JP4472652B2 - High frequency suppression circuit - Google Patents
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Description
この発明は、通信システムなどに用いられる高周波回路の出力信号に含まれる高調波を抑圧する高周波抑圧回路に関するものである。 The present invention relates to a high-frequency suppression circuit that suppresses harmonics contained in an output signal of a high-frequency circuit used in a communication system or the like.
マイクロ波高出力増幅器等の高周波回路においては、基本波以外の高調波の信号が発生するため、基本波での高出力増幅器等の特性に影響を与えることなく、高調波を抑圧する必要がある。 In a high-frequency circuit such as a microwave high-power amplifier, a harmonic signal other than the fundamental wave is generated. Therefore, it is necessary to suppress the harmonics without affecting the characteristics of the high-power amplifier or the like at the fundamental wave.
このような高調波を抑圧する方法として、例えば、特許文献1に示すように、半導体素子の出力側に高調波に対してショートの状態を実現するショートスタブやオープンスタブを接続し、高調波を反射させる方法があった。
また、例えば特許文献2に示すように、半導体素子の出力側の伝送線路に高調波に共振する結合線路を設けて、高調波を反射させる方法もとられていた。
As a method for suppressing such harmonics, for example, as shown in
For example, as shown in
上記従来のように、高調波に対してショートの状態を実現するオープンスタブやショートスタブを接続する方法においては、一般的に2倍波に対しては、基本波の波長をλとして、λ/4の長さのショートスタブを接続することで、基本波ではオープン、2倍波に対してはショートの状態を実現する回路を構成できるため、基本波に対して影響のない回路を実現できる。しかしながら、3倍波に対しては、λ/12の長さのオープンスタブや、λ/6の長さのショートスタブを接続することで、3倍波に対してはショートの状態を実現するが、基本波に対してはオープンの状態ではないため、基本波はこの3倍波抑圧用スタブの影響を受け、インピーダンス整合と取り直す必要があるという問題があった。 In the conventional method of connecting an open stub or a short stub that realizes a short state with respect to the harmonics as described above, generally, for the second harmonic, the wavelength of the fundamental wave is λ, and λ / By connecting a short stub having a length of 4, a circuit that realizes an open state for the fundamental wave and a short state for the double wave can be configured. Therefore, a circuit that does not affect the fundamental wave can be realized. However, for the third harmonic, a short state is realized for the third harmonic by connecting an open stub having a length of λ / 12 or a short stub having a length of λ / 6. Since the fundamental wave is not in an open state, the fundamental wave is affected by this third harmonic wave suppression stub, and there is a problem that it is necessary to regain impedance matching.
また、メイン線路に高調波に共振する結合線路を設けて、高調波を反射させる方法においては、基本波の特性に影響を与えることはないが、Q値の高い共振器が得られるため、帯域の非常に狭い高調波抑圧回路となり、帯域の広い高周波回路では適用が難しいという問題があった。 In addition, in the method of providing a coupling line that resonates with harmonics in the main line and reflecting the harmonics, the characteristic of the fundamental wave is not affected, but a resonator having a high Q value is obtained. Therefore, there is a problem that it is difficult to apply to a high-frequency circuit having a wide band.
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することの出来る高周波抑圧回路を得ることを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a high-frequency suppression circuit capable of suppressing the second harmonic and the third harmonic without affecting the fundamental wave. .
この発明に係る高周波抑圧回路は、高周波回路の出力信号が流れるメイン線路と、このメイン線路から分岐し、基本波の波長λに対してλ/4の長さの位置で接地した、基本波の2倍の周波数を抑圧する2倍波抑圧用ショートスタブと、この2倍波抑圧用ショートスタブの接地点から所定の間隔を有し、メイン線路方向にλ/12の長さの位置で接地した、基本波の3倍の周波数を抑圧する第1の3倍波結合用線路と、2倍波抑圧用ショートスタブから第1の3倍波結合用線路と同一側に所定の間隔を有して設置すると共にメイン線路から間隔をあけ、2倍波抑圧用ショートスタブの接地点方向にλ/12の長さで配置してメイン線路側を接地した、基本波の3倍の周波数を抑圧する第2の3倍波結合用線路とを備え、基本波の3倍の周波数の波長をλ 3 とした場合、第1の3倍波結合用線路は、メイン線路に対して、3λ 3 /4の長さのオープンスタブとなり、第2の3倍波結合用線路は、メイン線路に対して、λ 3 /4の長さのオープンスタブとなるようにしたものである。
The high-frequency suppression circuit according to the present invention includes a main line through which an output signal of the high-frequency circuit flows, a fundamental wave branched from the main line, and grounded at a position having a length of λ / 4 with respect to the fundamental wave wavelength λ. A short stub for suppressing the double wave that suppresses the double frequency and a grounding point at a length of λ / 12 in the main line direction with a predetermined distance from the ground point of the short stub for suppressing the double wave. The first third harmonic coupling line for suppressing the frequency three times the fundamental wave and the second harmonic suppressing short stub have a predetermined interval on the same side as the first third harmonic coupling line. Installed at a distance from the main line and placed at a length of λ / 12 in the direction of the ground point of the double wave suppression short stub and grounded the main line side to suppress the frequency three times the fundamental wave. and a second triple-wave coupling line, three times the frequency of the fundamental wave If the length set to lambda 3, the first triple-wave coupling line, to the main line, it becomes the open stub length of 3 [lambda] 3/4, second third harmonic coupling line, the main line relative, is obtained as the open stub length of λ 3/4.
この発明の高周波抑圧回路は、λ/4程度の長さの2倍波抑圧用ショートスタブと、この2倍波抑圧用ショートスタブに3倍波が結合するよう所定の間隔を有し、かつ、同一側に、一端が接地されて線路長がλ/12程度の3倍波結合用線路を複数設けるようにしたので、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することが出来る。 The high-frequency suppression circuit of the present invention has a short stub for second harmonic suppression having a length of about λ / 4, a predetermined interval so that the third harmonic is coupled to the short stub for second harmonic suppression , and Since a plurality of third harmonic coupling lines having one end grounded and a line length of about λ / 12 are provided on the same side , the second harmonic and the third harmonic are suppressed without affecting the fundamental wave. I can do it.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1による高周波抑圧回路を示す構成図である。
図において、高周波抑圧回路は、ゲート側バイアス回路1、高出力FET2、ドレイン側バイアス回路3、DCカットコンデンサ4、メイン線路5、2倍波抑圧用ショートスタブ6、3倍波結合用線路7を備えている。
1 is a block diagram showing a high-frequency suppression circuit according to
In the figure, the high-frequency suppression circuit includes a gate
ゲート側バイアス回路1〜DCカットコンデンサ4は、マイクロ波高出力増幅器といった高周波回路を構成するもので、ゲート側バイアス回路1は、高出力FET2のゲート側のバイアス回路である。また、ドレイン側バイアス回路3は、ドレイン側のバイアス回路である。高出力FET2は、高周波の信号増幅を行う半導体素子であり、そのソース側は接地されている。また、DCカットコンデンサ4は、高出力FET2の出力側に接続され出力信号から直流成分を除去するためのコンデンサである。メイン線路5は高周波回路の出力信号が流れる線路である。
The gate
2倍波抑圧用ショートスタブ6は、メイン線路5に接続されたショートスタブであり、基本波の波長をλとした場合に、λ/4程度の長さを有するものである。また、3倍波結合用線路7は、2倍波抑圧用ショートスタブ6の横に、所定の間隔を有して設置されたλ/12程度の長さの線路である。また、この3倍波結合用線路7は、2倍波抑圧用ショートスタブ6の接地点からメイン線路5方向にλ/12程度の長さで配置し、メイン線路5側を接地している。尚、実際は高出力FET2の入出力側に整合回路が必要な場合もあるが、ここでは省略している。
The second harmonic suppression
次に、このように構成された高周波抑圧回路の高調波抑圧動作について説明する。
図2は、その原理の説明図であり、(a)は基本波、(b)は2倍波、(c)は3倍波の場合を示している。
Next, the harmonic suppression operation of the high frequency suppression circuit configured as described above will be described.
FIG. 2 is an explanatory diagram of the principle, in which (a) shows the case of the fundamental wave, (b) the second harmonic, and (c) the third harmonic.
図2(a)に示すように、基本波(波長λ)に対して3倍波結合用線路7の長さは、λ/12程度と十分に短いため影響を与えることがなく無視することができる。また、2倍波抑圧用ショートスタブ6は、λ/4の長さのショートスタブで、メイン線路5との接続部でオープンとなり、この回路も基本波に対して影響を与えることがない。
As shown in FIG. 2 (a), the length of the third harmonic wave coupling line 7 is sufficiently short, about λ / 12, with respect to the fundamental wave (wavelength λ), so that it can be ignored without any influence. it can. The second harmonic suppression
次に、2倍波(波長λ2=λ/2)に対しては、図2(b)に示すように、3倍波結合用線路7の長さはλ2/6程度と2倍波の波長λ2に対して短いため、ほとんど影響を与えることがなく、2倍波抑圧用ショートスタブ6はλ2/2の長さのショートスタブで、メイン線路5との接続部でショートとなり、2倍波を抑圧することが出来る。
Next, 2 for the harmonic (wavelength lambda 2 = lambda / 2), as shown in FIG. 2 (b), 3 harmonic length of the coupling line 7 lambda 2/6 degrees and the second harmonic for short with respect to the wavelength lambda 2, little effect without giving, the
しかし、3倍波(波長λ3=λ/3)に対しては、図2(c)に示すように、3倍波結合用線路7の長さはλ3/4程度と影響が顕著になり、2倍波抑圧用ショートスタブ6と結合し、3λ3/4の長さのオープンスタブがメイン線路5に接続されているように見え、メイン線路5との接続部でショートとなり、3倍波を抑圧することが出来る。
However, 3 with respect to the harmonic (wavelength lambda 3 = lambda / 3), as shown in FIG. 2 (c), the length of the third harmonic wave coupling line 7 significantly influence the lambda 3/4 of about it binds to the second harmonic suppression
従って、このような構成により、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することが可能である。 Therefore, with such a configuration, it is possible to suppress the second harmonic and the third harmonic without affecting the fundamental wave.
更に、2倍波抑圧の方法としてショートスタブを使用しているため、2倍波に対しては特開平8−139535号公報に記載された構成よりも帯域の広い抑圧回路となり、帯域の広い高周波回路においても適用可能である。 Further, since a short stub is used as a method of suppressing the second harmonic, a suppression circuit having a wider band than that described in Japanese Patent Laid-Open No. 8-139535 is obtained for the second harmonic, and a high frequency with a wide band. It can also be applied to circuits.
更に、ショートスタブの抑圧周波数がずれたとき、一般的にはショートスタブを削ったりして長さを調整することが不可能なため、ショートスタブの抑圧周波数を調整することは不可能だが、本実施の形態では2倍波抑圧用ショートスタブ6と3倍波結合用線路7を結合させているため、上記2倍波抑圧用ショートスタブ6と3倍波結合用線路7の間隔を調整することにより、抑圧周波数を調整することも可能である。
In addition, when the suppression frequency of the short stub deviates, it is generally impossible to adjust the length by shaving the short stub, so it is impossible to adjust the suppression frequency of the short stub. In the embodiment, since the second harmonic suppression
尚、抑圧周波数と2倍波抑圧用ショートスタブ6と3倍波結合用線路7との間隔(パターン間隔)との関係は次の通りである。即ち、パターン間隔を狭くすると、2倍波の抑圧周波数は低い方に変化し、3倍波の抑圧周波数は高い方に変化する。逆に、パターン間隔を広くすると2倍波の抑圧周波数は高い方に変化し、3倍波の抑圧周波数は低い方に変化する。
The relationship between the suppression frequency and the interval (pattern interval) between the second harmonic suppression
また、このようなパターン間隔を変化させると抑圧周波数だけでなく、抑圧量も変化する。例えば、パターン間隔を狭くすると、2倍波抑圧用ショートスタブ6と3倍波結合用線路7との結合度が大きくなるため、3倍波の抑圧量は大きくなるが、2倍波の抑圧量は3倍波結合用線路7の影響が出てくるため多少小さくなる。反対に、パターン間隔を広くしていくと3倍波結合用線路7の影響が小さくなっていくため、3倍波の抑圧量は小さくなっていき、2倍波の抑圧量は大きくなる。
Further, when such a pattern interval is changed, not only the suppression frequency but also the suppression amount changes. For example, when the pattern interval is narrowed, the degree of coupling between the second harmonic suppression
以上のように、実施の形態1の高周波抑圧回路によれば、高周波回路の出力信号が流れるメイン線路に、基本波の波長λに対して、λ/4程度の長さの2倍波抑圧用ショートスタブを設けると共に、2倍波抑圧用ショートスタブの横に、2倍波抑圧用ショートスタブに3倍波が結合するよう、一端が接地されて線路長がλ/12程度の3倍波結合用線路を所定の間隔を有して配置したので、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することが出来る。 As described above, according to the high frequency suppression circuit of the first embodiment, the main line through which the output signal of the high frequency circuit flows is used for the second harmonic suppression having a length of about λ / 4 with respect to the wavelength λ of the fundamental wave. A short stub is provided, and at the side of the second harmonic suppression short stub, one end is grounded so that the third harmonic is coupled to the second harmonic suppression short stub and the third harmonic coupling having a line length of about λ / 12 is provided. Since the service lines are arranged with a predetermined interval, the second harmonic and the third harmonic can be suppressed without affecting the fundamental wave.
また、実施の形態1の高周波抑圧回路によれば、3倍波結合用線路は、2倍波抑圧用ショートスタブの接地点からメイン線路方向に配置し、メイン線路側を接地するようにしたので、3倍波(λ3)に対しては、3λ3/4の長さのオープンスタブがメイン線路に接続されているように見え、メイン線路との接続部でショートとなり、3倍波を抑圧することが出来る。 Further, according to the high frequency suppression circuit of the first embodiment, the third harmonic coupling line is arranged in the main line direction from the ground point of the second harmonic suppression short stub, and the main line side is grounded. , 3 for the harmonic (lambda 3), looks like the open stub length of 3 [lambda] 3/4 is connected to the main line, becomes short at the junction with the main line, suppressing the third harmonic I can do it.
実施の形態2.
図3は、実施の形態2の高周波抑圧回路の構成図である。
実施の形態2の高周波抑圧回路は、ゲート側バイアス回路1、高出力FET2、ドレイン側バイアス回路3、DCカットコンデンサ4、メイン線路5、2倍波抑圧用ショートスタブ6、3倍波結合用線路8からなる。ここで、3倍波結合用線路8以外の構成は、実施の形態1と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 3 is a configuration diagram of the high-frequency suppression circuit according to the second embodiment.
The high-frequency suppression circuit according to the second embodiment includes a gate
3倍波結合用線路8は、3倍波が結合するように2倍波抑圧用ショートスタブ6の横に、メイン線路5から適当な間隔をあけ、2倍波抑圧用ショートスタブ6の接地点方向にλ/12程度の長さで配置し、メイン線路5側を接地した結合用線路である。
The third harmonic
このように構成された高周波抑圧回路において、基本波、2倍波に対しては、実施の形態1,2と同様の原理である。また、3倍波(波長λ3=λ/3)に対しては、3倍波結合用線路8の長さがλ3/4程度となり、2倍波抑圧用ショートスタブ6と結合し、λ3/4の長さのオープンスタブがメイン線路5に接続されているように見え、メイン線路5との接続部でショートとなり、3倍波を抑圧することが出来る。
In the high-frequency suppression circuit configured as described above, the fundamental principle and the second harmonic are the same as those in the first and second embodiments. Further, 3 with respect to the harmonic (wavelength lambda 3 = lambda / 3), the length of the third harmonic
以上のように、実施の形態2の高周波抑圧回路によれば、3倍波結合用線路は、メイン線路から所定の間隔を有して2倍波抑圧用ショートスタブの接地点方向に配置し、メイン線路側を接地するようにしたので、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することが出来る。また、3倍波(λ3)については、λ3/4の長さのオープンスタブがメイン線路に接続されているように見え、メイン線路との接続部でショートとなり、3倍波を抑圧することが出来る。 As described above, according to the high frequency suppression circuit of the second embodiment, the third harmonic coupling line is disposed in the direction of the ground point of the second harmonic suppression short stub with a predetermined interval from the main line, Since the main line side is grounded, the second harmonic and the third harmonic can be suppressed without affecting the fundamental wave. Further, the third harmonic (lambda 3) is an open stub length of lambda 3/4 is seen to be connected to the main line, it is short at the junction with the main line, to suppress the third harmonic I can do it.
実施の形態3.
図4は、実施の形態3の高周波抑圧回路の構成図である。
実施の形態3の高周波抑圧回路は、ゲート側バイアス回路1、高出力FET2、ドレイン側バイアス回路3、DCカットコンデンサ4、メイン線路5、2倍波抑圧用ショートスタブ6、3倍波結合用線路9,10からなる。ここで、3倍波結合用線路9,10以外の構成は、実施の形態1,2と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
FIG. 4 is a configuration diagram of the high-frequency suppression circuit according to the third embodiment.
The high-frequency suppression circuit according to the third embodiment includes a gate
3倍波結合用線路9,10は、3倍波が結合するように2倍波抑圧用ショートスタブ6の両側に位置するよう設けられた線路であり、それぞれの3倍波結合用線路9,10は、2倍波抑圧用ショートスタブ6から所定の間隔を持ち、かつ、2倍波抑圧用ショートスタブ6の接地点からメイン線路5方向にλ/12程度の長さで配置し、メイン線路5側を接地するよう構成されている。
The third harmonic
本実施の形態によれば、実施の形態1に示したように、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することが可能である。更に、3倍波結合用線路9、10の長さに差をつけることにより、3倍波結合用線路9、10それぞれに結合する周波数が異なってくるため、3倍波帯域に対して2つの共振点を持つ、3λ3/4の長さのオープンスタブが接続されているように見える。そのため3倍波を抑圧する帯域を広げることが出来る。
According to the present embodiment, as shown in the first embodiment, it is possible to suppress the second harmonic and the third harmonic without affecting the fundamental wave. Further, by making a difference in the lengths of the third harmonic
また、3倍波結合用線路を複数設ける構成として、図5に示すように、実施の形態1、実施の形態2の構成を組み合わせるようにしてもよい。
図5において、ゲート側バイアス回路1〜2倍波抑圧用ショートスタブ6は実施の形態1、2と同様であり、3倍波用結合線路11(第1の3倍波結合用線路)は、実施の形態1における3倍波結合用線路7と同様の構成である。また、3倍波結合用線路12(第2の3倍波結合用線路)は、実施の形態2における3倍波結合用線路8と同様の構成である。
Further, as a configuration in which a plurality of third-harmonic coupling lines are provided, the configurations of the first and second embodiments may be combined as shown in FIG.
In FIG. 5, the gate-
このように構成された高周波抑圧回路において、基本波、2倍波に対しては、実施の形態1,2と同様の原理である。また、3倍波(波長λ3=λ/3)に対しては、3λ3/4の長さのオープンスタブと、λ3/4の長さのオープンスタブが両方接続されているように見える。 In the high-frequency suppression circuit configured as described above, the fundamental principle and the second harmonic are the same as those in the first and second embodiments. Further, 3 with respect to the harmonic (wavelength lambda 3 = lambda / 3), appear to the open stub length of 3 [lambda] 3/4, the open stub length of lambda 3/4 are both connected .
更に、3倍波結合用線路11,12の長さを少しだけ変えた場合、3倍波結合用線路11の長さで共振する周波数では3倍波結合用線路11(=3λ3/4の長さのオープンスタブ)が顕著に見え、3倍波結合用線路12の長さで共振する周波数では3倍波結合用線路12(=λ3/4の長さのオープンスタブ)が顕著に見える。このため、共振点を2点作ることが可能となり、3倍波抑圧周波数の帯域の広い高周波抑圧回路を実現することができる。
Moreover, if the changed slightly the length of the third harmonic
一方、3倍波結合用線路11,12の長さを等しくした場合は、共振する周波数で3λ3/4の長さのオープンスタブと、λ3/4の長さのオープンスタブが両方見えるため、抑圧量を大きくすることができる。
On the other hand, if it is equal in length triple
以上のように、実施の形態3の高周波抑圧回路によれば、3倍波結合用線路を複数設けたので、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することが出来る。また、3倍波に対しても抑圧周波数の帯域の広い、高調波抑圧回路を構成することが出来る。 As described above, according to the high frequency suppression circuit of the third embodiment, since a plurality of third harmonic coupling lines are provided, the second harmonic and the third harmonic can be suppressed without affecting the fundamental wave. I can do it. Further, it is possible to configure a harmonic suppression circuit having a wide suppression frequency band even for the third harmonic.
実施の形態4.
図6は、実施の形態4における2倍波抑圧用ショートスタブ6と3倍波結合用線路13の構成図である。
上記実施の形態1〜3では、3倍波結合用線路を、2倍波抑圧用ショートスタブ6の接地点側、またはメイン線路5側に設けたものであるが、実施の形態4では、λ/12程度の長さを持つ3倍波結合用線路13を、2倍波抑圧用ショートスタブ6の中間位置に所定の間隔を持って配置している。また、3倍波結合用線路13の接地点は、2倍波抑圧用ショートスタブ6の接地点側としている。
FIG. 6 is a configuration diagram of the second harmonic suppressing
In the first to third embodiments, the third harmonic coupling line is provided on the grounding point side of the second harmonic suppression
このように構成された高周波抑圧回路では、図6に示すように、3倍波結合用線路13の接地点側でショート、メイン線路5側でオープンであるため、メイン線路5との接続点でショートとなり、3倍波の抑圧効果を得ることができる。また、この場合、λ3/2の長さのショートスタブがメイン線路5に接続されているように見える。
In the high-frequency suppression circuit configured in this way, as shown in FIG. 6, the third harmonic coupling line 13 is short-circuited on the ground point side and open on the
以上のように、実施の形態4の高周波抑圧回路では、3倍波結合用線路を、2倍波抑圧用ショートスタブの中間部から所定の間隔を有して配置し、2倍波抑圧用ショートスタブの接地点側を接地するようにしたので、基本波に影響を与えることなく、2倍波、3倍波を抑圧することが出来る。 As described above, in the high-frequency suppression circuit according to the fourth embodiment, the third-harmonic coupling line is arranged with a predetermined interval from the middle portion of the second-harmonic suppression short stub, and the second-harmonic suppression short circuit. Since the ground point side of the stub is grounded, the second harmonic and the third harmonic can be suppressed without affecting the fundamental wave.
1 ゲート側バイアス回路、2 高出力FET、3 ドレイン側バイアス回路、4 DCカットコンデンサ、5 メイン線路、6 2倍波抑圧用ショートスタブ、7,8,9,10,11,12,13 3倍波結合用線路。
1 Gate side bias circuit, 2 High output FET, 3 Drain side bias circuit, 4 DC cut capacitor, 5 Main line, 6 Double harmonic suppression short stub, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 3 times Wave coupling line.
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