WO2009128193A1 - マイクロストリップ線路 - Google Patents

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WO2009128193A1
WO2009128193A1 PCT/JP2009/000795 JP2009000795W WO2009128193A1 WO 2009128193 A1 WO2009128193 A1 WO 2009128193A1 JP 2009000795 W JP2009000795 W JP 2009000795W WO 2009128193 A1 WO2009128193 A1 WO 2009128193A1
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WO
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microstrip line
conductor
view
line
groove
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PCT/JP2009/000795
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English (en)
French (fr)
Inventor
崎山一幸
嶺岸瞳
Original Assignee
パナソニック株式会社
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Publication date
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02—Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/08—Microstrips; Strip lines
    • H01P3/081—Microstriplines

Definitions

  • the present invention provides a signal waveform matching device for matching a waveform of a digital signal by realizing a wider and substantially more uniform pass frequency characteristic in a microstrip line transmitting a digital signal as compared with the prior art.
  • the present invention relates to a provided microstrip line.
  • FIG. 29A is a plan view showing a configuration of a general microstrip line according to a first conventional example
  • FIG. 29B is a longitudinal cross-sectional view of the D-D 'line in FIG. 29A.
  • FIG. 30 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 29A and 29B.
  • a microstrip line composed of a strip conductor 12 and a ground conductor 11 sandwiching a dielectric substrate 10 is used. It is common to use.
  • microstrip line type transmission lines there are various transmission lines such as single-ended, differential transmission lines, coplanar lines, etc. The characteristics are determined by the shape of the line or substrate if the material characteristics of the line or substrate are constant An impedance can be determined, and signal transmission characteristics having a constant characteristic impedance can be obtained.
  • FIG. 31A is a cross-sectional view of a microstrip line according to a second conventional example.
  • 31B is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 31A along the line A-A '.
  • 31C is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 31A along the line B-B '.
  • 31D is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 31A taken along line C-C '.
  • the microstrip line is a transmission line for reducing the discontinuity of the conventional characteristic impedance described in Patent Document 1 mentioned above.
  • FIGS. 31A to 31D a conventional design method of the microstrip line in the case where the width of the signal line changes halfway will be described.
  • FIG. 32A is a front view of a microstrip line according to a third prior art.
  • 32B is a plan view of the microstrip line of FIG. 32A.
  • 32C is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 32B taken along the line E-E '.
  • 32D is a side view of the microstrip line of FIG. 32A.
  • FIG. 33 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 32A-32D.
  • FIG. 32A to 32D and FIG. 33 show one configuration example of a discontinuous microstrip line in which the ground conductor 11 disappears on the way.
  • Non-Patent Document 1 there is a design method using high frequency metamaterial theory as a design method for controlling the characteristics of the transmission line (see Non-Patent Document 1).
  • FIG. 34 is a circuit diagram showing a transmission line model equalization circuit showing the concept of high frequency material which is the design theory disclosed in Non-Patent Document 1. As shown in FIG. Hereinafter, the outline of the design theory of the high frequency metamaterial will be described with reference to FIG.
  • An equivalent circuit of a general microstrip line can be represented as a ladder circuit composed of an inductor L1 and a capacitor C1 shown in FIG.
  • this is a circuit design method for expressing a desired characteristic impedance by making the electric characteristic different from that of the conventional transmission line appear.
  • Non-Patent Document 1 shows an example of realization of a microstrip antenna smaller than the wavelength of a high frequency electromagnetic field and a unique characteristic impedance corresponding to the effect of negative refractive index, and control of the characteristic impedance of the transmission line The method is described.
  • Non-Patent Document 1 In order to realize a model as shown in Non-Patent Document 1 with an actual microstrip line, a capacitor C2 must be realized in series with the strip conductor 12, and effective capacitance components are dispersed in series. The means of realization of the strip conductor 12 is unknown. In addition, although it is conceivable to insert a lumped constant capacitor element, etc., in this case, discontinuity of impedance causes reflection and loss of signal at the junction of the capacitor element, which is against the purpose. Similarly, as a method of providing a portion corresponding to the inductor L2 to the strip conductor 12, there is a method of using a microstrip-like stub, but it is difficult to form in the gap of the wiring layout of the strip conductor 12.
  • the object of the present invention is to solve the above problems and to obtain a microstrip line capable of obtaining substantially more uniform passing frequency characteristics in a wider band compared to the prior art even when the characteristic impedance of the microstrip line changes. It is to provide.
  • a microstrip line according to the present invention is a microstrip line comprising a ground conductor and a strip conductor sandwiching a dielectric substrate, By having a conductor portion having at least one groove formed to three-dimensionally cross the strip conductor, it has substantially more uniform pass frequency characteristics as compared to the microstrip line. It is characterized by
  • the groove is formed to be three-dimensionally orthogonal to the strip conductor.
  • the conductor portion having the groove is formed as a component different from the microstrip line.
  • a dielectric portion is formed on the dielectric substrate side of the component of the conductor portion having the groove.
  • the component of the conductor portion having the groove is inserted and arranged in the opening of the ground conductor.
  • a component of the conductor portion having the groove is inserted and arranged in the opening portion of the ground conductor and the dielectric substrate.
  • the conductor portion having the groove is provided on the side of the dielectric substrate on which the ground conductor is formed and at a position where the ground conductor is formed.
  • the conductor portion having the groove is provided on the side of the dielectric substrate on which the ground conductor is formed and in a position where the ground conductor is not formed.
  • the conductor portion having the groove is provided on the side of the dielectric substrate on which the strip conductor is formed and at the formation position of the ground conductor.
  • a via conductor for connecting the conductor portion having the groove to the ground conductor is formed in the conductor portion.
  • the conductor portion having the groove is provided on the side of the dielectric substrate on which the strip conductor is formed and in a position where the ground conductor is not formed.
  • the microstrip line of the present invention in the microstrip line constituted by the ground conductor and the strip conductor sandwiching the dielectric substrate, at least the microstrip line formed so as to intersect the strip conductor in three dimensions. Therefore, even when the characteristic impedance changes, a broadband and substantially more uniform pass frequency characteristic can be obtained, and as a result, a microstrip line with less deterioration of the signal waveform can be realized.
  • FIG. 1 is a front view showing a configuration of a microstrip line according to a first embodiment of the present invention. It is a top view of the micro strip line of FIG. 1A. It is a longitudinal cross-sectional view about the F-F 'line
  • FIG. 2 is a side view of the microstrip line of FIGS. 1A-1D.
  • FIG. 2 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 1A-1D. It is an enlarged view of the principal part of FIG. 2B.
  • FIG. 2 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the microstrip line of FIGS. 1A to 1D.
  • FIG. 12 is a front view showing a configuration of a simulation model (microstrip line transmission system) configured such that the pair of microstrip lines of FIGS. 1A to 1D are opposed and that the coupling portion does not have the ground conductor 11; It is a top view of the simulation model of FIG. 5A. 5 is a spectrum diagram showing the passing frequency characteristics of the simulation model of FIGS.
  • 5 is a spectrum diagram showing the passing frequency characteristics of the simulation model of FIGS. 5A and 5B when the number N of grooves of the conductor portion 14 is 10 and the passing frequency characteristics of a comparative example when the conductor portion 14 is not provided in the simulation model.
  • 5 is a spectrum diagram showing the passing frequency characteristics of the simulation model of FIGS. 5A and 5B when the groove number N of the conductor portion 14 is 15 and the passing frequency characteristics of a comparative example when the conductor portion 14 is not provided in the simulation model. is there.
  • FIG. 9 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 8A-8C. It is a front view which shows the detailed structure of the conductor part 14 of FIG. 8A-FIG. 8C. It is a top view of conductor part 14 of Drawing 10A. It is a longitudinal cross-sectional view about the I-I 'line
  • FIG. 9 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 8A-8C. It is a front view which shows the detailed structure of the conductor part 14 of FIG. 8A-FIG. 8C. It is a top view of conductor part 14 of Drawing 10A. It is a longitudinal cross-sectional view about the I-I 'line
  • FIG. 11 is a perspective view of the conductor portion 14 of FIGS. 10A to 10C. It is a top view which shows the structure of the microstrip line which concerns on the modification of the 2nd Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view about the J-J 'line
  • FIG. 13 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 12A-12C. It is an enlarged view of the principal part of FIG. 13A.
  • FIG. 16 is an enlarged vertical sectional view of the main part of a microstrip line according to another modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a longitudinal cross-sectional view when the conductor portion 14 of FIG.
  • FIG. 16 is an enlarged longitudinal sectional view showing the configuration of still another modified example of the microstrip line of FIG. 15; It is a front view which shows the structure of the micro strip line which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.
  • FIG. 17B is a plan view of the microstrip line of FIG. 17A. It is a longitudinal cross-sectional view about the K-K 'line
  • FIG. 18 is a side view of the microstrip line of FIGS. 17A-17D.
  • FIG. 18 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 17A-17D.
  • FIG. 17B It is a front view which shows the structure of the micro strip line which concerns on the modification of the 3rd Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view about the L-L 'line
  • FIG. 19C is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 19A-19C. It is an enlarged view of the principal part of FIG. 20A. It is a front view which shows the structure of the micro strip line which concerns on another modification of the 3rd Embodiment of this invention. It is a longitudinal cross-sectional view about the M-M 'line
  • FIG. 21C is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 21A-21C. It is an enlarged view of the principal part of FIG. 22A. It is a front view of the microstrip line concerning a 4th embodiment of the present invention.
  • FIG. 23C is a plan view of the microstrip line of FIG. 23A.
  • FIG. 23C is a side view of the microstrip line of FIG. 23A.
  • FIG. 23C is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 23A-23C.
  • FIG. 25B is a side view of the microstrip line of FIG. 25A.
  • FIG. 25D is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 25A-25C. It is a front view of the microstrip line concerning a 6th embodiment of the present invention.
  • FIG. 27B is a plan view of the microstrip line of FIG. 27A.
  • FIG. 27B is a side view of the microstrip line of FIG. 27A.
  • FIG. 27B is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 27A-27C.
  • It is a top view which shows the structure of the micro strip line which concerns on a 1st prior art example. It is a longitudinal cross-sectional view about the D-D 'line
  • FIG. 29A is a longitudinal cross-sectional view about the D-D 'line
  • FIG. 30 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 29A and 29B. It is a cross-sectional view of the micro strip line which concerns on a 2nd prior art example. It is a longitudinal cross-sectional view about the AA of FIG. 31A. It is a longitudinal cross-sectional view about the B-B 'line
  • FIG. 32B is a plan view of the microstrip line of FIG. 32A. It is a longitudinal cross-sectional view about the E-E 'line
  • FIG. 32B is a side view of the microstrip line of FIG. 32A.
  • FIG. 32D is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 32A-32D. It is a circuit diagram showing an equalization circuit of a transmission line model which shows a concept of high frequency material which is a design theory disclosed in Non Patent Literature 1.
  • FIG. 1A is a front view showing a configuration of a microstrip line according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a plan view of the microstrip line of FIG. 1A.
  • FIG. 1C is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 1B taken along line FF ′.
  • FIG. 1D is an enlarged view of the main part of FIG. 1C.
  • FIG. 2A is a side view of the microstrip line of FIG.
  • FIG. 2B is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 1A-1D.
  • FIG. 2C is an enlarged view of the main part of FIG. 2B.
  • FIGS. 1A to 1D and 2A to 2C in the microstrip line of the prior art configured of the ground conductor 11 and the strip conductor 12 sandwiching the dielectric substrate 10, the ground conductor A configuration is assumed where 11 is missing at its edge 11B (near the boundary between the formation portion and the non-formation portion of the ground conductor 11), and the discontinuous portion of the ground conductor 11 from which the ground conductor 11 is missing.
  • a groove structure comprising a plurality of rectangular parallelepiped shaped grooves 21 parallel to a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the strip conductor 12
  • the rectangular parallelepiped conductor portion 14 is characterized in that it is formed integrally with the ground conductor 11.
  • the void space of the plurality of grooves 21 is in contact with the dielectric substrate 10, and the void space is filled with the dielectric 22.
  • Each groove 21 has a depth direction orthogonal to the surface of dielectric substrate 10 (each groove 21 does not penetrate in the depth direction of conductor portion 14), and in the longitudinal direction of strip conductor 12. It has an orthogonal length in the length direction.
  • Respective grooves 21 are such that the lengths in the longitudinal direction thereof become longer in the direction from the end 11B of the ground conductor 11 to the formation portion of the ground conductor 11 and in line symmetry with the center line of the strip conductor 12 It is formed as it is.
  • each groove 21 is formed to be orthogonal to the strip conductor 12, the present invention is not limited to this and may be formed to intersect at least three-dimensionally.
  • FIG. 3 is a circuit diagram showing an equivalent circuit of the microstrip line of FIGS. 1A to 1D
  • FIG. 4A is a plan view showing a detailed configuration of the conductor portion 14 having the groove structure of FIGS. 1A to 1D
  • FIG. 4A is a longitudinal sectional view taken along the line GG ′ of FIG. 4A.
  • the inductor L1 represents the inductance of the strip conductor 12, and the capacitor C1 represents the capacitance between the strip conductor 12 and the ground conductor 11. Further, a capacitor C2 represents a capacitance realized by the facing surface between the groove wall surfaces of the conductor portion 14 having the groove structure. Further, the inductor L2 represents an inductance caused by the induced current flowing through the ground conductor 11 flowing through the conductor portion 14 having the conductive groove structure.
  • the equivalent circuit is expressed in the form of a distributed constant circuit in which the partial circuits P are cascaded by a plurality of stages.
  • each groove 21 has a width w, a length L and a depth d.
  • the method of changing the capacitor C2 can be realized by changing the length L, the depth d and the width w of each groove 21 respectively.
  • the inductor L2 is determined by the distribution of the induced current flowing in the conductor portion 14 having the groove structure, it can be set by changing the relative value of the length L of the groove 21 and the depth d.
  • changing the number of the grooves 21 corresponds to changing the number of stages of each partial circuit P in the equivalent circuit of FIG.
  • the inductor L2 and the capacitor C2 which were conventionally provided in the signal line, are ground conductors in the configuration of this embodiment. It is characterized in that the point 11 is realized.
  • FIG. 5A is a front view showing the configuration of a simulation model (microstrip line transmission system) configured to have the pair of microstrip lines of FIGS. 1A to 1D face each other and not have the ground conductor 11 at the coupling portion.
  • FIG. 5B is a plan view of the simulation model of FIG. 5A.
  • FIG. 6 shows the passing frequency characteristics (solid line) of the simulation model of FIGS. 5A and 5B when the number of grooves N of the conductor portion 14 is 5 and the passage of the comparative example when the conductor portion 14 is not provided in the simulation model. It is a spectrum figure showing frequency characteristics (broken line).
  • grooves are provided at two places immediately before the portion at which the characteristic impedance changes, each edge 11B being a boundary portion where the ground conductor 11 disappears. It is characterized in that a conductor portion 14 having a structure is provided.
  • the simulation in FIG. 6 is based on the assumption that a rectangular wave having a fundamental frequency of 1 GHz is transmitted, and 3 GHz and 5 GHz become third and fifth harmonics with respect to the fundamental frequency, respectively, and the frequency of that degree
  • the fact that the pass characteristic is uniform is a condition for preventing distortion of the rectangular wave.
  • the conductor portion 14 having the groove structure according to the present embodiment is not provided, the pass characteristic changes by about 10 dB or more in the band of 1 to 5 GHz, so the rectangular wave of the transmission signal is distorted.
  • a change of about 2 dB or less can be suppressed in this band.
  • the pass characteristic can be made uniform in a wide band, and a microstrip line with less distortion of the signal waveform can be realized.
  • FIG. 7A shows the passing frequency characteristics (solid line) of the simulation model of FIGS. 5A and 5B when the groove number N of the conductor portion 14 is 10 and the passing frequency characteristics of the comparative example when the conductor portion 14 is not provided in the simulation model.
  • FIG. 7B shows the passing frequency characteristics of the simulation model of FIGS. 5A and 5B when the number N of grooves of the conductor portion 14 is 15, and the passing frequency characteristics of the comparative example when the conductor portion 14 is not provided in the simulation model.
  • FIG. 7A and 7B the size of the conductor portion 14 is fixed. As apparent from FIGS. 7A and 7B, it can be understood that the band in which the pass characteristic becomes uniform can be changed by increasing the number of the grooves 21 of the conductor portion 14.
  • the grooves 21 of the conductor portion 14 having the groove structure are filled with the dielectric 22 of the same material as that of the dielectric substrate 10 in this embodiment, they may be formed of a dielectric of another material, or an air gap It may be This case corresponds to changing the capacitance of the capacitor C2 in the equivalent circuit of FIG.
  • FIG. 8A is a plan view showing a configuration of a microstrip line according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8B is a longitudinal sectional view taken along the line HH ′ of FIG. 8A.
  • FIG. 8C is an enlarged view of the main part of FIG. 8B.
  • FIG. 9 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 8A-8C.
  • the second embodiment is not formed integrally with the ground conductor 11 as in the case of providing the conductor portion 14 having the groove structure according to the first embodiment to the ground conductor 11.
  • the parts of the conductor portion 14 having the groove structure are made in advance, the openings 11A of the same size as the parts of the conductor portion 14 are formed in the ground conductor 11, and the parts of the conductor portion 14 having the groove structure are It is characterized in that it is inserted into the opening 11A.
  • FIGS. 10A is a front view showing the detailed configuration of the conductor portion 14 of FIGS. 8A to 8C
  • FIG. 10B is a plan view of the conductor portion 14 of FIG. 10A
  • FIG. 10C is a line II 'of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view
  • 11A is a side view of the conductor portion 14 of FIGS. 10A to 10C
  • FIG. 11B is a perspective view of the conductor portion 14 of FIGS. 10A to 10C.
  • FIGS. 10A to 10C and FIGS. 11A and 11B are schematic views for explaining the configuration of the parts of the conductor portion 14 having the groove structure according to the present embodiment, and the configuration thereof is the first embodiment. It is the same as that of the structure of the conductor part 14 which concerns on a form.
  • each groove 21 may be filled with the dielectric 22 or may be formed as an air gap or the like.
  • a dielectric 22 of the same material as the dielectric substrate 10 or a dielectric 22 of a different dielectric material may be used.
  • FIG. 12A is a plan view showing a configuration of a microstrip line according to a modification of the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 12B is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 12A taken along the line JJ '.
  • FIG. 12C is an enlarged view of the main part of FIG. 12B.
  • 13A is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 12A to 12C, and
  • FIG. 13B is an enlarged view of a main part of FIG. 13A.
  • the component of the conductor portion 14 having a groove structure is disposed immediately below the strip conductor 12 so as to be in contact with the edge 11B of the ground conductor 11. . With this configuration, it is not necessary to form the opening 11A provided in the ground conductor 11.
  • FIG. 14 is an enlarged vertical sectional view of the main part of a microstrip line according to another modification of the second embodiment of the present invention
  • FIG. 15 is a sectional view of the conductor 14 of FIG. It is a longitudinal cross-sectional view when fitting to.
  • FIG. 16 is an enlarged vertical sectional view showing the configuration of still another modification of the microstrip line of FIG.
  • the rectangular parallelepiped dielectric portion 15 is formed on the upper portion of the conductor portion 14 in the opening portion 11A of the ground conductor 11 and the opening portion 10A of the dielectric substrate 10 (the planar shape is the same as the planar shape of the conductor portion 14
  • the part is placed and fitted on the part.
  • the strip conductor 12 and the conductor portion 14 having a groove structure Can be determined. This corresponds to the effect of changing the capacitor C1 in the equivalent circuit for explaining the present invention shown in FIG. 3 by changing the distance d4.
  • this configuration is the same as in the case where it is provided on the dielectric substrate 10 without the ground conductor 11.
  • FIG. 17A is a front view showing a configuration of a microstrip line according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 17B is a plan view of the microstrip line of FIG. 17A.
  • FIG. 17C is a longitudinal cross-sectional view of FIG. 17B taken along the line KK ′.
  • FIG. 17D is an enlarged view of a main part of FIG. 17C.
  • 18A is a side view of the microstrip line of FIGS. 17A-17D.
  • FIG. 18B is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 17A-17D.
  • FIG. 18C is an enlarged view of a main part of FIG. 18B.
  • the parts of the conductor portion 14 having the groove structure according to the second embodiment can be separated from the strip conductor 12 through the dielectric portion 15. It is characterized by being placed on top.
  • the component of the conductor portion 14 having the groove structure is conducted to the ground conductor 11, but the present embodiment Will become non-conductive.
  • the same effect as the second embodiment is obtained in that an induced current flows also to the parts of the conductor portion 14 having the groove structure by the electromagnetic field generated by the electric signal flowing through the strip conductor 12.
  • FIG. 19A is a front view showing a configuration of a microstrip line according to a modification of the third embodiment of the present invention
  • FIG. 19B is a longitudinal cross-sectional view of the line LL ′ in FIG. It is an enlarged view of the principal part of FIG. 19B
  • 20A is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 19A to 19C
  • FIG. 20B is an enlarged view of the main part of FIG. 20A.
  • the components of the conductor portion 14 having the present groove structure can be disposed anywhere in the microstrip line, and as shown in FIGS. 19A to 19C and FIGS.
  • the conductor 11 can also be provided on portions of the strip conductor 12 and the dielectric substrate 10 which are not directly below.
  • FIG. 21A is a front view showing a configuration of a microstrip line according to another modification of the third embodiment of the present invention
  • FIG. 21B is a longitudinal cross-sectional view of the MM ′ line of FIG. 21C is an enlarged view of a main part of FIG. 21B
  • 22A is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 21A to 21C
  • FIG. 22B is an enlarged view of a main part of FIG. 22A.
  • the conductor portion 14 having a groove structure is connected to the ground conductor 11 through the dielectric substrate 10. It is characterized in that the via conductors 16 for conduction are formed on both sides of the strip conductor 12 interposed therebetween.
  • flowing the induced current flowing through the ground conductor 11 to the conductor portion 14 having the groove structure has the effect of changing the inductor L2 in the equivalent circuit of FIG.
  • the plurality of grooves 21 may be filled with the dielectric 22 of the same or different dielectric material as the material of the dielectric substrate 10 or may be a void.
  • differential microstrip lines may be formed as described below.
  • three differential microstrip lines corresponding to three embodiments or variations are exemplified below, differential microstrip lines corresponding to other embodiments or variations are formed. It is also good.
  • FIG. 23A is a front view of a microstrip line according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 23B is a plan view of the microstrip line of FIG. 23A.
  • FIG. 23C is a side view of the microstrip line of FIG. 23A.
  • FIG. 24 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 23A-23C.
  • the microstrip line according to the fourth embodiment is formed by maintaining a predetermined distance instead of the strip conductor 12 in comparison with the microstrip line according to the first embodiment of FIGS. 1 and 2.
  • a differential microstrip line is formed by forming the pair of strip conductors 12a and 12b.
  • the microstrip line has the same effects as the microstrip line according to the first embodiment.
  • FIG. 25A is a front view of a microstrip line according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 25B is a plan view of the microstrip line of FIG. 25A.
  • FIG. 25C is a side view of the microstrip line of FIG. 25A.
  • FIG. 26 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 25A-25C.
  • a differential type microstrip line is formed by forming the formed pair of strip conductors 12a and 12b.
  • the microstrip line has the same effects as the microstrip line according to the second embodiment.
  • FIG. 27A is a front view of a microstrip line according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 27B is a plan view of the microstrip line of FIG. 27A.
  • FIG. 27C is a side view of the microstrip line of FIG. 27A.
  • FIG. 28 is a perspective view of the microstrip line of FIGS. 27A to 27C.
  • the microstrip line according to the sixth embodiment is different from the microstrip line according to another modification of the third embodiment of FIGS. 21A to 21C and FIGS. 22A and 22B, in place of the strip conductor 12.
  • a differential type microstrip line is formed by forming a pair of strip conductors 12a and 12b which are formed to be held at a predetermined distance.
  • the microstrip line has the same effects as the microstrip line according to the first embodiment.
  • the microstrip line in the microstrip line constituted by the ground conductor and the strip conductor sandwiching the dielectric substrate, three-dimensional to the above-mentioned strip conductor is provided.
  • a conductor portion having at least one groove formed to intersect it has substantially more uniform pass frequency characteristics as compared to the microstrip line. Therefore, even when the characteristic impedance changes, a broadband and substantially more uniform pass frequency characteristic can be obtained, and as a result, a microstrip line with less deterioration of the signal waveform can be realized.
  • the microstrip line according to the present invention when used for a digital circuit, a stripline used for a substrate or the like, or a microstrip line, it is useful as a means for reducing distortion of digital signal waveform and realizing high-speed signal transmission. Further, since a wide band and uniform pass frequency characteristics can be obtained, the present invention can also be applied as a means for realizing a transmission line of a high frequency circuit with little waveform distortion.

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Abstract

　誘電体基板（１０）を挟設する接地導体（１１）とストリップ導体（１２）とにより構成されたマイクロストリップ線路において、ストリップ導体（１２）に対して立体的に交差して直交するように形成された少なくとも１個の溝（２１）を有する導体部（１４）を備えることにより、従来技術に係るマイクロストリップ線路に比較して、実質的により均一な通過周波数特性を有する。

Description

マイクロストリップ線路
　本発明は、デジタル信号を伝送するマイクロストリップ線路において、従来技術に比較して広帯域で実質的により均一な通過周波数特性を実現して、上記デジタル信号の波形を整合するための信号波形整合装置を備えたマイクロストリップ線路に関する。
　図２９Ａは第１の従来例に係る一般的なマイクロストリップ線路の構成を示す平面図であり、図２９Ｂは図２９ＡのＤ－Ｄ’線についての縦断面図である。また、図３０は図２９Ａ及び図２９Ｂのマイクロストリップ線路の斜視図である。
　デジタル信号をプリント回路基板上で伝送する方法としては、図２９Ａ、図２９Ｂ及び図３０に示すように、誘電体基板１０を挟設するストリップ導体１２と接地導体１１から構成されるマイクロストリップ線路を用いることが一般的である。マイクロストリップ線路型の伝送線路としては、シングルエンド、差動伝送線路、コプレーナ線路など様々な伝送線路があるが、特徴としては線路や基板の材料特性が一定なら、線路や基板の形状で決まる特性インピーダンスが定まり、一定の特性インピーダンスを有する信号伝送特性を得ることができる。
　しかしながら、上記のマイクロストリップ線路を用いて、プリント回路基板上で配線のレイアウト設計をする場合、途中で線路幅を変えたり、あるいは、部分的に接地導体を配置しないなどの設計をしなければならないことが頻繁にある。このような線路の形状が、不連続であることで伝送線路の特性インピーダンスが変化する。さらに、この特性インピーダンスの変化量は周波数に依存する。従って、伝送信号の波形劣化の原因になる。
　従来の上記の波形劣化への対策としては、特性インピーダンスの変化をなるべく小さくして、信号劣化を抑える設計方法がある（例えば、特許文献１参照。）。
　図３１Ａは第２の従来例に係るマイクロストリップ線路の横断面図である。図３１Ｂは図３１ＡのＡ－Ａ’線についての縦断面図である。図３１Ｃは図３１ＡのＢ－Ｂ’線についての縦断面図である。図３１Ｄは図３１ＡのＣ－Ｃ’線についての縦断面図である。当該マイクロストリップ線路は、上記特許文献１に記載された従来の特性インピーダンスの不連続を小さくするための伝送線路である。以下、図３１Ａ～図３１Ｄを参照して、信号線の幅が途中で変わる場合のマイクロストリップ線路の従来の設計方法について述べる。
　図３１Ａ～図３１Ｄにおいて、誘電体基板１１０を挟設する接地導体１１とストリップ導体１２で構成されるマイクロストリップ線路において、ストリップ導体１２の幅が変わる図中断面Ｂ－Ｂ‘とＣ－Ｃ’では、接地導体１１とストリップ導体１２の間の距離を変えている。従って、接地導体１１とストリップ導体１２間の容量成分を変えることで、伝送線路の特性インピーダンスの変化量を抑える効果がある。なお、図３１Ａ～図３１Ｄにおいて、１３０は電気絶縁部であり、１２１はストリップ導体１２０上に形成された凸部である。
　以上のような従来の設計方法では対応できないマイクロストリップ線路が不連続な場合の一例について、図３２Ａ～図３２Ｄ及び図３３を参照して説明する。図３２Ａは第３の従来例に係るマイクロストリップ線路の正面図である。図３２Ｂは図３２Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。図３２Ｃは図３２ＢのＥ－Ｅ’線についての縦断面図である。図３２Ｄは図３２Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。また、図３３は図３２Ａ～図３２Ｄのマイクロストリップ線路の斜視図である。
　図３２Ａ～図３２Ｄ及び図３３は、途中で接地導体１１が無くなるような不連続なマイクロストリップ線路の一構成例を示す。この場合、接地導体１１が存在しない部分では、ストリップ導体１２と接地導体１１間の容量成分は存在しない。従って、上記の特許文献１の方法では、所望のようにマイクロストリップ線路の特性インピーダンスの変化量を小さくすることができず、効果が無い。
　さらに、伝送線路の特性を制御する設計方法として高周波メタマテリアルの理論を用いた設計方法がある（非特許文献１参照。）
　図３４は非特許文献１に開示された設計理論である高周波マテリアルの概念を示す伝送線路モデルの等化回路を示す回路図である。以下、図３４を用いて、高周波メタマテリアルの設計理論の概要を述べる。
　一般的なマイクロストリップ線路の等価回路としては、図３４中に示すインダクタＬ１とキャパシタＣ１からなるはしご形回路として表すことができる。これらに加え、インダクタＬ２とキャパシタＣ２を伝送線路に付加して実現することで、従来の伝送線路とは異なった電気特性を発現させ、所望の特性インピーダンスを設計する回路設計手法である。非特許文献１には、高周波電磁界の波長に比べ小型のマイクロストリップアンテナや、負の屈折率の効果に相応する特異な特性インピーダンスの実現例が示されており、伝送線路の特性インピーダンスの制御手法が記載されている。
特開２００１－０５３５０７号公報。 C. Caloz et al., "Application of the transmission line theory of left-handed (LH) materials to the realization of a microstrip LH transmission line", IEEE-APS International Symposium Digest, Vol.2, pp.412-415, June 2002.
　しかしながら、非特許文献１に示されるようなモデルを実際のマイクロストリップ線路で実現するためには、ストリップ導体１２に直列にキャパシタＣ２を実現しなければならず、有効な容量成分を直列に分散させたストリップ導体１２の実現の手段が不明である。また、集中定数のキャパシタ素子を挿入するなどの方法も考えられるが、この場合、そのキャパシタ素子の接合部で、インピーダンスの不連続により、信号の反射や損失が生じてしまい、目的に反する。同様に、インダクタＬ２に相当する部分をストリップ導体１２に設ける方法としては、マイクロストリップ状のスタブを用いる方法があるが、ストリップ導体１２の配線レイアウトの隙間に構成するのは困難である。
　上述のように、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスが途中で変化する場合、その部分で信号波形の劣化や、歪みなどが発生するという問題点があった。
　本発明の目的は以上の問題点を解決し、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスが変化する場合でも、従来技術に比較して広帯域で実質的により均一な通過周波数特性を得ることができるマイクロストリップ線路を提供することにある。
　本発明に係るマイクロストリップ線路は、誘電体基板を挟設する接地導体とストリップ導体とにより構成されたマイクロストリップ線路において、
　上記ストリップ導体に対して立体的に交差するように形成された少なくとも１個の溝を有する導体部を備えることにより、上記マイクロストリップ線路に比較して、実質的により均一な通過周波数特性を有することを特徴とする。
　上記マイクロストリップ線路において、上記溝は、上記ストリップ導体に対して立体的に直交するように形成されたことを特徴とする。
　また、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部を上記マイクロストリップ線路とは別の部品として形成したことを特徴とする。
　さらに、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部の部品の、上記誘電体基板側に誘電体部を形成したことを特徴とする。
　またさらに、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部の部品を、上記接地導体の開口部に挿入配置したことを特徴とする。
　またさらに、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部の部品を、上記接地導体及び上記誘電体基板の開口部に挿入配置したことを特徴とする。
　また、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板の接地導体の形成面側であって接地導体の形成位置に設けたことを特徴とする。
　さらに、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板の接地導体の形成面側であって接地導体の非形成位置に設けたことを特徴とする。
　また、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板のストリップ導体の形成面側であって接地導体の形成位置に設けたことを特徴とする。
　さらに、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部を、上記接地導体に接続するためのビア導体を上記導体部に形成したことを特徴とする。
　またさらに、上記マイクロストリップ線路において、上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板のストリップ導体の形成面側であって接地導体の非形成位置に設けたことを特徴とする。
　本発明に係るマイクロストリップ線路によれば、誘電体基板を挟設する接地導体とストリップ導体とにより構成されたマイクロストリップ線路において、上記ストリップ導体に対して立体的に交差するように形成された少なくとも１個の溝を有する導体部を備えることにより、上記マイクロストリップ線路に比較して、実質的により均一な通過周波数特性を有する。従って、特性インピーダンスが変化する場合でも、広帯域で実質的により均一な通過周波数特性を得ることができ、その結果、信号波形の劣化が少ないマイクロストリップ線路を実現できる。
本発明の第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図である。 図１Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。 図１ＢのＦ－Ｆ’線についての縦断面図である。 図１Ｃの主要部の拡大図である。 図１Ａ～図１Ｄのマイクロストリップ線路の側面図である。 図１Ａ～図１Ｄのマイクロストリップ線路の斜視図である。 図２Ｂの主要部の拡大図である。 図１Ａ～図１Ｄのマイクロストリップ線路の等価回路を示す回路図である。 図１Ａ～図１Ｄの溝構造を有する導体部１４の詳細構成を示す平面図である。 図４ＡのＧ－Ｇ’線の縦断面図である。 図１Ａ～図１Ｄの１対のマイクロストリップ線路を対向させかつ連結部で接地導体１１を有しないように構成されたシミュレーションモデル（マイクロストリップ線路伝送システム）の構成を示す正面図である。 図５Ａのシミュレーションモデルの平面図である。 導体部１４の溝数Ｎ＝５のときの図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーションモデルの通過周波数特性と、上記シミュレーションモデルにおいて導体部１４を設けないときの比較例の通過周波数特性とを示すスペクトル図である。 導体部１４の溝数Ｎ＝１０のときの図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーションモデルの通過周波数特性と、上記シミュレーションモデルにおいて導体部１４を設けないときの比較例の通過周波数特性とを示すスペクトル図である。 導体部１４の溝数Ｎ＝１５のときの図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーションモデルの通過周波数特性と、上記シミュレーションモデルにおいて導体部１４を設けないときの比較例の通過周波数特性とを示すスペクトル図である。 本発明の第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路の構成を示す平面図である。 図８ＡのＨ－Ｈ’線についての縦断面図である。 図８Ｂの主要部の拡大図である。 図８Ａ～図８Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。 図８Ａ～図８Ｃの導体部１４の詳細構成を示す正面図である。 図１０Ａの導体部１４の平面図である。 図１０ＢのＩ－Ｉ’線についての縦断面図である。 図１０Ａ～図１０Ｃの導体部１４の側面図である。 図１０Ａ～図１０Ｃの導体部１４の斜視図である。 本発明の第２の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路の構成を示す平面図である。 図１２ＡのＪ－Ｊ’線についての縦断面図である。 図１２Ｂの主要部の拡大図である。 図１２Ａ～図１２Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。 図１３Ａの主要部の拡大図である。 本発明の第２の実施形態の別の変形例に係るマイクロストリップ線路の主要部の拡大縦断面図である。 図１４の導体部１４を誘電体基板１０の開口部１０Ａに嵌合したときの縦断面図である。 図１５のマイクロストリップ線路のさらに別の変形例の構成を示す拡大縦断面図である。 本発明の第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図である。 図１７Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。 図１７ＢのＫ－Ｋ’線についての縦断面図である。 図１７Ｃの主要部の拡大図である。 図１７Ａ～図１７Ｄのマイクロストリップ線路の側面図である。 図１７Ａ～図１７Ｄのマイクロストリップ線路の斜視図である。 図１７Ｂの主要部の拡大図である。 本発明の第３の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図である。 図１９ＡのＬ－Ｌ’線についての縦断面図である。 図１９Ｂの主要部の拡大図である。 図１９Ａ～図１９Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。 図２０Ａの主要部の拡大図である。 本発明の第３の実施形態の別の変形例に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図である。 図２１ＡのＭ－Ｍ’線についての縦断面図である。 図２１Ｂの主要部の拡大図である。 図２１Ａ～図２１Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。 図２２Ａの主要部の拡大図である。 本発明の第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路の正面図である。 図２３Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。 図２３Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。 図２３Ａ～図２３Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。 本発明の第５の実施形態に係るマイクロストリップ線路の正面図である。 図２５Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。 図２５Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。 図２５Ａ～図２５Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。 本発明の第６の実施形態に係るマイクロストリップ線路の正面図である。 図２７Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。 図２７Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。 図２７Ａ～図２７Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。 第１の従来例に係るマイクロストリップ線路の構成を示す平面図である。 図２９ＡのＤ－Ｄ’線についての縦断面図である。 図２９Ａ及び図２９Ｂのマイクロストリップ線路の斜視図である。 第２の従来例に係るマイクロストリップ線路の横断面図である。 図３１ＡのＡ－Ａ線についての縦断面図である。 図３１ＡのＢ－Ｂ’線についての縦断面図である。 図３１ＡのＣ－Ｃ’線についての縦断面図である。 第３の従来例に係るマイクロストリップ線路の正面図である。 図３２Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。 図３２ＢのＥ－Ｅ’線についての縦断面図である。 図３２Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。 図３２Ａ～の図３２Ｄのマイクロストリップ線路の斜視図である。 非特許文献１に開示された設計理論である高周波マテリアルの概念を示す伝送線路モデルの等化回路を示す回路図である。
符号の説明
１０…誘電体基板、
１０Ａ…誘電体基板の開口部、
１１…接地導体、
１１Ａ…導体部の挿入部、
１１Ｂ…接地導体の縁端部、
１２…ストリップ導体、
１４…溝構造を有する導体部、
１５…誘電体部、
１６…ビア導体、
２１…溝、
２２…誘電体。
　以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態及び従来技術において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
第１の実施形態．
　図１Ａは本発明の第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図である。図１Ｂは図１Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。図１Ｃは図１ＢのＦ－Ｆ’線についての縦断面図である。図１Ｄは図１Ｃの主要部の拡大図である。図２Ａは図１のマイクロストリップ線路の側面図である。図２Ｂは図１Ａ～図１Ｄのマイクロストリップ線路の斜視図である。図２Ｃは図２Ｂの主要部の拡大図である。
　図１Ａ～図１Ｄ及び図２Ａ～図２Ｃにおいて、本実施形態によれば、誘電体基板１０を挟設する接地導体１１及びストリップ導体１２により構成されてなる従来技術のマイクロストリップ線路において、接地導体１１がその縁端部１１Ｂ（接地導体１１の形成部分と非形成部分との境界近傍）で欠落するような構成を想定するものであり、上記接地導体１１が欠落する接地導体１１の不連続部分の近傍であって、上記ストリップ導体１２の直下部分の接地導体１１に、ストリップ導体１２の長手方向に対して実質的に直交する方向に平行な複数の直方体形状の溝２１にてなる溝構造を有する直方体形状の導体部１４を、接地導体１１と一体的に形成したことを特徴としている。ここで、複数の溝２１は、その空隙空間は誘電体基板１０に接しており、その空隙空間は誘電体２２で充填形成される。また、各溝２１は、誘電体基板１０の面に対して直交する深さ方向を有し（各溝２１は導体部１４の深さ方向で貫通していない）、ストリップ導体１２の長手方向に対して直交する長さ方向の長さを有する。各溝２１は、それらの長さ方向の長さが接地導体１１の縁端部１１Ｂから接地導体１１の形成部分に向う方向で長くなるようにかつストリップ導体１２の中心線に対して線対称であるように形成されている。
　なお、各溝２１をストリップ導体１２に対して直交するように形成しているが、本発明はこれに限らず、少なくとも立体的に交差するように形成してもよい。
　以上のように構成されている、本実施形態の主要構成部である溝構造を有する導体部１４の作用効果に関して、図３と図４Ａ及び図４Ｂを参照して説明する。図３は図１Ａ～図１Ｄのマイクロストリップ線路の等価回路を示す回路図であり、図４Ａは図１Ａ～図１Ｄの溝構造を有する導体部１４の詳細構成を示す平面図であり、図４Ｂは図４ＡのＧ－Ｇ’線の縦断面図である。
　図３の等価回路において、インダクタＬ１はストリップ導体１２のインダクタンスを表し、キャパシタＣ１はストリップ導体１２と接地導体１１の間のキャパシタンスを表す。また、キャパシタＣ２は溝構造を有する導体部１４の溝壁面間の対向面で実現されるキャパシタンスを表している。また、インダクタＬ２は接地導体１１を流れる誘導電流が、導通している溝構造を有する導体部１４を流れることにより生じるインダクタンスを表すものである。そして、当該等価回路は、部分回路Ｐが複数段だけ縦続接続された分布定数回路の形式で表されている。
　図４Ａ及び図４Ｂにおいて、各溝２１は幅ｗと長さＬと深さｄとを有する。ここで、上記キャパシタＣ２を変える方法としては、各溝２１の長さＬ、深さｄ及び幅ｗをそれぞれ変えることで実現できる。一方、上記インダクタＬ２は溝構造を有する導体部１４を流れる誘導電流の分布で決まるので、溝２１の長さＬと深さｄの相対値を変えることにより設定できる。また、溝２１の個数を変えることは、図３の等価回路における各部分回路Ｐの段数を変えることに相当する。
　図３の等価回路から明らかなように、上記非特許文献１で示したメタマテリアル伝送線路モデルにおいて、従来は信号線に設けるとしていたインダクタＬ２及びキャパシタＣ２を、本実施形態の構成では、接地導体１１に実現している点が特徴である。これらの等価回路の部分回路Ｐの回路構成を設計することで、特性インピーダンスが変化する部分も含めて、マイクロストリップ線路全体の特性インピーダンスの周波数分散を広帯域に均一にすることができる。
　次いで、本実実施形態の作用効果を、図５Ａ及び図５Ｂと図６を参照して説明する。図５Ａは図１Ａ～図１Ｄの１対のマイクロストリップ線路を対向させかつ連結部で接地導体１１を有しないように構成されたシミュレーションモデル（マイクロストリップ線路伝送システム）の構成を示す正面図である。図５Ｂは図５Ａのシミュレーションモデルの平面図である。また、図６は導体部１４の溝数Ｎ＝５のときの図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーションモデルの通過周波数特性（実線）と、上記シミュレーションモデルにおいて導体部１４を設けないときの比較例の通過周波数特性（破線）とを示すスペクトル図である。図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーションモデルでは、接地導体１１が無くなる境界部である各縁端部１１Ｂであって特性インピーダンスが変化する部分の直前の２箇所にそれぞれ上記実施形態に述べたように、溝構造を有する導体部１４を設けたことを特徴としている。
　ここで、図６のシミュレーションは、基本周波数１ＧＨｚの矩形波を伝送する場合を想定したものであり、３ＧＨｚ、５ＧＨｚがそれぞれ基本周波数に対する３次高調波及び５次高調波になり、その程度の周波数で、通過特性が均一なことが、矩形波の歪を生じないための条件となる。本実施形態に係る溝構造を有する導体部１４を設けない場合は、１～５ＧＨｚの帯域で通過特性が約１０ｄＢ程度以上変化するため、伝送信号の矩形波が歪む。これに対して、本実施形態では、この帯域で約２ｄＢ程度以下の変化に抑えることができる。このように、本実施形態では、特性インピーダンスが不連続になるマイクロストリップ線路においても、広帯域で通過特性を均一にすることができ信号波形の歪みが少ないマイクロストリップ線路を実現することができる。
　また、複数の溝２１の個数Ｎを変えることで、通過特性の周波数帯域を変えることができることを、図７Ａ及び図７Ｂを参照して説明する。図７Ａは導体部１４の溝数Ｎ＝１０のときの図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーションモデルの通過周波数特性（実線）と、上記シミュレーションモデルにおいて導体部１４を設けないときの比較例の通過周波数特性（破線）とを示すスペクトル図である。図７Ｂは導体部１４の溝数Ｎ＝１５のときの図５Ａ及び図５Ｂのシミュレーションモデルの通過周波数特性と、上記シミュレーションモデルにおいて導体部１４を設けないときの比較例の通過周波数特性とを示すスペクトル図である。なお、図７Ａ及び図７Ｂにおいて、導体部１４のサイズを一定としている。図７Ａ及び図７Ｂから明らかなように、導体部１４の溝２１の個数を増やすことで通過特性が均一になる帯域を変えることができることが分かる。
　なお、溝構造を有する導体部１４の溝２１は、本実施形態では誘電体基板１０と同じ材料の誘電体２２で充填形成したが、別の材料の誘電体で構成してもよく、もしくは空隙であってもよい。この場合、図３の等価回路中のキャパシタＣ２のキャパシタンスを変えることに相当する。
第２の実施形態．
　図８Ａは本発明の第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路の構成を示す平面図である。図８Ｂは図８ＡのＨ－Ｈ’線についての縦断面図である。図８Ｃは図８Ｂの主要部の拡大図である。また、図９は図８Ａ～図８Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。
　図８Ａ～図８Ｃ及び図９において、第１の実施形態に係る溝構造を有する導体部１４を接地導体１１に設ける場合のごとく接地導体１１と一体的に形成するのではなく、第２の実施形態では、あらかじめ溝構造を有する導体部１４の部品を作っておき、当該導体部１４の部品と同じ大きさの開口部１１Ａを接地導体１１に形成し、溝構造を有する導体部１４の部品を開口部１１Ａに挿入して構成したことを特徴としている。
　図１０Ａは図８Ａ～図８Ｃの導体部１４の詳細構成を示す正面図であり、図１０Ｂは図１０Ａの導体部１４の平面図であり、図１０Ｃは図１０ＢのＩ－Ｉ’線についての縦断面図である。また、図１１Ａは図１０Ａ～図１０Ｃの導体部１４の側面図であり、図１１Ｂは図１０Ａ～図１０Ｃの導体部１４の斜視図である。ここで、図１０Ａ～図１０Ｃ及び図１１Ａ及び図１１Ｂは、本実施形態に係る溝構造を有する導体部１４の部品の構成を説明するための模式図であり、その構成は、第１の実施形態に係る導体部１４の構成と同様である。
　以上のように構成された第２の実施形態によれば、上記第１の実施形態に記載した構成を、基板一体で形成する変わりに、溝構造を有する導体部１４の部品を追加することで実現でき、上記第１の実施形態で説明したのと同様の作用効果を生じるものである。なお、本第２の実施形態においても、各溝２１は、誘電体２２で充填しもしくは空気などの空隙で形成してもよい。当該誘電体としては、誘電体基板１０と同じ材料の誘電体２２、あるいは異なる誘電材料の誘電体２２を用いてもよい。
第２の実施形態の変形例．
　図１２Ａは本発明の第２の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路の構成を示す平面図である。図１２Ｂは図１２ＡのＪ－Ｊ’線についての縦断面図である。図１２Ｃは図１２Ｂの主要部の拡大図である。また、図１３Ａは図１２Ａ～図１２Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図であり、図１３Ｂは図１３Ａの主要部の拡大図である。図１２Ａ～図１２Ｃ並びに図１３Ａ及び図１３Ｂにおいて、溝構造を有する導体部１４の部品を、接地導体１１の縁端部１１Ｂに接するように、ストリップ導体１２の直下に配置したことを特徴としている。このように構成することで、接地導体１１に設ける開口部１１Ａを形成する必要がなくなる。
　図１４は本発明の第２の実施形態の別の変形例に係るマイクロストリップ線路の主要部の拡大縦断面図であり、図１５は図１４の導体部１４を誘電体基板１０の開口部１０Ａに嵌合したときの縦断面図である。また、図１６は図１５のマイクロストリップ線路のさらに別の変形例の構成を示す拡大縦断面図である。
　図１４においては、接地導体１１の開口部１１Ａ及び誘電体基板１０の開口部１０Ａに、導体部１４の上部に直方体形状の誘電体部１５（その平面形状は、導体部１４の平面形状と同一である。）を載置してなる部品を挿入嵌合したことを特徴としている。ここで、誘電体基板１０の開口部１０Ａの深さｄ１と、誘電体部１５の高さｄ２によっては、図１５及び図１６に示すように、ストリップ導体１２と溝構造を有する導体部１４との間の距離ｄ４を決めることができる。このことは、距離ｄ４を変えることで、図３で示した本発明を説明するための等価回路におけるキャパシタＣ１を変える効果を有することに相当する。また、この構成は図１２Ａ～図１２Ｃ及び図１３Ａ及び図１３Ｂに示したように、誘電体基板１０上の接地導体１１の無い部分に設ける場合も同様である。
第３の実施形態．
　図１７Ａは本発明の第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図である。図１７Ｂは図１７Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。図１７Ｃは図１７ＢのＫ－Ｋ’線についての縦断面図である。図１７Ｄは図１７Ｃの主要部の拡大図である。また、図１８Ａは図１７Ａ～図１７Ｄのマイクロストリップ線路の側面図である。図１８Ｂは図１７Ａ～図１７Ｄのマイクロストリップ線路の斜視図である。図１８Ｃは図１８Ｂの主要部の拡大図である。
　図１７Ａ～図１７Ｄ及び図１８Ａ～図１８Ｃにおいて、本実施形態によれば、第２の実施形態に係る溝構造を有する導体部１４の部品を、誘電体部１５を介して、ストリップ導体１２の上に配置したことを特徴としている。以上のように構成された第３の実施形態においては、第２の実施形態に係る構成では、溝構造を有する導体部１４の部品が接地導体１１と導通しているのに対し、本実施形態では非導通になる。しかしながら、ストリップ導体１２を流れる電気信号が作る電磁界によって、溝構造を有する導体部１４の部品にも誘導電流が流れる点では、第２の実施形態と同様の作用効果を有する。
　図１９Ａは本発明の第３の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図であり、図１９Ｂは図１９ＡのＬ－Ｌ’線についての縦断面図であり、図１９Ｃは図１９Ｂの主要部の拡大図である。また、図２０Ａは図１９Ａ～図１９Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図であり、図２０Ｂは図２０Ａの主要部の拡大図である。本実施形態によれば、マイクロストリップ線路の任意の場所に、本溝構造を有する導体部１４の部品を配置することができ、図１９Ａ～図１９Ｃ及び図２０Ａ及び図２０Ｂに示すように、接地導体１１が直下に存在しないストリップ導体１２及び誘電体基板１０のおもて面上の部分にも設けることができる。
　図２１Ａは本発明の第３の実施形態の別の変形例に係るマイクロストリップ線路の構成を示す正面図であり、図２１Ｂは図２１ＡのＭ－Ｍ’線についての縦断面図であり、図２１Ｃは図２１Ｂの主要部の拡大図である。また、図２２Ａは図２１Ａ～図２１Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図であり、図２２Ｂは図２２Ａの主要部の拡大図である。
　図２１Ａ～図２１Ｃ並びに図２２Ａ及び図２２Ｂにおいて、図１７Ａ～図１７Ｄの第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路において、溝構造を有する導体部１４を誘電体基板１０を介して接地導体１１に導通させるためのビア導体１６を、ストリップ導体１２を間に挟んだ両側においてそれぞれ形成したことを特徴としている。以上のように構成されたマイクロストリップ線路では、接地導体１１を流れる誘導電流を、溝構造を有する導体部１４に流すことで、図３の等価回路におけるインダクタＬ２を変える作用効果がある。なお、第３の実施形態及びその変形例においても、複数の溝２１は、誘電体基板１０の材料と同一又は異なる誘電体材料の誘電体２２で充填形成するか、または空隙としてもよい。
　以上の実施形態では、いずれもシングルエンド型のマイクロストリップ線路での実施形態を示したが、本発明はこれに限らず、以下に示すように、差動型マイクロストリップ線路を形成してもよい。なお、以下では、３つの実施形態又は変形例に対応する３つの差動型マイクロストリップ線路を例示しているが、他の実施形態又は変形例に対応する差動型マイクロストリップ線路を形成してもよい。
第４の実施形態．
　図２３Ａは本発明の第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路の正面図である。図２３Ｂは図２３Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。図２３Ｃは図２３Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。また、図２４は図２３Ａ～図２３Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路は、図１及び図２の第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路に比較して、ストリップ導体１２に代えて、所定の間隔だけ保持して形成された１対のストリップ導体１２ａ，１２ｂを形成することにより、差動型マイクロストリップ線路を形成したことを特徴としている。当該マイクロストリップ線路は、第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路と同様の作用効果を有する。
第５の実施形態．
　図２５Ａは本発明の第５の実施形態に係るマイクロストリップ線路の正面図である。図２５Ｂは図２５Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。図２５Ｃは図２５Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。また、図２６は図２５Ａ～図２５Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。第５の実施形態に係るマイクロストリップ線路は、図８Ａ～図８Ｃ及び図９の第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路に比較して、ストリップ導体１２に代えて、所定の間隔だけ保持して形成された１対のストリップ導体１２ａ，１２ｂを形成することにより、差動型マイクロストリップ線路を形成したことを特徴としている。当該マイクロストリップ線路は、第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路と同様の作用効果を有する。
第６の実施形態．
　図２７Ａは本発明の第６の実施形態に係るマイクロストリップ線路の正面図である。図２７Ｂは図２７Ａのマイクロストリップ線路の平面図である。図２７Ｃは図２７Ａのマイクロストリップ線路の側面図である。また、図２８は図２７Ａ～図２７Ｃのマイクロストリップ線路の斜視図である。第６の実施形態に係るマイクロストリップ線路は、図２１Ａ～図２１Ｃ並びに図２２Ａ及び図２２Ｂの第３の実施形態の別の変形例に係るマイクロストリップ線路に比較して、ストリップ導体１２に代えて、所定の間隔だけ保持して形成された１対のストリップ導体１２ａ，１２ｂを形成することにより、差動型マイクロストリップ線路を形成したことを特徴としている。当該マイクロストリップ線路は、第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路と同様の作用効果を有する。
　以上に詳述したように、本発明に係るマイクロストリップ線路によれば、誘電体基板を挟設する接地導体とストリップ導体とにより構成されたマイクロストリップ線路において、上記ストリップ導体に対して立体的に交差するように形成された少なくとも１個の溝を有する導体部を備えることにより、上記マイクロストリップ線路に比較して、実質的により均一な通過周波数特性を有する。従って、特性インピーダンスが変化する場合でも、広帯域で実質的により均一な通過周波数特性を得ることができ、その結果、信号波形の劣化が少ないマイクロストリップ線路を実現できる。
　特に、本発明に係るマイクロストリップ線路は、デジタル回路、基板などに用いられるストリップ線路、マイクロストリップ線路に用いる場合、デジタル信号波形の歪みを低減し、高速信号伝送を実現する手段として有用である。また、広帯域で均一な通過周波数特性を得ることができることから、波形ひずみの少ない高周波回路の伝送線路を実現する手段としても応用できる。

Claims (11)

  1. 　誘電体基板を挟設する接地導体とストリップ導体とにより構成されたマイクロストリップ線路において、
    　上記ストリップ導体に対して立体的に交差するように形成された少なくとも１個の溝を有する導体部を備えることにより、上記マイクロストリップ線路に比較して、実質的により均一な通過周波数特性を有することを特徴とするマイクロストリップ線路。
  2. 　上記溝は、上記ストリップ導体に対して立体的に直交するように形成されたことを特徴とする請求項１記載のマイクロストリップ線路。
  3. 　上記溝を有する導体部を上記マイクロストリップ線路とは別の部品として形成したことを特徴とする請求項１又は２記載のマイクロストリップ線路。
  4. 　上記溝を有する導体部の部品の、上記誘電体基板側に誘電体部を形成したことを特徴とする請求項３記載のマイクロストリップ線路。
  5. 　上記溝を有する導体部の部品を、上記接地導体の開口部に挿入配置したことを特徴とする請求項３又は４記載のマイクロストリップ線路。
  6. 　上記溝を有する導体部の部品を、上記接地導体及び上記誘電体基板の開口部に挿入配置したことを特徴とする請求項３又は４記載のマイクロストリップ線路。
  7. 　上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板の接地導体の形成面側であって接地導体の形成位置に設けたことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載のマイクロストリップ線路。
  8. 　上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板の接地導体の形成面側であって接地導体の非形成位置に設けたことを特徴とする請求項１乃至６のうちのいずれか１つに記載のマイクロストリップ線路。
  9. 　上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板のストリップ導体の形成面側であって接地導体の形成位置に設けたことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のマイクロストリップ線路。
  10. 　上記溝を有する導体部を、上記接地導体に接続するためのビア導体を上記導体部に形成したことを特徴とする請求項９記載のマイクロストリップ線路。
  11. 　上記溝を有する導体部を、上記誘電体基板のストリップ導体の形成面側であって接地導体の非形成位置に設けたことを特徴とする請求項１乃至４のうちのいずれか１つに記載のマイクロストリップ線路。
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