JPH077307A - マイクロ波終端器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 小型で大電力の無反射終端を可能にする。 【構成】 ストリップ線路３に直列に設けた容量性の整
合回路４であって、ストリップ線路３よりも低い特性イ
ンピーダンスを有するものと、整合回路４に直列に設け
た膜抵抗５であって、整合回路４よりも幅広のものと、
膜抵抗５に直列に設けた誘導性のオープンスタブ６とを
備える。又はストリップ線路３に直列に設けた誘導性の
整合回路であって、ストリップ線路よりも低い特性イン
ピーダンスを有するものと、該整合回路に直列に設けた
膜抵抗であって、前記整合回路よりも幅広のものと、該
膜抵抗に直列に設けた容量性のオープンスタブとを備え
る。又はストリップ線路に直列に設けた誘導性の整合回
路であって、ストリップ線路３よりも低い特性インピー
ダンスを有するものと、該整合回路に直列に設けた膜抵
抗であって、整合回路よりも幅広のものと備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波終端器に関
し、更に詳しくは大電力マイクロ波信号の無反射終端に
好適するマイクロ波終端器に関する。ハイブリッド方式
又はモノリシック方式により集積化されたマイクロ波回
路においてはカップラやハイブリッド回路の一端をマイ
クロ波終端器で無反射終端することを行っているが、し
ばしば大電力の終端が要求される場合があり、かかる場
合でも小型で大電力消費可能なマイクロ波終端器を同一
誘電体基板上に構成することで、集積化の向上を図りた
い。

【０００２】

【従来の技術】図４は従来の大電力用マイクロ波終端器
の一例の回路図で、図においてＺ₀ はカップラやハイブ
リッド回路の一部を成す特性インピーダンスＺ₀ （例え
ば５０Ω）のストリップ線路、Ｚ₀₂〜Ｚ₀₅はマイクロ波
終端器を構成するストリップ線路、Ｒ₁ は膜抵抗より成
る分離抵抗、Ｒ₂ ，Ｒ₃ は同膜抵抗より成る終端抵抗、
λ_g はマイクロ波回路における波長である。

【０００３】一般に、図示のような回路構成（パワーデ
バイダ）において、Ｚ₀₂＝√｛Ｋ（１＋Ｋ² ）｝・
Ｚ₀ 、Ｚ₀₃＝√｛（１＋Ｋ² ）／Ｋ³ ｝・Ｚ₀ 、Ｚ₀₄＝
√（Ｋ）・Ｚ₀ 、Ｚ₀₅＝Ｚ₀ ／√（Ｋ）、かつＲ₁ ＝Ｚ
₀ ・（１＋Ｋ² ）／Ｋに選ぶと、パワーデバイダの入力
側では無反射になり、その出力側では投入電力が１対Ｋ
²の比で現れることが知られている。

【０００４】例えばＫ＝１とすると、図示の如くＺ₀₂，
Ｚ₀₃＝√（２）・Ｚ₀ 、Ｚ₀₄，Ｚ₀₅＝Ｚ₀ 、かつＲ₁ ＝
２Ｚ₀ となり、パワーデバイダの出力側では投入電力が
夫々１／２されて現れる。そこで、各出力をＲ₂ ，Ｒ₃
＝Ｚ₀ で夫々無反射終端する。従って、各膜抵抗Ｒ₂ ，
Ｒ₃ で消費される電力は夫々入力の１／２であり、全体
では通常の２倍の電力を終端できることになる。

【０００５】一般には、図示しないが、入力の大電力を
それに応じた複数のパワーデバイダやハイブリッド回路
で分配して、夫々の終端器に入力する電力を小さくして
から、インピーダンス整合の良好な小型の膜抵抗で消費
する構造となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このように電
力を分割して消費する方法であると、電力の無反射分割
のために上記のような複雑なパワーデバイダやハイブリ
ッド回路等が必要となる。しかも、これらの回路は誘電
体基板上で広い面積を占有するので、従来はマイクロ波
回路の小型化が困難であった。

【０００７】本発明の目的は、小型で大電力を無反射終
端可能なマイクロ波終端器を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題は図１の構成
により解決される。即ち、本発明（１）のマイクロ波終
端器は、誘電体基板１と、接地導体２と、ストリップ線
路３とを備えるマイクロ波回路のマイクロ波終端器にお
いて、ストリップ線路３に直列に設けた容量性の整合回
路４であって、ストリップ線路３よりも低い特性インピ
ーダンスを有するものと、整合回路４に直列に設けた膜
抵抗５であって、整合回路４よりも幅広のものと、膜抵
抗５に直列に設けた誘導性のオープンスタブ６とを備え
るものである。

【０００９】また上記の課題は図２の構成により解決さ
れる。即ち、本発明（２）のマイクロ波終端器は、誘電
体基板１と、接地導体２と、ストリップ線路３とを備え
るマイクロ波回路のマイクロ波終端器において、ストリ
ップ線路３に直列に設けた誘導性の整合回路７であっ
て、ストリップ線路３よりも低い特性インピーダンスを
有するものと、整合回路７に直列に設けた膜抵抗８であ
って、整合回路７よりも幅広のものと、膜抵抗８に直列
に設けた容量性のオープンスタブ９とを備えるものであ
る。

【００１０】また上記の課題は図３の構成により解決さ
れる。即ち、本発明（３）のマイクロ波終端器は、誘電
体基板１と、接地導体２と、ストリップ線路３とを備え
るマイクロ波回路のマイクロ波終端器において、ストリ
ップ線路３に直列に設けた誘導性の整合回路１０であっ
て、ストリップ線路３よりも低い特性インピーダンスを
有するものと、整合回路１０に直列に設けた膜抵抗１１
であって、整合回路１０よりも幅広のものと備えるもの
である。

【００１１】

【作用】図１において、本発明（１）のマイクロ波終端
器では、幅広（即ち、表面積大）の膜抵抗５の一端を略
λ_g ／４長のオープンスタブ６で接地するこにより大電
力消費を可能に（即ち、膜抵抗５の温度上昇を軽減）し
ている。この場合に、表面積大の膜抵抗５は寄生容量を
含むので、オープンスタブ６をλ_g ／４よりも幾分長く
することにより境界線ｃより負荷側を見た回路に誘導性
を持たせ、一方、整合回路４には容量性を持たせること
でストリップ線路３への整合を図る。

【００１２】その際には、整合回路４のストリップ線路
幅ｗ₄ を幅広にすることで膜抵抗５の幅ｗ₅ との間の不
連続性を緩和し、もってこの不連続性の部分で生じる反
射を緩和する。また整合回路４をストリップ線路３より
も幅広（ｗ₄ ＞ｗ₃ ）にすると、この部分の特性インピ
ーダンスはストリップ線路３の特性インピーダンスより
も低くなるので、スミスチャート上のｃ−ｄ間のインピ
ーダンス変化は規格化インピーダンス＝１の点よりも低
い点を中心にして変化することになり、よって無反射整
合の実現が容易に行える。かくして、小型かつ簡単な構
成により大電力を無反射終端可能なマイクロ波終端器が
得られる。

【００１３】図２において、本発明（２）のマイクロ波
終端器では、上記よりも表面積の大きい（即ち、長さｌ
₈ ＞ｌ₅ の）膜抵抗８を備えることで上記よりも大電力
の消費を可能にしている。そしてこの場合は、膜抵抗８
の一端にλ_g ／４よりも短いオープンスタブ９を設ける
ことで境界線ｃより負荷側を見た回路に容量性を持たせ
ている。従って、膜抵抗８の長さｌ₈ がｌ₅ よりも大で
あるにも係わらず、オープンスタブ９を含めた部分の全
体のサイズ（表面積）は本発明（１）の場合と変わらな
いように実現できる。そして、これをλ_g ／４よりも長
いストリップ線路の誘導性の整合回路７によりストリッ
プ線路３に整合させる。

【００１４】図３において、本発明（３）のマイクロ波
終端器では、上記よりも更に表面積の大きい膜抵抗１１
を備えることで更に大電力の消費を可能にしている。こ
のような膜抵抗１１には寄生容量が一様に分布してお
り、例えば境界線ｃより負荷側を見た回路は容量性を有
している。そこで、これをλ_g ／４よりも長いストリッ
プ線路の誘導性の整合回路１０によりストリップ線路３
に整合させる。

【００１５】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明による実施例
を詳細に説明する。なお、全図を通して同一符号は同一
又は相当部分を示すものとする。図１は本発明の第１実
施例を説明する図であり、図１の（Ａ）は第１実施例の
マイクロ波終端器の正面図、図１の（Ｂ）はその側面
図、図１の（Ｃ）はそのインピーダンス変化の推移を示
すスミスチャートである。

【００１６】図１の（Ａ），（Ｂ）において、１は例え
ばセラミック、アルミナ、ＧａＡｓ等による誘電体基
板、２は背面の接地導体、３は表面の例えば特性インピ
ーダンス５０Ωのストリップ線路、４はストリップ線路
による容量性の整合回路、５は例えば膜抵抗率５０Ωの
金属皮膜、半導体膜、サーメット等を誘電体基板１上に
蒸着させた膜抵抗、６は誘導性のオープンスタブであ
る。

【００１７】膜抵抗５の幅ｗ₅ は終端すべきマイクロ波
電力（例えば１Ｗ以上）及び整合性を考慮して必要かつ
十分な範囲内でできるだけ幅広（例えば３ｍｍ）に選ば
れている。膜抵抗５の長さｌ₅ は長いほど表面積は大き
いが、長さ略λ_g ／４（例えば略２．４ｍｍ）強のオー
プンスタブ６をも含めた回路のスペースファクタを考慮
して必要かつ十分な範囲内で選ばれている。オープンス
タブ６の幅は図示の如く膜抵抗５と同一の幅ｗ₅ で矩形
状に展開させても良いが、境界線ｂからａに向けて幅が
広がるように扇形に展開させても良い。オープンスタブ
６を用いれば背面の接地導体２と接続すること無く膜抵
抗５の一端（境界線ｂ側）を実質的に接地できるので、
このようなマイクロ波終端器は構造簡単、かつ製造容易
である。なお、オープンスタブ６を用いる代わりに、膜
抵抗５の境界線ｂ側端を金リボン等により背面の接地導
体２に直接に接続するようにしても良い。

【００１８】整合回路４は、長さ略λ_g ／４弱のストリ
ップ線路から成っており、その幅ｗ ₄ はストリップ線路
３の幅ｗ₃ （例えば０．３５ｍｍ）よりも幅広にされて
いる。こうすれば、膜抵抗５の幅ｗ₅ との間の不連続性
を緩和でき、もってこの不連続性の部分で生じる反射を
緩和できる。また整合回路４の右端の部分は膜抵抗５の
幅ｗ₅ と同一の幅ｗ₅ に展開されており、これにより膜
抵抗５との間の接続の強度及び整合性が改善されてい
る。以下に、かかる構成におけるインピーダンス整合の
過程を説明する。

【００１９】図１の（Ｃ）において、境界線ａにおける
開放インピーダンスはスタブ６の存在によりチャートの
外周を下方に回り、長さ略λ_g ／４の所で短絡インピー
ダンスになる。しかし、このオープンスタブ６に接続す
る膜抵抗５は表面積が大であることにより寄生容量を有
するので、オープンスタブ６の長さを例えば境界線ｂま
で延長することにより境界線ｃより負荷側を見た回路が
誘導性となるように調整している。境界線ｂ−ｃ間では
膜抵抗５の存在によりそのインピーダンス変化は中心の
特性インピーダンス５０Ωへと向かうが、寄生容量の存
在のためにリアクタンス分も幾分変化している。境界線
ｃ−ｄ間では長さλ_g ／４より短い容量性の整合回路４
により残存の誘導成分を相殺する。即ち、マイクロ波終
端器全体の整合を行う。この場合に、整合回路４の特性
インピーダンスはストリップ線路３の特性インピーダン
ス５０Ωよりも低いので、スミスチャート上のｃ−ｄ間
のインピーダンス変化はチャートの中心よりも低い点を
中心にして変化することになり、こうして無反射整合が
容易に得られる。

【００２０】図２は本発明の第２実施例を説明する図で
あり、図２の（Ａ）は第２実施例のマイクロ波終端器の
正面図、図２の（Ｂ）はその側面図、図２の（Ｃ）はそ
のインピーダンス変化の推移を示すスミスチャートであ
る。図２の（Ａ），（Ｂ）において、７はストリップ線
路による誘導性の整合回路、８は膜抵抗、９は容量性の
オープンスタブである。

【００２１】この第２実施例ではλ_g ／４よりも短いオ
ープンスタブ９で膜抵抗９の境界線ｂ側端を接地してい
る。こうすれば、オープンスタブ９の長さが短い分だけ
膜抵抗８の表面積を大きくでき、同一サイズ等の制約が
ある場合には、第１実施例よりも大電力の消費が可能に
なる。図２の（Ｃ）において、境界線ａにおける開放イ
ンピーダンスはスタブ９の存在によりチャートの外周を
下方に回り、長さλ_g ／４の手前で短絡インピーダンス
に近づく。この例ではオープンスタブ９の長さを境界線
ｃより負荷側を見た回路が容量性となるような例えば境
界線ｂの所で停止している。境界線ｂ−ｃ間では膜抵抗
８の存在によりそのインピーダンス変化は中心の特性イ
ンピーダンス５０Ωへと向かうが、寄生容量の存在のた
めにリアクタンス分も幾分変化している。境界線ｃ−ｄ
間では長さλ_g ／４より長い誘導性の整合回路７により
残存の容量成分を相殺する。この場合も、整合回路７の
特性インピーダンスはストリップ線路３の特性インピー
ダンス５０Ωよりも低いので、スミスチャート上のｃ−
ｄ間のインピーダンス変化はチャートの中心よりも低い
点を中心にして変化することになり、こうして無反射整
合が容易に得られる。

【００２２】図３は本発明の第３実施例を説明する図で
あり、図３の（Ａ）は第３実施例のマイクロ波終端器の
正面図、図３の（Ｂ）はその側面図、図３の（Ｃ）はそ
のインピーダンス変化の推移を示すスミスチャートであ
る。図３の（Ａ），（Ｂ）において、１０はストリップ
線路による誘導性の整合回路、１１は膜抵抗である。

【００２３】第３実施例では更に表面積の大きい（奥行
きの深い）膜抵抗１１を備えることで更に大電力の消費
を可能にしている。このように奥行きの深い膜抵抗１１
を備える場合は境界線ｃより入射したマイクロ波は境界
線ｂに達することができず、全てが途中で消費される。
図３の（Ｃ）において、境界線ｂにおける開放インピー
ダンスは膜抵抗１１の存在によりチャートの内周をイン
ピーダンスを変化させつつ下方に回り、長さ略λ_g ／４
の付近で純抵抗成分に近づく。この例では膜抵抗１１の
長さを境界線ｃより負荷側を見た回路が容量性となるよ
うな例えば境界線ｃの所で停止している。そして、境界
線ｃ−ｄ間では長さλ_g ／４より長い誘導性の整合回路
１０により残存の容量成分を相殺する。この場合も、整
合回路１０の特性インピーダンスはストリップ線路３の
特性インピーダンス５０Ωよりも低いので、スミスチャ
ート上のｃ−ｄ間のインピーダンス変化はチャートの中
心よりも低い点を中心にして変化することになり、こう
して無反射整合が容易に得られる。この例の特徴は、オ
ープンスタブを使用せず、面積の広い膜抵抗１１が容量
性を持つ性質を利用して整合をとっている点にあり、回
路の一層の単純化と大電力消費に対応できる効果があ
る。

【００２４】なお、上記実施例では誘電体基板１と、背
面の接地導体２と、表面のストリップ線路３とを備える
マイクロ波回路のマイクロ波終端器について述べたがこ
れに限らない。本発明の作用、効果を奏するような他の
様々な形態のストリップ線路（suspended microstrip，
inverted microstrip 等）によるマイクロ波回路のマイ
クロ波終端器についても同様に適用できる。

【００２５】また上記実施例ではオープンスタブ６，
９、整合回路４，７，１０、膜抵抗１１の長さを夫々λ
_g ／４長の付近としたが、更にこれに半波長λ_g ／２の
整数倍を加えるものであっても良い。更にまた上記第３
実施例の場合に、膜抵抗１１の長さを境界線ｃより負荷
側を見た回路が誘導性となるような所で停止し、かつ境
界線ｃ−ｄ間では長さλ_g ／４より短い容量性の整合回
路１０により残存の誘導成分を相殺するように構成して
も良い。

【００２６】

【発明の効果】以上述べた如く本発明のマイクロ波終端
器は、上記構成であるので、従来のように電力分配器を
使用する必要は無く、小型かつ簡単な構成で大電力を無
反射終端可能である。従って、一層の集積化を要求され
るマイクロ波回路において小型化と回路構成の簡易化が
可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１実施例を説明する図であ
る。

【図２】図２は本発明の第２実施例を説明する図であ
る。

【図３】図３は本発明の第３実施例を説明する図であ
る。

【図４】図４は従来の大電力用マイクロ波終端器の一例
の回路図である。

【符号の説明】 １ 誘電体基板 ２ 接地導体 ３ ストリップ線路 ４，７，１０ 整合回路 ５，８，１１ 膜抵抗 ６，９ オープンスタブ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板（１）と、接地導体（２）
   と、ストリップ線路（３）とを備えるマイクロ波回路の
   マイクロ波終端器において、 ストリップ線路（３）に直列に設けた容量性の整合回路
   （４）であって、ストリップ線路（３）よりも低い特性
   インピーダンスを有するものと、 整合回路（４）に直列に設けた膜抵抗（５）であって、
   整合回路（４）よりも幅広のものと、 膜抵抗（５）に直列に設けた誘導性のオープンスタブ
   （６）とを備えることを特徴とするマイクロ波終端器。
2. 【請求項２】 誘電体基板（１）と、接地導体（２）
   と、ストリップ線路（３）とを備えるマイクロ波回路の
   マイクロ波終端器において、 ストリップ線路（３）に直列に設けた誘導性の整合回路
   （７）であって、ストリップ線路（３）よりも低い特性
   インピーダンスを有するものと、 整合回路（７）に直列に設けた膜抵抗（８）であって、
   整合回路（７）よりも幅広のものと、 膜抵抗（８）に直列に設けた容量性のオープンスタブ
   （９）とを備えることを特徴とするマイクロ波終端器。
3. 【請求項３】 誘電体基板（１）と、接地導体（２）
   と、ストリップ線路（３）とを備えるマイクロ波回路の
   マイクロ波終端器において、 ストリップ線路（３）に直列に設けた誘導性の整合回路
   （１０）であって、ストリップ線路（３）よりも低い特
   性インピーダンスを有するものと、 整合回路（１０）に直列に設けた膜抵抗（１１）であっ
   て、整合回路（１０）よりも幅広のものと備えることを
   特徴とするマイクロ波終端器。