JP3023312B2 - マイクロ波伝送線 - Google Patents
マイクロ波伝送線Info
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Description
の相互接続デバイスに関し、例えば、フレキシブルRF
伝送線およびこの伝送線を使う鉛直接地されたカプラナ
ウエーブガイド(共角導波管)のH型曲がり相互接続に
関する。
F相互接続を提供するマイクロ波アプリケーションには
多くのニーズがあった。従来技術の回路ボードの相互接
続方法は、ケーブルを用いたものを含んでいる。これら
の方法は、サイズ、重さおよびコストにおいて多くの不
具合があった。
パッケージングに関する新しいコンパクト化を提供する
ものである。これにより、分離し独立したハイブリッド
部材が鉛直方向にパッケージされ、不動産的設置場所の
セーブが可能になる。また、相互接続における鉛直方向
の曲げを提供するためのその他の技術的形態では、幾つ
かの工程および、エポキシや半田のような更なるアタッ
チメント(永久接着材)を必要とする。例えば、カプラ
ナウエーブガイド(以下、CPWGと略称する)即ち共
角導波管と、3本のワイヤ線との間の従来からの「渡
り」即ち伝送線は、副作用として、回路における顕著で
余計な避けられ難い複数のモード状態をもたらすことが
ある。
ような永久的接着材を必要とするだけでなく、運用周波
数帯幅(バンドワイド)が狭いものであった。
されたものであり、その目的は、低コストで組立が簡便
で、しかも修理が簡単にできるような多重積層構造のマ
イクロ波ハイブリッドアセンブリを提供することにあ
る。
「フザックス(fuzzax)」と呼ぶ新しいタイプのトランス
ミッションライン(以下、伝送線と称す)であり、次の
ように構成される。
つのトラフ(谷線、谷部例えば凹部)を有して規定され
電気的に導電性のトラフと、このトラフの一方の第1ト
ラフ終端部位置から他方の第2トラフ終端部位置まで延
設された1つの開口を有してこのトラフ内に配置された
誘電性(絶縁)フィラーエレメント(充填要素)と、その開
口内に配設された中央コンダクタとを含み、この中央コ
ンダクタは、その開口内に密に充填される薄細い金属ワ
イヤで形成される第1圧縮可能コンダクタ部材を含み、
この第1圧縮可能コンダクタ部材は、接合寸法(例えば
厚さ等)によって一方に1つの第1の圧縮可能なコンタ
クト(接点)を形成するため、このトラフの第1トラフ終
端部位置から突出して成る第1の末端部を含むような伝
送線に構成される。
に対するマイクロ波伝送線を形成するための半田が不要
な鉛直方向の相互接続に使用できる。
伝送線は、中央コンダクタは圧縮可能コンダクタ部材に
よって規定され、この圧縮可能コンダクタ部材は開口を
通りトラフの第1トラフ終端部から第2トラフ終端部へ
延長され、この圧縮可能コンダクタ部材は、1つの第2
の圧縮可能なコンタクト(接点)を規定するために第2ト
ラフ終端部位置から突出している。
は、中央コンダクタが更に絶縁体(誘電体)で満たされ
たトラフ伝送線部を規定するために、開口内に硬質なリ
ジッドコンダクタ部材を含み、このリジッドコンダクタ
部材は、第1の圧縮可能コンダクタ部材と圧接した状態
の1つの第1の末端部を有している。
能コンダクタ部材を更に含み、この第2圧縮可能コンダ
クタ部材は、開口内に薄細い金属ワイヤを密に充填され
て形成されると共に、トラフの第2トラフ終端部から、
1つの第2の圧縮可能なコンタクト(接点)を形成するた
め接合寸法(例えば厚さ等)によって突出している1つ
の第1末端部を含み、この第2圧縮可能コンダクタ部材
の他方の第2の末端部は、リジッドコンダクタ部材の第
2の終端部に対して圧接され電気的に接続されている。
り次のように構成される。
数の基板上に形成された第1と第2マイクロ波回路の相
互接続を行い、第1カプラナウエーブガイド(CPWG)
伝送線を有する1つの第1基板から構成された第1マイ
クロ波回路と、第2カプラナウエーブガイド(CPWG)
伝送線を有する1つの第2基板から構成された第2マイ
クロ波回路とを備えている。またこの伝送線は、これら
第1と第2CPWG伝送線との間の直交系マイクロ波ト
ランジションを提供するための相互接続回路であり、第
1及び第2基板は、相互接続回路をサンドイッチ状に挟
持し、トラフ部材の一方の第1終端は第1CPWG伝送
線から成るグランド板面(接地面)と電気的に圧接された
第1圧縮可能コンタクト(接点)であると共に、その第1
CPWG伝送線の1つの中央コンダクタとの接触は無
く、一方、トラフ部材の他方の第2終端は第2CPWG
伝送線から成る接地面と電気的に圧接された第2圧縮可
能コンタクト(接点)であると共に、その第2CPWG伝
送線の中央コンダクタとの接触は無いような伝送線に構
成される。
PWG伝送線の中央コンダクタと圧接し、同様に、第2
圧縮可能コンタクトは第2CPWG伝送線の中央コンダ
クタと圧接するように構成される。
プの伝送線であり、例えば「フザックス(fuzzax)」とこ
こで呼ぶような、互いに積み重ねられた積層構造のマイ
クロ波ハイブリッドとプリントワーヤボード(PWB)など
の複数基板間で半田無しの相互接続が可能なマイクロ波
パッケージングに関する新規なコンパクト化を提供する
伝送線である。また、「フザックス」は絶縁体上に載置
されたワイヤのような伝送線であり、開かれた矩形のト
ラフ、即ち、谷線に配置されて成る伝送線である。また
このフザックス伝送線は、ソリッドメタルのようなコン
ダクタ(即ち、導電体)の代わりに、圧縮可能な中央コ
ンダクタを用いることを除いては、絶縁体がトラフに満
たされたものに類似している。この中央コンダクタは、
開口部中に密にパックされ圧縮された薄細いワイヤの集
まりによって圧縮可能に構成されている。
実施形態について述べる。
発明の第1実施形態としての伝送線20を例示し、図1
(A)はこの伝送線20の一例としてのフザックス伝送
線を示す断面図であり、図1(B)はこの伝送線の側断
面図を示している。伝送線20は、平底トラフ24や、
このトラフを満たすサポート絶縁体(誘電体)26およ
び中央コンダクタ28を規定する外側金属のコンダクタ
シールド22を含んでいる。
に中央コンダクタ28を受け入れる。本発明によれば、
この中央コンダクタ28は、開口部30中に密に充填さ
れた圧縮可能な束状の薄細いワイヤの集まりを含み、こ
の中央コンダクタ28は、コンダクタシールド22の終
端部32,34から僅かな距離だけ離れて延長して成
り、圧縮可能でスプリングの如きボタンコンタクト36
a,36bを形成する。この距離は例えば3〜10ミル
(mil=1/1000インチ)である。これらのボタンコン
タクトは、伝送線20の軸38に正しい角度で延長され
た伝送線との電気的接続や、伝送線の他の共線部に接続
するために利用され得る。この電気的接続は、マイクロ
波の周波数においては低損失を実現できる接続形態であ
る。
電体の材質は、開口部の幅とそのトラフ24の高さ、そ
して、中央コンダクタ28の直径および、このトラフ2
4内の中央コンダクタの位置は、「フザックス」伝送線
のインピーダンス(抵抗値)を所望の特徴的な値にして
提供する。例えば、多くのアプリケーションは、例えば
50オームという特徴的なインピーダンスにするため
に、これらパラメータを選択することは便利であること
がわかるであろう。
であり、トラフ部材の端部において所望により僅かにテ
ーパー状に加工されて成り、ある広がった所定量の部材
を圧縮可能な集合体の中央コンダクタ28に供給するも
のであり、コンタクト36aまたは36bにおいて、硬
質な表面との接触により圧縮を促すように形成されてい
る。
強調して示した側断面図であり、この開口部30の端部
30aと30bは、端部32および34において、その
開口径が僅かにテーパー状に加工されて僅かに拡張され
ている。実際に、その開口径は、圧縮可能な中央コンダ
クタ28の直径に比べて約5%だけ大きく加工されても
よい。また、外側シールディング22は、絶縁体上の板
状金属または機械加工金属を使用することも考えられ
る。
0オームのフザックス伝送線が、トラフに、ソリッドワ
イヤ中央コンダクタへのボタンコンタクトの終端から終
端への圧縮を介して、満たされて、容易にトランジショ
ンすることができる。このトランジションについては次
に述べる図2(A),(B)中に伝送線20’として図
示されている。
図2(A)はフザックスとトラフとの組み合わせ伝送線
(即ちトラフ伝送線)を示す断面図であり、図2(B)
には図2(A)中の線分2b−2bに沿ったこの伝送線
を示す側断面図が示されている。
図1(A)中の伝送線20に対応する同様なものであ
る。但し、中央コンダクタは、ソリッドコンダクタ部2
8aおよび、2つの圧縮できる部分28b,28cを含
んでいることは除く。
きる部分28として同様に、この圧縮できる部分28
b,28cは、絶縁体26の開口部30を密にパックす
る薄細い金属ワイヤの集合体で形成されている。これら
圧縮できる部分28b,28cは、ダイレクトに電子接
点に対応するそのソリッドコンダクタ部28aの終端に
それぞれ接している。
図3(A)はフザックスとトラフとの組み合わせ伝送線
(即ちトラフ伝送線)を示す側断面図であり、図3
(B)はこの伝送線を側面から示す側断面図である。
フの組み合わせた低コストの伝送線20”の実施例であ
る。この実施例は前述の図2(A),(B)に示した伝
送線20’に対応するものと同様である。但し、中央コ
ンダクタは、ソリッドコンダクタ部28aがプラスチッ
クチューブ(管)28a’を伴なう中空金属部材に置き換
わっていることを除く。そしてこの部材は、伝送線2
0”の長手方向に延長されている。この中央コンダクタ
の圧縮できる部分28b,28cは共に、チューブ28
a’によって規定された中空開口部の終端内部にパック
されて成り、伝送線20”の終端32,34から延長さ
れている。
ス、小スペースかつ低コストで且つ、RF信号を鉛直方
向に積層された複数のモジュール間で運ぶための鉛直方
向のトランジションである。本発明の如き半田無しの実
施態様の理由は、積み重ねられたマイクロ波ハイブリッ
ド部材とPWBアセンブリの組立作業が容易であると共
に、再稼働のための組直し、例えば分解も簡単である故
であることがわかる。
た基板間の相互接続を含み、レシーバ/エクサイタ(励
振器)や、通信サブシステム、サテライト、マイクロ波
自動車エレクトロニクス、ミサイルシステム、および
サイズの小型化が重要な例えばセルラーテレホンのよう
なその他の多くのアプリケーションにも適用することが
できる。
グランドされたCPWG(カプラナウエーブガイド:共
角導波管)間の相互接続のためのフザックス伝送線を用
いた鉛直方向の正しいアングルの曲げトランジションで
ある。この直交系のトランジションはフザックスボタン
スプリングコンタクトを使用しており、再使用可能な半
田無しの、水平方向に載置された2つの基板間の鉛直相
互接続である。
GHz以上においても、低ロスでしかも良好なマッチン
グで運用が可能であり、第1の基板とその上の第2の基
板との間におけるCPWG相互接続を許容するものであ
る。なお、本発明の実施態様は、多層に積層されたいわ
ゆるマルチレイヤのマイクロ波ハイブリッドアセンブリ
にも広げて適用が可能であり、このような半田無しの鉛
直相互接続を提供するため、フザックス伝送線を採用す
ることも可能である。
つの隣接する基板52と72間の相互接続を提供する2
つのCPWG伝送線60,80についての使用法を斜視
図で表わしている。
各CPWG伝送線を規定したコンダクタパターンを対面
するそれら表面に各々に有している。よって、CPWG
伝送線60は、グランド板64a,64bから表出配置
し分離して成る中央コンダクタ62を含んでいる。また
同様に、CPWG伝送線80は、グランド板84a,8
4bから表出配置し分離して成る中央コンダクタ82を
含んでいる。
CPWG伝送線60,80間のRF相互接続のための手
段を提供する。この相互接続回路は、図2(A)および
図2(B)に示された回路に同等なものである。但し、
中央コンダクタの軸方向における、外側金属シールドの
寸法(特に厚さ)は短縮していることは除く。この相互
接続回路20’の厚さLは、全体の組み立てが完了する
と、これら基板52と72間に隙間を形成する。
20’は、50オームのフザックス伝送線と、50オー
ムの絶縁体で満たされたトラフとの組み合わせである。
フザックス中央コンダクタ部28b’,28c’の直径
は、CPWG中央帯部82の幅Wよりも僅かに狭い。例
えば1つの実施例としては、このフザックス中央コンダ
クタ部の直径が20ミルであり、一方、CPWG中央帯
部の幅が26ミルである。また、この相互接続回路2
0’は、CPWG伝送線60の端部60aの上に載置さ
れ、圧縮可能な中央コンダクタ部28c’が、CPWG
伝送線60の中央コンダクタ部62へのDC圧縮接続を
形成する。これら2つの基板52と72が相互接続回路
に対して起用されると、この圧縮可能な中央コンダクタ
部28c’がCPWG伝送線80の中央コンダクタ部8
2にDC圧縮化接続を形成する。また、金属トラフシー
ルド22’も、2つのCPWG伝送線60,80の外側
グランド板帯64a,64bおよび外側グランド板帯8
4a,84bに対してDC圧縮化接続を形成する。鉛直
方向の接合における良好な50オームのマッチングを確
実にするため、このCPWG伝送線がフザックス線絶縁
体26’上に配されて、更に高いインピーダンスで改良
が施される。このインピーダンスの改良は、CPWG中
央コンダクタ帯部と隣接するグランド板コンダクタとの
間のギャップを増大させることによって達成できる。こ
れは、図4中の符号56が示す部分に例示されている。
より高いCPWG伝送線のインピーダンスは、CPWG
伝送線とフザックス線間の接合におけるパラスティック
・キャパシタンス(即ち、寄生静電容量)をキャンセル
することを喚起し、特に絶縁体26’によって起こるキ
ャパシティブ・ローディング(即ち、静電容量の装荷)
によって上記キャパシタンスをキャンセルする。トラフ
部材22’によりサポート構造が集積化される場合、そ
のトランジションは、例えば半田やエポキシ等の如き更
に追加する材料や追加工程の無いDC接続を与える。
態は、単に本発明の要旨を代表して例示したものである
ことが解る。したがって、この要旨に逸脱しない範囲に
おいて当業者により種々の変形実施も可能である。
ナウエーブガイド伝送線等のマイクロ波伝送線を使用す
ることにより、水平載置された2つの基板間の再利用可
能なエポキシや半田が不要な鉛直方向の相互接続を実現
し、DC〜15GHz以上の広周波数帯域での運用が可
能な、低コストで組立や修理が簡単な多重構造のマイク
ロ波ハイブリッドアセンブリを提供することができる。
明の一例の「フザックス(fuzzax)」伝送線を示す断面
図、(B)は、(A)中線分1b−1bに沿ったこの伝
送線の断面を示す側断面図、(C)は、(B)に類する
伝送線を示す側断面図であり、絶縁体(誘電体)におけ
る開口端部の僅かなテーパーを強調して示している。
ックスとトラフライン(即ち谷線)との組み合わせ伝送
線を示す断面図、(B)は、(A)中線分2b−2bに
沿ったこの伝送線を示す側断面図。
ックスとトラフラインとの組み合わせ伝送線を示す側断
面図、(B)は、(A)中線分3b−3bに沿ったこの
伝送線を示す側断面図。
板間の相互接続を提供するための鉛直方向の正しいトラ
ンジション角度についての使用法を表す斜視図。
Claims (11)
- 【請求項1】 マイクロ波伝送線は、 1つのトラフ(谷部)を有し電気的に導電性のトラフ部材
と、 前記トラフの一方の第1トラフ終端部位置から他方の第
2トラフ終端部位置まで延設された1つの開口を有し
て、前記トラフ内に配置された誘電性(絶縁)充填要素
と、 前記開口内に配設された中央コンダクタと、を含み、 前記中央コンダクタは、前記開口内に密に充填される薄
細い金属ワイヤで形成される第1圧縮可能コンダクタ部
材を含み、 前記第1圧縮可能コンダクタ部材は、接合寸法によって
一方に1つの第1の圧縮可能なコンタクト(接点)を形成
するため、前記トラフの前記第1トラフ終端部位置から
突出して成る第1の終端部を含んでいることを特徴とす
るマイクロ波伝送線。 - 【請求項2】 前記トラフは、矩形の断面構造を有する
ことを特徴とする、請求項1に記載のマイクロ波伝送
線。 - 【請求項3】 前記トラフは、U字形の谷部を成してい
ることを特徴とする、請求項1または請求項2に記載の
マイクロ波伝送線。 - 【請求項4】 前記中央コンダクタは、前記第1圧縮可
能コンダクタ部材によって規定され、 前記第1圧縮可能コンダクタ部材は、前記開口を通り前
記トラフの前記第1トラフ終端部位置から前記第2トラ
フ終端部位置へ延長されて成り、 前記第1圧縮可能コンダクタ部材は、1つの第2の圧縮
可能なコンタクト(接点)を規定するため、前記第2トラ
フ終端部位置から突出していることを特徴とする、請求
項1〜3のいずれかに記載のマイクロ波伝送線。 - 【請求項5】 前記中央コンダクタは、絶縁体(誘電体)
で満たされたトラフ伝送線部を規定するために、前記開
口内に硬質なリジッドコンダクタ部材を含み、 前記リジッドコンダクタ部材は、前記第1圧縮可能コン
ダクタ部材と圧接した状態の1つの第1の終端を有する
ことを更なる特徴とする、請求項1、2または3に記載
のマイクロ波伝送線。 - 【請求項6】 前記リジッドコンダクタ部材は、ソリッ
ドメタルワイヤコンダクタであることを更なる特徴とす
る、請求項5に記載のマイクロ波伝送線。 - 【請求項7】 前記中央コンダクタは、1つの第2圧縮
可能コンダクタ部材を更に含み、 前記第2圧縮可能コンダクタ部材は、前記開口内に薄細
い金属ワイヤを密に充填され形成されて成り、 前記第2圧縮可能コンダクタ部材は、前記トラフの第2
トラフ終端部から、1つの第2の圧縮可能なコンタクト
(接点)を形成するための接合寸法によって突出して成る
一方の第1の末端部を含み、 前記第2圧縮可能コンダクタ部材の他方の第2の1つの
末端部は、前記リジッドコンダクタ部材の第2の終端に
対して圧接され電気的に接続されていることを更なる特
徴とする、請求項6に記載のマイクロ波伝送線。 - 【請求項8】 前記リジッドコンダクタ部材は、この中
心に開口および接合面を有する1つの中空の管であるこ
とを更なる特徴とする、請求項5に記載のマイクロ波伝
送線。 - 【請求項9】 前記管は、前記充填要素の開口を通り、
前記トラフの前記第1終端部位置から前記第2終端部位
置まで延長して成り、 1つの圧縮可能部材の前記第2終端部が、前記管の1つ
の第1の終端内に挿入されていることを更なる特徴とす
る、請求項8に記載のマイクロ波伝送線。 - 【請求項10】 前記中央コンダクタは、1つの第2圧
縮可能コンダクタ部材を更に含み、 前記第2圧縮可能コンダクタ部材は、前記開口内に薄細
い金属ワイヤを密に充填され形成されて成り、 前記第2圧縮可能コンダクタ部材は、前記トラフの第2
トラフ終端部から、1つの第2の圧縮可能なコンタクト
(接点)を形成するための接合寸法によって突出して成る
一方の第1の末端部を含み、 前記第2圧縮可能コンダクタ部材の他方の1つの第2の
末端部は、前記管の1つの第2管末端部に対して電気的
に接続された状態で挿入されていることを更なる特徴と
する、請求項9に記載のマイクロ波伝送線。 - 【請求項11】 前記マイクロ波伝送線は、複数の基板
上に形成された第1と第2マイクロ波回路の相互接続を
行い、 第1カプラナウエーブガイド(CPWG)伝送線を有する
1つの第1基板から構成された第1マイクロ波回路と、 第2カプラナウエーブガイド(CPWG)伝送線を有する
1つの第2基板から構成された第2マイクロ波回路と、 を具備して成り、 前記伝送線は、前記第1と第2CPWG伝送線との間の
直交系マイクロ波トランジションを提供するための相互
接続回路であり、 前記第1及び第2基板は、前記相互接続回路をサンドイ
ッチ状に挟持し、 前記トラフ部材の一方の第1終端は、前記第1CPWG
伝送線から成るグランド板面(接地面)と電気的に圧接
されて成る第1圧縮可能コンタクト(接点)であると共
に、前記第1CPWG伝送線の1つの中央コンダクタと
の接触は無く、 前記トラフ部材の他方の第2終端は、前記第2CPWG
伝送線から成るグランド板面(接地面)と電気的に圧接
されて成る第2圧縮可能コンタクト(接点)であると共
に、前記第2CPWG伝送線の1つの中央コンダクタと
の接触は無く、 前記第1圧縮可能コンタクトは、前記第1CPWG伝送
線の1つの中央コンダクタと圧接して成り、 前記第2圧縮可能コンタクトは、前記第2CPWG伝送
線の1つの中央コンダクタと圧接して成るように構成さ
れていることを更なる特徴とする、請求項4に記載のマ
イクロ波伝送線。
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