JP2006245863A - フレキシブルストリップ線路 - Google Patents
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Abstract
【課題】外部放射による漏洩電力の発生を抑え、かつ外部の遮蔽物による干渉を受けない伝送線路を得る。
【解決手段】4はポリイミドなどの基板材料が使用され少なくとも3層以上の導体層を有すフレキシブル基板であり、5は2枚の金属導体板により構成されたグランド部6の略中心にフレキシブル基板4の誘電体材料で略平行に離間された状態で配置された帯状の金属導体により構成された信号線であり、9はフレキシブル基板4の信号線5とグランド部6により構成されたフレキシブルストリップ線路である。hは基板厚であり、Wは信号線幅であり、Wgは信号線幅Wと同じ方向のグランド部6の幅を示すグランド部幅である。信号線幅Wはフレキシブルストリップ線路9の特性インピーダンスが一般的な終端インピーダンスである50Ωよりも小さくすべく広幅な寸法となっている。
【選択図】図1
【解決手段】4はポリイミドなどの基板材料が使用され少なくとも3層以上の導体層を有すフレキシブル基板であり、5は2枚の金属導体板により構成されたグランド部6の略中心にフレキシブル基板4の誘電体材料で略平行に離間された状態で配置された帯状の金属導体により構成された信号線であり、9はフレキシブル基板4の信号線5とグランド部6により構成されたフレキシブルストリップ線路である。hは基板厚であり、Wは信号線幅であり、Wgは信号線幅Wと同じ方向のグランド部6の幅を示すグランド部幅である。信号線幅Wはフレキシブルストリップ線路9の特性インピーダンスが一般的な終端インピーダンスである50Ωよりも小さくすべく広幅な寸法となっている。
【選択図】図1
Description
本発明はストリップ線路、詳細には高周波回路基板間や高周波回路基板とアンテナとを接続するために有用なフレキシブルストリップ線路に関する。
図12は例えば特開平9−139610に示された従来のフレキシブル伝送線路であり、1は第1高周波回路基板であり、2は第2高周波回路基板であり、3は第1高周波回路基板1と第2高周波回路基板2とを接続するフレキシブルマイクロストリップ線路である。図13にフレキシブルマイクロストリップ線路3の断面図を示し詳細に説明する。4はフレキシブルマイクロストリップ線路3を構成しているポリイミド基板などの屈曲性のあるフレキシブル基板、5はフレキシブルマイクロストリップ線路3の両端において第1高周波回路基板1と第2高周波回路基板2の不図示信号線と電気的に接続されフレキシブルマイクロストリップ線路3上で信号を伝送する信号線であり、6はフレキシブルマイクロストリップ線路3の両端において第1高周波回路基板1と第2高周波回路基板2の不図示グランド部と電気的に接続されフレキシブルマイクロストリップ線路3上で信号線5のグランド面として機能するグランド部である。hはフレキシブル基板の誘電体部分の厚みを示す基板厚であり、Wは信号線5の幅を示す信号線幅であり、Wgはグランド部6の幅を示すグランド部幅である。
一般的に図12に代表されるフレキシブル伝送線路はフレキシブル基板4でマイクロストリップ線路構造を構成することによりフレキシブルマイクロストリップ線路3を構成しており、その特徴は第1高周波回路基板1と第2高周波回路基板2とを同軸コネクタと同軸ケーブルを用いることなく接続することであり、且つフレキシブルな構造で配線に自由度を持たせることが可能で、且つ同軸ケーブルよりも薄いという点にある。また、同軸ケーブルを使用した場合は高周波回路基板間を接続する構成に少なくとも同軸コネクタが両端に実装された同軸ケーブル1本と基板実装用の同軸コネクタ2個が必要であるのに対してフレキシブルマイクロストリップ線路3では構造が平板であり高周波回路基板間を接続するためのその他の部品を使用しないことからコストを削減することが可能となる。フレキシブルマイクロストリップ線路3について図13で詳細に説明する。フレキシブルマイクロストリップ線路3の信号線5とグランド部6とは略平行に配置されており基板厚hと信号線幅Wとフレキシブル基板4を構成している誘電体の比誘電率によりおよそ線路の特性インピーダンスが決まる。一般的に高周波回路の入出力端の終端インピーダンスは50Ωであるためフレキシブルマイクロストリップ線路3の特性インピーダンスも50Ωと定める。構成の一例を示すとフレキシブル基板4の基板厚hが0.13mm、比誘電率が3.22のとき信号線幅Wは0.29mmとなり、このときのグランド幅Wgは信号線幅Wの約5倍の1.5mm必要とされている。
更に図14は例えばBrian C.Wadell著の「Transmission Line Design Handbook」ARTECH HOUSE出版第126頁〜128頁などに示された従来のストリップ線路であり、5はストリップ線路7の両端において不図示の高周波回路基板の不図示信号線と電気的に接続されストリップ線路7上で信号を伝送する信号線であり、6はストリップ線路7の両端において不図示の高周波回路基板の不図示グランド部と電気的に接続されストリップ線路7上で信号線5のグランド面として機能するグランド部であり、7はプリント基板8の誘電材料により略平行に離間した位置で信号線5を挟み込むように配置されたグランド部6と信号線5とにより構成されたストリップ線路であり、8は少なくとも3層以上の導体層を有するプリント基板である。hはプリント基板の誘電体部分の厚みを示す基板厚であり、Wは信号線5の幅を示す信号線幅であり、Wgはグランド部6の幅を示すグランド部幅である。
図14のようなストリップ線路7はフレキシブルマイクロストリップ線路3よりも外部放射による漏洩電力が少ない特徴を有する。これは信号線5がグランド部6により挟み込まれているからであり、漏洩電力の抑圧効果はストリップ線路7の2つのグランド部6の基板厚hが狭いほど、かつ、グランド部6の幅であるグランド部幅Wgが広いほど漏洩電力が低減する傾向にある。ストリップ線路7の特性インピーダンスは信号線幅Wと基板厚hとプリント基板8の比誘電率により略50Ωに設定されており、特性インピーダンスは信号線幅Wが広くなる、または、基板厚hが狭くなる、または、プリント基板8の誘電率が高くなることにより低くなる傾向がある。比較のために基板の比誘電率を4.2、誘電正接を0.017とし、伝送線路の厚みを同一とした特性インピーダンス50Ωのフレキシブルマイクロストリップ線路3とストリップ線路7の信号線幅Wを計算により求めると、フレキシブル基板4とプリント基板8の基板厚hが0.8mmのとき、フレキシブルマイクロストリップ線路3の信号線幅Wは1.56mmであるのに対してストリップ線路7の信号線幅Wは0.35mmとなり、同じ伝送路の厚みと特性インピーダンスの伝送路を構成する場合、ストリップ線路7の方が約4.5倍幅が狭くなる傾向がある。また、同一条件で伝送損失について比較すると、フレキシブルマイクロストリップ線路3とストリップ線路7との伝送損失の差はストリップ線路7の方が約5.7dB高くなる傾向がある。
特開平9−139610公報
Brian C.Wadell著「Transmission Line Design Handbook」ARTECH HOUSE出版 第126頁〜128頁
従来のフレキシブルマイクロストリップ線路はフレキシブル基板で構成されており薄型で屈曲性を有しているが伝送線路が信号線とグランド部によるマイクロストリップ線路構造であるので、外部放射による漏洩電力が少なからず存在し、かつ、配線経路にプリント基板や金属体や誘電体が近接する環境において信号線にそれら遮蔽物が接近することにより特性インピーダンスの変化による不整合や伝送損失の増加が生じ、安定した通信レベルの確保ができないという問題があった。また、ストリップ線路を用いることにより漏洩電力の低減や遮蔽物の近接効果の防止をすることができるがマイクロストリップ線路と比較すると同一の基板厚で構成すると極端に信号線の幅が狭くなり、高精度な製作技術が必要となる上に、伝送損失も劇的に増加するという問題点があった。また、ストリップ線路をフレキシブル基板で構成する際にはフレキシブルな特徴を維持するために更なる基板の厚みの薄型化が要求されるため、信号線の幅は実現不可能なほどの細さが必要となり、同時に伝送損失も増加するために伝送線路としての要求を満たすことができないことが問題点であった。
上記目的を達成すべく請求項1記載のフレキシブルストリップ線路は、高周波信号を伝送する線路がストリップ線路構造であり、且つ前記線路がフレキシブルである基板を用いたフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の中心導体の幅が入出力端に接続されたインピーダンスに適合する特性インピーダンスにより定まる幅よりも広幅とし、且つ前記フレキシブルストリップ線路の長さは前記高周波信号が前記フレキシブルストリップ線路を伝送する実効波長の半分の整数倍であることを特徴とする。
上記目的を達成すべく請求項2記載のフレキシブルストリップ線路は、高周波信号を伝送する線路がストリップ線路構造であり、且つ前記線路がフレキシブルである基板を用いたフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の中心導体の幅が入出力端に接続されたインピーダンスに適合する特性インピーダンスにより定まる幅よりも広幅とし、且つ前記フレキシブルストリップ線路の一端の中心導体の長さが伝送する信号の実効波長の略4分の1の長さまで他端の前記中心導体の幅よりも幅狭な構造であることを特徴とする。
上記目的を達成すべく請求項3記載のフレキシブルストリップ線路は、請求項2記載のフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の他端の前記中心導体の幅が伝送する信号の実効波長の略4分の1の長さまで前記フレキシブルストリップ線路の略中央の前記中心導体の幅と異なる寸法であることを特徴とする。
上記目的を達成すべく請求項4記載のフレキシブルストリップ線路は、 請求項1から3のいずれかに記載のフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の信号線の信号伝送方向と略平行に前記フレキシブルストリップ線路の2つのグランド部を電気的に接続するスルーホールと、前記スルーホールを隔てて少なくとも2つ以上の前記信号線を備え、伝送線路を多芯化したことを特徴とする。
請求項1記載の発明によれば、フレキシブルストリップ線路の中心導体の幅が入出力端に接続されたインピーダンスに適合する特性インピーダンスにより定まる幅よりも広幅とすることで、伝送損失を低下させることが可能となり、且つ前記中心導体の幅の許容寸法精度を低く設定することが可能となり、また、前記フレキシブルストリップ線路の長さは前記高周波信号が前記フレキシブルストリップ線路を伝送する実効波長の半分の整数倍とすることで、前記入出力端に接続されたインピーダンスと前記ストリップ線路の特性インピーダンスとを一致させることなく整合を取ることが可能となり、且つ前記ストリップ線路を伝送する周波数帯以外の信号を減衰させるバンドパスフィルタの特性を有することが可能となり、また、前記フレキシブルストリップ線路が前記ストリップ線路構造を有することで、外部放射による漏洩電力が発生することなく、且つ外部の遮蔽物により干渉を受けることがない伝送線路を得ることが可能となる。
請求項2記載の発明によれば、フレキシブルストリップ線路の中心導体の幅が入出力端に接続されたインピーダンスに適合する特性インピーダンスにより定まる幅よりも広幅とし、且つ前記フレキシブルストリップ線路の一端の中心導体の長さが伝送する信号の実効波長の略4分の1の長さまで他端の前記中心導体の幅よりも幅狭な構造であることで、前記フレキシブルストリップ線路の一端から実効波長の略4分の1の長さの線路がインピーダンス変換器として機能するので前記フレキシブルストリップ線路の他端の特性インピーダンスは前記フレキシブルストリップ線路の一端に接続された前記入出力端に接続されたインピーダンスよりも低い値の状態で前記フレキシブルストリップ線路の他端に信号を伝送することが可能であり、且つ前記フレキシブルストリップ線路の伝送線路長を任意の長さにすることが可能となる。なお、前記フレキシブルストリップ線路の他端の前記入出力端に接続されたインピーダンスを前記フレキシブルストリップ線路の他端の前記特性インピーダンスの値と一致させたときは前記フレキシブルストリップ線路の他端に接続される回路に整合回路が不要となる効果がある。
請求項3記載の発明によれば、請求項2記載のフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の他端の前記中心導体の長さが伝送する信号の実効波長の略4分の1の長さまで前記フレキシブルストリップ線路の略中央の前記中心導体の幅と異なる寸法とすることで、前記フレキシブルストリップ線路の他端から実効波長の略4分の1の長さの線路もインピーダンス変換器として機能するので前記フレキシブルストリップ線路の略中央の特性インピーダンスとフレキシブルストリップ線路の他端の前記入出力端に接続されたインピーダンスの値が異なった構成でも前記フレキシブルストリップ線路の他端に接続される回路に整合回路を実装することなく整合を取ることが可能となる。
請求項4記載の発明によれば、フレキシブルストリップ線路の信号線の信号伝送方向と略平行に前記フレキシブルストリップ線路の2つのグランド部を電気的に接続するスルーホールと、前記スルーホールを隔てて少なくとも2つ以上の前記信号線を備え、伝送線路を多芯化したことで、多芯化した信号線同士の干渉がなく、且つ高密度な高周波信号線の配線が可能で、且つ製造コストを削減することが可能である。
図1は本発明の第1の実施例の構成を示すものである。4はポリイミドなどの基板材料が使用され少なくとも3層以上の導体層を有すフレキシブル基板であり、5は2枚のグランド部6の略中心にフレキシブル基板4の誘電体材料で略平行に離間された状態で配置された帯状の金属導体により構成された信号線であり、6は信号線5を挟み込む状態で配置された金属導体板により構成されたグランド部であり、9はフレキシブル基板4の信号線5とグランド部6により構成されたフレキシブルストリップ線路である。hは信号線5を挟み込む2枚のグランド部の離間距離を一定としている基板厚であり、Wはフレキシブルストリップ線路9の高周波信号の伝送する方向と基板の厚み方向に対して直交する方向の信号線5の幅を示す信号線幅であり、Wgは信号線幅Wと同じ方向のグランド部6の幅を示すグランド部幅である。信号線幅Wはフレキシブルストリップ線路9の特性インピーダンスが一般的な終端インピーダンスである50Ωよりも小さくすべく広幅な寸法となっている。
次に上記第1の実施例の動作について説明する。図1において、フレキシブル基板4の誘電体層と信号線5とグランド部6により従来技術のストリップ線路が構成されておりフレキシブルストリップ線路9の一端から入力された高周波信号はグランド部6に挟まれた信号線5を伝送するため外部放射による漏洩電力が発生することなく、且つ外部の遮蔽物により干渉を受けることなくフレキシブルストリップ線路9の他端に伝送される。フレキシブルストリップ線路9は信号線幅Wが広くなる、または、基板厚hが狭くなる、または、プリント基板8の誘電率が高くなることにより特性インピーダンスが低くなる傾向を有しこれら3つのパラメータはフレキシブル基板4が屈曲しても変化しないことからフレキシブルストリップ線路9がどのような形状に変形しても伝送線路としての特性は損なわれない。また、フレキシブルストリップ線路9の信号線幅Wをフレキシブルストリップ線路9の特性インピーダンスが50Ωよりも小さくすべく広幅な寸法とすることにより信号線幅Wの許容寸法精度を低く設定することが可能となり、かつ、特に銅損に起因する伝送損失を低下させることが可能となる。
フレキシブルストリップ線路9の特性インピーダンスを一般的な終端インピーダンスである50Ωよりも小さくし信号線幅Wを広幅な寸法にした際の効果についての理解を深めるために図2に数値例を示し説明を行う。フレキシブルストリップ線路9の導体厚みを0.016mm、基板厚hを0.1mm、フレキシブル基板4の比誘電率を3.22、誘電正接を0.001とした。特性インピーダンス50Ωのフレキシブルストリップ線路9の場合、信号線幅Wは0.034mmと導体厚みの2倍程度しかなく製造が非常に困難であり、伝送損失も18.26dB/mと非常に高い値である。一方、特性インピーダンス10Ωのフレキシブルストリップ線路9の場合、信号線幅Wは0.387mmと10倍以上の幅で実現が可能であり製造が容易で高精度加工が必要ではないため安価で、且つ製品ばらつきを押えることが可能となる。また、伝送損失も4dB/m以上改善することが可能である。これらの効果は図2に示すように特性インピーダンスを低くすることにより更に効果を増す。一般的な不図示の無線機の入出力インピーダンスは50Ωで調整されている場合が多く特性インピーダンスを50Ω以外とした場合はZin=Z0×(Zl+jZ0×tan(βL))/(Z0+jZl×tan(βL))の式に従い入力インピーダンスを算出し不図示の整合回路などによる調整を行う。ここでZinは入力インピーダンスであり、Z0は特性インピーダンスであり、Zlは負荷インピーダンスであり、jは虚数であり、Lは伝送線路長であり、βは波数であり波長λに対してβ=2π(εr)1/2/λの関係を有する。εrはフレキシブル基板4の比誘電率である。
図3にはフレキシブルストリップ線路9を詳細に説明するために基板厚h方向からみた外観図を示す。4はフレキシブル基板であり、5はフレキシブルストリップ線路9の信号線であり、6はフレキシブルストリップ線路9のグランド部であり、9はフレキシブルストリップ線路であり、10はフレキシブルストリップ線路9の信号伝送方向と略平行に、かつ、信号線5の両側面から略信号線幅W離間した点に位置し高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長の10分の1以下の間隔で複数設けらた2つのグランド部6を電気的に接続するスルーホールである。Lはフレキシブルストリップ線路9の一端から他端までの伝送線路長であり、Wは信号線幅であり、Wgはグランド部幅である。
図3において、スルーホール10はフレキシブルストリップ線路9の2つのグランド部6を同電位に保つ効果を有し、且つ伝送線路長Lがフレキシブル基板4の誘電率を考慮した高周波信号の実効波長の2分の1以上で構成されたときはグランド部6の信号伝送方向が共振長となり漏洩電力が発生する可能性があるためスルーホールを具備することが必須となる。更に、スルーホール10を設けた場合はグランド部幅Wgの幅をスルーホール10が具備可能である程度に狭くすることが好ましく、これによりグランド部幅Wg方向のグランド部6が共振長となることを防ぎ不要な漏洩電力の放射を抑圧することができ、且つグランド部幅Wgが狭くできるためフレキシブルストリップ線路9の幅も狭くすることができフレキシブルストリップ線路9を全体的に細く構成することが可能となる。
図4は本発明の第1の実施例の高周波回路基板と接続した一例を示すものである。1はフレキシブルストリップ線路9の一端が接続された第1高周波回路基板であり、2はフレキシブルストリップ線路9の他端が接続された第2高周波回路基板であり、9はフレキシブルストリップ線路である。Lはフレキシブルストリップ線路9の高周波信号の伝送する方向の長さを示す伝送線路長であり、Zin1は第1高周波回路基板1のフレキシブルストリップ線路9の一端からみた第1入力インピーダンスであり、Zin2は第2高周波回路基板2のフレキシブルストリップ線路9の他端からみた第2入力インピーダンスである。更に第2高周波回路基板2は不図示の高周波アンテナでもよい。フレキシブルストリップ線路9は不平衡線路であるため同軸ケーブルと同様に第1高周波回路基板1の信号線にフレキシブルストリップ線路9の一端の信号線5を電気的に接続し、第1高周波回路基板1のグランド面にフレキシブルストリップ線路9の一端のグランド部6を電気的に接続し、第2高周波回路基板2の信号線にフレキシブルストリップ線路9の他端の信号線5を電気的に接続し、第2高周波回路基板2のグランド面にフレキシブルストリップ線路9の他端のグランド部6を電気的に接続することにより第1高周波回路基板1と第2高周波回路基板2間の信号伝送を行っている。
図4において、フレキシブルストリップ線路9の伝送線路長Lはフレキシブルストリップ線路9を伝送する実効波長の半分の整数倍とし特性インピーダンスは一般的な終端インピーダンスである50Ωよりも小さい。ここで述べる実効波長とは実効波長をλg、自由空間中の波長をλとすると、λg=λ/(εr)1/2の関係で示すことができる値である。このように構成することにより、前記入力インピーダンス計算式であるZin=Z0×(Zl+jZ0×tan(βL))/(Z0+jZl×tan(βL))のβLの項が0となるから、Zin=Zlとなり図4に示すところのZin1とZin2が等しい、且つ伝送線路長Lが実効波長の半分の整数倍であれば特性インピーダンスと入出力インピーダンスの値が異なっても整合を取ることが可能となる。
図5は本発明の第1の実施形態の効果を示す説明図である。一例として第1高周波回路基板1と第2高周波回路基板2の入出力インピーダンスは50Ωとし、フレキシブルストリップ線路9の特性インピーダンスは10Ωとし、伝送線路長Lは34.1mmとしたときのVSWR特性が評価パラメータであり、横軸は伝送する信号の周波数である。フレキシブルストリップ線路9の比誘電率は3.22であるから周波数2.45GHzの実効波長の半分は34.1mmとすることによりVSWRが2以下の周波数帯域幅が245MHzを有する伝送線路を得ることができるのである。
また、図6は本発明の第1の実施形態の効果を示す第2の説明図である。前述の一例と条件を同じくしたときの挿入損失特性が評価パラメータである。挿入損失が1dB以下の周波数帯域幅が247.5MHzを有する伝送線路を得ることができるのである。更に、図6に示されたように本発明の第1の実施形態に寄れば伝送線路がバンドパスフィルタの周波数特性を有していることから第1高周波回路基板1や第2高周波回路基板2に実装するフィルタを安価なものにすることが可能となる、または非実装とすることが可能となる。
図7は本発明の第2の実施例の構成を示すものである。4はフレキシブル基板であり、6はフレキシブルストリップ線路9のグランド部であり、9はフレキシブルストリップ線路であり、10はフレキシブルストリップ線路9を構成している2枚グランド部6を電気的に接続するスルーホールであり、11は特性インピーダンスが一般的な終端インピーダンスである50Ωよりも小さくすべく広幅な寸法で長さは任意としたフレキシブルストリップ線路9の主線路であり、12はフレキシブルストリップ線路9の一端に接続される不図示の第1高周波回路基板1の入力インピーダンスと主線路11の特性インピーダンスとのインピーダンス変換を行う第1インピーダンス変換線路である。Lは伝送線路長であり、L0は主線路11の長さを示す主線路長であり、L1は第1インピーダンス変換線路の長さを示す第1インピーダンス変換線路長であり、W0は主線路長の幅を示す主線路幅であり、W1は第1インピーダンス変換線路の幅を示す第1インピーダンス変換線路幅であり、Wgはフレキシブルストリップ線路9のグランド部6の幅を示すグランド部幅である。
図7において、第1インピーダンス変換線路12は第1インピーダンス変換線路長L1が伝送する周波数の実効波長の4分の1であり第1インピーダンス変換線路12の特性インピーダンスが50Ωよりも小さいことから不図示の第1高周波回路基板1の入力インピーダンスが50Ω以上である場合主線路11と接続される第1インピーダンス変換線路12の一端からみた入力インピーダンスは50Ω未満に変換される。更に主線路11の特性インピーダンスを第1インピーダンス変換線路12の一端から見た入力インピーダンスと同値にすることにより主線路長L0の長さを任意長さとすることが可能で、更に不図示の第2高周波回路基板2の入力インピーダンスと主線路11の特性インピーダンスとを同値とすることで主線路11と第2高周波回路基板2との接続に整合回路を設けることなく整合が取れた伝送が可能となる。
図8は本発明の第2の実施例の等価回路を示すものである。Lは伝送線路長であり、L0は主線路11の長さを示す主線路長であり、L1は第1インピーダンス変換線路の長さを示す第1インピーダンス変換線路長であり、Z0は主線路11の特性インピーダンスを示す主線路特性インピーダンスであり、Z01は第1インピーダンス変換線路12の特性インピーダンスを示す第1インピーダンス変換線路特性インピーダンスであり、Zin1は不図示の第1高周波回路基板1の入力インピーダンスを示す第1入力インピーダンスであり、Zin2は不図示の第2高周波回路基板2の入力インピーダンスを示す第2入力インピーダンスであり、Zin3は第1入力インピーダンス変換線路12の一端からみた不図示の第1高周波回路基板1の入力インピーダンスを示す第3入力インピーダンスである。
図8において、第1インピーダンス変換線路長L1の長さを伝送する周波数の実効波長の4分の1にするにはフレキシブル基板4の比誘電率をεrとしたときL1=λ/(4×(εr)1/2)とする。ただしλは伝送する周波数の自由空間中の波長とする。これを前記入力インピーダンス計算式であるZin=Z0×(Zl+jZ0×tan(βL))/(Z0+jZl×tan(βL))に代入するとtan(βL)は無限大数となり、更にZinをZin3、ZlをZin1、Z0をZ01と読み替えると、Zin3=Z012/Zin1と示される。
一例として第1高周波回路基板1の入力インピーダンスである第1入力インピーダンスを50Ωとし第1インピーダンス変換線路の特性インピーダンスである第1インピーダンス変換線路特性インピーダンスZ01を25Ωとすると、Zin3=12.5Ωとなる。前記図2で説明を行ったとおり特性インピーダンスが50Ωよりも低くなることにより第1インピーダンス変換線路幅W1が広くなり製造が容易になる、且つ伝送損失を低減することが可能となる。更に第3入力インピーダンスZin3と主線路特性インピーダンスZ0とを同値とすることにより前記入力インピーダンス計算式はZinをZin2、ZlをZin3と読み替えて整理するとZin2=Z0と示される。つまり主線路長L0は任意長とすることが可能であり整合回路が不要であることが示されている。このときの主線路特性インピーダンスZ0は12.5Ωであり第1インピーダンス変換線路12よりも更に線路幅が広くなり製造が容易になる、且つ伝送損失を低減することが可能で、かつ、伝送線路長Lの長さが任意長である特徴を有する伝送線路を得ることができる。
図9は本発明の第3の実施例の構成を示すものである。4はフレキシブル基板であり、6はフレキシブルストリップ線路9のグランド部であり、9はフレキシブルストリップ線路であり、10はフレキシブルストリップ線路9を構成している2枚グランド部6を電気的に接続するスルーホールであり、11は特性インピーダンスが一般的な終端インピーダンスである50Ωよりも小さくすべく広幅な寸法で長さは任意としたフレキシブルストリップ線路9の主線路であり、12はフレキシブルストリップ線路9の一端に接続される不図示の第1高周波回路基板1の入力インピーダンスと主線路11の特性インピーダンスとのインピーダンス変換を行う第1インピーダンス変換線路であり、13はフレキシブルストリップ線路9の他端に接続される不図示の第2高周波回路基板2の入力インピーダンスと主線路11の特性インピーダンスとのインピーダンス変換を行う第2インピーダンス変換線路である。Lは伝送線路長であり、L0は主線路11の長さを示す主線路長であり、L1は第1インピーダンス変換線路12の長さを示す第1インピーダンス変換線路長であり、L2は第2インピーダンス変換線路13の長さを示す第2インピーダンス変換線路長であり、W0は主線路長11の幅を示す主線路幅であり、W1は第1インピーダンス変換線路12の幅を示す第1インピーダンス変換線路幅であり、W2は第2インピーダンス変換線路13の幅を示す第2インピーダンス変換線路幅であり、Wgはフレキシブルストリップ線路9のグランド部6の幅を示すグランド部幅である。
図9において、第1インピーダンス変換線路12の動作は本発明の第3の実施形態の第1インピーダンス変換線路12と同じである。主線路11の特性インピーダンスは第1インピーダンス変換線路12の効果により50Ωよりも小さい値となっており第2インピーダンス変換線路13の一端に主線路11は接続されている。第2インピーダンス変換線路長は伝送する周波数の実効波長の4分の1とし第2インピーダンス変換線路の特性インピーダンスを50Ωよりも小さく、例えば不図示の第2高周波回路基板2の入力インピーダンスが50Ωである場合第2インピーダンス変換線路幅W2を第1インピーダンス変換線路幅W1と同値とすることにより第2インピーダンス変換線路13の一端から第2高周波回路基板2をみた入力インピーダンスを主線路11の特性インピーダンスと同値とすることが可能であり不図示の第1高周波回路基板1から第2高周波回路基板2の間の整合が取れた伝送が可能であり、且つ主線路長L0の長さを任意長さとすることが可能となる。
図10は本発明の第3の実施例の等価回路を示すものである。Lは伝送線路長であり、L0は主線路11の長さを示す主線路長であり、L1は第1インピーダンス変換線路12の長さを示す第1インピーダンス変換線路長であり、L2は第2インピーダンス変換線路13の長さを示す第2インピーダンス変換線路長であり、Z0は主線路11の特性インピーダンスを示す主線路特性インピーダンスであり、Z01は第1インピーダンス変換線路12の特性インピーダンスを示す第1インピーダンス変換線路特性インピーダンスであり、Z02は第2インピーダンス変換線路13の特性インピーダンスを示す第2インピーダンス変換線路特性インピーダンスであり、Zin1は不図示の第1高周波回路基板1の入力インピーダンスを示す第1入力インピーダンスであり、Zin2は不図示の第2高周波回路基板2の入力インピーダンスを示す第2入力インピーダンスであり、Zin3は第1入力インピーダンス変換線路12の一端からみた不図示の第1高周波回路基板1の入力インピーダンスを示す第3入力インピーダンスであり、Zin4は第2入力インピーダンス変換線路13の一端からみた不図示の第2高周波回路基板2の入力インピーダンスを示す第4入力インピーダンスである。
図10において、第1インピーダンス変換線路長L1と第2インピーダンス変換線路長L2の長さを伝送する周波数の実効波長の4分の1とすることにより、第1入力インピーダンスZin1から第4入力インピーダンスZin4と各々の線路の特性インピーダンスZ0、Z01、Z02との関係をZin3=Z012/Zin1、Zin4=Z022/Zin2とすることができる。更に第3入力インピーダンスZin3と主線路特性インピーダンスZ0とを同値とすると主線路11の整合条件はZin3=Zin4=Z0となり主線路長L0の長さは任意長とすることが可能となる。
一例として第1高周波回路基板1の入力インピーダンスである第1入力インピーダンスZin1を50Ωとし、第2高周波回路基板2の入力インピーダンスである第2入力インピーダンスZin2を75Ωとし、主線路11の特性インピーダンスである主線路特性インピーダンスZ0を12.5Ωとしたときの構成を算出すると、第1インピーダンス変換線路特性インピーダンスZ01は25Ωとし第2インピーダンス変換線路特性インピーダンスZ02は30.6Ωとすることにより整合が取れた伝送線路を構成することが可能となる。このときのフレキシブルストリップ線路9はどの部位の線路幅をとっても特性インピーダンスが50Ωよりも小さく幅広な寸法で構成されている。また、第2高周波回路基板2の入力インピーダンスである第2入力インピーダンスZin2が50Ωであっても第2インピーダンス変換線路特性インピーダンスZ02を25Ωにすることにより線路幅が広く製造が容易であり、且つ伝送損失を低減することが可能で、且つ伝送線路長Lの長さが任意長である特徴を有する伝送線路を得ることができる。
図11は本発明の第4の実施例の構成を示すものである。4はフレキシブル基板であり、5はスルーホール10を挟んで配列された少なくとも2列以上に多芯化された信号線であり、6はフレキシブルストリップ線路9のグランド面となるグランド部であり、9はフレキシブルストリップ線路であり、10はフレキシブルストリップ線路9の信号伝送方向と略平行で信号線5の両側面から略信号線幅W離間した点に位置し高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長の10分の1以下の間隔で複数設けらた2つのグランド部6を電気的に接続するスルーホールであり、Lはフレキシブルストリップ線路9の一端から他端までの伝送線路長である。
図11において、スルーホール10を挟んで信号線5が配列されているため信号線5同士の干渉がなく独立した信号を伝送することが可能となり、且つ高密度な高周波信号線の配線が可能で、且つ一度に製造が可能な為にコストを削減することが可能となる。更にフレキシブルストリップ線路9は従来の同軸ケーブルよりも薄い特徴を有していることからフレキシブルストリップ線路9を積層することにより更に高密度な配線を行うことが可能となる。また、図11では信号線5の幅を一定としているが、本発明の第2の実施形態と第3の実施形態で述べたインピーダンス変換線路を付加することにより伝送線路長Lの長さを任意長とすることが可能となる。
1 第1高周波回路基板
2 第2高周波回路基板
3 フレキシブルマイクロストリップ線路
4 フレキシブル基板
5 信号線
6 グランド部
7 ストリップ線路
8 プリント基板
9 フレキシブルストリップ線路
10 スルーホール
11 主線路
12 第1インピーダンス変換線路
13 第2インピーダンス変換線路
h 基板厚
L 伝送線路長
L0 主線路長
L1 第1インピーダンス変換線路長
L2 第2インピーダンス変換線路長
W 信号線幅
W0 主線路幅
W1 第1インピーダンス変換線路幅
W2 第2インピーダンス変換線路幅
Wg グランド部幅
Zin1 第1入力インピーダンス
Zin2 第2入力インピーダンス
Zin3 第3入力インピーダンス
Zin4 第4入力インピーダンス
Z0 主線路特性インピーダンス
Z01 第1インピーダンス変換線路特性インピーダンス
Z02 第2インピーダンス変換線路特性インピーダンス
2 第2高周波回路基板
3 フレキシブルマイクロストリップ線路
4 フレキシブル基板
5 信号線
6 グランド部
7 ストリップ線路
8 プリント基板
9 フレキシブルストリップ線路
10 スルーホール
11 主線路
12 第1インピーダンス変換線路
13 第2インピーダンス変換線路
h 基板厚
L 伝送線路長
L0 主線路長
L1 第1インピーダンス変換線路長
L2 第2インピーダンス変換線路長
W 信号線幅
W0 主線路幅
W1 第1インピーダンス変換線路幅
W2 第2インピーダンス変換線路幅
Wg グランド部幅
Zin1 第1入力インピーダンス
Zin2 第2入力インピーダンス
Zin3 第3入力インピーダンス
Zin4 第4入力インピーダンス
Z0 主線路特性インピーダンス
Z01 第1インピーダンス変換線路特性インピーダンス
Z02 第2インピーダンス変換線路特性インピーダンス
Claims (4)
- 高周波信号を伝送する線路がストリップ線路構造であり、且つ前記線路がフレキシブルである基板を用いたフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の中心導体の幅が入出力端に接続されたインピーダンスに適合する特性インピーダンスにより定まる幅よりも広幅とし、且つ前記フレキシブルストリップ線路の長さは前記高周波信号が前記フレキシブルストリップ線路を伝送する実効波長の半分の整数倍であることを特徴とするフレキシブルストリップ線路。
- 高周波信号を伝送する線路がストリップ線路構造であり、且つ前記線路がフレキシブルである基板を用いたフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の中心導体の幅が入出力端に接続されたインピーダンスに適合する特性インピーダンスにより定まる幅よりも広幅とし、且つ前記フレキシブルストリップ線路の一端の中心導体の長さが伝送する信号の実効波長の略4分の1の長さまで他端の前記中心導体の幅よりも幅狭な構造であることを特徴とするフレキシブルストリップ線路。
- 請求項2記載のフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の他端の前記中心導体の長さが伝送する信号の実効波長の略4分の1の長さまで前記フレキシブルストリップ線路の略中央の前記中心導体の幅と異なる寸法であることを特徴とするフレキシブルストリップ線路。
- 請求項1から3のいずれかに記載のフレキシブルストリップ線路において、前記フレキシブルストリップ線路の信号線の信号伝送方向と略平行に前記フレキシブルストリップ線路の2つのグランド部を電気的に接続するスルーホールと、前記スルーホールを隔てて少なくとも2つ以上の前記信号線を備え、伝送線路を多芯化したことを特徴とするフレキシブルストリップ線路。
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005057162A JP2006245863A (ja) | 2005-03-02 | 2005-03-02 | フレキシブルストリップ線路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005057162A JP2006245863A (ja) | 2005-03-02 | 2005-03-02 | フレキシブルストリップ線路 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006245863A true JP2006245863A (ja) | 2006-09-14 |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006245863A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2016209384A1 (en) * | 2015-06-26 | 2016-12-29 | Intel Corporation | Flexible circuit structures for high-bandwidth communication |
JP2022089148A (ja) * | 2020-12-03 | 2022-06-15 | ギガレーン カンパニー リミテッド | 多重信号伝送用可撓性回路基板 |
CN114696861A (zh) * | 2020-12-28 | 2022-07-01 | 深南电路股份有限公司 | 一种线路板阻抗调整方法及装置 |
-
2005
- 2005-03-02 JP JP2005057162A patent/JP2006245863A/ja active Pending
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP7267367B2 (ja) | 2020-12-03 | 2023-05-01 | ギガレーン カンパニー リミテッド | 多重信号伝送用可撓性回路基板 |
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