JP2014220628A

JP2014220628A - 伝送線路

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Publication number: JP2014220628A
Application number: JP2013098064A
Authority: JP
Inventors: 雅之齊藤; Masayuki Saito
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-08
Filing date: 2013-05-08
Publication date: 2014-11-20
Anticipated expiration: 2033-05-08
Also published as: JP6135290B2

Abstract

【課題】マイクロ波帯やミリ波帯での低損失な伝送線路として、サスペンデッド線路が知られている。サスペンデッド線路を用いて、複数の層を積層する必要がある大型の合成分配回路を構成しようとした場合、従来、サスペンデッド線路の層間接続にＲＦコネクタやＲＦケーブル等を用いるため回路が大型化し、また、構造が複雑となって製造コストの低減が難しいという課題があった。
【解決手段】サスペンデッド線路を接続する層間接続を、サスペンデッド線路から一旦マイクロストリップ線路へ変換し、変換後のマイクロストリップ線路間の結合を利用することで実現する。これにより、部品点数の削減によるコスト低減、作業性改善、および合成分配回路の小型化が図れる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてマイクロ波帯およびミリ波帯で用いる、伝送線路に関するものである。

マイクロ波帯およびミリ波帯で用いることができる、低損失な伝送線路としてサスペンデッド線路が知られている。例えば、特許文献１に示されるような構造が知られている。

特開２００７−５３４４０号公報

特許文献１に示される従来のサスペンデッド線路は、他のマイクロ波帯及びミリ波帯にて使用される伝送線路（マイクロストリップ線路、トリプレート線路等）よりも、低損失な伝送特性が実現できるという特徴を有している。
しかしながら、サスペンデッド線路間の接続は、通常、ＲＦコネクタとＲＦケーブルにより行われており、例えばフェーズドアレイアンテナの給電回路のような、複数の給電回路層で構成される大規模な合成分配回路を、サスペンデッド線路を用いて形成しようとした場合、多数のＲＦコネクタとＲＦケーブルを用いて給電回路層間を接続することとなり、構成が非常に複雑になるとともに給電回路が大型化するという課題があった。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、積層されたサスペンデッド線路において、ＲＦコネクタやＲＦケーブルを用いることなく、サスペンデッド線路間を接続する接続構造を備えた伝送線路を提供することを目的とする。

この発明に係る伝送線路は、第１のサスペンデッド線路と第２のサスペンデッド線路を積層した伝送線路であって、前記第１のサスペンデッド線路と接続され、前記第１のサスペンデッド線路から伝送モードが変換された第１のマイクロストリップ線路と、前記第２のサスペンデッド線路と接続され、前記第２のサスペンデッド線路から伝送モードが変換された第２のマイクロストリップ線路と、前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイクロストリップ線路を結合する結合構造とを備える。

この発明によれば、低損失なサスペンデッド線路を積層し、積層したサスペンデッド線路の層間接続を必要とする伝送線路において、ＲＦコネクタやＲＦケーブルを使用することなく、サスペンデッド線路間の層間接続が可能な伝送線路を得ることができる。
これにより、ＲＦコネクタやＲＦケーブル等の部品削減による伝送線路のコスト低減、サスペンデッド線路間を接続する接続作業性の改善、更に、サスペンデッド線路間の層間接続部を有する伝送線路の小型化を図ることができる。

この発明の実施の形態１に係る２層サスペンデッド線路の構造を表す斜視図である。この発明の実施の形態１に係る２層サスペンデッド線路の断面図であり、ストリップ導体３、５を含む幅狭面に沿って切断した断面図である。この発明の実施の形態２に係る２層サスペンデッド線路の構造を表す斜視図である。この発明の実施の形態２に係る２層サスペンデッド線路の断面図であり、ストリップ導体３、５を含む幅狭面に沿って切断した断面図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１に係る伝送線路について図を用いて説明する。ここでは伝送線路の一例として、２層のサスペンデッド線路からなる伝送線路について説明する。

図１は、実施の形態１に係る２層サスペンデッド線路１００の構造を表した斜視図である。図２は２層サスペンデッド線路１００の断面図であり、図１のストリップ導体２、３、５、６を含む幅狭面に沿って切断をした断面図である。

図１、図２において、２層サスペンデッド線路１００は、誘電体基板１、誘電基板１の表面および裏面に設けられたストリップ導体２およびストリップ導体３、誘電体基板４、誘電体基板４の表面および裏面に設けられたストリップ導体５およびストリップ導体６、ストリップ導体２の上部に空気層５０ａが設けられるように一部が切削された金属板７、ストリップ導体６の上部に空気層５１ａが設けられるように一部が切削された金属板８、ストリップ導体３の上部に空気層５０ｂが設けられ、また、ストリップ導体５の上部に空気層５１ｂが設けられるように一部を切削された金属板９、誘電体基板１および誘電体基板２に設けられるスルーホール１１、金属板９に設けられ、金属板９の両面を貫通する結合孔１０、から構成される。

なお、ストリップ導体２の上部に空気層５０ａが設けられるように一部が切削された金属板７は、ストリップ導体２が設けられていない箇所で誘電体基板１と接して固定される。また、ストリップ導体６の上部に空気層５１ａが設けられるように一部が切削された金属板８は、ストリップ導体６が設けられていない箇所で誘電体基板２と接して固定される。また、ストリップ導体３の上部に空気層５０ｂが設けられると共にストリップ導体５の上部に空気層５１ｂが設けられるように一部が切削された金属板９は、ストリップ導体３が設けられていない箇所で誘電体基板１と接して固定されると共にストリップ導体５が設けられていない箇所で誘電体基板４と接して固定される。

ここで図２に示すように、誘電体基板１と、スルーホール１１により接続されたストリップ導体２およびストリップ導体３と、金属板７と、金属板９により構成されるサスペンデッド線路を、サスペンデッド線路（第１層）１２とする。
また、サスペンデッド線路（第１層）１２の入出力端子を、入出力端子Ｐ１とする。
また、誘電体基板１と、ストリップ導体２と、金属板７と、金属板９により構成されるマイクロストリップ線路を、マイクロストリップ線路１３とする。
また、誘電体基板４と、スルーホール１１により接続されたストリップ導体５およびストリップ導体６と、金属板８と、金属板９により構成されるサスペンデッド線路を、サスペンデッド線路（第１層）１４とする。
また、サスペンデッド線路（第２層）１４の入出力端子を、入出力端子Ｐ２とする。
また、誘電体基板４と、ストリップ導体６と、金属板８と、金属板９により構成されるマイクロストリップ線路を、マイクロストリップ線路１５とする。

マイクロストリップ線路１３とマイクロストリップ線路１５は、結合孔１０を介して電磁気的に結合される。

次に、２層サスペンデッド線路１００の動作について説明する。
入出力端子Ｐ１から入力されたマイクロ波もしくはミリ波帯のＲＦ信号は、サスペンデッド線路（第１層）１２を伝搬した後、マイクロストリップ線路１３の伝搬モードにモード変換されて、マイクロストリップ線路１３を伝搬する。
マイクロストリップ線路１３とマイクロストリップ線路１５は、結合孔１０により電磁結合されており、マイクロストリップ線路１３を伝搬するＲＦ信号は、マイクロストリップ線路１５に移行して伝搬する。
マイクロストリップ線路１５を伝搬するＲＦ信号は、サスペンデッド線路（第２層）１４の伝搬モードに変換されてサスペンデッド線路（第２層）１４を伝搬し、入出力端子Ｐ２から出力される。

このように、従来は、マイクロ波帯やミリ波帯での低損失な伝送線路として、サスペンデッド線路が知られていたが、サスペンデッド線路を用いて、複数の層を積層する必要がある大型の合成分配回路を構成しようとした場合、従来、サスペンデッド線路の層間接続にＲＦコネクタやＲＦケーブル等を用いるため回路が大型化し、また、構造が複雑となって製造コストの低減が難しいという課題があった。

これに対し、この発明の実施の形態１に係る２層サスペンデッド線路（伝送線路）１００は、誘電体基板１、誘電基板１の表面および裏面に設けられたストリップ導体２およびストリップ導体３、誘電体基板４、誘電体基板４の表面および裏面に設けられたストリップ導体５およびストリップ導体６、ストリップ導体２の上部に空気層５０ａが設けられるように一部を切削された金属板７、ストリップ導体６の上部に空気層５１ａが設けられるように一部を切削された金属板８、ストリップ導体３の上部に空気層５０ｂが設けられ、また、ストリップ導体５の上部に空気層５１ｂが設けられるように一部を切削された金属板９、誘電体基板１および誘電体基板２に設けられるスルーホール１１、金属板９に設けられ、金属板９の両面を貫通する結合孔１０、から構成されるようにした。

これにより、従来サスペンデッド線路の入出力端子においてＲＦコネクタやＲＦケーブル等の伝送部品を用いて接続していた層間接続を、二層のサスペンデッド線路の各々について、サスペンデッド線路とマイクロストリップ線路の間で伝送モードの変換を行うようにし、各々変換されたマイクロストリップ線路の間を結合孔により電磁気的に結合するようにした。
これによって、ＲＦコネクタやＲＦケーブル等の伝送部品が不要となって部品点数の削減によるコスト低減が図れ、また、層間接続に係る作業性の改善や、伝送線路自体の小型化を図ることができる。

実施の形態２．
図３は実施の形態２に係る２層サスペンデッド線路１０１の構造を表した斜視図である。図４は２層サスペンデッド線路１０１の断面図であり、図３のストリップ導体２、３、５、６を含む幅狭面に沿って切断をした断面図である。

実施の形態１に係る伝送線路との比較では、図３、図４に示すように、実施の形態２に係る伝送線路は、誘電体１６と導体１７からなる同軸線路、ストリップ導体３、５の上部に各々空気層が設けられるように一部が切削され、かつ、誘電体１６と導体１７からなる同軸線路を挿入できる貫通孔が設けられた金属板１９を用いる点で相違する。

実施の形態２では、誘電体基板１、４の一部に孔があけられ、マイクロストリップ線路１３を構成するストリップ導体２とマイクロストリップ線路１５を構成するストリップ導体６とは、孔に挿入された導体１７によって接続されている。なお、実施の形態１と同じ構成については、同一の番号を付してその説明を省略する。

次に、２層サスペンデッド線路（伝送線路）１０１の動作について説明する。
入出力端子Ｐ１から入力されたマイクロ波もしくはミリ波帯のＲＦ信号は、サスペンデッド線路（第１層）１２を伝搬した後、マイクロストリップ線路１３の伝搬モードにモード変換されて、マイクロストリップ線路１３を伝搬する。
マイクロストリップ線路１３とマイクロストリップ線路１５は、導体１７によって電気的に接続されているため、ＲＦ信号は、マイクロストリップ線路１３からマイクロストリップ線路１５に、さらに、マイクロストリップ線路１５からサスペンデッド線路（第２層）１４に伝搬し、入出力端子Ｐ２から出力される。
なお、導体１７と誘電体１６で構成される同軸部のインピーダンスをマイクロストリップ線路１３及び１５のインピーダンスと同程度となるような寸法としておく。

実施の形態２に係る２層サスペンデッド線路１０１は、誘電体基板１、誘電基板１の表面および裏面に設けられたストリップ導体２およびストリップ導体３、誘電体基板４、誘電体基板４の表面および裏面に設けられたストリップ導体５およびストリップ導体６、ストリップ導体２の上部に空気層５０ａが設けられるように一部を切削された金属板７、ストリップ導体６の上部に空気層５１ａが設けられるように一部を切削された金属板８、ストリップ導体３、ストリップ導体５の上部に空気層（５０ｂ、５１ｂ）が設けられるように一部を切削され、かつ、誘電体１６と導体１７を挿入できる穴があいた金属板１９、誘電体基板１および誘電体基板２に設けられるスルーホール１１、金属板１９に設けられ同軸線路を構成する導体１７と誘電体１６、から構成されるようにした。

これにより、従来サスペンデッド線路の入出力端子においてＲＦコネクタやＲＦケーブル等の伝送部品を用いて接続していた層間接続を、二層のサスペンデッド線路の各々について、サスペンデッド線路とマイクロストリップ線路の間で伝送モードの変換を行うようにし、各々変換されたマイクロストリップ線路の間を誘電体１６と導体１７からなる簡易同軸により接続するようにした。
これによって、ＲＦコネクタやＲＦケーブル等の伝送部品が不要となって部品点数の削減によるコスト低減が図れ、また、層間接続に係る作業性の改善や、伝送線路自体の小型化を図ることができる。

１、４誘電体基板、２、３、５、６ストリップ導体、７、８、９、１８金属板、１０結合孔、１１スルーホール、１２、１４サスペンデッド線路、１３、１５マイクロストリップ線路、１６誘電体、１７導体、Ｐ１、Ｐ２入出力端子、５０ａ、５０ｂ、５１ａ、５１ｂ空気層、１００、１０１２層サスペンデッド線路。

Claims

第１のサスペンデッド線路と第２のサスペンデッド線路を積層した伝送線路であって、
前記第１のサスペンデッド線路と接続され、前記第１のサスペンデッド線路から伝送モードが変換された第１のマイクロストリップ線路と、
前記第２のサスペンデッド線路と接続され、前記第２のサスペンデッド線路から伝送モードが変換された第２のマイクロストリップ線路と、
前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイクロストリップ線路を結合する結合構造と、
を備えることを特徴とする伝送線路。
前記第１のサスペンデッド線路は、第１の誘電体基板と、前記第１の誘電基板の片方の面に設けられた第１のストリップ導体と、前記第１の誘電基板の他方の面に設けられ、前記第１のストリップ導体とスルーホールで電気的に接続された第２のストリップ導体と、前記第１のストリップ導体の上部に空気層が設けられるように一部を切削された第１の金属板と、前記第２のストリップ導体の上部に空気層が設けられるように一部を切削された第２の金属板からなり、
前記第１のマイクロストリップ線路は、前記第１の誘電体基板と、前記第１のストリップ導体と、前記第１のストリップ導体の上部に空気層が設けられるように一部を切削された前記第１の金属板と、前記第１の誘電体基板の前記他方の面に設けられた前記第２の金属板からなり、
前記第２のサスペンデッド線路は、第２の誘電体基板と、前記第２の誘電基板の片方の面に設けられた第３のストリップ導体と、前記第２の誘電基板の他方の面に設けられ、前記第３のストリップ導体とスルーホールで電気的に接続された第４のストリップ導体と、前記第３のストリップ導体の上部に空気層が設けられるように一部を切削された第３の金属板と、前記第４のストリップ導体の上部に空気層が設けられるように一部を切削された前記第２の金属板からなり、
前記第２のマイクロストリップ線路は、前記第２の誘電体基板と、前記第３のストリップ導体と、前記第３のストリップ導体の上部に空気層が設けられるように一部を切削された前記第３の金属板と、前記第２の誘電体基板の前記他方の面に設けられた前記第２の金属板からなり、からなり、
前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイクロストリップ線路とは前記第２の金属板を間に介して対向することを特徴とする請求項１記載の伝送線路。
前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイクロストリップ線路とは、対向する前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイクロストリップ線路の間の前記第２の金属板を貫通する結合孔により結合することを特徴とする請求項２記載の伝送線路。
前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイクロストリップ線路とは、対向する前記第１のマイクロストリップ線路と前記第２のマイクロストリップ線路の間の前記第２の金属板を貫通する穴に埋め込まれた誘電体と導体からなる同軸線路により結合することを特徴とする請求項２記載の伝送線路。