JPH08186450A - マイクロ波周波数変換回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 モノリシック集積回路を備えたマイクロ波周
波数変換回路において、モノリシック集積回路の汎用性
と形状の小型化を保ちつつも回路全体としての小型化及
び部品点数の低減を図る。 【構成】 マイクロ波周波数変換回路３１を構成する初
段の増幅器５０、局部発振器５３の全部又は一部分、混
合器５４及び中間周波数増幅器５５の全部又は一部分を
モノリシック集積回路３１のチップ中に形成し、また該
チップにフィルター５１と接続するための入出力端子３
３、３４を設ける共にこれら入出力端子が互いにモノシ
リック集積回路３１のチップの同一辺に来ないように配
置する。上記増幅器５０はＨＥＭＴのモノリシック集積
回路技術によりモノリシック集積回路３１のチップ内に
取り組む。また、モノリシック集積回路３１を多層基板
３０上に形成すると共に上記フィルター５１をその多層
基板３０のモノリシック集積回路３１が配設される層以
外の層を利用して形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、衛星放送受信用コンバ
ーター等のマイクロ波の送受信を行なう送受信装置に用
いて好適なマイクロ波周波数変換回路に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は従来のモノリシック集積回路を用
いた一般的な衛星放送受信用コンバーターのマイクロ波
周波数変換回路の構成を示すブロック図である。この図
において、信号入力端子１に供給されたマイクロ波帯の
信号が低雑音増幅器２により所定のレベルまで増幅さ
れ、その後、イメージ周波数抑圧用フィルター（以下フ
ィルター）４に供給される。そして、フィルター４を通
過した信号はモノシリック集積回路１０の信号入力端子
１１に供給される。このモノシリック集積回路１０は信
号入力端子１１と、この信号入力端子１１に供給された
信号を所定のレベルまで増幅する増幅器１２と、この増
幅器１２から出力される信号と局部発振器１３から出力
される局部発振信号とを混合して中間周波数を取り出す
混合器１４と、この混合器１４からの中間周波数を増幅
する中間周波増幅器１５と、この中間周波数増幅器１５
からの出力を取り出す為の信号出力端子１６と、局部発
振端子１７とから構成される。また、このモノシリック
集積回路１０はチップ化されている。

【０００３】局部発振端子１７にはマイクロストリップ
ライン２０の一端が接続されており、そのマイクロスト
リップライン２０の一端は終端抵抗２１を介して接地さ
れている。また、マイクロストリップライン２０に近接
して誘電体共振器２２が配置されている。これらマイク
ロストリップライン２０、終端抵抗２１および誘電体共
振器２２はモノシリック集積回路１０の局部発振器１３
の一部分を構成し、局部発振器１３の発振を安定して行
なわせるためのものである。なお、モノシリック集積回
路１０には図示せぬ回路へ電力を供給する電源端子と数
本の接地端子を有している。また、上記低雑音増幅器２
にはガリウムヒ素（GaAs）のＦＥＴよりも雑音指数の低
いＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transistor)が使
用されており、モノリシック集積回路１０の外に配置さ
れている。また、上記各種回路は損失の少ない両面基板
例えばテフロン両面基板上に組み込まれている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来のマイクロ波周波数変換回路にあっては、次のような
問題点があった。 （イ）フィルター４の損失を補うためにこれの前段に低
雑音増幅器２を設ける必要があり、このためマイクロ波
周波数変換回路自体の小型化が困難であった。 （ロ）これに対して、小型化を実現するためにモノリシ
ック集積回路１０の中に低雑音増幅器２と特定のフィル
ターを組み込むことが考えられるが、このようにした場
合には以下のような問題が生ずる。 .モノリシック集積回路１０の使用周波数が特定のフ
ィルターで決まってしまうので、モノリシック集積回路
１０の汎用性が著しく劣化してしまう。 面積の大きいフィルター４をモノリシック集積回路１
０の中に構成した場合にチップ面積が大きくなってしま
い、チップ自体の小型化が阻害される。

【０００５】そこで本発明は、モノリシック集積回路の
汎用性と形状の小型化を保ちつつも、回路全体としての
小型化及び部品点数の低減を図ることができるマイクロ
波周波数変換回路を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的達成のため、請
求項１記載の発明によるマイクロ波周波数変換回路は、
外部からのマイクロ波帯の信号を増幅する増幅器と、こ
の増幅器から出力される信号のなかの所望の周波数帯の
信号を通過させるフィルターと、局部発振回路と、前記
フィルターを通過した信号と前記局部発振器から出力さ
れる局部発振信号とを混合して中間周波信号を取り出す
混合器と、この混合器から取り出された中間周波信号を
増幅する中間周波数増幅器と、を有するマイクロ波周波
数変換回路において、前記増幅器と前記局部発振器の全
部又は一部分と前記混合器と前記中間周波数増幅器の全
部又は一部分をモノリシック集積回路としてチップ中に
形成し、該チップは、前記フィルターと接続するための
入出力端子を有すると共にこれら入出力端子を互いにチ
ップの同一辺に来ないように配設したことを特徴とす
る。

【０００７】また、好ましい態様として例えば請求項２
記載の発明のように、前記モノリシック集積回路のチッ
プを多層基板上に配設する一方、前記フィルターを前記
チップが配設される前記多層基板の同一層以外の層を利
用して形成するようにしても良い。例えば請求項３記載
の発明のように、前記増幅器をＨＥＭＴのモノリシック
集積回路技術により前記モノリシック集積回路のチップ
内に形成するようにしても良い。

【０００８】

【作用】本発明では、マイクロ波周波数変換回路を構成
する増幅器、局部発振器の全部又は一部分、混合器及び
中間周波数増幅器の全部又は一部分をモノリシック集積
回路としてのチップ中に形成し、さらにこのチップにフ
ィルター（イメージ周波数抑圧用フィルター）と接続す
るための入出力端子を設ける共に、これら入出力端子が
互いにチップの同一辺に来ないように配置する。この場
合、上記増幅器はＨＥＭＴのモノリシック集積回路技術
によりチップ内に形成される。したがって、フィルター
への入出力端子間のアイソレーションが確保されること
から、モノリシック集積回路の使用できる周波数に幅を
持たせることができる。また増幅器をチップ内に形成す
ることにより部品点数を減らすことができる。

【０００９】また、本発明では、モノリシック集積回路
のチップを多層基板上に配設すると共に上記フィルター
をその多層基板のチップを配設する層以外の層を利用し
て形成する。したがって、フィルターを多層基板内に形
成することで、実質上部品としてのフィルターを削減す
ることができるので、マイクロ波周波数変換回路自体の
小型化が図れる。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
いて説明する。 Ａ．マイクロ波周波数変換回路の構成 図１は本発明に係るマイクロ波周波数変換回路の一実施
例の外観構成を示す斜視図である。また、図２は同実施
例のマイクロ波周波数変換回路の構成を示すブロック図
である。図１において、３０は６層の多層基板であり、
図面上側より基板３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ、３
０ｅ、３０ｆで構成される。これら基板３０ａ〜３０ｆ
としては例えばテフロン両面基板等の損失の少ない両面
基板が好適である。３１はモノリシック集積回路のチッ
プ、３２はモノリシック集積回路３１内に形成された低
雑音増幅器５０（図２参照）の入力端に接続される信号
入力端子、３３はイメージ周波数抑圧用フィルター５１
（以下フィルター、図２参照）の入力側に接続される出
力端子、３４はフィルター５１の出力側に接続される入
力端子であり、この入力端子３４を介してフィルター５
１を通過した信号がモノリシック集積回路３１に入力さ
れる。

【００１１】ここで、図３はモノリシック集積回路３１
のチップのフィルター５１への入力端子３３と出力端子
３４の配置例を示す図である。この図において、（ａ）
はチップの対辺に配置した例であり、（ｂ）はチップの
隣合う辺に配置した例である。これらの図に示すように
入力端子３３と出力端子３４は互いにモノリシック集積
回路３１のチップの異なる辺に配置されている。このよ
うに入力端子３３と出力端子３４を離すことによってこ
れらの間のアイソレーションをとることができる。因み
に図４は同じ辺に配置した例であるが、この場合は見て
明らかなように入力端子３３と出力端子３４は容易に結
合してしまうことからアイソレーションがとれに難いと
いう欠点がある。一方、フィルター５１は多層基板３０
のモノリシック集積回路３１が配設された層以外の層に
形成されている。この図では、基板３０ｂと３０ｃとの
間と、基板３０ｃと３０ｄとの間と、基板３０ｄと３０
ｅとの間に電極が配設されている。

【００１２】次に図２において、３５は周波数変換後の
中間周波信号を取り出すための信号出力端子である。３
６は局部発振端子であり、この局部発振端子３６に誘電
体共振器５６との間のマイクロストリップライン５７の
一端が接続される。３７はモノリシック集積回路３１に
電源を供給するための電源端子である。３８は上記信号
入力端子３２とボンディングワイヤーＢＷを介して接続
される入力線路であり、外部からマイクロ波帯の信号が
供給される。３９は上記電源端子３７とボンディングワ
イヤーＢＷを介して接続されるバイアス線路であり、外
部よりバイアスが供給される。４０は上記信号出力端子
３５とボンディングワイヤーＢＷを介して接続される出
力線路であり、中間周波信号が出力される。

【００１３】５０は低雑音増幅器であり、図示のように
カスケード接続された２段増幅器から構成される。ここ
で、図５は低雑音増幅器５０の総合の雑音指数を示す図
であり、この図に示す式からフィルター５１以降の雑音
指数の影響が問題なくなるような低雑音増幅器５０のゲ
イン及び雑音指数の値を求めることができる。この低雑
音増幅器５０はＨＥＭＴ（High Electron Mobility Tra
nsistor)のモノリシック集積回路技術によりモノリシッ
ク集積回路３１のチップ内に形成されている。図２に戻
り、５２は増幅器、５３は局部発振器、５６は局発周波
数を安定させるための外付けの誘電体共振器、５８は終
端抵抗である。

【００１４】Ｂ．マイクロ波周波数変換回路の動作 図２において、信号入力端子３２に供給されたマイクロ
波帯の信号は低雑音増幅器５０により増幅されて出力端
子３３からフィルター５１に供給される。このフィルタ
ー５１を通過した信号は入力端子３４を介してモノリシ
ック集積回路３１に入り、増幅器５２に供給される。そ
して、増幅器５２にて増幅された後混合器５４に供給さ
れ、局部発振器５３から出力された局部発振信号と混合
されて中間周波数へ周波数変換される。中間周波信号は
中間周波増幅器５５に供給され、増幅された後に信号出
力端子３５から外部へ出力される。

【００１５】このようにこの実施例では、モノリシック
集積回路３１の入出力端子３３、３４の端子間のアイソ
レーションを確保するためにこれらをモノリシック集積
回路３１のチップの同一辺には来ないように配置する。
これにより入出力端子３３、３４をチップの同一辺に設
けた場合と較べて、モノリシック集積回路３１とフィル
ター入出力を結ぶ端子間のアイソレーションを確保する
ことが可能になる。また、ＨＥＭＴのモノリシック集積
回路技術によりフィルター５１の前段に配置する初段の
低雑音増幅器５０をモノリシック集積回路３１のチップ
内に形成する。これにより、低雑音増幅器５０を基板上
に構成する必要がなくなり、部品点数の低減になる。ま
た、フィルター５１を、モノリシック集積回路３１が配
設された多層基板３０の同一層以外の層を利用して形成
する。これにより、マイクロ波周波数変換回路自体の小
型化が図れ、さらにフィルタ５１を多層基板３０内に形
成することで実質上部品点数の低減になる。

【００１６】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、例えば次のような種々の変形例が考えられ
る。 （イ）フィルター５１をモノリシック集積回路３１のチ
ップを配設した基板３０ａの面の裏面に配置するように
しても良い。これにより、フィルター５１とモノリシッ
ク集積回路３１との距離が短くなるので、これらの間の
容量を小さくすることができる。 （ロ）汎用性を失わない範囲でフィルター５１の一部を
モノリシック集積回路３１に組み込むようにしても良
い。これにより、さらにマイクロ波周波数変換回路自体
の小型化が図れる。

【００１７】（ハ）混合器５４の前段に設けた増幅器２
を省いても良い。 （ニ）二偏波入力に対応するように、低雑音増幅器５０
の初段をそれぞれの偏波用にモノリシック集積回路３１
中に２系統設けても良い。 （ホ）局部発振器５３の周波数安定化を誘電体共振器５
６以外のもの、例えば水晶発振器を逓倍して動作させる
発振器を設けても良い。 （ヘ）実施例ではモノリシック集積回路３１のチップを
多層基板３０に直にマウントしてワイヤーボンディング
しているが、チップをパッケージに収納してそれを基板
上にマウントするようにしても良い。。 （ト）実施例では入出力線路がモノリシック集積回路３
１の載っている基板面と同一平面にあるが、スルーホー
ルにより基板裏面にもってくるようにしても良い。

【００１８】

【発明の効果】本発明によれば、次のような効果が得ら
れる。 （イ）フィルターの前の低雑音増幅器をモノリシック集
積回路に形成するようにしたので、従来と比較して部品
点数の削減が図れる。 （ロ）イメージ周波数抑圧用フィルターの全部または一
部を、例えば多層基板の内層を利用して構成することに
より、モノリシック集積回路の入出力端子と、イメージ
周波数抑圧用フィルターの入出力端子との接続配置を自
由に構成することができ、かつ多層基板内に適宜接地層
を設けることにより、フィルター自身の入出力端子間の
アイソレーションを確保することができる。

【００１９】（ハ）モノリシック集積回路の下面の多層
基板の厚さ方向の層を利用して、従来、一般に用いられ
るマイクロストリップライン型フィルターに較べて小型
のイメージ周波数抑圧用フィルターを構成することがで
きる。 （ニ）フィルターへの入出力端子をチップの同一の辺に
無いようにすることにより、入出力端子を同一の辺に設
けたチップに較べて、モノリシック集積回路とフィルタ
ー入出力を結ぶ端子間のアイソレーションを確保するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロ波周波数変換回路の一実
施例の外観構成を示す斜視図である。

【図２】同実施例のマイクロ波周波数変換回路の構成を
示すブロック図である。

【図３】同実施例のマイクロ波周波数変換回路のモノリ
シック集積回路におけるフィルターへの入出力端子の配
置例を示す図である。

【図４】モノリシック集積回路における同じ辺へフィル
ターへの入出力端子を配置した例を示す図である。

【図５】上記実施例のマイクロ波周波数変換回路のモノ
リシック集積回路の増幅器をカスケード接続したときの
総合雑音指数の計算式を示す図である。

【図６】従来のマイクロ波周波数変換回路の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

３０ 多層基板 ３１ モノリシック集積回路 ３２ 信号入力端子 ３３ 出力端子 ３４ 入力端子 ３５ 信号出力端子 ３６ 局部発振端子 ３７ 電源端子 ５０ 低雑音増幅器 ５１ イメージ周波数抑圧用フィルター ５２ 増幅器 ５４ 混合器 ５５ 中間周波数増幅器 ５３ 局部発振器 ５６ 誘電体共振器 ５７ マイクロストリップライン ５８ 終端抵抗

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部からのマイクロ波帯の信号を増幅す
   る増幅器と、 この増幅器から出力される信号のなかの所望の周波数帯
   の信号を通過させるフィルターと、 局部発振器と、 前記フィルターを通過した信号と前記局部発振器から出
   力される局部発振信号とを混合して中間周波信号を取り
   出す混合器と、 この混合器から取り出された中間周波信号を増幅する中
   間周波数増幅器と、を有するマイクロ波周波数変換回路
   において、 前記増幅器と前記局部発振回路の全部又は一部分と前記
   混合器と前記中間周波数増幅器の全部又は一部分をモノ
   リシック集積回路としてチップ中に形成し、 該チップは、前記フィルターと接続するための入出力端
   子を有すると共にこれら入出力端子を互いにチップの同
   一辺に来ないように配設したことを特徴とするマイクロ
   波周波数変換回路。
2. 【請求項２】 前記モノリシック集積回路のチップを多
   層基板上に配設する一方、前記フィルターを前記チップ
   が配設される前記多層基板の同一層以外の層を利用して
   形成することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波周
   波数変換回路。
3. 【請求項３】 前記増幅器は、ＨＥＭＴのモノリシック
   集積回路技術により前記モノリシック集積回路のチップ
   内に形成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項２
   のいずれに記載のマイクロ波周波数変換回路。