JP2004153767A - 可変長ストリップライン線路 - Google Patents
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Abstract
【課題】広い周波数範囲で、周波数特性が良く、挿入損失の少ない可変長ストリップライン線路であって、小型、軽量、安価な可変長ストリップライン線路を提供することである。
【解決手段】円弧状ストリップラインが各々形成された親基板２００ と子基板１００ との各表面同士を、前記互いのストリップライン２０６ 、１０２ の一部同士が重なり合うように向かい合わせて、円弧状ストリップライン線路を合成し、子基板１００ を親基板２００ に対して相対的に回転させることで、前記合成された円弧状ストリップライン線路の長さを可変としたことである。
【選択図】 図１
【解決手段】円弧状ストリップラインが各々形成された親基板２００ と子基板１００ との各表面同士を、前記互いのストリップライン２０６ 、１０２ の一部同士が重なり合うように向かい合わせて、円弧状ストリップライン線路を合成し、子基板１００ を親基板２００ に対して相対的に回転させることで、前記合成された円弧状ストリップライン線路の長さを可変としたことである。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号の位相調節器または可変遅延素子、共振器、共振器を用いたフィルタ回路などに用いられる可変長ストリップライン線路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通信装置、レーダー、発振器等に使用される電気信号の位相調節器または可変遅延素子、共振器などには、可変長ストリップライン線路が用いられている。
【０００３】
先ず、位相調節器または可変遅延素子における可変長ストリップライン線路の従来技術について以下に説明する。位相調節器または可変遅延素子における可変長ストリップライン線路としては、従来から、所謂トロンボーン型の位相調節器が用いられている （特許文献１ 参照） 。このトロンボーン型の位相調節器を図５ に斜視図で示す。図５ に示す通り、金属板１１０ の表面上に固定されたプリント基板 （親基板）１０８の表面には、導電体からなる２ 本のストリップライン４１０ が配置されている。一方、構造材４０４ に固定されたプリント基板 （子基板）４０２は、前記親基板１０８ の向き （直線方向） に沿って、直線方向に移動できるようになっている。この子基板４０２ の表面には、導電体からなる２ 本のストリップライン４０８ が、各ストリップライン端部をＵ 字状に接続した状態で配置されている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第４，６１８，８３６ 号明細書（第４ 〜５ 列、図４）
【０００５】
親基板１０８ の表面の２ 本のストリップライン４１０ と、子基板４０２ の表面の２ 本のストリップライン４０８ とは、左右の１ 本づつが、互いに重なり合うような位置に各々配置されている。したがって、親基板１０８ と子基板４０２ の各表面同士を、前記互いのストリップライン４１０ 、４０８ の一部同士が重なり合うように向かい合わせることで、互いのストリップライン４１０ 、４０８ の一部同士が重なり合ったストリップライン線路を合成することができる。その結果、ストリップライン４１０ の片側のラインから入った信号は、Ｕ 字状のストリップライン４０８ でＵ ターンして、ストリップライン４１０ の片側のラインから戻ることができる。
【０００６】
そして、子基板４０２ を親基板１０８ に対して、相対的に、前記親基板１０８ の向き（直線方向） に沿って、直線方向に移動させることで、前記互いのストリップライン４１０ 、４０８ の一部同士が重なり合って合成された、信号が通過する前記合成ストリップライン線路の長さを可変とすることができる。即ち、子基板４０２ を図の左側に移動すれば線路の長さは長くなり、子基板４０２ を図の右側に移動すれば線路の長さは短くなる。
【０００７】
信号の遅延時間は線路の長さに比例するので、合成ストリップライン線路の長さを可変とすることで、信号の遅延時間を可変に調整することができる。また、信号の位相は遅延時間に比例するので、合成ストリップライン線路の長さを可変とすることで、同じく、信号の位相を可変に調整することができる。
【０００８】
ここでストリップライン線路とは、誘電体からなる基板の上 （表面） に、例えば銅などの金属等の導電体からなる、細長い高周波伝送用などのストリップラインを設け、かつ基板の裏面側に接地導体を配置した構造の分布容量線路のことである。
【０００９】
次に、共振器などにおける可変長ストリップライン線路の従来技術を以下に説明する。共振器などにおける可変長ストリップライン線路としては、従来から、図１５に斜視図で示す、可変長ストリップライン線路が用いられている （特許文献２ 参照） 。図１５に示す通り、可変長ストリップライン線路は、誘電体基板 （親基板）７１０の表面には、導電体からなる円弧状のストリップライン７２６ と、この円弧状のストリップライン７２６ の円弧中心にまで延在する直線状ストリップライン７２８ が配置されている。
【００１０】
一方、誘電体基板７１０ 表面には、更に、前記円弧中心を中心に回転 （回動） 可能な可動導体７２４ が設けられており、前記円弧状のストリップライン７２６ と直線状ストリップライン７２８ とを各々接続している。したがって、可動導体７２４ の回転およびその位置によって、端子７１２ｂから端子７１２ａの間の線路長を自由に調節することができる。また、ここで、端子７１２ｂをグランドに落とし、この線路を端子７１２ａから見ると、片方の端が短絡されたストリップライン線路となり、その線路の長さに応じた周波数にて共振する可変ストリップライン共振器となる。
【００１１】
即ち、図１５に示す可変長ストリップライン線路は、可動導体７２４ を時計回りに回転させれば線路は長くなり、反時計回りに回転させれば線路は短くなる。このため、片方の端が短絡されたストリップラインは共振周波数Ｆ にてインピーダンスが極めて大きくなる。その共振周波数Ｆ は線路の長さＤ１に反比例するので、可動導体７２４ を時計回りに回転させることで、共振周波数Ｆ を可変とすることができる。これを式で表すと、Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ１） となる。但し、Ｃ はストリップライン上での信号の伝播速度を示す。
【００１２】
【特許文献２】
実開平５−８００１１ 公報（第１ 頁、図８）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
先ず、位相調節器または可変遅延素子における前記従来のトロンボーン型の位相調節器の課題について以下に説明する。ストリップラインの固有インピーダンスは、ストリップラインの幅で決まる。このため、ストリップラインの幅が途中で変化すると、前記固有インピーダンスが変化してしまい、信号の反射を生じる。そして、この信号の反射波の影響で、信号の周波数によって、挿入損失が大きく変化してしまう。
【００１４】
前記トロンボーン型の位相調節器の場合、子基板４０２ と親基板１０８ とを上下に重ねる方式であるため、特に、子基板４０２ を親基板１０８ に対して相対的に移動させた場合に、互いの重なり位置が変化しやすい。この重なり位置の変化が、ストリップラインの幅方向にずれると、子基板４０２ と親基板１０８ とのストリップラインの各々ずれた幅分を足した、ずれの２ 倍だけ幅が広くなる。このため、合成ストリップライン線路部分のインピーダンスが、幅の広くなった割合に応じて下がることとなる。
【００１５】
したがって、ストリップライン線路全体としては、合成ストリップライン線路部分の数に応じて、インピーダンスが何度も変化し、インピーダンスが変化した箇所で、前記した信号の反射を生じるため、この信号の反射波の影響で、信号の周波数によって、挿入損失が大きく変化してしまうという問題があった。
【００１６】
また、前記トロンボーン型の位相調節器のように、子基板４０２ と親基板１０８ とを上下に重ねる方式の場合、互いのストリップラインの接触部 （合成ストリップライン線路部分） は低いインピーダンスで接合する必要があるので、子基板４０２ 側のＵ 字状のストリップライン４０８ は親基板１０８ のストリップライン４１０ に密着させる必要もある。
【００１７】
このため、トロンボーン型の位相調節器の場合、子基板４０２ を親基板１０８ に対して相対的に移動させた場合に、互いのストリップラインの重なり位置が変化せず、ストリップラインが互いにずれることなく重ねるような位置関係の調整機構が必要となる。また、前記移動によっても、子基板４０２ 側のＵ 字状のストリップライン４０８ を親基板１０８ のストリップライン４１０ に密着させ、合成ストリップライン線路部分を低いインピーダンスで接合させるための調整機構も必要となる。
【００１８】
この結果、従来のトロンボーン型位相調整器は、これらの調整機構として、金属板１１０ と構造材４０４ を使って、Ｕ字型のストリップライン４０８ とストリップライン４１０ が幅の向きで丁度重なるような位置関係を精密に保ちながら密着させて左右に動かす機構が必要であるため、高精度で、大きく、重く、かつ高価なものが必要になってしまっていた。
【００１９】
次に、共振器などにおける前記従来の図１５に示す可変長ストリップライン線路の課題について以下に説明する。図１５に示す可変長ストリップライン線路において、可動導体７２４ の左側には、常にストリップライン７２６ の残余の部分７２６ａが、先端が開放されたストリップライン線路としてぶらさがっている。この片方の端が開放されたストリップライン７２６ａは、共振周波数Ｆ にてインピーダンスが極めて小さくなる。その共振周波数Ｆ は線路の長さＤ２に反比例するので、これを式で表すと、Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ２） となる。
【００２０】
このため、可動導体７２４ を時計回りに回転すると共振周波数Ｆ が高くなる共振器の途中に、可動導体７２４ を時計回りに回転すると共振周波数Ｆ が逆に低くなる反共振器を接続していることとなってしまう。したがって、図１５に示す可変長ストリップライン線路は、その周波数特性が平坦ではなく、共振周波数を広い周波数範囲で、滑らかに、かつ連続的に変化させることができないという大きな問題があった。
【００２１】
本発明は、これら事情を考慮してなされたものであって、その位相調節器または可変遅延素子における目的は、広い周波数範囲で、周波数特性が良く、挿入損失が少ない可変長ストリップライン線路を提供しようとするものである。また、共振器における目的は、広い周波数範囲で、共振周波数を、滑らかに、かつ連続的に変化させることができる可変長ストリップライン線路を提供しようとするものである。そして更に、これら可変長ストリップライン線路を、小型、軽量、安価に実現しようとするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明可変長ストリップライン線路の要旨は、円弧状ストリップラインが各々同心円状に形成された親基板と子基板との各表面同士を向かい合わせて、互いの円弧状ストリップラインの一部同士が重なり合う円弧状ストリップライン線路を合成し、この円弧状ストリップライン線路の円弧中心を軸として子基板を親基板に対して相対的に回転させることで、前記合成されたストリップライン線路の長さを可変としたことである。
【００２３】
本発明可変長ストリップライン線路は、従来のトロンボーン型の位相調節器のような親基板と子基板との相対的な直線運動で線路の長さを調整するのではなく、親基板と子基板との相対的な回転運動で線路の長さを調整する。
【００２４】
この親基板と子基板との相対的な回転運動では、回転運動における親基板と子基板との中心軸が確実に固定 （位置決め） され、かつ、この中心軸からの距離の精度さえ高くすれば、親基板と子基板との互いのストリップラインの重なり位置が変化せず、ストリップラインが互いにずれることなく重ねることができる。しかも、前記回転運動では、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに簡便に密着させることができる。
【００２５】
このため、位相調節器または可変遅延素子に対する効果として、親基板と子基板との相対的な回転運動中に、合成ストリップライン線路部分の幅が途中で変化することがなく、合成ストリップライン線路部分の幅が一定に保持される。したがって、信号の反射を生じることがなく、周波数特性は平坦となり、挿入損失も少なくなる。また、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに簡便に密着させることができるので、互いのストリップラインの接触部は低いインピーダンスで接合される。この結果、広い周波数範囲で挿入損失の少ない可変長ストリップライン線路とすることができる。
【００２６】
また、前記従来のトロンボーン型の位相調節器の場合のような、互いのストリップラインの重なり位置関係の調整機構や、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに密着させる調整機構が不要であり、簡単な構造で、小型、軽量、安価に、合成されたストリップライン線路の長さを可変とすることができる。
【００２７】
更に、共振器としての効果としては、親基板と子基板との各々同心円状に形成された各円弧状ストリップラインの重なり合いで、線路の長さを調整するため、前記図１５に示した従来の可変長ストリップライン線路のような、共振周波数Ｆ が逆となる、ストリップラインの残余の部分７２６ａが生じない。この結果、その周波数特性が平坦となり、共振周波数を広い周波数範囲で、滑らかに、かつ連続的に変化させ、調整することができるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
先ず、位相調節器または可変遅延素子としての、本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態を、以下に図面を用いて説明する。図１ （ａ） 、（ｂ） は本発明可変長ストリップライン線路の一実施態様を示す平面図である。図２ は図１ の本発明可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。図３ は図１ の本発明可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【００２９】
先ず、図２ に表面側を示す子基板１００ は、円板型の誘電体基板１０１ からなる。この誘電体基板１０１ の表面側には、銅などの導体箔製のストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）が、円弧状に ２本同心円状に平行に形成されるとともに、互いの端部１０６ においてＵ 字状に接合されている。また、誘電体基板１０１ には、円弧状ストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）の円弧中心位置 （誘電体基板１０１ の中心軸位置） に丸い穴１０７ が設けられている。この穴１０７ は、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００３０】
これらのストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）は後述する親基板のストリップラインと重なり合って、合成された円弧状ストリップライン線路を構成するものである。また、Ｕ 字状端部１０６ は片側のストリップラインから入った信号をＵ ターンさせて、ストリップラインの片側のラインから戻すことができる。
【００３１】
そして、親基板と電気的に接続するために、子基板１００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体１０３ が、子基板１００ 表面の内周側 （基板中心部分） には円環状の接地導体１０３ が、各々設けられている。ここにおいて、接地導体１０３ に設けた多数のスルーホール導体１０４ により、接地導体１０３ は、誘電体基板１０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 、接地導体１０５ に接続されている。なお、これら接地導体は、後述する親基板の接地導体も含めて、銅などの導体箔を貼り付けて形成している。これら接地導体は、ストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）、およびＵ 字状端部１０６ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および子基板の裏面側から遮蔽している。
【００３２】
次に、図３ に表面側を示す親基板２００ は、前記子基板１００ と同様に、板状の誘電体基板２０１ からなる。この誘電体基板２０１ の表面側には、銅などの導体箔製のストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）が２ 本平行に形成されている。そして、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の、各々先端が途切れた端部ストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）は、子基板１００ における円弧状ストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）と、互いに重なり合って合成された円弧状ストリップライン線路を構成するための対応位置に、円弧状でかつ同心円状に形成されている。また、誘電体基板２０１ には、円弧状の端部ストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）の円弧中心位置に、中心に回転軸が設けられる丸い穴２０７ が設けられている。この穴２０７ は、子基板１００ の穴１０７ と係合され、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００３３】
これらストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の幅は、端部ストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）も含めて、重なり合う子基板１００ のストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）やＵ 字状端部１０６ などと、全て同じ幅とする。この幅の大きさや各々のストリップラインの長さは、前記通信装置、レーダー、発振器等に使用される電気信号の位相調節器または可変遅延素子などの用途に必要な信号の周波数との関係などで決定される。
【００３４】
なお、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の、親基板２００ への入り（ＩＮ）側と出（ＯＵＴ） 側の部分 （図の左端側部分） の幅が、他の部分よりも太くなっているのは、この部分には子基板が存在せず、接地導体が親基板２００ の裏面側のみにしか無いためである。この部分は、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の下側にのみ親基板２００ の誘電体基板と接地導体２０５ が有り、上側は空間となっているので、通常の所謂マイクロストリップラインとなる。このため、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）と同じインピーダンス線路とするためは、幅を約２ 倍として広くする必要がある。
【００３５】
そして、子基板１００ と電気的に接続するために、親基板２００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体２０３ が、親基板２００ 表面の内周側 （基板中心部分） には円環状の接地導体２０３ が、各々設けられている。ここにおいて、接地導体２０３ に設けた多数のスルーホール導体２０４ により、接地導体２０３ は、誘電体基板２０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 、接地導体２０５ に接続されている。これら接地導体は、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）、および円弧状端部２０６ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および親基板の裏面側から遮蔽している。
【００３６】
図１ （ａ） 、（ｂ） の本発明可変長ストリップライン線路は、このような構成からなる、図２ の子基板と図３ の親基板とのストリップラインが形成された各表面側同士を、互いの穴１０７ と２０７ との軸心を合わせて、向かい合わせ、前記互いのストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）および１０２（ａ）、１０２（ｂ）の一部同士である、特に、２０６（ａ）と１０２（ａ）および２０６（ｂ）と１０２（ｂ）とが、互いに重なり合うようにしたものである。
【００３７】
このように構成することで、親基板２００ 表面の２ 本のストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）と、子基板１００ の表面の２ 本のストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）とは、互いに重なり合って、可変長の合成された円弧状ストリップライン線路を構成している。即ち、この合成されたストリップライン線路は同心円状に配置された２ 本の円弧状ストリップラインから構成され、互いの円弧状ストリップライン端部同士がＵ 字状に接続されていることとなる。
【００３８】
この際、互いの接地導体２０３ と１０３ とも、互いのスルーホール導体１０４ と２０４ とを介して接続され、互いの基板の反対側の裏面側表面全面に設けた接地導体２０５ と１０５ とに接続されている。したがって、図１（ａ）、（ｂ） の可変長ストリップライン線路において、各ストリップラインは、全面的に遮蔽されている。
【００３９】
そして、子基板１００ と親基板２００ とは、互いの中央部の穴１０７ と２０７ とで、この中央部を回転軸として相対的に回転可能なように、また、互いのストリップラインが密着できるように、例えばネジとバネにより適当な圧力を加えられて、固定されている。このネジとバネによる固定の一態様を図４（ａ）に平面図、図４（ｂ）に側面図で示す。図４（ａ）、（ｂ） に示すように、子基板１００ と親基板２００ とは、前記中央部の穴に設けられたネジ３０１ と反対側からの固定用ナット３０４ とによって、ワッシャー３０２ 等を介して回転可能なように固定されている。この際、ネジ３０１ はバネ３０３ により弾性を付与されており、子基板１００ と親基板２００ とが、適当な圧力を加えられて固定されるようになっている。なお、この固定方法は、子基板１００ と親基板２００ とが相対的に回転可能なように、互いのストリップラインが密着できるように固定できるものであれば、上記態様以外にも、適宜の固定手段が用いられて良い。
【００４０】
ここにおいて、図１（ａ）の可変長ストリップライン線路は、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図１（ｂ）の可変長ストリップライン線路は、図１（ａ）の状態から、子基板１００ を時計回りに９０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００４１】
このように、図１（ａ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最小となり、図１（ｂ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最大となる。合成ストリップラインの長さが、この最小と最大との間の長さとなるように、子基板１００ の回転角度を微調整することも勿論可能である。したがって、子基板１００ の回転角度の調整によって、合成ストリップラインの長さを、連続的あるいは段階的、あるいはその都度など、微調整も含めて、自由に可変とすることができる。このため、遅延時間の調整も、位相調整も、微調整も含めて、自由に調整することができる。
【００４２】
したがって、これらの図１（ａ）あるいは図１（ｂ）の状態の時を含めて、親基板２００ 表面のストリップライン２０６（ａ）のラインから入った信号は、合成ストリップラインの長さによる、所望の遅延時間を付けられた上で、子基板表面のＵ 字状のストリップライン １０６でＵ ターンして、親基板２００ 表面のストリップライン２０６（ｂ）のラインから戻ることができる。
【００４３】
この際、互いの穴１０７ と２０７ との位置決めと大きさの精度、子基板１００ と親基板２００ の各々のストリップラインの幅と位置精度、等を良くするように設計および制作すれば、親基板と子基板との相対的な回転運動中に、合成ストリップライン線路部分の幅が途中で変化することがなく、合成ストリップライン線路部分の幅が一定に保持される。したがって、信号の反射を生じることがなく、周波数特性は平坦となり、挿入損失もほとんど無視できる程度に少なくなる。
【００４４】
また、以上の構成の通り、前記従来のトロンボーン型の位相調節器の場合のような、互いのストリップラインの重なり位置関係の調整機構や、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに密着させる調整機構が不要であり、簡単な構造で、小型、軽量、安価に、合成されたストリップライン線路の長さを可変とすることができる。
【００４５】
前記親基板２００ や子基板１００ を構成する誘電体基板自体は、樹脂、樹脂とセラミックスとが混合、あるいはセラミックス単独などが適宜選択された公知の誘電体材料からなる。これらの基板乃至誘電体の大きさ （幅や径） と厚みは、例えば、前記通信装置、レーダー、発振器等に使用される電気信号の位相調節器または可変遅延素子などの用途に必要な信号の周波数との関係などで決定される。なお親基板２０１ と子基板１０１ の材質や厚みなどは、同じとしても良く、各々の機能の違いに応じて、基板の材質や厚みなどを異ならせても良い。
【００４６】
また、各ストリップラインあるいは各接地導体などを構成する導電性材料は、銅、アルミニウム、錫、金、ニッケル、ハンダなどの導電性金属、更には他の導電性材料などが適宜選択される。そして、これら導電性材料を単独で、あるいは複合して乃至組み合わせて用いた導電体が適宜使用できる。
【００４７】
なお、基板表面への各ストリップラインなどの形成は、銅箔などの導体箔を張った （あるいは貼った） プリント基板の一部を選択的にエッチングして除去し、ストリップライン部分のみを残す手法などで量産可能である。また、接地導体の形成も含めて、他の方法、前記導電性材料の箔地の積層、貼り付けやメッキ、印刷法やリソグラフィ法などが適宜適用可能である。
【００４８】
次に、共振周波数を調整する共振器としての、本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態を、以下に図面を用いて説明する。図６ （ａ） 、（ｂ） は共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の一実施態様を示す平面図である。図７ は図６ の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。図８ は図６ の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【００４９】
先ず、図７ に表面側を示す子基板１００ は、前記図２ と同じく、円板型の誘電体基板１０１ からなる。この誘電体基板１０１ の表面側には、銅などの導体箔製のストリップライン１０２ が、円弧状に、かつ誘電体基板１０１ の中心軸位置に同心円状に形成されている。ストリップライン１０２ の両端は開放されており、後述する親基板のストリップラインと重なり合って、合成された円弧状ストリップライン線路を構成する。
【００５０】
また、誘電体基板１０１ には、前記図２ と同じく、円弧状ストリップライン１０２ の円弧中心位置 （誘電体基板１０１ の中心軸位置） に丸い穴１０７ が設けられている。この穴１０７ は、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００５１】
そして、親基板と電気的に接続するために、子基板１００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体１０３ が、子基板１００ 表面の内周側 （基板中心部分） には、円環状の接地導体１０３ が、各々設けられている。更に、前記円弧状の接地導体１０３ と円環状の接地導体１０３ とを結ぶ直線状の接地導体１０３ も設けられている。ここにおいて、接地導体１０３ に設けた多数のスルーホール導体１０４ により、接地導体１０３ は、誘電体基板１０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 接地導体１０５ に接続されている。これら接地導体は、ストリップライン１０２ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および子基板の裏面側から遮蔽している。
【００５２】
次に、図８ に表面側を示す親基板２００ は、前記子基板１００ と同様に、板状の誘電体基板２０１ からなる。この誘電体基板２０１ の表面側には、銅などの導体箔製で先端が開放されたストリップライン２０２ が形成されている。そして、このストリップライン２０２ は前記子基板１００ における円弧状ストリップライン１０２ と、互いに重なり合って合成された円弧状ストリップライン線路を構成するための対応位置に、円弧状でかつ誘電体基板２０１ の中心軸位置に同心円状に形成されている。
【００５３】
また、誘電体基板２０１ には、円弧状のストリップライン２０２ の円弧中心位置（ 誘電体基板２０１ の中心軸位置） に、中心に回転軸が設けられる丸い穴２０７ が設けられている。この穴２０７ は、子基板１００ の前記中心穴１０７ と係合され、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００５４】
これらストリップライン２０２ の幅は、重なり合う子基板１００ のストリップライン１０２ と同じ幅とする。この幅の大きさや各々のストリップラインの長さは、共振周波数を調整する共振器としての用途に必要な信号の周波数との関係などで決定される。
【００５５】
なお、ストリップライン２０２ の、親基板２００ への入り側（ＩＮ）の部分 （図の左端側部分） の幅が、他の部分よりも太くなっているのは、この部分には子基板が存在せず、誘電体基板および接地導体が親基板２００ の裏面側のみにしか無いためである。この部分はストリップライン２０２ の下側にのみ、親基板２００ の誘電体基板と接地導体２０５ が有り、上側は空間となっているので、通常の所謂マイクロストリップラインとなる。このため、ストリップライン２０２ と同じインピーダンス線路とするためは、幅を約２ 倍として広くする必要がある。一方、子基板１００ の裏に接地導体１０５ が存在しない場合には、全体がマイクロストリップラインに近い電界分布となるので、線路の幅の比は、誘電体基板の誘電率と厚さにもよるが、２ 倍よりも狭い幅となる。
【００５６】
そして、子基板１００ と電気的に接続するために、親基板２００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体２０３ が、親基板２００ 表面の内周側 （基板中心部分） には円環状の接地導体２０３ が、各々設けられている。ここにおいて、接地導体２０３ に設けた多数のスルーホール導体２０４ により、接地導体２０３ は、誘電体基板２０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 、接地導体２０５ に接続されている。これら接地導体は、ストリップライン２０２ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および親基板の裏面側から遮蔽している。
【００５７】
図６ （ａ） 、（ｂ） の本発明可変長ストリップライン線路は、このような構成からなる、図７ の子基板と図８ の親基板とのストリップラインが形成された各表面側同士を、互いの穴１０７ と２０７ との軸心を合わせて、向かい合わせ、前記互いのストリップライン２０２ および１０２ の一部同士が、互いに重なり合うようにしたものである。
【００５８】
このように構成することで、親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ とは、互いに重なり合って、可変長の合成された円弧状ストリップライン線路を構成している。即ち、この合成されたストリップライン線路は、先端が開放された、基板軸心と同心円状に配置された円弧状ストリップラインから構成されていることとなる。
【００５９】
この際、互いの接地導体２０３ と１０３ とも、互いのスルーホール導体１０４ と２０４ とを介して接続され、互いの基板の反対側の裏面側表面全面に設けた接地導体２０５ と１０５ とに接続されている。したがって、図６（ａ）、（ｂ） の可変長ストリップライン線路において、各ストリップラインは、全面的に遮蔽されている。
【００６０】
そして、子基板１００ と親基板２００ とは、互いの中央部の穴１０７ と２０７ とで、この中央部を回転軸として相対的に回転可能なように、また、互いのストリップラインが密着できるように、例えばネジとバネにより適当な圧力を加えられて、固定されている。このネジとバネによる固定の態様は、例えば、前記図４（ａ）、（ｂ） の態様と同じで良い。
【００６１】
ここにおいて、図６（ａ）の可変長ストリップライン線路は、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図６（ｂ）の可変長ストリップライン線路は、図１（ａ）の状態から、子基板１００ を時計回りに９０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００６２】
この場合、図６（ａ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最小（ 最短） となり、共振周波数は最高となる。また、図６（ｂ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最大となり、共振周波数は最低となる。合成ストリップラインの長さが、この最小と最大との間の長さとなるように、子基板１００ の回転角度を微調整することも勿論可能である。したがって、子基板１００ の回転角度の調整によって、合成ストリップラインの長さ （線路長さＤ）を、連続的あるいは段階的あるいはその都度など、微調整も含めて、自由に可変とすることができる。このため、共振周波数の調整も、位相調整も、微調整も含めて、自由に調整することができる。その共振周波数Ｆ は線路の長さＤ に反比例するので、子基板１００ を回転させることで、前記Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ１） の式によって、共振周波数Ｆ を可変とすることができる。
【００６３】
親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ との円弧の部分は、同心円弧であり、全く同じ形をしているので、見かけ上は、同じ幅の円弧のストリップラインの角度が、９０度から１８０ 度に自由に伸び縮みしているように見える。このため、この合成されたストリップラインの線路インピーダンスは、一様で広い周波数範囲に渡って、同じインピーダンスの分布容量回路として働く。
【００６４】
次に、共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の別の実施形態を、図９ 、図１０を用いて説明する。図９ （ａ） 、（ｂ） は共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の一実施態様を示す平面図である。図１０は上記図９ の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。なお、本実施形態において、上記図９ の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の構造は、前記図８ で示した親基板２００ と全く同じである。
【００６５】
先ず、図１０に表面側を示す子基板１００ の構造は、概ね前記図７ で示した子基板１００ の構造と同じである。図７ で示した子基板１００ との相違点は、誘電体基板１０１ の表面側に形成された、銅などの導体箔製のストリップライン１０２ の片方の端部１０２ａが、子基板１００ の基板中心部分に設けられた円環状の接地導体１０３ に短絡されている点である。このため、図１０に示す子基板１００ は、前記図７ で示した子基板１００ における直線状の接地導体１０３ （円弧状の接地導体１０３ と円環状の接地導体１０３ とを結ぶ接地導体） を有さない。
【００６６】
このように、片方の端部１０２ａが短絡されているストリップライン１０２ は、共振周波数Ｆ にてインピーダンスが極めて大きくなり、その共振周波数Ｆ は、線路の長さＤ１に反比例するので、子基板１００ を回転させる（ 子基板１００ の角度を調整することで、前記Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ１） の式によって、共振周波数Ｆ を可変とすることができる。
【００６７】
図９ （ａ） 、（ｂ） の本発明可変長ストリップライン線路の構成は、前記した子基板の相違点以外は、前記図６ の場合と同じである。即ち、図１０の子基板と前記図８ の親基板とのストリップラインが形成された各表面側同士を、互いの穴１０７ と２０７ との軸心を合わせて、向かい合わせ、前記互いのストリップライン２０２ および１０２ の一部同士が、互いに重なり合うようにしたものである。
【００６８】
したがって、前記した図６ の場合と同様に、親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ とは互いに重なり合って、可変長の合成された円弧状ストリップライン線路を構成している。また、互いの接地導体２０３ と１０３ とも、互いのスルーホール導体１０４ と２０４ とを介して接続され、互いの基板の反対側の裏面側表面全面に設けた接地導体２０５ と１０５ とに接続され、前記した図６ の場合と同様に、各ストリップラインは、全面的に遮蔽されている。
【００６９】
そして、子基板１００ と親基板２００ とは、前記した図６ の場合と同様に、互いの中央部の穴１０７ と２０７ とで、この中央部を回転軸として相対的に回転可能なように、また、互いのストリップラインが密着できるように、例えばネジとバネにより適当な圧力を加えられて、固定されている。
【００７０】
図９（ａ）の可変長ストリップライン線路は、前記した図６ の場合と同様に、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図９（ｂ）の可変長ストリップライン線路は、図９（ａ）の状態から、子基板１００ を時計回りに９０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００７１】
したがって、図９（ａ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最小（ 最短） となり、共振周波数は最高となる。また、図９（ｂ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最大となり、共振周波数は最低となる。そして、子基板１００ の回転角度を調整することで、合成ストリップラインの長さ （線路長さＤ）と共振周波数を、自由に調整することができる点も、前記した図６ の場合と同じである。
【００７２】
また、前記した図６ の場合と同様に、親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ との円弧の部分は、同心円弧であり、全く同じ形をしているので、見かけ上は、同じ幅の円弧のストリップラインの角度が、９０度から１８０ 度に自由に伸び縮みしているように見える。このため、この合成されたストリップラインの線路インピーダンスは、一様で広い周波数範囲に渡って、同じインピーダンスの分布容量回路として働く。
【００７３】
更に、共振器としての別の実施形態を、図１１、図１２を用いて説明する。図１１ （ａ）、（ｂ） は共振器としての一実施態様を示す平面図である。図１２は上記図１１の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。図１３は図１１の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【００７４】
この図１１ （ａ）、（ｂ） の共振器は、前記図９ で示した共振器を２ 個、１ 枚の基板にまとめたものであり、子基板１００ の親基板２００ との相対的な角度を変えることで、共振周波数が２ 個の共振器で等しく連動して変化することが特徴である。
【００７５】
このための、図１２に表面側を示す子基板１００ の構造は、前記図１０で示した子基板１００ の円弧状のストリップライン１０２ を、子基板１００ の基板中心部分を対称に、１０２（１）と１０２（２）の２ 個、誘電体基板１０１ の表面側に形成したものである。このストリップライン１０２（１）と１０２（２）の片方の端部は、各々子基板１００ の基板中心部分に設けられた円環状の接地導体１０３ に短絡されている。
【００７６】
そして、このストリップライン１０２（１）と１０２（２）の円弧形状に応じて、親基板と電気的に接続するための、円弧状の接地導体１０３ 、１０３ が、子基板１００ 表面の基板外周側に、各々設けられている。その他の子基板１００ の構造は、これまでに説明した、図７ 、図１０のの子基板１００ の構造と同じである。
【００７７】
一方、図１３に表面側を示す親基板２００ には、前記子基板１００ のストリップライン１０２（１）と１０２（２）とに対応して、板状の誘電体基板２０１ の表面側に、銅などの導体箔製で先端が開放された２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）が形成されている。２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）の円弧部分は、前記子基板１００ のストリップライン１０２（１）と１０２（２）の円弧部分と、互いに重なり合って合成された円弧状ストリップライン線路を構成するための誘電体基板２０１ の対応位置に、同じ大きさ （長さ、幅） を有して形成される。
【００７８】
なお、図１３の親基板２００ では、２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）の、親基板２００ への入り側部分は、各々のストリップラインに対応して、各々（ＩＮ１） 、（ＩＮ２） の２ 箇所 （図の上下部分） となる。その他の図１３の親基板２００ の構造は、これまでに説明した、図８ の親基板２００ の構造と同じである。
【００７９】
図１１ （ａ）、（ｂ） の共振器は、前記図６ や図９ の共振器の場合と同様に、これら図１２の子基板１００ と、図１３の親基板２００ とを重ね合わせたものである。図１１（ａ） の可変長ストリップライン線路は、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図１１（ｂ） の可変長ストリップライン線路は、図１１（ａ） の状態から、子基板１００ を時計回りに６０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００８０】
このように、図１１ （ａ）、（ｂ） の共振器は、前記図９ で示した共振器を２ 個、１ 枚の基板にまとめたものであり、子基板１００ の親基板２００ との相対的な角度を変える （子基板１００ を親基板２００ に対し相対的に回転させる） ことで、共振周波数を、２ 個の合成ストリップライン線路から構成される ２個の共振器で、等しく連動して変化させることができる。このため、１ 枚の基板で、同じ周波数で共振する２ つの可変共振器とすることができる。
【００８１】
図１４は、上記図１１の ２つの可変共振器を、適度なインピーダンスを持つコンデンサなどで、互いをカップリングさせ、可変周波数フィルターを構成したものを示す平面図である。言い換えると、上記図１１の ２つの可変共振器は、この図１４のような可変周波数フィルターを実現することができる。
【００８２】
図１４における子基板１００ の全ての構造と親基板２００ の主要部の構造は、前記図１２、１３と全く同じである。ただ、親基板２００ において、上記カップリングさせるために、２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）の入り側部分（ＩＮ１） 、（ＩＮ２） の２ 箇所 （図の左右部分） から各々２ 本のストリップライン２０８（１）、２０８（２）を延伸させ、これをキャパシタ６４で結合している。そして、片方の可変共振器［ ストリップライン２０８（２）］ から延伸させたストリップライン２０９（２）は、キャパシタ６５経由で、図左方のフィルターの入力端子に接続する。他方、片方の可変共振器［ ストリップライン２０８（１）］ から延伸させたストリップライン２０９（１）は、キャパシタ６５経由で、図右方のフィルタの出力端子に接続する。
【００８３】
この図１４のように、上記図１１の ２つの可変共振器を、適度なインピーダンスを持つキャパシタなどで、互いをカップリングさせると、可変周波数フィルターとしてのバンドパスフィルタを構成することができる。複数の共振器をキャパシタなどで結合したフィルタはこれまでにも多くあるものの、それらは、共振周波数が固定であり、フィルタの周波数も変化させることができない。これに対し、本発明では、共振周波数が自由に調整可能であり、フィルタの周波数も自由に変化させられる可変周波数フィルターを提供できる。
【００８４】
以上説明した、共振周波数を調整する共振器としての、本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態において、親基板２００ や子基板１００ を構成する誘電体基板材料、各ストリップラインあるいは各接地導体などを構成する導電性材料、基板表面への各ストリップラインなどの形成方法、接地導体の形成方法、などは位相調節器または可変遅延素子としての本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態と同じ範囲から選択される。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、広い周波数範囲で、周波数特性が良く、挿入損失の少ない可変長ストリップライン線路であって、小型、軽量、安価な可変長ストリップライン線路を提供することができる。そして、本発明可変長ストリップライン線路は、電気信号の位相調節器、電気信号の可変遅延素子、そして、共振周波数が自由に調整可能な、電気信号の共振器やフィルタ回路となすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明可変長ストリップライン線路の１ 実施態様を示し、（ａ） は線路長が最小の状態、（ｂ） は線路長が最大の状態、を各々示す平面図である。
【図２】本発明可変長ストリップライン線路に係る子基板の１ 実施態様を示す平面図である。
【図３】本発明可変長ストリップライン線路に係る親基板の１ 実施態様を示す平面図である。
【図４】本発明可変長ストリップライン線路に係る子基板と親基板との固定の１ 実施態様を示し、（ａ） は平面図、（ｂ） は側面図である。
【図５】従来のトロンボーン型の位相調節器 （可変長ストリップライン線路） を示す斜視図である。
【図６】共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態を示し、図６（ａ） 、（ｂ） は各々平面図である。
【図７】図６の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。
【図８】図６の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【図９】共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の別の実施形態を示し、図９ （ａ） 、（ｂ） は各々平面図である。
【図１０】図９の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。
【図１１】共振器としての別の実施形態を示し、図１１（ａ） 、（ｂ） は各々平面図である。
【図１２】図１１の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。
【図１３】図１１の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【図１４】図１１の共振器から構成した可変周波数フィルターを示す平面図である。
【符号の説明】
１００ ：子基板、 １０１：誘電体基板、１０２ ：ストリップライン、
１０３ ：接地導体、１０４ ：スルーホール、１０５ ：接地導体、
１０６ ：ストリップライン、１０７：中心穴
２００ ：親基板、 ２０１：誘電体基板、２０２ ：ストリップライン、
２０３ ：接地導体、２０４ ：スルーホール、２０５ ：接地導体
２０６ ：ストリップライン、２０７：中心穴、
２０８ ：ストリップライン、２０９：ストリップライン、
３０１ ：ネジ、３０２ ：ワッシャー、３０３ ：バネ、３０４ ：ナット、
６４： キャパシタ、６５： キャパシタ
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気信号の位相調節器または可変遅延素子、共振器、共振器を用いたフィルタ回路などに用いられる可変長ストリップライン線路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通信装置、レーダー、発振器等に使用される電気信号の位相調節器または可変遅延素子、共振器などには、可変長ストリップライン線路が用いられている。
【０００３】
先ず、位相調節器または可変遅延素子における可変長ストリップライン線路の従来技術について以下に説明する。位相調節器または可変遅延素子における可変長ストリップライン線路としては、従来から、所謂トロンボーン型の位相調節器が用いられている （特許文献１ 参照） 。このトロンボーン型の位相調節器を図５ に斜視図で示す。図５ に示す通り、金属板１１０ の表面上に固定されたプリント基板 （親基板）１０８の表面には、導電体からなる２ 本のストリップライン４１０ が配置されている。一方、構造材４０４ に固定されたプリント基板 （子基板）４０２は、前記親基板１０８ の向き （直線方向） に沿って、直線方向に移動できるようになっている。この子基板４０２ の表面には、導電体からなる２ 本のストリップライン４０８ が、各ストリップライン端部をＵ 字状に接続した状態で配置されている。
【０００４】
【特許文献１】
米国特許第４，６１８，８３６ 号明細書（第４ 〜５ 列、図４）
【０００５】
親基板１０８ の表面の２ 本のストリップライン４１０ と、子基板４０２ の表面の２ 本のストリップライン４０８ とは、左右の１ 本づつが、互いに重なり合うような位置に各々配置されている。したがって、親基板１０８ と子基板４０２ の各表面同士を、前記互いのストリップライン４１０ 、４０８ の一部同士が重なり合うように向かい合わせることで、互いのストリップライン４１０ 、４０８ の一部同士が重なり合ったストリップライン線路を合成することができる。その結果、ストリップライン４１０ の片側のラインから入った信号は、Ｕ 字状のストリップライン４０８ でＵ ターンして、ストリップライン４１０ の片側のラインから戻ることができる。
【０００６】
そして、子基板４０２ を親基板１０８ に対して、相対的に、前記親基板１０８ の向き（直線方向） に沿って、直線方向に移動させることで、前記互いのストリップライン４１０ 、４０８ の一部同士が重なり合って合成された、信号が通過する前記合成ストリップライン線路の長さを可変とすることができる。即ち、子基板４０２ を図の左側に移動すれば線路の長さは長くなり、子基板４０２ を図の右側に移動すれば線路の長さは短くなる。
【０００７】
信号の遅延時間は線路の長さに比例するので、合成ストリップライン線路の長さを可変とすることで、信号の遅延時間を可変に調整することができる。また、信号の位相は遅延時間に比例するので、合成ストリップライン線路の長さを可変とすることで、同じく、信号の位相を可変に調整することができる。
【０００８】
ここでストリップライン線路とは、誘電体からなる基板の上 （表面） に、例えば銅などの金属等の導電体からなる、細長い高周波伝送用などのストリップラインを設け、かつ基板の裏面側に接地導体を配置した構造の分布容量線路のことである。
【０００９】
次に、共振器などにおける可変長ストリップライン線路の従来技術を以下に説明する。共振器などにおける可変長ストリップライン線路としては、従来から、図１５に斜視図で示す、可変長ストリップライン線路が用いられている （特許文献２ 参照） 。図１５に示す通り、可変長ストリップライン線路は、誘電体基板 （親基板）７１０の表面には、導電体からなる円弧状のストリップライン７２６ と、この円弧状のストリップライン７２６ の円弧中心にまで延在する直線状ストリップライン７２８ が配置されている。
【００１０】
一方、誘電体基板７１０ 表面には、更に、前記円弧中心を中心に回転 （回動） 可能な可動導体７２４ が設けられており、前記円弧状のストリップライン７２６ と直線状ストリップライン７２８ とを各々接続している。したがって、可動導体７２４ の回転およびその位置によって、端子７１２ｂから端子７１２ａの間の線路長を自由に調節することができる。また、ここで、端子７１２ｂをグランドに落とし、この線路を端子７１２ａから見ると、片方の端が短絡されたストリップライン線路となり、その線路の長さに応じた周波数にて共振する可変ストリップライン共振器となる。
【００１１】
即ち、図１５に示す可変長ストリップライン線路は、可動導体７２４ を時計回りに回転させれば線路は長くなり、反時計回りに回転させれば線路は短くなる。このため、片方の端が短絡されたストリップラインは共振周波数Ｆ にてインピーダンスが極めて大きくなる。その共振周波数Ｆ は線路の長さＤ１に反比例するので、可動導体７２４ を時計回りに回転させることで、共振周波数Ｆ を可変とすることができる。これを式で表すと、Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ１） となる。但し、Ｃ はストリップライン上での信号の伝播速度を示す。
【００１２】
【特許文献２】
実開平５−８００１１ 公報（第１ 頁、図８）
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
先ず、位相調節器または可変遅延素子における前記従来のトロンボーン型の位相調節器の課題について以下に説明する。ストリップラインの固有インピーダンスは、ストリップラインの幅で決まる。このため、ストリップラインの幅が途中で変化すると、前記固有インピーダンスが変化してしまい、信号の反射を生じる。そして、この信号の反射波の影響で、信号の周波数によって、挿入損失が大きく変化してしまう。
【００１４】
前記トロンボーン型の位相調節器の場合、子基板４０２ と親基板１０８ とを上下に重ねる方式であるため、特に、子基板４０２ を親基板１０８ に対して相対的に移動させた場合に、互いの重なり位置が変化しやすい。この重なり位置の変化が、ストリップラインの幅方向にずれると、子基板４０２ と親基板１０８ とのストリップラインの各々ずれた幅分を足した、ずれの２ 倍だけ幅が広くなる。このため、合成ストリップライン線路部分のインピーダンスが、幅の広くなった割合に応じて下がることとなる。
【００１５】
したがって、ストリップライン線路全体としては、合成ストリップライン線路部分の数に応じて、インピーダンスが何度も変化し、インピーダンスが変化した箇所で、前記した信号の反射を生じるため、この信号の反射波の影響で、信号の周波数によって、挿入損失が大きく変化してしまうという問題があった。
【００１６】
また、前記トロンボーン型の位相調節器のように、子基板４０２ と親基板１０８ とを上下に重ねる方式の場合、互いのストリップラインの接触部 （合成ストリップライン線路部分） は低いインピーダンスで接合する必要があるので、子基板４０２ 側のＵ 字状のストリップライン４０８ は親基板１０８ のストリップライン４１０ に密着させる必要もある。
【００１７】
このため、トロンボーン型の位相調節器の場合、子基板４０２ を親基板１０８ に対して相対的に移動させた場合に、互いのストリップラインの重なり位置が変化せず、ストリップラインが互いにずれることなく重ねるような位置関係の調整機構が必要となる。また、前記移動によっても、子基板４０２ 側のＵ 字状のストリップライン４０８ を親基板１０８ のストリップライン４１０ に密着させ、合成ストリップライン線路部分を低いインピーダンスで接合させるための調整機構も必要となる。
【００１８】
この結果、従来のトロンボーン型位相調整器は、これらの調整機構として、金属板１１０ と構造材４０４ を使って、Ｕ字型のストリップライン４０８ とストリップライン４１０ が幅の向きで丁度重なるような位置関係を精密に保ちながら密着させて左右に動かす機構が必要であるため、高精度で、大きく、重く、かつ高価なものが必要になってしまっていた。
【００１９】
次に、共振器などにおける前記従来の図１５に示す可変長ストリップライン線路の課題について以下に説明する。図１５に示す可変長ストリップライン線路において、可動導体７２４ の左側には、常にストリップライン７２６ の残余の部分７２６ａが、先端が開放されたストリップライン線路としてぶらさがっている。この片方の端が開放されたストリップライン７２６ａは、共振周波数Ｆ にてインピーダンスが極めて小さくなる。その共振周波数Ｆ は線路の長さＤ２に反比例するので、これを式で表すと、Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ２） となる。
【００２０】
このため、可動導体７２４ を時計回りに回転すると共振周波数Ｆ が高くなる共振器の途中に、可動導体７２４ を時計回りに回転すると共振周波数Ｆ が逆に低くなる反共振器を接続していることとなってしまう。したがって、図１５に示す可変長ストリップライン線路は、その周波数特性が平坦ではなく、共振周波数を広い周波数範囲で、滑らかに、かつ連続的に変化させることができないという大きな問題があった。
【００２１】
本発明は、これら事情を考慮してなされたものであって、その位相調節器または可変遅延素子における目的は、広い周波数範囲で、周波数特性が良く、挿入損失が少ない可変長ストリップライン線路を提供しようとするものである。また、共振器における目的は、広い周波数範囲で、共振周波数を、滑らかに、かつ連続的に変化させることができる可変長ストリップライン線路を提供しようとするものである。そして更に、これら可変長ストリップライン線路を、小型、軽量、安価に実現しようとするものである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明可変長ストリップライン線路の要旨は、円弧状ストリップラインが各々同心円状に形成された親基板と子基板との各表面同士を向かい合わせて、互いの円弧状ストリップラインの一部同士が重なり合う円弧状ストリップライン線路を合成し、この円弧状ストリップライン線路の円弧中心を軸として子基板を親基板に対して相対的に回転させることで、前記合成されたストリップライン線路の長さを可変としたことである。
【００２３】
本発明可変長ストリップライン線路は、従来のトロンボーン型の位相調節器のような親基板と子基板との相対的な直線運動で線路の長さを調整するのではなく、親基板と子基板との相対的な回転運動で線路の長さを調整する。
【００２４】
この親基板と子基板との相対的な回転運動では、回転運動における親基板と子基板との中心軸が確実に固定 （位置決め） され、かつ、この中心軸からの距離の精度さえ高くすれば、親基板と子基板との互いのストリップラインの重なり位置が変化せず、ストリップラインが互いにずれることなく重ねることができる。しかも、前記回転運動では、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに簡便に密着させることができる。
【００２５】
このため、位相調節器または可変遅延素子に対する効果として、親基板と子基板との相対的な回転運動中に、合成ストリップライン線路部分の幅が途中で変化することがなく、合成ストリップライン線路部分の幅が一定に保持される。したがって、信号の反射を生じることがなく、周波数特性は平坦となり、挿入損失も少なくなる。また、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに簡便に密着させることができるので、互いのストリップラインの接触部は低いインピーダンスで接合される。この結果、広い周波数範囲で挿入損失の少ない可変長ストリップライン線路とすることができる。
【００２６】
また、前記従来のトロンボーン型の位相調節器の場合のような、互いのストリップラインの重なり位置関係の調整機構や、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに密着させる調整機構が不要であり、簡単な構造で、小型、軽量、安価に、合成されたストリップライン線路の長さを可変とすることができる。
【００２７】
更に、共振器としての効果としては、親基板と子基板との各々同心円状に形成された各円弧状ストリップラインの重なり合いで、線路の長さを調整するため、前記図１５に示した従来の可変長ストリップライン線路のような、共振周波数Ｆ が逆となる、ストリップラインの残余の部分７２６ａが生じない。この結果、その周波数特性が平坦となり、共振周波数を広い周波数範囲で、滑らかに、かつ連続的に変化させ、調整することができるようになる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
先ず、位相調節器または可変遅延素子としての、本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態を、以下に図面を用いて説明する。図１ （ａ） 、（ｂ） は本発明可変長ストリップライン線路の一実施態様を示す平面図である。図２ は図１ の本発明可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。図３ は図１ の本発明可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【００２９】
先ず、図２ に表面側を示す子基板１００ は、円板型の誘電体基板１０１ からなる。この誘電体基板１０１ の表面側には、銅などの導体箔製のストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）が、円弧状に ２本同心円状に平行に形成されるとともに、互いの端部１０６ においてＵ 字状に接合されている。また、誘電体基板１０１ には、円弧状ストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）の円弧中心位置 （誘電体基板１０１ の中心軸位置） に丸い穴１０７ が設けられている。この穴１０７ は、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００３０】
これらのストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）は後述する親基板のストリップラインと重なり合って、合成された円弧状ストリップライン線路を構成するものである。また、Ｕ 字状端部１０６ は片側のストリップラインから入った信号をＵ ターンさせて、ストリップラインの片側のラインから戻すことができる。
【００３１】
そして、親基板と電気的に接続するために、子基板１００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体１０３ が、子基板１００ 表面の内周側 （基板中心部分） には円環状の接地導体１０３ が、各々設けられている。ここにおいて、接地導体１０３ に設けた多数のスルーホール導体１０４ により、接地導体１０３ は、誘電体基板１０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 、接地導体１０５ に接続されている。なお、これら接地導体は、後述する親基板の接地導体も含めて、銅などの導体箔を貼り付けて形成している。これら接地導体は、ストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）、およびＵ 字状端部１０６ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および子基板の裏面側から遮蔽している。
【００３２】
次に、図３ に表面側を示す親基板２００ は、前記子基板１００ と同様に、板状の誘電体基板２０１ からなる。この誘電体基板２０１ の表面側には、銅などの導体箔製のストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）が２ 本平行に形成されている。そして、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の、各々先端が途切れた端部ストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）は、子基板１００ における円弧状ストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）と、互いに重なり合って合成された円弧状ストリップライン線路を構成するための対応位置に、円弧状でかつ同心円状に形成されている。また、誘電体基板２０１ には、円弧状の端部ストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）の円弧中心位置に、中心に回転軸が設けられる丸い穴２０７ が設けられている。この穴２０７ は、子基板１００ の穴１０７ と係合され、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００３３】
これらストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の幅は、端部ストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）も含めて、重なり合う子基板１００ のストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）やＵ 字状端部１０６ などと、全て同じ幅とする。この幅の大きさや各々のストリップラインの長さは、前記通信装置、レーダー、発振器等に使用される電気信号の位相調節器または可変遅延素子などの用途に必要な信号の周波数との関係などで決定される。
【００３４】
なお、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の、親基板２００ への入り（ＩＮ）側と出（ＯＵＴ） 側の部分 （図の左端側部分） の幅が、他の部分よりも太くなっているのは、この部分には子基板が存在せず、接地導体が親基板２００ の裏面側のみにしか無いためである。この部分は、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）の下側にのみ親基板２００ の誘電体基板と接地導体２０５ が有り、上側は空間となっているので、通常の所謂マイクロストリップラインとなる。このため、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）と同じインピーダンス線路とするためは、幅を約２ 倍として広くする必要がある。
【００３５】
そして、子基板１００ と電気的に接続するために、親基板２００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体２０３ が、親基板２００ 表面の内周側 （基板中心部分） には円環状の接地導体２０３ が、各々設けられている。ここにおいて、接地導体２０３ に設けた多数のスルーホール導体２０４ により、接地導体２０３ は、誘電体基板２０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 、接地導体２０５ に接続されている。これら接地導体は、ストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）、および円弧状端部２０６ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および親基板の裏面側から遮蔽している。
【００３６】
図１ （ａ） 、（ｂ） の本発明可変長ストリップライン線路は、このような構成からなる、図２ の子基板と図３ の親基板とのストリップラインが形成された各表面側同士を、互いの穴１０７ と２０７ との軸心を合わせて、向かい合わせ、前記互いのストリップライン２０２（ａ）、２０２（ｂ）および１０２（ａ）、１０２（ｂ）の一部同士である、特に、２０６（ａ）と１０２（ａ）および２０６（ｂ）と１０２（ｂ）とが、互いに重なり合うようにしたものである。
【００３７】
このように構成することで、親基板２００ 表面の２ 本のストリップライン２０６（ａ）、２０６（ｂ）と、子基板１００ の表面の２ 本のストリップライン１０２（ａ）、１０２（ｂ）とは、互いに重なり合って、可変長の合成された円弧状ストリップライン線路を構成している。即ち、この合成されたストリップライン線路は同心円状に配置された２ 本の円弧状ストリップラインから構成され、互いの円弧状ストリップライン端部同士がＵ 字状に接続されていることとなる。
【００３８】
この際、互いの接地導体２０３ と１０３ とも、互いのスルーホール導体１０４ と２０４ とを介して接続され、互いの基板の反対側の裏面側表面全面に設けた接地導体２０５ と１０５ とに接続されている。したがって、図１（ａ）、（ｂ） の可変長ストリップライン線路において、各ストリップラインは、全面的に遮蔽されている。
【００３９】
そして、子基板１００ と親基板２００ とは、互いの中央部の穴１０７ と２０７ とで、この中央部を回転軸として相対的に回転可能なように、また、互いのストリップラインが密着できるように、例えばネジとバネにより適当な圧力を加えられて、固定されている。このネジとバネによる固定の一態様を図４（ａ）に平面図、図４（ｂ）に側面図で示す。図４（ａ）、（ｂ） に示すように、子基板１００ と親基板２００ とは、前記中央部の穴に設けられたネジ３０１ と反対側からの固定用ナット３０４ とによって、ワッシャー３０２ 等を介して回転可能なように固定されている。この際、ネジ３０１ はバネ３０３ により弾性を付与されており、子基板１００ と親基板２００ とが、適当な圧力を加えられて固定されるようになっている。なお、この固定方法は、子基板１００ と親基板２００ とが相対的に回転可能なように、互いのストリップラインが密着できるように固定できるものであれば、上記態様以外にも、適宜の固定手段が用いられて良い。
【００４０】
ここにおいて、図１（ａ）の可変長ストリップライン線路は、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図１（ｂ）の可変長ストリップライン線路は、図１（ａ）の状態から、子基板１００ を時計回りに９０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００４１】
このように、図１（ａ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最小となり、図１（ｂ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最大となる。合成ストリップラインの長さが、この最小と最大との間の長さとなるように、子基板１００ の回転角度を微調整することも勿論可能である。したがって、子基板１００ の回転角度の調整によって、合成ストリップラインの長さを、連続的あるいは段階的、あるいはその都度など、微調整も含めて、自由に可変とすることができる。このため、遅延時間の調整も、位相調整も、微調整も含めて、自由に調整することができる。
【００４２】
したがって、これらの図１（ａ）あるいは図１（ｂ）の状態の時を含めて、親基板２００ 表面のストリップライン２０６（ａ）のラインから入った信号は、合成ストリップラインの長さによる、所望の遅延時間を付けられた上で、子基板表面のＵ 字状のストリップライン １０６でＵ ターンして、親基板２００ 表面のストリップライン２０６（ｂ）のラインから戻ることができる。
【００４３】
この際、互いの穴１０７ と２０７ との位置決めと大きさの精度、子基板１００ と親基板２００ の各々のストリップラインの幅と位置精度、等を良くするように設計および制作すれば、親基板と子基板との相対的な回転運動中に、合成ストリップライン線路部分の幅が途中で変化することがなく、合成ストリップライン線路部分の幅が一定に保持される。したがって、信号の反射を生じることがなく、周波数特性は平坦となり、挿入損失もほとんど無視できる程度に少なくなる。
【００４４】
また、以上の構成の通り、前記従来のトロンボーン型の位相調節器の場合のような、互いのストリップラインの重なり位置関係の調整機構や、子基板側のストリップラインを親基板のストリップラインに密着させる調整機構が不要であり、簡単な構造で、小型、軽量、安価に、合成されたストリップライン線路の長さを可変とすることができる。
【００４５】
前記親基板２００ や子基板１００ を構成する誘電体基板自体は、樹脂、樹脂とセラミックスとが混合、あるいはセラミックス単独などが適宜選択された公知の誘電体材料からなる。これらの基板乃至誘電体の大きさ （幅や径） と厚みは、例えば、前記通信装置、レーダー、発振器等に使用される電気信号の位相調節器または可変遅延素子などの用途に必要な信号の周波数との関係などで決定される。なお親基板２０１ と子基板１０１ の材質や厚みなどは、同じとしても良く、各々の機能の違いに応じて、基板の材質や厚みなどを異ならせても良い。
【００４６】
また、各ストリップラインあるいは各接地導体などを構成する導電性材料は、銅、アルミニウム、錫、金、ニッケル、ハンダなどの導電性金属、更には他の導電性材料などが適宜選択される。そして、これら導電性材料を単独で、あるいは複合して乃至組み合わせて用いた導電体が適宜使用できる。
【００４７】
なお、基板表面への各ストリップラインなどの形成は、銅箔などの導体箔を張った （あるいは貼った） プリント基板の一部を選択的にエッチングして除去し、ストリップライン部分のみを残す手法などで量産可能である。また、接地導体の形成も含めて、他の方法、前記導電性材料の箔地の積層、貼り付けやメッキ、印刷法やリソグラフィ法などが適宜適用可能である。
【００４８】
次に、共振周波数を調整する共振器としての、本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態を、以下に図面を用いて説明する。図６ （ａ） 、（ｂ） は共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の一実施態様を示す平面図である。図７ は図６ の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。図８ は図６ の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【００４９】
先ず、図７ に表面側を示す子基板１００ は、前記図２ と同じく、円板型の誘電体基板１０１ からなる。この誘電体基板１０１ の表面側には、銅などの導体箔製のストリップライン１０２ が、円弧状に、かつ誘電体基板１０１ の中心軸位置に同心円状に形成されている。ストリップライン１０２ の両端は開放されており、後述する親基板のストリップラインと重なり合って、合成された円弧状ストリップライン線路を構成する。
【００５０】
また、誘電体基板１０１ には、前記図２ と同じく、円弧状ストリップライン１０２ の円弧中心位置 （誘電体基板１０１ の中心軸位置） に丸い穴１０７ が設けられている。この穴１０７ は、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００５１】
そして、親基板と電気的に接続するために、子基板１００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体１０３ が、子基板１００ 表面の内周側 （基板中心部分） には、円環状の接地導体１０３ が、各々設けられている。更に、前記円弧状の接地導体１０３ と円環状の接地導体１０３ とを結ぶ直線状の接地導体１０３ も設けられている。ここにおいて、接地導体１０３ に設けた多数のスルーホール導体１０４ により、接地導体１０３ は、誘電体基板１０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 接地導体１０５ に接続されている。これら接地導体は、ストリップライン１０２ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および子基板の裏面側から遮蔽している。
【００５２】
次に、図８ に表面側を示す親基板２００ は、前記子基板１００ と同様に、板状の誘電体基板２０１ からなる。この誘電体基板２０１ の表面側には、銅などの導体箔製で先端が開放されたストリップライン２０２ が形成されている。そして、このストリップライン２０２ は前記子基板１００ における円弧状ストリップライン１０２ と、互いに重なり合って合成された円弧状ストリップライン線路を構成するための対応位置に、円弧状でかつ誘電体基板２０１ の中心軸位置に同心円状に形成されている。
【００５３】
また、誘電体基板２０１ には、円弧状のストリップライン２０２ の円弧中心位置（ 誘電体基板２０１ の中心軸位置） に、中心に回転軸が設けられる丸い穴２０７ が設けられている。この穴２０７ は、子基板１００ の前記中心穴１０７ と係合され、後述する子基板１００ の回転時には、その軸中心となる。
【００５４】
これらストリップライン２０２ の幅は、重なり合う子基板１００ のストリップライン１０２ と同じ幅とする。この幅の大きさや各々のストリップラインの長さは、共振周波数を調整する共振器としての用途に必要な信号の周波数との関係などで決定される。
【００５５】
なお、ストリップライン２０２ の、親基板２００ への入り側（ＩＮ）の部分 （図の左端側部分） の幅が、他の部分よりも太くなっているのは、この部分には子基板が存在せず、誘電体基板および接地導体が親基板２００ の裏面側のみにしか無いためである。この部分はストリップライン２０２ の下側にのみ、親基板２００ の誘電体基板と接地導体２０５ が有り、上側は空間となっているので、通常の所謂マイクロストリップラインとなる。このため、ストリップライン２０２ と同じインピーダンス線路とするためは、幅を約２ 倍として広くする必要がある。一方、子基板１００ の裏に接地導体１０５ が存在しない場合には、全体がマイクロストリップラインに近い電界分布となるので、線路の幅の比は、誘電体基板の誘電率と厚さにもよるが、２ 倍よりも狭い幅となる。
【００５６】
そして、子基板１００ と電気的に接続するために、親基板２００ 表面の基板外周側には円弧状の接地導体２０３ が、親基板２００ 表面の内周側 （基板中心部分） には円環状の接地導体２０３ が、各々設けられている。ここにおいて、接地導体２０３ に設けた多数のスルーホール導体２０４ により、接地導体２０３ は、誘電体基板２０１ の反対側の裏面側表面全面に設けた （貼り付けた） 、接地導体２０５ に接続されている。これら接地導体は、ストリップライン２０２ を、ストリップライン表面部分を除き、側面および親基板の裏面側から遮蔽している。
【００５７】
図６ （ａ） 、（ｂ） の本発明可変長ストリップライン線路は、このような構成からなる、図７ の子基板と図８ の親基板とのストリップラインが形成された各表面側同士を、互いの穴１０７ と２０７ との軸心を合わせて、向かい合わせ、前記互いのストリップライン２０２ および１０２ の一部同士が、互いに重なり合うようにしたものである。
【００５８】
このように構成することで、親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ とは、互いに重なり合って、可変長の合成された円弧状ストリップライン線路を構成している。即ち、この合成されたストリップライン線路は、先端が開放された、基板軸心と同心円状に配置された円弧状ストリップラインから構成されていることとなる。
【００５９】
この際、互いの接地導体２０３ と１０３ とも、互いのスルーホール導体１０４ と２０４ とを介して接続され、互いの基板の反対側の裏面側表面全面に設けた接地導体２０５ と１０５ とに接続されている。したがって、図６（ａ）、（ｂ） の可変長ストリップライン線路において、各ストリップラインは、全面的に遮蔽されている。
【００６０】
そして、子基板１００ と親基板２００ とは、互いの中央部の穴１０７ と２０７ とで、この中央部を回転軸として相対的に回転可能なように、また、互いのストリップラインが密着できるように、例えばネジとバネにより適当な圧力を加えられて、固定されている。このネジとバネによる固定の態様は、例えば、前記図４（ａ）、（ｂ） の態様と同じで良い。
【００６１】
ここにおいて、図６（ａ）の可変長ストリップライン線路は、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図６（ｂ）の可変長ストリップライン線路は、図１（ａ）の状態から、子基板１００ を時計回りに９０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００６２】
この場合、図６（ａ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最小（ 最短） となり、共振周波数は最高となる。また、図６（ｂ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最大となり、共振周波数は最低となる。合成ストリップラインの長さが、この最小と最大との間の長さとなるように、子基板１００ の回転角度を微調整することも勿論可能である。したがって、子基板１００ の回転角度の調整によって、合成ストリップラインの長さ （線路長さＤ）を、連続的あるいは段階的あるいはその都度など、微調整も含めて、自由に可変とすることができる。このため、共振周波数の調整も、位相調整も、微調整も含めて、自由に調整することができる。その共振周波数Ｆ は線路の長さＤ に反比例するので、子基板１００ を回転させることで、前記Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ１） の式によって、共振周波数Ｆ を可変とすることができる。
【００６３】
親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ との円弧の部分は、同心円弧であり、全く同じ形をしているので、見かけ上は、同じ幅の円弧のストリップラインの角度が、９０度から１８０ 度に自由に伸び縮みしているように見える。このため、この合成されたストリップラインの線路インピーダンスは、一様で広い周波数範囲に渡って、同じインピーダンスの分布容量回路として働く。
【００６４】
次に、共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の別の実施形態を、図９ 、図１０を用いて説明する。図９ （ａ） 、（ｂ） は共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の一実施態様を示す平面図である。図１０は上記図９ の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。なお、本実施形態において、上記図９ の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の構造は、前記図８ で示した親基板２００ と全く同じである。
【００６５】
先ず、図１０に表面側を示す子基板１００ の構造は、概ね前記図７ で示した子基板１００ の構造と同じである。図７ で示した子基板１００ との相違点は、誘電体基板１０１ の表面側に形成された、銅などの導体箔製のストリップライン１０２ の片方の端部１０２ａが、子基板１００ の基板中心部分に設けられた円環状の接地導体１０３ に短絡されている点である。このため、図１０に示す子基板１００ は、前記図７ で示した子基板１００ における直線状の接地導体１０３ （円弧状の接地導体１０３ と円環状の接地導体１０３ とを結ぶ接地導体） を有さない。
【００６６】
このように、片方の端部１０２ａが短絡されているストリップライン１０２ は、共振周波数Ｆ にてインピーダンスが極めて大きくなり、その共振周波数Ｆ は、線路の長さＤ１に反比例するので、子基板１００ を回転させる（ 子基板１００ の角度を調整することで、前記Ｆ＝Ｃ／（４×Ｄ１） の式によって、共振周波数Ｆ を可変とすることができる。
【００６７】
図９ （ａ） 、（ｂ） の本発明可変長ストリップライン線路の構成は、前記した子基板の相違点以外は、前記図６ の場合と同じである。即ち、図１０の子基板と前記図８ の親基板とのストリップラインが形成された各表面側同士を、互いの穴１０７ と２０７ との軸心を合わせて、向かい合わせ、前記互いのストリップライン２０２ および１０２ の一部同士が、互いに重なり合うようにしたものである。
【００６８】
したがって、前記した図６ の場合と同様に、親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ とは互いに重なり合って、可変長の合成された円弧状ストリップライン線路を構成している。また、互いの接地導体２０３ と１０３ とも、互いのスルーホール導体１０４ と２０４ とを介して接続され、互いの基板の反対側の裏面側表面全面に設けた接地導体２０５ と１０５ とに接続され、前記した図６ の場合と同様に、各ストリップラインは、全面的に遮蔽されている。
【００６９】
そして、子基板１００ と親基板２００ とは、前記した図６ の場合と同様に、互いの中央部の穴１０７ と２０７ とで、この中央部を回転軸として相対的に回転可能なように、また、互いのストリップラインが密着できるように、例えばネジとバネにより適当な圧力を加えられて、固定されている。
【００７０】
図９（ａ）の可変長ストリップライン線路は、前記した図６ の場合と同様に、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図９（ｂ）の可変長ストリップライン線路は、図９（ａ）の状態から、子基板１００ を時計回りに９０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００７１】
したがって、図９（ａ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最小（ 最短） となり、共振周波数は最高となる。また、図９（ｂ）の状態の時には、合成ストリップラインの長さは最大となり、共振周波数は最低となる。そして、子基板１００ の回転角度を調整することで、合成ストリップラインの長さ （線路長さＤ）と共振周波数を、自由に調整することができる点も、前記した図６ の場合と同じである。
【００７２】
また、前記した図６ の場合と同様に、親基板２００ 表面のストリップライン２０２ と、子基板１００ の表面のストリップライン１０２ との円弧の部分は、同心円弧であり、全く同じ形をしているので、見かけ上は、同じ幅の円弧のストリップラインの角度が、９０度から１８０ 度に自由に伸び縮みしているように見える。このため、この合成されたストリップラインの線路インピーダンスは、一様で広い周波数範囲に渡って、同じインピーダンスの分布容量回路として働く。
【００７３】
更に、共振器としての別の実施形態を、図１１、図１２を用いて説明する。図１１ （ａ）、（ｂ） は共振器としての一実施態様を示す平面図である。図１２は上記図１１の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。図１３は図１１の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【００７４】
この図１１ （ａ）、（ｂ） の共振器は、前記図９ で示した共振器を２ 個、１ 枚の基板にまとめたものであり、子基板１００ の親基板２００ との相対的な角度を変えることで、共振周波数が２ 個の共振器で等しく連動して変化することが特徴である。
【００７５】
このための、図１２に表面側を示す子基板１００ の構造は、前記図１０で示した子基板１００ の円弧状のストリップライン１０２ を、子基板１００ の基板中心部分を対称に、１０２（１）と１０２（２）の２ 個、誘電体基板１０１ の表面側に形成したものである。このストリップライン１０２（１）と１０２（２）の片方の端部は、各々子基板１００ の基板中心部分に設けられた円環状の接地導体１０３ に短絡されている。
【００７６】
そして、このストリップライン１０２（１）と１０２（２）の円弧形状に応じて、親基板と電気的に接続するための、円弧状の接地導体１０３ 、１０３ が、子基板１００ 表面の基板外周側に、各々設けられている。その他の子基板１００ の構造は、これまでに説明した、図７ 、図１０のの子基板１００ の構造と同じである。
【００７７】
一方、図１３に表面側を示す親基板２００ には、前記子基板１００ のストリップライン１０２（１）と１０２（２）とに対応して、板状の誘電体基板２０１ の表面側に、銅などの導体箔製で先端が開放された２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）が形成されている。２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）の円弧部分は、前記子基板１００ のストリップライン１０２（１）と１０２（２）の円弧部分と、互いに重なり合って合成された円弧状ストリップライン線路を構成するための誘電体基板２０１ の対応位置に、同じ大きさ （長さ、幅） を有して形成される。
【００７８】
なお、図１３の親基板２００ では、２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）の、親基板２００ への入り側部分は、各々のストリップラインに対応して、各々（ＩＮ１） 、（ＩＮ２） の２ 箇所 （図の上下部分） となる。その他の図１３の親基板２００ の構造は、これまでに説明した、図８ の親基板２００ の構造と同じである。
【００７９】
図１１ （ａ）、（ｂ） の共振器は、前記図６ や図９ の共振器の場合と同様に、これら図１２の子基板１００ と、図１３の親基板２００ とを重ね合わせたものである。図１１（ａ） の可変長ストリップライン線路は、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最大となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。一方、図１１（ｂ） の可変長ストリップライン線路は、図１１（ａ） の状態から、子基板１００ を時計回りに６０°回転させて、子基板１００ と親基板２００ の互いのストリップラインの重なりが最小となるように、子基板１００ の回転角度を調整した時の態様を示す。
【００８０】
このように、図１１ （ａ）、（ｂ） の共振器は、前記図９ で示した共振器を２ 個、１ 枚の基板にまとめたものであり、子基板１００ の親基板２００ との相対的な角度を変える （子基板１００ を親基板２００ に対し相対的に回転させる） ことで、共振周波数を、２ 個の合成ストリップライン線路から構成される ２個の共振器で、等しく連動して変化させることができる。このため、１ 枚の基板で、同じ周波数で共振する２ つの可変共振器とすることができる。
【００８１】
図１４は、上記図１１の ２つの可変共振器を、適度なインピーダンスを持つコンデンサなどで、互いをカップリングさせ、可変周波数フィルターを構成したものを示す平面図である。言い換えると、上記図１１の ２つの可変共振器は、この図１４のような可変周波数フィルターを実現することができる。
【００８２】
図１４における子基板１００ の全ての構造と親基板２００ の主要部の構造は、前記図１２、１３と全く同じである。ただ、親基板２００ において、上記カップリングさせるために、２ つの円弧状ストリップライン２０２（１）、２０２（２）の入り側部分（ＩＮ１） 、（ＩＮ２） の２ 箇所 （図の左右部分） から各々２ 本のストリップライン２０８（１）、２０８（２）を延伸させ、これをキャパシタ６４で結合している。そして、片方の可変共振器［ ストリップライン２０８（２）］ から延伸させたストリップライン２０９（２）は、キャパシタ６５経由で、図左方のフィルターの入力端子に接続する。他方、片方の可変共振器［ ストリップライン２０８（１）］ から延伸させたストリップライン２０９（１）は、キャパシタ６５経由で、図右方のフィルタの出力端子に接続する。
【００８３】
この図１４のように、上記図１１の ２つの可変共振器を、適度なインピーダンスを持つキャパシタなどで、互いをカップリングさせると、可変周波数フィルターとしてのバンドパスフィルタを構成することができる。複数の共振器をキャパシタなどで結合したフィルタはこれまでにも多くあるものの、それらは、共振周波数が固定であり、フィルタの周波数も変化させることができない。これに対し、本発明では、共振周波数が自由に調整可能であり、フィルタの周波数も自由に変化させられる可変周波数フィルターを提供できる。
【００８４】
以上説明した、共振周波数を調整する共振器としての、本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態において、親基板２００ や子基板１００ を構成する誘電体基板材料、各ストリップラインあるいは各接地導体などを構成する導電性材料、基板表面への各ストリップラインなどの形成方法、接地導体の形成方法、などは位相調節器または可変遅延素子としての本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態と同じ範囲から選択される。
【００８５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によって、広い周波数範囲で、周波数特性が良く、挿入損失の少ない可変長ストリップライン線路であって、小型、軽量、安価な可変長ストリップライン線路を提供することができる。そして、本発明可変長ストリップライン線路は、電気信号の位相調節器、電気信号の可変遅延素子、そして、共振周波数が自由に調整可能な、電気信号の共振器やフィルタ回路となすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明可変長ストリップライン線路の１ 実施態様を示し、（ａ） は線路長が最小の状態、（ｂ） は線路長が最大の状態、を各々示す平面図である。
【図２】本発明可変長ストリップライン線路に係る子基板の１ 実施態様を示す平面図である。
【図３】本発明可変長ストリップライン線路に係る親基板の１ 実施態様を示す平面図である。
【図４】本発明可変長ストリップライン線路に係る子基板と親基板との固定の１ 実施態様を示し、（ａ） は平面図、（ｂ） は側面図である。
【図５】従来のトロンボーン型の位相調節器 （可変長ストリップライン線路） を示す斜視図である。
【図６】共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の実施の形態を示し、図６（ａ） 、（ｂ） は各々平面図である。
【図７】図６の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。
【図８】図６の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【図９】共振器としての本発明可変長ストリップライン線路の別の実施形態を示し、図９ （ａ） 、（ｂ） は各々平面図である。
【図１０】図９の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。
【図１１】共振器としての別の実施形態を示し、図１１（ａ） 、（ｂ） は各々平面図である。
【図１２】図１１の可変長ストリップライン線路を構成する子基板の実施態様を示す平面図である。
【図１３】図１１の可変長ストリップライン線路を構成する親基板の実施態様を示す平面図である。
【図１４】図１１の共振器から構成した可変周波数フィルターを示す平面図である。
【符号の説明】
１００ ：子基板、 １０１：誘電体基板、１０２ ：ストリップライン、
１０３ ：接地導体、１０４ ：スルーホール、１０５ ：接地導体、
１０６ ：ストリップライン、１０７：中心穴
２００ ：親基板、 ２０１：誘電体基板、２０２ ：ストリップライン、
２０３ ：接地導体、２０４ ：スルーホール、２０５ ：接地導体
２０６ ：ストリップライン、２０７：中心穴、
２０８ ：ストリップライン、２０９：ストリップライン、
３０１ ：ネジ、３０２ ：ワッシャー、３０３ ：バネ、３０４ ：ナット、
６４： キャパシタ、６５： キャパシタ
Claims (8)
- 円弧状ストリップラインが各々同心円状に形成された親基板と子基板との各表面同士を向かい合わせて、互いの円弧状ストリップラインの一部同士が重なり合う円弧状ストリップライン線路を合成し、この円弧状ストリップライン線路の円弧中心を軸として子基板を親基板に対して相対的に回転させることで、前記合成されたストリップライン線路の長さを可変としたことを特徴とする可変長ストリップライン線路。
- 前記合成されたストリップライン線路が同心円状に配置された２ 本の円弧状ストリップラインから構成され、互いの円弧状ストリップライン端部同士がＵ 字状に接続されている請求項１に記載の可変長ストリップライン線路。
- 前記親基板と子基板双方の円弧状ストリップラインの周囲に円弧状の接地パターンを配置した請求項１または２に記載の可変長ストリップライン線路。
- 前記円弧状の接地パターンを、スルーホールによって、親基板と基板の各裏面に設けた接地パターンと接続した請求項１乃至３のいずれか１項に記載の可変長ストリップライン線路。
- 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変長ストリップライン線路を電気信号の位相調節器となした可変長ストリップライン線路。
- 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変長ストリップライン線路を電気信号の可変遅延素子となした可変長ストリップライン線路。
- 前記請求項１乃至４のいずれか１項に記載の可変長ストリップライン線路を電気信号の共振器となした可変長ストリップライン線路。
- 前記請求項７の共振器をフィルタ回路となした可変長ストリップライン線路。
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2002
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