(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波増幅器の整合回路において、基板上に形成されテーパ状に線路幅が変化するマイクロストリップ線路と、このマイクロストリップ線路の一側面に沿って同様にその幅がテーパ状に変化する誘電体ブリッジと、前記誘電体ブリッジをバイアホールで終端したキャパシタ素子とからなる回路を用いたことを特徴とするマイクロ波増幅器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、広帯域な周波数特性を有する小型なマイクロ波増幅器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
広帯域な周波数特性を有するマイクロ波増幅器に、直列のインダクタと並列のキャパシタを多段接続したはしご型回路が用いられてきた。そして集中定数素子を用いることが困難となるマイクロ波帯においては、インダクタを伝送線路やスパイラルインダクタ、キャパシタを先端開放スタブやＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）キャパシタで構成していた。
【０００３】
図５はＩＥＩＣＥ  Ｔｒａｎｓ．ＥＬＥＣＴＲＯＮ．，ＶＯＬ．Ｅ７８−Ｃ，Ｓｅｐ．１９９５，“Ａ  Ｗｉｄｅｂａｎｄ  Ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  Ｌｏｓｓｙ  Ｍａｔｃｈ  Ｐｏｗｅｒ  Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ  Ｈａｖｉｎｇ  ａｎ  ＬＰＦ／ＨＰＦ−Ｃｏｍｂｉｎｅｄ  Ｉｎｔｅｒｓｔａｇｅ  Ｎｅｔｗｏｒｋ”にある広帯域増幅器の整合回路の回路図である。図中、３０は能動素子、３１は伝送線路、３２はＭＩＭキャパシタ、３３はバイアホールである。伝送線路３１は直列のインダクタとして機能し、ＭＩＭキャパシタ３２は接地を取るためのバイアホール３３と併せて並列のキャパシタとして機能し、両者は能動素子３０に対する整合回路を構成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
広帯域増幅器の整合回路に用いられるインダクタ、キャパシタからなるはしご型回路は、集中定数素子を用いることができない高い周波数帯においては、伝送線路や先端開放スタブを用いた分布定数回路により構成される。しかし能動素子のインピーダンスが低い場合や周波数帯域が広い場合は、必要なインダクタ、キャパシタの値が大きくなり、それに伴い分布定数回路の大型化を招いてしまう問題点があった。
【０００５】
さらに、インダクタに関してはその値が大きい場合は分布定数回路の線路長が長くなり、大型となるばかりでなくその特性が狭帯域となってしまう問題点があった。
【０００６】
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、広帯域増幅器の整合回路に求められるインダクタ、キャパシタを小型な回路で実現し、広帯域な特性のマイクロ波増幅器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明に係るマイクロ波増幅器は、基板上に形成されテーパ状に線路幅が変化するマイクロストリップ線路と、このマイクロストリップ線路の一側面に沿って同様にその幅がテーパ状に変化する誘電体ブリッジと、前記誘電体ブリッジをバイアホールで終端したキャパシタ素子とからなる回路を用いたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るマイクロ波増幅器の構成図を示すものである。この構成図の上面図において、１は一端に対して他端が先細りなったテーパ線路、２は誘電体ブリッジ、３はバイアホール、８は能動素子である。
【００１１】
そして、断面図において、４は基板、５は地導体、６は誘電体、７は導体である。誘電体ブリッジ２はテーパ線路１、誘電体６、導体７からなっており、キャパシタ素子として機能する。またテーパ線路１、基板４、地導体５はマイクロストリップ線路を構成しており、能動素子８に対する整合回路として機能する。
【００１２】
次に本実施の形態に係るマイクロ波増幅器の動作を図２に基づいて説明する。同図はインダクタ、キャパシタのはしご型整合回路により、能動素子のインピーダンスが信号源インピーダンスにインピーダンス変換される様子を示したスミスチャートである。能動素子のインピーダンスＺＦＥＴは通常信号源インピーダンスＺ０より低い値となるため、例えば図中○の地点に位置する。そして図中に示したインダクタ、キャパシタからなる回路により図中矢印で示す軌跡を描き、信号源インピーダンスにインピーダンス変換される。
【００１３】
インピーダンス変換の際、整合回路に必要な各インダクタの値は能動素子から信号源側に進むにつれて大きくなり、各キャパシタの値は逆に小さくなる。従って図１に示すように、能動素子に近い側はテーパ線路１、誘電体ブリッジ２の幅を広くしてキャパシタの値を大きくし、信号源側に進むにつれてその幅を小さくしてインダクタを大きくした整合回路を用いることで、図２のようなインピーダンス変換を行うことができる。
【００１４】
また、誘電体ブリッジ２をテーパ線路１に沿って配置することで、図１の回路は図２のはしご型回路を非常に大きい段数で多段接続した回路と見なすことができる。整合回路の帯域幅ははしご型回路の段数の増加と共に増加するため、キャパシタをＭＩＭキャパシタや先端開放スタブを用いて離散的に配置した場合に比べて、小型かつ広帯域な整合回路を実現することができる。
【００１５】
以上のように実施の形態１の構成によれば、整合回路にテーパ線路、誘電体ブリッジとバイアホールからなるインピーダンス変成器を用いることで、広帯域な特性を有する小型な増幅器を構成することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係るマイクロ波増幅器の構成を示すものである。図中、１２は短冊形の金属パターン、１３はエアブリッジまたはボンディングワイヤ、１４は能動素子である。
【００１７】
次に動作について説明する。エアブリッジまたはボンディングワイヤ１３は、伝送線路に比べて小径にすることができ、また伝送線路と異なり基板から離れて配置されるため、インダクタ成分が大きく、キャパシタ成分が小さい。従って伝送線路より短い長さで所望のインダクタを得ることができる。
【００１８】
なお金属パターン１２はエアブリッジまたはボンディングワイヤ１３を結ぶ際の中継点として機能し、エアブリッジまたはボンディングワイヤの物理的強度を保ち、またインダクタとしての特性の再現性を向上させる機能を有している。
【００１９】
以上のように実施の形態２によれば、整合回路のインダクタの一部をエアブリッジまたはボンディングワイヤで構成することで、広帯域な特性を有する小型な増幅器を構成することができる。
【００２０】
実施の形態３．
図４はこの発明の実施の形態３に係るマイクロ波増幅器の構成を示すものである。図中、２０は金属パターン、２１はエアブリッジまたはボンディングワイヤ、２２は能動素子である。
【００２１】
次に動作について説明する。エアブリッジまたはボンディングワイヤ２１は、伝送線路に比べて小径にすることができ、また伝送線路と異なり基板から離れて配置されるため、インダクタ成分が大きく、キャパシタ成分が小さい。従ってそれらをスパイラル状に配置することで、伝送線路で構成されるスパイラルインダクタに比べてより小さな面積で所望のインダクタを得ることができる。
【００２２】
なお金属パターン２０はエアブリッジまたはボンディングワイヤ２１を結ぶ際の中継点として機能し、エアブリッジまたはボンディングワイヤ２１の物理的強度を保ち、またインダクタとしての特性の再現性を向上させる機能を有している。
【００２３】
以上のように実施の形態３によれば、整合回路のインダクタを、スパイラル状に配置したエアブリッジまたはボンディングワイヤで構成することで、広帯域な特性を有する小型な増幅器を構成することができる。
【００２４】
【発明の効果】
この発明は、以上に説明したように構成されているので、以下に示すような効果を奏する。
【００２５】
請求項１の発明によれば、基板上に形成されテーパ状に線路幅が変化するマイクロストリップ線路と、このマイクロストリップ線路の一側面に沿って同様にその幅がテーパ状に変化する誘電体ブリッジと、前記誘電体ブリッジをバイアホールで終端したキャパシタ素子とからなる回路を用いたので、広帯域な特性を有する小型な増幅器を構成することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１を示すマイクロ波増幅器の図である。
【図２】この発明の実施の形態１の動作の説明に用いるスミスチャートである。
【図３】この発明の実施の形態２を示すマイクロ波増幅器の図である。
【図４】この発明の実施の形態３を示すマイクロ波増幅器の図である。
【図５】従来の広帯域増幅器の構成例を示す図である。
【符号の説明】
１  テーパ線路、２  誘電体ブリッジ、３、３３  バイアホール、４  基板、５  地導体、６  誘電体、７  導体、８、１４、２２、３０  能動素子、１２、２０  金属パターン、１３、２１  エアブリッジまたはボンディングワイヤ、３１  伝送線路、３２  ＭＩＭキャパシタ。
【図１】
0003588415.tif 000002
【図２】
0003588415.tif 000003
【図３】
0003588415.tif 000004
【図４】
0003588415.tif 000005
【図５】
0003588415.tif 000006