功率放大器的製造方法
2023-05-28 15:23:31 1
功率放大器的製造方法
【專利摘要】提供一種能抑制差頻輸入噪聲的小型功率放大器。功率放大器(PA1)具有輸入端子(IN)、放大電晶體(11)、偏壓電路(21)、濾波電路(61)、阻抗匹配電路(MC1)。偏壓電路(21)能夠向放大電晶體(11)的信號輸入側供給偏壓。濾波電路(61)去除放大電晶體(11)的信號輸入側的噪聲。濾波電路(61)具有匹配電阻(32)、片式電感器(52)及片式電容器(43)。片式電感器(52)及片式電容器(43)均是表面安裝部件(SMD)。匹配電阻(32)形成在半導體基板(1)上，一端連接在MIM電容器(42)和MIM電容器(41)之間，另一端連接在MIM電容器(42)和放大電晶體(11)的信號輸入側之間。
【專利說明】
功率放大器
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種功率放大器。
【背景技術】
[0002]在收發兩用機中使用的功率放大器中，存在如果向接收頻帶漏出的功率(power)增大，則使接收頻帶噪聲惡化的問題。因此，向接收頻帶漏出的功率量是隨標準而確定的。
[0003]作為使接收頻帶噪聲特性惡化的一個主要原因是差頻噪聲。差頻噪聲是發送頻率信號與接收頻率的差值頻率的噪聲。由於差頻噪聲與發送頻率信號混頻，因此，噪聲功率被放大，而使接收頻帶噪聲特性惡化。作為對這種差頻噪聲的對策，目前，例如，如日本特開2008-28635號公報所公開的那樣，已知一種功率放大器，其具有使差頻的阻抗降低的功能。
[0004]專利文獻1:日本特開2008 - 28635號公報
[0005]專利文獻2:日本特開平10 - 209769號公報
[0006]專利文獻3:日本特開平9 - 83268號公報
[0007]專利文獻4:日本特開2007 - 174442號公報
[0008]專利文獻5:日本特開2005 - 143079號公報
[0009]對於接收頻帶、發送頻帶的頻帶，存在根據通信標準確定的多個頻段，具體地說，為幾百MHz?一千幾百MHz左右。與此相對，差頻是接收頻帶頻率與發送頻帶頻率的差值，其頻率大多是幾十MHz左右。
[0010]如上述現有技術所示，使用下述技術，S卩，將用於去除差頻噪聲的濾波電路與功率放大器組合。在該濾波電路中使用共振電路的情況下，通過電感器和電容器確定的共振頻率的值與差頻相對應地確定為幾十MHz左右。該共振頻率與接收頻帶頻率相比，是減小了一個數量級左右的值。
[0011]為了將共振頻率設定為差頻附近的值，需要將電容值以及電感值設為一定程度的較大值。這種在一定程度上較大的電容值以及電感值遠比能夠在半導體基板上通過MM電容器、螺旋電感實現的值大，現實中必須使用表面安裝部件。由於表面安裝部件成為必要結構，所以存在使功率放大器大型化的問題，因此，以往一直在謀求功率放大器的小型化。
【發明內容】
[0012]本發明就是為了解決上述課題而提出的，其目的在於提供一種能夠抑制差頻輸入噪聲的小型功率放大器。
[0013]第I發明所涉及的功率放大器，其特徵在於，具有:
[0014]輸入端子；
[0015]放大電晶體，其形成於半導體基板，將來自所述輸入端子的信號放大而向輸出端子輸出；
[0016]偏壓電路，其向所述放大電晶體的信號輸入側供給偏壓；
[0017]濾波電路，其包含片式電感器以及片式電容器中的至少一方，將所述放大電晶體的信號輸入側的噪聲去除；以及
[0018]阻抗匹配電路，其具有匹配電阻，該匹配電阻形成於所述半導體基板，設置在所述輸入端子與所述放大電晶體的信號輸入側之間。
[0019]第2發明所涉及的功率放大器，其特徵在於，具有:
[0020]輸入端子；
[0021]放大電晶體，其形成於半導體基板，將來自所述輸入端子的信號放大而向輸出端子輸出；
[0022]偏壓電路，其向所述放大電晶體的信號輸入側供給偏壓；
[0023]阻抗匹配電路，其由形成於所述半導體基板的電感器以及電容器構成，設置在所述輸入端子與所述放大電晶體的信號輸入側之間；以及
[0024]濾波電路，在該濾波電路中，片式電容器和形成於所述半導體基板的電阻串聯連接，該濾波電路的一端連接在所述偏壓電路和所述放大電晶體的信號輸入側之間，另一端與接地端連接。
[0025]發明的效果
[0026]根據本發明，提供能夠抑制差頻輸入噪聲的小型功率放大器。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0027]圖1是表示本發明的實施方式I所涉及的功率放大器的圖。
[0028]圖2是表示本發明的實施方式I的變形例所涉及的功率放大器的圖。
[0029]圖3是表示本發明的實施方式2所涉及的功率放大器的圖。
[0030]圖4是表示本發明的實施方式3所涉及的功率放大器的圖。
[0031]圖5是表示本發明的實施方式4所涉及的功率放大器的圖。
[0032]標號的說明
[0033]1、2、101、201、301半導體基板，11放大電晶體，21偏壓電路，32匹配電阻，41、42MIM電容器，43片式電容器，52片式電感器，61、62、63濾波電路，MC1、MC2、MC3、MC4阻抗匹配電路，PA1、PA11、PA2、PA3、PA4功率放大器
【具體實施方式】
[0034]實施方式I
[0035]圖1是表示本發明的實施方式I所涉及的功率放大器PAl的圖。功率放大器PAl具有輸入端子IN、放大電晶體11、偏壓電路21、濾波電路61、阻抗匹配電路MCI。功率放大器PAl是通過放大電晶體11將多個頻帶的輸入信號進行放大的多頻段功率放大器，在手機等無線通信應用中使用。
[0036]功率放大器PAl是將放大電晶體11、偏壓電路21、以及阻抗匹配電路MCl集成在半導體基板I上而得到的裝置。在圖1中，將形成在半導體基板I上的電路要素在由表示半導體基板I的實線所包圍的區域內進行圖示。
[0037]在後面所述的濾波電路61等中使用表面安裝部件(Surface Mount Device)。該表面安裝部件與半導體基板I 一起收容在半導體封裝件Pl的內部。
[0038]半導體封裝件Pl具有未圖示的多層電路基板。在該多層電路基板上將半導體基板I進行晶片接合以及導線接合，並且通過焊料在該多層電路基板上安裝表面安裝部件。半導體封裝件Pl是對半導體基板1、表面安裝部件以及多層電路基板進行樹脂封裝的封裝件。這種半導體封裝件已經公知，並非新事項，因此省略進一步的說明。
[0039]放大電晶體11形成於半導體基板I，將來自輸入端子IN的信號放大而向輸出端子OUT輸出。放大電晶體11能夠使用雙極電晶體(Bipolar Transistor)。雙極電晶體也可以是 HBT (Hetero junct1n Bipolar Transistor)。此外，放大電晶體 11 也可以是 FET (FieldEffect Transistor)。
[0040]偏壓電路21與電阻31的一端連接。電阻31的另一端連接在放大電晶體11的信號輸入側和匹配電阻32之間。偏壓電路21能夠向放大電晶體11的信號輸入側供給偏壓。
[0041]此外，在圖1中，圖示了放大電晶體11僅為一級的情況。但是，本發明不限定於這種情況。可以與放大電晶體11進一步進行大於或等於I個放大電晶體的多級連接，形成將放大電晶體以大於或等於2級進行連接而成的功率放大器。
[0042]濾波電路61去除放大電晶體11的信號輸入側的噪聲。濾波電路61具有片式電感器52以及片式電容器43。片式電感器52以及片式電容器43均是表面安裝部件(SMD)。作為表面安裝部件，具體地說，片式電阻、片式電感器、片式電容器比較普及。
[0043]在收發兩用機中使用的功率放大器中，存在如果增大向接收頻帶漏出的功率，則使接收頻帶噪聲惡化的問題。向接收頻帶漏出的功率量是隨標準而確定的。
[0044]作為使接收頻帶噪聲特性惡化的一個主要原因，可以列舉出差頻噪聲與發送頻率信號混頻，而使噪聲功率被放大。差頻噪聲是發送頻率信號與接收頻率的差值頻率的信號。
[0045]根據濾波電路61的片式電感器52的電感值L以及片式電容器43的電容值C確定的共振頻率設定在該差頻的頻率附近。由此，能夠經由濾波電路61而使差頻噪聲有選擇性地與接地端發生短路。其結果，相對於放大電晶體11的輸入側，能夠抑制差頻噪聲的輸入。
[0046]阻抗匹配電路MCl具有匹配電阻32。匹配電阻32形成於半導體基板I，設置在輸入端子IN與放大電晶體11的信號輸入側之間。
[0047]阻抗匹配電路MCl具有匹配電阻32、MM電容器41以及MM電容器42。MM電容器41以及MM電容器42是形成於半導體基板I的MM(Metal Insulator Metal)電容器。MIM電容器42的一端與輸入端子IN連接。MM電容器41的一端與MM電容器42的另一端連接，另一端與放大電晶體11的信號輸入側連接。
[0048]匹配電阻32的一端連接在MM電容器42和MM電容器41之間，另一端連接在MIM電容器41和放大電晶體11的信號輸入側之間。匹配電阻32構成為,在形成於半導體基板I的配線圖案的中途設置有高電阻率的部分。
[0049]電感器51是所謂的饋線。電感器51是在半導體基板I上形成的螺旋電感。
[0050]關於形成於半導體基板I的電阻，由於只要在形成於半導體基板I上的配線圖案的中途設置有高電阻率的部分即可，因此所需面積非常小。與此相對，MM電容器需要在半導體基板上具有一定程度的展寬的電極，螺旋電感需要將金屬圖案以螺旋形狀設置在半導體基板上。因此，MIM電容器以及螺旋電感在半導體基板上的所需面積相對較大。電阻與在同一半導體基板I上形成的元件即MM電容器、螺旋電感相比，其形成面積較小即可。
[0051]因此，在本實施方式中，將匹配電阻32形成於半導體基板1，使用匹配電阻32進行阻抗匹配，而沒有使用典型的T型CLC匹配電路。因此，在實施方式I所涉及的功率放大器PAl中，與使用T型CLC匹配電路的功率放大器相比，至少與將螺旋電感變更為電阻相應地實現了面積減小化。
[0052]如上所述，根據本實施方式，能夠通過在阻抗匹配電路MCl中設置匹配電阻32，從而使用更小面積的元件而進行功率放大器PAl的輸入匹配。通過進行阻抗匹配電路MCl的小型化，從而提供能夠抑制差頻輸入噪聲的小型功率放大器PAl。
[0053]另外，功率放大器PAl是多頻段功率放大器，因此，可以將寬頻帶的信號進行放大。如果將輸入匹配電路設為電阻匹配，則能夠實現寬頻帶化，因此，具有匹配電阻32的阻抗匹配電路MCl適合於多頻段化的功率放大器PA1。
[0054]圖2是表示本發明的實施方式I的變形例所涉及的功率放大器PAll的圖。除了將濾波電路61置換為濾波電路63這一點以外，功率放大器PAll與實施方式I的功率放大器PAl相同。
[0055]功率放大器PAll具有半導體基板2。在半導體基板2上設置有濾波電路63的一部分即電阻34。濾波電路63具有電阻34、片式電容器43。電阻34形成於半導體基板2，一端連接在偏壓電路21和放大電晶體11的信號輸入側之間。
[0056]片式電容器43是表面安裝部件，與電阻34連接。電阻34構成為，在形成於半導體基板2的配線圖案的中途設置有高電阻率的部分。片式電容器43是片式電容器。
[0057]濾波電路63是表面安裝部件即片式電容器43與形成於半導體基板2的電阻34進行串聯連接而成的RC電路。該RC電路的一端連接在偏壓電路21和放大電晶體11的信號輸入側之間，該RC電路的另一端與接地端連接。
[0058]根據濾波電路63，能夠將濾波電路61的片式電感器置換為在半導體基板2上形成的高電阻圖案即電阻34。由此，能夠將表面安裝部件置換為高電阻圖案，能夠實現功率放大器PAll的小型化。
[0059]實施方式2
[0060]圖3是表示本發明的實施方式2所涉及的功率放大器PA2的圖。除了將匹配電阻32置換為匹配電阻33a、33b這一點、不具有電阻31這一點以及偏壓電路21與匹配電阻33a、33b的中間點連接這一點以外，功率放大器PA2與實施方式I所涉及的功率放大器PAl相同。
[0061]功率放大器PA2具有半導體基板101。在半導體基板101上具有阻抗匹配電路MC2。阻抗匹配電路MC2具有匹配電阻33a、33b的串聯電路。匹配電阻33a的一端與MM電容器42的另一端連接。匹配電阻33b的一端與匹配電阻33a的另一端連接，另一端與MM電容器41的另一端連接。MIM電容器41與匹配電阻33a、33b的串聯電路進行並聯連接。用於實現與實施方式I所涉及的功率放大器PAl相同的性能的電阻33a的電阻值是從匹配電阻32的電阻值減去電阻31的電阻值而得到的值。
[0062]偏壓電路21與匹配電阻33a和匹配電阻33b的連接點連接。偏壓電路21經由匹配電阻33b，而向放大電晶體11的信號輸入側供給偏壓。如果與實施方式I相比較，則實現了與下述電路相同的電路，即，偏壓電路21經由電阻31而向放大電晶體11的信號輸入側供給偏壓。匹配電阻33a、33b與實施方式I的匹配電阻32相同地實現了電阻匹配。
[0063]由此，匹配電阻33b承擔阻抗匹配的作用，並且承擔在偏壓電路21和放大電晶體11之間插入的串聯電阻的作用。通過兼用匹配電阻33b，從而與實施方式I中的分別設置電阻31和匹配電阻32的情況相比，能夠削減電阻所需的面積，同時得到相同的功能。
[0064]實施方式3
[0065]圖4是表示本發明的實施方式3所涉及的功率放大器PA3的圖。除了將阻抗匹配電路MCl置換為阻抗匹配電路MC3這一點以及將濾波電路61置換為濾波電路62這一點以夕卜，功率放大器PA3與實施方式I所涉及的功率放大器PAl相同。
[0066]濾波電路62具有片式電感器即片式電感器52和片式電容器即片式電容器43。片式電感器52以及片式電容器43是表面安裝部件。這一點與濾波電路61相同，但是，這些元件的連接方式不同。
[0067]S卩，在功率放大器PA3中，在MIM電容器42和匹配電阻32之間串聯地插入有片式電容器43。並且，MM電容器42和片式電容器43之間的連接點與片式電感器52的一端連接。片式電感器52的另一端與接地端連接。
[0068]阻抗匹配電路MC3由匹配電阻32構成。匹配電阻32的一端與濾波用電容器的另一端連接，另一端與放大電晶體11的信號輸入側連接。僅通過匹配電阻32取得輸入匹配，由此，與實施方式1、2相比較，能夠減少用於輸入匹配的元件數。
[0069]實施方式4
[0070]圖5是表示本發明的實施方式4所涉及的功率放大器PA4的圖。除了將阻抗匹配電路MCl置換為阻抗匹配電路MC4這一點以外，功率放大器PA4與實施方式I的變形例所涉及的功率放大器PAll相同。
[0071]阻抗匹配電路MC4是由形成於半導體基板301的片式電感器52以及MM電容器41、42構成的T型CLC匹配電路。該T型CLC匹配電路設置在輸入端子IN與放大電晶體11的信號輸入側之間。
[0072]實施方式4所涉及的功率放大器PA4也與實施方式I的變形例所涉及的功率放大器PAll相同地具有濾波電路63。根據濾波電路63，能夠通過在半導體基板2上形成的高電阻圖案而形成RC濾波電路。由此，能夠實現功率放大器的小型化。
【權利要求】
1.一種功率放大器，其特徵在於，具有: 輸入端子； 放大電晶體，其形成於半導體基板，將來自所述輸入端子的信號放大而向輸出端子輸出； 偏壓電路，其向所述放大電晶體的信號輸入側供給偏壓； 濾波電路，其包含片式電感器以及片式電容器中的至少一方，將所述放大電晶體的信號輸入側的噪聲去除；以及 阻抗匹配電路，其具有匹配電阻，該匹配電阻形成於所述半導體基板，設置在所述輸入端子與所述放大電晶體的信號輸入側之間。
2.根據權利要求1所述的功率放大器，其特徵在於， 所述阻抗匹配電路包含第1電容器和第2電容器，其中， 該第1電容器形成於所述半導體基板，一端與所述輸入端子連接， 該第2電容器形成於所述半導體基板，一端與所述第1電容器的另一端連接，另一端與所述放大電晶體的信號輸入側連接， 所述匹配電阻的一端連接在所述第1電容器和所述第2電容器之間，另一端連接在所述第2電容器和所述放大電晶體的信號輸入側之間。
3.根據權利要求2所述的功率放大器，其特徵在於， 所述匹配電阻包含第1電阻和第2電阻，其中， 該第1電阻的一端與所述第1電容器的另一端連接， 該第2電阻的一端與所述第1電阻的另一端連接，另一端與所述第2電容器的所述另一端連接， 所述偏壓電路與所述第1電阻和所述第2電阻的連接點連接，向所述連接點供給偏壓。
4.根據權利要求2或3所述的功率放大器，其特徵在於， 所述濾波電路是串聯LC共振電路，在該濾波電路中，片式電感器和片式電容器進行串聯連接，該濾波電路的一端連接在所述第1電容器和所述匹配電阻之間，該濾波電路的另一端與接地端連接。
5.根據權利要求1所述的功率放大器，其特徵在於， 所述濾波電路是包含片式電容器和片式電感器的LC共振電路， 該片式電容器的一端與所述輸入端子電連接， 該片式電感器的一端連接在所述輸入端子和所述片式電容器之間，另一端與接地端連接， 所述匹配電阻的一端與所述片式電容器的另一端連接，另一端與所述放大電晶體的信號輸入側連接。
6.根據權利要求1所述的功率放大器，其特徵在於， 所述濾波電路包含: 電阻，其形成於所述半導體基板，一端連接在所述偏壓電路和所述放大電晶體的信號輸入側之間；以及 片式電容器，其一端與所述電阻連接，另一端與接地端連接。
7.—種功率放大器，其特徵在於，具有: 輸入端子； 放大電晶體，其形成於半導體基板，將來自所述輸入端子的信號放大而向輸出端子輸出； 偏壓電路，其向所述放大電晶體的信號輸入側供給偏壓； 阻抗匹配電路，其由形成於所述半導體基板的電感器以及電容器構成，設置在所述輸入端子與所述放大電晶體的信號輸入側之間；以及 濾波電路，在該濾波電路中，片式電容器和形成於所述半導體基板的電阻串聯連接，該濾波電路的一端連接在所述偏壓電路和所述放大電晶體的信號輸入側之間，另一端與接地端連接。
8.根據權利要求1或7所述的功率放大器，其特徵在於， 該功率放大器是通過所述放大電晶體將多個頻帶的輸入信號進行放大的多頻段功率放大器。
9.根據權利要求1所述的功率放大器，其特徵在於， 所述放大電晶體、所述偏壓電路以及所述阻抗匹配電路集成於所述半導體基板， 該功率放大器具有: 電路基板，在其表面安裝構成所述濾波電路的片式電感器以及片式電容器中的至少一方、和所述半導體基板；以及 封裝樹脂，其設置在所述電路基板的表面，以將所述片式電感器以及所述片式電容器中的至少一方、和所述半導體基板進行封裝。
10.根據權利要求7所述的功率放大器，其特徵在於， 所述放大電晶體、所述偏壓電路以及所述阻抗匹配電路集成於所述半導體基板， 該功率放大器具有: 電路基板，在其表面安裝所述半導體基板、和所述片式電容器；以及封裝樹脂，其設置在所述電路基板的表面，以將所述半導體基板、和所述片式電容器進行封裝。
【文檔編號】H03F1/26GK104426489SQ201410460758
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月11日 優先權日:2013年9月11日
【發明者】渡邊晉太郎, 彌政和宏 申請人:三菱電機株式會社