JPH0746010A

JPH0746010A - インピーダンス変成器

Info

Publication number: JPH0746010A
Application number: JP5185863A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Toyoda; 一彦豊田; Tsuneo Tokumitsu; 恒雄徳満; Kenjiro Nishikawa; 健二郎西川
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1993-07-28
Filing date: 1993-07-28
Publication date: 1995-02-14
Anticipated expiration: 2016-06-11
Also published as: JP3175876B2

Abstract

(57)【要約】【目的】半導体集積回路において使用されるインピー
ダンス変成器の小型化、広帯域化を図り、これら半導体
集積回路を高密度化、小型化、高性能化する。【構成】第１の接地導体１１上に第１の誘電体膜２１
を形成し、第１の誘電体膜２１上に第１のストリップ状
中心導体３１を形成した第１の伝送線路を具備し、第２
の接地導体１２上に第２の誘電体膜２２を形成し、第２
の誘電体膜２２上に第２のストリップ状中心導体３２を
形成した第２の伝送線路を具備し、第１の伝送線路と第
２の伝送線路とを縦続接続したインピーダンス変成器に
おいて、第１の誘電体膜と第２の誘電体膜とを厚さを異
にし、そして／または第１の伝送線路を構成する誘電体
膜と第２の伝送線路を構成する誘電体膜とは誘電率を異
にするインピーダンス変成器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、インピーダンス変成
器に関し、特に、概ね１ＧＨｚ以上の周波数の信号を取
り扱う回路のインピーダンス変換を行なうインピーダン
ス変成器に関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）
を使用した高出力増幅器は大出力を得るためにゲート幅
の非常に大きなＦＥＴを使用しているが、このためにＦ
ＥＴの入出力インピーダンスは数Ωないし１０数Ω程度
の非常に小さな値となる。一方において、マイクロ波回
路はその回路の入出力インピーダンスは通常５０Ωとさ
れている。従って、この高出力増幅器を良好な特性で動
作させるにはＦＥＴとマイクロ波回路との間の接続部に
インピーダンス変成器を接続してその入出力インピーダ
ンスをインピーダンス変換し、マイクロ波回路の入出力
インピーダンスである５０Ωとの間のインピーダンス整
合をとる必要がある。

【０００３】一般に、Ｚ₁ 、Ｚ₂ なる入力インピーダン
スを有する２つの回路同志を接続する場合、特性インピ
ーダンスＺ₀ がＺ₀ ＝√Ｚ₁ Ｚ₂ なる１／４波長線路を
インピーダンス変成器として２つの回路間に挿入するこ
とにより接続部における反射損失の無い、インピーダン
ス整合のとれた接続を実現することができる。図２０は
インピーダンス変成器の従来例の斜視図である。

【０００４】図２０において、誘電体或は半導体より成
る基板４の下面には接地導体１１が形成され、基板４の
上部にはストリップ状の中心導体３１が形成されてい
る。この基板４、接地導体１１およびストリップ状中心
導体３１により構成される伝送線路の特性インピーダン
スＺ₀ は整合すべきインピーダンスがＺ₁ 、Ｚ₂ である
場合、Ｚ₀ ＝√Ｚ₁ Ｚ₂ であり、その長さは伝送される
信号の波長の１／４である。

【０００５】しかし、上述の如く、増幅器の数Ωのイン
ピーダンスとマイクロ波の５０Ωのインピーダンスとの
間の整合をとる様な場合、インピーダンス変成器の特性
インピーダンスは数Ωから１０数Ω程度の非常に低いイ
ンピーダンスである必要がある。ここで、上述の如きイ
ンピーダンス変成器の低い特性インピーダンスは基板４
の厚さとストリップ状中心導体３１の幅の比により決定
されるのであるが、基板４の厚さが厚いところからスト
リップ状中心導体３１の幅を大きくする必要がある。そ
のために、インピーダンス変成器の大きさが大きくなる
と共に、周波数が高くなるにつれて横方向への電磁波の
伝搬が生じて動作周波数に上限がある。

【０００６】図２１は図２０に示されるインピーダンス
変成器の問題点を解決するために改良されたインピーダ
ンス変成器の従来例である（IEEE Microwave and Guide
dWave Letters,1992年8月号参照）。図２１において、
誘電体或は半導体より成る基板４の上面に接地導体１１
が形成され、接地導体１１上に誘電体膜２１が形成され
る。更に、誘電体膜２１の上部にストリップ状中心導体
３１が形成される。この改良されたインピーダンス変成
器は、誘電体２１の厚さが数μｍないし数十μｍと非常
に薄く、低インピーダンスの線路を実現する場合もスト
リップ状中心導体３１の幅をそれ程大きくする必要がな
い。

【０００７】しかし、図２１のインピーダンス変成器は
帯域が狭く、広帯域の整合をとることが困難である。帯
域の狭いインピーダンス変成器を広帯域化する方法とし
て、インピーダンスの異なる複数のインピーダンス変成
器を縦続接続する方法が知られているが、狭帯域インピ
ーダンス変成器を使用してこの方法を実施する場合、特
性インピーダンスの一層の低インピーダンス化が要求さ
れ、ストリップ状中心導体の幅を極めて大きくする必要
があり、実現に困難を伴う。また、高インピーダンス側
の伝送線路はストリップ状中心導体３１の幅を小さくす
る必要があり、損失が大きくなるという問題があった。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、通信用Ｍ
ＭＩＣ、ＨＩＣその他の半導体集積回路において使用さ
れるインピーダンス変成器の小型化、広帯域化を図り、
これら半導体集積回路を高密度化、小型化、高性能化し
ようとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】第１の接地導体１１上に
第１の誘電体膜２１を形成し、第１の誘電体膜２１上に
第１のストリップ状中心導体３１を形成した第１の伝送
線路を具備し、第２の接地導体１２上に第２の誘電体膜
２２を形成し、第２の誘電体膜２２上に第２のストリッ
プ状中心導体３２を形成した第２の伝送線路を具備し、
第１の伝送線路と第２の伝送線路とを縦続接続したイン
ピーダンス変成器において、第１の誘電体膜と第２の誘
電体膜とは厚さを異にするインピーダンス変成器を構成
した。そして、第１の接地導体と第２の接地導体とを共
通する接地導体により構成し、第１の伝送線路を共通す
る接地導体の一方の面に形成し、第２の伝送線路を共通
する接地導体の他方の面に形成したインピーダンス変成
器を構成した。また、伝送線路を更に縦続接続せしめた
インピーダンス変成器を構成した。更に、ストリップ状
中心導体３１および３２をメアンダ状に形成し、或はス
パイラル状に形成したインピーダンス変成器も構成し
た。

【００１０】ここで、第１の伝送線路上に第３の誘電体
膜を形成し、第２の伝送線路上に第３の誘電体膜の誘電
率とは異なる誘電率の第４の誘電体膜を形成したインピ
ーダンス変成器を構成した。そして、第１の接地導体と
第２の接地導体とを共通する接地導体により構成し、第
１の伝送線路を共通する接地導体の一方の面に形成し、
第２の伝送線路を共通する接地導体の他方の面に形成し
たインピーダンス変成器を構成した。また、伝送線路を
更に縦続接続せしめたインピーダンス変成器を構成し
た。更に、ストリップ状中心導体をメアンダ状に形成
し、或はスパイラル状に形成したインピーダンス変成器
をも構成した。

【００１１】更に、第１の誘電体膜２１および第２の誘
電体膜２２は誘電率を異にするものであるインピーダン
ス変成器をも構成した。そして、第１の接地導体と第２
の接地導体とを共通する接地導体により構成し、第１の
伝送線路を共通する接地導体の一方の面に形成し、第２
の伝送線路を共通する接地導体の他方の面に形成したイ
ンピーダンス変成器を構成した。伝送線路を更に縦続接
続せしめたインピーダンス変成器を構成した。また、ス
トリップ状中心導体をメアンダ状に形成し、或はスパイ
ラル状に形成したインピーダンス変成器を構成した。

【００１２】

【実施例】この発明の実施例を図を参照して説明する。・第１の実施例図１（Ａ）は第１の実施例の斜視図、図１（Ｂ）は図１
（Ａ）の平面図、図２（Ａ）は図１（Ｂ）のＡ−Ａ′線
についての横断面図、図２（Ｂ）は図１（Ｂ）のＢ−
Ｂ′線についての横断面図、図２（Ｃ）は図１（Ｂ）の
Ｃ−Ｃ′線についての縦断面図である。共通する部材に
ついては共通する符号を付す。

【００１３】図１（Ａ）ないし図２（Ｃ）において、半
導体或は誘電体より成る基板４上に第１の接地導体１１
および誘電体４’を形成する。次いで、接地導体１１上
に厚さｈ₁ の第１の誘電体膜２１を形成し、誘電体４’
上に第２の接地導体１２を接地導体１１と接続して形成
した後、接地導体１２上に厚さｈ₂ の第２の誘電体膜２
２を形成する。誘電体膜２１上に幅ｗのストリップ状中
心導体３１を、誘電体膜２２上に同様に幅ｗのストリッ
プ状中心導体３２を、それぞれ電気長が１／４波長にな
る様に接続して形成する。

【００１４】上述した通りに構成されたインピーダンス
変成器に信号を入力した時、接地導体１１とストリップ
状中心導体３１により構成される伝送線路Ａの誘電体膜
２１の厚さｈ₁ は接地導体１２とストリップ状中心導体
３２により構成される伝送線路Ｂの誘電体膜２２の厚さ
ｈ₂ に比して大きいので伝送線路Ａは高インピーダンス
線路として動作し、伝送線路Ｂは低インピーダンス線路
として動作する。そして、伝送線路Ａおよび伝送線路Ｂ
を縦続接続することにより広帯域なインピーダンス変成
器として動作する。更に、この発明のインピーダンス変
成器は低インピーダンス線路Ｂにおいてストリップ状中
心導体の幅を大きくせずに実現できるので回路面積を小
さくすることができる。また、高インピーダンス線路Ａ
においてストリップ状中心導体の幅を小さくせずに実現
できるので、伝送損失を低減することができる。

【００１５】そして、上述のインピーダンス変成器にお
いて第１のストリップ状中心導体３１の幅と第２のスト
リップ状中心導体３２の幅とを互いに異なるものとする
ことができる。また、インピーダンス変成器を半導体基
板上に上下反転して配置することができ、更に第１およ
び第２の伝送線路の上部に誘電体或は半導体が形成され
たものとすることもできる。

【００１６】・第２の実施例図３はこの発明のインピーダンス変成器の第２の実施例
の斜視図である。図３において、図１（Ａ）ないし図２
（Ｃ）における部材と共通する部材については共通する
符号を付している。図３に示される第２の実施例は、第
１の実施例に接地導体１３、誘電体２２’およびストリ
ップ状中心導体３３により構成される第３の１／４波長
伝送線路Ｃを更に縦続接続することにより構成されたも
のである。

【００１７】上述の如くに構成された第２の実施例も上
述の第１の実施例と同様の作用効果を奏す。そして、ス
トリップ状中心導体３１、３２および３３の幅を異にし
て構成した場合、更に第４の伝送線路、第５の伝送線路
を縦続接続した場合も同様の作用効果を奏す。また、第
１、第２および第３の伝送線路の上部に誘電体或は半導
体を形成した場合も同様の作用効果を奏す。

【００１８】・第３の実施例図４（Ａ）はこの発明のインピーダンス変成器の第３の
実施例の斜視図、図４（Ｂ）は図４（Ａ）の平面図、図
５（Ａ）は図４（Ｂ）のＡ−Ａ′線についての横断面
図、図５（Ｂ）は図４（Ｂ）のＢ−Ｂ′線についての横
断面図、図５（Ｃ）は図４（Ｂ）のＣ−Ｃ′線について
の縦断面図である。互いに共通する部材については共通
する符号を付している。

【００１９】図４（Ａ）ないし図５（Ｃ）において、半
導体或は誘電体より成る基板４上に第１の接地導体１１
および第２の接地導体１２を接続して形成する。次い
で、接地導体１１上に厚さｈ₁ の第１の誘電体膜２１を
形成し、接地導体１２上に厚さｈ₂ の第２の誘電体膜２
２を形成した後、誘電体膜２１上に幅ｗのストリップ状
中心導体３１を、誘電体膜２２上に幅ｗのストリップ状
中心導体３２を、それぞれ電気長が１／４波長になる様
に接続して形成する。

【００２０】上述の如くに構成された第３の実施例に信
号を入力した時、接地導体１１とストリップ状中心導体
３１により構成される伝送線路Ａの誘電体膜２１の厚さ
ｈ₁は接地導体１２とストリップ状中心導体３２とによ
り構成される伝送線路Ｂの誘電体膜２２の厚さｈ₂ に比
して大きいので、伝送線路Ａは高インピーダンス線路と
して動作し、伝送線路Ｂは低インピーダンス線路として
動作する。そして、伝送線路Ａおよび伝送線路Ｂを縦続
接続することにより広帯域なインピーダンス変成器とし
て動作する。更に、このインピーダンス変成器は低イン
ピーダンス線路においてストリップ状中心導体の幅を大
きくせずに実現することができるので回路面積を小さく
することができる。また、高インピーダンス線路におい
てストリップ状中心導体の幅を小さくせずに実現できる
ので、伝送損失を低減することができる。

【００２１】この第３の実施例は、また、第１のストリ
ップ状中心導体３１の幅と第２のストリップ状中心導体
３２の幅を異なるものとすることができる。更に、第１
の伝送線路および第２の伝送線路の上部に誘電体或は半
導体を形成したものとすることもできる。・第４の実施例図６はこの発明の第４の実施例の斜視図である。ここ
で、図４（Ａ）ないし図５（Ｃ）における部材と共通す
る部材については共通する符号を付している。

【００２２】図６に示される第４の実施例は、第３の実
施例に接地導体１３、誘電体２２’およびストリップ状
中心導体３３より構成される第３の１／４波長伝送線路
Ｃを更に縦続接続することにより構成されたものであ
る。上述の如くに構成された第４の実施例は上述の第３
の実施例と同様の作用効果を奏す。そして、ストリップ
状中心導体３１、３２および３３の幅を相異なるものと
した場合、更に第４の伝送線路および第５の伝送線路を
縦続接続した場合も同様の作用効果を奏す。また、第
１、第２および第３の伝送線路の上部に誘電体或は半導
体が形成された場合も同様の作用効果を奏す。

【００２３】・第５の実施例図７はこの発明の第５の実施例の斜視図である。図１
（Ａ）ないし図２（Ｃ）と共通する部材については共通
する符号を付している。第５の実施例は、第１の実施例
においてストリップ状中心導体３１および３２を階段状
に形成、接続したものに相当する。

【００２４】上述の如くに構成された第５の実施例は上
述された第１の実施例と同様の作用効果を奏す。そし
て、第１の実施例と同様に、第１のストリップ状中心導
体３１の幅と第２のストリップ状中心導体３２の幅とを
相異なるものとした場合も同様の作用効果を奏す。ま
た、第１の伝送線路および第２の伝送線路の上部に誘電
体或は半導体が形成された場合も同様の作用効果を奏
す。更に、第２の実施例と同様に更なる第３、第４の伝
送線路を縦続接続する場合も同様の作用効果を奏す。

【００２５】・第６の実施例図８（Ａ）はこの発明のインピーダンス変成器の第６の
実施例の斜視図、図８（Ｂ）は図８（Ａ）のＡ−Ａ′線
についての横断面図、図８（Ｃ）は図８（Ａ）のＢ−
Ｂ′線についての縦断面図である。互いに共通する部材
については共通する符号を付している。

【００２６】図８（Ａ）ないし図８（Ｃ）に示される第
６の実施例において、第１の接地導体および第２の接地
導体として動作する共通接地導体１１上に厚さｈ₁ の第
１の誘電体膜２１を形成し、接地導体１１の下に厚さｈ
₂ の第２の誘電体膜２２を形成する。更に、誘電体膜２
１上に幅ｗのストリップ状中心導体３１を、誘電体膜２
２の下に幅ｗのストリップ状中心導体３２を、それぞれ
電気長が１／４波長になる様に接続して形成する。そし
て、ストリップ状中心導体３１およびストリップ状中心
導体３２をスルーホール５０を介して接続している。

【００２７】上述の如くに構成された第６の実施例は、
上述の第１の実施例と同様の作用効果を奏す。そして、
第１の伝送線路および第２の伝送線路が共通する接地導
体の上下に配置されているところから回路面積を大幅に
縮小することができ、高集積度集積回路化に好適な実施
例である。また、ストリップ状中心導体３１および３２
の幅を相異なるものした場合、更に、第１の伝送線路お
よび第２の伝送線路の上部および下部に誘電体或は半導
体が形成された場合も同様である。そして、更なる第
３、第４の伝送線路を縦続接続した場合も同様である。

【００２８】・第７の実施例第７の実施例はストリップ状中心導体３１および３２を
図９に示されるメアンダ状に構成したものに相当する。
第１の実施例、第３の実施例および第５の実施例におい
ては、第１の伝送線路と第２の伝送線路の誘電体膜の厚
さを異にして形成されていて低インピーダンス側の伝送
線路においてストリップ状中心導体の幅をそれ程大きく
する必要がないので、第１の伝送線路および第２の伝送
線路をそれぞれ幅の狭いメアンダ状に構成することがで
き、従って集積度の高い集積回路に使用するインピーダ
ンス変成器として好適である。更に、パターンレイアウ
トの必要に応じて任意の形状に変形することもできる。

【００２９】上述の如くに構成された第７の実施例は、
第１の実施例と同様の作用効果を奏す。そして、第２の
実施例および第４の実施例と同様に、更なる第３および
第４の伝送線路を縦続接続した場合も同様の作用効果を
奏す。また、第６の実施例と同様に、第１の接地導体お
よび第２の接地導体を共通のものとし、第１の伝送線路
および第２の伝送線路を接地導体の互いに異なる面に形
成する場合も同様の作用効果を奏す。

【００３０】・第８の実施例図１０（Ａ）は第３の実施例においてストリップ状中心
導体３１および３２をスパイラル状に構成したものの平
面図、図１０（Ｂ）は図１０（Ａ）のＡ−Ａ′線につい
ての断面図である。この第８の実施例によれば、第１の
伝送線路と第２の伝送線路の誘電体膜の厚さを異にして
形成されていて低インピーダンス側の伝送線路において
ストリップ状中心導体の幅をそれ程大きくする必要がな
いので、第１の伝送線路および第２の伝送線路をそれぞ
れ幅の狭いスパイラル状に構成することができ、従って
集積度の高い集積回路に使用するインピーダンス変成器
として好適である。更に、パターンレイアウトの必要に
応じて任意の形状に変形することもできる。

【００３１】上述の如くに構成された第８の実施例は上
述の第３の実施例と同様の作用効果を奏す。そして、こ
の第８の実施例も第４の実施例と同様に更なる第３およ
び第４の伝送線路を縦続接続した場合も同様の作用効果
を奏す。・第９の実施例図１１（Ａ）は第６の実施例においてストリップ状中心
導体３１および３２をスパイラル状に構成したものの平
面図、図１１（Ｂ）は図１１（Ａ）のＡ−Ａ′線につい
ての断面図である。

【００３２】第６の実施例は第１の伝送線路と第２の伝
送線路の誘電体膜の厚さを異にして形成されていて低イ
ンピーダンス側の伝送線路においてストリップ状中心導
体の幅をそれ程大きくする必要がないので、第１の伝送
線路および第２の伝送線路をそれぞれ幅の狭いスパイラ
ル状に構成することができると共に、共通する接地導体
の上下に第１の伝送線路および第２の伝送線路が形成さ
れているところから集積度の高い集積回路に使用するイ
ンピーダンス変成器として好適である。更に、パターン
レイアウトの必要に応じて任意の形状に変形することも
できる。

【００３３】上述の如くに構成された第９の実施例は上
述の第１の実施例、第６の実施例と同様の作用効果を奏
す。そして、第９の実施例も第２の実施例と同様に更に
第３および第４の伝送線路を縦続接続した場合も同様の
作用効果を奏す。ここで、伝送線路の特性インピーダン
スＺ₀ と伝送線路を構成する誘電体膜の実効誘電率ε
_effとの間には一般的にＺ₀＝１／√ε_eff なる関係がある。従って、低インピーダンス側の伝送線
路において実効誘電率が高くなるように形成することに
より、高インピーダンス側の伝送線路に比してストリッ
プ状中心導体の幅を極端に大きくする必要はなくなり、
回路の小型化を実現することができる。また、高インピ
ーダンス側の伝送線路においては実効誘電率が小さくな
る様に構成することにより、低インピーダンス側の伝送
線路に比してストリップ状中心導体の幅を極端に小さく
する必要はなくなり、回路の伝送損失を低減することが
できる。以下、この様な技術的構成を具備する実施例に
ついて説明する。

【００３４】・第１０の実施例図１２は第１０の実施例の斜視図である。図１２におい
て、半導体或は誘電体より成る基板４上に第１の接地導
体１１および第２の接地導体１２を接続して形成する。
次いで、接地導体１１上に厚さがｈ、誘電率εの第１の
誘電体膜２１を形成し、接地導体１２上に厚さｈ、誘電
率εの第２の誘電体膜２２を形成した後に、誘電体２１
上に幅ｗのストリップ状中心導体３１を、誘電体膜２２
上に同じく幅ｗのストリップ状中心導体３２を、それぞ
れ電気長が１／４波長になる様に接続して形成する。更
に、誘電体２１およびストリップ状中心導体３１上に誘
電率ε₄ の第３の誘電体膜４１を形成し、誘電体膜２２
およびストリップ状中心導体３２上に第３の誘電体膜４
１の誘電率ε₄ よりも高い誘電率ε₅ の第４の誘電体膜
４２を形成する。

【００３５】上述の如くに構成した第１０の実施例に信
号を入力した時、接地導体１１とストリップ状中心導体
３１により構成される伝送線路Ａの実効誘電率は接地導
体１２とストリップ状中心導体３２により構成される伝
送線路Ｂの実効誘電率に比して小さいので、伝送線路Ａ
は高インピーダンス線路として動作し、伝送線路Ｂは低
インピーダンス線路として動作する。そして、伝送線路
Ａおよび伝送線路Ｂを縦続接続することにより、より広
帯域なインピーダンス変成器として動作する。また、こ
の実施例は低インピーダンス線路において中心導体の幅
をそれ程大きくする必要はなくなり、更に実効誘電率が
高いので１／４波長線路の物理長を短く形成することが
できるので回路面積を小さくすることができる。そし
て、高インピーダンス線路において中心導体の幅を極端
に狭くする必要もないので、伝送損失を低減することが
できる。第１０の実施例において、第１のストリップ状
中心導体３１および第２のストリップ状中心導体３２の
幅を異にした場合、第１の誘電体２１および第２の誘電
体２２の厚さおよび誘電率を異にした場合も同様の作用
効果を奏す。

【００３６】・第１１の実施例図１３（Ａ）は第１１の実施例の斜視図、図１３（Ｂ）
は図１３（Ａ）のＡ−Ａ′線についての横断面図、図１
３（Ｃ）は図１３（Ａ）のＢ−Ｂ′線についての縦断面
図である。図１３（Ａ）ないし図１３（Ｃ）において、
第１の接地導体および第２の接地導体として共通の接地
導体１１を使用し、この共通の接地導体１１上に厚さ
ｈ、誘電率εの第１の誘電体膜２１を形成し、接地導体
１１の下に厚さｈ、誘電率εの第２の誘電体膜２２を形
成する。更に、誘電体膜２１上に幅ｗのストリップ状中
心導体３１を、誘電体膜２２の下に幅ｗのストリップ状
中心導体３２を、それぞれ電気長が１／４波長になるよ
うに形成する。そして、ストリップ状中心導体３１およ
びストリップ状中心導体３２をスルーホール５０を介し
て接続する。更に、誘電体膜２１およびストリップ状中
心導体３１の上に誘電率がε₄ の第３の誘電体膜４１を
形成し、誘電体２２およびストリップ状中心導体３２の
下部に第３の誘電体膜の誘電率ε₄ よりも高い誘電率ε
₅ の第４の誘電体膜４２を形成する。

【００３７】上述の如くに構成された第１１の実施例は
上述の第１０の実施例と同様の作用効果を奏す。そし
て、第１の伝送線路および第２の伝送線路が共通する接
地導体の上下に配置されているところから回路面積を大
幅に縮小することができ、高集積度集積回路化に適して
いる。また、ストリップ状中心導体３１およびストリッ
プ状中心導体３２の幅を異にし、或は誘電体膜２１およ
び誘電体膜２２の厚さおよび誘電率を異なるものとした
場合も同様の作用効果を奏す。更に、第３の伝送線路、
第４の伝送線路を縦続接続した場合も同様である。

【００３８】・第１２の実施例図１４は第１２の実施例を説明する図である。図１４に
示される第１２の実施例は第１０の実施例に、接地導体
１３、誘電率εの誘電体膜２２’、ストリップ状中心導
体３３および誘電率がε₆ の第６の誘電体膜４３により
構成される第３の１／４波長伝送線路Ｃを縦続接続する
ことにより構成されるものである。

【００３９】上述の如くに構成された第１２の実施例は
上述の第１０の実施例と同様の作用効果を奏すると共
に、より広帯域なインピーダンス変成器として動作す
る。そして、ストリップ状中心導体３１、３２および３
３の幅を異にし、或は誘電体膜２１、２２および２２’
の厚さおよび誘電率を異にした場合、第４の伝送線路お
よび第５の伝送線路を更に縦続接続した場合も同様の作
用効果を奏す。

【００４０】・第１３の実施例図９は第１０の実施例においてストリップ状中心導体３
１およびストリップ状中心導体３２をメアンダ状に構成
したものの平面図である。上述の如くに構成された第１
３の実施例は、第１の伝送線路と第２の伝送線路の実効
誘電率を異にして形成されているので低インピーダンス
側の伝送線路においてストリップ状中心導体の幅を極端
に広く形成することを要しないところから、第１の伝送
線路および第２の伝送線路をそれぞれ幅の狭いメアンダ
状に構成することができる。従って、この第１３の実施
例は高い集積度の集積回路に好適な実施例であるという
ことができる。そして、パターンレイアウトの必要に応
じて任意の形状に変形することもできる。また、この第
１３の実施例は第１０の実施例と同様の作用効果を奏
す。更に、この第１３の実施例は第１２の実施例と同様
に更に第３の伝送線路、第４の伝送線路を縦続接続した
場合も同様の作用効果を奏す。そして、この第１３の実
施例は第１１の実施例と同様に第１の接地導体および第
２の接地導体が共通する接地導体により構成され、第１
の伝送線路および第２の伝送線路がその各別の面に配置
された場合も同様の作用効果を奏す。

【００４１】・第１４の実施例図１５（Ａ）は第１１の実施例においてストリップ状中
心導体３１およびストリップ状中心導体３２をスパイラ
ル状に構成したものの平面図、図１５（Ｂ）は図１５
（Ａ）のＡ−Ａ′線についての断面図である。上述の如
くに構成された第１４の実施例は第１の伝送線路と第２
の伝送線路の実効誘電率を異にして形成されているので
低インピーダンス側の伝送線路においてストリップ状中
心導体の幅を極端に広く形成することを要しないところ
から、第１の伝送線路および第２の伝送線路はそれぞれ
幅の狭いスパイラル状に構成することができる。第１の
伝送線路と第２の伝送線路は、また、接地導体の別異の
面に配置されてスルーホール５０を介して接続すること
により高集積度集積回路化に適したインピーダンス変成
器が構成される。更に、パターンレイアウトの必要に応
じて任意の形状に変形することもできる。そして、この
第１４の実施例は上述の第１０の実施例、第１１の実施
例と同様の作用効果を奏す。また、第１２の実施例と同
様に更なる第３の伝送線路、第４の伝送線路を縦続接続
した場合も同様の作用効果を奏す。更に、第１０の実施
例ないし第１４の実施例において第３の誘電体膜４１
（最も誘電率の低い誘電体）を空気により構成すること
もできる。

【００４２】・第１５の実施例図１６は第１５の実施例の斜視図である。図１６におい
て、半導体或は誘電体より成る基板４上に第１の接地導
体１１および第２の接地導体１２を接続して形成する。
次いで、接地導体１１上に厚さｈ、誘電率ε₁ の第１の
誘電体膜２１を形成し、接地導体２１上に厚さｈ、第１
の誘電体１１の誘電率ε₁ よりも高い誘電率ε₂ の第２
の誘電体膜２２を形成する。更に、誘電体膜２１上に幅
ｗのストリップ状中心導体３１を、誘電体膜２２上に幅
ｗのストリップ状中心導体３２をそれぞれ電気長が１／
４波長になる様に接続して形成する。

【００４３】上述の如くに構成された第１５の実施例に
信号を入力した時、接地導体１１とストリップ状中心導
体３１により構成された伝送線路Ａの誘電体膜２１の誘
電率ε₁ は接地導体１２とストリップ状中心導体３２に
より構成された伝送線路Ｂの誘電体膜２２の誘電率ε₂
に比して小さいので、伝送線路Ａの実効誘電率は伝送線
路Ｂの実効誘電率よりも低くなり、伝送線路Ａは高イン
ピーダンス線路として動作し、伝送線路Ｂは低インピー
ダンス線路として動作する。そして、伝送線路Ａおよび
伝送線路Ｂを縦続接続することにより広帯域なインピー
ダンス変成器として動作することとなる。そして、この
第１５の実施例は低インピーダンス線路においてストリ
ップ状中心導体の幅を極端に大きくすることを要せず、
また実効誘電率が高いので１／４波長線路の物理長を短
く形成することができるので回路面積を小さくすること
ができる。更に、高インピーダンス線路において中心導
体の幅を極端に狭くする必要はないので、伝送損失を低
減することができる。

【００４４】この第１５の実施例において、第１のスト
リップ状中心導体３１および第２のストリップ状中心導
体３２の幅、第１の誘電体膜２１および第２の誘電体膜
２２の厚さを異にした場合も上述と同様の作用効果を奏
す。そして、インピーダンス変成器を半導体基板上に上
下反転して配置したもの、第１の伝送線路と第２の伝送
線路の上部に誘電体或は半導体が形成された場合につい
ても同様の作用効果を奏す。

【００４５】・第１６の実施例図１７（Ａ）は第１６の実施例の斜視図、図１７（Ｂ）
は図１７（Ａ）のＡ−Ａ′線についての横断面図、図１
７（Ｃ）は図１７（Ａ）のＢ−Ｂ′線についての縦断面
図である。図１７（Ａ）ないし図１７（Ｃ）において、
第１の接地導体および第２の接地導体として共通の接地
導体１１が使用され、この共通の接地導体１１上に厚さ
ｈであって、誘電率ε₁ の第１の誘電体膜２１を形成
し、接地導体１１の下に厚さｈ、第１の誘電体の誘電率
ε₁ よりも高い誘電率ε₂ の第２の誘電体膜２２を形成
する。更に、誘電体膜２１上に幅ｗのストリップ状中心
導体３１を、誘電体膜２２の下に幅ｗのストリップ状中
心導体３２を、それぞれ電気長が１／４波長になる様に
形成する。そして、ストリップ状中心導体３１およびス
トリップ状中心導体３２をスルーホール５０を介して接
続している。

【００４６】上述の如くに構成された第１６の実施例は
上述の第１５の実施例と同様の作用効果を奏す。そし
て、第１の伝送線路および第２の伝送線路が共通する接
地導体の上下に各別に配置されているので回路面積を大
幅に縮小することができ、集積回路化に適している。ま
た、ストリップ状中心導体３１およびストリップ状中心
導体３２の幅を異にし、或は誘電体膜２１および誘電体
膜２２の厚さを異にした場合も同様の作用効果を奏す。
更に、第１の伝送線路および第２の伝送線路の上部およ
び下部に誘電体或は半導体が形成された場合も同様であ
る。そして、更なる第３の伝送線路、第４の伝送線路を
縦続接続した場合も同様の作用効果を奏する。

【００４７】・第１７の実施例図１８は第１７の実施例の斜視図である。図１８に示さ
れる第１７の実施例は第１５の実施例に接地導体１３、
誘電率ε₃ の誘電体膜２２’およびストリップ状中心導
体３３により構成される第３の１／４波長伝送線路Ｃを
縦続接続することにより構成されている。

【００４８】上述の如くに構成された第１７の実施例は
上述の第１５の実施例と同様の作用効果を奏有すると共
に、より広帯域なインピーダンス変成器として動作する
に到る。そして、ストリップ状中心導体３１、３２およ
び３３の幅を異にし、或は誘電体膜２１、２２および２
２’の厚さを異にし、或は更に第４の伝送線路、第５の
伝送線路を縦続接続した場合も同様の作用効果を奏す。
また、第１の伝送線路、第２の伝送線路および第３の伝
送線路の上部に誘電体或は半導体が形成された場合も同
様である。

【００４９】・第１８の実施例図９は第１５の実施例においてストリップ状中心導体３
１およびストリップ状中心導体３２をメアンダ状に構成
したものの平面図である。上述した通り第１の伝送線路
と第２の伝送線路の実効誘電率は異なって形成されてい
て、低インピーダンス側の伝送線路においてストリップ
状中心導体の幅を極端に広くする必要はないので、第１
の伝送線路および第２の伝送線路をそれぞれ幅の狭いメ
アンダ状に構成することができ、従って高集積度の集積
回路用として好適なインピーダンス変成器を構成するこ
とができる。そして、パターンレイアウトの必要に応じ
て任意の形状に変形することもできる。また、この第１
８の実施例は上述の第１５の実施例と同様の作用効果を
奏す。更に、第１７の実施例と同様に更に第３の伝送線
路、第４の伝送線路を縦続接続した場合も同様の作用効
果を奏す。そして、第１６の実施例と同様に第１の接地
導体および第２の接地導体を共通する接地導体により構
成し、第１の伝送線路および第２の伝送線路をその各別
の面に配置した場合も同様である。

【００５０】・第１９の実施例図１９（Ａ）は第１６の実施例においてストリップ状中
心導体３１、ストリップ状中心導体３２をスパイラル状
に構成したものの平面図、図１９（Ｂ）は図１９（Ａ）
のＡ−Ａ′線についての断面図である。この第１９の実
施例も第１の伝送線路と第２の伝送線路の実効誘電率が
異なって形成されているので、低インピーダンス側の伝
送線路においてストリップ状中心導体の幅を極端に広く
することを要せず、従って第１の伝送線路および第２の
伝送線路をそれぞれ幅の狭いスパイラル状に構成するこ
とができる。そして、ストリップ状中心導体は接地導体
の両面に配置されていて、第１の伝送線路および第２の
伝送線路をスルーホール５０を介して接続することによ
り、高集積度の集積回路用として好適なインピーダンス
変成器を構成することができる。また、パターンレイア
ウトの必要に応じて任意の形状に変形することもでき
る。更に、第１９の実施例は上述の第１５の実施例、第
１６の実施例と同様の作用効果を奏する。そして、第１
７の実施例と同様に更に第３の伝送線路、第４の伝送線
路を縦続接続した場合も同様の作用効果を奏す。

【００５１】なお、以上の実施例において伝送線路長は
１／４波長とされたが、整合すべきインピーダンスが虚
数部を有する様な場合はこれを１／４波長以外の電気長
の伝送線路とする。

【００５２】

【発明の効果】以上の通りであって、第１の伝送線路と
第２の伝送線路がそれぞれインピーダンス変成器として
動作し、これら伝送線路を縦続接続することにより広帯
域なインピーダンス変成器として動作する。そして、こ
の発明のインピーダンス変成器は第１の伝送線路の誘電
体膜の厚さと第２の伝送線路の誘電体膜の厚さを異にし
て形成されている。ここで、低インピーダンス側の伝送
線路について、誘電体膜の厚さを小さく形成することに
より高インピーダンス側の伝送線路に比してストリップ
状中心導体の幅を極端に大きくする必要がなくなり、集
積度の高い集積回路を構成するに好適である。この様に
第１の伝送線路の誘電体膜の厚さと第２の伝送線路の誘
電体膜の厚さを異にする代わりに、第１の伝送線路を構
成する誘電体膜の誘電率と第２の伝送線路を構成する誘
電体膜の誘電率を異にする構成を採用しても同様の結果
を得ることができる。

【００５３】また、高インピーダンス側の伝送線路にお
いて誘電体の厚さを大きく形成することにより或は低ピ
ーダンス側に比して誘電率を小さくすることにより、低
インピーダンス側の伝送線路に比してストリップ状中心
導体の幅を極端に狭くする必要はなくなり、回路の伝送
損失を低減することができる。更に、この発明において
第１の接地導体と第２の接地導体とを共通する接地導体
により形成し、第１の伝送線路と第２の伝送線路とを各
別の面に形成することにより回路面積を一層小型化する
ことができる。

【００５４】そして、この発明においては更に第３の伝
送線路、第４の伝送線路という様に縦続接続する伝送線
路の段数を増加することにより一層の広帯域化を実現す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を説明する図。

【図２】第１の実施例を説明する図。

【図３】第２の実施例を説明する図。

【図４】第３の実施例を説明する図。

【図５】第３の実施例を説明する図。

【図６】第４の実施例を説明する図。

【図７】第５の実施例を説明する図。

【図８】第６の実施例を説明する図。

【図９】第７、第１３、第１８の実施例を説明する図。

【図１０】第８の実施例を説明する図。

【図１１】第９の実施例を説明する図。

【図１２】第１０の実施例を説明する図。

【図１３】第１１の実施例を説明する図。

【図１４】第１２の実施例の斜視図である。

【図１５】第１４の実施例を説明する図。

【図１６】第１５の実施例を説明する図。

【図１７】第１６の実施例を説明する図。

【図１８】第１７の実施例を説明する図。

【図１９】第１９の実施例を説明する図。

【図２０】従来例の斜視図。

【図２１】他の従来例の斜視図。

【符号の説明】

１１第１の接地導体１２第２の接地導体２１第１の誘電体膜２２第２の誘電体膜２２’更なる誘電体膜３１第１のストリップ状中心導体３２第２のストリップ状中心導体４１第３の誘電体膜４２第４の誘電体膜５０スルーホール

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の接地導体上に第１の誘電体膜を形
成し、第１の誘電体膜上に第１のストリップ状中心導体
を形成した第１の伝送線路を具備し、第２の接地導体上
に第２の誘電体膜を形成し、第２の誘電体膜上に第２の
ストリップ状中心導体を形成した第２の伝送線路を具備
し、第１の伝送線路と第２の伝送線路とを縦続接続した
インピーダンス変成器において、第１の誘電体膜と第２
の誘電体膜とは厚さを異にするものであることを特徴と
するインピーダンス変成器。
【請求項２】請求項１に記載されるインピーダンス変
成器において、第１の接地導体と第２の接地導体とを共
通する接地導体により構成し、第１の伝送線路を共通す
る接地導体の一方の面に形成し、第２の伝送線路を共通
する接地導体の他方の面に形成したことを特徴とするイ
ンピーダンス変成器。
【請求項３】請求項１および２に記載されるインピー
ダンス変成器において、更なる伝送線路を縦続接続せし
めたことを特徴とするインピーダンス変成器。
【請求項４】請求項１ないし３に記載されるインピー
ダンス変成器において、ストリップ状中心導体をメアン
ダ状に形成したものであることを特徴とするインピーダ
ンス変成器。
【請求項５】請求項１ないし３に記載されるインピー
ダンス変成器において、ストリップ状中心導体をスパイ
ラル状に形成したものであることを特徴とするインピー
ダンス変成器。
【請求項６】第１の接地導体上に第１の誘電体膜を形
成し、第１の誘電体膜上に第１のストリップ状中心導体
を形成した第１の伝送線路を具備し、第２の接地導体上
に第２の誘電体膜を形成し、第２の誘電体膜上に第２の
ストリップ状中心導体を形成した第２の伝送線路を具備
し、第１の伝送線路と第２の伝送線路とを縦続接続した
インピーダンス変成器において、第１の伝送線路上に第
３の誘電体膜を形成し、第２の伝送線路上に第３の誘電
体膜の誘電率とは異なる誘電率の第４の誘電体膜を形成
したことを特徴とするインピーダンス変成器。
【請求項７】請求項６に記載されるインピーダンス変
成器において、第１の接地導体と第２の接地導体とを共
通する接地導体により構成し、第１の伝送線路を共通す
る接地導体の一方の面に形成し、第２の伝送線路を共通
する接地導体の他方の面に形成したことを特徴とするイ
ンピーダンス変成器。
【請求項８】請求項６および７に記載されるインピー
ダンス変成器において、更なる伝送線路を縦続接続せし
めたことを特徴とするインピーダンス変成器。
【請求項９】請求項６ないし８に記載されるインピー
ダンス変成器において、ストリップ状中心導体をメアン
ダ状に形成したものであることを特徴とするインピーダ
ンス変成器。
【請求項１０】請求項６ないし８に記載されるインピ
ーダンス変成器において、ストリップ状中心導体をスパ
イラル状に形成したものであることを特徴とするインピ
ーダンス変成器。
【請求項１１】第１の接地導体上に第１の誘電体膜を
形成し、第１の誘電体膜上に第１のストリップ状中心導
体を形成した第１の伝送線路を具備し、第２の接地導体
上に第２の誘電体膜を形成し、第２の誘電体膜上に第２
のストリップ状中心導体を形成した第２の伝送線路を具
備し、第１の伝送線路と第２の伝送線路とを縦続接続し
たインピーダンス変成器において、第１の誘電体膜と第
２の誘電体膜とは誘電率を異にするものであることを特
徴とするインピーダンス変成器。
【請求項１２】請求項１１に記載されるインピーダン
ス変成器において、第１の接地導体と第２の接地導体と
を共通する接地導体により構成し、第１の伝送線路を共
通する接地導体の一方の面に形成し、第２の伝送線路を
共通する接地導体の他方の面に形成したことを特徴とす
るインピーダンス変成器。
【請求項１３】請求項１１および１２に記載されるイ
ンピーダンス変成器において、更なる伝送線路を縦続接
続せしめたことを特徴とするインピーダンス変成器。
【請求項１４】請求項１１ないし１３に記載されるイ
ンピーダンス変成器において、ストリップ状中心導体を
メアンダ状に形成したものであることを特徴とするイン
ピーダンス変成器。
【請求項１５】請求項１１ないし１３に記載されるイ
ンピーダンス変成器において、ストリップ状中心導体を
スパイラル状に形成したものであることを特徴とするイ
ンピーダンス変成器。
【請求項１６】第１の接地導体１１上に第１の誘電体膜
を形成し、第１の誘電体膜上に第１のストリップ状中心
導体を形成した第１の伝送線路を具備し、第２の接地導
体上に第２の誘電体膜を形成し、第２の誘電体膜上に第
２のストリップ状中心導体を形成した第２の伝送線路を
具備し、第１の伝送線路と第２の伝送線路とを縦続接続
したインピーダンス変成器において、第１の誘電体膜と
第２の誘電体膜とは厚さを異にすると共に、第１の伝送
線路を構成する誘電体膜と第２の伝送線路を構成する誘
電体膜とは誘電率を異にすることを特徴とするインピー
ダンス変成器。