JPH08125414A - Delay equalizer - Google Patents

Delay equalizer

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JPH08125414A
JPH08125414A JP6260125A JP26012594A JPH08125414A JP H08125414 A JPH08125414 A JP H08125414A JP 6260125 A JP6260125 A JP 6260125A JP 26012594 A JP26012594 A JP 26012594A JP H08125414 A JPH08125414 A JP H08125414A
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JP
Japan
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substrate
microstrip line
delay equalizer
frequency
delay
Prior art date
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Pending
Application number
JP6260125A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takao Naito
崇男 内藤
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Waveguides (AREA)
  • Cable Transmission Systems, Equalization Of Radio And Reduction Of Echo (AREA)
  • Optical Communication System (AREA)

Abstract

PURPOSE: To miniaturize a equalizer by decreasing a length of a microstrip line in the delay equalizer comprising the microstrip line to compensate wavelength diffusion of an optical fiber. CONSTITUTION: In the delay equalizer made of a microstrip line in which a strip conductor 1 is formed on a substrate 2 made of a dielectric material and a ground conductor 3 is formed to a lower side of the substrate 2, a specific dielectric constant εr and a thickness (h) of the substrate 2 are decided so that a cut-off frequency fTE in the lowest degree TE mode of the microstrip line is set higher than a wavelength diffusion compensation enable frequency and a prescribed characteristic impedance Z0 is obtained by deciding an upper limit of the impedance depending on the cut-off frequency fTE and a minimum width W0 of the strip conductor 1 able to be manufactured.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロストリップ線
路によって構成された遅延等化器に関し、特に光ファイ
バの波長分散を補償するための、マイクロストリップ線
路からなる遅延等化器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a delay equalizer composed of a microstrip line, and more particularly to a delay equalizer composed of a microstrip line for compensating for chromatic dispersion of an optical fiber.

【0002】コヒーレント光通信方式は、強度変調方式
と比較して、受信感度が10dB以上高いため、長距離
伝送に適している。また、長距離光伝送は、半導体素子
を用いた光増幅器や、稀土類元素をドープした光ファイ
バを使用した光増幅器等を用いて、多段中継増幅を行う
ことによって、通常の再生中継器を使用しなくても、実
現することができるようになった。
The coherent optical communication system has a receiving sensitivity higher than that of the intensity modulation system by 10 dB or more, and is therefore suitable for long-distance transmission. Also, for long-distance optical transmission, an ordinary regenerative repeater is used by performing multi-stage repeater amplification by using an optical amplifier using a semiconductor element or an optical amplifier using an optical fiber doped with a rare earth element. You can do it without doing it.

【0003】光ファイバによる長距離伝送を行う場合に
は、光ファイバの波長分散の影響が大きくなるが、この
ような光ファイバの波長分散を補償するためには、光ヘ
テロダイン検波方式を用いて、電気信号に変換後に、遅
延等化器を用いて補償する方法が知られている。
When performing long-distance transmission using an optical fiber, the influence of chromatic dispersion of the optical fiber becomes large. To compensate for such chromatic dispersion of the optical fiber, an optical heterodyne detection system is used. A method of compensating using a delay equalizer after conversion into an electric signal is known.

【0004】このような、波長分散補償用の遅延等化器
は、マイクロストリップ線路を用いて実現することがで
きるが、この場合、なるべく短いストリップ導体長で所
要の分散補償を行えるようにして、機器の小型化を可能
にすることが必要である。
Such a delay equalizer for wavelength dispersion compensation can be realized by using a microstrip line. In this case, the required dispersion compensation can be performed with a strip conductor length as short as possible. It is necessary to enable downsizing of equipment.

【0005】[0005]

【従来の技術】コヒーレント光通信方式においては、ヘ
テロダイン検波方式を用いて、受信信号を中間周波信号
に変換したのちに、遅延等化器を使用することによっ
て、光ファイバの波長分散を補償することができる。
2. Description of the Related Art In a coherent optical communication system, a heterodyne detection system is used to convert a received signal into an intermediate frequency signal and then a delay equalizer is used to compensate for chromatic dispersion in an optical fiber. You can

【0006】図3は、中間周波段での波長分散補償を説
明するものであって、(a)は波長分散補償のための回
路構成を示し、(b)は光ファイバの遅延特性と、補償
に使用するマイクロストリップ線路の遅延特性とを示し
たものである。
FIG. 3 illustrates chromatic dispersion compensation in the intermediate frequency stage. FIG. 3A shows a circuit configuration for chromatic dispersion compensation, and FIG. 3B shows optical fiber delay characteristics and compensation. And the delay characteristics of the microstrip line used for.

【0007】(a)において、周波数fS の信号光は、
光伝送路で与えられた群遅延特性を有している。この信
号光と、局部発振器11からの周波数fL の局発光と
は、光ファイバカプラ12において混合されて、出力ポ
ート121,122 にそれぞれ逆位相の、周波数|fS
L |からなるビート周波数信号光を発生し、受光部1
3における受光素子131,132 でそれぞれ電気信号に
変換されて、両受光素子の中点に、加算された中間周波
信号を発生する。分散補償器14は、中間周波信号の持
つ群遅延特性を逆の特性によって補償する。群遅延特性
を補償された中間周波信号は、復調回路15において復
調される。
In (a), the signal light of frequency f S is
It has the group delay characteristics given by the optical transmission line. This signal light and the local oscillation light of the frequency f L from the local oscillator 11 are mixed in the optical fiber coupler 12 and output to the output ports 12 1 and 12 2 in the opposite phase with the frequency | f S −.
The light receiving unit 1 generates a beat frequency signal light composed of f L |
The light receiving elements 13 1 and 13 2 in FIG. 3 convert the signals into electric signals and generate an added intermediate frequency signal at the midpoint of both the light receiving elements. The dispersion compensator 14 compensates the group delay characteristic of the intermediate frequency signal by the opposite characteristic. The intermediate frequency signal whose group delay characteristic is compensated is demodulated in the demodulation circuit 15.

【0008】(b)において、Aは光ファイバの遅延特
性を示し、これに基づく信号光fSの持つ群遅延特性
は、中間周波信号fS −fL にそのまま維持されてい
る。Bは分散補償器14における、マイクロストリップ
線路からなる遅延等化器の遅延特性を示し、特性Bを特
性Aと逆の特性にすることによって、光伝送路で与えら
れた信号光の群遅延特性を補償することができる。
In (b), A indicates the delay characteristic of the optical fiber, and the group delay characteristic of the signal light f S based on this is maintained as it is in the intermediate frequency signal f S -f L. B represents the delay characteristic of the delay equalizer composed of the microstrip line in the dispersion compensator 14, and by making the characteristic B the characteristic opposite to the characteristic A, the group delay characteristic of the signal light given in the optical transmission line is shown. Can be compensated.

【0009】遅延等化器は、例えば、厚さh=0.63
5mm、比誘電率εr =9.6のアルミナ基板の上面に
ストリップ導体を形成し、アルミナ基板の下面に接地導
体を形成した、マイクロストリップ線路によって実現す
ることができ、これによって、マイクロストリップ線路
の長さ1cmあたり、73ps/nmの波長分散補償を
行うことができる。
The delay equalizer has, for example, a thickness h = 0.63.
The microstrip line can be realized by forming a strip conductor on the upper surface of an alumina substrate having a relative permittivity ε r = 9.6 of 5 mm and forming a ground conductor on the lower surface of the alumina substrate. It is possible to perform chromatic dispersion compensation of 73 ps / nm per 1 cm in length.

【0010】いま、光ファイバの波長分散を2ps/n
m/kmとし、光ファイバによる伝送距離を10,00
0kmとすると、波長分散量は20,000ps/nm
となるが、この波長分散を補償するための遅延等化器
を、上述のマイクロストリップ線路によって構成した場
合、その線路長は約274cmとなる。
Now, the chromatic dispersion of an optical fiber is 2 ps / n.
m / km, transmission distance by optical fiber is 10,000
If 0 km, the chromatic dispersion amount is 20,000 ps / nm
However, when the delay equalizer for compensating for this chromatic dispersion is configured by the above microstrip line, the line length is about 274 cm.

【0011】また、マイクロストリップ線路を形成する
誘電体基板の大きさは、50mm×50mm程度に限定
されるため、長いマイクロストリップ線路を実現するた
めには、蛇行型の配置として、できるだけ長いマイクロ
ストリップ線路を収容できるようにするレイアウト設計
が重要になる。
Further, since the size of the dielectric substrate forming the microstrip line is limited to about 50 mm × 50 mm, in order to realize a long microstrip line, the microstrip line is arranged in a meandering shape and the microstrip is as long as possible. Layout design that can accommodate the tracks becomes important.

【0012】図4は、マイクロストリップ線路のレイア
ウトの例を示したものであって、(a)はストリップ導
体の幅が広い場合を示し、(b)はストリップ導体の幅
が狭い場合を示している。
FIG. 4 shows an example of the layout of the microstrip line, where (a) shows the case where the width of the strip conductor is wide, and (b) shows the case where the width of the strip conductor is narrow. There is.

【0013】蛇行型配置のマイクロストリップ線路にお
ける、折り返し回数は、蛇行箇所において許容される曲
率半径で決定される。許容される曲率半径は、ストリッ
プ導体の幅にほぼ比例するため、幅が狭いストリップ導
体を有するマイクロストリップ線路は、折り返し回数を
多くした蛇行型のレイアウト設計が可能であり、マイク
ロストリップ線路長を大きくすることができる。
The number of turns in the meandering type microstrip line is determined by the radius of curvature allowed at the meandering portion. Since the allowable radius of curvature is approximately proportional to the width of the strip conductor, a microstrip line with a narrow strip conductor can be designed in a meandering type with many turns, increasing the microstrip line length. can do.

【0014】マイクロストリップ線路を用いた遅延等化
器において、マイクロストリップ線路の単位長さあたり
の群遅延特性(分散特性)を改善するためには、比誘電
率の高い基板を使用するか、または基板の厚さを大きく
すればよいことが知られている。
In a delay equalizer using a microstrip line, in order to improve group delay characteristics (dispersion characteristics) per unit length of the microstrip line, a substrate having a high relative dielectric constant is used, or It is known that the thickness of the substrate may be increased.

【0015】比誘電率が高い基板を用いて遅延等化器を
設計すると、マイクロストリップ線路の単位長さあたり
の群遅延特性を改善できるだけでなく、ストリップ導体
の幅を狭くできるため、折り返し回数を多くした蛇行型
の設計が可能になり、マイクロストリップ線路長を長く
することができる。
When a delay equalizer is designed using a substrate having a high relative dielectric constant, not only can the group delay characteristic per unit length of the microstrip line be improved, but also the width of the strip conductor can be narrowed, so that the number of turns can be reduced. A large number of meandering designs are possible, and the microstrip line length can be increased.

【0016】一方、基板の厚さを大きくして遅延等化器
を設計すると、マイクロストリップ線路の単位長さあた
りの群遅延特性を改善できるが、ストリップ導体の幅が
広くなるため、蛇行型の折り返し回数が少ないレイアウ
ト設計を余儀なくされ、マイクロストリップ線路長を長
くすることはできない。
On the other hand, when the delay equalizer is designed by increasing the thickness of the substrate, the group delay characteristic per unit length of the microstrip line can be improved, but the width of the strip conductor becomes wide, and therefore the meandering type of A layout design with a small number of turns is forced, and the microstrip line length cannot be increased.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】従来の波長分散補償用
遅延等化器は、所定の厚さを有し、比誘電率εr が9.
5〜9.9(10GHz)のアルミナ基板上にストリッ
プ導体を形成したマイクロストリップ線路によって構成
されたものであって、波長分散補償能力が低く、長距離
伝送用の光ファイバの波長分散を補償するためには、数
mの長さのマイクロストリップ線路を必要とするもので
あった。そのため、マイクロストリップ線路を、アルミ
ナ基板上に折り返し形式によって形成したとしても、大
型化することを避けられないという問題があった。
A conventional delay equalizer for compensating chromatic dispersion has a predetermined thickness and a relative permittivity ε r of 9.
A microstrip line in which a strip conductor is formed on an alumina substrate of 5 to 9.9 (10 GHz), which has a low chromatic dispersion compensation capability and compensates chromatic dispersion of an optical fiber for long distance transmission. Therefore, a microstrip line having a length of several meters is required. Therefore, there is a problem in that the microstrip line is inevitably increased in size even if it is formed on the alumina substrate in a folded manner.

【0018】さらに、マイクロストリップ線路が長くな
る結果、挿入損失が大きくなるとともに、挿入損失の周
波数特性が不均一になりやすかった。そのため、このよ
うな挿入損失の周波数特性補償のために、補償回路が新
たに必要になるという問題があった。
Further, as a result of the length of the microstrip line being increased, the insertion loss is increased and the frequency characteristic of the insertion loss is likely to be non-uniform. Therefore, there has been a problem that a compensation circuit is newly required for such frequency characteristic compensation of insertion loss.

【0019】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、所要の波長分散補償特性
を実現するために必要な、マイクロストリップ線路を短
くすることによって、遅延等化器の小型化を可能にする
ことを目的としている。
The present invention is intended to solve the problems of the prior art as described above, and delay equalization is performed by shortening the microstrip line necessary for realizing the required chromatic dispersion compensation characteristic. The purpose is to enable downsizing of vessels.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】[Means for Solving the Problems]

(1) 誘電体からなる基板上にストリップ導体を形成する
とともに、基板の下面に接地導体を形成してなるマイク
ロストリップ線路による遅延等化器において、このマイ
クロストリップ線路の最低次のTEモードの遮断周波数
TEが遅延等化器による波長分散補償可能周波数より高
くなるとともに、遮断周波数fTEと作製可能なストリッ
プ導体の最小の幅W0 とから定まる値を上限値として、
所定の特性インピーダンスZ0 が得られるように、基板
の比誘電率εr と厚さhとを定める。
(1) In a delay equalizer using a microstrip line, in which a strip conductor is formed on a dielectric substrate and a ground conductor is formed on the bottom surface of the substrate, the lowest TE mode of this microstrip line is cut off. The frequency f TE becomes higher than the frequency that can be compensated for chromatic dispersion by the delay equalizer, and the upper limit value is defined by the cutoff frequency f TE and the minimum width W 0 of the strip conductor that can be manufactured.
The relative permittivity ε r and the thickness h of the substrate are determined so that a predetermined characteristic impedance Z 0 can be obtained.

【0021】(2) (1) において、基板の比誘電率ε
r を、
(2) In (1), the relative permittivity ε of the substrate
r

【数3】 によって与えられる値を上限値として定める。(Equation 3) The value given by is defined as the upper limit.

【0022】(3) (1) において、基板の厚さhを、(3) In (1), the thickness h of the substrate is

【数4】 によって与えられる値を上限値として定める。[Equation 4] The value given by is defined as the upper limit.

【0023】(4) (1) ないし (3)のいずれかにおいて、
基板をチタン酸バリウム(BaTiO3 )を誘電体とし
て作製する。
(4) In any one of (1) to (3),
A substrate is manufactured using barium titanate (BaTiO 3 ) as a dielectric.

【0024】[0024]

【作用】図1は、本発明の基本的構成を示したものであ
って、マイクロストリップ線路からなる遅延等化器の要
部斜視図を示している。1は幅Wを有するストリップ導
体であって、厚さh,比誘電率εr を有する誘電体から
なる基板2の上面に設けられている。3は接地導体であ
って、基板2の下面に設けられている。
FIG. 1 shows a basic structure of the present invention, and is a perspective view of a main part of a delay equalizer composed of a microstrip line. Reference numeral 1 denotes a strip conductor having a width W, which is provided on the upper surface of a substrate 2 made of a dielectric material having a thickness h and a relative permittivity ε r . Reference numeral 3 is a ground conductor, which is provided on the lower surface of the substrate 2.

【0025】マイクロストリップ線路からなる遅延等化
器は、基板2の比誘電率εr を大きくするとともに、そ
の厚さhを厚くすることによって小型化できることが知
られているが、この場合、第1の制約として、マイクロ
ストリップ線路の最低次のTEモードの遮断周波数fTE
を超える周波数に対する、波長分散を補償することはで
きない。
It is known that the delay equalizer composed of a microstrip line can be miniaturized by increasing the relative permittivity ε r of the substrate 2 and increasing the thickness h thereof. The first restriction is that the cutoff frequency f TE of the lowest TE mode of the microstrip line is
It is not possible to compensate chromatic dispersion for frequencies above.

【0026】波長分散補償可能な周波数の最大値が決定
すると、それより高い周波数が遮断周波数fTEになるよ
うにすることによって、マイクロストリップ線路の形状
を定めることができる。さらに、ストリップ導体1の幅
を均一に製作できる限界から、所望の特性インピーダン
スを実現する上での、第2の制約がある。
When the maximum frequency that can be compensated for chromatic dispersion is determined, the shape of the microstrip line can be determined by making the higher frequency the cutoff frequency f TE . Further, there is a second limitation in realizing a desired characteristic impedance due to the limit that the width of the strip conductor 1 can be made uniform.

【0027】すなわち、作製可能なストリップ導体1の
幅Wの下限値としては、例えば、100μm程度であ
り、今後の製作技術の進歩によっては、50μm程度、
あるいはそれ以下とすることも可能と考えられる。本発
明においては、遮断周波数fTEと、作製可能範囲内の最
小幅W0 に対して、所望の特性インピーダンスZ0 を実
現できる、基板2の比誘電率εr および厚さhの最大値
を求める。
That is, the lower limit of the width W of the strip conductor 1 that can be manufactured is, for example, about 100 μm, and depending on the future progress of manufacturing technology, about 50 μm,
Alternatively, it may be possible to set it to be less than that. In the present invention, with respect to the cutoff frequency f TE and the minimum width W 0 within the manufacturable range, the maximum values of the relative permittivity ε r and the thickness h of the substrate 2 that can realize the desired characteristic impedance Z 0 are set. Ask.

【0028】このような比誘電率εr および厚さhの条
件に適合した構造にすることによって、マイクロストリ
ップ線路の、単位長さあたりの、波長分散補償量を大き
くするこことができるので、遅延等化器を小型化するこ
とが可能となる。
By adopting a structure that meets such conditions of relative permittivity ε r and thickness h, it is possible to increase the amount of chromatic dispersion compensation per unit length of the microstrip line. The delay equalizer can be downsized.

【0029】また、マイクロストリップ線路の最低次の
TEモードの遮断周波数fTEは、平坦な周波数特性から
3dB低下した周波数として定めることができる。従っ
て、平坦な周波数特性領域を使用するためには、例え
ば、遮断周波数fTEの約80%に相当する周波数を、波
長分散補償可能な周波数の最大値とする。
Further, the cutoff frequency f TE of the lowest TE mode of the microstrip line can be defined as a frequency which is 3 dB lower than the flat frequency characteristic. Therefore, in order to use the flat frequency characteristic region, for example, the frequency corresponding to about 80% of the cutoff frequency f TE is set as the maximum value of the frequencies capable of chromatic dispersion compensation.

【0030】さらに所望の特性インピーダンスZ0 は、
50Ωとするのが一般的であるが、この特性インピーダ
ンスZ0 を実現するための、基板2の実効誘電率εeff,
ストリップ導体1の幅W,基板2の厚さh,基板2の比
誘電率εr の間には、次の関係があることが知られてい
る。
Further, the desired characteristic impedance Z 0 is
It is generally set to 50Ω, but the effective dielectric constant ε eff, of the substrate 2 for realizing the characteristic impedance Z 0 is
It is known that the width W of the strip conductor 1, the thickness h of the substrate 2, and the relative permittivity ε r of the substrate 2 have the following relationships.

【0031】W/h≦1のとき、 Z0 =(60/εeff 1/2 )ln(8h/W+0.25W/h) …(1) εeff =(εr +1)/2 +〔(εr −1)/2〕・〔(1+12h/W)-1/2 +0.04(1−W/h)2 〕 …(2)When W / h ≦ 1, Z 0 = (60 / ε eff 1/2 ) ln (8h / W + 0.25W / h) (1) ε eff = (ε r +1) / 2 + [( ε r −1) / 2] · [(1 + 12h / W) −1/2 +0.04 (1-W / h) 2 ] ... (2)

【0032】W/h≧1のとき、 Z0 =(120π/εeff 1/2 )・〔(W/h)+1.393 +0.667ln(W/h+1.444)〕-1 …(3) εeff =(εr +1)/2 +〔(εr −1)/2〕・(1+12h/W)-1/2 …(4)When W / h ≧ 1, Z 0 = (120π / ε eff 1/2 ) · [(W / h) +1.393 + 0.667ln (W / h + 1.444)] -1 (3) ε eff = (ε r +1) / 2 + [(ε r −1) / 2] · (1 + 12 h / W) −1/2 (4)

【0033】さらに、このようなマイクロストリップ線
路の信号周波数f〔GHz〕における群遅延特性εeff
(f)は、 εeff (f)=εr −(εr −εeff )/〔1+G(f/fp 2 〕…(5) と表すことができる。ここで、基板の厚さhの単位をc
mとして、 fp =Z0 /8πh …(6) G=0.6+0.009Z0 …(7) である。
Further, the group delay characteristic ε eff at the signal frequency f [GHz] of such a microstrip line.
(F) can be expressed as ε eff (f) = ε r − (ε r −ε eff ) / [1 + G (f / f p ) 2 ] ... (5). Here, the unit of the thickness h of the substrate is c
As m, f p = Z 0 / 8πh (6) G = 0.6 + 0.009Z 0 (7)

【0034】これらの関係式(1)〜(7)から、スト
リップ導体1を均一に製作可能な幅Wとしたときの、所
望の特性インピーダンスZ0 が得られるような、基板2
の比誘電率εr および、その厚さhを定めることができ
る。
From these relational expressions (1) to (7), it is possible to obtain a desired characteristic impedance Z 0 when the strip conductor 1 has a width W that can be uniformly manufactured.
It is possible to determine the relative permittivity ε r and the thickness h thereof.

【0035】[0035]

【実施例】本発明においては、前述の式(1)〜(7)
によって、遅延等化器を実現するマイクロストリップ線
路の構成を定めるが、この際、式(5)〜(7)の関係
から、遅延等化器を小型化するためには、比誘電率εr
が大きい基板2を用い、基板2の厚さhを大きくするこ
とが必要となる。
EXAMPLES In the present invention, the above formulas (1) to (7) are used.
The configuration of the microstrip line that realizes the delay equalizer is determined by the following. At this time, in order to reduce the size of the delay equalizer, the relative dielectric constant ε r
It is necessary to use the substrate 2 having a large thickness and to increase the thickness h of the substrate 2.

【0036】マイクロストリップ線路の最低次のTEモ
ードの遮断周波数fTEは、光速をcとして、 fTE=c/4hεr 1/2 …(8) によって表せることが知られている。この場合、遮断周
波数fTEは平坦な特性から3dB低下した周波数に相当
するから、波長分散補償可能な周波数の最大値として、
遮断周波数fTEの約80%に選定するものとする。
It is known that the cutoff frequency f TE of the lowest TE mode of the microstrip line can be expressed by f TE = c / 4hε r 1/2 (8) where the speed of light is c. In this case, the cutoff frequency f TE corresponds to a frequency that is 3 dB lower than the flat characteristic, and therefore, the maximum value of the frequency that can be chromatic dispersion compensated is
It shall be selected to be about 80% of the cutoff frequency f TE .

【0037】マイクロストリップ線路の作製は、次のよ
うにして行うことができる。すなわち、例えば、アルミ
ナ等の誘電体からなる基板2の両面に、酸化クロム(C
rO)を50Å蒸着した上に、クロム(Cr)を例えば
0.05μm蒸着し、さらにその上に、銅(Cu)また
は金(Au)を、例えば5μm程度メッキして導体層を
形成する。
The microstrip line can be manufactured as follows. That is, for example, on both surfaces of the substrate 2 made of a dielectric material such as alumina, chromium oxide (C
rO) is vapor-deposited on 50 Å, chromium (Cr) is vapor-deposited thereon by, for example, 0.05 μm, and copper (Cu) or gold (Au) is further deposited thereon by, for example, about 5 μm to form a conductor layer.

【0038】次に、導体層の全面にホトレジストを塗布
し、ストリップ導体1のパターンを露光し現像したの
ち、ホトレジストをマスクとして弗酸等によってエッチ
ングを行い、最後に未露光のホトレジストを除去するこ
とによって、マスクパターンに従ったストリップ導体1
を形成することができる。
Next, a photoresist is applied to the entire surface of the conductor layer, the pattern of the strip conductor 1 is exposed and developed, and then etching is performed with hydrofluoric acid or the like using the photoresist as a mask, and finally the unexposed photoresist is removed. By strip conductor 1 according to the mask pattern
Can be formed.

【0039】遅延等化器を構成する場合には、数十cm
程度の長さにわたって均一な幅Wを有するストリップ導
体1を形成する必要があるが、露光マスクの寸法誤差,
エッチング誤差等によって、幅Wに数μmから数十μm
の変動が生じる。従って、このような幅Wの誤差を無視
できる程度の、作製可能な最小の幅Wは、現状では10
0μm程度である。そこで、ストリップ導体1の幅Wを
100μmとし、特性インピーダンスZ0 を50Ωとし
たときの、基板2の比誘電率εr と、基板の厚さhとが
最大となる場合の、遮断周波数fTEとの関係を、式
(1)〜(8)を用いて求めることができる。
When constructing a delay equalizer, several tens of cm
It is necessary to form the strip conductor 1 having a uniform width W over a certain length.
Depending on the etching error etc., the width W may be several μm to several tens μm
Fluctuations occur. Therefore, the minimum manufacturable width W to the extent that such an error in the width W can be ignored is 10 at present.
It is about 0 μm. Therefore, when the width W of the strip conductor 1 is 100 μm and the characteristic impedance Z 0 is 50Ω, the cutoff frequency f TE when the relative permittivity ε r of the substrate 2 and the thickness h of the substrate are maximum. The relationship between and can be obtained by using the equations (1) to (8).

【0040】図2は、本発明の一実施例を示すものであ
って、このようにして求められた、基板の比誘電率εr
と、基板の厚さhとの関係を示したものであり、曲線
a,b,cは、それぞれ遮断周波数fTEが、9GHz,
18GHz,36GHzの場合を示している。
FIG. 2 shows an embodiment of the present invention, in which the relative permittivity ε r of the substrate thus obtained is obtained.
And the thickness h of the substrate. The curves a, b, and c show that the cutoff frequency f TE is 9 GHz,
The case of 18 GHz and 36 GHz is shown.

【0041】図2は、伝送速度をBr とし、マイクロス
トリップ線路の最低次のTEモードの遮断周波数をfTE
としたとき、 Br =fTE/3.6 …(9) の関係で定められる伝送速度の場合に適用される遅延等
化器における、基板の比誘電率εr と、基板の厚さhと
の関係を示したものである。すなわち図2は、ヘテロダ
イン検波後の、中間周波信号の中心周波数を伝送速度の
2倍に仮定した場合の、伝送速度2.5GHz,5GH
z,10GHzに、それぞれ対応する遅延等化器を構成
する場合の例を示している。
In FIG. 2, the transmission speed is B r, and the cutoff frequency of the lowest TE mode of the microstrip line is f TE.
Then, the relative permittivity ε r of the substrate and the thickness h of the substrate in the delay equalizer applied when the transmission speed is determined by the relationship of B r = f TE /3.6 (9) It shows the relationship with. That is, FIG. 2 shows transmission rates of 2.5 GHz and 5 GH, assuming that the center frequency of the intermediate frequency signal after the heterodyne detection is twice the transmission rate.
An example in which delay equalizers corresponding to z and 10 GHz are configured is shown.

【0042】これらの各曲線a,b,cの右上側は、遮
断周波数fTEに基づく前述の第1の制約を示し、各曲線
a,b,cは、各伝送速度の場合の最大値を示すことに
なる。例えば、伝送速度2.5GHzのPSK伝送方式
の場合は、中間周波信号帯域を2.5GHz〜7.5G
Hzとすると、上限周波数7.5GHzは、遮断周波数
TE=9GHzの約80%に相当している。
The upper right side of each of these curves a, b, c shows the above-mentioned first constraint based on the cutoff frequency f TE , and each curve a, b, c shows the maximum value for each transmission rate. Will be shown. For example, in the case of the PSK transmission method with a transmission speed of 2.5 GHz, the intermediate frequency signal band is 2.5 GHz to 7.5 G.
When the frequency is Hz, the upper limit frequency of 7.5 GHz corresponds to about 80% of the cutoff frequency f TE = 9 GHz.

【0043】また、曲線a,b,cに対して傾斜方向が
逆である曲線d,eは、それぞれストリップ導体1の幅
Wが100μm,50μmの場合に、特性インピーダン
スZ 0 を50Ωとしたときの、(1)式または(2)式
を満足する曲線であって、ストリップ導体1の作製可能
範囲内において、所望の特性インピーダンスZ0 を得る
ために必要な、基板の比誘電率εr と、基板の厚さhと
に対する第2の制約を示したものである。曲線d,eの
右下側の領域が作製可能範囲を示し、従って、曲線a,
b,cと曲線d,eとに囲まれた下側の領域が、マイク
ロストリップ線路を製作可能な範囲を示している。
In addition, the inclination direction with respect to the curves a, b and c is
The opposite curves d and e are the widths of the strip conductors 1, respectively.
Characteristic impedance when W is 100 μm and 50 μm
Space Z 0 (1) or (2), where is set to 50Ω
It is a curve that satisfies the requirement that strip conductor 1 can be manufactured.
Within the range, the desired characteristic impedance Z0 Get
Is necessary for the relative permittivity of the substrate εrAnd the thickness h of the substrate
2 illustrates a second constraint for Of curves d and e
The lower right region shows the manufacturable range, and therefore the curve a,
The lower area surrounded by b and c and the curves d and e is the microphone.
It shows the range in which a loss lip line can be manufactured.

【0044】図2において、右下がりの曲線a,b,c
と、右上がりの曲線d,eとの交点が、マイクロストリ
ップ線路の単位長さあたりの波長分散補償量が最大とな
る条件を与える点である。いま図2から、マイクロスト
リップ線路の最低次のTEモードの遮断周波数をfTE
し、作製可能なストリップ導体1の最小幅をW0 とした
ときの、マイクロストリップ線路の単位長さあたりの波
長分散補償量が最大となる、基板2の比誘電率εr を示
す近似式を求めると、
In FIG. 2, the curves a, b, and c descending to the right.
And the point of intersection with the curves d and e that rise to the right are the points that give the conditions for maximizing the amount of chromatic dispersion compensation per unit length of the microstrip line. From FIG. 2, when the cutoff frequency of the lowest TE mode of the microstrip line is f TE and the minimum width of the strip conductor 1 that can be manufactured is W 0 , the chromatic dispersion per unit length of the microstrip line is shown. When an approximate expression showing the relative permittivity ε r of the substrate 2 which maximizes the compensation amount is obtained,

【数5】 となる。(Equation 5) Becomes

【0045】また図2から、マイクロストリップ線路の
最低次のTEモードの遮断周波数をfTEとし、作製可能
なストリップ導体1の最小幅をW0 としたときの、マイ
クロストリップ線路の単位長さあたりの波長分散補償量
が最大となる、基板2の厚さhを示す近似式を求める
と、
Further, from FIG. 2, when the cutoff frequency of the lowest TE mode of the microstrip line is f TE and the minimum width of the strip conductor 1 that can be manufactured is W 0 , per unit length of the microstrip line. When an approximate expression showing the thickness h of the substrate 2 that maximizes the chromatic dispersion compensation amount of

【数6】 となる。(Equation 6) Becomes

【0046】従って、(10),(11)式で与えられ
る基板2の比誘電率εr と基板2の厚さhを、上限とし
て設定されたマイクロストリップ線路を形成して、これ
に信号を伝播させることによって、所望の波長分散補償
量を有する遅延等化器を実現することができる。
Therefore, a microstrip line is formed in which the relative permittivity ε r of the substrate 2 and the thickness h of the substrate 2 given by the equations (10) and (11) are set as upper limits, and a signal is applied to the microstrip line. By propagating, a delay equalizer having a desired chromatic dispersion compensation amount can be realized.

【0047】例えば、伝送速度が2.5GHzの場合
(曲線a)に、ストリップ導体1の作製可能範囲を10
0μm(曲線d)とすると、基板2の比誘電率εr =5
3,基板2の厚さh=1.14mmとなる。
For example, if the transmission rate is 2.5 GHz (curve a), the strip conductor 1 can be manufactured in a range of 10
If 0 μm (curve d), the relative permittivity ε r of the substrate 2 is 5
3, The thickness h of the substrate 2 is 1.14 mm.

【0048】この条件の構成のマイクロストリップ線路
の長さ1cmあたりの波長分散補償可能量は、505p
s/nm/cmとなる。従って、従来例の場合の長さ1
cmあたりの波長分散補償可能量73ps/nmと比較
して、約7倍となるので、マイクロストリップ線路の長
さを、約40cmとした遅延等化器によって、伝送距離
10,000kmの光ファイバによって生じる波長分散
を補償することができる。このように本発明の遅延等化
器は、従来例と比較して著しく小型化されている。
The chromatic dispersion compensable amount per 1 cm of the length of the microstrip line under the condition is 505 p.
s / nm / cm. Therefore, the length of the conventional example is 1
The chromatic dispersion compensation amount per cm is 73 ps / nm, which is about 7 times, so the length of the microstrip line is set to about 40 cm by a delay equalizer and an optical fiber with a transmission distance of 10,000 km is used. The chromatic dispersion that occurs can be compensated. As described above, the delay equalizer of the present invention is remarkably miniaturized as compared with the conventional example.

【0049】同様に、伝送速度を5GHz(曲線b)と
すると、基板2の比誘電率εr =39,基板2の厚さh
=0.67mmとなり、また、伝送速度を10GHz
(曲線c)とすると、基板2の比誘電率εr =28,基
板2の厚さh=0.39mmとなる。
Similarly, if the transmission rate is 5 GHz (curve b), the relative permittivity ε r of the substrate 2 is 39, and the thickness h of the substrate 2 is h.
= 0.67 mm, and the transmission speed is 10 GHz
Assuming (curve c), the relative permittivity ε r of the substrate 2 is 28 and the thickness h of the substrate 2 is h = 0.39 mm.

【0050】また、ストリップ導体1の作製可能範囲を
50μm(曲線e)とすると、伝送速度を2.5GHz
(曲線a)とした場合は、基板2の比誘電率εr =6
9,基板2の厚さh=1mmとなり、伝送速度を5GH
z(曲線b)とした場合は、基板2の比誘電率εr =5
3,基板2の厚さh=0.57mmとなり、また、伝送
速度を10GHz(曲線c)とした場合は、基板2の比
誘電率εr =39,基板2の厚さh=0.33mmとな
る。
When the strip conductor 1 can be manufactured in a range of 50 μm (curve e), the transmission speed is 2.5 GHz.
In the case of (curve a), the relative permittivity of the substrate 2 ε r = 6
9, the thickness of the substrate 2 h = 1mm, the transmission speed is 5GH
In the case of z (curve b), the relative permittivity of the substrate 2 ε r = 5
3, the thickness h of the substrate 2 is 0.57 mm, and when the transmission speed is 10 GHz (curve c), the relative permittivity ε r of the substrate 2 is 39, and the thickness h of the substrate 2 is 0.33 mm. Becomes

【0051】基板の形成のためには、各種の比誘電率ε
r を有する誘電体が知られており、かつ、任意の厚さの
基板を形成することが可能であるから、上述のように、
光ファイバの波長分散補償可能量を大きくするための最
適条件に適合した、比誘電率εr と、厚さhとを有する
基板2を実現することが可能である。このような条件に
適合した基板としては、例えば、誘電体としてチタン酸
バリウム(BaTiO 3 )を用いたものが好適である。
For forming the substrate, various relative permittivity ε
rDielectrics are known and of any thickness
Since it is possible to form a substrate, as described above,
The best way to increase the compensable amount of chromatic dispersion in an optical fiber.
Relative permittivity ε that meets appropriate conditionsrAnd has a thickness h
It is possible to realize the substrate 2. Under such conditions
Suitable substrates include, for example, titanic acid as the dielectric.
Barium (BaTiO 3 ) Is preferable.

【0052】なお、この場合の基板2の誘電体損が、使
用周波数帯において小さいことが必要であることはいう
までもない。また、製作技術の進歩によって、ストリッ
プ導体1の幅Wを、50μm以下にすることも可能と思
われるが、これに対応して前述の最適条件を求めること
によって、さらに遅延等化器の小型化を図ることが可能
となる。
Needless to say, the dielectric loss of the substrate 2 in this case must be small in the frequency band used. Further, it is considered that the width W of the strip conductor 1 can be reduced to 50 μm or less by the progress of the manufacturing technique, but the delay equalizer can be further miniaturized by finding the optimum conditions corresponding to this. Can be achieved.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、光ファイバの波長分散補償可能な周波数より高い遮
断周波数fTEとなるように、ストリップ導体1の形状を
選定するとともに、ストリップ導体1の幅Wが作製可能
な範囲内であって、かつ所望の特性インピーダンスZ0
となるように、基板2の比誘電率εr と厚さhとを最大
に選定したので、波長分散補償量を大きくすることがで
き、従って遅延等化器を小型化することが可能となる。
As described above, according to the present invention, the shape of the strip conductor 1 is selected so that the cutoff frequency f TE is higher than the frequency at which the wavelength dispersion compensation of the optical fiber can be compensated. The width W is within a manufacturable range and a desired characteristic impedance Z 0
Since the relative permittivity ε r and the thickness h of the substrate 2 are selected to be maximum, the chromatic dispersion compensation amount can be increased, and therefore the delay equalizer can be downsized. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の基本的構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic configuration of the present invention.

【図2】本発明の一実施例を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing an embodiment of the present invention.

【図3】中間周波段での波長分散補償を説明する図であ
って、(a)は波長分散補償のための回路構成を示し、
(b)は光ファイバの遅延特性と、補償に使用するマイ
クロストリップ線路の遅延特性とを示す。
FIG. 3 is a diagram for explaining chromatic dispersion compensation at an intermediate frequency stage, in which (a) shows a circuit configuration for chromatic dispersion compensation;
(B) shows the delay characteristic of the optical fiber and the delay characteristic of the microstrip line used for compensation.

【図4】マイクロストリップ線路のレイアウトの例を示
す図であって、(a)はストリップ導体の幅が広い場合
を示し、(b)はストリップ導体の幅が狭い場合を示
す。
FIG. 4 is a diagram showing an example of a layout of a microstrip line, where (a) shows a case where the width of the strip conductor is wide, and (b) shows a case where the width of the strip conductor is narrow.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ストリップ導体 2 基板 3 接地導体 1 Strip conductor 2 Board 3 Ground conductor

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04B 10/26 10/14 10/04 10/06 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical indication H04B 10/26 10/14 10/04 10/06

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 誘電体からなる基板(2)上にストリッ
プ導体(1)を形成するとともに、該基板(2)の下面
に接地導体(3)を形成してなるマイクロストリップ線
路による遅延等化器において、 該マイクロストリップ線路の最低次のTEモードの遮断
周波数fTEが該遅延等化器による波長分散補償可能周波
数より高くなるとともに、 該遮断周波数fTEと作製可能なストリップ導体(1)の
最小の幅W0 とから定まる値を上限値として、所定の特
性インピーダンスZ0 が得られるように、 該基板(2)の比誘電率εr と厚さhとが定められてい
ることを特徴とする遅延等化器。
1. A delay equalization by a microstrip line in which a strip conductor (1) is formed on a substrate (2) made of a dielectric material and a ground conductor (3) is formed on a lower surface of the substrate (2). In this device, the cutoff frequency f TE of the lowest TE mode of the microstrip line is higher than the wavelength dispersion compensable frequency by the delay equalizer, and the cutoff frequency f TE and the strip conductor (1) that can be manufactured are The relative permittivity ε r and the thickness h of the substrate (2) are determined so that a predetermined characteristic impedance Z 0 can be obtained with an upper limit value that is determined from the minimum width W 0. And a delay equalizer.
【請求項2】 請求項1に記載の遅延等化器において、
前記基板(2)の比誘電率εr が、 【数1】 によって与えられる値を上限値として定められることを
特徴とする遅延等化器。
2. The delay equalizer according to claim 1, wherein
The relative permittivity ε r of the substrate (2) is A delay equalizer characterized in that the value given by is defined as an upper limit value.
【請求項3】 請求項1に記載の遅延等化器において、
前記基板(2)の厚さhが、 【数2】 によって与えられる値を上限値として定められることを
特徴とする遅延等化器。
3. The delay equalizer according to claim 1, wherein
The thickness h of the substrate (2) is A delay equalizer characterized in that the value given by is defined as an upper limit value.
【請求項4】 前記基板(2)がチタン酸バリウム(B
aTiO3 )を誘電体として作製されていることを特徴
とする請求項1ないし3のいずれかに記載の遅延等化
器。
4. The barium titanate (B) is used as the substrate (2).
4. The delay equalizer according to claim 1, wherein the delay equalizer is made of aTiO 3 ) as a dielectric.
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