JP2002100906A - Microwave circuit - Google Patents

Microwave circuit

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JP2002100906A
JP2002100906A JP2000287277A JP2000287277A JP2002100906A JP 2002100906 A JP2002100906 A JP 2002100906A JP 2000287277 A JP2000287277 A JP 2000287277A JP 2000287277 A JP2000287277 A JP 2000287277A JP 2002100906 A JP2002100906 A JP 2002100906A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave circuit which is high in flexibity of design and smaller in both the size and power loss as compared with. SOLUTION: A high-frequency transmission line is composed of a signal line 67, a first ground pattern 72 and a second ground pattern 74 arranged on the sides of the signal line 67, and four bridge conductors 161, 162, 163 and 164 provided at a regular pitch, so as to short-circuit the ground patterns 72 and 74. A first insulating film 261 is sandwiched between the bridge conductor 161 and the signal line 67 to form a first reactance factor, formed of an MIM capacitor. Likewise, a second to a fourth insulating films, 262 to 264, are sandwiched between the second to fourth bridge conductor, 162 to 164, and the signal line 67 to form a second to a fourth reactance factor, with each being formed of a MIM capacitor.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、伝送線路を用いた
マイクロ波回路に関する。特にマイクロ波・モノリシッ
クIC(MMIC)やマイクロ波・ハイブリッドIC
(MHIC)等のマイクロ波帯やミリ波帯回路用の高周
波半導体装置におけるインピーダンス整合回路に関す
る。
The present invention relates to a microwave circuit using a transmission line. Especially microwave / monolithic IC (MMIC) and microwave / hybrid IC
The present invention relates to an impedance matching circuit in a high-frequency semiconductor device for microwave band or millimeter wave band circuits such as (MHIC).

【0002】[0002]

【従来の技術】近年の情報通信を中心としたIT技術分
野における急速な需要の伸びにより、通信回線数を増や
すことが急務となってきている。このため、従来あまり
使用されていなかったマイクロ波・ミリ波帯を使用する
システムの実用化が急ピッチで進められている。
2. Description of the Related Art Due to the rapid growth of demand in the IT technology field mainly for information communication in recent years, it is urgent to increase the number of communication lines. For this reason, practical use of a system using a microwave / millimeter wave band, which has not been widely used, has been rapidly progressing.

【0003】高周波帯無線通信器のRF部は一般的に発
振器、シンセサイザ、変調器、電力増幅器、低雑音増幅
器、復調器、アンテナで構成されている。通信器には、
電気特性が優れていること、小形であることが望まれ
る。特に携帯用通信器では、小形・軽量の要求の他に、
低損失で、電池の寿命が長いことも要求される。このよ
うな、高周波回路部の小形化を考える場合、可能な限り
必要な回路を1つの回路基板内に集積化するMHIC
や、半導体チップ内に集積化するMMICが有効であ
る。
[0003] The RF section of a high-frequency band wireless communication device generally includes an oscillator, a synthesizer, a modulator, a power amplifier, a low-noise amplifier, a demodulator, and an antenna. In the communication device,
It is desirable that the electrical characteristics be excellent and that they be compact. Especially for portable communication equipment, in addition to the demand for small size and light weight,
Low loss and long battery life are also required. When considering the miniaturization of such a high-frequency circuit section, the MHIC integrates necessary circuits as much as possible on one circuit board.
Also, an MMIC integrated in a semiconductor chip is effective.

【0004】半導体集積化技術の飛躍的な発展に伴っ
て、MMICの集積化が進んでいる。即ち、1つの半導
体チップ内に形成される回路は、より集積密度が高くな
る方向に進展している。このため、従来の単体の高周波
能動素子を搭載した半導体チップから、機器の1つの回
路機能を果たす機能回路ブロックを搭載した半導体チッ
プへと集積密度が向上してきている。更には、複数の機
能回路ブロックを同一の半導体チップに搭載することも
可能なように、その集積密度が高くなってきている。M
MICには、高電子移動度トランジスタ(HEMT)、
ヘテロ接合・バイポーラトランジスタ(HBT)、ショ
ットキー・ゲート型FET(MESFET)等の高周波
能動素子と、キャパシタ、インダクタ、抵抗等の受動素
子、及び伝送線路等が形成されている。高周波帯で使用
される伝送線路のタイプは、マイクロストリップ線路、
コプラナ線路等が一般的である。マイクロストリップ線
路やコプラナ線路等の平面回路は、導波管等の立体回路
に比べ量産性が高く安価に系を構築出来る為、マイクロ
波回路に良く用いられる。
[0004] With the rapid development of semiconductor integration technology, integration of MMICs is progressing. That is, circuits formed in one semiconductor chip are developing in a direction of higher integration density. For this reason, the integration density has been improved from a conventional semiconductor chip on which a single high-frequency active element is mounted to a semiconductor chip on which a functional circuit block that performs one circuit function of a device is mounted. Furthermore, the integration density has been increasing so that a plurality of functional circuit blocks can be mounted on the same semiconductor chip. M
The MIC has a high electron mobility transistor (HEMT),
A high-frequency active element such as a heterojunction bipolar transistor (HBT) and a Schottky gate type FET (MESFET), a passive element such as a capacitor, an inductor, and a resistor, and a transmission line are formed. Transmission line types used in high-frequency bands are microstrip lines,
A coplanar line or the like is common. A planar circuit such as a microstrip line or a coplanar line is often used for a microwave circuit because it has higher mass productivity and can be constructed at a lower cost than a three-dimensional circuit such as a waveguide.

【0005】しかしながら、周知のように、マイクロス
トリップ線路の特性インピーダンスは、採用する誘電体
基板の比誘電率ε、基板厚さ、ストリップ導体(信号
線)の配線幅によって決定される。即ち、特性インピー
ダンスをより低くする為には、比誘電率εは高く、基
板厚は薄く、信号線の配線幅は広くすれば良い。又特性
インピーダンスを高くする為にはその逆をすれば良い。
同様に、コプラナ線路の場合は、基板の比誘電率ε
基板の厚さ、中心の信号線の幅、信号線と信号線の両側
の接地パターンとの距離により、特性インピーダンスZ
が決定される。
However, as is well known, the characteristic impedance of the microstrip line is determined by the relative permittivity ε r of the dielectric substrate to be used, the substrate thickness, and the wiring width of the strip conductor (signal line). That is, in order to the characteristic impedance lower, the dielectric constant epsilon r is high, the substrate thickness is thin, the wiring width of the signal line may be wider. In order to increase the characteristic impedance, the opposite may be performed.
Similarly, in the case of a coplanar line, the relative permittivity ε r of the substrate,
The characteristic impedance Z depends on the thickness of the substrate, the width of the central signal line, and the distance between the signal line and the ground pattern on both sides of the signal line.
0 is determined.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】このため、同一基板で
薄型化していくと所望の特性インピーダンスを実現する
為には平面回路の信号線の配線幅を狭くせざるを得な
い。これは平面回路の導体損失の増加につながる。例え
ば無線機の最終増幅段前後に用いられるアンテナへの給
電線、フィルタ、インピーダンス整合回路などに用いる
場合、システムの電力利用効率を劣化させることにな
る。つまり、従来のマイクロ波回路の薄型化には限界が
あった。特に高周波用途としてアルミナ(Al23)等
のセラミック基板等を用いたMHICの場合、誘電体損
失に比べ導体損失が系の損失として支配的になる為、導
体損失がマイクロ波回路の性能を大きく左右する。又誘
電体基板を厚くすると、伝送線路によっては、不要モー
ドが励起され、更に損失が劣化する危険がある。
For this reason, if the thickness of the same substrate is reduced, the width of the signal line of the planar circuit must be reduced in order to realize a desired characteristic impedance. This leads to an increase in conductor loss of the planar circuit. For example, when used in a feed line, a filter, an impedance matching circuit, or the like to an antenna used before and after the final amplification stage of a wireless device, the power use efficiency of the system is deteriorated. That is, there has been a limit in reducing the thickness of the conventional microwave circuit. In particular, in the case of MHIC using a ceramic substrate such as alumina (Al 2 O 3 ) for high frequency applications, conductor loss is more dominant as a system loss than dielectric loss, so the conductor loss has an effect on the performance of the microwave circuit. It depends greatly. When the thickness of the dielectric substrate is increased, an unnecessary mode is excited depending on the transmission line, and there is a risk that the loss is further deteriorated.

【0007】一方、インピーダンス整合回路で低い特性
インピーダンスが必要な場合、平面回路の信号線の配線
幅が太くなり、小型化が出来ない場合があった。MHI
C等のマイクロ波回路では、誘電体基板の厚さ、材質は
電気特性のみでは無く、機械的強度、実装プロセスとの
適合性、量産性などから決定されるので、特定のインピ
ーダンスを持つ伝送線路の実現方法には制約があり、伝
送損失が小型化に大きく影響を及ぼす場合があった。
On the other hand, when a low characteristic impedance is required in the impedance matching circuit, the wiring width of the signal line of the planar circuit becomes large, and it may not be possible to reduce the size. MHI
In microwave circuits such as C, the thickness and material of the dielectric substrate are determined not only by electrical characteristics but also by mechanical strength, compatibility with the mounting process, mass production, etc., so transmission lines with specific impedance There is a restriction on the method of realizing the above, and there is a case where the transmission loss has a great effect on miniaturization.

【0008】このように、従来のマイクロ波回路では、
伝送線路低損失化、小型化、高機能化には限界があり、
マイクロ波帯やミリ波帯の高周波システムの性能を向上
させる為には新たな技術が望まれていた。例えば、フィ
ルタ、ダイプレクサ、インピーダンス変換器、インピー
ダンス整合回路等の回路素子構造を伝送線路を用いて実
現しようとする場合、ある特性インピーダンスを持った
有限の長さの伝送線路が必要になるが、従来の技術を用
いるとその伝送線路の特性に制約があった。
As described above, in the conventional microwave circuit,
There are limits to reducing transmission line loss, miniaturization, and high functionality.
New techniques have been desired to improve the performance of high frequency systems in the microwave and millimeter wave bands. For example, to realize a circuit element structure such as a filter, a diplexer, an impedance converter, and an impedance matching circuit using a transmission line, a finite length transmission line having a certain characteristic impedance is required. The use of the technique described above has limited the characteristics of the transmission line.

【0009】本発明は上記事情を考慮してなされたもの
で、その目的とするところは、設計の自由度が増大し、
且つ従来よりも小型で、低損失なマイクロ波回路を提供
することである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to increase the degree of freedom in design.
Another object of the present invention is to provide a microwave circuit that is smaller and has lower loss than before.

【0010】本発明の他の目的は、高周波伝送線路の特
性インピーダンスの調整可能な範囲を広げることが出来
る新規な構造のマイクロ波回路を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a microwave circuit having a novel structure capable of expanding the adjustable range of the characteristic impedance of a high-frequency transmission line.

【0011】本発明の更に他の目的は、低損失でクロス
トークを少なくすることが出来る新規な構造のマイクロ
波回路を提供することである。
It is still another object of the present invention to provide a microwave circuit having a novel structure capable of reducing crosstalk with low loss.

【0012】本発明の更に他の目的は、全体としての配
線に必要な占有面積を小さくすることが可能なマイクロ
波回路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a microwave circuit capable of reducing an occupied area required for wiring as a whole.

【0013】本発明の更に他の目的は、高周波における
電気的特性の調整が容易な高周波伝送線路を有したマイ
クロ波回路を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a microwave circuit having a high-frequency transmission line in which electric characteristics at a high frequency can be easily adjusted.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する為
に、本発明の第1の特徴は、低周波極限近似で設計され
る基礎伝送線路と、この基礎伝送線路に対して、一定ピ
ッチdで周期的に装荷された、同一のリアクタンス値を
有する複数のリアクタンス成分とからなるマイクロ波回
路としたことである。更に、この周期的構造を有するマ
イクロ波回路において、ピッチd及びリアクタンス値を
選ぶことにより、特性インピーダンスを基礎伝送線路に
固有な値とは異なる値のブロッホインピーダンスに設定
した受動素子構造を一部に具備している。「低周波極限
近似で設計される基礎伝送線路」とは、基礎伝送線路を
伝搬するマイクロ波の波数kが小さく、伝送路の周期的
境界条件による「ブロッホ散乱」の影響が無視出来る伝
送線路の意であり、周期的構造を有しない従来の伝送線
路が該当する。本発明の第1の特徴に係るマイクロ波回
路に用いる基礎伝送線路としては、従来知られているマ
イクロストリップ線路、コプラナ線路、接地付コプラナ
線路、スロット線路、トリプレート型ストリップ線路、
導波管等の種々の高周波伝送線路が使用可能である。
又、本発明の「受動素子構造」とは、フィルタ、ダイプ
レクサ、インピーダンス変換器、インピーダンス整合回
路等の高周波回路を実現する為の物理的構造が該当す
る。
In order to achieve the above object, a first feature of the present invention is to provide a basic transmission line designed by low frequency limit approximation and a constant pitch d with respect to the basic transmission line. And a microwave circuit comprising a plurality of reactance components having the same reactance value and loaded periodically. Furthermore, in the microwave circuit having this periodic structure, by selecting the pitch d and the reactance value, a passive element structure in which the characteristic impedance is set to a Bloch impedance different from a value specific to the basic transmission line is partially used. I have it. "Basic transmission line designed by low frequency limit approximation" refers to a transmission line in which the wave number k of the microwave propagating through the basic transmission line is small and the effect of "Bloch scattering" due to the periodic boundary conditions of the transmission line can be ignored. This is a conventional transmission line having no periodic structure. As basic transmission lines used in the microwave circuit according to the first feature of the present invention, conventionally known microstrip lines, coplanar lines, grounded coplanar lines, slot lines, triplate strip lines,
Various high-frequency transmission lines such as waveguides can be used.
The “passive element structure” of the present invention corresponds to a physical structure for realizing a high-frequency circuit such as a filter, a diplexer, an impedance converter, and an impedance matching circuit.

【0015】本発明の第1の特徴に係るマイクロ波回路
においては、一定ピッチdで周期的に装荷された複数の
リアクタンス成分により、高周波伝送線路の電気特性を
周期的に変化させ、その周期的境界条件により、多様な
分散関係を実現せしめている。且つ周期的境界条件によ
る「ブロッホ散乱」を用いて、多様なブロッホインピー
ダンスを発現せしめている。つまり、その多様な分散関
係及びブロッホインピーダンスを用いてマイクロ波回路
を実現することにより、高周波伝送線路の特性インピー
ダンスを決定する自由度を増大出来る。
In the microwave circuit according to the first aspect of the present invention, the electrical characteristics of the high-frequency transmission line are periodically changed by a plurality of reactance components periodically loaded at a constant pitch d. Various dispersion relations are realized by boundary conditions. In addition, various Bloch impedances are developed using “Bloch scattering” based on a periodic boundary condition. That is, by realizing a microwave circuit using the various dispersion relations and Bloch impedance, the degree of freedom for determining the characteristic impedance of the high-frequency transmission line can be increased.

【0016】冒頭で述べたように、例えば、本発明の
「基礎伝送線路」となる従来のマイクロストリップ線路
の特性インピーダンスは、基板の比誘電率ε、基板の
厚さ、信号線(ストリップ配線)の幅により決定され
る。本発明の「基礎伝送線路」となる従来のコプラナ線
路の場合は、基板の比誘電率ε、基板の厚さ、中心の
信号線の幅、信号線と信号線の両側の接地パターンとの
距離により、特性インピーダンスZが決定され、その
可変範囲が制約されている。マイクロストリップ線路の
特性インピーダンスを決定する独立変数は、3つしか無
く、コプラナ線路の特性インピーダンスを決定する独立
変数は、4つしか無い。このため、高周波伝送線路の特
性インピーダンスを高くする為には、信号線の配線幅を
細くする必要が生じ、導体損失が増大する問題があっ
た。一方、特性インピーダンスを低くしようとすると信
号線の配線幅が太くなり、小型化を阻害していた。
As described at the beginning, for example, the characteristic impedance of the conventional microstrip line which is the “basic transmission line” of the present invention is the relative dielectric constant ε r of the substrate, the thickness of the substrate, the signal line (strip wiring). ). In the case of the conventional coplanar line which is the “basic transmission line” of the present invention, the relative permittivity ε r of the substrate, the thickness of the substrate, the width of the central signal line, the signal line and the ground pattern on both sides of the signal line the distance, the characteristic impedance Z 0 is determined, the variable range is constrained. There are only three independent variables that determine the characteristic impedance of the microstrip line, and there are only four independent variables that determine the characteristic impedance of the coplanar line. For this reason, in order to increase the characteristic impedance of the high-frequency transmission line, it is necessary to reduce the width of the signal line, and there is a problem that the conductor loss increases. On the other hand, when trying to lower the characteristic impedance, the wiring width of the signal line becomes large, which hinders miniaturization.

【0017】本発明の第1の特徴に係る周期的構造を有
するマイクロ波回路においては、マイクロ波回路の特性
インピーダンスを決定する独立変数として、リアクタン
ス成分jb、ピッチdが付け加えられる。つまり、本発
明の第1の特徴に係る周期的構造を有するマイクロ波回
路のブロッホインピーダンスを用いることにより、マイ
クロ波回路の特性インピーダンスを決定する独立変数が
増大し、その制約が大幅に緩和される。このため、従来
よりも多様且つ高性能なマイクロ波回路が、簡単に実現
出来る。例えば、信号線の配線幅を細くしないで、特性
インピーダンスZを高くすることも容易であり、信号
線の配線幅が太くせずに、特性インピーダンスを低くす
ることも出来る。このため、導体損失の増大や、回路の
小型化を阻害すること無く、所望の特性インピーダンス
を得ることが可能になる。この結果、マイクロ波回路の
小型化、低損失化が可能となる。
In the microwave circuit having the periodic structure according to the first feature of the present invention, a reactance component jb and a pitch d are added as independent variables for determining the characteristic impedance of the microwave circuit. That is, by using the Bloch impedance of the microwave circuit having the periodic structure according to the first feature of the present invention, the independent variable for determining the characteristic impedance of the microwave circuit increases, and the constraint is greatly eased. . For this reason, a more diverse and high-performance microwave circuit than before can be easily realized. For example, without narrowing the wiring width of the signal line, it is easy to increase the characteristic impedance Z 0, without thicker line width of the signal line, the characteristic impedance can also be reduced. For this reason, it is possible to obtain a desired characteristic impedance without increasing conductor loss and hindering downsizing of the circuit. As a result, the size and the loss of the microwave circuit can be reduced.

【0018】本発明の第1の特徴において、複数のリア
クタンス成分のそれぞれのリアクタンス値を、制御信号
により可変になるように構成しても良い。例えば、バラ
クタダイオード等のようなリアクタンス成分が制御信号
により可変なバリアブルリアクタで構成すれば、ブロッ
ホインピーダンスをダイナミックに可変に出来る。或い
は、マイクロシステム、マイクロメカトロニクス、或い
はMEMS(マイクロ・エレクトロメカニカル・システ
ム:microelectromechanical system)等と称される立体
的微細構造でキャパシタを構成し、これをマイクロアク
チュエータ等で、キャパシタの電極間隔を変化させて
も、バリアブルリアクタが構成出来る。例えばMEMS
構造のキャパシタを用いる場合、信号線(ストリップ導
体)の上空に金属基板(ブリッジ導体)が構成出来る
が、このブリッジ導体とストリップ導体の間の電位差を
変えるとクーロン力によりブリッジ導体とストリップ導
体の間隔が変わり、結果的に装荷されたリアクタンス成
分の大きさが変わるので、MEMS構造のキャパシタを
用いた場合と同等の機能が実現出来る。リアクタンス成
分が制御信号で可変であれば良いので、装荷する素子
は、MEMSキャパシタや、バラクタダイオードに以外
の構造でも構わないことは勿論である。
In the first aspect of the present invention, each reactance value of a plurality of reactance components may be made variable by a control signal. For example, if a variable reactor such as a varactor diode whose reactance component is variable by a control signal is used, the Bloch impedance can be dynamically varied. Alternatively, a capacitor is formed by a three-dimensional microstructure called a microsystem, micromechatronics, or MEMS (microelectromechanical system), and the distance between the electrodes of the capacitor is changed by a microactuator or the like. However, a variable reactor can be configured. For example, MEMS
When a capacitor having a structure is used, a metal substrate (bridge conductor) can be formed above a signal line (strip conductor). When a potential difference between the bridge conductor and the strip conductor is changed, the distance between the bridge conductor and the strip conductor is increased by Coulomb force. Is changed, and as a result, the magnitude of the loaded reactance component is changed, so that a function equivalent to the case of using the capacitor having the MEMS structure can be realized. As long as the reactance component can be changed by the control signal, it goes without saying that the loaded element may have a structure other than the MEMS capacitor or the varactor diode.

【0019】又、本発明の第1の特徴において、波数k
とピッチdとの積y=kdを定義すると、ブロッホイン
ピーダンスのy値依存性は、y値の増大と共に第1通過
帯から順次その次数の増大する複数の通過帯を有する。
ここで、波数kは、周期的に装荷されたリアクタンス成
分が無い場合の基礎伝送線路を伝搬するマイクロ波の波
数である。隣接する次数の通過帯の間には、禁止帯が存
在する。即ち、第1通過帯、第1禁止帯、第2通過帯、
第2禁止帯、第3通過帯、第3禁止帯、第4通過帯、第
4禁止帯、・・・・・・・の順で、y値の増大と共に、次数の
増大する複数の通過帯と禁止帯が配列される。詳細は、
後述するが、奇数次(第1番目、第3番目、・・・・・)の
通過帯は、高次になるに従い特性インピーダンスが減少
していく。一方、偶数次(第2番目、第4番目、・・・・
・)の通過帯は、高次になるに従い、特性インピーダン
スが増大していく。奇数次の通過帯の特性を利用すれ
ば、使用周波数帯域におけるブロッホインピーダンス
を、低周波極限近似の伝送線路の特性インピーダンスよ
り低くすることが簡単に出来る。一方、偶数次の通過帯
の特性を利用すれば、使用周波数帯域におけるブロッホ
インピーダンスを、低周波極限近似の伝送線路の特性イ
ンピーダンスより高くすることが簡単に出来る。
In the first aspect of the present invention, the wave number k
When the product y = kd of pitch and the pitch d is defined, the y value dependency of the Bloch impedance has a plurality of pass bands whose order increases sequentially from the first pass band as the y value increases.
Here, the wave number k is the wave number of the microwave propagating through the basic transmission line when there is no reactance component loaded periodically. Forbidden bands exist between adjacent order pass bands. That is, the first pass band, the first forbidden band, the second pass band,
A plurality of pass bands of which the order increases as the y value increases in the order of the second forbidden band, the third pass band, the third forbidden band, the fourth pass band, the fourth forbidden band, ... And forbidden zones are arranged. Detail is,
As will be described later, the characteristic impedance of odd-numbered (first, third,...) Pass bands decreases as the order increases. On the other hand, even order (second, fourth,...)
In the passband of ()), the characteristic impedance increases as the order becomes higher. If the characteristic of the odd-order pass band is used, the Bloch impedance in the used frequency band can be easily made lower than the characteristic impedance of the transmission line approximated by the low frequency limit. On the other hand, if the characteristic of the even-order pass band is used, the Bloch impedance in the used frequency band can be easily made higher than the characteristic impedance of the transmission line approximated by the low frequency limit.

【0020】このようなブロッホインピーダンスのy値
依存性を考慮すれば、本発明の第1の特徴に係るマイク
ロ波回路を構成する「受動素子構造」は、第2通過帯以
上の高次の通過帯のインピーダンスとなるように、ピッ
チdが選定されていることが好ましい。第2通過帯以上
の高次の通過帯の特性は、低周波極限近似の伝送線路の
特性インピーダンスからの差がより顕著になるからであ
る。従って、第2通過帯以上の高次の通過帯の特性を積
極的に利用することにより、従来の伝送線路の基本形態
を維持しながら、所望の特性インピーダンスを簡単に得
ることが出来る。しかも、この際、低損失性を犠牲にし
たり、小型化を犠牲にする必要が無い。
Considering the y value dependence of the Bloch impedance, the “passive element structure” constituting the microwave circuit according to the first feature of the present invention has a high-order passband higher than the second passband. It is preferable that the pitch d is selected so as to be the impedance of the band. This is because the characteristic of the higher-order pass band equal to or higher than the second pass band is more remarkably different from the characteristic impedance of the transmission line in the low frequency limit approximation. Therefore, a desired characteristic impedance can be easily obtained while maintaining the basic form of the conventional transmission line by actively utilizing the characteristics of the higher-order passbands equal to or higher than the second passband. In addition, at this time, there is no need to sacrifice low loss or miniaturization.

【0021】コプラナ線路で説明すると以下のようにな
る。即ち、「基礎伝送線路」として、誘電体基板、この
誘電体基板の表面に配置された信号線、この信号線の両
側に、この信号線から一定距離離間して配置された第1
及び第2の接地パターンとからなるコプラナ線路を選
び、リアクタンス成分のそれぞれを、第1及び第2の接
地パターンとを互いに接続するブリッジ導体と、このブ
リッジ導体と信号線との間にキャパシタを構成すべく配
置された絶縁膜とから構成すれば良い。この周期的構造
を有するコプラナ線路は、その特性インピーダンスを決
定する独立変数として、ブリッジ導体と信号線との間に
形成されるキャパシタ値で決まるリアクタンス成分jb
及び複数のブリッジ導体の配列のピッチdが、ブロッホ
インピーダンスを決定する要因に付け加えられる。つま
り、ブリッジ導体の幅、ブリッジ導体と信号線との間に
配置される絶縁膜の比誘電率、絶縁膜の厚さ、及び複数
のブリッジ導体の配列のピッチdが、コプラナ線路のブ
ロッホインピーダンスを決定する要因に付け加えられの
で、独立変数が飛躍的に増大する。このため、従来より
も広範囲な特性インピーダンスを有するコプラナ線路
が、簡単に実現出来る。この周期的構造を有するコプラ
ナ線路では、信号線の配線幅を導通損失が増大しない最
適値に維持したまま、特性インピーダンスを高くするこ
とも低くすることも出来る。つまり、導体損失の増大
や、回路の小型化を阻害すること無く、所望の特性イン
ピーダンスを有するコプラナ線路を実現することが可能
になる。従って、この周期的構造を有するコプラナ線路
は、インピーダンス変換器やインピーダンス整合回路に
好適である。
The following is a description of a coplanar line. That is, as a “basic transmission line”, a dielectric substrate, a signal line disposed on the surface of the dielectric substrate, and first side lines disposed on both sides of the signal line and separated from the signal line by a predetermined distance.
And a second ground pattern, a coplanar line is selected, and each of the reactance components is formed as a bridge conductor connecting the first and second ground patterns to each other, and a capacitor is formed between the bridge conductor and the signal line. What is necessary is just to comprise from the insulating film arrange | positioned as much as possible. The coplanar line having this periodic structure has a reactance component jb determined by a capacitor value formed between a bridge conductor and a signal line as an independent variable for determining its characteristic impedance.
And the pitch d of the arrangement of the plurality of bridge conductors is added to the factor that determines the Bloch impedance. That is, the width of the bridge conductor, the relative permittivity of the insulating film disposed between the bridge conductor and the signal line, the thickness of the insulating film, and the pitch d of the arrangement of the plurality of bridge conductors determine the Bloch impedance of the coplanar line. Independent variables increase dramatically as they are added to the deciding factors. For this reason, a coplanar line having a wider characteristic impedance than the conventional one can be easily realized. In the coplanar line having the periodic structure, the characteristic impedance can be increased or decreased while the wiring width of the signal line is maintained at an optimum value that does not increase conduction loss. That is, it is possible to realize a coplanar line having a desired characteristic impedance without increasing conductor loss and hindering downsizing of the circuit. Therefore, the coplanar line having this periodic structure is suitable for an impedance converter and an impedance matching circuit.

【0022】本発明の第2の特徴は、(イ)誘電体基板
と、(ロ)この誘電体基板上に対向配置された第1及び
第2の接地パターンと、(ハ)誘電体基板上において、
第1及び第2の接地パターンに挟まれて配置された第
1、第2主電極及び制御電極を有する能動素子と、
(ニ)誘電体基板上において、第1及び第2の接地パタ
ーンに挟まれ、制御電極に接続して配置された入力側信
号線と、(ホ)誘電体基板上において、第1及び第2の
接地パターンに挟まれて、第2主電極に接続して配置さ
れた出力側信号線と、(ヘ)入力側信号線の上を通過
し、且つ一定ピッチdで周期的に、第1及び第2の接地
パターンとを互いに接続する複数のブリッジ導体と、
(ト)この複数のブリッジ導体と入力側信号線との間に
キャパシタを構成すべくそれぞれ配置された複数の絶縁
膜とからなるマイクロ波回路としたことである。更に、
このマイクロ波回路において、ピッチ及びキャパシタの
呈するリアクタンス値を選ぶことにより、能動素子の入
力インピーダンスが所望の値に調整されている。
A second feature of the present invention is that (a) a dielectric substrate, (b) first and second ground patterns arranged opposite to each other on the dielectric substrate, and (c) a dielectric substrate. At
An active element having first and second main electrodes and a control electrode disposed between the first and second ground patterns;
(D) On the dielectric substrate, the input-side signal line sandwiched between the first and second ground patterns and connected to the control electrode, and (e) the first and second signal lines on the dielectric substrate. And (f) pass over the input signal line, and periodically at a constant pitch d, between the first and the second signal lines. A plurality of bridge conductors connecting the second ground pattern to each other;
(G) A microwave circuit comprising a plurality of insulating films respectively arranged to form a capacitor between the plurality of bridge conductors and the input side signal line. Furthermore,
In this microwave circuit, the input impedance of the active element is adjusted to a desired value by selecting the pitch and the reactance value exhibited by the capacitor.

【0023】本発明の第2の特徴に係るマイクロ波回路
において、第1及び第2の接地パターン及び、この第1
及び第2の接地パターンに挟まれた入力側信号線とによ
り、入力側コプラナ線路が形成されている。そして、入
力側信号線の上を通過し、第1及び第2の接地パターン
とを互いに接続する複数のブリッジ導体と、この複数の
ブリッジ導体と入力側信号線との間にそれぞれ配置され
た絶縁膜とから、リアクタンス成分となる複数のキャパ
シタが形成されている。このため、本発明の第2の特徴
に係る入力側コプラナ線路は、その特性インピーダンス
を決定する独立変数として、複数のブリッジ導体と入力
側信号線との間にそれぞれ形成されるキャパシタ値で決
まるリアクタンス成分jb、及び複数のブリッジ導体の
配列のピッチdが、ブロッホインピーダンスを決定する
要因に付け加えられる。つまり、ブリッジ導体の幅、ブ
リッジ導体と入力側信号線との間に配置される絶縁膜の
比誘電率、絶縁膜の厚さ、及び複数のブリッジ導体の配
列のピッチdが、入力側コプラナ線路のブロッホインピ
ーダンスを決定する要因に付け加えられので、入力側コ
プラナ線路の特性インピーダンスを決定する独立変数が
飛躍的に増大する。
In the microwave circuit according to the second feature of the present invention, the first and second ground patterns and the first and second ground patterns are provided.
The input side coplanar line is formed by the input side signal line and the input side signal line sandwiched between the second ground patterns. A plurality of bridge conductors which pass over the input signal line and connect the first and second ground patterns to each other; and an insulation disposed between the plurality of bridge conductors and the input signal line, respectively. A plurality of capacitors serving as reactance components are formed from the film. Therefore, the input-side coplanar line according to the second feature of the present invention has a reactance determined by a capacitor value formed between each of the plurality of bridge conductors and the input-side signal line as an independent variable for determining its characteristic impedance. The component jb and the pitch d of the arrangement of the plurality of bridge conductors are added to the factors that determine the Bloch impedance. That is, the width of the bridge conductor, the relative permittivity of the insulating film disposed between the bridge conductor and the input-side signal line, the thickness of the insulating film, and the pitch d of the arrangement of the plurality of bridge conductors are determined by the input-side coplanar line. In addition, the independent variable for determining the characteristic impedance of the input-side coplanar line is dramatically increased.

【0024】この結果、本発明の第2の特徴に係るマイ
クロ波回路においては、従来よりも広範囲な調整範囲を
有し、且つ占有面積の小さな入力インピーダンス整合回
路を、能動素子の入力側に挿入することが出来る。しか
も、この入力インピーダンス整合回路は、入力側信号線
の配線幅を最適値に維持したまま、インピーダンスを調
整出来るので、マイクロ波回路の高周波特性を向上出来
る。
As a result, in the microwave circuit according to the second aspect of the present invention, an input impedance matching circuit having a wider adjustment range and a smaller occupation area than the conventional one is inserted on the input side of the active element. You can do it. In addition, since the input impedance matching circuit can adjust the impedance while maintaining the wiring width of the input signal line at an optimum value, the high frequency characteristics of the microwave circuit can be improved.

【0025】本発明の第2の特徴に係るマイクロ波回路
において、「能動素子」としては、HEMT、HBT等
のバイポーラトランジスタ(BJT)、MESFETや
静電誘導トランジスタ(SIT)等の種々の高周波用半
導体素子を用いることが可能である。又、能動素子の
「第1主電極」とは、BJTにおいてエミッタ領域又は
コレクタ領域のいずれか一方、HEMT,MESFE
T,SITにおいてはソース領域又はドレイン領域のい
ずれか一方を意味する。能動素子の「第2主電極」と
は、BJTにおいては上記第1主電極とはならないエミ
ッタ領域又はコレクタ領域のいずれか一方、HEMT,
MESFET,SITにおいては上記第1主電極とはな
らないソース領域又はドレイン領域のいずれか一方を意
味する。即ち、第1主電極が、エミッタ領域であれば、
第2主電極はコレクタ領域であり、第1主電極がソース
領域であれば、第2主電極はドレイン領域である。又、
能動素子の「制御電極」とはBJTのベース電極及びH
EMT,MESFET,SITのゲート電極を意味する
ことは勿論である。
In the microwave circuit according to the second feature of the present invention, the "active element" includes various high-frequency devices such as a bipolar transistor (BJT) such as a HEMT and an HBT, a MESFET, and an electrostatic induction transistor (SIT). Semiconductor elements can be used. The “first main electrode” of the active element refers to one of the emitter region and the collector region in the BJT, HEMT, MESFE.
In T and SIT, it means either the source region or the drain region. The “second main electrode” of the active element is one of the emitter region and the collector region which does not become the first main electrode in the BJT, and the HEMT,
In MESFETs and SITs, it means either the source region or the drain region that does not become the first main electrode. That is, if the first main electrode is the emitter region,
The second main electrode is a collector region, and if the first main electrode is a source region, the second main electrode is a drain region. or,
The “control electrode” of the active element is the base electrode of BJT and H
Needless to say, it means the gate electrodes of EMT, MESFET, and SIT.

【0026】本発明の第3の特徴は、(イ)誘電体基板
と、(ロ)この誘電体基板上に対向配置された第1及び
第2の接地パターンと、(ハ)誘電体基板上において、
第1及び第2の接地パターンに挟まれて配置された第
1、第2主電極及び制御電極を有する能動素子と、
(ニ)誘電体基板上において、第1及び第2の接地パタ
ーンに挟まれ、制御電極に接続して配置された入力側信
号線と、(ホ)誘電体基板上において、第1及び第2の
接地パターンに挟まれて、第2主電極に接続して配置さ
れた出力側信号線と、(ヘ)出力側信号線の上を通過
し、且つ一定ピッチdで周期的に、第1及び第2の接地
パターンとを互いに接続する複数のブリッジ導体と、
(ト)この複数のブリッジ導体と出力側信号線との間に
キャパシタを構成すべくそれぞれ配置された複数の絶縁
膜とからなるマイクロ波回路としたことである。更に、
このマイクロ波回路において、ピッチ及びキャパシタの
呈するリアクタンス値を選ぶことにより、能動素子の出
力インピーダンスが所望の値に調整されている。
The third feature of the present invention is that (a) a dielectric substrate, (b) first and second ground patterns arranged opposite to each other on the dielectric substrate, and (c) a dielectric substrate. At
An active element having first and second main electrodes and a control electrode disposed between the first and second ground patterns;
(D) On the dielectric substrate, the input-side signal line sandwiched between the first and second ground patterns and connected to the control electrode, and (e) the first and second signal lines on the dielectric substrate. And (f) passing over the output-side signal line and periodically at a constant pitch d, between the first and the second signal lines. A plurality of bridge conductors connecting the second ground pattern to each other;
(G) A microwave circuit comprising a plurality of insulating films arranged to form a capacitor between the plurality of bridge conductors and the output signal line. Furthermore,
In this microwave circuit, the output impedance of the active element is adjusted to a desired value by selecting the pitch and the reactance value exhibited by the capacitor.

【0027】本発明の第3の特徴に係るマイクロ波回路
において、第1及び第2の接地パターン及び、この第1
及び第2の接地パターンに挟まれた出力側信号線とによ
り、出力側コプラナ線路が形成されている。そして、出
力側信号線の上を通過し、第1及び第2の接地パターン
とを互いに接続する複数のブリッジ導体と、この複数の
ブリッジ導体と出力側信号線との間にそれぞれ挿入され
た絶縁膜とから、リアクタンス成分となる複数のキャパ
シタが形成されている。このため、本発明の第3の特徴
に係る出力側コプラナ線路は、その特性インピーダンス
を決定する独立変数として、ブリッジ導体と出力側信号
線との間に形成されるキャパシタ値で決まるリアクタン
ス成分jb及び複数のブリッジ導体の配列のピッチd
が、ブロッホインピーダンスを決定する要因に付け加え
られる。つまり、ブリッジ導体の幅、ブリッジ導体と出
力側信号線との間に配置される絶縁膜の比誘電率、絶縁
膜の厚さ、及び複数のブリッジ導体の配列のピッチd
が、出力側コプラナ線路のブロッホインピーダンスを決
定する要因に付け加えられので、出力側コプラナ線路の
特性インピーダンスを決定する独立変数が飛躍的に増大
する。
In the microwave circuit according to the third feature of the present invention, the first and second ground patterns and the first and second ground patterns are provided.
And an output-side signal line sandwiched between the second ground patterns forms an output-side coplanar line. A plurality of bridge conductors which pass over the output signal line and connect the first and second ground patterns to each other; and insulation provided between the plurality of bridge conductors and the output signal line, respectively. A plurality of capacitors serving as reactance components are formed from the film. For this reason, the output-side coplanar line according to the third feature of the present invention has, as independent variables for determining its characteristic impedance, a reactance component jb and a reactance component jb determined by a capacitor value formed between the bridge conductor and the output-side signal line. Pitch d of array of multiple bridge conductors
Is added to the factors that determine Bloch impedance. That is, the width of the bridge conductor, the relative permittivity of the insulating film disposed between the bridge conductor and the output signal line, the thickness of the insulating film, and the pitch d of the arrangement of the plurality of bridge conductors
Is added to the factors that determine the Bloch impedance of the output-side coplanar line, so that the independent variable that determines the characteristic impedance of the output-side coplanar line greatly increases.

【0028】この結果、本発明の第3の特徴に係るマイ
クロ波回路においては、従来よりも広範囲な調整範囲を
有し、且つ占有面積の小さな出力インピーダンス整合回
路を、能動素子の出力側に挿入することが出来る。しか
も、この出力インピーダンス整合回路は、出力側信号線
の配線幅を最適値に維持したまま、インピーダンスを調
整出来るので、マイクロ波回路の高周波特性を向上出来
る。
As a result, in the microwave circuit according to the third feature of the present invention, an output impedance matching circuit having a wider adjustment range and a smaller occupation area than the conventional one is inserted on the output side of the active element. You can do it. In addition, the output impedance matching circuit can adjust the impedance while maintaining the wiring width of the output-side signal line at an optimum value, thereby improving the high-frequency characteristics of the microwave circuit.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail.

【0030】(本発明の原理)先ず、本発明の原理を簡
単なモデルを用いて説明する。図2は、ピッチdで、周
期的にリアクタンス成分jbを装荷した伝送線路の模式
図である。図2に示すような周期構造を持つ伝送線路中
を伝播する信号は、信号周波数が高くなるにつれ遅延が
起こり、周期が1/2波長となる周波数で速度零(定在
波)となることは良く知られている通りである。等価回
路的にはいくつかのトポロジーが考えられるが、図2の
様に、周期的に伝送線路にシャントにリアクタンス成分
jbが挿入されたモデルを例にとり分散関係を導出す
る。
(Principle of the Present Invention) First, the principle of the present invention will be described using a simple model. FIG. 2 is a schematic diagram of a transmission line in which a reactance component jb is periodically loaded at a pitch d. A signal propagating in a transmission line having a periodic structure as shown in FIG. 2 is delayed as the signal frequency increases, and the speed becomes zero (standing wave) at a frequency at which the period becomes a half wavelength. As is well known. Although several topologies are conceivable in terms of an equivalent circuit, as shown in FIG. 2, a dispersion relationship is derived using a model in which a reactance component jb is periodically inserted into a shunt in a transmission line as an example.

【0031】先ず、kを周期構造が無い場合の線路の伝
播定数(波数)とし、ピッチdで、周期的にリアクタン
ス成分jbを装荷した伝送線路の単位ユニットのABC
Dマトリクスを求める。単位ユニットは、シャントリア
クタンスが、長さd/2で特性インピーダンスZの線
路に両側から挟まれた構造になっているのでそのABC
Dマトリクスは、kd=yとして、
First, k is a propagation constant (wave number) of a line in the absence of a periodic structure, and ABC of a unit of a transmission line periodically loaded with a reactance component jb at a pitch d.
Find the D matrix. Unit unit, the ABC since shunt reactance, and is sandwiched from both sides in a characteristic impedance Z 0 by the length d / 2 structure
The D matrix is given by kd = y

【数1】 となる。一方周期的境界条件;(Equation 1) Becomes On the other hand, periodic boundary conditions;

【数2】 より、 AD=e2γd−(A+D)eγd−BC=0 …(3) が導かれる。γは線路の伝播定数である。AD−BC=
1を考慮すると上式は、 cos(βd)=(A+D)/2 =cos(y)−(bZ/2)sin(y) …(4) となる。但し、線路は無損失(γ=jβ)と仮定した。
ここで、βは周期構造を持つ伝送線路の伝播定数であ
る。
(Equation 2) From this, AD = e2γd− (A + D) eγd− BC = 0 (3) is derived. γ is the propagation constant of the line. AD-BC =
Consider 1 and the above equation, cos (βd) = (A + D) / 2 = cos (y) - a (bZ 0/2) sin ( y) ... (4). However, the line was assumed to have no loss (γ = jβ).
Here, β is a propagation constant of a transmission line having a periodic structure.

【0032】リアクタンス成分を容量値Cで構成させ
るとし、リアクタンス因子ξを、(5)式 ξ=Cc/2d …(5) で定義する。ここで、Zは伝送線路の無負荷状態の特
性インピーダンス、cは無負荷時の伝播速度(光速度)
である。この(5)式で定義されたリアクタンス因子ξ
を用いると、(4)式は、(6)式のように書き換えら
れる。
Assuming that the reactance component is constituted by the capacitance value C 0 , the reactance factor ξ is defined by the following equation (5): ξ = C 0 Z 0 c / 2d (5) Here, Z 0 is the characteristic impedance of the transmission line in a no-load state, and c is the propagation speed (light speed) in a no-load state.
It is. The reactance factor ξ defined by equation (5)
Is used, equation (4) can be rewritten as equation (6).

【0033】 cos(βd)=cos(y)−ξ・(y)・sin(y) …(6) ここで、(5)式で定義したリアクタンス因子ξが0.
1と10の場合について、(6)式のk−β分散関係を
計算すると、図3に示すk−βダイアグラムの様にな
る。
Cos (βd) = cos (y) −ξ · (y) · sin (y) (6) Here, the reactance factor 定義 defined by equation (5) is equal to 0.
When the k-β dispersion relation of the equation (6) is calculated for the cases 1 and 10, the k-β diagram shown in FIG. 3 is obtained.

【0034】図3に示すk−βダイアグラムでは、最低
次のバンド、及び下から2番目のバンドの2つのバンド
を示してある。リアクタンス因子ξが0の場合、無負荷
の伝送線路となるので、TEM波を対象とすれば、kと
βは一致する。即ち、k−βダイアグラムは、傾き1の
直線となる。図3に示すk−βダイアグラムでは、ブリ
ルアンゾーン外の高次バンドはゾーン内に畳み込んでい
るので、第2バンドの傾きは1となる。
The k-β diagram shown in FIG. 3 shows two bands, the lowest order band and the second band from the bottom. When the reactance factor 0 is 0, the transmission line is a no-load transmission line, and therefore, for TEM waves, k and β coincide. That is, the k-β diagram is a straight line having a slope of 1. In the k-β diagram shown in FIG. 3, since the higher-order band outside the Brillouin zone is convolved in the zone, the slope of the second band is 1.

【0035】図3(a)で示したリアクタンス因子ξが
0.1の場合は、リアクタンス因子ξが小さいので、図
3(b)のリアクタンス因子ξが10の時に比べ、最低
次のバンドと下から2番目のバンド間のバンドギャップ
が小さいことが分かる。又、バンドが高次になるにつれ
て、通過帯(パスバンド)が狭くなることが分かる。こ
のことから、帯域の狭いバンドパスフィルタを構成しよ
うとする場合、リアクタンス因子ξを大きく、更には高
次の通過帯を用いると良いことが分かる。
In the case where the reactance factor a shown in FIG. 3A is 0.1, the reactance factor 小 さ い is small. It can be seen from FIG. 7 that the band gap between the second bands is small. It can also be seen that the higher the order of the band, the narrower the pass band (pass band). From this fact, it can be seen that when a band-pass filter having a narrow band is to be formed, it is preferable to increase the reactance factor ξ and use a higher-order pass band.

【0036】又、ローパスフィルタに用いる際、興味の
ある周波数で禁止帯(ストップバンド)を実現しようと
すると、周期構造のディメンジョンが大きくなってしま
う場合、リアクタンス成分を大きくすることにより、早
めの周波数で禁止帯を実現させることが出来る。図3で
リアクタンス因子ξが10の場合、バンドストップを迎
える波数kは0.5と、無負荷時(π=3.14)の1
/6以下となる。即ち、同じ周波数でバンドストップを
実現しようとする場合、1/6に小型化が出来ることに
なる。
When a band of interest is to be realized in a low-pass filter to achieve a forbidden band (stop band), if the dimension of the periodic structure increases, the reactance component is increased to increase the early frequency. Can realize the forbidden zone. In FIG. 3, when the reactance factor 10 is 10, the wave number k that reaches the band stop is 0.5, which is 1 at no load (π = 3.14).
/ 6 or less. In other words, if band stop is to be realized at the same frequency, the size can be reduced to 1/6.

【0037】マイクロ波回路の応用上、重要な点は、図
3に示すk−β分散関係のリアクタンス因子ξ依存性で
ある。即ち、ある周波数で遮断したい時に容量値C
いくつにすれば良いかを求めることである。
An important point in application of the microwave circuit is the dependency of the k-β dispersion relation on the reactance factor ξ shown in FIG. That is, it is necessary to determine what the capacitance value C 0 should be when a cut-off at a certain frequency is desired.

【0038】(バンドとリアクタンスの関係)禁止帯
(ストップバンド)が始まる条件を求める為に、式
(6)において、βd=πとおく。
(Relationship Between Band and Reactance) In order to obtain a condition for starting a forbidden band (stop band), βd = π in Expression (6).

【0039】 −1=cosy−ξ・y・siny …(7) となる。ここで、周知の cosy=2cos(y/2)−1 …(8) siny=2sin(y/2)cos(y/2) …(9) の関係を用いると、 cos(y/2)=ξ・y・sin(y/2) …(10) を得る。(10)式を、リアクタンス因子ξについて解
き直すと、リアクタンス因子ξは、y=kdの関数ξ
(y)となり、以下の(11)式のようになる。
−1 = cosy−ξ · y · siny (7) Here, using the well-known relationship of cosy = 2 cos 2 (y / 2) -1 (8) siny = 2 sin (y / 2) cos (y / 2) (9), cos (y / 2) = Ξ · y · sin (y / 2) (10) When the equation (10) is solved for the reactance factor ξ, the reactance factor ξ becomes a function y of y = kd.
(Y), and becomes the following equation (11).

【0040】 ξ(y)=1/(y・tan(y/2)) …(11) 横軸をリアクタンス因子ξ(y)、縦軸をy(=kd)
とし、(11)式の関係を、図4のグラフに示す。
Ξ (y) = 1 / (y · tan (y / 2)) (11) The horizontal axis is the reactance factor ξ (y), and the vertical axis is y (= kd)
And the relationship of equation (11) is shown in the graph of FIG.

【0041】図4(a)には第1バンドを、図4(b)
には第2バンドを示した。図4により、ある波数kで禁
止帯を設けたい時に、周期的に配置するリアクタンス成
分によりどの位まで、ピッチdを小さくすることが出来
るかが分かる。当然リアクタンス無負荷時の極限の値
は、y=kd=π=3.14となる。これは、隣り合う
バンドが、繋がることを意味する(禁止帯が無い)。リ
アクタンス負荷を大きくしていくと始めは急激にバンド
ギャップが広がり、やがて各バンドである値に漸近す
る。図4は第2バンドまでしか示さなかったが、前述し
たように、高次のバンドほど、漸近値は小さくなる。こ
こで、リアクタンス因子ξは、(5)式で定義した通り
である。従って、例えば、ピッチd=1mm=1×10
−3m、比誘電率ε=10の誘電体基板で、特性イン
ピーダンスZ=50Ωのマイクロストリップ線路を構
成した場合について容量値Cを計算すると、光の伝播
速度は、比誘電率ε=10のアルミナ基板中では、
3.0×10/ε 1/2となることを考慮すれば、 C=(ξ・ε 1/2・2×10−3)/(50×3.0×10) =0.133・ξ・ε 1/2(pF) …(12) のようになる。
FIG. 4A shows the first band, and FIG.
Shows the second band. FIG. 4 shows how much the pitch d can be reduced by a periodically arranged reactance component when it is desired to provide a forbidden band at a certain wave number k. Naturally, the limit value when no reactance is loaded is y = kd = π = 3.14. This means that adjacent bands are connected (there is no forbidden band). As the reactance load is increased, the band gap rapidly widens at first, and gradually approaches the value of each band. FIG. 4 shows only the second band, but as described above, the asymptotic value becomes smaller for higher-order bands. Here, the reactance factor ξ is as defined by equation (5). Therefore, for example, the pitch d = 1 mm = 1 × 10
When a capacitance value C 0 is calculated for a microstrip line having a characteristic impedance Z 0 = 50Ω on a dielectric substrate having a relative permittivity of -3 m and a relative permittivity of ε r = 10, the light propagation speed becomes In an alumina substrate with r = 10,
Considering that 3.0 × 10 8 / ε r 1/2 , C 0 = (ξ · ε r 1/2 · 2 × 10 −3 ) / (50 × 3.0 × 10 8 ) = 0.133 · ξ · ε r 1/2 (pF) (12)

【0042】比誘電率ε=10のアルミナ基板で、特
性インピーダンスZ=50Ωのコプラナ線路7の実効
比誘電率εeffは、6.7程度である。このため、禁止
帯開始を1/3.14早めようとする為には、図4から
ξ=2であるので、容量値C は(12)式より、7p
Fにすれば良いことが分かる。従って先程の60GHz
帯への応用を考えた場合、長さが6mmから2mm以下
に小さくすることが出来、メアンダ線路で形成すれば、
MMICチップ上でも十分現実的な解となる。その時、
7pF相当の容量を0.4mmの間隔で配置することに
なる。
Specific permittivity εr= 10 alumina substrate
Impedance Z0= Effectiveness of coplanar line 7 of 50Ω
Relative permittivity εeffIs about 6.7. For this reason, prohibited
In order to make the band start 1 / 3.14 earlier, from FIG.
Since ξ = 2, the capacitance value C 0From equation (12), 7p
It can be seen that F should be set. Therefore, the previous 60 GHz
Considering the application to the belt, the length is 6mm to 2mm or less
If it is formed by meander line,
It is a sufficiently realistic solution even on an MMIC chip. At that time,
To place capacitors equivalent to 7 pF at 0.4 mm intervals
Become.

【0043】(線路の特性インピーダンス)実際に周期
構造を持つ伝送線路をインピーダンス整合回路に使用す
る際には、バンド構造のみで無く、伝送線路の特性イン
ピーダンスZ、入力インピーダンスZinなどを計算
する必要がある。ここでは、先ず、周期構造を持つ伝送
線路の特性インピーダンスZを算出し、有限の繰り返
しを持った後、終端インピーダンスZLで終端した時の
入力インピーダンスZinを求める。伝送線路のブロッ
ホインピーダンスZ(y)は、(1)式のABCDマ
トリクスを用いると、 Z ±(y)=±B/(A−1)1/2 …(13 ) である。図5に、ブロッホインピーダンスZの実部R
e(Z(y))と虚部Im(Z(y))について示
す。
[0043] When using a transmission line with real periodic structure (the characteristic impedance of the line) to the impedance matching circuit, not only the band structure, the characteristic impedance Z 0 of the transmission line, calculating the like input impedance Z in There is a need. Here, first, we calculate the characteristic impedance Z 0 of the transmission line having a periodic structure, after having repeated a finite, obtaining the input impedance Z in when terminated by the terminating impedance Z L. The Bloch impedance Z B (y) of the transmission line is as follows: Z B ± (y) = ± B / (A 2 −1) 1/2 (13) when the ABCD matrix of the expression (1) is used. 5, the real part R of the Bloch impedance Z B
showing the e (Z B (y)) and the imaginary part Im (Z B (y)) .

【0044】図5を計算するにあたり、リアクタンス因
子ξを0.1とした。従って、バンドダイアグラムとし
ては、図3(a)が対応する。最初の通過帯(パスバン
ド)P1において、波数kが小さく、ブロッホ散乱の影
響が無視出来るとき(低周波極限近似可能なとき)は、
ブロッホインピーダンスZ(y)で決まる特性インピ
ーダンスは実数で、無負荷時の伝送線路の特性インピー
ダンスZ=50Ωをやや下回った45.6Ωとなる
(容量がシャントに配されているので平均の特性インピ
ーダンスは無負荷時のそれより小さくなる)。最初の通
過帯P1において、低周波極限近似の場合より、波数k
が大きくなり、ブロッホ散乱の影響が顕著になってくる
と、特性インピーダンスの値は小さくなってくる。
In calculating FIG. 5, the reactance factor ξ was set to 0.1. Therefore, FIG. 3A corresponds to the band diagram. In the first pass band (pass band) P 1, the wave number k is small, when the influence of Bloch scattering can be ignored (when low-frequency limit approximation possible) is,
The characteristic impedance determined by the Bloch impedance Z B (y) is a real number, and is 45.6 Ω, which is slightly lower than the characteristic impedance Z 0 = 50 Ω of the transmission line under no load (average characteristic because the capacitance is arranged in the shunt). The impedance is lower than that at no load). In the first pass band P 1, than in the case of the low-frequency limit approximation, the wave number k
Becomes larger and the effect of Bloch scattering becomes more pronounced, the value of the characteristic impedance becomes smaller.

【0045】最初の禁止帯(ストップバンド)S1が始
まるところで特性インピーダンスが0となる。そして最
初の禁止帯S1では、特性インピーダンスは純虚数とな
る。特性インピーダンスが純虚数となることは、電圧と
電流の位相が90度ずれ、ポインティングベクトルの力
率が0となるので、エネルギーを伝送しない状態、即ち
エバネッセントモードに対応する。図5では、最初の禁
止帯S1が現れるのは、y=kdが約2.6〜3.14
の間であり、図3のバンド図と一致している。
The characteristic impedance is zero at the first of the forbidden band (stop band) S 1 begins. Then, in the first forbidden band S 1, the characteristic impedance becomes purely imaginary. The fact that the characteristic impedance is a pure imaginary number corresponds to a state in which no energy is transmitted, that is, an evanescent mode, because the phase of the voltage and the current is shifted by 90 degrees and the power factor of the pointing vector becomes zero. In Figure 5, the first forbidden band S 1 is appears at, y = kd is approximately 2.6 to 3.14
And coincides with the band diagram of FIG.

【0046】第2番目の通過帯P2では、特性インピー
ダンスが純実数だが、負の値をとっている。これは、式
(13)を見れば分かるように、2乗の根をとる項が入
っているので、正負の解が出てくる。物理的には進行波
と後退波を意味するので、正の値を取れば良い。第2番
目の通過帯P2において、波数kが大きくなると、第2
番目の禁止帯S2が始まる。
In the second pass band P 2 , the characteristic impedance is a pure real number, but has a negative value. As can be seen from equation (13), a term having a square root is included, so that a positive or negative solution comes out. Physically, it means a traveling wave and a backward wave, so it is sufficient to take a positive value. In a second pass band P 2, when the wave number k increases, the second
Th of the forbidden band S 2 begins.

【0047】第3番目の通過帯P3は6.28(=2
π)〜8.1近傍にある。第3番目の通過帯P3におい
て、波数kが大きくなると、第3番目の禁止帯S3が始
まる。第4番目の通過帯P4は9.42(=3π)近傍
から始まる。
The third pass band P 3 is 6.28 (= 2
π) -8.1. In a third pass band P 3, when the wave number k increases, begins the third forbidden band S 3. The fourth pass band P 4 starts near 9.42 (= 3π).

【0048】図5において、第1〜第4番目の通過帯P
1,P2,P3,P4での特性インピーダンス(ブロッホイ
ンピーダンス)の値を見ると、奇数次(第1及び第3番
目)は高次になるに従い特性インピーダンスが減少して
いき、偶数次(第2番目。図示を省略しているが第4番
目も同様である。)では高次になるに従い特性インピー
ダンスが増大していく。この現象は応用上も非常に興味
深い。例えば従来の伝送線路を用いて、所望の特性イン
ピーダンスを得る為には、低損失性を犠牲にしたり、小
型化を犠牲にせざるを得ない場合でも本発明を用いれ
ば、設計パラメータが増える為に低損失性を維持したま
ま、又小型化を維持したまま所望の特性インピーダンス
を実現出来る。
In FIG. 5, the first to fourth pass bands P
Looking at the values of the characteristic impedance (Bloch impedance) at 1 , P 2 , P 3 , and P 4 , the characteristic impedance of the odd-order (first and third) decreases as the order increases, and the even-order decreases. In (second, the illustration is omitted, the same applies to the fourth), the characteristic impedance increases as the order increases. This phenomenon is also very interesting in application. For example, in order to obtain a desired characteristic impedance using a conventional transmission line, if the present invention is used even when it is necessary to sacrifice low loss or downsizing, the number of design parameters increases. A desired characteristic impedance can be realized while maintaining low loss and miniaturization.

【0049】(マイクロストリップ線路)以下にマイク
ロストリップ線路を実例として説明する。マイクロスト
リップ線路は誘電体基板の裏面に接地パターン、上面に
ストリップ状の配線(信号線)を金属で形成することに
より構成されている。近年進歩が著しい印刷技術により
安価で大量に生産が可能なので、マイクロ波回路に良く
用いられる。この場合伝送線路の特性インピーダンス
は、誘電体基板の比誘電率ε、基板の厚さ、信号線
(ストリップ配線)の幅で決まる。基板に比誘電率ε
=10のアルミナを用いた場合、信号線の配線幅と基板
の高さの比を1対1にすると、ほぼ50Ωの特性インピ
ーダンスが実現出来る。従って小型にしていけばしてい
くほど信号線の配線幅が細くなり、導体損失が増大す
る。一方で、フィルタや一般にインピーダンス整合回路
を構成する為特性インピーダンスの低い線路を用いよう
とすると信号線の配線幅が太くなり、小型化を阻害する
一要因となる。このような問題は、特性インピーダンス
を決定する独立変数が基板の比誘電率ε、基板の厚
さ、ストリップ線路の信号線の配線幅の3つしか無いこ
とから発生する。本発明を用いることにより、独立変数
が増大する為にこれまでよりも多様な回路が実現出来
る。図2で表される周期構造を持つ伝送線路の場合、独
立変数は、リアクタンス成分jb、ピッチdが付け加え
られる。この値が決まると計算により図5に示される特
性インピーダンスが求まる。実際の設計の立場からする
と、使用したい周波数帯域と特性インピーダンスが決定
したら、その仕様を満足するように、リアクタンス成分
jbとピッチd及びリアクタンス成分を装荷する前の伝
送線路の特性インピーダンスを決めることになる。
(Microstrip Line) A microstrip line will be described below as an example. The microstrip line is formed by forming a ground pattern on the back surface of a dielectric substrate and forming a strip-shaped wiring (signal line) on the upper surface with metal. Since it is inexpensive and can be mass-produced by printing technology, which has been making remarkable progress in recent years, it is often used for microwave circuits. In this case, the characteristic impedance of the transmission line is determined by the relative permittivity ε r of the dielectric substrate, the thickness of the substrate, and the width of the signal line (strip line). Relative permittivity ε r
In the case where alumina of = 10 is used, a characteristic impedance of approximately 50Ω can be realized when the ratio of the wiring width of the signal line to the height of the substrate is 1: 1. Therefore, as the size is reduced, the width of the signal line becomes narrower, and the conductor loss increases. On the other hand, if a line having a low characteristic impedance is used to constitute a filter or an impedance matching circuit in general, the wiring width of the signal line becomes large, which is one factor that hinders miniaturization. Such a problem occurs because there are only three independent variables that determine the characteristic impedance: the relative permittivity ε r of the substrate, the thickness of the substrate, and the width of the signal line of the strip line. By using the present invention, a variety of circuits can be realized more than ever because the number of independent variables increases. In the case of the transmission line having the periodic structure shown in FIG. 2, the reactance component jb and the pitch d are added to the independent variables. When this value is determined, the characteristic impedance shown in FIG. 5 is obtained by calculation. From an actual design standpoint, once the frequency band to be used and the characteristic impedance are determined, the characteristic impedance of the transmission line before loading the reactance component jb, the pitch d, and the reactance component is determined so as to satisfy the specifications. Become.

【0050】本発明の説明の為に図2を用いたが、本発
明はブロッホインピーダンスが発現する周期構造を持つ
伝送線路でマイクロ波を構成することが特徴なので、回
路トポロジーは図2に限らない。例えば、周期的にシリ
ーズにリアクタンス成分が装荷されても良いし、シリー
ズとシャント両方に装荷されても構わない。又装荷する
リアクタンス成分は集中定数型のインダクタやキャパシ
タでも構わないし、特性インピーダンスの異なる伝送線
路を交互に配しても構わない。更に説明にはマイクロス
トリップ線路を用いたが、本発明は使用する伝送線路の
型には制限が無い。他の伝送線路即ち、コプラナ線路、
接地付コプラナ線路、スロット線路、トリプレート型ス
トリップ線路、導波管等に用いても構わない。
Although FIG. 2 is used for describing the present invention, the present invention is characterized in that a microwave is constituted by a transmission line having a periodic structure in which Bloch impedance appears, so the circuit topology is not limited to FIG. . For example, a series may be loaded with a reactance component periodically, or both a series and a shunt may be loaded. The reactance component to be loaded may be a lumped constant type inductor or capacitor, or transmission lines having different characteristic impedances may be alternately arranged. Further, although a microstrip line is used in the description, the present invention is not limited to the type of transmission line used. Other transmission lines, namely coplanar lines,
It may be used for a grounded coplanar line, slot line, triplate strip line, waveguide, or the like.

【0051】又、図2では簡単の為に単一の周期構造の
伝送線路の等価回路を示したが、多重周期構造を持つ伝
送線路にしても構わない。
Although FIG. 2 shows an equivalent circuit of a transmission line having a single periodic structure for simplicity, a transmission line having a multiple periodic structure may be used.

【0052】図5に示した伝送線路のブロッホインピー
ダンスZ(y)の振る舞いは、非常に多くの応用の可
能性を示唆している。実際に、周期構造を持つ伝送線路
を使って回路を構成する場合、無限の繰り返し数nを持
つ伝送線路を実現することは出来ない。そこで、次にn
周期伝送した後に、終端インピーダンスZで終端され
た時の、入力インピーダンスZinの挙動を見ることに
する。波数k、ピッチd、繰り返し数nのブロッホイン
ピーダンスZの伝送線路が終端インピーダンスZ
終端された時の伝送線路から終端側を望んだ入力インピ
ーダンスZin(y)は、 Zin(y)=Z(Z+jZtan(y・n))/(Z+jZtan(y ・n)) …(14) である。終端インピーダンスZを波数零、即ち低周波
極限のブロッホインピーダンス45.6Ωにした時の入
力インピーダンスZin(y)は図6となる。
The behavior of the Bloch impedance Z B (y) of the transmission line shown in FIG. 5 suggests numerous possible applications. Actually, when a circuit is configured using a transmission line having a periodic structure, a transmission line having an infinite number of repetitions n cannot be realized. Then, n
After periodic transmission, to be seen when it is terminated with the terminating impedance Z L, the behavior of the input impedance Z in. Wavenumber k, the pitch d, the number of repetitions n of the Bloch impedance Z B of the transmission line termination impedance Z L input impedance wished terminating the transmission line when it is terminated by Z in (y) is, Z in (y) = a Z B (Z L + jZ B tan (y · n)) / (Z B + jZ L tan (y · n)) ... (14). Wavenumber zero termination impedance Z L, i.e. low input impedance when the Bloch impedance 45.6Ω the frequency extremes Z in (y) is as shown in FIG. 6.

【0053】同様に、Sパラメータの通過特性S
21(y)は、
Similarly, the pass characteristic S of the S parameter
21 (y) is

【数3】 の関係式より、 S21(y)=2/(A+(B/Z)+CZ+D) =2/(2cos(βd・n)+j((Z/50) +(50/Z)sin(βd・n)) …(16) となる。式(16)と式(13)より、図7に示す通過
特性S21(y)のy=kd依存性の特性が得られる。
(Equation 3) From the relational expression: S 21 (y) = 2 / (A + (B / Z 0 ) + CZ 0 + D) = 2 / (2 cos (βd · n) + j ((Z B / 50) + (50 / Z B )) sin (βd · n)) (16) From Equations (16) and (13), the y = kd dependence characteristic of the pass characteristic S 21 (y) shown in FIG.

【0054】図7では、繰り返し数nが4,10,20
について計算してある。当然のことながら、繰り返し数
nが増えるとバンドエッジがシャープになる。
In FIG. 7, the number of repetitions n is 4, 10, 20
Is calculated. Naturally, the band edge becomes sharper as the number of repetitions n increases.

【0055】繰り返し数nを増やすと一般にはマイクロ
波回路が大きくなるが、帯域外減衰量は大きく出来る
為、回路の電気的仕様と外形の制約条件の元で繰り返し
数nを決定する必要がある。又図7では、通過帯P1,P
2,P3,P4にリップルが見られるが、これはその周波数
帯域でブロッホインピーダンスがシステムインピーダン
スと異なる為である。
When the number of repetitions n is increased, the microwave circuit generally becomes large, but the amount of out-of-band attenuation can be increased. Therefore, it is necessary to determine the number of repetitions n based on the electrical specifications of the circuit and constraints on the outer shape. . In FIG. 7, pass bands P 1 , P
Ripple is seen in 2 , P 3 and P 4 because the Bloch impedance differs from the system impedance in that frequency band.

【0056】所望の通過帯P1,P2,P3,P4,・・・・・でリ
ップルをなくす為には、その周波数帯P1,P2,P3,P4,
・・・・・のブロッホインピーダンスがシステムインピーダ
ンスに近くなるように、リアクタンス成分装荷前の伝送
線路の特性インピーダンス、装荷するリアクタンスの単
位量、装荷する周期、及び繰り返し数nを決定すれば良
い。
In order to eliminate ripples in desired pass bands P 1 , P 2 , P 3 , P 4 ,..., Frequency bands P 1 , P 2 , P 3 , P 4 ,
The characteristic impedance of the transmission line before the loading of the reactance component, the unit amount of the reactance to be loaded, the loading cycle, and the number of repetitions n may be determined so that the Bloch impedance of...

【0057】(アンテナ給電線路への応用)無線機器に
おいて、最終段の電力増幅器からアンテナ給電口までの
低損失化は無線機器の特性を大きく左右する。即ち低損
失化が進めば、電力増幅器に無駄な電力を発生させる必
要がなくなり、端末機に於いては電池寿命の増大につな
がり、基地局においても、損失分だけ線形性を向上させ
ることが可能になり、より周波数利用効率向上につなげ
ることが出来る。そこで、電力増幅器の出力から、アン
テナ給電までの給電線路に本発明のマイクロ波回路を用
いれば、所望の特性インピーダンスで低損失にアンテナ
給電が可能となる。又、周期伝送線路の特徴の多様な分
散関係を積極的に用いることにより、物理的に離れた2
点間を接続する為だけで無く、無線機にはしばしば必要
なフィルタ、ダイプレクサ、カップラ等の機能を合わせ
て保持させることが可能となり、高機能なフロントエン
ド部を構成することが可能となる。
(Application to Antenna Feeding Line) In a wireless device, the reduction in loss from the power amplifier at the last stage to the antenna feeding port greatly affects the characteristics of the wireless device. In other words, if the loss is reduced, there is no need to generate useless power in the power amplifier, which leads to an increase in battery life in the terminal, and it is possible to improve the linearity of the base station by the loss. , Which can lead to further improvement in frequency use efficiency. Therefore, if the microwave circuit of the present invention is used for a feed line from the output of the power amplifier to the antenna feed, the antenna feed can be performed with a desired characteristic impedance and low loss. In addition, by actively using various dispersion relations of the characteristics of the periodic transmission line, physically separated transmission lines can be used.
In addition to the connection between points, it is possible to hold the functions of a filter, a diplexer, a coupler, and the like, which are often required for a wireless device, so that a high-performance front-end unit can be configured.

【0058】(インピーダンス変換器への応用)本発明
は、インピーダンス変換器としても応用が可能である。
ある入力インピーダンスZinを出力インピーダンスZ
outに変換したい場合、その周波数帯で波長のλ/4
+n・λ/2の長さで、(17)式を満たすZの特性
インピーダンスを挿入すれば良い。
(Application to Impedance Converter) The present invention can also be applied as an impedance converter.
An input impedance Z in is converted to an output impedance Z.
If you want to convert to out , the wavelength is λ / 4
+ N · λ / 2 in length, may be inserted a characteristic impedance of Z B to satisfy (17).

【0059】 Zin=Z /Zout …(17) 既に説明したように、従来のマイクロストリップ線路の
特性インピーダンスZ の可変範囲は、基板の比誘電率
ε、基板の厚さ、信号線(ストリップ配線)の幅によ
り制約されている。コプラナ線路の場合は、基板の比誘
電率ε、基板の厚さ、中心の信号線の幅、信号線と信
号線の両側の接地パターンとの距離により、特性インピ
ーダンスZが制約されている。しかし、本発明のブロ
ッホインピーダンスZを用いれば、その制約が大幅に
緩和される。
Zin= ZB 2/ Zout (17) As described above, the conventional microstrip line
Characteristic impedance Z 0Is the relative permittivity of the substrate
εrDepending on the thickness of the board and the width of the signal line (strip line).
Is restricted. In the case of coplanar lines, the board
Electric power εr, Board thickness, center signal line width, signal line and signal
The characteristic impedance depends on the distance from the ground pattern on both sides of the line.
-Dance Z0Is constrained. However, the blower of the present invention
Loch impedance ZBIf you use
Be relaxed.

【0060】図1に本発明の実施の形態に係るインピー
ダンス変換器の構造を示す。このインピーダンス変換器
は、周期構造を持つコプラナ線路で実現されている。つ
まり、図1に示すように、信号線67と、信号線67の
両側に一定距離をおいて第1の接地パターン72及び第
2の接地パターン74が配置されたコプラナ線路を、本
発明の「基礎伝送線路」として用いている。そして、こ
のインピーダンス変換器は、更に一定ピッチで、周期的
に配置された4本のブリッジ導体161,162,16
3,164が、第1の接地パターン72及び第2の接地
パターン74との間を短絡している。第1のブリッジ導
体161と信号線67との間には、第1の絶縁膜261
が挟まれ、MIMキャパシタからなる第1のリアクタン
ス因子を構成している。第2のブリッジ導体162と信
号線67との間には、第2の絶縁膜262が挟まれ、M
IMキャパシタからなる第2のリアクタンス因子を構成
している。第3のブリッジ導体163と信号線67との
間には、第3の絶縁膜263が挟まれ、MIMキャパシ
タからなる第3のリアクタンス因子を構成している。そ
して、第4のブリッジ導体164と信号線67との間に
は、第4の絶縁膜264が挟まれ、MIMキャパシタか
らなる第4のリアクタンス因子を構成している。
FIG. 1 shows a structure of an impedance converter according to an embodiment of the present invention. This impedance converter is realized by a coplanar line having a periodic structure. That is, as shown in FIG. 1, the coplanar line in which the signal line 67 and the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74 are arranged at a certain distance on both sides of the signal line 67 is referred to as “the present invention”. It is used as a "basic transmission line." The impedance converter further comprises four bridge conductors 161, 162, 16 which are periodically arranged at a constant pitch.
3, 164 short-circuits between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74. The first insulating film 261 is provided between the first bridge conductor 161 and the signal line 67.
Are interposed to constitute a first reactance factor composed of an MIM capacitor. A second insulating film 262 is interposed between the second bridge conductor 162 and the signal line 67,
It constitutes a second reactance factor composed of an IM capacitor. A third insulating film 263 is interposed between the third bridge conductor 163 and the signal line 67, and forms a third reactance factor composed of an MIM capacitor. The fourth insulating film 264 is interposed between the fourth bridge conductor 164 and the signal line 67, and constitutes a fourth reactance factor composed of an MIM capacitor.

【0061】図2は、図1に示す本発明の実施の形態に
係る周期構造を持つ伝送線路の等価回路図である。一定
ピッチdで、周期的に、リアクタンス因子jbが、伝送
線路にシャントに装荷されている。マイクロストリップ
線路の特性インピーダンスは信号線の配線幅、誘電体基
板の厚さ、誘電体基板の比誘電率εで特性インピーダ
ンスが決まる。誘電体基板の厚さを薄くしたい場合、所
望の特性インピーダンスを実現する際に信号線の配線幅
を狭くしなければならない場合が出てくる。この場合、
導体損失が大きくなる。本発明の実施の形態に係るイン
ピーダンス変換器を用いれば、信号線の配線幅を広くし
たまま、特性インピーダンスを高くすることが出来る。
即ち図5において、第2番目の通過帯P2の周波数帯が
適用周波数になるように設計しておけば、幅の広い配線
を用いて高い特性インピーダンスを実現することが出来
る。又その逆に低インピーダンスを実現しようとする際
に図5に示す高次の通過帯P3,P4,・・・・・のブロッホイ
ンピーダンスを利用すれば、信号線の配線幅を必要以上
に広くしなくても所望の特性が実現出来る。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of the transmission line having a periodic structure according to the embodiment of the present invention shown in FIG. At a constant pitch d, a reactance factor jb is periodically loaded on the transmission line in a shunt. The characteristic impedance of the microstrip line wiring width of the signal line, the thickness of the dielectric substrate, the characteristic impedance is determined by the relative dielectric constant epsilon r of the dielectric substrate. When it is desired to reduce the thickness of the dielectric substrate, there is a case where the wiring width of the signal line must be reduced in order to realize a desired characteristic impedance. in this case,
Conductor loss increases. By using the impedance converter according to the embodiment of the present invention, it is possible to increase the characteristic impedance while keeping the signal line width wide.
That is, in FIG. 5, if the frequency band of the second pass band P2 is designed to be the applicable frequency, a high characteristic impedance can be realized using a wide wiring. Conversely, when trying to realize a low impedance, if the Bloch impedance of the higher-order pass bands P 3 , P 4 ,... Shown in FIG. Desired characteristics can be realized without widening.

【0062】図2では、リアクタンス成分jbを伝送線
路に対し、シャントに装荷しているが、本発明では周期
構造を持つ伝送線路であれば良いので、リアクタンス成
分jbがシリーズに装荷されていても良い。又、集中定
数で無く、分布常数のリアクタンス成分を用いて、伝送
線路の特性インピーダンスが周期的に変化させても良
い。
In FIG. 2, the reactance component jb is loaded in the shunt with respect to the transmission line. However, the present invention may be applied to any transmission line having a periodic structure. good. Also, the characteristic impedance of the transmission line may be periodically changed using a distributed constant reactance component instead of the lumped constant.

【0063】又、説明では周期性は1重のみを示した
が、多重周期を持つ伝送線路でも勿論構わない。例え
ば、異なるリアクタンス成分を交互に伝送線路に装荷す
ることで2重の周期を持つ伝送線路を実現することが出
来る。この場合、サブバンドが発生し、そのバンドギャ
ップの幅は異なるリアクタンス成分の値の差によって変
わる。
In the description, only a single periodicity is shown, but a transmission line having multiple periods may of course be used. For example, a transmission line having a double period can be realized by alternately loading different reactance components on the transmission line. In this case, a sub-band occurs, and the width of the band gap changes depending on the difference between the values of the different reactance components.

【0064】更にリアクタンス成分をMEMS等の立体
的微細構造で構成されるキャパシタ、若しくはバラクタ
ダイオード等で構成し、リアクタンス成分が制御信号に
より可変にすれば、ダイナミックにブロッホインピーダ
ンスを調整出来る。
Furthermore, the Bloch impedance can be dynamically adjusted if the reactance component is constituted by a capacitor having a three-dimensional microstructure such as MEMS or a varactor diode, and the reactance component is made variable by a control signal.

【0065】例えばMEMS構造のキャパシタを用いる
場合、ストリップ導体の上空にブリッジ導体が構成出来
るが、このブリッジ導体とストリップ導体の間の電位差
を変えるとクーロン力によりブリッジ導体とストリップ
導体の間隔が変わり、結果的に装荷されたリアクタンス
成分の大きさが変わるので、MEMS構造のキャパシタ
を用いた場合と同等の機能が実現出来る。リアクタンス
成分が制御信号で可変であれば良いので、装荷する素子
は、MEMSキャパシタや、バラクタダイオード以外の
構造でも構わない。
For example, when a capacitor having a MEMS structure is used, a bridge conductor can be formed above the strip conductor. When the potential difference between the bridge conductor and the strip conductor is changed, the interval between the bridge conductor and the strip conductor changes due to Coulomb force. As a result, the magnitude of the loaded reactance component changes, so that a function equivalent to the case of using a capacitor having a MEMS structure can be realized. Since the reactance component only needs to be variable by the control signal, the loaded element may have a structure other than the MEMS capacitor or the varactor diode.

【0066】(MMICへの応用)図8に示す本発明の
実施の形態に係るマイクロ波回路は、第1のトランジス
タ(第1の能動素子)Tr1と第2のトランジスタ(第
2の能動素子)Tr2とを有する2段構成の高周波増幅
器が搭載されているMMICである。具体的には、入力
端子81(RFin)から出力端子86(RFout)
の間に、結合コンデンサC1,第1のトランジスタTr
1、結合コンデンサC4、第2のトランジスタTr2、
結合コンデンサC7の経路で、高周波伝送線路が構成さ
れている。そして、RF信号が入力端子81から入力さ
れ、この高周波伝送線路を伝搬し、出力端子86から出
力される。結合コンデンサC1と入力端子81との間に
は、高周波伝送線路のインピーダンスを調整する為のイ
ンピーダンスZsのオープンスタブが設けられている。
第1のトランジスタTr1のソースは接地され、ゲート
には、直流と高周波を分離する為のバイパスコンデンサ
(デカップリング用コンデンサ)C2及びインピーダン
スZg1を介して、直流バイアス用電極82からゲート電
圧Vg1が供給出来るように構成されている。第1のト
ランジスタTr1のドレインには、直流と高周波を分離
する為のバイパスコンデンサC3及びインピーダンスZ
d1を介して、直流バイアス用電極84からドレイン電圧
Vd1が供給出来るように構成されている。同様に、第
2のトランジスタTr2のゲートには、バイパスコンデ
ンサC5及びインピーダンスZg2を介して、直流バイア
ス用電極83からゲート電圧Vg2が供給され、第2の
トランジスタTr2のドレインには、バイパスコンデン
サC6及びインピーダンスZd2を介して、直流バイアス
用電極85からドレイン電圧Vd2が供給出来るように
構成されている。第2のトランジスタTr2のソースは
接地されている。
(Application to MMIC) The microwave circuit according to the embodiment of the present invention shown in FIG. 8 includes a first transistor (first active element) Tr1 and a second transistor (second active element) This is an MMIC on which a two-stage high-frequency amplifier having Tr2 is mounted. Specifically, from the input terminal 81 (RFin) to the output terminal 86 (RFout)
Between the coupling capacitor C1 and the first transistor Tr
1, coupling capacitor C4, second transistor Tr2,
A high-frequency transmission line is formed by the path of the coupling capacitor C7. Then, an RF signal is input from the input terminal 81, propagates through the high-frequency transmission line, and is output from the output terminal 86. Between the coupling capacitor C1 and the input terminal 81, the open stub impedance Z s for adjusting the impedance of the RF transmission line is provided.
The source of the first transistor Tr1 is grounded, and the gate receives a gate voltage Vg1 from a DC bias electrode 82 via a bypass capacitor (decoupling capacitor) C2 and an impedance Z g1 for separating DC and high frequency. It is configured to be able to supply. The drain of the first transistor Tr1 includes a bypass capacitor C3 for separating direct current and high frequency and an impedance Z.
It is configured such that the drain voltage Vd1 can be supplied from the DC bias electrode 84 via d1 . Similarly, the gate of the second transistor Tr2 is supplied with the gate voltage Vg2 from the DC bias electrode 83 via the bypass capacitor C5 and the impedance Zg2, and the drain of the second transistor Tr2 is connected to the bypass capacitor C6. and via an impedance Z d2, the drain voltage Vd2 is configured to be supplied from the DC bias electrode 85. The source of the second transistor Tr2 is grounded.

【0067】こうして、入力端子81から入力された高
周波信号は結合コンデンサC1を通して第1のトランジ
スタTr1に入力され、先ず増幅される。増幅された高
周波信号は結合コンデンサC4を通して、第2のトラン
ジスタTr2に入力され、更に増幅され、結合コンデン
サC7を通し、出力端子86から外部に出力される。
又、図8中、ZB11,ZB12,ZB21,ZB22,ZB31,Z
B32は、図2に示したような、基礎伝送線路に対して、
一定ピッチdで、リアクタンス成分が周期的に装荷され
た構造のインピーダンス整合回路であり、所定のブロッ
ホインピーダンス成分をそれぞれ有している。
Thus, the high-frequency signal input from the input terminal 81 is input to the first transistor Tr1 through the coupling capacitor C1, and is first amplified. The amplified high-frequency signal is input to the second transistor Tr2 through the coupling capacitor C4, is further amplified, passes through the coupling capacitor C7, and is output from the output terminal 86 to the outside.
In FIG. 8, Z B11 , Z B12 , Z B21 , Z B22 , Z B31 , Z
B32 , for the basic transmission line as shown in FIG.
This is an impedance matching circuit having a structure in which reactance components are periodically loaded at a constant pitch d, and each has a predetermined Bloch impedance component.

【0068】これらの第1のトランジスタ(第1の能動
素子)Tr1、第2のトランジスタ(第2の能動素子)
Tr2、インピーダンス整合回路、バイアス回路等を、
GaAs若しくはInP等の誘電体基板(半導体基板)
1の上に集積化し、MMICを構成した場合の模式的な
平面図が図9である。図9において、第1のトランジス
タ(第1の能動素子)Tr1及び第2のトランジスタ
(第2の能動素子)Tr2は、例えば、HEMTを用い
ることが可能である。第1のトランジスタTr1は、誘
電体基板1上に配置された第1主電極(ソースオーミッ
ク電極)、第2主電極(ドレインオーミック電極)及び
制御電極(ゲート電極)を有する。同様に、第2のトラ
ンジスタTr2は、誘電体基板1上に配置された第1主
電極(ソースオーミック電極)、第2主電極(ドレイン
オーミック電極)及び制御電極(ゲート電極)を有す
る。
These first transistor (first active element) Tr1 and second transistor (second active element)
Tr2, impedance matching circuit, bias circuit, etc.
Dielectric substrate (semiconductor substrate) such as GaAs or InP
FIG. 9 is a schematic plan view in the case where an MMIC is configured by being integrated on the MMIC 1. In FIG. 9, for the first transistor (first active element) Tr1 and the second transistor (second active element) Tr2, for example, HEMT can be used. The first transistor Tr1 has a first main electrode (source ohmic electrode), a second main electrode (drain ohmic electrode), and a control electrode (gate electrode) disposed on the dielectric substrate 1. Similarly, the second transistor Tr2 has a first main electrode (source ohmic electrode), a second main electrode (drain ohmic electrode), and a control electrode (gate electrode) disposed on the dielectric substrate 1.

【0069】更に、本発明の実施の形態に係るマイクロ
波回路は、誘電体基板(半導体基板)1上に対向配置さ
れた第1の接地パターン72及び第2の接地パターン7
4を有している。第1のトランジスタTr1の制御電極
に接続して配置された入力側信号線68は、第1の接地
パターン72及び第2の接地パターン74に挟まれてい
る。第1のトランジスタTr1のソースオーミック電極
は、平面パターンとしてT字形状をなす第1のトランジ
スタTr1のゲート電極引き出し部を挟んで、2つの領
域に分けて配置されている。そして、この2つのソース
オーミック電極は、それぞれ、第1の接地パターン72
及び第2の接地パターン74に接続され、接地されてい
る。第1のトランジスタTr1の第2主電極に接続して
配置された出力側信号線69も、同様に、誘電体基板1
上において、第1の接地パターン72及び第2の接地パ
ターン74に挟まれている。第1の接地パターン72及
び第2の接地パターン74及び、この第1の接地パター
ン72及び第2の接地パターン74に挟まれた第1のト
ランジスタTr1の入力側信号線68とにより、第1の
トランジスタTr1の入力側コプラナ線路が形成されて
いる。同様に、第1の接地パターン72及び第2の接地
パターン74及び、この第1の接地パターン72及び第
2の接地パターン74に挟まれた第1のトランジスタT
r1の出力側信号線69とにより、第1のトランジスタ
Tr1の出力側コプラナ線路が形成されている。
Further, the microwave circuit according to the embodiment of the present invention comprises a first ground pattern 72 and a second ground pattern 7 which are opposed to each other on a dielectric substrate (semiconductor substrate) 1.
Four. The input side signal line 68 connected to the control electrode of the first transistor Tr1 is sandwiched between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74. The source ohmic electrode of the first transistor Tr1 is divided into two regions with the gate electrode lead-out portion of the first transistor Tr1 having a T shape as a plane pattern interposed therebetween. The two source ohmic electrodes are connected to the first ground pattern 72, respectively.
And the second ground pattern 74 and are grounded. Similarly, the output signal line 69 connected to the second main electrode of the first transistor Tr1 is connected to the dielectric substrate 1
Above, it is sandwiched between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74. The first ground pattern 72 and the second ground pattern 74 and the input signal line 68 of the first transistor Tr1 sandwiched between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74 form the first An input side coplanar line of the transistor Tr1 is formed. Similarly, a first ground pattern 72 and a second ground pattern 74 and a first transistor T sandwiched between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74
The output side signal line 69 of r1 forms an output side coplanar line of the first transistor Tr1.

【0070】更に、第2のトランジスタTr2の制御電
極に接続して配置された入力側信号線70も、第1の接
地パターン72及び第2の接地パターン74に挟まれて
いる。第1のトランジスタTr1と同様に、第2のトラ
ンジスタTr2のソースオーミック電極は、平面パター
ンとしてT字形状をなす第2のトランジスタTr2のゲ
ート電極引き出し部を挟んで、2つの領域に分けて配置
されている。そして、この2つのソースオーミック電極
は、それぞれ、第1の接地パターン72及び第2の接地
パターン74に接続され、接地されている。第2のトラ
ンジスタTr2の第2主電極に接続して配置された出力
側信号線73も、同様に、誘電体基板1上において、第
1の接地パターン72及び第2の接地パターン74に挟
まれている。第1の接地パターン72及び第2の接地パ
ターン74及び、この第1の接地パターン72及び第2
の接地パターン74に挟まれた第2のトランジスタTr
2の入力側信号線70とにより、第2のトランジスタT
r2の入力側コプラナ線路が形成されている。同様に、
第1の接地パターン72及び第2の接地パターン74及
び、この第1の接地パターン72及び第2の接地パター
ン74に挟まれた第2のトランジスタTr2の出力側信
号線73とにより、第2のトランジスタTr2の出力側
コプラナ線路が形成されている。
Further, the input signal line 70 connected to the control electrode of the second transistor Tr2 is also sandwiched between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74. Similarly to the first transistor Tr1, the source ohmic electrode of the second transistor Tr2 is divided into two regions with the gate electrode lead-out portion of the second transistor Tr2 having a T-shaped planar pattern interposed therebetween. ing. The two source ohmic electrodes are connected to the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74, respectively, and are grounded. Similarly, the output signal line 73 connected to the second main electrode of the second transistor Tr2 is sandwiched between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74 on the dielectric substrate 1. ing. The first ground pattern 72 and the second ground pattern 74, and the first ground pattern 72 and the second ground pattern
Transistor Tr sandwiched by the ground pattern 74 of FIG.
2 input-side signal line 70, the second transistor T
An input side coplanar line of r2 is formed. Similarly,
The first ground pattern 72 and the second ground pattern 74, and the output signal line 73 of the second transistor Tr2 sandwiched between the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74, An output-side coplanar line of the transistor Tr2 is formed.

【0071】図9に示した結合コンデンサC1,C4及
びC7はMIMキャパシタで構成されている。同様に、
バイパスコンデンサC2,C3,C5,C6もMIMキ
ャパシタで構成されている。結合コンデンサC1、C
4、C7は同時に高周波伝送線路の素子としての機能も
果たしている。第1のトランジスタTr1の入力側信号
線68にはMIMキャパシタC1を介して中間信号線6
7が接続され、中間信号線67には入力端子81が接続
されている。この中間信号線67の両側に一定距離をお
いて第1の接地パターン72及び第2の接地パターン7
4が配置され、第1のトランジスタTr1の入力側コプ
ラナ線路が延長形成されている。第1のトランジスタT
r1の出力側コプラナ線路と、第2のトランジスタTr
2の入力側コプラナ線路とにより、接続用コプラナ線路
が構成されている。第1のトランジスタTr1の出力側
信号線69と第2のトランジスタTr2の入力側信号線
70との中間にはMIMキャパシタC4が挿入されてい
る。更に、第2のトランジスタTr2のドレインに接続
された出力側信号線73には、MIMキャパシタC7を
介して、中間信号線76が接続されている。中間信号線
76には出力端子86が接続されている。中間信号線7
6の両側にも、一定距離をおいて第1の接地パターン7
2及び第2の接地パターン74が配置され、コプラナ線
路を構成している。
The coupling capacitors C1, C4 and C7 shown in FIG. 9 are constituted by MIM capacitors. Similarly,
The bypass capacitors C2, C3, C5 and C6 are also constituted by MIM capacitors. Coupling capacitors C1, C
4, C7 also functions as an element of the high-frequency transmission line at the same time. The intermediate signal line 6 is connected to the input side signal line 68 of the first transistor Tr1 via the MIM capacitor C1.
7 is connected, and an input terminal 81 is connected to the intermediate signal line 67. A first ground pattern 72 and a second ground pattern 7 are placed at a certain distance on both sides of the intermediate signal line 67.
4, the input-side coplanar line of the first transistor Tr1 is formed to be extended. First transistor T
r1 output-side coplanar line and second transistor Tr
A connection coplanar line is configured by the two input-side coplanar lines. An MIM capacitor C4 is inserted between the output signal line 69 of the first transistor Tr1 and the input signal line 70 of the second transistor Tr2. Further, an intermediate signal line 76 is connected to the output-side signal line 73 connected to the drain of the second transistor Tr2 via the MIM capacitor C7. The output terminal 86 is connected to the intermediate signal line 76. Intermediate signal line 7
The first ground pattern 7 is also provided at a certain distance on both sides of the first ground pattern 7.
The second and second ground patterns 74 are arranged to form a coplanar line.

【0072】図9に示す本発明の実施の形態に係るイン
ピーダンス整合回路ZB11においては、一定ピッチで、
周期的に配置された4本のブリッジ導体161,16
2,163,164が、中間信号線67の上を通過し、
第1の接地パターン72及び第2の接地パターン74と
の間を短絡している。第1のブリッジ導体161と中間
信号線67との間には、図1に示したように第1の絶縁
膜261が挟まれ、MIMキャパシタからなる第1のリ
アクタンス因子を構成している。同様に、第2のブリッ
ジ導体162と中間信号線67との間には、第2の絶縁
膜262が挟まれ、MIMキャパシタからなる第2のリ
アクタンス因子を構成している。第3のブリッジ導体1
63と中間信号線67との間には、第3の絶縁膜263
が挟まれ、MIMキャパシタからなる第3のリアクタン
ス因子を構成している。そして、第4のブリッジ導体1
64と中間信号線67との間には、第4の絶縁膜264
が挟まれ、MIMキャパシタからなる第4のリアクタン
ス因子を構成している。このようにして、第1のトラン
ジスタTr1の入力側コプラナ線路と、この入力側コプ
ラナ線路に対して一定ピッチで周期的に配置された第1
〜第4のリアクタンス因子により、所定のブロッホイン
ピーダンス成分からなるインピーダンス整合回路ZB11
が構成されている。即ち、インピーダンス整合回路Z
B11において、第1〜第4のリアクタンス因子の配列の
ピッチ及びキャパシタの呈するリアクタンス値を選ぶこ
とにより、ブロッホインピーダンスが所望の値に調整さ
れている。更に、4本のブリッジ導体161,162,
163,164は、コプラナ線路の両側の接地パターン
となる第1のメタル層72,74を互いに電気的に同電
位にする機能も有する。
In the impedance matching circuit Z B11 according to the embodiment of the present invention shown in FIG.
Four bridge conductors 161, 16 arranged periodically
2,163,164 pass over the intermediate signal line 67,
The first ground pattern 72 and the second ground pattern 74 are short-circuited. As shown in FIG. 1, the first insulating film 261 is interposed between the first bridge conductor 161 and the intermediate signal line 67, and constitutes a first reactance factor composed of an MIM capacitor. Similarly, a second insulating film 262 is interposed between the second bridge conductor 162 and the intermediate signal line 67 to form a second reactance factor composed of an MIM capacitor. Third bridge conductor 1
A third insulating film 263 is provided between the intermediate signal line 63 and the intermediate signal line 67.
Are interposed to constitute a third reactance factor composed of an MIM capacitor. And the fourth bridge conductor 1
A fourth insulating film 264 is provided between the intermediate signal line 64 and the intermediate signal line 67.
Are interposed to constitute a fourth reactance factor composed of an MIM capacitor. Thus, the input-side coplanar line of the first transistor Tr1 and the first coplanar line that is periodically arranged at a constant pitch with respect to the input-side coplanar line.
To an impedance matching circuit Z B11 composed of a predetermined Bloch impedance component by the fourth reactance factor
Is configured. That is, the impedance matching circuit Z
In B11 , the Bloch impedance is adjusted to a desired value by selecting the pitch of the arrangement of the first to fourth reactance factors and the reactance value exhibited by the capacitor. Furthermore, four bridge conductors 161, 162,
The 163 and 164 also have a function of making the first metal layers 72 and 74, which serve as ground patterns on both sides of the coplanar line, electrically equal in potential to each other.

【0073】同様に、インピーダンス整合回路Z
B12は、一定ピッチで、周期的に配置された5本のブリ
ッジ導体171,172,173,174,175が、
入力側信号線68の上を通過し、第1の接地パターン7
2及び第2の接地パターン74との間を短絡し、それぞ
れ、入力側信号線68との間には、MIMキャパシタか
らなるリアクタンス因子を構成している。即ち、第1の
トランジスタTr1の入力側コプラナ線路と、この入力
側コプラナ線路に対して一定ピッチで周期的に配置され
た5本のブリッジ導体171,172,173,17
4,175に対応する第1〜第5のリアクタンス因子に
より、所定のブロッホインピーダンス成分からなるイン
ピーダンス整合回路ZB12が構成されている。即ち、イ
ンピーダンス整合回路ZB12において、リアクタンス因
子の配列のピッチ及びキャパシタの呈するリアクタンス
値を選ぶことにより、ブロッホインピーダンスが所望の
値に調整されている。更に、5本のブリッジ導体17
1,172,173,174,17が、コプラナ線路の
両側の接地パターンとなる第1のメタル層72,74を
互いに電気的に同電位にする機能も有することは、前述
と同様である。
Similarly, impedance matching circuit Z
B12 consists of five bridge conductors 171, 172, 173, 174, 175 periodically arranged at a constant pitch,
The first ground pattern 7 passes over the input side signal line 68 and
The second and the second ground patterns 74 are short-circuited, and a reactance factor including an MIM capacitor is formed between the second and the ground patterns 74 and the input-side signal line 68, respectively. That is, the input-side coplanar line of the first transistor Tr1 and the five bridge conductors 171, 172, 173, and 17 periodically arranged at a constant pitch with respect to the input-side coplanar line.
The first to fifth reactance factor corresponding to 4,175, the impedance matching circuit Z B12 having a predetermined Bloch impedance component is configured. That is, in the impedance matching circuit ZB12 , the Bloch impedance is adjusted to a desired value by selecting the pitch of the arrangement of the reactance factors and the reactance value exhibited by the capacitor. Furthermore, five bridge conductors 17
1, 172, 173, 174, and 17 also have the function of electrically setting the first metal layers 72 and 74, which are the ground patterns on both sides of the coplanar line, to the same electric potential as described above.

【0074】更に、インピーダンス整合回路ZB21,Z
B22,ZB31,ZB32においても、同様に、一定ピッチで
周期的に配置されたブリッジ導体により、第1の接地パ
ターン72及び第2の接地パターン74との間を短絡し
ている。即ち、出力側信号線69、入力側信号線70、
出力側信号線73、中間信号線76との間には、それぞ
れ、MIMキャパシタからなる一定ピッチで周期的に装
荷された複数のリアクタンス因子が構成されている。こ
れらの周期的に装荷された複数のリアクタンス因子と第
1のトランジスタTr1の出力側コプラナ線路、第2の
トランジスタTr2の入力側コプラナ線路、第2のトラ
ンジスタTr2の出力側コプラナ線路とにより、ブロッ
ホ散乱が生じる周期的境界条件が与えられ、所定のブロ
ッホインピーダンス成分からなるインピーダンス整合回
路ZB21,ZB22,ZB31,ZB32が構成されている。即
ち、ZB21,ZB22,ZB31,ZB32において、それぞれの
リアクタンス因子の配列のピッチ及びそれぞれのキャパ
シタの呈するリアクタンス値を選ぶことにより、それぞ
れのブロッホインピーダンスが所望の値に調整されてい
る。
Further, the impedance matching circuits Z B21 , Z B
Similarly, in B22 , ZB31 , and ZB32 , the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74 are short-circuited by bridge conductors periodically arranged at a constant pitch. That is, the output signal line 69, the input signal line 70,
Between the output side signal line 73 and the intermediate signal line 76, a plurality of reactance factors, each of which is periodically loaded at a constant pitch and composed of an MIM capacitor, are formed. The Bloch scattering is caused by the plurality of reactance factors loaded periodically and the output-side coplanar line of the first transistor Tr1, the input-side coplanar line of the second transistor Tr2, and the output-side coplanar line of the second transistor Tr2. Are given, and impedance matching circuits Z B21 , Z B22 , Z B31 , and Z B32 each having a predetermined Bloch impedance component are configured. That is, in Z B21 , Z B22 , Z B31 , and Z B32 , each Bloch impedance is adjusted to a desired value by selecting the pitch of the arrangement of each reactance factor and the reactance value exhibited by each capacitor.

【0075】本発明の実施の形態に係るインピーダンス
整合回路ZB11,ZB12,ZB21,ZB 22,ZB31,Z
B32は、その特性インピーダンスを決定する独立変数と
して、複数のブリッジ導体と中間信号線67、入力側信
号線68、出力側信号線69、入力側信号線70、出力
側信号線73、中間信号線76との間にそれぞれ形成さ
れるキャパシタ値で決まるリアクタンス成分、及び複数
のブリッジ導体の配列のピッチdが、ブロッホインピー
ダンスを決定する要因に付け加えられる。つまり、ブリ
ッジ導体の幅、ブリッジ導体とそれぞれの信号線との間
に配置される絶縁膜の比誘電率、絶縁膜の厚さ、及び複
数のブリッジ導体の配列のピッチが、インピーダンス整
合回路ZB11,ZB12,ZB21,ZB22,ZB31,ZB32のブ
ロッホインピーダンスを決定する要因に付け加えられの
で、 インピーダンス整合回路ZB11,Z B12,ZB21,Z
B22,ZB31,ZB32のインピーダンスを決定する独立変
数が飛躍的に増大し、その調整範囲も大きい。例えば、
ブリッジ導体は、厚さ3μm、金(Au)メタルパター
ンを用いることが可能で、ブリッジ導体の幅は必要なリ
アクタンス値に応じて選定すれば良い。例えば、ブリッ
ジ導体の幅として、10乃至50μm程度範囲内で選定
可能である。
[0075] Impedance according to the embodiment of the present invention
Matching circuit ZB11, ZB12, ZB21, ZB twenty two, ZB31, Z
B32Is the independent variable that determines its characteristic impedance
And a plurality of bridge conductors and the intermediate signal line 67,
Signal line 68, output side signal line 69, input side signal line 70, output
Formed between the side signal line 73 and the intermediate signal line 76, respectively.
Reactance component determined by the capacitor value
The pitch d of the bridge conductor arrangement is
Added to the factors that determine dance. In other words, yellowtail
Width of bridge conductor, between bridge conductor and each signal line
Dielectric constant, thickness of insulating film,
The pitch of the array of bridge conductors
Circuit ZB11, ZB12, ZB21, ZB22, ZB31, ZB32Bu
In addition to the factors that determine Loch impedance
And the impedance matching circuit ZB11, Z B12, ZB21, Z
B22, ZB31, ZB32Independent variable that determines the impedance of
The number is dramatically increased, and the adjustment range is large. For example,
The bridge conductor is 3μm thick, gold (Au) metal pattern
Can be used, and the width of the bridge conductor is
What is necessary is just to select according to an actance value. For example,
Select a conductor width within the range of 10 to 50 μm.
It is possible.

【0076】動作周波数60GHz程度のMMICであ
れば、コプラナ線路を構成する信号線68〜70,7
3,76の幅は、20μm程度に選べば良い。そして、
これらの信号線68〜70,73,76の両側に約15
μmの距離をおいて幅250乃至500μm程度の第1
の接地パターン72及び第2の接地パターン74を配置
すれば良い。信号線68〜70,73,76及び第1の
接地パターン72及び第2の接地パターン74は、厚さ
0.1乃至3μmの金(Au)薄膜で構成される。誘電
体基板(半導体基板)1が半絶縁性基板であれば、金
(Au)薄膜は、この半絶縁性基板上に直接堆積しても
構わない。誘電体基板(半導体基板)1が導電性基板で
あれば、この導電性基板の上に、シリコン酸化膜(Si
膜)、シリコン窒化膜(Si膜)等の絶縁膜
を堆積し、この絶縁膜上に、信号線68〜70,73,
76及び第1の接地パターン72及び第2の接地パター
ン74を構成する金(Au)薄膜を堆積すれば良い。
If the MMIC has an operating frequency of about 60 GHz, the signal lines 68 to 70, 7 constituting the coplanar line are used.
The width of 3,76 may be selected to be about 20 μm. And
Approximately 15 on each side of these signal lines 68-70, 73, 76.
The first of about 250 to 500 μm width at a distance of μm
The ground pattern 72 and the second ground pattern 74 may be arranged. The signal lines 68 to 70, 73, and 76, the first ground pattern 72, and the second ground pattern 74 are made of a gold (Au) thin film having a thickness of 0.1 to 3 μm. If the dielectric substrate (semiconductor substrate) 1 is a semi-insulating substrate, the gold (Au) thin film may be directly deposited on the semi-insulating substrate. If the dielectric substrate (semiconductor substrate) 1 is a conductive substrate, a silicon oxide film (Si) is formed on the conductive substrate.
An insulating film such as an O 2 film) or a silicon nitride film (Si 3 N 4 film) is deposited, and the signal lines 68 to 70, 73,
It is sufficient to deposit a gold (Au) thin film constituting the first ground pattern 76 and the first ground pattern 72 and the second ground pattern 74.

【0077】図9に示すように、第2のトランジスタT
r2のドレインに接続される出力側直流バイアス用スタ
ブ配線Zd2は、MIMキャパシタC6で高周波を短絡し
て、ドレイン電圧Vd2を供給する為の直流バイアス用
電極85に接続されている。図示を省略しているが、出
力側直流バイアス用スタブ配線Zd2は、例えば、薄膜誘
電体層302の表面に形成されたメアンダ線路(信号
線)、薄膜誘電体層302、第2の接地パターン74と
からなる薄膜マイクロストリップ線路で構成すれば良
い。第2のトランジスタTr2のゲートに接続される入
力側直流バイアス用スタブ配線Zg2は、MIMキャパシ
タC5により、高周波を短絡して、ゲート電圧Vg2を
供給する為の直流バイアス用電極83に接続されてい
る。入力側直流バイアス用スタブ配線Zg2は、出力側直
流バイアス用スタブ配線Zd2と同様に、薄膜誘電体層3
01の表面に形成されたメアンダ線路(信号線)、薄膜
誘電体層301、第1の接地パターン72とからなる薄
膜マイクロストリップ線路で構成すれば良い。第1のト
ランジスタTr1のドレインに接続される出力側直流バ
イアス用スタブ配線Zd1は、MIMキャパシタC3で高
周波を短絡して、ドレイン電圧Vd1を供給する為の直
流バイアス用電極84に接続されている。出力側直流バ
イアス用スタブ配線Zd1も、薄膜誘電体層302の表面
に形成されたメアンダ線路(信号線)、薄膜誘電体層3
02、第2の接地パターン74とからなる薄膜マイクロ
ストリップ線路で構成すれば良い。第1のトランジスタ
Tr1のゲートに接続される入力側直流バイアス用スタ
ブ配線Zg1は、MIMキャパシタC2で高周波を短絡し
て、ゲート電圧Vg1を供給する為の直流バイアス用電
極82に接続されている。又、入力側直流バイアス用ス
タブ配線Zg1は、薄膜誘電体層301の表面に形成され
たメアンダ線路(信号線)、薄膜誘電体層301、第1
の接地パターン72とからなる薄膜マイクロストリップ
線路で構成すれば良い。
As shown in FIG. 9, the second transistor T
The output side DC bias stub wiring Z d2 connected to the drain of r2 is connected to the DC bias electrode 85 for short-circuiting the high frequency by the MIM capacitor C6 and supplying the drain voltage Vd2. Although not shown, the output-side DC bias stub wiring Z d2 includes, for example, a meander line (signal line) formed on the surface of the thin film dielectric layer 302, the thin film dielectric layer 302, and the second ground pattern. 74 and a thin-film microstrip line. The input-side DC bias stub wiring Z g2 connected to the gate of the second transistor Tr2 is short-circuited to a high frequency by the MIM capacitor C5 and connected to the DC bias electrode 83 for supplying the gate voltage Vg2. I have. The input-side DC bias stub wiring Z g2 is, like the output-side DC bias stub wiring Z d2 , a thin-film dielectric layer 3.
01, a thin film microstrip line composed of a meander line (signal line), a thin film dielectric layer 301, and a first ground pattern 72. The output side DC bias stub wiring Z d1 connected to the drain of the first transistor Tr1 is connected to the DC bias electrode 84 for short-circuiting the high frequency by the MIM capacitor C3 and supplying the drain voltage Vd1. . The output side DC bias stub wiring Z d1 also includes a meander line (signal line) formed on the surface of the thin film dielectric layer 302 and the thin film dielectric layer 3.
02 and the second ground pattern 74. The input side DC bias stub wiring Z g1 connected to the gate of the first transistor Tr1 is connected to the DC bias electrode 82 for short-circuiting the high frequency by the MIM capacitor C2 and supplying the gate voltage Vg1. . The input side DC bias stub wiring Z g1 is formed by a meander line (signal line) formed on the surface of the thin film dielectric layer 301, the thin film dielectric layer 301, and the first thin film dielectric layer 301.
And a thin film microstrip line composed of the ground pattern 72 described above.

【0078】更に入力端子81に接続されている中間信
号線67には、インピーダンス調整用スタブ配線として
のオープンスタブ配線Zsが接続されている。インピー
ダンス調整用スタブ配線(オープンスタブ配線)Z
sも、第2のメタル層Zsと薄膜誘電体層301,302
と第2の接地パターン74とで構成される薄膜マイクロ
ストリップ線路である(断面の図示省略)。
[0078] The intermediate signal line 67 is further connected to the input terminal 81, the open stub line Z s as an impedance adjustment stub line is connected. Stub wiring for impedance adjustment (open stub wiring) Z
s also the second metal layer Z s and the thin-film dielectric layers 301, 302
And a second ground pattern 74 (not shown in cross section).

【0079】MIMキャパシタC1とオープンスタブ配
線Zsも第1のトランジスタTr1の入力インピーダン
ス整合回路として機能する。又、薄膜マイクロストリッ
プ線路で構成される直流バイアス用スタブ配線Zs,Z
g1,Zd1,Zg2,Zd2は、同時に、インピーダンス整合
回路の一部の役割も果たしている。従って、インピーダ
ンス整合回路ZB11,ZB12,ZB21,ZB22,ZB31,Z
B32の内の一部を省略しても良い。或いは、オープンス
タブ配線Zs若しくは直流バイアス用スタブ配線Zs,Z
g1,Zd1,Zg2,Zd2の一部を、本発明の周期的構造を
有したブロッホインピーダンス成分からなる回路で構成
しても良い。入力端子81、直流バイアス用電極82〜
85及び出力端子86はボンディングパッドであり、金
(Au)若しくはアルミニウム(Al)のボンディング
・ワイヤを介してパッケージの対応するピンに、それぞ
れ接続される。
The MIM capacitor C1 and the open stub wiring Zs also function as an input impedance matching circuit for the first transistor Tr1. Also, DC bias stub wirings Z s , Z composed of thin film microstrip lines
g1, Z d1, Z g2, Z d2 plays at the same time, part of the role of the impedance matching circuit. Therefore, the impedance matching circuits Z B11 , Z B12 , Z B21 , Z B22 , Z B31 , Z
A part of B32 may be omitted. Alternatively, the open stub wiring Zs or the DC bias stub wiring Zs , Z
g1, Z d1, Z g2, a part of the Z d2, may be configured by a circuit consisting of the Bloch impedance component having a periodic structure of the present invention. Input terminal 81, DC bias electrode 82 to
Reference numeral 85 and the output terminal 86 are bonding pads, which are connected to corresponding pins of the package via gold (Au) or aluminum (Al) bonding wires, respectively.

【0080】図9に示すように、本発明の実施の形態に
係るMMICは、寸法精度や占有面積に応じて、薄膜マ
イクロストリップ線路とコプラナ線路との使用を使い分
け、ブロッホインピーダンス成分からなるインピーダン
ス整合回路ZB11,ZB12,Z B21,ZB22,ZB31,ZB32
を用いることにより、回路の小形化及び高性能化を達成
している。即ち、高周波利得を向上させ、高周波増幅器
の性能を向上することが出来る。そして、本発明の実施
の形態に係るMMICを携帯無線機器等の携帯情報端末
に適用すれば、無駄な電力を発生させる必要がなくなる
ので、電池寿命の増大につながる。更に、基地局におい
ても、損失分だけ線形性を向上させることが可能にな
り、より周波数の利用効率を向上することが可能にな
る。
As shown in FIG. 9, in the embodiment of the present invention,
Such MMICs have thin film masks according to dimensional accuracy and occupied area.
Use of cross strip track and coplanar track
Impedance, the impedance of Bloch impedance component
Matching circuit ZB11, ZB12, Z B21, ZB22, ZB31, ZB32
Achieved circuit miniaturization and high performance by using
are doing. That is, the high frequency gain is improved,
Performance can be improved. And the implementation of the present invention
Information terminal such as a portable wireless device using the MMIC according to the embodiment
No need to generate unnecessary power
This leads to an increase in battery life. In addition, at the base station
However, it is possible to improve the linearity by the loss.
Frequency utilization efficiency.
You.

【0081】(その他の実施の形態)本発明は上記の実
施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論
述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべ
きではない。この開示から当業者には様々な代替実施の
形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。
(Other Embodiments) Although the present invention has been described with the above embodiments, it should not be understood that the description and drawings constituting a part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples, and operation techniques will be apparent to those skilled in the art.

【0082】既に述べた実施の形態の説明においては、
高周波能動素子や受動素子を、GaAsやInP等の半
導体基板1の上に集積化したMMICに付いて例示し
た。しかし、本発明の誘電体基板は、アルミナ、窒化ア
ルミニウム(AlN)、ベリリア(BeO)等のセラミ
ック基板でも良く、このセラミック基板の上に、高周波
能動素子や受動素子を集積化したMHICでも良い。
In the description of the embodiment already described,
The high-frequency active element and the passive element are exemplified by the MMIC integrated on the semiconductor substrate 1 such as GaAs or InP. However, the dielectric substrate of the present invention may be a ceramic substrate such as alumina, aluminum nitride (AlN), and beryllia (BeO), or may be an MHIC in which high-frequency active elements and passive elements are integrated on the ceramic substrate.

【0083】又、図1には、コプラナ線路に、一定ピッ
チdで、周期的にリアクタンス因子jbを装荷した構造
を示した。マイクロストリップ線路の場合も、同様に、
一定ピッチdで、周期的にリアクタンス因子jbを装荷
可能である。例えば、信号線と誘電体基板を介して対向
した金属接地パターンに、信号線の方向に沿って、開口
部を一定ピッチdで、周期的に設ければ、周期的にリア
クタンス因子jbを装荷出来る。或いは、信号線と金属
接地パターンとを、誘電体基板中に設けられたビア(貫
通孔)を介してインダクタで接続しても良い。更には、
微細なMIMキャパシタ等を、一定ピッチdで、周期的
にマイクロストリップ線路に、装荷しても良い。
FIG. 1 shows a structure in which a reactance factor jb is periodically loaded on a coplanar line at a constant pitch d. Similarly, in the case of a microstrip line,
The reactance factor jb can be periodically loaded at a constant pitch d. For example, if openings are provided periodically at a constant pitch d along the direction of the signal line in the metal ground pattern opposed to the signal line via the dielectric substrate, the reactance factor jb can be loaded periodically. . Alternatively, the signal line and the metal ground pattern may be connected by an inductor via a via (through hole) provided in the dielectric substrate. Furthermore,
A fine MIM capacitor or the like may be periodically loaded on the microstrip line at a constant pitch d.

【0084】このように、本発明はここでは記載してい
ない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従っ
て、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請
求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるも
のである。
As described above, the present invention naturally includes various embodiments and the like not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is determined only by the invention specifying matters according to the claims that are appropriate from the above description.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、広
帯域に渡り平坦な特性の受動素子構造を搭載したマイク
ロ波回路を得ることが出来る。
As described above, according to the present invention, a microwave circuit having a passive element structure having flat characteristics over a wide band can be obtained.

【0086】又、本発明によれば、従来の伝送線路の特
性インピーダンスと同じ特性インピーダンスを従来の伝
送線路よりも信号線の配線幅を広くして実現することが
出来るので、低損失なマイクロ波回路を構成することが
出来る。
Further, according to the present invention, the same characteristic impedance as that of the conventional transmission line can be realized by making the wiring width of the signal line wider than that of the conventional transmission line. A circuit can be configured.

【0087】更に、本発明によれば、設計の自由度が増
大し、且つ従来よりも小型で、低損失なマイクロ波回路
を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a microwave circuit which has a greater degree of freedom in design, is smaller than conventional ones, and has low loss.

【0088】更に、本発明によれば、高周波伝送線路の
特性インピーダンスの調整可能な範囲を広げることが出
来るマイクロ波回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a microwave circuit capable of expanding the adjustable range of the characteristic impedance of the high-frequency transmission line.

【0089】更に、本発明によれば、低損失でクロスト
ークを少なくすることが出来るマイクロ波回路を提供す
ることが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a microwave circuit capable of reducing crosstalk with low loss.

【0090】更に、本発明によれば、全体としての配線
に必要な占有面積を小さくすることが可能なマイクロ波
回路を提供することが出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a microwave circuit capable of reducing an occupied area required for wiring as a whole.

【0091】更に、本発明によれば、高周波における電
気的特性の調整が容易なマイクロ波回路を提供すること
が出来る。
Further, according to the present invention, it is possible to provide a microwave circuit whose electric characteristics at a high frequency can be easily adjusted.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態に係るインピーダンス変換
器の鳥瞰図である。
FIG. 1 is a bird's-eye view of an impedance converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施の形態に係る周期構造を持つ伝送
線路の等価回路図である。
FIG. 2 is an equivalent circuit diagram of a transmission line having a periodic structure according to the embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施の形態に係る周期構造を持つ伝送
線路のバンド図である。
FIG. 3 is a band diagram of a transmission line having a periodic structure according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の実施の形態に係る周期構造を持つ伝送
線路におけるバンドギャップ開始点とリアクタンス因子
の関係を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between a band gap start point and a reactance factor in a transmission line having a periodic structure according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態に係る周期構造を持つ伝送
線路のブロッホインピーダンスのy=kd依存性を示す
図である。
FIG. 5 is a diagram showing y = kd dependence of Bloch impedance of a transmission line having a periodic structure according to the embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態に係る周期構造を持つ伝送
線路の入力インピーダンスのy=kd依存性を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing y = kd dependence of input impedance of a transmission line having a periodic structure according to the embodiment of the present invention.

【図7】本発明の実施の形態に係る周期構造を持つ伝送
線路の通過特性のy=kd依存性を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing y = kd dependence of a transmission characteristic of a transmission line having a periodic structure according to the embodiment of the present invention.

【図8】本発明の実施の形態に係るMMICの等価回路
図である。
FIG. 8 is an equivalent circuit diagram of the MMIC according to the embodiment of the present invention.

【図9】図8に示した回路構成を誘電体基板(半導体基
板)上に集積化したMMICの平面図である。
9 is a plan view of an MMIC in which the circuit configuration shown in FIG. 8 is integrated on a dielectric substrate (semiconductor substrate).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 誘電体基板 67 信号線(中間信号線) 68 入力側信号線 69 出力側信号線 70 入力側信号線 72 第1の接地パターン 73 出力側信号線 74 第2の接地パターン 76 中間信号線 81 入力端子 82〜85 直流バイアス用電極 86 出力端子 161〜164,171〜175ブリッジ導体 261〜264絶縁膜 301,302 薄膜誘電体層 jb 周期リアクタンス因子 C1,C4,C7 結合コンデンサ C2,C3,C5,C6 バイパスコンデンサ Tr1 第1のトランジスタ(第1の能動素子) Tr2 第2のトランジスタ(第2の能動素子) ZB11,ZB12,ZB21,ZB22,ZB31,ZB32 インピー
ダンス整合回路 Zg1,Zg2 入力側直流バイアス用スタブ配線 Zd1,Zd2 出力側直流バイアス用スタブ配線 Zs オープンスタブ配線
Reference Signs List 1 dielectric substrate 67 signal line (intermediate signal line) 68 input-side signal line 69 output-side signal line 70 input-side signal line 72 first ground pattern 73 output-side signal line 74 second ground pattern 76 intermediate signal line 81 input Terminals 82 to 85 DC bias electrode 86 Output terminals 161 to 164, 171 to 175 Bridge conductors 261 to 264 Insulating film 301, 302 Thin film dielectric layer jb Periodic reactance factor C1, C4, C7 Coupling capacitors C2, C3, C5, C6 bypass capacitor Tr1 first transistor (first active element) Tr2 second transistor (second active element) Z B11, Z B12, Z B21, Z B22, Z B31, Z B32 impedance matching circuit Z g1, Z g2 input side DC bias stub line Z d1, Z d2 output side DC bias stub line Z s open stub Line

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 低周波極限近似で設計される基礎伝送線
路と、 該基礎伝送線路に対して、一定ピッチで周期的に装荷さ
れた、同一のリアクタンス値を有する複数のリアクタン
ス成分とからなり、前記ピッチ及び前記リアクタンス値
を選ぶことにより、特性インピーダンスを前記基礎伝送
線路に固有な値とは異なる値のブロッホインピーダンス
に設定した受動素子構造を一部に具備したことを特徴と
するマイクロ波回路。
1. A basic transmission line designed by a low frequency limit approximation, and a plurality of reactance components having the same reactance value, which are periodically loaded at a constant pitch with respect to the basic transmission line, A microwave circuit comprising a passive element structure in which a characteristic impedance is set to a Bloch impedance different from a value specific to the basic transmission line by selecting the pitch and the reactance value.
【請求項2】 前記リアクタンス値が制御信号により可
変であることを特徴とする請求項1のマイクロ波回路。
2. The microwave circuit according to claim 1, wherein said reactance value is variable by a control signal.
【請求項3】 前記ピッチをdとし、前記周期的に装荷
されたリアクタンス成分が無い場合の前記基礎伝送線路
を伝搬するマイクロ波の波数をkとし、該波数kと前記
ピッチとの積によりy=kdを定義した場合において、 前記ブロッホインピーダンスの前記y値依存性は、前記
y値の増大と共に第1通過帯から順次その次数の増大す
る複数の通過帯を有し、 前記受動素子構造のブロッホインピーダンスは、第2通
過帯以上の高次の通過帯のインピーダンスとなるよう
に、前記ピッチが選定されていることを特徴とする請求
項1又は2記載のマイクロ波回路。
3. The pitch is d, and the wave number of a microwave propagating through the basic transmission line when there is no periodically loaded reactance component is k, and y is the product of the wave number k and the pitch. = Kd, the y value dependency of the Bloch impedance has a plurality of pass bands whose order increases sequentially from a first pass band with an increase in the y value, and the Bloch impedance of the passive element structure 3. The microwave circuit according to claim 1, wherein the pitch is selected so that the impedance is an impedance of a higher-order pass band equal to or higher than the second pass band.
【請求項4】 前記基礎伝送線路は、誘電体基板、該誘
電体基板の表面に配置された信号線、該信号線の両側
に、該信号線から一定距離離間して配置された第1及び
第2の接地パターンとからなるコプラナ線路であり、 前記リアクタンス成分のそれぞれは、前記第1及び第2
の接地パターンとを互いに接続するブリッジ導体と、該
ブリッジ導体と前記信号線との間にキャパシタを構成す
べく配置された絶縁膜とからなることを特徴とする請求
項1〜3のいずれか1項記載のマイクロ波回路。
4. The basic transmission line includes a dielectric substrate, a signal line disposed on a surface of the dielectric substrate, and first and second lines disposed on both sides of the signal line at a predetermined distance from the signal line. A coplanar line including a second ground pattern, wherein each of the reactance components is the first and second
4. A bridge conductor for connecting said ground pattern to each other, and an insulating film arranged to form a capacitor between said bridge conductor and said signal line. The microwave circuit according to the item.
【請求項5】 誘電体基板と、 該誘電体基板上に対向配置された第1及び第2の接地パ
ターンと、 前記誘電体基板上において、前記第1及び第2の接地パ
ターンに挟まれて配置された第1、第2主電極及び制御
電極を有する能動素子と、 前記誘電体基板上において、前記第1及び第2の接地パ
ターンに挟まれ、前記制御電極に接続して配置された入
力側信号線と、 前記誘電体基板上において、前記第1及び第2の接地パ
ターンに挟まれて、前記第2主電極に接続して配置され
た出力側信号線と、 前記入力側信号線の上を通過し、且つ一定ピッチで周期
的に、前記第1及び第2の接地パターンとを互いに接続
する複数のブリッジ導体と、 該複数のブリッジ導体と前記入力側信号線との間にキャ
パシタを構成すべくそれぞれ配置された複数の絶縁膜と
からなり、前記ピッチ及び前記キャパシタの呈するリア
クタンス値を選ぶことにより、前記能動素子の入力イン
ピーダンスを所望の値に調整したことを特徴とするマイ
クロ波回路。
5. A dielectric substrate, first and second ground patterns disposed on the dielectric substrate to face each other, and sandwiched between the first and second ground patterns on the dielectric substrate. An active element having first and second main electrodes and a control electrode disposed thereon; and an input interposed between the first and second ground patterns on the dielectric substrate and connected to the control electrode. A side signal line, an output side signal line disposed on the dielectric substrate and connected to the second main electrode and sandwiched between the first and second ground patterns, and an input side signal line. A plurality of bridge conductors that pass over and periodically connect the first and second ground patterns to each other at a constant pitch; and a capacitor between the plurality of bridge conductors and the input signal line. Multiple cavities each arranged to make up A microwave circuit comprising an edge film, wherein the input impedance of the active element is adjusted to a desired value by selecting the pitch and a reactance value exhibited by the capacitor.
【請求項6】 誘電体基板と、 該誘電体基板上に対向配置された第1及び第2の接地パ
ターンと、 前記誘電体基板上において、前記第1及び第2の接地パ
ターンに挟まれて配置された第1、第2主電極及び制御
電極を有する能動素子と、 前記誘電体基板上において、前記第1及び第2の接地パ
ターンに挟まれ、前記制御電極に接続して配置された入
力側信号線と、 前記誘電体基板上において、前記第1及び第2の接地パ
ターンに挟まれて、前記第2主電極に接続して配置され
た出力側信号線と、 前記出力側信号線の上を通過し、且つ一定ピッチで周期
的に、前記第1及び第2の接地パターンとを互いに接続
する複数のブリッジ導体と、 該複数のブリッジ導体と前記出力側信号線との間にキャ
パシタを構成すべくそれぞれ配置された複数の絶縁膜と
からなり、前記ピッチ及び前記キャパシタの呈するリア
クタンス値を選ぶことにより、前記能動素子の出力イン
ピーダンスを所望の値に調整したことを特徴とするマイ
クロ波回路。
6. A dielectric substrate, first and second ground patterns opposed to each other on the dielectric substrate, and sandwiched between the first and second ground patterns on the dielectric substrate. An active element having first and second main electrodes and a control electrode disposed thereon; and an input interposed between the first and second ground patterns on the dielectric substrate and connected to the control electrode. A side signal line, an output side signal line disposed between the first and second ground patterns on the dielectric substrate and connected to the second main electrode, and an output side signal line. A plurality of bridge conductors that pass over and periodically connect the first and second ground patterns at a constant pitch; and a capacitor between the plurality of bridge conductors and the output signal line. Multiple cavities each arranged to make up A microwave circuit comprising an edge film, wherein the output impedance of the active element is adjusted to a desired value by selecting the pitch and the reactance value exhibited by the capacitor.
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