JP2002353709A - 誘電体導波路、集積回路、および送受信装置 - Google Patents
誘電体導波路、集積回路、および送受信装置Info
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- JP2002353709A JP2002353709A JP2001160544A JP2001160544A JP2002353709A JP 2002353709 A JP2002353709 A JP 2002353709A JP 2001160544 A JP2001160544 A JP 2001160544A JP 2001160544 A JP2001160544 A JP 2001160544A JP 2002353709 A JP2002353709 A JP 2002353709A
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Abstract
ことによる、生産性の向上効果および配線基板との一体
化による集積効果を備え、且つ伝送特性の向上を図った
伝送線路、それを備えた集積回路およびレーダ装置を提
供する。 【解決手段】 誘電体板1の少なくとも一方の面に断面
凸形状で連続する隆起部10を備え、その隆起部の外面
を含めて誘電体板1の両面に電極2,3を形成し、隆起
部10に沿ってその両脇に、誘電体板の両面に形成した
電極2,3間をそれぞれ導通させる複数のスルーホール
4を配列する。隆起部10は、誘電体基板1の誘電率よ
りも高い誘電率を有する誘電体により形成する。これに
より、隆起部10の外面の電極と、配列されたスルーホ
ール4で囲まれる空間を、TE10モードに準じたモー
ドの伝送線路として作用させる。
Description
成した伝送線路、その誘電体基板を備えた集積回路およ
び、その集積回路を含んで構成されるレーダ装置や通信
装置などの送受信装置に関するものである。
を構成し、誘電体基板との一体化を図ったものとして、
特開平6−53711および特開平10−7510
8が開示されている。
する誘電体基板に導体層間を結ぶ複数個の導通孔(スル
ーホール)を2列設けて、この2層の導体層および導通
孔の2列の間を導波管(誘電体充填導波管)として作用
させるものである。の誘電体導波管線路および配線基
板は、上記の構成に加えて、2つの主導体層の間で、か
つバイアホール(導通孔)の両外側に、バイアホールと
電気的に接続された副導体層を形成したものである。
導波管の垂直方向(誘電体基板の面に対して垂直な方
向)に沿った面における壁として作用する電流経路は、
スルーホールまたはバイアホールのみであるため、スル
ーホールまたはバイアホール部分に電流が集中し、導体
損が増大するという問題があった。また、誘電体基板の
面に対して垂直方向に形成されたスルーホールまたはバ
イアホールにより、誘電体基板の面に対して垂直方向に
しか電流が流れず、斜め方向には電流が流れないため、
一般的な導波管または誘電体充填導波管に比べて良好な
伝送特性が得られないという問題があった。
を高くすることにより小型化することができる。しか
し、面状の導体壁を用いておらず、スルーホールまたは
バイアホールで等価的に導体壁を構成しているため、こ
の部分から放射する平行平板モード等の不要モードを抑
制するには、スルーホールまたはバイアホールの伝送方
向の間隔を狭くしなければならない。このことにより、
スルーホールまたはバイアホールの数が増え、誘電体基
板に多くの穴を設けることとなり、誘電体基板の強度が
劣化してしまう。
の伝送線路を構成することによる、生産性の向上効果お
よび配線基板との一体化による集積効果を備え、且つ伝
送特性の向上を図った小型の伝送線路、それを備えた集
積回路および送受信装置を提供することにある。
に設けられた隆起部を誘電体基板の誘電率よりも高い誘
電率である誘電体により形成して誘電体導波路を構成す
る。
ルーホールで囲まれた領域についても、その誘電率を、
他の領域の誘電率よりも高くして誘電体導波路を構成す
る。
え、誘電体基板に複数の伝送線路を構成して、または電
子部品を実装して、集積回路を構成する。
しくは、前記集積回路を備えて送受信装置を構成する。
路の構成について、図1および図2を参照して説明す
る。図1の(a)は誘電体導波路の外観斜視図であり、
(b)は隆起部が連続する方向に垂直な面の断面図であ
る。また、図2は誘電体導波路の製造段階別の断面形状
を示した図である。図1、図2において、1は誘電体基
板、2は上面電極、3は下面電極、4はスルーホール、
10は誘電体隆起部、101,110は誘電体シート、
104は貫通孔である。図1に示すように、誘電体基板
1の一部に、断面凸形状で、その断面に垂直方向に連続
する隆起部10が形成されている。この誘電体基板1の
隆起部10が形成されている面には、隆起部10の外面
(側面および上面)を含めて上面電極2が形成されてお
り、これに対向する面には略全面に下面電極3が形成さ
れている。また、隆起部10の延びる方向に沿って、そ
の隆起部10の両脇に、誘電体基板1の両面に形成され
た上面電極2と下面電極3とを導通させる、複数のスル
ーホール4が配列形成されている。また、隆起部10は
誘電体基板1の誘電率よりも高い誘電率の誘電体で形成
されている。
ける誘電体中での波長の1/2以下であり、誘電体基板
1の下面から隆起部10の上面までの高さは、使用周波
数における誘電体中での波長の1/2以上である。
ホール4が等価的に導波路の壁面を構成するため、隆起
部10の互いに対向する二つの側面をH面、隆起部10
の上面および誘電体基板1の下面をE面とするTE10モ
ードに準じたモードで電磁波が伝搬する。
率が、誘電体基板1の誘電率よりも高いことから、隆起
部10を誘電体基板1と同じ誘電率の誘電体を用いた場
合よりも、低背化することができる。また、電界および
磁界が隆起部10に集中するため、誘電体基板1のスル
ーホール4からの放射が低減できる。よって、低損失に
小型の誘電体導波路を構成することができる。
成されているが、誘電体基板1の誘電率は隆起部10の
誘電率よりも低いため、全体が隆起部10と同じ誘電率
である誘電体で形成されている場合よりも、スルーホー
ルの間隔を広くとることができる。よって、高信頼性で
小型の誘電体導波路を構成することができる。
について、図2を参照して説明する。図2の(a)に示
すように、先ず、複数の誘電体シート101,110を
積層する。ここで、誘電体シート110は、誘電体シー
ト101よりも誘電率が高いもので形成されている。こ
の誘電体材料の組み合わせは、少なくとも前記誘電率の
関係を保つことができればよい。
誘電体シート間を固着させ、一枚の誘電体基板として形
成する。
が高い側の誘電体シート110のみを所定の幅となるよ
うに削除して、図2の(b)に示すような、断面凸形状
の連続した隆起部10を形成する。
シート110からなる隆起部の両脇の位置に、積層され
た複数の誘電体シート101からなる誘電体基板1を貫
通する複数の貫通孔104を、隆起部10の連続する方
向に平行に、所定の間隔で形成する。
部10の両側面および上面を含み、誘電体基板1の片面
に上面電極2を形成し、これに対向する面には下面電極
3を形成する。また、貫通孔の内面に内面電極を設け
て、上面電極2と下面電極3とを導通させるスルーホー
ル4を形成する。
工、および電極形成のみで、誘電体導波路を構成する。
よって、通常の積層基板を製造する工程のみで誘電体導
波路を形成することができ、容易に作製することができ
る。
の順序である必要はなく、その順序を前後してもよい。
の構成について、図3を参照して説明する。
であり、(b)は隆起部が連続する方向に垂直な面の断
面図である。図3において、1は誘電体基板、2は上面
電極、3は下面電極、4はスルーホール、10は隆起部
である。図3に示した誘電体導波路は、隆起部10およ
び誘電体基板1の複数のスルーホール4に囲まれた領域
の誘電率がそれ以外の位置での誘電率よりも大きい構造
であり、他の構成については、図1に示した誘電体導波
路と同じである。
る二種類の誘電体基板を接合させ、その接合部に沿っ
て、複数のスルーホール4を設けることにより形成され
る。すなわち、隆起部10および複数のスルーホール4
に囲まれた誘電体基板1の領域となる高い誘電率の部分
10と、他の領域となる部分を前述の部分よりも低い誘
電率の部分1とを、別体で形成し、接合した後に、接合
部に沿って複数のスルーホール4を設けることにより、
全体を構成する。
スルーホール4に囲まれた領域の誘電率が他の領域より
も高くなるため、電磁界の分布が集中し、導体壁の近傍
の電磁界密度が低くなり、導体壁による損失を低減する
ことができる。
装置の例としてレーダ装置の構成を図4および図5を参
照して説明する。
みた外観斜視図であり、図5はその等価回路図である。
に、断面凸形状で連続する隆起部を形成し、誘電体基板
の両面に電極を形成するとともに、隆起部に沿って隆起
部の両脇に複数のスルーホールを配列することによって
伝送線路を構成している。また、隆起部は誘電体基板の
誘電率よりも高い誘電率である誘電体により形成されて
いる。
実装面側を示しているので、隆起部は現れていないが、
スルーホールの配列パターンによって、伝送線路の配置
形状が判る。すなわち、大まかにG1,G2,G3,G
4,G5で示す5つの伝送線路を構成している。
レーナ線路に接続したVCO(電圧制御発振器)を設け
ている。上記コプレーナ線路はG1で示す伝送線路と結
合する。伝送線路G1とG2との間には、上面に設けら
れたコプレーナ線路によって接続されたFETによる増
幅回路を設けている。FETにより増幅された信号はコ
プレーナ線路からG2に伝送される。また、伝送線路G
3の先端部分には、スロットアンテナを形成していて、
このスロットアンテナから送信信号が誘電体基板1に対
し垂直方向に放射される。伝送線路G2とG5の近接し
ている部分により方向性結合器を構成している。この方
向性結合器で電力分配された信号は、ミキサー回路の一
方のダイオードが接続されているコプレーナ線路にロー
カル信号として結合する。また、伝送線路G2,G3,
G4のY型に分岐している中央部にはサーキュレータを
構成している。このサーキュレータは、円板形状のフェ
ライト板による共振器を配し、そのフェライト板に対し
垂直方向に静磁界を印加する永久磁石を配置することに
よって構成しているが、図4ではそれらを省略してい
る。このサーキュレータを介して、スロットアンテナか
らの受信信号は伝送線路G4を介し、ミキサー回路の他
方のダイオードが接続されているコプレーナ線路に結合
する。ミキサー回路の2つのダイオードは平衡型ミキサ
ー回路として作用し、整合用受動部品を途中に有する平
衡線路を介して外部回路へ出力される。
る。図5において、VCOによる発振信号はAMPによ
り増幅され、方向性結合器CPLおよびサーキュレータ
CIRを経て、送信信号としてアンテナANTへ与えら
れる。サーキュレータCIRからの受信信号と方向性結
合器CPLからのローカル信号は、ミキサMIXに与え
られ、ミキサは中間周波信号IFを出力する。
線路を用いることによって、電力効率が高まり、低消費
電力で且つ物標の探知能力の高いレーダ装置が得られ
る。
げたが、送信信号を相手側の通信装置へ送信し、相手側
の通信装置からの送信信号を受信するようにすれば、同
様にして通信装置を構成することができる。
れた隆起部を誘電体基板の誘電率よりも高い誘電率であ
る誘電体により形成することにより、スルーホールから
の放射による損失を低減でき、低損失で高信頼性を有す
る小型の誘電体導波路を容易に構成することができる。
数のスルーホールで囲まれた領域についても、その誘電
率を、他の領域の誘電率よりも高くすることにより、導
波路部分の電磁界分布をさらに集中させ、低損失の誘電
体導波路を構成することができる。
路を備え、誘電体基板に複数の伝送線路を構成して、ま
たは電子部品を実装して集積回路を構成することによ
り、優れた伝送特性を備えた集積回路が得られる。
路、または前記集積回路を備えて送受信装置を構成する
ことにより、優れた伝送特性の送受信装置が得られる。
図および断面図
図および断面図
集積回路を電子部品実装面からみた外観斜視図
Claims (4)
- 【請求項1】 誘電体基板の少なくとも一方の面に、断
面凸形状で連続する隆起部を備え、該隆起部の外面を含
めて、前記誘電体基板の両面に電極が形成され、前記隆
起部の両脇に、前記誘電体基板の両面に形成された前記
電極間をそれぞれ導通させる複数のスルーホールが配列
形成された誘電体導波路であって、 前記隆起部が、前記誘電体基板の誘電率よりも高い誘電
率である誘電体により形成された誘電体導波路。 - 【請求項2】 前記誘電体基板の前記複数のスルーホー
ルで囲まれた領域の誘電率を他の領域の誘電率よりも高
くした請求項1に記載の誘電体導波路。 - 【請求項3】 請求項1または請求項2に記載の誘電体
導波路を備え、前記誘電体基板に複数の伝送線路を構成
して成る、または電子部品を実装して成る集積回路。 - 【請求項4】 請求項1もしくは請求項2に記載の伝送
線路、または、請求項3に記載の集積回路を備えてなる
送受信装置。
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