【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ストリップ導体を有するマイクロストリップ線路に関し、より詳しくは、ストリップ導体を伝搬する伝送波の漏洩現象を利用するようにした多層誘電基板からなるマイクロストリップ線路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に、マイクロストリップ線路以外の平面回路線路においては、その線路を伝搬する伝送波は、高周波領域で漏洩現象を生ずることが知られている。この線路から漏洩した伝送波は、その伝送路近傍に配置されている回路素子に対して重大な影響をもたらすため、平面回路線路にそのような漏洩現象を生じさせないようにするのが好ましい。これに対して、マイクロストリップ線路は、高周波領域においても漏洩現象を生ずることなく、すべての周波数領域で伝送波を伝搬させることが知られている。図７に、このマイクロストリップ線路の一般的な構造を示す。この図において、１０１は誘電体で形成された板状の誘電基板、１０２はこの誘電基板１０１の上面に設けられた細い線状の導体で形成されたストリップ導体、１０３は誘電基板１０１の下側に設けられその誘電基板１０１の全体を覆うグランド導体板１０３である。また、このようなものをベースとして、このストリップ導体上を伝搬する伝送波の漏洩を防止するようにしたものとして、下記に示す特許文献１を含め種々の文献が存在する。
【０００３】
【特許文献１】
特開平０６−１２０７１１号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これらのマイクロストリップ線路は一般的に、すべての周波数領域の伝送波に対しても漏洩現象を生じさせることなく、その伝送波を伝搬させるように構成したものであるため、逆に、このマイクロストリップ線路の構成を用いた場合、そのシステムに適した周波数を選択するためのフィルタや回路素子などを組み入れる必要がある。このため、これを省略して回路自体を簡素化できるようにすることが要望されている。
【０００５】
そこで、本発明は上記課題に着目してなされたもので、マイクロストリップ線路自体にこのようなフィルタや回路素子などのような周波数を選択できる機能を持たせるようにしたものを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、本発明のマイクロストリップ線路は、上記課題を解決するために、誘電基板の上面に設けられたストリップ導体と、この誘電基板の下面に設けられた平面状の平面導体板とを具備してなるものにおいて、この平面導体板に当接して設けられた複数の誘電層からなる多層誘電基板と、この多層誘電板の下面に設けられた平面上の下層導体板とを具備してなり、前記誘電基板と多層誘電基板とによって挟まれる平面導体板に、伝送波を誘電基板側から多層誘電基板側に漏洩させるための漏洩部を設け、さらに、誘電基板の誘電定数をεｒ、多層誘電基板における誘電基板に接する側の誘電層の誘電定数をεｒ２、その誘電層よりもさらに下層に設けられた誘電層の誘電定数をεｒ１とした場合、下記の式１
【０００７】
εｒ２＜εｒ＜εｒ１
【０００８】
となるように設定するように構成する。
【０００９】
このように構成すれば、漏洩部から所定の周波数の伝送波を多層誘電基板側に漏洩させることができ、そのマイクロストリップ線路自体にフィルタの機能を持たせることができるようになる。一般的に、誘電体上を伝搬する伝送波は誘電定数の低い側から高い側に漏洩し、また、この誘電体の誘電定数に関して、高周波領域では誘電定数の高い側の特性が強くなり、低周波領域ではそれぞれの誘電層の誘電定数の間の特性を持つようになることが知られている。このことを勘案すれば、上記のように構成した場合、誘電基板側の誘電定数は外気の誘電定数よりも高い誘電定数εｒの特性が強くなり、また、多層誘電基板全体としては、誘電定数の大きい側（下層側）の誘電定数εｒ１の特性が強くなるため、高周波領域では、誘電基板側から多層誘電基板側に漏洩することになる。一方、低周波領域では、誘電基板側の誘電定数εｒは、εａｉｒ〜εｒの特性をとり、一方、多層誘電基板側も、それぞれの誘電定数の間の値をとるため、それぞれの誘電定数などを変化させれば、それぞれの誘電基板側と多層誘電基板側の誘電定数の大小関係が変化し、周波数に応じて漏洩現象生じさせることができるようになる。これにより、マイクロストリップ線路自体にフィルタの効果を持たせることが可能となる。
【００１０】
そして、より好ましくは、その漏洩部をストリップ導体の下方に位置させるとともに、その漏洩部をストリップ導体と沿う方向に設ける。
【００１１】
このように構成すれば、ストリップ導体の最も近い位置に漏洩部を設けることになり、伝送波を多く下側の多層誘電基板側に漏洩させることができるようになる。
【００１２】
さらに、この漏洩部の形状について、ストリップ導体に沿うよう細長状の形状に構成する。
【００１３】
このように構成すれば、伝送波を安定して多層導電基板側へ漏洩させることができる。すなわち、例えば、漏洩部を孔状に構成した場合は、その孔の境界部分で漏洩波の反射現象が発生するが、細長状に構成すれば、その反射現象を押さえることができる。これにより、より回路素子などに対する影響を少なくすることができるようになる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における一実施の形態について図面を参照しながら説明する。図１は本発明の一実施の形態を示すマイクロストリップ線路１の断面図を示したものであり、図２はその平面図の一部を示したものである。図１、図２において、２は誘電基板、３はストリップ導体、４は平面導体板、４０はその平面導体板４に設けられたスロットである。また、５はその平面導体板４の下面に当接して設けられる多層誘電基板、６はその多層誘電基板５の下面に当接して設けられる下層導体板である。このようなマイクロストリップ線路１において、伝送波はストリップ導体３の長手方向（図１における紙面前後方向）に伝搬し、また、その漏洩波はスロット４０を介して多層誘電基板５側に漏洩するよう構成される。なお、本実施の形態においては、ストリップ導体３が設けられている側を上側とし、また、多層誘電基板５が設けられている側を下側として説明する。以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００１５】
誘電基板２は、誘電定数εｒを有する単一の誘電層からなる板状部材から形成されるもので、一定の厚みｈを有するように構成される。
【００１６】
ストリップ導体３は、その誘電基板２の上面に蒸着などによって設けられ、伝送波を伝搬させる導体によって形成される。このストリップ導体３は、図２に示すように、平面視において伝送路に沿うような細長形状を有し、一定の幅ｗを有するように形成される。
【００１７】
平面導体板４は、薄い導体板によって形成されるもので、一部に設けられたスロット４０部分を除き、誘電基板２の下面を略全面を覆うように構成される。この平面導体板４に設けられるスロット４０は、ストリップ導体３の伝送波を下側の多層誘電基板５側に漏洩させるべく、ストリップ導体３の真下部分に設けられ、また、ストリップ導体３に沿う方向に細長状にその平面導体板４の導体部分が存在しないように設けられる。
【００１８】
多層誘電基板５は、この平面導体板４に接触して設けられ、複数の誘電層を有する平面状の誘電体によって構成される。この実施の形態における多層誘電基板５は、下側の誘電層を第一の誘電層５０とし、上側の誘電層を第二の誘電層５１とする２層の誘電層を設けて構成している。このうち上側に設けられる第二の誘電層５１は、その上面において平面導体板４に接合して設けられ、また、そのスロット４０部分においても、その上側に設けられた誘電基板３と接合するように設けられる。そして、これら下側に設けられた第一の誘電層５０の誘電定数をεｒ１、上側に設けられた第二の誘電層５１の誘電定数をεｒ２とした場合、下記の式１
【００１９】
εｒ２＜εｒ＜εｒ１
の関係を有するようにそれぞれの誘電定数が設定される。このとき、マイクロストリップ線路１の基本モードの位相定数βは、ほぼ、下記の式２
ｋ０＜β＜εｒｋ０（＝εｒ・２π／λ０）
（ｋ０は波数、λ０は自由空間の波長）
【００２０】
の範囲で制限されるのに対し、下部の多層誘電基板５を伝搬できる表面波の位相定数ｋｓは、下記の式３
【００２１】
εｒ２ｋ０＜ｋｓ＜εｒ１ｋ０
【００２２】
の範囲の値をとる。通常、基本モードにおける漏洩は、その位相定数が周囲の誘電基板を伝搬する表面波の位相定数より低くなるときに生じる。換言すれば、基本モードにおける漏洩は、その誘電定数が周囲の誘電基板の誘電定数よりも低いときに生じる。このため、各誘電定数を上記のような関係に設定すれば、各誘電層の誘電定数や厚みなどの構造パラメータを適宜選択することにより、ストリップ導体３を伝搬する伝送波を誘電基板２上に漏洩させることなく下部の多層誘電基板５側に漏洩させることができる。したがって、誘電基板２上に設けられた回路素子などに重大な影響を与えることなく伝送波を下部の多層誘電基板５側に好適に漏洩させることが可能となる。
【００２３】
また、これら誘電基板２、第一の誘電層５０、第二の誘電層５１の誘電定数を上記関係内で以下の実施例に示すように適宜選択し、さらに、それぞれの誘電基板２の厚みｈ、第一の誘電層５０の厚みｔ１、第二の誘電層５１の厚みｔ２を適宜選択することによって、ストリップ導体３を伝搬する伝送波を所定周波数もしくは全周波数で漏洩させる。これは、それぞれの厚みｈ、ｔ１、ｔ２が変化すると、マイクロストリップ線路１の基本モードの分散特性と下部の多層誘電基板５の表面波の分散特性がほぼ独立に変化し、両分散特性が交差する周波数を自由に変えられるからである。これによって、このマイクロストリップ線路１自体をローパスフィルタやバンドパスフィルタとして機能させることができるようになる。以下に、各誘電定数εｒ、εｒ１、εｒ２、厚みｈ、ｔ１、ｔ２、スロット幅ｄ、ストリップ導体幅ｗなどの構造パラメータを変化させた場合の実施例について詳細に説明する。
【００２４】
【実施例】
まず、図３は、スロット幅ｄ＝０とした従来のマイクロストリップ線路における基本モードと、下層導体板６の２つの最低次ＴＭ０表面波モードにおける代表的な分散曲線を示したものである。なお、ここで述べる「従来のマイクロストリップ線路」とは、図７の構造と同じ特性を示すもので、本実施の形態においてはスロット４０の幅をｄ＝０とした構造のものを示す。図３において、誘電定数は、εｒ２＜εｒ＜εｒ１の関係内においてεｒ＝２．２５、εｒ１＝１０．５、εｒ２＝１．０に設定され、また、ストリップ幅ｗと第二の誘電層５１の厚みｔ２は、ｗ／ｈ＝１．０、ｔ２／ｈ＝２．０の関係になるように設定されている。そして、誘電基板２の厚みｔ１と厚みｈの関係のみをｔ１／ｈ＝０．１〜０．４に変化させている。符号３０で示されるｄ＝０とした従来のマイクロストリップ線路１の基本モードの分散曲線は、符号３１で示されるような平面導体板付きスラブ線路のＴＭ０表面波モードの上側に存在し、その結果、基本モードは全ての周波数において漏洩しないことが分かる。
【００２５】
しかし、スロット幅ｄ≠０である場合、基本モードの漏洩状況は符号３２によって示された平面導体板４における３本の分散曲線のようになる。すなわち、スロット４０に面している第二の誘電層５１の誘電定数εｒ２は、誘電基板３の誘電定数εｒよりも小さいため、基本モードの位相定数はスロット４０の影響を受けることなくほとんど同じ値を維持する。この結果、基本モードの漏洩は近似的にｄ＝０とした従来のマイクロストリップ線路と導体板の分散曲線３１のようになる。このことから、図３より、ｔ１／ｈ＝０．１である場合、基本モードにおいては与えられた周波数帯域で漏洩しないことが分かる。
【００２６】
しかし、高周波領域（図３のＸ点より右側）においては、ある臨界周波数以上で漏洩を生じる。なぜなら、下層の多層誘電体５を伝搬するＴＭ０表面波モードの位相定数は、高周波領域においてεｒ１＝１０．５の平方根の値に近づくからである。これにより、マイクロストリップ線路１はローパスフィルタとしての特性（低域通過特性）を持つことになる。
【００２７】
一方、ｔ１／ｈ＝０．４のとき、基本モードは常に漏洩する。さらに、ｔ１／ｈ＝０．２のとき、その分散曲線は複雑になる。
【００２８】
次に、図４（ａ）（ｂ）は、提案されたマイクロストリップ線路１の規格化された位相定数β／ｋ０および漏洩定数α／ｋ０を示す。構造パラメータは、図３で与えられたものと同じであり、スロット幅のみがｄ／ｈ＝１．０に変化して設定されている。太い実線は線路の基本モードを示し、太い破線は漏洩する基本モードを示している。細い実線は各々周囲の誘電体スラブ導波路のＴＭ０表面波モードである。符号４０で示されたｔ１／ｈ＝０．１に対する基本モードは、与えられた周波数で漏洩しない。一方、符号４１で示されたｔ１／ｈ＝０．４の基本モードは、図４（ｂ）で示すように常に漏洩を生ずる。符号４２で示されたｔ１／ｈ＝０．２における分散曲線は、基本モードにおいて、ある周波数領域で閉じ込められ、この結果、このマイクロストリップ線路１は図４（ｂ）に示されるようにバンドパスフィルタとしての特性（帯域通過特性）をもつようになる。この分散の状況を、第二の誘電層５１の厚さｔ２を変化させることによって更に詳しく検討する。
【００２９】
図５（ａ）から（ｃ）は、ｔ１／ｈ＝０．２に維持しつつ、ｔ２／ｈ＝０．２、ｔ２／ｈ＝０．２４、ｔ２／ｈ＝０．４と変化させたときの規格化された位相定数（β／ｋ０）を示したものである。これらの図５（ａ）から（ｃ）において、符号５０は閉じ込められたモード（ｂｏｕｎｄ ｍｏｄｅ）を示し、符号５１は漏洩モード（ｌｅａｋｙ ｍｏｄｅ）を示し、符号５２は不適当な実数モードを示す。また、符号５３はＴＭ０表面波モード、符号５４はｄ＝０とした場合のマイクロストリップ線路１の基本モードである。図５（ｄ）は、第二の誘電層５１に対する種々の厚さｔ２に対する規格化された漏洩定数（α／ｋ０）をまとめたものである。
【００３０】
図５（ａ）は、図４（ａ）に示されたｔ２／ｈ＝０．２に対する位相定数の状況を拡大して詳細に描いたものである。この図から明らかなように、２つの周波数領域付近で閉じ込められたモードから漏洩モードへ遷移する領域でモードが重なっていることが分かる。この重なりは、コプレーナ線路の漏洩現象と同様に、導体板のＴＭ０表面波モードに沿って存在する擬表面波モードとマイクロストリップ線路１の基本モード間の相互作用によって引き起こされている。それゆえ、結合領域において漏洩定数は２つのモードの間を移動し、その状況は図５（ｄ）のｈ／λ＝０．２付近にみられるように複雑になる。図５（ｂ）と（ｃ）に示されるようにｔ２／ｈ＝０．２４、０．４に対する基本モードの分散曲線は、導体板のＴＭ０表面波モードのものと高周波領域でのみ交叉する。この結果、基本モードと擬表面波モードとの重なりは生じるけれども、マイクロストリップ線路１はローパスフィルタとしての特性をもつ。高周波領域でのｔ２／ｈの異なる値に対する漏洩定数の特性は臨界周波数の移動を除いてはほぼ同様の特性を示している。
【００３１】
図６は、ｔ１／ｈ＝ｔ２／ｈ＝０．２に保ちつつ、スロット幅をｄ／ｈ＝０．５、０．２５に設定したときの分散曲線を示している。これらの図をｄ／ｈ＝１．０の図５（ａ）（ｂ）と比較すると、基本モードの位相定数はスロット幅ｄが減少するにつれて符号６０で示された従来のマイクロストリップ線路の曲線に近づき、スロット幅ｄが減少するにつれて漏洩定数の値は小さくなる。なぜなら、マイクロストリップ線路１の電磁界はスロット４０を介してそれほど多く漏洩しないからである。
【００３２】
このように、上記実施の形態および実施例によれば、誘電基板２の上面にストリップ導体３を設け、この誘電基板２の下面に平面状の平面導体板４を設けてなるものにおいて、平面導体板４側に、下面に平面状の下層導体板６を設けた第一の誘電層５０と第二の誘電層５１とからなる多層誘電基板５を設け、上面側の誘電基板２と多層誘電基板５とによって挟まれる平面導体板４に、伝送波を誘電基板２側から多層誘電基板５側に漏洩させるためのスロット４０を設けるようにしたので、マイクロストリップ線路１自体に低域通過特性や帯域通過特性をもたせることができるようになる。
【００３３】
すなわち、上記実施例によれば、図５（ｄ）などに示すように、例えば、構造パラメータを、ｗ／ｈ＝１．０、ｄ／ｈ＝１．０、ｔ１／ｈ＝０．２、εｒ＝２．２５、εｒ１＝１０．５、εｒ２＝１．０（εｒ２＜εｒ＜εｒ１）に設定した場合は、ｔ２／ｈ＝０．２４〜０．４の間でマイクロストリップ線路１自体にローパスフィルタとしての機能を持たせることができ、また、ｔ２／ｈ＝０．２とした場合はそのマイクロストリップ線路１自体にバンドパスフィルタとしての機能を持たせることができるようになる。
【００３４】
また、この実施の形態では、漏洩部であるスロット４０を、ストリップ導体３の下方であってこのストリップ導体３に沿う方向に設けているので、ストリップ導体３の伝送波をそのストリップ導体３の最も近い位置で漏洩させることができるようになる。
【００３５】
さらに、この実施の形態では、スロット４０の形状として、連続した細長状に形成しているので、伝送波が多層誘電基板５に漏洩する際、その漏洩部を孔状に設ける場合に比べて、その漏洩部の境界部分で発生する波の乱反射などを小さく抑えることができるようになる。
【００３６】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、種々の態様で実施することができる。
【００３７】
例えば、上記実施の形態では、多層誘電基板５として第一の誘電層５０および第二の誘電層５１の２層からなるものを用いて説明したが、これに限らず、３層以上の誘電層からなるものにしても良い。この場合、誘電基板２に接する誘電層の誘電定数をその誘電基板２の誘電定数よりも小さくするとともに、多層誘電基板における下層側の誘電層の誘電定数をこれらの誘電定数よりも大きく設定する。
【００３８】
また、上記実施の形態では、スロット４０の位置を、ストリップ導体３の真下部分に設けるようにしているが、この位置に限定されることはなく、ストリップ線路の真下部分からずれた位置に設けるようにしても良い。
【００３９】
【発明の効果】
本発明では、誘電基板の上面に設けられたストリップ導体と、この誘電基板の下面に設けられた平面状の平面導体板とを具備してなるマイクロストリップ線路において、この平面導体板に当接して設けられた複数の誘電層からなる多層誘電基板と、この多層誘電板の下面に設けられた平面上の下層導体板とを具備してなり、前記誘電基板と多層誘電基板とによって挟まれる平面導体板に、伝送波を誘電基板側から多層誘電基板側に漏洩させるための漏洩部を設けるとともに、誘電基板の誘電定数をεｒ、多層誘電基板における誘電基板に接する側の誘電層の誘電定数をεｒ２、その誘電層よりも下層に設けられた誘電層の誘電定数をεｒ１とした場合、εｒ２＜εｒ＜εｒ１となるように設定したので、誘電基板の誘電定数や厚みなどを適宜選択することによって、そのストリップ導体を伝搬する所定周波数の伝送波を下側の多層誘電基板側に漏洩させることができ、そのマイクロストリップ線路自体にローパスフィルタやバンドパスフィルタなどの機能を持たせることができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態を示すマイクロストリップ線路の断面図
【図２】同形態におけるマイクロストリップ線路の一部を示す平面図
【図３】従来のマイクロストリップ線路における基本モードと、周囲の導体板におけるＴＭ０表面波モードの分散曲線を示す図。
【図４】分散曲線における第二の誘電層の厚さｔ２の振る舞いを示す図
【図５】スロット幅ｄ／ｈ＝０．５に対する分散の様子を示す図
【図６】スロット幅ｄ／ｈ＝０．２５に対する分散の様子を示す図
【図７】従来のマイクロストリップ線路を示す断面図
【符号の説明】
１・・・マイクロストリップ線路
２・・・誘電基板
３・・・ストリップ導体
４・・・平面導体板
５・・・多層誘電基板
６・・・下層導体板
４０・・・スロット
５０・・・第一の誘電層
５１・・・第二の誘電層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a microstrip line having a strip conductor, and more particularly, to a microstrip line formed of a multilayer dielectric substrate and utilizing a leakage phenomenon of a transmission wave propagating through the strip conductor.
[0002]
[Prior art]
Generally, it is known that, in a planar circuit line other than a microstrip line, a transmission wave propagating through the line causes a leakage phenomenon in a high frequency region. Since a transmission wave leaking from this line has a significant effect on circuit elements arranged near the transmission line, it is preferable to prevent such a leakage phenomenon from occurring in the planar circuit line. On the other hand, it is known that a microstrip line propagates a transmission wave in all frequency regions without causing a leakage phenomenon even in a high frequency region. FIG. 7 shows a general structure of this microstrip line. In this figure, 101 is a plate-shaped dielectric substrate formed of a dielectric, 102 is a strip conductor formed of a thin linear conductor provided on the upper surface of the dielectric substrate 101, and 103 is a lower side of the dielectric substrate 101. And a ground conductor plate 103 that covers the entire dielectric substrate 101. Further, there are various documents including a patent document 1 shown below as a device for preventing leakage of a transmission wave propagating on the strip conductor based on such a device.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-120711
[Problems to be solved by the invention]
However, these microstrip lines are generally configured to propagate the transmission wave without causing a leakage phenomenon even for transmission waves in all frequency domains. When the configuration of the microstrip line is used, it is necessary to incorporate a filter, a circuit element, and the like for selecting a frequency suitable for the system. For this reason, there is a demand for omitting this and simplifying the circuit itself.
[0005]
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a microstrip line having a function of selecting a frequency such as such a filter or a circuit element. And
[0006]
[Means for Solving the Problems]
That is, in order to solve the above problems, the microstrip line of the present invention includes a strip conductor provided on an upper surface of a dielectric substrate, and a planar conductor plate provided on a lower surface of the dielectric substrate. A multi-layer dielectric substrate comprising a plurality of dielectric layers provided in contact with the planar conductor plate, and a lower conductor plate on a plane provided on the lower surface of the multi-layer dielectric plate, A leakage part for leaking transmission waves from the dielectric substrate side to the multilayer dielectric substrate side is provided on the plane conductor plate sandwiched between the dielectric substrate and the multilayer dielectric substrate, and further, the dielectric constant of the dielectric substrate is ε r , and the multilayer dielectric substrate When the dielectric constant of the dielectric layer on the side in contact with the dielectric substrate is ε r2 , and the dielectric constant of a dielectric layer provided further below the dielectric layer is ε r1 , the following equation 1
[0007]
ε r2 <ε r <ε r1
[0008]
It is configured to be set so that
[0009]
With this configuration, a transmission wave of a predetermined frequency can be leaked from the leak portion to the multilayer dielectric substrate side, and the microstrip line itself can have a filter function. In general, a transmission wave propagating on a dielectric material leaks from a lower dielectric constant to a higher dielectric constant. It is known that in the frequency region, the dielectric layer has characteristics between the dielectric constants of the respective dielectric layers. In consideration of this, when the above configuration is adopted, the dielectric constant on the dielectric substrate side has a higher characteristic of a dielectric constant ε r higher than the dielectric constant of the outside air. Since the characteristic of the dielectric constant ε r1 on the side of the larger (lower layer side) becomes stronger, in the high frequency region, the dielectric leaks from the dielectric substrate side to the multilayer dielectric substrate side. On the other hand, in the low frequency region, the dielectric constant epsilon r of the dielectric substrate side, taking the characteristics of ε air ~ε r, whereas, also multilayer dielectric substrate side, to take a value between the respective dielectric constants, each dielectric If the constants and the like are changed, the magnitude relationship between the dielectric constants of the respective dielectric substrates and the multilayer dielectric substrate changes, and it becomes possible to cause a leakage phenomenon according to the frequency. This makes it possible to give the microstrip line itself a filter effect.
[0010]
More preferably, the leak portion is located below the strip conductor, and the leak portion is provided in a direction along the strip conductor.
[0011]
According to this structure, the leakage portion is provided at the position closest to the strip conductor, and a large amount of transmission waves can be leaked to the lower multilayer dielectric substrate side.
[0012]
Further, the shape of the leak portion is formed in an elongated shape along the strip conductor.
[0013]
With this configuration, the transmission wave can be stably leaked to the multilayer conductive substrate side. That is, for example, when the leakage portion is formed in a hole shape, a reflection phenomenon of a leak wave occurs at a boundary portion of the hole. However, when the leakage portion is formed in an elongated shape, the reflection phenomenon can be suppressed. As a result, the influence on circuit elements and the like can be reduced.
[0014]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a microstrip line 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partial plan view thereof. 1 and 2, 2 is a dielectric substrate, 3 is a strip conductor, 4 is a plane conductor plate, and 40 is a slot provided in the plane conductor plate 4. Reference numeral 5 denotes a multilayer dielectric substrate provided in contact with the lower surface of the plane conductive plate 4, and reference numeral 6 denotes a lower conductive plate provided in contact with the lower surface of the multilayer dielectric substrate 5. In such a microstrip line 1, the transmission wave propagates in the longitudinal direction of the strip conductor 3 (the front-back direction in FIG. 1), and the leaked wave leaks to the multilayer dielectric substrate 5 side through the slot 40. Be composed. In the present embodiment, the side on which the strip conductor 3 is provided is described as an upper side, and the side on which the multilayer dielectric substrate 5 is provided is described as a lower side. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0015]
Dielectric substrate 2, those formed from plate-like member made of a single dielectric layer having a dielectric constant epsilon r, configured to have a uniform thickness h.
[0016]
The strip conductor 3 is provided on the upper surface of the dielectric substrate 2 by vapor deposition or the like, and is formed by a conductor that propagates a transmission wave. As shown in FIG. 2, the strip conductor 3 has an elongated shape along the transmission path in a plan view, and is formed to have a constant width w.
[0017]
The plane conductor plate 4 is formed of a thin conductor plate, and is configured to cover substantially the entire lower surface of the dielectric substrate 2 except for a slot 40 provided in a part thereof. The slot 40 provided in the plane conductor plate 4 is provided directly below the strip conductor 3 so as to leak the transmission wave of the strip conductor 3 to the lower multilayer dielectric substrate 5 side. The conductor portion of the plane conductor plate 4 is provided in an elongated shape so as not to exist.
[0018]
The multilayer dielectric substrate 5 is provided in contact with the planar conductor plate 4 and is made of a planar dielectric having a plurality of dielectric layers. The multilayer dielectric substrate 5 in this embodiment is configured by providing two dielectric layers each having a lower dielectric layer as a first dielectric layer 50 and an upper dielectric layer as a second dielectric layer 51. . Among them, the second dielectric layer 51 provided on the upper side is provided so as to be joined to the planar conductor plate 4 on the upper surface thereof, and the second dielectric layer 51 is also joined to the dielectric substrate 3 provided on the upper side also in the slot 40 portion. Is provided. When the dielectric constant of the lower first dielectric layer 50 is ε r1 , and the dielectric constant of the upper second dielectric layer 51 is ε r2 , the following equation 1
[0019]
ε r2 <ε r <ε r1
Are set so as to have the following relationship. At this time, the phase constant β of the fundamental mode of the microstrip line 1 is substantially equal to the following equation 2.
k 0 <β <ε r k 0 (= ε r · 2π / λ 0 )
(K 0 is the wave number, λ 0 is the wavelength of free space)
[0020]
, The phase constant k s of the surface wave that can propagate through the lower multilayer dielectric substrate 5 is given by the following equation (3).
[0021]
ε r2 k 0 <k s < ε r1 k 0
[0022]
Takes a value in the range Normally, leakage in the fundamental mode occurs when its phase constant becomes lower than the phase constant of a surface wave propagating through the surrounding dielectric substrate. In other words, leakage in the fundamental mode occurs when its dielectric constant is lower than the dielectric constant of the surrounding dielectric substrate. Therefore, if the respective dielectric constants are set to the above relationship, the transmission wave propagating through the strip conductor 3 is transferred onto the dielectric substrate 2 by appropriately selecting the structural parameters such as the dielectric constant and the thickness of each dielectric layer. It can be leaked to the lower multilayer dielectric substrate 5 side without leaking. Therefore, the transmission wave can be suitably leaked to the lower multilayer dielectric substrate 5 side without significantly affecting the circuit elements provided on the dielectric substrate 2 and the like.
[0023]
In addition, the dielectric constants of the dielectric substrate 2, the first dielectric layer 50, and the second dielectric layer 51 are appropriately selected within the above relationship as shown in the following embodiments. , the thickness t 1 of the first dielectric layer 50, by appropriately selecting the thickness t 2 of the second dielectric layer 51, thereby leaky transmission wave propagating the strip conductors 3 at a predetermined frequency or all frequencies. This is because when the thicknesses h, t 1 , and t 2 change, the dispersion characteristics of the fundamental mode of the microstrip line 1 and the dispersion characteristics of the surface wave of the lower multilayer dielectric substrate 5 change almost independently. Can freely change the frequency at which they intersect. Thus, the microstrip line 1 itself can function as a low-pass filter or a band-pass filter. Below, each dielectric constant ε r, ε r1, ε r2 , thickness h, t 1, t 2, the embodiment will be described in detail in the case of changing the structural parameters such as the slot width d, the strip conductor width w.
[0024]
【Example】
First, FIG. 3 is a diagram showing the fundamental mode in the conventional microstrip line and the slot width d = 0, the typical dispersion curves for the two lowest-order TM 0 surface wave mode of the lower conductive plate 6. The “conventional microstrip line” described here has the same characteristics as the structure of FIG. 7, and in the present embodiment, has a structure in which the width of the slot 40 is d = 0. In FIG. 3, the dielectric constant is set to ε r = 2.25, ε r1 = 10.5, and ε r2 = 1.0 within the relationship of ε r2 <ε r <ε r1 , and the strip width w the thickness t 2 of the second dielectric layer 51, w / h = 1.0, are set to be the relationship of t 2 /H=2.0. Then, it is varied only relationship thickness t 1 and the thickness h of the dielectric substrate 2 to t 1 /H=0.1～0.4. Dispersion curve of the fundamental mode of d = 0 and the conventional microstrip line 1 indicated by reference numeral 30, overlies the TM 0 surface wave mode of the planar conductive plate with a slab line, as indicated by reference numeral 31, that As a result, it can be seen that the fundamental mode does not leak at all frequencies.
[0025]
However, when the slot width d ≠ 0, the leakage state of the fundamental mode becomes like three dispersion curves in the plane conductor plate 4 indicated by reference numeral 32. That is, since the dielectric constant ε r2 of the second dielectric layer 51 facing the slot 40 is smaller than the dielectric constant ε r of the dielectric substrate 3, the phase constant of the fundamental mode is almost unaffected by the slot 40. Keep the same value. As a result, the leakage of the fundamental mode becomes approximately the dispersion curve 31 of the conventional microstrip line and the conductor plate where d = 0. From this, it can be seen from FIG. 3 that when t 1 /h=0.1, there is no leakage in the given frequency band in the basic mode.
[0026]
However, in a high frequency region (right side from the point X in FIG. 3), leakage occurs at a certain critical frequency or higher. This is because the phase constant of the TM 0 surface wave modes propagating a multilayer dielectric 5 of the lower layer is because approaches the value of the square root of epsilon r1 = 10.5 in the high frequency region. As a result, the microstrip line 1 has characteristics (low-pass characteristics) as a low-pass filter.
[0027]
On the other hand, in the case of t 1 /h=0.4, the basic mode is always leaking. Further, when t 1 /h=0.2, the dispersion curve becomes complicated.
[0028]
Next, FIGS. 4A and 4B show the normalized phase constant β / k 0 and the leakage constant α / k 0 of the proposed microstrip line 1. The structural parameters are the same as those given in FIG. 3, and only the slot width is set changing to d / h = 1.0. A bold solid line indicates a fundamental mode of the line, and a bold broken line indicates a leaky fundamental mode. Thin solid line are each TM 0 surface wave mode of surrounding dielectric slab waveguide. The fundamental mode for t 1 /h=0.1, indicated by reference numeral 40, does not leak at a given frequency. On the other hand, the fundamental mode of t 1 /h=0.4 indicated by reference numeral 41, produces a constantly leaking as shown in Figure 4 (b). The dispersion curve at t 1 /h=0.2 indicated by reference numeral 42 is confined in a certain frequency region in the fundamental mode, and as a result, the microstrip line 1 has a band as shown in FIG. It has characteristics (bandpass characteristics) as a pass filter. The state of this dispersion will be examined in more detail by changing the thickness t2 of the second dielectric layer 51.
[0029]
FIGS. 5 (a) from (c), while maintaining the t 1 /h=0.2, t 2 /h=0.2,t 2 /h=0.24,t 2 /h=0.4 And the standardized phase constant (β / k 0 ) when changed. In FIGS. 5A to 5C, reference numeral 50 indicates a confined mode (bound mode), reference numeral 51 indicates a leaky mode, and reference numeral 52 indicates an inappropriate real number mode. Further, reference numeral 53 TM 0 surface wave mode, reference numeral 54 is the fundamental mode of the microstrip line 1 when the d = 0. FIG. 5D summarizes the normalized leakage constant (α / k 0 ) for various thicknesses t 2 for the second dielectric layer 51.
[0030]
FIG. 5A is an enlarged and detailed drawing of the state of the phase constant for t 2 /h=0.2 shown in FIG. 4A. As is clear from this figure, it can be seen that the modes overlap in the region where the transition from the confined mode to the leakage mode occurs near the two frequency regions. This overlap, like the leakage phenomenon of the coplanar line, are caused by the interaction between the fundamental mode of擬表surface wave mode and the microstrip line 1 that lies along the TM 0 surface wave mode of the conductive plate. Therefore, the leakage constant moves between the two modes in the coupling region, and the situation becomes complicated as seen near h / λ = 0.2 in FIG. 5D. Dispersion curve of the fundamental mode with respect to t 2 /h=0.24,0.4 as shown in FIG. 5 and (b) (c), only the crossover in the high frequency region that of TM 0 surface wave mode of the conductive plate I do. As a result, although the fundamental mode and the pseudo surface acoustic wave mode overlap, the microstrip line 1 has characteristics as a low-pass filter. The characteristics of the leakage constant for different values of t 2 / h in the high frequency region show almost the same characteristics except for the shift of the critical frequency.
[0031]
FIG. 6 shows a dispersion curve when the slot width is set to d / h = 0.5 and 0.25 while keeping t 1 / h = t 2 /h=0.2. Comparing these figures with FIGS. 5 (a) and 5 (b) where d / h = 1.0, the phase constant of the fundamental mode shows the curve of the conventional microstrip line indicated by reference numeral 60 as the slot width d decreases. And the value of the leakage constant decreases as the slot width d decreases. This is because the electromagnetic field of the microstrip line 1 does not leak much through the slot 40.
[0032]
As described above, according to the above-described embodiment and the example, the strip conductor 3 is provided on the upper surface of the dielectric substrate 2 and the planar conductor plate 4 is provided on the lower surface of the dielectric substrate 2. On the plate 4 side, a multilayer dielectric substrate 5 comprising a first dielectric layer 50 and a second dielectric layer 51 having a planar lower conductor plate 6 provided on the lower surface is provided, and the upper dielectric substrate 2 and the multilayer dielectric substrate 5 are provided. 5, the slot 40 for leaking the transmission wave from the dielectric substrate 2 side to the multilayer dielectric substrate 5 side is provided in the plane conductor plate 4, so that the microstrip line 1 itself has a low-pass characteristic and a band. It becomes possible to provide a passage characteristic.
[0033]
That is, according to the above embodiment, as shown in FIG. 5D, for example, the structural parameters are set to w / h = 1.0, d / h = 1.0, and t 1 /h=0.2. , Ε r = 2.25, ε r1 = 10.5, ε r2 = 1.0 (ε r2 <ε r <ε r1 ), t 2 /h=0.24 to 0.4 The microstrip line 1 itself can have a function as a low-pass filter between them, and if t 2 /h=0.2, the microstrip line 1 itself can have a function as a band-pass filter. Will be able to do it.
[0034]
Further, in this embodiment, since the slot 40 which is a leakage portion is provided below the strip conductor 3 and in a direction along the strip conductor 3, the transmission wave of the strip conductor 3 is Leakage can be achieved at a close position.
[0035]
Furthermore, in this embodiment, since the slot 40 is formed in a continuous elongated shape as the shape of the slot 40, when a transmission wave leaks to the multilayer dielectric substrate 5, the leakage portion is formed in a hole-like shape. It becomes possible to suppress irregular reflection of waves generated at the boundary portion of the leaking portion.
[0036]
The present invention is not limited to the above embodiment, but can be implemented in various modes.
[0037]
For example, in the above-described embodiment, the multi-layer dielectric substrate 5 has been described as having two layers, the first dielectric layer 50 and the second dielectric layer 51. However, the present invention is not limited to this, and three or more dielectric layers may be used. May be used. In this case, the dielectric constant of the dielectric layer in contact with the dielectric substrate 2 is set to be smaller than the dielectric constant of the dielectric substrate 2, and the dielectric constant of the lower dielectric layer in the multilayer dielectric substrate is set to be larger than these dielectric constants.
[0038]
Further, in the above embodiment, the position of the slot 40 is provided directly below the strip conductor 3. However, the present invention is not limited to this position, and the slot 40 may be provided at a position displaced from the portion directly below the strip line. You may do it.
[0039]
【The invention's effect】
According to the present invention, in a microstrip line including a strip conductor provided on an upper surface of a dielectric substrate and a flat planar conductor plate provided on a lower surface of the dielectric substrate, the microstrip line is provided in contact with the planar conductor plate. A planar conductor comprising a multilayer dielectric substrate comprising a plurality of provided dielectric layers, and a planar lower-layer conductor plate provided on the lower surface of the multilayer dielectric plate, wherein the planar conductor is sandwiched between the dielectric substrate and the multilayer dielectric substrate The board is provided with a leakage portion for leaking a transmission wave from the dielectric substrate side to the multilayer dielectric substrate side, the dielectric constant of the dielectric substrate is ε r , and the dielectric constant of the dielectric layer of the multilayer dielectric substrate on the side contacting the dielectric substrate is When ε r2 , and the dielectric constant of a dielectric layer provided below the dielectric layer is ε r1 , ε r2 <ε r <ε r1 , the dielectric constant and thickness of the dielectric substrate are set. Suitable By properly selecting, the transmission wave of a predetermined frequency propagating through the strip conductor can be leaked to the lower multilayer dielectric substrate side, and the microstrip line itself has a function such as a low-pass filter or a band-pass filter. Will be able to do it.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a microstrip line showing an embodiment of the present invention; FIG. 2 is a plan view showing a part of the microstrip line in the same embodiment; FIG. shows a dispersion curve of TM 0 surface wave mode around the conductor plates.
Figure 6 to Figure 4 showing the state of dispersion with respect to FIG. 5 shows the slot width d / h = 0.5 indicating a second behavior of the thickness t 2 of the dielectric layer in the dispersion curve slot width d / FIG. 7 is a view showing a state of dispersion for h = 0.25. FIG. 7 is a sectional view showing a conventional microstrip line.
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Microstrip line 2 ... Dielectric substrate 3 ... Strip conductor 4 ... Plane conductor plate 5 ... Multilayer dielectric substrate 6 ... Lower conductor plate 40 ... Slot 50 ... First One dielectric layer 51 ... second dielectric layer
