JP2001102820A - 高周波回路 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】数十ＧＨｚ以上でワイヤボンディング接続を可
能とする高周波回路を提供する。 【解決手段】ボンディングワイヤのインダクタンス利用
して、線路端部にフィルタを形成する。セラミック基板
１０上にコプレーナ線路２０を形成し、連続して中心導
体２１ａが細線化されたコプレーナ線路２０Ｂと中心導
体が拡幅されたコプレーナ線路２０Ｃを形成する。これ
に、ボンディングワイヤが接続されるとＬＣＬ型のＴ型
フィルタとなる。この時、細線部２１ｂの線路と拡幅部
２１ｃの線路パラメータ（インピーダンスＺと電気長θ
L ）を伝送行列を用いて、そのフィルタの入力端と出力
端でそれに接続される線路とインピーダンス整合するよ
うに設計する。これにより、反射損失が低減され、数十
ＧＨｚ以上でワイヤボンディング接続が可能となる。
能とする高周波回路を提供する。 【解決手段】ボンディングワイヤのインダクタンス利用
して、線路端部にフィルタを形成する。セラミック基板
１０上にコプレーナ線路２０を形成し、連続して中心導
体２１ａが細線化されたコプレーナ線路２０Ｂと中心導
体が拡幅されたコプレーナ線路２０Ｃを形成する。これ
に、ボンディングワイヤが接続されるとＬＣＬ型のＴ型
フィルタとなる。この時、細線部２１ｂの線路と拡幅部
２１ｃの線路パラメータ（インピーダンスＺと電気長θ
L ）を伝送行列を用いて、そのフィルタの入力端と出力
端でそれに接続される線路とインピーダンス整合するよ
うに設計する。これにより、反射損失が低減され、数十
ＧＨｚ以上でワイヤボンディング接続が可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板に形成される
高周波回路に関する。特に、その端部に線路インピーダ
ンスの異なるパターンを形成し、ボンディングワイヤの
誘導成分と合わせてフィルタとし、接続される線路とイ
ンピーダンス整合をする高周波回路に関する。本発明
は、例えば、線路インピーダンスの異なる又は等しいコ
プレーナ／コプレーナ線路間接続、マイクロストリップ
／コプレーナ線路間接続、マイクロストリップ／マイク
ロストリップ線路間接続等に適用できる。
高周波回路に関する。特に、その端部に線路インピーダ
ンスの異なるパターンを形成し、ボンディングワイヤの
誘導成分と合わせてフィルタとし、接続される線路とイ
ンピーダンス整合をする高周波回路に関する。本発明
は、例えば、線路インピーダンスの異なる又は等しいコ
プレーナ／コプレーナ線路間接続、マイクロストリップ
／コプレーナ線路間接続、マイクロストリップ／マイク
ロストリップ線路間接続等に適用できる。
【０００２】
【従来の技術】従来より、マイクロストリップ線路／コ
プレーナ線路からなる高周波回路がある。それらは、一
般にワイヤボンディング等の接続手段によって高周波素
子又は他の線路と接続して使用される。この時、ボンデ
ィングワイヤは高周波信号に対しては誘導成分であり、
その寄生リアクタンスの大きさが適用できる高周波信号
の上限周波数を規定している。そのため、様々な提案が
なされている。例えば、”マイクロ波・ミリ波のパッケ
ージング技術”（電子情報通信学会総合大会、ＴＣ−１
−１、１９９９）は、実装時の接続技術として、ワイヤ
長さの短縮化、ワイヤのリボン化、スルーホール等によ
るフリップチップボンディング等を提案している。
プレーナ線路からなる高周波回路がある。それらは、一
般にワイヤボンディング等の接続手段によって高周波素
子又は他の線路と接続して使用される。この時、ボンデ
ィングワイヤは高周波信号に対しては誘導成分であり、
その寄生リアクタンスの大きさが適用できる高周波信号
の上限周波数を規定している。そのため、様々な提案が
なされている。例えば、”マイクロ波・ミリ波のパッケ
ージング技術”（電子情報通信学会総合大会、ＴＣ−１
−１、１９９９）は、実装時の接続技術として、ワイヤ
長さの短縮化、ワイヤのリボン化、スルーホール等によ
るフリップチップボンディング等を提案している。
【０００３】又、”コヒーレント光ヘテロダイン受信機
用ＤＣ−１０ＧＨｚ ＧａＡｓミキサＩＣ”（電子情報
通信学会春季大会、Ｃ−６３０、１９９１）は、２４０
ｎＦの微小容量チップキャパシタを上記ボンディングワ
イヤ間に設けて、Ｔ型フィルタを構成しそれにより特性
を改善できるとしている。
用ＤＣ−１０ＧＨｚ ＧａＡｓミキサＩＣ”（電子情報
通信学会春季大会、Ｃ−６３０、１９９１）は、２４０
ｎＦの微小容量チップキャパシタを上記ボンディングワ
イヤ間に設けて、Ｔ型フィルタを構成しそれにより特性
を改善できるとしている。
【０００４】
【発明が解決しようする課題】しかしながら、前者のワ
イヤ長さの短縮化はボンディング装置により物理的に限
界がある。又、ワイヤのリボン化、バンプを用いたフリ
ップチップボンディングだけでは誘導成分の低減にはな
るが、誘導成分がなくなるわけではなく、根本的な解決
策とならない。又、後者の小容量チップキャパシタの搭
載は、実装工程が増えるとともに構成が複雑となる。よ
って、この構成では製造コスト増となる。又、両者とも
その適用周波数は〜４０ＧＨｚ程度であり、７０ＧＨｚ
以上の高い高周波信号に適用できるものではなかった。
イヤ長さの短縮化はボンディング装置により物理的に限
界がある。又、ワイヤのリボン化、バンプを用いたフリ
ップチップボンディングだけでは誘導成分の低減にはな
るが、誘導成分がなくなるわけではなく、根本的な解決
策とならない。又、後者の小容量チップキャパシタの搭
載は、実装工程が増えるとともに構成が複雑となる。よ
って、この構成では製造コスト増となる。又、両者とも
その適用周波数は〜４０ＧＨｚ程度であり、７０ＧＨｚ
以上の高い高周波信号に適用できるものではなかった。
【０００５】本発明の目的は、パターンニングにより線
路端部の線路インピーダンスを変化させ、ボンディング
ワイヤの誘導成分を含めてフィルタを形成して接続され
る線路とのインピーダンス整合を図り、その接続部での
反射損失を低減させることである。そして、７０ＧＨｚ
以上の高周波信号にも適用できる高周波回路とすること
である。
路端部の線路インピーダンスを変化させ、ボンディング
ワイヤの誘導成分を含めてフィルタを形成して接続され
る線路とのインピーダンス整合を図り、その接続部での
反射損失を低減させることである。そして、７０ＧＨｚ
以上の高周波信号にも適用できる高周波回路とすること
である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１に記載の高周波回路は、基板に形成された中心
導体と接地導体からなる線路であって、該線路の端部に
他の線路が接続される高周波回路において、端部に、中
心導体と接地導体の少なくとも一方の部分的な形状変形
により線路インピーダンスを変化させることでフィルタ
を形成し、このフィルタの入力端と出力端でインピーダ
ンス整合されることを特徴とする。
請求項１に記載の高周波回路は、基板に形成された中心
導体と接地導体からなる線路であって、該線路の端部に
他の線路が接続される高周波回路において、端部に、中
心導体と接地導体の少なくとも一方の部分的な形状変形
により線路インピーダンスを変化させることでフィルタ
を形成し、このフィルタの入力端と出力端でインピーダ
ンス整合されることを特徴とする。
【０００７】又、請求項２に記載の高周波回路は、形状
変形による線路インピーダンスの変化により、誘導成分
と容量成分を発生させて、フィルタを形成することを特
徴とする。
変形による線路インピーダンスの変化により、誘導成分
と容量成分を発生させて、フィルタを形成することを特
徴とする。
【０００８】又、請求項３に記載の高周波回路は、線路
インピーダンスの変化は、中心導体の一部が細線化され
た細線部と、中心導体の線幅が拡幅された拡幅部とによ
り生じ、細線部と拡幅部の線路パラメータ（線路インピ
ーダンスと電気長）は線路インピーダンスはフィルタの
入力端と出力端でインピーダンス整合されるように決定
されることを特徴とする。
インピーダンスの変化は、中心導体の一部が細線化され
た細線部と、中心導体の線幅が拡幅された拡幅部とによ
り生じ、細線部と拡幅部の線路パラメータ（線路インピ
ーダンスと電気長）は線路インピーダンスはフィルタの
入力端と出力端でインピーダンス整合されるように決定
されることを特徴とする。
【０００９】又、請求項４に記載の高周波回路は、端部
が所定接続手段によって他の線路と接続され、そのフィ
ルタはその所定接続手段を含むことを特徴とする。即
ち、フィルタは線路インピーダンスが変化する部分、例
えば、細線部と拡幅部と、その所定接続手段とで構成さ
れる。尚、所定接続手段とは、超音波接合によるボンデ
ィングワイヤ、リボン及び、半田接合によるビアホー
ル、スルーホール、バンプ等の誘導成分を有する全ての
接続手段を意味する。
が所定接続手段によって他の線路と接続され、そのフィ
ルタはその所定接続手段を含むことを特徴とする。即
ち、フィルタは線路インピーダンスが変化する部分、例
えば、細線部と拡幅部と、その所定接続手段とで構成さ
れる。尚、所定接続手段とは、超音波接合によるボンデ
ィングワイヤ、リボン及び、半田接合によるビアホー
ル、スルーホール、バンプ等の誘導成分を有する全ての
接続手段を意味する。
【００１０】又、請求項５に記載の高周波回路によれ
ば、その線路は基板裏面に接地導体、基板上面に中心導
体が形成されたマイクロストリップ線路であることを特
徴とする。
ば、その線路は基板裏面に接地導体、基板上面に中心導
体が形成されたマイクロストリップ線路であることを特
徴とする。
【００１１】又、請求項６に記載の高周波回路によれ
ば、その線路は基板裏面に第１接地導体、基板上面に中
心導体と該中心導体の両側に形成された第２接地導体か
らなるコプレーナ線路であることを特徴とする。
ば、その線路は基板裏面に第１接地導体、基板上面に中
心導体と該中心導体の両側に形成された第２接地導体か
らなるコプレーナ線路であることを特徴とする。
【００１２】又、請求項７に記載の高周波回路によれ
ば、フィルタを構成する線路インピーダンスの異なる線
路の線路パラメータ（線路インピーダンスと電気長）
は、接続される両線路の線路インピーダンスをＺ1 ，Ｚ
2 、形成されるフィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11＝
Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、そのフィ
ルタの入力端でのインピーダンス整合条件Ｚ1 ＝（ＡＺ
2 ＋Ｂ）／（ＣＺ2 ＋Ｄ）と出力端での整合条件Ｚ2 ＝
（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋Ａ）が成立するように決定
されることを特徴とする。
ば、フィルタを構成する線路インピーダンスの異なる線
路の線路パラメータ（線路インピーダンスと電気長）
は、接続される両線路の線路インピーダンスをＺ1 ，Ｚ
2 、形成されるフィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11＝
Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、そのフィ
ルタの入力端でのインピーダンス整合条件Ｚ1 ＝（ＡＺ
2 ＋Ｂ）／（ＣＺ2 ＋Ｄ）と出力端での整合条件Ｚ2 ＝
（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋Ａ）が成立するように決定
されることを特徴とする。
【００１３】又、請求項８に記載の高周波回路によれ
ば、フィルタを構成する線路インピーダンスの異なる線
路の線路パラメータ（線路インピーダンスと電気長）
は、接続される両線路の線路インピーダンスをＺ0 、フ
ィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11＝Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21
＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、フィルタにおける電圧透過係
数Ｓ12＝２／（Ａ＋Ｂ／Ｚ0 ＋Ｚ0 ・Ｃ＋Ｄ）が略１と
なるように決定されることを特徴とする。
ば、フィルタを構成する線路インピーダンスの異なる線
路の線路パラメータ（線路インピーダンスと電気長）
は、接続される両線路の線路インピーダンスをＺ0 、フ
ィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11＝Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21
＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、フィルタにおける電圧透過係
数Ｓ12＝２／（Ａ＋Ｂ／Ｚ0 ＋Ｚ0 ・Ｃ＋Ｄ）が略１と
なるように決定されることを特徴とする。
【００１４】
【作用及び効果】請求項１に記載の高周波回路によれ
ば、その端部に中心導体と接地導体の少なくとも一方の
部分的な形状変形により線路インピーダンスを変化させ
ることでフィルタが形成されている。そして、そのフィ
ルタの入力端と出力端でインピーダンス整合されてい
る。これにより、フィルタの入力端から上流を見た線路
インピーダンスとその下流を見たインピーダンスは一致
される。よって、入力端での高周波信号の反射が低減さ
れる。また、フィルタの出力端から上流を見たインピー
ダンスとその下流を見たインピーダンスが一致される。
よって、出力端での反射も低減される。よって、反射な
く線路インピ−ダンスの異なる線路の接続を可能とする
高周波回路となる。尚、上記部分的な形状変形は、中心
導体の幅を変化させること、中心導体と接地導体との間
隔を変化させること、接地導体から中心導体に対向する
枝を形成すること等を意味する。一般的には、中心導体
の相対的な幅と長さで誘導成分が決定され、接地導体と
中心導体との間の相対的な間隔で容量成分が決定され
る。要するに、線幅、線長、屈曲、分割、分岐線付加及
び配置関係により誘導成分と容量成分を形成するものを
全て含む。又、λ／４より短い開放スタグを接地導体か
ら中心導体に平行に設けたものも、誘導成分を発生さ
せ、線路インピーダンスを変化させる。
ば、その端部に中心導体と接地導体の少なくとも一方の
部分的な形状変形により線路インピーダンスを変化させ
ることでフィルタが形成されている。そして、そのフィ
ルタの入力端と出力端でインピーダンス整合されてい
る。これにより、フィルタの入力端から上流を見た線路
インピーダンスとその下流を見たインピーダンスは一致
される。よって、入力端での高周波信号の反射が低減さ
れる。また、フィルタの出力端から上流を見たインピー
ダンスとその下流を見たインピーダンスが一致される。
よって、出力端での反射も低減される。よって、反射な
く線路インピ−ダンスの異なる線路の接続を可能とする
高周波回路となる。尚、上記部分的な形状変形は、中心
導体の幅を変化させること、中心導体と接地導体との間
隔を変化させること、接地導体から中心導体に対向する
枝を形成すること等を意味する。一般的には、中心導体
の相対的な幅と長さで誘導成分が決定され、接地導体と
中心導体との間の相対的な間隔で容量成分が決定され
る。要するに、線幅、線長、屈曲、分割、分岐線付加及
び配置関係により誘導成分と容量成分を形成するものを
全て含む。又、λ／４より短い開放スタグを接地導体か
ら中心導体に平行に設けたものも、誘導成分を発生さ
せ、線路インピーダンスを変化させる。
【００１５】請求項２に記載の高周波回路によれば、形
状変形による線路インピーダンスの変化により、誘導成
分と容量成分を発生させて、フィルタを形成している。
特性インピーダンスに対して誘導成分が過剰となれば、
誘導成分が線路に挿入されたのと等価となり、容量成分
が過剰となれば、中心導体と接地導体との間に容量成分
が挿入されたのと等価となる。これによって、直列誘導
成分と並列容量成分とから成るＬ型フィルタが等価的に
構成される。このＬ型フィルタによりインピーダンス変
換機能を持たせることが可能となる。このフィルタの入
力端、及び出力端でインピーダンス整合するように誘導
成分と容量成分の大きさが決定される。
状変形による線路インピーダンスの変化により、誘導成
分と容量成分を発生させて、フィルタを形成している。
特性インピーダンスに対して誘導成分が過剰となれば、
誘導成分が線路に挿入されたのと等価となり、容量成分
が過剰となれば、中心導体と接地導体との間に容量成分
が挿入されたのと等価となる。これによって、直列誘導
成分と並列容量成分とから成るＬ型フィルタが等価的に
構成される。このＬ型フィルタによりインピーダンス変
換機能を持たせることが可能となる。このフィルタの入
力端、及び出力端でインピーダンス整合するように誘導
成分と容量成分の大きさが決定される。
【００１６】請求項３に記載の高周波回路によれば、線
路インピーダンスの変化は、中心導体の一部が細線化さ
れた細線部と細線部より拡幅された拡幅部とにより生じ
る。この細線部及び拡幅部は、接地導体と合わせて線路
インピーダンスの異なる線路を形成する。即ち、上記フ
ィルタは、この複数の線路インピーダンスの異なる線路
から構成される。そして、上記細線部の線路パラメータ
（線路インピーダンスＺと電気長θL ）と拡幅部の線路
パラメータは、それらの伝送行列とそのフィルタが接続
される線路とのインピーダンス整合条件から決定するこ
とができる。即ち、フィルタの入力端から上流を見た線
路インピーダンスとその下流を見たインピーダンスが一
致するように決定する。また、フィルタの出力端から上
流を見たインピーダンスとその下流を見たインピーダン
スが一致するように決定する。上記パラメータの設定に
より、フィルタの入力端及び出力端でインピーダンスが
整合できるので、高周波信号の反射損失を最小とするこ
とができる。
路インピーダンスの変化は、中心導体の一部が細線化さ
れた細線部と細線部より拡幅された拡幅部とにより生じ
る。この細線部及び拡幅部は、接地導体と合わせて線路
インピーダンスの異なる線路を形成する。即ち、上記フ
ィルタは、この複数の線路インピーダンスの異なる線路
から構成される。そして、上記細線部の線路パラメータ
（線路インピーダンスＺと電気長θL ）と拡幅部の線路
パラメータは、それらの伝送行列とそのフィルタが接続
される線路とのインピーダンス整合条件から決定するこ
とができる。即ち、フィルタの入力端から上流を見た線
路インピーダンスとその下流を見たインピーダンスが一
致するように決定する。また、フィルタの出力端から上
流を見たインピーダンスとその下流を見たインピーダン
スが一致するように決定する。上記パラメータの設定に
より、フィルタの入力端及び出力端でインピーダンスが
整合できるので、高周波信号の反射損失を最小とするこ
とができる。
【００１７】又、請求項４に記載の高周波回路によれ
ば、その端部に形成されるフィルタは、更に接続手段を
含む。即ち、フィルタは中心導体と接地導体の少なくと
も一方の部分的な形状変形によるフィルタと他の線路と
を接続する所定接続手段から構成される。この時、所定
接続手段は高周波的には伝送線路と見なされる。
ば、その端部に形成されるフィルタは、更に接続手段を
含む。即ち、フィルタは中心導体と接地導体の少なくと
も一方の部分的な形状変形によるフィルタと他の線路と
を接続する所定接続手段から構成される。この時、所定
接続手段は高周波的には伝送線路と見なされる。
【００１８】例えば、所定接続手段をボンディングワイ
ヤとし、例えば、線路インピーダンスの異なる場合の一
例である上記の細線部と上記拡幅部からなるフィルタを
介して他の線路を接続する場合を想定する。この時、ボ
ンディングワイヤのインピーダンスは誘導成分である。
よって、等価的には、ワイヤボンディングによる直列誘
導成分、並列容量成分、直列誘導成分から成るＴ型フィ
ルタが形成される。
ヤとし、例えば、線路インピーダンスの異なる場合の一
例である上記の細線部と上記拡幅部からなるフィルタを
介して他の線路を接続する場合を想定する。この時、ボ
ンディングワイヤのインピーダンスは誘導成分である。
よって、等価的には、ワイヤボンディングによる直列誘
導成分、並列容量成分、直列誘導成分から成るＴ型フィ
ルタが形成される。
【００１９】このＴ型フィルタは、インピーダンス変換
フィルタとすることができる。即ち、上記細線部の線路
パラメータ（インピーダンスＺと電気長θL ）と拡幅部
の線路パラメータを選べば、そのＴ型フィルタの入力端
から上流を見た線路インピーダンスとその下流を見たイ
ンピーダンスを整合することができる。又、同様にＴ型
フィルタの出力端（他の線路側のワイヤ端部）から上流
を見たインピーダンスと下流を見たインピーダンスを整
合することができる。即ち、このＴ型フィルタの入力端
と出力端とにおいてインピーダンス整合を達成すること
ができ、ワイヤより右を見たインピーダンスが特性イン
ピーダンスから変位しても、出力端でインピーダンス整
合をとることができる。即ち、如何なるワイヤボンディ
グによる挿入損失も低減することができる。この効果
は、ワイヤが他の導電性材料の接続手段に換わっても同
様である。これにより、例えばワイヤによる反射が低減
されるので、例えば７０ＧＨｚ以上の高周波回路パター
ンに対してもワイヤボンディング接続が可能となる。よ
って、既存のワイヤボンディング技術で、マイクロ波・
ミリ波帯の線路間接続を可能とする高周波回路となる。
フィルタとすることができる。即ち、上記細線部の線路
パラメータ（インピーダンスＺと電気長θL ）と拡幅部
の線路パラメータを選べば、そのＴ型フィルタの入力端
から上流を見た線路インピーダンスとその下流を見たイ
ンピーダンスを整合することができる。又、同様にＴ型
フィルタの出力端（他の線路側のワイヤ端部）から上流
を見たインピーダンスと下流を見たインピーダンスを整
合することができる。即ち、このＴ型フィルタの入力端
と出力端とにおいてインピーダンス整合を達成すること
ができ、ワイヤより右を見たインピーダンスが特性イン
ピーダンスから変位しても、出力端でインピーダンス整
合をとることができる。即ち、如何なるワイヤボンディ
グによる挿入損失も低減することができる。この効果
は、ワイヤが他の導電性材料の接続手段に換わっても同
様である。これにより、例えばワイヤによる反射が低減
されるので、例えば７０ＧＨｚ以上の高周波回路パター
ンに対してもワイヤボンディング接続が可能となる。よ
って、既存のワイヤボンディング技術で、マイクロ波・
ミリ波帯の線路間接続を可能とする高周波回路となる。
【００２０】又、請求項５に記載の高周波回路によれ
ば、その線路を基板裏面に接地導体、基板上面に中心導
体が形成されたマイクロストリップ線路とする。マイク
ロストリップ線路は、基板裏面に接地導体を備えてい
る。よって、例えば、中心導体の線幅をより細線化して
細線部を作製すれば、容易にその誘導成分をより大きく
して線路インピーダンスを変化させることができる。
又、細線化された中心導体の線幅をより拡幅して拡幅部
を形成すれば、容量成分をより大きくして線路インピー
ダンスを変化させることができる。よって、ボンディン
グワイヤによる反射損失を低減する高周波回路を容易に
形成することができる。
ば、その線路を基板裏面に接地導体、基板上面に中心導
体が形成されたマイクロストリップ線路とする。マイク
ロストリップ線路は、基板裏面に接地導体を備えてい
る。よって、例えば、中心導体の線幅をより細線化して
細線部を作製すれば、容易にその誘導成分をより大きく
して線路インピーダンスを変化させることができる。
又、細線化された中心導体の線幅をより拡幅して拡幅部
を形成すれば、容量成分をより大きくして線路インピー
ダンスを変化させることができる。よって、ボンディン
グワイヤによる反射損失を低減する高周波回路を容易に
形成することができる。
【００２１】又、請求項６に記載の高周波回路によれ
ば、その線路を基板裏面に第１接地導体、基板上面に中
心導体と該中心導体の両側に形成された第２接地導体か
らなるコプレーナ線路とする。コプレーナ線路は、中心
導体の線幅のみならず第２接地導体との離間距離によっ
ても線路インピーダンスを調整できる。例えば、同じ線
幅の中心導体に対して、上記離間距離を調整することに
より、より広範囲に誘導成分や容量成分を変化させるこ
とができる。よって、様々な線路に対してより柔軟に入
力端と出力端でのインピーダンス整合を図ることができ
る。従って、より利便性の高い高周波回路となる。
ば、その線路を基板裏面に第１接地導体、基板上面に中
心導体と該中心導体の両側に形成された第２接地導体か
らなるコプレーナ線路とする。コプレーナ線路は、中心
導体の線幅のみならず第２接地導体との離間距離によっ
ても線路インピーダンスを調整できる。例えば、同じ線
幅の中心導体に対して、上記離間距離を調整することに
より、より広範囲に誘導成分や容量成分を変化させるこ
とができる。よって、様々な線路に対してより柔軟に入
力端と出力端でのインピーダンス整合を図ることができ
る。従って、より利便性の高い高周波回路となる。
【００２２】又、請求項７に記載の高周波回路によれ
ば、フィルタを構成する線路インピーダンスの異なる線
路の線路パラメータ（線路インピーダンスと電気長）
は、接続される両線路の線路インピーダンスをＺ1 ，Ｚ
2 、形成されるフィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11＝
Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、そのフィ
ルタの入力端でのインピーダンス整合条件Ｚ1 ＝（ＡＺ
2 ＋Ｂ）／（ＣＺ2 ＋Ｄ）と出力端での整合条件Ｚ2 ＝
（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋Ａ）が成立するように決定
される。
ば、フィルタを構成する線路インピーダンスの異なる線
路の線路パラメータ（線路インピーダンスと電気長）
は、接続される両線路の線路インピーダンスをＺ1 ，Ｚ
2 、形成されるフィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11＝
Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、そのフィ
ルタの入力端でのインピーダンス整合条件Ｚ1 ＝（ＡＺ
2 ＋Ｂ）／（ＣＺ2 ＋Ｄ）と出力端での整合条件Ｚ2 ＝
（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋Ａ）が成立するように決定
される。
【００２３】上記行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、線路イン
ピーダンスの変化を、例えば、細線部と拡幅部とで構成
した場合には、細線部のパラメータ（インピーダンスＺ
a 、電気長θa ）及び拡幅部のパラメータ（インピーダ
ンスＺb 、電気長θb ）の関数である。又、上記行列要
素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいては、フィルタと接続される線
路とのインピーダンス整合条件、例えばフィルタ入力端
で上流を見たインピーダンスＺ 1 と下流を見たインピー
ダンスが等しいとおけば、Ｚ1 ＝（ＡＺ2 ＋Ｂ）／（Ｃ
Ｚ2 ＋Ｄ）が成立する。又、フィルタの出力端で下流を
見たインピーダンスＺ2 と上流を見たインピーダンスが
等しいとおけば、Ｚ2 ＝（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋
Ａ）が成立する。更に、伝送行列に関しては、ＡＤ−Ｂ
Ｃ＝１が成立する。
ピーダンスの変化を、例えば、細線部と拡幅部とで構成
した場合には、細線部のパラメータ（インピーダンスＺ
a 、電気長θa ）及び拡幅部のパラメータ（インピーダ
ンスＺb 、電気長θb ）の関数である。又、上記行列要
素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおいては、フィルタと接続される線
路とのインピーダンス整合条件、例えばフィルタ入力端
で上流を見たインピーダンスＺ 1 と下流を見たインピー
ダンスが等しいとおけば、Ｚ1 ＝（ＡＺ2 ＋Ｂ）／（Ｃ
Ｚ2 ＋Ｄ）が成立する。又、フィルタの出力端で下流を
見たインピーダンスＺ2 と上流を見たインピーダンスが
等しいとおけば、Ｚ2 ＝（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋
Ａ）が成立する。更に、伝送行列に関しては、ＡＤ−Ｂ
Ｃ＝１が成立する。
【００２４】ここで、線路インピーダンスＺ1 、Ｚ2 は
既知であるので、行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには３つの関
係式が成立する。よって、細線部のパラメータと拡幅部
のパラメータで表されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを代入すれば、
上記４パラメータ（Ｚa 、θ a 、Ｚb 、θb ）間に３つ
の関係式が成立する。よって、上記４つのパラメータの
うち１つを任意に決定すれば、他の３パラメータは一意
に決定される。例えば、拡幅部の電気長θb を任意に決
定すれば、拡幅部のインピーダンスＺb 、及び細線部の
インピーダンスＺa と電気長θa が決定される。即ち、
拡幅部及び細線部の形状が容易に決定される。尚、説明
を分かり易くするために、線路インピーダンスの変化と
して、細線部と拡幅部とを用いて説明したが、線路イン
ピーダンスの変化は、この細線部、拡幅部だけに限らな
い。又、線路インピーダンスの変化する部分は３以上で
あっても良い。このようにして、線路インピーダンスの
異なる線路の線路パラメータを決定すれば、上記フィル
タの入力端においても出力端においてもインピーダンス
整合がなされるので、高周波信号を反射させることはな
い。よって、反射損失を最小とする線路パラメータを容
易に作成できる高周波回路となる。
既知であるので、行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄには３つの関
係式が成立する。よって、細線部のパラメータと拡幅部
のパラメータで表されたＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄを代入すれば、
上記４パラメータ（Ｚa 、θ a 、Ｚb 、θb ）間に３つ
の関係式が成立する。よって、上記４つのパラメータの
うち１つを任意に決定すれば、他の３パラメータは一意
に決定される。例えば、拡幅部の電気長θb を任意に決
定すれば、拡幅部のインピーダンスＺb 、及び細線部の
インピーダンスＺa と電気長θa が決定される。即ち、
拡幅部及び細線部の形状が容易に決定される。尚、説明
を分かり易くするために、線路インピーダンスの変化と
して、細線部と拡幅部とを用いて説明したが、線路イン
ピーダンスの変化は、この細線部、拡幅部だけに限らな
い。又、線路インピーダンスの変化する部分は３以上で
あっても良い。このようにして、線路インピーダンスの
異なる線路の線路パラメータを決定すれば、上記フィル
タの入力端においても出力端においてもインピーダンス
整合がなされるので、高周波信号を反射させることはな
い。よって、反射損失を最小とする線路パラメータを容
易に作成できる高周波回路となる。
【００２５】尚、上記接続される線路はその線路インピ
ーダンスＺ1 ，Ｚ2 が等しい場合も含む。又、その場合
は上記フィルタの入力端と出力端におけるインピーダン
ス整合条件は、四端子回路網の入力端と出力端における
電圧反射係数Ｓ11＝Ｓ22＝０、及び電圧透過係数Ｓ12＝
Ｓ21＝１と同一意味である。接続される線路インピーダ
ンスが等しい場合は、上記整合条件はこのような変形条
件も含む。特に、両線路の線路インピーダンスがＺ0 で
等しい場合には、前記フィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ
11＝Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、フィ
ルタにおける電圧透過係数Ｓ12＝２／（Ａ＋Ｂ／Ｚ0 ＋
Ｚ0 ・Ｃ＋Ｄ）が略１となるように決定することを意味
する。
ーダンスＺ1 ，Ｚ2 が等しい場合も含む。又、その場合
は上記フィルタの入力端と出力端におけるインピーダン
ス整合条件は、四端子回路網の入力端と出力端における
電圧反射係数Ｓ11＝Ｓ22＝０、及び電圧透過係数Ｓ12＝
Ｓ21＝１と同一意味である。接続される線路インピーダ
ンスが等しい場合は、上記整合条件はこのような変形条
件も含む。特に、両線路の線路インピーダンスがＺ0 で
等しい場合には、前記フィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ
11＝Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、フィ
ルタにおける電圧透過係数Ｓ12＝２／（Ａ＋Ｂ／Ｚ0 ＋
Ｚ0 ・Ｃ＋Ｄ）が略１となるように決定することを意味
する。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１に本発明による高周波回路の１例を
示す。図は上面図である。本発明の高周波回路は、アル
ミナ等のセラミック基板１０上に連続して形成されるコ
プレーナ線路２０であり、通常のコプレーナ線路２０Ａ
とそれに連続して形成されたコプレーナ線路２０Ｂ、２
０Ｃから構成される。これらは、入出力に使用するため
線路端部に形成される。
て図面を参照して説明する。なお、本発明は下記実施例
に限定されるものではない。 （第１実施例）図１に本発明による高周波回路の１例を
示す。図は上面図である。本発明の高周波回路は、アル
ミナ等のセラミック基板１０上に連続して形成されるコ
プレーナ線路２０であり、通常のコプレーナ線路２０Ａ
とそれに連続して形成されたコプレーナ線路２０Ｂ、２
０Ｃから構成される。これらは、入出力に使用するため
線路端部に形成される。
【００２７】通常のコプレーナ線路２０Ａは、線幅６６
μｍの中心導体２１ａとその両側に形成された線幅３３
０μｍの第２接地導体２２とからなり、その長さは任意
である。コプレーナ線路２０Ｂは、中心導体が細線化さ
れた線幅３０μｍ、長さ約１４０μｍの細線部２１ｂと
上記第２接地導体２２とからなる。又、それに続くコプ
レーナ線路２０Ｃは、中心導体の線幅が逆に拡幅された
１００μｍ×１１５μｍの拡幅部２１ｃと上記第２接地
導体２２からなる。又、上記セラミック基板１０は厚さ
が約２００μｍ、誘電率は９．６であり、その裏面には
第１接地導体が形成されている。即ち、上記コプレーナ
線路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃはグランド付コプレーナ線
路（ＧＣＰＷ）である。尚、上記要素は、リソグラフィ
技術、ＣＶＤ成膜技術、エッチング技術等の半導体プレ
ーナー技術によって作製される。
μｍの中心導体２１ａとその両側に形成された線幅３３
０μｍの第２接地導体２２とからなり、その長さは任意
である。コプレーナ線路２０Ｂは、中心導体が細線化さ
れた線幅３０μｍ、長さ約１４０μｍの細線部２１ｂと
上記第２接地導体２２とからなる。又、それに続くコプ
レーナ線路２０Ｃは、中心導体の線幅が逆に拡幅された
１００μｍ×１１５μｍの拡幅部２１ｃと上記第２接地
導体２２からなる。又、上記セラミック基板１０は厚さ
が約２００μｍ、誘電率は９．６であり、その裏面には
第１接地導体が形成されている。即ち、上記コプレーナ
線路２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃはグランド付コプレーナ線
路（ＧＣＰＷ）である。尚、上記要素は、リソグラフィ
技術、ＣＶＤ成膜技術、エッチング技術等の半導体プレ
ーナー技術によって作製される。
【００２８】図２に本実施例の高周波回路の実装例を示
す。図２（ａ）は、実装順を示す俯瞰図、図２（ｂ）は
実装後の断面図である。上記セラミック基板１０は、先
ず真鍮等の接地金属板１１０に接合される。次に、セラ
ミックス基板１０に設けられた開口部１２を介して、半
導体チップ５０が接地金属板１１０上に形成された凹部
１１１内に挿入される（図２（ａ））。最後に、ボンデ
ィングワイヤ４０により半導体チップ５０の所定個所が
上記高周波回路の端部に接続される（図２（ｂ））。
す。図２（ａ）は、実装順を示す俯瞰図、図２（ｂ）は
実装後の断面図である。上記セラミック基板１０は、先
ず真鍮等の接地金属板１１０に接合される。次に、セラ
ミックス基板１０に設けられた開口部１２を介して、半
導体チップ５０が接地金属板１１０上に形成された凹部
１１１内に挿入される（図２（ａ））。最後に、ボンデ
ィングワイヤ４０により半導体チップ５０の所定個所が
上記高周波回路の端部に接続される（図２（ｂ））。
【００２９】図３に接続部分の拡大図を示す。図は、本
実施例のコプレーナ線路２０と半導体チップ５０に形成
されたコプレーナ線路３０とをボンディングワイヤ４０
で接続した図である。図３（ａ）にその上面図を、図３
（ｂ）にその断面図を示す。コプレーナ線路２０の拡幅
部２１ｃとコプレーナ線路３０の中心導体３１及び、第
２接地導体２２と接地導体３２がそれぞれボンディング
ワイヤ４０で接続されている。尚、上記半導体チップ５
０は、例えば厚さ４５０μｍ、誘電率１１．９のＧａＡ
ｓ基板上に形成されたスイッチ素子である。それは、図
示はしないが、例えばＰＩＮダイオード等の素子が上記
コプレーナ線路３０の中心導体３１と接地導体３２間に
形成された素子である。尚、上記コプレーナ線路３０の
中心導体幅は約５６μｍ、接地導体幅は約３３０μｍ、
その離間距離は約４２μｍである。又、セラミック基板
１０は、裏面の第１接地導体１１により接地されている
（図３（ｂ））。
実施例のコプレーナ線路２０と半導体チップ５０に形成
されたコプレーナ線路３０とをボンディングワイヤ４０
で接続した図である。図３（ａ）にその上面図を、図３
（ｂ）にその断面図を示す。コプレーナ線路２０の拡幅
部２１ｃとコプレーナ線路３０の中心導体３１及び、第
２接地導体２２と接地導体３２がそれぞれボンディング
ワイヤ４０で接続されている。尚、上記半導体チップ５
０は、例えば厚さ４５０μｍ、誘電率１１．９のＧａＡ
ｓ基板上に形成されたスイッチ素子である。それは、図
示はしないが、例えばＰＩＮダイオード等の素子が上記
コプレーナ線路３０の中心導体３１と接地導体３２間に
形成された素子である。尚、上記コプレーナ線路３０の
中心導体幅は約５６μｍ、接地導体幅は約３３０μｍ、
その離間距離は約４２μｍである。又、セラミック基板
１０は、裏面の第１接地導体１１により接地されている
（図３（ｂ））。
【００３０】上記コプレーナ線路２０とコプレーナ線路
３０を接続するボンディングワイヤ４０は誘導成分であ
る。これが高周波素子の挿入損失の主原因となってい
る。図４にボンディングワイヤ４０のインピーダンスと
それによる挿入損失及び反射損失を示す。図４（ａ）が
挿入損失であり、図４（ｂ）が反射損失である。これ
は、５０オーム線路をインピーダンスＺC ＝１００Ω、
２００Ω、３００Ωの３種のボンディングワイヤ４０で
接続した場合の特性である。ボンディングワイヤ長が長
くなるに従い、挿入損失、反射損失が増大するのが分か
る。次に、上記ボンディングワイヤ４０の誘導成分を打
ち消す高周波回路の設計方法を説明する。
３０を接続するボンディングワイヤ４０は誘導成分であ
る。これが高周波素子の挿入損失の主原因となってい
る。図４にボンディングワイヤ４０のインピーダンスと
それによる挿入損失及び反射損失を示す。図４（ａ）が
挿入損失であり、図４（ｂ）が反射損失である。これ
は、５０オーム線路をインピーダンスＺC ＝１００Ω、
２００Ω、３００Ωの３種のボンディングワイヤ４０で
接続した場合の特性である。ボンディングワイヤ長が長
くなるに従い、挿入損失、反射損失が増大するのが分か
る。次に、上記ボンディングワイヤ４０の誘導成分を打
ち消す高周波回路の設計方法を説明する。
【００３１】図５に中心導体２１ａ，細線部２１ｂ，拡
幅部２１ｃとボンディングワイヤ４０及び接続される線
路の簡略図を示す。これは、コプレーナ線路２０Ｂ、２
０Ｃ、ボンディングワイヤ４０を線路パラメータで表し
て、その３線路で構成されるフィルタの入力端と出力端
でのインピーダンス整合条件を求めようとするものであ
る。換言すれば、端部にコプレーナ線路２０Ｂ、２０Ｃ
を作製し、ボンディングワイヤ４０の誘導成分とでイン
ピーダンス変換フィルタを構成して反射損失を低減しよ
うとするものである。
幅部２１ｃとボンディングワイヤ４０及び接続される線
路の簡略図を示す。これは、コプレーナ線路２０Ｂ、２
０Ｃ、ボンディングワイヤ４０を線路パラメータで表し
て、その３線路で構成されるフィルタの入力端と出力端
でのインピーダンス整合条件を求めようとするものであ
る。換言すれば、端部にコプレーナ線路２０Ｂ、２０Ｃ
を作製し、ボンディングワイヤ４０の誘導成分とでイン
ピーダンス変換フィルタを構成して反射損失を低減しよ
うとするものである。
【００３２】詳細には、上記伝送線路を図５に示すよう
に、細線部２１ｂを有するコプレーナ線路を線路インピ
ーダンスＺa 、電気長θa の第１伝送線路Ｈa 、拡幅部
２１ｃを有するコプレーナ線路を線路インピーダンスＺ
b 、電気長θb の第２伝送線路Ｈb 、ボンディングワイ
ヤ４０を線路インピーダンスＺc 、電気長θc の伝送線
路ＨC として説明する。
に、細線部２１ｂを有するコプレーナ線路を線路インピ
ーダンスＺa 、電気長θa の第１伝送線路Ｈa 、拡幅部
２１ｃを有するコプレーナ線路を線路インピーダンスＺ
b 、電気長θb の第２伝送線路Ｈb 、ボンディングワイ
ヤ４０を線路インピーダンスＺc 、電気長θc の伝送線
路ＨC として説明する。
【００３３】第１伝送線路Ｈa の伝送行列Ｆa は次式で
表現される。
表現される。
【数１】 [ cosθa j Ｚa sin θa ] [ jsinθa / Ｚa cosθa ] …（１） 尚、[ ] は各行の成分を表しており、全体で行列を表現
している。Ｆa は２行２列の行列である。又、θa は電
気的長さであり、線路の物理的長さをＬa とすると、θ
a ＝２πＬa ／λである。ここに、λは高周波信号の波
長である。
している。Ｆa は２行２列の行列である。又、θa は電
気的長さであり、線路の物理的長さをＬa とすると、θ
a ＝２πＬa ／λである。ここに、λは高周波信号の波
長である。
【００３４】同様に、第２伝送線路Ｈ bの伝送行列Ｆb
は次式で表される。
は次式で表される。
【数２】 [ cosθb j Ｚb sin θb ] [ jsinθb / Ｚb cosθb ] …（２） 但し、θb ＝２πＬb ／λ
【００３５】そして、ボンディングワイヤ４０の伝送行
列Ｆc は次式で得られる。
列Ｆc は次式で得られる。
【数３】 [ １ ｊωＬ] [ ０ １] …（３） 但し、Ｌはボンディングワイヤ４０のインダクタンス、
ωは高周波信号の角周波数である。
ωは高周波信号の角周波数である。
【００３６】よって、フィルタとしての伝送行列ＷはＦ
a Ｆb Ｆc で表せられる。伝送行列Ｗの要素をＷ11＝
Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、各成分は
次式で表現できる。
a Ｆb Ｆc で表せられる。伝送行列Ｗの要素をＷ11＝
Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、各成分は
次式で表現できる。
【００３７】
【数４】 Ａ＝- Ｚa sin θa sin θb / Ｚb +cosθa cos θb …（４）
【数５】 Ｂ＝ｊωＬ（ cosθa cos θb - Ｚa sin θa sin θb / Ｚb ） +ｊ( Ｚb cos θa sin θb + Ｚa sin θa cos θb ) …（５）
【数６】 Ｃ＝ jcos θa sin θb ／Ｚb +jsinθa cos θb ／Ｚa …（６）
【数７】 Ｄ＝−ωＬ（sin θa cos θb / Ｚa ＋cos θa sin θb / Ｚb ） + (-Ｚb sin θa sin θb / Ｚa +cosθa cos θb ) …（７）
【００３８】ここで、四端子回路網において、高周波信
号が損失なく伝搬する条件は上記フィルタと接続される
線路が整合することである。即ち、フィルタ入力端で上
流を見たインピーダンスＺ1 と下流を見たインピーダン
スが等しいと置けば、次式が成立する。
号が損失なく伝搬する条件は上記フィルタと接続される
線路が整合することである。即ち、フィルタ入力端で上
流を見たインピーダンスＺ1 と下流を見たインピーダン
スが等しいと置けば、次式が成立する。
【数８】 Ｚ1 ＝（ＡＺ2 ＋Ｂ）／（ＣＺ2 ＋Ｄ） …（８） 又、出力端で下流を見たインピーダンスＺ1 と上流を見
たインピーダンスが等しいと置けば、次式が成立する。
たインピーダンスが等しいと置けば、次式が成立する。
【数９】 Ｚ2 ＝（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋Ａ） …（９）
【００３９】又、上記行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ間には、
｜ｗ｜＝１から次式が成立する。
｜ｗ｜＝１から次式が成立する。
【数１０】 ＡＤ−ＢＣ＝１ …（１０） ここで線路インピーダンスＺ1 、Ｚ2 は５０Ω等の既知
であるので、行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは３関係式で結ば
れる。
であるので、行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは３関係式で結ば
れる。
【００４０】ここで、上式（８）、（９）、（１０）に
各行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを代入すれば、４パラメータ
Ｚb 、θb 、Ｚc 、θc 間にも３関係式が成立する。よ
って、この４パラメータのうち例えば拡幅部２１ｃを含
む線路Ｈb のインピーダンスＺb を任意に決定すれば、
他の３パラメータは一意に決定される。即ち、拡幅部の
形状と細線部の形状が容易に決定される。 これによ
り、反射損失を最小とする線路パラメータを容易に作成
できる高周波回路となる。尚、上記任意の決定は、線幅
等の製造限界を考慮して選択される。そして、その範囲
内であれば複数の解が得られる。又、詳細には全体の電
磁界シミュレーションを行い、電気長の微調整が行われ
る。本実施例の高周波回路は、このように設計されて作
製される。
各行列要素Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを代入すれば、４パラメータ
Ｚb 、θb 、Ｚc 、θc 間にも３関係式が成立する。よ
って、この４パラメータのうち例えば拡幅部２１ｃを含
む線路Ｈb のインピーダンスＺb を任意に決定すれば、
他の３パラメータは一意に決定される。即ち、拡幅部の
形状と細線部の形状が容易に決定される。 これによ
り、反射損失を最小とする線路パラメータを容易に作成
できる高周波回路となる。尚、上記任意の決定は、線幅
等の製造限界を考慮して選択される。そして、その範囲
内であれば複数の解が得られる。又、詳細には全体の電
磁界シミュレーションを行い、電気長の微調整が行われ
る。本実施例の高周波回路は、このように設計されて作
製される。
【００４１】次に、上記設計法を定性的に説明する。図
６（ａ）に接続されたコプレーナ線路２０、３０におけ
る各位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、図６（ｂ）にその位置にお
ける反射係数を示す。図６（ｂ）は、スミスチャートで
ある。スミスチャートは、伝送線路における反射係数Γ
を表したものであり、横軸が実数、縦軸が虚数である。
反射係数Γは次式で与えられる。
６（ａ）に接続されたコプレーナ線路２０、３０におけ
る各位置Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを、図６（ｂ）にその位置にお
ける反射係数を示す。図６（ｂ）は、スミスチャートで
ある。スミスチャートは、伝送線路における反射係数Γ
を表したものであり、横軸が実数、縦軸が虚数である。
反射係数Γは次式で与えられる。
【００４２】
【数１１】 Γ（ｘ）＝（Ｚ−Ｚ0 ）／（Ｚ＋Ｚ0 ）・exp （−２ｊβｘ） ＝ｕ＋ｊｖ …（１１） ここに、 ｘ：線路における位置 Ｚ：位置ｘにおけるインピーダンス Ｚ0 ：線路インピーダンス β ：波数 ｕ ：実数部 ｖ ：虚数部 である。
【００４３】図６（ａ）において、観察位置がＡ→Ｂ→
Ｃ→Ｄと移動する場合を想定する。先ずＡ点では、Ｚ＝
Ｚ0 であるので上式（１１）よりΓ（ｘ）＝０である。
よって、図６（ｂ）においてはＡ点の反射係数を表す位
置Ａ’は原点となる。次に、Ｂ点ではボンディングワイ
ヤ４０のインピーダンスＺ＝ｊωＬを経るので、上記
（１１）式より、正規化抵抗＝１の円上を右方向に移動
し、Ｂ点での反射係数Γは第１象限のＢ’点に移動す
る。次いで、Ｃ点では拡幅部２１ｃによる容量成分Ｚ＝
−ｊ／ωＣを経るので、等価正規化コンダクタンス円上
を右方向に移動し、第４象限のＣ’点に移行する。そし
て最後に、細線部２１ｂによるインピーダンスＺ＝ｊω
Ｌ’を通過させることにより、正規化抵抗＝１の円上を
右方向に移動し、Ｄ’点（Ｄ点での反射係数を表す点）
が原点Ａ’に移行せられる。これは、Ｄ点では再び反射
係数を０とすることを意味する。換言すれば、インピー
ダンス整合がなされて高周波信号が伝搬されることを意
味する。上記伝送行列による１連の操作は、スミスチャ
ート上ではこのような反射係数の変遷を意味する。これ
により、容易に反射損失を低減する高周波回路が設計で
きることが確認される。
Ｃ→Ｄと移動する場合を想定する。先ずＡ点では、Ｚ＝
Ｚ0 であるので上式（１１）よりΓ（ｘ）＝０である。
よって、図６（ｂ）においてはＡ点の反射係数を表す位
置Ａ’は原点となる。次に、Ｂ点ではボンディングワイ
ヤ４０のインピーダンスＺ＝ｊωＬを経るので、上記
（１１）式より、正規化抵抗＝１の円上を右方向に移動
し、Ｂ点での反射係数Γは第１象限のＢ’点に移動す
る。次いで、Ｃ点では拡幅部２１ｃによる容量成分Ｚ＝
−ｊ／ωＣを経るので、等価正規化コンダクタンス円上
を右方向に移動し、第４象限のＣ’点に移行する。そし
て最後に、細線部２１ｂによるインピーダンスＺ＝ｊω
Ｌ’を通過させることにより、正規化抵抗＝１の円上を
右方向に移動し、Ｄ’点（Ｄ点での反射係数を表す点）
が原点Ａ’に移行せられる。これは、Ｄ点では再び反射
係数を０とすることを意味する。換言すれば、インピー
ダンス整合がなされて高周波信号が伝搬されることを意
味する。上記伝送行列による１連の操作は、スミスチャ
ート上ではこのような反射係数の変遷を意味する。これ
により、容易に反射損失を低減する高周波回路が設計で
きることが確認される。
【００４４】上記方法で、設計され作製された本実施例
の高周波回路の効果を示す。効果を実証するため、高周
波スイッチ素子（ＭＭＩＣ）単体の特性と高周波スイッ
チ素子を搭載した場合の特性比較を示す。特性は、挿入
損失特性とアイソレーション特性である。図７（ａ）に
高周波スイッチ素子単体の挿入損失特性とアイソレーシ
ョン特性を、図７（ｂ）に本実施例の高周波回路に同じ
高周波スイッチ素子を搭載した場合のそれを示す。横軸
が周波数（ＧＨｚ）、縦軸がにアイソレーション特性及
び挿入損失特性である。共に、実線で示した曲線ａが挿
入損失を示し、破線で示した曲線ｂがアイソレーション
を示している。
の高周波回路の効果を示す。効果を実証するため、高周
波スイッチ素子（ＭＭＩＣ）単体の特性と高周波スイッ
チ素子を搭載した場合の特性比較を示す。特性は、挿入
損失特性とアイソレーション特性である。図７（ａ）に
高周波スイッチ素子単体の挿入損失特性とアイソレーシ
ョン特性を、図７（ｂ）に本実施例の高周波回路に同じ
高周波スイッチ素子を搭載した場合のそれを示す。横軸
が周波数（ＧＨｚ）、縦軸がにアイソレーション特性及
び挿入損失特性である。共に、実線で示した曲線ａが挿
入損失を示し、破線で示した曲線ｂがアイソレーション
を示している。
【００４５】図から分かるように、７６．５ＧＨｚでの
挿入損失は、単体で約−１．５ｄＢ、高周波回路への搭
載で約−１．９ｄＢである。これは、接続部以外の線路
長（約３ｍｍ）での損失（図１におけるコプレーナ線路
２０Ａでの損失）が約０．４ｄＢと予想されるため、接
続部では殆ど損失がないことを意味してしている。又、
アイソレーション特性に関しても、良好な特性を示して
いる。上述の様に、端部にフィルタを形成して、そのフ
ィルタを伝送行列を用いてインピーダンスが整合される
ように設計すれば、挿入損失、アイソレーションに優れ
た高周波回路とすることができる。
挿入損失は、単体で約−１．５ｄＢ、高周波回路への搭
載で約−１．９ｄＢである。これは、接続部以外の線路
長（約３ｍｍ）での損失（図１におけるコプレーナ線路
２０Ａでの損失）が約０．４ｄＢと予想されるため、接
続部では殆ど損失がないことを意味してしている。又、
アイソレーション特性に関しても、良好な特性を示して
いる。上述の様に、端部にフィルタを形成して、そのフ
ィルタを伝送行列を用いてインピーダンスが整合される
ように設計すれば、挿入損失、アイソレーションに優れ
た高周波回路とすることができる。
【００４６】（第２実施例）第１実施例は、２つのコプ
レーナ線路間を接続する場合の高周波回路であった。本
実施例は、２つのマイクロストリップ線路を接続する場
合の高周波回路である。図８に第２実施例の高周波回路
を示す。図は、回路パターンの上面図である。本実施例
の高周波回路は、中心導体１２１ａ、その幅が縮小され
た細線部１２１ｂ、そして逆に導体幅が拡幅された拡幅
部１２１ｃから構成される。尚、図示しないが、この高
周波回路は第１実施例同様に裏面に接地導体を有したセ
ラミック基板上に形成され、その接地導体とでマイクロ
ストリップ線路が形成される。そして、ボンディングワ
イヤ４０によって他のマイクロストリップ線路６０に接
続される。
レーナ線路間を接続する場合の高周波回路であった。本
実施例は、２つのマイクロストリップ線路を接続する場
合の高周波回路である。図８に第２実施例の高周波回路
を示す。図は、回路パターンの上面図である。本実施例
の高周波回路は、中心導体１２１ａ、その幅が縮小され
た細線部１２１ｂ、そして逆に導体幅が拡幅された拡幅
部１２１ｃから構成される。尚、図示しないが、この高
周波回路は第１実施例同様に裏面に接地導体を有したセ
ラミック基板上に形成され、その接地導体とでマイクロ
ストリップ線路が形成される。そして、ボンディングワ
イヤ４０によって他のマイクロストリップ線路６０に接
続される。
【００４７】このように構成しても、細線部１２１ｂを
有するマイクロストリップ線路の伝送行列をＦａ、拡幅
部１２１ｃの伝送行列をＦｂ、ボンディングワイヤ４０
の伝送行列をＦｃ、そして、伝送行列ＦａＦｂＦｃから
なるフィルタの両側の線路インピーダンスをそれぞれＺ
1 、Ｚ2 とすれば、第１実施例と同様の議論が成立す
る。よって、マイクロストリップ線路を使用した線路に
も、その端部に細線部１２１ｂと拡幅部１２１ｃを形成
すれば、第１実施例と同様に挿入損失の低減された高周
波回路とすることができる。
有するマイクロストリップ線路の伝送行列をＦａ、拡幅
部１２１ｃの伝送行列をＦｂ、ボンディングワイヤ４０
の伝送行列をＦｃ、そして、伝送行列ＦａＦｂＦｃから
なるフィルタの両側の線路インピーダンスをそれぞれＺ
1 、Ｚ2 とすれば、第１実施例と同様の議論が成立す
る。よって、マイクロストリップ線路を使用した線路に
も、その端部に細線部１２１ｂと拡幅部１２１ｃを形成
すれば、第１実施例と同様に挿入損失の低減された高周
波回路とすることができる。
【００４８】（第３実施例）第１実施例及び第２実施例
は、２つの線路をボンディングワイヤ等で接続する際の
高周波回路の１例であった。本実施例は、同一基板上に
２種類の異なる線路を形成し、ボンディングワイヤ長を
０とした１例である。即ち、異なる種類の線路を蒸着等
の成膜技術によって、連続して接続する場合の高周波回
路である。本発明は、このような線路変換にも適用でき
る。
は、２つの線路をボンディングワイヤ等で接続する際の
高周波回路の１例であった。本実施例は、同一基板上に
２種類の異なる線路を形成し、ボンディングワイヤ長を
０とした１例である。即ち、異なる種類の線路を蒸着等
の成膜技術によって、連続して接続する場合の高周波回
路である。本発明は、このような線路変換にも適用でき
る。
【００４９】図９にその回路パターンの上面図を示す。
本実施例の高周波回路は、コプレーナ線路８０とそれに
連続して形成され、第２接地導体７３の線幅が縮小され
た括れ部７５、及び約λ／４以上の長さを有する線路変
換部７０から構成される。線路変換部７０においては、
第１実施例及び第２実施例と同様、中心導体８１の線幅
が細線化された細線部７１、及び拡幅された拡幅部７２
が形成されている。又、この線路変換部７０の接地導体
７３は、例えば中心導体８１に所定の離間距離（約５０
μｍ）を有して形成され、コプレーナ線路８０の方向に
その幅が徐々に増大されて形成されて、上記括れ部７５
は端部との間の長さがλ／４に設定されている。そし
て、上記拡幅部７２には、スパッタリング等の成膜技術
でマイクロストリップ線路６０が連続して形成（接続）
される構成である。尚、図の接地導体７３は中心導体８
１に対して対称に配置されているが、一方のみが記述さ
れている。
本実施例の高周波回路は、コプレーナ線路８０とそれに
連続して形成され、第２接地導体７３の線幅が縮小され
た括れ部７５、及び約λ／４以上の長さを有する線路変
換部７０から構成される。線路変換部７０においては、
第１実施例及び第２実施例と同様、中心導体８１の線幅
が細線化された細線部７１、及び拡幅された拡幅部７２
が形成されている。又、この線路変換部７０の接地導体
７３は、例えば中心導体８１に所定の離間距離（約５０
μｍ）を有して形成され、コプレーナ線路８０の方向に
その幅が徐々に増大されて形成されて、上記括れ部７５
は端部との間の長さがλ／４に設定されている。そし
て、上記拡幅部７２には、スパッタリング等の成膜技術
でマイクロストリップ線路６０が連続して形成（接続）
される構成である。尚、図の接地導体７３は中心導体８
１に対して対称に配置されているが、一方のみが記述さ
れている。
【００５０】この場合、線路変換部７０は上記中心導体
８１の線幅によって３分割されたコプレーナ線路７０
Ａ、７０Ｂ，７０Ｃの従続接続と見ることができる。こ
れらにそれぞれ伝送行列Ｆａ、Ｆｂ，Ｆｃを適用し、そ
の入力端と出力端でインピーダンスをそれぞれＺ1 ，Ｚ
2 に整合をさせるようにすれば、第１実施例と同様な議
論が成立する。これにより、細線部７１及び拡幅部７２
のインピーダンスＺと電気長θL 等の線路パラメータを
決定すれば、この線路変換部７０において高周波信号を
反射させることはない。
８１の線幅によって３分割されたコプレーナ線路７０
Ａ、７０Ｂ，７０Ｃの従続接続と見ることができる。こ
れらにそれぞれ伝送行列Ｆａ、Ｆｂ，Ｆｃを適用し、そ
の入力端と出力端でインピーダンスをそれぞれＺ1 ，Ｚ
2 に整合をさせるようにすれば、第１実施例と同様な議
論が成立する。これにより、細線部７１及び拡幅部７２
のインピーダンスＺと電気長θL 等の線路パラメータを
決定すれば、この線路変換部７０において高周波信号を
反射させることはない。
【００５１】又、接地導体７３の線幅がコプレーナ線路
８０の方向に徐々に増大されて形成され、λ／４長さで
括れ部７５を有する構成は、コプレーナ線路型の電界モ
ードをマイクロストリップ線路型の電界モードに、又は
その逆に、徐々にそして完全に変換する構成である。上
記接地導体７３において、開放された端部からλ／４長
さに形成された括れ部７５は、中心導体の両側に形成さ
れた第２接地導体の電位を仮想的なショートとする。こ
れは、信号の電界が中心導体からこの仮想ショートに向
くように変換する構成である。例えば、マイクロストリ
ップ線路６０を伝搬した信号の伝搬モードは、ここで完
全にコプレーナ線路のそれに変換され、コプレーナ線路
８０に伝搬される。通常、伝搬モードの異なる線路を接
続すると、そのモードの不連続性による反射及び漏れが
発生する。上記構成は、この異なる２つの電界モードを
徐々にそして完全に変換する。これにより、伝搬する信
号の反射と漏れを低減させている。よって、伝搬モード
の不連続による反射損失、漏れ損失も回避することがで
きる。従って、同一基板上に形成された異種の線路を損
失なく接続することのできる高周波回路となる。
８０の方向に徐々に増大されて形成され、λ／４長さで
括れ部７５を有する構成は、コプレーナ線路型の電界モ
ードをマイクロストリップ線路型の電界モードに、又は
その逆に、徐々にそして完全に変換する構成である。上
記接地導体７３において、開放された端部からλ／４長
さに形成された括れ部７５は、中心導体の両側に形成さ
れた第２接地導体の電位を仮想的なショートとする。こ
れは、信号の電界が中心導体からこの仮想ショートに向
くように変換する構成である。例えば、マイクロストリ
ップ線路６０を伝搬した信号の伝搬モードは、ここで完
全にコプレーナ線路のそれに変換され、コプレーナ線路
８０に伝搬される。通常、伝搬モードの異なる線路を接
続すると、そのモードの不連続性による反射及び漏れが
発生する。上記構成は、この異なる２つの電界モードを
徐々にそして完全に変換する。これにより、伝搬する信
号の反射と漏れを低減させている。よって、伝搬モード
の不連続による反射損失、漏れ損失も回避することがで
きる。従って、同一基板上に形成された異種の線路を損
失なく接続することのできる高周波回路となる。
【００５２】（変形例）以上、本発明の一実施例を示し
たが、他に様々な変形例が考えられる。例えば、第１実
施例において誘導成分は中心導体を細線化することによ
って形成したが、図１０に示す様に両側に形成された第
２接地導体にλ／４より短いオープンスタブ（開放分
岐）を形成してもよい。様々な誘導成分形成方法の一例
を１０図に示す。図１０（ａ）は中心導体と第２接地導
体間に、図１０（ｂ）は第２接地導体内部にスタブ９０
を形成したものである。スタブ長さをλ／４に設定すれ
ば、スタブ分岐部がショートとなり高周波信号はスタブ
近傍で反射される。逆に言えば、スタブ長さがλ／４長
さ以下であれば、誘導成分が形成される。又、図１０
（ｃ）に示すように第２接地導体の所定個所に凹部を形
成し、中心導体と第２接地導体間の離間距離を所定値よ
り大きく設定すれば、その個所において線路インピ−ダ
ンスが増大する。これによっても、誘導成分を作製する
ことができる。更に、図１０（ｄ）に示すように中心導
体にλ／４長さ以下のスタブを形成しても誘導成分を作
製してもよい。
たが、他に様々な変形例が考えられる。例えば、第１実
施例において誘導成分は中心導体を細線化することによ
って形成したが、図１０に示す様に両側に形成された第
２接地導体にλ／４より短いオープンスタブ（開放分
岐）を形成してもよい。様々な誘導成分形成方法の一例
を１０図に示す。図１０（ａ）は中心導体と第２接地導
体間に、図１０（ｂ）は第２接地導体内部にスタブ９０
を形成したものである。スタブ長さをλ／４に設定すれ
ば、スタブ分岐部がショートとなり高周波信号はスタブ
近傍で反射される。逆に言えば、スタブ長さがλ／４長
さ以下であれば、誘導成分が形成される。又、図１０
（ｃ）に示すように第２接地導体の所定個所に凹部を形
成し、中心導体と第２接地導体間の離間距離を所定値よ
り大きく設定すれば、その個所において線路インピ−ダ
ンスが増大する。これによっても、誘導成分を作製する
ことができる。更に、図１０（ｄ）に示すように中心導
体にλ／４長さ以下のスタブを形成しても誘導成分を作
製してもよい。
【００５３】又、上記実施例では、セラミックス基板に
アルミナ系を用いたが、ジルコニア系等他のセラミック
ス基板でもよい。材質に係わらず、第１実施例と同等の
誘電率を有する誘電体基板なら特に限定するものではな
い。
アルミナ系を用いたが、ジルコニア系等他のセラミック
ス基板でもよい。材質に係わらず、第１実施例と同等の
誘電率を有する誘電体基板なら特に限定するものではな
い。
【００５４】又、第１実施例〜第３実施例において、接
続される線路の材質には言及しなかったが、その材質は
同一であっても異種であってもよい。一方がアルミ合金
配線で他方が金配線等であってもよい。又、その線路イ
ンピーダンスは異ならせて説明したが、同一でも良いこ
とは言うまでもない。
続される線路の材質には言及しなかったが、その材質は
同一であっても異種であってもよい。一方がアルミ合金
配線で他方が金配線等であってもよい。又、その線路イ
ンピーダンスは異ならせて説明したが、同一でも良いこ
とは言うまでもない。
【図１】本発明の第１実施例に係る高周波回路の上面
図。
図。
【図２】本発明の第１実施例に係わる高周波回路の実装
説明図。
説明図。
【図３】第１実施例に係る高周波回路と他の線路との接
続上面図。
続上面図。
【図４】ボンディングワイヤと損失特性の関係図。
【図５】各線路を伝送行列で表した説明図。
【図６】接続された線路の各位置に対する反射係数位置
を表したスミスチャート。
を表したスミスチャート。
【図７】第１実施例に係る高周波回路の特性を示す比較
図。
図。
【図８】第２実施例に係る高周波回路と他の線路との接
続上面図。
続上面図。
【図９】第３実施例に係る高周波回路と他の線路との接
続上面図。
続上面図。
【図１０】変形例に係る誘導成分を形成するコプレーナ
線路パターン。
線路パターン。
【符号の説明】 １０ セラミック基板 １１ 第１接地導体 ２０、２０Ａ コプレーナ線路 ２０Ｂ、２０Ｃ コプレーナ線路 ２１ａ、１２１ａ 中心導体 ２１ｂ、１２１ｂ 細線部 ２１ｃ、１２１ｃ 拡幅部 ２２ 第２接地導体 ３０ コプレーナ線路 ３１ 中心導体 ３２ 接地導体 ４０ ボンディングワイヤ ５０ 半導体チップ ６０ マイクロストリップ線路 ７０ 線路変換部 ８０ コプレーナ線路 ９０ スタブ １１０ 接地金属板
Claims (8)
- 【請求項１】基板に形成された中心導体と接地導体から
なる線路であって、該線路の端部に他の線路が接続され
る高周波回路において、 前記端部に、前記中心導体と前記接地導体の少なくとも
一方の部分的な形状変形により線路インピーダンスを変
化させることでフィルタを形成し、該フィルタの入力端
と出力端でインピーダンス整合されることを特徴とする
高周波回路。 - 【請求項２】前記形状変形による線路インピーダンスの
変化により、誘導成分と容量成分を発生させて、前記フ
ィルタを形成することを特徴とする請求項１に記載の高
周波回路。 - 【請求項３】前記線路インピーダンスの変化は、前記中
心導体の一部が細線化された細線部と、前記中心導体の
線幅が拡幅された拡幅部とにより生じ、前記細線部と前
記拡幅部の線路パラメータ（線路インピーダンスと電気
長）は前記フィルタの入力端と出力端でインピーダンス
整合されるように決定されることを特徴とする請求項１
又は請求項２に記載の高周波回路。 - 【請求項４】前記端部は、所定接続手段によって前記他
の線路と接続され、前記フィルタは前記所定接続手段を
含んで構成されることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか１項に記載の高周波回路。 - 【請求項５】前記線路は、基板裏面に接地導体、基板上
面に中心導体が形成されたマイクロストリップ線路であ
ることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１
項に記載の高周波回路。 - 【請求項６】前記線路は、基板裏面に第１接地導体、基
板上面に前記中心導体と前記中心導体の両側に形成され
た第２接地導体からなるコプレーナ線路であることを特
徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の
高周波回路。 - 【請求項７】前記フィルタを構成する線路インピーダン
スの異なる線路の線路パラメータ（線路インピーダンス
と電気長）は、接続される両線路の線路インピーダンス
をＺ1 ，Ｚ2 、前記フィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11
＝Ａ、Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、 前記フィルタの入力端でのインピーダンス整合条件Ｚ1
＝（ＡＺ2 ＋Ｂ）／（ＣＺ2 ＋Ｄ）と出力端での整合条
件Ｚ2 ＝（ＤＺ1 ＋Ｂ）／（ＣＺ1 ＋Ａ）が成立するよ
うに決定されることを特徴とする請求項１乃至請求項６
のいずれか１項に記載の高周波回路。 - 【請求項８】前記フィルタを構成する線路インピーダン
スの異なる線路の線路パラメータ（線路インピーダンス
と電気長）は、接続される両線路の線路インピーダンス
をＺ0 、前記フィルタの伝送行列Ｗの要素をＷ11＝Ａ、
Ｗ12＝Ｂ、Ｗ21＝Ｃ、Ｗ22＝Ｄとする時、 前記フィルタにおける電圧透過係数Ｓ12＝２／（Ａ＋Ｂ
／Ｚ0 ＋Ｚ0 ・Ｃ＋Ｄ）が略１となるように決定される
ことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか１項
に記載の高周波回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27900899A JP2001102820A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 高周波回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP27900899A JP2001102820A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 高周波回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001102820A true JP2001102820A (ja) | 2001-04-13 |
Family
ID=17605126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27900899A Pending JP2001102820A (ja) | 1999-09-30 | 1999-09-30 | 高周波回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001102820A (ja) |
Cited By (17)
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|---|---|---|---|---|
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