(57)【要約】      （修正有）【課題】回路設計が容易で且つ小型化可能で、放射電力を低減することなくスプリアスを低減する高周波回路を提供する。【解決手段】高周波信号を生成する発振部と、高周波信号を出力信号として外部へ出力し外部からの高周波信号を入力信号として高周波回路へ入力する入出力部と、発振部と入出力部間に配置し、出力信号と入力信号を基に低周波信号を生成するミキサ部と、発振部とミキサ部間に配置し、直流電流を遮断するためのＤＣカットコンデンサとを備え、発振部、ＤＣカットコンデンサ、ミキサ部および入出力部をそれぞれ直列に接続する伝送路をさらに備えてなる高周波回路であって、ＤＣカットコンデンサはＺｒを含む積層セラミックコンデンサであることを特徴とする高周波回路。【選択図】図１
2006287573.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号を生成する発振部と、高周波信号を出力信号として外部へ出力し外部からの高周波信号を入力信号として高周波回路へ入力する入出力部と、該発振部と入出力部間に配置し、該出力信号と入力信号を基に低周波信号を生成するミキサ部と、該発振部とミキサ部間に配置し、直流電流を遮断するためのＤＣカットコンデンサとを備え、前記、発振部、ＤＣカットコンデンサ、ミキサ部および入出力部をそれぞれ直列に接続する伝送路をさらに備えてなる高周波回路であって、該ＤＣカットコンデンサはＺｒを含む積層セラミックコンデンサであることを特徴とする高周波回路。
【請求項２】
前記ミキサ部と入出力部間にスプリアスを低減するためのフィルタを配置し、該ミキサ部、フィルタ、入出力部を伝送路により接続してなることを特徴とする請求項第１項記載の高周波回路。
【請求項３】
前記発振部とミキサ部は、高周波回路基板上に電子部品とマイクロストリップラインで形成し、前記入出力部と伝送路は高周波回路基板上にマイクロストリップラインで形成することを特徴とする請求項第１項または第２項記載の高周波回路。
【請求項４】
前記フィルタは、高周波回路基板上にマイクロストリップラインで形成することを特徴とする請求項第２項記載の高周波回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を生成する高周波回路について記載するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波回路においては、高周波信号を生成する発振部と、高周波信号を出力信号として外部へ出力し外部からの高周波信号を入力信号として高周波回路へ入力する入出力部と、発振部と入出力部間に配置し、出力信号と入力信号を基に低周波信号を生成するミキサ部と、発振部とミキサ部間に配置し、直流電流を遮断するためのＤＣカットコンデンサとを備え、発振部、ＤＣカットコンデンサ、ミキサ部および入出力部をそれぞれ直列に接続する伝送路をさらに備えてなる高周波回路が知られている。このとき、高周波信号を生成する発振部には駆動電圧を供給するものであり、一般的に駆動電圧には直流電圧を用いる。その際、発振部に直流電圧を印加することで、高周波回路に直流電流が伝送することとなる。ここで、高周波回路には低周波信号に対して接地する回路構成が必要となる場合があり、発振部へ供給する直流電流が接地した場所へ流れて短絡しないようにする必要がある。また、高周波回路は、高周波信号を外部へ出力する高周波回路においては、出力に必要な所望の周波数帯における電力（以下、放射電力という）を確保し、不要な周波数帯の電力（以下、スプリアスという）を低減するように回路設計を行う必要があるとともに、近年では設計が簡単且つ小型化である高周波回路が求められている。
【０００３】
上記課題を解決するために、発振部の後段にＤＣカットコンデンサを配置し、直流電流を遮断するとともに、ＤＣカットコンデンサの後段に複数のＬ、Ｃでフィルタを構成し、出力に必要な所望の周波数帯における電力（以下、放射電力という）を確保し、不要な周波数帯の電力（以下、スプリアスという）を低減する方法がある。例えば、ＤＣカットコンデンサの後段にＬ、Ｃを伝送線路や電極パターンで構成し、１つの部品として積層構造することで、出力に必要な所望の周波数帯における電力（以下、放射電力という）を確保し、不要な周波数帯の電力（以下、スプリアスという）を低減し且つ小型化する方法がある。（例えば、特許文献１参照）また、スプリアスを大幅に低減するためにフィルタのＬ、Ｃをマイクロストリップラインで多段に形成する方法が用いられている。（例えば、特許文献２参照）
【特許文献１】特開２００４−２４１８７５
【特許文献２】特開２００３−６０４０４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、ＤＣカットコンデンサの後段に複数のＬ、Ｃを伝送線路や電極パターンで構成し、１つの部品として積層構造する方法では、部品自体が大きくなるだけでなく、積層構造であるため設計が複雑になるとともに製造が困難であるという問題があった。また、特許文献２のように、高周波回路基板上にマイクロストリップラインで多段のフィルタを形成することは、フィルタの設計が複雑となり、フィルタを形成するマイクロストリップラインの長さや幅が大きくなることで高周波回路基板全体が大きくなるだけでなく、フィルタの周波数毎の通過特性によって放射電力も低減してしまう問題があった。
【０００５】
そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたもので、回路設計が容易で且つ小型化可能で、放射電力を低減することなくスプリアスを低減する高周波回路を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために請求項第１項記載の発明は、高周波信号を生成する発振部と、高周波信号を出力信号として外部へ出力し外部からの高周波信号を入力信号として高周波回路へ入力する入出力部と、発振部と入出力部間に配置し、出力信号と入力信号を基に低周波信号を生成するミキサ部と、発振部とミキサ部間に配置し、直流電流を遮断するためのＤＣカットコンデンサとを備え、発振部、ＤＣカットコンデンサ、ミキサ部および入出力部をそれぞれ直列に接続する伝送路をさらに備えてなる高周波回路であって、ＤＣカットコンデンサはＺｒを含む積層セラミックコンデンサであることを特徴とする。
【０００７】
かかる構成により、Ｚｒを含むＤＣカットコンデンサにより、発振部で生成する高周波信号がＤＣカットコンデンサを通過する際に、放射電力が低減することを防止することができるため、ＤＣカットコンデンサでスプリアスを低減するために所望の周波数に対してＬＣ共振回路となるように選定したコンデンサ容量を変化した場合にも、スプリアスとともに低減する放射電力を低減することなく、スプリアスのみを低減することができる。ＤＣカットコンデンサにＺｒを含む場合の効果に関しては、後段に詳細に記載する。
【０００８】
請求項第２項の発明は、ミキサ部と入出力部間にスプリアスを低減するためのフィルタを配置し、ミキサ部、フィルタ、入出力部を伝送路により接続してなることを特徴とする。
【０００９】
かかる構成により、Ｚｒを含むＤＣカットコンデンサにより低減するスプリアスをフィルタによりさらに低減し、入出力部から外部へ出力することができる。また、ミキサ部は高周波信号を基に低周波信号を生成するために非線形素子を使用していることで、ミキサ部からスプリアスが発生する可能性があり、ミキサ部で発生するスプリアスを低減することができる。
【００１０】
請求項第３項の発明は、発振部とミキサ部は、高周波回路基板上に電子部品とマイクロストリップラインで形成し、伝送路は高周波回路基板上にマイクロストリップラインで形成することを特徴とする。
【００１１】
かかる構成により、伝送路を曲げたり、長さや幅を調整することで、高周波回路を小型化可能である。さらに、電子部品との整合を伝送路長、幅、形状によって調整することができるため、放射電力を低減することなく伝送させることができる。また、高周波回路基板の比誘電率や厚み、材質などを選択することで伝送路長、幅を容易に変更することができるため小型化可能である。
【００１２】
請求項第４項の発明は、フィルタは、高周波回路基板上にマイクロストリップラインで形成することを特徴とする。
【００１３】
Ｚｒを含むＤＣカットコンデンサによりスプリアスを低減できるため、フィルタは放射電力を低減しない程度にスプリアスを低減すればよく、かかる構成により、フィルタの回路設計が容易で且つ小型化可能であることから、伝送路の長さや幅を調整することで容易に放射電力を低減することなくスプリアスを低減することができる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、ＤＣカットコンデンサとして使用している積層セラミックコンデンサにＺｒを含むことにより放射電力を低減することなくスプリアスを低減することができる。そのため、高周波回路の設計が容易で且つ小型化可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、発明の実施の形態を、図面を参照して説明する。
【００１６】
図１に本発明の高周波回路の概略構成図を示す。本実施例の高周波回路基板は、
高周波信号を生成する発振部３と、高周波信号を出力信号２として外部へ出力し外部からの高周波信号を入力信号５として高周波回路へ入力する入出力部６と、発振部３と入出力部６間に配置し、出力信号２と入力信号５を基に低周波信号を生成するミキサ部９と、発振部３とミキサ部９間に配置し、直流電流を遮断するためのＤＣカットコンデンサ１と、発振部３、ＤＣカットコンデンサ１、ミキサ部９、入出力部６を接続する伝送路７で構成している。ＤＣカットコンデンサ１はＺｒを含む積層セラミックコンデンサである。
【００１７】
発振部３は、高周波信号を生成するために駆動電圧を供給するものであり、一般的に駆動電圧には直流電圧を用いる。その際、発振部３に直流電圧を印加することで、高周波回路基板上に直流電流が伝送することとなる。高周波回路基板上には、低周波信号に対して接地すると同時に、高周波信号に対して開放面となる回路構成が存在する。そのため、発振部３へ供給する直流電流が接地した場所へ流れて短絡しないようにするために、直流電流を遮断する必要がある。そこで、発振部３とミキサ部９間に直流電流を遮断するためのＤＣカットコンデンサ１を配置し、発振部３、ＤＣカットコンデンサ１、ミキサ部９を伝送路７により接続することで、ＤＣカットコンデンサ１により、発振部３からの直流電流のミキサ部９への伝送を遮断することができるとともに、短絡を防止することができる。
【００１８】
また、ＤＣカットコンデンサ１のコンデンサ容量を選定することで、ＤＣカットコンデンサ１は高周波信号に対して直列Ｃ成分の他に直列Ｌ成分を有するため、所望の周波数で共振するＬＣ共振回路を構成することとなり、発振部３からの高周波信号を低減することなく入出力部６へ伝送させることが可能となる。
【００１９】
図２に、本発明の高周波回路のミキサ部９の概略構成図を示す。ミキサ部９には、一般的にダイオードなどの非線形素子８が用いられる。非線形素子８は発振部３で生成する出力信号２と外部から高周波回路に入力する入力信号５を基に、低周波信号を生成する。このとき、非線形素子８は低周波信号に対して別途基準電圧を設ける必要がある。ここで、接地するために基準電圧を０VとしてＧＮＤ１０と接続すると、高周波信号は非線形素子８へ伝送するだけでなくＧＮＤ１０にも伝送するため、非線形素子８への伝送量が低減する。そこで、低周波信号に対して接地すると同時に、高周波信号に対して擬似的に開放面となる回路設計が必要となる。発振部３により生成される高周波信号をＧＮＤ１０へ伝送させないようにするには、高周波が通過する伝送路と低周波信号に対する基準電圧を設けるためのＧＮＤ１０間にL成分を設けることで、低周波信号に対して接地すると同時に、高周波信号に対して擬似的に開放面を形成することができる。このとき、発振部３へ供給する直流電流がGND１０に短絡しないようにする必要があるため、発振部３とミキサ部９間に、直流電流を遮断するためのＤＣカットコンデンサ１を配置することで、短絡を防止することができる。
【００２０】
図３に、発振部３を高周波回路基板上に電子部品２０とマイクロストリップライン２１で形成した図の一例を示す。マイクロストリップラインの伝送路２１を曲げたり、長さや幅を調整することで発振部３を小型化可能である。さらに、電子部品２０との整合を伝送路長、幅、形状によって調整することができるため、放射電力を低減することなく伝送することができる。また、高周波回路基板の比誘電率や厚み、材質などを選択することで伝送路長、幅を容易に変更することができ、小型化可能である。
【００２１】
図４に、ミキサ部９を高周波回路基板上に電子部品２０とマイクロストリップライン２１で形成した図の一例を示す。図３と同様にマイクロストリップラインの伝送路２１を曲げたり、長さや幅を調整することでミキサ部９を小型化可能である。さらに、電子部品２０との整合を調整することができるため、放射電力を低減することなく伝送することができる。また、マイクロストリップラインの伝送路２１において、高周波が通過する伝送路と低周波信号に対する基準電圧を設けるためのＧＮＤ間に、幅が狭く、高周波信号の周波数のλ／４（λ：波長）の長さの伝送路を接続することで、L成分を形成でき、低周波信号に対して接地すると同時に、高周波信号に対して擬似的に開放面となる回路設計を容易に行うことができるとともに小型化可能である。
【００２２】
図５に、ＤＣカットコンデンサ１のコンデンサ容量に対する放射電力の通過特性、図６に、ＤＣカットコンデンサ１のコンデンサ容量に対する２次スプリアスの通過特性、図７に、ＤＣカットコンデンサ１のコンデンサ容量に対する３次スプリアスの通過特性を示す。
本明細書における通過特性とは、発振部３で生成する高周波信号がDCカットコンデンサ１を通過する際の通過量を示したものである。
図５、図６、図７におけるＡ点は所望の周波数に対してＬＣ共振回路となるよう選定したときのコンデンサ容量における通過特性であり、放射電力を低減することなく通過することができる。図6、図7におけるＡ点でもスプリアスの通過量が大きい。ここで、２次スプリアス、３次スプリアスを低減するために、コンデンサ容量をＢ点に変化させると、２次スプリアス、３次スプリアスを大幅に低減することができるが、放射電力も大幅に通過量が低減する。ここで、２次スプリアスとは、所望の周波数の２倍の周波数で発生するスプリアスである。また、３次スプリアスとは、所望の周波数の３倍の周波数で発生するスプリアスである。２次スプリアスと３次スプリアスは発生するスプリアスの中でも大きいものであるため、本明細書では、２次スプリアスと３次スプリアスの結果を記載している。
【００２３】
次に、ＤＣカットコンデンサ１にＺｒが含まれていることによる効果を記載する。
ＤＣカットコンデンサ１は積層セラミックコンデンサであり、主成分のセラミック材料に添加物を微量に添加することで、コンデンサの特性を変化することができる。本発明の実施例では、コンデンサ特性の中でも、特に比誘電率に着目するものである。
【００２４】
図８に、ＤＣカットコンデンサ１の比誘電率に対する放射電力の通過特性、図９に、ＤＣカットコンデンサ１の比誘電率に対する２次スプリアスの通過特性、図１０に、ＤＣカットコンデンサ１の比誘電率に対する３次スプリアスの通過特性を示す。図8より、比誘電率が低いＣ点から比誘電率を高くすることで、放射電力の通過量を増加させることができるが、図９、図１０におけるＣ点でも、２次スプリアス、３次スプリアスの通過量が増加する。
【００２５】
ここで、図５、図６、図７に示したコンデンサ容量変化による通過特性の低減量と図8、図９、図１０に示した比誘電率変化による通過特性の増加量を比較する。放射電力の通過特性は、コンデンサ容量変化による低減量と比誘電率変化による増加量が同等であり、比誘電率を高くすることで放射電力の通過特性の低減を防止することができる。また、２次スプリアス、３次スプリアスは、コンデンサ容量変化による低減量に対して比誘電率変化による増加量が少ないため、放射電力を低減しないように比誘電率を増加することで、放射電力を低減することなくスプリアスを大幅に低減することができる。
【００２６】
ＤＣカットコンデンサ１の主成分中にＺｒを微量に添加することで比誘電率を増加し、コンデンサ容量変化による放射電力の低減を防止することができる。さらに、前記発振部３やミキサ部９などに用いられる半導体素子は温度により特性が変動するが、Ｚｒは高温時の耐性が強いため、温度による特性の変動を大幅に低減し、周囲の環境の温度変化に対しても安定した発振を行うことができる。
【００２７】
図１１に、高周波回路においてミキサ部９と入出力部６間にフィルタ１１を配置し、ミキサ部９、フィルタ１１、入出力部を伝送路７により接続した図を示す。ミキサ部９は一般的にダイオードなどの非線形素子８を用いるため、ミキサ部９からもスプリアスが発生する可能性がある。よって、伝送路７のミキサ部９と入出力部６間にフィルタ１１を配置することで、ミキサ部９で発生するスプリアスをフィルタ１１で低減し、入出力部６から出力することができるとともに、外部から高周波回路に入力するスプリアスをフィルタ１１で低減し、ミキサ部９に入力できるため、回路を安定して動作することができる。さらに、発振部３で生成するスプリアスは、Ｚｒを含むＤＣカットコンデンサにより低減できるため、フィルタは放射電力を低減しない程度にスプリアスを低減すればよい。そのため、フィルタ１１はマイクロストリップラインで形成することで回路設計が容易且つ小型化可能であり、伝送路の長さや幅を調整することで容易に放射電力を低減することなくスプリアスを低減することができる。
【００２８】
図１２は、図１１における入出力部６を出力部１８と入力部１９で別々に構成している。このとき、出力部１８と入力部１９の間にミキサ部９を配置し、ミキサ部９と出力部１８間、ミキサ部９と入力部１９間にフィルタ１１を設け、それぞれを伝送路７で接続することにより、図９のように入出力部６で構成した場合のフィルタの効果と同様の効果を得ることができる。
【００２９】
以上のことより、ＤＣカットコンデンサとして使用している積層セラミックコンデンサにＺｒを含むことにより放射電力を低減することなくスプリアスを低減することができる。そのため、高周波回路の設計が容易で且つ小型化可能である。さらに、Ｚｒは高温時の耐性が強いため、温度による半導体素子の特性の変動を大幅に低減し、周囲の環境の温度変化に対しても安定した発振を行うことができる。
【００３０】
なお、本実施例の入出力部を、所望の電力や指向性を持った高周波信号を出力信号として外部へ出力し、外部で反射する高周波信号を入力信号として高周波回路へ入力するために、本実施例の入出力部を入出力端子とし、入出力端子に送受信アンテナを接続するなどしてもよい。また、出力部と入力部を別々に構成する場合には、出力部を出力端子として送信アンテナを接続し、入力部を入力端子として受信アンテナを接続してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の高周波回路基板の概略図
【図２】本発明の高周波回路のミキサ部の概略構成図
【図３】発振部を高周波回路基板上に電子部品とマイクロストリップラインで形            成した図の一例
【図４】ミキサ部を高周波回路基板上に電子部品とマイクロストリップラインで            形成した図の一例
【図５】ＤＣカットコンデンサのコンデンサ容量に対する放射電力の通過特性図
【図６】ＤＣカットコンデンサのコンデンサ容量に対する２次スプリアスの            通過特性図
【図７】ＤＣカットコンデンサのコンデンサ容量に対する３次スプリアスの            通過特性図
【図８】Ｚｒを含むＤＣカットコンデンサの比誘電率に対する放射電力の通過特性            図
【図９】Ｚｒを含むＤＣカットコンデンサの比誘電率に対する２次スプリアスの            通過特性図
【図１０】Ｚｒを含むＤＣカットコンデンサの比誘電率に対する３次スプリアスの            通過特性図
【図１１】高周波回路のミキサ部と入出力部の間にフィルタを配置した図
【図１２】高周波回路の入出力部を出力部と入力部を別々に構成した図
【符号の説明】
【００３２】
１…ＤＣカットコンデンサ
２…出力信号
３…発振部
５…入力信号
6…入出力部
７…伝送路
８…非線形素子
９…ミキサ部
１０…ＧＮＤ
１１…フィルタ
１８…出力部
１９…入力部
２０…電子部品
２１…マイクロストリップラインの伝送路
２２…ＧＮＤ
【図１】
2006287573.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2006287573.tif 000011
【図１０】
2006287573.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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