(57)【要約】【課題】  広帯域なバイアス回路を得るとともに、ラジアルスタブを用いたバイアス回路に比べて回路サイズを小さくしたマイクロ波装置用バイアス回路を得ることを目的とする。【解決手段】  コンデンサと上記高周波信号および直流信号端子の間に並列に接続する先端短絡結合線路を備え、上記先端短絡結合線路は、使用帯域において１／４波長の長さを有した一方の伝送線路と他方の伝送線路から構成され、上記一方の伝送線路は、一端が上記コンデンサと上記高周波信号および直流信号端子の間に接続され、他端が上記直流信号端子に接続され、上記他方の伝送線路は一端が開放端で他端が短絡する。【選択図】      図１
2017192094.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号端子と高周波信号および直流信号端子の間を接続するコンデンサと、
上記コンデンサと上記高周波信号および直流信号端子の間に並列に接続する先端短絡結合線路と、
を備え、
上記先端短絡結合線路は、使用帯域において１／４波長の長さを有した一方の伝送線路と他方の伝送線路から構成され、
上記一方の伝送線路は、一端が上記コンデンサと上記高周波信号および直流信号端子の間に接続され、他端が上記直流信号端子に接続され、
上記他方の伝送線路は、一端が開放端で他端が短絡した
ことを特徴とするマイクロ波装置用バイアス回路。
【請求項２】
上記先端短絡結合線路は多層基板に形成され、
上記一方の伝送線路と上記他方の伝送線路は多層基板の異なる層に配置された請求項１記載のマイクロ波装置用バイアス回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波装置に使用する増幅器、発振器等に接続するマイクロ波装置用バイアス回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波装置に使用する増幅器や発振器等は、バイアス回路を接続して直流信号を印加する。マイクロ波装置用バイアス回路は、高周波信号に影響を与えないよう直流信号を半導体素子に印加し、また、直流回路に高周波信号が漏洩しないようにする。
【０００３】
従来のマイクロ波装置用バイアス回路は、使用帯域において長さ１／４波長の伝送線路を主線路に並列接続し、その先端に使用帯域において短絡となるコンデンサを接続して、バイアス回路を構成している（例えば特許文献１参照）。
【０００４】
また、特許文献１の使用帯域において短絡となるコンデンサとして、使用帯域において長さ１／４波長の伝送線路との接続点で短絡となるように構成したラジアルスタブ７を用いたバイアス回路がある（例えば特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−２０４１３３号公報
【特許文献２】特開２００４−８０８２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に示すような従来のマイクロ波装置用バイアス回路は、使用帯域において短絡となるコンデンサとして、例えばチップコンデンサを用いる。チップコンデンサは、特に高周波において寄生成分を無視することができず、広帯域なバイアス回路として、使用帯域において短絡となるコンデンサを得ることが困難であった。
【０００７】
また、特許文献２に示すように、チップコンデンサの代わりに分布定数線路としてラジアルスタブを用いることで、高周波における寄生成分の影響は低減できる。しかしながらラジアルスタブを用いることで、回路サイズが大きくなるという問題があった。
【０００８】
本発明はこの課題を解決するためになされたものであって、広帯域なバイアス回路を得るとともに、ラジアルスタブを用いたバイアス回路に比べて回路サイズを小さくしたマイクロ波装置用バイアス回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のマイクロ波装置用バイアス回路は、高周波信号端子と高周波信号および直流信号端子の間を接続するコンデンサと、上記コンデンサと上記高周波信号および直流信号端子の間に並列に接続する先端短絡結合線路とを備え、上記先端短絡結合線路は、使用帯域において１／４波長の長さを有した一方の伝送線路と他方の伝送線路から構成され、上記一方の伝送線路は、一端が上記コンデンサと上記高周波信号および直流信号端子の間に接続され、他端が上記直流信号端子に接続され、上記他方の伝送線路は一端が開放端で他端が短絡したものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、使用帯域において１／４波長の長さを有した先端短絡結合線路を備えたことにより、広帯域であって、かつより小型なバイアス回路を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の構成を示す図である。
【図２】実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の等価回路を示す図である。
【図３】実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の等価回路を示す図である。
【図４】実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の周波数特性を示す図である。
【図５】従来のマイクロ波装置用バイアス回路と、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の回路配置の比較例を示す図である。
【図６】実施の形態２によるマイクロ波装置用バイアス回路の回路配置例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１は、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の構成を示す図である。
図１において、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路は、高周波信号端子１と、直流信号端子２と、高周波信号および直流信号端子３と、コンデンサ６と、先端短絡結合線路８を備えている。高周波信号端子１は、コンデンサ６を介して高周波および直流信号端子３に接続される。先端短絡結合線路８は、一端がコンデンサ６と高周波および直流信号端子３の間に並列接続され、他端が直流信号端子２に接続される。高周波信号および直流信号端子３は増幅器、発振器等の能動素子１１に接続される。図１の例では、能動素子１１としてＦＥＴ（電界効果トランジスタ）を示しており、高周波および直流信号端子３は当該ＦＥＴのゲート端子に接続される。
【００１３】
高周波信号端子１は、増幅器、発振器等の能動素子１１に対して高周波信号の入出力を行う端子である。直流信号端子２は、増幅器、発振器等の半導体素子に対して直流信号を印加するための端子である。高周波および直流信号端子３は、増幅器、発振器等の半導体素子に対して高周波信号の入出力を行うとともに、直流信号を印加するための端子である。コンデンサ６は、高周波信号端子１と高周波および直流信号端子３の間に接続されており、直流信号を遮断し、高周波信号を通過するハイパスフィルタである。先端短絡結合線路８は、使用帯域において１／４波長の二つの線路を、近接した間隔で平行に配置している。先端短絡結合線路８の一方の伝送線路８ａは、両端がそれぞれ高周波信号および直流信号端子３と直流信号端子２に接続される。また、先端短絡結合線路８の他方の伝送線路８ｂは、一端が先端開放となり、他端が接地している。
【００１４】
直流信号端子２から入力した直流信号は、先端短絡結合線路８を通過して高周波信号および直流信号端子３に入力され、能動素子１１に印加される。また、高周波信号端子１から入力した高周波信号は、コンデンサ６を通過して高周波信号および直流信号端子３に入力される。
【００１５】
図２は、先端短絡結合線路８の等価回路を説明する図であって、（ａ）は先端短絡結合線路８、（ｂ）は先端短絡結合線路８の等価回路である。図３は、先端短絡結合線路８を用いた実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の等価回路を説明する図であって、（ａ）は図１に示す実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路、（ｂ）は従来のマイクロ波装置用バイアス回路である。
【００１６】
図２（ａ）において、先端短絡結合線路８の遇モード特性インピーダンスをＺｅ、奇モード特性インピーダンスをＺｏ、線路長をθとする。先端短絡結合線路８は、図２（ｂ）に示すような線路長θ、特性インピーダンスＺｐの先端開放スタブが、線路長θ、特性インピーダンスＺｓの伝送線路に並列に接続されたものと等価となる。この時、特性インピーダンスＺｓ、およびＺｐは式（１）、および（２）で表わされる。
【００１７】
【数１】
2017192094.tif 000003
【００１８】
【数２】
2017192094.tif 000004
【００１９】
ここで、θを使用帯域において１／４波長に選択することで、長さ１／４波長の先端開放スタブが長さ１／４波長の伝送線路に並列接続される構成となる。
【００２０】
また、マイクロ波装置用バイアス回路に先端短絡結合線路８を適用することで、図３（ａ）に示す実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路は、図３（ｂ）に示す従来のマイクロ波装置用バイアス回路に等価となり、従来と同等の特性を有するバイアス回路を構成することが可能となる。
【００２１】
なお、図３（ｂ）において、従来のマイクロ波装置用バイアス回路は、高周波信号端子１と、直流信号端子２と、高周波信号および直流信号端子３と、コンデンサ６と、１／４波長伝送線路４と、ラジアルスタブ７を備えている。高周波信号端子１は、コンデンサ６を介して高周波および直流信号端子３に接続される。１／４波長伝送線路４は、一端がコンデンサ６と高周波および直流信号端子３の間に並列接続され、他端が直流信号端子２およびラジアルスタブ７に接続される。
【００２２】
図４は、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の周波数特性を示す図であって、（ａ）は横軸の規格化周波数に対する縦軸の反射特性を示し、（ｂ）は横軸の規格化周波数に対する縦軸の通過特性を示している。図４（ａ）において、実線は図１または図３（ａ）の実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の反射特性を示し、点線は図３（ｂ）の従来のマイクロ波装置用バイアス回路の反射特性を示す。また、図４（ｂ）において、実線は図１または図３（ａ）の実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の通過特性を示し、点線は図３（ｂ）の従来のマイクロ波装置用バイアス回路の通過特性を示す。
【００２３】
図４（ａ）において、規格化周波数０．８から１、２の間、すなわち比帯域４０％に亘り、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路と従来のマイクロ波装置用バイアス回路はともに、反射特性−２０ｄＢ以下となっている。また、図４（ｂ）において、規格化周波数０．７から１、３の間、すなわち比帯域６０％に亘り、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路と従来のマイクロ波装置用バイアス回路はともに、通過特性−０．２ｄＢ以上と両回路構成とも同等の性能を確保できることが分かる。
【００２４】
図５は、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の回路配置を例示する図であって、（ａ）は図３（ｂ）に示す従来の回路配置を示し、（ｂ）は図１または図３（ａ）に示す実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の回路配置を示す。図５（ａ）において、ラジアルスタブ７は、１／４波長伝送線路４の他端から扇形状に拡がり、回路全体の中で大きな面積を占めている。
【００２５】
図５（ｂ）において、図１で説明した高周波信号端子１、直流信号端子２、高周波信号および直流信号端子３、コンデンサ６、および先端短絡結合線路８は、多層基板１２の表層に配置される。また、多層基板１２の裏面には図示しない接地導体が配置される。線路２０は、高周波信号端子１と高周波および直流信号端子３の間を接続する。コンデンサ６はチップコンデンサである。コンデンサ６は、高周波信号端子１と高周波および直流信号端子３の間を接続する。
【００２６】
先端短絡結合線路８は、平行２線路のうち一方の伝送線路８ａの両端が、それぞれ直流信号端子２と高周波および直流信号端子３に接続されている。また、先端短絡結合線路８の平行２線路のうち他方の伝送線路８ｂは、一端が線路２０の長手方向に垂直に向き合う開放端で、他端がスルーホール９に接続されて短絡している。スルーホール９は図示しない接地導体に接続される。
【００２７】
図５からわかる通り、図５（ａ）に示す従来のマイクロ波装置用バイアス回路はラジアルスタブが占有する面積が大きい。これに対し、図５（ｂ）に示す実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路はラジアルスタブが不要であって、回路占有面積の小さい先端短絡結合線路８で構成される。概ね、実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路の回路サイズは、従来のマイクロ波装置用バイアス回路の回路サイズの１／２程度に小型化することが可能である。
【００２８】
実施の形態１によるマイクロ波装置用バイアス回路は、高周波信号端子１と高周波信号および直流信号端子３の間を接続するコンデンサ６と、上記コンデンサ６と上記高周波信号および直流信号端子３の間に並列に接続する先端短絡結合線路８を備え、上記先端短絡結合線路８は、使用帯域において１／４波長の長さを有した一方の伝送線路８ａと他方の伝送線路８ｂから構成され、上記一方の伝送線路８ａは、一端が上記コンデンサ６と上記高周波信号および直流信号端子３の間に接続され、他端が上記直流信号端子２に接続され、上記他方の伝送線路８ｂは、一端が開放端で他端が短絡したことを特徴とする。
【００２９】
このように使用帯域において１／４波長の長さを有した先端短絡結合線路を備えたことにより、広帯域であって、かつより小型なバイアス回路を得ることができる。
【００３０】
実施の形態２．
図６は、実施の形態２によるマイクロ波装置用バイアス回路の回路配置を例示する図である。図６において、マイクロ波装置用バイアス回路の回路構成は図１で説明したものと同じである。図１で説明した高周波信号端子１、直流信号端子２、高周波信号および直流信号端子３、およびコンデンサ６は、多層基板１２の表層に配置される。また、多層基板１２の裏面には図示しない接地導体が配置される。線路２０は、高周波信号端子１と高周波および直流信号端子３の間を接続する。コンデンサ６はチップコンデンサである。コンデンサ６は、高周波信号端子１と高周波および直流信号端子３の間を接続する。
【００３１】
図６において、先端短絡結合線路８の一方の伝送線路８ａは、多層基板１２の上層に形成される。先端短絡結合線路８の他方の伝送線路８ｂは、先端短絡線路１０である。先端短絡線路１０は、多層基板１２の内層または下層に配置される。先端短絡線路１０は、スルーホール９を介して多層基板１２の裏面の接地導体に接続される。
【００３２】
実施の形態２のマイクロ波装置用バイアス回路は、多層基板１２で構成し、表層または内層に先端短絡結合線路８を配置し、一方の伝送線路８ａと先端短絡線路１０を多層基板１２の異なる層間に配置した立体的な回路構成とする。これにより、先端短絡結合線路８の一方の伝送線路８ａと先端短絡線路１０との結合度を高くすることができるため、より広帯域な先端短絡結合線路８を得ることが可能である。また、立体的に回路を構成することができるため、更なる回路の小型化が可能である。
【００３３】
実施の形態２によるマイクロ波装置用バイアス回路は、先端短絡結合線路８を多層基板に形成し、一方の伝送線路８ａと上記他方の伝送線路８ｂを多層基板の異なる層に配置することで、先端短絡結合線路８の一方の伝送線路８ａと先端短絡線路１０との結合度を高くすることができるため、より広帯域な先端短絡結合線路８を得ることが可能である。また、更なる回路の小型化が可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１  高周波信号端子、２  直流信号端子、３  高周波信号および直流信号端子、６  コンデンサ、８  先端短絡結合線路、８ａ  一方の伝送線路、８ｂ  他方の伝送線路、９  スルーホール、１０  先端短絡線路、２０  線路。
【図１】
2017192094.tif 000005
【図２】
2017192094.tif 000006
【図３】
2017192094.tif 000007
【図４】
2017192094.tif 000008
【図５】
2017192094.tif 000009
【図６】
2017192094.tif 000010