JPH02152173A

JPH02152173A - マイクロ波共平面線路接栓

Info

Publication number: JPH02152173A
Application number: JP30539088A
Authority: JP
Inventors: Osamu Mitomi; 修三冨; Mitsuaki Yanagibashi; 柳橋　光昭; Toshio Suzuki; 俊雄鈴木; Hiromichi Jumonji; 十文字　弘道
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: NTT Inc
Priority date: 1988-12-02
Filing date: 1988-12-02
Publication date: 1990-06-12

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】「産業上の利用分野Ｊ本発明は、広帯域で損失の小さいマイクロ波同軸線路と
平面線路を接続するマイクロ波共平面線路接栓（フィー
ドスルー）に関するものである。

「従来の技術」マイクロ波増幅器や高速外部光変調器のようなマイクロ
波機器においては、半導体や誘電体を基板に搭載した共
平面線路が多く用いられている。

この共平面線路に外部機器からのマイクロ波信号を入出
力しようとする場合、通常、同軸線路が用いられるため
、これらの入出力部に、同軸線路と共平面線路を接続す
るためのマイクロ波接栓が用いられる。

従来のマイクロ波接栓における同軸線路と共平面線路の
接続部の構成例を第１０図および第１１図に示す。

第１０図は、共平面線路としてコプレーナ線路（ｃｐｗ
）を用いた場合、第１１図は非対称コプレーナストリッ
プ線路（ＡＣＰＳ）を用いた場合の−例を示す。第１０
図で、■は同軸線路部分、２，３は同軸線路の中心導体
およびアース導体、４．５はコプレーナ線路°の中心導
体およびアース導体、６は例えばＳ　ｉ、ＧａＡｓ、Ｌ
　ｉＮｂ　０３のような半導体あるいは誘電°体等から
構成される基板、７，８は同軸−共平面線路接続部の中
心導体およびアース筐体、９は同軸線路と共平面線路を
電気的に接続するための半田あるいは銀ペースト等の接
続材である。また第１１図で、１０．ｌｌは非対称コプ
レーナストリップ線路の中心導体およびアース導体であ
る。

この場合、同軸線路の中心導体径ａ、アース導体内径ｂ
、および共平面線路の中心導体幅Ｗ、中心導体−アース
導体間ギャップｇの大きさは通常、特性インピーダンス
２が５０Ωになるように設定される。

［発明が解決しようとする課題Ｊ第１２図は、第１０図の従来例において、第１の同軸線
路１および第２の共平面線路４，５，１０．１１の断面
図であり、中心導体とアース導体間のマイクロ波の電気
力線１２の分布状態（モード形状）を示す。第１３図は
コプレーナ線路、第１４図は非対称コプレーナストリッ
プ線路の場合を示す。第１２図ないし第１４図を比較す
ると分かるように、電気力線のモード形状は、同軸線路
の場合と、共平面線路の場合では大きく異なる。

このため、マイクロ波機器の入出力部にマイクロ波信号
を入出力させる場合、第１０図の同軸−共平面線路接続
部７でマイクロ波モード変換に伴つ電力伝搬損失が生じ
る。この場合、接続部の中心導体７やアース筐体のわず
かな形状のばらつきや、同軸線路ｌと共平面回路の接続
材料９の形状不具合により、このモード変換損失の大き
さが大きく異なり、また、伝搬損失の周波数特性にリッ
プルが生じたり、あるいは高周波数の信号に対して、こ
の接続部７で放射損失が大きくなり、動作帯域を制限す
る等の問題が生じていた。

本発明の目的は、以上の従来の問題を解決した、低損失
で広帯域のマイクロ波共平面線路接栓を提供することに
ある。

「課題を解決するための手段」本発明は、同軸線路と共平面線路の接続部に、同軸線路
のアース導体を半割り状の構造にした共平面線路接栓を
設けたことを特徴とする。

「作用」上記構成によると、同軸線路を半割り形状にしであるの
で、マイクロ波のモード形状が、同軸線路と共平面線路
のモード形状の中間的な状態になる。これにより、同軸
線路から共平面線路へのモード形状変換に伴う損失が小
さくなり、また高周波信号の放射損失を抑えることが可
能になるので、低損失で広帯域のマイクロ波共平面線路
接栓を実現できる。

「実施例」第１図は、本発明の一実施例の構成図であり、同軸線路
と共平面線路基板との間に共平面線路接栓を配置させる
例である。なお、従来例と同一構成部分は同一符号で表
している。

第１図において、１３は共平面線路接栓部１４の中心導
体、１５はアース導体、１６は共平面線路のアース導体
と接続されるアース筺体面である。

この場合、アース導体１５は同軸線路部１のアース導体
３を半割りにした形状にしてあり、共平面線路接栓部１
４の中心導体１３およびアース導体の直径ａ、ｂの大き
さは、ある所定の特性インピーダンスとなるように設定
されている。また共平面線路の基板６は、アース筐体面
１６に密着するように構成される。

第２図は、第１図に示された本発明の一実施例における
、共平面接栓部１４の断面図であり、マイクロ波の電気
力線１２のモード形状を示す図である。図示のように、
電気力線は、アース導体１５側に集中した分布をとり、
共平面線路と同軸線路のモード形状（第１２図ないし第
１４図参照）の中間的な形状になる。

第３．４．５図は、第１図の一実施例において、各種共
平面線路を接続する場合の共平面線路部の断面図であり
、共平面線路接栓と共平面線路の配装置を説明した図で
あって、第３図は、コプレーナ線路、第４図は、非対称
コプレーナストリップ線路、第５図は、スロット線路を
接続する場合の図である。

なお第５図において、１７はスロット線路の中心導体、
１８はスロット線路のアース導体を表すものとする。

第６図および第７図は、本発明の他の実施例を表す図で
あり、共平面線路の基板面上におおいかぶさるように共
平面線路接栓を配置させる場合である。第６図は全体の
構成を示す斜視図、第７図は本発明の共平面線路接栓部
の断面図である。

ここで、１９は共平面線路接栓部２０の中心導体、２１
はアース導体であり、これらの大きさａ。

ｂはある所定の特性インピーダンスになるように設定さ
れる。この場合、接栓部２０において、マイクロ波電気
力線の一部が共平面線路基板中にも分布されるのでモー
ド形状の変換が低損失になり、マイクロ波透過損失の周
波数特性が優れた共平面線路接栓を実現できる。

以上の実施例において、中心導体、アース導体の大きさ
ａ、ｂと、その時の線路の特性インピーダンスＺｒの関
係を、等角写像法（参考文献；佐々木達治部著「等角写
像の応用」現代工学社出版）を用いて計算した例を第８
図に示す。ここで、■は第１２図に示す従来の同軸線路
の場合、■は第２図に示す本発明の一実施例による接栓
部の場合、■は第６図および第７図に示す本発明の他の
実施例による接栓部の場合である。なお、接栓部の中心
導体とアース導体間のギャップの比誘電率ε１−１、第
６図および第７図の基板６の比誘電率ε１＝１８として
いる。これらの図から分かるよう′に、ａ／ｂの大きさ
により、特性インピーダンスＺｔの大きさを任意に設定
することができる。

通常、同軸線路と共平面線路との特性インピーダンスは
同じ大きさになるようにマイクロ波機器は構成される。

この場合、共平面線路接栓の特性インピーダンスもその
大きさに設定すれば低損失な特性を実現することができ
る。

同軸線路と共平面線路との特性インピーダンスが異なる
場合、共平面線路接栓部の特性インピーダンスＺｔは、
それらの中間の大きさに設定すれば良い。また、特に、
第１．６図中に示す接栓部の長さりを例えばマイクロ波
信号の波長λ（７）　１／４の長さに設定し、特性イン
ピーダンスＺ、を１１ｍ　　（Ｚｃ、Ｚ、：同軸線路お
よび共平面線路の特性インピーダンス）の大きさに設定
すると、この共平面線路接栓は、モード形状変携のみな
らず、インピーダンス変換機能も有することになり、極
めて低損失な特性を実現できることは自明である。

第９図は、本発明の一実施例の特性を表した図である。

ここで、共平面線路としてニオブ酸リチウム基板上に形
成した非対称フブレーナストリップ線路を構成した場合
であり、■は従来の場合、■は第４図に示す本発明の実
施例の場合を示している。各線路の特性インピーダンス
は５ｏΩに設定している。図中の破線は、共平面線路の
透過損失を表している。第９図に示す破線と実線との差
が共平面線路接栓部の透過損失になる。第９図から明ら
かなように、■の従来構成例では、周波数が１０ＧＨｚ
　　以上で損失のリップルが生じており、３ｃｌＢ帯域
は約１０　Ｇ　Ｈｚ　　である。■の本発明による構成
例では、■の場合のような大きな損失リップルがなくな
っており、透過損失が比較的小さくなっている。この時
の３ｄＢ帯域は約ＩＦ３　ＣＩ−１ｚになっており、広
帯域な特性が実現している。

なお、以上で説明した本発明の実施例の他に、共平面線
路のかわりに、マイクロストリップ線路のような平面線
路に本発明を適用しても同様の効果を得ることができる
。本発明による共平面線路接栓・部において、中心導体
とアース導体の間に誘電体を挿入して構成しても良い。

また、接栓部において、主に、中心導体が円形、アース
導体が半割りの円形の場合について以上の実施例では説
明したが、これらの形状を例えば方形等の別の形状にし
ても同様の効果を得ることができる。

さらに、接栓部の中心導体とアース導体の大きさａ、ｂ
を適当に小さく設定すれば、マイクロ波帯のみならず、
ミリ波帯以上の信号に対しても本発明が有効なことは自
明である。

「発明の効果」以上説明したように、本発明では、同軸線路と共平面線
路との接続部に、同軸線路を半割りにした形状の共平面
線路接栓を用いているので、マイクロ波のモード変換に
伴う損失を小さくすることが可能なって、広帯域な特性
を実現することができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のマイクロ波共平面線路接栓の一実施例
の構成図、第２図は一実施例の共平面線路部の断面およ
び電気力線の分布を示す図、第３゜４．５図は、それぞ
れ、一実施例の共平面線路接栓に各種の共平面線路を接
続した場合の例を示す共平面線路部の断面図、第６図は
本発明の共平面線路接栓の他の実施例の構成を示す斜視
図、第７図は本発明の他の実施例の共平面線路接栓の断
面図、第８図は本発明の実施例の共平面線路接栓部の中
心導体、アース導体の大きさと特性インピーダンスの関
係を示す図、第９図は共平面線路接栓の従来例と本発明
の一実施例の特性を比較した図、第１０図はマイクロ波
共平面線路接栓の一従来例の構成を示す斜視図、第１１
図はマイクロ波共平面線路接栓の他の従来例の構成を示
す斜視図、第１２図ないし第１４図は、それぞれ、−従
来例の線路、同軸線路、共平面線路のにおけるマイクロ
波の電気力線の分布状態を示す断面図である。ｌ・・・・・・同軸線路、２・・・・・・同軸線路の中
心導体、３・・・・・・同軸線路のアース導体、４・・
・・・・コプレーナ線路の中心導体、５・・・・・・コ
プレーナ線路のアース導体、６・ｌ・・・・基板、７・・・・・・共平面線路接続部の中心導体、８・・・
・・・共平面線路接続部のアース筐体、９・・・・・・
接続用材料、１０・・・・・・非対称フブレーナストリップｆｉ路の
中心導体、１１・・・・・・非対称コプレーナストリップ線路のア
ース導体、１２・・・・・・マイクロ波電気力線、１３・・・・・
・共平面線路接続部の中心導体、４・・・・・・共平面
線路接栓部、５・・・・・・共平面線路接栓部のアース導体、６・・
・・・・アース［［ｊ、７・・・・・・スロット線路の中心導９体、８・・・・
・・スロット線路のアース導体、９・・・・・・共平面
線路接栓部の中心導体、０・・・・・・共平面線路接栓
部、１・・・・・・共平面線路接栓部のアース導体。第１図出願人　　日本電信電話株式会社第２図第３図第４図第８図ｂ／ａ第７図第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】第１の中心導体と、該第１の中心導体を囲むように配置
された第１のアース導体とで少なくとも構成される第１
のマイクロ波線路と、基板面状に形成された第２の中心
導体と、該基板面上に形成された第２のアース導体で少
なくとも構成される第２のマイクロ波共平面線路と、少なくとも、前記第１の中心導体と第２の中心導体とを
接続する第３の中心導体と、前記第１のアース導体と第
２のアース導体とを接続する第３のアース導体で構成さ
れる第３のマイクロ波線路より構成される第３のマイク
ロ波共平面線路接栓において、第３の中心導体の周りの
一部を囲むように第３のアース導体を配置させたことを
特徴とするマイクロ波共平面線路接栓。