JP3206543B2 - ショートスタブ整合回路 - Google Patents
ショートスタブ整合回路Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/02—Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03F—AMPLIFIERS
- H03F3/00—Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
- H03F3/60—Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microwave Amplifiers (AREA)
- Waveguide Connection Structure (AREA)
- Waveguides (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波整合回路に係
り、特にミリ波・マイクロ波帯において用いられるモノ
リシック集積回路のショートスタブ整合回路に関する。
り、特にミリ波・マイクロ波帯において用いられるモノ
リシック集積回路のショートスタブ整合回路に関する。
【従来の技術】一般に、ミリ波・マイクロ波増幅器を設
計・試作すると、しばしば寄生発振に悩まされる。これ
は増幅素子として用いる高周波トランジスタ、例えばヘ
テロ接合ＦＥＴが直流からマイクロ波・ミリ波帯に至る
広い周波数範囲で０ｄＢ以上の電力利得を有するため、
ある周波数帯で回路が発振条件を満たしてしまうからで
ある。
計・試作すると、しばしば寄生発振に悩まされる。これ
は増幅素子として用いる高周波トランジスタ、例えばヘ
テロ接合ＦＥＴが直流からマイクロ波・ミリ波帯に至る
広い周波数範囲で０ｄＢ以上の電力利得を有するため、
ある周波数帯で回路が発振条件を満たしてしまうからで
ある。
【０００２】トランジスタの安定条件は、トランジスタ
の出力端子に可変負荷インピーダンスＺｌを接続した場
合、この可変負荷インピーダンスＺｌがスミスチャート
内のいかなる位置にあっても、入力側の反射係数Γｉｎ
の絶対値が１より小さいことである。言い換えれば、入
力反射係数Γｉｎ及び出力反射係数Γｏｕｔのそれぞれ
の絶対値が共に１より小さい場合には発振は起こらな
い。
の出力端子に可変負荷インピーダンスＺｌを接続した場
合、この可変負荷インピーダンスＺｌがスミスチャート
内のいかなる位置にあっても、入力側の反射係数Γｉｎ
の絶対値が１より小さいことである。言い換えれば、入
力反射係数Γｉｎ及び出力反射係数Γｏｕｔのそれぞれ
の絶対値が共に１より小さい場合には発振は起こらな
い。
【０００３】通常、発振するがどうかの判定のために安
定係数Ｋという指標を用いる。安定係数Ｋはその値が１
より大きいか小さいかにより安定性の判別を行える指標
であり、回路のＳパラメータを用いて次のように表され
る。 Ｋ＝（１−｜Ｓ11｜2−｜Ｓ22｜2＋｜Δ｜2）／２・｜
Ｓ12・Ｓ21｜ Δ＝Ｓ11・Ｓ22−Ｓ12・Ｓ21 絶対安定の条件はＫ＞１であり、Ｋ＞１であれば、外部
に帰還回路を付加しない限り、すべての受動負荷インピ
ーダンスＺｌに対して発振は起こらない。
定係数Ｋという指標を用いる。安定係数Ｋはその値が１
より大きいか小さいかにより安定性の判別を行える指標
であり、回路のＳパラメータを用いて次のように表され
る。 Ｋ＝（１−｜Ｓ11｜2−｜Ｓ22｜2＋｜Δ｜2）／２・｜
Ｓ12・Ｓ21｜ Δ＝Ｓ11・Ｓ22−Ｓ12・Ｓ21 絶対安定の条件はＫ＞１であり、Ｋ＞１であれば、外部
に帰還回路を付加しない限り、すべての受動負荷インピ
ーダンスＺｌに対して発振は起こらない。
【０００４】特開平７−２４０３６９号公報には、増幅
回路における低周波の安定性を考慮した整合回路が開示
されている。この整合回路は、ＦＥＴのゲート電極に接
続されたＲＦ信号伝送線路に接続され、バイアス回路と
安定化回路とを兼ねている。
回路における低周波の安定性を考慮した整合回路が開示
されている。この整合回路は、ＦＥＴのゲート電極に接
続されたＲＦ信号伝送線路に接続され、バイアス回路と
安定化回路とを兼ねている。
【０００５】詳しくは、整合回路はＲＦ信号伝送線路に
接続された１／４波長伝送線路を有し、１／４波長伝送
線路がバイアス回路に接続されると共に、第１ＭＩＭ
（metal-insulator-metal）容量を介して接地され、更
に直列接続された第２ＭＩＭ容量及び抵抗を介して接地
されている。即ち、第１ＭＩＭ容量と第２ＭＩＭ容量及
び抵抗とは並列回路を構成している。
接続された１／４波長伝送線路を有し、１／４波長伝送
線路がバイアス回路に接続されると共に、第１ＭＩＭ
（metal-insulator-metal）容量を介して接地され、更
に直列接続された第２ＭＩＭ容量及び抵抗を介して接地
されている。即ち、第１ＭＩＭ容量と第２ＭＩＭ容量及
び抵抗とは並列回路を構成している。
【０００６】第１ＭＩＭ容量は使用周波数でショート状
態に近くなり使用外の低周波数でオープン状態に近くな
る容量値に設定され、 第２ＭＩＭ容量は第１ＭＩＭ容
量よりも大きく、使用外の低周波数でショート状態に近
くなる容量値に設定されている。従って、整合回路は、
使用周波数では１／４波長伝送線路が第１ＭＩＭ容量を
通して接地されたバイアス回路となり、使用外の低周波
数では１／４波長伝送線路が直列接続された第２ＭＩＭ
容量及び抵抗を介して接地された発振防止用の安定化回
路となる。
態に近くなり使用外の低周波数でオープン状態に近くな
る容量値に設定され、 第２ＭＩＭ容量は第１ＭＩＭ容
量よりも大きく、使用外の低周波数でショート状態に近
くなる容量値に設定されている。従って、整合回路は、
使用周波数では１／４波長伝送線路が第１ＭＩＭ容量を
通して接地されたバイアス回路となり、使用外の低周波
数では１／４波長伝送線路が直列接続された第２ＭＩＭ
容量及び抵抗を介して接地された発振防止用の安定化回
路となる。
【０００７】また、特開平１−２３３８１２号公報に
は、整合を行うショートスタブのショート面とは反対側
に発振防止用抵抗を挿入した整合回路が開示されてい
る。この整合回路は、モノリシック形集積回路において
発振防止回路の素子数を低減しチップ面積を小さくする
ことを目的としており、そのためにＲＦ信号伝送線路に
直に発振防止用抵抗を形成している。
は、整合を行うショートスタブのショート面とは反対側
に発振防止用抵抗を挿入した整合回路が開示されてい
る。この整合回路は、モノリシック形集積回路において
発振防止回路の素子数を低減しチップ面積を小さくする
ことを目的としており、そのためにＲＦ信号伝送線路に
直に発振防止用抵抗を形成している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−２４０３６９号公報に開示された整合回路では、図
１４に示すように、１０ＧＨｚ付近の低周波において安
定係数ＫがＫ＜１となる領域１が存在し、このために完
全な安定条件を満たしていない。
７−２４０３６９号公報に開示された整合回路では、図
１４に示すように、１０ＧＨｚ付近の低周波において安
定係数ＫがＫ＜１となる領域１が存在し、このために完
全な安定条件を満たしていない。
【０００９】また、特開平１−２３３８１２号公報に開
示された整合回路では、発振防止用抵抗がＲＦ信号伝送
路に直に半導体抵抗として形成されているために、マイ
クロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）の製造工程に
おけるトリミングの自由度が極端に制限されるという問
題を有している。
示された整合回路では、発振防止用抵抗がＲＦ信号伝送
路に直に半導体抵抗として形成されているために、マイ
クロ波モノリシック集積回路（ＭＭＩＣ）の製造工程に
おけるトリミングの自由度が極端に制限されるという問
題を有している。
【００１０】本発明の目的は、安定係数Ｋの値を１以上
にあげて、安定で寄生発振のないショートスタブ整合回
路を提供することにある。本発明の他の目的は、修正が
容易で且つ寄生発振のない安定したショートスタブ整合
回路を提供することにある。
にあげて、安定で寄生発振のないショートスタブ整合回
路を提供することにある。本発明の他の目的は、修正が
容易で且つ寄生発振のない安定したショートスタブ整合
回路を提供することにある。
【課題を解決するための手段】本発明によるショートス
タブ整合回路は、信号伝送線路と接地導体との間の伝送
経路に少なくとも１個の分布定数効果を有する抵抗素子
が挿入されていることを特徴とする。抵抗素子を挿入す
ることで安定係数Ｋの値を容易に１以上にすることがで
き、且つ分布定数効果を有する抵抗素子は製造工程の最
後の方で形成することができるために、トリミングを行
う際の自由度が大きくなり、修正が極めて容易になる。
タブ整合回路は、信号伝送線路と接地導体との間の伝送
経路に少なくとも１個の分布定数効果を有する抵抗素子
が挿入されていることを特徴とする。抵抗素子を挿入す
ることで安定係数Ｋの値を容易に１以上にすることがで
き、且つ分布定数効果を有する抵抗素子は製造工程の最
後の方で形成することができるために、トリミングを行
う際の自由度が大きくなり、修正が極めて容易になる。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本発明による整合回路の第
１実施形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図であ
る。本実施形態は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリッ
プ線路と分布定数効果を有する抵抗とを有し、中心周波
数はここでは４０ＧＨｚとしている。
１実施形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図であ
る。本実施形態は、ＧａＡｓ基板上のマイクロストリッ
プ線路と分布定数効果を有する抵抗とを有し、中心周波
数はここでは４０ＧＨｚとしている。
【００１２】図１に示すように、ＲＦ信号伝送線路１０
はＧａＡｓ基板に形成されたＦＥＴ１１のゲート電極に
接続されている。ＦＥＴ１１は、ゲート長０．１８ｕ
ｍ、ゲート幅Ｗｇ＝２００ｕｍのＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系ヘテロ接合を有し、バイアス条件はドレイン・
バイアスＶｄ＝４．０Ｖ、ゲート・バイアスＶｇ＝−
０．６Ｖである。ここで用いた能動素子であるＦＥＴ
は、６０ＧＨｚ付近で最大安定電力利得（ＭＳＧ）と最
大有効電力利得（ＭＡＧ）が切り替わり、６０ＧＨｚ以
下での安定係数Ｋは１以下（不安定）となる特性を示
す。
はＧａＡｓ基板に形成されたＦＥＴ１１のゲート電極に
接続されている。ＦＥＴ１１は、ゲート長０．１８ｕ
ｍ、ゲート幅Ｗｇ＝２００ｕｍのＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧ
ａＡｓ系ヘテロ接合を有し、バイアス条件はドレイン・
バイアスＶｄ＝４．０Ｖ、ゲート・バイアスＶｇ＝−
０．６Ｖである。ここで用いた能動素子であるＦＥＴ
は、６０ＧＨｚ付近で最大安定電力利得（ＭＳＧ）と最
大有効電力利得（ＭＡＧ）が切り替わり、６０ＧＨｚ以
下での安定係数Ｋは１以下（不安定）となる特性を示
す。
【００１３】ＲＦ信号伝送線路１０は、本実施形態であ
るショートスタブ整合回路部１２に接続され、さらにバ
イアス回路部１３に接続されている。ショートスタブ整
合回路部１２は、伝送線路１０１、分布定数効果を有す
る抵抗１０２、容量１０３及び接地電極１０４からな
る。伝送線路１０１の一端はＲＦ信号伝送線路１０に接
続され、他端は抵抗１０２に接続されている。更に、抵
抗１０２は容量１０３の一端に直列接続され、他端が接
地電極１０４に接続され、容量１０３の接地電極１０４
に繋がっていない端子に接続されたバイアス供給線１０
５は、バイアス回路部１３に接続されている。
るショートスタブ整合回路部１２に接続され、さらにバ
イアス回路部１３に接続されている。ショートスタブ整
合回路部１２は、伝送線路１０１、分布定数効果を有す
る抵抗１０２、容量１０３及び接地電極１０４からな
る。伝送線路１０１の一端はＲＦ信号伝送線路１０に接
続され、他端は抵抗１０２に接続されている。更に、抵
抗１０２は容量１０３の一端に直列接続され、他端が接
地電極１０４に接続され、容量１０３の接地電極１０４
に繋がっていない端子に接続されたバイアス供給線１０
５は、バイアス回路部１３に接続されている。
【００１４】伝送線路１０１、分布定数効果を有する抵
抗１０２及び容量１０３によって中心周波数４０ＧＨｚ
のショートスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯で
は整合回路として動作し、使用外の低周波帯では寄生発
振を防止する安定化回路として動作する。
抗１０２及び容量１０３によって中心周波数４０ＧＨｚ
のショートスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯で
は整合回路として動作し、使用外の低周波帯では寄生発
振を防止する安定化回路として動作する。
【００１５】特に、分布定数効果を有する抵抗１０２
は、ＲＦ信号伝送線路１０や伝送線路１０１等の回路パ
ターンを形成する配線工程に続いて形成することができ
る。具体的には、配線の下地となる配線スパッタを形成
した後、配線スパッタ上に金配線を形成し、更に配線ス
パッタ上にメタル抵抗である分布定数抵抗１０２を形成
する。このように、メタル抵抗であるために、例えばト
リミングによる抵抗値の調整などの後処理が極めて容易
になる。
は、ＲＦ信号伝送線路１０や伝送線路１０１等の回路パ
ターンを形成する配線工程に続いて形成することができ
る。具体的には、配線の下地となる配線スパッタを形成
した後、配線スパッタ上に金配線を形成し、更に配線ス
パッタ上にメタル抵抗である分布定数抵抗１０２を形成
する。このように、メタル抵抗であるために、例えばト
リミングによる抵抗値の調整などの後処理が極めて容易
になる。
【００１６】更に、抵抗１０２が分布定数効果を有する
ためには、使用周波数の信号波長のほぼ１／１６以上の
長さを有することが望ましい。ここでは、伝送線路１０
１の長さ１３０ｕｍ、幅２０ｕｍ、分布定数回路を有す
る抵抗１０２の長さ５０ｕｍ、幅２０ｕｍ、抵抗値５０
Ω、容量１０３の値は１ｐＦとしている。
ためには、使用周波数の信号波長のほぼ１／１６以上の
長さを有することが望ましい。ここでは、伝送線路１０
１の長さ１３０ｕｍ、幅２０ｕｍ、分布定数回路を有す
る抵抗１０２の長さ５０ｕｍ、幅２０ｕｍ、抵抗値５０
Ω、容量１０３の値は１ｐＦとしている。
【００１７】次に、本実施形態の整合回路が能動素子の
安定性に与える影響を調べた。本実施形態によれば、伝
送線路１０１、分布定数効果を有する抵抗１０２、及び
容量１０３のみで構成され、使用周波数で整合回路とし
て機能すると同時に、抵抗１０２により帯域内外で寄生
発振を防止する安定化回路としても機能する。これは、
抵抗１０２によって電力が減衰するため、周波数によら
ず反射係数が一定量小さくなるためである。その結果、
スミスチャート上の入出力反射係数がグラフの内側へ入
り込み、外部のインピーダンスの変化に対しても反射係
数が１より大きくなりにくくなる。なお、減衰を生じさ
せてはいるが、使用周波数での利得の落ち込みは１ｄＢ
未満であり、実用上は問題はない。
安定性に与える影響を調べた。本実施形態によれば、伝
送線路１０１、分布定数効果を有する抵抗１０２、及び
容量１０３のみで構成され、使用周波数で整合回路とし
て機能すると同時に、抵抗１０２により帯域内外で寄生
発振を防止する安定化回路としても機能する。これは、
抵抗１０２によって電力が減衰するため、周波数によら
ず反射係数が一定量小さくなるためである。その結果、
スミスチャート上の入出力反射係数がグラフの内側へ入
り込み、外部のインピーダンスの変化に対しても反射係
数が１より大きくなりにくくなる。なお、減衰を生じさ
せてはいるが、使用周波数での利得の落ち込みは１ｄＢ
未満であり、実用上は問題はない。
【００１８】図２は、第１実施形態によるショートスタ
ブ整合回路の安定化特性を示すグラフであり、図３は、
分布定数効果を有する抵抗１０２を除去した比較例
（１）の安定化特性を示すグラフである。
ブ整合回路の安定化特性を示すグラフであり、図３は、
分布定数効果を有する抵抗１０２を除去した比較例
（１）の安定化特性を示すグラフである。
【００１９】図２に示すように、本実施形態では、反射
係数が小さくなった結果、安定係数Ｋがすべての帯域に
おいて１を越えており、本発明によって回路安定性が飛
躍的向上したことを示している。これに対して、図３に
示す比較例では、３０ＧＨｚ付近の領域２において安定
係数Ｋが１より小さくなっている。
係数が小さくなった結果、安定係数Ｋがすべての帯域に
おいて１を越えており、本発明によって回路安定性が飛
躍的向上したことを示している。これに対して、図３に
示す比較例では、３０ＧＨｚ付近の領域２において安定
係数Ｋが１より小さくなっている。
【００２０】基本的構成は第一実施形態と同様である
が、抵抗の配置の仕方についてさらに工夫した構成を以
下に示す。以下に示す回路においても第一実施形態と同
様の効果を期待できる。また、バイアス回路がショート
スタブ回路の先についていない増幅回路や、容量を介さ
すに直接接地されているショートスタブ回路を用いた増
幅回路でも同じ効果を確認している。
が、抵抗の配置の仕方についてさらに工夫した構成を以
下に示す。以下に示す回路においても第一実施形態と同
様の効果を期待できる。また、バイアス回路がショート
スタブ回路の先についていない増幅回路や、容量を介さ
すに直接接地されているショートスタブ回路を用いた増
幅回路でも同じ効果を確認している。
【００２１】図４は、本発明による整合回路の第２実施
形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本実
施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上のマ
イクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗とを
有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。な
お、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一の
参照符号を付して説明は省略する。
形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本実
施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上のマ
イクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗とを
有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。な
お、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一の
参照符号を付して説明は省略する。
【００２２】図４に示すように、第２実施形態のショー
トスタブ整合回路部２０によってＲＦ信号伝送線路１０
とバイアス回路部１３とが接続されている。ショートス
タブ整合回路部２０は、分布定数効果を有する抵抗２０
１、１／４波長伝送線路２０２、容量２０３及び接地電
極２０４からなる。１／４波長伝送線路２０２の一端
は、ＲＦ信号伝送線路１０に接続された抵抗２０１に接
続され、他端は容量２０３に接続されている。容量２０
３の一端は接地電極２０４に接続され、更に、容量１０
３の接地電極２０４に繋がっていない端子に接続された
バイアス供給線２０５はバイアス回路部１３に接続され
ている。
トスタブ整合回路部２０によってＲＦ信号伝送線路１０
とバイアス回路部１３とが接続されている。ショートス
タブ整合回路部２０は、分布定数効果を有する抵抗２０
１、１／４波長伝送線路２０２、容量２０３及び接地電
極２０４からなる。１／４波長伝送線路２０２の一端
は、ＲＦ信号伝送線路１０に接続された抵抗２０１に接
続され、他端は容量２０３に接続されている。容量２０
３の一端は接地電極２０４に接続され、更に、容量１０
３の接地電極２０４に繋がっていない端子に接続された
バイアス供給線２０５はバイアス回路部１３に接続され
ている。
【００２３】分布定数効果を有する抵抗２０１、１／４
波長伝送線路２０２及び容量２０３によって中心周波数
７６ＧＨｚのショートスタブ整合回路が構成され、使用
周波数帯では整合回路として動作し、使用外の低周波帯
では寄生発振を防止する安定化回路として動作する。特
に、分布定数効果を有する抵抗２０１は、第１実施形態
と同様に、ＲＦ信号伝送線路１０や１／４波長伝送線路
２０２と同様の配線工程において形成することができ
る。更に、抵抗２０１が分布定数効果を有するために
は、使用周波数の信号波長のほぼ１／１６以上の長さを
有することが望ましい。
波長伝送線路２０２及び容量２０３によって中心周波数
７６ＧＨｚのショートスタブ整合回路が構成され、使用
周波数帯では整合回路として動作し、使用外の低周波帯
では寄生発振を防止する安定化回路として動作する。特
に、分布定数効果を有する抵抗２０１は、第１実施形態
と同様に、ＲＦ信号伝送線路１０や１／４波長伝送線路
２０２と同様の配線工程において形成することができ
る。更に、抵抗２０１が分布定数効果を有するために
は、使用周波数の信号波長のほぼ１／１６以上の長さを
有することが望ましい。
【００２４】図５は、第２実施形態によるショートスタ
ブ整合回路の安定化特性を示すグラフであり、図６は、
分布定数効果を有する抵抗２０１を除去した比較例
（２）の安定化特性を示すグラフである。
ブ整合回路の安定化特性を示すグラフであり、図６は、
分布定数効果を有する抵抗２０１を除去した比較例
（２）の安定化特性を示すグラフである。
【００２５】図５に示すように、本実施形態では、全帯
域で安定係数Ｋが１を越えており、本発明によって回路
安定性が飛躍的向上したことを示している。これに対し
て、図６に示す比較例（２）では、３０〜７５ＧＨｚの
広い帯域で安定係数Ｋが１より小さくなっている。
域で安定係数Ｋが１を越えており、本発明によって回路
安定性が飛躍的向上したことを示している。これに対し
て、図６に示す比較例（２）では、３０〜７５ＧＨｚの
広い帯域で安定係数Ｋが１より小さくなっている。
【００２６】図７は、本発明による整合回路の第３実施
形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本実
施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上のマ
イクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗とを
有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。な
お、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一の
参照符号を付して説明は省略する。
形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本実
施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上のマ
イクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗とを
有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。な
お、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一の
参照符号を付して説明は省略する。
【００２７】図７に示すように、第２実施形態のショー
トスタブ整合回路部３０は、伝送線路３０１、分布定数
効果を有する抵抗３０２、伝送線路３０３及び接地電極
３０４からなる。伝送線路３０１の一端はＲＦ信号伝送
線路１０に接続され、他端は抵抗３０２の一端に接続さ
れている。さらに、抵抗３０２の他端は伝送線路３０３
の一端に接続されている。伝送線路３０３の他端は接地
電極３０４に接続されている。本実施例では、容量を介
さずに抵抗３０２は接地されている。
トスタブ整合回路部３０は、伝送線路３０１、分布定数
効果を有する抵抗３０２、伝送線路３０３及び接地電極
３０４からなる。伝送線路３０１の一端はＲＦ信号伝送
線路１０に接続され、他端は抵抗３０２の一端に接続さ
れている。さらに、抵抗３０２の他端は伝送線路３０３
の一端に接続されている。伝送線路３０３の他端は接地
電極３０４に接続されている。本実施例では、容量を介
さずに抵抗３０２は接地されている。
【００２８】伝送線路３０１、分布定数効果を有する抵
抗３０２、伝送線路３０３によって中心周波数７６ＧＨ
ｚのショートスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯
では整合回路として動作し、使用外の低周波帯では寄生
発振を防止する安定化回路として動作する。特に、分布
定数効果を有する抵抗３０２は、第１実施形態と同様
に、ＲＦ信号伝送線路１０や伝送線路３０１及び３０３
と同様の配線工程において形成することができる。更
に、抵抗３０２が分布定数効果を有するためには、信号
波長のほぼ１／１６以上の長さを有することが望まし
い。
抗３０２、伝送線路３０３によって中心周波数７６ＧＨ
ｚのショートスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯
では整合回路として動作し、使用外の低周波帯では寄生
発振を防止する安定化回路として動作する。特に、分布
定数効果を有する抵抗３０２は、第１実施形態と同様
に、ＲＦ信号伝送線路１０や伝送線路３０１及び３０３
と同様の配線工程において形成することができる。更
に、抵抗３０２が分布定数効果を有するためには、信号
波長のほぼ１／１６以上の長さを有することが望まし
い。
【００２９】図８は、第３実施形態によるショートスタ
ブ整合回路の安定化特性を示すグラフである。図８に示
すように、本実施形態では、全帯域で安定係数Ｋが１を
越えており、回路安定性が飛躍的向上していることを示
している。
ブ整合回路の安定化特性を示すグラフである。図８に示
すように、本実施形態では、全帯域で安定係数Ｋが１を
越えており、回路安定性が飛躍的向上していることを示
している。
【００３０】図９は、本発明による整合回路の第４実施
形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本実
施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上のマ
イクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗とを
有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。な
お、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一の
参照符号を付して説明は省略する。
形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本実
施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上のマ
イクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗とを
有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。な
お、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一の
参照符号を付して説明は省略する。
【００３１】図９に示すように、第４実施形態のショー
トスタブ整合回路部４０によってＲＦ信号伝送線路１０
とバイアス回路部１３とが接続されている。ショートス
タブ整合回路部４０は、分布定数効果を有する抵抗４０
１、１／４波長伝送線路４０２、分布定数効果を有する
抵抗４０３、容量４０４及び接地電極４０５からなる。
１／４波長伝送線路４０２の一端は抵抗４０１に接続さ
れ、さらに抵抗４０１はＲＦ信号伝送線路１０に接続さ
れている。１／４波長伝送線路４０２の他端は抵抗４０
３の一端に接続され、抵抗４０３の他端は容量４０４に
接続されている。更に、容量４０４の一端は接地電極４
０５に接続され、容量４０４の接地電極１０４に繋がっ
ていない端子に接続されたバイアス供給線４０６はバイ
アス回路１３に接続されている。
トスタブ整合回路部４０によってＲＦ信号伝送線路１０
とバイアス回路部１３とが接続されている。ショートス
タブ整合回路部４０は、分布定数効果を有する抵抗４０
１、１／４波長伝送線路４０２、分布定数効果を有する
抵抗４０３、容量４０４及び接地電極４０５からなる。
１／４波長伝送線路４０２の一端は抵抗４０１に接続さ
れ、さらに抵抗４０１はＲＦ信号伝送線路１０に接続さ
れている。１／４波長伝送線路４０２の他端は抵抗４０
３の一端に接続され、抵抗４０３の他端は容量４０４に
接続されている。更に、容量４０４の一端は接地電極４
０５に接続され、容量４０４の接地電極１０４に繋がっ
ていない端子に接続されたバイアス供給線４０６はバイ
アス回路１３に接続されている。
【００３２】分布定数効果を有する抵抗４０１、１／４
波長伝送線路４０２、分布定数効果を有する抵抗４０３
及び容量４０４によって中心周波数７６ＧＨｚのショー
トスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯では整合回
路として動作し、使用外の低周波帯では寄生発振を防止
する安定化回路として動作する。特に、分布定数効果を
有する抵抗４０１及び４０２は、第１実施形態と同様
に、ＲＦ信号伝送線路１０や１／４波長伝送線路４０２
と同様の回路パターンの配線工程において形成すること
ができる。更に、抵抗４０１及び４０３が分布定数効果
を有するためには、信号波長のほぼ１／１６以上の長さ
を有することが望ましい。
波長伝送線路４０２、分布定数効果を有する抵抗４０３
及び容量４０４によって中心周波数７６ＧＨｚのショー
トスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯では整合回
路として動作し、使用外の低周波帯では寄生発振を防止
する安定化回路として動作する。特に、分布定数効果を
有する抵抗４０１及び４０２は、第１実施形態と同様
に、ＲＦ信号伝送線路１０や１／４波長伝送線路４０２
と同様の回路パターンの配線工程において形成すること
ができる。更に、抵抗４０１及び４０３が分布定数効果
を有するためには、信号波長のほぼ１／１６以上の長さ
を有することが望ましい。
【００３３】図１０は、第４実施形態によるショートス
タブ整合回路の安定化特性を示すグラフである。図１０
に示すように、本実施形態では、全帯域で安定係数Ｋが
１を越えており、回路安定性が飛躍的向上していること
を示している。
タブ整合回路の安定化特性を示すグラフである。図１０
に示すように、本実施形態では、全帯域で安定係数Ｋが
１を越えており、回路安定性が飛躍的向上していること
を示している。
【００３４】図１１は、本発明による整合回路の第５実
施形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本
実施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上の
マイクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗と
を有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。
なお、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一
の参照符号を付して説明は省略する。
施形態を用いたＭＭＩＣの概略的平面構成図である。本
実施形態も、第１実施形態と同様に、ＧａＡｓ基板上の
マイクロストリップ線路と分布定数効果を有する抵抗と
を有し、中心周波数はここでは７６ＧＨｚとしている。
なお、図１に示す第１実施形態と同一構成要素には同一
の参照符号を付して説明は省略する。
【００３５】図１１に示すように、第５実施形態のショ
ートスタブ整合回路部５０によってＲＦ信号伝送線路１
０とバイアス回路部１３とが接続されている。ショート
スタブ整合回路部５０は、分布定数効果を有する長さ１
／４波長程度の抵抗５０１、容量５０２及び接地電極４
０５からなる。１／４波長抵抗５０１の一端はＲＦ信号
伝送線路１０に接続され、他端は容量５０２を介して接
地電極５０３に接続されている。また容量５０２はバイ
アス供給線５０４を介してバイアス回路１３に接続され
ている。
ートスタブ整合回路部５０によってＲＦ信号伝送線路１
０とバイアス回路部１３とが接続されている。ショート
スタブ整合回路部５０は、分布定数効果を有する長さ１
／４波長程度の抵抗５０１、容量５０２及び接地電極４
０５からなる。１／４波長抵抗５０１の一端はＲＦ信号
伝送線路１０に接続され、他端は容量５０２を介して接
地電極５０３に接続されている。また容量５０２はバイ
アス供給線５０４を介してバイアス回路１３に接続され
ている。
【００３６】分布定数効果を有する１／４波長抵抗５０
１及び容量５０２によって中心周波数７６ＧＨｚのショ
ートスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯では整合
回路として動作し、使用外の低周波帯では寄生発振を防
止する安定化回路として動作する。特に、分布定数効果
を有する１／４波長抵抗５０１は、第１実施形態と同様
に、ＲＦ信号伝送線路１０と同様の回路パターンの配線
工程において形成することができ、トリミングを行う際
の自由度が大きくなる。
１及び容量５０２によって中心周波数７６ＧＨｚのショ
ートスタブ整合回路が構成され、使用周波数帯では整合
回路として動作し、使用外の低周波帯では寄生発振を防
止する安定化回路として動作する。特に、分布定数効果
を有する１／４波長抵抗５０１は、第１実施形態と同様
に、ＲＦ信号伝送線路１０と同様の回路パターンの配線
工程において形成することができ、トリミングを行う際
の自由度が大きくなる。
【００３７】図１２は、第５実施形態によるショートス
タブ整合回路の安定化特性を示すグラフである。図１２
に示すように、本実施形態では、全帯域で安定係数Ｋが
１を越えており、回路安定性が飛躍的向上していること
を示している。
タブ整合回路の安定化特性を示すグラフである。図１２
に示すように、本実施形態では、全帯域で安定係数Ｋが
１を越えており、回路安定性が飛躍的向上していること
を示している。
【００３８】なお、図示していないが、図１１における
容量５０２を除去して、１／４波長抵抗５０１を直接接
地電極５０３に接続した整合回路であっても、同様に全
帯域でＫ＞１を満たすことが確認されている。
容量５０２を除去して、１／４波長抵抗５０１を直接接
地電極５０３に接続した整合回路であっても、同様に全
帯域でＫ＞１を満たすことが確認されている。
【００３９】図１３（Ａ）は比較例（１）の低周波部分
での反射係数を示したスミスチャートであり、図１３
（Ｂ）は第１実施形態の低周波部分での反射係数を示し
たスミスチャートである。同図において、□で示された
曲線は、入力側から見た反射係数（Ｓ11）であり、○で
示された曲線は出力側から見た反射係数（Ｓ22）であ
る。
での反射係数を示したスミスチャートであり、図１３
（Ｂ）は第１実施形態の低周波部分での反射係数を示し
たスミスチャートである。同図において、□で示された
曲線は、入力側から見た反射係数（Ｓ11）であり、○で
示された曲線は出力側から見た反射係数（Ｓ22）であ
る。
【００４０】図１３（Ｂ）に示す第１実施形態の反射係
数は、図１３（Ａ）に示す比較例（１）のものに比べて
スミスチャートの内側に入っており、反射係数が小さく
なっていることがわかる。このことは、外部のインピー
ダンスが変化したときにも反射係数が１より大きくなり
にくくなっていることを示している。
数は、図１３（Ａ）に示す比較例（１）のものに比べて
スミスチャートの内側に入っており、反射係数が小さく
なっていることがわかる。このことは、外部のインピー
ダンスが変化したときにも反射係数が１より大きくなり
にくくなっていることを示している。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＲＦ信号伝送線路を接地する経路に分布定数効果を有す
る抵抗を挿入することで、使用周波数帯域内外で安定係
数Ｋ＞１を実現することができ、安定したＭＭＩＣを容
易に達成することができる。更に、分布定数効果を有す
る抵抗を用いることで、製造工程の最後の方で形成する
できるために、トリミングを行う際の自由度が大きくな
り、修正が極めて容易になる。
ＲＦ信号伝送線路を接地する経路に分布定数効果を有す
る抵抗を挿入することで、使用周波数帯域内外で安定係
数Ｋ＞１を実現することができ、安定したＭＭＩＣを容
易に達成することができる。更に、分布定数効果を有す
る抵抗を用いることで、製造工程の最後の方で形成する
できるために、トリミングを行う際の自由度が大きくな
り、修正が極めて容易になる。
【図１】本発明による整合回路の第１実施形態を用いた
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
【図２】第１実施形態によるショートスタブ整合回路の
安定化特性を示すグラフである。
安定化特性を示すグラフである。
【図３】分布定数効果を有する抵抗１０２を除去した比
較例（１）の安定化特性を示すグラフである。
較例（１）の安定化特性を示すグラフである。
【図４】本発明による整合回路の第２実施形態を用いた
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
【図５】第２実施形態によるショートスタブ整合回路の
安定化特性を示すグラフである。
安定化特性を示すグラフである。
【図６】分布定数効果を有する抵抗２０１を除去した比
較例（２）の安定化特性を示すグラフである。
較例（２）の安定化特性を示すグラフである。
【図７】本発明による整合回路の第３実施形態を用いた
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
【図８】第３実施形態によるショートスタブ整合回路の
安定化特性を示すグラフである。
安定化特性を示すグラフである。
【図９】本発明による整合回路の第４実施形態を用いた
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
ＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
【図１０】第４実施形態によるショートスタブ整合回路
の安定化特性を示すグラフである。
の安定化特性を示すグラフである。
【図１１】本発明による整合回路の第５実施形態を用い
たＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
たＭＭＩＣの概略的平面構成図である。
【図１２】第５実施形態によるショートスタブ整合回路
の安定化特性を示すグラフである。
の安定化特性を示すグラフである。
【図１３】（Ａ）は比較例（１）の低周波部分での反射
係数を示したスミスチャートであり、（Ｂ）は第１実施
形態の低周波部分での反射係数を示したスミスチャート
である。
係数を示したスミスチャートであり、（Ｂ）は第１実施
形態の低周波部分での反射係数を示したスミスチャート
である。
【図１４】従来のショートスタブ整合回路の安定化特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１０ ＲＦ信号伝送線路 １１ ＦＥＴ １２ ショートスタブ整合回路部 １３ バイアス回路部 １０１ 伝送線路 １０２ 分布定数効果を有する抵抗 １０３ 容量 １０４ 接地電極 １０５ バイアス供給線 ２０１ 分布定数効果を有する抵抗 ２０２ １／４波長伝送線路 ２０３ 容量 ２０４ 接地電極 ２０５ バイアス供給線 ３０１ 伝送線路 ３０２ 分布定数効果を有する抵抗 ３０３ 伝送線路 ３０４ 接地電極 ４０１ 分布定数効果を有する抵抗 ４０２ １／４波長伝送線路 ４０３ 分布定数効果を有する抵抗 ４０４ 容量 ４０５ 接地電極 ４０６ バイアス供給線 ５０１ 分布定数効果を有する１／４波長抵抗 ５０２ 容量 ５０３ 接地電極 ５０４ バイアス供給線
Claims (9)
- 【請求項１】 信号伝送線路に接続されたショートスタ
ブ整合回路において、 前記信号伝送線路に接続する伝送線路と、 前記伝送線路に接続する接地導体と、 前記伝送線路の任意の位置に挿入された、前記信号伝送
線路を伝わる信号の波長の１／１６以上の長さを持っ
た、少なくとも１個の分布定数効果を有する抵抗素子
と、 からなることを特徴とするショートスタブ整合回路。 - 【請求項２】 前記抵抗素子より前記接地導体側の伝送
線路に、容量素子が前記抵抗素子と直列接続されている
ことを特徴とする請求項１記載のショートスタブ整合回
路。 - 【請求項３】 前記信号伝送線路は増幅器の制御電極に
接続され、前記容量素子の前記接地導体と繋がっていな
い端子に前記増幅器の制御電極にバイアス電圧を供給す
るためのバイアス供給線が接続されていることを特徴と
する請求項２記載のショートスタブ整合回路。 - 【請求項４】 信号伝送線路に接続されたショートスタ
ブ整合回路において、 前記信号伝送線路に接続された伝送線路と、 前記伝送線路に接続する接地導体と、 前記伝送線路の任意の位置に挿入された、前記信号伝送
線路を伝わる信号の波長の１／１６以上の長さを持った
分布定数効果を有する抵抗素子と、 前記抵抗素子と前記接地導体との間に直列接続された容
量素子と、 からなることを特徴とするショートスタブ整合回路。 - 【請求項５】 信号伝送線路に接続されたショートスタ
ブ整合回路において、 接地導体と、 前記信号伝送線路に接続された、前記信号伝送線路を伝
わる信号の波長の１／１６以上の長さを持った分布定数
効果を有する抵抗素子と、 前記抵抗素子に接続され、前記信号伝送線路を伝わる信
号の１／４波長に相当する長さを有する伝送線路と、 前記伝送線路と前記接地導体との間に直列接続された容
量素子と、 からなることを特徴とするショートスタブ整合回路。 - 【請求項６】 信号伝送線路に接続されたショートスタ
ブ整合回路において、 接地導体と、 前記信号伝送線路に接続され、前記信号伝送線路を伝わ
る信号の波長の１／１６以上の長さを持った分布定数効
果を有する第１抵抗素子と、 前記第１抵抗素子に接続され、前記信号伝送線路を伝わ
る信号の１／４波長に相当する長さを有する伝送線路
と、 前記伝送線路に接続され、前記信号伝送線路を伝わる信
号の波長の１／１６以上の長さを持った分布定数効果を
有する第２抵抗素子と、 前記第２抵抗素子と前記接地導体との間に直列接続され
た容量素子と、 からなることを特徴とするショートスタブ整合回路。 - 【請求項７】 信号伝送線路に接続されたショートスタ
ブ整合回路において、 接地導体と、 前記信号伝送線路に接続され、前記信号伝送線路を伝わ
る信号の１／４波長に相当する長さを有し、且つ分布定
数効果を有する線路状抵抗素子と、 前記線路状抵抗素子と前記接地導体との間に直列接続さ
れた容量素子と、 からなることを特徴とするショートスタブ整合回路。 - 【請求項８】 前記信号伝送線路は増幅器の制御電極に
接続され、前記容量素子の前記接地導体と繋がっていな
い端子に前記増幅器の制御電極にバイアス電圧を供給す
るためのバイアス供給線が接続されていることを特徴と
する請求項４ないし７のいずれかに記載のショートスタ
ブ整合回路。 - 【請求項９】 前記抵抗素子は、前記信号伝送線路を形
成する配線工程に続いて形成されることを特徴とする請
求項１ないし８のいずれかに記載のショートスタブ整合
回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07348998A JP3206543B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | ショートスタブ整合回路 |
| EP99103912A EP0940878A1 (en) | 1998-03-06 | 1999-03-05 | Short-stub matching circuit |
| US09/264,566 US6239670B1 (en) | 1998-03-06 | 1999-03-08 | Short-stub matching circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07348998A JP3206543B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | ショートスタブ整合回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11261301A JPH11261301A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3206543B2 true JP3206543B2 (ja) | 2001-09-10 |
Family
ID=13519751
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07348998A Expired - Fee Related JP3206543B2 (ja) | 1998-03-06 | 1998-03-06 | ショートスタブ整合回路 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6239670B1 (ja) |
| EP (1) | EP0940878A1 (ja) |
| JP (1) | JP3206543B2 (ja) |
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| US7034619B2 (en) * | 2003-09-17 | 2006-04-25 | Raytheon Company | Monolithic array amplifier with periodic bias-line bypassing structure and method |
| US7652544B2 (en) | 2005-03-08 | 2010-01-26 | Nec Corporation | Voltage controlled oscillator and frequency control method of the voltage controlled oscillator |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US3634789A (en) * | 1969-06-30 | 1972-01-11 | Ibm | Geometrically dependent distributed-section transmission line attenuator |
| US3742398A (en) * | 1971-10-26 | 1973-06-26 | Western Electric Co | Distributed resistor capacitor network and methods of fabricating a distributed resistor capacitor network |
| US4310812A (en) * | 1980-08-18 | 1982-01-12 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | High power attenuator and termination having a plurality of cascaded tee sections |
| FR2525383A1 (fr) * | 1982-04-16 | 1983-10-21 | Cables De Lyon Geoffroy Delore | Resistances en constantes reparties pour charges a forte dissipation en hyperfrequence |
| US4670723A (en) * | 1985-03-18 | 1987-06-02 | Tektronix, Inc. | Broad band, thin film attenuator and method for construction thereof |
| JPH01233812A (ja) | 1988-03-14 | 1989-09-19 | Fujitsu Ltd | マイクロ波用多段増幅回路 |
| JPH03192801A (ja) * | 1989-12-21 | 1991-08-22 | Mitsubishi Electric Corp | モノリシック・マイクロ波集積回路 |
| JPH04113701A (ja) | 1990-09-03 | 1992-04-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | マイクロ波増幅器 |
| JP3120583B2 (ja) * | 1992-08-25 | 2000-12-25 | 株式会社デンソー | 高周波増幅器の安定化回路 |
| JPH0744366A (ja) | 1993-08-03 | 1995-02-14 | Nec Ic Microcomput Syst Ltd | モジュール参照方法 |
| JP3005416B2 (ja) | 1994-03-01 | 2000-01-31 | 富士通株式会社 | マイクロ波・ミリ波モノリシック集積回路 |
| JP2518544B2 (ja) * | 1994-04-27 | 1996-07-24 | 日本電気株式会社 | マイクロ波集積回路 |
| JPH08250901A (ja) | 1995-03-07 | 1996-09-27 | Nippondenso Co Ltd | バイアス回路 |
-
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- 1998-03-06 JP JP07348998A patent/JP3206543B2/ja not_active Expired - Fee Related
-
1999
- 1999-03-05 EP EP99103912A patent/EP0940878A1/en not_active Ceased
- 1999-03-08 US US09/264,566 patent/US6239670B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0940878A1 (en) | 1999-09-08 |
| US6239670B1 (en) | 2001-05-29 |
| JPH11261301A (ja) | 1999-09-24 |
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