JPH02162902A - ハイブリッド回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ハイブリッド回路に関し、例えば、マイクロ
波集積回路において用いることができ、高周波信号の分
配・合成を行なう小型のハイブリッド回路に関するもの
である。

〔従来の技術〕

第３図は従来のハイブリッド回路の一例を示す。

ここで、ｌｉｔ〜１１４は信号入出力用の端子、１３、
〜１３．は使用する周波数に対して４分の１波長の長さ
をもつ伝送線路、１３４は同じく４分の３波長の伝送線
路である。

このハイブリッド回路において、入出力インピーダンス
がＺ。のとき、伝送線路１３．〜１３゜の特性インピー
ダンスをごＺｏとすると、各端子の整合がとれることが
知られている。ここで、伝送線路１３１〜１３３と伝送
線路１３４とは２分の１波長の線路長差がある。

例えば端子ｌｉｔより信号が入力されると、端子１１□
と端子１１．とには互いに逆相で等振幅の信号が現れる
が、端子１１４では伝送線路１３２の側と伝送線路１３
３の側からの信号が互いに打ち消しあうために信号が現
れない。また、端子１１３より入力された信号は端子１
１１と端子１１４とに互いに同相で分配され、端子１１
□には信号が現れない。

このようなハイブリッド回路は導波管回路におけるマジ
ックＴと同様な動作をし、例えば誘電体基板上で平面的
に作ることができるため、周波数変換回路等のマイクロ
波集積回路の構成素子として広く使われている。しかし
ながら、このハイブリッド回路にあっては、第３図から
明らかなように４分の３波長の伝送線路１３４および４
分の１波長の伝送線路１３ｔ〜１３３を用いるため回路
寸法が極めて大きくなる。

ところで、第３図に示すような線路長の差を利用しない
で、必要な位相差を得るようにした従来例を第４図に示
す。このハイブリッド回路は、キャパシタと高インピー
ダンスの伝送線路あるいはインダクタとの組み合わせを
用いて小型化したものである。

第４図において、２１．〜２１３は高インピーダンスの
コプレーナ線路、２３．〜２３３は導体間のギャップ容
量を利用した集中定数キャパシタ、２５１〜２５．。は
接地導体（斜線で示す）間を互いに接続するブリッジで
ある。このハイブリッド回路は、第３図に示す従来例に
おける４分の３波長および４分の１波長の伝送線路１３
を、短い高インピーダンス伝送線路と集中定数キャパシ
タとからなるネットワークで置き換えたものである。

このハイブリッド回路は、コプレーナ線路２１１〜２１
３の長さおよび集中定数キャパシタ２３□〜２３３の定
数を最適に選ぶことにより、第３図の回路と同等の動作
をする。

例えば端子２７．より信号が入力されると、端子２７□
と端子２７．とには互いに逆相で等振幅の信号が現れ、
端子２７４では信号が現れない。

また、端子２７３より入力された信号は端子２７と端子
２７４とに互いに同相で分配され端子２７□には信号が
現れない。この従来例においては、回路は８分の１波長
程度の高インピーダンス線路およびキャパシタのみから
なるため回路寸法は小型になっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

例えばバランス型周波数変換回路に上述したような従来
技術のハイブリッド回路を用いた例を第５図に示す。

ここで、３１は従来技術のハイブリッド回路を用いたマ
イクロ波ハイブリッド回路、３３．．３３２は単位ミキ
サである。このバランス型周波数変換回路では、入力端
子３５１から受信信号（ＲＦ）、入力端子３５□から局
部発振器出力信号（ＬＯ）がそれぞれ供給され、２つの
単位ミキサ３３、．３３□で発生した中間周波数成分（
ＩＦ）が出力端子３７より取り出される。

このマイクロ波ハイブリッド回路３１の端子と第４図に
示すハイブリッド回路の端子との関係はマイクロ波ハイ
ブリッド回路３１の端子３２．が第４図のハイブリッド
回路の端子２７３、端子３２□が端子２７□、端子３２
３が端子２７４、端子３２４が端子２７４にそれぞれ該
当する。マイクロ波ハイブリッド回路３１において対向
する配置関係にある端子３２．と端子３２４とが入力端
子と出力端子とになる。

このようなバランス型周波数変換回路を例えば誘電体基
板上に一体的に形成した場合、局部発振器出力信号が入
力される入力端子３５□とマイクロ波ハイブリッド回路
３１の端子３２１　とを接続する線路と、マイクロ波ハ
イブリッド回路３１の端子３２□と単位ミキサ３３□と
を接続する線路との交差３９を避けることができない。

このため、交差３９に基づく線路間結合に起因する不要
な信号漏洩が生じると共に、当該交差３９部分における
信号の反射および位相回転により回路のバランス性が劣
化する。更に、バランス型周波数変換回路上での回路レ
イアウトが複雑になり回路全体が大型化する。

このように、従来のハイブリッド回路は端子の配置が不
適当であるため、周波数変換回路等に通用する場合に不
都合な線路交差が生じてしまい、その不都合な線路交差
に起因して電気的特性が劣化するという欠点があった。

本発明は、このような点に鑑みて創作されたものであり
、周波数変換回路等への応用に適した端子配置をもつハ
イブリッド回路を提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

このような目的を達成するために、本発明にあっては、
基板に少な（とも接地導体と、第１〜第４端子と、第１
電極、第２電極および絶縁膜で成る第１キャパシタと、
接地導体との間で形成される第２キャパシタ、第３キャ
パシタと、第１〜第３線路とを形成している。

第１〜第４端子は、信号の入力あるいは出力用である。

第１キャパシタを形成する第１電極は第１端子に接続さ
れている。また、第１キャパシタを形成する第２電極は
絶縁膜を介して第１電極と対向配置され、第２端子に接
続されている。

第２キャパシタは、第３端子に接続された第１導体と接
地導体との間で形成されている。

第３キャパシタは、第４端子に接続された第２導体と接
地導体との間で形成されている。

第１キャパシタの第１電極と第２キャパシタの第１導体
との間を接続するように第１線路が形成されている。

第２キャパシタの第１導体と第３キャパシタの第２導体
との間を接続するように第２線路が形成されている。

第３線路が形成されており、その一端は第３キャパシタ
の第２導体に接続されている。第３線路の他端は第１キ
ャパシタの絶縁膜を挟持していると共に、その第２電極
と電気的に接続されている。

全体として、第１端子、第１電極および第１線路から成
る導体系と、第２端子、第２電極および第３線路から成
る導体系とが、第１キャパシタの位置でその絶縁膜を介
して交差するように構成される。

〔作　用〕

本発明にあっては、第１端子、第１電極および第１線路
から成る導体系と、第２端子、第２電極および第３線路
から成る導体系とが、第１キャパシタの位置でそこに含
まれる絶縁膜を介して交差している。そのため、例えば
周波数変換回路への応用に際しては、２つの信号の入力
となる第１端子、第４端子は、変換された周波数信号を
出力する他の端子と交差しない。

従って、従来のハイブリッド回路のような端子の配置が
不適当なことによる線路交差は生じなくなり、線路交差
に起因する電気的特性上の欠点は解消される。

〔実施例〕

以下、図面に基づいて本発明の実施例について詳細に説
明する。

第１図（ａ）は、本発明の一実施例によるハイブリッド
回路の構成を示す。ここで、４１．．４１、．４１３は
高インピーダンスの伝送線路、４３１．４３□、４３：
ｌは集中定数キャパシタである。１つの集中定数キャパ
シタ４３．付近を拡大した平面を同図（ｂ）に、同図（
ｂ）におけるＡ−Ａ’からみた断面を同図（Ｃ）に示す
。図において、４５１，４５□、４５３，４５．はコプ
レーナ線路状に伸長した信号入出力用の端子、４７３，
４７□はスルーホール、４９１〜４９１゜は接地導体（
斜線で示す）間を結ぶブリッジである。

第１図（ａ）〜（Ｃ）において、集中定数キャパシタ４
３．は電極４２．．４２□およびこれらを互いに絶縁す
る絶縁膜４４から成っている。ここで、下層電極４２１
は平面的にＺ形状をしており、その突起した一端が端子
４５□に接続された導体の先端部と対向しており、それ
らの相互間はスルーホール４７．を介して電気的に接続
されている。また、下層電極４２．の突起した他端は、
伝送線路４１３の中心導体の先端部と対向しており、そ
れらの相互間は別なスルーホール４７□を介して電気的
に接続されている。

集中定数キャパシタ４３．を形成する上層電極４２□は
端子４５．および伝送線路４１．の中心導体に接続され
ている。上層電極４２□と端子４５□に接続された導体
とは互いに対向しておりその間には空隙があり、同様に
、上層電極４２□と伝送線路４１．とは互いに対向して
おりその間には空隙がある。

ここで、本発明を実施例と対応付けておく。

第１〜第４端子は信号入出力用の端子４５１〜４５４に
対応する。第１電極、第２電極は上層電極４２゜、下層
電極４２．に対応する。第１〜第３キャパシタは集中定
数キャパシタ４３１〜４３３に対応する。第１〜第３線
路は高インピーダンスの伝送線路４１．．４１□、４１
３に対応する。

第１図に示すような構造とすることにより、従来のハイ
ブリッド回路の端子４５．および端子４５ｔの位置を互
いに入れ替え、その動作（高周波信号の分配・合成）を
従来例と同様にしている。

ここで、本実施例によるハイブリッド回路を、例えば第
５図に示すバランス型周波数変換回路に適用する。その
場合、第５図に示すマイクロ波ハイブリッド回路３１の
端子と第１図の実施例によるハイブリッド回路の端子と
の関係は、マイクロ波ハイブリッド回路３１の端子３２
１が第１図のハイブリッド回路の端子４５１、端子３２
□が端子４５□、端子３２３が端子４５３、端子３２４
が端子４５４にそれぞれ該当する。

バランス型周波数変換回路に含まれるマイクロ波ハイブ
リッド回路３１に、本発明実施例によるハイブリッド回
路を適用した場合には、その信号入力端子となるのは端
子４５１．端子４５４である。本実施例では両端子４５
．．４５．は隣合っている。そのため、第５図に示すよ
うなバランス型周波数変換回路に適用して誘電体基板上
に一体的に形成しても、局部発振器出力信号が入力され
る入力端子３５．に接続される線路と、マイクロ波ハイ
ブリッド回路３１と単位ミキサ３３□とを接続する線路
とは交差しない。

このように、端子４５．と端子４５□の交差をハイブリ
ッド回路を構成するキャパシタを利用して行なうため、
通常の伝送線路の交差においてみられるような信号漏洩
や信号の反射の問題を生じない。このような端子配置を
可能としたことにより周波数変換回路等への応用に際し
、第５図に関連して説明したような線路交差に起因する
欠点を解消できる。

このように、本実施例にあっては、ハイブリッド回路中
に用いるキャパシタを絶縁膜を介した２つの導体で構成
し、この構造を利用して導体を交差させている。この導
体の交差は、従来のハイブリッド回路にないものであり
、この交差によって所望の端子配置を実現している。

第２図は本発明の別実施例によるハイブリッド回路の構
成を示す。この別実施例は、上記実施例における高イン
ピーダンス線路の代わりに集中定数インダクタを用いた
ものである。

第２図において、５３は集中定数キャパシタ、５５、．
５５□、５５３，５５４は信号入出力用の端子、５９Ｉ
〜５９．。は接地導体を接続するブリッジ、６１１，６
１□、６１３は集中定数インダクタである。ここで、集
中定数インダクタ６１７，６１□と集中定数インダクタ
６１．とは、その形状、長さ等は異なるが、その伝送特
性は同一である。

第２図において、集中定数キャパシタ５３の相互間には
集中定数インダクタ６１．．６１２，６１、が介在して
おり、信号伝送の経路を形成している。

ところで、本発明における第１線路、第２綿路、第３線
路は、この別実施例にあっては、集中定数インダクタ６
１＋、６１ｚ、６１ｚに対応する。

このような構造にあっても、端子５５．と端子５５□と
の位置は互いに入れ替わっており、その動作（高周波信
号の分配・合成）は従来例および上述した実施例と同様
である。

この実施例によるハイブリッド回路を、第５図に示すバ
ランス型周波数変換回路に適用した場合、マイクロ波ハ
イブリッド回路３１の端子３２１が第２図のハイブリッ
ド回路の端子５５１、端子３２□が端子５５２、端子３
２３が端子５５１、端子３２．が端子５５４にそれぞれ
該当する。このように、別実施例によるハイブリッド回
路を適用した場合でも、その信号入出力の端子となるの
は隣合った両端子５５＋、５５ａであり、局部発振器出
力信号が入力される線路と、単位ミキサ３３２への接続
線路とは交差しない。従って、通常の伝送線路の交差に
おいてみられるような信号漏洩や信号の反射の問題を生
ぜずミニの別実施例も周波数変換回路等への応用に際し
ては、理想的な端子配置をもっていることになる。

なお、ハイブリッド回路は誘電体基板の他に半導体基板
等の基板上に形成される。また、本発明には上述実施例
の他に各種の変形態様があること勿論である。

〔発明の効果〕

上述したように、本発明によれば、ハイブリッド回路を
構成するキャパシタの第１電極および第２電極を用いて
端子を交差させ、所望の端子配置を実現して線路交差を
除去するので、線路交差に基づく信号漏洩や信号の反射
および位相回転に起因する回路のバランス性劣化は生じ
ない。また、回路レイアウトを単純化できるので回路を
小型にできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるハイブリッド回路の構
成図、 第２図は本発明の別実施例によるハイブリッド回路の構
成図、 第３図は従来例の構成図、 第４図は他の従来例の構成図、 第５図は周波数変換回路の構成ブロック図である。 図において、 １１．２７．３７，４５．５５は端子、１３．４１は伝
送線路、 ２１はコプレーナ線路、 ２３．４３．５３は集中定数キャパシタ、２５．４９．
５９はブリッジ、 ３１はマイクロ波ハイブリッド回路、 ３３は単位ミキサ、 ３５は入力端子、 ３９は交差、 ４２は電極、 ４４は絶縁膜、 ４７はスルーホール、 ６１は集中定数インダクタである。 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）接地導体と、 信号入出力用の第１〜第４端子と、 前記第１端子に接続された第１電極，該第１電極と対向
   配置され前記第２端子に接続された第２電極，前記第１
   電極と第２電極との間に介在する絶縁膜で成る第１キャ
   パシタと、 前記第３端子に接続された第１導体と前記接地導体との
   間で形成される第２キャパシタと、前記第４端子に接続
   された第２導体と前記接地導体との間で形成される第３
   キャパシタと、前記第１電極と前記第１導体との間を接
   続するように形成された第１線路と、 前記第１導体と前記第２導体との間を接続するように形
   成された第２線路と、 一端が前記第２導体と接続され、他端が前記第１キャパ
   シタの絶縁膜を挟持し且つ前記第２電極と電気的に接続
   されている第３線路と、 を少なくとも基板に形成し、前記第１端子，第１電極お
   よび第１線路から成る導体系と、前記第２端子，第２電
   極および第３線路から成る導体系とが、前記第１キャパ
   シタの位置でその絶縁膜を介して交差するように構成し
   たことを特徴とするハイブリッド回路。