JPH06224644A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPH06224644A JPH06224644A JP5009634A JP963493A JPH06224644A JP H06224644 A JPH06224644 A JP H06224644A JP 5009634 A JP5009634 A JP 5009634A JP 963493 A JP963493 A JP 963493A JP H06224644 A JPH06224644 A JP H06224644A
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-
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- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
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-
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Superheterodyne Receivers (AREA)
- Input Circuits Of Receivers And Coupling Of Receivers And Audio Equipment (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Filters And Equalizers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】増幅器,周波数変換器,逓倍器,信号切換器,
フィルターなどのマイクロ波装置においてMMIC化に
適したフィルターを含んだ半導体装置を提供する。 【構成】集中定数のインダクタ及びキャパシタの3素子
の組合わせにより直列共振及び並列共振を所定の周波数
でする3素子共振回路をフィルターとすることにより回
路定数を小さくし、半導体基板上でもフィルターの構成
を可能とした。これによりフィルター機能を必要とする
増幅器,周波数変換器,逓倍器,信号切換器など種々の
マイクロ波装置を1チップでMMIC化する事が可能と
なる。
フィルターなどのマイクロ波装置においてMMIC化に
適したフィルターを含んだ半導体装置を提供する。 【構成】集中定数のインダクタ及びキャパシタの3素子
の組合わせにより直列共振及び並列共振を所定の周波数
でする3素子共振回路をフィルターとすることにより回
路定数を小さくし、半導体基板上でもフィルターの構成
を可能とした。これによりフィルター機能を必要とする
増幅器,周波数変換器,逓倍器,信号切換器など種々の
マイクロ波装置を1チップでMMIC化する事が可能と
なる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本願は、半導体装置に関し、特に
マイクロ波フィルタ,増幅器,ミキサ,逓倍器等のフィ
ルターを有する、半導体装置に関する。
マイクロ波フィルタ,増幅器,ミキサ,逓倍器等のフィ
ルターを有する、半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に通信装置などのマイクロ波機器に
はフィルターが用いられている。例えば、図5は衛星放
送直接受信機の入力段(フロントエンド)の構成を示す
図である。ここでフィルター3は、イメージ妨害を避け
ることと低雑音増幅器2のイメージ帯域雑音の影響を避
けるために使用されている。この様なフィルターを含む
システムにおいてその小型化のため、IC化が望まれて
いるが帯域通過フィルタ3が存在するため全体をワンチ
ップ化することはできず低雑音増幅器2とミキサー以降
のチップとに別けなければならず、結果としてシステム
の小型化ができなかった。
はフィルターが用いられている。例えば、図5は衛星放
送直接受信機の入力段(フロントエンド)の構成を示す
図である。ここでフィルター3は、イメージ妨害を避け
ることと低雑音増幅器2のイメージ帯域雑音の影響を避
けるために使用されている。この様なフィルターを含む
システムにおいてその小型化のため、IC化が望まれて
いるが帯域通過フィルタ3が存在するため全体をワンチ
ップ化することはできず低雑音増幅器2とミキサー以降
のチップとに別けなければならず、結果としてシステム
の小型化ができなかった。
【0003】帯域通過フィルタ3を低雑音増幅器2の前
段に移し図6の構成とすることによりワンチップ化を達
成することはできたが、図6の構成では、雑音の影響に
関する前述の理由のため雑音指数が劣化するという欠点
があった。
段に移し図6の構成とすることによりワンチップ化を達
成することはできたが、図6の構成では、雑音の影響に
関する前述の理由のため雑音指数が劣化するという欠点
があった。
【0004】この欠点を無くすために、特開昭61−2
08304号で示されているイメージリジェクション型
周波数変換回路が提案されている(図7)。この回路で
は、フィルターによってイメージ信号を除去するのでは
なく、2ケのミキサー13,14を用いて2出力を行
い、合成する時に位相差をつけて、イメージ信号を相殺
する事により、フィルターを用いずにイメージリジェク
ションを行ってワンチップ化を実現している。また、フ
ィルターを低雑音増幅器とMIXの間に置いたICの例
としてIEEE MTT33 No11 pp1231
−1235やIEEE MMWMC1992 pp10
1−104 がある。いずれも扱う周波数が高い事を利
用して分布定数回路を用いたフィルターとなっている。
前者は図8に示す様にオープンスタブを用いており、後
者は、図9に示す様にブリッジTを用いている。
08304号で示されているイメージリジェクション型
周波数変換回路が提案されている(図7)。この回路で
は、フィルターによってイメージ信号を除去するのでは
なく、2ケのミキサー13,14を用いて2出力を行
い、合成する時に位相差をつけて、イメージ信号を相殺
する事により、フィルターを用いずにイメージリジェク
ションを行ってワンチップ化を実現している。また、フ
ィルターを低雑音増幅器とMIXの間に置いたICの例
としてIEEE MTT33 No11 pp1231
−1235やIEEE MMWMC1992 pp10
1−104 がある。いずれも扱う周波数が高い事を利
用して分布定数回路を用いたフィルターとなっている。
前者は図8に示す様にオープンスタブを用いており、後
者は、図9に示す様にブリッジTを用いている。
【0005】フィルターを必要とするシステムの他の例
として携帯電話の送受信器がある。図10に携帯電話の
送受信器のブロック構成を示す。従来フィルタにはデュ
ープレクサが使われている。
として携帯電話の送受信器がある。図10に携帯電話の
送受信器のブロック構成を示す。従来フィルタにはデュ
ープレクサが使われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】フィルターを含むシス
テムをIC化するために前述の従来技術があるが、従来
技術1では、IF信号も相殺されてしまうため良好な変
換特性が得られないので現実的では無い。従来技術2及
び3は、実際に試作されて検討されているが、分布定数
回路を用いているためチップ面積が大きくなるという欠
点があった。例えば従来技術2では、0.5mm2 、従
来技術3でも、0.5mm2 程度の面積を要していた。
また、携帯電話などの1GHz帯で使用するシステムに
おいては、その欠点が顕著であり、実用レベルでIC化
された例は無かった。
テムをIC化するために前述の従来技術があるが、従来
技術1では、IF信号も相殺されてしまうため良好な変
換特性が得られないので現実的では無い。従来技術2及
び3は、実際に試作されて検討されているが、分布定数
回路を用いているためチップ面積が大きくなるという欠
点があった。例えば従来技術2では、0.5mm2 、従
来技術3でも、0.5mm2 程度の面積を要していた。
また、携帯電話などの1GHz帯で使用するシステムに
おいては、その欠点が顕著であり、実用レベルでIC化
された例は無かった。
【0007】本発明の目的は、フィルターを内蔵したシ
ステムにおいてワンチップ化できる用な、フィルター回
路とそのフィルター回路を内蔵するワンチップICを提
供することにある。
ステムにおいてワンチップ化できる用な、フィルター回
路とそのフィルター回路を内蔵するワンチップICを提
供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明におけるフィルタ
ーは集中定数による容量とインダクタの3素子を組合わ
せた3素子直並列共振子で構成している。フィルター回
路を集中定数で構成しようとする場合、容量とインダク
タの組合わせが、無限に考えられるが、所望のフィルタ
ー性能を得るには3素子が最も効率良く面積を最小にす
る事ができる。図11にフィルターの帯域幅と帯域外性
能を限定した時の素子数とチップ面積との関係を示す。
容量とインダクタの各1素子を用いた直列及び並列共振
子を組合せた2素子のフィルターでは、図12に示す様
に、通過帯域或いは素子帯域を設計する事ができるが、
その帯域幅を狭帯域にして帯域外特性を改善するために
は著しく大きな素子値のインダクタンスが必要となり素
子数は少ないが、チップサイズは、大きくなってしま
う。例えば、910〜956MHzを通過させ、阻止帯
域が、810〜826MHz阻止量が50dBであるフ
ィルターを構成する場合2素子によるフィルターでは、
Lとして60nHが必要となるが、3素子によるフィル
ターを用いれば20nHで構成できる。一方4素子以上
では、素子数が多くてチップサイズは3素子より大きく
なる。従って3素子が最も小面積で、所望のフィルター
性能を得る事ができる。さらに、狭帯域のフィルターを
構成する場合、3素子直列並列共振子の組合わせによ
り、設計ができ、同様の性能を得るフィルターとしては
最小面積で構成できる。
ーは集中定数による容量とインダクタの3素子を組合わ
せた3素子直並列共振子で構成している。フィルター回
路を集中定数で構成しようとする場合、容量とインダク
タの組合わせが、無限に考えられるが、所望のフィルタ
ー性能を得るには3素子が最も効率良く面積を最小にす
る事ができる。図11にフィルターの帯域幅と帯域外性
能を限定した時の素子数とチップ面積との関係を示す。
容量とインダクタの各1素子を用いた直列及び並列共振
子を組合せた2素子のフィルターでは、図12に示す様
に、通過帯域或いは素子帯域を設計する事ができるが、
その帯域幅を狭帯域にして帯域外特性を改善するために
は著しく大きな素子値のインダクタンスが必要となり素
子数は少ないが、チップサイズは、大きくなってしま
う。例えば、910〜956MHzを通過させ、阻止帯
域が、810〜826MHz阻止量が50dBであるフ
ィルターを構成する場合2素子によるフィルターでは、
Lとして60nHが必要となるが、3素子によるフィル
ターを用いれば20nHで構成できる。一方4素子以上
では、素子数が多くてチップサイズは3素子より大きく
なる。従って3素子が最も小面積で、所望のフィルター
性能を得る事ができる。さらに、狭帯域のフィルターを
構成する場合、3素子直列並列共振子の組合わせによ
り、設計ができ、同様の性能を得るフィルターとしては
最小面積で構成できる。
【0009】ここでL,Cによる素子直並列共振子の組
合わせは図13(A〜D)に示す4種類が考えられる
が、このA〜Dの共振子を図14に示す如く組合わせる
事により、通過帯域と阻止帯域が独立に設計できる。な
を、図14ではシャントに共振子を2ケシリーズに共振
子を1ケ合計3ケの共振子を用いるが、各々1ケ、ある
いは、各々2ケ以上でも良い。
合わせは図13(A〜D)に示す4種類が考えられる
が、このA〜Dの共振子を図14に示す如く組合わせる
事により、通過帯域と阻止帯域が独立に設計できる。な
を、図14ではシャントに共振子を2ケシリーズに共振
子を1ケ合計3ケの共振子を用いるが、各々1ケ、ある
いは、各々2ケ以上でも良い。
【0010】本発明は、上述の3素子直並列共振子及び
その組合わせによりフィルターを構成する事により、従
来実現できなかったフィルタを含んだシステムのワンチ
ップ化を可能としている。
その組合わせによりフィルターを構成する事により、従
来実現できなかったフィルタを含んだシステムのワンチ
ップ化を可能としている。
【0011】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。図1は本発明の一実施例の構成を示す図である。図
1は、衛星放送受信コンバータのブロック構成を示して
おり、低雑音増幅器2,周波数混合器4,局部発振器
5,中間周波数増幅器6に3素子直列並列共振子が低雑
音増幅器2と周波数混合器4の間に接続されている。衛
星放送受信コンバータは、衛星からの微弱な12GHz
の信号を10.7GHzの局部発振器の信号と周波数混
合をし、入力信号周波数と局部発振周波数の差分の1.
3GHzの信号を出力する。この場合、9.3GHzの
信号がイメージ周波数となるため周波数混合器の手前
で、12GHzの信号は、減衰せずに9.3GHzの信
号を除去するフィルターが、必要となる。本発明の3素
子直列共振子を用いた場合L1=1.0nH C1=
0.2pF C2=0.5pFとする事により12GH
zの入力信号周波数では並列共振,9.3GHzのイメ
ージ周波数では直列共振させる事ができ、12GHzを
減衰させる事なく9.3GHzを除去する事ができる。
図2は、図1の構成をパターン化した図を示す。L1は
スパイラルインダクタ、C1,C2はM1Mキャパシタ
で形成されている。およそ0.1mm2 の面積で所望の
フィルターを構成する事ができる。試作評価の結果、イ
メージ除去を15dB以上得る事ができた。この特性
は、従来技術2による特性を上回る特性でチップ面積は
従来技術1の1/5である。
る。図1は本発明の一実施例の構成を示す図である。図
1は、衛星放送受信コンバータのブロック構成を示して
おり、低雑音増幅器2,周波数混合器4,局部発振器
5,中間周波数増幅器6に3素子直列並列共振子が低雑
音増幅器2と周波数混合器4の間に接続されている。衛
星放送受信コンバータは、衛星からの微弱な12GHz
の信号を10.7GHzの局部発振器の信号と周波数混
合をし、入力信号周波数と局部発振周波数の差分の1.
3GHzの信号を出力する。この場合、9.3GHzの
信号がイメージ周波数となるため周波数混合器の手前
で、12GHzの信号は、減衰せずに9.3GHzの信
号を除去するフィルターが、必要となる。本発明の3素
子直列共振子を用いた場合L1=1.0nH C1=
0.2pF C2=0.5pFとする事により12GH
zの入力信号周波数では並列共振,9.3GHzのイメ
ージ周波数では直列共振させる事ができ、12GHzを
減衰させる事なく9.3GHzを除去する事ができる。
図2は、図1の構成をパターン化した図を示す。L1は
スパイラルインダクタ、C1,C2はM1Mキャパシタ
で形成されている。およそ0.1mm2 の面積で所望の
フィルターを構成する事ができる。試作評価の結果、イ
メージ除去を15dB以上得る事ができた。この特性
は、従来技術2による特性を上回る特性でチップ面積は
従来技術1の1/5である。
【0012】図3は、本発明の第2実施例を示す図であ
る。図3は、3素子直並列共振子を2個用いて図14の
(2)の組合わせで構成した例である。L1≒1nH
C1≒0.2pF C2≒0.5pF L2≒1nH
L3≒1nH C3≒0.2pFとする事により、イメ
ージ除去を30dB以上得る事ができた。またチップ面
積は、0.15mm2 でフィルター部を構成する事が出
来た。得られた性能は、従来技術3によるフィルターと
同等又はそれ以上であり、チップ面積は、従来技術3の
1/3である。
る。図3は、3素子直並列共振子を2個用いて図14の
(2)の組合わせで構成した例である。L1≒1nH
C1≒0.2pF C2≒0.5pF L2≒1nH
L3≒1nH C3≒0.2pFとする事により、イメ
ージ除去を30dB以上得る事ができた。またチップ面
積は、0.15mm2 でフィルター部を構成する事が出
来た。得られた性能は、従来技術3によるフィルターと
同等又はそれ以上であり、チップ面積は、従来技術3の
1/3である。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、3素子直
並列共振子をフィルターとして、使用することにより、
フィルタ面積を、従来の1/3〜1/5にする事がで
き、実用レベルのチップサイズでワンチップIC化がで
きる様になった。
並列共振子をフィルターとして、使用することにより、
フィルタ面積を、従来の1/3〜1/5にする事がで
き、実用レベルのチップサイズでワンチップIC化がで
きる様になった。
【0014】本発明の、3素子直並列共振子を用いたフ
ィルターは、実施例で述べた衛星放送受信器だけでな
く、その他のフィルターを含むシステムのIC化におい
て効果がある。また3素子直並列共振子を3ケ以上使用
してフィルターを形成する事も、可能であることはいう
までもない。
ィルターは、実施例で述べた衛星放送受信器だけでな
く、その他のフィルターを含むシステムのIC化におい
て効果がある。また3素子直並列共振子を3ケ以上使用
してフィルターを形成する事も、可能であることはいう
までもない。
【図1】本発明の一実施例の回路ブロック図
【図2】本発明の一実施例のパターン図
【図3】本発明の第2の実施例の回路ブロック図
【図4】本発明の第2の実施例のパターン図
【図5】衛星放送直接受信器の入力段ブロック図
【図6】衛星放送直接受信器の入力段ブロック図
【図7】従来技術1のブロック図
【図8】従来技術2のパターン図
【図9】従来技術3のパターン図
【図10】携帯電話のブロック構成
【図11】共振子の素子数とチップ面積の関係図
【図12】2素子にフィルターの回路図
【図13】3素子フィルターの回路図
【図14】3素子フィルターによる組合せを示す図
1 入力端子 2 低雑音増幅器LNA 3 帯域通過フィルタBPF 4 ミキサMIX 5 局部発信器LOC 6 中間周波数増幅器 7 出力端子 10,11 信号端子 12,18 90度ハイブリッド回路 13,14 周波数変換器 15,17 デュアルゲートFET 21 ドレイン電極 22 第1ゲート電極 23 第2ゲート電極 24 ソース電極
Claims (2)
- 【請求項1】 低雑音増幅器とミキサーとの間に集中定
数のインダクタ及びキャパシタの3素子の組合せによ
り、直列共振及び並列共振を所定の周波数でする3素子
共振回路をフィルターとして1チップ上に備えた半導体
装置。 - 【請求項2】 低雑音増幅器とミキサーとの間に集中定
数のインダクタ及びキャパシタの3素子の組合せにより
直列共振及び並列共振を所定の周波数でする、3素子共
振回路を2ケ以上組合わせてフィルターとして1チップ
上に備えた半導体装置。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5009634A JPH06224644A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 半導体装置 |
DE69421948T DE69421948T2 (de) | 1993-01-25 | 1994-01-24 | Integrierter Frequenzumsetzer mit Spiegelfrequenz-Unterdrückung |
EP94101000A EP0608815B1 (en) | 1993-01-25 | 1994-01-24 | Integrated image rejection frequency converter |
US08/547,428 US5697087A (en) | 1993-01-25 | 1995-10-24 | Semiconductor device with a filter formed of 3-element series-and-parallel resonators |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5009634A JPH06224644A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06224644A true JPH06224644A (ja) | 1994-08-12 |
Family
ID=11725671
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5009634A Pending JPH06224644A (ja) | 1993-01-25 | 1993-01-25 | 半導体装置 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5697087A (ja) |
EP (1) | EP0608815B1 (ja) |
JP (1) | JPH06224644A (ja) |
DE (1) | DE69421948T2 (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN100446411C (zh) * | 2005-06-21 | 2008-12-24 | 启碁科技股份有限公司 | 低噪声降频器 |
JP2009510866A (ja) * | 2005-09-26 | 2009-03-12 | グロナヴ リミテッド | 多段共振増幅器システムおよび方法 |
JP2011250160A (ja) * | 2010-05-27 | 2011-12-08 | Japan Radio Co Ltd | バンドパスフィルタ回路、及びmmic |
WO2016125515A1 (ja) * | 2015-02-02 | 2016-08-11 | 株式会社村田製作所 | 可変フィルタ回路、高周波モジュール回路、および、通信装置 |
WO2016167171A1 (ja) * | 2015-04-17 | 2016-10-20 | 株式会社村田製作所 | 共振回路、帯域阻止フィルタおよび帯域通過フィルタ |
Families Citing this family (41)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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