JP2700553B2 - 伝送回路 - Google Patents

伝送回路

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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、マイクロ波、ミリ波、サブミリ波などの極
めて波長の短い電磁波を伝送するのに適する伝送回路に
関する。
［従来の技術］ 従来、この種の電磁波を伝送する伝送手段としては、
同軸線路、導波管、マイクロストリップ線路、スロット
線路、あるいは誘電体線路などが知られている。このう
ち誘電体線路は誘電体材料を波動エネルギの伝送媒体と
したものであり、従来では、誘電率の異なる２種類の誘
電体をコアとクラッドとして組み合わせた構造のものが
提案されている。
［発明が解決しようとする課題］ ところで、上記した従来の伝送線路は、伝送速度や伝
送損失の点、あるいは構造上の点から、いずれもマイク
ロ波装置、ミリ波装置、あるいはコンピュータ等に組み
込む高密度回路基板を製造する上では利用が困難であっ
た。
すなわち、同軸線路や導波管はいずれも小型化、集積
化が困難である上、プリント基板のように平面的に回路
を展開することが不可能であった。この点で、従来知ら
れている上述の構造の誘電体線路も同様であった。ま
た、マイクロストリップ線路や、スロット線路は平面的
な展開は可能であるが、伝送損失や伝送速度の点で高性
能回路を作るにはまだ改善の余地が残されていた。
本発明は、プリント基板のような平面的な回路展開が
可能で、しかも伝送損失の減少や伝送速度のアップを図
り得、それによって高性能回路を製作することのできる
伝送回路を提供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、第１の発明の伝送回路に
おいては、誘電体の一部に圧縮部分が形成され、この圧
縮部分が非圧縮部分より高い誘電率をなし電磁波の伝送
部分としている。
また、第２の発明の伝送回路においては、誘電体の表
面に、この表面の一部を圧縮することによって凹溝を形
成し、この圧縮部分が非圧縮部分より高い誘電率をなし
電磁波の伝送部分とし、かつ、前記凹溝内又はその近傍
に、該凹溝に沿って少なくとも２本の電気伝導体を平行
かつ互いに離間させて配設している。
［作用］ 本発明において、圧縮部分と非圧縮部分には誘電率の
差ができる。したがって、圧縮して誘電率を高めた部分
に電磁波が送られると、電磁波はその部分に閉じ込めら
れながら、減衰が少ない状態で伝送される。
また、本発明においては、伝送回路が平面敵に回路展
開でき、かつ、対をなす電気伝導体間の凹溝のある部分
の誘電率が空気のそれになることにより、電磁波は対向
する電気伝導体間に集中し、他への放射が少ない状態
で、しかも小さい減衰量で伝送される。
［実施例］ 以下、本発明の各実施例を図面を参照しながら説明す
る。
第１図は第１実施例の伝送回路を示す。この伝送回路
は、圧力を加えることにより形状の変化する平板状の誘
電体１の表裏面を、伝送線路を形成しようとする経路に
従って厚さ方向に圧力し、凹溝２を形成したものであ
る。こうすることにより、図中点々を付した圧縮部分1A
の誘電率が非圧縮部分1Bの誘電率より高められており、
そして、この誘電率が高められた圧縮部分1Aが電磁波を
伝送する伝送線路（伝送部分）となっている。
この例の場合、圧縮は誘電体１の表裏面側で均等に行
われており、圧縮部分1Aは誘電体１の厚さ方向のほぼ中
央に位置し、その断面形状は矩形にされている。また、
凹溝２は表裏面に対称的に形成されている。そして、こ
のような構造の伝送線路が平面的に複数展開されてい
る。なお、第１図の例は、圧縮部分1Aの断面形状が矩形
であったが、第２図に示すように凹レンズ状、あるいは
第３図に示すように凸レンズ状であってもよい。
また、第１図に示した例は平板状の誘電体１に対し
て、その面方向に幾つかの伝送線路を展開形成した場合
を示したが、第４図の第２実施例に示すように、帯状な
いしは棒状の誘電体１に伝送線路を形成してもよい。
第５図の第３実施例は圧縮部分1Aの中央部に寸法安定
層３を設けた場合の例を示している。圧縮の際には、圧
縮部分1Aの横方向（面方向）への変形が生じるが、寸法
安定層３によりこれを押さえるようにしている。寸法安
定層３の材料としては、ガラスクロスや樹脂フィルム等
のように面方向への変形の小さい材料を用いることが望
ましく、誘電体１を成形する際に同時に組み込むように
する。
また、第１図の例では圧縮部分1Aが誘電体１の厚さ方
向中央部に位置する場合を示したが、誘電体１の表裏い
ずれかに偏って位置していてもよい。第６図の第４実施
例は裏面側に偏っている例を示し、第７図の第５実施例
は完全に裏面側に偏つていて裏面側には凹溝のない例を
示している。また、第８図の第６実施例は裏面側の凹溝
２が２つの伝送線路に共通の例を示している。
また、上記においては圧縮部分1Aの圧縮率の程度には
言及していないが、第９図（ａ）の第７実施例に示すよ
うに伝送線路の延びる方向、つまり伝送方向に沿って圧
縮率を変化させてもよい。第９図（ａ）の例において
は、図中左端側が圧縮率大であり、右端に行くに従い圧
縮率を小さくしている。したがって、圧縮部分1Aの断面
形状は左端が第９図（ｂ）に示すように薄形であり、右
端が第９図（ｃ）に示すように厚形になっている。そし
て、断面の変化とともに密度が変わり、よって誘電率が
変化している。第９図（ａ）の伝送回路の場合、左端に
いくほど圧縮の程度が大きくなっているので、その端部
からスムーズに電波が出やすい。また右端にいくほど圧
縮の程度が小さくなっているので、導波管に接続する場
合電波が導波管内にスムーズに入りやすい。なお、圧縮
部分1Aの断面形状を第９図（ｄ）に示すように矩形から
円形等に徐々に相互変化させてもよい。
第10図の第８実施例は、誘電体１を部分的に圧縮、切
除、あるいは溶解等して形成した凹溝２を、他に用意し
た誘電体１よりも誘電率の高い誘電体４で埋め戻して、
誘電体１表面を平坦にした例を示している。このように
しても勿論よい。この場合、埋め込む誘電体４の誘電率
を適当に選ぶことにより、圧縮部分1A周辺の総合誘電率
を調整することができる。
この第10図の例の場合、他の誘電体４を埋め込んで誘
電体１表面を平滑にした場合を示したが、予め変形相当
分を誘電体１の成形時に凸状に盛り上げておき、圧縮し
た段階で、圧縮面がちょうど平坦になるようにすること
も可能である。
なお、以上述べた誘電体１の材料としては、圧縮によ
り変形する多孔質ふっ素樹脂等の多孔質体であることが
望ましく、特に、孔が連続につながつていて圧縮により
気体が外部へ漏れやすく、圧縮しやすい延伸多孔質４ふ
っ化エチレンが最適である。この場合、誘電体１に酸化
チタンやチタン酸バリウム（BaTiO3）、あるいは熱硬化
性樹脂等の材料を、混合ないしは含浸により含有させ
て、誘電率や固さを調整するようにしてもよい。また、
誘電体１として、エポキシ樹脂、BT（変成ポリイミド）
樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエステル樹脂などの樹脂、
あるいは誘電体セラミックスを混合ないしは含浸により
含有させているものを用いてもよい。
次に、上述の伝送回路を形成する場合の方法について
幾つか述べる。
圧縮の仕方としては、例えば、外周に凸条のあるロ
ールを用いて誘電体の表面を変形させる方法、回路パ
ターンを表した凹凸のある型を用いてプレスにより誘電
体の表面を変形させる方法、まず全体を圧縮し、つい
で伝送線路を形成しようとする部分を固定した状態で他
の部分を真空法などによって膨張させることにより、圧
縮部分と非圧縮部分を作り誘電率の変化を得る方法、
誘電体の表面に適当な厚さに伝送線路のパターンをエッ
チングで形成しておき、その後、突出した未エッチング
部分（回路パターン）のみ圧縮し、未エッチング部分を
化学エッチング等で除去して伝送回路を得る方法、等を
採用することができる。
なお、の方法においては、パターンを電気伝導体で
構成してもよいし、他の誘電体で構成してもよい。そし
て、パターンを除去することなく残しそれ自体を伝送線
路として用いるようにしてもよい。
また、圧縮する場合、圧縮部分と非圧縮部分の境界を
明瞭化するために、第11図（ａ）に示すように予め境界
となる部分に切れ目５を入れておき、その状態で圧縮変
形させるようにしてもよい。そうすることにより形成さ
れる第11図（ｂ）に示す第９実施例の伝送回路において
は、圧縮部分1Aと非圧縮部分1Bの境界が明確になり、電
磁波の集中度が高まる。この場合、切れ目５は勿論全部
に設けてもよいし、一部分だけに設けてもよい。
次に、上記のように誘電体１を圧縮することにより構
成した誘電体線路と電気伝導体を用いた伝送線路を組み
合わせた伝送回路の例について説明する。
第12図は第10実施例を示し、この例においては、誘電
体線路Ｙを形成した誘電体１の表裏面に電気伝導体の板
６、６が配設されている。このような構造の伝送回路に
よれば、電気伝導体の板６、６の作用により電磁波の漏
れが減少する。また、NRD線路になるよう電磁波モード
を適正化し、電磁波を伝送してもよい。なお、電気伝導
体の板６は表裏面の一方のみに設けるようにしてもよ
い。
第13図は第11実施例を示し、この例においては、誘電
体線路Ｙを形成した誘電体１の表面に、平行離間させて
一対の帯状の電気伝導体７、７が設けられ、これら電気
伝導体７、７によって別の系統の電磁波伝送線路が構成
されている。この場合、電気伝導体７、７は誘電体線路
Ｙを構成する凹溝２を跨ぐように、非圧縮部分1Bの上面
に橋渡しされて配置されている。
この例では、誘電体１の表面側のみに電気伝導体７、
７を配置した場合を示したが、裏面側にも同様に電気伝
導体を配してよいし、裏面側のみに配してもよい。
第14図は第12実施例を示し、この例においては、誘電
体１の表裏面に各々配した電気伝導体７、７で電磁波を
伝送する伝導体の対を構成している。
また、第15図は第13実施例を示し、この例において
は、誘電体１上面の、圧縮により変形した凹溝２の両周
縁部に、電気伝導体７、７が配設されている。この場合
の電気伝導体７、７は互いに平行に配置され、その側端
面同士が凹溝２により形成される空間を挟んで対向して
おり、両電気伝導体７、７間で電磁波を伝送することが
できるようになっている。このように、対をなす電気伝
導体７、７の間に凹溝２の空間が存在することにより、
伝送される電磁波が減衰しにくくなるとともに、伝送速
度が速くなる。
第16図は第15図の実施例の変形例である。この例にお
いては、電気伝導体７、７の対向縁が凹溝２の上方に迫
り出しており、両電気伝導体７、７間距離が狭められて
いる。なお、第11〜第13実施例の場合、他の誘電体を充
填するなどして誘電体表面を平らにする処理をしてか
ら、もしくは凹凸のある誘電体表面に平らな別の誘電体
シートを配設し、その上に導体シートを化学エッチング
などし、伝送線路を構成してもよい。
第17図は第14実施例を示し、この例においては、凹溝
２の両内側面に、互いに対向するように電気伝導体７、
７が配設されている。そして、凹溝２内空間を挟んで平
行に対峙する両電気伝導体７、７により伝送線路が構成
されている。
第18図は第15実施例を示し、この例においては、誘電
体１の表裏面に形成された凹溝２、２の内底面に電気導
電体７がそれぞれ配設されている。そして、表裏で対向
し合う電気導電体７、７が対となって伝送線路が構成さ
れている。この場合は、両電気伝導体７、７間に誘電体
の圧縮部分1Aが挟まれている。
第19図は第16実施例を示し、この例においては、誘電
体１の上面のみに凹溝２が圧縮により形成されており、
その凹溝２の内底面に信号ラインとしての電気伝導体７
が配設されるとともに、誘電体１の上面が接地伝導体８
により覆われている。そして、電気伝導体７と接地伝導
体８が対向しており、この両者によって電磁波が伝送さ
れるようになっている。なお、接地伝導体８の代わりに
隣接する凹溝２、２間距離を狭めて凹溝２内の電気伝導
体７、７同士で電磁波を伝送するようにすることもでき
る。
第20図は第17実施例を示し、この例においては、誘電
体１には上面、下面に凹溝２が圧縮により形成されてい
る。そして、誘電体１の上面及び下面の両方が接地伝導
体８、８で覆われ、上面側の凹溝２の内底面に信号ライ
ンとしての電気伝導体７が配設されている。
第21図は第18実施例を示し、この例においては、圧縮
により誘電体１上面に形成した凹溝２の内底面に、凹溝
２の延びる方向に沿って小凸部2Aを設けて、その小凸部
2Aの周辺に空間ができるようにし、その小凸部2Aの上面
に信号ラインとしての電気伝導体７を配設して、その電
気電導体７と誘電体１上面を覆う接地伝導体８とで電磁
波を伝送するようになっている。この例のように凹溝２
内の電気伝導体７の周辺の支持部分の空間が広くなる
と、その分電磁波が電気伝導体７と接地伝導体８間の空
間中に集中するようになり、伝送速度がアップししかも
伝送損失が少なくなる。
第22図は第19実施例を示し、この例においては誘電体
１の上下面に凹溝２が形成され、上面側の凹溝２と下面
側の凹溝２が伝送線路の並び方向に沿ってずらされてお
り、上下の凹溝２が交互に千鳥状に配置されている。そ
して、各凹溝２内の内側面には互いに対向させて電気伝
導体７、７が対に配設されている。この実施例のように
上下の凹溝２が交互に配置されていると、隣接する伝送
線路間距離が長くなるため、クロストークが減少する。
第23図は第20実施例を示し、この例においては、上下
で千鳥配置された凹溝２の内底面に電気伝導体７が配置
され、これら電気伝導体７が誘電体１の上下面を覆う接
地伝導体８、８と組みをなしており、各組み間で電磁波
を伝送することができるようになっている。
以上第15図〜第23図に示した実施例は、いずれも誘電
体１を圧縮して形成した誘電体線路と電気伝導体線路と
の組み合わせ構造となるので、信号伝送性能が極めて向
上する。
また、上述の各実施例の伝送回路は、その主伝送線路
を誘電体の一部を表面から圧縮すること等により形成し
たものであるから、プリント配線板のように平面的に回
路を展開することが容易にできる。
以下、平面的に展開させた回路の実施例について説明
する。
第24図は第21実施例として示す伝送回路である。この
例では、誘電体１は平板状であり、その面に沿って所定
の経路を描くように幾つかの誘電体線路Y1〜Y3が形成さ
れている。これら誘電体線路Y1〜Y3は同種のものであ
り、互いに関連付けて配置されている。例えば誘電体線
路Y1とY2は交差しており、誘電体線路Y2とY3は互いの湾
曲部が近接して配置されている。Y4はリング共振器であ
り、誘電体線路Y2に供給される信号がリング共振器Y4の
作用により増幅されて誘電体線路Y2にフィルター機能を
与えるようになっている。
第25図は第22実施例を示し、この例の回路中には異種
伝送線路間を連絡する変換器が設けられている。この例
の場合、誘電体１を圧縮することにより形成される誘電
体線路Ｙ（図中左側部分）と電気伝導体線路Ｍ（図中右
側部分）を接続するために、両者の間にモード変換器10
が設けられている。
すなわち、誘電体線路Ｙは前述した通り誘電体１を圧
縮することにより形成され、表裏面に凹溝２、２が形成
されているが、その電気伝導体線路Ｍへの接続端側は圧
縮の程度が徐々に弱められて凹溝２の底面が傾斜し、誘
電体１の上下面に連続している。一方、誘電体１の上下
面には誘電体１を挟んで対向するように、電気伝導体線
路Ｍを構成する一対の電気伝導体７、７が配置されてい
る。そして、この電気伝導体７、７の端部が前記傾斜面
にまで延長して配置され、この傾斜面に電気伝導体７、
７を配設した部分がモード変換部をなっている。このよ
うに構成されていることにより、誘電体線路Ｙと電気伝
導体線路Ｍの間で信号が円滑に伝送されることになる。
第26図は、プリント配線板状として構成した第23実施
例を示している。この例においては、平板状の誘電体１
の一部に、材料に圧縮を加えることによって、圧縮部分
1Aを主体とする誘電体線路Ｙが形成され、誘電体線路Ｙ
を形成しない非圧縮部分1Bに他のモードの伝送線路とし
て電気伝導体７が配線され、また誘電体線路Ｙと交差す
るようにさらに他の電気伝導体７が配線され、必要箇所
にコンデンサ11、抵抗12、あるいは増幅器13等の回路素
子が組み入れられている。
このような平面的な回路展開は従来のプリント配線板
と同様の方法で実施することができる。そして、そのよ
うに平面的に回路を構成することによって、量産化や伝
送回路の多層化もできる。
なお、以上に述べた電気伝導体として、超伝導物質を
用いることもでき、そうした場合には伝送性能がさらに
向上することは言うまでもない。また、電気伝導体の少
なくとも一部を抵抗体で構成すること等、電気伝導体の
選択は自由である。また、誘電体表面に電気伝導体を固
着する場合、間に熱溶融性ふっ素樹脂等の接着層を介在
させてもよく、さらに他の例としては、エポキシ樹脂、
BT樹脂、ポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を介在させて
もよい。なお、凹溝２に伝送線路を橋渡しする場合に、
凹溝２に他の誘電体を充填し平らにするか、誘電体シー
トを表面に配設し、その表に金属シートを張り、それを
化学エッチングすることにより伝送回路を設けるなど量
産化のための工夫を加えてもよい。また、回路パターン
はまず触媒でパターン形成し、そこに金属によりパター
ンを作る、いわゆるアディティブ法により形成してもよ
い。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の伝送回路は誘電体の一
部を圧縮するだけで形成することのできるものであるか
ら、誘電体の表面に極めて容易に平面的な回路を展開さ
せることができる。したがって、同種の伝送線路あるい
は異種の伝送線路と組み合わせたりすることにより、容
易にプリント配線板状として構成することができ、マイ
クロ波装置、ミリ波装置、あるいはコンピュータに組み
込む回路基板としての有用性が高まる。
また、本発明においては、伝送回路が平面的に回路展
開でき、しかも、電気伝導体を単に誘電体表面に設ける
のではなく、誘電体を圧縮して形成した凹溝に沿って配
設しているから、伝送しようとする電磁波が電気伝導体
間に集中し、他への放射が少ない状態でかつ小さい減衰
量で伝送される。したがって、伝送速度が高くなるとと
もに伝送損失が減少し、コンピュータ等に組み込む高性
能高密度の回路基板を製作することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第１図〜第26図は本発明の実施例を示す図面であり、第
１図は第１実施例の斜視図、第２図、第３図はそれぞれ
圧縮部分1Aの他の例を示す横断面図、第４図は第２実施
例の斜視図、第５図は第３実施例の横断面図、第６図は
第４実施例の概略横断面図、第７図は第５実施例の概略
横断面図、第８図は第６実施例の概略横断面図、第９図
（ａ）は第７実施例の斜視図、第９図（ｂ）、（ｃ）は
それぞれ第９図（ａ）の伝送回路の左端面図及び右端面
図、第９図（ｄ）は圧縮部分の断面形状の変化の仕方の
他の例を説明するための図、第10図は第８実施例の概略
斜視図、第11図は第９実施例の製造方法を説明するため
の図で、図（ａ）は圧縮前の状態を示す斜視図、図
（ｂ）は圧縮後の状態を示す斜視図、第12図は第10実施
例の概略斜視図、第13図は第11実施例の概略斜視図、第
14図は第12実施例の概略斜視図、第15図は第13実施例の
概略斜視図、第16図は第13実施例の変形例の概略斜視
図、第17図は第14実施例の概略斜視図、第18図は第15実
施例の概略斜視図、第19図は第16実施例の概略斜視図、
第20図は第17実施例の概略斜視図、第21図は第18実施例
の概略斜視図、第22図は第19実施例の概略斜視図、第23
図は第20実施例の概略斜視図、第24図は第21実施例の概
略斜視図、第25図は第22実施例の概略斜視図、第26図は
第23実施例の概略斜視図である。 １……誘電体、1A……圧縮部分、1B……非圧縮部分、２
……凹溝、７……電気伝導体、８……接地伝導体、Y,Y1
〜Y4……誘電体線路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】誘電体の一部に圧縮部分が形成され、この
    圧縮部分が非圧縮部分より高い誘電率をなし電磁波の伝
    送部分とした伝送回路。
  2. 【請求項２】誘電体の表面に、この表面の一部を圧縮す
    ることによって凹溝を形成し、この圧縮部分を非圧縮部
    分より高い誘電率をなし電磁波の伝送部分とし、かつ、
    前記凹溝内又はその近傍に、該凹溝に沿って少なくとも
    ２本の電気伝導体が平行かつ互いに離間させて配設した
    ことを特徴とする伝送回路。
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