JPH0697707A - マイクロ波回路 - Google Patents

マイクロ波回路

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JPH0697707A
JPH0697707A JP4246736A JP24673692A JPH0697707A JP H0697707 A JPH0697707 A JP H0697707A JP 4246736 A JP4246736 A JP 4246736A JP 24673692 A JP24673692 A JP 24673692A JP H0697707 A JPH0697707 A JP H0697707A
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Tsutomu Yoneyama
米山  務
Uiruson Arutouzui
ウイルソン アルトゥズィ
Fumio Takeda
文雄 武田
Akio Iida
明夫 飯田
Morishige Hieda
護重 檜枝
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 マイクロ波帯及びミリ波帯における横しゃへ
いコプレナ線路を用いたマイクロ波回路、例えば増幅
器、発振器、周波数変換器及びスイッチなどのマイクロ
波回路を小型化し、さらに端子間の不要な結合を少なく
する。 【構成】 2枚の平行な導体板1a,1bと、これらに
垂直なコプレナ線路5からなり、上記コプレナ線路を曲
げて構成したり、複数のコプレナ線路の組み合わせによ
り構成することにより、コプレナ線路の大きさを小さく
する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はマイクロ波及びミリ波
における増幅器、発振器、周波数変換器、及びスイッチ
などに用いられるマイクロ波回路の小形化ならびに線路
間の不要な結合の減少に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来のマイクロ波回路には、例えば図1
1に示すものがある。図11は1991年電子情報通信
学会春季全国大会講演論文集第2分冊2−649〜2−
650に示された従来の構成による横しゃへいコプレナ
線路を用いたマイクロ波回路を、FET増幅器に適用し
た例である。図11において、1a、1bは導体板、2
は誘電体基板、3は導体膜、4a、4bは導体膜上のス
リット、5は導体膜とスリットからなるコプレナ線路、
6は電界効果トランジスタ(FET)、7a、7bは整
合回路、8a、8bはバイアス回路、9はノッチであ
る。また、図12は図11の断面を示す図である。
【0003】次に動作について説明する。増幅器の入力
信号は誘電体基板2の上に設けたコプレナ線路5を用い
た整合回路7aを介してFET6に加えられる。FET
によって増幅された信号は整合回路7bを介して出力さ
れる。FETへの直流バイアス電力はバイアス回路8
a、8bにより加えられる。
【0004】導体板1aと導体板1bの間隔は使用周波
数における波長の1/2以下の寸法になっており、導体
板1aと導体板1bの間に挟まれたコプレナ線路は、導
体板にほぼ垂直となるように設置されている。また、誘
電体基板上の導体膜にはノッチが設けられている。この
ため、FETと線路の接続部、整合回路及びバイアス回
路等の不連続部で放射される電磁波の電力は外へ漏れ出
さない。したがって、このような構成のマイクロ波回路
は損失が少なく、FET増幅器としてFETの性能を十
分引き出すことができる構造になっている。
【0005】また、図13は横しゃへいコプレナ線路を
用いたマイクロ波回路を用いた単極双投スイッチを示す
図であり、図13において、10a、10b、10c、
10dはダイオード、11はコプレナ線路の分岐であ
り、図11に示した従来例と同一ないし相当部分には同
一符号を付している。なお、図13において、説明の便
宜上、複雑さを避けるために、上側の導体板1bは図示
していない。
【0006】次に動作の説明をする。まず、コプレナ線
路5aから入射した信号がコプレナ線路5bに伝搬する
時の動作について説明する。バイアス回路(図示されて
いない)により、コプレナ線路5bに並列接続されたダ
イオード10a、10bは逆バイアスにセットされ高イ
ンピーダンス状態であり、コプレナ線路5cに並列接続
されたダイオード10c、10dは順バイアスにセット
され低インピーダンス状態である。コプレナ線路の分岐
からダイオードまでの距離を使用する周波数の1/4波
長に設定するとコプレナ線路5aから入射した信号は、
コプレナ線路5cには伝搬せず、コプレナ線路5bに伝
搬する。ダイオードのバイアス状態を逆転すれば、コプ
レナ線路5aから入射した信号は、コプレナ線路5bに
は伝搬せず、コプレナ線路5cに伝搬する。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従来のこの種のマイク
ロ波回路は以上のように構成されていた。FET増幅器
に必要な整合回路及びバイアス回路を配置するためのコ
プレナ線路が同一平面上にあるため入力と出力との間が
長くなり装置の小形化が難しいという問題点があった。
【0008】また、周波数変換器や単極双投スイッチな
ど、多端子をもつ回路を構成しようとすると、図13に
示すように複数のコプレナ線路を同一面内に配置する必
要が生じ、コプレナ線路5bとコプレナ線路5cとの間
で不要な結合が生じたり、また外部との接続が難しくな
るという問題点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたもので、マイクロ波回路の小形化を目的
とし、さらに、端子の間の不要な結合が少ないマイクロ
波回路を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】請求項1に係る発明は、
2枚の略平行な導体と、誘電体と上記誘電体面上に形成
された金属膜とからなる誘電体導波路とを備え、上記誘
電体導波路を上記導体の間に、上記導体に対して略垂直
となるよう配置し、上記誘電体導波路に曲部を設けたも
のである。請求項2に係る発明は、2枚の略平行な導体
と、誘電体と上記誘電体面上に形成された金属膜とから
なる複数の誘電体導波路とを備え、複数の上記誘電体導
波路を上記導体の間に、上記導体に対して略垂直となる
ように、かつ、一方の上記誘電体導波路が他方の上記誘
電体導波路に接するように配置し、上記誘電体導波路の
上記金属膜間を電気的に接続したものである。請求項3
に係る発明は、2枚の略平行な導体と、誘電体と上記誘
電体面上に形成された金属膜とからなる複数の誘電体導
波路とを備え、複数の上記誘電体導波路を上記導体の間
に、上記導体に対して略垂直となるように、かつ、一方
の上記誘電体導波路の端部が他方の上記誘電体導波路の
端部に接するように配置し、上記誘電体導波路の上記金
属膜間を電気的に接続したものである。請求項4に係る
発明は、2枚の略平行な導体と、誘電体と上記誘電体面
上に形成された金属膜とからなる複数の誘電体導波路と
を備え、複数の上記誘電体導波路を上記導体の間に、上
記導体に対して略垂直となるように、かつ、一方の上記
誘電体導波路の端部が他方の上記誘電体導波路の上記金
属膜の形成された部分に接するように配置し、上記誘電
体導波路の上記金属膜間を電気的に接続したものであ
る。請求項5に係る発明は、請求項4の発明の誘電体導
波路に入出力端子をそれぞれ設けたものである。
【0011】
【作用】請求項1に係る発明においては、誘電体導波路
を曲げたものがマイクロ波回路を構成する。また請求項
2に係る発明においては、誘電体導波路どおしを接触さ
せ、誘電体導波路上の導体膜を電気的に接続させたもの
がマイクロ波回路を構成する。また請求項3に係る発明
においては、誘電体導波路どおしを、その端部と端部と
において接触させ、誘電体導波路上の導体膜を電気的に
接続させたものがマイクロ波回路を構成する。また請求
項4に係る発明においては、誘電体導波路どおしを、そ
の端部と金属膜が形成された部分とにおいて接触させ、
誘電体導波路上の導体膜を電気的に接続させたものがマ
イクロ波回路を構成する。また請求項5に係る発明にお
いては、入出力端子を設けた誘電体導波路が請求項4の
マイクロ波回路を構成する。
【0012】
【実施例】実施例1.以下、この発明をFET増幅器に
適用した一実施例について、図1により説明する。図1
において、12は接続部分の導体膜間を電気的に接続す
るための接続用導体、22a〜22eは誘電体基板であ
り、図11に示した従来例と同一ないしは相当部分には
同一符号を付している。また、図1において、説明の便
宜上、複雑さを避けるために、図にはノッチ9を示して
いない。
【0013】FET増幅器は、バイアス回路8a、8b
を構成する誘電体基板22a、22e、入力側の整合回
路7aを構成する誘電体基板22b、出力側の整合回路
(図示されていない)を構成する誘電体基板22d、及
びFETを装着する誘電体基板22cとから構成されて
いる。
【0014】これらの誘電体基板は、1枚1枚は平面で
あるが、各基板は同一平面上には配置されておらず、接
続部Bにおいて折り曲げた状態になっている。各基板の
接続部には、導体膜間を電気的に接続するための接続用
導体12が設けられ、各基板のコプレナ線路をそれぞれ
接続している。
【0015】次に動作を説明する。この発明によるマイ
クロ波回路(横しゃへいコプレナ線路を用いたマイクロ
波回路と呼ばれることもある)においては、図11に示
す従来のFET増幅器と同様に整合回路7、バイアス回
路8が動作してFET増幅器として動作する。一方、複
数の誘電体基板を接続し、図のように構成しているので
マイクロ波回路は従来に比べ小型になる。誘電体基板の
接続部は通常の加工方法では基板の側面に導体膜を設け
てエッチングすることは難しいので、隣どおしのコプレ
ナ線路間の接続には導体膜に金リボンなどの接続用導体
12をボンディングしたり、或いは接続用導体12を面
状に密着して接触させること等により接着している。こ
のため、曲がっているがコプレナ線路として接続されて
いる。
【0016】なお、マイクロ波回路では、一般に、線路
を曲げるとその部分において電磁波の放射が生じ、損失
が増えるという欠点があったが、この発明によるマイク
ロ波回路では、前述のように、このコプレナ線路が1/
2波長以下の間隔の導体板1a、1bの間に囲まれてお
り、曲がり部分の不連続による不要な放射が抑えられる
ので、伝搬損失が少なく、利得の高い増幅器が得られ
る。
【0017】上記のように構成されているので、誘電体
基板の大きさが小さくなり、マイクロ波回路を小型化す
ることが出来る。
【0018】なお、上記実施例では、図1に示すよう
に、入力端子が形成された誘電体基板22aと出力端子
が形成された誘電体基板22eとは、従来のように、概
略同一平面上にあるが、この発明はそれに限らず、誘電
体基板の接続の向きは自由であり、所要の方向に誘電体
基板を配置しても良い。例えば誘電体基板22dと22
eとが45度の角度をなすようにしたり、同一平面上に
あるようにしてもよい。さらに所要の方向に端子がとれ
るようにしてもよく、入力及び出力端子の配置の自由度
を高くできる。
【0019】また、それぞれ別々にエッチング加工を施
した複数の誘電体基板を接続するようにしているが、こ
れに限らず、一体形成した基板を所要の曲率で曲げた誘
電体基板を複数用いても同様の効果を奏する。例えば誘
電体基板22dと22eを2枚の基板で構成する代わり
に、一体成形した誘電体基板を用いてもよい。
【0020】実施例2.図2はこの発明によるマイクロ
波回路の他の実施例を示す図であり、図1に示す複数の
誘電体基板を1枚の誘電体基板に置き換えたときの構成
の一部分を示しており、図1に示した例と同一部分には
同一符号を付している。なお、図2において、説明の便
宜上、複雑さを避けるために、上側の導体板1bについ
ては図示していない。図に示す様に、FET6は、曲面
を有する誘電体基板上のコプレナ線路上に取り付けられ
ている。同様に整合回路7a、バイアス回路8aも上記
誘電体基板上に設けられている。この実施例では、図1
の実施例の効果に加え、1枚の誘電体基板を曲部Cにお
いて折り曲げているので、接続用導体12を接着しコプ
レナ線路をそれぞれ接続するする手間が省け、実装する
場合の組み立てが容易である特徴がある。
【0021】実施例3.図3は、この発明によるマイク
ロ波回路を、FET発振器に適用した例を示す実施例で
ある。図3において、22fはバイアス回路8f及び整
合回路7をもつ誘電体基板、22gはFET6を装着す
る誘電体基板、22h〜jは発振周波数を決定する共振
回路及びバイアス回路(図示されていない)が構成され
る誘電体基板であり、図1に示したFET増幅器の例と
同一ないしは相当部分には同一符号を付している。ま
た、図1において同様に、説明の便宜上、複雑さを避け
るために、上側の導体板1bについては図示していな
い。
【0022】次に動作について説明する。誘電体基板2
2gに取り付けられたFETのドレインバイアスはバイ
アス回路8fから、ゲートバイアスは、導体板1aに設
けた絶縁端子(図示されていない)からリード線を介し
て供給される。発振出力はコプレナ線路5dから出力さ
れる。発振周波数を決定する共振回路及びバイアス回路
が形成される誘電体基板22h〜jは、誘電体基板22
fと反対側の誘電体基板22gの一端に接続されてい
る。誘電体基板22h〜jは、接続部Bにおいてそれぞ
れ同じ方向に曲げて接続されており、誘電体基板22j
は誘電体基板22fの内側となるように配置されてい
る。誘電体基板22f〜22j上の線路は、接続用導体
12を接着することにより、電気的に接続される。この
様に発振器の場合、出力端子が1つであるため、誘電体
基板は、渦巻き状に折り曲げて行くことができるためさ
らに小形化できる。
【0023】実施例4.図4は単極双投スイッチに、こ
の発明によるマイクロ波回路を適用した一実施例を示す
図であり、22k、22lは誘電体基板、13は2枚の
誘電体基板の接続部に構成された立体的なコプレナ線路
の分岐、12は分岐13において各誘電体基板の導体膜
を電気的に接続するために接着する接続用導体であり、
図において図11及び図13に示した従来例と同一ない
しは相当部分には同一符号を付している。また、図4に
おいて、説明の便宜上、複雑さを避けるために、上側の
導体板1bについては図示していない。
【0024】次に動作について説明する。まず、コプレ
ナ線路5aから入射した信号がコプレナ線路5bに伝搬
する時の動作について説明する。コプレナ線路5bに並
列接続されたダイオード10a、10bは逆バイアスに
セットされ高インピーダンス状態であり、コプレナ線路
5cに並列接続されたダイオード10c、10dは順バ
イアスにセットされ低インピーダンス状態である。上記
ダイオード10a〜10dのバイアスは図示されていな
いバイアス回路によって与えられる。コプレナ線路の分
岐13は、接続用導体12により各導体膜を接続してお
り、かつ、間隔が1/2波長の導体板1a、1bにより
挟まれているので放射がほとんどないため、従来の平面
的な分岐とほぼ同様に動作する。このコプレナ線路の分
岐13からダイオード10a〜10dまでの距離を、使
用する周波数の1/4波長に設定するとコプレナ線路5
aから入射した信号は、コプレナ線路5cには伝搬せ
ず、コプレナ線路5bに伝搬する。ダイオードのバイア
ス状態を逆転すれば、コプレナ線路5aから入射した信
号は、コプレナ線路5bには伝搬せず、コプレナ線路5
cに伝搬する。
【0025】単極双投スイッチとして、以上のように動
作するが、図に示すように、入力信号線路であるコプレ
ナ線路5a、第1の出力線路であるコプレナ線路5bお
よび第2の出力線路であるコプレナ線路5cの各線路
は、互いに離れており、電気的に分離されていて、結合
が少ない。また、誘電体基板22k、22lの端部は複
数の線路(端子)を有しないから、外部との接続が容易
である。さらに、マイクロ波回路を小型化することがで
きる。
【0026】実施例5.図5は、この発明によるマイク
ロ波回路を周波数変換器に適用した例を示す図であり、
図5において、14は帯域通過フィルタ、15は低域通
過フィルタであり、図1〜図4に示したこの発明に実施
例と同一ないしは相当部分には同一符号を付している。
また、図5において同様に、説明の便宜上、複雑さを避
けるために、上側の導体板1bについては図示していな
い。また、バイアス回路については図示を省略してい
る。
【0027】次に動作について示す。図5に示す周波数
変換器はソース接地FET周波数変換器である。局部発
振器の信号は、コプレナ線路5eより印加され、コプレ
ナ線路5eに接続された帯域通過フィルタ14を介して
コプレナ線路5g上のFET6のドレインに加えられ
る。この時、低域通過フィルタ15があるため、局部発
振器の信号は、コプレナ線路5fには結合しない。受信
信号は、コプレナ線路5gに加えられFET6のゲート
に加わる。上記局部発振器の信号と受信信号とがFET
内で混合され、IF信号がFET6のドレインに発生す
る。IF信号は局発信号のみ通過する帯域通過フィルタ
14によりコプレナ線路5eには伝搬せず、出力コプレ
ナ線路5fに出力する。このとき、立体的なコプレナ線
路の分岐13は実施例5と同様に平面に構成された分岐
と同様に動作する。このように、局部発振器の信号用の
線路5e、IF用の線路5fおよび受信信号用の線路5
g相互のの間は離れているため、各線路は電気的に分離
されており、結合が少ない。また、同様に、外部との接
続が容易な構造になっている。
【0028】実施例6.図6は、この発明のマイクロ波
回路の他の実施例を示す図であり、2の誘電体基板を直
角に曲げたものを示している。図6において、上記実施
例と同一あるいは相当部分には同一符合を付している。
この実施例では、入力された信号を他端に伝達する、単
なるマイクロ波線路を構成している。このようにこの発
明は、FET増幅器などの能動回路に限らず、単純な、
線路などの受動回路に適用した場合でも、マイクロ波回
路を小型化することが出来る。
【0029】また図7は、図6に示す実施例の外部への
放射特性の実測値を示す図である。実線のグラフが図6
の実施例の特性を示している。点線は誘電体基板が同一
平面上にある従来のマイクロ波回路の特性を示してい
る。図7から明らかなように、特性にほとんど差がな
い。
【0030】一方、図8は、図6において誘電体基板を
はさむ導体1a、1bがない場合の特性を示す参考図で
あり、実線と点線は図7と同じ意味である。高い周波数
域において約5dBの特性の差がある。
【0031】実施例7.ところで、上記説明では、誘電
体導波路としてコプレナ線路を用いて説明したが、他の
線路、例えば図9に示すマイクロストリップ、図10に
示すストリップ線路などの平面形導波路についても適用
できる。図9のマイクロストリップ線路は、一方の面に
地導体が形成され、他の面に導体膜によりストリップ線
路が形成されているものである。図10のストリップ線
路は、一方の面のみに導体膜によりストリップ線路が形
成されているものである。
【0032】また、以上の説明では、誘電体導波路をは
さむ導体として導体板を用いて説明したが、例えば導体
のブロック、メッシュ、箔を用いてもよい。
【0033】
【発明の効果】以上のように請求項1、請求項2及び請
求項3の発明によれば、マイクロ波回路において、導体
板の間に設ける誘電体導波路を、曲げることにより、あ
るいは複数の誘電体導波路で構成することにより平面と
ならないようにしたので、従来のように1の平面で構成
するのに比べ、空間の有効活用ができ、小形化が可能と
なる。
【0034】また、請求項4及び請求項5の発明によれ
ば、誘電体導波路を複数枚用い、その端部と金属膜の形
成された部分と接する様に配置し、誘電体導波路に入出
力端子をそれぞれ設け、誘電体導波路を立体的に分岐す
るので、線路間の結合が少ないマイクロ波回路を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるマイクロ波回路をFET増幅器
に適用した一実施例を示す図である。
【図2】この発明によるマイクロ波回路をFET増幅器
に適用した他の実施例を示す図である。
【図3】この発明によるマイクロ波回路をFET発振器
に適用した一実施例を示す図である。
【図4】この発明によるマイクロ波回路を単極双投スイ
ッチに適用した一実施例を示す図である。
【図5】この発明によるマイクロ波回路を周波数変換器
に適用した一実施例を示す図である。
【図6】この発明によるマイクロ波回路の一実施例を示
す図である。
【図7】図6に示した実施例のマイクロ波回路の放射特
性を示す図である。
【図8】導体のない場合の放射特性を示す参考図であ
る。
【図9】マイクロストリップ線路を用いたこの発明によ
るマイクロ波回路の断面図を示す図である。
【図10】ストリップ線路を用いたこの発明によるマイ
クロ波回路の断面図を示す図である。
【図11】従来のマイクロ波回路の一例を示す図であ
る。
【図12】図11に示す従来の構成によるマイクロ波回
路の一例の断面を示す図である。
【図13】従来のマイクロ波回路を単極双投スイッチに
適用した一例を示す図である。
【符号の説明】
1 導体板 2 誘電体基板 3 導体膜 4 導体膜上のスリット 5 コプレナ線路 6 FET 7 整合回路 8 バイアス回路 9 ノッチ 10 ダイオード 11 コプレナ線路の分岐 12 接続用導体 13 コプレナ線路の分岐 14 帯域通過フィルタ 15 低域通過フィルタ 22 誘電体基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H03D 7/00 Z 7350−5J (72)発明者 武田 文雄 神奈川県鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱 電機株式会社電子システム研究所内 (72)発明者 飯田 明夫 神奈川県鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱 電機株式会社電子システム研究所内 (72)発明者 檜枝 護重 神奈川県鎌倉市大船五丁目1番1号 三菱 電機株式会社電子システム研究所内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 2枚の略平行な導体と、誘電体と上記誘
    電体面上に形成された金属膜とからなる誘電体導波路と
    を備え、上記誘電体導波路を上記導体の間に、上記導体
    に対して略垂直となるよう配置し、上記誘電体導波路に
    曲部を設けたことを特徴とするマイクロ波回路。
  2. 【請求項2】 2枚の略平行な導体と、誘電体と上記誘
    電体面上に形成された金属膜とからなる複数の誘電体導
    波路とを備え、複数の上記誘電体導波路を上記導体の間
    に、上記導体に対して略垂直となるように、かつ、一方
    の上記誘電体導波路が他方の上記誘電体導波路に接する
    ように配置し、上記誘電体導波路の上記金属膜間を電気
    的に接続したことを特徴とするマイクロ波回路。
  3. 【請求項3】 2枚の略平行な導体と、誘電体と上記誘
    電体面上に形成された金属膜とからなる複数の誘電体導
    波路とを備え、複数の上記誘電体導波路を上記導体の間
    に、上記導体に対して略垂直となるように、かつ、一方
    の上記誘電体導波路の端部が他方の上記誘電体導波路の
    端部に接するように配置し、上記誘電体導波路の上記金
    属膜間を電気的に接続したことを特徴とするマイクロ波
    回路。
  4. 【請求項4】 2枚の略平行な導体と、誘電体と上記誘
    電体面上に形成された金属膜とからなる複数の誘電体導
    波路とを備え、複数の上記誘電体導波路を上記導体の間
    に、上記導体に対して略垂直となるように、かつ、一方
    の上記誘電体導波路の端部が他方の上記誘電体導波路の
    上記金属膜の形成された部分に接するように配置し、上
    記誘電体導波路の上記金属膜間を電気的に接続したこと
    を特徴とするマイクロ波回路。
  5. 【請求項5】 誘電体導波路に入出力端子をそれぞれ設
    けたことを特徴とする請求項4記載のマイクロ波回路。
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