(57)【要約】【課題】  広帯域に良好な反射特性を有して補償帯域の高周波数領域で減衰量を低減し、低周波数領域においては減衰量を増大させることにより、マイクロ波機器の振幅周波数特性を平坦化させることを目的とする。【解決手段】  入出力端子1,2に伝送線路3,4が接続され、これと直列に抵抗5と補償帯域の高周波数領域で抵抗5の抵抗値に対して低いインピーダンスを有するキャパシタ6からなる並列回路が装荷され、本並列回路の両端に入出力端子1,2に対して並列に抵抗7,9と補償帯域の高周波数領域で抵抗7,9の抵抗値に対して高いインピーダンスを有するインダクタ8,10からなる直列回路を装荷する。【選択図】  図１
2006191355.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路と、
上記伝送線路に対し直列に装荷された第１の抵抗と、当該第１の抵抗に並列に接続されたキャパシタと、
上記第１の抵抗の両端で、上記伝送線路と並列にそれぞれ装荷された第２、第３の抵抗と、当該第２、第３の抵抗に、それぞれ一端が接続され他端が短絡された第１、第２のインダクタと、
を備えたイコライザ。
【請求項２】
上記キャパシタは、使用周波数帯の、高周波数領域側で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスが低くなり、低周波数領域側で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスが高くなり、
上記インダクタは、使用周波数帯の、高周波数領域で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスがそれぞれ高くなり、低周波数領域側で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスがそれぞれ低くなる、
ことを特徴とした請求項１記載のイコライザ。
【請求項３】
上記伝送線路の接続される入出力端子の負荷抵抗値Z0(Ω)、上記使用周波数帯の低周波数領域での減衰量A(dB)、第１の抵抗の抵抗値R1(Ω)、第２、第３の抵抗の抵抗値R2(Ω)、R３(Ω)について、
【数１】
2006191355.tif 000005
が成立することを特徴とする請求項1もしくは請求項２に記載のイコライザ。
【請求項４】
上記キャパシタと直列に接続されて、使用周波数帯の高周波数領域で当該キャパシタとともに直列共振する第３のインダクタと、
上記第１、第２のインダクタとそれぞれ並列に接続されて、使用周波数帯の高周波数領域で当該各インダクタとともに並列共振する第２、第３のキャパシタと、
を備えたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のイコライザ。
【請求項５】
伝送線路と、
上記伝送線路に対し直列に縦続的に装荷された第１、第２の抵抗と、当該第１、第２の抵抗にそれぞれ並列に接続された第１、第２のキャパシタと、
上記第１、第２の抵抗の間で、上記伝送線路と並列に装荷された第３の抵抗と、
上記第３の抵抗に一端が直列に接続され他端が短絡されたインダクタと、
を備えたイコライザ。
【請求項６】
上記第１、第２のキャパシタは、
使用周波数帯の、高周波数領域側で当該第１、第２の抵抗の各抵抗値に対してインピーダンスが低くなり、低周波数領域側で当該第１、第２の抵抗の各抵抗値に対してインピーダンスが高くなり、
上記インダクタは、使用周波数帯の、高周波数領域で当該第３の抵抗の抵抗値に対してインピーダンスが高くなり、低周波数領域で当該第３の抵抗の抵抗値に対してインピーダンスが低くなる、
ことを特徴とした請求項５記載のイコライザ。
【請求項７】
上記伝送線路の接続される入出力端子の負荷抵抗値Z0(Ω)、上記使用周波数帯の低周波数領域での減衰量A(dB)、第１、第２の抵抗の抵抗値R1(Ω) 、R２(Ω)、第３の抵抗の抵抗値R３(Ω)について
【数２】
2006191355.tif 000006
が成立することを特徴とする請求項５もしくは請求項６に記載のイコライザ。
【請求項８】
上記第１、第２のキャパシタとそれぞれ直列に接続されて、使用周波数帯の高周波数領域で当該各キャパシタとともにそれぞれ直列共振する第２、第３のインダクタと、
上記インダクタと並列に接続されて、使用周波数帯の高周波数領域で当該インダクタとともに並列共振する第３のキャパシタと、
を備えたことを特徴とする請求項５乃至７のいずれかに記載のイコライザ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波回路もしくはミリ波回路の振幅周波数特性を補償するイコライザに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、マイクロ波信号が伝搬する主線路と接地間に、所望の補償周波数帯域近傍で共振する共振回路と抵抗との直列回路を設けることによって、所望の補償周波数帯域で減衰量を、増加又は低減させる周波数イコライザが知られている（例えば、特許文献1参照）。
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２８９７４９号公報（段落番号（００１１）、第２図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の周波数イコライザでは、主線路に並列に接続された回路内に補償帯域近傍で共振特性を有する共振回路と抵抗を設けている。このため、減衰特性を得る周波数において並列回路のインピーダンスが下がり、等価的に並列抵抗のみが主線路に装荷される構成となる。回路が入出力端子に接続される負荷抵抗値(一般に50Ω)に整合されないので、反射特性が悪化する。
これにより、補償しようとするマイクロ波機器に、従来の周波数イコライザを挿入した場合、前後の増幅器等のデバイスの反射特性が完全でないため、周波数イコライザの入出力で多重反射が発生する。従って、周波数特性が変化し、広帯域に所望の補償特性が得られないという問題があった。
【０００５】
この発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、広帯域に良好な反射特性を有して、接続されるマイクロ波回路もしくはミリ波回路の振幅周波数特性を平坦化させるイコライザを得る、ことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明によるイコライザは、伝送線路と、上記伝送線路に対し直列に装荷された第１の抵抗と、当該第１の抵抗に並列に接続されたキャパシタと、上記第１の抵抗の両端で、上記伝送線路と並列にそれぞれ装荷された第２、第３の抵抗と、当該第２、第３の抵抗に、それぞれ一端が接続され他端が短絡された第１、第２のインダクタと、を備えたものである。
また、伝送線路と、上記伝送線路に対し直列に縦続的に装荷された第１、第２の抵抗と、当該第１、第２の抵抗にそれぞれ並列に接続された第１、第２のキャパシタと、上記第１、第２の抵抗の間で、上記伝送線路と並列に装荷された第３の抵抗と、上記第３の抵抗に一端が直列に接続され他端が短絡されたインダクタと、を備えても良い。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によるイコライザを、マイクロ波回路もしくはミリ波回路等の高周波回路に接続して周波数補償することにより、その出力信号について、平坦な周波数特性を得られるとともに、オクターブを超えるような広帯域な周波数範囲で良好な反射特性を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
一般に、反射が比較的良くない回路について、同一回路を２個配置し、間に中心周波数でλ/4の伝送線路を挿入することにより、中心周波数近傍での反射を改善することができる。しかしながら、このような構成とすると回路が大型化することになる。また、周波数特性が狭帯域となり、オクターブを超えるような広帯域な周波数範囲に亘って、良好な反射特性を得ることはできない。
この実施の形態による周波数特性を補償するイコライザでは、周波数補償を行う使用周波数帯域（以下、補償帯域）の高周波数領域でハイパスフィルタ回路を成し、補償帯域の高周波数領域でπ型の減衰回路を成すように構成することによって、広帯域な周波数範囲で、接続される高周波回路において平坦な反射特性を得ることができる。
以下の実施の形態により、このイコライザの構成例について詳細を説明する。
【０００９】
実施の形態1．
図1は、この発明の実施の形態1における周波数イコライザの回路構成を例示するものである。
図1において、入出力端子１、２（１、２のいずれか一方が入力端子、他方が出力端子）に、主線路である伝送線路３、４がそれぞれ接続される。伝送線路３、４と直列に、第１の抵抗である抵抗５が接続される。抵抗５の両端にはキャパシタ６が接続されて、抵抗５とキャパシタ６とで並列回路が構成される。
【００１０】
上記並列回路の両端には、入出力端子１、２に対して並列に、第２、第３の抵抗である抵抗７、９がそれぞれ接続される。抵抗７、９には、第１、第２のインダクタであるインダクタ８、１０がそれぞれ接続されて、それぞれ第１、第２の直列回路を構成している。
【００１１】
キャパシタ６は、補償帯域の高周波数領域側（高周波数端）で、抵抗５の抵抗値に対してインピーダンスの大きさが低くなる。また、補償帯域の低周波数領域側（低周波数端）で、抵抗５の抵抗値に対してインピーダンスの大きさが高くなる。また、インダクタ８、１０は、補償帯域の高周波数領域側で、抵抗７、９の抵抗値に対してそれぞれインピーダンスが高くなる。また、補償帯域の低周波数領域側で、抵抗７、９の抵抗値に対してそれぞれインピーダンスが低くなる。
【００１２】
図２は、図１の回路をマイクロストリップ線路で構成した場合の、パターン配置の構成例を示す図である。
図２において、誘電体基板２０上に、抵抗５、７、９がシート抵抗で構成されている。キャパシタ６はくし形パターンを有するインタデジタル形のキャパシタを構成している。インダクタ８、１０はスパイラル形で一体的に形成され、一端子が抵抗７、９にそれぞれ接続されている。インダクタ８、１０の他端子はビアホール２１を介して接地されている。
【００１３】
このように構成された周波数イコライザにおいて、補償帯域の高周波数領域では、キャパシタ６のインピーダンスが抵抗５の抵抗値よりも低くなる。その結果、伝送線路３、４に直列に装荷された抵抗５とキャパシタ６との並列回路は、抵抗５の効果が低下して、キャパシタ６の効果がより大きくなる。
【００１４】
また、補償帯域の高周波数領域では、インダクタ８、１０のインピーダンスが抵抗７、９の抵抗値よりも高くなる。その結果、伝送線路３、４に並列に装荷された抵抗７とインダクタ８、抵抗９とインダクタ１０との各直列回路は、抵抗７、９の効果が低下して、インダクタ８、１０の効果がより大きくなる。
【００１５】
これにより、図1の回路は、高周波数領域で実効的に図3の回路に近似できる。図3はハイパスフィルタ回路となっており、高周波数領域での通過特性が低く、反射特性を良好にできる。
【００１６】
一方、補償帯域の低周波数領域では、キャパシタ６のインピーダンスが増加し、抵抗５の抵抗値よりも大きくなる。その結果、伝送線路３、４に直列に装荷された抵抗５とキャパシタ６との並列回路は、キャパシタ６の効果が低下して、抵抗５の効果がより大きくなる。
【００１７】
また、補償帯域の低周波数領域では、インダクタ８、１０のインピーダンスが抵抗７、９の抵抗値よりも低くなる。その結果、伝送線路３、４に並列に装荷された抵抗７とインダクタ８、抵抗９とインダクタ１０との各直列回路は、インダクタ８、１０の効果が低下して、抵抗７、９の効果がより大きくなる。
【００１８】
これにより、図1の回路は、低周波数領域で実効的に図４の回路に近似できる。図４はπ形の減衰回路となっており、一定の減衰量を低反射で実現できる。
【００１９】
従って、図１の回路の通過特性及び反射特性は、図2のように誘電体基板上に構成した場合の一例として、図５に示すようになる。図において、（ａ）は通過特性、（ｂ）は反射特性を示す。また、図５（ａ）の縦軸は減衰量、横軸は周波数を示し、図５（ｂ）の縦軸はＶＳＲＷ（Voltage Standing Wave Ratio；電圧定在波比）、横軸は周波数を示す。
このように、本実施の形態により、オクターブを超えるような補償帯域の全帯域に亘って、広帯域に良好な反射特性を保持することができる。同時に、補償帯域の高周波数領域で減衰量を低減し、低周波数領域で減衰量を増加させる所望の特性を得ることができる。
【００２０】
一般に、増幅器、ミクサ、スイッチ、伝送線路等のマイクロ波回路やミリ波回路等の高周波回路は、高周波数になるにつれて、導体損、誘電体損ともに増大して、回路損失が増加する傾向がある。
これに対して、本実施の形態により図５の特性を得ることができるので、上記高周波回路内に本実施の形態のイコライザを装荷することによって、高周波数になるにつれて損失が増大する特性を、広帯域に打ち消すことが出来、上記高周波回路を搭載する機器の周波数特性を、平坦化することができる。
【００２１】
また、本実施の形態は、図５（ｂ）のように広帯域に良好な反射特性を有するため、本実施の形態を装荷することによる多重反射の影響を軽減でき、所望の補償特性を容易に得ることができる。また、本実施の形態は回路単体で良好な反射特性を有するため、同一回路を中心周波数でλ／４の線路で挟むような、帯域を制限する反射補償回路を組む必要が無く、回路を小形化、広帯域化することができる。
【００２２】
さらに、入出力端子１、２に接続される負荷抵抗値Z0(Ω)、補償帯域の低周波数領域での減衰量A(dB)、入出力端子に直列に装荷される抵抗5の抵抗値R1(Ω)、並列に装荷される抵抗７、９の抵抗値R2(Ω)、R３(Ω)について、
【００２３】
【数３】
2006191355.tif 000003
【００２４】
とすることにより、反射を生じさせること無く、自在に低周波数領域での補償減衰量Aを得ることができる。
【００２５】
さらに、図２の回路では、キャパシタを誘電体基板上に一体成形できるインタデジタル形、インダクタをスパイラル形で構成したが、キャパシタを誘電体を挟んだチップコンデンサや基板上のMIM(Metal-Insulator-Metal)形としたり、インダクタを高インピーダンス線路やパターン間を接続させたボンディングワイヤとしても良い。これは以降の実施の形態についても同様である。このようにパターンニングによって誘電体基板上に周波数イコライザの回路を構成することによって、製造も容易で安価になる。
【００２６】
さらに、図２の回路では、並列回路について伝送線路３、４より、抵抗７、９、インダクタ８、１０の順で回路を構成している。しかし、これを逆にインダクタ８、１０、抵抗７、９の順としても良い。
一般に、マイクロ波領域ではインダクタ、キャパシタは完全な集中定数とはならず、電気長を有するため、分布定数的な特性も有する。
従って、並列回路の抵抗７、９とインダクタ８、１０の順番を逆にすることにより、補償特性の設定自由度を向上させることができる。
【００２７】
これは、以降の実施の形態についても同様である。また、図２ではマイクロストリップ線路で示しているが、トリプレート線路、コプレナー線路等伝送線路の形態を問わないことは言うまでもない。
また、本実施の形態では、抵抗７、９の抵抗値、インダクタ８、１０のインダクタ値をそれぞれ同一としたが、入出力の反射量の最適化等で異なる値としてもよい。
【００２８】
以上説明したように、伝送線路と、上記伝送線路に対し直列に装荷された第１の抵抗と、当該第１の抵抗に並列に接続されたキャパシタと、上記第１の抵抗の両端で、上記伝送線路と並列にそれぞれ装荷された第２、第３の抵抗と、当該第２、第３の抵抗に、それぞれ一端が接続され他端が短絡された第１、第２のインダクタとを備えて、キャパシタとして、使用周波数帯の、高周波数領域側で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスが低くなり、低周波数領域側で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスが高くなるものを用いて、インダクタとして、使用周波数帯の、高周波数領域で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスがそれぞれ高くなり、低周波数領域側で当該第１の抵抗の抵抗値よりもインピーダンスがそれぞれ低くなるものを用いて、周波数イコライザを構成することにより、オクターブを超える広帯域な周波数範囲で、良好な反射特性を得ることができる。
【００２９】
また、このイコライザの入出力端子を高周波回路に接続して、高周波回路を周波数補償することにより、その出力信号について、平坦な周波数特性を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２における周波数イコライザを示すものであり、図７は図６の回路を実パターン上にマイクロストリップ線路で構成した場合の１構成例である。
図６において、入出力端子１に接続された伝送線路３に対し直列に、第１の抵抗である抵抗５と、第１のキャパシタであるキャパシタ６とから構成される第１の並列回路が、装荷される。キャパシタ６は補償帯域の高周波数領域で、抵抗５の抵抗値よりも低いインピーダンスを有する。キャパシタ６は補償帯域の低周波数領域で、抵抗５の抵抗値よりも高いインピーダンスを有する。
【００３１】
また、入出力端子２に接続された伝送線路４に対し直列に、第２の抵抗である抵抗１１と、第２のキャパシタであるキャパシタ１２とから構成される第２の並列回路が、装荷される。キャパシタ１２は補償帯域の高周波数領域で、抵抗１１の抵抗値よりも低いインピーダンスを有する。キャパシタ１２は補償帯域の低周波数領域で、抵抗１１の抵抗値よりも高いインピーダンスを有する。
【００３２】
第１の並列回路と第２の並列回路の間で、第３の抵抗である抵抗７が、伝送線路３、４に対して並列に接続される。抵抗７には短絡されたインダクタ８が接続される。インダクタ８は補償帯域の高周波数領域で、抵抗１１の抵抗値よりも高いインピーダンスを有する。インダクタ８は補償帯域の低周波数領域で、抵抗１１の抵抗値よりも低いインピーダンスを有する。
その他は、図1と同様に構成されている。
【００３３】
このように構成された周波数イコライザにおいて、図２の場合と同様に補償帯域の高周波数領域では、図６の回路はキャパシタ（キャパシタ６）、インダクタ（インダクタ７）、キャパシタ（キャパシタ１２）で構成される、ハイパスフィルタの等価回路に近似される。
また、補償帯域の低周波数領域では、抵抗（抵抗５）、抵抗（抵抗７）、抵抗（抵抗１１）で構成される、Ｔ形減衰回路の等価回路に近似される。
【００３４】
このため、図５の特性と同様に良好な反射特性を有して、高周波数領域での損失が小さく、低周波数領域での損失が大きい周波数イコライザ回路を構成できる。このように、図１の回路に対して、キャパシタ、インダクタの構成数を変えることができるので、図７のようにマイクロ波帯で実回路を構成する場合に、各キャパシタ、インダクタ素子の寄生成分に応じて、周波数イコライザの設計自由度を上げることができる。
【００３５】
さらに、入出力端子１、２に接続される負荷抵抗値Z0(Ω)、補償帯域の低周波数領域での減衰量A(dB)、入出力端子に直列に装荷される抵抗3,9の抵抗値R1(Ω)、R２(Ω)、並列に装荷される抵抗5の抵抗値R３(Ω)について、
【００３６】
【数４】
2006191355.tif 000004
とすることにより、反射を生じさせること無く、自在に低周波数領域での補償減衰量Aを得ることができる。
【００３７】
実施の形態3．
図８はこの発明の実施の形態３における周波数イコライザを示すものである。
この実施の形態では、図１の周波数イコライザにおいて、キャパシタ６に対して第３のインダクタであるインダクタ１３を直列に装荷する。インダクタ１３はキャパシタ６に直列に接続されて、補償帯域の高周波数領域で直列共振する直列共振回路を構成する。
また、並列に装荷されるインダクタ８、１０に対して、補償帯域の高周波数領域で並列共振する第２、第３のキャパシタであるキャパシタ１４、１５を、それぞれ直列に接続する。これによって、インダクタ８とキャパシタ１４、及びインダクタ９とキャパシタ１５とが、それぞれ並列共振回路を構成する。
【００３８】
このような構成とすることにより、補償帯域の高周波数領域の共振周波数では、キャパシタ６とインダクタ１３の直列回路のインピーダンスが0となり、インダクタ８とキャパシタ１４、インダクタ１０とキャパシタ１５の並列回路のインピーダンスがそれぞれ無限大となる。
このため、図8の周波数イコライザの共振周波数での通過損失を最小にすることができる。図8の構成ではこのように共振回路を用いているため、周波数イコライザの装荷されるマイクロ波回路の帯域幅及び周波数特性に応じて、共振回路の周波数特性を設定する。これによって、広帯域マイクロ波回路から比較的狭帯域な回路まで、効果的に特性を補償することができる。
【００３９】
また、図8のキャパシタ１４、１５を実回路で構成する場合、図２、７と同様のインタデジタルキャパシタ等の擬似的な集中定数素子で構成してもよいし、補償帯域の高周波数領域でλ/4以下の電気長を有する先端開放スタブとして構成してもよい。
【００４０】
実施の形態４．
本実施の形態では、実施の形態２のキャパシタ６、１２について、実施の形態３と同様に、直列共振するインダクタを装荷する。また、インダクタ８について、並列共振するキャパシタを装荷する。
これによって、実施の形態３と同様に、周波数イコライザの装荷されるマイクロ波回路の帯域幅及び周波数特性に応じて、共振回路の周波数特性を設定することができる。また、広帯域マイクロ波回路から比較的狭帯域な回路まで、効果的に特性を補償することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】この発明の実施の形態１である周波数イコライザの構成を示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１である周波数イコライザを実パターン上に構成した場合の１構成例の上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の高周波数領域での等価回路を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態１の低周波数領域での等価回路を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態１である周波数イコライザの通過特性及び反射特性の模式図である。
【図６】この発明の実施の形態２である周波数イコライザの構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態２である周波数イコライザを実パターン上に構成した場合の１構成例の上面図である。
【図８】この発明の実施の形態３である周波数イコライザの構成を示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
1,2   入出力端子、3,4   伝送線路、5,7,9,11  抵抗、6,12,14,15  キャパシタ、8,10,13        インダクタ、20  誘電体基板、21   ビアホール。
【図１】
2006191355.tif 000007
【図２】
2006191355.tif 000008
【図３】
2006191355.tif 000009
【図４】
2006191355.tif 000010
【図５】
2006191355.tif 000011
【図６】
2006191355.tif 000012
【図７】
2006191355.tif 000013
【図８】
2006191355.tif 000014