JP2001189610A

JP2001189610A - 導波管およびバックプレーンシステム

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Publication number: JP2001189610A
Application number: JP2000331135A
Authority: JP
Inventors: Richard A Elco; リチャード・エー・エルコ
Original assignee: Berg Technology Inc
Current assignee: FCI Americas Technology LLC
Priority date: 1999-10-29
Filing date: 2000-10-30
Publication date: 2001-07-10
Also published as: EP1096596A2; US6960970B2; CA2324570A1; US6724281B2; DE60038586T2; EP1737064A1; US6590477B1; US20040160294A1; EP1737064B1; US20020021197A1; ATE392023T1; DE60038586D1; EP1096596A3

Abstract

(57)【要約】（修正有）【課題】導波管とバックプレーンシステムに関する。【解決手段】導電性チャンネル１０２Ａと、このチャン
ネル１０２Ａにほぼ平行に設けられた導電性チャンネル
１０２Ｂとを有する。ギャップ１１２は、チャンネル１
０２Ａとチャンネル１０２Ｂとの間に規定され、ｎが奇
数のＴＥｎ，０モードで電磁波を導波管の軸線に沿って
伝搬するが、しかし、ｍが偶数のＴＥｍ，０モードで電
磁波を抑制する。このようなＮＲＤ導波管が開示されて
いる。上部導電性板体１０４Ａ，１０４Ｂと、下部導電
性板体１０６Ａ，１０６Ｂと、導電性板体間に設けられ
た絶縁性チャンネルとを有している。上部導電性板体１
０４Ａ，１０４Ｂは、絶縁性チャンネル上に導波管の軸
線に沿ってギャップ１１２を有し、このギャップ１１２
は、奇数の長手方向磁気モードで電磁波を導波管の軸線
に沿って伝搬するが、しかし、偶数の長手方向磁気モー
ドで電磁波を抑制することを可能にするギャップ幅を備
えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、導波管およびバッ
クプレーン（ｂａｃｋｐｌａｎｅ）システムに関する。
よりさらに、本発明は、広帯域なマイクロウェーブモデ
ム導波管のバックプレーンシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】遠距離通信とデーター通信バックプレー
ンシステムにおける広帯域データー搬送割合用の増加さ
れたシステム帯域幅のための必要性が、一般的な技術的
解決を導いた。第１の解決方法は、適度な速度の平行バ
ス（ｂｕｓ）構造の密度を増加することであった。他の
解決方法は、比較的密度の低い、高いデーター率差動対
チャンネルにしぼられた。これらの解決方法は、さらに
他の解決方法に向かわされた。それは、すべてケーブル
バックプレーンであって、データー通信応用に現在使用
されている。しかしながら、これらの各解決方法は、導
電体および印刷回路基板（ＰＣＢ）またはケーブル絶縁
体損失によって介入された帯域幅の制限を受ける。

【０００３】シャノンハートレー（Ｓｈａｎｎｏｎ−Ｈ
ａｒｔｌｅｙ）の定理は、与えられたどのような広帯域
データー通信システムプロトコル用にでも、通常、所望
のシステムデーター率（ギガビット／秒で）と要求され
たシステム３ｄＢ帯域幅（ギガヘルツで）との間に、一
次（ｌｉｎｅａｒ）の関係があることを提供している。
たとえば、ファイバーチャンネルプロトコルを使用する
と、可能なデーター率は、３ｄＢシステム帯域幅のほぼ
４倍である。減衰に関する帯域幅の考慮は、通常、いわ
ゆる「３ｄＢ帯域幅」に関連していることを理解してほ
しい。ギガヘルツのオーダーでの帯域幅要求を持った従
来の広帯域なデーター搬送は、通常、「パイプ」導波管
に、物理データーチャンネルとしてデーター変調された
マイクロウェーブキャリアを使用している、そのような
導波管が、比較可能なケーブルまたはＰＣＢより低い減
衰を有しているからである。このタイプの絶縁性チャン
ネルは、通常ＰＣＢバックプレーンシステムに使用され
る広帯域ディジタルデータ搬送と比較して、「広帯域マ
イクロウェーブモデム」データー搬送システムとして考
えることができる。本発明は、バックプレーンシステム
に、従来の空気が充填された矩形の導波管を企図してい
る。これらの導波管は以下に詳述される。

【０００４】バックプレーン絶縁性チャンネルとして使
用できるマイクロウェーブ導波管構造の他のタイプは、
交差電気（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅｅｌｅｃｔｒｉｃ）
１，０（ＴＥ１，０）モードで操作する非放射性絶縁体
（ＮＲＤ）である。このＴＥ１，０ＮＲＤ導波管構造
は、ＰＣＢタイプのバックプレーンバスシステムと協働
できる。この実施例は、同様に以下に詳述される。その
ようなマイクロウェーブモデム導波管バックプレーンシ
ステムは、損失が最小限の従来のＰＣＢまたはケーブル
バックプレーンシステムに関して、優れた帯域幅と帯域
幅密度特性を有している。マイクロウェーブモデムデー
タ搬送システムの更なる利点は、変調されたシンボル率
当たりのデーター率が、データー圧縮技法によって多く
の折り返しの増加ができ、また、Ｋが１６、３２、６４
等の、Ｋ−ビット求積増幅変調（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ
ａｍｐｌｉｔｕｄｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）（ＱＡ
Ｍ）のような変調技法を促進できることである。例え
ば、電話のモデムのようなモデムにおいて、データー率
は、いわゆる「より合わせ対」電話線の物理的帯域幅限
界を超えてほぼ１００回折り返せることが理解されなけ
ればならない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】導波管は、多くの搬送
ラインの中でも最良の搬送特性を有している。それは、
それらが電磁気的放射を有していず、比較的減衰が少な
いからである。しかしながら、導波管は、２つの大きな
理由のために、回路基板や容器用として実用的ではな
い。第１に、搬送ライン用に回路基板に埋設するには、
寸法が典型的にあまりにも大きすぎることである。第２
に、導波管が金属の壁で囲まれていなければならないこ
とである。垂直な金属の壁は、回路基板や容器用のラミ
ネーション技法や標準的製作技法によって容易に製造す
ることができない。このように、ラミネートされた印刷
回路基板用に、広帯域マイクロウェーブモデム導波管の
バックプレーンシステムの必要性が存在する。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明による導波管は、
導波管の軸線に沿って設けられた第１の導電性チャンネ
ルと、第１のチャンネルにほぼ平行に設けられた第２の
導電性チャンネルとを有する。ギャップは、導波管の軸
線に沿って第１のチャンネルと第２の導電性チャンネル
との間に規定されている。ギャップは、ｎが奇数のＴＥ
ｎ，０モードで電磁波を導波管の軸線に沿って伝搬する
が、しかし、ｍが偶数のＴＥｍ，０モードで電磁波を抑
制することを可能にするギャップ幅を備えている。各チ
ャンネルは上部横壁と、上部横壁に対向しそれにほぼ平
行な下部横壁と、上部横壁と下部横壁とにほぼ垂直でそ
れらに接続された側壁とを有する。第１のチャンネルの
上部横壁と第２のチャンネルの上部横壁とはほぼ同一平
面をなしギャップは、第１のチャンネルの上部横壁と第
２のチャンネルの上部横壁との間に規定されている。同
様に、第１のチャンネルの下部横壁と第２のチャンネル
の下部横壁とはほぼ同一平面をなし、第２のギャップ
は、第１のチャンネルの下部横壁と第２のチャンネルの
下部横壁との間に規定されている。このように、第１の
チャンネルは、導波管の軸線に沿ってほぼＣ字状の断
面、または、ほぼＩ字状の断面を有し、電気的に導電性
の材料の板を曲げることによって形成されている。

【０００７】本発明の他の態様において、モード抑制用
のギャップをその導電体に有するＮＲＤ導波管は、上部
導電性板体と、下部導電性板体と、導電性板体間で導波
管の軸線に沿って設けられた絶縁性チャンネルとを有し
ている。第２のチャンネルは、導電性板体間の絶縁性チ
ャンネルに隣接し導波管の軸線に沿って設けられてい
る。上部導電性板体は、絶縁性チャンネル上に導波管の
軸線に沿ってギャップを有する。このギャップは、奇数
の長手方向磁気モードで電磁波を導波管の軸線に沿って
伝搬するが、しかし、偶数の長手方向磁気モードで電磁
波を抑制することを可能にするギャップ幅を備えてい
る。本発明によるバックプレーンシステムは、導波管が
接続された印刷回路基板または多層基板のような基板を
有している。導波管は、非放射性絶縁体か、または、空
気が充填された矩形の導波管である。本発明の１態様に
よれば、導波管は、その中に、低いオーダーのモードか
らより高いオーダーのモードへの伝搬を阻止するための
ギャップを備えている。バックプレーンシステムは、導
波管に沿って電気信号を送るために導波管に接続された
少なくとも１つの送信機と、電気信号を受けるために導
波管に接続された少なくとも１つの受信機とを有してい
る。送信機と受信機とは、広帯域マイクロウェーブモデ
ムのようなトランシーバーである。

【０００８】

【発明の実施の形態】上述した概要は、以下に述べる好
ましい実施例の詳細な記述と同様に、添付した図面を参
照して読むことによってより理解できる。本発明を示す
目的で、現時点において好ましい実施例を図に示した
が、しかしながら、本発明は開示された詳細な方法およ
び手段に限定されないことが理解される。

【０００９】――従来のシステムの例：差動対ＰＣＢバ
ックプレーンが結合された横側――ＰＣＢ導電体対のデ
ーターチャンネルが結合された横側（ｂｒｏａｄｓｉｄ
ｅ）の減衰（Ａ）は、２つのチャンネルピッチｎを有し
ていて、それは、導電体損失による周波数の平方根の
項、および、絶縁体損失から生ずる周波数の一次の項で
ある。すなわち、Ａ＝（Ａ_１＊ＳＱＲＴ（ｆ）＋Ａ_２＊ｆ）＊Ｌ＊（８．６８６ｄｂ／ネーパー（ｎｅｐｅｒ））（１）ここで、Ａ_１＝（π＊μ_０＊ρ）^０．５／（ｗ／ｐ）＊ｐ＊Ｚ_０（２）および、Ａ_２＝π＊ＤＦ＊（μ_０＊ε_０）^０．５（３）データーチャンネルピッチがｐ、ｗはトレース（ｔｒａ
ｃｅ）の幅、ρはＰＣＢトレースの固有抵抗、およびε
とＤＦとは、ＰＣＢ絶縁体の各誘電率と散逸ファクター
である。基準のために、ｗ／ｐは、−０．５またはそれ
以下に一定に保持され、Ｚ_０は、トレース間の層間隔ｈ
を、ｈ／ｐ＝０．２となるようにｐに比例させることに
よって一定に保持される。Ａ＝３ｄＢ用の方程式（１）
の解は、特別なバックプレーン長さＬ用のデーターチャ
ンネルの３ｄＢ帯域幅に従う。

【００１０】ゴア（Ｇｏｒｅ）によって製造され分配さ
れている「スピードボード（ＳＰＥＥＤＢＯＡＲＤ）
（登録商標）」は、低損失「テフロン（ＴＥＦＲＯＮ）
（登録商標）」ラミネートの例である。図１は、０．７
５ｍスピードボードバックプレーン用のチャンネル当た
りの帯域幅のプロットをデーターチャンネルピッチの関
数として示している。データーチャンネルピッチｐが減
少するので、絶縁性損失に相対的な導電性損失の増加に
よって、チャンネルの帯域幅もまた減少する。高度に並
行な（すなわち小さいデーターチャンネルピッチ）バッ
クプレーン用に、平行なチャンネルの密度は、チャンネ
ル帯域幅の対応する低下よりも素早く増加することが望
ましい。したがって、チャンネル層当たりの帯域幅密度
ＢＷ／ｐは、最初に考慮される。全体システムの帯域幅
は、並行チャンネルの密度が増加するように増加するこ
ともまた望ましい。図２は、帯域幅密度のプロット対
０．７５ｍ「スピードボード」バックプレーン用のデー
ターチャンネルピッチを示している。しかしながら、図
２から、帯域幅密度は、最大のほぼ１．２ｍｍのチャン
ネルピッチに到達する。この最大を越えるチャンネルピ
ッチのいかなる変更も、帯域幅密度の減少の結果とな
り、したがって、システム作業の減少になる。帯域幅密
度の最大は、導電性損失と絶縁性損失とがほぼ等しい場
合に起きる。

【００１１】バックプレーンコネクタの作業は、帯域幅
対帯域幅密度プレーン（ｐｌａｎｅ）または「フェーズ
プレーン」表現によって特徴付けられる。０．５ｍＦＲ
−４バックプレーン用、および１．０ｍと０．７５ｍ
「スピードボード」バックプレーン用の、帯域幅対帯域
幅密度／層のプロットは、図３に示されていて、チャン
ネルピッチは独立して変更可能である。ＦＲ−４は、よ
く知られた他のＰＣＢ材料であり、それはガラス強化エ
ポキシ樹脂である。与えられた帯域幅密度用に、チャン
ネル帯域幅のための２つの可能な解決法があることが明
らかである。すなわち、密度低帯域幅「並行」解決法、お
よび、高帯域幅「直列」解決法である。帯域幅密度の限界
は、高い作業のＰＣＢ用でさえも、この分野の当業者に
明らかでなければならない。

【００１２】――バックプレーンシステム―― 図４は、本発明によるバックプレーンシステムＢの概略
図を示している。バックプレーンシステムＢは、多層基
板（ＭＬＢ）または、印刷回路基板（ＰＣＢ）のような
基板Ｓを備えている。導波管Ｗは、外面に、またはＭＬ
Ｂ（図示せず）の内部部分に層のように、基板Ｓに設け
られている。導波管Ｗは、１つまたはそれ以上の送信機
Ｔと１つまたはそれ以上の受信機Ｒとの間で信号を搬送
する。送信機Ｔと受信機Ｒとは、送受信機であり、好ま
しくは、広帯域マイクロウェーブモデムである。好まし
くは、バックプレーンシステムＢは、ある特性をもった
導波管を使用する。好ましい導波管は、ここで述べられ
る。

【００１３】――空気が充填された矩形の導波管バック
プレーンシステム―― 図５は、閉成され押し出された導電パイプの矩形導波管
１０を示している。導波管１０は、断面がほぼ矩形で、
導波管の軸線１２（図５にｚ−軸線として示されてい
る）に沿って設けられている。導波管１０は、導波管の
軸線１２に沿って設けられた上部横壁１４、および上部
横壁１４に対向し且つほぼ平行な下部横壁１６を有して
いる。導波管１０は、一対の側壁１８Ａ、１８Ｂを有し
ていて、それらは各上部横壁１４と下部横壁１６に垂直
で且つそれらに接続されている。導波管１０は、幅ａと
高さｂとを有している。高さｂは、典型的には幅ａより
も小さい。そのような導波管をバックプレーン応用に装
着するのは、困難でありまた高価である。図６は、導波
管１０の壁１４と１８ＢのＴＥ１，０モード用の電流の
流れを示している。図６から、最大電流は端部２０Ａ、
２０Ｂの近傍であり、上部横壁１４の中間での電流は、
長手方向（すなわち導波管の軸線１２に沿っている）の
みであることが分かる。本発明によれば、長手方向のギ
ャプは横壁に導かれるので、ＴＥ１，０モード用の電流
と界磁のパターンはそれによって影響されない。図７に
示されたように、本発明の導波管１００は１対の導電性
チャンネル１０２Ａ、１０２Ｂを有している。第１のチ
ャンネル１０２Ａは、導波管の軸線１１０に沿って設け
られている。第２のチャンネル１０２Ｂは、第１のチャ
ンネル１０２Ａと第２のチャンネル１０２Ｂとの間のギ
ャップ１１２を規定するために、第１のチャンネル１０
２Ａにほぼ並行に設けられている。

【００１４】ギャップ１１２は、ｎが奇数の整数の場
合、ＴＥｎ，０モードでの電磁波の導波管の軸線１１０
に沿った伝搬を可能にするが、しかし、ｎが偶数の整数
の場合、ＴＥｎ，０モードでの電磁波の伝搬を抑制す
る。ギャップ１１２がこれらのモード用の最大横断電流
の位置にあるので、導波管１００はｎの偶数値用にＴＥ
ｎ，０モードを抑制する。したがって、これらのモード
は、導波管１００内を伝搬しない。それ故、波は、例え
ば、ＴＥ３，０モードで波の伝搬が可能になるような十
分なエネルギーが作りだされるまで、ＴＥ１，０モード
で伝搬されつづけることができる。ＴＥｎ，０モード
が、ｎの偶数値用に抑制されるので、導波管１００は、
広帯域導波管である。導波管１００は幅ａと高さｂとを
有している。ｎの偶数値用のＴＥｎ，０モードの抑制を
確実にするために、導波管１００の高さｂは、約０．５
ａまたはそれ以下に規定されている。データーチャンネ
ルピッチｐはほぼａに等しい。導波管１００の寸法は、
周波数または対象の周波数に基づく個々の応用のために
設定できる。ギャップ１１２は、電流の遮断が起きる限
りどのような幅を有してもよい。好ましくは、ギャップ
１１２は、導波管１００の全長に沿って延びている。

【００１５】図７の（Ａ）に示されたように、各チャン
ネル１０２Ａ、１０２Ｂは、上部横壁１０４Ａ、１０４
Ｂと、その上部横壁１０４Ａ、１０４Ｂに対向しかつそ
れにほぼ平行な下部横壁１０６Ａ、１０６Ｂと、およ
び、横壁１０４、１０６にほぼ垂直でかつそれに接続さ
れた側壁１０８Ａ、１０８Ｂとを備えている。第１のチ
ャンネル１０２Ａの上部横壁１０４Ａと第２のチャンネ
ル１０２Ｂの上部横壁１０４Ｂとは、ほぼ同一面にあ
る。ギャップ１１２は、第１のチャンネル１０２Ａの上
部横壁１０４Ａと第２のチャンネル１０２Ｂの上部横壁
１０４Ｂとの間に規定されている。同様に、第１のチャ
ンネル１０２Ａの下部横壁１０６Ａと第２のチャンネル
１０２Ｂの下部横壁１０６Ｂとはほぼ同一面にあり、第
２のギャップ１１４は、それらの間に規定されている。
第１のチャンネル１０２Ａの側壁１０８Ａは、第２のチ
ャンネル１０２Ｂの側壁１０８Ｂに対向していて、かつ
それとほぼ並行である。側壁１０８Ａと１０８Ｂとは導
波管１００の境界を形成するために互いに向き合ってい
る。

【００１６】このように、導波管１００の配列は、図７
の（Ｂ）に示されたように、バックプレーンシステム１
２０を形成するために使用できる。バックプレーンシス
テム１２０は、複数のほぼ「Ｉ」形状の導電性チャンネ
ル１０３または「Ｃ」形状の導電性チャンネル１０２を
使用して構成される。好ましくは、導電性チャンネル
は、銅のような導電性の材料で形成されていて、これは
導電性の材料を押し出しによってまたは板体を曲げるこ
とによって構成することができる。導電性チャンネル
は、ついで、好ましい実施例において、印刷回路基板
（ＰＣＢ）１１８Ａ、１１８Ｂである２つの基板の間で
ラミネートすることができる（たとえば、にかわによっ
て）。ＰＣＢは、たとえば、従来の回路トレース（図示
せず）をその上に有している。

【００１７】上述した従来のシステムとは異なり、本発
明の導波管１１０における減衰は、０．２ｄＢ／メータ
ーよりも少なく、１メーターの長さのオーダーのバック
プレーンシステム用のＢＷの限定されたファクターでは
ない。その代わり、ＢＷ限定ファクターは、導波管に沿
った不連続性または不規則性による、低次元のモードか
ら次に高いモードへのモード変換である。（導波管シス
テムの以下の分析に暗に含まれるものは、搬送波抑圧
（ｃａｒｒｉｅｒｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ）を有する
か有していない単一の上部サイドバンド変調を前提とし
ている。）図８は、本発明による矩形の導波管１００に
おける減衰対周波数のプロットである。図８から、カッ
トオフ近傍の厳しい減衰を避ける最低の操作周波数ｆ_０
は、ＴＥ１，０カットオフ周波数ｆ_ｃのほぼ２倍である
ことがわかる。すなわち、ｆ_ｃ＜ｆ_０≦２*（ｃ／２ａ）＝ｃ／ａ（４）。ギャップ１１２によって次に高いモードであるＴＥ３，
０モード用のカットオフ周波数は、ＴＥ１，０カットオ
フ周波数の３倍である。すなわち、ｆ_ｍ＝３*（ｃ／２ａ）＝１．５＊ｆ_０（５）。

【００１８】上部サイドバンド限界に基づいた帯域幅Ｂ
Ｗは、それ故（ｆ_ｍ−ｆ_０）で、光の速さｃで置き換え
ると、ＢＷ＝１５０（Ｇｈｚ＊ｍｍ）／ｐ（６）となる。ここで、データーチャンネルピッチのｐは、導
波管の幅ａと置き換えられる。さらに、ｂ／ｐはＴＥ
０，ｎモードに置き換えるために０．５より小さい。帯
域幅密度ＢＷＤは、単にピッチによって割られている。
すなわち、ＢＷＤ＝ＢＷ／ｐ＝１５０／ｐ＊ｐ（Ｇｈｚ／ｍｍ）（７）。それ故、ＢＷとＢＷＤとの関係は、ＢＷ＝（１５０＊ＢＷＤ）^０．５（Ｇｈｚ）（８）。例えば、約２０ＧＨｚから約５０ＧＨｚの周波数範囲に
相当するこの関係のプロットは、「スピードボード」の
帯域幅対帯域幅密度に関して図９に示されている。図９
から、矩形ＴＥ１，０モードバックプレーンシステムで
取得可能な帯域幅と帯域幅密度の範囲は、「スピードボ
ード」システムのほぼ２倍であることが分かる。

【００１９】図１０〜図１２は、同様に、本発明が従来
のシステムを越えることができる改良を示している。図
１０は、種々の材料を使用した従来のラミネートされた
導波管の減衰と周波数特性とを表わしている。図１１
は、本発明によるバックプレーンシステムの減衰と周波
数特性とを表わしていて、特に、λ_０／０．４ＧＨｚで
５ｈ／８侵入を持った直径０．０９４インチ（０．２３
９ｃｍ）銅の管状プローブを使用した、０．３１２イン
チ（０．７２ｃｍ）掛ける０．８５７インチ（２．１８
ｃｍ）の溝孔が掘られた導波管である。図１２は、本発
明による他のバックプレーンシステムの減衰と周波数特
性とを表わしていて、この場合はドアーノブタイプのア
ンテナを使用している。これらの図は、本発明の導波管
が従来のシステムよりも相対的に大きい帯域幅を有して
いることを表わしている。この章に「空気が充填され
た」導波管として述べられているが、本発明は、空気の
代わりに充填材料を使用することもできる。充填材料
は、適切などのような絶縁材料でもできる。

【００２０】――非放射性絶縁体（ＮＲＤ）導波管バッ
クプレーンシステム―― 図１３は、従来のＴＥモードＮＲＤ導波管２０を示して
いる。導波管２０は、矩形の導波管（上述の導波管１０
のような）から作り出され、特に側壁を除去して絶縁材
料２２が充填されている。図示したように、導波管２０
は、上部導電性板体２４Ｕと、上部導電性板体２４Ｕに
対向してほぼ並行に設けられた下部導電性板体２４Ｌと
を有している。絶縁性チャンネル２２は、導電性の板体
２４Ｕと２４Ｌとの間で導波管の軸線３０（図１３にお
いてｚ軸線として示されている）に沿って設けられてい
る。第２のチャンネル２６は、絶縁性のチャンネル２２
に隣接して、導波管の軸線３０に沿って設けられてい
る。ここで参照して取り込む米国特許第５、４７３、２
９６号は、ＮＲＤ導波管の製造について述べている。

【００２１】導波管２０は、偶数と奇数の両方の長手方
向磁気モードを支持できる（伝搬方向における磁界の対
称に関して）。偶数のモードは、カットオフ周波数を有
しているのに対し、奇数モードはそうではない。所望の
奇数モード用の導波管２０におけるフィールドパターン
は、図１４に示されている。絶縁体２２におけるフィー
ルドは、上述した矩形導波管１０のＴＥ１，０モードの
それと類似していて、Ｅ_ｙ〜ｃｏｓ（ｋｘ）およびＨ_ｚ
〜ｓｉｎ（ｋｘ）として代わる。しかしながら、空気の
再作用負荷（ｒｅａｃｔｉｖｅｌｏａｄｉｎｇ）が絶
縁体２２の左面と右面とに一定の距離をおくので、絶縁
体２２の外側で、フィールドはｘと指数的に減衰、すな
わちｅｘｐ（−τｘ）する。

【００２２】「テフロン用」にこのモードの分散特性
は、図１５に示されていて、ベータ（Ｂｅｔａ）とＦと
は、各標準化された伝搬定数と標準化された周波数であ
る。すなわち、Ｂｅｔａ＝ａβ／２（９）および、ｆ＝（ａω／２ｃ）（Ｄｒ−１）^０．５（１０）であり、ここで、ｃは光の速さ、Ｄｒは絶縁体２２の相
対的絶縁定数である。操作の範囲はｆの値が１と２の間
用であり、中間的な分散のみがある。

【００２３】絶縁体２２の外側のフィールドは、指数的
に減衰するので、２つまたはそれ以上のＮＲＤ導波管３
０が、図１６に示されたように、周期的マルチバス（ｐ
ｅｒｉｏｄｉｃｍｕｌｔｉｐｌｅｂｕｓ）構造を形
成するために、接地面ＰＣＢのように、基板２４Ｕと２
４Ｌとの間でラミネートされる。フィールドを絶縁体２
２に外部で接続する結果の第１次数は、絶縁体導波管３
０間の漏話のあるレベルである。この接続は、図１６に
示されたように、ピッチｐと周波数Ｆとの増加で減少す
る。したがって、受容可能な漏話レベルは、最小導波管
ピッチｐ_ｍｉｎを決定する。

【００２４】本発明によれば、また、図１７に示された
ように、長手方向のギャプは、頂部で最大の交差する電
流と、ｘ＝０で底部設置面構造を有する、比較的高い次
数の偶数モードの励磁および引き続く伝搬を阻止するた
めに使用できる。図１７は、本発明のＮＲＤ導波管バッ
クプレーンシステム１２０を示している。導波管バック
プレーンシステム１２０は、上部導電性板体１２４Ｕ
と、上部導電性板体１２４Ｕと対向しほぼ並行に設けら
れた下部導電性板体１２４Ｌとを有している。好ましく
は、板体１２４Ｕと１２４Ｌとは、銅合金のような適切
な導電性の材料で作られていて、接地されている。絶縁
性チャンネル１２２は、導電性の板体１２４Ｕと１２４
Ｌとの間で導波管の軸線１３０に沿って設けられてい
る。導電性の板体のギャップ１２８は、導波管の軸線１
３０に沿って形成されている。好ましくは、ギャップ１
２８は、各絶縁性チャンネル１２２の中間の近傍に設け
られている。空気が充填されたチャンネル１２６は、絶
縁性チャンネル１２２に隣接して導波管の軸線１３０に
沿って設けられている。好ましい実施例において、導波
管１２０は、空気が充填されたチャンネル１２６によっ
て離隔された複数の絶縁性チャンネル１２２を有するこ
とができる。絶縁性チャンネル１２２は、あらゆる適切
な材料から作ることができる。

【００２５】ＴＥ１，０モードＮＲＤ導波管の帯域幅
は、絶縁体と導電性接地面の損失に依存する。ｂ〜ａ／
２で、固有値への近似、ｋ〜（ω／ｃ）（Ｄｒ−１）^０．５〜２／ａ、（１１）が保持するケース用に、減衰は、２つの構成要素を有し
ている。すなわち、絶縁体損失タンジェント（ｔａｎｇ
ｅｎｔ）に比例する周波数の一次の項、および導電性接
地面における損失による周波数の３／２乗（ｐｏｗｅ
ｒ）の項である。このフォームの減衰用に、 α＝（α_１）（ｆ）１．５＋（α_２）ｆ（１２）上部側波帯３ｄＢ点に基づいた帯域幅長さ製品ＢＷ＊Ｌ
は、ＢＷ＊Ｌ〜(０．３４５/α_２)/(１/２)(α_１/α_２)(ｆ_０)^０．５＋１（１３）であり、ここで、ＢＷ／ｆ_０＜１、およびｆ_０は、名目
的な搬送周波数である。好ましくは、ピッチｐは、幅ａ
の倍数である。ついで、（３）からｆ_０は、１／ｐに比
例する。同様に、帯域幅密度ＢＷＤ＝ＢＷ／ｐである。
Ｄｒ＝４と０．０００１の損失タンジェントを有する
「テフロン」ＮＲＤ導波管用と、およびクウォーツＮＲ
Ｄガイド用の帯域幅と帯域幅密度特性のプロットは、図
９に示されている。これらのプロット用に、ｐ＝３ａで
ある。このように矩形の導波管１００の特性と同様に、
ＮＲＤ導波管１２０は、増加された帯域幅と、より重要
なことに、従来のＰＣＢバックプレーンの放射線状に閉
成した帯域幅作業に関連する端部が開放した帯域幅密度
特性を提供する。

【００２６】このように、ラミネートされた印刷回路基
板用の広帯域なマイクロウェーブモデム導波管のバック
プレーンシステムが開示されている。この分野の当業者
にとって、多くの変更と修正が本発明の好ましい実施例
になされることが理解でき、そのような変更と修正とは
本発明の精神から離れることなくなされる。たとえば、
図９は、最小の作業用の参照点、ファイバー光学システ
ムポテンシャル帯域幅作業の下限を明示するマルチモー
ドファイバー光学システムもまた含んでいる。本発明の
マイクロウェーブモデム導波管が、従来のＰＣＢバック
プレーンと将来のファイバー光学バックプレーンシステ
ムとの間の帯域幅作業における橋渡しを提供することが
予期される。したがって、添付した請求の範囲はそのよ
うなすべての均等な変更は本発明の真の精神と範疇に入
ることが企図される。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、ラミネートされた印刷
回路基板用に、広帯域マイクロウェーブモデム導波管の
バックプレーンシステムが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】０．７５ｍ「スピードボード」用のチャンネル
帯域幅対データーチャンネルピッチのプロットを示す
図。

【図２】０．７５ｍ「スピードボード」用の帯域幅密度
対データーチャンネルピッチのプロットを示す図。

【図３】０．５ｍＦＲ−４バックプレーン、および１ｍ
と０．７５ｍ「スピードボード」用の帯域幅密度対密度
／層のプロットを示す図。

【図４】本発明によるバックプレーンシステムの概略
図。

【図５】閉成され、引き出された導波管の矩形導波管を
示す図。

【図６】閉成され、引き出された導波管の矩形導波管に
おけるＴＥ１，０モード用の電流の流れを示す図。

【図７】図７の（Ａ）は、本発明による分離した矩形導
波管を示す図。図７の（Ｂ）は、本発明による空気が充
填された導波管のバックプレーンシステムを示す図。

【図８】矩形導波管の減衰対周波数のプロットを示す
図。

【図９】種々の導波管のバックプレーンシステムの帯域
幅と帯域幅密度特性のプロットを示す図。

【図１０】種々の材料を使用した従来のラミネートされ
た導波管の減衰対周波数特性を示す図。

【図１１】本発明によるバックプレーンシステムの減衰
対周波数特性を示す図。

【図１２】本発明による他のバックプレーンシステムの
減衰対周波数特性を示す図。

【図１３】非放射性絶縁体（ＮＲＤ）導波管を示す図。

【図１４】図１３の奇数モード用のフィールドパターン
のプロットを示す図。

【図１５】ＮＲＤ導波管のＴＥ１，０用の分散プロット
を示す図。

【図１６】ＮＲＤ導波管のバックプレーンシステムを示
す図。

【図１７】本発明におけるＮＲＤ導波管のバックプレー
ンシステムを示す図。

【図１８】図１３の導波管システム用の内部導波管漏話
対周波数のプロットを示す図。

【符号の説明】

１０、１００……導波管１２、３０、１３０……導波管の軸線１４、１０４Ａ、１０４Ｂ……上部横壁１６、１０６Ａ、１０６Ｂ……下部横壁１８Ａ、１８Ｂ、１０８Ａ、１０８Ｂ……側壁２４Ｕ、２４Ｌ……板体１０２、１０３……導電性チャンネル１０２Ａ……第１のチャンネル１０２Ｂ……第２のチャンネル１１２、１２８……ギャップ１１８Ａ、１１８Ｂ……基板１２２……絶縁性チャンネルＭＬＢ……多層基板ＰＣＢ……印刷回路基板Ｔ……送信機Ｒ……受信機ＢＤ……帯域幅ＢＷＤ……帯域幅密度

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導波管であって：導波管の軸線に沿って
設けられた第１の導電性チャンネルと；第１のチャンネ
ルにほぼ平行に設けられ、導波管の軸線に沿って第１の
チャンネルとの間にギャップを規定する第２の導電性チ
ャンネルとを有し、ギャップは、ｎが奇数のＴＥｎ，０
モードで電磁波を導波管の軸線に沿って伝搬するが、し
かし、ｍが偶数のＴＥｍ，０モードで電磁波を抑制する
ことを可能にするギャップ幅を備えたことを特徴とする
導波管。
【請求項２】ｎが１でｍが２であることを特徴とする
請求項１記載の導波管。
【請求項３】前記各チャンネルは上部横壁と、上部横
壁に対向しそれにほぼ平行な下部横壁と、上部横壁と下
部横壁とにほぼ垂直でそれらに接続された側壁とを有
し；第１のチャンネルの上部横壁と第２のチャンネルの
上部横壁とは、ほぼ同一平面をなし；ギャップは、第１
のチャンネルの上部横壁と第２のチャンネルの上部横壁
との間に規定されていることを特徴とする請求項１記載
の導波管。
【請求項４】第１のチャンネルの下部横壁と第２のチ
ャンネルの下部横壁とはほぼ同一平面をなし；第２のギ
ャップは、第１のチャンネルの下部横壁と第２のチャン
ネルの下部横壁との間に規定されていることを特徴とす
る請求項３記載の導波管。
【請求項５】第１のチャンネルは、導波管の軸線に沿
ってほぼＣ字状の断面を有することを特徴とする請求項
１記載の導波管。
【請求項６】第１のチャンネルは、導波管の軸線に沿
ってほぼＩ字状の断面を有することを特徴とする請求項
１記載の導波管。
【請求項７】第１のチャンネルは、電気的に導電性の
材料の板を曲げることによって形成されていることを特
徴とする請求項１記載の導波管。
【請求項８】モード抑制用の導電体におけるギャップ
を有するＮＲＤ導波管であって：上部導電性板体と；下
部導電性板体と；導電性板体間で導波管の軸線に沿って
設けられた絶縁性チャンネルと；導電性板体間の絶縁性
チャンネルに隣接し導波管の軸線に沿って設けられた第
２のチャンネルと；を有し、上部導電性板体は、絶縁性
チャンネル上に導波管の軸線に沿ってギャップを有し、
このギャップは、奇数の長手方向磁気モードで電磁波を
導波管の軸線に沿って伝搬するが、しかし、偶数の長手
方向磁気モードで電磁波を抑制することを可能にするギ
ャップ幅を備えたことを特徴とするＮＲＤ導波管。
【請求項９】絶縁性チャンネルは、導波管の軸線に沿
ってほぼ矩形の断面を有することを特徴とする請求項８
記載の導波管。
【請求項１０】バックプレーンシステムであって：基
板と；基板に接続された導波管と；導波管に沿って電気
信号を送るために導波管に接続された少なくとも１つの
送信機と；電気信号を受けるために導波管に接続された
少なくとも１つの受信機と；を備えたことを特徴とする
バックプレーンシステム。
【請求項１１】基板は複数層からなる基板であること
を特徴とする請求項１０記載のバックプレーンシステ
ム。
【請求項１２】送信機と受信機とは、トランシーバー
であることを特徴とする請求項１０記載のバックプレー
ンシステム。
【請求項１３】トランシーバーは、広帯域マイクロウ
ェーブモデムであることを特徴とする請求項１２記載の
バックプレーンシステム。
【請求項１４】導波管は、非放射性絶縁体、および、
空気が充填された矩形の導波管のいずれか一方であるこ
とを特徴とする請求項１０記載のバックプレーンシステ
ム。
【請求項１５】導波管は、その中に、低いオーダーの
モードからより高いオーダーのモードへの伝搬を阻止す
るためのギャップを備えたことを特徴とする請求項１０
記載のバックプレーンシステム。