JPH04273607A - 低雑音増幅器 - Google Patents

低雑音増幅器

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Publication number
JPH04273607A
JPH04273607A JP3426491A JP3426491A JPH04273607A JP H04273607 A JPH04273607 A JP H04273607A JP 3426491 A JP3426491 A JP 3426491A JP 3426491 A JP3426491 A JP 3426491A JP H04273607 A JPH04273607 A JP H04273607A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
noise
fet
noise amplifier
low
nfmin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP3426491A
Other languages
English (en)
Inventor
Kenji Otobe
健二 乙部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication of JPH04273607A publication Critical patent/JPH04273607A/ja
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  • Microwave Amplifiers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はモノリシックマイクロ波
集積回路(MMIC)で構成される低雑音増幅器に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波帯での高周波動作を目的とし
たGaAs−MMICは、電界効果型トランジスタ(F
ET)等の能動素子と、抵抗、キャパシタ(容量)、イ
ンダクタ等の受動素子を組み合わせて形成する。低雑音
増幅器を形成する場合には、MMICやハイブリッドマ
イクロ波ICのときでも、一般にFETの雑音指数NF
が最小になる入力反射係数Γopt に、入力整合回路
のインピーダンスを合わせるようにする設計する。また
、通常は少しでも増幅器の雑音指数NFを下げるため、
このNFが最小になるFETのバイアスで回路を設計す
る。 普通、FETの入力反射係数Гopt は、製作上の製
造バラツキにより、大きさ、角度ともある程度のバラツ
キを持つ。ハイブリットで低雑音増幅器を構成する場合
は、FETのГopt に入力整合回路のインピーダン
スと合わせるよう調整が可能である。そのため、FET
の最小雑音指数NFmin の値と非常に近い雑音指数
NFを持つ低雑音増幅器を作ることができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、MMICで低雑
音増幅器を構成する場合は、増幅器の規模を非常に小さ
くし、かつ大量に作製可能であるが、一度作製してしま
うと入力整合回路のインピーダンスを合わせるような調
整は非常に難しく、ほとんど不可能といって良い。その
ため、FETのNFmin の値と近いNFを持つ低雑
音増幅器を作ることが難しく、ハイブリッドの低雑音増
幅器に比べ雑音指数NFが悪くなっていた。
【0004】本発明は上記問題を解決するためになされ
たもので、FETの雑音抵抗Rn を低減することで、
FETのГopt が製造バラツキによりバラツキつい
たとしても、FETのNFmin の値と近い雑音指数
NFを持つようにした低雑音増幅器を作ることを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る低雑音増幅
器は、半導体基板上に能動素子としての電界効果型トラ
ンジスタとキャパシタやインタグタ等の受動素子を集積
したモノリシックマイクロ波回路で構成されるものにお
いて、上記電界効果型トランジスタをその雑音抵抗を最
小にするバイアスで動作させるようにしたことを特徴と
する。
【0006】
【作用】本発明によれば、FETの雑音抵抗Rn を最
小にするバイアスでこのFETを動作させているので、
低雑音増幅器としての雑音指数NFをFETの最小雑音
指数NFmin と近い値にすることができる。
【0007】
【実施例】具体的な実施例の説明に先立ち、本発明の原
理を説明する。
【0008】図2にある周波数でのFETのГopt 
と等雑音円を示す。等雑音円はスミスチャート上で同じ
NFの値の任意の入力反射係数Гsをつないだものであ
る。 この等雑音円の間隔が粗になると雑音抵抗Rnが小さく
なり(同図(a))、密になると雑音抵抗Rn は大き
くなる(同図(b))。図2には、入力整合回路(図6
)の反射係数(S22)が黒塗りの四角印で示されてい
るが、設計では、このS22の位置とFETのГopt
 の位置とが一致するように行う。実際にはFETのГ
opt が製造バラツキにより、図2のようにズレてし
まうことが多い。仮にFETのNFmin が0.8d
Bとする。図2(a)の場合には、入力整合回路の反射
係数の位置がズレても雑音抵抗Rn が小さいため、N
Fの増加は0.3dB程度である。これに対し、図2(
b)の場合は、雑音抵抗Rn が大きいため、NFの増
加は1.0dBにもなってしまう。このように、雑音抵
抗Rn を低減することは、低雑音増幅器を作る上で非
常に重要である。具体的には、FETの雑音抵抗Rn 
を最小にするバイアス点で低雑音増幅器を動作させるこ
とで実現できる。このため、FETのГopt が製造
バラツキによりバラツキついてもFETのNFminの
値と近いNFを持つ低雑音増幅器を作ることができ、雑
音性能が向上するとともに、歩留りも向上させることが
できる。
【0009】より具体的には次のようになる。まず、F
ETの雑音抵抗Rnを低減する方法について述べる。一
例として図3に示すような、活性層をパルスドープ構造
にしたGaAs−MESFET(ゲート長0.3μm、
ゲート幅280μm)について述べる。図4にこのFE
Tの雑音指数NFmin と雑音抵抗Rn のドレイン
電流(Ids)依存性を示す。ドレイン電流に対し、雑
音抵抗Rn は20mAで最小値になる。一方、雑音指
数NFmin も最小値を持ち、10mAのときがよい
。図3のようなパルスドープ構造にしたFETのように
、雑音指数NFmin がドレイン電流に依存しにくい
場合には、ドレイン電流を20mAにバイアスしたとき
、NFmin の最小値(ドレイン電流10mA)のと
きに比べ、雑音抵抗Rn は40%も低減でき、NFm
in はほとんど増加しない。
【0010】例えば、通常の設計(NFmin の最小
値にバイアス、ドレイン電流は10mA)のときと、本
発明の設計(Rn の最小値にバイアス、ドレイン電流
20mA)で、FETのГopt の位置とが一致する
ように入力整合回路を設計し、低雑音増幅器を製作した
場合、雑音指数NFにどれだけの差がでるか比較する。 NFmin の最小値にバイアスし、ドレイン電流が1
0mAのとき、図4より雑音抵抗Rn は20Ω、NF
min は0.8dBである。Rn の最小値にバイア
スし、ドレイン電流が20mAのときは、雑音抵抗Rn
 は12Ω、NFmin は0.85dBである。仮に |Γopt −Γopt design|=0.1ズレ
たとすると、△NFはRn |Гopt −Гoptd
esign|2 に比例するので、NFの増加はドレイ
ン電流10mAのとき約0.2dB、ドレイン電流20
mAのとき0.05dBとなる。よって初段のFETの
NFは、それぞれ1.0dB及び0.9dBとなる。|
Γopt −Γopt design|が大きくなれば
、NFの増加に及ぼすRn の影響は大きくなる。実際
の低雑音増幅器では、初段が2〜4段となるため、図5
の式より計算すると、低雑音増幅器のNFはドレイン電
流が10mAのとき約1.36dB、ドレイン電流が2
0mAのとき約1.18dBとなり、0.2dBもの差
がでる。なお、ドレイン電流が10mAの利得を10d
B、20mAの利得を11dBとし、全段、初段と同じ
回路で3段とし計算した。
【0011】図1に、本発明の1段の回路図を示す。図
示の通り、1個のFETQと、インダクタンスを生成さ
せるスタブL1 〜L4 と、キャパシタC1 〜C6
 と、抵抗Rg 、Rs 、Rd などでアンプが構成
されている。Rs 、Rd 、Rg を適当に選択する
ことで、FETQのドレイン電圧を2Vに、ドレイン電
流を20mAにすることができる。このような設計手段
は、パルスドープ構造のGaAs−MESFETに限ら
れるものではなく、HEMT(高電子移動度トランジス
タ)などのように、NFmin がドレイン電流に依存
しにくいFETにも使用可能である。また、FETのΓ
opt とS11* を近づけて雑音整合と利用整合を
同時にとるために、FETのソースにインダクタンスを
いれ、直列帰還をかける場合もあるが、FETの雑音抵
抗Rn を最小にするバイアス点で低雑音増幅器を動作
させること自体は変わりはない。
【0012】〔発明の効果〕上記のように本発明の低雑
音増幅器によれば、FETの雑音抵抗Rn を最小にす
るバイアス点で低雑音増幅器を動作させることで、FE
Tの最小雑音指数NFmin の値と近い雑音指数NF
を持つ低雑音増幅器を作ることができ、雑音性能が向上
するとともに、製造上の歩留りを向上させることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例の回路図である。
【図2】ある周波数でのFETの入力反射係数Γopt
 と等雑音円を示す図である。
【図3】パルスドープ構造のGaAs−MESFETの
断面図である。
【図4】FETの最少雑音指数NFmin と雑音抵抗
Rn のドレイン電流依存性を示す図である。
【図5】雑音指数NFの計算式を示す図である。
【図6】入力整合回路を示す図である。
【符号の説明】
Q…FET(電界効果型トランジスタ)、Rg ,Rp
 ,Rs …抵抗、 C1 〜C6 …キャパシタ。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  半導体基板上に能動素子としての電界
    効果型トランジスタとキャパシタやインタグタ等の受動
    素子を集積したモノリシックマイクロ波回路で構成され
    る低雑音増幅器において、前記電界効果型トランジスタ
    をその雑音抵抗を最小にするバイアスで動作させるよう
    にしたことを特徴にした低雑音増幅器。
JP3426491A 1991-02-28 1991-02-28 低雑音増幅器 Pending JPH04273607A (ja)

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JP3426491A JPH04273607A (ja) 1991-02-28 1991-02-28 低雑音増幅器

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009005092A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 New Japan Radio Co Ltd 利得可変型低雑音増幅器
WO2012013240A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Laird Technologies Ab Auxiliary antenna device, antenna set, and handheld radio communication device
JP2017135448A (ja) * 2016-01-25 2017-08-03 三菱電機株式会社 低雑音増幅回路及び低雑音増幅器

Cited By (3)

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JP2009005092A (ja) * 2007-06-21 2009-01-08 New Japan Radio Co Ltd 利得可変型低雑音増幅器
WO2012013240A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Laird Technologies Ab Auxiliary antenna device, antenna set, and handheld radio communication device
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