JP2002237705A - 非放射性誘電体線路、高周波回路部品および高周波回路モジュール - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 伝搬域の位置決めが容易で、位置ずれのない
非放射性誘電体線路、および信頼性が高く、低損失で小
型の非放射性誘電体線路を構成する。 【解決手段】 導電体２，３間に第１の誘電体１を配し
た領域１１を伝搬域とし、導電体２，３間に二つの第２
の誘電体４ａ，４ｃと第１の誘電体１とによる積層体を
配した領域１２を非伝搬域とし、導電体２，３間に二つ
の第２の誘電体４ｂ，４ｄと第１の誘電体１とによる積
層体を配した領域１３を非伝搬域とし、各領域内の第１
の誘電体１を一体成型して、非放射性誘電体線路を構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ミリ波帯で用い
られる伝送路や集積回路などに適する誘電体線路、それ
を用いた高周波回路部品、および高周波回路モジュール
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の非放射性誘電体線路が、特公昭６
２−３５２８１に開示されている。図７は、従来の非放
射性誘電体線路の断面図である。図７に示すように、
２，３は、略平行な平板状の一対の導電体であり、誘電
体１，４ａ、および４ｂを導電体２，３間に配置してい
る。ここで、誘電体４ａ，４ｂを誘電体１よりも低誘電
率の誘電体としている。このような構造で、誘電体１、
４ａおよび４ｂの比誘電率、導電体２，３間の距離、お
よび誘電体１の幅をそれぞれ所定の値にして、導電体
２，３と誘電体１とからなる層で、導電体に平行な偏波
面をもつモードの電磁波を伝搬させ、導電体２，３と誘
電体４ａまたは４ｂとからなる層で、電磁波を遮断させ
る、非放射性誘電体線路を構成している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の非放
射性誘電体線路においては、以下に示す解決すべき課題
があった。

【０００４】すなわち、従来の非放射性誘電体線路で
は、誘電体４ａ，４ｂを空気とした場合（固体の誘電体
を挿入しない場合）には、誘電体１を導電体２，３間の
所定の位置に固定するのは容易でなく、位置決めした後
にも、機械的な振動、衝撃等により位置ずれが生じ易
く、初期の特性を維持できず信頼性が低くなるという問
題が生じる。

【０００５】また、回路素子を非放射性誘電体線路に接
続するには、該線路とは別に回路素子を実装する誘電体
基板が必要となるため、外形が大きくなり、部品点数が
増加するという問題も生じる。

【０００６】前記問題を解決するため、以下に示す複数
の非放射性誘電体線路が発明されている。それらの発明
について、図８、図９を参照して説明する。

【０００７】図８，９は、非放射性誘電体線路の各仕様
ごとの断面図である。図８の（Ａ）は、特開平６−２
６０８１４に開示されている非放射性誘電体線路を示
す。図８の（Ｂ），（Ｃ）は、特開平９−６４６０８
に開示されている非放射性誘電体線路を示す。図９の
（Ａ）は、特開平９−１０２７０６に開示されている
非放射性誘電体線路を示す。図９の（Ｂ），（Ｃ）は、
特開平１１−８５０４に開示されている非放射性誘電
体線路を示す。図８，９において、１，１ａ，１ｂは第
１の誘電体、２，３は導電体、４ａ〜４ｄは第２の誘電
体、５は回路基板、６は平面電極、７は回路素子であ
る。

【０００８】の非放射性誘電体線路では、組立は容易
に行えるが、回路素子を誘電体線路に接続するには、別
途、回路素子を実装した誘電体基板が必要となり、外形
が大きくなるとともに、部品点数が増加し、コストアッ
プするという問題が生じる。

【０００９】、の非放射性誘電体線路でも同様に、
組立は容易であるが、別途、回路素子を実装した誘電体
基板を必要とするために、外形の大型化、および部品点
数の増加によるコストアップの問題が生じる。

【００１０】の非放射性誘電体線路では、図９の
（Ｃ）に示すように、誘電体１ａと１ｂの接する面の一
方の面に平面電極６を形成し、回路を構成するととも
に、回路素子７を実装することにより、小型化してい
る。しかし、誘電体１ａ，１ｂの伝搬部と非伝搬部との
境界部での厚みの相違により、導電体２，３に電極エッ
ジ部ができてしまい、該電極エッジ部に電流が集中し、
伝送損失が増加するという問題が生じる。

【００１１】この発明の目的は、容易に位置決めでき、
位置決め後にずれを生じないとともに、平面回路および
回路素子を内部に形成し得る、小型で低損失の非放射性
誘電体線路、それを備えた高周波回路部品、および高周
波回路モジュールを提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】この発明は、略平行な平
板状の一対の導電体の間に、第１の誘電体層を配して伝
搬域を構成し、第１の誘電体より低誘電率である二つの
第２の誘電体層と、この二つの層で挟まれる第１の誘電
体層との積層体を配して非伝搬域を構成するとともに、
第１の誘電体を伝搬域から非伝搬域にかけて一体成型し
て非放射性誘電体線路を構成する。

【００１３】また、この発明は、非伝搬域における第１
の誘電体からなる層の少なくとも一つの面に、回路パタ
ーンを形成して非放射性誘電体線路を構成する。

【００１４】また、この発明は、伝搬域および非伝搬域
における第１の誘電体からなる層を当該層の略中央面で
分割した構造の非放射性誘電体線路を構成する。

【００１５】また、この発明は、非放射性誘電体線路の
前記分割面に相当する面の少なくとも一方の面に回路パ
ターンを形成して、非放射性誘電体線路を構成する。

【００１６】また、この発明は、前記非放射性誘電体線
路を備えて高周波回路部品を構成する。

【００１７】また、この発明は、前記非放射性誘電体線
路または前記高周波回路部品を備えて、高周波回路モジ
ュールを構成する。

【００１８】

【発明の実施の形態】第１の実施形態に係る非放射性誘
電体線路の構成を、図１を参照して説明する。図１の
（Ａ）は非放射性誘電体線路の外観斜視図であり、図１
の（Ｂ）はその断面図である。図１の（Ａ），（Ｂ）に
おいて、１は第１の誘電体であり、４ａ〜４ｄは、第１
の誘電体１よりも低誘電率の第２の誘電体であり、２，
３は導電体である。図１の（Ｂ）に示すように、第１の
誘電体１を導電体２，３の間に配してなる領域１１と、
二つの第２の誘電体４ａ，４ｃの間に第１の誘電体１を
挟み込んだ積層体を導電体２，３の間に配してなる領域
１２と、二つの第２の誘電体４ｂ，４ｄの間に第１の誘
電体１を挟み込んだ積層体を導電体２，３の間に配して
なる領域１３との三つの領域で、誘電体線路を構成して
いる。ここで、領域１１，１２，１３に存在する第１の
誘電体１は、一体成型されている。

【００１９】図１において、領域１１の幅ｗ＝３．０ｍ
ｍ、導体間距離ｄ＝１．６ｍｍ、領域１２および領域１
３での第１の誘電体１の厚みｔ＝０．３ｍｍとし、第１
の誘電体の比誘電率を２．０（例えばフッ素樹脂）、第
２の誘電体の比誘電率を１．０（例えば空気）とする
と、導電体に平行な偏波面をもつ電磁波のカットオフ周
波数は、８０ＧＨｚとなり、領域１１におけるＬＳＭモ
ードで伝搬する電磁波のカットオフ周波数が７１ＧＨｚ
となり、例えば７６ＧＨｚ帯で非放射性動作を得ること
ができる。このようにして、領域１１が伝搬域、領域１
２および領域１３が非伝搬域として機能する非放射性誘
電体線路を構成している。

【００２０】この構造では、導電体の電極エッジが、電
磁波が閉じこめられる伝搬域付近に存在しないことによ
り、電流集中が生じず、導体損失が少なく低損失に電磁
波を伝搬できる。

【００２１】また、第１の誘電体１が導電体２，３と同
じ幅であることにより、位置決めが容易であり、位置決
め後の位置ずれを防ぐことができる。

【００２２】次に、第２の実施形態に係る非放射性誘電
体線路の構成を、図２を参照して説明する。図２の
（Ａ）は非放射性誘電体線路の一部破断斜視図であり、
図２の（Ｂ）はその断面図である。図２の（Ａ），
（Ｂ）において、１は第１の誘電体であり、その一部に
平面電極６を形成し、回路部品７を実装している。ま
た、４ａ〜４ｄは、第１の誘電体１より低誘電率の第２
の誘電体であり、２，３は、導電体である。平面電極６
および回路部品７以外の構成は、第１の実施形態と同様
であり、その作用も同様である。

【００２３】図２の（Ｂ）に示すように、第１の誘電体
１の非伝搬域内の或る一面に平面回路６を形成してお
り、これに導通するように回路部品７を同一平面上に実
装している。ここで、平面電極６と導電体２，３とはサ
スペンデッドラインを形成して電磁波を伝搬する。回路
素子７をガンダイオードとすれば、非放射性誘電体線路
とサスペンデッドライン間の線路変換が行われることに
より、サスペンデッドラインから非放射性誘電体線路へ
出力するオシレータとして機能し、回路素子７をショッ
トキーバリアダイオードとすれば、非放射性誘電体線路
からサスペンデッドラインへ入力するミキサとして機能
する。また、第２の誘電体４ａ〜４ｄが空気であれば回
路部品７に部品高さがあっても、外圧が加わることがな
いため回路部品７を破壊することもない。このことによ
り、別途、回路素子を実装した誘電体回路基板を用いる
ことなく、回路素子として半導体素子等を用いれば、ア
クティブ回路が構成でき、回路の高集積化、小型化が容
易に行えるとともに、部品点数が少なくなり、コストダ
ウンを図ることができる。

【００２４】次に、第３の実施形態に係る非放射性誘電
体線路の構成を、図３を参照して説明する。図３の
（Ａ）は非放射性誘電体線路の外観斜視図であり、図３
の（Ｂ）はその断面図である。図３の（Ａ），（Ｂ）に
おいて、１ａ，１ｂは第１の誘電体、４ａ〜４ｄは、第
１の誘電体１より低誘電率の第２の誘電体であり、２，
３は導電体である。第１の誘電体１ａ，１ｂは、重ね合
わせることにより、第１の実施形態における第１の誘電
体１と同様の形となるよう成型している。換言すると、
図１に示した第１の誘電体１からなる層を中央面で分割
したような構造としている。このように第１の誘電体１
ａ，１ｂを重ね合わせて全体を構成することにより、第
１の実施形態における非放射性誘電体線路と同様の構成
で、同様の作用の誘電体線路を得る。

【００２５】このような構造とすることにより、第１の
誘電体１ａ，１ｂの構造が簡素化され、成型が容易にな
り、第１の実施形態と比較して非放射性誘電体線路を安
価に構成できる。

【００２６】次に、第４の実施形態に係る非放射性誘電
体線路の構成を、図４を参照して説明する。図４の
（Ａ）は非放射性誘電体線路の一部破断斜視図であり、
図４の（Ｂ）はその断面図である。図４の（Ａ），
（Ｂ）において、１ａ，１ｂは第１の誘電体であり、第
１の誘電体１ｂの第１の誘電体１ａと接する面に平面電
極６を形成していて、これに導通するように回路素子７
を実装している。また、４ａ〜４ｄは第２の誘電体、
２，３は導電体である。平面電極６および回路素子７を
除く構成は、第３の実施形態と同様である。平面電極６
は、伝搬域の中央部に一方の端部を有し、回路素子７は
非伝搬域内で実装し、平面電極６に導通させている。

【００２７】この構造により、別途、回路素子を実装し
た誘電体回路基板を用いることなく、平面電極６と回路
素子７とで、回路素子に半導体素子等を用いることによ
り、ストリップラインを伝送路とするアクティブ回路が
構成でき、回路の高集積化、小型化が容易に行えるとと
もに、部品点数が少なくなり、コストダウンを図ること
ができる。また、第１の誘電体１ａ，１ｂの間に電極を
形成することにより、平面電極６を伝搬域内にまで形成
することができる。このことにより、誘電体線路とスト
リップラインとの間の線路変換損失が低減されるので、
低損失の高周波回路が容易に構成できる。

【００２８】次に、第５の実施形態に係る高周波回路部
品の例である方向性結合器を、図５を参照して説明す
る。図５の（Ａ）は方向性結合器の一部破断斜視図であ
り、図５の（Ｂ）はその断面図である。図５において、
１は第１の誘電体、４ａ〜４ｆは、第１の誘電体１より
低誘電率の第２の誘電体であり、２，３は導電体であ
る。

【００２９】図５の（Ｂ）に示すように、導電体２，３
の間に、第１の誘電体１のみを配した、二つの伝搬域１
１，１４と、導電体２，３の間に、それぞれ二つの第２
の誘電体４ａと４ｄ、４ｂと４ｅ、４ｃと４ｆにて第１
の誘電体１を挟み込んで配した三つの非伝搬域１２，１
３，１５とにより、誘電体線路を構成しており、二つの
伝搬域１１，１４の平面上の距離を近接させた部分で方
向性結合器を構成している。ここで、領域１１〜１５内
の第１の誘電体１は一体成型している。

【００３０】方向性結合器においては、二つの電磁波伝
搬域間の距離が重要な構成要素となる。よって、図５に
示す誘電体線路を用いることにより、二つの伝搬域間の
間隔は固定され、位置ずれの生じることのない信頼性の
高い回路が構成できる。すなわち、第１の誘電体を一体
成型していることにより、位置関係にばらつきが生じな
い。これらのことにより、信頼性の高い、高精度な方向
性結合器を構成することができる。

【００３１】次に、第６の実施形態に係る高周波モジュ
ールの構成を、図６を参照して説明する。図６は、高周
波モジュールの構成を表すブロック図である。図６にお
いて、ＶＣＯは電圧制御発振器、ＩＳＯはアイソレー
タ、ＣＰＬは方向性結合器、Ｃｉｒ．はサーキュレー
タ、ＭＩＸはミキサ、およびＡＭＰはアンプである。Ｖ
ＣＯの発振信号は、アイソレータＩＳＯ、方向性結合器
ＣＰＬおよびサーキュレータＣｉｒ．を経てアンテナか
ら送信される。アンテナからの受信信号は、サーキュレ
ータＣｉｒ．を経て、ミキサＭＩＸに入力される。ミキ
サＭＩＸは、この信号と方向性結合器ＣＰＬからの信号
とを混合し、中間周波信号を生成する。アンプＡＭＰ
は、この信号を増幅して、中間周波信号ＩＦとして出力
する。

【００３２】図６に示した方向性結合器ＣＰＬ部分に
は、図５に示した構造をもつ方向性結合器を用いるとと
もに、図１，図３に示した非放射性誘電体線路および図
２，４に示した集積回路を備えた非放射性誘電体線路で
回路を構成する。このことにより、特性の優れた低損失
で小型の高周波モジュールが容易で安価に構成できる。

【００３３】

【発明の効果】この発明によれば、略平行な平板状の一
対の導電体の間に、第１の誘電体からなる層を配して伝
搬域を構成し、第１の誘電体より低誘電率である第２の
誘電体からなる二つの層と、該二つの層で挟まれる第１
の誘電体からなる層との積層体を配して非伝搬域を構成
するとともに、第１の誘電体を伝搬域から非伝搬域にか
けて一体成型することにより、伝搬域を容易に位置決め
でき、その位置ずれもなくすことができる。また、電磁
波の伝搬域の近傍での電極エッジをなくすことができ、
高信頼性で低損失の非放射性誘電体線路が構成できる。

【００３４】また、この発明によれば、非伝搬域におけ
る第１の誘電体からなる層の少なくとも一つの面に、回
路パターンを形成することにより、回路素子実装用の誘
電体基板を用いることなく電気回路を構成でき、また、
回路素子に半導体素子等を用いることによりアクティブ
回路が構成でき、小型で高集積度の非放射性誘電体線路
が安価に構成できる。

【００３５】また、この発明によれば、伝搬域および非
伝搬域における第１の誘電体からなる層を当該層の略中
央面で分割した構造とすることにより、誘電体の成型が
容易になり、高信頼性の非放射性誘電体線路が容易に構
成できる。

【００３６】また、この発明によれば、非放射性誘電体
線路の第１の誘電体の分割面に相当する層同士が接する
面の少なくとも一方の面に、回路パターンを形成するこ
とにより、回路素子実装用の誘電体基板が不要となる。
また、回路素子に半導体素子等を用いることにより、ア
クティブ回路が構成できるとともに、電極パターンを伝
搬域内まで入り込んで形成できるため、低損失で高集積
度な小型の非放射性誘電体線路が構成できる。

【００３７】また、この発明によれば、前記非放射性誘
電体線路を備えることにより、低損失で高信頼性を有す
る小型の高周波回路部品が構成できる。

【００３８】また、この発明によれば、前記非放射性誘
電体線路または前記高周波回路部品を備えることによ
り、低損失で高信頼性を有する高周波回路モジュールが
構成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施形態に係る非放射性誘電体線路の外
観斜視図および断面図

【図２】第２の実施形態に係る非放射性誘電体線路の一
部破断斜視図および断面図

【図３】第３の実施形態に係る非放射性誘電体線路の外
観斜視図および断面図

【図４】第４の実施形態に係る非放射性誘電体線路の一
部破断斜視図および断面図

【図５】第５の実施形態に係る方向性結合器の一部破断
図および部分断面図

【図６】第６の実施形態に係る高周波モジュールのブロ
ック図

【図７】従来の非放射性誘電体線路の断面図

【図８】従来の非放射性誘電体線路の断面図

【図９】従来の非放射性誘電体線路の断面図

【符号の説明】

１，１ａ，１ｂ−誘電体 ２，３−導電体 ４ａ〜４ｆ−誘電体 ５−回路基板 ６−平面電極 ７−回路素子 １１，１４−伝搬域 １２，１３，１５−非伝搬域

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 略平行な平板状の一対の導電体の間に誘
   電体を配して、前記一対の導電体の間に、電磁波を伝搬
   させる伝搬域と、電磁波を遮断する非伝搬域とを設けた
   非放射性誘電体線路において、 第１の誘電体からなる層を前記一対の導電体で挟むこと
   により前記伝搬域を構成し、第１の誘電体より低誘電率
   である第２の誘電体からなる二つの層と、該二つの層で
   挟まれる第１の誘電体からなる層との積層体を、前記一
   対の導電体でむことにより、前記非伝搬域を構成すると
   ともに、第１の誘電体を伝搬域から非伝搬域にかけて一
   体成型してなる非放射性誘電体線路。
2. 【請求項２】 前記非伝搬域における第１の誘電体から
   なる層の少なくとも一つの面に、回路パターンを形成し
   た請求項１に記載の非放射性誘電体線路。
3. 【請求項３】 前記伝搬域および前記非伝搬域における
   第１の誘電体からなる層を当該層の略中央面で分割させ
   た、請求項１または２に記載の非放射性誘電体線路。
4. 【請求項４】 前記中央面で分割させた前記第１の誘電
   体からなる層同士が接する面の少なくとも一方の面に、
   回路パターンを形成した請求項３に記載の非放射性誘電
   体線路。
5. 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかに記載の非放射
   性誘電体線路を備えた高周波回路部品。
6. 【請求項６】 請求項１〜４のいずれかに記載の非放射
   性誘電体線路または請求項５に記載の高周波回路部品を
   備えた高周波回路モジュール。