JPH05121908A - マイクロ波回路 - Google Patents

マイクロ波回路

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JPH05121908A
JPH05121908A JP3284552A JP28455291A JPH05121908A JP H05121908 A JPH05121908 A JP H05121908A JP 3284552 A JP3284552 A JP 3284552A JP 28455291 A JP28455291 A JP 28455291A JP H05121908 A JPH05121908 A JP H05121908A
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    • H05K1/02—Details
    • H05K1/0213—Electrical arrangements not otherwise provided for

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  • Waveguide Connection Structure (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 1GHz以上の高周波であっても接地を良好
に行うことができるマイクロ波回路を提供する。また、
回路を構成する各集中定数線路および能動素子の入力
側,出力側で寄生線路の影響を除去する。 【構成】 接地導体1a,1bを基板20の周辺部から各
集中定数線路4,5および能動素子10をつなぐ線路導
体6,6,…の両側近傍に延在させる。各線路導体6の上
に帯状のブリッジ導体11を設けて上記接地導体1a,1
bの線路導体6側の端部を互いに接続する。これによ
り、各集中定数線路4,5および能動素子6の入力側,出
力側にコプレーナ線路13を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はマイクロ波回路に関
し、より詳しくは、誘電体基板上にコプレーナ線路など
の分布定数線路、インダクタやキャパシタなどの集中定
数線路及びトランジスタなどの能動素子を設けて構成さ
れるマイクロ波回路に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、誘電体基板(高比抵抗半導体基板)
上に、コプレーナ線路などの分布定数線路、インダクタ
やキャパシタなどの集中定数線路、トランジスタやダイ
オードなどの能動素子を混在させて構成したマイクロ波
回路が実用化されている。例えば、図4に示すように、
半導体基板120上に、コプレーナ線路103と、イン
ダクタ104およびキャパシタ105と、トランジスタ
110を設けたものがある。これらのコプレーナ線路1
03,インダクタ104およびキャパシタ105は入力
整合回路130、直列帰還回路140、および出力整合
回路150を構成している。基板表面の周辺部には接地
導体101が設けられている。この接地導体101は、
入力側,出力側のコプレーナ線路103,103の箇所で
2つの接地導体101a,101bに分割されている。コ
プレーナ線路103は、接地導体101a,101bと、
中心導体102と、この中心導体の上に設けられた帯状
のブリッジ導体111とで構成されている。また、イン
ダクタ104とキャパシタ105との接続部、インダク
タ104とインダクタ104との接続部、インダクタ1
04とトランジスタ110との接続部はそれぞれ直線状
の線路導体106によって接続されている。このマイク
ロ波回路は、安価で小型に構成でき、マイクロ波の増幅
等を行うことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のマイクロ波回路は、基板表面の接地導体101が、
接地導体101a,101bに二分割されている(三分割以
上となることもある)ため、1GHz以上の高周波では良
好な接地が困難であった。また、インダクタ104とキ
ャパシタ105との接続部、インダクタ104とインダ
クタ104との接続部、インダクタ104とトランジス
タ110との接続部がそれぞれ、単に直線状の線路導体
106によって接続されているため、浮遊した寄生線路
が付加されることになり、線路導体106の長さを無視
できないような周波数では良好な回路性能を得ることが
困難であった。
【0004】そこで、この発明の目的は、1GHz以上
の高周波であっても良好な接地を行うことができ、しか
も各集中定数線路および能動素子の入力側,出力側で寄
生線路の影響を除去できるマイクロ波回路を提供するこ
とにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第1の発明は、誘電体基板の表面に直線状の線路導
体で接続された集中定数線路と能動素子とを有し、上記
集中定数線路および能動素子を一体として取り囲む接地
導体を上記基板表面の周辺部に設け、上記接地導体を分
割した隙間にコプレーナ線路を構成して回路全体の入
力,出力を行うようにしたマイクロ波回路において、上
記接地導体を基板周辺部から上記各線路導体の両側近傍
に延在させるとともに、上記各線路導体の上に帯状のブ
リッジ導体を設けて上記接地導体の線路導体側の端部を
互いに接続して、上記各集中定数線路および能動素子の
入力側,出力側にコプレーナ線路を構成したことを特徴
としている。
【0006】また、第2の発明は、誘電体基板の表面に
直線状の線路導体で接続された集中定数線路と能動素子
とを有し、上記集中定数線路および能動素子を一体とし
て取り囲む接地導体を上記基板表面の周辺部に設け、上
記接地導体を分割した隙間にコプレーナ線路を構成して
回路全体の入力,出力を行うようにしたマイクロ波回路
において、上記基板の裏面側に接地導体を全面に設ける
とともに、この接地導体を上記基板を貫通するバイアホ
ールを通して上記基板表面側の接地導体と電気的に接続
して、上記線路導体と基板裏面側の接地導体とで上記各
集中定数線路および能動素子の入力側,出力側にストリ
ップ線路を構成したことを特徴としている。
【0007】
【作用】第1の発明のマイクロ波回路では、各集中定数
線路および能動素子の入力側,出力側にコプレーナ線路
が設けられ、各線路導体の両側に存する接地導体の端部
はブリッジ導体で互いに接続されている。したがって、
各線路導体の両側近傍で接地導体の電位が等しくなっ
て、IGHz以上の高周波であっても接地が良好に行わ
れる。しかも、上記コプレーナ線路によって、各集中定
数線路および能動素子の入力側,出力側の線路導体の特
性インピーダンスが定まって、寄生線路の影響が除去さ
れる。
【0008】第2の発明のマイクロ波回路では、基板裏
面側に接地導体が全面に設けられ、この接地導体と各線
路導体とでストリップ線路が構成されている。したがっ
て、各線路導体および集中定数線路の伝搬モードはスト
リップ線路のモードとなって、IGHz以上の高周波で
あっても接地が良好に行われる。しかも、上記ストリッ
プ線路によって、各集中定数回路および能動素子の入力
側,出力側の線路導体の特性インピーダンスが定まっ
て、寄生線路の影響が除去される。
【0009】
【実施例】以下、この発明のマイクロ回路を実施例によ
り詳細に説明する。
【0010】図1は、第1の発明の一実施例のマイクロ
波回路の要部のレイアウトを示している。このマイクロ
波回路は、誘電体基板(高比抵抗半導体基板)20の表面
に、入力整合回路30と、能動素子としてのトランジス
タ10と、直列帰還回路40と、出力整合回路(または
段間整合回路。以下同様。)50を備えている。上記入
力整合回路30,直列帰還回路40,出力整合回路50
は、従来と同様に、集中定数線路としてのスパイラル状
のインダクタ4およびキャパシタ5と、分布定数線路と
してのコプレーナ線路3によって構成されている。イン
ダクタ4とキャパシタ5との接続部、インダクタ4とイ
ンダクタ4との接続部、インダクタ4とトランジスタ1
0との接続部には、それぞれ直線状の線路導体6が設け
られている。また、基板表面の周辺部には接地導体1が
設けられている。この接地導体1は、入力側,出力側の
コプレーナ線路3,3の箇所で2つの接地導体1a,1bに
分割されている。コプレーナ線路3は、接地導体1a,1
bと、中心導体2と、この中心導体2の上に設けられた
帯状のブリッジ導体11とで構成されている。接地導体
1a,1bは、基板周辺部から上記各線路導体6の両側近
傍に延在している。各線路導体6の上に帯状のブリッジ
導体11が設けられ、このブリッジ導体11によって、
上記接地導体1a,1bの線路導体6側の端部が互いに接
続されている。これにより、各素子4,5,10の入力
側,出力側の接続部にコプレーナ線路13が構成されて
いる。したがって、各線路導体6の両側近傍で接地導体
1a,1bの電位が等しくなって、IGHz以上の高周波で
あっても良好な接地を行うことができる。しかも、この
コプレーナ線路13によって、各素子4,5,10の入力
側,出力側の線路導体6の特性インピーダンスを定める
ことができ、寄生線路の影響を除去することができる。
したがって、所望とする性能の回路を容易に設計するこ
とができる。
【0011】この第1の発明のマイクロ波回路の特性を
調べるために、実際に、GaAs半導体基板20上に図1
に示した回路を2段レイアウトし、トランジスタ10と
してイオン注入型の電界効果トランジスタ(12GHzで
NFmin(最小雑音指数)が1.3dB、最小雑音時の利得
が9dBのもの)を用いて、周波数帯域11〜13GHz
用の2段低雑音増幅器を作製した。そして、入出力のV
SWR(定在波比)特性,利得特性,雑音特性を測定したと
ころ、図3に示すように、上記周波数帯域11〜13G
Hzで入力VSWR2.5以下,出力VSWR2.0以下,
利得16dB以上,雑音指数2.5dB以下という低雑音・
高利得の特性を得ることができた。
【0012】図2は、第2の発明の一実施例のマイクロ
波回路の要部のレイアウトを示している。このマイクロ
波回路は、誘電体基板(高比抵抗半導体基板)20の表面
に、図1に示したものと同様に、入力整合回路30と、
能動素子としてのトランジスタ10と、直列帰還回路4
0と、出力整合回路(または段間整合回路。以下同様。)
50を備えている。上記入力整合回路30,直列帰還回
路40,出力整合回路50は、従来と同様に、集中定数
線路としてのスパイラル状のインダクタ4およびキャパ
シタ5と、分布定数線路としてのコプレーナ線路3によ
って構成されている。インダクタ4とキャパシタ5との
接続部、インダクタ4とインダクタ4との接続部、イン
ダクタ4とトランジスタ10との接続部には、それぞれ
直線状の線路導体6が設けられている。また、基板表面
の周辺部には接地導体1が設けられている。この接地導
体1は、入力側,出力側のコプレーナ線路3,3の箇所で
2つの接地導体1a,1bに分割されている。コプレーナ
線路3は、接地導体1a,1bと、中心導体2と、この中
心導体2の上に設けられた帯状のブリッジ導体11とで
構成されている。さらに、この例では、基板20の裏面
側に接地導体100が全面に設けられている。さらに、
半導体基板20の周辺部に形成したバイアホール12,
12,…を通して、裏面側の接地導体100と基板表面
側の接地導体1a,1bとが電気的に接続されている。こ
れにより、基板表面の各線路導体6と基板裏面の接地導
体100とで、各素子3,4,5,10の入力側,出力側に
マイクロストリップ線路16が構成されている。したが
って、インダクタ4,キャパシタ5および線路導体6の
伝搬モードがマイクロストリップ線路のモードとなっ
て、高周波であっても接地が良好に行われる。しかも、
線路導体6の特性インピーダンスが定まって、寄生線路
の影響が除去される。
【0013】このマイクロ波回路の特性は、図3に示し
た前記マイクロ波回路の特性と略同等であり、GaAs半
導体基板20上に形成した周波数帯域11〜13GHz
用の2段低雑音増幅器を構成した場合も略同等な特性が
得られる。
【0014】なお、この例(第2の発明)では、インダク
タ4,キャパシタ5の集中定数線路の伝搬モードは、マ
イクロストリップ線路のモードが付加される結果、基板
裏面に接地導体100を設けないときの伝搬モードに対
して変化する。しかし、この特性の変化はわずかであ
る。但し、より正確な設計をするためには、基板裏面に
接地導体100を施した集中定数線路のTEG(テスト
・エレメント・グループ)を予め作成・評価しておき、
上記TEGの高周波特性を設計に用いる。
【0015】
【発明の効果】以上より明らかなように、第1の発明の
マイクロ波回路は、基板表面の周辺部に存する接地導体
を、各素子をつなぐ線路導体の両側近傍に延在させると
ともに、上記接地導体の線路導体側の端部をブリッジ導
体によって互いに接続して、各素子の入力側,出力側に
コプレーナ線路を構成しているので、1GHz以上の高
周波であっても良好な接地を行うことができる。しか
も、上記コプレーナ線路によって、各素子の入力側,出
力側の線路導体の特性インピーダンスを定めて、寄生線
路の影響を除去することができる。したがって、回路設
計を容易にでき、高周波特性を向上させることができ
る。
【0016】また、第2の発明のマイクロ波回路は、基
板裏面側に接地導体を設け、この接地導体をバイアホー
ルを通して基板表面側の接地導体と接続して、各素子を
つなぐ線路導体と基板裏面側の接地導体とでストリップ
線路を構成しているので、1GHz以上の高周波であっ
ても良好な接地を行うことができる。しかも、上記スト
リップ線路によって、各素子の入力側,出力側の線路導
体の特性インピーダンスを定めて、寄生線路の影響を除
去することができる。したがって、回路設計を容易にで
き、高周波特性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第1の発明の一実施例のマイクロ波回路の構
造を示す図である。
【図2】 第2の発明の一実施例のマイクロ波回路の構
造を示す図である。
【図3】 第1の発明のマイクロ波回路によって構成し
た2段低雑音増幅器の特性を示す図である。
【図4】 従来のマイクロ波回路の構造を示す図であ
る。
【符号の説明】
1,1a,1b,100 接地導体 2 中心導体 3,13 コプレーナ線路 4 スパイラル状のインダクタ 5 キャパシタ 6 線路導体 10 トランジスタ 11 ブリッジ導体 12 バイアホール 16 マイクロストリップ線路 20 誘電体基板 30 入力整合回路 40 直列帰還回路 50 出力整合回路(または段間整合回路)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 誘電体基板の表面に直線状の線路導体で
    接続された集中定数線路と能動素子とを有し、上記集中
    定数線路および能動素子を一体として取り囲む接地導体
    を上記基板表面の周辺部に設け、上記接地導体を分割し
    た隙間にコプレーナ線路を構成して回路全体の入力,出
    力を行うようにしたマイクロ波回路において、 上記接地導体を基板周辺部から上記各線路導体の両側近
    傍に延在させるとともに、上記各線路導体の上に帯状の
    ブリッジ導体を設けて上記接地導体の線路導体側の端部
    を互いに接続して、上記各集中定数線路および能動素子
    の入力側,出力側にコプレーナ線路を構成したことを特
    徴とするマイクロ波回路。
  2. 【請求項2】 誘電体基板の表面に直線状の線路導体で
    接続された集中定数線路と能動素子とを有し、上記集中
    定数線路および能動素子を一体として取り囲む接地導体
    を上記基板表面の周辺部に設け、上記接地導体を分割し
    た隙間にコプレーナ線路を構成して回路全体の入力,出
    力を行うようにしたマイクロ波回路において、 上記基板の裏面側に接地導体を全面に設けるとともに、
    この接地導体を上記基板を貫通するバイアホールを通し
    て上記基板表面側の接地導体と電気的に接続して、上記
    線路導体と基板裏面側の接地導体とで上記各集中定数線
    路および能動素子の入力側,出力側にストリップ線路を
    構成したことを特徴とするマイクロ波回路。
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