JP3420485B2 - 非放射性誘電体線路 - Google Patents

非放射性誘電体線路

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【発明の詳細な説明】 【0001】 【発明の属する技術分野】本発明は非放射性誘電体線路
に関し、例えばミリ波集積回路等に組み込まれて、高周
波信号のガイドとして用いられる非放射性誘電体線路に
関する。 【0002】 【従来の技術】従来の非放射性誘電体線路(Non Radiat
ive Dielectricで、以下、NRDという)は、図8に示
すように、断面矩形状の誘電体線路1の上下に平行平板
導体2、3を配置して構成されている。このような非放
射性誘電体線路では、平行平板導体2、3の間隔がλ/
2以下のとき、波長がλより大きい高周波信号は遮断さ
れて平行平板導体2、3間の空間には侵入できない。そ
して、平行平板導体2、3の間に誘電体線路1を介装す
ると、その誘電体線路1に沿って高周波信号を伝搬で
き、その高周波信号からの放射波は平行平板導体2、3
の遮断効果によって抑制される。尚、前記λは近似的に
真空中を伝搬する高周波信号(電磁波)の波長に等し
い。また、図8においては上側の平行平板導体2の一部
を切り欠いて記載した。 【0003】ところで、線路を伝播する高周波信号があ
る部分で反射すると、高周波デバイスに悪影響を及ぼし
たり、入力信号波と反射信号波とが合成されて、定在波
を作る現象が発生する。このため、回路にはできるだけ
反射波が発生しないように、線路の不連続部分でもでき
るだけインピーダンスが変化しないように保たれるのが
一般的である。 【0004】しかし、線路には終端があり、しかもでき
るだけ反射波を抑制しなければならない場合もある。終
端での反射を抑制するために、無反射終端器が用いられ
る。 【0005】また、高周波デバイスを保護するために、
入力される信号電力の強度を減衰させる場合がある。こ
のようなときには、線路内の一部に減衰器が用いられ
る。 【0006】従来の非放射性誘電体線路では、高周波信
号を減衰させたり、消滅させたりするためには、図9に
示すように、信号を減衰させる誘電体線路1の減衰部や
消滅させる終端部に、いわゆる減衰器4や終端器5を設
けていた。尚、図9においては減衰器4と終端器5の双
方を用いたが片方のみを用いることもできる。また、図
9においては上側の平行平板導体については省略した。 【0007】このような減衰器4や終端器5は、それぞ
れ図10(a)(b)に示すように、誘電体線路と同じ
断面形状を構成する減衰用誘電体線路片6、終端用誘電
体線路片7の上下方向中央部に、平行平板導体2、3と
平行に電波吸収体8が内蔵されており、その信号の進行
方向Xと反対側の部分の中央部には、誘電体線路部分と
インピーダンスをマッチングさせるため切れ込み9が形
成されていた。 【0008】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記非
放射性誘電体線路では、高周波信号を減衰消滅させる効
率が低いという問題があった。例えば、終端器5を使用
した場合、十分な終端特性を得るためには、電波吸収体
8の長さが約20mm必要であったが、これは小型化の
面で大きな制約になっていた。 【0009】また、誘電体を非常に細くて薄い帯状に加
工し、その表面に電波吸収体8のパターンを形成し、こ
の上に細くて薄い帯状の誘電体を配置し、これらを接着
することにより、減衰用誘電体線路片6、終端用誘電体
線路片7に電波吸収体8を内蔵した減衰器4や終端器5
を形成する必要があり、製造工程が非常に煩雑で作業性
が悪く、量産化を妨げていた。 【0010】さらに、加工上、誘電体線路と別に減衰器
4や終端器5を作製し、後で非放射性誘電体線路間に介
装する必要があったが、この際、目的の位置に正確に位
置決めして固定するのが困難で、製造工程や使用中に位
置ずれが生じたり、破損する危険性もあった。 【0011】本発明は、従来よりも小型で、より効率良
く高周波信号を減衰消滅できるとともに、製造が容易で
量産に適する非放射性誘電体線路を提供することを目的
とする。 【0012】 【課題を解決するための手段】本発明の非放射性誘電体
線路は、高周波信号の波長λに対して間隔がλ/2以下
である一対の平行平板導体の間に、誘電体線路を介装し
てなる非放射性誘電体線路であって、前記誘電体線路の
途中および/または終端部における両側面の上端部およ
び下端部に、高周波信号の進行方向に向けて拡幅するテ
ーパ部と、該テーパ部に連続して形成された一定幅の帯
状部とからなる電波吸収体をそれぞれ設けてなるもので
ある。 【0013】 【0014】 【作用】従来の非放射性誘電体線路では、誘電体線路と
同じ断面形状の減衰用誘電体線路片、終端用誘電体線路
片の上下方向中央部に電波吸収体のパターンを挟んで構
成していたが、これは誘電体線路の上下方向中央部が横
方向の電場が最も強く、この部分に電波吸収体を内蔵す
ることによって効率のよい減衰を得るためであった。 【0015】本発明者等は、非放射性誘電体線路の電磁
場の分布を検討した結果、誘電体線路の側面の上下端部
に、縦方向の電場が強い部位があることに着目し、この
誘電体線路の側面の上下端部に電波吸収体を設けること
により、従来の非放射性誘電体線路と同等あるいはそれ
以上の高周波信号の減衰消滅効果を有することができる
のである。 【0016】また、縦方向の電場が強い部位は誘電体線
路の両側面の上下端部4箇所にあり、これらの両側の側
面の上下端部に電波吸収体を設けることにより、従来の
ものよりも小型で効率のよい終端、減衰特性が得られ
る。 【0017】さらに電波吸収体を設ける位置は誘電体線
路の表面なので、細くて薄い帯状の誘電体により電波吸
収体を挟持するような工程は必要なく、単に電波吸収体
を誘電体線路側面に貼付、接着、接合等することにより
設ければ良く、製造が容易であり、信頼性を向上でき
る。 【0018】本発明の非放射性誘電体線路は、50GH
z以上の高周波で使用される場合に好適に用いられる。 【0019】 【発明の実施の形態】本発明の非放射性誘電体線路の斜
視図を図1に示す。図1において、11は下側の平行平
板導体、12は誘電体線路、13は減衰器、14は終端
器である。尚、同図において、上側の平行平板導体は省
略してある。また、図1では終端器、減衰器を双方とも
用いているが、もちろん片方のみを用いることもでき
る。 【0020】平行平板導体11は、高い電気伝導度及び
加工性の点で、Cu、Al、Fe、SUS(ステンレ
ス)、Ag、Au、Pt等の導体板、あるいはこられの
導体層を表面に形成した絶縁板でもよい。 【0021】誘電体線路12はテフロン等の低損失樹脂
材料、コージェライト等の低誘電率セラミック材料から
なることが望ましい。これらは低損失で加工が容易であ
り、量産に適しているからである。また、誘電体線路1
2は一組の平行平板導体の間に複数設けても構わない。 【0022】減衰器13は、図2に示すように、減衰用
誘電体線路片16の両側面の上下端部に、減衰用電波吸
収体17を4か所形成することにより構成されている。
一方、終端器14は、図3に示すように、終端用誘電体
線路片19の両側面の上下端部に、終端用電波吸収体2
0を4か所形成することにより構成されている。電波吸
収体17、20は、例えば、抵抗体材料や電波吸収材料
を蒸着したり、これらの材料を含有するペーストを塗布
し、焼き付けて形成したり、また、予め抵抗体材料や電
波吸収材料で形成された電波吸収体17、20を側面に
貼付することにより形成される。 【0023】電波吸収体17、20は、抵抗体材料もし
くは電波吸収材料であればどのような材料でも良い。抵
抗体材料としては、効率のよい減衰特性を得るためには
ニッケルクロム合金、カーボン等であることが望まし
い。電波吸収材料としては、例えば、パーマロイ、セン
ダスト等がある。 【0024】また、電波吸収体17、20は、誘電体線
路12とインピーダンスマッチングをとるために、高周
波信号の進行方向Xに向けて次第に拡幅するテーパ部2
3を有しており、効率良い減衰特性を得るために、中央
部には一定幅の帯状部25が形成されている。 【0025】そして、テーパ部23の反対側の減衰用電
波吸収体17には、高周波信号の進行方向Xに向けて縮
幅するテーパ部26を有している。 【0026】電波吸収体17、20の帯状部25の幅
は、反射やモード変換が大きくならない限りどのような
寸法でも良いが、良好な減衰特性と反射特性が得られる
という点から、誘電体線路12の高さ(平行平板導体間
隔)の10〜40%程度が望ましい。 【0027】誘電体線路片16、19は誘電体ならどの
ようなものでも良いが、誘電体線路12とのインピーダ
ンスのマッチングをとり反射を極力押さえるという観点
から、誘電体線路12と同じ断面形状、材質とすること
が望ましい。 【0028】誘電体線路片16、19、電波吸収体1
7、20の長さは、終端器14として使用する場合、十
分な終端特性が得られる寸法とし、減衰器13として使
用する場合、望みの減衰量を達成する寸法とされてい
る。 【0029】以上のように構成された非放射性誘電体線
路では、誘電体線路12の両側面における上端部および
下端部に電波吸収体17、20を設けたので、小型化し
た場合でも高周波信号を減衰消滅させる効率を大きく向
上できる。 【0030】また、誘電体線路12の両側面に電波吸収
体17、20を貼付、蒸着等して形成すれば良く、従来
のように内蔵する必要がないため、容易にかつ安価に製
造でき、しかも非放射性誘電体線路として信頼性を向上
できる。 【0031】さらに、本発明の電波吸収体は誘電体線路
の側面に設けられ、従来の電波吸収体は誘電体線路の内
部に設けられるため、図4に示すように、誘電体線路の
側面と内部に電波吸収体を設けることもできる。図4は
終端器を示すもので、終端用誘電体線路片31の側面に
は、図3に示したような電波吸収体33が形成され、内
部には、図10(a)に示したような電波吸収体35が
内蔵されている。 【0032】このような非放射性誘電体線路では、高周
波信号の減衰消滅特性をさらに向上でき、小型化を促進
することができる。 【0033】尚、本発明では、減衰器、終端器を別個に
形成することなく、誘電体線路の側面に電波吸収体のパ
ターンを直接形成して作製することもでき、この場合、
部品点数が減少する上、減衰器、終端器を適当な位置に
正確に取り付ける工程を省略することができるので、信
頼性が高く、安価で高性能な非放射性誘電体線路を提供
できる。 【0034】また、上記例では、誘電体線路の両側面の
上下端部の4箇所に電波吸収体を形成した例について説
明したが、電波吸収体を1か所形成してもある程度の効
果を有する。 【0035】尚、本発明は上記の実施形態に限定される
ものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々
の変更は何等差し支えない。 【0036】 【実施例】Cuからなる縦100×横100×厚み8m
mの2枚の平行平板導体を用意し、これらの平行平板導
体の間に、コージェライトからなる高さ2.25mm×
巾1mm×長さ30mmの誘電体線路を配置し、図5の
非放射性誘電体線路を以下のようにして作製した。 【0037】終端用誘電体線路片19は誘電体線路12
と同じ材質、断面形状を持つもので、長さは16mmと
し、図のように両側の側面の上端部および下端部にカー
ボン含有ペーストからなる抵抗体材料のペーストを塗
布、乾燥させて電波吸収体20のパターンを形成した。
電波吸収体20の長さは終端用誘電体線路片19と同じ
16mmで、誘電体線路12に近い部位8mmをテーパ
部23とし、帯状部25の幅は0.8mmとした。 【0038】一方、図10(a)の終端器5を有する従
来の非放射性誘電体線路を、上記と同様の材料を用いて
作製した。この際、終端用誘電体線路片の長さが16m
mと20mmの2種類の非放射性誘電体線路を作製し
た。電波吸収体の長さは終端用誘電体線路片の長さと同
じ16mmと20mmとし、テーパ部はその半分の8、
10mmとした。 【0039】本発明と従来の非放射性誘電体線路につい
て、ミリ波(数10〜数100GHz帯)反射特性をヒ
ューレットパッカード社製〔8757C〕により測定
し、その結果を図6に記載した。 【0040】この図6から、本発明品は従来品に比べ、
電波吸収体の長さを短くした場合でも反射率が小さくな
り、良好な終端器特性を有することが判る。 【0041】また、上記と同様にして、図4に示した終
端用誘電体線路片の長さが10mmの非放射性誘電体線
路を作製した。この非放射性誘電体線路について反射特
性を測定し、図7に記載した。 【0042】この図7から、図4に示した本発明の非放
射性誘電体線路では、電波吸収体の長さが図10(a)
の非放射性誘電体線路の半分となった場合でも反射率が
小さくなり、良好な終端器特性を有することが判る。 【0043】 【発明の効果】本発明の非放射性誘電体線路は、誘電体
線路の途中や終端部における側面に電波吸収体を設けた
ので、製造が容易で量産に適していると同時に、従来よ
りも小型で、より高性能とすることができる。また、誘
電体線路の正確な位置に固定する位置決め作業が不要
で、信頼性が高く、安価に製造することができる。従っ
て、ミリ波集積回路、マイクロ波集積回路、又はハイブ
リッド型の集積回路に応用できる。
【図面の簡単な説明】 【図1】本発明の非放射性誘電体線路の基本構成を示
し、上側の平行平板導体を省略したものの斜視図であ
る。 【図2】図1の減衰器を示すもので、(a)は減衰器の
斜視図、(b)は減衰器の分解斜視図である。 【図3】図1の終端器を示すもので、(a)は終端器の
斜視図、(b)は終端器の分解斜視図である。 【図4】図3の終端器に従来の電波吸収体を内蔵した状
態を示す分解斜視図である。 【図5】終端器を有する非放射性誘電体線路を示す斜視
図である。 【図6】図3と図10(a)の終端器を用いた非放射性
誘電体線路の反射率と周波数との関係を示すグラフであ
る。 【図7】図4と図10(a)の終端器を用いた非放射性
誘電体線路の反射率と周波数との関係を示すグラフであ
る。 【図8】非放射性誘電体線路の斜視図である。 【図9】従来の非放射性誘電体線路の斜視図である。 【図10】(a)は従来の非放射性誘電体線路の終端
器、(b)は従来の非放射性誘電体線路の減衰器を示す
分解斜視図である。 【符号の説明】 11・・・下側の平行平板導体 12・・・誘電体線路 13・・・減衰器 14・・・終端器 16・・・減衰用誘電体線路片 17・・・減衰用電波吸収体 19、31・・・終端用誘電体線路片 20、33・・・終端用電波吸収体 23・・・テーパ部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01P 3/16 H01P 1/22 H01P 1/26

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】高周波信号の波長λに対して間隔がλ/2
    以下である一対の平行平板導体の間に、誘電体線路を介
    装してなる非放射性誘電体線路であって、前記誘電体線
    路の途中および/または終端部における両側面の上端部
    および下端部に、高周波信号の進行方向に向けて拡幅す
    るテーパ部と、該テーパ部に連続して形成された一定幅
    の帯状部とからなる電波吸収体をそれぞれ設けてなるこ
    とを特徴とする非放射性誘電体線路。
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