JP2022104195A - バイアス回路 - Google Patents

Abstract

【課題】バイアス回路を小さくする。【解決手段】バイアス回路Ｓは、入力端ＩＮと出力端ＯＵＴとを接続する信号線１に接続された、入力端ＩＮに入力される信号の波長の１２分の１の線路長を有する伝送線路２と、信号線１と伝送線路２とが接続された接続点３を挟んで伝送線路２の反対側に配置され、伝送線路２に並列に接続点３に接続されたインピーダンス整合用コンデンサ５と、伝送線路２の２つの先端のうちの接続点３と接続されていない方の先端に接続されたバイパスコンデンサ４と、伝送線路２の接続点３と接続されていない方の先端に接続された電源６と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、電子部品を動作させるために電気回路に電圧又は電流を加えるバイアス回路に関する。

特許文献１には、入力端と出力端との間に接続されたコンデンサと、出力端との間に、信号の波長の４分の１の長さを有した一方の伝送線路と他方の伝送線路とから構成された先端短絡結合線路を接続するバイアス回路が開示されている。

特開２０１７－１９２０９４号公報

しかしながら、上記の技術では、入力端に入力される信号の波長の４分の１の長さの伝送線路を必要とするため、信号の波長の４分の１の長さよりもバイアス回路を小さくすることができなかった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、バイアス回路を小さくすることを目的とする。

本発明の第１の態様においては、入力端と出力端とを接続する信号線に接続された、前記入力端に入力される信号の波長の１２分の１の線路長を有する伝送線路と、前記信号線と前記伝送線路とが接続された接続点を挟んで前記伝送線路の反対側に配置され、前記伝送線路に並列に前記接続点に接続されたインピーダンス整合用コンデンサと、前記伝送線路の２つの先端のうちの前記接続点と接続されていない方の先端に接続されたバイパスコンデンサと、前記伝送線路の前記接続点と接続されていない方の先端に接続された電源と、を有するバイアス回路を提供する。

本発明によれば、バイアス回路を小さくできるという効果を奏する。

本実施形態に係るバイアス回路の構成を示す図である。 信号のゲインの周波数特性を模式的に示す図である。

図１は、本実施形態に係るバイアス回路Ｓの構成を示す図である。バイアス回路Ｓは、アンプＡと、伝送線路２と、バイパスコンデンサ４と、インピーダンス整合用コンデンサ５と、電源６と、を有する。

アンプＡは、バイアス回路Ｓの入力端ＩＮと出力端ＯＵＴとを接続する信号線１に接続されている。具体的には、アンプＡの入力端は入力端ＩＮに接続されており、アンプＡの出力端は出力端ＯＵＴに接続されている。アンプＡは、入力端ＩＮに入力される信号（以下、入力信号と言う）を増幅する増幅回路である。アンプＡは、入力信号を増幅した信号を出力する。

伝送線路２は、アンプＡと出力端ＯＵＴとを接続する信号線１に接続されている。伝送線路２は、入力信号の波長λの１２分の１の線路長を有する。例えば、入力信号の周波数ｆが１ＧＨｚである場合、信号の波長λは約３００ミリメートルであり、伝送線路２の線路長は約２５ミリメートルである。伝送線路２の２つの先端のうちの接続点３と接続されていない方の先端は、バイパスコンデンサ４に接続されている。

バイパスコンデンサ４は、高周波信号をグランドに流して高周波的に短絡するためのコンデンサである。バイパスコンデンサ４の２つの先端のうちの伝送線路２と接続されていない方の先端はグランドに接続されている。バイパスコンデンサ４のインピーダンスは、入力信号の周波数ｆの成分を出力端ＯＵＴに流し、周波数ｆと異なる周波数の信号成分をグランドに流すように設定されている。具体的には、バイパスコンデンサ４のインピーダンスは、周波数ｆの信号に対して高インピーダンスになるように設定されている。

インピーダンス整合用コンデンサ５は、信号線１と伝送線路２とが接続された接続点３を挟んで伝送線路２の反対側に配置されたコンデンサである。インピーダンス整合用コンデンサ５は、信号線１に対して伝送線路２に並列に接続されている。インピーダンス整合用コンデンサ５の２つの端部のうち信号線１と接続されていない方の端部は、グランドに接続されている。インピーダンス整合用コンデンサ５は、入力端ＩＮ側のインピーダンスと、出力端ＯＵＴ側のインピーダンスとを同じにするためのコンデンサである。インピーダンス整合用コンデンサ５の容量Ｃは、下記式（１）を用いて算出される。
Ｃ＝２（ｃｏｓΘ／（２πｆＺ））…（１）

なお、Ｚは、伝送線路２の特性インピーダンスである。Ｚの具体的な値は、例えば２００Ωである。また、伝送線路２の線路長を波長λの１２分の１にしたことにより入力信号の位相が６０度変化する。本例においては、入力信号の位相をさらに３０度変化させて入力信号の位相を９０度変化させるために、Θ＝π／６となるようにインピーダンス整合用コンデンサ５の容量Ｃが設定されている。

電源６は、直流電圧を生じる電源である。電源６の一端は、伝送線路２の、接続点３と接続されていない方の先端に接続され、他端は、グランドに接続されている。

図２は、信号のゲインの周波数特性を模式的に示す図である。図２の横軸は周波数を示し、縦軸は信号のゲインを示す。

実線Ｒは、本実施形態に係るバイアス回路Ｓを通過した信号のゲインの周波数特性を模式的に示すグラフである。実線Ｒは、入力信号の周波数ｆである１ＧＨｚにおいて０ｄＢのゲインを示し、周波数が大きくなっても１ＧＨｚにおけるゲインと同等のゲインを示している。また、実線Ｒは、入力信号の周波数ｆの偶数倍の周波数が大きく減衰していない。このように、本実施形態に係るバイアス回路Ｓは、入力信号の周波数ｆの偶数倍の周波数を大きく減衰させることがないので、入力信号の周波数が広帯域であっても一定の電圧や電流を出力することができる。

破線Ｌは、特許文献１のように入力信号の波長の４分の１の波長の伝送線路を用いた比較例のバイアス回路を通過した信号のゲインの周波数特性を模式的に示すグラフである。破線Ｌは、入力信号の周波数ｆの偶数倍の周波数が大きく減衰している。そのため、比較例のバイアス回路は、入力信号の周波数ｆの偶数倍の周波数を大きく減衰させてしまうから、入力信号の周波数が広帯域である場合に特定の周波数の電圧や電流を減衰させてしまう。

［バイアス回路Ｓによる効果］
このように、本実施形態に係るバイアス回路Ｓにおいては、入力信号の波長の１２分の１の線路長を有する伝送線路２と、伝送線路２の反対側に配置されたインピーダンス整合用コンデンサ５とを有することにより、伝送線路２の長さを入力信号の波長の４分の１よりも短くすることができる。したがって、本実施形態に係るバイアス回路Ｓの大きさを、入力信号の波長の４分の１の長さよりも小さくできる。

また、本実施形態に係るバイアス回路Ｓにおいては、入力信号の周波数ｆの偶数倍の周波数を大きく減衰させることがないので、広帯域にわたって電圧や電流を大きく減衰させることなく出力することができる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

ＩＮ 入力端
ＯＵＴ 出力端
１ 信号線
２ 伝送線路
３ 接続点
４ バイパスコンデンサ
５ インピーダンス整合用コンデンサ
６ 電源

Claims (1)

1. 入力端と出力端とを接続する信号線に接続された、前記入力端に入力される信号の波長の１２分の１の線路長を有する伝送線路と、
   前記信号線と前記伝送線路とが接続された接続点を挟んで前記伝送線路の反対側に配置され、前記伝送線路に並列に前記接続点に接続されたインピーダンス整合用コンデンサと、
   前記伝送線路の２つの先端のうちの前記接続点と接続されていない方の先端に接続されたバイパスコンデンサと、
   前記伝送線路の前記接続点と接続されていない方の先端に接続された電源と、
   を有するバイアス回路。

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