JP2003142905A

JP2003142905A - 伝送線路および送受信装置

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Publication number: JP2003142905A
Application number: JP2001334467A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Okano; 健岡野; Toshiro Hiratsuka; 敏朗平塚; Sadao Yamashita; 貞夫山下; Atsushi Saito; 篤斉藤
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】スルーホール内の電流密度を低下させ、損失
を低下させることができる伝送線路および送受信装置を
提供する。【解決手段】誘電体基板１には高周波信号の伝送方向
Ａに沿って隆起部２を設けると共に、その表面１Ａ，裏
面１Ｂに導体層３，４を形成する。また、隆起部２の
左，右両側には、高周波信号の伝送方向Ａに沿って延び
る楕円形の開口を有する長穴としてのスルーホール５を
複数個設ける。これにより、スルーホール５内では伝送
方向Ａに沿って分散させた状態で誘電体基板１の厚さ方
向に向けて電流を流すことができ、スルーホール５内の
電流密度を低下させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばマイクロ
波、ミリ波等の高周波信号を伝送する伝送線路および該
伝送線路を用いて構成されるレーダ装置、通信装置等の
送受信装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、誘電体基板に構成した導波管型
の伝送線路として、例えば２層以上の導体層を有する誘
電体基板に導体層間を結ぶ複数個のスルーホールを２列
設けたものが知られている（例えば、特開平６−５３７
１１号公報等）。そして、従来技術による伝送線路で
は、２層の導体層および２列のスルーホール間を導波管
として作用させている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来技術による伝送線路では、導波管の垂直方向（誘電体
基板の厚さ方向）に沿った面として作用する電流経路は
スルーホールのみであるから、高周波信号の伝搬に伴っ
てスルーホールに電流が集中する。このとき、電流は導
波管の外側に比べて内側を流れる傾向があるのに対し、
スルーホールはその断面形状が一般に円形状であるか
ら、スルーホールのうち導波管の内側に最も近い部分に
集中的に電流が流れることになる。この結果、スルーホ
ール内で部分的に電流密度が高くなり、導体損が増大す
るという問題があった。

【０００４】本発明は上述した従来技術の問題に鑑みな
されたもので、本発明の目的はスルーホール内の電流密
度を低下させ、損失を低下させることができる伝送線路
および送受信装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ために、請求項１の発明は、誘電体基板と、該誘電体基
板を挟んでその両面にそれぞれ設けられた導体層と、高
周波信号の伝送方向に沿って２列に配置され前記誘電体
基板を貫通して該導体層間を導通させる複数のスルーホ
ールとからなる伝送線路において、前記スルーホールは
前記高周波信号の伝送方向に沿って延びる長穴として形
成したことを特徴としている。

【０００６】このように構成したことにより、高周波信
号の伝送方向に沿って延びる長穴からなるスルーホール
には、伝送方向に分散させて電流を流すことができ、電
流密度を低くして損失を低減することができる。

【０００７】請求項２の発明は、誘電体基板の少なくと
も一方の面には、２列のスルーホール間に位置して断面
凸形状で高周波信号の伝送方向に向けて延びる隆起部を
設け、導体層は該隆起部の外面を含めて前記誘電体基板
に設けたことにある。

【０００８】これにより、隆起部の外面にも電流を流す
ことができるから、スルーホールへの電流の集中を緩和
することができる。

【０００９】請求項３の発明によるスルーホールは、伝
送方向の穴径をＤ1、伝送方向に直交する方向の穴径を
Ｄ2としたときに、Ｄ1＞Ｄ2となる長穴に形成してい
る。

【００１０】これにより、スルーホールは高周波信号の
伝送方向に向けて長く延びる長穴として形成することが
でき、伝送方向に分散させて電流を流し、電流密度を低
減することができる。

【００１１】請求項４の発明によるスルーホールは、高
周波信号の伝送方向に平行な平面を有する長穴に形成し
ている。

【００１２】これにより、スルーホールのうち高周波信
号の伝送方向に平行な平面に略均一に電流を流すことが
でき、電流密度を低下させることができる。

【００１３】請求項５の発明のように、本発明による伝
送線路を用いて送受信装置を構成してもよい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態による
伝送線路を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００１５】まず、図１ないし図３は第１の実施の形態
による伝送線路を示し、図において、１は樹脂材料、セ
ラミックス材料等からなる誘電体基板で、該誘電体基板
１の表面１Ａには、断面凸形状をなして例えばマイクロ
波、ミリ波等の高周波信号の伝送方向（矢示Ａ方向）に
沿って延びる隆起部２が形成されている。また、隆起部
２は、その左，右方向の幅寸法が例えば高周波信号の誘
電体基板１内の波長に対して１／２以下に設定されると
共に、上面と誘電体基板１の裏面１Ｂとの間の高さ寸法
は高周波信号の誘電体基板１内の波長に対して１／２以
上に設定されている。

【００１６】３，４は誘電体基板１の表面１Ａ、裏面１
Ｂにそれぞれ形成された導体層で、該導体層３，４は、
誘電体基板１に対して導電性金属材料をスパッタ、真空
蒸着等の手段を用いて薄膜状に形成されている。また、
導体層３は、隆起部２の外面（左，右の側面および上
面）を含めて誘電体基板１の表面１Ａを略全面に亘って
覆っている。

【００１７】５は隆起部２の延びる方向に沿って該隆起
部２の左，右両側（両脇）に設けられた長穴をなすスル
ーホールで、該スルーホール５は、例えばレーザ加工、
パンチング加工等によって形成され、高周波信号の伝送
方向（矢示Ａ方向）に沿って平行な２列をなして配置さ
れている。また、スルーホール５は、誘電体基板１を貫
通した貫通孔５Ａと、該貫通孔５Ａの内壁面を覆う導電
性膜５Ｂとによって構成され、導体層３，４間を導通し
ている。そして、高周波信号の伝送方向に対して隣合う
２つのスルーホール５の間隔は、例えば高周波信号の誘
電体基板１内の波長の１／４以下に設定されている。

【００１８】また、スルーホール５の断面形状は、高周
波信号の伝送方向の長穴径をＤ1、伝送方向に直交する
方向の短穴径をＤ2としたときに、長穴径Ｄ1が短穴径Ｄ
2よりも長い（Ｄ1＞Ｄ2）略楕円形状の長穴をなしてい
る。

【００１９】本実施の形態による伝送線路は上述の如き
構成を有するもので、該伝送線路に高周波信号を入力す
ると、配列された複数のスルーホール５が等価的に導波
路の壁面を構成するから、隆起部２の互いに対向する２
つの側面をＨ面、隆起部２の上面および誘電体基板１の
裏面１Ｂ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。

【００２０】然るに、本実施の形態では、スルーホール
５を高周波信号の伝送方向に沿って延びる長穴として形
成したから、図３中にα部として示すようにスルーホー
ル５の内壁面のうち導波路の中心軸側に位置する略半面
に分散させた状態で電流を流すことができる。

【００２１】一方、図４に示す比較例のようにスルーホ
ール５′の断面形状を円形にした場合には、図４中にβ
部として示すようにスルーホール５′の内壁面のうち導
波路の中心軸側に最も近い部位に集中して電流が流れ
る。この場合、スルーホール５′内での電流密度が高い
から、熱損失が増大し、導波路全体の伝搬損失を大きく
なる。

【００２２】これに対し、本実施の形態では、スルーホ
ール５を高周波信号の伝送方向の長穴径Ｄ1を伝送方向
と直交する左，右の幅方向の短穴径Ｄ2よりも長い（Ｄ1
＞Ｄ2）長穴として形成したから、スルーホール５の長
穴径Ｄ1に沿って電流を分散させることができ、スルー
ホール５内の電流集中を緩和し、電流密度を低下させる
ことができる。この結果、スルーホール５内の損失を低
減し、導波路内の高周波信号の伝送効率を高めることが
できる。

【００２３】また、誘電体基板１の表面１Ａには、２列
のスルーホール５間に位置して断面凸形状で高周波信号
の伝送方向に向けて延びる隆起部２を設け、該隆起部２
の外面を含めて誘電体基板１の表面に導体層３を設けた
から、スルーホール５に加えて隆起部２の側面にも電流
を流すことができる。さらに、隆起部２は高周波信号の
伝送方向に連続して設けられているから、誘電体基板１
の厚さ方向のみならず、斜め方向に対しても電流を流す
ことができる。このため、隆起部２を省いた場合に比べ
て、スルーホール５内の電流集中をさらに緩和でき、導
波路の伝送損失を低減することができる。

【００２４】次に、図５および図６は本発明の第２の実
施の形態による伝送線路を示し、本実施の形態の特徴
は、スルーホールは高周波信号の伝送方向に平行な平面
を有する構成としたことにある。なお、本実施の形態で
は、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を
付し、その説明を省略するものとする。

【００２５】１１は本実施の形態によるスルーホール
で、該スルーホール１１は、第１の実施の形態によるス
ルーホール５と同様に隆起部２の延びる方向に沿って該
隆起部２の左，右両側に設けられ、高周波信号の伝送方
向（矢示Ａ方向）に沿って平行な２列をなして配置され
ている。また、スルーホール１１は、誘電体基板１を貫
通した貫通孔１１Ａと、該貫通孔１１Ａの内壁面を覆う
導電性膜１１Ｂとによって構成され、導体層３，４間を
導通している。そして、高周波信号の伝送方向に対して
隣合う２つのスルーホール１１の間隔は、例えば高周波
信号の誘電体基板１内の波長の１／４以下に設定されて
いる。

【００２６】また、スルーホール１１の断面形状は、高
周波信号の伝送方向の長穴径をＤ1、伝送方向に直交す
る方向の短穴径をＤ2としたときに、長穴径Ｄ1が短穴径
Ｄ2よりも長い（Ｄ1＞Ｄ2）略長方形状をなし、互いに
対向する長辺側の平面１１Ｃと、２つの平面１１Ｃ間を
接続する短辺側の平面１１Ｄとを有している。そして、
長辺側の平面１１Ｃは高周波信号の伝送方向に沿って配
置され、スルーホール１１は、伝送方向に向けて延びる
長穴を形成している。

【００２７】かくして、本実施の形態でも第１の実施の
形態と同様の作用効果を得ることができるが、本実施の
形態では、スルーホール１１には高周波信号の伝送方向
に沿って延びる平面１１Ｃを有するから、導波路の中央
側に位置する平面１１Ｃの全面に亘って略均一に電流を
流すことができる。このため、スルーホール１１内の電
流集中を緩和することができ、伝搬損失を低減すること
ができる。

【００２８】なお、本実施の形態では、スルーホール１
１は２面ずつの平面１１Ｃ，１１Ｄによって断面が略長
方形状をなす長穴に形成するものとしたが、例えば図７
に示す変形例のように、伝送方向に延びる一対の平面１
１Ｃ′と、平面１１Ｃ′の両端側に位置する円弧面１１
Ｄ′とによって断面が長円形状の長穴となったスルーホ
ール１１′を形成するものとしてもよい。

【００２９】次に、図８は本発明の第３の実施の形態を
示し、本実施の形態の特徴は、伝送線路を用いてレーダ
装置を構成したことにある。

【００３０】２１は本実施の形態による送受信装置とし
てのレーダ装置で、該レーダ装置２１は、例えば電圧制
御発振器２２と、該電圧制御発振器２２に増幅器２３、
サーキュレータ２４を介して接続されたアンテナ２５
と、アンテナ２５から受信した信号を中間周波信号ＩＦ
にダウンコンバートするためにサーキュレータ２４に接
続されたミキサ２６とによって概略構成されている。ま
た、増幅器２３とサーキュレータ２４との間には方向性
結合器２７が接続して設けられ、この方向性結合器２７
によって電力分配された信号は、ミキサ２６にローカル
信号として入力される。

【００３１】そして、これら電圧制御発振器２２、増幅
器２３、サーキュレータ２４、アンテナ２５、ミキサ２
６等の間は、第１または第２の実施の形態と同様の伝送
線路２８によって接続され、これらのレーダ装置は１枚
の誘電体基板に形成されるものである。

【００３２】本実施の形態によるレーダ装置は上述の如
き構成を有するもので、電圧制御発振器２２から出力さ
れた発振信号は増幅器２３によって増幅され、方向性結
合器２７およびサーキュレータ２４を経由して、送信信
号としてアンテナ２５から送信される。一方、アンテナ
２５から受信された受信信号はサーキュレータ２４を通
じてミキサ２６に入力されると共に、方向性結合器２７
によるローカル信号を用いてダウンコンバートされ、中
間周波信号ＩＦとして出力される。

【００３３】かくして、本実施の形態によれば、低伝送
損失の伝送線路２８を用いてレーダ装置２１を構成した
から、電力効率を高め、消費電力を低減することができ
る。また、伝送線路２８を用いたから、レーダ装置２１
を１枚の誘電体基板によって構成することができ、レー
ダ装置２１全体を小型化できると共に、生産性、信頼性
を向上することができる。

【００３４】なお、前記第４の実施の形態では、本発明
による伝送線路２８をレーダ装置に適用した場合を例を
挙げて説明したが、例えば送受信装置として通信装置等
に適用してもよい。

【００３５】また、前記第１，第２の実施の形態では、
誘電体基板１の表面１Ａに隆起部２を設ける構成とした
が、本発明はこれに限らず、例えば誘電体基板の表面に
加えて裏面にも隆起部を設けてもよく、隆起部を省く構
成としてもよい。

【００３６】さらに、前記各実施の形態では、スルーホ
ール５，１１，１１′を断面が楕円形状、長方形状、長
円形状の長穴によって形成するものとしたが、伝送方向
に沿った長穴径Ｄ1が伝送方向と直交した方向の短穴径
Ｄ2よりも長い（Ｄ1＞Ｄ2）長穴であればよく、各種の
形状を採用し得るものである。

【００３７】

【発明の効果】以上詳述した如く、請求項１の発明によ
れば、スルーホールは高周波信号の伝送方向に沿って延
びる長穴として形成したから、長穴からなるスルーホー
ルには、高周波信号の伝送方向に分散させて電流を流す
ことができ、電流密度を低くして高周波信号の伝搬損失
を低減することができる。

【００３８】請求項２の発明によれば、誘電体基板の少
なくとも一方の面には、２列のスルーホール間に位置し
て断面凸形状で高周波信号の伝送方向に向けて延びる隆
起部を設け、導体層は該隆起部の外面を含めて前記誘電
体基板に設けたから、隆起部の外面にも電流を流すこと
ができ、スルーホールへの電流の集中を緩和することが
できる。

【００３９】請求項３の発明によれば、スルーホール
は、伝送方向の穴径をＤ1、伝送方向に直交する方向の
穴径をＤ2としたときに、Ｄ1＞Ｄ2となる長穴に形成し
てから、スルーホールは高周波信号の伝送方向に向けて
長く延びる長穴として形成することができ、伝送方向に
分散させて電流を流し、電流密度を低減することができ
る。

【００４０】請求項４の発明によれば、スルーホールは
高周波信号の伝送方向に平行な平面を有する長穴に形成
したから、スルーホールのうち高周波信号の伝送方向に
平行な平面に略均一に電流を流すことができ、電流密度
を低下させることができる。

【００４１】さらに、請求項５の発明によれば、本発明
による伝送線路を用いて送受信装置を構成したから、送
受信装置全体の損失を低減することができ、電力効率を
高めて消費電力を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態による伝送線路を示す斜視図
である。

【図２】図１中の伝送線路を示す平面図である。

【図３】図２中のａ部を拡大して示す拡大平面図であ
る。

【図４】比較例によるスルーホールを示す拡大平面図で
ある。

【図５】第２の実施の形態による伝送線路を示す平面図
である。

【図６】図５中のｂ部を拡大して示す拡大平面図であ
る。

【図７】変形例によるスルーホールを示す拡大平面図で
ある。

【図８】第３の実施の形態によるレーダ装置を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１誘電体基板２隆起部３，４導体層５，１１，１１′ スルーホール１１Ｃ，１１Ｃ′ 平面２１レーダ装置２８伝送線路

フロントページの続き (72)発明者山下貞夫京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内 (72)発明者斉藤篤京都府長岡京市天神二丁目26番10号株式会社村田製作所内Ｆターム(参考） 5J014 DA00 HA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板と、該誘電体基板を挟んでそ
の両面にそれぞれ設けられた導体層と、高周波信号の伝
送方向に沿って２列に配置され前記誘電体基板を貫通し
て該導体層間を導通させる複数のスルーホールとからな
る伝送線路において、前記スルーホールは前記高周波信
号の伝送方向に沿って延びる長穴として形成したことを
特徴とする伝送線路。
【請求項２】前記誘電体基板の少なくとも一方の面に
は、前記２列のスルーホール間に位置して断面凸形状で
前記高周波信号の伝送方向に向けて延びる隆起部を設
け、前記導体層は該隆起部の外面を含めて前記誘電体基
板に設けてなる請求項１に記載の伝送線路。
【請求項３】前記スルーホールは、伝送方向の穴径を
Ｄ1、伝送方向に直交する方向の穴径をＤ2としたとき
に、Ｄ1＞Ｄ2となる長穴に形成してなる請求項１または
２に記載の伝送線路。
【請求項４】前記スルーホールは、前記高周波信号の
伝送方向に平行な平面を有する長穴に形成してなる請求
項１，２または３に記載の伝送線路。
【請求項５】前記請求項１ないし４のうちいずれかに
記載の伝送線路を用いた送受信装置。