JPH0151086B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明はストリツプ線路を用いたマイクロ波増
幅器に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

通常、マイクロ波のような超高周波用の増幅器
は、誘電体基板上に接着された銅板等の導電体を
エツチングしてストリツプ線路を主とする回路パ
ターンを形成し、これに半導体素子等を取付け
た、いわゆるマイクロ波集積回路によつて実現さ
れる。

第１図は従来のマイクロ波増幅器の構造の一例
を示す上面図であり、誘電体基板１上にストリツ
プ線路３と半導体素子４を主体として構成された
増幅回路部および半導体素子４に電流を供給する
ためのバイアス回路５が設置されている。基板１
は金属ケース６に納められ、ケース６の側壁に入
出力コネクタ７，８およびバイアス供給端子９が
取付けられている。バイアス回路５は、ストリツ
プ線路３を流れる高周波電流が漏れ込むと増幅回
路部の損失を招き、特性を劣化させるので、一般
に第２図に示すように増幅周波数帯域の信号の４
分の１波長（λ／４）の長さを持つたストリツプ
線路を組み合せた構成になつている。

ストリツプ線路においては、高周波信号は誘電
体基板上の金属導体と同基板下面の接地導体の間
にはさまれていて、いわゆるストリツプラインモ
ードで伝播する。しかし第３図に示すように誘電
体基板１上のストリツプ線路３から出た電気力線
１０の一部は、基板１を通つて基板１下面の接地
導体２で終る径路をとらず、基板１上の空間へ放
散していく。このように誘電体基板１上には電磁
波が漏れているが、一般に増幅器の誘電体基板１
は図のように金属製の側壁６ａおよび天板６ｂか
らなる金属ケース６により囲まれているために、
電磁波にはこの金属ケース６が導波管として見え
てしまう。このためにストリツプラインモードの
ほかに、いわゆる導波管モードによる伝播ケース
６内で起こることになる。

ストリツプラインモードの電磁波は、誘電体基
板１上のストリツプ線路３が直接または大きな容
量を介して結合していない限り次段に伝わらない
が、導波管モードによる伝播が起こると電磁波が
基板１を何の障害もなく飛びかうことになる。こ
のことは増幅器の出力と入力間の結合を生じさ
せ、いわゆる逆方向アイソレーシヨンを低下させ
る。マイクロ波受信機の前置増幅器として用いら
れる増幅器には、受信機内の局部発振器の出力が
受信機の入力端へ漏れることを防止するために、
逆方向アイソレーシヨン特性が良好なことが要求
されるので、導波管モードが増幅器の基板１上で
生ずることは、重大な問題である。また出力から
入力への信号の帰還は増幅器の周波数特性を劣化
させ、この帰還量が大きい場合には発振の原因と
なる。

このような理由により、増幅器の回路上の導波
管モードの発生を抑えることが必要となる。この
ためには、導波管のカツトオフ現象を利用するこ
とが最も有効である。すなわち断面が長方形をし
た導波管においては、電界の方向と直角な方向の
導波管の幅が自由空間波長の1/2であるような周
波数より低い周波数の電磁波は、この導波管中を
通過できないことを利用する。第３図において
は、金属ケース６の幅、つまり相対向する側壁６
ａ間の間隔Ａによりカツトオフ周波数が決まり、
この周波数より低い周波数の電磁波の伝播を抑え
ることができる。したがつてカツトオフ周波数を
増幅器の増幅周波数帯域よりも高い周波数に選べ
ば、増幅器の入・出力が導波管モードで結合する
ことを防止できる。

ところが、増幅器の使用周波数は高くなるが傾
向にあり、それに伴ない導波管モードを抑えるた
めに増幅器のケースの幅Ａをより小さくすること
が必要となつてきた。たとえば12GHzの増幅器で
は幅Ａを９mm以下にする必要がある。しかしなが
ら、第２図に示したバイアス回路５の大きさを小
さくすることが難しいために、誘電体基板１を導
波管モードを抑圧できる幅のケース６に納めるこ
とが困難になつてきており、高い周波数の増幅器
では導波管モードの抑圧をカツトオフ現象を利用
して行なうことを断念せざるを得ないことがあつ
た。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来技術の欠点を除去するも
ので、高い周波数においても容易に導波管モード
の抑圧を行える構造のマイクロ波増幅器を提供す
ることを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明では上記の目的を果たすために、高周波
回路部の空間的幅が増幅周波数帯域における自由
空間波長の1/2以下となるように、基板下面の接
地導体と接続される足部を持つた導体シールド板
を誘電体基板上に立てることによつて基板を２つ
の部分に分け、片側にストリツプ線路および半導
体素子を含む増幅回路部を、もう一方の部分に他
の回路部分、例えばバイアス回路部を配置するこ
とを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、導体シールド板の存在により
金属ケースの増幅回路部側の側壁とシールド板と
の間の距離によつてカツトオフ周波数が決まるた
めに、増幅器の使用周波数が高くなつても、バイ
アス回路等の他の回路部分の大きさに左右されず
に導波管モードの抑圧を行うことができる。また
シールド板の足部が直接誘電体基板下面の接地導
体に接地されているため、この足部をスルーホー
ルグランドとして用いることができ、それによつ
て例えばバイアス回路部で用いるバイパス用チツ
プコンデンサを最短距離で接地することが可能と
なる。誘電体基板としてテフロン基板を用いた場
合、メツキによるスルーホールを製作することが
容易でないため、シールド板の足をスルーホール
グランドとして使用できることは極めて有益であ
る。

〔発明の実施例〕

第４図は本発明の一実施例の概要を示す断面図
であり、第５図は斜視図である。

図において、誘電体基板１１は導体シールド板
２０によつてストリツプ線路１３を含む増幅回路
部が構成された部分と、バイアス回路１５が構成
された部分とに分けられている。シールド板２０
は誘電体基板１１を貫通しており、基板１１は高
周波的にも上記の２つの部分に分けられている。
高周波電流が流れるのはストリツプ線路１３であ
り、図の構造においてはカツトオフ周波数はシー
ルド板２０と金属ケース１６の側壁１６ａとの間
隔Ｂで決まる。この間隔Ｂを増幅周波数帯を12G
Hzとした場合、この周波数帯域の自由区間波長の
１／２以下、例えば９mm以下にしておけば導波管モ
ードの発生を防止でき、入出力間のアイソレーシ
ヨンを得ることができる。第３図に示した従来の
増幅器ではカツトオフ周波数が増幅回路部とバイ
アス回路部を含む金属ケース６全体の幅Ａで決ま
つていたのに対し、Ｂは増幅回路部だけの幅であ
るため、増幅器としては格段に高いカツトオフ周
波数を持ち、導波管モードの抑圧を容易に行なう
ことが可能となる。

また増幅回路部とバイアス回路部がシールド板
２０によつて分離されているため、バイアス回路
部の幅Ｃは増幅器の導波管モード抑圧には影響を
与えないので、バイアス回路５の大きさに制限が
なくなる。このため第５図に示すように可変抵抗
器２５のような大型の部品を誘電体基板１１上に
置くことが可能となる。

マイクロ波増幅器では、半導体素子に最大の性
能を発揮させるために一個一個の半導体素子に最
適なバイアス電圧を与えることが必要で、そのた
めに可変抵抗器（ポテンシヨメータ）が必須であ
る。しかしこれらの部品は形状が大きいため、今
までは誘電体基板上に置くことが因難であつた。
従つて可変抵抗器（ポテンシヨメータ）は電源回
路内に納めなければならず、電源回路の出力電圧
を個々の増幅器に合わせて、たとえば2.3ボルト
とか、1.4ボルトといつた半端な値に調整する必
要があつた。製造ラインでは、増幅器のユニツト
としての特性をチエツクする際に使用する電源
と、増幅器を機器に組み込んだ時に実際に使用さ
れる電源が同一でないことが多く、可変抵抗器
（ポテンシヨメータ）が増幅器の誘電体基板上に
組み込まていない場合は、増幅器に電源をつなぎ
かえるたびに電源電圧の調整を行なわなければな
らないという不都合があつた。

この点、本実施例においては可変抵抗器２５が
増幅器の基板上に組み込まれているため、一旦た
とえば5.0ボルトといつたIC化された３端子レギ
ユレータの出力として得られるような電圧に対し
て可変抵抗器２５の調整を行えば、電源供給端子
１９に加える電圧は常に一定でよく、電源をつな
ぎかえた後の電圧の再調整は不要となる。増幅回
路部のストリツプ線路１３とバイアス回路１５の
接続は第５図に示したようにシールド板２０の下
側にトンネル２１を設け、この部分の誘電体基板
１１上に配線パターンをはわせることによつて行
つている。トンネル２１の幅が小さければシール
ド板２０のシールド効果はなんら低下しない。

マイクロ波増幅器においては、使用する半導体
素子が低い周波数で非常に大きな利得を持つの
で、バイアス回路にバイパスコンデンサをもうけ
て、利得の抑圧を行う必要があるが、本実施例で
はその点でも工夫がなされている。すなわちバイ
パス用チツプコンデンサ２４を最短距離で接地す
るために、誘電体基板１１の下面の接地導体１２
と接触しているシールド板２０の足２２と基板１
１上の導体ランド２３を接続し、チツプコンデン
サ２４をランドに接続している。この場合、シー
ルド板２０の足２２がスルーホールグランドとし
て働き、バイパス用チツプコンデンサ２４の最短
距離での接地が可能となつている。

以上述べたように、本発明では誘電体基板上に
増幅回路部とバイアス回路部等の他の回路部分と
を分離するシールド板を立てることによつて、導
波管モードの抑圧を行いながらも、複雑で形状の
大きいバイアス回路部等を増幅回路部と共に１枚
の基板上に組み込むことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマイクロ波増幅器の一例の横断
面図、第２図は第１図におけるバイアス回路部を
詳細に示す図、第３図は第１図の増幅器の入出力
方向に垂直な方向の断面図、第４図は本発明の一
実施例に係るマイクロ波増幅器の概要を示す断面
図、第５図は同実施例の斜視図である。 １１……誘電体基板、１２……接地導体、１３
……ストリツプ線路、１４……半導体素子、１５
……バイアス回路部、１６……金属ケース、１８
……出力コネクタ、１９……電源供給端子、２０
……導体シールド板、２１……トンネル、２２…
…足部、２３……導体ランド、２４……バイパス
用チツプコンデンサ、２５……可変抵抗器。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 一面に接地導体を有する誘電体基板の他面に
   形成されたストリツプ線路及び増幅素子を用いて
   構成されるマイクロ波増幅器において、 少なくとも、前記ストリツプ線路及び増幅素子
   を含む高周波回路部と他の回路部との間に、該高
   周波回路部の空間的幅が増幅周波数帯域にける自
   由空間波長の1/2以下となるよう、前記接地導体
   に接触して設けられた導体シールド手段を具備し
   たことを特徴とするマイクロ波増幅器。 ２ 前記他の回路部は、前記増幅素子のバイアス
   回路を含むことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載のマイクロ波増幅器。