JP3487603B2 - コンパクトハイブリッドマイクロ波チョーク - Google Patents
コンパクトハイブリッドマイクロ波チョークInfo
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Description
び分布定数素子を含むハイブリッドチョークに関するも
のである。
ルギーから分離する必要がある場合にしばしば使用され
る。代表的な例は電源をこの電源により附勢される回路
内を伝搬するマイクロ波エネルギーから分離することに
ある。
波チョークをできるだけコンパクトにする必要がある。
小形のマイクロ波チョークは集中容量性及び誘導性素子
で形成することができるが、集中誘導性素子のQは効率
の良い動作のためには一般に低すぎる。換言すれば、マ
イクロ波チョーク用の適度に高いインダクタンスを有す
る集中素子は一般に許容しえない電力を消費する抵抗も
有している。これは特に携帯マイクロ波装置において問
題になり、このような装置においてはこのような電力消
費が電池寿命を低減するとともに装置の出力を低下す
る。上述の例、即ち携帯セル方式電話では、このような
許容しえない電力消費が通話時間及び送信範囲を減少す
る。
りに1/4波長伝送線路のような分布誘導性素子を使用す
ることもできる。しかし、マイクロ波周波数帯域の特に
下端側の周波数に対し1/4波長伝送線路はかなり大きく
なり、使用可能以上のスペースを示す。これは特に800
〜2400MHzの周波数範囲内で動作する携帯セル方式電話
装置のような所定の携帯装置において真実である。
り著しく高いQを有するコンパクトなマイクロ波チョー
クを提供することにある。
DC電力を効率よく供給するマイクロ波増幅回路を提供す
ることにある。
シタ、集中定数インダクタ及び所定の長さの伝送線路の
直列接続回路を具える。これらの素子が相まって、この
チョークを接続すべき、所定の周波数f0で動作する回路
の所定の特性インピーダンスZ0の値より著しく大きな値
を有するチョーク入力インピーダンスを提供する。f0に
おいて、 a.集中定数キャパシタは特性インピーダンスZ0の大きさ
より著しく小さいリアクタンスXcを有する; b.集中定数インダクタは特性インピーダンスZ0の大きさ
より著しく小さい抵抗値RLを有するとともに、抵抗値RL
より著しく大きいリアクタンスXLを有し、且つλL=N
(λ0/4)の伝送線路電気長(ここで、N<1であり、
且つλ0はf0で伝搬する信号の波長)に等価な位相シフ
トΦLを発生する; c.伝送線路はλ0/4−λLにほぼ等しい電気長を有する
とともにZ0の値から実質的に相違しない大きさの特性イ
ンピーダンスを有する。
とは、電気エネルギーの伝達を妨げるインピーダンスの
ような特定の関数に関し、第1の値が第2の値と比較し
て取るに足らないほど小さいことを意味し、代表的に
は、第2の値の約10%以下の第1の値を第2の値より著
しく小さいとみなす。
チョークより相当高いQを有するとともに,集中定数素
子の代わりに1/4波長伝送線路を使用するチョークより
相当小さいサイズになる。従って、このチョークは最大
のQと最小のサイズとを交換する特徴を有する。一般
に、このチョークのQは伝送線路の電気長、従ってサイ
ズとともに増大する。例えば、本発明のチョークは回路
基板上の使用可能区域を完全に満たすように設計し、Q
を最大にしながら基板スペースを有効に使用することが
できる。
電力を供給すべき回路と一緒に誘電体基板上に配置す
る。集中定数キャパシタは基板の一方の面上に配置され
た接地面に電気的に接続された第1端子と、DC電源へ電
気的に接続するために第2端子とを有する。集中定数イ
ンダクタと伝送線路の直列接続回路の第1端子をこのキ
ャパシタの第2端子に電気的に接続する。この直列接続
回路の第2端を基板上の回路に電気的に接続する。
成図及び回路図であり、 図2は本発明に従って構成されたチョークの典型的実
施例の構成素子のインピーダンス、位相シフト及び波長
を示す図である。
図及び回路図をそれぞれ示す。このマイクロ波回路はマ
イクロ波集積回路増幅器Aと、DC電力をこの増幅器の電
力供給ノードPに供給するチョークとを含む。マイクロ
波回路全体は誘電体基板S上に支持される。
クタL及び所定の直線長lの伝送線路Tの直列接続回路
を含む。このチョークはDC電力源への接続用ノード1、
基板の反対側面上の接地面(図示せず)に電気的に接続
されたノード2及び増幅器のノードPに電気的に接続さ
れたノード3も有する。
な薄い誘電体材料の板からなる。この基板は、図示の上
側表面上に、マイクロ波増幅器A、個別の構成素子C及
びL、伝送線路T及び相互接続用導電ストリップ、パッ
ド及びワイヤの配置を支持する。
は増幅器への及び増幅器からのマイクロ波信号を搬送す
るそれそれの伝送線路TIN及びTOUTに電気的に接続され
る。これらの伝送線路の各々はその特性インピーダンス
を決定する幅/高さ比を有する。
に電気的に接続された端子を両端に有する。ノード1を
形成するパッドは、この回路を増幅器用のDC電源、例え
ば電圧V+に接続する電気リードを取り付けることがで
きる手段としても作用する。ノード2を形成するパッド
は孔Hを経て基板Sの反対側の設置面に接続された導電
層に電気的に接続される。
であり、一方の端子はノード1に電気的に接続され、他
方の端子は伝送線路Tの一端に電気的に接続される。こ
の伝送線路の他端はノード3を形成する導電パッドに電
気的に接続される。ノード3は増幅器のノードPにワイ
ヤWにより電気的に接続される。これらのノードを形成
する導電パッドへの全ての電気接続ははんだ付け又は導
電性エポキシの塗布のような方法により行うことができ
る。
0を中心とする周波数帯域に亘って動作するように選択
され、且つ設計される。ストリップ伝送線路TIN及びT
OUTの寸法は、既知のように、選択した増幅器の入力イ
ンピーダンス及び出力インピーダンスに対応する特性イ
ンピーダンスZ0を発生するように選択される。
された電源を損傷する恐れのある増幅器からの高周波成
分を大地へバイパスすることにある。これは、f0におい
て電源の入力インピーダンス(代表的にはZ0より小さ
い)より著しく小さいリアクタンスXcを有するキャパシ
タを選択することによって増幅器の動作周波数をおいて
エネルギーを大地へ短絡する短絡回路を与えることによ
り達成される。
電源から増幅器へDC電力を供給する高いQ及び低い抵抗
値の通路を提供する必要がある。従って、インダクタは
特性インピーダンスZ0より著しく小さい抵抗値RLを有す
る必要があるとともに、f0においてRLより著しく大きい
リアクタンスXLを有する必要がある。リアクタンスX
Lは、f0においてλL=N(λ0/4)の伝送線路電気長に
等価な位相シフトΦLも発生する必要がある。ここで、
N<1であり、且つλ0はf0で伝搬する信号の波長であ
る。Nが大きくなるにつれて、伝送線路Tに必要とされ
る物理的長さlが減少する。その理由は、λLと伝送線
路の電気長λTの和がλ0/4にほぼ等しくなければなら
ないからである。従って、伝送線路Tにより占められる
スペースの大きな節約を得るためには、Nの値を1に対
し大きくする、即ち代表的には0.1より大きくし、好ま
しくは0.5以上にする。しかし、チョークのQは長さl
の増大につれて高くなる。
マイクロ波回路の一実施例では、中心周波数f0は900MHz
とし、動作周波数帯域は890〜915MHzとした。選択した
マイクロ波増幅器Aは50オームの入力及び出力インピー
ダンスを有するものとし、伝送線路TIN及びTOUTの各々
は50オームに等しい特性インピーダンスZ0を有するよう
に設計した。キャパシタCは0.01μFのキャパシタンス
を有するものとした。インダクタLは2.8オームの抵抗
値RL、22nHのインダクタンス及びF0における45のQを有
するものとした。f0におけるインダクタのリアクタンス
XLは2π(900×106)(22×10-9)=124オームであ
る。Z0=50オームに対し正規化したインダクタの抵抗値
RL及びリアクタンスXLが図2のインピーダンス/波長図
にプロットされている。この図は、インダクタのリアク
タンスがλL=0.19λ0の伝送線路電気長に等価な68゜
にほぼ等しい位相シフトを発生することを示す。この図
は、更に、特性インピーダンスZ0=50オームを有するよ
うに設計された伝送線路Tに対しては、f0におけるチョ
ークのインピーダンスを最大にするためにはこの伝送線
路の電気長をλT=λ0/4−λL=0.06λ0にほぼ等し
くする必要があることを示す。
ダクタンスはインダクタL単独の場合のインダクタンス
の約50倍になる。
集中容量性及び誘導性素子のいずれか一方又は双方を基
板外に配置することができる。他の変更としては、チョ
ークを接続する回路は増幅器である必要はない。また、
この回路、伝送線路T、インダクタLのインダクタンス
の少なくとも一部分を基板上に配置された共通チップ上
に含めることができる。このインダクタンスの一部分
は、例えば共通チップ上の導体の寄生インダクタンスで
形成することができる。
Claims (8)
- 【請求項1】動作周波数f0において特性インピーダンス
Z0を有する回路に接続するよう構成されたマイクロ波チ
ョークにおいて、該チョークは、電気的に直列に接続さ
れた、 f0において特性インピーダンスZ0の値より著しく小さい
リアクタンスXcを有する集中定数キャパシタと、 特性インピーダンスZ0の値より著しく小さい抵抗値RLを
有するとともに、f0において抵抗値RLより著しく大きい
リアクタンスXLを有し、且つλL=N(λ0/4)の伝送
線路電気長に等価な位相シフトΦL(ここで、N<1で
あり、且つλ0はf0で伝搬する信号の波長)を発生する
集中定数インダクタと、 f0においてλ0/4−λLにほぼ等しい電気長を有すると
ともにZ0の値から実質的に相違しない大きさの特性イン
ピーダンスを有する伝送線路と、 を具えることを特徴とするマイクロ波チョーク。 - 【請求項2】接地面を形成する導電層を支持する誘電体
基板上に配置されたマイクロ波チョークであって、動作
周波数f0において特性インピーダンスZ0を有する回路に
接続するよう構成されたマイクロ波チョークにおいて、 f0において特性インピーダンスZ0の値より著しく小さい
リアクタンスXcを有する集中定数キャパシタと、 特性インピーダンスZ0の値より著しく小さい抵抗値RLを
有するとともに、f0において抵抗値RLより著しく大きい
リアクタンスXLを有し、且つλ0=N(λ0/4)の伝送
線路電気長(ここで、N<1であり、且つλ0はfLで伝
搬する信号の波長)に等価な位相シフトΦLを発生する
集中定数インダクタと、 f0においてλ0/4−λLにほぼ等しい電気長を有すると
ともにZ0の値から実質的に相違しない大きさの特性イン
ピーダンスを有する伝送線路と、 を具えることを特徴とするマイクロ波チョーク。 - 【請求項3】DC電源への電気接続用第1ノードと、基準
電位への電気接続用第2ノードと、回路の電源ノードへ
の電気接続用第3ノードと具えていることを特徴とする
請求の範囲1又は2に記載のマイクロ波チョーク。 - 【請求項4】前記伝送線路がマイクロストリップで形成
されていることを特徴とする請求項1又は2に記載のマ
イクロ波チョーク。 - 【請求項5】Nが0.1より大きいことを特徴とする請求
の範囲1又は2に記載のマイクロ波チョーク。 - 【請求項6】N≧0.5であることを特徴とする請求の範
囲5記載のマイクロ波チョーク。 - 【請求項7】前記回路も基板上に配置されていることを
特徴とする請求の範囲2に記載のマイクロ波チョーク。 - 【請求項8】チョークと、電源ノードを有する第2の回
路とを具え、該第2の回路が動作周波数f0において特性
インピーダンスZ0を有しているマイクロ波回路におい
て、前記チョークが、 DC電源への電気接続用第1ノードと、 基準電位(接地面)への電気接続用第2ノードと、 前記第2の回路の電源ノードへの電気接続用第3ノード
と、 第1ノードに電気的に接続された第1端子と、第2ノー
ドに電気的に接続された第2端子を有するとともに、f0
において特性インピーダンスZ0の値より著しく小さいリ
アクタンスXcを有する集中定数キャパシタと、 第1ノードと第3ノードとの間に直列に電気的に接続さ
れた集中定数インダクタ及び伝送線路とを具え、 前記集中定数インダクタが、特性インピーダンスZ0の値
より著しく小さい抵抗値RLを有するとともに、f0におい
て抵抗値RLより著しく大きいリアクタンスXLを有し、且
つλL=N(λ0/4)の伝送線路電気長(ここで、N<
1であり、且つλ0はf0で伝搬する信号の波長)に等価
な位相シフトΦLを発生し、 前記伝送線路が、f0においてλ0/4−λLにほぼ等しい
電気長を有するとともに、Z0の値から実質的に相違しな
い大きさの特性インピーダンスを有していることを特徴
とするマイクロ波回路。
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