(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
第1基板部、前記第1基板部の一方側の面に設けられている導体箔からなる第1グランド、及び、前記第1基板部の他方側に設けられている線状の導体箔からなる第1線路を有するマイクロストリップラインと、
前記第1基板部と並んで設けられている第2基板部、前記第2基板部のうち前記第1グランドと同じ側となる一方側の面に設けられている導体箔からなる第2グランド、前記第2基板部の他方側の面に設けられている導体箔からなる第3グランド、及び、前記第2基板部の内部に設けられている線状の導体箔からなる第2線路を有するストリップラインと、を備え、
前記第1線路と前記第2線路とが導体箔からなるインピーダンス整合部を介して接続されて一つの線路が構成されており、
前記インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さを有しており、
前記インピーダンス整合部は、前記マイクロストリップライン側に設けられており、
当該インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、前記第1線路及び前記第2線路よりも幅広に設定されていることを特徴とする回路基板。
第1基板部、前記第1基板部の一方側の面に設けられている導体箔からなる第1グランド、及び、前記第1基板部の他方側に設けられている線状の導体箔からなる第1線路を有するマイクロストリップラインと、
前記第1基板部と並んで設けられている第2基板部、前記第2基板部のうち前記第1グランドと同じ側となる一方側の面に設けられている導体箔からなる第2グランド、前記第2基板部の他方側の面に設けられている導体箔からなる第3グランド、及び、前記第2基板部の内部に設けられている線状の導体箔からなる第2線路を有するストリップラインと、を備え、
前記第1線路と前記第2線路とが導体箔からなるインピーダンス整合部を介して接続されて一つの線路が構成されており、
前記インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さを有しており、
前記インピーダンス整合部は、前記ストリップライン側に設けられており、
当該インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、前記第1線路及び前記第2線路よりも幅狭に設定されていることを特徴とする回路基板。
第1基板部、前記第1基板部の一方側の面に設けられている導体箔からなる第1グランド、及び、前記第1基板部の他方側に設けられている線状の導体箔からなる第1線路を有するマイクロストリップラインと、
前記第1基板部と並んで設けられている第2基板部、前記第2基板部のうち前記第1グランドと同じ側となる一方側の面に設けられている導体箔からなる第2グランド、前記第2基板部の他方側の面に設けられている導体箔からなる第3グランド、及び、前記第2基板部の内部に設けられている線状の導体箔からなる第2線路を有するストリップラインと、を備え、
前記第1線路と前記第2線路とが導体箔からなるインピーダンス整合部を介して接続されて一つの線路が構成されており、
前記インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さを有しており、
前記ストリップラインが有する前記第3グランドのうちの前記第2線路又は前記インピーダンス整合部とオーバーラップする部分に、前記マイクロストリップラインとの境界側で開口する切り欠き部が設けられていることを特徴とする回路基板。
第1基板部、前記第1基板部の一方側の面に設けられている導体箔からなる第1グランド、及び、前記第1基板部の他方側に設けられている線状の導体箔からなる第1線路を有するマイクロストリップラインと、
前記第1基板部と並んで設けられている第2基板部、前記第2基板部のうち前記第1グランドと同じ側となる一方側の面に設けられている導体箔からなる第2グランド、前記第2基板部の他方側の面に設けられている導体箔からなる第3グランド、及び、前記第2基板部の内部に設けられている線状の導体箔からなる第2線路を有するストリップラインと、を備え、
前記第1線路と前記第2線路とが導体箔からなるインピーダンス整合部を介して接続されて一つの線路が構成されており、
前記インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さを有しており、
前記ストリップラインが有する前記第3グランドのうちの前記第2線路又は前記インピーダンス整合部とオーバーラップする部分に、前記マイクロストリップラインとの境界側で開口する切り欠き部が設けられており、
前記切り欠き部は、開口側に向かうにしたがって間隔が広くなっている部分を有していることを特徴とする回路基板。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
前記のとおり、マイクロストリップラインを成す基板とストリップラインを成す基板とを接続して回路基板を構成する場合、マイクロストリップラインとストリップラインとの間の線路の変化点でインピーダンス不整合により反射が生じ、伝送効率が低下するという問題点がある。
更に、線路の変化点での反射波が大きい場合、反射波が入射波と干渉して定在波(共振)が発生したり、リンギング(信号歪)が発生したりする。その他として、電磁両立性の観点からも共振周波数でノイズが増大して好ましくなく、また、伝送線路における共振は、デジタル信号の波形を正しく伝えるうえで好ましくない。
【0006】
そこで、本発明は、マイクロストリップラインとストリップラインとを接続することで構成される回路基板において、反射量を抑えることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の回路基板は、第1基板部、前記第1基板部の一方側の面に設けられている導体箔からなる第1グランド、及び、前記第1基板部の他方側に設けられている線状の導体箔からなる第1線路を有するマイクロストリップラインと、前記第1基板部と並んで設けられている第2基板部、前記第2基板部のうち前記第1グランドと同じ側となる一方側の面に設けられている導体箔からなる第2グランド、前記第2基板部の他方側の面に設けられている導体箔からなる第3グランド、及び、前記第2基板部の内部に設けられている線状の導体箔からなる第2線路を有するストリップラインとを備え、前記第1線路と前記第2線路とが導体箔からなるインピーダンス整合部を介して接続されて一つの線路が構成されており、前記インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さを有していることを特徴とする。
【0008】
本発明によれば、マイクロストリップラインとストリップラインとを接続する場合であっても、マイクロストリップライン側の第1線路とストリップライン側の第2線路との間に、λ/4の奇数倍に相当する長さの導体箔からなるインピーダンス整合部が設けられていることにより、反射量を抑えることが可能となる。
【0009】
また、前記インピーダンス整合部は、前記マイクロストリップライン側に設けられており、当該インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、前記第1線路及び前記第2線路よりも幅広に設定されているのが好ましい。
この場合、インピーダンス整合部を構成する導体箔は、λ/4の奇数倍に相当する長さを有し、そして、第1線路及び第2線路よりも幅広に設定されていることで段差部を有し、この段差部により生じる反射波を、マイクロストリップラインとストリップラインとの間のインピーダンス不整合により生じる反射波に対して逆位相とすることで、両反射波を打ち消し合う作用が生じ、回路基板における反射特性を改善することが可能となる。
【0010】
または、前記インピーダンス整合部は、前記ストリップライン側に設けられており、当該インピーダンス整合部を構成する前記導体箔は、前記第1線路及び前記第2線路よりも幅狭に設定されているのが好ましい。
この場合、インピーダンス整合部を構成する導体箔は、λ/4の奇数倍に相当する長さを有し、そして、第1線路及び第2線路よりも幅狭に設定されていることで段差部を有し、この段差部により生じる反射波を、マイクロストリップラインとストリップラインとの間のインピーダンス不整合により生じる反射波に対して逆位相とすることで、両反射波を打ち消し合う作用が生じ、回路基板における反射特性を改善することが可能となる。
【0011】
また、前記ストリップラインが有する前記第3グランドのうちの前記第2線路又は前記インピーダンス整合部とオーバーラップする部分に、前記マイクロストリップラインとの境界側で開口する切り欠き部が設けられているのが好ましい。
この場合、ストリップラインが有する第3グランドに設けられている前記切り欠き部によって、マイクロストリップラインとストリップラインとの間の線路の変化点におけるインピーダンス不整合を緩和することができ、反射の発生をより効果的に抑えることができる。
【0012】
また、前記切り欠き部は、開口側に向かうにしたがって間隔が広くなっている部分を有しているのが好ましい。
この場合、線路の変化点でインピーダンス不整合により生じる反射を、より効果的に抑えることができる。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、マイクロストリップラインとストリップラインとを接続する場合であっても、反射量を抑えることが可能となる。この結果、ロスが低減され、伝送効率を向上させることが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
本発明の回路基板1は、例えばミリ波を利用したレーダや通信装置に用いられ、(送受信)アンテナと(ミリ波)発振回路とを接続するための伝送路を備えている基板である。なお、以下に説明する回路基板1では、使用周波数帯を60GHzとしている。
【0016】
図1は、本発明の回路基板1の実施の一形態を示す平面図である。
図2は、
図1に示す回路基板1の横断面図である。
図3は、
図1に示す回路基板1のV1矢視の断面図である。
図4は、
図1に示す回路基板1のV2矢視の断面図である。この回路基板1は、一つの基板からなり、この一つの基板にマイクロストリップライン2とストリップライン3とを有している。ここでは、マイクロストリップライン2側を入力側とし、ストリップライン3側を出力側としている。
【0017】
マイクロストリップライン2は、第1基板部10、第1基板部10の一方側の面10aに設けられている導体箔からなる第1グランド12、及び、第1基板部10の他方側の面10bに設けられている線状の導体箔からなる第1線路11を有しており、高周波を伝送する伝送路を構成している。なお、
図1に示す形態では、後にも説明するが第1基板部10の他方側の面10bに、導体箔からなるインピーダンス整合部7が更に設けられている。
【0018】
ストリップライン3は、第2基板部20、第2基板部20のうち第1グランド12と同じ側となる一方側の面20aに設けられている導体箔からなる第2グランド22、第2基板部20の他方側の面20bに設けられている導体箔からなる第3グランド23、及び、第2基板部20の内部に設けられている線状の導体箔からなる第2線路21を有しており、高周波を伝送する伝送路を構成している。
【0019】
そして、この回路基板1では、第1線路11と第2線路21とが一繋がりとなって一つの直線状である線路9が構成されているが、更に、これら第1線路11と第2線路21とは、導体箔からなるインピーダンス整合部7(
図1参照)を介して接続されている。
【0020】
本実施形態では、第1基板部10と第2基板部20とは、同一面(5−1a)上に並んで設けられており、共通する誘電体基板5から構成されている。誘電体基板5は、ガラスエポキシ樹脂やフッ素樹脂等を含む誘電体からなる。
本実施形態では、第1基板部10の他方側の面10bに誘電体層13が設けられており、第1線路11(及びインピーダンス整合部7)は誘電体基板5の内部に設けられた構成となっている。また、本実施形態では、誘電体基板5の厚さは一方側(
図2の左側)と他方側(
図2の右側)とで同じである。
なお、図示しないが、誘電体基板5の一方側(
図2では左側)は他方側(
図2では右側)よりも薄く構成され、板厚が薄い部分が第1基板部10となり、厚い部分が第2基板部20となっていてもよい。つまり、前記誘電体層13は省略されていてもよい。
【0021】
以上より、誘電体基板5の一方側(
図2の左側)にマイクロストリップライン2が設けられ、その他方側(
図2の右側)にストリップライン3が設けられた回路基板1となる。
【0022】
誘電体基板5は、第1層部5−1と第2層部5−2とを積層して構成されたものであり、第1層部5−1の一方側の面5−1aに、マイクロストリップライン2が有する第1グランド12、及び、ストリップライン3が有する第2グランド22が、導体箔により形成されている。
また、第1層部5−1の他方側の面5−1bに、マイクロストリップライン2が有する第1線路11、ストリップライン3が有する第2線路21、及び、インピーダンス整合部7が、線状の導体箔により形成されている。
そして、
図4に示すように、第2層部5−2の一方側の面5−2aと、第1層部5−1の他方側の面5−1bとが、第1層部5−1と第2層部5−2との合わせ面となる。第2層部5−2の他方側の面5−2bに、ストリップライン3が有する第3グランド23が、導体箔により形成されている。
【0023】
図5は、
図1に示す回路基板1の背面図である。マイクロストリップライン2の第1グランド12と、ストリップライン3の第2グランド22とは、誘電体基板5の一方側の面(5−1a)に設けられている導体箔により形成されており、これらグランド12,22は相互に連続している。つまり、一つのグランドの一部が、マイクロストリップライン2用であり、他部が、ストリップライン3用である。
【0024】
このように、回路基板1は三層の導体箔を有しており、第一層として、第1グランド12及び第2グランド22が設けられ、第二層(中間層)として、第1線路11、第2線路21及びインピーダンス整合部7が設けられ、第三層として、第3グランド23が設けられた構成となる。第1線路11、第2線路21及びインピーダンス整合部7は、同じ層(第二層)に存在している。前記各導体箔は、金属箔であり、本実施形態では銅箔である。
【0025】
〔第1の形態〕
図6は、第2層(中間層)の平面図である。インピーダンス整合部7は導体箔からなり、この導体箔は、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さLを有している。
図6に示す形態では、インピーダンス整合部7は、マイクロストリップライン2側に設けられており、特に、インピーダンス整合部7を構成する導体箔の端部7aは、マイクロストリップライン2とストリップライン3との境界E上に位置している。つまり、インピーダンス整合部7を構成する導体箔は、境界Eからλ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さLを有している。マイクロストリップライン2とストリップライン3との境界Eを、各図において二点鎖線で示している。
【0026】
また、
図6に示すように、このインピーダンス整合部7を構成する導体箔は、この導体箔と連続する第1線路11及び第2線路21よりも幅広に設定されている(インピーダンス整合部7の幅寸法W3>第1線路11の幅寸法W1、インピーダンス整合部7の幅寸法W3>第2線路21の幅寸法W2)。インピーダンス整合部7を構成する導体箔は矩形であり、その長手方向が、第1線路11及び第2線路21の長手方向と一致している。
【0027】
本実施形態では、第1線路11の幅寸法W1が第2線路21の幅寸法W2と同じであり(W1=W2)、マイクロストリップライン2の特性インピーダンスZ1は、ストリップライン3の特性インピーダンスZ2よりも大きくなっている(Z1>Z2)。そして、インピーダンス整合部7の特性インピーダンスZ3は、マイクロストリップライン2の特性インピーダンスZ1よりも小さく設定されており、また、ストリップライン3の特性インピーダンスZ2よりも大きく設定されている(Z1>Z3>Z2)。このように、マイクロストリップライン2、インピーダンス整合部7及びストリップライン3で、インピーダンスを徐々に変化させ(小さくさせ)、伝送特性を良好にしている。
【0028】
なお、マイクロストリップライン2側にインピーダンス整合部7が設けられていることから、第1線路11による特性インピーダンスZ1よりも、インピーダンス整合部7の特性インピーダンスZ3を小さくする(Z1>Z3)ために、インピーダンス整合部7の導体箔の幅寸法W3を第1線路11の幅寸法W1よりも大きくしている(W3>W1)。
また、本実施形態において、前記各特性インピーダンスZ1,Z2,Z3は、以下の式(1)に示す関係にある。
Z3=(Z1×Z2)
1/2 ・・・(1)
【0029】
〔第2の形態〕
図7は、他の形態を有する第2層(中間層)の平面図である。
図7に示す回路基板1は、
図6(
図1)に示す回路基板1と比較して、インピーダンス整合部7の位置が異なるが、その他の構成については同じである。つまり、第2層の導体箔の形態のみが異なる。
【0030】
図7に示すインピーダンス整合部7を構成する導体箔は、
図6に示す形態と同様に、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さLを有している。本実施形態では、インピーダンス整合部7は、ストリップライン3側に設けられており、特に、インピーダンス整合部7を構成する導体箔の端部7bは、マイクロストリップライン2とストリップライン3との境界E上に位置している。つまり、インピーダンス整合部7を構成する導体箔は、境界Eからλ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さLを有している。
【0031】
また、
図7に示すように、このインピーダンス整合部7を構成する導体箔は、この導体箔と連続する第1線路11及び第2線路21よりも幅狭に設定されている(インピーダンス整合部7の幅寸法W3<第1線路11の幅寸法W1、インピーダンス整合部7の幅寸法W3<第2線路21の幅寸法W2)。インピーダンス整合部7を構成する導体箔は矩形であり、その長手方向が、第1線路11及び第2線路21の長手方向と一致している。
【0032】
本実施形態では、第1線路11の幅寸法W1が第2線路21の幅寸法W2と同じであり(W1=W2)、マイクロストリップライン2の特性インピーダンスZ1は、ストリップライン3の特性インピーダンスZ2よりも大きくなっている(Z1>Z2)。そして、インピーダンス整合部7の特性インピーダンスZ3は、マイクロストリップライン2の特性インピーダンスZ1よりも小さく設定されており、また、ストリップライン3の特性インピーダンスZ2よりも大きく設定されている(Z1>Z3>Z2)。このように、マイクロストリップライン2、インピーダンス整合部7及びストリップライン3で、インピーダンスを徐々に変化させ(小さくさせ)、伝送特性を良好にしている。
【0033】
なお、ストリップライン3側にインピーダンス整合部7が設けられていることから、第2線路21による特性インピーダンスZ2よりも、インピーダンス整合部7の特性インピーダンスZ3を大きくする(Z3>Z2)ために、インピーダンス整合部7の導体箔の幅寸法W3を第2線路21の幅寸法W2よりも小さくしている(W3<W2)。
また、本実施形態において、前記各特性インピーダンスZ1,Z2,Z3は、以下の式(2)に示す関係にある。
Z3=(Z1×Z2)
1/2 ・・・(2)
【0034】
〔各形態の回路基板1について〕
前記各形態の回路基板1によれば、マイクロストリップライン2とストリップライン3とが接続されており、マイクロストリップライン2側の第1線路11とストリップライン3側の第2線路21との間に、λ/4の奇数倍に相当する長さLの導体箔からなるインピーダンス整合部7が設けられていることにより、マイクロストリップライン2とストリップライン3との間の線路の変化点でインピーダンス不整合により発生する反射量を抑えることが可能となる。
【0035】
また、
図6に示す形態では、インピーダンス整合部7を構成する導体箔は、λ/4の奇数倍に相当する長さLを有し、そして、第1線路11及び第2線路21よりも幅広に設定されている。これにより、インピーダンス整合部7と、第1線路11及び第2線路21との間に段差部が形成される。このため、段差部により生じる反射波を、マイクロストリップライン2とストリップライン3との間のインピーダンス不整合により生じる反射波に対して逆位相とすることができ、両反射波を打ち消し合う作用が生じ、回路基板1における反射特性を改善することが可能となる。
【0036】
また、
図7に示す形態では、インピーダンス整合部7を構成する導体箔は、λ/4の奇数倍に相当する長さLを有し、そして、第1線路11及び第2線路21よりも幅狭に設定されている。これにより、インピーダンス整合部7と、第1線路11及び第2線路21との間に段差部が形成される。このため、段差部により生じる反射波を、マイクロストリップライン2とストリップライン3との間のインピーダンス不整合により生じる反射波に対して逆位相とすることができ、両反射波を打ち消し合う作用が生じ、回路基板1における反射特性を改善することが可能となる。
【0037】
なお、前記各形態(
図6及び
図7)において、インピーダンス整合部7は、λ/4(λは伝送する高周波の波長)の奇数倍に相当する長さLを有していればよい。つまり、長さLは、λ/4、(3λ)/4、(5λ)/4・・・とすることができる。
【0038】
ここで、
図8は、
図6に示す形態の線路9を有する回路基板(第1の実施例)、
図7に示す形態の線路9を有する回路基板(第2の実施例)及び従来例それぞれの場合の反射量についてのシミュレーション結果を示す表である。なお、従来例は、インピーダンス整合部7を介在させないで第1線路11と第2線路21とを直接接続した形態である。
図8に示すように、従来例では反射量が−10.93[dB]であるのに対して、第1の実施例では反射量が−28.04[dB]であり、第2の実施例では反射量が−30.97[dB]であり、インピーダンス整合部7により反射量が低減することが明らかである。
【0039】
〔その他の構成について〕
図1、
図2及び
図4に示すように、ストリップライン3が有する第3グランド23に、切り欠き部27が設けられている。切り欠き部27は、
図2及び
図9に示すように、第3グランド23のうちの第2線路21とオーバーラップする部分の一部Kに設けられており、マイクロストリップライン2との境界Eで開口する形状を有している。切り欠き部27はV形状を有しており、全体として開口側(境界E:入力側)に向かうにしたがって間隔が広くなっている。
【0040】
このような第3グランド23に設けられている切り欠き部27によれば、マイクロストリップライン2とストリップライン3との間の変化が徐々に行われる構成が得られ、マイクロストリップライン2とストリップライン3との間の線路9の変化点におけるインピーダンス不整合を緩和することができ、反射の発生を抑えて、回路基板1の反射特性を向上させることができる。この結果、ロスが低減され、伝送効率の向上が可能となる。
【0041】
なお、切り欠き部27は、他の形状であってもよい。例えば、V形状ではなく、図示しないがU形状であってもよく、また、更に間隔が広くなる部分としてアール部を開口側に有していてもよい。
また、
図9に示す形態のように、開口側(境界E)に向かうにしたがって連続的に間隔(切り欠き幅)が広くなる形状以外であってもよく、例えば、図示しないが、切り欠き部27は階段形状であり、開口側(境界E)に向かうにしたがって段階的に間隔が広くなる形状であってもよい。
また、切り欠き部27は、全体として開口側(境界E)に向かうにしたがって間隔が広くなっている以外に、一部では線路9と平行であって間隔(切り欠き幅)が一定であるが、他部では開口側(境界E)に向かうにしたがって間隔が広くなっている形状であってもよい。
以上より、切り欠き部27は、開口側に向かうにしたがって間隔が広くなっている部分を有していればよく、この切り欠き部27によれば、線路9の変化点でインピーダンス不整合により生じる反射を、より効果的に抑えることができる。
【0042】
なお、
図7に示すインピーダンス整合部7を有する回路基板の場合は、図示しないが、ストリップライン3が有する第3グランド23のうちの、インピーダンス整合部7とオーバーラップする部分に、切り欠き部27が設けられる。そして、この切り欠き部27は、マイクロストリップライン2との境界E側で開口するように構成される。
【0043】
〔変形例について〕
図6に示す形態では、インピーダンス整合部7を構成する導体箔の端部7aが、マイクロストリップライン2とストリップライン3との境界E上に位置している場合について説明したが、導体箔の端部7aは、境界Eを越えてストリップライン3側にあってもよい。つまり、インピーダンス整合部7を構成する導体箔は、境界Eを跨いで設けられていてもよい。なお、この場合、インピーダンス整合部7を構成する導体箔の半分を超える部分がマイクロストリップライン2側に設けられる。
また、
図7に示す形態では、インピーダンス整合部7を構成する導体箔の端部7bが、マイクロストリップライン2とストリップライン3との境界E上に位置している場合について説明したが、導体箔の端部7bは、境界Eを越えてマイクロストリップライン2側にあってもよい。つまり、インピーダンス整合部7を構成する導体箔は、境界Eを跨いで設けられていてもよい。なお、この場合、インピーダンス整合部7を構成する導体箔の半分を超える部分がストリップライン3側に設けられる。
【0044】
以上、前記各形態の回路基板1によれば、マイクロストリップライン2とストリップライン3とを接続し、反射特性を向上させることが可能となる。つまり、回路基板1には、マイクロストリップライン2とストリップライン3との伝送効率を向上させた変換部が構成されていると言える。
【0045】
本発明の回路基板1は、図示する形態に限らず本発明の範囲内において他の形態のものであってもよい。例えば、回路基板1をミリ波帯(60GHz)で使用できるものとして説明したが、電波帯(周波数帯)としては、ミリ波以外であってもよい。