JP6392107B2 - 高周波伝送基板 - Google Patents

Description

本発明は、複数の信号ラインを備えた高周波伝送基板に関する。

複数の高周波信号を伝送するための多チャンネル高周波伝送基板として、複数の信号ラインを備えた高周波伝送基板が広く利用されている。このような高周波伝送基板においては、或る信号ラインを伝送される高周波信号が他の信号ラインに乗り移るクロストークと呼ばれる現象が知られている。

このようなクロストークを抑えた高周波伝送基板として、特許文献１に記載の信号伝送基板が知られている。特許文献１に記載の信号伝送基板においては、互いに隣接する信号ライン（特許文献１における「信号伝送線路」）の間に、基板に埋設された接地線路を配置することによって、クロストークの低減を図っている。

特開平１１−２６６０１５号公報（１９９９年９月２８日公開）

しかしながら、従来の高周波伝送基板においては、そのサイズを小型化すると、クロストークが大きくなるという問題があった。

すなわち、高周波伝送基板のサイズを小型化することは、（１）信号ライン同士の間隔を狭くすること、及び、（２）信号ライン間に配置されるグランドパターンの幅を狭くすることを意味する。そして、上記（１）及び（２）の構造変更は、何れも、クロストークを大きくする方向に作用する。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の信号ラインを備えた高周波伝送基板において、信号ライン間に生じるクロストークを抑制しつつ、そのサイズを小型化することである。

上記の課題を解決するために、本発明に係る高周波伝送基板は、誘電体基板の表裏に信号ラインとグランドパターンとが交互に配置された高周波伝送基板において、表面側の信号ラインと裏面側のグランドパターンとが互いに対向し、裏面側の信号ラインと表面側のグランドパターンとが互いに対向する、ことを特徴とする。

上記の構成によれば、誘電体基板の表裏の何れか一方に信号ラインとグランドラインとが交互に配置された高周波伝送基板と比較して、同一面内に配置された信号ライン同士の間隔を狭くすることなく、信号ラインの本数を２倍にすることができる。すなわち、同一面内に配置された信号ライン同士の間隔を狭めることなく、信号ラインの実装密度を向上させることができる。

また、上記高周波伝送基板においては、表面側の信号ラインと裏面側のグランドパターンとが互いに対向し、裏面側の信号ラインと表面側のグランドパターンとが互いに対向するように構成されている。したがって、表面側の信号ラインと裏面側の信号ラインとが対向するように配置された高周波伝送基板と比較して、表面に配置された信号ラインと裏面に配置された信号ラインとの距離を広げることができる。

以上のことから、上記の構成によれば、（１）表面側の信号ライン同士のクロストーク、（２）裏面側の信号ライン同士のクロストーク、及び、（３）表面側の信号ラインと裏面側の信号ラインとのクロストークを抑制しつつ、そのサイズを小型化することができる。

また、同一面内において隣接する信号ライン同士の間隔を広く保てることは、これらの信号ラインの間に配置されるグランドパターンの幅を広く保てることを意味する。このため、高い信号周波数まで低いクロストークを維持することができる。

本発明に係る高周波伝送基板において、表面側及び裏面側の信号ラインには、該信号ラインが伝送する高周波信号を増幅する増幅器が挿入されている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、表面側及び裏面側の信号ラインが伝送する高周波信号を増幅することができる。また、上述したように、信号ラインの間に配置されるグランドパターンの幅を広く保てるので、高い信号周波数まで増幅器の発振を抑えることができる。

また、表面側の信号ラインのみに、又は、裏面側の信号ラインのみに熱源である増幅器を挿入した場合、誘電体基板の表面側と裏面側とに温度差が生じて熱膨張に差がでるので、誘電体基板が反るという問題を生じ得る。これに対し、上記の構成によれば、表面側及び裏面側の信号ラインに増幅器を挿入しているので、このような問題を回避することができる。

また、所定の本数の信号ラインを、全て表面側に配置する場合（従来技術）と、一部を表面側に配置し、残りを裏面側に配置する場合（上記構成）とを比べると、後者の方が放熱性に優れる。したがって、上記の構成によれば、増幅器の温度を従来よりも低く抑え、その結果、熱雑音を小さく抑えることができる。

本発明に係る高周波伝送基板において、表面側の信号ラインに挿入される増幅器は、矩形格子の格子点に配置されており、裏面側の信号ラインに挿入される増幅器は、上記誘電体基板を平面視したときに、上記矩形格子の面心に配置されている、ことが好ましい。

誘電体基板の特定の箇所に複数の増幅器が集中配置されている場合、これらの増幅器が高温になるため、これらの増幅器により増幅される高周波信号に含まれる熱雑音が大きくなるという問題を生じ得る。また、誘電体基板において、これらの増幅器が集中配置された箇所とそれ以外の箇所との間に温度差が生じるので、誘電体基板が歪むという問題を生じ得る。これに対し、上記の構成によれば、表面側及び裏面側の信号ラインに挿入された増幅器が分散配置されているので、これらの問題を回避することができる。

本発明に係る高周波伝送基板において、上記誘電体基板には、グランドとして機能する内層が形成されている、ことが好ましい。

グランドとして機能する内層は、表面側の信号ラインと裏面側の信号ラインとを互いに遮蔽する遮蔽層として機能する。したがって、上記の構成によれば、表面側の信号ラインと裏面側の信号ラインとにおけるクロストークを更に抑制することができる。

本発明に係る高周波伝送基板において、表面側及び裏面側の各信号ラインが伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ_１として、表面側の各信号ラインを挟み込む表面側のグランドパターン同士の間隔と、裏面側の各信号ラインを挟み込む裏面側のグランドパターン同士の間隔とは、それぞれ０．１×λ_１以下である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、表面側の信号ライン及びそれを挟み込む表面側のグランドパターン、並びに、裏面側の信号ライン及びそれを挟み込む裏面側のグランドパターンは、良好なコプレナーウェーブガイドとして機能する。したがって、上記高周波伝送基板は、表面側の信号ラインと裏面側の信号ラインとにおけるクロストークをより抑制することができる。

本発明に係る高周波伝送基板は、表面側のグランドパターンの表面側の信号ラインに対向する辺に沿って柵状に配置された、表面側のグランドパターンと裏面側のグランドパターンとを短絡する第１の短絡ポスト群と、裏面側のグランドパターンの裏面側の信号ラインに対向する辺に沿って柵状に配置された、表面側のグランドパターンと裏面側のグランドパターンとを短絡する第２の短絡ポスト群と、を更に備えている、ことが好ましい。

上記の構成によれば、表面側のグランドパターンの電位と裏面側のグランドパターンの電位とは、よりよく一致する。また、表面側のグランドパターンにおける電位分布及び裏面側のグランドパターンにおける電位分布は、より均一になる。したがって、上記高周波伝送回路は、よりよいコプレナーウェーブガイドとして機能する。

本発明に係る高周波伝送基板において、表面側及び裏面側の各信号ラインが伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ_１として、第１の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、表面側の信号ラインを介して対向する２つの短絡ポストの中心軸間隔と、第２の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、裏面側の信号ラインを介して対向する２つの短絡ポストの中心軸間隔とは、それぞれ０．１×λ_１以下である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、信号ラインの各々を挟み込む２つのグランドパターンを一点接地された状態と見なすことができる。これにより、上記高周波伝送回路は、よりよいコプレナーウェーブガイドとして機能する。

本発明に係る高周波伝送基板において、表面側及び裏面側の各信号ラインが伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ_１として、第１の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、表面側のグランドパターンの同一の辺に沿って配置された互いに隣接する２つの短絡ポストの中心軸間隔と、第２の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、裏面側のグランドパターンの同一の辺に沿って配置された互いに隣接する２つの短絡ポストの中心軸間隔とは、それぞれ０．１×λ_１以下である、ことが好ましい。

上記の構成によれば、第１の短絡ポスト群は、表面側の信号ラインが伝送する高周波信号がつくる電界の遮蔽壁として機能する。また、第２の短絡ポスト群は、裏面側の信号ラインが伝送する高周波信号がつくる電界の遮蔽壁として機能する。したがって、第１及び第２の短絡ポスト群は、表面側の信号ライン及び裏面側の信号ラインにおけるクロストークを更に抑制することができる。

本発明によれば、複数の信号ラインを備えた高周波伝送基板において、信号ライン間に生じるクロストークを抑制しつつ、そのサイズを小型化することができる。

本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送基板の構成を示す斜視図である。 （ａ）は、上記高周波伝送基板の構成を示す上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す上記高周波伝送基板のＡ−Ａ’線における断面図である。 （ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る高周波伝送基板の構成を示す上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す上記高周波伝送基板のＢ−Ｂ’線における断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る高周波伝送基板の構成を示す断面図である。 （ａ）は、本発明の第４の実施形態に係る高周波伝送基板の構成を示す上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示す高周波伝送基板のＣ−Ｃ’線における断面図である。 （ａ）は、本発明の変形例に係る高周波伝送基板の構成を示す上面図である。（ｂ）は、（ａ）に示すＤ−Ｄ’線における断面図である。 （ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施形態に係る高周波伝送基板を適用した高周波信号送信装置の構成を示すブロック図である。

〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る高周波伝送基板１０について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る高周波伝送基板１０の斜視図である。図２の（ａ）は、本実施形態に係る高周波伝送基板１０の上面図であり、図２の（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ’線における高周波伝送基板１０の断面図である。

高周波伝送基板１０は、複数の高周波信号を伝送するための多チャンネル高周波伝送基板であり、図１に示すように、誘電体基板１１、信号ライン１２、グランドパターン１３、信号ライン１４、及びグランドパターン１５を備えている。

誘電体基板１１は、例えばガラスエポキシなどの誘電体からなる基板である。誘電体基板１１は、図１に図示された座標系において、表（おもて）面１１ａ及び裏面１１ｂがｘｙ面と平行になり、裏面１１ｂから表面１１ａに向かう向きがｚ軸正方向と一致するように配置される。

誘電体基板１１の表面１１ａには、２本の信号ライン１２と、３つのグランドパターン１３とが形成されている。具体的には、信号ライン１２は、信号ライン１２１〜１２２からなり、グランドパターン１３は、グランドパターン１３１〜１３３からなる。

本実施形態において、信号ライン１２及びグランドパターン１３は、図１に図示された座標系においてｙ軸方向に延伸している。また、信号ライン１２とグランドパターン１３とは、図１に図示された座標系においてｘ軸方向に対して交互に配置されている。換言すれば、信号ライン１２１〜１２２及びグランドパターン１３１〜１３３は、ｙ軸方向に平行なストライプ状に配置されている。

信号ライン１２及びグランドパターン１３は、何れも銅、アルミニウムなどの導電体からなる薄膜である。

誘電体基板１１の裏面１１ｂには、２本の信号ライン１４と、３つのグランドパターン１５とが形成されている。具体的には、信号ライン１４は、信号ライン１４１〜１４２からなり、グランドパターン１５は、グランドパターン１５１〜１５３からなる。

本実施形態において、信号ライン１４及びグランドパターン１５は、図１に図示された座標系においてｙ軸方向に真直ぐに延伸している。また、信号ライン１４とグランドパターン１５とは、図１に図示された座標系においてｘ軸方向に対して交互に配置されている。換言すれば、信号ライン１４１〜１４２及びグランドパターン１５１〜１５３は、ｙ軸方向に平行なストライプ状に配置されている。

信号ライン１４及びグランドパターン１５は、信号ライン１２及びグランドパターン１３と同様に、何れも銅、アルミニウムなどの導電体からなる薄膜である。

図２の（ａ）は、高周波伝送基板１０を平面視した場合の上面図である。以下において平面視とは、高周波伝送基板１０を表面１１ａの側から、すなわち、図１に図示された座標系のｚ軸正方向側から見ることを意味する。表面１１ａに形成されている信号ライン１２及びグランドパターン１３を実線にて示し、裏面１１ｂに形成されている信号ライン１４及びグランドパターン１５を破線にて示す。図２の（ｂ）は、（ａ）に示すＡ−Ａ’線における高周波伝送基板１０の断面を、図１に図示された座標系のｙ軸負方向側から見た場合の断面図である。

図２の（ａ）に示すように、表面側の信号ライン１２と裏面側の信号ライン１４とは、平面視したときに重ならないように配置されている。換言すれば、図２の（ｂ）に示すように、表面側の信号ライン１２と裏面側のグランドパターン１５とが互いに対向し、裏面側の信号ライン１４と表面側のグランドパターン１３とが互いに対向するように表面１１ａ及び裏面１１ｂに配置されている。

誘電体基板１１の表面１１ａに信号ライン１２が設けられ、裏面１１ｂに信号ライン１４が設けられていることによって、特許文献１に記載された信号伝送基板のように誘電体基板の片面にのみ信号ラインを備えた構成と比較して、信号ラインの本数を２倍にすることができる。すなわち、誘電体基板１１の表面１１ａ又は裏面１１ｂ内において隣接する信号ライン同士の間隔を狭めることなく信号ライン１２，１４の実装密度を向上させることができる。

また、高周波伝送基板１０において、表面側の信号ライン１２と裏面側のグランドパターン１５とが互いに対向し、裏面側の信号ライン１４と表面側のグランドパターン１３とが互いに対向するように構成されている。したがって、表面側の信号ラインと裏面側の信号ラインとが対向するように配置された高周波伝送基板と比較して、表面に配置された信号ラインと裏面に配置された信号ラインとの間隔を広げることができる。

以上のことから、高周波伝送基板１０は、（１）表面側の信号ライン１２同士におけるクロストーク、（２）裏面側の信号ライン１４同士におけるクロストーク、（３）表面側の信号ライン１２と裏面側の信号ライン１４とにおけるクロストークのそれぞれを抑制しつつ、そのサイズを小型化することができる。

また、互いに隣接する表面側の信号ライン１２同士の間隔を広く保てることは、これらの信号ライン１２同士の間に配置されるグランドパターン１３の幅を広く保てると言い換えられる。同様に、互いに隣接する裏面側の信号ライン１４同士の間隔を広く保てることは、これらの信号ライン１４同士の間に配置されるグランドパターン１５の幅を広く保てると言い換えられる。グランドパターン１３，１５の幅を広く保てることによって、高周波伝送基板１０は、高い信号周波数まで低いクロストークを維持することができるという副次的な効果を奏する。

ここで、図２に示すように、表面側の各信号ライン１２を挟み込む表面側のグランドパターン１３同士の間隔を幅Ｗ_１３として、裏面側の各信号ライン１４を挟み込む裏面側のグランドパターン１５同士の間隔を幅Ｗ_１５とする。また、表面側及び裏面側の各信号ライン１２，１４が伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ_１とする。このとき、高周波伝送基板１０において、幅Ｗ_１３は、０．１×λ_１以下であり、且つ、幅Ｗ_１５も、０．１×λ_１以下であることが好ましい。

この構成によれば、各信号ライン１２及びそれを挟み込むグランドパターン１３、並びに、各信号ライン１４及びそれを挟み込むグランドパターン１５は、良好なコプレナーウェーブガイドとして機能し、（１）各信号ライン１２間、（２）各信号ライン１４間、（３）各信号ライン１２及び各信号ライン１４間におけるクロストークをより抑制することができる。

〔第２の実施形態〕
図３の（ａ）は、本発明の第２の実施形態に係る高周波伝送基板２０の構成を示す上面図であり、図３の（ｂ）は、（ａ）に示すＢ−Ｂ’線における高周波伝送基板２０の断面図である。

本実施形態に係る高周波伝送基板２０は、第１の実施形態に係る高周波伝送基板１０と比較して、短絡ポスト群１６を更に備えている点が異なる。具体的には、（１）誘電体基板１１の表面側のグランドパターン１３を構成する４辺のうち信号ライン１２に対向する辺に沿って柵状に配置された短絡ポスト群１６ａと、（２）裏面側のグランドパターン１５を構成する４辺のうち信号ライン１４に対向する辺に沿って柵状に配置された短絡ポスト群１６ｂと、を更に備えている（図３の（ａ）参照）。短絡ポスト群１６ａ及び短絡ポスト群１６ｂは、何れもグランドパターン１３とグランドパターン１５とを短絡するように配置されている。

また、高周波伝送基板２０は、図３の（ａ）に示すように高周波伝送基板２０の外周を構成する４辺のうち信号ライン１２及び信号ライン１４が延伸される方向と平行な辺に沿って柵状に配置された短絡ポスト群であって、グランドパターン１３とグランドパターン１５とを短絡する短絡ポスト群１６ｃ（第３の短絡ポスト群）を更に備えていてもよい。

短絡ポスト群１６を構成する複数の短絡ポストの各々は、誘電体基板１１を貫通するように形成されたスルーホールの内側に充填された導電体、又は、上記スルーホールの内壁に形成された導電体からなる。短絡ポスト群１６の上端は、グランドパターン１３に接触し、短絡ポスト群１６の下端は、グランドパターン１５に接触している。すなわち、短絡部１６は、互いに対向するグランドパターン１３とグランドパターン１５とを短絡する。

複数の短絡ポスト群１６がグランドパターン１３とグランドパターン１５とを複数の位置において短絡することによって、グランドパターン１３の電位とグランドパターン１５の電位とは、よりよく一致する。また、グランドパターン１３における電位分布及びグランドパターン１５における電位分布は、より均一になる。

以下において、第１の短絡ポスト群１６ａに属する２つの短絡ポストのうち、表面側の信号ライン１２を介して対向する２つの短絡ポストの中心軸間隔を幅Ｗ_１６ａｘとし、第２の短絡ポスト群１６ｂに属する２つの短絡ポストのうち、裏面側の信号ラインを介して対向する２つの短絡ポストの中心軸間隔を幅Ｗ_１６ｂｘとする（図３の（ａ）及び（ｂ）参照）。また、第１の短絡ポスト群１６ａに属する２つの短絡ポストのうち、表面側のグランドパターン１３の同一の辺に沿って配置された互いに隣接する２つの短絡ポストの中心軸間隔を幅_{Ｗ１６ａｙ}とし、第２の短絡ポスト群１６ｂに属する２つの短絡ポストのうち、裏面側のグランドパターンの同一の辺に沿って配置された互いに隣接する２つの短絡ポストの中心軸間隔を幅Ｗ_１６ｂｙとする（図３の（ａ）参照）。

ここで、表面側及び裏面側の各信号ライン１２，１４が伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ_１とする。高周波伝送基板２０において、幅Ｗ_１６ａｘは、０．１×λ_１以下であり、幅_１６ｂｘも、０．１×λ_１以下であることが好ましい。当該構成によれば、信号ライン１２を伝送する高周波信号にとって、その信号ライン１２を挟み込むグランドパターン１３は、一点接地されていると見なすことができる。また、信号ライン１４を伝送する高周波信号にとって、その信号ライン１４を挟み込むグランドパターン１５は、一点接地されていると見なすことができる。したがって、高周波伝送基板２０は、高周波伝送基板１０と比較してよりよいコプレナーウェーブガイドとして機能する。

また、高周波伝送基板２０において、幅Ｗ_１６ａｙは、０．１×λ_１以下であり、幅_１６ｂｙも、０．１×λ_１以下であることが好ましい。当該構成によれば、短絡ポスト群１６ａは、信号ライン１２が伝送する高周波信号がつくる電界の遮蔽壁として機能する。また、短絡ポスト群１６ｂは、信号ライン１４が伝送する高周波信号がつくる電界の遮蔽壁として機能する。したがって、短絡ポスト群１６ａ及び短絡ポスト群１６ｂは、信号ライン１２及び信号ライン１４におけるクロストークを更に抑制することができる。

〔第３の実施形態〕
本発明の第３の実施形態に係る高周波伝送基板について、図４を参照して説明する。なお、上述した各実施形態に係る高周波伝送基板と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。

図４は、本実施形態に係る高周波伝送基板３０の構成を示す断面図であって、信号ライン１２及び信号ライン１４の長手方向に直行する面（図１に図示された座標系におけるｚｘ面に相当する面）における断面図である。本実施形態に係る高周波伝送回路３０は、第１の実施形態に係る高周波伝送回路１０と比較して、誘電体基板１１の内部に設けられた内層であって、グランドとして機能する内層１７を備えている点が異なる。以下において、内層１７のことをグランド層１７とも表現する。グランド層１７は、銅、アルミニウムなどの導電体からなる導体膜又は導体板である。

グランド層１７は、図４に示すように、誘電体基板１１を第１誘電体部１１１と第２誘電体部１１２とに分割するように誘電体基板１１に挿入されている。第１誘電体部１１１は、誘電体基板１１の表面１１ａを含み、第２誘電体部１１２は、誘電体基板１１の裏面１１ｂを含む。

このように構成されたグランド層１７は、信号ライン１２と信号ライン１４とを互いに遮蔽する遮蔽層として機能するため、信号ライン１２及び信号ライン１４におけるクロストークを更に抑制することができる。

〔第４の実施形態〕
本発明の第４の実施形態に係る高周波伝送基板は、誘電体基板の表面側及び裏面側の信号ラインに、該信号ラインが伝送する高周波信号を増幅する増幅器を挿入したものである。本発明の第４の実施形態に係る高周波伝送基板４０は、具体的には以下のように構成されている。本実施形態に係る高周波伝送基板４０について、図５を参照して説明する。なお、上述した各実施形態に係る高周波伝送基板と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。

本実施形態に係る高周波伝送基板４０は、具体的には図５に示すように構成されている。図５の（ａ）は、本実施形態に係る高周波伝送基板４０の構成を示す上面図であり、図５の（ｂ）は、（ａ）に示すＣ−Ｃ’線における高周波伝送基板４０の断面図である。本実施形態に係る高周波伝送基板４０は、第１の実施形態に係る高周波伝送基板１０と比較して、表面側の信号ライン１２が伝送する高周波信号の振幅を増幅する増幅器群１７１〜１７２（特許請求の範囲に記載の増幅器）と、裏面側の信号ライン１４が伝送する高周波信号の振幅を増幅する増幅器群１８１〜１８２（特許請求の範囲に記載の増幅器）と、を更に備えている。

具体的には、増幅器群１７１は、信号ライン１２１に挿入された増幅器１７１ａ及び増幅器１７１ｂと、信号ライン１２２に挿入された増幅器１７２ａ及び増幅器１７２ｂとからなり、増幅器群１８１は、信号ライン１４１に挿入された増幅器１８１ａ及び増幅器１８２ｂと、信号ライン１４２に挿入された増幅器１８２ａ及び増幅器１８２ｂとからなる。

以下、増幅器群１７１を例にして、その構成を説明する。本実施形態において、増幅器１７１は、２段の増幅器を備えている。具体的には、増幅器１７１は、初段の増幅器１７１ａと次段の増幅器１７１ｂとを備えている。また、増幅器１７１は、増幅器１７１ａと増幅器１７１ｂとを接続する接続ライン１７１ｃを備えている。

初段の増幅器１７１ａは、入力端子、出力端子、及び２つのグランド端子を備えている。初段の増幅器１７１ａの入力端子は、第１信号ライン１２１の入力側線路に接続されており、出力端子は、接続ライン１７１ｃに接続されており、２つのグランド端子は、それぞれグランドパターン１３１及びグランドパターン１３２に接続されている。また、次段の増幅器１７１ｂも同様に、入力端子、出力端子、及び２つのグランド端子を備えている。次段の増幅器１７１ｂの入力端子は、接続ライン１７１ｃに接続されており、出力端子は、第１信号ライン１２１の出力側線路に接続されており、２つのグランド端子は、それぞれグランドパターン１３１及びグランドパターン１３２に接続されている。

初段の増幅器１７１ａは、信号ライン１２１の入力側線路から入力された第１高周波信号を所定のゲインで増幅した後に接続ライン１７１ｃに出力する。次段の増幅器１７１ｂは、初段の増幅器１７１ａが増幅した第１高周波信号を、更に所定のゲインで増幅した後に信号ライン１２１の出力側線路に出力する。

初段の増幅器１７１ａには、ＬＮＡ（Low Noise Amplifier）と呼ばれるタイプの増幅器を用いることが好ましい。ＬＮＡは、ゲインが小さいものの発生するノイズが少ない増幅器であり、入力された第１高周波信号のＳ／Ｎ比をより向上させることができる。

次段の増幅器１７１ｂには、ＬＮＡと比較してゲインの大きな増幅器を用いることが好ましい。ゲインの大きな増幅器を用いることによって、高周波伝送基板４０の後段に好適な振幅を有する第１高周波信号を出力することができる。

増幅器１７２、増幅器１８１、及び増幅器１８２は、それぞれ、増幅器１７１と同様に構成されている。上記のように構成されていることによって、高周波伝送基板４０は、信号ライン１２及び信号ライン１４に入力された高周波信号を伝送し、且つ、増幅して後段に出力することができる。換言すれば、高周波伝送基板４０は、高周波増幅回路としても機能する。

高周波伝送基板４０を平面視した場合に、表面側の信号ライン１２と裏面側のグランドパターン１５とが互いに対向し、裏面側の信号ライン１３と表面側のグランドパターン１４とが互いに対向している。したがって、図５の（ｂ）に示すように、高周波伝送基板４０を断面視した場合に、信号ライン１２に挿入された増幅器群１７１〜１７２は、グランドパターン１５に対向し、信号ライン１４に挿入された増幅器群１８１〜１８２は、グランドパターン１３に対向している。換言すれば、増幅器群１７１，１７２，１８１，１８２の各々は、互いに対向しないように配置されている。

このように構成された高周波伝送基板４０は、誘電体基板の片面にのみ信号ライン及び増幅器を配置する構成と比較して、隣接する信号ライン１２及び信号ライン１４の間隔を広げることができるため、信号ライン１２及び信号ライン１４の各々に挿入された増幅器群１７１〜１７２及び増幅器１８１〜１８２の間隔を広げることができる。したがって、増幅器１７１と増幅器１７２との間に介在するグランドパターン１３２、並びに、増幅器１８１と増幅器１８２との間に介在するグランドパターン１５２の幅を広げることができるために、グランド電位がより安定し、増幅器１７１〜１７２及び増幅器１８１〜１８２は、入力される高周波信号の周波数が高くなった場合にも発振しにくくなる。

また、増幅器１７１〜１７２及び増幅器１８１〜１８２は、高周波信号を増幅するときに発熱を伴うため、高周波伝送基板４０を加熱する熱源となる。一般的に、高周波伝送基板においては、基板温度の上昇は、この温度上昇に起因する熱雑音が信号ラインを伝送する高周波信号に重畳しやすくなるために好ましくない。高周波伝送基板４０においては、増幅器１７１〜１７２が表面１１ａ側に実装されており、増幅器１８１〜１８２が裏面１１ｂ側に実装されていることから、各増幅器が発した熱が一方の面に局在しにくく、誘電体基板１１の内部に均等に分布しやすい。このことから、高周波伝送基板４０は、誘電体基板１１の過度の温度上昇を抑制でき、伝送する高周波信号に熱雑音が重畳することを抑制できる。

また、上記の構成によれば、一方の面に熱が局在することによる誘電体基板１１の反りを抑制できる。

〔変形例〕
本発明の第４の実施形態の変形例に係る高周波伝送基板について、図６を参照して説明する。なお、上述した各実施形態に係る高周波伝送基板と同様の部材に関しては、同じ符号を付し、その説明を省略する。

図６の（ａ）は、本変形例に係る高周波伝送基板５０の構成を示す上面図であり、図６の（ｂ）は、（ａ）に示すＤ−Ｄ’線における高周波伝送基板５０の断面図である。本変形例に係る高周波伝送基板５０は、誘電体基板１１を平面視したときに、表面側の信号ライン１２に挿入された増幅器２７１及び２７２と、裏面側の信号ライン１４に挿入された増幅器２８１及び２８２とは、信号ライン１２及び信号ライン１４の長手方向（図６に図示された座標系におけるｙ軸方向）にずらして配置されている。具体的には、以下のように第４の実施形態に係る高周波伝送基板４０と本変形例に係る高周波伝送基板５０とは相違する。

高周波伝送基板４０においては、図５の（ａ）に示すように増幅器１７１〜１７２と、増幅器１８１〜１８２とは、図５の（ａ）に図示された座標軸におけるｘ軸方向に整列して配置されている。具体的には、増幅器１７１〜１７２及び増幅器１８１〜１８２の各々は、２段の増幅器によって構成されているため、初段の増幅器１７１ａ，１７２ａ，１８１ａ，１８２ａがｘ軸方向に一列に整列し、次段の増幅器１７１ｂ，１７２ｂ，１８１ｂ，１８２ｂがｘ軸方向に一列に整列している。

一方、高周波伝送基板５０においては、図６の（ａ）に示すように、表面側の初段の増幅器１７１ａ〜１７２ａと、裏面側の初段の増幅器１８１ａ〜１８２ａとは、ｘ軸方向の異なる列を形成している。また、表面側の次段の増幅器１７１ｂ〜１７２ｂと、裏面側の次段の増幅器１８１ｂ〜１８２ｂとは、ｘ軸方向に異なる列を形成している。

換言すれば、表面側の信号ライン１２に挿入される増幅器１７１〜１７２は、矩形格子の格子点に配置されており、裏面側の信号ライン１４に挿入される増幅器１８１〜１８２は、上記誘電体基板を平面視したときに、上記矩形格子の面心に配置されていると言える。より具体的には、信号ライン１２１〜１２２に挿入される増幅器１７１ａ，１７１ｂ，１７２ａ，１７２ｂは、単位格子となる矩形格子の格子点に配置されており、信号ライン１４１〜１４２に挿入される増幅器１８１ａ，１８１ｂ，１８２ａ，１８２ｂは、上記単位格子の面心に配置されている。

したがって、図６の（ｂ）に示すように、増幅器２７１〜２７２が配置されているｚｘ面には、増幅器２８１〜２８２が配置されない。同様に、増幅器２８１〜２８２が配置されているｚｘ面には、増幅器２７１〜２７２が配置されない。

上記の構成によれば、高周波伝送基板５０は、高周波伝送基板４０と比較して、増幅器群２７１〜２７２及び増幅器２８１〜２８２の各々が発生する熱を誘電体基板１１の内部により均等に分布することができる。したがって、高周波伝送基板５０は、誘電体基板１１の温度上昇をより抑制でき、伝送する高周波信号に熱雑音が重畳することをより抑制できる。また、一方の面に熱が局在することによって生じる誘電体基板１１の反りをより抑制できる。

なお、本実施形態では、特許請求の範囲に記載の増幅器が２段の増幅器によって構成される場合を例として説明した。しかし、信号ライン１２及び信号ライン１４の各々が伝送する高周波信号を増幅する増幅器の構成は、２段からなる増幅器に限定されるものではなく、１段の増幅器であってもよいし、３段以上の増幅器からなる増幅器であってもよい。

〔本発明の適用例〕
本発明の適用例について、図７を参照しながら説明する。図７の（ａ）は、第４の実施形態に係る高周波伝送基板４０を含む高周波信号送信システム１００の構成を示すブロック図であり、図７の（ｂ）は、高周波伝送基板４０を含む高周波信号送受信システム１１０の構成を示すブロック図である。

高周波信号送信システム１００は、基地局から送信された高周波信号を受信するアンテナ１０１と、アンテナ１０１が受信した高周波信号を受信する受信機１０２と、アンテナ１０１から受信機１０２へ高周波信号を伝送する伝送ケーブル１０３とを備えている（図７の（ａ）参照）。伝送ケーブル１０３は、メタルケーブルであってもよいし、アクティブ光ケーブルであってもよい。

このような高周波信号送信システム１００において、高周波伝送基板４０は、アンテナ１０１と伝送ケーブル１０３との接続部、及び、伝送ケーブル１０３と受信機１０２との接続部に挿入して利用することができる。

なお、本適用例では、信号ラインが伝送する高周波信号を増幅する増幅器を含む高周波伝送基板を例として説明し、図５に示す高周波伝送基板４０を適用しているが、図２〜図４に示す、増幅器を含まない高周波伝送基板１０，２０，及び３０の何れかを上述の高周波信号送信システムに適用することもできる。その場合は、高周波伝送基板１０，２０，及び３０の後段に別個の増幅器を挿入してもよい。もちろん、高周波伝送基板４０の変形例である、図６に示す高周波伝送基板５０を上述の高周波信号送信システムに適用することもできる。

また、高周波信号送受信システム１１０は、アンテナ１１１と、送受信機１１２と、伝送ケーブル１１３ａ、１１３ｂと、デュプレクサ１１４とを備えている。アンテナ１１１は、高周波信号を送受信可能なアンテナである。送受信機１１２は、アンテナ１１１が受信した高周波信号を受信し、また、アンテナ１１１を介して送信する高周波信号を生成する。伝送ケーブル１１３ａは、アンテナ１１１から高周波送受信機１１２へ高周波信号を伝送する伝送ケーブルであり、伝送ケーブル１１３ｂは、高周波送受信機１１２からアンテナ１１１へ高周波信号を伝送する伝送ケーブルである。デュプレクサ１１４は、高周波信号の受信経路と送信経路とを電気的に分離し、アンテナ１１１の共用を可能にするものである。

このような高周波信号送受信システム１１０においても、高周波伝送基板４０は、デュプレクサ１１４と伝送ケーブル１１３ａとの接続部、伝送ケーブル１１３ａと送受信機１１２との接続部、送受信機１１２と伝送ケーブル１１３ｂとの接続部、及び、伝送ケーブル１１３ｂとデュプレクサ１１４との接続部に挿入して利用することができる。

本発明は、高周波信号を伝送する信号ラインを複数備えた高周波伝送基板に利用することができる。

１０，２０，３０，４０，５０ 高周波伝送基板
１１ 誘電体基板
１１ａ 表面
１１ｂ 裏面
１２（１２１，１２２） 信号ライン（表面側）
１３（１３１，１３２，１３３） グランドパターン（表面側）
１４（１４１，１４２） 信号ライン（裏面側）
１５（１５１，１５２，１５３） グランドパターン（裏面側）
１６ 短絡ポスト群
１６ａ 第１の短絡ポスト群
１６ｂ 第２の短絡ポスト群
１７ 内層（グランド層）
１７１，１７２ 増幅器（表面側）
１８１，１８２ 増幅器（裏面側）

Claims (7)

1. 誘電体基板の表裏に信号ラインとグランドパターンとが交互に配置された高周波伝送基板において、表面側の信号ラインと裏面側のグランドパターンとが互いに対向し、裏面側の信号ラインと表面側のグランドパターンとが互いに対向し、
   表面側及び裏面側の各信号ラインが伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ _１ として、表面側の各信号ラインを挟み込む表面側のグランドパターン同士の間隔と、裏面側の各信号ラインを挟み込む裏面側のグランドパターン同士の間隔とは、それぞれ０．１×λ _１ 以下である、
   ことを特徴とする高周波伝送基板。
2. 誘電体基板の表裏に信号ラインとグランドパターンとが交互に配置された高周波伝送基板において、表面側の信号ラインと裏面側のグランドパターンとが互いに対向し、裏面側の信号ラインと表面側のグランドパターンとが互いに対向し、
   表面側のグランドパターンの表面側の信号ラインに対向する辺に沿って柵状に配置された、表面側のグランドパターンと裏面側のグランドパターンとを短絡する第１の短絡ポスト群と、裏面側のグランドパターンの裏面側の信号ラインに対向する辺に沿って柵状に配置された、表面側のグランドパターンと裏面側のグランドパターンとを短絡する第２の短絡ポスト群と、を備えている、
   ことを特徴とする高周波伝送基板。
3. 表面側及び裏面側の各信号ラインが伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ_１として、
   第１の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、表面側の信号ラインを介して対向する２つの短絡ポストの中心軸間隔と、第２の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、裏面側の信号ラインを介して対向する２つの短絡ポストの中心軸間隔とは、それぞれ０．１×λ_１以下である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の高周波伝送基板。
4. 表面側及び裏面側の各信号ラインが伝送する高周波信号の実効波長のうち最も短い実効波長をλ_１として、
   第１の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、表面側のグランドパターンの同一の辺に沿って配置された互いに隣接する２つの短絡ポストの中心軸間隔と、第２の短絡ポスト群に属する２つの短絡ポストのうち、裏面側のグランドパターンの同一の辺に沿って配置された互いに隣接する２つの短絡ポストの中心軸間隔とは、それぞれ０．１×λ_１以下である、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の高周波伝送基板。
5. 表面側及び裏面側の信号ラインに、該信号ラインが伝送する高周波信号を増幅する増幅器が挿入されている、
   ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の高周波伝送基板。
6. 表面側の信号ラインに挿入される増幅器は、矩形格子の格子点に配置されており、
   裏面側の信号ラインに挿入される増幅器は、上記誘電体基板を平面視したときに、上記矩形格子の面心に配置されている、
   ことを特徴とする請求項５に記載の高周波伝送基板。
7. 上記誘電体基板には、グランドとして機能する内層が形成されている、
   ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の高周波伝送基板。

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