JPS5873201A

JPS5873201A - 低域通過フイルタ

Info

Publication number: JPS5873201A
Application number: JP17178581A
Authority: JP
Inventors: Shigekazu Hori; 堀　重和
Original assignee: Toshiba Corp; Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-10-27
Filing date: 1981-10-27
Publication date: 1983-05-02

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】本発明は、誘電体基板あるいは半導体基板上５二マイク
ロストリップ線路を形成した低域通過フィルタの構造−
二関する。

＃１ａ！！Ｊは低域通過フィルタ（以下ＬＰＮと略称す
る）の勢１ｉａｔｍ路を示し℃おり、直列接続のインダ
クタ１−１．１−ｂ、および並列線・貌のキャパシタｌ
−暑、Ｊ−ｂ、Ｊ−Ｃで構成され１、る・しかしながら
、マイクロ波帯では純粋な集中定数素子の実現が困難等
の理由で、マイクロ波帯用のＬＰＦはマイクロストリッ
プ線路等の分布定数！回路で構成する場合が多い・第２
　ｋ　（ａ）　、　（ｂ）はマイクロストリップ線路を
用いたＬＰＰの従来例を示しており、６は゛誘電体基板
で、この誘電体基板５の下面に接地電極６があり、誘電
体基板６の上面（二特性インピーダンスＺＨ４、ＺＬｉ
　ｓ　Ｉ回路長ＩＨ４、／Ｌｉ　、　（１＝１．２・）
のマイクロストリップ線路７−ａ、ｙ−ｂ、ａ−ａ　、
ｓ−ｂ　、ａ−ｃを形成しである。９−８゜９−ｂは入
力側と出力側の特性インピーダンス５０Ωのマイクロス
トリップ線路である。

ところで１分布定数線路はその線路長ｔが線路波長λｇ
に対してｌ〈λｇ／８を満足する場合′Ｃ二は近似的（
：集中定数素子と見なせるａｌｌ路の特性インピーダン
ス２が大きい場合（ＺｍＺａ）ｔ：はインダクタと近似
でキ、そのｆＬＬは線路長をｌＨ１位相速度なりｐとす
ると、Ｌ　＊　ｚｎ　１ｍ　／Ｖｐ　　　　　　・・・”　・
”　（ｉ）を満足する。一方Ｚが小さい場合（Ｚ＝ＺＬ
）　　ｔ：はキャパＶりに近似でき、上り値Ｃは線路長
な／Ｌとすると、Ｃキれ／ＺＬ−Ｖｐ　　　　・・・・・・・・・（２）
を満足する。従って、１：ＪＰＦｆ）設計法としては第
１図１＝示した集中定数素子（Ｌｉ、Ｃ４゜ｉ＝１　、
２　。

・　）を実現するよ５（：、Ｚｉｉｉ　、ｚＨｉ　、Ｚ
Ｌｉ　、Ｑｉ　。

（ｉ＝１．２・・・）を決定すればよい、なお、マイク
ロス）　ＩＪツブ縁路では自由空間波長な２０％光速を
Ｃｏ　、波長髄―率をＣとすると、 σ＝λ０／λｇ　＝　Ｃｏ　／Ｖｐ　　・・・・・・・
・・（３）の関係があり、又、Ｃは誘電体基板のルー電
率Ｃ「で決定される。例えはアルミナ基板（ｇ「＝１’
０．５）の場合Ｃ二はσ＝２．８　である、一方、誘電
体基板の厚さをＨ１マイクロストリップ線路の−をＷと
すると、特性インピーダンスは第３図１示すよう４＝Ｗ
／Ｈ（：逆比例する。（１）　、　（２）武力λら明ら
かなよう（二り、Ｃとも線路長Ｃ：比例するため、ＬＰ
Ｆを小形化する（＝はＬ（二ついては注を太き（、ＣＥ
ついてはＺＬを小さくすることが散水される・Ｈ二０．６額のアルミナ基板を用いた場合、Ｚａ（二つ
いては線路パターンのエツチングＮ度の点カｂ　ｗｎ＝
ｉ　ｏ　ｏｐｍ　（ｚｉｉ４ｅ　ａｈ　＞　　程度が限
界であり、（１）式から所望のインダクタンス鈑りを実
現するための？ＩＭｗ！１長／Ｈが求まる。たたし、高
インピーダンス線路−ＷＨが狭いため、パターンを第２
図に示すよう鴫二折り曲げることにより、実効的なパタ
ーンの面積は小さくできる。しかしながら、低インピー
ダンス脚路（二ついてはＺＬを小さくすることで線路長
／Ｌ　　を小さくできるが、この場合、線路幅ＷＬは大
きくなる。

すなわち、必要なＣＩ）ｉｌ［し均して線路パターンの
面積（／ＬＸＷＬ）はほば−足となるため、大きなＣを
実現するためＣ；はパターン寸法が大きくなるという欠
点があった。

本発明は上記の欠点を除去するもので、誘電体基板ある
いは半導体基板上の一部に導電体膜を、それらの上部に
均一な誘電体膜な、さらＣ二その上部（二マイクロスト
リング線路を形成すること（二より、非＼常に小形にな
しうる低域通過フィルタを提供することを目的とする。

以下１本発明の一つの実施例を図面を参照して説明する
。

＠４図（１）〜（ｄ）は本発明のｌ、ＰＦの原理を説明
するための図を示し、ｉｌ４図（ａ）は平ｆｆ１１ｍ、
１ｌ１４図（ｂｔ　、　（ｃ）　＊　（ｄ）はそれぞれ
同図（Ｊｌ）の１−１’ｍ、２−２′縁、３−３’縁で
の断面図である。即ち、誘電体基＠１１の下面（二は接
地電極１２を設け、この誘電体基板１１の上面の一部（
＝は、七〇両熾を基＆１１のｌＩ壁部Ｃ：設けた金属Ｉ
ＪＩ＆１Ｂで。

接地亀ｔａｌｌと接続した短冊状の導電体ｌ［ｆｌｌえ
は金属＠１４を形成し、さら（二、＃Ｎ紀酵電体基ｌｉ
ｔ　Ｊ　Ｊ　ト金１４ＷＬ　Ｊ　４〕上ｆｆ１ｉ（二＃
−ｆａｔ：＠電体膜１５を設け、その上面にマイクロス
トリップ１路１６を形成する。この構造≦二おいて、金
属膜１４がない部分（第４図（ｄ））は第２囚で示した
為インピーダンス線路、金属膜１４を設けた部分（納４
図（Ｃ））は低インピーダンス線路に対応している。誘
電体膜１６の厚さ励を誘電体基＆１１の厚さＨに比べて
十分小さくすると、高インピーダンス部の％＆インビー
タンスＺＨはＷ／Ｈで決定されるため第２図の従来例と
同様である。しかし、低インピーダンス婦は短ｉ状の蛍
ｊｌｉｉ換１４が接地電極１２と同電位であるため、そ
の特性インピータンスＺＬはＷｔ、／ＨＤで決定される
。すなわち、ＨＤ　は小さいため、−路面ＷＬを小さく
して：もＺＬを十分小さくでき、必要なＣを得るための
線路長ｊＬを短くすることができる◎ 例えは、アルミナ基；＆　（１＝１０．５　）を用いた
場合について、Ｌ＝ｌｎＨ１Ｃ＝ｌｐＦを実現するため
の＾インピーダンス、低インピーダンス線路部の寸法を
検討する。誘電体基板１ノの厚さＨな０．６ｕ、＾イン
ピーダンスに路の幅ＷＨを０．１簡とすると、＊３ａＱ
より、ＺＨ＝９３９　となり、波長短縮率σは２．８で
あるからＬ＝ｌｎＨを満足するための線路長／Ｈは（１
）式より７Ｈ＝ＣＯ−’１１　　ｉｇＺｎｚＩＪｍ　　−−−−
（４）となる・なお、為インピーダンス線路（二つし１
ては線路幅が狭いため、パターンを折り曲けること≦；
よ−り実効的なパターン面積は小さくできる０一方、低
インピーダンス−路部砿：ついては従来の構造では特性
インピーダンスＺＬｔ′’ｊ、ＱＭとすると、ＷＬ／Ｈ
＝４．２　、ＷＬ−２，４ｍｓ＋となり、Ｃ＝ｌｐｒを
１１境するための線路長ｊＬは（匈式より６ＩＬ　＝　
Ｃｏ　ＺＬ　Ｃ／σ＝　２．２　ｇ　　　　−・・・・
・（５）となり、パターンの面積８（＝ＷＬ＋ｊＬ）は
５．３−である、しかし、！５ａＧの構造を採用し、誘
電体層としては厚さＨＤ　−６０ｐｍのアルミナ（＃ｒ
ｘ１０．５　）を用・い、　ＷＬを１■とすると、　Ｗ
Ｅ、／ＨＤ　ｗｌ　６、７　、　ＺＬ＝７ｇとなルタメ
、／Ｌｗ０，７５　Ｍ　、　８は０．７５−と従来のパ
タ−ン面積８の約１７７にできる。さらｓ：ＨＤｘｌｏ
／叩、ＷＬ＝０，２■とす雪れは、ＺＬ＝５Ω、／Ｌ＝０．５３１１１１．８ｘＱ、
１ｍ　　となるため、従来の構造Ｃ：比べてパターンを
大幅（二手形化できる・本発明１．ＰＦの一実施例を第５−１＝示しており、第
４１と同一部分（二ついては同一の１１４を付した。す
なわち、１１１電体基叡１１の上ＩＮ＝短冊状の誘電体
膜例えば金属＠１１−ａ、１７−ｂ、３１−ｃを設け、
その上（３）（二妨電体８１５、その上ｒｊＩＪ（：マ
イクロストリップ１ＩＨａ２２−１１゜Ｊ　　ｊ　　−
ｂ　　、　　Ｊ　　２　−　　ｃ　　、　　２　　Ｊ　
　−ａ　　、　　２　３　　＝　　ｂ　　（二　よる低
インピーダンス線路３２−ａ、２２−ｂ。

２２−Ｃと島インピーダンス線路２７−ａ。

２３−ｂを形成している・謝４図において説明したよう
に短冊状の誘電体ｌ［例えは金属膜２）−ａ〜２１−Ｃ
を設けること４二より低インピーダンス＠　Ｊ　ｚ　−
ａ〜２２−ｃのパターン面積を小さくできるため、Ｌ）
’Ｆの小形化が可能となる。

また、誘電体基板のかわりＨ二ＧａＡｓ　　等の牛絶縁
性の半導体基板を用いる七ノＶリククマイクロ波集積回
路（ＭＭＩＣ）（：本実施例を応用した場合（＝も第４
図、第５図と同様に短冊状の誘電体膜例えば金属膜を設
けること（二より、低インピーダンス部のパターン寸法
を小さくできる。誘電体層１５としテｓ　ＳｉＯ，（ｇ
ｒ＝４，０　＠　＃＝ｚ１．ｇ　）を用い、その厚さＨ
Ｄ−１ｐｍ　、　ＩＩｉ！路幅Ｗｉ、＝５０胛とすると
−、ＺＬＷ４ｇとなり、ｅ＝１ｐｋ’を実桟するための
＃ｊｌｉＳ−ｊｌｃｊＬは０．６７ｍｍとなる０従って
、パターン面積Ｓは０．０３■　と非常Ｃ：小さくでき
る。一方、為インピーダンス線路部６：ついては半導体
の電極形成砿＝用（する微細パターン加工技術を用いる
こと６二より癲路幅を細くできる。

ＧａＡｓ基＠　（＃ｒ＝１２，５１　＃　＋＋ｇ　３，
０　）の厚さＨ＝２００ＩＭｎとし、線路幅Ｗを２９．
ｇｍとすると。

ＺＨ＝９７．＆となり、Ｌ＝ｔｎＨを１！現すルタめの
１路長／ＩＩをｉ、ｏ鱈と短くできる・以上述べたようＣ：本発明Ｃ：よれば、所望のし。

Ｃを実現するためのパターン寸法を大−（：小形化でき
、しかも平面構造であるため、ＭＩＣあるいはＭＭＩＣ
を用いた非常（：小形の低域通過フィルタを提供できる
・

【図面の簡単な説明】

第１図はＬＰＦの等価回路を示す−・略図、鶏２ｋ（ａ
）は従来のＭＩＣＩＣ技術上るＬＰｋ′の構造を示す千
ａｉ−，第２図（ｂ）は同じく噺面園、第３図は誘電体
基板の比Ｉ電率＃ｒをパラメータとし。線路幅Ｗ、基板厚Ｈとし、　Ｗ／Ｈ（：約するマイクロ
ストリップ線路の特性インピーダンスの変化を示す曲線
図、第４図（ａ）は本鈍明ＬＰＥの原堆的構造を示す平
−図、第４図（ｂ）は１０」図（１）のｌ−ｔ’＃１ｒ
ｉｏｋ、第４４Ｗ（Ｃ）は同ｋＡ　（ａ）の２−２’線
断面図、第４図（ｄＪは同図（ａｌ〕３−ａ’　線断ｍ
ｌＮ、第５図（ａ）は本発明Ｌ　Ｐ　ｋ”の−ｌｊ！施
例の構造を示す平面−１第５ｆｌｉ４（ｔ））は同じく
断１ｌｉｌ−である。５．１１・・誘電体基板、１５・・・誘電体層、６゜１
２・・・接地電極、１３．２４・・・基板の貴壁部の金
属膜、７，８．１６−１ｉｌｌ、１３・・・マイクロス
トリップｌｌ１ｌ路、１４．２１・・・短冊状の金属膜
。出願人代庁人　弁理士　　鈴　江　武　彦エＵ） − 喝　　　　　　　　　　　　　　　　、０５−

Claims

【特許請求の範囲】

下面１：＊端電極を有する誘電体基板あるいは牛導体基
叡と、この基板の上１１４ｍ部分的ζ＝形成され前記接
地電極と接続する導電体膜と、この導電体膜および前記
基職上Ｃ：形成された誘電体層と、こメ鱒電体膜の上向
く二形成されたマイクロストリ７１４１１回路とを具備
することを％黴とする低域通過フィルタ・