(57)【要約】【課題】  従来のπ型減衰器は、ショートスタブをグランドに接続する部分で所定のパターン長が必要となり、不要なインダクタンス成分が含まれるため、広帯域にわたって平坦な減衰量を得ることが困難であった。【解決手段】  主線路にショートスタブを接続せず、電気長が所望の周波数の４分の１波長となる薄膜抵抗を有した２つのオープンスタブを並列接続し、かつ２つのオープンスタブの間で主線路を２つに分けて、その間に薄膜抵抗を接続することで、広帯域にわたって平坦な減衰量を得ることができる。【選択図】      図１
2014158125.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の主線路と、
第２の主線路と、
上記第１の主線路と第２の主線路の間に直列に接続された第１の薄膜抵抗と、
上記第１の主線路に並列に接続され、所望の周波数の４分の１波長の電気長を有した第１のオープンスタブと、
上記第２の主線路に並列に接続される第２のオープンスタブと、
上記第１の主線路と第１のオープンスタブの間に配置され、両者を並列に接続する第１の薄膜抵抗と、
上記第２の主線路と第２のオープンスタブの間に配置され、両者を並列に接続する第２の薄膜抵抗と、
を備え、所望の周波数を含む所定の周波数範囲で減衰量の変化が平坦な減衰特性を有した減衰器。
【請求項２】
上記所定の周波数範囲は、所望の周波数ｆに対し、０．６６×ｆ乃至１．５×ｆ［ｄＢ］の周波数範囲に設定されたことを特徴とする請求項１記載の減衰器。
【請求項３】
上記減衰量の変化を０．０５［ｄＢｐ−ｐ]以下とし、当該減衰量が１乃至６[ｄＢ]に設定されたことを特徴とする請求項２記載の減衰器。
【請求項４】
請求項１記載の減衰器を縦属接続したことを特徴とする減衰器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロストリップ線路から構成される広帯域な減衰器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のπ型減衰器は、主線路に並列に接続されたショートスタブ線路から構成される。このショートスタブ線路を実現するためには、導電スルーホールまたは側面メタライズ基板等を用いて基板の表面線路と裏面グランド導体との間を導通させる必要がある（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】市川祐一、市川古都美  著、「高周波回路の設計と製作」、誠文堂新光社出版、２００９年９月２０日、ｐ７４‐７５．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
基板表裏の導通を得る構成を適用した場合、表面線路を裏面グランド導体に接続する接続線路のパターン長が必要となり、不要なインダクタンス成分が含まれることとなる。このため、広帯域で一定の減衰量を得ることが難しくなるという問題があった。
【０００５】
この発明は、かかる課題を解決するために成されたものであり、広帯域にわたって平坦な減衰量を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明による減衰器は、第１の主線路と、第２の主線路と、上記第１の主線路と第２の主線路の間に直列に接続された第１の薄膜抵抗と、上記第１の主線路に並列に接続され、所望の周波数の４分の１波長の電気長を有した第１のオープンスタブと、上記第２の主線路に並列に接続される第２のオープンスタブと、上記第１の主線路と第１のオープンスタブの間に配置され、両者を並列に接続する第１の薄膜抵抗と、上記第２の主線路と第２のオープンスタブの間に配置され、両者を並列に接続する第２の薄膜抵抗と、を備え、所望の周波数を含む所定の周波数範囲で減衰量の変化が平坦な減衰特性を有したものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、良好な反射損失特性を有したまま、広帯域にわたり平坦な減衰量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１による広帯域減衰器の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１による並列に接続した薄膜抵抗の端にオープンスタブを接続した並列型単位減衰器の構成を示す図である。
【図３】実施の形態１による並列型単位減衰器の減衰特性を示す図である。
【図４】実施の形態１による直列に薄膜抵抗を接続した直列型単位減衰器の構成を示す図である。
【図５】実施の形態１による直列型単位減衰器の減衰特性と反射損失特性を示す図である。
【図６】実施の形態１による広帯域減衰器と従来のπ型減衰器の減衰特性の比較を示す図である。
【図７】実施の形態１による広帯域減衰器の反射損失特性を示す図である。
【図８】実施の形態１による広帯域減衰器の薄膜抵抗の抵抗値に対する反射損失特性、及び減衰特性の関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による広帯域減衰器の構成を示す図である。図１において、実施の形態１の広帯域減衰器１０は回路基板に形成され、第１の主線路である主線路３と、第２の主線路である主線路３に直列に接続された主線路９と、第１の薄膜抵抗である薄膜抵抗８と、第２の薄膜抵抗である薄膜抵抗４と、主線路３に並列に接続された第１のオープンスタブであるオープンスタブ５と、第３の薄膜抵抗である薄膜抵抗６と、主線路９に並列に接続された第２のオープンスタブであるオープンスタブ７から構成される。主線路３は、入力側端部が外部回路（入力側外部回路）に接続されるポート１に接続される。主線路９は、出力側端部が外部回路（出力側外部回路）に接続されるポート２に接続される。広帯域減衰器１０は周波数ｆ１［ＧＨｚ］の所望の周波数（使用周波数）で使用される。
【００１０】
主線路３、主線路９、オープンスタブ５、及びオープンスタブ７は、マイクロストリップ線路から構成される。マイクロストリップ線路は、回路基板の表面に形成されるストリップ導体と、裏面に形成されるグランド導体から形成されている。主線路３及び主線路９はメインラインを構成する。薄膜抵抗８は、主線路３と主線路９の間に配置され、一端部が主線路３の出力側端部に直列に接続され、他端部が主線路９の入力側端部に直列に接続される。
なお、薄膜抵抗８は、主線路３，９の構成するマイクロストリップ線路のストリップ導体の厚みと同程度の薄い膜厚を成し、ペースト状の抵抗体を印刷塗布することで形成される。
【００１１】
オープンスタブ５は、その長手方向が主線路３の長手方向に垂直になるように配置される。薄膜抵抗４の一端部は、主線路３における一端部と他端部の間で、主線路３に並列に接続される。薄膜抵抗４の他端部は、オープンスタブ５の一端部に直列に接続される。オープンスタブ７は、その長手方向が主線路９の長手方向に垂直になるように配置される。薄膜抵抗６の一端部は、主線路９における一端部と他端部の間で、主線路９に並列に接続される。薄膜抵抗６の他端部は、オープンスタブ７の一端部に直列に接続される。
なお、薄膜抵抗４，６は、主線路３，９の構成するマイクロストリップ線路のストリップ導体の厚みと同程度の薄い膜厚を成し、ペースト状の抵抗体を印刷塗布することで形成される。
【００１２】
広帯域減衰器１０は、１５[ｄＢ]以上の良好な反射損失特性を得るために、薄膜抵抗８を中心に左右対称に、抵抗付きのオープンスタブ（薄膜抵抗４に接続されたオープンスタブ５、及び薄膜抵抗６に接続されたオープンスタブ７）を配したπ型の構成をとっている。薄膜抵抗４と薄膜抵抗６は、互いに同一な長さかつ幅で同一な抵抗値を示す。オープンスタブ５とオープンスタブ７は互いに同一な長さかつ幅を有している。薄膜抵抗４とオープンスタブ５の合計の電気長、及び薄膜抵抗６とオープンスタブ７の合計の電気長は、それぞれ減衰させる所望の周波数ｆ１［ＧＨｚ］の高周波信号（マイクロストリップ線路の信号伝搬波長）の４分の１波長に相当する長さとなっており、メインライン（主線路３，９）に配した薄膜抵抗８の両端に、それぞれ抵抗付きのオープンスタブ（薄膜抵抗４に接続されたオープンスタブ５、及び薄膜抵抗６に接続されたオープンスタブ７）を設けている。
なお、主線路３及びオープンスタブ５と薄膜抵抗４の接続部、主線路９及びオープンスタブ７と薄膜抵抗５の接続部、並びに主線路３及び主線路９と薄膜抵抗８の接続部には、寄生インダクタンスを抑制するため、導電ワイヤや導電リボンを接続しない。
【００１３】
広帯域減衰器１０の減衰量Ｌ[ｄＢ]、ポート１の入力インピーダンスＺｉｎ[Ω]、ポート２の出力インピーダンスＺｏｕｔ[Ω]としたとき、薄膜抵抗４の抵抗値Ｒ１[Ω]、薄膜抵抗６の抵抗値Ｒ２[Ω]、薄膜抵抗８の抵抗値Ｒ３[Ω]は、次式（１）〜（４）で示される。
【００１４】
【数１】
2014158125.tif 000003
【００１５】
【数２】
2014158125.tif 000004
【００１６】
【数３】
2014158125.tif 000005
【００１７】
【数４】
2014158125.tif 000006
【００１８】
ここで、広帯域減衰器１０は、並列型単位減衰器１１，１２から構成される。並列型単位減衰器１１，１２は、薄膜抵抗を有するオープンスタブがメインラインに並列接続されてなる。図２は、実施の形態１による並列に接続した薄膜抵抗の端にオープンスタブを接続した並列型単位減衰器１１，１２の構成を示す図であって、（ａ）は並列型単位減衰器１１を示し、（ｂ）は並列型単位減衰器１２を示す。並列型単位減衰器１１，１２は、メインライン（主線路３，９）に並列接続された各薄膜抵抗（薄膜抵抗４，６）と各オープンスタブ（オープンスタブ５，７）から構成される。
図２（ａ）において、並列型単位減衰器１１は、ポート１とポート２の間の主線路３と、主線路３に一端部が並列に接続される薄膜抵抗４と、薄膜抵抗４の他端部に直列に接続されるオープンスタブ５で構成される。ここで薄膜抵抗８及び主線路９は除いている。
また、図２（ｂ）において、並列型単位減衰器１２は、ポート１とポート２の間の主線路９と、主線路９に一端部が並列に接続される薄膜抵抗６と、薄膜抵抗６の他端部に直列に接続されるオープンスタブ７で構成される。ここで薄膜抵抗８及び主線路３は除いている。
【００１９】
各並列型単位減衰器１１，１２は、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]において、良好な減衰量平坦性を有することを利用して、広帯域な減衰量を得ている。図３は、実施の形態１による並列型単位減衰器１１，１２の減衰特性を示す図である。図３は、周波数ｆ０の高周波信号をポート１から入力して、ポート２に出力した場合の減衰特性の計算結果を示し、図の横軸は周波数ｆ０、縦軸は減衰量[ｄＢ]を示している。ここでは、減衰させる所望の周波数ｆ１をｆ１＝１５［ＧＨｚ］、薄膜抵抗４（または薄膜抵抗６）の抵抗値Ｒ１（またはＲ２）をＲ１＝３２５［Ω］（またはＲ２＝３２５［Ω］）と設定したときの例を示している。
【００２０】
図３に示すように、直列型単位減衰器１３は、周波数ｆ０が０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]、つまり、１０〜３０[ＧＨｚ]となる周波数領域において、減衰量平坦度０．０５[ｄＢｐ−ｐ]を有した広帯域な減衰器を、実現できていることが確認できる。
【００２１】
ここで、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]において、減衰量平坦度０．０５[ｄＢｐ−ｐ]以下を実現するためには、薄膜抵抗４の抵抗値Ｒ１が２２０［Ω］≦Ｒ１≦４５０［Ω］であることが前提となる。加えて、薄膜抵抗４，６の抵抗値Ｒ１，Ｒ２だけでは１〜６[ｄＢ]の減衰量を得ることができない。このため、実施の形態１による広帯域減衰器１０は、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]において、良好な減衰量の周波数特性を有した直列型単位減衰器を併用する。
【００２２】
図４は、主線路３，９に薄膜抵抗８を直列接続した直列型単位減衰器１３の構成を示す図である。また、図５は、直列型単位減衰器１３の単体での減衰特性と反射損失特性を示す図である。図５（ａ）は直列型単位減衰器１３の単体での減衰特性の計算結果を示し、図５（ｂ）は直列型単位減衰器１３の単体での反射特性の計算結果を示す。ここでは、減衰させる所望の周波数ｆ１をｆ１＝１５［ＧＨｚ］、薄膜抵抗８の抵抗値Ｒ３をＲ３＝４１．６７［Ω］と設定したときの例を示している。図５に示すように、直列型単位減衰器１３は、広帯域にわたって平坦な減衰特性を実現できている。
【００２３】
しかしながら、図５（ｂ）の計算結果に示すように、３[ｄＢ]の減衰量を実現した場合、反射損失特性は１０[ｄＢ]程度と大きくなり、大きな減衰量を確保しながら良好な反射損失特性を両立して得るのは難しくなる。
【００２４】
そこで、実施の形態１による広帯域減衰器１０は、広帯域な並列型単位減衰器１１，１２を用いることで平坦な減衰特性を得るとともに、直列型単位減衰器１３を併用している。このように並列型単位減衰器１１，１２と直列型単位減衰器１３をπ型に組み合わせることで、反射損失特性の改善を図ることができる。
【００２５】
図６は、実施の形態１による広帯域減衰器１０と、従来のπ型減衰器の減衰特性の比較結果を示す図である。図６は、減衰量ＬをＬ＝３[ｄＢ]、減衰させる所望の周波数ｆ１をｆ１＝１５[ＧＨｚ]と設定したときの、広帯域減衰器１０及び従来のπ型減衰器の各減衰特性の計算例を示している。ここで、入出力インピーダンスＺｉｎ，Ｚｏｕｔ＝５０[Ω]とした。また、式（１）〜（４）より、Ｒ１（薄膜抵抗４）＝Ｒ２（薄膜抵抗６）＝２９２．４[Ω]、Ｒ３（薄膜抵抗８）＝１７．６１[Ω]と設定した。図６中、太い実線グラフは実施の形態１による広帯域減衰器１０の減衰特性を示し、細い実線グラフは従来のπ型減衰器の減衰特性を示している。図６の太い実線グラフからわかる通り、広帯域減衰器１０は、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]、つまり１０〜３０[ＧＨｚ]において、減衰量平坦度０．０５[ｄＢｐ−ｐ]を実現できていることが確認できる。
【００２６】
図７は、実施の形態１による広帯域減衰器１０の反射損失特性を示す図である。周波数ｆ１[ＧＨｚ]において良好な反射損失特性が得られるとともに、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]にわたって、１５ｄＢ以上の反射損失特性（反射損失−１５ｄＢ以下）が得られていることがわかる。
【００２７】
次に、実施の形態１による広帯域減衰器１０の減衰及び反射損失特性の向上効果を示すため、図６を用いて、従来のπ型減衰器と広帯域減衰器１０の減衰特性の違いを説明する。従来のπ型減衰器は、メインラインに薄膜抵抗を直列接続しておらず、メインラインに並列に２本のショートスタブを接続し、スルーホールを用いてショートスタブをグランドに接続した構成となっている。図６の細い実線グラフに示す通り、従来のπ型減衰器は、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]の間で、滑らかに単調減少する曲線を描いて減衰している様子がわかる。これに対し、実施の形態１による広帯域減衰器１０は、上記の通り、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]の間において広帯域で平坦な減衰特性を有している点で、従来のπ型減衰器とは異なり、広帯域で一定の減衰量を得ることができる。
【００２８】
実施の形態１による広帯域減衰器１０の減衰量を変化させるには、直列型単位減衰器１３の薄膜抵抗８の抵抗値Ｒ３を変える。図８は、実施の形態１による広帯域減衰器１０の薄膜抵抗８の抵抗値Ｒ３に対する反射損失特性、及び減衰特性の関係を示す図である。図８（ａ）は薄膜抵抗８の抵抗値に対する反射損失特性の計算結果を示し、図８（ｂ）は減衰特性を示す。図８からわかる通り、薄膜抵抗８の抵抗値Ｒ３を変えることで、反射損失特性を１５ｄＢ以上（反射損失−１５[ｄＢ]以下）としたまま、減衰量を可変できることがわかる。図８の例では、Ｒ３を０〜６０Ωの間で可変することで、反射損失特性を１５ｄＢ以上（反射損失−１５[ｄＢ]以下）としたまま、減衰量を１〜６[ｄＢ]の間で良好に維持できることがわかる。また、抵抗値Ｒ３を固定すれば、図６で説明したように、所望の周波数ｆ１において周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]の間で平坦な減衰量を得ることができる。
【００２９】
かくして、実施の形態１による広帯域減衰器１０は、良好な反射損失特性を有し、かつ広帯域にわたり減衰量１〜６[ｄＢ]に設定可能となる、周波数０．６６×ｆ１〜１．５×ｆ１[ＧＨｚ]の間で平坦な周波数特性を有した減衰器を実現することができる。
【００３０】
以上説明した通り、実施の形態１による広帯域減衰器は、主線路（第１の主線路）３と、主線路（第２の主線路）９と、主線路３と主線路９の間に直列に接続された薄膜抵抗８（第１の薄膜抵抗）と、主線路３に並列に接続され、所望の周波数の４分の１波長の電気長を有したオープンスタブ５（第１のオープンスタブ）と、主線路９に並列に接続されるオープンスタブ７（第２のオープンスタブ）と、主線路３とオープンスタブ５の間に配置され、両者を並列に接続する薄膜抵抗４（第１の薄膜抵抗）と、主線路９とオープンスタブ７の間に配置され、両者を並列に接続する薄膜抵抗６（第２の薄膜抵抗）と、を備え、所望の周波数を含む所定の周波数範囲で減衰量の変化が平坦な減衰特性を有した減衰器を特徴とする。
【００３１】
また、上記所定の周波数範囲は、所望の周波数ｆに対し、０．６６×ｆ乃至１．５×ｆ［ｄＢ］の周波数範囲に設定されたものである。
【００３２】
また、上記減衰量の変化を０．０５［ｄＢｐ−ｐ]以下とし、当該減衰量が１乃至６[ｄＢ]に設定されたことを特徴とするものである。
【００３３】
これによれば、良好な反射損失特性を有したまま、広帯域にわたり平坦な減衰量を得ることができる。
【００３４】
実施の形態２．
実施の形態２による広帯域減衰器は、実施の形態１による広帯域減衰器１０のポート２を、隣接する他の広帯域減衰器１０のポート１に接続して構成する。実施の形態２による広帯域減衰器は、実施の形態１で示した広帯域減衰器１０を縦属接続することで、広帯域にわたって大きな減衰量を実現することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１  ポート、２  ポート、３  主線路（第１の主線路）、４  薄膜抵抗（第２の薄膜抵抗）、５  オープンスタブ、６  薄膜抵抗（第３の薄膜抵抗）、７  オープンスタブ、８  薄膜抵抗（第１の薄膜抵抗）、９  主線路（第２の主線路）。
【図１】
2014158125.tif 000007
【図２】
2014158125.tif 000008
【図３】
2014158125.tif 000009
【図４】
2014158125.tif 000010
【図５】
2014158125.tif 000011
【図６】
2014158125.tif 000012
【図７】
2014158125.tif 000013
【図８】
2014158125.tif 000014