JP4004048B2

JP4004048B2 - 高周波伝送線路

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Publication number: JP4004048B2
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Inventors: 秀昭下田
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波伝送線路に係り、特に異なる高周波伝送線路を組み合わせることにより形成された高周波伝送線路に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、信号を伝送する高周波伝送路としてマイクロストリップ線路或いは、トリプレート線路が知られている。図１４に示すように、一般に、マイクロストリップ線路は、誘電体２と、その誘電体２の下面（即ち下層）に形成されたグランド導体（グランド層）１と、その誘電体２の上面（即ち上層）に形成された信号線路（信号導体線）３とによって構成される。なお、図１４は、信号線路方向に垂直な断面から見た場合の断面図を示している。この例に示したマイクロストリップ線路では、各導体の寸法等は、例えば誘電体厚３２０μｍ、信号線路幅５００μｍ、特性インピーダンス５０オームに設定されている。
【０００３】
また、図１５に示すように、トリプレート線路は、誘電体２と、その誘電体２の上面及び下面（即ち上層及び下層）に形成されたグランド導体１と、その上下のグランド導体１によって挟まれるように誘電体２の内層に埋設された信号線路（信号導体線）４とによって構成される。なお、この図１５も、信号線路方向に垂直な断面から見た場合の断面図を示している。この例に示したトリプレート線路では、各導体の寸法等は、例えば誘電体厚３２０μｍ、信号線幅１１５μｍ、特性インピーダンス５０オームに設定されている。
【０００４】
上記のようなマイクロストリップ線路或いは、トリプレート線路は、信号線路３とグランド導体１との電磁的な結合によって或いは、信号線路４とグランド導体１との電磁的な結合によって、周波数２０〜３０ＧＨｚの高周波信号を信号線路３又は４の方向に沿って伝送する。
【０００５】
ところで、マイクロストリップ線路とトリプレート線路の両方を用いて高周波信号を伝送する場合、例えば高周波基板において基板表面に形成されたアンテナによって受信された高周波信号を基板内部又は裏面に形成された高周波回路に導くような場合、図１６に示すように、マイクロストリップ線路の信号線路３とトリプレート線路の信号線路４は、ヴィアホール導体６により単純に接続され、これら両線路を接続して形成された高周波伝送線路を介して高周波信号を伝送する。（なお、図１６は、両線路の接続部付近を信号線路方向に平行な断面から見た場合の断面図である。）しかし、このような接続構造では、上述のような高周波信号に対しては接続部での信号反射が大きくなり、信号が通過し難くなる。
【０００６】
ところで、２本の同構造の高周波伝送線路の接続部において発生する信号反射を低減させる接続構造を示した公知例があるが（例えば特許文献１参照）、これをそのまま異なる構造の２本の高周波伝送線路の接続部に適用することはできない。
【０００７】
また異なる構造の高周波伝送線路の接続部において発生する信号反射を低減させる公知例もある（例えば特許文献２及び３参照）。しかしながらこれらの公知例に示される方法は、いずれもそれぞれの信号線路が同一面上に存在することを前提としており、上記のように信号線路が誘電体の異なる層に配置されている場合には、適用することができない。
【０００８】
【特許文献１】
特開２０００−１１４８０１号公報（第３頁、第１図）
【特許文献２】
特開２０００−０６８７１５号公報（第３頁、第１図）
【特許文献３】
特開平９−３２１５０７号公報（第５頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようにマイクロストリップ線路とトリプレート線路を単にヴィアホール導体６により接続する構造では、伝送線路の信号線路幅の違いなどにより、接続部においてインピーダンスのずれが生じる。このインピーダンスのずれは、伝送信号の周波数が小さい場合は大きな問題とはならないが、伝送信号の周波数が大きくなると無視できなくなり、その結果、接続部においてインピーダンス整合が取れなくなり、伝送信号の反射が起きて信号通過特性の悪化を引き起こす。
【００１０】
本発明は、上述の如き従来の課題を解決するためになされたもので、その目的は、異なる高周波伝送線路を接続して高周波伝送線路を構築する場合、その接続部での信号反射を低減して良好な信号通過特性を持った高周波伝送線路を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る高周波伝送線路は、誘電体と、前記誘電体の一方の面に形成された第１の信号線路と、前記第１の信号線路と対向するように前記誘電体の他方の面に設けられた第１のグランド導体とを有するマイクロストリップ線路と、前記誘電体の内層に形成された第２の信号線路と、前記第２の信号線路を挟み込むように前記誘電体の一方及び他方の面に形成された第２及び第３のグランド導体とを有するトリプレート線路とを備えた高周波伝送線路であって、前記第２の信号線路の端部部分は前記第１の信号線路方向に延長されていると共に、前記第２の信号線路の線路幅は前記第１の信号線路の線路幅よりも狭くなるように形成されており、さらに、前記第１の信号線路と前記第２の信号線路の間の層に形成され、一方の端部部分が前記第１の信号線路の端部部分と垂直方向において重なるように形成されていると共に、他方の端部部分が前記第２の信号線路の前記端部部分と垂直方向において重なるように形成された第３の信号線路と、一端が前記第１の信号線路の前記端部部分に接続され、他端が前記第３の信号線路の前記一方の端部部分に接続された第１の接続導体と、一端が前記第３の信号線路の前記他方の端部部分に接続され、他端が前記第２の信号線路の前記端部部分に接続された第２の接続導体とを備え、前記第３の信号線路と垂直方向において重なっている前記第１の信号線路の前記端部部分の線路幅は、当該第１の信号線路の他の部分の線路幅よりも狭くなるように形成され、さらに、前記第３の信号線路の線路幅は、前記第１の信号線路の前記端部部分の線路幅よりも狭く、かつ前記第２の信号線路の線路幅よりも広くなるように形成されている、ことを特徴とする。
【００１２】
この発明によれば、第１及び第２の信号線路の接続部、第１及び第３の信号線路の接続部、ならびに第２及び第３の信号線路の接続部における特性インピーダンスのずれを抑えて信号反射を低減し得、信号の通過特性を向上させることができる。
【００１７】
また、本発明の好ましい形態においては、上記高周波伝送線路において、前記第１の接続導体は、前記第１及び第３の信号線路の前記端部部分において当該端部部分の長手方向に沿って一列に配列された複数の第１の導体からなり、前記第２の接続導体は、前記第３及び第２の信号線路の前記端部部分において当該端部部分の長手方向に沿って一列に配列された複数の第２の導体からなる、ことを特徴とする。
【００１８】
この発明によれば、第１及び第２の信号線路間、第１及び第３の信号線路間、ならびに第２及び第３の信号線路間の電位のばらつきを抑えて、一段と信号反射を低減させることができる。
【００４１】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態に係る高周波伝送線路の接続構造を示した断面図と平面図である。但し、従来例と同様の部分には同一符号を用いて説明する。
【００４２】
図１（ａ）に示すように、本実施の形態による高周波伝送線路は、誘電体２をマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）とトリプレート線路（ＴＳＬ）で共用し、その誘電体２の下面（即ち下層）には、マイクロストリップ線路とトリプレート線路で共用されるグランド導体１が形成されている。一方、誘電体２の上面（即ち上層）には、マイクロストリップ線路の信号線路３が形成され、さらにその信号線路３と所定の間隔をあけてトリプレート線路を構成するグランド導体５が形成されている。
【００４３】
また誘電体２の内部（すなわち内層）には、トリプレート線路の信号線路４が、グランド導体１及び５に挟まれるように、埋設されている。このトリプレート線路の信号線路４は、マイクロストリップ線路の信号線路３と垂直方向に重なるように、領域Ａ及びＢにおいて、その端部がマイクロストリップ線路の方向に延長されている。これら両伝送線路の信号線路３及び４は、領域Ａの略中心において、ヴィアホール導体１２によって接続されており、これによりマイクロストリップ線路とトリプレート線路が接続される。
【００４４】
図１（ｂ）は、上述のようなマイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続部付近を示す平面図である。マイクロストリップ線路の信号線路３の端部の幅は、領域Ａにおいて、他の信号線路３の幅に比べて狭くなるように形成されている。上述したように、領域Ｂにおいては、マイクロストリップ線路の信号線路３とグランド導体５がショートしないように、当該信号線路３とグランド導体５とは所定の間隔をあけて配置されている。なお、図示していないが、この例では、信号線路４の幅はどの部分も一定である。但し、信号線路３の領域Ａの幅＞信号線路４の幅の関係は保持されている。また、図１（ｂ）においては、グランド導体５は、マイクロストリップ線路の信号線路３を囲むように延長され、この延長されたグランド導体１１は所定のヴィアホールを介して下面のグランド導体１に導通されている。
【００４５】
一般に、マイクロストリップ線路及びトリプレート線路の特性インピーダンスはそれぞれ信号線路３及び信号線路４の幅により変化する。従って、領域Ａ以外の場所では、このマイクロストリップ線路の特性インピーダンスは、例えば５０オームになるような所定値に信号線路３の幅が設定されている。また、同様に、トリプレート線路の特性インピーダンスも、例えば５０オームになるような所定値に信号線路４の幅が設定されている。
【００４６】
なお、マイクロストリップ線路及びトリプレート線路を特性インピーダンス５０オームで設計すると、構造上の違いから、通常、マイクロストリップ線路の信号線路の幅は、トリプレート線路の信号線路の幅に比べて大きくなる。従って、図１に示した例でも、信号線路３の幅は信号線路４の幅よりも大きくなっている。但し、上述したように、信号線路３の幅を領域Ａにおいて狭くしても、この関係は維持されており、信号線路３の領域Ａの幅＞信号線路４の幅の関係が成立している。
【００４７】
従来方法のように、信号線路３と信号線路４をヴィアホール導体６で単純に接続した場合には、信号線路３と信号線路４及びヴィアホール導体６の電磁気的な結合が新たに生じるため、そのままだと、この接続部付近において特性インピーダンスが５０オームにならず、この部分での信号の反射率が大きくなる。
【００４８】
そこで、本実施の形態では、図１（ｂ）に示すように、信号線路３の端部の幅（領域Ａ）を他の部分よりも狭くしている。これにより接続部において信号線路幅が段階的に変わるので、当該接続部におけるインピーダンスのずれを抑えることができる（すなわち接続部における特性インピーダンスを５０オームに近づけることができる）。従って、信号線路３と信号線路４の接続部における信号反射を低減し、異なる高周波伝送線路を接続した場合にも、信号の通過特性を向上させることができる。
【００４９】
本実施の形態によれば、マイクロストリップ線路の信号線路３の端部の幅を調整することにより、マイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続部の特性インピーダンスのずれを低減してインピーダンス整合をとることができ、信号反射率を低減して高周波信号の通過特性を向上させることができる。
【００５０】
（実施の形態２）
図２は、本発明の第２の実施の形態に係る高周波伝送線路の接続構造を示した断面図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００５１】
本実施の形態の高周波伝送線路は、第１の実施の形態と同様にマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）の信号線路３の幅が領域Ａで狭くなっているが、３本のヴィアホール導体１２によってマイクロストリップ線路の信号線路３とトリプレート線路（ＴＳＬ）の信号線路４が接続されているところが第１の実施の形態と異なる点である。
【００５２】
本実施の形態によれば、信号線路３の幅を調整することに加えて、その信号線路３及び４を複数のヴィアホール導体１２で接続することにより、インピーダンスのずれを引き起こす原因の１つである接続部付近の信号線路３及び４間の電位のばらつきを抑えることができ、接続部における信号反射率を一段と小さくして信号通過特性を向上することができる。
【００５３】
尚、本実施の形態では３本のヴィアホール導体１２でマイクロストリップ線路の信号線路３とトリプレート線路の信号線路４を接続する構成であったが、２本或いは４本以上で接続しても良い。電位のばらつきを抑えるという観点では、できるだけ多くのヴィアホール導体を介して接続することが好ましいが、ヴィアホール導体の本数を増やすと構造上複雑になるので、ヴィアホール導体の本数はこの点も含めて決めることが好ましい。
【００５４】
また上記第１、第２の実施の形態では、マイクロストリップ線路の信号線路３の幅を変化させたが、これに代わって、領域Ａ及びＢにおいてトリプレート線路の信号線路４の端部の幅を広げるようにしても同様の効果を得ることができる。
【００５５】
さらに上記第１、第２の実施の形態では、マイクロストリップ線路の信号線路３の幅を変化させたが、これに加えて、領域Ａ及びＢにおいてトリプレート線路の信号線路４の端部の幅を他の部分よりも広くしても良い。このように両線路の幅を変化させることにより、接続部における特性インピーダンスをより細かく調整することができ、接続部の特性インピーダンスのずれを一段と低減することができる。さらに本実施の形態の場合には、線路幅を２箇所で調整できるので、設計の自由度も広げることができる。
【００５６】
（実施の形態３）
図３は、本発明の第３の実施の形態に係る高周波伝送線路の接続構造を示した断面図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００５７】
第１の実施の形態と同様に、誘電体２の下面（即ち下層）には、グランド導体１が形成され、誘電体２の上面（即ち上層）にはマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）の信号線路３が形成されると共に、トリプレート線路（ＴＳＬ）のグランド導体５が形成される。また誘電体２の内部（即ち内層）には、トリプレート線路の信号線路４がグランド導体１及び５に挟まれるように埋設されている。なお、トリプレート線路４の端部は、領域Ｂにおいてマイクロストリップ線路の方向に延長されている。
【００５８】
誘電体２の内部においては、マイクロストリップ線路の信号線路３とトリプレート線路の信号線路４の間の層に信号線路７が埋設されている。この信号線路７は、その一端が信号線路３と垂直方向に重なるように形成され（領域Ａ）、その他端が信号線路４と垂直方向に重なるように形成されている（領域Ｂ）。そしてこの信号線路７は、領域Ａにおいて、３本のヴィアホール導体１２を介して信号線路３と接続され、領域Ｂにおいて、同じように３本のヴィアホール導体１２を介して信号線路４と接続されている。このようにして、本実施の形態では、マイクロストリップ線路の信号線路３とトリプレート線路の信号線路４は信号線路７を介して接続されている。
【００５９】
図４は図３に示したマイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続部付近の信号線路４、信号線路７及び信号線路３の上面を示した平面図である。図４（ａ）はマイクロストリップ線路の領域Ａ付近の信号線路３を示し、領域Ａでは信号線路３の端部の幅が他の部分に比べて狭くなっている。図４（ｂ）は信号線路３、信号線路４の間に配置され、前記接続部の領域Ａ，領域Ｂにかかる信号線路７を示しており、信号線路７は領域Ａの信号線路３の幅よりは狭くなっている。図４（ｃ）は前記接続部の領域Ｂ付近のトリプレート線路の信号線路４を示しており、その幅は一定である。なお、信号線路７と信号線路４の関係は、この例では、信号線路７の幅＞信号線路４の幅の関係になっている。
【００６０】
前述したようにマイクロストリップ線路及びトリプレート線路の特性インピーダンスはそれぞれ信号線路３及び信号線路４の幅により変化させることができる。それ故、領域Ａ以外の場所では、このマイクロストリップ線路の特性インピーダンスは、例えば５０オームになるような所定値に信号線路３の幅が設定されている。また、同様に、トリプレート線路の特性インピーダンスも、例えば５０オームになるように信号線路４の幅が所定値に設定されている。
【００６１】
しかし、従来のように、信号線路３と信号線路４を単にヴィアホール導体６で接続する構造では、前述したように信号線路３と信号線路４及びヴィアホール導体６の電磁気的な結合が新たに生じて、この接続部分の特性インピーダンスが５０オームにならず、信号反射が起きていた。そのため本実施の形態では、信号線路３の端部の幅を変更することに加えて、さらに信号線路３と信号線路４の間に信号線路７を配置し、信号線路７を介してマイクロストリップ線路の信号線路３とトリプレート線路の信号線路４とを接続し、これによって接続部におけるインピーダンスのずれを抑えて、信号反射を抑えている。
【００６２】
具体的には、本実施の形態の場合、各信号線路幅は、構造の異なる各断面の特性インピーダンスのずれが極力小さくなるように、例えば以下のような関係になるように設定されている。信号線路３の幅＞信号線路３の領域Ａの幅＞信号線路７の幅＞信号線路４の幅。すなわち信号線路の幅が、マイクロストリップ線路の信号線路３の幅から徐々にトリプレート線路の信号線路４の幅に近づくようになされており、従来のようにマイクロストリップ線路からトリプレート線路へ一挙に信号線路幅が変わることを防止している。また信号線路７が信号線路３及び４の間に挿入されているので、従来に比して、信号線路間の距離が短くなり、これによって信号線路間の電位のばらつきが抑えられている。また信号線路７を挿入することにより、接続点が増え、インピーダンスのずれを生じるポイントを分散させることができる。このような構成により、本実施の形態の場合には、接続部におけるインピーダンスのずれを抑えて、当該接続部の特性インピーダンスをマイクロストリップ線路及びトリプレート線路の特性インピーダンスに一段と近づけることができる。
【００６３】
このような構成により、信号線路３と信号線路４の接続部を含めた線路のＶＳＷＲは図５の（１）に示すように２０ＧＨｚ〜３５ＧＨｚの周波数範囲では、１．１以下となって非常に反射が少ないことが分る。しかし、従来例では図５の（２）に示すように全周波数範囲でＶＳＷＲが大きく、反射が大きいことが分る。
【００６４】
本実施の形態によれば、信号線路３と信号線路４の間に信号線路７を設けると共に、信号線路３の端部（領域Ａ）と信号線路７のそれぞれの幅を適切に設定して信号線路３と信号線路４を信号線路７を介して接続することにより、接続部におけるインピーダンスのずれを低減して信号反射を低減し得、通過特性を向上することができる。すなわち信号線路７を挿入すること、信号線路３及び７の幅を変えることの２段階で調整を行っているので、接続部におけるインピーダンスのずれを分散させると共に、そのずれを小さくでき、接続部における信号反射を低減できる。
【００６５】
なお、上記第３の実施の形態では、信号線路３の幅＞信号線路３の領域Ａの幅＞信号線路７＞信号線路４となるように各線路の幅を設定したが、信号線路７と信号線路４の幅を等しくしても、線路幅が信号線路３から信号線路４へ一挙に変わることを防止し得ると共に、各線路間の距離を短くできるので、少なくとも従来の方法よりは信号反射を低減できる効果は得られる。また信号線路３の幅を変えず、単に信号線路３＞信号線路７＞信号線路４の関係となる信号線路７を挿入するようにしても良い。さらに信号線路３の幅を変えずに、信号線路３＝信号線路７＞信号線路４の関係にしたり、或いは信号線路３＞信号線路７＝信号線路４の関係にしても、信号線路７を挿入しているので、従来に比して信号線路間の距離が短くなり、少なくとも従来の方法よりは信号反射を低減できる効果は得られる。
【００６６】
また上記第３の実施の形態では、マイクロストリップ線路の領域Ａでの信号線路３の幅を他の部分に対して変化させたが、さらに、領域Ｂでのトリプレート線路の信号線路４の幅を他の部分に対して変化させるようにしても良い。この場合、線幅を調整出来る部分が３か所になるため、接続部の特性インピーダンスをより精度良く調整し得ると共に、設計の自由度を向上させることができる。また、信号線路７の線幅を信号線路３に対向する部分と信号線路４に対向する部分とで変化させるようにすれば、さらに、線幅を調整出来る部分が増加し、調整の精度及び設計の自由度を向上させることができる。
【００６７】
また、上記実施の形態では、信号線路３と信号線路７及び、信号線路７と信号線路４の接続をそれぞれ３本ずつのヴィアホール導体１２により接続したが、いずれか一方又は両方の接続部を１本のヴィアホール導体で接続しても、第３の実施の形態よりも劣るが、マイクロストリップ線路及びトリプレート線路の接続分での信号反射率を小さくでき、信号の通過特性を向上させることができる。
【００６８】
さらに、信号線路３と信号線路７及び、信号線路７と信号線路４をそれぞれ接続するヴィアホール導体の数は２本でも、また、４本以上でも良い。
【００６９】
また、上記実施の形態では信号線路３と信号線路４の間に１本の信号線路７を介在させて接続したが、図６に示すように、２本の信号線路７Ａ及び７Ｂを信号線路３及び４の間に入れるようにしても良い。この場合、各線路の幅は、構造の異なる接続部の特性インピーダンスのずれが極力小さくなるように、例えば信号線路３＞信号線路７Ａ＞信号線路７Ｂ＞信号線路４となるように設定される。このよな線路関係に加えて、上記実施の形態のように、さらに信号線路３の端部の幅を領域Ａで変えたり、信号線路４の端部の幅を領域Ｃで変えるようにしても良い。また各線路の幅は、例えば信号線路３＝信号線路７Ａ＞信号線路７Ｂ＞信号線路４の関係であっても良いし、或いは信号線路３＞信号線路７Ａ＞信号線路７Ｂ＝信号線路４の関係であっても良い。さらに信号線路３と信号線路４の間に挿入される信号線路７を２本以上にしても良い。要は、信号線路３と信号線路４の間に、一端が上層の線路と他端が下層の線路と重なるように階段状に配置され、かつ重なり合う部分同士が接続された少なくとも１つ以上の線路を挿入し、少なくともそのうちの一部の線路の幅を信号線路３の幅と信号線路４の幅の間に設定し、線路間で線路幅が段階的に変化するように調整すれば良い。このようにすれば、接続部におけるインピーダンスのずれを分散させてそのずれを小さくできるので、接続部における信号反射を低減することができる。
【００７０】
（実施の形態４）
図７は、本発明の第４の実施の形態に係る高周波伝送線路の接続構造を示した断面図である。但し、第１の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００７１】
本例の高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路（ＭＳＬ）の信号線路３とトリプレート線路（ＴＳＬ）の信号線路４を１本のヴィアホール導体１２により接続した構造である。一方、マイクロストリップ線路の信号線路３の真下には信号線路４と略同層の位置に導体９が設けられており、さらにその下には導体１０が設けられている。これらの導体９、１０は、ヴィアホール導体１３を介して、誘電体２の下面に形成されたグランド導体１に接続されている。
【００７２】
上記したマイクロストリップ線路の信号線路３の真下に配置された導体９、１０は、信号線路３に対してグランド導体として機能しており、信号線路３とグランド導体との距離を短くする作用がある。ここで、マイクロストリップ線路の特性インピーダンスは、信号線路３とグランド導体との距離により変化し、また、前述したように信号線路３の幅によっても変化する。
【００７３】
マイクロストリップ線路の特性インピーダンスを例えば５０オームとした場合、上記のように信号線路３とグランド導体との距離が短くなると、特性インピーダンスを５０オームに保持するには、信号線路３の幅を狭くすれば良いことがシミュレーション等によって分かる。
【００７４】
従って、グランド導体１にヴィアホール導体１３で接続された導体９、１０によって、マイクロストリップ線路の信号線路３とグランド導体との距離を短くすると、信号線路３の幅が狭くなる。ここで、マイクロストリップ線路の信号線路３の幅がトリプレート線路の信号線路４の幅よりも大きくなる場合、上記のように導体９、１０の作用によって信号線路３の幅が狭くなると、信号線路４との幅の差が縮まり、従来のように一挙に導体幅が変わることを防止し得るので、マイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続部において発生する信号反射を小さくすることができる。
【００７５】
本実施の形態によれば、グランド導体１にヴィアホール導体１３で接続された導体９、１０によって、マイクロストリップ線路の信号線路３とグランド導体との距離を短くすることにより、マイクロストリップ線路の信号線路３の幅をトリプレート線路の信号線路４の幅に近づけることができるため、信号線路３と信号線路４の接続部での信号反射を低減でき、接続部における信号の通過特性を向上させることができる。
【００７６】
尚、本実施の形態も第１の実施の形態のように、マイクロストリップ線路の信号線路３の幅だけ或いは、信号線路３の幅とトリプレート線路の信号線路４の幅の両方を調整しても良い。この場合、複数のパラメータを使用できるため、第１の実施の形態よりも精度良く、或いはより広範な寸法選択の中で接続部の特性インピーダンスを調整することができ、当該接続部のインピーダンスのずれを一段と抑えて信号反射を低減することができる。
【００７７】
（実施の形態５）
図８は、本発明の第５の実施の形態に係る高周波伝送線路の接続構造を示した断面図である。但し、第３の実施の形態と同様の部分には同一符号を付して説明する。
【００７８】
本例の高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路（ＭＳＬ）の信号線路３とトリプレート線路（ＴＳＬ）の信号線路４間の誘電体２内に信号線路７が埋設されており、この信号線路７に信号線路３を３本のヴィアホール導体６を通して接続し、更に、信号線路７を３本のヴィアホール導体６を通して信号線路４に接続して構成されている。また、信号線路３はマイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続部の領域Ａでその線幅が他の部分に比べて狭くなっており、信号線路３の領域Ａでの幅＞信号線路７の幅＞信号線路４の幅の関係があり、第３の実施の形態と同様の接続構造を有している。
【００７９】
一方、マイクロストリップ線路の信号線路３の真下には、第４の実施の形態と同様に、導体９、１０が設けられており、これら導体９、１０はヴィアホール導体１３を介してグランド導体１に接続されている。なお、この例では、導体１０は信号線路７の真下まで伸びており、領域Ａにまで及んでいる。
【００８０】
マイクロストリップ線路の信号線路３と信号線路７の真下に配置された導体９、１０は、信号線路３とグランド導体との距離及び、信号線路７とグランド導体との距離を短くしている。
【００８１】
このように信号線路３及び７のグランド導体までの距離を短くすると、第４の実施の形態と同様に、信号線路３及び７の幅を狭くすることができ、信号線路４の線路幅との差を縮めることができる。
【００８２】
それ故、本例の場合には、信号線路７によって線路幅を段階的に変化できることに加えて、その線路幅の差を縮めることができる。従って、本例の場合には、第３の実施の形態よりも、さらに接続部におけるインピーダンスのずれを抑えて当該接続部における信号反射を低減することができる。
【００８３】
本実施の形態によれば、グランド導体１にヴィアホール導体１３で接続された導体９、１０によって、マイクロストリップ線路の信号線路３及び中間の信号線路７のグランド導体までの距離を短くすることにより、各線路間で線路幅の差を縮めることができ、接続部におけるインピーダンスのずれを一段と抑えて当該接続部での信号反射を低減することができる。
【００８４】
また、この実施の形態の場合には、接続部におけるインピーダンス調整のパラメータを信号線路の幅と信号線路とグランド導体までの距離の２種類とすることができるため、その分、設計の自由度を向上させることができる。
【００８５】
尚、上記第５の実施の形態では、マイクロストリップ線路の領域Ａでの信号線路３の幅を他の部分に対して変化させたが、さらに、領域Ｂでのトリプレート線路の信号線路４の幅を他の部分に対して変化させるようにした上で、マイクロストリップ線路の信号線路３及び中間の信号線路７のグランド導体までの距離を短くして接続部におけるインピーダンス調整をするようにしても良く、同様の効果を得ることができる。
【００８６】
（他の実施の形態）
上述の実施の形態では、誘電体２の上面に信号線路３を有するマイクロストリップ線路と誘電体２の内部に信号線路４を有するトリプレート線路とを接続する場合について説明したが、図９に示すように、信号線路４Ａ、４Ｂが異なる層に配置されたトリプレート線路同士を接続する場合に、本発明を適用するようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。この場合、領域Ａにおいて信号線路４Ａ又は４Ｂのうちいずれか一方又は両方の線路幅を調整して線路幅の差が小さくなるようにすれば、接続部におけるインピーダンスのずれを抑えて、信号反射を低減することができる。
【００８７】
またこれに限らず、図９に示した構造に加えて、図３に示したように、信号線路４Ａ及び４Ｂの間に信号線路７を挿入して、当該信号線路７を介して信号線路４Ａ及び４Ｂを接続するようにしても良い。このような構造にして信号線路７の線路幅を調整すれば、信号線路幅を段階的に変化させることができるので接続部における信号反射を一段と低減し得る。
【００８８】
またこれに限らず、信号線路４Ａと信号線路４Ｂが異なる線路幅を有する場合であって、信号線路４Ａ及び４Ｂが同一層に存在する場合には、一方又は両方の信号線路の端部の幅を他の部分と変えるように調整し、ヴィアホール導体を介さずに直接接続するようにしても良い。この場合、少なくとも、一挙に信号線路幅が変わることを防止し得るので、接続部における信号反射を単に端部同士を接続する場合に比して低減し得る。
【００８９】
さらに図１０に示すように、図９に示した構造に加えて、信号線路４Ａの下に導体９を設け、当該導体９をヴィアホール導体１３を介してグランド導体１に接続することにより、上記実施の形態４のように、信号線路４Ａとグランド導体との距離を短くして信号線路４Ａの幅を調整するようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００９０】
またこれに限らず、図１１に示すように、誘電体２の上面（上層）に信号線路３Ａを有し、誘電体２の内部（内層）にグランド導体１を有するマイクロストリップ線路と、誘電体２の下面（下層）に信号線路３Ｂを有し、誘電体２の内部にグランド導体１を有するマイクロストリップ線路とを接続する場合に、本発明を適用するようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。この場合、上記第１の実施の形態のように、領域Ａにおいて、信号線路３Ａの線路幅を他の部分と変えて段階的に信号線路３Ｂに近づくようにすれば良い。また信号線路３Ａに代えて領域Ａにおいて信号線路３Ｂの線路幅を変えるようにしても良いし、領域Ａにおいて信号線路３Ａ及び３Ｂの両方の線路幅を変えるようにしても良い。
【００９１】
さらにこれに限らず、図１２に示すように、図１１に示した構造に加えて、上記第３の実施の形態と同様に、信号線路３Ａと信号線路３Ｂの間の層に信号線路７を挿入し、当該信号線路７を介して信号線路３Ａ及び３Ｂを接続するようにしても良い。この場合、信号線路７の線路幅は、信号線路３Ａ＞信号線路７＞信号線路３Ｂの関係であっても良いし、或いは信号線路３Ａ＝信号線路７＞信号線路３Ｂ又は信号線路３Ａ＞信号線路７＝信号線路３Ｂの関係であっても良い。また信号線路３Ａ及び又は信号線路３Ｂの端部の線路幅を調整するようにしても良い。このようにして、信号線路７を挿入し、信号線路３Ａ、３Ｂ、７の線路幅を調整するようにすれば、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００９２】
またこれに限らず、図１３に示すように、図１２に示した構造に加えて、信号線路７を複数の信号線路７Ａ、７Ｂ、７Ｃの３段階で構成し、その信号線路７Ａ、７Ｂ、７Ｃの線路幅を調整すれば、さらに接続部のインピーダンスのずれを低減して信号反射の少ない高周波伝送線路を実現し得る。さらにこの構成に加えて、導体９Ａ、１０Ａ、９Ｂ、１０Ｂを追加し、これらの導体９Ａ、１０Ａ、９Ｂ、１０Ｂをヴィアホール導体１３を介してグランド導体１に接続することにより、上記第５の実施の形態と同様に、信号線路７Ａ、７Ｂ、７Ｃに対するグランド導体の距離を短くするようにしても、上述の場合と同様の効果を得ることができる。
【００９３】
また上記実施の形態においては、伝送線路としてマイクロストリップ線路やトリプレート線路を用いた場合について述べたが、本発明はこれに限らず、例えば誘電体の上面に信号線路とグランド導体を有するコプレナ線路を用いた場合にも同様の効果を得ることができる。
【００９４】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、その要旨を逸脱しない範囲において、具体的な構成、機能、作用、効果において、他の種々の形態によっても実施することができる。例えば、上記実施の形態ではマイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続に、ヴィアホール導体を用いたが、スルーホール導体を用いても良い。
【００９５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、第１の信号線路を誘電体の一方の面に、第２の信号線路を誘電体の内層に、第１のグランド導体を誘電体の他方の面に、第２及び第３のグランド導体を第２の信号線路を挟み込むように誘電体の一方及び他方の面にそれぞれ形成すると共に、第２の信号線路の端部部分を第１の信号線路方向に延長してその線路幅を第１の信号線路の線路幅よりも狭く形成し、さらに、第１及び第２の信号線路の間の層に第３の信号線路を形成し、第１の信号線路の端部部分の線路幅を当該第１の信号線路の他の部分の線路幅よりも狭くすると共に、第３の信号線路の線路幅を第１の信号線路の端部部分の線路幅よりも狭く、かつ第２の信号線路の線路幅よりも広くすることにより、第１、第２及び第３の信号線路相互の接続部分における特性インピーダンスのずれを抑えて信号反射を低減し得、信号の通過特性を向上させることができる。
また、信号線路の端部部分において当該端部部分の長手方向に沿って一列に配列された複数の導体で接続導体を構成することにより、信号線路間の電位のばらつきを抑えて、一段と信号反射を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る高周波伝送線路の構成を示した断面図と平面図である。
【図２】本発明の第２の実施の形態に係る高周波伝送線路の構成を示した断面図である。
【図３】本発明の第３の実施の形態に係る高周波伝送線路の構成を示した断面図である。
【図４】図３に示したマイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続部付近の信号線路の上面を示した平面図である。
【図５】図３に示した高周波伝送線路接続構造のＶＳＷＲ特性を示した特性図である。
【図６】本発明の第３の実施形態に係る高周波伝送線路の変形例を示した断面図である。
【図７】本発明の第４の実施の形態に係る高周波伝送線路の構成を示した断面図である。
【図８】本発明の第５の実施の形態に係る高周波伝送線路の構成を示した断面図である。
【図９】他の実施の形態に係る高周波伝送線路を示した断面図である。
【図１０】他の実施の形態に係る高周波伝送線路を示した断面図である。
【図１１】他の実施の形態に係る高周波伝送線路を示した断面図である。
【図１２】他の実施の形態に係る高周波伝送線路を示した断面図である。
【図１３】他の実施の形態に係る高周波伝送線路を示した断面図である。
【図１４】従来のマイクロストリップ線路の構成を示した断面図である。
【図１５】従来のトリプレート線路の構成を示した断面図である。
【図１６】従来のマイクロストリップ線路とトリプレート線路の接続構造を示した断面図である。
【符号の説明】
１、５、１１グランド導体
２誘電体
３、３Ａ、３Ｂ、４、７、７Ａ、７Ｂ、７Ｃ信号線路
６、１２、１３ヴィアホール導体
９、９Ａ、９Ｂ、１０、１０Ａ、１０Ｂ導体

Claims

誘電体と、前記誘電体の一方の面に形成された第１の信号線路と、前記第１の信号線路と対向するように前記誘電体の他方の面に設けられた第１のグランド導体とを有するマイクロストリップ線路と、前記誘電体の内層に形成された第２の信号線路と、前記第２の信号線路を挟み込むように前記誘電体の一方及び他方の面に形成された第２及び第３のグランド導体とを有するトリプレート線路とを備えた高周波伝送線路であって、
前記第２の信号線路の端部部分は前記第１の信号線路方向に延長されていると共に、前記第２の信号線路の線路幅は前記第１の信号線路の線路幅よりも狭くなるように形成されており、
さらに、前記第１の信号線路と前記第２の信号線路の間の層に形成され、一方の端部部分が前記第１の信号線路の端部部分と垂直方向において重なるように形成されていると共に、他方の端部部分が前記第２の信号線路の前記端部部分と垂直方向において重なるように形成された第３の信号線路と、
一端が前記第１の信号線路の前記端部部分に接続され、他端が前記第３の信号線路の前記一方の端部部分に接続された第１の接続導体と、
一端が前記第３の信号線路の前記他方の端部部分に接続され、他端が前記第２の信号線路の前記端部部分に接続された第２の接続導体とを備え、
前記第３の信号線路と垂直方向において重なっている前記第１の信号線路の前記端部部分の線路幅は、当該第１の信号線路の他の部分の線路幅よりも狭くなるように形成され、
さらに、前記第３の信号線路の線路幅は、前記第１の信号線路の前記端部部分の線路幅よりも狭く、かつ前記第２の信号線路の線路幅よりも広くなるように形成されている、
ことを特徴とする高周波伝送線路。
前記第１の接続導体は、前記第１及び第３の信号線路の前記端部部分において当該端部部分の長手方向に沿って一列に配列された複数の第１の導体からなり、
前記第２の接続導体は、前記第３及び第２の信号線路の前記端部部分において当該端部部分の長手方向に沿って一列に配列された複数の第２の導体からなる、
ことを特徴とする請求項１に記載の高周波伝送線路。