CN108370078B - 多层基板及雷达装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种结构简化且具有良好的高频特性的用于收发高频信号的多层基板。以多层基板(10)为对象，所述多层基板(10)包括：介隔接地层(20、26、31、36)而相互层叠的多个介电层(11、12、13)；以及形成在介电层(11)的表面，进行信号的输入/输出的信号线(16)。多个接地层包含：形成在信号线中的进行信号的输入一侧的区域的输入侧接地层部；形成在信号线中的进行信号的输出一侧的区域的输出侧接地层部；以及形成在输入侧接地层部与输出侧接地层部之间的区域的中间接地层部。输入侧接地层部及输出侧接地层部各自的层数少于中间接地层部。

Description

多层基板及雷达装置
技术领域
本发明涉及一种进行高频信号的收发时所使用的多层基板、以及具备多层基板的雷达装置。
背景技术
现有已知的高频信号收发用多层基板中，为了抑制谐波，例如在多层基板中形成有滤波电路(filter circuit)或者匹配电路(matching circuit)。
另外，专利文献1中公开有以下内容：通过将多层基板中的内部导体层露出，并使作为系统接地(system ground)的框体与所述内部导体层的露出部分接触，可构成具有良好的高频特性的多层基板。
[现有技术文献]
[专利文献]
专利文献1：日本专利特开2005-244110号公报
发明内容
[发明所要解决的问题]
然而，如果如上所述在多层基板中形成滤波电路或者匹配电路，则图案会因此而复杂化。
另外，关于专利文献1所公开的多层基板，为了使内部导体层向外部露出而需要在基板中形成凹状或阶差状的部分，基板的形状复杂化，因而就成本方面来说欠佳。
本发明是为了解决所述问题而成，其目的在于提供一种结构简化且具有良好的高频特性的多层基板。
[解决问题的技术手段]
(1)为了解决所述问题，本发明的一方案的多层基板包括：多个介电层，在各自的两表面设置接地层，介隔各所述接地层而相互层叠；信号线，形成在所述介电层的表面，进行信号的输入/输出；以及多个通孔(via)，通过在所述多个介电层的层叠方向上贯穿所述多个介电层中的至少一个，而将多个所述接地层电性连接，多个所述接地层包含：输入侧接地层部，形成在所述信号线中的进行信号的输入一侧的区域即输入侧区域；输出侧接地层部，形成在所述信号线中的进行信号的输出一侧的区域即输出侧区域；以及中间接地层部，形成在所述输入侧接地层部与所述输出侧接地层部之间的区域即中间区域，且所述输入侧接地层部及所述输出侧接地层部各自的层数少于所述中间接地层部。
(2)优选的是，所述输入侧接地层部及所述输出侧接地层部分别形成有两层，所述中间接地层部形成有三层以上。
(3)优选的是，所述多个通孔具有形成在所述中间区域的多个第1通孔及多个第2通孔，所述多个第1通孔在所述信号线的宽度方向的其中一侧沿与所述信号线平行的方向排列，所述多个第2通孔在所述信号线的宽度方向的另一侧沿与所述信号线平行的方向排列，且所述多个第1通孔与所述多个第2通孔的距离是以成为经由所述信号线收发的所述信号的谐波的半波长以上、且小于所述谐波的波长的方式设定。
(4)更优选的是，所述信号线中形成在所述中间区域的中间区域信号线部的长度是以成为所述谐波的半波长的整数倍的方式设定。
(5)优选的是，所述信号线中形成在所述输入侧区域的输入侧区域信号线部的长度是基于所述谐波的阻抗(impedance)而设定。
(6)优选的是，所述信号线形成在所述多层基板中的其中一侧的表面，所述多个通孔具有形成在所述中间区域的多个第1通孔及多个第2通孔，所述多个第1通孔在所述信号线的宽度方向的其中一侧沿与所述信号线平行的方向排列，所述多个第2通孔在所述信号线的宽度方向的另一侧沿与所述信号线平行的方向排列，多个所述接地层中，设置在与所述信号线的同层上所形成的接地层最靠近一侧的接地层是作为近距离接地层而设置，多个所述接地层中，设置在距所述信号线的同层上所形成的接地层最远一侧的接地层是作为远距离接地层而设置，且所述信号线中，从形成在所述中间区域的中间区域信号线部到所述第1通孔或所述第2通孔的距离、与从所述近距离接地层到所述远距离接地层的距离相加所得的值是以成为经由所述信号线收发的所述谐波的波长的四分之一的方式设定。
(7)优选的是，所述多个通孔具有形成在所述中间接地层部的多个第1通孔、多个第2通孔、多个第3通孔、及多个第4通孔，所述多个第1通孔在所述信号线的宽度方向的其中一侧沿与所述信号线平行的方向排列，所述多个第2通孔在所述信号线的宽度方向的另一侧沿与所述信号线平行的方向排列，所述多个第3通孔在所述多个第1通孔与所述信号线之间沿与所述信号线平行的方向排列，所述多个第4通孔在所述多个第2通孔与所述信号线之间沿与所述信号线平行的方向排列，多个所述接地层中，所述信号线的同层上所形成的接地层是作为基准接地层而设置，多个所述接地层中，设置在距所述基准接地层最远一侧的接地层是作为第1远距离接地层而设置，多个所述接地层中，与所述第1远距离接地层最靠近的接地层是作为第2远距离接地层而设置，且所述第1通孔及所述第2通孔沿所述层叠方向延伸而将所述第1远距离接地层及所述第2远距离接地层、或所述基准接地层及所述第1远距离接地层电性连接，并且所述第1通孔与所述第2通孔的距离是以成为经由所述信号线收发的所述信号的二次谐波的半波长以上、且小于所述二次谐波的波长的方式设定，所述第3通孔及所述第4通孔沿所述层叠方向延伸而将所述基准接地层与所述第2远距离接地层电性连接，并且所述第3通孔与所述第4通孔的距离是以成为经由所述信号线收发的所述信号的三次谐波的半波长以上、且小于所述三次谐波的波长的方式设定。
(8)为了解决所述问题，本发明的一方案的雷达装置具备以上所述的任一多层基板。
[发明的效果]
根据本发明，可提供一种结构简化且具有良好的高频特性的多层基板。
附图说明
图1是具备本发明的实施方式的多层基板的雷达装置的框图。
图2是图1所示的多层基板的平面图，且是以斜线来表示最上方的层(第一层)的导体图案(第1导体图案)的图。
图3是示意性表示图2所示的多层基板的Ⅲ-Ⅲ线的剖面形状的图，且是省略其一部分来表示的图。
图4是从上方观察上起第二层的导体图案(第2导体图案)所得的图，且是以斜线来表示第2导体图案的图。
图5是从上方观察上起第三层的导体图案(第3导体图案)所得的图，且是以斜线来表示第3导体图案的图。
图6是从上方观察最下方的层(第四层)的导体图案(第4导体图案)所得的图，且是以斜线来表示第4导体图案的图。
图7是将比较例的多层基板的透射特性的仿真曲线图(simulation graph)(图7中以虚线来图示)叠加于本实施方式的多层基板的透射特性的仿真曲线图(图7中以实线来图示)来表示的图。
图8是将比较例的多层基板的反射特性的仿真曲线图(图8中以虚线来图示)叠加于本实施方式的多层基板的反射特性的仿真曲线图(图8中以实线来图示)来表示的图。
图9是将表示本实施方式的多层基板的透射特性的仿真结果的图形(graph)、与表示比较例的多层基板的透射特性的仿真结果的图形叠加来表示的图。
图10是本实施方式的多层基板中的二次谐波的电场仿真。
图11是比较例的多层基板中的二次谐波的电场仿真。
图12是将表示本实施方式的多层基板的透射特性的仿真结果的图形、与表示比较例的多层基板的透射特性的仿真结果的图形叠加来表示的图。
图13是本实施方式的多层基板中的二次谐波的电场仿真。
图14是比较例的多层基板中的二次谐波的电场仿真。
图15是表示L3的长度互不相同的多层基板的阻抗的史密斯圆图(Smith chart)，且是显示为直线状的各图形G1～图形G10中的图线(chart)中心侧的端部表示基波中的阻抗、各图形G1～图形G10中的图线外侧的端部表示二次谐波中的阻抗的曲线图。
图16是表示本实施方式的多层基板的透射特性的仿真结果的图表，且是将表示以降低二次谐波的透射特性的方式设定L4的值的多层基板的透射特性的图表、与表示以降低三次谐波的透射特性的方式设定L4的值的多层基板的透射特性的图表叠加来表示的图。
图17是变形例的多层基板的平面图，且是以斜线来表示最上方的层(第一层)的导体图案(第1导体图案)的图。
图18是示意性表示图17所示的多层基板的XⅧ-XⅧ线的剖面形状的图，且是省略其一部分来表示的图。
图19是变形例的多层基板中的基波的电场仿真。
图20是变形例的多层基板中的二次谐波的电场仿真。
图21是变形例的多层基板中的三次谐波的电场仿真。
图22是示意性表示变形例的多层基板的剖面形状的图，且是对应于图18来表示的图。
[符号的说明]
1：雷达装置
2：天线
3：收发装置
4：信号处理部
5：显示部
6：发射信号生成部
7：接收部
10、10a、10b：多层基板
11：第1介电层(介电层)
12：第2介电层(介电层)
13：第3介电层(介电层)
15：第1导体图案(导体图案)
16：信号线
16a：输入侧区域信号线部
16b：中间区域信号线部
16c：输出侧区域信号线部
17：输入侧端子
18：输出侧端子
20：第1接地图案(接地层、基准接地层)
21、37：输入侧区域接地部(输入侧接地层部)
21R：输入侧区域右侧接地部
21L：输入侧区域左侧接地部
22、38：中间区域接地部(中间接地层部)
22R：中间区域右侧接地部
22L：中间区域左侧接地部
23、39：输出侧区域接地部(输出侧接地层部)
23R：输出侧区域右侧接地部
23L：输出侧区域左侧接地部
25：第2导体图案(导体图案)
26：第2接地图案(接地层、中间接地层部、近距离接地层)
30：第3导体图案(导体图案)
31：第3接地图案(接地层、中间接地层部、第2远距离接地层)
35：第4导体图案(导体图案)
36：第4接地图案(接地层、远距离接地层、第1远距离接地层)
40：通孔
41：输入侧区域通孔
41R：输入侧区域右侧通孔
41L：输入侧区域左侧通孔
42、42a：中间区域通孔
42R：中间区域右侧通孔(第1通孔)
42L：中间区域左侧通孔(第2通孔)
43：输出侧区域通孔
43R：输出侧区域右侧通孔
43L：输出侧区域左侧通孔
44R：中间区域最右侧通孔(第1通孔)
44L：中间区域最左侧通孔(第2通孔)
45R：中间区域右侧通孔(第3通孔)
45L：中间区域左侧通孔(第4通孔)
46R：中间区域最右侧通孔
46L：中间区域最左侧通孔
100、101：比较例的多层基板
A、B：点
G1～G10：图形
GIN、GMID、GOUT：距离
L1：中间区域右侧通孔42R与中间区域左侧通孔42L的距离
L2：中间区域信号线部16b的长度
L3：输入侧区域信号线部16a的长度
L4：中间区域信号线部16b与中间区域右侧通孔42R(或中间区域左侧通孔42L)之间的左右方向上的距离
L5：第2接地图案26与第4接地图案之间的距离
L6：中间区域右侧通孔45R与中间区域左侧通孔45L的距离
L7：中间区域最右侧通孔44R与中间区域最左侧通孔44L的距离
S11：反射特性
S21：透射特性
ZIN：输入侧区域
ZOUT：输出侧区域
ZMID：中间区域
具体实施方式
以下，参照图式来说明本发明的实施方式。本发明可广泛应用于用来进行信号的收发的多层基板、以及具备多层基板的雷达装置。
图1是具备本发明的实施方式的多层基板10的雷达装置1的框图。例如作为一例，将本实施方式的雷达装置1搭载于作为船舶的本船，用于探测其他船。
雷达装置1中，由收发装置3中生成的发射信号所生成的发射波从天线2发送，所述发射波反射到目标并返回的反射波作为接收波被天线2接收。雷达装置1中，信号处理部4对从所述接收波所获得的接收信号进行处理而生成与目标相关的信息(例如目标的回波图像的视频信号)，将所述信息显示在显示部5。
而且，本发明的实施方式的多层基板10用于收发装置3中。具体来说，多层基板10具有输入侧端子17及输出侧端子18(参照图2)。多层基板10中，在通过未图示的收发切换部而与收发装置3的发射信号生成部6连接的状态下，由所述发射信号生成部6所生成的发射信号输入到输入侧端子17，并且所述发射信号经由输出侧端子18输出到天线2侧。另一方面，多层基板10中，在通过收发切换部而与收发装置3的接收部7连接的状态下，从通过天线2接收到的接收波所获得的接收信号从输出侧端子18输入，并且所述接收信号经由输入侧端子17输出到接收部7。接收部7在对所述接收信号进行数模转换(digital-to-analogconversion，A/D转换)等后，将所述接收信号输出到信号处理部4。
[多层基板的结构]
图2是图1所示的多层基板10的平面图，且是以斜线来表示最上方的层(第一层)的导体图案(第1导体图案15)的图。另外，图3是示意性表示图2所示的多层基板10的Ⅲ-Ⅲ线的剖面形状的图，且是省略其一部分来表示的图。另外，图4是从上方观察上起第二层的导体图案(第2导体图案25)所得的图，且是以斜线来表示第2导体图案25的图。另外，图5是从上方观察上起第三层的导体图案(第3导体图案30)所得的图，且是以斜线来表示第3导体图案30的图。另外，图6是从上方观察最下方的层(第四层)的导体图案(第4导体图案35)所得的图，且是以斜线来表示第4导体图案35的图。此外，图3中为了避免图示繁杂而省略介电层11、介电层12、介电层13的影线(hatching)，且各结构要素的横向尺寸对纵向尺寸未必与实际的尺寸对应。另外，图4到图6中，以虚线叠加第1导体图案15的外形来进行图示。
另外，各图中，为便于说明，将记载为输入侧的箭头所指示的方向称为输入侧，将记载为输出侧的箭头所指示的方向称为输出侧，将记载为右的箭头所指示的方向称为右侧，将记载为左的箭头所指示的方向称为左侧，将记载为上的箭头所指示的方向称为上侧或上方，将记载为下的箭头所指示的方向称为下侧或下方。
本实施方式的多层基板10是所谓的四层基板(形成有四层导体层的基板)，且是俯视形成为矩形形状的具有规定厚度的基板。多层基板10在俯视时被分为三个区域。具体来说，参照图2及图4到图6，多层基板10被分为：输入信号一侧的区域即输入侧区域ZIN、输出信号一侧的区域即输出侧区域ZOUT、以及夹在输入侧区域ZIN与输出侧区域ZOUT之间的区域即中间区域ZMID。
多层基板10包括：三层介电层11、12、13；以及四层导体图案15、25、30、35。
三层介电层11、12、13具有第1介电层11、第2介电层12、以及第3介电层13。
第1介电层11是三个介电层中设置在最上侧的介电层，在上侧形成有第1导体图案15，此外在下侧形成有第2导体图案25。
第2介电层12是形成在第1介电层11的下侧的介电层，且密接于第2导体图案25的下表面而设置。在第2介电层12的下表面密接设置有第3导体图案30。
第3介电层13是形成在第2介电层12的下侧的介电层。在第3介电层13的上侧形成有第3导体图案30，此外在下侧密接设置有第4导体图案35。
四层导体图案15、25、30、35具有第1导体图案15、第2导体图案25、第3导体图案30、以及第4导体图案35。
参照图2，第1导体图案15形成在第1介电层11的表侧(上侧)的表面。即，第1导体图案15是作为最上侧的导体图案而设置，在多层基板10的表侧(上侧)的表面露出。
参照图2及图3，第1导体图案15具有信号线16、以及第1接地图案20(接地层)。
信号线16是多层基板10中的左右方向中央部分呈直线状从所述多层基板10中的输入侧的端部延伸到输出侧的端部的导体图案。信号线16包括：形成在输入侧区域ZIN的输入侧区域信号线部16a、形成在中间区域ZMID的中间区域信号线部16b、以及形成在输出侧区域ZOUT的输出侧区域信号线部16c。信号线16中的输入侧的端部是作为输入由发射信号生成部6(参照图1)所生成的发射信号的输入侧端子17而设置。另外，信号线16中的输出侧的端部是作为将经过信号线16的信号输出到天线2侧的输出侧端子18而设置。
第1接地图案20是作为第1导体图案中的接地面而设置的部分。即，第1接地图案20是以不与信号线16接触的方式形成。第1接地图案20具有输入侧区域接地部21、中间区域接地部22、以及输出侧区域接地部23。
输入侧区域接地部21是形成在第1接地图案20中的输入侧区域ZIN的部分。输入侧区域接地部21具有形成在输入侧区域ZIN中的右侧的输入侧区域右侧接地部21R、以及形成在输入侧区域ZIN中的左侧的输入侧区域左侧接地部21L。输入侧区域右侧接地部21R及输入侧区域左侧接地部21L分别形成为矩形形状。输入侧区域右侧接地部21R与信号线16的左右方向上的距离GIN、及输入侧区域左侧接地部21L与信号线16的左右方向上的距离GIN可由设计者适宜设定。
中间区域接地部22是形成在第1接地图案20中的中间区域ZMID的部分。中间区域接地部22具有形成在中间区域ZMID中的右侧的中间区域右侧接地部22R、以及形成在中间区域ZMID中的左侧的中间区域左侧接地部22L。中间区域右侧接地部22R及中间区域左侧接地部22L分别形成为矩形形状，中间区域右侧接地部22R与输入侧区域右侧接地部21R一体地设置，中间区域左侧接地部22L与输入侧区域左侧接地部21L一体地设置。中间区域右侧接地部22R与信号线16的左右方向上的距离GMID、及中间区域左侧接地部22L与信号线16的左右方向上的距离GMID是以短于以上所述的距离GIN的方式设定。即，中间区域右侧接地部22R及中间区域左侧接地部22L是以各自相较于输入侧区域右侧接地部21R及输入侧区域左侧接地部21L而向信号线16侧伸出的方式设置。
输出侧区域接地部23是形成在第1接地图案20中的输出侧区域ZOUT的部分。输出侧区域接地部23具有形成在输出侧区域ZOUT中的右侧的输出侧区域右侧接地部23R、以及形成在输出侧区域ZOUT中的左侧的输出侧区域左侧接地部23L。输出侧区域右侧接地部23R及输出侧区域左侧接地部23L分别形成为矩形形状，输出侧区域右侧接地部23R与中间区域右侧接地部22R一体地设置，输出侧区域左侧接地部23L与中间区域左侧接地部22L一体地设置。输出侧区域右侧接地部23R与信号线16的左右方向上的距离GOUT、及输出侧区域左侧接地部23L与信号线16的左右方向上的距离GOUT是以与以上所述的距离GIN相同的方式设定。
参照图3，第2导体图案25形成在第1介电层11与第2介电层12之间。即，第2导体图案25是作为上起第二个导体图案而设置，且呈埋入多层基板10中的内部的状态。
参照图4，第2导体图案25包括第2接地图案26(接地层、近距离接地层)。第2接地图案26均形成在中间区域ZMID，不形成在输入侧区域ZIN及输出侧区域ZOUT。即，第2接地图案26是作为中间接地层部而设置。
参照图3，第3导体图案30形成在第2介电层12与第3介电层13之间。即，第3导体图案30是作为上起第三个导体图案而设置，且呈埋入多层基板10中的内部的状态。
参照图5，第3导体图案30包括第3接地图案31(接地层)。第3接地图案31均形成在中间区域ZMID，不形成在输入侧区域ZIN及输出侧区域ZOUT。即，第3接地图案31是作为中间接地层部而设置。第3接地图案31具有与第2接地图案26相同的形状。
参照图3，第4导体图案35形成在第3介电层13的背侧(下侧)的表面。即，第4导体图案35是作为最下侧的导体图案而设置，在多层基板10的背侧(下侧)的表面露出。
参照图6，第4导体图案35包括第4接地图案36(接地层、远距离接地层)。遍及第3介电层13的背面(下表面)的整个区域均形成有第4接地图案36。第4接地图案36包括：形成在输入侧区域ZIN的输入侧区域接地部37(输入侧接地层部)、形成在中间区域ZMID的中间区域接地部38(中间接地层部)、以及形成在输出侧区域ZOUT的输出侧区域接地部39(输出侧接地层部)。第4接地图案36是作为雷达装置1的系统接地而设置。
另外，参照图2及图3，多层基板10中形成有多个通孔40。各通孔40在上下方向上贯穿多层基板10，将各导体图案15、导体图案25、导体图案30、导体图案35所具有的各接地图案20、接地图案26、接地图案31、接地图案36电性连接。
多个通孔40具有：多个输入侧区域通孔41、多个中间区域通孔42、以及多个输出侧区域通孔43。
多个输入侧区域通孔41是形成在输入侧区域ZIN的通孔。多个输入侧区域通孔41具有多个输入侧区域右侧通孔41R、以及多个输入侧区域左侧通孔41L。
多个(本实施方式中为三个)输入侧区域右侧通孔41R形成在输入侧区域ZIN中的右侧。具体来说，参照图2，三个输入侧区域右侧通孔41R在输入侧区域右侧接地部21R中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。通过这些多个输入侧区域右侧通孔41R，参照图2及图4至图6，将第1接地图案20的输入侧区域右侧接地部21R与第4接地图案36电性连接。
多个(本实施方式中为三个)输出侧区域左侧通孔41L形成在输入侧区域ZIN中的左侧。具体来说，参照图2，三个输入侧区域左侧通孔41L在输入侧区域左侧接地部21L中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。通过这些多个输入侧区域左侧通孔41L，参照图2及图4至图6，将第1接地图案20的输入侧区域左侧接地部21L与第4接地图案36电性连接。
多个中间区域通孔42是形成在中间区域ZMID的通孔。多个中间区域通孔42具有多个中间区域右侧通孔42R(第1通孔)、以及多个中间区域左侧通孔42L(第2通孔)。
多个(本实施方式中为六个)中间区域右侧通孔42R形成在中间区域ZMID中的右侧。具体来说，参照图2，六个中间区域右侧通孔42R在中间区域右侧接地部22R中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。通过这些多个中间区域右侧通孔42R，参照图2及图4至图6，将第1接地图案20的中间区域右侧接地部22R、第2接地图案26、第3接地图案31及第4接地图案36电性连接。
多个(本实施方式中为六个)中间区域左侧通孔42L形成在中间区域ZMID中的左侧。具体来说，参照图2，六个中间区域左侧通孔42L在中间区域左侧接地部22L中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。通过这些多个中间区域左侧通孔42L，参照图2及图4至图6，将第1接地图案20的中间区域左侧接地部22L、第2接地图案26、第3接地图案31及第4接地图案36电性连接。
多个输出侧区域通孔43是形成在输出侧区域ZOUT的通孔。多个输出侧区域通孔43具有多个输出侧区域右侧通孔43R、以及多个输出侧区域左侧通孔43L。
多个(本实施方式中为三个)输出侧区域右侧通孔43R形成在输出侧区域ZOUT中的右侧。具体来说，参照图2，三个输出侧区域右侧通孔43R在输出侧区域右侧接地部23R中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。通过这些多个输出侧区域右侧通孔43R，参照图2及图4至图6，将第1接地图案20的输出侧区域右侧接地部23R与第4接地图案36电性连接。
多个(本实施方式中为三个)输出侧区域左侧通孔43L形成在输出侧区域ZOUT中的左侧。具体来说，参照图2，三个输出侧区域左侧通孔43L在输出侧区域左侧接地部23L中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。通过这些多个输出侧区域左侧通孔43L，参照图2及图4至图6，将第1接地图案20的输出侧区域左侧接地部23L与第4接地图案36电性连接。
[关于多层基板的各区域中的接地图案的层数]
然而，现有的多层基板中，存在为了获得良好的高频特性而在多层基板中形成滤波电路或者匹配电路的情况。但是这样一来，图案会因此而复杂化，基板尺寸增大。
另外，以上所述的专利文献1中公开有通过将多层基板中的内部导体层露出，并使作为系统接地的框体与所述内部导体层的露出部分接触，可构成具有良好的高频特性的多层基板的内容。但是这样一来，基板的形状复杂化，因而就成本方面来说欠佳。
针对此点，参照图2及图4至图6，本实施方式中，在多层基板10中的输入侧区域ZIN及输出侧区域ZOUT形成有两层接地图案(第1接地图案20及第4接地图案36)。另一方面，在多层基板10的中间区域ZMID形成有四层接地图案(第1接地图案20、第2接地图案26、第3接地图案31及第4接地图案36)。即，多层基板10形成为：进行信号的输入/输出的部分(输入侧区域ZIN及输出侧区域ZOUT)的接地图案的层数少于中间区域ZMID的接地图案的层数。这样一来，不易产生进行信号的输入/输出部分中的电场的紊乱，因而容易在这一部分形成准横电磁模(transverse electric and magnetic mode，TEM模)。结果，信号的透射特性变良好。
图7是将比较例的多层基板的透射特性S21的仿真曲线图(图7中以虚线来图示)叠加于本实施方式的多层基板10的透射特性S21的仿真曲线图(图7中以实线来图示)来表示的图。另外，图8是将比较例的多层基板的反射特性S11的仿真曲线图(图8中以虚线来图示)叠加于本实施方式的多层基板10的反射特性S11的仿真曲线图(图8中以实线来图示)来表示的图。此外，本比较例的多层基板中，参照图4及图5，遍及基板的整个区域(输入侧区域ZIN、中间区域ZMID、及输出侧区域ZOUT)来形成内层的接地图案(第2接地图案及第3接地图案)，其他结构与多层基板10相同。
如图7及图8所示，可确认到：根据本实施方式的多层基板10，在所传输的信号的频率(9.4GHz)带中，与比较例的多层基板相比，获得良好的透射特性及反射特性。
[关于各部位的尺寸]
参照图2及图3，本实施方式的多层基板10中，适当设定L1～L5的尺寸。由此，可提高所述多层基板10中的高频性能。本实施方式的多层基板10中，L1至L5的值分别是以如下方式设定。具体来说，L1的值是以成为二次谐波(18.8GHz)的波长λr的半波长的方式设定。另外，将L2的值是以成为二次谐波的半波长(λr/2)的整数倍的方式设定。另外，以下将进行详细说明，通过调整L3的值，可任意设定二次谐波的阻抗而不会对基波(9.4GHz)的阻抗产生影响。另外，L4与L5相加所得的值是以成为二次谐波(18.8GHz)的波长λr的四分之一的方式设定。
[关于尺寸L1]
参照图2，L1是中间区域右侧通孔42R与中间区域左侧通孔42L的距离。更具体来说，L1是中间区域右侧通孔42R中的信号线16侧的端部与中间区域左侧通孔42L中的信号线16侧的端部之间的距离。本实施方式的多层基板10中，L1的尺寸是以成为二次谐波(18.8GHz)的波长λr的半波长的方式设定。此外，所谓波长λr，是指将由形成有用来传输信号的信号线16的介电层的介电常数所带来的波长缩短效果考虑在内的波长。例如作为一例，可通过将真空中的所述二次谐波的波长除以介电层的相对介电常数的平方根来算出所述波长λr。
图9是将表示本实施方式的多层基板10的透射特性的仿真结果的图形(图9中以四方形符号来图示)、与表示比较例的多层基板100的透射特性的仿真结果的图形(图9中以圆形符号来图示)叠加来表示的图。另外，图10是本实施方式的多层基板10中的二次谐波的电场仿真。另外，图11是比较例的多层基板100中的二次谐波的电场仿真。此外，本比较例的多层基板100中，L1的值是以成为二次谐波(18.8GHz)的波长λr的四分之一的方式设定，除此以外，其他尺寸与多层基板10相同。另外，图10及图11中示出的电场仿真是从输入侧观察多层基板时的电场仿真。
如图9所示，基波(9.4GHz)的透射特性在多层基板10及比较例的多层基板100的任一情况下均大致相同。然而，关于二次谐波(18.8GHz)的透射特性，本实施方式的多层基板10则具有优异的特性(不易使二次谐波透射)。
为了确认其理由，本申请发明人进行了电场仿真，结果如图11所示，根据比较例的多层基板100中的电场仿真结果可知，二次谐波是在信号线16与第二层导体(第2接地图案26)之间传递。即，比较例的多层基板100中，二次谐波经过信号线而传达到输出侧。
与此相对，根据本实施方式的多层基板10中的电场仿真可知，如图10所示，二次谐波是在第二层导体(第2导体图案25)与第4层导体(第4导体图案35)之间传递。第二层至第四层的导体(第2导体图案、第3导体图案30及第4导体图案35)中，输出侧为开放状态，因而如图9所示，可确认到二次谐波不易传递到输出侧。
[关于尺寸L2]
参照图2，L2是信号线16中的中间区域ZMID所包含的部分、即中间区域信号线部16b的长度。本实施方式的多层基板10中，L2的尺寸是以成为二次谐波的半波长(λr/2)的整数倍的方式设定。
图12是将表示本实施方式的多层基板10的透射特性的仿真结果的图形(图12中以四方形符号来图示)、与表示比较例的多层基板101的透射特性的仿真结果的图形(图12中以圆形符号来图示)叠加来表示的图。另外，图13是本实施方式的多层基板10中的二次谐波的电场仿真。另外，图14是比较例的多层基板101中的二次谐波的电场仿真。此外，本比较例的多层基板101中，L2的值是以成为将二次谐波(18.8GHz)的波长λr的四分之一与二次谐波的半波长(λr/2)的整数倍的值相加所得的值的方式设定，除此以外，其他尺寸与多层基板10相同。另外，图13及图14中示出的电场仿真是从输入侧观察多层基板时的电场仿真。
如图12所示，基波(9.4GHz)的透射特性在多层基板10及比较例的多层基板101的任一情况下均大致相同。然而，关于二次谐波(18.8GHz)的透射特性，本实施方式的多层基板10则具有优异的特性(不易使二次谐波透射)。
为了确认其理由，本申请发明人进行了电场仿真，结果如图14所示，根据比较例的多层基板101的电场仿真结果可知，二次谐波是在信号线16与第二层导体(第2接地图案26)之间传递。即，比较例的多层基板101中，二次谐波经过信号线16传达到输出侧。
与此相对，根据本实施方式的多层基板10中的电场仿真可知，如图13所示，二次谐波是在第二层导体(第2导体图案25)与第4层导体(第4导体图案35)之间传递。第二层至第四层的导体(第2导体图案、第3导体图案30及第4导体图案35)中，输出侧为开放状态，因而如图12所示，可确认到二次谐波不易传递到输出侧。
[关于尺寸L3]
参照图2，L3是信号线16中的输入侧区域ZIN所包含的部分、即输入侧区域信号线部16a的长度。本实施方式的多层基板10中，通过调整L3的尺寸，可任意设定二次谐波的阻抗而不会对基波(9.4GHz)的阻抗产生影响。
图15是表示L3的长度互不相同的多层基板10的阻抗的史密斯圆图，且是显示为直线状的各图形G1～图形G10中的图线中心侧的端部(以圆形符号来表示)表示基波中的阻抗、各图形G1～图形G10中的图线外侧的端部(以×符号来表示)表示二次谐波中的阻抗的曲线图。此外，各图形G1～图形G10中，以虚线的直线将表示基波中的阻抗的圆形符号与表示二次谐波中的阻抗的×符号连结，但其仅仅是以直线来连结圆形符号与×符号，并不意味着基波(9.4GHz)至二次谐波(18.8GHz)之间的阻抗沿着所述直线。根据本仿真，如图15所示，可确认到通过调整L3的长度，能够调整二次谐波的阻抗而不会对基波的阻抗产生大的影响。
[关于尺寸L4及尺寸L5]
参照图3，L4是信号线16中的中间区域ZMID所包含的部分、即中间区域信号线部16b与中间区域右侧通孔42R(或中间区域左侧通孔42L)之间的左右方向上的距离。另外，L5是第2接地图案26与第4接地图案36之间的距离。本实施方式的多层基板10中，L4与L5相加所得的值是以成为二次谐波(18.8GHz)的波长λr的四分之一的方式设定。
如果如上所述来设定L4及L5的尺寸，则参照图3，相对于通过与系统接地连接而成为与所述系统接地短路的状态的A点，距此A点相隔λr/4的位置处的B点成为开路(open)状态。这样一来，关于二次谐波，接地呈浮动(floating)状态，所述二次谐波不会经由信号线16传输到输出侧。由于这种理由，可使谐波衰减。
图16是表示本实施方式的多层基板10的透射特性的仿真结果的图表，且是将表示以降低二次谐波的透射特性的方式设定L4的值的多层基板10的透射特性的图表、与表示以降低三次谐波的透射特性的方式设定L4的值的多层基板10的透射特性的图表叠加来表示的图。如果以成为二次谐波(18.8GHz)的波长的四分之一的方式设定L4与L5相加所得的值，则如图16的四方形符号所示，可确认到传达基波(9.4GHz)的信号，同时可充分衰减二次谐波的信号。另外，如果以成为三次谐波(28.2GHz)的波长的四分之一的方式设定L4与L5相加所得的值，则如图16的圆形符号所示，可确认到传达基波(9.4GHz)的信号，同时可充分衰减三次谐波的信号。
[效果]
如上所述，本实施方式的雷达装置1的多层基板10是以如下方式形成：形成在输入侧区域ZIN的接地的层数(在本实施方式的情况下为输入侧区域接地部21、输入侧区域接地部37这两层)、及形成在输出侧区域ZOUT的接地的层数(在本实施方式的情况下为输出侧区域接地部23、输出侧区域接地部39这两层)分别少于形成在中间区域ZMID的接地的层数(在本实施方式的情况下为中间区域接地部22、第2接地图案26、第3接地图案31及中间区域接地部38这四层)。这样一来，不易产生进行信号的输入/输出部分中的电场的紊乱，因而容易在这一部分形成准TEM模。结果，信号的透射特性变良好。
因此，根据多层基板10，可提供结构简化且具有良好的高频特性的多层基板。
另外，多层基板10中，在输入侧区域ZIN及输出侧区域ZOUT分别形成有两层接地层，在中间区域ZMID形成有三层以上(本实施方式中为四层)接地层。由此，正如根据图7中示出的仿真结果也可获知那样，可获得良好的透射特性。
另外，多层基板10中，图2所示的L1的值(中间区域右侧通孔42R与中间区域左侧通孔42L的距离)是以成为二次谐波的半波长以上且小于所述二次谐波的波长的方式(具体来说，本实施方式中是以成为二次谐波的半波长的方式)设定。由此，正如根据图9所示的仿真结果也可获知那样，可减少传达到输出侧的二次谐波。
另外，多层基板10中，图2所示的L2的值(中间区域信号线部16b的长度)是以成为二次谐波的半波长的整数倍的方式设定。由此，正如根据图12所示的仿真结果也可获知那样，可减少传达到输出侧的二次谐波。
另外，多层基板10中，图2所示的L3的值(输入侧区域信号线部16a的长度)是基于所设定的二次谐波的阻抗而设定。这样一来，如图15所示，仅通过调整L3的值便可容易地仅对二次谐波的阻抗进行调整而不会对基波的阻抗产生影响。
另外，多层基板10中，以图3所示的L4及L5相加所得的值成为二次谐波(或三次谐波)的波长的四分之一的方式设定L4及L5的值。这样一来，如图16所示，可减少传达到输出侧的二次谐波(或三次谐波)。
[变形例]
以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于这些实施方式，只要不脱离本发明的主旨则能够进行各种变更。
(1)图17是变形例的多层基板10a的平面图，且是以斜线来表示最上方的层(第一层)的导体图案(第1导体图案)的图。另外，图18是示意性表示图17所示的多层基板10a的XⅧ-XⅧ线的剖面形状的图，且是省略其一部分来表示的图。本变形例的多层基板10a与所述实施方式的多层基板10相比，形成在的中间区域ZMID的通孔(中间区域通孔)的位置及个数不同。以下，对与所述实施方式不同的部位进行说明，对于其以外的部位省略说明。此外，图18中为了避免图示繁杂而省略介电层11、介电层12、介电层13的影线。
本变形例的多层基板10a中形成有24个中间区域通孔42a。24个中间区域通孔42a中的12个形成在中间区域ZMID中的右侧，其余的12个形成在中间区域ZMID中的左侧。
中间区域ZMID中的右侧中，作为中间区域通孔42a，形成有多个(本变形例的情况下为6个)中间区域最右侧通孔44R(第1通孔)、以及多个(本变形例的情况下为6个)中间区域右侧通孔45R(第3通孔)。
参照图17，6个中间区域最右侧通孔44R在中间区域右侧接地部22R中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。另外，参照图18，这些中间区域最右侧通孔44R是以在上下方向上跨越第3接地图案31(第2远距离接地层)与第4接地图案36(第1远距离接地层)之间的方式设置。由此，将第3接地图案31与第4接地图案36电性连接。
参照图17，6个中间区域右侧通孔45R在中间区域右侧接地部22R中的信号线16与中间区域最右侧通孔44R之间，从输入侧向输出侧并排成为一列。另外，参照图18，这些中间区域右侧通孔45R是以在上下方向上跨越第1接地图案20(基准接地层)与第3接地图案31之间的方式设置。由此，将第1接地图案20、第2接地图案26与第3接地图案31电性连接。
中间区域ZMID中的左侧中，作为中间区域通孔42a，形成有多个(本变形例的情况下为6个)中间区域最左侧通孔44L(第2通孔)、以及多个(本变形例的情况下为6个)中间区域左侧通孔45L(第4通孔)。
参照图17，6个中间区域最左侧通孔44L在中间区域左侧接地部22L中的信号线16侧，从输入侧向输出侧并排成为一列。另外，参照图18，这些中间区域最左侧通孔44L是以在上下方向上跨越第3接地图案31与第4接地图案36之间的方式设置。由此，将第3接地图案31与第4接地图案36电性连接。
参照图17，6个中间区域左侧通孔45L在中间区域左侧接地部22L中的信号线16与中间区域最左侧通孔44L之间，从输入侧向输出侧并排成为一列。另外，参照图18，这些中间区域左侧通孔45L是以在上下方向上跨越第1接地图案20与第3接地图案31之间的方式设置。由此，将第1接地图案20、第2接地图案26与第3接地图案31电性连接。
[关于L6及L7的尺寸]
参照图17，本实施方式的多层基板10a中，适当设定L6及L7的尺寸。由此，可提高所述多层基板10a中的高频性能。本变形例的多层基板10a中，L6的值是以成为三次谐波(28.2GHz)的波长的半波长的方式设定。另外，L7的值是以成为二次谐波(18.8GHz)的波长的半波长的方式设定。本变形例中，以成为欲截止的谐波的半波长的方式设定L6及L7。
图19是本变形例的多层基板10a中的基波的电场仿真。另外，图20是本变形例的多层基板10a中的二次谐波的电场仿真。另外，图21是本变形例的多层基板10a中的三次谐波的电场仿真。此外，图19至图21中示出的电场仿真是从输入侧观察多层基板10a时的电场仿真，在各图中示意性图示的多层基板10a中，省略通孔40的图示。
本变形例的多层基板10a中，参照图19，关于基波，在信号线16与第2接地图案26之间分布有电场。即，根据图19所示的电场仿真结果可确认到：就基波来说，经由信号线传达到输出侧。
与此相对，本变形例的多层基板10a中，参照图20，关于二次谐波，主要在第3接地图案31与第4接地图案36之间分布有电场。即，根据多层基板10a可确认到：二次谐波不易传达到输出侧。
另外，本变形例的多层基板10a中，参照图21，关于三次谐波，主要在2接地图案26与第2接地图案31之间分布有电场。即，根据多层基板10a可确认到：三次谐波不易传达到输出侧。
如上所述，根据本变形例的多层基板10a，L6的值(中间区域右侧通孔45R与中间区域左侧通孔45L的距离)是以成为三次谐波的半波长以上且小于所述三次谐波的波长的方式(具体来说，本实施方式中是以成为三次谐波的半波长的方式)设定。由此，正如根据图21所示的电场仿真结果也可获知那样，可减少传达到输出侧的三次谐波。
另外，根据本变形例的多层基板10a，L7的值(中间区域最右侧通孔44R与中间区域最左侧通孔44L的距离)是以成为二次谐波的半波长以上且小于所述二次谐波的波长的方式(具体来说，本实施方式中是以成为二次谐波的半波长的方式)设定。由此，正如根据图20所示的电场仿真结果也可获知那样，可减少传达到输出侧的二次谐波。
即，根据本变形例的多层基板10a，仅通过适当调整L6及L7的值便可容易地减少欲减少向输出侧的传达的多个谐波(本实施方式的情况下为二次谐波及三次谐波)的传达。
(2)图22是示意性表示变形例的多层基板10b的剖面形状的图，且是对应于图18来表示的图。图18所示的多层基板10a中，中间区域最右侧通孔44R及中间区域最左侧通孔44L是以在上下方向上跨越第3接地图案31与第4接地图案36之间的方式设置，但并不限于此。具体来说，参照图22，以在上下方向上跨越第1接地图案20与第4接地图案36之间的方式设置中间区域最右侧通孔46R及中间区域最左侧通孔46L。这样也可获得与图17及图18所示的多层基板10a的情况相同的效果。此外，图22中，为了避免图示繁杂而省略介电层11、介电层12、介电层13的影线。

Claims (8)

1.一种多层基板，其特征在于包括：
多个介电层，在各自的两表面设置接地层，介隔各所述接地层而相互层叠；
信号线，形成在所述介电层的表面；以及
多个通孔，通过在所述多个介电层的层叠方向上贯穿所述多个介电层中的至少一个，而将多个所述接地层电性连接，
多个所述接地层包含：
输入侧接地层部，形成在输入侧区域，所述输入侧区域为所述信号线中的进行信号的输入一侧的区域；
输出侧接地层部，形成在输出侧区域，所述输出侧区域为所述信号线中的进行信号的输出一侧的区域；以及
中间接地层部，形成中间区域，所述中间区域为在所述输入侧接地层部与所述输出侧接地层部之间的区域，且
所述输入侧接地层部及所述输出侧接地层部各自的层数少于所述中间接地层部，
所述信号线形成在所述多层基板中的其中一侧的表面，
所述多个通孔具有形成在所述中间区域的多个第1通孔及多个第2通孔，
所述多个第1通孔在所述信号线的宽度方向的其中一侧沿与所述信号线平行的方向排列，
所述多个第2通孔在所述信号线的宽度方向的另一侧沿与所述信号线平行的方向排列，
多个所述接地层中，设置在与所述信号线的同层上所形成的接地层最靠近一侧的接地层是作为近距离接地层而设置，
多个所述接地层中，设置在距所述信号线的同层上所形成的接地层最远一侧的接地层是作为远距离接地层而设置，且
所述信号线中，从形成在所述中间区域的中间区域信号线部到所述第1通孔或所述第2通孔的距离、与从所述近距离接地层到所述远距离接地层的距离相加所得的值是以成为经由所述信号线收发的谐波的波长的四分之一的方式设定。
2.根据权利要求1所述的多层基板，其特征在于：
所述输入侧接地层部及所述输出侧接地层部分别形成有两层，所述中间接地层部形成有三层以上。
3.根据权利要求1或2所述的多层基板，其特征在于：
所述多个第1通孔与所述多个第2通孔的距离是以成为经由所述信号线收发的所述信号的所述谐波的半波长以上、且小于所述谐波的波长的方式设定。
4.根据权利要求3所述的多层基板，其特征在于：
所述信号线中形成在所述中间区域的中间区域信号线部的长度是以成为所述谐波的半波长的整数倍的方式设定。
5.根据权利要求3所述的多层基板，其特征在于：
所述信号线中形成在所述输入侧区域的输入侧区域信号线部的长度是基于所述谐波的阻抗而设定。
6.根据权利要求4所述的多层基板，其特征在于：
所述信号线中形成在所述输入侧区域的输入侧区域信号线部的长度是基于所述谐波的阻抗而设定。
7.根据权利要求1所述的多层基板，其特征在于：
所述多个通孔还具有形成在所述中间接地层部的多个第3通孔、及多个第4通孔，
所述多个第3通孔在所述多个第1通孔与所述信号线之间沿与所述信号线平行的方向排列，
所述多个第4通孔在所述多个第2通孔与所述信号线之间沿与所述信号线平行的方向排列，
多个所述接地层中，所述信号线的同层上所形成的接地层是作为基准接地层而设置，
多个所述接地层中，设置在距所述基准接地层最远一侧的接地层是作为第1远距离接地层而设置，
多个所述接地层中，与所述第1远距离接地层最靠近的接地层是作为第2远距离接地层而设置，且
所述第1通孔及所述第2通孔沿所述层叠方向延伸而将所述第1远距离接地层及所述第2远距离接地层、或所述基准接地层及所述第1远距离接地层电性连接，并且所述第1通孔与所述第2通孔的距离是以成为经由所述信号线收发的所述信号的二次谐波的半波长以上、且小于所述二次谐波的波长的方式设定，
所述第3通孔及所述第4通孔沿所述层叠方向延伸而将所述基准接地层与所述第2远距离接地层电性连接，并且所述第3通孔与所述第4通孔的距离是以成为经由所述信号线收发的所述信号的三次谐波的半波长以上、且小于所述三次谐波的波长的方式设定。
8.一种雷达装置，其具备根据权利要求1至7中任一项所述的多层基板。
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