專利名稱：分布式放大器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及例如在光通信系統(tǒng)等中使用的、具有寬帶特性的分布式放大器。
背景技術(shù)：
特開平7-183428號公報[專利文獻2]特開平2003-152476號公報圖2(a)-(c)為現(xiàn)有的分布式放大器的結(jié)構(gòu)圖。
如圖2(a)中的電路結(jié)構(gòu)所示，該分布式放大器具有與提供寬頻帶的輸入信號的輸入端子1相連接的輸入側(cè)傳輸線路2。輸入側(cè)傳輸線路2例如由7個線路元件2a，2b，…，2g串聯(lián)連接，線路元件2a的始端與輸入端子1連接，而線路元件2g的末端經(jīng)由終端電阻3與接地電位GND連接。
該分布式放大器還具有與輸入側(cè)傳輸線路2相對應的輸出側(cè)傳輸線路4。輸出側(cè)傳輸線路4例如由7個線路元件4a，4b，…，4g串聯(lián)連接，線路元件4a的始端經(jīng)由終端電阻5與接地電位GND連接，而線路元件4g的末端與輸出端子6連接。
輸入側(cè)傳輸線路2和輸出側(cè)傳輸線路4之間經(jīng)由傳輸線路8而與作為放大單元的6個晶體管7a，7b，…，7f連接成分布式電路狀。即，晶體管7a的柵電極被連接至線路元件2a、2b的連接點，該晶體管7a的漏電極經(jīng)傳輸線路8的線路元件8a被連接至線路元件4a、4b的連接點。以下同樣地，晶體管7f的柵電極被連接至最后的線路元件2f、2g的連接點，該晶體管7f的漏電極經(jīng)線路元件8f被連接至線路元件4f、4g的連接點。晶體管7a-7f的源電極被連接至接地電位GND。另外，經(jīng)電感器9向輸出端子6提供電源電壓VDD。
構(gòu)成輸入側(cè)傳輸線路2、輸出側(cè)傳輸線路4及放大單元的傳輸線路8的代表性形狀包括微帶(micro strip)線路和共面(coplanar)線路。
如圖2(b)所示，1線路以電介質(zhì)基板SUB1的整個背面作為接地面G1，將信號線S1配置在表面上。設信號線S1的寬度為w1、電介質(zhì)基板SUB1的厚度為t，則微帶線路的特性阻抗Z0可表示為Z0＝A×t/w1(其中，A為比例常數(shù))。
另一方面，如圖2(c)所示，共面線路將信號線S2配置在電介質(zhì)基板SUB2的表面上，并以其兩側(cè)為接地面G2。設信號線S2的寬度為w2、該信號線S2與接地面G2的間隔為w3，則共面線路的特性阻抗Z0可表示為Z0＝B×w3/w2(其中，B為比例常數(shù))。
分布式放大器通常將輸入輸出阻抗設計為500Ω。因此，考慮到放大單元的晶體管7a-7f的靜電容量，有必要將輸入側(cè)傳輸線路2等的特性阻抗Z0設定為70-90Ω。

發(fā)明內(nèi)容
因此，上述分布式放大器具有如下問題。
(1)在用共同的微帶線路構(gòu)成輸入側(cè)傳輸線路2和輸出側(cè)傳輸線路4的情況下，由于信號線和接地面位于夾持著電介質(zhì)基板的不同面上，因此為了使例如圖2(a)中的晶體管7a-7f的源電極以最短路徑接地而有必要在電介質(zhì)基板上設置通孔，從而使布線工藝復雜化。
(2)在用共同的共面線路構(gòu)成輸入側(cè)傳輸線路2和輸出側(cè)傳輸線路4的情況下，為了保持70-90Ω的特性阻抗Z0和確保流過晶體管7a-7f的電流量，有必要同時擴大寬度w2和間隔w3。
例如，在利用厚度為220μm的GaAs基板生成信號線寬度為50μm的微帶線路時，其特性阻抗變?yōu)?7Ω。反之，在以相同的GaAs基板生成具有相同的信號線寬度和特性阻抗的共面線路時，信號線與接地面的間隔必須為140μm。為此，電路的小型化變得困難。
(3)如專利文獻1中所公開的，在微帶線路和共面線路混和存在并且這些微帶線路和共面線路的信號線配置在不同的面上時，其結(jié)構(gòu)復雜化。
本發(fā)明的目的在于提供結(jié)構(gòu)簡單且能夠進行電路小型化的分布式放大器。
本發(fā)明的分布式放大器的特征在于在傳輸線路中利用共面線路和微帶線路，在電介質(zhì)基板的上面形成上述共面線路的信號線及接地面、上述微帶線路的信號線、和放大用的多個晶體管，在上述電介質(zhì)基板的下面形成上述微帶線路的接地面。
在本發(fā)明中，在電介質(zhì)基板的上面形成有共面線路的信號線及接地面、微帶線路的信號線及放大用的晶體管，從而使晶體管的各電極全部在電介質(zhì)基板的上面與信號線或接地面連接。由此，具有不必為了連接晶體管而在電介質(zhì)基板上設置通孔，得到了結(jié)構(gòu)簡單且可使電路小型化的分布式放大器的效果。


圖1是表示本發(fā)明實施例的分布式放大器的結(jié)構(gòu)圖。
圖2是現(xiàn)有的分布式放大器的結(jié)構(gòu)圖。
圖3是表示圖1中的分布式放大器的結(jié)構(gòu)的圖。
具體實施例方式
利用在電介質(zhì)基板的上面形成信號線和接地面的共面線路來構(gòu)成分布式放大器的輸入側(cè)傳輸線路、利用在該電介質(zhì)基板的上面形成信號線而在基板的下面形成接地面的微帶線路來構(gòu)成輸出側(cè)傳輸線路。另外，在上述電介質(zhì)基板的上面形成多個放大用的晶體管，其各電極與形成在該上面的信號線或接地面相連接。
本發(fā)明的上述及其他目的和新的特征將通過如下參照附圖詳細說明的實施例而變得清楚明了。但是，附圖只是作為便于說明的一部分，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限定。
(實施例1)
圖1是表示本發(fā)明實施例的分布式放大器的結(jié)構(gòu)圖。圖3(a)、(b)是表示圖1中的分布式放大器的結(jié)構(gòu)的圖，其中圖3(a)是平面圖而圖3(b)是沿著圖3(a)中的A1-A2線的部分剖面圖。
如圖1中的電路結(jié)構(gòu)所示，該分布式放大器具有與提供寬頻帶的輸入信號的輸入端子1相連接且構(gòu)成輸入側(cè)濾波器的輸入側(cè)傳輸線路10。如圖3(b)所示，輸入側(cè)傳輸線路10為由形成在電介質(zhì)基板SUB的表面上的信號線S2和接地面G2構(gòu)成的共面線路。另外，在該電介質(zhì)基板SUB的整個背面上設置有接地面G1。輸入側(cè)傳輸線路10由7個線路元件11，12，…，17串聯(lián)連接，線路元件11的一端與輸入端子1連接，而線路元件17的末端經(jīng)由終端電阻3與接地電位GND連接。
該分布型放大器還具有與輸入側(cè)傳輸線路10相對應的、構(gòu)成輸出側(cè)濾波器的輸出側(cè)傳輸線路20。如圖3(b)所示，輸出側(cè)傳輸線路20為由形成在電介質(zhì)基板SUB的表面上的信號線S1和設置在該電介質(zhì)基板SUB的整個背面的接地面G1構(gòu)成的微帶線路。
輸出側(cè)傳輸線路20由7個線路元件21，22，…，27串聯(lián)連接，線路元件21的一端經(jīng)由終端電阻5與接地電位GND連接，而線路元件27的末端與輸出端子6連接。
輸入側(cè)傳輸線路10和輸出側(cè)傳輸線路20之間經(jīng)由由微帶線路構(gòu)成的傳輸線路40而與作為放大單元的多個晶體管31，32，…，36連接成分布式電路狀。即，晶體管31的柵電極被連接至線路元件11、12的連接點，該晶體管31的漏電極經(jīng)傳輸線路40的線路元件41被連接至線路元件21、22的連接點。以下同樣地，晶體管36的柵電極被連接至最后的線路元件16、17的連接點，該晶體管36的漏電極經(jīng)線路元件46被連接至線路元件26、27的連接點。晶體管31-36的源電極被連接至接地電位GND。另外，經(jīng)電感器9向輸出端子6提供電源電壓VDD。
這里，在電介質(zhì)基板SUB中使用例如厚度t1為220μm的GaAs基板，利用例如厚度t2為3μm的金形成信號線S1、S2。然后，設定作為輸入側(cè)傳輸線路10的共面線路的信號線S2的寬度w2為5μm、信號線S2與接地面G2的間隔w3為27.5μm。另外，作為輸出側(cè)傳輸線路20和放大單元的傳輸線路40的微帶線路的信號線S1的寬度w1為40μm。
由此，輸入側(cè)傳輸線路10、輸出側(cè)傳輸線路20及傳輸線路40的特性阻抗Z0為82Ω，輸出側(cè)傳輸線路20和傳輸線路40的容許電流變?yōu)榇笥诨虻扔?00mA。晶體管31-36和終端電阻3、5與信號線S1、S2一樣形成在電介質(zhì)基板SUB的表面上。從而晶體管31-36的源電極和終端電阻3、5的接地側(cè)與形成在電介質(zhì)基板SUB的表面上的接地面G2相連接。
在這樣的分布式放大器中，電源電壓VDD經(jīng)電感器9被提供給輸出端子6、通過輸出側(cè)傳輸線路20和傳輸線路40而被提供給各晶體管41-46的漏電極。另外，從輸入端子1提供與重疊了適當?shù)钠秒妷旱妮斎胄盘枴?br> 輸入信號經(jīng)構(gòu)成輸入側(cè)濾波器的輸入側(cè)傳輸線路10被提供給各晶體管31-36的柵電極后被放大。從各晶體管31-36輸出的信號經(jīng)傳輸線路40被傳輸?shù)綐?gòu)成輸出側(cè)濾波器的輸出側(cè)傳輸線路20。然后，這些信號在輸出側(cè)傳輸線路20被合成，并作為輸出信號從輸出端子被輸出。
這樣，本實施例的分布式放大器以共面線路構(gòu)成了幾乎沒有流過直流電流、不需要電流量大且寬度寬的信號線的輸入側(cè)傳輸線路10。由此，即便使用共面線路也幾乎不增加輸入側(cè)傳輸線路10的圖案面積。餓熱情，通過使用共面線路，能夠?qū)⒔拥孛鍳2設置在電介質(zhì)基板SUB的表面上，從而晶體管31-36的源電極可以不經(jīng)過通孔地與接地面G2直接連接。從而具有結(jié)構(gòu)簡單且電路小型化的優(yōu)點。
另外，以微帶線路構(gòu)成需要流過大直流電流的輸出側(cè)傳輸線路20。由此，能夠保證形成信號線的金屬的長期可靠性，并能夠不增大電路圖案地將輸出阻抗在較寬的頻帶中設定為50Ω。
另外，信號線S1，S2、終端電阻3，5、晶體管31-36等的電路元件全部形成在電介質(zhì)基板SUB的表面上，且該電介質(zhì)基板SUB的背面變?yōu)榻拥孛鍳1，從而能夠簡化制造工藝。
須指出的是，本發(fā)明并不僅限于上述實施例，也可以進行各種變形。作為其變形例，包括如下情形(a)分布式放大器的級數(shù)不限于6，而可以為任意級數(shù)。
(b)信號線S1、S2的寬度w1和w2、信號線S2與接地面G2的間隔w3、電介質(zhì)基板SUB和信號線的厚度t1和t2、以及特性阻抗Z0的值不僅限于實施例中示出的值。
(c)在作為共面線路的輸入側(cè)傳輸線路10中，接地面G1也形成在電介質(zhì)基板SUB的背面?zhèn)?，但可以沒有該輸入側(cè)傳輸線路10背面?zhèn)鹊慕拥孛鍳1。
(d)晶體管31-36可以使用源極接地型場效應晶體管、級聯(lián)(cascade connected)場效應晶體管、雙柵場效應晶體管等場效應晶體管，此外還可以使用雙極性晶體管。
(e)電介質(zhì)基板SUB不限于GaAs基板，也可以為Si等。
權(quán)利要求
1.一種分布式放大器，其特征在于在傳輸線路中利用共面線路和微帶線路，在電介質(zhì)基板的上面形成上述共面線路的信號線及接地面、上述微帶線路的信號線、和多個放大用的晶體管，在上述電介質(zhì)基板的下面形成上述微帶線路的接地面。
2.一種分布式放大器，在輸入側(cè)傳輸線路和輸出側(cè)傳輸線路之間分布式連接有多個放大用晶體管，其特征在于以在電介質(zhì)基板的上面形成信號線和接地面的共面線路構(gòu)成上述輸入側(cè)傳輸線路；以在上述電介質(zhì)基板的上面形成信號線、在該電介質(zhì)基板的下面形成接地面的微帶線路構(gòu)成上述輸出側(cè)傳輸線路；以及在上述電介質(zhì)基板的上面形成上述多個晶體管，且晶體管的各電極與形成在該上面的上述信號線或上述接地面相連接。
3.如權(quán)利要求2所述的分布式放大器，其特征在于在上述電介質(zhì)基板的整個下面形成接地面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種結(jié)構(gòu)簡單、電路小型化的分布式放大器。輸入側(cè)傳輸線路10由在電介質(zhì)基板SUB的表面上形成信號線S2和接地面G2構(gòu)成的共面線路構(gòu)成，輸出側(cè)傳輸線路20由在電介質(zhì)基板SUB的表面上形成信號線S1而在該電介質(zhì)基板SUB的下面形成接地面G1的微帶線路構(gòu)成。多個放大用的晶體管31－36形成在電介質(zhì)基板SUB的上面，其各電極與形成在上面的信號線S1，S2或接地面G2相連接。由于輸入側(cè)傳輸線路10中沒有流過用以驅(qū)動晶體管31－36的大電流，從而可以使信號線S2變細，即使在共面線路中也不增加使用面積。由于共面線路的接地面G2形成在電介質(zhì)基板SUB的上面，從而能夠以簡單的結(jié)構(gòu)使晶體管31－36的源電極等接地。
文檔編號H01L27/02GK1713522SQ20051005928
公開日2005年12月28日 申請日期2005年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月25日
發(fā)明者小杉真, 西野章, 小川康德 申請人:沖電氣工業(yè)株式會社