(57)【要約】      （修正有）【課題】異なる周波数で動作する複数の回路が含まれ、小形、低コストで回路間のアイソレーションが良好な高周波モジュールを提供する。【解決手段】高周波モジュールは、第一の周波数で動作する第一の高周波回路素子３ａと、前記第一の周波数よりも高い第二の周波数で動作する第二の高周波回路素子３ｂと、前記第一の高周波回路素子と前記第二の高周波回路素子との間に設けられるとともに前記第一の周波数の信号が伝搬する伝送線路４ｂと、を内部に備える高周波モジュールにおいて、前記伝送線路を構成する地導体５ａ、５ｂに、前記第二の周波数で共振する共振構造１２ａ、１２ｂが設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の周波数で動作する第一の高周波回路素子と、前記第一の周波数よりも高い第二の周波数で動作する第二の高周波回路素子と、前記第一の高周波回路素子と前記第二の高周波回路素子との間に設けられるとともに前記第一の周波数の信号が伝搬する伝送線路と、を内部に備える高周波モジュールにおいて、
前記伝送線路を構成する地導体に、前記第二の周波数で共振する共振構造が設けられることを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
複数の前記共振構造を、前記伝送線路に沿って前記第一の周波数の前記伝送線路での伝搬波長の１／４倍の間隔で設けたことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記伝送線路は、誘電体基板に形成されたストリップ導体パターンと地導体パターンから成るマイクロストリップ線路であり、上記地導体パターンの一部が取り除かれたスロットを介して前記共振構造と結合し、前記スロットは上記ストリップ導体パターンの延在方向と交差するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記共振構造は、導波管先端短絡スタブで構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の高周波モジュール。
【請求項５】
前記導波管先端短絡スタブは、前記誘電体基板の内部に設けられた導体パターンと導体ヴィアとで形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の高周波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、２つの異なる周波数の高周波信号を出力する高周波モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波モジュールは、半導体素子をはじめとする様々な機能回路が筐体内部に設けられるものである。そして、各機能回路間での高周波信号の干渉を抑えるため、高周波信号が筐体内空間を伝搬することを防ぐ構成が提案されている。
その一例として、筐体を構成する壁の少なくとも一部に、周期構造を付帯し、この周期構造を含む筐体部分を筐体内で問題となる不要放射電波の周波数を含む周波数帯を非伝播周波数帯域とするフィルターとして設計する（例えば、特許文献１参照）。
また、他の例として、金属壁で囲まれた筐体の底には平面回路が配置され、底に対向する蓋の金属板には、高インピーダンス板が２次元形成され、高インピーダンス板は、誘電体板の裏面を導体板とし、表面には正六角形の金属小板を２次元に周期配列し、裏面導体板と金属小板とをスルーホールで接続したもので、特定周波数帯（バンドギャップ）の電磁波の表面伝搬が阻止される性質を持つ（例えば、特許文献２参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３０７３０５号公報
【特許文献２】特開２００４−２２５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１や特許文献２のような従来の高周波モジュールにおいては、筐体の内壁に凹凸を設けたり、筐体の内壁に導体パターンを周期的に配置した誘電体基板を取り付けたりする必要があるため、筐体の構造が複雑になり、製造コストが高くなるという問題がある。
また、筐体の底面に周期構造体を設けると、その領域には機能回路が配置できないという問題もある。
【０００５】
この発明の目的は、異なる周波数で動作する複数の回路が含まれ、小形、低コストで回路間のアイソレーションが良好な高周波モジュールを得ることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る高周波モジュールは、第一の周波数で動作する第一の高周波回路素子と、前記第一の周波数よりも高い第二の周波数で動作する第二の高周波回路素子と、前記第一の高周波回路素子と前記第二の高周波回路素子との間に設けられるとともに前記第一の周波数の信号が伝搬する伝送線路と、を内部に備える高周波モジュールにおいて、前記伝送線路を構成する地導体に、前記第二の周波数で共振する共振構造が設けられる。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る高周波モジュールの効果は、基本周波数と２倍周波数の２つの周波数で動作する機能回路が含まれ、２倍周波数の高周波信号が高周波モジュール内の空間を導波管モードで伝搬するような場合においても、高周波モジュールを構成する多層誘電体基板内に２倍周波数で共振する共振構造を設けて、空間を伝搬する導波管モードの２倍周波数の高周波信号を反射するようにしたので、発振器などの機能回路を安定に動作させることができることである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールの内部を示す上面からの透視図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ’断面線での断面図である。図３は、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールの回路構成を示す図である。
この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールは、多層誘電体基板１、多層誘電体基板１の表層に設けられたキャビティ２ａ、２ｂ、キャビティ２ａの内部に実装された基本周波数の高周波信号を出力する発振器ＭＭＩＣ３ａ、キャビティ２ｂの内部に実装された基本周波数の２倍の周波数（以下、「２倍周波数」と称す）の高周波信号を出力する逓倍器ＭＭＩＣ３ｂ、多層誘電体基板１の表面に形成されたストリップ導体パターン４ａ、４ｂ、４ｃ、多層誘電体基板１の内部に形成された地導体パターン５ａ、５ｂ、および金属ワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを備える。
【０００９】
また、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールは、地導体パターン５ａ、５ｂに設けられたスロット７ａ、７ｂ、多層誘電体基板１の内部に形成された導体ヴィア８ａ、８ｂ、および多層誘電体基板１の上を覆うように設けられた金属蓋９を備える。
【００１０】
この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールでは、多層誘電体基板１、ストリップ導体パターン４ａ、４ｂ、４ｃおよび地導体パターン５ａからマイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂ、１１ｃが構成されている。
また、金属ワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄがストリップ導体パターン４ａ、４ｂ、４ｃと発振器ＭＭＩＣ２ａおよび逓倍器ＭＭＩＣ２ｃの間を接続する。
【００１１】
また、導体ヴィア８ａは、地導体パターン５ａ、５ｂの間を接続し、スロット７ａ、７ｂを取り囲むように設けられている。地導体パターン５ａ、５ｂ、スロット７ａ、７ｂと導体ヴィア８ａから形成される多層誘電体基板１内部の空間は、多層誘電体基板１の厚さ方向に２倍周波数における多層誘電体基板１内部での波長の１／４倍となっており、１／４波長先端短絡導波管スタブとして動作する共振構造１２ａ、１２ｂを構成している。
また、導体ヴィア８ｂは、金属蓋９と多層誘電体基板１の内部にある地導体パターン５ａを接続するように設けられている。
【００１２】
次に、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールの動作について説明する。
マイクロストリップ線路１１ａから金属ワイヤ６ａを介してバイアスが入力された発振器ＭＭＩＣ３ａは、基本周波数の高周波信号を出力する。出力された高周波信号は、金属ワイヤ６ｂを介してマイクロストリップ線路１１ｂに伝わり、マイクロストリップ線路１１ｂを伝搬し、金属ワイヤ６ｃを介して逓倍器ＭＭＩＣ３ｂに入力される。逓倍器ＭＭＩＣ３ｂでは、入力された基本周波数の高周波信号が２倍周波数の高周波信号に逓倍され、更に増幅されて出力される。そして、この増幅された２倍周波数の高周波信号は、金属ワイヤ６ｄを介して、マイクロストリップ線路１１ｃに出力される。
【００１３】
この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールでは、高周波モジュール内のマイクロストリップ線路１１ａ、１１ｂ、１１ｃと発振器ＭＭＩＣ３ａおよび逓倍器ＭＭＩＣ３ｂとの接続に金属ワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄを使用している。この金属ワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄに高周波信号が伝搬する場合、上部の空間への放射が生じることがある。このとき、地導体パターン５ａ、導体ヴィア８ｂと金属蓋９で囲まれる空間がその高周波信号の周波数においてカットオフ導波管となるような寸法でないと、放射した高周波信号はその空間を導波管モードで伝搬してしまう。
【００１４】
ところが、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールでは、金属蓋９の幅寸法Ｗ（図１において金属蓋９で囲まれた領域の縦の寸法）が、基本周波数の１／２波長以下となっているため、高周波モジュール内の空間は基本周波数に対するカットオフ導波管となっている。一方、２倍周波数に対しては金属蓋９の幅寸法Ｗが１／２波長を超える長さとなっているため、高周波モジュール内の空間に導波管モードが伝搬する。
【００１５】
すなわち、金属ワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃを伝搬する基本周波数の高周波信号は、空間に放射しても伝搬できないため、金属ワイヤ６ａ、６ｂ、６ｃからの放射はほとんど無視できる。
一方、金属ワイヤ６ｄを伝搬する２倍周波数の高周波信号は、金属ワイヤ６ｄから空間へ放射すると、そのまま高周波モジュール内の空間を導波管モードで伝搬する。この導波管モードで伝搬する２倍周波数の高周波信号が、金属ワイヤ６ａに結合して発振器ＭＭＩＣ３ａのバイアス入力に干渉すると、発振器ＭＭＩＣ３ａの動作が不安定になる恐れがある。
【００１６】
そこで、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールでは、発振器ＭＭＩＣ３ａと逓倍器ＭＭＩＣ３ｂとの間に共振構造１２ａ、１２ｂを設けている。金属ワイヤ６ｄから放射された２倍周波数の高周波信号は、逓倍器ＭＭＩＣ３ｂの上部を導波管モードで伝搬し、マイクロストリップ線路１１ｂの上に到達する。ここで、地導体パターン５ａに設けられたスロット７ａによって、共振構造１２ａ、１２ｂに結合する。共振構造１２ａ、１２ｂは２倍周波数で共振する構造となっており、この共振によって導波管モードの２倍周波数の高周波信号は全反射され、発振器ＭＭＩＣ３ａの方向へは伝搬しない。したがって、２倍周波数の高周波信号が発振器ＭＭＩＣ３ａのバイアス入力に干渉するのを回避することができる。
【００１７】
一方、発振器ＭＭＩＣ３ａから出力されてマイクロストリップ線路１１ｂを伝搬する基本周波数の高周波信号に対しては、地導体パターン５ａに設けられたスロット７ａ、７ｂによって反射が生じる。そこで、スロット７ａ、７ｂをマイクロストリップ線路１１ｂの伝送方向に沿って基本周波数におけるマイクロストリップ線路の伝搬波長の１／４倍の間隔で配置し、２つのスロット７ａ、７ｂにおける反射を打ち消すようにすることで、マイクロストリップ線路１１ｂを伝搬する基本周波数の高周波信号についても良好な伝送特性を得ることができる。
【００１８】
上述のように、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールは、基本周波数と２倍周波数の２つの周波数で動作する機能回路が含まれ、２倍周波数の高周波信号が高周波モジュール内の空間を導波管モードで伝搬するような場合においても、高周波モジュールを構成する多層誘電体基板内に２倍周波数で共振する共振構造を設けて、空間を伝搬する導波管モードの２倍周波数の高周波信号を反射するようにしたので、発振器などの機能回路を安定に動作させることができるという効果がある。
【００１９】
また、２倍周波数で共振する共振構造をマイクロストリップ線路の伝送方向に沿って基本周波数におけるマイクロストリップ線路の伝搬波長の１／４倍の間隔で配置したので、マイクロストリップ線路が共振構造を跨ぐように設けられていても、基本周波数の高周波信号はマイクロストリップ線路を反射なく伝搬することができる。したがって、基本周波数の高周波信号が伝搬するマイクロストリップ線路と、２倍周波数の高周波信号で共振する共振構造を同じ場所に配置することができるため、小形な高周波モジュールが実現できるという効果もある。
【００２０】
また、２倍周波数で共振する共振構造は高周波モジュールを構成する多層誘電体基板の中に地導体パターンと導体ヴィアを用いて形成されているので、別部品の共振構造を追加する必要がなく、低コストで実現できるという効果もある。
【００２１】
なお、上述の実施の形態１に示した例では、２つの異なる周波数を基本周波数と２倍周波数として説明したが、これに限るものではなく、任意の異なる周波数でもよい。
また、高周波モジュールに含まれる２つの機能回路を発振器と逓倍器として説明したが、これに限るものではなく、増幅器やミキサなどの他の機能回路で、互いに動作周波数が異なるものであれば良い。
【００２２】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２に係る高周波モジュールの内部を示す上面からの透視図である。図５は、図４におけるＢ−Ｂ’断面線での断面図である。
この発明の実施の形態２に係る高周波モジュールは、この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールと共振構造１３ａ、１３ｂが異なり、それ以外は同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記し説明は省略する。
多層誘電体基板１の内部に形成される共振構造１３ａ、１３ｂでは、スロット７ａ、７ｂから導体ヴィア８ａまでの長さが２倍周波数の波長の１／４倍となっている。このようにすることにより、共振構造１３ａ、１３ｂが多層誘電体基板１の厚さ方向ではなく、面方向の１／４波長先端短絡導波管スタブとして動作する。
【００２３】
このようにこの発明の実施の形態２に係る高周波モジュールでは、２倍周波数の高周波信号に共振する共振構造を、多層誘電体基板１の中の誘電体１層で構成することができるため、多層誘電体基板１の全体の厚さが１／４波長に満たないような場合でも形成できるという効果がある。
また、多層誘電体基板１の厚さ方向に導波管スタブを形成しないため、高周波モジュールの薄型化を図れるという効果もある。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールの内部を示す上面からの透視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’断面線での高周波モジュールの断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１に係る高周波モジュールの回路構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２に係る高周波モジュールの内部を示す上面からの透視図である。
【図５】図４のＢ−Ｂ’断面線での高周波モジュールの断面図である。
【符号の説明】
【００２５】
１  多層誘電体基板、２ａ、２ｂ  キャビティ、３ａ  発振器ＭＭＩＣ、３ｂ  逓倍器ＭＭＩＣ、４ａ、４ｂ、４ｃ  ストリップ導体パターン、５ａ、５ｂ  地導体パターン、６ａ、６ｂ、６ｃ、６ｄ  金属ワイヤ、７ａ、７ｂ  スロット、８ａ、８ｂ  導体ヴィア、９  金属蓋、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ  マイクロストリップ線路、１２ａ、１２ｂ、１３ａ、１３ｂ  共振構造。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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