JP5473688B2

JP5473688B2 - 伝送線路

Info

Publication number: JP5473688B2
Application number: JP2010056342A
Authority: JP
Inventors: 幸司澁谷; 成一斉藤; 剛小林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-03-12
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2014-04-16
Anticipated expiration: 2030-03-12
Also published as: JP2011192745A

Description

この発明は、差動配線を備えた伝送線路に関し、特に不要放射を低減するための新規な改良技術に関するものである。

近年、デジタル機器の高速化にともない、誘電体基板上に設けられた信号線からの不要放射が問題となってきている。
従来から、このような不要放射を抑制するために、補助線路に反転信号を伝送させる方式が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
また、この種の技術において、一般的には、正相信号線および逆相信号線を近接させた差動配線を用いる方式が用いられている（たとえば、非特許文献１参照）。

特開平１１−２５１７７９号公報

電子情報通信学会論文誌Ｂ、Ｖｏｌ．Ｊ８７−Ｂ、Ｎｏ．１１、ｐｐ．１９２６−１９３５

従来の伝送線路においては、非特許文献１に記載の差動配線の場合、非特許文献１にも記載されているように、ある程度の不要放射が生じるので、さらに低放射が要求される機器への適用は困難になるという課題があった。
また、特許文献１に記載の補助線路を用いる方式は、設計が難しいうえ、不要放射の抑制効果も、非特許文献１に記載の一般的な差動配線よりも低いという課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、誘電体基板上に設けられた信号線において、一般的な差動配線よりも不要放射の抑制効果を向上させた伝送線路を得ることを目的とする。

この発明は、誘電体と、前記誘電体上に並設された正相信号線および逆相信号線からなる第１の正相逆相信号線対と、前記第１の正相逆相信号線対と同じ断面構造を有し、かつ前記第１の正相逆相信号線対に対して線対称の相位置となるように、前記誘電体上に並設された正相信号線および逆相信号線からなる第２の正相逆相信号線対とを備え、前記第１および第２の正相逆相信号線対の４本の信号線によって差動伝送が行われるように構成され、また、前記第１および第２の正相逆相信号線対と同じ線路構造を有し、かつ前記第１および第２の正相逆相信号線対に対して逆相関係の位置となるように、前記誘電体上にそれぞれ並設された第３および第４の正相逆相信号線対を備え、さらに、前記第１の正相逆相信号線対と前記第２の正相逆相信号線対との間に位置するように、前記誘電体上に配設された第１のＧＮＤ導体と、前記第１のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第１の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された第２のＧＮＤ導体と、
前記第１のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第２の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された第３のＧＮＤ導体と、前記第３の正相逆相信号線対と前記第４の正相逆相信号線対との間に位置するように、前記誘電体上に配設された第４のＧＮＤ導体と、前記第４のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第３の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された前記第３のＧＮＤ導体と、前記第４のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第４の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された第５のＧＮＤ導体とを備え、前記第１のＧＮＤ導体と前記第１の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第１のＧＮＤ導体と前記第２の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第２のＧＮＤ導体と前記第１の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第３のＧＮＤ導体と前記第２の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第４のＧＮＤ導体と前記第３の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第４のＧＮＤ導体と前記第４の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第３のＧＮＤ導体と前記第３の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第５のＧＮＤ導体と前記第４の正相逆相信号線対との間の距離とは、互いに等しい値に設定されたことを特徴とする伝送線路等にある。

この発明によれば、第１および第２の正相逆相信号線対の４本の信号線（差動配線）が、第１の正相逆相信号線対の２本の信号線（差動配線）に対し、逆極性を有する第２の正相逆相信号線対の２本の信号線（差動配線）が追加された構造とすることにより、遠方で不要放射が打ち消されるので、十分に不要放射を抑制することができる。

この発明の実施の形態１に係る伝送線路を示す断面図である。この発明の実施の形態２に係る伝送線路を示す断面図である。この発明の実施の形態３に係る伝送線路を示す断面図である。この発明の実施の形態４に係る伝送線路を示す断面図である。この発明の実施の形態５に係る伝送線路を示す断面図である。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の好適な実施の形態について説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係る伝送線路を示す断面図である。
図１において、地導体板１の上には、誘電体２が積層されている。
誘電体２の上には、正相信号が伝送される正相信号線（以下、単に「信号線」ともいう）３ｐと、逆相信号が伝送される逆相信号線（以下、単に「信号線」という）３ｎとが並設されており、信号線３ｐ、３ｎにより第１の正相逆相信号線対（差動配線）が構成されている。

また、誘電体２の上には、正相信号が伝送される正相信号線（以下、単に「信号線」ともいう）４ｐと、逆相信号が伝送される逆相信号線（以下、単に「信号線」という）４ｎとが並設されており、信号線４ｐ、４ｎにより第２の正相逆相信号線対（差動配線）が構成されている。

信号線４ｐ、４ｎからなる第２の正相逆相信号線対は、信号線３ｐ、３ｎからなる第１の正相逆相信号線対と同じ断面構造を有し、かつ第１の正相逆相信号線対に対して線対称の相位置となるように並設されている。

すなわち、４本の信号線のうちの内側の２本（第１の正相逆相信号線対の信号線３ｎ、およびこれに対向する第２の正相逆相信号線対の信号線４ｎ）には、それぞれ逆相信号が伝送される。
一方、４本の信号線のうちの外側の２本（第１の正相逆相信号線対の信号線３ｐ、およびこれに対向する第２の正相逆相信号線対の信号線４ｐ）には、それぞれ正相信号が伝送される。

つまり、第２の正相逆相信号線対の信号線４ｎは、第１の正相逆相信号線対に近い側に配線されて、第１の正相逆相信号線対の信号線３ｎと対向しており、信号線３ｐ、４ｐには、それぞれ同じ同相信号が伝送され、信号線３ｎ、４ｎには、それぞれ同じ逆相信号が伝送される。
これにより、４本の信号線は、図１内の左から、正相信号線３ｐ、逆相信号線３ｎ、逆相信号線４ｎ、正相信号線４ｐの並び順となり、１つの差動配線を構成する。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による動作について説明する。
まず、信号線３ｐ、４ｐに同相信号が伝送され、信号線３ｎ、４ｎ逆相信号が伝送された状態において、第１の正相逆相信号線対の信号線３ｐ、３ｎに注目すると、従来の２本の信号線のみからなる差動配線と同様の動作をするので、前述のように、ある程度の不要放射が発生する。

一方、第２の正相逆相信号線対の信号線４ｐ、４ｎに注目すると、信号線３ｐ、３ｎの場合と同様に、従来の２本の信号線のみからなる差動配線と同様の動作をするが、信号線３ｐ、３ｎを伝送する各信号とは極性が逆関係（線対称の相位置）になっているので、不要放射の極性も、信号線３ｐ、３ｎとは逆関係になる。
したがって、信号線３ｐ、３ｎからの不要放射と、信号線４ｐと４ｎからの不要放射とが遠方で打ち消しあうので、４本の信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎの全体からの不要放射は、従来の差動配線構造の場合と比べて著しく抑制される。

以上のように、この発明の実施の形態１（図１）に係る伝送線路は、地導体板１と、地導体板１上に積層された誘電体２と、誘電体２上に並設された正相信号線３ｐおよび逆相信号線３ｎからなる第１の正相逆相信号線対と、第１の正相逆相信号線対と同じ断面構造を有し、かつ第１の正相逆相信号線対に対して線対称の相位置となるように、誘電体２上に並設された正相信号線４ｐおよび逆相信号線４ｎからなる第２の正相逆相信号線対とを備え、第１および第２の正相逆相信号線対の４本の信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎによって差動伝送が行われるように構成されている。

このように、誘電体２上に設けられた正相および逆相の２本の信号線３ｐ、３ｎからなる差動配線に対し、この差動配線と同じ断面構造を有し、かつ正相および逆相の信号を入れ替えた逆極性関係にある、新たな正相および逆相の２本の信号線４ｐ、４ｎからなる差動配線を追加並設した構成とすることにより、遠方で不要放射が打ち消されるので、十分に不要放射を抑制することができる。
したがって、一般的な２本の信号線のみの差動配線よりも不要放射の抑制効果を向上させた伝送線路を得ることができる。

実施の形態２．
なお、上記実施の形態１（図１）では、第２の正相逆相信号線対（信号線４ｐ、４ｎ）のみを追加配設したが、図２のように、第１および第２の正相逆相信号線対の相互間および両側に、第１〜第３のＧＮＤ導体１１〜１３を追加配設してもよい。
図２はこの発明の実施の形態２に係る伝送線路を示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図２において、信号線３ｎと信号線４ｎとの間には、第１のＧＮＤ導体１１が配設されており、第１および第２の正相逆相信号線対の全体の両側には、第２および第３のＧＮＤ導体１２、１３が配設されている。
第１〜第３のＧＮＤ導体１１〜１３は、各信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎに対して所定間隔で対向するように、誘電体２の上に並設されている。３ｎと１１、４ｎと１１、３ｐと１２、４ｐと１３の間隔はすべて等しいとする。

すなわち、第１のＧＮＤ導体１１と第１の正相逆相信号線対との間の距離と、第１のＧＮＤ導体１１と第２の正相逆相信号線対との間の距離とは、互いに等しい値Ｄ１に設定されている。
また、第２のＧＮＤ導体１２と第１の正相逆相信号線対との間の距離と、第３のＧＮＤ導体１３と第２の正相逆相信号線対との間の距離とは、互いに等しい値Ｄ２に設定されている。さらに、各距離Ｄ１、Ｄ２の間には、Ｄ１＝Ｄ２の関係が成立している。

前述の実施の形態１（図１）においては、信号線３ｎと信号線４ｎとの間に結合が生じると、正相と逆相とが非対称となることから、コモンモード放射が増大する可能性があった。
しかし、この発明の実施の形態２（図２）においては、信号線３ｎと信号線４ｎとの間に第１のＧＮＤ導体１１を並設し、線路全体の両側に、第２および第３のＧＮＤ導体１２、１３を並設することにより、電磁界分布の対称性が向上するので、コモンモード放射が増大するのを抑制することができる。

以上のように、この発明の実施の形態２（図２）に係る伝送線路は、前述（図１）の構成に加えて、第１の正相逆相信号線対と第２の正相逆相信号線対との間に位置するように、誘電体２上に配設された第１のＧＮＤ導体１１と、第１のＧＮＤ導体１１側とは反対側に位置し、かつ第１の正相逆相信号線対に対向するように、誘電体２上に配設された第２のＧＮＤ導体１２と、第１のＧＮＤ導体１１側とは反対側に位置し、かつ第２の正相逆相信号線対に対向するように、誘電体２上に配設された第３のＧＮＤ導体１３とを備えている。

また、第１のＧＮＤ導体１１と第１の正相逆相信号線対との間の距離と、第１のＧＮＤ導体１１と第２の正相逆相信号線対との間の距離とは、互いに等しい値Ｄ１に設定され、第２のＧＮＤ導体１２と第１の正相逆相信号線対との間の距離と、第３のＧＮＤ導体１３と第２の正相逆相信号線対との間の距離とは、互いに等しい値Ｄ２に設定され、さらに、Ｄ１＝Ｄ２の関係が成立しているので、電磁界分布の対称性が向上し、コモンモード放射が増大するのを抑制することができる。

実施の形態３．
なお、上記実施の形態１（図１）では、誘電体２を積層するための地導体板１を設けたが、図３のように、地導体板１を削除してもよい。
図３はこの発明の実施の形態３に係る伝送線路を示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。
図３において、前述との相違点は、地導体板１が取り除かれた点のみである。

前述の実施の形態１（図１）の構成においては、差動配線として動作しているので、図３のように、地導体板１が存在していなくても信号伝送が可能であり、前述と同等の作用効果を奏することができる。
また、この発明の実施の形態３によれば、地導体板１を不要とすることにより、軽量化やコスト低減を実現することができる。

実施の形態４．
なお、上記実施の形態１（図１）では、各信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎを誘電体２の上に並設したが、図４のように、誘電体２の内部に埋設してもよい。
図４はこの発明の実施の形態４に係る伝送線路を示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図４において、前述との相違点は、伝送線路を構成する信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎが誘電体２内に埋め込まれている点のみである。
この発明の実施の形態４（図４）の構成においても、前述と同等の作用効果を奏することができる。
また、伝送線路が誘電体内に埋め込まれているので、各信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎ線路導体の腐食を低減させることができる。

実施の形態５．
なお、上記実施の形態１（図１）では、第２の正相逆相信号線対（信号線４ｐ、４ｎ）のみを追加配設したが、図５のように、さらに、逆相関係となるように、第３および第４の正相逆相信号線対（信号線５ｐ、５ｎ、６ｐ、６ｎ）を追加配設してもよい。
図５はこの発明の実施の形態５に係る伝送線路を示す断面図であり、前述（図１参照）と同様のものについては、前述と同一符号を付して詳述を省略する。

図５において、第３の正相逆相信号線対は、正相信号を伝送する正相信号線（以下、単に「信号線」ともいう）５ｐと、逆相信号を伝送する逆相信号線（以下、単に「信号線」ともいう）５ｎとにより構成されており、信号線５ｐ、５ｎは、誘電体２の上に並設されている。

同様に、第４の正相逆相信号線対は、正相信号を伝送する正相信号線（以下、単に「信号線」ともいう）６ｐと、逆相信号を伝送する逆相信号線（以下、単に「信号線」ともいう）６ｎとにより構成されており、信号線６ｐ、６ｎは、誘電体２の上に並設されている。

第３および第４の正相逆相信号線対は、互いに線対称の相位置となるように、かつ第３および第４の正相逆相信号線対に対しても、逆相関係となるように配設されている。
すなわち、信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎからなる前述（図１）の伝送線路の近傍に、この伝送線路と同じ断面構造を有し、正相信号と逆相信号とを逆にした信号線５ｎ、５ｐ、６ｎ、６ｐからなる配線を並設した構成からなる。

前述（図１）の実施の形態１においては、信号線３ｐ、３ｎの不要放射と信号線４ｐ、４ｎの不要放射とが打ち消しあうことによって、４本の信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎの全体からなる伝送線路の不要放射が抑制されたが、不要放射が完全に打ち消しあうわけではなく、ある程度の不要放射が発生する。

しかし、この発明の実施の形態５（図５）においては、信号線５ｎ、５ｐ、６ｎ、６ｐからなる追加配線は、各信号の極性が信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎとは逆関係になるように配設されているので、不要放射の極性も逆となる。

この結果、遠方では、信号線５ｎ、５ｐ、６ｎ、６ｐからなる配線の不要放射と、信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎからなる配線の不要放射とが打ち消しあい、８本の信号線３ｐ、３ｎ、４ｐ、４ｎ、５ｎ、５ｐ、６ｎ、６ｐの全体からの不要放射は、前述の実施の形態１の場合よりも著しく抑制されるという効果が得られる。

また、前節で示したような、既設の線路構造の正相信号と逆相信号とを入れ替えた線路構造を、既設の線路構造に並設するという手順を繰り返し行うことにより、さらに不要放射が小さい線路構造を実現できることは言うまでもない。

以上のように、この発明の実施の形態５（図５）に係る伝送線路は、前述（図１）の構成に加えて、第１および第２の正相逆相信号線対と同じ線路構造を有し、かつ第１および第２の正相逆相信号線対に対して逆相関係の位置となるように、誘電体２上にそれぞれ並設された第３および第４の正相逆相信号線対（信号線５ｎ、５ｐ、６ｎ、６ｐ）を備えているので、さらに確実に不要放射を抑制することができる。

なお、上記実施の形態２〜５では、それぞれ、前述の実施の形態１の構成に適用した場合を示したが、各実施の形態２〜５を任意に重複して適用可能なことは言うまでもない。

１地導体板、２誘電体、３ｐ、４ｐ、５ｐ、６ｎ正相信号線、３ｎ、４ｎ、５ｎ、６ｎ逆相信号線、１１第１のＧＮＤ導体、１２第２のＧＮＤ導体、１３第３のＧＮＤ導体。

Claims

誘電体と、
前記誘電体上に並設された正相信号線および逆相信号線からなる第１の正相逆相信号線対と、
前記第１の正相逆相信号線対と同じ断面構造を有し、かつ前記第１の正相逆相信号線対に対して線対称の相位置となるように、前記誘電体上に並設された正相信号線および逆相信号線からなる第２の正相逆相信号線対とを備え、
前記第１および第２の正相逆相信号線対の４本の信号線によって差動伝送が行われるように構成され、また、
前記第１および第２の正相逆相信号線対と同じ線路構造を有し、かつ前記第１および第２の正相逆相信号線対に対して逆相関係の位置となるように、前記誘電体上にそれぞれ並設された第３および第４の正相逆相信号線対を備え、さらに、
前記第１の正相逆相信号線対と前記第２の正相逆相信号線対との間に位置するように、前記誘電体上に配設された第１のＧＮＤ導体と、
前記第１のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第１の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された第２のＧＮＤ導体と、
前記第１のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第２の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された第３のＧＮＤ導体と、
前記第３の正相逆相信号線対と前記第４の正相逆相信号線対との間に位置するように、前記誘電体上に配設された第４のＧＮＤ導体と、
前記第４のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第３の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された前記第３のＧＮＤ導体と、
前記第４のＧＮＤ導体側とは反対側に位置し、かつ前記第４の正相逆相信号線対に対向するように、前記誘電体上に配設された第５のＧＮＤ導体とを備え、
前記第１のＧＮＤ導体と前記第１の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第１のＧＮＤ導体と前記第２の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第２のＧＮＤ導体と前記第１の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第３のＧＮＤ導体と前記第２の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第４のＧＮＤ導体と前記第３の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第４のＧＮＤ導体と前記第４の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第３のＧＮＤ導体と前記第３の正相逆相信号線対との間の距離と、前記第５のＧＮＤ導体と前記第４の正相逆相信号線対との間の距離とは、互いに等しい値に設定された
ことを特徴とする伝送線路。
前記第１から第４の正相逆相信号線対と、前記第１から第５のＧＮＤ導体とが前記前記誘電体内に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。
地導体板を備え、
前記誘電体は、前記地導体板上に積層されたことを特徴とする請求項１または２に記載の伝送線路。