温度補償バイアス回路、高周波増幅器及び高周波減衰器
【課題】負電圧で動作可能であり、かつ出力電圧の温度変化が大きな特性が得られる温度補償バイアス回路を提供する。
【解決手段】プラス側電圧印加端子３にドレイン端子が接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、一端がトランジスタ４のソース端子に接続し、他端が抵抗６の一端に接続するダイオード５と、一端が抵抗６の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子１に接続し、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６との接続部に接続する抵抗７と、ダイオード５と抵抗６との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子２とを備えた。
【解決手段】プラス側電圧印加端子３にドレイン端子が接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、一端がトランジスタ４のソース端子に接続し、他端が抵抗６の一端に接続するダイオード５と、一端が抵抗６の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子１に接続し、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６との接続部に接続する抵抗７と、ダイオード５と抵抗６との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子２とを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、温度補償バイアス回路、これを用いた高周波増幅器及び高周波減衰器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波増幅器では、トランジスタの特性が温度によって変動することを主要因として利得が変化するという問題がある。例えば、ＧａＡｓＦＥＴ（Field effect transistor）やＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などのトランジスタを増幅素子として用いた増幅器においては温度が高くなると利得が減少する。この場合、増幅器のゲートバイアス電圧を温度に対して変化させ、具体的には温度が高くなるほどゲートバイアス電圧を高くしてドレイン電流が多く流れるバイアス条件で利得を高めることにより、温度に対する利得変化を抑えている。この利得の温度補償を高周波増幅器に適用するには、温度が高くなるにつれてゲートに印加する出力電圧が高くなる温度補償バイアス回路が必要となる。
【０００３】
また、ＦＥＴを用いた高周波減衰器の回路においては、温度が高くなるにしたがって、減衰量が減少する特性が求められている。直列及び並列にＦＥＴを挿入して減衰回路を構成する場合、温度の上昇に伴って直列に挿入したＦＥＴの内部抵抗が減少し、並列に挿入されたＦＥＴの内部抵抗が増加すれば、減衰量が減少する特性が得られる。したがって、減衰器に用いる温度補償バイアス回路としては、直列ＦＥＴと並列ＦＥＴとが温度に対して出力電圧が逆の変化をする必要がある。つまり、減衰器では、温度が高くなるにしたがってゲートに印加する出力電圧が高くなる温度補償バイアス回路だけでなく、温度の上昇に伴って出力電圧が低くなる温度補償バイアス回路が必要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、温度が高くなるとダイオードの端子間の電圧が低くなることを利用して、温度上昇に対して出力電圧が低くなる特性を持たせた温度補償バイアス回路（以下、従来例１と称す）が開示されている（特許文献１の第６頁〜第７頁、第７図〜第１０図参照）。さらに、この特許文献１は、ＦＥＴのゲートバイアス電圧が閾値電圧付近であるとき、温度上昇に伴ってドレイン電流が増加することを利用して、温度が高くなると出力電圧が低くなる特性を持たせた温度補償バイアス回路（以下、従来例２と称す）を開示している（特許文献１の第８頁〜第９頁、第１１図〜第１３図参照）。
【０００５】
また、特許文献２に開示されるバイアス回路（以下、従来例３と称す）では、温度が高くなるとＦＥＴのゲートバイアス電圧が負に大きくなってドレイン電流を減少させる方向に変化することを利用して、温度が高くなると出力電圧が低くなる特性を得ている。さらに、特許文献２ではダイオードの温度特性を組み合わせて温度が高くなると出力電圧が低くなる特性を得ている（例えば、特許文献２の第３頁〜第６頁、第１図〜第７図参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２０２４２号公報
【特許文献２】特開２００３−６０４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の温度補償バイアス回路では、負電圧のみで動作させると出力電圧の温度変化を大きくすることができないという課題があった。具体的に説明すると、従来例１の温度補償バイアス回路では、特許文献１の第９図に示されるようにダイオードを多段化して出力電圧の温度変化を大きくしている。このようにダイオードを多段に構成すると、バイアス回路の出力電圧の設定値があまり低くない場合、ダイオードのプラス側に正電圧を印加する必要がある。つまり、負電圧のみで動作させようとすると、ダイオードの段数が制限されて出力電圧の温度変化を大きくすることができない。
【０００８】
また、従来例２の温度補償バイアス回路では、上述したように閾値電圧付近のゲートバイアス電圧ＶｇのＦＥＴが温度上昇に伴い電流が増加する特性を利用する。ここで、特許文献１の第１１図に示される従来例２の回路では、ＦＥＴ２０に流れる電流をＩｄｓとし、分圧回路に印加する電源電圧をＶｇ１１、抵抗１９の抵抗値をＲとすると、その出力電圧は、Ｖｇ＝Ｖｇ１１＋Ｉｄｓ×Ｒで与えられる。従って、出力電圧Ｖｇは電流Ｉｄｓが増えたことによる抵抗１９の電圧降下分だけ高くなる。しかしながら、ＦＥＴ２０のゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓは、Ｖｇｓ＝−Ｉｄｓ×Ｒで与えられるため、上述のようにドレイン電流Ｉｄが増加すると、これに伴って電圧Ｖｇｓが深くなりドレイン電流Ｉｄｓの流れが抑えられる。これにより、出力電圧Ｖｇの温度変化を大きくすることができない。
【０００９】
さらに、特許文献２の第１２図に示す回路のように第１１図の回路を多段に接続した場合は、従来例１と同様に第１２図中の電源Ｖｇ１０として正電圧を印加する必要がある。つまり、負電圧のみで動作させる構成では、ＦＥＴを用いた回路の段数が制限され、その出力電圧の温度変化を大きくすることができない。
【００１０】
従来例３の温度補償バイアス回路では、特許文献２の第１図〜第４図に示されるいずれの回路構成においても、ＦＥＴ４３のドレイン電流Ｉｄｓにより発生するドレイン側の抵抗４７における電圧降下で出力電圧が与えられるため、温度上昇に伴ってドレイン電流Ｉｄｓが減少すると出力電圧も低くなる。特に、第２図〜第４図の回路では、温度が高くなると、ダイオードの両端電圧が低くなることを利用して、温度上昇に伴ってＦＥＴのゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓを浅くすることによりドレイン電流を増加させ、その出力電圧の温度変化を大きくしている。このように特許文献２に開示される従来例２では、その動作に負電圧を必要としていない。このため、従来例２では、特許文献２の第６図に示すように、出力電圧の温度変化が０．０７Ｖ／１００℃程度しか得られず、大きな温度変化を得ることはできない。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、負電圧で動作可能であり、かつ出力電圧の温度変化が大きな特性が得られる温度補償バイアス回路、これを用いた高周波増幅器及び高周波減衰器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る温度補償バイアス回路は、プラス側電圧印加端子と、マイナス側電圧印加端子と、ドレイン端子がプラス側電圧印加端子に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、一端が第１の抵抗の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子に接続し、電界効果トランジスタのゲート端子が第１の抵抗との接続部に接続する第２の抵抗と、ダイオードと第１の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、プラス側電圧印加端子と、マイナス側電圧印加端子と、ドレイン端子がプラス側電圧印加端子に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、一端が第１の抵抗の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子に接続し、電界効果トランジスタのゲート端子が第１の抵抗との接続部に接続する第２の抵抗と、ダイオードと第１の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えたので、負電圧で動作可能であり、かつ出力電圧の温度変化が大きな特性が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。図１において、実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１は、マイナス側電圧印加端子１、出力電圧端子２及びプラス側電圧印加端子３を有し、トランジスタ４、ダイオード５及び抵抗６〜９を備える。この回路において、マイナス側電圧印加端子１は、抵抗（第２の抵抗）７の一端と接続しており、抵抗７の他端は抵抗（第１の抵抗）６に接続している。また、ダイオード５は、トランジスタ４のソース端子と抵抗６の抵抗７側でない他端との間に順方向に接続され、このダイオード５と抵抗６との接続部に出力電圧端子２が接続する。
【００１５】
トランジスタ４は、ＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴなどが用いられ、抵抗（第４の抵抗）９とドレイン端子が接続し、ゲート端子が抵抗（第３の抵抗）８と接続している。抵抗８は、一端がトランジスタ４のゲート端子に接続し、他端が抵抗６と抵抗７との接続部に接続している。また、プラス側電圧印加端子３は、抵抗９のトランジスタ４側でない端部と接続することにより、抵抗９を介してトランジスタ４のドレイン端子と接続している。
【００１６】
次に動作について説明する。
図２は、図１中のトランジスタの様々な温度におけるドレイン電流のゲート−ソース間電圧依存性を示すグラフであり、温度Ｔが常温での特性を実線で示しており、温度Ｔが低温である場合を一点破線、温度Ｔが高温の場合を二点破線で示している。図２に示すように、ドレイン電流Ｉｄｓが多く流れるゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの領域では温度が高くなるにつれて飽和ドレイン電流が減少するため、ドレイン電流Ｉｄｓは減少する。一方、トランジスタ４の閾値電圧Ｖｔｈ付近のＶｇｓ領域では、温度が高くなるにつれて閾値電圧Ｖｔｈが低くなることから、温度が高くなるにつれてドレイン電流Ｉｄｓが増加する。つまり、図２中に破線で示した電圧を境に、ドレイン電流Ｉｄｓが温度に対して増加する特性と減少する特性が切り替わる。
【００１７】
そこで、本発明による温度補償バイアス回路１０１では、トランジスタ４の閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるように抵抗６の値Ｒ１ａが設定される。また、抵抗７は、後述の式（１）に従って出力電圧Ｖｏｕｔを所望の値にするために抵抗値Ｒ２ａが設定され、抵抗８及び抵抗９は電圧の安定化のために抵抗値Ｒ３ａ，Ｒ４ａが設定される。なお、本発明において、トランジスタ４に印加される閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは、図２に示すような温度が高くなるにつれてドレイン電流Ｉｄｓが増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲である。
【００１８】
温度補償バイアス回路１０１の出力電圧Ｖｏｕｔは、マイナス側電圧印加端子１に印加する負電圧値をＶｇｃ１とすると、下記式（１）で与えられる。従って、トランジスタ４に流れるドレイン電流Ｉｄｓは温度が高くなるにつれて増加し、出力電圧Ｖｏｕｔが温度上昇に伴って増加する。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｇｃ１＋（Ｒ１ａ＋Ｒ２ａ）×Ｉｄｓ ・・・（１）
【００１９】
また、ドレイン電流Ｉｄｓは、トランジスタ４の温度特性に加えて、トランジスタ４のゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓの値にも依存する。従来例２のバイアス回路では、温度上昇に伴ってトランジスタを流れるドレイン電流が増加する特性を有するが、セルフバイアス効果によってトランジスタのゲート−ソース間電圧が深くなり、ドレイン電流Ｉｄｓが抑えられ、出力電圧の大きな温度変化を得ることができなかった。
【００２０】
これに対して、実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１では、トランジスタ４のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを決定する抵抗の一部をダイオード５に置き換えている。このように、ダイオード５の端子間電圧が温度上昇に伴って低くなる特性を有するので、トランジスタ４のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは。温度が高くなるにつれて従来例２より浅くなり、従来例２の回路と比較してドレイン電流Ｉｄｓを格段に増加させることができる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔの大きな温度変化を実現できる。
【００２１】
なお、温度補償バイアス回路１０１を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地し、プラス側電圧印加端子３を介して印加される電圧値Ｖｇｓ２を０Ｖとすればよい。この構成で、ダイオード５一つ分の端子間電圧の値をＶｄｉｏｄｅとすると、−Ｖｄｉｏｄｅ以下の設定電圧であれば、出力電圧Ｖｏｕｔとして設定可能であり、負電圧のみで温度補償バイアス回路１０１を実現可能である。
【００２２】
図３は、図１中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフであり、Ｖｇｃ１を−５Ｖ、Ｖｇｃ２を０Ｖ（接地）、抵抗６の値Ｒ１ａを１．５ｋΩ、抵抗７の値Ｒ２ａを３．５ｋΩ、抵抗８の値Ｒ３ａを１００Ω、抵抗９の値Ｒ４ａを１００Ωとした場合における出力電圧Ｖｏｕｔの温度依存性の計算結果を示している。図３に示すように、温度補償バイアス回路１０１では、常温での出力電圧Ｖｏｕｔが−１．４Ｖ程度の設定になる場合、温度変化１００℃あたり約＋０．６Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔの変化が得られる。
【００２３】
従来例１の温度補償バイアス回路を２段のダイオードで構成した場合及び従来例２の温度補償バイアス回路を、上述と同様の印加電圧とし、かつ常温での出力電圧Ｖｏｕｔが−１．４Ｖ程度の設定電圧になるようにした場合の出力電圧の温度変化を計算した。この結果、いずれの回路構成においても、温度変化１００℃あたり約＋０．２Ｖ程度の出力電圧しか得ることができなかった。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、プラス側電圧印加端子３と、マイナス側電圧印加端子１と、ドレイン端子がプラス側電圧印加端子３に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、トランジスタ４のソース端子と抵抗６との間で順方向になるように、一端がトランジスタ４のソース端子に接続し、他端が抵抗６の一端に接続するダイオード５と、一端が抵抗６の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子１に接続し、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６との接続部に接続する抵抗７と、ダイオード５と抵抗６との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子２とを備えたので、従来の温度補償バイアス回路と比較して、負電圧のみで動作可能であり、かつ出力電圧の大きな温度変化を得ることができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態１で示した図１では、トランジスタ４のドレイン端子が抵抗９を介してプラス側電圧印加端子３に接続する構成を示したが、トランジスタ４のドレイン端子がプラス側電圧印加端子３に直接接続した構成であってもよい。
【００２６】
また、上記実施の形態１で示した図１では、トランジスタ４のゲート端子が抵抗８を介して抵抗６と抵抗７の間に接続する構成を示したが、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６と抵抗７の間に直接接続した構成であってもよい。
さらに、トランジスタ４のドレイン端子をプラス側電圧印加端子３に直接接続し、トランジスタ４のゲート端子を抵抗６と抵抗７の接続部に直接接続した構成であってもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。図４において、実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２は、マイナス側電圧印加端子１、出力電圧端子２及びプラス側電圧印加端子３を有し、トランジスタ４、ダイオード５及び抵抗１０〜１３を備える。この回路において、マイナス側電圧印加端子１は、抵抗（第２の抵抗）１１の一端に接続しており、抵抗１１の他端は抵抗（第１の抵抗）１０に接続している。また、ダイオード５は、トランジスタ４のソース端子と抵抗１０の抵抗１１側でない他端との間に順方向に接続される。ここで、実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２では、上記実施の形態１と異なり、出力電圧端子２がトランジスタ４のドレイン端子と抵抗１３との接続部に接続する。
【００２８】
なお、トランジスタ４には、上記実施の形態１と同様にＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴなどが用いられ、出力電圧端子２及び抵抗（第４の抵抗）１３とドレイン端子とが接続し、ゲート端子が抵抗（第３の抵抗）１２と接続している。抵抗１２は、一端がトランジスタ４のゲート端子に接続し、他端が抵抗１０と抵抗１１との接続部に接続している。また、プラス側電圧印加端子３は、抵抗１３のトランジスタ４側でない端部と接続することにより、抵抗１３を介してトランジスタ４のドレイン端子と接続している。
【００２９】
次に動作について説明する。
実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２では、上記実施の形態１で示した図１の回路構成と異なり、出力電圧Ｖｏｕｔの取り出し位置である出力電圧端子２が、トランジスタ４のドレイン端子と抵抗１３との接続部になっている。このように構成することで、上記実施の形態１と同様に、温度が高くなるにつれてトランジスタ４のドレイン電流Ｉｄｓが大幅に増加する特性を得ることができる。
【００３０】
ただし、この構成では、トランジスタ４のドレイン端子と抵抗１３との接続部を介して出力電圧Ｖｏｕｔが出力されるため、抵抗１３による電圧降下の影響を考慮する必要がある。これにより、バイアス回路１０２の出力電圧Ｖｏｕｔは、プラス側電圧印加端子３に印加する正電圧値をＶｇｃ２とし、抵抗１３の値をＲ４ｂとすると、下記式（２）で与えられる。下記式（２）では、トランジスタ４を流れるドレイン電流Ｉｄｓが増加すると、出力電圧Ｖｏｕｔは低くなる特性を示す。一方、上記実施の形態１と同様に、バイアス回路１０２の温度特性は、トランジスタ４とダイオード２で与えられるため、出力電圧Ｖｏｕｔの大きな温度変化を得ることができる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｇｃ２−Ｒ４ｂ×Ｉｄｓ ・・・（２）
【００３１】
図５は、図４中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフであり、Ｖｇｃ１を−５Ｖ、Ｖｇｃ２を０Ｖ（接地）、抵抗１０の値Ｒ１ｂを１．５ｋΩ、抵抗１１の値Ｒ２ｂを０．５ｋΩ、抵抗１２の値Ｒ３ｂを１００Ω、抵抗１３の値Ｒ４ｂを１．９ｋΩとした場合における出力電圧Ｖｏｕｔの温度依存性の計算結果を示している。図５に示すように、バイアス回路１０２では、上記実施の形態１と異なり温度上昇に伴って出力電圧Ｖｏｕｔの値が下がる特性を有し、常温での出力電圧Ｖｏｕｔが−１．４Ｖ程度の設定になる場合、温度変化１００℃あたり約−０．２５Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔの変化が得られる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２では、プラス側電圧印加端子３と、マイナス側電圧印加端子１と、一端がマイナス側電圧印加端子１に接続する抵抗１０と、抵抗１０の一端にゲート端子が接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、トランジスタ４のソース端子と抵抗１０との間で順方向になるように、一端が抵抗１０の他端に接続し、他端がトランジスタ４のソース端子に接続するダイオード５と、一端がトランジスタ４のドレイン端子に接続すると共に、他端がプラス側電圧印加端子３に接続する抵抗１３と、トランジスタ４のドレイン端子に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子２とを備えたので、温度が高くなるにつれて出力電圧が下がる特性を負電圧のみで実現可能であり、かつ出力電圧の大きな温度変化を得ることができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態２で示した図４では、抵抗１１を介して抵抗１０とマイナス側電圧印加端子１とが接続する場合を示したが、抵抗１０とマイナス側電圧印加端子１とが直接接続した構成であってもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態２で示した図４では、トランジスタ４のゲート端子が抵抗１２を介して抵抗１０と抵抗１１の間に接続する構成を示したが、トランジスタ４のゲート端子が抵抗１０と抵抗１１の間に直接接続した構成であってもよい。
さらに、トランジスタ４のゲート端子が抵抗１０と抵抗１１の間に直接接続し、抵抗１０とマイナス側電圧印加端子１を直接接続した構成であってもよい。
【００３５】
実施の形態３．
この実施の形態３は、出力電圧端子や抵抗回路に設けたスイッチの切り替えにより、所望の出力電圧を選択することができる温度補償バイアス回路を示している。
図６は、この発明の実施の形態３による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図であり、図６（ａ）は実施の形態３による温度補償バイアス回路の一例を示し、図６（ｂ）は抵抗回路の他の構成例を示している。図６（ａ）において、実施の形態３による温度補償バイアス回路１０３は、マイナス側電圧印加端子１、出力電圧端子２及びプラス側電圧印加端子３を有し、トランジスタ４、ダイオード５、抵抗６，８及び抵抗回路２１，２２を備える。
【００３６】
マイナス側電圧印加端子１は、抵抗回路２１を介して抵抗６の一端に接続している。また、ダイオード５は、トランジスタ４のソース端子と抵抗６の他端との間で順方向に接続している。トランジスタ４には、上記実施の形態１と同様にＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴなどが用いられ、抵抗回路２２を介してプラス側電圧印加端子３とドレイン端子とが接続し、ゲート端子が抵抗８と接続している。
【００３７】
抵抗８は、一端がトランジスタ４のゲート端子に接続し、他端が抵抗６と抵抗回路２１との接続部に接続している。また、スイッチ（出力切替スイッチ）２０は、出力電圧端子２と接続しその接続先を切り替えるＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）であって、オンオフ動作で選択される一方の経路がトランジスタ４のドレイン端子と接続しており、オンオフ動作で選択される他方の経路がダイオード５と抵抗６との接続部に接続している。
【００３８】
抵抗回路（第１の抵抗回路）２１は、直列に接続した抵抗１４，１５と、抵抗１４に並列に接続するスイッチ１８とを備え、抵抗１５の抵抗１４側でない端部とマイナス側電圧印加端子１とが接続しており、また抵抗１４の抵抗１５側でない端部と抵抗６の一端とが接続されている。抵抗回路２１では、スイッチ１８をオフにすることで抵抗値が（Ｒ２ａ１＋Ｒ２ａ２）となり、スイッチ１８をオンにすると抵抗値がＲ２ａ２となる。
【００３９】
抵抗回路（第２の抵抗回路）２２は、直列に接続した抵抗１６，１７と、抵抗１６に並列に接続するスイッチ１９とを備え、抵抗１７の抵抗１６側でない端部とプラス側電圧印加端子３とが接続しており、また抵抗１６の抵抗１７側でない端部とトランジスタ４のドレイン端子とが接続されている。抵抗回路２２では、スイッチ１９をオフにすることで抵抗値が（Ｒ４ａ１＋Ｒ４ａ２）となり、スイッチ１９をオンにすると抵抗値がＲ４ａ２となる。
【００４０】
また、図６（ｂ）に示す抵抗回路２３は、抵抗２４ａと、直列に接続した抵抗２４ｂ及びスイッチ２５と、が並列に接続している。抵抗回路２３では、スイッチ２５をオフにすることで抵抗値がＲｐ１となり、スイッチ２５をオンにすると抵抗値がＲｐ１×Ｒｐ２／（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）となる。
【００４１】
次に動作について説明する。
ＳＰＤＴスイッチ２０で出力電圧端子２の接続先を切り替えることにより、上記実施の形態１と同様にダイオード５と抵抗６の接続部から出力電圧を得る経路と、上記実施の形態２と同様にトランジスタ４のドレイン端子から出力電圧を得る経路とを選択することができる。
【００４２】
上記実施の形態１において、図３に示す出力電圧の温度依存性を計算した温度補償バイアス回路１０１の好適な抵抗値の組み合わせは、抵抗６の値Ｒ１ａが１．５ｋΩ、抵抗７の値Ｒ２ａが３．５ｋΩ、抵抗８の値Ｒ３ａが１００Ω、抵抗９の値Ｒ４ａが１００Ωである。また、上記実施の形態２において、図５に示す出力電圧の温度依存性を計算した温度補償バイアス回路１０２の好適な抵抗値の組み合わせは、抵抗１０の値Ｒ１ｂが１．５ｋΩ、抵抗１１の値Ｒ２ｂが０．５ｋΩ、抵抗１２の値Ｒ３ｂが１００Ω、抵抗１３の値Ｒ４ｂが１．９ｋΩである。
【００４３】
ここで、図３及び図５では、出力電圧の常温における設定電圧は同じ値であり、また抵抗６の値Ｒ１ａと抵抗１０の値Ｒ１ｂが同じ値、抵抗８の値Ｒ３ａと抵抗１２の値Ｒ３ｂが同じ値であるが、抵抗７の値Ｒ２ａは抵抗１１の値Ｒ２ｂより大きく、抵抗９の値Ｒ４ａは抵抗１３の値Ｒ４ｂより小さく、異なる値となる。
【００４４】
そこで、この実施の形態３では、抵抗値を切り替えることができる抵抗回路２１へ抵抗９を置き換え、抵抗７についても、抵抗値を切り替えることができる抵抗回路２２へ置き換え、ＳＰＤＴスイッチ２０の切り替えに併せて、抵抗回路２１と抵抗回路２２の抵抗値を切り替える。これによって、一つの温度補償バイアス回路１０３を用いるだけで、正、負の出力電圧の温度変化を実現することが可能となる。
【００４５】
具体的に説明すると、正の出力電圧の温度変化を実現する場合、ＳＰＤＴスイッチ２０により出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６の接続部から出力電圧を得る経路に切り替える。ここで、抵抗回路２１はその抵抗値が大きくなるようにスイッチ１８をオフとし（抵抗値Ｒ２ａ１＋Ｒ２ａ２）、抵抗回路２２の抵抗値が小さくなるようにスイッチ１９をオンにする（抵抗値Ｒ４ａ２）。
【００４６】
一方、負の出力電圧の温度変化を実現する場合、ＳＰＤＴスイッチ２０により出力電圧端子２の接続先をトランジスタ４のドレイン端子から出力電圧を得る経路に切り替える。ここで、抵抗回路２１はその抵抗値が小さくなるようにスイッチ１８をオンとし（抵抗値Ｒ２ａ２）、抵抗回路２２の抵抗値が大きくなるようにスイッチ１９をオフにする（抵抗値Ｒ４ａ１＋Ｒ４ａ２）。
【００４７】
このように、この実施の形態３による温度補償バイアス回路１０３では、出力電圧端子や抵抗回路に設けたスイッチの切替えにより、正又は負のいずれかの出力電圧の温度変化を選択することができる上、所望の出力電圧を選択することができる。
【００４８】
以上のように、この実施の形態３によれば、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、トランジスタ４のソース端子と抵抗６との間で順方向になるように、一端がトランジスタ４のソース端子に接続し、他端が抵抗６の一端に接続するダイオード５と、出力電圧が取り出される出力電圧端子２に接続し、この出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６との接続部及びトランジスタ４のドレイン端子のうちのいずれか一方に切り替えるスイッチ２０と、一端が抵抗６の他端に接続し、他端がマイナス側電圧印加端子１に接続し、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６との接続部に接続すると共に、抵抗値の大小が切り替えられる抵抗回路２１と、トランジスタ４のドレイン端子に一端が接続し、プラス側電圧印加端子３に他端が接続し、抵抗値の大小が切り替えられる抵抗回路２２とを備えたので、正、負の出力電圧の温度変化を一つの温度補償バイアス回路で実現することが可能であり、かつ上記実施の形態１、２で示した回路と同様に大きな出力電圧の温度変化を得ることができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態３では、抵抗値の切り替えが可能な抵抗回路として、図６（ａ）に示す抵抗回路２１，２２を用いた場合を示したが、抵抗回路２１，２２のうちの少なくとも一方を図６（ｂ）に示す抵抗回路２３で置き換えた回路構成としてもよい。つまり、本発明は、抵抗回路２１〜２３の回路構成に限定されるものではなく、抵抗値を切り替えることが可能な抵抗回路であれば、図６に示した回路以外の構成であっても構わない。
【００５０】
実施の形態４．
この実施の形態４では、上記実施の形態１（図１）、上記実施の形態２（図４）及び上記実施の形態３（図６）で示した回路内のダイオード５を、複数のダイオードを多段化したユニットに置き換えた温度補償バイアス回路を示す。
【００５１】
図７は、この発明の実施の形態４による温度補償バイアス回路に用いる多段化したダイオードユニットを示す図である。図７において、実施の形態４によるダイオードユニット２７は、複数のダイオード２６を順方向に直列に接続して構成される。このダイオードユニット２７は、図１、図４及び図６にそれぞれ示した温度補償バイアス回路１０１，１０２，１０３内のダイオード５と置き換えられ、置換後の各回路が実施の形態４による温度補償バイアス回路となる。
【００５２】
上記実施の形態１〜３に示したようなダイオードを一段とした場合と比較して、実施の形態４では、段数分だけダイオードの端子間電圧（ダイオードユニット２７の端子間電圧）の温度変化が大きくなる。そのため、トランジスタ４のゲート−ソース間電圧が温度上昇に伴って浅くなり、トランジスタ４のドレイン電流Ｉｄｓが増加する。
【００５３】
以上のように、この実施の形態４によれば、ダイオード５の代わりに、複数のダイオード２６を直列に接続してなるダイオードユニット２７を設けたので、ダイオードを一段とした上記実施の形態１〜３の回路構成よりも、さらに出力電圧の温度変化を大きくすることができる。
【００５４】
実施の形態５．
この実施の形態５では、上記実施の形態１（図１）、上記実施の形態２（図４）及び上記実施の形態３（図６）で示した回路内のダイオード５を、並列抵抗を組み合わせたダイオードユニットに置き換えた温度補償バイアス回路を示す。
【００５５】
図８は、この発明の実施の形態５による温度補償バイアス回路に用いるダイオードユニットを示す図であり、図８（ａ）はダイオードユニットの構成例１を示し、図８（ｂ）はダイオードユニットの構成例２を示し、図８（ｃ）はダイオードユニットの構成例３を示している。図８（ａ）に示すダイオードユニット２９は、ダイオード２６と抵抗２８とを１つずつ並列に接続して構成される（構成例１）。
【００５６】
また、図８（ｂ）に示すダイオードユニット３０では、複数のダイオード２６を順方向に直列に接続して多段化し、この直列接続されたダイオード２６のうちの１つ（図示の例では末端のダイオード２６）と抵抗２８とを並列に接続している（構成例２）。
【００５７】
図８（ｃ）に示すダイオードユニット３１では、複数のダイオード２６を直列に接続して多段化した構成は図８（ｂ）と同様であるが、多段化した全てのダイオード２６と１つの抵抗２８とが並列に接続される（構成例３）。ダイオードユニット２９，３０，３１は、図１、図４及び図６に示した温度補償バイアス回路１０１，１０２，１０３内のダイオード５とそれぞれ置き換えられ、置換後の各回路が実施の形態５による温度補償バイアス回路となる。
【００５８】
実施の形態５による温度補償バイアス回路では、上述のように並列抵抗２８を設けることにより、上記実施の形態１〜４のように１つのダイオード５や多段化したダイオード２７を用いた回路構成と比較してダイオードの温度特性の影響を抑えることができる。トランジスタ４のソース端子に単一のダイオード若しくは多段化したダイオードを接続する場合、ダイオードの段数に合わせて温度特性を離散的に変更することしかできなかった。これに対して、実施の形態５では、並列抵抗２８の値を変えることで温度変化を連続的に調整することが可能である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態５によれば、ダイオードに並列に接続する抵抗２８を備えたので、上記実施の形態１〜４の温度補償バイアス回路と比較して出力電圧の温度変化の大きさを連続的に調整することができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態５では、図８に示すダイオードユニット２９〜３１を用いた構成を示したが、本発明は、上述した図８の構成に限定されるものではない。例えば、図８（ｂ）において、何段目のダイオード２６に並列抵抗２８を設けるか（並列抵抗の位置）、並列抵抗２８の数、多段化されたダイオード２６中の複数段のダイオード２６に対して並列抵抗２８を設ける、といったように、連続的に出力電圧の温度変化の大きさを調整可能であれば異なる回路構成のダイオードユニットであっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６による温度補償バイアス回路に用いるダイオードの構成を示す回路図であり、図９（ａ）は構成例１を示し、図９（ｂ）は構成例２を示し、図９（ｃ）は構成例３を示す。図９（ａ）に示すダイオード回路３２ａは、ＦＥＴやＨＥＭＴ等のトランジスタを用い、そのソース端子とドレイン端子を接続して共通の端子を設け、もう一端をゲート端子からとっている（構成例１）。また、図９（ｂ）に示すダイオード回路３２ｂは、ＢＪＴ（Bipolar junction transistor）やＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）等のバイポーラトランジスタを用い、そのエミッタ端子とコレクタ端子を接続して共通の端子を設け、もう一端をベース端子からとっている（構成例２）。さらに、図９（ｃ）に示すダイオード回路３２ｃは、ＢＪＴやＨＢＴ等のバイポーラトランジスタを用い、そのベース端子とコレクタ端子を接続して共通の端子を設け、もう一端をエミッタ端子からとっている（構成例３）。
【００６２】
上記実施の形態１で示した図１、上記実施の形態２で示した図４、上記実施の形態３で示した図６の温度補償バイアス回路、上記実施の形態４で示した多段化したダイオードを用いた温度補償バイアス回路、上記実施の形態５で示した単一のダイオード又は多段化したダイオードに並列抵抗を設けた温度補償バイアス回路のそれぞれに用いられるダイオードを、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示したダイオード回路に置き換えることによりそれぞれの回路が、実施の形態６による温度補償バイアス回路を構成する。
【００６３】
次に動作について説明する。
図９（ａ）に示すダイオード回路３２ａは、ゲート端子がプラス側端子であり、ソース端子及びドレイン端子が接続された共通の端子がマイナス側端子であるダイオードとして動作する。同様に、図９（ｂ）に示すダイオード回路３２ｂでは、ベース端子がプラス側端子であり、エミッタ端子及びコレクタ端子が接続された共通の端子がマイナス側端子であるダイオードとして動作する。図９（ｃ）に示すダイオード回路３２ｃでは、ベース端子及びコレクタ端子が接続された共通の端子がプラス側端子であり、エミッタ端子がマイナス側端子であるダイオードとして動作する。
【００６４】
以上のように、この実施の形態６によれば、電界効果トランジスタのゲート端子をプラス側の端子とし、ソース端子とドレイン端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路３２ａ、バイポーラトランジスタのベース端子をプラス側の端子とし、エミッタ端子とコレクタ端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路３２ｂ、バイポーラトランジスタのベース端子とコレクタ端子を接続してプラス側の共通端子とし、エミッタ端子をマイナス側の端子とした回路３２ｃのうちのいずれかを、ダイオード５，２６として用いたので、上記実施の形態１〜５のそれぞれの効果が引き継いで得られる。
【００６５】
また、上記実施の形態６では、図９（ａ）から図９（ｃ）までのようにダイオードの機能をトランジスタを用いて実現しており、ダイオード回路３２ａ，３２ｂ，３２ｃがトランジスタの製造プロセスのみで製造可能であることから、製造上ダイオードの製造プロセスを有しないＭＭＩＣ（Microwave Monolithic IC）においても、実施の形態６による温度補償バイアス回路を構成できる。これにより、増幅器や減衰器等の高周波回路と実施の形態６による温度補償バイアス回路とを同一ＭＭＩＣ上に構成することができる。
【００６６】
実施の形態７．
図１０は、この発明の実施の形態７による高周波増幅器の構成を示す回路図である。図１０において、実施の形態１０による高周波増幅器２００は、高周波入力端子３３、高周波出力端子３４、ゲートバイアス電圧印加端子３５及びドレインバイアス電圧印加端子３６を有し、上記実施の形態１で示した温度補償バイアス回路１０１（図１）又は上記実施の形態３で示した温度補償バイアス回路１０３（図６）からゲートバイアス電圧印加端子３５を介してゲートバイアス電圧が印加される。ここで、温度補償バイアス回路１０３は、スイッチ２０によって出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６の間に切り替えた状態とする。
【００６７】
上述した温度補償バイアス回路１０１，１０３では、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子３５とが接続され、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として高周波増幅器２００に供給される。なお、温度補償バイアス回路１０１，１０３を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０１，１０３には、図１や図６に示したバイアス回路のダイオード部分に上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【００６８】
なお、上記温度補償バイアス回路は、プラス側電圧印加端子３を介して供給される電圧Ｖｇｓ２が０Ｖ、すなわち接地されていても動作する。従って、この実施の形態７による高周波増幅器２００のゲートバイアス回路には、負電圧のみを供給するだけで動作可能である。
【００６９】
高周波増幅器２００は、増幅素子３７、入力整合回路３８、出力整合回路３９、バイアスフィード用インダクタ４０及びバイパスコンデンサ４１を有し、図１０中に矢印で示すようにバイアスフィード用インダクタ４０を、１／４波長線路４３や抵抗４４に置換可能である。増幅素子３７は、ＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴ等のトランジスタからなり、ソース端子が接地され、ドレイン端子が出力整合回路３９と接続しており、ゲート端子が入力整合回路３８に接続している。
【００７０】
入力整合回路３８は、一端が高周波入力端子３３と接続し、他端が増幅素子３７のトランジスタのゲート端子に接続して、高周波入力端子３３と増幅素子３７との間のインピーダンスを整合させる。出力整合回路３９は、一端が高周波出力端子３４と接続し、他端が増幅素子３７のトランジスタのドレイン端子に接続して、高周波出力端子３４と増幅素子３７との間のインピーダンスを整合させる。
【００７１】
バイアスフィード用インダクタ４０は、増幅素子３７のトランジスタのゲート側とドレイン側の双方にそれぞれ設けられ、一端がバイパスコンデンサ４１と直列に接続されており、増幅素子３７のトランジスタのゲート側に接続する構成の場合、他端が入力整合回路３８と増幅素子３７との接続部に接続され、増幅素子３７のトランジスタのドレイン側に接続する構成の場合、他端が出力整合回路３９と増幅素子３７との接続部に接続される。
【００７２】
また、バイパスコンデンサ４１のバイアスフィード用インダクタ４０側でない端部は、グランド４２に接地されており、このバイパスコンデンサ４１と増幅素子３７のトランジスタのゲート側に接続するバイアスフィード用インダクタ４０との接続部にゲートバイアス電圧印加端子３５が接続される。一方、バイパスコンデンサ４１と増幅素子３７のトランジスタのドレイン側に接続するバイアスフィード用インダクタ４０との接続部には、ドレインバイアス電圧印加端子３６が接続される。
【００７３】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から高周波入力信号ＲＦｉｎが入力されると、入力整合回路３８を介して増幅素子３７に入力される。この後、高周波信号は増幅素子３７で増幅された後、出力整合回路３９を介して高周波出力信号ＲＦｏｕｔとして高周波出力端子３４より出力される。このようにして、高周波信号が増幅される。
【００７４】
ここで、増幅素子３７へ印加されるバイアス電圧のうち、ゲートバイアス電圧Ｖｇは、ゲートバイアス電圧印加端子３５からバイアスフィード用インダクタ４０を介して増幅素子３７のトランジスタのゲート端子に供給される。また、増幅素子３７へ印加されるドレインバイアス電圧Ｖｄは、ドレインバイアス電圧印加端子３６からバイアスフィード用インダクタ４０を介して増幅素子３７のドレイン端子に供給される。
【００７５】
なお、ゲートバイアス印加用のバイアスフィード用インダクタ４０は、図１０中に矢印で示すように、１／４波長線路４３や抵抗４４で代替しても構わない。また、ドレインバイアス印加用のバイアスフィード用インダクタ４０についても、該インダクタ４０の代わりに１／４波長線路４３を用いても構わない。
【００７６】
高周波増幅器２００へのゲートバイアス電圧Ｖｇは、温度補償バイアス回路１０１（若しくは温度補償バイアス回路１０３）から供給される。例えば、温度補償バイアス回路１０１から供給される場合、温度が高くなるとゲートバイアス電圧Ｖｇは高くなる。また、温度補償バイアス回路１０３から供給される場合においても、温度が高くなると出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるようにスイッチの切り替え設定をしておくことで、ゲートバイアス電圧Ｖｇは高くなる。
【００７７】
上述したように、従来の高周波増幅器は、トランジスタ特性の温度変化に起因して温度が高くなるとその利得が低くなる特性を有する。一方、ゲートバイアス電圧Ｖｇを高くすると、増幅素子３７に流れる電流が増えて高周波増幅器の利得が増加する。そこで、この実施の形態６による高周波増幅器２００では、ゲートバイアス電圧Ｖｇを温度補償バイアス回路１０１（若しくは温度補償バイアス回路１０３）から供給することにより、温度が高くなるとゲートバイアス電圧Ｖｇが高くなるため、温度上昇に伴った利得の低下を抑えることができる。
【００７８】
以上のように、この実施の形態７によれば、上記実施の形態１、上記実施の形態３から６までの温度補償バイアス回路１０１，１０３と、温度補償バイアス回路１０１，１０３の出力電圧端子２と接続し、この出力電圧端子２を介してゲートバイアス電圧が供給され、入力した高周波信号を増幅する電界効果トランジスタからなる増幅素子３７とを備えたので、温度上昇に伴った利得の低下を抑えた高周波増幅器を得ることができる。
【００７９】
実施の形態８．
図１１は、この発明の実施の形態８による高周波減衰器の構成を示す回路図である。図１１において、実施の形態８による高周波減衰器３００は、高周波入力端子３３、高周波出力端子３４及びゲートバイアス電圧印加端子４８，４９を有し、上記実施の形態１で示した温度補償バイアス回路１０１（図１）からゲートバイアス電圧印加端子４９を介してゲートバイアス電圧が印加され、上記実施の形態２で示した温度補償バイアス回路１０２（図４）からゲートバイアス電圧印加端子４８，４８を介してゲートバイアス電圧が印加される。
【００８０】
なお、温度補償バイアス回路１０１は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４９とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０２内のトランジスタ４６のゲート電極に供給される。また、温度補償バイアス回路１０２は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４８とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０１内のトランジスタ４５のゲート電極に供給される。
【００８１】
温度補償バイアス回路１０１，１０２を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０１，１０２には、図１や図４に示したバイアス回路におけるダイオード部分に、上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【００８２】
高周波減衰器３００は、減衰器（並列トランジスタ減衰回路）３０１及び減衰器（直列トランジスタ減衰回路）３０２を備える。減衰器３０１は、トランジスタ４５及びゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を備え、ゲートバイアス電圧フィード抵抗４７は、一端がゲートバイアス電圧印加端子４８に接続しており、他端がトランジスタ４５のゲート端子に接続している。
【００８３】
トランジスタ４５は、ＦＥＴやＨＥＭＴ等が用いられ、高周波入力端子３３側の減衰器３０１でドレイン端子が高周波入力端子３３と接続しており、ソース端子が接地されている。また、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５では、ドレイン端子が高周波出力端子３４と接続しており、ソース端子が接地されている。このように、高周波入力端子３３側及び高周波出力端子３４側の双方の減衰器３０１において、トランジスタ４５は、高周波信号の伝達経路に並列に接続される（以降、並列のトランジスタ４５を称す）。
【００８４】
減衰器３０２は、トランジスタ４６及びゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を備え、ゲートバイアス電圧フィード抵抗４７はゲートバイアス電圧印加端子４９と一端が接続し、他端がトランジスタ４６のゲート端子に接続している。トランジスタ４６は、ＦＥＴやＨＥＭＴ等が用いられ、そのドレイン端子が高周波入力端子３３側の減衰器３０１内のトランジスタ４５のドレイン端子と接続しており、トランジスタ４６のソース端子が高周波出力端子３４側の減衰器３０１内のトランジスタ４５のドレイン端子と接続している。減衰器３０２におけるトランジスタ４６は、高周波信号の伝達経路に直列に接続される（以降、直列のトランジスタ４６を称す）。
【００８５】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から入力された高周波入力信号は、高周波入力端子３３側の減衰器３０１のトランジスタ４５、減衰器３０２のトランジスタ４６、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５で減衰され、高周波出力端子３４より高周波出力信号として出力される。このようにして、高周波信号が減衰される。
【００８６】
並列のトランジスタ４５へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４８からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４５のゲート端子に供給される。また、直列のトランジスタ４６へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４９からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４６のゲート端子に供給される。なお、トランジスタ４５のソース電極とドレイン電極はＤＣ的には接地されているものとする。
【００８７】
ここで、上記実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２によって、並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧が供給される。このため、温度上昇に伴って、並列のトランジスタ４５へ供給されるゲートバイアス電圧が低くなる。これにより、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は、温度が高くなるにつれて抵抗値が大きくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０１の減衰量は小さくなる。
【００８８】
一方、直列のトランジスタ４６には、上記実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１によってゲートバイアス電圧が供給されるため、温度上昇に伴ってゲートバイアス電圧が高くなる。これにより、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなるにつれて抵抗値が小さくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０２の減衰量は小さくなる。
【００８９】
このように、並列トランジスタを用いた減衰器３０１及び直列トランジスタを用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が小さくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が小さくなる特性を実現することができる。
【００９０】
以上のように、この実施の形態８によれば、高周波信号を入力する高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、減衰された高周波信号を出力する高周波出力端子３４とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、高周波出力端子３４とソース端子が接続され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４６を有する減衰回路３０２とからなり、温度補償バイアス回路１０２が、減衰回路３０１，３０１のトランジスタ４５にゲートバイアス電圧を供給し、温度補償バイアス回路１０１が、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給するので、温度上昇に伴って減衰量が小さくなる特性を有した高周波減衰器を得ることができる。
【００９１】
実施の形態９．
図１２は、この発明の実施の形態９による高周波減衰器の構成を示す回路図である。図１２において、高周波減衰器３００は上記実施の形態８と同様の構成を有するが、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１に対して上記実施の形態１で示した温度補償バイアス回路１０１がゲートバイアス電圧を供給し、直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２に対して上記実施の形態２で示した温度補償バイアス回路１０２がゲートバイアス電圧を供給する。
【００９２】
なお、温度補償バイアス回路１０１は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４８とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０１内のトランジスタ４５のゲート電極に供給される。また、温度補償バイアス回路１０２は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４９とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０２内のトランジスタ４６のゲート電極に供給される。
【００９３】
温度補償バイアス回路１０１，１０２を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０１，１０２には、図１や図４に示したバイアス回路におけるダイオード部分に、上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【００９４】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から入力された高周波入力信号は、高周波入力端子３３側の減衰器３０１のトランジスタ４５、減衰器３０２のトランジスタ４６、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５で減衰され、高周波出力端子３４より高周波出力信号として出力される。このようにして、高周波信号が減衰される。
【００９５】
並列のトランジスタ４５へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４８からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４５のゲート端子に供給される。また、直列のトランジスタ４６へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４９からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４６のゲート端子に供給される。なお、トランジスタ４５のソース電極とドレイン電極はＤＣ的には接地されているものとする。
【００９６】
ここで、上記実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１によって、並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧が供給される。このため、温度上昇に伴って、並列のトランジスタ４５へ供給されるゲートバイアス電圧が高くなる。これにより、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は温度が高くなるにつれて抵抗値が小さくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０１の減衰量は大きくなる。
【００９７】
一方、直列のトランジスタ４６には、上記実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２によってゲートバイアス電圧が供給されるため、温度上昇に伴ってゲートバイアス電圧が低くなる。これにより、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなるにつれて抵抗値が大きくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０２の減衰量は大きくなる。
【００９８】
このように、並列トランジスタを用いた減衰器３０１及び直列トランジスタを用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が大きくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が大きくなる特性を実現することができる。
【００９９】
以上のように、この実施の形態９によれば、高周波信号を入力する高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、減衰された高周波信号を出力する高周波出力端子３４とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、高周波出力端子３４とソース端子が接続され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４６を有する減衰回路３０２とからなり、温度補償バイアス回路１０１が、減衰回路３０１，３０１のトランジスタ４５にゲートバイアス電圧を供給し、温度補償バイアス回路１０２が、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給するので、温度上昇に伴って減衰量が大きくなる特性を有した高周波減衰器を得ることができる。
【０１００】
実施の形態１０．
図１３は、この発明の実施の形態１０による高周波減衰器の構成を示す回路図である。図１３において、高周波減衰器３００は上記実施の形態８と同様の構成を有するが、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１に対して上記実施の形態３で示した温度補償バイアス回路１０３がゲートバイアス電圧を供給し、直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２に対しても温度補償バイアス回路１０３がゲートバイアス電圧を供給する。
【０１０１】
なお、温度補償バイアス回路１０３は、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０１内のトランジスタ４５のゲート電極、減衰器３０２内のトランジスタ４６のゲート電極に供給される。温度補償バイアス回路１０３を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０３には、図６に示したバイアス回路のダイオード部分に、上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【０１０２】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から入力された高周波入力信号は、高周波入力端子３３側の減衰器３０１のトランジスタ４５、減衰器３０２のトランジスタ４６、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５で減衰され、高周波出力端子３４より高周波出力信号として出力される。このようにして、高周波信号が減衰される。
【０１０３】
並列のトランジスタ４５へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４８からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４５のゲート端子に供給される。また、直列のトランジスタ４６へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４９からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４６のゲート端子に供給される。なお、トランジスタ４５のソース電極とドレイン電極はＤＣ的には接地されているものとする。
【０１０４】
（１）温度上昇に伴って減衰量を大きくする場合
並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧を供給する、一方の温度補償バイアス回路１０３では、上記実施の形態３で示したようにスイッチを切り替えることにより、温度が高くなるとその出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は高くなる。このため、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は温度が高くなると小さくなり、減衰器３０１の減衰量は大きくなる。
【０１０５】
一方、直列のトランジスタ４６へゲートバイアス電圧を供給する、もう一方の温度補償バイアス回路１０３では、上述の設定とは逆に上記実施の形態３で示したようにスイッチを切り替えることにより、温度が高くなると出力電圧が低くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は低くなる。このため、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなると大きくなり、減衰器３０２の減衰量は大きくなる。
【０１０６】
このようにして、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１及び直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が大きくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が大きくなる特性を実現することができる。
【０１０７】
（２）温度上昇に伴って減衰量を小さくする場合
一方、２つの温度補償バイアス回路１０３のスイッチの切り替えを、上述の設定とは逆にすると、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１及び直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が小さくなる。このため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が小さくなる特性を実現することができる。
【０１０８】
すなわち、並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧を供給する、一方の温度補償バイアス回路１０３では、上記実施の形態３で示したようにスイッチを切り替えることにより、温度が高くなるとその出力電圧Ｖｏｕｔが低くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は低くなる。このため、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は温度が高くなると大きくなり、減衰器３０１の減衰量は小さくなる。
【０１０９】
一方、直列のトランジスタ４６へゲートバイアス電圧を供給する、もう一方の温度補償バイアス回路１０３では、スイッチを切り替えることにより、温度が高くなると出力電圧が高くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は高くなる。このため、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなると小さくなり、減衰器３０２の減衰量は小さくなる。
【０１１０】
このようにすることで、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１及び直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が小さくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が小さくなる特性を実現することができる。
【０１１１】
以上のように、この実施の形態１０によれば、高周波信号を入力する高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、減衰された高周波信号を出力する高周波出力端子３４とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、高周波出力端子３４とソース端子が接続され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４６を有する減衰回路３０２とからなり、減衰回路３０１のトランジスタ４５にゲートバイアス電圧を供給する温度補償バイアス回路１０３が、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給する温度補償バイアス回路１０３で出力電圧端子２の接続先がトランジスタ４のソース端子に切り替えられている場合、自回路の出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６との間に切り替え、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給する温度補償バイアス回路１０３で出力電圧端子２の接続先がダイオード５と抵抗６との間に切り替えられている場合、自回路の出力電圧端子２の接続先をトランジスタ４のソース端子に切り替えるので、温度補償バイアス回路１０３のスイッチを切り替えることによって、温度に対して減衰量が大きくなる特性と小さくなる特性とを適宜選択することが可能である。
【０１１２】
なお、本発明による高周波減衰器として、上記実施の形態８〜１０の構成を示したが、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、図１１及び図１２に示した構成において、温度補償バイアス回路１０２の代わりに、温度上昇に伴って減衰量が小さくなるように設定された温度補償バイアス回路１０３を用いても良い。また、温度補償バイアス回路１０１の代わりに、温度上昇に伴って減衰量が大きくなるように設定された温度補償バイアス回路１０３を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】この発明の実施の形態１による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１中のトランジスタの様々な温度におけるドレイン電流のゲート−ソース間電圧依存性を示すグラフである。
【図３】図１中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態２による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。
【図５】図４中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態３による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の形態４による温度補償バイアス回路に用いる多段化したダイオードユニットを示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５による温度補償バイアス回路に用いるダイオードユニットを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態６による温度補償バイアス回路に用いるダイオードの構成を示す回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態７による高周波増幅器の構成を示す回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態８による高周波減衰器の構成を示す回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態９による高周波減衰器の構成を示す回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態１０による高周波減衰器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ マイナス側電圧印加端子、２ 出力電圧端子、３ プラス側電圧印加端子、４，４５，４６ トランジスタ、５，２６ ダイオード、６〜１３ 抵抗（第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第４の抵抗）、１４〜１７，２４ａ，２４ｂ，４４，４７ 抵抗、１８〜１９，２５ スイッチ、２０ スイッチ（出力切替スイッチ）、２１〜２３ 抵抗回路（第１の抵抗回路、第２の抵抗回路）、２７，２９〜３１ ダイオードユニット、２８ 並列抵抗、３２ａ，３２ｂ ダイオード回路、３３ 高周波入力端子、３４ 高周波出力端子、３５ ゲートバイアス電圧印加端子、３６ ドレインバイアス電圧印加端子、３７ 増幅素子、３８ 入力整合回路、３９ 出力整合回路、４０ バイアスフィード用インダクタ、４１ バイパスコンデンサ、４２ グランド、４３ １／４波長線路、４８，４９ ゲートバイアス電圧印加端子、１０１〜１０３ 温度補償バイアス回路、２００ 高周波増幅器、３００ 高周波減衰器、３０１ 減衰器（減衰回路、並列トランジスタ減衰回路）、３０２ 減衰器（減衰回路、直列トランジスタ減衰回路）。
【技術分野】
【０００１】
この発明は、温度補償バイアス回路、これを用いた高周波増幅器及び高周波減衰器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波増幅器では、トランジスタの特性が温度によって変動することを主要因として利得が変化するという問題がある。例えば、ＧａＡｓＦＥＴ（Field effect transistor）やＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor）などのトランジスタを増幅素子として用いた増幅器においては温度が高くなると利得が減少する。この場合、増幅器のゲートバイアス電圧を温度に対して変化させ、具体的には温度が高くなるほどゲートバイアス電圧を高くしてドレイン電流が多く流れるバイアス条件で利得を高めることにより、温度に対する利得変化を抑えている。この利得の温度補償を高周波増幅器に適用するには、温度が高くなるにつれてゲートに印加する出力電圧が高くなる温度補償バイアス回路が必要となる。
【０００３】
また、ＦＥＴを用いた高周波減衰器の回路においては、温度が高くなるにしたがって、減衰量が減少する特性が求められている。直列及び並列にＦＥＴを挿入して減衰回路を構成する場合、温度の上昇に伴って直列に挿入したＦＥＴの内部抵抗が減少し、並列に挿入されたＦＥＴの内部抵抗が増加すれば、減衰量が減少する特性が得られる。したがって、減衰器に用いる温度補償バイアス回路としては、直列ＦＥＴと並列ＦＥＴとが温度に対して出力電圧が逆の変化をする必要がある。つまり、減衰器では、温度が高くなるにしたがってゲートに印加する出力電圧が高くなる温度補償バイアス回路だけでなく、温度の上昇に伴って出力電圧が低くなる温度補償バイアス回路が必要となる。
【０００４】
例えば、特許文献１には、温度が高くなるとダイオードの端子間の電圧が低くなることを利用して、温度上昇に対して出力電圧が低くなる特性を持たせた温度補償バイアス回路（以下、従来例１と称す）が開示されている（特許文献１の第６頁〜第７頁、第７図〜第１０図参照）。さらに、この特許文献１は、ＦＥＴのゲートバイアス電圧が閾値電圧付近であるとき、温度上昇に伴ってドレイン電流が増加することを利用して、温度が高くなると出力電圧が低くなる特性を持たせた温度補償バイアス回路（以下、従来例２と称す）を開示している（特許文献１の第８頁〜第９頁、第１１図〜第１３図参照）。
【０００５】
また、特許文献２に開示されるバイアス回路（以下、従来例３と称す）では、温度が高くなるとＦＥＴのゲートバイアス電圧が負に大きくなってドレイン電流を減少させる方向に変化することを利用して、温度が高くなると出力電圧が低くなる特性を得ている。さらに、特許文献２ではダイオードの温度特性を組み合わせて温度が高くなると出力電圧が低くなる特性を得ている（例えば、特許文献２の第３頁〜第６頁、第１図〜第７図参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２００１−３２０２４２号公報
【特許文献２】特開２００３−６０４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の温度補償バイアス回路では、負電圧のみで動作させると出力電圧の温度変化を大きくすることができないという課題があった。具体的に説明すると、従来例１の温度補償バイアス回路では、特許文献１の第９図に示されるようにダイオードを多段化して出力電圧の温度変化を大きくしている。このようにダイオードを多段に構成すると、バイアス回路の出力電圧の設定値があまり低くない場合、ダイオードのプラス側に正電圧を印加する必要がある。つまり、負電圧のみで動作させようとすると、ダイオードの段数が制限されて出力電圧の温度変化を大きくすることができない。
【０００８】
また、従来例２の温度補償バイアス回路では、上述したように閾値電圧付近のゲートバイアス電圧ＶｇのＦＥＴが温度上昇に伴い電流が増加する特性を利用する。ここで、特許文献１の第１１図に示される従来例２の回路では、ＦＥＴ２０に流れる電流をＩｄｓとし、分圧回路に印加する電源電圧をＶｇ１１、抵抗１９の抵抗値をＲとすると、その出力電圧は、Ｖｇ＝Ｖｇ１１＋Ｉｄｓ×Ｒで与えられる。従って、出力電圧Ｖｇは電流Ｉｄｓが増えたことによる抵抗１９の電圧降下分だけ高くなる。しかしながら、ＦＥＴ２０のゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓは、Ｖｇｓ＝−Ｉｄｓ×Ｒで与えられるため、上述のようにドレイン電流Ｉｄが増加すると、これに伴って電圧Ｖｇｓが深くなりドレイン電流Ｉｄｓの流れが抑えられる。これにより、出力電圧Ｖｇの温度変化を大きくすることができない。
【０００９】
さらに、特許文献２の第１２図に示す回路のように第１１図の回路を多段に接続した場合は、従来例１と同様に第１２図中の電源Ｖｇ１０として正電圧を印加する必要がある。つまり、負電圧のみで動作させる構成では、ＦＥＴを用いた回路の段数が制限され、その出力電圧の温度変化を大きくすることができない。
【００１０】
従来例３の温度補償バイアス回路では、特許文献２の第１図〜第４図に示されるいずれの回路構成においても、ＦＥＴ４３のドレイン電流Ｉｄｓにより発生するドレイン側の抵抗４７における電圧降下で出力電圧が与えられるため、温度上昇に伴ってドレイン電流Ｉｄｓが減少すると出力電圧も低くなる。特に、第２図〜第４図の回路では、温度が高くなると、ダイオードの両端電圧が低くなることを利用して、温度上昇に伴ってＦＥＴのゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓを浅くすることによりドレイン電流を増加させ、その出力電圧の温度変化を大きくしている。このように特許文献２に開示される従来例２では、その動作に負電圧を必要としていない。このため、従来例２では、特許文献２の第６図に示すように、出力電圧の温度変化が０．０７Ｖ／１００℃程度しか得られず、大きな温度変化を得ることはできない。
【００１１】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、負電圧で動作可能であり、かつ出力電圧の温度変化が大きな特性が得られる温度補償バイアス回路、これを用いた高周波増幅器及び高周波減衰器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この発明に係る温度補償バイアス回路は、プラス側電圧印加端子と、マイナス側電圧印加端子と、ドレイン端子がプラス側電圧印加端子に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、一端が第１の抵抗の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子に接続し、電界効果トランジスタのゲート端子が第１の抵抗との接続部に接続する第２の抵抗と、ダイオードと第１の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えるものである。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、プラス側電圧印加端子と、マイナス側電圧印加端子と、ドレイン端子がプラス側電圧印加端子に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、一端が第１の抵抗の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子に接続し、電界効果トランジスタのゲート端子が第１の抵抗との接続部に接続する第２の抵抗と、ダイオードと第１の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えたので、負電圧で動作可能であり、かつ出力電圧の温度変化が大きな特性が得られるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。図１において、実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１は、マイナス側電圧印加端子１、出力電圧端子２及びプラス側電圧印加端子３を有し、トランジスタ４、ダイオード５及び抵抗６〜９を備える。この回路において、マイナス側電圧印加端子１は、抵抗（第２の抵抗）７の一端と接続しており、抵抗７の他端は抵抗（第１の抵抗）６に接続している。また、ダイオード５は、トランジスタ４のソース端子と抵抗６の抵抗７側でない他端との間に順方向に接続され、このダイオード５と抵抗６との接続部に出力電圧端子２が接続する。
【００１５】
トランジスタ４は、ＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴなどが用いられ、抵抗（第４の抵抗）９とドレイン端子が接続し、ゲート端子が抵抗（第３の抵抗）８と接続している。抵抗８は、一端がトランジスタ４のゲート端子に接続し、他端が抵抗６と抵抗７との接続部に接続している。また、プラス側電圧印加端子３は、抵抗９のトランジスタ４側でない端部と接続することにより、抵抗９を介してトランジスタ４のドレイン端子と接続している。
【００１６】
次に動作について説明する。
図２は、図１中のトランジスタの様々な温度におけるドレイン電流のゲート−ソース間電圧依存性を示すグラフであり、温度Ｔが常温での特性を実線で示しており、温度Ｔが低温である場合を一点破線、温度Ｔが高温の場合を二点破線で示している。図２に示すように、ドレイン電流Ｉｄｓが多く流れるゲート−ソース間電圧Ｖｇｓの領域では温度が高くなるにつれて飽和ドレイン電流が減少するため、ドレイン電流Ｉｄｓは減少する。一方、トランジスタ４の閾値電圧Ｖｔｈ付近のＶｇｓ領域では、温度が高くなるにつれて閾値電圧Ｖｔｈが低くなることから、温度が高くなるにつれてドレイン電流Ｉｄｓが増加する。つまり、図２中に破線で示した電圧を境に、ドレイン電流Ｉｄｓが温度に対して増加する特性と減少する特性が切り替わる。
【００１７】
そこで、本発明による温度補償バイアス回路１０１では、トランジスタ４の閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるように抵抗６の値Ｒ１ａが設定される。また、抵抗７は、後述の式（１）に従って出力電圧Ｖｏｕｔを所望の値にするために抵抗値Ｒ２ａが設定され、抵抗８及び抵抗９は電圧の安定化のために抵抗値Ｒ３ａ，Ｒ４ａが設定される。なお、本発明において、トランジスタ４に印加される閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは、図２に示すような温度が高くなるにつれてドレイン電流Ｉｄｓが増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲である。
【００１８】
温度補償バイアス回路１０１の出力電圧Ｖｏｕｔは、マイナス側電圧印加端子１に印加する負電圧値をＶｇｃ１とすると、下記式（１）で与えられる。従って、トランジスタ４に流れるドレイン電流Ｉｄｓは温度が高くなるにつれて増加し、出力電圧Ｖｏｕｔが温度上昇に伴って増加する。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｇｃ１＋（Ｒ１ａ＋Ｒ２ａ）×Ｉｄｓ ・・・（１）
【００１９】
また、ドレイン電流Ｉｄｓは、トランジスタ４の温度特性に加えて、トランジスタ４のゲート−ソース間の電圧Ｖｇｓの値にも依存する。従来例２のバイアス回路では、温度上昇に伴ってトランジスタを流れるドレイン電流が増加する特性を有するが、セルフバイアス効果によってトランジスタのゲート−ソース間電圧が深くなり、ドレイン電流Ｉｄｓが抑えられ、出力電圧の大きな温度変化を得ることができなかった。
【００２０】
これに対して、実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１では、トランジスタ４のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓを決定する抵抗の一部をダイオード５に置き換えている。このように、ダイオード５の端子間電圧が温度上昇に伴って低くなる特性を有するので、トランジスタ４のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓは。温度が高くなるにつれて従来例２より浅くなり、従来例２の回路と比較してドレイン電流Ｉｄｓを格段に増加させることができる。これにより、出力電圧Ｖｏｕｔの大きな温度変化を実現できる。
【００２１】
なお、温度補償バイアス回路１０１を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地し、プラス側電圧印加端子３を介して印加される電圧値Ｖｇｓ２を０Ｖとすればよい。この構成で、ダイオード５一つ分の端子間電圧の値をＶｄｉｏｄｅとすると、−Ｖｄｉｏｄｅ以下の設定電圧であれば、出力電圧Ｖｏｕｔとして設定可能であり、負電圧のみで温度補償バイアス回路１０１を実現可能である。
【００２２】
図３は、図１中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフであり、Ｖｇｃ１を−５Ｖ、Ｖｇｃ２を０Ｖ（接地）、抵抗６の値Ｒ１ａを１．５ｋΩ、抵抗７の値Ｒ２ａを３．５ｋΩ、抵抗８の値Ｒ３ａを１００Ω、抵抗９の値Ｒ４ａを１００Ωとした場合における出力電圧Ｖｏｕｔの温度依存性の計算結果を示している。図３に示すように、温度補償バイアス回路１０１では、常温での出力電圧Ｖｏｕｔが−１．４Ｖ程度の設定になる場合、温度変化１００℃あたり約＋０．６Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔの変化が得られる。
【００２３】
従来例１の温度補償バイアス回路を２段のダイオードで構成した場合及び従来例２の温度補償バイアス回路を、上述と同様の印加電圧とし、かつ常温での出力電圧Ｖｏｕｔが−１．４Ｖ程度の設定電圧になるようにした場合の出力電圧の温度変化を計算した。この結果、いずれの回路構成においても、温度変化１００℃あたり約＋０．２Ｖ程度の出力電圧しか得ることができなかった。
【００２４】
以上のように、この実施の形態１によれば、プラス側電圧印加端子３と、マイナス側電圧印加端子１と、ドレイン端子がプラス側電圧印加端子３に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、トランジスタ４のソース端子と抵抗６との間で順方向になるように、一端がトランジスタ４のソース端子に接続し、他端が抵抗６の一端に接続するダイオード５と、一端が抵抗６の他端に接続すると共に、他端がマイナス側電圧印加端子１に接続し、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６との接続部に接続する抵抗７と、ダイオード５と抵抗６との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子２とを備えたので、従来の温度補償バイアス回路と比較して、負電圧のみで動作可能であり、かつ出力電圧の大きな温度変化を得ることができる。
【００２５】
なお、上記実施の形態１で示した図１では、トランジスタ４のドレイン端子が抵抗９を介してプラス側電圧印加端子３に接続する構成を示したが、トランジスタ４のドレイン端子がプラス側電圧印加端子３に直接接続した構成であってもよい。
【００２６】
また、上記実施の形態１で示した図１では、トランジスタ４のゲート端子が抵抗８を介して抵抗６と抵抗７の間に接続する構成を示したが、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６と抵抗７の間に直接接続した構成であってもよい。
さらに、トランジスタ４のドレイン端子をプラス側電圧印加端子３に直接接続し、トランジスタ４のゲート端子を抵抗６と抵抗７の接続部に直接接続した構成であってもよい。
【００２７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。図４において、実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２は、マイナス側電圧印加端子１、出力電圧端子２及びプラス側電圧印加端子３を有し、トランジスタ４、ダイオード５及び抵抗１０〜１３を備える。この回路において、マイナス側電圧印加端子１は、抵抗（第２の抵抗）１１の一端に接続しており、抵抗１１の他端は抵抗（第１の抵抗）１０に接続している。また、ダイオード５は、トランジスタ４のソース端子と抵抗１０の抵抗１１側でない他端との間に順方向に接続される。ここで、実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２では、上記実施の形態１と異なり、出力電圧端子２がトランジスタ４のドレイン端子と抵抗１３との接続部に接続する。
【００２８】
なお、トランジスタ４には、上記実施の形態１と同様にＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴなどが用いられ、出力電圧端子２及び抵抗（第４の抵抗）１３とドレイン端子とが接続し、ゲート端子が抵抗（第３の抵抗）１２と接続している。抵抗１２は、一端がトランジスタ４のゲート端子に接続し、他端が抵抗１０と抵抗１１との接続部に接続している。また、プラス側電圧印加端子３は、抵抗１３のトランジスタ４側でない端部と接続することにより、抵抗１３を介してトランジスタ４のドレイン端子と接続している。
【００２９】
次に動作について説明する。
実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２では、上記実施の形態１で示した図１の回路構成と異なり、出力電圧Ｖｏｕｔの取り出し位置である出力電圧端子２が、トランジスタ４のドレイン端子と抵抗１３との接続部になっている。このように構成することで、上記実施の形態１と同様に、温度が高くなるにつれてトランジスタ４のドレイン電流Ｉｄｓが大幅に増加する特性を得ることができる。
【００３０】
ただし、この構成では、トランジスタ４のドレイン端子と抵抗１３との接続部を介して出力電圧Ｖｏｕｔが出力されるため、抵抗１３による電圧降下の影響を考慮する必要がある。これにより、バイアス回路１０２の出力電圧Ｖｏｕｔは、プラス側電圧印加端子３に印加する正電圧値をＶｇｃ２とし、抵抗１３の値をＲ４ｂとすると、下記式（２）で与えられる。下記式（２）では、トランジスタ４を流れるドレイン電流Ｉｄｓが増加すると、出力電圧Ｖｏｕｔは低くなる特性を示す。一方、上記実施の形態１と同様に、バイアス回路１０２の温度特性は、トランジスタ４とダイオード２で与えられるため、出力電圧Ｖｏｕｔの大きな温度変化を得ることができる。
Ｖｏｕｔ＝Ｖｇｃ２−Ｒ４ｂ×Ｉｄｓ ・・・（２）
【００３１】
図５は、図４中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフであり、Ｖｇｃ１を−５Ｖ、Ｖｇｃ２を０Ｖ（接地）、抵抗１０の値Ｒ１ｂを１．５ｋΩ、抵抗１１の値Ｒ２ｂを０．５ｋΩ、抵抗１２の値Ｒ３ｂを１００Ω、抵抗１３の値Ｒ４ｂを１．９ｋΩとした場合における出力電圧Ｖｏｕｔの温度依存性の計算結果を示している。図５に示すように、バイアス回路１０２では、上記実施の形態１と異なり温度上昇に伴って出力電圧Ｖｏｕｔの値が下がる特性を有し、常温での出力電圧Ｖｏｕｔが−１．４Ｖ程度の設定になる場合、温度変化１００℃あたり約−０．２５Ｖの出力電圧Ｖｏｕｔの変化が得られる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態２では、プラス側電圧印加端子３と、マイナス側電圧印加端子１と、一端がマイナス側電圧印加端子１に接続する抵抗１０と、抵抗１０の一端にゲート端子が接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、トランジスタ４のソース端子と抵抗１０との間で順方向になるように、一端が抵抗１０の他端に接続し、他端がトランジスタ４のソース端子に接続するダイオード５と、一端がトランジスタ４のドレイン端子に接続すると共に、他端がプラス側電圧印加端子３に接続する抵抗１３と、トランジスタ４のドレイン端子に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子２とを備えたので、温度が高くなるにつれて出力電圧が下がる特性を負電圧のみで実現可能であり、かつ出力電圧の大きな温度変化を得ることができる。
【００３３】
なお、上記実施の形態２で示した図４では、抵抗１１を介して抵抗１０とマイナス側電圧印加端子１とが接続する場合を示したが、抵抗１０とマイナス側電圧印加端子１とが直接接続した構成であってもよい。
【００３４】
また、上記実施の形態２で示した図４では、トランジスタ４のゲート端子が抵抗１２を介して抵抗１０と抵抗１１の間に接続する構成を示したが、トランジスタ４のゲート端子が抵抗１０と抵抗１１の間に直接接続した構成であってもよい。
さらに、トランジスタ４のゲート端子が抵抗１０と抵抗１１の間に直接接続し、抵抗１０とマイナス側電圧印加端子１を直接接続した構成であってもよい。
【００３５】
実施の形態３．
この実施の形態３は、出力電圧端子や抵抗回路に設けたスイッチの切り替えにより、所望の出力電圧を選択することができる温度補償バイアス回路を示している。
図６は、この発明の実施の形態３による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図であり、図６（ａ）は実施の形態３による温度補償バイアス回路の一例を示し、図６（ｂ）は抵抗回路の他の構成例を示している。図６（ａ）において、実施の形態３による温度補償バイアス回路１０３は、マイナス側電圧印加端子１、出力電圧端子２及びプラス側電圧印加端子３を有し、トランジスタ４、ダイオード５、抵抗６，８及び抵抗回路２１，２２を備える。
【００３６】
マイナス側電圧印加端子１は、抵抗回路２１を介して抵抗６の一端に接続している。また、ダイオード５は、トランジスタ４のソース端子と抵抗６の他端との間で順方向に接続している。トランジスタ４には、上記実施の形態１と同様にＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴなどが用いられ、抵抗回路２２を介してプラス側電圧印加端子３とドレイン端子とが接続し、ゲート端子が抵抗８と接続している。
【００３７】
抵抗８は、一端がトランジスタ４のゲート端子に接続し、他端が抵抗６と抵抗回路２１との接続部に接続している。また、スイッチ（出力切替スイッチ）２０は、出力電圧端子２と接続しその接続先を切り替えるＳＰＤＴ（Single Pole Double Throw）であって、オンオフ動作で選択される一方の経路がトランジスタ４のドレイン端子と接続しており、オンオフ動作で選択される他方の経路がダイオード５と抵抗６との接続部に接続している。
【００３８】
抵抗回路（第１の抵抗回路）２１は、直列に接続した抵抗１４，１５と、抵抗１４に並列に接続するスイッチ１８とを備え、抵抗１５の抵抗１４側でない端部とマイナス側電圧印加端子１とが接続しており、また抵抗１４の抵抗１５側でない端部と抵抗６の一端とが接続されている。抵抗回路２１では、スイッチ１８をオフにすることで抵抗値が（Ｒ２ａ１＋Ｒ２ａ２）となり、スイッチ１８をオンにすると抵抗値がＲ２ａ２となる。
【００３９】
抵抗回路（第２の抵抗回路）２２は、直列に接続した抵抗１６，１７と、抵抗１６に並列に接続するスイッチ１９とを備え、抵抗１７の抵抗１６側でない端部とプラス側電圧印加端子３とが接続しており、また抵抗１６の抵抗１７側でない端部とトランジスタ４のドレイン端子とが接続されている。抵抗回路２２では、スイッチ１９をオフにすることで抵抗値が（Ｒ４ａ１＋Ｒ４ａ２）となり、スイッチ１９をオンにすると抵抗値がＲ４ａ２となる。
【００４０】
また、図６（ｂ）に示す抵抗回路２３は、抵抗２４ａと、直列に接続した抵抗２４ｂ及びスイッチ２５と、が並列に接続している。抵抗回路２３では、スイッチ２５をオフにすることで抵抗値がＲｐ１となり、スイッチ２５をオンにすると抵抗値がＲｐ１×Ｒｐ２／（Ｒｐ１＋Ｒｐ２）となる。
【００４１】
次に動作について説明する。
ＳＰＤＴスイッチ２０で出力電圧端子２の接続先を切り替えることにより、上記実施の形態１と同様にダイオード５と抵抗６の接続部から出力電圧を得る経路と、上記実施の形態２と同様にトランジスタ４のドレイン端子から出力電圧を得る経路とを選択することができる。
【００４２】
上記実施の形態１において、図３に示す出力電圧の温度依存性を計算した温度補償バイアス回路１０１の好適な抵抗値の組み合わせは、抵抗６の値Ｒ１ａが１．５ｋΩ、抵抗７の値Ｒ２ａが３．５ｋΩ、抵抗８の値Ｒ３ａが１００Ω、抵抗９の値Ｒ４ａが１００Ωである。また、上記実施の形態２において、図５に示す出力電圧の温度依存性を計算した温度補償バイアス回路１０２の好適な抵抗値の組み合わせは、抵抗１０の値Ｒ１ｂが１．５ｋΩ、抵抗１１の値Ｒ２ｂが０．５ｋΩ、抵抗１２の値Ｒ３ｂが１００Ω、抵抗１３の値Ｒ４ｂが１．９ｋΩである。
【００４３】
ここで、図３及び図５では、出力電圧の常温における設定電圧は同じ値であり、また抵抗６の値Ｒ１ａと抵抗１０の値Ｒ１ｂが同じ値、抵抗８の値Ｒ３ａと抵抗１２の値Ｒ３ｂが同じ値であるが、抵抗７の値Ｒ２ａは抵抗１１の値Ｒ２ｂより大きく、抵抗９の値Ｒ４ａは抵抗１３の値Ｒ４ｂより小さく、異なる値となる。
【００４４】
そこで、この実施の形態３では、抵抗値を切り替えることができる抵抗回路２１へ抵抗９を置き換え、抵抗７についても、抵抗値を切り替えることができる抵抗回路２２へ置き換え、ＳＰＤＴスイッチ２０の切り替えに併せて、抵抗回路２１と抵抗回路２２の抵抗値を切り替える。これによって、一つの温度補償バイアス回路１０３を用いるだけで、正、負の出力電圧の温度変化を実現することが可能となる。
【００４５】
具体的に説明すると、正の出力電圧の温度変化を実現する場合、ＳＰＤＴスイッチ２０により出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６の接続部から出力電圧を得る経路に切り替える。ここで、抵抗回路２１はその抵抗値が大きくなるようにスイッチ１８をオフとし（抵抗値Ｒ２ａ１＋Ｒ２ａ２）、抵抗回路２２の抵抗値が小さくなるようにスイッチ１９をオンにする（抵抗値Ｒ４ａ２）。
【００４６】
一方、負の出力電圧の温度変化を実現する場合、ＳＰＤＴスイッチ２０により出力電圧端子２の接続先をトランジスタ４のドレイン端子から出力電圧を得る経路に切り替える。ここで、抵抗回路２１はその抵抗値が小さくなるようにスイッチ１８をオンとし（抵抗値Ｒ２ａ２）、抵抗回路２２の抵抗値が大きくなるようにスイッチ１９をオフにする（抵抗値Ｒ４ａ１＋Ｒ４ａ２）。
【００４７】
このように、この実施の形態３による温度補償バイアス回路１０３では、出力電圧端子や抵抗回路に設けたスイッチの切替えにより、正又は負のいずれかの出力電圧の温度変化を選択することができる上、所望の出力電圧を選択することができる。
【００４８】
以上のように、この実施の形態３によれば、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧Ｖｔｈ付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧Ｖｇｓが印加されるトランジスタ４と、トランジスタ４のソース端子と抵抗６との間で順方向になるように、一端がトランジスタ４のソース端子に接続し、他端が抵抗６の一端に接続するダイオード５と、出力電圧が取り出される出力電圧端子２に接続し、この出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６との接続部及びトランジスタ４のドレイン端子のうちのいずれか一方に切り替えるスイッチ２０と、一端が抵抗６の他端に接続し、他端がマイナス側電圧印加端子１に接続し、トランジスタ４のゲート端子が抵抗６との接続部に接続すると共に、抵抗値の大小が切り替えられる抵抗回路２１と、トランジスタ４のドレイン端子に一端が接続し、プラス側電圧印加端子３に他端が接続し、抵抗値の大小が切り替えられる抵抗回路２２とを備えたので、正、負の出力電圧の温度変化を一つの温度補償バイアス回路で実現することが可能であり、かつ上記実施の形態１、２で示した回路と同様に大きな出力電圧の温度変化を得ることができる。
【００４９】
なお、上記実施の形態３では、抵抗値の切り替えが可能な抵抗回路として、図６（ａ）に示す抵抗回路２１，２２を用いた場合を示したが、抵抗回路２１，２２のうちの少なくとも一方を図６（ｂ）に示す抵抗回路２３で置き換えた回路構成としてもよい。つまり、本発明は、抵抗回路２１〜２３の回路構成に限定されるものではなく、抵抗値を切り替えることが可能な抵抗回路であれば、図６に示した回路以外の構成であっても構わない。
【００５０】
実施の形態４．
この実施の形態４では、上記実施の形態１（図１）、上記実施の形態２（図４）及び上記実施の形態３（図６）で示した回路内のダイオード５を、複数のダイオードを多段化したユニットに置き換えた温度補償バイアス回路を示す。
【００５１】
図７は、この発明の実施の形態４による温度補償バイアス回路に用いる多段化したダイオードユニットを示す図である。図７において、実施の形態４によるダイオードユニット２７は、複数のダイオード２６を順方向に直列に接続して構成される。このダイオードユニット２７は、図１、図４及び図６にそれぞれ示した温度補償バイアス回路１０１，１０２，１０３内のダイオード５と置き換えられ、置換後の各回路が実施の形態４による温度補償バイアス回路となる。
【００５２】
上記実施の形態１〜３に示したようなダイオードを一段とした場合と比較して、実施の形態４では、段数分だけダイオードの端子間電圧（ダイオードユニット２７の端子間電圧）の温度変化が大きくなる。そのため、トランジスタ４のゲート−ソース間電圧が温度上昇に伴って浅くなり、トランジスタ４のドレイン電流Ｉｄｓが増加する。
【００５３】
以上のように、この実施の形態４によれば、ダイオード５の代わりに、複数のダイオード２６を直列に接続してなるダイオードユニット２７を設けたので、ダイオードを一段とした上記実施の形態１〜３の回路構成よりも、さらに出力電圧の温度変化を大きくすることができる。
【００５４】
実施の形態５．
この実施の形態５では、上記実施の形態１（図１）、上記実施の形態２（図４）及び上記実施の形態３（図６）で示した回路内のダイオード５を、並列抵抗を組み合わせたダイオードユニットに置き換えた温度補償バイアス回路を示す。
【００５５】
図８は、この発明の実施の形態５による温度補償バイアス回路に用いるダイオードユニットを示す図であり、図８（ａ）はダイオードユニットの構成例１を示し、図８（ｂ）はダイオードユニットの構成例２を示し、図８（ｃ）はダイオードユニットの構成例３を示している。図８（ａ）に示すダイオードユニット２９は、ダイオード２６と抵抗２８とを１つずつ並列に接続して構成される（構成例１）。
【００５６】
また、図８（ｂ）に示すダイオードユニット３０では、複数のダイオード２６を順方向に直列に接続して多段化し、この直列接続されたダイオード２６のうちの１つ（図示の例では末端のダイオード２６）と抵抗２８とを並列に接続している（構成例２）。
【００５７】
図８（ｃ）に示すダイオードユニット３１では、複数のダイオード２６を直列に接続して多段化した構成は図８（ｂ）と同様であるが、多段化した全てのダイオード２６と１つの抵抗２８とが並列に接続される（構成例３）。ダイオードユニット２９，３０，３１は、図１、図４及び図６に示した温度補償バイアス回路１０１，１０２，１０３内のダイオード５とそれぞれ置き換えられ、置換後の各回路が実施の形態５による温度補償バイアス回路となる。
【００５８】
実施の形態５による温度補償バイアス回路では、上述のように並列抵抗２８を設けることにより、上記実施の形態１〜４のように１つのダイオード５や多段化したダイオード２７を用いた回路構成と比較してダイオードの温度特性の影響を抑えることができる。トランジスタ４のソース端子に単一のダイオード若しくは多段化したダイオードを接続する場合、ダイオードの段数に合わせて温度特性を離散的に変更することしかできなかった。これに対して、実施の形態５では、並列抵抗２８の値を変えることで温度変化を連続的に調整することが可能である。
【００５９】
以上のように、この実施の形態５によれば、ダイオードに並列に接続する抵抗２８を備えたので、上記実施の形態１〜４の温度補償バイアス回路と比較して出力電圧の温度変化の大きさを連続的に調整することができる。
【００６０】
なお、上記実施の形態５では、図８に示すダイオードユニット２９〜３１を用いた構成を示したが、本発明は、上述した図８の構成に限定されるものではない。例えば、図８（ｂ）において、何段目のダイオード２６に並列抵抗２８を設けるか（並列抵抗の位置）、並列抵抗２８の数、多段化されたダイオード２６中の複数段のダイオード２６に対して並列抵抗２８を設ける、といったように、連続的に出力電圧の温度変化の大きさを調整可能であれば異なる回路構成のダイオードユニットであっても、上記と同様の効果を得ることができる。
【００６１】
実施の形態６．
図９は、この発明の実施の形態６による温度補償バイアス回路に用いるダイオードの構成を示す回路図であり、図９（ａ）は構成例１を示し、図９（ｂ）は構成例２を示し、図９（ｃ）は構成例３を示す。図９（ａ）に示すダイオード回路３２ａは、ＦＥＴやＨＥＭＴ等のトランジスタを用い、そのソース端子とドレイン端子を接続して共通の端子を設け、もう一端をゲート端子からとっている（構成例１）。また、図９（ｂ）に示すダイオード回路３２ｂは、ＢＪＴ（Bipolar junction transistor）やＨＢＴ（Heterojunction Bipolar Transistor）等のバイポーラトランジスタを用い、そのエミッタ端子とコレクタ端子を接続して共通の端子を設け、もう一端をベース端子からとっている（構成例２）。さらに、図９（ｃ）に示すダイオード回路３２ｃは、ＢＪＴやＨＢＴ等のバイポーラトランジスタを用い、そのベース端子とコレクタ端子を接続して共通の端子を設け、もう一端をエミッタ端子からとっている（構成例３）。
【００６２】
上記実施の形態１で示した図１、上記実施の形態２で示した図４、上記実施の形態３で示した図６の温度補償バイアス回路、上記実施の形態４で示した多段化したダイオードを用いた温度補償バイアス回路、上記実施の形態５で示した単一のダイオード又は多段化したダイオードに並列抵抗を設けた温度補償バイアス回路のそれぞれに用いられるダイオードを、図９（ａ）、図９（ｂ）及び図９（ｃ）に示したダイオード回路に置き換えることによりそれぞれの回路が、実施の形態６による温度補償バイアス回路を構成する。
【００６３】
次に動作について説明する。
図９（ａ）に示すダイオード回路３２ａは、ゲート端子がプラス側端子であり、ソース端子及びドレイン端子が接続された共通の端子がマイナス側端子であるダイオードとして動作する。同様に、図９（ｂ）に示すダイオード回路３２ｂでは、ベース端子がプラス側端子であり、エミッタ端子及びコレクタ端子が接続された共通の端子がマイナス側端子であるダイオードとして動作する。図９（ｃ）に示すダイオード回路３２ｃでは、ベース端子及びコレクタ端子が接続された共通の端子がプラス側端子であり、エミッタ端子がマイナス側端子であるダイオードとして動作する。
【００６４】
以上のように、この実施の形態６によれば、電界効果トランジスタのゲート端子をプラス側の端子とし、ソース端子とドレイン端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路３２ａ、バイポーラトランジスタのベース端子をプラス側の端子とし、エミッタ端子とコレクタ端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路３２ｂ、バイポーラトランジスタのベース端子とコレクタ端子を接続してプラス側の共通端子とし、エミッタ端子をマイナス側の端子とした回路３２ｃのうちのいずれかを、ダイオード５，２６として用いたので、上記実施の形態１〜５のそれぞれの効果が引き継いで得られる。
【００６５】
また、上記実施の形態６では、図９（ａ）から図９（ｃ）までのようにダイオードの機能をトランジスタを用いて実現しており、ダイオード回路３２ａ，３２ｂ，３２ｃがトランジスタの製造プロセスのみで製造可能であることから、製造上ダイオードの製造プロセスを有しないＭＭＩＣ（Microwave Monolithic IC）においても、実施の形態６による温度補償バイアス回路を構成できる。これにより、増幅器や減衰器等の高周波回路と実施の形態６による温度補償バイアス回路とを同一ＭＭＩＣ上に構成することができる。
【００６６】
実施の形態７．
図１０は、この発明の実施の形態７による高周波増幅器の構成を示す回路図である。図１０において、実施の形態１０による高周波増幅器２００は、高周波入力端子３３、高周波出力端子３４、ゲートバイアス電圧印加端子３５及びドレインバイアス電圧印加端子３６を有し、上記実施の形態１で示した温度補償バイアス回路１０１（図１）又は上記実施の形態３で示した温度補償バイアス回路１０３（図６）からゲートバイアス電圧印加端子３５を介してゲートバイアス電圧が印加される。ここで、温度補償バイアス回路１０３は、スイッチ２０によって出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６の間に切り替えた状態とする。
【００６７】
上述した温度補償バイアス回路１０１，１０３では、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子３５とが接続され、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として高周波増幅器２００に供給される。なお、温度補償バイアス回路１０１，１０３を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０１，１０３には、図１や図６に示したバイアス回路のダイオード部分に上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【００６８】
なお、上記温度補償バイアス回路は、プラス側電圧印加端子３を介して供給される電圧Ｖｇｓ２が０Ｖ、すなわち接地されていても動作する。従って、この実施の形態７による高周波増幅器２００のゲートバイアス回路には、負電圧のみを供給するだけで動作可能である。
【００６９】
高周波増幅器２００は、増幅素子３７、入力整合回路３８、出力整合回路３９、バイアスフィード用インダクタ４０及びバイパスコンデンサ４１を有し、図１０中に矢印で示すようにバイアスフィード用インダクタ４０を、１／４波長線路４３や抵抗４４に置換可能である。増幅素子３７は、ＧａＡｓＦＥＴやＨＥＭＴ等のトランジスタからなり、ソース端子が接地され、ドレイン端子が出力整合回路３９と接続しており、ゲート端子が入力整合回路３８に接続している。
【００７０】
入力整合回路３８は、一端が高周波入力端子３３と接続し、他端が増幅素子３７のトランジスタのゲート端子に接続して、高周波入力端子３３と増幅素子３７との間のインピーダンスを整合させる。出力整合回路３９は、一端が高周波出力端子３４と接続し、他端が増幅素子３７のトランジスタのドレイン端子に接続して、高周波出力端子３４と増幅素子３７との間のインピーダンスを整合させる。
【００７１】
バイアスフィード用インダクタ４０は、増幅素子３７のトランジスタのゲート側とドレイン側の双方にそれぞれ設けられ、一端がバイパスコンデンサ４１と直列に接続されており、増幅素子３７のトランジスタのゲート側に接続する構成の場合、他端が入力整合回路３８と増幅素子３７との接続部に接続され、増幅素子３７のトランジスタのドレイン側に接続する構成の場合、他端が出力整合回路３９と増幅素子３７との接続部に接続される。
【００７２】
また、バイパスコンデンサ４１のバイアスフィード用インダクタ４０側でない端部は、グランド４２に接地されており、このバイパスコンデンサ４１と増幅素子３７のトランジスタのゲート側に接続するバイアスフィード用インダクタ４０との接続部にゲートバイアス電圧印加端子３５が接続される。一方、バイパスコンデンサ４１と増幅素子３７のトランジスタのドレイン側に接続するバイアスフィード用インダクタ４０との接続部には、ドレインバイアス電圧印加端子３６が接続される。
【００７３】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から高周波入力信号ＲＦｉｎが入力されると、入力整合回路３８を介して増幅素子３７に入力される。この後、高周波信号は増幅素子３７で増幅された後、出力整合回路３９を介して高周波出力信号ＲＦｏｕｔとして高周波出力端子３４より出力される。このようにして、高周波信号が増幅される。
【００７４】
ここで、増幅素子３７へ印加されるバイアス電圧のうち、ゲートバイアス電圧Ｖｇは、ゲートバイアス電圧印加端子３５からバイアスフィード用インダクタ４０を介して増幅素子３７のトランジスタのゲート端子に供給される。また、増幅素子３７へ印加されるドレインバイアス電圧Ｖｄは、ドレインバイアス電圧印加端子３６からバイアスフィード用インダクタ４０を介して増幅素子３７のドレイン端子に供給される。
【００７５】
なお、ゲートバイアス印加用のバイアスフィード用インダクタ４０は、図１０中に矢印で示すように、１／４波長線路４３や抵抗４４で代替しても構わない。また、ドレインバイアス印加用のバイアスフィード用インダクタ４０についても、該インダクタ４０の代わりに１／４波長線路４３を用いても構わない。
【００７６】
高周波増幅器２００へのゲートバイアス電圧Ｖｇは、温度補償バイアス回路１０１（若しくは温度補償バイアス回路１０３）から供給される。例えば、温度補償バイアス回路１０１から供給される場合、温度が高くなるとゲートバイアス電圧Ｖｇは高くなる。また、温度補償バイアス回路１０３から供給される場合においても、温度が高くなると出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるようにスイッチの切り替え設定をしておくことで、ゲートバイアス電圧Ｖｇは高くなる。
【００７７】
上述したように、従来の高周波増幅器は、トランジスタ特性の温度変化に起因して温度が高くなるとその利得が低くなる特性を有する。一方、ゲートバイアス電圧Ｖｇを高くすると、増幅素子３７に流れる電流が増えて高周波増幅器の利得が増加する。そこで、この実施の形態６による高周波増幅器２００では、ゲートバイアス電圧Ｖｇを温度補償バイアス回路１０１（若しくは温度補償バイアス回路１０３）から供給することにより、温度が高くなるとゲートバイアス電圧Ｖｇが高くなるため、温度上昇に伴った利得の低下を抑えることができる。
【００７８】
以上のように、この実施の形態７によれば、上記実施の形態１、上記実施の形態３から６までの温度補償バイアス回路１０１，１０３と、温度補償バイアス回路１０１，１０３の出力電圧端子２と接続し、この出力電圧端子２を介してゲートバイアス電圧が供給され、入力した高周波信号を増幅する電界効果トランジスタからなる増幅素子３７とを備えたので、温度上昇に伴った利得の低下を抑えた高周波増幅器を得ることができる。
【００７９】
実施の形態８．
図１１は、この発明の実施の形態８による高周波減衰器の構成を示す回路図である。図１１において、実施の形態８による高周波減衰器３００は、高周波入力端子３３、高周波出力端子３４及びゲートバイアス電圧印加端子４８，４９を有し、上記実施の形態１で示した温度補償バイアス回路１０１（図１）からゲートバイアス電圧印加端子４９を介してゲートバイアス電圧が印加され、上記実施の形態２で示した温度補償バイアス回路１０２（図４）からゲートバイアス電圧印加端子４８，４８を介してゲートバイアス電圧が印加される。
【００８０】
なお、温度補償バイアス回路１０１は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４９とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０２内のトランジスタ４６のゲート電極に供給される。また、温度補償バイアス回路１０２は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４８とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０１内のトランジスタ４５のゲート電極に供給される。
【００８１】
温度補償バイアス回路１０１，１０２を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０１，１０２には、図１や図４に示したバイアス回路におけるダイオード部分に、上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【００８２】
高周波減衰器３００は、減衰器（並列トランジスタ減衰回路）３０１及び減衰器（直列トランジスタ減衰回路）３０２を備える。減衰器３０１は、トランジスタ４５及びゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を備え、ゲートバイアス電圧フィード抵抗４７は、一端がゲートバイアス電圧印加端子４８に接続しており、他端がトランジスタ４５のゲート端子に接続している。
【００８３】
トランジスタ４５は、ＦＥＴやＨＥＭＴ等が用いられ、高周波入力端子３３側の減衰器３０１でドレイン端子が高周波入力端子３３と接続しており、ソース端子が接地されている。また、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５では、ドレイン端子が高周波出力端子３４と接続しており、ソース端子が接地されている。このように、高周波入力端子３３側及び高周波出力端子３４側の双方の減衰器３０１において、トランジスタ４５は、高周波信号の伝達経路に並列に接続される（以降、並列のトランジスタ４５を称す）。
【００８４】
減衰器３０２は、トランジスタ４６及びゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を備え、ゲートバイアス電圧フィード抵抗４７はゲートバイアス電圧印加端子４９と一端が接続し、他端がトランジスタ４６のゲート端子に接続している。トランジスタ４６は、ＦＥＴやＨＥＭＴ等が用いられ、そのドレイン端子が高周波入力端子３３側の減衰器３０１内のトランジスタ４５のドレイン端子と接続しており、トランジスタ４６のソース端子が高周波出力端子３４側の減衰器３０１内のトランジスタ４５のドレイン端子と接続している。減衰器３０２におけるトランジスタ４６は、高周波信号の伝達経路に直列に接続される（以降、直列のトランジスタ４６を称す）。
【００８５】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から入力された高周波入力信号は、高周波入力端子３３側の減衰器３０１のトランジスタ４５、減衰器３０２のトランジスタ４６、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５で減衰され、高周波出力端子３４より高周波出力信号として出力される。このようにして、高周波信号が減衰される。
【００８６】
並列のトランジスタ４５へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４８からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４５のゲート端子に供給される。また、直列のトランジスタ４６へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４９からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４６のゲート端子に供給される。なお、トランジスタ４５のソース電極とドレイン電極はＤＣ的には接地されているものとする。
【００８７】
ここで、上記実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２によって、並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧が供給される。このため、温度上昇に伴って、並列のトランジスタ４５へ供給されるゲートバイアス電圧が低くなる。これにより、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は、温度が高くなるにつれて抵抗値が大きくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０１の減衰量は小さくなる。
【００８８】
一方、直列のトランジスタ４６には、上記実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１によってゲートバイアス電圧が供給されるため、温度上昇に伴ってゲートバイアス電圧が高くなる。これにより、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなるにつれて抵抗値が小さくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０２の減衰量は小さくなる。
【００８９】
このように、並列トランジスタを用いた減衰器３０１及び直列トランジスタを用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が小さくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が小さくなる特性を実現することができる。
【００９０】
以上のように、この実施の形態８によれば、高周波信号を入力する高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、減衰された高周波信号を出力する高周波出力端子３４とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、高周波出力端子３４とソース端子が接続され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４６を有する減衰回路３０２とからなり、温度補償バイアス回路１０２が、減衰回路３０１，３０１のトランジスタ４５にゲートバイアス電圧を供給し、温度補償バイアス回路１０１が、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給するので、温度上昇に伴って減衰量が小さくなる特性を有した高周波減衰器を得ることができる。
【００９１】
実施の形態９．
図１２は、この発明の実施の形態９による高周波減衰器の構成を示す回路図である。図１２において、高周波減衰器３００は上記実施の形態８と同様の構成を有するが、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１に対して上記実施の形態１で示した温度補償バイアス回路１０１がゲートバイアス電圧を供給し、直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２に対して上記実施の形態２で示した温度補償バイアス回路１０２がゲートバイアス電圧を供給する。
【００９２】
なお、温度補償バイアス回路１０１は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４８とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０１内のトランジスタ４５のゲート電極に供給される。また、温度補償バイアス回路１０２は、出力電圧印加端子２とゲートバイアス電圧印加端子４９とが接続しており、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０２内のトランジスタ４６のゲート電極に供給される。
【００９３】
温度補償バイアス回路１０１，１０２を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０１，１０２には、図１や図４に示したバイアス回路におけるダイオード部分に、上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【００９４】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から入力された高周波入力信号は、高周波入力端子３３側の減衰器３０１のトランジスタ４５、減衰器３０２のトランジスタ４６、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５で減衰され、高周波出力端子３４より高周波出力信号として出力される。このようにして、高周波信号が減衰される。
【００９５】
並列のトランジスタ４５へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４８からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４５のゲート端子に供給される。また、直列のトランジスタ４６へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４９からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４６のゲート端子に供給される。なお、トランジスタ４５のソース電極とドレイン電極はＤＣ的には接地されているものとする。
【００９６】
ここで、上記実施の形態１による温度補償バイアス回路１０１によって、並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧が供給される。このため、温度上昇に伴って、並列のトランジスタ４５へ供給されるゲートバイアス電圧が高くなる。これにより、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は温度が高くなるにつれて抵抗値が小さくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０１の減衰量は大きくなる。
【００９７】
一方、直列のトランジスタ４６には、上記実施の形態２による温度補償バイアス回路１０２によってゲートバイアス電圧が供給されるため、温度上昇に伴ってゲートバイアス電圧が低くなる。これにより、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなるにつれて抵抗値が大きくなるので、温度上昇に伴って減衰器３０２の減衰量は大きくなる。
【００９８】
このように、並列トランジスタを用いた減衰器３０１及び直列トランジスタを用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が大きくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が大きくなる特性を実現することができる。
【００９９】
以上のように、この実施の形態９によれば、高周波信号を入力する高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、減衰された高周波信号を出力する高周波出力端子３４とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、高周波出力端子３４とソース端子が接続され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４６を有する減衰回路３０２とからなり、温度補償バイアス回路１０１が、減衰回路３０１，３０１のトランジスタ４５にゲートバイアス電圧を供給し、温度補償バイアス回路１０２が、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給するので、温度上昇に伴って減衰量が大きくなる特性を有した高周波減衰器を得ることができる。
【０１００】
実施の形態１０．
図１３は、この発明の実施の形態１０による高周波減衰器の構成を示す回路図である。図１３において、高周波減衰器３００は上記実施の形態８と同様の構成を有するが、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１に対して上記実施の形態３で示した温度補償バイアス回路１０３がゲートバイアス電圧を供給し、直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２に対しても温度補償バイアス回路１０３がゲートバイアス電圧を供給する。
【０１０１】
なお、温度補償バイアス回路１０３は、その出力電圧Ｖｏｕｔがゲートバイアス電圧として減衰器３０１内のトランジスタ４５のゲート電極、減衰器３０２内のトランジスタ４６のゲート電極に供給される。温度補償バイアス回路１０３を負電圧のみで動作させる場合、プラス側電圧印加端子３を接地してＶｇｃ２の値を０Ｖとする。また、温度補償バイアス回路１０３には、図６に示したバイアス回路のダイオード部分に、上記実施の形態４〜６の構成（図７〜９に示した構成）を適用した温度補償バイアス回路も含まれるものとする。
【０１０２】
次に動作について説明する。
高周波入力端子３３から入力された高周波入力信号は、高周波入力端子３３側の減衰器３０１のトランジスタ４５、減衰器３０２のトランジスタ４６、高周波出力端子３４側の減衰器３０１のトランジスタ４５で減衰され、高周波出力端子３４より高周波出力信号として出力される。このようにして、高周波信号が減衰される。
【０１０３】
並列のトランジスタ４５へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４８からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４５のゲート端子に供給される。また、直列のトランジスタ４６へ印加されるゲートバイアス電圧は、ゲートバイアス電圧印加端子４９からゲートバイアス電圧フィード抵抗４７を介してトランジスタ４６のゲート端子に供給される。なお、トランジスタ４５のソース電極とドレイン電極はＤＣ的には接地されているものとする。
【０１０４】
（１）温度上昇に伴って減衰量を大きくする場合
並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧を供給する、一方の温度補償バイアス回路１０３では、上記実施の形態３で示したようにスイッチを切り替えることにより、温度が高くなるとその出力電圧Ｖｏｕｔが高くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は高くなる。このため、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は温度が高くなると小さくなり、減衰器３０１の減衰量は大きくなる。
【０１０５】
一方、直列のトランジスタ４６へゲートバイアス電圧を供給する、もう一方の温度補償バイアス回路１０３では、上述の設定とは逆に上記実施の形態３で示したようにスイッチを切り替えることにより、温度が高くなると出力電圧が低くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は低くなる。このため、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなると大きくなり、減衰器３０２の減衰量は大きくなる。
【０１０６】
このようにして、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１及び直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が大きくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が大きくなる特性を実現することができる。
【０１０７】
（２）温度上昇に伴って減衰量を小さくする場合
一方、２つの温度補償バイアス回路１０３のスイッチの切り替えを、上述の設定とは逆にすると、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１及び直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が小さくなる。このため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が小さくなる特性を実現することができる。
【０１０８】
すなわち、並列のトランジスタ４５へゲートバイアス電圧を供給する、一方の温度補償バイアス回路１０３では、上記実施の形態３で示したようにスイッチを切り替えることにより、温度が高くなるとその出力電圧Ｖｏｕｔが低くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は低くなる。このため、並列のトランジスタ４５の内部抵抗は温度が高くなると大きくなり、減衰器３０１の減衰量は小さくなる。
【０１０９】
一方、直列のトランジスタ４６へゲートバイアス電圧を供給する、もう一方の温度補償バイアス回路１０３では、スイッチを切り替えることにより、温度が高くなると出力電圧が高くなるように設定しておく。これにより、温度が上昇すると並列のトランジスタ４５に印加されるゲートバイアス電圧は高くなる。このため、直列のトランジスタ４６の内部抵抗は、温度が高くなると小さくなり、減衰器３０２の減衰量は小さくなる。
【０１１０】
このようにすることで、並列のトランジスタ４５を用いた減衰器３０１及び直列のトランジスタ４６を用いた減衰器３０２の両方とも、温度が高くなると減衰量が小さくなるため、高周波減衰器３００としては、温度が高くなると減衰量が小さくなる特性を実現することができる。
【０１１１】
以上のように、この実施の形態１０によれば、高周波信号を入力する高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、減衰された高周波信号を出力する高周波出力端子３４とドレイン端子が接続し、ソース端子が接地され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４５を有する減衰回路３０１と、高周波入力端子３３とドレイン端子が接続し、高周波出力端子３４とソース端子が接続され、入力された高周波信号を減衰するトランジスタ４６を有する減衰回路３０２とからなり、減衰回路３０１のトランジスタ４５にゲートバイアス電圧を供給する温度補償バイアス回路１０３が、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給する温度補償バイアス回路１０３で出力電圧端子２の接続先がトランジスタ４のソース端子に切り替えられている場合、自回路の出力電圧端子２の接続先をダイオード５と抵抗６との間に切り替え、減衰回路３０２のトランジスタ４６にゲートバイアス電圧を供給する温度補償バイアス回路１０３で出力電圧端子２の接続先がダイオード５と抵抗６との間に切り替えられている場合、自回路の出力電圧端子２の接続先をトランジスタ４のソース端子に切り替えるので、温度補償バイアス回路１０３のスイッチを切り替えることによって、温度に対して減衰量が大きくなる特性と小さくなる特性とを適宜選択することが可能である。
【０１１２】
なお、本発明による高周波減衰器として、上記実施の形態８〜１０の構成を示したが、本発明は、これらに限定されるものではない。例えば、図１１及び図１２に示した構成において、温度補償バイアス回路１０２の代わりに、温度上昇に伴って減衰量が小さくなるように設定された温度補償バイアス回路１０３を用いても良い。また、温度補償バイアス回路１０１の代わりに、温度上昇に伴って減衰量が大きくなるように設定された温度補償バイアス回路１０３を用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１１３】
【図１】この発明の実施の形態１による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。
【図２】図１中のトランジスタの様々な温度におけるドレイン電流のゲート−ソース間電圧依存性を示すグラフである。
【図３】図１中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフである。
【図４】この発明の実施の形態２による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。
【図５】図４中の温度補償バイアス回路における温度−出力電圧特性を示すグラフである。
【図６】この発明の実施の形態３による温度補償バイアス回路の構成を示す回路図である。
【図７】この発明の実施の形態４による温度補償バイアス回路に用いる多段化したダイオードユニットを示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５による温度補償バイアス回路に用いるダイオードユニットを示す図である。
【図９】この発明の実施の形態６による温度補償バイアス回路に用いるダイオードの構成を示す回路図である。
【図１０】この発明の実施の形態７による高周波増幅器の構成を示す回路図である。
【図１１】この発明の実施の形態８による高周波減衰器の構成を示す回路図である。
【図１２】この発明の実施の形態９による高周波減衰器の構成を示す回路図である。
【図１３】この発明の実施の形態１０による高周波減衰器の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【０１１４】
１ マイナス側電圧印加端子、２ 出力電圧端子、３ プラス側電圧印加端子、４，４５，４６ トランジスタ、５，２６ ダイオード、６〜１３ 抵抗（第１の抵抗、第２の抵抗、第３の抵抗、第４の抵抗）、１４〜１７，２４ａ，２４ｂ，４４，４７ 抵抗、１８〜１９，２５ スイッチ、２０ スイッチ（出力切替スイッチ）、２１〜２３ 抵抗回路（第１の抵抗回路、第２の抵抗回路）、２７，２９〜３１ ダイオードユニット、２８ 並列抵抗、３２ａ，３２ｂ ダイオード回路、３３ 高周波入力端子、３４ 高周波出力端子、３５ ゲートバイアス電圧印加端子、３６ ドレインバイアス電圧印加端子、３７ 増幅素子、３８ 入力整合回路、３９ 出力整合回路、４０ バイアスフィード用インダクタ、４１ バイパスコンデンサ、４２ グランド、４３ １／４波長線路、４８，４９ ゲートバイアス電圧印加端子、１０１〜１０３ 温度補償バイアス回路、２００ 高周波増幅器、３００ 高周波減衰器、３０１ 減衰器（減衰回路、並列トランジスタ減衰回路）、３０２ 減衰器（減衰回路、直列トランジスタ減衰回路）。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラス側電圧印加端子と、
マイナス側電圧印加端子と、
ドレイン端子が前記プラス側電圧印加端子に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が前記電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が前記第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、
一端が前記第１の抵抗の他端に接続すると共に、他端が前記マイナス側電圧印加端子に接続し、前記電界効果トランジスタのゲート端子が前記第１の抵抗との接続部に接続する第２の抵抗と、
前記ダイオードと前記第１の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えた温度補償バイアス回路。
【請求項２】
電界効果トランジスタのドレイン端子とプラス側電圧印加端子は、第４の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項１記載の温度補償バイアス回路。
【請求項３】
プラス側電圧印加端子と、
マイナス側電圧印加端子と、
温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が前記電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が前記第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、
出力電圧が取り出される出力電圧端子と、
前記出力電圧端子と接続し、この出力電圧端子の接続先を前記ダイオードと前記第１の抵抗との接続部及び前記電界効果トランジスタのドレイン端子のうちのいずれか一方に切り替える出力切替スイッチと、
一端が前記第１の抵抗の他端に接続し、他端が前記マイナス側電圧印加端子に接続し、前記電界効果トランジスタのゲート端子が前記第１の抵抗との接続部に接続すると共に、抵抗値の大小が切り替えられる第１の抵抗回路と、
一端が前記電界効果トランジスタのドレイン端子に接続し、他端が前記プラス側電圧印加端子に接続し、抵抗値の大小が切り替えられる第２の抵抗回路とを備えた温度補償バイアス回路。
【請求項４】
出力切替スイッチによって出力電圧端子の接続先がダイオードと第１の抵抗との接続部に切り替えられると、第１の抵抗回路は抵抗値が大に切り替えられ、第２の抵抗回路は抵抗値が小に切り替えられ、
前記出力切替スイッチによって前記出力電圧端子の接続先が電界効果トランジスタのドレイン端子に切り替えられると、前記第１の抵抗回路は抵抗値が小に切り替えられ、前記第２の抵抗回路は抵抗値が大に切り替えられることを特徴とする請求項３記載の温度補償バイアス回路。
【請求項５】
電界効果トランジスタのゲート端子と第１の抵抗は、第３の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項６】
ダイオードの代わりに、複数のダイオードを直列に接続してなるダイオードユニットを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項７】
ダイオードに並列に接続する第５の抵抗を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項８】
電界効果トランジスタのゲート端子をプラス側の端子とし、ソース端子とドレイン端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子をプラス側の端子とし、エミッタ端子とコレクタ端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子とコレクタ端子を接続してプラス側の共通端子とし、エミッタ端子をマイナス側の端子とした回路のうちのいずれかを、ダイオードとして用いたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項９】
プラス側電圧印加端子と、
マイナス側電圧印加端子と、
一端が前記マイナス側電圧印加端子に接続する第１の抵抗と、
ゲート端子が前記第１の抵抗と前記マイナス側電圧印加端子との接続部に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのソース端子と前記第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が前記第１の抵抗の他端に接続し、他端が前記電界効果トランジスタのソース端子に接続するダイオードと、
一端が前記電界効果トランジスタのドレイン端子に接続すると共に、他端が前記プラス側電圧印加端子に接続する第４の抵抗と、
前記電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第４の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えた温度補償バイアス回路。
【請求項１０】
マイナス側電圧印加端子と第１の抵抗は、第２の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項９記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１１】
電界効果トランジスタのゲート端子と第１の抵抗は、第３の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項９または請求項１０記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１２】
ダイオードの代わりに、複数のダイオードを直列に接続してなるダイオードユニットを設けたことを特徴とする請求項９から請求項１１のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１３】
ダイオードに並列に接続する第５の抵抗を備えたことを特徴とする請求項９から請求項１２のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１４】
電界効果トランジスタのゲート端子をプラス側の端子とし、ソース端子とドレイン端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子をプラス側の端子とし、エミッタ端子とコレクタ端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子とコレクタ端子を接続してプラス側の共通端子とし、エミッタ端子をマイナス側の端子とした回路のうちのいずれかを、ダイオードとして用いたことを特徴とする請求項９から請求項１３のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１５】
ゲートバイアス電圧に応じて高周波信号を増幅する電界効果トランジスタを有する増幅回路と、
前記増幅回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給する請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路とを備えた高周波増幅器。
【請求項１６】
ゲートバイアス電圧に応じて高周波信号を減衰する電界効果トランジスタを有する減衰回路と、
前記減衰回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給する請求項１から請求項１４のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路とを備えた高周波減衰器。
【請求項１７】
高周波信号の伝達経路に並列に電界効果トランジスタが接続される並列トランジスタ減衰回路と、
高周波信号の伝達経路に直列に電界効果トランジスタが接続される直列トランジスタ減衰回路とを備え、
請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路は、
前記並列トランジスタ減衰回路又は前記直列トランジスタ減衰回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給し、
請求項３から請求項１４のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路は、
前記直列トランジスタ減衰回路又は前記並列トランジスタ減衰回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給することを特徴とする請求項１６記載の高周波減衰器。
【請求項１】
プラス側電圧印加端子と、
マイナス側電圧印加端子と、
ドレイン端子が前記プラス側電圧印加端子に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が前記電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が前記第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、
一端が前記第１の抵抗の他端に接続すると共に、他端が前記マイナス側電圧印加端子に接続し、前記電界効果トランジスタのゲート端子が前記第１の抵抗との接続部に接続する第２の抵抗と、
前記ダイオードと前記第１の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えた温度補償バイアス回路。
【請求項２】
電界効果トランジスタのドレイン端子とプラス側電圧印加端子は、第４の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項１記載の温度補償バイアス回路。
【請求項３】
プラス側電圧印加端子と、
マイナス側電圧印加端子と、
温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのソース端子と第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が前記電界効果トランジスタのソース端子に接続し、他端が前記第１の抵抗の一端に接続するダイオードと、
出力電圧が取り出される出力電圧端子と、
前記出力電圧端子と接続し、この出力電圧端子の接続先を前記ダイオードと前記第１の抵抗との接続部及び前記電界効果トランジスタのドレイン端子のうちのいずれか一方に切り替える出力切替スイッチと、
一端が前記第１の抵抗の他端に接続し、他端が前記マイナス側電圧印加端子に接続し、前記電界効果トランジスタのゲート端子が前記第１の抵抗との接続部に接続すると共に、抵抗値の大小が切り替えられる第１の抵抗回路と、
一端が前記電界効果トランジスタのドレイン端子に接続し、他端が前記プラス側電圧印加端子に接続し、抵抗値の大小が切り替えられる第２の抵抗回路とを備えた温度補償バイアス回路。
【請求項４】
出力切替スイッチによって出力電圧端子の接続先がダイオードと第１の抵抗との接続部に切り替えられると、第１の抵抗回路は抵抗値が大に切り替えられ、第２の抵抗回路は抵抗値が小に切り替えられ、
前記出力切替スイッチによって前記出力電圧端子の接続先が電界効果トランジスタのドレイン端子に切り替えられると、前記第１の抵抗回路は抵抗値が小に切り替えられ、前記第２の抵抗回路は抵抗値が大に切り替えられることを特徴とする請求項３記載の温度補償バイアス回路。
【請求項５】
電界効果トランジスタのゲート端子と第１の抵抗は、第３の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項６】
ダイオードの代わりに、複数のダイオードを直列に接続してなるダイオードユニットを設けたことを特徴とする請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項７】
ダイオードに並列に接続する第５の抵抗を備えたことを特徴とする請求項１から請求項６のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項８】
電界効果トランジスタのゲート端子をプラス側の端子とし、ソース端子とドレイン端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子をプラス側の端子とし、エミッタ端子とコレクタ端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子とコレクタ端子を接続してプラス側の共通端子とし、エミッタ端子をマイナス側の端子とした回路のうちのいずれかを、ダイオードとして用いたことを特徴とする請求項１から請求項７のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項９】
プラス側電圧印加端子と、
マイナス側電圧印加端子と、
一端が前記マイナス側電圧印加端子に接続する第１の抵抗と、
ゲート端子が前記第１の抵抗と前記マイナス側電圧印加端子との接続部に接続し、温度が高くなるにつれてドレイン電流が増加する傾向を示す閾値電圧付近の電圧範囲のゲート−ソース間電圧が印加される電界効果トランジスタと、
前記電界効果トランジスタのソース端子と前記第１の抵抗との間で順方向になるように、一端が前記第１の抵抗の他端に接続し、他端が前記電界効果トランジスタのソース端子に接続するダイオードと、
一端が前記電界効果トランジスタのドレイン端子に接続すると共に、他端が前記プラス側電圧印加端子に接続する第４の抵抗と、
前記電界効果トランジスタのドレイン端子と前記第４の抵抗との接続部に接続して出力電圧が取り出される出力電圧端子とを備えた温度補償バイアス回路。
【請求項１０】
マイナス側電圧印加端子と第１の抵抗は、第２の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項９記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１１】
電界効果トランジスタのゲート端子と第１の抵抗は、第３の抵抗を介して接続することを特徴とする請求項９または請求項１０記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１２】
ダイオードの代わりに、複数のダイオードを直列に接続してなるダイオードユニットを設けたことを特徴とする請求項９から請求項１１のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１３】
ダイオードに並列に接続する第５の抵抗を備えたことを特徴とする請求項９から請求項１２のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１４】
電界効果トランジスタのゲート端子をプラス側の端子とし、ソース端子とドレイン端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子をプラス側の端子とし、エミッタ端子とコレクタ端子を接続してマイナス側の共通端子とした回路、
バイポーラトランジスタのベース端子とコレクタ端子を接続してプラス側の共通端子とし、エミッタ端子をマイナス側の端子とした回路のうちのいずれかを、ダイオードとして用いたことを特徴とする請求項９から請求項１３のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路。
【請求項１５】
ゲートバイアス電圧に応じて高周波信号を増幅する電界効果トランジスタを有する増幅回路と、
前記増幅回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給する請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路とを備えた高周波増幅器。
【請求項１６】
ゲートバイアス電圧に応じて高周波信号を減衰する電界効果トランジスタを有する減衰回路と、
前記減衰回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給する請求項１から請求項１４のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路とを備えた高周波減衰器。
【請求項１７】
高周波信号の伝達経路に並列に電界効果トランジスタが接続される並列トランジスタ減衰回路と、
高周波信号の伝達経路に直列に電界効果トランジスタが接続される直列トランジスタ減衰回路とを備え、
請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路は、
前記並列トランジスタ減衰回路又は前記直列トランジスタ減衰回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給し、
請求項３から請求項１４のうちのいずれか１項記載の温度補償バイアス回路は、
前記直列トランジスタ減衰回路又は前記並列トランジスタ減衰回路の電界効果トランジスタにゲートバイアス電圧を供給することを特徴とする請求項１６記載の高周波減衰器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００９−５５４３８（Ｐ２００９−５５４３８Ａ）
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２２１３４６（Ｐ２００７−２２１３４６）
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月２８日（２００７．８．２８）
【出願人】（０００００６０１３）三菱電機株式会社 (33,312)
【Ｆターム（参考）】
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