JPS5890810A - マイクロ波回路装置 - Google Patents

マイクロ波回路装置

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JPS5890810A
JPS5890810A JP56189573A JP18957381A JPS5890810A JP S5890810 A JPS5890810 A JP S5890810A JP 56189573 A JP56189573 A JP 56189573A JP 18957381 A JP18957381 A JP 18957381A JP S5890810 A JPS5890810 A JP S5890810A
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strip line
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microstrip line
circuit
self
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Sadao Igarashi
貞男 五十嵐
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Alps Electric Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03FAMPLIFIERS
    • H03F3/00Amplifiers with only discharge tubes or only semiconductor devices as amplifying elements
    • H03F3/60Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators
    • H03F3/601Amplifiers in which coupling networks have distributed constants, e.g. with waveguide resonators using FET's, e.g. GaAs FET's

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microwave Amplifiers (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)

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】 本発明はマイクロ波回路装置、詳しくは能動素子の自己
バイアス回路に適したマイクロ波回路装置に関する。
バイアス回路には一般に知られているように、自己バイ
アス回路と固定バイアス回路の2通りがあり、使用目的
に応じて適宜用いられている。
例えばマイクロ波増幅器の如きマイクロ波回路装置を従
来の自己バイアス回路で構成すると、高周波的に接地さ
れるべき能動素子の電極の接地効果が低下し、マイクロ
波装置として充分な電気性能が得られず、一方、固定バ
イアス回路で構成すると、性能の向上は認められるも、
マイクロ波回路装置に供給する電源として正と負の2種
類の電源が必要となり、その結果マイクロ波回路装置が
複雑とな抄、ひいてはコストを上げる要因となろうこの
ため構成の簡単な自己バイアス回路に使用しても充分な
電気性能の得られるマイクロ波回路装置が望まれていた
本発明は以上の点に鑑みてなされたものでその目的とす
るところはマイクロ波帯で使用しで充分な電気性能の得
られる自己バイアス回路に適したマイクロ波回路装置を
提供することにある。
一般にマイクロ波増幅器の如きマイクロ波回路装置を構
成する場合、能動素子に高周波特性のすぐれ九〇aAs
電界効果型トランジスタ(以下単にFgTと称する)を
使用して、セラミック等の誘電体基板に他の回路素子と
ともに配設して構成している。
従来この種のマイクロ波回路装置の例としては第1図乃
至第4図で説明するようなものがあげられる。第1図は
PBTに従来の自己バイアスをかけたマイクロ波回路装
置の回路を示し、(1)、(2)、(8)および(4)
はインピーダンス整合用あるいは伝送路用のマイクロス
トリップライン、(6)及び(7)はインピーダンス整
合用あるいは直流阻止用のコンデンサ、(8)は11″
g T (5)のソース電極(8)を高周波的に接地側
のマイクロストリップライン(2)に接続するバイパス
コンデンサ、(9)はF E T (5)の動作に必要
なバイアス電圧を作るバイアス抵抗、αQは前Hピバイ
アス電圧をFhiT(5)のゲート電極(Qに加えるゲ
ート抵抗、aルは電源(B1)をF E T (5)の
ドレイン電極(Q4C供給するドレイン抵抗、υは高周
波的に接地となると同時に電源(Bθに対しても接地と
なるマイクロストリップラインでこれ等はいずれも第2
図に示すように誘電体基板に適宜印刷等の手段によって
形成されている。(5)は能動素子のFHTで、(IN
)、(OUT )はそれぞれマイク−m回路装置の入力
と出力の端子である。
第1図の従来例に示されるマイクロ波回路装置のF k
 T (5)のソース電極(8)はコンデンサ(8)に
よってマイクロストリップラインυに高周波的に接地さ
れているが、その径路は第2図に示すようにコンデンサ
(8)を形成する電極(8B)→電極(8人)→誘電体
(8C)→電極(8D)を径で、さらにスルーホール(
至)を径たうえでマイクロストリップラインa4に接続
されている。このためソース電極(81からマイクロス
トリップライン(2)までの距離が長く、電極(8B)
、(8人)及び(8D)による高周波的な損失が増大し
、さらにコンデンサ(8)はF g T (5)及びそ
の他の回路素子と共に誘電体基板@の表面に配設される
ため大きな面積を占有することはできないので誘電体(
8C)の誘電体損失も増加する。つま9、FgT(5)
のソース電極(S)の接地状態は等制約に第3図に示す
如く、インダクタンス(8つと抵抗(8つが介在する。
その結果ソース電極(8)を介して? ET (5)の
出力の1部が入力に帰還され、上記マイクロ波回路装置
がマイクロ波増幅器である場合充分な利得が得られず、
又増幅器としての動作の安定度が低下して高周波寄生発
振が生じやすいという欠点がめった。
また第4図は前記欠点を解消するため現在マイクロ波回
路装置に広く利用されている固定バイアス回路であり、
第1図と同一部品に対しては同じ番号で対応している。
第4図で点線で囲まれた回路部α→はFIT(5)のゲ
ート電極0に必要な負のバイアス電源(Bりを単一の正
電源(Bθから得る回路であり、無安定マルチバイブレ
ータα0と整流及び平滑回路α力からなりている。また
別の点線で囲まれた回路部α3はFET(5)のパイブ
スを安定化する回路であり、仁の回路部α葎を通してF
 HT (5)のゲート電極(qとドレイン電極0))
に必要な電圧を供給している。さらにF B T (5
)のソース電極(8)は接地側のマイクロストリップラ
インυに直接接続されてマイクロ波回路装置が構成され
ている。第4図の構成も、誘電体基板に配設されること
は第1図の場合と同様である。
ところで衛星通信用に使用されるマイクロ波回路装置は
屋外ユニットとして屋外に於いて使用されるために電源
供給の複雑性から屋外ユニットに対して単一の正電源の
みを送り、ユニット内で負電源を作る第4図の方式が一
般に用いられている。
第4図の実施例ではソース電極[8)の高周波的接地効
果はすぐれているが回路部α葎とα虐により装置全体が
複雑になる。このためマイクロ波回路装置の小形化が望
めず、部品点数が増えて信頼性の低下や、組立作業性の
低下、また部品費のアップ、装置の消費電力の増加によ
る維持費も多くかかるなどの多くの欠点を有している。
本発明はかかる従来の多くの欠点を解消するためになさ
れたもので直流的には従来と同じ自己バイアス回路を構
成したとき能動素子の高周波的に接地される電極の接地
効果のすぐれたマイクロ波回路装置を提供するものであ
り、以下マイク胃液増幅器に適用した実施例を図面によ
りて説明する。
第5図線本発明を用いて誘電体基板上にマイクロ波増幅
器を構成した場合の回路を示し、第1図と同一部品に対
しては同一番号で対応している。
第5図で(1)、(2)、(8)及び(4)はインピー
ダンス整合用あるいは伝送路用のマイクロストリップラ
イン、(6)、(ηはインピーダンス整合用あるいは直
流阻止用のコンデンサで第1図乃至第4図と同様のもの
である。ae%(2)及び■は高周波的に接地のマイク
ロストリップラインで増幅器が所定の特性で働くように
その形状等が決められたうえ適宜印刷等により誘電体基
板上に配設されており、このうち(2)及び瞬は直流的
にも接地されている。マイク曹ストリップライン(至)
はFflT(5)のソース電極69)に直接接続される
とともに、直流阻止コンデンサ(2)と(イ)によって
それぞれ前記マイクロストリップライン(至)と(1)
に接続されている。(9)及びQOは第1図と同じ(F
 hi 1’(5)のゲート電極(Glにバイアスをか
けるためのバイアス抵抗、α力は電源(B、)をPET
(5)のドレイン電極(ロ)に供給する抵抗、また(至
)は前記電源(B1)のバイパスコンデンサヲ示ス。
第6図は第5図の回路をセラミック等の誘電体基板上に
構成したときの基板表面のパターン図、第7図は第6図
のB −B/線断面図、第8図は第6図に対応する裏面
のパターン図である。第6図乃至第8図で額はマイクロ
波回路装置を構成する誘電体基板、(25A)及び(2
5B)はl’gT(5)のソース電極(S)を接続する
ための電極である。電極(25A)、(25B)は前記
基板@の表裏面を導通する値数個のスk −ホー A、
(至)によって前記基板@の&面に設ケられたマイクロ
ストリップラインσ9に接続されている。誘電体基板@
の裏面にはスルーボールに)に接続されたマイクロスト
リップラインQ9の他にコンデンサ(ハ)と(2)及び
それ等によって前記マイクロストリップラインa優とそ
れぞれ接続された他のマイクロストリップライン(至)
及び(7)がある。また、マイクロストリップラインQ
1と(7)を接続している接続−例は第6図、第8図に
示す両端部(18つ と(20りにおいて前記誘電体基
板@の端面を利用して裏面に設けられたマイクロストリ
ップライン曲と(至)にそれぞれ接続されている。
本発明の以上の実施例においてはi” g T (5)
のソース電極(8)は直流的にバイアス抵抗(9)によ
って接地されてお抄、さらにゲート電極Iもゲート抵抗
α0によって接地されているため、ゲート電極0はバイ
アス抵抗(9)による電圧降下分だけソース電極(S)
に対して負の電圧に保たれ、NチャンネルGaAsFg
Tの動作に必要なバイアス電圧を与えることができ一般
の自己バイアス回路と同じである1しかるに高周波的観
点からすると、FBT(5)のソース電極(S)はスル
ーホール(至)のみでマイクロストリップライン(至)
に直結されているのでソース電極(8)とマイクロスト
リップラインQ9間の距離は最短にでき、高周波的損失
も極端に小さく押えることができる。またコンデンサ9
vと@は誘電体基板@の裏面に設けているのでその面積
を大きくすることができ、それによって誘電体損失も小
さく押えることが可能となる。その結果第3図に示され
たような抵抗(8つ、インダクタンス(8りの存在も無
視でき、帰還等による利得の低下や安定度の低下がなく
なる。さらに実施例は自己バイアス回路で構成している
から第4図の加金バイアスのだめの特別の電源用回路部
α罎及びQφを設ける必要がない。
第9図は本発明を適用した他の実施例で、約40)lz
帯までのマイクロ波回路装置をバイポーラトランジスタ
(5つを用いて構成したものの回路図である。第9図に
おけるバイアスはトランジスタ(5りのエミッタ電極(
8に接続された抵抗(9)と、電源(B1)と接地との
間に挿入された抵抗(2)と(至)によって与えられ、
辷れ等はいずれも第6図〜第8図と同様に誘電体基板@
の表面に設け、一方マイクロストリップライン(至)、
lJ9及びに)はコンデンサeυ、@とともに誘電体基
板@の裏面に設けることがで色る。抵抗に)はバイアス
をベース電極(ト))に与、えるものである。61はバ
イパス用・のコンデンサである。その他の回路素子は第
6図と同じであり、この実施例においても第5図の実施
例と同じ効果が得られることは勿論である。
以上のように本発明はFET(5)の高周波的に接地す
るソース電極(S)を直接接続する第1のマイクロスト
リップラインα9とこれにコンデンサ3υ及び@で接続
されて且つ直流的にも接地された第2のマイクロストリ
ップライン聞及び(至)を設けて前記マイクロストリッ
プライン側及び■を電源(B、)に対して直流的に接地
するとともに信号に対しても接地したので高周波特性が
すぐれ、特に自己バイアス回路に好適なマイクロ波回路
装置を構成することができ、小形化、高倍軸性化が実現
でき製造面では部品費及び組立作業費の低減が計れ、運
用面では消費電力の低下によって維J1少なくなるなど
、その実用上の効果が極めて大きいマイクロ波回路装置
を得ることができる。
さらにまた、前記構成においてF g T (5)を誘
電体基板0の表面に配し、マイクロストリップラインQ
8、α9及び(2)と、コンデンサ31)、に)を裏面
に配設することによりF B T (5)のソース電極
(S)とマイクロストリップラインa9の間の距離を短
かくできて高周波的損失を小さく押えられ、さらにコン
デンサの面積を大きくして誘電体の損失も小さく押えら
れるので、一層高周波特性のすぐれたマイクロ波回路装
置を構成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のマイクロ波回路装置の回路図、第2図A
は第1図の回路を誘電体基板上に構成したときの基板表
面の要部パターン図、第2図Bは同図AのA−に線断面
図、第3図は第1図のソース電極(8)とマイクロスト
リソ194フ03間の高周波的等価回路図、第4図は従
来の他のマイクロ波回路装置の回路図、第5図は本発明
の1実施例の回路図、第6図は第5図の回路を誘電体基
板に構成した場合の表面パターン図、第7図は第6図の
B−B’線断面図、第8図は第6図に対応する裏面パタ
ーン図、第9図は本発明の他の実施例の回路図である。 (1)、(2)、(8)、(4)、■、U本a転(至)
・・・マイクロストリップライン、 (5)・・・ビW
T、(5′)・・・トランジスタ、 (6)、(7)、(8)、an%@、(ハ)、6D−’
:’ンデンサ、(9)、α0、Ql、(至)、(至)、
(至)・・・抵抗、@・・・誘電体基板、  (B1)
・・・電源、(IN)・・・入力端子、(OUT )・
・出力端子、(8)・・・ソース電極、 0・・・ゲー
ト電極、(鵡・・・ドレイン電極、(6)・・・工汁ソ
、り電極、(ロ)・・・ペース電極。 捧/図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)1つ以上の第1のマイクロストリップラインと、
    1つ以上の第2のマイクロストリップラインと、前記第
    1のマイクロストリップラインと第2のマイクロストリ
    ップラインとの間に接続された1つ以上のコンデンサと
    、前記第1のマイクロストリップラインにその高周波的
    に接地される第1の電極が接続された能動素子とからな
    抄前記第2のストリップラインを電源に対して接地した
    ことを特徴とするマイクロ波回路装置。 (2、特許請求の範囲第(1)項の記載において、前記
    第1のマイクロストリップラインと、第2のマイクロス
    トリップラインと、前記第1のマイクロストリップライ
    ンと第2のマイクロストリップラインとの間に接続され
    た前記1つ以上のコンデンサとを能IIIJ素子の配設
    面と反対面に設けたことを特徴とするマイクロ波回路装
    置。
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