JP2002043810A - マイクロストリップ線路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 幅の異なるグランドプレーンを接続した部分
でコモンモード電流の発生を抑え、電磁波放射を減らす
ことが可能なマイクロストリップ線路の実現を課題とす
る。 【解決手段】 ２つの異なる幅のグランドプレーン２２
ａ、２２ｂを持つマイクロストリップ線路の接続部で、
信号線２１とグランドプレーン２２ａ、２２ｂとを一端
の接続部で接続し、かつ、幅の広いグランドプレーン２
２ａがこの接続部に近づくにつれて幅が狭まり、接続部
２３では幅の狭いグランドプレーン２２ｂと同じ幅とな
るようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロストリッ
プ線路に関し、特に幅の異なるグランドプレーンを有す
るマイクロストリップ線路の接続に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のマイクロストリップ線路を接続す
る場合、図６のようにグランドプレーンの幅の異なるマ
イクロストリップ線路でもそのまま接続していた。図６
のマイクロストリップ線路の接続構造１０において符号
１１は信号線、符号１２ａ、１２ｂはグランドプレー
ン、符号１３は接続部である。グランドプレーン１２ａ
と１２ｂとでは信号線１１に対しその幅が異なってい
る。

【０００３】一般に、構造の異なる線路を接続した場合
のように、中性面電位が大きく異なる線路を接続すると
コモンモード電流が発生する。中性面電位とは２導体で
エネルギーを伝播しているとき、全エネルギーに対し
て、それぞれの導体が伝搬するエネルギーの割合を電位
で表したものである。また、中性面電位はそれぞれの導
体が作る磁界の釣合う場所の下導体の表面電位を基準と
した電位であるとも言える。中性面電位を決定するの
は、それぞれの導体のインダクタンスであり、インダク
タンスは導体形状により決まってくる。例えば、平行線
路の場合は両導体間距離の中心の等電位面が中性面電位
であるといえる。平行線路で、図７のように導体が実線
のようであって、導体径がともに等しい場合には、導体
表面と等電位面間の距離が等しくなり、中性面電位はち
ょうど両導体の中間になる。

【０００４】今、下導体が太い点線となったとしても電
磁界分布は変わらない。導体表面は常に等電位となるた
め、等電位面に沿って導体を置いてもその電磁界分布に
影響しないからである。よって中性面はかわらない。し
かし導体が太くなった分だけ下導体は中性面に近づくた
め、中性面は下導体に近づいたことになり径が等しい場
合と異なってくる。さらに電磁界分布を変えずに下導体
が半径無限大の円になると、導体表面は中性面と同じに
なり、中性面電位は下導体に対して０となる。これは形
状としてはマイクロストリップ線路に近い。このように
線路形状により中性面電位は異なってくる。コモンモー
ド電流とは信号線とグランドプレーンを同じ方向に流れ
る高周波の電流で、伝送線路を流れる電流として意図し
たものではない。意図されるノーマルモード電流は信号
線とグランドプレーンを互いに逆方向に流れるので、電
流により発生する磁界が互いに打ち消されるため放射は
少ない。しかし、コモンモード電流は同じ方向に流れる
ので、互いに強め合うため放射が大きくなる。そのた
め、コモンモード電流は発生しないことが望ましい。

【０００５】コモンモード電流が発生する例としては、
同軸導体と平行線路の接続がある。同軸導体では、中心
軸に対して外部導体は十分に広く大きく導体の形状が異
なるが、平行線路では、二つの導体がほぼ同じ形状であ
るため、同軸線路と平行線路では大きく構造が異なる線
路と言える。従って、同軸導体と平行線路を接続すると
コモンモード電流が発生する。上述した接続方法では、
同軸導体側の幅の広いグランドプレーンを持つマイクロ
ストリップ線路と、平行線路側の狭いグランドプレーン
を持つマイクロストリップ線路とではその構造が大きく
異なるため、接続部でコモンモード電流が発生してノイ
ズが増加し、線路からの電磁波の放射が増加してしま
う。本発明では、マイクロストリップ線路接続によって
発生するコモンモード電流を減らすことによりノイズを
軽減し、電磁波放射を減らすことを目的とする。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述のごとく、従来、
幅の異なるグランドプレーンを持つマイクロストリップ
線路を接続した場合、接続部でコモンモード電流が発生
してノイズが増加し、線路からの電磁波の放射が増加す
るという問題があった。本発明は、比較的簡単な構成で
この問題を解決して、幅の異なるグランドプレーンを接
続した部分でコモンモード電流の発生を抑え、電磁波放
射を減らすことが可能なマイクロストリップ線路の実現
を課題とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を達成するた
め、本発明は、少なくとも１枚の薄いストリップ導体か
らなる信号線と、この信号線と平行するグランドプレー
ンと、前記信号線と前記グランドプレーンの間を埋める
誘電体とを有し平行２導体線路を形成して高周波信号を
伝送するマイクロストリップ線路において、２つの異な
る幅の前記グランドプレーンを持つマイクロストリップ
線路の接続部で、幅の広いグランドプレーンを持つマイ
クロストリップ線路と、幅の狭いグランドプレーンを持
つマイクロストリップ線路の前記信号線と前記グランド
プレーンとを一端の接続部で接続し、かつ、前記幅の広
いグランドプレーンがこの接続部に近づくにつれて幅が
狭まり、前記接続部では前記幅の狭いグランドプレーン
と同じ幅となることを特徴とする。

【０００８】また、少なくとも１枚の薄いストリップ導
体からなる信号線と、この信号線と平行するグランドプ
レーンと、前記信号線と前記グランドプレーンの間を埋
める第１の誘電体とを有し平行２導体線路を形成して高
周波信号を伝送するマイクロストリップ線路において、
２つの異なる幅の前記グランドプレーンを持つマイクロ
ストリップ線路の接続部で、幅の広いグランドプレーン
を持つマイクロストリップ線路と、幅の狭いグランドプ
レーンを持つマイクロストリップ線路の前記信号線と前
記グランドプレーンとを一端の接続部で接続し、前記第
１の誘電体の前記信号線側面または前記グランドプレー
ン側面に、前記第１の誘電体よりも高い誘電率を持つ第
２の誘電体からなる誘電体板を、前記信号線を挟んだ両
側または一方の側の前記幅の広いグランドプレーン上に
前記第１の誘電体に接して設け、この誘電体板の形状
を、前記接続部で前記信号線の長さ方向に垂直な前記信
号線の側辺と前記幅の広いグランドプレーンの側辺との
間の長さに等しい第１の辺と、この第１の辺と直角を挟
んで前記幅の広いグランドプレーンの側辺と平行な第２
の辺と、前記接続部で前記信号線の側辺の位置で前記第
１の辺と交り、前記接続部から前記信号線の長さ方向に
所定の距離離れた前記幅の広いグランドプレーンの側辺
の位置で前記第２の辺と交わる傾斜辺で、前記第１の辺
と前記第２の辺の挟角である直角の対辺をなす第３の辺
を有する直角３角形とすることを特徴とする。

【０００９】これらにより、比較的簡単に、異なる幅の
グランドプレーンを持つマイクロストリップ線路の接続
部で、コモンモード電流の発生を抑えることができ、電
磁波放射を減らすことができる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるマイクロス
トリップ線路を添付図面を参照にして詳細に説明する。

【００１１】図１は本発明のマイクロストリップ線路の
第１の実施の形態の外観図である。この実施の形態を図
１にそって説明する。図１において符号２１は信号線、
符号２２ａ、２２ｂはグランドプレーン、符号２３は接
続部、符号２４はグランドプレーンの幅傾斜部である。
グランドプレーン２２ａと２２ｂは信号線に対する幅が
異なる。ここで、幅の広いグランドプレーン２２ａの幅
は信号線２１の幅より１０倍以上広く、かつ幅の狭いグ
ランドプレーン２２ｂの幅は信号線２１の幅の１０倍よ
りも十分に狭いものとする。図１には、その一例として
の寸法が示してある。

【００１２】本実施の形態では、幅の広いグランドプレ
ーン２２ａは幅傾斜部２４により接続部２３に近づくに
つれ幅が狭まり、接続部２３では狭いグランドプレーン
２２ｂと同じ幅になるような構造を採っている。信号線
２１とグランドプレーン２２ａ、２２ｂとの間には誘電
体となるプリント基板があるものとする。図２に、幅の
広いグランドプレーン２２ａと信号線２１との間の電界
分布を、図３に、幅の狭いグランドプレーン２２ｂと信
号線２１との間の電界分布を模式的に示した。

【００１３】例えば、図１のように、信号線２１の長さ
３００ｍｍ、信号線２１の幅１ｍｍ、グランドプレーン
２２ａの幅１００ｍｍ、グランドプレーン２２ｂの幅１
ｍｍ、グランドプレーン２２ａの長さ６３．４ｍｍ、グ
ランドプレーン２２ａと２２ｂ間の幅傾斜部２４の長さ
８６．６ｍｍ、グランドプレーン２２ｂの長さ１５０ｍ
ｍ、グランド部分２２ａ−２２ｂ−幅傾斜部２４に対す
る信号線２１の高さ３．５ｍｍとなる構造であるとす
る。また、プリント基板にはＦＲ−４を利用するため、
誘電体としての比誘電率は４．３とする。このように接
続にすると、接続部で図６のような急な構造の変化では
なく、徐々に構造が変化する。接続部においては、構造
の変化が大きいほどコモンモード電流は大きくなるた
め、このように、構造の変化を緩やかにすることでコモ
ンモード電流を軽減することができる。図６の構造をし
たものと比べると５ｄＢのコモンモード電流の軽減が実
現できた。

【００１４】図４に、本発明のマイクロストリップ線路
の第２の実施の形態の外観図を示す。図４において符号
２１は信号線、符号２２ａ、２２ｂはグランドプレー
ン、符号２３は接続部、符号２５は高誘電体シートであ
る。信号線２１とグランドプレーン２２ａ、２２ｂとの
間には誘電体となるプリント基板があり、このプリント
基板に比べてさらに高い誘電率を持つ高誘電体のシート
２５を、図４に示すように直角三角形に切つて接着剤で
プリント基板の上方に貼り付ける。

【００１５】この高誘電体シート２５の形状は、図４に
示すように、接続部２３で信号線２１の端から幅の広い
グランドプレーン２２ａの端までの長さに等しい辺をも
ち、他の一辺は幅の広いグランドプレーン２２ａの端部
と平行であり、さらに第３の辺は接続部２３で信号線２
１の側辺に、接続部２３から所定の距離離れたところで
幅の広いグランドプレーン２２ａの側辺に位置する斜辺
であるような直角３角形の形状とする。この高誘電体シ
ート２５はマイカ等で形成され、その比誘電率は８．６
とする。このようにすると電界分布は図５に示すよう
に、高誘電体シート２５を貼りつけてない図２の場合に
比べて信号線の直下に集中する。すなわち電磁界分布が
平行線路のものに近づくため中性面電位の接続部での差
が小さくなりコモンモード電流を軽減することができ
る。図６の構造をしたものと比べると、この実施の形態
で２ｄＢのコモンモード電流軽減が実現できた。

【００１６】

【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項１の
発明は、少なくとも１枚の薄いストリップ導体からなる
信号線と、この信号線と平行するグランドプレーンと、
信号線とグランドプレーンの間を埋める誘電体とを有
し、平行２導体線路を形成して高周波信号を伝送するマ
イクロストリップ線路において、２つの異なる幅のグラ
ンドプレーンを持つマイクロストリップ線路の接続部
で、幅の広いグランドプレーンを持つマイクロストリッ
プ線路と、幅の狭いグランドプレーンを持つマイクロス
トリップ線路の信号線とグランドプレーンとを一端の接
続部で接続し、かつ、幅の広いグランドプレーンがこの
接続部に近づくにつれて幅が狭まり、接続部では幅の狭
いグランドプレーンと同じ幅となることを特徴とする。
これにより、接続部に近づくにつれて２つの異なる幅の
グランドプレーンを持つマイクロストリップ線路の特性
が一致してくるため、接続した部分でコモンモード電流
の発生を抑え、ノイズを低減し、電磁波放射を減らすこ
とができるマイクロストリップ線路を実現することがで
きる。

【００１７】本発明の請求項２の発明は、誘電体がプリ
ント配線用の基板であることを特徴とする。これによ
り、プリント基板上に容易にこの接続部分を有するマイ
クロストリップ線路を構成することができる。

【００１８】本発明の請求項３の発明は、少なくとも１
枚の薄いストリップ導体からなる信号線と、この信号線
と平行するグランドプレーンと、信号線とグランドプレ
ーンの間を埋める第１の誘電体とを有し平行２導体線路
を形成して高周波信号を伝送するマイクロストリップ線
路において、２つの異なる幅のグランドプレーンを持つ
マイクロストリップ線路の接続部で、幅の広いグランド
プレーンを持つマイクロストリップ線路と、幅の狭いグ
ランドプレーンを持つマイクロストリップ線路の信号線
とグランドプレーンとを一端の接続部で接続し、第１の
誘電体の信号線側面またはグランドプレーン側面に、第
１の誘電体よりも高い誘電率を持つ第２の誘電体からな
る誘電体板を、信号線を挟んだ両側または一方の側の幅
の広いグランドプレーン上に第１の誘電体に接して設
け、この誘電体板の形状を、接続部で信号線の長さ方向
に垂直な信号線の側辺と幅の広いグランドプレーンの側
辺との間の長さに等しい第１の辺と、この第１の辺と直
角を挟んで幅の広いグランドプレーンの側辺と平行な第
２の辺と、接続部で信号線の側辺の位置で第１の辺と交
り、接続部から信号線の長さ方向に所定の距離離れた幅
の広いグランドプレーンの側辺の位置で第２の辺と交わ
る傾斜辺で、第１の辺と第２の辺の挟角である直角の対
辺をなす第３の辺を有する直角３角形とすることを特徴
とする。これにより、誘電体板によって電界分布の広が
りを抑え、接続部に近づくにつれて２つの異なる幅のグ
ランドプレーンを持つマイクロストリップ線路の特性が
一致するようにして、接続した部分でコモンモード電流
の発生を抑え、ノイズを低減し、電磁波放射を減らすこ
とができるマイクロストリップ線路を実現することがで
きる。

【００１９】本発明の請求項４の発明は、第１の誘電体
がプリント配線用の基板であることを特徴とする。これ
により、プリント基板上に容易にこの接続部分を有する
マイクロストリップ線路を構成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のマイクロストリップ線路の第１の実施
の形態の外観図。

【図２】幅の広いグランドプレーンと信号線との間の電
界分布の模式図。

【図３】幅の狭いグランドプレーンと信号線との間の電
界分布の模式図。

【図４】本発明のマイクロストリップ線路の第２の実施
の形態の外観図。

【図５】本は発明の第２の実施の形態での幅の広いグラ
ンドプレーンと信号線との間の電界分布の模式図。

【図６】従来のマイクロストリップ線路の接続の様子を
示す外観図。

【図７】平行線路で両導体間の等電位面を示す説明図。

【符号の説明】

１１…信号線、１２ａ、１２ｂ…グランドプレーン、１
３…接続部、２１…信号線、２２ａ、２２ｂ…グランド
プレーン、２３…接続部、２４…グランドプレーンの幅
傾斜部、２５…高誘電体シート。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも１枚の薄いストリップ導体か
   らなる信号線と、この信号線と平行するグランドプレー
   ンと、前記信号線と前記グランドプレーンの間を埋める
   誘電体とを有し、平行２導体線路を形成して高周波信号
   を伝送するマイクロストリップ線路において、 ２つの異なる幅の前記グランドプレーンを持つマイクロ
   ストリップ線路の接続部で、 幅の広いグランドプレーンを持つマイクロストリップ線
   路と、幅の狭いグランドプレーンを持つマイクロストリ
   ップ線路の前記信号線と前記グランドプレーンとを一端
   の接続部で接続し、かつ前記幅の広いグランドプレーン
   がこの接続部に近づくにつれて幅が狭まり、前記接続部
   では前記幅の狭いグランドプレーンと同じ幅となること
   を特徴とするマイクロストリップ線路。
2. 【請求項２】 前記誘電体がプリント配線用の基板であ
   ることを特徴とする請求項１に記載のマイクロストリッ
   プ線路。
3. 【請求項３】 少なくとも１枚の薄いストリップ導体か
   らなる信号線と、この信号線と平行するグランドプレー
   ンと、前記信号線と前記グランドプレーンの間を埋める
   第１の誘電体とを有し平行２導体線路を形成して高周波
   信号を伝送するマイクロストリップ線路において、 ２つの異なる幅の前記グランドプレーンを持つマイクロ
   ストリップ線路の接続部で、 幅の広いグランドプレーンを持つマイクロストリップ線
   路と、幅の狭いグランドプレーンを持つマイクロストリ
   ップ線路の前記信号線と前記グランドプレーンとを一端
   の接続部で接続し、 前記第１の誘電体の前記信号線側面または前記グランド
   プレーン側面に、前記第１の誘電体よりも高い誘電率を
   持つ第２の誘電体からなる誘電体板を、前記信号線を挟
   んだ両側または一方の側の前記幅の広いグランドプレー
   ン上に前記第１の誘電体に接して設け、 この誘電体板の形状を、前記接続部で前記信号線の長さ
   方向に垂直な前記信号線の側辺と前記幅の広いグランド
   プレーンの側辺との間の長さに等しい第１の辺と、この
   第１の辺と直角を挟んで前記幅の広いグランドプレーン
   の側辺と平行な第２の辺と、前記接続部で前記信号線の
   側辺の位置で前記第１の辺と交り、前記接続部から前記
   信号線の長さ方向に所定の距離離れた前記幅の広いグラ
   ンドプレーンの側辺の位置で前記第２の辺と交わる斜辺
   で前記第１の辺と前記第２の辺の挟角である直角の対辺
   をなす第３の辺を有する直角３角形とすることを特徴と
   するマイクロストリップ線路。
4. 【請求項４】 前記第１の誘電体がプリント配線用の基
   板であることを特徴とする請求項３に記載のマイクロス
   トリップ線路。