JP2730717B2 - Bias circuit for high frequency transmission line - Google Patents
Bias circuit for high frequency transmission lineInfo
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Description
【発明の詳細な説明】
［産業上の利用分野］
本発明は、マイクロ波回路における高周波伝送線路用
バイアス回路に関する。
［従来の技術］
従来、この種の高周波伝送線路用バイアス回路として
は、例えば第７図および第８図に示すようなものがあ
る。第７図は、従来のバイアス回路の主要部の平面図で
あり、第８図は、第７図のVIII−VIII線からみた断面図
である。
両図から分かるように、背面に接地導体16を有する誘
電体基板２上に設けられたマイクロストリップ線路（高
周波伝送線路）４への電力の供給は、給電線14から銅ま
たは金のコイル８を介して行われる。すなわち、コイル
８の一端６は線路４に接続され、その他端10は電極13に
おいて給電線14の一端と接続される。電極13、誘電体15
および接地導体16は、バイパスコンデンサ12を構成す
る。コイル８の他端10は直接接地されることもある。
このような従来のバイアス回路において、コイル８を
バイアス線として使用するためには、コイル８のインピ
ーダンスは、線路４の特性インピーダンス（例えば50
Ω）より充分大きな値を有する必要がある。そのため
に、コイル８の長さを長くしている。
［発明が解決しようとする問題点］
しかしながら、コイルのインピーダンスを増加させる
ためにコイルの巻き数を増すと、必然的にコイルが長く
なり、その結果、第８図に示すようにコイル８と接地導
体16との間に分布容量Ｃが発生し、自己共振が起こる。
この共振によりエネルギーの吸収が生じ、共振周波数に
おいて伝送線路の伝送損失が増大する。
この従来技術の欠点は、特に、広帯域のバイアス回路
を実現するうえで問題となる。
したがって、本発明の目的は、広帯域のマイクロ波伝
送に好適な高周波伝送線路用バイアス回路を提供するこ
とにある。
［問題点を解決するための手段］
本発明は、上記従来技術の問題点に着目してなされた
ものであり、その構成は、
バイアス線としてコイルを用い、該コイルの一端が、
背面に接地導体を有する誘電体基板上に設けられた高周
波伝送線路に接続され、他端が基準電位に接続された高
周波伝送線路用バイアス回路において、
上記コイルの伝送線路側の巻き始め部分の少なくとも
数ターンを上記高周波伝送線路の上部に位置させること
を特徴とする。
勿論、本発明の一実施態様として、上記コイルは、そ
のほぼ全体を上記高周波伝送線路の上部に位置させるこ
ともできる。
また、他の実施態様として上記伝送線路側の巻き始め
部分のコイルの引出し線の長さをほぼ０にすることもで
きる。
本発明において、基準電位側のコイル端部の引出し線
による分布容量の発生を抑えるために、その接続点を誘
電体基板の内方に入り込む形で設けてもよい。
本発明の他の実施態様として、上記コイルは、高抵抗
率の抵抗材料を用いて形成することができる。この高抵
抗率の抵抗材料には、例えば、コンスタンタンあるいは
ニクロムを用いることができる。高抵抗率の抵抗材料
は、これらに限らず、コイルとして整形可能であり高抵
抗率のものであれば利用可能である。
なお、本明細書において、「基準電位」なる語は電源
電位のみならず接地電位をも含むものとする。
［作用］
本発明では、共振の原因となるコイルと接地導体との
間の分布容量を減少させるために、コイルの配置位置を
工夫したものである。すなわち、コイルと接地導体の間
に伝送線路が介挿されるようにコイルの位置決めを行う
ことにより、分布容量を減少させたものである。
分布容量による共振はコイルの伝送線路側の巻き始め
部分の影響を最も受けやすいことが経験的に確かめられ
たので、伝送線路側の巻き始め部分の少なくとも数ター
ンが伝送線路の上に位置するようにコイルを実装するだ
けでも相当の効果を得ることができる。コイルの伝送線
路側の引出し線の長さは０に近いほど分布容量を減少さ
せ、共振の現われる周波数を高くし、結果として広帯域
のバイアス回路が得られることが確認された。
上記構成に加えて、さらに、バイアス回路のコイルを
高抵抗率の抵抗材料で構成してコイル自身のＱを小さく
すれば、共振が発生したとしてもその共振によるエネル
ギー損失を低減することができる。
［実施例］
以下、第１図ないし第６図を参照して本発明の実施例
について詳細に説明する。第１図ないし第４図におい
て、従来の構成要素と同様の構成要素には同一の参照番
号を付してある。
まず、第１図ないし第４図を参照して本発明の実施例
を説明する。
＜第１実施例＞
第１図は、本発明に係るバイアス回路の第１実施例の
平面図であり、第２図は、II−II線からみた第１図のバ
イアス回路の断面図である。
両図から分かるように、この実施例は、コイル８のほ
ぼ全体を伝送線路４上に平行に配置したものである。
コイル８の一端６の引出し線の長さは、ほぼ０となる
ようにする。コイル８は伝送線路４に接触しないよう
に、伝送線路４から0.1mm以上離す。また、コイル８の
他端10の引出し線の長さを短くするために、誘電体基板
２に切込み11を設けて、この切込み11内にコンデンサ12
を形成する。
この第１実施例の構成ではコイル８と接地導体16との
間に伝送線路４が介挿されることになるので、コイル８
と接地導体16との間の分布容量の発生が最小限に抑制さ
れる。その結果、バイアス回路の自己共振が抑えられ
る。
＜他の実施例＞
第３図および第４図に、それぞれ本発明の他の実施例
の平面図を示す。両図において、接地導体は省略してあ
る。
第３図および第４図の実施例は、コイル８の全体を伝
送線路４の上に配置した第１実施例と異なり、コイル８
の伝送線路４側の巻き初めの少なくとも２、３ターンが
伝送線路４の上に位置するようにしたものである。第３
図のコイル８はほぼ直線状であるのに対し、第４図のコ
イル８は曲線状である点が異なる。
上述のように、分布容量による共振はコイル８の伝送
線路側の巻き始め部分の影響を最も受けやすいので、こ
れらの実施例では、第１実施例により効果には及ばない
までも、分布容量による共振を抑制することができる。
上述したように、第１図のコイル８を高抵抗率の抵抗
材料で構成してコイル自身のＱを小さくすることによ
り、共振によるエネルギー損失を低減することができ
る。
高抵抗率の抵抗材料としては、銅・ニッケル合金（た
とえば商品名コンスタンタンとして知られている銅55
％、ニッケル45％の合金は約48μΩcmの高抵抗率を有す
る）やニクロム（抵抗率約100μΩcm）が挙げられる。
加工の容易さ、半田付け性等を考慮すると、コンスタン
タンが好適である。ただし、半田付け以外の接続方法を
採用する場合、たとえば、導電性接着剤を用いる場合に
は、半田付け性は問題にならない。
最後に、本願第１および第２発明を採用したバイアス
回路と従来のバイアス回路とについて、それぞれ伝送損
失（インサーションロス）を実測したデータを示す第５
図および第６図を参照して、両者の伝送損失を比較す
る。この実験においては、本発明のバイアス回路のコイ
ルとして線径0.05mmのコンスタンタン線を用い、従来例
のコイルとして線径0.04mmの銅線を用いた。
第６図の従来例の実測結果では10MHz〜20GHzの間で６
回の共振が起こり、そのうちの３回は損失が大きく、広
帯域バイアス回路としては使用できない。これに対し、
第５図の本発明によるバイアス回路の実測結果によれ
ば、共振の回数が減少するだけでなく、共振による伝送
損失自体の大きさも減少していることが分かる。すなわ
ち、共振による損失が３箇所にみられるが、伝送損失と
しては、問題なく、広帯域バイアス回路として使用でき
る。
なお、第５図および第６図における共振による伝送損
失のピーク以外の部分（ベース部分）の損失は、伝送線
路およびコネクタによる損失であり、コイルの付加によ
るものではない。また、第５図の右端の伝送損失の増加
は、評価用回路によるものである。
［発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、従来のバイア
ス回路のバイアス線としてのコイルに簡単な変更を加え
ることにより、共振を抑制して伝送損失を低減し、約10
0MHzから20GHz以上にわたる広帯域のバイアス回路が実
現できる。The present invention relates to a bias circuit for a high-frequency transmission line in a microwave circuit. 2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of bias circuit for a high-frequency transmission line, there is, for example, one shown in FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a plan view of a main part of a conventional bias circuit, and FIG. 8 is a sectional view taken along line VIII-VIII in FIG. As can be seen from both figures, the supply of power to the microstrip line (high-frequency transmission line) 4 provided on the dielectric substrate 2 having the ground conductor 16 on the back surface is performed by feeding the copper or gold coil 8 from the feeder line 14. Done through. That is, one end 6 of the coil 8 is connected to the line 4, and the other end 10 is connected to one end of the feed line 14 at the electrode 13. Electrode 13, dielectric 15
The ground conductor 16 forms the bypass capacitor 12. The other end 10 of the coil 8 may be directly grounded. In such a conventional bias circuit, in order to use the coil 8 as a bias line, the impedance of the coil 8 must be equal to the characteristic impedance of the line 4 (for example, 50
Ω). Therefore, the length of the coil 8 is increased. [Problems to be Solved by the Invention] However, if the number of turns of the coil is increased to increase the impedance of the coil, the coil is inevitably lengthened, and as a result, as shown in FIG. A distributed capacitance C is generated between the conductor 16 and the conductor 16, and self-resonance occurs.
Due to this resonance, energy is absorbed, and the transmission loss of the transmission line increases at the resonance frequency. This disadvantage of the prior art is particularly problematic in realizing a wideband bias circuit. Accordingly, it is an object of the present invention to provide a high-frequency transmission line bias circuit suitable for wideband microwave transmission. [Means for Solving the Problems] The present invention has been made by focusing on the problems of the above-described conventional technology, and has a configuration in which a coil is used as a bias wire, and one end of the coil is
In a high-frequency transmission line bias circuit connected to a high-frequency transmission line provided on a dielectric substrate having a ground conductor on the back surface and having the other end connected to a reference potential, at least a winding start portion of the coil on the transmission line side. It is characterized in that several turns are located above the high-frequency transmission line. Of course, as one embodiment of the present invention, the coil can be located almost entirely on the high-frequency transmission line. In another embodiment, the length of the lead wire of the coil at the start of winding on the transmission line side can be made substantially zero. In the present invention, in order to suppress the occurrence of distributed capacitance due to the lead wire of the coil end on the reference potential side, the connection point may be provided so as to enter inside the dielectric substrate. As another embodiment of the present invention, the coil can be formed using a high-resistance resistive material. As the high-resistance material, for example, constantan or nichrome can be used. The high-resistivity resistive material is not limited to these materials, and any material that can be shaped as a coil and has high resistivity can be used. Note that in this specification, the term “reference potential” includes not only a power supply potential but also a ground potential. [Operation] In the present invention, the arrangement position of the coil is devised in order to reduce the distributed capacitance between the coil and the ground conductor that causes resonance. That is, the distributed capacitance is reduced by positioning the coil so that the transmission line is inserted between the coil and the ground conductor. It has been empirically confirmed that the resonance due to the distributed capacitance is most susceptible to the influence of the winding start part on the transmission line side, so that at least several turns of the winding start part on the transmission line side are located above the transmission line. A considerable effect can be obtained only by mounting the coil on the rim. It was confirmed that the closer the length of the lead wire on the transmission line side of the coil to zero, the smaller the distributed capacitance and the higher the frequency at which resonance appears, and as a result, a broadband bias circuit can be obtained. In addition to the above configuration, if the coil of the bias circuit is made of a high-resistance material to reduce the Q of the coil itself, even if resonance occurs, energy loss due to the resonance can be reduced. Embodiment An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIGS. 1 to 6. 1 to 4, components similar to those of the related art are denoted by the same reference numerals. First, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. <First Embodiment> FIG. 1 is a plan view of a first embodiment of a bias circuit according to the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the bias circuit of FIG. 1 taken along line II-II. . As can be seen from these figures, in this embodiment, almost the entire coil 8 is arranged on the transmission line 4 in parallel. The length of the lead wire at one end 6 of the coil 8 is set to be substantially zero. The coil 8 is separated from the transmission line 4 by 0.1 mm or more so as not to contact the transmission line 4. In order to shorten the length of the lead wire at the other end 10 of the coil 8, a cut 11 is provided in the dielectric substrate 2, and a capacitor 12 is provided in the cut 11.
To form In the configuration of the first embodiment, since the transmission line 4 is interposed between the coil 8 and the ground conductor 16, the coil 8
The generation of the distributed capacitance between the ground conductor 16 and the ground conductor 16 is minimized. As a result, self-resonance of the bias circuit is suppressed. <Other Embodiments> Figs. 3 and 4 are plan views of other embodiments of the present invention. In both figures, the ground conductor is omitted. 3 and 4 are different from the first embodiment in which the entire coil 8 is disposed on the transmission line 4.
, At least a few turns at the beginning of winding on the transmission line 4 side are located on the transmission line 4. Third
The coil 8 in the figure is substantially straight, whereas the coil 8 in FIG. 4 is curved. As described above, the resonance caused by the distributed capacitance is most susceptible to the influence of the winding start portion of the coil 8 on the transmission line side. Resonance can be suppressed. As described above, energy loss due to resonance can be reduced by configuring the coil 8 in FIG. 1 with a high-resistance material to reduce the Q of the coil itself. Copper-nickel alloys (for example, copper 55 known as Constantan under the trade name)
%, Nickel 45% alloy has a high resistivity of about 48 μΩcm) and nichrome (resistivity of about 100 μΩcm).
Considering ease of processing, solderability, etc., Constantan is preferred. However, when a connection method other than soldering is employed, for example, when a conductive adhesive is used, the solderability does not matter. Finally, the fifth and the fifth data showing data obtained by actually measuring transmission loss (insertion loss) for the bias circuit adopting the first and second inventions of the present application and the conventional bias circuit, respectively.
Referring to FIG. 6 and FIG. 6, the transmission loss of the two is compared. In this experiment, a constant wire having a wire diameter of 0.05 mm was used as the coil of the bias circuit of the present invention, and a copper wire having a wire diameter of 0.04 mm was used as the coil of the conventional example. The measured results of the conventional example shown in FIG.
Times resonance occurs, three of which have large losses and cannot be used as a wideband bias circuit. In contrast,
According to the measurement results of the bias circuit according to the present invention shown in FIG. 5, not only the number of times of resonance is reduced but also the magnitude of transmission loss itself due to resonance is reduced. That is, although loss due to resonance is observed at three places, there is no problem with transmission loss, and it can be used as a broadband bias circuit. The loss of the portion (base portion) other than the peak of the transmission loss due to resonance in FIGS. 5 and 6 is a loss due to the transmission line and the connector, and is not due to the addition of the coil. The increase in the transmission loss at the right end of FIG. 5 is due to the evaluation circuit. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, by making a simple change to the coil serving as the bias line of the conventional bias circuit, the resonance is suppressed to reduce the transmission loss, and
A wide-band bias circuit from 0 MHz to over 20 GHz can be realized.
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係るバイアス回路の一実施例の平面
図、第２図は、II−II線からみた第１図のバイアス回路
の断面図、第３図および第４図はそれぞれ本発明の他の
実施例の主要部の平面図、第５図および第６図は、それ
ぞれ従来例および本発明のバイアス回路の伝送損失の実
測データを示すグラフ、第７図は従来のバイアス回路の
主要部の平面図、第８図は第７図のバイアス回路のVIII
−VIII線からみた断面図である。
２……誘電体基板;4……伝送線路
８……コイル;12……コンデンサ
16……接地導体BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a plan view of one embodiment of a bias circuit according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of the bias circuit of FIG. 1 taken along the line II-II, FIG. FIG. 4 is a plan view of a main part of another embodiment of the present invention, and FIGS. 5 and 6 are graphs showing transmission loss measurement data of the bias circuit of the conventional example and the present invention, respectively. FIG. 8 is a plan view of a main part of a conventional bias circuit, and FIG.
It is sectional drawing seen from the -VIII line. 2 Dielectric substrate 4 Transmission line 8 Coil 12 Capacitor 16 Ground conductor
Claims (1)
が、背面に接地導体を有する誘電体基板上に設けられた
高周波伝送線路に接続され、他端が基準電位に接続され
た高周波伝送線路用バイアス回路において、 上記コイルの伝送線路側の巻き始め部分の少なくとも数
ターンを、上記高周波伝送線路の上面上に近接して位置
させ、かつ、伝送線路の伝送方向に沿って配置すること
を特徴とする高周波伝送線路用バイアス回路。 ２．上記コイルのほぼ全体を上記高周波伝送線路の上部
に位置させた特許請求の範囲第１項記載の高周波伝送線
路用バイアス回路。 ３．上記伝送線路側の巻き始め部分のコイルの引き出線
の長さをほぼ０にした特許請求の範囲第１項記載の高周
波伝送線路用バイアス回路。 ４．上記コイルは、高抵抗率の抵抗材料を用いて形成さ
れた特許請求の範囲第１項記載の高周波伝送線路用バイ
アス回路。 ５．上記高抵抗率の抵抗材料は、コンスタンタンである
特許請求の範囲第４項記載の高周波用伝送線路用バイア
ス回路。 ６．上記高抵抗率の抵抗材料は、ニクロムである特許請
求の範囲第４項記載の高周波用伝送線路用バイアス回
路。(57) [Claims] In a bias circuit for a high-frequency transmission line in which a coil is used as a bias line, one end of the coil is connected to a high-frequency transmission line provided on a dielectric substrate having a ground conductor on the back surface, and the other end is connected to a reference potential. Wherein at least several turns of a winding start portion of the coil on the transmission line side are located close to the upper surface of the high-frequency transmission line, and are arranged along the transmission direction of the transmission line. Line bias circuit. 2. 2. The high-frequency transmission line bias circuit according to claim 1, wherein substantially the entire coil is located above the high-frequency transmission line. 3. 2. The bias circuit for a high-frequency transmission line according to claim 1, wherein the length of the lead wire of the coil at the winding start portion on the transmission line side is substantially zero. 4. 2. The bias circuit for a high-frequency transmission line according to claim 1, wherein the coil is formed using a high-resistance material. 5. 5. The bias circuit for a high-frequency transmission line according to claim 4, wherein said high-resistance material is constantan. 6. 5. A bias circuit for a high-frequency transmission line according to claim 4, wherein said high-resistance material is nichrome.
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