JPH11186425A - 高周波モジュールデバイス - Google Patents

高周波モジュールデバイス

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JPH11186425A
JPH11186425A JP35470897A JP35470897A JPH11186425A JP H11186425 A JPH11186425 A JP H11186425A JP 35470897 A JP35470897 A JP 35470897A JP 35470897 A JP35470897 A JP 35470897A JP H11186425 A JPH11186425 A JP H11186425A
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JP
Japan
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dielectric
line structure
sealing member
frequency module
coaxial line
Prior art date
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JP35470897A
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English (en)
Inventor
Shunji Ekuma
俊二 荏隈
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 18GHz以上の帯域で使用される高周波モ
ジュールデバイスは同軸線路構造のインピーダンス整合
を図ったとしても十分にガラス部材による誘電体損を影
響が大きく、高周波信号を効率良く伝えることができな
かった。 【解決手段】 回路モジュールが導電性のケース16に
封入され、それを貫通する回路モジュールの信号端子1
9を封止部材21で封止した同軸線路構造もち、ガラス
を誘電体とした第1の同軸線路構造21aに隣接してガ
ラスよりも低い誘電体損をもつ部材を誘電体とした第2
の同軸線路構造21bを設け、高周波モジュールデバイ
スの気密を確保し、誘電体損の小さい同軸線路構造得る
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は導電性のケースに収
められ、マイクロ波、ミリ波等の高周波数で使用される
高周波モジュールデバイスに関するものである。
【0002】
【従来の技術】衛星放送や、衛星通信などの特に高い周
波数安定度を必要とするコンバータに対しては、内部を
高気密にすることによって耐環境性を持たせることがで
きる金属ケースに封入された高周波モジュールデバイス
が使用される。
【0003】図4は従来例の高周波モジュールデバイス
である局部発振器を示す略断面図である。発振回路54
と半導体素子53を搭載したセラミック基板51は金属
等の導電体で形成されたベース52に固定されており、
ベース52と金属等で形成された導電体のカバー55を
溶接等で接着することにより、ケース56が形成され
る。ベース52には外部端子を挿通するための穴57、
58が設けられている。59は外部信号入力端子であ
り、60は電源端子である。外部信号入力端子59は穴
57に挿通されており、外部信号入力端子59とベース
52との隙間には誘電体であるガラス等の封止部材61
充填されている。一方電源端子60は穴52に挿通さ
れ、電源端子60とベース52との間の隙間はガラス等
の封止部材62が充填されている。封止部材61、62
により、穴57、58は封止され、ケース56内部の気
密が保たれる。この局部発振器50は外部入力端子59
と封止部材57とベース52とで封止部材57を誘電体
とする同軸線路構造を有している。
【0004】金属のケースに封入された高周波モジュー
ルデバイスは上述のような局部発振器に限らず、VCO
(Voltage Controlled Osillator)、水晶発振器、SA
W(表面波)フィルタ等種々の高周波モジュールデバイ
スがあり、いずれの高周波モジュールデバイスもケース
内に回路基板が設置され、その端子は、金属等の導電性
のベースに挿通され、封止部材によって封止されてい
る。
【0005】従来、これらの金属のケースに封入された
高周波モジュールデバイスで扱う周波数は、例えばKu
バンドの衛星放送、衛星受信用コンバータの局部発振機
で10〜11.5GHz程度であり、その他のデバイス
ではほぼ2GHz以下であったため、端子の特性インピ
ーダンスはあまり考慮されることはなかった。しかし一
部の高周波モジュールデバイスでは信号端子の特性イン
ピーダンスを内部回路の特性インピーダンスと同じ値に
し、インピーダンスマッチングを図ることによって高周
波信号の端子部での反射およびロスを極力小さくしよう
とするものがある。
【0006】図5は別の従来例の高周波モジュールデバ
イスである局部発振器を示す略断面図である。信号端子
59で形成された中心導体と、信号端子59を固定絶縁
するガラスの封止部材61を誘電体、およびベース52
を外部導体とした同軸線路構造において、その特性イン
ピーダンスを内部回路の特性インピーダンスと一致する
ように穴57の大きさd2および信号端子59の太さd1
を選択していた。
【0007】同軸線路構造の特性インピーダンスZo
(Ω)とするとZoは次式(1)で表される。
【0008】
【数1】
【0009】式(1)において、εsは誘電体の比誘電
率であり、ここでは封止部材の比誘電率である。d1
中心導体の直径でありここでは信号端子の59直径であ
り、d2は外部導体の直径であり、ここでは穴57の直
径である。
【0010】誘電体として機能するガラス部材は、たと
えば硼珪酸ガラス(SiO2+Al23)が使用され
る。また、誘電体による電気エネルギーの損失Wは下式
(2)で表される。
【0011】
【数2】
【0012】式(2)において、電気エネルギーの損失
は誘電正接tanδ、周波数f、誘電率εに比例して電
気エネルギーの損失が大きくなる。ここで例えば、硼珪
酸ガラスの比誘電率は5.0程度であり、誘電正接ta
nδは30×10-4である。18GHz以上の周波数帯
で使用される高周波モジュールデバイスにおいては、単
に誘電体としてガラスを用いた場合、実用上、誘電体に
よる電気エネルギーの損失が大きくなり高周波信号の伝
達効率が低下していた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】ガラス部材は端子を固
定し絶縁、気密を保つためには好適な材料であるが、同
軸線路構造の誘電体を形成するガラス部材は誘電体によ
る損失が小さくなく、高周波で用いられるモジュールデ
バイスでは、同軸線路構造のインピーダンス整合を図っ
たとしてもガラス部材の誘電体による損失の影響が大き
く、高周波信号を効率良く伝えることができなかった。
【0014】本発明は上述の問題点を鑑みてなされたも
のであり、高周波モジュールデバイスの気密を確保する
と共に誘電体による損失の小さい同軸線路構造の信号端
子を有する高周波モジュールデバイスを実現するもので
ある。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1記載の
高周波モジュールデバイスは、回路モジュールが導電性
のケースに封入され、該ケースを貫通する回路モジュー
ルの信号端子を誘電体で封止した同軸線路構造を有する
高周波モジュールデバイスにおいて、前記同軸線路構造
は、信号端子を封止するための第1の同軸線路構造と、
該第1の同軸線路構造の誘電体よりも低い誘電正接をも
つ部材を誘電体とし、該第1の誘電体に隣接して設けら
れた第2の同軸線路構造と、からなることを特徴とする
ものである。
【0016】本発明の請求項2記載の高周波モジュール
デバイスは、前記第1の同軸線路構造の誘電体はガラス
であることを特徴とするものである。
【0017】本発明の請求項3記載の高周波モジュール
デバイスは、前記第1の同軸線路構造の特性インピーダ
ンスと前記第2の同軸線路構造の特性インピーダンスが
等しいことを特徴とするものである。
【0018】
【発明の実施の形態】図1は本発明の一実施の形態の高
周波モジュールデバイスである局部発振器を示す略断面
図である。金属等の導電性のベース12にはセラミック
基板11が設置され、セラミック基板11上に半導体回
路部品13および誘電体共振器14が設置され回路モジ
ュールである局部発振回路を形成している。
【0019】導電性のベース12には穴17、18が開
けられており、穴17には信号出力端子19が挿通され
ており、誘電体で形成される封止部材21で封止されて
いる。また、もう一方の穴には電源端子20が挿通さ
れ、誘電体で形成される封止部材22で封止されてい
る。封止部材22には、硼珪酸ガラス等が用いられる。
導電性のベース12上には金属等の導電性のカバー15
が溶接等によって取付けられ、ケース16を形成してい
る。ケース16内部は気密が確保されており、安定した
周波数特性をもつ局部発振器10を形成することができ
る。
【0020】信号端子19が挿通された穴18には封止
部材21が充填され、封止部材21は、硼珪酸ガラスな
どのガラスで形成されたの第1の封止部材21aと、そ
の上にフッ素樹脂等の樹脂で形成された第2の封止部材
21bとからなっている。この局部発振器10は外部入
力端子19と封止部材21とベース12とで封止部材2
1を誘電体とする同軸線路構造を成している。
【0021】図2は本発明の一実施の形態の高周波モジ
ュールデバイスである局部発振器の部分拡大図である。
導電性のベース12に設けられた穴17には電源端子1
9が挿通され、硼珪酸ガラスの第1の封止部材21aが
充填され第1の同軸線路構造を形成している、その上に
フッ素樹脂の第2の封止部材21bが充填され、第2の
同軸線路構造を形成している。下表1に硼珪酸ガラスと
フッ素樹脂の誘電率と誘電正接を示す。
【0022】
【表1】
【0023】上表において、フッ素樹脂の誘電正接は、
2×10-4程度であり、硼珪酸ガラスの誘電正接、30
×10-4に比べると一桁以上小さいので、同軸線路構造
の部分全てを硼珪酸ガラスで封止するよりも誘電体によ
る損失が軽減され効率良く信号を出力することができ
る。
【0024】また、樹脂の封止部材21bの充填によ
り、ガラスを薄く形成しても強度的な問題がなく、単に
ガラスの封止部材の充填部分を薄く形成したり、ベース
の厚さを薄く形成する方法よりも強度的に優れている。
【0025】第1の封止部材21aの材料としてはガラ
ス等のケース内の機密を確保出来る材料が用いられ、第
2の封止部材21bの材料としてはフッ素樹脂等の第1
の封止部材よりも誘電正接の低い材料を用いている。
【0026】樹脂で充填する形状に形成した第2の封止
部材21bを電源端子19と組み合わせ、そのまま穴1
7に挿通させ、封止部材を21aを所定の場所に位置さ
せる。次にガラスの第1の封止部材21aを穴21の残
りの空間に充填することにより、局部発振器10の内部
の気密を保つことができるようにする。
【0027】また、穴17の第1の封止部材21aが充
填される部分と第2の封止部材12bが充填される部分
とではその半径は異なっており、同じ値の特性インピー
ダンスが得られるようになっている。信号端子19の直
径d1は0.5mmであり、第1の封止部材21aであ
る硼珪酸ガラスの比誘電率は5.0であり、第2の封止
部材であるフッ素樹脂の比誘電率は2.1程度である。
したがって、基板の特性インピーダンスが50Ωである
とき、前述の式(1)に基づいて、信号端子19の特性
インピーダンスを50Ωになるように、ガラスの第1の
封止部材に対応するの穴の内径d2gは3.2mm、第2
の封止部材に対応する穴の内径d2tを1.67mmに形
成する。このように、ベース形成されるの穴径を穴に充
填する封止部材に応じて変えてインピーダンス整合を行
うことにより、高周波信号の反射およびロスを軽減する
ことができる。
【0028】図3は本発明の他の実施の形態の高周波デ
バイスモジュールである局部発振器の部分拡大図であ
る。図3(a)において、ベース12に設けられた穴1
7の大きさは一定であり、2つの誘電体に合わせて信号
端子19の直径を変化させることによりインピーダンス
整合を実現している。信号端子19の第1の封止部材2
1aに対応する部分の直径d1gは0.5mmであり、第
2の封止部材21bに対応する信号端子19の直径d1t
は0.96mmとである。また、穴17の内径d2
3.2mmである。このように信号端子19の直径を封
止部材に対応させて変化させることにより、特性インピ
ーダンスを50Ωにすることができ、局部発振回路の特
性インピーダンスと整合されることができ、高周波信号
の反射およびロスを軽減することができる。
【0029】図3(b)はガラスの第1の封止部材21
aの下に樹脂の第2の封止部材21bを設けたものであ
り、信号端子19の直径d1は0.5mmであり、ガラ
ス部の金属ベース内径d2gは約3.2mmであり、第2
の封止部材21bに対応する部分の穴17の内径d2t
約1.67mmである。このように、第1の封止部材が
第2の封止部材の上にあってもよい。
【0030】図3(c)は信号端子19を挿通する穴1
7の内径を一定にし、2つの誘電体の比誘電率に合わせ
信号端子19の直径を変えるものである。例えば、信号
端子19の特性インピーダンスを50Ωにするには信号
端子19の第2の封止部材に21b対応する部分の直径
1tが0.5mmのあり、第1の封止部材21aに対応
する信号端子19の直径d1gは0.26mmとなる。ま
た、ベースの内径dは1.67mmである。このよう
に第1の封止部材21aに対応するの穴17の直径を小
さくすることにより、同軸線路構造の部分の機械的強度
を更に増加させることができる。
【0031】これらの端子構造は、衛星放送や衛星通信
の受信用コンバータの局部発振回路ユニットに限らず、
VCO、水晶発振器、SAWフィルタ等の金属のケース
に封入された高周波モジュールデバイスにも適用するこ
とができる。
【0032】
【発明の効果】本発明の請求項1記載の高周波モジュー
ルデバイスよれば、回路モジュールが導電性のケースに
封入され、該ケースを貫通する回路モジュールの信号端
子を誘電体で封止した同軸線路構造を有する高周波モジ
ュールデバイスにおいて、前記同軸線路構造は、信号端
子を封止するための第1の同軸線路構造と、該第1の同
軸線路構造の誘電体よりも低い誘電正接をもつ部材を誘
電体とし、該第1の誘電体に隣接して設けられた第2の
同軸線路構造と、からなることを特徴とするものであ
り、誘電体損の小さい同軸線路構造得ることができ、効
率良く信号を出力することができる。
【0033】本発明の請求項2記載の高周波モジュール
デバイスによれば、前記第1の同軸線路構造の誘電体は
ガラスであることを特徴とするものであり、高周波モジ
ュールデバイスの気密を確保することができる。
【0034】本発明の請求項3記載の高周波モジュール
デバイスによれば、前記第1の同軸線路構造の特性イン
ピーダンスと前記第2の同軸線路構造の特性インピーダ
ンスが等しいことを特徴するものであり、高周波信号の
反射およびロスを軽減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の高周波モジュールデバ
イスである局部発振器を示す略断面図である。
【図2】本発明の一実施の形態の高周波モジュールデバ
イスである局部発振器の部分拡大図である。
【図3】本発明の他の実施の形態の高周波デバイスモジ
ュールである局部発振器の部分拡大図である。
【図4】従来例の高周波モジュールデバイスである局部
発振器を示す略断面図である。
【図5】別の従来例の高周波モジュールデバイスである
局部発振器を示す略断面図である。
【符号の説明】
10 局部発振器 11 セラミック基板 12 ベース 13 半導体回路部品 14 誘電体共振器 15 カバー 16 ケース 17 穴 19 信号端子 21 封止部材 21a 第1の封止部材 21b 第2の封止部材

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 回路モジュールが導電性のケースに封入
    され、該ケースを貫通する回路モジュールの信号端子を
    誘電体で封止した同軸線路構造を有する高周波モジュー
    ルデバイスにおいて、 前記同軸線路構造は、信号端子を封止するための第1の
    同軸線路構造と、該第1の同軸線路構造の誘電体よりも
    低い誘電正接をもつ部材を誘電体とし、該第1の誘電体
    に隣接して設けられた第2の同軸線路構造と、からなる
    ことを特徴とする高周波モジュールデバイス。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の高周波モジュールデバイ
    スにおいて、前記第1の同軸線路構造の誘電体はガラス
    であることを特徴とする高周波モジュールデバイス。
  3. 【請求項3】 請求項1または2記載の高周波モジュー
    ルデバイスにおいて、前記第1の同軸線路構造の特性イ
    ンピーダンスと前記第2の同軸線路構造の特性インピー
    ダンスとが等しいことを特徴とする高周波モジュールデ
    バイス。
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