高频功率放大器.pdf

一种紧凑和低成本的高频功率放大器，它包括GaAs异质结双极晶体管(HBT)但在传送频带内具有低噪声级。在本发明的高频功率放大器中，芯片电容器在一端经键合线(B1)连接到上游级偏置电路(107)，并在另一端接地。而且，芯片电感器经键合线(B2)连接到高频信号放大HBT 101的基极。在本发明的高频功率放大器中，芯片电容器使在上游级偏置电路(107)内产生的噪声流到地中，由此减小了接收频带中的噪声。而且，芯片电感器减小了由高频信号流到地中引起的高频信号的功率损失。

1、  一种用于放大高频信号的高频功率放大器，包括：
用于放大上述高频信号的高频信号放大晶体管；
用于向上述高频信号放大晶体管的基极输送电流的偏置电路；
连接在上述高频信号放大晶体管和上述偏置电路之间的电感器；和
一端连接在上述偏置电路和上述电感器之间且另一端接地的电容器。

2、  根据权利要求1所述的高频功率放大器，其中上述电容器的电容值在从20pF到10000pF的范围内。

3、  根据权利要求1所述的高频功率放大器，其中上述电感器的电感等于或大于5nH。

4、  根据权利要求1所述的高频功率放大器，其中上述偏置电路包括：
用于向上述高频信号放大晶体管输送电流的电流供给晶体管；和
用于对上述高频信号放大晶体管进行温度补偿的温度补偿电路。

5、  根据权利要求4所述的高频功率放大器，还包括连接在上述高频信号放大晶体管和上述电感器之间的电阻器。

6、  根据权利要求4所述的高频功率放大器，其中上述高频信号放大晶体管和上述偏置电路形成在一半导体衬底上。

7、  根据权利要求6所述的高频功率放大器，还包括连接在上述高频信号放大晶体管和上述电感器之间的电阻器。

8、  根据权利要求7所述的高频功率放大器，其中上述电感器和上述电容器各由芯片器件构成。

9、  根据权利要求8所述的高频功率放大器，其中上述电流供给晶体管具有不同于上述高频信号放大晶体管的特性。

10、  根据权利要求8所述的高频功率放大器，其中上述电流供给晶体管具有比上述高频信号放大晶体管低的高频增益。

11、  根据权利要求6所述的高频功率放大器，其中上述电感器是形成在上述半导体衬底上的螺旋形电感器。

12、  根据权利要求11所述的高频功率放大器，其中上述高频信号放大晶体管和上述偏置电路之间的电阻由上述螺旋形电感器提供。

13、  根据权利要求12所述的高频功率放大器，其中上述螺旋形电感器具有5Ω或更高的电阻。

14、  根据权利要求11所述的高频功率放大器，还包括连接在上述高频信号放大晶体管和上述螺旋形电感器之间的电阻器。

15、  根据权利要求11所述的高频功率放大器，还包括连接在上述偏置电路和上述电容器之间的电阻器。

16、  根据权利要求11所述的高频功率放大器，其中电容器是使用上述半导体衬底的层叠结构形成的。

17、  根据权利要求11所述的高频功率放大器，其中上述电容器是采用高k介电材料形成在上述半导体衬底上。

18、  根据权利要求17所述的高频功率放大器，其中上述高k介电材料是氧化锶钛。

19、  一种用于放大高频功率信号的高频功率放大器，包括：
用于放大上述高频信号的第一晶体管；和
用于向上述第一晶体管的基极输送偏置电流的偏置电路，
其中上述偏置电路包括：
具有不同于上述第一晶体管的特性的第二晶体管；和
用于对上述第一晶体管进行温度补偿的温度补偿电路。

20、  根据权利要求19所述的高频功率放大器，其中上述第二晶体管具有比上述第一晶体管低的高频增益。

21、  一种用于放大高频功率信号的高频功率放大器，包括：
用于放大上述高频信号的晶体管；
用于向上述晶体管的基极输送偏置电流的偏置电路；
连接在上述晶体管和上述偏置电路之间的导线；和
一端连接在上述偏置电路和上述导线之间、另一端接地的电容器，
其中上述导线提供作为分布常数的、上述晶体管和上述偏置电路之间所需的电感和电阻。

高频功率放大器
技术领域
本发明涉及一种高频放大器，特别涉及一种用于包括移动电话的移动通信设备的高频功率放大器。
背景技术
近年来，移动电话不仅作为呼叫工具而且作为用于交换E-mail、内容等的通信工具对于我们的生活来说已经是不可缺少的了。目前，世界上使用的最普遍的移动电话通信系统是第二代通信系统。在日本，已经广泛地使用个人数字蜂窝(PDC)系统；在北美，广泛地使用码分多址(CDMA)系统；在欧洲，广泛地使用全球移动通信系统(GSM)。
在不久的将来期望移动电话的市场将经历一个到第三代通信系统的过渡，如宽带码分多址(W-CDMA)系统和通用移动通信(UMT)系统，使大容量数据如视频图像更可靠和响应速度更快。为了适应市场的这种改变，目前已经正在研制一种与第三代通信系统及其基站设备兼容的紧凑和多功能移动电话。
一般情况下，在移动电话的市场中，需要具有更长通话和备用时间的更小型和更轻的移动电话。为了实现这种移动电话，必须减小用于移动电话的电池的尺寸和实现消耗功率的发送功率放大器的更高效率(更高的功率节省)。
用在移动电话中的发送功率放大器被称为功率放大器(PA)模块。通常，PA模块包括具有仅人满意的高频特性和将直流转换为高频信号的仅人满意的转换效率的GaAs晶体管。GaAs晶体管一般分为场效应晶体管(以下简写为“FET”)和异质结双极晶体管(以下简写为“HBT”)。
作为用在移动电话中的典型PA模块，日本特许公开专利公报No.11-195932公开了一种包括GaAs FET的PA模块。然而，包括GaAs FET的PA模块需要用于给栅电极施加负偏置电压的电源，结果是使PA模块的元件数量增加，并且难以减小移动电话的尺寸、重量和成本。因此，近年来已经发现用GaAs HBT代替GaAs FET作为PA模块中使用的晶体管，它不需要任何负电源并能在一个正电源上进行操作。
下面参照附图介绍使用GaAs HBT用于两级功率放大的常规PA模块。图9是常规PA模块的电路图。图9中所示的PA模块包括高频信号放大HBT101和102、输入端子Pin、输出端子Pout、接地端子、连接器电源端子Vcc1和Vcc2、扼流线圈108和109、上游级偏置电路107、下游级偏置电路110、输入匹配电路105、级间匹配电路140和输出匹配电路106。
高频信号从输入端子Pin经输入匹配电路105输入到高频信号放大HBT 101中。输入匹配电路105对从输入端子Pin输入的高频信号进行阻抗匹配，由此防止高频信号被高频信号放大HBT 101反射。该高频信号输入到高频信号放大HBT 101中，并在其中被放大。之后，被放大的信号经级间匹配电路140输送到高频信号放大HBT 102。
级间匹配电路140对由高频信号放大HBT 101放大的高频信号进行阻抗匹配，由此防止高频信号被高频信号放大HBT 102反射。该高频信号输入高频信号放大HBT 102并在其中放大。之后，被放大的信号经输出匹配电路106从输出端Pout输出。输出匹配电路106对被高频信号放大HBT 102放大的高频信号进行阻挡匹配，由此防止高频信号从PA模块的外部反射。
高频信号放大HBT 101具有经扼流线圈108连接到集电极电源端子Vcc1的集电极。扼流线圈108防止被高频信号放大HBT 101输出的高频信号从集电极电源端子Vcc1泄漏。而且，高频信号放大HBT 101具有连接到上游级偏置电路107的基极。上游级偏置电路107向高频信号放大HBT101的基极施加偏置电流。
类似地，高频信号放大HBT 102具有经扼流线圈109连接到集电极电源端子Vcc2的集电极。而且，高频信号放大HBT 102具有连接到下游级偏置电路110的基极。下游级偏置电路110向高频信号放大HBT 102的基极施加偏置电压。
上游级偏置电路107和下游级偏置电路110分别具有温度补偿高频信号放大HBT 101和102的功能。这些偏置电路设计成使得恒定的无效电流流到高频信号放大HBT 101和102，而与环境温度无关。
下面参照图10介绍上游级偏置电路107的结构。图10是用作常规PA模块的上游级放电部件的高频功率放大器的电路图。图10中所示的高频功率放大器包括高频信号放大HBT 101、输入端子Pin、接地端子、连接器电源端子Vcc1、扼流线圈108、上游级偏置电路107、输入匹配电路105、级间匹配电路140和电阻器115。
上游级偏置电路107包括参考电压端子Vref、电阻器111和114、接地端子、温度补偿电路112、和直流供给HBT113。电阻器111和温度补偿电路112连接在参考电压端子Vref和接地端子之间。图10中所示的节点A是电阻器111和温度补偿电路112彼此连接的点。通过改变电阻器111的电阻值可改变节点A上的电位。
直流供给HBT113具有连接到节点A的基极。直流供给HBT113具有经电阻器114接地的发射极。直流供给HBT113的发射极还经电阻器115连接到高频信号放大HBT 101的基极。利用上述结构，直流供给HBT113向高频信号放大HBT 101输送偏置电流。
温度补偿电路112包括温度补偿HBT 112a和112b。温度补偿HBT112a具有连接到节点A的基极和集电极。而且，温度补偿HBT 112a具有连接到温度补偿HBT 112b的基极和集电极的发射极。温度补偿HBT 112b具有接地的发射极。温度补偿HBT 112a和112b是具有与直流供给HBT 113和高频信号放大HBT 101相同特性的晶体管。利用上述结构，温度补偿电路112对高频信号放大HBT 101进行温度补偿。
移动电话的接收效率由接收机灵敏度限定。如果从PA模块输出的接收频带中的噪声(Rx噪声)大于预定值，则减小了移动电话的接收机灵敏度，有害地影响了接收效率。容许的Rx噪声值一般小于或等于-137dBm/Hz。
在PA模块中使用常规GaAs FET的移动电话中，Rx噪声值小于或等于-140dBm/Hz，因此对移动电话的使用没有不良影响。然而，近年来，用在PA模块中地GaAs FET已经被GaAs HBT代替，引起人们注意的是RX噪声对移动电话的接收机灵敏度的不良影响。
图9中所示的常规PA模块实际上是用设计成具有25GHz的最大振荡频率的GaAs HBT制造的，并测量PA模块的Rx噪声。在PA模块设置成具有28dBm的输出功率和在从824MHz到849MHz的发送频带中的28dB的增益的情况下，从884MHz到909MHz的接收频带中的Rx噪声值为-132dBm/Hz。结果是，发现在使用GaAs HBT的常规PA模块中，Rx噪声处于不良地影响移动电话的接收机灵敏度的值上。
通常，可以在热噪声值(＝-174dBm/Hz)、PA模块的接收频带中的增益(Grx)和PA模块的噪声因数(NF)的基础上计算PA模块的Rx噪声值。在使用GaAs FET的常规PA模块中，如果Grx＝28dB和NF＝4dB，则Rx噪声值为-142dBm/Hz。这个结果接近于测量值。
另一方面，在使用GaAs HBT的常规PA模块中，如果Grx＝28dB和NF＝6dB，则Rx噪声值为-140dBm/Hz。因而，应该理解上述测量值(Rx＝-132dBm/Hz)明显超过了理论值。
通过在使用GaAs HBT的PA模块的Rx噪声值的试验结果和理论计算结果的基础上分析使用GaAs HBT的PA模块和使用GaAs FET的PA模块之间的区别，可以说使用GaAs HBT的PA模块中的Rx噪声源是偏置电路。具体而言，可以说采用GaAs HBT的PA模块的Rx噪声的产生是由于在上游级偏置电路107中产生了对应发送和接收频带之间的频率差(以下称为“差频信号”)的60MHz噪声，并且该差频信号和发送波信号在PA模块中混合在一起。
而且，近年来已经发现用于实现更紧凑移动电话的双工器的尺寸的有效减小。与以前相比，双工器在接收频带中的衰减水平上不仅人满意的。特别对于采用GaAs HBT的PA模块，其一般具有比采用GaAs FET的PA模块高的Rx值，涉及Rx噪声的上述问题需要紧急分辨率。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种包括GaAs HBT但具有低Rx值的紧凑和低成本的高频功率放大器。
本发明的高频功率放大器包括：用于放大高频信号的高频信号放大晶体管；用于向高频信号放大晶体管的基极输送电流的偏置电路；在高频信号放大晶体管和偏置电路之间连接的电感器；和一端在偏置电路和电感器之间连接且在另一端接地的电容器。
优选在本发明的高频功率放大器中，电容器的电容值在从20pF到10000pF范围内。
而且，优选在本发明的高频功率放大器中，电感器的电感等于或大于5nH。
优选在本发明的高频功率放大器中，偏置电路包括：用于向高频信号放大晶体管输送电流的电流供给晶体管；和用于对高频信号放大晶体管进行温度补偿的温度补偿电路。
而且，优选本发明的高频功率放大器还包括连接在高频信号放大晶体管和电感器之间的电阻器。
而且，优选在本发明的高频功率放大器中，高频信号放大晶体管和偏置电路形成在半导体衬底上。
而且，在本发明的高频功率放大器中，电感器和电容器各可以由芯片器件构成。
而且，优选在本发明的高频功率放大器中，电流供给晶体管具有比高频信号放大晶体管低的高频增益。
而且，优选在本发明的高频功率放大器中，电感器是形成在半导体衬底上的螺旋形电感器。
而且，优选在本发明的高频功率放大器中，高频信号放大晶体管和偏置电路之间的电阻由螺旋形电感器提供。
而且，优选在本发明的高频功率放大器中，螺旋形电感器具有5Ω或更高的电阻。
而且，优选本发明的高频功率放大器还包括连接在高频信号放大晶体管和螺旋形电感器之间的电阻器。
或者，本发明的高频功率放大器可以优选还包括连接在偏置电路和电容器之间的电阻器。
而且，在本发明的高频功率放大器中，电容器可以使用半导体衬底的层叠结构形成。
或者，在本发明的高频功率放大器中，电容器采用高k介电材料形成上半导体衬底上。
高k介电材料可以是氧化锶钛。
而且，优选本发明的高频功率放大器包括：用于放大高频信号的第一晶体管；和用于向第一晶体管的基极输送偏置电流的偏置电路，并且偏置电路包括：具有不同于第一晶体管的特性的第二晶体管；和用于对第一晶体管进行温度补偿的温度补偿电路。
而且，优选在本发明的高频功率放大器中，第二晶体管具有比第一晶体管低的高频增益。
而且，优选本发明的高频功率放大器包括：用于放大高频信号的晶体管；用于向晶体管的基极输送偏置电流的偏置电路；连接在晶体管和偏置电路之间的导线；和一端连接在偏置电路和导线之间、另一端接地的电容器，并且导线提供晶体管和偏置电路之间所需的电感和电阻并作为分布常数。
本发明的这些和其它目的、特点、方案和优点将从下面参照附图对本发明的详细说明中很容易看出。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例高频功率放大器的电路图；
图2是表示通过在半导体衬底上形成根据本发明第一实施例的高频功率放大器而获得的PA模块的典型结构的示意图；
图3是根据本发明第二实施例的高频功率放大器的电路图；
图4是表示根据本发明第二实施例的另一典型高频功率放大器的电路图；
图5是根据本发明第三实施例的高频功率放大器的电路图；
图6是根据本发明第四实施例的高频功率放大器的电路图；
图7是根据本发明第五实施例的高频功率放大器的电路图；
图8是根据本发明第六实施例的高频功率放大器的电路图；
图9是进行两级功率放大的常规PA模块的电路图；和
图10是常规高频功率放大器的电路图。
具体实施方式
下面参照附图介绍本发明的高频功率放大器的实施例。注意对于所有实施例来说，为了简明起见，只示出了PA模块的上游级放大部件。对于每个实施例来说，使用具有连接到根据该实施例的高频功率放大器的下游级放大部件的用于两级功率放大的PA模块进行用于检验根据该实施例的高频功率放大器的效果的试验。注意到，PA模块的下游级放大部件与图10中所示的高频功率放大器的相同。
图1是根据本发明第一实施例的高频功率放大器的电路图。根据本例的高频功率放大器包括：高频信号放大HBT 101、输入端子Pin、接地端子、电源端子Vcc1、扼流线圈108、上游级偏置电路107、输入匹配电路105、级间匹配电路140、芯片电容器21、芯片电感器22、键合线B1和B2、焊盘P1-P4、和电阻器115。图1中所示的高频功率放大器中所包含的芯片电容器21和芯片电感器22减小了在高频功率放大器内产生的Rx噪声。
如图1所示，上游级偏置电路107包括参考电压端子Vref、电阻器111和114、接地端子、温度补偿电路112、和直流供给HBT113。电阻器111和温度补偿电路112连接在参考电压端子Vref和接地端子之间。图1中所示的节点A是电阻器111和温度补偿电路112彼此连接的点。通过改变电阻器111的电阻值可改变节点A上的电位。直流供给HBT 113具有连接到节点A的基极和经电阻器114接地的发射极。
温度补偿电路112包括温度补偿HBT 112a和112b。温度补偿HBT 112a具有连接到节点A的基极和集电极。而且，温度补偿HBT112a具有连接到温度补偿HBT112b的基极和集电极的发射极。温度补偿HBT 112b具有接地的发射极。温度补偿HBT112a和112b是具有与直流供给HBT 113和高频信号放大HBT 101相同特性的晶体管。利用上述结构，温度补偿电路112对高频信号放大HBT 101进行温度补偿。
直流供给HBT 113具有连接到焊盘P1的发射极。焊盘P1和P3通过键合线B1连接在一起。芯片电容器21在一端连接到焊盘P3，并在另一端接地。芯片电感器22连接在焊盘P3和P4之间。焊盘片P4和P2通过键合线B2连接在一起。电阻器115在一端连接到焊盘P2，并在另一端连接到高频信号放大HBT 101的基极。利用上述结构，直流供给HBT 113向高频信号放大HBT 101输送偏置电流。
提供芯片电容器21是为了使上游级偏置电路107中产生的差频信号流到地中。这减小了输入到高频信号放大HBT 101的差频信号值。
提供芯片电感器22是为了防止由输入匹配电路105输出的高频信号经芯片电容器21流到地中。这减少了由于高频信号流到地中而产生的高频信号的功率损失。
图2是表示通过在半导体衬底上形成图1所示的高频功率放大器而获得的PA模块的典型结构的示意图。图2中所示的PA模块包括模块衬底134、GaAs HBT芯片125、无源芯片器件123、键合线126、底侧端子121、和金属导体122。模块衬底134由三层陶瓷衬底构成。陶瓷衬底具有设置在其中的通孔124，用于将底侧端子121连接到金属导体122等。
图1所示的输入匹配电路105、级间匹配电路140等由金属导体122和无源芯片器件123如芯片电容器、芯片电阻器和芯片电感器构成。各种端子，包括高频信号输入端子、高频信号输出端子、接地端子、电源端子、控制端子等设置在作为模块衬底134的最下层的底侧端子121上。
为了减小PA模块的尺寸，金属线(未示出)例如λ/4阻抗变压器形成在模块衬底134的内层中。形成在三层陶瓷衬底上的金属导体122的一部分经通孔124连接到底侧端子121。GaAs HBT芯片125安装在形成在模块衬底134的顶层顶部上的接地电极上。GaAs HBT芯片125和金属导体122由键合线126连接在一起。
尽管图2中未示出，GaAs HBT芯片125具有形成在其上的焊盘P1和P2、上游级偏置电路107、和高频信号放大HBT 101，如图1所示。焊盘P3和P4由金属导体122构成。如图1所示的芯片电感器22和芯片电容器21各由无源芯片器件123构成。键合线B1和B2作为键合线126设置。
进行关于芯片电容器21的电容值的试验，发现如果差频信号的频率基本上处于从40MHz到200MHz的范围内，则具有从20pF到10000pF范围内的电容值的电容器对减小Rx噪声是有效的。
而且，进行关于芯片电感器22的电感的试验，发现如果高频信号的频率基本上处于从800MHz到2GHz的范围内，则具有从5nH或更高电感的电感器对防止高频信号的损失是有效的。
对具有连接到根据本例的高频功率放大器的其下游级放大部件的PA模块进行试验。结果是，发现在使用具有1000pF电容值的芯片电容器21和具有10nH电感的芯片电感器22以及PA模块的增益在从824MHz到849MHz的传送频带中设置为28dB的情况下，从884MHz到909MHz的接收频带中Rx噪声的值为-137dBm/Hz。因而，与图9中所示的常规PA模块相比，Rx噪声值减少了5dBm/Hz。
因此，在根据本例的高频功率放大器中，其中在一端接地的芯片电容器21设置在高频信号放大HBT 101和上游级偏置电路107之间，使在上游级偏置电路107内产生的差频信号流到地中，由此减小了输入到高频信号放大HBT 101的差频信号的值。而且，在根据本例的高频功率放大器中，其中芯片电感器22设置在芯片电容器21和高频信号放大HBT 101之间，减少了由高频信号流到地中引起的高频信号的损失，由此可以使Rx噪声的值减小到不影响移动电话的接收机灵敏度的程度。
图3是表示根据本发明第二实施例的高频功率放大器的电路图。根据本例的高频功率放大器不同于根据第一实施例的高频功率放大器的地方在于：在上游级偏置电路117中所包含的直流供给HBT 116具有比高频信号放大HBT 101低的高频增益。其它部件与根据第一实施例的高频功率放大器的相同，因此这里省略了这些部件的说明。
在常规高频功率放大器中，上游级偏置电路107中所包含的直流供给HBT具有与高频信号放大HBT 101相同的特性。因而，与根据本例的高频功率放大器不一样，不采用具有彼此不同的特性的HBT用于减小Rx噪声的目的。
如上所述，可想而知，Rx噪声的产生由于在上游级偏置电路107内产生的差频信号与发送波信号混合在一起引起的。因而，可想而知通过减小差频信号的值可减小Rx噪声。在上游级偏置电路107中，通过直流供给HBT进行功率放大。因此，在上游级偏置电路107内产生的差频信号还可以由直流供给HBT放大。
基于上面的讨论，可以说如果在差频信号的频率附近具有相对低增益的HBT用作直流供给HBT，则可以防止差频信号的功率放大，由此减小了高频功率放大器内产生的Rx噪声。从这个观点出发，根据本例的高频功率放大器设有具有比高频信号放大HBT 101低的高频增益的直流供给HBT116，以便减小差频信号的功率，由此减小高频功率放大器内产生的Rx噪声。
利用具有连接到根据本例的高频功率放大器的下游级放大部件的PA模块进行试验。结果是，发现在具有25GHz最大振荡频率的HBT用作高频信号放大HBT 101、具有3GHz最大振荡频率的HBT用作直流供给HBT 116、PA模块设计成在从824MHz到849MHz的传送频带中具有28dB增益的情况下，从884MHz到909MHz的接收频带中RX噪声值为-140dBm/Hz。在使用根据第一实施例的高频功率放大器的试验中，Rx噪声为-137dBm/Hz，因此发现根据本例的高频功率放大器将Rx噪声值进一步减小了3dBm/Hz。
因此，在根据本例的高频功率放大器中，其中除了芯片电容器21和芯片电感器22之外，还提供具有比高频信号放大器HBT 101高的高频增益的直流供给HBT116，进一步减小了Rx噪声值。
注意到，在常规高频功率放大器中，如果具有比高频信号放大HBT 101低的高频增益的HBT用作直流供给HBT，则可以减小Rx噪声值。图4示出了这种高频功率放大器的电路图。
图5是表示根据本发明第三实施例的高频功率放大器的结构的电路图。根据本例的高频功率放大器不同于图1所示的根据第一实施例的高频功率放大器的地方在于以下两点：根据本例的高频功率放大器使用螺旋形电感器31；根据本例的高频功率放大器不包括电阻器115。
在螺旋形电感器31形成在图2所示的模块衬底134上的情况下，与采用芯片电感器的情况相比具有以下优点。首先，在使用芯片器件的情况下，必须在单个GaAs芯片上形成焊盘P1和P2，同时在陶瓷衬底上形成焊盘P3和P4。用于键合线B1和B2所需的焊盘增加了整个焊盘面积，使制造紧凑型高频功率放大器变得困难了。另一方面，在根据本例的高频功率放大器中，只需要用于键合线B1的焊盘P1和P3，因此大大减少了上述问题。
而且，在使用芯片电感器的情况下，必须将焊盘P2和P4连接在一起，并且提供在GaAs芯片外部的高频相关电路。因而，不可能在单个半导体芯片的限制内形成匹配电路，因此必须准备电路设计，其中在输入匹配电路105中包括从焊盘P2到电感器的部分，导致复杂的高频电路设计。而且，输入匹配电路105部分地形成在陶瓷衬底上，因此难以使输入匹配电路105与用于高频信号放大HBT 101的λ/4阻抗变压器在高频范围内隔离，导致由于高频信号的反馈产生不正常振荡的频率。另一方面，在根据本例的高频功率放大器中，输入匹配电路部件形成在单个GaAs芯片的限制内，因此与使用芯片电感器的情况相比便于高频电路的容易设计，由此解决了上述问题。
下面介绍螺旋形电感器31。螺旋形电感器31的面积由线宽、线之间的间隔以及匝数限定。对于螺线形电感器31，线宽、线之间的间隔和匝数根据所需电感、所需电阻值等确定。
螺旋形电感器31实际上制造成具有10nH的电感和20Ω的电阻。在GaAs用作材料的情况下，线宽、线之间的间隔以及匝数分别设置为4μm、4μm和8匝，螺旋形电感器31的面积只为110μm×110μm。因而，发现如果使用螺旋形电感器31，与使用芯片电感器的情况相比可以制造更紧凑的电感器。
而且，在根据本例的高频功率放大器中，即使在直流供给HBT 113和高频信号放大HBT 101之间需要大约5Ω的相对小电阻器，也可以将螺旋形电感器31的面积限制为大约150μm×150μm。因此，可以将高频功率放大器的尺寸限制为适于实际应用。
在根据本例的高频功率放大器中，螺旋形电感器31形成在半导体衬底上。这利于高频电路的容易设计，并实现了紧凑高频功率放大器。
应该注意的是，在图2所示的PA模块中，代替使用芯片电容器，可以使用模块衬底134的层叠结构形成电容器。这进一步减小了高频功率放大器的尺寸。
而且，使用层间膜可以制造具有大约100pF电容值的电容器，其中层间膜由作为高k介电材料的氧化锶钛(STO：介电常数εr＝100)制成。在这种情况下，电容器可制造成具有大约2000埃的膜厚和大约150μm×150μm的面积，因此可以在单个GaAs芯片上形成集成电容器。
图6是根据本发明第四实施例的高频功率放大器的电路图。根据第四实施例的高频功率放大器与根据第三实施例的高陂功率放大器的不同之处在于：根据本例的高频功率放大器包括在螺旋形电感器32和高频信号放大HBT 101之间的电阻器118。
在设计该高频功率放大器的电路的一些情况下，在只使用螺旋形电感器32在直流供给HBT 113和高频信号放大HBT 101之间精确地提供所需电阻方面是有难度的。然而，在根据本例的高频功率放大器中，当设计电路时可以调节电阻器118的电阻值，从而在直流供给HBT 113和高频信号放大HBT 101之间可以精确地提供所需电阻，而不用改变螺旋形电感器32的电感值。
例如，在根据本例的高频功率放大器中，如果在直流供给HBT 113和高频信号放大HBT 101之间所需的电阻值是20Ω，并且由螺旋形电感器32提供的电阻大约为所需电阻值的80％(大约16Ω)，则可以使用电阻器118很容易地补偿20％的不足(大约4Ω)。
图7是根据本发明第五实施例的高频功率放大器的电路图。根据第五实施例的高频功率放大器与根据第三实施例的高陂功率放大器的不同之处在于：在直流供给HBT 113的发射极和焊盘P1之间连接电阻器119。
如关于本发明第四实施例所述的，使用螺旋形电感器32和电阻器可精确地提供在直流供给HBT 113和高频信号放大HBT 101之间所需的电阻。然而，根据电阻器的类型，可能由电阻器产生噪声，因此该噪声使Rx噪声值增加。
为了解决这个问题，根据本例的高频功率放大器包括在直流供给HBT113的发射极和焊盘P1之间的电阻器119，从而芯片电容器21使电阻器119产生的噪声流到地中。这减小了电阻器119产生的噪声，由此减小了Rx噪声值。
对具有连接到根据本例的高频功率放大器的下游级放大部件的PA模块进行试验。而且，为了比较的目的，在相同条件下对根据第四实施例的高频功率放大器进行试验。在试验条件下，螺旋形电感器32的电阻值设置为16Ω，电阻器118和119的电阻值设置为14Ω。结果是，根据本例的高频功率放大器的Rx值从根据第四实施例的高频功率放大器的Rx值减小了2dBm/Hz。尽管根据本例的高频功率放大器和根据第四实施例的高频功率放大器只在电阻器的位置上彼此不同，但是关于螺旋形电感器和电阻器的组合电阻值方面，它们是彼此等效的。因而，发现它们的高频特性，包括温度特性，基本上彼此相同。
如上所述，在根据本例的高频功率放大器中，芯片电容器21减小了在电阻器119产生的噪声。因此，可以进一步减小Rx噪声而不会改变高频功率放大器的频率特性。
图8是根据本发明第六实施例的高频功率放大器的电路图。根据第六实施例的高频功率放大器与根据第一实施例的高频功率放大器的不同之处在于：根据第六实施例的高频功率放大器包括代替图1中所示芯片电感器22的导线33。导线33是通过图2中所示的金属导体122形成的。
在根据本例的高频功率放大器中，由于导线33在发送频率处的相位旋转产生的阻抗等于根据第一实施例的高频功率放大器的芯片电感器22的阻抗，因此可以实现与根据第一实施例的高频功率放大器相同的效果。
而且，根据本例的高频功率放大器包括导线33，代替了包括芯片电感器22或螺旋形电感器31，由此可以降低高频功率放大器的成本。
应该注意的是导线33可以是形成在图2所示模块衬底134的表面上的微条形线或者是形成在陶瓷层之间的条形线。
而且，在导线33具有作为分布常数的在直流供给HBT 113和高频功率放大器HBT 101之间的所需电阻和电感的情况下，可以不提供电阻器115。
前面已经详细介绍了本发明，前面的说明只是示意性的而非限制性的。应该理解在不脱离本发明范围的情况下可以做出各种修改和改变。