(57)【要約】【課題】本発明は携帯電話などの各種高周波機器に用いられる高周波電力増幅器及びそれを用いた高周波電力増幅モジュールに関するもので、電力効率の高い高周波電力増幅器及びそれを用いた高周波電力増幅モジュールを提供するものである。【解決手段】ガリウム砒素からなるヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子１からなる高周波電力増幅器において、エミッタ電極４に接続される保護抵抗５にコンデンサ７を並列接続したことで、この保護抵抗の持つインダクタ成分とコンデンサの並列共振作用により使用周波数帯域における高周波信号の漏洩を抑制し、高周波電力増幅器の電力効率を高めることができる。【選択図】  図１
2004207999.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子に接続されたベース電極と、出力端子に接続されたコレクタ電極と、アースに接地されたエミッタ電極とを備えたガリウム砒素からなるヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子から形成され、前記エミッタ電極は保護抵抗を介して前記アースに接続するとともに、この保護抵抗にコンデンサを並列接続したことを特徴とする高周波電力増幅器。
【請求項２】
誘電体からなる多層基板と、この多層基板に実装されたヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子とからなり、前記多層基板には、前記ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子が接続される入力端子、出力端子及びアース電極を形成するとともに、前記ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子内に形成されるエミッタ電極と前記アース電極を対向させて、保護抵抗に並列接続されるコンデンサを形成したことを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅器。
【請求項３】
ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子内に形成される保護抵抗の下方にあたる多層基板部分にサーマルビアを配置したことを特徴とする請求項２に記載の高周波電力増幅器。
【請求項４】
多段の高周波電力増幅器を直列接続した高周波増幅モジュールにおいて、少なくとも最終段に位置する高周波電力増幅器を、入力端子に接続されたベース電極と、出力端子に接続されたコレクタ電極と、アースに接地されたエミッタ電極とを備えたガリウム砒素からなるヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子から形成され、前記エミッタ電極は保護抵抗を介して前記アースに接続するとともに、この保護抵抗にコンデンサを並列接続したことを特徴とする高周波電力増幅モジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、携帯電話などの各種高周波機器に用いられる高周波電力増幅器及びそれを用いた高周波電力増幅モジュールに関する。
【０００２】
【従来の技術】
各種高周波機器の特にＲＦ回路に用いられる高周波電力増幅器は、トランジスタ素子のエミッタ電極がサージ対策として保護抵抗のみを介して接地されていた。
【０００３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−２７４６３６号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように高周波電力増幅器を形成した場合、ベース電極からコレクタ電極に流れなければならない高周波信号の一部が保護抵抗からアースに漏洩してしまうため、高周波電力増幅器の電力効率が劣化してしまうという問題があった。
【０００６】
そこで、本発明はこのような問題を解決し電力効率の高い高周波電力増幅器及びそれを用いた高周波電力増幅モジュールを提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために本発明の請求項１に記載の発明は、特にガリウム砒素からなるヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子からなる高周波電力増幅器において、エミッタ電極に接続される保護抵抗にコンデンサを並列接続したことで、この保護抵抗の持つインダクタ成分とコンデンサの並列共振作用により使用周波数帯域における高周波信号の漏洩を抑制し、高周波電力増幅器の電力効率を高めることができるのである。
【０００８】
請求項２に記載の発明は、特に高周波電力増幅器を、誘電体からなる多層基板と、この多層基板に実装されたトランジスタ素子とから形成し、多層基板にはヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子が接続される入力端子、出力端子及びアース電極を形成するとともに、ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子内に形成されるエミッタ電極と多層基板内で形成されるアース電極を対向させて、保護抵抗に並列接続されるコンデンサを形成したことで、さらに高周波電力増幅器を小型化することができるのである。
【０００９】
請求項３に記載の発明は、特にヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子内に形成される保護抵抗の下方にあたる部分にサーマルビアを配置したことで、本来ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ内に設けられトランジスタを大型化するサーマルビアを多層基板内で形成することで、サーマルビアによる電力効率の低下を抑制できるとともに、高周波電力増幅器を小型化することができるのである。
【００１０】
請求項４に記載の発明は、特に多段の高周波電力増幅器を直列接続した高周波増幅モジュールにおいて、少なくとも最終段に位置する高周波電力増幅器のエミッタ電極を、保護抵抗を介してアースに接続するとともに、この保護抵抗にコンデンサを並列接続したことで、この保護抵抗の持つインダクタ成分とコンデンサの並列共振作用により使用周波数帯域における高周波信号の漏洩を抑制し、高周波電力増幅器の電力効率を高めることができるのである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態について図を用いて説明する。
【００１２】
図１は携帯電話や無線通信機などの高周波機器の特にＲＦ回路に用いられる高周波電力増幅器の回路図を示したもので、ガリウム砒素からなるヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子（以下、ＨＢＴ素子と称する）１のベース電極２に入力端子２ａを接続し、コレクタ電極３に出力端子３ａを接続し、エミッタ電極４にサージ対策用の保護抵抗５を介してアースを接続した構成を基本構成とし、このコレクタ電極３に電源端子６から電源電圧を印加することで入力端子２ａから入力された送信信号を所定の電力まで増幅し出力端子３ａから出力するものである。なお、特に図示はしていないが電力の増幅幅はベース電極２から印加されるバイアス電圧により適宜設定される。
【００１３】
そして、この高周波電力増幅器においては、ＨＢＴ素子１のサージ対策として設けられた保護抵抗５に対してコンデンサ７を並列に接続した構成としている。そして、このコンデンサ７の容量と保護抵抗５の持つインダクタ成分との並列共振周波数を送信信号の４分の１波長となるように容量とインダクタを設定することで、ＨＢＴ素子１のサージ対策を行いながらエミッタ電極４からの送信信号の漏洩を抑制できるのである。
【００１４】
また、図２はこの高周波電力増幅器の断面図を示したもので、誘電体からなる多層基板８にＨＢＴ素子１を実装した構成としており、多層基板８にはＨＢＴ素子１が接続される入力端子２ａ、出力端子３ａ及びアース電極９を形成するとともに、ＨＢＴ素子１内に形成されるエミッタ電極４と多層基板内で形成されるアース電極９を対向させて、保護抵抗５に並列接続されるコンデンサ７を形成することで、多層基板８のシールド用に一般的に設けられるアース電極９を、並列コンデンサ７のアース側の電極として併用することができ、別途アース電極９を設ける必要がなくなり、結果として高周波電力増幅器を小型化することができるのである。
【００１５】
また、ＨＢＴ素子１内に形成される保護抵抗５の下方にあたる部分にサーマルビア１０を配置したことで、本来ＨＢＴ素子１内に設けられて素子の大型化の要因となるサーマルビア１０を多層基板内で形成することになり、高周波電力増幅器を小型化することができるとともに、サーマルビア１０による電力効率の低下を抑制できるのである。
【００１６】
すなわち、ＨＢＴ素子１は素子内には通常多数のベース電極２、エミッタ電極４、コレクタ電極３が設けられ、特に発熱量の多いエミッタ電極４の数に応じて多数のサーマルビア１０が配置されるため、その形状が必然的に大きくなってしまうのであるが、図２に示すようにＨＢＴ素子１をフェイスダウン実装することで、放熱を要するＨＢＴ素子１のエミッタ電極４の近傍部分が多層基板８に当接することになり、これにより多層基板８側にサーマルビア１０を形成しても従来と同様の放熱効果が得られるようになる。
【００１７】
つまり、従来ＨＢＴ素子１の内部に設けられていたサーマルビア１０を、設計余裕度の高い多層基板８側に形成することで、ＨＢＴ素子１を小型化できひいては高周波電力増幅器をも小型化できるのである。
【００１８】
また、ＨＢＴ素子１内に多数のサーマルビア１０が存在した場合、素子内に設けられたベース電極２、エミッタ電極４、コレクタ電極３と不要な結合がなされてしまいその分電力効率が低下してしまうのであるが、サーマルビア１０をＨＢＴ素子１の外部に設けることでそのような電力効率の低下をも抑制できるのである。
【００１９】
そして、図３にはこのような高周波電力増幅器を用いた高周波電力増幅モジュールのブロック図を示す。この高周波電力増幅モジュールは上述したような高周波電力増幅器を多段構成としその電力増幅効率を高めたもので、携帯電話の送信回路においては、通常３段構成とし略０ｄＢｍで入力される送信信号を、初段の高周波電力増幅器１１で略１５ｄＢｍに増幅し、２段目の高周波電力増幅器１２で略２７ｄＢｍまで増幅し、終段となる３段目の高周波電力増幅器１３で略３５ｄＢｍまで増幅する構成となる。
【００２０】
すなわち、このような高周波電力増幅モジュールにおいては、多段構成における終段側に位置するほど高周波電力増幅器の電力効率が高く要望されるため、上述した図１に示すような高効率の高周波電力増幅器を、少なくとも最終段（この実施形態においては高周波電力増幅器１３）を含む終段側に配置することが望ましいのである。
【００２１】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、特にガリウム砒素からなるＨＢＴ素子からなる高周波電力増幅器において、エミッタ電極に接続される保護抵抗にコンデンサを並列接続したことで、この保護抵抗の持つインダクタ成分とコンデンサの並列共振作用により使用周波数帯域における高周波信号の漏洩を抑制し、高周波電力増幅器の電力効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の高周波電力増幅器を示す等価回路図
【図２】同高周波電力増幅器を示す模式的な断面図
【図３】同高周波電力増幅器を用いた高周波電力増幅モジュールを示すブロック図
【符号の説明】
１  ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ素子
２  ベース電極
２ａ  入力端子
３  コレクタ電極
３ａ  出力端子
４  エミッタ電極
５  保護抵抗
７  コンデンサ
【図１】
2004207999.tif 000003
【図２】
2004207999.tif 000004
【図３】
2004207999.tif 000005