宽带电路的制作方法

专利名称：宽带电路的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种在较宽的频带上可以获得希望的电路特性的宽带电路，具体地，设计一种具有较少数目的线路元件、稳定地获得希望的宽带电路特性的容易设计的宽带电路。
背景技术：
在由例如电容器、线圈和电阻的组合元件组成的无源AC电路中，当施加到元件两端的电压是V并且流经元件的电流是I时，通过使用满足下面关系的阻抗Z来表示这些元件的特性V＝Z*I。
例如，当具有频率f(ω/2π(π是电路常数))的AC流经具有电容C的电容器时，电容器的阻抗表示为1/jωC。类似地，具有电感L的线圈的阻抗表示为jωL。电阻的阻抗被处理为不具有频率依赖型的电阻值R。
因此，当AC流经电容器或线圈时，每一个这些元件的阻抗成为包括与AC频率成比例的ω的值，并且电容器的特性表现为反比于AC频率的值，以及线圈的特性表现为正比于AC频率的值。
设计使用电容器的无源AC电路，使得可以通过使用随着频率增加阻抗减少的特性(电容特性)、并且使用电容器作为阻抗元件，来获得希望的电路特性。
然而，上述电容特性是理想特性，实际的电容器表现出与通过串联线圈和电阻作为寄生元件而获得的等效电路相同的特性，如图1(a)所示。
当电容器的阻抗与线圈的电抗一致时，即1/jωC＝jωL，包括电容器和线圈的反馈电路会产生谐振。在这种情况中的频率称为谐振频率。
在图1(b)中示出了上述情况中的频率和阻抗之间的关系，并且包括寄生元件的等效电路示出了当频率上升到谐振频率时阻抗较低的特性，并且在谐振频率处阻抗达到最小之后，阻抗随着频率上升而增加。
因此，在包括寄生元件的等效电路的情况中，在频率波段高于谐振频率时，随着频率上升，与理想电容器的特性差异加大。因此，在频率波段高于谐振频率处，使用电容器的无源AC电路丧失了电路的特性。
作为用于在高频波段中获得希望电路特性的现有技术，日本专利申请未审No.2001-015885(专利文献1)公开了“高频电路和高频电路上的三端子片电容器的安装结构”。
在专利文献1中公开的发明是用于通过使用片三端子电容器作为低阻抗元件而在高频波段中获得希望的电路特性的发明。
专利文献1要解决的问题图2示出了使用在专利文献1中公开的发明所应用的片三端子电容器的滤波器等效电路。此外，图3示出了等效电路的传输特性。在该滤波器情况中，在高于以前的20Hz附近获得80dB的较低传输。然而，在等于或低于截止频率的频率波段中随着频率增加而传输降低、在截止频率处传输最小、并且在等于或高于截止频率的频率波段中随着频率增加传输增加的性质，与使用电容器的传统滤波电路的性质相同。
即，尽管在接近截止频率的频率处获得了希望的电路特性，当频率偏离截止频率时传输陡升。因此，在偏离截止频率的频率波段中不能够获得充分的滤波特性。
在为通信处理模拟信号的电路的情况中，信号波出现在较窄的频率波段中。因此，只在接近于信号波的频率波段中获得希望的滤波特性就足够了。因此，可能使用片三端子电容器应用到上述滤波电路中。
然而，在信号波成为矩形的数字电路的情况中，信号波的频谱分布在包括基波的高次谐波的很宽的波段内。因此，为了只通过数字信号波的一些频率波段分量，要阻挡的频率分量表现为宽带频谱。因此，要应用于处理高速数字信号电路的电路必须具有在很宽的波段上通过或阻挡电磁波的特性。
在应用专利文献1所公开的发明的滤波电路的情况中，由于寄生元件的影响，只在预定频率的附近可以获得希望的滤波特性。因此，为了实现在较宽的波段上通过或阻止电磁波的特性，需要通过进一步组合线圈和电容器来设计图2所示的配置作为高阶滤波电路。
然而，如图4(a)所示，实际上是将寄生元件添加到线圈。换句话说，实际线圈表现为与通过串联电阻和并联电容器而获得的等效电路相同的特性。
如图4(b)所示，当频率增加时该等效电路的频率和阻抗之间的关系与理想线圈的特性有很大的不同。因此，为了补偿寄生元件的影响而添加的线圈和电容器本身受寄生元件的影响，并且对于高阶电路，设计参数变得更加复杂。因为理论上难以使每一个设计参数怎样作用系统化，因此难以设计高阶电路。
此外，在设计参数杂乱作用的高阶电路的情况中，电路容易受工作环境的影响。因此，电路特性的稳定性和可靠性容易受损。例如，即使在电路板上形成的滤波电路表现出希望的特性，当将电路板安装到外壳中时，也许不能获得希望的特性。
因为这些问题，实际的电路设计必然取决于试凑技术并且难以使用CAD来设计电路。
因此，在根据使用电容器的现有技术的电路情况中，为了在较宽的频率波段中获得电路的原始特性必须实施复杂的电路设计，并且存在设计的电路特性不稳定并且不具有可靠性的问题。

发明内容
本发明意欲解决该问题，并且其目的是提供一种宽带电路，其中通过较少数目的线路元件在宽频带上稳定地获得希望的电路特性，并且可以容易地设计该电路。
作为宽带电路的示例，可以列出滤波电路(低通滤波、高通滤波、带通滤波或带阻滤波)、终端电路等。在这种宽带电路的情况中，考虑到信号处理速度，优选地在包括100MHz到10GHz的频率波段中获得希望的电路特性，并且该电路特性可以普遍地用于数字信号电路中。
为了实现上述目的，本发明提供一种宽带电路作为第一模式，其中通过传输线来连接线路元件，传输线具有信号传输导体、接地导体和置于这些导体之间的介质，特征在于线路元件具有四端子线路结构，其中一对导体互相相对，具有比连接到任意端子的导体的阻抗低的阻抗，并且使用具有短于近似线路长度四倍长度的波长的电磁波的频率波段作为目标频率波段，线路元件被插入到传输线并用作目标频率波段电磁波的低阻抗元件。
此外，为了实现上述目的，本发明提供本发明的第一模式的宽带电路作为第二模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过传输线相连，线路元件被插入到传输线，特征在于插入到传输线的传输元件至少在目标频率波段中包括一些信号电磁波频谱，线路元件的一对导体的任意一个的一端与信号源的输出端子相连，其另一端与无源元件的输入端子相连，并且导体的其它端与地相连。在上述配置的情况中，优选地信号源和线路元件通过主要在目标频率波段中包括电抗分量的元件连接或者信号源和线路元件通过电阻连接。此外，优选地从信号源传输到线路元件的信号电磁波在线路元件的目标频率波段中的频率分量被从线路元件反射，线路元件的目标频率波段之外的频率分量由线路元件传输到无源元件一侧，并且DC分量通过与信号源和无线元件相连的一对导体之一传输到无源元件一侧。
此外，为了实现上述目的，本发明提供第一模式的宽带电路作为第三模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过传输线相连，线路元件插入到传输线中，特征在于插入到传输线中的线路元件至少在目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，线路元件的一对导体的任意一个的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端电断开，在无源元件一侧的另一个导体的末端与无源元件的输入端子相连，并且至少一个末端通过主要在目标频率波段内包括电抗分量的元件与地相连。
此外，为了实现上述目的，本发明提供第一模式的宽带电路作为第四模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源设备通过传输线相连，线路元件被插入到传输线中，特征在于插入到传输线中的线路元件至少在目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，线路元件的一对导体的任一一个的一端与信号线的输出端子相连并且其另一端电断开，在无源元件一侧的另一个的末端与无源元件的输入端子相连，并且至少一个末端通过电阻与地相连。
在本发明的第三模式或第四模式的情况中，优选地从信号源传输到线路元件的信号电磁波在目标频率波段中的频率分量通过线路传输到无源元件一侧，该线路包括与无源元件的输入端子相连的线路元件的一对导体之一和地，并且在线路元件的目标频率波段之外的频率分量进入线路元件并衰减。
此外，为了实现上述目的，本发明提供上述第一模式的宽带电路作为第五模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源设备通过传输线相连，第一和第二线路元件被插入到传输线中，特征在于第一和第二线路元件分别在各自目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体的之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端电开路，与信号源相对的另一个导体的末端与第二线路元件的一对导体之一相连，至少一端通过主要在第一线路元件的目标波段中包括电抗分量或电阻的元件与地相连，一端与第一线路元件相连的第二线路的一对导体之一与无源元件的输入端子相连并且导体的另外两端都与地相连。在上述配置的情况中，优选地第一线路元件和第二线路元件通过主要在第二线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件相连。此外，优选地从信号源传输到第一线路元件的信号电磁波在目标频率波段中的频率分量通过线路被传输到第二线路元件一侧，该线路包括与第二线路元件的导体和地相连的第一线路元件的一对导体之一，在第一线路元件的目标频率波段之外的频率分量进入线路元件并衰减，传输到第二线路元件的信号电磁波在第二线路元件的目标频率波段中的频率分量从第二线路元件反射，并且在第二线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过第二线路元件被传输到无源元件。
此外，为实现上述目的，本发明提供第一模式的宽带电路作为第六模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件相连，特征在于第一和第二线路元件分别在各自目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且另一端与第二线路元件的一对导体之一相连，另一个导体的两端都与地相连，一端与第一线路元件相连的第二线路元件的一对导体之一的另一端电断开，并且在无源元件侧的另一个的一端与无源元件的输入端子相连，并且至少一端通过主要在第二线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件与地相连。在上述配置的情况中，优选地从信号源传输到第一线路元件的信号电磁波在第一线路元件的目标频率波段中的频率分量从第一线路元件被反射，在第一线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过第一线路元件被传输到第二线路元件一侧，在第二线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路被传输到无源元件，该线路包括与无源元件的输入端子相连的第二线路元件的一对导体之一和地，并且在第二线路元件的目标频率波段之外的频率分量进入第二线路元件并衰减。
此外，为实现上述目的，本发明形成第一模式的宽带电路作为第七模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过传输线互相连接，第一和第二线路元件被插入到该传输线中，特征在于第一和第二线路元件分别在各自的目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且另一端与无源元件的输入端子相连，另一个导体的两端都与地相连，第二线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且另一端电断开，在无源元件一侧的另一个导体的一端与无源元件的输入端子相连，并且至少一端通过主要在第二线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件与地相连。在上述配置的情况中，优选地从信号源传输到第一线路元件的信号电磁波在第一线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路被传输到无源元件一侧，该线路包括与无源元件的输入端子相连的第一线路元件的一对导体之一和地，在第一线路元件的目标频率波段之外的频率分量进入第一线路元件并衰减，从信号源传输到第二线路元件的信号电磁波在第二线路元件的目标频率波段中的频率分量被从第二线路元件反射，并且在第二线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过第二线路元件被传输到无源元件一侧。
在本发明的第六或第七模式的情况中，优选地信号源和第一线路元件通过主要在第一线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件相连。
此外，为了实现上述目的，本发明提供上述第一模式的宽带电路作为第八模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过传输线相连，线路元件被插入到传输线中，特征在于插入到传输线中的线路元件在目标频率波段中包括信号电磁波的频谱，线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且另一端与无源元件的输入端子相连，并且至少另一个的一端通过终端电阻与地相连。在上述配置的情况中，优选地从信号源传输到线路元件的信号电磁波在线路元件的目标频率波段之中的频率分量通过线路被传输到无源元件一侧，该线路包括与信号源和无源元件相连的一对导体之一和地，在线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过线路元件被传输到无源元件，并且DC分量通过与信号源和无源元件相连的线路元件的一对导体之一被传输到无源元件。
此外，为了实现上面目标，本发明提供上述第一模式的宽带电路作为第九模式，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过传输线互相连接，第一线路元件被插入到该传输线中，并且用于向信号源供电的电源和第一线路元件通过第二线路元件相连，特征在于第一和第二线路元件在其目标频率波段中包括信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连，并且另一端与无源元件的输入端子相连，至少另一个的一端通过终端电阻与第二线路元件相连，第二线路元件的一对导体之一的一端通过终端电阻与第一线路元件相连，另一端与电源相连，另一个的两端与地相连。在上述配置的情况中，优选地从信号源传输到第一线路元件的信号电磁波在第一线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路被传输到无源元件一侧，该线路包括与信号源和无源元件相连的第一线路元件的一对导体之一和地，在第一线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过第一线路元件被传输到无源元件一侧，DC分量通过与信号源和无源元件相连的第一线路元件的一对导体之一被传输到无源元件一侧。
在本发明的第八或第九模式的情况中，终端电阻具有与信号传输导体的阻抗相等的阻抗，信号传输导体的一端和终端电阻的一端分别连接到线路元件一端的两个导体上。此外，优选地还将线路元件连接到电源线，用于使信号源和电源相连，从而向信号源供电，并且设置到电源线的线路元件的一对导体之一的一端与信号源相连并且另一端与电源相连，并且另一个导体的两端都与地相连。
在本发明的第二或第九模式之一的配置的情况中，优选地信号源和无源元件被安装在印刷电路板上，在印刷电路板上形成信号传输导体作为布线图形并且形成接地导体作为地平面并且布线图形与地平面相连，并且在线路元件被安装在印刷电路板上的情况中，至少一对导体的一端与信号传输导体和接地导体的布线图形相连并且插入到传输线中。


图1(a)和图1(b)是示出了包括寄生元件的电容器的等效电路及其频率特性的图；图2是示出了三端子滤波电路的配置的图；图3是示出了三端子滤波电路的传输特性的图；图4(a)和图4(b)是示出了包括寄生元件的线圈的等效电路及其频率特性的图；图5是示出了线路结构的图；图6是示出了线路结构元件的电阻和频率之间的关系的图；图7是示出了优选执行本发明的第一实施例的LPF电路的配置的图；图8(a)和图8(b)是示出了LILC结构的图；图9(a)和图9(b)是示出了要应用于第一实施例LPF电路的LILC的实施例的图；图10(a)到10(c)是用于解释脉冲信号波传输通过第一实施例的LPF电路的过程；
图11是示出了第一实施例的LPF电路的传输特性的图；图12是示出了优选执行本发明的第二实施例的LPF电路的配置的图；图13是示出了第二实施例的LPF电路的传输特性的图；图14是示出了优选实行本发明的第三实施例的LPF电路的配置的图；图15是示出了优选执行本发明的第四实施例的LPF电路的配置的图；图16(a)和16(b)是示出了要应用于第四实施例HPF电路的LILC的实施例的图；图17(a)到17(c)是用于解释脉冲信号波传输通过第四实施例的HPF电路的过程的图；图18是示出了第四实施例的HPF电路的传输特性的图；图19是示出了优选执行本发明的第五实施例的HPF电路的配置的图；图20(a)和20(b)是要应用于第五实施例的HPF电路的LILC的实施例的图；图21是示出了优选执行本发明的第六实施例的HPF电路的配置的图；图22(a)和22(b)是示出了第六实施例的HPF电路的LILC的实施例的图；图23是示出了优选实现本发明的第七实施例的BPF电路的配置的图；图24(a)到24(d)是用于解释第七实施例的BPF电路的操作的图，其中图24(a)示出了脉冲信号波的频谱，图24(b)示出了HPF的传输特性，图24(c)示出了LPF的传输特性，并且图24(d)示出了BPF电路的传输特性；图25是示出了优选执行本发明的第八实施例的BEF电路的配置的图；图26(a)到26(d)是用于解释第八实施例的BPF电路的操作的图，其中图26(a)示出了脉冲信号波的频谱，图26(b)示出了HPF的传输特性，图26(c)示出了LPF的传输特性，并且图26(d)示出了BEF电路的传输特性；图27是示出了优选执行本发明的第九实施例的高频终端电路的配置的图；图28(a)和28(b)是示出了要应用于第九实施例的高频终端电路的LILC的安装示例的图；图29(a)到29(c)是用于解释脉冲信号波传输通过第九实施例的高频电路的过程的图；图30是示出示出了优选执行本发明的第十实施例的高频终端电路的配置的图；图31(a)和31(b)是示出了优选执行本发明的第十一实施例的高频终端电路的配置的图；图32是示出了应用于第十一实施例的高频终端电路的LILC的安装示例的图；图33(a)和33(b)是示出了应用于第十一实施例的高频终端电路的LILC的安装示例的图；图34是示出了优选执行本发明的第十二实施例的高频终端电路的配置的图；图35(a)和35(b)是示出了要应用于第十二实施例的高频终端电路的LILC的安装示例的图；图36(a)到36(c)是用于解释脉冲信号波传输通过第十二实施例的高频终端电路的过程的图；图37是示出了优选执行本发明的第十三实施例的高频终端电路的配置的图；图38(a)和图38(b)是示出了应用于第十三实施例的高频终端电路的LILC的安装示例的图；图39是示出了优选执行本发明的第十四实施例的高频终端电路的配置的图；图40(a)和40(b)是示出了应用于第十四实施例的高频终端电路的LILC的安装示例的图。
参考数字1a、2a、4a和5a示出了高频信号。参考数字1b、2b、4b和5b表示低频信号。参考数字1c、4c和5c表示DC信号。参考数字10a、10b、10c、10d、20a、20c、20d、30a、30b、30c、30d、40a、40b、40c、40d、50a、50b、50c和50d表示布线图形。参考数字11、21、31、41和51表示驱动器。参考数字12、23、24、322和332表示线圈。参考数字13、22、42、46、47、52、56、57、321和331表示LILC。参考数字13a、13b、13c、13d、22a、22b、22c、22d、42a、42b、42c、42d、46a、46b、46c、46d、52a、52b、52c、52d、56a、56b、56c、56d、57a、57b、57c、57d、321a、321b、321c、321d、322a、322b、322c和322d表示LILC的端子。参考数字14、25、35、45和55表示接收机。参考数字18a、18b、28a、28b、38a、38b、38c、38d、48a、58a和58b表示布线。参考数字19、43、44、53和54表示电阻。参考数字81a和81b表示接地导体。参考数字82表示信号传输导体。参考数字83和113表示介质。参考数字111、112、211、212、311、312、411和412表示倒相缓冲器。参考数字111a、111b、112a、112b、211a、211b、212a、212b、311a、311b、312a、312b、411a、411b、412a、412b、511a、511b、512a和512b表示晶体管。参考数字130表示密封材料。参考数字131表示第一导体。参考数字132表示第二导体。
具体实施例方式
本发明实现了一种宽带电路，在较宽的频率波段上、通过使用具有四端子线路结构和较低阻抗(低阻抗线路结构组件；下文中称为LILC)的元件代替电容器从而形成电路、利用比以前更少数目的元件而获得了希望的电路特性。
考虑图5所示的具有带状结构的线路。在该线路的情况中，DC通过接地导体81a和81b以及信号传输导体82传输，并且电磁波通过介质83传输。当假设忽略电阻和线路的损耗来简化说明时，该带状线路的特征阻抗Z0由表达式(1)表示。
Z0=14μ0ϵ0ϵr-tW=LC---(1)]]>t介质的厚度W线路的宽度μ0真空中的磁导率(1.26×10-6H/m)ε0真空中的介电常数(8.85×10-12F/m)εr介质中的特定介电常数在这种情况中，根据(L/C)1/2来计算线路的特征阻抗。因此，阻抗成为只由电容分量和电感分量决定的值并且是针对频率的恒定值。因此，不会发生由于频率而导致的特征值改变。
因此，通过降低具有线路结构的元件的阻抗(即通过使用具有线路结构的元件作为LILC)并且使用该元件作为低阻抗元件，可能实现表现为与频率无关的希望电路特征特性的电路。
具有线路结构的元件的阻抗的参数包括L(电感)、C(电容)、R(电阻)和G(电导)。当L或R增加时，会发生在逻辑电路切换时电源电压波动增加的问题。因此，需要通过调整C来降低阻抗。
即，从表达式(1)可以理解到，需要增加单位长度的C。
此外，除非与流经元件的电磁波的波长相比较该元件的线路长度足够长，否则不可能将该元件认为是线路结构。因此，必须与流经LILC的电磁波的波长相比较而LILC的线路长度足够长。特别地，优选地电磁波通过部分的实际长度(＝有效线路长度)等于或长于流过该元件的电磁波的长度的1/4。
在反射系数(S11)和透过系数(S21)之间存在表达式(2)的关系。
通过表达式(3)获得包括损耗的透过系数(S21)。传输特征的倒数表示插入损耗。表达式(3)中的字符x表示线路长度。字符α表示组成传输常数的衰减常数并且由表达式(4)示出。
此外，当使用tanδ表示电容器时表达式(4)中的电导G由表达式(5)示出。在表达式(5)中，S表示介质的面积并且t表示介质的厚度。
S112+S212＝1…(2)S21=1+S112·e-αx---(3)]]>α=(R2+ω2L2)(G2+ω2C2)+(RG-ω2LC)2---(4)]]>G=ωϵ0ϵrSt·tanδ---(5)]]>当用于电路时，线路元件具有较低的阻抗。然而，因为其具有有限的阻抗值，电磁波进入线路元件。然而，从表达式(3)(4)和(5)可知，进入该线路元件的电磁波成指数地衰减并且难以到外部。即，通过将适当的损耗加到LILC，不需要考虑LILC的截止。我们发现插入损耗成为阻抗失配值与元件长度、频率和tanδ的指数的乘积。
因此，要作为低阻抗元件应用电路的LILC是具有满足下面条件的线路结构的元件。
<1>对于传输通过该元件的电磁波，LILC具有可以认为是线路的长度。(优选地电磁波通过部分的实际长度(＝有效长度)等于或长于目标频率的电磁波的1/4)。
<2>LILC表现出了使电路的特征成为希望特征的足够低的阻抗。(优选地单位长度的电容C较大)。
<3>LILC根据需要增加介质的损耗并加长线路。
在该线路元件的情况中，在图6中示出了频率和阻抗的关系。因为是由寄生元件影响阻抗，在可以将该元件看作是线路的频率波段中阻抗不增加。
在这种情况中，通过使用具有带状结构的线路作为示例来进行说明。然而，LILC的结构不严格限制为带状结构。允许使用微带型线路结构或同轴筒形线路结构。
下面来说明上述LILC被用作低阻抗元件的宽带电路的优选实施例。
第一实施例下面来说明优选适用于本发明的第一实施例。图7示出了适用于本发明的低通滤波电路(LPF电路)的配置。该电路具有驱动器11、LILC13和接收机14。
驱动器11具有反相缓冲器111和112并且串联的反相缓冲器111和112组成缓冲电路。反相缓冲器111具有晶体管111a和111b并且反相缓冲器112具有晶体管112a和112b。上部的111a和112a是P沟道并且当栅极电压保持在高电平时截止。此外，下部的晶体管111b和112b是N沟道并且当栅极电压保持在高电平时导通。从未示出的电源将VDD提供给晶体管111a和112a的漏极端子。晶体管111a和111b通过根据栅极电压切换VDD来分别输出信号波，以便将信号波输入到反相缓冲器112的输入端子。晶体管112a和112b通过根据输入到栅极端子的信号波切换VDD来分别产生信号波，并且信号波作为信号电磁波从驱动器11输出。LILC13是具有四端子线路结构的元件，其中在介质的两侧一对导体互相相对，并且特征阻抗Z0被设置为远小于用于使驱动器11与LILC13相连的布线18a的特征阻抗Z1的值(Z0/Z10)。LILC13的端子13a与驱动器11的输出端子相连并且端子13b与接收机14的输入端子相连。此外，LILC13的端子13c和13d与地相连。接收机14是用于将输入到输入端子(栅极端子)的信号转换成电压的晶体管。
图8(a)和8(b)示出了要应用于本实施例LPF电路的LILC13。图8(a)和8(b)示出了来自不同视角的相同配置。介质133被设置为包围第一导体131。第一导体131和第二导体132被设置为通过介质133互相相对并且由密封材料130将其固定在其位置。
端子13a和13b被设置为第一电极131并且端子13c和13d被设置为第二电极132。端子延伸到LILC13的底部一侧、穿过密封材料130并且暴露(或突出)于外部。通过将从密封材料130暴露(或突出)的端子与信号传输导体和接地导体相连，可能将LILC13插入到传输线路。
作为示例说明了将具有上述结构的LILC应用于所有实施例的情况。然而，上述结构是一个示例并且LILC的结构不限制于上述结构。
图9(a)和9(b)示出了将LILC3设置于印刷电路板上的布线图形的状态。在这种情况中，为了容易地理解LILC3的状态，在图9(a)或9(b)中未示出密封材料130(对于其它实施例也是相同的)。为了示出LILC13的两端的状态，图9(a)和9(b)示出了来自不同视角的相同配置。LILC13的端子13a与布线图形10a相连，布线图形10a与驱动器11的输出端子相连。LILC13的端子13b与布线图形10b相连，布线图形10b与接收机14的栅极端子相连。LILC13的端子13c和13d分别与布线图形10c和10d相连，布线图形10c和10d与地相连。
下面来说明LPF电路的操作。图10(a)到10(c)示出了从驱动器11输出的脉冲信号波通过LPF电路的状态。如图10(a)所示，从驱动器11输出的脉冲信号波通过包括布线18a和地的线路到达LILC13。在到达LILC13的脉冲信号波中，具有高频的并因此能够将LILC13作为线路的电磁波分量(高频信号1a)受布线18a的阻抗和LILC13的阻抗之间的失配的影响。在装置情况中，因为Z0/Z10，由LILC3反射高频信号1a。
然而，因为具有低频的电磁波分量(低频信号1b)不能将LILC13作为线路，其不受布线18a和LILC13之间的阻抗失配的影响。因此，低频信号1b进入LILC13而不被反射、通过LILC13的介质部分、并且传输到接收机14一侧。此外，通过传输通过LILC13的导体部分，DC信号1c传输到接收机14一侧。
如图10(c)所示，传输到接收机14一侧的低频信号1b和传输的DC信号1c进入接收机14的栅极端子来操作接收机14。因此，只根据由驱动器11产生的脉冲信号中的低频信号和DC信号来操作接收机14。
图11示出了LPF电路的传输特性图。纵轴表示透过率(dB)并且横轴表示频率(Hz)。在本实施例的情况中，不依赖于频率而获得恒定阻抗并且通过使用具有稍大介质损耗的LILC来形成了LPF电路。因此，避免了在频率波段等于或高于截止频率时由寄生元件影响该电路并且使传输特性恶化。
因此，对于频率高于截止频率的电磁波，本实施例的LPF电路具有较低的透过率，并且表现出与不同于传统LPF电路的理想LPF电路相近的电路特征。
可以通过改变LILC13的线路部分的实际长度(有效长度)来任意设置截止频率。当比值(LILC13的线路部分的宽度和一对导体的间隙之间的比值)和绝缘体的膜厚度固定时，LILC13的线路部分的长度反比于截止频率。这不仅应用于LPF电路，而且适用于所有实施例。
因此，本实施例的LPF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第二实施例下面来说明优选执行本发明的第二实施例。图12示出了应用本发明的低通滤波电路(LPF电路)的配置。该电路与第一实施例的电路相同，除了线圈12被设置在驱动器11和LILC13之间。线圈12是设置于改善低通滤波电路特性的元件。LPF电路的操作与第一实施例的操作相同。
图13示出了LPF电路的传输特性。纵轴表示透过率(dB)并且横轴表示输入电磁波的频率(Hz)。设置于驱动器11和LILC13之间(换句话说，插入到布线18a中)的线圈12在低频波段中显示了感性特征。因此，线圈12的感性特征和LILC13的容性特征产生协作效应并且当频率超出预定频率时，透过率陡降。
此外，线圈12在高频波段中示出了容性特征。然而，因为即使在高频波段中LILC13的低阻抗特征也不会改变并且介质损耗稍有增加，即使在等于或高于截止频率的频率波段中LPF电路的透过率也不会增加。
因此，对于具有频率高于谐振频率的电磁波，本实施例的LPF电路具有较低的透过率，并且表现为与理想LPF电路相近的电路特征，与第一实施例的LPF电路相类似。
因此，本实施例的LPF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第三实施例下面来说明优选执行本发明的第三实施例。图14示出了在本发明之下的低通滤波电路(LPF电路)的配置。该电路与第一实施例相同，除了还将电阻19设置于驱动器11和LILC13之间。电阻19是设置用于改善低通滤波电路特性的元件。LPF电路的操作与第一实施例的操作相同。
在低频波段中设置于驱动器11和LILC13之间(换句话说，插入到布线18a中)的电阻19不受寄生元件的影响，并且其阻抗是不依赖于频率的常数。因此，电阻值较低时，电阻19示出了与线圈相同的特性。因此，当电阻19的电阻值较低时，电阻19的特征值和LILC13的容性特征产生协作效应，但是当频率超出预定频率时，透过率陡降。
此外，即使在高频波段中LILC13的容性特征也不会改变并且介质的损耗稍有增加。因此，即使在等于或高于截止频率的频率中LPF电路的透过率也不会增加。
因此，对于具有频率高于谐振频率的电磁波，本实施例的LPF电路具有较低的透过率，并且表现为与理想LPF电路相近的电路特征，与第一实施例的LPF电路相类似。
因此，本实施例的LPF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第四实施例下面来说明优选执行本发明的第四实施例。图15示出了应用本发明的高通滤波电路(HPF电路)的配置。
该HPF电路具有驱动器21、LILC22、线圈23和接收机25。驱动器21由晶体管211和212组成。
驱动器21具有与第一实施例的驱动器11相同的配置并且从输出端子输出信号电磁波。LILC22是具有四端子线路结构的元件，其中在介质两侧一对导体互相相对，并且其特征阻抗Z0被设置为远小于用于使驱动器21与LILC22相连的布线28a的特征阻抗Z2的值(Z0/Z20)。LILC22的端子22a与驱动器21的输出端子相连并且端子22b断开。此外，LILC22的端子22c通过线圈23与地相连。LILC22的端子22d与接收机25的输入端子相连。线圈23是设置于改善旁路滤波器特性的元件。接收机25是用于将输入到输入端子(栅极端子)的信号转换为电压的晶体管。
图16(a)和16(b)示出了将LILC22设置于印刷电路板上的布线图形的状态。为了示出在LILC22的两端的连接状态，图16(a)和16(b)示出了通过改变视角从两个方向来看的状态。LILC22的端子22a与布线图形20a相连，布线图形20a与驱动器21的输出端子相连。LILC22的端子22b断开，不与任何布线图形相连。端子22c与布线图形20c相连，布线图形20c通过线圈23与地相连。LILC22的端子22d与布线图形20d相连，布线图形20d与接收机25的栅极端子相连。
下面来说明HPF的操作。图17(a)到17(c)示出了从驱动器21输出的脉冲信号波通过HPF电路的状态。如图17(a)所示，从驱动器21输出的脉冲信号波通过包括布线28a和地的线路到达LILC22。在本实施例的情况中，因为LILC22的端子22b是开路的，不传输脉冲信号的DC分量(DC信号)。在到达LILC22的脉冲信号波中，具有较高频率并能够将LILC22认为是线路的电磁波分量受布线28a的阻抗和LILC22的阻抗之间的失配的影响。在这种情况中，因为Z0/Z20，高频信号不进入LILC22，但是如图17(b)所示，穿过通过线圈23与地相连的导体之一和地之间的间隙，到达接收机25的栅极端子。即，高频信号通过线路绕过LILC22而前进到接收机25一侧，该线路包括具有端子22c和22d的LILC22的导体之一和接地面。
然而，在到达LILC2的脉冲信号波中，具有较低频率的电磁波分量(低频信号2b)进入LILC22中的介质而不受布线28a的阻抗和LILC22的阻抗之间的失配的影响。然而，因为LILC22的端子22b是电开路的，该分量不到达接收机25，但是因为将介质的损耗设置为稍高，该分量在LILC22中衰减。
如图17(c)所示，进入接收机25栅极端子的高频信号操作接收机25。因此，接收机只根据由驱动器21产生的脉冲信号波中的高频信号来操作。
图18示出了HPF电路的传输特征图。纵轴表示透过率(dB)并且横轴表示输入波的频率(Hz)。当频率超出预定频率时，因为线圈23的感性特征和LILC22的容性特征导致协作效应，用于将LILC22的端子22参与地相连的线圈23的透过率陡增。此外，即使在高于截止频率的频率波段中，本实施例的HPF电路的电磁波的透过率仍保持在高水平，并且表现出与不同于传统HPF电路情况下的理想HPF电路相近的电路特征。
因此，本实施例的HPF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第五实施例下面来说明本发明的第五优选实施例。图19示出了适用于本发明的高通滤波电路(HPF电路)的配置。
该HPF电路与第四实施例的情况相同，除了端子22c开路并且端子22d通过线圈24与地相连。
图20(a)和20(b)示出了将LILC22设置在印刷电路板上的布线图形的状态。LILC22的端子22a与布线图形20a相连，布线图形20a与驱动器21的输出端子相连。LILC22的端子22b和22c断开，不与布线图形相连。LILC22的端子22d与布线图形20d相连，布线图形20d通过接收机25的栅极端子和线圈24与地相连。
HPF的操作与第四实施例的情况相同。此外，传输特性与第四实施例的情况相同。因为用于使LILC22的端子22d与地相连的线圈24在低频波段中表现出感性特征，当频率超出预定频率时，线圈24的感性特征和LILC22的容性特征产生协作效应并且透过率陡增。此外，即使在高于截止频率的频率中，电磁波的透过率仍保持在较高值，并且表现出与理想HPF电路情况相近的电路特征。
因此，本实施例的HPF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第六实施例下面来说明优选执行本发明的第六实施例。图21示出了应用本发明的高通滤波电路(HPF电路)的配置。
该HPF电路与第四实施例的情况相同，除了LILC22的端子22d通过线圈24与地相连。
图22(a)和22(b)示出了将LILC22设置在印刷电路板上的布线图形的状态。LILC22的端子22a与布线图形20a相连，布线图形20a与驱动器21的输出端子相连。LILC22的端子22b开路，不与布线图形相连。LILC2的端子22c与布线图形20c相连，布线图形20c通过线圈23与地相连。LILC22的端子22d与布线图形20d相连，布线图形20d与接收机25的栅极端子和地相连。
HPF的操作与第四实施例的情况相同。此外，传输特性与第四实施例的情况相同。然而，因为两个线圈(线圈23和24)与LILC22相连，可能在低频波段中使滤波特性接近于理想HPF电路的电路特征。
因此，本实施例的HPF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第四到第六实施例分别具有线圈23或线圈24与LILC22的端子22相连的配置。然而，通过使用电阻代替线圈，也可以获得相同的优点。此外，可以通过结合两者来使用线圈和电阻。
第七实施例在上述第一到第三实施例的情况中，说明了应用本发明的LPF电路。在上述第四到第六实施例的情况中，说明了应用本发明的HPF电路。然而，通过结合它们，可能将本发明应用于带通滤波电路或带阻滤波电路。
下面来说明优选执行本发明的第七实施例。图23示出了应用本发明的带通滤波电波(BPF电路)的配置。
该BPF电路是通过使驱动器31、HPF32、LPF33和接收机34串联而获得的电路。
驱动器31与第一实施例的驱动器11相同，从输出端子输出信号电磁波。HPF32具有与第四实施例的HPF电路相同的配置，并且包括LILC321和线圈322。LILC321是具有四端子线路结构的元件，其中一对导体在介质的两侧相对，并且其特征阻抗Z0a被设置为远小于用于使驱动器31与LILC321相连的布线38a的特征阻抗Z3a的值(Z0/Z3α0)。LILC321的端子321a与驱动器31的输出端子相连，并且LILC321的端子321b开路。此外，LILC321的端子321c通过线圈322与地相连。LILC321的端子321d与LPF33的输入端子相连。可以类似于第四实施例，将LILC321设置于印刷电路板上的布线图形。线圈322是设置用于改善高通滤波器特性的元件。
LPF33具有与第二实施例的LPF电路相同的配置，并且包括LILC331和线圈332。LILC331是具有四端子线路结构的元件，其中一对导体在介质的两侧相对，并且其特征阻抗Z0b被设置为远小于用于使HPF32与LILC331相连的布线38b的特征阻抗Z1b的值(Z0/Z1b0)。LILC331的端子331a与LILC321d相连，作为HPF32的输出端子，并且LILC331的端子331b与地相连。此外，LILC331的端子331c和331d与地相连。可以类似于第二实施例，将LILC331设置于印刷电路板上的布线图形。线圈332是设置用于改善高通滤波器特性的元件。
接收机34是用于将输入到输入端子(栅极端子)的信号转换为电压的晶体管。
下面来说明BPF的操作。如图24(a)到24(c)所示，假设从驱动器31输出的脉冲信号波的频谱覆盖fmin和fmax之间(包括两者)的频率波段，HPF32的截止频率是f1，并且LPF33的截止频率是f2。
从驱动器31输出的脉冲信号波通过包括布线38a和地的线路到达HPF32。在到达HPF32的信号电磁波中等于或高于f1的频率分量通过HPF32并且低于f1的频率分量被HPF32阻挡。
通过HPF32的频率分量通过包括线路38b和地的线路到达LPF33。到达LPF33的频率分量中等于或高于f2的频率分量由LPF33阻挡并且低于f2的频率分量通过LPF33。
通过使用布线38c和地作为线路，通过LPF33的频率分量到达接收机34并且进入栅极端子来操作接收机34。如图24(d)所示，在从驱动器31输出的脉冲信号波中只有f1和f2之间(不包括f2)的频率分量到达接收机34。
因此，通过使应用本发明的LPF和HPF串联，可能将本发明应用于BPF电路。当HPF电路的截止频率高于LPF的截止频率时，由HPF和LPF阻挡所有的频率分量，并且没有频率分量到达接收机。因此，需要将HPF的截止频率设置于低于LPF截止频率的值。
在这种情况中，通过使用具有与第二实施例的LPF电路相同配置的LPF和具有与第四实施例的HPF电路相同配置的HPF，形成BPF电路。然而，还可以通过组合具有与其它实施例相同配置的LPF和HPF来将本发明应用于BPF电路。
因此，本实施例的BPF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第八实施例下面来说明优选执行本发明的第八实施例。图25示出了应用本发明的带阻滤波电路(BEF电路)的配置。
该BEF电路具有驱动器31、HPF32、LPF33和接收机34。驱动器31、HPF32、LPF33和接收机34的各个配置与第七实施例的情况相同，除了本实施例的BEF电路在各个部分的连接处不同。HPF32和LPF33被并联插入到驱动器31和接收机34之间。
下面来说明BPF电路的操作。如图26(a)和26(b)所示，假设从驱动器31输出的脉冲信号波的频谱覆盖fmin和fmax之间(包括两者)的频率波段，HPF32的截止频率是f3，并且LPF33的截止频率是f4。
从驱动器31输出的脉冲信号波通过包括布线38a和地的线路到达HPF32。在到达LPF33的信号电磁波中等于或高于f3的频率分量通过HPF32并且低于f3的频率分量被HPF32阻挡。
从驱动器31输出的脉冲信号波还通过包括布线38b和地的线路到达LPF33。在到达LPF33的脉冲信号波中等于或高于f4的频率分量由LPF33阻挡并且低于f4的频率分量通过LPF33。
通过HPF32和LPF33的频率分量通过包括线路38b和地的线路到达接收机34并且进入栅极端子来操作接收机34。如图26(d)所示，在从驱动器31输出的脉冲信号波中只有等于或高于f3的频率分量和低于f4的频率分量到达接收机34。
因此，通过使应用本发明的LPF和HPF并联，可能将本发明应用于BEF电路。当HPF电路的截止频率低于LPF的截止频率时，所有的频率分量通过HPF和LPF。因此，需要将HPF的截止频率设置于高于LPF截止频率的值。
在这种情况中，通过使用具有与第二实施例的LPF电路相同配置的LPF和具有与第四实施例的HPF电路相同配置的HPF，形成BEF电路。然而，还可以通过组合具有与其它实施例相同配置的LPF和HPF来将本发明应用于BEF电路。
因此，本实施例的BEF电路是易于设计的宽带电路，不需要执行复杂的计算或取决于试凑技术。此外，因为设计参数的数目较少，可以改善电路特性的稳定性和可靠性。
第九实施例下面来说明优选执行本发明的第九实施例。图27示出了应用本发明的高频终端电路的配置。该电路是下拉型终端电路，其中信号电路通过终端电阻与地相连。
本实施例的高频终端电路具有驱动器41、LILC42、电阻43、接收机45和LILC46。
驱动器41与第一实施例的相同，从其输出端子输出信号电磁波。LILC42是具有线路结构的四端子元件并且其特征阻抗Z0被设置于远小于用于使驱动器41与LILC42相连的布线48a的特征阻抗Z4的值(Z0/Z40)。LILC42的端子42a与驱动器41的输出端子相连并且LILC42的端子42b与接收机45的输入端子相连。此外，LILC42的端子42c通过电阻43与地相连。电阻43是用于终止脉冲信号波以使该波不在LILC42处反射的电阻(终端电阻)并且其阻抗等于用于使驱动器41与LILC42相连的布线48a的阻抗。接收机45是用于使输入到输入端子(栅极端子)的信号转换到电压的晶体管。LILC46是用于限制要从未示出电源提供的DC电压Vdc的波动的元件，使得从脉冲信号波看来终端电阻为恒定值。
图28(a)和28(b)示出了将LILC42设置于印刷电路板上的布线图形的状态。LILC42的端子42a与布线图形40a相连，布线图形40a与驱动器41的输出端子相连。LILC42的端子42b与布线图形40b相连，布线图形40b与接收机45的栅极端子相连。LILC42的端子42c与布线图形40c相连，布线图形40c通过线圈43与地相连，并且LILC42的端子42d开路。
下面来说明高频终端电路的操作。图29(a)到29(c)示出了从驱动器41输出的脉冲信号波传输通过高频终端电路的状态。如图29(a)所示，从驱动器41输出的脉冲信号波通过包括布线48a和地的线路到达LILC42。具有较高频率并能够将LILC42认为是线路的电磁波分量(高频信号4a)受布线48a的阻抗和LILC42的阻抗之间的失配的影响。在这种情况中，因为Z0/Z40，高频信号不能够进入LILC42。然而，在本实施例的情况中，终端电阻(电阻43)与LILC42的端子42c相连，高频信号通过线路传输到接收机45，该线路包括电阻43与之相连的LILC42的一对导体之一和地。传输到接收机45一侧的高频信号通过包括布线48b和地的线路进入接收机45的栅极端子。
然而，在到达LILC42的脉冲信号波中具有低频的电磁波分量(低频信号)能够进入LILC42而不受布线48b的阻抗和LILC42的阻抗之间的失配的影响。因此，电磁波分量通过LILC42的介质部分传输到接收机45一侧并且通过包括布线48b和地的线路进入到接收机45的栅极端子。此外，DC信号通过LILC42的导体部分并且传输到接收机45一侧、通过布线48b并且进入接收机45的栅极端子。
因此，如图29(c)所示，从驱动器41输出的脉冲信号波的所有频率分量被输入到接收机45的栅极端子并且在输入到接收机45的栅极端子的信号中如实地再现了从驱动器41输出的脉冲信号波的波形。因此，根据具有与从驱动器41输出的脉冲信号波相同的波形的信号波来操作接收机45。
在数字电路的情况中，信号电磁波在Hi电平和Low电平之间互换。然而，在数据系统信号电磁波的情况中，保持信号停止在Hi电平或Low电平的状态一段时间并且DC可以继续流动。在这种情况中，当DC流入电阻的端子时，输出信号的同时消耗了功率。
此外，当其1/4波长长于传输线的线路长度的电磁波传输通过传输线时，因为不能将电磁波认为是波，消耗了功率而不需要在终端电阻处实现匹配终止。
因此，在数字电路的情况中，需要通过避免1/4波长长于传输线线路长度的电磁波或DC流过终端电阻来限制功率的浪费。
当电容器被串联地插入到传输线和终端电阻之间并且信号电磁波的上升时间短于由终端电阻的电阻值和电容器的电容决定的时间常数(1/5或更少)时，可以忽略电容器的电压波动。在这种情况中，不能从信号电磁波传输通过的传输线中察觉到电容器并且可以认为只由终端电阻终止了信号电磁波。
当认为只由终端电阻终止了信号电磁波并且传输线的长度短于可以忽略电容器的电压波动的最小频率的电磁波1/4波长时，可以避免没有匹配终止的频率分量的电磁波和DC流入终端电阻。
例如，当在具有特定介电常数εr＝4的印刷电路板上将0.1uF的电容器串联插入到传输线和具有80Ω电阻值的终端电阻之间并且忽略电源的阻抗时，CR的时间常数为8us。具有上升时间为8us×1/5＝1.6us的正弦波频率近似100KHz并且其1/4波长是λ/4=(c/f)·(1/ϵτ)·(1/4)=375m]]>(其中c是光速)。
因为印刷电路板上传输线的线路长度通常短于375m，没有匹配终止的频率分量的电磁波和DC不会流经终端电阻。
然而，如上所述，电容器具有当频率超出预定频率时由寄生元件影响电容器并且阻抗增加的性质。在高频波段中，具有终端电阻的综合值增加。因此，当使用电容器形成了终端电路时，在高频波段中信号波的波形发生变形。
然而，因为在高频波段中LILC的阻抗也不会增加，通过使用LILC形成终端电路，类似于本实施例的高频终端电路，可能匹配终止具有包括高频信号的宽频带电磁波而不会产生波形变形。
在不能将LILC认为是线路的低频信号的情况中，因为LILC的作用类似于电容器，可以类似于通过电容器连接终端电阻的情况来实现匹配终止。此外，因为在DC从驱动器分离的一侧终端电阻与导体相连，DC不会流经终端电阻。
因此，在本实施例的高频终端电路的情况中，终端电阻与LILC端子相连，LILC在宽频带上表现出等于或小于预定值的阻抗，并从而匹配终止了脉冲信号的所有频率分量。因此，没有终止一些频率分量来产生振铃，从而不会操作接收机。此外，因为终端电阻是从驱动器DC隔离的，即使驱动器继续输出Hi或Low信号DC也不会流经终端电阻并且不会浪费功率。
第十实施例下面来说明优选执行本发明的第十实施例。图30示出了应用本发明的高频终端电路的配置。该电路是通过类似于第九实施例的终端电阻使信号电路与地相连而获得的下拉型终端电路，终端电路与第九实施例相同，除了端子42c开路并且端子42d通过电阻44与地相连。电阻44的阻抗等于使LILC42与接收机45相连的导体48b的阻抗。
图31(a)和31(b)示出了将LILC42设置于印刷电路板上的布线图形的状态。LILC42的端子42a与布线图形40a相连，布线图形40a与驱动器41的输出端子相连。LILC42的端子42b与布线图形40b相连，布线图形40b与接收机45的栅极端子相连。LILC42的端子42c断开并且LILC42的端子42d与布线图形40d相连，布线图形40d通过线圈44与地相连。
下面来说明高频终端电路的操作。从驱动器41输出的脉冲信号波传输通过高频终端电路的状态与第九实施例的情况相同，并且因为电阻44与LILC42的端子42d相连，高频信号还进入接收机45的栅极端子。因此，从驱动器41输出的脉冲信号波的所有频率分量被输入到接收机45的栅极端子并且由接收机45如实地再现了从驱动器41输出的脉冲信号波。
如第九实施例所示，在本实施例的高频终端电路的情况中，终端电阻与LILC的端子相连，LILC在宽频带上表现出等于或小于预定值的阻抗，并因此匹配终止了脉冲信号的所有频率分量。因此，高频终端电路避免了没有终止一些频率分量而产生振铃并且该振铃激活接收机的情况。此外，因为终端电阻是从驱动器DC隔离的，即使驱动器继续输出Hi或Low信号DC也不会流经终端电阻并且不会浪费功率。
第十一实施例下面来说明优选执行本发明的第十一实施例。图32示出了应用本发明的高频终端电路的配置。该电路是通过类似于第九实施例的终端电阻使信号电路与地相连而获得的下拉型终端电路，终端电路与第九实施例相同，除了端子42d通过电阻44与地相连。电阻44的阻抗等于使LILC42与接收机45相连的布线48b的阻抗。
图33(a)和33(b)示出了将LILC42设置在印刷电路板上的布线图形的状态。LILC42的端子42a与布线图形40a相连，布线图形40a与驱动器41的输出端子相连。LILC42的端子42b与布线图形40b相连，布线图形40b与接收机45的栅极端子相连。LILC42的端子42c与布线图形40c相连，布线图形40c通过电阻43与地相连，并且LILC42的端子42d与布线图形40d相连，布线图形40d通过电阻44与地相连。
本实施例的高频终端电路的操作几乎与第九或第十实施例的操作相同。然而，因为终端电阻与LILC42的输入一侧和输出一侧相连，可能进一步充分终止从驱动器41输出的脉冲信号波。
第十二实施下面来说明优选执行本发明的第十二实施例。图34示出了应用本发明的高频终端电路的配置。该电路是通过终端电阻将信号电路与地相连而获得的下拉型终端电路。
本实施例的高频终端电路具有驱动器51、LILC52、电阻53、接收机54、LILC56和LILC57。
驱动器51与第一实施例的驱动器51相同，从输出端子输出信号电磁波。LILC52是具有四端子线路结构的元件，其中一对导体在介质的两侧互相相对并且特征阻抗Z0被设置为远小于用于使驱动器51与LILC52相连的布线58a的特征阻抗Z5的值(Z0/Z50)。LILC52在目标频率波段中包括从驱动器51输出的脉冲电磁波的所有频率分量。LILC52的端子52a通过电阻53与LILC56的端子56a相连。此外，LILC52的端子52b断开。LILC52的端子52c与驱动器51的输出端子相连并且LILC52的端子52d与接收机55的栅极端子相连。电阻53是用于终止脉冲信号波以使其不在LILC52中反射的电阻(终端电阻)并且其阻抗等于使驱动器51与LILC52相连的布线58a的阻抗。接收机55是用于将输入到栅极端子的信号转换到电压的元件。LILC56和57分别限制从未示出电源提供的DC电压VDC的波动并且使得从脉冲信号波看来终端电阻为恒定值。
图35(a)和35(b)示出了将LILC52设置于印刷电路板上的布线图形的状态。端子52a与布线图形50a相连，布线图形50a通过电阻53与LILC56的端子56b相连并且端子52b断开。端子52c与布线图形50c相连，布线图形50c与驱动器51的输出端子相连。端子52d与布线图形50d相连，布线图形50a与接收机55的栅极端子相连。
在该终端电路的情况中，与LILC52相连的终端电阻53与LILC56的端子56b相连并且与端子56b相对的端子56d与地相连。因为LILC56具有低阻抗，可以认为在高频中电阻53与地相连。
下面来说明高频终端电路的操作。图36(a)和36(b)示出了从驱动器51输出的脉冲信号波传输通过高频终端电路的状态。如图36(a)所示，从驱动器51输出的脉冲信号波通过包括布线58a和地的线路到达LILC52。在到达LILC52的脉冲信号波中，具有高频并且能够将LILC52认为是线路的电磁波分量(高频信号5a)受布线58a的阻抗和LILC52的阻抗之间的失配的影响。在这种情况中，因为Z0/Z50，高频信号不能进入LILC52。然而，在本实施例的情况中，因为终端电阻(电阻53)与端子52a相连，高频信号通过包括地和LILC52的一对导体之一的线路传输到接收机55一侧，如图36(b)所示，导体被认为通过电阻53与地相连。
如图36(c)所示，传输到接收机55一侧的高频信号5a通过包括导体58b和地的线路进入接收机55的栅极端子。
然而，在到达LILC52的脉冲信号波中具有低频的电磁波分量(低频信号)可以进入LILC52而不受布线58a的阻抗和LILC52的阻抗之间的失配的影响。因此，如图36(b)所示，电磁波分量通过LILC52的介质部分并传输到接收机55一侧，并且如图36(c)所示，通过包括导体58b和地的线路进入接收机55的栅极端子。此外，DC信号通过不与电阻53相连的LILC52的一对导体之一，并且传输到接收机55一侧并通过布线58b进入接收机55的栅极端子。
因此，从驱动器51输出的脉冲信号波的所有频率分量被输入到接收机55的栅极端子并且在输入到接收机55的栅极端子的信号中如实地再现了从驱动器51输出的脉冲信号波的波形。因此，根据与从驱动器51输出的脉冲信号波具有相同波形的信号波来操作接收机55。
在本实施例的高频终端电波的情况中，与第九实施例相同，终端电阻与LILC的端子相连，LILC在宽频带上表现出等于或低于预定值的阻抗。因此，因为匹配终止了脉冲信号的所有频率分量，本实施例避免了没有终止一些频率分量而产生振铃并且激活接收机的情况。此外，因为终端电阻是从驱动器DC隔离的，即使驱动器继续输出Hi或Low信号DC也不会流经终端电阻并且不会浪费功率。
第十三实施例下面来说明优选执行本发明的第十三实施例。图37示出了应用本发明的高频终端电路的配置。该电路是终端电阻将信号电路与电源相连而获得的下拉型终端电路，该终端电路与第十二实施例的相同，除了端子52a断开并且端子52b通过电阻54与LILC56的端子56b相连。电阻54的阻抗等于使LILC54与接收机55相连的布线58b的阻抗。
图38(a)和38(b)示出了。将LILC52设置于印刷电路板上的布线图形的状态。端子52a断开并且端子52b与布线图形50b相连，布线图形50b通过电阻54与LILC56的端子56相连。端子52c与布线图形50c相连，布线图形50c与驱动器51的输出端子相连。端子52d与布线图形50d相连，布线图形50d与接收机55的栅极端子相连。
在本终端电路的情况中，与LILC52相连的终端电阻54与LILC56的端子56b相连并且与端子56b相对的端子56d与地相连。因为LILC56具有低阻抗，可以将电阻54认为是与地相连。
下面来说明高频终端电路的操作。从驱动器51输出的脉冲信号波传输通过高频终端电路的状态与第十二实施例的情况相同。从驱动器51示出的脉冲信号波的所有频率分量被输入到接收机55的栅极端子并且输入到接收机55的栅极端子的信号中如实地再现了从驱动器51输出的脉冲信号波的波形。因此，根据与从驱动器51输出的脉冲信号波具有相同波形的信号波来操作接收机55。
在本实施例的高频终端电波的情况中，按照与第九实施例相同的方式，终端电阻与LILC的端子相连，LILC在宽频带上表现出等于或低于预定值的阻抗，因此，匹配终止了脉冲信号的所有频率分量。因此，本实施例避免了没有终止一些频率分量而产生振铃并且激活接收机的情况。此外，因为终端电阻是从驱动器DC隔离的，即使驱动器继续输出Hi或Low信号DC也不会流经终端电阻并且不会浪费功率。
第十四实施例下面来说明优选执行本发明的第十四实施例。图39示出了应用本发明的高频终端电路。该电路是终端电阻将信号电路与电源相连而获得的下拉型终端电路，该终端电路与第十二实施例的相同，除了端子52b通过电阻54与地相连。电阻54的阻抗等于用于使LILC54与接收机55相连的布线58b的阻抗。
图40(a)和40(b)示出了将LILC52设置于印刷电路板上的布线图形的状态。LILC52的端子52a与布线图形50a相连，布线图形50a通过线圈53与LILC56的端子56b相连。LILC52的端子52b与布线图形50b相连，布线图形50b通过电阻54与LILC56的端子56b相连。LILC52的端子52c与布线图形50c相连，布线图形50c与驱动器51的输出端子相连。LILC52的端子52d与布线图形50d相连，布线图形50d与接收机55的栅极端子相连。
本实施例的高频终端电路的操作与第十二实施例和第十三实施例的操作相同。因为终端电阻与LILC52的输入一侧和输出一侧都相连，可以充分终止从驱动器51输出的脉冲电磁波。
上述实施例是本发明的优选实施例的示例，但是本发明不限制于这些实施例。
例如，在上述实施例的情况中，通过使用一阶配置作为示例说明了LPF电路和HPF电路。然而，也可以将本发明应用于高阶LPF电路和HPF电路。
通过使用连接的情况作为示例进行了说明。然而，还允许使终端电阻与电源和地都相连来实现Thevenin连接。
此外，驱动器和接收机不限制于每一个实施例所示的配置。
因此，可以对本发明进行各种修改。
工业应用性如上所述，根据本发明，可以利用较少数目的电路元件组成在宽频带上获得希望的电路特性的宽带电路。
权利要求
1.一种宽带电路，其中，电路元件通过传输线相连，该传输线包括信号传输导体、接地导体和存在于这些导体之间的介质，特征在于线路元件具有四端子线路结构，其中一对导体互相相对，具有低于要与任意端子相连的导体阻抗的阻抗，将tanδ设置为0.05或更大作为介质的传输损耗，并且使用具有短于线路长度四倍而长于线路长度的波长的电磁波的频率波段作为目标频率波段，并且将该线路元件插入到传输线中，并对于目标频率波段的电磁波作为低阻抗元件来使用。
2.根据权利要求1所述的宽带电路，其中，用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过传输线相连，线路元件被插入到传输线中，特征在于插入到传输线中的线路元件至少在目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，线路元件的一对导体的任意一个的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端与无源元件的输入端子相连，导体的另一个与地相连。
3.根据权利要求2所述的宽带电路，特征在于信号源和线路元件通过主要在目标频率波段中包括电抗分量的元件相连。
4.根据权利要求2所述的宽带电路，特征在于信号源和线路元件通过电阻相连。
5.根据权利要求2到4之一所述的宽带电路，特征在于由线路元件反射从信号源传输到线路元件的信号电磁波中在线路元件的目标频率波段中的频率分量，在线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过线路元件传输到无源元件，以及DC分量通过与信号源和无源元件相连的线路元件的一对导体之一传输到无源元件。
6.根据权利要求1所述的宽带电路，其中，用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过插入线路元件的传输线互相连接，其中，插入到传输线中的线路元件至少在目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端电开路，在无源元件一侧的另一个导体的一端与无源元件的输入端子相连，并且至少一端通过主要在目标频率波段中包括电抗分量的元件与地相连。
7.根据权利要求1所述的宽带电路，其中，用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过插入线路元件的传输线互相连接，其中，插入到传输线中的线路元件至少在目标频率波段中包括一些信号电磁波的频谱，线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端开路，在无源元件一侧的另一个导体的一端与无源元件的输入端子相连，并且至少一端通过电阻与地相连。
8.根据权利要求6或7所述的宽带电路，特征在于从信号源传输到线路元件的信号电磁波中在线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路传输到无源元件一侧，该线路包括与无源元件相连的线路元件的一对导体之一和地，以及在目标频率波段之外的频率分量进入线路元件并衰减。
9.根据权利要求1所述的宽带电路，其中，用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过插入了第一和第二线路元件的传输线连接，其中，第一和第二线路元件分别在其目标频率波段中至少包括一些信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端电开路，在信号源相对一侧的另一个导体的一端与第二线路元件的一对导体之一相连，并且至少一端通过主要在第一线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件与地相连，以及一端与第一线路元件相连的第二线路元件的一对导体之一的另一端与无源元件的输入端子相连并且另一个导体的两端都与地相连。
10.根据权利要求7所述的宽带电路，特征在于第一线路元件和第二线路元件通过主要在第二线路元件的目标频率波段中包括电抗分量和电阻的元件相连。
11.根据权利要求9或10所述的宽带电路，特征在于从信号源传输到第一线路元件的信号电磁波中在第一线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路传输到第二线路元件一侧，该线路包括与第二线路元件相连的第一线路元件的一对导体之一和地，在第一线路元件的目标频率波段之外的频率分量进入线路元件并衰减，由第二线路元件反射传输到第二线路元件的信号电磁波中在第二线路元件的目标频率波段中的频率分量，以及在第二线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过第二线路元件传输到无源元件一侧。
12.根据权利要求1所述的宽带电路，其中，用于输入信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过插入了第一和第二线路元件的传输线路连接，其中，第一和第二线路元件分别在其目标频率波段中至少包括一些信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端与第二线路元件的一对导体之一相连，并且另一个导体的两端都与地相连，一端与第一线路元件相连的第二线路元件的一对导体之一的另一端电开路，在无源元件一侧的另一个导体的一端与无源元件的输入端子相连，并且至少一端通过主要在第二线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件与地相连。
13.根据权利要求12所述的宽带电路，特征在于由第一线路元件反射从信号源传输到第一线路元件的信号电磁波在第一线路元件的目标频率波段中的频率分量，在第一线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过第一线路元件传输到第二线路元件，传输到第二线路元件的信号电磁波在第二线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路传输到无源元件一侧，该线路包括与无源元件的输入端子相连的第二线路元件的一对导体之一和地，以及在第二线路元件的目标频率波段之前的频率分量进图第二线路元件并衰减。
14.根据权利要求1所述的宽带电路，其中，用于输入信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过插入了第一和第二线路元件的传输线互相连接，其中，第一和第二线路元件分别在其目标频率波段中至少包括一些信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连，其另一端与无源元件的输入端子相连，并且另一个导体的两端都与地相连，第二线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端电开路，在无源元件一侧的另一个导体的一端与无源元件的输入端子相连，并且至少一端通过主要在第二线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件与地相连。
15.根据权利要求14所述的宽带电路，特征在于从信号源传输到第一线路元件的信号电磁波中在第一线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路传输到无源元件一侧，该线路包括与无源元件相连的第一线路元件的一对导体之一和地，在第一线路元件的目标频率波段之外的频率分量进入第一线路元件并衰减，由第二线路元件反射从信号源传输到第二线路元件的信号电磁波在第二线路元件的目标频率波段中的频率分量，以及在第二线路元件的目标频率波段之外的频率分量通过第二线路元件传输到无源元件一侧。
16.根据权利要求12到15之一所述宽带电路，特征在于，信号源和第一线路元件通过主要在第一线路元件的目标频率波段中包括电抗分量或电阻的元件互相连接。
17.根据权利要求1所述的宽带电路，其中用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过插入线路元件的传输线互相连接，其中，插入到传输线的线路元件在目标频率波段中包括信号电磁波的频谱，线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端与无源元件的输入端子相连，并且至少另一个导体的一端通过终端电阻与地相连。
18.根据权利要求17所述的宽带电路，特征在于从信号源传输到线路元件的信号电磁波在线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路传输到无源元件一侧，该线路包括与信号源相连的线路元件的一对导体之一和地；当线路元件的目标频率波段外的频率分量通过线路元件传输到无源元件时，DC分量通过与信号源和无源元件相连的线路元件的一对导体之一传输到无源元件一侧。
19.根据权利要求1所述的宽带电路，其中，用于输出信号电磁波的信号源和要根据输入信号来操作的无源元件通过插入了第一线路元件的传输线互相连接，并且用于向信号源供电的电源和第一线路元件通过第二线路元件互相连接，其中，第一和第二线路元件在其目标频率波段中包括信号电磁波的频谱，第一线路元件的一对导体之一的一端与信号源的输出端子相连并且其另一端与无源元件的输入端子相连，并且至少另一个导体的一端通过终端电阻与第二线路元件相连，以及第二线路元件的一对导体之一的一端通过终端电阻与第一线路元件相连并且其另一端与电源相连，并且另一个导体的两端都与地相连。
20.根据权利要求19所述的宽带电路，特征在于在从信号源到第一线路元件传输的信号电磁波中，在第一线路元件的目标频率波段中的频率分量通过线路传输到无源元件一侧，该线路包括与信号源和无源元件相连的第一线路元件的一对导体之一和地，以及DC分量通过与信号源和无源元件相连的第一线路元件的一对导体之一传输到无源元件一侧。
21.根据权利要求17到20之一所述的宽带电路，特征在于终端电阻具有与信号传输导体的阻抗相等的阻抗，其中，信号传输导体的一端和终端电阻的一端分别连接到线路元件一端的两个导体上。
22.根据权利要求17到21之一所述的宽带电路，特征在于还将线路元件设置在电源线上以使信号源与电压相连，从而向信号源供电，以及设置在电压线上的线路元件的一对导体之一的一端与信号源的电源端子相连并且其另一端与电源相连并且另一个导体的两端都与地相连。
23.根据权利要求2到22之一所述的宽带电路，特征在于信号源和无源元件被安装在印刷电路板上，在印刷电路板上形成传输导体作为布线图形并且形成接地导体作为地平面并且布线图形与地平面相连，以及在线路元件安装在印刷电路板上的情况中，至少导体的一端与信号传输导体的布线图形和接地导体相连并被插入到线路元件中。
全文摘要
提供一种利用较少数目的线路元件、在宽频带上稳定地获得希望的电路特性的容易设计的宽带电路。在电路元件通过传输线与宽带线路相连的情况中，传输线包括信号传输导体、接地导体以及存在于这些导体之间的介质，LILC13具有四端子线路结构，其中一对导体互相相对，具有低于与任意端子相连的导体阻抗的阻抗，并且使用波长短于近似于线路长度四倍的长度的电磁波频率波段作为目标频率波段，并且对于目标频率波段的电磁波，LILC13用作低阻抗元件。
文档编号H01P1/20GK1792002SQ20048001385
公开日2006年6月21日 申请日期2004年3月24日 优先权日2003年4月4日
发明者远矢弘和 申请人:日本电气株式会社