JP2006086867A - 高周波能動装置，高周波モジュール及び通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＤＣ電極内の帯域外信号を抑圧して寄生発振を防止することにより、動作特性の向上を図った高周波能動装置，高周波モジュール及び通信装置を提供する。
【解決手段】 入力側及び出力側スロットライン３，４と第１及び第２ＤＣカットライン５−１，５−２，６−１，６−２とが基板１上に形成されて、第１及び第２のＤＣ電極５，６とグランド電極３４とが画成されている。トランジスタ２は第１及び第２のＤＣ電極５，６とグランド電極３４にそれぞれフリップチップ接続されている。また、第１及び第２ＤＣカットライン５−１，５−２，６−１，６−２は、ショートスタブ５５，６５とテーパ部５６，６６を有する。そして、第１及び第２のＤＣ電極５，６が、高インピーダンスのインダクタ部５１，６１をその中途部に有している。
【選択図】図１

Description

この発明は、ミリ波帯又はマイクロ波帯に用いられる高周波能動装置，高周波モジュール及び通信装置に関するものである。

近年、この種の高周波能動装置において、スロットラインを用いると、半導体素子などとの接続が容易であり且つバランスのとれた高周波信号を伝搬することができることなどから、スロットラインを高周波信号の入出力ラインやモジュールの一部に使用するようになってきている（例えば特許文献１）。
図２０は、特許文献１の高周波能動装置を示す概略平面図である。
図２０に示すように、この高周波能動装置は高周波増幅器であり、高周波の伝送信号を入出力するためのスロットライン１００，１０１上に、ＦＥＴ２００を実装した構成になっている。
具体的には、スロットライン１００，１０１が直列に配され、平行なスロットライン１００′，１０１′が、これらスロットライン１００，１０１の端部に直角に連結されて、伝送信号Ｍの波長の１／４の長さまで延出している。そして、これらスロットライン１００′，１０１′の延長上に、ＤＣ（直流）カット回路１１０が形成されている。ＤＣカット回路１１０は、スロットライン１００′，１０１′からそれぞれ延出した一定幅の細いＤＣカットライン１１１，１１２とこれらＤＣカットライン１１１，１１２に形成された略円形のスタブ１１３，１１４とでなり、これらのラインによって、基板３００が、グランド電極３０１とゲート電極３０２とドレイン電極３０３とに分離されている。ＦＥＴ２００は、ソース端子Ｓをグランド電極３０１に、ゲート端子Ｇをゲート電極３０２に、ドレイン端子Ｄをドレイン電極３０３にそれぞれ接続した状態で、基板３００上に実装され、直流のバイアス電圧がゲート電極３０２，ドレイン電極３０３からゲート端子Ｇ，ドレイン端子Ｄに供給されるようになっている。
かかる構成により、MをＦＥＴ２００がスロットライン１００から入力した高周波信号を増幅して、スロットライン１０１から出力する。そして、ＤＣカット回路１１０のスタブ１１３，１１４が、伝送信号Ｍのスロットライン１００′，１０１′側への漏洩を阻止している。

特開２００２−２８０８４７号公報

しかし、上記した高周波能動装置では、次のような問題がある。
スロットライン１００，１０１を伝搬する伝送信号Ｍは、ＤＣカット回路１１０によってスロットライン１００′，１０１′側に漏洩することを阻止されるが、伝送信号Ｍ以外の周波数、即ち１／４波長のスタブ１１３，１１４の帯域外の高周波信号はスロットライン１００′，１０１′側に流れ込む。このとき、ＤＣカットライン１１１，１１２が電極を形成するマイクロストリップラインやコプレーナラインである場合には、帯域外信号の電磁波は電極上を伝搬する。したがって、基板３００の端部にＤＣ供給線が接続されていれば、ＤＣカットライン１１１，１１２が当該基板縁部で急激にオープンに見えることはない。
しかしながら、ＤＣカットライン１１１，１１２は、スロットラインであり、帯域外信号の電磁波がゲート電極３０２とドレイン電極３０３との間の溝内に伝搬するので、基板端部にＤＣ供給線が接続されていても、ＤＣカットライン１１１，１１２の開口端１１１ａ，１１２ａが急激にオープンに見えてしまう。すなわち、ＤＣカットライン１１１，１１２側から見て、開口端１１１ａ，１１２ａのインピーダンスが急激に増加した状態になってしまう。このため、高周波のうち比較的周波数が低い帯域外信号がＤＣカットライン１１１，１１２を伝搬して開口端１１１ａ，１１２ａにおいて反射し、寄生発振を起こすおそれがあった。

この発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、ＤＣ電極内の帯域外信号を抑圧して寄生発振を防止することにより、動作特性の向上を図った高周波能動装置，高周波モジュール及び通信装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、基板縁から中央部に向かう入力側スロットラインと、この入力側スロットラインの閉端部の近傍から基板縁に向かう出力側スロットラインと、入力側スロットラインの閉端部側において分岐し且つ基板の縁で開口して第１のＤＣ電極を画成する一対の第１ＤＣカットラインと、出力側スロットラインの閉端部側において分岐し且つ一対の第１ＤＣカットラインとは逆側の基板の縁で開口して第２のＤＣ電極を画成する一対の第２ＤＣカットラインと、ゲートを第１のＤＣ電極に接続すると共にドレインを第２のＤＣ電極に接続し、且つソースをこれら第１及び第２のＤＣ電極以外の電極に接続したトランジスタとを具備する高周波能動装置であって、一対の第１ＤＣカットラインは、入力側スロットラインとの分岐箇所をショートとすると共に、伝送信号の波長の４分の１だけ分岐点から第１ＤＣカットライン内に入った箇所をオープンとし、一対の第２ＤＣカットラインは、出力側スロットラインとの分岐箇所をショートとすると共に、伝送信号の波長の４分の１だけ分岐点から第２ＤＣカットライン内に入った箇所をオープンとし、第１のＤＣ電極は、入力側スロットラインの閉端部から基板の縁に至る中途部に、インダクタ部を有し、第２のＤＣ電極は、出力側スロットラインの閉端部から基板の縁に至る構成とした。
かかる構成により、第１及び第２のＤＣ電極に直流バイアス電圧を印加して、トランジスタを作動状態にすることができる。かかる状態で、伝送信号が入力側スロットラインを伝送し、入力側スロットラインの閉端部側に至ると、一対の第１ＤＣカットラインがそこに存在するので、伝送信号はこれら一対の第１ＤＣカットライン内に入り込もうとする。すなわち、伝送信号が第１ＤＣカットライン側に漏洩するおそれがある。しかし、これら一対の第１ＤＣカットラインにおいては、入力側スロットラインとの分岐箇所がショートで、当該伝送信号の波長の４分の１だけ分岐点から第１ＤＣカットライン内に入った箇所がオープンとなっているので、伝送信号が一対の第１ＤＣカットライン内に入り込むことはない。この結果、伝送信号は、ゲートからトランジスタ内に入り、増幅されてドレインから出力用スロットラインの閉端部側に出力される。このとき、一対の第２ＤＣカットラインがそこに存在し、トランジスタから出力された伝送信号はこの一対の第２ＤＣカットラインに入り込もうとする。しかし、一対の第２ＤＣカットラインにおいても、出力側スロットラインとの分岐箇所がショートで、伝送信号の波長の４分の１だけ分岐点から第２ＤＣカットライン内に入った箇所がオープンとなっているので、伝送信号は一対の第２ＤＣカットライン内に入り込むことはなく、出力用スロットラインを伝わって基板縁に向い、出力される。ところが、伝送信号と異なる周波数の高周波信号即ち帯域外信号が入力用スロットラインや出力用スロットラインを伝搬した場合には、第１及び第２ＤＣカットライン内に入り込み、その帯域外信号の電流が第１及び第２のＤＣ電極上を伝搬するおそれがある。当該電流は、第１及び第２のＤＣ電極上において、入力側及び出力側スロットラインの閉端部から基板の縁に向かって伝搬しようとする。しかしながら、第１及び第２のＤＣ電極は、入力側及び出力側スロットラインの閉端部から基板の縁に至る中途部に、インダクタ部を有しているので、このインダクタ部が高周波電流に対して高インピーダンスを持つ。このため、帯域外信号の電磁波が第１及び第２ＤＣカットライン内を伝搬することが抑制されることとなる。すなわち、帯域外信号の電磁波が第１及び第２ＤＣカットライン内に入り込んで、寄生発振を発生させるという確率が減少し、直流のバイアス信号のみを第１及び第２のＤＣ電極に供給することができることとなる。

請求項２の発明は、請求項１に記載の高周波能動装置において、第１及び第２のＤＣ電極のインダクタ部は、中途部を幅方向に絞って形成した所定長さで狭幅の直状ラインである構成とした。
かかる構成により、第１及び第２のＤＣ電極のインダクタ部に高インピーダンスを得ることができる。

請求項３の発明は、請求項１に記載の高周波能動装置において、第１及び第２のＤＣ電極のインダクタ部は、メアンダ状のコイルである構成とした。
かかる構成により、第１及び第２のＤＣ電極のインダクタ部が、メアンダ状のコイル構造になっているので、誘導性が増加してインピーダンスがさらに増加する。しかも、線路長が長く、帯域外信号の伝搬長が長くなる。

請求項４の発明は、請求項２または請求項３に記載の高周波能動装置において、伝送信号の波長の４分の１の長さのショートスタブを分岐点から第１及び第２ＤＣカットライン内に波長の４分の１だけ入った箇所に設けることによって、当該箇所をオープンにすると共に、当該オープンの箇所から基板の縁に向かう部分を略テーパ状に拡開させた構成とする。
かかる構成により、ショートスタブがあるオープンの箇所から基板の縁に向かう部分が略テーパ状にそれぞれ拡開しているので、帯域外信号等がこのオープンの箇所で反射し、第１及び第２ＤＣカットラインの開口部分に至ることはない。しかも、このオープンの箇所とトランジスタとの距離が短いので、高周波のうち比較的周波数が低い帯域外信号即ち波長の長い帯域外信号がこのオープンの箇所とトランジスタとの間で寄生発振を起こすおそれはない。また、高周波のうち比較的周波数が高いミリ波帯の帯域外信号に対しては、トランジスタの利得が低いので、このミリ波帯の帯域外信号がこのオープンの箇所とトランジスタとの間で寄生発振を起こす確率は非常に低い。

請求項５の発明は、請求項４に記載の高周波能動装置において、略テーパ状部分の側壁に、寄生発振が予想される周波数の波長の４分の１の幅の凹部を当該波長の４分の１の間隔で複数設けることにより、高周波チョーク部を形成した構成とする。
かかる構成により、一対の第１及び第２ＤＣカットラインにおいて、略テーパ状の部分の側壁に沿って伝搬するモードの発生が高周波チョーク部によって抑制される。

請求項６の発明は、請求項２または請求項３に記載の高周波能動装置において、分岐点から第１及び第２ＤＣカットライン内に伝送信号の波長の４分の１だけ入った箇所を略１８０度拡開させることにより、当該箇所をオープンにすると共に、当該オープンの箇所から基板の縁に向かう部分を略矩形状に形成した構成とする。
かかる構成により、オープンの箇所から基板の縁に向かって略矩形状に拡開しているので、帯域外信号などの大部分がこのオープンの箇所で反射され、しかも、このオープンの箇所とトランジスタとの距離が短いので、帯域外信号がこのオープンの箇所とトランジスタとの間で寄生発振するおそれが非常に少なくなる。

請求項７の発明は、請求項６に記載の高周波能動装置において、略矩形状部分の側壁に、寄生発振が予想される周波数の波長の４分の１の幅の凹部を当該波長の４分の１の間隔で複数設けることにより、高周波チョーク部を形成した構成とする。
かかる構成により、一対の第１及び第２ＤＣカットラインにおいて、略矩形状の部分の側壁に沿って伝搬するモードの発生が高周波チョーク部によって抑制される。

請求項８の発明は、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の高周波能動装置において、第１及び第２ＤＣカットラインの開口を、第１の電波吸収体を用いてそれぞれ塞いだ構成とする。
かかる構成により、一対の第１及び第２ＤＣカットラインの開口に至った帯域外信号の電波が第１の電波吸収体に吸収される。

請求項９の発明は、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の高周波能動装置において、第１及び第２ＤＣカットラインの上方の一部又は全部を第２の電波吸収体でそれぞれ覆った構成とする。
かかる構成により、一対の第１及び第２ＤＣカットラインの上方に放射される帯域外信号の電波が第２の電波吸収体に吸収される。

高周波モジュールが、請求項１０の発明は、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の高周波能動装置を備えた構成とする。
請求項１１の発明は、通信装置が、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の高周波能動装置を備えた構成とする。

以上詳しく説明したように、請求項１ないし請求項９の発明によれば、第１及び第２のＤＣ電極に設けたインダクタ部により、帯域外の高周波信号の伝搬を抑制して、これらの信号による寄生発振の発生を減少させるので、動作特性の優れた高周波能動装置を提供することができるという優れた効果がある。

また、請求項２及び請求項３の発明によれば、第１及び第２のＤＣ電極のインダクタ部のインピーダンスが高められるので、寄生発振の発生をさらに減少させることができる。特に、請求項３の発明では、帯域外信号の伝搬長を長くするので、導体損失が高く、この結果、帯域外信号を効果的に減衰させることができる。

また、請求項４及び請求項６の発明によれば、トランジスタとの距離が短いオープンの箇所で、帯域外信号などの大部分が反射されるので、寄生発振の抑制をさらに高めることができる。特に、請求項６の発明によれば、分岐点から第１及び第２ＤＣカットライン内に伝送信号の波長の４分の１だけ入った箇所を略１８０度拡開させることにより、当該箇所をオープンにしたので、略矩形部分の側壁が当該オープン箇所から連続しないで離れる。これにより、側壁部分に沿って伝搬する電磁波の伝搬をも防ぐことができる。

また、請求項５及び請求項７の発明によれば、一対の第１及び第２ＤＣカットラインの側壁に沿って伝搬するモードの発生をも高周波チョーク部によって抑制することができるので、寄生発振のさらなる抑制を図ることができる。

特に、請求項８及び請求項９の発明によれば、一対の第１及び第２ＤＣカットラインの開口や上方から放射される帯域外信号の電波が第１及び第２の電波吸収体に吸収されるので、帯域外信号による反射波の発生自体を抑圧することができる。

請求項１０の発明によれば、高周波能動装置を用いて高周波モジュールを構成したので、動作特性に優れた高周波モジュールを提供することができる。
また、請求項１１の発明によれば、高周波能動装置を用いて通信装置を構成したので、動作特性に優れた通信装置を提供することができる。

以下、この発明の最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、この発明の第１実施例に係る高周波能動装置を構成する基板とトランジスタとを示す斜視図であり、図２は、この第１実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図であり、図３は、トランジスタの端子を示す概略平面図であり、図４は、トランジスタの接続状態を示す部分拡大断面図であり、図５は、トランジスタの接続状態を示す部分拡大平面図である。
図１に示すように、この実施例の高周波能動装置は高周波増幅器であり、基板１とチップ状のトランジスタ２とを備えてなる。

基板１は、誘電体板１ａとその両面に設けられた導体１ｂとでなり、上面の導体１ｂの所定部が削除されて、入力側スロットライン３と、出力側スロットライン４と、一対の第１ＤＣカットライン５−１，５−２と、一対の第２ＤＣカットライン６−１，６−２とが形成され、これらのラインによって、第１のＤＣ電極５と第２のＤＣ電極６とグランド電極３４，３０，４０とが画成されている。

図２に示すように、入力側スロットライン３は、所望周波数（例えばミリ波帯６０ＧＨｚ前後の周波数）の伝送信号Ｍ（図１参照）を入力して伝送するための線路であり、基板縁に形成された開口端３ａから基板１の中央部に向かい、その先端３ｂが閉じてショート（短絡）になっている。また、この入力側スロットライン３は、部分的に湾曲して、トランジスタ２を第１のＤＣ電極５に接続するためのパッド部５０を形成している。

一方、出力側スロットライン４は、上記伝送信号Ｍを出力伝送するための線路であり、入力側スロットライン３の先端３ｂの近傍から基板縁に向かう。具体的には、基板１の中央部に位置するショートの先端４ａから、開口端３ａとは反対側の基板縁に設けられた開口端４ｂに向かっている。この出力側スロットライン４の先端部側も部分的に湾曲して、トランジスタ２を第２のＤＣ電極６に接続するためのパッド部６０を形成している。

第１ＤＣカットライン５−１，５−２は、入力側スロットライン３の先端３ｂ側において分岐し且つ基板の縁１ｃで開口して、第１のＤＣ電極５を画成する。
具体的には、各第１ＤＣカットライン５−１（５−２）は、入力側スロットライン３の先端３ｂ（及び先端３ｂの手前）で略垂直に分岐して基板１端１ｃに向かい、その途中に、ショートスタブ５５とテーパ部５６とを有している。すなわち、第１ＤＣカットライン５−１（５−２）は、入力側スロットライン３との分岐点Ｓ１からλ／４（λは上記伝送信号Ｍの波長）の位置に、長さλ／４のショートスタブ５５を有し、これにより、当該箇所をオープンにしている。そして、テーパ部５６がショートスタブ５５の箇所から基板縁１ｃに向かって略テーパ状に拡開している。

このような構造の一対の第１ＤＣカットライン５−１，５−２で画成された第１のＤＣ電極５は、入力側スロットライン３の先端３ｂ側から基板縁１ｃに至る中途部に、インダクタ部５１を有している。具体的には、第１のＤＣ電極５は、先端部５２とインダクタ部５１と基端部５３とで構成されている。そして、狭幅線路のメアンダ状コイルでインダクタ部５１を形成している。これにより、インダクタ部５１が、第１のＤＣ電極５を伝搬する高周波の帯域外信号の電流に対して高インピーダンス状態となって減衰させる。

一方、第２ＤＣカットライン６−１，６−２は、出力側スロットライン４の先端４ａ側において分岐し且つ基板縁１ｄで開口して、第２のＤＣ電極６を画成する。
各第２ＤＣカットライン６−１（６−２）が、出力側スロットライン４の先端４ａ（及び先端４ａの先）で略垂直に分岐して基板縁１ｄに向かい、その途中に、ショートスタブ６５とテーパ部６６とを有している。すなわち、第２ＤＣカットライン６−１（６−２）も、出力側スロットライン４との分岐点Ｓ２からλ／４の位置に、長さλ／４のショートスタブ６５を有して、当該箇所をオープンにしている。そして、テーパ部６６がショートスタブ６５の箇所から基板縁１ｄに向かって略テーパ状に拡開している。

かかる第２ＤＣカットライン６−１，６−２で画成された第２のＤＣ電極６も、インダクタ部６１を出力側スロットライン４の先端４ａ側から基板縁１ｄに至る中途部に有している。すなわち、第２のＤＣ電極６が、先端部６２と、狭幅線路のメアンダ状コイルであるインダクタ部６１と、基端部６３とで構成され、インダクタ部６１が、第２のＤＣ電極６を伝搬する高周波の帯域外信号の電流を減衰させる。

図１に示すトランジスタ２は、入力側スロットライン３から入力された伝送信号Ｍの増幅処理を行って、出力側スロットライン４に出力する能動素子であり、この実施例ではＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）を適用している。
トランジスタ２は、図３にも示すように、コプレーナ形状に配設されたゲート端子Ｇ，ドレイン端子Ｄ，ソース端子Ｓを有し、図４及び図５に示すように、ゲート端子Ｇのバンプ２０を第１のＤＣ電極５のパッド部５０に、ドレイン端子Ｄのバンプ２０を第２のＤＣ電極６のパッド部６０に、両ソース端子Ｓのバンプ２０をグランド電極３４にそれぞれ位置させた状態でフリップチップ実装されている。

次に、この実施例の高周波能動装置が示す作用及び効果について説明する。
図２において、バイアス用の直流電圧を第１のＤＣ電極５及び第２のＤＣ電極６に印加すると共に、電磁界モードがＴＥモードの伝送信号Ｍを入力側スロットライン３に入力すると、伝送信号Ｍは、入力側スロットライン３内をトランジスタ２側に向かい、第１ＤＣカットライン５−１（５−２）の分岐点Ｓ１（図２参照）に至る。このとき、第１ＤＣカットライン５−１（５−２）のショートスタブ５５の長さがλ／４であり、且つショートスタブ５５が分岐点Ｓ１からλ／４の距離にあるので、分岐点Ｓ１がショートで且つスタブ５５の箇所Ｓ３がオープン（開放）となる。このため、伝送信号Ｍは、第１ＤＣカットライン５−１（５−２）内への伝搬を阻止されるので、入力側スロットライン３からトランジスタ２のゲート端子Ｇ及び両ソース端子Ｓ側に損失なく伝搬する。
そして、ゲート端子Ｇ側から入力した伝送信号Ｍがトランジスタ２で増幅されて、その増幅された伝送信号Ｍがドレイン端子Ｄ側から出力側スロットライン４に出力されることとなる。
このときも、第１ＤＣカットライン５−１（５−２）の場合と同様に、第２ＤＣカットライン６−１（６−２）の分岐点Ｓ２がショートで ショートスタブ６５の箇所Ｓ４がオープンであるので、伝送信号Ｍは、第２ＤＣカットライン６−１（６−２）内への伝搬を阻止され、損失することなく、出力側スロットライン４内を開口端４ｂ側に向かうこととなる。

上記の如く、波長λの伝送信号Ｍは、ショートスタブ５５，６５の機能によって、第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）への伝搬を阻止される。これに対して、帯域外信号は、ショートスタブ５５，６５の機能によって伝搬を阻止されることはない。
すなわち、第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）において、ショートスタブ５５，６５の箇所Ｓ３，Ｓ４から基板１端１ｃ，１ｄ間の形状が、図２０に示した従来技術のごとく直状の場合には、伝送信号Ｍの帯域外の周波数を持つ信号即ち波長の異なる高周波の帯域外信号が箇所Ｓ３，Ｓ４で阻止されることなく、第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）を伝搬することになる。この結果、これらの帯域外信号が第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）の基板縁１ｃ，１ｄにおけるオープン状態の開口部で反射してトランジスタ２側に向かう。そして、帯域外信号が当該開口部間で共振を起こし、トランジスタ２で増幅されることによって、発振を起こすおそれがある。特に、トランジスタ２の利得が比較的大きな低周波数帯において発振を起こす可能性が高い。
しかしながら、この実施例では、第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）のテーパ部５６，６６が箇所Ｓ３，Ｓ４から基板１端１ｃ，１ｄに向かって拡開しているので、箇所Ｓ３，Ｓ４はほぼオープン状態になる。このため、帯域外信号の大部分がこの箇所Ｓ３，Ｓ４で反射し、テーパ部５６，６６への侵入が阻止される。この結果、比較的周波数が低い帯域外信号による寄生発振はほとんど生じない。ところで、帯域外信号のうち比較的周波数が高い帯域外信号は、その波長が短いので、当該箇所Ｓ３，Ｓ４とトランジスタ２との間で寄生発振を起こすおそれがある。しかしながら、増幅器に使用するトランジスタでは、高周波になればなる程、その利得が低くなるのが通常であり、このような極めて高い周波数の帯域外信号を発振が可能な状態まで増幅することは困難である。

また、帯域外信号の一部がオープンの箇所Ｓ３，Ｓ４を越えて第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）に侵入し、帯域外信号の電磁波が第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）内を伝搬すると、高周波の帯域外信号の電流が第１及び第２のＤＣ電極５，６上を流れ、バイアス電圧に悪影響を与える。
しかしながら、この実施例の第１及び第２のＤＣ電極５，６は、その中途部にインダクタ部５１，６１を有しているので、先端部５２，６２を流れた高周波の帯域外信号の電流は、高インピーダンスのインダクタ部５１，６１を通る間に減衰される。このため、第１及び第２ＤＣカットライン５−１（５−２），６−１（６−２）内の帯域外信号の伝搬が抑制される。しかも、インダクタ部５１，６１が、狭幅線路で形成されたメアンダ状のコイルであるので、帯域外信号の電流が流れる線路長が長く、帯域外信号の電流が受ける導体損失が高い。この結果、伝送信号Ｍと異なる周波数の帯域外信号をインダクタ部５１，６１で効果的に減衰させることができるので、第１及び第２のＤＣ電極５，６には、直流のバイアス電圧のみを供給することができる。
以上のようにこの実施例の高周波能動装置によれば、帯域外信号による高周波電流を第１及び第２のＤＣ電極５，６のインダクタ部５１，６１によって減衰させると共に、第１及び第２ＤＣカットライン５−１，５−２の箇所Ｓ３，Ｓ４のオープン状態によって、帯域外信号の寄生発振を防止することができるので、高周波能動装置は安定した動作特性を示す。

発明者等は、かかる効果を確認すべく次のようなシミュレーションを行った。
図６は、第１のＤＣ電極５にインダクタ部５１を有さず且つ第１ＤＣカットライン５−１，５−２にテーパ部５６を有しない従来型の高周波能動装置を示す概略平面図であり、図７は、この実施例型の高周波能動装置を示す概略平面図である。
なお、図６及び図７において、トランジスタはシミュレーション上能動素子として扱わず、誘電体と伝送線路で構成した受動素子２′として表示した。また、矢印Ｐ１は、所定周波数の高周波信号を入力側スロットライン３側から入力することを示し、矢印Ｐ２は、所定周波数の高周波信号を受動素子２′の出力ポート側から入力することを示す。

まず、高周波信号を入力側スロットライン３から受動素子２′のゲート側に入力した場合に生じる高周波遮断効果の比較を図６と図７に示す高周波能動装置を用いてシミュレーションした。なお、各図において高周波信号の伝搬による電界分布を縞模様で示した。
図８は、従来型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図８（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図８（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。また、図９は、この実施例型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図９（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図９（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。
帯域内周波数６０ＧＨｚの高周波信号（以下「伝送信号」と記す。）を従来型の高周波能動装置の入力側スロットライン３から受動素子２′のゲートに入力したところ、図８（ａ）に示すように、伝送信号は受動素子２′のドレイン側に伝搬され、第１ＤＣカットライン５−１，５−２にはほとんど伝搬しなかった。また、帯域外周波数１２．５ＧＨｚの高周波信号（以下「帯域外信号」と記す。）を従来型の高周波能動装置の入力側スロットライン３から受動素子２′のゲートに入力したところ、図８（ｂ）に示すように、帯域外信号の大半部が第１ＤＣカットライン５−２内を伝搬した。したがって、この従来型の高周波能動装置では、第１ＤＣカットライン５−１，５−２内の帯域外信号に対して十分な遮断効果を得ることができない。
これに対して、伝送信号をこの実施例型の高周波能動装置の入力側スロットライン３から受動素子２′のゲートに入力したところ、図９（ａ）に示すように、伝送信号は受動素子２′のドレイン側に伝搬され、第１ＤＣカットライン５−１，５−２にはほとんど伝搬しなかった。また、帯域外信号を入力側スロットライン３から受動素子２′のゲートに入力したところ、図９（ｂ）に示すように、第１ＤＣカットライン５−２のテーパ部５６の側壁５６ａに沿って僅かに電界分布が存在するものの、帯域外信号の大部分がインダクタ部５１によって遮断され、第１ＤＣカットライン５−１，５−２内にほとんど侵入していない。したがって、この実施例型の高周波能動装置を用いることで、帯域外信号に対して十分な遮断効果を得ることができることが確認された。

次に、高周波信号を受動素子２′のドレイン側から入力した場合に生じる高周波遮断効果の比較を図６と図７に示す高周波能動装置を用いてシミュレーションした。なお、各図において高周波信号の伝搬による電界分布を縞模様で示した。
図１０は、従来型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図１０（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図１０（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。また、図１１は、この実施例型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図１１（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図１１（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。
帯域内周波数６０ＧＨｚの高周波信号（伝送信号）を従来型の高周波能動装置の受動素子２′のドレイン側から入力したところ、図１０（ａ）に示すように、伝送信号は受動素子２′のドレイン側から入力側スロットライン３側に伝搬し、第１ＤＣカットライン５−１，５−２にはほとんど伝搬しなかった。また、帯域外周波数１２．５ＧＨｚの高周波信号（帯域外信号）を従来型の高周波能動装置の受動素子２′のドレイン側から入力したところ、図１０（ｂ）に示すように、帯域外信号の大半が受動素子２′のドレイン側からゲートを通じて、第１ＤＣカットライン５−１，５−２内に伝搬した。
これに対して、伝送信号をこの実施例型の高周波能動装置の受動素子２′のドレイン側から入力したところ、図１１（ａ）に示すように、伝送信号は入力側スロットライン３に伝搬されたが、第１ＤＣカットライン５−１，５−２にはほとんど伝搬されなかった。また、帯域外信号を受動素子２′のドレイン側から入力したところ、図１１（ｂ）に示すように、帯域外信号は入力側スロットライン３に伝搬しなかった。しかも、この帯域外信号は、第１のＤＣ電極５のインダクタ部５１で完全に遮断され、第１ＤＣカットライン５−１，５−２内に伝搬しないことが確認された。

次に、この発明の第２実施例について説明する。
図１２は、この発明の第２実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。
上記第１実施例の高周波能動装置では、図９（ｂ）に示したように、帯域外信号が、第１ＤＣカットライン５−２のテーパ部５６の側壁５６ａに沿って伝搬するのがシミュレーション上で観測された。第１ＤＣカットライン５−１，５−２内での寄生発振を完全に防止するには、かかる伝搬が生じないようにする必要がある。
そこで、この実施例では、図１２に示すように、第１ＤＣカットライン５−１，５−２のテーパ部５６の側壁５６ａと第２ＤＣカットライン６−１，６−２のテーパ部６６の側壁６６ａとに、複数の凹部５６ｂ，６６ｂを凹設して、高周波チョーク部を形成した。
かかる構成により、テーパ部５６（６６）の側壁５６ａ（６６ａ）を伝搬する帯域外信号は、凹凸の高周波チョーク部によって遮断され、かかる信号による寄生発振が防止される。
その他の構成，作用及び効果は上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第３実施例について説明する。
図１３は、この発明の第３実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。
図１３に示すように、この実施例の高周波能動装置では、第１ＤＣカットライン５−１，５−２及び第２ＤＣカットライン６−１，６−２のの開口を、第１の電波吸収体７−１を用いてそれぞれ塞ぐと共に、第１ＤＣカットライン５−１，５−２及び第２ＤＣカットライン６−１，６−２の上方の一部を、二点鎖線で示すように、第２の電波吸収体７−２でそれぞれ覆った構成をとる。
具体的には、長尺状の第１の電波吸収体７−１が、基板縁１ｃ（１ｄ）に固着され、テーパ部５６（６６）の開口を外側から塞いでいる。また、第２の電波吸収体７−２は幅広の長尺状に形成されており、テーパ部５６（６６）の上を通るように基板１上に載置固定され、テーパ部５６（６６）を上方より覆っている。
これにより、帯域外信号の電磁波がテーパ部５６，６６の開口及び上方で反射することを防止する。
その他の構成，作用及び効果は上記第１及び第２実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第４実施例について説明する。
図１４は、この発明の第４実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。
図１４に示すように、この実施例の高周波能動装置は、第１のＤＣ電極５のインダクタ部５１及び第２のＤＣ電極６のインダクタ部６１をメアンダ状コイルでなく、所定長さで狭幅の直状ラインにした点が、上記第１ないし第３実施例と異なる。
かかる構成により、インダクタ部５１，６１の構造が単純であるので、インダクタ部５１，６１の形成を容易且つ低コストで行うことができる。
その他の構成，作用及び効果は上記第１実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第５実施例について説明する。
図１５は、この発明の第５実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。
上記第１ないし第４の実施例では、図１に示したように、長さλ／４のショートスタブ５５を第１ＤＣカットライン５−１（５−２）の分岐点Ｓ１からλ／４の位置に設けることで、当該箇所Ｓ３をオープンにすると共に、長さλ／４のショートスタブ６５を第２ＤＣカットライン６−１（６−２）の分岐点Ｓ２からλ／４の位置に設けることで、当該箇所Ｓ４をオープンにする構成としたが、この実施例では、ショートスタブを設けることなく、当該箇所Ｓ３，Ｓ４をオープンにする点が上記実施例と異なる。

すなわち、図１５に示すように、入力側スロットライン３（出力側スロットライン４）の分岐点Ｓ１（Ｓ２）から第１ＤＣカットライン５−１，５−２（第２ＤＣカットライン６−１，６−２）内に伝送信号Ｍの波長の４分の１だけ入った箇所Ｓ３（Ｓ４）を略１８０度両側に拡開させる。これにより、インピーダンスが箇所Ｓ３（Ｓ４）を境に急激に増加し、当該箇所Ｓ３（Ｓ４）がオープンになる。
また、当該オープンの箇所Ｓ３（Ｓ４）から基板縁１ｃ（１ｄ）に向かう部分５７（６７）を略矩形状に形成した。

かかる構成により、分岐点Ｓ１（Ｓ２）がショートで、箇所Ｓ３（Ｓ４）がオープンであるので、入力側スロットライン３（出力側スロットライン４）を伝搬する伝送信号Ｍが、第１ＤＣカットライン５−１，５−２（第２ＤＣカットライン６−１，６−２）側に漏洩することはない。また、帯域外信号が第１ＤＣカットライン５−１，５−２（第２ＤＣカットライン６−１，６−２）に侵入した場合にも、この帯域外信号による電流は、第１のＤＣ電極５のインダクタ部５１で減衰される。しかも、矩形部分５７（６７）の開口が大きく拡開し、箇所Ｓ３（Ｓ４）がオープン状態になっているので、帯域外信号の大部分が当該箇所Ｓ３（Ｓ４）で反射し、矩形部分５７（６７）の侵入して寄生発振を起こすおそれが少ない。
その他の構成，作用及び効果は上記第１ないし第４実施例と同様であるので、その記載は省略する。

次に、この発明の第６実施例について説明する。
図１６は、この発明の第６実施例に係る通信装置を示すブロック図である。
この実施例の特徴は、上記第１ないし第５実施例のいずれかの高周波能動装置を用いて通信装置を構成したことにある。

この通信装置は、ベースバンド部８−１と、ベースバンド部８−１に接続され高周波の信号を出力又は入力するＲＦ部８−２と、ＲＦ部８−２に接続されたアンテナ共用器８０（デュプレクサ）を介して高周波の信号を送信又は受信するアンテナ８１とによって構成されている。

ＲＦ部８−２には、ベースバンド部８−１とアンテナ共用器８０との間に接続された帯域通過フィルタ８２、ローノイズアンプ９−１、ミキサ８３、帯域通過フィルタ８４、パワーアンプ９−２によって送信側が構成され、また、アンテナ共用器８０とベースバンド部８−１の入力側に接続された帯域通過フィルタ８５、ローノイズアンプ９−１、ミキサ８６、帯域通過フィルタ８７、パワーアンプ９−２によって受信側が構成されている。そして、ミキサ８３，８６には電圧制御発振器８８が接続されている。

かかる構成において、送信側のローノイズアンプ９−１及びパワーアンプ９−２と受信側のローノイズアンプ９−１及びパワーアンプ９−２に、上記第１ないし第５実施例のいずれかの高周波能動装置を用いた。
これにより、送信時には、ベースバンド部８−１からの中間周波信号（ＩＦ信号）が、帯域通過フィルタ８２で不要な信号が除去された後、ローノイズアンプ９−１によって増幅されてミキサ８３に入力される。このとき、ミキサ８３は、この中間周波信号と電圧制御発振器８８からの搬送波とを掛け合わせて、中間周波信号を高周波信号（ＲＦ信号）にアップコンバートする。そして、ミキサ８３から出力された高周波信号が、帯域通過フィルタ８４で不要な信号が除去された後、パワーアンプ９−２によって送信電力に増幅された後、アンテナ共用器８０を介してアンテナ８１から送信される。

また、受信時には、アンテナ８１で受信された高周波信号が、アンテナ共用器８０を介して帯域通過フィルタ８５に入力される。これにより、高周波信号が、帯域通過フィルタ８５で不要な信号が除去された後、ローノイズアンプ９−１によって増幅されてミキサ８６に入力される。このとき、ミキサ８６は、この高周波信号と電圧制御発振器８８からの搬送波とを掛け合わせて、高周波信号を中間周波信号にダウンコンバートする。そして、ミキサ８６から出力された中間周波信号が、帯域通過フィルタ８７で不要な信号が除去された後、パワーアンプ９−２によって増幅された後、ベースバンド部８−１に入力される。

そして、上記送受信時に、ローノイズアンプ９−１及びパワーアンプ９−２において、帯域外信号による寄生発振のない安定した増幅が行われるので、通信装置において、安定した動作特性の送受信が可能となる。
その他の構成、作用及び効果は、上記第１ないし第５実施例と同様であるので、その記載は省略する。

なお、この発明は、上記実施例に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記第３実施例では、第１実施例の高周波能動装置に第１及び第２の電波吸収体７−１，７−２を付加した構成例を示したが、図１７に示すように、第２実施例の高周波能動装置に第１及び第２の電波吸収体７−１，７−２を付加した構成とすることもできる。

また、上記第４実施例において第２実施例や第３実施例と同様に、高周波チョーク部や電波吸収体を設けることもできる。
図１８は、第４実施例の各種変形例を示す概略平面図である。
すなわち、図１８（ａ）に示すように、第１ＤＣカットライン５−１，５−２のテーパ部５６の側壁５６ａと第２ＤＣカットライン６−１，６−２のテーパ部６６の側壁６６ａとに、寄生発振が予想される周波数の波長の４分の１である幅の凹部５６ｂ，６６ｂを当該波長の４分の１の間隔で凹設して、高周波チョーク部を形成することもできる。
さらに、図１８（ｂ）に示すように、高周波チョーク部を形成した高周波能動装置に第１及び第２の電波吸収体７−１，７−２を付加することもできる。
また、図１８（ｃ）に示すように、高周波チョーク部を設けずに、第１及び第２の電波吸収体７−１，７−２のみを付加することもできることは勿論である。

また、上記第５実施例においても上記のごとき変形が可能である。
図１９は、第５実施例の各種変形例を示す概略平面図である。
例えば、第５実施例の高周波能動装置において、図１９（ａ）に示すように、略矩形状の部分５７（６７）の側壁５７ａ（６７ａ）に、伝送信号Ｍの波長の４分の１の幅の凹部５７ｂ（６７ｂ）を当該波長の４分の１の間隔で複数設けることにより、高周波チョーク部を形成した構成とすることもできる。
また、第５実施例の高周波能動装置において、図１９（ｂ）に示すように、第１及び第２の電波吸収体７−１，７−２を付加する構成とすることもできる。
なお、上記第５実施例では、インダクタ部５１，６１がメアンダ状コイルの場合を例にして説明したが、図１９（ｃ）に示すように、インダクタ部５１，６１を直線状のラインとする高周波能動装置を発明の範囲から除外する意味ではない。また、かかる高周波能動装置において、高周波チョーク部や電波吸収体を付加する構成とすることもできることは勿論である。。

この発明の第１実施例に係る高周波能動装置を構成する基板とトランジスタとを示す斜視図である。 この第１実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。 トランジスタの端子を示す概略平面図である。 トランジスタの接続状態を示す部分拡大断面図である。 トランジスタの接続状態を示す部分拡大平面図である。 インダクタ部とテーパ部とを有しない従来型の高周波能動装置を示す概略平面図である。 この実施例型の高周波能動装置を示す概略平面図である。 従来型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図８（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図８（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。 この実施例型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図９（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図９（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。 従来型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図１０（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図１０（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。 この実施例型の装置における電界分布を示す概略平面図であり、図１１（ａ）は帯域内の高周波信号を入力した場合を示し、図１１（ｂ）は帯域外の高周波信号を入力した場合を示す。 この発明の第２実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。 この発明の第３実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。 この発明の第４実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。 この発明の第５実施例に係る高周波能動装置を示す概略平面図である。 この発明の第６実施例に係る通信装置を示すブロック図である。 第１実施例の一変形例を示す概略平面図である。 第４実施例の各種変形例を示す概略平面図である。 第５実施例の各種変形例を示す概略平面図である。 従来例の高周波能動装置を示す概略断面図である。

符号の説明

１…基板、 １ｃ，１ｄ…基板縁、 ２…トランジスタ、 ３…入力側スロットライン、 ３ａ，４ｂ…開口端、 ３ｂ，４ａ…先端、 ４…出力側スロットライン、 ５−１，５−２…第１ＤＣカットライン５−１，５−２、 ５…第１のＤＣ電極、 ６−１，６−２…第２ＤＣカットライン、 ６…第２のＤＣ電極、 ７−１…第１の電波吸収体、 ７−２…第２の電波吸収体、 ２０…バンプ、 ３４…グランド電極、 ５０，６０…パッド部、 ５１，６１…インダクタ部、 ５２，６２…先端部、 ５３，６３…基端部、 ５５，６５…ショートスタブ、 ５６，６６…テーパ部、 ５６ａ，６６ａ…側壁、 ５６ｂ，６６ｂ…凹部、 ５７，６７…矩形部分、 Ｄ…ドレイン端子、 Ｇ…ゲート端子、 Ｍ…伝送信号、 Ｓ…ソース端子。

Claims (11)

1. 基板縁から中央部に向かう入力側スロットラインと、この入力側スロットラインの閉端部の近傍から基板縁に向かう出力側スロットラインと、上記入力側スロットラインの上記閉端部側において分岐し且つ基板の縁で開口して第１のＤＣ電極を画成する一対の第１ＤＣカットラインと、上記出力側スロットラインの閉端部側において分岐し且つ上記一対の第１ＤＣカットラインとは逆側の基板の縁で開口して第２のＤＣ電極を画成する一対の第２ＤＣカットラインと、ゲートを上記第１のＤＣ電極に接続すると共にドレインを上記第２のＤＣ電極に接続し、且つソースをこれら第１及び第２のＤＣ電極以外の電極に接続したトランジスタとを具備する高周波能動装置であって、
   上記一対の第１ＤＣカットラインは、上記入力側スロットラインとの分岐箇所をショートとすると共に、伝送信号の波長の４分の１だけ当該分岐点から第１ＤＣカットライン内に入った箇所をオープンとし、
   上記一対の第２ＤＣカットラインは、上記出力側スロットラインとの分岐箇所をショートとすると共に、伝送信号の波長の４分の１だけ当該分岐点から第２ＤＣカットライン内に入った箇所をオープンとし、
   上記第１のＤＣ電極は、上記入力側スロットラインの閉端部から基板の縁に至る中途部に、インダクタ部を有し、
   上記第２のＤＣ電極は、上記出力側スロットラインの閉端部から基板の縁に至る中途部に、インダクタ部を有する、
   ことを特徴とする高周波能動装置。
2. 上記第１及び第２のＤＣ電極のインダクタ部は、上記中途部を幅方向に絞って形成した所定長さで狭幅の直状ラインである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波能動装置。
3. 上記第１及び第２のＤＣ電極のインダクタ部は、メアンダ状のコイルである、
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波能動装置。
4. 伝送信号の波長の４分の１の長さのショートスタブを上記分岐点から第１及び第２ＤＣカットライン内に上記波長の４分の１だけ入った箇所に設けることによって、当該箇所を上記オープンにすると共に、当該オープンの箇所から基板の縁に向かう部分を略テーパ状に拡開させた、
   ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の高周波能動装置。
5. 上記略テーパ状部分の側壁に、寄生発振が予想される周波数の波長の４分の１の幅の凹部を当該波長の４分の１の間隔で複数設けることにより、高周波チョーク部を形成した、
   ことを特徴とする請求項４に記載の高周波能動装置。
6. 上記分岐点から第１及び第２ＤＣカットライン内に伝送信号の波長の４分の１だけ入った箇所を略１８０度拡開させることにより、当該箇所を上記オープンにすると共に、当該オープンの箇所から基板の縁に向かう部分を略矩形状に形成した、
   ことを特徴とする 請求項２または請求項３に記載の高周波能動装置。
7. 上記略矩形状部分の側壁に、寄生発振が予想される周波数の波長の４分の１の幅の凹部を当該波長の４分の１の間隔で複数設けることにより、高周波チョーク部を形成した、
   ことを特徴とする請求項６に記載の高周波能動装置。
8. 上記第１及び第２ＤＣカットラインの開口を、第１の電波吸収体を用いてそれぞれ塞いだ、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の高周波能動装置。
9. 上記第１及び第２ＤＣカットラインの上方の一部又は全部を第２の電波吸収体でそれぞれ覆った、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の高周波能動装置。
10. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の高周波能動装置を備えた、 ことを特徴とする高周波モジュール。
11. 請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の高周波能動装置を備えた、 ことを特徴とする通信装置。

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