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クイックガイド:MMIC向けRFバイパスコンデンサの選定

電源ラインノイズは、特に広帯域ゲインを提供する高周波MMICアンプにおいて持続的な課題です。わずか数ナノボルトの不要ノイズでも、所望信号と混合してSN比を低下させ、スプリアス高調波を生成します。

アンプ性能を維持するため、RF設計者はゲインステージに到達する前にRFエネルギーをグラウンドに迂回させるバイパスコンデンサを使用します(図1参照)。

クイックガイド:MMIC向けRFバイパスコンデンサの選定

図1. ゲインステージ電源ラインにシャント接続されたバイパスコンデンサ。

軍事・防衛用途のMMICはしばしば20 GHzを超えて動作するため、動作帯域全体で低インピーダンスを維持するコンデンサの慎重な選定が必要です。

ほとんどの高周波MMICは表面実装ではなくワイヤーボンドプロセスで製造されるため、バイパスコンデンサはワイヤーボンド可能で、必要な電源電圧での十分な静電容量を備え、MMICパッケージの厳しいスペース制約に適合する必要があります。

配置も同様に重要です:コンデンサはグラウンドプレーン上で、MMICデバイスにできるだけ近接して配置すべきです。ターゲット帯域幅に応じて、通常1つまたは2つのマイクロ波コンデンサを使用します。一般的な組み合わせは、MMICの直隣に100 pF Border Cap®を配置し、第2段として10 nF Vシリーズコンデンサを追加する構成です(図2参照)。

クイックガイド:MMIC向けRFバイパスコンデンサの選定

図2. シングルキャップおよびデュアルキャップレイアウトの構成例。

しかし、適切なコンデンサ選定は純粋な理論的作業ではありません。基板は実環境条件下でテストされ、関心周波数範囲全体でのデバイスインピーダンスを評価する必要があります。実践では、テスト基板上でシャント実装した際のコンデンサのRFアイソレーションを測定することを意味します(図3および図4参照)。

クイックガイド:MMIC向けRFバイパスコンデンサの選定

図3. ラインにシャント接続された静電容量。

クイックガイド:MMIC向けRFバイパスコンデンサの選定

図4. シャント実装されたKnowles VシリーズコンデンサのRFアイソレーション測定。

要約すると、MMIC向け最適バイパスコンデンサは、機械的・電気的に適合するだけでなく、フル動作スペクトル全体で電源ラインノイズを排除するクリーンな低インピーダンスパスを提供する必要があります。徹底した実装テストと、Knowles Precision DevicesのBorder Cap®およびVシリーズなどの実績あるコンポーネントファミリーの採用が、堅牢なRF性能を保証します。

図および掲載画像クレジット:Knowles Capacitors

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