高频功率放大器

摘要

本发明提供一种输出效率高并且在宽的频带内具有良好的失真特性的高频功率放大器。其具备：FET元件(12)，具有多个单位FET(30)，该单位FET(30)用多指形的晶体管形成，并具有输入信号的栅极焊盘(30a)、接地的源极焊盘(30b)和输出信号的漏极焊盘(30c)；以及高频处理电路(14)，配设有多个旁路连接在单位FET(30)的栅极焊盘(30a)与接地端之间的串联谐振电路(32)，其中，串联谐振电路(32)中的二个具有：作为在FET元件(12)的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的、互不相同的谐振频率。

权利要求

1.一种高频功率放大器，其特征在于，具备：

晶体管元件，在第1半导体衬底上配置有多个单位晶体管，该单位晶体管用并联连接的多个多指形的晶体管形成，并具有输入输入信号的控制端子、连接在恒定电位端上的第1端子、以及输出输出信号的第2端子；

高频处理电路，在第2半导体衬底上配置有多个第1串联谐振电路，该第1串联谐振电路旁路连接在该晶体管元件的上述单位晶体管的控制端子与上述恒定电位端之间；

第1连接布线，将上述晶体管元件的多个控制端子相互连接起来；

第2连接布线，将上述晶体管元件的多个第2端子相互连接起来；

输入匹配电路，连接于上述第1连接布线上；以及输出匹配电路，连接于上述第2连接布线上，

上述第1串联谐振电路中的二个具有：作为在上述晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的、互不相同的谐振频率。

2.如权利要求1所述的高频功率放大器，其特征在于，第1串联谐振电路连接于各单位晶体管上。

3.如权利要求1或2所述的高频功率放大器，其特征在于，第1串联谐振电路的互不相同的谐振频率的数目被设为单位晶体管的数目的约数。

4.如权利要求1或2所述的高频功率放大器，其特征在于，还在上述第2半导体衬底上与第1串联谐振电路并联地配设有一个或多个第2串联谐振电路，该第2串联谐振电路旁路连接在单位晶体管的控制端子与恒定电位端之间，并且，上述第2串联谐振电路具有如下谐振频率，该谐振频率是上述晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的谐振频率，而且是与旁路连接于相同单位晶体管的控制端子上的第1串联谐振电路的谐振频率不同的谐振频率。

5.如权利要求4所述的高频功率放大器，其特征在于，第2串联谐振电路的互不相同的谐振频率的数目被设为单位晶体管的数目的约数。

6.一种高频功率放大器，其特征在于，具备：

晶体管元件，在第1半导体衬底上配置有多个单位晶体管，该单位晶体管用并联连接的多个多指形的双极晶体管形成，并具有输入输入信号的控制端子、连接在恒定电位端上的第1端子、以及输出输出信号的第2端子；

高频处理电路，在第2半导体衬底上配置有多个第1串联谐振电路，该第1串联谐振电路旁路连接在该晶体管元件的上述单位晶体管的控制端子与上述恒定电位端之间；

第1连接布线，将上述晶体管元件的多个控制端子相互连接起来；

第2连接布线，将上述晶体管元件的多个第2端子相互连接起来；

输入匹配电路，连接于上述第1连接布线上；以及输出匹配电路，连接于上述第2连接布线上，

上述第1串联谐振电路具有：在上述晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次或其以上的高次谐波的谐振频率。

7.如权利要求1或6所述的高频功率放大器，其特征在于，第1半导体衬底与第2半导体衬底形成为一体。

说明书

高频功率放大器

技术领域

[0001] 本发明涉及高频功率放大器，特别是涉及用于移动体通信、卫星通信用等的例如数MHz至数百GHz的微米波段、毫米波段的通信设备中的高频功率放大器。

背景技术

[0002] 近年来，要求在微米波段、毫米波段中所使用的通信设备是更加小型且高输出的设备。除此之外，对所传播的信号品质的要求也提高了，与此相伴，要求有失真少、高效率的高频功率放大器。

[0003] 特别是在使用多载波信号或近年的CDMA方式等的调制波信号的微波通信系统中，为了避免因进行信号放大的放大器的非线性而产生的失真的影响，要使放大器在远低于最大功率的输出电平下工作来使用。

[0004] 在移动体通信、卫星通信用地面站所使用的高输出功率放大器中，为了对大功率进行放大，必须使用栅极宽度大的晶体管元件，将许多栅极指形的晶体管并联连接加以合成，构成栅极宽度大的晶体管元件。在这样的将许多栅极指形的晶体管并联连接以构成栅极宽度大的晶体管元件的情况下，晶体管元件的输入输出阻抗必然降低，在该晶体管元件的工作频率中，用于与该晶体管元件进行阻抗匹配的匹配电路负载也大幅度降低。

[0005] 众所周知，在高频放大器中，如果将输入侧的二次谐波设为接近于短路的负载条件，则其将以高效率工作。然而，以使高频功率放大器这样的栅极宽度大的晶体管元件以高效率工作为目的，为了将工作频率的二次谐波设为接近于短路的负载条件，除了设定相对于工作频率的基波来说非常低的阻抗的匹配电路负载外，还需要设定相对于工作频率的谐波来说更低的阻抗的匹配电路负载。

[0006] 作为公知的高频功率放大器，示出有在位于功率用晶体管的栅极与输入侧匹配用线路之间的连接点B与接地端之间，具备将第2线路与电容器串联连接的电路的结构，其中，该第2线路的电长度相对于基本频率具有大致相当于1/4波长的长度，还公开了：按照该电路，从B点看第2线路的阻抗大致为0，可控制对二次谐波的输入阻抗而不影响对基波的输入阻抗，从而可提高工作效率(例如，参照专利文献1，段号“0039”和图2)。

[0007] 另外，作为另一公知的功率放大器，公开有下述结构：在输入端子IN与输出端子OUT之间的第1路径A和第2路径B上分别以源极接地方式配置由半导体芯片构成的功率放大用器件即GaAsFET，在这些GaAsFET各自的输入侧和输出侧配备具有作为等效电路的谐振电路的输入匹配电路、输出匹配电路(例如，参照专利文献2，段号“0006”和图1)。

[0008] 另外，在又一公知的宽频带功率放大电路中，示出有在3个功率放大器各自的前后级配置用于规定频率放大特性的、预定通频的带通滤波器的结构。示出有通过配置这些带通滤波器，从而3个功率放大器被构成为在连续的三个频段依次具有频率放大特性的窄频带功率放大器的例子(例如，参照专利文献3，段号“0006”及图1和图2)。

[0009] [专利文献1]特开平8-37433号公报

[0010] [专利文献2]特开2005-109651号公报

[0011] [专利文献3]特开2002-43873号公报

[0012] 然而，在上述各专利文献内所示的功率放大器中，作为一个功率用晶体管，或者作为一块芯片，在分别合成了输入输出端的晶体管元件的外部电路侧配置有控制高次谐波的电路或谐振电路或带通滤波器。

[0013] 在对高频功率放大器那样的栅极宽度大的晶体管元件的高次谐波进行控制的情况下，所存在的问题是，即使像现有那样在分别合成了输入输出端的晶体管元件的外部电路侧附加控制高次谐波的处理电路，也难以获得对高次谐波的低阻抗负载。进而，在晶体管元件的工作频率有带宽的情况下，不仅工作频率，而且二次或其以上的高次谐波频率也有带宽，这就必须在宽频带控制输入负载。

发明内容

[0014] 本发明是为了解决上述问题而进行的，其第1目的在于，提供一种输出效率高、在宽频带内具有良好的失真特性的高频功率放大器。

[0015] 本发明的高频功率放大器具备：晶体管元件，在第1半导体衬底上配置有多个单位晶体管，该单位晶体管用并联连接的多个多指(multi-finger)形的晶体管形成，并具有输入输入信号的控制端子、连接在恒定电位端上的第1端子、以及输出输出信号的第2端子；高频处理电路，在第2半导体衬底上配置有多个第1串联谐振电路，该第1串联谐振电路旁路连接(shunt-connect)在该晶体管元件的单位晶体管的控制端子与恒定电位端之间；第1连接布线，将晶体管元件的多个控制端子相互连接起来；第2连接布线，将晶体管元件的多个第2端子相互连接起来；输入匹配电路，连接于第1连接布线上；以及输出匹配电路，连接于第2连接布线上，第1串联谐振电路中的二个具有：作为在晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的、互不相同的谐振频率。

[0016] 在本发明的高频功率放大器中，由于第1串联谐振电路被设定为旁路连接在构成晶体管元件的单位晶体管的控制端子与恒定电位端之间，在工作频率的二次或其以上的高次谐波的所希望的频率下谐振，所以从晶体管元件的控制端子侧看时，可容易地将对工作频率的二次或其以上的高次谐波的高次谐波负载控制为较低的阻抗。进而，由于第1串联谐振电路中的二个具有作为在晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的、互不相同的谐振频率，所以在高频处理电路中混合存在具有相对于工作频带的高次谐波的、二个不同的谐振频率的第1串联谐振电路，与设置只有一个谐振频率的谐振电路的情况相比，可将工作频带内失真的变化减至更少，可得到在比较宽的频带内变化少的失真特性。

附图说明

[0017] 图1是本发明的一实施方式的高频功率放大器的局部俯视图。

[0018] 图2是表示本发明的一实施方式的高频功率放大器的FET元件和高频处理电路的局部俯视图。

[0019] 图3是图2的III-III剖面内的源极焊盘的局部剖面图。

[0020] 图4是本发明的一实施方式的高频功率放大器的等效电路图。

[0021] 图5是说明本发明的高频功率放大器的串联谐振电路的谐振频率的示意图。

[0022] 图6是表示对本发明的高频功率放大器的工作频率的失真特性的曲线图。

[0023] 图7是本发明的一实施方式的高频功率放大器的变形例的局部俯视图。

[0024] 图8是表示本发明的一实施方式的高频功率放大器的串联谐振电路的变形例的等效电路图。

[0025] 图9是本发明的一实施方式的高频功率放大器的等效电路图。

[0026] 图10是本发明的一实施方式的高频功率放大器的等效电路图。

具体实施方式

[0027] 实施方式1

[0028] 图1是本发明的一实施方式的高频功率放大器的局部俯视图。另外，图2是表示本发明的一实施方式的高频功率放大器的FET元件和高频处理电路的局部俯视图。

[0029] 在图1中，高频功率放大器10的结构是：在金属基板上，例如在由铜钨构成的PHS28的表面上分别配设：作为晶体管元件的FET元件12、高频处理电路14、作为第1连接布线的栅极连接布线16和引线18、与栅极连接布线16连接的输入匹配电路20、作为第2连接布线的漏极连接布线22和引线24、以及与漏极连接布线22连接的输出匹配电路26。

[0030] FET元件12将多个作为单位晶体管的单位FET30并联连接起来，该单位FET30形成在作为第1半导体衬底的一体的GaAs衬底12a上。

[0031] 单位FET30包括：作为控制端子的栅极焊盘30a、作为第1端子的源极焊盘30b和作为第2端子的漏极焊盘30c。

[0032] 各单位FET30的栅极焊盘30a经引线18集中与栅极连接布线16连接，该栅极连接布线16还与输入匹配电路20连接。

[0033] 在本实施方式中，各单位FET30的源极焊盘30b经由通路孔30d与作为恒定电位端的例如接地端连接。

[0034] 另外，在本实施方式中，漏极焊盘30c并非按各单位FET30分割，而是一体形成的，但从各漏极焊盘30c分别经引线24集中与漏极连接布线22连接，漏极连接布线22与输出匹配电路26连接。

[0035] 在图2中，单位FET30是将多个多指形的例如场效应型晶体管并联连接而构成的。单位FET30的栅极焊盘30a集中连接到一组栅极指30e的一端。

[0036] 同样地，单位FET30的源极焊盘30b将与集中于栅极焊盘30a的一组栅极指30e各自邻接的一组源极指30f的一端集中连接起来。

[0037] 另外，同样地，漏极焊盘30c将与集中于栅极焊盘30a的一组栅极指30e各自邻接的一组漏极指30g的一端集中连接起来。

[0038] 高频处理电路14是将与各单位FET12对应的作为第1串联谐振电路的多个串联谐振电路32配置在与各单位FET30邻接的作为第2半导体衬底的GaAs衬底14a上而构成的。

[0039] 串联谐振电路32在本实施方式中其一端经引线34与栅极焊盘30a连接，另一端经引线36与通路孔30d连接。即，串联谐振电路32被旁路连接在栅极焊盘30a与接地端之间。

[0040] 该串联谐振电路32是用例如MIM电容器形成的电容器32a和用例如螺旋形电感器形成的电感器32b串联连接而成。

[0041] 其中，在图2所示的实施方式中，由于串联谐振电路32通过引线34与栅极焊盘(gate pad)30a连接，通过引线36与通路孔30d连接，所以这些引线34和引线36也被包含在串联谐振电路32的电感器32b中。

[0042] 图3是图2的III-III剖面内的源极焊盘的局部剖面图。

[0043] 在图3中，源极焊盘30b形成空气桥(air bridge)结构，在其脚部与源极指30f接合，并且隔着空气跨越栅极指(gate finger)30e和漏极指30g。

[0044] 另外，GaAs衬底12a的结构包括：GaAs衬底主体38；在该GaAs衬底主体38的表面上通过GaAs的外延生长而形成并形成了有源层的GaAs外延层40；以及在GaAs衬底主体38的背面形成的Au层42。而且，GaAs衬底12a的Au层42借助于焊锡等接合材料被接合在PHS28的表面上。

[0045] 形成有串联谐振电路32的GaAs衬底14a的结构也与GaAs衬底12a的结构相同，GaAs衬底14a也借助于接合材料被接合在PHS28的表面上。

[0046] 图4是本发明的一实施方式的高频功率放大器的等效电路图。

[0047] 在图4中，将高频功率放大器10的等效电路图的电路要素和图1及图2中的高频功率放大器10的结构要素对应起来标注符号。此外，还设置有信号的输入端44和输出端46。进而，从图的上端起依次将串联谐振电路32假定标注编号为32(1)、32(2)、32(3)、...、
32(k-1)、32(k)。

[0048] 串联谐振电路32被设定为分别包含在工作频带内的工作频率的二次或其以上的高次谐波谐振电路。而且，该串联谐振电路32经栅极焊盘30a与单位FET30的栅电极连接。

[0049] 若为现有的结构，则控制高次谐波的电路并不配置在晶体管元件本身的内部侧，而是作为晶体管元件的外部电路要素来配置。与此相对照，在本实施方式的高频功率放大器10中，由于作为工作频率的二次或其以上的高次谐波谐振电路而设定的串联谐振电路32被旁路连接在构成FET元件12的单位FET30的栅电极与接地端之间，所以串联谐振电路
32被旁路连接在FET元件12本身的内部电路侧。

[0050] 因此，虽然在现有的结构中难以得到相对于高次谐波的低阻抗负载，但在高频功率放大器10中，由于在构成FET元件12的单位FET30的栅电极与接地端之间旁路连接具有所希望的高次谐波谐振频率的串联谐振电路32，并设定使其在所希望的频率发生谐振，所以从FET元件12的栅极侧看时，可容易地将相对于工作频率的二次或其以上的高次谐波的高次谐波负载控制为较低的阻抗。

[0051] 进而，由于FET元件12的工作频率有带宽，所以不仅工作频率而且二次或其以上的高次谐波频率也有带宽，必须在宽频带内控制输入负载。因此，在高频处理电路14中，混合配设具有作为工作频带的二次及其以上的高次谐波的频率的、互不相同的谐振频率的串联谐振电路32。

[0052] 图5是说明本发明的高频功率放大器的串联谐振电路的谐振频率的示意图。

[0053] 在图5中，fa、fb、fc为串联谐振电路32的谐振频率，f1为高频功率放大器10的工作频带的下限工作频率，f2为高频功率放大器10的工作频带的上限工作频率。

[0054] 在图5(a)中，将串联谐振电路32的一个谐振频率fa设为高频功率放大器10的工作频带的下限工作频率f1的二次谐波2f1，将另一个谐振频率fb设为高频功率放大器10的工作频带的上限工作频率f2的二次谐波2f2。

[0055] 在图5(b)中，将串联谐振电路32的一个谐振频率fa设为高频功率放大器10的工作频带的下限工作频率f1与上限工作频率f2的中央值(f1+f2)/2的二次谐波的频率(f1+f2)、与高频功率放大器10的工作频带的下限工作频率f1的二次谐波2f1的中央值(3f1+f2)/2，将另一谐振频率fb设为高频功率放大器10的工作频带的下限工作频率f1与上限工作频率f2的中央值(f1+f2)/2的二次谐波的频率(f1+f2)、与高频功率放大器10的工作频带的上限工作频率f2的二次谐波2f2的中央值(f1+3f2)/2。

[0056] 在这两种情况下，例如在以串联谐振电路32(1)的谐振频率为fa的情况下，交替配置成以串联谐振电路32(2)的谐振频率为fb、以串联谐振电路32(3)的谐振频率为fa、以串联谐振电路32(4)的谐振频率为fb，并在串联谐振电路32(k)中，作为k的约数如果包含2，则串联谐振电路32(k-1)的谐振频率被设定为fa，串联谐振电路32(k)的谐振频率被设定为fb。

[0057] 这样，通过在高频处理电路14中以良好平衡方式交替配置具有不同谐振频率的串联谐振电路32，可使FET元件12作为整体均一地工作。

[0058] 图5(c)是作为串联谐振电路32的谐振频率设定了fa、fb、fc这三个的情形。

[0059] 此时，例如将谐振频率fa设为高频功率放大器10的工作频带的下限工作频率f1的二次谐波2f1，将谐振频率fb设为高频功率放大器10的工作频带的下限工作频率f1与上限工作频率f2的中央值(f1+f2)/2的二次谐波的频率(f1+f2)，将fc设为高频功率放大器10的工作频带的上限工作频率f2的二次谐波2f2。

[0060] 此时也设定为：例如以串联谐振电路32(1)的谐振频率为fa，以串联谐振电路32(2)的谐振频率为fb，以串联谐振电路32(3)的谐振频率为fc，其余的串联谐振电路32依次交替重复谐振频率fa、fb、fc。

[0061] 在串联谐振电路32(k)中，作为k的约数如果包含3，则串联谐振电路32(k-2)的谐振频率被设定为fa，串联谐振电路32(k-1)的谐振频率被设定为fb，串联谐振电路32(k)的谐振频率被设定为fc。

[0062] 此外，还有将谐振频率fa定为2f1、将fb定为2f2、将fc定为f1+f2的情形等。在选定谐振频率时，考虑到串联谐振电路的Q值，只要选择能得到较平坦的失真特性的组合即可。

[0063] 此处所说明的是设定2个或3个频率作为谐振频率的情形，但设定更多的谐振频率亦可。

[0064] 另外，在将串联谐振电路32附加到FET元件12的各单位FET30的情况下，单位FET30与串联谐振电路32的数目变为相同。此时，从整个FET元件12的均一工作的观点看，也希望将串联谐振电路32的谐振频率的数目设定为单位FET30的数目的约数。

[0065] 再有，在本实施方式的FET元件12中，将串联谐振电路32附加到各单位FET30内。基本上，在FET元件12中，希望将串联谐振电路32附加到各单位FET30内，但也不一定将串联谐振电路32附加到全部单位FET30内。

[0066] 图6是表示对本发明的高频功率放大器的工作频率的失真特性的曲线图。

[0067] 在图6中，横轴为标准化了的工作频率，纵轴为邻接信道漏泄功率(adjacent channel power ratio，以下，简称为ACPR)，其单位为dBc。因此，图6示出了ACPR相对于标准化了的工作频率的变化，换言之，示出了失真的变化。

[0068] 另外，Δf表示以工作频带的中心频率为中央的±2％的频段。

[0069] 在图6中，实线表示的曲线a涉及本实施方式的FET元件12，是下述这样的情况：将串联谐振电路32附加到各单位FET30内，将该串联谐振电路32的谐振频率设为fa、fb，并且交替配置具有这些谐振频率的串联谐振电路32，使之混合存在。

[0070] 另外，曲线b和曲线c为了与曲线a进行比较而被记述，用虚线表示的曲线b是将附加到各FET元件12中的串联谐振电路的谐振频率皆定为fa的情形。

[0071] 曲线c是将附加到各FET元件12中的串联谐振电路的谐振频率皆定为fb的情形。

[0072] 曲线b的串联谐振电路的谐振频率fa与工作频带的中心频率的二次谐波相对应，曲线c的串联谐振电路的谐振频率fb如图6所示，以比fa高3％左右的频率为谐振频率。

[0073] 在曲线a的高频处理电路14中，交替配置具有曲线b的串联谐振电路的谐振频率fa的串联谐振电路32和具有曲线c的串联谐振电路的谐振频率fb的串联谐振电路32，使之混合存在。

[0074] 在工作频带内，当工作频率发生变化时，则二次谐波也发生变化，与此相伴，由于二次谐波频率下的负载发生变化，所以失真特性也发生变化。

[0075] 如曲线a所示的那样，在使谐振频率为fa、fb的串联谐振电路32混合配置的情况下，与只具有以fa为谐振频率的串联谐振电路的曲线b及只具有以fb为谐振频率的串联谐振电路的曲线c相比，其ACPR的极小值稍高，但ACPR随频率的变化而产生的变化较少。即，如果就曲线a而言，可知在工作频带的中心频率的±2％的频段内失真特性变得平坦。

[0076] 因此，通过适当地选定以工作频率的二次及更高次的高次谐波为谐振频率的串联谐振电路32的谐振频率fa、fb，使具有这些谐振频率的串联谐振电路32适当地混合存在于高频处理电路14中，即可在宽频带内控制高次谐波的输入负载，并且可在宽的工作频带内构成失真少的高频功率放大器。

[0077] 先前已说明了选定工作频率的二次谐波附近的频率作为串联谐振电路32的谐振频率的情况，但选定二次以上的高次谐波，例如3次高次谐波的频率亦可。

[0078] 即，选择工作频率的二次谐波或其附近的频率作为谐振频率fa，选择工作频率的3次谐波或其附近的频率作为谐振频率fb。而且，设定串联谐振电路32以使这些谐振频率fa、fb依次交替重复。通过附加具有3次谐波附近的谐振频率的串联谐振电路32，在抑制基于工作频率的5次以上的高次频率的交调失真方面有效。

[0079] 变形例1

[0080] 图7是本发明的一实施方式的高频功率放大器的变形例的局部俯视图。

[0081] 图7中所示的高频功率放大器基本上与实施方式1的高频功率放大器10相同，但在高频功率放大器10中，FET元件12的GaAs衬底12a与高频处理电路14的GaAs衬底14a为独立地形成，而在该变形例的高频功率放大器中却是作为GaAs衬底50一体地形成。

[0082] 因此，用配置在GaAs衬底50的表面上的线路图形52代替引线34来连接串联谐振电路32的一端与栅极焊盘30a。另外，用配置在GaAs衬底50的表面上的线路图形54代替引线36来连接串联谐振电路32的另一端与通路孔30d。

[0083] 因此，串联谐振电路32由串联连接的电容器32a和电感器32b构成。因此，通过除掉电感器中所包含的引线，可构成具有更精确的谐振频率的串联谐振电路32。

[0084] 再有，图7中的VII-VII剖面内的剖面图与图3所示的剖面图相同。

[0085] 变形例2

[0086] 图8是表示本发明的一实施方式的高频功率放大器的串联谐振电路的变形例的等效电路图。

[0087] 图8中所示的串联谐振电路用二极管56作为可变电容来代替图4中所示的串联谐振电路32的电容器32a。通过用该二极管56改变电容，可调整谐振频率。

[0088] 在该串联谐振电路32中，为了通过施加DC偏置来改变二极管56的电容，要在二极管56的阳极与电感器32b之间设置切断DC用的电容器58，在电容器58与二极管56的阳极之间设置DC供电端子60。

[0089] 另外，为了变更谐振频率，用焊线形成电感器32b，可通过改变焊线的长度来变更电感。

[0090] 实施方式2

[0091] 图9是本发明的一实施方式的高频功率放大器的等效电路图。

[0092] 图9中所示的高频功率放大器70与图4中所示的高频功率放大器10的基本结构相同，但高频功率放大器70与高频功率放大器10的不同之处为：构成高频处理电路14的串联谐振电路在高频功率放大器10中串联谐振电路32为一个，而在高频功率放大器70中作为第2串联谐振电路的串联谐振电路72与串联谐振电路32并联连接。高频功率放大器70的其他结构与高频功率放大器10相同。

[0093] 多个串联谐振电路72与各串联谐振电路32邻接地被配置在GaAs衬底14a上构成。串联谐振电路72与串联谐振电路32同样，其一端经引线与栅极焊盘30a连接，另一端经引线与通路孔30d连接。即，串联谐振电路72被旁路连接在栅极焊盘30a与接地端之间。

[0094] 构成该串联谐振电路72的电路要素也与串联谐振电路32同样被构成，将例如由MIM电容器形成的电容器72a与例如由螺旋形电感器形成的电感器72b串联连接。

[0095] 不过，串联谐振电路72与串联谐振电路32的谐振频率不同。如图5中已经说明过的那样，例如如果串联谐振电路32有谐振频率fa，则串联谐振电路72被构成为具有谐振频率fb。

[0096] 这样，通过与各单位FET30对应地设置谐振频率不同的串联谐振电路32和串联谐振电路72，可对各单位FET 30在宽的频带内改善失真特性。另外，如实施方式1中所述的那样，可使串联谐振电路32与串联谐振电路72的一方的谐振频率定为工作频率的二次谐波及其附近的频率，将另一方的谐振频率选定为工作频率的3次谐波及其附近的频率。

[0097] 虽然在上述说明中还说明了具有多指形的场效应型晶体管的晶体管元件，但对具有多指形的双极晶体管的晶体管元件也有同样的效果。

[0098] 如上所述，本发明的高频功率放大器包括：晶体管元件，第1半导体衬底上配置有多个单位晶体管，该单位晶体管用并联连接的多个多指形的晶体管形成，并具有输入输入信号的控制端子、连接在恒定电位端上的第1端子、以及输出输出信号的第2端子；高频处理电路，在第2半导体衬底上配置有多个第1串联谐振电路，该第1串联谐振电路旁路连接在该晶体管元件的单位晶体管的控制端子与恒定电位端之间；第1连接布线，将晶体管元件的多个控制端子相互连接起来；第2连接布线，将晶体管元件的多个第2端子相互连接起来；输入匹配电路，连接于第1连接布线上；以及输出匹配电路，连接于第2连接布线上，第1串联谐振电路中的二个具有：作为在晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的、互不相同的谐振频率。

[0099] 在具有该结构的高频功率放大器中，由于第1串联谐振电路被设定为旁路连接在构成晶体管元件的单位晶体管的控制端子与恒定电位端之间，并以工作频率的二次或其以上的高次谐波的所希望的频率谐振，所以从晶体管元件的控制端子侧看时，可容易地将对工作频率的二次或其以上的高次谐波的高次谐波负载控制为较低的阻抗。

[0100] 进而，由于第1串联谐振电路中的二个具有在晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的频率的、互不相同的谐振频率，所以在高频处理电路中具有相对于工作频带的高次谐波的二个不同的谐振频率的第1串联谐振电路混合存在，与设置只有一个谐振频率的谐振电路的情况相比，可将工作频带内失真的变化减至更少，可得到在比较宽的频带内变化少的失真特性。进而，工作效率高并且在较宽的频带内能够以简单的结构得到具有良好的失真特性的高频功率放大器。

[0101] 实施方式3

[0102] 图10是本发明的一实施方式的高频功率放大器的等效电路图。

[0103] 图10中所示的高频功率放大器80与图4中所示的高频功率放大器10的基本结构相同，但高频功率放大器80与高频功率放大器10的不同之处为：高频功率放大器10使用作为晶体管元件的FET元件12，而高频功率放大器80使用作为晶体管元件的异质结双极晶体管元件82(以下，将异质结双极晶体管称为HBT)。

[0104] HBT元件82是将多个单位HBT84并联连接而成，该单位HBT84是在作为第1半导体衬底的一块GaAs衬底12a(图10中未图示)上所形成的单位晶体管。

[0105] 单位HBT84包括：作为控制端子的基极焊盘84a、作为第1端子的发射极焊盘84b和作为第2端子的集电极焊盘84c。

[0106] 各单位HBT84的基极焊盘84a经引线86集中与基极连接布线88连接，该基极连接布线88还与输入匹配电路20连接。

[0107] 发射极焊盘84b经由通路孔等与作为恒定电位端的例如接地端连接。

[0108] 另外，集电极焊盘84c不一定按各单位HBT84被分割，也可一体地形成。从这各个集电极焊盘84c分别经引线90集中与集电极连接布线92连接，集电极连接布线92与输出匹配电路26连接。

[0109] 单位HBT84通过并联连接多个多指形的HBT而构成。一组基极指的一端被集中连接到单位HBT84的基极焊盘84a上。

[0110] 同样地，与集中于基极焊盘84a的一组基极指邻接的一组发射极指的一端被集中连接到单位HBT84的发射极焊盘84b上。

[0111] 另外同样地，与集中于基极焊盘84a的一组基极指邻接的一组集电极指的一端被集中连接到集电极焊盘84c上。

[0112] 高频处理电路14的结构与实施方式1中所述的结构相同，但串联谐振电路32在本实施方式中其一端经引线与基极焊盘84a连接，另一端经引线与设置在发射极焊盘84b上的通路孔连接。即，串联谐振电路32被旁路连接在基极焊盘84a与接地端之间。

[0113] 发射极焊盘84b形成空气桥结构，在其脚部与发射极指接合，并隔着空气跨越基极指和集电极指。

[0114] 串联谐振电路32分别被设定为在工作频带内所包含的工作频率的二次或其以上的高次谐波谐振电路。而且，该串联谐振电路32经基极焊盘84a与单位HBT84的基极电极连接。

[0115] 其他结构与实施方式1的高频功率放大器10相同。

[0116] 因此，若为现有的结构，则控制谐波的电路并不配置在晶体管元件本身的内部侧，而是作为晶体管元件的外部电路要素来配置。与此相对照，在本实施方式的高频功率放大器80中，由于作为工作频率的二次或其以上的高次谐波谐振电路而设定的串联谐振电路32被旁路连接在构成HBT元件82的单位HBT84的基极电极与接地端之间，所以串联谐振电路32被旁路连接在HBT元件82本身的内部电路侧。

[0117] 因此，虽然在现有的结构中难以得到对高次谐波的低阻抗负载，但在高频功率放大器80中，由于被设定为：在构成HBT元件82的单位HBT84的基极电极与接地端之间旁路连接具有工作频率的二次或其以上的高次谐波谐振频率的串联谐振电路32，并使其以所希望的频率发生谐振，所以从HBT元件82的基极侧看时，可容易地将相对于工作频率的二次或其以上的高次谐波的高次谐波负载控制为较低的阻抗。此时，串联谐振电路32的谐振频率即使相同也没有关系。

[0118] 进而，在HBT元件82的工作频率有带宽的情况下，不仅工作频率，而且二次或其以上的高次谐波频率也有带宽，必须在宽频带内控制输入负载。

[0119] 因此，如实施方式1中所述，通过设定具有作为工作频率的二次及更高次的高次谐波的、不同的谐振频率的串联谐振电路32，使具有这些互不相同的谐振频率的串联谐振电路32适当地混合并以良好平衡的方式配置，可构成在宽的工作频带内失真少的高频功率放大器。

[0120] 如上所述，本发明的高频功率放大器包括：晶体管元件，在第1半导体衬底上配置有多个单位晶体管，该单位晶体管用并联连接的多个多指形的双极晶体管形成，并具有输入输入信号的控制端子、连接在恒定电位端上的第1端子、以及输出输出信号的第2端子；高频处理电路，在第2半导体衬底上配置有多个第1串联谐振电路，该第1串联谐振电路旁路连接在该晶体管元件的单位晶体管的控制端子与恒定电位端之间；第1连接布线，将晶体管元件的多个控制端子相互连接起来；第2连接布线，将晶体管元件的多个第2端子相互连接起来；输入匹配电路，连接于第1连接布线上；以及输出匹配电路，连接于第2连接布线上，第1串联谐振电路具有：在晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次或其以上的高次谐波的谐振频率，因此，在本发明的高频功率放大器中，可将对工作频率的二次或其以上的高次谐波的高次谐波负载控制为较低的阻抗。进而，可构成高输出并且效率高的高频功率放大器。

[0121] 进而，通过设定成第1串联谐振电路中的二个具有作为在晶体管元件的工作频带内所包含的频率的二次及其以上的高次谐波的、互不相同的谐振频率，可得到在比较宽的频带内变化少的失真特性。

[0122] 进而，能够以简单的结构得到高输出、工作效率高并且在较宽的频带内具有良好的失真特性的高频功率放大器。

[0123] 如上所述，本发明的高频功率放大器适合于在移动体通信、卫星通信用等的微米波段及毫米波段内所使用的通信设备等中使用。