JP2003008310A - 高周波伝送線路の結合構造とそれを用いた可変移相器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 構造が簡便で量産性に優れ、高周波信号を損
失が十分に小さい状態で基板の垂直方向に伝送でき、か
つメタル筐体等に直接に実装できて、機器類の小型化、
低コスト化に寄与する新規な高周波伝送線路の結合構造
と、それを用いた可変移相器とを提供する。 【解決手段】 結合構造は、薄膜状の２層の導体線路１
１、１２を、結合用の誘電体層２１を介した少なくとも
１つの電磁結合によって互いに結合し、さらにこの結合
構造を構成する積層体に、接地用の誘電体層２２を介し
て平板状の接地層３を積層した。可変移相器は、上記誘
電体層２２を、直流ないし低周波の制御電圧の印加によ
って誘電率が変化する誘電率可変材料にて形成した。

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、特に周波数１Ｇ
Ｈｚ以上の、マイクロ波領域等の高周波の信号を、より
小さな損失で、２つの伝送線路間に伝達することのでき
る高周波伝送線路の結合構造と、この結合構造を利用し
た移相器とに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】社会の情報化が進み、高速大容量の情報
伝達を可能にするために、１ＧＨｚ以上のマイクロ波あ
るいはミリ波を用いる通信機器の開発が進んでおり、こ
れに対応して高周波基板や高周波デバイスの開発も進ん
でいる。高周波基板は小型化、低コスト化等を目的に多
層化されることが多く、その場合、信号を垂直方向に伝
送させるべく、異なる層の配線間を接続する必要があ
る。このような層間での配線の接続には通常、ビアが用
いられる。しかしビアを使って１ＧＨｚ以上の高周波の
信号を伝送させると、反射損や漏洩損による伝送損失が
大きくなるという問題がある。また、ビアの穴あけや穴
側壁へのメタライズ等を要するため、製造工程が複雑に
なるという問題もある。このため、より小さな伝送損失
でかつ簡便に、高周波信号を垂直方向に伝送できる伝送
線路の結合構造に対する要求が高まっている。

【０００３】高周波信号を基板の垂直方向に伝送させる
１つの手段として、ビアに代えて、電磁結合を用いるこ
とが考えられる。電磁結合の構造としては、例えば特開
平１１−１７４１１号公報に開示されるように、薄膜状
の２層の導体線路を、１層の誘電体層を挟んで、互いに
伝送方向に沿ってオーバーラップさせて対峙させた結合
構造や、あるいは特開平１０−１６３７１３号公報に開
示されるように、薄膜状の２層の導体線路を、２層の結
合用の誘電体層と、その間に配置した、スロット孔を有
する薄膜状の第２の接地層とを介して互いにオーバーラ
ップさせて、スロット孔を通して対峙させた結合構造が
広く用いられる。

【０００４】また高周波デバイスとしては、電子走査ア
ンテナやノイズキャンセラー等に利用される遅延時間制
御素子、すなわち高周波の位相を制御する移相器の必要
性が高くなっており、特に位相を連続的に可変制御でき
る移相器の開発が進められている。位相を連続的に可変
制御できる移相器としては、例えばF. W. Van Keulsら
による「(YBa₂Cu₃O_7-δ,Au)/SrTiO₃/LaAlO₃ thin film
conductor/ ferroelectriccoupled microstripline pha
se shifters for phase array applications〔(YBa₂Cu₃
O_7-δ,Au)/SrTiO₃/LaAlO₃薄膜導体とそれを用いたフェ
ーズドアレイアプリケーション用の電磁結合マイクロス
トリップライン型移相器〕」〔Applied Physics Lette
r, 71(21), Page 3075-3077, 24 November 1997〕や、
あるいは特開２０００−３１５９０２号公報に開示され
るような、直流から１０ｋＨｚ程度の低周波の電圧の印
加によってその誘電率を変化させうる誘電率可変材料を
用いたものが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
磁結合構造を有する多層回路基板や移相器においては、
以下に述べるような問題があった。 (a) 多層回路基板の表裏両面に導体線路が露出してい
るため、そのままではメタル筐体等に実装することがで
きない。そして実装の際には、上記導体線路がメタル筐
体等に直接に接触しないように、多層回路基板を筐体か
ら浮かして配置しなければならず、その分のスペースが
無駄になるため、機器類の小型化、低コスト化の傾向に
反することになる。 (b) 特に移相器については、誘電率可変材料に印加さ
れた制御電圧を高周波線路に漏洩させないために、その
遮断を行う必要があるが、従来の遮断部の形成には数μ
ｍオーダーの寸法精度が要求されるため製造が難しい。
また遮断部に代えてコンデンサ等の遮断用部品を別途実
装することも考えられるが、その分のスペースが無駄に
なるため、やはり機器類の小型化、低コスト化の傾向に
反することになる。

【０００６】この発明の第１の目的は、構造が簡便で量
産性に優れる上、高周波信号を、その損失が実用上、十
分に小さい状態で、基板の垂直方向に伝送することがで
き、しかもメタル筐体等に直接に実装することができ
て、機器類の小型化、低コスト化をさらに推進すること
ができる、新規な高周波伝送線路の結合構造を提供する
ことにある。またこの発明の第２の目的は、遮断部を有
するにも拘らず構造が簡便で量産性に優れる上、やはり
メタル筐体等に直接に実装することができて、機器類の
小型化、低コスト化をさらに推進することができる、新
規な可変移相器を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、薄膜状の２層の導体線路を、結合用の
誘電体層を介した少なくとも１つの電磁結合によって互
いに結合してなる高周波伝送線路の結合構造であって、
上記結合構造を構成する積層体に、接地用の誘電体層を
介して、平板状の接地層を積層したことを特徴とする高
周波伝送線路の結合構造である。請求項１の構成では、
電磁結合による結合構造を構成する積層体に、接地用の
誘電体層を介して、平板状の接地層を積層してあるた
め、この接地層を、例えばメタル筐体等に直接に接触す
るように実装しても、伝送損失が急増するなどの問題を
生じるおそれがない。よって、請求項１の結合構造を備
えた多層回路基板はメタル筐体等に直接に実装できるた
め、機器類の小型化、低コスト化をさらに推進すること
が可能となる。

【０００８】また請求項６記載の発明は、上記請求項１
記載の高周波伝送線路の結合構造のうち接地用の誘電体
層を、当該誘電体層を挟む導体線路と接地層との間に直
流ないし低周波の制御電圧を印加した際に、当該印加電
圧値に応じて誘電率が変化する誘電率可変材料にて形成
したことを特徴とする可変移相器である。請求項６の構
成では、電磁結合の部分が、直流ないし低周波の制御電
圧を遮断する遮断部としても機能する。よって、同一基
板上に別個に遮断部を形成する場合に比べて、移相器の
構造を簡略化でき、その量産性を向上できる。また移相
器をコンパクト化できる上、コンデンサ等の遮断用部品
を別途実装する必要もない。しかも接地層を、例えばメ
タル筐体等に直接に接触するように実装しても、伝送損
失が急増するなどの問題を生じるおそれもない。したが
って請求項６の構成によれば、やはり機器類の小型化、
低コスト化をさらに推進することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１(a)(b)は、この発明の高周波
伝送線路の結合構造の一例を示す図である。これらの図
に見るように、この例の結合構造は、２層の導体線路１
１、１２を、１層の結合用の誘電体層２１を挟んで、互
いに伝送方向に沿ってオーバーラップさせて対峙させる
ことで電磁結合したものである。誘電体層２１の、図で
は下面の、２層の導体線路１１、１２をオーバーラップ
させた部分を含む領域（図の場合は誘電体層２１の全
面）には、接地用の誘電体層２２を介して接地層３を積
層している。

【００１０】そして導体線路１１と接地層３とによって
第１のマイクロストリップ線路を構成し、また導体線路
１２と接地層３とによって第２のマイクロストリップ線
路を構成している。かかる結合構造では、２層の導体線
路１１、１２を上記のように電磁結合したことによっ
て、高さの異なる第１および第２のマイクロストリップ
線路間で、高周波信号を垂直方向に伝送することができ
る。

【００１１】しかもこの結合構造では、誘電体層２２を
介して共通の接地層３を積層することで一方の導体線路
１２を覆っているため、この接地層３を、例えばメタル
筐体等に直接に接触するように実装しても、伝送損失が
急増するなどの問題を生じるおそれがない。よって機器
類の小型化、低コスト化をさらに推進することができ
る。さらに上記結合構造は高周波の電磁結合を利用した
ものゆえ、例えば直流や、１ＧＨｚ未満ないし低周波を
遮断する遮断部として機能させることもできる。

【００１２】なお上記の結合構造においては、第１およ
び第２のマイクロストリップ線路間での伝送効率を向上
するために、結合構造を構成する各部が、式(1)：

【００１３】

【数７】

【００１４】〔式中のｈ１は誘電体層２１の厚み[ｍ
ｍ]、ｈ２は誘電体層２２の厚み[ｍｍ]、ε１は誘電体
層２１を形成する誘電体の比誘電率、ε２は誘電体層２
２を形成する誘電体の比誘電率である。〕 式(2)：

【００１５】

【数８】

【００１６】〔式中のｄ１は、２層の導体線路１１、１
２の、伝送方向に沿うオーバーラップ長[ｍｍ]、λ１
は、式(2-1)：

【００１７】

【数９】

【００１８】で求められる、２層の誘電体層２１、２２
を１つの積層複合誘電体と見たときの、当該積層複合誘
電体中での高周波の実効波長[ｍｍ]であり、式(2-1)中
のｆは高周波の周波数[ＧＨｚ]、ｈ１、ｈ２、ε１およ
びε２は前記と同じである。〕および式(3)：

【００１９】

【数１０】

【００２０】〔式中のｗ１、ｗ２はそれぞれの導体線路
１１、１２の、伝送方向と直交する方向の幅である。〕
を全て満足していることが好ましい。式(1)〜(3)の1つ
でも満足しない場合には、第１および第２のマイクロス
トリップ線路間での伝送損失が高くなる傾向を示すが、
式(1)〜(3)を全て満足していれば、上記伝送損失を著し
く低減することができる。

【００２１】なお式(1)は、２層の誘電体層２１、２２
の厚みｈ１、ｈ２と比誘電率ε１、ε２をできるだけ近
い値に設定することで、伝送損失を低減できることを示
している。ここにおいて厚みｈ１は、図１(a)に示すよ
うに誘電体層２１の、導体線路１１、１２間の厚みであ
り、厚みｈ２は、誘電体層２２の、導体線路１２と接地
層３との間の厚みである。また式(2)は、２層の導体線
路１１、１２のオーバーラップ長ｄ１と、高周波の周波
数ｆと、そして２層の誘電体層２１、２２の厚みｈ１、
ｈ２および比誘電率ε１、ε２との関係から最適なオー
バーラップ長ｄ１を設定することで、伝送損失を低減で
きることを示している。かかる式(2)中のλ１を規定す
る式(2-1)の右辺の、分母中の平方根内の数式は、２層
の誘電体層２１、２２を１つの積層複合誘電体と見たと
きの、当該積層複合誘電体の、層の厚み方向における複
合誘電率を示す。

【００２２】さらに式(3)は、２層の導体線路１１、１
２の幅ｗ１、ｗ２をできるだけ近い値に設定すること
で、伝送損失を低減できることを示している。上記のう
ち導体線路１１、１２、および接地層３はそれぞれ種々
の導体材料によって形成することができるが、電気抵抗
が小さいほど伝送損失を低減できることから、例えばＡ
ｇ、Ｃｕ、Ａｌ、およびＡｕ等の電気抵抗の小さい金属
にて形成するのが好ましい。

【００２３】導体線路１１は、誘電体層２１の片面に、
例えばプリント配線基板の導体回路を形成する技術など
を利用して薄膜状に形成するのが好ましい。また導体線
路１２は、誘電体層２１の反対面、または誘電体層２２
の片面に、同様にして薄膜状に形成するのが好ましい。
両導体線路１１、１２の厚みは１００μｍ以下、特に１
０〜５０μｍであるのが好ましい。さらに接地層３は、
上記と同様に薄膜状に形成しても良いが、積層体全体の
剛性や、当該接地層３を介して筐体に実装することなど
を考慮すると、例えば厚み０．２ミリ以上の剛直な金属
板にて形成するのが好ましい。

【００２４】誘電体層２１、２２は、それぞれプリント
配線基板の絶縁基板等に用いられる無機質または有機質
の種々の誘電体材料によって形成することができるが、
誘電正接が小さいほど伝送損失を低減できることから、
誘電正接が小さく、しかも前記式(1)〜(3)を満足する特
性を有する誘電体材料にて形成するのが好ましい。また
両誘電体層２１、２２のうち、前記のように導体線路１
１、１２となる金属薄膜を直接に形成する層について
は、その形成方法において誘電体層が受ける熱的、物理
的、あるいは化学的な衝撃に十分に耐えうる誘電体材料
にて形成するのが好ましい。これらの条件を満たす好適
な誘電体層としては、例えばフッ素樹脂のフィルムなど
が挙げられる。

【００２５】また、誘電体層２１の両面に導体線路１
１、１２を形成するとともに、接地層３を、前記のよう
に剛直な金属板にて形成する場合は、誘電体層２２を形
成する誘電体材料として、これらの衝撃に対する耐性が
なく、また強度的にも十分でない誘電体材料や、あるい
はその構造上、形態上の理由などで、導体線路１１、１
２となる金属薄膜を直接に形成するのが困難な誘電体材
料などを適用しても、十分に実用可能な結合構造を形成
することができる。このため誘電体層２２を形成する誘
電体材料の適用範囲を広げることができる。

【００２６】例えば樹脂の発泡体は、ｔａｎδが著しく
小さく、低損失な材料であるが、多孔質ゆえ、その表面
に直接に、連続した金属薄膜を形成できない。しかし上
記の構成によれば、かかる樹脂の発泡体であっても、誘
電体層２２を形成する誘電体材料として使用可能であ
る。なおこの場合には、誘電体層２１、２２の構造が大
きく異なるため、前記式(1)を必ずしも満足しなくても
良い。また以下に述べるように、誘電体層２２を、例え
ば液晶材料や高分子分散液晶材料などの誘電率可変材料
にて形成して可変移相器を構成することも可能となる。

【００２７】図２(a)(b)は、上記図１(a)(b)の結合構造
を応用した可変移相器の一例を示す図である。図の可変
移相器は、上記の結合構造を２つ組み合わせたものであ
る。すなわち誘電体層２１の、図では上面側の両端２箇
所に、それぞれ薄膜状の導体線路１１を形成し、かつ下
面側に、その両端が上記両導体線路１１とそれぞれオー
バーラップして電磁結合するように、薄膜状の導体線路
１２を形成するとともに、接地層３を厚み０．２ｍｍ以
上の剛直な金属板にて形成して、両者の間に、誘電率可
変材料にて形成した誘電体層２２を介装している。

【００２８】そして一方の導体線路１１と接地層３とに
よって第１のマイクロストリップ線路を構成し、導体線
路１２と接地層３とによって第２のマイクロストリップ
線路を構成し、さらに他方の導体線路１１と接地層３と
によって第３のマイクロストリップ線路を構成してい
る。なお、図において符号１３は、誘電体層２１に設け
たスルーホール２１ａをメタライズして形成した、誘電
体層２１の表裏両面間を繋ぐビア、符号１２ａは、誘電
体層２１の裏面に導体線路１２と一体形成した、ビア１
３と導体線路１２とを繋ぐ薄膜状の引き出し線路、１２
ｂは、引き出し線路１２ａに設けた、高周波信号の漏洩
を防止するための薄膜状の遮断部である。上記ビア１３
と引き出し線路１２ａとは、誘電率可変材料からなる誘
電体層２２に印加する直流ないしは低周波の制御電圧
を、可変移相器の表面である誘電体層２１の表面に露出
したビア１３の端面１３ａから、導体線路１２に供給す
るための給電回路を構成している。

【００２９】誘電率可変材料としては、前述したように
液晶材料（ネマティック液晶、コレステリック液晶、ス
メクティック液晶またはこれらの混合液晶等）や、これ
らの液晶を高分子マトリクス中に分散させた高分子分散
液晶材料等が挙げられる。またその他の誘電率可変材料
としては、例えばチタン酸バリウム、チタン酸バリウム
ストロンチウム、チタン酸ストロンチウム、ニオブ酸リ
チウム、ニオブ酸タンタル等の酸化物強誘電体も利用可
能である。

【００３０】このうち液晶材料、高分子液晶材料からな
る誘電体層２２においては、 ・当該層を挟む導体線路１２と接地層３との間に印加す
る直流もしくは低周波の制御電圧の電圧値に応じて液晶
分子の配向が変化すること、 ・液晶分子の誘電率には異方性があるため、上記のよう
に配向が変化すると、マイクロストリップ線路を伝搬す
る高周波が誘電体層２２から受ける誘電率の関数で表さ
れる等価誘電率ε_effが変化すること、 ・このため式(6)：

【００３１】

【数１１】

【００３２】〔式中のｆは高周波の周波数[ＧＨｚ]、ｃ
は真空中における光の速度である。〕で求められる、高
周波が長さＬのマイクロストリップ線路を伝搬するとき
の伝搬遅延時間に基づく位相の遅れΦが変化すること、
に基づき、導体線路１２と接地層３との間に印加する制
御電圧の電圧値に応じて、高周波の位相を制御すること
ができる。高分子分散液晶材料からなる誘電体層２２
は、当該高分子分散液晶材料と溶剤とを含む塗布液を接
地層３の表面に塗布した後、溶剤を除去することで形成
される。

【００３３】かかる可変移相器においては、第１のマイ
クロストリップ線路に入力された高周波信号を、電磁結
合によって第２のマイクロストリップ線路に伝送し、上
述した機構に基づいて、導体線路１２と接地層３との間
に印加する制御電圧の電圧値に応じて高周波の位相を制
御した後、電磁結合によって第３のマイクロストリップ
線路に伝送して出力することができる。またこの際、直
流ないし低周波である制御電圧は、第２のマイクロスト
リップ線路とその前後のマイクロストリップ線路とを繋
ぐ電磁結合の部分で遮断されるため、入力側および出力
側の高周波線路に漏洩することがない。

【００３４】なお上記可変移相器においても、組み込ん
だ２つの結合構造での、第１〜第３のマイクロストリッ
プ線路間での伝送効率を向上するために、結合構造を構
成する各部が、前記式(1)〜(3)を全て満足していること
が好ましい。この理由は先に述べたとおりである。次に
図３(a)(b)は、この発明の高周波伝送線路の結合構造
の、他の例を示す図である。

【００３５】これらの図に見るようにこの例の結合構造
は、２層の導体線路１１、１２を、２層の結合用の誘電
体層２１ａ、２１ｂと、その間に配置した、スロット孔
４１を有する薄膜状の第２の接地層４とを介して、当該
第２の接地層４の、スロット孔４１を形成した部分を含
む領域で互いに伝送方向に沿ってオーバーラップさせ
て、スロット孔４１を通して対峙させることで電磁結合
したものである。このうち図では下側の誘電体層２１ｂ
の下面の、２層の導体線路１１、１２をオーバーラップ
させた部分外の領域には、接地用の誘電体層２２を介し
て接地層３を積層している。

【００３６】そして導体線路１１と接地層４とによって
第１のマイクロストリップ線路を構成し、また導体線路
１２と接地層３、４とによって、その先端に導体線路１
２と接地層３とからなる第２のマイクロストリップ線路
部を有するストリップ線路を構成している。かかる結合
構造では、２層の導体線路１１、１２を上記のように電
磁結合したことによって、高さの異なる第１のマイクロ
ストリップ線路とストリップ線路との間で、当該ストリ
ップ線路の先端の第２のマイクロストリップ線路部を介
して、高周波信号を垂直方向に伝送することができる。

【００３７】しかもこの結合構造では、誘電体層２２を
介して接地層３を積層することで一方の導体線路１２を
覆っているため、この接地層３を、例えばメタル筐体等
に直接に接触するように実装しても、伝送損失が急増す
るなどの問題を生じるおそれがない。よって機器類の小
型化、低コスト化をさらに推進することができる。さら
に上記結合構造は高周波の電磁結合を利用したものゆ
え、例えば直流や、１ＧＨｚ未満ないし低周波を遮断す
る遮断部として機能させることもできる。

【００３８】なお上記の結合構造においては、両ストリ
ップ線路間での伝送効率を向上するために、導体線路１
２を、接地層３を積層した領域内の、伝送方向と直交す
る方向の幅がｗ２１とされた幅狭部１２ｄと、上記領域
外の、幅がｗ２２とされた幅広部１２ｅとを有する形状
に形成するのが好ましい。またそれとともに、下記式
(4)： ｄ１１≦ｄ２ (4) 〔式中のｄ１１は、２層の導体線路１１、１２の、伝送
方向に沿うオーバーラップ長の１／２に相当する、それ
ぞれの導体線路１１、１２の端縁からスロット孔４１の
伝送方向の中心位置までの、伝送方向に沿う長さ[ｍ
ｍ]、ｄ２は、接地層３の端縁からスロット孔４１の伝
送方向の中心位置までの、接地層３を積層していない領
域の、伝送方向に沿う長さ[ｍｍ]である。〕および式
(5)：

【００３９】

【数１２】

【００４０】〔式中のｗ２１、ｗ２２は前記のとおりで
ある。またｋは式(5-1)：

【００４１】

【数１３】

【００４２】で求められる値であり、式(5-1)中のｈ１
２は誘電体層２１ｂの厚み[ｍｍ]、ｈ２は誘電体層２２
の厚み[ｍｍ]、ε１２は誘電体層２１ｂを形成する誘電
体の比誘電率、ε２は誘電体層２２を形成する誘電体の
比誘電率である。〕を全て満足していることが好まし
い。式(4)(5)のいずれか一方でも満足しない場合は両ス
トリップ線路間での伝送損失が高くなる傾向を示すが、
式(4)(5)を全て満足していれば、上記伝送損失を著しく
低減することができる。

【００４３】なお式(4)は、導体線路１１と、導体線路
１２のうち幅広部１２ｅとをオーバーラップさせて電磁
結合した部分にかからないように接地層３を積層する
と、伝送損失を低減できることを示している。また式
(5)は、導体線路１２の幅狭部１２ｄの幅を、上記電磁
結合に関与する幅広部１２ｅの幅よりも所定の割合で狭
くしてインピーダンス整合を取ることにより、伝送損失
を低減できることを示している。かかる式(5)中のｋを
規定する式(5-1)の右辺左側の分数の、分子中の平方根
内の数式は、２層の誘電体層２１ｂ、２２を１つの積層
複合誘電体と見たときの、当該積層複合誘電体の、層の
厚み方向における複合誘電率を示す。また式(5-1)の右
辺右側の分数の、分母の数式は、２層の誘電体層２１
ｂ、２２の、厚みの平均値を示している。この２つが、
結合時のインピーダンス整合に関与している。ここにお
いて厚みｈ１２は、図３(a)に示すように誘電体層２１
ｂの、接地層４と導体線路１２との間の厚みであり、厚
みｈ２は、誘電体層２２の、導体線路１２と接地層３と
の間の厚みである。

【００４４】また図３(a)(b)の結合構造では、第１のマ
イクロストリップ線路と第２のマイクロストリップ線路
部との間の伝送効率を向上するために、さらに式(7)：

【００４５】

【数１４】

【００４６】〔式中のｈ１１は誘電体層２１ａの厚み
[ｍｍ]、ｈ１２は誘電体層２１ｂの厚み[ｍｍ]、ε１１
は誘電体層２１ａを形成する誘電体の比誘電率、ε１２
は誘電体層２１ａを形成する誘電体の比誘電率であ
る。〕 式(8)：

【００４７】

【数１５】

【００４８】〔式中のｄ１１は、前記のとおり導体線路
１１、１２の、伝送方向に沿うオーバーラップ長の１／
２の長さ[ｍｍ]、λ２は、式(8-1)：

【００４９】

【数１６】

【００５０】で求められる、２層の誘電体層２１ａ、２
１ｂを１つの積層複合誘電体と見たときの、当該積層複
合誘電体中での高周波の実効波長[ｍｍ]であり、式(8-
1)中のｆは高周波の周波数[ＧＨｚ]、ｈ１１、ｈ１２、
ε１１およびε１２は前記と同じである。〕 式(9)：

【００５１】

【数１７】

【００５２】〔式中のｗ１は、導体線路１１の、伝送方
向と直交する方向の幅であり、ｗ２２は前記と同じであ
る。〕 式(10)：

【００５３】

【数１８】

【００５４】〔式中のｗ３は、スロット孔４１の、伝送
方向と直行する方向の幅であり、λ２は前記と同じであ
る。〕および式(11)：

【００５５】

【数１９】

【００５６】〔式中のｄ３は、スロット孔４１の、伝送
方向の幅であり、λ２は前記と同じである。〕を満足し
ているのが好ましい。なお式(7)は、前記式(1)と同様
に、２層の誘電体層２１ａ、２１ｂの厚みｈ１１、ｈ１
２と比誘電率ε１１、ε１２をできるだけ近い値に設定
することで、伝送損失を低減できることを示している。
ここにおいて厚みｈ１１は、図３(a)に示すように誘電
体層２１ａの、導体線路１１と接地層４との間の厚みで
あり、厚みｈ１２は前記のとおりである。

【００５７】また式(8)は、前記式(2)と同様に、２層の
導体線路１１、１２のオーバーラップ長の半分の長さｄ
１１と、高周波の周波数ｆと、そして２層の誘電体層２
１ａ、２１ｂの厚みｈ１１、ｈ１２および比誘電率ε１
１、ε１２との関係から最適なオーバーラップ長ｄ１１
×２を設定することで、伝送損失を低減できることを示
している。かかる式(8)中のλ２を規定する式(8-1)の右
辺の、分母中の平方根内の数式は、２層の誘電体層２１
ａ、２１ｂを１つの積層複合誘電体と見たときの、当該
積層複合誘電体の、層の厚み方向における複合誘電率を
示す。

【００５８】式(9)は、前記式(3)と同様に、導体線路１
１の幅ｗ１と、導体線路１２のうち幅広部１２ｅの幅ｗ
２２とをできるだけ近い値に設定することで、伝送損失
を低減できることを示している。式(10)は、スロット孔
４１の、伝送方向と直交する方向の幅ｗ３と、高周波の
周波数ｆと、そして２層の誘電体層２１ａ、２１ｂの厚
みｈ１１、ｈ１２および比誘電率ε１１、ε１２との関
係から最適なスロット孔４１の幅ｗ３を設定すること
で、伝送損失を低減できることを示している。

【００５９】さらに式(11)は、スロット孔４１の、伝送
方向の幅ｄ３と、高周波の周波数ｆと、そして２層の誘
電体層２１ａ、２１ｂの厚みｈ１１、ｈ１２および比誘
電率ε１１、ε１２との関係から最適なスロット孔４１
の幅ｄ３を設定することで、伝送損失を低減できること
を示している。上記各部は、それぞれ先の例と同様の材
料によって形成することができる。導体線路１１は、誘
電体層２１ａの片面に、例えばプリント配線基板の導体
回路を形成する技術などを利用して薄膜状に形成するの
が好ましい。また接地層４は、誘電体層２１ａの反対
面、または誘電体層２１ｂの片面に、同様にして薄膜状
に形成するのが好ましい。さらに導体線路１２は、誘電
体層２１ｂの反対面に、同様にして薄膜状に形成するの
が好ましい。導体線路１１、１２、接地層４の厚みは１
００μｍ以下、特に１０〜５０μｍであるのが好まし
い。

【００６０】さらに接地層３は薄膜状に形成しても良い
が、積層体全体の剛性や、当該接地層３を介して筐体に
実装することなどを考慮すると、前記と同様に、例えば
厚み０．２ミリ以上の剛直な金属板にて形成するのが好
ましい。誘電体層２１ａ、２１ｂは、接着性を有するご
く薄手の接着フィルムなどを介して互いに接着される。
より正確を期するためには、誘電体層２１ａ、２１ｂの
うち、接着フィルムが導体線路１２を介さずに直接に接
着される側の厚みに、当該接着フィルムの厚みを加える
のが望ましい。しかし接着フィルムは通常、誘電体層２
１ａ、２１ｂに比べて極めて薄いので、その厚みを無視
しても大きな影響はない。

【００６１】上記誘電体層２１ａ、２１ｂとして、前記
のようにフッ素樹脂のフィルムなどの耐性に優れたもの
を用いるとともに、接地層３を剛直な金属板にて形成す
る場合は、誘電体層２２を形成する誘電体材料として、
前記と同様に、これらの衝撃に対する耐性がなく、また
強度的にも十分でない誘電体材料や、あるいはその構造
上、形態上の理由などで、導体線路１１、１２となる金
属薄膜を直接に形成するのが困難な誘電体材料などを適
用しても、十分に実用可能な結合構造を形成することが
できる。このため誘電体層２２を形成する誘電体材料の
適用範囲を広げることができる。

【００６２】例えば先に述べたようにｔａｎδが著しく
小さく、低損失な材料である樹脂の発泡体であっても、
誘電体層２２を形成する誘電体材料として使用可能であ
る。また以下に述べるように誘電体層２２を、例えば液
晶材料や高分子分散液晶材料などの誘電率可変材料にて
形成して可変移相器を構成することも可能となる。図４
(a)(b)は、上記図３(a)(b)の結合構造を応用した可変移
相器の一例を示す図である。図の可変移相器は、上記の
結合構造を２つ組み合わせたものである。

【００６３】すなわち誘電体層２１ａの、図では上面側
の両端２箇所には、それぞれ薄膜状の導体線路１１を形
成し、かつ下面側には、薄膜状の接地層４を形成してい
る。接地層４は、上記両導体線路１１と、後述する導体
線路１２とがオーバーラップして電磁結合する２個所の
位置にスロット孔４１を有している。また誘電体層２１
ｂの、図では下面側には、その両端が上記両導体線路１
１とそれぞれオーバーラップして電磁結合するように、
薄膜状の導体線路１２を形成するとともに、接地層３を
厚み０．２ｍｍ以上の剛直な金属板にて形成している。

【００６４】導体線路１２は、接地層３を積層する領域
内の幅狭部１２ｄの両端に、上記領域外の幅広部１２ｅ
を２つ連結した形状を有している。そして、図示しない
接着性のフィルムなどを用いて誘電体層２１ａ、２１ｂ
を積層するとともに、この積層体と接地層３との間に、
誘電率可変材料にて形成した誘電体層２２を介装して可
変移相器を構成している。誘電率可変材料としては、前
記と同様のものが用いられる。

【００６５】かかる可変移相器においては、一方の導体
線路１１と接地層４とによって第１のマイクロストリッ
プ線路が構成され、導体線路１２と接地層３、４とによ
ってストリップ線路が構成されて、この両線路が、スト
リップ線路の一方の端に設けた第２のマイクロストリッ
プ線路部を介して電磁結合されている。また他方の導体
線路１１と接地層４とによって第３のマイクロストリッ
プ線路が構成され、この第３のマイクロストリップ線路
とストリップ線路とが、ストリップ線路の他方の端に設
けた第４のマイクロストリップ線路部を介して電磁結合
されている。

【００６６】上記の可変移相器においては、第１のマイ
クロストリップ線路に入力された高周波信号を、電磁結
合によって、第２のマイクロストリップ線路部を介して
ストリップ線路に伝送し、前述した機構に基づいて、導
体線路１２と接地層３との間に印加する制御電圧の電圧
値に応じて高周波の位相を制御した後、電磁結合によっ
て、第４のマイクロストリップ線路部を介して第３のマ
イクロストリップ線路に伝送して出力することができ
る。またこの際、直流ないし低周波である制御電圧は、
２つの結合構造の部分で遮断されるため、入力側および
出力側の高周波線路に漏洩することがない。

【００６７】なお上記可変移相器においても、組み込ん
だ２つの結合構造での伝送効率を向上するために、結合
構造を構成する各部が、前記式(4)(5)(7)〜(11)を全て
満足していることが好ましい。この理由は先に述べたと
おりである。

【００６８】

【実施例】以下にこの発明を、実施例、比較例に基づい
て説明する。 実施例１−１〜１−６ 図５(a)(b)に示すように、図１(a)(b)の結合構造を２つ
組み合わせた積層構造を有する多層回路基板を製造し
た。すなわちフッ素樹脂基板〔Ｒｏｇｅｒｓ社製のＤｕ
ｒｏｉｄ ＲＴ／５８８０、比誘電率ε１＝２．２、誘
電正接ｔａｎδ＝０．０００９、厚みｈ１＝０．１２７
ｍｍ〕を長さ１０２ｍｍ、幅３０ｍｍにカットした誘電
体層２１の、図では上面側の両端２箇所に、それぞれ導
体線路１１としての、長さＬ１＝４ｍｍ、幅ｗ１＝１ｍ
ｍ、厚み１８μｍの銅薄膜を形成した。

【００６９】また、上記フッ素樹脂基板の下面側には、
その両端が上記両導体線路１１とそれぞれオーバーラッ
プ長ｄ１＝０．５ｍｍずつでオーバーラップして電磁結
合するように、導体線路１２としての、長さＬ２＝９５
ｍｍ、幅ｗ２＝１ｍｍ、厚み１８μｍの銅薄膜を形成し
た。さらに厚み１ｍｍのアルミニウム板の片面に、ＰＦ
Ａ系フッ素樹脂〔ダイキン工業(株)製の商品名ネオフロ
ン、比誘電率ε２＝２．０、誘電正接ｔａｎδ＝０．０
００５〕を、表１に示す厚みｈ２で積層した積層体を作
製し、これを接地層３および誘電体層２２として用い
た。

【００７０】そして上記両積層体を、図５(a)(b)の積層
構造となるように積層し、圧着して、一方の導体線路１
１と接地層３とによって第１のマイクロストリップ線路
を構成し、導体線路１２と接地層３とによって第２のマ
イクロストリップ線路を構成し、さらに他方の導体線路
１１と接地層３とによって第３のマイクロストリップ線
路を構成した多層回路基板を得た。また、接地層３およ
び誘電体層２２を積層しなかったものを比較例１の回路
基板とした。

【００７１】上記各実施例、比較例の回路基板につい
て、下記の伝送特性試験Ｉを行って、その特性を評価し
た。 伝送特性試験Ｉ 実施例、比較例の回路基板の両端の第１および第３のマ
イクロストリップ線路を、テストフィクスチャー〔Ｗｉ
ｌｔｒｏｎ社製の３６８０Ｖ〕を用いて固定して、回路
基板への給電部のロスをキャンセルすべく校正を行った
上、ネットワークアナライザ〔ヒューレットパッカード
社製のＨＰ８５１０〕を用いて透過損失Ｄａ[ｄＢ]を測
定した。なお測定周波数ｆは４０ＧＨｚとした。

【００７２】また実施例、比較例と同じ材料を用いて、
図６(a)(b)に示す、第１および第３のマイクロストリッ
プ線路と同じ構造で、両線路を足したのと同じ長さＬ１
×２の回路基板、および図７(a)(b)に示す、第２のマイ
クロストリップ線路と同じ構造、同じ長さＬ２の回路基
板を作製して、上記と同様にして透過損失Ｄｂ[ｄＢ]
〔図６(a)(b)〕および透過損失Ｄｃ[ｄＢ]〔図７(a)
(b)〕を測定した。そして式(12)： Ｄ＝｛Ｄａ−（Ｄｂ＋Ｄｃ）｝／２ (12) により、実施例、比較例の回路基板中の、１つの結合構
造における透過損失Ｄ[ｄＢ]を求め、伝送特性を評価し
た。結果を表１に示す。

【００７３】

【表１】

【００７４】表より、誘電体層２２を介して接地層３を
形成しなかった比較例１の回路基板は、透過損失Ｄが１
８ｄＢと大きく、実用に適さないことが判った。これに
対し、誘電体層２２を介して接地層３を形成した実施例
１−１〜１−６の回路基板は、いずれも比較例１に比べ
て透過損失Ｄを小さくできることが確認された。また比
較例１の回路基板は、表裏両面に導体線路１１、１２が
露出しているためメタル筐体に実装することができなか
ったが、実施例１−１〜１−６の回路基板は、接地層３
がメタル筐体に直接に接触するように実装しても、透過
損失Ｄは変化しないことが確認された。

【００７５】また各実施例を比較すると、前記式(2)(3)
をともに満足している場合には、誘電体層２２の厚みを
大きくして、式(1)の中辺で求められる数値を小さくす
るほど透過損失Ｄを小さくでき、特に数値を式(1)で規
定した０．５〜２の範囲内とすることで、透過損失Ｄを
著しく低減できることがわかった。また実施例１−５の
多層回路基板について、測定周波数を変化させながら、
前記と同様にして透過損失Ｄを求めた結果を図８に示
す。図より、実施例１−５の多層回路基板によれば、２
つの電磁結合の部分の働きにより、低周波の成分を選択
的に遮断できることが確認された。

【００７６】実施例１−７ 導体線路１１、１２の幅ｗ１、ｗ２をともに０．４ｍｍ
としたこと以外は実施例１−５と同様にして、図５(a)
(b)の積層構造を有する多層回路基板を製造した。 実施例１−８〜１−１０ 導体線路１１、１２のオーバーラップ長ｄ１を表２に示
す値としたこと以外は実施例１−５と同様にして、図５
(a)(b)の積層構造を有する多層回路基板を製造した。

【００７７】実施例１−１１〜実施例１−１３ 導体線路１１、１２の幅ｗ１、ｗ２を、それぞれ表２に
示す値としたこと以外は実施例１−５と同様にして、図
５(a)(b)の積層構造を有する多層回路基板を製造した。 実施例１−１４ 誘電体層２２として、ＰＴＦＥ系フッ素樹脂の多孔質体
〔住友電気工業(株)製の商品名ポアフロンＷＰ、比誘電
率ε２＝１．３、誘電正接ｔａｎδ＜０．０００２、厚
みｈ２＝０．２００ｍｍ〕を用いたこと以外は実施例１
−５と同様にして、図５(a)(b)の積層構造を有する多層
回路基板を製造した。

【００７８】上記各実施例について、前記と同じ伝送特
性試験Ｉを行って、その特性を評価した。結果を表２に
示す。

【００７９】

【表２】

【００８０】表の実施例１−７の結果より、導体線路１
１、１２の幅を小さくした場合でも、式(1)〜(3)を全て
満足していれば、透過損失Ｄを著しく低減できることが
判った。また実施例１−８〜１−１０の結果を比較する
と、式(1)(3)をともに満足している場合には、オーバー
ラップ長ｄ１を調整して、前記式(2)の中辺で求められ
る数値を、当該式(2)で規定した１５〜１５０の範囲内
とすることで、透過損失Ｄを著しく低減できることがわ
かった。

【００８１】また実施例１−１１〜１−１３の結果を比
較すると、式(1)(2)をともに満足している場合には、幅
ｗ１、ｗ２を調整して、前記式(3)の中辺で求められる
数値を、当該式(3)で規定した０．５〜２．０の範囲内
とすることで、透過損失Ｄを著しく低減できることがわ
かった。さらに実施例１−１４の結果より、誘電体層２
２をｔａｎδの小さい多孔質体で形成することにより、
透過損失Ｄを著しく低減できることがわかった。

【００８２】実施例２ 図２(a)(b)に示す積層構造を有する可変移相器を製造し
た。すなわちフッ素樹脂基板〔Ｒｏｇｅｒｓ社製のＤｕ
ｒｏｉｄ ＲＴ／５８８０、比誘電率ε１＝２．２、誘
電正接ｔａｎδ＝０．０００９、厚みｈ１＝０．１２７
ｍｍ〕を長さ１０２ｍｍ、幅３０ｍｍにカットした誘電
体層２１の、図では上面側の両端２箇所に、それぞれ導
体線路１１としての、長さＬ１＝４ｍｍ、幅ｗ１＝１ｍ
ｍ、厚み１８μｍの銅薄膜を形成した。

【００８３】一方、上記フッ素樹脂基板の下面側には、
その両端が上記両導体線路１１とそれぞれオーバーラッ
プ長ｄ１＝０．５ｍｍずつでオーバーラップして電磁結
合するように、導体線路１２としての、長さＬ２＝９５
ｍｍ、幅ｗ２＝１ｍｍ、厚み１８μｍの銅薄膜を形成し
た。またフッ素樹脂基板の下面側には、導体線路１２と
ともに、図に示した引き出し線路１２ａおよび遮断部１
２ｂを形成し、フッ素樹脂基板の側縁部にはスルーホー
ルを形成し、メタライズしてビア１３を形成した。

【００８４】次に、ネマチック液晶〔メルク社製のＢＬ
−００６〕１０ｇと、ポリメチルメタクリレート〔和光
純薬(株)製〕１０ｇとを、ジクロロエタン〔和光純薬
(株)製〕３０ｇに室温にて溶解して無色透明の溶液を作
製した。次にこの溶液を、接地層３としての厚み１ｍｍ
のアルミニウム板の表面に、ドクターナイフを用いて塗
布して、室温でシクロロエタンを蒸発させて、誘電率可
変材料である高分子分散液晶の、厚み５０μｍの層を形
成して誘電体層２２とした。

【００８５】そして上記両積層体を、図２(a)(b)の積層
構造となるように積層し、圧着して、一方の導体線路１
１と接地層３とによって第１のマイクロストリップ線路
を構成し、導体線路１２と接地層３とによって第２のマ
イクロストリップ線路を構成し、さらに他方の導体線路
１１と接地層３とによって第３のマイクロストリップ線
路を構成した可変移相器を得た。上記可変移相器の、導
体線路１２と接地層３との間に１ｋＨｚの低周波の制御
電圧を印加した際の、出力された高周波信号〔周波数３
８ＧＨｚ〕の位相の変化量[°]と、制御電圧値[Ｖｒｍ
ｓ]との関係を測定した。結果を図９に示す。

【００８６】図より、実施例２の可変移相器によれば、
導体線路１２と接地層３との間に印加した低周波の電圧
値に応じて、高周波信号の位相を変化できることが確認
された。また上記可変移相器について、測定周波数を変
化させながら、前記と同様にして透過損失Ｄを求めた結
果を図１０に示す。図より、実施例２の可変移相器によ
れば、２つの電磁結合の部分の働きにより、導体線路１
２と接地層３との間に印加する低周波の制御電圧を確実
に遮断できることが確認された。

【００８７】実施例３−１〜３−５ 図１１(a)(b)に示すように、図３(a)(b)の結合構造を２
つ組み合わせた積層構造を有する多層回路基板を製造し
た。すなわちフッ素樹脂基板〔Ｒｏｇｅｒｓ社製のＤｕ
ｒｏｉｄ ＲＴ／５８８０、比誘電率ε１１＝２．２、
誘電正接ｔａｎδ＝０．０００９、厚みｈ１１＝０．２
５４ｍｍ〕を長さ１０８ｍｍ、幅３０ｍｍにカットした
誘電体層２１ａの、図では上面側の両端２箇所に、それ
ぞれ導体線路１１としての、長さＬ３＋ｄ１１＝９ｍ
ｍ、幅ｗ１＝０．８ｍｍ、厚み１８μｍの銅薄膜を形成
した。

【００８８】また、上記フッ素樹脂基板の下面側には、
基板の両端からそれぞれ距離Ｌ３の２個所の位置に、幅
ｄ３＝０．４ｍｍ、幅Ｗ３＝２ｍｍのスロット孔４１を
有する、接地層４としての厚み１８μｍの銅薄膜を形成
した。また上記と同じフッ素樹脂基板〔Ｒｏｇｅｒｓ社
製のＤｕｒｏｉｄ ＲＴ／５８８０、比誘電率ε１２＝
２．２、誘電正接ｔａｎδ＝０．０００９、厚みｈ１２
＝０．２５４ｍｍ〕を同寸法にカットした誘電体層２１
ｂの、図では下面側には、その両端が上記両導体線路１
１とそれぞれオーバーラップ長ｄ１１×２＝２．０ｍｍ
ずつでオーバーラップして電磁結合するように配置され
た、長さｄ１１＋ｄ２＝４．０ｍｍ、幅ｗ２２＝０．９
ｍｍの２つの幅広部１２ｅと、両幅広部１２ｅ間を繋
ぐ、長さＬ５＝８６ｍｍ、幅ｗ２１＝０．３ｍｍの幅狭
部１２ｄとを備えた導体線路１２を、厚み１８μｍの銅
薄膜にて形成した。

【００８９】さらに厚み１ｍｍのアルミニウム板の片面
に、ＰＦＡ系フッ素樹脂〔ダイキン工業(株)製の商品名
ネオフロン、比誘電率ε２＝２．０、誘電正接ｔａｎδ
＝０．０００５〕を、表３に示す厚みｈ２で積層した長
さＬ５の積層体を作製し、これを接地層３および誘電体
層２２として用いた。そして図１１(a)(b)の積層構造と
なるように、まず先の２つの積層体を、接着フィルム
〔Ａｒｌｏｎ社製の６２５０〕を用いて積層し、さらに
３つ目の積層体を積層、圧着して、一方の導体線路１１
と接地層４とによって第１のマイクロストリップ線路を
構成し、導体線路１２と接地層３、４とによってストリ
ップ線路を構成するとともに、その両端で導体線路１２
を露出させて第２および第４のマイクロストリップ線路
部を構成し、さらに他方の導体線路１１と接地層４とに
よって第３のマイクロストリップ線路を構成した多層回
路基板を得た。

【００９０】また、接地層３および誘電体層２２を積層
しなかったものを比較例２の回路基板とした。 実施例３−６〜３−８ 誘電体層２２の厚みｈ２を０．０２５ｍｍにするととも
に、導体線路１２のうち幅狭部１２ｄの幅ｗ２１を表３
に示す値としたこと以外は実施例３−１と同様にして、
図１１(a)(b)に示す積層構造を有する多層回路基板を製
造した。

【００９１】実施例３−９ 誘電体層２２の厚みｈ２を０．０５０ｍｍにするととも
に、導体線路１２のうち幅広部１２ｅの、スロット孔４
１までの露出長さｄ２を０ｍｍとしたこと以外は実施例
３−１と同様にして、図１１(a)(b)に示す積層構造を有
する多層回路基板を製造した。 実施例３−１０ 誘電体層２２として、ＰＴＦＥ系フッ素樹脂の多孔質体
〔住友電気工業(株)製の商品名ポアフロンＷＰ、比誘電
率ε２＝１．３、誘電正接ｔａｎδ＜０．０００２、厚
みｈ２＝０．２００ｍｍ〕を用いたこと以外は実施例１
−５と同様にして、図１１(a)(b)の積層構造を有する多
層回路基板を製造した。

【００９２】上記各実施例、比較例の回路基板につい
て、下記の伝送特性試験IIを行って、その特性を評価し
た。 伝送特性試験II 実施例、比較例の回路基板の両端の第１および第３のマ
イクロストリップ線路を、テストフィクスチャー〔Ｗｉ
ｌｔｒｏｎ社製の３６８０Ｖ〕を用いて固定して、回路
基板への給電部のロスをキャンセルすべく校正を行った
上、ネットワークアナライザ〔ヒューレットパッカード
社製のＨＰ８５１０〕を用いて透過損失Ｄｄ[ｄＢ]を測
定した。なお測定周波数ｆは４０ＧＨｚとした。

【００９３】また実施例、比較例と同じ材料を用いて、
図１２(a)(b)に示す、第１および第３のマイクロストリ
ップ線路と同じ構造で、両線路のうちスロット孔４１の
中心位置よりそれぞれ外側の部分を足したのと同じ長さ
Ｌ３×２の回路基板、および図１３(a)(b)に示す、スト
リップ線路の両端の第２および第４のマイクロストリッ
プ線路部と同じ構造で、両線路部のうちスロット孔４１
の中心位置よりそれぞれ内側の部分を足したのと同じ長
さＬ４×２の回路基板を作製して、上記と同様にして透
過損失Ｄｅ[ｄＢ]〔図１２(a)(b)〕および透過損失Ｄｆ
[ｄＢ]〔図１３(a)(b)〕を測定した。

【００９４】さらに図１４(a)(b)に示す、ストリップ線
路と同じ構造と同じ長さＬ５の回路基板を作製し、この
回路基板を、スライディングコンタクト〔Ｗｉｌｔｒｏ
ｎ社製のＫ１１０−２〕を介して同軸コネクタに接続し
て、回路基板への給電部のロスをキャンセルすべく校正
を行った上、ネットワークアナライザ〔ヒューレットパ
ッカード社製のＨＰ８５１０〕を用いて透過損失Ｄｇ
[ｄＢ]を測定した。測定周波数ｆは４０ＧＨｚとした。

【００９５】そして式(13)： Ｄ＝｛Ｄｄ−（Ｄｅ＋Ｄｆ＋Ｄｇ）｝／２ (13) により、実施例、比較例の回路基板中の、１つの結合構
造における透過損失Ｄ[ｄＢ]を求め、伝送特性を評価し
た。結果を表３に示す。

【００９６】

【表３】

【００９７】表より、誘電体層２２を介して接地層３を
形成しなかった比較例２の回路基板は、透過損失Ｄにつ
いては実施例と変わらないことが判った。しかしこの比
較例２の回路基板は、表裏両面に導体線路１１、１２が
露出しているためメタル筐体に実装することができなか
った。これに対し、誘電体層２２を介して接地層３を形
成した実施例３−１〜３−９の回路基板は、いずれも透
過損失Ｄが小さい上、その透過損失Ｄが、接地層３がメ
タル筐体に直接に接触するように実装しても変化しない
ことが確認された。

【００９８】また各実施例を比較すると、前記式(4)の
条件を満足している〔表中式(4)の欄が○である〕実施
例３−１〜３−５、並びに実施例３−６〜３−８におい
ては、誘電体層２２の厚みを調整するか、または導体線
路１２のうち幅狭部１２ｄの幅を調整して、式(5)の中
辺で求められる数値を、当該式(5)で規定した範囲内と
することで、透過損失Ｄを著しく低減できることがわか
った。また実施例３−３の多層回路基板について、測定
周波数を変化させながら、前記と同様にして透過損失Ｄ
を求めた結果を図１５に示す。図より、実施例３−３の
多層回路基板によれば、２つの電磁結合の部分の働きに
より、低周波の成分を選択的に遮断できることが確認さ
れた。

【００９９】また、式(5)の中辺で求められる数値が同
じで、式(4)の条件を満たしている実施例３−１と、満
たしていない実施例３−９とを比較すると、上記数値が
式(5)で規定した範囲内である場合には、式(4)の条件を
満たすことで、透過損失Ｄを著しく低減できることがわ
かった。さらに実施例３−１０の結果より、誘電体層２
２をｔａｎδの小さい多孔質体で形成することにより、
透過損失Ｄを著しく低減できることがわかった。

【０１００】実施例４ 図４(a)(b)に示す積層構造を有する可変移相器を製造し
た。すなわちフッ素樹脂基板〔Ｒｏｇｅｒｓ社製のＤｕ
ｒｏｉｄ ＲＴ／５８８０、比誘電率ε１１＝２．２、
誘電正接ｔａｎδ＝０．０００９、厚みｈ１１＝０．２
５４ｍｍ〕を長さ１０８ｍｍ、幅３０ｍｍにカットした
誘電体層２１ａの、図では上面側の両端２箇所に、それ
ぞれ導体線路１１としての、長さＬ３＋ｄ１１＝９ｍ
ｍ、幅ｗ１＝０．８ｍｍ、厚み１８μｍの銅薄膜を形成
した。

【０１０１】また、上記フッ素樹脂基板の下面側には、
基板の両端からそれぞれ距離Ｌ３の２個所の位置に、幅
ｄ３＝０．４ｍｍ、幅Ｗ３＝２ｍｍのスロット孔４１を
有する、接地層４としての厚み１８μｍの銅薄膜を形成
した。また上記と同じフッ素樹脂基板〔Ｒｏｇｅｒｓ社
製のＤｕｒｏｉｄ ＲＴ／５８８０、比誘電率ε１２＝
２．２、誘電正接ｔａｎδ＝０．０００９、厚みｈ１２
＝０．２５４ｍｍ〕を同寸法にカットした誘電体層２１
ｂの、図では下面側には、その両端が上記両導体線路１
１とそれぞれオーバーラップ長ｄ１１×２＝２．０ｍｍ
ずつでオーバーラップして電磁結合するように配置され
た、長さｄ１１＋ｄ２＝４．０ｍｍ、幅ｗ２２＝０．９
ｍｍの２つの幅広部１２ｅと、両幅広部１２ｅ間を繋
ぐ、長さＬ５＝８６ｍｍ、幅ｗ２１＝０．３ｍｍの幅狭
部１２ｄとを備えた導体線路１２を、厚み１８μｍの銅
薄膜にて形成した。

【０１０２】次に、ネマチック液晶〔メルク社製のＢＬ
−００６〕１０ｇと、ポリメチルメタクリレート〔和光
純薬(株)製〕１０ｇとを、ジクロロエタン〔和光純薬
(株)製〕３０ｇに室温にて溶解して無色透明の溶液を作
製した。次にこの溶液を、接地層３としての厚み１ｍｍ
のアルミニウム板の表面に、ドクターナイフを用いて塗
布して、室温でシクロロエタンを蒸発させて、誘電率可
変材料である高分子分散液晶の、厚み５０μｍの層を形
成して誘電体層２２とした。

【０１０３】そして図４(a)(b)の積層構造となるよう
に、まず先の２つの積層体を、接着フィルム〔Ａｒｌｏ
ｎ社製の６２５０〕を用いて積層し、さらに３つ目の積
層体を積層、圧着して、一方の導体線路１１と接地層４
とによって第１のマイクロストリップ線路を構成し、導
体線路１２と接地層３、４とによってストリップ線路を
構成するとともに、その両端で導体線路１２を露出させ
て第２および第４のマイクロストリップ線路部を構成
し、さらに他方の導体線路１１と接地層４とによって第
３のマイクロストリップ線路を構成した可変移相器を得
た。

【０１０４】上記可変移相器の、導体線路１２と接地層
３との間に１ｋＨｚの低周波の制御電圧を印加した際
の、出力された高周波信号〔周波数３８ＧＨｚ〕の位相
の変化量[°]と、制御電圧値[Ｖｒｍｓ]との関係を測定
した。結果を図１６に示す。図より、実施例４の可変移
相器によれば、導体線路１２と接地層３との間に印加し
た低周波の電圧値に応じて、高周波信号の位相を変化で
きることが確認された。

【０１０５】また上記可変移相器について、測定周波数
を変化させながら、前記と同様にして透過損失Ｄを求め
た結果を図１７に示す。図より、実施例４の可変移相器
によれば、２つの電磁結合の部分の働きにより、導体線
路１２と接地層３との間に印加する低周波の制御電圧を
確実に遮断できることが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の高周波伝送線路の結合構造の、実施
の形態の一例を示す図であって、同図(a)は断面図、同
図(b)は斜視図である。

【図２】図１(a)(b)の結合構造を組み込んだ可変移相器
の一例を示す図であって、同図(a)は断面図、同図(b)は
斜視図である。

【図３】この発明の高周波伝送線路の結合構造の、実施
の形態の他の例を示す図であって、同図(a)は断面図、
同図(b)は層ごとに分解した斜視図である。

【図４】図３(a)(b)の結合構造を利用した可変移相器の
一例を示す図であって、同図(a)は断面図、同図(b)は層
ごとに分解した斜視図である。

【図５】図１(a)(b)の結合構造を組み込んだ多層回路基
板の一例を示す図であって、同図(a)は断面図、同図(b)
は斜視図である。

【図６】図５(a)(b)の多層回路基板の透過損失Ｄを測定
するために用いる、回路基板の一部分を再現した回路基
板であって、同図(a)は断面図、同図(b)は斜視図であ
る。

【図７】図５(a)(b)の多層回路基板の透過損失Ｄを測定
するために用いる、回路基板の他の部分を再現した回路
基板であって、同図(a)は断面図、同図(b)は斜視図であ
る。

【図８】この発明の実施例１−５の多層回路基板におけ
る、周波数と透過損失Ｄとの関係を示すグラフである。

【図９】この発明の実施例２の可変移相器における、高
周波信号の位相の変化量と、制御電圧値との関係を示す
グラフである。

【図１０】上記可変移相器における、周波数と透過損失
Ｄとの関係を示すグラフである。

【図１１】図３(a)(b)の結合構造を組み込んだ多層回路
基板の一例を示す図であって、同図(a)は断面図、同図
(b)は層ごとに分解した斜視図である。

【図１２】図１１(a)(b)の多層回路基板の透過損失Ｄを
測定するために用いる、回路基板の一部分を再現した回
路基板であって、同図(a)は断面図、同図(b)は斜視図で
ある。

【図１３】図１１(a)(b)の多層回路基板の透過損失Ｄを
測定するために用いる、回路基板の他の部分を再現した
回路基板であって、同図(a)は断面図、同図(b)は斜視図
である。

【図１４】図１１(a)(b)の多層回路基板の透過損失Ｄを
測定するために用いる、回路基板のさらに他の部分を再
現した回路基板であって、同図(a)は断面図、同図(b)は
斜視図である。

【図１５】この発明の実施例３−３の多層回路基板にお
ける、周波数と透過損失Ｄとの関係を示すグラフであ
る。

【図１６】この発明の実施例４の可変移相器における、
高周波信号の位相の変化量と、制御電圧値との関係を示
すグラフである。

【図１７】上記可変移相器における、周波数と透過損失
Ｄとの関係を示すグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 年岡 英昭 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 今井 克之 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 Ｆターム(参考） 5J012 GA11 5J014 CA42

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】薄膜状の２層の導体線路を、結合用の誘電
   体層を介した少なくとも１つの電磁結合によって互いに
   結合してなる高周波伝送線路の結合構造であって、上記
   結合構造を構成する積層体に、接地用の誘電体層を介し
   て、平板状の接地層を積層したことを特徴とする高周波
   伝送線路の結合構造。
2. 【請求項２】請求項１記載の高周波伝送線路の結合構造
   であって、２層の導体線路を、１層の結合用の誘電体層
   を挟んで、互いに伝送方向に沿ってオーバーラップさせ
   て対峙させることで電磁結合するとともに、結合用の誘
   電体層の片面の、２層の導体線路をオーバーラップさせ
   た部分を含む領域に、接地用の誘電体層を介して接地層
   を積層したことを特徴とする。
3. 【請求項３】請求項２記載の高周波伝送線路の結合構造
   であって、式(1)： 【数１】 〔式中のｈ１は結合用の誘電体層の厚み[ｍｍ]、ｈ２は
   接地用の誘電体層の厚み[ｍｍ]、ε１は結合用の誘電体
   層を形成する誘電体の比誘電率、ε２は接地用の誘電体
   層を形成する誘電体の比誘電率である。〕 式(2)： 【数２】 〔式中のｄ１は、２層の導体線路の、伝送方向に沿うオ
   ーバーラップ長[ｍｍ]、λ１は、式(2-1)： 【数３】 で求められる、２層の誘電体層を１つの積層複合誘電体
   と見たときの、当該積層複合誘電体中での高周波の実効
   波長[ｍｍ]であり、式(2-1)中のｆは高周波の周波数[Ｇ
   Ｈｚ]、ｈ１、ｈ２、ε１およびε２は前記と同じであ
   る。〕および式(3)： 【数４】 〔式中のｗ１、ｗ２はそれぞれの導体線路の、伝送方向
   と直交する方向の幅である。〕を全て満足することを特
   徴とする。
4. 【請求項４】請求項１記載の高周波伝送線路の結合構造
   であって、２層の導体線路を、２層の結合用の誘電体層
   と、その間に配置した、スロット孔を有する薄膜状の第
   ２の接地層とを介して、当該第２の接地層の、スロット
   孔を形成した部分を含む領域で互いに伝送方向に沿って
   オーバーラップさせて、スロット孔を通して対峙させる
   ことで電磁結合するとともに、一方の結合用の誘電体層
   の外側面の、２層の導体線路をオーバーラップさせた部
   分外の領域に、接地用の誘電体層を介して接地層を積層
   したことを特徴とする。
5. 【請求項５】請求項４記載の高周波伝送路の結合構造で
   あって、接地用の誘電体層と接地層とを積層した側の導
   体線路の、当該接地層を積層した領域での、伝送方向と
   直交する方向の幅を、上記導体線路の、接地層を積層し
   ていない領域での同方向の幅より小さくするとともに、 下記式(4)：ｄ１１≦ｄ２ (4) 〔式中のｄ１１は、２層の導体線路の、伝送方向に沿う
   オーバーラップ長の１／２に相当する、それぞれの導体
   線路の端縁から、スロット孔の伝送方向の中心位置まで
   の、伝送方向に沿う長さ[ｍｍ]、ｄ２は、接地層の端縁
   から、スロット孔の伝送方向の中心位置までの、接地層
   を積層していない領域の、伝送方向に沿う長さ[ｍｍ]で
   ある。〕および式(5)： 【数５】 〔式中のｗ２１は、接地用の誘電体層と接地層とを積層
   した側の導体線路の、当該接地層を積層した領域での、
   伝送方向と直交する方向の幅、ｗ２２は、上記導体線路
   の、接地層を積層していない領域での同方向の幅、ｋは
   式(5-1)： 【数６】 で求められる値であり、式(5-1)中のｈ１２は、２層の
   結合用の誘電体層のうち、接地層側の結合用の誘電体層
   の厚み[ｍｍ]、ｈ２は接地用の誘電体層の厚み[ｍｍ]、
   ε１２は、上記結合用の誘電体層を形成する誘電体の比
   誘電率、ε２は接地用の誘電体層を形成する誘電体の比
   誘電率である。〕を全て満足することを特徴とする。
6. 【請求項６】請求項１記載の高周波伝送線路の結合構造
   のうち接地用の誘電体層を、当該誘電体層を挟む導体線
   路と接地層との間に直流ないし低周波の制御電圧を印加
   した際に、当該印加電圧値に応じて誘電率が変化する誘
   電率可変材料にて形成したことを特徴とする可変移相
   器。