KR100450376B1

KR100450376B1 - 전송 선로, 집적회로 및 송수신 장치

Info

Publication number: KR100450376B1
Application number: KR10-2002-0001487A
Authority: KR
Inventors: 사이토아츠시; 오카노다케시; 히라츠카도시로; 야마시타사다오
Original assignee: 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 2001-01-12
Filing date: 2002-01-10
Publication date: 2004-09-30
Also published as: DE60208244D1; US6788918B2; CN1365160A; DE60208244T2; EP1227536A1; KR20020061106A; EP1227536B1; US20020093403A1; CN1193460C

Abstract

본 발명은 유전체판에 도파관형의 전송 선로를 구성함에 따른, 생산성의 향상효과 및 배선기판과의 일체화에 의한 집적효과를 구비하고, 또한 전송 특성의 향상을 도모한 전송 선로, 이것을 구비한 집적회로 및 레이더 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 구성에 따르면, 유전체판(1)의 적어도 한쪽의 면에 단면 볼록형상으로 연속되는 융기부(2)를 구비하고, 이 융기부의 외면을 포함하여 유전체판(1)의 양면에 전극(3)을 형성하고, 융기부(2)를 따라서 그 양 옆에, 유전체판의 양면에 형성한 전극(3) 사이를 각각 도통시키는 복수의 스루홀(4)을 배열한다. 이에 따라서, 융기부(2)의 외면의 전극과, 배열된 스루홀(4)로 둘러싸인 공간을, TE₁₀모드에 준하는 모드의 전송 선로로서 작용시킨다.

Description

전송 선로, 집적회로 및 송수신 장치{Transmission line, integrated circuit and transmitting-receiving device}

본 발명은 유전체판에 구성한 전송 선로, 그 전송 선로를 구비한 집적회로 또는 그 집적회로를 포함하여 구성되는 레이더 장치나 통신 장치 등의 송수신 장치에 관한 것이다.

종래, 유전체 기판에 도파관형의 전송 선로를 구성하고, 유전체 기판과의 일체화를 도모한 것으로서, 일본국 특허공개 평6-53711, 및 특허공개 평10-75108이 개시되어 있다.

일본국 특허공개 평6-53711에 개시된 도파관 선로는 2층 이상의 도체층을 갖는 유전체 기판에 도체층간을 잇는 복수개의 스루홀(through hole; 또는 비아홀(via hole), 이하 동일)을 2열 형성하여, 이 2층의 도체층 및 2열의 스루홀의 사이를 도파관(유전체 충전형 도파관)으로서 작용시키는 것이다.

일본국 특허공개 평10-75108에 개시되는 도파관 선로는 상기 구성에 더하여2개의 도체층의 사이에서, 또한 스루홀의 양 외측에, 스루홀과 전기적으로 접속된 부도체층을 형성한 것이다.

그런데, 상술한 두 문헌에 개시된 도파관 선로는 모두 도파관의 수직방향(유전체 기판의 주면에 대하여 수직인 방향)을 따른 면에 있어서의 벽으로 작용하는 전류 경로는 스루홀뿐이기 때문에, 스루홀 부분에 전류가 집중되어, 도체손실이 증대한다고 하는 문제가 있었다. 또한, 유전체 기판의 주면에 대하여 수직방향으로 형성된 스루홀에 의해, 유전체 기판의 주면에 대하여 수직방향으로밖에 전류가 흐르지 않고, 경사방향으로는 전류가 흐르지 않기 때문에, 일반적인 도파관 또는 유전체 충전 도파관에 비하여 양호한 전송 특성이 얻어지지 않는다고 하는 문제가 있었다.

또한, 이들 전송 선로는 일반적으로 유전체의 유전율을 높게 함으로써 소형화할 수 있다는 특징을 갖고 있다. 그러나, 이들 문헌에 개시된 도파관 선로에서는, 스루홀에 의해 등가적으로 도체벽을 구성하고 있으며, 면형상의 도체벽을 사용하고 있지 않기 때문에, 전송선로 부분으로부터 방사되는 평행 평판 모드 등의 불필요 모드를 억제하기 위해서는, 전송 선로의 길이 방향에서의 스루홀끼리의 간격을 좁게 해야만 한다. 이에 따라서, 스루홀의 수가 늘어나고, 유전체 기판에 많은 구멍을 형성하게 되며, 결과적으로 유전체 기판의 강도가 나빠진다는 문제가 생긴다.

본 발명의 목적은 유전체판에 도파관형의 전송 선로를 구성함에 따른, 생산성의 향상효과 및 배선기판과의 일체화에 따른 집적효과를 구비하며, 또한 전송 특성의 향상을 도모한 전송 선로, 이것을 구비한 집적회로 및 레이더 장치를 제공하는데 있다.

도 1a 및 도 1b는 제 1 실시예의 전송 선로의 사시도 및 단면도이다.

도 2a 및 도 2b는 상기 전송 선로의 전자계 분포의 예를 나타낸 도이다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c는 상기 전송 선로의 전계 벡터의 상세를 나타낸 도이다.

도 4a 및 도 4b는 제 2 실시예의 전송 선로의 사시도이다.

도 5는 제 3 실시예의 전송 선로의 사시도이다.

도 6a, 도 6b 및 도 6c는 상기 전송 선로의 각 부의 칫수와 전송 특성의 예를 나타낸 도이다.

도 7은 제 4 실시예의 전송 선로의 단면도이다.

도 8은 제 5 실시예의 전송 선로의 단면도이다.

도 9a 및 도 9b는 제 6 실시예의 전송 선로의 사시도 및 단면도이다.

도 10a, 도 10b, 도 10c 및 도 10d는 상기 전송 선로의 제조 공정을 순서대로 나타낸 단면도이다.

도 11a 및 도 11b는 제 7 실시예의 전송 선로의 사시도 및 단면도이다.

도 12는 제 8 실시예의 집적회로 및 레이더 장치의 구성을 나타낸 도이다.

도 13은 상기 레이더 장치의 블럭도이다.

(도면의 주요 부분에 있어서의 부호의 설명)

1: 유전체판

2: 융기부

3: 전극

4: 스루홀

상술한 기술적 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 전송 선로에 있어서는, 유전체판의 적어도 한쪽의 면에 단면 볼록형상으로 연속되는 융기부를 구비하고, 상기 융기부의 외면을 포함하는 유전체판의 양면에 전극이 형성되며, 융기부의 양 옆에, 유전체판의 양면에 형성된 상기 전극끼리를 도통시키는 복수의 스루홀을 형성하는 것을 특징으로 한다. 이와 같이, 유전체판상에 단면 볼록형상의 융기부를 형성하고, 이 융기부를 전송 선로의 일부로 작용시킴으로써, 융기부의 양측면 및 상면은 면상의 도체벽(전극)으로 피복되게 되며, 유전체 기판의 강도를 열화시키지 않고 불필요 모드를 억제하는 것이 가능해진다.

또한, 상기 융기부의 유전율을, 유전체 기판의 유전율보다도 높게 함으로써, 스루홀로부터의 방사에 의한 손실을 저감할 수 있으며, 저손실이고 고신뢰성을 갖는 전송 선로를 구성할 수 있다.

또한, 유전체 기판의 복수의 스루홀로 둘러싸인 영역의 유전율을, 유전체 기판의 다른 영역의 유전율보다도 높게 함으로써, 전송 선로 부분의 전자계 분포를 더욱 집중시킬 수 있으며, 더욱 저손실의 전송 선로를 구성할 수 있다.

더우기, 융기부에 있어서의, 상기 유전체 기판의 두께 방향의 전극간의 간격을, 사용 주파수에서의 유전체판내 파장의 반파장 이상으로 설정하는 것이 전송 선로의 특성 향상의 관점에서 바람직하다.

또한, 본 발명의 전송 선로는 상기 융기부의 길이방향에 있어서의 스루홀끼리의 간격을, 사용주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이하로 한다. 이에 따라서, 배열된 스루홀은 사용주파수 및 이것보다 높은 주파수대에서, 등가적으로 면상의 측벽을 형성하기 때문에, 불필요 전송 모드를 억제한다.

또한, 본 발명의 전송 선로는 상기 융기부 양 옆에 각각 배열된 스루홀 끼리의 상기 융기부를 가로지르는 방향의 간격을 유전체중 파장의 1파장 이하로 한다. 이에 따라서, 사용주파수에서의 평행평판 모드로의 변환을 어렵게 한다.

또한, 본 발명의 전송 선로는 상기 융기부에 있어서의 전극간의 간격을, 사용 주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이상, 1파장 이하로 하고, 또한 융기부를 가로지르는 방향의 스루홀 끼리의 간격을 사용 주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이하로 한다. 이에 따라서 사용 주파수 대역에서의 단일 모드에서의 전송을 가능하게 한다.

또한, 본 발명의 전송 선로는 상기 단면 볼록형상의 모서리부에 라운딩을 한다. 이에 따라서, 전극의 에지(edge)부에 있어서의 전류 집중을 완화하여 도체 손실을 저감한다.

게다가, 본 발명의 전송 선로는 상기 융기부의 측면을 유전체판으로부터 멀어질수록 가늘어지는 테이퍼(taper) 형상으로 한다. 이에 따라서 전송 선로의 생산성을 향상시킨다.

본 발명의 집적회로는 상기한 구성의 전송 선로를 형성한 유전체판에, 복수의 전송 선로를 구성함으로써, 또는 전자 부품을 실장함으로써, 상기 전송 선로를 구비한 집적회로를 구성한다.

또한, 본 발명의 집적회로는 상기 유전체판의 기재를 세라믹으로 한다. 이에 따라서 내열성을 향상시키고, 일괄 리플로 납땜법에 의한 표면 실장 부품의 실장을 가능하게 하여, 생산성을 향상시킨다.

또한, 본 발명의 송수신 장치는 상기 집적회로에 있어서의 전송 선로를, 송신 신호 및 수신 신호를 전송하는 전송 선로로 하고, 오실레이터 및 믹서를 형성하여 구성한다. 이에 따라서, 저손실화에 따른 저소비 전력화 및 고감도화를 도모한다. 예를 들면 탐지 능력 및 저소비 전력의 레이더 장치를 얻는다.

(발명의 실시형태)

제 1 실시예의 전송 선로의 구성을 도 1a 내지 도 3c를 참조하여 설명하겠다.

도 1a는 전송 선로의 사시도, 도 1b는 그 단면도이다. 도 1a 및 도 1b에 있어서 참조부호 1은 유전체판이며, 그 일부에 단면 볼록형상이고, 그 단면에 수직방향으로 연속되는 융기부(2)를 형성하고 있다. 이 유전체판(1)에는, 융기부(2)의 외면(양 측면 및 상면)을 포함하여 양면에 전극(3)을 형성하고 있다. 또한, 융기부(2)가 연장되는 방향을 따라서, 그 융기부(2)의 양 옆에, 유전체판(1)의 양면에 형성한 전극(3)의 사이를 각각 도통시키는, 복수의 스루홀(4)을 배열형성하고 있다. 여기서, 융기부(2)의 폭 W를 사용 주파수에 있어서의 유전체중에서의 파장의 1/2 이하로 하고, 유전체판의 하면에서 융기부의 상면까지의 높이 H를 사용 주파수에 있어서의 유전체중에서의 파장의 1/2이상으로 한다.

도 2a는 융기부(2)가 연장되는 방향에 대하여 수직인 면의 단면에 있어서의 전자계의 분포를 나타내고 있다. 또한 도 2b는 전송 선로의 사시도에 있어서의 전자계의 분포를 나타내고 있다.

이러한 구조에 의하여, 배열된 복수의 스루홀(4)이 등가적으로 도파로의 벽면을 구성하기 때문에, 융기부(2)의 서로 대향하는 2개의 측면을 H면, 융기부(2)의 상면 및 유전체판(1)의 하면을 E면으로 하는 TE₁₀모드에 준하는 모드로 전자파가 전파된다.

도 3a 내지 도 3c는 이 전송 선로의 전계 벡터를, 융기부(2) 이외의 유전체판(1)의 두께 부분을 고려하여 나타낸 것이다. 도 3a는 전자파 전파방향에 수직이고, 또한 유전체판의 면방향에 평행한 방향의 전계 벡터를 나타내고 있다. 도 3b는 전자파 전파방향에 수직이고, 또한 유전체판의 면에 수직인 방향의 전계 벡터를 나타내고 있다. 이 전송 선로는 도 3a에 나타낸 전계 벡터와, 도 3b에 나타낸 전계 벡터와의 중합인 것이라 여겨진다. 따라서, 합성 전계 벡터는 도 3c와 같이 나타난다.

도 3b에 나타낸 전계 벡터를 갖는 모드는 평행평판 모드의 고차 모드이며, 방사 손실의 원인이 되는 모드이다. 이 모드의 컷오프 주파수는 배열된 2열의 스루홀끼리의 간격 Px와 유전체의 유전율에 의해 결정되기 때문에, 사용 주파수대에 있어서의 유전체중 파장을 λ라 표현하면, Px＜λ로 함으로써, 사용 주파수대에서, 상기 불필요한 평행평판 모드로 변환시키기 어렵게 하는 것이 가능하다. 더우기, 전자파 전파방향의, 스루홀의 간격(도 1a에서의 Pz)에 대해서도, 사용 주파수대에있어서의 유전체중 파장의 반파장 이하로 하면, 평행평판 모드가 여기되지 않기 때문에, 사용 전파 모드가 평행평판 모드로 변환함에 따른 방사 손실이 발생하지 않는다.

즉 평행평판 모드로 변환되기 어려워지도록 하기 위해서는, 융기부의 폭W가 반파장이면, 융기부의 측면으로부터 스루홀까지의 거리를 1/4파장 이하로 설정하면 된다.

더우기, 도 1b에 나타낸 융기부가 형성된 부위에 있어서의 유전체의 두께방향의 전극간 간격 H를, 사용 주파수에서의 유전체중에서의 파장의 반파장 이상 1파장 이하로 하고, 또한 융기부(2)의 폭 W 및 스루홀(4)의 간격을 반파장 이하로 함으로써, 사용 모드와 직교하는 모드가 컷오프(cutoff)의 조건이 되므로, TE₁₀모드에 준하는 모드의 단일 모드에서의 전송이 가능해진다. 이 때문에, 융기부(2)에 벤드(bend)부를 형성하더라도, 모드 변환에 따른 손실이 생기거나, 스퓨리어스(spurious)의 발생에 의한 손실이 생기지 않는다.

다음으로, 제 2 실시예의 전송 선로의 구성을 도 4a 및 도 4b에 나타낸다. 제 1 실시예에서는, 유전체판에 형성한 융기부의 양 옆에, 서로 대향하는 2열의 스루홀을 배열하였으나, 제 2 실시형태에서는 이것을 복수열로 하고 있다. 도 4a에 나타낸 예에서는, 융기부(2)의 양 옆에, 각각 2열의 스루홀을 지그재그형상으로 배열하고 있다. 또한 도 4b에 나타낸 예에서는, 융기부(2)의 양 옆에, 각각 3열의 스루홀을 배열하고 있다. 이와 같이 스루홀의 열을 다중화함으로써, 유전체판내를 전파하는 평행평판 모드의 전송 선로 부분으로부터 외측으로의 방사, 또는 외측으로부터 전송 선로에의 입사를 더욱 억압할 수 있다.

다음으로, 제 3 실시예의 전송 선로의 구성을, 도 5 내지 도 6c를 참조하여 설명하겠다.

도 5는 제 3 실시예의 전송 선로의 사시도이다. 이 예에서는, 유전체판(1)에 벤드 구조의 융기부(2)를 형성하고, 그 융기부(2)의 양 옆에 스루홀(4)을 배열하고 있다.

도 6a 내지 도 6c는 그 구체적인 각 부의 칫수와, 그에 따른 전송 특성을 나타내고 있다. 여기서, 유전체판의 비유전율을 7.0, 벤드부의 선로 중심의 반경 r을 2.0mm, 스루홀(4)의 직경을 0.1mm, 스루홀(4)의 배열 피치를 0.4mm로 하고, 그 외의 각 부의 칫수를 도 6b에 나타낸 값으로 하고, 스루홀(4)을 한쪽에서 3열, 합쳐서 6열 형성하고 있다.

도 6c는 상기 조건에서의 S11, S21 특성을 나타내고 있다. 이와 같이 곡률반경이 작은 벤드를 형성하더라도, 전송 선로를 TE₁₀모드에 준한 단일 모드의 전송 선로로 함으로써, 저삽입손실 및 저반사특성이 얻어진다.

다음으로, 제 4 실시예의 전송 선로의 구조를 단면도로 도 7에 나타낸다. 이 예에서는, 유전체판(1)에 형성한 융기부(2)의 모서리부에, R로 나타낸 라운딩을 한다. 이 구조에 의해, 전극 에지에의 전류 집중이 완화되어 도체 손실이 저감되며, 저삽입손실 특성이 얻어진다.

더우기, 도 7에 나타낸 전송 선로의 융기부는 샌드 블라스트(sand blast)법에 의해 형성할 수 있다. (샌드 블라스트법 : 미세 입자를 아주 가는 구멍을 통해 강한 압력으로 내뿜어 소재를 가공하는 방법)

도 8은 제 5 실시예의 전송 선로의 단면도이다. 이 예에서는, 유전체판(1)에 단면 볼록형상의 융기부(2)를 형성하지만, 융기부(2)의 양 측면을, 유전체판(1)으로부터 멀어질수록 가늘어지는 테이퍼형상으로 하고 있다. 이와 같은 융기부를 갖는 유전체판은 금형성형, 사출성형에 의해 제조할 때, 성형체와 금형의 이형성이 향상되기 때문에, 생산성이 향상된다.

제 6 실시예의 전송 선로의 구성에 대하여, 도 9a 내지 도 10d를 참조하여 설명한다.

도 9a는 전송 선로의 외관 사시도이고, 도 9b는 융기부의 길이방향에 수직인 면에서의 단면도이다. 또한, 도 10a 내지 도 10d는 전송 선로의 제조단계별 단면형상을 나타낸 도이다.

도 9a 내지 도 10d에 있어서, 1은 유전체판, 2는 융기부, 3a는 하면전극, 3b는 상면전극, 4는 스루홀, 101, 110은 유전체 시트(sheet), 104는 관통구멍이다.

도 9a 및 도 9b에 나타낸 바와 같이, 유전체판(1)의 일부에, 단면 볼록형상이고, 그 단면에 수직방향으로 연속되는 융기부(2)가 형성되어 있다. 이 유전체판(1)의 융기부(2)가 형성되어 있는 면에는, 융기부(2)의 외면(측면 및 상면)을 포함하여 상면 전극(3b)이 형성되어 있으며, 이것에 대향하는 면에는 대략 전면에 하면 전극(3a)이 형성되어 있다. 또한, 융기부(2)가 연장되는 방향을 따라서, 그 융기부(2)의 양 옆에, 유전체판(1)의 양면에 형성된 상면 전극(3b)과 하면 전극(3a)을 도통시키는, 복수의 스루홀(4)이 배열형성되어 있다. 또한, 융기부(2)는 유전체판(1)의 유전율보다 높은 유전율의 유전체로 형성되어 있다.

여기서, 융기부의 폭은 사용 주파수에 있어서의 유전체중에서의 파장의 1/2이하이며, 유전체판(1)의 하면에서 융기부(2)의 상면까지의 높이는 사용 주파수에 있어서의 유전체중에서의 파장의 1/2이상이다.한편 서로 다른 두 종류의 유전체 시트가 적층되는 경우 혹은 유전체판과 융기부의 재질이 서로 다른 경우 유전체판의 하면에서 융기부의 상면까지의 높이는 다음과 같이 결정된다.진공에서의 파장이 길이를 λ₀라 하면, 비유전율이 ε_r,eff인 유전체 내에서의 전자기파의 파장은이 되므로 반파장 이상이 되는 유전체층의 두께 H는 다음과 같이 표현될 수 있다.한편, 적층 유전체를 구성하는 유전체 시트들의 두께를 각각 h₁, h₂, 각 유전체 시트 내에서의 파장의 길이를 각각 λ₁, λ₂, 각 유전체층들의 비유전율을 각각 ε_r1,eff, ε_r2,eff라 놓을 경우, 적층 유전체의 총 두께 H = h₁+ h₂가 반파장의 길이보다 커지는 조건은 다음과 같다.따라서 반파장 이상의 길이가 되는 적층 유전체의 두께는 다음 식에 의하여 결정된다.

이 구조에 의해, 배열된 복수의 스루홀(4)이 등가적으로 도파로의 벽면을 구성하기 때문에, 융기부(2)의 서로 대향하는 2개의 측면을 H면, 융기부(2)의 상면 및 유전체판(1)의 하면을 E면으로 하는 TE₁₀모드에 준하는 모드로 전자파가 전파된다.

또한, 융기부(2)를 형성하는 유전체의 유전율이 유전체판(1)의 유전율보다 높기 때문에, 융기부(2)를 유전체판(1)과 동일한 유전율의 유전체를 사용한 경우보다도, 낮게 할 수 있다. 또한, 전계 및 자계가 융기부(2)에 집중되기 때문에, 유전체판(1)의 스루홀(4)로부터의 방사를 저감할 수 있다. 따라서, 저손실로 소형의 전송 선로를 구성할 수 있다.

또한, 스루홀(4)은 유전체판(1)에 형성되어 있으나, 유전체판(1)의 유전율은 융기부(2)의 유전율보다도 낮기 때문에, 전체가 융기부(2)와 동일한 유전율인 유전체로 형성되어 있는 경우(즉 제 1 실시예의 케이스)보다도, 스루홀의 간격을 넓게 할 수 있다. 유전체판의 강도를 약하게 할 우려가 낮아지며, 고신뢰성으로 소형의 유전체 도파로를 구성할 수 있다.

다음으로, 이 전송 선로의 제조방법의 일례에 대하여 도 10a 내지 도 10d를 참조하여 설명하겠다.

도 10a에 나타낸 바와 같이, 먼저 복수의 유전체 시트(101, 110)을 적층한다. 여기서, 유전체 시트(110)는 유전체 시트(101)보다도 유전율이 높은 것으로 형성되어 있다. 이 유전체 재료의 조합은 적어도 상기 유전율의 관계를 유지할 수 있으면 된다.

이 상태로 전체를 소정의 온도로 소성하고, 각 유전체 시트 사이를 고착시키고, 1장의 유전체판으로 하여 형성한다.

다음으로, 샌드블라스트법 등을 이용하여, 유전율이 높은 측의 유전체 시트(110)만을 소정의 폭이 되도록 삭제하여, 도 10b에 나타낸 바와 같은 단면 볼록형상의 연속된 융기부(2)를 형성한다.

다음으로, 도 10c에 나타낸 바와 같이, 유전체 시트(110)로 이루어지는 융기부의 양 옆의 위치에, 적층된 복수의 유전체 시트(101)로 이루어지는 유전체판(1)을 관통하는 복수의 관통구멍(104)을, 융기부(2)가 연속되는 방향에 평행하게, 소정의 간격으로 형성한다.

그리고 도 10d에 나타낸 바와 같이, 융기부(2)의 양 측면 및 상면을 포함하며, 유전체판(1)의 한쪽면에 상면 전극(3b)을 형성하고, 이것에 대향하는 면에는 하면 전극(3a)을 형성한다. 또한, 관통 구멍의 내면에 내면 전극을 형성하여, 상면 전극(3b)와 하면 전극(3a)을 도통시키는 스루홀(4)을 형성한다.

이와 같이, 유전체판의 적층과 절삭 가공 및 전극 형성만으로, 유전체 도파로를 구성한다. 따라서, 통상의 적층 기판을 제조하는 공정만으로 유전체 도파로를 형성할 수 있으며, 용이하게 제작할 수 있다. 더우기, 제조공정에 대해서는, 반드시 상술한 순서일 필요는 없으며 그 순서를 앞뒤로 해도 된다.

다음으로, 제 7 실시예의 전송 선로의 구성에 대하여 도 11을 참조하여 설명하겠다.

도 11a는 전송 선로의 외관 사시도이며, 도 11b는 융기부가 연속되는 방향에 수직인 면의 단면도이다.

도 11a 및 도 11b에 나타낸 전송 선로는 융기부(2) 및 유전체판(1)에 형성된 복수의 스루홀(4)에 둘러싸인 영역의 유전율이 유전체판의 그 외의 영역의 유전율보다도 큰 구조를 갖고 있다. 다른 구성에 대해서는 도 9a 및 도 9b에 나타낸 전송 선로와 동일하다.

이러한 구조의 전송 선로는 유전율이 다른 2종류의 유전체판을 접합시키고, 그 접합부를 따라서 복수의 스루홀(4)을 형성함으로써 형성된다. 즉 융기부(2) 및 복수의 스루홀(4)로 둘러싸인 유전체판(1)의 영역이 되는 높은 유전율의 부분과, 다른 영역이 되는 부분을, 각각 미리 별체로 형성하고, 그 후 양자를 접합하고, 그 후에 접합부를 따라서 복수의 스루홀(4)을 형성함으로써 전체를 구성한다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 복수의 스루홀(4)로 둘러싸인 영역의 유전율이 다른 영역보다도 높아지기 때문에, 전자계의 분포가 집중되고, 도체벽 근방의 전자계 밀도가 낮아지며, 도체벽에 의한 손실을 저감할 수 있다.

다음으로, 집적회로 및 이것을 사용한 송수신 장치의 예로서 레이더 장치의 구성을 도 12 및 도 13을 참조하여 설명한다.

도 12는 유전체판(1)을 전자 부품의 실장면측에서 본 사시도, 도 13은 그 등가회로도이다. 유전체판(1)에는 그 도면에 있어서의 하면측에, 단면 볼록형상으로 연속되는 융기부를 형성하고, 유전체판의 양면에 전극을 형성함과 아울러, 융기부를 따라서 융기부의 양 옆에 복수의 스루홀을 배열함으로써 전송 선로를 구성하고 있다.

도 12는 유전체판(1)에 있어서의 전자 부품의 실장면측을 나타내고 있으므로, 융기부는 나타나 있지 않지만, 스루홀의 배열 패턴에 의하여 전송 선로의 배치형상을 알 수 있다. 즉 크게 G1, G2, G3, G4, G5로 나타낸 5개의 전송 선로가 형성되어 있다.

유전체판(1)의 도에 있어서의 상면에는 코플레이너(coplanar) 선로에 접속된 VCO(전압제어발진기)를 형성하고 있다. 상기 코플레이너 선로는 G1으로 나타낸 전송 선로와 결합된다. 전송 선로 G1과 G2 사이에는 FET에 의한 증폭 회로를 형성하고 있다. 또한 전송 선로(G3)의 선단 부분에는 슬롯 안테나를 형성하고 있으며, 이 슬롯 안테나로부터 송신 신호가 유전체판(1)에 대하여 수직 방향으로 방사된다. 전송 선로 G2와 G5가 근접되어 있는 부분에 의해 방향성 결합기를 구성하고 있다. 이 방향성 결합기에서 전력분배된 신호는 믹서 회로의 한쪽 다이오드가 접속되어 있는 코플레이너 선로에 로컬 신호로서 결합한다. 또한 전송 선로(G2, G3, G4)의 Y형으로 분기되어 있는 중앙부에는 서큘레이터(circulator)를 구성하고 있다. 이 서큘레이터는 원판 형상의 페라이트(ferrite)판에 의한 공진기를 배치하고, 그 페라이트판에 대하여 수직 방향으로 정자계(靜磁界)를 인가하는 영구자석을 배치함으로써 구성하고 있으나, 도 12에서는 그들을 생략하고 있다. 이 서큘레이터를 통하여, 슬롯 안테나로부터의 수신 신호는 전송 선로(G4)를 통하여, 믹서 회로의 다른쪽 다이오드가 접속되어 있는 코플레이너 선로에 결합된다. 믹서 회로의 2개의 다이오드는 평형형 믹서 회로로서 작용하고, 정합용 수동 부품을 도중에 갖는 평형 선로를 통하여 외부 회로에 출력된다.

도 13은 상기 레이더 장치의 블럭도이다. 도 13에 있어서, VCO에 의한 발진 신호는 AMP에 의해 증폭되며, 방향성 결합기 CPL 및 서큘레이터 CIR을 거쳐서, 송신 신호로서 안테나 ANT에 제공된다. 서큘레이터 CIR로부터의 수신 신호와 방향성 결합기 CPL로부터의 로컬 신호는 믹서 MIX에 제공지며, 믹서는 중간 주파 신호 IF를 출력한다.

이와 같이, 저전송손실의 전송 선로를 사용함으로써, 전력효율이 높아지고, 저소비전력이고 또한 목표물의 탐지능력이 높은 레이더 장치가 얻어진다.

더우기, 상술한 예에서는, 레이더 장치를 예로 들었으나, 송신 신호를 상대측의 통신 장치에 송신하고, 상대측의 통신 장치로부터의 송신 신호를 수신하도록 하면, 마찬가지로 하여 통신 장치를 구성할 수 있다.

본 발명에 따르면, 유전체판을 사용하여 도파관형이고 게다가 저전송손실의 전송 선로를 구성할 수 있으며, 게다가 유전체판의 평탄면에 부품을 실장한 장치를 용이하게 구성할 수 있다.

또한, 상기 융기부의 유전율을, 유전체 기판의 유전율보다도 높게 함으로써, 스루홀로부터의 방사에 의한 손실을 저감할 수 있으며, 저손실이고 고신뢰성을 갖는 전송선로를 구성할 수 있다.

또한, 융기부에 있어서의, 상기 유전체판의 두께 방향의 전극간의 간격을, 사용 주파수에서의 유전체내 파장의 반파장 이상으로 설정함으로써, 더욱 저손실이고 고신뢰성을 갖는 전송 선로를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명의 전송 선로에 따르면, 스루홀의 배열 방향의 간격을, 사용 주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이하로 함으로써, 불필요 전송 모드가 더욱 억제된다.

또한, 본 발명의 전송 선로에 따르면, 상기 융기부 양 옆에 각각 배열된 스루홀끼리의 간격을 유전체중 파장의 1파장 이하로 함으로써, 사용 주파수에서 평행평판 모드로 변환하기 어려워지며, 그에 따른 손실이 없기 때문에, 더욱 저손실의 전송 선로가 얻어진다.

또한, 본 발명의 전송 선로에 따르면, 융기부에 있어서의 전극간의 간격을, 사용 주파수에서의 유전체중 파장의 1파장 이하로 하고, 또한 융기부의 폭 및 상기 융기부를 가로지르는 방향의 스루홀끼리의 간격을 사용 주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이하로 함으로써, 사용 주파수 대역에서의 단일 모드에서의 전송이 가능해지며, 벤드부에 있어서의 모드 변환에 따른 손실이 생기지 않도, 전송 선로의 배치 패턴의 자유도가 향상된다.

또한, 본 발명의 전송 선로에 따르면, 융기부의 단면 형상의 모서리부에 라운딩을 함으로써, 전극의 에지부에 있어서의 전류 집중이 완화되어 도체 손실이 더욱 저감된다.

또한, 본 발명의 전송 선로에 따르면, 융기부의 측면을 유전체판으로부터 멀어질수록 가늘어지는 테이퍼 형상으로 함으로써, 전송 선로의 생산성이 향상되고, 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 집적회로에 따르면, 상기의 구성의 전송 선로를 형성한 유전체판에, 복수의 전송 선로를 구성함으로써, 저손실화를 도모할 수 있다. 특히 유전체판의 한쪽 면을 평면으로 함으로써, 도체 패턴에 의한 선로의 형성이나 전자 부품의 실장이 용이해진다.

또한, 본 발명의 집적회로에 따르면, 유전체판의 기재를 세라믹으로 함으로써, 일괄 리플로 납땜법에 의한 표면 실장 부품의 실장이 가능해지며, 생산성이 향상되기 때문에, 저비용화를 도모할 수 있다.

또한, 본 발명의 송수신 장치에 따르면, 상기 집적회로에 있어서의 전송 선로를, 송신 신호 및 수신 신호를 전송하는 전송 선로로 하고, 오실레이터 및 믹서를 형성하여 구성함으로써, 저소비전력화 및 고감도화를 도모할 수 있다.

Claims

유전체판의 적어도 한쪽 면에, 단면 볼록형상으로 연속되는 융기부를 구비하고,

상기 융기부의 외면을 포함하여, 상기 유전체판의 양면에 전극이 형성되며,

상기 융기부의 양 옆에, 유전체판의 양면에 형성된 상기 전극 사이를 각각 도통시키는 복수의 스루홀이 배치된 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항에 있어서, 상기 융기부의 유전율이 상기 유전체 기판의 유전율보다 높은 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유전체 기판의, 상기 복수의 스루홀로 둘러싸인 영역의 유전율이 상기 유전체 기판의 다른 영역의 유전율보다도 높은 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항에 있어서, 상기 융기부에 있어서의 상기 유전체판의 두께 방향의 전극간의 간격을, 사용 주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이상으로 한 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항에 있어서, 상기 스루홀끼리의, 상기 융기부를 따른 방향의 간격을,사용 주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이하로 한 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항에 있어서, 상기 융기부의 양 옆에 각각 배열된 스루홀 끼리의, 상기 융기부를 가로지르는 방향의 간격을, 유전체중 파장의 1파장 이하로 한 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 4 항에 있어서, 상기 융기부에 있어서의 유전체판의 두께방향의 전극간의 간격을, 사용 주파수에서의 유전체중 파장의 1파장 이하로 하고, 또한 상기 융기부를 가로지르는 방향의 스루홀 끼리의 간격을, 사용주파수에서의 유전체중 파장의 반파장 이하로 한 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항에 있어서, 상기 융기부의 단면 볼록 형상의 모서리부에, 라운딩을 한 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항에 있어서, 상기 융기부의 측면을, 상기 유전체판으로부터 멀어질수록 가늘어지는 테이퍼 형상으로 한 것을 특징으로 하는 전송 선로.
제 1 항에 기재된 전송 선로를 형성한 유전체판에, 복수의 전송 선로를 더 배치하여 이루어지는, 또는 전자 부품을 실장하여 이루어지는 집적회로.
제 10 항에 있어서, 상기 유전체판의 기재를 세라믹으로 한 것을 특징으로 하는 집적회로.
제 10 항에 기재된 집적회로에 있어서의 전송 선로의 적어도 하나를, 송신신호 또는 수신신호를 전송하는 전송 선로로 하고, 오실레이터 및 믹서를 더 형성하여 구성한 것을 특징으로 하는 송수신 장치.