JP4444255B2

JP4444255B2 - 高周波回路およびそれを用いた低雑音コンバータ

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Publication number: JP4444255B2
Application number: JP2006240644A
Authority: JP
Inventors: 幸次本山
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2006-09-05
Filing date: 2006-09-05
Publication date: 2010-03-31
Anticipated expiration: 2026-09-05
Also published as: JP2008066878A

Description

この発明は高周波回路およびそれを用いた低雑音コンバータに関し、特に、交差する複数の信号線を備えた高周波回路と、それを用いた低雑音コンバータに関する。

衛星放送受信機の低雑音コンバータ（ＬＮＢ：Low Noise Block down-converter）には、高周波回路が内蔵されている。この高周波回路には、図１１に示すように、高周波信号φ１を伝送するマイクロストリップライン（以下、信号ラインと称する）Ｌ１と、信号ラインＬ１と交差し、中間周波信号φ２を伝送する信号ラインＬ２と、信号ラインＬ１と交差し、中間周波信号φ３を伝送する信号ラインＬ３とが設けられている。

この場合、信号ラインＬ１と信号ラインＬ２，Ｌ３は交差点で高周波結合され、信号ラインＬ２，Ｌ３のうちの一方の信号ラインの信号（図ではφ２）が信号ラインＬ１を介して他方の信号ラインに漏れ、高周波回路のアイソレーション特性が劣化する問題がある。

この対策として、多層基板を使用して交差する２本の信号ラインの間に接地層を配置し、交差する２本の信号ラインが高周波的に結合されるのを防止する方法がある（たとえば、特許文献１参照）。
特開平６−２０４７１５号公報

しかし、従来の方法では、多層基板を使用するので、コスト高になるという問題があった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、アイソレーション特性が高く、低コストの高周波回路およびそれを用いた低雑音コンバータを提供することである。

この発明に係る高周波回路は、基板に形成された高周波回路であって、所定の周波数の第１の信号を伝送する第１の信号線と、第１の信号線と第１の結合点で交差し、第１の信号よりも低周波数の第２の信号を伝送する第２の信号線と、第１の信号線と第２の結合点で交差し、第１の信号よりも低周波数の第３の信号を伝送する第３の信号線と、第１および第２の結合点の間において第１の信号線に介挿され、第１の信号を通過させ、第２および第３の信号を遮断するコンデンサとを備えたものである。

好ましくは、コンデンサは、基板の表面の導電パターンで形成されている。
また好ましくは、それぞれ第１および第２の結合点において第１の信号線に介挿され、第１の信号を通過させる第１および第２の結合素子を備え、第２および第３の信号線は、それぞれ第１および第２の結合素子の下または上に形成されている。

また好ましくは、第１の結合点において第２の信号線に介挿され、第２の信号を通過させる第１の結合素子と、第２の結合点において第３の信号線に介挿され、第３の信号を通過させる第２の結合素子とを備え、第１の信号線は、第１および第２の結合素子の下または上に形成されている。

また好ましくは、第１および第２の結合素子の各々は、コンデンサ素子、抵抗素子、インダクタ素子、またはジャンパ素子である。

また好ましくは、第１および第２の結合素子の各々は、基板の裏面の導電パターンで形成されている。

また好ましくは、基板はプリント基板であり、第１〜第３の信号線の各々はマイクロストリップラインである。
また、この発明に係る低雑音コンバータは、上記高周波回路を備えたものである。

この発明に係る高周波回路では、所定の周波数の第１の信号を伝送する第１の信号線と、第１の信号線と第１の結合点で交差し、第１の信号よりも低周波数の第２の信号を伝送する第２の信号線と、第１の信号線と第２の結合点で交差し、第１の信号よりも低周波数の第３の信号を伝送する第３の信号線と、第１および第２の結合点の間において第１の信号線に介挿され、第１の信号を通過させ、第２および第３の信号を遮断するコンデンサとが設けられる。したがって、第１および第２の結合点の間にコンデンサを介挿するだけでアイソレーション特性の劣化を防止することができ、回路の低コスト化を図ることができる。

[実施の形態１]
図１は、この発明の実施の形態１による高周波回路の原理的構成を示す回路図であって、図１１と対比される図である。図１を参照して、この高周波回路が図１１の従来の高周波回路と異なる点は、コンデンサＣ１が追加されている点である。コンデンサＣ１は、信号ラインＬ１とＬ２の交差点と信号ラインＬ１とＬ３の交差点との間において、信号ラインＬ１に介挿されている。また、コンデンサＣ１のインピーダンスは、高周波信号φ１を通過させ、高周波信号φ１よりも低周波数の中間周波信号φ２，φ３を遮断する値に設定されている。したがって、中間周波信号φ２，φ３が信号ラインＬ１に漏れてもコンデンサＣ１で遮断されるので、アイソレーション特性の劣化が防止される。また、信号ラインＬ１にコンデンサＣ１を介挿するだけなので、コスト高になることもない。

図２は、図１に示した高周波回路の具体的構成を示す図である。図２において、高周波回路は、プリント基板ＰＢに形成されている。信号ラインＬ１〜Ｌ３は、プリント基板ＰＢ表面の導電パターンで形成されている。プリント基板ＰＢの裏面全体には、アース用の導電層（図示せず）が形成されている。信号ラインＬ１は、４つの信号ラインＬ１ａ〜Ｌ１ｄに分割されている。信号ラインＬ１ａ，Ｌ１ｄは信号ラインＬ２，Ｌ３の外側に配置され、信号ラインＬ１ｂ，Ｌ１ｃは信号ラインＬ２，Ｌ３の内側に配置されている。

信号ラインＬ１ｂとＬ１ｃはコンデンサＣ１によって接続され、信号ラインＬ１ａとＬ１ｂはコンデンサＣ２によって接続され、信号ラインＬ１ｄとＬ１ｃはコンデンサＣ３によって接続されている。コンデンサＣ２，Ｃ３の各々は、高周波信号φ１に対して十分に低いインピーダンスを有する。中間周波信号φ２が信号ラインＬ１に漏れてもコンデンサＣ１で遮断される。

なお、コンデンサＣ２，Ｃ３の各々を、抵抗素子、インダクタ素子、またはジャンパ素子で置換してもよい。

図３は、この実施の形態１の比較例を示す図であって、図２と対比される図である。図３を参照して、この高周波回路が図２の高周波回路と異なる点は、コンデンサＣ１が除去され、信号ラインＬ１ｂとＬ１ｃが１本の信号ラインＬ１ｂｃで置換されている点である。この場合は、中間周波信号φ２は、コンデンサＣ２、信号ラインＬ１ｂｃ、およびコンデンサＣ３を介して信号ラインＬ３に漏れ、アイソレーション特性が劣化する。

図４は、この実施の形態１の変更例を示す図である。図４を参照して、この高周波回路では、信号ラインＬ１が２つの信号ラインＬ１ａｂ，Ｌ１ｃｄに分割され、コンデンサＣ１は信号ラインＬ１ｂの端部と信号ラインＬ１ｃの端部とを所定の間隔を開けて配置することによって構成される。信号ラインＬ２は２つの信号ラインＬ２ａ，Ｌ２ｂに分割され、信号ラインＬ２ａは信号ラインＬ１ａｂの下を通る裏面パターン４を介して信号ラインＬ２ｂに接続される。信号ラインＬ３は２つの信号ラインＬ３ａ，Ｌ３ｂに分割され、信号ラインＬ３ａは信号ラインＬ１ｃｄの下を通る裏面パターン４を介して信号ラインＬ３ｂに接続される。

図５は、図４のＶ−Ｖ線断面図である。図５において、プリント基板ＰＢは、絶縁層１と、それぞれ絶縁層１の表面および裏面に形成された導電層２，３とを含む。信号ラインＬ１〜Ｌ３は、表面の導電層２を所定の形状に加工することにより形成されている。裏面の導電層は接地される。裏面の導電層３を加工することによって信号ラインＬ１〜Ｌ３の交差点の各々の下に、島状の裏面パターン４を形成する。各裏面パターン４は、周囲の導電層３から絶縁されている。信号ラインＬ２ａの端部と裏面パターン４の一方端部とはスルーホール５によって接続され、信号ラインＬ２ｂの端部と裏面パターン４の一方端部とはスルーホール６によって接続される。信号ラインＬ２ｃとＬ２ｄも同様に接続される。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

図６は、この実施の形態１の他の変更例を示す図であって、図２と対比される図である。図６を参照して、この高周波回路が図２の高周波回路と異なる点は、コンデンサＣ２が除去されて信号ラインＬ１ａとＬ１ｂが１本の信号ラインＬ１ａｂで置換され、コンデンサＣ３が除去されて信号ラインＬ１ｃとＬ１ｄが１本の信号ラインＬ１ｃｄで置換され、信号ラインＬ２が２本の信号ラインＬ２ａ，Ｌ２ｂに分割されて信号ラインＬ２ａとＬ２ｂの間にコンデンサＣ４が接続され、信号ラインＬ３が２本の信号ラインＬ３ａ，Ｌ３ｂに分割されて信号ラインＬ３ａとＬ３ｂの間にコンデンサＣ５が接続されている点である。コンデンサＣ４，Ｃ５は、それぞれ中間周波信号φ２，φ３に対して十分に低いインピーダンスを有する。この変更例でも、実施の形態１と同じ効果が得られる。

なお、コンデンサＣ４，Ｃ５の各々を、抵抗素子、インダクタ素子、またはジャンパ素子で置換してもよい。

[実施の形態２]
図７は、この発明の実施の形態２による衛星放送受信システムの構成を示すブロック図である。図７において、この衛星放送受信システムは、放送衛星１０から送信された１２ＧＨｚ帯の微弱電波を反射するアンテナ１１と、アンテナ１１で反射された電波を受信して１ＧＨｚ帯のＩＦ信号に変換し、低雑音増幅する低雑音コンバータ１２と、ＬＮＢ１２からＢＳ−ＩＦケーブル１３を介して与えられるＩＦ信号に所定の処理を施すＤＢＳチューナ１４と、ＤＢＳチューナ１４で生成された信号に基づいて映像を表示するテレビジョン１５とを備える。

図８は、低雑音コンバータ１２の構成を示す回路ブロック図である。図８において、この低雑音コンバータ１２は、２つの放送衛星１０からの電波を受信するために２つのホーン２０，２１を備えている。一方のホーン２０で受信された水平偏波信号φＨ１は、低雑音増幅器２２で低雑音増幅され、バンドパスフィルタ２６によって不要な周波数成分を除去され、混合回路３０に与えられる。また、ホーン２０で受信された垂直偏波信号φＶ１は、低雑音増幅器２３で低雑音増幅され、バンドパスフィルタ２７によって不要な周波数成分を除去され、混合回路３１に与えられる。

他方のホーン２１で受信された垂直偏波信号φＶ２は、低雑音増幅器２４で低雑音増幅され、バンドパスフィルタ２８によって不要な周波数成分を除去され、混合回路３２に与えられる。また、ホーン２１で受信された水平偏波信号φＨ２は、低雑音増幅器２５で低雑音増幅され、バンドパスフィルタ２９によって不要な周波数成分を除去され、混合回路３３に与えられる。混合回路３０〜３３に与えられる信号φＨ１，φＶ１，φＶ２，φＨ２は、１２．２〜１２．７５ＧＨｚである。

局部発振回路３４は、高周波信号である局部発振信号ＲＦを発生する。局部発振信号ＲＦは、１１．２ＧＨｚである。局部発振信号ＲＦは、バッファアンプ３５で増幅されて混合回路３０〜３３に与えられる。混合回路３０〜３３は、それぞれ信号φＨ１，φＶ１，φＶ２，φＨ２と局部発振信号ＲＦとを混合し、それぞれ中間周波信号ＩＦ１〜ＩＦ４に変換する。信号ＩＦ１〜ＩＦ４は、１０００〜１５５０ＭＨｚである。

切換回路３６は、２つの出力端子３６ａ，３６ｂを含み、制御回路３７によって制御され、出力端子３６ａ，３６ｂの各々に対応して中間周波信号ＩＦ１〜ＩＦ４のうちのいずれかの信号を選択し、選択した中間周波信号を対応の出力端子に与える。切換回路３６で選択された２つの中間周波信号は、それぞれ、ＩＦアンプ３８，３９で増幅され、コンデンサ４０，４１を介して出力端子４２，４３に与えられる。出力端子４２，４３は、ケーブル１３を介してＤＢＳチューナ１４に接続される。

ＤＢＳチューナ１４は、番組を選択するための直流電圧信号およびパルス信号をケーブル１３を介して出力端子４２，４３の各々に与える。ＤＢＳチューナ１４からの直流電圧信号およびパルス信号は、コイル４４，４５を介して制御回路３７および電源回路４６に与えられる。

制御回路３７は、出力端子４２，４３を介して与えられた直流電圧信号およびパルス信号に基づいて切換回路３６を制御する。たとえば、直流電圧信号の電圧レベルの高低と、パルス信号の有無に基づいて、４つの中間周波信号ＩＦ１〜ＩＦ４のうちのいずれか１つの信号が選択される。電源回路４６は、出力端子４２，４３を介して与えられた直流電圧信号に基づいて電源電圧を生成し、生成した電源電圧を低雑音コンバータ１２全体に与える。

このような低雑音コンバータ１２では、図９に示すように、中間周波信号ＩＦ２を伝送する信号ラインＬ２と、局部発振信号ＲＦを伝送する信号ラインＬ１０とが図中Ａ点で交差するとともに、中間周波信号ＩＦ３を伝送する信号ラインＬ３と、局部発振信号ＲＦを伝送する信号ラインＬ１１とが図中Ｂ点で交差する。

このままでは、アイソレーション特性が劣化するので、局部発振回路３４の出力端子３４ａとＡ点の間の信号ラインＬ１０にコンデンサＣ１０を介挿するとともに、局部発振回路３４の出力端子３４ａとＢ点の間の信号ラインＬ１１にコンデンサＣ１１を介挿する。コンデンサＣ１０，Ｃ１１の各々は、たとえば０．５ｐＦの容量値を有し、局部発振信号ＲＦに対して十分に低いインピーダンスを有し、中間周波信号ＩＦ２，ＩＦ３に対して十分に高いインピーダンスを有する。したがって、Ａ点で信号ラインＬ１０に漏れた中間周波信号ＩＦ２はコンデンサＣ１０で遮断され、Ｂ点で信号ラインＬ１１に漏れた中間周波信号ＩＦ３はコンデンサＣ１１で遮断される。したがって、アイソレーション特性の劣化を防止できる。

図１０は、この実施の形態２の比較例を示す回路ブロック図であって、図９と対比される図である。比較例では、コンデンサＣ１０，Ｃ１１が設けられていない。したがって、中間周波信号ＩＦ２がＡ点、信号ラインＬ１０，Ｌ１１、Ｂ点を介して信号ラインＬ３に漏れる。したがって、アイソレーション特性が劣化する。

なお、以上の実施の形態１，２および変更例を適宜組み合わせてもよいことは言うまでもない。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

この発明の実施の形態１による高周波回路の原理的構成を示す回路図である。図１に示した高周波回路の具体的構成を示す図である。実施の形態１の比較例を示す図である。実施の形態１の変更例を示す図である。図４のＶ−Ｖ線断面図である。実施の形態１の他の変更例を示す図である。この発明の実施の形態２による衛星放送受信システムの構成を示すブロック図である。図７に示した低雑音コンバータの構成を示す回路ブロック図である。図８に示した低雑音コンバータの要部を示す回路ブロック図である。実施の形態２の比較例を示す図である。従来の高周波回路の問題点を説明するための図である。

符号の説明

Ｌ信号ライン、Ｃ，４０，４１コンデンサ、ＰＢプリント基板、１絶縁層、２，３導電層、４裏面パターン、５，６スルーホール、１０放送衛星、１１アンテナ、１２低雑音コンバータ、１３ＢＳ−ＩＦケーブル、１４ＤＢＳチューナ、１５テレビジョン、２０，２１ホーン、２２〜２３低雑音増幅器、２６〜２９バンドパスフィルタ、３０〜３３混合回路、３４局部発振回路、３５バッファアンプ、３６切換回路、３６ａ，３６ｂ出力端子、３７制御回路、３８，３９ＩＦアンプ、４２，４３出力端子、４４，４５コイル、４６電源回路。

Claims

基板に形成された高周波回路であって、
所定の周波数の第１の信号を伝送する第１の信号線と、
前記第１の信号線と第１の結合点で交差し、前記第１の信号よりも低周波数の第２の信号を伝送する第２の信号線と、
前記第１の信号線と第２の結合点で交差し、前記第１の信号よりも低周波数の第３の信号を伝送する第３の信号線と、
前記第１および第２の結合点の間において前記第１の信号線に介挿され、前記第１の信号を通過させ、前記第２および第３の信号を遮断するコンデンサとを備える、高周波回路。
前記コンデンサは、前記基板の表面の導電パターンで形成されている、請求項１に記載の高周波回路。
それぞれ前記第１および第２の結合点において前記第１の信号線に介挿され、前記第１の信号を通過させる第１および第２の結合素子を備え、
前記第２および第３の信号線は、それぞれ前記第１および第２の結合素子の下または上に形成されている、請求項１または請求項２に記載の高周波回路。
前記第１の結合点において前記第２の信号線に介挿され、前記第２の信号を通過させる第１の結合素子と、
前記第２の結合点において前記第３の信号線に介挿され、前記第３の信号を通過させる第２の結合素子とを備え、
前記第１の信号線は、前記第１および第２の結合素子の下または上に形成されている、請求項１または請求項２に記載の高周波回路。
前記第１および第２の結合素子の各々は、コンデンサ素子、抵抗素子、インダクタ素子、またはジャンパ素子である、請求項３または請求項４に記載の高周波回路。
前記第１および第２の結合素子の各々は、前記基板の裏面の導電パターンで形成されている、請求項３または請求項４に記載の高周波回路。
前記基板はプリント基板であり、
前記第１〜第３の信号線の各々はマイクロストリップラインである、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の高周波回路。
請求項１から請求項６までのいずれかに記載の高周波回路を備える、低雑音コンバータ。