JP5117425B2 - 高周波回路 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロストリップライン等の平面回路を用いた高周波回路に関するもので、特に表面実装部品を回路基板に実装するためのランドを好適に形成した高周波回路の技術分野に関するものである。

高周波回路では、基板の一方の面に表面実装部品などが搭載されるが、表面実装部品の搭載位置には配線（マイクロストリップライン）を接続するための入出力端子及び接地用のランドが形成されている。このランドには、表面実装部品を接地するために、基板の他方の面に形成されたグランドに接続されたスルーホールが所定数設けられている。高周波回路では、使用周波数が高く波長が短いため、ランドの寸法やスルーホールの配置等によって、入出力端子間のアイソレーション等の高周波特性が大きな影響を受けることがある。

高周波回路では、表面実装部品毎に好適なランドの寸法等がメーカから推奨されている。しかしながら、メーカ推奨のランド寸法やスルーホールの配置等は、表面実装部品を基板上に好適に実装できるように規定されたものであり、実際の基板上には該表面実装部品の周囲にインピーダンス整合の取れた信号ラインなど、別のパターン等が配置される。従って、周囲にある別のパターン等による影響も考慮して、ランドの寸法やスルーホールの配置等を見直す必要がある。高周波特性が劣化するのを防止するように構成された高周波回路について、これまでにもいくつか提案されている（特許文献１、２）。

表面実装部品を接地するためにランドとグランドとの間にスルーホールを設けた場合、スルーホール周辺のランドの寸法、もしくはスルーホール同士の間隔によっては、使用周波数の近くで共振してアイソレーションなどの高周波特性を劣化させてしまうおそれがある。そこで、このような高周波特性の劣化を防止するために、従来より、ランドに接続するスルーホールを狭い間隔で多数配置することが行われている。このように、スルーホールを多数配置してランド端部からスルーホールまでの距離、スルーホールの間隔を狭くすることで、共振周波数（ノイズ成分）を使用周波数帯から離れた高周波側に移動させるようにしている。ノイズ成分を高周波側に持っていくことで、高周波特性の劣化を防止する効果が得られる。

ランドとグランドとを接続するスルーホールを、狭い間隔で多数設けた従来の高周波回路の一例を図１２に示す。図１２（ａ）は、従来の高周波回路９００の平面図を示し、（ｂ）は（ａ）に示すＢＢ面における断面図を示している。図１２に示す高周波回路９００では、基板９０１の一方の面上に表面実装部品を搭載するためのランド９０３が形成されている。また、基板９０１の他方の面にはグランド９０４が形成されており、ランド９０３とグランド９０４とを接続するスルーホール９０５が複数形成されている。従来の高周波回路９００では、使用周波数付近での共振による高周波特性の劣化を低減させるためにスルーホールの数、配置等を見直している。

上記のように構成された従来の高周波回路９００では、スルーホール９０５周辺のランドによる共振の周波数、すなわちスルーホール９０５を介してランド９０３の端部とグランド９０４との間で生じる共振の周波数を、使用周波数帯から大きく離れた高周波側に移動させることができる。高周波回路９００における使用周波数を例えば３０ＧＨｚ帯とした場合、ランド端部からスルーホールまでの距離、スルーホール９０５間の間隔を狭く設けることにより、共振周波数を例えば５０ＧＨｚ以上の高周波側に移動させることができ、その結果使用周波数の３０ＧＨｚ帯では高いアイソレーションが得られる。

特開２００３−２４３４２０号公報 特開２００７−２０１２６２号公報

しかしながら、ランド上に多数のスルーホールを形成した従来の高周波回路では、スルーホールを形成するための加工時間が長くなり、加工費も高くなる等の加工性が悪いため、大量生産には不向きであった。

また、高周波回路を多層基板で構成する場合には、内層・裏面層のレイアウトの関係から、スルーホール数が限定されることがある。例えば、裏面にアンテナ等を搭載する場合には、アンテナ等の配置によってスルーホールの配置や数が限定されてしまう。このようにスルーホール数が限定され、十分な数のスルーホールが形成できない場合、使用周波数帯の近傍に共振が発生し、使用周波数帯でのアイソレーションの劣化など、好適な高周波特性が得られないおそれがある。
このため、好適な高周波特性を確保するためには、スルーホール数が限定されていない所定の基板エリアとは異なる場所に配置せねばならず、結果的により大きな基板エリアを使用せざるを得なくなる。

そこで、本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、低コスト且つ小型化可能で好適な高周波特性が得られる高周波回路を提供することを目的とする。

本発明の高周波回路の第１の態様は、表面実装部品を実装するために基板の一方の面に形成されたランドと、前記基板の他方の面に設けられたグランドと、前記ランドと前記グランドとを電気的に接続するスルーホールと、を備え、前記スルーホールを介して前記ランドと前記グランドとの間で生じる共振の周波数（共振周波数）が前記表面実装部品の使用周波数と異なるように、前記ランドの寸法が調整されていることを特徴とする。この態様によれば、ランドの寸法を調整することで好適な高周波特性が得られる。

本発明の高周波回路の他の態様は、前記使用周波数をｆ０とし、前記ランドの所定の端部から前記スルーホールを経由して前記グランドまでの電気長をＬとし、光速をｃとするとき、次式

から算出される共振周波数ｆａが前記使用周波数ｆ０と異なるように、前記ランドの寸法を調整して前記電気長Ｌが決定されていることを特徴とする。上式を用いて共振周波数を事前に求めることができることから、ランドの寸法の調整が容易となる。

本発明の高周波回路の他の態様は、前記電気長Ｌは、前記ランドの所定の端部から、前記端部に最も近い位置にある前記スルーホールを経由して前記グランドまでの距離に相当することを特徴とする。この態様によれば、ランドの所定の端部からそれに最も近い位置にあるスルーホールを経由してグランドまでの距離を調整することによって、共振周波数を変更して高周波特性の劣化を防止することが可能となる。

本発明の高周波回路の他の態様は、前記共振周波ｆａが
ｆａ＜ｆ０×Ｎ
但し、Ｎ≦０．８ （Ｎ：実数）
を満たすように前記電気長Ｌが決定されていることを特徴とする。共振周波数を使用周波数より低くすることで、使用周波数帯での高周波特性の劣化を防止することができる。

本発明の高周波回路の他の態様は、前記ランドは、前記スルーホールを配置し、部品を実装するための略矩形形状をしたベース部と、前記ベース部に接続されている拡張部と、を有し、前記拡張部の寸法を変えることで前記ランドの寸法が調整されていることを特徴とする。この態様によれば、ランドの拡張部の寸法を調整することにより、共振周波数を変更することが可能となる。

本発明の高周波回路の他の態様は、前記ランドは、さらに配線接続用に前記ベース部から凸状に引き出された引出し部を備え、前記拡張部は、前記引出し部の引き出し長さ以上に前記ベース部から突出されていることを特徴とする。この態様によれば、引出し部とグランドとの間で生じる共振を低減し、主に拡張部とグランドとの間で共振が発生するようにすることができる。

以上説明したように本発明によれば、使用周波数帯での良好なアイソレーション特性などの高周波特性を確保した上でランドとグランドとを接続するスルーホール数を減らすことが可能となり、加工性を改善して低コストな高周波回路を提供することができる。
また、高周波回路の基板に多層基板を用いる場合、内層・裏面層のレイアウトの関係からスルーホール数が限定されても、好適な高周波特性を確保しつつ、所定のエリア内に配置することで、小型化可能な高周波回路を提供することができる。

（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る高周波回路の平面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）は、低ノイズ増幅器を基板に搭載するためのランドが形成された高周波回路の一例を示す平面図、（ｂ）は断面図である。 第１の実施形態の高周波回路のアイソレーションを測定した結果の一例を示すグラフである。 従来の高周波回路のアイソレーションを測定した結果の一例を示すグラフである。 図２の高周波回路のアイソレーションを測定した結果の一例を示すグラフである。 図２に示した高周波回路で共振する主な経路の距離と共振周波数を示す表である。 （ａ）は、本発明の第１の実施形態の別の実施例に係る高周波回路の平面図、（ｂ）は断面図である。 別の実施例の高周波回路のアイソレーションを測定した結果の一例を示すグラフである。 比較例の高周波回路の平面図である。 比較例の高周波回路のアイソレーションを測定した結果の一例を示すグラフである。 比較例の高周波回路で共振する主な経路の距離と共振周波数を示す表である。 （ａ）は従来の高周波回路の平面図、（ｂ）は断面図である。 拡張部を円形状とした高周波回路の平面図である。

本発明の好ましい実施の形態における高周波回路について、図面を参照して詳細に説明する。同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。本発明は、マイクロストリップライン等の平面回路を用いた高周波回路に関し、特に表面実装部品などを実装するためのランドを好適に形成することで、使用周波数帯において好適なアイソレーション特性が得られる高周波回路を提供する。

基板の一方の面に形成されたランドと他方の面に形成されたグランドとを、スルーホールを設けて電気的に接続すると、スルーホール周辺のランドの寸法に応じて所定の周波数で共振が発生する。この共振が使用周波数帯の近くで発生すると、使用周波数帯におけるアイソレーションが劣化してしまう。このようなアイソレーションの劣化を防止するために、従来は、ランドに接続するスルーホールを狭い間隔で多数形成しており、これにより共振周波数を使用周波数帯から離れた高周波側に移動させるようにしていた。

これに対し、本発明の高周波回路では、ランドの寸法等を調整することにより、スルーホールの個数を従来よりも削減することが可能となっている。そして、スルーホール数を削減しても、使用周波数帯において従来の高周波回路９００と同程度の好適なアイソレーション特性が得られるようにしている。

高周波回路では、表面実装部品を基板に搭載するのに最小限必要となるランドの大きさ及びグランドに接地するためのスルーホールの個数が、表面実装部品毎にあらかじめメーカから推奨されている。表面実装部品の一例として、低ノイズ増幅器（ＬＮＡ）を基板に搭載する場合について、図２を用いて説明する。図２（ａ）は、低ノイズ増幅器を基板１１の一方の面に搭載するためのランド１２が形成された高周波回路１０の一例を示す平面図であり、図２（ｂ）はＢＢ面で見た断面図である。ランド１２は、低ノイズ増幅器を基板１１に搭載するのに最小限必要な寸法のランド（以下では最小ランド１２という）であり、ベース部１２ａと引出し部（配線接続部）１２ｂとからなる。ランド１２の周囲には、高周波信号の入出力端子２１が配置されている。

また、図２（ａ）は、最小ランド１２と基板１１の他方の面に設けられたグランド１３とを電気的に接続するスルーホール１４が、実装上必要最小限としてあらかじめ決められた位置に５個設けられることを示している。ここでは、ベース部１２ａの中心位置にあるスルーホールを１４ａで示し、周辺にある４つのスルーホールを１４ｂで示している。以下では、上記で説明した低ノイズ増幅器を備えた高周波回路を例に、本発明の高周波回路の実施形態について説明する。

図２に示すような形状の最小ランド１２にスルーホール１４が設けられると、スルーホール１４周辺のランドの寸法に対応した所定の周波数で共振が発生する。すなわち、スルーホール１４を介してその周辺の最小ランド１２の端部（開放端）とグランド１３との間で、最小ランド１２の端部からグランド１３までの距離に対応した周波数で共振が発生する可能性がある。例えば、図２（ｂ）に示す経路１５または１６のように、最小ランド１２の引出し部１２ｂの端部からスルーホール１４ｂを経由してグランド１３に至るまでの距離に対応する周波数で共振が発生する可能性がある。この共振周波数が高周波回路１０の使用周波数帯に近い場合には、高周波回路１０の入出力端子２１間の高周波特性（アイソレーション特性）が劣化してしまう。本発明の高周波回路は、上記の共振周波数が使用周波数帯から十分離れるようにランドを形成しており、これにより高周波回路の高周波特性が劣化するのを防止している。

（第１実施形態）
本発明の第１の実施の形態に係る高周波回路を図１を用いて以下に説明する。図１（ａ）は、本実施形態の高周波回路１００の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示すＡＡ面で見た断面図である。いずれも、高周波回路１００のランド１１０が形成されている周辺のみを示している。ランド１１０の周囲には図２に示したような別のパターンも形成されているが、以下ではランド１１０以外のパターンは省略している。

本実施形態の高周波回路１００では、スルーホール１４として、あらかじめ決められた位置に実装上必要最少限の５本のみが備えられている。本実施形態では、スルーホール１４の個数を増やす従来の方法に代えて、ランド１１０を所定の寸法だけ大きくしており、これにより共振が高周波回路１００の使用周波数帯より低い周波数帯で生じるようにしている。すなわち、各スルーホール１４とその周辺のランドにおいて、共振が発生する経路の距離が長くなるようにランド１１０の寸法を大きくしており、これにより共振周波数が高周波回路１００の使用周波数帯より低くなるようにしている。

高周波回路１００の使用周波数をｆ０とし、共振周波数の一つをｆａとしたとき、従来は共振周波数ｆａが使用周波数ｆ０に比べて十分高くなるようにするために、スルーホールの個数を増やして共振が発生する経路を短くしていた。これに対し本実施形態では、
ｆａ＜ｆ０×Ｎ （１）
但し、Ｎ≦０．８ （Ｎ：実数）
を満たすようにランドの寸法を決めている。

本実施形態の高周波回路１００では、共振周波数ｆａが式（１）を満たすようにするために、図２に示した最小ランド１２に拡張部１１１〜１１４を追加してランド１１０を形成している。本実施形態では、拡張部１１１〜１１４を矩形形状としているが、これに限定されず例えば円形状等としてもよい。一例を図１３に示す。同図に示す高周波回路１００ｓは、最外部の角を円形状にした拡張部１１１ｓ〜１１４ｓを有している。このように形成されたランド１１０で発生する共振を、図１を用いて説明する。スルーホール１４ｂを取り囲むランドのうち、ランド１１０の最外周部に相当して角部となっている端部１１１ａ〜１１４ａが、それぞれに近接するスルーホール１４ｂを介してグランド１３との間で最も共振しやすい個所となっている。すなわち、端部１１１ａ〜１１４ａを開放端（ＯＰＥＮ）とし、各スルーホール１４ｂのグランド１３側端部を短絡端（ＳＨＯＲＴ）として共振が発生する。図１（ｂ）には、一例として、端部１１１ａとそれに最も近いスルーホール１４ｂを介してグランド１３との間で生じる共振の経路１１５、１１６を示している。

端部１１１ａ〜１１４ａから各スルーホール１４ｂのグランド１３側端部までの電気長Ｌとしたとき、共振周波数ｆａは次式で与えられる。

ここで、ｃは光速を表している。本実施形態の高周波回路１００では、上式で与えられる共振周波数ｆａが式（１）を満たすように電気長Ｌを決定し、これにより拡張部１１１〜１１４の寸法を決定してランド１１０を形成している。
また、電気長Ｌはランド端からスルーホール上端までの長さＡ１、スルーホールの上下端の長さＡ２と、Ａ１部での実効誘電率εｅｆｆ１、Ａ２部での実効誘電率εｅｆｆ２より、およそ
Ｌ＝Ａ１／√（εｅｆｆ１）＋Ａ２／√（εｅｆｆ２）
と表せる。

以下では、本実施形態の高周波回路１００について、ランド１１０の具体的な寸法の一例を示し、そのときのアイソレーション特性について説明する。なお、高周波回路１００の使用周波数を、以下では３０ＧＨｚ帯とする。図１において、最小ランド１２の部分の寸法は、中央部のベース部の縦方向の長さＬ１及び横方向の長さＬ２がそれぞれ．６１３ｍｍ、１．６４０ｍｍであり、引出し部（配線接続部）の長さＬ３が０．８８８ｍｍである。また、拡張部１１１〜１１４だけの寸法は、約１．１ｍｍ×約１．１ｍｍとしている。さらに、拡張部１１１〜１１４を含めたランド１１０全体の寸法は、縦方向の長さＬ４及び横方向の長さＬ５がそれぞれ３．４０８ｍｍ、３．３７８ｍｍであり、対角線の長さＬ６は４．７３２ｍｍとなる。

上記のランド１１０に配置されたスルーホール１４ａ，１４ｂは、その直径Ｄが０．２ｍｍに形成されている。また、端部１１１ａ〜１１４ａとそれぞれに最も近接するスルーホール１４ｂとの距離Ｌ７を、１．５７８ｍｍとしている。さらに、基板１１の厚さＬ８を０．２５４ｍｍとしている。基板１１の厚さは、スルーホール１４ａ，１４ｂの長さに相当し、ランド１１０からグランド１３までの距離に等しい。

スルーホール１４ｂ周辺のランドで生じる共振は、図１（ｂ）に一例を示すように、端部１１１ａからスルーホール１４ｂの端部１１１ａに最も近い側面を経由してグランド１３に至る経路１１５と、端部１１１ａからスルーホール１４ｂの端部１１１ａに最も遠い側面を経由してグランド１３に至る経路１１６の２つで発生するものと考えられる。上記の各寸法から、経路１１５、１１６の距離（それぞれをＬ１１５、Ｌ１１６とする）は、それぞれ次式で与えられる。
Ｌ１１５＝Ｌ７＋Ｌ８＝１．８３２［ｍｍ］
Ｌ１１６＝Ｌ７＋Ｄ＋Ｌ８＝２．０３２［ｍｍ］

式（２）のＬに上記のＬ１１５、Ｌ１１６の値と、基板の誘電特性から換算された電気長を代入すると、共振周波数ｆａはそれぞれ２１．４ＧＨｚ、１９．３ＧＨｚとなる。ここで、高周波回路１００のアイソレーションを測定した結果の一例を図３に示す。アイソレーションの測定結果からは、周波数が２０．４ＧＨｚと１８．９ＧＨｚの位置でアイソレーションの劣化が見られる。これらの周波数は、上記で算出した共振周波数ｆａに近い値を示していることから、周波数２０．４ＧＨｚと１８．９ＧＨｚで見られるアイソレーションの劣化は、端部１１１ａ〜１１４ａとそれぞれに近接するスルーホール１４ｂを介してグランド１３との間で発生する共振によるものと考えられる。

図３に示したアイソレーションの測定結果では、周波数が１６〜２４ＧＨｚ辺りにアイソレーションの劣化が見られる。アイソレーションの劣化が見られる上記の周波数帯は、使用周波数ｆ０の０．８倍以下で式（１）を満たしており、使用周波数３０ＧＨｚからは十分離れている。その結果、使用周波数３０ＧＨｚ帯では、アイソレーションの劣化はほとんど見られない。本実施形態の高周波回路１００では、最小ランド１２に拡張部１１１〜１１４を追加してランド１１０を形成することにより、スルーホール１４ａまたは１４ｂを介して発生する共振の開放端の位置をそれらから離すようにしており、これにより共振周波数が式（１）を満たして使用周波数帯でのイソレーションが劣化しないようにすることが可能となっている。

つぎに、スルーホールを多数設けた従来の高周波回路９００（図１２）、及びスルーホールの個数及びランドの寸法を実装上必要最小限とした高周波回路１０（図２）について、それぞれのアイソレーション特性の測定結果の一例を示し、図３に示した本実施形態の高周波回路１００の測定結果と比較する。高周波回路９００及び１０のアイソレーション特性の測定結果を、それぞれ図４、５に示す。

まず、従来の高周波回路９００では、使用周波数帯を含む４０ＧＨｚ以下で十分高いアイソレーションが得られていることが図４から分かる。高周波回路９００では、スルーホール９０５を多数設けることで、スルーホール９０５と共振の開放端となるランド９０３の引出し部との距離を短くしており、これにより共振周波数を４０ＧＨｚよりさらに高い周波数帯に移動させている。これにより、図４に示した４０ＧＨｚ以下では共振周波数によるアイソレーションの劣化が見られない。

これに対し、スルーホール１４の個数及びランド１２の寸法を実装上必要最小限とした高周波回路１０では、使用周波数の３０ＧＨｚ帯でアイソレーションが大幅に劣化していることが図５に示されている。高周波回路１０では、最小ランド１２の最外周部が引出し部１２ｂの端部となっており、主にこの端部と近接するスルーホール１４ｂを介してグランド１３との間で共振が発生する。図２（ｂ）には、一例としてスルーホール１４ｂとこれに近接する引出し部１２ｂの端部との間で共振が発生する経路を符号１５、１６で示している。高周波回路１０では、最小ランド１２の寸法が小さいため開放端となる端部とスルーホール１４ｂとが比較的近くなり、スルーホール１４ｂを介した共振周波数が高い周波数帯に移動したと考えられる。

そこで、図２に示した高周波回路１０において、スルーホール１４ｂを介して発生する可能性のある共振周波数を以下で検討する。ここでは、図１に示した最小ランド１２の各寸法に加えて、ベース部１２ａの四隅にあるスルーホール１４ｂとベース部１２ａの端辺までの距離をＬ１０とする（図２）。距離Ｌ１０は０．１８３ｍｍとする。スルーホール１４ｂに対して、共振が発生する経路は２つある（図２（ｂ）に示すように、スルーホール１４ｂの端部（開放端）に最も近い側面と最も遠い側面を通る２つの経路）。共振する主な経路の距離と式（２）から求めた共振周波数を図６に示す。図６では、共振が発生する経路のうち、スルーホール１４ｂの端部に最も近い側面を通る経路を近距離と記載し、最も遠い側面を通る経路を遠距離と記載している。

ベース部１２ａの四隅にあるスルーホール１４ｂでは、引出し部１２ｂの端部を開放端とする共振とベース部１２ａの端辺を開放端とする共振が発生していると考えられるが、ベース部１２ａの端辺を開放端とする共振は、その共振周波数が４０ＧＨｚより高周波側となるため、図５、６には示していない。図６より、高周波回路１０では３０ＧＨｚ前後に共振周波数が形成しており、これらの共振の影響でアイソレーションが使用周波数の３０ＧＨｚ辺りで大きく劣化することがわかる。

これに対し本実施形態の高周波回路１００では、最小ランド１２に所定の大きさの拡張部１１１〜１１４を追加することにより、図３に示したように、共振周波数を使用周波数より低周波側に移動させることができ、これにより使用周波数帯でのアイソレーションの劣化を防止することが可能となっている。本実施形態の高周波回路１００では、スルーホール１４を実装上必要最小限の個数から増やす必要がないため、従来に比べて加工性を大幅に改善することが可能となる。

（第２の実施例）
本発明の第１の実施の形態に係る高周波回路の別の実施例を、図７を用いて以下に説明する。図７（ａ）は、本実施例の高周波回路１２０の平面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）に示すＡＡ面で見た断面図である。いずれも、高周波回路１２０のランド１３０が形成されている周辺のみを示している。また、ここでもランド１３０以外のパターンについては表示を省略している。

本実施例の高周波回路１２０では、ランド１３０の拡張部１３１〜１３４の寸法を第１の実施例の拡張部１１１〜１１４の寸法よりさらに大きくしている。第１の実施例では拡張部の寸法を約１．１ｍｍ×１．１ｍｍとしたが、本実施例では拡張部１３１〜１３４の寸法を約１．５×１．５ｍｍとしている。なお、最小ランド１２に係る寸法は、第１の実施例の高周波回路１００と同じとしている。拡張部１３１〜１３４の寸法を大きくしたことにより、寸法Ｌ４〜Ｌ７が高周波回路１００と異なっている。ランド１３０の縦方向の長さＬ４及び横方向の長さＬ５はそれぞれ４．１２９ｍｍ、４．１３２ｍｍであり、対角線の長さＬ６は５．７６４ｍｍである。さらに、スルーホール１４ｂと端部１３１ａ〜１３４ａとの距離Ｌ７を、２．０９４ｍｍとしている。

本実施例の高周波回路１２０においても、ランド１３０の最外周部に相当して角部となっている端部１３１ａ〜１３４ａが、それぞれに近接するスルーホール１４ｂを介してグランド１３との間で最も共振しやすい個所となっている。すなわち、端部１３１ａ〜１３４ａを開放端（ＯＰＥＮ）とし、各スルーホール１４ｂのグランド１３側端部を短絡端（ＳＨＯＲＴ）として共振が発生する。

スルーホール１４ｂ周辺のランドで生じる共振は、図７（ｂ）に示すように、例えば端部１３１ａからスルーホール１４ｂの端部１３１ａに最も近い側面を経由してグランド１３に至る経路１３５と、端部１３１ａからスルーホール１４ｂの端部１３１ａに最も遠い側面を経由してグランド１３に至る経路１３６の２つで発生するものと考えられる。上記の各寸法から、経路１３５、１３６の距離（それぞれをＬ１３５，Ｌ１３６とする）は、それぞれ次式で与えられる。
Ｌ１３５＝Ｌ７＋Ｌ８＝２．３４８［ｍｍ］
Ｌ１３６＝Ｌ７＋Ｄ＋Ｌ８＝２．５４８［ｍｍ］

式（２）のＬに上記のＬ１３５，Ｌ１３６と、基板の誘電特性から換算された電気長を代入すると、共振周波数ｆａはそれぞれ１６．７０ＧＨｚ、１５．３９ＧＨｚとなる。本実施例の高周波回路１２０のアイソレーションを測定した結果の一例を図８に示す。測定したアイソレーションでは、周波数が１６．６ＧＨｚと１４．８ＧＨｚの位置でアイソレーションの劣化が見られる。これらの周波数は、上記で算出した共振周波数ｆａに近い値を示していることから、周波数１６．６ＧＨｚと１４．８ＧＨｚで見られるアイソレーションの劣化は、端部１３１ａ〜１３４ａとそれぞれに近接するスルーホール１４ｂを介してグランド１３との間で発生する共振によるものと考えられる。

図８に示したアイソレーションの測定結果では、周波数が１４〜１８ＧＨｚ辺りにアイソレーションの劣化が見られる。アイソレーションの劣化が見られる上記の周波数帯は、使用周波数ｆ０の０．８倍より十分小さく、高周波回路１２０の特性に与える影響を低減している。本実施例の高周波回路１２０では、最小ランド１２に拡張部１３１〜１３４を追加してランド１３０を形成することにより、スルーホール１４を介して発生する共振の開放端（端部１３１ａ〜１３４ａ）の位置をスルーホール１４からさらに遠方にしており、これにより共振周波数が式（１）を十分に満たして使用周波数帯でのアイソレーションが劣化しないようにすることが可能となっている。

（比較例）
上記の第２の実施例の高周波回路１２０では、ランド１３０の拡張部１３１〜１３４を第１の実施例の高周波回路１００のものより大きくしたが、これとは逆に拡張部を小さくした比較例を図９に示す。図９に示す比較例の高周波回路１４０では、ランド１５０の４隅に追加した拡張部１５１〜１５４の寸法をぞれぞれ約０．５ｍｍ×０．５ｍｍとしている。この場合、やはり寸法Ｌ４〜Ｌ７が高周波回路１００と異なってくる。ランド１５０の引出し部１２ｂを除く縦方向の長さＬ４及び横方向の長さＬ５はそれぞれ２．１８８ｍｍ、２．１７０ｍｍであり、対角線の長さＬ６は２．９９８ｍｍとなっている。また、スルーホール１４ｂと端部１５１ａ〜１５４ａとの距離Ｌ７は、０．７１１ｍｍとなっている。さらに、スルーホール１４ｂから拡張部１５１〜１５４の端辺までの長さ（図９に示すＬ１０）、及び拡張部１５１〜１５４の端辺から引出し部１２ｂの端部までの長さ（図９に示すＬ１１）は、それぞれ０．４４８ｍｍ、０．５９９ｍｍである。

比較例の高周波回路１４０では、ベース部１２ａの四隅にあるスルーホール１４ｂを介して各々に最も近い位置にある引出し部１２ｂの端部がグランド１３との間で共振しやすい個所となっている。また、スルーホール１４ｂを介して、各々に最も近い位置にある拡張部１５１〜１５４のそれぞれの端部１５１ａ〜１５４ａが、スルーホール１４ｂを介してグランド１３との間で共振しやすい個所となっている。高周波回路１４０のアイソレーション特性を測定した結果の一例を図１０に示す。また、共振する主な経路の距離と式（２）から求めた共振周波数、及び測定結果から求めた共振周波数を図１１に示す。

図１０に示す高周波回路１４０のアイソレーション特性では、使用周波数の３０ＧＨｚ帯でアイソレーションが大幅に劣化している。拡張部１５１〜１５４を有していない高周波回路１０のアイソレーション特性（図５）と比較しても、３０ＧＨｚ帯でのアイソレーションの劣化はほとんど改善されておらず、アイソレーションの劣化が見られる周波数帯は、使用周波数ｆ０の０．８倍以下という式（１）を満たしていない。
このような結果から、比較例の高周波回路１４０では、拡張部１５１〜１５４の寸法が小さすぎるため、共振周波数帯を使用周波数帯からほとんど移動させることができないことがわかる。

図１１に示したように、スルーホール１４ｂを介して、引出し部１２ｂの端部とグランド１３との間で生じる共振、及び端部１５１ａ〜１５４ａとグランド１３との間で生じる共振の周波数を式（２）から算出した値と、図１０の測定結果から求めた値とが非常に近い値を示している。このことから、使用周波数帯でのアイソレーションの劣化は、スルーホール１４ｂを介して発生する上記の共振によるものと考えられる。

上記の結果より、比較例の高周波回路１４０では、拡張部１５１〜１５４の寸法が小さすぎるため、スルーホール１４ｂを介して端部１５１ａ〜１５４ａとグランド１３との間で共振が生じるだけでなく、スルーホール１４ｂを介して引出し部１２ｂの端部とグランド１３との間でも共振が生じている。また、これらの経路の距離が短かすぎるため、共振周波数を使用周波数帯から移動させることができていない。その結果、使用周波数帯におけるアイソレーションが劣化する結果となっている。

上記説明のように、本発明の高周波回路によれば、表面実装部品を搭載するためのランドを接地するスルーホールの個数を従来より大幅に削減することができ、加工性を改善して大量生産にも好適な高周波回路を提供することが可能となる。また、スルーホール数を削減することが可能なため、多層基板を使用する場合でも、内層や裏面層に配置するパターン等のレイアウト上の制約を大幅に低減することが可能となり、基板の所定エリア内に配置することで、小型化可能な高周波回路を提供できる。

なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る高周波回路の一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における高周波回路の細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

１０、１００、１２０、１４０、９００ 高周波回路
１１、９０１ 基板
１２、１１０、１３０、１５０、９０３ ランド
１２ａ ベース部
１２ｂ 引出し部
１３、９０４ グランド
１４、９０５ スルーホール
２１ 高周波信号の入出力端子
１１１〜１１４、１３１〜１３４、１５１〜１５４ 拡張部

Claims (6)

1. 表面実装部品を実装するために基板の一方の面に形成されたランドと、
   前記基板の他方の面に設けられたグランドと、
   前記ランドと前記グランドとを電気的に接続するスルーホールと、を備え、
   前記スルーホールを介して前記ランドと前記グランドとの間で生じる共振の周波数（共振周波数）が前記表面実装部品の使用周波数と異なるように、前記ランドの寸法が調整されている
   ことを特徴とする高周波回路。
2. 前記使用周波数をｆ０とし、前記ランドの所定の端部から前記スルーホールを経由して前記グランドまでの電気長をＬとし、光速をｃとするとき、次式
   

   

   から算出される共振周波数ｆａが前記使用周波数ｆ０と異なるように、前記ランドの寸法を調整して前記電気長Ｌが決定されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の高周波回路。
3. 前記電気長Ｌは、前記ランドの所定の端部から、前記端部に最も近い位置にある前記スルーホールを経由して前記グランドまでの電気長である
   ことを特徴とする請求項２に記載の高周波回路。
4. 前記共振周波ｆａが
   ｆａ＜ｆ０×Ｎ
   但し、Ｎ≦０．８ （Ｎ：実数）
   を満たすように前記電気長Ｌが決定されている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の高周波回路。
5. 前記ランドは、前記スルーホールを配置し、部品を実装するための略矩形形状をしたベース部と、前記ベース部に接続されている拡張部と、を有し、
   前記拡張部の寸法を変えることで前記ランドの寸法が調整されている
   ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の高周波回路。
6. 前記ランドは、さらに配線接続用に前記ベース部から凸状に引き出された引出し部を備え、
   前記拡張部は、前記引出し部の引き出し長さ以上に前記ベース部から突出されている
   ことを特徴とする請求項５に記載の高周波回路。
   

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