JP2008262989A

JP2008262989A - 高周波回路基板

Info

Publication number: JP2008262989A
Application number: JP2007103125A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Yamashita; 雄介山下; Ryota Suzuki; 亮太鈴木; Masahiro Tanabe; 正宏田邊; Taihei Nakada; 大平中田; Takeshi Kumamoto; 剛熊本
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2007-04-10
Filing date: 2007-04-10
Publication date: 2008-10-30
Also published as: US20080251288A1; US8164005B2; EP1981316A3; EP1981316A2

Abstract

【課題】この発明は、細密なインピーダンス整合を実現して、簡便にして容易なチューニング設計を実現し得るようにすることにある。
【解決手段】２層１０２及び４層１０４に対して、その信号ライン１１に接続される信号ライン接続部１２と、積層される１層１０１、３層１０３及び５層１０５の各グランド層にするスルーホール１３１を介して接続されるグランド接続部１３とを正円形以外の楕円形状で同心状に形成した高周波基板１０を備えて構成したものである。
【選択図】図２

Description

この発明は、例えばマイクロ波帯通信機、ミリ波帯通信機等の高い周波数帯で用いられる高周波回路基板に関する。

一般に、高周波回路基板においては、高周波基板の回路間のインターフェースにおけるインピーダンス整合が回路特性上、重要なものとなる。このような高周波回路基板の線路間の接続構造の形態としては、例えば同軸コネクタと多層基板との接続構成が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

ところで、このような高周波回路基板の分野にあっては、最近の高周波回路の多層化の促進により、層構成が多様化されて同一基板内での信号ラインの接続回路を構成する層変換回路が存在することとなるために、それぞれの層変換回路のインピーダンス整合を、高精度に行うことが要請される。

このインピーダンス整合を行う層変換回路は、従来、図５に示すようにグランド（ＧＮＤ）層１ａ，１ｂで挟装された信号ライン層１ｃの信号ライン２に接続される正円形状の信号ライン接続部３を設けて、この信号ライン接続部３の周囲に、グランド層１ａ，１ｂに接続される略リング状の一部が切断されたいわゆる馬蹄形をした正円形状のグランド接続部４が配置されている。このグランド接続部４は、スルーホール４ａを介してグランド層１ａ，１ｂと電気的に接続される。

そこで、層変換回路のインピーダンス整合は、図６に示すように信号ライン接続部３の中心Ｏから信号ライン接続部３の外径までの距離ａ、中心Ｏからグランド接続部４の外径までの距離ｂ、信号ライン接続部３とグランド接続部４の内径までの距離ｄを、パラメータとして、その値を可変することで、チューニング設計を行う方法が採られている。
特開２００４−２８１１２０号公報

しかしながら、上記高周波回路基板では、チューニング設計上、ａ，ｂ，ｄの３つのパラメータに基づいて行っていることにより、インピーダンス整合を細密にチューニングすることが困難なために、そのチューニング設計が面倒であるという問題を有する。

この発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、細密なインピーダンス整合を実現して、簡便にして容易なチューニング設計を実現し得るようにした高周波回路基板を提供することを目的とする。

この発明は、信号ラインの形成された信号ライン層を挟んでグランド層が積層された高周波基板と、前記信号ライン層に設けられ、グランド層に接続されるグランド接続部と前記信号ラインに接続される信号ライン接続部とが正円形以外の任意形状で同心状に形成された層変換回路とを備えて高周波回路基板を構成した。

上記構成によれば、層変換回路は、信号ライン接続部とグランド接続部が正円形以外の任意形状を有していることにより、そのインピーダンス整合におけるチューニング設計に供するパラメータが多様となる。これにより、インピーダンス整合を細密に行うことが可能となり、簡便なチューニング設計が実現される。

以上述べたように、この発明によれば、細密なインピーダンス整合を実現して、簡便にして容易なチューニング設計を実現し得るようにした高周波回路基板を提供することができる。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、この発明の一実施の形態に係る高周波回路基板を示すもので、高周波基板１０は、いわゆるトリプルプレート線路を構成する１層１０１、２層１０２、３層１０３、４層１０４及び５層１０５が積層されて形成される。

この高周波基板１０は、図２に示すように１層１０１、３層１０３、５層１０５がグランド（ＧＮＤ）層を構成し、２層１０２及び４層１０４が信号ライン層を構成する。このうち２層１０２及び４層１０４には、所望の回路を構成する９０°の方向変換を含んだ信号ライン１１がそれぞれ設けられ、この信号ライン１１の端部には、層変換回路を構成する正円形以外の任意形状、例えば楕円形状の中心導体を構成する信号ライン接続部１２が対応して形成される。この信号ライン接続部１２には、中心部にスルーホール１２１が形成され、このスルーホール１２１を介して相互間が電気的に接続される。

また、この信号ライン接続部１２の周囲には、いわゆるリング状の一部が切断された馬蹄形をした外導体を構成するグランド接続部１３が同心的に設けられる。このグランド接続部１３は、複数のスルーホール１３１を介して上記１層１０１、３層１０３及び５層１０５のグランド層に電気的に接続され、少なくとも内径が、上記信号ライン接続部１２に対応して正円形以外の任意形状、例えば楕円形状に形成される。

これにより、高周波基板１０は、その２層１０２及び４層１０４の信号ライン接続部１２が、そのスルーホール１２１を介して９０°の方向変換が行われた状態で、電気的に接続される。そして、グランド接続部１３は、複数のスルーホール１３１を介して１層１０１、３層１０３及び５層１０５のグランド層と電気的に接続される。

このグランド接続部１３の内径と上記信号ライン接続部１２は、いわゆる絶縁領域が等距離となるように相似形状に設定される。これにより、信号ライン接続部１２のスルーホール１２１が、中心導体として機能され、その周囲のグランド接続部１３の複数のスルーホール１３１が、グランド線路として機能されて同軸線路と等価となる。

上記信号ライン接続部１２及びグランド接続部１３は、図３に示すように信号ライン接続部１２の中心Ｏから楕円形状の短軸方向の外径までの距離ａ１、中心Ｏからグランド接続部１３のスルーホール１３１までの距離ｂ１、信号ライン接続部の外径からグランド接続部１３の内径までの距離ｄ１、楕円の軸比ｒが、インピーダンス整合のチューニング設計時のパラメータとなる。

そして、信号ライン接続部１２及びグランド接続部１３のインピーダンス整合のチューニングする場合には、上記距離ａ１、距離ｂ１、距離ｄ１及び軸比ｒの各値を可変することで、要求に応じた値に設定する。この結果、層変換回路のインピーダンス整合時における細かなチューニング設計を、その距離ａ１、距離ｂ１、距離ｄ１及び軸比ｒの４個のパラメータの各値を可変するだけの簡便な作業で行うことができて、容易に所望の回路特性を実現することができる。

ここで、楕円形状の信号ライン接続部１２及びグランド接続部１３は、例えば信号ラインが９０°の方向変換する場合、その楕円形の長軸が９０°角の内角二等分線と一致するように設定することで、そのパラメータの距離ａ１、距離ｂ１、距離ｄ１と合わせて、その軸比ｒを選択的に可変することで、より細密なチューニングを容易に行うことが可能となる。

詳しくは、例えば信号ラインが９０°の方向変換する場合、そのトリプレート線路から層変換に変換される際に、その中心の信号ライン接続部１２とその周囲のグランド接続部１３にかけて電磁界分布が非対称となることで、この非対称の整合をとるのも容易に行うことが可能となる。

このように、上記高周波回路基板は、２層１０２及び４層１０４に対して、その信号ライン１１に接続される信号ライン接続部１２と、積層される１層１０１、３層１０３及び５層１０５の各グランド層にするスルーホール１３１を介して接続されるグランド接続部１３とを正円形以外の楕円形状で同心状に形成した高周波基板１０を備えて構成した。

これによれば、その信号ライン接続部１２とグランド接続部１３が正円形以外の任意形状を有していることにより、そのインピーダンス整合におけるチューニング設計に供するパラメータが距離ａ１、距離ｂ１、距離ｄ１及び軸比ｒと４個となるため、従来に比してインピーダンス整合のチューニングを細密に行うことが可能となり、簡便にして容易なチューニング設計が実現される。

また、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、図４に示すように１層、２層及び３層が積層されるトリプレート線路構造に適用することも可能で、同様に有効な効果が期待される。但し、図４においては、図２と同一部分について同一符号を付して、その詳細な説明を省略する。

即ち、図４に示す高周波回路基板構成は、２層１０２の信号ライン１１に接続される信号ライン接続部１２と、１層１０１及び３層１０３のグランド層に接続されたグランド接続部１３とが、例えば図示しない同軸コネクタ等の外部接続部の中心導体と外導体とに接続されて使用される１層のトリプレート線路構造を有する。

なお、上記信号ライン層を、グランド層を挟んで構成されるトリプレート線路構造としては、１層あるいは２層を積層した構成に限ることなく、その他、３層以上、積層する構成のものにおいても適用可能で、同様に有効な効果が期待される。

さらに、上記実施の形態では、信号ライン接続部１２を楕円形状として、グランド接続部１３の内径を楕円形状として同心に配置するように構成した場合について説明したが、これに限ることなく、その他、信号ライン接続部１２及びグランド接続部１３を、例えば長円形等の正円形以外の任意形状として同心に配置して構成することも可能で、同様に有効な効果が期待される。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施の形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施の形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

この発明の一実施の形態に係る高周波回路基板の外観構成を示した斜視図である。図１の高周波基板を層毎に分解して示した分解斜視図である。図２のインピーダンス整合のためのチューニング動作を説明するために要部を取出して示した説明図である。この発明の他の実施の形態に係る高周波回路基板を示した分解斜視図である。従来の高周波回路基板の構成を示した分解斜視図である。図５の問題点を説明するために示した説明図である。

符号の説明

１０…高周波基板、１０１…１層、１０２…２層、１０３…３層、１０４…４層、１０５…５層、１１…信号ライン、１２…信号ライン接続部、１２１…スルーホール、１３…グランド接続部、１３１…スルーホール。

Claims

信号ラインの形成された信号ライン層を挟んでグランド層が積層された高周波基板と、
前記信号ライン層に設けられ、グランド層に接続されるグランド接続部と前記信号ラインに接続される信号ライン接続部とが正円形以外の任意形状で同心状に形成された層変換回路と、
を具備することを特徴とする高周波回路基板。
前記信号ライン接続部は、中心導体を形成し、前記グランド接続部は、外導体を形成して、電磁界分布の非対称性の整合を採るためのパラメータが４個以上有することを特徴とする請求項１記載の高周波回路基板。
前記高周波基板は、グランド層に挟装された信号ライン層が複数積層されることを特徴とする請求項１又は２記載の高周波回路基板。
前記信号ラインの方向が９０°方向転換されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の高周波回路基板。
前記信号ライン接続部及び前記グランド接続部は、楕円形状に形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の高周波回路基板。