JP3847262B2 - 高周波回路及びそれを備えた低雑音ダウンコンバータ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星放送用低雑音ダウンコンバータの低雑音高周波増幅部等に用いられる高周波回路に関するものであり、特に、マイクロストリップラインとバイアスラインとが交差した高周波回路、及び、複数の信号を伝送するために複数のマイクロストリップラインを備え、この複数のマイクロストリップライン同士が交差した高周波回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波回路の例として、衛星放送や衛星通信を受信して中間周波数信号に変換して出力する低雑音ダウンコンバータ（以下「ＬＮＢ」（Low Noise Blockdown converter ）という）の低雑音高周波増幅部の一部を図６に示す。ＬＮＢの低雑音高周波増幅部１０は、基板上に形成されたマイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒ上に素子が組み込まれたＭＩＣ（Micro wave Integrated Circuit：マイクロ波集積回路）から成っている。
【０００３】
マイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒにはアンテナ（不図示）により受信された１２ＧＨｚ帯の左旋偏波と右旋偏波のＲＦ信号がそれぞれ入力端子１１Ｌ，１１Ｒから入力されるようになっている。
【０００４】
入力端子１１Ｌから入力された左旋偏波の入力信号は、マイクロストリップライン１４Ｌに組み込まれた２つの増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２により増幅して出力端子１２Ｌから出力される。入力端子１１Ｒから入力された右旋偏波の入力信号は、マイクロストリップライン１４Ｒに組み込まれた２つの増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２により増幅して出力端子１２Ｒから出力される。
【０００５】
増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｒ１，１３Ｒ２はＧａＡｓＦＥＴ（ガリウムヒ素電界効果トランジスタ）から成っており、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の間にはマイクロストリップライン１４Ｌにより形成されたＤＣ成分をカットするためのカップリングコンデンサＣ０が設けられている。
【０００６】
バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を介して、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ１，＋Ｂ１のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。この時、ＧａＡｓＦＥＴのソース（不図示）は接地されている。
【０００７】
マイクロストリップライン１４Ｒには、バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２，１６Ｒ１，１６Ｒ２の間をそれぞれＤＣ的に独立させるカップリング用のコンデンサＣ１〜Ｃ５が設けられている。そして、増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ２，＋Ｂ２のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。
【０００８】
しかしながら、上記の低雑音高周波増幅部１０によると、基板上に形成されるマイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒは厚みが薄く、実装密度を向上させるために線幅Ｗが狭くなっている。このため、コンデンサＣ１〜Ｃ５が所定の電気容量を得るには、対抗電極をマイクロストリップライン１４Ｒの長手方向に長くする必要がある。
【０００９】
従って、マイクロストリップライン１４Ｒが長くなると共に、それに伴ってバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の間隔が広がるためマイクロストリップライン１４Ｌも長くなる。その結果、低雑音高周波増幅部１０が大型になる問題があった。尚、コンデンサＣ１〜Ｃ５の対向電極をマイクロストリップライン１４Ｒの長手方向に延びて形成する必要がない場合であっても、対向電極の隙間分だけマイクロストリップライン１４Ｒが長くなるため同様の問題がある。
【００１０】
上記の低雑音高周波増幅部１０に限られず、バイアスラインとマイクロストリップラインとが交差する高周波回路では、各バイアスラインをＤＣ的に独立させるためにコンデンサを設ける必要があるため、高周波回路が大型になる問題があった。
【００１１】
上記の問題を解決するための手段として、基板の裏面にバイアスラインを通すことによりマイクロストリップラインと前記バイアスラインとを交差させる構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２６４７０１号公報 （第３−５頁、第２図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、アース面がマイクロストリップラインとして不連続となるためにマイクロストリップラインの帯域を狭くしてしまう。つまり高周波回路で必要とされる広帯域化が実現できなくなるという問題があった。以下に、図７を参照してこの問題を説明する。
【００１４】
図７は、特許文献１に記載の低雑音高周波増幅部のバイアスラインとマイクロストリップラインとの交差部分の断面図である。マイクロストリップライン１４Ｒは基板２０の表面に形成されている。そして、スルーホール１７を介して表面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２と裏面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とが導通されている。また、図７において、１８は基板２０の裏面の略全面に形成されるアースパターンであり、基板２０の裏面に形成されるバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の周囲はアースパターン１８が除去されている。
【００１５】
従って、バイアスラインをマイクロストリップラインの裏に通すということは、図９に示すようにアースパターン１８がバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２によって分断されるのでマイクロストリップラインのアース面に不連続が生じてしまい、マイクロストリップラインの帯域を狭くしてしまう現象が発生するという問題があった。
【００１６】
また、複数の信号を伝送する必要がある基板においては、信号ライン（マイクロストリップライン）同士が交差する場合があり、その交差手段として一方のマイクロストリップラインをチップジャンパ等で接続し、そのチップジャンパの下に他方のマイクロストリップラインを通して交差させたり、一方のマイクロストリップラインを基板の裏面に通すことにより交差させたりする構成のものがあるが、この場合も交差しているポイントでのアース面は不連続となってしまい、帯域を狭くしたり、帯域内にトラップが入ってしまうという問題が生じる。特に、マイクロストリップライン同士が交差する場合は、一方のマイクロストリップラインで伝送されている信号が交差している他方のマイクロストリップラインの信号に乗ってしまうなどの影響を与えることが多く、性能を劣化させる原因となる。
【００１７】
本発明は、上記の点に鑑み、バイアスラインとマイクロストリップライン、マイクロストリップラインと他のマイクロストリップラインとが交差しても小型に構成することのでき、且つ、広帯域に適用できる高周波回路を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、基板の表面に形成されるマイクロストリップラインの導電性パターンと、このマイクロストリップラインに対して平面的に見て交差するように一部が前記基板の裏面に形成され、所定の電子回路にバイアスを印加するバイアスラインを備えた高周波回路において、前記バイアスラインによって分断された前記マイクロストリップラインのアース面が不連続とならないように、前記マイクロストリップラインと前記バイアスラインとが交差する箇所で前記マイクロストリップラインの導電性パターンを分断し、この分断した導電性パターン間にアースパターンを配設し、更に、前記導電性パターン間にチップジャンパを跨設して前記マイクロストリップラインを接続したものである。
【００１９】
このようにすると、バイアスラインとマイクロストリップラインとが交差しても、異なったバイアスが印加される複数のバイアスラインをＤＣ的に独立させるためのカップリングコンデンサをマイクロストリップラインに設ける必要がなくなるので、マイクロストリップラインを短く形成でき、高周波回路を小型に構成できる。また、マイクロストリップラインのアース面が不連続になることがないので、広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。
【００２０】
また、例えば、前記マイクロストリップラインを構成する１つの前記チップジャンパに対し、複数の前記バイアスラインを平面的に見て交差させると、前記バイアスラインが密に配されることになり、高周波回路内に他の電子部品等を配置する広いスペースを確保することができ、高周波回路の高密度実装化を図ることができる。
【００２１】
また、例えば、基板の表面に形成される第１のマイクロストリップラインの導電性パターンと、この第１のマイクロストリップラインに対して平面的に見て交差するように一部が前記基板の裏面に形成される第２のマイクロストリップラインを備えた高周波回路において、第１、第２のマイクロストリップラインが交差する箇所で第１のマイクロストリップラインの導電性パターンを分断し、この分断した導電性パターン間にアースパターンを配設し、更に、前記導電性パターン間にチップジャンパを跨設して第１のマイクロストリップラインを接続すると良い。
【００２２】
このようにすると、マイクロストリップライン同士が交差する高周波回路において、第１、第２のマイクロストリップラインのアース面が不連続になることがないので、広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。また、第１、第２のマイクロストリップラインが交差する箇所では、この第１、第２のマイクロストリップライン間にアースパターンが介在するので、一方のマイクロストリップラインで伝送されている信号が他方のマイクロストリップラインで伝送されている信号に影響を及ぼすことを低減することができる。
【００２３】
また、例えば、第１のマイクロストリップラインを構成する１つの前記チップジャンパに対し、複数の第２のマイクロストリップラインを平面的に見て交差させると、第２のマイクロストリップラインが密に配されることになり、高周波回路内に他の電子部品等を配置する広いスペースを確保することができ、高周波回路の高密度実装化を図ることができる。
【００２４】
また、例えば、前記チップジャンパが接続されているマイクロストリップパターンがバンドパスフィルタに接続されていると、マイクロストリップラインのアース面が不連続になることによるバンドパスフィルタの帯域が狭くなる現象の発生を防ぐことができ、広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。
【００２５】
また、例えば、前記チップジャンパを金属板にすると、小型化を図ることができ、広帯域に適用できる高周波回路が低コストで実現できる。
【００２６】
また、例えば、前記チップジャンパをチップコンデンサにすると、高周波回路の構成上必要なカップリングコンデンサの代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００２７】
また、例えば、前記チップジャンパをチップインダクタにすると、マイクロストリップラインから電子回路への信号入力の際に反射特性の改善のために挿入されるチップインダクタの代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００２８】
また、例えば、バイアスラインとマイクロストリップライン、マイクロストリップラインと他のマイクロストリップラインとが交差する高周波回路を有するＬＮＢにおいて、このＬＮＢの高周波回路を上述したような構成の高周波回路にすると、小型化できるとともに広帯域に適用できるＬＮＢが実現できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、従来例の図６及び図７と同一の部分については同一の符号を付している。図１は本発明の一実施形態の高周波回路を有するＬＮＢを示す構成図である。
【００３０】
ＬＮＢ１はアンテナ９、低雑音高周波増幅部１０、バンドパスフィルタ３，３Ｌ１，３Ｒ１，３Ｌ２，３Ｒ２、混合部４，４Ｌ，４Ｒ、局部発振部５、中間周波増幅部６、Power Supply IC(Intelligent Control)から成る制御部８Ａ、SW-Control IC から成る制御部８Ｂおよび制御部８Ｃで構成されている。アンテナ９は東経１０１°、１１０°、１１９°の静止軌道上にある３つの衛星からの信号を受信する。
【００３１】
先ず、１０１°の衛星からの受信について説明すると、アンテナ９により捉えられる１２．２ＧＨｚ〜１２．７ＧＨｚ帯の左旋偏波（Ｌ側）と右旋偏波（Ｒ側）のＲＦ信号は低雑音高周波増幅部１０でそれぞれ増幅される。増幅された信号は所定の周波数帯の信号を通すバンドパスフィルタ３Ｌ１，３Ｒ１を通して混合部４Ｌ，４Ｒに入力される。一方、局部発振部５からの局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）の信号が増幅部５Ａで増幅され、バンドパスフィルタ３Ｌ２，３Ｒ２を通して混合部４Ｌ，４Ｒに入力される。混合部４Ｌ，４Ｒでは、局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）に基づいて９５０ＭＨｚ〜１４５０ＭＨｚの中間周波数（以下「ＩＦ信号」という）に周波数変換する。
【００３２】
次に、１１０°の衛星からの受信について説明すると、アンテナ９により捉えられる１２．６ＧＨｚ〜１２．７ＧＨｚ帯の左旋偏波（Ｌ側）のＲＦ信号は低雑音高周波増幅部１０で増幅される。増幅された信号は所定の周波数帯の信号を通すバンドパスフィルタ３を通して混合部４に入力される。そして、混合部４で局部発振部５からの局部発振周波数（１１．５４１６ＧＨｚ）の信号と前記増幅されたＲＦ信号とが混合され、１０５８．４ＭＨｚ〜１１５８．４ＭＨｚの中間周波数に周波数変換されたＩＦ信号が導出される。そして、このＩＦ信号はローパスフィルタ３ＬＰを介して結合部２に入力される。
【００３３】
次に、１１９°の衛星からの受信について説明すると、アンテナ９により捉えられる１２．５ＧＨｚ〜１２．７ＧＨｚ帯の左旋偏波（Ｌ側）と右旋偏波（Ｒ側）のＲＦ信号は低雑音高周波増幅部１０でそれぞれ増幅される。増幅された信号は所定の周波数帯の信号を通すバンドパスフィルタ３を通して混合部４に入力される。一方、局部発振部５からの局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）の信号が増幅部５Ｂで増幅され、バンドパスフィルタ３を通して混合部４に入力される。混合部４では、局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）に基づいて１２５０ＭＨｚ〜１４５０ＭＨｚの中間周波数に周波数変換したＩＦ信号が導出される。そして、１１９°の衛星からの左旋偏波のＩＦ信号はハイパスフィルタ３ＨＰを介して結合部２に入力される。
【００３４】
結合部２は１１０°と１１９°の左旋偏波のＩＦ信号を結合し、周波数の違う１つのＩＦ信号に変換する。従って、１０１°、１１０°、１１９°の３つの衛星より受信された５種類の信号は、計４種類のＩＦ信号に変換される。この周波数変換された４種類のＩＦ信号に対し、出力端子７ａ〜７ｄにどのＩＦ信号を出力させるかを制御部８Ａ，８Ｂ，８Ｃにより選択し、中間周波増幅部６により選択されたＩＦ信号を増幅する。そして、カップリング用のコンデンサＣ７〜Ｃ１０を介して出力端子７ａ〜７ｄから出力する。
【００３５】
また、出力端子７ａ〜７ｂの各端子はそれぞれ制御部８Ｂに接続されている。更に、出力端子７ａはダイオードＤ４のアノードに接続され、出力端子７ｂはダイオードＤ３のアノードに接続されている。また、出力端子７ｃはダイオードＤ２のアノードに接続され、出力端子７ｄはダイオードＤ１のアノードに接続されている。そして、ダイオードＤ１〜Ｄ４のカソードが短絡されて制御部８Ａに接続されている。出力端子７ａ〜７ｂには図示しないチューナー回路から直流電圧がそれぞれ印加されるようになっており、制御部８Ａはこの印加された直流電圧に基づいて、低雑音高周波増幅部１０、中間周波増幅部６および制御部８Ｃに電源を供給するようになっている。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施形態の高周波回路を有するＬＮＢの一部を示す構成図である。図２において、図１及び図６と同一の部分については同一の符号を付している。図２において、１０は低雑音高周波増幅部である。マイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒにはアンテナ９（図１参照）により受信された１２ＧＨｚ帯の左旋偏波と右旋偏波のＲＦ信号がそれぞれ入力端子１１Ｌ，１１Ｒから入力されるようになっている。
【００３７】
入力端子１１Ｌから入力された左旋偏波のＲＦ信号は、マイクロストリップライン１４Ｌに組み込まれた２つの増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２により増幅して出力端子１２Ｌから出力され、所定の周波数帯の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ３Ｌに与えられる。そして、バンドパスフィルタ３Ｌからの信号は、マイクロストリップライン１４Ｌを介して混合部４Ｌに与えられ、混合部４Ｌからの信号はマイクロストリップライン１４Ｌを介して出力される。
【００３８】
一方、入力端子１１Ｒから入力された右旋偏波のＲＦ信号は、マイクロストリップライン１４Ｒに組み込まれた２つの増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２により増幅して出力端子１２Ｒから出力され、所定の周波数帯の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ３Ｒに与えられる。そして、バンドパスフィルタ３Ｒからの信号は、マイクロストリップライン１４Ｒを介して混合部４Ｒに与えられ、混合部４Ｒからの信号はマイクロストリップライン１４Ｒを介して出力される。
【００３９】
増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｒ１，１３Ｒ２はＧａＡｓＦＥＴから成っており、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の間にはマイクロストリップライン１４Ｌにより形成されたＤＣ成分をカットするためのカップリングコンデンサＣ０が設けられている。また、増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２の間にはマイクロストリップライン１４Ｒにより形成されたＤＣ成分をカットするためのカップリングコンデンサＣ３が設けられている。
【００４０】
バイアスライン１６Ｒ１，１６Ｒ２を介して、増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ２，＋Ｂ２のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。この時、ＧａＡｓＦＥＴのソース（不図示）は接地されている。また、バイアスライン１６Ｒ１，１６Ｒ２を介して、混合部４Ｒの入出力部にそれぞれ−Ｂ２，＋Ｂ２のバイアス電圧が印可されると、入力したＲＦ信号が図示しない局部発振部からの局部発振周波数に基づいて、所定の中間周波数のＩＦ信号に変換されて出力されるようになっている。
【００４１】
バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２は、その一部を基板裏面に形成して基板表面に形成されたマイクロストリップライン１４Ｒと平面的に見て交差して配されている。そして、スルーホール１７を介して表面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２と裏面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とが導通されている。
【００４２】
これによりバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を介して、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ１，＋Ｂ１のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。また、バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を介して、混合部４Ｌの入出力部にそれぞれ−Ｂ１，＋Ｂ１のバイアス電圧が印可されると、入力したＲＦ信号が図示しない局部発振部からの局部発振周波数に基づいて、所定の中間周波数のＩＦ信号に変換されて出力されるようになっている。
【００４３】
本実施形態によると、バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とマイクロストリップライン１４Ｒとが平面的に見て交差するように配置された場合であっても、マイクロストリップライン１４Ｒに従来例のような各バイアスラインをＤＣ的に独立させるためのコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５（図６参照）を形成する必要が無い。
【００４４】
このため、マイクロストリップライン１４Ｒを短縮することができ、それに伴ってバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の間隔が狭くなるためマイクロストリップライン１４Ｌも短縮することができる。従って、ＭＩＣから成る低雑音高周波増幅部１０の小型化を図ることができる。
【００４５】
図３は、図２に示すバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とマイクロストリップライン１４Ｒとが交差する部分の構成を示す平面図であり、図４は図３に示すＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、マイクロストリップライン１４Ｒは基板２０の表面に形成されている。また、１８はアースパターンであり、基板２０の裏面の略全面に形成されている。但し、基板２０の裏面に形成されるバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の周囲はアースパターン１８が除去されている。
【００４６】
また、マイクロストリップライン１４Ｒのパターンを基板２０の表面に形成したアースパターン１８によって分断し、導体であるチップジャンパ１９をこの基板表面に形成したアースパターン１８を跨ぐように装着して、分断されたマイクロストリップライン１４Ｒを接続している。このとき、マイクロストリップライン１４Ｒとチップジャンパ１９とはマイクロストリップライン１４Ｒのパターン上に設けられた接続部２２を介して導通している。また、チップジャンパ１９とアースパターン１８がショートしないよう絶縁フィルム２１を介在させている。尚、絶縁フィルム２１を介在させる代わりに隙間を空けても良い。
【００４７】
また、基板２０の表面に形成されるアースパターン１８は、図３に示すように、基板裏面の略全面に形成されるアースパターン１８とスルーホール１７を介して導通している。バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２はマイクロストリップライン１４Ｒを分断したアースパターン１８の裏面に形成されている。
【００４８】
このような構成により、マイクロストリップライン１４Ｒのアースが基板２０の裏面においてバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２によって分断されても、基板表面に形成されたアースパターン１８によって連続性が保たれる。従って、マイクロストリップライン１４Ｒのアース面での不連続が解消されるので、帯域を狭めることなく高周波信号を伝送できる。
【００４９】
また、図２に示す低雑音高周波増幅部１０の回路構成上必要なカップリング用コンデンサＣ３をチップジャンパ１９として使用する、即ち、チップジャンパ１９として実装されるチップコンデンサＣ３の下にアースパターン１８を形成し、その裏面にバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を形成することにより、部品点数を増やさずに、よりいっそう回路の小型化を図ることができる。
【００５０】
次に、図５は本発明の第２実施形態の低雑音高周波増幅部を示す構成図である。低雑音高周波増幅部１０の動作は前述の図２に示す第１実施形態と同様である。マイクロストリップライン１４Ｌ上の増幅器１３Ｌ１、１３Ｌ２はバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２を介してバイアス電圧が印加される。
【００５１】
バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２は、第１実施形態と同様にスルーホール１７を介して基板２０（図３、図４参照）の裏面を通っている。そして、４本のバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２がチップジャンパ１９に対して平面的に見て交差している。これにより、図中、Ｈ部に広いスペースを確保することができ、Ｈ部に他の電子部品を配置することによって低雑音高周波増幅部１０の高密度実装化を図ることができるようになっている。尚、各バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２は同じ長さになるように一部が斜めに形成されている。
【００５２】
また、隣接したバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２の電流Ｉ１〜Ｉ４の方向は図中、矢印で示すように逆方向になっている。これにより、バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２を流れる電流Ｉ１〜Ｉ４によって発生する磁界が互いに打ち消され、マイクロストリップライン１４Ｒに対する磁界の影響が低減されるようになっている。
【００５３】
また、マイクロストリップライン１４Ｒから基板２０の裏側のバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２への信号の回り込み等によって、バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２を介して他の回路に悪影響を及ぼす場合がある。このため、バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２にコイルＬ３、Ｌ４及びコンデンサＣ１１、Ｃ１２から成るフィルタ２４を接続し、回り込んだ信号を排除して他の回路への影響を軽減するようになっている。
【００５４】
また、図１に示すように、混合部４、４Ｒ、４Ｌによって周波数変換されたＩＦ信号が複数あるために制御部８Ｃへ入力される前に、信号ライン同士、即ち、マイクロストリップライン同士が交差してしまう場合がある。このようなマイクロストリップライン同士が交差するように配置された高周波回路においても、上述した第１、第２実施形態の高周波回路におけるマイクロストリップラインとバイアスラインとを交差させる構成と同様な構成でマイクロストリップライン同士を交差させることにより、一方のマイクロストリップラインのアース面が他方のマイクロストリップラインによって分断されることが無くなるので、マイクロストリップラインのアース面が不連続になることがなくなる。従って、マイクロストリップライン同士が交差する交差部を有する高周波回路においても、帯域を狭めることなく広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。
【００５５】
また、上述のマイクロストリップライン同士が交差するように配置された高周波回路において、マイクロストリップライン同士が交差する箇所で、交差するマイクロストリップライン間にアースパターンが配置されることで、交差するそれぞれのマイクロストリップラインで伝送される信号同士が互いに影響を与え合うことを軽減することができる。
【００５６】
また、図２に示すように、バンドパスフィルタ３Ｒに接続されているマイクロストリップライン１４Ｒと交差するバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を、平面的に見て交差させるように構成しているので、バンドパスフィルタ３Ｒに接続されているマイクロストリップライン１４Ｒのアース面がバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２により分断されて不連続になることによって、バンドパスフィルタ３Ｒの帯域が狭くなることが防止できる。尚、このマイクロストリップライン１４Ｒと交差しているのが他のマイクロストリップラインの場合であっても、他のマイクロストリップラインをバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２と同様の構成でマイクロストリップライン１４Ｒと交差させることにより同様の効果が得られる。
【００５７】
また、以上説明した構成の高周波回路において、分断したマイクロストリップラインのパターンを接続する前記チップジャンパを、金属板にすると、高周波回路の低コスト化を図ることができる。また、前記チップジャンパをチップコンデンサにしても良い。そのようにすると、図２に示す高周波回路の構成上必要なカップリングコンデンサＣ３の代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００５８】
また、マイクロストリップラインから増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２等の電子部品に高周波信号を入力する際に、反射特性改善のためにインピーダンス整合用のチップインダクタやチップ抵抗を挿入することがある。前記チップジャンパをチップインダクタまたはチップ抵抗にすると、このインピーダンス整合用のチップインダクタまたはチップ抵抗の代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００５９】
尚、以上の説明において、ＬＮＢの低雑音高周波増幅部について説明したが、マイクロストリップラインとバイアスラインとが交差するように配置された他の高周波回路及びマイクロストリップライン同士が交差するように配置された他の高周波回路においても、上述した構成と同様の構成の高周波回路にすることによって同様の効果を得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、バイアスラインとマイクロストリップラインとが平面的に見て交差するように配置された高周波回路であっても、バイアスラインの一部を基板の裏面に形成することによって、従来のようにマイクロストリップラインを分断して各バイアスラインをＤＣ的に独立させるためのコンデンサを形成する必要がない。このため、マイクロストリップラインを短縮することができるとともに、それに伴ってバイアスラインの間隔が狭くなるため高周波回路の小型化を図ることができる。
【００６１】
また、本発明によれば、複数のバイアスラインがマイクロストリップラインを構成する１つの前記チップジャンパと平面的に見て交差されるので、バイアスラインが密に配される。従って、他の電子部品を配置する広いスペースを高周波回路内に確保することができ、高周波回路の高密度実装化を図ることができる。
【００６２】
また、本発明によれば、バイアスラインを基板の裏面に形成することでマイクロストリップラインのアース面での不連続が発生し、マイクロストリップラインの帯域が狭くなる問題に関して、交差するポイントにおいて、基板表面に形成したアースパターンによってマイクロストリップラインを分断し、前記アースパターンの上に跨設されたチップジャンパで分断されたマイクロストリップラインを接続することによって、マイクロストリップラインのアース面の不連続部分を無くし、マイクロストリップラインを伝送される伝送信号の帯域を狭めること無く高周波回路の小型化、高密度実装を図ることができる。
【００６３】
また、本発明によれば、マイクロストリップラインと交差するのがバイアスラインではなく、他のマイクロストリップラインの場合であっても、マイクロストリップラインを伝送される伝送信号の帯域を狭めること無く広帯域に適用でき、また、高密度実装を可能にした高周波回路が実現できる。また、マイクロストリップラインと他のマイクロストリップラインとが交差するポイントにおいて、交差するマイクロストリップライン間にアースパターンを形成することで、互いのマイクロストリップラインで伝送される信号間の互いに与え合う影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の一実施形態の高周波回路を有するＬＮＢを示す構成図である。
【図２】は、本発明の第１の実施形態の高周波回路を有するＬＮＢの一部を示す構成図である。
【図３】は、図２のバイアスラインとマイクロストリップラインとの交差部を示す平面図である。
【図４】は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】は、本発明の第２の実施形態の低雑音高周波増幅部を示す構成図である。
【図６】は、従来の低雑音高周波増幅部を示す構成図である。
【図７】は、従来の低雑音高周波増幅部のバイアスラインとマイクロストリップラインとの交差部分の断面図である。
【符号の説明】
１ ＬＮＢ
２ 結合部
３，３Ｌ１，３Ｒ１，３Ｌ２，３Ｒ２ バンドパスフィルタ
３ＨＰ ハイパスフィルタ
３ＬＰ ローパスフィルタ
４，４Ｌ，４Ｒ 混合部
５ 局部発振部
５Ａ，５Ｂ 増幅部
６ 中間周波増幅部
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 出力端子
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 制御部
９ アンテナ
１０ 低雑音高周波増幅部
１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｒ１，１３Ｒ２ 増幅器
１４Ｌ，１４Ｒ マイクロストリップライン
１６Ｌ１，１６Ｌ２，１６Ｒ１，１６Ｒ２ バイアスライン
１７ スルーホール
１８ アースパターン
１９ チップジャンパ
２０ 基板
２１ 絶縁フィルム
２２ 接続部
２４ フィルタ
Ｃ０，Ｃ１〜Ｃ１２ コンデンサ
Ｌ３，Ｌ４ コイル
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード
【発明の属する技術分野】
本発明は、衛星放送用低雑音ダウンコンバータの低雑音高周波増幅部等に用いられる高周波回路に関するものであり、特に、マイクロストリップラインとバイアスラインとが交差した高周波回路、及び、複数の信号を伝送するために複数のマイクロストリップラインを備え、この複数のマイクロストリップライン同士が交差した高周波回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の高周波回路の例として、衛星放送や衛星通信を受信して中間周波数信号に変換して出力する低雑音ダウンコンバータ（以下「ＬＮＢ」（Low Noise Blockdown converter ）という）の低雑音高周波増幅部の一部を図６に示す。ＬＮＢの低雑音高周波増幅部１０は、基板上に形成されたマイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒ上に素子が組み込まれたＭＩＣ（Micro wave Integrated Circuit：マイクロ波集積回路）から成っている。
【０００３】
マイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒにはアンテナ（不図示）により受信された１２ＧＨｚ帯の左旋偏波と右旋偏波のＲＦ信号がそれぞれ入力端子１１Ｌ，１１Ｒから入力されるようになっている。
【０００４】
入力端子１１Ｌから入力された左旋偏波の入力信号は、マイクロストリップライン１４Ｌに組み込まれた２つの増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２により増幅して出力端子１２Ｌから出力される。入力端子１１Ｒから入力された右旋偏波の入力信号は、マイクロストリップライン１４Ｒに組み込まれた２つの増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２により増幅して出力端子１２Ｒから出力される。
【０００５】
増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｒ１，１３Ｒ２はＧａＡｓＦＥＴ（ガリウムヒ素電界効果トランジスタ）から成っており、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の間にはマイクロストリップライン１４Ｌにより形成されたＤＣ成分をカットするためのカップリングコンデンサＣ０が設けられている。
【０００６】
バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を介して、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ１，＋Ｂ１のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。この時、ＧａＡｓＦＥＴのソース（不図示）は接地されている。
【０００７】
マイクロストリップライン１４Ｒには、バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２，１６Ｒ１，１６Ｒ２の間をそれぞれＤＣ的に独立させるカップリング用のコンデンサＣ１〜Ｃ５が設けられている。そして、増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ２，＋Ｂ２のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。
【０００８】
しかしながら、上記の低雑音高周波増幅部１０によると、基板上に形成されるマイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒは厚みが薄く、実装密度を向上させるために線幅Ｗが狭くなっている。このため、コンデンサＣ１〜Ｃ５が所定の電気容量を得るには、対抗電極をマイクロストリップライン１４Ｒの長手方向に長くする必要がある。
【０００９】
従って、マイクロストリップライン１４Ｒが長くなると共に、それに伴ってバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の間隔が広がるためマイクロストリップライン１４Ｌも長くなる。その結果、低雑音高周波増幅部１０が大型になる問題があった。尚、コンデンサＣ１〜Ｃ５の対向電極をマイクロストリップライン１４Ｒの長手方向に延びて形成する必要がない場合であっても、対向電極の隙間分だけマイクロストリップライン１４Ｒが長くなるため同様の問題がある。
【００１０】
上記の低雑音高周波増幅部１０に限られず、バイアスラインとマイクロストリップラインとが交差する高周波回路では、各バイアスラインをＤＣ的に独立させるためにコンデンサを設ける必要があるため、高周波回路が大型になる問題があった。
【００１１】
上記の問題を解決するための手段として、基板の裏面にバイアスラインを通すことによりマイクロストリップラインと前記バイアスラインとを交差させる構成のものがある（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２６４７０１号公報 （第３−５頁、第２図）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に記載の従来技術では、アース面がマイクロストリップラインとして不連続となるためにマイクロストリップラインの帯域を狭くしてしまう。つまり高周波回路で必要とされる広帯域化が実現できなくなるという問題があった。以下に、図７を参照してこの問題を説明する。
【００１４】
図７は、特許文献１に記載の低雑音高周波増幅部のバイアスラインとマイクロストリップラインとの交差部分の断面図である。マイクロストリップライン１４Ｒは基板２０の表面に形成されている。そして、スルーホール１７を介して表面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２と裏面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とが導通されている。また、図７において、１８は基板２０の裏面の略全面に形成されるアースパターンであり、基板２０の裏面に形成されるバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の周囲はアースパターン１８が除去されている。
【００１５】
従って、バイアスラインをマイクロストリップラインの裏に通すということは、図９に示すようにアースパターン１８がバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２によって分断されるのでマイクロストリップラインのアース面に不連続が生じてしまい、マイクロストリップラインの帯域を狭くしてしまう現象が発生するという問題があった。
【００１６】
また、複数の信号を伝送する必要がある基板においては、信号ライン（マイクロストリップライン）同士が交差する場合があり、その交差手段として一方のマイクロストリップラインをチップジャンパ等で接続し、そのチップジャンパの下に他方のマイクロストリップラインを通して交差させたり、一方のマイクロストリップラインを基板の裏面に通すことにより交差させたりする構成のものがあるが、この場合も交差しているポイントでのアース面は不連続となってしまい、帯域を狭くしたり、帯域内にトラップが入ってしまうという問題が生じる。特に、マイクロストリップライン同士が交差する場合は、一方のマイクロストリップラインで伝送されている信号が交差している他方のマイクロストリップラインの信号に乗ってしまうなどの影響を与えることが多く、性能を劣化させる原因となる。
【００１７】
本発明は、上記の点に鑑み、バイアスラインとマイクロストリップライン、マイクロストリップラインと他のマイクロストリップラインとが交差しても小型に構成することのでき、且つ、広帯域に適用できる高周波回路を提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、基板の表面に形成されるマイクロストリップラインの導電性パターンと、このマイクロストリップラインに対して平面的に見て交差するように一部が前記基板の裏面に形成され、所定の電子回路にバイアスを印加するバイアスラインを備えた高周波回路において、前記バイアスラインによって分断された前記マイクロストリップラインのアース面が不連続とならないように、前記マイクロストリップラインと前記バイアスラインとが交差する箇所で前記マイクロストリップラインの導電性パターンを分断し、この分断した導電性パターン間にアースパターンを配設し、更に、前記導電性パターン間にチップジャンパを跨設して前記マイクロストリップラインを接続したものである。
【００１９】
このようにすると、バイアスラインとマイクロストリップラインとが交差しても、異なったバイアスが印加される複数のバイアスラインをＤＣ的に独立させるためのカップリングコンデンサをマイクロストリップラインに設ける必要がなくなるので、マイクロストリップラインを短く形成でき、高周波回路を小型に構成できる。また、マイクロストリップラインのアース面が不連続になることがないので、広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。
【００２０】
また、例えば、前記マイクロストリップラインを構成する１つの前記チップジャンパに対し、複数の前記バイアスラインを平面的に見て交差させると、前記バイアスラインが密に配されることになり、高周波回路内に他の電子部品等を配置する広いスペースを確保することができ、高周波回路の高密度実装化を図ることができる。
【００２１】
また、例えば、基板の表面に形成される第１のマイクロストリップラインの導電性パターンと、この第１のマイクロストリップラインに対して平面的に見て交差するように一部が前記基板の裏面に形成される第２のマイクロストリップラインを備えた高周波回路において、第１、第２のマイクロストリップラインが交差する箇所で第１のマイクロストリップラインの導電性パターンを分断し、この分断した導電性パターン間にアースパターンを配設し、更に、前記導電性パターン間にチップジャンパを跨設して第１のマイクロストリップラインを接続すると良い。
【００２２】
このようにすると、マイクロストリップライン同士が交差する高周波回路において、第１、第２のマイクロストリップラインのアース面が不連続になることがないので、広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。また、第１、第２のマイクロストリップラインが交差する箇所では、この第１、第２のマイクロストリップライン間にアースパターンが介在するので、一方のマイクロストリップラインで伝送されている信号が他方のマイクロストリップラインで伝送されている信号に影響を及ぼすことを低減することができる。
【００２３】
また、例えば、第１のマイクロストリップラインを構成する１つの前記チップジャンパに対し、複数の第２のマイクロストリップラインを平面的に見て交差させると、第２のマイクロストリップラインが密に配されることになり、高周波回路内に他の電子部品等を配置する広いスペースを確保することができ、高周波回路の高密度実装化を図ることができる。
【００２４】
また、例えば、前記チップジャンパが接続されているマイクロストリップパターンがバンドパスフィルタに接続されていると、マイクロストリップラインのアース面が不連続になることによるバンドパスフィルタの帯域が狭くなる現象の発生を防ぐことができ、広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。
【００２５】
また、例えば、前記チップジャンパを金属板にすると、小型化を図ることができ、広帯域に適用できる高周波回路が低コストで実現できる。
【００２６】
また、例えば、前記チップジャンパをチップコンデンサにすると、高周波回路の構成上必要なカップリングコンデンサの代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００２７】
また、例えば、前記チップジャンパをチップインダクタにすると、マイクロストリップラインから電子回路への信号入力の際に反射特性の改善のために挿入されるチップインダクタの代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００２８】
また、例えば、バイアスラインとマイクロストリップライン、マイクロストリップラインと他のマイクロストリップラインとが交差する高周波回路を有するＬＮＢにおいて、このＬＮＢの高周波回路を上述したような構成の高周波回路にすると、小型化できるとともに広帯域に適用できるＬＮＢが実現できる。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。説明の便宜上、従来例の図６及び図７と同一の部分については同一の符号を付している。図１は本発明の一実施形態の高周波回路を有するＬＮＢを示す構成図である。
【００３０】
ＬＮＢ１はアンテナ９、低雑音高周波増幅部１０、バンドパスフィルタ３，３Ｌ１，３Ｒ１，３Ｌ２，３Ｒ２、混合部４，４Ｌ，４Ｒ、局部発振部５、中間周波増幅部６、Power Supply IC(Intelligent Control)から成る制御部８Ａ、SW-Control IC から成る制御部８Ｂおよび制御部８Ｃで構成されている。アンテナ９は東経１０１°、１１０°、１１９°の静止軌道上にある３つの衛星からの信号を受信する。
【００３１】
先ず、１０１°の衛星からの受信について説明すると、アンテナ９により捉えられる１２．２ＧＨｚ〜１２．７ＧＨｚ帯の左旋偏波（Ｌ側）と右旋偏波（Ｒ側）のＲＦ信号は低雑音高周波増幅部１０でそれぞれ増幅される。増幅された信号は所定の周波数帯の信号を通すバンドパスフィルタ３Ｌ１，３Ｒ１を通して混合部４Ｌ，４Ｒに入力される。一方、局部発振部５からの局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）の信号が増幅部５Ａで増幅され、バンドパスフィルタ３Ｌ２，３Ｒ２を通して混合部４Ｌ，４Ｒに入力される。混合部４Ｌ，４Ｒでは、局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）に基づいて９５０ＭＨｚ〜１４５０ＭＨｚの中間周波数（以下「ＩＦ信号」という）に周波数変換する。
【００３２】
次に、１１０°の衛星からの受信について説明すると、アンテナ９により捉えられる１２．６ＧＨｚ〜１２．７ＧＨｚ帯の左旋偏波（Ｌ側）のＲＦ信号は低雑音高周波増幅部１０で増幅される。増幅された信号は所定の周波数帯の信号を通すバンドパスフィルタ３を通して混合部４に入力される。そして、混合部４で局部発振部５からの局部発振周波数（１１．５４１６ＧＨｚ）の信号と前記増幅されたＲＦ信号とが混合され、１０５８．４ＭＨｚ〜１１５８．４ＭＨｚの中間周波数に周波数変換されたＩＦ信号が導出される。そして、このＩＦ信号はローパスフィルタ３ＬＰを介して結合部２に入力される。
【００３３】
次に、１１９°の衛星からの受信について説明すると、アンテナ９により捉えられる１２．５ＧＨｚ〜１２．７ＧＨｚ帯の左旋偏波（Ｌ側）と右旋偏波（Ｒ側）のＲＦ信号は低雑音高周波増幅部１０でそれぞれ増幅される。増幅された信号は所定の周波数帯の信号を通すバンドパスフィルタ３を通して混合部４に入力される。一方、局部発振部５からの局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）の信号が増幅部５Ｂで増幅され、バンドパスフィルタ３を通して混合部４に入力される。混合部４では、局部発振周波数（１１．２５ＧＨｚ）に基づいて１２５０ＭＨｚ〜１４５０ＭＨｚの中間周波数に周波数変換したＩＦ信号が導出される。そして、１１９°の衛星からの左旋偏波のＩＦ信号はハイパスフィルタ３ＨＰを介して結合部２に入力される。
【００３４】
結合部２は１１０°と１１９°の左旋偏波のＩＦ信号を結合し、周波数の違う１つのＩＦ信号に変換する。従って、１０１°、１１０°、１１９°の３つの衛星より受信された５種類の信号は、計４種類のＩＦ信号に変換される。この周波数変換された４種類のＩＦ信号に対し、出力端子７ａ〜７ｄにどのＩＦ信号を出力させるかを制御部８Ａ，８Ｂ，８Ｃにより選択し、中間周波増幅部６により選択されたＩＦ信号を増幅する。そして、カップリング用のコンデンサＣ７〜Ｃ１０を介して出力端子７ａ〜７ｄから出力する。
【００３５】
また、出力端子７ａ〜７ｂの各端子はそれぞれ制御部８Ｂに接続されている。更に、出力端子７ａはダイオードＤ４のアノードに接続され、出力端子７ｂはダイオードＤ３のアノードに接続されている。また、出力端子７ｃはダイオードＤ２のアノードに接続され、出力端子７ｄはダイオードＤ１のアノードに接続されている。そして、ダイオードＤ１〜Ｄ４のカソードが短絡されて制御部８Ａに接続されている。出力端子７ａ〜７ｂには図示しないチューナー回路から直流電圧がそれぞれ印加されるようになっており、制御部８Ａはこの印加された直流電圧に基づいて、低雑音高周波増幅部１０、中間周波増幅部６および制御部８Ｃに電源を供給するようになっている。
【００３６】
図２は、本発明の第１の実施形態の高周波回路を有するＬＮＢの一部を示す構成図である。図２において、図１及び図６と同一の部分については同一の符号を付している。図２において、１０は低雑音高周波増幅部である。マイクロストリップライン１４Ｌ，１４Ｒにはアンテナ９（図１参照）により受信された１２ＧＨｚ帯の左旋偏波と右旋偏波のＲＦ信号がそれぞれ入力端子１１Ｌ，１１Ｒから入力されるようになっている。
【００３７】
入力端子１１Ｌから入力された左旋偏波のＲＦ信号は、マイクロストリップライン１４Ｌに組み込まれた２つの増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２により増幅して出力端子１２Ｌから出力され、所定の周波数帯の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ３Ｌに与えられる。そして、バンドパスフィルタ３Ｌからの信号は、マイクロストリップライン１４Ｌを介して混合部４Ｌに与えられ、混合部４Ｌからの信号はマイクロストリップライン１４Ｌを介して出力される。
【００３８】
一方、入力端子１１Ｒから入力された右旋偏波のＲＦ信号は、マイクロストリップライン１４Ｒに組み込まれた２つの増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２により増幅して出力端子１２Ｒから出力され、所定の周波数帯の信号のみを通過させるバンドパスフィルタ３Ｒに与えられる。そして、バンドパスフィルタ３Ｒからの信号は、マイクロストリップライン１４Ｒを介して混合部４Ｒに与えられ、混合部４Ｒからの信号はマイクロストリップライン１４Ｒを介して出力される。
【００３９】
増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｒ１，１３Ｒ２はＧａＡｓＦＥＴから成っており、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の間にはマイクロストリップライン１４Ｌにより形成されたＤＣ成分をカットするためのカップリングコンデンサＣ０が設けられている。また、増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２の間にはマイクロストリップライン１４Ｒにより形成されたＤＣ成分をカットするためのカップリングコンデンサＣ３が設けられている。
【００４０】
バイアスライン１６Ｒ１，１６Ｒ２を介して、増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ２，＋Ｂ２のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。この時、ＧａＡｓＦＥＴのソース（不図示）は接地されている。また、バイアスライン１６Ｒ１，１６Ｒ２を介して、混合部４Ｒの入出力部にそれぞれ−Ｂ２，＋Ｂ２のバイアス電圧が印可されると、入力したＲＦ信号が図示しない局部発振部からの局部発振周波数に基づいて、所定の中間周波数のＩＦ信号に変換されて出力されるようになっている。
【００４１】
バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２は、その一部を基板裏面に形成して基板表面に形成されたマイクロストリップライン１４Ｒと平面的に見て交差して配されている。そして、スルーホール１７を介して表面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２と裏面に形成されたバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とが導通されている。
【００４２】
これによりバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を介して、増幅器１３Ｌ１，１３Ｌ２の例えばゲートＧ及びドレインＤにそれぞれ−Ｂ１，＋Ｂ１のバイアス電圧が印可されると、ゲートＧから入力した信号が増幅されてドレインＤから出力されるようになっている。また、バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を介して、混合部４Ｌの入出力部にそれぞれ−Ｂ１，＋Ｂ１のバイアス電圧が印可されると、入力したＲＦ信号が図示しない局部発振部からの局部発振周波数に基づいて、所定の中間周波数のＩＦ信号に変換されて出力されるようになっている。
【００４３】
本実施形態によると、バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とマイクロストリップライン１４Ｒとが平面的に見て交差するように配置された場合であっても、マイクロストリップライン１４Ｒに従来例のような各バイアスラインをＤＣ的に独立させるためのコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ４，Ｃ５（図６参照）を形成する必要が無い。
【００４４】
このため、マイクロストリップライン１４Ｒを短縮することができ、それに伴ってバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の間隔が狭くなるためマイクロストリップライン１４Ｌも短縮することができる。従って、ＭＩＣから成る低雑音高周波増幅部１０の小型化を図ることができる。
【００４５】
図３は、図２に示すバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２とマイクロストリップライン１４Ｒとが交差する部分の構成を示す平面図であり、図４は図３に示すＡ−Ａ断面図である。図４に示すように、マイクロストリップライン１４Ｒは基板２０の表面に形成されている。また、１８はアースパターンであり、基板２０の裏面の略全面に形成されている。但し、基板２０の裏面に形成されるバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２の周囲はアースパターン１８が除去されている。
【００４６】
また、マイクロストリップライン１４Ｒのパターンを基板２０の表面に形成したアースパターン１８によって分断し、導体であるチップジャンパ１９をこの基板表面に形成したアースパターン１８を跨ぐように装着して、分断されたマイクロストリップライン１４Ｒを接続している。このとき、マイクロストリップライン１４Ｒとチップジャンパ１９とはマイクロストリップライン１４Ｒのパターン上に設けられた接続部２２を介して導通している。また、チップジャンパ１９とアースパターン１８がショートしないよう絶縁フィルム２１を介在させている。尚、絶縁フィルム２１を介在させる代わりに隙間を空けても良い。
【００４７】
また、基板２０の表面に形成されるアースパターン１８は、図３に示すように、基板裏面の略全面に形成されるアースパターン１８とスルーホール１７を介して導通している。バイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２はマイクロストリップライン１４Ｒを分断したアースパターン１８の裏面に形成されている。
【００４８】
このような構成により、マイクロストリップライン１４Ｒのアースが基板２０の裏面においてバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２によって分断されても、基板表面に形成されたアースパターン１８によって連続性が保たれる。従って、マイクロストリップライン１４Ｒのアース面での不連続が解消されるので、帯域を狭めることなく高周波信号を伝送できる。
【００４９】
また、図２に示す低雑音高周波増幅部１０の回路構成上必要なカップリング用コンデンサＣ３をチップジャンパ１９として使用する、即ち、チップジャンパ１９として実装されるチップコンデンサＣ３の下にアースパターン１８を形成し、その裏面にバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を形成することにより、部品点数を増やさずに、よりいっそう回路の小型化を図ることができる。
【００５０】
次に、図５は本発明の第２実施形態の低雑音高周波増幅部を示す構成図である。低雑音高周波増幅部１０の動作は前述の図２に示す第１実施形態と同様である。マイクロストリップライン１４Ｌ上の増幅器１３Ｌ１、１３Ｌ２はバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２を介してバイアス電圧が印加される。
【００５１】
バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２は、第１実施形態と同様にスルーホール１７を介して基板２０（図３、図４参照）の裏面を通っている。そして、４本のバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２がチップジャンパ１９に対して平面的に見て交差している。これにより、図中、Ｈ部に広いスペースを確保することができ、Ｈ部に他の電子部品を配置することによって低雑音高周波増幅部１０の高密度実装化を図ることができるようになっている。尚、各バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２は同じ長さになるように一部が斜めに形成されている。
【００５２】
また、隣接したバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２の電流Ｉ１〜Ｉ４の方向は図中、矢印で示すように逆方向になっている。これにより、バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２を流れる電流Ｉ１〜Ｉ４によって発生する磁界が互いに打ち消され、マイクロストリップライン１４Ｒに対する磁界の影響が低減されるようになっている。
【００５３】
また、マイクロストリップライン１４Ｒから基板２０の裏側のバイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２への信号の回り込み等によって、バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２を介して他の回路に悪影響を及ぼす場合がある。このため、バイアスライン１６Ｌ１、１６Ｌ２にコイルＬ３、Ｌ４及びコンデンサＣ１１、Ｃ１２から成るフィルタ２４を接続し、回り込んだ信号を排除して他の回路への影響を軽減するようになっている。
【００５４】
また、図１に示すように、混合部４、４Ｒ、４Ｌによって周波数変換されたＩＦ信号が複数あるために制御部８Ｃへ入力される前に、信号ライン同士、即ち、マイクロストリップライン同士が交差してしまう場合がある。このようなマイクロストリップライン同士が交差するように配置された高周波回路においても、上述した第１、第２実施形態の高周波回路におけるマイクロストリップラインとバイアスラインとを交差させる構成と同様な構成でマイクロストリップライン同士を交差させることにより、一方のマイクロストリップラインのアース面が他方のマイクロストリップラインによって分断されることが無くなるので、マイクロストリップラインのアース面が不連続になることがなくなる。従って、マイクロストリップライン同士が交差する交差部を有する高周波回路においても、帯域を狭めることなく広帯域に適用できる高周波回路が実現できる。
【００５５】
また、上述のマイクロストリップライン同士が交差するように配置された高周波回路において、マイクロストリップライン同士が交差する箇所で、交差するマイクロストリップライン間にアースパターンが配置されることで、交差するそれぞれのマイクロストリップラインで伝送される信号同士が互いに影響を与え合うことを軽減することができる。
【００５６】
また、図２に示すように、バンドパスフィルタ３Ｒに接続されているマイクロストリップライン１４Ｒと交差するバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２を、平面的に見て交差させるように構成しているので、バンドパスフィルタ３Ｒに接続されているマイクロストリップライン１４Ｒのアース面がバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２により分断されて不連続になることによって、バンドパスフィルタ３Ｒの帯域が狭くなることが防止できる。尚、このマイクロストリップライン１４Ｒと交差しているのが他のマイクロストリップラインの場合であっても、他のマイクロストリップラインをバイアスライン１６Ｌ１，１６Ｌ２と同様の構成でマイクロストリップライン１４Ｒと交差させることにより同様の効果が得られる。
【００５７】
また、以上説明した構成の高周波回路において、分断したマイクロストリップラインのパターンを接続する前記チップジャンパを、金属板にすると、高周波回路の低コスト化を図ることができる。また、前記チップジャンパをチップコンデンサにしても良い。そのようにすると、図２に示す高周波回路の構成上必要なカップリングコンデンサＣ３の代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００５８】
また、マイクロストリップラインから増幅器１３Ｒ１，１３Ｒ２等の電子部品に高周波信号を入力する際に、反射特性改善のためにインピーダンス整合用のチップインダクタやチップ抵抗を挿入することがある。前記チップジャンパをチップインダクタまたはチップ抵抗にすると、このインピーダンス整合用のチップインダクタまたはチップ抵抗の代わりにすることができるので、部品点数を増やすことなく、高周波回路のよりいっそうの小型化を図ることができる。
【００５９】
尚、以上の説明において、ＬＮＢの低雑音高周波増幅部について説明したが、マイクロストリップラインとバイアスラインとが交差するように配置された他の高周波回路及びマイクロストリップライン同士が交差するように配置された他の高周波回路においても、上述した構成と同様の構成の高周波回路にすることによって同様の効果を得ることができる。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、バイアスラインとマイクロストリップラインとが平面的に見て交差するように配置された高周波回路であっても、バイアスラインの一部を基板の裏面に形成することによって、従来のようにマイクロストリップラインを分断して各バイアスラインをＤＣ的に独立させるためのコンデンサを形成する必要がない。このため、マイクロストリップラインを短縮することができるとともに、それに伴ってバイアスラインの間隔が狭くなるため高周波回路の小型化を図ることができる。
【００６１】
また、本発明によれば、複数のバイアスラインがマイクロストリップラインを構成する１つの前記チップジャンパと平面的に見て交差されるので、バイアスラインが密に配される。従って、他の電子部品を配置する広いスペースを高周波回路内に確保することができ、高周波回路の高密度実装化を図ることができる。
【００６２】
また、本発明によれば、バイアスラインを基板の裏面に形成することでマイクロストリップラインのアース面での不連続が発生し、マイクロストリップラインの帯域が狭くなる問題に関して、交差するポイントにおいて、基板表面に形成したアースパターンによってマイクロストリップラインを分断し、前記アースパターンの上に跨設されたチップジャンパで分断されたマイクロストリップラインを接続することによって、マイクロストリップラインのアース面の不連続部分を無くし、マイクロストリップラインを伝送される伝送信号の帯域を狭めること無く高周波回路の小型化、高密度実装を図ることができる。
【００６３】
また、本発明によれば、マイクロストリップラインと交差するのがバイアスラインではなく、他のマイクロストリップラインの場合であっても、マイクロストリップラインを伝送される伝送信号の帯域を狭めること無く広帯域に適用でき、また、高密度実装を可能にした高周波回路が実現できる。また、マイクロストリップラインと他のマイクロストリップラインとが交差するポイントにおいて、交差するマイクロストリップライン間にアースパターンを形成することで、互いのマイクロストリップラインで伝送される信号間の互いに与え合う影響を軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の一実施形態の高周波回路を有するＬＮＢを示す構成図である。
【図２】は、本発明の第１の実施形態の高周波回路を有するＬＮＢの一部を示す構成図である。
【図３】は、図２のバイアスラインとマイクロストリップラインとの交差部を示す平面図である。
【図４】は、図３のＡ−Ａ断面図である。
【図５】は、本発明の第２の実施形態の低雑音高周波増幅部を示す構成図である。
【図６】は、従来の低雑音高周波増幅部を示す構成図である。
【図７】は、従来の低雑音高周波増幅部のバイアスラインとマイクロストリップラインとの交差部分の断面図である。
【符号の説明】
１ ＬＮＢ
２ 結合部
３，３Ｌ１，３Ｒ１，３Ｌ２，３Ｒ２ バンドパスフィルタ
３ＨＰ ハイパスフィルタ
３ＬＰ ローパスフィルタ
４，４Ｌ，４Ｒ 混合部
５ 局部発振部
５Ａ，５Ｂ 増幅部
６ 中間周波増幅部
７ａ，７ｂ，７ｃ，７ｄ 出力端子
８Ａ，８Ｂ，８Ｃ 制御部
９ アンテナ
１０ 低雑音高周波増幅部
１３Ｌ１，１３Ｌ２，１３Ｒ１，１３Ｒ２ 増幅器
１４Ｌ，１４Ｒ マイクロストリップライン
１６Ｌ１，１６Ｌ２，１６Ｒ１，１６Ｒ２ バイアスライン
１７ スルーホール
１８ アースパターン
１９ チップジャンパ
２０ 基板
２１ 絶縁フィルム
２２ 接続部
２４ フィルタ
Ｃ０，Ｃ１〜Ｃ１２ コンデンサ
Ｌ３，Ｌ４ コイル
Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４ ダイオード
Claims (9)
- 基板の表面に形成され、一部において分断された導電性パターン間に跨設されたチップジャンパを有するマイクロストリップラインと、前記導電性パターンの分断部分に配されたアースパターンと、所定の電子回路にバイアスを印加し、前記アースパターンを回避するように一部を前記基板の裏面に形成して前記マイクロストリップラインと交差するバイアスラインを備えたことを特徴とする高周波回路。
- 複数の前記バイアスラインが、１つの前記チップジャンパに対し平面的に見て交差していることを特徴とする請求項１に記載の高周波回路。
- 基板の表面に形成され、一部において分断された導電性パターン間に跨設されたチップジャンパを有する第１のマイクロストリップラインと、前記導電性パターンの分断部分に配されたアースパターンと、該アースパターンを回避するように一部を前記基板の裏面に形成して第１のマイクロストリップラインと交差する第２のマイクロストリップラインを備えたことを特徴とする高周波回路。
- 複数の第２のマイクロストリップラインが、１つの前記チップジャンパに対し平面的に見て交差していることを特徴とする請求項３に記載の高周波回路。
- 前記チップジャンパが接続されているマイクロストリップパターンは、バンドパスフィルタに接続されたマイクロストリップラインのパターンであることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の高周波回路。
- 前記チップジャンパが金属板であることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の高周波回路。
- 前記チップジャンパがチップコンデンサであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の高周波回路。
- 前記チップジャンパがチップインダクタであることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の高周波回路。
- 請求項１〜請求項８のいずれかに記載の高周波回路を備えたことを特徴とする低雑音ダウンコンバータ。
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