JP6115305B2

JP6115305B2 - 終端器

Info

Publication number: JP6115305B2
Application number: JP2013105866A
Authority: JP
Inventors: 晃洋安藤; 実人木村
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2013-05-20
Filing date: 2013-05-20
Publication date: 2017-04-19
Anticipated expiration: 2033-05-20
Also published as: JP2014229963A

Description

本発明は、マイクロ波またはミリ波帯の高周波回路に用いられ、伝送線路を伝搬する高周波信号を吸収するための終端器に関するものである。

マイクロ波終端器またはミリ波終端器（以下、終端器と略す）は、伝送線路を伝搬するマイクロ波帯の高周波信号を吸収する。終端器は、マイクロ波回路を含む高周波回路に広く用いられている。

一方、マイクロストリップ線路の線路導体と地導体の間を、該線路導体よりも幅の広い抵抗体で接続し、線路導体の幅に合わせて抵抗体の幅を徐々に広げることによって、インピーダンスの不整合を解消する終端器が知られている（例えば特許文献１参照）。

特開２００５−２６０４５４

しかしながら、特許文献１に示されるような従来の終端器は、マイクロストリップ線路の端部に該線路導体より幅の広い抵抗膜を接続している。このため、入力電力の増加に伴い整合をとるための線路導体が大型化し、整合できる帯域が狭くなってしまうという問題があった。

また、線路導体と該線路導体よりも幅の広い導体を接続し、この幅の広い導体を抵抗体に接続することで、終端器の広帯域化を図ることができる。しかし、この場合は線路導体の広がる箇所から抵抗膜までの距離を同じとすることはできず、抵抗体における発熱分布を均一とすることはできない。このため耐電力は最も発熱が集中する部分に依存する。

本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、インピーダンス整合できるマイクロ波の帯域を広くするとともに、均等な発熱分布を得ることにより高耐電力を実現することを目的とする。

本発明による終端器は、線路導体、接続導体パターンおよび接地導体パターンが接合された複数の層で形成され、それぞれの層間をそれぞれ第１の導体ビアおよび複数の第２の導体ビアによって接続した多層基板と、上記多層基板に形成された抵抗体と、を備え、上記接続導体パターンは、上記第１の導体ビアにより上記線路導体に接続されるとともに、上記複数の第２の導体ビアにより上記抵抗体に接続され、上記接地導体パターンは、上記抵抗体に接続されたものである。

本発明によれば、終端器のインピーダンスを広帯域に整合するとともに、終端器に入力されたマイクロ波による発熱分布を均等化することができる。

実施の形態１による終端器の構成を示す側面図である。実施の形態１による終端器の構成を示す各層の平面図である。実施の形態１による終端器の特性を説明するための小信号特性のシミュレーション結果を示す図である。

実施の形態１．
図１は、この発明に係る実施の形態１による終端器の構成を示す側面図である。図２は、実施の形態１による終端器の構成を示す平面図であり、（ａ）は基板１層目の配線パターンを示した上面図（図１の紙面上方から基板１層目の上面を見た図）、（ｂ）は基板２層目のパターンを示した上面透視図（図１の紙面上方から基板２層目の上面を透視した図）である。図２（ｃ）は基板３層目のパターンを示した上面透視図（図１の紙面上方から基板３層目の上面を透視した図）である。図２（ｄ）は基板４層目のパターンを示した上面透視図（図１の紙面上方から基板４層目の上面を透視した図）である。

図１、２において、実施の形態１による終端器５００は、基板１層目から基板４層目までの積層された基板として構成される。基板１層目１０、基板２層目２０、基板３層目３０及び基板４層目４０は、電子回路が形成された多層基板を構成している。基板１層目１０、基板２層目２０、基板３層目３０及び４層目４０は、この順番を保ったまま任意の層数からなる多層基板の層に隣接して配置される。基板１層目には電力の入力側線路としてマイクロストリップ線路２が配置されている。基板１層目１０のマイクロストリップ線路２は、導電性のビア（ＶＩＡ）１により基板３層目３０の円形導体パターン３に接続される。ここで基板２層目２０の導体パターンは基板１層目１０のマイクロストリップ線路２の接地導体パターン４となっている。また、ビア１は接地導体パターン４における導体部が円形に刳り貫かれた部分に配置されており、接地導体パターン４と電気的に非接触となっている。

基板３層目３０は、円形導体パターン３からなる。円形導体パターン３における上側の
表面は、マイクロストリップ線路２に接続する導体ビア１が接続されている。また、円形
導体パターン３における下側の表面（裏面）は、導体ビア５が上側表面の導体ビア１から
一定の距離をとった円上（円形導体パターン３の外周に沿った部位および当該外周よりも
内側部位）に複数本形成されている。円形導体パターン３に接続された導体ビア５は、基
板４層目４０の抵抗体パターン６に接続されている。

基板４層目４０の抵抗体パターン６の周囲は、接地導体パターン１００が形成されており、基板２層目の接地導体パターン４とも接続されており同電位である。接地導体パターン４と接地導体パターン１００は、図示しないビア（ＶＩＡ）により接続されている。

ここで入力側線路としている基板１層目１０のマイクロストリップ線路２はストリップ線路に置き換えた場合でも同様の機能を果たす。他にトリプレート線路や導波管でも同様の機能を果たす。そのほかの電力が伝搬できる線路であれば基板１層目１０のマイクロストリップ線路は置き換えることが可能である。

図３は、上記効果を確認するために行った小信号特性のシミュレーション結果である。図３(a)及び(b)は長方形の抵抗体の１辺にマイクロストリップ線路より電力が供給される従来構造に対するシミュレーション結果を、図３(c)及び(d)は図１に示した構造に対するシミュレーション結果をそれぞれ示す。シミュレーションには有限要素法電磁界シミュレーションを用いた。

図３に示した(a)及び(c)のグラフはスミスチャートで周波数8GHzから12GHzの特性を示している。50Ωである円の中心に対して(c)は(a)に対して内側を回っており、整合が取れている。また、グラフの横軸は周波数を示しており、縦軸に反射損失を示している。反射損失15dB以下で見ると図３(d)は(b)に対して広い周波数にわたって、広帯域に良好な反射が得られていることが確認できる。

実施の形態１による終端器は、多層基板の構造を用いて入力側線路と異なる層に抵抗体を配置したことを特徴とするもので、多層基板を樹脂で形成しても良いし、他の多層を構成できる基板材料によりたとえばＬＴＣＣ（：Low Temperature Co-fired Ceramics；低温焼成基板）やＨＴＣＣ（High Temperature Co-fired Ceramics；高温焼成基板）において構成してもよい。また基板１層目、基板２層目、基板３層目及び基板４層目のうち、複数層を別材料によって構成してもよい。これにより例えば基板１層目、基板２層目及び基板３層目を材料価格の高いセラミック基板でなく材料価格のより安い樹脂基板で構成することができるので、基板全体をセラミック基板で構成する場合に比べて、より安価に高周波電力終端器を構成することもできる。

以上説明した通り、実施の形態１による終端器は、線路導体（マイクロストリップ線路２）、導体パターンおよび接地導体パターン（接地導体パターン４）が接合された複数の層で形成され、それぞれの層間をそれぞれ導体ビア（５）によって接続した多層基板と、上記多層基板に形成された抵抗体（抵抗体パターン６）と、を備え、上記導体パターンは、上記導体ビアにより上記線路導体に接続される接続導体パターン（円形導体パターン３）を形成し、上記接続導体パターンは、上記導体ビアにより上記抵抗体に接続され、上記接地導体パターンは、上記抵抗体に接続されたことを特徴とする。

また、上記接続導体パターン（円形導体パターン３）は、上下層にそれぞれ配置された第１の接地導体パターン（４）、第２の接地導体パターン（１００）に挟まれている。また、上記第１の接地導体パターン（４）は、上記線路導体とともにマイクロストリップ線路（２）またはトリプレート線路を構成し、上記線路導体と上記接続導体パターンを接続する導体ビアを非接触に取り囲むように配置され、上記第２の接地導体パターン（１００）は、上記抵抗体（抵抗体パターン６）と同一面に形成される。また、上記接続導体パターン（円形導体パターン３）は円形状であって、上記抵抗体（抵抗体パターン６）は円形状である。なお、上記線路導体（マイクロストリップ線路２）は整合回路を有している。

このように実施の形態１の高周波電力終端器５００は、抵抗体が形成された基板４層に複数の導体ビアを接続することによって、入力側主線路から熱に変換する抵抗体までの距離を完全に均一にすることで広帯域の整合かつ均等な発熱分布を得ることができる。

１導体ビア、２マイクロストリップ線路、３円形導体パターン、４接地導体パターン、５導体ビア、６抵抗体パターン、１０基板１層目、２０基板２層目、３０基板３層目、４０基板４層目、１００接地導体パターン、５００高周波電力増幅器。

Claims

線路導体、接続導体パターンおよび接地導体パターンが接合された複数の層で形成され、それぞれの層間をそれぞれ第１の導体ビアおよび複数の第２の導体ビアによって接続した多層基板と、
上記多層基板に形成された抵抗体と、
を備え、
上記接続導体パターンは、上記第１の導体ビアにより上記線路導体に接続されるとともに、上記複数の第２の導体ビアにより上記抵抗体に接続され、
上記接地導体パターンは、上記抵抗体に接続された
ことを特徴とする終端器。
上記接続導体パターンは、上下層にそれぞれ配置された第１、第２の接地導体パターンに挟まれたことを特徴とする請求項１記載の終端器。
上記第１の接地導体パターンは、上記線路導体とともにマイクロストリップ線路またはトリプレート線路を構成し、上記線路導体と上記接続導体パターンを接続する第１の導体ビアを非接触に取り囲むように配置され、
上記第２の接地導体パターンは、上記抵抗体と同一面に形成されたことを特徴とする請求項２記載の終端器。
上記接続導体パターンは円形状であって、上記抵抗体は円形状であることを特徴とする請求項１から請求項３の何れか１項に記載の終端器。
上記線路導体は、整合回路を具備したことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか１項に記載の終端器。