本申請以2014年10月31日提出申請的在先的日本專利申請第2014―222927號為基礎(chǔ)主張優(yōu)先權(quán),這里引用其全部內(nèi)容。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體放大器用偏置電路及半導(dǎo)體放大裝置。
背景技術(shù):
在微波中,如果將從半導(dǎo)體放大元件的輸出電極端觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗作為開路附近,則能夠進(jìn)行高效率動作。
有將從半導(dǎo)體放大元件的輸出電極端觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗作為開路附近的技術(shù)。在此情況下,例如以從封裝的輸出端部觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗是約50Ω以上為前提。所謂約50Ω,為47Ω以上53Ω以下。
但是,如果在輸出匹配電路與外部負(fù)載之間設(shè)置偏置電路,則從封裝的輸出端部觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗變?yōu)?0Ω以下,有效率下降的情況。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
技術(shù)方案提供一種為了在保持半導(dǎo)體放大元件的從輸出電極端觀察的基波阻抗的匹配的同時(shí)、不給使2階諧波的負(fù)載阻抗為開路附近的內(nèi)部匹配電路的功能帶來不良影響,從封裝的輸出端部觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω并且2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω以上的半導(dǎo)體放大器用外部偏置電路及半導(dǎo)體放大裝置。
技術(shù)方案的半導(dǎo)體放大器用偏置電路設(shè)在半導(dǎo)體放大元件的輸出匹配電路與外部負(fù)載之間。半導(dǎo)體放大器用偏置電路具有第1傳送線路、接地電容器(grounded shunt capacitors)、第2傳送線路和電源端子。上述第1傳送線路分別連接在上述輸出匹配電路的輸出端部和上述外部負(fù)載上。上 述第2傳送線路其一個(gè)端部連接在上述第1傳送線路上,另一端部連接在上述接地電容器上,頻帶的中心頻率下的電長度是約90°。上述第2傳送線路的上述一個(gè)端部在從上述輸出端部起電長度離開了約45°的位置處連接在上述第1傳送線路上。上述電源端子連接在上述接地電容器與上述第2傳送線路的上述另一端部的連接點(diǎn)處。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體放大器用偏置電路,能夠在保持半導(dǎo)體放大元件的從輸出電極端觀察的基波阻抗的匹配的同時(shí),使2階諧波的負(fù)載阻抗成為開路附近。因此,容易使半導(dǎo)體放大裝置高效率地動作。
附圖說明
圖1A是有關(guān)第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖1B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
圖2A是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2B是表示從基準(zhǔn)面Q1觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2C是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
圖3A是第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的沒有連接輸出偏置電路的狀態(tài)的電路圖,圖3B是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖3C是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖3D是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
圖4是有關(guān)比較例的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖。
圖5A是表示比較例的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5B是表示從基準(zhǔn)面Q1觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5C是從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
圖6A是有關(guān)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖6B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
圖7A是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面 Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7B是表示從基準(zhǔn)面Q1觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7C是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
圖8A是有關(guān)第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖8B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
圖9A是表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置(X=0°)的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9B是表示從基準(zhǔn)面Q1觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9C是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
圖10A是表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置(X=45°)的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10B是表示從基準(zhǔn)面Q1觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10C是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
圖11A是有關(guān)第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖11B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
圖12A是表示第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12B是表示從基準(zhǔn)面Q1觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12C是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
圖13A是有關(guān)第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖13B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
圖14A是表示第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14B是表示從基準(zhǔn)面Q1觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14C是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
具體實(shí)施方式
以下,參照附圖說明本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1A是有關(guān)第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖1B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
半導(dǎo)體放大裝置具有收納在封裝中的半導(dǎo)體放大器11和偏置電路34。
此外,收納在封裝中的半導(dǎo)體放大器11具有半導(dǎo)體放大元件14、輸入匹配電路12和輸出匹配電路20。圖1所示的偏置電路34連接在封裝的輸出端部19與外部負(fù)載50之間。
在將偏置電路34連接到收納在封裝中的半導(dǎo)體放大器11與外部負(fù)載50之間的情況下,如果使偏置電路34的第1傳送線路40的特性阻抗ZC4與外部負(fù)載50的電阻值ZL相同,則容易在相互之間進(jìn)行阻抗匹配。因此,從基準(zhǔn)面Q2(即輸出端部19)觀察的基波的負(fù)載阻抗為電阻值ZL。電阻值ZL例如可以設(shè)為50Ω。
半導(dǎo)體放大元件14包括HEMT(High Electron Mobility Transistor)或GaAsMESFET(Metal Semiconductor Field Effect Transistor)等,在微波帶中具有放大作用。
輸出匹配電路20具有連接在半導(dǎo)體放大元件14上的接合線15、和連接在接合線15上、頻帶的上限頻率fH下的電長度EL1是90°以下的傳送線路16。另外,輸出匹配電路20如圖1所示,也可以還具有級聯(lián)連接在傳送線路16上、頻帶的中心頻率fC下的電長度EL2是90°以下的傳送線路21。
偏置電路34具有作為主信號線路的第1傳送線路40、接地電容器32、從第1傳送線路40分支的第2傳送線路30和電源端子39。第1傳送線路40具有與輸出匹配電路20的輸出端部19連接的一個(gè)端部、和連接在外部負(fù)載50上的另一端部(作為放大裝置的輸出端子)。
第2傳送線路30的電長度EL3在頻帶的中心頻率fC下是約90°。第2傳送線路30的一個(gè)端部在從輸出端部19起電長度EL4a離開了約45°的位置處連接在第1傳送線路40上。第2傳送線路30的另一端部連接在電源端子39和接地電容器32上。
另外,在本說明書中,所謂傳送線路的電長度是約90°,意味著電長度是81°以上且99°以下。此外,所謂傳送線路的電長度是約45°,意味著電長度是40.5°以上且49.5°以下。
輸出匹配電路20例如設(shè)計(jì)為從封裝的輸出端部19觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗也是50Ω。在輸出端部19與外部負(fù)載50之間設(shè)置偏置電路的情況下,通過偏置電路的影響,有從輸出端部19觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗變得比50Ω低的情況。
首先,為了比較,對沒有輸出偏置電路時(shí)的負(fù)載阻抗進(jìn)行說明。
圖3A是第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的沒有連接輸出偏置電路的狀態(tài)的電路圖,圖3B是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖3C是表示從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖3D是表示從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體元件端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
如圖3A所示,在第1實(shí)施方式中,例如輸出匹配電路20串聯(lián)連接著接合線15、特性阻抗ZC1是3.5Ω且電長度EL1是90°以下(@fH)的傳送線路16、特性阻抗ZC2是20Ω且電長度EL2是90°以下(@fC)的傳送線路21。傳送線路21的特性阻抗ZC2通常比50Ω低。
使傳送線路16的特性阻抗ZC1為傳送線路21的特性阻抗ZC2與半導(dǎo)體放大元件14的輸出阻抗的電阻成分之間。在此情況下,通過傳送線路21、16及引線15進(jìn)行阻抗變換,能夠使從半導(dǎo)體元件端觀察的基波的負(fù)載阻抗接近于想要對半導(dǎo)體放大元件14賦予的輸出阻抗。
如圖3B所示,當(dāng)從基準(zhǔn)面Q2(封裝端)觀察的基波及2階諧波的負(fù)載阻抗都為50Ω時(shí),通過使傳送線路16的電長度EL1為90°(@fH)以下,如圖3C所示,從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗m5(@2fC)為開路阻抗附近且為電感性。
如果再加上引線的電感,則如圖3D所示,能夠設(shè)計(jì)在將基波匹配的同時(shí)、將從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗進(jìn)一步變換到開路阻抗附近的輸出匹配電路20。
接著,對包含輸出偏置電路的影響的負(fù)載阻抗進(jìn)行說明。
圖2A是表示第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面 Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2B是表示從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2C是表示從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2D是表示從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖2E是表示從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體元件端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
阻抗可以通過電路模擬來求出。假設(shè)外部負(fù)載50的電阻值ZL=50Ω,第1傳送線路40的特性阻抗ZC4=50Ω,第2傳送線路30的特性阻抗ZC3=50Ω。假設(shè)第2傳送線路30的一個(gè)端部與第1傳送線路40的連接位置80,從輸出匹配電路20的輸出端部19朝向外部負(fù)載50,電長度EL4a為約45°。此時(shí),電長度EL4b可以是任意的長度。
第2傳送線路30的電長度EL3假設(shè)在基波(fC)中是約90°。通過使接地電容器32的電容C1為1000pF以上,第2傳送線路30在中心頻率fC(例如為3GHz)下為前端短路。對于電源端子39,供給直流電壓VD(在HEMT的情況下是漏極電壓)。
如圖2A所示,第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的基波的負(fù)載阻抗為大致開路,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。
如果將該供電分支連接,則如圖2B所示,第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。
由于第1傳送線路40的電長度EL4a是約45°,所以如圖2C所示,第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部19)觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致開路。
從封裝的輸出端部觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,并且2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω以上。因此,如圖2D所示,從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近且為電感性。
如果再加上引線的電感,則如圖2E所示,能夠在將基波匹配的同時(shí),將從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗再變換為開路阻抗附近。
如以上那樣,通過將輸出偏置電路34做成上述結(jié)構(gòu),從封裝的輸出端部19觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω以上。結(jié)果,從基準(zhǔn)面Q4(半 導(dǎo)體元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近,效率提高。
圖4A是有關(guān)比較例的半導(dǎo)體放大裝置的結(jié)構(gòu)圖,圖4B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
半導(dǎo)體放大裝置具有收納在封裝中的半導(dǎo)體放大器111和偏置電路134。此外,收納在封裝中的半導(dǎo)體放大器111具有半導(dǎo)體放大元件114、輸入匹配電路112和輸出匹配電路120。偏置電路134連接在封裝的輸出端部119與外部負(fù)載150之間。與圖1所示的第1實(shí)施方式的差異,只是在連接供電分支的連接點(diǎn)180與封裝的輸出端部119之間沒有電長度是約45°的傳送線路這一點(diǎn)。
圖5A是表示比較例的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5B是表示從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5C是表示從基準(zhǔn)面Q2觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖5E是表示從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體元件端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
如圖5A所示,比較例的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的基波的負(fù)載阻抗為大致開路,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。
如果連接該供電分支,則如圖5B所示,比較例的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。
由于在連接供電分支的連接點(diǎn)180與封裝的輸出端部119之間沒有傳送線路,所以如圖5C所示,第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗成為與從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗相同,基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。
從封裝的輸出端部119觀察的基波的負(fù)載阻抗為50Ω,而2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。因此,如圖5D所示,從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗顯現(xiàn)較大的頻率依存性。
即使再加上引線的電感,如圖5E所示,雖然基波被匹配,但也不能將從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗變換到開路阻抗附近。
如以上那樣,通過輸出偏置電路134為上述結(jié)構(gòu),從封裝的輸出端部119觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為50Ω以下。結(jié)果,不能使從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗成為開路阻抗附近,效率不提高。
相對于此,在有關(guān)第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置及構(gòu)成它的偏置電路34中,能夠在保持基波匹配的同時(shí),將2階諧波阻抗保持在開路阻抗附近。因此,能夠進(jìn)行高效率動作。
圖6A是有關(guān)第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖6B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
偏置電路34可以在高頻地接地的第2傳送線路30的另一端部與電源端子39之間還設(shè)置電感器60和接地電容器33。接地電容器33相對于頻帶內(nèi)的信號作為良好的接地發(fā)揮作用。如果設(shè)電感器60的電感L2為100nH等,則在2階諧波下能夠成為更高的阻抗,更不易受到電源端子39的影響。另外,除了偏置電路34以外,為與第1實(shí)施方式同樣的結(jié)構(gòu)。
圖7A是表示第2實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7B是表示從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7C是表示從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7D是表示從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖7E是表示從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
如圖7C所示,能夠使從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部19)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗成為50Ω以上。因此,如圖7E所示,在保持基波匹配的同時(shí),從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近,效率提高。
圖8A是有關(guān)第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖8B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
偏置電路34具有第1傳送線路40、第2傳送線路30、末端開路(open stub)線路31和電源端子39。第1傳送線路40包括連接在輸出匹配電路20的輸出端部19上的一個(gè)端部和連接在外部負(fù)載50上的另一端部。第1傳送線路40的特性阻抗ZC4為50Ω。第2傳送線路30的特性阻抗ZC3可 以設(shè)為50Ω。此外,其電長度EL3在中心頻率(fC)下為約90°。
第2傳送線路30其一個(gè)端部連接在第1傳送線路40上。第2傳送線路30的一個(gè)端部在從輸出端部19起的電長度為X°的連接位置80處連接在第1傳送線路40上。其中,0°≦X≦180°。如果使第1傳送線路40的特性阻抗ZC4和外部負(fù)載50的電阻值ZL相同,則連接位置80與輸出端子18之間的電長度不給阻抗帶來影響。
末端開路線路31包括與第2傳送線路30的另一端部在連接位置82連接的一個(gè)端部、和中心頻率fC下的電長度EL5是約90°且前端開路的另一端部。末端開路線路31的特性阻抗ZC5例如為50Ω。電源端子39直流地連接在第2傳送線路30的另一端部上。
在第2傳送線路30的另一端部與電源端子39之間,可以還設(shè)置電感器60。偏置電路34以外的結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。
第2傳送線路30的另一端部不是基于集中參數(shù)的接地電容的接地,而使用電長度EL5是在中心頻率(fC)下為約90°的末端開路線路31,所以在末端開路線路31的連接位置82,基波的阻抗是短路阻抗附近。另一方面,在末端開路線路31的連接位置82,2階諧波的阻抗為開路阻抗附近。
圖9A是表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置(X=0°)的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9B是表示從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9C是表示從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9D是表示從基準(zhǔn)面Q3觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖9E是表示從基準(zhǔn)面Q4觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
如圖9A所示,第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的基波的負(fù)載阻抗為大致開路,2階諧波的負(fù)載阻抗也為大致開路。
如果將該供電分支連接,則如圖9B所示,第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗也為約50Ω。
在第1傳送線路40的電長度X為0°時(shí),也如圖9C所示,第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部19)觀察的基波的負(fù) 載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω。
由于從封裝的輸出端部19觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,并且2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω,所以如圖9D所示,從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近且為電感性。
如果再加上引線的電感,則如圖9E所示,能夠在將基波匹配的同時(shí),將從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗進(jìn)一步變換到開路阻抗附近。
如以上這樣,通過將輸出偏置電路34如上述那樣使用末端開路線路31構(gòu)成,即使設(shè)為X=0°,從封裝的輸出端部19觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗也為約50Ω以上。結(jié)果,從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近,效率提高。
圖10A是表示第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置(X=45°)的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10B是表示從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10C是表示從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10D是表示從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖10E是表示從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體元件端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
如圖10B所示,第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗也為約50Ω,所以即使是X=45°的情況,如圖10C所示,第3實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部19)觀察的基波的負(fù)載阻抗也為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω。
由于從封裝的輸出端部19觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,并且2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω,所以如圖10D所示,從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近且為電感性。
如果再加上引線的電感,則如圖10E所示,能夠在將基波匹配的同時(shí),將從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗進(jìn)一步變換到開路阻抗附近。
如以上那樣,通過將輸出偏置電路34如上述那樣使用末端開路線路31構(gòu)成,即使設(shè)為X=45°,從封裝的輸出端部19觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗 也為約50Ω以上。結(jié)果,從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近,效率提高。在第3實(shí)施方式的偏置電路34中,由于能夠任意地設(shè)定第1傳送線路40的電長度EL4a,所以偏置電路34的布局的自由度增加。
圖11A是有關(guān)第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖11B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
偏置電路34除了第1實(shí)施方式的偏置電路以外,還具有設(shè)在第2傳送線路30的另一端部與電源端子39之間的第3傳送線路37、和設(shè)在電源端子39與接地之間的接地電容器38。第3傳送線路37的特性阻抗ZC6為50Ω,電長度EL6為任意的。此外,接地電容器38的電容C3為10μF等。另外,除了偏置電路34以外為與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)。
圖12A是表示第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12B是表示從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12C是表示從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12D是表示從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖12E是表示從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
即使使第3傳送線路37的電長度EL6為任意的,由于其連接點(diǎn)82通過集中參數(shù)的接地電容38接地,所以如圖12A所示,第4實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的基波的負(fù)載阻抗為大致開路,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。
如果將該供電分支連接,則如圖12B所示,第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致短路。
由于第1傳送線路40的電長度EL4a為約45°,所以如圖12C所示,第1實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部19)觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗為大致開路。
由于從封裝的輸出端部19觀察的基波的負(fù)載阻抗為50Ω,并且2階諧波的負(fù)載阻抗為50Ω以上,所以如圖12D所示,從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近且為電感性。
如果再加上引線的電感,則如圖12E所示,能夠在將基波匹配的同時(shí),將從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗進(jìn)一步變換到開路阻抗附近。
如以上那樣,通過將輸出偏置電路34做成上述結(jié)構(gòu),從封裝的輸出端部19觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為50Ω以上。結(jié)果,從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近,效率提高。
圖13A是有關(guān)第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的電路圖,圖13B是外部偏置電路的供電分支部的電路圖。
偏置電路34代替第4實(shí)施方式的偏置電路的接地電容器32而具有末端開路線路31。第3傳送線路37的特性阻抗ZC6為50Ω,電長度EL6為約45°。此外,接地電容器38的電容C3為10μF等。第1傳送線路40的電長度EL4a可以任意地設(shè)定。另外,除了偏置電路34以外,為與第1實(shí)施方式相同的結(jié)構(gòu)。
圖14A是表示第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14B是表示從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14C是表示從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14D是表示從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖,圖14E是表示從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的負(fù)載阻抗的史密斯圖。
由于第3傳送線路37的電長度EL6為約45°,所以即使其前端通過集中參數(shù)的接地電容38接地,連接點(diǎn)82處的2階諧波的阻抗也為開路附近。進(jìn)而,由于代替接地電容器32而使用末端開路線路31,所以如圖14A所示,第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的供電分支部的從基準(zhǔn)面Q0觀察的基波的負(fù)載阻抗為大致開路,2階諧波的負(fù)載阻抗也為大致開路。
如果將該供電分支連接,則如圖14B所示,從基準(zhǔn)面Q1(供電分支連接點(diǎn))觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗也為約50Ω。
即使第1傳送線路40的電長度EL4a為0°,如圖14C所示,第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置的從基準(zhǔn)面Q2(封裝的輸出端部19)觀察的基波的負(fù)載阻抗也為約50Ω,2階諧波的負(fù)載阻抗也為約50Ω。
由于從封裝的輸出端部19觀察的基波的負(fù)載阻抗為約50Ω,并且2階 諧波的負(fù)載阻抗也為約50Ω,所以如圖14D所示,從基準(zhǔn)面Q3(引線端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近且為電感性。
如果再加上引線的電感,則如圖14E所示,能夠在將基波匹配的同時(shí),將從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗進(jìn)一步變換到開路阻抗附近。
如以上那樣,通過將輸出偏置電路34做成上述結(jié)構(gòu),從封裝的輸出端部19觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω。結(jié)果,從基準(zhǔn)面Q4(半導(dǎo)體放大元件端)觀察的2階諧波的負(fù)載阻抗為開路阻抗附近,效率提高。
在第5實(shí)施方式的偏置電路34中,由于能夠任意地設(shè)定第1傳送線路40的電長度EL4a,所以偏置電路34的布局的自由度增加。
根據(jù)有關(guān)第1~第5實(shí)施方式的半導(dǎo)體放大裝置及在其中使用的偏置電路,由于從封裝的輸出端部觀察的基波的負(fù)載阻抗為50Ω,并且2階諧波的負(fù)載阻抗為約50Ω以上,所以能夠在保持基波匹配的同時(shí),使2階諧波阻抗成為開路阻抗附近。因此,容易使半導(dǎo)體放大裝置高效率地動作。這樣的半導(dǎo)體放大裝置能夠在雷達(dá)裝置或微波通信裝置中廣泛地使用。
說明了本發(fā)明的一些實(shí)施方式,但這些實(shí)施方式是作為例子提示的,并不是要限定發(fā)明的范圍。這些新的實(shí)施方式能夠以其他各種各樣的形態(tài)實(shí)施,在不脫離發(fā)明的主旨的范圍內(nèi)能夠進(jìn)行各種省略、替換、變更。這些實(shí)施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍或主旨中,并且包含在權(quán)利要求書所記載的發(fā)明和其等價(jià)的范圍中。