(57)【要約】【課題】小型で、かつ、整合される周波数の帯域が広い周波数可変増幅器を得る。【解決手段】信号の入力端子１と信号増幅用の半導体素子２との間に入力整合回路を有する周波数可変増幅器において、入力整合回路は、第１の伝送線路１１と第１の容量１２と第２の伝送線路１３と第２の容量１４とが直列接続された第１の直列回路１０と、第１のショートスタブ２１と第１のスイッチ２２と第３の伝送線路２３とが直列接続された第２の直列回路２０と、第２のショートスタブ３１と第２のスイッチ３２と第４の伝送線路３３とが直列接続された第３の直列回路３０とを備え、第１の直列回路１０は、半導体素子２と入力端子１との間に接続され、第２の直列回路２０は、一端が第１の容量１２と第２の伝送線路１３との間に並列接続され、第３の直列回路３０は、一端が第２の容量１４と入力端子１との間に並列接続される構成を備える。【選択図】図１
2008263286.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号の入力端子と信号増幅用の半導体素子との間に入力整合回路を有する周波数可変増幅器において、
前記入力整合回路は、
第１の伝送線路と第１の容量と第２の伝送線路と第２の容量とが直列接続された第１の直列回路と、
第１のショートスタブと第１のスイッチと第３の伝送線路とが直列接続された第２の直列回路と、
第２のショートスタブと第２のスイッチと第４の伝送線路とが直列接続された第３の直列回路と
を備え、
前記第１の直列回路は、前記半導体素子と前記入力端子との間に接続され、
前記第２の直列回路は、直列回路の一端に相当する前記第３の伝送線路の一端が前記第１の容量と前記第２の伝送線路との間に並列接続され、
前記第３の直列回路は、直列回路の一端に相当する前記第４の伝送線路の一端が前記第２の容量と前記入力端子との間に並列接続される
構成を備えることを特徴とする周波数可変増幅器。
【請求項２】
請求項１に記載の周波数可変増幅器において、
前記入力整合回路は、低域の周波数において、前記第１の伝送線路による誘導性よりも前記第１の容量による容量性が大きく、かつ前記第２の伝送線路による誘導性よりも前記第２の容量による容量性が大きく、高域の周波数において、前記第１の伝送線路による誘導性が前記第１の容量による容量性よりも大きく、かつ前記第２の伝送線路による誘導性が前記第２の容量による容量性よりも大きくなるように、前記第１の直列回路における前記第１の伝送線路のインダクタンス成分、前記第２の伝送線路のインダクタンス成分、前記第１の容量の容量値、および前記第２の容量の容量値のそれぞれが選定され、前記第２の直列回路中の前記第１のスイッチと前記第３の直列回路中の前記第２のスイッチとのオンオフ状態を組み合わせることにより、整合する高域と低域の周波数を切り換えることを特徴とする周波数可変増幅器。
【請求項３】
請求項１に記載の周波数可変増幅器において、
前記入力整合回路は、低域の周波数において、前記第１の伝送線路による誘導性よりも前記第１の容量による容量性が大きく、かつ前記第２の伝送線路による誘導性よりも前記第２の容量による容量性が大きく、高域の周波数において、前記第１の伝送線路による誘導性が前記第１の容量による容量性よりも大きく、かつ前記第２の伝送線路による誘導性よりも前記第２の容量による容量性が大きくなるように、前記第１の直列回路における前記第１の伝送線路のインダクタンス成分、前記第２の伝送線路のインダクタンス成分、前記第１の容量の容量値、および前記第２の容量の容量値のそれぞれが選定され、前記第２の直列回路中の前記第１のスイッチと前記第３の直列回路中の前記第２のスイッチとのオンオフ状態を組み合わせることにより、整合する高域と低域の周波数を切り換えることを特徴とする周波数可変増幅器。
【請求項４】
請求項１に記載の周波数可変増幅器において、
前記入力整合回路は、前記半導体素子と前記第１の直列回路との間に直列に挿入される第５の伝送線路をさらに備えることを特徴とする周波数可変増幅器。
【請求項５】
請求項４に記載の周波数可変増幅器において、
前記入力整合回路は、低域の周波数において、前記第１の伝送線路による誘導性が前記第１の容量による容量性よりも大きく、かつ前記第２の伝送線路による誘導性よりも前記第２の容量による容量性が大きく、高域の周波数において、前記第１の伝送線路による誘導性が前記第１の容量による容量性よりも大きく、かつ前記第２の伝送線路による誘導性が前記第２の容量による容量性よりも大きくなるように、前記第１の直列回路における前記第１の伝送線路のインダクタンス成分、前記第２の伝送線路のインダクタンス成分、前記第１の容量の容量値、および前記第２の容量の容量値のそれぞれが選定され、前記第２の直列回路中の前記第１のスイッチと前記第３の直列回路中の前記第２のスイッチとのオンオフ状態を組み合わせることにより、整合する高域と低域の周波数を切り換えることを特徴とする周波数可変増幅器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯およびミリ波帯で用いられる周波数可変増幅器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１６は、従来の周波数可変増幅器の構成を示した図である。この従来の周波数可変増幅器は、入力端子１、半導体素子２、第１の伝送線路５１、第２の伝送線路５２、第１のスイッチ５３、第２のスイッチ５４、第１のオープンスタブ５５、および第２のオープンスタブ５６で構成される。
【０００３】
ここで、入力端子１と半導体素子２との間にある、第１の伝送線路５１、第２の伝送線路５２、第１のスイッチ５３、第２のスイッチ５４、第１のオープンスタブ５５、および第２のオープンスタブ５６で構成される回路は、入力整合回路に相当する。
【０００４】
入力端子１と半導体素子２との間に、第１の伝送線路５１および第２の伝送線路５２が直列接続されている。そして、一端が第１のオープンスタブ５５と直列接続された第１のスイッチ５３の他端が、第１の伝送線路５１と第２の伝送線路５２との間に並列接続されている。さらに、一端が第２のオープンスタブ５６と直列接続された第２のスイッチ５４の他端が、第２の伝送線路５２と入力端子１との間に並列接続されている。なお、ここでは説明を簡単にするために、オープンスタブの本数が２本の場合について示している。
【０００５】
次に、動作について説明する。入力端子１から入力された信号は、入力端子１のインピーダンスを半導体素子２の入力インピーダンスに変成する入力整合回路を通って半導体素子２に入力され、増幅される。整合する周波数の切り替えは、第１のスイッチ５３と第２のスイッチ５４のどちらか一方をオンにすることにより行われる。
【０００６】
図１７は、図１６に示した従来の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ５３をオフ、第２のスイッチ５４をオンにしたときの擬似的な等価回路である。また、図１８は、図１６に示した従来の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ５３をオン、第２のスイッチ５４をオフにしたときの擬似的な等価回路である。入力整合回路は、それぞれ直列の伝送線路と１本の並列のオープンスタブで構成されることになる。
【０００７】
図１９は、ある高域の周波数での半導体素子２の入力インピーダンスと、ある低域の周波数での半導体素子２の入力インピーダンスを入力端子１のインピーダンスに変成する模式図である。図１９に示すように、低域の周波数では、第１のスイッチ５３をオフ、第２のスイッチ５４をオンにすることにより、入力端子１のインピーダンスへの整合が実現される。
【０００８】
また、高域の周波数では、第１のスイッチ５３をオン、第２のスイッチ５４をオフにすることにより、入力端子１のインピーダンスへの整合が実現される。これにより、先の図１６に示した回路は、周波数可変増幅器として動作することとなる。
【０００９】
このように、従来の周波数可変増幅器は、整合する１つの周波数に対し、スイッチを１つだけオンにして整合に使用し、残りのスイッチはオフにして整合には寄与しないようにしている。すなわち、半導体素子２の入力インピーダンスから入力端子１のインピーダンスへの変成は、１段の変成回路により行われる（例えば、非特許文献１参照）。
【００１０】
【非特許文献１】“A 0.9-5-GHz Wide-Range １W-Class Reconfigurable Power Amplifier Employing RF-MEMS Switches” 2006 IEEE
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。
図２０は、従来の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。この図２０に示すように、従来の周波数可変増幅器は、整合されるそれぞれの周波数の帯域が狭くなるという問題があった。さらに、整合する周波数を増やす場合には、直列の伝送線路とオープンスタブを増やす必要があり、回路のサイズが大きくなるという問題もあった。
【００１２】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、小型で、かつ、整合される周波数の帯域が広い周波数可変増幅器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る周波数可変増幅器は、信号の入力端子と信号増幅用の半導体素子との間に入力整合回路を有する周波数可変増幅器において、入力整合回路は、第１の伝送線路と第１の容量と第２の伝送線路と第２の容量とが直列接続された第１の直列回路と、第１のショートスタブと第１のスイッチと第３の伝送線路とが直列接続された第２の直列回路と、第２のショートスタブと第２のスイッチと第４の伝送線路とが直列接続された第３の直列回路とを備え、第１の直列回路は、半導体素子と入力端子との間に接続され、第２の直列回路は、直列回路の一端に相当する第３の伝送線路の一端が第１の容量と第２の伝送線路との間に並列接続され、第３の直列回路は、直列回路の一端に相当する第４の伝送線路の一端が第２の容量と入力端子との間に並列接続される構成を備えるものである。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、伝送線路、スイッチ、およびショートスタブを直列接続して構成される回路を複数有し、スイッチのオンオフ状態の組合せに応じて複数の周波数に対する整合回路を構成することにより、小型で、かつ、整合される周波数の帯域が広い周波数可変増幅器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の周波数可変増幅器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１６】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１における周波数可変増幅器の構成図である。本実施の形態１の周波数可変増幅器は、入力端子１、半導体素子２、第１の直列回路１０、第２の直列回路２０、および第３の直列回路３０で構成される。ここで、入力端子１と半導体素子２との間にある第１の直列回路１０、第２の直列回路２０、および第３の直列回路３０で構成される回路は、入力整合回路に相当する。
【００１７】
そして、第１の直列回路１０は、第１の伝送線路１１と、第１の容量１２と、第２の伝送線路１３と、第２の容量１４とを直列接続して構成される。また、第２の直列回路２０は、第３の伝送線路２１と、第１のスイッチ２２と、第１のショートスタブ２３とを直列接続して構成される。また、第３の直列回路３０は、第４の伝送線路３１と、第２のスイッチ３２と、第２のショートスタブ３３とを直列接続して構成される。
【００１８】
入力端子１と半導体素子２の間に、第１の直列回路１０が接続されている。さらに、第２の直列回路２０は、その一端である第３の伝送線路２１の一端を第１の容量１２と第２の伝送線路１３との間に接続することにより、並列接続されている。同様に、第３の直列回路３０は、その一端である第４の伝送線路３１の一端を第２の容量１４と入力端子１との間に接続することにより、並列接続されている。なお、ここでは、半導体素子２にバイアスを印加する回路および出力整合回路は、省略している。
【００１９】
次に、動作について説明する。入力端子１から入力された信号は、入力端子１のインピーダンスを半導体素子２の入力インピーダンスに変成する入力整合回路を通って半導体素子２に入力され、増幅される。
【００２０】
このとき、伝送線路、スイッチ、およびショートスタブで構成される第２の直列回路２０および第３の直列回路３０については、それぞれスイッチをオンにした場合には、伝送線路とスイッチとショートスタブからなるショートスタブとして機能し、スイッチをオフにした場合には、伝送線路のみからなるオープンスタブとして機能する。したがって、スイッチのオンオフ状態の組み合わせにより、ショートスタブとオープンスタブの組み合わせを切り換えることができ、設計の自由度が向上する。
【００２１】
このような入力整合回路を用いることにより、整合される周波数に対し、ショートスタブあるいはオープンスタブの２つの素子を使う結果となり、帯域を広くすることが可能となる。さらに、従来の周波数可変増幅器では、２つの並列素子をそれぞれ１つの整合周波数にのみ使っている。これに対して、本実施の形態１の周波数可変増幅器は、スイッチのオンオフ状態の組み合わせで４つの整合周波数に適用することができ、整合される周波数を増やすことができるという利点もある。
【００２２】
以上のように、実施の形態１によれば、伝送線路、スイッチ、およびショートスタブを直列接続して構成される回路を複数有し、スイッチのオンオフ状態の組合せに応じて複数の周波数に対する整合回路を構成することができ、小型で、かつ、整合される周波数の帯域が広い周波数可変増幅器を得ることができる。
【００２３】
実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２における周波数可変増幅器の構成図である。図２の構成は、先の実施の形態１における図１と同一であるが、それぞれの素子の容量値、インダクタンス成分を記号により規定している。具体的には、第１の伝送線路１１のインダクタンス成分をＬ１、第１の容量１２の容量値をＣ１、第２の伝送線路１３のインダクタンス成分をＬ２、第２の容量１４の容量値をＣ２としている。
【００２４】
そして、本実施の形態２では、それぞれの素子値Ｃ１、Ｃ２、Ｌ１、Ｌ２の関係を以下のように選定している。
低域の角周波数ωｌで１／（ωｌＣ１）＞ωｌＬ１、１／（ωｌＣ２）＞ωｌＬ２  （１）
高域の角周波数ωｈで１／（ωｈＣ１）＜ωｈＬ１、１／（ωｈＣ２）＜ωｈＬ２  （２）
【００２５】
さらに、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオンにしたときと、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオフにしたときとで、２つの周波数帯域を切り換える。なお、半導体素子２の入力インピーダンスの周波数特性は、バイアスを印加する回路により、実軸と交差するようにし、以下の説明では、実軸と交差する周波数を目安に誘導性領域にある周波数帯を高域、容量性領域にある周波数帯を低域としている。
【００２６】
次に、動作について説明する。図２の回路に低域の周波数の信号が入力された場合、整合回路としては、上式（１）の関係により、第１の伝送線路１１による誘導性よりも第１の容量１２による容量性が大きく、かつ、第２の伝送線路１３による誘導性よりも第２の容量１４による容量性が大きくなる。
【００２７】
また、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオンにしているため、入力端子１と半導体素子２との間に並列に接続された第２の直列回路２０および第３の直列回路３０は、２つともショートスタブとして機能する。図３は、図２に示した本発明の実施の形態２の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオンにしたときの擬似的な等価回路である。このように、低域の周波数では、先の図２の回路構成は、擬似的に図３の回路構成と等価になる。
【００２８】
一方、図２の回路に高域の周波数の信号が入力された場合、整合回路としては、上式（２）の関係により、第１の伝送線路１１による誘導性が第１の容量１２による容量性よりも大きく、かつ、第２の伝送線路１３による誘導性が第２の容量１４による容量性よりも大きくなる。
【００２９】
また、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオフにしているため、入力端子１と半導体素子２との間に並列に接続された第２の直列回路２０および第３の直列回路３０は、２つともオープンスタブとして機能する。図４は、図２に示した本発明の実施の形態２の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオフにしたときの擬似的な等価回路である。このように、高域の周波数では、先の図２の回路構成は、擬似的に図４の回路構成と等価になる。
【００３０】
図３に示すように、低域の周波数では、２本の並列ショートスタブと２つの直列容量からなる２段のハイパスフィルタが構成されることになる。また、図４に示すように、高域の周波数では、２本のオープンスタブと２本の直列の伝送線路からなる２段のローパスフィルタが構成されることになる。
【００３１】
図５は、本発明の実施の形態２における高域と低域のそれぞれの周波数での半導体素子２の入力インピーダンスを入力端子１のインピーダンスに変成する模式図である。また、図６は、本発明の実施の形態２の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。先の図３、図４の等価回路として示したように、本実施の形態２の周波数可変増幅器は、２段のフィルタを整合に使用するため、それぞれ周波数帯域が広帯域化できる。
【００３２】
以上のように、実施の形態２によれば、伝送線路、スイッチ、およびショートスタブを直列接続して構成される回路を複数有し、スイッチのオンオフ状態の組合せに応じて２段のハイパスフィルタと２段のローパスフィルタを切り換えて整合に使用することができ、小型で、かつ、整合される周波数の帯域が広い周波数可変増幅器を得ることができる。
【００３３】
なお、ここでは、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオンにしたときと、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオフにしたときで２つの周波数帯域を切り換える場合について説明した。しかしながら、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフ、または、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしてもよい。その場合は、整合する周波数や整合するインピーダンスが変わることになる。
【００３４】
実施の形態３．
本実施の形態３では、先の実施の形態２とは異なる入力整合回路の具体的な構成を説明する。なお、本実施の形態３における周波数可変増幅器の構成は、先の実施の形態２における図２の構成と同じである。
【００３５】
図２の回路構成において、本実施の形態３では、それぞれの素子値Ｃ１、Ｃ２、Ｌ１、Ｌ２の関係を以下のように選定している。
低域の角周波数ωｌで１／（ωｌＣ１）＞ωｌＬ１、１／（ωｌＣ２）＞ωｌＬ２  （３）
高域の角周波数ωｈで１／（ωｈＣ１）＜ωｈＬ１、１／（ωｈＣ２）＞ωｈＬ２  （４）
【００３６】
さらに、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフにしたときと、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしたときで、２つの周波数帯域を切り換える。
【００３７】
次に、動作について説明する。図２の回路に低域の周波数の信号が入力された場合、整合回路としては、上式（３）の関係により、第１の伝送線路１１による誘導性よりも第１の容量１２による容量性が大きく、かつ、第２の伝送線路１３による誘導性よりも第２の容量１４による容量性が大きくなる。
【００３８】
また、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフにしているため、入力端子１と半導体素子２との間に並列に接続された第２の直列回路２０および第３の直列回路３０は、それぞれショートスタブとオープンスタブとして機能する。図７は、本発明の実施の形態３の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフにしたときの擬似的な等価回路である。このように、低域の周波数では、先の図２の回路構成は、擬似的に図７の回路構成と等価になる。
【００３９】
一方、図２の回路に高域の周波数の信号が入力された場合、整合回路としては、上式（４）の関係により、第１の伝送線路１１による誘導性が第１の容量１２による容量性よりも大きく、かつ、第２の伝送線路１３による誘導性よりも第２の容量１４による容量性が大きくなる。
【００４０】
また、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしているため、入力端子１と半導体素子２との間に並列に接続された第２の直列回路２０および第３の直列回路３０は、それぞれオープンスタブとショートスタブとして機能する。図８は、本発明の実施の形態３の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしたときの擬似的な等価回路である。このように、高域の周波数では、先の図２の回路構成は、擬似的に図８の回路構成と等価になる。
【００４１】
図７に示すように、低域の周波数では、１本の並列ショートスタブと直列容量からなる１段のハイパスフィルタが構成されることになる。また、図８に示すように、高域の周波数では、直列の伝送線路とオープンスタブ、直列容量とショートスタブからなる２段のバンドパスフィルタが構成されることになる。
【００４２】
図９は、本発明の実施の形態３における高域と低域のそれぞれの周波数での半導体素子２の入力インピーダンスを入力端子１のインピーダンスに変成する模式図である。また、図１０は、本発明の実施の形態３の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。図８に示したように、高域の周波数に対しては２段のフィルタを整合に使用するため、周波数帯域が広帯域化できる。
【００４３】
また、高域の周波数において、ローパスフィルタを構成する場合に比べ、必要な帯域以外の利得を落とすことができる。
【００４４】
以上のように、実施の形態３によれば、伝送線路、スイッチ、およびショートスタブを直列接続して構成される回路を複数有し、スイッチのオンオフ状態の組合せに応じて１段のハイパスフィルタと２段のバンドパスフィルタを切り換えて整合に使用することができ、小型で、かつ、整合される周波数の帯域が広い周波数可変増幅器を得ることができる。さらに、高域の周波数において、バンドパスフィルタを使用することができ、必要な帯域以外の利得を落とすことが可能な周波数可変増幅器を得ることができる。
【００４５】
なお、ここでは、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフにしたときと、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしたときで２つの周波数帯域を切り換える場合について説明した。しかしながら、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオン、または、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオフにしてもよい。その場合は、整合する周波数や整合するインピーダンスが変わることになる。
【００４６】
実施の形態４．
図１１は、本発明の実施の形態４における周波数可変増幅器の構成図である。図１１の構成は、先の実施の形態２、３における図２の構成と比較すると、入力整合回路が第５の伝送線路４１をさらに備えている点が異なっている。この第５の伝送線路４１は、第１の伝送線路１１と半導体素子２との間に設けられている。
【００４７】
そして、本実施の形態４では、それぞれの素子値Ｃ１、Ｃ２、Ｌ１、Ｌ２の関係を以下のように選定している。
低域の角周波数ωｌで１／（ωｌＣ１）＜ωｌＬ１、１／（ωｌＣ２）＞ωｌＬ２  （５）
高域の角周波数ωｈで１／（ωｈＣ１）＜ωｈＬ１、１／（ωｈＣ２）＜ωｈＬ２  （６）
【００４８】
さらに、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしたときと、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフにしたときで、２つの周波数帯域を切り換える。さらに、本実施の形態４では、第５の伝送線路４１を備えることにより、バイアス回路を含めた半導体素子２の入力インピーダンスの周波数特性を反転させ、高域の周波数で容量性、低域の周波数で誘導性となるようにしている。
【００４９】
次に、動作について説明する。図１１の回路に低域の周波数の信号が入力された場合、整合回路としては、上式（５）の関係により、第１の伝送線路１１による誘導性が第１の容量１２による容量性よりも大きく、かつ、第２の伝送線路１３による誘導性よりも第２の容量１４による容量性が大きくなる。
【００５０】
また、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしているため、入力端子１と半導体素子２との間に並列に接続された第２の直列回路２０および第３の直列回路３０は、それぞれオープンスタブとショートスタブとして機能する。図１２は、図１１に示した本発明の実施の形態４の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ２２をオフ、第２のスイッチ３２をオンにしたときの擬似的な等価回路である。このように、低域の周波数では、先の図１１の回路構成は、擬似的に図１２の回路構成と等価になる。
【００５１】
一方、図１１の回路に高域の周波数の信号が入力された場合、整合回路としては、上式（６）の関係により、第１の伝送線路１１による誘導性が第１の容量１２による容量性よりも大きく、かつ、第２の伝送線路１３による誘導性が第２の容量１４による容量性よりも大きくなる。
【００５２】
さらに、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフにしているため、入力端子１と半導体素子２との間に並列に接続された第２の直列回路２０および第３の直列回路３０は、それぞれショートスタブとオープンスタブとして機能する。図１３は、図１１に示した本発明の実施の形態４の周波数可変増幅器において、第１のスイッチ２２をオン、第２のスイッチ３２をオフにしたときの擬似的な等価回路である。このように、高域の周波数では、先の図１１の回路構成は、擬似的に図１３の回路構成と等価になる。
【００５３】
図１２に示すように、低域の周波数では、直列の伝送線路とオープンスタブ、直列容量とショートスタブからなる２段のバンドパスフィルタが構成されることになる。また、図１３に示すように、高域の周波数では、直列の伝送線路とオープンスタブからなる１段のローパスフィルタが構成されることになる。
【００５４】
図１４は、本発明の実施の形態４における高域と低域のそれぞれの周波数での半導体素子２の入力インピーダンスを入力端子１のインピーダンスに変成する模式図である。また、図１５は、本発明の実施の形態４の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。図１２に示したように、本実施の形態４の周波数可変増幅器は、低域の周波数に対しては２段のフィルタを整合に使用するため、周波数帯域が広帯域化できる。
【００５５】
また、低域の周波数において、ハイパスフィルタを構成する場合に比べ、必要な帯域以外の利得を落とすことができる。
【００５６】
以上のように、実施の形態４によれば、伝送線路、スイッチ、およびショートスタブを直列接続して構成される回路を複数有し、さらに、半導体素子の前段に伝送線路をさらに有することにより、スイッチのオンオフ状態の組合せに応じて２段のバンドパスフィルタと１段のローパスフィルタを切り換えて整合に使用することができ、小型で、かつ、整合される周波数の帯域が広い周波数可変増幅器を得ることができる。さらに、低域の周波数において、バンドパスフィルタを使用することができ、必要な帯域以外の利得を落とすことが可能な周波数可変増幅器を得ることができる。
【００５７】
なお、上述の実施の形態１〜４では、伝送線路、スイッチ、およびショートスタブを直列接続して構成される回路を２つ用いる場合について具体的に説明したが、この構成には限定されず、３つ以上の回路を用いて３つ以上のスイッチのオンオフ状態の組合せを利用することも可能である。また、スイッチのバイアスや半導体素子２のバイアスの直流電流をカットするための容量を、別に設けてもよい。
【００５８】
さらに、上述の実施の形態１〜４で説明した入力整合回路を出力整合回路に適用してもよい。入力整合回路に適用した場合には、雑音特性の切り替えなどの低雑音増幅器に、より効果的である。また、出力整合回路に適用した場合には、出力特性の切り替えなどの高出力増幅器の実現に、より効果的である。また、スイッチは、ＭＥＭＳで構成してもよく、小型化、低損失化に、より効果的である。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の実施の形態１における周波数可変増幅器の構成図である。
【図２】本発明の実施の形態２における周波数可変増幅器の構成図である。
【図３】図２に示した本発明の実施の形態２の周波数可変増幅器において、第１のスイッチをオン、第２のスイッチをオンにしたときの擬似的な等価回路である。
【図４】図２に示した本発明の実施の形態２の周波数可変増幅器において、第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオフにしたときの擬似的な等価回路である。
【図５】本発明の実施の形態２における高域と低域のそれぞれの周波数での半導体素子の入力インピーダンスを入力端子のインピーダンスに変成する模式図である。
【図６】本発明の実施の形態２の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。
【図７】本発明の実施の形態３の周波数可変増幅器において、第１のスイッチをオン、第２のスイッチをオフにしたときの擬似的な等価回路である。
【図８】本発明の実施の形態３の周波数可変増幅器において、第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオンにしたときの擬似的な等価回路である。
【図９】本発明の実施の形態３における高域と低域のそれぞれの周波数での半導体素子の入力インピーダンスを入力端子のインピーダンスに変成する模式図である。
【図１０】本発明の実施の形態３の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。
【図１１】本発明の実施の形態４における周波数可変増幅器の構成図である。
【図１２】図１１に示した本発明の実施の形態４の周波数可変増幅器において、第１のスイッチをオフ、第２のスイッチをオンにしたときの擬似的な等価回路である。
【図１３】図１１に示した本発明の実施の形態４の周波数可変増幅器において、第１のスイッチをオン、第２のスイッチをオフにしたときの擬似的な等価回路である。
【図１４】本発明の実施の形態４における高域と低域のそれぞれの周波数での半導体素子の入力インピーダンスを入力端子のインピーダンスに変成する模式図である。
【図１５】本発明の実施の形態４の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。
【図１６】従来の周波数可変増幅器の構成を示した図である。
【図１７】図１６に示した従来の周波数可変増幅器において、第２のスイッチをオン、第１のスイッチをオフにしたときの擬似的な等価回路である。
【図１８】図１６に示した従来の周波数可変増幅器において、第２のスイッチをオフ、第１のスイッチをオンにしたときの擬似的な等価回路である。
【図１９】ある高域の周波数での半導体素子の入力インピーダンスと、ある低域の周波数での半導体素子の入力インピーダンスを入力端子のインピーダンスに変成する模式図である。
【図２０】従来の周波数可変増幅器において整合された周波数の周波数帯域を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  入力端子、２  半導体素子、１１  第１の伝送線路、１２  第１の容量、１３  第２の伝送線路、１４  第２の容量、２１  第３の伝送線路、２２  第１のスイッチ、２３  第１のショートスタブ、３１  第４の伝送線路、３２  第２のスイッチ、３３  第２のショートスタブ、４１  第５の伝送線路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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