(57)【要約】【課題】移動機のマルチバンド化への対応により２系統以上の高周波電力増幅器を搭載する必要がある場合においても、薄型で高周波特性に優れた高周波電力増幅器を低コストで提供する。【解決手段】インピーダンス変換回路３６は、モノリシックマイクロ波集積回路５９及び６０として構成された５系統の高周波電力増幅器の出力端子７３Ａ〜７３Ｅから出力された高周波信号を、当該各出力端子７３Ａ〜７３Ｅに相対するように配置された複数の入力端子７７Ａ〜７７Ｅから入力してインピーダンス変換を行う。【選択図】図２
2007312031.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる周波数の高周波信号を増幅するための複数の高周波電力増幅器と、
前記各高周波電力増幅器の出力端子のそれぞれから出力された高周波信号を、当該各出力端子に相対するように配置された複数の入力端子から入力してインピーダンス変換を行うインピーダンス変換回路とを備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項２】
請求項１に記載の電子デバイスにおいて、
前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子から前記インピーダンス変換回路の前記各入力端子に入力された高周波信号の入力インピーダンスの実部の範囲は１Ω以上で且つ３０Ω未満であり、
前記インピーダンス変換回路は前記入力インピーダンスを、実部が３０Ω以上のインピーダンスに変換することを特徴とする電子デバイス。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の電子デバイスにおいて、
前記インピーダンス変換回路の前記各入力端子の少なくとも１つに、電気長及び入力インピーダンスの少なくとも一方を変更する手段が接続されていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項４】
請求項１又は２に記載の電子デバイスにおいて、
前記インピーダンス変換回路の前記各入力端子と、当該各入力端子と対応する前記インピーダンス変換回路の複数の出力端子のそれぞれとを結ぶ配線のうち少なくとも２本が互いに交差しており、それにより当該各入力端子の配置順序と当該各出力端子の配置順序とが異なっていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項５】
請求項１又は２に記載の電子デバイスにおいて、
前記インピーダンス変換回路は、前記各高周波電力増幅器に使用されている信号増幅用トランジスタを動作させるために必要な直流電源電圧を前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子を経由して供給するためのバイアス供給回路を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項６】
請求項１又は２に記載の電子デバイスにおいて、
前記インピーダンス変換回路は、インピーダンス変換された高周波信号を出力するための複数の出力端子のうち少なくとも１つ以上の出力端子を通過する高周波信号を検出するための結合器、又は当該検出された信号を出力するための他の端子を備えていることを特徴とする電子デバイス。
【請求項７】
請求項５に記載の電子デバイスにおいて、
前記インピーダンス変換回路は、前記バイアス供給回路の直流電源電圧供給端子とグランドとの間に、前記各高周波電力増幅器に使用されている信号増幅用トランジスタを保護するためにサージ成分をバイパスする保護回路を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項８】
請求項１又は２に記載の電子デバイスにおいて、
前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子のうち少なくとも１つの出力端子は、一対の端子からなる平衡回路の出力端子であり、
前記インピーダンス変換回路は、前記平衡回路の出力端子に相対するように配置された一対の端子からなる平衡回路の入力端子を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項９】
請求項１又は２に記載の電子デバイスにおいて、
前記インピーダンス変換回路は、インピーダンスを変換するための手段として、誘電体基板に信号配線とグランド配線とを配置してなるマイクロ波伝送線路を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項１０】
請求項５に記載の電子デバイスにおいて、
前記インピーダンス変換回路は、前記バイアス供給回路を構成するための手段として、誘電体基板に信号配線とグランド配線とを配置してなるマイクロ波伝送線路を有することを特徴とする電子デバイス。
【請求項１１】
請求項９又は１０に記載の電子デバイスにおいて、
前記マイクロ波伝送線路を構成する前記グランド配線は、対応する前記各高周波電力増幅器毎に分離されていることを特徴とする電子デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話機などの小型・軽量・薄型の高機能移動機として用いられる無線通信機に、その通信用高周波信号の増幅用として設けられた高周波電力増幅器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機などの移動機のなかには、無線周波数帯の信号を送信するために十分な大きさの電力に増幅するための高周波電力増幅器が含まれている。この高周波電力増幅器には、低消費電力であること、小型であること、及び安価に構成できることが要求されている。これらの目的を果たすための高周波電力増幅器の増幅素子として、ＧａＡｓＦＥＴ（field effect transistor ）やＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Tranjistor ）などの高電子移動度を持つ化合物高周波デバイスが使用されている。
【０００３】
通常、高周波電力増幅器が増幅できる周波数及び帯域幅には制限がある。特にＣＤＭＡ（code-division multiple access ）変調方式に使用される線形電力増幅器においては、要求性能を満たすことができる周波数帯域幅は、１ＧＨｚ帯で５０ＭＨｚ程度までにとどまり、５％程度の比帯域しか確保できない。また、近年の携帯電話においては、加入者の増加、新たなサービス提供にともなう周波数帯域の追加、及び各国に割り当てられた周波数・システムへ対応するために、１つの移動機で複数の無線周波数帯を扱うマルチバンド化が加速している。このマルチバンド化にともない、移動機の無線回路部は複雑になり、異なる周波数帯を取り扱うための高周波部品が増えている。特に、前述のように比帯域が５％程度しか確保できない高周波電力増幅器については、追加される周波数帯につき１系統の増幅回路が必要になるので、近年の移動機には高周波電力増幅器だけで３系統も搭載されていることがあり、機器の小型化に対して大きな制約になっている。一方、近年、カードタイプの移動機や無線カードに搭載するために、高周波電力増幅器を薄型化することが強く求められている。
【０００４】
図９は、従来の高周波電力増幅器の回路構成の一例、具体的には、１系統の周波数帯の信号を増幅するための３段構成の回路を示している。すなち、図９に示す高周波電力増幅器においては、直列に配置される３つの増幅用トランジスタ１２６、１２７及び１２８としてバイポーラトランジスタを使用している。また、各増幅用トランジスタ１２６〜１２８には、各増幅用トランジスタ１２６〜１２８から所望のコレクタ電流が得られるようにバイアス回路１２９、１３０及び１３１が接続されている。１段目の増幅用トランジスタ１２８の入力側には、高周波信号の反射を抑えて、できる限り損失がないように信号を入力させるために必要な入力整合回路１３２が接続されている。１段目の増幅用トランジスタ１２８と２段目の増幅用トランジスタ１２７との間には段間整合回路１３３が設けられていると共に、２段目の増幅用トランジスタ１２７と３段目の増幅用トランジスタ１２６との間には段間整合回路１３４が設けられている。３段目の増幅用トランジスタ１２６のコレクタ側には、直流電源を供給するために必要なバイアス回路１２９と、当該増幅用トランジスタ１２６の性能を十分に引き出すために必要な出力整合回路１３５とが接続されている。各増幅用トランジスタ１２６、１２７及び１２８のそれぞれのベース側には、ベースバイアスを供給するためにベースバイアス回路１３６が接続されている。
【０００５】
図１０は、図９に示す回路構成を持つ高周波電力増幅器の回路配置の一例を模式的に示す図である。図１０に示すように、高周波電力増幅器に求められている小型・低消費電力性能に応えるために、小型化に有利なマイクロ波集積回路と、低消費電力動作に有利な低損失の受動素子とを混載実装したハイブリッド集積回路の形態が採用されている。すなわち、図１０に示すように、ハイブリッド集積回路を構成する誘電体基板１３７上には、増幅用トランジスタ１３８、整合回路の構成要素であるＭＩＭ（metal-insulator-metal ）キャパシタ１３９及びスパイラルインダクタ１４０などの回路素子を集積したモノリシックマイクロ波集積回路１４１が搭載されている。増幅用トランジスタ１３８の出力端子は誘電体基板１３７上の金属配線１８１にワイヤ１８２によって接続されている。金属配線１８１は、誘電体基板１３７の誘電体内部に配置されている金属配線層をグランド層として、マイクロストリップ伝送線路１４２を構成している。誘電体基板１３７上には、モノリシックマイクロ波集積回路１４１の他にも、チップコンデンサ１４３、１４４及び１４５並びにチップインダクタ１４６が実装されている。ここで、チップコンデンサ１４３、１４４及び１４５並びにチップインダクタ１４６は、図９に示すバイアス回路１２９及び出力整合回路１３５を構成している。誘電体基板１３７の端部には、外部接続用の端子１８３が設けられている。
【０００６】
図１１は、２つの異なる通信システムである、ＧＳＭ（Global System for Mobile Communications ）とＵＭＴＳ（Universal Mobile Telecommunications System )とを搭載した、従来のマルチバンドシステムの高周波電力増幅器の回路構成の一例を示している。図１１に示すマルチバンドシステムにおいては、ＧＳＭ８５０方式（８５０ＭＨｚ帯）とＧＳＭ９００方式（９００ＭＨｚ帯）とで１系統の高周波電力増幅器１４７、ＤＣＳ（Digital Communication System）方式（１８００ＭＨｚ帯）とＰＣＳ（Personal Communication Services ）方式（１９００ＭＨｚ）とで１系統の高周波電力増幅器１４８、ＵＭＴＳバンドＩ（１９２０〜１９８０ＭＨｚ）とＵＭＴＳバンドII（１８５０〜１９１０ＭＨｚ）とで１系統の高周波電力増幅器１４９、ＵＭＴＳバンドIII （１７１０〜１７８５ＭＨｚ）とＵＭＴＳバンドIV（１７１０〜１７５５ＭＨｚ）とで１系統の高周波電力増幅器１５０、ＵＭＴＳバンドＶ（８２４〜８４９ＭＨｚ）とＵＭＴＳバンドVI（８３０〜８４０ＭＨｚ）とで１系統の高周波電力増幅器１５１がそれぞれ必要であり、合計５系統の高周波電力増幅器１４７〜１５１を備える必要がある。尚、各高周波電力増幅器１４７〜１５１の回路構成は図９に示す回路構成と同様である。
【特許文献１】特開２００５−２７７７２８号公報
【特許文献２】特開２００５−２４４３３６号公報（特に図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来技術では、図１１に示した５系統の高周波電力増幅器を構成する技術として、図１０に示すような回路配置を有する高周波電力増幅器が適用されている。すなわち、ひとつの移動機には最大で５個の高周波電力増幅器が搭載されている。このことは、移動機の小型化に対して大きな制約になるだけではなく、マルチバンド化以前においては１系統であった高周波電力増幅器に対して５系統分のコストが生じることになるので、移動機の大幅なコストアップ要因になる。
【０００８】
図１２は、図１０に示す回路配置を用いて構成した５系統の高周波電力増幅器を含むハイブリッド集積回路を示す図である。図１２に示すように、誘電体基板１５２上には、５系統分の高周波電力増幅器が集積されたモノリシックマイクロ波集積回路１５３及び１５４が搭載されている。各高周波電力増幅器の増幅用トランジスタの出力端子（５系統分）は、誘電体基板１５２上に形成されている金属配線１９１にワイヤ１９２によって接続されている。誘電体基板１５２上には、マイクロ波伝送線路１９３、チップコンデンサ１９４、１９５及び１９６並びにチップインダクタ１９７などの受動素子が実装されている。これらの受動素子は上記増幅用トランジスタの整合回路を構成している。各高周波電力増幅器に対して設けられる整合回路は、大きな電流振幅が得られるように１〜３０Ωまで下げられている入力インピーダンスを、できるだけ損失を抑ながら５０Ω程度の特性インピーダンスに変換するインピーダンス変換回路の役割を果たしている。上記モノリシックマイクロ波集積回路１５３及び１５４並びに上記インピーダンス変換回路が搭載された誘電体基板１５２はマザーボード２０１上に搭載されており、マザーボード２０１の表面に設けられた配線２０２と、誘電体基板１５２の端部に設けられた端子１９８とは電気的に接続されている。
【０００９】
図１２に示すように、５系統分の高周波電力増幅器に対しては、５系統分のインピーダンス変換回路が必要となる。これらの５系統分のインピーダンス変換回路は、いずれも入力される高周波信号の周波数が異なるため、構成部品であるマイクロ波伝送線路のインピーダンス及び電気長並びに構成部品であるチップコンデンサ及びチップインダクタなどの受動素子の素子定数は各インピーダンス変換回路毎に異なっている。すなわち、各インピーダンス変換回路が同一の回路ではないことによってコストアップが生じる。
【００１０】
図１３は図１２のＢ−Ｂ’線の断面図である。図１３に示すように、誘電体基板１５２には、金属配線１９１Ａ（最上層配線）、１９１Ｂ（第３層配線）、１９１Ｃ（第２層配線）及び１９１Ｄ（第１層配線）が形成されている。このうち、金属配線１９１Ａ及び１９１Ｃは信号配線層として使用されており、当該金属配線１９１Ａ及び１９１Ｃと、グランド層として使用されている金属配線１９１Ｂ及び１９１Ｄとが誘電体を挟んで配置されることにより、マイクロ波伝送線路が形成されている。モノリシックマイクロ波集積回路１５３等が実装されている誘電体基板１５２には、基板表面から基板底面へ達する複数の貫通ビア１６１が設けられている。モノリシックマイクロ波集積回路１５３等で発生した熱は、これらの貫通ビア１６１を経て基板底面へ逃がされてマザーボード２０１へ放出される。各貫通ビア１６１は放熱経路としての役割だけではなく、モノリシックマイクロ波集積回路１５３等の接地を良好にする役割も果たしている。これらの貫通ビア１６１の本数が少ないと、モノリシックマイクロ波集積回路１５３等に配置されている増幅用トランジスタの接地を十分に確保できなくなる。このことは、利得低下などの特性劣化要因となるばかりではなく、安定動作の妨げとなり異常発振を引き起こす原因となるので、十分な数の貫通ビア１６１を確保しておく必要がある。しかし、これらの貫通ビア１６１の数を増やしすぎると、モノリシックマイクロ波集積回路１５３等が実装されている箇所において、誘電体基板１５２内部の配線をグランド配線以外に使用できなくなる。このことは、図１２に示したハイブリッド集積回路において、モノリシックマイクロ波集積回路１５３及び１５４の配置面積について多層構造の誘電体基板１５２を有効に使用できなくさせるので、余分な基板コストが生じることになる。
【００１１】
尚、誘電体基板１５２は、搭載される多種多数の部品を保護する役割も持っているので、電気的特性だけではなく強度も十分に確保できるように、誘電体基板１５２の厚さを選ぶ必要がある。さらに、ハイブリッド集積回路の高周波性能を劣化させないようにするためには、グランド層として使用している金属配線１９１Ｂ及び１９１Ｄと信号配線層として使用している金属配線１９１Ａ及び１９１Ｃとによって挟まれている誘電体部分の厚さを十分に大きくしなければならない。すなわち、強度確保及び高周波性能の確保の点から、誘電体基板１５２の厚さを一定以上確保しなければならない。さらに、誘電体基板１５２上に実装されているモノリシックマイクロ波集積回路１５３等の表面保護及びワイヤ１９２の保護のために、図１３に示すように、誘電体基板１５２の上面全体を十分な厚さを有する樹脂１６３によって覆う必要がある。この結果、従来技術によって構成された、高周波電力増幅器を有するハイブリッド集積回路は非常に厚くなり、カード型の電子機器などの薄型の移動機への搭載には適さない構造となっている。
【００１２】
前記に鑑み、本発明は、移動機のマルチバンド化への対応により２系統以上の高周波電力増幅器を搭載する必要がある場合においても、薄型で高周波特性に優れた高周波電力増幅器を低コストで提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記の目的を達成するために、本発明に係る電子デバイスは、異なる周波数の高周波信号を増幅するための複数の高周波電力増幅器と、前記各高周波電力増幅器の出力端子のそれぞれから出力された高周波信号を、当該各出力端子に相対するように配置された複数の入力端子から入力してインピーダンス変換を行うインピーダンス変換回路とを備えている。具体的には、本発明に係る電子デバイスにおいて、例えば、複数系統の高周波電力増幅器として機能するモノリシックマイクロ波集積回路は、リードフレーム上に実装されていると共に樹脂モールドを用いて半導体集積回路専用のプラスチックパッケージ等に封入されており、インピーダンス変換回路は、上記モノリシックマイクロ波集積回路とは別の誘電体基板上に設けられている。ここで、パッケージに封入されたモノリシックマイクロ波集積回路と、インピーダンス変換回路が集積されている誘電体基板とは、それぞれの１辺が近接して向かいあうように、移動機などの電子デバイスのマザーボード上に実装されている。また、２系統以上の複数系統の高周波電力増幅器における増幅用トランジスタの出力端子のそれぞれに相対するように、インピーダンス変換回路の各入力端子が配置されている。さらに、高周波電力増幅器の出力端子の１つとそれに対応するインピーダンス変換回路の入力端子の１つとによってそれぞれ構成される複数の端子対が互いに平行に規則正しく並んでいる。
【００１４】
本発明の電子デバイスによると、高周波電力増幅器を構成する例えばモノリシックマイクロ波集積回路は、インピーダンス変換回路が集積される例えば誘電体基板上には実装されていないので、モノリシックマイクロ波集積回路の厚さを薄くできる。また、モノリシックマイクロ集積回路の裏面から、誘電体基板を経由することなく薄いリードフレームを経由してマザーボードへ放熱させることができるので、放熱性に優れた高い信頼性を有する高周波電力増幅器を実現できる。さらに、モノリシックマイクロ波集積回路を誘電体基板上に実装しないため、当該回路を接地するためのグランド層までの距離を短くできるので、利得劣化を抑制して、高周波特性に優れた高周波電力増幅器を実現できる。
【００１５】
本発明の電子デバイスにおいて、前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子から前記インピーダンス変換回路の前記各入力端子に入力された高周波信号の入力インピーダンスの実部の範囲は１Ω以上で且つ３０Ω未満であり、前記インピーダンス変換回路は前記入力インピーダンスを、実部が３０Ω以上のインピーダンスに変換してもよい。
【００１６】
本発明の電子デバイスにおいて、前記インピーダンス変換回路の前記各入力端子の少なくとも１つに、電気長及び入力インピーダンスの少なくとも一方を変更する手段が接続されていることが好ましい。すなわち、複数系統の高周波電力増幅器と、それに対応して設けられるインピーダンス変換回路とを移動機などの電子デバイスに実際に組み込む際に、少なくとも１系統について予め電気長又はインピーダンスのズレを補正する手段を設けておくことにより、高周波電力増幅器を構成するモノリシックマイクロ波集積回路及びインピーダンス変換回路のそれぞれの配置位置の調整を容易に行うことができる。特に、５系統にも及ぶ配線が必要な場合には、上記構成により、全ての系統の電気長又はインピーダンスが完全に最適値と一致したインピーダンス変換回路を容易に実現することが可能となる。
【００１７】
本発明の電子デバイスにおいて、前記インピーダンス変換回路の前記各入力端子と、当該各入力端子と対応する前記インピーダンス変換回路の複数の出力端子のそれぞれとを結ぶ配線のうち少なくとも２本が互いに交差しており、それにより当該各入力端子の配置順序と当該各出力端子の配置順序とが異なっていることが好ましい。このようにすると、移動機等の電子デバイスに搭載されるアンテナ等の接続位置の都合等により、２系統以上並んで配置されている高周波電力増幅器の配置順序と異なる順序でインピーダンス変換回路の出力端子を配置する必要が生じた場合にも、高周波電力増幅器を構成するモノリシックマイクロ波集積回路の出力端子の配置順序もインピーダンス変換回路内の各構成要素（配線を除く）の配置順序も変更することなく、インピーダンス変換回路の出力端子の配置順序のみを柔軟に変更することができる。
【００１８】
本発明の電子デバイスにおいて、前記インピーダンス変換回路は、前記各高周波電力増幅器に使用されている信号増幅用トランジスタを動作させるために必要な直流電源電圧を前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子を経由して供給するためのバイアス供給回路を有していてもよい。この場合、インピーダンス変換回路における２系統以上のバイアス供給回路へのバイアス供給用端子を１本の端子に集約することによって、移動機などの電子デバイスのマザーボード上に複雑な配線を複数配置する必要がなくなる。
【００１９】
本発明の電子デバイスにおいて、前記インピーダンス変換回路は、インピーダンス変換された高周波信号を出力するための複数の出力端子のうち少なくとも１つ以上の出力端子を通過する高周波信号を検出するための結合器、又は当該検出された信号を出力するための他の端子を備えていることが好ましい。このようにすると、移動機等の電子デバイスから出力される信号を適切に制御することが可能となる。
【００２０】
本発明の電子デバイスにおいて、前記インピーダンス変換回路が、前記高周波電力増幅器に使用されている信号増幅用トランジスタを動作させるために必要な直流電源電圧を前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子を経由して供給するためのバイアス供給回路を有する場合、前記インピーダンス変換回路は、前記バイアス供給回路の直流電源電圧供給端子とグランドとの間に、前記各高周波電力増幅器に使用されている信号増幅用トランジスタを保護するためにサージ成分をバイパスする保護回路を有することが好ましい。このようにすると、増幅した高周波信号を漏らさないように設計されているバイアス供給回路から、比較的周波数が低いサージ成分をバイパスさせることができるので、高周波電力増幅器（モノリシックマイクロ波集積回路）に使用されている信号増幅用トランジスタを確実に保護することができる。
【００２１】
本発明の電子デバイスにおいて、前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子のうち少なくとも１つの出力端子は、一対の端子からなる平衡回路の出力端子であり、前記インピーダンス変換回路は、前記平衡回路の出力端子に相対するように配置された一対の端子からなる平衡回路の入力端子を有することが好ましい。このようにすると、高周波電力増幅器として機能する例えばモノリシックマイクロ波集積回路の増幅用トランジスタが高周波信号を平衡出力する場合でも、当該モノリシックマイクロ波集積回路とインピーダンス変換回路とは互いに相対するように近接して配置されているので、インピーダンス変換回路の入力側を平衡入力可能に設定するだけで、当該モノリシックマイクロ波集積回路とインピーダンス変換回路とを互いに容易に接続することが可能になる。
【００２２】
本発明の電子デバイスにおいて、前記インピーダンス変換回路は、インピーダンスを変換するための手段として、誘電体基板に信号配線とグランド配線とを配置してなるマイクロ波伝送線路を有することが好ましい。このようにすると、高周波信号の漏れと損失とを最低限に抑えることが可能になるので、高周波信号の変換効率を向上させることができる。
【００２３】
本発明の電子デバイスにおいて、前記インピーダンス変換回路が、前記高周波電力増幅器に使用されている信号増幅用トランジスタを動作させるために必要な直流電源電圧を前記各高周波電力増幅器の前記各出力端子を経由して供給するためのバイアス供給回路を有する場合、前記インピーダンス変換回路は、前記バイアス供給回路を構成するための手段として、誘電体基板に信号配線とグランド配線とを配置してなるマイクロ波伝送線路を有することが好ましい。このようにすると、高周波信号の損失を最小限に抑えて直流電源電圧を供給することが可能になるので、移動機等の電子デバイスの消費電力を低減できる。
【００２４】
本発明の電子デバイスにおいて、インピーダンス変換回路がマイクロ波伝送線路を有する場合、前記マイクロ波伝送線路を構成する前記グランド配線は、対応する前記各高周波電力増幅器毎に分離されていることが好ましい。すなわち、２系統以上の高周波電力増幅器のインピーダンス変換回路の信号経路を、対応する高周波電力増幅器毎に分離するだけではなく、インピーダンス変換回路内でマイクロ波伝送線路を構成するために誘電体基板に配置されているグランド層についても、対応する高周波電力増幅器毎に分離することにより、インピーダンス変換回路の内部で各系統のマイクロ波伝送線路が互いに近接する場合にも、各系統のマイクロ波伝送線路間の干渉、つまり、一方のマイクロ波伝送線路から他方のマイクロ波伝送線路への信号の漏洩を抑制することができる。
【発明の効果】
【００２５】
以上のように、本発明によれば、移動機のマルチバンド化により２系統以上の高周波電力増幅器を搭載する必要が生じた場合でも、薄型で高周波特性に優れた高周波電力増幅器を低コストで提供することができる。すなわち、例えば、高周波電力増幅器を構成するモノリシックマイクロ波集積回路はリードフレーム上に実装されていると共に樹脂モールドを用いた半導体集積回路専用のプラスチックパッケージ等に封入されているため、インピーダンス変換回路が集積されている基板に当該モノリシックマイクロ波集積回路を実装しなくてもよいので、薄型化に有利である。また、モノリシックマイクロ波集積回路の裏面からリードフレームを経由して直接マザーボードに放熱させることができるので、誘電体基板上にモノリシックマイクロ波集積回路を実装する場合に比べて、放熱性が良好になる。さらに、モノリシックマイクロ波集積回路を誘電体基板上に実装しないため、当該回路を接地するためのグランド層までの距離を短縮できるので、高周波特性の良好な高周波電力増幅器を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
（第１の実施形態）
以下、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００２７】
図１は、本実施形態の電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。図１に示すように、本実施形態の電子デバイスは、５系統の高周波電力増幅器１、２、３、４及び５を有している。２系統の高周波電力増幅器１及び２はそれぞれ３段増幅構成を有している。すなわち、高周波電力増幅器１は、直列に配置された３つのバイポーラトランジスタである増幅用トランジスタ６、７及び８を有し、高周波電力増幅器２は、直列に配置された３つのバイポーラトランジスタである増幅用トランジスタ９、１０及び１１を有している。３系統の高周波電力増幅器３、４及び５はそれぞれ２段増幅構成を有している。すなわち、高周波電力増幅器３は、直列に配置された２つのバイポーラトランジスタである増幅用トランジスタ１２及び１３を有し、高周波電力増幅器４は、直列に配置された２つのバイポーラトランジスタである増幅用トランジスタ１４及び１５を有し、高周波電力増幅器５は、直列に配置された２つのバイポーラトランジスタである増幅用トランジスタ１６及び１７を有している。各高周波電力増幅器１〜５においてはそれぞれ、１段目の増幅用トランジスタの入力側に入力整合回路１８、１９、２０、２１及び２２が接続されており、各増幅用トランジスタのベース側にベースバイアス回路２３、２４、２５、２６、２７が接続されている。また、前段の増幅用トランジスタと後段の増幅用トランジスタとの間の整合をとるための段間整合回路２８、２９、３０、３１、３２、３３及び３４、並びに各増幅用トランジスタから所望のコレクタ電流が得られるようにベース電流を供給するためのバイアス回路が設けられている。本実施形態では、以上の５系統の高周波電力増幅器１〜５はモノリシックマイクロ波集積回路に集積されており、当該集積回路は１つのパッケージ３５に封入されている。
【００２８】
本実施形態の電子デバイスの特徴は、これらの５系統の高周波電力増幅器１〜５の出力端子のそれぞれに相対するように配置された５つの入力端子を有するインピーダンス変換回路３６を備えていることである。インピーダンス変換回路３６は、５系統の高周波電力増幅器１〜５における最終段の増幅用トランジスタ８、１１、１３、１５及び１７の出力整合回路の役割を果たすと共に、電力増幅を最大に確保するために低インピーダンス（例えば１〜３０Ω）で構成された入力インピーダンスをそれよりも大きい例えば５０Ω程度のインピーダンスに変換する。インピーダンス変換回路３６には、５系統の高周波電力増幅器１〜５における最終段の増幅用トランジスタ８、１１、１３、１５及び１７のそれぞれと対応して、インピーダンスの実部を下げるための並列容量３７、３８、３９、４０及び４１と、使用する周波数帯域に応じてインピーダンスの虚部を合わせるための直列インダクタ４２、４３、４４、４５及び４６とが設けられている。また、インピーダンス変換回路３６には、５系統の高周波電力増幅器１〜５の出力端子を経由して最終段の増幅用トランジスタ８、１１、１３、１５及び１７のそれぞれに直流電源電圧を供給するためのバイアス供給回路５２、５３、５４、５５及び５６と、当該各バイアス供給回路５２、５３、５４、５５及び５６から供給された直流電流がインピーダンス変換回路３６の出力側へ流れることを防ぐための直列容量４７、４８、４９、５０及び５１とが配置されている。
【００２９】
図２は、図１に示す回路構成を持つ電子デバイスの回路配置の一例を模式的に示す図である。図２に示すように、５系統分の高周波電力増幅器が集積されたモノリシックマイクロ波集積回路５９及び６０はダイボンディングパッド５８上に実装されていると共にプラスチックパッケージ３５に封入されている。プラスチックパッケージ３５は、インピーダンス変換回路３６が集積されている誘電体基板６３と共に、移動機等の電子デバイスのマザーボード６１上に実装されている。
【００３０】
パッケージ３５には複数のリード端子７３が設けられている。モノリシックマイクロ波集積回路５９及び６０と各リード端子７３とは複数のワイヤ７４によって電気的に接続されている。５系統の高周波電力増幅器における最終段の増幅用トランジスタの出力は各ワイヤ７４並びにリード端子（出力端子）７３Ａ、７３Ｂ、７３Ｃ、７３Ｄ及び７３Ｅをそれぞれ経由して、インピーダンス変換回路３６の入力端子７７Ａ、７７Ｂ、７７Ｃ、７７Ｄ及び７７Ｅに接続されている。尚、５系統の高周波電力増幅器の出力端子７３Ａ〜７３Ｅとインピーダンス変換回路３６の入力端子７７Ａ〜７７Ｅとは、マザーボード６１表面に設けられた配線７１によって電気的に接続されている。また、互いに対となる出力端子７３Ａと入力端子７７Ａ、出力端子７３Ｂと入力端子７７Ｂ、出力端子７３Ｃと入力端子７７Ｃ、出力端子７３Ｄと入力端子７７Ｄ、及び出力端子７３Ｅと入力端子７７Ｅは、互いに平行に規則正しく並んでいる。
【００３１】
インピーダンス変換回路３６が集積されている誘電体基板６３上には、インピーダンス変換回路３６の構成要素として、並列容量として使用されるチップコンデンサ６４と、直列インダクタとして使用されるチップインダクタ６５とが設けられている。入力端子７７、チップコンデンサ６４及びチップインダクタ６５のそれぞれの間の電気的接続は金属配線層７５によって行われる。また、インピーダンス変換回路３６には、５系統の高周波電力増幅器における最終段の増幅用トランジスタのそれぞれに直流電源電圧を供給するためのバイアス供給回路が設けられている。当該各バイアス供給回路は、誘電体基板６３上に形成されたマイクロ波伝送線路６６及びＲＦバイパス用コンデンサ６７から構成されている。このＲＦバイパス用コンデンサ６７が接続されている端子において交流は短絡している。また、マイクロ波伝送線路６６の線路長は、マイクロ波伝送線路６６とインピーダンス変換回路３６との接続点が十分に開放となるように、使用する周波数での電気長を考慮して決められている。さらに、インピーダンス変換回路３６には、上記バイアス供給回路から供給された直流電流がインピーダンス変換回路３６の出力側に流れ出ることを防ぐために、直列容量６８が接続されている。当該直列容量６８、並列容量として使用されているチップコンデンサ６４、直列インダクタとして使用されているチップインダクタ６５、並びに上記バイアス供給回路を構成するマイクロ波伝送線路６６及びＲＦバイパス用コンデンサ６７については、５系統分がそれぞれ並列して配置されている。尚、５系統分のバイアス供給回路への直流電源電圧の供給に用いられる配線については必要に応じて共通化されており、インピーダンス変換回路３６（つまり誘電体基板６３）に設けられている一つの端子６９を経由して外部から各バイアス供給回路に直流電源電圧が供給される。
【００３２】
図３は図２のＡ−Ａ’線の断面図である。図３に示すように、プラスチックパッケージ３５の内部では、ダイボンディングパッド５８上にモノリシックマイクロ波集積回路６０等が実装されている。パッケージ３５の端部には複数のリード端子７３が設けられている。モノリシックマイクロ波集積回路６０等の上部と接続用のワイヤ７４とは表面保護用の封止用樹脂７６によって保護されている。プラスチックパッケージ３５はマザーボード６１上に実装されている。インピーダンス変換回路３６は誘電体基板６３上に構成されている。誘電体基板６３は、その誘電体内部に金属配線層７５Ａ（最上層配線）、７５Ｂ（第３層配線）、７５Ｃ（第２層配線）及び７５Ｄ（第１層配線）が配置された多層配線構造を有している。チップコンデンサ６４及びチップインダクタ６５等は誘電体基板６３の表面に実装されている。尚、チップコンデンサ６４等は誘電体基板６３上で表面保護用の封止用樹脂７８によって保護されている。また、封止用樹脂７８に代えて、金属ケースを用いてもよい。
【００３３】
本実施形態においては、金属配線層７５Ａを信号線路とし、金属配線層７５Ｂをグランド層とすることにより、マイクロ波伝送線路の構成形態の１つであるマイクロストリップ線路が形成されている。当該マイクロストリップ線路は、上記バイアス供給回路のマイクロ波伝送線路６６として用いられる。これにより、高周波信号の損失を最小限に抑えて直流電源電圧を供給することが可能になるので、移動機等の電子デバイスの消費電力を低減できる。
【００３４】
また、本実施形態においては、金属配線層７５Ｃを信号線路とし、金属配線層７５Ｂ及び７５Ｄをグランド層として、金属配線層７５Ｃと金属配線層７５Ｂ及び７５Ｄのそれぞれとの間に誘電体を挟み込むことにより、マイクロ波伝送線路の構成形態の１つであるストリップ線路が形成されている。当該ストリップ線路はインピーダンスを変換するための手段として用いられる。これにより、高周波信号の漏れと損失とを最低限に抑えることが可能になるので、高周波信号の変換効率を向上させることができる。また、当該ストリップ線路を、上記マイクロストリップ線路と同様に、上記バイアス供給回路のマイクロ波伝送線路として用いることもできる。
【００３５】
また、本実施形態においては、金属配線層７５Ｃを、複数の高周波電力増幅器に対して設けられる複数のバイアス供給回路へ直流電源電圧を供給するための端子を１本の端子に集約するために用いている。これにより、移動機などの電子デバイスのマザーボード６１上に複雑な配線を複数配置する必要がなくなる。しかし、上記のように、金属配線層７５Ｃはマイクロ波伝送線路としての機能も有するので、上記バイアス供給回路の一部として使用することも可能である。
【００３６】
以上に説明したように、第１の実施形態によると、複数系統の高周波電力増幅器を構成するモノリシックマイクロ波集積回路５９及び６０は、インピーダンス変換回路３６が集積されている誘電体基板６３上には実装されていないので、モノリシックマイクロ波集積回路５９及び６０の厚さを薄くできる。また、モノリシックマイクロ集積回路５９及び６０の裏面から、誘電体基板６３を経由することなく薄いリードフレーム（ダイボンディングパッド５８）を経由してマザーボード６１へ放熱させることができるので、放熱性に優れた高い信頼性を有する高周波電力増幅器を実現できる。さらに、モノリシックマイクロ波集積回路５９及び６０を誘電体基板６３上に実装しないため、当該回路を接地するためのグランド層までの距離を短くできるので、利得劣化を抑制して、高周波特性に優れた高周波電力増幅器を実現できる。
【００３７】
（第２の実施形態）
以下、本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００３８】
図４は、本実施形態の電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。尚、図４においては、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。図４に示すように、本実施形態の電子デバイスにおいても、図１に示す５系統の高周波電力増幅器を有する第１の実施形態の電子デバイスと同様に、高周波電力増幅器１〜５（モノリシックマイクロ波集積回路として構成されている）を搭載したパッケージ３５と、インピーダンス変換回路３６とが互いに相対するように配置されている。
【００３９】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、５系統の高周波電力増幅器１〜５のうちの１系統の高周波電力増幅器５の出力端子と、当該出力端子と電気的に接続されるインピーダンス変換回路３６の入力端子との間に、電気長を長くするための直列インダクタ８６と、電気長を短くするための並列コンデンサ８７とが配置されていることである。
【００４０】
上記特徴によると、モノリシックマイクロ波集積回路を搭載したパッケージ３５とインピーダンス変換回路３６とを移動機などの電子デバイスのマザーボードに実際に実装する際に、パッケージ３５及びインピーダンス変換回路３６のそれぞれの配置位置の調整によって、５系統それぞれの接続に必要な電気長を最適値に完全に合わせることが困難な場合であっても、図４に示す電気長変更手段８６及び８７により、それが可能となり、５系統分の高周波電力増幅器１〜５の性能を安定して引き出すことができる。
【００４１】
また、本実施形態が第１の実施形態と異なっている他の点は、高周波電力増幅器４と対応するインピーダンス変換回路３６の入力端子と当該入力端子と対応するインピーダンス変換回路３６の出力端子８９とを結ぶ配線が、高周波電力増幅器５と対応するインピーダンス変換回路３６の入力端子と当該入力端子と対応するインピーダンス変換回路３６の出力端子８８とを結ぶ配線と交差しており、インピーダンス変換回路３６の各入力端子の配置順序つまり高周波電力増幅器１〜５の配置順序と、それと対応するインピーダンス変換回路３６の各出力端子の配置順序とが異なっていることである。
【００４２】
上記特徴によると、移動機等の電子デバイスに搭載されるアンテナ等の接続位置の都合等により、５系統の高周波電力増幅器１〜５の配置順序と異なる順序でインピーダンス変換回路３６の出力端子を配置する必要が生じた場合にも、パッケージ３５の出力端子の配置順序もインピーダンス変換回路３６内の各構成要素（配線を除く）の配置順序も変更することなく、インピーダンス変換回路３６の出力端子の直前（実質的なインピーダンス変換回路の構成部分よりも後）で各系統の配線を交差させることによってインピーダンス変換回路３６の出力端子の配置順序のみを柔軟に変更することができる。
【００４３】
尚、第２の実施形態において、インピーダンス変換回路３６における１系統の入力端子に対して電気長を変更する手段を設けたが、これに代えて、２系統以上の入力端子に対して電気長を変更する手段を設けてもよい。また、電気長を変更する手段に代えて、又はそれに加えて、入力インピーダンスを変更する手段を設けても良い。具体的には、高周波電力増幅器の出力端子とインピーダンス変換回路の入力端子との接続ラインにコンデンサを並列に接続すれば、入力インピーダンスを低減させることができる。また、当該接続ラインに、インダクタとコンデンサ、又はマイクロ波伝送線路とコンデンサを接続すれば、入力インピーダンスを増大させ又は低減させることができる。
【００４４】
また、第２の実施形態において、インピーダンス変換回路３６内で２系統分の配線を互いに交差させたが、これに代えて、３系統分以上の配線を互いに交差させてもよい。
【００４５】
（第３の実施形態）
以下、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００４６】
図５は、本実施形態の電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。尚、図５においては、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００４７】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、図５に示すように、第１の実施形態のインピーダンス変換回路３６に代えて、インピーダンス変換回路９０を備えていることである。尚、図５に示すように、本実施形態の電子デバイスにおいても、図１に示す第１の実施形態の電子デバイスにおける高周波電力増幅器１〜５とインピーダンス変換回路３６との接続関係と同様に、高周波電力増幅器１〜５（モノリシックマイクロ波集積回路として構成されている）を搭載したパッケージ３５の各出力端子と、インピーダンス変換回路９０の各入力端子とが互いに相対するように配置されている。
【００４８】
本実施形態のインピーダンス変換回路９０の内部構成の特徴は、図５に示すように、インピーダンス変換された高周波信号を出力するための複数の出力端子９１ａ、９２ａ、９３ａ、９４ａ及び９５ａのうち、出力端子９１ａ及び９２ａのそれぞれを通過する高周波信号の一部を検出するために、出力端子９１ａ及び９２ａの直前（実質的なインピーダンス変換回路の構成部分よりも後）に方向性結合器９１ｂ及び９２ｂが設けられていることである。尚、方向性結合器９１ｂ及び９２ｂによって検出した信号はそれぞれ端子９１ｃ及び９２ｃから出力される。
【００４９】
また、本実施形態の他の特徴は、インピーダンス変換回路９０の外側において出力端子９３ａ、９４ａ及び９５ａのそれぞれに対して、一定方向のみに信号を通過させるアイソレータ９６、９７及び９８が接続されていることである。これにより、出力端子９３ａ、９４ａ及び９５ａのそれぞれを通過する信号の方向性を限定する必要がなくなるので、出力端子９３ａ、９４ａ及び９５ａの直前（実質的なインピーダンス変換回路の構成部分よりも後）にコンデンサ９３ｂ、９４ｂ及び９５ｂを設けることによって、出力端子９３ａ、９４ａ及び９５ａを通過する信号の一部を端子９３ｃ、９４ｃ及び９５ｃから取り出すことができる。
【００５０】
第３の実施形態によると、移動機等の電子デバイスから出力される信号を適切に制御することが可能となる。
【００５１】
尚、第３の実施形態において、インピーダンス変換回路９０における全ての出力端子に対して、高周波信号を検出するための結合器、又は当該検出された信号を出力するための他の端子を設けたが、これに限らず、信号検出が必要とされる少なくとも１つ以上の出力端子に、高周波信号を検出するための結合器、又は当該検出された信号を出力するための他の端子を設ければよい。
【００５２】
また、第３の実施形態において、第１の実施形態の構成を前提として、インピーダンス変換回路の出力端子に対して、高周波信号を検出するための結合器、又は当該検出された信号を出力するための他の端子を設けたが、これに代えて、図４に示す第２の実施形態の構成を前提として、インピーダンス変換回路の出力端子に対して、高周波信号を検出するための結合器、又は当該検出された信号を出力するための他の端子を設けてもよい。
【００５３】
（第４の実施形態）
以下、本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００５４】
図６は、本実施形態の電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。尚、図６においては、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００５５】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている点は、図６に示すように、第１の実施形態のインピーダンス変換回路３６に代えて、インピーダンス変換回路９９を備えていることである。尚、図６に示すように、本実施形態の電子デバイスにおいても、図１に示す第１の実施形態の電子デバイスにおける高周波電力増幅器１〜５とインピーダンス変換回路３６との接続関係と同様に、高周波電力増幅器１〜５（モノリシックマイクロ波集積回路として構成されている）を搭載したパッケージ３５の各出力端子と、インピーダンス変換回路９９の各入力端子とが互いに相対するように配置されている。
【００５６】
本実施形態のインピーダンス変換回路９９の内部構成の特徴は、図６に示すように、バイアス供給回路５２の直流電源電圧供給端子１００Ａとグランドとの間に保護ダイオード１０１Ａ及び１０２Ａが並列に接続されていることである。同様に、バイアス供給回路５３の直流電源電圧供給端子１００Ｂとグランドとの間に保護ダイオード１０１Ｂ及び１０２Ｂが並列に接続されており、バイアス供給回路５４の直流電源電圧供給端子１００Ｃとグランドとの間に保護ダイオード１０１Ｃ及び１０２Ｃが並列に接続されており、バイアス供給回路５５の直流電源電圧供給端子１００Ｄとグランドとの間に保護ダイオード１０１Ｄ及び１０２Ｄが並列に接続されており、バイアス供給回路５６の直流電源電圧供給端子１００Ｅとグランドとの間に保護ダイオード１０１Ｅ及び１０２Ｅが並列に接続されている。これにより、各バイアス供給回路５２〜５６に対して、比較的周波数が低いサージ成分をバイパスできる保護回路が構成される。
【００５７】
第４の実施形態によると、増幅した高周波信号を漏らさないように設計されているバイアス供給回路５２〜５６から、比較的周波数が低いサージ成分をバイパスさせることができるので、高周波電力増幅器１〜５に使用されている信号増幅用トランジスタを確実に保護することができる。
【００５８】
尚、第４の実施形態において、バイアス供給回路５２〜５６のそれぞれにおける直流電源電圧供給端子とグランドとの間に保護回路を設けたが、これに限らず、少なくとも１つ以上のバイアス供給回路における直流電源電圧供給端子とグランドとの間に保護回路を設けてもよい。
【００５９】
また、第４の実施形態において、バイアス供給回路５２〜５６のそれぞれにおける直流電源電圧供給端子とグランドとの間に保護回路を構成するために接続されるダイオードについては、想定される印加電圧値、極性、及びバイパスさせる電流等に応じて、直列に多段接続したり、並列に逆方向に配置したり、又は並列に同一方向に配置したりしてもよい。また、保護回路の構成要素として、短段の保護ダイオードに代えて、高電圧印加時に抵抗値が下がる正特性サーミスタ等の半導体セラミックを使用することも可能である。
【００６０】
また、第４の実施形態において、第１の実施形態の構成を前提として、バイアス供給回路の直流電源電圧供給端子とグランドとの間に保護回路を設けたが、これに代えて、図４に示す第２の実施形態の構成若しくは図５に示す第３の実施形態の構成又は両実施形態を組み合わせた構成を前提として、バイアス供給回路の直流電源電圧供給端子とグランドとの間に保護回路を設けてもよい。
【００６１】
（第５の実施形態）
以下、本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００６２】
図７は、本実施形態の電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。尚、図７においては、図１に示す第１の実施形態と同一の構成要素には同一の符号を付すことにより説明を省略する。
【００６３】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている第１の点は、図７に示すように、パッケージ３５内でモノリシックマイクロ波集積回路を構成する高周波電力増幅器１〜５のうち高周波電力増幅器５が、平衡回路により構成された１系統の高周波電力増幅器１０３に置換されていることである。具体的には、高周波電力増幅器１０３は、最後段となる一対の増幅用トランジスタ１０４及び１０５と、第２段の平衡増幅器１０６と、第１段の平衡増幅器１０７とからなる３段増幅構成を有している。平衡増幅器１０７の入力側には平衡回路により構成された入力整合回路１０８が設けられており、平衡増幅器１０６と平衡増幅器１０７との間には段間整合回路１０９が設けられており、平衡増幅器１０６と増幅用トランジスタ１０４及び１０５のそれぞれとの間には段間整合回路１１０が設けられている。平衡増幅器１０６及び１０７にはバイアス回路が内蔵されている。また、増幅用トランジスタ１０４及び１０５のそれぞれの入力側には、増幅用トランジスタ１０４及び１０５のそれぞれにベース電流を供給するバイアス回路１１８が接続されている。
【００６４】
本実施形態が第１の実施形態と異なっている第２の点は、図７に示すように、第１の実施形態のインピーダンス変換回路３６に代えて、インピーダンス変換回路１１１を備えていることである。尚、図７に示すように、本実施形態の電子デバイスにおいても、図１に示す第１の実施形態の電子デバイスにおける高周波電力増幅器１〜５とインピーダンス変換回路３６との接続関係と同様に、高周波電力増幅器１〜４及び１０３を搭載したパッケージ３５の各出力端子と、インピーダンス変換回路１１１の各入力端子とが互いに相対するように配置されている。また、高周波電力増幅器１０３の増幅用トランジスタ１０４及び１０５からの出力は平衡出力になっているので、当該出力端子（一対の端子）からインピーダンス変換回路１１１の対応する入力端子（一対の端子）まで２本の線路が１対をなして延びている。
【００６５】
ここで、本実施形態のインピーダンス変換回路１１１においては、図７に示すように、高周波電力増幅器１０３の平衡回路の出力端子と対応する平衡回路の入力端子のそれぞれに対して、インピーダンスの実部を下げるための並列容量４１Ａ及び４１Ｂと、使用する周波数帯域に応じてインピーダンスの虚部を合わせるための直列インダクタ４６Ａ及び４６Ｂと、高周波電力増幅器１０３の増幅用トランジスタ１０４及び１０５のそれぞれに直流電源電圧を供給するためのバイアス供給回路５６Ａ及び５６Ｂとが設けられている。さらに、本実施形態のインピーダンス変換回路１１１は、上記平衡回路の入力端子から入力された信号に対してインピーダンス変換を行った後、当該信号が伝送される平衡配線を１本の信号ラインに変換するバルン１１２を有している。これにより、インピーダンス変換回路１１１の出力端子からは平衡配線は不要となるので、マザーボード上の配線設計が簡単になる。尚、本実施形態のインピーダンス変換回路１１１においては、バイアス供給回路５６Ａ及び５６Ｂから供給された直流電流がインピーダンス変換回路１１１の出力側へ流れることを防ぐために、バルン１１２の後ろに直列容量５１が配置されている。
【００６６】
第５の実施形態によると、モノリシックマイクロ波集積回路中の高周波電力増幅器１０３の増幅用トランジスタが高周波信号を平衡出力する場合でも、当該モノリシックマイクロ波集積回路とインピーダンス変換回路１１１とは互いに相対するように近接して配置されているので、インピーダンス変換回路１１１の入力側を平衡入力可能に設定するだけで、当該モノリシックマイクロ波集積回路とインピーダンス変換回路１１１とを互いに容易に接続することが可能になる。
【００６７】
尚、第５の実施形態において、インピーダンス変換回路１１１内で１系統分の配線を平衡配線としたが、これに代えて、２系統分以上の配線を平衡配線としてもよい。
【００６８】
また、第５の実施形態において、第１の実施形態の構成を前提として、平衡配線を用いたが、これに代えて、図４に示す第２の実施形態の構成、図５に示す第３の実施形態の構成若しくは図６に示す第４の実施形態の構成又は第２〜第４の実施形態を２つ以上任意に組み合わせた構成を前提として、平衡配線を用いてもよい。
【００６９】
（第６の実施形態）
以下、本発明の第６の実施形態に係る電子デバイスについて、図面を参照しながら説明する。
【００７０】
図８は、本実施形態の電子デバイスの一構成例を示す断面図であり、第１の実施形態の回路配置を示す図２のＣ−Ｃ’線の断面図に相当する。図８に示すように、インピーダンス変換回路３６は、５系統の高周波電力増幅器と対応するインピーダンス変換部１１３、１１４、１１５、１１６及び１１７から構成されている。また、インピーダンス変換回路３６が集積されている誘電体基板６３は、その誘電体内部に金属配線層７５Ａ（最上層配線）、７５Ｂ（第３層配線）、７５Ｃ（第２層配線）及び７５Ｄ（第１層配線）が配置された多層配線構造を有している。ここで、インピーダンス変換回路３６の構成要素であるチップコンデンサ及びチップインダクタ等は、誘電体基板６３表面に配線されている金属配線層７５Ａ上に実装されている。また、金属配線層７５Ａを信号線路とし、金属配線層７５Ｂをグランド層とすることにより、マイクロ波伝送線路の構成形態の１つであるマイクロストリップ線路が形成されている。信号線路である金属配線層７５Ａは、互いに隣接するインピーダンス変換部１１３、１１４、１１５、１１６及び１１７のそれぞれの間で分断されている。グランド層である金属配線層７５Ｂは、ビア１２３及び１２４を経由して金属配線層７５Ｄに接続されている。金属配線層７５Ｄは、移動機等の電子デバイスのマザーボード６１表面に設けられた配線７１に接続されている。
【００７１】
本実施形態の特徴は、グランド層である金属配線層７５Ｂが、互いに隣接するインピーダンス変換部１１３、１１４、１１５、１１６及び１１７のそれぞれの間で分断されていることである。尚、各インピーダンス変換部１１３〜１１７内の金属配線層７５Ｂはそれぞれ、ビア１２３及び１２４を経由して金属配線層７５Ｄに接続されている。
【００７２】
第６の実施形態によると、インピーダンス変換回路３６の内部で各系統のマイクロ波伝送線路が互いに近接する場合にも、上記特徴により、理想グランドを形成できない金属配線層７５Ｂを経由した各系統のマイクロ波伝送線路間の干渉、つまり、一方のマイクロ波伝送線路から他方のマイクロ波伝送線路への信号の漏洩を抑制することができる。
【００７３】
尚、第６の実施形態において、第１の実施形態の構成を前提として、マイクロ波伝送線路を構成するグランド配線を、対応する高周波電力増幅器毎に分離したが、これに代えて、図４に示す第２の実施形態の構成、図５に示す第３の実施形態の構成、図６に示す第４の実施形態の構成若しくは図７に示す第５の実施形態の構成又は第２〜第５の実施形態を２つ以上任意に組み合わせた構成を前提として、マイクロ波伝送線路を構成するグランド配線を、対応する高周波電力増幅器毎に分離してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、移動機のマルチバンド化への対応により２系統以上の高周波電力増幅器を搭載する必要がある場合においても、薄型で高周波特性に優れた高周波電力増幅器を低コストで提供することができるものであり、携帯電話網などの移動体通信システムの高機能化・高付加価値サービス化に対応するための移動機の高周波電力増幅器等として適する。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。
【図２】図２は、本発明の第１の実施形態に係る電子デバイスの回路配置の一例を模式的に示す図である。
【図３】図３は図２のＡ−Ａ’線の断面図である。
【図４】図４は、本発明の第２の実施形態に係る電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。
【図５】図５は、本発明の第３の実施形態に係る電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。
【図６】図６は、本発明の第４の実施形態に係る電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。
【図７】図７は、本発明の第５の実施形態に係る電子デバイスの一構成例を示す等価回路図である。
【図８】図８は、本発明の第８の実施形態に係る電子デバイスの一構成例を示す断面図であり、図２のＣ−Ｃ’線の断面図に相当する。
【図９】図９は、従来の高周波電力増幅器の一構成例を示す等価回路図である。
【図１０】図１０は、従来の高周波電力増幅器の回路配置の一例を模式的に示す図である。
【図１１】図１１は、従来のマルチバンドシステムの高周波電力増幅器の一構成例を示す等価回路図である。
【図１２】図１２は、５系統の高周波電力増幅器を含む従来のハイブリッド集積回路の一構成例を示す図である。
【図１３】図１３は図１２のＢ−Ｂ’線の断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１〜５    高周波電力増幅器
６〜１７  増幅用トランジスタ
１８〜２２  入力整合回路
２３〜２７  ベースバイアス回路
２８〜３４  段間整合回路
３５    パッケージ
３６    インピーダンス変換回路
３７〜４１  並列容量
４２〜４６  直列インダクタ
４７〜５１  直列容量
５２〜５６  バイアス供給回路
５８    ダイボンディングパッド
５９、６０  モノリシックマイクロ波集積回路
６１    マザーボード
６３    誘電体基板
６４    チップコンデンサ
６５    チップインダクタ
６６    マイクロ波伝送線路
６７    ＲＦバイパス用コンデンサ
６８    直列容量
６９    端子
７１    配線
７３    リード端子（出力端子）
７４    ワイヤ
７５    金属配線層
７６    封止用樹脂
７７    入力端子
７８    封止用樹脂
８６    直列インダクタ
８７    並列コンデンサ
８８、８９  出力端子
９０    インピーダンス変換回路
９１ａ、９２ａ、９３ａ、９４ａ、９５ａ  出力端子
９１ｂ、９２ｂ  方向性結合器
９１ｃ、９２ｃ、９３ｃ、９４ｃ、９５ｃ  端子
９３ｂ、９４ｂ、９５ｂ  コンデンサ
９６、９７、９８  アイソレータ
９９    インピーダンス変換回路
１００    直流電源電圧供給端子
１０１、１０２  保護ダイオード
１０３    高周波電力増幅器
１０４、１０５  増幅用トランジスタ
１０６、１０７  平衡増幅器
１０８    入力整合回路
１０９、１１０  段間整合回路
１１１    インピーダンス変換回路
１１２    バルン
１１３〜１１７  インピーダンス変換部
１１８    バイアス回路
１２３、１２４  ビア
【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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