JP2000209038A

JP2000209038A - 高周波電力増幅装置および無線通信機

Info

Publication number: JP2000209038A
Application number: JP11300423A
Authority: JP
Inventors: Masashi Maruyama; 昌志丸山; Hitoshi Akamine; 均赤嶺; Tsutomu Kobori; 勉小堀; Shinji Moriyama; 伸治森山
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi ULSI Systems Co Ltd; Hitachi Tohbu Semiconductor Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Renesas Eastern Japan Semiconductor Inc; Hitachi Solutions Technology Ltd
Priority date: 1998-11-12
Filing date: 1999-10-22
Publication date: 2000-07-28

Abstract

(57)【要約】【課題】アイドル電流の温度特性を負の温度特性とす
ることにより歪特性向上を図る。【解決手段】第１電極および第２電極ならびに制御電
極で構成され前記第１電極と前記第２電極間に流れる電
流を前記制御電極への電位の印加制御で行うトランジス
タと、前記トランジスタの制御電極に印加される直流バ
イアス電位を決定する抵抗分圧回路とを有し、前記制御
電極に入力信号が入力され、前記第１電極から出力信号
を出力し、前記抵抗分圧回路に制御信号が入力される高
周波電力増幅装置であり、前記制御信号が入力されない
ときの出力であるアイドル電流の温度特性が負の温度特
性になるように、前記抵抗分圧回路の一の抵抗は抵抗値
がリニアに変化する温度補償型抵抗で構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波電力増幅装置
およびその高周波電力増幅装置を組み込んだセルラー電
話機等の移動体通信機に係わり、特に位相変調（ＰＭ）
方式等で使用され低歪みが要求される高周波電力増幅装
置（高周波パワーアンプモジュール）に適用して有効な
技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】自動車電話，携帯電話等の移動体通信機
の送信部には高周波電力増幅装置が使用されている。

【０００３】ＰＤＣ（Personal Digital Cellular)，Ｐ
ＨＳ（Personal Handyphone System），Ｎ−ＣＤＭＡ
（code division multiple access ：符号分割多元接
続），Ｗ−ＣＤＭＡ等のデジタル携帯電話システムは、
変調方式として位相変調方式が採用されている。

【０００４】位相変調方式では、温度変化に対するパワ
ーアンプの歪特性の向上が重要である。歪特性の安定化
を図るために、従来はドレイン電流の安定化（一定化）
が図られている。

【０００５】ドレイン電流の安定化を図る技術として
は、（１）ダイオードやサーミスタ等の部品を回路中に
追加する方式、（２）ＦＥＴ（Field-Effect-Transisto
r）の結晶軸方向を変え、内部応力（ピエゾ）によるイ
ンピーダンス変化を抑える方式（電子情報通信学会発行
「電子情報通信学会技術研究報告ED97-182」、1998-0
1、Ｐ９〜Ｐ１４）、（３）ＦＥＴの電圧（Ｖｇ）と電
流（Ｉｄs／ＩｄssＯ）特性において、温度が変化して
もドレイン電流が変化しないバイアス点（クロスポイン
ト：Ｑ点）に動作点を合わせる方式（電子情報通信学会
発行「電子情報通信学会技術研究報告MW97-33」、1997-
06、Ｐ37〜Ｐ42）等が採用されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】移動体通信システム
（セルラー電話システム）では、アイドル時の隣接チャ
ネル漏洩電力（adjacent channel leakage power：ＡＣ
Ｐ）を小さくし、隣接チャネルでの通話を良好とする必
要がある。

【０００７】従来の高周波パワーアンプのゲートバイア
ス回路は、図２５に示すような構成になっている。高周
波パワーアンプ１は、入力端子（Ｐin）２，出力端子
（Ｐout ）３，第１基準電位端子、たとえば電圧端子
（Ｖdd）４，コントロール端子（Ｖgg）５，第２基準電
位端子、たとえばグランド端子（GND)６を有している。

【０００８】トランジスタ（ＦＥＴ）７のゲート端子Ｇ
（制御端子）と入力端子（Ｐin）２との間には整合回路
１０が設けられている。ＦＥＴ７のドレイン端子Ｄ（第
１端子）は電源ライン１１を介して電圧端子（Ｖdd）４
に接続されているとともに、整合回路１２を介して出力
端子（Ｐout）３に接続されている。ＦＥＴ７のソース
端子Ｓ（第２端子）はグランド端子（GND)６に接続され
ている。ＦＥＴ７は、たとえばＧａＡｓ系化合物半導体
によって構成されるＨＥＭＴ（High ElectronMobility
Transistor ：高電子移動度トランジスタ）である。

【０００９】また、ＦＥＴ７のゲート端子Ｇには２つの
抵抗１５，１６が接続され、高電位側抵抗Ｒ１（１５）
はグランド端子（GND)６に接続され、低電位側抵抗Ｒ２
（１６）はコントロール端子（Ｖgg）５に接続され、抵
抗分圧回路（ブリーダ回路）を構成している。上記抵抗
１５，１６はチップ抵抗である。チップ抵抗は抵抗部分
が厚膜抵抗で構成されていることから温度特性を殆ど持
たない。

【００１０】携帯電話等の携帯端末は屋外で使用される
ことから、パワーアンプには、たとえば−２０℃〜８５
℃に亘って安定した温度特性が要求される。高周波電力
増幅装置の増幅器（たとえば、単一のＦＥＴまたはＦＥ
Ｔを複数順次従属接続した多段構成）は、正の温度係数
を持ち、温度によりアイドル電流が変化するため歪特性
を劣化させている。

【００１１】従来は、前述のようにゲートバイアス（Ｖ
gs）回路を温度特性を殆ど持たないチップ抵抗で構成し
ているため、アイドル電流変化が直接歪みに悪影響を与
えた。

【００１２】高周波電力増幅装置のアイドル電流、換言
するならばドレイン電流を一定化するために前述のよう
な各方式が採用されている。

【００１３】しかし、上記（１）のダイオードやサーミ
スタ等の部品を追加する手段は、外付け部品を使うこと
になり、部品点数が増加するばかりでなく、ＦＥＴとの
温度係数を合わせるための回路が大規模になる。

【００１４】また、上記（２）のＦＥＴの結晶軸方向を
変え、内部応力（ピエゾ）によるインピーダンス変化を
抑える手段は、ＦＥＴを搭載する基板によって応力が変
わり汎用性に劣る。

【００１５】また、上記（３）のＱ点利用のものはＦＥ
Ｔ特性によりずれる可能性があるため汎用性に劣る。

【００１６】一方、このような高周波パワーアンプ１に
おいて、上記ブリーダ回路を構成する二つの抵抗は、チ
ップ抵抗からなり、温度が変化しても抵抗値は一定であ
る。これに対して、ＦＥＴの内部抵抗は温度の上昇に伴
って変化し、ＦＥＴ７のアイドル電流は増大（たとえば
約０．１４％／℃で正の温度特性を有する）し、この結
果動作点が変動し、歪み特性や効率が大きく変動してし
まう。

【００１７】他方、携帯端末においては効率の向上が要
請されている。効率とＡＣＰとの関係は一方が良くなれ
ば他方は悪くなり、他方が良くなれば一方は悪くなるい
わゆるトレードオフの関係にある。

【００１８】このため、従来は効率を多少犠牲にして常
温でのＡＣＰのマージンを上げて設計を行っている。

【００１９】本発明者は、ＡＣＰが±５０KHz 離調での
最適アイドル電流値を求めるべく、温度が−２０℃，２
５℃，１００℃となる状態でのアイドル電流を測定し
た。図２６のグラフがこの結果である。同グラフから分
かるように、温度が低いとアイドル電流は大きく、温度
が高くなるにつれてアイドル電流は小さくなる傾向にあ
る。

【００２０】また、アイドル電流の温度変化はＦＥＴと
それを搭載している基板との間に働く熱ストレスによる
ピエゾ効果でチャネル抵抗の変化や寄生容量の変化がイ
ンピーダンスに影響を及ぼすことが周知である。

【００２１】本発明者等はこのインピーダンス変化をキ
ャンセルさせるためＶgsを変化させゲートの入力インピ
ーダンスを変えて歪みを改善する手法の基礎検討の結
果、増幅器のアイドル電流を負の温度特性を持たせるこ
とで歪みが一定に保てることを突き止めた。

【００２２】そこで、本発明者はブリーダ回路の高電位
側の抵抗Ｒ１を正の温度係数を持つ温度補償型抵抗と
し、温度の上昇に伴って高電位側の抵抗Ｒ１の抵抗値の
増大を図り、これによりゲート端子Ｇの電位の低下を図
り、アイドル電流の温度上昇に伴う増大を抑止するとと
もに、ＡＣＰ特性を低くかつ平坦化させることができる
ことに気が付き本発明をなした。

【００２３】本発明の目的は、歪特性の良好な増幅器
（高周波電力増幅装置）および無線通信機を提供するこ
とにある。

【００２４】本発明の他の目的は、ＡＣＰ特性を低くか
つ平坦化することにより、効率の高い増幅器（高周波電
力増幅装置）および無線通信機を提供することにある。

【００２５】本発明の他の目的は、抵抗値がリニアに変
化する正の温度係数を持つ温度補償型抵抗を提供するこ
とにある。

【００２６】本発明の前記ならびにそのほかの目的と新
規な特徴は、本明細書の記述および添付図面からあきら
かになるであろう。

【００２７】

【課題を解決するための手段】本願において開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【００２８】（１）高周波電力増幅装置は、入力端子
と、出力端子と、コントロール端子と、上記入力端子か
らの信号を受ける制御端子と、上記入力端子からの信号
に応じた信号を出力する第１端子とを有する第１の半導
体増幅素子と、上記第１の半導体増幅素子の第１端子か
ら出力された信号に応じた信号を受ける制御端子と、上
記出力端子に接続され、上記信号に従った信号を出力す
る第１端子とを有する第２の半導体増幅素子と、上記コ
ントロール端子に接続され、上記第１の半導体増幅素子
の制御端子に上記コントロール端子に供給される電圧に
従った直流バイアス電位を印加する抵抗分圧回路からな
るバイアス回路とを有し、上記入力端子から入力されな
いときの出力であるアイドル電流の温度特性が負の温度
特性になるように、上記抵抗分圧回路の高電位側を構成
する抵抗は抵抗値がリニアに変化する温度補償型抵抗で
構成されている。

【００２９】上記抵抗分圧回路の高電位側を構成する抵
抗は上記第１の半導体増幅素子が形成された半導体基板
にモノリシックに形成され、他の抵抗は外付け部品であ
る。

【００３０】また、上記コントロール端子に接続され、
上記第２の半導体増幅素子の制御端子に上記コントロー
ル端子に供給される電圧に従った直流バイアス電位を印
加する抵抗分圧回路からなるバイアス回路を有し、上記
入力端子から入力されないときの出力であるアイドル電
流の温度特性が負の温度特性になるように、上記抵抗分
圧回路の高電位側を構成する抵抗は抵抗値がリニアに変
化する温度補償型抵抗で構成されている。

【００３１】上記第１の半導体増幅素子の制御端子を制
御するバイアス回路と、上記第２の半導体増幅素子の制
御端子を制御するバイアス回路は相互に独立した回路で
ある。

【００３２】上記バイアス回路において、抵抗分圧回路
の高電位側を構成する抵抗が正の温度特性を示し、他の
抵抗は実質的に温度に依存しない抵抗である。

【００３３】上記抵抗分圧回路の高電位側を構成する抵
抗は半導体増幅素子が形成される半導体基板にモノリシ
ックに形成され、他の抵抗は外付け部品である。

【００３４】上記第１の半導体増幅素子と上記第２の半
導体増幅素子との間に従属接続される１乃至複数の第３
の半導体増幅素子を有し、上記第３の半導体増幅素子は
前段の半導体増幅素子の第１端子に接続された制御端子
と、後段の半導体増幅素子の制御端子に接続された第１
端子とを有する。

【００３５】上記第１の半導体増幅素子はＡ級増幅で動
作し、上記第２の半導体増幅素子はＡＢ級増幅で動作
し、他の半導体増幅素子はＡ級増幅で動作する。

【００３６】上記半導体増幅素子はシリコン半導体によ
る電界効果トランジスタからなっている。

【００３７】また以上の構成の高周波電力増幅装置は無
線通信機の送信側出力段に組み込まれて使用される。

【００３８】（２）上記手段（１）の構成において、上
記半導体増幅素子の制御電極には抵抗と容量で構成され
るラグリードフィルタが組み込まれているとともに上記
ラグリードフィルタを構成する抵抗は抵抗値がリニアに
変化する温度補償型抵抗で構成されている。

【００３９】（３）上記手段（１）または手段（２）の
構成において、上記第１の半導体増幅素子の制御端子を
制御するバイアス回路は上記第１端子から出力する出力
信号の振幅を制御する。

【００４０】（４）上記手段（１）乃至手段（３）のい
ずれかの構成において、上記半導体増幅素子は化合物半
導体によるＭＥＳＦＥＴまたは化合物半導体による高電
子移動度トランジスタもしくは化合物半導体によるヘテ
ロ接合バイポーラトランジスタからなっている。

【００４１】（５）絶縁性基板と、上記絶縁性基板の少
なくとも一面に形成される温度によって抵抗値がリニア
に変化する導体と、上記導体の一端側に電気的に接続さ
れる電極と、上記導体の他端側に電気的に接続される電
極とを有する。上記導体はシリコン，ＧａＡｓ，ゲルマ
ニウムのうちのいずれかによって形成されている。例え
ば、上記絶縁性基板は半絶縁性ＧａＡｓ基板となり、上
記導体は上記半絶縁性ＧａＡｓ基板の少なくとも一面に
不純物を拡散して形成された構造になっている。

【００４２】上記手段（１）によれば、（ａ）トランジ
スタを多段に組み込んだ高周波電力増幅装置において、
各トランジスタの制御電極に接続される抵抗分圧回路の
高電位側の抵抗は、抵抗値がリニアに変化する温度補償
型抵抗になっていることから、温度が上昇した場合、上
記温度補償型抵抗の抵抗値が順次増大し制御電極の電位
が相対的に低くなり、アイドル電流の温度特性が負とな
る。この結果、保証温度全域での歪が小さく抑えられ歪
特性の向上が達成できる。特に、入力段に温度補償型抵
抗を含むバイアス回路が設けられていることから、歪み
特性が良好になる。

【００４３】（ｂ）アイドル電流の低減により隣接チャ
ネル漏洩電力ＡＣＰが低く抑えられ、効率の増大も可能
になる。

【００４４】（ｃ）抵抗分圧回路の高電位側の抵抗を温
度補償型抵抗にするだけであり、従来のようにドレイン
電流一定化のために全ての部品を別部品（外付け部品）
として取り付ける必要がなく、部品点数の低減および組
み立て工数の低減から高周波電力増幅装置の製造コスト
の低減が達成できる。

【００４５】（ｄ）上記（ｃ）から外付け部品の数が少
なくなり、高周波電力増幅装置の小型化が達成できる。

【００４６】（ｅ）上記温度補償型抵抗はトランジスタ
を形成する半導体基板にモノリシックに形成されている
ことから、高電位側の抵抗をチップ抵抗（外付け部品）
として組み立てる構造に比較して高周波電力増幅装置の
小型化が達成できる。

【００４７】（ｆ）上記構成の高周波電力増幅装置をそ
の送信部に使用した無線通信機においては、歪特性の向
上，効率の増大，小型化および製造コストの低減が達成
できる。特に、効率の向上により、消費電力の削減が達
成でき、この結果、通話時間の延長やバッテリの小型化
が図れる。バッテリの小型化はさらなる無線通信機の多
機能化や小型化となる。

【００４８】上記（２）の手段によれば、制御端子には
抵抗と容量で構成されるラグリードフィルタが組み込ま
れていることから、発振の防止なる効果を有する。ま
た、ラグリードフィルタを構成する抵抗もトランジスタ
が形成された半導体基板にモノリシックに形成されてい
ることから高周波電力増幅装置の大型化を阻止できる。

【００４９】上記（３）の手段によれば、リニアアンプ
の場合、動作点を動かすと歪みが発生するが、動作点を
固定し、入力電力コントロールによって出力電力を調整
することによって、良好な歪み特性を維持したまま高い
効率で送信を行うことができる。

【００５０】上記（４）の手段によれば、上記半導体増
幅素子としては、ＭＥＳＦＥＴ，高電子移動度トランジ
スタ，ヘテロ接合バイポーラトランジスタのいずれにお
いても、上記各効果を有することができる。

【００５１】上記（５）の手段によれば、（ａ）抵抗値
がリニアに変化する単体部品としての温度補償型抵抗を
提供することができる。また、抵抗値がリニアに変化す
るＧａＡｓ系の単体部品としての温度補償型抵抗を提供
することもできる。

【００５２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。なお、発明の実施の形態を
説明するための全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

【００５３】（実施形態１）図１に本発明の一実施形態
（実施形態１）である高周波電力増幅装置の等価回路図
を示す。本実施形態１ではトランジスタ（半導体増幅素
子）として、たとえばＧａＡｓ系化合物半導体によって
構成されるＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transis
tor ：高電子移動度トランジスタ）を用いた例について
説明する。

【００５４】本実施形態１の高周波電力増幅装置（高周
波パワーアンプ：高周波パワーアンプモジュール）１
は、入力端子（Ｐin）２，出力端子（Ｐout）３，第１
基準電位端子、たとえば電圧端子（Ｖdd）４，コントロ
ール端子（Ｖgg）５，第２基準電位端子、たとえばグラ
ンド端子（GND)６を有している。

【００５５】トランジスタ７のゲート電極（制御電極）
に連なるゲート端子Ｇと、入力端子（Ｐin）２との間に
は整合回路１０が設けられている。トランジスタ７の第
１端子であるドレイン端子Ｄは電源ライン１１を介して
電圧端子（Ｖdd）４に接続されているとともに、整合回
路１２を介して出力端子（Ｐout）３に接続されてい
る。トランジスタ７のソース電極に連なるソース端子Ｓ
（第２端子）はグランド端子（GND)６に接続されてい
る。

【００５６】また、トランジスタ７のゲート端子Ｇには
２つの抵抗１５，１６が接続され、高電位側抵抗Ｒ１
（１５）はグランド端子（GND)６に接続され、低電位側
抵抗Ｒ２（１６）はコントロール端子（Ｖgg）５に接続
され、抵抗分圧回路（ブリーダ回路）を構成している。

【００５７】また、抵抗分圧回路とＶgsとの間には抵抗
Ｒ３（１８）が設けられている。この抵抗Ｒ３（１８）
は、ゲート電極側へ影響する抵抗分圧回路側のインピー
ダンスの抑制効果がある。

【００５８】上記抵抗（低電位側抵抗Ｒ２）１６は厚膜
抵抗で構成されるチップ抵抗（外付け部品）であるが、
上記抵抗（高電位側抵抗Ｒ１）１５は抵抗値がリニアに
変化する正の温度係数を持つ温度補償型抵抗で構成され
ている。本実施形態１では、上記高電位側抵抗Ｒ１（１
５）はトランジスタ７を形成する半導体基板にモノリシ
ックに形成されている。すなわち、後述するが、上記ト
ランジスタ７はＧａＡｓ基板に形成され、高電位側抵抗
Ｒ１（１５）は上記ＧａＡｓ基板の表面に不純物を拡散
して形成した拡散領域を抵抗体（導体）とする抵抗であ
る。トランジスタ７および高電位側抵抗Ｒ１（１５）は
同一の半導体チップ１９にモノリシックに形成されてい
る。上記温度補償型抵抗のその正の温度係数は、たとえ
ば約０．１２％／℃になっている。

【００５９】本実施形態１の高周波電力増幅装置１によ
れば、（１）抵抗分圧回路の一の抵抗（高電位側の抵抗
Ｒ１（１５）は抵抗値がリニアに変化する温度補償型抵
抗で構成され、他の抵抗（低電位側の抵抗Ｒ２（１６）
は抵抗値がほぼ一定である厚膜抵抗となっていることか
ら、温度上昇に伴ってＶgsが低くなり、アイドル電流が
低下し、歪特性が向上する。

【００６０】ここで、歪み特性の向上について説明す
る。図１１はＩds−Ｖds特性および負荷線ならびに出力
波形との相関を示す模式図である。負荷線の中心部分が
バイアス点になるようなゲート電圧を選んで使用するＡ
級増幅の場合、温度が２５℃のときは実線で示すように
入力信号の入力波形に対する出力波形（出力電流振幅）
は同図の左側の波形Ａで示すように歪みが発生しない
が、温度が上昇し、例えば１００℃になった状態では、
出力波形は破線で示すように歪む。

【００６１】すなわち、高温になると動作点（バイアス
点）がずれ、出力波形の対称性（正負振幅）が波形Ｂに
示すように失われ、波形のクリッピングが発生する。

【００６２】しかし、抵抗分圧回路（ブリーダ回路）の
高電位側抵抗Ｒ１（１５）を温度補償型の抵抗としてお
き、低電位側抵抗Ｒ２（１６）を温度に依存しない一定
型とすることによって、バイアス点は下げられることに
なり、波形の対称性を再現させることができる。すなわ
ち、入力端子に信号が供給されないアイドル状態は負の
特性を示すようになり、アイドル電流を小さくができる
ようになる。

【００６３】（２）アイドル電流の低減から効率が高く
なる。

【００６４】（３）本実施形態１の高周波電力増幅装置
１は、抵抗分圧回路の高電位側の抵抗Ｒ１（１５）を抵
抗値がリニアに変化する温度補償型抵抗にするだけであ
り、従来のようにドレイン電流一定化のために別の部品
を取り付ける等が不要となり、部品点数の低減が達成で
きる。

【００６５】（４）抵抗分圧回路とＶgsとの間には抵抗
Ｒ３（１８）が設けられていることから、整合回路特性
の安定化および製品の小型化が達成できる。

【００６６】（５）部品点数の低減と、部品点数の低減
による組み立て工数の低減から、高周波電力増幅装置１
の製造コストの低減が達成できる。

【００６７】（６）部品点数の低減が図れるため、高周
波電力増幅装置の小型化が達成できる。

【００６８】本実施形態１では単一のトランジスタを組
み込んだ高周波電力増幅装置１について説明したが、ト
ランジスタを順次複数従属接続した多段構成の高周波電
力増幅装置にも適用できる。この場合、少なくとも初段
（入力段）のトランジスタの抵抗分圧回路の高電位側の
抵抗を抵抗値がリニアに変化する温度補償型抵抗とする
ものである。

【００６９】つぎに、本発明のより具体的な例（実施
例）について説明する。

【００７０】（実施例１）図２乃至図８は本実施例１の
高周波電力増幅装置（高周波パワーアンプモジュール）
に係わる図である。

【００７１】本実施例１の高周波電力増幅装置（高周波
パワーアンプモジュール）１は、図３の斜視図に示すよ
うに、板状の配線基板２０の一面側（主面側）にキャッ
プ２１が重ねられ、外観的には偏平な矩形体構造になっ
ている。

【００７２】高周波マイクロ波増幅装置は、多層構造の
配線基板の一面側にトランジスタ等の能動部品やチップ
抵抗やチップコンデンサ等の受動部品を搭載するととも
に、複数のトランジスタを従属接続させて多段構成の増
幅器を構成したモジュール構成になっている。また、配
線基板の一面側は電磁シールド効果の役割を果たす金属
製のキャップで被われている。キャップは配線基板に直
接固定され、配線基板とキャップによってパッケージが
構成されている。上記パッケージからは電気的に独立し
た外部電極端子（電極端子）が突出している。すなわ
ち、この例では配線基板の下面周縁に表面実装用の外部
電極端子が設けられている。なお、配線基板を支持基板
で支持する構造とし、支持基板にキャップを固定する構
造としてもよい。

【００７３】本実施例１の高周波パワーアンプモジュー
ル１は、能動部品として、ＨＥＭＴを構成する半導体チ
ップを回路的に多段に接続して、移動通信機（携帯電
話）の高周波パワーモジュールを構成している。この例
では、２個のトランジスタ（ＨＥＭＴ）を従属接続した
２段構成の増幅器になっている。図２は本実施例１の高
周波パワーアンプモジュール１の等価回路図である。

【００７４】なお、第１基準電位端子（Ｖdd〔Ｖd1，Ｖ
d2〕端子）は電源電位（たとえば３．５Ｖ）に電位固定
される電圧端子である。また、ゲートバイアス端子（Ｖ
gg端子）はバイアス電位（たとえば−２．５Ｖ）に電位
固定される電圧端子である。また、トランジスタは０Ｖ
を参照電位（Ｖref）にするデプレッション形である。

【００７５】キャップ２１は、図５に示すように金属板
を矩形箱状に絞り成形して、下面周縁に沿って突出した
周壁２２を有する構造となっている。上記周壁２２には
切り込みが入れられて弾力的に配線基板２０の側面に作
用するフックアーム２３が複数設けられている。このフ
ックアーム２３の先端内側には、これも成形によって形
成された突出するフック爪２４が設けられている。この
フック爪２４は配線基板２０の周面に設けられた図示し
ない窪んだ引っ掛かり部に弾力的に引っ掛かるようにな
っている。この引っ掛かり部にフック爪２４を引っ掛け
ることによって配線基板２０にキャップ２１が固定さ
れ、図３に示すような偏平な高周波パワーアンプモジュ
ール１となる。

【００７６】また、上記フックアーム２３は高周波パワ
ーアンプモジュール１の裏面の外部電極端子を実装基板
のランドに導電性の接合材（半田）の溶融によって固定
する際、グランド用ランド部分に付着する接合材（半
田）に濡れて接続されるように配置構成されている。ま
た、この際、配線基板２０の係止部、すなわち引っ掛か
り部にはグランド配線（ＧＮＤ層）が設けられており、
このグランド配線部分も半田に濡れるようになってい
る。したがって、キャップ２１は電磁シールド効果を奏
することになる。本実施例１では、特に断面図は図示し
ないが配線基板２０は多層構造となっている。

【００７７】配線基板２０の一面（主面）側には、図４
および図５に示すように、チップコンデンサやチップ抵
抗等を構成するチップ部品２５やトランジスタ７が固定
されている。チップ部品２５の電極部分は図示しない半
田等の導電性接合体を介して導体からなる各配線２６に
接続され、トランジスタ７は配線基板２０の主面に形成
された導体からなる固定部２７に半田等を介して接続さ
れている。

【００７８】各トランジスタ７が形成される半導体チッ
プ１９には、図１に示す高電位側抵抗Ｒ１（１５）と抵
抗Ｒ３（１８）がモノリシックに形成されている。等価
回路および図４では、初段のトランジスタ７（Ｔ１）は
高電位側抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ３で示し、最終段のトランジ
スタ７（Ｔ２）では高電位側抵抗Ｒ４と抵抗Ｒ６で示
す。また、最終段のトランジスタ７では、抵抗分圧回路
を構成する二つの抵抗をＲ４とＲ５とする。Ｒ４が高電
位側の抵抗であり、Ｒ５が低電位側の抵抗である。Ｒ５
はＶggに接続されている。また、最終段のトランジスタ
と初段のトランジスタはカップリングコンデンサＣ４に
よって接続されている。最終段のトランジスタおよび初
段のトランジスタにはＤＣカットやインピーダンスの整
合等を合わせるために抵抗やコンデンサが組み込まれて
いる。

【００７９】また、図４に示すように、トランジスタ７
の電極と配線２６は導電性のワイヤ２８で接続されてい
る。図示はしないがトランジスタ７，ワイヤ２８等は絶
縁性樹脂からなるオーバコート層で覆われて保護され、
耐湿性向上が図られている。

【００８０】つぎに、配線基板２０および配線基板２０
に搭載される電子部品等について簡単に説明する。図４
は配線基板上の各部品の搭載状態を示す平面図である。
本実施例１の高周波パワーアンプモジュール１は、図４
の配線基板１の平面図および図２の等価回路図で示すよ
うに、トランジスタ（ＨＥＭＴ）Ｔ１，Ｔ２を従属接続
して２段構成の増幅器とした構造になっている。

【００８１】図４に示すように、配線基板２０には部分
的に上記配線基板２０の周縁から下面に亘って外部電極
端子が設けられている。外部電極端子は入力端子（Ｐi
n），出力端子（Ｐout），コントロール端子（Ｖgg），
電圧端子（Ｖdd１，Ｖdd２），グランド端子（ＧＮＤ）
となる。また、これらの端子は所定のパターンの導体
（配線２６や固定部２７）が設けられている。そして、
各電子部品が搭載され、必要な部分は導電性のワイヤ２
８で接続されている。

【００８２】すなわち、図２の等価回路を満足するよう
に、図４に示すように各部品が搭載されている。これら
の図において、Ｔ１，Ｔ２はトランジスタ、Ｃ１〜Ｃ１
３はチップコンデンサ、Ｒ２，Ｒ５はチップ抵抗であ
る。また、図２において示す細長い長方形部分はマイク
ロストリップラインを示す。

【００８３】配線基板２０は、たとえば、ガラスセラミ
ックスを積層させた低温焼成の配線基板からなり、配線
は高導電性金属、例えば銀系金属を使用している。すな
わち、外層配線はＡｇ−Ｐｔを使用し、内装配線はＡｇ
を使用している。低温焼成は６００℃程度となり、融点
の低いＡｇの使用が可能となる。Ａｇは抵抗値が低い高
導電性金属となるため、高周波特性の向上が達成でき
る。

【００８４】図５は配線基板２０の主面に各部品（半導
体チップ１９やチップ部品２５）を搭載する状態と、ワ
イヤボンディングと封止を行う状態を模式的に示した図
である。

【００８５】ここで、半導体チップ１９について簡単に
説明する。図６は半導体チップ（半導体素子）の模式的
平面図、図７は上記半導体素子の電極パターン等を示す
模式的平面図である。

【００８６】半導体チップ１９にＦＥＴ（Ｔ１），抵抗
Ｒ１，抵抗Ｒ３を形成した例である。トランジスタはＨ
ＥＭＴであり、その断面構造は図８に示すようになって
いる。図８は半導体素子の一部の模式的断面図であり、
ＨＥＭＴの断面図である。

【００８７】半導体チップ１９は半導体基板３１を基に
形成されている。すなわち、化合物からなる半導体基板
３１の主面には、エピタキシャル成長によってバッファ
層３２，電子供給層３３，チャネル層３４，電子供給層
３５，キャップ層３６が順次形成されているとともに、
これらの多層半導体層はエッチング溝によってアイソレ
ート（絶縁分離）されトランジスタ（ＨＥＭＴ）部と抵
抗Ｒ部とからなっている。

【００８８】これら各部は、たとえば以下の半導体で形
成されている。上記半導体基板３１は半絶縁性ＧａＡｓ
基板からなり、バッファ層３２はアンドープのＡｌＧａ
Ａｓ、電子供給層３３はＮ＋型のＡｌＧａＡｓ、チャネ
ル層３４はアンドープのＩｎＧａＡｓ、電子供給層３５
はＮ型ＡｌＧａＡｓ、キャップ層３６はＮ＋型ＧａＡｓ
で形成されている。上記電子供給層３３は設けなくとも
よい。

【００８９】ＨＥＭＴ部では、上記キャップ層３６はそ
の中央に沿ってエッチングされるとともに、ＨＥＭＴの
特性を決めるためにエッチングがなされ電子供給層３５
の厚さが決定される。上記リセスの両側のキャップ層３
６上にはそれぞれ電極が設けられ、その一方がソース電
極（Ｓ）４０となり、他方がドレイン電極（Ｄ）４１に
なる。また、リセス部分にはゲート電極（Ｇ）４２が設
けられている。

【００９０】抵抗Ｒ部では、上記リセスが設けられず、
上記ソース電極およびドレイン電極を形成する際同時に
抵抗用の二つの電極（ＳＤ）４５が設けられる。

【００９１】また、ＨＥＭＴ部および抵抗Ｒ部の表面は
層間絶縁膜４６で覆われるとともに、この層間絶縁膜４
６は部分的にコンタクト穴が設けられる。そして、上記
層間絶縁膜４６上および上記コンタクト穴部分には、所
定のパターンの配線４７が形成され、各電極の引出し配
線となる。さらに、半絶縁性ＧａＡｓ基板３１の主面側
全域は、ワイヤボンディング用のパッドを除き絶縁性の
パッシベーション膜４８で覆われている。

【００９２】このように、トランジスタと抵抗がモノリ
シックに形成されていることから、トランジスタと抵抗
の温度係数は同一になる。ＧａＡｓの場合、温度係数は
正の温度係数を持ち、約０．１２％／℃となる。

【００９３】また、モノリシック化により、部品点数の
低減と、高周波パワーアンプモジュール１の小型化も達
成できる。高周波パワーアンプモジュール１の小型化
は、この製品を組み込んだ電子装置の小型化にも繋が
る。すなわち、高周波パワーアンプモジュール１を組み
込んだ携帯電話等の無線通信機の小型化も達成できるこ
とになる。

【００９４】本実施例１では、トランジスタを２段に組
み込んで、８００〜１０００ＭＨｚ、さらには１．４〜
１．９ＧＨｚの携帯電話用の高周波パワーモジュールと
することができる。

【００９５】図９は本実施例１の高周波パワーアンプモ
ジュール１を組み込んだ移動通信機（携帯電話）のブロ
ック図、図１０は同じく携帯電話の一部を示す模式図で
ある。携帯電話は、図１０に示すように、信号処理部５
０，受信部５１，送受信切替５２，送信部５３，電池５
４，アンテナ５５を有している。上記送信部５３には高
周波パワーアンプモジュール（増幅器）１が内蔵されて
いる。

【００９６】信号処理部５０は、図９に示すように、ス
ピーカー５６およびマイクロホン５７が接続される音声
処理６２と、上記音声処理６２を制御するＣＰＵ６３と
を有する。

【００９７】また、送信系では、送信部５３の高周波パ
ワーアンプモジュール１に接続されかつ周波数シンセサ
イザー６４によって制御されるミキサー６５と、上記ミ
キサー６５と音声処理６２との間に組み込まれる変調器
６６とを有する構成になっている。また、受信系では、
受信部５１に接続されかつ上記周波数シンセサイザー６
４によって制御されるミキサー６７と、上記音声処理６
２とミキサー６７間に順次組み込まれる復調器６８およ
びＩＦ６９とを有する構成になっている。

【００９８】このような携帯電話では、高周波パワーア
ンプモジュール１のアイドル電流低減により、動作効率
が向上し、低消費電力化が達成できる。この結果、電池
寿命が長くなる。また単位電池当たりの通話時間も長く
なる。

【００９９】本実施例１によれば以下の効果を奏する。

【０１００】（１）トランジスタを多段に組み込んだ高
周波パワーアンプモジュール（高周波電力増幅装置）１
において、各トランジスタの制御端子に接続される抵抗
分圧回路（バイアス回路）の高電位側の抵抗は、抵抗値
がリニアに変化する温度補償型抵抗になっていることか
ら、温度が上昇した場合、前記温度補償型抵抗の抵抗値
が順次増大し制御電極の電位が相対的に低くなり、アイ
ドル電流の温度特性が負となる。この結果、保証温度全
域での歪が小さく抑えられ歪特性の向上が達成できる。

【０１０１】図１２は本実施例１の携帯電話のアイドル
電流温度特性を示すグラフである。同グラフから分かる
ように、アイドル電流温度特性は、従来の場合には正の
温度係数（＋０．１４％／℃）を持つが、本実施例１
（本発明）によれば負の温度係数（−０．３４％／℃）
を持つようになる。

【０１０２】（２）アイドル電流の低減により隣接チャ
ネル漏洩電力ＡＣＰが低く抑えられ、効率の増大も可能
になる。図１３および図１４は本実施例１（本発明）の
携帯電話の隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰ５０温度特
性，ＡＣＰ１００温度特性）を示すグラフである。図１
５は本実施例１の携帯電話の効率と温度との相関を示す
グラフである。

【０１０３】同グラフから分かるように、隣接チャネル
漏洩電力ＡＣＰはいずれの場合もその変動が小さく抑え
られるとともに、いずれも低い数値を示すようになる。
この結果、効率の増大が図れる。また、数値が低くなる
ことにより、特性テストも上限が規格上限に近接してい
る場合に行う全数試験に代え、一部の製品を抜取り試験
する生産方式に変更できることから、高周波パワーアン
プモジュール１の試験コストの低減も達成できる。

【０１０４】なお、図１６は本実施例１の携帯電話の温
度とアイドル電流との相関を示す理論値によるグラフで
あり、図１２の本発明によるグラフと略一致することが
分かる。

【０１０５】（３）初段（入力段）および終段（出力
段）の半導体増幅素子のバイアス回路において、抵抗分
圧回路の高電位側の抵抗を温度補償型抵抗にするだけで
あり、従来のようにドレイン電流一定化のために別の部
品を取り付ける等が不要となり、部品点数の低減および
組み立て工数の低減から高周波電力増幅装置の製造コス
トの低減が達成できる。

【０１０６】（４）前記温度補償型抵抗はトランジスタ
を形成する半導体基板にモノリシックに形成されている
ことから、高電位側の抵抗をチップ抵抗として組み立て
る構造に比較して高周波電力増幅装置の小型化が達成で
きる。

【０１０７】（５）本実施例１の高周波パワーアンプモ
ジュール１を組み込んだ携帯電話では、アイドル電流温
度特性の負の温度係数化により、歪特性の向上，効率の
増大，小型化および製造コストの低減が達成できる。特
に、効率の向上により、消費電力の削減が達成でき、こ
の結果、通話時間の延長やバッテリの小型化が図れる。
バッテリの小型化はさらなる無線通信機の多機能化や小
型化となる。

【０１０８】なお、抵抗分圧回路の高電位側抵抗を温度
補償型抵抗とする構造は、少なくとも初段の半導体増幅
素子のみとしてもよい。この場合、初段はＡ級増幅構成
になっている。また、出力段をＡＢ級増幅で使用し、初
段を含めて他の段の半導体増幅素子はＡ級増幅とするこ
とも可能であり、これら各構成においても前記実施例同
様な効果が得られる。増幅回路は飽和領域および非飽和
領域で動作する。すなわち、図１１に示すように、負荷
線とＩＶ曲線との交点内に入力があれば、非飽和領域で
動作する。

【０１０９】（実施例２）図１７は本発明の他の実施例
（実施例２）である高周波マイクロ波増幅装置に係わる
図である。図１７は高周波マイクロ波増幅装置における
配線基板上の各部品の搭載状態を示す平面図、図１８は
高周波マイクロ波増幅装置に組み込まれる温度補償型抵
抗を示す斜視図、図１９は温度補償型抵抗を示す模式的
断面図である。

【０１１０】本実施例２では、抵抗分圧回路の高電位側
の温度補償型抵抗Ｒ１，Ｒ４をチップ抵抗とした例であ
る。

【０１１１】温度補償型チップ抵抗７０は、図１８に示
すように長方形の矩形体となり、両端に電極７１を有し
ている。この温度補償型チップ抵抗７０は、図１８およ
び図１９に示すように、絶縁性基板７２と、前記絶縁性
基板７２の少なくとも一面に形成される温度によって抵
抗値がリニアに変化する導体７３と、前記導体７３の一
端側に電気的に接続される電極７１と、前記導体７３の
他端側に電気的に接続される電極７１とを有する。前記
導体７３はシリコン，ＧａＡｓ，ゲルマニウムのうちの
いずれかによって形成されている。すなわち、正の温度
係数を持つ材料が使用される。

【０１１２】本実施例２では、前記絶縁性基板７２とし
て半絶縁性ＧａＡｓ基板が使用され、導体７３は前記半
絶縁性ＧａＡｓ基板の一面に不純物を拡散して形成した
半導体領域によって形成されている。

【０１１３】なお、温度補償型チップ抵抗７０は絶縁性
基板７２に導体を印刷し、かつ焼成するなどの方法によ
っても製造できる。これらの導体は抵抗値がリニアに変
化することを特徴とするものであり、サーミスタのよう
にエキスポーネンシャルな特性を示すものとは異なる。

【０１１４】本実施例２によれば、前記実施例１の場合
と略同様の効果を有する。

【０１１５】また、本実施例２によれば、温度補償型抵
抗は単一の電子部品で構成されていることから、歪特性
の向上，効率の増大，別部品の取付け不要による小型化
および製造コストの低減が達成できる。

【０１１６】（実施形態２）図２０は本発明の他の実施
形態（実施形態２）である高周波電力増幅装置の等価回
路図である。

【０１１７】本実施形態２では、前記実施例１におい
て、温度補償型抵抗の抵抗Ｒ３と容量Ｃ２０とによって
ラグリードフィルタを構成するものである。この実施形
態でもトランジスタと抵抗Ｒ１，Ｒ３はモノリシックに
形成される。

【０１１８】本実施形態２によれば、制御電極には抵抗
と容量で構成されるラグリードフィルタが組み込まれて
いることから、発振の抑制が達成できる。また、ラグリ
ードフィルタを構成する抵抗は温度補償型抵抗となって
いることから、制御電極の電位変動に支障を来さなくな
る。また、ラグリードフィルタを構成する抵抗もトラン
ジスタが形成された半導体基板にモノリシックに形成さ
れていることから、高周波電力増幅装置の大型化を阻止
できる。

【０１１９】（実施形態３）図２１は本発明の他の実施
形態（実施形態３）である高周波電力増幅装置の等価回
路図、図２２は実施形態３を具体化した実施例３による
高周波電力増幅装置に組み込まれる半導体素子の電極パ
ターン等を示す模式的平面図である。

【０１２０】本実施形態３および実施例３では、制御電
極に接続する抵抗分圧回路の抵抗Ｒ１のみを半導体チッ
プ１９に組み込んだ例である。この例においても前記実
施形態１および実施例１が有する効果を奏することがで
きる。

【０１２１】（実施形態４）図２３は本発明の他の実施
形態（実施形態４）である無線通信機（携帯電話）の一
部を示すブロック図である。本実施形態４では、入力電
力コントロール（ＡＧＣ：Automatic Gain Contorol ）
手段を具備した無線通信機に関する。リニアアンプの場
合、動作点（バイアス点）を動かすと歪みが発生する。
そこで、動作点を固定し、入力電力コントロールによっ
て出力電力を補正し、歪みを発生させないようにするも
のである。

【０１２２】図２３は図９のブロック図において、送信
部５３の高周波電力増幅装置１の出力をカプラー７０で
検出し、その検出情報を比較回路７１で比較し、この比
較回路７１の出力信号を入力電力コントロール（ＡＧ
Ｃ）７２に送る。このＡＧＣ７２では、上記比較回路７
１の出力信号に基づいて出力電力を補正し、歪みの発生
を抑止する。

【０１２３】（実施形態５）図２４は本発明の他の実施
形態（実施形態５）である高周波電力増幅装置１におけ
る半導体増幅素子のバイアス回路の他の例を示す回路図
である。本実施形態５では、バイアス回路の抵抗分圧回
路の高電位側抵抗Ｒ１（１５）と低電位側抵抗Ｒ２（１
６）との間に抵抗１４を直列に接続し、抵抗１５と抵抗
１４の接続部分と、トランジスタ（ＦＥＴ１）の制御端
子Ｖgsとの間に抵抗１７を直列に接続し、抵抗１４と抵
抗１６の接続部分と、トランジスタ（ＦＥＴ２）の制御
端子Ｖgsとの間に抵抗１８を直列に接続した構造になっ
ている。そして、これらの抵抗のうち、抵抗１５をＦＥ
Ｔを形成する半絶縁性ＧａＡｓ基板にモノリシックに形
成して温度補償型抵抗とし、他の抵抗は温度に依存しな
いチップ抵抗等のような外付け部品で構成するものであ
る。

【０１２４】本実施形態５によっても上記実施形態１と
同様な効果がえられるが、ＦＥＴ１，ＦＥＴ２を個別の
バイアスに設定するために抵抗１４（Ｒ４）を入れる必
要があり、ＦＥＴ２の温度補償感度が低下する嫌いがあ
る。

【０１２５】以上本発明者によってなされた発明を実施
形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形
態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範
囲で種々変更可能であることはいうまでもない。

【０１２６】

【発明の効果】本願において開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下
記のとおりである。

【０１２７】（１）トランジスタの制御電極に接続され
る抵抗分圧回路の高電位側の抵抗は抵抗値がリニアに変
化する温度補償型抵抗で構成されていることから、温度
上昇に伴って制御電極の電位が低くなりアイドル電流が
低下し歪特性が向上する。

【０１２８】（２）アイドル電流の低減から効率が高く
なる。

【０１２９】（３）ドレイン電流を一定にするために抵
抗分圧回路の高電位側の抵抗を抵抗値がリニアに変化す
る温度補償型抵抗にするだけであることから、従来のよ
うに多くの個別部品を取り付ける必要もなく、部品点数
の低減が達成できる。

【０１３０】（４）部品点数の低減と、部品点数の低減
による組み立て工数の低減から、高周波電力増幅装置の
製造コストの低減が達成できる。

【０１３１】（５）部品点数の低減高周波電力増幅装置
の小型化が達成できる。

【０１３２】（６）高周波電力増幅装置におけるアイド
ル電流の低減から、この高周波電力増幅装置を組み込ん
だ無線通信機は、電力消費の低減が達成できる。したが
って、無線通信機における歪特性の向上，効率の増大，
小型化および製造コストの低減が達成できる。特に、効
率の向上により、消費電力の削減が達成でき、この結
果、通話時間の延長やバッテリの小型化が図れる。バッ
テリの小型化はさらなる無線通信機の多機能化や小型化
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態（実施形態１）である高周
波電力増幅装置の等価回路図である。

【図２】本発明の一実施例（実施例１）である高周波マ
イクロ波増幅装置の等価回路図である。

【図３】本実施例１である高周波電力増幅装置の外観を
示す斜視図である。

【図４】本実施例１の高周波電力増幅装置における配線
基板上の各部品の搭載状態を示す平面図である。

【図５】本実施例１の高周波電力増幅装置の組立状態を
説明する模式図である。

【図６】本実施例１の高周波電力増幅装置に組み込まれ
る半導体素子の模式的平面図である。

【図７】前記半導体素子の電極パターン等を示す模式的
平面図である。

【図８】前記半導体素子の一部の模式的断面図である。

【図９】本実施例１の高周波電力増幅装置を組み込んだ
無線通信機（携帯電話）の一部を示すブロック図であ
る。

【図１０】本実施例１の高周波電力増幅装置を組み込ん
だ無線通信機（携帯電話）の一部を示す模式図である。

【図１１】ＩＶ（Ｉds−Ｖds）特性および負荷線ならび
に出力波形との相関を示す模式図である。

【図１２】本実施例１の携帯電話のアイドル電流温度特
性を示すグラフである。

【図１３】本実施例１の携帯電話の隣接チャネル漏洩電
力（ＡＣＰ５０温度特性）を示すグラフである。

【図１４】本実施例１の携帯電話の隣接チャネル漏洩電
力（ＡＣＰ１００温度特性）を示すグラフである。

【図１５】本実施例１の携帯電話の効率と温度との相関
を示すグラフである。

【図１６】本実施例１の携帯電話の温度とアイドル電流
との相関を示す理論値によるグラフである。

【図１７】本発明の他の実施例（実施例２）である高周
波マイクロ波増幅装置における配線基板上の各部品の搭
載状態を示す平面図である。

【図１８】本実施例２の高周波マイクロ波増幅装置に組
み込まれる温度補償型抵抗を示す斜視図である。

【図１９】本実施例２における温度補償型抵抗を示す模
式的断面図である。

【図２０】本発明の他の実施形態（実施形態２）である
高周波電力増幅装置の等価回路図である。

【図２１】本発明の他の実施形態（実施形態３）である
高周波電力増幅装置の等価回路図である。

【図２２】実施形態３を具体化した実施例３による高周
波電力増幅装置に組み込まれる半導体素子の電極パター
ン等を示す模式的平面図である。

【図２３】本発明の他の実施形態（実施形態４）である
無線通信機（携帯電話）の一部を示すブロック図であ
る。

【図２４】本発明の他の実施形態（実施形態５）である
高周波電力増幅装置における半導体増幅素子のバイアス
回路の他の例を示す回路図である。

【図２５】従来の高周波電力増幅装置の等価回路図であ
る。

【図２６】本発明者等による実験で求めたアイドル電流
と隣接チャネル漏洩電力（ＡＣＰ５０）との相関を示す
グラフである。

【符号の説明】

１…高周波電力増幅装置（高周波パワーアンプ：高周波
パワーアンプモジュール）、２…入力端子（Ｐin）、３
…出力端子（Ｐout ）、４…第１基準電位端子（電源端
子：Ｖdd）、５…制御端子（Ｖgg）、６…グランド端子
（GND)、７…トランジスタ（ＦＥＴ）、１０…整合回
路、１１…電源ライン、１２…整合回路、１４…抵抗、
１５…抵抗（高電位側抵抗Ｒ１）、１６…抵抗（低電位
側抵抗Ｒ２）、１７，１８…抵抗、１８…抵抗Ｒ３、１
９…半導体チップ、２０…配線基板、２１…キャップ、
２２…周壁、２３…フックアーム、２４…フック爪、２
５…チップ部品、２６…配線、２７…固定部、２８…ワ
イヤ、３１…半導体基板、３２…バッファ層、３３…電
子供給層、３４…チャネル層、３５…電子供給層、３６
…キャップ層、４０…ソース電極、４１…ドレイン電
極、４２…ゲート電極、４５…電極（ＳＤ）、４６…層
間絶縁膜、４７…配線、４８…パッシベーション膜、５
０…信号処理部、５１…受信部、５２…送受信切替、５
３…送信部、５４…電池、５５…アンテナ、５６…スピ
ーカ、５７…マイクロホン、６２…音声処理、６３…Ｃ
ＰＵ、６４…周波数シンセサイザー、６５…ミキサー、
６６…変調機、６７…ミキサー、６８…復調器、６９…
ＩＦ、７０…カプラー、７１…比較回路、７２…入力電
力コントロール（ＡＧＣ）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸山昌志東京都小平市上水本町５丁目22番１号株式会社日立超エル・エス・アイ・システムズ内 (72)発明者赤嶺均東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者小堀勉東京都小平市上水本町五丁目20番１号株式会社日立製作所半導体グループ内 (72)発明者森山伸治群馬県高崎市西横手町１番地１日立東部セミコンダクタ株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力端子と、出力端子と、コントロール端
子と、上記入力端子からの信号を受ける制御端子と、上
記入力端子からの信号に応じた信号を出力する第１端子
とを有する第１の半導体増幅素子と、上記第１の半導体
増幅素子の第１端子から出力された信号に応じた信号を
受ける制御端子と、上記出力端子に接続され、上記信号
に従った信号を出力する第１端子とを有する第２の半導
体増幅素子と、上記コントロール端子に接続され上記第
１の半導体増幅素子の制御端子に上記コントロール端子
に供給される電圧に従った直流バイアス電位を印加する
第１のバイアス回路とを有し、上記入力端子から信号が
入力されないときの出力であるアイドル電流の温度特性
が負の温度特性になるように、上記第１のバイアス回路
には、その抵抗値がリニアに変化する第１の抵抗が含ま
れていることを特徴とする高周波電力増幅装置。
【請求項２】上記第１のバイアス回路は抵抗分圧回路を
有し、上記抵抗分圧回路に含まれる抵抗のうち高電位側
が設けられる抵抗が上記第１の抵抗であり、該第１の抵
抗は上記第１の半導体増幅素子が形成された半導体基板
にモノリシックに形成され、他の抵抗は外付け部品であ
ることを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅装
置。
【請求項３】上記コントロール端子に接続され、上記第
２の半導体増幅素子の制御端子に上記コントロール端子
に供給される電圧に従った直流バイアス電位を印加する
第２のバイアス回路を有し、上記入力端子から信号が入
力されないときの出力であるアイドル電流の温度特性が
負の温度特性になるように、上記第２のバイアス回路に
はその抵抗値がリニアに変化する第２の抵抗が含まれて
いることを特徴とする請求項２に記載の高周波電力増幅
装置。
【請求項４】上記第１の半導体増幅素子の制御端子にバ
イアス電位を印加する第１のバイアス回路と、上記第２
の半導体増幅素子の制御端子にバイアス電位を印加する
第２のバイアス回路は相互に独立した回路であることを
特徴とする請求項３に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項５】上記入力端子には、それに供給される信号
の振幅を制御する振幅制御回路の出力が接続されている
ことを特徴とする請求項４に記載の高周波電力増幅装
置。
【請求項６】上記入力端子には、それに供給される信号
の振幅を制御する振幅制御回路の出力が接続されている
ことを特徴とする請求項３に記載の高周波電力増幅装
置。
【請求項７】上記第１のバイアス回路は、抵抗分圧回路
を有し、該抵抗分圧回路に含まれる抵抗のうち高電位側
に設けられる抵抗が上記第１の抵抗であり、該第１の抵
抗は正の温度特性を示し、他の抵抗は実質的に温度に依
存しない抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の
高周波電力増幅装置。
【請求項８】上記抵抗分圧回路の高電位側を構成する抵
抗は半導体増幅素子が形成される半導体基板にモノリシ
ックに形成され、他の抵抗は外付け部品であることを特
徴とする請求項７に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項９】上記第１の半導体増幅素子の制御電極には
抵抗と容量で構成されるラグリードフィルタが設けら
れ、上記ラグリードフィルタを構成する抵抗が上記第１
の抵抗であることを特徴とする請求項１に記載の高周波
電力増幅装置。
【請求項１０】上記第１の半導体増幅素子と上記第２の
半導体増幅素子との間に従属接続される１乃至複数の第
３の半導体増幅素子を有し、上記第３の半導体増幅素子
は前段の半導体増幅素子の第１端子に接続された制御端
子と、後段の半導体増幅素子の制御端子に接続された第
１端子とを有することを特徴とする請求項８に記載の高
周波電力増幅装置。
【請求項１１】上記第１の半導体増幅素子はＡ級増幅で
動作することを特徴とする請求項１に記載の高周波電力
増幅装置。
【請求項１２】上記第２の半導体増幅素子はＡＢ級増幅
で動作し、他の半導体増幅素子はＡ級増幅で動作するこ
とを特徴とする請求項１０に記載の高周波電力増幅装
置。
【請求項１３】上記半導体増幅素子はシリコン半導体に
よる電界効果トランジスタからなっていることを特徴と
する請求項１に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１４】上記半導体増幅素子は化合物半導体によ
るＭＥＳＦＥＴからなっていることを特徴とする請求項
１に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１５】上記半導体増幅素子は化合物半導体によ
る高電子移動度トランジスタからなっていることを特徴
とする請求項１に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１６】上記半導体増幅素子は化合物半導体によ
るヘテロ接合バイポーラトランジスタからなっているこ
とを特徴とする請求項１に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項１７】送信側出力段に高周波電力増幅モジュー
ルを有する無線通信装置であって、上記高周波電力増幅
モジュールは、入力端子と、出力端子と、コントロール
端子と、上記入力端子からの信号を受ける制御端子と、
上記入力端子からの信号に応じた信号を出力する第１端
子とを有する第１の半導体増幅素子と、上記第１の半導
体増幅素子の第１端子から出力された信号に応じた信号
を受ける制御端子と、上記出力端子に接続され、上記信
号に従った信号を出力する第１端子とを有する第２の半
導体増幅素子と、上記コントロール端子に接続され、上
記第１の半導体増幅素子の制御端子に上記コントロール
端子に供給される電圧に従った直流バイアス電位を印加
する第１のバイアス回路とを有し、上記入力端子から信
号が入力されないときの出力であるアイドル電流の温度
特性が負の温度特性になるように、上記第１のバイアス
回路には、その抵抗値がリニアに変化する第１の抵抗を
含んでいることを特徴とする高周波電力増幅装置とする
無線通信機。
【請求項１８】上記第１のバイアス回路は、抵抗分圧回
路を有し、上記抵抗分圧回路に含まれる抵抗のうち高電
位側に設けられる抵抗が上記第１の抵抗であり、該第１
の抵抗は上記第１の半導体増幅素子が形成された半導体
基板にモノリシックに形成され、他の抵抗は外付け部品
であることを特徴とする請求項１７に記載の無線通信
機。
【請求項１９】上記コントロール端子に接続され、上記
第２の半導体増幅素子の制御端子に上記コントロール端
子に供給される電圧に従った直流バイアス電位を印加す
る第２のバイアス回路を有し、上記入力端子から信号が
入力されないときの出力であるアイドル電流の温度特性
が負の温度特性になるように、上記第２のバイアス回路
には、その抵抗値がリニアに変化する第２の抵抗が含ま
れていることを特徴とする請求項１８に記載の無線通信
機。
【請求項２０】上記第１の半導体増幅素子の制御端子に
バイアス電位を印加する第１のバイアス回路と、上記第
２の半導体増幅素子の制御端子にバイアス電位を印加す
る第２のバイアス回路は相互に独立した回路であること
を特徴とする請求項１９に記載の無線通信機。
【請求項２１】上記入力端子に接続された振幅制御回路
を有することを特徴とする請求項２０に記載の無線通信
機。
【請求項２２】上記入力端子に接続された振幅制御回路
を有することを特徴とする請求項１９に記載の無線通信
機。
【請求項２３】上記第１のバイアス回路は、抵抗分圧回
路を有し、該抵抗分圧回路に含まれる抵抗のうち高電位
側に設けられる抵抗が上記第１の抵抗であり、該第１の
抵抗は正の温度特性を示し、他の抵抗は実質的に温度に
依存しない抵抗であることを特徴とする請求項１７に記
載の無線通信機。
【請求項２４】上記抵抗分圧回路の高電位側を構成する
抵抗は半導体増幅素子が形成される半導体基板にモノリ
シックに形成され、他の抵抗は外付け部品であることを
特徴とする請求項２３に記載の無線通信機。
【請求項２５】上記第１の半導体増幅素子の制御電極に
は抵抗と容量で構成されるラグリードフィルタが設けら
れ、上記ラグリードフィルタを構成する抵抗が上記第１
の抵抗であることを特徴とする請求項１７に記載の無線
通信機。
【請求項２６】上記第１の半導体増幅素子と上記第２の
半導体増幅素子との間に従属接続される１乃至複数の第
３の半導体増幅素子を有し、上記第３の半導体増幅素子
は前段の半導体増幅素子の第１端子に接続された制御端
子と、後段の半導体増幅素子の制御端子に接続された第
１端子とを有することを特徴とする請求項２４に記載の
無線通信機。
【請求項２７】上記第１の半導体増幅素子はＡ級増幅で
動作することを特徴とする請求項１７に記載の無線通信
機。
【請求項２８】上記第２の半導体増幅素子はＡＢ級増幅
で動作し、他の半導体増幅素子はＡ級増幅で動作するこ
とを特徴とする請求項２６に記載の無線通信機。
【請求項２９】上記半導体増幅素子はシリコン半導体に
よる電界効果トランジスタからなっていることを特徴と
する請求項１７に記載の無線通信機。
【請求項３０】上記半導体増幅素子は化合物半導体によ
るＭＥＳＦＥＴからなっていることを特徴とする請求項
１７に記載の無線通信機。
【請求項３１】上記半導体増幅素子は化合物半導体によ
る高電子移動度トランジスタからなっていることを特徴
とする請求項１７に記載の無線通信機。
【請求項３２】上記半導体増幅素子は化合物半導体によ
るヘテロ接合バイポーラトランジスタからなっているこ
とを特徴とする請求項１７に記載の無線通信機。
【請求項３３】絶縁性基板と、上記絶縁性基板の少な
くとも一面に形成される温度によって抵抗値がリニアに
変化する導体と、上記導体の一端側に電気的に接続され
る電極と、上記導体の他端側に電気的に接続される電極
とを有することを特徴とする抵抗。
【請求項３４】上記導体はシリコン，ＧａＡｓ，ゲル
マニウムのうちのいずれかによって形成されていること
を特徴とする請求項３３に記載の抵抗。
【請求項３５】半絶縁性ＧａＡｓ基板の少なくとも一
面に不純物を拡散して上記導体が形成されていることを
特徴とする請求項３３に記載の抵抗。
【請求項３６】高周波電力増幅装置は、入力端子、出力
端子、バイアス電圧を受けるバイアス端子、上記入力端
子に接続された制御電極と、上記入力端子に供給される
信号に従った信号を出力する第１の電極とを有する第１
の半導体増幅素子、上記第１の半導体増幅素子の第１の
電極から出力される信号に従った信号を受ける制御電極
と、該制御電極に供給された信号に応じた信号を上記出
力端子へ供給する第１の電極とを有する第２の半導体増
幅素子、及び、上記バイアス端子に接続され、上記第１
の半導体増幅素子の制御電極にバイアス電圧を供給する
第１の抵抗分圧回路とを有し、上記第１の抵抗分圧回路
に含まれる電圧分圧用の第１の抵抗は、上記第１の半導
体増幅素子と同じ半導体チップに形成され、電圧分圧用
の第２の抵抗は、上記半導体チップとは分離されてい
る。
【請求項３７】上記第２の抵抗は、上記バイアス端子と
上記制御電極との間に設けられ、上記第１の抵抗は、上
記制御電極と所定の電位点との間に設けられていること
を特徴とする請求項３６に記載の高周波電力増幅装置。
【請求項３８】上記バイアス端子に接続され、上記第２
の半導体増幅素子の制御電極にバイアス電圧を供給する
第２の抵抗分圧回路とを有し、上記第２の抵抗分圧回路
に含まれる電圧分圧用の第３の抵抗は、上記第２の半導
体増幅素子と同じ半導体チップに形成され、電圧分圧用
の第４の抵抗は、上記半導体チップとは分離されている
ことを特徴とする請求項３７に記載の高周波電力増幅装
置。
【請求項３９】上記第１の半導体増幅素子は、Ａ級増幅
動作を行うことを特徴とする請求項３８に記載の高周波
電力増幅装置。
【請求項４０】高周波電力増幅装置を有する無線通信機
であって、該高周波電力増幅装置は、入力端子、出力端
子、バイアス電圧を受けるバイアス端子、上記入力端子
に接続された制御電極と、上記入力端子に供給される信
号に従った信号を出力する第１の電極とを有する第１の
半導体増幅素子、上記第１の半導体増幅素子の第１の電
極から出力される信号に従った信号を受ける制御電極
と、該制御電極に供給された信号に応じた信号を上記出
力端子へ供給する第１の電極とを有する第２の半導体増
幅素子、及び、上記バイアス端子に接続され、上記第１
の半導体増幅素子の制御電極にバイアス電圧を供給する
第１の抵抗分圧回路とを有し、上記第１の抵抗分圧回路
に含まれる電圧分圧用の第１の抵抗は、上記第１の半導
体増幅素子と同じ半導体チップに形成され、電圧分圧用
の第２の抵抗は、上記半導体チップとは分離されてい
る。
【請求項４１】上記第２の抵抗は、上記バイアス端子と
上記制御電極との間に設けられ、上記第１の抵抗は、上
記制御電極と所定の電位点との間に設けられていること
を特徴とする請求項４０に記載の無線通信機。
【請求項４２】上記バイアス端子に接続され、上記第２
の半導体増幅素子の制御電極にバイアス電圧を供給する
第２の抵抗分圧回路とを有し、上記第２の抵抗分圧回路
に含まれる電圧分圧用の第３の抵抗は、上記第２の半導
体増幅素子と同じ半導体チップに形成され、電圧分圧用
の第４の抵抗は、上記半導体チップとは分離されている
ことを特徴とする請求項４１に記載の無線通信機。
【請求項４３】上記第１の半導体増幅素子は、Ａ級増幅
動作を行うことを特徴とする請求項４２に記載の無線通
信機。