JP2012222103A - 安定化フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】所望信号に対する不要波を抑制すること。
【解決手段】基板外回路に接続された第１入出力パッド１ａと、第１入出力パッド１ａが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２入出力パッド１ｂと、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂに入力された信号が入力された場合には、その２つの信号を一方の位相を反転した後に合成して回路部３に出力する逆相カプラ２とを有し、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂは、同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い間隔で配置する。
【選択図】図１

Description

本発明は、誘電体基板上に形成される電子回路技術に関する。

ＩＣチップは、通常、パッケージに実装されて実用に供される。ここで、ＩＣチップを実装する際に留意すべき項目として、不要波の抑制が挙げられる。図５に、ＩＣチップ上、およびその付近に存在する不要波を示す。

図５には、ＩＣチップの断面が示されており、一端にＩＣチップ４への信号入力部ＩＮ、他端に信号出力部ＯＵＴが具備されている。Ｒ１〜Ｒ３で示された矢印は、信号が伝搬又は到来する代表経路を示している。

経路Ｒ１は、ＩＣチップ上に形成された回路を通過する経路であり、所望する伝搬経路である。この経路Ｒ１を伝搬する信号の大きさは、設計時の数値解析等から見積ることができる。

経路Ｒ２は、ＩＣチップ４の信号入力部ＩＮと信号出力部ＯＵＴとの間を空間又は基板内を通って伝搬する経路であり、不要波である。この経路Ｒ２を伝搬する信号の大小を示す指標は入出力アイソレーションと呼ばれ、値が高ければ経路Ｒ２を伝搬する信号は小さいことを示し、低ければ大きいことを示す。また、経路Ｒ３は、ＩＣチップ４の外部から到来する信号であり、これも不要波である。

ＩＣチップ上の回路を設計通りに動作させるには、経路Ｒ１の所望信号のみを伝搬させる必要がある。すなわち、実装技術においては、経路Ｒ２及び経路Ｒ３を伝搬する不要波の信号を抑制する工夫が求められる。

これら不要波の抑制が十分でない場合、ＩＣチップ４の入出力結果が所望の結果から乖離する可能性がある。例えば、ＩＣチップ４の信号入力部ＩＮに大きな不要波が入力した場合、所望信号と不要波信号とが混ざった信号がＩＣチップ上の回路への入力信号となるため、回路誤動作の要因となる。

また、信号出力部ＯＵＴに不要波が入力された場合についても、やはり、回路から出力した所望信号と混ざってしまうため、正常な回路出力が得られない場合がある。

特開２００７−２５０９３８号公報

ここで、ＩＣチップ４に回路を実装する際には、不要波がＩＣチップ４に入力しないように接続部分の処理が課題となっている。

ＩＣチップ４と外部回路とを接続するには、ＩＣチップ上にパッドと呼ばれる領域を設け、その領域に対してワイヤボンディングやボールボンディング等を実施する手法が一般的である。これらの処理を高い歩留まりで行うには、そのパッド領域は広いほど好ましい。

そのため、ＩＣチップ上に形成されている回路の線路幅の中で、パッド部分の線路幅が最も大きくなる場合が多くなる。

また、ワイヤボンディングやボールボンディング実施後には、パッドに加えてワイヤの形状やボール型半田の形状が加えられるため、他に比べて非常に大きな幾何学形状を有することになる。

さらに、パッドは入出力端子の役割を担うため、外部からの電気的な遮蔽をとることが困難である。

ここで、ＩＣチップ上に形成された入出力パッド１と、当該ＩＣチップ上に実装された回路部３との関係を図６に示す。所望の信号は、外部回路から入出力パッド１に入力され、回路部３に供給される。また、所望の信号は、回路部３から入出力パッド１に入力され、外部回路に出力される。

しかしながら、実際においては、前述したように、所望信号の他に不要波信号がＩＣチップ４の基板内や周囲の空間中に存在している。これら不要波信号の起源は、例えば、ＩＣチップ４の入出力パッド１から放射されるものや、無線信号のような外部から入出力パッド１に飛来するものが考えられる。

不要波信号は、他に比べてサイズが大きく、かつ不要波信号に対して電気的な遮蔽をとることが困難な入出力パッド１において主に受信される場合が多く、入出力パッド１で受信された不要波信号は所望信号と共に回路部３へ供給されてしまう。

ここで、所望信号とその平均電力をＳ（ｔ）とＰ_Ｓ、入出力パッド１で受信された不要波信号とその平均電力をＪ（ｔ）とＰ_Ｊ、回路部３の帯域及び温度から求められる熱雑音とその平均電力をＮ（ｔ）とＰ_Ｎと定義する。

その場合、回路部３に入力される信号Ｒ（ｔ）と信号対雑音比（Ｓ／Ｎ）_{Ｃｉｒｃｕｉｔ}とは、以下の式（１）と式（２）とでそれぞれ表される。

ここで、熱雑音電力Ｐ_Ｎは存在が既知であり、かつ回路部３の帯域及び温度から容易に計算可能である。よって、通常の回路設計では熱雑音電力Ｐ_Ｎの大きさを考慮した上で所望信号の電力を決定するため、回路動作の妨げの要因にはならない。

しかしながら、不要波電力Ｐ_ＪはＩＣチップ４の設置環境に依存するため、設置環境が不明な場合には事前に予測できない。

さらに、設置環境が明らかな場合であっても、予測には電磁界計算など高度な解析が必要となり、定量的に不要波電力Ｐ_Ｊを求めることは非常に困難である。仮に不要波電力Ｐ_Ｊが熱雑音電力Ｐ_Ｎに比べて大きく、かつ所望信号電力Ｐ_Ｓと比較して有意な大きさである場合には、ＩＣチップ設計時に予期していないＳ／Ｎ比で信号が回路部３に入力されることになり、正常動作の妨げとなる。

このような状況は、例えば、小さな入力信号を増幅して、大電力の信号を出力する高利得増幅器を集積したＩＣチップ等において、出力信号の一部が入出力パッド１に向かって帰還するような場合に生じ得る。

また、出力としての入出力パッド１は、ＩＣチップ４からの出力の全てを外部回路へ供給することが好ましいが、実際には、出力信号の一部を空間又は基板内に放射してしまう。すなわち、入出力パッド１が不要波の発生源となってしまう。

この放射量は、入出力パッド１が大きくなり、またその幾何学形状が設計時から乖離すると大きくなる傾向がある。さらにワイヤボンディングやボールボンディングは、パッドに対して金属を物理的に接着させる手法であるため、その仕上がりの形状のばらつきが大きく、放射が大きくなる要因となっている。

このような課題を解決するため、特許文献１によれば、接続部周辺に存在する不要波を抑制する手法が開示されている。この特許文献１によれば、ＩＣチップの信号入力部と信号出力部との間を伝搬する不要波を抑制できる。この技術は、上記背景技術で述べた経路Ｒ２の不要波を抑制することに相当している。

しかしながら、経路Ｒ２の不要波の抑制についてのみ着目しているため、ＩＣチップ４の外部から到来する経路Ｒ３には対応できない。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、所望信号に対する不要波を抑制することにある。

請求項１記載の安定化フィルタは、回路を具備した基板上に配置される安定化フィルタにおいて、基板外回路に接続され、前記基板外回路から出力された基板内回路に対する所望の信号を入力する第１パッドと、前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２パッドと、前記第１パッドと前記第２パッドと前記基板内回路とに接続され、前記第１パッド及び前記第２パッドに入力された２つの信号を、一方の位相を反転した後に合成して前記基板内回路に出力する逆相回路と、を有し、前記第１パッド及び前記第２パッドは、同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔で配置されている、又は、矩形の形状を有する前記基板の一辺に並行な中心線に対して線対称であることを特徴とする。

本発明によれば、基板外回路に接続され、その基板外回路から出力された基板内回路に対する所望の信号を入力する第１パッドと、第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２パッドと、第１パッドと第２パッドと基板内回路とに接続され、第１パッド及び第２パッドに入力された２つの信号を、一方の位相を反転した後に合成して基板内回路に出力する逆相回路と、を有し、第１パッド及び第２パッドは、同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔で配置されている、又は、矩形の形状を有する基板の一辺に並行な中心線に対して線対称であるため、第１パッドに入力された不要波を第２パッドに入力された不要波で相殺でき、結果として、パッドに入力した不要波を基板内回路に入力される前に抑制できる。

請求項２記載の安定化フィルタは、回路を具備した基板上に配置される安定化フィルタにおいて、基板外回路に接続され、基板内回路から出力された前記基板外回路に対する所望の信号を出力する第１パッドと、前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２パッドと、前記第１パッドと前記第２パッドと前記基板内回路とに接続され、前記基板内回路から出力された１つの信号を２分配して、一方の位相を反転した後に前記第１パッドと前記第２パッドとにそれぞれ出力する逆相回路と、を有し、前記第１パッド及び前記第２パッドは、同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔で配置されている、又は、矩形の形状を有する前記基板の一辺に並行な中心線に対して線対称であることを特徴とする。

本発明によれば、基板外回路に接続され、その基板内回路から出力された基板外回路に対する所望の信号を出力する第１パッドと、第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２パッドと、第１パッドと第２パッドと基板内回路とに接続され、基板内回路から出力された１つの信号を２分配して、一方の位相を反転した後に第１パッドと第２パッドとにそれぞれ出力する逆相回路と、を有し、第１パッド及び第２パッドは、同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔で配置されている、又は、矩形の形状を有する基板の一辺に並行な中心線に対して線対称であるため、第１パッドから外部に放射された不要波を第２パッドから外部に放射された不要波で相殺でき、結果として、パッドから放射されて当該パッドに帰還する不要波を抑制できる。

請求項３記載の安定化フィルタは、請求項１又は２記載の安定化フィルタにおいて、前記第１パッドは、前記基板内回路に対する所望の信号を入力し、前記基板外回路に対する所望の信号を出力し、前記逆相回路は、前記第１パッド及び前記第２パッドに入力された信号が入力された場合には、当該２つの信号を一方の位相を反転した後に合成して前記基板内回路に出力し、前記基板内回路から出力された１つの信号が入力された場合には、当該１つの信号を２分配して一方の位相を反転した後に前記第１パッドと前記第２パッドとにそれぞれ出力することを特徴とする。

本発明によれば、第１パッドは、基板内回路に対する所望の信号を入力し、基板外回路に対する所望の信号を出力し、逆相回路は、第１パッド及び第２パッドに入力された信号が入力された場合には、その２つの信号を一方の位相を反転した後に合成して基板内回路に出力するため、第１パッドに入力された不要波を第２パッドに入力された不要波で相殺でき、結果として、パッドに入力した不要波を基板内回路に入力される前に抑制できる。

また、本発明によれば、第１パッドは、基板内回路に対する所望の信号を入力し、基板外回路に対する所望の信号を出力し、逆相回路は、基板内回路から出力された１つの信号が入力された場合には、その１つの信号を２分配して一方の位相を反転した後に第１パッドと第２パッドとにそれぞれ出力するため、第１パッドから外部に放射された不要波を第２パッドから外部に放射された不要波で相殺でき、結果として、パッドから放射されて当該パッドに帰還する不要波を抑制できる。

請求項４記載の安定化フィルタは、請求項１又は３記載の安定化フィルタにおいて、前記第２パッドは、前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷を有する基板外回路に接続され、前記第１パッドに入力された所望の信号と同じ振幅かつ逆相である所望の信号を入力することを特徴とする。

請求項５記載の安定化フィルタは、請求項２又は３記載の安定化フィルタにおいて、前記第２パッドは、前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷を有する基板外回路に接続され、前記逆相回路から出力された信号を当該基板外回路に出力することを特徴とする。

請求項６記載の安定化フィルタは、請求項１乃至５のいずれかに記載の安定化フィルタにおいて、前記不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔は、不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い間隔であることを特徴とする。

本発明によれば、所望信号に対する不要波を抑制できる。

安定化フィルタの構成を示す図である。 逆相カプラの入出力関係を示す図である。 逆相カプラの具体例を示す図である。 安定化フィルタの他の構成を示す図である。 ＩＣチップの断面図である。 ＩＣチップ上の入出力パッドと回路部との関係を示す図である。

以下、本発明を実施する一実施の形態について図面を用いて説明する。但し、本発明は多くの異なる様態で実施することが可能であり、本実施の形態の記載内容に限定して解釈すべきではない。

〔第１の実施の形態〕
図１は、第１の実施の形態に係る安定化フィルタの構成を示す図である。安定化フィルタ１００は、第１入出力パッド１ａと、第２入出力パッド１ｂと、逆相カプラ２とで主に構成され、任意の回路が集積される回路部３を具備したＩＣチップ４の上に集積される。

ここで、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとは同等の大きさであり、ＩＣチップ４に対して不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い距離（間隔）で配置される。以下、各構成要素の説明を記す。

第１入出力パッド１ａは、ＩＣチップ外部の任意の回路（以下、基板外回路）に接続され、基板外回路との間で所望の信号を入出力する。すなわち、基板外回路から出力された回路部３に対する所望の信号を入力し、当該回路部３から出力された所望の信号を基板外回路に出力する。

第２入出力パッド１ｂは、第１入出力パッド１ａと同等の大きさであり、第１入出力パッド１ａが接続される負荷と同じインピーダンスの負荷を持つ終端器５によって終端処理されている。

逆相カプラ２は、３個の入出力端子を持つ。逆相カプラ２の入出力関係を図２に示す。逆相カプラ２の第１，第２入出力端子１０ａ，１０ｂに信号が入力される場合には、一方の位相を反転させた後に合成した結果を第３入出力端子１０ｃに出力する。

例えば、第１，第２入出力端子１０ａ，１０ｂに対して同相、同振幅の信号がそれぞれ入力された場合には、片方の位相を反転した結果は互いに逆相となるため、合成結果は０となり、第３入出力端子１０ｃからは信号は出力されない。

また、第１，第２入出力端子１０ａ，１０ｂに対して同振幅であるが互いに逆相である信号が入力された場合には、片方の位相を反転した結果は同相となるため、合成の結果、第３入出力端子１０ｃからは入力信号の２倍の電力に相当する信号が出力される。

一方、第３入出力端子１０ｃに信号が入力される場合には、入力された１つの信号を２分配し、さらに一方の位相を反転させた後にそれぞれを第１入出力端子１０ａと第２入出力端子１０ｂとから出力する。すなわち、第１入出力端子１０ａと第２入出力端子１０ｂとからそれぞれ出力される２つの信号は、互いに逆相となる。

上述したような逆相カプラ２の具体例を図３に示す。入力信号が正弦波、及び変調された正弦波である場合には、図３（ａ）に示すような、互いの電気長の違いが１８０°の位相に相当する第１伝送線路２ａ及び第２伝送線路２ｂと、合成分配器２ｃとで実現できる。また、図３（ｂ）に示すような、方向性結合器である１８０°ハイブリッド回路２ｄを用いても実現できる。

逆相カプラ２の第１入出力端子１０ａと第２入出力端子１０ｂとはそれぞれ第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとに接続され、第３入出力端子１０ｃは回路部３に接続されている。

なお、回路部３は、ＩＣチップ４で所望の動作を行う任意の回路が搭載されており、逆相カプラ２から信号が入力された後に、所定の処理を実行する。又は、所定の処理を実行後、逆相カプラ２に信号を出力する。

本実施の形態によれば、第１入出力パッド１ａがＩＣチップ４の入力部として使用される場合には、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとに対して入力される不要波を、回路部３に入力される前に抑制できる。

また、本実施の形態によれば、第１入出力パッド１ａがＩＣチップ４の出力部として使用される場合には、ＩＣチップ４と基板外回路との接続部分において放射される不要波を互いに相殺できる。以下にその原理を順番に説明する。

まず、第１入出力パッド１ａを入力部として使用する場合の原理を説明する。回路部３が所望する信号は第１入出力パッド１ａから入力される。

ここで、所望信号とその平均電力とをＳ（ｔ）とＰ_Ｓとする。また、背景技術の課題での説明と同様の原理で、第１入出力パッド１ａで受信される不要波信号をＪ_１（ｔ）、第２入出力パッド１ｂで受信される不要波信号をＪ_２（ｔ）とする。さらに、回路部３の帯域及び温度から求められる熱雑音とその平均電力とをＮ（ｔ）とＰ_Ｎと定義する。

逆相カプラ２では、第１，第２入出力パッド１ａ，１ｂからそれぞれ出力される２つの信号を受信し、片方の位相を反転させた後に合成する。ここでは、第２入出力パッド１ｂからの信号の位相を反転させるものとする。

その結果、回路部３に入力される信号Ｒ（ｔ）は以下の式（３）となり、背景技術の課題で述べた回路部３への入力信号Ｒ（ｔ）（式（１）参照）と比較して、不要波信号の項のみが異なる形となる。なお、Ｊ_２（ｔ）の上に付されたバーは、位相の反転を意味する。

式（３）の第２項と第３項に表されている不要波信号の合成電力Ｐ_Ｊ１２は、式（４）である。

ここで、第１入出力パッド１ａで受信される不要波信号Ｊ_１（ｔ）と、第２入出力パッド１ｂで受信される不要波信号Ｊ_２（ｔ）との関係に注目する。

本実施の形態の構成では、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとは、不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い距離で配置され、同等の大きさであり、各入出力パッドが接続されている負荷も等しいことを特徴としている。

このような条件下においては、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂは、不要波信号に対して、同一の点に配置され、不要波信号を受信する効率も同一であると近似できる。

すなわち、入力信号の周波数以下の周波数において、以下の式（５）及び式（６）
が成り立つ。

上式より回路部３へ入力される信号のＳ／Ｎ比は式（７）となる。

式（７）で示されたように、本実施の形態により、不要波信号が回路部３に入力する前に相殺し、回路部３で得られるＳ／Ｎ比を所望信号の入力電力と熱雑音電力との比に近似できる。

次に、第１入出力パッド１ａを出力部として使用する場合の原理を説明する。回路部３が出力した所望信号は、逆相カプラ２を通過して第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとから出力される。

ここで、第１入出力パッド１ａから所望の伝送路に出力されずに放射してしまい、不要波となった信号をＳ_１（ｔ）とする。また、第２入出力パッド１ｂから終端器５で終端されずに放射してしまい、不要波となった信号をＳ_２（ｔ）とする。

ここで、不要波信号Ｓ_１（ｔ）と不要波信号Ｓ_２（ｔ）との関係に注目する。本実施の形態の構成では、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとは、不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い距離で配置され、同等の大きさであり、パッドが接続されている負荷も等しいことを特徴としている。

このような条件下においては、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂは、不要波信号に対して、同一の点に配置され、不要波信号を放射する効率も同一であると近似できる。さらに、不要波信号Ｓ_１（ｔ）と不要波信号Ｓ_２（ｔ）とは互いに逆相である。

これらの条件より、任意の観測点で受信される不要波信号Ｓ_１（ｔ）と不要波信号Ｓ_２（ｔ）との関係は、回路部３からの出力信号の周波数以下の周波数おいて式（８）となる。

ここで、Δｔは、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂから任意の観測点へ伝搬するために要した時間である。

式（８）で示されたように、本実施の形態により、第１，第２入出力パッド１ａ，１ｂからそれぞれ放射された不要波信号が相殺し、他に与える影響を小さくできる。

本実施の形態において、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂの詳細な形状、及びそれらの周辺の詳細な形状の同一性については考慮していない。第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂの形状、及び周辺の形状が著しく異なる場合には、式（５）及び式（８）の近似精度が悪化する。

また、実際においては、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂの負荷インピーダンスの誤差や、逆相カプラ２の特性誤差など、作製に起因する誤差が存在し、それらも式（５）及び式（８）の近似精度を悪化させる要因である。

しかしながら、式（５）及び式（８）の近似が悪化しても直ぐに本発明の効果が損なわれることはなく、従来手法に比べて不要波信号の電力を抑制できる。

本実施の形態において、発明の動作と効果の説明では簡単化のために逆相カプラ２の伝送損失については説明していない。逆相カプラ２の伝送損失は小さいことが好ましいが、仮に伝送損失が大きい場合においても、本発明の効果を損なうことはない。

本実施の形態において、説明の簡単化のために発明を実施する最低限の要素回路のみを挙げたが、実際には各回路間において信号を正確に伝送するためのインピーダンス整合回路や、Ｓ／Ｎ比を向上させるための増幅器を使用することは容易に想像でき、上記で説明した動作を妨げなければ、任意の回路を間に挿入してもよい。

以上より、本実施の形態によれば、基板外回路に接続された第１入出力パッド１ａと、第１入出力パッド１ａが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２入出力パッド１ｂと、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂに入力された信号が入力された場合には、その２つの信号を一方の位相を反転した後に合成して回路部３に出力する逆相カプラ２とを有し、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂは、同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い間隔で配置されているので、第１入出力パッド１ａに入力された不要波を第２入出力パッド１ｂに入力された不要波で相殺でき、結果として、入出力パッドに入力した不要波を回路部３に入力される前に回路上で抑制できる。

また、本実施の形態によれば、逆相カプラ２は、回路部３から出力された１つの信号が入力された場合には、その１つの信号を２分配して一方の位相を反転した後に第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとにそれぞれ出力するので、第１入出力パッド１ａから外部に放射された不要波を第２入出力パッド１ｂから外部に放射された不要波で相殺でき、結果として、入出力パッドから放射されて当該入出力パッドに帰還する不要波を空間上で抑制できる。

すなわち、本実施の形態によれば、背景技術で述べた不要波の経路Ｒ２，Ｒ３に対して同時に対応できる。

なお、本実施の形態では、「不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い距離」を一例に説明したが、「不要波として抑制したい信号の波長よりも十分短い距離」であれば同様の効果が得られる。

〔第２の実施の形態〕
第２の実施の形態では、第１の実施の形態で用いた逆相カプラ２の代わりに、方向性を持つ逆相合成器（以下、方向性逆相合成器）２’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の入力部として用いる。

第１の実施の形態と比較して、方向性逆相合成器２’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の入力部としてのみ用いる点が異なる。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

方向性逆相合成器２’は、３個の入出力端子を持つ。方向性逆相合成器２’の第１，第２入出力端子１０ａ，１０ｂに信号が入力される場合には、一方の位相を反転させた後に合成した結果を第３入出力端子１０ｃに出力する。

例えば、第１，第２入出力端子１０ａ，１０ｂに対して同相、同振幅の信号がそれぞれ入力された場合には、片方の位相を反転した結果は互いに逆相となるため、合成結果は０となり、第３入出力端子１０ｃからは信号は出力されない。

また、第１，第２入出力端子１０ａ，１０ｂに対して同振幅であるが互いに逆相である信号が入力された場合には、片方の位相を反転した結果は同相となるため、合成の結果、第３入出力端子１０ｃからは入力信号の２倍の電力に相当する信号が出力される。

しかしながら、第３入出力端子１０ｃに信号が入力される場合は、方向性逆相合成器２’の持つ方向性により、第１入出力端子１０ａ及び第２入出力端子１０ｂには信号は出力されない。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとに対して入力される不要波を、回路部３に入力される前に抑制できる。

また、本実施の形態によれば、方向性逆相合成器２’の方向性により、回路部３の入力部で一部反射された所望信号が第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂに帰還する現象を抑制でき、回路内のアイソレーションを向上できる。

〔第３の実施の形態〕
第３の実施の形態では、第１の実施の形態で用いた逆相カプラ２の代わりに、方向性を持つ逆相分配器（以下、方向性逆相分配器）２’’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の出力部として用いる。

第１の実施の形態と比較して、方向性逆相分配器２’’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の出力部としてのみ用いる点が異なる。その他の構成は、第１の実施の形態と同様である。

方向性逆相分配器２’’は、３個の入出力端子を持つ。方向性逆相分配器２’’の第３入出力端子１０ｃに信号が入力される場合には、入力された１つの信号を２分配し、さらに一方の位相を反転させた後にそれぞれを第１入出力端子１０ａと第２入出力端子１０ｂとから出力する。

しかしながら、第１入出力端子１０ａ又は第２入出力端子１０ｂに信号が入力される場合には、方向性逆相分配器２’’の持つ方向性により、第３入出力端子１０ｃには信号は出力されない。

本実施の形態によれば、第１の実施の形態と同様に、ＩＣチップ４と基板外回路との接続部分において放射される信号を互いに相殺できる。

また、本実施の形態によれば、方向性逆相分配器２’’の方向性により、第１入出力パッド１ａ又は第２入出力パッド１ｂに入力した不要波が回路部３へ到達することを防止できる。

〔第４の実施の形態〕
第４の実施の形態では、第１の実施の形態又は第２の実施の形態において、第２入出力パッド１ｂに対して、第１入出力パッド１ａが接続される負荷と同じインピーダンスの負荷を持つ基板外回路が接続される点と、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとが共に入力部として使用される点と、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとに、同振幅で互いに逆相の第１所望信号と第２所望信号とがそれぞれ入力される点が異なる。その他の構成は、第１，第２の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第１，第２の実施の形態と同様に、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとに対して入力される不要波を、回路部３に入力される前に抑制できる。以下にその原理を説明する。

回路部３が所望する信号は、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂから入力される。ここで、第１入出力パッド１ａに入力される第１所望信号とその平均電力とをＳ_１（ｔ）とＰ_Ｓ１とし、第２入出力パッド１ｂに入力される第２所望信号とその平均電力とをＳ_２（ｔ）とＰ_Ｓ２とする。ここで第１所望信号Ｓ_１（ｔ）と第２所望信号Ｓ_２（ｔ）とは、以下の式（９）の関係がある。

また、背景技術の課題での説明と同様の原理で、第１入出力パッド１ａで受信される不要波信号をＪ_１（ｔ）、第２入出力パッド１ｂで受信される不要波信号をＪ_２（ｔ）とする。さらに、回路部３の帯域及び温度か求められる熱雑音とその平均電力とをＮ（ｔ）とＰ_Ｎと定義する。

逆相カプラ２では、第１，第２入出力パッド１ａ，１ｂからそれぞれ出力される２つの信号を受信し、片方の位相を反転させた後に合成する。ここでは、第２入出力パッド１ｂからの信号の位相を反転させるものとする。

その結果、回路部３に入力される信号Ｒ（ｔ）は以下の式（１０）となり、第１の実施の形態で説明した回路部３への入力信号（式（３）参照）と比較して、Ｓ_２（ｔ）が関連する項のみが異なる形となる。

ここで、式（９）を式（１０）に適用することにより、式（１０）は以下の式（１１）に変形される。

以降は第１の実施の形態と同様の考え方で、回路部３へ入力される信号のＳ／Ｎ比を求めれば、不要波信号が回路部に入力する前に相殺し、回路部３で得られるＳ／Ｎ比を所望信号の入力電力と熱雑音電力との比に近似できる。

〔第５の実施の形態〕
第５の実施の形態では、第１の実施の形態又は第３の実施の形態において、第２入出力パッド１ｂに対して、第１入出力パッド１ａが接続される負荷と同じインピーダンスの負荷を持つ基板外回路が接続される点と、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとが共に出力部として使用される点とが異なる。その他の構成は、第１，第３の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第２入出力パッド１ｂにより、逆相カプラ２又は方向性逆相分配器２’’から出力した信号が、接続された基板外回路に出力されるので、第２入出力パッド１ｂから出力される信号を基板外回路で受信し、活用できる。

〔第６の実施の形態〕
図４は、第６の実施の形態に係る安定化フィルタの構成を示す図である。安定化フィルタ１００は、第１入出力パッド１ａと、第２入出力パッド１ｂと、逆相カプラ２とで主に構成され、任意の回路が集積される回路部３を具備したＩＣチップ４の上に集積される。

ここで、ＩＣチップ４は直方体（矩形の形状を有する平面からなる六面体）であり、その短辺に沿って第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとが形成されており、さらに第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂの配置と形状とが、ＩＣチップ４の長辺に並行な中心線ＡＡ’に対して線対称である。以下に各要素の説明を記す。

第１入出力パッド１ａは、基板外回路に接続され、回路部３に供給される所望の信号を入出力する。第２入出力パッド１ｂは、第１入出力パッド１ａが接続される負荷と同じインピーダンスの負荷を持つ終端器５によって終端処理されている。逆相カプラ２及び回路部３の構成については、第１の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第１入出力パッド１ａがＩＣチップ４の入力部として使用される場合には、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとから入力される不要波の中で、中心線ＡＡ’に対して線対称となる伝搬モードをもった不要波を、回路部３に入力される前に抑制できる。

また、本実施の形態によれば、第１入出力パッド１ａがＩＣチップ４の出力部として使用される場合には、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとから放射される不要波を、中心線ＡＡ’上で相殺できる。以下にその原理を順番に説明する。

まず、第１入出力パッド１ａを入力部として使用する場合の原理を説明する。簡単化のため、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂに入力される不要波は、全て中心線ＡＡ’に対して線対称となる伝搬モードであるとする。

また、所望信号とその平均電力とをＳ（ｔ）とＰ_Ｓとする。第１入出力パッド１ａで受信される不要波信号をＪ_１（ｔ）、第２入出力パッド１ｂで受信される不要波信号をＪ_２（ｔ）とする。さらに、回路部３の帯域及び温度から求められる熱雑音とその平均電力とをＮ（ｔ）とＰ_Ｎと定義する。この時、回路部３に入力される信号Ｒ（ｔ）は、式（３）と同じ形式となる。

ここで、第１入出力パッド１ａで受信される不要波信号Ｊ_１（ｔ）と、第２入出力パッド１ｂで受信される不要波信号Ｊ_２（ｔ）との関係に注目する。

本実施の形態の構成では、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとは、その配置と形状とが中心線ＡＡ’に対して線対称であり、各入出力パッドが接続されている負荷も等しいことを特徴としている。

このような条件下においては、中心線ＡＡ’に対して線対称の伝搬モードを持った不要波は、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂに対して、同じ電力と位相で入力されると近似できる。

すなわち、式（５）が成り立つ。以降は第１の実施の形態と同様の考え方で式（７）が成り立つため、本実施の形態により、不要波信号が回路部３に入力する前に相殺し、回路部３で得られるＳ／Ｎ比を所望信号の入力電力と熱雑音電力との比に近似できる。

次に、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の出力部として使用する場合の原理を説明する。回路部３が出力した所望信号は、逆相カプラ２を通過して第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとから出力される。

ここで、第１入出力パッド１ａから所望の伝送路に出力されずに放射してしまい、不要波となった信号をＳ_１（ｔ）とする。また、第２入出力パッド１ｂから終端器５で終端されずに放射してしまい、不要波となった信号をＳ_２（ｔ）とする。

ここで、不要波信号Ｓ_１（ｔ）と不要波信号Ｓ_２（ｔ）との関係に注目する。本実施の形態の構成では、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとは、その配置と形状が中心線ＡＡ’に対して線対称であり、各入出力パッドが接続されている負荷も等しいことを特徴としている。

このような条件下においては、第１入出力パッド１ａから放射された不要波信号Ｓ_１（ｔ）と第２入出力パッド１ｂから放射された不要波信号Ｓ_２（ｔ）とは、互いに同振幅で逆相の関係となり、中心線ＡＡ’上で互いに相殺される。すなわち、中心線ＡＡ’上では式（８）が成り立つ。

従い、本実施の形態により、各入出力パッドからそれぞれ放射された不要波信号が中心線ＡＡ’上で相殺し、他に与える影響を小さくできる。例えば、不要波を受信しやすい入出力パッドを中心線ＡＡ’上に配置すれば、入出力パッドから放射される不要波は、入出力パッドには受信されず、所望信号へ与える影響を抑制できる。

本実施の形態において、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂの詳細な形状、及びそれらの周辺の詳細な形状の同一性については考慮していない。第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂの形状、及び周辺の形状が著しく異なる場合には、式（５）及び式（８）の近似精度が悪化する。

また、実際においては、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂの負荷インピーダンスの誤差や、逆相カプラ２の特性誤差など、作製に起因する誤差が存在し、それらも式（５）及び式（８）の近似精度を悪化させる要因である。

しかしながら、式（５）及び式（８）の近似が悪化しても直ちに本発明の効果が損なわれることはなく、従来手法に比べて不要波信号の電力を抑制することが可能である。

本実施の形態において、発明の動作と効果の説明では簡単化のために逆相カプラ２の伝送損失については説明していない。逆相カプラ２の伝送損失は小さいことが好ましいが、仮に伝送損失が大きい場合においても、本発明の効果を損なうことはない。

本実施の形態において、説明の簡単化のために発明を実施する最低限の要素回路のみを挙げたが、実際には各回路間において信号を正確に伝送するためのインピーダンス整合回路や、Ｓ／Ｎ比を向上させるための増幅器を使用することは容易に想像でき、上記で説明した動作を妨げなければ、任意の回路を間に挿入してもよい。

本実施の形態において、第１入出力パッド１ａを出力部として使用した時の効果を説明した際、説明の簡単化のために中心線ＡＡ’上の不要波の相殺について述べたが、不要波の相殺の効果は必ずしも中心線ＡＡ’の直上のみで生じるわけでなく、中心線ＡＡ’から乖離した距離が不要波の１／４波長よりも小さければ、同様の効果を発揮できる。

以上より、本実施の形態によれば、基板外回路に接続された第１入出力パッド１ａと、第１入出力パッド１ａが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２入出力パッド１ｂと、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂに入力された信号が入力された場合には、その２つの信号を一方の位相を反転した後に合成して回路部３に出力する逆相カプラ２とを有し、第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂは、直方体であるＩＣチップ４の長辺に並行な中心線ＡＡ’に対して線対称であるので、第１入出力パッド１ａに入力された不要波（中心線ＡＡ’に対して線対称となる伝搬モードをもった不要波）を第２入出力パッド１ｂに入力された不要波（中心線ＡＡ’に対して線対称となる伝搬モードをもった不要波）で相殺でき、結果として、入出力パッドに入力した不要波を回路部３に入力される前に回路上で抑制できる。

また、本実施の形態によれば、逆相カプラ２は、回路部３から出力された１つの信号が入力された場合には、その１つの信号を２分配して一方の位相を反転した後に第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとにそれぞれ出力するので、第１入出力パッド１ａから外部に放射された不要波（中心線ＡＡ’に対して線対称となる伝搬モードをもった不要波）を第２入出力パッド１ｂから外部に放射された不要波（中心線ＡＡ’に対して線対称となる伝搬モードをもった不要波）で相殺でき、結果として、入出力パッドから放射されて当該入出力パッドに帰還する不要波を空間上で抑制できる。

すなわち、本実施の形態によれば、背景技術で述べた不要波の経路Ｒ２，Ｒ３に対して同時に対応できる。

〔第７の実施の形態〕
第７の実施の形態では、第６の実施の形態で用いて逆相カプラ２の代わりに、方向性を持つ逆相合成器（以下、方向性逆相合成器）２’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の入力部として用いる。

第６の実施の形態と比較して、方向性逆相合成器２’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の入力部としてのみ用いる点が異なる。その他の基本的構成は第６の実施の形態と同様であり、方向性逆相合成器２’については第２の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第６の実施の形態と同様に、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとから入力される不要波の中で、中心線ＡＡ’に対して線対称となる伝搬モードをもった不要波を、回路部３に入力される前に抑制できる。

また、本実施の形態によれば、第２の実施の形態と同様に、方向性逆相合成器２’の方向性により、回路部３の入力部で一部反射された所望信号が第１入出力パッド１ａ及び第２入出力パッド１ｂへ帰還する現象を抑制でき、回路内のアイソレーションを向上できる。

〔第８の実施の形態〕
第８の実施の形態では、第６の実施の形態で用いた逆相カプラ２の代わりに、方向性を持つ逆相分配器（以下、方向性逆相分配器）２’’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップの出力部として用いる。

第６の実施の形態と比較して、方向性逆相分配器２’’を使用し、第１入出力パッド１ａをＩＣチップ４の出力部としてのみ用いる点が異なる。その他の基本的構成は第６の実施の形態と同様であり、方向性逆相分配器２’’については第３の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第６の実施の形態と同様に、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとから放射される不要波を、中心線ＡＡ’上で相殺できる。

また、本実施の形態によれば、第３の実施の形態と同様に、方向性逆相分配器２’’の方向性により、第１入出力パッド１ａ又は第２入出力パッド１ｂに入力した不要波が回路部３へ到達することを防止できる。

〔第９の実施の形態〕
第９の実施の形態では、第６の実施の形態又は第７の実施の形態において、第２入出力パッド１ｂに対して、第１入出力パッド１ａが接続される負荷と同じインピーダンスの負荷を持つ基板外回路が接続される点と、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとが共に入力部として使用される点と、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂに、同振幅で互いに逆相の第１所望信号と第２所望信号とがそれぞれ入力される点が異なる。その他の基本的構成は、第６，第７の実施の形態及び第４の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第４の実施の形態と同様に、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとに対して入力される不要波を、回路部３に入力される前に抑制できる。

〔第１０の実施の形態〕
第１０の実施の形態では、第６の実施の形態又は第８の実施形態において、第２入出力パッド１ｂに対して、第１入出力パッド１ａが接続される負荷と同じインピーダンスの負荷を持つ基板外回路が接続される点と、第１入出力パッド１ａと第２入出力パッド１ｂとが共に出力部として使用される点とが異なる。その他の構成は、第１，第３の実施の形態及び第５の実施の形態と同様である。

本実施の形態によれば、第５の実施の形態と同様に、第２入出力パッド１ｂにより、逆相カプラ２又は方向性逆相分配器２’’から出力した信号が、接続された基板外回路に出力されるので、第２入出力パッド１ｂから出力される信号を基板外回路で受信し、活用できる。

１…入出力パッド
１ａ…第１入出力パッド（第１パッド）
１ｂ…第２入出力パッド（第２パッド）
２…逆相カプラ（逆相回路）
２’…方向性逆相合成器（逆相回路）
２’’…方向性逆相分配器（逆相回路）
３…回路部（基板内回路）
４…ＩＣチップ（誘電体基板）
５…終端器
１００…安定化フィルタ

Claims (6)

1. 回路を具備した基板上に配置される安定化フィルタにおいて、
   基板外回路に接続され、前記基板外回路から出力された基板内回路に対する所望の信号を入力する第１パッドと、
   前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２パッドと、
   前記第１パッドと前記第２パッドと前記基板内回路とに接続され、前記第１パッド及び前記第２パッドに入力された２つの信号を、一方の位相を反転した後に合成して前記基板内回路に出力する逆相回路と、を有し、
   前記第１パッド及び前記第２パッドは、
   同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔で配置されている、又は、矩形の形状を有する前記基板の一辺に並行な中心線に対して線対称であることを特徴とする安定化フィルタ。
2. 回路を具備した基板上に配置される安定化フィルタにおいて、
   基板外回路に接続され、基板内回路から出力された前記基板外回路に対する所望の信号を出力する第１パッドと、
   前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷に接続された第２パッドと、
   前記第１パッドと前記第２パッドと前記基板内回路とに接続され、前記基板内回路から出力された１つの信号を２分配して、一方の位相を反転した後に前記第１パッドと前記第２パッドとにそれぞれ出力する逆相回路と、を有し、
   前記第１パッド及び前記第２パッドは、
   同じ大きさを有し、不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔で配置されている、又は、矩形の形状を有する前記基板の一辺に並行な中心線に対して線対称であることを特徴とする安定化フィルタ。
3. 前記第１パッドは、前記基板内回路に対する所望の信号を入力し、前記基板外回路に対する所望の信号を出力し、
   前記逆相回路は、
   前記第１パッド及び前記第２パッドに入力された信号が入力された場合には、当該２つの信号を一方の位相を反転した後に合成して前記基板内回路に出力し、前記基板内回路から出力された１つの信号が入力された場合には、当該１つの信号を２分配して一方の位相を反転した後に前記第１パッドと前記第２パッドとにそれぞれ出力することを特徴とする請求項１又は２記載の安定化フィルタ。
4. 前記第２パッドは、
   前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷を有する基板外回路に接続され、前記第１パッドに入力された所望の信号と同じ振幅かつ逆相である所望の信号を入力することを特徴とする請求項１又は３記載の安定化フィルタ。
5. 前記第２パッドは、
   前記第１パッドが接続された負荷と同じインピーダンスの負荷を有する基板外回路に接続され、前記逆相回路から出力された信号を当該基板外回路に出力することを特徴とする請求項２又は３記載の安定化フィルタ。
6. 前記不要波として抑制したい信号の波長よりも短い間隔は、
   不要波として抑制したい信号の１／４波長よりも短い間隔であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の安定化フィルタ。

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