(57)【要約】ハイブリッド低電圧分布型電力増幅器の構造（３００）において、ドレイン伝送線インダクタ（３２３）を基板（３０６）上に形成し、一方、その増幅器の残りの部分をＩＣの形態（３０２）で搭載することにより、改善された効率が提供される。回路における高インピーダンス点である、ＩＣにおけるドレイン線コンデンサ（３２４）と基板におけるドレイン線インダクタ（３２３）との間には、ワイヤボンドの相互接続（３３０）が形成されている。結果として、ワイヤボンドのインダクタンスを無視することが可能となり、そのインダクタンスは電力増幅器の性能に対して、殆ど、若しくは全く影響を与えない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
複数のトランジスタを含む電力増幅器であって、前記複数のトランジスタはそれに接続された伝送線インダクタを有する電力増幅器回路と、
基板上に形成され、かつワイヤボンドによりＩＣのトランジスタに接続された伝送線インダクタとを備える分布型電力増幅器の構造。
【請求項２】
セラミック基板と、
前記セラミック基板上の集積回路（ＩＣ）であって、ドレイン、一連のゲート線伝送インダクタに接続されたゲート、及び接地端子に接続されたソースをそれぞれ有する複数のトランジスタを含むＩＣと、
前記セラミック上に形成された一連のドレイン線伝送インダクタと、
各トランジスタのドレインに接続されたドレイン線コンデンサと、
前記セラミック上の各ドレイン線伝送インダクタと前記ＩＣ上の各ドレイン線コンデンサとの間のワイヤボンドの相互接続とを備える分布型電力増幅器の構造。
【請求項３】
基板と、
前記基板上に形成された集積回路（ＩＣ）であって、トランジスタ及び該トランジスタに接続された伝送線インダクタの第一セットを含む分布型電力増幅器回路の第一部分を含むＩＣと、
前記セラミック基板上に形成され、かつワイヤボンドの相互接続により、前記ＩＣのトランジスタに接続された伝送線インダクタの第二セットを備える分布型電力増幅器の構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般には電力増幅器に、より詳細には分布型電力増幅器のためのハイブリッド構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
低電圧電力増幅器は、二、三の例を挙げれば、ラジオ、携帯電話及びワイヤレス・ブロードバンドの用途を含む様々な用途において使用されている。用語「ハイブリッド構造」は、一般に、半導体と組み合せた非半導体基板上に形成された受動回路の素子を意味する。ハイブリッド構造は、その低コスト性のために、低電圧分布型電力増幅器（ＰＡ）の回路の設計において頻繁に使用される。図１は、セラミック基板１０６上において、バラン／トランス１０４に接続され、単一チップとして集積された分布型電力増幅器１０２の回路図１００を表す。基板１０６は、一般的に、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）技術を利用して形成される。分布型電力増幅器１０２は、入力１０８、複数のトランジスタ１１０及び出力１１８を含んでおり、図中のトランジスタ１１０のそれぞれは、ドレイン１１２、ゲート１１４及びソース１１６を有する電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）として表されている。増幅器１０２はさらに、ゲート線インダクタ１２１を有するゲート伝送線１２０、ドレイン線コンデンサ１２４とともにドレイン線インダクタ１２３を有するドレイン伝送線１２２、及び末端抵抗１２６，１２８を含んでいる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の分布型電力増幅器１０２においては、ゲート伝送線１２０及びドレイン伝送線１２２の両方とも電力増幅器のＩＣチップ１０２上に集積して搭載されていた。その回路の残りの接続は、電力増幅器のチップ１０２の出力１１８におけるワイヤボンド１３０により達成される。低電圧電力増幅器において、ＰＡ１０２の出力１１８は低インピーダンス点（３〜４オーム）である。このように、ワイヤボンド１３０の誘導リアクタンスは全負荷のインピーダンスの大部分を占めるため、ワイヤボンドのインダクタンスは増幅器１０２の性能を著しく低下させる。
【０００４】
図２は、周波数（ＧＨｚ）に対する利得（ｄＢ）２０２、出力電力（ＰOUT，ｄＢｍ）２０４及び電力付加効率（ＰＡＥ，％）２０６のグラフ２００を表す。グラフ２００は、五つのセルのＰＨＭＥＴ（スードモルフィク高電子移動度）トランジスタ、テーパ形状のドレイン、図１に表されるようなＩＣ１０２とＬＴＣＣ基板１０６を接続するワイヤボンド１３０を備えた１ワットの出力電力の分布型増幅器におけるシミュレーションに基づいている。電力増幅器効率は、非常に注目すべき設計パラメータであり、回路設計者は、その効率を改善する方法、言い換えれば、携帯用製品のバッテリーの寿命を延長する方法を常に探究している。
【０００５】
従って、インピーダンスの影響を減らし、それによって、改善された効率が提供されるように、ワイヤボンドに影響されにくい電力増幅器の構造を得ることは望ましい。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明は、添付図において例示されるが、その例によって制限されるものではない。添付図では、同一の参照番号は同一の構成要素を示す。
図中の構成要素が、簡単化及び明確化のため、適切な尺度で描かれている必要がないことは、当業者には理解されよう。例えば、本発明の実施形態の理解の向上を促進するために、図中の一部の構成要素の大きさは、他の構成要素に対して誇張され得るものである。
【０００７】
図３は、本発明によって形成された分布型電力増幅器３０２における回路図３００を表し、その電力増幅器は、例えばトランス／バラン３０４のような負荷に接続されている。本発明によれば、ドレイン伝送線インダクタ３２３及び出力３１８は、セラミック基板３０６に搭載されており、増幅器３０２の残りの部分はＩＣの形態で搭載されている。このように、電力増幅器３０２のＩＣ部分は、入力３０８、複数のトランジスタ３１０を含んでおり、図中のトランジスタ３１０のそれぞれは、ドレイン３１２、ゲート３１４及びソース３１６を有するＦＥＴとして表されている。増幅器３０２のＩＣ部分はさらに、ゲート伝送線３２０、ゲート伝送線インダクタ３２１、ドレインコンデンサ３２４及び末端抵抗３２６，３２８を含んでいる。
【０００８】
本発明によれば、ワイヤボンドの相互接続３３０はドレイン線コンデンサ３２４とドレイン線インダクタ３２３との間において形成され、その場所は回路における高インピーダンス点である。ワイヤボンドの相互接続点を回路における高インピーダンス点に移動させることにより、ワイヤボンドのインダクタンスは、一般的に動的な負荷の誤差により引き起こされる性能の低下を生じさせない。結果として、ワイヤバンドのインダクタンスを無視することが可能となり、そのインダクタンスは電力増幅器の性能に対して、殆ど、若しくは全く影響を与えない。
【０００９】
図４は、本発明により形成されたハイブリッド構造により得られる、周波数（ＧＨｚ）に対する利得（ｄＢ）、出力電力（ＰOUT，ｄＢｍ）及び電力付加効率（ＰＡＥ，％）のグラフである。図４のシミュレーションにおいては、ドレイン伝送線インダクタが基板３０６に集積されていること、及びＰＡから誘導点に至るワイヤボンドを除いて、図２におけるものと同一のパラメータが用いられている。図４において、全周波数帯域にわたって図３と比較して、電力増幅器の性能の著しい向上が見受けられる。
【００１０】
本発明によって形成された低電圧電力増幅器は、ソフトウェア定義可能なラジオ、携帯電話及びワイヤレス・ブロードバンドの用途を含む様々な製品において使用可能であるが、それらの用途に制限される訳ではない。
【００１１】
本電力増幅器のハイブリッド構造を、ＦＥＴ型ではなく、ベース伝送線が増幅器ＩＣの一部であり、コレクタ伝送線のインダクタが基板に集積されたバイポーラトランジスタを含む様々な型のトランジスタに拡張することは、当業者には理解されよう。本ハイブリッド構造を、好ましくは、セラミックの基板を使用するものとして説明したが、増幅器の設計において見出される他の基板材料、例えば高密度相互接続（ＨＤＩ）において使用される有機基板もまた使用可能である。
【００１２】
前述の明細書において、本発明は特定の実施形態を参照して説明された。しかしながら、以下の請求項において説明される本発明の範囲から逸脱せずに、様々な改良及び変更が成されることは当業者には理解されよう。従って、本明細書及び図面は、制限の意味よりは例示の意味であるとみなされ、全てのそのような改良は本発明の範囲内に含まれていると意図されている。
【００１３】
上記において、特定の実施形態に関する利便、他の利点及び問題解決案が記載された。しかしながら、その利便、利点、問題解決案及びいかなる利便、利点、又は解決案を発生させる、若しくは明白にするいかなる構成要素も、任意若しくは全ての請求項の重要な、必要な、若しくは本質的な特徴又は要件を構成しているべきではない。本明細書において使用される用語「備える」、「備えている」又はその他の任意の変形は、一連の構成要素を備えるプロセス、方法、製品又は装置がそれらの構成要素のみを含む訳ではなく、そのようなプロセス、方法、製品及び装置に明確に記載されていない、若しくは、特有ではない他の構成要素も含み得るような、非排他的な包含を対象としていると意図される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】従来技術による電力増幅器の回路図。
【図２】従来技術による、周波数に対する利得、出力電力及び電力付加効率のグラフ。
【図３】本発明による電力増幅器の回路図。
【図４】本発明による、周波数に対する利得、出力電力及び電力付加効率のグラフ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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