(57)【要約】【課題】様々なインピーダンスを有する高周波変調用素子に対し、所望の動作周波数で広帯域にインピーダンス整合が行なえ、また製作の再現性および量産性が向上するものとすること。【解決手段】高周波変調器は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、誘電体線路１と、誘電体線路１の途中に挿置されるかまたは一端に設置された、配線基板４上に幅の広い線路５ｂと幅の狭い線路５ａとを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路５の幅の広い線路５ｂの途中の途切れた部位に高周波変調用素子を接続用導体を介して接続した高周波変調用スイッチM１とを具備し、高周波変調用スイッチM1は、接続用導体とチョーク型バイアス供給線路５との間に、接続用導体よりも幅が広く幅の広い線路よりも幅が狭い直線状の線路導体６ａ，６ｂが形成されている。【選択図】  図２
2004208093.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、前記高周波信号を伝搬させる誘電体線路と、該誘電体線路の途中に挿置されるかまたは一端に設置された、配線基板上に幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の前記幅の広い線路の途中の途切れた部位に高周波変調用素子を接続用導体を介して接続した高周波変調用スイッチとを具備しており、前記高周波変調用素子が前記誘電体線路の端面に対向するように設置されている非放射性誘電体線路用の高周波変調器において、前記高周波変調用スイッチは、前記接続用導体と前記チョーク型バイアス供給線路との間に、前記接続用導体よりも幅が広く前記幅の広い線路よりも幅が狭い直線状の線路導体が形成されていることを特徴とする非放射性誘電体線路用の高周波変調器。
【請求項２】
前記誘電体線路の端面と高周波変調用素子との間に前記誘電体線路よりも誘電率の低い誘電体部材が設けられていることを特徴とする請求項１記載の非放射性誘電体線路用の高周波変調器。
【請求項３】
前記線路導体は、その幅が前記接続用導体の幅の５倍以下であることを特徴とする請求項１または請求項２記載の非放射性誘電体線路用の高周波変調器。
【請求項４】
前記線路導体は、その長さが前記高周波信号の波長のｎ／４倍（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の非放射性誘電体線路用の高周波変調器。
【請求項５】
前記線路導体は、その長さ方向の前記高周波信号の波長のｎ／４倍の部位に前記線路導体よりも幅広のスタブが形成されていることを特徴とする請求項４記載の非放射性誘電体線路用の高周波変調器。
【請求項６】
前記高周波変調用素子がショットキーバリアダイオードであることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の非放射性誘電体線路用の高周波変調器。
【請求項７】
高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の高周波変調器が設けられていることを特徴とする非放射性誘電体線路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、非放射性誘電体線路を用いたミリ波集積回路，ミリ波レーダーモジュール等に組み込まれる高周波変調器およびそれを用いた非放射性誘電体線路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、マイクロ波やミリ波の高周波信号を伝送させる非放射性誘電体線路（Nonradiative  Dielectric  Waveguideで、以下、ＮＲＤガイドともいう）の基本構成を図４に示す。図４に示すように、所定の間隔ａでもって平行配置された平行平板導体１１，１２間に、断面が長方形等の矩形状の誘電体線路１３を配置した構成であり、間隔ａが高周波信号の波長λに対してａ≦λ／２であれば、外部から誘電体線路１３へのノイズの侵入をなくしかつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路１３中で高周波信号を伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）での波長である。
【０００３】
このようなＮＲＤガイドに組み込まれる高周波変調器の一種であるＡＳＫ（Amplituded Shift Keying）変調器の斜視図を図５（ａ）、その平面図を図５（ｂ）に示す（下記の非特許文献１参照）。
【０００４】
図５において、２０は高周波信号（電磁波）を伝搬させるテフロン（Ｒ），ポリスチレン等から成る誘電体線路で、この誘電体線路２０の一端面には、所定の空隙をあけて、テフロン（Ｒ），ポリスチレン等から成る他の誘電体線路２１が配置され、さらに誘電体線路２０，２１とは誘電率の異なるアルミナセラミックス等から成る誘電体シート２４が配置されている。そして、誘電体シート２４の後方には、図６に示すように、Ｃｕ箔等からなるチョーク型バイアス供給線路２５がプリントで形成され、チョーク型バイアス供給線路２５の途切れた中途に高周波変調用素子であるショットキーバリアダイオード（Schottky Barrier Diodeで、以下、ＳＢＤともいう）２６が実装された高周波変調器を成す配線基板２３が配置される。また、配線基板２３の後方には、テフロン（Ｒ），ポリスチレン等から成るさらに他の誘電体線路２２が配置されている。
【０００５】
そして、誘電体線路２０を伝搬した電磁波は、その先の配線基板２３上のＳＢＤ２６において、ＳＢＤ２６に順方向にバイアス電圧をかけたときは吸収され、無バイアスまたは逆方向にバイアス電圧をかけたときは反射される。ＳＢＤ２６で反射された電磁波は、再び誘電体線路２０中を伝搬し出力される。このようにして、ＳＢＤ２６にバイアス電圧をかけることにより、電磁波に振幅変調（パルス変調またはスッチング制御）を施すことができる。
【０００６】
このようなＮＲＤガイド型の高周波変調器においては、ＳＢＤ２６と誘電体線路２０とのインピーダンス整合をとることが重要であり、それを解決する構成として、チョーク型バイアス供給線路２５のＳＢＤ２６が接続される電極間の隙間を狭くし、電極のインピーダンスをＳＢＤ２６と同程度に低く設定する構成が提案されている（下記の非特許文献２参照）。また、ＳＢＤ２６等の高周波変調用素子を実装した配線基板２３のチョーク型バイアス供給線路２５の終端部に整合用の反射線路を接続し、さらにその終端面に反射部材を張り合わせた構成が提案されている（下記の特許文献１参照）。
【０００７】
【非特許文献１】
Futoshi Kuroki，Masayuki Sugioka，Shinji Matsukawa，Kengo Ikeda，andT．Yoneyama，“High−Speed ASK Transceiver Based on the NRD−Guide Technology at 60−GHzBand”，IEEE Transaction on Microwave Theory and Techniqes，USA，IEEE，JUNE 1998，VOL．46，NO．6，pp806−810
【非特許文献２】
黒木  太司、向井  友幸、米山  務、「ＮＲＤガイドピームリードダイオード回路素子の広帯域化と低損失化」、1998年電子情報通信学会エレクトロニクスソサイエティ大会講演論文集，日本、社団法人電子情報通信学会、1998年9月7日、Vol.1、C−2−25，pp51
【特許文献１】
特開平８−１８１５１１号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のＮＲＤガイド用の高周波変調器であるＡＳＫ変調器では、所望の周波数で動作させるために、誘電体線路２０，２１間の空隙、誘電体線路２１，２２の長さ、誘電体シート２４の厚みでインピーダンス整合をとっており、それらの位置ずれや加工精度が低いと動作周波数がずれ、所望の周波数での振幅変調の特性が劣化していた。即ち、それらの加工精度および位置決め精度の維持管理が難しく、また組立ての再現性が低いため、製造の作業性が悪くなり、信頼性の高いものとならず、量産にも向かないという問題点があった。
【０００９】
さらに、従来のＡＳＫ変調器では、図５（ｂ）のように、ＳＢＤ２６が実装された配線基板２３を誘電体シート２４と誘電体線路２２で挟む構成になっており、このため組立作業時にＳＢＤ２６に誘電体線路２２が接触し、ＳＢＤ２６を破損するという問題点があった。
【００１０】
また、インピーダンス整合を良好に行うための構成である非特許文献２の構成では、チョーク型バイアス供給線路２５のインピーダンスにおいてリアクタンス成分の可変範囲が狭く、特に誘導性リアクタンスを調整することはできるが、容量性リアクタンスを調整することが困難であった。その結果、ＳＢＤ２６が誘導性リアクタンスを主に有するため、ＳＢＤ２６と誘電体線路２０とのインピーダンス整合を十分に行うことができず、高周波信号の伝送損失が大きくなるという問題点があった。
【００１１】
また、インピーダンス整合を良好に行うための構成である特許文献１の構成では、整合できる周波数範囲が狭く、広い帯域の高周波信号を使用する用途に適用できないという問題点があり、また、わずかな周波数変動に対し整合特性が急激に変化するといった問題点があった。さらに、周波数に対応させて反射線路の長さを調整する必要があり、製作の作業性が悪かった。
【００１２】
このような従来のＡＳＫ変調器では、ＡＳＫ変調が不十分なものとなり、高周波信号のアイソレーション特性が劣化し、ミリ波レーダ等に適用した際に正確な探知が困難になるという問題点があった。
【００１３】
したがって、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は、様々なインピーダンスを有する高周波変調用素子に対し、所望の動作周波数で広帯域にインピーダンス整合が行なえ、また製作の再現性および量産性が向上するＮＲＤガイド用の高周波変調器およびＮＲＤガイドを提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の非放射性誘電体線路用の高周波変調器は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、前記高周波信号を伝搬させる誘電体線路と、該誘電体線路の途中に挿置されるかまたは一端に設置された、配線基板上に幅の広い線路と幅の狭い線路とを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路の前記幅の広い線路の途中の途切れた部位に高周波変調用素子を接続用導体を介して接続した高周波変調用スイッチとを具備しており、前記高周波変調用素子が前記誘電体線路の端面に対向するように設置されている非放射性誘電体線路用の高周波変調器において、前記高周波変調用スイッチは、前記接続用導体と前記チョーク型バイアス供給線路との間に、前記接続用導体よりも幅が広く前記幅の広い線路よりも幅が狭い直線状の線路導体が形成されていることを特徴とする。
【００１５】
本発明の高周波変調器は、高周波変調用スイッチは接続用導体とチョーク型バイアス供給線路との間に接続用導体よりも幅が広く幅の広い線路よりも幅が狭い直線状の線路導体が形成されていることから、チョーク型バイアス供給線路のインピーダンスにおいて誘導性リアクタンスとともに容量性リアクタンスをも調整することができ、様々なインピーダンスを有する高周波変調用素子に対し、所望の動作周波数で広帯域にインピーダンス整合が行なえるものとなる。その結果、高周波変調用素子とチョーク型バイアス供給線路との接続部において高周波信号の反射損失等が小さくなり、伝送特性が向上することとなる。
【００１６】
このような、チョーク型バイアス供給線路のインピーダンスにおいて誘導性リアクタンスとともに容量性リアクタンスをも調整できるという作用効果については、本発明者らの実験によって確かめられたものである。
【００１７】
本発明の高周波変調器において、好ましくは、前記誘電体線路の端面と高周波変調用素子との間に前記誘電体線路よりも誘電率の低い誘電体部材が設けられていることを特徴とする。
【００１８】
本発明の高周波変調器は、好ましくは誘電体線路の端面と高周波変調用素子との間に誘電体線路よりも誘電率の低い誘電体部材が設けられていることから、誘電体線路と高周波変調用素子との間のインピーダンス整合をより良好に行なうことができる。
【００１９】
本発明の高周波変調器において、好ましくは、前記線路導体は、その幅が前記接続用導体の幅の５倍以下であることを特徴とする。
【００２０】
本発明の高周波変調器は、好ましくは線路導体はその幅が接続用導体の幅の５倍以下であることから、チョーク型バイアス供給線路のインピーダンスにおいて、誘導性リアクタンスが容量性リアクタンスよりも大きくなりすぎるのを抑えて、誘導性リアクタンスおよび容量性リアクタンスによってバランスよく良好にインピーダンス整合を行うことができる。
【００２１】
本発明の高周波変調器において、好ましくは、前記線路導体は、その長さが前記高周波信号の波長のｎ／４倍（ｎは１以上の整数）であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の高周波変調器は、好ましくは線路導体はその長さが高周波信号の波長のｎ／４倍（ｎは１以上の整数）であることから、線路導体からチョーク型バイアス供給線路に入り込もうとする高周波信号を防ぐことができる。すなわち、線路導体をチョーク型バイアス供給線路の一部として機能させることができる。
【００２３】
本発明の高周波変調器において、好ましくは、前記線路導体は、その長さ方向の前記高周波信号の波長のｎ／４倍の部位に前記高周波信号を遮断するための前記線路導体よりも幅広のスタブが形成されていることを特徴とする。
【００２４】
本発明の高周波変調器は、好ましくは線路導体はその長さ方向の高周波信号の波長のｎ／４倍の部位にの線路導体よりも幅広のスタブが形成されていることから、スタブでインピーダンスを整合することで、線路導体からチョーク型バイアス供給線路に入り込もうとする高周波信号をより確実に防ぐことができる。
【００２５】
本発明の高周波変調器において、好ましくは、前記高周波変調用素子がショットキーバリアダイオードであることを特徴とする。
【００２６】
本発明の高周波変調器は、好ましくは高周波変調用素子がショットキーバリアダイオードであることから、ショットキーバリアダイオードに印加するバイアス電圧を制御することにより高周波信号の吸収（オフ）−反射（オン）を低損失で行うことができ、高周波信号の吸収（オフ）−反射（オン）のアイソレーション特性が向上し、良好なＡＳＫ変調を行なうことができる。
【００２７】
本発明の非放射性誘電体線路は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、本発明の高周波変調器が設けられていることを特徴とする。
【００２８】
本発明の非放射性誘電体線路は、上記の構成により、高周波信号の反射損失等が小さく伝送特性が向上した高性能のものとなる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
本発明のＮＲＤガイド用の高周波変調器、およびそれを用いたＮＲＤガイド型の高周波変調回路について、以下に詳細に説明する。
【００３０】
図１は本発明に係る高周波変調器を用いた高周波変調回路Ｃ１を示し、（ａ）は高周波変調回路Ｃ１の斜視図、（ｂ）は（ａ）の平面図、（ｃ）は高周波変調回路Ｃ１の回路図、（ｄ）はＳＢＤの等価回路図である。なお、図１において平行平板導体は省略されている。図２は、本発明の高周波変調器に係る高周波変調用スイッチＭ１を示し、（ａ）は高周波変調用スイッチＭ１の実施の形態の一例を示す正面図、（ｂ）は高周波変調用スイッチＭ１の実施の形態の他の例を示す正面図である。図３は、高周波変調回路Ｃ１のスイッチ特性（アイソレーション特性：Ｓ11反射特性）のグラフである。
【００３１】
本発明の高周波変調器は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、高周波信号を伝搬させる誘電体線路１と、誘電体線路１の途中に挿置されるかまたは一端に設置された、配線基板４上に幅の広い線路５ｂと幅の狭い線路５ａとを交互に形成して成るチョーク型バイアス供給線路５の幅の広い線路５ｂの途中の途切れた部位に高周波変調用素子を接続用導体を介して接続した高周波変調用スイッチM１とを具備し、高周波変調用素子が誘電体線路１の端面に対向するように設置されているものにおいて、高周波変調用スイッチM1は、接続用導体とチョーク型バイアス供給線路５との間に、接続用導体よりも幅が広く幅の広い線路よりも幅が狭い直線状の線路導体６（６ａ，６ｂ）が形成されている。
【００３２】
本発明の高周波変調器を用いた高周波変調回路Ｃ１は、平行平板導体（図示せず）と、テフロン（Ｒ），ポリスチレン，コーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）セラミックス、ガラスセラミックス等から成る誘電体線路１と、誘電体線路１と同じ材料からなる他の誘電体線路２と、ＳＢＤ３が実装された高周波変調用スイッチＭ１とから主に構成される。高周波変調用スイッチＭ１において、誘電体線路１の一端側から入射した波長λの高周波信号７ａは、誘電体線路１の他端に接続された誘電体線路２を介してＳＢＤ３に電磁的に結合される。
【００３３】
高周波変調用スイッチＭ１は、テフロン（Ｒ），ポリスチレン，ガラスセラミックス，ガラスエポキシ樹脂，エポキシ樹脂等から成る配線基板４の一主面に、アルミニウム（Ａｌ），金（Ａｕ），銅（Ｃｕ）等のストリップ導体から成るチョーク型バイアス供給線路５および線路導体６が形成されて成る。
【００３４】
ＳＢＤ３は、線路導体６の一端に導体バンプ等の接続用導体によって接続される。またＳＢＤ３は、そのバイアス電圧印加方向が高周波信号７ａのＬＳＭモードの電磁波の電界方向Ｅ（図１（ａ））に合致するように配置される。線路導体６に接続されたチョーク型バイアス供給線路５に電圧を印加することによってＳＢＤ３にバイアス電圧が供給され、バイアス電圧をオン−オフすることによって、ＳＢＤ３で高周波信号７ａを吸収させたり、反射させたりすることができ、これにより高周波信号をスイッチング制御できる。
【００３５】
すなわち、高周波変調回路Ｃ１においてＳＢＤ３は次のように動作する。ＳＢＤ３に順方向バイアス電圧を印加したとき、高周波信号７ａはＳＢＤ３で吸収されてスイッチオフの状態となり、ＳＢＤ３にバイアス電圧を印加しないとき、高周波信号７ａはＳＢＤ３で反射されて入射端１ａから高周波信号７ｂが出力され、スイッチオンの状態となる。
【００３６】
高周波変調回路Ｃ１のスイッチ特性としては、オン／オフ比（スイッチオン時の高周波信号７ｂの振幅と、スイッチオフ時の高周波信号７ｂの振幅との比）がより大きいことがよいが、高周波変調回路Ｃ１のスイッチ特性は高周波変調用スイッチＭ１に実装されたＳＢＤ３の誘電体線路２０，２１に対するインピーダンス整合特性に依存する。例えば、インピーダンス整合の度合は反射係数Ｓ11を測定することによって定量化でき、反射係数Ｓ11（−ｄＢ）の絶対値が小さいと、オン／オフ比が小さくなり、スイッチ特性（アイソレーション特性）は劣化する。その結果、高周波変調回路Ｃ１を組み込んだＮＲＤガイドのＡＳＫ変調が不十分なものとなる。
【００３７】
高周波変調用スイッチＭ１に実装されたＳＢＤ３と誘電体線路１，２とのインピーダンス整合は、ＳＢＤ３、高周波変調用スイッチＭ１および誘電体線路１，２の各インピーダンスＺｄ，ＺＬ，ＺＤ（図１（ｃ））を調整して行う。
【００３８】
ＳＢＤ３の順方向バイアス時のインピーダンスＺd1は、Ｚd1＝Ｒs＋Ｒj＋ｊＬbで表される（図１（ｄ））。なお、Ｒsは半導体基板（通常はｎ＋ドープ層である）の抵抗とエピタキシャル層（ｎ層）の抵抗とバックコンタクトの抵抗がシリーズに接続された合成抵抗、Ｒjはショットキー接合部の非線型抵抗、Ｌｂはショットキー接合部へのコンタクト配線であるビームリードのインダクタンスである。
【００３９】
また、ＳＢＤ３の無バイアス時のインピーダンスＺd0は、Ｚｄ0＝Ｒj／（１＋ｊＲjＣj）＋Ｒs＋ｊＬbで表される。なお、Ｃjはショットキー接合部の電気的な容量（キャパシタンス）である。
【００４０】
また、一般にＳＢＤ３の遮断周波数ｆcは、ｆc＝１／（２πＣjＲs）で表され、ｆcを大きくするためにはＣj、Ｒsともに小さくする必要がある。このＲsは、キャリア密度とキャリアの移動度によって決まり、移動度は半導体材料固有の値であり、キャリア密度はＣjに影響を与える。そして、Ｒｓが小さくなるようにキャリア密度を設定するとＣjが大きくなる。
【００４１】
したがって、ＳＢＤ３を高周波で動作させる、あるいは高速にスイッチングするためには、Ｃjを小さくすることが重要であり、特にＮＲＤガイドには不可欠である。そのため、ＮＲＤガイドに用いられるＳＢＤ３では、エピタキシャル層上の絶縁層に設けた小径のコンタクトホールを通して、非常に狭い領域のエピタキシャル層上にメタルを点接触させることによりショットキー接合が行われる。メタルへの配線は先の細いビームリードで行われるため、ビームリードのインダクタンスＬbによってＺd1の誘導性リアクタンスが大きくなる傾向にある。
【００４２】
例えば、Ｌb＝0.2ｎＨを有する一般的なＳＢＤ３に順方向バイアス電圧をかけ、７５ＧＨｚの高周波信号を入射させたとき、Ｚd1のリアクタンス成分Ｉｍ｛Ｚd1｝は約９４Ωの誘導性リアクタンスとなる。Ｉｍ｛Ｚd1｝は、キャパシタ等の容量性リアクタンスによって、インピーダンスが整合するように補正され得るが、ＳＢＤ３自体でそれを実現するには、素子サイズの制限上十分な容量を得ることができず難しい。また、実現されたとしても、素子構造が複雑化し、量産性や信頼性の確保が難しい。
【００４３】
そこで、本発明では、ＳＢＤ３を実装するための高周波変調用スイッチＭ１に線路導体６を設け、線路導体６によってＳＢＤ３および高周波変調用スイッチＭ１の合成インピーダンスを誘電体線路１，２と整合させるようにしたものである。
【００４４】
本発明の線路導体６は、配線基板４上にＳＢＤ３の左右に形成された直線状の線路導体６ａ，６ｂから成り、線路導体６ａ，６ｂの幅を接続用導体よりも広く幅の広い線路５ｂよりも狭くされている。線路導体６ａ，６ｂの幅を狭くして面積を小さくするほど、ＳＢＤ３部からみた高周波変調用スイッチＭ１のインピーダンスをＺLとすれば、ＺLのリアクタンス成分Ｉｍ｛ＺL｝の容量性リアクタンスが大きくなるように作用し、誘導性リアクタンスを有するＳＢＤ３と誘電体線路１，２とのインピーダンス整合を良好にとることができる。
【００４５】
また、配線基板４を成す誘電体基板の誘電率を誘電体線路１，２よりも低くするのがよい。ＳＢＤ３部からみた高周波変調用スイッチＭ１のインピーダンスをＺLとしたとき、配線基板４の誘電体基板の誘電率を誘電体線路１，２よりも低くするほど、ＺLのリアクタンス成分Ｉｍ｛ＺL｝の容量性リアクタンスが大きくなるように作用し、誘導性リアクタンスを有するＳＢＤ３と誘電体線路１，２とのインピーダンス整合を良好にとることができる。
【００４６】
また、配線基板４の誘電体基板の誘電率を誘電体線路１，２よりも低くする代わりに、配線基板４と誘電体線路２との間に空隙を設ける構成とするか、または配線基板４と誘電体線路２との間にそれらよりも低い誘電率の誘電体部材を挿入する構成とするか、またはこれらの構成を組み合わせることもでき、これらの場合にもＺLのリアクタンス成分Ｉｍ｛ＺL｝の容量性リアクタンスが大きくなる。
【００４７】
また、従来の高周波変調用スイッチでは、線路導体６ａ，６ｂの幅Ｗに相当する部分の幅が１．２〜１．４ｍｍ程度であり、ＳＢＤ３と線路導体６ａ，６ｂとを接続する接続用導体の幅の１０倍以上であったが、本発明では、線路導体６ａ，６ｂの幅Ｗを接続用導体の幅の５倍以下がよく、より好ましくは、幅Ｗを接続用導体の幅と同じ、または接続用導体が接続されるＳＢＤ３の電極の幅と同じがよい。幅Ｗを接続用導体の幅の５倍以下とすることにより、誘導性または容量性リアクタンスをもたせることができ、Ｉｍ｛ＺL｝が−５０Ω程度までの範囲（−１００Ω〜＋２００Ω）（Ｌb＝０．１ｎＨを整合する程度）で調整でき、良好にインピーダンス整合を行うことができる。
【００４８】
幅Ｗが接続用導体の幅の５倍よりも大きいと、容量性または誘電性リアクタンスを持たせることができず、大きな誘電性または容量性リアクタンスを持つＳＢＤに整合させることができない。幅Ｗが接続用導体幅より小さくなると、ＳＢＤ３の実装において十分な接合面積が確保されず、ＳＢＤ３を高周波変調用スイッチＭ１に強固に固定できず、高周波変調回路Ｃ１の信頼性が低下する。また、実装が困難である。
【００４９】
したがって、高周波変調用スイッチＭ１は、配線基板４の誘電体基板の誘電率、配線基板４と誘電体線路１，２との間の間隔を制御することにより、ＳＢＤ３のリアクタンス成分が広い範囲で変化しても、それに追従して適切なインピーダンスを設定することができ、良好なインピーダンス整合を行なうことができる。
【００５０】
また、高周波変調用スイッチＭ１およびＳＢＤ３でインピーダンス整合ができるので、誘電体線路１，２の終端部においてインピーダンス整合が行なわれ、高周波信号の波長λを中心に広い帯域で良好なインピーダンス整合をすることができる。そのうえ、誘電体線路１，２側の誘電率や幅等の調整は不要であり、誘電体線路１，２と高周波変調用スイッチＭ１との配置も容易になる。
【００５１】
なお、線路導体６ａ，６ｂの長さＬ、それらの間隔Ａを制御することもでき、その場合、Ｉｍ｛ＺL｝を調整することができ、従来よりも調整範囲が広くなる。すなわち、線路導体６ａ，６ｂは、その長さが高周波信号の波長λのｎ／４倍（ｎは１以上の整数）であることがよい。この場合、Ｉｍ｛ＺL｝は容量性となり、誘導性のＩｍ｛Ｚd1｝の整合により好適である。より好ましくは、Ｌ＝λ／４とするのがよく、このとき配線基板４の長さを最小にできるとともに高周波信号の損失を最小にできる。
【００５２】
また、図２（ｂ）に示すように、線路導体６ａ，６ｂは、その長さ方向の高周波信号の波長のｎ／４倍の部位に高周波信号を遮断するための線路導体６ａ，６ｂよりも幅広のスタブ８が形成されていることが好ましい。この場合、線路導体６ａ，６ｂにおいて高周波信号を共振させるとともにスタブ８でインピーダンスを変えることで、Ｉｍ｛ＺL｝はさらに大きな容量性を有することとなり、誘導性のＩｍ｛Ｚd1｝の整合に好適となる。
【００５３】
本発明において、高周波変調用素子はＳＢＤ３であることがよく、ＳＢＤ３に印加するバイアス電圧を制御することにより高周波信号の吸収（オフ）−反射（オン）を低損失で行うことができ、高周波信号の吸収（オフ）−反射（オン）のアイソレーション特性が向上し、良好なＡＳＫ変調を行なうことができる。
【００５４】
また、高周波変調用素子としては、ＳＢＤ３以外にピンダイオード、バラクタダイオード等であってもよい。
【００５５】
かくして、本発明の高周波変調器は、様々なインピーダンスを有する高周波変調用素子に対し、所望の動作周波数で広帯域にインピーダンス整合が行なえ、また製作の再現性および量産性が向上するものとなる。
【００５６】
本発明のＮＲＤガイドは、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、本発明の高周波変調器が設けられている。この構成により、高周波信号の反射損失等が小さく伝送特性が向上した高性能のものとなる。
【００５７】
【実施例】
本発明の高周波変調器の実施例を以下に説明する。
【００５８】
図１のＮＲＤガイド用の高周波変調器を用いた高周波変調回路Ｃ１を以下のようにして構成した。平行平板導体として厚さ６ｍｍの２枚のＡｌ板を１．８ｍｍの間隔で配置し、それらの間に、断面形状が１．８ｍｍ（高さ）×０．８ｍｍ（幅）の矩形状であり、比誘電率４．８のコーディライトセラミックスから成る誘電体線路１を配置した。さらに、その一端側に、断面形状が１．８ｍｍ（高さ）×０．８ｍｍ（幅）の矩形状で長さが３．６ｍｍであり、比誘電率４．８のガラスセラミックスから成る誘電体線路２を接続させて配置した。
【００５９】
そして、誘電体線路２の誘電体線路１と反対側の端面に、厚さ０．２ｍｍの低誘電率の熱可塑性樹脂から成る有機樹脂基板（比誘電率εr＝３．０）からなる配線基板４を用いた高周波変調用スイッチＭ１を配置した。高周波変調用スイッチＭ１の一主面（誘電体線路２と反対側の面）には、幅の広い線路５ｂと幅の狭い線路５ａとを交互に形成して成る銅から成るチョーク型バイアス供給線路５が形成されており、幅の広い線路５ｂの長さはλ1／４＝０．７ｍｍ（高周波信号の周波数７６．５ＧＨｚの波長約４ｍｍに対してλ1は２．８ｍｍであり、誘電体基板において短波長化されている）幅の狭い線路５ａの長さはλ1／４＝０．７ｍｍであり、幅の広い線路５ｂの幅は１．５ｍｍ、幅の狭い線路５ａの幅は０．２ｍｍであった。
【００６０】
線路導体６ａ，６ｂは、銅から成り、チョーク型バイアス供給線路５に接続されており、線路導体６ａ，６ｂの中央に上下方向の幅１．５ｍｍのスタブ８が設けられ、Ｌ＝λ／４＝０．７ｍｍの線路導体６ａ，６ｂが２段形成されている。また、線路導体６ａ，６ｂ間の隙間Ａは０．２ｍｍ、線路導体６ａ，６ｂの幅Ｗは０．２ｍｍ、スタブ８の長さｔは０．２ｍｍ、スタブ８の線路導体６ａ，６ｂからの幅ｈは０．６５ｍｍであった。
【００６１】
そして、線路導体６ａ，６ｂの各端部にビームリードタイプのＳＢＤ３を直径０．１ｍｍの接続用導体としてのはんだバンプで接続し実装した。ＳＢＤ３のはんだバンプが接続される電極の幅は０．１３ｍｍであった。
【００６２】
上記構成の高周波変調回路Ｃ１について、ネットワークアナライザを用いて７５〜８３ＧＨｚの高周波帯域の反射特性（Ｓ11）を測定した。
【００６３】
図３は、ＳＢＤ３に２．０ｍＡの順方向バイアス電流を流した場合（高周波信号はＳＢＤ３で吸収され出力されない：オフ状態）と逆方向バイアス電流を流した場合（高周波信号は反射されて出力される：オン状態）の２状態について、高周波変調回路Ｃ１のＳ11を測定した結果のグラフである。
【００６４】
本実施例では、７６．５±０．３ＧＨｚを目的の周波数帯域としており、図３より、この周波数帯域でのオン時の透過特性は−１〜−２ｄＢ程度と非常に損失が小さく、一方オフ時のＳ１１は７５〜７９ＧＨｚの周波数帯域の全域にわたって−１５ｄＢよりも低い反射特性であり、オン／オフ比の最も高い部分では−４０ｄＢ程度と非常に良好な特性であった。さらに、最もオン／オフ比が高くなる周波数は、所望の７６．５ＧＨｚ近傍であり、この周波数において整合が最もとれており、効率良くスイッチイング制御が行われていることがわかった。
【００６５】
なお、本発明は上記実施の形態および実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行うことは何等差し支えない。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の高周波変調器は、高周波変調用スイッチは接続用導体とチョーク型バイアス供給線路との間に接続用導体よりも幅が広く幅の広い線路よりも幅が狭い直線状の線路導体が形成されていることから、チョーク型バイアス供給線路のインピーダンスにおいて誘導性リアクタンスとともに容量性リアクタンスをも調整することができ、様々なインピーダンスを有する高周波変調用素子に対し、所望の動作周波数で広帯域にインピーダンス整合が行なえるものとなる。その結果、高周波変調用素子とチョーク型バイアス供給線路との接続部において高周波信号の反射損失等が小さくなり、伝送特性が向上することとなる。
【００６７】
本発明の高周波変調器は、好ましくは誘電体線路の端面と高周波変調用素子との間に誘電体線路よりも誘電率の低い誘電体部材が設けられていることから、誘電体線路と高周波変調用素子との間のインピーダンス整合をより良好に行なうことができる。
【００６８】
本発明の高周波変調器は、好ましくは線路導体はその幅が接続用導体の幅の５倍以下であることから、誘導性または容量性リアクタンスを持たせることができ、どの様なインピーダンスを持つＳＢＤに対しても良好にインピーダンス整合を行うことができる。
【００６９】
本発明の高周波変調器は、好ましくは線路導体はその長さが高周波信号の波長のｎ／４倍（ｎは１以上の整数）であることから、Ｉｍ｛ＺL｝は容量性となり、誘電性のＩｍ｛Ｚd1｝の整合により好適である。
【００７０】
本発明の高周波変調器は、好ましくは線路導体はその長さ方向の高周波信号の波長のｎ／４倍の部位に高周波信号を遮断するための線路導体よりも幅広のスタブが形成されていることから、線路導体において高周波信号を共振させるとともにスタブでインピーダンスを変えることで、Ｉｍ｛ＺL｝はさらにおおきな容量性を有することとなり、誘電性のＩｍ｛Ｚd1｝の整合に好適である。
【００７１】
本発明の高周波変調器は、好ましくは高周波変調用素子がショットキーバリアダイオードであることから、ショットキーバリアダイオードに印加するバイアス電圧を制御することにより高周波信号の吸収（オフ）−反射（オン）を低損失で行うことができ、高周波信号の吸収（オフ）−反射（オン）のアイソレーション特性が向上し、良好なＡＳＫ変調を行なうことができる。
【００７２】
本発明の非放射性誘電体線路は、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で配置した平行平板導体間に、本発明の高周波変調器が設けられていることにより、高周波信号の反射損失等が小さく伝送特性が向上した高性能のものとなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の高周波変調器を用いた高周波変調回路について実施の形態の例を示し、（ａ）は高周波変調回路の斜視図、（ｂ）は高周波変調回路の平面図、（ｃ）は高周波変調回路の回路図、（ｄ）は高周波変調回路に組み込まれるショットキーバリアダイオードの等価回路図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は本発明の高周波変調器に用いられる高周波変調用スイッチについて実施の形態の２例の正面図である。
【図３】本発明の高周波変調器を用いた高周波変調回路における高周波信号の反射特性（Ｓ11）を示すグラフである。
【図４】ＮＲＤガイドの基本構成を示す内部を一部透視した斜視図である。
【図５】従来の高周波変調器を用いた高周波変調回路を示し、（ａ）は高周波変調回路の斜視図、（ｂ）は高周波変調回路の平面図である。
【図６】従来の高周波変調器に用いられる高周波変調用スイッチの正面図である。
【符号の説明】
１：誘電体線路
３：ショットキーバリアダイオード
４：配線基板
５：チョーク型バイアス供給線路
６ａ，６ｂ：線路導体
７ａ，７ｂ：高周波信号
８：スタブ
Ｍ１：高周波変調用スイッチ
Ｃ１：高周波変調回路
【図１】
2004208093.tif 000003
【図２】
2004208093.tif 000004
【図３】
2004208093.tif 000005
【図４】
2004208093.tif 000006
【図５】
2004208093.tif 000007
【図６】
2004208093.tif 000008