高周波モジュール
【課題】線路を伝播する不要な高周波信号を抑制するとともに、スルーホールから不要な高周波信号が輻射されるのを低減するように構成された高周波モジュールを提供する。
【解決手段】バイアス線路１２３、１２４のそれぞれから分岐部１３１、１４１で分岐させ合流部１３２、１４２で合流させた分岐線路１３０、１４０を設けている。分岐線路１４０の電気長Ｌ２と分岐部１４１から合流部１４２までのバイアス線路１２４の電気長Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）が、不要な高周波信号の実効的な波長λｇの１／２またはその奇数倍に略等しくなるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定する。
【解決手段】バイアス線路１２３、１２４のそれぞれから分岐部１３１、１４１で分岐させ合流部１３２、１４２で合流させた分岐線路１３０、１４０を設けている。分岐線路１４０の電気長Ｌ２と分岐部１４１から合流部１４２までのバイアス線路１２４の電気長Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）が、不要な高周波信号の実効的な波長λｇの１／２またはその奇数倍に略等しくなるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機などに用いられる高周波モジュールに関し、特に不要な電磁波による高周波特性の劣化や外部への輻射を抑制した高周波モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波モジュールは、高周波基板にトランジスタ、ダイオードなどのディスクリート部品や、ＩＣなどの集積部品等を搭載して構成されている。高周波基板には、モジュールの要件により様々な形態のものがあるが、例えば図８に示すように、基板表面に形成された信号配線層９０１、９０４と、基板内部に形成されたアース層９０２、電源配線層及び内部信号配線層９０３等で構成された多層構造の基板９００がある。高周波基板９００各層の間には絶縁体９０５が充填されており、高周波モジュールの要件により様々な絶縁体が用いられる。
【０００３】
ディスクリート部品や集積部品等の電子部品は、一般には基板表面の信号配線層９０１、９０４に実装され、内部の電源配線層９０３からの電源供給や内部信号配線層９０３との間の信号伝送のために、高周波基板９００の上下方向（厚さ方向）に層間を電気的に接続するスルーホール９０６が形成される。スルーホール９０６には、基板の上表面から下表面までのすべての層を貫通する貫通スルーホールと、層間を部分的に貫通する層間スルーホールがある。
【０００４】
ディスクリート部品や集積部品等には信号線が接続されるが、該信号線を通過する信号をバイアスする場合には、該信号線にバイアス回路が接続される。バイアス回路は、バイアスを印加するために電源線路にも接続されるが、信号線路を通過する信号がバイアス回路を経由して電源線路に漏れ出さないようにするために、漏れを抑制するための各種の工夫がなされている（例えば、特許文献１、２）。
【０００５】
一方、無線通信機やレーダ装置などの高周波モジュールでは、信号強度のダイナミックレンジが広いため、バイアス回路を経由して電源線路に信号がわずかに漏出しても、電源線路を経由して別のディスクリート部品や集積部品等に結合・混信することで、通信品質の低下や対象物の検出精度の低下等を招くおそれがある。
【０００６】
また、基板の層間を電気的に接続するスルーホールが貫通スルーホールとして形成されている場合には、漏れ信号が貫通スルーホールを介して外部に輻射されるおそれがある。基板の層間を部分的に接続する層間スルーホールは、製造上高コストとなることから、コストを低減するために貫通スルーホールを用いるのが好ましい。しかし、貫通スルーホールを用いることで、外部に不要波が輻射されて規制値を超えてしまうおそれがある。そのため、不要波の輻射を抑制するために、従来より各種の工夫がなされている（例えば、特許文献３）。
【０００７】
特許文献１には、図９に示すように、信号線路９１１からバイアス線路９１２に高周波信号が漏出するのを防止するために、矩形状または放射状のオープンスタブ９１３をバイアス線路９１２に形成した技術が開示されている。また、特許文献２には、両端を抵抗で閉じたループ回路をプリント基板に形成することで、パターン配線から放射される不要輻射を抑制する技術が記載されている。さらに、特許文献３には、基板に形成されたスルーホールで発生する輻射雑音を抑制するために、スルーホールの両端をＶＩＡキャップで覆う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２８４１２０号公報
【特許文献２】特開２００４−０２２７３５号公報
【特許文献３】特開２００１−１７７２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術では以下のような問題がある。特許文献１に記載のオープンスタブ９１３は、電気長に合わせて銅箔パターンをエッチングして形成されるが、製造時のエッチング等のばらつきにより、オープンスタブ９１３のサイズがばらついてしまう。オープンスタブ９１３のサイズのばらつきは、電気長のばらつきとなり、電気長が変化してバイアス線路９１２に漏出する高周波信号の抑制効果を低減させてしまうという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の輻射信号の抑制技術では、スルーホールやその他の部位から放射される不要輻射信号をループ回路で共振させ、発生した電流を抵抗で熱エネルギーに変えて電力を消費させる、といった効果が得られる。しかし、輻射波でなくバイアス線路及びスルーホールを伝播する不要信号に対しては、これをループ回路で吸収させることはできない。
【００１１】
さらに、特許文献３に記載されているＶＩＡキャップを用いる技術では、バイアス線路に漏出した高周波信号がスルーホールを介して輻射されるのを抑制するために、対策が要求されるスルーホールのすべてにＶＩＡキャップを設ける必要がある。そのため、スルーホールを多数有して複雑な構造の高周波モジュールに対しては、ＶＩＡキャップを適用するのが難しい。
【００１２】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、線路を伝播する不要な高周波信号を抑制するとともに、スルーホールから不要な高周波信号が輻射されるのを低減するように構成された高周波モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の高周波モジュールの第１の態様は、基板と、前記基板の表面層または内部の層に配索された所定の線路と、を有する高周波モジュールであって、前記所定の線路から分岐させるための分岐部と前記所定の線路に再び合流させるための合流部とを有する分岐線路を備え、前記分岐線路の電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との間に所定の電気長差を有するように前記分岐線路の長さが決定されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記所定の線路を伝播する不要な高周波信号の実効的な波長をλｇとするとき、前記所定の電気長差はλｇ／２またはその奇数倍に略等しいことを特徴とする。
【００１５】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記分岐線路は、前記基板の表面に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記合流部は、前記所定の線路がスルーホールに接続される接続点に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、それぞれの一端が前記所定の線路の異なる位置に接続される第１のスルーホール及び第２のスルーホールと、前記基板の前記所定の線路が配索された層と異なる層に配索されて前記第１のスルーホールと前記第２のスルーホールとを電気的に接続する接続用線路と、を備え、前記所定の線路と前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールのそれぞれとの接続点をそれぞれ前記分岐部及び前記合流部とし前記分岐線路は、前記分岐部から前記第１のスルーホールの前記接続用線路との接続点までの線路と、前記接続用線路と、前記第２のスルーホールの前記接続用線路との接続点から前記合流部までの線路と、を有していることを特徴とする。
【００１８】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、前記基板を貫通する貫通スルーホールであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、少なくとも一端が前記基板の内部の層まで形成されている層間スルーホールであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記所定の線路を２以上の異なる周波数の不要な高周波信号が伝播するとき、両端が前記分岐線路の異なる位置に接続される別の分岐線路を１以上備え、前記分岐部から前記別の分岐線路を経由して前記合流部までの線路のそれぞれの電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との差が、前記２以上の異なる周波数のいずれか１つに対応する実効的な波長の１／２またはその奇数倍に略等しいことを特徴とする。
【００２１】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記所定の線路は、高周波信号が伝播する信号線に接続されたバイアス線路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、線路を伝播する不要な高周波信号を抑制するとともに、スルーホールから不要な高周波信号が輻射されるのを低減するように構成された高周波モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図である。
【図２】バイアス線路における高周波信号の通過特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る高周波モジュールの別の構成例を示す平面図及び断面図である。
【図８】従来の多層構造の基板の一例を示す断面図である。
【図９】従来のオープンスタブを付加したバイアス線路を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態における高周波モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る高周波モジュールを、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態の高周波モジュール１００は、高周波基板１５０の表面上に搭載された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）１１０を備えている。ここでは、電子部品として高周波モジュール１００がディスクリート部品であるＦＥＴ１１０を備える場合を一例に説明するが、以下の説明はＦＥＴ以外の電子部品に対しても同様に適用できるものである。
【００２６】
ＦＥＴ１１０は、ソース１１１、ゲート１１２、及びドレイン１１３を有しており、ゲート１１２及びドレイン１１３にそれぞれ第１信号線１２１及び第２信号線１２２が接続されている。ＦＥＴ１１０を増幅器として動作させる場合には、ゲート１１２及びドレイン１１３にそれぞれ所定の直流電圧を印加させる必要がある。そのため、第１信号線１２１及び第２信号線１２２に、それぞれバイアス線路１２３、１２４が接続されている。バイアス線路１２３、１２４は、それぞれ図示しないバイアス回路を経由して直流電源に接続されている。
【００２７】
第１信号線１２１には、高周波信号が伝播されてゲート１１２に入力される。また、第２信号線１２２には、ドレイン１１３から出力された高周波信号が伝播される。以下では、第１信号線１２１及び第２信号線１２２を伝播する高周波信号の実効的な波長をλｇとする。
【００２８】
第１信号線１２１及び第２信号線１２２を伝播する高周波信号は、それぞれの信号線に接続されたバイアス線路１２３、１２４に漏出するおそれがある。高周波信号がバイアス線路１２３、１２４に漏出すると、バイアス線路１２３、１２４から電源線路を経由して別のディスクリート部品や集積部品等に結合・混信することになり、通信品質の低下や対象物の検出精度の低下等を招く、といった問題が生じる。バイアス線路１２３、１２４に漏出した高周波信号を、以下では不要な高周波信号という。
【００２９】
そこで、本実施形態の高周波モジュール１００では、不要な高周波信号が電源側に漏出するのを防止するために、バイアス線路１２３、１２４のそれぞれから分岐させた分岐線路１３０、１４０を設けている。分岐線路１３０、１４０は、それぞれバイアス線路１２３、１２４から分岐される分岐部１３１、１４１と、それぞれバイアス線路１２３、１２４に再び合流される合流部１３２、１４２とを有している。分岐部１３１、１４１は、不要な高周波信号がそれぞれバイアス線路１２３、１２４を伝播する方向の上流側にあり、合流部１３２、１４２は下流側にある。
【００３０】
以下では、説明簡単のため、ドレイン１１３側の第２信号線１２２からバイアス線路１２４に漏出する不要な高周波信号を抑制するために設けられた分岐線路１４０について説明する。ゲート１１２側の第１信号線からバイアス線路１２３に漏出する不要な高周波信号を抑制するために設けられた分岐線路１３０についても、以下の説明と同様にして高周波信号の伝播が抑制される。
【００３１】
第２信号線１２２からバイアス線路１２４に漏出した不要な高周波信号は、分岐部１４１でバイアス線路１２４と分岐線路１４０の２つに分岐して伝播する。そして、バイアス線路１２４及び分岐線路１４０を伝播する不要な高周波信号は、合流部１４２で合波される。分岐部１４１から合流部１４２までのバイアス線路１２４の電気長をＬ１とし、分岐線路１４０の電気長をＬ２とするとき、電気長Ｌ１とＬ２の大きさが異なるようにすることで、バイアス線路１２４を伝播する不要な高周波信号と分岐線路１４０を伝播する不要な高周波信号とが、合流部１４２で合波されるときにそれぞれで位相が異なるようにすることができる。
【００３２】
バイアス線路１２４を伝播する不要な高周波信号と分岐線路１４０を伝播する不要な高高周波信号との間の位相差を１８０°またはその奇数倍とし、２つの不要な高周波信号が相互に逆位相となるようにすることで、両者を合波して相殺させることができる。そこで、上記２つの不要な高周波信号が合流部１４２で逆位相となるように電気長Ｌ１とＬ２との差を設定するのがよい。すなわち、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）がλｇ／２に略等しくなるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定するのがよい。あるいは、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）がｎ・（λｇ／２）に略等しくなるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定してもよい。ここで、ｎは奇数の整数である。
【００３３】
本実施形態の高周波モジュール１００において、分岐線路１４０を設けることにより不要な高周波信号が抑制される効果を、図２を用いて以下に説明する。図２は、高周波信号の中心周波数を２０ＧＨｚとし、バイアス線路１２４における高周波信号の通過特性をシミュレーションにより求めた結果を示している。同図（ａ）は、本実施形態の分岐線路１４０を設けたときの通過特性のシミュレーション結果を示し、同図（ｂ）は、比較例としてバイアス回路に従来の図９に例示するようなオープンスタブを設けたときのシミュレーション結果を示している。
【００３４】
図２に示すシミュレーション結果は、分岐線路１４０及びオープンスタブを銅箔パターンのエッチングにより形成したときのそれぞれの製造誤差を仮定して求めたものである。符号１１は分岐線路１４０及びオープンスタブの製造誤差が無いとしたとき、符号１２は製造誤差を＋５０μｍとしたとき、符号１３は製造誤差を−５０μｍとしたとき、のそれぞれのシミュレーション結果を示している。
【００３５】
図２では、バイアス線路における高周波信号の通過特性がー２０ｄＢ以下に抑制されている周波数幅、すなわち２０ｄＢのアイソレーションが確保されている周波数幅を両矢印１４、１５で示している。同図より、本実施形態の分岐線路１４０を設けたときの周波数幅１４の方が、従来のオープンスタブを設けたときの周波数幅１５より広くなっており、本実施形態の高周波モジュール１００では広い周波数幅で不要な高周波信号を抑制できることがわかる。
【００３６】
本実施形態の高周波モジュール１００において不要な高周波信号を抑制するためには、分岐線路１４０の電気長が所定の長さになるように高精度に形成する必要がある。分岐線路１４０の製造誤差は、エッチング等により幅方向に発生するおそれがあるが、長手方向の長さに影響するおそれは極めて小さい。その結果、電気長が所定の長さになるように分岐線路１４０を高精度に形成することが可能となる。これに対し、図９に示すようなオープンスタブ９１３では、エッチング等による製造誤差がオープンスタブ９１３の電気長に直接影響してしまう。
【００３７】
上記のように構成された本実施形態の高周波モジュール１００では、不要な高周波信号が伝播するバイアス線路１２３、１２４に、それぞれ分岐部１３１、１４１と合流部１３２、１４２を両端部とする分岐線路１３０、１４０を形成し、分岐部１３１、１４１から合流部１３２、１４２までのそれぞれのバイアス線路１２３、１２４の電気長と分岐線路１３０、１４０のそれぞれの電気長とのそれぞれの電気長差が、λｇ／２、またはその奇数倍に略等しくなるようにすることで、バイアス線路１２３、１２４を伝播する不要な高周波信号を抑制することが可能となる。本実施形態の高周波モジュール１００は、分岐線路１３０、１４０といった簡単な構成を追加するだけで、不要な高周波信号を抑制して良好な高周波特性が得られる。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る高周波モジュールを、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。本実施形態の高周波モジュール２００に用いられる基板２５０は、同図（ｂ）に示すように多層構造を有しており、基板２５０の両表面に信号配線層２５１、２５４を設け、基板２５０の内部にアース層２５２及び電源配線層２５３を設けている。各層の間には、誘電体２５９が充填されている。なお、基板２５０の多層構造は、図３に示すものに限定されず、例えば基板２５０の内部にさらに別の信号配線層を設けるような構造であってもよい（以下の別の実施形態でも同様である）。
【００３９】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、一例として信号配線層２５１にバイアス線路２２３が形成されているものとする。そして、バイアス線路２２３を電源配線層２５３の電源線路２２５に接続するために、基板２５０を一方の表面（信号配線層２５１）から他方の表面（信号配線層２５４）まで貫通させて形成されたスルーホール２６０が設けられている。スルーホール２６０には、信号配線層２５１のバイアス線路２２３と電源配線層２５３の電源線路２２５とが電気的に接続されている。
【００４０】
第１実施形態と同様に、バイアス線路２２３に不要な高周波信号が伝播していた場合、バイアス線路２２３に接続される貫通スルーホール２６０が不要な高周波信号の輻射源となるおそれがある。すなわち、バイアス線路２２３を伝播する不要な高周波信号が貫通スルーホール２６０に漏れ込むと、貫通スルーホール２６０から不要な高周波信号が輻射されて周辺の電子部品等に悪影響を与えたり、電波法などの規制値を超えてしまうおそれがある。
【００４１】
そこで、本実施形態の高周波モジュール２００では、貫通スルーホール２６０に不要な高周波信号が漏れこまないようにするために、バイアス線路２２３に分岐部２３１及び合流部２３２を有する分岐線路２３０を形成している。本実施形態においても、バイアス線路２２３の分岐部２３１から合流部２３２までの電気長Ｌ１と分岐線路２３０の電気長Ｌ２との差が、λｇ／２またはその奇数倍となるように形成されている。
【００４２】
本実施形態の高周波モジュール２００では、さらに、合流部２３２がスルーホール２６０の上端に形成されている。すなわち、バイアス線路２２３が接続されているスルーホール２６０の上端に、分岐線路２３０の合流部２３２があわせて接続されている。分岐線路２３０をこのように形成することで、バイアス線路２２３を図面左側からスルーホール２６０に向かって伝播する不要な高周波信号が分岐部２３１で２つの線路に分配された後、貫通スルーホール２６０に漏れ込む直前の合流部２３２でバイアス線路２２３を伝播した不要な高周波信号と分岐線路２３０を伝播した不要な高周波信号とが相殺される。これにより、貫通スルーホール２６０に漏れ込む不要な高周波信号を低減することができ、貫通スルーホール２６０から不要な高周波信号が輻射されないようにすることができる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る高周波モジュールを、図４を用いて説明する。図４は、第３実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態の高周波モジュール３００は、第２実施形態の高周波モジュール２００と同様の構造を有しており、バイアス線路２２３に分岐線路３３０が分岐して接続され、合流部３３２がスルーホール２６０の上端に形成されている。
【００４４】
バイアス線路２２３が接続されている信号線路を伝播する高周波信号は、所定の高周波信号発生器を用いて生成されるが、高周波信号を所定の高周波周波数にするのに逓倍器が用いられることがある。一例として、２０ＧＨｚの高周波信号を生成するために、１０ＧＨｚの高周波信号を生成する信号発生器と、信号発生器で生成された高周波信号の周波数１０ＧＨｚを２逓倍する逓倍器を用いることができる。この場合、バイアス線路２２３を伝播する不要な高周波信号として、２０ＧＨｚの高周波信号に加えて、周波数が半分の１０ＧＨｚの高周波信号も含まれるおそれがある。
【００４５】
従って、２以上の周波数の不要な高周波信号がバイアス線路２２３を伝播する可能性があるときは、それぞれの周波数に対応する２以上の分岐線路を設ける必要がある。但し、分岐線路を形成する信号配線層２５１には電子部品等が配置されるため、分岐線路の設置スペースが制約される。
【００４６】
そこで、本実施形態の高周波モジュール３００では、分岐線路の設置スペースが増大しないようにして２以上の周波数の不要な高周波信号の伝播を抑制するために、分岐線路３３０の途中にさらに別の分岐線路３３３を設けている。ここでは、不要な高周波信号の周波数が２つある場合について説明するが、３以上ある場合も同様にして分岐経路を形成することができる。以下では、説明簡単のため、不要な高周波信号として１０ＧＨｚと２０ＧＨｚの２種類の信号がバイアス線路２２３を伝播するものとする。
【００４７】
図４に示す分岐線路３３０では、分岐部３３１から分岐線路３３０の一部３３０ａを通過して別の分岐線路３３３を経由し、さらに分岐線路３３０の別の一部３３０ｂを通過して合流部３３２に至る線路の電気長Ｌ３は、別の分岐線路３３３を経由しないで分岐線路３３０のみを通過する線路の電気長Ｌ２より短くなっている。これより、電気長Ｌ３とバイアス線路２２３の分岐部３３１から合流部３３２までの電気長Ｌ１との差（Ｌ３−Ｌ１）が、２０ＧＨｚの高周波信号の実効的な波長の１／２またはその奇数倍となるように別の分岐線路３３３を形成する。また、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が１０ＧＨｚの高周波信号の実効的な波長の１／２またはその奇数倍となるように分岐線路３３０を形成する。
【００４８】
本実施形態の高周波モジュール３００で用いる分岐線路３３０及び別の分岐線路３３３を上記のように形成することにより、低周波側の不要な高周波信号を低減させるための分岐線路３３０の設置スペースのみで、高周波側の不要な高周波信号を低減させるための別の分岐線路３３３を形成することができ、基板のスペースを有効に利用することが可能となる。
【００４９】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る高周波モジュールを、図５を用いて説明する。図５は、第４実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。本実施形態の高周波モジュール４００でも、基板４５０に多層基板を用いており、基板４５０の両表面に信号配線層４５１、４５４を設け、基板４５０の内部にアース層４５２及び電源配線層４５３を設けている。
【００５０】
上記第１乃至第３実施形態では、不要な高周波信号を抑制するための分岐線路を基板の表面である信号配線層上に形成していた。しかしながら、信号配線層にディスクリート部品や集積部品等を高集積させた高周波モジュールでは、信号配線層に分岐線路を形成するための十分なスペースを確保できないことがある。そこで、本実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路を信号配線層でなく基板の内部に形成するようにしている。
【００５１】
本実施形態の高周波モジュール４００では、不要な高周波信号を低減させるための分岐線路を、スルーホール４６１、４６２と、基板内部の電源配線層４５３を用いて形成している。ここでは、スルーホール４６１、４６２を、信号配線層４５１から電源配線層４５３までの区間に形成された層間スルーホールとしている。
【００５２】
層間スルーホール４６１、４６２は、信号配線層４５１でバイアス線路４２３に接続されている。不要な高周波信号がバイアス線路４２３を図面左側から右側に伝播するとき、層間スルーホール４６１とバイアス線路４２３との接続点が分岐部４３１となり、層間スルーホール４６２とバイアス線路４２３との接続点が合流部４３２となる。また、層間スルーホール４６１と４６２とは、電源配線層４５３において接続用線路４３４で電気的に接続されている。これにより、本実施形態で用いられる分岐線路４３０は、分岐部４３１から層間スルーホール４６１、接続用線路４３４、及び層間スルーホール４６２を順次経由して合流部４３２に至る線路で構成される。
【００５３】
上記より、分岐線路４３０の電気長Ｌ２は、層間スルーホール４６１、４６２のそれぞれの電気長と、接続用線路４３４の電気長を加算した長さとなる。そして、分岐線路４３０の電気長Ｌ２と分岐部４３１から合流部４３２までのバイアス線路４２３の電気長Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）が、不要な高周波信号の実効的な波長λｇの１／２またはその奇数倍となるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定する。
【００５４】
ところで、分岐部４３１から合流部４３２までのバイアス線路４２３と接続用線路４３４とをともに直線状に形成すると、両者の電気長がほぼ等しくなる。ぞの結果、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）は、層間スルーホール４６１と４６２のそれぞれの電気長を加算したものにほぼ等しくなる。よって、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が波長λｇの１／２またはその奇数倍となるようにするには、層間スルーホール４６１、４６２の電気長を調整する必要がある。しかしながら、基板４５０の各層間の距離（各層間の誘電体層の厚さ）は、通常は予め決められたものから選択されるため、所定の大きさとなるように任意に調整することは難しい。
【００５５】
そこで、本実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路４３０の電気長Ｌ２を任意に調整可能とするために、接続用線路４３４を層間スルーホール４６１と４６２との間で直線状とせず、電源配線層４５３上で適宜配索させて線路長を調整できるようにしている。これにより、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が波長λｇの１／２またはその奇数倍となるように、接続用線路４３４の長さを電源配線層４５３上で調整している。なお、電源配線層４５３上で線路４３４の長さを調整するのに代えて、電源配線層４５３以外の、例えばアース層４５２上で層間スルーホール４６１または４６２から分岐させた別の線路を設けて電気長Ｌ２を調整するようにすることも可能である。
【００５６】
上記説明のように、本実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路４３０を信号配線層４５１でなく基板４５０の内部に形成するようにしたことから、分岐線路４３０を形成するためのスペースを容易に確保することが可能となる。
【００５７】
（第５実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る高周波モジュールを、図６を用いて説明する。図６は、第５実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。第４実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路４３０を形成するために層間スルーホール４６１、４６２を設けていた。これに対し、本実施形態の高周波モジュール５００では、より低コストで形成できる貫通スルーホールを用いて分岐線路を形成している。
【００５８】
本実施形態の高周波モジュール５００は、信号配線層５５１から信号配線層５５４までの基板５５０の厚さ方向全体を貫通させた貫通スルーホール５６１、５６２を備えている。貫通スルーホール５６１、５６２は、信号配線層５５１上でバイアス線路５２３と接続されており、不要な高周波信号がバイアス線路５２３を図面左側から右側に伝播するとき、貫通スルーホール５６１とバイアス線路５２３との接続点が分岐部５３１となり、貫通スルーホール５６２とバイアス線路５２３との接続点が合流部５３２となっている。
【００５９】
また、信号配線層５５４上には、貫通スルーホール５６１と５６２とを電気的に接続する接続用線路５３４が形成されている。本実施形態で用いられる分岐線路５３０は、分岐部５３１から貫通スルーホール５６１、接続用線路５３４、及び貫通スルーホール５６２を経由して合流部５３２に至る線路で形成されている。
【００６０】
本実施形態においても、分岐線路５３０の電気長Ｌ２と分岐部５３１から合流部５３２までのバイアス線路５２３の電気長Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）が、不要な高周波信号の実効的な波長λｇの１／２またはその奇数倍となるように分岐線路５３０が形成されている。貫通スルーホール５６１、５６２の長さ、すなわち基板５５０の厚さは、機械的な要件で決定されていることから、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が上記の条件を満たすように基板５５０の厚さを任意に選択することは難しい。そこで、接続用線路５３４を信号配線層５５４上で適宜配索させることで、電気長Ｌ２を調整することができる。
【００６１】
また、貫通スルーホール５６１、５６２を用いた場合でも、両者間を電気的に接続する接続用線路５３４を信号配線層５５４以外の基板５５０の内部の層に形成してもよい。一例を図７に示す。図７では、接続用線路５３４を電源配線層５５３上に形成している。これにより、分岐線路５３０’は、分岐部５３１から接続用線路５３４との接続部までの貫通スルーホール５６１と、接続用線路５３４と、接続用線路５３４との接続部から合流部５３２までの貫通スルーホール５６２と、から構成され、図６に示す分岐線路５３０より電気長Ｌ２を短く調整することができる。
【００６２】
本実施形態の高周波モジュール５００では、分岐線路の形成に２つの貫通スルーホールを用い、該２つの貫通スルーホールを電気的に接続する線路を多層基板のいずれかの層に形成することで、分岐線路の電気長を好適に調整して不要な高周波信号の伝播を抑制することができる。
【００６３】
上記実施形態の説明では、分岐線路を１つだけ形成する場合について説明したが、これに限定されず、バイアス線路に分岐線路を２以上形成してもよい。これにより、不要な高周波信号の伝播を抑制する効果をさらに高めることが可能となる。また、分岐線路の特性インピーダンスを調整して実効の電気長を調整することが可能なのは言うまでも無い。さらに、バイアス線路以外の不要な高周波信号が伝播する可能性のある信号線路に対して、分岐部と合流部を有する分岐線路を設けて本発明の高周波モジュールとすることも可能である。
【００６４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る高周波モジュールの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における高周波モジュールの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００、２００、３００，４００、５００ 高周波モジュール
１１０ ＦＥＴ
１１１ ソース
１１２ ゲート
１１３ ドレイン
１２１ 第１信号線
１２２ 第２信号線
１２３、１２４、２２３、４２３、５２３ バイアス線路
１３０、１４０、２３０、３３０、４３０、５３０ 分岐線路
１３１、１４１、２３１、３３１、４３１、５３１ 分岐部
１３２、１４２、２３２、３３２、４３２、５３２ 合流部
３３３ 別の分岐線路
１５０、２５０、４５０、５５０ 基板
２５１、２５４、４５１、４５４、５５１、５５４信号配線層
２５２、４５２、５５２ アース層
２５３、４５３、５５３ 電源配線層
２２５ 電源線路
２５９ 誘電体
２６０、４６１、４６２、５６１、５６２ スルーホール
４３４、５３４ 接続用線路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線通信機などに用いられる高周波モジュールに関し、特に不要な電磁波による高周波特性の劣化や外部への輻射を抑制した高周波モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波モジュールは、高周波基板にトランジスタ、ダイオードなどのディスクリート部品や、ＩＣなどの集積部品等を搭載して構成されている。高周波基板には、モジュールの要件により様々な形態のものがあるが、例えば図８に示すように、基板表面に形成された信号配線層９０１、９０４と、基板内部に形成されたアース層９０２、電源配線層及び内部信号配線層９０３等で構成された多層構造の基板９００がある。高周波基板９００各層の間には絶縁体９０５が充填されており、高周波モジュールの要件により様々な絶縁体が用いられる。
【０００３】
ディスクリート部品や集積部品等の電子部品は、一般には基板表面の信号配線層９０１、９０４に実装され、内部の電源配線層９０３からの電源供給や内部信号配線層９０３との間の信号伝送のために、高周波基板９００の上下方向（厚さ方向）に層間を電気的に接続するスルーホール９０６が形成される。スルーホール９０６には、基板の上表面から下表面までのすべての層を貫通する貫通スルーホールと、層間を部分的に貫通する層間スルーホールがある。
【０００４】
ディスクリート部品や集積部品等には信号線が接続されるが、該信号線を通過する信号をバイアスする場合には、該信号線にバイアス回路が接続される。バイアス回路は、バイアスを印加するために電源線路にも接続されるが、信号線路を通過する信号がバイアス回路を経由して電源線路に漏れ出さないようにするために、漏れを抑制するための各種の工夫がなされている（例えば、特許文献１、２）。
【０００５】
一方、無線通信機やレーダ装置などの高周波モジュールでは、信号強度のダイナミックレンジが広いため、バイアス回路を経由して電源線路に信号がわずかに漏出しても、電源線路を経由して別のディスクリート部品や集積部品等に結合・混信することで、通信品質の低下や対象物の検出精度の低下等を招くおそれがある。
【０００６】
また、基板の層間を電気的に接続するスルーホールが貫通スルーホールとして形成されている場合には、漏れ信号が貫通スルーホールを介して外部に輻射されるおそれがある。基板の層間を部分的に接続する層間スルーホールは、製造上高コストとなることから、コストを低減するために貫通スルーホールを用いるのが好ましい。しかし、貫通スルーホールを用いることで、外部に不要波が輻射されて規制値を超えてしまうおそれがある。そのため、不要波の輻射を抑制するために、従来より各種の工夫がなされている（例えば、特許文献３）。
【０００７】
特許文献１には、図９に示すように、信号線路９１１からバイアス線路９１２に高周波信号が漏出するのを防止するために、矩形状または放射状のオープンスタブ９１３をバイアス線路９１２に形成した技術が開示されている。また、特許文献２には、両端を抵抗で閉じたループ回路をプリント基板に形成することで、パターン配線から放射される不要輻射を抑制する技術が記載されている。さらに、特許文献３には、基板に形成されたスルーホールで発生する輻射雑音を抑制するために、スルーホールの両端をＶＩＡキャップで覆う技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−２８４１２０号公報
【特許文献２】特開２００４−０２２７３５号公報
【特許文献３】特開２００１−１７７２８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の技術では以下のような問題がある。特許文献１に記載のオープンスタブ９１３は、電気長に合わせて銅箔パターンをエッチングして形成されるが、製造時のエッチング等のばらつきにより、オープンスタブ９１３のサイズがばらついてしまう。オープンスタブ９１３のサイズのばらつきは、電気長のばらつきとなり、電気長が変化してバイアス線路９１２に漏出する高周波信号の抑制効果を低減させてしまうという問題がある。
【００１０】
また、特許文献２に記載の輻射信号の抑制技術では、スルーホールやその他の部位から放射される不要輻射信号をループ回路で共振させ、発生した電流を抵抗で熱エネルギーに変えて電力を消費させる、といった効果が得られる。しかし、輻射波でなくバイアス線路及びスルーホールを伝播する不要信号に対しては、これをループ回路で吸収させることはできない。
【００１１】
さらに、特許文献３に記載されているＶＩＡキャップを用いる技術では、バイアス線路に漏出した高周波信号がスルーホールを介して輻射されるのを抑制するために、対策が要求されるスルーホールのすべてにＶＩＡキャップを設ける必要がある。そのため、スルーホールを多数有して複雑な構造の高周波モジュールに対しては、ＶＩＡキャップを適用するのが難しい。
【００１２】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、線路を伝播する不要な高周波信号を抑制するとともに、スルーホールから不要な高周波信号が輻射されるのを低減するように構成された高周波モジュールを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の高周波モジュールの第１の態様は、基板と、前記基板の表面層または内部の層に配索された所定の線路と、を有する高周波モジュールであって、前記所定の線路から分岐させるための分岐部と前記所定の線路に再び合流させるための合流部とを有する分岐線路を備え、前記分岐線路の電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との間に所定の電気長差を有するように前記分岐線路の長さが決定されていることを特徴とする。
【００１４】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記所定の線路を伝播する不要な高周波信号の実効的な波長をλｇとするとき、前記所定の電気長差はλｇ／２またはその奇数倍に略等しいことを特徴とする。
【００１５】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記分岐線路は、前記基板の表面に形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記合流部は、前記所定の線路がスルーホールに接続される接続点に設けられていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、それぞれの一端が前記所定の線路の異なる位置に接続される第１のスルーホール及び第２のスルーホールと、前記基板の前記所定の線路が配索された層と異なる層に配索されて前記第１のスルーホールと前記第２のスルーホールとを電気的に接続する接続用線路と、を備え、前記所定の線路と前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールのそれぞれとの接続点をそれぞれ前記分岐部及び前記合流部とし前記分岐線路は、前記分岐部から前記第１のスルーホールの前記接続用線路との接続点までの線路と、前記接続用線路と、前記第２のスルーホールの前記接続用線路との接続点から前記合流部までの線路と、を有していることを特徴とする。
【００１８】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、前記基板を貫通する貫通スルーホールであることを特徴とする。
【００１９】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、少なくとも一端が前記基板の内部の層まで形成されている層間スルーホールであることを特徴とする。
【００２０】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記所定の線路を２以上の異なる周波数の不要な高周波信号が伝播するとき、両端が前記分岐線路の異なる位置に接続される別の分岐線路を１以上備え、前記分岐部から前記別の分岐線路を経由して前記合流部までの線路のそれぞれの電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との差が、前記２以上の異なる周波数のいずれか１つに対応する実効的な波長の１／２またはその奇数倍に略等しいことを特徴とする。
【００２１】
本発明の高周波モジュールの他の態様は、前記所定の線路は、高周波信号が伝播する信号線に接続されたバイアス線路であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、線路を伝播する不要な高周波信号を抑制するとともに、スルーホールから不要な高周波信号が輻射されるのを低減するように構成された高周波モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図である。
【図２】バイアス線路における高周波信号の通過特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図３】本発明の第２実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図である。
【図５】本発明の第４実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。
【図６】本発明の第５実施形態に係る高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。
【図７】本発明の第５実施形態に係る高周波モジュールの別の構成例を示す平面図及び断面図である。
【図８】従来の多層構造の基板の一例を示す断面図である。
【図９】従来のオープンスタブを付加したバイアス線路を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
本発明の好ましい実施の形態における高周波モジュールについて、図面を参照して詳細に説明する。なお、同一機能を有する各構成部については、図示及び説明簡略化のため、同一符号を付して示す。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る高周波モジュールを、図１を用いて説明する。図１は、第１実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態の高周波モジュール１００は、高周波基板１５０の表面上に搭載された電界効果トランジスタ（ＦＥＴ：Field Effect Transistor）１１０を備えている。ここでは、電子部品として高周波モジュール１００がディスクリート部品であるＦＥＴ１１０を備える場合を一例に説明するが、以下の説明はＦＥＴ以外の電子部品に対しても同様に適用できるものである。
【００２６】
ＦＥＴ１１０は、ソース１１１、ゲート１１２、及びドレイン１１３を有しており、ゲート１１２及びドレイン１１３にそれぞれ第１信号線１２１及び第２信号線１２２が接続されている。ＦＥＴ１１０を増幅器として動作させる場合には、ゲート１１２及びドレイン１１３にそれぞれ所定の直流電圧を印加させる必要がある。そのため、第１信号線１２１及び第２信号線１２２に、それぞれバイアス線路１２３、１２４が接続されている。バイアス線路１２３、１２４は、それぞれ図示しないバイアス回路を経由して直流電源に接続されている。
【００２７】
第１信号線１２１には、高周波信号が伝播されてゲート１１２に入力される。また、第２信号線１２２には、ドレイン１１３から出力された高周波信号が伝播される。以下では、第１信号線１２１及び第２信号線１２２を伝播する高周波信号の実効的な波長をλｇとする。
【００２８】
第１信号線１２１及び第２信号線１２２を伝播する高周波信号は、それぞれの信号線に接続されたバイアス線路１２３、１２４に漏出するおそれがある。高周波信号がバイアス線路１２３、１２４に漏出すると、バイアス線路１２３、１２４から電源線路を経由して別のディスクリート部品や集積部品等に結合・混信することになり、通信品質の低下や対象物の検出精度の低下等を招く、といった問題が生じる。バイアス線路１２３、１２４に漏出した高周波信号を、以下では不要な高周波信号という。
【００２９】
そこで、本実施形態の高周波モジュール１００では、不要な高周波信号が電源側に漏出するのを防止するために、バイアス線路１２３、１２４のそれぞれから分岐させた分岐線路１３０、１４０を設けている。分岐線路１３０、１４０は、それぞれバイアス線路１２３、１２４から分岐される分岐部１３１、１４１と、それぞれバイアス線路１２３、１２４に再び合流される合流部１３２、１４２とを有している。分岐部１３１、１４１は、不要な高周波信号がそれぞれバイアス線路１２３、１２４を伝播する方向の上流側にあり、合流部１３２、１４２は下流側にある。
【００３０】
以下では、説明簡単のため、ドレイン１１３側の第２信号線１２２からバイアス線路１２４に漏出する不要な高周波信号を抑制するために設けられた分岐線路１４０について説明する。ゲート１１２側の第１信号線からバイアス線路１２３に漏出する不要な高周波信号を抑制するために設けられた分岐線路１３０についても、以下の説明と同様にして高周波信号の伝播が抑制される。
【００３１】
第２信号線１２２からバイアス線路１２４に漏出した不要な高周波信号は、分岐部１４１でバイアス線路１２４と分岐線路１４０の２つに分岐して伝播する。そして、バイアス線路１２４及び分岐線路１４０を伝播する不要な高周波信号は、合流部１４２で合波される。分岐部１４１から合流部１４２までのバイアス線路１２４の電気長をＬ１とし、分岐線路１４０の電気長をＬ２とするとき、電気長Ｌ１とＬ２の大きさが異なるようにすることで、バイアス線路１２４を伝播する不要な高周波信号と分岐線路１４０を伝播する不要な高周波信号とが、合流部１４２で合波されるときにそれぞれで位相が異なるようにすることができる。
【００３２】
バイアス線路１２４を伝播する不要な高周波信号と分岐線路１４０を伝播する不要な高高周波信号との間の位相差を１８０°またはその奇数倍とし、２つの不要な高周波信号が相互に逆位相となるようにすることで、両者を合波して相殺させることができる。そこで、上記２つの不要な高周波信号が合流部１４２で逆位相となるように電気長Ｌ１とＬ２との差を設定するのがよい。すなわち、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）がλｇ／２に略等しくなるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定するのがよい。あるいは、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）がｎ・（λｇ／２）に略等しくなるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定してもよい。ここで、ｎは奇数の整数である。
【００３３】
本実施形態の高周波モジュール１００において、分岐線路１４０を設けることにより不要な高周波信号が抑制される効果を、図２を用いて以下に説明する。図２は、高周波信号の中心周波数を２０ＧＨｚとし、バイアス線路１２４における高周波信号の通過特性をシミュレーションにより求めた結果を示している。同図（ａ）は、本実施形態の分岐線路１４０を設けたときの通過特性のシミュレーション結果を示し、同図（ｂ）は、比較例としてバイアス回路に従来の図９に例示するようなオープンスタブを設けたときのシミュレーション結果を示している。
【００３４】
図２に示すシミュレーション結果は、分岐線路１４０及びオープンスタブを銅箔パターンのエッチングにより形成したときのそれぞれの製造誤差を仮定して求めたものである。符号１１は分岐線路１４０及びオープンスタブの製造誤差が無いとしたとき、符号１２は製造誤差を＋５０μｍとしたとき、符号１３は製造誤差を−５０μｍとしたとき、のそれぞれのシミュレーション結果を示している。
【００３５】
図２では、バイアス線路における高周波信号の通過特性がー２０ｄＢ以下に抑制されている周波数幅、すなわち２０ｄＢのアイソレーションが確保されている周波数幅を両矢印１４、１５で示している。同図より、本実施形態の分岐線路１４０を設けたときの周波数幅１４の方が、従来のオープンスタブを設けたときの周波数幅１５より広くなっており、本実施形態の高周波モジュール１００では広い周波数幅で不要な高周波信号を抑制できることがわかる。
【００３６】
本実施形態の高周波モジュール１００において不要な高周波信号を抑制するためには、分岐線路１４０の電気長が所定の長さになるように高精度に形成する必要がある。分岐線路１４０の製造誤差は、エッチング等により幅方向に発生するおそれがあるが、長手方向の長さに影響するおそれは極めて小さい。その結果、電気長が所定の長さになるように分岐線路１４０を高精度に形成することが可能となる。これに対し、図９に示すようなオープンスタブ９１３では、エッチング等による製造誤差がオープンスタブ９１３の電気長に直接影響してしまう。
【００３７】
上記のように構成された本実施形態の高周波モジュール１００では、不要な高周波信号が伝播するバイアス線路１２３、１２４に、それぞれ分岐部１３１、１４１と合流部１３２、１４２を両端部とする分岐線路１３０、１４０を形成し、分岐部１３１、１４１から合流部１３２、１４２までのそれぞれのバイアス線路１２３、１２４の電気長と分岐線路１３０、１４０のそれぞれの電気長とのそれぞれの電気長差が、λｇ／２、またはその奇数倍に略等しくなるようにすることで、バイアス線路１２３、１２４を伝播する不要な高周波信号を抑制することが可能となる。本実施形態の高周波モジュール１００は、分岐線路１３０、１４０といった簡単な構成を追加するだけで、不要な高周波信号を抑制して良好な高周波特性が得られる。
【００３８】
（第２実施形態）
本発明の第２の実施形態に係る高周波モジュールを、図３を用いて説明する。図３は、第２実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。本実施形態の高周波モジュール２００に用いられる基板２５０は、同図（ｂ）に示すように多層構造を有しており、基板２５０の両表面に信号配線層２５１、２５４を設け、基板２５０の内部にアース層２５２及び電源配線層２５３を設けている。各層の間には、誘電体２５９が充填されている。なお、基板２５０の多層構造は、図３に示すものに限定されず、例えば基板２５０の内部にさらに別の信号配線層を設けるような構造であってもよい（以下の別の実施形態でも同様である）。
【００３９】
本実施形態においても、第１実施形態と同様に、一例として信号配線層２５１にバイアス線路２２３が形成されているものとする。そして、バイアス線路２２３を電源配線層２５３の電源線路２２５に接続するために、基板２５０を一方の表面（信号配線層２５１）から他方の表面（信号配線層２５４）まで貫通させて形成されたスルーホール２６０が設けられている。スルーホール２６０には、信号配線層２５１のバイアス線路２２３と電源配線層２５３の電源線路２２５とが電気的に接続されている。
【００４０】
第１実施形態と同様に、バイアス線路２２３に不要な高周波信号が伝播していた場合、バイアス線路２２３に接続される貫通スルーホール２６０が不要な高周波信号の輻射源となるおそれがある。すなわち、バイアス線路２２３を伝播する不要な高周波信号が貫通スルーホール２６０に漏れ込むと、貫通スルーホール２６０から不要な高周波信号が輻射されて周辺の電子部品等に悪影響を与えたり、電波法などの規制値を超えてしまうおそれがある。
【００４１】
そこで、本実施形態の高周波モジュール２００では、貫通スルーホール２６０に不要な高周波信号が漏れこまないようにするために、バイアス線路２２３に分岐部２３１及び合流部２３２を有する分岐線路２３０を形成している。本実施形態においても、バイアス線路２２３の分岐部２３１から合流部２３２までの電気長Ｌ１と分岐線路２３０の電気長Ｌ２との差が、λｇ／２またはその奇数倍となるように形成されている。
【００４２】
本実施形態の高周波モジュール２００では、さらに、合流部２３２がスルーホール２６０の上端に形成されている。すなわち、バイアス線路２２３が接続されているスルーホール２６０の上端に、分岐線路２３０の合流部２３２があわせて接続されている。分岐線路２３０をこのように形成することで、バイアス線路２２３を図面左側からスルーホール２６０に向かって伝播する不要な高周波信号が分岐部２３１で２つの線路に分配された後、貫通スルーホール２６０に漏れ込む直前の合流部２３２でバイアス線路２２３を伝播した不要な高周波信号と分岐線路２３０を伝播した不要な高周波信号とが相殺される。これにより、貫通スルーホール２６０に漏れ込む不要な高周波信号を低減することができ、貫通スルーホール２６０から不要な高周波信号が輻射されないようにすることができる。
【００４３】
（第３実施形態）
本発明の第３の実施形態に係る高周波モジュールを、図４を用いて説明する。図４は、第３実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図である。本実施形態の高周波モジュール３００は、第２実施形態の高周波モジュール２００と同様の構造を有しており、バイアス線路２２３に分岐線路３３０が分岐して接続され、合流部３３２がスルーホール２６０の上端に形成されている。
【００４４】
バイアス線路２２３が接続されている信号線路を伝播する高周波信号は、所定の高周波信号発生器を用いて生成されるが、高周波信号を所定の高周波周波数にするのに逓倍器が用いられることがある。一例として、２０ＧＨｚの高周波信号を生成するために、１０ＧＨｚの高周波信号を生成する信号発生器と、信号発生器で生成された高周波信号の周波数１０ＧＨｚを２逓倍する逓倍器を用いることができる。この場合、バイアス線路２２３を伝播する不要な高周波信号として、２０ＧＨｚの高周波信号に加えて、周波数が半分の１０ＧＨｚの高周波信号も含まれるおそれがある。
【００４５】
従って、２以上の周波数の不要な高周波信号がバイアス線路２２３を伝播する可能性があるときは、それぞれの周波数に対応する２以上の分岐線路を設ける必要がある。但し、分岐線路を形成する信号配線層２５１には電子部品等が配置されるため、分岐線路の設置スペースが制約される。
【００４６】
そこで、本実施形態の高周波モジュール３００では、分岐線路の設置スペースが増大しないようにして２以上の周波数の不要な高周波信号の伝播を抑制するために、分岐線路３３０の途中にさらに別の分岐線路３３３を設けている。ここでは、不要な高周波信号の周波数が２つある場合について説明するが、３以上ある場合も同様にして分岐経路を形成することができる。以下では、説明簡単のため、不要な高周波信号として１０ＧＨｚと２０ＧＨｚの２種類の信号がバイアス線路２２３を伝播するものとする。
【００４７】
図４に示す分岐線路３３０では、分岐部３３１から分岐線路３３０の一部３３０ａを通過して別の分岐線路３３３を経由し、さらに分岐線路３３０の別の一部３３０ｂを通過して合流部３３２に至る線路の電気長Ｌ３は、別の分岐線路３３３を経由しないで分岐線路３３０のみを通過する線路の電気長Ｌ２より短くなっている。これより、電気長Ｌ３とバイアス線路２２３の分岐部３３１から合流部３３２までの電気長Ｌ１との差（Ｌ３−Ｌ１）が、２０ＧＨｚの高周波信号の実効的な波長の１／２またはその奇数倍となるように別の分岐線路３３３を形成する。また、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が１０ＧＨｚの高周波信号の実効的な波長の１／２またはその奇数倍となるように分岐線路３３０を形成する。
【００４８】
本実施形態の高周波モジュール３００で用いる分岐線路３３０及び別の分岐線路３３３を上記のように形成することにより、低周波側の不要な高周波信号を低減させるための分岐線路３３０の設置スペースのみで、高周波側の不要な高周波信号を低減させるための別の分岐線路３３３を形成することができ、基板のスペースを有効に利用することが可能となる。
【００４９】
（第４実施形態）
本発明の第４の実施形態に係る高周波モジュールを、図５を用いて説明する。図５は、第４実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。本実施形態の高周波モジュール４００でも、基板４５０に多層基板を用いており、基板４５０の両表面に信号配線層４５１、４５４を設け、基板４５０の内部にアース層４５２及び電源配線層４５３を設けている。
【００５０】
上記第１乃至第３実施形態では、不要な高周波信号を抑制するための分岐線路を基板の表面である信号配線層上に形成していた。しかしながら、信号配線層にディスクリート部品や集積部品等を高集積させた高周波モジュールでは、信号配線層に分岐線路を形成するための十分なスペースを確保できないことがある。そこで、本実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路を信号配線層でなく基板の内部に形成するようにしている。
【００５１】
本実施形態の高周波モジュール４００では、不要な高周波信号を低減させるための分岐線路を、スルーホール４６１、４６２と、基板内部の電源配線層４５３を用いて形成している。ここでは、スルーホール４６１、４６２を、信号配線層４５１から電源配線層４５３までの区間に形成された層間スルーホールとしている。
【００５２】
層間スルーホール４６１、４６２は、信号配線層４５１でバイアス線路４２３に接続されている。不要な高周波信号がバイアス線路４２３を図面左側から右側に伝播するとき、層間スルーホール４６１とバイアス線路４２３との接続点が分岐部４３１となり、層間スルーホール４６２とバイアス線路４２３との接続点が合流部４３２となる。また、層間スルーホール４６１と４６２とは、電源配線層４５３において接続用線路４３４で電気的に接続されている。これにより、本実施形態で用いられる分岐線路４３０は、分岐部４３１から層間スルーホール４６１、接続用線路４３４、及び層間スルーホール４６２を順次経由して合流部４３２に至る線路で構成される。
【００５３】
上記より、分岐線路４３０の電気長Ｌ２は、層間スルーホール４６１、４６２のそれぞれの電気長と、接続用線路４３４の電気長を加算した長さとなる。そして、分岐線路４３０の電気長Ｌ２と分岐部４３１から合流部４３２までのバイアス線路４２３の電気長Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）が、不要な高周波信号の実効的な波長λｇの１／２またはその奇数倍となるように電気長Ｌ１、Ｌ２を設定する。
【００５４】
ところで、分岐部４３１から合流部４３２までのバイアス線路４２３と接続用線路４３４とをともに直線状に形成すると、両者の電気長がほぼ等しくなる。ぞの結果、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）は、層間スルーホール４６１と４６２のそれぞれの電気長を加算したものにほぼ等しくなる。よって、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が波長λｇの１／２またはその奇数倍となるようにするには、層間スルーホール４６１、４６２の電気長を調整する必要がある。しかしながら、基板４５０の各層間の距離（各層間の誘電体層の厚さ）は、通常は予め決められたものから選択されるため、所定の大きさとなるように任意に調整することは難しい。
【００５５】
そこで、本実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路４３０の電気長Ｌ２を任意に調整可能とするために、接続用線路４３４を層間スルーホール４６１と４６２との間で直線状とせず、電源配線層４５３上で適宜配索させて線路長を調整できるようにしている。これにより、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が波長λｇの１／２またはその奇数倍となるように、接続用線路４３４の長さを電源配線層４５３上で調整している。なお、電源配線層４５３上で線路４３４の長さを調整するのに代えて、電源配線層４５３以外の、例えばアース層４５２上で層間スルーホール４６１または４６２から分岐させた別の線路を設けて電気長Ｌ２を調整するようにすることも可能である。
【００５６】
上記説明のように、本実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路４３０を信号配線層４５１でなく基板４５０の内部に形成するようにしたことから、分岐線路４３０を形成するためのスペースを容易に確保することが可能となる。
【００５７】
（第５実施形態）
本発明の第５の実施形態に係る高周波モジュールを、図６を用いて説明する。図６は、第５実施形態の高周波モジュールの構成を示す平面図及び断面図である。第４実施形態の高周波モジュール４００では、分岐線路４３０を形成するために層間スルーホール４６１、４６２を設けていた。これに対し、本実施形態の高周波モジュール５００では、より低コストで形成できる貫通スルーホールを用いて分岐線路を形成している。
【００５８】
本実施形態の高周波モジュール５００は、信号配線層５５１から信号配線層５５４までの基板５５０の厚さ方向全体を貫通させた貫通スルーホール５６１、５６２を備えている。貫通スルーホール５６１、５６２は、信号配線層５５１上でバイアス線路５２３と接続されており、不要な高周波信号がバイアス線路５２３を図面左側から右側に伝播するとき、貫通スルーホール５６１とバイアス線路５２３との接続点が分岐部５３１となり、貫通スルーホール５６２とバイアス線路５２３との接続点が合流部５３２となっている。
【００５９】
また、信号配線層５５４上には、貫通スルーホール５６１と５６２とを電気的に接続する接続用線路５３４が形成されている。本実施形態で用いられる分岐線路５３０は、分岐部５３１から貫通スルーホール５６１、接続用線路５３４、及び貫通スルーホール５６２を経由して合流部５３２に至る線路で形成されている。
【００６０】
本実施形態においても、分岐線路５３０の電気長Ｌ２と分岐部５３１から合流部５３２までのバイアス線路５２３の電気長Ｌ１との差（Ｌ２−Ｌ１）が、不要な高周波信号の実効的な波長λｇの１／２またはその奇数倍となるように分岐線路５３０が形成されている。貫通スルーホール５６１、５６２の長さ、すなわち基板５５０の厚さは、機械的な要件で決定されていることから、電気長差（Ｌ２−Ｌ１）が上記の条件を満たすように基板５５０の厚さを任意に選択することは難しい。そこで、接続用線路５３４を信号配線層５５４上で適宜配索させることで、電気長Ｌ２を調整することができる。
【００６１】
また、貫通スルーホール５６１、５６２を用いた場合でも、両者間を電気的に接続する接続用線路５３４を信号配線層５５４以外の基板５５０の内部の層に形成してもよい。一例を図７に示す。図７では、接続用線路５３４を電源配線層５５３上に形成している。これにより、分岐線路５３０’は、分岐部５３１から接続用線路５３４との接続部までの貫通スルーホール５６１と、接続用線路５３４と、接続用線路５３４との接続部から合流部５３２までの貫通スルーホール５６２と、から構成され、図６に示す分岐線路５３０より電気長Ｌ２を短く調整することができる。
【００６２】
本実施形態の高周波モジュール５００では、分岐線路の形成に２つの貫通スルーホールを用い、該２つの貫通スルーホールを電気的に接続する線路を多層基板のいずれかの層に形成することで、分岐線路の電気長を好適に調整して不要な高周波信号の伝播を抑制することができる。
【００６３】
上記実施形態の説明では、分岐線路を１つだけ形成する場合について説明したが、これに限定されず、バイアス線路に分岐線路を２以上形成してもよい。これにより、不要な高周波信号の伝播を抑制する効果をさらに高めることが可能となる。また、分岐線路の特性インピーダンスを調整して実効の電気長を調整することが可能なのは言うまでも無い。さらに、バイアス線路以外の不要な高周波信号が伝播する可能性のある信号線路に対して、分岐部と合流部を有する分岐線路を設けて本発明の高周波モジュールとすることも可能である。
【００６４】
なお、本実施の形態における記述は、本発明に係る高周波モジュールの一例を示すものであり、これに限定されるものではない。本実施の形態における高周波モジュールの細部構成及び詳細な動作等に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１００、２００、３００，４００、５００ 高周波モジュール
１１０ ＦＥＴ
１１１ ソース
１１２ ゲート
１１３ ドレイン
１２１ 第１信号線
１２２ 第２信号線
１２３、１２４、２２３、４２３、５２３ バイアス線路
１３０、１４０、２３０、３３０、４３０、５３０ 分岐線路
１３１、１４１、２３１、３３１、４３１、５３１ 分岐部
１３２、１４２、２３２、３３２、４３２、５３２ 合流部
３３３ 別の分岐線路
１５０、２５０、４５０、５５０ 基板
２５１、２５４、４５１、４５４、５５１、５５４信号配線層
２５２、４５２、５５２ アース層
２５３、４５３、５５３ 電源配線層
２２５ 電源線路
２５９ 誘電体
２６０、４６１、４６２、５６１、５６２ スルーホール
４３４、５３４ 接続用線路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、前記基板の表面層または内部の層に配索された所定の線路と、を有する高周波モジュールであって、
前記所定の線路から分岐させるための分岐部と前記所定の線路に再び合流させるための合流部とを有する分岐線路を備え、
前記分岐線路の電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との間に所定の電気長差を有するように前記分岐線路の長さが決定されている
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記所定の線路を伝播する不要な高周波信号の実効的な波長をλｇとするとき、前記所定の電気長差はλｇ／２またはその奇数倍に略等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記分岐線路は、前記基板の表面に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記合流部は、前記所定の線路がスルーホールに接続される接続点に設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
それぞれの一端が前記所定の線路の異なる位置に接続される第１のスルーホール及び第２のスルーホールと、
前記基板の前記所定の線路が配索された層と異なる層に配索されて前記第１のスルーホールと前記第２のスルーホールとを電気的に接続する接続用線路と、を備え、
前記所定の線路と前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールのそれぞれとの接続点をそれぞれ前記分岐部及び前記合流部とし
前記分岐線路は、前記分岐部から前記第１のスルーホールの前記接続用線路との接続点までの線路と、前記接続用線路と、前記第２のスルーホールの前記接続用線路との接続点から前記合流部までの線路と、を有している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、前記基板を貫通する貫通スルーホールである
ことを特徴とする請求項５に記載の高周波モジュール。
【請求項７】
前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、少なくとも一端が前記基板の内部の層まで形成されている層間スルーホールである
ことを特徴とする請求項５に記載の高周波モジュール。
【請求項８】
前記所定の線路を２以上の異なる周波数の不要な高周波信号が伝播するとき、
両端が前記分岐線路の異なる位置に接続される別の分岐線路を１以上備え、
前記分岐部から前記別の分岐線路を経由して前記合流部までの線路のそれぞれの電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との差が、前記２以上の異なる周波数のいずれか１つに対応する実効的な波長の１／２またはその奇数倍に略等しい
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【請求項９】
前記所定の線路は、高周波信号が伝播する信号線に接続されたバイアス線路である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【請求項１】
基板と、前記基板の表面層または内部の層に配索された所定の線路と、を有する高周波モジュールであって、
前記所定の線路から分岐させるための分岐部と前記所定の線路に再び合流させるための合流部とを有する分岐線路を備え、
前記分岐線路の電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との間に所定の電気長差を有するように前記分岐線路の長さが決定されている
ことを特徴とする高周波モジュール。
【請求項２】
前記所定の線路を伝播する不要な高周波信号の実効的な波長をλｇとするとき、前記所定の電気長差はλｇ／２またはその奇数倍に略等しい
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波モジュール。
【請求項３】
前記分岐線路は、前記基板の表面に形成されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項４】
前記合流部は、前記所定の線路がスルーホールに接続される接続点に設けられている
ことを特徴とする請求項３に記載の高周波モジュール。
【請求項５】
それぞれの一端が前記所定の線路の異なる位置に接続される第１のスルーホール及び第２のスルーホールと、
前記基板の前記所定の線路が配索された層と異なる層に配索されて前記第１のスルーホールと前記第２のスルーホールとを電気的に接続する接続用線路と、を備え、
前記所定の線路と前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールのそれぞれとの接続点をそれぞれ前記分岐部及び前記合流部とし
前記分岐線路は、前記分岐部から前記第１のスルーホールの前記接続用線路との接続点までの線路と、前記接続用線路と、前記第２のスルーホールの前記接続用線路との接続点から前記合流部までの線路と、を有している
ことを特徴とする請求項１または２に記載の高周波モジュール。
【請求項６】
前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、前記基板を貫通する貫通スルーホールである
ことを特徴とする請求項５に記載の高周波モジュール。
【請求項７】
前記第１のスルーホール及び前記第２のスルーホールは、少なくとも一端が前記基板の内部の層まで形成されている層間スルーホールである
ことを特徴とする請求項５に記載の高周波モジュール。
【請求項８】
前記所定の線路を２以上の異なる周波数の不要な高周波信号が伝播するとき、
両端が前記分岐線路の異なる位置に接続される別の分岐線路を１以上備え、
前記分岐部から前記別の分岐線路を経由して前記合流部までの線路のそれぞれの電気長と前記所定の線路の前記分岐部から前記合流部までの電気長との差が、前記２以上の異なる周波数のいずれか１つに対応する実効的な波長の１／２またはその奇数倍に略等しい
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【請求項９】
前記所定の線路は、高周波信号が伝播する信号線に接続されたバイアス線路である
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の高周波モジュール。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１３−８１１０３（Ｐ２０１３−８１１０３Ａ）
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２２０３９６（Ｐ２０１１−２２０３９６）
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年５月２日（２０１３．５．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１０月４日（２０１１．１０．４）
【出願人】（０００００５２９０）古河電気工業株式会社 (4,457)
【出願人】（３９１０４５８９７）古河ＡＳ株式会社 (571)
【Ｆターム（参考）】
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