JPH03250908A

JPH03250908A - フィルタを付加した高周波増幅器

Info

Publication number: JPH03250908A
Application number: JP2048878A
Authority: JP
Inventors: Katsuhiko Hayashi; 克彦林
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1990-02-28
Filing date: 1990-02-28
Publication date: 1991-11-08

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、フィルタを付加した高周波増幅器に関し、更
に詳しくいえば、例えばセラミック多層回路基板搭載型
のフィルタを付加した高周波増幅器として用いられ、特
に、厚膜で形成したコイルパターンを改善し、小型で、
良好な特性を有する、フィルタを付加した高周波増幅器
に関する。

〔従来の技術〕

第３図乃至第６図は従来例を示した図であり、第３図は
フィルタを付加した高周波増幅器の回路例、第４図はデ
ィスクリート部品による抵抗とコイルの実装例、第５図
はＬＰＦの特性説明図、第６図はＬＰＦの回路例である
。

図中、１は増幅段、２はフィルタ段（ＬＰＦ）、Ｒ１−
ＲＡは抵抗、０１〜ＣＢはコンデンサ、Ｌ１〜Ｌ２はコ
イル、Ｔｒはトランジスタ、Ｖｃｃは駆動電源、ＩＮは
入力、ＯＵＴは出力を示す。

フィルタを付加した高周波増幅器の例としては、例えば
第３図のような回路がある。この回路は、前段がトラン
ジスタＴｒによる増幅段１であり、入力ＩＮより入力さ
れる微小信号をトランジスタＴｒにより、駆動電源Ｖｃ
ｃで増幅を行う部分である。

前記増幅段ｌのコイルＬｘ、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ４
、Ｃｓの部分は、トランジスタＴｒの出力インピーダン
スを、後段のフィルタ（ＬＰＦ）の入力インピーダンス
（通常は５０Ω）に整合させるためのインピーダンス交
換部分である。

また後段は通常のＬＰＦ　（ローパスフィルタ）で構成
したフィルタ段２であり、上記増幅段１で発生する高周
波ノイズの除去を行う。

ところで、増幅段１では通常の場合、回路のＱを低くお
さえるために、コイルＬ１と並列に抵抗Ｒ１を付加させ
る。これは回路のＱが高くなると、発振現象を起こす心
配があるためである。なお上記抵抗Ｒ１は、回路テクニ
ックとしては、コイルＬ１にできるだけ近づけて配置す
る必要がある。

このため、ディスクリート部品による上記抵抗Ｒ１とコ
イルＬ１の実装例としては、第４図のようなものがある
。これは、抵抗器に空芯コイルを巻き付けて実装する方
法である。これは、コイル自身のＱを低下させてやるこ
とにより、構成する回路のＱを低下させることができる
ためである。

今、一般的に、コイルのインダクタンスをＬ２コイルの
抵抗成分をＲ１角周波数をω（ω＝２πｆ）、とすれば
、コイルのＱは、Ｑ＝ωＬ／Ｒで与えられる。

回路のＱの設定は、上記第３図に示したような高周波回
路の場合では、スミスチャートを使って通常設計される
。そこで前記チャートが非常に外側を回るような場合、
回路のＱが高く、その逆の場合、Ｑが低い等の判断をす
る。

上記のように、増幅段ではＱの低い（Ｑの小さい）コイ
ルの方が使いやすいことになる。

次にフィルタ段２のコイルＬ２は、Ｑが高い（Ｑが大き
い）方が望ましい。一般に、ＬＰＦの特性は第５図のよ
うな通過特性となるが、矢印ａ部分の傾斜を設計通りに
出すためにはコイル素子のＱが高いことが望まれる。

即ち、コイルのインダクタンスの虚数成分の純度が高い
方がフィルタ特性が計算通りになるためである。

また、ヘリカルコイルは形状的にストレ容量をもちやす
いが、フィルタ段２０回路構成として、第６図のような
回路（有極型）を用いた場合は、コンデンサＣｅがある
ため、コイルし！のストレーキャパシタンスの影響をあ
まり気にしな（てよい（但し、回路定数や周波数との絡
みもある）。

従来は、上記のようなフィルタを付加した高周波増幅器
をＨＩＣ用回路基板に実装する際、通常はコイルし１及
びＬ２としてデイスクリード部品を用いていた。

その場合、増幅段１のコイルＬｌは、Ｑを低下させるた
めに、例えば第４図のようにして、抵抗Ｒ１と一体化し
て実装することが行われていた。

また、コイルを厚膜パターンで形成する場合には、ＨＩ
Ｃ基板上にスパイラルコイルパターンを形成していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記のような従来のものにおいては次のような欠点があ
った。

（１）　　フィルタを付加した増幅回路を、ＨＩＣ用回
路基板に実装する場合、コイルをディスクリート部品で
構成すると、Ｑを低く抑えるために、上記コイルに抵抗
を付加させる必要がある。

このため、部品点数が多くなり、かつＨＩＣの小型化が
困難であった。

（２）　　コイルを厚膜で形成する場合、従来のＨＩＣ
用回路基板では、スパイラルコイルを用いていた（スパ
イラルコイルしか作れなかった）。

このスパイラルコイルは、低Ｑのコイルを作るのに容易
であるが、高Ｑのコイルは作るのが困難である。

従って、フィルタ段のコイルのように、高Ｑのコイルを
必要とする回路には使えなかった。

このため、ＨＩＣの小型化が困難であった。

本発明は、上記のような従来の欠点を解消し、小型で、
良好な特性を有する、多層回路基板実装型の、フィルタ
を付加した高周波増幅器を提供することを目的とするも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は上記の目的を達成するため、増幅段１とフィル
タ段２とから成り、この増幅段１及びフィルタ段２には
、それぞれ回路の構成要素として、コイルＬ１及びＬ！
を備え、少なくとも、これらのコイルＬｌ及びＬ！を、
多層回路基板に厚膜パターンとして形成した、フィルタ
を付加した高周波増幅器において、上記コイルの内、増幅段１を構成するコイルＬ１を、ス
パイラル型、あるいは蛇行線型のコイルパターンから成
る低Ｑのコイルで形成し、フィルタ段２を構成するコイ
ルし！は、ヘリカル型のコイルから成る高Ｑのコイルで
形成し、上記２つのコイルＬ！及びＬ！Ｉを、多層回路
基板に内蔵させたものである。

〔作用〕

本発明は上記のように構成したので、次のような作用が
ある。

一般に、フィルタを付加した高周波増幅器では、増幅段
に使うコイルは低Ｑであることが必要であり、フィルタ
段に使うコイルは高Ｑを使うことが必要である。

ところが、多層回路基板では、低Ｑのスパイラル型のコ
イルパターンや、低Ｑの蛇行線型のコイルパターン、あ
るいは高Ｑのヘリカル型のコイルパターンを自由に形成
できる。このため、増幅段のコイルを上記のような低Ｑ
のコイルで形成し、フィルタ段のコイルを高Ｑのコイル
で形成することができ、小型で、しかも特性の良好なフ
ィルタを付加した高周波増幅器が得られる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図、第２図は本発明の１実施例を示した図であり、
第１図は増幅段の実装例、第２図はフィルタ段の実装例
である。なお、第１図及び第２図において、Ａ図は分解
斜視図、Ｂ図は断面図を示す。

図中、３はセラミック回路基板、４は部品搭載面、５は
スパイラルコイルパターン、６は内部配線パターン、７
はディスクリート部品、８はヘリカルコイルパターンを
示す。

この実施例は、第３図で示した回路を、セラミック多層
回路基板に実装した例である。

上記のように、増幅段１　（第３図参照）のコイルＬ１
は、Ｑの低いコイルが必要であり、またフィルタ段２の
コイルＬ！は、Ｑの高いコイルが必要である。従って、
上記の増幅段１とフィルタ段２とを１つの回路基板に実
装するには、低Ｑのコイルトと、高Ｑのコイルとが必要
になる。

また、実装した際の小型化を実現するには、上記コイル
Ｌ１及びＬ！を厚膜パターンで形成する必要がある。

そこでこの実施例では、回路基板としてセラミック多層
回路基板を用い、このセラミック多層回路基板に低Ｑの
コイルパターンと高Ｑのコイルパターンを厚膜パターン
として形成し、上記２つのコイルＬｌ及びＬ２を内蔵さ
せる。

この場合、厚膜のコイルパターンとして、スパイラル型
、あるいは蛇行線型（スパイラルコイル、あるいは蛇行
線コイル）を用いると低Ｑのコイルとなり、ヘリカル型
（ヘリカルコイル）を用いると高Ｑになる。

従って、第１図の増幅段の実装例では低Ｑのスパイラル
型のコイルパターンを用い、第２図のフィルタ段の実装
例では高Ｑのヘリカル型のコイルパターンを用いて実装
した。

第１図に示した増幅段の実装例は、セラミック回路基板
３を４層に積層したセラミック多層回路基板を用いた例
である。

この場合、スパイラル型のコイルパターン５を２層にわ
たって形成し、それらの間をブラインドスルーホール（
内部が導体で満たされたスルーホール）を介して接続す
ることにより、１つのスパイラルコイルとしたものであ
る。

このセラミック多層回路基板の表面及び裏面の部品搭載
面４には、他のディスクリート部品７を搭載し、表裏両
面の部品間、及び内部のスパイラルコイル等との間をブ
ラインドスルーホールや内部配線パターン６等により接
続する。

また第２図に示したフィルタ段の実装は、上記増幅段の
実装に用いたセラミック多層回路基板を用いる。

この場合は、ヘリカル型のコイルパターン８を３層にわ
たって形成し、これらの各層のパターン８をブラインド
スルーホールによって接続し、３ターンのヘリカルコイ
ルを形成したものである。

このセラミック多層回路基板の表裏両面の部品搭載面４
には、ディスクリート部品７（コンデンサ）を搭載し、
上記ヘリカル型のコイルパターンとブラインドスルーホ
ール等により接続し、第３図の回路図と同じ結線をした
ものである。

以上、実施例について説明したが、本発明は、１次のよ
うにしても実施可能である。

（１）　　セラミック多層回路基板は、上記のような４
層に限らず、任意の層数でよく、かつ、コイルのターン
数も、使用する回路の条件（例えば周波数）等により、
任意に選択して使用すればよい。

（２）低Ｑのコイルとしては、スパイラルコイルか、蛇
行線型のコイルのどちらか一方を用いればよい。

（３）増幅段で用いたスパイラルコイルは、インダクタ
ンス値が大きい時に、上記実施例のように、２層間にわ
たって（２階建）パターンを形成すれば、大型にならず
に済む。

その際、眉間でスパイラル形状の電極パターンが重なら
ないようにすれば、ストレーキャパシタンスを増加させ
なくて済む。

しかし、インダクタンス値が小さい時は、−層の基板上
にスパイラルコイルを形成するだけでもよい。

（４）　　フィルタ段で使用したヘリカルコイルの場合
は、ストレーキャパシタンスが増加しないように、各層
のコイルパターンをずらして、互いに重ならないように
する必要がある。

しかし、第６図に示したような回路を用いた場合には、
ストレーキャパシタンスを気にする必要がなく、円形の
コイルパターンをそのまま積み上げても問題はない。

（５）フィルタを付加した高周波増幅器以外でも、例え
ばＶＣｏ　（電圧制御発振器）等、低Ｑのコイルと、高
Ｑのコイルを同時に必要とする回路ならば、同様にして
適用することが可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば次のような効果が
ある。

（１１例えばセラミック多層回路基板のような多層回路
基板を用いると、低Ｑのコイルと高Ｑのコイルが自由に
形成できる。

このため、低Ｑのコイルと高Ｑのコイルを同時に必要と
する、フィルタを付加した高周波増幅器では、コイルを
全て多層回路基板に厚膜パターンとして形成し、内蔵で
きる。

従って、多層回路基板搭載型の、フィルタを付加した高
周波増幅器が小型化できる。

（２）小型化しても、十分良好な低Ｑのコイルと、高Ｑ
のコイルが形成できるから、増幅段及びフィルタ段の特
性は良好な状態を維持できる。

（３）厚膜パターンでスパイラルコイル等の低Ｑのコイ
ルが容易に形成できるから、余分な抵抗（第３図の抵抗
Ｒ１）が不要になり、その分小型化ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は末完・明の１実施例における増幅段の実装例、第２図は上記実施例におけるフィルタ段の実装例、第３図は従来のフィルタを付加した高周波増幅器の回路
例、第４図は従来のディスクリート部品による抵抗とコイル
の実装例、第５図は従来のＬＰＦの特性説明図、第６図は従来のＬＰＦの回路例である。・−セラミック回路基板・一部品搭載面・・・スパイラルコイルパターン −・−内部配線パターン・〜ディスクリート部品ヘリカルコイルパターン

Claims

【特許請求の範囲】　増幅段（１）とフィルタ段（２）とから成り、この増
幅段（１）及びフィルタ段（２）には、それぞれ回路の
構成要素としてコイル（Ｌ＿１、Ｌ＿２）を備え、少なくとも、これらのコイル（Ｌ＿１、Ｌ＿２）を多層
回路基板に厚膜パターンとして形成した、フィルタを付
加した高周波増幅器において、上記コイル（Ｌ＿１、Ｌ＿２）の内、増幅段（１）を構成するコイル（Ｌ＿１）を、スパイラ
ル型、あるいは蛇行線型のコイルパターン（５）から成
る低Ｑのコイルで形成し、フィルタ段（２）を構成する
コイル（Ｌ＿２）を、ヘリカル型のコイルパターン（８
）から成る高Ｑのコイルで形成し、これら２つのコイル（Ｌ＿１、Ｌ＿２）を多層回路基板
に内蔵させたことを特徴とするフィルタを付加した高周波増幅器。