JP7144287B2 - 層間伝送線路 - Google Patents
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Description
(第1実施形態)
<1.構成>
まず、第1実施形態に係る層間伝送線路10の構成について、図1~図4を参照して説明する。層間伝送線路10は、車載レーダ用のアンテナへ給電する際に用いることを想定している。車載レーダ用アンテナは一層の小型化と性能向上が望まれている。車載レーダ用アンテナの小型化と性能向上の実現の一つの手法として、アンテナの基板の裏面にモノシリックマイクロ波集積回路(以下、MMIC)を実装することが考えられる。層間伝送線路10は、アンテナの基板の裏面にMMICを実装した場合に、アンテナの裏側からアンテナへ給電する際に用いられる。
多層基板2は、5層の誘電体層L1,L2,L3,L4,L5と、6層の導体パターン層P1,P2,P3,P4,P5,P6と、を有し、導体パターン層と誘電体層とが交互に積層されて構成されている。具体的には、導体パターン層と誘電体層は、P1、L1、P2、L2、P3、L3、P4、L4、P5、L5、P6の順で、積層されている。6層の導体パターン層P1~P6のうち、導体パターン層P1,P6は、多層基板2の外面に配置された外層であり、導体パターン層P2,P3,P4,P5は、多層基板2の内側に配置された内層である。そして、導体パターン層P3,P4は、接地電位に接続されているグランドプレーンである。以下では、6層の導体パターン層のうち、多層基板2の外面に配置された導体パターン層P1,P6を外層とも称し、導体パターン層P3,P4をグランドプレーンとも称する。
マイクロストリップラインと導波管とは特性インピーダンスが大きく異なるので、マイクロストリップラインと導波管とを直接接続すると損失が大きく、マイクロストリップラインから導波管へ高周波信号を直接伝送させることは困難である。
以上説明した第1実施形態によれば、以下の効果が得られる。
(1)インピーダンス整合部20,40は、インピーダンス整合部20,40を伝搬する電界を閉じ込めるように配置された複数のグランドビア7,9を有する。これにより、高周波信号がインピーダンス整合部20,40を伝送する際に、電界漏れが抑制される。さらに、インピーダンス整合部20,40と導波管30との特性インピーダンスを整合させることによって、インピーダンス整合部20,40と導波管30との間の伝送損失が抑制される。よって、信号線路3からインピーダンス整合部20へ一旦高周波信号を伝送し、インピーダンス整合部20から導波管30へ高周波信号を伝送することで、多層基板2の外層P1から外層P6へ高周波信号を低損失で伝送することができる。さらに、層間伝送線路10では、共振構造を配置する代わりに同軸構造のインピーダンス整合部20,40を配置したことにより、広帯域の高周波信号を伝送することができる。したがって、層間伝送線路10は、広帯域の高周波信号を低損失で伝送することができる。
<1.第1実施形態との相違点>
第2実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
図8に、高周波信号の周波数を70~80[GHz]の範囲で変化させた場合における伝送損失[dB]のシミュレーション結果を示す。第1実施形態に係る層間伝送線路10の周波数に対する伝送損失を実線で示す。また、第2実施形態に係る層間伝送線路10aの周波数に対する伝送損失を破線で示す。
以上説明した第2実施形態によれば、前述した第1実施形態の効果(1)~(3)に加え、以下の効果が得られる。
<1.第1実施形態との相違点>
第3実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
(5)インピーダンス整合部20,40が、接続部31,32と対向する位置に導体パッチPA1,PA2を備えることにより、中心ビア51,52を備えていなくても、高周波信号を低損失で伝送させることができる。
第4実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
(6)内側ビア8,6の中心を、導波管30の内壁面よりも層間伝送部の中心に近い位置に配置することによって、インピーダンス整合部20c,40cと導波管30との特性インピーダンスを容易に整合させることができる。
<1.第1実施形態との相違点>
第5実施形態は、基本的な構成は第1実施形態と同様であるため、共通する構成については説明を省略し、相違点を中心に説明する。なお、第1実施形態と同じ符号は、同一の構成を示すものであって、先行する説明を参照する。
(8)層間伝送線路10dに入力された高周波信号を、2方向に等分配して出力させることができる。
第6実施形態では、第1~第5実施形態に係る層間伝送線路10,10a~10dのいずれかにアンテナパターン80を接続した伝送システム100,110について説明する。以下では、第1実施形態に係る層間伝送線路10にアンテナパターン80を接続した例について説明するが、第2~第5実施形態に係る層間伝送線路10a~10dのいずれかにアンテナパターン80を接続する場合も同様である。
以上、本開示を実施するための形態について説明したが、本開示は前述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
Claims (15)
- 誘電体層(L1~L5)と導体パターン層(P1~P6)とが交互に積層された多層基板(2)と、
接続部(31,41)と前記接続部から延伸した線部(32,42)とを有する高周波信号線路(3,4)であって、前記多層基板の2つの外面(P1,P6)のそれぞれに形成された高周波信号線路と、
前記2つの外面のそれぞれに形成された前記接続部の間を接続する層間伝送部であって、前記多層基板の積層方向に延伸した筒状の導体壁(30)と、前記積層方向において前記導体壁を挟む2つのインピーダンス整合部(20,20b,20c,40,40a,40b,40c)と、を有する層間伝送部と、を備え、
前記インピーダンス整合部のそれぞれは、前記外面と前記多層基板の内層の前記導体パターン層(P3,P4,PB1,PB2)とを接続する複数の金属ビア(6,7,8,9)であって、前記誘電体層に平行な方向において前記接続部から離間して前記接続部を囲み、前記接続部を中心にして、前記インピーダンス整合部を伝搬する電界を閉じ込めるように配置された複数の金属ビアを有する、
層間伝送線路。 - 前記複数の金属ビアは、前記接続部を中心にして円形状又は楕円形状に配置されており、
前記筒状の導体壁は、円筒形状又は楕円筒形状に形成されている、
請求項1に記載の層間伝送線路。 - 前記インピーダンス整合部のそれぞれは、前記多層基板の内層において前記接続部と対向する位置に設けられた円形状又は楕円形状の導体パッチ(PA1,PA2)を有する、
請求項1又は2に記載の層間伝送線路。 - 前記インピーダンス整合部のそれぞれは、前記接続部と前記導体パッチとを接続する中心ビア(51,52)を有する、
請求項3に記載の層間伝送線路。 - 前記導体パターン層は、複数のグランドプレーン(P3,P4)を含み、
前記複数の金属ビアは、前記外面と前記多層基板の内層の前記グランドプレーンとを接続するグランドビアであって、前記接続部を中心にして、前記電界を閉じ込めるように配置された複数のグランドビア(7,9)を含み、
前記積層方向において、前記導体壁の端部は、前記複数のグランドビアが接続されている前記グランドプレーンと同じ層に配置されている、
請求項1~4のいずれか1項に記載の層間伝送線路。 - 前記複数の金属ビアは、前記電界を閉じ込めるように、その中心が前記導体壁よりも前記層間伝送部の中心に近い位置に配置された複数の内側ビア(6,8)を含む、
請求項1~4のいずれか1項に記載の層間伝送線路。 - 前記導体パターン層は、複数のグランドプレーン(P3,P4)を含み、
前記複数の金属ビアは、前記外面と前記多層基板の内層の前記グランドプレーンとを接続するグランドビアであって、前記接続部を中心にして、前記複数の内側ビアを囲むように配置された複数のグランドビア(7,9)を含み、
前記積層方向において、前記導体壁の端部は、前記複数のグランドビアが接続されている前記グランドプレーンと同じ層に配置されている、
請求項6に記載の層間伝送線路。 - 前記2つの外面のそれぞれに形成された前記高周波信号線路の前記線部は、前記接続部に対して互いに同じ方向に延伸している、
請求項1~7のいずれか1項に記載の層間伝送線路。 - 前記2つの外面のそれぞれに形成された前記高周波信号線路の前記線部は、前記接続部に対して互に異なる方向に延伸している、
請求項1~8のいずれか1項に記載の層間伝送線路。 - 前記高周波信号線路の前記線部は、その線部と同じ前記外面に設けられたアンテナパターンに接続されており、
前記アンテナパターンに接続された前記線部が前記接続部から延伸する延伸方向は、前記アンテナパターンから放射される電波の最も強い電界の振動方向と、非平行になっている、
請求項1~9のいずれか1項に記載の層間伝送線路。 - 前記延伸方向と前記振動方向とがなす角度は、45度~135°度の範囲の角度である、
請求項10に記載の層間伝送線路。 - 誘電体層(L1~L5)と導体パターン層(P1~P6)とが交互に積層された多層基板(2)と、
接続部(31,41)と前記接続部から延伸した線部(32,42)とを有する高周波信号線路(3,4)であって、前記多層基板の2つの外面(P1,P6)のそれぞれに形成された高周波信号線路と、
前記2つの外面のそれぞれに形成された前記接続部の間を接続する層間伝送部であって、前記多層基板の積層方向に延伸した筒状の導体壁(30)と、前記積層方向において前記導体壁を挟む2つのインピーダンス整合部(20,20b,20c,40,40a,40b,40c)と、を有する層間伝送部と、を備え、
前記インピーダンス整合部のそれぞれは、
前記外面と前記多層基板の内層の前記導体パターン層(P3,P4,PB1,PB2)とを接続する複数の金属ビア(6,7,8,9)であって、前記接続部を中心にして、前記インピーダンス整合部を伝搬する電界を閉じ込めるように配置された複数の金属ビアと、
前記多層基板の内層において前記接続部と対向する位置に設けられた円形状又は楕円形状の導体パッチ(PA1,PA2)と、
前記接続部と前記導体パッチとを接続する中心ビア(51,52)と、
を有する、
層間伝送線路。 - 誘電体層(L1~L5)と導体パターン層(P1~P6)とが交互に積層された多層基板(2)と、
接続部(31,41)と前記接続部から延伸した線部(32,42)とを有する高周波信号線路(3,4)であって、前記多層基板の2つの外面(P1,P6)のそれぞれに形成された高周波信号線路と、
前記2つの外面のそれぞれに形成された前記接続部の間を接続する層間伝送部であって、前記多層基板の積層方向に延伸した筒状の導体壁(30)と、前記積層方向において前記導体壁を挟む2つのインピーダンス整合部(20,20b,20c,40,40a,40b,40c)と、を有する層間伝送部と、を備え、
前記インピーダンス整合部のそれぞれは、前記外面と前記多層基板の内層の前記導体パターン層(P3,P4,PB1,PB2)とを接続する複数の金属ビア(6,7,8,9)であって、前記接続部を中心にして、前記インピーダンス整合部を伝搬する電界を閉じ込めるように配置された複数の金属ビアを有し、
前記導体パターン層は、複数のグランドプレーン(P3,P4)を含み、
前記複数の金属ビアは、前記外面と前記多層基板の内層の前記グランドプレーンとを接続するグランドビアであって、前記接続部を中心にして、前記電界を閉じ込めるように配置された複数のグランドビア(7,9)を含み、
前記積層方向において、前記導体壁の端部は、前記複数のグランドビアが接続されている前記グランドプレーンと同じ層に配置されている、
層間伝送線路。 - 誘電体層(L1~L5)と導体パターン層(P1~P6)とが交互に積層された多層基板(2)と、
接続部(31,41)と前記接続部から延伸した線部(32,42)とを有する高周波信号線路(3,4)であって、前記多層基板の2つの外面(P1,P6)のそれぞれに形成された高周波信号線路と、
前記2つの外面のそれぞれに形成された前記接続部の間を接続する層間伝送部であって、前記多層基板の積層方向に延伸した筒状の導体壁(30)と、前記積層方向において前記導体壁を挟む2つのインピーダンス整合部(20,20b,20c,40,40a,40b,40c)と、を有する層間伝送部と、を備え、
前記インピーダンス整合部のそれぞれは、前記外面と前記多層基板の内層の前記導体パターン層(P3,P4,PB1,PB2)とを接続する複数の金属ビア(6,7,8,9)であって、前記接続部を中心にして、前記インピーダンス整合部を伝搬する電界を閉じ込めるように配置された複数の金属ビアを有し、
前記複数の金属ビアは、前記電界を閉じ込めるように、その中心が前記導体壁よりも前記層間伝送部の中心に近い位置に配置された複数の内側ビア(6,8)を含む、
層間伝送線路。 - 誘電体層(L1~L5)と導体パターン層(P1~P6)とが交互に積層された多層基板(2)と、
接続部(31,41)と前記接続部から延伸した線部(32,42)とを有する高周波信号線路(3,4)であって、前記多層基板の2つの外面(P1,P6)のそれぞれに形成された高周波信号線路と、
前記2つの外面のそれぞれに形成された前記接続部の間を接続する層間伝送部であって、前記多層基板の積層方向に延伸した筒状の導体壁(30)と、前記積層方向において前記導体壁を挟む2つのインピーダンス整合部(20,20b,20c,40,40a,40b,40c)と、を有する層間伝送部と、を備え、
前記インピーダンス整合部のそれぞれは、前記外面と前記多層基板の内層の前記導体パターン層(P3,P4,PB1,PB2)とを接続する複数の金属ビア(6,7,8,9)であって、前記接続部を中心にして、前記インピーダンス整合部を伝搬する電界を閉じ込めるように配置された複数の金属ビアを有し、
前記高周波信号線路の前記線部は、その線部と同じ前記外面に設けられたアンテナパターンに接続されており、
前記アンテナパターンに接続された前記線部が前記接続部から延伸する延伸方向は、前記アンテナパターンから放射される電波の最も強い電界の振動方向と、非平行になっている、
層間伝送線路。
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