JP7300465B2 - 伝送路 - Google Patents

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Description

本技術は、所定の電気信号を伝送する伝送路に関する。
伝送路を伝送する電気信号は、当該伝送路のインピーダンスが異なる部分で反射される。伝送路に反射波が生じると、当該伝送路を伝送する電気信号の信号品質が劣化する。伝送路内で生じる電気信号の反射を抑制するために、インダクタ、抵抗及びコンデンサ(LRC)の素子(部品)を用いた整合回路を設けたり、伝送路の電気長を調整したり、インピーダンス不整合部と送受信端との間に階段状のステップインピーダンスを用いたりして反射を抑制することが知られている(例えば特許文献1)。
特開2017-38133号公報
LRCの素子を用いる手法は、特性帯域の反射特性を改善することはできるが、その他の帯域の反射特性が悪化する。このため、LRCの素子を用いる手法は、デジタル信号のような広帯域な周波数成分を持つ信号の特性改善には適用し難いという問題がある。また、インピーダンス不整合部と送受信端との間に階段状のステップインピーダンスを用いる手法は、基準部とその基準部の両側に非基準部があるような伝送路では、反射特性改善の効果が得られ難いという問題がある。
本技術の目的は、伝送する電気信号の信号品質の劣化を防止することができる伝送路を提供することにある。
上記目的を達成するために、本技術の一態様による伝送路は、第一送受信端と第二送受信端との間に設けられた基準部と、前記基準部の両側の一方と前記第一送受信端との間に設けられた第一領域と、前記基準部の両側の他方と前記第二送受信端との間に設けられた第二領域と、前記基準部と前記第一領域との間に設けられた第一非基準部と、前記基準部と前記第二領域との間に設けられた第二非基準部とを備え、前記基準部は、前記第一非基準部及び前記第二非基準部のそれぞれと異なるインピーダンスを有し、前記第一領域は、前記第一送受信端のインピーダンスと前記第一非基準部のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ前記基準部の電気長以下の電気長を有し、前記第二領域は、前記第二送受信端のインピーダンスと前記第二非基準部のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ前記基準部の電気長以下の電気長を有する。
本技術の一実施形態による伝送路の概略構成及びインピーダンスを模式的に示す図である。 本技術の一実施形態による伝送路及び比較例の伝送路に生じる反射波の周波数特性のシミュレーション結果を示す図(その1)である。 本技術の一実施形態による伝送路及び比較例の伝送路に生じる反射波の周波数特性のシミュレーション結果を示す図(その2)である。 本技術の一実施形態の変形例による伝送路の概略構成及びインピーダンスを模式的に示す図である。 本技術の一実施形態の実施例1による伝送路の概略構成及びインピーダンスを模式的に示す図である。 本技術の一実施形態の実施例2による伝送路の概略構成及びインピーダンスを模式的に示す図である。
本技術の一実施形態による伝送路について図1から図6を用いて説明する。まず、本実施形態による伝送路の概略構成について図1を用いて説明する。図1中の上段には、本実施形態による伝送路1の概略構成が模式的に図示され、図1中の下段には、伝送路1のインピーダンスが模式的に図示されている。図1中の下段に示す図の横軸は、伝送路1の位置を示し、当該図の縦軸は、伝送路1のインピーダンスの値[Ω]を示している。
図1中の上段に示すように、本実施形態による伝送路1は、第一送受信端16と第二送受信端17との間に設けられた基準部11を備えている。伝送路1は、基準部11の両側の一方と第一送受信端16との間に設けられた第一反射抑制部(第一領域の一例)14と、基準部11の両側の他方と第二送受信端17との間に設けられた第二反射抑制部(第二領域の一例)15とを備えている。伝送路1は、基準部11と第一反射抑制部14との間に設けられた第一非基準部12と、基準部11と第二反射抑制部15との間に設けられた第二非基準部13とを備えている。
第一反射抑制部14は、矩形状を有している。また、第一反射抑制部14は、テーパーが形成された角部を有していてもよい。すなわち、第一反射抑制部14は、第一送受信端16側の角部が面取りされたような形状を有し、第一非基準部12側の角部が外側に向かって傾斜した形状を有していてもよい。第二反射抑制部15は、矩形状を有している。また、第二反射抑制部15は、テーパーが形成された角部を有していてもよい。すなわち、第二反射抑制部15は、第二送受信端17側の角部が面取りされたような形状を有し、第二非基準部13側の角部が外側に向かって傾斜した形状を有していてもよい。
図1中の下段に示すように、基準部11は、第一非基準部12及び第二非基準部13のそれぞれと異なるインピーダンスを有している。より具体的に、基準部11は、第一非基準部12のインピーダンスZnref1よりも大きい値のインピーダンスZrefを有している。基準部11は、第二非基準部13のインピーダンスZnref2よりも大きい値のインピーダンスZrefを有している。
また、第一反射抑制部14は、第一送受信端16のインピーダンスZ0と第一非基準部12のインピーダンスZnref1の反射係数を抑制可能なインピーダンスZsup1を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL1を有している。第二反射抑制部15は、第二送受信端17のインピーダンスZ0と第二非基準部13のインピーダンスZnref2の反射係数を抑制可能なインピーダンスZsup2を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL2を有している。
図1に示すように、基準部11は、第一非基準部12及び第二非基準部13のそれぞれのインピーダンスZnref1,Znref2よりも高いインピーダンスZrefを有している。以下、インピーダンスのそれぞれの符号「Zref、Znref1,Znref2」をインピーダンスの値としても用いる。基準部11、第一非基準部12及び第二非基準部13のそれぞれのインピーダンスは、以下の式(1)の関係を満たす。
Zref>Znref1、かつ、Zref>Znref2 ・・・(1)
第一非基準部12のインピーダンスZnref及び第二非基準部13のインピーダンスZnref2は、同じ値である必要はないが、いずれも基準部11のインピーダンスZrefの値よりも小さい値である必要がある。
第一反射抑制部14は、第一送受信端16のインピーダンスZ0と第一非基準部12のインピーダンスZnref1の反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスZsup1を有している。以下、第一送受信端16及び第二送受信端17のインピーダンスの符号「Z0」をインピーダンスの値としても用いる。第一反射抑制部14のインピーダンスZsup1は、以下の式(2)の関係を満たす。
Zsup1=√(Z0×Znref1) ・・・(2)
第二反射抑制部15は、第二送受信端17のインピーダンスZ0と第二非基準部13のインピーダンスZnref2の反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスZsup2を有している。第二反射抑制部15のインピーダンスZsup2は、例えば式(3)の関係を満たす。
Zsup2=√(Z0×Znref2) ・・・(3)
第一反射抑制部14は、基準部11の電気長ELrefの1/2から1/1までの電気長EL1を有している。つまり、第一反射抑制部14は、基準部11の電気長ELrefの半分の長さから電気長ELrefと同じ長さの間の電気長EL1を有している。以下、電気長の符号「ELref,EL1」を電気長の値としても用いる。第一反射抑制部14の電気長EL1は、以下の式(4)の関係を満たす。
ELref/2<EL1≦ELref ・・・(4)
第二反射抑制部15は、基準部11の電気長ELrefの1/2から1/1までの電気長EL2を有している。つまり、第二反射抑制部15は、基準部11の電気長ELrefの半分の長さから電気長ELrefと同じ長さの間の電気長EL2を有している。以下、電気長の符号「EL2」を電気長の値としても用いると、第二反射抑制部15の電気長EL2は、式(5)の関係を満たす。
ELref/2<EL2≦ELref ・・・(5)
ところで、第一反射抑制部14が、第一送受信端16のインピーダンスZ0と第一非基準部12のインピーダンスZnref1の反射係数を1/4から1/2の範囲内に抑制できないインピーダンスZsup1を有しているとする。また、第二反射抑制部15は、第二送受信端17のインピーダンスZ0と第二非基準部13のインピーダンスZnref2の反射係数を1/4から1/2の範囲内に抑制できないインピーダンスZsup2を有しているとする。また、第一反射抑制部14は、基準部11の電気長ELrefの1/2から1/1までの電気長EL1を有しているとする。さらに、第二反射抑制部15は、基準部11の電気長ELrefの1/2から1/1までの電気長EL2を有しているとする。伝送路1がこれらの条件の少なくとも1つでも満たして形成されている場合、伝送路5の反射特性は、反射面R0,Rref1,Rref2,Rnref1,Rnref2(詳細は後述)による複合的な要素で悪化してしまう。
第一反射抑制部14及び第二反射抑制部15のインピーダンスZsup1,Zsup2や電気長EL1,EL2は、配線幅、配線材料の誘電率、配線の高さ(厚さ)、レジストの高さ(厚さ、レジストがない場合も含む)などを調整することによって実現できる。
次に、伝送路1の動作について説明する。例えば、第一送受信端16から伝送路1に送信された電気信号(デジタル信号又はアナログ信号)は、第一送受信端16と第一反射抑制部14との接続部に形成される反射面R0で反射されるとともに透過する。反射面R0を透過した電気信号は、第一反射抑制部14を伝送し、第一反射抑制部14と第一非基準部12との接続部に形成される反射面Rnref1において反射されるとともに透過する。反射面Rnref1を透過した電気信号は、第一非基準部12を伝送し、第一非基準部12と基準部11との接続部に形成される反射面Rref1において反射されるとともに透過する。反射面Rref1を透過した電気信号は、基準部11を伝送し、基準部11と第二非基準部13との接続部に形成される反射面Rref2において反射されるとともに透過する。反射面Rref2を透過した電気信号は、第二非基準部13を伝送し、第二非基準部13と第二反射抑制部15との接続部に形成される反射面Rnref2において反射されるとともに透過する。反射面Rnref2を透過した電気信号は、第二反射抑制部15を伝送し、第二反射抑制部15と第二送受信端17との接続部に形成される反射面R0において反射されるとともに透過し、第二送受信端17から外部に送出される。
このように、伝送路1を電気信号が伝送する際に、反射面Rref1で反射した反射波Wref1と、反射面Rref2で反射した反射波Wref2とが重なるときに、振幅が大きい反射波Wrefとなり、信号品質を劣化させる。反射波Wrefの振幅が最も大きくなるのは、反射波Wrefの波長λが基準部11の電気長ELrefのλ/4になるときである。
第一反射抑制部14は、第一送受信端16のインピーダンスZ0と第一非基準部12のインピーダンスZnref1の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZsup1を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL1を有している。このため、第一送受信端16に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rnref1で反射した反射波Wnref1は、反射波Wrefと位相が180°反転し、かつ反射波Wrefの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。また、第二反射抑制部15は、第二送受信端17のインピーダンスZ0と第二非基準部13のインピーダンスZnref2の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZsup2を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL2を有している。このため、第二送受信端17に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rnref2で反射した反射波Wnref2は、反射波Wrefと位相が180°反転し、かつ反射波Wrefの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。
このため、反射波Wnref1及び反射波Wnref2は、反射波Wrefの振幅が最大となる周波数を打ち消す。これにより、伝送路1に生じる反射波が低減され、伝送路1を伝送する電気信号の信号品質の劣化を防止することができる。
次に、本実施形態による伝送路1の効果について図1を参照しつつ図2及び図3を用いて説明する。図2は、基準部11、第一非基準部12及び第二非基準部13のそれぞれのインピーダンスが式(1)の関係を満たし、かつ第一非基準部12のインピーダンスZnref1及び第二非基準部13のインピーダンスZnref2が等しい場合の反射波の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図3は、基準部11、第一非基準部12及び第二非基準部13のそれぞれのインピーダンスが式(1)の関係を満たし、かつ基準部11のインピーダンスZrefが第一非基準部12のインピーダンスZnref1よりも低く、第一非基準部12のインピーダンスZnref1が第二非基準部13のインピーダンスZnref2よりも低い場合の反射波の周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図2中及び図3中に示すグラフの横軸は周波数[GHz]を示し、当該グラフの縦軸は反射特性[dB]を示している。図2中及び図3中に実線で示す特性RC1は、伝送路1に生じる反射波の周波数特性を示し、図2中及び図3中に破線で示す特性RC2は、第一反射抑制部14及び第二反射抑制部15を有しない伝送路(比較例の伝送路)に生じる反射波の周波数特性を示している。
図2中に特性RC1及び黒三角印m1で示すように、本実施形態による伝送路1に発生する反射波は、周波数36.13GHzにおいて最大レベル-10.390dBとなる。一方、図2中に特性RC2及び黒三角印m2で示すように、比較例による伝送路に発生する反射波は、周波数13.01GHzにおいて最大レベル-7.579dBとなる。このように、伝送路1は、反射波のレベルを抑制できる。
また、図2に示すように、伝送路1に生じる反射波は、比較例による伝送路に生じる反射波のレベルがピーク(例えば黒三角印m2)となる周波数近傍で凹状となる周波数特性を有する。このため、伝送路1は、第一反射抑制部14及び第二反射抑制部15を備えることによって、第一反射抑制部14及び第二反射抑制部15を備えない場合に生じる反射波のピークレベルを抑制することができる。
図3中に特性RC1及び黒三角印m1で示すように、本実施形態による伝送路1に発生する反射波は、周波数29.14GHzにおいて最大レベル-9.049dBとなる。一方、図3中に特性RC2及び黒三角印m3で示すように、比較例による伝送路に発生する反射波は、周波数16.48GHzにおいて最大レベル-6.640dBとなる。このように、伝送路1は、反射波のレベルを抑制できる。
また、図3に示すように、伝送路1に生じる反射波は、比較例による伝送路に生じる反射波のレベルがピーク(例えば黒三角印m3)となる周波数近傍で凹状となる周波数特性を有する。このため、伝送路1は、第一反射抑制部14及び第二反射抑制部15を備えることによって、第一反射抑制部14及び第二反射抑制部15を備えない場合に生じる反射波のピークレベルを抑制することができる。
以上説明したように、本実施形態による伝送路1は、第一送受信端16と第二送受信端17との間に設けられた基準部11と、基準部11の両側の一方と第一送受信端16との間に設けられた第一反射抑制部14と、基準部11の両側の他方と第二送受信端17との間に設けられた第二反射抑制部15と、基準部11と第一反射抑制部14との間に設けられた第一非基準部12と、基準部11と第二反射抑制部15との間に設けられた第二非基準部13とを備えている。基準部11は、第一非基準部12及び第二非基準部13のそれぞれと異なるインピーダンスを有し、第一反射抑制部14は、第一送受信端16のインピーダンスと第一非基準部12のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ基準部11の電気長以下の電気長を有している。第二反射抑制部15は、第二送受信端17のインピーダンスと第二非基準部13のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ基準部11の電気長以下の電気長を有している。
当該構成を備える伝送路1は、インピーダンスの異なる部分を有していても電気信号の反射を抑制することができる。このため、伝送路1は、伝送する電気信号の信号品質の劣化を防止することができる。
(変形例)
次に、本実施形態の変形例による伝送路について図4を用いて説明する。図4中の上段には、本変形例による伝送路3の概略構成が模式的に図示され、図4中の下段には、伝送路3のインピーダンスが模式的に図示されている。図3中の下段に示す図の横軸は、伝送路3の位置を示し、当該図の縦軸は、伝送路3のインピーダンスの値[Ω]を示している。伝送路3について、上記実施形態による伝送路1と同様の作用・機能を奏する構成要素には、同一の符号を付して、その説明は省略する。本変形例による伝送路3は、基準部が第一非基準部及び第二非基準部よりも低いインピーダンスを有している点に特徴を有している。
図4中の上段に示すように、本変形例による伝送路3は、基準部11と第一反射抑制部14との間に設けられた第一非基準部32と、基準部11と第二反射抑制部15との間に設けられた第二非基準部33とを備えている。
図4中の下段に示すように、基準部11は、第一非基準部32及び第二非基準部33のそれぞれと異なるインピーダンスを有している。より具体的に、基準部11は、第一非基準部32のインピーダンスZnref1よりも小さい値のインピーダンスZrefを有している。基準部11は、第二非基準部33のインピーダンスZnref2よりも大きい値のインピーダンスZrefを有している。
また、第一反射抑制部14は、第一送受信端16のインピーダンスZ0と第一非基準部32のインピーダンスZnref1の反射係数を抑制可能なインピーダンスZsup1を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL1を有している。第二反射抑制部15は、第二送受信端17のインピーダンスZ0と第二非基準部33のインピーダンスZnref2の反射係数を抑制可能なインピーダンスZsup2を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL2を有している。
図4に示すように、基準部11は、第一非基準部32及び第二非基準部33のそれぞれのインピーダンスZnref1,Znref2よりも低いインピーダンスZrefを有している。本変形例では、基準部11、第一非基準部32及び第二非基準部33のそれぞれのインピーダンスは、以下の式(6)の関係を満たす。
Zref<Znref1、かつ、Zref<Znref2 ・・・(6)
第一非基準部32のインピーダンスZnref及び第二非基準部33のインピーダンスZnref2は、同じ値である必要はないが、いずれも基準部11のインピーダンスZrefの値よりも大きい値である必要がある。
次に、伝送路3の動作について簡潔に説明する。
図4に示すように、基準部11が第一非基準部32のインピーダンスZnref1よりも低いインピーダンスZrefを有していると、基準部11と第一非基準部32との接続部において反射面Rref1が形成される。同様に、基準部11が第二非基準部33のインピーダンスZnref2よりも低いインピーダンスZrefを有していると、基準部11と第二非基準部33との接続部において反射面Rref2が形成される。このため、伝送路3を伝送する電気信号(デジタル信号又はアナログ信号)は、反射面Rref1、Rref2によって反射される。これにより、伝送路3には、振幅が大きい反射波Wrefが発生する。
しかしながら、伝送路3は、第一反射抑制部14及び第二反射抑制部15を備えている。このため、第一反射抑制部14は、第一送受信端16のインピーダンスZ0と第一非基準部32のインピーダンスZnref1の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZsup1を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL1を有している。このため、第一送受信端16に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rnref1で反射した反射波Wnref1は、反射波Wrefと位相が180°反転し、かつ反射波Wrefの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。また、第二反射抑制部15は、第二送受信端17のインピーダンスZ0と第二非基準部33のインピーダンスZnref2の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZsup2を有し、かつ基準部11の電気長ELref以下の電気長EL2を有している。このため、第二送受信端17に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rnref2で反射した反射波Wnref2は、反射波Wrefと位相が180°反転し、かつ反射波Wrefの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。
このため、反射波Wnref1及び反射波Wnref2は、反射波Wrefの振幅が最大となる周波数を打ち消す。これにより、伝送路3に生じる反射波が低減され、伝送路3を伝送する電気信号の信号品質の劣化を防止することができる。
以上説明したように、本変形例による伝送路3は、上記実施形態による伝送路1と同様の効果が得られる。
(実施例1)
次に、本実施形態の実施例1による伝送路について図5を用いて説明する。図5中の上段には、本実施例による伝送路5の概略構成が模式的に図示され、図5中の下段には、伝送路5のインピーダンスが模式的に図示されている。図5中の下段に示す図の横軸は、伝送路5の位置を示し、当該図の縦軸は、伝送路5のインピーダンスの値[Ω]を示している。
図5中の上段に示すように、本実施例による伝送路5は、第一送受信端56と第二送受信端57との間に設けられたチップ部品(基準部の一例)51を備えている。チップ部品51は、基板59上に設けられている。伝送路5は、チップ部品51の両側の一方と第一送受信端56との間に設けられた第一配線部(第一領域の一例)54と、チップ部品51の両側の他方と第二送受信端57との間に設けられた第二配線部(第二領域の一例)55とを備えている。第一配線部54及び第二配線部55は、基板59上に形成されている。伝送路5は、チップ部品51と第一配線部54との間に設けられた第一部品パッド(第一非基準部の一例)52と、チップ部品51と第二配線部55との間に設けられた第二部品パッド(第二非基準部の一例)53とを備えている。チップ部品51は、第一部品パッド52及び第二部品パッド53に例えばハンダ付けされている。第一部品パッド52及び第二部品パッド53は、チップ部品51を基板59に実装するために基板59上に形成されている。このように、本実施例では、基準部は、基板上に設けられたチップ部品であり、第一非基準部及び第二非基準部は、チップ部品を基板に設けるための部品パッドであり、第一反射抑制部(第一領域の一例)及び第二反射抑制部(第二領域の一例)は、基板に形成された配線部である。
第一配線部54は、矩形状を有している。また、第一配線部54は、テーパーが形成された角部を有していてもよい。すなわち、第一配線部54は、第一送受信端56側の角部が面取りされたような形状を有し、第一部品パッド52側の角部が外側に向かって傾斜した形状を有していてもよい。第二配線部55は、矩形状を有している。また、第二配線部55は、テーパーが形成された角部を有していてもよい。すなわち、第二配線部55は、第二送受信端57側の角部が面取りされたような形状を有し、第二部品パッド53側の角部が外側に向かって傾斜した形状を有していてもよい。
図5中の下段に示すように、チップ部品51は、第一部品パッド52及び第二部品パッド53のそれぞれと異なるインピーダンスを有している。より具体的に、チップ部品51は、第一部品パッド52のインピーダンスZpd1よりも大きい値のインピーダンスZcpを有している。チップ部品51は、第二部品パッド53のインピーダンスZpd2よりも大きい値のインピーダンスZcpを有している。
また、第一配線部54は、第一送受信端56のインピーダンスZ0と第一部品パッド52のインピーダンスZpd1の反射係数を抑制可能なインピーダンスZst1を有し、かつチップ部品51の電気長ELcp以下の電気長ELt1を有している。第一部品パッド52のインピーダンスZpd1には、チップ部品51を第一部品パッド52にハンダ付けするために用いられるハンダ(不図示)のインピーダンスも含まれている。第二配線部55は、第二送受信端57のインピーダンスZ0と第二部品パッド53のインピーダンスZpd2の反射係数を抑制可能なインピーダンスZst2を有し、かつチップ部品51の電気長ELcp以下の電気長ELt2を有している。第二部品パッド53のインピーダンスZpd2には、チップ部品51を第二部品パッド53にハンダ付けするために用いられるハンダ(不図示)のインピーダンスも含まれている。
図5に示すように、チップ部品51は、第一部品パッド52及び第二部品パッド53のそれぞれのインピーダンスZpd1,Zpd2よりも高いインピーダンスZcpを有している。以下、インピーダンスのそれぞれの符号「Zcp、Zpd1,Zpd2」をインピーダンスの値としても用いる。チップ部品51、第一部品パッド52及び第二部品パッド53のそれぞれのインピーダンスは、以下の式(7)の関係を満たす。
Zcp>Zpd1、かつ、Zcp>Zpd2 ・・・(7)
第一部品パッド52のインピーダンスZpd1及び第二部品パッド53のインピーダンスZpd2は、同じ値である必要はないが、いずれもチップ部品51のインピーダンスZcpの値よりも小さい値である必要がある。
第一配線部54は、第一送受信端56のインピーダンスZ0と第一部品パッド52のインピーダンスZpd1の反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスZst1を有している。以下、第一送受信端56及び第二送受信端57のインピーダンスの符号「Z0」をインピーダンスの値としても用いる。第一配線部54のインピーダンスZst1は、以下の式(8)の関係を満たす。
Zst1=√(Z0×Zpd1) ・・・(8)
第二配線部55は、第二送受信端57のインピーダンスZ0と第二部品パッド53のインピーダンスZpd2の反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスZst2を有している。第二配線部55のインピーダンスZst2は、例えば式(9)の関係を満たす。
Zst2=√(Z0×Zpd2) ・・・(9)
第一配線部54は、チップ部品51の電気長ELcpの1/2から1/1までの電気長ELt1を有している。つまり、第一配線部54は、チップ部品51の電気長ELcpの半分の長さから電気長ELcpと同じ長さの間の電気長ELt1を有している。以下、電気長の符号「ELcp,ELt1」を電気長の値としても用いると、第一配線部54の電気長ELt1は、式(10)の関係を満たす。
ELcp/2<ELt1≦ELcp ・・・(10)
第二配線部55は、チップ部品51の電気長ELcpの1/2から1/1までの電気長ELt2を有している。つまり、第二配線部55は、チップ部品51の電気長ELcpの半分の長さから電気長ELcpと同じ長さの間の電気長ELt2を有している。以下、電気長の符号「EL2」を電気長の値としても用いる。第二配線部55の電気長EL2は、以下の式(11)の関係を満たす。
ELcp/2<ELt2≦ELcp ・・・(11)
ところで、第一配線部54が、第一送受信端56のインピーダンスZ0と第一部品パッド52のインピーダンスZpd1の反射係数を1/4から1/2の範囲内に抑制できないインピーダンスZst1を有しているとする。また、第二配線部55は、第二送受信端57のインピーダンスZ0と第二部品パッド53のインピーダンスZpd2の反射係数を1/4から1/2の範囲内に抑制できないインピーダンスZst2を有しているとする。また、第一配線部54は、チップ部品51の電気長ELcpの1/2から1/1までの範囲外の電気長ELt1を有しているとする。さらに、第二配線部55は、チップ部品51の電気長ELcpの1/2から1/1までの範囲外の電気長ELt2を有しているとする。伝送路5がこれらの条件の少なくとも1つでも満たして形成されている場合、伝送路5の反射特性は、2つの反射面R0(詳細は後述)及び反射面Rpd1,Rpd2,Rcp1,Rcp2(詳細は後述)による複合的な要素で悪化してしまう。
第一配線部54及び第二配線部55のインピーダンスZst1,Zst2や電気長ELt1,ELt2は、配線幅、配線材料の誘電率、配線の高さ(厚さ)などで調整することによって実現できる。また、第一配線部54及び第二配線部55のインピーダンスZst1,Zst2や電気長ELt1,ELt2は、第一配線部54及び第二配線部55がレジストで覆われるか否か、あるいは当該レジストの高さ(厚さ)で調整することによって実現できる。
次に、伝送路5の動作について説明する。例えば、第一送受信端56から伝送路5に送信された電気信号(デジタル信号又はアナログ信号)は、第一送受信端56と第一配線部54との接続部に形成される反射面R0で反射されるとともに透過する。反射面R0を透過した電気信号は、第一配線部54を伝送し、第一配線部54と第一部品パッド52との接続部に形成される反射面Rpd1において反射されるとともに透過する。反射面Rpd1を透過した電気信号は、第一部品パッド52を伝送し、第一部品パッド52とチップ部品51との接続部に形成される反射面Rcp1において反射されるとともに透過する。反射面Rpd1を透過した電気信号は、チップ部品51を伝送し、チップ部品51と第二部品パッド53との接続部に形成される反射面Rcp2において反射されるとともに透過する。反射面Rpd2を透過した電気信号は、第二部品パッド53を伝送し、第二部品パッド53と第二配線部55との接続部に形成される反射面Rpd2において反射されるとともに透過する。反射面Rpd2を透過した電気信号は、第二配線部55を伝送し、第二配線部55と第二送受信端57との接続部に形成される反射面R0において反射されるとともに透過し、第二送受信端57から外部に送出される。
このように、伝送路5を電気信号が伝送する際に、反射面Rcp1で反射した反射波Wcp1と、反射面Rcp2で反射した反射波Wcp2とが重なるときに、振幅が大きい反射波Wcpとなり、信号品質を劣化させる。反射波Wcpの振幅が最も大きくなるのは、反射波Wcpの波長λがチップ部品51の電気長ELcpのλ/4になるときである。
第一配線部54は、第一送受信端56のインピーダンスZ0と第一部品パッド52のインピーダンスZpd1の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZst1を有し、かつチップ部品51の電気長ELcp以下の電気長ELt1を有している。このため、第一送受信端56に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rpd1で反射した反射波Wpd1は、反射波Wcpと位相が180°反転し、かつ反射波Wcpの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。また、第二配線部55は、第二送受信端57のインピーダンスZ0と第二部品パッド53のインピーダンスZpd2の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZst2を有し、かつチップ部品51の電気長ELcp以下の電気長ELt2を有している。このため、第二送受信端57に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rpd2で反射した反射波Wpd2は、反射波Wcpと位相が180°反転し、かつ反射波Wcpの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。
このため、反射波Wpd1及び反射波Wpd2は、反射波Wcpの振幅が最大となる周波数を打ち消す。これにより、伝送路5に生じる反射波が低減され、伝送路5を伝送する電気信号の品質の劣化を防止することができる。
以上説明したように、本実施例による伝送路5は、上記実施形態による伝送路1と同様の効果が得られる。また、本実施例による伝送路5は、特別な部品を用いずに、第一送受信端56と第一部品パッド52との間を接続する第一配線部54のインピーダンスと、第二送受信端57と第二部品パッド53との間を接続する第二配線部55のインピーダンスとを調整することによって、伝送する電気信号の品質の劣化を防止することができる。
本実施例による伝送路5では、チップ部品51は、第一部品パッド52及び第二部品パッド53のそれぞれのインピーダンスZpd1,Zpd2よりも高いインピーダンスZcpを有している。しかしながら、チップ部品51は、第一部品パッド52及び第二部品パッド53のそれぞれのインピーダンスZpd1,Zpd2よりも低いインピーダンスZcpを有し、以下の式(12)の関係を満たしていてもよい。
Ztp<Zpd1、かつ、Ztp<Zpd2 ・・・(12)
(実施例2)
次に、本実施形態の実施例2による伝送路について図6を用いて説明する。図6中の上段には、本実施例による伝送路7の概略構成が模式的に図示され、図6中の下段には、伝送路7のインピーダンスが模式的に図示されている。図6中の下段に示す図の横軸は、伝送路7の位置を示し、当該図の縦軸は、伝送路7のインピーダンスの値[Ω]を示している。
図6中の上段に示すように、本実施例による伝送路7は、第一送受信端76と第二送受信端77との間に設けられた端子部品(基準部の一例)71を備えている。端子部品71は、基板78及び基板79を接続するために基板78及び基板79のそれぞれの端部に設けられたエッジコネクタである。端子部品71は、基板78側に設けられた第一部品711と、基板79側に設けられた第二部品712とを有している。第一部品711を第二部品712に挿入することにより、端子部品71は、基板78及び基板79を接続することができる。端子部品71のインピーダンスZtpは、第一部品711を第二部品712に挿入した状態でのインピーダンスである。端子部品71を構成する第一部品711及び第二部品712は、第一部品711及び第二部品712の一部である誘電体の形状などの違いによって互いに異なる実効誘電率を有する。例えば、第二部品712は、第一部品711に比べて実効誘電率が低い。そのため、第一部品711及び第二部品712は、互いに異なる導体形状を有するが、同じ特性インピーダンスを有している。これにより、第一部品711及び第二部品712の接続部において反射面が形成されず、端子部品71は、第一部品711及び第二部品712を通して一定値のインピーダンスZtpを有する。
伝送路7は、端子部品71の両側の一方と第一送受信端76との間に設けられた第一配線部(第一領域の一例)74と、端子部品71の両側の他方と第二送受信端77との間に設けられた第二配線部(第二領域の一例)75とを備えている。伝送路7は、端子部品71と第一配線部74との間に設けられた第一部品パッド(第一非基準部の一例)72と、端子部品71と第二配線部75との間に設けられた第二部品パッド(第二非基準部の一例)73とを備えている。端子部品71は、第一部品パッド72及び第二部品パッド73に例えばハンダ付けされている。このように、本実施例では、基準部は、基板上に設けられた端子部品であり、第一非基準部及び第二非基準部は、端子部品を基板に設けるための部品パッドであり、第一反射抑制部(第一領域の一例)及び第二反射抑制部(第二領域の一例)は、基板に形成された配線部である。
第一配線部74は、矩形状を有している。また、第一配線部74は、テーパーが形成された角部を有していてもよい。すなわち、第一配線部74は、第一送受信端76側の角部が面取りされたような形状を有し、第一部品パッド72側の角部が外側に向かって傾斜した形状を有していてもよい。第二配線部75は、矩形状を有している。また、第二配線部75は、テーパーが形成された角部を有していてもよい。すなわち、第二配線部75は、第二送受信端77側の角部が面取りされたような形状を有し、第二部品パッド73側の角部が外側に向かって傾斜した形状を有していてもよい。
図6中の下段に示すように、端子部品71は、第一部品パッド72及び第二部品パッド73のそれぞれと異なるインピーダンスを有している。より具体的に、端子部品71は、第一部品パッド72のインピーダンスZpd1よりも大きい値のインピーダンスZtpを有している。端子部品71は、第二部品パッド73のインピーダンスZpd2よりも大きい値のインピーダンスZtpを有している。
また、第一配線部74は、第一送受信端76のインピーダンスZ0と第一部品パッド72のインピーダンスZpd1の反射係数を抑制可能なインピーダンスZst1を有し、かつ端子部品71の電気長ELtp以下の電気長ELt1を有している。第一部品パッド72のインピーダンスZpd1には、端子部品71を第一部品パッド72にハンダ付けするために用いられるハンダ(不図示)のインピーダンスも含まれている。第二配線部75は、第二送受信端77のインピーダンスZ0と第二部品パッド73のインピーダンスZpd2の反射係数を抑制可能なインピーダンスZst2を有し、かつ端子部品71の電気長ELtp以下の電気長ELt2を有している。第二部品パッド73のインピーダンスZpd2には、端子部品71を第二部品パッド73にハンダ付けするために用いられるハンダ(不図示)のインピーダンスも含まれている。
図6に示すように、端子部品71は、第一部品パッド72及び第二部品パッド73のそれぞれのインピーダンスZpd1,Zpd2よりも高いインピーダンスZtpを有している。以下、インピーダンスのそれぞれの符号「Ztp、Zpd1,Zpd2」をインピーダンスの値としても用いる。端子部品71、第一部品パッド72及び第二部品パッド73のそれぞれのインピーダンスは、以下の式(13)の関係を満たす。
Ztp>Zpd1、かつ、Ztp>Zpd2 ・・・(13)
第一部品パッド72のインピーダンスZpd1及び第二部品パッド73のインピーダンスZpd2は、同じ値である必要はないが、いずれも端子部品71のインピーダンスZtpの値よりも小さい値である必要がある。
第一配線部74は、第一送受信端76のインピーダンスZ0と第一部品パッド72のインピーダンスZpd1の反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスZst1を有している。以下、第一送受信端76及び第二送受信端77のインピーダンスの符号「Z0」をインピーダンスの値としても用いる。第一配線部74のインピーダンスZst1は、上述の式(8)の関係を満たす。
第二配線部75は、第二送受信端77のインピーダンスZ0と第二部品パッド73のインピーダンスZpd2の反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスZst2を有している。第二配線部75のインピーダンスZst2は、上述の式(9)の関係を満たす。
第一配線部74は、端子部品71の電気長ELtpの1/2から1/1までの電気長ELt1を有している。つまり、第一配線部74は、端子部品71の電気長ELtpの半分の長さから電気長ELtpと同じ長さの間の電気長ELt1を有している。以下、電気長の符号「ELtp,ELt1」を電気長の値としても用いる。第一配線部74の電気長ELt1は、以下の式(14)の関係を満たす。
ELtp/2<ELt1≦ELtp ・・・(14)
第二配線部75は、端子部品71の電気長ELtpの1/2から1/1までの電気長ELt2を有している。つまり、第二配線部75は、端子部品71の電気長ELtpの半分の長さから電気長ELtpと同じ長さの間の電気長ELt2を有している。以下、電気長の符号「EL2」を電気長の値としても用いる。第二配線部75の電気長EL2は、以下の式(15)の関係を満たす。
ELtp/2<ELt2≦ELtp ・・・(15)
ところで、第一配線部74が、第一送受信端76のインピーダンスZ0と第一部品パッド72のインピーダンスZpd1の反射係数を1/4から1/2の範囲内に抑制できないインピーダンスZst1を有しているとする。また、第二配線部75は、第二送受信端77のインピーダンスZ0と第二部品パッド73のインピーダンスZpd2の反射係数を1/4から1/2の範囲内に抑制できないインピーダンスZst2を有しているとする。また、第一配線部74は、端子部品71の電気長ELtpの1/2から1/1までの範囲外の電気長ELt1を有しているとする。さらに、第二配線部75は、端子部品71の電気長ELtpの1/2から1/1までの範囲外の電気長ELt2を有しているとする。伝送路7がこれらの条件の少なくとも1つでも満たして形成されている場合、伝送路7の反射特性は、2つの反射面R0(詳細は後述)及び反射面Rpd1,Rpd2,Rtp1,Rtp2(詳細は後述)による複合的な要素で悪化してしまう。
第一配線部74及び第二配線部75のインピーダンスZst1,Zst2や電気長ELt1,ELt2は、配線幅、配線材料の誘電率、配線の高さ(厚さ)などで調整することによって実現できる。また、第一配線部74及び第二配線部75のインピーダンスZst1,Zst2や電気長ELt1,ELt2は、第一配線部74及び第二配線部75がレジストで覆われるか否か、あるいは当該レジストの高さ(厚さ)で調整することによって実現できる。
次に、伝送路7の動作について説明する。例えば、第一送受信端76から伝送路7に送信された電気信号(デジタル信号又はアナログ信号)は、第一送受信端76と第一配線部74との接続部に形成される反射面R0で反射されるとともに透過する。反射面R0を透過した電気信号は、第一配線部74を伝送し、第一配線部74と第一部品パッド72との接続部に形成される反射面Rpd1において反射されるとともに透過する。反射面Rpd1を透過した電気信号は、第一部品パッド72を伝送し、第一部品パッド72と端子部品71との接続部に形成される反射面Rtp1において反射されるとともに透過する。反射面Rtd1を透過した電気信号は、端子部品71を伝送し、端子部品71と第二部品パッド73との接続部に形成される反射面Rtp2において反射されるとともに透過する。反射面Rtd2を透過した電気信号は、第二部品パッド73を伝送し、第二部品パッド73と第二配線部75との接続部に形成される反射面Rpd2において反射されるとともに透過する。反射面Rpd2を透過した電気信号は、第二配線部75を伝送し、第二配線部75と第二送受信端77との接続部に形成される反射面R0において反射されるとともに透過し、第二送受信端77から基板79に設けられた所定の回路に送出される。
このように、伝送路7を電気信号が伝送する際に、反射面Rtp1で反射した反射波Wtp1と、反射面Rtp2で反射した反射波Wtp2とが重なるときに、振幅が大きい反射波Wtpとなり、信号品質を劣化させる。反射波Wtpの振幅が最も大きくなるのは、反射波Wtpの波長λが端子部品71の電気長ELtpのλ/4になるときである。
第一配線部74は、第一送受信端76のインピーダンスZ0と第一部品パッド72のインピーダンスZpd1の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZst1を有し、かつ端子部品71の電気長ELcp以下の電気長ELt1を有している。このため、第一送受信端76に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rpd1で反射した反射波Wpd1は、反射波Wtpと位相が180°反転し、かつ反射波Wtpの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。また、第二配線部75は、第二送受信端77のインピーダンスZ0と第二部品パッド73のインピーダンスZpd2の反射係数を1/4から1/2に抑制可能なインピーダンスZst2を有し、かつ端子部品71の電気長ELcp以下の電気長ELt2を有している。このため、第二送受信端77に基づく反射面R0で反射した反射波W0及び反射面Rpd2で反射した反射波Wpd2は、反射波Wtpと位相が180°反転し、かつ反射波Wtpの振幅の1/4から1/2の振幅を有する。
このため、反射波Wpd1及び反射波Wpd2は、反射波Wtpの振幅が最大となる周波数を打ち消す。これにより、伝送路7に生じる反射波が低減され、伝送路7を伝送する電気信号の信号品質の劣化を防止することができる。
以上説明したように、本実施例による伝送路7は、上記実施形態による伝送路1と同様の効果が得られる。また、本実施例による伝送路7は、特別な部品を用いずに、第一送受信端76と第一部品パッド72との間を接続する第一配線部74のインピーダンスと、第二送受信端77と第二部品パッド73との間を接続する第二配線部75のインピーダンスとを調整することによって、伝送する電気信号の信号品質の劣化を防止することができる。
本実施例による伝送路7では、端子部品71は、第一部品パッド72及び第二部品パッド73のそれぞれのインピーダンスZpd1,Zpd2よりも高いインピーダンスZtpを有している。しかしながら、端子部品71は、第一部品パッド72及び第二部品パッド73のそれぞれのインピーダンスZpd1,Zpd2よりも低いインピーダンスZtpを有し、以下の式(16)の関係を満たしていてもよい。
Ztp<Zpd1、かつ、Ztp<Zpd2 ・・・(16)
本技術は、上記実施形態に限らず、種々の変形が可能である。
上記第一実施形態、変形例、実施例1及び実施例2による伝送路は、シングルエンドの伝送方式の伝送路であるが、差動線路の伝送路であっても、同様の効果が得られる。
なお、上述の実施の形態は本技術を具現化するための一例を示したものであり、実施の形態における事項と、特許請求の範囲における発明特定事項とはそれぞれ対応関係を有する。同様に、特許請求の範囲における発明特定事項と、これと同一名称を付した本技術の実施の形態における事項とはそれぞれ対応関係を有する。ただし、本技術は実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において実施の形態に種々の変形を施すことにより具現化することができる。
なお、本技術は以下のような構成もとることができる。
(1)
第一送受信端と第二送受信端との間に設けられた基準部と、
前記基準部の両側の一方と前記第一送受信端との間に設けられた第一領域と、
前記基準部の両側の他方と前記第二送受信端との間に設けられた第二領域と、
前記基準部と前記第一領域との間に設けられた第一非基準部と、
前記基準部と前記第二領域との間に設けられた第二非基準部と
を備え、
前記基準部は、前記第一非基準部及び前記第二非基準部のそれぞれと異なるインピーダンスを有し、
前記第一領域は、前記第一送受信端のインピーダンスと前記第一非基準部のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ前記基準部の電気長以下の電気長を有し、
前記第二領域は、前記第二送受信端のインピーダンスと前記第二非基準部のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ前記基準部の電気長以下の電気長を有する
伝送路。
(2)
前記基準部は、前記第一非基準部及び前記第二非基準部のそれぞれのインピーダンスよりも高いインピーダンス又は低いインピーダンスを有する
請求項1に記載の伝送路。
(3)
前記第一領域は、前記第一送受信端のインピーダンスと前記第一非基準部のインピーダンスの反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスを有し、
前記第二領域は、前記第二送受信端のインピーダンスと前記第二非基準部のインピーダンスの反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスを有する
前記(1)又は(2)に記載の伝送路。
(4)
前記第一領域は、前記基準部の電気長の1/2から1/1までの電気長を有し、
前記第二領域は、前記基準部の電気長の1/2から1/1までの電気長を有する
前記(1)から(3)までのいずれか一項に記載の伝送路。
(5)
前記基準部は、基板上に設けられたチップ部品であり、
前記第一非基準部及び前記第二非基準部は、前記チップ部品を前記基板に設けるための部品パッドであり、
前記第一領域及び前記第二領域は、前記基板に形成された配線部である
前記(1)から(4)までのいずれか一項に記載の伝送路。
(6)
前記基準部は、基板上に設けられた端子部品であり、
前記第一非基準部及び前記第二非基準部は、前記端子部品を前記基板に設けるための部品パッドであり、
前記第一領域及び前記第二領域は、前記基板に形成された配線部である
前記(1)から(4)までのいずれか一項に記載の伝送路。
(7)
前記第一領域は、矩形状を有する
前記(1)から(6)までのいずれか一項に記載の伝送路。
(8)
前記第一領域は、テーパーが形成された角部を有する
前記(7)に記載の伝送路。
(9)
前記第二領域は、矩形状を有する
前記(1)から(8)までのいずれか一項に記載の伝送路。
(10)
前記第二領域は、テーパーが形成された角部を有する
前記(9)に記載の伝送路。
1,3,5,7 伝送路
11 基準部
12,32 第一非基準部
13,33 第二非基準部
14 第一反射抑制部
15 第二反射抑制部
16,56,76 第一送受信端
17,57,77 第二送受信端
51 チップ部品
52,72 第一部品パッド
53,73 第二部品パッド
54,74 第一配線部
55,75 第二配線部
71 端子部品
59,78,79 基板
711 第一部品
712 第二部品
EL1,EL2,ELcp,ELref,ELt1,ELt2,ELtp 電気長
R0,Rcp1,Rcp2,Rnref1,Rnref2,Rpd1,Rpd2,Rref1,Rref2,Rtd1,Rtd2,Rtp1,Rtp2 反射面
Z0,Zcp,Znref,Znref1,Znref2,Zpd1,Zpd2,Zref,Zst1,Zst2,Zsup1,Zsup2,Ztp インピーダンス

Claims (10)

  1. 第一送受信端と第二送受信端との間に設けられた基準部と、
    前記基準部の両側の一方と前記第一送受信端との間に設けられた第一領域と、
    前記基準部の両側の他方と前記第二送受信端との間に設けられた第二領域と、
    前記基準部と前記第一領域との間に設けられた第一非基準部と、
    前記基準部と前記第二領域との間に設けられた第二非基準部と
    を備え、
    前記基準部は、前記第一非基準部及び前記第二非基準部のそれぞれと異なるインピーダンスを有し、
    前記第一領域は、前記第一送受信端のインピーダンスと前記第一非基準部のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ前記基準部の電気長以下の電気長を有し、
    前記第二領域は、前記第二送受信端のインピーダンスと前記第二非基準部のインピーダンスの反射係数を抑制可能なインピーダンスを有し、かつ前記基準部の電気長以下の電気長を有する
    伝送路。
  2. 前記基準部は、前記第一非基準部及び前記第二非基準部のそれぞれのインピーダンスよりも高いインピーダンス又は低いインピーダンスを有する
    請求項1に記載の伝送路。
  3. 前記第一領域は、前記第一送受信端のインピーダンスと前記第一非基準部のインピーダンスの反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスを有し、
    前記第二領域は、前記第二送受信端のインピーダンスと前記第二非基準部のインピーダンスの反射係数を1/4から1/2に抑制するインピーダンスを有する
    請求項1に記載の伝送路。
  4. 前記第一領域は、前記基準部の電気長の1/2から1/1までの電気長を有し、
    前記第二領域は、前記基準部の電気長の1/2から1/1までの電気長を有する
    請求項1に記載の伝送路。
  5. 前記基準部は、基板上に設けられたチップ部品であり、
    前記第一非基準部及び前記第二非基準部は、前記チップ部品を前記基板に設けるための部品パッドであり、
    前記第一領域及び前記第二領域は、前記基板に形成された配線部である
    請求項1に記載の伝送路。
  6. 前記基準部は、基板上に設けられた端子部品であり、
    前記第一非基準部及び前記第二非基準部は、前記端子部品を前記基板に設けるための部品パッドであり、
    前記第一領域及び前記第二領域は、前記基板に形成された配線部である
    請求項1に記載の伝送路。
  7. 前記第一領域は、矩形状を有する
    請求項1に記載の伝送路。
  8. 前記第一領域は、テーパーが形成された角部を有する
    請求項7に記載の伝送路。
  9. 前記第二領域は、矩形状を有する
    請求項1に記載の伝送路。
  10. 前記第二領域は、テーパーが形成された角部を有する
    請求項9に記載の伝送路。
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