DE60018830T2

DE60018830T2 - Übertragungsleitung, Resonator, Filter, Duplexer und Kommunikationsgerät

Info

Publication number: DE60018830T2
Application number: DE60018830T
Authority: DE
Inventors: Seiji Nagaokakyo-shi Hidaka; Michiaki Nagaokakyo-shi Ota; Shin Nagaokakyo-shi Abe
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1999-04-19
Filing date: 2000-04-14
Publication date: 2006-03-16
Anticipated expiration: 2020-04-15
Also published as: CN1168174C; KR100338591B1; EP1047146A3; US6940372B2; JP2000307310A; KR20000071739A; EP1047146A2; TW483187B; DE60018830D1; US6633207B1; CA2305854A1; JP3379471B2; US20030210113A1; CA2305854C; EP1047146B1; CN1271189A

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Übertragungsleitung, einen Resonator, ein Filter, einen Duplexer und eine Kommunikationsvorrichtung, die für eine Funkkommunikation und zum Senden und Empfangen von elektromagnetischen Wellen zum Beispiel in Mikrowellenbändern und Millimeterwellenbändern verwendet werden.
2. Beschreibung der verwandten Technik
Gewöhnliche HF-Schaltungen verwenden planare Schaltungen, die Übertragungsleitungen verwenden, wie beispielsweise Mikrostreifenleitungen, die ohne weiteres hergestellt werden können und die zum Miniaturisieren und dünn Herstellen geeignet sind.
Bei der Mikrostreifenleitung tritt jedoch eine Stromkonzentration auf Grund von Oberflächenwirkungen an einer Leiteroberfläche auf. Insbesondere ist dieselbe bei den Kanten offensichtlich, wobei ein Leistungsverlust in einer schmalen Region in einem Bereich von mehreren Mikrometern (μm) bis mehreren zehn Mikrometern (μm) um die Kanten herum bewirkt wird, der 50% des gesamten Leistungsverlustes ausmacht. Dieses Phänomen, eine Kantenwirkung bzw. ein Kanteneffekt genannt, ist auf die Querschnittsform des Leiters (der Elektrode) zurückzuführen. Bei planaren Schaltungen, bei denen Elektroden, wie beispielsweise Mikrostreifenleitungen, auf einem Substrat gebildet sind, existieren immer Kanten. Deshalb tritt das Problem eines Leistungsverlusts auf Grund der Kantenwirkung immer auf und ist als unvermeidbar bekannt.
In diesem Zusammenhang wurden HF-Übertragungsleitungen, um darauf abzuzielen, die Stromkonzentration bei den Leiterkanten zu reduzieren, vorgeschlagen, wie es in (1) der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 8-321706 und (2) der ungeprüften japanischen Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. 10-13112 offenbart ist.
Bei einer jeglichen der Obigen ist eine Mehrzahl von linearen Leitern mit einem konstanten Abstand parallel zu einer Signalausbreitungsrichtung gebildet. Es lässt sich sagen, dass bei einer jeglichen der oben beschriebenen herkömmlichen Übertragungsleitungen der Leiter parallel zu der Signalausbreitungsrichtung geteilt ist, um die Stromkonzentration bei den Kanten zu reduzieren. Diese Strukturen erfordern jedoch eine sehr strenge Herstellungsgenauigkeit auf einer Ebene der Skintiefe für die Leitungsbreite. Zusätzlich liegt eine Wirkung, die den Q-Wert des Leiters verbessert, innerhalb eines kleinen Bereichs von 10 bis 20% bei den herkömmlichen Strukturen. Abhängig von dem Teilverfahren gibt es in diesem Fall Fälle, bei denen der Q-Wert des Leiters sich verringert, um niedriger als ein Q-Wert eines Einzelleitungsleiters zu sein.
Bei der Struktur, bei der die Richtung eines Stromwegs die gleiche wie die Signalsausbreitungsrichtung ist, existieren somit immer noch die rechte und die linke Kante, selbst wenn die Leitungsbreite geteilt ist, um so dünn wie möglich zu sein. Deshalb sind die Strukturen nicht wirksam genug als eine grundlegende Lösung für das Kantenwirkungsproblem.
Die US-4,521,755 bezieht sich auf eine symmetrische Niedrigverlust-Streifenleitung mit aufgehängtem Substrat. Der Kanal des äußeren Leiters der Streifenleitung weist einen allgemein kreisförmigen Querschnitt auf. Gegenüberliegende laterale Rillen positionieren sicher ein Substrat, das einen mittleren Leiter umfasst. Der mittlere Leiter weist doppelte metallisierte Streifen auf, die miteinander durch beabstandete, durchplattierte Löcher verbunden sind. Die Streifenleitung ist ohne weiteres in einem einzigen Block von Metall gebildet und der mittlere Leiter der Streifenleitung weist gewellte Kanten oder Finger auf.
Die CA-2,249,489 bezieht sich auf eine Hochfrequenzübertragungsleitung, die eine Elektrode aufweist, die auf einer dielektrischen Platte auf eine derartige Weise gebildet ist, dass einer oder mehrere Zwischenräume in einem Kantenabschnitt der Elektrode entlang einer Kante der Elektrode gebildet sind. Durch diese Anordnung sind dünne leitungsförmige Elektroden gebildet, wodurch ein Strom, der andernfalls in einem hohen Maß in dem Kantenabschnitt der Elektrode konzentriert wäre, in eine Mehrzahl von Abschnitte geteilt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts des Obigen ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Übertragungsleitung, einen Resonator, ein Filter, einen Duplexer und eine Kommunikationsvorrichtung zu schaffen, die Leistungsverluste auf Grund von Kantenwirkungen effizient minimieren, wodurch dieselben hervorragende Verlustreduzierungscharakteristika aufweisen.
Um die obige Aufgabe zu lösen, ist eine Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung aus zumindest einer kontinuierlichen Leitung und einer Mehrzahl von dünnen Leitungen konfiguriert, die sich jeweils von der kontinuierlichen Leitung verzweigen und eine vorbestimmte Länge aufweisen.
Gemäß dieser Struktur können andere dünne Leitungen, die die gleiche Form aufweisen, benachbart zu der einen dünnen Leitung angeordnet sein. In diesem Fall tritt, da physische Kanten mikroskopisch betrachtet existieren, eine schwache Kantenwirkung bei der Kante jeder der dünnen Leitungen auf. Wenn jedoch die Mehrzahl der Leitungen makroskopisch als ein Ganzes betrachtet wird, existiert die Kante auf der linken Seite einer der verbundenen dünnen Leitungen benachbart zu beispielsweise der rechten Kante der anderen der verbundenen dünnen Leitungen. Deshalb existieren keine wesentlichen Kanten in die Leitungsbreitenrichtung; das heißt die Kante ist nicht auffällig. Dies ermöglicht, dass die Stromkonzentration bei der Kante der Leitungen effizient reduziert wird, wodurch der gesamte Leistungsverlust minimiert wird.
Zusätzlich existieren die dünnen Leitungen, die sich von der zumindest einen kontinuierlichen Leitung verzweigen, in die Richtung einer Signalausbreitung (elektromagnetische Wellen). Deshalb kann die Übertragungsleitung als eine Übertragungsleitung verwendet werden, in der Strom (Gleichstrom) als ein begrenzter Gleichstrom fließt. Mit anderen Worten sind, da vorbestimmte Abschnitte der dünnen Leitungen über die kontinuierliche Leitung verbunden sind, Bereiche zwischen den dünnen Leitungen dielektrisch gekoppelt. Dies ermöglicht, dass vorbestimmte Phasenübertragungscharakteristika erhalten werden.
Ferner kann bei der Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung die Verzweigungsrichtung jeder der dünnen Leitungen mit Bezug auf die kontinuierliche Leitung schräg sein. In diesem Fall weist die Richtung, in die sich die dünnen Leitungen erstrecken, eine Komponente auf, die sich für alle der Leitungen in die Signalausbreitungsrichtung erstreckt, wodurch ermöglicht wird, dass die Kantenwirkung effizient minimiert wird.
Ferner können bei der Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung die zuvor erwähnten einzelnen dünnen Leitungen verbunden sein und die zuvor erwähnte kontinuierliche Leitung verbindet identische Abschnitte der zuvor erwähnten Leitungen. Zum Beispiel ist jede der dünnen Leitungen angeordnet, um im Wesentlichen eine ganzzahlig mehrfache Länge der Hälfte der Wellenlänge, die der Übertragungsfrequenz entspricht, aufzuweisen, und mittlere Abschnitte der ein zelnen dünnen Leitungen sind verbunden. Dadurch werden beide Enden jeder der dünnen Leitungen offene Enden und Abschnitte, die Knoten bei den Spannungsamplituden darstellen, sind über die kontinuierliche Leitung verbunden. Alternativ werden durch ein Verbinden beider Enden jeder der dünnen Leitungen über die kontinuierliche Leitung beide Enden jeder der dünnen Leitungen kurzgeschlossene Enden und Abschnitte, die Bäuche bei den Stromamplituden darstellen, sind verbunden.
Gemäß diesen Strukturen sind Elektromagnetfeldverteilungen (Spannungs- und Stromverteilungen) an den einzelnen dünnen Leitungen durch eine kontinuierliche Leitung gezwungen, einheitlich zu sein. Dies erhöht die Reduzierungseffizienz der Kantenwirkung auf Grund eines Angrenzens der einzelnen dünnen Leitungen.
Ferner können bei der Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung die dünnen Leitungen gekrümmte Leitungen sein und entweder eine kapazitive Kopplung oder eine gegenseitige dielektrische Kopplung zwischen jedem Paar von dünnen Leitungen kann angeordnet sein, um gesteuert zu sein.
Ferner ist bei der Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung eine Leitungsbreite jeder der dünnen Leitungen eventuell nicht mehr als die Skintiefe eines Leiters jeder der Leitungen. Durch diese Struktur weisen Ströme, die fließen, um Magnetfelder zu halten, die durch Zwischenräume zwischen linken Seiten und rechten Seiten der einzelnen Leitungen verlaufen, Abstände auf, um eine Störung bei den linken Seiten und den rechten Seiten derselben zu bewirken. Dies minimiert Blindströme, die phasenmäßig abweichen, wodurch ermöglicht wird, dass der Leistungsverlust erheblich reduziert wird.
Ferner kann bei der Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung jede der dünnen Leitungen durch ein Überlagern von dielektrischen Dünnfilmschichten und Dünnfilmleiter schichten angeordnet sein, um eine Dünnfilm-Mehrschichtelektrode zu sein. Dadurch kann der Skineffekt in die Richtung von der Substratoberfläche zu der Filmdicke reduziert werden. Dies ermöglicht, dass eine weitere Reduzierung bei dem Leistungsverlust implementiert wird.
Ferner kann bei der Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung ein dielektrisches Material in jeden Zwischenraum zwischen den benachbarten dünnen Leitungen gefüllt sein. Dadurch wird ein Kurzschließen zwischen Leitungen verhindert und ferner wird ein Kurzschließen zwischen Leitungen effizient verhindert, wenn die Leitungen als die Dünnfilm-Mehrschichtelektroden arbeiten, die oben beschrieben sind.
Ferner kann bei der Übertragungsleitung der vorliegenden Erfindung zumindest eine der einzelnen Leitungen, die die zuvor erwähnten dünnen Leitungen konfigurieren, unter Verwendung eines Supraleiters konfiguriert sein. In diesem Fall sind Niedrigverlustcharakteristika des Supraleiters ausreichend wirksam, wodurch ermöglicht wird, dass ein hoher Q-Wert bei einem niedrigeren Pegel als einer kritischen Stromdichte erhalten wird.
Ein Resonator gemäß der vorliegenden Erfindung ist unter Verwendung der zuvor erwähnten Übertragungsleitung als eine Resonanzleitung konfiguriert. Dies ermöglicht, dass ein Resonator mit einem hohen unbelasteten Q-Wert erhalten wird.
Ferner ist ein Filter der vorliegenden Erfindung durch ein Vorsehen eines Signal-Eingang/Ausgang-Abschnitts in dem zuvor erwähnten Resonator konfiguriert. Dies ermöglicht, dass ein Filter erhalten wird, das eine geringe Menge an Einfügungsverlust erzeugt und das klein ist.
Zusätzlich ist ein Duplexer der vorliegenden Erfindung unter Verwendung des zuvor erwähnten Filters als zumindest einem Sendefilter oder einem Empfangsfilter konfiguriert.
Dadurch kann ein Duplexer erhalten werden, der eine geringe Menge an Einfügungsverlust erzeugt und der klein ist.
Ferner ist eine Kommunikationsvorrichtung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung zumindest des zuvor erwähnten Filters oder Duplexers konfiguriert. Dadurch können Einfügungsverluste bei HF-Sender- und -Empfängerabschnitten reduziert werden und ferner kann eine Kommunikationsqualität hinsichtlich beispielsweise Übertragungsgeschwindigkeiten verbessert werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1A und 1B sind Ansichten, die eine Konfiguration einer Übertragungsleitung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel zeigen;
2A und 2B zeigen eine beispielhafte Elektromagnetfeldverteilung bei der Übertragungsleitung;
3A und 3B zeigen eine beispielhafte Elektromagnetfeldverteilung bei einer anderen Übertragungsleitung;
4A zeigt einen Abschnitt der Übertragungsleitung und
4B und 4C zeigen beispielhafte Amplitudenverteilungen eines Stroms und einer Spannung in der Übertragungsleitung;
5 zeigt ein Analysemodell für Magnetfeldverteilungen, die durch eine Leitungsstromquelle erzeugt werden;
6A und 6B zeigen Magnetfeldstärkeverteilungen bei dem zuvor erwähnten Modell;
7A und 7B zeigen Verteilungen von x-Komponenten der Magnetfeldamplituden bei dem zuvor erwähnten Modell;
8A und 8B zeigen Stärken von y-Komponenten von Magnetfeldamplituden bei Positionen in die x-Richtung;
9A und 9B zeigen eine Konfiguration einer Übertragungsleitung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel;
10A und 10B zeigen eine Konfiguration einer Übertragungsleitung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel;
11A und 11B zeigen eine Konfiguration einer Übertragungsleitung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel;
12A und 12B zeigen Konfigurationen einer Übertragungsleitung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel;
13A und 13B zeigen Konfigurationen anderer Übertragungsleitungen gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel;
14A und 14B zeigen eine Konfiguration einer Übertragungsleitung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel;
15A und 15B zeigen eine Konfiguration einer Übertragungsleitung gemäß einem siebten Ausführungsbeispiel;
16A und 16B zeigen eine Konfiguration einer Übertragungsleitung gemäß einem achten Ausführungsbeispiel;
17 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Leitungsabschnitts einer Übertragungsleitung gemäß einem neunten Ausführungsbeispiel;
18 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Leitungsabschnitts einer Übertragungsleitung gemäß einem zehnten Ausführungsbeispiel;
19 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht eines Leitungsabschnitts einer anderen Übertragungsleitung gemäß dem zehnten Ausführungsbeispiel;
20 ist eine vergrößerte Querschnittsansicht, die einen Leitungsabschnitt einer Übertragungsleitung gemäß einem elften Ausführungsbeispiel zeigt;
21A zeigt eine Konfiguration eines beispielhaften Resonators gemäß einem zwölften Ausführungsbeispiel;
21B zeigt eine Konfiguration eines anderen beispielhaften Resonators gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel;
21C zeigt eine Konfiguration eines anderen beispielhaften Resonators gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel;
21D zeigt eine Konfiguration eines anderen beispielhaften Resonators gemäß dem zwölften Ausführungsbeispiel;
22A und 22B zeigen eine Konfiguration eines Filters gemäß einem dreizehnten Ausführungsbeispiel;
23 zeigt eine Konfiguration eines Duplexers gemäß einem vierzehnten Ausführungsbeispiel;
24 ist ein Blockdiagramm des zuvor erwähnten Duplexers; und
25 ist ein Blockdiagramm, das eine Konfiguration einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel zeigt.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Hierin wird im Folgenden mit Bezug auf die Zeichnungen eine Beschreibung der Ausführungsbeispiele einer Übertragungsleitung, eines Resonators, eines Filters, eines Duplexers und einer Kommunikationsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung abgegeben.
Grundlagen und erstes Ausführungsbeispiel (1A bis 8B)
1A ist eine Draufsicht einer Konfiguration einer Übertragungsleitung, 1B ist eine Querschnittsansicht entlang einer Linie A-A und einzelne vergrößerte Ansichten derselben sind auf der Rechten gezeigt. In 1A und 1B ist eine Masseelektrode 3 auf der gesamten unteren Oberfläche eines dielektrischen Substrats 1 gebildet. Dünne Leitungen 2 und eine kontinuierliche Leitung 12 sind auf der oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 1 gebildet. Hier ist die Leitungsbreite der dünnen Leitungen 2 angeordnet, um im Wesentlichen die gleiche wie die Skintiefe zu sein.
Jede der dünnen Leitungen 2 ist eine Leitung, deren beide Enden offen sind und die eine Wellenlänge aufweist, die die Hälfte der Wellenlänge ist, die der Übertragungsfrequenz der dünnen Leitung 2 entspricht, und dieselben sind in identischen Abständen parallel zueinander in einem Zustand angeordnet, in dem dieselben entlang einer Signalausbreitungsrichtung schräg sind. Die kontinuierliche Leitung 12 ist entlang der Signalausbreitungsrichtung gebildet, so dass mittlere Abschnitte der einzelnen dünnen Leitungen 2 miteinander verbunden sind. Mit anderen Worten verzweigen sich die dünnen Leitungen 2, die jeweils eine vorbestimmte Länge aufweisen, von beiden Seiten der kontinuierlichen Leitung 12.
2A und 2B zeigen beispielhafte Elektromagnetfeld- und Stromverteilungen bei den dünnen Leitungen 2. Um die Figuren deutlich zu machen, ist jedoch eine reduzierte Anzahl der dünnen Leitungen 2 gezeigt. 2A zeigt Verteilungen von elektrischen Feldern und Magnetfeldern in dem Querschnitt durch eine Linie A-A in einem Moment, wenn Ladungen bei dem linken Ende und dem rechten Ende der dünnen Leitungen 2 maximal werden. 2B zeigt ferner Durchschnittswerte von z-Komponenten (in die vertikale Richtung) des Magnetfelds, die zwischen den einzelnen Leitungen durchlaufen, und der Stromdichte in den einzelnen Leitungen.
Wie es in 2B gezeigt ist, erhöht sich, wenn die einzelnen Leitungen mikroskopisch betrachtet werden, die Stromdichte bei den einzelnen Kantenabschnitten. Wenn dieselben jedoch in die Querschnittsrichtung betrachtet werden, sind die dünnen Leitungen 2, bei denen Ströme jeweils im Wesentlichen den gleichen Pegel einer Amplitude und eines Phasenflusses aufweisen, bei sowohl der linken als auch der rechten Kante jeder der dünnen Leitungen 2 mit konstanten Abständen vorgesehen. Deshalb ist die Kantenwirkung reduziert. Genau gesagt ist, wenn die dünnen Leitungen 2 als eine einzige Leitung betrachtet werden, der Strom in der Form einer Sinuswelle verteilt, bei der die linke Kante und die rechte Kante Knoten sind und der mittlere Abschnitt ein Bauch ist; und makroskopisch betrachtet wird die Kantenwirkung nicht bewirkt.
3A und 3B zeigen als ein Beispiel zum Vergleich mit 2A und 2B einen Fall, bei dem die Leitungsbreite jeder der in 2A und 2B gezeigten Leitungen auf mehrere Male die Skintiefe erhöht ist. Wenn die Leitungsbreite so erhöht ist, wird eine Stromkonzentration auf Grund der Kantenwirkung an den einzelnen Leitern offensichtlich und die Verlustreduzierungswirkung verringert sich.
4A zeigt einen Abschnitt der Übertragungsleitung und 4B und 4C zeigen beispielhafte Verteilungen einer Spannung bzw. eines Stroms bei acht benachbarten dünnen Leitungen 2. Wie es in 4A gezeigt ist, entsprechen die dünnen Leitungen, die von 1 bis 8 nummeriert sind, einer Leitungslänge von λ_g/2, wenn die Wellenlänge λ_g beträgt. Entsprechend Amplituden der Spannung und des Stroms, die bei der Mitte der einzelnen dünnen Leitungen 2 auf die kontinuierliche Leitung 12 übertragen werden, werden somit stehende Wellen mit einer Resonanz von λ_g/2 in den einzelnen dünnen Leitungen 2 angeregt.
Wenn die dünnen Leitungen 2 als ein Ganzes betrachtet werden, werden sowohl die linken als auch die rechten Kanten der dünnen Leitungen 2, die Halbwellenlängenleitungen sind, offene Enden. Deshalb werden dieselben Knoten bei der Stromamplitude, bei denen Strom nicht fließen darf. Folglich fließt kein Strom entlang der Kanten der dünnen Leitungen 2; dadurch wird die Kantenwirkung reduziert. Je größer die Anzahl der dünnen Leitungen 2, die in der Kreuzungsfläche enthalten sind, desto kontinuierlicher und glatter ferner die Stromverteilung in den dünnen Leitungen 2; deshalb kann die Kantenwirkung effizient reduziert werden.
Es müssen dreidimensionale Analysen für die Verteilungen durchgeführt werden, wie es in 2A bis 4C gezeigt ist. Da jedoch das Berechnungsvolumen sehr groß ist, sind rigorose Analysen in der Praxis schwierig. Anstelle dessen sind Ergebnisse von Statisch-Magnetfeld-Analysen, die für Magnetfeldverteilungen durchgeführt werden, die durch eine Mehrzahl von Leitungsstromquellen erzeugt werden, gezeigt, bei denen Amplituden und Phasen gegeben sind.
Analysemodell
5 zeigt ein Analysemodell einer Mehrzahl von Leitungsstromquellen. Das Modell ist als eine Querschnittsansicht einer Mehr-Mikrostreifenleitung gezeigt.
Bei einem Modell 1 wird eine Verteilung mit der gleichen Phase und der gleichen Amplitude eines Stroms verwendet (6A), nämlich: ik = A/√2,(k = 1, 2, ... n)
Bei einem Modell 2 wird eine Verteilung mit einer Stromphase von 0 bis 180° und einer sinusförmigen Stromamplitude verwendet (6B), nämlich: ik = Asin{(2k – 1)π/2n},(k = 1, 2, ... n)
Berechnung einer Magnetfeldverteilung
Eine Berechnung der Magnetfeldverteilung wird gemäß dem Biot-Savart-Gesetz durchgeführt.
Der Magnetfeldvektor, der durch eine Leitungsstromquelle erzeugt wird, durch einen Punkt (p) auf der x-y-Ebene verläuft und unendlich kontinuierlich in eine z-Richtung fließt, ist durch die folgende Formel (1) ausgedrückt:
Folglich ist die Magnetfeldverteilung, die durch eine Mehrzahl von Leitungsstromquellen erzeugt wird, bei diesem Modell durch die folgende Formel (2) ausgedrückt:
Bei dem Obigen stellt p_k ^(m) einen Punkt einer Bildposition von p_k mit der Masseelektrode als eine Symmetrieebene dar. Da ferner der Strom in die entgegengesetzte Richtung fließt, weist der zweite Term in der Formel ein negatives Vorzeichen auf.
Berechnungsbeispiel
Einstellungsbedingungen:

Anzahl von Leitungen: n = 20
Gesamtleitungsbreite: wo = 0,5 mm
Dicke des Substrats: ho = 0,5 mm
Koordinaten der Leitungsstromquelle: x_k = [{(2k – 1)/2n} – (1/2)] wo, und y_k = ho, (wobei k = 1, 2, ..., n)

6A und 6B zeigen Magnetfeldstärkeverteilungen von Modell 1 bzw. Modell 2. In der Figur stellt die vertikale Hilfslinie das Ende der Leitungsgruppe dar und stellt die horizontale Hilfslinie die Grenzoberfläche des Substrats dar. Aus einem Vergleich der Ergebnisse sind Konturlinien in dem Fall von Modell 2 nicht viel näher aneinander, der Oberflächenstrom ist niedrig und ein Leistungsverlust ist in dem Fall von Modell 2 geringer.
7A und 7B zeigen Verteilungen der x-Komponente der Magnetfeldamplitude. In der Figur stellt die vertikale Hilfslinie das Ende der Leitungsgruppe dar und stellt die horizontale Hilfslinie die Grenzoberfläche des Substrats dar. Aus einem Vergleich der Ergebnisse ist in dem Fall von Modell 2 die Magnetfeldkonzentration geringer, wird eine erhebliche Verbesserung bei der Kantenwirkung erhalten und sind die Verlustreduzierungscharakteristika hervorragend.
Ferner zeigen 8A und 8B Verteilungen der y-Komponente der Magnetfeldamplitude. In 8 stellt die vertikale Hilfslinie das Ende der Leitungsgruppe dar und stellt die horizontale Hilfslinie die Grenzoberfläche des Substrats dar. Aus einem Vergleich der Ergebnisse ist das Modell 2 bei einer Isolation bzw. Trennung hervorragend; deshalb ist dasselbe gut für eine Integration geeignet, die in einem Fall durchgeführt wird, bei dem benachbarte Resonatoren vorgesehen sind, um zum Beispiel ein Filter zu konfigurieren.
Zweites Ausführungsbeispiel (9A und 9B)
9A und 9B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zusammen mit teilweise vergrößerten Ansichten derselben eines zweiten Ausführungsbeispiels. Wie es aus einem Vergleich mit 1A und 1B offensichtlich ist, sind bei dieser Übertragungsleitung drei kontinuierliche Leitungen 12a, 12b und 12c gebildet. Die Konfiguration von dünnen Leitungen 2 ist die gleiche wie in dem Fall von 1A und 1B. Die drei kontinuierlichen Leitungen 12a, 12b und 12c verbinden die dünnen Leitungen 2, so dass identische Abschnitte derselben miteinander verbunden sind. Somit sind die identischen Abschnitte jeder der einzelnen dünnen Leitungen 2, die die gleiche Phase aufweisen, durch die drei kontinuierlichen Leitungen 12a, 12b und 12c miteinander verbunden.
Drittes Ausführungsbeispiel (10A und 10B)
10A und 10B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zusammen mit teilweise vergrößerten Ansichten derselben eines dritten Ausführungsbeispiels. Wie es aus einem Vergleich mit 1A und 1B sowie 9A und 9B ersichtlich ist, sind bei dieser Übertragungsleitung drei kontinuierliche Leitungen 12a, 12b und 12c gebildet; dünne Leitungen 2 verzweigen sich auswärts von den kontinuierlichen Leitungen 12a und 12c, die bei beiden Enden der Gruppe von drei kontinuierlichen Leitungen 12a, 12b und 12c angeordnet sind. Außerdem ist die mittlere kontinuierliche Leitung 12b isoliert bzw. getrennt. Gemäß dieser Struktur arbeitet jede der dünnen Leitungen 2 als eine Leitung, die 1/4 Wellenlänge aufweist. Der Abschnitt, der mit einer der kontinuierlichen Leitungen 12a und 12c verbunden ist, wird als ein Kurzschlussanschluss verwendet, der andere Endabschnitt wird als ein offener Anschluss bzw. Anschluss im Leerlauf verwendet und die kontinuierliche Leitung 12b arbeitet als eine Leitung zum Ausbreiten von Signalen.
Viertes Ausführungsbeispiel (11A und 11B)
11A und 11B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zusammen mit teilweise vergrößerten Ansichten derselben eines vierten Ausführungsbeispiels. Wie es aus einem Vergleich mit 10A und 10B ersichtlich ist, verzweigen sich die dünnen Leitungen 2 symmetrisch in bilaterale Richtungen von den kontinuierlichen Leitungen 12a und 12c auf beiden Seiten aus der Gruppe von drei kontinuierlichen Leitungen 12a, 12b und 12c. Bei dieser Struktur arbeitet jede der dünnen Leitungen 2 als eine Leitung, die 1/4 Wellenlänge aufweist. Der Abschnitt, der mit einer der kontinuierlichen Leitungen 12a und 12b verbunden ist, wird als ein Kurzschlussanschluss verwendet, der andere Endabschnitt wird als ein offener Anschluss verwendet und die kontinuierliche Leitung 12b arbeitet als eine Leitung zum Ausbreiten von Signalen.
Fünftes Ausführungsbeispiel (12A bis 13B)
12A, 12B, 13A und 13B zeigen Draufsichten von vier Übertragungsleitungen, die vier unterschiedliche Strukturen dünner Leitungen 2 aufweisen. 12A und 12B zeigen zwei Beispiele, bei denen sich die dünnen Leitungen 2 diagonal in eine obere rechte Richtung und eine untere linke Richtung von der kontinuierlichen Leitung 12 verzweigen; und 13A und 13B zeigen zwei Beispiele, bei denen sich die dünnen Leitungen 2 symmetrisch mit Bezug auf die mittlere kontinuierliche Leitung 12 als der Symmetrieachse verzweigen.
Bei einer jeglichen der Übertragungsleitungen kann durch ein Bilden der dünnen Leitungen 2, um gekrümmt zu sein, eine kapazitive Kopplung und eine gegenseitige dielektrische Kopplung zwischen den dünnen Leitungen 2 freier gesteuert werden, als in dem Fall, bei dem die dünnen Leitungen 2 linear gebildet sind. Ferner ermöglicht dies, dass elektrische Längen in einem Zustand einer konstanten physischen Länge gesteuert sind.
Sechstes Ausführungsbeispiel (14A und 14B)
14A und 14B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zusammen mit teilweise vergrößerten Ansichten derselben eines sechsten Ausführungsbeispiels. Unterschiedlich von denselben, die in 1A und 1B gezeigt sind, sind dünne Leitungen 2 und eine kontinuierliche Leitung 12 einzeln aus geschlitzten Leitungen konfiguriert. Bei einer Übertragungsleitung, die aus diesen geschlitzten Leitungen gebildet ist, ist die Stromkonzentration bei dem Ende ebenfalls reduziert und der Übertragungsverlust ist reduziert.
Siebtes Ausführungsbeispiel (15A und 15B)
15A und 15B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zusammen mit teilweise vergrößerten Ansichten derselben eines siebten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Beispiel sind zwei kontinuierliche Leitungen 12a und 12b vorgesehen. Diese kontinuierlichen Leitungen 12a und 12b sind vorgesehen, so dass Enden jeder der dünnen Leitungen 2 miteinander verbunden sind. Gemäß dieser Struktur arbeitet jede der dünnen Leitungen 2 als eine Halbwellenlängenleitung, bei der beide Enden kurzgeschlossen sind, und die kontinuierlichen Leitungen 12a und 12b verbinden Bauchabschnitte der Stromamplituden.
Achtes Ausführungsbeispiel (16A und 16B)
16A und 16B zeigen eine Draufsicht bzw. eine Querschnittsansicht zusammen mit teilweise vergrößerten Ansichten derselben eines achten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Beispiel sind zwei kontinuierliche Leitungen 12a und 12b und dünne Leitungen 2 einzeln aus geschlitzten Leitungen konfiguriert und diese kontinuierlichen Leitungen 12a und 12b sind vorgesehen, so dass Enden jeder der dünnen Leitungen 2 miteinander verbunden sind. Bei einer Übertragungsleitung, die aus diesen geschlitzten Leitungen gebildet ist, ist die Stromkonzentration bei dem Ende ebenfalls reduziert und ist der Übertragungsverlust reduziert.
Neuntes Ausführungsbeispiel (17)
17 ist eine vergrößerte Ansicht der Leitungsabschnitte eines neunten Ausführungsbeispiels. Die Leitungsbreite jeder Leitung ist im Wesentlichen die gleiche wie oder kleiner als die Skintiefe des Leiters. Demgemäß weist ein Strom, der zum Halten von Magnetflüssen fließt, die durch einen Zwischenraum (Raum) und zwischen der rechten Seite und der linken Seite der Leiter verlaufen, einen Abstand auf, durch den die linke Seite und die rechte Seite gestört sind. Dadurch kann ein Blindstrom, der eine Phase aufweist, die von einer Resonanzphase abweicht, reduziert werden; und als ein Ergebnis kann der Leistungsverlust erheblich reduziert werden.
Zehntes Ausführungsbeispiel (18 und 19)
18 ist eine vergrößerte Ansicht von Leitungsabschnitten eines zehnten Ausführungsbeispiels. Bei diesem Beispiel sind eine Dünnfilmleiterschicht, eine dielektrische Dünnfilmschicht, eine Dünnfilmleiterschicht und eine dielektrische Dünnfilmschicht auf einer Oberfläche eines dielektrischen Substrats in dieser Reihenfolge überlagert. Zusätzlich ist eine Leiterschicht als die obere Schicht vorgesehen; wobei so die Leitung als eine Dünnfilm-Mehrschichtelektrode in einer Dreischichtstruktur konfiguriert wird. Auf diese Weise kann, da die dünnen Leitungen 2 in die Filmdickenrichtung mehrschichtig sind, der Skineffekt bei der Oberfläche des Substrats reduziert werden und der Leiterverlust kann weiter reduziert werden.
19 zeigt einen Fall, bei dem ein dielektrisches Material in jeden Zwischenraum zwischen den oben beschriebenen Dünnfilm-Mehrschichtelektroden gefüllt ist. Gemäß dieser Struktur kann ein Kurzschließen zwischen den benachbarten Leitungen und ein Kurzschließen zwischen den Schichten ohne weiteres verhindert werden, wodurch ermöglicht wird, dass eine Verbesserung bei einer Zuverlässigkeit und eine Stabilisierung bei Charakteristika implementiert wird.
Elftes Ausführungsbeispiel (20)
20 ist eine vergrößerte Ansicht von Leiterabschnitten eines elften Ausführungsbeispiels. Bei diesem Beispiel werden Supraleiter als Elektroden verwendet. Zum Beispiel wird ein Yttrium-Gruppe- oder Bismuth-Gruppe-Hochtemperatur-Supraleitermaterial verwendet. Wenn ein Supraleitermaterial für die Elektroden verwendet wird, muss allgemein eine obere Begrenzung der Stromdichte bestimmt sein, so dass Halteleistungscharakteristika nicht reduziert sind. Gemäß der Konfiguration mit einer kontinuierlichen Leitung und der Mehrzahl von dünnen Leitungen, die von derselben verzweigt sind, weisen die Leitungsabschnitte jedoch keine wesentlichen Kantenabschnitte auf. Deshalb tritt keine erhebliche Stromkonzentration auf, was ermöglicht, dass ein Betrieb ohne weiteres bei einem niedrigeren Pegel als der kritischen Stromdichte des Supraleiters durchgeführt wird. Folglich können Niedrigverlustcharakteristika des Supraleiters effizient verwendet werden.
Zwölftes Ausführungsbeispiel (21A bis 21D)
21A bis 21D zeigen vier beispielhafte Resonatoren, die die oben beschriebenen Übertragungsleitungen als Resonanzleitungen verwenden. In 21A und 21C sind Beispiele gezeigt, in denen jeweils dünne Leitungen 2 in einer bilateralen Symmetrie mit Bezug auf eine mittlere kontinuierliche Leitung 12 gebildet sind. In 21B und 21D ist jede Struktur derart, dass mittlere Abschnitte von linearen dünnen Leitungen 2 über eine kontinuierliche Leitung 12 miteinander verbunden sind. Bei den in 21A und 21B gezeigten Beispielen sind Endanschlüsse 13 und 14 gebildet, derart, dass Leitungslängen der dünnen Leitungen 2 alle gleich sind. Bei den in 21C und 21D gezeigten Beispielen sind Endanschlüsse 13 und 14 lediglich bei beiden Enden der Resonanzleitung gebildet.
Dreizehntes Ausführungsbeispiel (22A und 22B)
22A und 22B zeigen eine Konfiguration eines Filters, wobei 22A eine obere Ansicht eines dielektrischen Substrats 1 zeigt, auf dem Resonanzleitungen gebildet sind, und 22B eine Seitenansicht der gesamten Konfiguration des Filters ist. Auf einer oberen Oberfläche des dielektrischen Substrats 1 sind vier Übertragungsleitungen angeordnet, die diesen ähnlich sind, die in 21D gezeigt sind; und Externkopplungselektroden 5 zum kapazitiven Koppeln der jeweiligen Resonanzleitungen sind bei beiden Enden gebil det. Die Externkopplungselektroden 5 erstrecken sich zu einer vorderen Oberfläche (äußeren Oberfläche) als ein Eingangsanschluss und ein Ausgangsanschluss. Masseelektroden sind auf einer unteren Oberfläche und vier Umfangsoberflächen des dielektrischen Substrats 1 gebildet. Ferner ist ein anderes dielektrisches Substrat, das Masseelektroden aufweist, die auf einer oberen Oberfläche und vier Umfangsoberflächen gebildet sind, auf dem dielektrischen Substrat 1 gebildet. Dadurch ist ein Filter konfiguriert, das Triplett-strukturierte Resonatoren verwendet.
Gemäß der oben beschriebenen Struktur sind benachbarte Resonatoren dielektrisch gekoppelt, wodurch ein Filter erhalten wird, das aus vier Resonatoren gebildet ist und das Bandpasscharakteristika liefert.
Vierzehntes Ausführungsbeispiel (23 und 24)
23 ist eine Ansicht, die die Konfiguration eines Duplexers zeigt, und ist eine obere Ansicht, die einen Zustand zeigt, bei dem eine obere Abschirmungsabdeckung entfernt ist. In der Figur bezeichnen 10 und 11 Filter, die jeweils die Konfiguration des dielektrischen Substratabschnitts aufweisen, der in 22A und 22B gezeigt ist. Das Filter 10 wird als ein Sendefilter verwendet und das Filter 11 wird als ein Empfangsfilter verwendet. Die Filter 10 und 11 sind auf einer oberen Oberfläche eines isolierenden Substrats 6 befestigt. Auf dem Substrat 6 sind eine Verzweigungsleitung 7, ein ANT-Anschluss, ein TX-Anschluss und ein RX-Anschluss gebildet, mit denen Externkopplungselektroden der Filter 10 und 11 und Elektrodenabschnitte des Substrats 6 drahtgebondet sind. Eine Masseelektrode ist im Wesentlichen auf der gesamten unteren Oberfläche ausschließlich der Anschlussabschnitte des isolierenden Substrats 6 gebildet. Die Abschirmungsabdeckung ist an dem oberen Abschnitt befestigt, in der Figur durch gepunktete Linien angegeben.
24 ist ein Blockdiagramm des Duplexers. Gemäß dieser Struktur kann ein Eindringen von Sendesignalen zu einer Empfängerschaltung und ein Eindringen von Empfangssignalen zu einer Senderschaltung verhindert werden. Ferner dürfen gesendete Signale von der Senderschaltung lediglich ein Sendefrequenzband durchlaufen und werden zu einer Antenne geführt bzw. geleitet; und empfangene Signale von der Antenne dürfen lediglich ein Empfangsfrequenzband durchlaufen und werden einem Empfänger zugeführt.
Fünfzehntes Ausführungsbeispiel (25)
25 ist ein Blockdiagramm der Konfiguration einer Kommunikationsvorrichtung gemäß einem fünfzehnten Ausführungsbeispiel. Bei dieser wird ein Duplexer verwendet, der die Konfiguration aufweist, die in 23 und 24 gezeigt ist. Eine Senderschaltung und eine Empfängerschaltung sind auf einem Schaltungssubstrat konfiguriert, die Senderschaltung ist mit dem TX-Anschluss verbunden, die Empfängerschaltung ist mit dem RX-Anschluss verbunden und eine Antenne ist mit dem ANT-Anschluss verbunden. Auf diese Weise ist der Duplexer auf dem zuvor erwähnten Schaltungssubstrat befestigt.

Claims

Eine Übertragungsleitung, die zumindest eine kontinuierliche Leitung (12; 12a, 12b, 12c; 12a, 12b) und eine Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) aufweist, die sich jeweils von der kontinuierlichen Leitung (12) verzweigen und jeweils eine vorbestimmte Länge aufweisen, wobei die Verzweigungsrichtung jeder der Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) mit Bezug auf die kontinuierliche Leitung (12; 12a, 12b, 12c; 12a, 12b) schräg oder gekrümmt ist.
Die Übertragungsleitung gemäß Anspruch 1, bei der jede der Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) verbunden ist und die kontinuierliche Leitung (12; 12a, 12b, 12c; 12a, 12b) identische Abschnitte jeder der Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) verbindet.
Die Übertragungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 und 2, bei der die Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) gekrümmte Leitungen sind und entweder eine kapazitive Kopplung oder eine gegenseitige dielektrische Kopplung zwischen jedem Paar der dünnen Leitungen (2) gesteuert ist.
Die Übertragungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 3, bei der die Leitungsbreite jeder der Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) nicht mehr als die Skintiefe eines Leiters jeder der Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) beträgt.
Die Übertragungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, bei der jede der Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) eine Dünnfilm-Mehrschichtelektrode aufweist, die durch ein Überlagern von dielektrischen Dünnfilmschichten und Dünnfilmleiterschichten gebildet ist.
Die Übertragungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5, bei der ein dielektrisches Material in jeden Zwischenraum zwischen der Mehrzahl von dünnen Leitungen (2) gefüllt ist, die benachbart zueinander sind.
Ein Resonator, der die Übertragungsleitung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 6 als eine Resonanzleitung verwendet.
Ein Filter, das einen Signal-Eingang/Ausgang-Abschnitt aufweist, der in dem Resonator gemäß Anspruch 7 vorgesehen ist.
Ein Duplexer, der das Filter gemäß Anspruch 8 als zumindest ein Sendefilter oder ein Empfangsfilter verwendet.
Eine Kommunikationsvorrichtung, die zumindest das Filter gemäß Anspruch 8 oder den Duplexer gemäß Anspruch 9 verwendet.