(57)【要約】【課題】  強入力時の出力電力の劣化が少なく、熱暴走に対して安定的であり、入力整合のとり易い高周波増幅回路を得ることができ、さらに、これを受信ならびに送信の機能に用いることにより、ダイナミックレンジの広い受信性能と送信性能に優れた安定的な受信機および送信機、ならびに送受信機を提供する。【解決手段】  カレントミラー回路からなるバイアス回路と、バイアス用トランジスタを有するエミッタホロワ回路と、増幅用トランジスタを有したエミッタ接地増幅回路からなる高周波増幅回路において、接地コンデンサ１０１によりバイアス用トランジスタ４５のベースを接地し、バイアス用トランジスタ４５のエミッタを接地抵抗１０４と接地コンデンサ１０５を介して増幅用トランジスタ５のエミッタに接続するとともに、バイアス用トランジスタ４３のエミッタを接続して接地した構成とする。【選択図】  図１
2007074072.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カレントミラー回路からなるバイアス回路と、第３のバイアス用トランジスタを有するエミッタホロワ回路と、増幅用トランジスタを有するエミッタ接地増幅回路からなり、
前記カレントミラー回路のバイアス電流出力端子と前記第３のバイアス用トランジスタのベースを接続し、前記第３のバイアス用トランジスタのエミッタをバイアス印加素子を介して前記増幅用トランジスタのベースに接続し、前記カレントミラー回路からのバイアス電流を前記第３のバイアス用トランジスタで電流増幅して前記増幅用トランジスタのベースに供給する構成の高周波増幅回路であって、
前記第３のバイアス用トランジスタのベースを容量からなる第１の接地素子により接地したことを特徴とする高周波増幅回路。
【請求項２】
請求項１記載の高周波増幅回路において、
前記バイアス回路は第１のバイアス用トランジスタと第２のバイアス用トランジスタからなり、エミッタが接地された前記第１のバイアス用トランジスタのベースを前記第２のバイアス用トランジスタのエミッタに接続し、前記第１のバイアス用トランジスタのコレクタを前記第２のバイアス用トランジスタのベースと前記第３のバイアス用トランジスタのベースに接続するとともに、電流調整用抵抗を介して基準電圧を印加し、前記第２のバイアス用トランジスタのコレクタと前記第３のバイアス用トランジスタのコレクタに電源電圧を印加する構成であることを特徴とする高周波増幅回路。
【請求項３】
請求項１または２記載の高周波増幅回路において、
前記第３のバイアス用トランジスタのエミッタと前記バイアス印加素子の接続点を容量からなる第２の接地素子により接地したことを特徴とする高周波増幅回路。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の高周波増幅回路において、
前記バイアス印加素子はバイアス用抵抗とバイアス用インダクタからなり、前記バイアス用インダクタと前記増幅用トランジスタのベースを接続し、前記第３のバイアス用トランジスタのエミッタからのバイアス電流を前記バイアス用インダクタを介して前記増幅用トランジスタのベースに供給する構成であることを特徴とする高周波増幅回路。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の高周波増幅回路において、
前記高周波増幅回路を１段以上含んだ多段増幅回路からなり、前記多段増幅回路の前記高周波増幅回路は、前記バイアス回路と前記第３のバイアス用トランジスタと前記増幅用トランジスタと前記バイアス印加素子を同一半導体基板上に形成したことを特徴とする高周波増幅回路。
【請求項６】
請求項５記載の高周波増幅回路において、
前記バイアス回路の接地端子と第２の接地素子の接地端子を前記増幅用トランジスタのエミッタに共通接続するとともに、前記増幅用トランジスタのエミッタを前記同一半導体基板上に形成された高周波増幅回路を封入するＩＣパッケージの接地端子に接地したことを特徴とする高周波増幅回路。
【請求項７】
請求項５記載の高周波増幅回路において、
前記増幅用トランジスタは２つ以上からなる単位トランジスタセルを並列に接続した構成からなり、前記増幅用トランジスタを構成する複数の単位トランジスタセルのエミッタをそれぞれ独立して前記同一半導体基板上に形成された高周波増幅回路を封入するＩＣパッケージの接地端子に接地したことを特徴とする高周波増幅回路。
【請求項８】
受信したＲＦ周波信号を増幅して出力する低雑音増幅回路と、前記低雑音増幅回路より出力されたＲＦ周波信号を局部発振信号により中間周波信号に周波数変換出力するミクサ回路と、前記ミクサ回路より出力された中間周波信号を復調する復調回路を有する受信機であって、
前記低雑音増幅回路に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波増幅回路を用いたことを特徴とする受信機。
【請求項９】
変調回路において変調出力される中間周波信号を局部発振信号によりＲＦ周波信号に周波数変換出力するミクサ回路と、前記ミクサ回路より出力されたＲＦ周波信号を所望の信号レベルに増幅する電力増幅回路を有する送信機であって、
前記電力増幅回路に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波増幅回路を用いたことを特徴とする送信機。
【請求項１０】
受信したＲＦ周波信号を増幅して出力する低雑音増幅回路と、前記低雑音増幅回路より出力されたＲＦ周波信号を局部発振信号により中間周波信号に周波数変換出力する第１のミクサ回路と、前記第１のミクサ回路より出力された中間周波信号を復調する復調回路を有する受信部と、
変調回路において変調出力される中間周波信号を局部発振信号によりＲＦ周波信号に周波数変換出力する第２のミクサ回路と、前記第２のミクサ回路より出力されたＲＦ周波信号を所望の信号レベルに増幅する電力増幅回路を有する送信部からなり、
送信時は前記受信部をオフ状態とし、受信時は前記送信部をオフ状態として、送信と受信を交互に行う構成の送受信機であって、
前記低雑音増幅回路と前記電力増幅回路に、請求項１〜７のいずれか１項に記載の高周波増幅回路を用いたことを特徴とする送受信機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波増幅回路の技術に関し、特に、セルラ電話や無線ＬＡＮ等の送受信機や、ＴＶ、ＣＡＴＶ、衛星放送、衛星通信等の受信機と、それらに用いられる低雑音増幅回路、電力増幅回路に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
本発明者が検討した技術として、高周波増幅回路の従来技術に関しては、たとえば一例として図９に示すような構成のものが考えられる。
【０００３】
図９に示す高周波増幅回路は、無線ＬＡＮシステムにおいて、変調された無線周波信号（ＲＦ信号）をアクセスポイントあるいは無線ＬＡＮシステムを搭載している他のパーソナルコンピュータ等に送信するための送信部の最終段に用いられている電力増幅を行う高周波増幅回路の一例を示し、入力される信号は周波数が５ＧＨｚ帯のＲＦ信号であり、電源電圧は３．３Ｖである。
【０００４】
図９の高周波増幅回路は、ＲＦ信号入力端子１と、ＲＦ信号出力端子２と、電源端子３と、基準電圧端子４と、増幅用トランジスタ５と、接地コンデンサ６，７と、入力整合回路２０と、出力整合回路３０と、バイアス回路４０と、バイアス用インダクタ８と、バイアス用抵抗９を有している。増幅用トランジスタ５は、エミッタを接地し、ベースを入力整合回路２０を介してＲＦ信号入力端子１に接続するとともに、バイアス用抵抗９とバイアス用インダクタ８を介してバイアス回路４０に接続し、コレクタを出力整合回路３０を介してＲＦ信号出力端子２と電源端子３に接続している。
【０００５】
さらに、バイアス回路４０は、バイアス用トランジスタ４３，４４，４５と、電流調整用抵抗４１，４２を有する。バイアス用トランジスタ４３は、エミッタを接地し、ベースをバイアス用トランジスタ４４のエミッタに接続し、コレクタをバイアス用トランジスタ４４のベースに接続し、電流調整用抵抗４２，４１を介して基準電圧端子４に接続するとともに、電流調整用抵抗４１，４２の接続点をバイアス用トランジスタ４５のベースに接続している。そして、バイアス用トランジスタ４４のコレクタとバイアス用トランジスタ４５のコレクタに電源端子３を接続し、バイアス用トランジスタ４５のエミッタをバイアス用インダクタ８とバイアス用抵抗９を介して、増幅用トランジスタ５のベースに接続することにより、増幅用トランジスタ５のベースにバイアス電圧を印加する。
【０００６】
また、入力整合回路２０は、コンデンサ２１，２２と、インダクタ２３を有し、増幅用トランジスタ５のベースとＲＦ信号源インピーダンスとのインピーダンス整合を図り、出力整合回路３０はインダクタ３１，３３とコンデンサ３２を有し、増幅用トランジスタ５のコレクタと負荷インピーダンスとのインピーダンス整合を図るとともに、電源端子３の電圧を増幅用トランジスタ５のコレクタに供給する働きも兼ねている。
【０００７】
以上の高周波増幅回路は、ＲＦ信号入力端子１に入力された５ＧＨｚ帯のＲＦ信号を増幅用トランジスタ５により増幅し、ＲＦ信号出力端子２に出力する。このとき増幅用トランジスタ５にバイアス電圧を供給するバイアス回路４０は、温度変化により増幅用トランジスタ５のベースとエミッタ間電圧が変化することによるバイアス電流の変動をバイアス回路４０のバイアス用トランジスタ４３，４４により構成されるカレントミラー回路とバイアス用トランジスタ４５のエミッタホロワ回路のベースとエミッタ間電圧の温度変化による変動で打ち消すことにより、増幅用トランジスタ５のコレクタ電流の温度依存性を抑えている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００８】
さらに、カレントミラー回路と増幅用トランジスタ間をエミッタホロワ回路によるバッファを介して接続することにより、高周波増幅回路における高出力時のバイアス回路のドライブ能力が不足しないようにしている。
【０００９】
また、増幅用トランジスタ５に流れるコレクタ電流は、電流調整用抵抗４１，４２の値により調整可能であり、増幅用トランジスタ５のベースとバイアス回路４０の接続は、バイアス回路４０のインピーダンスの影響による利得の低下を抑えるため、バイアス用インダクタ８とバイアス用抵抗９を介している。
【非特許文献１】社団法人電子情報通信学会  信学技報  「Ｗ−ＣＤＭＡ用２段パワーアンプＨＢＴ  ＭＭＩＣにおける歪相殺を用いた効率向上手法」、ＥＤ２００１−２０７、図７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、上記従来技術で示す高周波増幅回路では、増幅用トランジスタのベースとエミッタ間がダイオードとしてオン動作するような強レベルのＲＦ信号が入力された場合、入力されたＲＦ信号が正振幅時にクリップされるため、ベースとエミッタ間電圧の平均値が低下することで、バイアス回路からのベース電流が増加する。ベース電流が増えることでコレクタ電流が増加して、強入力時（強信号レベル入力時、強レベル入力時とも称す）にコレクタ電流が増加することで出力電力が不足しないような構成となっている。しかし、図９で示した高周波増幅回路の従来技術では、強入力時にベース電流が増加した場合、バイアス抵抗９による電圧降下が大となることにより、増幅用トランジスタ５へのバイアス電流が不足するので、入出力特性が劣化し、十分な出力パワーが得られないという課題がある。
【００１１】
このため、図９で示した高周波増幅回路を受信機の初段の低雑音増幅回路に用いた場合、強入力時に出力波形が歪んでしまい、十分なダイナミックレンジが得られず、また、送信機の最終段の電力増幅回路に用いた場合、十分な送信電力が得られない。
【００１２】
さらに、図９で示した高周波増幅回路の従来技術を送信機の最終段の電力増幅回路に用いた場合、電力増幅回路は強入力、大出力動作が要求されることから、強レベルのＲＦ信号入力時に、増幅用トランジスタのベース電流の増加に伴い、コレクタ電流が増加すると、増幅用トランジスタが発熱する。この増幅用トランジスタの発熱により、ベースとエミッタ間電圧が低下するため、さらに、ベース電流が増加する。この増加により、さらにコレクタ電流が増加し、これに伴い、トランジスタが発熱する。
【００１３】
以上の動作を繰り返して際限なくコレクタ電流が大きくなって、増幅用トランジスタが動作不良を起こしたり、最悪、トランジスタが破壊に至るという熱暴走が発生しやすいという課題がある。
【００１４】
また、電力増幅回路では、増幅用トランジスタのトランジスタサイズを大きくして大出力化を図る必要があるため、サイズの小さなトランジスタを複数並列に接続してトランジスタサイズを大きくしている。このため、熱暴走は、大出力時に並列に接続されたトランジスタの中央部が発熱しやすいことから、トランジスタ配列の中央部が部分的に熱暴走を起こして、動作不良を起こすものと考えられる。
【００１５】
さらに、電力増幅回路では、増幅用トランジスタのトランジスタサイズを大きくしているため、増幅用トランジスタのベース抵抗が低くなるとともに、ベースとエミッタ間およびベースとコレクタ間の接合容量も増えるため、入力インピーダンスがかなり低下する。このため、図９で示した高周波増幅回路の従来技術で増幅用トランジスタのトランジスタサイズを大きくした場合、入力整合回路２０でのインピーダンス整合がとりにくく、入力整合回路が複雑となり、部品点数が増えるという課題がある。
【００１６】
そこで、本発明の目的は、強入力時の出力電力の劣化が少なく、熱暴走に対して安定的であり、入力整合のとり易い高周波増幅回路を得ることができ、さらに、これを受信ならびに送信の機能に用いることにより、ダイナミックレンジの広い受信性能と送信性能に優れた安定的な受信機および送信機、ならびに送受信機を提供することにある。
【００１７】
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。
【００１９】
本発明は、上記目的を達成するために、上記課題である強入力時に十分な出力パワーが得られないという課題を解決するための手段として、以下のような特徴を有するものである。なお、ここでは、本発明の特徴を分かり易くするために、上記図９の従来技術で示した高周波増幅回路と比較して説明する。
【００２０】
本発明において、上記課題を解決するための手段は、バイアス用トランジスタ４５のベースを容量により接地するとともに、バイアス用トランジスタ４５のエミッタを抵抗と容量の直列接続体により接地する構成とする。
【００２１】
図９の従来技術で示した高周波増幅回路では、強レベルのＲＦ信号が入力された場合、増幅用トランジスタ５のベースとエミッタ間は、入力されたＲＦ信号が正振幅の時にオン状態となるため、ベースとエミッタ間電圧が低下し、この低下によるベース電流の増加により、バイアス抵抗９の電圧降下が大となって、出力電力の不足を招いている。しかし、上述のバイアス用トランジスタ４５のベースを容量により接地する構成にすることにより、強入力時に、入力されたＲＦ信号がバイアス用抵抗９とバイアス用インダクタ８を介してバイアス用トランジスタ４５のエミッタに洩れ込むことにより、バイアス用トランジスタ４５のエミッタとベース間が、増幅用トランジスタ５のベースとエミッタ間とは逆に入力されたＲＦ信号が負振幅の時にオン状態となる。このため、バイアス用トランジスタ４５のエミッタの電位はバイアス用トランジスタ４５のベース電位を基準とすると上昇する。
【００２２】
したがって、強入力時に、増幅用トランジスタ５のベースとエミッタ間電圧の低下をバイアス用トランジスタ４５のエミッタの電位の上昇により打ち消すことができるので、強入力時の出力電力の不足を改善することができる。
【００２３】
なお、バイアス用トランジスタ４５のエミッタの電位の上昇は、バイアス用トランジスタ４５のエミッタに付加した抵抗と容量の直列接続体による接地の定数により調整することができるため、これらの定数の最適化を図ることにより、高周波増幅回路の高出力化を図ることができる。
【００２４】
次に、上記課題である高周波増幅回路を電力増幅回路に用いた場合、熱暴走を起こしやすいという課題を解決するための手段として、以下のような特徴を有するものである。なお、本発明の特徴を分かり易くするために、上記図９の従来技術で示した高周波増幅回路と比較して説明する。
【００２５】
本発明において、上記熱暴走を起こしやすいという課題を解決するための第１の手段は、バイアス用トランジスタ４５のエミッタを抵抗と容量の直列接続体を介して増幅用トランジスタ５のエミッタに接続するとともに、バイアス回路４０の接地も増幅用トランジスタ５のエミッタに共通接続してから接地する構成とする。
【００２６】
このような構成とすることにより、例えば、増幅用トランジスタ５のエミッタとバイアス用トランジスタ４５のエミッタに付加された抵抗と容量の直列接続体の接地を別々に行った場合、実際には基板の配線による微少インダクタンス成分や微少抵抗成分が含まれるため、十分な接地ができないが、抵抗と容量の直列接続体の接地とバイアス回路の接地を増幅用トランジスタ５のエミッタと共通接続してから接地することで、増幅用トランジスタ５のエミッタからみた抵抗と容量の直列接続体の接地とバイアス回路の接地が十分行うことが可能になる。このように接地を十分行うことができることで、増幅用トランジスタ５において発生するＲＦ信号の高調波成分等を抵抗と容量の直列接続体の接地により十分減衰できるので、このＲＦ信号の高調波成分等がバイアス回路に洩れ込むことで生じる不要なバイアス電圧の発生を抑えることができる。このため、この不要なバイアス電圧がきっかけとなって発生する熱暴走を抑えることができる。
【００２７】
また、本発明において、上記熱暴走を起こしやすいという課題を解決するための第２の手段は、増幅用トランジスタ５を小さいサイズのトランジスタを複数並列に接続する構成とするとともに、増幅用トランジスタ５を構成する複数のトランジスタのエミッタの接地はそれぞれ独立して行う構成とする。
【００２８】
このような構成とすることにより得られる動作について、以下に説明する。強入力レベルのＲＦ信号が入力された場合に、増幅用トランジスタ５のコレクタ電流の増加により、トランジスタが発熱し、特に複数並列に配列されたトランジスタの中央部の温度が上昇するため、トランジスタ中央部分のコレクタ電流が増加する。実際には基板の配線による微少抵抗性成分や微少インダクタンス成分が含まれるため、コレクタ電流増に伴い、これらの電圧降下によりエミッタ電位が上昇する。このとき、複数並列に配列されたトランジスタのエミッタが共通接続を行って接地されていると、中央部のトランジスタのエミッタ電位の上昇により、並列接続されたトランジスタの周辺部分のエミッタも共通接続されていることで負帰還がかかり、周辺部分のトランジスタのコレクタ電流は逆に減少する。したがって、増幅用トランジスタ５を複数並列接続されたトランジスタで構成した場合、強入力時にトランジスタ中央部のみに電流が流れ、周辺部分に電流が流れなくなるため、入力されるＲＦ信号レベルがある一定以上大きくなると、コレクタ電流が頭打ちとなり、出力電力も飽和するというような熱暴走が発生する。このため、上述のように、複数のトランジスタのエミッタの接地をそれぞれ独立して行うことにより、トランジスタ中央部のコレクタ電流増によるエミッタ電位上昇による負帰還の影響がなくなるため、入力されるＲＦ信号レベルがある一定以上大きくなると、出力電力が飽和するというような熱暴走を抑えることができる。
【００２９】
次に、上記課題である増幅用トランジスタのトランジスタサイズを大きくすると入力整合がとりにくいという課題を解決するための手段として、以下のような特徴を有するものである。なお、ここでは、本発明の特徴を分かり易くするために、上記図９の従来技術で示した高周波増幅回路と比較して説明する。
【００３０】
本発明において、上記課題を解決するための手段は、増幅用トランジスタ５のベースにバイアス用インダクタを接続してからバイアス用抵抗を介してバイアス回路４０に接続する構成とする。
【００３１】
このような構成とすることにより得られる動作について、以下に説明する。バイアス用インダクタはインダクタの巻き線と接地間の寄生容量が抵抗素子に比べ大きいため、通常は図９に示した従来技術のように、増幅用トランジスタ５のベースはバイアス抵抗９を接続してからバイアス用インダクタ８を接続し、バイアス用インダクタ８の寄生成分の影響が増幅用トランジスタ５のベースに及ばないようにしている。しかし、電力増幅回路のように、高出力化のためトランジスタサイズを大きくした場合、入力インピーダンスが低いため、入力整合がとりずらくなる。このため、上述のように、増幅用トランジスタ５のトランジスタサイズが大きい場合、ベースにバイアス用インダクタを接続することで、バイアス用インダクタの寄生容量がベースと接地間に入ることで、入力整合をとり易くすることができる。
【発明の効果】
【００３２】
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。
【００３３】
本発明によれば、強信号レベル入力時の出力電力の劣化が少なく、熱暴走に対して安定的であり、入力整合のとり易い高周波増幅回路を得ることができるとともに、これを受信ならびに送信の機能に用いることにより、ダイナミックレンジの広い受信性能と送信性能に優れた安定的な受信機および送信機、ならびに送受信機を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。
【００３５】
（本発明の実施の形態の概要）
本発明の実施の形態では、強信号レベル入力時の出力電力の劣化を抑えることを目的として、強信号レベル入力時のバイアス電圧の低下を抑える構成とすることにより、出力電力の向上を図る。また、強信号レベル入力時のコレクタ電流の増加による熱暴走については、増幅用トランジスタのエミッタとバイアス回路等の接地を共通とすることなどにより、簡易な構成で集積化しやすい構成とする。以下、各実施の形態を具体的に説明する。
【００３６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明による第１の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。
【００３７】
図１において、１０１，１０５は接地コンデンサ、１０２はバイアス用抵抗、１０３はバイアス用インダクタ、１０４は接地抵抗であり、その他、図９に対応する部分については同一符号を付けて説明を省略する。
【００３８】
すなわち、第１の実施の形態の高周波増幅回路は、カレントミラー回路からなるバイアス回路４０と、バイアス用トランジスタ４５を有するエミッタホロワ回路と、増幅用トランジスタ５を有したエミッタ接地増幅回路などからなり、カレントミラー回路のバイアス電流出力端子とバイアス用トランジスタ４５のベースを接続し、バイアス用トランジスタ４５のエミッタをバイアス印加素子を介して増幅用トランジスタ５のベースに接続し、カレントミラー回路からのバイアス電流をバイアス用トランジスタ４５で電流増幅して増幅用トランジスタ５のベースに供給する構成となっている。バイアス用トランジスタ４５のベースを、接地コンデンサ１０１などからなる接地素子により接地している。
【００３９】
さらに、バイアス回路４０は、バイアス用トランジスタ４３とバイアス用トランジスタ４４などからなり、エミッタが接地されたバイアス用トランジスタ４３のベースをバイアス用トランジスタ４４のエミッタに接続し、バイアス用トランジスタ４３のコレクタをバイアス用トランジスタ４４のベースに接続するとともに、電流調整用抵抗４２，４１を介して基準電圧端子４に接続し、電流調整用抵抗４２，４１の接続点にバイアス用トランジスタ４５のベースを接続する。そして、バイアス用トランジスタ４４のコレクタとバイアス用トランジスタ４５のコレクタに電源電圧を印加する構成である。
【００４０】
さらに、バイアス印加素子は、バイアス用抵抗１０２とバイアス用インダクタ１０３などからなり、バイアス用インダクタ１０３と増幅用トランジスタ５のベースを接続し、バイアス用トランジスタ４５のエミッタからのバイアス電流をバイアス用インダクタ１０３を介して増幅用トランジスタ５のベースに供給する構成である。バイアス用トランジスタ４５のエミッタとバイアス用抵抗１０２の接続点を接地コンデンサ１０５などからなる接地素子により接地している。
【００４１】
図１において、第１の実施の形態の高周波増幅回路は、ＲＦ信号入力端子１に入力されたＲＦ信号が、入力整合回路２０を介し、増幅用トランジスタ５により増幅され、出力整合回路３０を介し、ＲＦ信号出力端子２より出力される。また、バイアス用トランジスタ４５のベースは接地コンデンサ１０１により接地され、バイアス用トランジスタ４５のエミッタは、バイアス用抵抗１０２とバイアス用インダクタ１０３を介して増幅用トランジスタ５のベースに接続するとともに、接地抵抗１０４と接地コンデンサ１０５を介し、バイアス用トランジスタ４３のエミッタとともに、増幅用トランジスタ５のエミッタと共通接続してから接地している。
【００４２】
ここで、少なくとも、増幅用トランジスタ５、バイアス用トランジスタ４３，４４，４５、バイアス用抵抗１０２、バイアス用インダクタ１０３、接地抵抗１０４、接地コンデンサ１０５は同一半導体基板上に形成されている。
【００４３】
このような構成とすることにより、強レベルのＲＦ信号が入力された場合、増幅用トランジスタ５のベースとエミッタ間電圧ＶＢＥの低下を接地コンデンサ１０１、接地抵抗１０４および接地コンデンサ１０５の付加により、このＶＢＥの低下を打ち消すことができるため、強入力レベル時の出力電力の不足を改善することができる。
【００４４】
さらに、接地抵抗１０４と接地コンデンサ１０５の直列接続体の接地とバイアス用トランジスタ４３のエミッタの接地を増幅用トランジスタ５のエミッタと共通接続してから接地することにより、バイアス回路へのＲＦ信号の高調波の洩れ込みを十分抑えることができるため、強入力時の増幅用トランジスタ５の熱暴走の発生を抑えることができる。
【００４５】
また、増幅用トランジスタ５のベースにバイアス用インダクタ１０３を接続することで、バイアス用インダクタの寄生容量が増幅用トランジスタ５のベースと接地間に入ることで、入力整合がとり易い構成が得られる。
【００４６】
（第２の実施の形態）
図２は、本発明による第２の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。図２により、第２の実施の形態の高周波増幅回路の構成および動作の一例を説明する。
【００４７】
図２において、２０１，２０２はダイオードであり、その他、上記図１に対応する部分については同一符号を付けて説明を省略する。
【００４８】
図２において、ダイオード２０１とダイオード２０２を直列接続し、ダイオード２０１のアノードを電流調整用抵抗４２を介し、バイアス用トランジスタ４５のベースと接地コンデンサ１０１に接続するとともに、電流調整用抵抗４１を介して基準電圧端子４に接続し、ダイオード２０２のカソードを増幅用トランジスタ５のエミッタと共通接続してから接地している。
【００４９】
以上の構成は、上記第１の実施の形態と比較して、ダイオード２０１，２０２の直列接続体によるダイオードの順方向電圧をバイアス回路の基準電圧に用いたものであり、上記第１の実施の形態と同様の動作および効果が得られるのに加え、バイアス回路の簡略化が図れるので、回路規模の小さい高周波増幅回路を得ることができる。
【００５０】
（第３の実施の形態）
図３は、本発明による第３の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。図３により、第３の実施の形態の高周波増幅回路の構成および動作の一例を説明する。
【００５１】
図３において、３０１，３０２はバイアス用トランジスタであり、その他、上記図１に対応する部分については同一符号を付けて説明を省略する。
【００５２】
図３において、バイアス用トランジスタ３０２のベースをバイアス用トランジスタ３０１のエミッタに接続し、コレクタはバイアス用トランジスタ３０１のベースに接続し、電流調整用抵抗４１を介して基準電圧端子４に接続するとともに、接地コンデンサ１０１を介して接地する。また、バイアス用トランジスタ３０１のコレクタを電源端子３に接続し、エミッタをバイアス用抵抗１０２とバイアス用インダクタ１０３を介して、増幅用トランジスタ５のベースに接続する。さらに、バイアス用トランジスタ３０１のエミッタを接地抵抗１０４と接地コンデンサ１０５を介し、バイアス用トランジスタ３０２のエミッタとともに、増幅用トランジスタ５のエミッタに接続する。
【００５３】
以上の構成は、上記第１の実施の形態と比較して、バイアス回路にエミッタホロワ回路を介さずにカレントミラー回路から直接増幅用トランジスタ５にベース電流を供給する構成であり、上記第１の実施の形態と同様の動作および効果が得られるのに加え、バイアス回路の簡略化が図れるので、回路規模の小さい高周波増幅回路を得ることができる。
【００５４】
（第４の実施の形態）
図４は、本発明による第４の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。図４により、第４の実施の形態の高周波増幅回路の構成および動作の一例を説明する。
【００５５】
図４は、図１で示した第１の実施の形態の高周波増幅回路を集積化した場合についてのＩＣレイアウト、ワイヤボンディング方法について具体的に示したものであり、４０１は半導体基板、４０２はＩＣパッケージフレーム、４０３はＩＣパッケージ、４０４はボンディングパッド、４０５はボンディングワイヤ、５ａ，５ｂ，５ｃは増幅用トランジスタ５を構成するトランジスタセルであり、その他、上記図１に対応する部分については同一符号を付けて説明を省略する。
【００５６】
図４において、トランジスタセル５ａ，５ｂ，５ｃ、バイアス回路４０、バイアス用抵抗１０２、バイアス用インダクタ１０３、接地抵抗１０４、接地コンデンサ１０５は同一半導体基板４０１で集積化されており、ＩＣパッケージ４０３に封入されている。
【００５７】
また、増幅用トランジスタ５はトランジスタセル５ａ，５ｂ，５ｃの並列接続により構成し、これらのエミッタとバイアス回路の接地および接地コンデンサ１０５を共通接続してから、ボンディングパッド４０４を介し、ボンディングワイヤ４０５によりＩＣパッケージフレーム４０２に接地される。なお、増幅用トランジスタのエミッタの接地はボンディングパッド４０４とボンディングワイヤ４０５を複数設けることにより、エミッタのインダクタンス成分を小さくすることで、利得の向上を図っており、以上の構成とすることで、第１の実施の形態の高周波増幅回路を集積化することができる。
【００５８】
（第５の実施の形態）
図５は、本発明による第５の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。図５により、第５の実施の形態の高周波増幅回路の構成および動作の一例を説明する。
【００５９】
図５は、図１で示した第１の実施の形態の高周波増幅回路を集積化した場合についてのＩＣレイアウト、ワイヤボンディング方法についての他の一例を具体的に示したものであり、上記図４に対応する部分については同一符号を付けて説明を省略する。
【００６０】
図５において、図４の第４の実施の形態と比較して、トランジスタセル５ａ，５ｂ，５ｃのエミッタにそれぞれボンディングパッドを設け、別々のボンディングワイヤで接地している。
【００６１】
以上の構成とすることにより、第１の実施の形態と同様の効果が得られるのに加え、増幅用トランジスタセルのエミッタを独立して接地することにより、強入力時の増幅用トランジスタ中心部へのコレクタ電流の集中によるエミッタの負帰還の影響が抑えられるので、強入力時の増幅用トランジスタの熱暴走に対し、より安定な高周波増幅回路を得ることができる。
【００６２】
（本発明の実施の形態の効果）
次に、本発明の実施の形態における効果を図６および図７を参照して説明する。
【００６３】
図６は図１で示した第１の実施の形態の高周波増幅回路において、接地コンデンサ１０１を付加した場合と削除した場合の入力に対する利得特性の実験結果を示したものであり、図７は図２で示した第２の実施の形態の高周波増幅回路と図９で示した従来技術の高周波増幅回路の入力に対する利得特性の実験結果を示したものである。
【００６４】
図６および図７は、５．２ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ端末の送信部の電力増幅回路に用いた場合についての実験結果で、電源電圧は３．３Ｖであり、図の横軸はＲＦ信号レベル、縦軸は高周波増幅回路の利得である。なお、実験は、増幅段が３段の電力増幅回路を用いて、最終段のみ本発明による実施の形態の回路を用いて測定した。
【００６５】
図６より、接地コンデンサ１０１によりバイアス回路のエミッタホロワ回路のベースを接地することにより、入力に対して利得の低下の改善が図られていることが分かる。
【００６６】
また、図７より、図９で示した従来技術の高周波増幅回路では、入力信号レベルが０ｄＢｍ付近から熱暴走が発生し、利得の劣化が見られるが、図２の第２の実施の形態の高周波回路では、バイアス回路のエミッタホロワ回路のエミッタの接地とバイアス回路の接地を増幅用トランジスタのエミッタと共通化してから接地することにより、熱暴走の劣化が抑えられていることが分かる。
【００６７】
（高周波増幅回路を用いた送受信機）
次に、上述した実施の形態における高周波増幅回路を用いた、送信機および受信機を含む送受信機を図８を参照して説明する。
【００６８】
図８は、送受信機能を有する５ＧＨｚ帯の無線ＬＡＮ端末のブロック図を示したものであり、８０１は送受信兼用アンテナ、８０２は切り替え回路、８０３は低雑音増幅回路、８０４，８０６，８１４，８１６はバンドパスフィルタ（ＢＰＦ）、８０５，８１３はミクサ回路、８０７は直交信号復調部、８０８はベースバンド信号処理部、８０９は制御部、８１０は局部発振回路、８１１はＰＬＬ回路、８１２は直交信号変調部、８１５は電力増幅回路である。また、図８の低雑音増幅回路８０３および電力増幅回路８１５には、図１から図５に示した高周波増幅回路のいずれかを用いている。
【００６９】
図８の無線ＬＡＮ端末における送受信について、まず、無線ＬＡＮのアクセスポイントあるいは他の無線端末を搭載したパーソナルコンピュータより送信された５．２ＧＨｚ帯のＲＦ信号を受信する場合について説明する。
【００７０】
図８において、ベースバンド信号処理部８０８の制御部８０９は切り替え回路８０２を受信側に切り替えるとともに、送信部をオフ状態とし、受信部（低雑音増幅回路８０３、バンドパスフィルタ８０４，ミクサ回路８０５、バンドパスフィルタ８０６、直交信号復調部８０７等）をオン状態とする。
【００７１】
そして、アクセスポイントあるいは他のパーソナルコンピュータから送信されたＲＦ信号は送受信兼用アンテナ８０１より受信され、切り替え回路８０２を介し、低雑音増幅回路８０３に入力される。入力されたＲＦ信号は増幅され、バンドパスフィルタ８０４を介し、ミクサ回路８０５に入力される。ミクサ回路８０５では、ＰＬＬ回路８１１により発振周波数を制御された送受信兼用の局部発振回路８１０からの局部発振信号により、入力されたＲＦ信号は１ＧＨｚ帯の中間周波信号に周波数変換され、バンドパスフィルタ８０６を介し、直交信号復調部８０７に入力される。直交信号復調部８０７では入力された中間周波信号が、Ｉ／Ｑの直交信号に復調された後、ベースバンド信号処理部８０８により、図示していないが、ベースバンドのデータ信号に復調される。そして、この復調されたデータ信号はインターフェイスを介し、この送受信機を搭載しているパーソナルコンピュータ等のメモリに格納される。
【００７２】
次に、無線ＬＡＮの送受信部から、アクセスポイントあるいは無線ＬＡＮを搭載している他のパーソナルコンピュータに、データ信号を送信する場合について説明する。
【００７３】
図８において、ベースバンド信号処理部８０８の制御部８０９は切り替え回路８０２を送信側に切り替えるとともに、受信部をオフ状態とし、送信部（直交信号変調部８１２、ミクサ回路８１３、バンドパスフィルタ８１４、電力増幅回路８１５、バンドパスフィルタ８１６等）をオン状態とする。
【００７４】
ベースバンド信号処理部７０８ではデータ信号をＩ／Ｑの直交信号に変調し、直交信号変調部８１２に入力する。入力されたＩ／Ｑの直交信号は直交信号変調部８１２において１ＧＨｚ帯の中間周波信号として変調出力され、ミクサ回路８１３に入力される。入力された中間周波信号はミクサ回路８１３において、ＰＬＬ回路８１１により発振周波数を制御された送受信兼用の局部発振回路８１０からの局部発振信号により、５．２ＧＨｚ帯のＲＦ信号に周波数変換出力され、バンドパスフィルタ８１４を介し、電力増幅回路８１５に入力される。電力増幅回路８１５では、入力されたＲＦ信号を電力増幅し、バンドパスフィルタ８１６と切り替え回路８０２を介し、送受信用アンテナ８０１により送信する。
【００７５】
以上の図８の無線ＬＡＮ端末における送受信機において、低雑音増幅器８０３および電力増幅回路８１５に図１から図５に示した高周波増幅回路を用いることにより、ダイナミックレンジの広い受信性能と送信性能に優れた送受信機を得ることができる。
【００７６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００７７】
本発明の高周波増幅回路は、セルラ電話や無線ＬＡＮ等の送受信機や、ＴＶ、ＣＡＴＶ、衛星放送、衛星通信等の受信機と、それらに用いられる低雑音増幅回路、電力増幅回路に良好に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明による第１の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。
【図２】本発明による第２の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。
【図３】本発明による第３の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。
【図４】本発明による第４の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。
【図５】本発明による第５の実施の形態の高周波増幅回路を示す回路図である。
【図６】本発明による第１の実施の形態の高周波増幅回路において、バイアス電圧の補正がある場合とない場合の利得特性の実験結果を示す図である。
【図７】本発明による第２の実施の形態の高周波増幅回路と従来技術の高周波増幅回路との利得特性の実験結果を示す図である。
【図８】本発明による高周波増幅回路を用いて構成した送受信機を示すブロック図である。
【図９】従来技術の高周波増幅回路を示す回路図である。
【符号の説明】
【００７９】
１…ＲＦ信号入力端子、２…ＲＦ信号出力端子、３…電源端子、４…基準電圧端子、５…増幅用トランジスタ、６，７，１０１，１０５…接地コンデンサ、８，１０３…バイアス用インダクタ、９，１０２…バイアス用抵抗、２０…入力整合回路、２１，２２，３２…コンデンサ、２３，３１，３３…インダクタ、３０…出力整合回路、４０…バイアス回路、４１，４２…電流調整用抵抗、４３，４４，４５，３０１，３０２…バイアス用トランジスタ、１０４…接地抵抗、２０１，２０２…ダイオード、４０１…半導体基板、４０２…ＩＣパッケージフレーム、４０３…ＩＣパッケージ、４０４…ボンディングパッド、４０５…ボンディングワイヤ、８０１…送受信兼用アンテナ、８０２…切り替え回路、８０３…低雑音増幅回路、８０４，８０６，８１４，８１６…バンドパスフィルタ、８０５，８１３…ミクサ回路、８０７…直交信号復調部、８０８…ベースバンド信号処理部、８０９…制御部、８１０…局部発振回路、８１１…ＰＬＬ回路、８１２…直交信号変調部、８１５…電力増幅回路。
【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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【図８】
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【図９】
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