JP5666270B2 - 信号伝送媒体、高周波信号伝送媒体 - Google Patents
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Description
導波管やストリップ線路は、高周波信号の伝送という点では同軸ケーブルよりも優れている。しかし導波管では、可撓性が無いために、測定系の構成に制限ができてしまい、測定系を自由に構成することができない。ストリップ線路では、誘電体が不可欠であるために誘電体によるロスが大きくなり、正確な測定が困難になる。
このように、現状、EHF帯のような高周波信号を2つの装置間で伝送させる上で最適な信号伝送媒体は、市場に登場していない。
本発明の信号伝送媒体は、例えば、前記ストリップ導体の幅および前記一対の接地シートの空洞内の間隔が、それぞれ、前記ストリップ導体を伝送する信号の波長の1/4未満に構成されると、高次モードの信号伝搬が抑制され、良好な特性のストリップ線路となる。
この場合、例えば前記他の種類の高周波信号伝送媒体が導波管である場合に、前記伝送媒体変換機構が、前記一対の接地シートが前記導波管の開口部と同じサイズに削除して形成されたシート開口部と、前記導波管のフランジとの取付部とを含んで構成される。
このような構成の高周波信号伝送媒体は、可撓性を有しており、誘電体損失に伴う伝送損失が極めて小さく低損失となる。
この実施の形態では、プローブ部と導波管変換部とを有する信号伝送媒体の例を説明する。便宜上、このような信号伝送媒体を一体型プローブと呼ぶ。図1は、この一体型プローブを用いた、被測定デバイスの特性評価を行うための測定系の全体構成図である。
一体型プローブ1は、高周波信号、例えばEHF帯の信号の伝送を可能とする可撓性のある伝送線路部10を有しており、伝送線路部10の一端には、測定器2との間で信号の受け渡しを行うための導波管変換部20が形成されている。また、伝送線路部10の他端には、被測定デバイス5との間で信号の受け渡しを行うためのプローブ部30が形成されている。
高周波信号を受信するために測定ポートは導波管で構成されており、導波管のフランジに、導波管変換部20が接続される。
プローブ微動装置3及び試料台4により、プローブ部30と被測定デバイス5の位置が調整されて接触され、測定が行われる。
一体型プローブ1は、上述の通り、伝送線路部10、導波管変換部20、プローブ部30とを有するが、これらがそれぞれ分離して、測定時にのみ接続されるような構成であってもよい。但し、測定結果の安定性、測定系の構築のし易さを考慮すれば、一体型である方が便利である。
ストリップ導体11及び一対の接地シート12は、電気伝導度ができるだけ高い素材で構成された方がよく、また、そのために表面が平滑であることが望ましい。フレキシブルプリント基板13は、誘電体損失が小さく、絶縁性が高く、屈曲性を有する素材、例えばポリイミド、テフロン(登録商標)、液晶ポリマー等の有機絶縁シート材が好ましい。
このような構造にすることで、伝送線路部10は、可撓性を持ったサスペンデッド・ストリップ線路になる。
ストリップ導体11が高周波信号を伝送するときには、ストリップ導体11と接地シート12との間に、断面に対して平行に電界が生じる。電気力線の殆どは空洞15を通る。そのために、誘電体損失に伴う伝送損失が極めて小さくなり、低損失のストリップ線路が実現できる。
そのために、ストリップ導体の幅(w)及び接地シート12間の間隔(B)は、以下の式を満たせばよい。
ストリップ導体11の幅(w)<λ/4=0.75[mm]
接地シート12間の間隔(B)<λ/4=0.75[mm]
可撓性スペーサ14間の間隔(A)≧nλ
(n:可撓性スペーサの誘電率により決まる定数)
本実施形態において導波管変換部20は、伝送線路部10よりも幅が広く形成される。これは、測定器2の測定ポートの導波管の開口部と同じサイズに後述する開口部21を形成し、導波管のフランジに接続しやすくするためである。伝送線路部10の幅が、導波管の開口部のサイズよりも十分に大きく、フランジに接続しやすければ、導波管変換部20を伝送線路部10よりも幅広く形成する必要はない。
プローブ部30は、伝送線路部10上に誘電層33を形成し、その上に信号プローブチップ31及び2本の接地プローブチップ32を設けた構成になっている。絶縁層33により、信号プローブチップ31及び2本の接地プローブチップ32は伝送線路部10の接地シート12から分離される。伝送線路部10のストリップ導体11は、プローブ部30部分ではテーパ状になっており、幅が信号プローブチップ31の基端部分の幅と同程度になっている。また、プローブ部30下の伝送線路部10では、空洞15が誘電体スペーサにより埋められる。
信号プローブチップ31は、基端側で信号ビア34を介してストリップ導体11に接続される。信号ビア34は、誘電層33、接地シート12、誘電体スペーサ36、及びフレキシブルプリント基板13を貫通してストリップ導体11に接続される。信号ビア34を接地シート12から分離するために、信号ビア34と接地シート12との間にも誘電層33が形成される。
接地プローブチップ32は、基端側で接地ビア35を介して接地シート12に接続される。接地ビア35は、誘電層33及び誘電体スペーサ36を貫通して2つの接地シート12に接続される。接地ビア35は、ストリップ導体11の位置からずれて配置されるので、接地ビア35がストリップ導体11に影響を与えることはない。
次に、上記のように構成される一体型プローブ1の伝送線路部10の製造方法を、図9〜11により説明する。
まず、図9(a)にあるように、セパレータフィルム41、接着シート42、可撓性スペーサ14になるポリイミド43、接着シート42、セパレータフィルム41の順に積層して、2つの治具40で挟み込むことにより、これらを仮接着する。接着シート42には、例えばエポキシ系の接着剤が用いられ25[μm]の厚みで形成される。セパレータフィルム41は、治具40と接着シート42とが接着することを防止する目的で用いられ、可撓性スペーサ14の製造後に除去される。
ポリイミド43の厚さは、接地シート12間の間隔Bとなるために、伝送線路部10で伝送される信号の周波数に応じて決められる。
セパレータフィルム41、接着シート42、及びポリイミド43をレーザ除去加工した後、メタルマスク44を取り除く。このようにして可撓性スペーサ14が製造される。
まず、図10(a)にあるように、治具45上に、金属製、例えば銅から成る金属シート46、フレキシブルプリント基板13になるポリイミド47、金属シート46の順に積層して、その上に、フォトレジストシート49を積層圧着し、さらに、マスク48を配置する。マスク48の幅により、完成時のストリップ導体11の幅が決まる。この状態で紫外線照射等のフォトリソグラフィ技術により、マスク48で隠されている部分を残して、フォトレジストシート49を現像除去する。さらに、現像除去されていないフォトレジスト49を、金属シート46を除去するためのエッチングマスクとして、フォトレジストシート49で被覆されている部分を残して金属シート46を除去する。ポリイミド47の他方の面についても、フォトリソグラフィ技術による金属シート46の除去を行う。これにより、図10(b)に示すように、ポリイミド47の両面に、所定の幅の金属シート46が形成される。このポリイミド47の両面に残った金属シート46が、ストリップ導体11になる。
まず、治具50上に、接地シート12になる金属製、例えば銅からなる金属シート51を形成し、その上に図9(b)で製造した可撓性スペーサ14を接着させる。この際、接着シート42により金属シート51を接着させる。このような構成を2つ用意し、それらの間に図10(b)で製造したストリップ導体11のフレキシブルプリント基板13になるポリイミド47を挟み込む。この際、接着シート42によりポリイミド47を接着させる。
このようにして、図11(a)にあるように、図10(b)で製造したストリップ導体11を図9(b)で製造した2つの可撓性スペーサ14で挟み、高温加圧接着する。
その後、図11(b)にあるように、治具50を取り除き、必要に応じて外縁を切断、成形することで伝送線路部10が完成する。完成した伝送線路部10の一端に導波管変換部20を取り付け、他端にプローブ部30を取り付けることで、一体型プローブ1が製造される。
上記の説明において、被測定デバイス5からの出力を測定器2で測定する形態を採用しているが、被測定デバイス5に対してプローブ部30により給電するような形態であってもよい。つまり、一体型プローブ1により、被測定デバイス5からの出力信号を測定器2に伝送する他に、信号発生器等からの入力信号を被測定デバイス5に入力するような構成であってもよい。
このような構成では、2つの導波管間を伝送線路部10で接続することができる。導波管が一方の装置の入力ポートと他方の装置の出力ポートを構成するものであった場合、伝送線路部10を介して、該2つの装置間で高周波信号の伝送が可能になる。
このような構成では、ある部位と他の部位とをブローブヘッド30で接続することで、2つの部位間で高周波信号の伝送が可能になる。
Claims (5)
- EHF帯の信号を第1ポイントから第2ポイントへ伝達するための信号伝達媒体であって、第1ポイントとの間で信号の受け渡しを行う第1端部と、第2ポイントとの間で信号の受け渡しを行う第2端部と、前記第1端部と前記第2端部とを繋ぐ可撓性の伝送線路部とを有し、
前記伝送線路部は、
リボン状のフレキシブルプリント基板の略中央部に形成され、前記第1端部および前記第2端部の信号線同士を導通させるストリップ導体と、
前記フレキシブルプリント基板から互いに180度異なる方向に略等間隔で平行に配備された一対の接地シートと、を含み、
前記一対の接地シートは、それぞれ絶縁性部材から成る可撓性スペーサで部分的に支持されており、
各接地シートと前記ストリップ導体との間が空洞であり、
前記第1端部と前記第2端部の少なくとも一方から、前記ストリップ導体と電気的に接続された信号プローブチップ、および、前記接地シートと電気的に接続された接地プローブチップが露出している、
信号伝送媒体。 - 前記ストリップ導体の幅および前記一対の接地シートの空洞内の間隔が、それぞれ、前記ストリップ導体を伝送する信号の波長の1/4未満である、
請求項1記載の信号伝送媒体。 - 前記第1端部と前記第2端部の少なくとも一方に、前記信号プローブチップおよび前記接地プローブチップに代えて、前記ストリップ導体を伝送する信号を他の種類の高周波信号伝送媒体へ導くための伝送媒体変換機構が設けられている、
請求項1又は2記載の信号伝送媒体。 - 前記他の種類の高周波信号伝送媒体が導波管であり、
前記伝送媒体変換機構は、前記一対の接地シートが前記導波管の開口部と同じサイズに削除して形成されたシート開口部と、前記導波管のフランジとの取付部とを含んで構成されている、
請求項3記載の信号伝送媒体。 - EHF帯の信号を第1ポイントから第2ポイントへ伝達するための信号伝達媒体であって、
リボン状のフレキシブルプリント基板の略中央部に形成され、前記第1端部および前記第2端部の信号線同士を導通させるストリップ導体と、
前記フレキシブルプリント基板から互いに180度異なる方向に略等間隔で平行に配備された一対の接地シートと、を含み、
前記一対の接地シートは、それぞれ絶縁性部材から成る可撓性スペーサで部分的に支持されており、
各接地シートと前記ストリップ導体との間が空洞であり、
前記ストリップ導体の幅および前記一対の接地シートの空洞内の間隔が、それぞれ、前記ストリップ導体を伝送する信号の波長の1/4未満である、
高周波信号伝送媒体。
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