JP2001102819A - 平面線路接続器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 寸法ズレに対する電力伝送特性の劣化と電力
損失の最小化。 【解決手段】 上層は、切り込みを入れた第１短絡金属
層３とこの第１短絡金属層３の切り込みの内側に一端が
配置された第１ストリップ線路４から構成され、中層
は、中層の略中央に位置する平板状の整合素子５とこの
整合素子５の周囲に位置する接地金属層６から構成され
ている。また、下層は、上層と略同様に構成されてい
る。本構成に基づく整合素子５の共振作用により、第１
ストリップ線路４と第２ストリップ線路８とは整合素子
５を介して互いに効率よく電磁的に結合されているた
め、寸法ズレが生じてもインピーダンス整合等の特性劣
化を小さく抑えることができる。また、整合素子５を各
金属層(3,6,7）及び、スルーホール（９，10）の金属か
らなる一連の同電位の伝導体により取り囲んで遮蔽する
ことにより、整合素子５から周囲の空間への電力漏洩が
効果的に抑止されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波、ミリ
波等の高い周波数帯の電力を伝送する複数のストリップ
線路を接続する平面線路接続器に関し、特に、接続部に
寸法ズレが生じても特性劣化が小さい、低損失の平面線
路接続器に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６、図７、図８は、それぞれ、従来技
術による平面線路接続器Ｔ１００の、斜視図、各ストリ
ップ線路を縦方向に切断する鉛直方向断面の断面図、及
び、水平方向のＥ−Ｅ’平面における断面図である。本
平面線路接続器Ｔ１００は、スルーホールに埋め込まれ
た金属により、隔たった２つの層にそれぞれ設けられた
計２本のストリップ線路を直接電気的に接続するもので
ある。

【０００３】本平面線路接続器Ｔ１００は、電気伝導体
より構成された上層、中層、下層の３層により、第１誘
電体基板１０１と第２誘電体基板１０２とを交互に挟ん
だ５層構造の平面線路接続器であり、上層を構成するス
トリップ線路１０３と、下層を構成するストリップ線路
１０６とは、スルーホール１０７に埋め込まれた金属に
より、電気的に接続（導通）されている。

【０００４】また、中層は金属層１０５より構成されて
おり、この金属層１０５の略中央には、スルーホール１
０７よりも半径が大きな円筒形の穴１０４が設けられて
おり、これにより、スルーホール１０７に埋め込まれた
金属と金属層１０５とは電気的に絶縁されている。

【０００５】この様に、異なる層に設けられたストリッ
プ線路間を直接電気的に接続する方法（以下、「従来技
術」と言う場合がある。）以外にも、ストリップ線路
間を電磁的に結合させる方法（以下、「従来技術」と
言う場合がある。）が有り、例えば、「特開平３−１２
９９０３：多層マイクロストリップ線路」に記載されて
いるもの等が一般に知られている。

【０００６】図９、図１０、図１１は、それぞれ、上記
従来技術による平面線路接続器Ｔ１１０の、斜視図、
各ストリップ線路を縦方向に切断する鉛直方向断面の断
面図、及び、水平方向のＨ−Ｈ’平面における断面図で
ある。

【０００７】この様な電磁結合接続による平面線路接続
器（Ｔ１１０）においては、誘電体基板１１１と誘電体
基板１１２の間に位置する金属層１１５の略中央に設け
られたスロット１１４の共振作用により、ストリップ線
路１１３とストリップ線路１１６とがスロット１１４を
介して電磁的に結合されることにより、接続されてい
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記の従来技術（平
面線路接続器Ｔ１００）においては、電流密度の高いス
トリップ線路（１０３，１０６）間をスルーホール１０
７を用いて直に接続しているため、スルーホール１０７
を構成する際に寸法ズレが生じると、電力の伝送特性に
劣化が現れ、問題となっていた。特に、この現象は、ミ
リ波等の高い周波数帯で顕在化する。

【０００９】また、上記の従来技術（平面線路接続器
Ｔ１１０）においては、スロット１１４の長さを、利用
する電磁波の１／２波長程度にまで大きく設定しなけれ
ばならず、このため、共振するスロット１１４から周囲
の空間へ多くの電力が漏洩してしまい、電力損失が大き
いという問題が有った。

【００１０】本発明は、上記の課題を解決するために成
されたものであり、その目的は、製造時に寸法ズレが生
じても電力の伝送特性の劣化が小さく、電力損失が小さ
い平面線路接続器を実現することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めには、以下の手段が有効である。即ち、第１の手段
は、電気伝導体より構成された上層、中層、下層の３層
により、第１誘電体基板と第２誘電体基板とを交互に挟
んだ５層構造の平面線路接続器において、上層は、切り
込みを入れた第１短絡金属層と、第１短絡金属層の切り
込みの内側に、第１短絡金属層と離して一端が配置され
た第１ストリップ線路などから構成し、中層は、第１短
絡金属層に対面する平板状の整合素子と、この整合素子
の周囲に、この整合素子より一定距離以上離れて位置す
る接地金属層などから構成し、下層は、切り込みを入れ
た第２短絡金属層と、第２短絡金属層の切り込みの内側
に、第２短絡金属層と離して一端が配置された第２スト
リップ線路などから構成し、整合素子を第１ストリップ
線路、及び第２ストリップ線路に対して接近して配置す
ることにより、第１ストリップ線路と第２ストリップ線
路とを整合素子を介して互いに電磁的に結合することで
ある。

【００１２】また、第２の手段は、上記の第１の手段に
おいて、第１誘電体基板に、第１短絡金属層と接地金属
層とを電気的に接続するための第１スルーホールを設け
ることである。

【００１３】また、第３の手段は、上記の第１又は第２
の手段において、第２誘電体基板に、第２短絡金属層と
接地金属層とを電気的に接続するための第２スルーホー
ルを設けることである。

【００１４】更に、第４の手段は、上記の第１乃至第３
の何れか一つの手段において、第１ストリップ線路の配
線方向と第２ストリップ線路の配線方向とを平行にし、
更に、第１短絡金属層に差し込む第１ストリップ線路の
一端と第２短絡金属層に差し込む第２ストリップ線路の
一端との中点又はこの中点付近の点を対称点として、第
１短絡金属層と第２短絡金属層とを略点対称に配置する
ことである。以上の手段により、前記の課題を解決する
ことができる。

【００１５】

【作用及び発明の効果】本発明によれば、第１ストリッ
プ線路と整合素子と第２ストリップ線路とを互いに電磁
的に結合させることができるため、若干の寸法ズレが生
じてもインピーダンス整合等の特性劣化を小さく抑える
ことができる。

【００１６】また、本発明によれば、共振作用を奏する
整合素子は、第１及び第２短絡金属層により遮蔽するこ
とができるため、この整合素子から周囲の空間への電力
漏洩を低減することができる。

【００１７】また、本発明によれば、第１及び第２スト
リップ線路の各開放終端部と第１及び第２短絡金属層の
各切り込みとの間に取られるクリアランスの長さを、利
用する電磁波の１／２波長（共振長）よりも十分に小さ
く設定することができるため、このクリアランスから周
囲の空間への電力漏洩を殆ど抑止することができる。

【００１８】更に、誘電体基板に、短絡金属層と接地金
属層とを電気的に接続するためのスルーホールを設け、
このスルーホールに金属等の電気伝導性材料を埋め込め
ば、短絡金属層と接地金属層とを同電位に保つことがで
きるため、整合素子は、同電位の各金属層及びスルーホ
ールに埋め込まれた電気伝導性材料により取り囲まれて
遮蔽されることになる。これにより、整合素子から周囲
の空間への電力漏洩を更に効果的に抑止することが可能
となる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１、図２は、本実施例における平
面線路接続器Ｔ０の斜視図、及び、本平面線路接続器Ｔ
０の各ストリップ線路を縦方向に切断する鉛直方向断面
の断面図であり、図３、図４、図５は、本平面線路接続
器Ｔ０の水平方向のＡ−Ａ’平面、Ｂ−Ｂ’平面、及
び、Ｃ−Ｃ’平面における各断面図である。ただし、本
実施例では、図中のｚ軸方向の正の向きを鉛直方向の上
向きとする。

【００２０】本平面線路接続器Ｔ０は、金属より構成さ
れた上層、中層、下層の３層により、第１誘電体基板１
と第２誘電体基板２とを交互に挟んだ５層構造となって
いる。この上層は、切り込みを入れた第１短絡金属層３
と、この第１短絡金属層３の切り込みの内側に、第１短
絡金属層３と一定距離離して一端が配置された第１スト
リップ線路４から構成されている。

【００２１】また、中層は、中層の略中央に位置する平
板状の整合素子５と、この整合素子５の周囲に、この整
合素子５より一定距離以上離れて位置する接地金属層６
から構成されている。また、下層は、切り込みを入れた
第２短絡金属層７と、第２短絡金属層７の切り込みの内
側に、第２短絡金属層７と離して一端が配置された第２
ストリップ線路８から構成されている。

【００２２】尚、整合素子５の一辺の長さを、使用する
電磁波の１／２波長に設定することにより、使用する電
磁波の周波数を決定することができ、更に、第１ストリ
ップ線路４、及び第２ストリップ線路８の第１及び第２
短絡金属層（３，７）の各切り込みに対する挿入長を調
整することにより、インピーダンス整合をとることがで
きる。

【００２３】以上の構成により、整合素子５は第１スト
リップ線路４、及び第２ストリップ線路８に対して接近
して配置され、整合素子５の共振作用により、第１スト
リップ線路４と第２ストリップ線路８とは整合素子５を
介して互いに効率よく電磁的に結合されている。

【００２４】この様に、平面線路接続器（Ｔ０）を構成
することにより、第１ストリップ線路と整合素子と第２
ストリップ線路とを互いに電磁的に結合させることがで
き、よって、若干の寸法ズレが生じてもインピーダンス
整合等の特性劣化を小さく抑えることができる。

【００２５】また、本平面線路接続器Ｔ０においては、
共振作用を奏する整合素子５は、第１及び第２短絡金属
層（３，７）により遮蔽することができるため、この整
合素子５から周囲の空間への電力漏洩が大幅に低減され
ている。

【００２６】また、本平面線路接続器Ｔ０においては、
第１及び第２ストリップ線路（４，８）の各開放終端部
と第１及び第２短絡金属層（３，７）の各切り込みとの
間に取られるクリアランスαの長さＬ１，Ｌ２を、利用
する電磁波の１／２波長（共振長）よりも十分に小さく
設定することができるため、このクリアランスαから周
囲の空間への電力漏洩を殆ど抑止することができる。

【００２７】また、第１誘電体基板１に、第１短絡金属
層３と接地金属層６とを電気的に接続するための第１ス
ルーホール９を設け、更に、第２誘電体基板２に、第２
短絡金属層７と接地金属層６とを電気的に接続するため
の第２スルーホール１０を設けて、これらのスルーホー
ル（９，１０）に金属を埋め込むことにより、整合素子
５は、各金属層（３，６，７）及びスルーホール（９，
１０）に埋め込まれた金属からなる、一連の同電位の伝
導体により取り囲まれて遮蔽されている。これにより、
整合素子５から周囲の空間への電力漏洩が更により効果
的に抑止されている。

【００２８】尚、これらのスルーホールの形状は、特に
円筒形に限定されるものではなく、その立体形状は導通
作用を示す一連のものであれば任意である。従って、例
えば、スルーホールの形状は、短冊形状であっても良
い。

【００２９】以上の様に構成された平面線路接続器Ｔ０
においては、第１短絡金属層３、接地金属層６、及び、
第２短絡金属層７を同電位に保つための第１スルーホー
ル９及び第２スルーホール１０は、電流密度の低い箇所
に設けられているため、これらのスルーホールに若干の
寸法ズレが生じてもインピーダンス整合等の特性劣化は
十分小さい。

【００３０】尚、上記の実施例において、整合素子は、
長方形であったが、整合素子の形状には、特に制約はな
く、正方形、円形、楕円形、リング形状などでも良い。

【００３１】また、上記の実施例においては、第１及び
第２ストリップ線路（４，８）の伝播信号の進行方向
は、同じ向きであるが、第１及び第２ストリップ線路
（４，８）の伝播信号の進行方向は、反対向きであって
も良い。また、整合素子を例えば、図１２に示す形状と
すれば、第１及び第２ストリップ線路（４，８）の伝播
信号の進行方向は、直交関係（より厳密には、ネジレの
関係）にすることも可能である。

【００３２】また、上記の実施例においては、ストリッ
プ線路を二本（４，８）配線する構成としたが、ストリ
ップ線路の本数は、例えば図１３〜図１７に示す様に、
２本以上何本有っても良い。ただし、図１３〜図１７の
平面線路接続器Ｔ１は、第１短絡金属層１３に設けられ
た切り込みと、ストリップ線路１４の本数以外の点で
は、図１〜図５の平面線路接続器Ｔ０と同じ構造をして
おり、符号１１〜２０は、各々符号１〜１０に対応して
いる。

【００３３】即ち、本発明の平面線路接続器に対して、
電力（信号）を入力する方向は、上層或いは下層におい
て任意であり、また、電力（信号）を出力する方向も、
上層或いは下層において任意である。従って、この様に
自由度の高い本発明の手段によれば、電力（信号）の伝
送方向（入出力の方向）が任意に設定でき、回路設計時
の自由度も高くなる。従って、この様に自由度の高い本
発明の手段によれば、回路設計や回路レイアウトの最適
化が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ０の
斜視図。

【図２】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ０の
各ストリップ線路を縦方向に切断する鉛直方向断面の断
面図。

【図３】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ０の
水平方向のＡ−Ａ’平面における断面図。

【図４】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ０の
水平方向のＢ−Ｂ’平面における断面図。

【図５】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ０の
水平方向のＣ−Ｃ’平面における断面図。

【図６】従来技術による平面線路接続器Ｔ１００の斜視
図。

【図７】従来技術による平面線路接続器Ｔ１００の各ス
トリップ線路を縦方向に切断する鉛直方向断面の断面
図。

【図８】従来技術による平面線路接続器Ｔ１００の水平
方向のＥ−Ｅ’平面における断面図。

【図９】従来技術による平面線路接続器Ｔ１１０の斜視
図。

【図１０】従来技術による平面線路接続器Ｔ１１０の各
ストリップ線路を縦方向に切断する鉛直方向断面の断面
図。

【図１１】従来技術による平面線路接続器Ｔ１１０の水
平方向のＨ−Ｈ’平面における断面図。

【図１２】本発明の実施例におけるストリップ線路を直
交配置した時の整合素子形状。

【図１３】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ１
の斜視図。

【図１４】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ１
の各ストリップ線路を縦方向に切断する鉛直方向断面の
断面図。

【図１５】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ１
の水平方向のＪ−Ｊ’平面における断面図。

【図１６】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ１
の水平方向のＫ−Ｋ’平面における断面図。

【図１７】本発明の実施例における平面線路接続器Ｔ１
の水平方向のＬ−Ｌ’平面における断面図。

【符号の説明】 Ｔ０ … 平面線路接続器 １ … 第１誘電体基板 ２ … 第２誘電体基板 ３ … 第１短絡金属層 ４ … 第１ストリップ線路 ５ … 整合素子 ６ … 接地金属層 ７ … 第２短絡金属層 ８ … 第２ストリップ線路 ９ … 第１スルーホール １０ … 第２スルーホール

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電気伝導体より構成された上層、中層、
   下層の３層により、第１誘電体基板と第２誘電体基板と
   を交互に挟んだ５層構造の平面線路接続器であって、前
   記上層は、 切り込みを入れた第１短絡金属層と、 前記第１短絡金属層の切り込みの内側に、前記第１短絡
   金属層と離して一端が配置された第１ストリップ線路と
   を有し、前記中層は、 前記第１短絡金属層に対面する平板状の整合素子と、 前記整合素子の周囲に、前記整合素子より一定距離以上
   離れて位置する接地金属層とを有し、前記下層は、 切り込みを入れた第２短絡金属層と、 前記第２短絡金属層の切り込みの内側に、前記第２短絡
   金属層と離して一端が配置された第２ストリップ線路と
   を有し、 前記整合素子が前記第１ストリップ線路、及び前記第２
   ストリップ線路に対して接近して配置されることによ
   り、前記第１ストリップ線路と前記第２ストリップ線路
   とが前記整合素子を介して互いに電磁的に結合されてい
   ることを特徴とする平面線路接続器。
2. 【請求項２】 前記第１誘電体基板は、前記第１短絡金
   属層と前記接地金属層とを電気的に接続するための第１
   スルーホールを有することを特徴とする請求項１に記載
   の平面線路接続器。
3. 【請求項３】 前記第２誘電体基板は、前記第２短絡金
   属層と前記接地金属層とを電気的に接続するための第２
   スルーホールを有することを特徴とする請求項１又は請
   求項２に記載の平面線路接続器。