(57)【要約】【課題】特性インピーダンスの変化が少なく、工作作業性に優れると共に大電流の印加が可能なバイアス線を有したマイクロストリップ線路を安価に提供する。【解決手段】高周波信号をトランジスタの入力端子に伝播する信号ストリップ線路２と、信号ストリップ線路２にバイアス電流を供給するバイアス用ストリップ線路３と、バイアス用ストリップ線路３にバイアス電流を供給するための電源供給用パターン５とが誘電体基板１に形成されたマイクロストリップ線路であって、バイアス用ストリップ線路３は信号ストリップ線路２に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用のスタブ６が配置されていると共に、バイアス用ストリップ線路３上で信号ストリップ線路２とスタブ６の間に汎用的な引き抜き鋼線の導体４が固着されている【選択図】図１
2006180100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号をトランジスタの入力端子に伝播する信号ストリップ線路と、上記信号ストリップ線路にバイアス電流を供給するバイアス用ストリップ線路と、上記バイアス用ストリップ線路にバイアス電流を供給するための電源供給用パターンとが誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路であって、
上記バイアス用ストリップ線路は、上記信号ストリップ線路に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用スタブが配置されていると共に、上記バイアス用ストリップ線路上で上記信号ストリップ線路と上記インピーダンス整合用スタブの間に汎用的な引き抜き鋼線の導体が固着されていることを特徴とするマイクロストリップ線路。
【請求項２】
高周波信号をトランジスタの入力端子に伝播する信号ストリップ線路と、上記信号ストリップ線路にバイアス電流を供給する汎用的な引き抜き鋼線の導体と、上記導体にバイアス電流を供給するための電源供給用パターンとが誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路であって、
上記汎用的な引き抜き鋼線の導体は、上記信号ストリップ線路に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用スタブが配置されていることを特徴とするマイクロストリップ線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は誘電体基板上に形成するマイクロストリップ線路に係わり、さらに詳しくは、高周波回路においてＦＥＴなどの半導体素子に大電流バイアス電流を印加するのに好適なマイクロストリップ線路に関する。
【背景技術】
【０００２】
高周波回路（例えばマイクロ波回路）上でＦＥＴなどを使用した増幅器回路などの駆動のためにバイアス電流を外部から供給することを必要とする回路では、信号線（信号線路とも称す）に対しバイアス線路の幅を狭くすることによって、信号線路のインピーダンスと比較してバイアス線（バイアス線路とも称す）を高インピーダンス線路として、バイアス線路への信号の漏れこみを少なくし、信号の損失を最小限に止める工夫が必要である。このため、バイアス線路は極力細く構成することが望ましい。
しかし一方では、このバイアス線路に多大の電流を流すためにはバイアス線路には相応の断面積が必要であり、その断面積が許容量に満たない場合には、その導体抵抗によって発熱し、バイアス線路が溶断する恐れがある。
この相反する事象に対し、実際のバイアス線路の設計には許容電流による線路幅が優先され、信号の損失が大きくなるという問題があった。
【０００３】
例えば、マイクロストリップ線路が実装される誘電体基板が、誘電率２．６、厚さ０．６mmのテフロン（登録商標）基板の場合、信号線路として使用する５０Ω線路に対し、挿入損失を１．０ｄＢ以下に収めようとすると、バイアス線に使用する高インピーダンス線路は１００Ω以上のインピーダンスが必要であり、このときのバイアス線路の線路幅は０．４mm以下となる。
この場合、バイアス線路の導体厚１８μmとすると、バイアス線路の断面積は７．２×１０−３ｍｍ２であり、銅の導電率を１．８×１０−８Ωmとするとバイアス線路の抵抗値は２．５×１０−３Ω/mmとなる。
ここに5アンペアのバイアス電流を流すと仮定すると１２．５mW／mmの発熱となり、バイアス線が溶断する恐れある。
即ち、高出力回路において大電流を供給するためのバイアス用ストリップ線路の設計時には、挿入損失と許容電流による制限が存在する。
【０００４】
従来のこの種マイクロストリップ線路の一例として、特開昭５９−５２９０１号公報（特許文献１）に示されたもの（マイクロストリップ線路回路装置）がある。
その構成を図３に示す。ここで、３１は誘電体基板、３３はバイアス用ストリップ線路、３４は金ワイヤである。また、３３ａはバイアス用ストリップ線路３３の幅、３３ｂはバイアス用ストリップ線路３３の厚みである。
一般的に、バイアス用ストリップ線路３３は高周波信号に影響を与えないために極力導体幅を狭くし、信号ストリップ線路（図示なし）に対して高インピーダンスにしなくてはならない。一方では大電流を流すために、バイアス用ストリップ線路３３の断面積を大きく取る必要がある。
特開昭５９−５２９０１号公報に示された「マイクロストリップ線路回路装置」では、高インピーダンス線路（即ち、バイアス用ストリップ線路３３）に大電流を流すために、その線路幅よりも細い金ワイヤ３４をバイアス用ストリップ線路3３上にワイヤーボンドすることにより、バイアス用ストリップ線路3３の断面積を増加させ大電流でも使用可能な構造としている。
【０００５】
また、従来のマイクロストリップ線路の他の例として、ＷＯ ９３／０２４８５公報（特許文献２）に示されたものがある。その構成を図４に示す。ここで、４４は導体である。
ＷＯ ９３／０２４８５公報には、「底面およびそれに対する上面を有する誘電体基板４１と、該誘電体基板４１の底面上に設けられた幅Ｗを有する導体ストリップ４３と、該導体ストリップ４３上に設けられ、幅の最大値Ｗ２が該導体ストリップ４３の幅Ｗよりも小さい形状の断面を有する上部導体４４を備え、この上部導体４４は、Ｗ２よりも小さいＷ１の幅を有する下部とＷ２の幅を有する下部と該下部と上部の間で幅がＷ１からＷ２へと連続的に移行する中間部を有しているマイクロストリップ線路」が示されている。
そして、ＷＯ ９３／０２４８５公報には、エッチングを使用して断面形状を整形・固定化した上部導体４４を高インピーダンス線路であるバイアス用ストリップ線路（即ち、導体ストリップ４３）に固定して、インピーダンスへの影響を極力抑えた上でバイアス線路としての断面積を増加させ、大電流でも使用可能な構造としていることが記載されている。
【０００６】
さらに、従来のマイクロストリップ線路の他の例として、特開昭５９−１１５６０１号公報（特許文献３）に示されたものがある。その構成を図５に示す。
特開昭５９−１１５６０１号公報には、「マイクロストリップ基板５１上に形成された超高周波伝送マイクロストリップ線路５３と、マイクロストリップ基板５１上に形成された低インピーダンスマイクロストリップ線路５５と、マイクロストリップ基板５１の表面より浮かせて設けられ、超高周波伝送マイクロストリップ線路５３と低インピーダンスマイクロストリップ線路５５間に接続された導体５６で構成された超高周波直流印加マイクロストリップ線路」が示されている。
そして、特開昭５９−１１５６０１号公報には、バイアス線として用いる導体５６を誘電体基板５１から浮かせて配置することによって高インピーダンスを実現し、また、バイアス線路（即ち、低インピーダンスマイクロストリップ線路５５）と信号線路（即ち、超高周波伝送マイクロストリップ線路５３）の不連続点での反射を抑制するために、導体５６の長さをλ′／４（λ′：導体５６の伝播波長）、入力パット部である低インピーダンスマイクロストリップ線路５５の長さをλ／４（λ：低インピーダンスマイクロストリップ線路５５の伝播速度）としていることが記載されている。
【特許文献１】特開昭５９−５２９０１号公報（第３図）
【特許文献２】ＷＯ ９３／０２４８５公報（Ｆｉｇ．１）
【特許文献３】特開昭５９−１１５６０１号公報（第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特開昭５９−５２９０１号公報に示された従来のマイクロストリップ線路では、バイアス線路に大電流を流すためにボンディング可能なほどの細い金ワイヤを用いているため工作作業性が損なわれ、また、バイアス線路に用いた導体（金ワイヤ）の太さに対する高周波信号への影響が明確でない。
また、ＷＯ ９３／０２４８５公報に示された従来のマイクロストリップ線路では、エッチングにより断面形状を加工した導体を用いるため、工作作業性が損なわれ、また、コスト面からも現実的でない。
また、特開昭５９−１１５６０１号公報に示されたマイクロストリップ線路では、バイアス線を空中に浮かせた導体としているので、導体の取付方法や固定方法に工夫が必要であり、工作作業性も損なわれる。
また、工作バラツキによるバイアス線（導体）のインピーダンスのばらつきや、バイアス線（導体）の長さの差によるλ′／４（λ′：導体の伝播波長）の定常的な実現の困難さが伴った。
また、最近の傾向として、数アンペアの供給電流を要求するＦＥＴもあり、印刷配線板を使用したパターンだけによるバイアス線の実現には限界が出てきている。
【０００８】
この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、工作作業性に優れると共に、特性インピーダンスの変化が少なく、かつ、大電流の印加が可能なバイアス線を有したマイクロストリップ線路を安価に提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係わるマイクロストリップ線路は、高周波信号をトランジスタの入力端子に伝播する信号ストリップ線路と、上記信号ストリップ線路にバイアス電流を供給するバイアス用ストリップ線路と、上記バイアス用ストリップ線路にバイアス電流を供給するための電源供給用パターンとが誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路であって、上記バイアス用ストリップ線路は、上記信号ストリップ線路に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用スタブが配置されていると共に、上記バイアス用ストリップ線路上で上記信号ストリップ線路と上記インピーダンス整合用スタブの間に汎用的な引き抜き鋼線の導体が固着されているものである。
また、この発明に係わるマイクロストリップ線路は、高周波信号をトランジスタの入力端子に伝播する信号ストリップ線路と、上記信号ストリップ線路にバイアス電流を供給する汎用的な引き抜き鋼線の導体と、上記導体にバイアス電流を供給するための電源供給用パターンとが誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路であって、上記汎用的な引き抜き鋼線の導体は、上記信号ストリップ線路に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用スタブが配置されているものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によるマイクロストリップ線路は、インピーダンス整合用のスタブが所定位置に配置され、さらに、バイアス線の断面積を増加させるための導体として汎用的な安価な引き抜き鋼線を用いて簡単な構造としているので、特性インピーダンスの変化が少なく、工作作業性に優れると共に、大電流の印加が可能なバイアス線を有したマイクロストリップ線路を安価に提供することができる。
また、誘電体基板上にはバイアス用ストリップ線路は形成されず、バイアス線としての汎用的な引き抜き鋼線の導体が誘電体基板上に直接配置され、該導体は信号ストリップ線路に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用スタブが形成されているので、特性インピーダンスの変化が少なく、工作作業性に優れると共に、更に大電流の印加が可能なバイアス線を有したマイクロストリップ線路を安価に提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態について説明する。
なお、図１と図２において、同一符合は、同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるマイクロストリップ線路の構成を示す図であり、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図１（ｃ）は図１（ａ）のＣ−Ｃ線における拡大断面図である。
図において、１は誘電体基板、２は信号ストリップ線路、３はバイアス用ストリップ線路、４は汎用的な引き抜き鋼線の導体（導体線）、５は電源供給用パターン、６はインピーダンス整合用スタブ（ｓｔｕｂ）である。
【００１２】
次に、動作について説明する。
高周波信号は信号ストリップ線路２を伝播するが、回路にＦＥＴなどを用いた増幅器などを含む場合、この信号ストリップ線路上にバイアス電流を供給する必要がある。
このとき、バイアス用ストリップ線路３は信号ストリップ線路２と比較して細く高インピーダンスにしないとバイアス用ストリップ線路３へ信号の漏れ込みが起こり、信号の劣化が生じる。一方、印刷配線基板の場合、工作面やエッチング精度から最小パターン幅を考慮する必要もある。
バイアス用ストリップ線路として使用する高インピーダンス線路は、出来るだけ細い方が信号ストリップ線路２を伝搬する高周波信号への影響が少ないので、許容の最小寸法で設計を行なう場合が多い。
【００１３】
ここで、バイアス用ストリップ線路の挿入による信号の損失を１ｄＢ以下に抑制するために、仮に誘電率２．６、厚さ０．６mmのテフロン（登録商標）基板を使用し、特性インピーダンスを約１００Ωとしてバイアス用ストリップ線路３の設計を行なった場合、バイアス用ストリップ線路３は０．４mm幅となる。
この特性インピーダンス１００Ωに大きな影響のない範囲での導体線４を考慮した場合、導体４の直径は０．１mmとなる。
この直径を持つ導体４をパターン厚さ１８μｍのバイアス用ストリップ線３上に固定した場合、バイアス線路の断面積（バイアス用ストリップ線路３の断面積＋導体４の断面積）は１５×１０−３ｍｍ２となる。
これは元のバイアス用ストリップ線路（線路幅０．４mm、導体厚１８μm、断面積７．２×１０−３ｍｍ２）だけの場合の断面積に比較し、本実施の形態によるマイクロストリップ線路では、約２倍となり断面積の大幅な増加が可能となる。
【００１４】
また、図１（ａ）に示すように、電源供給用パターン５から信号ストリップ線路２にバアイアス電流を供給するためのバイアス用ストリップ線路３の途中において、信号ストリップ線路２からλ／４（λ：バイアス用ストリップ線路３を伝播する高周波信号の波長）の位置にλ′／４（λ′：インピーダンス整合用スタブ６幅の線路を伝播する高周波信号の波長）長さのインピーダンス整合用スタブ６を配置すると、バイアス用ストリップ線路３および導体線４が信号ストリップ線路２に対しオープンになる。
従って、インピーダンス整合用スタブ６がない場合に１ｄＢ程度の信号の損失が見込まれているのが、インピーダンス整合用スタブ６を配置することにより、損失０．０２ｄＢ程度にまで改善することが可能である。
なお、図１（ａ）において、４ａは信号ストリップ線路２からインピーダンス整合用スタブ６までの距離、６ａはインピーダンス整合用スタブ６の長さである。
ただし、信号ストリップ線路２からインピーダンス整合用スタブ６までの距離とインピーダンス整合用スタブ６の長さは、各インピーダンスの差によって物理長さは異なる。
また、インピーダンス整合用スタブ６は、誘電体基板１に形成されるパターンの一部であり、信号ストリップ線路２などと同様にエッチングによって形成される。
【００１５】
以上説明したように、本実施の形態によるマイクロストリップ線路は、高周波信号をトランジスタの入力端子に伝播する信号ストリップ線路２と、信号ストリップ線路２にバイアス電流を供給するバイアス用ストリップ線路３と、バイアス用ストリップ線路３にバイアス電流を発生させる電源供給用パターン５とが誘電体基板１に形成されたマイクロストリップ線路であって、バイアス用ストリップ線路３は信号ストリップ線路２に対するバイアス電流入力部より所定の位置（即ち、λ／４の位置）にインピーダンス整合用スタブが配置されていると共に、バイアス用ストリップ線路３上で信号ストリップ線路２とインピーダンス整合用スタブ６の間に汎用的な安価な引き抜き鋼線の導体が固着されている。
従って、特性インピーダンスの変化が少なく、工作作業性に優れると共に、大電流の印加が可能なバイアス線を有したマイクロストリップ線路を安価に提供することができる。
【００１６】
実施の形態２．
図２は、この発明の実施の形態２によるマイクロストリップ線路の構成を図であり、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ線における断面図、図２（ｃ）は図２（ａ）のＣ−Ｃ線における拡大断面図である。
図において、１は誘電体基板、２は信号ストリップ線路、４は汎用的な引き抜き鋼線の導体（導体線）、５は電源供給用パターン、６はインピーダンス整合用スタブ（ｓｔｕｂ）である。
【００１７】
次に動作について説明する。
本実施の形態によるマイクロストリップ線路は、前述の実施の形態１によるマイクロストリップ線路において、バイアス用ストリップ線路を省略し、汎用的で安価な引き抜き鋼線の導体（導体線）４だけでバイアス線を構成することにより、高インピーダンスを保持したまま、さらに断面積を大きくとることを特徴としている。
ここで、仮に誘電率２．６、厚さ０．６mmのテフロン（登録商標）基板を使用した場合、特性インピーダンスが約１００Ωに相当するのは導体線４の径がφ０．４mmのときとなる。
このとき、断面積は１２５×１０−３mm２であり、元のバイアス用ストリップ線路（線路幅０．４mm、導体厚１８μm、断面積７．２×１０−３ｍｍ２）だけのときと比較して、約１７倍となり許容電流が大幅に増加する。
また、導体線４の途中にインピーダンス整合用スタブ６を設置することで、インピーダンス整合用スタブ６がない場合に１ｄＢ程度の損失が見込まれているのが、損失０．０２dB程度と改善することが可能である。
【００１８】
以上説明したように、本実施の形態によるマイクロストリップ線路は、高周波信号をトランジスタの入力端子に伝播する信号ストリップ線路２と、信号ストリップ線路２にバイアス電流を供給する汎用的な引き抜き鋼線の導体４と、この導体４にバイアス電流を供給するための電源供給用パターン５とが誘電体基板１に形成されたマイクロストリップ線路であって、汎用的な引き抜き鋼線の導体４は信号ストリップ線路２に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用スタブ６が配置されている。
従って、誘電体基板上にはバイアス用ストリップ線路は形成されておらず、バイアス線としての汎用的な引き抜き鋼線の導体が誘電体基板上に直接配置され、該導体は信号ストリップ線路に対するバイアス電流入力部より所定距離の位置にインピーダンス整合用スタブが形成されているので、特性インピーダンスの変化が少なく、工作作業性に優れると共に、更に大電流の印加が可能なバイアス線を有したマイクロストリップ線路を安価に提供することができる。
つまり、本実施の形態では、バイアス用ストリップ線路を形成せず、導体だけでバイアス線路を構成することにより、バイアス線路は更に大きな許容電流を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００１９】
この発明は、工作作業性に優れると共に、特性インピーダンスの変化が少なく、かつ、大電流の印加が可能なバイアス線を有したマイクロストリップ線路を安価に実現するのに有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施の形態１によるマイクロストリップ線路の構成を示す図である。
【図２】実施の形態２によるマイクロストリップ線路の構成を示す図である。
【図３】従来のマイクロストリップ線路の構成例を示す図である。
【図４】従来のマイクロストリップ線路の他の構成例を示す図である。
【図５】従来のマイクロストリップ線路の他の構成例を示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１  誘電体基板                    ２  信号ストリップ線路
３  バイアス用ストリップ線路      ４  導体
５  電源供給用パターン            ６  インピーダンス整合用スタブ
【図１】
2006180100.tif 000003
【図２】
2006180100.tif 000004
【図３】
2006180100.tif 000005
【図４】
2006180100.tif 000006
【図５】
2006180100.tif 000007