JP2000114816A

JP2000114816A - 非放射性誘電体線路

Info

Publication number: JP2000114816A
Application number: JP10371173A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okamura; 健岡村; Nobuki Hiramatsu; 信樹平松; Hironori Yoshii; 浩紀喜井; Tetsuya Kishino; 哲也岸野; Masahiro Sato; 政宏佐藤; Hirohisa Sechi; 啓久瀬知
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-08-05
Filing date: 1998-12-25
Publication date: 2000-04-21
Anticipated expiration: 2018-12-25
Also published as: JP3559465B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ターミネータやアッテネータ等として機能する
信号減衰領域を有する非放射性誘電体線路であって、複
雑な構造や高い精度を必要とせずに作製可能な量産性に
優れ、また信号減衰領域での反射の小さい優れた特性を
有する非放射性誘電体線路を提供する。【解決手段】一対の平行平板導体１ａ、１ｂ間に、セラ
ミックスからなる誘電体ストリップを介装してなる非放
射性誘電体線路Ａにおいて、誘電体線路Ｃの途中または
終端に、前記セラミックスよりも低いＱ値を有するセラ
ミックスからなる減衰用ストリップ３を、一対の平行平
板導体１ａ、１ｂによって挟持してなる信号減衰領域Ｂ
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば、マイクロ
波、ミリ波集積回路等に組み込まれ、高周波信号のガイ
ドとして用いられる非放射性誘電体線路に関し、特に高
周波信号を減衰される信号減衰領域を具備する非放射性
誘電体線路に関するものである。

【０００２】

【従来技術】非放射性誘電体線路（Ｎｏｎｒａｄｉａｔ
ｉｖｅＤｉｅｌｅｃｔｒｉｃＷａｖｅｇｕｉｄｅ，
以下、単にＮＲＤガイドという場合がある。）は、間隔
ｄの平行平板導体間に誘電体ストリップを介装し、平行
平板導体間の間隔ｄを、ｄ＜λ／２（λ：信号波長）と
なるように設計することによって、外部からＮＲＤガイ
ドへのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号
の放射をなくして信号を伝送できるものである。

【０００３】従来、この種のＮＲＤガイドにおいては、
誘電体線路を形成する誘電体ストリップの材料として、
テフロン、ポリスチレンなど比誘電率が２〜４の樹脂系
の材料が多用されている。

【０００４】一方、回路を設計する上では、ＮＲＤガイ
ドに終端が存在する場合があり、また、高周波デバイス
を保護するために、入力信号の強度を減衰させる場合も
ある。具体的には、終端部に設けられて反射を防ぐター
ミネータ（無反射終端器）や、線路途中に挿入されて電
磁波を減衰させるアッテネータ（減衰器）などが用いら
れている。

【０００５】従来、ＮＲＤガイド用のターミネータとし
ては、図３のように、ＮＲＤガイドにおける誘電体スト
リップ１０の終端部を樹脂からなる誘電体材料中に金属
抵抗体粉や電波吸収体粉を分散混合した材料１１により
構成したもの（特開平７−９４９１６号公報）や、図４
のように誘電体ストリップ１０の終端部に金属抵抗体や
電波吸収体１２を貼付したもの（特開平９−１８１５０
５号公報、”非放射性誘電体線路を用いたミリ波集積回
路”米山務、電子情報通信学会誌Ｃ−Ｉ，ｖｏｌ，Ｊ
７３，Ｎｏ．３，Ｐ８７〜９４，１９９０、”３５ＧＨ
ｚ帯ＮＲＤガイド送受信機の小型化”内田偉津美他、
電子情報通信学会誌Ｃ−Ｉ，ｖｏｌ，Ｊ７６，Ｎｏ．
７，Ｐ２７０〜２７６，１９９３）が知られている。

【０００６】この種のターミネータは、樹脂系の誘電体
中に異なる材質、例えば、金属、磁性体、カーボン等の
電波吸収体を存在させることにより、電気抵抗による損
失や電磁波の吸収によって高周波信号を減衰させるもの
である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、比誘電
率が２〜４の樹脂系材料により誘電体ストリップを構成
した場合、高周波帯においては、誘電体ストリップ中に
曲線部を形成する際、曲線部での曲げ損失が大きいため
曲率半径の小さい曲線部を形成することができず、回路
が大型化してしまうという問題があった。また、樹脂系
材料は、経時変化により変質または変形する恐れがある
ため、誘電体ストリップ材料としての信頼性が低かっ
た。さらに、テフロンを誘電体ストリップとして用いた
場合には、テフロンと平行平板導体とを接着剤を用いて
接着することが難しいために、取扱により誘電体ストリ
ップの設置位置がずれたりして不具合が生じる場合があ
った。

【０００８】また、特開平７−９４９１６号公報のよう
に、樹脂からなる誘電体材料中に金属抵抗体粉や電波吸
収体粉を混合した材料を配置する方法では、前記樹脂の
誘電率が２〜４と低く、前記金属抵抗体粉や電波吸収体
粉の誘電率が高いために、信号減衰領域の誘電体ストリ
ップと該信号減衰領域以外の誘電体ストリップ間で誘電
率が極端に変化し、インピーダンスの不整合が起こり、
高周波信号の反射の原因となっていた。

【０００９】すなわち、高周波信号を伝送するＮＲＤガ
イドにおいては、誘電体ストリップ中の組織内にて誘電
率が急激に変化してインピーダンスの急激な変化が生じ
ると、その部分で高周波信号の反射が生じたり、入力信
号波と反射信号波とが合成されて、定在波が発生し、高
周波回路に悪影響を及ぼすという問題があった。しか
も、このＮＲＤガイドでは、金属抵抗体粉や電波吸収体
粉を混在させた材料を配置するにあたり、線路に対して
インピーダンスの不整合を解消すべく、図３に示すよう
に複雑な形状にて配置する必要があり、組み立てが難し
く、量産性を妨げていた。

【００１０】また、図４のように誘電体ストリップに金
属抵抗体や電波吸収体を貼付する方法では、インピーダ
ンスの急激な変化を抑制するために複雑な形状の金属抵
抗体や電波吸収体を精度良く貼付する必要があるため、
量産性が低く、コスト高を招いていた。また、製造時や
運搬時等の取り扱いにより、金属抵抗体や電波吸収体が
ずれたり、剥離したりして所望の特性が得られない等の
問題があった。

【００１１】したがって、本発明は、良好な減衰特性を
有するとともに、簡単な構造で容易に作製できる信号減
衰領域を具備した非放射性誘電体線路を提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
に対して検討を重ねた結果、誘電体ストリップをセラミ
ックスで作製するとともに、該誘電体線路の途中または
終端に、前記セラミックスよりも低いＱ値を有するセラ
ミックスからなる誘電体ストリップを前記一対の平行平
板導体によって挟持してなる信号減衰領域を形成するこ
とにより、特にコーディライト質セラミックスについて
は、前記信号減衰領域の誘電体ストリップ中のアルカリ
金属、カーボン、炭化珪素、遷移金属およびその化合物
の群から選ばれる少なくとも１種の含有量の多いセラミ
ックスにて形成することにより、簡単な構造で反射等の
少ない良好な信号減衰特性を有する非放射性誘電体線路
が得られることを知見した。

【００１３】すなわち、本発明の非放射性誘電体線路
は、一対の平行平板導体間に、セラミックスからなる誘
電体ストリップを介装してなる非放射性誘電体線路にお
いて、該誘電体線路の途中または終端に、前記セラミッ
クスよりも低いＱ値を有するセラミックスからなる誘電
体ストリップを前記一対の平行平板導体によって挟持し
てなる信号減衰領域を形成したことを特徴とするもので
ある。

【００１４】この時、前記信号減衰領域における誘電体
ストリップ中のＱ値は、少なくとも前記信号減衰領域以
外の領域との境界部において、該信号減衰領域以外の領
域に向かって次第に増加していることが望ましい。

【００１５】また、誘電体ストリップがコーディライト
質セラミックスからなる場合には、該誘電体線路の途中
または終端に、前記セラミックスよりもアルカリ金属、
特にカリウムの含有量の多いセラミックスからなる誘電
体ストリップを前記一対の平行平板導体によって挟持し
てなる信号減衰領域を形成したことを特徴とするもので
ある。

【００１６】また、前記アルカリ金属以外に、カーボ
ン、炭化珪素、遷移金属またはその化合物の群から選ば
れる少なくとも１種の含有量の多いセラミックスからな
る誘電体ストリップを前記一対の平行平板導体によって
挟持してなる信号減衰領域を形成したことを特徴とする
ものである。

【００１７】なお、前記信号減衰領域の誘電体ストリッ
プ中のアルカリ金属の最大含有量が酸化物換算で全量中
０．３重量％以上、また前記信号減衰領域以外の誘電体
ストリップ中のアルカリ金属の含有量が酸化物換算で全
量中０．１重量％以下であることが望ましい。

【００１８】また、前記信号減衰領域の誘電体ストリッ
プ中のカーボンの最大含有量が酸化物換算で全量中０．
３重量％以上、また前記信号減衰領域以外の誘電体スト
リップ中のカーボンの含有量が全量中０．１重量％以下
であることが望ましい。

【００１９】さらに、前記信号減衰領域における誘電体
ストリップ中のアルカリ金属、カーボン、炭化珪素、遷
移金属およびその化合物の群から選ばれる少なくとも１
種の含有量は、少なくとも前記信号減衰領域以外の領域
との境界部において、該信号減衰領域以外の領域に向か
って次第に減少していることが望ましい。

【００２０】

【作用】本発明は、ＮＲＤガイドにおいて、誘電体の誘
電損失によって高周波信号が減衰し、信号強度が低下す
る、すなわち誘電体ストリップにおけるＱ値が小さいほ
ど高周波信号が減衰し、信号強度が低下するという挙動
に基づくものであり、一対の平行平板導体間に、セラミ
ックスからなる誘電体ストリップを介装してなる非放射
性誘電体線路の途中または終端に、前記セラミックスよ
りも低いＱ値を有するセラミックスからなる誘電体スト
リップを設け、この低Ｑ値の誘電体ストリップとその上
下の平行平板導体によって、線路内を伝送される信号の
強度を減衰させる信号減衰領域を形成することができる
ものである。

【００２１】具体的な例としては、前記セラミックス内
にＱ値を低下せしめる低Ｑ値化材料を含有させることに
よって、誘電体ストリップのＱ値を低下させることが可
能である。すなわち、その誘電体ストリップをセラミッ
クスによって形成すると、成分の制御によりＱ値を容易
に変化できる。

【００２２】より具体的には、誘電体ストリップをコー
ディライト質セラミックス（誘電率４．５〜８）により
構成し、Ｑ値を低下せしめる材料として、アルカリ金
属、カーボン、炭化珪素、遷移金属およびその化合物の
群から選ばれる少なくとも１種（以下、低Ｑ値化材料と
略す。）（誘電率５〜９）を用いることにより、信号減
衰領域において、誘電率が極端に変化することがないた
めに、インピーダンスの不整合による高周波信号の反射
がなく、高周波回路への影響を及ぼすことがない。ま
た、信号減衰領域の低Ｑ値化材料の含有量を制御するこ
とにより、容易にＱ値を制御することができるために、
容易に所望の減衰特性を得ることができる。

【００２３】さらに、低Ｑ値化材料のうち、アルカリ金
属およびカーボンについては、その大部分がコーディラ
イト結晶内に固溶し、信号減衰領域の誘電体ストリップ
中に独立した相として存在する割合が低いと推測される
ために、インピーダンスの不整合をより小さくでき、高
周波回路への影響がより低減される。

【００２４】また、アルカリ金属およびカーボンについ
ては、コーディライト結晶内に格子欠陥を生成すると推
測されるが、コーディライトに対して少ない添加量で大
幅にＱ値を低下させる効果があるために、低Ｑ値化材料
として好適である。

【００２５】さらに、かかる信号減衰領域の形成にあた
り、セラミックスを用いて信号減衰領域の誘電体ストリ
ップとその他の領域の誘電体ストリップとを同時焼成す
ることにより、低Ｑ値化材料の量を拡散等によって境界
部における含有量を該信号減衰領域以外の領域した構造
に容易に形成できるために、単純な構造で容易に作製す
ることが可能である。

【００２６】また、その誘電体ストリップをセラミック
スによって形成すると、６０ＧＨｚ以上の高周波帯にお
いても、誘電体ストリップ内に曲率半径の小さい曲線部
を形成することができるため、回路の小型化が可能であ
る。しかも、セラミックスは経時変化が無いことから、
信頼性の高い誘電体ストリップとなる。さらに、接着剤
を使用できるために、回路設計の自由度が向上する。

【００２７】

【発明の実施の形態】本発明のＮＲＤガイドによれば、
一対の平行平板導体間に、セラミックスからなる誘電体
ストリップを介装してなるものであり、該誘電体線路の
途中または終端に、前記セラミックスよりも低いＱ値を
有するセラミックスからなる低Ｑ値誘電体ストリップ
（以下、減衰用ストリップと略す。）を前記一対の平行
平板導体によって挟持してなる信号減衰領域が形成され
ている。つまり、本発明のＮＲＤガイドにおける誘電体
ストリップは、少なくとも一般線路部を形成するための
誘電体ストリップ（以下、線路用ストリップと略す。）
と、信号減衰領域を形成するための減衰用ストリップと
から形成されている。

【００２８】（ターミネータ）図１は、信号減衰領域を
誘電体線路の終端部に形成し、ターミネータとしての機
能を発揮できるように構成された一例である。図１のＮ
ＲＤガイドＡによれば、一対の平行平板導体１ａ、１ｂ
間に、セラミックスからなる誘電体ストリップが配置さ
れた構成からなるものであるが、その終端部に位置する
誘電体ストリップを、低Ｑ値のセラミックスからなる減
衰用ストリップ３によって形成し、その上下を平行平板
導体１ａ、１ｂによって挟持することにより、ターミネ
ータとなる信号減衰領域Ｂが形成されている。なお、Ｎ
ＲＤガイドＡの信号減衰領域Ｂ以外の領域には、少なく
とも線路用ストリップ２を一対の平行平板導体１ａ、１
ｂによって挟持してなる一般線路部Ｃが形成されてい
る。

【００２９】平行平板導体１ａ、１ｂは、高い電気伝導
度を有すること、および加工性の点で、Ｃｕ、Ａｌ、Ｆ
ｅ、ＳＵＳ（ステンレス）、Ａｇ、Ａｕ、Ｐｔ等の導体
板、あるいはこれらの材料からなる導体層を表面に形成
したセラミックス、樹脂等の絶縁体により形成される。

【００３０】（ストリップ）一方、線路用ストリップ２
と減衰用ストリップ３は、誘電特性、加工性、強度など
の点で、コーディライト、アルミナ、ガラスセラミック
ス等のセラミックスによって形成されるものであるが、
線路用ストリップ２と減衰用ストリップ３との誘電率の
違いによるインピーダンスの急激な変化を避けるため
に、線路用ストリップ２と減衰用ストリップ３との誘電
率を近似させる点で、線路用ストリップ２と減衰用スト
リップ３とは主成分が同じ材料により構成されることが
望ましい。

【００３１】また、線路用ストリップ２と減衰用ストリ
ップ３とは、低誘電率でＱ値の制御が容易であるという
点からコーディライト質セラミックスが最も望ましい。
さらに、このコーディライト質セラミックスに対し、
Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｈ
ｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕから選ばれる少なくとも１
種の酸化物を含有せしめることにより、Ｑ値を向上させ
ることができる。

【００３２】本発明においては、減衰用ストリップ３の
Ｑ値が線路用ストリップ２のＱ値よりも小さいことが重
要である。Ｑ値の大きい（誘電損失の小さい）線路用ス
トリップ２内を通過してきた高周波信号が、Ｑ値の小さ
い（誘電損失の大きい）減衰用ストリップ３にて熱に変
換されて減衰する。

【００３３】また、線路用ストリップ２および減衰用ス
トリップ３がコーディライト質セラミックスからなる場
合には、減衰用ストリップ３を構成するセラミックス中
に低Ｑ値化材料を含有せしめ、その含有量が線路用スト
リップ２の低Ｑ値化材料の含有量よりも多くなるように
制御することが重要である。すなわち、コーディライト
質セラミックスにおいては、低Ｑ値化材料の含有量が増
加するに従い、Ｑ値が減少する傾向にあることから、こ
の低Ｑ値化材料の含有量によって、Ｑ値の制御を容易に
行うことができる。

【００３４】なお、低Ｑ値化材料がアルカリ金属または
カーボンである場合は、その含有量が少ない範囲ではコ
ーディライト結晶内に固溶するものと推測され、誘電体
ストリップが実質的に均一な材料からなるために、独立
した異相の存在によるインピ−ダンス不整合等が生じる
ことがないことから、高周波信号の反射をより小さくす
ることができる。また、コーディライト結晶中に固溶す
るアルカリ金属および／またはカーボンは、結晶内に格
子欠陥等を生成せしめることから少ない添加量で大幅に
Ｑ値を低める効果がある。さらに、低Ｑ値化材料が、炭
化珪素、遷移金属およびその化合物である場合には、コ
ーディライト結晶の粒界に存在する。

【００３５】なお、前記低Ｑ値化材料のうち、炭化珪素
をコーディライト質セラミックス中に含有せしめること
により、コーディライトの粒界を強化することができる
ためにストリップの強度を高めることができる。

【００３６】なお、低Ｑ値化材料のストリップ中の含有
量については、低Ｑ値化材料がアルカリ金属である場合
には、減衰用ストリップ３中のアルカリ金属の最大含有
量が、酸化物換算で全量中０．３重量％以上、特に１．
０重量％以上であることが望ましく、また、低Ｑ値化材
料がカーボンである場合には、減衰用ストリップ３中の
カーボンの最大含有量が、酸化物換算で全量中０．３重
量％以上、特に１．０重量％以上であることが望まし
い。

【００３７】さらに、低Ｑ値化材料が炭化珪素、遷移金
属およびその化合物である場合には、減衰用ストリップ
３中のカーボンの最大含有量が、酸化物換算で全量中
０．３重量％以上、特に１．０重量％以上であることが
望ましい。

【００３８】また、上述した低Ｑ値化材料については、
１種の材料のみを含有しても良いが、２種以上の組合せ
でもよく、これにより信号減衰効果を高めることができ
ることから、それぞれの含有量を上述した量よりも少な
くすることができる。

【００３９】なお、前記低Ｑ値化材料のうちアルカリ金
属としては、ナトリウム、カリウム、ルビジウムおよび
セシウムのうち少なくとも１種が使用可能であるが、少
ない添加量でＱ値を大幅に変化させる少なくともカリウ
ムを含むことが望ましい。

【００４０】また、コーディライト質セラミックス中に
は、コーディライ結晶の粒界に存在する非晶質相が含ま
れてもよく、また、Ｓｉ系のガラスおよびそれに窒素を
含むもの、金属酸化物、ホウ素等を含有するガラスを含
有してもよいが、これらガラスは、コーディライトのＱ
値を低める効果があることから、減衰用ストリップ中に
多く存在することが望ましい。また、Ｑ値を低める上で
は、前記ガラス中にアルカリ金属、特にカリウムを含有
することが望ましい。

【００４１】さらに、前記低Ｑ値化材料のうち遷移金属
としては、４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、８、１Ｂ族の遷移
金属が使用可能であるが、特に、低いＱ値を有するＷ、
Ｍｎ、Ｃｕを含有することが望ましく、また、これらは
コーディライトセラミックス中に金属または前記遷移金
属の酸化物、窒化物等の化合物として存在する。

【００４２】上記の低Ｑ値化材料により、減衰用ストリ
ップ３の６０ＧＨｚにおけるＱ値を５００以下、特に１
００以下とすることにより、信号減衰領域Ｂでの充分な
減衰特性を得ることができる。

【００４３】一方、線路用ストリップ２中には、高Ｑ値
であることの要求に対しては、アルカリ金属の含有量は
０％であることが最も望ましいが、不可避的不純物とし
ての混入を考慮すれば、線路用ストリップ２中のアルカ
リ金属の含有量は、酸化物換算で全量中０．１重量％以
下、特に０．０３重量％以下であることが望ましい。ま
た、前記カーボンについても、同様に、線路用ストリッ
プ２中の含有量は０％であることが最も望ましいが、不
可避的不純物としての混入を考慮すれば、線路用ストリ
ップ２中のカーボンの含有量は、酸化物換算で全量中
０．１重量％以下、特に０．０３重量％以下であること
が望ましい。

【００４４】線路用ストリップ２は、６０ＧＨｚにおけ
るＱ値が１０００以上、特に２０００以上とすることに
より損失が小さくなるために、優れた透過特性を有する
線路となる。

【００４５】また、減衰用ストリップ３の少なくとも線
路用ストリップ２との境界部においては、該境界部の低
Ｑ値化材の含有量が減衰用ストリップ３に向かって該信
号減衰領域以外の領域、具体的には線路用ストリップ２
側から連続的あるいは段階的に増加させて、線路用スト
リップ２と減衰用ストリップ３との境界での誘電率およ
びＱ値の差を小さくすることにより、インピーダンスの
変化をさらに緩やかにすることができるため、一般線路
部Ｃと信号減衰領域Ｂとの境界での反射をさらに低減で
きる。

【００４６】なお、上記ターミネータとしての信号減衰
領域における信号減衰率は、低Ｑ値化材の含有量と信号
減衰領域の長さによって適宜調整され、特に終端部で信
号強度がゼロになるように制御されることが望ましい。

【００４７】（アッテネータ）図１の非放射性誘電体線
路においては、信号減衰領域をターミネータとして用い
たものであるが、本発明によれば、信号減衰領域を誘電
体線路の途中に設け、アッテネータとして機能させるこ
とも可能である。

【００４８】図２は、信号減衰領域Ｅを誘電体線路の途
中に形成し、アッテネータとしての機能を発揮できるよ
うに構成された一例である。図２のＮＲＤガイドＤによ
れば、減衰用ストリップ４が線路用ストリップ２、２の
間に形成されている以外は図１と同様の構成であり、こ
の場合においても減衰用ストリップ４のＱ値が線路用ス
トリップ２のＱ値よりも小さいことが重要である。

【００４９】なお、減衰用ストリップ４中の低Ｑ値化材
料がアルカリ金属である場合、その最大含有量は、酸化
物換算で全量中０．３重量％以上、特に１．０重量％以
上であること、カーボンである場合は、減衰用ストリッ
プ４中のカーボンの最大含有量が、酸化物換算で全量中
０．３重量％以上、特に１．０重量％以上であること、
さらに、炭化珪素、遷移金属およびその化合物である場
合には、減衰用ストリップ４中の最大含有量が、酸化物
換算で全量中０．３重量％以上、特に１．０重量％以上
であることが望ましい。

【００５０】上記アッテネータとしての信号減衰領域Ｅ
における信号減衰率は、低Ｑ値化材料の含有量と信号減
衰領域の長さによって適宜調整される。

【００５１】また、減衰用ストリップ４においては、低
Ｑ値化材の含有量が減衰用ストリップ４の少なくとも線
路用ストリップ２との両境界部において、該境界部から
低Ｑ値化材の含有量が減衰用ストリップ４に向かって該
信号減衰領域以外の領域、具体的には線路用ストリップ
２側から連続的あるいは段階的に増加させて、線路用ス
トリップ２と減衰用ストリップ４との境界での誘電率お
よびＱ値の差を小さくすることにより、インピーダンス
の変化をさらに緩やかにすることができるため、一般線
路部Ｃと信号減衰領域Ｅとの境界での反射をさらに低減
できる。

【００５２】（信号減衰領域のその他の形態）本発明に
おいては、上述したように低Ｑ値化材料の含有量の多い
セラミックスを用いたストリップをターミネータまたは
アッテネータとして機能させることができるが、かかる
構成に加え、該ストリップにおける信号の進行方向に平
行な内面および／または外面に金属抵抗体や電波吸収体
を貼付することもでき、これにより信号減衰効果が高ま
ることから、信号減衰領域の長さを短くすることができ
る。

【００５３】さらに、前記構成に加え、ターミネータに
ついては、信号の進行方向に垂直な終端面に、アッテネ
ータについては、信号の進行方向に垂直で、かつ信号減
衰領域においてＱ値が低い少なくとも一面に金属抵抗体
や電波吸収体を貼付することもでき、これによっても信
号減衰効果が高まることから、信号減衰領域の長さを短
くすることができる。

【００５４】また、上記方法の組合せにより、さらに、
信号減衰領域の長さを短くすることができる。

【００５５】（製造方法）本発明の非放射性誘電体線路
は、以下の方法によって作製される。まず、線路用スト
リップ２と減衰用ストリップ３、４とを作製する方法と
しては、例えば、ＭｇＣＯ₃粉末（純度９９％以上）、
Ａｌ₂Ｏ₃粉末（純度９９％以上）、ＳｉＯ₂粉末（純
度９９％以上）を用いてコーディライト組成となるよう
に秤量し、これにＫ、Ｎａ、Ｒｂ、Ｃｓ等のアルカリ金
属の炭酸塩、硝酸塩等の粉末（純度９９％以上）を添
加、混合する。

【００５６】また、この混合粉末に、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙ
ｂ、Ｌｕから選ばれる少なくとも１種の酸化物、炭酸
塩、硝酸塩等の粉末（純度９９％以上）を添加すること
により、焼結温度範囲を広げるとともに、緻密化を促進
することができる。

【００５７】この混合粉末を、所望により大気中１１０
０℃〜１３００℃にて仮焼した後、粉砕し、これに、カ
ーボン粉末、炭化珪素粉末、遷移金属およびその化合物
粉末の群から選ばれる少なくとも１種を添加、混合す
る。これらの粉末は、信号減衰領域のインピーダンスの
整合性の点で、平均粒径０．５〜５．０μｍであること
が望ましい。

【００５８】そして、これに適量の有機バインダを添加
して、例えば、プレス成形法、ＣＩＰ成形法、ドクター
ブレード法、圧延法等のテープ成形法、押し出し成形
法、射出成形法等の周知の成形方法によりストリップ形
状の成形体を作製する。

【００５９】その後、該成形体を大気中、所定温度で脱
バインダ処理し、大気中１３００℃〜１５００℃、また
は非酸化性雰囲気中、１３００℃〜１５００℃で焼成す
ることにより、ストリップ形状のセラミックスを形成す
ることができる。また、焼結体の密度を高めるためにホ
ットプレス、ＧＰＳ等公知の加圧焼成を用いることもで
きる。

【００６０】上記焼結体のアルカリ金属およびカーボン
含有量は、原料として添加したアルカリ金属およびカー
ボンの他に、原料中の不可避的不純物あるいは製造工程
において粉砕ボール等から混入するアルカリ金属や、脱
バインダ処理後も残存する残留カーボン、あるいは焼成
雰囲気より拡散するアルカリ金属およびカーボン分が含
まれる。

【００６１】この時、線路用ストリップ２と減衰用スト
リップ３、４との接続方法としては、線路用ストリップ
２と減衰用ストリップ３、４とを上記のようにして個別
に作製し、接着剤等で接続することもできるが、例え
ば、低Ｑ値化材料の含有量の異なる少なくとも２種以上
の成形体を接続した状態で同時焼成する方法により、低
Ｑ値化材料の含有量が段階的に増加した減衰用ストリッ
プが得られる。

【００６２】さらに、他の方法としては、低Ｑ値化材料
の含有量が段階的に異なるものを作製し、これらを接続
一体化する方法や、低Ｑ値化材料がアルカリ金属および
／またはカーボンである場合には、線路用ストリップ２
となる成形体の端部または途中にアルカリ金属および／
またはカーボン粉末を含むペースト等を塗布して焼成す
る方法、あるいは焼成時にアルカリ金属および／または
カーボン含有物を成形体周囲に配置して焼成時に拡散さ
せる方法により、焼結体中にアルカリ金属および／また
はカーボンが拡散し、減衰用ストリップ３、４におい
て、アルカリ金属および／またはカーボンの含有量を線
路用ストリップ２側から連続的あるいは段階的に増加さ
せることができる。

【００６３】これにより、線路用ストリップ２と減衰用
ストリップ３、４との境界での誘電率の差を小さくなる
ため、インピーダンスの変化をさらに緩やかにすること
ができ、一般線路部Ｃと信号減衰領域Ｂ、Ｅとの境界で
の反射をさらに低減できる。

【００６４】本発明においては、線路用ストリップ２
は、焼結体中のアルカリ金属の含有量が酸化物換算で全
量中０．１重量％以下、特に０．０３重量％以下、ま
た、カーボンの含有量が酸化物換算で全量中０．１重量
％以下、特に０．０３重量％以下にすることが望ましい
が、アルカリ金属およびカーボンの含有量を上記範囲と
するためには、純度の高い原料を使用したり、製造工程
中の粉砕ボール等はアルカリ金属を含まないものを使用
する、脱バインダを充分に行う等、不純物としてのアル
カリ金属およびカーボンの混入を防ぐことが望ましい。

【００６５】また、アルカリ金属については、焼成時に
成形体中からアルカリ金属が蒸発したり、逆に焼成雰囲
気から焼結体中にアルカリ金属が混入したりし、特に表
面の組成が変動することを避けるため、匣鉢内で焼成し
たり、アルカリ金属粉末を成形体周囲に配置して同時に
焼成する等により焼成雰囲気を一定に保つことが望まし
い。

【００６６】さらに、焼成中にアルカリ金属および／ま
たはカーボンが混入または揮発し、含有量が変動した焼
結体表面を研磨してアルカリ金属および／またはカーボ
ンの含有量を調整してもよい。

【００６７】また、原料中あるいは製造工程における粉
砕ボール等から混入する不純物として、Ｃａ、Ｂａ、Ｚ
ｒ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｐ、Ｔｉ等があるが、これらの
金属がごく微量混入しても、Ｑ値や誘電率がほとんど変
化することがなく、誘電体線路の特性に影響を及ぼさな
いが、上記不純物のうち遷移金属については所定量添加
することにより、６０ＧＨｚにおけるストリップのＱ値
を、特に５００以下と低めることができ、信号減衰効果
を高めることができる。

【００６８】上記のようにして得られた焼結体を、一対
の平行平板導体１ａ、１ｂ間に配設することにより、容
易にかつ優れた特性を有するＮＲＤガイドが得られる。
なお、平行平板導体１ａ、１ｂと線路用ストリップ２お
よび減衰用ストリップ３、４とを所望によって接着剤等
で接着することにより、取扱等による位置ずれを防ぐこ
とができる。

【００６９】このようなＮＲＤガイドは、５０ＧＨｚ以
上、特に６０ＧＨｚ以上、さらには７０ＧＨｚ以上の高
周波帯で好適に使用可能である。

【００７０】なお、本発明のＮＲＤガイドによれば、減
衰用ストリップ３、４をＮＲＤガイド中に複数設けても
よい。

【００７１】また、線路用ストリップ２および減衰用ス
トリップ３、４が、コーディライト質セラミックス以外
のセラミックス材料からなる場合、前記コーディライト
質セラミックスと同様に、そのセラミックスのＱ値を低
下せしめる成分を用い、その組成比率を調整して、低Ｑ
値セラミックスを用いて信号減衰領域を形成することに
よって上記と同様の効果が得られる。

【００７２】この場合でも、線路用ストリップ２および
減衰用ストリップ３、４のセラミックスの同時焼成によ
り、前述したコーディライト質セラミックスと同様な方
法によって作製でき、また、低Ｑ値化材料の濃度の傾斜
をつけることも可能である。

【００７３】

【実施例】実施例１（材料特性、アルカリ金属添加）ＭｇＣＯ₃粉末（純度９９％、平均粒径１μｍ）、Ａｌ
₂Ｏ₃粉末（純度９９．７％、平均粒径１μｍ）、Ｓｉ
Ｏ₂粉末（純度９９．４％、平均粒径１μｍ）、Ｋ₂Ｃ
Ｏ₃粉末（純度９９％、平均粒径１μｍ）およびＮａ₂
ＣＯ₃粉末（純度９９％、平均粒径１μｍ）を、焼結体
の組成が表１の組成となるように、秤量混合し、この混
合物を大気中１２００℃で２時間仮焼した後、粉砕し
た。

【００７４】次いで、これに純度９９％以上、平均粒径
が１．０〜２．０μｍのカーボン粉末、炭化珪素粉末
（ＳｉＣ）、および表１に示す遷移金属酸化物を添加
し、適量のバインダを加えて造粒した造粒粉を作製し
た。これを１０００ｋｇ／ｃｍ²の圧力でプレス成形し
て直径１２ｍｍ×厚み８ｍｍの成形体を作製し、この成
形体に対し、６００℃で２時間脱バインダ処理を行った
後、大気中、１４００℃または窒素中、１４００℃で２
時間焼成した。

【００７５】得られた焼結体についてＩＣＰ分析を行
い、表１に示した。また、得られた焼結体について、６
０ＧＨｚにおける比誘電率および誘電損失をネットワー
クアナライザ、シンセサイズドスイーパを用いて誘電体
共振器法により測定し、Ｑ値を算出した。結果は、表１
に示した。

【００７６】一方、上記の造粒粉を用いて、幅３ｍｍ×
厚み２ｍｍ×長さ１２０ｍｍの成形体を作製し、６００
℃で２時間脱バインダ処理を行った後、大気中１４００
℃、または窒素中、１４００℃で２時間焼成した。

【００７７】得られた焼結体を高さ２．２５ｍｍ×幅１
ｍｍ×長さ１００ｍｍに切り出し、縦１００ｍｍ×横１
００ｍｍ×厚み８ｍｍの２枚の銅からなる平行平板導体
間に配置し、図１のＮＲＤガイドとした。そして、この
ＮＲＤガイドに対して、ネットワークアナライザを用い
て６０ＧＨｚにおける高周波信号の透過特性を測定し
た。結果は表１に示した。

【００７８】

【表１】

【００７９】表１の結果から明らかなように、低Ｑ値化
材料の含有量が増加するとＱ値が大きく減少することが
わかる。また、高周波信号の伝送特性については、アル
カリ金属およびカーボンの含有量が少ないほど透過率が
高く、アルカ金属含有量が酸化物換算で０．０５重量％
以下、カーボン含有量が０．０３重量％以下では、測定
器の検出限界−０．９ｄＢとなった。

【００８０】実施例２（ターミネータ）実施例１における造粒粉を用いて、幅３ｍｍ×厚み２ｍ
ｍ×長さ１００ｍｍの線路部用の成形体および幅３ｍｍ
×厚み２ｍｍ×長さ４０ｍｍの信号減衰領域用の成形体
を作製した。表２に示す２種類の材料からなる成形体
を、成形体同士を接触させた状態で、実施例１と同様に
脱バインダ処理および焼成を行った。

【００８１】得られた焼結体を高さ２．２５ｍｍ×幅１
ｍｍ×長さ７０ｍｍ（信号減衰領域の長さ３０ｍｍ）に
加工し、縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚み８ｍｍの２
枚の銅からなる平行平板導体間に配置し、図１のターミ
ネータの構造のＮＲＤガイドとした。そして、このＮＲ
Ｄガイドに対して、ネットワークアナライザを用いて６
０ＧＨｚにおける入力信号に対する反射率を測定し、表
２に示した。

【００８２】

【表２】

【００８３】表２の結果から明らかなように、線路部の
Ｑ値が信号減衰領域のＱ値と同じ試料Ｎｏ．８において
は、反射率が−１．４ｄＢと大きくなった。これに対
し、本発明の範囲内の試料については、反射率が−２．
３ｄＢ以下と小さくなり、特に信号減衰領域のアルカリ
金属の含有量が全量中１重量％以上の試料Ｎｏ．１〜
７、１２、１３については、反射率が−６．８以下の良
好な減衰特性を示した。

【００８４】実施例３（アッテネータ）実施例１の表１の材料Ｎｏ．３を用いて、幅３ｍｍ×厚
み２ｍｍ×長さ５０ｍｍの線路用ストリップ用の成形体
を２つと、表１の材料Ｎｏ．１１を用いて幅３ｍｍ×厚
み２ｍｍ×長さ３０ｍｍの減衰用ストリップ用の成形体
１つを作製した。この成形体を線路用ストリップ間に減
衰用ストリップが介在するように配置し、実施例１と同
様の方法で接触させ、１４００℃にて焼成し、高さ２．
２５ｍｍ×幅１ｍｍ×長さ７０ｍｍ（信号減衰領域の長
さ３０ｍｍ）の形状に加工を行い、実施例２と同様のＣ
ｕ板間に設置して図２のアッテネータ構造のＮＲＤガイ
ドとした。そして、このＮＲＤガイドに対して、実施例
１と同様に高周波信号の透過特性および減衰特性を測定
したところ、６０ＧＨｚにおいて、透過率が−３．５ｄ
Ｂ、反射率が−２８．０ｄＢの良好な減衰特性を示し
た。

【００８５】実施例４実施例１の表１の材料Ｎｏ．３を用いて、幅３ｍｍ×厚
み２ｍｍ×長さ５０ｍｍの線路用ストリップ用の成形体
と、表１の材料Ｎｏ．１１を用いて幅３ｍｍ×厚み２ｍ
ｍ×長さ４０ｍｍの減衰用ストリップ用の成形体を作製
し、実施例２と同様に接触させた状態で焼成し、高さ
２．２５ｍｍ×幅１ｍｍ×長さ７０ｍｍ（信号減衰領域
の長さ１５ｍｍ）の形状に加工を行った。この焼成体の
材料Ｎｏ．１１側の終端部にカーボンを含有するペース
トを０．５ｍｍの厚みに塗布し、乾燥した。

【００８６】これを実施例２と同様のＣｕ板間に設置し
て信号の進行方向に垂直な終端面に電波吸収体を貼付し
たターミネータ構造のＮＲＤガイドとした。そして、こ
のＮＲＤガイドに対して、実施例１と同様に高周波信号
の透過特性および減衰特性を測定したところ、６０ＧＨ
ｚにおいて、透過率が−３．３ｄＢ、反射率が−２８．
５ｄＢの良好な減衰特性を示した。

【００８７】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、Ｎ
ＲＤガイドにおいて、信号減衰領域のＱ値を線路部のＱ
値よりも小さくすることにより、複雑な構造や高い精度
を必要とせずに容易に作製でき、安価で量産性の高いタ
ーミネータやアッテネータを作製することが可能であ
る。また、線路用ストリップと減衰用ストリップとの境
界部でのインピーダンスの急激な変化がないため、信号
減衰領域での反射の小さい優れた特性を有する非放射性
誘電体線路が得られる。さらに、上記構造に金属抵抗体
や電波吸収体を貼付することにより、ターミネータやア
ッテネータの小型化ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非放射性誘電体線路の一例を示す一部
切り欠き斜視図である。

【図２】本発明の非放射性誘電体線路の他の一例を示す
一部切り欠き斜視図である。

【図３】従来の信号減衰領域を有する非放射性誘電体線
路の一例を示し、平行平板導体を省略したものの斜視図
である。

【図４】従来の信号減衰領域を有する非放射性誘電体線
路の他の一例を示し、平行平板導体を省略したものの斜
視図である。

【符号の説明】１ａ、１ｂ・・・平行平板導体２・・・線路用ストリップ３、４・・・減衰用ストリップＡ、Ｄ・・・ＮＲＤガイドＣ・・・一般線路部Ｂ・・・信号減衰領域（ターミネータ）Ｅ・・・信号減衰領域（アッテネータ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者岸野哲也鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内 (72)発明者佐藤政宏鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内 (72)発明者瀬知啓久鹿児島県国分市山下町１番４号京セラ株式会社総合研究所内Ｆターム(参考） 5J013 AA02 BA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の平行平板導体間に、セラミックスか
らなる誘電体ストリップを介装してなる非放射性誘電体
線路において、該誘電体線路の途中または終端に、前記
セラミックスよりも低いＱ値を有するセラミックスから
なる誘電体ストリップを前記一対の平行平板導体によっ
て挟持してなる信号減衰領域を形成したことを特徴とす
る非放射性誘電体線路。
【請求項２】前記信号減衰領域と前記信号減衰領域以外
の領域との境界部における前記誘電体ストリップのＱ値
が該信号減衰領域以外の領域に向かって次第に増加して
いることを特徴とする請求項１記載の非放射性誘電体線
路。
【請求項３】一対の平行平板導体間にコーディライト質
セラミックスからなる誘電体ストリップを介装してなる
非放射性誘電体線路において、該誘電体線路の途中また
は終端に、前記セラミックスよりもアルカリ金属含有量
の多いコーディライト質セラミックスからなる誘電体ス
トリップを前記一対の平行平板導体によって挟持してな
る信号減衰領域を形成したことを特徴とする非放射性誘
電体線路。
【請求項４】前記信号減衰領域の誘電体ストリップ中の
アルカリ金属の最大含有量が酸化物換算で全量中０．３
重量％以上であることを特徴する請求項３記載の非放射
性誘電体線路。
【請求項５】前記信号減衰領域以外の誘電体ストリップ
中のアルカリ金属の含有量が酸化物換算で全量中０．１
重量％以下であることを特徴とする請求項３または請求
項４記載の非放射性誘電体線路。
【請求項６】前記アルカリ金属がカリウムであることを
特徴とする請求項３乃至５記載の非放射性誘電体線路。
【請求項７】前記信号減衰領域と前記信号減衰領域以外
の領域との境界部における前記誘電体ストリップ中のア
ルカリ金属の含有量が該信号減衰領域以外の領域に向か
って次第に増加していることを特徴とする請求項３乃至
６記載の非放射性誘電体線路。
【請求項８】一対の平行平板導体間にコーディライト質
セラミックスからなる誘電体ストリップを介装してなる
非放射性誘電体線路において、該誘電体線路の途中また
は終端に、前記セラミックスよりもカーボン含有量の多
いコーディライト質セラミックスからなる誘電体ストリ
ップを前記一対の平行平板導体によって挟持してなる信
号減衰領域を形成したことを特徴とする非放射性誘電体
線路。
【請求項９】前記信号減衰領域の誘電体ストリップ中の
カーボンの最大含有量が酸化物換算で全量中０．３重量
％以上であることを特徴する請求項８記載の非放射性誘
電体線路。
【請求項１０】前記信号減衰領域以外の誘電体ストリッ
プ中のカーボンの含有量が全量中０．１重量％以下であ
ることを特徴とする請求項８または９記載の非放射性誘
電体線路。
【請求項１１】前記信号減衰領域と前記信号減衰領域以
外の領域との境界部における誘電体ストリップ中の前記
カーボンの含有量が該信号減衰領域以外の領域に向かっ
て次第に増加していることを特徴とする請求項８乃至１
０のいずれか記載の非放射性誘電体線路。
【請求項１２】一対の平行平板導体間にコーディライト
質セラミックスからなる誘電体ストリップを介装してな
る非放射性誘電体線路において、該誘電体線路の途中ま
たは終端に、炭化珪素、遷移金属およびその化合物の群
から選ばれる少なくとも１種を含有する低いＱ値を有す
るコーディライト質セラミックスからなる誘電体ストリ
ップを、前記一対の平行平板導体によって挟持してなる
信号減衰領域を形成したことを特徴とする非放射性誘電
体線路。
【請求項１３】前記信号減衰領域と前記信号減衰領域以
外の領域との境界部における誘電体ストリップ中の前記
炭化珪素、遷移金属およびその化合物の群から選ばれる
少なくとも１種の含有量が該信号減衰領域以外の領域に
向かって次第に減少していることを特徴とする請求項１
２記載の非放射性誘電体線路。