(57)【要約】【課題】所望の周波数帯でマイクロストリップ線路終端器の反射特性を大幅に改善でき、小型、安価で特性の良いマイクロストリップ線路終端器を提供すること。【解決手段】  所望周波数において、２つのチップ抵抗器のインダクタンスを実質的に打ち消すキャパシタンスを持つ長さのオープンスタブを設定し、且つ、当該マイクロストリップ線路終端器のインピーダンスが所望周波数においてマイクロストリップ線路の特性インピーダンスに整合するように、２つのチップ抵抗器の合成した直流抵抗値を、該特性インピーダンスより低い抵抗値とする。【選択図】      図１
2007306502.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロストリップ線路の終端部をチップ抵抗器を用いて終端するマイクロストリップ線路終端器において、
前記終端部にそれぞれ一方の端子を接続し他方の端子を接地して並列接続した２つのチップ抵抗器と、前記終端部から前記マイクロストリップ線路を延長し先端を開放した延長部を備え、
前記延長部を、所望周波数において前記２つのチップ抵抗器自体及びその接続部分のインダクタンスを実質的に打ち消すキャパシタンスを持つ長さに設定するとともに、
前記２つのチップ抵抗器の合成した直流抵抗値を、当該マイクロストリップ線路終端器のインピーダンスが前記所望周波数において前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスに整合するように、該特性インピーダンスより低い抵抗値とすることを特徴とする、マイクロストリップ線路終端器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯回路で使用するマイクロストリップ線路を無反射終端するためのマイクロストリップ線路終端器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロストリップ線路終端器は、マイクロ波帯のハイブリッド回路や方向性結合器などにおける無反射終端用に使用されており、これらハイブリッド回路や方向性結合器などの特性に悪影響を及ぼさないためには使用周波数帯域での反射レベルが低く、その帯域幅が広いことが望ましい。
【０００３】
図５は、従来から使用されているマイクロストリップ線路終端器の構成を示す図である（特許文献１参照）。同図において、５はマイクロストリップ線路であり、誘電体基板６の表面に配置されている。誘電体基板６の裏面には、接地導体（図示されていない）が全面に設けられている。
【０００４】
マイクロストリップ線路５の入力端１と反対側の終端側に、終端抵抗器であるチップ抵抗器３の一端が接続されており、チップ抵抗器３の他端が接地部４のビア（ＶＩＡ）ホール４ａを介して接地導体に接続されている。このようにして、マイクロストリップ終端器が構成されている。
【０００５】
このマイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏは通常５０Ωになるように設計されているから、チップ抵抗器３の抵抗値は特性インピーダンスＺｏに等しい抵抗値を持つように選定されている。
【０００６】
このマイクロストリップ終端器は、チップ抵抗３の物理形状に基づくインダクタンスや、ＶＩＡホール４ａ等の接続部のインダクタンスを有するため、マイクロ波帯では純抵抗として扱うことができず、誘導性リアクタンス成分を持つ。
【０００７】
このため、マイクロストリップ終端器の入力インピーダンスは、マイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏに一致せず、反射特性が劣化する。特に、マイクロ波帯では、周波数が高くなるに伴いリアクタンス成分が大きくなるから、反射特性が良好なマイクロストリップ終端器を得ることができない。
【０００８】
特許文献１では、終端器の特性改善策として、マイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏの２倍の抵抗値を持つ二つのチップ抵抗器を並列に接続し、終端器を構成することが知られている。
【０００９】
この場合、並列接続により抵抗値は１／２となるため合成抵抗値は特性インピーダンスＺｏに等しくなり、一方、チップ抵抗器１個当たりのリアクタンス成分が同じであるとすると、合成のリアクタンスは１／２に軽減されるため、反射係数の改善効果がある。しかし、リアクタンス成分を打ち消すことはできないため、周波数の増加とともに反射特性は、図５の場合と同様な傾向で劣化してしまう。
【特許文献１】特開平０５−０５５８１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
図５の従来のマイクロストリップ線路終端器では、周波数が高くなるにつれてリアクタンス成分の影響が大きくなりインピーダンス不整合が大きくなり、反射係数の周波数特性を示す図４のＢのように、周波数の増加とともに反射係数が劣化するという問題がある。
【００１１】
本発明は、チップ抵抗器等のインダクタンスを所望周波数において打ち消すとともに、そのインダクタンスの打ち消しに伴って変化するインピーダンスの抵抗成分を、その所望周波数においてマイクロストリップ線路の特性インピーダンスに一致させて、マイクロ波帯において良好な反射係数を有するマイクロストリップ線路終端器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
請求項１に記載のマイクロストリップ線路終端器は、マイクロストリップ線路の終端部をチップ抵抗器を用いて終端するマイクロストリップ線路終端器において、
前記終端部にそれぞれ一方の端子を接続し他方の端子を接地して並列接続した２つのチップ抵抗器と、前記終端部から前記マイクロストリップ線路を延長し先端を開放した延長部を備え、
前記延長部を、所望周波数において前記２つのチップ抵抗器自体及びその接続部分のインダクタンスを実質的に打ち消すキャパシタンスを持つ長さに設定するとともに、
前記２つのチップ抵抗器の合成した直流抵抗値を、当該マイクロストリップ線路終端器のインピーダンスが前記所望周波数において前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスに整合するように、該特性インピーダンスより低い抵抗値とすることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のマイクロストリップ線路終端器によれば、所望周波数において、２つのチップ抵抗器自体及びその接続部分のインダクタンスを実質的に打ち消すキャパシタンスを持つ長さに延長部（即ち、オープンスタブ）を設定し、且つ、当該マイクロストリップ線路終端器のインピーダンスが所望周波数においてマイクロストリップ線路の特性インピーダンスに整合するように、２つのチップ抵抗器の合成した直流抵抗値を、該特性インピーダンスより低い抵抗値とすることにより、所望の周波数帯でマイクロストリップ線路終端器の反射特性を大幅に改善でき、小型、安価で特性の良いマイクロストリップ線路終端器が実現できる。
【００１４】
また、並列する２つのチップ抵抗器のインダクタンスは主としてその形状によって決まり、抵抗値に比例して大きくはならないから、インピーダンス「２Ｒｏ＋ｊＸｒ」の２つのチップ抵抗器を並列接続すると、合成インピーダンス「Ｒｏ＋ｊＸｒ／２」となり、リアクタンスが小さくなる。インダクタンス成分をキャパシタンス成分で相殺する際には、元のインダクタンスを２つのチップ抵抗を用いて小さくしておくことにより、１つのチップ抵抗（インピーダンスは、Ｒｏ＋ｊＸｒ）を用いる場合に比して、相殺した後の帯域幅をより広くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の実施例について、図１〜図４を参照して説明する。図１は、本発明の実施例に係るマイクロストリップ線路終端器の構成を示す図である。
【００１６】
図１において、マイクロストリップ線路５は、誘電体基板６の表面に配置されている。誘電体基板６の裏面には、接地導体（図示されていない）が一面に設けられている。
【００１７】
マイクロストリップ線路５の入力端１と反対側の終端部に、第１のチップ抵抗器３−１の一端を接続し、そのチップ抵抗器３−１の他端を接地部４−１のＶＩＡホール４ａ−１を介して接地導体に接続する。同様に、終端部に、第２のチップ抵抗器３−２の一端を接続し、そのチップ抵抗器３−２の他端を接地部４−２のＶＩＡホール４ａ−２を介して接地導体に接続する。これにより、マイクロストリップ線路５の終端部に、第１，第２のチップ抵抗器３−１，３−２が並列に接続される。
【００１８】
また、マイクロストリップ線路５の終端部に、該終端部からマイクロストリップ線路を延長し先端を開放した、長さが所望周波数（例えば、３ＧＨｚ）において４分の１波長以下の延長部、即ちオープンスタブ２を設けている。
【００１９】
マイクロ波帯においては、チップ抵抗器のインピーダンスは純抵抗では無く、抵抗とインダクタンスを有するし、また、接地部のＶＩＡホールなどの接続部のインダクタンスも存在する。以下、接続部のインダクタンスもチップ抵抗器のインダクタンスに含めて説明する。なお、若干の浮遊キャパシタンスも存在するが、その影響は無視できる程度であるので、ここでは無視して説明する。
【００２０】
このチップ抵抗器のインダクタンスの存在により、チップ抵抗器の抵抗値をマイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏに合わせるだけでは、マイクロ波帯域においてインピーダンス整合を取ることができない。
【００２１】
本発明では、まず、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスＺｏの２倍より僅かに小さい抵抗値を持つ２つのチップ抵抗器３−１、３−２を、マイクロストリップ線路５の終端部に並列に接続する。各チップ抵抗器３−１，３−２のインピーダンスを‘２Ｒｏ＋ｊＸｒ’とすると、合成インピーダンスは‘Ｒｏ＋ｊＸｒ／２’となり、チップ抵抗器に存在する見かけ上の誘導性リアクタンスが小さくなる。
【００２２】
２つのチップ抵抗器３−１，３−２をマイクロストリップ線路の終端部に並列接続することにより、誘導性リアクタンス成分は小さくなるものの、それを打ち消すものではないから周波数の増加とともに反射特性はやはり劣化してしまう。
【００２３】
そこで、本発明では、更に、２つのチップ抵抗器３−１，３−２による誘導性リアクタンス成分を、所望周波数において打ち消すように、２つのチップ抵抗器３−１，３−２に並列に静電容量（キャパシタンス）を付加することとしている。
【００２４】
このキャパシタンスを付加するために、マイクロストリップ線路５の終端部からマイクロストリップ線路を延長し且つ先端を開放した延長部であるオープンスタブ２を設ける。このオープンスタブ２を図１において斜線部分で示している。そのオープンスタブ２の延長した長さを、所望周波数において２つのチップ抵抗器３−１，３−２のインダクタンスを実質的に打ち消すキャパシタンスを持つ長さに設定する。このオープンスタブ２の長さは、所望周波数における４分の１波長以下とすることがよい。
【００２５】
ここで、本発明のマイクロストリップ線路終端器の具体例を数値を例示して説明する。マイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏは５０Ωである。これに対して、２つのチップ抵抗器３−１，３−２の抵抗値を９６．３Ω（並列抵抗値４８．１５Ω）に選び、オープンスタブ２の長さを１．８３ｍｍに設定したとき、マイクロストリップ線路終端器のインピーダンスは、所望周波数３．０ＧＨｚにおいて、‘５０＋ｊ０［Ω］’とすることができた。これにより、本発明のマイクロストリップ線路終端器は、所望周波数３．０ＧＨｚにおいて、マイクロストリップ線路５に完全整合できる。なお、この具体例では、誘電体基板６は誘電率３．４８、厚み０．５ｍｍ、マイクロストリップ線路５の線路幅は１．１ｍｍ、ＶＩＡホール４ａ−１，４ａ−２は直径０．３ｍｍとした。
【００２６】
図２は、２つのチップ抵抗器３−１，３−２のインダクタンスを、オープンスタブ２のキャパシタンスによって打ち消すようにしたマイクロストリップ線路終端器のインピーダンス実数部の周波数特性を示す図であり、また、図３は、同様にマイクロストリップ線路終端器のインピーダンス虚数部の周波数特性を示す図である。
【００２７】
図２のインピーダンス実数部の周波数特性において、オープンスタブ２が無い従来の周波数特性‘Ｂ’は、マイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏ（＝５０Ω）と等しく、周波数によらず一定である。
【００２８】
一方、オープンスタブ２を設けた本発明のインピーダンス実数部は、周波数が零のときの実数部（＝４８．１５Ω）から、周波数特性‘Ａ’のように、周波数が高くなるにつれて大きくなっていく。したがって、チップ抵抗器３−１、３−２の並列抵抗値を従来のように、マイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏ（＝５０Ω）と等しくしている場合には、所望周波数ｆｔ（＝３ＭＨｚ）においてインピーダンス実数部が特性インピーダンスＺｏ（＝５０Ω）より大きくなってしまう。
【００２９】
このことから、本発明では、所望周波数ｆｔ（＝３ＭＨｚ）においてインピーダンス実数部が特性インピーダンスＺｏ（＝５０Ω）と等しくなるように、チップ抵抗器３−１、３−２の並列抵抗値を特性インピーダンスＺｏ（＝５０Ω）より僅かに小さな抵抗値（＝４８．１５Ω）としている。
【００３０】
図３のインピーダンス虚数部の周波数特性において、オープンスタブ２が無い従来の周波数特性‘Ｂ’は、周波数が零のときにリアクタンス分は零であり、周波数が高くなるにつれてリアクタンス分が大きくなっていく。
【００３１】
一方、オープンスタブ２を設けた本発明のインピーダンス虚数部は、周波数特性‘Ａ’のように、周波数が零のときにリアクタンス分は零であり、周波数が零から所望周波数ｆｔまでは誘導性リアクタンス成分が存在し、所望周波数ｆｔにおいてチップ抵抗器３−１，３−２のインダクタンスをオープンスタブ２のキャパシタンスで丁度打ち消してリアクタンス成分が零になる。所望周波数ｆｔから更に周波数が増加するにつれて、容量性リアクタンス成分が大きくなっている。
【００３２】
以上の図２，図３のように、本発明では所望周波数ｆｔ（＝３．０ＧＨｚ）において、マイクロストリップ線路終端器のインピーダンスは‘５０＋０［Ω］’となり、マイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏと完全に整合する。
【００３３】
図４は、マイクロストリップ線路終端器の反射係数の周波数特性を示す図であり、図中の周波数特性‘Ａ’は本発明に係る反射係数を示しており、また、周波数特性‘Ｂ’は従来の図５の反射係数を示している。
【００３４】
図４において、従来の反射係数を示す周波数特性‘Ｂ’は、周波数の増加につれて悪化しているが、一方、本発明の反射係数を示す周波数特性‘Ａ’は、所望周波数ｆｔ（＝３ＧＨｚ）を中心として、著しく反射係数が改善されている。特に、インダクタンス成分をキャパシタンス成分で相殺する際に、元のインダクタンスを２つのチップ抵抗３−１，３−２を用いて小さくしているから、１つのチップ抵抗（インピーダンスは、Ｒｏ＋ｊＸｒ）を用いる場合に比して、相殺した後の帯域幅が広くなっている。これを図４で見ると、所望周波数ｆｔ（＝３ＧＨｚ）において、反射係数は計算上０（−∞）であり、±１．５ＧＨｚ以上の広い周波数範囲に亘って、反射係数−３０ｄＢ以下の良好な結果が得られている。
【００３５】
なお、チップ抵抗器３−１，３−２の抵抗値として、前述のような９６．３Ωのものを入手できない場合には、市販されている入手し易い抵抗値、例えば９１Ω及び１００Ω、の組み合わせを選ぶことにより、マイクロストリップ線路終端器の反射係数の周波数特性は、基板のパターン形状を変えずに図４の周波数特性‘Ａ’とほぼ同等な特性を得ることができる。
【００３６】
以上のように、所望周波数ｆｔ（＝３ＧＨｚ）において、２つのチップ抵抗器３−１，３−２のインダクタンスを実質的に打ち消すキャパシタンスを持つ長さにオープンスタブ２を設定し、且つ、当該マイクロストリップ線路終端器のインピーダンスが所望周波数ｆｔにおいてマイクロストリップ線路５の特性インピーダンスＺｏに整合するように、２つのチップ抵抗器３−１，３−２の合成した直流抵抗値を、該特性インピーダンスＺｏより低い抵抗値とすることにより、所望の周波数帯でマイクロストリップ線路終端器の反射特性を大幅に改善でき、小型、安価で特性の良いマイクロストリップ線路終端器が実現できる。
【００３７】
また、並列する２つのチップ抵抗器３−１，３−２のインダクタンスは主としてその形状によって決まり、抵抗値に比例して大きくならないから、インピーダンス「２Ｒｏ＋ｊＸｒ」の２つのチップ抵抗器を並列接続すると、合成インピーダンス「Ｒｏ＋ｊＸｒ／２」となり、リアクタンスが小さくなる。インダクタンス成分をキャパシタンス成分で相殺する際には、元のインダクタンスを２つのチップ抵抗を用いて小さくしておくことにより、１つのチップ抵抗（インピーダンスは、Ｒｏ＋ｊＸｒ）を用いる場合に比して、相殺した後の帯域幅をより広くすることができる。
【００３８】
また、チップ抵抗器３−１，３−２のインダクタンス成分を、オープンスタブ２のキャパシタンス成分で相殺する際の必要となるキャパシタンスを小さくすることができるから、オープンスタブ２の長さを短くできる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施例に係るマイクロストリップ線路終端器の構成を示す図
【図２】マイクロストリップ線路終端器のインピーダンス実数部の周波数特性を示す図
【図３】マイクロストリップ線路終端器のインピーダンス虚数部の周波数特性を示す図
【図４】マイクロストリップ線路終端器の反射係数の周波数特性を示す図
【図５】従来のマイクロストリップ線路終端器の構成を示す図
【符号の説明】
【００４０】
１  入力端
２  延長部（オープンスタブ）
３−１，３−２  チップ抵抗器
４−１，４−２  接続部
４ａ−１，４ａ−２  ＶＩＡホール
５  マイクロストリップ線路
６  誘電体基板
【図１】
2007306502.tif 000003
【図２】
2007306502.tif 000004
【図３】
2007306502.tif 000005
【図４】
2007306502.tif 000006
【図５】
2007306502.tif 000007