JPH11308026A - ラットレースハイブリッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ２つ入力端子と２つの出力端子を分離し、さ
らに入出力間のアイソレーションの優れたラットレース
ハイブリッドを提供する。 【解決手段】 ラットレースハイブリッドは、電気長９
０°の伝送線路１と、この一方の端子に接続された電気
長９０°の伝送線路２と、伝送線路２の他方の端子に接
続された電気長９０°の伝送線路３と、伝送線路３の他
方の端子に接続され、もう一方の端子が伝送線路１に接
続された電気長２７０°の伝送線路４と、伝送線路１及
び２の接続点に接続された伝送線路５と、伝送線路２及
び３の接続点に接続された伝送線路６と、伝送線路３及
び４の接続点に接続された伝送線路７と、伝送線路４及
び１の接続点に接続された伝送線路８を含み、伝送線路
４上の、伝送線路１と伝送線路４と伝送線路８の接続点
から電気長が９０°の地点で、伝送線路５と伝送線路４
が空間的に回避して交差している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路に用い
られるラットレースハイブリッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】［従来技術１］ラットレースハイブリッ
ドは、高周波回路において同相も含めて位相差電力分配
あるいは電力合成を行う回路で例えば平衡ミキサーなど
の構成部品として用いられる。従来のラットレースハイ
ブリッドを図７に示す。ラットレースハイブリッドは、
特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第一
の伝送線路７１と、第一の伝送線路７１の一方の端子に
一方の端子が接続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚ
ｏ、電気長９０°の第二の伝送線路７２と、第二の伝送
線路７２の他方の端子に一方の端子が接続された特性イ
ンピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第三の伝送
線路７３と、第三の伝送線路７３の他方の端子に一方の
端子が接続され、もう一方の端子には第一の伝送線路７
１の端子が接続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚ
ｏ、電気長２７０°の第四の伝送線路７４と、第一の伝
送線路７１と第二の伝送線路７２の接続点に一方の端子
が接続された特性インピーダンスＺｏの第五の伝送線路
７５と、第二の伝送線路７２と第三の伝送線路７３の接
続点に一方の端子が接続された特性インピーダンスＺｏ
の第六の伝送線路７６と、第三の伝送線路７３と第四の
伝送線路７４の接続点に一方の端子が接続された特性イ
ンピーダンスＺｏの第七の伝送線路７７と、第四の伝送
線路７４と第一の伝送線路７１の接続点に一方の端子が
接続された特性インピーダンスＺｏの第八の伝送線路７
８からなる。第五の伝送線路、第六の伝送線路、第七の
伝送線路、第八の伝送線路の他方の端子をそれぞれ、端
子１１、端子１３、端子１２、端子１４とする。

【０００３】次にラットレースハイブリッドの動作を説
明する。端子１１に入力された信号は、端子１３および
端子１４に分配されて出力される。端子１１から端子１
３に至る経路と端子１１から端子１４に至る経路は電気
長が等しいため、端子１３に出力される信号と端子１４
に出力される信号は位相が等しい。また端子１１から端
子１２に至る２本の経路は電気長１８０°分の差があ
り、端子１１に入力した信号は端子１２で打ち消し合
い、端子１２には出力されない。

【０００４】一方、端子１２に入力された信号は、端子
１３および端子１４に分配されて出力される。端子１２
から端子１３に至る経路は端子１２から端子１４に至る
経路と比較して電気長１８０°短いため、端子１３に出
力される信号と端子１４に出力される信号は位相差が１
８０°となる。また端子１２から端子１３に至る２本の
経路は電気長１８０°分の差があり、端子１２に入力し
た信号は端子１１で打ち消し合い、端子１２には出力さ
れない。

【０００５】しかし従来のラットレースハイブリッドに
は次のような問題があった。まず、［従来技術１］の場
合、入力端子と出力端子が交互に並ぶため、バランス型
ミキサーや逓倍器等の高周波回路をレイアウトする際
に、線路を引き回す必要があり、レイアウトが煩雑にな
るうえ、占有面積も大きくなるという問題があった。そ
こでそれらの問題を解決するような従来技術２として下
記に示すラットレースハイブリッドが考えられた。

【０００６】［従来技術２］図８に従来技術２のラット
レースハイブリッドを示す。従来技術１と同様にラット
レースハイブリッドは、特性インピーダンス２^0.5×Ｚ
ｏ、電気長９０°の第一の伝送線路８１と、第一の伝送
線路の一方の端子に一方の端子が接続された特性インピ
ーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第二の伝送線路
８２と、第二の伝送線路８２の他方の端子に一方の端子
が接続された特性インピーダンス２^{0. 5}×Ｚｏ、電気長
９０°の第三の伝送線路８３と、第三伝送線路８３の他
方の端子に一方の端子が接続され、もう一方の端子には
第一の伝送線路８１の端子が接続された特性インピーダ
ンス２^0.5×Ｚｏ、電気長２７０°の第四の伝送線路８
４と、第一の伝送線路８１と第二の伝送線路８２の接続
点に一方の端子が接続された特性インピーダンスＺｏの
第五の伝送線路８５と、第二の伝送線路８２と第三の伝
送線路８３の接続点に一方の端子が接続された特性イン
ピーダンスＺｏの第六の伝送線路８６と、第三の伝送線
路８３と第四の伝送線路８４の接続点に一方の端子が接
続された特性インピーダンスＺｏの第七の伝送線路８７
と、第四の伝送線路８４と第一の伝送線路８１の接続点
に一方の端子が接続された特性インピーダンスＺｏの第
八の伝送線路８８からなり、第五の伝送線路８５および
第四の伝送線路８４は、一方の伝送線路が他方の伝送線
路上を空間的に回避して交差している。第五の伝送線
路、第六の伝送線路、第七の伝送線路、第八の伝送線路
の他方の端子をそれぞれ、端子１１、端子１３、端子１
２、端子１４とする。

【０００７】次に、ラットレースハイブリッドの動作を
説明する。端子１１に入力された信号は、端子１３およ
び端子１４に分配されて出力される。端子１１から端子
１３に至る経路と端子１１から端子１４に至る経路は電
気長が等しいため、端子１３に出力される信号と端子１
４に出力される信号は位相が等しい。また端子１１から
端子１２に至る２本の経路は電気長１８０°分の差があ
り、端子１１に入力した信号は端子１２で打ち消し合
い、端子１２には出力されない。

【０００８】一方、端子１２に入力された信号は、端子
１３および端子１４に分配されて出力される。端子１２
から端子１３に至る経路は端子１２から端子１４に至る
経路と比較して電気長１８０°短いため、端子１３に出
力される信号と端子１４に出力される信号は位相差が１
８０°となる。また端子１２から端子１３に至る２本の
経路は電気長１８０°分の差があり、端子１２に入力し
た信号は端子１１で打ち消し合い、端子１２には出力さ
れない。

【０００９】さらに、第五の伝送線路８５を第四の伝送
線路８４と交差させることにより、端子１１と端子１２
が並び、端子１３と端子１４が並ぶため、入力端子と出
力端子を分離でき、高周波回路のレイアウトが容易にな
る。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術２に示すラットレースハイブリッドの場合において
も、２本の伝送線路を一部交差させる必要があり、一方
の伝送線路を他方の伝送線路上を空間的に回避して交差
させても、交差点で線路間に生じる容量成分によって、
周波数が高くなるにつれて一方の線路を通る信号が他方
の線路に漏洩する。このため、一方の入力端子に入力し
た信号の一部が他方の入力端子から漏洩し、２つの入力
端子間のアイソレーションが劣化するという問題が生じ
る。特に周波数が数十ＧＨｚのミリ波帯では交差点にお
ける漏洩が顕著となる。

【００１１】また特に、同一半導体基板上にトランジス
タ等の能動素子とキャパシタ、インダクタ、抵抗、伝送
線路等の受動素子を集積化するＭＭＩＣ（Ｍｏｎｏｌｉ
ｔｈｉｃ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ
Ｃｉｒｃｕｉｔ）では、チップ面積の縮小化が要求さ
れ、また、伝送線路を交差させた場合の信号の漏洩が顕
著であるため、以上に挙げた課題は、半導体基板上に増
幅器あるいは周波数変換器とラットレースハイブリッド
を集積化する際に特に深刻な問題となる。

【００１２】本発明は、これらの問題点を解決するため
になされたもので、本発明は、レイアウトが容易で、入
出力間のアイソレーションの優れたラットレースハイブ
リッドを提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
係るラットレースハイブリッドは、特性インピーダンス
２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第一の伝送線路と、第一
の伝送線路の一方の端子に一方の端子が接続された特性
インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第二の伝
送線路と、第二の伝送線路の他方の端子に一方の端子が
接続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９
０°の第三の伝送線路と、第三の伝送線路の他方の端子
に一方の端子が接続され、もう一方の端子が第一の伝送
線路の端子に接続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚ
ｏ、電気長２７０°の第四の伝送線路と、第一の伝送線
路と第二の伝送線路の接続点に一方の端子が接続された
特性インピーダンスＺｏの第五の伝送線路と、第二の伝
送線路と第三の伝送線路の接続点に一方の端子が接続さ
れた特性インピーダンスＺｏの第六の伝送線路と、第三
の伝送線路と第四の伝送線路の接続点に一方の端子が接
続された特性インピーダンスＺｏの第七の伝送線路と、
第四の伝送線路と第一の伝送線路の接続点に一方の端子
が接続された特性インピーダンスＺｏの第八の伝送線路
を含み、第四の伝送線路上の、第一の伝送線路と第四の
伝送線路と第八の伝送線路の接続点から電気長が９０°
の地点で、第五の伝送線路と第四の伝送線路が空間的に
回避して交差している。

【００１４】請求項２に記載の発明に係るラットレース
ハイブリッドは、第一、第二、第三、第四、第五、第
六、第七、および第八の伝送線路は、基板上に形成され
たマイクロストリップ線路であり、第五の伝送線路およ
び第四の伝送線路は、どちらか一方の伝送線路が他方の
伝送線路上を空間的に回避して交差している。

【００１５】請求項３に記載の発明に係るラットレース
ハイブリッドは、第一、第二、第三、第四、第五、第
六、第七、および第八の伝送線路は、基板上に形成され
たコプレーナ線路であり、第五の伝送線路および第四の
伝送線路は、どちらか一方の伝送線路が他方の伝送線路
上を空間的に回避して交差している。

【００１６】

【発明の実施の形態】［実施の形態１］図１に本発明の
ラットレースハイブリッドを示す。ラットレースハイブ
リッドは、特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９
０°の第一の伝送線路１と、第一の伝送線路の一方の端
子に一方の端子が接続された特性インピーダンス２^0.5
×Ｚｏ、電気長９０°の第二の伝送線路２と、第二の伝
送線路２の他方の端子に一方の端子が接続された特性イ
ンピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第三の伝送
線路３と、第三の伝送線路３の他方の端子に一方の端子
が接続され、もう一方の端子には第一の伝送線路１の端
子が接続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気
長２７０°の第四の伝送線路４と、第一の伝送線路１と
第二の伝送線路２の接続点に一方の端子が接続された特
性インピーダンスＺｏの第五の伝送線路５と、第二の伝
送線路２と第三の伝送線路３の接続点に一方の端子が接
続された特性インピーダンスＺｏの第六の伝送線路６
と、第三の伝送線路３と第四の伝送線路４の接続点に一
方の端子が接続された特性インピーダンスＺｏの第七の
伝送線路７と、第四の伝送線路４と第一の伝送線路１の
接続点に一方の端子が接続された特性インピーダンスＺ
ｏの第八の伝送線路８を含み、第四の伝送線路４上の、
第一の伝送線路１と第四の伝送線路４と第八の伝送線路
８の接続点から電気長が９０°の地点で、第五の伝送線
路５と第四の伝送線路４が空間的に回避して交差してい
る。第五の伝送線路５と第四の伝送線路４を空間的に回
避して交差させる方法としては、通常用いられるエアブ
リッジやリボンワイヤーなどを用いる。

【００１７】次にラットレースハイブリッドの動作を説
明する。端子１１に入力された信号は、端子１３および
端子１４に分配されて出力される。端子１１から端子１
３に至る経路と端子１１から端子１４に至る経路は電気
長が等しいため、端子１３に出力される信号と端子１４
に出力される信号は位相が等しい。また端子１１から端
子１２に至る２本の経路は電気長１８０°分の差があ
り、端子１１に入力した信号は端子１２で打ち消し合
い、端子１２には出力されない。

【００１８】一方、端子１２に入力された信号は、端子
１３および端子１４に分配されて出力される。端子１２
から端子１３に至る経路は端子１２から端子１４に至る
経路と比較して電気長１８０°短いため、端子１３に出
力される信号と端子１４に出力される信号は位相差が１
８０°となる。また端子１２から端子１３に至る２本の
経路は電気長１８０°分の差があり、端子１２に入力し
た信号は端子１１で打ち消し合い、端子１２には出力さ
れない。

【００１９】また、第五の伝送線路５を第四の伝送線路
４と交差させることにより、端子１１と端子１２が並
び、端子１３と端子１４が並ぶため、入力端子と出力端
子を分離でき、高周波回路のレイアウトが容易になる。

【００２０】さらに端子１１から入力した信号が、第五
の伝送線路５と第四の伝送線路４の交差点において第四
の伝送線路４に一部漏洩しても、第五の伝送線路５と第
四の伝送線路４の交差点から端子１２に至る２本の経路
の電気長の差が１８０°であるため、端子１２には漏洩
しない。

【００２１】逆に、端子１２に入力した信号は、端子１
２から第五の伝送線路５と第四の伝送線路４の交差点に
至る２本の経路の電気長の差が１８０°であるため、第
五の伝送線路５と第四の伝送線路４の交差点では打ち消
し合い、第五の伝送線路５には漏洩しない。したがって
端子１１と端子１２はお互いにアイソレーションが取れ
る。

【００２２】［実施の形態２］図２に実施の形態２とし
てマイクロストリップ線路を信号線路に用いたラットレ
ースハイブリッド１００を示す。ラットレースハイブリ
ッドは、特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０
°の第一のマイクロストリップ線路２１と、第一のマイ
クロストリップ線路２１の一方の端子に一方の端子が接
続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０
°の第二のマイクロストリップ線路２２と、第二のマイ
クロストリップ線路２２の他方の端子に一方の端子が接
続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０
°の第三のマイクロストリップ線路２３と、第三マイク
ロストリップ線路２３の他方の端子に一方の端子が接続
され、もう一方の端子には第一の伝送線路２１の端子が
接続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長２
７０°の第四のマイクロストリップ線路２４と、第一の
マイクロストリップ線路２１と第二のマイクロストリッ
プ線路２２の接続点に一方の端子が接続された特性イン
ピーダンスＺｏの第五のマイクロストリップ線路２５
と、第二のマイクロストリップ線路２２と第三のマイク
ロストリップ線路２３の接続点に一方の端子が接続され
た特性インピーダンスＺｏの第六のマイクロストリップ
線路２６と、第三のマイクロストリップ線路２３と第四
のマイクロストリップ線路２４の接続点に一方の端子が
接続された特性インピーダンスＺｏの第七のマイクロス
トリップ線路２７と、第四のマイクロストリップ線路２
４と第一のマイクロストリップ線路２１の接続点に一方
の端子が接続された特性インピーダンスＺｏの第八のマ
イクロストリップ線路２８を含み、第四のマイクロスト
リップ線路上２４の、第一のマイクロストリップ線路２
１と第四のマイクロストリップ線路２４と第八のマイク
ロストリップ線路２８の接続点から電気長が９０°の地
点で、第五のマイクロストリップ線路２５と第四のマイ
クロストリップ線路２４が空間的に回避して交差してい
る。

【００２３】次にラットレースハイブリッドの動作を説
明する。端子１１に入力された信号は、端子１３および
端子１４に分配されて出力される。端子１１から端子１
３に至る経路と端子１１から端子１４に至る経路は電気
長が等しいため、端子１３に出力される信号と端子１４
に出力される信号は位相が等しい。また端子１１から端
子１２に至る２本の経路は電気長１８０°分の差があ
り、端子１１に入力した信号は端子１２で打ち消し合
い、端子１２には出力されない。

【００２４】一方、端子１２に入力された信号は、端子
１３および端子１４に分配されて出力される。端子１２
から端子１３に至る経路は端子１２から端子１４に至る
経路と比較して電気長１８０°短いため、端子１３に出
力される信号と端子１４に出力される信号は位相差が１
８０°となる。また端子１２から端子１３に至る２本の
経路は電気長１８０°分の差があり、端子１２に入力し
た信号は端子１１で打ち消し合い、端子１２には出力さ
れない。

【００２５】また、第五のマイクロストリップ線路２５
を第四のマイクロストリップ線路２４と交差させること
により、端子１１と端子１２が並び、端子１３と端子１
４が並ぶため、入力端子と出力端子を分離でき、高周波
回路のレイアウトが容易になる。

【００２６】さらに端子１１から入力した信号が、第五
のマイクロストリップ線路２５と第四のマイクロストリ
ップ線路２４の交差点において第四のマイクロストリッ
プ線路２４に一部漏洩しても、第五のマイクロストリッ
プ線路２５と第四のマイクロストリップ線路２４の交差
点から端子１２に至る２本の経路の電気長の差が１８０
°であるため、端子１２には漏洩しない。

【００２７】逆に、端子１２に入力した信号は、端子１
２から第五のマイクロストリップ線路２５と第四のマイ
クロストリップ線路２４の交差点に至る２本の経路の電
気長の差が１８０°であるため、第五のマイクロストリ
ップ線路２５と第四のマイクロストリップ線路２４の交
差点では打ち消し合い、第五のマイクロストリップ線路
２５には漏洩しない。したがって端子１１と端子１２は
お互いにアイソレーションが取れる。

【００２８】マイクロストリップ線路の上面図および断
面図を図３（ａ）および図３（ｂ）にそれぞれ示す。マ
イクロストリップ線路は信号線路３１と接地導体３２と
基板３３で構成される。マイクロストリップ線路の特性
インピーダンスは基板３３の誘電率と、基板３３の厚さ
ｈおよび信号線路３１の幅ｗの比によって決まる。

【００２９】［実施の形態３］図４に実施の形態３とし
てコプレーナ線路を信号線路に用いたラットレースハイ
ブリッド１１０を示す。ラットレースハイブリッドは、
特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第一
のコプレーナ線路４１と、第一のコプレーナ線路４１の
一方の端子に一方の端子が接続された特性インピーダン
ス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第二のコプレーナ線路
４２と、第二のコプレーナ線路４２の他方の端子に一方
の端子が接続された特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、
電気長９０°の第三のコプレーナ線路４３と、第三コプ
レーナ線路４３の他方の端子に一方の端子が接続され、
もう一方の端子には第一の伝送線路４１の端子が接続さ
れた特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長２７０°
の第四のコプレーナ線路４４と、第一のコプレーナ線路
４１と第二のコプレーナ線路４２の接続点に一方の端子
が接続された特性インピーダンスＺｏの第五のコプレー
ナ線路４５と、第二のコプレーナ線路４２と第三のコプ
レーナ線路４３の接続点に一方の端子が接続された特性
インピーダンスＺｏの第六のコプレーナ線路４６と、第
三のコプレーナ線路４３と第四のコプレーナ線路４４の
接続点に一方の端子が接続された特性インピーダンスＺ
ｏの第七のコプレーナ線路４７と、第四のコプレーナ線
路４４と第一のコプレーナ線路４１の接続点に一方の端
子が接続された特性インピーダンスＺｏの第八のコプレ
ーナ線路４８を含み、第四のコプレーナ線路４４上の、
第一のコプレーナ線路４１と第四のコプレーナ線路４４
と第八のコプレーナ線路４８の接続点から電気長が９０
°の地点で、第五のコプレーナ線路４５と第四のコプレ
ーナ線路４４が交差している。またエアーブリッジ４９
は、ラットレースハイブリッドの内側の接地導体と外側
の接地導体の電位を等しくするためのものであり、コプ
レーナ線路で一般的に用いられる。

【００３０】次にラットレースハイブリッドの動作を説
明する。端子１１に入力された信号は、端子１３および
端子１４に分配されて出力される。端子１１から端子１
３に至る経路と端子１１から端子１４に至る経路は電気
長が等しいため、端子１３に出力される信号と端子１４
に出力される信号は位相が等しい。また端子１１から端
子１２に至る２本の経路は電気長１８０°分の差があ
り、端子１１に入力した信号は端子１２で打ち消し合
い、端子１２には出力されない。

【００３１】一方、端子１２に入力された信号は、端子
１３および端子１４に分配されて出力される。端子１２
から端子１３に至る経路は端子１２から端子１４に至る
経路と比較して電気長１８０°短いため、端子１３に出
力される信号と端子１４に出力される信号は位相差が１
８０°となる。また端子１２から端子１３に至る２本の
経路は電気長１８０°分の差があり、端子１２に入力し
た信号は端子１１で打ち消し合い、端子１２には出力さ
れない。

【００３２】また、第五のコプレーナ線路４５を第四の
コプレーナ線路４４と交差させることにより、端子１１
と端子１２が並び、端子１３と端子１４が並ぶため、入
力端子と出力端子を分離でき、高周波回路のレイアウト
が容易になる。

【００３３】さらに端子１１から入力した信号が、第五
のコプレーナ線路４５と第四のコプレーナ線路４４の交
差点において第四のコプレーナ線路４４に一部漏洩して
も、第五のコプレーナ線路４５と第四のコプレーナ線路
４４の交差点から端子１２に至る２本の経路の電気長の
差が１８０°であるため、端子１２には漏洩しない。

【００３４】逆に、端子１２に入力した信号は、端子１
２から第五のコプレーナ線路４５と第四のコプレーナ線
路４４の交差点に至る２本の経路の電気長の差が１８０
°であるため、第五のコプレーナ線路４５と第四のコプ
レーナ線路４４の交差点では打ち消し合い、第五のコプ
レーナ線路４５には漏洩しない。したがって端子１１と
端子１２はお互いにアイソレーションが取れる。

【００３５】コプレーナ線路の上面図および断面図を図
５（ａ）および図５（ｂ）にそれぞれ示す。コプレーナ
線路は信号線路５１と接地導体５０ａ，５０ｂと基板５
２で構成される。コプレーナ線路の特性インピーダンス
は基板５２の誘電率と、信号線路５１の幅Ｗおよび信号
線路５１と接地導体５０ａ、５０ｂの距離Ｓの比によっ
て決まる。コプレーナ線路の両側の接地導体は、レイア
ウトの仕方によっては、特に不連続な部分において電位
が差が生じるため、しばしばエアーブリッジ４９を用い
て両側の接地導体の電位を等しくする。

【００３６】［実施の形態４］本発明のラットレースハ
イブリッドと増幅器あるいは周波数変換器の集積化の一
例として、ダウンコンバータの例を図６に示す。

【００３７】ダウンコンバータは、本発明のラットレー
スハイブリッド１２０、キャパシタ６０ａ、６０ｂ、６
１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄ、整合回路６２ａ、６２
ｂ、およびトランジスタ６３ａ、６３ｂ、反射器６４
ａ、６４ｂ、バイアホール６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６
５ｄ、６６ａ、６６ｂ、６６ｃ、６６ｄからなる。ラッ
トレースハイブリッド１２０の各端子は、実施の形態２
で説明したラットレースハイブリッド１００の各端子と
一致している。キャパシタ６０ａ、６０ｂは、直流バイ
アスを遮断し、高周波信号を通過させる働きがある。キ
ャパシタ６１ａ、６１ｂ、６１ｃ、６１ｄは、高周波的
に接地する働きがある。整合回路６２ａ、６２ｂは伝送
線路で構成され、入力信号を反射させることなくトラン
ジスタ６３ａ、６３ｂに入力させる働きがある。

【００３８】反射器６４ａ、６４ｂも伝送線路で構成さ
れ、トランジスタ６３ａ、６３ｂの出力側に漏洩した入
力信号をトランジスタ６３ａ、６３ｂに反射させる働き
がある。トランジスタとしては、電界効果トランジス
タ、バイポーラトランジスタ、ヘテロジャンクションバ
イポーラトランジスタ等様々なものが考えられる。トラ
ンジスタは、端子１５、１６、１７、１８より直流バイ
アスを印加することにより動作状態にする。バイアホー
ル６５ａ、６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６６ａ、６６ｂ、
６６ｃ、６６ｄは、基板裏面の接地導体と接続され、基
板表面に接地面を提供するものであり、マイクロストリ
ップ線路を用いた回路で一般的に使われる。

【００３９】ダウンコンバータの動作について説明を行
う。端子１１および端子１２にそれぞれ周波数がｆ₁の
入力信号およびｆ₂の入力信号を入力する。端子１１か
らの周波数がｆ₁の入力信号はラットレースハイブリッ
ドの動作原理に従い、端子１３および端子１４に同位相
に分配される。一方、端子１２からの周波数がｆ₂の入
力信号２はラットレースハイブリッドの動作原理に従
い、端子１３および端子１４に逆位相に分配される。そ
れぞれ分配された入力信号は整合回路を通してトランジ
スタ６３に入力される。トランジスタ６３ａ、６３ｂに
入力した２信号はトランジスタの非線型性によって混合
され、２信号の周波数の差｜ｆ₁−ｆ₂｜の周波数の信号
が出力される。この信号は直流バイアス端子１７、１８
から取り出される。また、反射器６４ａ、６４ｂにより
端子１１からの周波数がｆ₁の入力信号および端子１２
からの周波数がｆ₂の入力信号はトランジスタ６３ａ、
６３ｂに戻されるので、トランジスタの非線型性がより
強くなり、周波数の変換効率が高められる。端子１７、
１８に出力された２つの出力信号は位相が逆であるた
め、バラン等の部品を用いて同相合成する。通常、入力
信号１および２の内の一方を変調信号とし、他方を局部
発振信号とし、出力信号は中間周波数信号となる。

【００４０】ラットレースハイブリッド１２０は、図２
ですでに示したラットレースハイブリッド１００と構成
が等しく、それぞれの各端子が対応している。したがっ
て図２を参照にしてすでに説明したとおり、第五の伝送
線路２５を第四の伝送線路２４と交差させることによ
り、端子１１と端子１２が並び、端子１３と端子１４が
並ぶため、入力端子と出力端子を分離でき、レイアウト
が容易になる。

【００４１】さらに端子１１から入力した信号が、第五
の伝送線路２５と第四の伝送線路２４の交差点において
第四の伝送線路２４に一部漏洩しても、第五の伝送線路
２５と第四の伝送線路２４の交差点から端子１２に至る
２本の経路の電気長の差が１８０°であるため、端子１
２には漏洩しない。

【００４２】逆に、端子１２に入力した信号は、端子１
２から第五の伝送線路２５と第四の伝送線路２４の交差
点に至る２本の経路の電気長の差が１８０°であるた
め、第五の伝送線路２５と第四の伝送線路２４の交差点
では打ち消し合い、第五の伝送線路２５には漏洩しな
い。したがって端子１１と端子１２はお互いにアイソレ
ーションが取れる。

【００４３】ラットレース１２０において端子１１およ
び端子１２はお互いにアイソレーションが取れるため、
端子１１からの周波数がｆ₁の入力信号１と端子１２か
らの周波数がｆ₂の入力信号２はお互いに影響をおよぼ
さずにトランジスタに入力することが可能となる。

【００４４】図６で示しているラットレースハイブリッ
ド１２０は占有面積を小さくするために折り曲げてい
る。このラットレースハイブリッド１２０は図４に示し
た例に限らず様々なレイアウトが考えられる。また図４
ではラットレースハイブリッド１２０、整合回路６２
ａ、６２ｂおよび反射器６４ａ、６４ｂはマイクロスト
リップ線路を用いた例を示しているがコプレーナ線路を
用いてもよい。図４では集積化の一例を示しているが、
これに限らず様々なラットレースハイブリッドと増幅器
あるいは周波数変換器の集積回路が考えられる。

【００４５】

【発明の効果】以上の構成により、２つ入力端子と２つ
の出力端子を分離し、さらに入出力間のアイソレーショ
ンの優れたラットレースハイブリッドが構成できた。こ
の発明を用いることにより、小形で特性の優れた高周波
回路が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態に係るラットレース
ハイブリッドの構成図である。

【図２】本発明の第２の実施の形態に係るラットレース
ハイブリッドの構成図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態に係るマイクロスト
リップ線路の上面図である。

【図４】本発明の第３の実施の形態に係るラットレース
ハイブリッドの構成図である。

【図５】本発明の第３の実施の形態に係るコプレーナ線
路の上面図である。

【図６】本発明の第４の実施の形態に係るダウンコンバ
ータの上面図である。

【図７】従来のラットレースハイブリッドの構成図であ
る。

【図８】従来のラットレースハイブリッドの構成図であ
る。

【符号の説明】

１、２、３、４、５、６、７、８ 伝送線路 １１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８ 端
子 ２１、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８ マ
イクロストリップ線路 ３１、５１ 信号線路 ３２、５０ａ、５０ｂ 接地導体 ３３、５２基板 ４１、４２、４３、４４、４５、４６、４７、４８ コ
プレーナ線路 ４９ エアーブリッジ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気
   長９０°の第一の伝送線路と、 第一の伝送線路の一方の端子に一方の端子が接続された
   特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第二
   の伝送線路と、 第二の伝送線路の他方の端子に一方の端子が接続された
   特性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長９０°の第三
   の伝送線路と、 第三の伝送線路の他方の端子に一方の端子が接続され、
   もう一方の端子が第一の伝送線路の端子に接続された特
   性インピーダンス２^0.5×Ｚｏ、電気長２７０°の第四
   の伝送線路と、 第一の伝送線路と第二の伝送線路の接続点に一方の端子
   が接続された特性インピーダンスＺｏの第五の伝送線路
   と、 第二の伝送線路と第三の伝送線路の接続点に一方の端子
   が接続された特性インピーダンスＺｏの第六の伝送線路
   と、 第三の伝送線路と第四の伝送線路の接続点に一方の端子
   が接続された特性インピーダンスＺｏの第七の伝送線路
   と、 第四の伝送線路と第一の伝送線路の接続点に一方の端子
   が接続された特性インピーダンスＺｏの第八の伝送線路
   を含み、 第四の伝送線路上の、第一の伝送線路と第四の伝送線路
   と第八の伝送線路の接続点から電気長が９０°の地点
   で、第五の伝送線路と第四の伝送線路が空間的に回避し
   て交差していることを特徴とするラットレースハイブリ
   ッド。
2. 【請求項２】 第一、第二、第三、第四、第五、第六、
   第七、および第八の伝送線路は、基板上に形成されたマ
   イクロストリップ線路であり、第五の伝送線路および第
   四の伝送線路は、どちらか一方の伝送線路が他方の伝送
   線路上を空間的に回避して交差していることを特徴とす
   る請求項１記載のラットレースハイブリッド。
3. 【請求項３】 第一、第二、第三、第四、第五、第六、
   第七、および第八の伝送線路は、基板上に形成されたコ
   プレーナ線路であり、第五の伝送線路および第四の伝送
   線路は、どちらか一方の伝送線路が他方の伝送線路上を
   空間的に回避して交差していることを特徴とする請求項
   １記載のラットレースハイブリッド。