本發(fā)明涉及在移動通信、衛(wèi)星通信用途等的微米波頻帶、毫米波頻帶例如從幾mhz至幾百ghz的通信設備中使用的高頻功率放大器。

背景技術：

就現(xiàn)有的功率放大器而言，使用將對于晶體管來說最佳的相位的諧波反射的諧波電路而提高了晶體管的功率附加效率(pae:power-addedefficiency)(例如，參照專利文獻1～3)。對于諧波電路，理想的是，在f級動作的情況下，需要將2次諧波等偶次諧波設為短路的阻抗，在逆f級動作的情況下，需要將3次諧波以上的奇次諧波設為短路的阻抗(例如，參照非專利文獻1)。作為諧波電路，電容器、導線或開路短截線(openstub)等與晶體管的輸入端子或輸出端子連接。

專利文獻1：日本特開2012－205246號公報

專利文獻2：日本特開2009－159591號公報

專利文獻3：日本特開2001－53510號公報

非專利文獻1：“井上晃，外4名，「f級および逆f級増幅器の解析」，信學技報，社團法人電子情報通信學會，technicalreportofieiceed2003-214,ed2000-231,p.29-35”

就現(xiàn)有的功率放大器而言，在晶體管的外部設置有諧波電路，因此在晶體管和諧波電路之間存在導線或配線圖案等。由此，產(chǎn)生寄生電感及寄生電阻，難以設定為期望的諧波的阻抗。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明就是為了解決如上述的課題而提出的，其目的在于得到一種功率放大器，該功率放大器能夠容易地設定諧波的阻抗，能夠提高功率附加效率。

本發(fā)明所涉及的功率放大器的特征在于，具有：晶體管，其具有柵極電極、源極電極及漏極電極；無源部件，其經(jīng)由柵極配線與所述柵極電極連接；諧波電路，其連接在所述源極電極和所述柵極配線之間，配置在位于所述柵極電極和所述無源部件之間且位于所述源極電極和所述柵極配線之間的區(qū)域。

發(fā)明的效果

在本發(fā)明中，諧波電路配置在位于柵極電極和無源部件之間且位于源極電極和柵極配線之間的區(qū)域。由此，能夠減小諧波電路的寄生電感及寄生電阻，因此能夠容易地設定諧波的阻抗，能夠提高功率附加效率。

附圖說明

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的功率放大器的俯視圖。

圖2是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的諧波電路的剖視圖。

圖3是本發(fā)明的實施方式1所涉及的功率放大器的電路圖。

圖4是表示在本發(fā)明的實施方式1所涉及的功率放大器中設計出相對于基波10ghz的諧波(2次諧波)而得到的結果的圖。

圖5是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的功率放大器的俯視圖。

圖6是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的功率放大器的俯視圖。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的功率放大器的變形例的俯視圖。

圖8是表示本發(fā)明的實施方式4所涉及的功率放大器的俯視圖。

圖9是表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的功率放大器的俯視圖。

圖10是表示本發(fā)明的實施方式6所涉及的功率放大器的俯視圖。

圖11是表示本發(fā)明的實施方式7所涉及的功率放大器的俯視圖。

圖12是表示本發(fā)明的實施方式8所涉及的功率放大器的俯視圖。

標號的說明

1晶體管，2柵極電極，3a、3b源極電極，4漏極電極，5柵極焊盤(無源部件)，6柵極配線，7a、7b諧波電路，11a、11b、12配線圖案，13、14、15電阻圖案

具體實施方式

參照附圖，對本發(fā)明的實施方式所涉及的功率放大器進行說明。對相同或?qū)慕Y構要素標注相同標號，有時省略重復說明。

實施方式1.

圖1是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的功率放大器的俯視圖。晶體管1形成于基板(未圖示)之上。晶體管1具有柵極電極2、源極電極3a、3b及漏極電極4。作為無源部件之一的柵極焊盤5經(jīng)由柵極配線6與柵極電極2連接。源極電極3a、3b分別配置在柵極配線6的兩側。諧波電路7a連接在源極電極3a和柵極配線6之間。

圖2是表示本發(fā)明的實施方式1所涉及的諧波電路的剖視圖。在從源極電極3a延伸出的上電極8和從柵極配線6延伸出的下電極9之間設置絕緣物10而構成mim電容器。

圖3是本發(fā)明的實施方式1所涉及的功率放大器的電路圖。諧波電路7a的mim電容器的從晶體管1的柵極電極2觀察的諧波的阻抗呈現(xiàn)為短路狀態(tài)的值。

在本實施方式中，諧波電路7a配置在位于柵極電極2和柵極焊盤5之間且位于源極電極3a和柵極配線6之間的區(qū)域。由此，能夠減小諧波電路7a的寄生電感及寄生電阻，因此能夠容易地將諧波的阻抗設定為期望值。

另外，如果諧波的相位成為感抗，則功率放大器的功率附加效率降低，但由于寄生電感成分減小，從而容易使諧波的相位停留于容抗，在功率放大器的特性方面是優(yōu)選的。并且，能夠使相位的旋轉變得遲鈍，尤其是即使在大于或等于幾ghz的頻率下，諧波電路的設計也容易，制造方面的波動也變小。另外，由于寄生電阻減小，因此容易使諧波的γ接近1，功率放大器的功率附加效率提高。

圖4是表示在本發(fā)明的實施方式1所涉及的功率放大器中設計出相對于基波10ghz的諧波(2次諧波)而得到的結果的圖?？芍?次諧波20ghz的阻抗為γ＝0.930、相位處于約－172°，能夠與功率放大器的功率附加效率得到提高的諧波阻抗相匹配。

另外，通過將諧波電路7a設置于晶體管1的柵極電極2的附近，從而即使諧波的相位由于柵極焊盤5的外側的電路的影響而變動，也基本不受影響。因此，能夠在柵極焊盤5的外部對基波的電路進行設計而無需在意諧波。由此，能夠提高功率放大器的功率附加效率。

此外，諧波電路7a不限定于mim電容器，也可以是具有焊盤、配線圖案、電感器、電阻、它們所帶有的基板間寄生電容等的諧波電路。另外，在為了提高功率放大器的輸出功率等而將晶體管1并聯(lián)連接時，使用電阻等，將諧波電路7a彼此進行連接。

實施方式2.

圖5是表示本發(fā)明的實施方式2所涉及的功率放大器的俯視圖。在本實施方式中，不僅設置有在源極電極3a和柵極配線6之間連接且配置的諧波電路7a，還設置有在源極電極3b和柵極配線6之間連接且配置的諧波電路7b。其他結構與實施方式1相同。

由此，能夠減小從諧波電路7a、7b至源極電極3a、3b的寄生電感及寄生電阻。因此，容易使諧波的相位停留于容抗，容易使諧波的γ接近1，容易對從晶體管1觀察的諧波阻抗進行控制。

另外，諧波電路7a、7b隔著柵極配線6左右對稱地配置。因此，從晶體管1的右端和左端觀察諧波電路7a、7b時的諧波阻抗看起來是相等的。由此，能夠抑制晶體管1內(nèi)的振蕩，另外，在晶體管1內(nèi)均一地進行rf動作，從而能夠提高功率放大器的功率附加效率。尤其是，在大于或等于幾十ghz的頻率下，容易發(fā)生晶體管1內(nèi)的功率分配不當，因此優(yōu)選將從晶體管1觀察的諧波電路7a、7b對稱地配置。

實施方式3.

圖6是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的功率放大器的俯視圖。在本實施方式中，設置有與源極電極3a、3b分別連接而成為同電位的配線圖案11a、11b。諧波電路7a、7b分別配置在配線圖案11a、11b之上。配線圖案11a、11b的寬度比諧波電路7a、7b寬。其他結構與實施方式2相同。

由此，能夠減小從諧波電路7a、7b至源極電極3a、3b的寄生電感及寄生電阻。因此，容易使諧波的相位停留于容抗，容易使諧波的γ接近1，容易對從晶體管1觀察的諧波阻抗進行控制。由此，能夠提高功率放大器的功率附加效率。

圖7是表示本發(fā)明的實施方式3所涉及的功率放大器的變形例的俯視圖。配線圖案11a、11b與柵極配線6連接而成為同電位。在該情況下，也能夠得到與實施方式3同樣的效果。

實施方式4.

圖8是表示本發(fā)明的實施方式4所涉及的功率放大器的俯視圖。諧波的阻抗依賴于諧波電路的尺寸、即電容器電容及配線長度(電感值)。如果縮小諧波電路的尺寸，則能夠作用于幾十ghz這樣的高頻帶的諧波，如果增大諧波電路的尺寸，則能夠作用于幾mhz這樣的低頻帶的諧波。因此，在本實施方式中，設置有尺寸不同的諧波電路7a、7b。由此，能夠?qū)εc諧波電路7a、7b分別對應的頻帶取得諧波阻抗的匹配，作為功率放大器來說，能夠使功率附加效率高的頻率得到寬頻化。

為了諧波阻抗的匹配，越是作用于高頻帶的諧波電路，需要越接近于晶體管1的柵極電極2。因此，將尺寸小的諧波電路7b配置為比尺寸大的諧波電路7a更接近晶體管1。此外，也可以設置尺寸不同的大于或等于3個諧波電路，但需要配置為尺寸越小的諧波電路越接近晶體管1。

實施方式5.

圖9是表示本發(fā)明的實施方式5所涉及的功率放大器的俯視圖。在本實施方式中，諧波電路7a具有在mim電容器和源極電極3a、3b之間連接的配線圖案12。此外，也可以將配線圖案12連接于mim電容器和柵極配線6之間。其他結構與實施方式1相同。

通過積極地插入配線圖案12，從而能夠利用配線圖案12和mim電容器以期望的頻率進行l(wèi)c共振。由此，容易在期望的頻帶使諧波的γ更接近1。另外，通過進行l(wèi)c共振，從而即使減小諧波電路7a的電容，也能夠具有期望的諧波的阻抗。由此，能夠得到小型且功率附加效率高的功率放大器。

實施方式6.

圖10是表示本發(fā)明的實施方式6所涉及的功率放大器的俯視圖。在本實施方式中，諧波電路7a具有在mim電容器和源極電極3a、3b之間連接的電阻圖案13。此外，也可以將電阻圖案13連接在mim電容器和柵極配線6之間。

通過積極地插入電阻圖案13，從而雖然諧波的γ變得小于1，但能夠減小諧波的相位的變動。雖然由于諧波的γ變得小于1而使功率放大器的功率附加效率提高變小，但能夠減小諧波的相位變動，因此容易制作寬頻帶的功率放大器。另外，無需如實施方式4那樣設置多個諧波電路7a，能夠?qū)⒐β史糯笃餍⌒突?/p>

實施方式7.

圖11是表示本發(fā)明的實施方式7所涉及的功率放大器的俯視圖。在本實施方式中，向柵極焊盤5的彼此相對的第1及第2邊分別并聯(lián)連接其他功率放大器的柵極焊盤。

通過設置諧波電路7a，從而在柵極焊盤5和柵極電極2之間放入配線圖案和電容，因此尤其在并聯(lián)配置了在大于或等于幾十ghz的頻帶進行rf動作的晶體管的情況下，有時會在晶體管內(nèi)或晶體管間滿足振蕩條件。

因此，在柵極焊盤5的內(nèi)部，在第1邊和第2邊之間插入有電阻圖案14。由此，晶體管內(nèi)或晶體管間的隔離性提高，因此能夠得到不易振蕩的功率放大器。此外，在這里，作為無源部件而使用了柵極焊盤5，但只要是能夠在中央插入電阻圖案14的無源部件即可，無源部件的種類沒有限定。

實施方式8.

圖12是表示本發(fā)明的實施方式8所涉及的功率放大器的俯視圖。在本實施方式中，向柵極焊盤5并聯(lián)連接其他功率放大器，在柵極焊盤5和其他功率放大器之間連接有電阻圖案15。由此，晶體管間的隔離性提高，因此能夠得到不易振蕩的功率放大器。

另外，希望使實施方式7或8的電阻圖案14、15所引起的電路的損耗盡量小。另一方面，在高溫時晶體管1的性能降低，因此無需像室溫時那樣顯現(xiàn)出用于隔離的電阻圖案14、15。因此，優(yōu)選電阻圖案14、15具有如果溫度上升則電阻值上升的特性。由此，在高溫時從rf信號難以觀察到電阻圖案14、15，因此能夠抑制高溫時的功率放大器的功率附加效率的降低。

另外，能夠使用細的薄膜金屬配線或接觸電阻等的寄生電阻作為實施方式7或8的電阻圖案14、15。由此，能夠得到比通常的電阻圖案小的電阻值，因此能夠得到抑制了功率附加效率的降低、并且穩(wěn)定性高的功率放大器。

此外，通過對基板整體的厚度進行變更、或者將基板的一部分設為凹或凸，從而能夠?qū)木w管1的柵極電極2觀察的諧波電路7a、7b的電容成分進行調(diào)整。通過使基板的厚度變薄，從而能夠使諧波電路7a、7b的電容成分顯現(xiàn)得大，實現(xiàn)電路的小型化。另一方面，通過使基板的厚度變厚，從而能夠使諧波電路7a、7b的電容成分顯現(xiàn)得小，能夠?qū)﹄娐烦?shù)進行微調(diào)，諧波電路7a、7b的設計變得容易。