段増幅器３から出力されたＲＦ信号は、段間整合回路４を通過して最終段増幅器５に入力される。
最終段増幅器５は、段間整合回路４を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を出力整合回路６に出力する。
最終段増幅器５から出力されたＲＦ信号は、出力整合回路６を通過して、ＲＦ出力端子７から外部に出力される。
【００７９】
図７の高周波増幅器モジュールでは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５がガリウム砒素基板上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
このように、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成することで、ガリウム砒素基板で形成するチップの面積を削減することができるため、低コスト化を実現することができる。
【００８０】
なお、この実施の形態７では、経路切替用スイッチ２５，２８がシリコン基板１１上に形成されているが、経路切替用スイッチ２５，２８がガリウム砒素基板上に形成されていてもよい。
また、この実施の形態７では、高周波増幅器モジュールが入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６を実装しているものを示したが、入力整合回路２、段間整合回路４及び出力整合回路６の一部又は全部を実装していない高周波増幅器モジュールであってもよい。
【００８１】
実施の形態８．
図８はこの発明の実施の形態８による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
ガリウム砒素基板７１はガリウム砒素で形成されている基板であり、段間整合回路４、最終段増幅器５及び温度検知回路７２が形成されている。
温度検知回路７２はガリウム砒素基板７１の温度を検知する機能を有し、ガリウム砒素基板７１の温度に応じてバイアス回路１０により設定されるバイアスを調整する処理を実施する。なお、温度検知回路７２はバイアス調整手段を構成している。
【００８２】
次に動作について説明する。
ただし、温度検知回路７２が実装されている点以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、主に温度検知回路７２の処理内容について説明する。
バイアス回路１０は、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５におけるＲＦ信号の増幅率等を所望値に設定するため、上記実施の形態１と同様に、例えば、外部から与えられる増幅率の設定情報等にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御することで、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のバイアスを設定する。
【００８３】
このとき、温度検知回路７２は、ガリウム砒素基板７１の温度を検知する機能を有し、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔを検知する。
例えば、温度検知回路７２が、ガリウム砒素基板７１と略同一の温度特性を有するダイオード又はバイポーラトランジスタを備えることで、ガリウム砒素基板７１の温度を検知することができる。
温度検知回路７２は、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔを検知すると、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔと予め設定されている基準温度Ｔｒｅｆとの差分ΔＴを算出し、その差分ΔＴに対応する調整信号をバイアス回路１０に出力する。
ΔＴ＝Ｔ−Ｔｒｅｆ
【００８４】
バイアス回路１０は、温度検知回路７２から差分ΔＴに対応する調整信号を受けると、その調整信号にしたがって、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５に対する制御信号（ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５のゲート又はベースに供給する直流電圧又は直流電流を制御する制御電圧）を調整するが、例えば、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔが基準温度Ｔｒｅｆより高い場合、その差分ΔＴの絶対値が大きい程、その制御電圧が小さくなるように調整する。
逆に、ガリウム砒素基板７１の温度Ｔが基準温度Ｔｒｅｆより低い場合、その差分ΔＴの絶対値が大きい程、その制御電圧が大きくなるように調整する。
これにより、温度補償が可能なバイアス供給が可能になる。
【００８５】
図８の高周波増幅器モジュールは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５はガリウム砒素基板７１上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板７１上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板７１上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
【００８６】
さらに、ガリウム砒素基板７１の温度を検知する機能を有し、ガリウム砒素基板７１の温度に応じてバイアス回路１０により設定されるバイアスを調整する温度検知回路７２をガリウム砒素基板７１上に形成しているので、バイアス回路１０をシリコン基板１１上に形成していても、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールを得ることができる。
この場合、バイアス回路１０をガリウム砒素基板７１上に形成する必要がないため、ガリウム砒素基板７１で形成するチップの面積を削減することができるようになり、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールであっても、低コスト化を実現することができる。
【００８７】
実施の形態９．
図９はこの発明の実施の形態９による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図２と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
カレントミラー型バイアス回路７３はガリウム砒素基板７１上に形成され、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成する回路であり、バイアス回路１０により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段を構成している。
なお、カレントミラー型バイアス回路７３を構成しているカレントミラー用トランジスタは、最終段トランジスタ５と同デバイスで構成されているものとする。
【００８８】
図９の高周波増幅器モジュールでは、カレントミラー型バイアス回路７３がガリウム砒素基板７１上に形成されており、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成している。
このため、カレントミラー型バイアス回路７３を構成しているカレントミラー用トランジスタが、最終段トランジスタ５と同デバイスで構成されていれば、カレントミラー型バイアス回路７３によって、バイアス回路１０の出力信号である制御信号が、ガリウム砒素基板７１の温度に応じて調整され、温度調整後の制御信号が最終段増幅器５に与えられる。
因みに、上記実施の形態２では、シリコン基板１１上に形成されているバイアス回路１０の出力信号である制御信号が、直接、ガリウム砒素基板７１上に形成されている最終段増幅器５に与えられる。
これにより、温度補償が可能なバイアス供給が可能になる。
【００８９】
図９の高周波増幅器モジュールは、ドライバ段増幅器３がシリコン基板１１上に形成され、最終段増幅器５はガリウム砒素基板７１上に形成されているが、高周波特性に支配的な増幅器は最終段増幅器５であり、ドライバ段増幅器３は高周波特性に特段の影響を与えない増幅器である。
このため、高周波特性に優れているガリウム砒素基板７１上に最終段増幅器５を形成すれば、ドライバ段増幅器３をシリコン基板１１上に形成しても、モジュールの全体がガリウム砒素基板７１上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持することができる。
【００９０】
さらに、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成するカレントミラー型バイアス回路７３をガリウム砒素基板７１上に形成しているので、バイアス回路１０をシリコン基板１１上に形成していても、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールを得ることができる。
この場合、バイアス回路１０をガリウム砒素基板７１上に形成する必要がないため、ガリウム砒素基板７１で形成するチップの面積を削減することができるようになり、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールであっても、低コスト化を実現することができる。
【００９１】
この実施の形態９では、バイアス回路１０から出力される定電流の制御信号によってカレントミラーを形成するカレントミラー型バイアス回路７３をガリウム砒素基板７１上に形成するものを示したが、カレントミラー型バイアス回路７３の代わりに、最終段トランジスタ５と同デバイスで構成されているバイポーラトランジスタを含むエミッタフォロア型バイアス回路をガリウム砒素基板７１上に形成するようにしてもよい。
この場合、エミッタフォロア型バイアス回路によって、バイアス回路１０の出力信号である定電圧の制御信号が、ガリウム砒素基板７１の温度に応じて調整され、温度調整後の制御信号が最終段増幅器５に与えられるようになる。
したがって、カレントミラー型バイアス回路７３がガリウム砒素基板７１上に形成されている場合と同様に、温度補償が可能なバイアス供給が可能になり、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールであっても、低コスト化を実現することができる。
【００９２】
実施の形態１０．
図１０はこの発明の実施の形態１０による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図である。
図１０において、ＲＦ入力端子８１−１〜８１−ＭはＲＦ信号を入力する端子である。
この実施の形態１０では、ＲＦ入力端子８１−１〜８１−Ｍから周波数が異なるＲＦ信号が入力される場合を想定する。
高周波増幅器モジュール８２−１〜８２−Ｍは、上記実施の形態１〜５，７〜９のいずれかに記載されている高周波増幅器モジュール（図１〜図５、図７〜図９に記載の高周波増幅器モジュール）であり、高周波増幅器モジュール８２−１〜８２−Ｍにより増幅されたＲＦ信号がＲＦ出力端子８３−１〜８３−Ｍから出力される。
【００９３】
複数の高周波増幅器モジュールを実装している高周波増幅器モジュールユニットを構築する場合でも、図１０に示すように、シリコン基板とガリウム砒素基板で形成されている高周波増幅器モジュール８２−１〜８２−Ｍを実装することで、上記実施の形態１〜５，７〜９と同様に、優れた高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる効果を奏する。
【００９４】
実施の形態１１．
図１１はこの発明の実施の形態１１による高周波増幅器モジュールユニットを示す構成図であり、図において、図１０と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
高周波増幅器モジュール９１−１〜９１−Ｍは、上記実施の形態６に記載されている高周波増幅器モジュール（図６に記載の高周波増幅器モジュール）であり、高周波増幅器モジュール９１−１〜９１−Ｍにより増幅されたＲＦ信号がＲＦ出力端子９２−１〜９２−Ｍから出力される。
【００９５】
複数の高周波増幅器モジュールを実装している高周波増幅器モジュールユニットを構築する場合でも、図１０に示すように、シリコン基板とガリウム砒素基板で形成されている高周波増幅器モジュール９１−１〜９１−Ｍを実装することで、上記実施の形態６と同様に、優れた高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる効果を奏する。
【００９６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００９７】
１  ＲＦ入力端子、２  入力整合回路、３  ドライバ段増幅器、４  段間整合回路、５  最終段増幅器、６  出力整合回路、７  ＲＦ出力端子、８  Ｖｃｃ電源、９  Ｖｃｃ電圧制御回路（電源電圧制御回路）、１０  バイアス回路、１１  シリコン基板、２１，２７，３１，４１  バイパス経路、２２，３２  バイパス増幅器、２３，２４，２５，２８，３３，３４，３５，４４，４５，４６  経路切替用スイッチ、２６，２９，３６，４７  切替制御回路、４２  バイパスドライバ段増幅器、４３  バイパス最終段増幅器、５１  第１のバイパス経路、５２  第２のバイパス経路、５３  バイパス増幅器、５４，５５，５６  経路切替用スイッチ、５７  切替制御回路、６１−１〜６１−Ｎ  最終段増幅器、６２−１〜６２−Ｎ  出力整合回路、６３−１〜６３−Ｎ  ＲＦ出力端子、６４  経路切替用スイッチ、６５  切替制御回路、７１  ガリウム砒素基板、７２  温度検知回路（バイアス調整手段）、７３  カレントミラー型バイアス回路（バイアス調整手段）、８１−１〜８１−Ｍ  ＲＦ入力端子、８２−１〜８２−Ｍ  高周波増幅器モジュール、８３−１〜８３−Ｍ  ＲＦ出力端子、９１−１〜９１−Ｍ  高周波増幅器モジュール、９２−１〜９２−Ｍ  ＲＦ出力端子、１０１  ＲＦ入力端子、１０２  ドライバ段増幅器、１０３  最終段増幅器、１０４  ＲＦ出力端子、１０５  バイパス経路、１０６  切替制御回路、１０７，１０８  切替スイッチ、１０９  Ｖｃｃ電源、１１０  バイアス回路。
【手続補正２】
【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】
入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、上記ドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器とを備えた高周波増幅器モジュールにおいて、
一端が上記ドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、上記バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とをさらに備え、
上記ドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、上記バイパス増幅器の少なくとも一部が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする高周波増幅器モジュール。
【請求項２】
上記バイパス増幅器は、上記最終段増幅器よりサイズが小さいことを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項３】
上記バイパス経路上に配置され、上記入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のバイパスドライバ段増幅器と、上記バイパス経路上配置され、上記バイパスドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力するバイパス最終段増幅器とを備え、
上記バイパスドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記バイパス最終段増幅器が上記ガリウム砒素基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項４】
一端が上記ドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が上記ドライバ段増幅器の出力側に接続されている第１のバイパス経路と、一端が上記最終段増幅器の入力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されている第２のバイパス経路と、上記第１のバイパス経路上に配置され、上記ドライバ段増幅器よりサイズが小さいバイパス増幅器とを備え、
上記バイパス増幅器が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項５】
上記ガリウム砒素基板上に形成されている上記最終段増幅器が、上記ドライバ段増幅器の出力側に複数並列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項６】
一端が上記ドライバ段増幅器の出力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路を備えていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項７】
上記ドライバ段増幅器の入力側に入力整合回路、上記ドライバ段増幅器と上記最終段増幅器の間に段間整合回路、上記最終段増幅器の出力側に出力整合回路が配置されており、上記入力整合回路、上記段間整合回路及び上記出力整合回路の一部又は全部が上記ガリウム砒素基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項８】
上記ドライバ段増幅器の入力側に入力整合回路、上記ドライバ段増幅器と上記最終段増幅器の間に段間整合回路、上記最終段増幅器の出力側に出力整合回路が配置されており、上記入力整合回路、上記段間整合回路及び上記出力整合回路の一部又は全部が上記シリコン基板上又は外部のモジュール上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項９】
上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器が配置されている主経路又はバイパス経路のうち、信号を流す経路を選択する経路切替用スイッチが設けられており、上記経路切替用スイッチが上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１０】
上記経路切替用スイッチを制御する切替制御回路が設けられており、上記切替制御回路が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項９記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１１】
複数の最終段増幅器のうち、上記ドライバ段増幅器により増幅された信号を与える最終段増幅器を切り替える経路切替用スイッチが設けられており、上記経路切替用スイッチが上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項５記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１２】
上記経路切替用スイッチを制御する切替制御回路が設けられており、上記切替制御回路が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１３】
上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器のバイアスを設定するバイアス回路が設けられており、上記バイアス回路が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１４】
上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器の電源電圧を制御する電源電圧制御回路が設けられており、上記電源電圧制御回路が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１５】
上記ガリウム砒素基板上に形成されており、上記バイアス回路により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段を備えていることを特徴とする請求項１３記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１６】
上記バイアス調整手段が、上記ガリウム砒素基板の温度を検知する温度検知回路で構成されており、上記温度検知回路が、上記ガリウム砒素基板の温度に応じて上記バイアス回路により設定されるバイアスを調整することを特徴とする請求項１５記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１７】
上記バイアス調整手段が、バイポーラトランジスタを含むカレントミラー型のバイアス回路で構成されていることを特徴とする請求項１５記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１８】
上記バイアス調整手段が、バイポーラトランジスタを含むエミッタフォロア型のバイアス回路で構成されていることを特徴とする請求項１５記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１９】
請求項１記載の高周波増幅器モジュールが複数個実装されている高周波増幅器モジュールユニット。
【手続補正書】
【提出日】平成26年9月22日(2014.9.22)
【手続補正１】
【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】
この発明に係る高周波増幅器モジュールは、入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、そのドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器と、一端がドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とを備え、そのドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、その最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、バイパス増幅器の少なくとも一部がシリコン基板上に形成されており、さらに、そのドライバ段増幅器及び最終段増幅器のバイアスを設定するバイアス回路がシリコン基板上に形成され、そのバイアス回路により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段がガリウム砒素基板上に形成され、そのバイアス調整手段が、そのガリウム砒素基板の温度を検知する温度検知回路で構成されており、その温度検知回路が、そのガリウム砒素基板の温度に応じてバイアス回路により設定されるバイアスを調整するようにしたものである。
【手続補正２】
【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】
この発明によれば、入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、そのドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器とを備え、一端がドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とをさらに備え、そのドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、その最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、バイパス増幅器の少なくとも一部がシリコン基板上に形成されているように構成したので、モジュールの全体がガリウム砒素基板上に形成されている場合と同等の高周波特性を維持しながら、低コスト化を実現することができる効果がある。
また、バイアス調整手段が、ガリウム砒素基板の温度を検知する温度検知回路で構成されており、その温度検知回路が、そのガリウム砒素基板の温度に応じてバイアス回路により設定されるバイアスを調整するように構成したので、温度補償が可能な高周波増幅器モジュールであっても、低コスト化を実現することができる効果がある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
切替制御回路４７は経路切替用スイッチ４４，４５，４６をオン／オフすることで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路又はバイパス経路４１を選択する回路である。
この実施の形態４では、バイパスドライバ段増幅器４２、経路切替用スイッチ４４，４５，４６及び切替制御回路４７がシリコン基板１１上に形成されている。
バイパス最終段増幅器４３は、ガリウム砒素基板上に形成されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４６】
バイアス回路１０によりドライバ段増幅器３、最終段増幅器５、バイパスドライバ段増幅器４２及びバイパス最終段増幅器４３のバイアスが設定されている状態で、ＲＦ入力端子１からＲＦ信号が入力されると、そのＲＦ信号は入力整合回路２を通過する。
切替制御回路４７は、例えば、外部からＲＦ信号を低出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ４４，４５をオンに制御して、経路切替用スイッチ４６をオフに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、バイパス経路４１を選択する。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
切替制御回路４７は、例えば、外部からＲＦ信号を高出力電力で駆動する旨を示す制御情報を入力すると、経路切替用スイッチ４４，４５をオフに制御して、経路切替用スイッチ４６をオンに制御することで、ＲＦ信号を流す経路として、主経路を選択する。
これにより、入力整合回路２を通過したＲＦ信号がドライバ段増幅器３に入力される。
ドライバ段増幅器３は、入力整合回路２を通過してきたＲＦ信号を増幅し、増幅後のＲＦ信号を段間整合回路４に出力する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
実施の形態５．
図５はこの発明の実施の形態５による高周波増幅器モジュールを示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
第１のバイパス経路５１は一端がドライバ段増幅器３の入力側に接続され、他端がドライバ段増幅器３の出力側に接続されている経路である。
第２のバイパス経路５２は一端が最終段増幅器５の入力側に接続され、他端が最終段増幅器５の出力側に接続されている経路である。
この実施の形態５では、ドライバ段増幅器３及び最終段増幅器５が配置されている経路を「主経路」と称する。
バイパス増幅器５３は第１のバイパス経路５１上に配置されているドライバ段増幅器であり、バイパス増幅器５３のサイズは、ドライバ段増幅器３のサイズより小さくなるように設計されている。
【手続補正７】
【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】
入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、
上記ドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器と、
一端が上記ドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、
上記バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とを備え、
上記ドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、上記バイパス増幅器の少なくとも一部が上記シリコン基板上に形成されており、
さらに、上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器のバイアスを設定するバイアス回路が上記シリコン基板上に形成され、
上記バイアス回路により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段が上記ガリウム砒素基板上に形成され、
上記バイアス調整手段が、上記ガリウム砒素基板の温度を検知する温度検知回路で構成されており、上記温度検知回路が、上記ガリウム砒素基板の温度に応じて上記バイアス回路により設定されるバイアスを調整することを特徴とする高周波増幅器モジュール。
【請求項２】
上記バイパス増幅器は、上記最終段増幅器よりサイズが小さいことを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項３】
上記バイパス経路上に配置され、上記入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のバイパスドライバ段増幅器と、上記バイパス経路上配置され、上記バイパスドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力するバイパス最終段増幅器とを備え、
上記バイパスドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記バイパス最終段増幅器が上記ガリウム砒素基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項４】
一端が上記ドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が上記ドライバ段増幅器の出力側に接続されている第１のバイパス経路と、一端が上記最終段増幅器の入力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されている第２のバイパス経路と、上記第１のバイパス経路上に配置され、上記ドライバ段増幅器よりサイズが小さいバイパス増幅器とを備え、
上記バイパス増幅器が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項５】
上記ガリウム砒素基板上に形成されている上記最終段増幅器が、上記ドライバ段増幅器の出力側に複数並列に接続されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項６】
一端が上記ドライバ段増幅器の出力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路を備えていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項７】
上記ドライバ段増幅器の入力側に入力整合回路、上記ドライバ段増幅器と上記最終段増幅器の間に段間整合回路、上記最終段増幅器の出力側に出力整合回路が配置されており、上記入力整合回路、上記段間整合回路及び上記出力整合回路の一部又は全部が上記ガリウム砒素基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項８】
上記ドライバ段増幅器の入力側に入力整合回路、上記ドライバ段増幅器と上記最終段増幅器の間に段間整合回路、上記最終段増幅器の出力側に出力整合回路が配置されており、上記入力整合回路、上記段間整合回路及び上記出力整合回路の一部又は全部が上記シリコン基板上又は外部のモジュール上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項９】
上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器が配置されている主経路又はバイパス経路のうち、信号を流す経路を選択する経路切替用スイッチが設けられており、上記経路切替用スイッチが上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１０】
上記経路切替用スイッチを制御する切替制御回路が設けられており、上記切替制御回路が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項９記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１１】
複数の最終段増幅器のうち、上記ドライバ段増幅器により増幅された信号を与える最終段増幅器を切り替える経路切替用スイッチが設けられており、上記経路切替用スイッチが上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項５記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１２】
上記経路切替用スイッチを制御する切替制御回路が設けられており、上記切替制御回路が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１３】
上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器の電源電圧を制御する電源電圧制御回路が設けられており、上記電源電圧制御回路が上記シリコン基板上に形成されていることを特徴とする請求項１記載の高周波増幅器モジュール。
【請求項１４】
入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、
上記ドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器と、
一端が上記ドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、
上記バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とを備え、
上記ドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、上記バイパス増幅器の少なくとも一部が上記シリコン基板上に形成されており、
さらに、上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器のバイアスを設定するバイアス回路が上記シリコン基板上に形成され、
上記バイアス回路により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段が上記ガリウム砒素基板上に形成され、
上記バイアス調整手段が、バイポーラトランジスタを含むカレントミラー型のバイアス回路で構成されていることを特徴とする高周波増幅器モジュール。
【請求項１５】
入力端子から入力された信号を増幅する多段構成のドライバ段増幅器と、
上記ドライバ段増幅器により増幅された信号を増幅し、増幅後の信号を出力端子に出力する最終段増幅器と、
一端が上記ドライバ段増幅器の入力側に接続され、他端が上記最終段増幅器の出力側に接続されているバイパス経路と、
上記バイパス経路上に配置されているバイパス増幅器とを備え、
上記ドライバ段増幅器がシリコン基板上に形成され、上記最終段増幅器がガリウム砒素基板上に形成され、上記バイパス増幅器の少なくとも一部が上記シリコン基板上に形成されており、
さらに、上記ドライバ段増幅器及び上記最終段増幅器のバイアスを設定するバイアス回路が上記シリコン基板上に形成され、
上記バイアス回路により設定されるバイアスを調整するバイアス調整手段が上記ガリウム砒素基板上に形成され、
上記バイアス調整手段が、バイポーラトランジスタを含むエミッタフォロア型のバイアス回路で構成されていることを特徴とする高周波増幅器モジュール。
【請求項１６】
請求項１、請求項１４又は請求項１５記載の高周波増幅器モジュールが複数個実装されている高周波増幅器モジュールユニット。
【国際調査報告】
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