JP2008187633A

JP2008187633A - Microwave apparatus

Info

Publication number: JP2008187633A
Application number: JP2007021339A
Authority: JP
Inventors: Kiyoharu Kiyono; 清春清野; Masahiko Funada; 雅彦舟田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-01-31
Filing date: 2007-01-31
Publication date: 2008-08-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problems that a conventional microwave apparatus has a large loss thereby deteriorating a noise figure in a low-noise amplifier, for example, and deteriorating an output and efficiency in a high output amplifier when a conventional microwave apparatus is applied to a microwave component, and that a large amount heat is generated in a capacitor constituting the microwave apparatus, especially in the high output amplifier of 100 W, thereby deteriorating reliability in the microwave apparatus. <P>SOLUTION: The microwave apparatus loads the capacitor between two high impedance lines which have 1/4 wavelengths in a desired frequency band and where characteristic impedance is higher than 50 Ω. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

この発明は、レーダ装置、通信装置等に使用されるマイクロ波コンポーネントを構成する上で必要なマイクロ波装置に関するものである。 The present invention relates to a microwave device necessary for configuring a microwave component used in a radar device, a communication device, or the like.

レーダ装置、通信装置には増幅器、発振器、減衰器など多数のマイクロ波コンポーネントが使用され、通常、これらのマイクロ波コンポーネントにはトランジスタ、ＦＥＴ、ダイオードなどの半導体素子が使用され、これらの半導体素子に所望の直流バイアス電圧およびマイクロ波信号を供給するためのマイクロ波装置が用いられる。 Many microwave components such as amplifiers, oscillators, and attenuators are used in radar devices and communication devices. Usually, these microwave components use semiconductor elements such as transistors, FETs, and diodes. A microwave device is used to provide the desired DC bias voltage and microwave signal.

通常、マイクロ波コンポーネントに使用されるマイクロ波装置は電源と半導体素子間、負荷と半導体素子間あるいは半導体素子間に装荷され、このようなマイクロ波装置はマイクロ波信号が伝播する主線路に直列にキャパシタを装荷する構成のものが用いられ、直流を阻止し、マイクロ波を通過させるためのものであり、一般に、直流阻止キャパシタとして知られている（例えば特許文献１）。 Usually, microwave devices used for microwave components are loaded between the power source and the semiconductor element, between the load and the semiconductor element or between the semiconductor elements, and such a microwave device is in series with the main line through which the microwave signal propagates. A capacitor loaded structure is used to block direct current and allow microwaves to pass, and is generally known as a direct current blocking capacitor (for example, Patent Document 1).

特開平０６−０４５８４９号公報（図１参照）Japanese Patent Laid-Open No. 06-045849 (see FIG. 1)

従来のマイクロ波装置は誘電体基板上に設けられた主線路にキャパシタを装荷した構成となっている。キャパシタの値は所要周波数帯で十分インピーダンスが低く、また、主線路の特性インピーダンスは通常、５０Ωに選ばれている。 A conventional microwave device has a configuration in which a capacitor is loaded on a main line provided on a dielectric substrate. The value of the capacitor is sufficiently low in the required frequency band, and the characteristic impedance of the main line is usually selected to be 50Ω.

キャパシタのインピーダンスは直流ではほぼ無限大となるため、このマイクロ波装置は直流を阻止し、所要周波数帯のマイクロ波信号を通過させる機能を有する。このマイクロ波装置を例えば増幅器の入力側に用いるような場合、バイアス回路を介して供給された直流バイアス電圧および電源から供給されたマイクロ波信号を、増幅器を構成する半導体素子に同時に供給することができる。 Since the impedance of the capacitor is almost infinite in direct current, this microwave device has a function of blocking direct current and allowing microwave signals in a required frequency band to pass. When this microwave device is used, for example, on the input side of an amplifier, a DC bias voltage supplied via a bias circuit and a microwave signal supplied from a power source can be simultaneously supplied to semiconductor elements constituting the amplifier. it can.

一般にマイクロ波信号がマイクロ波装置を通過することにより、そこで減衰される。
その減衰量Lはマイクロ波装置を形成するキャパシタの抵抗成分Rとキャパシタが装荷される所のインピーダンスZに依存し、次式で与えられる。 Generally, a microwave signal passes through a microwave device and is attenuated there.
The attenuation L depends on the resistance component R of the capacitor forming the microwave device and the impedance Z where the capacitor is loaded, and is given by the following equation.

マイクロ波装置での減衰量を小さくするには抵抗成分の小さなキャパシタを選ぶか、キャパシタが装荷される所のインピーダンスを高くする必要がある。しかし、入手できるキャパシタにも限界があり、市販されている最も小さなものでも抵抗は１Ω程度ある。また、キャパシタが装荷される所のインピーダンスを高くするには主線路の特性インピーダンスを高くする必要があるが、マイクロ波コンポーネントの特性に影響を与えてしまう。 In order to reduce the attenuation in the microwave device, it is necessary to select a capacitor having a small resistance component or to increase the impedance where the capacitor is loaded. However, there are limits to the available capacitors, and even the smallest ones on the market have a resistance of about 1Ω. Further, in order to increase the impedance at which the capacitor is loaded, it is necessary to increase the characteristic impedance of the main line, but this affects the characteristics of the microwave component.

このため、主線路の特性インピーダンスを５０Ω近傍に選ぶ必要があり、キャパシタが装荷される所のインピーダンスも５０Ωになる。キャパシタの抵抗が１Ω、キャパシタが装荷される所でのインピーダンスが５０Ωである場合、マイクロ波装置における減衰量は約０.０８６ｄBとなる。 For this reason, it is necessary to select the characteristic impedance of the main line in the vicinity of 50Ω, and the impedance where the capacitor is loaded is also 50Ω. When the resistance of the capacitor is 1Ω and the impedance where the capacitor is loaded is 50Ω, the attenuation in the microwave device is about 0.086 dB.

例えば、このようなマイクロ波装置を低雑音増幅器に使用した場合、この値がそのまま雑音指数の劣化に結び付き低雑音特性が得られない課題がある。また、高出力増幅器に使用するような場合、出力低下を招くとともに効率も低下してしまう課題もある。特に、高出力な半導体素子としてワイドバンドギャップデバイスが開発されており、１００Ｗ以上の高出力増幅器が実現されつつあるが、その場合、キャパシタでの発熱量は約２Ｗとなり、熱的に厳しい状態となるためマイクロ波装置の信頼性が著しく低下してしまう課題もある。 For example, when such a microwave device is used for a low noise amplifier, this value directly leads to deterioration of the noise figure, and there is a problem that low noise characteristics cannot be obtained. In addition, when used in a high-power amplifier, there is a problem that the output is reduced and the efficiency is also reduced. In particular, a wide band gap device has been developed as a high-power semiconductor element, and a high-power amplifier of 100 W or more is being realized. In this case, the calorific value of the capacitor is about 2 W, and the heat is severe. Therefore, there is a problem that the reliability of the microwave device is significantly lowered.

この発明は上記のような課題を解消するためになされたもので、既存のキャパシタを使用するにも関らず、マイクロ波装置の損失低減を図ることを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and aims to reduce the loss of a microwave device despite the use of existing capacitors.

第一の発明のマイクロ波装置は、所望の周波数帯で長さが１/４波長を有し、かつ、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い２個の高インピーダンス線路と、
上記２個のそれぞれの高インピーダンス線路の一端間に装荷されたキャパシタとからなるものである。 A microwave device according to a first aspect of the present invention includes two high impedance lines having a quarter wavelength in a desired frequency band and a characteristic impedance higher than 50Ω,
A capacitor loaded between one end of each of the two high impedance lines.

第二の発明のマイクロ波装置は、所望の周波数帯で長さが波長に比べ十分短く、かつ、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い伝送線路と上記伝送線路の一端に接続され、長さが１/４波長よりも短い先端開放スタブとからなる２個のL形回路と、
上記先端開放スタブが接続されたそれぞれの伝送線路の一端間に装荷されたキャパシタとからなるものである。 The microwave device of the second invention is connected to a transmission line having a length sufficiently shorter than a wavelength in a desired frequency band and having a characteristic impedance higher than 50Ω and one end of the transmission line. Two L-shaped circuits consisting of open-ended stubs shorter than 4 wavelengths;
And a capacitor loaded between one end of each transmission line to which the tip open stub is connected.

第一の発明のマイクロ波装置によれば、所望の周波数帯で長さが１/４波長を有し、かつ、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い２個の高インピーダンス線路と、上記２個のそれぞれの高インピーダンス線路の一端間に装荷されたキャパシタで構成することによって、既存のキャパシタを使用するにも関らず、マイクロ波装置の損失低減を図れるという効果が得られる。 According to the microwave device of the first invention, two high impedance lines having a quarter wavelength in a desired frequency band and a characteristic impedance higher than 50Ω, and each of the two By using the capacitor loaded between one end of the high impedance line, the loss of the microwave device can be reduced despite the use of the existing capacitor.

第二の発明のマイクロ波装置によれば、所望の周波数帯で長さが波長に比べ十分短く、かつ、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い伝送線路とで構成することによって、既存のキャパシタを使用するにも関らず、マイクロ波装置の損失低減を図れるという効果が得られる。 According to the microwave device of the second invention, an existing capacitor is used by configuring with a transmission line whose length is sufficiently shorter than a wavelength in a desired frequency band and whose characteristic impedance is higher than 50Ω. Nevertheless, the effect of reducing the loss of the microwave device can be obtained.

実施の形態１．
この発明に係る実施の形態１について図１〜図４で説明する。
図１は実施の形態１で、半導体素子に所望の直流バイアス電圧およびマイクロ波信号を供給するためのマイクロ波装置をＦＥＴ等による増幅器の入力側に適用した場合の構成を示す図である。
１は誘電体基板、２は入力端子、３、４はそれぞれ主線路、５はＦＥＴ、６は１/４波長スタブ、７はキャパシタ、８は金ワイヤ、９、１０はそれぞれ高インピーダンス線路、１１はキャパシタ、１２は金ワイヤ、１３はマイクロ波装置である。 Embodiment 1 FIG.
Embodiment 1 according to the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a diagram showing a configuration when a microwave device for supplying a desired DC bias voltage and a microwave signal to a semiconductor element is applied to the input side of an amplifier such as an FET according to the first embodiment.
1 is a dielectric substrate, 2 is an input terminal, 3 and 4 are main lines, 5 is an FET, 6 is a 1/4 wavelength stub, 7 is a capacitor, 8 is a gold wire, 9 and 10 are high impedance lines, 11 Is a capacitor, 12 is a gold wire, and 13 is a microwave device.

この増幅器は主線路３、４と、主線路３、４間に設けられたマイクロ装置１３と、一端が主線路４に接続された１/４波長スタブ６と、主線路３の一端に接続された入力端子２と、主線路４の一端に接続されたＦＥＴ５と、１/４波長スタブ６の先端を高周波的に接地するためのキャパシタ７、金ワイヤ８とからなり、主線路３、４、マイクロ装置１３および１/４波長スタブ６はマイクロ波集積回路技術を用いて誘電体基板１上に一体形成されている。なお、誘電体基板１の裏面には接地用金属膜が施されており、また、入力端子２にはマイクロ波信号を発生するための電源が接続されるが、ここでは省略している。 This amplifier is connected to the main lines 3 and 4, the micro device 13 provided between the main lines 3 and 4, a ¼ wavelength stub 6 having one end connected to the main line 4, and one end of the main line 3. Input terminal 2, FET 5 connected to one end of main line 4, capacitor 7 for grounding the tip of quarter-wave stub 6 at high frequency, and gold wire 8, main lines 3, 4, The micro device 13 and the quarter wavelength stub 6 are integrally formed on the dielectric substrate 1 by using a microwave integrated circuit technique. A ground metal film is applied to the back surface of the dielectric substrate 1, and a power source for generating a microwave signal is connected to the input terminal 2, which is omitted here.

また、マイクロ波装置１３は約１/４波長の長さを有する高インピーダンス線路９、１０と、これらの線路９、１０間に装荷されたキャパシタ１１と、キャパシタ１１と高インピーダンス１０の一端を接続する金ワイヤ１２とからなる。キャパシタ１１の値は所望の周波数帯で十分インピーダンスが小さくなるような値に選ばれている。 The microwave device 13 connects the high impedance lines 9 and 10 having a length of about 1/4 wavelength, the capacitor 11 loaded between these lines 9 and 10, and one end of the capacitor 11 and the high impedance 10. And a gold wire 12 to be made. The value of the capacitor 11 is selected so that the impedance is sufficiently small in a desired frequency band.

このようにこの発明のマイクロ波装置１３を増幅器の入力側に適用することにより、キャパシタ７近傍から印加された直流バイアス電圧はキャパシタ１１で阻止され、入力端子２に接続される電源へは供給されることなく、１/４波長スタブ６を介してＦＥＴ５のゲート端子のみに供給される。 Thus, by applying the microwave device 13 of the present invention to the input side of the amplifier, the DC bias voltage applied from the vicinity of the capacitor 7 is blocked by the capacitor 11 and supplied to the power source connected to the input terminal 2. Without being supplied, only the gate terminal of the FET 5 is supplied through the ¼ wavelength stub 6.

一方、キャパシタ７と金ワイヤ８とで高周波的に短絡された１/４波長スタブ６のインピーダンスは所望の周波数帯で非常に高くなるため、電源で発生したマイクロ波信号は入力端子２、主線路３、マイクロ波装置１３および主線路４を介してＦＥＴ５のゲート端子に入力される。このようにこの発明のマイクロ波装置１３を増幅器などのマイクロ波コンポーネントに適用することにより、所望の直流バイアス電圧およびマイクロ波信号をＦＥＴ５などの半導体素子に供給することができる。 On the other hand, since the impedance of the quarter-wave stub 6 short-circuited at high frequency by the capacitor 7 and the gold wire 8 becomes very high in a desired frequency band, the microwave signal generated by the power source is the input terminal 2 and the main line. 3, and input to the gate terminal of the FET 5 through the microwave device 13 and the main line 4. Thus, by applying the microwave device 13 of the present invention to a microwave component such as an amplifier, a desired DC bias voltage and a microwave signal can be supplied to a semiconductor element such as an FET 5.

図２は図１のマイクロ波装置１３近傍の簡略化した等価回路であり、Ｚｇは入力端子２に接続される電源のインピーダンス、Ｚｌは１/４波長スタブ６を含むＦＥＴ５のインピーダンスであり、キャパシタ１１はキャパシタと抵抗との直列回路として表している。
さらに、キャパシタ１１と主線路１０間を接続する金ワイヤ１２の長さは波長に比べ十分短く選ばれており、金ワイヤ１２に起因するインダクタは無視できる程度に小さいため、ここでは省略して示している。 2 is a simplified equivalent circuit in the vicinity of the microwave device 13 of FIG. 1, where Zg is the impedance of the power source connected to the input terminal 2, Zl is the impedance of the FET 5 including the 1/4 wavelength stub 6, and the capacitor Reference numeral 11 represents a series circuit of a capacitor and a resistor.
Further, the length of the gold wire 12 connecting the capacitor 11 and the main line 10 is selected to be sufficiently shorter than the wavelength, and the inductor caused by the gold wire 12 is negligibly small, so it is omitted here. ing.

ここで電源のインピーダンスＺｇおよび主線路３の特性インピーダンスは５０Ωに選ばれており、主線路３と高インピーダンス線路９との接続部から電源側を見たインピーダンスZ１は５０Ωとなる。また、高インピーダンス線路９の長さが所望の周波数帯で１/４波長に、特性インピーダンスを例えば７０.７Ωに選ぶ事により、高インピーダンス線路９とキャパシタ１１との接続点から電源側を見たインピーダンスＺ２は１００Ωとなる。
ただし、主線路３と高インピーダンス線路９との接続点から負荷側を見たインピーダンス、即ち、マイクロ波装置１３の入力端子でのインピーダンスは５０Ωとなる。 Here, the impedance Zg of the power source and the characteristic impedance of the main line 3 are selected to be 50Ω, and the impedance Z1 when the power source side is viewed from the connecting portion between the main line 3 and the high impedance line 9 is 50Ω. Further, the power impedance side 9 is seen from the connection point between the high impedance line 9 and the capacitor 11 by selecting the length of the high impedance line 9 to ¼ wavelength in the desired frequency band and the characteristic impedance, for example, 70.7Ω. The impedance Z2 is 100Ω.
However, the impedance viewed from the connection point between the main line 3 and the high impedance line 9, that is, the impedance at the input terminal of the microwave device 13 is 50Ω.

同様に負荷のインピーダンスＺｌ、主線路４の特性インピーダンスを５０Ωとし、高インピーダンス線路１０の長さおよび特性インピーダンスをそれぞれ１/４波長、７０.７Ωとすればキャパシタ１１と高インピーダンス線路１０との接続点から負荷側を見たインピーダンスも１００Ωとなるが、マイクロ波装置１３の出力端子でのインピーダンスは５０Ωとなる。 Similarly, if the load impedance Zl and the characteristic impedance of the main line 4 are 50Ω, and the length and characteristic impedance of the high impedance line 10 are 1/4 wavelength and 70.7Ω, respectively, the connection between the capacitor 11 and the high impedance line 10 is established. The impedance when the load side is viewed from the point is also 100Ω, but the impedance at the output terminal of the microwave device 13 is 50Ω.

この発明のマイクロ波装置１３のように、長さが１/４波長の高インピーダンス９、１０間にキャパシタ１１を装荷する構成にすることにより、キャパシタ１３が装荷される所のインピーダンスを高くし、かつ、マイクロ波装置１３の入出力端子におけるインピーダンスを５０Ωにすることができる。
このようにキャパシタ１３が装着される部分のインピーダンスZを高くすることができ、キャパシタ１１の抵抗が従来のものと同じであっても損失低減が図れることは数１から明らかである。 As in the microwave device 13 of the present invention, by setting the capacitor 11 to be loaded between the high impedances 9 and 10 having a quarter wavelength, the impedance of the place where the capacitor 13 is loaded is increased, In addition, the impedance at the input / output terminal of the microwave device 13 can be 50Ω.
Thus, it is clear from Equation 1 that the impedance Z of the portion where the capacitor 13 is mounted can be increased, and the loss can be reduced even if the resistance of the capacitor 11 is the same as the conventional one.

図３はこの発明のマイクロ波装置１３の損失特性の一例であり、実線はこの発明のマイクロ波装置の特性、破線は従来のマイクロ波装置の特性であり、比較のために示している。従来のマイクロ波装置のように特性インピーダンス５０Ωの主線路にキャパシタを装荷するものに比べ、この発明のマイクロ波装置１３では所望の周波数帯で損失低減を図ることができる。 FIG. 3 shows an example of the loss characteristic of the microwave device 13 of the present invention. The solid line represents the characteristic of the microwave device of the present invention, and the broken line represents the characteristic of the conventional microwave device, which is shown for comparison. Compared with a conventional microwave device in which a capacitor is loaded on a main line having a characteristic impedance of 50Ω, the microwave device 13 of the present invention can reduce loss in a desired frequency band.

例えば、キャパシタ１３の抵抗が１Ωとした場合、従来のものでは０.０８６ｄBであったのに対し、この発明のものでは高インピーダンス線路９、１０の特性インピーダンスを７０.７Ωに選ぶことにより０.０４３ｄBと１/２に低減できる。また、高インピーダンス線路９、１０の特性インピーダンスをさらに高くすることにより、さらに損失低減が可能である。 For example, when the resistance of the capacitor 13 is 1Ω, it was 0.086 dB in the conventional one, but in the present invention, it is set to 0. It can be reduced to 043 dB and 1/2. Further, the loss can be further reduced by further increasing the characteristic impedance of the high impedance lines 9 and 10.

以上のようにこの発明のマイクロ波装置では抵抗成分が変わらないキャパシタ１１を用いても従来のものに比べ損失低減を図る事ができる。このため、このマイクロ波装置を低雑音増幅器に適用することにより低雑音特性が得られ、また、高出力増幅器に適用すれば、より高出力、高効率化を図ることができる。 As described above, in the microwave device of the present invention, even when the capacitor 11 whose resistance component does not change is used, the loss can be reduced as compared with the conventional one. Therefore, by applying this microwave device to a low noise amplifier, low noise characteristics can be obtained, and when applied to a high output amplifier, higher output and higher efficiency can be achieved.

特に、１００Ｗクラスの高出力増幅器に適用することにより、キャパシタでの発熱量を著しく低減でき、マイクロ波装置の信頼性が向上する効果もある。なお、このマイクロ波装置１３の入出力端子でのインピーダンスが５０Ωであるため、この装置をマイクロ波コンポーネントの主線路にそのまま装荷した場合であっても、マイクロ波コンポーネントの特性が劣化してしまうことはない。 In particular, when applied to a 100 W class high-power amplifier, the amount of heat generated in the capacitor can be significantly reduced, and the reliability of the microwave device is improved. In addition, since the impedance at the input / output terminal of the microwave device 13 is 50Ω, even when this device is loaded as it is on the main line of the microwave component, the characteristics of the microwave component are deteriorated. There is no.

図４は実施の形態１によるマイクロ波装置の他の実施例を示す構成図であり、図４（a）はキャパシタ１１として両端に電極を有するチップ状のキャパシタ１１を用いた場合である。
このようなキャパシタ１１を用いることにより、図１で示したキャパシタ１１と高インピーダンス線路１０間を接続する金ワイヤ１２が不要となるため製作が容易になる利点がある。 FIG. 4 is a configuration diagram showing another example of the microwave device according to the first embodiment. FIG. 4A shows a case where a chip-like capacitor 11 having electrodes at both ends is used as the capacitor 11.
By using such a capacitor 11, there is an advantage that the gold wire 12 for connecting the capacitor 11 and the high impedance line 10 shown in FIG.

また、図４（ｂ）はキャパシタ１１としてギャップキャパシタを用いた場合であり、このキャパシタは主線路３、４および高インピーダンス線路９、１０とマイクロ波集積回路技術を用いることにより誘電体基板１上に一体形成することが可能で、特にチップ状のキャパシタを使用する必要がないため製作がより容易になる利点がある。
さらに、図４（ｃ）はマイクロ波装置１３を形成する誘電体基板１４として主線路３、４を形成するものと違う基板を用いた場合である。 FIG. 4B shows a case in which a gap capacitor is used as the capacitor 11. This capacitor is formed on the dielectric substrate 1 by using the main lines 3, 4 and the high impedance lines 9, 10 and the microwave integrated circuit technology. In particular, there is an advantage that manufacturing is easier because it is not necessary to use a chip-shaped capacitor.
Further, FIG. 4C shows a case where a substrate different from that forming the main lines 3 and 4 is used as the dielectric substrate 14 forming the microwave device 13.

誘電体基板１４として窒化アルミ等の熱伝導の優れた基板を使用することにより、キャパシタ１１で発生する熱を効率良く排熱させる事ができ、マイクロ波装置１３の信頼性がより向上する利点がある。なお、このような構成のマイクロ波装置であっても図１〜図３で説明したようにマイクロ波装置の機能、効果は同じである。 By using a substrate having excellent thermal conductivity such as aluminum nitride as the dielectric substrate 14, the heat generated in the capacitor 11 can be efficiently exhausted, and the reliability of the microwave device 13 is further improved. is there. In addition, even if it is the microwave apparatus of such a structure, as demonstrated in FIGS. 1-3, the function and effect of a microwave apparatus are the same.

実施の形態２
図５に実施の形態２によるマイクロ波装置の構成および等価回路を示すものであり、１５、１６は所望の周波数帯で長さが波長に比べ十分短く、かつ、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い伝送線路、１７、１８は所望の周波数帯で１/４波長よりも短い先端開放スタブである。 Embodiment 2
FIG. 5 shows the configuration and equivalent circuit of the microwave device according to the second embodiment. Reference numerals 15 and 16 denote transmissions having a length that is sufficiently shorter than a wavelength in a desired frequency band and a characteristic impedance higher than 50Ω. Lines 17 and 18 are open-ended stubs shorter than ¼ wavelength in a desired frequency band.

このマイクロ波装置は図５（a）に示すように、２個の伝送線路１５、１６と、２個の先端開放スタブ１７、１８と、キャパシタ１１および金ワイヤ１２とからなり、伝送線路１５の先端には先端開放スタブ１７、１８を接続し、これらの先端開放スタブ１７、１８の接続点近傍にチップ状のキャパシタ１１を装着するとともに、キャパシタ１１と伝送線路１６間を金ワイヤ１２で接続した構成のものである。このような構成のマイクロ波装置１３も実施の形態１で示したように主線路３、４間に装荷されている。 As shown in FIG. 5A, the microwave device includes two transmission lines 15 and 16, two open-end stubs 17 and 18, a capacitor 11, and a gold wire 12. Tip open stubs 17 and 18 are connected to the tips, chip-shaped capacitors 11 are mounted near the connection points of the tip open stubs 17 and 18, and the capacitors 11 and the transmission lines 16 are connected by gold wires 12. It is a thing of composition. The microwave device 13 having such a configuration is also loaded between the main lines 3 and 4 as shown in the first embodiment.

図５（ｂ）は図５（a）の簡略化した等価回路であり、伝送線路１５、１６は高インピーダンスを有し、長さが波長に比べ十分短い事からインダクタとして表され、また、１/４波長よりも短い先端開放スタブ１７、１８は等価的にキャパシタとして表すことができる。 FIG. 5 (b) is a simplified equivalent circuit of FIG. 5 (a). The transmission lines 15 and 16 have high impedance and are expressed as inductors because their length is sufficiently shorter than the wavelength. The open end stubs 17 and 18 shorter than / 4 wavelength can be equivalently expressed as capacitors.

また、キャパシタ１１は抵抗とキャパシタとの直列回路として表され、キャパシタ１１の値は所望の周波数帯でインピーダンスが十分小さくなるように選ばれている。さらに、キャパシタ１１と伝送線路１６間を接続する金ワイヤ１２の長さは波長に比べ十分短く選ばれており、金ワイヤ１２に起因するインダクタは無視できる程度に小さいくなるため、ここでは省略して示している。 The capacitor 11 is expressed as a series circuit of a resistor and a capacitor, and the value of the capacitor 11 is selected so that the impedance is sufficiently small in a desired frequency band. Further, the length of the gold wire 12 connecting the capacitor 11 and the transmission line 16 is selected to be sufficiently shorter than the wavelength, and the inductor due to the gold wire 12 becomes negligibly small, and is omitted here. It shows.

この図に示すように、このマイクロ波装置ではインダクタ１５とキャパシタ１７とで形成されるL形回路と、インダクタ１６とキャパシタ１８とで形成されるL形回路との間にキャパシタ１３が装荷されたものとして表される。このようなL形回路はインピーダンス変換機能を有することは一般に知られている。 As shown in this figure, in this microwave device, a capacitor 13 is loaded between an L-shaped circuit formed by an inductor 15 and a capacitor 17 and an L-shaped circuit formed by an inductor 16 and a capacitor 18. Expressed as a thing. It is generally known that such an L-shaped circuit has an impedance conversion function.

例えば、２GHｚで５０Ωから１００Ωへ変換するにはインダクタは約４ｎH、キャパシタは約０.８ｐFとなる。このような値が得られるように伝送線路１５、１６の長さと特性インピーダンス、先端開放スタブ１７、１８の長さと特性インピーダンスを選ぶことにより、キャパシタ１３が装着されるインピーダンスを１００Ωに保ちつつ、マイクロ波装置の入出力端子でのインピーダンスを５０Ωにできる。 For example, to convert from 50Ω to 100Ω at 2 GHz, the inductor is about 4 nH and the capacitor is about 0.8 pF. By selecting the lengths and characteristic impedances of the transmission lines 15 and 16 and the lengths and characteristic impedances of the open-end stubs 17 and 18 so as to obtain such values, the impedance to which the capacitor 13 is attached is maintained at 100Ω, Impedance at the input / output terminal of the wave device can be 50Ω.

このようにキャパシタ１３が装着されるインピーダンスを高くすることができ、実施の形態１で説明したようにマイクロ波装置の損失低減を図ることができる。このマイクロ波装置をマイクロ波コンポーネント、例えば低雑音増幅器では雑音指数の劣化、高出力増幅器では出力、効率の低下小さくする事ができる効果がある。また、１００Ｗ級の高出力増幅器ではマイクロ波装置を構成するキャパシタ１１での発熱を小さくすることができ、マイクロ波装置の信頼性向上が図れる効果もある。
なお、実施の形態１で示したような１/４波長の高インピーダンス線路９、１０が不要となるため、実施の形態１のものに比べ、小形になる効果もある。 Thus, the impedance at which the capacitor 13 is mounted can be increased, and the loss of the microwave device can be reduced as described in the first embodiment. This microwave device has the effect of reducing the noise figure degradation in a microwave component, for example, a low noise amplifier, and reducing the output and efficiency in a high power amplifier. In addition, the 100 W class high-power amplifier can reduce heat generation in the capacitor 11 constituting the microwave device, and has an effect of improving the reliability of the microwave device.
In addition, since the quarter-wave high impedance lines 9 and 10 as shown in the first embodiment are not necessary, there is an effect that the size is reduced as compared with the first embodiment.

図６は実施の形態２のマイクロ波装置による他の実施例の構成を示す図であり、１９は誘電体ブロック、２０は金属パターン、２１はスルーホールである。
このマイクロ波装置は図５のものと基本的構成は同じであるが、誘電体基板１上に形成され、スルーホール２１を施した金属パターン２０と先端開放スタブ１７の先端部との間に、例えば窒化アルミ等の熱伝導性の良好な誘電体ブロック１９を設けたものである。 FIG. 6 is a diagram showing the configuration of another example of the microwave device according to the second embodiment, in which 19 is a dielectric block, 20 is a metal pattern, and 21 is a through hole.
This microwave device has the same basic configuration as that of FIG. 5, but is formed on the dielectric substrate 1 and between the metal pattern 20 provided with the through hole 21 and the tip portion of the tip opening stub 17. For example, a dielectric block 19 having good thermal conductivity such as aluminum nitride is provided.

先端開放スタブ１７の先端部に誘電体ブロック１９を設けることにより、先端開放スタブ１７に起因するキャパシタの値が若干変動するが、この誘電体ブロック１９を設けることを考慮し、所望の値が得られるように先端開放スタブ１７の長さおよび特性インピーダンスが選ばれている。 By providing the dielectric block 19 at the tip of the tip open stub 17, the value of the capacitor due to the tip open stub 17 slightly fluctuates. However, considering the provision of the dielectric block 19, a desired value can be obtained. The length and characteristic impedance of the open end stub 17 are selected.

このような構成にすることにより、キャパシタ１１で発生した熱を先端開放スタブ１７、誘電体ブロック１９およびスルーホール２０を介して排熱させることができる。これにより、キャパシタ１１の温度を下げることができ、図５のマイクロ波装置よりも高信頼性が得られる効果がある。 With this configuration, the heat generated in the capacitor 11 can be exhausted through the tip open stub 17, the dielectric block 19, and the through hole 20. Thereby, the temperature of the capacitor 11 can be lowered, and there is an effect that higher reliability can be obtained than the microwave device of FIG.

以上のように、実施の形態１、２で示したマイクロ波装置ではマイクロ波コンポーネントに使用される半導体素子に所望の直流バイアス電圧およびマイクロ波信号を供給する機能を有し、かつ、損失が小さいためマイクロ波コンポーネントの高性能化、高信頼性化が図れる。 As described above, the microwave devices described in the first and second embodiments have a function of supplying a desired DC bias voltage and a microwave signal to a semiconductor element used for a microwave component and have a small loss. Therefore, high performance and high reliability of the microwave component can be achieved.

この発明の実施の形態１によるマイクロ波装置を増幅器の入力側に適用した場合の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of applying the microwave apparatus by Embodiment 1 of this invention to the input side of an amplifier. この発明の実施の形態１によるマイクロ波装置の等価回路を示す図である。It is a figure which shows the equivalent circuit of the microwave apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１によるマイクロ波装置の損失特性を示す図である。It is a figure which shows the loss characteristic of the microwave apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明の実施の形態１によるマイクロ波装置の他の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the other Example of the microwave apparatus by Embodiment 1 of this invention. この発明による実施の形態２のマイクロ波装置の構成および等価回路を示す図である。It is a figure which shows the structure and equivalent circuit of the microwave apparatus of Embodiment 2 by this invention. この発明による実施の形態２のマイクロ波装置の他の実施例の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the other Example of the microwave apparatus of Embodiment 2 by this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１誘電体基板、２入力端子、３主線路、４主線路、５ＦＥＴ、６１/４波長スタブ、７キャパシタ、８金ワイヤ、９高インピーダンス線路、１０高インピーダンス線路、１１キャパシタ、１２金ワイヤ、１３マイクロ波装置、１４誘電体基板、１５伝送線路、１６伝送線路、１７先端開放スタブ、１８先端開放スタブ、１９誘電体ブロック、２０金属パターン、２１スルーホール。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Dielectric substrate, 2 Input terminal, 3 Main line, 4 Main line, 5 FET, 6 1/4 wavelength stub, 7 Capacitor, 8 Gold wire, 9 High impedance line, 10 High impedance line, 11 Capacitor, 12 Gold wire , 13 microwave device, 14 dielectric substrate, 15 transmission line, 16 transmission line, 17 open end stub, 18 open end stub, 19 dielectric block, 20 metal pattern, 21 through hole.

Claims

所望の周波数帯で長さが１/４波長を有し、かつ、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い２個の高インピーダンス線路と、
上記２個のそれぞれの高インピーダンス線路の一端間に装荷されたキャパシタとからなることを特徴とするマイクロ波装置。 Two high impedance lines having a quarter wavelength in a desired frequency band and a characteristic impedance higher than 50Ω,
A microwave device comprising a capacitor loaded between one end of each of the two high impedance lines.

所望の周波数帯で長さが波長に比べ十分短く、かつ、特性インピーダンスが５０Ωよりも高い伝送線路と上記伝送線路の一端に接続され、長さが１/４波長よりも短い先端開放スタブとからなる２個のL形回路と、
上記先端開放スタブが接続されたそれぞれの伝送線路の一端間に装荷されたキャパシタとからなることを特徴とするマイクロ波装置。 A transmission line having a length sufficiently shorter than a wavelength in a desired frequency band and having a characteristic impedance higher than 50Ω and one end of the transmission line connected to one end of the transmission line, and a tip open stub having a length shorter than ¼ wavelength. Two L-shaped circuits
A microwave device comprising: a capacitor loaded between one end of each transmission line to which the tip open stub is connected.

長さが１/４波長よりも短い先端開放スタブを有することを特徴とする請求項１記載のマイクロ波装置。 The microwave device according to claim 1, further comprising an open-ended stub having a length shorter than ¼ wavelength.

所望の周波数帯で長さが波長に比べ１／４以上短くなることを特徴とする請求項２記載のマイクロ波装置。 3. The microwave device according to claim 2, wherein the length is shorter by 1/4 or more than the wavelength in a desired frequency band.