[发明专利]高效率高频放大器及无线发送装置

说明书

技术领域

本发明涉及采用了场效应型晶体管(以下简称为FET：FieldEffect Transistor)等高频晶体管的高频半导体放大器及采用了该高频放大器的无线发送装置，尤其是涉及在移动通信用设备及其他微波通信设备中使用的高频放大器及采用了该高频放大器的无线发送装置。

技术背景

携带式终端机等无线发送部，通过将在半导体基板上形成了FET等高频晶体管的芯片装配在绝缘体基板上而构成。

图15是用于说明这种在现有的携带式终端机中使用的无线发送部9000的结构的简略框图。

在图15中，无线发送部9000，备有可进行高效率动作的高频放大器(以下，称作「高效率放大器」)1010、不可逆电路元件1030、连接高效率放大器1010和不可逆电路元件1030的传输线路1020。

另外，高效率放大器1010，组装在具有输入端子10和输出端子20的功率放大组件100内。输入端子10，输入进行了规定的调制并已上变频为用于发送的高频的发送信号。此外，不可逆电路元件1030的输出，最终供给到天线(图中未示出)。

如上所述，高效率放大器1010，在陶瓷或树脂等绝缘体上设有微带线路等金属波导线路(传输线路)的基板上形成。即，高效率放大器1010，通过在组件100的输入端子10到输出端子20之间组装成将输入匹配电路104、第1级放大器105的芯片、级间匹配电路106、第2级放大器107的芯片、输出匹配电路1080分别依次与预先在基板上形成的金属波导线路连接而形成。其中，作为无源元件的输入匹配电路104、级间匹配电路106及输出匹配电路1080，也可以与金属波导线路一样预先在基板上用金属层形成并在组装阶段通过变更导线的连接等进行精细调整而构成。

输出匹配电路1080，包括高次谐波处理电路111及基波匹配电路114。高次谐波处理电路111，是处理高次谐波的电路，用于进行对高次谐波的阻抗匹配。基波匹配电路114，进行基波的阻抗匹配。

不可逆电路元件1030，例如备有隔离器130。不可逆电路元件1030的输出端子40，与移动通信设备等的天线侧连接。利用不可逆电路元件1030，可以在移动通信设备等中使放大器高效率地动作而与天线的状态无关。

以下，作为不可逆电路元件的一例，说明使用隔离器的情况。

不可逆电路元件1030，包括与传输线路1020连接的输入匹配电路120及连接在输入匹配电路120与输出端子40之间的隔离器本体130。

高效率放大器1010的输出阻抗及隔离器1030的输入输出阻抗为50Ω。这是由于以往用于高频设备的标准传输线路的特征阻抗由50欧姆(以下，将欧姆记为Ω)终端构成。另一方面，第2级放大器107的输出阻抗为1～10Ω。因此，基波匹配电路114，由将第2级放大器107的输出阻抗(1～10Ω)变换为50Ω的变换电路构成。

从输入端子10输入的信号，由高效率放大器1010放大。放大后的信号，通过特征阻抗为50Ω的传输线路1020、隔离器1030输出到天线侧。在隔离器1030之后产生的反射波，由隔离器1030隔断。因此，反射波不会返回到高效率放大器1010，所以能使高效率放大器1010在保持高效率动作的状态下进行稳定的动作。

可是，近年来携带式终端日益小型化和轻量化，而且这种小型化和轻量化已成为终端开发的重要因素。对小型化、轻量化贡献最为显著的是电池的小型化。为了在满足一定的通话时间的同时实现电池的小型化，重要的是提高在携带式终端的电力消耗中占有很大比例的放大器的动作效率，从而减低其耗电量。

但是，在上述无线发送部9000的结构中，基波匹配电路114中的损失很大，因而很难提高放大器的效率。

作为针对上述问题的用于改善效率的现有例，在「不可逆电路元件及复合电子部分(特开平10-327003号公报)」中，公开了一种使高效率放大器的输出阻抗、不可逆电路元件(隔离器)的输入阻抗及连接高效率放大器和不可逆电路元件的线路的特征阻抗Z满足2Ω＜Z＜12.5Ω的结构。

图16是表示采用了上述文献中所公开的低阻抗隔离器的无线发送部9200的结构例的框图。

参照图16，无线发送部9200，由低阻抗高效率放大器101、低阻抗传输线路102、低阻抗隔离器103构成。

低阻抗高效率放大器101的输出阻抗，低于上述现有的标准传输线路的特征阻抗50Ω，而且，低阻抗隔离器103的输入阻抗，也具有低于50Ω的值。与此不同，将隔离器103的输出阻抗设计成使其为标准的特征阻抗50Ω。