JPWO2009048095A1 - Circuit device having transmission line and printed circuit board - Google Patents
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Abstract
伝送線路を有する回路装置において、簡便な構造で不要なモードの影響を抑制し、伝播特性の劣化を抑制する回路装置を提供する。回路装置は、伝送線路を構成する導電性ストリップと、導電性ストリップに平行に対向配置された導電性プレーンとを有する。導電性プレーンの周囲外形の少なくとも一部が、凹部及び凸部から成る連続的な凸凹形状で構成される。好適には、導電性プレーンに発生させたくない伝播モードの波長をλとしたとき、導電性プレーンの凹凸形状の隣り合う凹部の間隔がλのn/4倍(nは奇数)である。導電性プレーンの凹部の長さについて、λの成分が凹部の長さ方向に伝播する場合のモード波長のn/4倍(nは奇数)、あるいは導電性プレーンの凸部の長さについて、λの成分が凸部の長さ方向に伝播する場合のモード波長のn/4倍(nは奇数)である。In a circuit device having a transmission line, a circuit device that suppresses the influence of an unnecessary mode with a simple structure and suppresses deterioration of propagation characteristics is provided. The circuit device includes a conductive strip that forms a transmission line, and a conductive plane that is disposed opposite to and parallel to the conductive strip. At least a part of the outer periphery of the conductive plane is formed in a continuous uneven shape including a recess and a protrusion. Preferably, when the wavelength of the propagation mode that is not desired to be generated in the conductive plane is λ, the interval between adjacent concave portions of the concave and convex shape of the conductive plane is n / 4 times λ (n is an odd number). Regarding the length of the concave portion of the conductive plane, n / 4 times the mode wavelength when the component of λ propagates in the length direction of the concave portion (n is an odd number), or about the length of the convex portion of the conductive plane, λ Is n / 4 times (n is an odd number) of the mode wavelength in the case where the above component propagates in the length direction of the convex portion.
Description
本発明は、伝送線路を有する回路装置に係り、特に高周波プリント回路基板等で用いられるストリップ線路を有する回路装置において、ストリップ線路における不要なモード伝播を抑制するための構造に関する。 The present invention relates to a circuit device having a transmission line, and more particularly to a structure for suppressing unnecessary mode propagation in a strip line in a circuit device having a strip line used in a high-frequency printed circuit board or the like.
伝送線路を有する回路装置において、線路伝播成分が持つ周波数が高くなると、不要なモードの影響によって所望のモードの伝播特性が劣化することがある。例えば、伝送線路がマイクロストリップ線路の場合、基本モードは準TEM(Transverse Electric and Magnetic)モードである。この場合、伝播周波数が高くなると、TE(Transverse Electric)モードやTM(Transverse Magnetic)モードなどのTEMモード以外の不要なモードが伝播しやすくなる。その結果、準TEMモードがそれらの不要なモードと電磁的に干渉することで、準TEMモードの伝播特性が劣化しやすくなることが知られている。 In a circuit device having a transmission line, if the frequency of the line propagation component increases, the propagation characteristics of a desired mode may be deteriorated due to the influence of unnecessary modes. For example, when the transmission line is a microstrip line, the basic mode is a quasi-TEM (Transverse Electric and Magnetic) mode. In this case, when the propagation frequency increases, unnecessary modes other than the TEM mode such as the TE (Transverse Electric) mode and the TM (Transverse Magnetic) mode easily propagate. As a result, it is known that the propagation characteristics of the quasi-TEM mode easily deteriorate due to the electromagnetic interference of the quasi-TEM mode with those unnecessary modes.
これに関連して、特許文献1には、送受信回路を構成する回路素子等を筐体内に実装する通信装置の筐体内、外の電磁波の不当な電磁結合を低減するため、筐体の壁に材質または機械的形状を周期的に変えた周期構造体を付加した構造が記載されている。
In relation to this,
また、特許文献2には、内面にコルゲートを構成する溝を設けた導波管において、通過帯域に対しては広帯域にわたり良好なインピーダンスと低損失な特性を持ち、阻止帯域に対しても良好な減衰特性を有する帯域阻止フィルタとして、コルゲート構造を適切に設計した寸法としたものが記載されている。
しかしながら、上述した特許文献1、2では、伝送線路を有する回路装置において、所望の伝播特性が劣化しないように不要なモードの影響を抑制するため、特定構造の周期構造体やコルゲート構造等、複雑な構造を採用する必要があった。
However, in
本発明の目的は、上述した課題を解決し、簡便な構造で不要なモードの影響を抑制し、所望の伝播特性が劣化しにくい伝送線路を有する回路装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a circuit device having a transmission line that solves the above-described problems, suppresses the influence of unnecessary modes with a simple structure, and hardly deteriorates desired propagation characteristics.
上記目的を達成するため、本発明に係る回路装置は、伝送線路を構成する導電性ストリップと、前記導電性ストリップに平行に対向配置された導電性プレーンとを有する回路装置であって、前記導電性プレーンの周囲外形の少なくとも一部が、凹部及び凸部から成る連続的な凸凹形状で構成されることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a circuit device according to the present invention is a circuit device having a conductive strip constituting a transmission line and a conductive plane disposed in parallel and opposed to the conductive strip, wherein At least a part of the outer contour of the conductive plane is formed in a continuous uneven shape including a recess and a protrusion.
本発明によれば、導体プレーンの周囲外形の少なくとも一部を凹部及び凸部から成る連続的な凸凹形状としたため、簡便な構造で不要なモードの影響を抑制し、所望の伝播特性が劣化しにくい伝送線路を有する回路装置を提供することができる。 According to the present invention, since at least a part of the outer periphery of the conductor plane has a continuous concave / convex shape including a concave portion and a convex portion, the influence of unnecessary modes is suppressed with a simple structure, and desired propagation characteristics are deteriorated. A circuit device having a difficult transmission line can be provided.
1 ストリップ導体
2 導体プレーン
3 絶縁体層
11 ストリップ導体
12 導体プレーン
12a 凹部
12b 凸部
12c 短絡終端
13 導体プレーン
14 ストリップ導体
21、22、23 絶縁体層
31 回路部品
41 ストリップ導体
42 導体プレーン
43 ストリップ導体
44 導電性の筐体、またはヒートシンク
51、52 絶縁体層
61 回路部品
71 ストリップ導体
72 導体プレーン
72a 凹部
72b 凸部
72c 短絡終端
73 導体プレーン
81 絶縁体層DESCRIPTION OF
以下、本発明に係る回路装置の実施の形態について、図面を参照して説明する。
(実施の形態)
本実施の形態は、簡便な構造で不要なモードの影響を抑制し、所望のモードの伝播特性が劣化しにくい伝送線路を持つ回路装置を提供するものである。特に、本実施の形態では、ストリップ線路を有する回路装置において、ストリップ線路における不要なモード伝播を抑制するための構造として、TEモードやTMモードなどの不要なモードの影響を抑制したTEMモード伝送線路を持つ回路装置を提供している。Embodiments of a circuit device according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment)
The present embodiment provides a circuit device having a transmission line that suppresses the influence of an unnecessary mode with a simple structure and hardly deteriorates the propagation characteristics of a desired mode. In particular, in the present embodiment, in a circuit device having a strip line, a TEM mode transmission line in which the influence of an unnecessary mode such as a TE mode or a TM mode is suppressed as a structure for suppressing unnecessary mode propagation in the strip line. A circuit device having
以下、本実施の形態に係る伝送線路を有する回路装置について、図16に示す関連技術に係るマイクロストリップ線路を有する回路装置と、図11〜図14に示すマイクロストリップ線路の伝播モードとを参照しながら説明する。 Hereinafter, for the circuit device having the transmission line according to the present embodiment, refer to the circuit device having the microstrip line according to the related art shown in FIG. 16 and the propagation modes of the microstrip line shown in FIGS. While explaining.
図16に示す関連技術の回路装置を構成するプリント回路基板には、伝送線路として、第1導体層のストリップ導体111と第2導体層の導体プレーン112から成るマイクロストリップ線路が設けられている。
A printed circuit board constituting the related art circuit device shown in FIG. 16 is provided with a microstrip line including a
図11〜図14は、マイクロストリップ線路の伝播モードを説明するものである。マイクロストリップ線路は、図11〜図14に示すように、導体ストリップ1と導体プレーン2で絶縁体層3を挟んだ構造である。マイクロストリップ線路の基本モードは、図11(a)及び(b)のような線路断面電磁界分布を持つ準TEMモードであり、ストリップ導体1の付近にのみ電磁界が存在する。マイクロストリップ線路では、周波数が高くなると、図12(a)及び(b)のような線路断面電磁界分布を持つTM0モードや伝播しやくなり、準TEMモードがこの不要なTM0モードに変換して準TEMモードの伝播特性が劣化しやすくなることが知られている。TM0モードは理論的に導体プレーン2が無限に広い場合のモードであるが、実際の構造のように導体プレーン2の大きさが有限で、ストリップ導体1の幅より十分広い場合にもほぼ同じモードが存在し、ここではこれを便宜的にTM0モードと称する。導体プレーン2が有限の大きさの場合の不要モードの磁界分布を図13に示すが、導体プレーン2を巻くように存在している。不要モードは準TEMモードと異なり、導体プレーン2の全体に渡って電磁界が存在している。
FIGS. 11 to 14 illustrate propagation modes of the microstrip line. The microstrip line has a structure in which an
これに対し、本実施の形態に係る回路装置は、後述の図1に示すように、準TEMモードを劣化させることなく不要モードを抑制する構造であり、ストリップ導体と平行な導体プレーンの辺(エッジ)を凹部と凸部とから成る凹凸形状のパターンとしている。この構造において、凹凸形状の凹部は短絡終端のスロット線路として働き、凹凸形状の凹部の深さは抑制したい周波数に対応するスロット線路波長の1/4とすることで最も効果が高くなる(後述の図2(a)参照)。これは、スロット線路波長の1/4に限らず、3/4でも5/4でも同様であり、要するにn/4倍(nは奇数)であれば同様の効果を得ることができる。また、凹凸形状の隣り合う凹部どうしの間隔は、不要モード波長の1/4とすることで最も効果が高くなる。これは、不要モード波長の1/4に限らず、3/4でも5/4でも同様であり、要するにn/4倍(nは奇数)であれば同様の効果を得ることができる。 On the other hand, as shown in FIG. 1 described later, the circuit device according to the present embodiment has a structure that suppresses the unnecessary mode without degrading the quasi-TEM mode, and the side of the conductor plane parallel to the strip conductor ( The edge) is an uneven pattern composed of a concave portion and a convex portion. In this structure, the concavo-convex recess acts as a slot line for short-circuit termination, and the depth of the concavo-convex recess is made most effective by setting it to 1/4 of the slot line wavelength corresponding to the frequency to be suppressed (described later). (See FIG. 2 (a)). This is not limited to 1/4 of the slot line wavelength, and is the same for 3/4 and 5/4. In short, the same effect can be obtained if n / 4 times (n is an odd number). In addition, the effect is most enhanced by setting the interval between adjacent concave and convex portions to ¼ of the unnecessary mode wavelength. This is not limited to ¼ of the unnecessary mode wavelength, and is the same for 3/4 and 5/4. In short, the same effect can be obtained if it is n / 4 times (n is an odd number).
この構造の等価回路は、後述の図2(b)で表わされ、不要モード波長λuの1/4の長さ(λu/4)の不要モード線路が多段接続され、その接続部にスロット線路波長λsの1/4の長さ(λs/4)の短絡終端スロット線路が挿入されている。 An equivalent circuit of this structure is shown in FIG. 2B to be described later. Unnecessary mode lines having a length (λu / 4) of ¼ of the unnecessary mode wavelength λu are connected in multiple stages, and a slot line is connected to the connection portion. A short-circuit termination slot line having a length (λs / 4) of ¼ of the wavelength λs is inserted.
この接続部からスロット線路を見たインピーダンスは非常に大きいために、不要モード線路の接続部でのインピーダンスは非常に大きくなる。この結果、不要モードの伝播は抑制される。また、この接続部の間隔を不要モードの1/4波長とすることで、不要モードの伝播方向分布によらず効果が得られる。もし、接続部の間隔が不要モードの1/2波長の場合に、不要モードの伝播方向の分布における電界最大(インピーダンス最大)位置が接続点と一致する場合には、不要モード抑制効果が十分得られない可能性がある。接続部の間隔を不要モード波長の1/4とすることで、不要モードの伝播方向分布によらず不要モード抑制効果を得ることができる。これは、不要モード波長の1/4に限らず、3/4でも5/4でも同様であり、要するにn/4倍(nは奇数)であれば同様の効果を得ることができる。 Since the impedance of the slot line seen from this connection part is very large, the impedance at the connection part of the unnecessary mode line becomes very large. As a result, unnecessary mode propagation is suppressed. Further, by setting the interval between the connection portions to ¼ wavelength of the unnecessary mode, an effect can be obtained regardless of the propagation direction distribution of the unnecessary mode. If the distance between the connection portions is ½ wavelength of the unnecessary mode, and if the electric field maximum (impedance maximum) position in the distribution in the propagation direction of the unnecessary mode coincides with the connection point, the unnecessary mode suppression effect is sufficiently obtained. It may not be possible. By setting the interval between the connection portions to ¼ of the unnecessary mode wavelength, it is possible to obtain an unnecessary mode suppression effect regardless of the propagation direction distribution of the unnecessary mode. This is not limited to ¼ of the unnecessary mode wavelength, and is the same for 3/4 and 5/4. In short, the same effect can be obtained if it is n / 4 times (n is an odd number).
上記手段の効果を示すため、導体プレーン2の凹凸形状の有無によるマイクロストリップ線路の3次元電磁界解析(FDTD法)を行った。この解析モデルとその解析結果を図15(a)(凹凸形状有りの導体プレーン2を用いた場合)と、図15(b)(凹凸形状無しの導体プレーン2を用いた場合)に示す。
In order to show the effect of the above means, a three-dimensional electromagnetic field analysis (FDTD method) of the microstrip line was performed based on the presence or absence of the uneven shape of the
ここで、導体プレーン2の凹凸形状有無による二つの解析に共通的な条件として、解析領域(x:50mm、y:19mm、z:50mm)、セルサイズ(dx=dy=dz=1mm)、境界(Murの一次)、周波数(20GHz)、導体の導電率(5.8×108S/m)、絶縁体の比誘電率(4.3)を設定した。また、マイクロストリップ線路の寸法については、ストリップ導体の幅(2mm)、導体プレーンの幅(30mm)、絶縁体厚(1mm)を設定した。凹部の長さ(深さ)は幅1mmの間隙を持つスロット線路の波長λsの1/4の長さ(λs/4)で、凹凸形状の隣り合う凹部の間隔は不要モード波長λuの1/4の長さ(λu/4)としている。マイクロストリップ線路の励振については、線路左寄りにおけるストリップ導体1と導体プレーン2の間にデルタギャップ給電を行うことによった。Here, as common conditions for the two analyzes based on the presence or absence of the concavo-convex shape of the
上記の解析結果より、導体プレーン2の凹凸形状が無い場合には、図15(b)に示すように、上下の線路からはずれた領域の広い範囲で電界強度が強い(色が濃い)ことが確認された。つまり、TM0モードが伝播していると考えられる。一方、導体プレーン2の凹凸形状が有る場合には、図15(a)に示すように、上下の線路からはずれた領域の左寄り(マイクロストリップ線路の励振源寄り)でわずかに電界強度の強い部分があるが、右寄りの電界強度は弱いことが確認された。この解析結果より、凹凸形状を有する導体プレーン1によってTM0モードの伝播を抑制する効果が認められた。
From the above analysis results, when the
また、マイクロストリップ線路には、図14(a)及び(b)の断面図に示すような主要な電界成分を持つTEモードやTMモードが伝播することが知られている。ここでは、TEモードおよびTMモードを不要モードと称する。不要モードは準TEMモードと異なり、ストリップ導体1と導体プレーン2の間のこれら導体パターンと平行な面に主要な電界成分が存在している。
Further, it is known that a TE mode and a TM mode having main electric field components as shown in the cross-sectional views of FIGS. 14A and 14B propagate through the microstrip line. Here, the TE mode and the TM mode are referred to as unnecessary modes. Unlike the quasi-TEM mode, the unnecessary mode has a main electric field component on a plane parallel to these conductor patterns between the
一方、準TEMモードの主要な電界成分はこの面に垂直となっている。したがって、後述の図6に示す構造とすることで、準TEMモードを劣化させることなく不要モードを抑制できる。すなわち、ストリップ導体と導体プレーンの間に、これらと平行に導体パターンを配置することで、不要モードはカットオフ状態に近づいて伝播が抑制される。 On the other hand, the main electric field component of the quasi-TEM mode is perpendicular to this plane. Therefore, by using the structure shown in FIG. 6 described later, the unnecessary mode can be suppressed without degrading the quasi-TEM mode. That is, by disposing a conductor pattern in parallel between the strip conductor and the conductor plane, the unnecessary mode approaches a cutoff state and propagation is suppressed.
ただし、マイクロストリップ線路伝播方向に主要な電界成分を持つ不要モード(TMモード)については、この導体パターンとストリップ導体と導体プレーンを有する伝送線路を伝播するTEMモードに変換され、このTEMモードが再び不要モードに変換されるため、十分な不要モード抑制効果が得られない可能性がある。 However, an unnecessary mode (TM mode) having a main electric field component in the microstrip line propagation direction is converted into a TEM mode that propagates through the transmission line having the conductor pattern, the strip conductor, and the conductor plane. Since it is converted to an unnecessary mode, there is a possibility that a sufficient unnecessary mode suppression effect cannot be obtained.
そこで、この不要なTEMモードの伝播を抑制するために、導体パターンの辺(エッジ)を凹部と凸部とから成る凹凸形状のパターンとしている。この場合、凹凸形状の凹部は短絡終端のスロット線路として働く。凹部の深さ(長さ)は、抑制したい周波数に対応するスロット線路波長の1/4とすることで最も効果が高くなる(後述の図7参照)。また、凹凸形状の隣り合う凹部どうしの間隔は、この導体パターンを伝播する不要TEMモード波長の1/4とすることで最も効果が高くなる。例えば、この導体パターンの幅がストリップ導体の幅より小さい場合には、近似的にこの導体パターンを中心導体とし、ストリップ導体と導体プレーンを地板とする3層ストリップ線路と考えることができる。 Therefore, in order to suppress the unnecessary propagation of the TEM mode, the side (edge) of the conductor pattern is a concavo-convex pattern composed of a concave portion and a convex portion. In this case, the concavo-convex concave portion serves as a slot line for short-circuit termination. By setting the depth (length) of the concave portion to ¼ of the slot line wavelength corresponding to the frequency to be suppressed, the effect is highest (see FIG. 7 described later). Further, the effect is most enhanced by setting the interval between the concave and convex adjacent concave portions to ¼ of the unnecessary TEM mode wavelength propagating through the conductor pattern. For example, when the width of the conductor pattern is smaller than the width of the strip conductor, it can be considered as a three-layer strip line having the conductor pattern as a central conductor and a strip conductor and a conductor plane as a ground plane.
この構造の等価回路(等価モデル)は、後述の図2(a)で表わされる。この等価モデルでは、不要TEMモード波長λuの1/4の長さ(λu/4)の不要TEMモード伝送線路が多段接続され、その接続部にスロット線路波長λsの1/4の長さ(λs/4)の短絡終端スロット線路が挿入されている。この接続部からスロット線路を見たインピーダンスは非常に大きいために、不要TEMモード線路の接続部でのインピーダンスは非常に大きくなる。このため、不要TEMモードの伝播は抑制され、結局この不要TEMモードを励振している不要なTMモードの伝播が抑制される。これは、不要TEMモード波長λuのn/4倍(nは奇数)の長さの不要TEMモード伝送線路を多段接続し、その接続部にスロット線路波長λsのn/4倍(nは奇数)の長さの短絡終端スロット線路を挿入した場合も同様である。 An equivalent circuit (equivalent model) of this structure is represented in FIG. In this equivalent model, unnecessary TEM mode transmission lines having a quarter length (λu / 4) of the unnecessary TEM mode wavelength λu are connected in multiple stages, and a 1/4 length (λs of the slot line wavelength λs is connected to the connection portion. / 4) The short-circuit termination slot line is inserted. Since the impedance when the slot line is seen from this connection portion is very large, the impedance at the connection portion of the unnecessary TEM mode line becomes very large. For this reason, the propagation of the unnecessary TEM mode is suppressed, and eventually the propagation of the unnecessary TM mode that excites the unnecessary TEM mode is suppressed. This is because an unnecessary TEM mode transmission line having a length n / 4 times (n is an odd number) of the unnecessary TEM mode wavelength λu is connected in multiple stages, and the connection portion is n / 4 times the slot line wavelength λs (n is an odd number). The same applies when a short-circuiting termination slot line having a length of is inserted.
また、接続部の間隔を不要TEMモードの1/4波長とすることで、不要TEMモードの伝播方向分布によらず効果が得られる。もし接続部の間隔が不要TEMモードの1/2波長の場合に、不要TEMモードの伝播方向の分布における電界最大(インピーダンス最大)位置が接続点と一致する場合には、不要TEMモード抑制効果が十分得られない可能性がある。そこで、接続部の間隔を不要TEMモード波長の1/4とすることで、不要TEMモードの伝播方向の分布によらず不要TEMモードおよびこの不要TEMモードを励振している不要なTMモードの抑制効果を得ることができる。これは、不要TEMモード波長の1/4に限らず、3/4でも5/4でも同様であり、要するにn/4倍(nは奇数)であれば同様の効果を得ることができる。 Further, by setting the interval between the connection portions to ¼ wavelength of the unnecessary TEM mode, an effect can be obtained regardless of the propagation direction distribution of the unnecessary TEM mode. If the interval between the connection portions is ½ wavelength of the unnecessary TEM mode, and the electric field maximum (impedance maximum) position in the distribution in the propagation direction of the unnecessary TEM mode coincides with the connection point, the unnecessary TEM mode suppression effect is obtained. It may not be enough. Therefore, by setting the interval between the connection portions to ¼ of the unnecessary TEM mode wavelength, it is possible to suppress the unnecessary TEM mode and the unnecessary TM mode exciting the unnecessary TEM mode regardless of the distribution of the propagation direction of the unnecessary TEM mode. An effect can be obtained. This is not limited to ¼ of the unnecessary TEM mode wavelength, and is the same for 3/4 and 5/4. In short, the same effect can be obtained if it is n / 4 times (n is an odd number).
以上のように、本実施の形態では、導体プレーンの周囲外形の少なくとも一部を凹部及び凸部から成る連続的な凸凹形状とした簡便な構造を採用することにより、不要モード抑制効果の高い回路装置を提供することができる。 As described above, in the present embodiment, by adopting a simple structure in which at least a part of the outer shape of the conductor plane is a continuous concave / convex shape including a concave portion and a convex portion, a circuit having a high unnecessary mode suppression effect is obtained. An apparatus can be provided.
なお、本実施の形態は、次のように構成してもよい。 The present embodiment may be configured as follows.
1)導電性プレーンに発生させたくない伝播モードの波長をλとしたとき、導電性プレーンの凹凸形状の隣り合う凹部の間隔がλのn/4倍(nは奇数)であってもよい。 1) When the wavelength of the propagation mode that is not desired to be generated in the conductive plane is λ, the interval between the adjacent concave portions of the concave and convex shape of the conductive plane may be n / 4 times λ (n is an odd number).
2)導電性プレーンに発生させたくない伝播モードの波長をλとしたとき、導電性プレーンの凹部の長さについて、λの成分が凹部の長さ方向に伝播する場合のモード波長のn/4倍(nは奇数)、あるいは導電性プレーンの凸部の長さについて、λの成分が凸部の長さ方向に伝播する場合のモード波長のn/4倍(nは奇数)であってもよい。 2) When the wavelength of the propagation mode that is not desired to be generated in the conductive plane is λ, n / 4 of the mode wavelength when the component of λ propagates in the length direction of the recess with respect to the length of the recess of the conductive plane. The length of the convex portion of the conductive plane is twice (n is an odd number) or n / 4 times the mode wavelength (n is an odd number) when the component of λ propagates in the length direction of the convex portion. Good.
3)導電性プレーンに発生させたくない伝播モードの波長が、回路装置で使われる信号伝播モードの波長に一致してもよい。 3) The wavelength of the propagation mode that is not desired to be generated in the conductive plane may coincide with the wavelength of the signal propagation mode used in the circuit device.
4)導電性プレーンの凹部が曲がっていてもよい。 4) The concave portion of the conductive plane may be bent.
5)導電性プレーンが回路装置を覆う筐体、またはヒートシンク、または樹脂に蒸着あるいはメッキされている導電性材料であってもよい。 5) The conductive plane may be a casing covering the circuit device, a heat sink, or a conductive material deposited or plated on a resin.
6)導電性プレーンは、平行に対向配置している二つの導電性パターンの間に平行に配置されてもよい。 6) The conductive plane may be arranged in parallel between two conductive patterns arranged opposite to each other in parallel.
7)導電性プレーンは、平行に対向配置している二つの導電性プレーンを持つ伝送線路における伝播方向に沿って、発生しうる伝播モードの波長をλとしたときにλのn/4倍(nは奇数)の周期で幅が変化するように構成されてもよい。 7) The conductive plane is n / 4 times λ when the wavelength of the propagation mode that can be generated is λ along the propagation direction in the transmission line having two conductive planes arranged in parallel and facing each other ( The width may be changed with a period of n).
8)導電性プレーンの凹部及び凸部が回路装置の他の導体部に導通していなくてもよい。 8) The concave and convex portions of the conductive plane may not be electrically connected to other conductor portions of the circuit device.
以下、図1〜図10を参照して、本発明の第1〜第10の実施例について説明する。 The first to tenth embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
図1は本発明の第1の実施例に係る回路装置を示す模式図である。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a circuit device according to a first embodiment of the present invention.
図1に示す回路装置は、4つの導体層、すなわちストリップ導体11から成る第1導体層、導体プレーン12から成る第2導体層、導体プレーン13から成る第3導体層、及びストリップ導体14から成る第4導体層を3つの絶縁層21、22、23を挟んで持つプリント回路基板であり、LSI(大規模集積回路)などの回路部品31が実装されている。 The circuit device shown in FIG. 1 comprises four conductor layers: a first conductor layer comprising strip conductors 11, a second conductor layer comprising conductor planes 12, a third conductor layer comprising conductor planes 13, and strip conductors 14. A printed circuit board having a fourth conductor layer with three insulating layers 21, 22, and 23 interposed therebetween, and a circuit component 31 such as an LSI (Large Scale Integrated circuit) is mounted thereon.
この回路装置を構成するプリント回路基板は、伝送線路として、第1導体層のストリップ導体11と第2導体層の導体プレーン12から成るマイクロストリップ線路を有する。伝送線路の他の構成例として、導体プレーン12を共通として複数のマイクロストリップ線路があってもよい。マイクロストリップ線路における導体プレーン12は、回路装置の図示しない回路のグラウンドあるいは電源に接続されている。
The printed circuit board constituting this circuit device has a microstrip line comprising a strip conductor 11 of a first conductor layer and a
本実施例では、複数のマイクロストリップ線路は、一方向だけでなく、様々な方向に設けられている。このため、図1に示すように導体プレーン12の周囲外形を成す4辺のエッジを凹部と凸部とから成る凹凸形状のパターンとすることで、導体プレーン12を伝播する不要モード(例えばTM0モード)の抑制効果がより一層高くなっている。つまり、図中に示すx軸方向に伝播するマイクロストリップ線路については主に、導体プレーン12の図中に示すx軸方向に設けている凹凸形状の凹部と凸部により不要モードが抑制される。また、図中に示すy軸方向に伝播するマイクロストリップ線路については主に、導体プレーン12の図中に示すy軸方向に設けている凹凸形状の凹部と凸部により不要モードが抑制される。
In this embodiment, the plurality of microstrip lines are provided not only in one direction but also in various directions. For this reason, as shown in FIG. 1, by forming the edges of the four sides forming the peripheral outline of the
なお、変形例として、別の導体プレーン、例えば図1に示す第3導体層の導体プレーン13についても、第2導体層の導体プレーン12と同様に、4辺のエッジを凹部と凸部とから成る凹凸形状のパターンとすることで、回路装置としての特性向上に寄与する。 As a modification, another conductor plane, for example, the conductor plane 13 of the third conductor layer shown in FIG. By using the uneven pattern, it contributes to improving the characteristics of the circuit device.
図2(a)は本発明の第2の実施例に係る回路装置の導体プレーンを示す要部斜視図であり、図1の凹凸形状を有する導体プレーン12の他の一例の模式図である。
FIG. 2A is a perspective view showing a main part of a conductor plane of a circuit device according to a second embodiment of the present invention, and is a schematic view of another example of the
図2(a)に示す本実施例の回路装置における導体プレーン12において、凹凸形状の凹部12a及び凸部12bのうち、凹部12aは短絡終端12cを持つスロット線路を構成し、その線路長はスロット線路モード波長λsの1/4である。また、凹凸形状の隣接する凹部12a、すなわちスロット線路間の間隔は、この導体プレーン12を伝播する不要モードにおける波長λuの1/4である。
In the
図2(a)に示す本実施例の構造の等価回路(等価モデル)を図2(b)に示す。図2(b)より、図中の左端のポートから右側を見たインピーダンスが非常に大きいことがわかる。よって、本実施例では、この構造を採用することにより不要モードの抑制効果がより一層高くなる。 FIG. 2B shows an equivalent circuit (equivalent model) of the structure of the present embodiment shown in FIG. FIG. 2B shows that the impedance when the right side is viewed from the leftmost port in the figure is very large. Therefore, in this embodiment, the effect of suppressing the unnecessary mode is further enhanced by adopting this structure.
図3は本発明の第3の実施例に係る回路装置を設計するために用いるマイクロストリップ線路の分散特性(位相定数の周波数特性)の模式的グラフである。 FIG. 3 is a schematic graph of the dispersion characteristic (phase constant frequency characteristic) of the microstrip line used for designing the circuit device according to the third embodiment of the present invention.
一般に低周波帯では、TEMモードが支配的であり、不要なTM0モードは非常に小さいことが知られている。しかし、周波数が高くなってくると、不要なTM0モードが無視できなくなってきて、またTEMモードの位相定数(波長)に近づく。したがって、異なるモード同士の干渉はそれぞれの位相定数が近いほど強くなることがあるという周知の事実から、図3のグラフで両モードのカーブが交差する周波数付近で干渉が大きくなる。したがって、本実施例では、この交差する周波数(波長)で不要モードの伝播を抑制することがより効果的な設計である。 In general, in the low frequency band, the TEM mode is dominant, and it is known that the unnecessary TM0 mode is very small. However, as the frequency increases, the unnecessary TM0 mode cannot be ignored and approaches the phase constant (wavelength) of the TEM mode. Therefore, the interference between different modes increases as the phase constants are closer, and the interference increases in the vicinity of the frequency at which the curves of both modes intersect in the graph of FIG. Therefore, in this embodiment, it is a more effective design to suppress the propagation of unnecessary modes at the intersecting frequency (wavelength).
図4(a)は本発明の第4の実施例に係る回路装置の模式図である。 FIG. 4A is a schematic diagram of a circuit device according to a fourth embodiment of the present invention.
図4(a)に示す本実施例の回路装置は、図1のプリント回路基板の第2導体層の導体プレーン12において、凹凸形状の凹部12aを曲げた形態である。これにより、本実施例では、凹凸形状の凹部12aを導体プレーン12のエッジ付近に寄せることができ、他の信号配線や部品実装の設計自由度を向上させることができる。
The circuit device of the present embodiment shown in FIG. 4A has a configuration in which a concave and
例えば、図4(b)のように、導体プレーン12のエッジ付近にある第1導体層のストリップ導体11がマイクロストリップ線路を成す場合に、凹部12aを曲げない場合にはストリップ導体11が凹部12aを横切るために伝播特性が劣化する可能性がある。しかし、凹部12aを曲げることでストリップ導体11が凹部12aを横切らないようにして、そのような劣化要因を避けることができれば、回路装置としての特性向上に寄与する。
For example, as shown in FIG. 4B, when the strip conductor 11 of the first conductor layer in the vicinity of the edge of the
図5は本発明の第5の実施例に係る回路装置を示す模式図である。 FIG. 5 is a schematic diagram showing a circuit device according to a fifth embodiment of the present invention.
図5に示す本実施例の回路装置は、3つの導体層、すなわちストリップ導体41から成る第1導体層、共通の導体プレーン42から成る第2導体層、及びストリップ導体43から成る第3導体層を2つの絶縁体層51、52を挟んで持つプリント回路基板であり、LSIなどの回路部品61が実装されている。
The circuit device of this embodiment shown in FIG. 5 has three conductor layers, that is, a first conductor layer composed of
この回路装置には、平面部を有する導電性の筐体、またはヒートシンク44が設けられる。この導電性の筐体、またはヒートシンク44は、第3導体層のストリップ導体43に平行に対向配置され、そのストリップ導体43との間でマイクロストリップ線路を構成している。
This circuit device is provided with a conductive housing having a flat surface portion or a heat sink 44. This conductive casing or heat sink 44 is disposed opposite to and parallel to the
本実施例では、図1の凹凸形状を有する導体プレーン12が、プリント回路基板の導体層ではなく、平面部を有する導電性の筐体、またはヒートシンク44で構成されている。これにより、プリント回路基板の導体層のストリップ導体43と、筐体、またはヒートシンク44の平面部がマイクロストリップ線路を構成している場合には、筐体、またはヒートシンク44の凹凸形状の凹部と凸部により、この筐体を伝播する不要モードを抑制することができ、回路装置としての特性向上に寄与する。
In the present embodiment, the
なお、筐体は、導電性材料が蒸着やめっきにより付着している樹脂製であってもよい。 Note that the housing may be made of a resin to which a conductive material is attached by vapor deposition or plating.
図6は本発明の第6の実施例に係る回路装置を示す模式図である。 FIG. 6 is a schematic diagram showing a circuit device according to a sixth embodiment of the present invention.
図6に示す本実施例の回路装置は、マイクロストリップ線路のストリップ導体71と導体プレーン73の間にそれらと平行に、第1の実施例で示したプリント回路基板の第2導体層の導体プレーン12と同じ特徴を持つ導体プレーン、つまり周囲外形が凹部と凸部とから成る凹凸形状の導体プレーン72を設けている。この導体プレーン72は、どの回路にも導通しておらず、絶縁体層81内でフローティングの状態である。
The circuit device of the present embodiment shown in FIG. 6 has a conductor plane of the second conductor layer of the printed circuit board shown in the first embodiment between the
これにより、マイクロストリップ線路を伝播する図14(a)及び(b)のようなTE、TMモードのような不要モードの伝播が抑制され、基本モードであるTEMモードの伝播特性の向上に寄与する。 As a result, propagation of unnecessary modes such as TE and TM modes as shown in FIGS. 14A and 14B propagating through the microstrip line is suppressed, which contributes to improvement in propagation characteristics of the TEM mode, which is the basic mode. .
図7は本発明の第7の実施例に係る回路装置の導体プレーンを示す要部斜視図であり、図6の凹凸形状を有する導体プレーン72の他の一例である。
FIG. 7 is a perspective view showing a principal part of a conductor plane of a circuit device according to a seventh embodiment of the present invention, which is another example of the
図7に示す導体プレーン72において、凹凸形状の凹部72aは短絡終端72cを持つスロット線路であり、その線路長はスロット線路モード波長λsの1/4である。また、隣接するスロット線路間の間隔は、この導電性プレーンを伝播する不要モードにおける波長λuの1/4である。この不要モードは上下の二つの導体パターンを地板とする3層ストリップ線路の基本モードである。
In the
マイクロストリップ線路を伝播するTE、TMモードのような不要モードが、この不要な3層ストリップ線路モードを生じさせる。したがって、本実施例では、この3層ストリップ線路モードを抑制することで、マイクロストリップ線路の伝播特性の向上に寄与する。 Unnecessary modes such as TE and TM modes propagating through the microstrip line cause this unnecessary three-layer stripline mode. Therefore, in this embodiment, by suppressing this three-layer stripline mode, it contributes to the improvement of the propagation characteristics of the microstrip line.
なお、図7に示す構造の等価回路(等価モデル)は、前述した図2(b)において、λuが3層ストリップ線路モードの波長、またλsがスロット線路モードの波長と読み替えたものである。 The equivalent circuit (equivalent model) having the structure shown in FIG. 7 is obtained by replacing λu with the wavelength of the three-layer stripline mode and λs with the wavelength of the slotline mode in FIG.
図8(a)は本発明の第8の実施例に係る回路装置の導体プレーンを示す要部斜視図であり、図6の凹凸形状を有する導体プレーン72の他の一例である。
FIG. 8A is a perspective view of a main part showing a conductor plane of a circuit device according to an eighth embodiment of the present invention, which is another example of the
図8(a)に示す導体プレーン72において、凹凸形状の凸部72bは開放終端した3層ストリップ線路であり、その線路長はこの3層ストリップ線路モード波長λsの1/4である。また、隣接する3層ストリップ線路間の間隔は、この導体プレーンを伝播する不要モードにおける波長λuの1/4である。この不要モードは上下の二つの導体パターンを地板とする3層ストリップ線路の基本モードである。なお、この3層ストリップ線路は、前記凸部の3層ストリップ線路とはストリップ導体の幅が一致しているわけではないので、波長はそれぞれ異なっている。
In the
図8(a)に示す構造の等価回路(等価モデル)は、図8(b)に示すように、λuが不要な3層ストリップ線路モードの波長、またλsが凸部の3層ストリップ線路モードの波長である。図8(b)より、左端のポートから右側を見たインピーダンスが非常に小さいことから、不要モード成分は不整合のため反射され、この形態により不要モードの抑制効果が高くなる。 The equivalent circuit (equivalent model) having the structure shown in FIG. 8A is a three-layer stripline mode in which λu is unnecessary and λs is a convex portion, as shown in FIG. 8B. Is the wavelength. As shown in FIG. 8B, since the impedance when the right side is viewed from the left end port is very small, the unnecessary mode component is reflected due to mismatching, and this mode enhances the effect of suppressing the unnecessary mode.
マイクロストリップ線路を伝播するTE、TMモードのような不要モードが、この不要な3層ストリップ線路モードを生じさせる。したがって、本実施例では、この不要な3層ストリップ線路モードを抑制することで、マイクロストリップ線路の伝播特性の向上に寄与する。 Unnecessary modes such as TE and TM modes propagating through the microstrip line cause this unnecessary three-layer stripline mode. Therefore, in this embodiment, by suppressing this unnecessary three-layer stripline mode, it contributes to the improvement of the propagation characteristics of the microstrip line.
図9は本発明の第9の実施例に係る回路装置の導体プレーンを示す要部斜視図であり、図6の凹凸形状を有する導体プレーン72の他の一例である。
FIG. 9 is a perspective view showing a principal part of a conductor plane of a circuit device according to a ninth embodiment of the present invention, which is another example of the
図9に示す導体プレーン72は、マイクロストリップ線路の伝播方向に対して左右対称となるような凹凸形状を示す。この凹凸形状の凹部72aと凸部72bとは、マイクロストリップ線路の伝播方向に向かってその幅が大きかったり小さかったりしている。つまり、これは、この導体プレーンと上下の導体から成る3層ストリップ線路の特性インピーダンスが小さかったり大きかったりすることに相当し、この3層ストリップ線路に伝播するモードを抑制することに寄与する。マイクロストリップ線路を伝播するTE、TMモードのような不要モードが、この不要な3層ストリップ線路モードを生じさせることから、この3層ストリップ線路モードを抑制することで、マイクロストリップ線路の伝播特性の向上に寄与する。
The
図10(a)は本発明の第10の実施例に係る回路装置の導体プレーンを示す要部斜視図であり、図9の凹凸形状を有する導体プレーン72の他の一例である。
FIG. 10A is a perspective view of a main part showing a conductor plane of a circuit device according to the tenth embodiment of the present invention, which is another example of the
図10(a)に示す導電性プレーン72において、幅の小さい部分を伝播する3層ストリップ線路の波長をλu1とし、幅の大きい部分を伝播する3層ストリップ線路の波長をλu2とする。このとき、マイクロストリップ線路の伝播方向の長さをそれぞれλu1/4、λu2/4とすることで、この3層ストリップ線路に伝播するモードを抑制することに寄与する。マイクロストリップ線路を伝播するTE、TMモードのような不要モードが、この不要な3層ストリップ線路モードを生じさせることから、この3層ストリップ線路モードを抑制することで、マイクロストリップ線路の伝播特性の向上に寄与する。
In the
図10(a)に示す構造の等価回路(等価モデル)は、図10(b)で表される。図19(b)より、凹凸形状を有する導体プレーンの太さが変わるポイントで大きな反射係数が得られるため、左端のポートから右側を見たインピーダンスが非常に大きいことがわかり、この形態により不要モードの抑制効果が高まる。 An equivalent circuit (equivalent model) having the structure shown in FIG. 10A is represented by FIG. FIG. 19B shows that a large reflection coefficient is obtained at a point where the thickness of the conductor plane having an uneven shape changes, so that the impedance when the right side is viewed from the left end port is very large. The suppression effect of increases.
以上、実施の形態及び実施例を参照して本願発明を説明したが、本願発明は上記実施の形態及び実施例に限定されるものではない。本願発明の構成や詳細には、本願発明の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。 Although the present invention has been described with reference to the embodiments and examples, the present invention is not limited to the above embodiments and examples. Various changes that can be understood by those skilled in the art can be made to the configuration and details of the present invention within the scope of the present invention.
この出願は、2007年10月9日に出願された日本出願特願2007−263484号を基礎とする優先権を主張し、その開示の全てをここに取り込む。 This application claims the priority on the basis of Japanese application Japanese Patent Application No. 2007-263484 for which it applied on October 9, 2007, and takes in those the indications of all here.
本発明は、伝送線路を有する回路装置に利用可能である。特に、本発明は、ストリップ線路を有する回路装置において、ストリップ線路における不要なモード伝播を抑制するための構造に利用可能である。 The present invention is applicable to a circuit device having a transmission line. In particular, the present invention can be used in a structure for suppressing unnecessary mode propagation in a strip line in a circuit device having a strip line.
Claims (10)
前記導電性プレーンの周囲外形の少なくとも一部が、凹部及び凸部から成る連続的な凸凹形状で構成されることを特徴とする回路装置。A circuit device comprising a conductive strip constituting a transmission line, and a conductive plane disposed opposite to and parallel to the conductive strip,
The circuit device according to claim 1, wherein at least a part of a peripheral shape of the conductive plane is formed in a continuous uneven shape including a concave portion and a convex portion.
前記導電性プレーンの周囲外形の少なくとも一部が、凹部及び凸部から成る連続的な凸凹形状で構成されることを特徴とする高周波プリント回路基板。A high-frequency printed circuit board having a conductive strip constituting a transmission line and a conductive plane disposed opposite to and parallel to the conductive strip,
The high-frequency printed circuit board according to claim 1, wherein at least a part of a peripheral shape of the conductive plane is formed in a continuous uneven shape including a concave portion and a convex portion.
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