JP2003142904A

JP2003142904A - 伝送線路

Info

Publication number: JP2003142904A
Application number: JP2001337340A
Authority: JP
Inventors: Naoya Kukutsu; 直哉久々津; Takeshi Sakamoto; 健坂本; Yoshimitsu Arai; 芳光新井
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2001-11-02
Filing date: 2001-11-02
Publication date: 2003-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波での信号の反射やクロストーク等によ
る特性劣化を抑圧した伝送線路を提供する。【解決手段】誘電体基板１の表面に中心導体２と該中
心導体の両側に位置する表面接地導体３を各々形成し、
誘電体基板１の裏面に裏面接地導体５を形成し、さらに
誘電体基板１の表裏間を貫通し且つ中心導体２の延伸方
向に沿った方向に延び且つ表面接地導体３と裏面接地導
体５を電気的に導通させる導体壁４を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高周波回路を構成
する伝送線路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は高周波伝送線路として従来から用
いられているコプレーナガイド伝送線路の構成例を示す
図であり、(a)は平面図、(b)は(a)のｂ−ｂ線断面図で
ある。図７において、１は誘電体基板、２は誘電体基板
１の表面に形成された信号線としての中心導体、３はそ
の中心導体２の両側に形成された表面接地導体、５は誘
電体基板１の裏面に形成された裏面接地導体、６は表面
接地導体３と裏面接地導体５を電気的に接続するビアホ
ールである。一般に、高周波になると、コプレーナガイ
ド伝送線路では、誘電体基板１の表面と裏面の接地導体
３、５の間で高次伝搬モードが発生し、該伝送線路の特
性が劣化する。

【０００３】そこで、図７に示す従来のコプレーナガイ
ド伝送線路では、ビアホール６により、両面の接地導体
３、５間を接続して、高次伝搬モードを抑圧する構造と
していた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７の
コプレーナガイド伝送線路においては、ビアホール６の
形成工程における製造精度により、ビアホール６間（図
７(a)の上下方向）のピッチに制限が生じ、また、複数
のコプレーナガイド伝送線路を配置した図８に示すよう
な誘電体基板においては、ビアホール６の配置によって
伝送線路間（図８の左右方向）のピッチが制限され、高
密度化が困難であった。

【０００５】さらに、従来のコプレーナガイド伝送線路
では、誘電体基板の材料、厚さが一定の場合、中心導体
の幅、中心導体と表面接地導体とのギャップおよび導体
厚によって線路の特性インピーダンスを求めて回路設計
を行っているが、この際、ビアホールは考慮されていな
い。実際には、ビアホールの有無、さらに、ビアホール
のピッチによって、電磁界の分布が異なることとなる。
このことは、厳密には、特に高周波領域では、各々のケ
ースに応じて、３次元空間のフルウェーブ解析より特性
インピーダンスを求めることを意味し、設計コストが増
大する。

【０００６】本発明は、斯かる実情に鑑みてなされたも
ので、その目的は、高周波での信号の反射やクロストー
ク等による特性劣化を抑圧した伝送線路を提供しようと
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
誘電体基板の表面に中心導体と該中心導体の両側に位置
する表面接地導体が各々形成され、前記誘電体基板の裏
面に裏面接地導体が形成され、且つ前記表面接地導体と
前記裏面接地導体が電気的に導通されている伝送線路に
おいて、前記誘電体基板の表裏間を貫通し且つ前記中心
導体の延伸方向に沿った方向に延びる導体壁を形成し、
該導体壁により前記表面接地導体と前記裏面接地導体を
電気的に導通させたことを特徴とする伝送線路とした。

【０００８】請求項２に係る発明は、請求項１に係る発
明の伝送線路を前記誘電体基板に複数並列に形成したこ
とを特徴とする伝送線路とした。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の伝送線路は、通常のコプ
レーナガイド伝送線路構造に加えて、基板の表面と裏面
にある接地導体をつなぐために、導体壁（グランド板）
を設けた構造を有する。これにより、電磁波高次モード
の発生を抑えるとともに、高周波での信号の反射やクロ
ストーク等による伝搬特性劣化を改善することができる
ようにした。

【００１０】［第１の実施形態］図１は本発明の第１の
実施形態のコプレーナガイド伝送線路を示す図であり、
(a)は平面図、(b)は(a)のｂ−ｂ断面図である。図１に
おいて、１は誘電体基板、２は誘電体基板１の表面に形
成された信号線としての中心導体、３はその中心導体２
の両側に形成された表面接地導体、５は誘電体基板１の
裏面に形成された裏面接地導体、４は表面接地導体３と
裏面接地導体５を電気的に接続する導体壁（グランド
板）である。この導体壁４は、誘電体基板１の表裏間を
貫通し且つ中心導体２の延伸方向に沿った方向に延びて
いる。

【００１１】誘電体基板１の基板厚を０．１５ｍｍ、そ
の比誘電率を４．７、中心導体２の線幅を０．１９ｍ
ｍ、中心導体２と表面接地導体３との間のギャップを
０．１ｍｍ、中心導体２、表面接地導体３および裏面接
地導体５の導体厚を０．０１ｍｍ、導体壁４の厚さを
０．１ｍｍとし、誘電体基板１の両面の接地導体３、５
と導体壁４をＩ字形状に接続した構造とし、特性インピ
ーダンスが５０Ω付近になる寸法とした。なお、本実施
形態では、上記の条件としたが、他のパラメータを変え
ずに、導体壁４を図１(a)、(b)において左右に移動させ
た構造（必要に応じて表面接地導体３の左右の端部まで
も移動可能）とすることにより、特性インピーダンスを
調整することも可能である。

【００１２】図２に、図１の構造のコプレーナガイド伝
送線路の構造と図７で説明した従来のビアホールを用い
たコプレーナガイド伝送線路の構造を数値解析した結果
のＳパラメータのＳ２１（透過）特性の周波数特性を示
す。ここで、実線は図１の実施形態のコプレーナガイド
伝送線路の構造の場合である。点線と破線は、図７の従
来のビアホールを用いたコプレーナガイド伝送線路の構
造の場合であり、各々、ビアホールの間隔が、３ｍｍと
２ｍｍの結果である。なお、従来のコプレーナガイド伝
送線路については、誘電体基板厚、比誘電率、導体厚お
よびギャップは、本実施形態の場合と同じ値としたが、
中心導体の線幅については、特性インピーダンスを５０
Ω付近とするため、０．２１ｍｍとした。

【００１３】この図２の特性より、本実施形態の構造で
は良好なＳ２１特性を示しているのに対して、従来構造
の場合は各ビアホール間隔に対応した周波数で特性劣化
が生じていることがわかる。

【００１４】従来のビアホールによる表裏面間の接地導
体の接続では、不要な共振モードを抑圧するために、動
作周波数に応じて半波長以下のビアホール間隔が必要な
ことから、高周波になるに従いビアホール間隔を狭く
し、密にビアホールを形成することが必須となるが、こ
のことは、ビアホールの製造精度が要求されることとな
り、製造コストの増加を招くこととなる。さらに、信号
の伝搬方向に対して垂直な断面構造がビアホールの有無
によって異なるため、断面構造によって求められる特性
インピーダンスの計算が困難である。

【００１５】これに対して、本実施形態では、誘電体基
板１の表面接地導体３と裏面接地導体５とを面状に連続
接続する導体壁４を備えるので、ビアホールが不要とな
り、動作周波数の変化により、ビアホール間隔を変える
必要はなくなる。さらに、信号の伝搬方向に対して垂直
な断面構造が均一であるため、特性インピーダンスも２
次元断面形状のみから計算できる。

【００１６】また、従来のコプレーナガイド伝送線路で
は、構造的には基板厚、中心導体線幅、中心導体と表面
接地導体間のギャップ、中心導体厚によって特性インピ
ーダンスが求められていたが、本実施形態では、さら
に、導体壁４の位置も特性インピーダンスを定めるパラ
メータとなるため、設計の自由度が増加するとともに、
広い周波数帯域をカバーする伝送線路特性を実現するこ
とができる。

【００１７】［第２の実施形態］図３は本発明の第２の
実施形態の伝送線路を示す図であり、(a)は平面図、(b)
は(a)のｂ−ｂ線断面図である。図１に示したものと同
じものには同じ符号を付けている。ここでは、中心導体
２が２個の場合、つまり２つの伝送線路を並列化した場
合を示した。

【００１８】図４は、図３のコプレーナガイド伝送線路
の構造と図８に示した従来のコプレーナガイド伝送線路
の構造を数値解析したＳパラメータのＳ２１特性を示す
図であり、実線が図３の構造のＳ２１特性、破線が図８
の構造のＳ２１特性である。また、図５は図３の構造の
伝送線路のＳ１１（反射特性）、Ｓ３１（近端クロスト
ーク特性）、Ｓ４１（遠端クロストーク特性）を示す図
である。さらに図６は図８の従来構造の伝送線路のＳ１
１，Ｓ３１，Ｓ４１を示す特性である。ここで、中心導
体線幅、中心導体と表面接地導体間のギャップ、基板厚
等のパラメータは、第１の実施形態で示した値を用い、
中央の表面接地導体３’の幅は０．１ｍｍとした。ま
た、図８の従来型のコプレーナガイド伝送線路の場合、
ビアホール６の間隔（図８(a)の上下方向間隔）は３ｍ
ｍとした。

【００１９】図４より、図２で示した単一中心導体の伝
送線路の場合と同様に、図８の従来構造の伝送線路で
は、２４ＧＨｚ付近と４７ＧＨｚ付近で、ビアホール間
隔に起因する特性劣化が生じていることが判る。さら
に、図５と図６を比べると，本発明による構造の特性
（図５）では、５０ＧＨｚまでの広帯域に渡って、Ｓ１
１、Ｓ３１、Ｓ４１の全てが−２０ｄＢ以下の良好な特
性を示しているのに対し、従来構造の特性（図６）で
は、数ＧＨｚ付近からＳ１１が−２０ｄＢを超えてお
り、全体の特性も本発明に比べて劣化していることがわ
かる。

【００２０】なお、本発明の伝送線路は、上述の図示例
にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論であ
る。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のコプレー
ナガイド伝送線路によれば、従来のコプレーナガイド伝
送線路に比べて、広帯域に渡って一定な特性インピーダ
ンスを有し、かつ、中心導体間のピッチを狭めて高密度
な配線を実現でき、高周波での信号の反射やクロストー
ク等による特性劣化を抑圧できるという優れた効果を奏
し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の１個の中心導体を
有するコプレーナガイド伝送線路を示す図で、(a)は平
面図、(b)は断面図である。

【図２】図１のコプレーナガイド伝送線路と従来の図
７のコプレーナガイド伝送線路のＳパラメータのＳ２１
特性を比較した特性図である。

【図３】本発明の第２の実施形態の２個の中心導体を
有するコプレーナガイド伝送線路を示す図で、(a)は平
面図、(b)は断面図である。

【図４】図３のコプレーナガイド伝送線路と従来の図
８のコプレーナガイド伝送線路のＳパラメータのＳ２１
特性を比較した特性図である。

【図５】図３のコプレーナガイド伝送線路のＳパラメ
ータのＳ１１，Ｓ３１，Ｓ４１特性の特性図である。

【図６】従来の図８のコプレーナガイド伝送線路のＳ
パラメータのＳ１１，Ｓ３１，Ｓ４１特性の特性図であ
る。

【図７】従来の１個の中心導体を有するコプレーナガ
イド伝送線路を示す図で、(a)は平面図、(b)は断面図で
ある。

【図８】従来の２個の中心導体を有するコプレーナガ
イド伝送線路を示す図で、(a)は平面図、(b)は断面図で
ある。

【符号の説明】

１：誘電体基板２：中心導体３、３’：表面接地導体４：導体壁（グランド板）５：裏面接地導体６：ビアホール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新井芳光東京都千代田区大手町二丁目３番１号日本電信電話株式会社内Ｆターム(参考） 5J014 CA00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板の表面に中心導体と該中心導体
の両側に位置する表面接地導体が各々形成され、前記誘
電体基板の裏面に裏面接地導体が形成され、且つ前記表
面接地導体と前記裏面接地導体が電気的に導通されてい
る伝送線路において、前記誘電体基板の表裏間を貫通し且つ前記中心導体の延
伸方向に沿った方向に延びる導体壁を形成し、該導体壁
により前記表面接地導体と前記裏面接地導体を電気的に
導通させたことを特徴とする伝送線路。
【請求項２】請求項１に記載の伝送線路を前記誘電体基
板に複数並列に形成したことを特徴とする伝送線路。