JPH06216640A - 高周波回路 - Google Patents

高周波回路

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JPH06216640A
JPH06216640A JP5006581A JP658193A JPH06216640A JP H06216640 A JPH06216640 A JP H06216640A JP 5006581 A JP5006581 A JP 5006581A JP 658193 A JP658193 A JP 658193A JP H06216640 A JPH06216640 A JP H06216640A
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strip line
varactor diode
circuit
high frequency
capacitance
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Osahisa Furuya
長久 古谷
Tsuneyuki Tanaka
常之 田中
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Fujitsu Quantum Devices Ltd
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Fujitsu Ltd
Fujitsu Quantum Devices Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 市販品の半導体素子、並びにバラクタダイオ
ードが直接取付けられたストリップ線路等を使用する高
周波回路において、ストリップ線路上のバラクタダイオ
ードの取付け位置と開放端との距離によりバラクタダイ
オードの容量変化の効果が異なるという性質を利用し
て、ストリップ線路上のバラクタダイオードの取付け位
置により、電圧制御発振回路における周波数可変範囲や
位相器における位相変化量等の設計仕様を満たすことを
可能とした高周波回路を提供することを目的とする。 【構成】 バラクタダイオード17が直接取付けられた
ストリップ線路15を備える高周波回路であって、バラ
クタダイオード17のストリップ線路15上の取付け位
置、及びまたはバラクタダイオード17の印加電圧によ
り、ストリップ線路15のバラクタダイオード17の容
量を考慮にいれた等価ストリップ線路長を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は高周波回路に係り、特
に、市販品の半導体素子、並びにバラクタダイオードが
直接取付けられたストリップ線路等を使用する高周波回
路において、ストリップ線路上のバラクタダイオードの
取付け位置と開放端との距離によりバラクタダイオード
の容量変化の効果が異なるという性質を利用して、スト
リップ線路上のバラクタダイオードの取付け位置によ
り、電圧制御発振回路における周波数可変範囲や位相器
における位相変化量等の設計仕様を満たすことを可能と
した高周波回路に関する。
【0002】現在、種々の高周波回路がMIC(高周波
用IC)回路基板上でストリップ線路を使用して構成さ
れている。それらの高周波回路の中で、バラクタダイオ
ードをストリップ線路上に直接取付けて、電圧制御発振
回路や位相器等を構成する場合がある。
【0003】
【従来の技術】従来、MIC回路を使って電圧制御発振
回路や位相器等の高周波回路を設計する場合、特定の周
波数帯域用として開発されたトランジスタやバラクタダ
イオード等の半導体素子を使用して構成されている。ま
た、チップデバイスを使って構成する場合もある。これ
らのMIC回路のコストダウンを計る際、微細組立工程
が入るため限界がある。
【0004】最近、高周波回路の設計に際して、コスト
或いは量産性の観点から、市販されている安価なトラン
ジスタやバラクタダイオード等の半導体素子を使う機会
が多くなる傾向にある。
【0005】このような状況下で、従来の設計仕様を満
足する特性を実現していかなければならない場合、或い
は、更に厳しい特性仕様が要求される場合が発生する。
例えば、電圧制御発振回路における周波数可変範囲や位
相器における位相変化量等がそれである。
【0006】つまり、MIC回路基板上で従来特定のデ
バイスあるいはチップデバイスを使って設計された電圧
制御発振回路を、市販のパッケージ封止されたトランジ
スタやバラクタダイオード等の半導体素子を使って同じ
仕様の回路を設計することが要求される。
【0007】図7に、従来のチップデバイスを用いた電
圧制御発振回路の回路構成図を示す。バイアス端子10
8及び114からのバイアス電圧、並びにストリップ線
路及びチップバラクタダイオード117から成るλ/4
ストリップ線路共振器115の設定により出力端子11
9からの発振周波数が制御される構成となっている。
【0008】このようなチップデバイスを用いた電圧制
御発振回路を、市販のパッケージ封止されたトランジス
タやバラクタダイオード等の半導体素子を使って同じ仕
様の回路を設計する場合、半導体素子はパッケージ封止
部品を使用することとなり、当然のことながら、バラク
タダイオードの容量等も市販品の規格に限定されること
になる。
【0009】また、他の高周波回路、例えばバラクタダ
イオードを使った位相器等においても、その位相可変範
囲が限定されることになる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
高周波回路では、例えば、チップデバイスを用いた回路
を市販のトランジスタやバラクタダイオード等の半導体
素子を使って同じ仕様の回路を設計する場合、市販品の
規格に限定されるため、電圧制御発振回路における周波
数可変範囲や位相器における位相変化量といった従来の
設計仕様を満足する特性を実現すること、或いは、更に
厳しい特性仕様を満たすことが難しいという問題があっ
た。
【0011】本発明は、上記問題点を解決するもので、
バラクタダイオードが直接取付けられたストリップ線路
を使用する高周波回路において、ストリップ線路上のバ
ラクタダイオードの取付け位置と開放端との距離により
バラクタダイオードの容量変化の効果が異なるという性
質を利用して、ストリップ線路上のバラクタダイオード
の取付け位置により、電圧制御発振回路における周波数
可変範囲や位相器における位相変化量等の設計仕様を満
たすことを可能とした高周波回路を提供することを目的
とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の第1の特徴の高周波回路は、図1に示す如
く、バラクタダイオード17が直接取付けられたストリ
ップ線路15を備える高周波回路であって、前記バラク
タダイオード17の前記ストリップ線路15上の取付け
位置、及びまたは前記バラクタダイオード17の印加電
圧により、前記ストリップ線路15のバラクタダイオー
ド17の容量を考慮にいれた等価ストリップ線路長を制
御する。
【0013】また、本発明の第2の特徴の高周波回路
は、請求項1に記載の高周波回路において、図1に示す
如く、前記高周波回路は、前記バラクタダイオード17
が直接取付けられたストリップ線路15、バイアス供給
回路、及びアクティブデバイスを備える電圧制御発振回
路であり、前記バラクタダイオード17の前記ストリッ
プ線路15上の取付け位置、及び前記バイアス供給回路
のバイアス電圧により、当該回路の発振周波数を制御す
る。
【0014】また、本発明の第3の特徴の高周波回路
は、請求項1に記載の高周波回路において、図5または
図6に示す如く、前記高周波回路は、前記バラクタダイ
オード55または55及び65が直接取付けられたスト
リップ線路53または53及び63、バイアス供給回
路、及びサーキュレータ44または方向性結合器61を
備える位相器であり、前記バラクタダイオード55また
は55及び65は、前記ストリップ線路53または53
及び63上で開放端からλ/4以内に取付けられ、前記
バラクタダイオード55または55及び65の前記スト
リップ線路53または53及び63上の取付け位置、及
び前記バイアス供給回路のバイアス電圧により、当該位
相器の位相変化量を制御する。
【0015】
【作用】本発明の第1及び第2の特徴の高周波回路で
は、図1に示す如く、バラクタダイオード17が直接取
付けられたストリップ線路15を備え、バラクタダイオ
ード17のストリップ線路15上の取付け位置、及びま
たはバラクタダイオード17の印加電圧により、ストリ
ップ線路15のバラクタダイオード17の容量を考慮に
いれた等価ストリップ線路長を制御するようにしてい
る。
【0016】これは、開放端を有するストリップ線路1
5の等価回路は図2(3)に示す如くなり、図2(4)
に示すようにバラクタダイオード17の容量Cv 及びス
トリップ線路18の容量C1 のみを考慮すれば、合成容
量Ct は Ct =Cv ・C1 /(Cv +C1 ) となり、合成容量Ct のCv に対する変化量は ΔCt =dCt /dCv =1/(Cv /C1 +1)2 であり、C1 が大の時ΔCt は小、C1 が小の時ΔCt
は大であるということから、C1 及びCv により、即
ち、バラクタダイオード17のストリップ線路15上の
取付け位置、及びバラクタダイオード17の印加電圧に
より、ストリップ線路15のバラクタダイオード17の
容量を考慮にいれた等価ストリップ線路長を制御でき
る。
【0017】例えば電圧制御発振回路の場合には、バラ
クタダイオード17が直接取付けられたストリップ線路
15、バイアス供給回路、及びアクティブデバイスから
構成すれば、バラクタダイオード17のストリップ線路
15上の取付け位置、及びバイアス供給回路のバイアス
電圧により共振周波数を制御して、回路の発振周波数を
制御することができる。これにより、電圧制御発振回路
における周波数可変範囲について、従来のチップデバイ
スを用いた回路と同一の周波数可変範囲を実現できる。
【0018】また、本発明の第1及び第3の特徴の高周
波回路、例えば位相器では、図5に示す如く、バラクタ
ダイオード55が直接取付けられたストリップ線路5
3、バイアス供給回路、及びサーキュレータ44によっ
て構成し、バラクタダイオード55をストリップ線路5
3上で開放端からλ/4以内に取付け、バラクタダイオ
ード55のストリップ線路53上の取付け位置、及びバ
イアス供給回路のバイアス電圧により、当該位相器の位
相変化量を制御することができる。これにより、位相器
における位相可変範囲について、従来のチップデバイス
を用いた回路と同一の位相可変範囲を実現できる。
【0019】また図6に示す如く、バラクタダイオード
55及び65が直接取付けられたストリップ線路53及
び63、バイアス供給回路、及び方向性結合器61によ
って構成し、バラクタダイオード55及び65をストリ
ップ線路53及び63上で開放端からλ/4以内に取付
け、バラクタダイオード55及び65のストリップ線路
53及び63上の取付け位置、及びバイアス供給回路の
バイアス電圧により、当該位相器の位相変化量を制御す
ることも考えられる。
【0020】
【実施例】次に、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。第1実施例 図1に本発明の第1実施例に係る高周波回路の回路構成
図を示す。本実施例の高周波回路は与えられるバイアス
電圧によって発振周波数を制御する電圧制御発振回路で
ある。
【0021】本実施例の電圧制御発振回路は、図示しな
いバイアス供給回路からのバイアス電圧を入力するバイ
アス端子8及び14と、安定化抵抗9と、バイアス抵抗
6と、カップリングコンデンサ7と、λ/4ストリップ
線路5、10、及び12と、高周波コイル(AFC)
4、11、及び13と、ストリップ線路16及び18並
びに直接取付けられたバラクタダイオード17から成る
λ/4ストリップ線路共振器15と、GaAsFET3
と、出力整合回路2と、カップリングコンデンサ1と、
出力端子19とから構成されている。
【0022】本実施例の電圧制御発振回路は、従来のチ
ップデバイスを用いた回路に対して、市販のトランジス
タやバラクタダイオード等の半導体素子を使って同じ仕
様の回路を実現するものであるが、ここで、市販品の規
格に限定されながらも、従来の回路の設計仕様、即ち周
波数可変範囲を満足する特性を実現できるのは、本実施
例で用いるλ/4ストリップ線路共振器15が次のよう
な特性を持つことによる。
【0023】λ/4ストリップ線路共振器15は開放端
を有するストリップ線路であり、図2(1)の断面図に
示すように、アルミナ基板20上に構成される線路長l
1 のストリップ線路16及び線路長l2 のストリップ線
路18、並びにストリップ線路16及び18に直接取付
けられたバラクタダイオード17で実現されている。ま
た図2(2)はその平面図である。
【0024】図2(3)は、λ/4ストリップ線路共振
器15の等価回路である。バラクタダイオード17の一
方の端子から開放端を見たインピーダンスをZl1
し、バラクタダイオード17の容量Cv を考慮にいれた
等価ストリップ線路長をle とすれば、 Zl1 =1/jωCv +Z0 /jωtan βl1 ≡Z0 /jtan βle から le =tan -1{ωZ0 Cvtanβl1 /(ωZ0 v +tan βl1 )} ここで、 Z0 :ストリップ線路の特性インピーダンス β=2π/λ,ω=2πf として表される。ここで、バラクタダイオード17の容
量Cv を変化させた場合、ストリップ線路の開放端から
バラクタダイオード17を取付けている位置間での距離
1 をパラメータとして、等価ストリップ線路長le
どう変化するかを考える。
【0025】先ず、従来のチップデバイスを用いた回路
において使用されるバラクタダイオード117の容量C
v ’と、本実施例で使用されるバラクタダイオード17
の容量Cv の印加電圧Vv に対する変化は、図3に示す
如くなる。
【0026】図3のデータに基づき、ストリップ線路の
特性インピーダンスZ0 =50[Ω]、周波数f=9.
4[GHz]として、線路長l1 を2,3,4,5,
6,7,8[mm]と変化させた場合、バラクタダイオ
ードCv に印加される電圧Vvに対する等価ストリップ
線路長le の変化は、従来例及び第1実施例それぞれに
ついて、図4(1)及び図4(2)に示す如くなる。
【0027】図4(1)及び(2)の両図を比較する
と、例えば、従来の設計がl1 =6[mm]であったと
すれば、本実施例の線路長l1 を7〜8[mm]の間の
値とすることにより従来の回路の設計仕様を満たす回路
を実現できるし、また、従来の設計がl1 =3[mm]
の場合には、本実施例の線路長l1 を3〜4[mm]の
間の値とすればよい。
【0028】以上のように本実施例では、バラクタダイ
オード17が直接取付けられたストリップ線路15でλ
/4ストリップ線路共振器を構成し、ストリップ線路の
開放端からの距離l1 を適当な値とすることにより、従
来のチップデバイスを用いた回路の設計仕様、即ち周波
数可変範囲を満足する特性を実現できる。第2実施例 図5に本発明の第2実施例に係る高周波回路の回路構成
図を示す。本実施例の高周波回路は与えられるバイアス
電圧によって入力の位相を制御して出力する位相器であ
る。
【0029】本実施例の位相器は、入力端子40と、バ
イアス端子50と、出力端子45と、ストリップ線路4
1、43、45、及び46と、カップリングコンデンサ
42、47、接地コンデンサ51と、高周波コイル(R
FC)49及び52と、サーキュレータ44と、ストリ
ップ線路54及び56並びに直接取付けられたバラクタ
ダイオード55から成る開放端を有するストリップ線路
53とから構成されている。
【0030】本実施例においても、第1実施例と同様
に、ストリップ線路53において、ストリップ線路の開
放端からの距離l1 を適当な値とすることにより、従来
のチップデバイスを用いた回路の設計における位相可変
範囲を満足する特性を実現できる。第3実施例 図6に本発明の第3実施例に係る高周波回路の回路構成
図を示す。本実施例の高周波回路は与えられるバイアス
電圧によって入力の位相を制御して出力する位相器であ
る。
【0031】本実施例の位相器は、入力端子40と、バ
イアス端子50と、出力端子45と、ストリップ線路4
1、43、45、及び46と、カップリングコンデンサ
42、47、接地コンデンサ51と、高周波コイル(R
FC)49、52、及び62と、方向性結合器(90°
ハイブリッド)61と、ストリップ線路54及び56並
びに直接取付けられたバラクタダイオード55から成る
開放端を有するストリップ線路53と、ストリップ線路
64及び66並びに直接取付けられたバラクタダイオー
ド65から成る開放端を有するストリップ線路63とか
ら構成されている。
【0032】本実施例においても、第1実施例と同様
に、ストリップ線路53及び63において、ストリップ
線路の開放端からの距離l1 を適当な値とすることによ
り、従来のチップデバイスを用いた回路の設計における
位相可変範囲を満足する特性を実現できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
バラクタダイオードが直接取付けられたストリップ線路
を用いて回路を構成することにより、バラクタダイオー
ドのストリップ線路上の取付け位置と開放端との距離、
及びまたはバラクタダイオードの印加電圧により、スト
リップ線路のバラクタダイオードの容量を考慮にいれた
等価ストリップ線路長を制御することとしたので、従来
のチップデバイスを用いて構成された、例えば電圧制御
発振回路における周波数可変範囲や位相器における位相
変化量等の設計仕様を従来通り満足し得る高周波回路を
提供することができる。
【0034】また、本発明の電圧制御発振回路によれ
ば、バラクタダイオードが直接取付けられたストリップ
線路、バイアス供給回路、及びアクティブデバイスから
構成し、バラクタダイオードのストリップ線路上の取付
け位置と開放端との距離、及びバイアス供給回路のバイ
アス電圧により共振周波数を制御して、回路の発振周波
数を制御することとしたので、電圧制御発振回路におけ
る周波数可変範囲について、従来のチップデバイスを用
いた回路と同一の周波数可変範囲を実現可能な高周波回
路を提供することができる。
【0035】更に、本発明の位相器によれば、バラクタ
ダイオードが直接取付けられたストリップ線路、バイア
ス供給回路、及びサーキュレータまたは方向性結合器に
よって構成し、バラクタダイオードをストリップ線路上
で開放端からλ/4以内に取付け、バラクタダイオード
のストリップ線路上の取付け位置と開放端との距離、及
びバイアス供給回路のバイアス電圧により、当該位相器
の位相変化量を制御することとしたので、位相器におけ
る位相可変範囲について、従来のチップデバイスを用い
た回路と同一の位相可変範囲を実現可能な高周波回路を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例に係る高周波回路の回路構
成図である。
【図2】開放端を有するストリップ線路の説明図であ
り、図2(1)は断面図、図2(2)平面図、図2
(3)は等価回路、図2(4)は容量のみを考慮した等
価回路である。
【図3】第1実施例及び従来例におけるバラクタダイオ
ードの容量の印加電圧に対する変化を説明する図であ
る。
【図4】線路長l1 を変化させた場合のバラクタダイオ
ードへの印加電圧に対する等価ストリップ線路長の変化
を説明する図出あり、図4(1)は従来例、図4(2)
は第1実施例である。
【図5】本発明の第2実施例に係る高周波回路の回路構
成図である。
【図6】本発明の第3実施例に係る高周波回路の回路構
成図である。
【図7】従来のチップデバイスを用いた電圧制御発振回
路の回路構成図である。
【符号の説明】
1,7…カップリングコンデンサ 2…出力整合回路 3…GaAsFET3 4,11,13…高周波コイル(AFC) 5,10,12…λ/4ストリップ線路 6…バイアス抵抗 8,14…バイアス端子 9…安定化抵抗 15…λ/4ストリップ線路共振器 16,18…ストリップ線 17…バラクタダイオード 40…入力端子 41,43,45,46…ストリップ線路 42,47,51…カップリングコンデンサ 44…サーキュレータ 45…出力端子 49,52,62…高周波コイル(AFC) 50…バイアス端子 53,63…開放端を有するストリップ線路 54,56,64,66…ストリップ線路 55,65…バラクタダイオード 61…方向性結合器(90°ハイブリッド)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 バラクタダイオード(17)が直接取付
    けられたストリップ(15)線路を備える高周波回路で
    あって、 前記バラクタダイオード(17)の前記ストリップ線路
    (15)上の取付け位置、及びまたは前記バラクタダイ
    オード(17)の印加電圧により、前記ストリップ線路
    (15)のバラクタダイオード(17)の容量を考慮に
    いれた等価ストリップ線路長を制御することを特徴とす
    る高周波回路。
  2. 【請求項2】 前記高周波回路は、前記バラクタダイオ
    ード(17)が直接取付けられたストリップ線路(1
    5)、バイアス供給回路、及びアクティブデバイスを備
    える電圧制御発振回路であり、 前記バラクタダイオード(17)の前記ストリップ線路
    (15)上の取付け位置、及び前記バイアス供給回路の
    バイアス電圧により、当該回路の発振周波数を制御する
    ことを特徴とする請求項1に記載の高周波回路。
  3. 【請求項3】 前記高周波回路は、前記バラクタダイオ
    ード(55または55及び65)が直接取付けられたス
    トリップ線路(53または53及び63)、バイアス供
    給回路、及びサーキュレータまたは方向性結合器を備え
    る位相器であり、 前記バラクタダイオード(55または55及び65)
    は、前記ストリップ線路(53または53及び63)上
    で開放端からλ/4以内に取付けられ、 前記バラクタダイオード(55または55及び65)の
    前記ストリップ線路(53または53及び63)上の取
    付け位置、及び前記バイアス供給回路のバイアス電圧に
    より、当該位相器の位相変化量を制御することを特徴と
    する請求項1に記載の高周波回路。
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