JP2017135465A - Single-ended microstrip line, differential microstrip line, and balanced unbalanced conversion element - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、シングルエンド信号の不平衡伝送を行うシングルエンド型マイクロストリップ線路、及び、差動信号の平衡伝送を行う差動型マイクロストリップ線路に関する。また、本発明は、これらのマイクロストリップ線路を備えた平衡不平衡変換素子に関する。 The present invention relates to a single-ended microstrip line that performs unbalanced transmission of a single-ended signal and a differential microstrip line that performs balanced transmission of a differential signal. The present invention also relates to a balance-unbalance conversion element including these microstrip lines.
無線通信の大容量化を図るために、使用する周波数帯域の広帯域化及び高周波化が進んでいる。近年では、マイクロ波帯(0.3GHz以上30GHz以下)のみならず、ミリ波帯(30GHz以上300GHz以下)が無線通信に使用されるようになっている。このような高周波信号を低損失で伝送するために、(1)誘電体基板、(2)その誘電体基板の表面に形成された1本又は2本ストリップ導体、及び(3)その誘電体基板の裏面に形成された接地導体を備えたマイクロストリップ線路が広く用いられている。 In order to increase the capacity of wireless communication, the frequency band to be used has been widened and increased in frequency. In recent years, not only the microwave band (0.3 GHz or more and 30 GHz or less) but also the millimeter wave band (30 GHz or more and 300 GHz or less) has been used for wireless communication. In order to transmit such high-frequency signals with low loss, (1) a dielectric substrate, (2) one or two strip conductors formed on the surface of the dielectric substrate, and (3) the dielectric substrate A microstrip line having a grounding conductor formed on the back surface of the substrate is widely used.
ストリップ導体が1本のマイクロストリップ線路は、シングルエンド信号の不平衡伝送に用いられる。本明細書においては、これを「シングルエンド型マイクロストリップ線路」と呼ぶ。一方、ストリップ導体が2本のマイクロストリップ線路は、差動信号の平衡伝送に用いられる。本明細書においては、これを「差動型マイクロストリップ線路」と呼ぶ。 A microstrip line with one strip conductor is used for unbalanced transmission of a single-ended signal. In the present specification, this is called a “single-end type microstrip line”. On the other hand, a microstrip line with two strip conductors is used for balanced transmission of differential signals. In the present specification, this is called a “differential microstrip line”.
シングルエンド型マイクロストリップ線路と差動型マイクロストリップ線路との接続には、平衡不平衡変換素子が用いられる。平衡不平衡変換素子は、(1)誘電体基板、(2)その誘電体基板の表面に形成された、(2−1)シングルエンド型マイクロストリップ線路として機能する第1のストリップ導体、(2−2)差動型マイクロストリップ線路として機能する第2,第3ストリップ導体、及び(2−3)第1ストリップ導体と第2,第3ストリップ導体との間に介在する分配器、並びに、(3)その誘電体基板の裏面に形成された接地導体により構成される。分配器としては、ウィルキンソン型、分布結合型、ブランチライン型、ラットレース型などの分配器が用いられる。 For connection between the single-ended microstrip line and the differential microstrip line, a balance-unbalance conversion element is used. The balance-unbalance conversion element includes (1) a dielectric substrate, (2) a first strip conductor formed on the surface of the dielectric substrate, and (2-1) a first strip conductor functioning as a single-ended microstrip line, (2 -2) Second and third strip conductors functioning as differential microstrip lines; (2-3) A distributor interposed between the first strip conductor and the second and third strip conductors; 3) It is constituted by a ground conductor formed on the back surface of the dielectric substrate. As the distributor, a Wilkinson type, distributed coupling type, branch line type, rat race type, or the like is used.
特許文献1には、ラットレース型分配器を構成するリング線路の一部を、誘電体基板の表面に形成された導体線路と誘電体基板の内層に形成された導体線路とからなる分布結合線路に置き換え、リング線路の電気長を短縮した平衡不平衡変換素子が開示されている。
In
ところで、マイクロストリップ線路とICとの接続には、マイクロストリップ線路を構成する誘電体基板の表面に形成された電極パッドが用いられる。従来のシングルエンド型マイクロストリップ線路5における典型的な電極パッドの構成を図12の(a)に示し、従来の差動型マイクロストリップ線路6における典型的な電極パッドの構成を図12の(b)に示す。
By the way, an electrode pad formed on the surface of a dielectric substrate constituting the microstrip line is used to connect the microstrip line and the IC. A typical electrode pad configuration in the conventional single-
従来のシングルエンド型マイクロストリップ線路5においては、誘電体基板51の表面に形成された1本のストリップ導体52の端部52aを信号パッド(ICの信号端子を接続するための電極パッド)として用いる。また、ストリップ導体52の端部52a近傍においてストリップ導体52の第1側辺52b1に対向する導体片を第1グランドパッド(ICのグランド端子を接続するための電極パッド)53aとして用いる。また、ストリップ導体52の端部52a近傍においてストリップ導体52の第2側辺52b2に対向する導体片を第2グランドパッド53bとして用いる。これら2つのグランドパッド53a〜53bは、それぞれ、誘電体基板51を貫通するスルービア51a〜51bによって、誘電体基板51の裏面に形成された不図示の接地導体に短絡されている。これら2つのグランドパッド53a〜53bの電位を、それぞれ、接地電位に維持するためである。なお、平衡不平衡変換素子を構成するシングルエンド型マイクロストリップ線路においても、分配器側と反対側の端部において、同様の接続構造が採用される。
In the conventional single-
また、従来の差動型マイクロストリップ線路6においては、誘電体基板61の表面に形成された2本のストリップ導体621,622の端部621a,622aを信号パッドとして用いる。また、ストリップ導体621の端部621a近傍においてストリップ導体621の第2側辺621b2に対向する導体片を第1グランドパッド63aとして用いる。また、ストリップ導体622の端部622a近傍においてストリップ導体622の第2側辺622b2に対向する導体片を第2グランドパッド63bとして用いる。更に、ストリップ導体621の端部621aとストリップ導体622の端部622aとの間に挟まれ、ストリップ導体621の第1側辺621b1及びストリップ導体622の第1側辺622b1に対向する導体片を第3グランドパッド63cとして用いる。これら3つのグランドパッド63a〜63cは、それぞれ、誘電体基板61を貫通するスルービア61a〜61cによって、誘電体基板61の裏面に形成された不図示の接地導体に短絡されている。これら3つのグランドパッド63a〜63cを、それぞれ、接地電位に維持するためである。なお、平衡不平衡変換素子を構成する差動型マイクロストリップ線路においても、分配器側と反対側の端部において、同様の接続構造が採用される。
In the conventional differential microstrip line 6, the
シングルエンド型マイクロストリップ線路5において図12の(a)に示す接続構造を採用する場合には、誘電体基板51に少なくとも2つのスルービア51a〜51bを形成する必要があり、このことが、製造コストの削減を阻害する要因となっていた。スルービア51a〜51bを形成するためには、誘電体基板51に貫通孔を穿孔する工程や、貫通孔の孔璧にスパッタリング及び/又はメッキにより金属薄膜を成膜する工程など、コストの掛る工程を実施する必要があるためである。また、図12の(a)に示す接続構造には、伝送損失を最小化するうえで最適化の余地が残されていた。
When the connection structure shown in FIG. 12A is adopted in the single-
差動型マイクロストリップ線路6において図12の(b)に示す接続構造を採用する場合にも、誘電体基板61に少なくとも3つのスルービア61a〜61cを形成する必要があり、このことが、製造コストの削減を阻害する要因となっていた。また、図12の(b)に示す接続構造には、伝送損失を最小化するうえで最適化の余地が残されていた。
Even in the case of adopting the connection structure shown in FIG. 12B in the differential microstrip line 6, it is necessary to form at least three through
図12の(a)に示すシングルエンド型マイクロストリップ線路と図12の(b)に示す差動型マイクロストストリップ線路とを含んだ平衡不平衡変換素子においても、同様の問題が存在することが明らかであろう。 A similar problem may exist in the balanced / unbalanced conversion element including the single-ended microstrip line shown in FIG. 12A and the differential microstrip line shown in FIG. It will be clear.
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来よりも製造コストを低下させることが容易でありながら、従来よりも伝送損失の小さいシングルエンド型マイクロストリップ線路及び差動型マイクロストリップ線路を実現することにある。また、従来よりも製造コストを低下させることが容易でありながら、従来よりも変換損失の小さい平衡不平衡変換素子を実現することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a single-ended type microstrip line having a transmission loss smaller than that of the conventional one and a difference in the manufacturing cost while being easier to reduce the manufacturing cost than the conventional one. This is to realize a dynamic microstrip line. Another object of the present invention is to realize a balanced / unbalanced conversion element having a conversion loss smaller than that of the prior art, although the manufacturing cost can be easily reduced as compared with the prior art.
上記の課題を解決するために、本発明に係るシングルエンド型マイクロストリップ線路は、誘電体基板、前記誘電体基板の表面に形成された、(1)ストリップ導体、(2)前記ストリップ導体の端部近傍において前記ストリップ導体の第1側辺に対向する第1グランドパッド、及び、(3)前記ストリップ導体の前記端部近傍において前記ストリップ導体の第2側辺に対向する第2グランドパッド、並びに、前記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体、を備えており、前記誘電体基板の前記表面には、前記第1グランドパッド及び前記第2グランドパッドに接続されたブリッジ導体が形成されており、当該ブリッジ導体は、スルービアを介して前記グランド導体に短絡されている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a single-ended microstrip line according to the present invention includes a dielectric substrate, (1) a strip conductor formed on the surface of the dielectric substrate, and (2) an end of the strip conductor. A first ground pad that opposes the first side of the strip conductor in the vicinity of the portion; and (3) a second ground pad that opposes the second side of the strip conductor in the vicinity of the end of the strip conductor; A ground conductor formed on the back surface of the dielectric substrate, and a bridge conductor connected to the first ground pad and the second ground pad is formed on the front surface of the dielectric substrate. The bridge conductor is short-circuited to the ground conductor through a through via.
上記の構成によれば、第1グランドパッドと第2グランドパッドとがブリッジ導体により短絡されているため、第1グランドパッド及び第2グランドパッドを1個のスルービアによって接地導体と短絡することが可能である。このため、第1グランドパッド及び第2グランドパッドを接地導体と短絡するために2個以上のスルービアを要する従来のシングルエンド型マイクロストリップ線路(図12の(a)参照)と比べて、製造コストを低く抑えることが可能である。また、発明者らが行った数値実験によれば、従来のシングルエンドマイクロストリップ線路と比べて、伝送損失を小さく抑えることが可能である。 According to the above configuration, since the first ground pad and the second ground pad are short-circuited by the bridge conductor, the first ground pad and the second ground pad can be short-circuited to the ground conductor by one through via. It is. For this reason, the manufacturing cost is lower than that of a conventional single-ended microstrip line (see FIG. 12A) that requires two or more through vias to short-circuit the first ground pad and the second ground pad with the ground conductor. Can be kept low. Further, according to numerical experiments conducted by the inventors, it is possible to reduce transmission loss as compared with a conventional single-ended microstrip line.
本発明に係るシングルエンド型マイクロストリップ線路において、前記ブリッジ導体は、1個のスルービアを介して前記グランド導体に接続されており、前記第1グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路、及び、第2グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路は、前記1個のスルービアを含む短絡路のみである、ことが好ましい。 In the single-ended microstrip line according to the present invention, the bridge conductor is connected to the ground conductor through one through via, and a short circuit that short-circuits the first ground pad and the ground conductor; The short circuit that short-circuits the second ground pad and the ground conductor is preferably only the short circuit including the one through via.
上記の構成によれば、従来よりも製造コストを低く抑えたシングルエンドマイクロストリップ線路を実現することができる。 According to said structure, the single end microstrip line | wire which suppressed the manufacturing cost lower than before can be implement | achieved.
上記の課題を解決するために、本発明に係る差動型マイクロストリップ線路は、誘電体基板、前記誘電体基板の表面に形成された、(1)第1ストリップ導体及び第2ストリップ導体からなるストリップ導体対であって、前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の端部近傍において前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の第1側辺が互いに対向するストリップ導体対、(2)前記第1ストリップ導体の前記端部近傍において前記第1ストリップ導体の第2側辺に対向する第1グランドパッド、(3)前記第2ストリップ導体の前記端部近傍において前記第2ストリップ導体の第2側辺に対向する第2グランドパッド、及び、(4)前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の前記端部近傍において前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の前記第1側辺に対向する第3グランドパッド、並びに、前記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体、を備えており、前記誘電体基板の前記表面には、前記第1グランドパッド、前記第2グランドパッド、及び前記第3グランドパッドに接続されたブリッジ導体が形成されており、当該ブリッジ導体は、前記誘電体基板を貫通するスルービアを介して前記グランド導体に短絡されている、ことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a differential microstrip line according to the present invention comprises (1) a first strip conductor and a second strip conductor formed on a dielectric substrate and the surface of the dielectric substrate. A pair of strip conductors, wherein the first side edges of the first strip conductor and the second strip conductor are opposed to each other in the vicinity of the end portions of the first strip conductor and the second strip conductor; (2) A first ground pad facing the second side of the first strip conductor in the vicinity of the end of the first strip conductor; and (3) a second ground conductor of the second strip conductor in the vicinity of the end of the second strip conductor. A second ground pad facing two side edges; and (4) the first strip conductor and the end portion of the second strip conductor in the vicinity of the end portion. A third ground pad facing the first side of the first strip conductor and the second strip conductor, and a ground conductor formed on the back surface of the dielectric substrate, and the surface of the dielectric substrate. Are formed with a bridge conductor connected to the first ground pad, the second ground pad, and the third ground pad, and the bridge conductor is connected to the first via the through via that penetrates the dielectric substrate. It is short-circuited to the ground conductor.
上記の構成によれば、第1グランドパッドと第2グランドパッドと第3グランドパッドとがブリッジ導体により短絡されているため、第1グランドパッド、第2グランドパッド、及び第3グランドパッドを2個以下のスルービアによって接地導体と短絡することが可能である。このため、第1グランドパッド、第2グランドパッド、及び第3グランドパッドを接地導体と短絡するために3個以上のスルービアを要する従来の差動型マイクロストリップ線路(図12の(b)参照)と比べて、製造コストを低く抑えることが可能である。また、発明者らが行った数値実験によれば、従来の差動型マイクロストリップ線路と比べて、伝送損失を小さく抑えることが可能である。 According to the above configuration, since the first ground pad, the second ground pad, and the third ground pad are short-circuited by the bridge conductor, two first ground pads, second ground pads, and third ground pads are provided. It is possible to short-circuit with the ground conductor by the following through via. Therefore, a conventional differential microstrip line that requires three or more through vias to short-circuit the first ground pad, the second ground pad, and the third ground pad with the ground conductor (see FIG. 12B). Compared with, it is possible to keep the manufacturing cost low. Further, according to numerical experiments conducted by the inventors, it is possible to suppress transmission loss as compared with a conventional differential microstrip line.
本発明に係る差動型マイクロストリップ線路において、前記ブリッジ導体は、2個以下のスルービアを介して前記グランド導体に接続されており、前記第1グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路、第2グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路、及び、第3グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路は、前記2個以下のスルービアを含む短絡路のみである、ことが好ましい。 In the differential microstrip line according to the present invention, the bridge conductor is connected to the ground conductor through two or less through vias, and a short circuit that short-circuits the first ground pad and the ground conductor, The short circuit that short-circuits the second ground pad and the ground conductor and the short circuit that short-circuits the third ground pad and the ground conductor are preferably only short circuits including the two or less through vias. .
上記の構成によれば、従来よりも製造コストを低く抑えたシングルエンドマイクロストリップ線路を実現することができる。 According to said structure, the single end microstrip line | wire which suppressed the manufacturing cost lower than before can be implement | achieved.
上記の課題を解決するために、本発明に係る平衡不平衡変換素子は、上述したシングルエンド型マイクロストリップ線路と、分配器と、前記分配器を介して前記シングルエンド型マイクロストリップ線路に接続された、上述した差動型マイクロストリップ線路と、を備えている、ことを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, a balanced-unbalanced conversion element according to the present invention is connected to the single-ended microstrip line via the single-ended microstrip line, the distributor, and the distributor. In addition, the above-described differential microstrip line is provided.
上記の構成によれば、従来の平衡不平衡変換素子と比べて、製造コストを低く抑えることが可能である。また、発明者らが行った数値実験によれば、従来の平衡不平衡変換素子と比べて、変換損失を小さく抑えることが可能である。 According to said structure, compared with the conventional balance-unbalance conversion element, it is possible to hold down manufacturing cost low. Further, according to a numerical experiment conducted by the inventors, it is possible to suppress the conversion loss to be smaller than that of a conventional balanced / unbalanced converting element.
本発明に係る平衡不平衡変換素子において、前記分配器は、第1接続点において前記シングルエンド型マイクロストリップ線路の前記ストリップに接続され、第2接続点において前記差動型マイクロストリップ線路の前記第1ストリップ導体に接続され、第3接続点において前記差動型マイクロストリップ線路の前記第2ストリップ導体に接続されたリング線路を備えており、前記分配器において、前記第2接続点から前記第1接続点に至る経路の電気長L21及び前記第3接続点から前記第1接続点に至る経路の電気長L31は、平衡不平衡変換の対象となる信号の波長をλとして、その差の絶対値|L31−L21|がλ/2+nλ(nは、0以上の任意の整数)に一致するように設定されており、前記差動型マイクロストリップ線路において、前記第2ストリップ導体に折り返し部を設けることによって、前記第1ストリップ導体の長さと前記第2ストリップ導体の長さとを一致させる、ことが好ましい。 In the balanced-unbalanced conversion element according to the present invention, the distributor is connected to the strip of the single-ended microstrip line at a first connection point, and the first of the differential microstrip line at a second connection point. A ring line connected to the first strip conductor and connected to the second strip conductor of the differential microstrip line at a third connection point; and in the distributor, from the second connection point to the first connection point. The electrical length L21 of the path to the connection point and the electrical length L31 of the path from the third connection point to the first connection point are the absolute values of the differences, where λ is the wavelength of the signal to be balanced / unbalanced. | L31−L21 | is set to coincide with λ / 2 + nλ (where n is an arbitrary integer equal to or greater than 0), and the differential microstrip line includes Te, by providing the folded portion to the second strip conductor, to match the length of the length of the first strip conductor and the second strip conductor, it is preferable.
上記の構成によれば、シングルエンド信号から差動信号への変換、及び、差動信号からシングルエンド信号への変換を、第1ストリップ導体及び第2ストリップ導体の配置に要する領域を徒に拡大することなく、精度よく実現することができる。 According to said structure, the area | region required for arrangement | positioning of a 1st strip conductor and a 2nd strip conductor is expanded easily for the conversion from a single end signal to a differential signal, and the conversion from a differential signal to a single end signal. Without having to do so.
本発明に係る平衡不平衡変換素子において、前記分配器は、(1)前記第1接続点を含む第1直線部、(2)前記第1直線部の終端点を始端点とし、前記第1直線部の延伸方向と直交する方向に延伸する第2直線部であって、前記第2接続点を含む第2直線部、(3)前記第2直線部の終端点を始端点とし、前記第1直線部の延伸方向と反対方向に延伸する第3直線部であって、前記第3接続点を含む第3直線部、及び(4)前記第3直線部の終端点を始端点とし、前記第2直線部の延伸方向と反対方向に延伸する第4直線部からなるリング線路を備えている、ことが好ましい。 In the balanced / unbalanced conversion element according to the present invention, the distributor includes (1) a first straight line portion including the first connection point, and (2) a terminal point of the first straight line portion as a start point. A second straight portion extending in a direction orthogonal to the extending direction of the straight portion, the second straight portion including the second connection point, and (3) a terminal point of the second straight portion as a start point, A third straight line portion extending in a direction opposite to the extending direction of the one straight line portion, the third straight line portion including the third connection point, and (4) a termination point of the third straight line portion as a start point, It is preferable that a ring line including a fourth linear portion extending in a direction opposite to the extending direction of the second linear portion is provided.
上記の構成によれば、シングルエンド信号から差動信号への変換、及び、差動信号からシングルエンド信号への変換を、簡単な構成で実現することができる。 According to the above configuration, conversion from a single-end signal to a differential signal and conversion from a differential signal to a single-end signal can be realized with a simple configuration.
本発明に係る不平衡平衡変換素子において、前記分配器は、前記第2直線部から前記リング線路の内側に向かって突出した第1スタブと、前記第4直線部から前記リング線路の内側に向かって突出した第2スタブとを更に備えている、ことが好ましい。 In the unbalanced / balanced conversion element according to the present invention, the distributor includes a first stub projecting from the second straight line portion toward the inside of the ring line, and a fourth straight line portion toward the inside of the ring line. And a second stub projecting out.
上記の構成によれば、変換損失を更に小さく抑えることが可能である。 According to the above configuration, the conversion loss can be further reduced.
本発明によれば、従来よりも製造コストを低下させることが容易でありながら、従来よりも伝送損失の小さいシングルエンド型マイクロストリップ線路及び差動型マイクロストリップ線路を実現する。また、本発明によれば、従来よりも製造コストを低下させることが容易でありながら、従来よりも変換損失の小さい平衡不平衡変換素子を実現する。 According to the present invention, it is possible to realize a single-ended microstrip line and a differential microstrip line that are easier to reduce the manufacturing cost than the conventional one and have a smaller transmission loss than the conventional one. Further, according to the present invention, it is possible to realize a balanced / unbalanced conversion element having a conversion loss smaller than that of the prior art, while it is easier to reduce the manufacturing cost than the conventional one.
〔シングルエンド型マイクロストリップ線路の構成〕
本発明の一実施形態に係るシングルエンド型マイクロストリップ線路1について、図1を参照して説明する。図1において、(a)は、シングルエンド型マイクロストリップ線路1の平面図であり、(b)は、シングルエンド型マイクロストリップ線路1の断面図(AA’断面)である。
[Configuration of single-ended microstrip line]
A single-ended
シングルエンド型マイクロストリップ線路1は、図1に示すように、誘電体基板11、ストリップ導体12、第1グランドパッド13a、第2グランドパッド13b、ブリッジ導体14、及びグランド導体15を備えている。ストリップ導体12、第1グランドパッド13a、第2グランドパッド13b、及びブリッジ導体14は、誘電体基板11の表面に形成されており、グランド導体15は、誘電体基板11の裏面に形成されている。なお、「表面」及び「裏面」という呼称は、誘電体基板11の2つの主面を区別するための便宜的な呼称に過ぎず、シングルエンド型マイクロストリップ線路1の配置方法や実装方法に関して、何ら制限を加えるものではない。
As shown in FIG. 1, the single-ended
誘電体基板11は、表面及び裏面が長方形の板状部材であり、誘電体により構成されている。本実施形態においては、厚さ50μmの液晶ポリマー基板(誘電率2.9、誘電正接0.003)を誘電体基板11として用いている。
The
ストリップ導体12は、線状又は帯状の導体パターンであり、誘電体基板11の表面の長辺と平行に配置される。ストリップ導体12の端部12aは、ICの信号端子を接続するための電極パッドとして機能する。
The
第1グランドパッド13aは、ICのグランド端子を接続するための電極パッドである。第1グランドパッド13aは、ストリップ導体12の端部12a近傍においてストリップ導体12の第1側辺12b1に対向するように配置される。本実施形態においては、長辺がストリップ導体12の第1側辺12b1に対向するように配置された長方形状の導体片を第1グランドパッド13aとして用いる。
The
第2グランドパッド13bは、第1グランドパッド13aと同様、ICのグランド端子を接続するための電極パッドである。第2グランドパッド13bは、ストリップ導体12の端部12a近傍においてストリップ導体12の第2側辺12b2に対向するように配置される。本実施形態においては、長辺がストリップ導体12の第2側辺12b2に対向するように配置された長方形状の導体片を第2グランドパッド13bとして用いる。
Similar to the
ブリッジ導体14は、第1グランドパッド13aと第2グランドパッド13bとを短絡する(直流的に導通させる)ための導体である。本実施形態においては、長辺がストリップ導体12の端辺12cに対向し、かつ、当該長辺の両端に、それぞれ、第1グランドパッド13aの短辺と第2グランドパッド13bの短辺とが接続された長方形状の導体片をブリッジ導体14として用いる。本実施形態において、ブリッジ導体14は、第1グランドパッド13a及び第2グランドパッド13bと共に、ひとつの導体パターンとして一体成形されている。
The
グランド導体15は、誘電体基板11の裏面において、少なくともストリップ導体12に対向する領域、及び、ブリッジ導体14に対向する領域を覆う面状導体である。本実施形態においては、誘電体基板11の裏面全体を覆う面状導体をグランド導体15として用いる。
The
以上のように、本実施形態に係るシングルエンド型マイクロストリップ線路1においては、第1グランドパッド13aと第2グランドパッド13bとをブリッジ導体14を介して短絡する構成が採用されている。このため、ブリッジ導体14とグランド導体15とを1個のスルービアを介して短絡するだけで、第1グランドパッド13a及び第2グランドパッド13bの両方をグランド導体15と同電位に保つことができる。このため、第1グランドパッド53a及び第2グランドパッド53bの両方をグランド導体と同電位に保つために、2個以上のスルービア51a〜51bを要する従来のシングルエンド型マイクロストリップ線路5(図12の(a)参照)と比べて、製造コストを低く抑えることが可能である。
As described above, in the single-ended
実際、図1に示すシングルエンド型マイクロストリップ線路1では、誘電体基板11においてブリッジ導体14とグランド導体15とに挟まれた領域に1個のスルービア11aを設け、このスルービア11aによってブリッジ導体14とグランド導体15とを短絡している。このため、図1に示すシングルエンド型マイクロストリップ線路1は、図12の(a)に示す従来のシングルエンド型マイクロストリップ線路5よりも安価に製造することが可能である。なお、スルービア11aは、例えば、図1の(b)に示すように、誘電体基板11を貫通する貫通孔の孔壁にスパッタリング法及び/又はメッキ法を用いて金属薄膜等の導体薄膜を成膜することにより形成することができる。誘電体基板11を貫通する貫通孔の孔内に金属等の導体を充填することにより形成しても構わない。
Actually, in the single-ended
なお、従来よりも製造コストを低く抑えるという観点では、スルービアの個数は1個であることが好ましいが、本発明は、これに限定されない。すなわち、スルービアの個数が2個以上である場合、従来よりも製造コストを低く抑えるという上述した効果を得ることはできないが、伝送損失を低く抑えるという後述する効果を得ることはできる。 Although the number of through vias is preferably one from the viewpoint of keeping the manufacturing cost lower than before, the present invention is not limited to this. That is, when the number of through vias is two or more, the above-described effect of suppressing the manufacturing cost as compared with the conventional one cannot be obtained, but the effect described later of suppressing the transmission loss can be obtained.
〔差動型マイクロストリップ線路の構成〕
本発明の一実施形態に係る差動型マイクロストリップ線路2について、図2を参照して説明する。図2において、(a)は、差動型マイクロストリップ線路2の平面図であり、(b)は、差動型マイクロストリップ線路2の断面図である。
[Configuration of differential microstrip line]
A
差動型マイクロストリップ線路2は、図2に示すように、誘電体基板21、ストリップ導体対22、第1グランドパッド23a、第2グランドパッド23b、第3グランドパッド23c、ブリッジ導体24、及びグランド導体25を備えている。ストリップ導体対22、第1グランドパッド23a、第2グランドパッド23b、第3グランドパッド23c、及びブリッジ導体24は、誘電体基板21の表面に形成されており、グランド導体25は、誘電体基板21の裏面に形成されている。なお、「表面」及び「裏面」という呼称は、誘電体基板21の2つの主面を区別するための便宜的な呼称に過ぎず、差動型マイクロストリップ線路2の配置方法や実装方法に関して、何ら制限を加えるものではない。
As shown in FIG. 2, the
誘電体基板21は、表面及び裏面が長方形の板状部材であり、誘電体により構成されている。本実施形態においては、誘電体基板11と同様に、厚さ50μmの液晶ポリマー基板(誘電率2.9、誘電正接0.003)を誘電体基板21として用いている。
The
ストリップ導体対22は、対になった第1ストリップ導体221及び第2ストリップ導体222から構成される。第1ストリップ導体221及び第2ストリップ導体222は、それぞれ、線状又は帯状の導体パターンである。第1ストリップ導体221及び第2ストリップ導体222は、誘電体基板21の表面の長辺と平行になるように配置され、第1ストリップ導体221の第1側辺221b1と第2ストリップ導体222の第1側辺222b1とが互いに対向する。第1ストリップ導体221の端部221a及び第2ストリップ導体222の端部222aは、それぞれ、ICの信号端子を接続するための電極パッドとして機能する。第1ストリップ導体221及び第2ストリップ導体222を、電極パッドとして機能する第1区間I1、第1区間I1に隣接する第2区間I2、第2区間I2に隣接する第3区間I3に分けると、第1ストリップ導体221と第2ストリップ導体222との間隔は、第1区間I1において一定(ICの信号端子の間隔と等しい間隔)であり、第2区間I2において第1区間I1から遠ざかるに従って次第に狭くなり、第3区間I3において一定(第1区間I1における間隔よりも狭い、伝送損失を最小化するべく最適化された間隔)である。
The
第1グランドパッド23aは、ICのグランド端子を接続するための電極パッドである。第1グランドパッド23aは、第1ストリップ導体221の端部221a近傍において第1ストリップ導体221の第2側辺221b2に対向するように配置される。本実施形態においては、長辺が第1ストリップ導体221の第2側辺221b2に対向するように配置された長方形状の導体片を第1グランドパッド23aとして用いる。
The
第2グランドパッド23bは、第1グランドパッド23aと同様、ICのグランド端子を接続するための電極パッドである。第2グランドパッド23bは、第2ストリップ導体222の端部222a近傍において第2ストリップ導体222の第2側辺222b2に対向するように配置される。本実施形態においては、長辺が第2ストリップ導体222の第2側辺222b2に対向するように配置された長方形状の導体片を第2グランドパッド23bとして用いる。
Similar to the
第3グランドパッド23cは、第1グランドパッド23a及び第2グランドパッド23bと同様、ICのグランド端子を接続するための電極パッドである。第3グランドパッド23は、第1ストリップ導体221の端部221aと第2ストリップ導体222の端部222aとの近傍において、第1ストリップ導体221の第1側辺221b1と第2ストリップ導体222の第1側辺222b1とに対向するように配置される。本実施形態においては、一方の長辺が第1ストリップ導体221の第1側辺221b1と対向し、他方の長辺が第2ストリップ導体222の第1側辺222b1に対向するように配置された長方形状の導体片を第3グランドパッド23cとして用いる。
The
ブリッジ導体24は、第1グランドパッド23aと第2グランドパッド23bと第3グランドパッド23cを短絡する(直流的に導通させる)ための導体である。本実施形態においては、1つの長辺がストリップ導体221の端辺221cとストリップ導体222の端辺222cとに対向し、かつ、当該長辺の両端に、それぞれ、第1グランドパッド23aの短辺と第2グランドパッド23bの短辺とが接続され、かつ、当該長辺の中央に第3グランドパッド23cの短辺が接続された長方形状の導体片をブリッジ導体24として用いる。本実施形態において、ブリッジ導体24は、第1グランドパッド23a、第2グランドパッド23b及び第3グランドパッド23cと共に、ひとつの導体パターンとして一体成形されている。
The
グランド導体25は、誘電体基板21の裏面において、少なくともストリップ導体対22に対向する領域、及び、ブリッジ導体24に対向する領域を覆う面状導体である。本実施形態においては、誘電体基板21の裏面全体を覆う面状導体をグランド導体25として用いる。
The
以上のように、本実施形態に係る差動型マイクロストリップ線路2においては、第1グランドパッド23a、第2グランドパッド23b、及び第3グランドパッド23cを、ブリッジ導体24を介して短絡する構成が採用されている。このため、ブリッジ導体24とグランド導体25とを1個又は2個のスルービアを介して短絡するだけで、第1グランドパッド23a、第2グランドパッド23b、及び第3グランドパッド23cをグランド導体25と同電位に保つことができる。このため、第1グランドパッド63a、第2グランドパッド63b、及び第3グランドパッド63cをグランド導体と同電位に保つために、3個以上のスルービア61a〜61cを要する従来の差動型マイクロストリップ線路6(図12の(b)参照)と比べて、製造コストを低く抑えることが可能である。
As described above, in the
実際、図2に示す差動型マイクロストリップ線路2では、誘電体基板21においてブリッジ導体24とグランド導体25とに挟まれた領域に1個のスルービア21aを設け、この1個のスルービア21aによってブリッジ導体24とグランド導体25とを短絡している。このため、この差動型マイクロストリップ線路2の製造コストは、図12の(b)に示す従来の差動型マイクロストリップ線路6よりも安価に製造することが可能である。なお、このスルービア21aの形成方法は、図1に示すシングルエンド型マイクロストリップ線路1におけるスルービア11aの形成方法と同様である。
Actually, in the
なお、従来よりも製造コストを低く抑えるという観点では、スルービアの個数は1個又は2個であることが好ましいが、本発明は、これに限定されない。すなわち、スルービアの個数が3個以上である場合、従来よりも製造コストを低く抑えるという上述した効果を得ることはできないが、伝送損失を低く抑えるという後述する効果を得ることはできる。 Although the number of through vias is preferably one or two from the viewpoint of keeping the manufacturing cost lower than before, the present invention is not limited to this. That is, when the number of through vias is three or more, the above-described effect of reducing the manufacturing cost as compared with the conventional case cannot be obtained, but the effect described later of suppressing the transmission loss can be obtained.
〔平衡不平衡変換素子の構成〕
本発明の一実施形態に係る平衡不平衡変換素子3について、図3を参照して説明する。図3は、平衡不平衡変換素子3の平面図である。
[Configuration of balanced / unbalanced conversion element]
A balanced-
平衡不平衡変換素子3は、シングルエンド型マイクロストリップ線路1とスルービアを3つ有する差動型マイクロストリップ線路2とを、分配器33を介して接続したものである。平衡不平衡変換素子3においては、シングルエンド型マイクロストリップ線路1を構成する誘電体基板11及び差動型マイクロストリップ線路2を構成する誘電体基板21として、共通の誘電体基板31を用いている。また、シングルエンド型マイクロストリップ線路1を構成するグランド導体15及び差動型マイクロストリップ線路2を構成するグランド導体25として、共通のグランド導体(不図示)を用いている。
The balance-
なお、差動型マイクロストリップ線路2においては、第1ストリップ導体221の電気長と第2ストリップ導体222の電気長とを一致させる構成が採用されている。これは、差動型マイクロストリップ線路2に入力された差動信号を、正相信号と逆相信号との位相差を保ったまま分配器33に入力するためである。また、差動型マイクロストリップ線路2においては、第2ストリップ導体222に折り返し部222dを設ける構成が採用されている。これは、第2ストリップ導体222の配置に要する領域を徒に拡大することなく、第1ストリップ導体221の電気長と第2ストリップ導体222の電気長とを一致させるためである。
The
分配器33は、シングルエンド型マイクロストリップ線路1を構成するグランド導体15及び差動型マイクロストリップ線路2を構成するグランド導体25と同様、誘電体基板11の表面に形成された導体パターンにより構成されている。本実施形態においては、分配器33として、リング線路33aを含むラットレース型分配器を用いる。
The
リング線路33aは、誘電体基板31の上面に形成された4つの直線部33a1〜33a4からなる。第1直線部33a1は、線状又は帯状の導体パターンであり、その中間に設けられた接続点P1において、シングルエンド型マイクロストリップ線路1のストリップ導体12に接続されている。第2直線部33a2は、第1直線部33a1の終端点を始端点とし、第1直線部33a1の延伸方向と直交する方向に延伸する線状又は帯状の導体パターンであり、その中間に設けられた接続点P2において、差動型マイクロストリップ線路2の第1ストリップ導体221に接続されている。第3直線部33a3は、第2直線部33a2の終端点を始端点とし、第1直線部33a1の延伸方向と反対方向に延伸する線状又は帯状の導体パターンであり、その中間に設けられた接続点P3において、差動型マイクロストリップ線路2の第2ストリップ導体222に接続されている。第4直線部33a4は、第3直線部33a3の終端点を始端点とし、第1直線部33a1の始端点を終端点とし、第2直線部33a2の延伸方向と反対方向に延伸する線状又は帯状の導体パターンである。
The
リング線路33aにおいて、接続点P2から接続点P1に至る経路の電気長L21、及び、接続点P3から接続点P1に至る経路の電気長L31は、平衡不平衡変換の対象となる信号の波長λとして、その差の絶対値|L31−L21|がλ/2+nλ(nは、0以上の任意の整数)に一致するように設定される。特に本実施形態においては、その差L31−L21がλ/2に一致するように設定されている。これにより、接続点P2及び接続点P3から入力された逆位相の信号は、同位相の信号として接続点P1から出力される(差動信号からシングルエンド信号への変換)。逆に、接続点P1から入力された信号は、逆位相の信号として接続点P2及び接続点P3から出力される(シングルエンド信号から差動信号への変換)。
In the
また、リング線路33aにおいて、接続点P1を経て接続点P2から接続点P3に至る経路の電気長L213=L21+L31、及び、接続点P1を経ずに接続点P2から接続点P3に至る経路の電気長L23は、平衡不平衡変換の対象となる信号の波長をλとして、その差の絶対値|L213−L23|がλ/2+nλ(nは、0以上の任意の整数)に一致するように設定される。特に本実施形態においては、その差L213−L23がλ/2に一致するように設定されている。これにより、接続点P2から入力された信号が接続点P3から出力されるという問題、及び、接続点P3から入力された信号が接続点P2から出力されるという問題の発生を回避することができる。前者の問題を回避することができるのは、接続点P2から信号が入力されたとき、接続点P1を経て接続点P3に至る信号成分と接続点P1を経ずに接続点P3に至る信号成分とが互いに逆位相となり打ち消し合うからである。また、後者の問題を回避することができるのは、接続点P3から信号が入力されたとき、接続点P1を経て接続点P2に至る信号成分と接続点P1を経ずに接続点P2に至る信号成分とが互いに逆位相となり打ち消し合うからである。
In the
分配器33は、更に、第1スタブ33b及び第2スタブ33cを含んでいる。第1スタブ33bは、第2直線部33a2からリング線路33aの内側に向かって突出した帯状導体であり、第2スタブ33cは、第4直線部33a4からリング線路33aの内側に向かって突出した帯状導体である。第1スタブ33b及び第2スタブ33cは、分配器33において生じた反射波を打ち消す反射波を生じる。
The
以上のように、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3においては、図1に示すシングルエンド型マイクロストリップ線路1と図2に示す差動型マイクロストリップ線路2とが用いられているため、従来の平衡不平衡変換素子と比べて、製造コストを低く抑えることが可能である。また、後述するように従来の平衡不平衡変換素子と比べて、変換損失を小さく抑えることが可能である。
As described above, the balanced /
〔シングルエンド型マイクロストリップ線路におけるブリッジ導体の効果〕
シングルエンド型マイクロストリップ線路1におけるブリッジ導体14の効果について、図4及び図5を参照して補足する。
[Effect of bridge conductor in single-ended microstrip line]
The effect of the
図4において、(a)は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3(ブリッジ導体あり、スルービアあり)の拡大平面図であり、(b)は、第1の比較例に係る平衡不平衡変換素子(ブリッジ導体あり、スルービアなし)の拡大平面図であり、(c)は、第2の比較例に係る平衡不平衡変換素子(ブリッジ導体なし、スルービアなし)の拡大平面図である。 4A is an enlarged plan view of the balanced / unbalanced conversion element 3 (with a bridge conductor and with a through via) according to the present embodiment, and FIG. 4B is a balanced unbalanced according to the first comparative example. It is an enlarged plan view of a conversion element (with a bridge conductor and no through via), and (c) is an enlarged plan view of a balanced / unbalanced conversion element (without a bridge conductor and no through via) according to a second comparative example.
ここで、第1の比較例に係る平衡不平衡変換素子は、図4の(a)に示す本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3において、シングルエンド型マイクロストリップ線路1を図4の(b)に示す形態に変更したもの、すなわち、シングルエンド型マイクロストリップ線路1のブリッジ導体14及びスルービア11aを省略したものである。また、第2の比較例に係るシングルエンド型マイクロストリップ線路は、図4の(a)に示す本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3において、シングルエンド型マイクロストリップ線路1を図4の(b)に示す形態に変更したもの、すなわち、シングルエンド型マイクロストリップ線路1のスルービア11aを省略したものである。
Here, the balance-unbalance conversion element according to the first comparative example is the same as the balance-
図5は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3(図4の(a)参照)、第1の比較例に係る平衡不平衡変換素子(図4の(b)参照)、及び、第2の比較例に係る平衡不平衡変換素子(図4の(c)参照)について、変換損失の周波数依存性を示すグラフである。なお、変換損失は、|S12×S13+S21×S31|/2√2により定義される量であり、差動モード利得とも呼ばれる。ここで、S12は、差動型マイクロストリップ線路2の第1ストリップ導体221から分配器33に入力される信号のなかで、分配器33からシングルエンド型マイクロストリップ線路1のストリップ導体12に出力される成分が占める割合を表すSパラメータである。S13は、差動型マイクロストリップ線路2の第2ストリップ導体222から分配器33に入力された信号のなかで、分配器33からシングルエンド型マイクロストリップ線路1のストリップ導体12に出力される成分が占める割合を表すSパラメータである。S21は、シングルエンド型マイクロストリップ線路1のストリップ導体12から分配器33に入力された信号のなかで、分配器33から差動型マイクロストリップ線路2の第1ストリップ導体221に出力される成分が占める割合を表すSパラメータである。S31は、シングルエンド型マイクロストリップ線路1のストリップ導体12から分配器33に入力された信号のなかで、分配器33から差動型マイクロストリップ線路2の第2ストリップ導体222に出力される成分の割合を示すSパラメータである。
FIG. 5 shows a balance-
図5のグラフから、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3の変換損失は、図示したすべての周波数(50GHz以上70GHz以下)において、第1の比較例に係る平衡不平衡変換素子の変換損失、及び、第2の比較例に係る平衡不平衡変換素子の変換損失よりも小さいことがわかる。このことは、ブリッジ導体14とスルービア11aとを備えたシングルエンド型マイクロストリップ線路1の伝送損失が、シングルエンド型マイクロストリップ線路1からスルービア11aを省略した比較例やシングルエンド型マイクロストリップ線路1からスルービア11a及びブリッジ導体14を省略した比較例の伝送損失よりも小さくなることを意味する。
From the graph of FIG. 5, the conversion loss of the balanced /
また、図5のグラフから、第1の比較例に係る平衡不平衡変換素子の変換損失は、図示したすべての周波数において、第2の比較例に係る平衡不平衡変換素子の変換損失よりも小さいことがわかる。このことは、伝送損失を小さくするという効果が、ブリッジ導体14のみから得られる効果ではなく、ブリッジ導体14とスルービア11aとを組み合わせることによりはじめて得られる効果であることを意味する。
Further, from the graph of FIG. 5, the conversion loss of the balanced / unbalanced conversion element according to the first comparative example is smaller than the conversion loss of the balanced / unbalanced conversion element according to the second comparative example at all illustrated frequencies. I understand that. This means that the effect of reducing the transmission loss is not an effect obtained only from the
〔シングルエンド型マイクロストリップ線路におけるスルービアの個数〕
シングルエンド型マイクロストリップ線路1におけるスルービアの個数について、図6及び図7を参照して説明する。
[Number of through vias in single-ended microstrip lines]
The number of through vias in the single-ended
図6において、(a)は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3の拡大平面図であり、(b)は、第1の変形例に係る平衡不平衡変換素子3の拡大断面図である。
6A is an enlarged plan view of the balanced /
ここで、第1の変形例に係る平衡不平衡変換素子3は、図6の(a)に示す本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3において、シングルエンド型マイクロストリップ線路1を図6の(b)に示す形態に変更したもの、すなわち、スルービアの個数を1個から2個へと変更したものである。
Here, the balanced-
図7は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3(図6の(a)参照)、及び、第1の変形例に係る平衡不平衡変換素子3(図6の(b)参照)について、変換損失の周波数依存性を示すグラフである。
FIG. 7 shows the balance-unbalance conversion element 3 (see FIG. 6A) according to the present embodiment and the balance-
図7に示すグラフを参照する限り、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3(スルービア1個)の変換損失と第1の変形例に係る平衡不平衡変換素子3(スルービア2個)の変換損失との間に有意な差異は認められない。このことから、シングルエンド型マイクロストリップ線路1の伝送損失は、スルービアの個数に依らないことが理解される。したがって、本実施形態に係るシングルエンド型マイクロストリップ線路1においては、伝送損失の有意な増加を招くことなく、スルービアの個数を減らし得る。
As long as the graph shown in FIG. 7 is referred to, the conversion loss of the balanced / unbalanced conversion element 3 (one through via) according to the present embodiment and the conversion of the balanced / unbalanced conversion element 3 (two through vias) according to the first modified example. There is no significant difference between the loss. From this, it is understood that the transmission loss of the single-ended
〔差動型マイクロストリップ線路におけるスルービアの個数〕
差動型マイクロストリップ線路2におけるスルービアの個数について、図8及び図9を参照して説明する。
[Number of through vias in differential microstrip line]
The number of through vias in the
図8において、(a)は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3の拡大平面図であり、(b)は、第2の変形例に係る平衡不平衡変換素子3の拡大断面図である。
8A is an enlarged plan view of the balanced /
ここで、第2の変形例に係る平衡不平衡変換素子3は、図8の(a)に示す本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3において、差動型マイクロストリップ線路2を図8の(b)に示す形態に変更したもの、すなわち、スルービアの個数を3個(スルービア21a〜21c)から6個(スルービア21a〜21f)へと変更したものである。
Here, the balanced /
図9は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3(図8の(a)参照)、及び、第2の変形例に係る平衡不平衡変換素子3(図8の(b)参照)について、変換損失の周波数依存性を示すグラフである。
FIG. 9 shows the balance-unbalance conversion element 3 (see FIG. 8A) according to the present embodiment and the balance-
図9に示すグラフを参照する限り、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3(スルービア3個)の変換損失と第2の変形例に係る平衡不平衡変換素子3(スルービア6個)の変換損失との間に有意な差は認められない。このことから、差動型マイクロストリップ線路2の伝送損失は、スルービアの個数に依らないことが理解される。したがって、本実施形態の差動型マイクロストリップ線路2においては、伝送損失の有意な増加を招くことなく、スルービアの個数を減らし得る。
As long as the graph shown in FIG. 9 is referred to, the conversion loss of the balanced / unbalanced conversion element 3 (three through vias) according to the present embodiment and the conversion of the balanced / unbalanced conversion element 3 (six through vias) according to the second modification example There is no significant difference between the loss. From this, it is understood that the transmission loss of the
〔差動型マイクロストリップ線路におけるストリップ導体の折り曲げ〕
差動型マイクロストリップ線路2におけるストリップ導体222の折り曲げについて、図10及び図11を参照して説明する。
[Bending of strip conductor in differential microstrip line]
The bending of the
図10において、(a)は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3の拡大平面図であり、(b)は、第3の変形例に係る平衡不平衡変換素子3の拡大断面図である。
10A is an enlarged plan view of the balanced /
図8の(a)に示すように、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3においては、差動型マイクロストリップ線路2の第2ストリップ導体222に折り返し部222dを設けることによって、第2ストリップ導体222の電気長を差動型マイクロストリップ線路2の第1ストリップ導体221の電気長と一致させる構成が採用されている。一方、図8の(b)に示すように、第3の変形例に係る平衡不平衡変換素子3においては、折り返し部222dを省略することによって、第2ストリップ導体222の電気長を差動型マイクロストリップ線路2の第1ストリップ導体221の電気長よりも短くする構成が採用されている。
As shown in FIG. 8A, in the balanced /
図11は、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3(図10の(a)参照)、及び、第3の変形例に係る平衡不平衡変換素子3(図10の(b)参照)について、シングルエンド型マイクロストリップ線路1を構成するストリップ導体12の端部12aに信号を入力したときに、差動型マイクロストリップ線路2を構成する第1ストリップ導体221及び第2ストリップ導体222の端部221a,222aから出力される信号の位相差の周波数依存性を示すグラフである。
FIG. 11 shows the balance-unbalance conversion element 3 (see FIG. 10A) according to the present embodiment and the balance-
図11が示すグラフから、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3においては、上記の位相差が図示した帯域(50GHz以上70GHz以下)において180°±10°の範囲に収まるのに対して、第3の変形例に係る平衡不平衡変換素子3においては、上記の位相差が図示した帯域において180°±10°の範囲に収まらないことが分かる。すなわち、本実施形態に係る平衡不平衡変換素子3においては、シングルエンド信号を正しく差動信号に変換することができるのに対して、第3の変形例に係る平衡不平衡変換素子3においては、シングルエンド信号を正しく差動信号に変換することができないことが分かる。
From the graph shown in FIG. 11, in the balanced /
なお、差動型マイクロストリップ線路2において、第1ストリップ導体221の電気長と第2ストリップ導体222の電気長とを一致させる構成を採用することが好ましいのは、分配器33において、接続点P2から接続点P1に至る経路の電気長と導体接続点P3から接続点P1に至る経路の電気長との差をλ/2+nλとする構成が採用されている場合である(図3参照)。何故なら、この場合、第1ストリップ導体221の端部221aから接続点P1に至る経路の電気長と第2ストリップ導体222の端部222aから接続点P1に至る経路の電気長との差がλ/2+nλとなり、接続点P1から入力信号が第1ストリップ導体221の端部221a及び第2ストリップ導体222の端部222aにおいて正しく逆相化されるからである。すなわち、第1ストリップ導体221及び第2ストリップ導体222の電気長は、第1ストリップ導体221の端部221aから接続点P1に至る経路の電気長と第2ストリップ導体222の端部222aから接続点P1に至る経路の電気長との差がλ/2+nλとなるように決めればよい。
In the
〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態(実施例)に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional Notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiments (examples), and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and technical means disclosed in different embodiments are appropriately combined. The obtained embodiment is also included in the technical scope of the present invention.
本発明は、シングルエンド信号の不平衡伝送を行うシングルエンド型マイクロストリップ線路と差動信号の平衡伝送を行う差動型マイクロストリップ線路とが用いられる技術分野で、好適に利用することができる。 The present invention can be suitably used in a technical field in which a single-ended microstrip line that performs unbalanced transmission of a single-ended signal and a differential microstrip line that performs balanced transmission of a differential signal are used.
1、5 シングルエンド型マイクロストリップ線路
2、6 差動型マイクロストリップ線路
3 平衡不平衡変換素子
11、21、31 誘電体基板
11a、21a、51a、61a スルービア
12、221、222 ストリップ導体
13a、23a、53a、63a 第1グランドパッド
13b、23b、53b、63b 第2グランドパッド
14、24 ブリッジ導体
15、25 グランド導体
22 ストリップ導体対
23、23c、63c 第3グランドパッド
33 分配器
33a リング線路
33b 第1スタブ
33c 第2スタブ
221 第1ストリップ導体
222 第2ストリップ導体
1, 5 Single-ended
Claims (8)
前記誘電体基板の表面に形成された、(1)ストリップ導体、(2)前記ストリップ導体の端部近傍において前記ストリップ導体の第1側辺に対向する第1グランドパッド、及び、(3)前記ストリップ導体の前記端部近傍において前記ストリップ導体の第2側辺に対向する第2グランドパッド、並びに、
前記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体、を備えており、
前記誘電体基板の前記表面には、前記第1グランドパッド及び前記第2グランドパッドに接続されたブリッジ導体が形成されており、当該ブリッジ導体は、スルービアを介して前記グランド導体に短絡されている、
ことを特徴とするシングルエンド型マイクロストリップ線路。 Dielectric substrate,
(1) a strip conductor formed on the surface of the dielectric substrate; (2) a first ground pad facing the first side of the strip conductor in the vicinity of an end of the strip conductor; and (3) the above A second ground pad facing the second side of the strip conductor in the vicinity of the end of the strip conductor; and
A ground conductor formed on the back surface of the dielectric substrate,
A bridge conductor connected to the first ground pad and the second ground pad is formed on the surface of the dielectric substrate, and the bridge conductor is short-circuited to the ground conductor via a through via. ,
A single-ended microstrip line characterized by that.
前記第1グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路、及び、第2グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路は、前記1個のスルービアを含む短絡路のみである、
ことを特徴とする請求項1に記載のシングルエンド型マイクロストリップ線路。 The bridge conductor is connected to the ground conductor through one through via,
The short circuit that short-circuits the first ground pad and the ground conductor and the short circuit that short-circuits the second ground pad and the ground conductor are only short circuits including the one through via.
The single-ended microstrip line according to claim 1.
前記誘電体基板の表面に形成された、(1)第1ストリップ導体及び第2ストリップ導体からなるストリップ導体対であって、前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の端部近傍において前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の第1側辺が互いに対向するストリップ導体対、(2)前記第1ストリップ導体の前記端部近傍において前記第1ストリップ導体の第2側辺に対向する第1グランドパッド、(3)前記第2ストリップ導体の前記端部近傍において前記第2ストリップ導体の第2側辺に対向する第2グランドパッド、及び、(4)前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の前記端部近傍において前記第1ストリップ導体及び前記第2ストリップ導体の前記第1側辺に対向する第3グランドパッド、並びに、
前記誘電体基板の裏面に形成されたグランド導体、を備えており、
前記誘電体基板の前記表面には、前記第1グランドパッド、前記第2グランドパッド、及び前記第3グランドパッドに接続されたブリッジ導体が形成されており、当該ブリッジ導体は、前記誘電体基板を貫通するスルービアを介して前記グランド導体に短絡されている、
ことを特徴とする差動型マイクロストリップ線路。 Dielectric substrate,
(1) A strip conductor pair formed on the surface of the dielectric substrate, the strip conductor pair including a first strip conductor and a second strip conductor, in the vicinity of the end portions of the first strip conductor and the second strip conductor. A pair of strip conductors in which the first side of the first strip conductor and the second strip conductor face each other; and (2) a second side of the first strip conductor that opposes the second side in the vicinity of the end of the first strip conductor. 1 ground pad, (3) a second ground pad facing the second side of the second strip conductor in the vicinity of the end of the second strip conductor, and (4) the first strip conductor and the second In the vicinity of the end of the strip conductor, a third ground pad facing the first side of the first strip conductor and the second strip conductor. , As well as,
A ground conductor formed on the back surface of the dielectric substrate,
A bridge conductor connected to the first ground pad, the second ground pad, and the third ground pad is formed on the surface of the dielectric substrate, and the bridge conductor is connected to the dielectric substrate. Shorted to the ground conductor through a through via that penetrates,
A differential microstrip line characterized by that.
前記第1グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路、第2グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路、及び、第3グランドパッドと前記グランド導体とを短絡させる短絡路は、前記2個以下のスルービアを含む短絡路のみである、
ことを特徴とする請求項3に記載の差動型マイクロストリップ線路。 The bridge conductor is connected to the ground conductor through two or less through vias,
The short circuit that short-circuits the first ground pad and the ground conductor, the short circuit that short-circuits the second ground pad and the ground conductor, and the short circuit that short-circuits the third ground pad and the ground conductor, It is only a short circuit including two or less through vias.
The differential microstrip line according to claim 3.
前記分配器において、前記第2接続点から前記第1接続点に至る経路の電気長L21及び前記第3接続点から前記第1接続点に至る経路の電気長L31は、平衡不平衡変換の対象となる信号の波長をλとして、その差の絶対値|L31−L21|がλ/2+nλ(nは、0以上の任意の整数)に一致するように設定されており、
前記差動型マイクロストリップ線路において、前記第2ストリップ導体に折り返し部を設けることによって、前記第1ストリップ導体の長さと前記第2ストリップ導体の長さとを一致させた、
ことを特徴とする請求項5に記載の平衡不平衡変換素子。 The distributor is connected to the strip of the single-ended microstrip line at a first connection point, is connected to the first strip conductor of the differential microstrip line at a second connection point, and is connected to a third connection point. And a ring line connected to the second strip conductor of the differential microstrip line,
In the distributor, the electrical length L21 of the path from the second connection point to the first connection point and the electrical length L31 of the path from the third connection point to the first connection point are objects of balance-unbalance conversion. Is set so that the absolute value of the difference | L31−L21 | coincides with λ / 2 + nλ (where n is an arbitrary integer equal to or greater than 0).
In the differential microstrip line, by providing a folded portion in the second strip conductor, the length of the first strip conductor and the length of the second strip conductor are matched.
The balance-unbalance conversion element according to claim 5, wherein
ことを特徴とする請求項6に記載の平衡不平衡変換素子。 The distributor includes (1) a first straight line portion including the first connection point, and (2) a terminal point of the first straight line portion as a start point, and extending in a direction perpendicular to the extending direction of the first straight line portion. A second straight line portion including the second connection point, and (3) extending in a direction opposite to the extending direction of the first straight line portion, with the end point of the second straight line portion being a start point. A third straight line portion including the third connection point, and (4) an end point of the third straight line portion as a start point, and in a direction opposite to the extending direction of the second straight line portion. It has a ring line consisting of a fourth straight part that extends,
The balanced-unbalanced conversion element according to claim 6.
ことを特徴とする請求項7に記載の平衡不平衡変換素子。 The distributor further includes a first stub protruding from the second straight line portion toward the inside of the ring line, and a second stub protruding from the fourth straight line portion toward the inside of the ring line. Yes,
The balance-unbalance conversion element according to claim 7, wherein
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