CN101465456A

CN101465456A - 具有滤波器功能的高频电路及接收装置

Info

Publication number: CN101465456A
Application number: CNA2008101839668A
Authority: CN
Inventors: 山田敦史
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2007-12-17
Filing date: 2008-12-16
Publication date: 2009-06-24
Anticipated expiration: 2028-12-16
Also published as: CN101465456B; JP2009147796A; JP4624401B2; US8131246B2; US20090181635A1

Abstract

本发明提供一种高频电路(101)，该高频电路(101)包括：电介质基板(103)；形成于电介质基板(103)表面上的带线(104)；设置于电介质基板(103)背面上的、形成使电介质基板(103)背面的一部分露出的图案去除部(101)的接地导体(100)；以及具有连接于规定图案去除部(101)的接地导体(100)的边缘部的第1端和离开边缘部配置的第2端的短截线(102)。

Description

具有滤波器功能的高频电路及接收装置

技术领域

本发明涉及高频电路及接收装置，尤其涉及具有滤波器功能的高频电路及接收装置。

背景技术

卫星广播接收装置中，一般使用从接收的高频信号中使规定的频率分量例如10GHz～12GHz左右的频率分量通过的滤波器电路。作为这种滤波器电路，以往广泛使用微带型的半波长滤波器。

作为这种微带型滤波器，例如在日本专利实开平2-134706号公报(专利文献1)中揭示了下述的滤波器。即，在使用分别由互相平行的一对微带线构成的多个耦合线的微带耦合线型带通滤波器中，除去输入部和输出部的耦合线所占部分中的接地导体。

另外，日本专利特开2001-320202号公报(专利文献2)中揭示了下述的滤波器。即，该滤波器包括：电介质基板；在电介质基板的表面上形成的微带导体金属膜；在电介质基板的整个背面上形成的背面金属膜；以及在电介质基板内部的微带导体金属膜的正下方位置，沿微带导体金属膜的延伸方向以规定间隔形成的多个内部空间。

另外，日本专利特开平7-283621号公报(专利文献3)揭示了下述的定向耦合器。即，在微带线中将印刷基板的背面作为接地导体，并在上表面设置具有一对锥形开口形状的耦合器线路的非对称型定向耦合器，关于提高该非对称型定向耦合器的定性特性，是在耦合器线路背面正下方的接地导体上，设置将接地导体削除成三角形状的图案去除部，作为减小偶式传播与奇式传播的有效介电系数之差的方法。

半波长滤波器中，需要具备多个谐振器，该谐振器具有与应使之通过的频带中的信号的各频率对应的波长的约1/2的电长度。因此，存在滤波器的占有面积增大的问题。

另外，作为使具有特定频率的信号衰减的结构，通过将具有与应使之衰减的信号的频率对应的波长的1/4电长度的开路短截线与传输线路连接，从而可认为是形成陷波器的结构。这样的陷波器中，也需要确保连接开路短截线的空间，从而存在电路图案的设计产生限制的问题。

但在专利文献1～3中未揭示用于解决上述问题的结构。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可谋求小型化和线路设计简易化的高频电路和接收装置。

本发明的一个方面有关的高频电路包括：电介质基板；形成于电介质基板的表面上的带线；设置于电介质基板的背面上的、形成了使电介质基板背面的一部分露出的图案去除部的接地导体；以及具有连接于规定图案去除部的接地导体的边缘部的第1端和离开边缘部配置的第2端的第1短截线。

较好的是，图案去除部中，在第1短截线的两侧形成第1空间和第2空间，在第1短截线的第2端四周，第1空间和第2空间相连。

较好的是，带线和第1短截线平行配置。

较好的是，高频电路使通过微带线的信号中的规定频率的分量衰减，第1短截线具有与规定频率对应的波长的大致1/4的电长度。

较好的是，高频电路还包括与接地导体接触、且隔开间隔包围图案去除部和第1短截线的金属底盘。

较好的是，高频电路还包括具有连接于规定图案去除部的接地导体的边缘部的第1端和离开边缘部配置的第2端的第2短截线。

更好的是，第1短截线和第2短截线从边缘部彼此反向延伸。

更好的是，第1短截线和第2短截线隔开规定的间隔平行配置。

较好的是，带线包含夹着电介质基板而在与图案去除部相对的部分上形成的耦合线。

本发明的一个方面有关的接收装置具有：使接收的无线信号中的规定频带外的频率分量衰减并输出的滤波器；以及对从滤波器接受到的无线信号进行频率变换的混频电路，滤波器包括：电介质基板；形成于电介质基板的表面上的带线；设置于电介质基板的背面上的、形成了使电介质基板背面的一部分露出的图案去除部的接地导体；以及具有连接于规定图案去除部的接地导体的边缘部的第1端和离开边缘部配置的第2端的短截线。

较好的是，混频电路含有倒装的高电子迁移率晶体管。

根据本发明，可谋求小型化和线路设计的简易化。

本发明的上述及其他的目的、特征、方面和优点，从以下结合附图理解的有关本发明的详细说明得以了解。

附图说明

图1所示为本发明的第1实施形态有关的高频电路中的电介质基板的表面结构图。

图2所示为本发明的第1实施形态有关的高频电路中的电介质基板的背面结构图。

图3所示为本发明的第1实施形态有关的高频电路的图1和图2中的III-III截面的截面图。

图4所示为本发明的第1实施形态有关的高频电路中的S参数图。

图5所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的电介质基板的表面结构图。

图6所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的电介质基板的背面结构图。

图7所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路的图5和图6中的VII-VII截面的截面图。

图8所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的S参数图。

图9所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的S参数图。

图10所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的S参数图。

图11所示为本发明的第3实施形态有关的高频电路中的电介质基板的表面结构图。

图12所示为本发明的第3实施形态有关的高频电路中的电介质基板的背面结构图。

图13所示为本发明的第3实施形态有关的高频电路的图11和图12中的XIII-XIII截面的截面图。

图14所示为本发明的第3实施形态有关的高频电路中的S参数图。

图15所示为本发明的第4实施形态有关的接收装置的结构图。

图16所示为本发明的第4实施形态有关的接收装置处理的信号的频率图。

图17所示为本发明的第5实施形态有关的接收装置中使用的晶体管结构的平面图。

图18所示为本发明的第5实施形态有关的接收装置中使用的晶体管结构的截面图。

具体实施方式

下面用附图说明本发明的实施形态。图中，对相同或相当的部分标注相同的标号，不作重复说明。

<第1实施形态>

图1所示为本发明的第1实施形态有关的高频电路中的电介质基板的表面结构图。图2所示为本发明的第1实施形态有关的高频电路中的电介质基板的背面结构图。图1和图2中，虚线分别表示电介质基板背面和表面的图案。

参照图1～图3，高频电路501包括接地导体100、图案去除部101、短截线102、电介质基板103、微带线104、框架105及底盘106。

电介质基板103例如厚度为500微米、介电系数为3.33。微带线104形成于电介质基板103的表面上。接地导体100形成于电介质基板103的背面上。

微带线104的线宽为例如1.1mm，导体图案设在微带线104的背面一带时，微带线104的特性阻抗约为50欧姆。

图案去除部101形成于接地导体100的内部。即，图案去除部101是除去接地导体100的一部分而形成的、电介质基板103背面中的区域。通过该图案去除部101，电介质基板103背面有一部分露出。

在图案去除部101内，形成第1端与接地导体100连接、第2端开放的线路即短截线102。更详细地说，短截线102具有与规定图案去除部101的边缘部EG连接的第1端和离开边缘部EG配置的第2端。图案去除部101中，在短截线102的两侧形成空间AR1和AR2，在短截线102的第2端四周，空间AR1和空间AR2相连。

短截线102具有与应使之衰减的信号的频率对应的波长的大致1/4的电长度。利用这种结构，可实现具有使所要的频率分量衰减的特性的陷波器。

另外，微带线104与短截线102夹着电介质基板103平行配置。利用这种结构，由于能加强微带线104与短截线102的耦合度，因此可实现更加急剧变化的衰减特性。

电介质基板103安装在例如铝制的底盘106上。另外，电介质基板103的表面侧被例如铝制的框架105覆盖。框架105和底盘106起到屏蔽被它们包围的电路的作用。这样一来，能防止来自高频电路501外部的噪声的影响。

这里，在底盘106上部设有间隙107，使图案去除部101和短截线102不与底盘106接触。间隙107的深度例如设定为与电介质基板103的厚度相同的500微米。

另外，考虑到高频电路501组装时的偏差和公差，在电介质基板103的背面形成间隙107，使其比图案去除部101和短截线102大一圈。即，底盘106与接地导体100接触，且隔开间隔包围图案去除部101和短截线102。利用这种结构，因能屏蔽图案去除部101和短截线102，故能防止来自外部的噪声的影响。

图4所示为本发明的第1实施形态有关的高频电路中的S参数图。图4表示短截线102的长度为5.3mm的情况。图4中，S11表示微带线104的反射特性，S21表示微带线104的通过特性。

参照图4可知，由于短截线102在9GHz附近谐振，所以通过微带线104的信号中的9GHz附近的频率分量急剧衰减。这样，通过适当设定短截线102的长度，能使高频电路501作为所要频率的陷波器而动作。

这里，采用聚四氟乙烯(注册商标)系的基板作为电介质基板103，但不限于此，也可用玻璃环氧基板和陶瓷基板等。

但是在半波长滤波器中，需要具备多个谐振器，该谐振器具有与应使之通过的频带的信号的各频率对应波长的约1/2的电长度。因此，存在滤波器的占有面积变大的问题。另外，在通过连接开路短截线与传输线路而形成陷波器的结构中，需要确保连接开路短截线的空间，从而存在电路图案的设计产生限制的问题。

然而，本发明第1实施形态有关的高频电路包括：电介质基板103；形成于电介质基板103的表面上的微带线104；设置于电介质基板103的背面上的、形成了使电介质基板103的背面的一部分露出的图案去除部101的接地导体100；以及具有连接于规定图案去除部101的边缘部EG的第1端和离开边缘部配置的第2端的短截线102。利用这种结构，因不需要在电介质基板的表面形成谐振器或短截线，所以能防止占有面积增大。另外，电介质基板的表面不需要确保连接短截线的空间，因此能防止电路图案的设计产生限制。

因而，本发明的第1实施形态有关的高频电路能实现小型化和电路设计的简易化。

下面用附图说明本发明的其他实施形态。图中，相同或相当的部分标注相同的标号，不作重复说明。

<第2实施形态>

本实施形态涉及与第1实施形态相比增加了一条短截线的高频电路。在以下说明内容以外的部分，与第1实施形态有关的高频电路相同。

图5所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的电介质基板的表面结构图。图6所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的电介质基板的背面结构图。图5和图6中，虚线分别表示电介质基板的背面和表面的图案。

参照图5～图7，高频电路502包括接地导体100、图案去除部201、短截线202A、202B、电介质基板103、微带线104、框架105及底盘106。

在图案去除部201内，形成第1端与接地导体100连接、另一端开放的线路即短截线202A和202B。更详细地说，短截线202A和202B各自具有连接于规定图案去除部201的边缘部EG的第1端和离开边缘部EG配置的第2端。图案去除部201中，在短截线202A的两侧形成空间AR11和空间AR12，在短截线202A的第2端四周，空间AR11和空间AR12相连。另外，在短截线202B的两侧形成空间AR12和空间AR13，在短截线202B的第2端四周，空间AR12和空间AR13相连。

短截线202A和202B各自具有与应使之衰减的信号的频率对应的波长的大致1/4的电长度。短截线202A和202B的长度例如都是5.8mm。利用这种结构，能实现具有使所要频率分量衰减的特性的陷波器。另外，还能扩大高频电路502的阻带宽度即获得规定电平以上衰减量的频带宽度。

另外，微带线104与短截线202A和202B夹着电介质基板103平行配置。利用这种结构，由于能增强微带线104与短截线202A和202B的耦合度，所以能实现更加急剧变化的衰减特性。

另外，短截线202A和202B各自从边缘部EG中相对的边彼此反向延伸。利用这种结构，能进一步扩大高频电路502的阻带宽度。

另外，短截线202A和202B隔开规定间隔平行配置。利用这种结构，由于能使两条短截线更强地耦合，所以通过适当设定短截线202A和202B的间隔，能得到所要的阻带宽度。

图8～图10所示为本发明的第2实施形态有关的高频电路中的S参数图。图8～图10表示短截线202A和202B的间隔分别为0.5mm、0.7mm、0.9mm的情况。图8～图10中，S11表示微带线104的反射特性，S21表示微带线104的通过特性。

参看图8～图10可知，高频电路502与高频电路501相比，获得了更宽的阻带宽度。

另外还可知，使短截线202A和202B越接近，则得到的阻带宽度越宽。

由于其他的结构和动作与第1实施形态有关的高频电路相同，所以这里不重复详细说明。因而，本发明的第2实施形态有关的高频电路能实现小型化和线路设计的简易化。

<第3实施形态>

本实施形态涉及与第2实施形态有关的高频电路相比在微带线中形成了耦合线的高频电路。在下面说明内容以外的部分，与第2实施形态有关的高频电路相同。

图11所示为本发明的第3实施形态有关的高频电路中的电介质基板的表面结构图。图12所示为本发明的第3实施形态有关的高频电路中的电介质基板的背面结构图。图11和图12中，虚线分别表示电介质基板的背面和表面的图案。

参照图11～图13，高频电路503包括接地导体100、图案去除部201、短截线202A、202B、电介质基板103、微带线304A、304B、框架105及底盘106。微带线304A包含耦合线308A。微带线304B包含耦合线308B。

微带线304A和304B各自从图案去除部103的相对边缘部彼此反向延伸。微带线304A的第1端形成于电介质基板103的边缘部侧，在第2端侧形成耦合线308A。微带线304A的第2端即耦合线308A的前端开放。微带线304B的第1端形成于电介质基板103的边缘部侧，在第2端侧形成耦合线308B。微带线304B的第2端即耦合线308B的前端开放。

另外，耦合线308A和308B互相平行且接近地配置。这样一来，微带线304A和304B的通过损耗在某个频率上为最小。

另外，耦合线308A和308B夹着电介质基板103而形成于与图案去除部201相对的部分。利用这种结构，可以实现阻带内有充分的抑制量、而且通带内有最小通过损耗的小型带阻滤波器。

图14所示为本发明的第3实施形态有关的高频电路中的S参数图。图14表示耦合线308A和308B的长度各自为4mm，且短截线202A和202B的长度为5.95mm的情况。图14中，S11表示微带线304A和304B的反射特性，S21表示微带线304A和304B的通过特性。

参照图14，高频电路503中，通过损耗在7.8GHz～8.5GHz为10dB以上，而在10.7GHz～12.75GHz为1.3dB以下。

因此，通过适当设定耦合线308A和308B的长度以及短截线202A和202B的长度，能实现阻带内具有充分抑制量、而通带内具有最小通过损耗的小型带阻滤波器。

由于其他的结构和动作与第1实施形态有关的高频电路相同，所以这里不再重复详细说明。因而，本发明的第3实施形态有关的高频电路能实现小型化和线路设计的简易化。

<第4实施形态>

本实施形态涉及包括高频电路的接收装置。在以下说明内容以外的部分与第3实施形态有关的高频电路相同。

图15所示为本发明的第4实施形态有关的接收装置的结构图。

参看图15，接收装置601例如是卫星广播接收机，包括水平极化波输入端子410、垂直极化波输入端子411、第1级低噪声放大器412、413、第2级低噪声放大器414、高频电路503即带阻滤波器415、混频器416、IF(Intermediate Frequency：中频)放大器417、输出端子418、低频带用电介质振荡器419及高频带用电介质振荡器420。

所有这些功能块及电源电路和开关等都形成在一块电介质基板上。另外在底盘(未图示)上设有接收用的扬声器(未图示)。该扬声器经探头(未图示)与水平极化波输入端子410和垂直极化波输入端子411连接。

通过停止对第1级低噪声放大器412和413的任一方的偏压供给，可切换水平极化波接收与垂直极化波接收。另外，通过停止对低频带用电介质振荡器419和高频带用电介质振荡器420的任一方的偏压供给，可切换低频带接收与高频带接收。

例如，在停止对第1级低噪声放大器413和高频带用电介质振荡器420的偏压供给时，第1级低噪声放大器412和低频带用振荡器419为有效。

即，水平极化波输入端子410接收的RF(Radio Frequency：射频)信号被第1级低噪声放大器412和第2级低噪声放大器414放大，通过镜像抑制滤波器415并输入到混频器416。然后，从低频带用电介质振荡器419输出的9.75GHz信号输入到混频器416。混频器416将从镜像抑制滤波器415接收的RF(Radio Frequency：射频)信号下变频为IF(Intermediate Frequency：中频)带的信号，并输出到IF放大器417。IF放大器417对从混频器416接收到的IF信号进行放大，并从输出端418向外部输出。

这样，利用第1级低噪声放大器的切换和电介质振荡器的切换，可进行总共4个波带的信号的接收处理。

图16所示为本发明的第4实施形态有关的接收装置处理的信号频率图。由于水平极化波和垂直极化波两者都为相同的频率结构，所以图16中只示出低频带和高频带中的频率结构。

参看图16，对于低频带，由于本振频率LO为9.75GHz、RF带B3为10.7GHz～11.7GHz，所以IF带B1为0.95GHz～1.9GHz，镜像带B2为7.8GHz～8.8GHz。

另外，对于高频带，由于本振频率LO为10.6GHz、RF带B3为11.7GHz～12.75GHz，所以IF带B1为1.1GHz～2.15GHz，镜像带B2为8.45GHz～9.5GHz。

因此，就系统整体而言，7.8GHz～9.5GHz成为镜像带即抑制带CB，10.7GHz～12.75GHz成为RF带即通带PB。镜像带中的噪声被混频器416下变频到IF带的信号。因此需要用镜像抑制滤波器415使镜像带中的噪声充分衰减。

这里，本发明的第4实施形态有关的接收装置中，使用高频电路503作为镜像抑制滤波器。利用这种结构，能够使7.8GHz～9.5GHz的镜像带中的噪声衰减。

以往的半波长滤波器中，至少需用2个长8mm左右的半波长谐振器、与输入部和输出部各长4mm左右的耦合线部。但本发明的第4实施形态有关的接收装置中的镜像抑制滤波器415，因只在电介质基板的表面上形成长4mm的耦合线，因此与以往的半波长滤波器相比，能大幅实现小型化。结果，由于能减小电介质基板的外形尺寸，所以例如能增加从某一大小的电介质基板取得的电介质基板的块数，作为1台接收装置601之用，从而能实现降低成本。

<第5实施形态>

本实施形态涉及使用小型晶体管的接收装置。在以下说明内容以外的部分，与第4实施形态有关的接收装置相同。

图17所示为本发明的第5实施形态有关的接收装置中使用的晶体管结构的平面图。图18所示为本发明的第5实施形态有关的接收装置中使用的晶体管结构的截面图。

参照图17和图18，高电子迁移率晶体管HTR包括裸片531和电极534。

本发明的第5实施形态有关的接收装置中，例如第1级低噪声放大器412、413、第2级低噪声放大器414、混频器416是分别通过用倒装的高电子迁移率晶体管HTR来形成的。

裸片531上的电极534用焊锡533直接安装在电介质基板535上。高电子迁移率晶体管HTR的源电极经由通孔532接地。高电子迁移率晶体管HTR的栅电极和漏电极分别与微带线504A和504B连接。

以往封装化的高电子迁移率晶体管的主体是2mm见方左右，并且在电极上连有导线，相反地，本发明的第5实施形态有关的高电子迁移率晶体管HTR是300微米见方左右，与以往封装化的高电子迁移率晶体管相比，非常小。而且，与以往封装化的高电子迁移率晶体管相比，由于没有引线接合等，因此寄生电感和寄生电容很小，从而可提高放大器等的增益。

而另一方面，由于引线接合等引起的少量寄生电感和寄生电容能在宽频带中调整，所以镜像带中的增益也就增大了。

但是本发明的第5实施形态有关的接收装置中，通过同时采用镜像抑制滤波器415和高电子迁移率晶体管HTR，能抑制镜像带中的信号，而且能大幅度缩小电介质基板的面积。

另外，本发明的第5实施形态有关的接收装置中，第1级低噪声放大器412、413、第2级低噪声放大器414和混频器416是分别通过使用倒装的高电子迁移率晶体管HTR而形成的结构，但不限于此。也可以采用以下结构：这些功能块中的一部分使用倒装的高电子迁移率晶体管，而其他功能块使用封装化了的高电子迁移率晶体管的结构。

虽然详细地说明并示出了本发明，但这些仅仅是例示，不能作为限定，应清楚理解发明的范围是由后文所述的权利要求范围所解释的。

Claims

1.一种高频电路，其特征在于，包括：

电介质基板；

形成于所述电介质基板的表面上的带线；

设置于所述电介质基板的背面上、且形成使所述电介质基板背面的一部分露出的图案去除部的接地导体；以及

具有连接于规定所述图案去除部的所述接地导体的边缘部的第1端和离开所述边缘部而配置的第2端的第1短截线。

2 如权利要求1所述的高频电路，其特征在于，

所述图案去除部中，在所述第1短截线的两侧形成第1空间和第2空间，在所述第1短截线的第2端四周，所述第1空间和所述第2空间相连。

3 如权利要求1所述的高频电路，其特征在于，

所述带线和所述第1短截线平行配置。

4 如权利要求1所述的高频电路，其特征在于，

所述高频电路使通过所述微带线的信号中的规定频率分量衰减，

所述第1短截线具有与所述规定频率对应的波长的大致1/4的电长度。

5 如权利要求1所述的高频电路，其特征在于，

所述高频电路还包括：与所述接地导体接触、且隔开间隔包围所述图案去除部和所述第1短截线的金属底盘。

6 如权利要求1所述的高频电路，其特征在于，

所述高频电路还包括：具有连接于规定所述图案去除部的所述接地导体的边缘部的第1端和离开所述边缘部而配置的第2端的第2短截线。

7 如权利要求6所述的高频电路，其特征在于，

所述第1短截线和所述第2短截线从所述边缘部彼此反向延伸。

8 如权利要求6所述的高频电路，其特征在于，

所述第1短截线和所述第2短截线隔开规定间隔平行配置。

9 如权利要求1所述的高频电路，其特征在于，

所述带线包含夹着所述电介质基板而在与所述图案去除部相对的部分上形成的耦合线。

10 一种接收装置，其特征在于，包括：

使接收的无线信号中规定频带外的频率分量衰减并输出的滤波器；以及

对从所述滤波器接受到的无线信号进行频率变换的混频电路，

所述滤波器包含：

电介质基板；

形成于所述电介质基板的表面上的带线；

设置于所述电介质基板的背面、且形成使所述电介质基板背面的一部分露出的图案去除部的接地导体；以及

具有连接于规定所述图案去除部的所述接地导体的边缘部的第1端和离开所述边缘部而配置的第2端的短截线。

11 如权利要求10所述的接收装置，其特征在于，

所述混频电路含有倒装的高电子迁移率晶体管。