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インピーダンス整合回路とそれを用いた半導体素子及び無線通信装置

国内特許コード P110003131
整理番号 RX05P01
掲載日 2011年6月16日
出願番号 特願2003-064128
公開番号 特開2004-274513
登録番号 特許第4097138号
出願日 平成15年3月10日(2003.3.10)
公開日 平成16年9月30日(2004.9.30)
登録日 平成20年3月21日(2008.3.21)
発明者
  • 吉田 啓二
  • 金谷 晴一
  • 土屋 忠明
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 株式会社ロジック・リサーチ
発明の名称 インピーダンス整合回路とそれを用いた半導体素子及び無線通信装置
発明の概要 【課題】占有面積を小さくすることにより、半導体素子上に構成することを可能にしながら、帯域調整が可能な、インピーダンス整合回路とそれを用いた半導体素子及び無線通信装置することができるインピーダンス整合回路の提供。
【解決手段】リアクタンス補償分布定数線路31は、負荷6のリアクタンスを補償し、1/4波長分布定数線路32と、負荷6のインピーダンスの大きさに応じたインピーダンス反転回路を構成する、インピーダンス反転分布定数線路33とは、補償された負荷6のインピーダンスを整合すると共に、入力される信号を、設定された帯域幅で出力するので、リアクタンス補償分布定数線路31と1/4波長分布定数線路32との線路長を短くすることにより、インピーダンス整合回路7aを小型化しながら、帯域調整を可能とすることができる。
【選択図】 図5
従来技術、競合技術の概要


この種のインピーダンス整合回路として、例えばSAW(表面弾性波)フィルタが、携帯電話や無線LANなどの移動体通信の送受信回路に用いられている。該SAWフィルタは、LNA(ローノイズアンプ)やPA(パワーアンプ)などのアンプの入出力インピーダンスを、所定の特性インピーダンス(例えば50[Ω])と整合することより、送信する信号の電力を最大に、また、受信する信号の雑音を最小に設定することができ、しかも、所定の帯域幅を設定することが可能である。



ところで、近年、上述した送受信回路として、RF(無線周波数)回路やデジタル信号処理回路などの複数の回路を構成する、ASIC(特定用途向集積回路)が用いられており、移動体通信端末の小型化やコストの低減を図る上で、上記SAWフィルタの機能をASIC上に構成し、システム全体を1チップで構成する、SoC(System On a Chip)を実現することが望まれている。



そこで、図17に示すように、基板上に、複数のスパイラルインダクタ62、62、… を接続した集中定数素子により構成される、上記ASIC上に構成可能な、インピーダンス整合回路60が提案されている(例えば、非特許文献1参照。)。



【非特許文献1】
相川正義他著、「モノシリックマイクロ波集積回路(MMIC)」、第2刷、(社)電子情報通信学会、1998年5月20日、p.83-92

産業上の利用分野


本発明は、入力される信号を設定された帯域幅で出力することができる、インピーダンス整合回路とそれを用いた半導体素子及び無線通信装置に係り、特に、極超短波やマイクロ波などの無線信号を伝送することができる、インピーダンス整合回路とそれを用いた半導体素子及び無線通信装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
誘電体基板に構成された分布定数線路を有し、入力される信号を、前記分布定数線路を介して、設定された帯域幅で出力することができる、インピーダンス整合回路において、
前記分布定数線路は、
負荷に接続され、該負荷のリアクタンスを補償する長さを線路長とする、リアクタンス補償分布定数線路と、
前記リアクタンス補償分布定数線路に接続され、前記入力される信号の1/4波長を線路長とし、前記設定された帯域幅に応じて設定可能な特性インピーダンスを有する、1/4波長分布定数線路と、
前記1/4波長分布定数線路に接続され、前記負荷のインピーダンスの大きさに応じたインピーダンス反転回路を構成し、該インピーダンス反転回路が、前記設定された帯域幅に応じたKインバータ及びJインバータのいずれかを選択的に有する、インピーダンス反転分布定数線路と、を備え、かつ、
前記設定された帯域幅に応じた特性インピーダンスをZ、前記設定された帯域幅をw、規格化素子値をg及びg、前記負荷のコンダクタンスをGとしたとき、次式、
=(π/4)・[w/(・g・G)
の関係を満たしてなる、
ことを特徴とするインピーダンス整合回路。

【請求項2】
前記リアクタンス補償分布定数線路、前記1/4波長分布定数線路、及び前記インピーダンス反転分布定数線路は、それぞれ、前記誘電体基板の一方の面に形成された、接地導体と信号線とにより構成されてなる、
請求項1記載のインピーダンス整合回路。

【請求項3】
前記リアクタンス補償分布定数線路の信号線と、前記1/4波長分布定数線路の信号線とのうち、少なくとも前記1/4波長分布定数線路の信号線は、蛇行してなる、
請求項2記載のインピーダンス整合回路。

【請求項4】
前記信号線は、スリットのみを介して隣り合うように蛇行してなる、
請求項3記載のインピーダンス整合回路。

【請求項5】
前記誘電体基板の他方の面に、前記接地導体と導通する接地層を形成してなる、
請求項2ないし4いずれか記載のインピーダンス整合回路。

【請求項6】
前記誘電体基板は、積層された複数の誘電体層により構成され、
前記複数の誘電体層のうち、少なくとも2つの前記誘電体層は、接地導体層と、該接地導体層の間に所定間隔を介して介在する信号層と、を有し、
前記信号層同士、及び前記接地導体層同士、を導通させる、層間導通手段を備え、
前記信号線は、前記層間導通手段により導通された前記信号層であり、
前記接地導体は、前記層間導通手段により導通された前記接地導体層である、
請求項2ないし5いずれか記載のインピーダンス整合回路。

【請求項7】
前記誘電体基板は、積層された複数の誘電体層により構成され、
前記複数の誘電体層のうち、少なくとも2つの前記誘電体層は、接地導体層と、該接地導体層の間に所定間隔を介して介在する信号層と、を有し、
前記信号層同士、及び前記接地導体層同士、を導通させる、層間導通線路を備え、
前記信号線は、前記層間導通線路により導通された前記信号層であり、
前記接地導体は、前記層間導通線路により導通された前記接地導体層である、
請求項2ないし5いずれか記載のインピーダンス整合回路。

【請求項8】
前記分布定数線路は、
前記インピーダンス反転分布定数線路に接続され、前記入力される信号の1/4波長を線路長とする、少なくとも1つの共振回路と、該共振回路を介して隣合う、KインバータとJインバータとに対応するインピーダンス反転回路と、を有する、狭帯域通過分布定数線路を更に備えてなる、
請求項1ないし7いずれか記載のインピーダンス整合回路。

【請求項9】
請求項1ないし8いずれか記載のインピーダンス整合回路を備えてなる、
半導体素子。

【請求項10】
請求項9記載の半導体素子と、
前記半導体素子に接続されたアンテナと、を備えてなる、
無線通信装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2003064128thum.jpg
出願権利状態 登録
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