(57)【要約】【課題】小型化が可能で、低コスト化が可能であり、パッケージに実装しても共振を起こさない半導体装置を提供する。【解決手段】この半導体装置では、増幅器１０１および周波数混合器１０２がヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）で構成された。また、増幅器１０１と周波数混合器１０２および整合回路２０３を半絶縁性基板の同一主面に形成した。これにより、この半導体装置では、増幅器１０１と周波数混合器１０２を高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）で構成した場合に比べて、増幅器１０１と周波数混合器１０２とのインピーダンス整合をとるための整合回路２０３のサイズを縮小でき、小型化と低コスト化が可能となる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
増幅器と、周波数混合器と、上記増幅器と上記周波数混合器との間に接続された整合回路を備え、
上記増幅器および上記周波数混合器はヘテロ接合バイポーラトランジスタを有し、
上記増幅器、上記周波数混合器および上記整合回路は１つの基板の同一主面に形成されたことを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置において、
上記基板は半絶縁性基板であることを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置において、
上記周波数混合器が有するヘテロ接合バイポーラトランジスタはエミッタ接地であることを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置において、
上記増幅器に周波数が異なる２つの信号が入力されたときに、上記増幅器は上記２つの信号を増幅して、この増幅した２つの信号を上記整合回路を経由して上記周波数混合器に入力し、
上記周波数混合器は、上記増幅器から入力された上記２つの信号に基づいてダウンコンバートして、中間周波数信号を出力することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置において、
上記増幅器と上記周波数混合器の間に、所定の周波数帯を通過帯域とするような周波数特性を有するフィルタ回路を備えたことを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
請求項２に記載の半導体装置において、
上記半絶縁性基板はＧａＡｓ基板であることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置を備えた無線システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体装置および無線システムに関し、例えば、ミリ波帯で使用される半導体装置および無線システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ミリ波と呼ばれる３０〜３００ＧＨｚの周波数帯を使った無線通信システムが開発されている。このような高い周波数を扱うためには、ミリ波帯で動作する増幅器等の半導体装置が必要となるが、これらは、ミリ波よりも低い周波数で用いられる半導体装置よりも高性能化が求められるため高価になる。
【０００３】
また、ミリ波帯ではわずかな周波数のずれでも大きく周波数特性が変化するので、これらの半導体装置を実装する際にも損失が少なく、かつ、高精度な実装技術が必要となる。そのため、実装コストも高くなる。
【０００４】
したがって、ミリ波を使った無線通信システムは非常に高価なものとなっていた。そこで、最近では、増幅器や周波数混合器等の複数のミリ波帯半導体装置を同一基板に集積することによって、半導体装置全体の面積を小さくして、半導体装置を低コスト化するのに加えて、実装点数の削減による実装工程の低コスト化が進められている。
【０００５】
例えば、高電子移動度トランジスタ（以下ＨＥＭＴという）を用いた３０ＧＨｚ帯の低雑音増幅器と周波数混合器を集積化した半導体装置が示されている（ＧＡＡＳ２０００  ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ  ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ  ｐｐ５８０−５８３）。この半導体装置の一例では、チップ面積は、３．９×２．３ｍｍ２となっている。特に、ミリ波帯では、低雑音特性が得られやすいという点から、能動素子としてＨＥＭＴが用いられてきた。
【０００６】
【非特許文献１】
「ＧＡＡＳ２０００  ＣＯＮＦＥＲＥＮＣＥ  ＰＲＯＣＥＥＤＩＮＧＳ（ＧＡＡＳ２０００会報）」，  発行元  マイクロウェーブ  エンジニアリング  ヨーロッパ（Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  Ｅｕｒｏｐｅ），２０００年１０月２日〜３日  ”ＡＬＯＷ  ＮＯＩＳＥ  ＫＡ−ＢＡＮＤ  ＤＯＷＮ  ＣＯＮＶＥＲＴＥＲ  ＦＯＲ  ＳＰＡＣＥ  ＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＳ”（第５８０−５８３頁，図１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のＨＥＭＴを用いたミリ波帯の半導体装置では、次に説明するように、小型化するのには限界があった。
【０００８】
すなわち、図７のスミスチャートに、３０〜１００ＧＨｚにおけるＨＥＭＴのＳパラメータを破線で示す。図７において、Ｓ１１は入力側のインピーダンスに対応する入力側の反射係数であり、Ｓ２２は出力側のインピーダンスに対応する出力側の反射係数である。図７に示すように、破線で示す入出力のインピーダンスに対応するＳパラメータＳ１１，Ｓ２２は、共に、スミスチャートの下側半分にあり、容量性を示している。
【０００９】
したがって、上記ＨＥＭＴを２個直列に接続し、この２個のＨＥＭＴの間のインピーダンス整合をとるためには、上記２個のＨＥＭＴの間に比較的大きなインダクタンスや長い伝送線路を接続しなければならない。
【００１０】
例えば、６０ＧＨｚにおいては、上記２個のＨＥＭＴの間をインピーダンス整合をとるためには、まず後段のＨＥＭＴの入力側に直列に伝送線路を接続することで、ＨＥＭＴの入力インピーダンスに対応したＳパラメータＳ１１を、図７に矢印Ｘ１に示すように変換する。次に、上記伝送線路にオープンスタブを接続することで、上記ＨＥＭＴの入力インピーダンスに対応したＳ１１を、図７に矢印Ｘ２で示すように変換する。このように変換されたＳ１１とＨＥＭＴの出力インピーダンスに対応したＳパラメータＳ２２とは共役複素の関係になるので、前段のＨＥＭＴの出力と入力側をインピーダンス変換した後段のＨＥＭＴの入力を接続するとインピーダンス整合をとることができる。
【００１１】
ここで、一例として、上記後段のＨＥＭＴの入力側に直列に接続する伝送線路を、厚さ７０μｍのＧａＡｓ基板上で、膜厚１０μｍ、幅４５μｍのマイクロストリップ線路で形成する場合には、上記伝送線路の長さが２８０μｍと長くなる。このため、半導体装置の全体を小さくすることが困難であった。
【００１２】
また、上記半導体装置が有する増幅器には、入力される信号をできるだけ歪まないように増幅することが要求されるが、上記増幅器を構成するＨＥＭＴは電力密度が低いので、歪みを少なく増幅させるためにはゲート幅を大きくしなければならない。このため、上記半導体装置においてＨＥＭＴが大きな面積を占めてしまい、上記半導体装置を小型化するのには限界があった。
【００１３】
また、ミリ波帯では、ゲート幅を大きくすると、ＨＥＭＴ内部で位相ずれ生じるので、ゲート幅を大きくしても、歪みを低くする効果が少ないという問題もある。
【００１４】
また、集積化したミリ波帯の半導体装置が小型化できないと、そのミリ波帯の半導体装置を収容するパッケージの寸法が大きくなる。このパッケージの寸法が大きくなると、パッケージ内部で共振を起こし易くなるという問題も生じた。
【００１５】
そこで、この発明の目的は、以上の問題に鑑み、小型化が可能で、低コスト化が可能であり、パッケージに実装しても共振を起こさない半導体装置および無線システムを提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、この発明の半導体装置は、増幅器と、周波数混合器と、上記増幅器と上記周波数混合器との間に接続された整合回路を備え、
上記増幅器および上記周波数混合器はヘテロ接合バイポーラトランジスタを有し、
上記増幅器、上記周波数混合器および上記整合回路は１つの基板の同一主面に形成されたことを特徴としている。
【００１７】
この発明の半導体装置では、上記増幅器がヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を有し、かつ、上記周波数混合器がヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を有した。また、上記増幅器と上記周波数混合器および上記整合回路は１つの基板の同一主面に形成された。これにより、この発明の半導体装置では、増幅器と周波数混合器を高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）で構成した場合に比べて、上記増幅器と上記周波数混合器とのインピーダンス整合をとるための上記整合回路のサイズを縮小できる。これにより、この半導体装置を小型化でき、低コスト化が可能となる。また、この小型化により、この半導体装置を実装するパッケージ寸法も小さくできるので、パッケージ内部での共振を防げる。
【００１８】
また、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）は、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）に比べて、電力密度が高いから、ＨＥＭＴを採用した場合に比べて、小さい面積であっても、低歪みを実現できる。したがって、この発明によれば、従来に比べて、トランジスタ部分の面積を小型化するのにも有効である。特に、ミリ波帯の信号を扱う場合には、トランジスタが大きくなると内部で位相のずれが大きくなってしまい、高周波特性が劣化してしまうが、本発明ではＨＢＴを採用したことによって、トランジスタ部分の面積を縮小して高周波特性の劣化を抑制できる。
【００１９】
また、一実施形態の半導体装置では、上記基板は半絶縁性基板である。この実施形態では、上記基板は半絶縁性基板であり、この半絶縁性基板の同一主面に上記増幅器と上記周波数混合器および上記整合回路が形成されたことで、損失の少ない高周波伝送線路を形成でき、モノリシック集積回路とするのに好適である。
【００２０】
また、一実施形態の半導体装置は、上記周波数混合器が有するヘテロ接合バイポーラトランジスタはエミッタ接地である。
【００２１】
この実施形態では、上記周波数混合器が有するヘテロ接合バイポーラトランジスタをエミッタ接地としたことで、ベース接地の場合に比べて、入力インピーダンスが高くなって、増幅器と周波数混合器との間の整合が取り易くなり、損失が小さくなる。また、上記周波数混合器の変換利得が大きくなるので、上記増幅器の利得を低く設定することが可能になる。
【００２２】
また、一実施形態の半導体装置は、上記増幅器に周波数が異なる２つの信号が入力されたときに、上記増幅器は上記２つの信号を増幅して、この増幅した２つの信号を上記整合回路を経由して上記周波数混合器に入力し、上記周波数混合器は、上記増幅器から入力された上記２つの信号に基づいてダウンコンバートして、中間周波数信号を出力する。
【００２３】
この実施形態では、入力された上記周波数が異なる２つの信号を、ダウンコンバートして中間周波数信号を出力する周波数変換装置を実現できる。
【００２４】
また、一実施形態の半導体装置では、上記増幅器と上記周波数混合器の間に、所定の周波数帯を通過帯域とするような周波数特性を有するフィルタ回路を備えた。
【００２５】
この実施形態では、不要な周波数信号が、上記増幅器から上記周波数混合器に入力されることを防いで、上記周波数混合器から所望の中間周波数信号を出力できる。
【００２６】
また、一実施形態の半導体装置では、上記半絶縁性基板はＧａＡｓ基板である。この実施形態では、上記半絶縁性基板をＧａＡｓ基板としたことで、ＩｎＰ基板を採用した場合に比べて、低コスト化に有利である。また、ＧａＡｓ基板は誘電損失が少ないので、Ｓｉ基板を用いた場合に比べて、より良好な高周波特性が得られる。
【００２７】
また、一実施形態の無線システムでは、上記記載の半導体装置を備えた。この無線システムでは、上記低コストかつ小型化可能な半導体装置を備えたことで、低コストかつ小型化可能な無線システムを実現できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を図示の実施の形態に基いて詳細に説明する。
【００２９】
（第１の実施の形態）
図１に、この発明の半導体装置の第１実施形態の概略構成を示す。この半導体装置は、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（以下ＨＢＴという）で構成した増幅器１０１とＨＢＴで構成した周波数混合器１０２とが同一の半絶縁性基板の同一主面に集積して形成されている。すなわち、図１において、破線１００で囲まれた部分は同一の半絶縁性基板上に集積して形成されている。
【００３０】
図１に示すように、この半導体装置では、周波数が異なる２つの周波数信号ＲＦ１とＲＦ２が増幅器１０１に入力されて増幅される。続いて、この増幅器１０１で増幅された２つの周波数信号ＲＦ１とＲＦ２が、周波数混合器１０２に入力される。この周波数混合器１０２は、上記２つの周波数信号ＲＦ１とＲＦ２の互いの信号でダウンコンバートすることによって、上記２つの異なる周波数の差に相当する周波数の周波数信号ＩＦを出力する。ここで、周波数信号ＲＦ１，周波数信号ＲＦ２，周波数信号ＩＦのそれぞれの周波数を、ｆＲＦ１，ｆＲＦ２，ｆＩＦとすると、次式（１）の関係が成り立つ。
ｆＩＦ＝｜ｆＲＦ１−ｆＲＦ２｜              ……  （１）
この第１実施形態では、増幅器１０１は６０ＧＨｚ帯で整合をとるようにしてあり、ｆＲＦ１＝５９．０ＧＨｚ，ｆＲＦ２＝６０〜６２ＧＨｚとした周波数信号ＲＦ１，周波数信号ＲＦ２を増幅器１０１に入力することによって、周波数混合器１０２から、ｆＩＦ＝１．０〜２．０ＧＨｚの周波数信号ＩＦが出力される。
【００３１】
次に、図２の回路図に、この第１実施形態の半導体装置の構成をより詳しく示す。図２に示すように、この半導体装置は、入力側から出力側に、入力整合回路２０１、ＨＢＴ２０２、整合回路２０３、ＨＢＴ２０４、出力整合回路２０５が順に接続されている。なお、上記ＨＢＴ２０２が上記増幅器１０１をなし、上記ＨＢＴ２０４が上記周波数混合器１０２をなす。また、図２において、破線１００で囲まれた部分は、同一の上記半絶縁性基板の同一主面に集積されている。
【００３２】
上記入力整合回路２０１は、外部から入力された信号を、６０ＧＨｚ帯で反射せずに、上記ＨＢＴ２０２に入力させる役割を持っている。このＨＢＴ２０２は、増幅器１０１として入力された信号を増幅する。なお、上記増幅器１０１を、複数のＨＢＴ２０２が直列に接続された多段増幅器としてもよい。
【００３３】
また、上記整合回路２０３は、上記ＨＢＴ２０２と上記ＨＢＴ２０４とのインピーダンス整合をとるための回路である。このＨＢＴ２０４は、周波数混合器１０２として働く。また、出力整合回路２０５は、１．０〜２．０ＧＨｚの中間周波数ｆＩＦの信号ＩＦを反射せずに、上記ＨＢＴ２０４から取り出すためのものである。
【００３４】
ここで、図３のスミスチャートに、発明者らが開発したエミッタ面積が１．０μｍ×２０μｍのＨＢＴのエミッタ接地における３０〜１００ＧＨｚのＳパラメータを示す。図３に示すように、このＨＢＴの入力側の反射係数を表すＳパラメータＳ１１は、０と∞を結ぶ線分よりも上側にあり、このＨＢＴの入力インピーダンスが誘導性であることを示している。また、図３において、出力側の反射係数を表すＳパラメータＳ２２は、上記線分よりも下側にあり、このＨＢＴの入力インピーダンスが容量性を示していることを示している。また、図３を参照すれば、上記ＨＢＴの両者のインピーダンス（入力インピーダンスと出力インピーダンス）は、上記ＨＢＴ単体において既に共役複素に近い関係にあることが分かる。
【００３５】
この第１実施形態では、一例として、この図３に示すような特性の上記ＨＢＴを上記ＨＢＴ２０２とＨＢＴ２０４として採用した場合で、６０ＧＨｚでインピーダンス整合を取る場合における上記整合回路２０３の具体的な回路構成の一例を、図４に示す。
【００３６】
図４に示すように、上記整合回路２０３は、伝送線路４０１〜４０５とキャパシタ４０６〜４０８を有する。すなわち、上記ＨＢＴ２０２のコレクタとＨＢＴ２０４のベースとの間に伝送線路４０１と伝送線路４０２が直列に接続され、この伝送線路４０１と４０２の間にキャパシタ４０８が接続されている。また、上記ＨＢＴ２０２のコレクタと伝送線路４０１との接続点Ｐ１に伝送線路４０４が接続され、この伝送線路４０４はキャパシタ４０６を経由して接地されている。また、このキャパシタ４０６と伝送線路４０４との接続点Ｐ３は外部の直流電源に接続されている。一方、上記伝送線路４０２とＨＢＴ２０４のベースとの接続点Ｐ２には、伝送線路４０３の一端が接続され、この伝送線路４０３の他端は開放されている。また、上記接続点Ｐ２に伝送線路４０５が接続され、この伝送線路４０５はキャパシタ４０７を経由して接地されている。そして、この伝送線路４０５とキャパシタ４０７との接続点Ｐ４は外部の直流電源に接続されている。
【００３７】
この第１実施形態の整合回路２０３では、一例として、厚さ７０μｍのＧａＡｓ基板上に厚さ約１０μｍのマイクロストリップ線路を用いて、伝送線路４０１〜４０５を形成した。この伝送線路４０１と４０２は、長さを２５μｍとした。また、伝送線路４０３は、長さを２５０μｍとした。また、伝送線路４０４と４０５は、長さを、４５０μｍとした。また、各伝送線路４０１〜４０５の線路の幅を４５μｍとした。
【００３８】
また、キャパシタ４０６，４０７，４０８は、直流成分カットのために接続されたものであり、容量の大きさはそれぞれ５ｐＦであり、６０ＧＨｚではインピーダンスに影響を与えない容量の大きさになっている。また、伝送線路４０４と４０５は、６０ＧＨｚで長さがλ／４（λは波長）のショートスタブになっており、６０ＧＨｚで回路のインピーダンスに影響を与えずに、上記ＨＢＴ２０２と２０４に直流電源を接続するためのものである。
【００３９】
この第１実施形態では、この整合回路２０３を有したことで、ＨＢＴ２０４の入力インピーダンスに対応したＳパラメータＳ１１は、図５のスミスチャートに、矢印Ｘ１０，Ｘ２０を示したようにインピーダンス変換され、ＨＢＴ２０２の出力インピーダンスに対応したＳパラメータＳ２２と共役複素の関係になる。これにより、ＨＢＴ２０２とＨＢＴ２０４は整合をとることができる。この場合、ＨＢＴ２０２とＨＢＴ２０４の間に直列に接続した伝送線路４０１と４０２は、両方を合わせて長さが５０μｍと非常に短いので、ＨＢＴ２０２で構成した増幅器１０１とＨＢＴ２０４で構成した周波数混合器１０２とを、非常に短い間隔で接続できる。
【００４０】
したがって、この第１実施形態によれば、半導体装置全体の面積を小さくすることが容易である。このように、半導体装置を小さくすることによって、低コスト化が可能となる。また、この整合回路２０３には必要な周波数帯域を通過させるバンドパスフィルターの機能を持たせても構わない。例えば、ショートスタブやλ／２共振器を用いてこの機能をもたせることができる。その場合、不要な周波数信号によって所望しない中間周波数信号が出力されることを防止できる。
【００４１】
次に、この第１実施形態の半導体装置の形成方法の一例を簡単に説明する。半絶縁性ＧａＡｓ基板上に活性層をエピタキシャル成長する。次に、エッチング、電極形成等を行い、ＨＢＴ２０２，２０４を形成する。その後、リフトオフ法やめっきを用いて、上記半絶縁性ＧａＡｓ基板上に所望の回路となるように、配線を形成し、増幅器１０１と周波数混合器１０２とを接続する。このとき、ＭＩＭ（メタル・インシュレータ・メタル）キャパシタや抵抗等も形成する。
【００４２】
次に、上記基板を裏面から所望の厚さまで研削し、ダイシング等を行うことによって、チップ分離をして完成する。なお、適宜、上記基板の表面と裏面とを電気的に接続するバイアホールを形成しても構わない。
【００４３】
上記第１実施形態では、６０ＧＨｚで整合をとった場合について説明したが、３０〜１００ＧＨｚで整合をとった場合でも、ＨＥＭＴでもって増幅器や周波数混合器を構成した場合に比べて、素子間の直列整合回路を短くでき、半導体装置の小型化ができる。特に、４０〜８０ＧＨｚで整合をとった場合ではＨＢＴのＳパラメータが共役複素に非常に近い関係になるので、整合回路を最も小型化できる。
【００４４】
また、第１実施形態では、ＨＥＭＴに比べて電力密度が高いＨＢＴを採用したことで、ＨＥＭＴを採用した場合に比べて小さい面積であっても低歪みを実現できる。したがって、この第１実施形態によれば、トランジスタ部分の面積を小型化するのにも有効である。特に、ミリ波帯の信号を扱う場合には、トランジスタが大きくなると内部で位相のずれが大きくなってしまい、高周波特性が劣化してしまうが、本実施形態で採用したＨＢＴによれば、大きな面積を必要としないので、高周波特性が劣化しにくいという効果もある。
【００４５】
また、上記第１実施形態の半導体装置によれば、この半導体装置を実装するパッケージも小さくできるので、不要な共振を防ぐことができる効果もある。
【００４６】
さらにまた、上記ＨＢＴは、ＨＥＭＴに比べて相互コンダクタンス（ｇｍ）が大きく、このため、小さな電力でトランジスタ動作がより大信号動作領域に入り易い。したがって、図２に示すように、周波数混合器１０２の入力回路および出力回路に相当する整合回路２０３および整合回路２０５に、入力反射帰還回路２０３ａおよび出力反射帰還回路２０５ａを、２つの周波数信号ＲＦ１，ＲＦ２に対する反射帰還回路として設けることで、周波数混合器１０２の変換利得を増大することもできる。例えば、上記反射帰還回路２０３ａ，２０５ａは、上記２つの周波数信号に対するλ／４（λ：波長）のオープンスタブ等で形成する。
【００４７】
また、上記周波数混合器１０２を構成するＨＢＴ２０４は、エミッタ接地またはベース接地のどちらでも構わないが、エミッタ接地が好ましい。その理由は、エミッタ接地の方がベース接地よりも入力インピーダンスが高くて増幅器１０１の出力と周波数混合器１０２の入力との間の整合が取り易くなって、損失が小さくなるからである。また、上記ＨＢＴ２０４は、エミッタ接地の場合の方が、周波数混合器１０２の変換利得が大きくなる。したがって、増幅器１０１の利得を低くすることができる。
【００４８】
また、この第１実施形態では、増幅器１０１に２つの周波数信号ＲＦ１，ＲＦ２を入力し、互いの信号ＲＦ１，ＲＦ２によってダウンコンバートし、信号ＲＦ１とＲＦ２の差にあたる周波数の信号ＩＦを出力する構成にした。これに対して、１つの周波数信号を増幅器１０１に入力して増幅して周波数混合器１０２に入力するとともに、もう１つの周波数信号を別系統から周波数混合器１０２に入力する構成にしてもよい。この構成の場合、上記周波数混合器１０２は、上記もう１つの別の周波数信号の周波数を、上記１つの周波数信号の周波数に対して、１／２、１／３、……、１／ｎ（ｎ：整数）とするような高調波ミキサであっても構わない。したがって、この周波数混合器１０２に対する入力回路，出力回路になる整合回路２０３，２０５は、上記もう１つの別の周波数信号に対する反射帰還回路２０３ａ，２０５ａを有してもよいことは言うまでもない。
【００４９】
また、上記第１実施形態では、半導体装置の半絶縁性基板をＧａＡｓ基板としたが、ＩｎＰ基板やＳｉ基板でも構わない。しかし、好ましくは、ＧａＡｓ基板が望ましい。このＧａＡｓ基板はミリ波帯でよく用いられるＩｎＰ基板よりも安価であるので、低コスト化に有利である。また、上記ＧａＡｓ基板は、誘電損失が少ないので、Ｓｉ基板を用いた場合に比べて、より良好な高周波特性が得られる。
【００５０】
（第２の実施形態）
次に、図６に、この発明の第２実施形態としてのミリ波無線システムの一例の概略構成を示す。
【００５１】
図６に示すように、このミリ波無線システムは、上記第１実施形態の半導体装置からなる半導体装置６００を備え、この半導体装置６００が有する増幅器６０２と周波数混合器６０３は前述の増幅器１０１と周波数混合器６０３に相当する。上記増幅器６０２の入力側にはアンテナ６０１が接続され、上記増幅器６０２の出力側には周波数混合器６０３が接続されている。また、上記半導体装置６００には電源回路６０４が接続されている。図６において、点線で囲まれた増幅器６０２と周波数混合器６０３は、同一基板上に集積して形成されている。
【００５２】
上記電源回路６０４は、増幅器６０２および周波数混合器６０３を動作させるための直流電力を、増幅器６０２および周波数混合器６０３に供給する。
【００５３】
このミリ波無線システムでは、アンテナ６０１で２つの異なる周波数の無線信号ＲＦ１，ＲＦ２を受信することによって、上記２つの無線信号ＲＦ１，ＲＦ２の周波数の差に対応する周波数の信号ＩＦを出力する。この第２実施形態では、小型で低コストな半導体装置６００を備えた簡単な構成であるので、非常に低コストかつ小型化可能な無線システムを実現できる。
【００５４】
なお、この第２実施形態では、アンテナ６０１で２つの周波数の無線信号を受信したが、１つの周波数の無線信号をアンテナ６０１で受信すると共に、もう１つの別の無線信号をこの無線システムの内部で発生させ、このもう１つの別の無線信号を周波数混合器６０３に入力する構成にしてもよい。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＨＢＴで構成した増幅器と周波数混合器および整合回路を基板の同一主面に集積化したことで、特に、ミリ波帯において、増幅器と周波数混合器との間の整合回路のサイズを小さくすることができる。
【００５６】
また、ＨＢＴを用いているので、ＨＥＭＴを採用した場合に比べて、トランジスタが占める面積を小さくできる。したがって、半導体装置の製造コストを低くすることが可能となる。それに加えて、半導体装置を実装するパッケージも小さくできるので、不要な共振を防ぐことができる。
【００５７】
また、この半導体装置を用いた無線システムによれば、小型で低コストな半導体装置を用い、また簡単な構成であるので、非常に低コストかつ小型化が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施形態である半導体装置の概略構成図である。
【図２】上記第１実施形態の半導体装置の回路図である。
【図３】上記第１実施形態が有するＨＢＴのＳパラメータを示すスミスチャートである。
【図４】上記第１実施形態の整合回路の回路図である。
【図５】上記第１実施形態の整合回路の機能を説明するスミスチャートである。
【図６】この発明の第２実施形態である無線システムの概略構成図である。
【図７】従来のＨＥＭＴのＳパラメータを示すスミスチャートである。
【符号の説明】
１０１  増幅器
１０２  周波数混合器
２０１  入力整合回路
２０２  ＨＢＴ
２０３  整合回路
２０３ａ  入力反射帰還回路
２０４  ＨＢＴ
２０５  出力整合回路
２０５ａ  出力反射帰還回路
４０１、４０２、４０３、４０４、４０５  伝送線路
４０６、４０７、４０８  キャパシタ
６０１  アンテナ
６０２  増幅器
６０３  周波数混合器
６０４  電源回路
【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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