JP2003309404A

JP2003309404A - 多層基板および衛星放送受信装置

Info

Publication number: JP2003309404A
Application number: JP2002114299A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kato; 正広加藤
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2002-04-17
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-10-31
Also published as: US20030197573A1; TW200401470A; CN1452268A; US6816028B2; CN1249849C; TWI235521B

Abstract

(57)【要約】【課題】雑音を低くした上で、１枚の両面基板を用い
た場合と同等の低い通過損失を確保することができる多
層基板とＬＮＢコンバータを提供する。【解決手段】誘電体層５，６，７を挟むようにパター
ン層１，２，３，４を有する４層基板を備え、マイクロ
ストリップラインの信号ラインに対応するグランドパタ
ーンが設けられるパターン層４は、平面的に見て少なく
とも突出部１ａの根元部１ｂに重なる部分４ａが、根元
部に対向して他方側の表層をなし、前記根元部と前記他
方側の表層をなす部分との間に他のパターン層２，３を
介在させない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、衛星放送や衛星通
信で使用する衛星放送受信装置、すなわち低雑音ブロッ
クダウン（ＬＮＢ:Low Noise Block-down）コンバータ
に使用する多層基板およびそれを用いた衛星放送受信装
置（以下、ＬＮＢコンバータと記す）に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】ＬＮＢコンバータに使用する基板は、図
１０に示すように、従来よりテフロン（Ｒ）基材からな
る基板誘電体層１０５の両面に銅箔でマイクロストリッ
プライン１０１，１０２を形成した２層基板（両面基
板）と呼ばれるものを使用している。また、図１１に示
すように、マイクロストリップラインでは、基板の表層
に信号ラインとなる回路パターンを作製し、裏層を全面
グランドとする構成により、低損失で安定した通過特性
を得ていた。すなわち、図１２に示すように、導波路１
１３を伝播してきた電波信号をフレーム１１２とシャー
シ１１１とで囲まれる空間内に導入し、プローブ１２０
を介して、２層基板１１０の表層１０１に形成されたマ
イクロストリップラインに伝送入力していた。図１２に
配置される２層基板の伝送部付近の構造を、図１３に示
す。貫通孔１２１に設けられたプローブ１２０を構成す
る突出部１０１ａは、マイクロストリップラインの信号
ラインから連続して、基板誘電体層１０５の突出部の上
に設けられている。また、ＬＮＢコンバータの回路を基
板上に作製する場合においても、基板裏面を全面グラン
ドとすることにより、全体のアース状態を一定にできる
など２層基板を使用する利点は多い。

【０００３】しかし、近年、衛星放送や衛星通信の多チ
ャンネル化や、複数衛星を受信するマルチ化に伴い、複
数のＬＮＢコンバータで受信していた受信システムを一
台のＬＮＢコンバータで受信するシステムに移行する動
向にある。これより、今後のＬＮＢコンバータには、一
台のＬＮＢコンバータの中に従来の複数のＬＮＢ回路
を、問題を生じずに配置できる性能が要求されることに
なる。また、今後のＬＮＢコンバータでは、出力される
信号がスイッチングにより切替えや分配が行なわれるた
め、複数の信号が干渉しない高アイソレーション化が重
視されることになる。

【０００４】しかしながら、ＬＮＢコンバータに用いら
れる従来の２層基板では、信号ラインが交差（クロス）
する部分が避けられない。このため、従来は、セミリジ
ッドケーブル等を利用して信号を強制的に分離する方法
を一般的に用いていた。近年のマルチサテライト対応の
ＬＮＢコンバータでは、さらにその信号クロス部が複雑
になり、物理的にも組立てが困難な構成となっている。

【０００５】これを解決する方法の１つとして、図１４
に示す多層基板を使用する方法を挙げることができる。
この多層基板では、１層目１０１、２層目１０２、３層
目１０３および４層目１０４のパターン層の間に、２枚
の基板誘電体層１０５，１０７および１枚の接着絶縁層
１０６が配置されている。この多層基板は、図１５に示
すように、２層基板の構成をベースに２層基板と２層基
板を絶縁層１０６となる接着剤で貼り合せて形成されて
いる。したがって、２層基板に含まれる表パターンと裏
パターンとが２つずつあり、層構成が１層から４層まで
の４層構成となる。さらに、２層基板を積層してゆくこ
とにより、層構成は４層、６層、８層といった多層構成
となる。

【０００６】ＬＮＢコンバータに使用する多層基板、た
とえば図１６に示す４層基板では、１層目および４層目
など最終層、または表層に部品が実装可能となり、また
表層にマイクロストリップラインのパターンを作製する
ことができる。このとき、マイクロストリップラインに
対するグランド層に相当するパターンは、内層と呼ばれ
る２層目および３層目など基板の表面に現れない部分に
形成される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような２層基板を積層した多層基板では、内層に配置さ
れるグランド層とその基板を固定している筐体とは電気
的に分離される。このため、特に高周波になると通過損
失として影響を受け易い。２層基板の使用に比べ、この
通過損失劣化が多層基板を採用する場合の問題になって
いる。

【０００８】上述したように、２層基板におけるプロー
ブと基板回路との接続を図１２および図１３のように構
成することで、低損失な給電が可能であった。これは通
過損失が最も少なくなるようプローブ周囲を金属シャー
シとフレームとで囲み電波漏れを防いでいたためであ
る。しかし、多層基板、例えば４層基板において、１層
目をマイクロストリップラインのパターンとし、２層目
の内層パターンをグランドとした場合、図１２および１
３と比較しても同様な層構成にならない。この場合、３
層目、４層目パターンが介在することによる通過特性の
劣化が非常に大きくなってしまう。すなわち、２層基板
ではシャーシとフレームとの間に２層基板を挟み込むこ
とにより、電波漏れが防げると同時に、プローブのグラ
ンドと回路の接続部分のグランド面とが共通であること
から、アースを十分安定させる構成であったためであ
る。４層基板では、内層パターンに設けた回路のグラン
ドとシャーシのグランドとの接触を簡単には良好にとる
ことができない。すなわち２層基板の裏面グランドパタ
ーンとシャーシとの間にさらに２層基板が挿入されたよ
うな状態になっており、通過特性の劣化が大きくなって
いる。現在このことが、多層基板をＬＮＢコンバータに
採用する際の弊害となっている。

【０００９】本発明は、マルチチャンネル化に伴って生
じやすい雑音や混信などを無くした上で、１枚の両面基
板を用いた場合と同等の低い通過損失を確保することが
できる多層基板およびその多層基板を用いたＬＮＢコン
バータを得ることを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のＬＮＢコンバー
タは、マイクロストリップラインと、プローブとを有す
る多層基板を備え、アンテナからの電波信号に導波路内
を伝播させ、そのプローブを介してマイクロストリップ
ラインに信号伝送するコンバータである。上記多層基板
には、導波用の貫通孔が開けられ、その貫通孔に多層基
板から突き出るようプローブが設けられる。また、その
多層基板において、その一方の表層のパターン層に前記
マイクロストリップラインの信号ラインおよびプローブ
の部分を構成する突出部が設けられ、信号ラインに対応
するグランドパターンが設けられるパターン層は、平面
的に見て少なくとも突出部の根元部に重なる部分が、根
元部に対向して他方側の表層をなし、根元部と前記他方
側の表層をなす部分との間に他のパターン層を介在させ
ない。

【００１１】上記の根元部に対向して他方側の表層をな
す部分は、プローブの突出部が設けられる表層を多層基
板の一方の基板表面層（最上層）として、その一方の基
板表面層に対する他方の基板表面層（最下層）であって
もよい。また、最下層の部分を削除して内層パターンの
部分を露出して表層とした部分であってもよい。

【００１２】すなわち、上記本発明では、多層基板を用
いて構成されるＬＮＢコンバータにおいて、高周波信号
の通過損失を低減させるため、（１）内層パターンをグ
ランド層とせず、シャーシなど筐体のアースと接触可能
な基板表面パターンをグランド層とする構造。（２）内
層パターンを加工により露出させて、信号ラインに対応
するグランド層とし、その露出させた内層パターン層と
シャーシなど筐体とを接触させる構造。また、（３）上
記（１）の構造の多層基板を用い、基板表面層パターン
によりグランド部分を構成することにより、通過損失を
低減しかつＬＮＢコンバータの組立てを容易にする構造
を提供する（組み立ての容易化）。

【００１３】上記（１）〜（３）により、通過特性にお
いては低損失でありながら、多層基板のもつ優位的な特
徴を最大限に利用することができる。すなわち、多層基
板採用のＬＮＢコンバータにおける利点として、多層化
による小型化、複雑な配線の簡略化、組立ての簡素化、
および信頼性向上等を挙げることができる。これら利点
において、総合的には製造コストダウンに繋がる作用が
ある。ただし、現時点での基板コストは流通している台
数が少数であるため基板単品ではまだ高価である。

【００１４】本発明による効果として、複数の衛星を受
信するＬＮＢコンバータなど信号がクロスするＬＮＢコ
ンバータにおいて、従来行なっていた外付けケーブルを
用いず、組立ての簡単な多層基板を用いて高アイソレー
ションなＬＮＢコンバータを構成し、かつ通過損失の少
ない高性能なＬＮＢコンバータとすることが可能にな
る。本方式により、ＬＮＢコンバータへの多層基板の採
用が増加していくと基板単価の低下により、既存のＬＮ
Ｂコンバータのより積極的な小型化が実現できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に図面を用いて、本発明の実施
の形態について説明をする。

【００１６】（実施の形態１）図１は、本発明の実施の
形態１におけるＬＮＢコンバータに用いられる多層基板
を示す断面図である。この多層基板１０は、２枚の両面
基板が絶縁層６を接着層として積層されている。この多
層基板１０には貫通孔２１があけられ、貫通孔２１に突
き出るようにプローブ２０が設けられている。プローブ
２０は、マイクロストリップラインが形成された１層目
のパターン層１から突き出た突出部１ａと、２枚の基板
絶縁層５，７および絶縁層６から突き出た突出部とで形
成されている。

【００１７】１層目と異なる他方の表層のパターン層４
には、１層目の突出部１ａの根元部１ｂに対向する部分
４ａが配置されている。この根元部１ｂに対向する部分
４ａと根元部１ｂとの間には、他のパターン層の部分は
介在していない。この４層目のパターン層４にグランド
パターンを形成する。このグランドパターンは、周縁部
においてシャーシ１１に接触している。

【００１８】図２は、図１に示す多層基板１０の１層目
のパターン層の貫通孔を含む周囲を示す平面図である。
突出部１ａが貫通孔２１に突き出し、プローブの一部を
形成している。また、図３は、４層目のパターン層の貫
通孔を含む周囲を示す平面図である。平面的に見て、突
出部１ａに対応する部分４ａが、１層目の突出部１ａと
の間に他のパターン層を介在させずに裏面の表層部を形
成する部分である。また、図４は、２層目および３層目
のパターン層２，３を示す平面図である。２層目および
３層目のパターン層２，３は、１層目の根元部１ｂと、
４層目の根元部１ｂに対応する部分との間に介在しない
ように、貫通孔２１に連続して凹部２ａ，３ａが設けら
れている。

【００１９】次に、多層基板１０を含むＬＮＢコンバー
タ３０の構造について説明する。図５を参照して、多層
基板１０は、金属シャーシ１１と金属フレーム１２とに
よって挟み込まれる。ＬＮＢコンバータにおいて、導波
管１３を伝播してきた電気信号は、多層基板から突き出
させたプローブ２０を介して多層基板の回路部分へと入
力される。この電気信号の入力を給電と称する場合があ
る。

【００２０】金属シャーシ１１は、多層基板１０を固定
し、また外部端子と多層基板とに共通したアースの場を
提供し、さらアンテナから反射される高周波の電波信号
の伝送における導波管としても機能している。また、金
属フレーム１２は、金属シャーシ１１との組合せによる
多層基板回路への信号伝送、電波シールド、シャーシと
一体化したグランド、ＬＮＢコンバータ内の気密保持等
の働きをする。

【００２１】受信に関して、衛星からの微弱な信号は、
キャリアとなる高周波信号として多層基板の回路へと送
信される。衛星からの信号はパラボラアンテナのディッ
シュにより反射され、ＬＮＢコンバータの導波管内で焦
点を合わせる。導波管内を伝播する電波は、多層基板か
ら突き出すプローブにより導波管内のインピーダンスと
回路のインピーダンスの整合をとり、多層基板の回路部
分、とくにマイクロストリップラインへと伝送される。

【００２２】上記の多層基板を用いることにより、マル
チチャネル化に対応しながら、良好なＮＦ性能を確保
し、かつ、通過損失を低減させることが可能となる。

【００２３】（実施の形態２）図６は、本発明の実施の
形態２におけるＬＮＢコンバータに用いられる多層基板
を示す断面図である。本実施の形態では、実施の形態１
と同様に、マイクロストリップラインを構成する１層目
のパターン層１にプローブを形成する突出部１ａを設け
る。このプローブは、基板絶縁層５から突き出された突
出部を含むが、他の絶縁層や基板絶縁層からの突出部は
含まない。

【００２４】また、２層目のパターン層２、およびシャ
ーシに接触不可能な３層目のパターン層、すなわち多層
基板の内層に当たるパターン層において、突出部１ａの
根元部１ｂに対応する部分を除去しておく。また、４層
目のパターン層において、平面的に見て突出部の根元部
１ｂに対応する部分４ａを除去せずに残し、４層目のパ
ターン層をグランド層にする。

【００２５】この構成において、回路のグランド層はあ
くまで、２層目のパターン層２である。シャーシ１１と
の接触が必要な部分のみ２層目および３層目のパターン
層を除去しておき、４層目のパターン層で代用させる。

【００２６】多層基板を含むＬＮＢコンバータではプロ
ーブ部分のアース状態が特に重要であり、性能面ではＮ
Ｆ(Noise Figure：雑音指数)値に大きく差がでる。２層
目および３層目のパターン層の平面図は、図４と同様で
ある。

【００２７】図７は、シャーシ１１と金属フレーム１２
とに挟まれる多層基板１０を示す断面図である。多層基
板１０は、その周縁部において金属フレーム１２とシャ
ーシ１１とに挟まれ、固定される。金属フレーム１２お
よびシャーシ１１の果たす機能は、上述したとおりであ
る。このように、２層目および３層目のパターン層を、
プローブと回路部との接続部のみに限定することによ
り、ほぼ１枚の両面基板で得られるＮＦを得ることがで
きる。

【００２８】２層目および３層目、すなわち内層のパタ
ーン層の最適条件は数種類の多層基板を作製し、ＮＦ値
をモニターし決定することが必要であり、特性としては
通過損失が少なくなる形状がベストモードとなる。本発
明により構成された多層基板とシャーシとフレームと
を、図５に示した構成と同様に組み立てたＬＮＢコンバ
ータでは、１枚の両面基板で構成されたＬＮＢコンバー
タと同様なＮＦ値が得られ、雑音特性の劣化を防げるこ
とができる。

【００２９】(実施の形態３）図８は、本発明の実施の
形態３におけるＬＮＢコンバータに用いられる多層基板
を示す断面図である。図８に示す多層基板では、３層目
および４層目のパターン層３，４のうち、上記突出部１
ａの根元部１ｂに対応する部分を除去している。図８お
よび図９に示すような構造とすることにより、特性的な
劣化が少なくシャーシへの接地も可能となる。したがっ
て、ＮＦ性能および通過特性の観点からは、非常に良好
な性能を得ることができる。

【００３０】しかしながら、上記の多層基板を作製する
場合、貼り合わせの前段階でそれぞれの基板に加工を施
しておかねばならず、実施の形態１および２の多層基板
の作製における貼り合わせ後の加工と比べ工数が追加さ
れることになる。

【００３１】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行ったが、上記に開示された本発明の実施の形
態は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発
明の実施の形態に限定されることはない。本発明の範囲
は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許
請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべて
の変更を含むものである。

【００３２】

【発明の効果】本発明の多層基板およびＬＮＢコンバー
タを用いることにより、ＮＦ性能を改善した上で、１枚
の両面基板を用いた場合における低い通過損失を確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態１におけるＬＮＢコンバ
ータに用いられる多層基板を示す断面図である。

【図２】図１の多層基板の１層目のパターン層の貫通
孔付近の平面図である。

【図３】図１の多層基板の４層目のパターン層の貫通
孔付近の平面図である。

【図４】図１の多層基板の２層目および３層目のパタ
ーン層の貫通孔付近の平面図である。

【図５】図１の多層基板が用いられるＬＮＢコンバー
タの分解斜視図である。

【図６】本発明の実施の形態２におけるＬＮＢコンバ
ータに用いられる多層基板を示す断面図である。

【図７】図６の多層基板と、シャーシと、フレームと
を示す図である。

【図８】本発明の実施の形態３におけるＬＮＢコンバ
ータに用いられる多層基板を示す断面図である。

【図９】図８の多層基板をシャーシ側から見た平面図
である。

【図１０】従来の両面基板を示す断面図である。

【図１１】従来のマイクロストリップラインを示す断
面図である。

【図１２】従来の回路基板への信号伝送部分を示す斜
視図である。

【図１３】従来の両面基板の信号伝送部分を示す断面
図である。

【図１４】従来の多層基板を示す断面図である。

【図１５】４層基板を両面基板で構成することを説明
する断面図である。

【図１６】従来の４層基板の信号伝送部分を示す断面
図である。

【符号の説明】

１１層目パターン、１ａ突出部、１ｂ突出し根元
部、２２層目パターン、２ａ凹部、３３層目パタ
ーン、３ａ凹部、４４層目パターン、４ａ表層部、
５，７基板誘電体層、５ａ，７ａプローブ構成部、
６接着絶縁層、６ａプローブ構成部、１０多層基
板、１１シャーシ、１２フレーム、１３導波管、
２０プローブ、２１貫通孔、３０ＬＮＢコンバー
タ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マイクロストリップラインと、プローブ
とを有し、間に誘電体層を挟んで３層以上のパターン層
を有する多層基板を備え、アンテナからの電波信号に導
波路内を伝播させ、前記プローブを介して前記マイクロ
ストリップラインに信号伝送する衛星放送受信装置であ
って、前記多層基板には導波用の貫通孔が開けられ、前記プロ
ーブは前記多層基板からその貫通孔に突き出るように設
けられ、その多層基板の一方の表層のパターン層に前記
マイクロストリップラインの信号ラインおよび前記プロ
ーブの部分を構成する突出部が設けられ、前記マイクロ
ストリップラインに対応するグランドパターンが設けら
れるパターン層は、平面的に見て少なくとも前記突出部
の根元部に重なる部分が、前記根元部に対向して他方側
の表層をなし、前記根元部と前記他方側の表層をなす部
分との間に他のパターン層を介在させない、衛星放送受
信装置。
【請求項２】前記他方側の表層をなす部分を含むパタ
ーン層が、前記多層基板の前記マイクロストリップライ
ンの信号ラインが形成される表層とは反対側の基板表面
層をなすパターン層である、請求項１に記載の衛星放送
受信装置。
【請求項３】前記他方側の表層をなす部分が、前記多
層基板の前記マイクロストリップラインの信号ラインが
形成される表層とは反対側の表層のパターン層を含む層
を除去して露出された内層のパターン層の部分である、
請求項１に記載の衛星放送受信装置。
【請求項４】前記多層基板よりも前記アンテナに近い
側に位置し、前記多層基板との間に空隙層を介在させ、
その空隙層を囲むように設けられたシャーシと、空隙層
を介在させて前記シャーシとの間に前記多層基板を挟
み、前記導波路の終端部を構成するフレームとを備え、
前記マイクロストリップラインが設けられた一方の表層
パターンは前記フレームの側に、また前記グランドパタ
ーンが設けられた他方の表層パターンは前記シャーシの
側に向けて配置されている、請求項１〜３のいずれかに
記載の衛星放送受信装置。
【請求項５】前記プローブは、前記一方の表層のパタ
ーン層の突出部と、前記基板誘電体層とを備える、請求
項１〜４のいずれかに記載の衛星放送受信装置。
【請求項６】前記プローブが、両面基板の間に配置さ
れた接着絶縁層をさらに備える、請求項５に記載の衛星
放送受信装置。
【請求項７】マイクロストリップラインと、プローブ
とを有し、間に誘電体層を挟んで３層以上のパターン層
を有する多層基板であって、前記多層基板には導波用の貫通孔が開けられ、前記プロ
ーブは前記多層基板からその貫通孔に突き出るように設
けられ、その多層基板の一方の表層のパターン層に前記
マイクロストリップラインの信号ラインおよび前記プロ
ーブの部分を構成する突出部が設けられ、前記信号ライ
ンに対応するグランドパターンが設けられるパターン層
は、平面的に見て少なくとも前記突出部の根元部に重な
る部分が、前記根元部に対向して他方側の表層をなし、
前記根元部と前記他方側の表層をなす部分との間に他の
パターン層を介在させない、多層基板。
【請求項８】前記他方側の表層をなす部分を含むパタ
ーン層が、前記多層基板の前記マイクロストリップライ
ンの信号ラインが形成される表層とは反対側の基板表面
層をなすパターン層である、請求項７に記載の多層基
板。
【請求項９】前記他方側の表層をなす部分を含むパタ
ーン層が、前記多層基板の前記マイクロストリップライ
ンの信号ラインが形成される表層とは反対側の表層のパ
ターン層を含む層を除去して露出された内層のパターン
層の部分である、請求項７に記載の多層基板。
【請求項１０】前記プローブが、前記一方の表層のパ
ターン層の突出部と、前記基板誘電体層とを備える、請
求項７〜９のいずれかに記載の多層基板。
【請求項１１】前記プローブが、前記両面基板の間に
配置された接着絶縁層をさらに備える、請求項１０に記
載の多層基板。