特許 6291710 高周波増幅器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6291710

(24)【登録日】2018年2月23日

(45)【発行日】2018年3月14日

(54)【発明の名称】高周波増幅器

(51)【国際特許分類】

   H03F 3/213 20060101AFI20180305BHJP

   H03F 3/195 20060101ALI20180305BHJP

   H03F 3/24 20060101ALI20180305BHJP

   H03F 3/60 20060101ALI20180305BHJP

   H04B 1/04 20060101ALI20180305BHJP

【ＦＩ】

   H03F3/213

   H03F3/195

   H03F3/24

   H03F3/60

   H04B1/04 B

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2013-3615(P2013-3615)

(22)【出願日】2013年1月11日

(65)【公開番号】特開2014-135682(P2014-135682A)

(43)【公開日】2014年7月24日

【審査請求日】2015年9月15日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】積田 淳史

(72)【発明者】

【氏名】味岡 厚

(72)【発明者】

【氏名】澁谷 朝彦

(72)【発明者】

【氏名】米田 貞春

【審査官】 小林 正明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−００５９９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２１７５６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３１１８５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−００６１５２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６２−００８６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３２８５５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−２２８９８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｆ ３／２１３

Ｈ０３Ｆ ３／１９５

Ｈ０３Ｆ ３／２４

Ｈ０３Ｆ ３／６０

Ｈ０４Ｂ １／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電力増幅部と前記電力増幅部の出力側に設けた第一の接続パッドと、前記電力増幅部の出力信号を検出する検波回路と、前記検波回路の入力側にコンデンサを介して設けた第三の接続パッドとを具備した半導体集積回路基板と、
出力整合回路と前記出力整合回路の入力側に設けた第二の接続パッドを具備した半導体実装基板とを有し、
第一の接続部材によって前記第一の接続パッドと前記第二の接続パッドとが電気的に接続されるとともに、
第二の接続部材によって前記第三の接続パッドと前記第二の接続パッドとが電気的に接続されており、
前記第一の接続部材および前記第二の接続部材のインダクタ成分と前記コンデンサによるキャパシタンス成分とが、前記出力信号の基本周波数で共振するＬＣ直列共振回路をなすことを特徴とする高周波増幅器。

【請求項2】

前記第一および第二の接続部材がボンディングワイヤであることを特徴とする請求項１に記載された高周波増幅器。

【請求項3】

前記半導体実装基板上に設けた前記出力整合回路内に２倍波の周波数で短絡となる直列共振回路を具備し、前記直列共振回路の片側が前記第二の接続パッドに接続されるとともに、
前記直列共振回路のもう一方がＧＮＤに接続され、前記半導体実装基板上に設けた前記第二の接続パッドにおける前記出力整合回路側の２倍波の位相が−３０〜＋６０度にあることを特徴とする請求項１または２に記載された高周波増幅器。

【請求項4】

前記出力整合回路内にローパスフィルタが接続され、半導体実装基板上に設けた前記第二の接続パッドにおける前記出力整合回路側の２倍波の位相が−２０〜＋３０度にあることを特徴とする請求項１または２に記載された高周波増幅器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は増幅器に関し、特に高調波を減衰して高周波信号を精度良く検波する検波回路を備えた高周波増幅器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

近年、無線ＬＡＮによるデータ通信が一般化しており、無線通信装置の重要性がでてきている。高周波増幅器は入力信号をトランジスタで増幅して外部へ送信する機能を有しており携帯電話等の移動体通信機器にも組み込まれており、無線通信装置で広く用いられている。

【0003】

ここで、無線通信装置における検波回路は、アンテナから入力された受信信号の強度に応じて受信系の増幅器やミキサの利得を自動制御するためや、高周波増幅器の出力信号レベルを検出して送信系の高周波増幅器の利得を自動制御するために用いられており、高周波増幅器にとっては重要な回路の一つとなっている。

【0004】

例えば、下記特許文献１では、増幅用トランジスタよりも小さいトランジスタを用いて二乗平均回路と合わせて構成された検波回路が開示されている。

【0005】

なお、無線通信装置の送信機において、高周波増幅器の出力整合回路を半導体集積回路基板上に構成した場合、出力整合回路を調整させることができず、Ｑ値の高いチップインダクタやチップコンデンサなどを使用することが出来ないことから、伝送損失を少なくすることができない。このことから、高出力増幅器の出力整合回路は、半導体集積回路基板上ではなく半導体実装基板上に構成している。また、近年小型化が進んでいることから検波回路は半導体集積回路基板上に構成することが主流となっている。

【0006】

また、高速無線通信規格であるＷｉＭＡＸでは、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ：直交周波数分割多重）方式を用いており、子機での送信電力は２００ｍＷと高出力であるため、送信機の消費電力を低減させた増幅器からは高調波が発生する。

【0007】

従来例として図１０を説明する。半導体集積回路基板１０７上には電力増幅部１０１と検波回路１０２と高調波減衰回路１０５とコンデンサ１０６とを構成し、電力増幅部１０１の出力側と出力整合回路１０３の入力側は、接続部材１０４を介して電気的に接続されており、電力増幅部１０１の出力側はコンデンサ１０６を介して高調波減衰回路１０５の入力側に接続され、高調波減衰回路１０５の出力側は検波回路１０２の入力側に接続されている。

【0008】

電力増幅部１０１で発生した高調波を含む高周波信号は、接続部材１０４とコンデンサ１０６とに分岐される。その分岐された一方の高調波を含む高周波信号は、接続部材１０４を介して出力整合回路１０３の入力側に入力され、高調波を減衰させる機能を有した出力整合回路１０３により高調波は減衰され、基本波はインピーダンスを変えて出力整合回路の出力側に出力される。

【0009】

よって、出力整合回路１０３から出力される高周波信号は、高調波が減衰された高周波信号となる。

【0010】

また、分岐されたもう一方の高調波を含む高周波信号は、コンデンサ１０６を介して高調波減衰回路１０５の入力側に入力され、高調波減衰回路１０５にて高調波が減衰された高周波信号となる。

【0011】

このように検波回路１０２は、出力整合回路１０３から出力される高周波信号と同等の高調波が減衰された高周波信号を検波するため、高調波による検波電圧誤差を低減している。なお、本発明でいう高調波とは、基本波の整数倍である高次の周波数成分のことである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【特許文献1】特開２０１０−４１２３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、小型化のために半導体集積回路基板上に構成する高調波減衰回路を削減した場合、検波回路には高調波を含む高周波信号が入力され、検波電圧は高調波を含んだ電圧となる。したがって、出力整合回路から出力される高周波信号は、高調波を含んでいない高周波信号のため、検波電圧に誤差が生じてしまう。さらに、高調波減衰回路を半導体集積回路基板上に構成することが必要となり、小型化することが難しい。

【0014】

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、高調波の減衰によって検波電圧誤差を低減させると共に小型化ができる検波回路を備えた高周波増幅器を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0015】

上記目的を達成するための本発明に係る高周波増幅器は、電力増幅部と電力増幅部の出力側に設けた第一の接続パッドと、電力増幅部の出力信号を検出する検波回路と、検波回路の入力側にコンデンサを介して設けた第三の接続パッドとを具備した半導体集積回路基板と、出力整合回路と出力整合回路の入力側に設けた第二の接続パッドを具備した半導体実装基板とが、第一の接続部材によって半導体集積回路基板の第一の接続パッドと半導体集積回路基板の第二の接続パッドとで電気的に接続されるとともに、第二の接続部材によって半導体集積回路基板の第三の接続パッドと半導体実装基板の第二の接続パッドとが電気的に接続されていることを第１の特徴とする。

【0016】

上記特徴の高周波増幅器によれば、半導体集積回路基板上に高調波を反射させる高調波減衰回路を構成することなく、高調波信号を減衰させた信号を検波回路に入力することができ、整合回路から出力される高周波信号と同等の信号を検波することで検波電圧の誤差を低減することができる。

【0017】

また、半導体集積回路基板上に高調波を反射させる高調波減衰回路を必要としないため、半導体集積回路基板のサイズを小型化することが可能である。

【0018】

さらに本発明に係る高周波増幅器は、第一および第二の接続部材がボンディングワイヤであることを第２の特徴とする。

【0019】

上記特徴の高周波増幅器によれば、ボンディングワイヤで接続することで、ボンディングワイヤのインダクタンス成分と第三の接続パッドと検波回路の間のコンデンサによるキャパシタンス成分とが基本周波数で共振するように調整した場合、共振の効果により基本波信号のみが通過し高調波を反射することが可能となる。

【0020】

さらに本発明に係る高周波増幅器は、第一および第二の接続部材がバンプであるフリップチップ実装であることを第３の特徴とする。

【0021】

上記特徴の高周波増幅器によれば、フリップチップ実装することにより接続部材にボンディングワイヤを使ったときより実装面積を削減することが可能になる。

【0022】

さらに本発明に係る高周波増幅器は、半導体実装基板上に設けた出力整合回路内に２倍波の周波数で短絡となる直列共振回路を具備し、直列共振回路の片側が第二の接続パッドに接続されるとともに、直列共振回路のもう一方がＧＮＤに接続され、半導体実装基板上に設けた第二の接続パッドにおける出力整合回路側の２倍波の位相が−３０〜＋６０度にあることを第４の特徴とする。

【0023】

上記特徴の高周波増幅器によれば、出力整合回路内に直列共振回路を設けて２倍波の位相を−３０〜＋６０度にすることによって、基本周波数の出力電力に対して、２倍波高調波の出力電力が−５ｄＢｃ発生した際に、２倍波の影響による検波電圧の誤差を０．２Ｖ以下とすることができる。

【0024】

さらに本発明に係る高周波増幅器は、出力整合回路内にローパスフィルタが接続され、半導体実装基板上に設けた第二の接続パッドにおける出力整合回路側の２倍波の位相が−２０〜＋３０度にあることを第５の特徴とする。

【0025】

上記特徴の高周波増幅器によれば、出力整合回路内にローパスフィルタを形成し２倍波以上の高調波を減衰させ、接続パッドにおける２倍波の位相を−２０〜＋３０度にすることによって、基本周波数の出力電力に対して、２倍波高調波の出力電力が−５ｄＢｃ発生しても、２倍波の影響による検波電圧の誤差を±０．２Ｖ以内に抑えることができる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、高調波の減衰によって検波電圧誤差を低減させると共に小型化ができる検波回路を備えた高周波増幅器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１の実施形態による高周波増幅器のブロック図である。

【図2】第２の実施形態による高周波増幅器の模式図である。

【図3】第３の実施形態による高周波増幅器の模式図である。

【図4】第４の実施形態による高周波増幅器のブロック図である。

【図5】第４の実施形態による高周波増幅器の通過特性を示す特性図である。

【図6】第４の実施形態による２倍波の位相を変化させたときの検波電圧を示す特性図である。

【図7】第５の実施形態による高周波増幅器のブロック図である。

【図8】第５の実施形態による高周波増幅器の通過特性を示す特性図である。

【図9】第５の実施形態による２倍波の位相を変化させたときの検波電圧を示す特性図である。

【図10】従来の回路構成を示すブロック図である。

【図11】本発明で設けられた検波回路の回路図の一例である。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本発明を実施するための好適な形態につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【0029】

（第１の実施形態）
図１は第１の実施形態に係る高周波増幅器の全体構成を示すブロック図である。半導体集積回路基板７上に電力増幅部１と第一の接続パッド９と第三の接続パッド１１とコンデンサ６と検波回路２とが構成されており、半導体実装基板８上に出力整合回路３と第二の接続パッド１０とが構成されている。

【0030】

電力増幅器１の出力側に第一の接続パッド９が接続されており、第一の接続パッド９は第一の接続部材４を介して第二の接続パッド１０に接続されている。第二の接続パッド１０は出力整合回路３の入力側に接続され、第二の接続パッド１０は第二の接続部材５を介して第三の接続パッド１１にも接続されている。第三の接続パッド１１はコンデンサ６を介して検波回路２の入力側に接続されている。

【0031】

本実施形態では、電力増幅部１は高調波を含む高周波信号を出力し、第一の接続部材４を通して、高周波信号は出力整合回路３と第二の接続部材５に入力される。出力整合回路３は高調波を反射させる回路と基本波を整合する整合回路で構成されており、接続パッド１０から出力整合回路３側を見た高調波周波数のインピーダンスが短絡もしくは低インピーダンスの場合、高調波は第二の接続部材５に伝わることなく、電力増幅部１に反射される。

【0032】

ここで、高調波を２倍波に限定した場合を説明する。第二の接続パッド１０から出力整合回路３を見た時の２倍波周波数におけるインピーダンスをＺｍ、第二の接続パッド１０から第二の接続部材５を通して検波回路２側を見た時の２倍波周波数におけるインピーダンスをＺｄとする。

【0033】

第一の接続部材４の出力側から第二の接続パッド１０の２倍波周波数の合成インピーダンスは式（１）となる。
（Ｚｍ＊Ｚｄ）／（Ｚｍ＋Ｚｄ） （１）

【0034】

Ｚｄに対してＺｍが十分に小さい場合は、合成インピーダンスはＺｍに近似されることとなる。

【0035】

そのことから、電力増幅部１で発生した２倍波信号は、第二の接続パッド１０でＺｍのインピーダンスで反射され、検波回路２には伝わらず、電力増幅部１に反射されることになる。

【0036】

ここでは、高調波を２倍波に限定したが、２倍波に限定するものではなく、ｎ次の高調波にも適用でき同様な結果となる。よって、半導体集積回路基板上に高調波を反射させる高調波減衰回路を構成することなく、高調波信号を減衰させた信号を検波回路に入力することができ、整合回路から出力される高周波信号と同等の信号を検波することで検波電圧の誤差を低減することができる。

【0037】

電力増幅部１が１つの高周波増幅器になっているが本発明においては多段構成の高周波増幅器でもよい。また第一の接続部材４と第二の接続部材５は高周波増幅器を構成する半導体集積回路基板７と、出力整合回路３が電気的に接続するものであり、例えばボンディングワイヤなどでもよい。出力整合回路３内に構成される高調波を減衰させる回路は高調波を減衰できる回路ならよく、例えば直列共振回路などでもよい。

【0038】

本発明の実施形態において半導体実装基板８とは半導体集積回路基板７が搭載することができる少なくとも１つ以上の導体層で構成されている基板である。材料としては例えばＦＲ−４やＬＴＣＣ、アルミナなどでもよい。

【0039】

（第２の実施形態）
図２は本発明に係る第２の実施形態による高周波増幅器の模式図である。図１に示す第１の実施形態に係る高周波増幅器との異なる点は、接続部材として第一のボンディングワイヤ１２と第二のボンディングワイヤ１３を使用している点である。入力された高周波信号を増幅する半導体集積回路基板７上に構成された電力増幅部１と半導体実装基板８上に構成された出力整合回路３が第一のボンディングワイヤ１２によって半導体集積回路基板７上に構成された第一の接続パッド９と半導体実装基板８上に構成された第二の接続パッド１０とが接続され、コンデンサ６を介して接続されている半導体集積回路基板７上に構成された検波回路２と半導体実装基板８上に構成された出力整合回路３が第二のボンディングワイヤ１３によって半導体実装基板８上に構成された第二の接続パッド１０と半導体集積回路基板７上に構成された第三の接続パッド１１とが接続されることで構成されている。

【0040】

本実施形態ではボンディングワイヤで接続することで、ボンディングワイヤのインダクタンス成分と第三の接続パッド１１と検波回路２の間のコンデンサによるキャパシタンス成分とが基本周波数で共振するように調整した場合ＬＣ直列共振回路となり、検波回路２には基本波周波数のみが通過し高調波を反射することが可能となる。

【0041】

また、ボンディングワイヤの長さを変えることでインダクタンス成分を調節できるため、製造における半導体集積回路基板のばらつきなどにおいて整合の調整も可能となる。

【0042】

（第３の実施形態）
図３は本発明に係る第３の実施形態による高周波増幅器の模式図である。図１に示す第１の実施形態に係る高周波増幅器との異なる点は、接続部材としてバンプを用いており、第一のバンプ１４と第二のバンプ１５を使用したフリップチップ実装によって構成している点である。入力された高周波信号を増幅する半導体集積回路基板７上に構成された電力増幅部１と半導体実装基板８上に構成された出力整合回路３が第一のバンプ１４によって接続され、コンデンサ６を介して接続されている半導体集積回路基板７上に構成された検波回路２と出力整合回路３が第二のバンプ１５で接続されることで構成されている。フリップチップ実装であるため半導体集積回路基板７上に設けられた第一の接続パッド９と第三の接続パッド１１と半導体実装基板８上に構成された第二の接続パッド１０が向かい合うようにし、第一のバンプ１４で第一の接続パッド９と第二の接続パッド１０を電気的に接続し、第二のバンプ１５で第三の接続パッド１１と第二の接続パッド１０を電気的に接続する。

【0043】

本実施形態ではバンプ電極で接続するとパッドを重ねるのでボンディングワイヤによって接続するときのようなパッド間の距離が必要なく、実装面積を削減することが可能になる。

【0044】

（第４の実施形態）
図４は本発明に係る第４の実施形態による高周波増幅器のブロック図である。図１に示す第１の実施形態に係る高周波増幅器との異なる点は、半導体実装基板８上に構成された出力整合回路３が２倍波の周波数で短絡となる直列共振回路１７と整合回路１６で構成され、直列共振回路１７の片側を整合回路１６の入力側に接続され、直列共振回路のもう一方をＧＮＤに接続する構成している点である。このことより、検波電圧の誤差を更に低減することができる。

【0045】

以下、本発明の具体的な特性結果を図５に示す特性図を参照して説明する。図５は本発明に係る図４による高周波増幅器の通過特性を示す特性図である。一例としてＷｉＭＡＸの場合を想定する。ＷｉＭＡＸでの周波数帯域は、２．３〜２．４ＧＨｚ、および２．４９６〜２．６９ＧＨｚである。そこで基本波を２．５ＧＨｚ、高調波である２倍波を５ＧＨｚとした場合を説明する。電力増幅部１の出力から接続部材４を通って、出力整合回路３の出力までの通過特性を出力整合回路側減衰量２０１とし、電力増幅部１の出力から接続部材４を通って、接続部材５よりコンデンサ６と検波回路２の入力までの通過特性を検波回路側減衰量２０２とした。２倍波の周波数にて短絡となる直列共振回路１７を備えていない場合の減衰量を破線で示し、２倍波の周波数にて短絡となる直列共振回路１７を備えている場合の減衰量を実線で示している。

【0046】

また、検波回路側減衰量２０２の実線と破線の比較により、図４において、半導体集積回路基板７上に高調波信号を反射させる共振回路が無いにもかかわらず、２倍波である５ＧＨｚの高調波信号が減衰されていることがわかる。一例として、ＷｉＭＡＸの場合を検討したが、ＷｉＭＡＸに特化するものではない。別の通信規格であるＷ−ＣＤＭＡ（Ｗｉｄｅｂａｎｄ Ｃｏｄｅ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ Ｍｕｌｔｉｐｌｅ Ａｃｃｅｓｓ：広帯域富豪分割多元接続）の場合では、周波数帯域は１．９２０〜１．９８０ＧＨｚであり、基本波を１．９５ＧＨｚ、高調波である２倍波を３．９ＧＨｚとした場合も、図５における横軸周波数の値を２．５ＧＨｚから１．９５ＧＨｚに置き換え、５ＧＨｚから３．９ＧＨｚに置き換えた場合には同様の結果が得られる。

【0047】

さらに、図６は本発明に係る図４による２倍波の電力と検波電圧との関係を示す特性図である。電力増幅部１から出力される高周波信号は、基本波を２．５ＧＨｚ、高調波である２倍波を５ＧＨｚとし、基本波の電力を２３ｄＢｍとした。横軸は電力増幅部１から出力される２倍波の電力である。縦軸は、電力増幅部１から基本波のみが２３ｄＢｍの電力で出力されたときの検波電圧を基準電圧とし、基本波と２倍波が出力されたときの検波電圧と基準電圧の差分を計算した値（△Ｖｄｅｔ［Ｖ］）である。言い換えれば、縦軸は２倍波のみの影響による検波電圧を示した値である。

【0048】

ここで、基本波の電力を２３ｄＢｍとしたが、ＷｉＭＡＸの通信規格では、送信機の最大送信出力を２３ｄＢｍ、アンテナ利得を最大２ｄＢｉ、アンテナからの最終出力の最大を２５ｄＢｍと規定している。このことから、電力増幅部１からアンテナまでの伝送ロスを考慮し、電力増幅部１での基本波の電力を２３ｄＢｍとした。

【0049】

これに対してＷ−ＣＤＭＡの通信規格では、Ｐｏｗｅｒ Ｃｌａｓｓ３における送信機の最大送信出力を２４ｄＢｍとし、許容範囲を＋１ｄＢ〜−３ｄＢと規定している。Ｗ−ＣＤＭＡの場合は、電力増幅部１からアンテナまでの伝送ロスを考慮し、電力増幅部１での基本波の電力を２２ｄＢｍとして計算すれば、同様の結果を得ることができる。

【0050】

ここで、第一の続部材４からの第二の接続パッド１０側のインピーダンス特性の２倍波が短絡である場合、スミスチャート（図示せず）にて２倍波の位相が０度となり、２倍波の位相が９０度または−９０度の時を開放となる２倍波の位相における検波電圧値を計算した結果を図６に示す。

【0051】

したがって、図６の特性図より、第一の接続部材４から第二の接続パッド１０を見た２倍波の位相が０度からずれた場合、検波電圧に誤差が生じてしまうことがわかる。さらに、２倍波の信号の電力が大きくなるにしたがって検波電圧誤差も大きくなることがわかる。

【0052】

一般的には、ＯＦＤＭ信号を増幅するとき、基本波に対して２倍波の電力は−５ｄＢｃ程度発生してしまう。つまり、基本波の電力を２３ｄＢｍとしたときは２倍波の電力は１８ｄＢｍが出力される。

【0053】

また、電力増幅部１の出力電力を２３ｄＢｍ±２ｄＢの範囲とした場合、一般的に用いられる倍電圧検波回路の検波電圧の範囲は±０．２Ｖ以内となる。ここで、出力電力の許容範囲を±２ｄＢとしたが、ＷｉＭＡＸの通信規格では、送信機の最大送信出力を２３ｄＢｍ、アンテナ利得を最大２ｄＢｉ、アンテナからの最終出力の最大を２５ｄＢｍと規定しており、アンテナ利得が最大２ｄＢｉであることから、送信機の送信出力の許容上限を＋２ｄＢとした。そして、送信機の送信出力が低下すると通信距離が短くなるため、送信機の送信出力の許容下限は−２ｄＢが要求されている。

【0054】

さらに、Ｗ−ＣＤＭＡの通信規格では、Ｐｏｗｅｒ Ｃｌａｓｓ３における送信機の最大送信出力を２４ｄＢｍとし、許容範囲を＋１ｄＢ〜−３ｄＢと規定している。このことから送信出力の許容範囲を±２ｄＢとした場合、同様に検波電圧の範囲は±０．２Ｖ以内となる。

【0055】

本実施形態によれば、２倍波の位相を−３０〜＋６０度にすることによって基本周波数の出力電力に対して、２倍波高調波の出力電力が−５ｄＢｃ発生した際に、位相２０度のときの検波電圧、位相６０度のときの検波電圧、位相−３０度のときの検波電圧に示すように２倍波の影響による検波電圧の誤差を０．２Ｖ以下とすることができる。

【0056】

（第５の実施形態）
図７は本発明に係る第５の実施形態による高周波増幅器のブロック図である。図１に示す第１の実施形態に係る高周波増幅器との異なる点は、半導体実装基板８上に構成された出力整合回路３がローパスフィルタ１８と整合回路１６によって構成している点である。なおローパスフィルタ１８は基本波を通過し、２倍波の周波数で低インピーダンスであり、高調波を減衰させる機能を持つことが好ましい。このことより、検波電圧の誤差を更に低減することができる。

【0057】

以下、本発明の具体的な特性結果を図８に示す特性図を参照して説明する。図８は本発明に係る図７による高周波増幅器の通過特性を示す特性図である。一例として基本波を２．５ＧＨｚ、高調波である２倍波を５ＧＨｚとした場合を説明する。電力増幅部１の出力から接続部材４を通って、出力整合回路３の出力までの通過特性を出力整合回路側減衰量２０３とし、電力増幅部１の出力から接続部材４を通って、接続部材５よりコンデンサ６と検波回路２の入力までの通過特性を検波回路側減衰量２０４とした。２倍波の周波数にて低インピーダンスとなるローパスフィルタ１８を備えていない場合の減衰量を破線で示し、２倍波の周波数にて低インピーダンスとなるローパスフィルタ１８を備えている場合の減衰量を実線で示している。

【0058】

また、検波回路側減衰量２０４の実線と破線の比較により、図７において、半導体集積回路基板７上に高調波信号を反射させる共振回路が無いにもかかわらず、ローパスフィルタ１８を備えることにより２倍波以上の高調波信号が減衰されていることがわかる。

【0059】

さらに、図９は本発明に係る図７による２倍波の電力と検波電圧との関係を示す特性図である。電力増幅部１から出力される高周波信号は、基本波を２．５ＧＨｚ、高調波である２倍波を５ＧＨｚとし、基本波の電力を２３ｄＢｍとした。横軸は電力増幅部１から出力される２倍波の電力である。縦軸は、電力増幅部１から基本波のみが２３ｄＢｍの電力で出力されたときの検波電圧を基準電圧とし、基本波と２倍波が出力されたときの検波電圧と基準電圧の差分を計算した値（△Ｖｄｅｔ［Ｖ］）である。言い換えれば、縦軸は２倍波のみの影響による検波電圧を示した値である。

【0060】

ここで、第一の接続部材４からの第二の接続パッド１０側のインピーダンス特性の２倍波が短絡である場合、スミスチャート（図示せず）にて２倍波の位相が０度となり、２倍波の位相が９０度または−９０度の時が開放となる２倍波の位相における検波電圧値を計算した結果を図９に示す。

【0061】

したがって、図９の特性図より、第一の接続部材４から第二の接続パッド１０を見た２倍波の位相が０度からずれた場合、検波電圧に誤差が生じてしまうことがわかる。さらに、２倍波の信号の電力が大きくなるにしたがって検波電圧誤差も大きくなることがわかる。

【0062】

一般的には、ＯＦＤＭ信号を増幅するとき、基本波に対して２倍波の電力は−５ｄＢｃ程度発生してしまう。つまり、基本波の電力を２３ｄＢｍとしたときは２倍波の電力は１８ｄＢｍが出力される。

【0063】

また、増幅器の出力電力を２３ｄＢｍ±２ｄＢの範囲とした場合、一般的に用いられる倍電圧検波回路の検波電圧の範囲は±０．２Ｖ以内となる。本実施形態によれば、出力整合回路３内にローパスフィルタ１８を形成し２倍波以上の高調波を減衰させ、接続パッドにおける２倍波の位相を−２０〜＋３０度にすることによって基本周波数の出力電力に対して、２倍波高調波の出力電力が−５ｄＢｃ発生した際に、位相−２０度のときの検波電圧、位相０度のときの検波電圧、位相３０度のときの検波電圧に示すように２倍波の影響による検波電圧の誤差を±０．２Ｖ以内とすることができる。

【0064】

なお、図１１は本発明に係る本発明で設けられた検波回路の回路図の一例である。電源端子１１１の出力側に抵抗１１２を設け、第二のダイオード１１０の入力側に抵抗１１３を設け、第一のダイオード１０９の入力側に接続し、第一のダイオード１０９の出力側には抵抗１１４とコンデンサ１１５が並列に接続されている。

【産業上の利用可能性】

【0065】

以上のように、本発明の高周波増幅器は高周波信号の送受信を行う増幅素子を用いた装置（例えば、携帯電話端末）等に利用可能であり、特に、ＯＦＤＭ方式のような高出力で検波するときに高調波の影響を受けやすい場合等に適している。

【符号の説明】

【0066】

１、１０１ 電力増幅部
２、１０２ 検波回路
３、１０３ 出力整合回路
４ 第一の接続部材
５ 第二の接続部材
６、１０６、１１５ コンデンサ
７、１０７ 半導体集積回路基板
８、１０８ 半導体実装基板
９ 第一の接続パッド
１０ 第二の接続パッド
１１ 第三の接続パッド
１２ 第一のボンディングワイヤ
１３ 第二のボンディングワイヤ
１４ 第一のバンプ
１５ 第二のバンプ
１６ 整合回路
１７ 直列共振回路
１８ ローパスフィルタ
１０４ 接続部材
１０５ 高調波減衰回路
１０９ 第一のダイオード
１１０ 第二のダイオード
１１１ 電源端子
１１２、１１３、１１４ 抵抗
２０１、２０３ 出力整合回路側減衰量
２０２、２０４ 検波回路側減衰量

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】