インピーダンス可変素子及び電子機器
【課題】インピーダンス不整合によって発生する信号成分の反射を抑制することができるインピーダンス可変素子を提供する。
【解決手段】信号伝送線路１１と、この信号伝送線路１１に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料１２と、この誘電体材料１２に電圧を印加するための導体２１とを有し、この導体２１によって誘電体材料１２に電圧ＶＢを印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、導体２１が信号伝送線路１１とは電気的に独立しているインピーダンス可変素子を構成する。
【解決手段】信号伝送線路１１と、この信号伝送線路１１に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料１２と、この誘電体材料１２に電圧を印加するための導体２１とを有し、この導体２１によって誘電体材料１２に電圧ＶＢを印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、導体２１が信号伝送線路１１とは電気的に独立しているインピーダンス可変素子を構成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路に対してインピーダンスを変化させるインピーダンス可変素子、並びに、インピーダンス可変素子を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１Ｇｂｐｓを超えるデジタル信号規格が多数提示されており、様々な機器に搭載されている。
【０００３】
しかしながら、消費者向けの機器においては、部品のコストダウンや小型化のために、高速信号伝送線路上にインピーダンス不連続が存在してしまう場合が多い。
このようなインピーダンス不連続が信号伝送路上に存在していると、デジタル信号に含まれる周波数成分が、反射と伝送損失を起こすことになる。
【０００４】
その他にも、静電保護素子や各種ノイズフィルタ、コネクタやフレキシブル基板の使用が必要となる場合が多く、条件によっては、動作時に信号の立ち上がり時間やインピーダンスが変化することもある。
そのため、伝送波形のアイ開口率の低下や、確定的ジッタの増大等、信号波形品質に関する様々な問題が表れている。
【０００５】
上述の問題に対して、伝送特性の改善を目的として、伝送線路上に可変容量コンデンサやＰＩＮダイオード等で構成する可変インピーダンス回路を組み込み、インピーダンス調整と伝送特性の改善とを実施する手法が、採用されている。
この手法では、素子と伝送線路とが電気的に結合しており、部品特性による制限と寄生成分が含まれてしまうことに加え、パッドやビア配線の影響や製造ばらつきを避けることができない。パッシブイコライザ技術においても、同様な課題を生じる。
【０００６】
また、事前にマイクロストリップライン等で複数のインピーダンスを接続させて、反射を抑制させる手法がある（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この手法は、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合には、対応していない。
【０００７】
さらに、分布定数を用いた手法がある。
この手法は、狭帯域の信号伝送には非常に有効である。
しかし、デジタル信号が広い帯域の周波数成分を含んでいるため、広帯域化のためには多段接続を要する場合が多い。そのため、小型化することは困難である。
【０００８】
さらにまた、基板の誘電体を強誘電体として伝送線路を構成し、信号伝送に用いる信号導体に電圧を印加することにより、比誘電率を変化させる手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、この場合は、マイクロ波の伝送を目的としており、比誘電率の変化の大きさが中心周波数によって限定され、効果は狭い帯域に限定される。
また、電圧を信号導体に印加するために、一般的なデジタル信号伝送においては、線路の一部をＤＣ的に分離して、Ｃ結合（容量結合）させる必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１５０６４４号公報
【特許文献２】特開平７−１１１４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、伝送特性の改善のための手法が、いくつか提案されているが、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合には、対応することが難しかった。
また、対応可能な周波数帯域が狭くなっており、広い帯域の周波数に対応することが難しかった。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑み、インピーダンス不連続によって発生する信号成分の反射を抑制することができ、受信端に伝達する伝送波形のジッタ抑制やアイパターン開口を実現させることが可能な構成のインピーダンス可変素子、並びに、インピーダンス可変素子を備えた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のインピーダンス可変素子は、信号伝送線路と、この信号伝送線路に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料と、この誘電体材料に電圧を印加するための導体とを有し、この導体によって誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、導体が信号伝送線路とは電気的に独立しているものである。
【００１３】
本発明の電子機器は、信号伝送線路と、この信号伝送線路に接続された電子部品とを有し、上記本発明のインピーダンス可変素子を備えたものである。
【００１４】
上述の本発明のインピーダンス可変素子の構成によれば、信号伝送線路に接して電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料が設けられており、導体によってこの誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であることから、導体によって誘電体材料に電圧を印加することにより、素子のインピーダンスを変化させることができる。
また、導体が信号伝送線路とは電気的に独立していることにより、導体からの電圧の印加によって誘電体材料の電気的特性を大きく変化させることが可能になり、インピーダンスの調整範囲を大幅に広くすることができ、誘電体材料の電気的特性を最適化させることができる。これにより、信号伝送線路内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
【００１５】
上述の本発明の電子機器の構成によれば、信号伝送線路と信号伝送線路に接続された電子部品とを有し、本発明のインピーダンス可変素子を備えたことにより、インピーダンス可変素子のインピーダンスを大幅に広く変化させることができ、誘電体材料の電気的特性を最適化させることができる。これにより、信号伝送線路内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述の本発明によれば、信号伝送線路内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
これにより、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができる。
【００１７】
また、インピーダンス可変素子のインピーダンスを大幅に変化させることができるため、広い周波数帯域に対して効果が得られる。
さらにまた、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合にも、対応することが可能になる。
【００１８】
従って、本発明によれば、インピーダンス不連続が存在している信号伝送線路において、伝送特性を改善することが可能になる。
特に、消費者向けの機器において、デジタル信号伝送の際に発生する確定的ジッタの低減とアイ開口率の向上とが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要を説明する。
【００２０】
本発明は、電圧の印加によって比誘電率等の電気的特性が変化する強誘電体等の誘電体材料と、この誘電体材料に電圧を印加するための導体（電極）とを、信号伝送線路（信号線）の周辺に配置してインピーダンス可変素子を構成する。そして、電極への印加電圧を調整することにより、誘電体材料の電気的特性を変化させて、インピーダンスを変化させることを特徴とする。
【００２１】
インピーダンス可変素子のインピーダンスを変化させることにより、信号伝送線路内を伝送されるデジタル信号の波形を変化させることができる。
【００２２】
本発明において用いる誘電体材料としては、電界や磁界の印加により比誘電率等の電気的特性に変化が生じる材料であれば良い。
このような材料としては、例えば、通常の液晶材料やゲル化した液晶材料、誘電異方性を持つ誘電体材料（電圧印加によって異方性を示す誘電体材料）や高分子材料、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やチタン酸バリウム等の圧電材料や強誘電体材料、等が挙げられる。
【００２３】
本発明には、フレキシブル基板を含む基板の信号伝送線路（信号導体）の周辺に、強誘電体及び電極をそれぞれ配置した構成や、誘電体・信号導体・電極がパッケージ化されたデバイスも含まれる。
また、本発明を、差動伝送線路へ適用することも可能である。
【００２４】
前述の通り、構造上回避することができないインピーダンス不連続が存在する場合には、デジタル信号に含まれる周波数成分が、反射と伝送損失を起こす。
そこで、信号伝送線路と、この信号伝送線路に接続された電子部品とを有する電子機器において、特に、インピーダンス不連続を生じている箇所の近傍に、誘電体材料と電極とから構成されるインピーダンス可変素子を配置することにより、電極への印加電圧の制御によって特定の電気的特性を最適化させることができる。
これにより、伝送する高速信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
従って、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができるので、アイパターンの開口率保持とジッタ抑制とを実現することができる。
【００２５】
前記特許文献２に記載された構成では、信号伝送線路（信号導体）に電圧を印加することによって、誘電体材料の誘電率を変化させている。
これに対して、本発明では、電圧を印加するための導体を、信号導体とは別途に電気的に独立して設けて、この別途に設けた導体に電圧を印加することによって、誘電体材料の誘電率を変化させる。これにより、信号伝送線路（信号導体）に電圧を印加する前記特許文献２に記載された構成と比較して、誘電率を大きく変化させることができ、広い周波数帯域に対して効果が得られる。
また、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合にも、対応することが可能になる。
【００２６】
本発明のインピーダンス可変素子は、電圧印加による電気的特性の変化を利用するものであり、誘電率を比較的大きく変化させることができるが、誘電率変化に伴うインピーダンスの可変範囲には限界がある。
そのため、インピーダンス可変素子の中心インピーダンスを決定しておくことが望ましい。
ここで、マイクロストリップラインを例として、特性インピーダンスＺ０と実効比誘電率εreffの近似式を以下に示す。この近似式では、比誘電率をεrとし、導体の幅をｗとし、導体の厚さをｔとし、誘電体の厚さをｈとしている。
【００２７】
ｗ／ｈ＜１の場合
【数１】
【００２８】
ｗ／ｈ＞１の場合
【数２】
【００２９】
比誘電率の可変範囲の中央値で、中心インピーダンスを満足させるｗ，ｈの値を決定する。
元々存在するインピーダンス不連続の４端子パラメータ（Ｓパラメータ等）が既知である場合には、そのＦ行列Ｆｘを導出して、デジタル信号に含まれる周波数帯域の中で、インピーダンス可変素子のＦ行列Ｆとの縦続接続Ｆｓ＝Ｆｘ・Ｆから導かれる、反射係数Ｓ１１が最小となるようなインピーダンスとすれば良い。
【００３０】
以上は、１つのインピーダンス可変素子によって、インピーダンス不連続をキャンセルさせる手法であるが、２つ以上のインピーダンス可変素子でキャンセルさせる場合にも、同様に、縦続接続時の反射係数を最小にさせるように設計する。
【００３１】
本発明のインピーダンス可変素子のインピーダンスの中央値とインピーダンスの可変範囲とは、使用する誘電体の印加電圧による比誘電率の可変範囲から、上述した手法を用いて誘電体の厚さｈ及び信号導体の幅ｗを選択することにより、決定することができる。
【００３２】
そして、対象とする伝送線路上に存在する、ｎ個のインピーダンス不連続の入力側、出力側に各１個、合計２ｎ個のインピーダンス可変素子をそれぞれ配置すると、インピーダンス不連続で発生する全ての反射波をキャンセルさせることができる。
このような配置により、伝送線路の両端での波形改善が可能であり、双方向伝送を行う場合等においては、この構成とする。
【００３３】
本発明は、特に、インピーダンス不連続において反射や伝送損失を生じやすい、信号伝送線路で伝送される信号がデジタル信号である場合に適用して好適である。
【００３４】
本発明のインピーダンス可変素子は、アプリケーションとして、様々な電子機器に適用することが可能である。
【００３５】
特に、本発明のインピーダンス可変素子は、モジュール化した回路ブロックを、多機種の電子機器の製品に流用させる場合（流用設計）において、有効である。
例えば、チューナーブロックや各種マザーボード等の、複数の製品に共通する回路ブロックや高速信号Ｉ／Ｆ回路に適用する場合に有効である。
また、例えば、本発明のインピーダンス可変素子を搭載した回路に対して、接続する回路の特性が異なっている場合にも有効である。
【００３６】
また、本発明のインピーダンス可変素子は、個別の製品に適用する場合においても有効である。
例えば、出荷時に、抜き取り検査を行って、インピーダンスの中心値を確定することにより、製造ばらつきを抑えることができる。
また、伝送特性、波形、インピーダンスをモニタリングする回路を適用し、インピーダンス調整回路にフィードバックさせることにより、誘電体の温度湿度変化、温度による半導体の特性変化等、動作状態や環境変化に伴う波形劣化を回避することが可能になる。
【００３７】
続いて、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
本発明の一実施の形態として、インピーダンス可変素子の概略構成図（内部を透かした平面図）を、図１Ａに示す。
本実施の形態は、基板内にマイクロストリップ形状のインピーダンス可変素子を配置したものである。
【００３９】
図１Ａに示すように、信号伝送線路として、図中左右方向に延びる信号線１１が形成されている。そして、この信号線１１の下方に、電極２１とリファレンスＧＮＤ導体２２（ＧＮＤ）とを配置している。
電極２１は、絶縁体（誘電体）２３によって、リファレンスＧＮＤ導体２２（ＧＮＤ）とは絶縁されている。
そして、電極２１には、外部から電圧ＶＢが印加される構成となっている。
【００４０】
図１Ａの信号線１１に沿った断面における断面図を、図１Ｂに示す。
図１Ｂに示すように、強誘電体層１２の表層に接して信号線１１が配置され、下層にリファレンスＧＮＤ導体２２（ＧＮＤ）と電極２１とが配置されている。
図１Ａ及び図１Ｂに示す構造により、信号線１１と電極２１との電位差を利用して、強誘電体層１２に電場を印加することができる。
【００４１】
強誘電体層１２には、前述した、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やチタン酸バリウム等の強誘電体材料を使用することができる。
【００４２】
上述の本実施の形態のインピーダンス可変素子の構成によれば、信号線１１に接して強誘電体層１２が設けられ、この強誘電体層１２に電圧を印加するための電極２１が配置されているので、電極２１に供給される電圧ＶＢによって強誘電体層１２に電圧（電場）を印加することにより、インピーダンスを変化させることができる。
【００４３】
また、電圧ＶＢが印加される電極２１が、強誘電体層１２によって、信号線１１とは電気的に独立している。これにより、前記特許文献２に記載されている信号線が電圧印加の導体を兼用する構成と比較して、電極２１からの電圧の印加によって強誘電体層１２の比誘電率を大きく変化させることが可能になり、インピーダンスの調整範囲を大幅に広くすることができる。
【００４４】
これにより、信号線１１内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができるので、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができる。
従って、本実施の形態のインピーダンス可変素子によれば、インピーダンス不連続が存在している信号線１１において、伝送特性を改善することが可能になる。
【００４５】
上述の実施の形態では、電圧を印加する電極２１を１個設けていたが、例えば、ストリップラインもしくはコプレーナウェーブガイド構成として、複数の電極を設けた構成とすることも可能である。
また、例えば、電極とリファレンスＧＮＤとを、コンデンサ等で容量結合させておいても良い。
【００４６】
図１に示した実施の形態のインピーダンス可変素子を、（電子機器の）実際の回路に配置した形態を、図２Ａ及び図２Ｂに示す。図２Ａは回路構成図を示しており、図２Ｂは平面図を示している。
【００４７】
図２Ｂに示すように、インピーダンス不連続を生じる電子部品として、インピーダンスがＺａであるバリスタ１００を用いており、このバリスタ１００の両端に、インピーダンスがＺ１，Ｚ２であるインピーダンス可変素子１，２が配置されている。
２つのインピーダンス可変素子１，２の詳細な構成は、図１Ａ〜図１Ｂに示したインピーダンス可変素子と同様である。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、左の第１のインピーダンス可変素子１は、インピーダンスがＺ１であり、右の第２のインピーダンス可変素子２は、インピーダンスがＺ２である。また、バリスタ１００が接続された部分の信号線１１のインピーダンスはＺａであり、外側の部分の信号線１１のインピーダンスはＺ０である。
【００４８】
第１のインピーダンス可変素子１の電極２１には、外部から第１の電圧Ｖ１が供給される。
第２のインピーダンス可変素子２の電極２１には、外部から第２の電圧Ｖ２が供給される。
【００４９】
このような構成としたことにより、第１のインピーダンス可変素子１及び第２のインピーダンス可変素子２によって、バリスタ１００の左右のインピーダンスを変化させて、信号線１１の電気的特性を変化させることができる。
これにより、信号線１１の電気的特性を最適化して、反射係数を低減し、バリスタ１００によるインピーダンス不連続に起因する、反射波の受信端側への伝播を低減・抑制することが可能になる。
【００５０】
本発明の他の実施の形態として、インピーダンス可変素子の概略構成図を、図３Ａ〜図３Ｄに示す。図３Ａは断面図を示し、図３Ｂ及び図３Ｃは途中の層以下の平面図を示し、図３Ｄはインピーダンス可変素子を部品化した模式図を示している。
本実施の形態は、信号導体の周辺に強誘電体を配置したストリップライン構造として、さらに素子をパッケージ化したものである。
【００５１】
図３Ａの断面図に示すように、信号線１１の下層及び上層にそれぞれ接して強誘電体層１２が設けられ、強誘電体層１２を介して、電圧が印加される電極２５，２６が設けられている。さらに、その電極２５，２６を覆って、絶縁層（誘電体層）２７が形成されており、最下層及び最上層に、リファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）が形成されて、インピーダンス可変素子３０を構成している。
【００５２】
即ち、２つの電極２５，２６によって、下層と上層の２層の強誘電体層１２にそれぞれ異なる電圧を印加させて、各強誘電体層１２に電場を印加させる構造を採っている。
そして、各電極２５，２６の外側に、絶縁層（誘電体層）２７を介して、リファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）で挟み込んで、容量結合させている。
【００５３】
さらに、下層の電極２５に印加される電圧と、上層の電極２６に印加される電圧とが、符号が反対の電圧（＋電圧と−電圧）であるように構成する。例えば、下層の電極２５に−電圧を印加し、上層の電極２６に＋電圧を印加する。
【００５４】
信号線１１は、両端が入出力端子Ｔ１，Ｔ２となっている。
下層の電極２５には、端子Ｔ３が設けられている。上層の電極２６には、端子Ｔ４が設けられている。これらの端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が、それぞれ、インピーダンス可変素子３０の外部と電気的に接続できるように構成されている。
また、リファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）に対しては、ＧＮＤの端子Ｔ５（図３Ｄ参照）が設けられる。
【００５５】
即ち、図３Ｄの模式図に示すように、信号入出力端子（Ｔ１，Ｔ２）、＋電極端子及び−電極端子（Ｔ３，Ｔ４）、リファレンスＧＮＤ電極２４（ＧＮＤ）用のＧＮＤの端子Ｔ５、といった合計５端子を有する、インピーダンス可変素子３０の部品が構成される。
このように、信号線１１・強誘電体層１２・電極２５，２６をパッケージ化して、インピーダンス可変素子３０を部品化したことにより、電子機器の様々な箇所に、容易に設置することができる。
【００５６】
上述の本実施の形態のインピーダンス可変素子３０の構成によれば、信号線１１に接して強誘電体層１２が設けられ、この強誘電体層１２に電圧を印加するための電極２５，２６が配置されているので、電極２５，２６に供給される電圧によって強誘電体層１２に電圧（電場）を印加することにより、インピーダンスを変化させることができる。
【００５７】
また、電圧が印加される電極２５，２６が、強誘電体層１２及び絶縁層（誘電体層）２７によって、信号線１１とは電気的に独立している。これにより、前記特許文献２に記載されている信号線が電圧印加の導体を兼用する構成と比較して、電極２５，２６からの電圧の印加によって強誘電体層１２の比誘電率を大きく変化させることが可能になり、インピーダンスの調整範囲を大幅に広くすることができる。
【００５８】
これにより、信号線１１内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができるので、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができる。
従って、本実施の形態のインピーダンス可変素子３０によれば、インピーダンス不連続が存在している信号線１１において、伝送特性を改善することが可能になる。
【００５９】
なお、図３に示した実施の形態のインピーダンス可変素子３０では、伝送線路の下及び上の両方にそれぞれ強誘電体１２・ＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）・電圧を印加する導体（電極）２５，２６を配置したが、本発明では、伝送線路の下或いは上のいずれか一方のみに強誘電体・ＧＮＤ導体・電圧を印加する導体（電極）を配置した構成も含むものである。
【００６０】
また、図３に示した実施の形態では、電極２５，２６の外側に絶縁層（誘電体層）２７を配置してリファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）で挟み込んで容量結合させているが、各電極とリファレンスＧＮＤとを外部でＣ結合させても良く、リファレンスＧＮＤを用いない構造としても良い。
【００６１】
図３に示した、部品化したストリップライン構造のインピーダンス可変素子を、（電子機器の）実際の回路に配置した形態を、図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは回路構成図を示しており、図４Ｂは平面図を示している。なお、図４Ａの回路構成図は、図２Ａの回路構成図と同じ構成となっている。
【００６２】
図４Ｂに示すように、信号線１１の途中に、２つの部品化したストリップライン構造のインピーダンス可変素子３１，３２が、バリスタ１００が接続された部分の信号線１１を挟むように、配置されている。
２つのインピーダンス可変素子３１，３２の詳細な構成は、図３Ａ〜図３Ｄに示したインピーダンス可変素子３０と同じである。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、左の第１のインピーダンス可変素子３１は、インピーダンスがＺ１であり、右の第２のインピーダンス可変素子３２は、インピーダンスがＺ２である。また、バリスタ１００が接続された部分の信号線１１のインピーダンスはＺａであり、外側の部分の信号線１１のインピーダンスはＺ０である。
【００６３】
第１のインピーダンス可変素子３１には、外部から、電圧Ｖ１Ｈと電圧Ｖ１Ｌとが、それぞれの電極（図３の電極２５，２６に相当）に供給される。
第２のインピーダンス可変素子３２には、外部から、電圧Ｖ２Ｈと電圧Ｖ２Ｌとが、それぞれの電極（図３の電極２５，２６に相当）に供給される。
【００６４】
このような構成としたことにより、第１のインピーダンス可変素子３１及び第２のインピーダンス可変素子３２によって、バリスタ１００の左右のインピーダンスを変化させて、信号線１１の電気的特性を変化させることができる。
これにより、信号線１１の電気的特性を最適化して、反射係数を低減し、バリスタ１００によるインピーダンス不連続に起因する、反射波の受信端側への伝播を低減・抑制することが可能になる。
【００６５】
上述した各実施の形態のインピーダンス可変素子では、いずれも、信号用導体（信号線）と電圧印加用の導体との間に誘電体層を挟んでいたが、本発明では、信号用導体と電圧印加用の導体とを、誘電体層の同一主面側にそれぞれ設けた構成も、含むものである。
ただし、信号用導体と電圧印加用の導体とは、電気的に独立した別々の導体とする。
このように誘電体層の同一主面側に、信号用導体と電圧印加用の導体とをそれぞれ設けた構成としても、信号伝送に伴う電磁界が誘電体層内に存在するので、電圧印加による実効比誘電率変化の影響を受けることから、電圧印加によりインピーダンスを変化させることが可能になる。
なお、信号用導体を電圧印加用の導体と兼用し、信号用導体に電圧を印加する構成とすると、信号用導体をコンデンサとの結合等で分離する必要があり、かえって部品点数が増えたり、コンデンサ自体にインピーダンス不連続を生じる虞があったりするので、好ましくない。
【００６６】
（実施例）
ここで、インダクタンスが３［ｎＨ］であるインダクタの両端に、本発明のインピーダンス可変素子を適用した構成を作製して、特性を調べた。
そして、本発明を適用した適用後の場合と、適用前のインダクタの場合とにおいて、それぞれの反射特性Ｓ１１を図５Ａに示し、それぞれの透過特性Ｓ２１を図５Ｂに示す。
図５Ａに示すように、本発明を適用した場合には、反射特性Ｓ１１を低減することができることがわかる。そして、特に、周波数が３ＧＨｚ以下では、大幅に低減することができることがわかる。
図５Ｂに示すように、本発明を適用した場合には、周波数による透過特性Ｓ１１のばらつきを低減して、広い周波数範囲で安定した透過特性Ｓ１１を得ることが可能になる。
【００６７】
また、図６に回路構成図を示す、インピーダンス不整合をモデル化した伝送線路を構成した。図６においては、伝送線路の各部分のインピーダンスＺ０（＝５０Ω），ＺＸ（＝１５０Ω）と、各部分の線路長とを示している。
そして、この伝送線路に、３．０Ｇｂｐｓの擬似ランダム信号を供給した場合の伝送波形を、図７Ａに示す。
また、この伝送線路に対して本発明を適用した構成に、同じ擬似ランダム信号を供給した場合の伝送波形を、図７Ｂに示す。
図７Ａと図７Ｂとを比較してわかるように、本発明を適用することによって、良好なアイパターン開口率を実現することができる。
【００６８】
以上の結果から、本発明のインピーダンス可変素子の構成を適用することにより、インピーダンス不連続が存在する高速デジタル信号伝送線路上の反射を抑制し、ジッタ低減と伝送波形の改善が可能となることがわかる。
【００６９】
本発明は、上述の実施の形態に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でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】Ａ、Ｂ 本発明の一実施の形態のインピーダンス可変素子の概略構成図である。
【図２】Ａ、Ｂ 図１のインピーダンス可変素子を、実際の回路に配置した形態を示した図である。
【図３】Ａ〜Ｄ 本発明の他の実施の形態のインピーダンス可変素子の概略構成図である。
【図４】Ａ、Ｂ 図３のインピーダンス可変素子を、実際の回路に配置した形態を示した図である。
【図５】Ａ、Ｂ インダクタの両端に本発明を適用した場合と、適用する前の場合とで、反射特性及び透過特性をそれぞれ比較した図である。
【図６】インピーダンス不整合をモデル化した伝送線路の回路構成図である。
【図７】Ａ、Ｂ 図６の伝送線路と、図６の伝送線路に本発明を適用した構成とに、それぞれ擬似ランダム信号を供給した場合の伝送波形を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３０，３１，３２ インピーダンス可変素子、１１ 信号線、１２ 強誘電体層、２１，２５，２６ 電極、２２，２４ リファレンスＧＮＤ導体、２３ 絶縁体（誘電体）、２７ 絶縁層（誘電体層）、１００ バリスタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路に対してインピーダンスを変化させるインピーダンス可変素子、並びに、インピーダンス可変素子を備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、１Ｇｂｐｓを超えるデジタル信号規格が多数提示されており、様々な機器に搭載されている。
【０００３】
しかしながら、消費者向けの機器においては、部品のコストダウンや小型化のために、高速信号伝送線路上にインピーダンス不連続が存在してしまう場合が多い。
このようなインピーダンス不連続が信号伝送路上に存在していると、デジタル信号に含まれる周波数成分が、反射と伝送損失を起こすことになる。
【０００４】
その他にも、静電保護素子や各種ノイズフィルタ、コネクタやフレキシブル基板の使用が必要となる場合が多く、条件によっては、動作時に信号の立ち上がり時間やインピーダンスが変化することもある。
そのため、伝送波形のアイ開口率の低下や、確定的ジッタの増大等、信号波形品質に関する様々な問題が表れている。
【０００５】
上述の問題に対して、伝送特性の改善を目的として、伝送線路上に可変容量コンデンサやＰＩＮダイオード等で構成する可変インピーダンス回路を組み込み、インピーダンス調整と伝送特性の改善とを実施する手法が、採用されている。
この手法では、素子と伝送線路とが電気的に結合しており、部品特性による制限と寄生成分が含まれてしまうことに加え、パッドやビア配線の影響や製造ばらつきを避けることができない。パッシブイコライザ技術においても、同様な課題を生じる。
【０００６】
また、事前にマイクロストリップライン等で複数のインピーダンスを接続させて、反射を抑制させる手法がある（例えば、特許文献１参照）。
しかし、この手法は、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合には、対応していない。
【０００７】
さらに、分布定数を用いた手法がある。
この手法は、狭帯域の信号伝送には非常に有効である。
しかし、デジタル信号が広い帯域の周波数成分を含んでいるため、広帯域化のためには多段接続を要する場合が多い。そのため、小型化することは困難である。
【０００８】
さらにまた、基板の誘電体を強誘電体として伝送線路を構成し、信号伝送に用いる信号導体に電圧を印加することにより、比誘電率を変化させる手法が提案されている（例えば、特許文献２参照）。
しかし、この場合は、マイクロ波の伝送を目的としており、比誘電率の変化の大きさが中心周波数によって限定され、効果は狭い帯域に限定される。
また、電圧を信号導体に印加するために、一般的なデジタル信号伝送においては、線路の一部をＤＣ的に分離して、Ｃ結合（容量結合）させる必要がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００５−１５０６４４号公報
【特許文献２】特開平７−１１１４０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述したように、伝送特性の改善のための手法が、いくつか提案されているが、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合には、対応することが難しかった。
また、対応可能な周波数帯域が狭くなっており、広い帯域の周波数に対応することが難しかった。
【００１１】
本発明は、上記の問題に鑑み、インピーダンス不連続によって発生する信号成分の反射を抑制することができ、受信端に伝達する伝送波形のジッタ抑制やアイパターン開口を実現させることが可能な構成のインピーダンス可変素子、並びに、インピーダンス可変素子を備えた電子機器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明のインピーダンス可変素子は、信号伝送線路と、この信号伝送線路に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料と、この誘電体材料に電圧を印加するための導体とを有し、この導体によって誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、導体が信号伝送線路とは電気的に独立しているものである。
【００１３】
本発明の電子機器は、信号伝送線路と、この信号伝送線路に接続された電子部品とを有し、上記本発明のインピーダンス可変素子を備えたものである。
【００１４】
上述の本発明のインピーダンス可変素子の構成によれば、信号伝送線路に接して電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料が設けられており、導体によってこの誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であることから、導体によって誘電体材料に電圧を印加することにより、素子のインピーダンスを変化させることができる。
また、導体が信号伝送線路とは電気的に独立していることにより、導体からの電圧の印加によって誘電体材料の電気的特性を大きく変化させることが可能になり、インピーダンスの調整範囲を大幅に広くすることができ、誘電体材料の電気的特性を最適化させることができる。これにより、信号伝送線路内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
【００１５】
上述の本発明の電子機器の構成によれば、信号伝送線路と信号伝送線路に接続された電子部品とを有し、本発明のインピーダンス可変素子を備えたことにより、インピーダンス可変素子のインピーダンスを大幅に広く変化させることができ、誘電体材料の電気的特性を最適化させることができる。これにより、信号伝送線路内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
【発明の効果】
【００１６】
上述の本発明によれば、信号伝送線路内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
これにより、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができる。
【００１７】
また、インピーダンス可変素子のインピーダンスを大幅に変化させることができるため、広い周波数帯域に対して効果が得られる。
さらにまた、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合にも、対応することが可能になる。
【００１８】
従って、本発明によれば、インピーダンス不連続が存在している信号伝送線路において、伝送特性を改善することが可能になる。
特に、消費者向けの機器において、デジタル信号伝送の際に発生する確定的ジッタの低減とアイ開口率の向上とが期待できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず、本発明の具体的な実施の形態の説明に先立ち、本発明の概要を説明する。
【００２０】
本発明は、電圧の印加によって比誘電率等の電気的特性が変化する強誘電体等の誘電体材料と、この誘電体材料に電圧を印加するための導体（電極）とを、信号伝送線路（信号線）の周辺に配置してインピーダンス可変素子を構成する。そして、電極への印加電圧を調整することにより、誘電体材料の電気的特性を変化させて、インピーダンスを変化させることを特徴とする。
【００２１】
インピーダンス可変素子のインピーダンスを変化させることにより、信号伝送線路内を伝送されるデジタル信号の波形を変化させることができる。
【００２２】
本発明において用いる誘電体材料としては、電界や磁界の印加により比誘電率等の電気的特性に変化が生じる材料であれば良い。
このような材料としては、例えば、通常の液晶材料やゲル化した液晶材料、誘電異方性を持つ誘電体材料（電圧印加によって異方性を示す誘電体材料）や高分子材料、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やチタン酸バリウム等の圧電材料や強誘電体材料、等が挙げられる。
【００２３】
本発明には、フレキシブル基板を含む基板の信号伝送線路（信号導体）の周辺に、強誘電体及び電極をそれぞれ配置した構成や、誘電体・信号導体・電極がパッケージ化されたデバイスも含まれる。
また、本発明を、差動伝送線路へ適用することも可能である。
【００２４】
前述の通り、構造上回避することができないインピーダンス不連続が存在する場合には、デジタル信号に含まれる周波数成分が、反射と伝送損失を起こす。
そこで、信号伝送線路と、この信号伝送線路に接続された電子部品とを有する電子機器において、特に、インピーダンス不連続を生じている箇所の近傍に、誘電体材料と電極とから構成されるインピーダンス可変素子を配置することにより、電極への印加電圧の制御によって特定の電気的特性を最適化させることができる。
これにより、伝送する高速信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができる。
従って、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができるので、アイパターンの開口率保持とジッタ抑制とを実現することができる。
【００２５】
前記特許文献２に記載された構成では、信号伝送線路（信号導体）に電圧を印加することによって、誘電体材料の誘電率を変化させている。
これに対して、本発明では、電圧を印加するための導体を、信号導体とは別途に電気的に独立して設けて、この別途に設けた導体に電圧を印加することによって、誘電体材料の誘電率を変化させる。これにより、信号伝送線路（信号導体）に電圧を印加する前記特許文献２に記載された構成と比較して、誘電率を大きく変化させることができ、広い周波数帯域に対して効果が得られる。
また、インピーダンス分布が未知であったり、個体ごとのばらつきを含んでいたりする場合にも、対応することが可能になる。
【００２６】
本発明のインピーダンス可変素子は、電圧印加による電気的特性の変化を利用するものであり、誘電率を比較的大きく変化させることができるが、誘電率変化に伴うインピーダンスの可変範囲には限界がある。
そのため、インピーダンス可変素子の中心インピーダンスを決定しておくことが望ましい。
ここで、マイクロストリップラインを例として、特性インピーダンスＺ０と実効比誘電率εreffの近似式を以下に示す。この近似式では、比誘電率をεrとし、導体の幅をｗとし、導体の厚さをｔとし、誘電体の厚さをｈとしている。
【００２７】
ｗ／ｈ＜１の場合
【数１】
【００２８】
ｗ／ｈ＞１の場合
【数２】
【００２９】
比誘電率の可変範囲の中央値で、中心インピーダンスを満足させるｗ，ｈの値を決定する。
元々存在するインピーダンス不連続の４端子パラメータ（Ｓパラメータ等）が既知である場合には、そのＦ行列Ｆｘを導出して、デジタル信号に含まれる周波数帯域の中で、インピーダンス可変素子のＦ行列Ｆとの縦続接続Ｆｓ＝Ｆｘ・Ｆから導かれる、反射係数Ｓ１１が最小となるようなインピーダンスとすれば良い。
【００３０】
以上は、１つのインピーダンス可変素子によって、インピーダンス不連続をキャンセルさせる手法であるが、２つ以上のインピーダンス可変素子でキャンセルさせる場合にも、同様に、縦続接続時の反射係数を最小にさせるように設計する。
【００３１】
本発明のインピーダンス可変素子のインピーダンスの中央値とインピーダンスの可変範囲とは、使用する誘電体の印加電圧による比誘電率の可変範囲から、上述した手法を用いて誘電体の厚さｈ及び信号導体の幅ｗを選択することにより、決定することができる。
【００３２】
そして、対象とする伝送線路上に存在する、ｎ個のインピーダンス不連続の入力側、出力側に各１個、合計２ｎ個のインピーダンス可変素子をそれぞれ配置すると、インピーダンス不連続で発生する全ての反射波をキャンセルさせることができる。
このような配置により、伝送線路の両端での波形改善が可能であり、双方向伝送を行う場合等においては、この構成とする。
【００３３】
本発明は、特に、インピーダンス不連続において反射や伝送損失を生じやすい、信号伝送線路で伝送される信号がデジタル信号である場合に適用して好適である。
【００３４】
本発明のインピーダンス可変素子は、アプリケーションとして、様々な電子機器に適用することが可能である。
【００３５】
特に、本発明のインピーダンス可変素子は、モジュール化した回路ブロックを、多機種の電子機器の製品に流用させる場合（流用設計）において、有効である。
例えば、チューナーブロックや各種マザーボード等の、複数の製品に共通する回路ブロックや高速信号Ｉ／Ｆ回路に適用する場合に有効である。
また、例えば、本発明のインピーダンス可変素子を搭載した回路に対して、接続する回路の特性が異なっている場合にも有効である。
【００３６】
また、本発明のインピーダンス可変素子は、個別の製品に適用する場合においても有効である。
例えば、出荷時に、抜き取り検査を行って、インピーダンスの中心値を確定することにより、製造ばらつきを抑えることができる。
また、伝送特性、波形、インピーダンスをモニタリングする回路を適用し、インピーダンス調整回路にフィードバックさせることにより、誘電体の温度湿度変化、温度による半導体の特性変化等、動作状態や環境変化に伴う波形劣化を回避することが可能になる。
【００３７】
続いて、本発明の実施の形態を、図面を参照して詳細に説明する。
【００３８】
本発明の一実施の形態として、インピーダンス可変素子の概略構成図（内部を透かした平面図）を、図１Ａに示す。
本実施の形態は、基板内にマイクロストリップ形状のインピーダンス可変素子を配置したものである。
【００３９】
図１Ａに示すように、信号伝送線路として、図中左右方向に延びる信号線１１が形成されている。そして、この信号線１１の下方に、電極２１とリファレンスＧＮＤ導体２２（ＧＮＤ）とを配置している。
電極２１は、絶縁体（誘電体）２３によって、リファレンスＧＮＤ導体２２（ＧＮＤ）とは絶縁されている。
そして、電極２１には、外部から電圧ＶＢが印加される構成となっている。
【００４０】
図１Ａの信号線１１に沿った断面における断面図を、図１Ｂに示す。
図１Ｂに示すように、強誘電体層１２の表層に接して信号線１１が配置され、下層にリファレンスＧＮＤ導体２２（ＧＮＤ）と電極２１とが配置されている。
図１Ａ及び図１Ｂに示す構造により、信号線１１と電極２１との電位差を利用して、強誘電体層１２に電場を印加することができる。
【００４１】
強誘電体層１２には、前述した、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やチタン酸バリウム等の強誘電体材料を使用することができる。
【００４２】
上述の本実施の形態のインピーダンス可変素子の構成によれば、信号線１１に接して強誘電体層１２が設けられ、この強誘電体層１２に電圧を印加するための電極２１が配置されているので、電極２１に供給される電圧ＶＢによって強誘電体層１２に電圧（電場）を印加することにより、インピーダンスを変化させることができる。
【００４３】
また、電圧ＶＢが印加される電極２１が、強誘電体層１２によって、信号線１１とは電気的に独立している。これにより、前記特許文献２に記載されている信号線が電圧印加の導体を兼用する構成と比較して、電極２１からの電圧の印加によって強誘電体層１２の比誘電率を大きく変化させることが可能になり、インピーダンスの調整範囲を大幅に広くすることができる。
【００４４】
これにより、信号線１１内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができるので、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができる。
従って、本実施の形態のインピーダンス可変素子によれば、インピーダンス不連続が存在している信号線１１において、伝送特性を改善することが可能になる。
【００４５】
上述の実施の形態では、電圧を印加する電極２１を１個設けていたが、例えば、ストリップラインもしくはコプレーナウェーブガイド構成として、複数の電極を設けた構成とすることも可能である。
また、例えば、電極とリファレンスＧＮＤとを、コンデンサ等で容量結合させておいても良い。
【００４６】
図１に示した実施の形態のインピーダンス可変素子を、（電子機器の）実際の回路に配置した形態を、図２Ａ及び図２Ｂに示す。図２Ａは回路構成図を示しており、図２Ｂは平面図を示している。
【００４７】
図２Ｂに示すように、インピーダンス不連続を生じる電子部品として、インピーダンスがＺａであるバリスタ１００を用いており、このバリスタ１００の両端に、インピーダンスがＺ１，Ｚ２であるインピーダンス可変素子１，２が配置されている。
２つのインピーダンス可変素子１，２の詳細な構成は、図１Ａ〜図１Ｂに示したインピーダンス可変素子と同様である。
図２Ａ及び図２Ｂに示すように、左の第１のインピーダンス可変素子１は、インピーダンスがＺ１であり、右の第２のインピーダンス可変素子２は、インピーダンスがＺ２である。また、バリスタ１００が接続された部分の信号線１１のインピーダンスはＺａであり、外側の部分の信号線１１のインピーダンスはＺ０である。
【００４８】
第１のインピーダンス可変素子１の電極２１には、外部から第１の電圧Ｖ１が供給される。
第２のインピーダンス可変素子２の電極２１には、外部から第２の電圧Ｖ２が供給される。
【００４９】
このような構成としたことにより、第１のインピーダンス可変素子１及び第２のインピーダンス可変素子２によって、バリスタ１００の左右のインピーダンスを変化させて、信号線１１の電気的特性を変化させることができる。
これにより、信号線１１の電気的特性を最適化して、反射係数を低減し、バリスタ１００によるインピーダンス不連続に起因する、反射波の受信端側への伝播を低減・抑制することが可能になる。
【００５０】
本発明の他の実施の形態として、インピーダンス可変素子の概略構成図を、図３Ａ〜図３Ｄに示す。図３Ａは断面図を示し、図３Ｂ及び図３Ｃは途中の層以下の平面図を示し、図３Ｄはインピーダンス可変素子を部品化した模式図を示している。
本実施の形態は、信号導体の周辺に強誘電体を配置したストリップライン構造として、さらに素子をパッケージ化したものである。
【００５１】
図３Ａの断面図に示すように、信号線１１の下層及び上層にそれぞれ接して強誘電体層１２が設けられ、強誘電体層１２を介して、電圧が印加される電極２５，２６が設けられている。さらに、その電極２５，２６を覆って、絶縁層（誘電体層）２７が形成されており、最下層及び最上層に、リファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）が形成されて、インピーダンス可変素子３０を構成している。
【００５２】
即ち、２つの電極２５，２６によって、下層と上層の２層の強誘電体層１２にそれぞれ異なる電圧を印加させて、各強誘電体層１２に電場を印加させる構造を採っている。
そして、各電極２５，２６の外側に、絶縁層（誘電体層）２７を介して、リファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）で挟み込んで、容量結合させている。
【００５３】
さらに、下層の電極２５に印加される電圧と、上層の電極２６に印加される電圧とが、符号が反対の電圧（＋電圧と−電圧）であるように構成する。例えば、下層の電極２５に−電圧を印加し、上層の電極２６に＋電圧を印加する。
【００５４】
信号線１１は、両端が入出力端子Ｔ１，Ｔ２となっている。
下層の電極２５には、端子Ｔ３が設けられている。上層の電極２６には、端子Ｔ４が設けられている。これらの端子Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４が、それぞれ、インピーダンス可変素子３０の外部と電気的に接続できるように構成されている。
また、リファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）に対しては、ＧＮＤの端子Ｔ５（図３Ｄ参照）が設けられる。
【００５５】
即ち、図３Ｄの模式図に示すように、信号入出力端子（Ｔ１，Ｔ２）、＋電極端子及び−電極端子（Ｔ３，Ｔ４）、リファレンスＧＮＤ電極２４（ＧＮＤ）用のＧＮＤの端子Ｔ５、といった合計５端子を有する、インピーダンス可変素子３０の部品が構成される。
このように、信号線１１・強誘電体層１２・電極２５，２６をパッケージ化して、インピーダンス可変素子３０を部品化したことにより、電子機器の様々な箇所に、容易に設置することができる。
【００５６】
上述の本実施の形態のインピーダンス可変素子３０の構成によれば、信号線１１に接して強誘電体層１２が設けられ、この強誘電体層１２に電圧を印加するための電極２５，２６が配置されているので、電極２５，２６に供給される電圧によって強誘電体層１２に電圧（電場）を印加することにより、インピーダンスを変化させることができる。
【００５７】
また、電圧が印加される電極２５，２６が、強誘電体層１２及び絶縁層（誘電体層）２７によって、信号線１１とは電気的に独立している。これにより、前記特許文献２に記載されている信号線が電圧印加の導体を兼用する構成と比較して、電極２５，２６からの電圧の印加によって強誘電体層１２の比誘電率を大きく変化させることが可能になり、インピーダンスの調整範囲を大幅に広くすることができる。
【００５８】
これにより、信号線１１内を伝送される信号に含まれる周波数成分に対する、反射係数を低減することができるので、反射波の受信端側への伝播を、低減・抑制することができる。
従って、本実施の形態のインピーダンス可変素子３０によれば、インピーダンス不連続が存在している信号線１１において、伝送特性を改善することが可能になる。
【００５９】
なお、図３に示した実施の形態のインピーダンス可変素子３０では、伝送線路の下及び上の両方にそれぞれ強誘電体１２・ＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）・電圧を印加する導体（電極）２５，２６を配置したが、本発明では、伝送線路の下或いは上のいずれか一方のみに強誘電体・ＧＮＤ導体・電圧を印加する導体（電極）を配置した構成も含むものである。
【００６０】
また、図３に示した実施の形態では、電極２５，２６の外側に絶縁層（誘電体層）２７を配置してリファレンスＧＮＤ導体２４（ＧＮＤ）で挟み込んで容量結合させているが、各電極とリファレンスＧＮＤとを外部でＣ結合させても良く、リファレンスＧＮＤを用いない構造としても良い。
【００６１】
図３に示した、部品化したストリップライン構造のインピーダンス可変素子を、（電子機器の）実際の回路に配置した形態を、図４Ａ及び図４Ｂに示す。図４Ａは回路構成図を示しており、図４Ｂは平面図を示している。なお、図４Ａの回路構成図は、図２Ａの回路構成図と同じ構成となっている。
【００６２】
図４Ｂに示すように、信号線１１の途中に、２つの部品化したストリップライン構造のインピーダンス可変素子３１，３２が、バリスタ１００が接続された部分の信号線１１を挟むように、配置されている。
２つのインピーダンス可変素子３１，３２の詳細な構成は、図３Ａ〜図３Ｄに示したインピーダンス可変素子３０と同じである。
図４Ａ及び図４Ｂに示すように、左の第１のインピーダンス可変素子３１は、インピーダンスがＺ１であり、右の第２のインピーダンス可変素子３２は、インピーダンスがＺ２である。また、バリスタ１００が接続された部分の信号線１１のインピーダンスはＺａであり、外側の部分の信号線１１のインピーダンスはＺ０である。
【００６３】
第１のインピーダンス可変素子３１には、外部から、電圧Ｖ１Ｈと電圧Ｖ１Ｌとが、それぞれの電極（図３の電極２５，２６に相当）に供給される。
第２のインピーダンス可変素子３２には、外部から、電圧Ｖ２Ｈと電圧Ｖ２Ｌとが、それぞれの電極（図３の電極２５，２６に相当）に供給される。
【００６４】
このような構成としたことにより、第１のインピーダンス可変素子３１及び第２のインピーダンス可変素子３２によって、バリスタ１００の左右のインピーダンスを変化させて、信号線１１の電気的特性を変化させることができる。
これにより、信号線１１の電気的特性を最適化して、反射係数を低減し、バリスタ１００によるインピーダンス不連続に起因する、反射波の受信端側への伝播を低減・抑制することが可能になる。
【００６５】
上述した各実施の形態のインピーダンス可変素子では、いずれも、信号用導体（信号線）と電圧印加用の導体との間に誘電体層を挟んでいたが、本発明では、信号用導体と電圧印加用の導体とを、誘電体層の同一主面側にそれぞれ設けた構成も、含むものである。
ただし、信号用導体と電圧印加用の導体とは、電気的に独立した別々の導体とする。
このように誘電体層の同一主面側に、信号用導体と電圧印加用の導体とをそれぞれ設けた構成としても、信号伝送に伴う電磁界が誘電体層内に存在するので、電圧印加による実効比誘電率変化の影響を受けることから、電圧印加によりインピーダンスを変化させることが可能になる。
なお、信号用導体を電圧印加用の導体と兼用し、信号用導体に電圧を印加する構成とすると、信号用導体をコンデンサとの結合等で分離する必要があり、かえって部品点数が増えたり、コンデンサ自体にインピーダンス不連続を生じる虞があったりするので、好ましくない。
【００６６】
（実施例）
ここで、インダクタンスが３［ｎＨ］であるインダクタの両端に、本発明のインピーダンス可変素子を適用した構成を作製して、特性を調べた。
そして、本発明を適用した適用後の場合と、適用前のインダクタの場合とにおいて、それぞれの反射特性Ｓ１１を図５Ａに示し、それぞれの透過特性Ｓ２１を図５Ｂに示す。
図５Ａに示すように、本発明を適用した場合には、反射特性Ｓ１１を低減することができることがわかる。そして、特に、周波数が３ＧＨｚ以下では、大幅に低減することができることがわかる。
図５Ｂに示すように、本発明を適用した場合には、周波数による透過特性Ｓ１１のばらつきを低減して、広い周波数範囲で安定した透過特性Ｓ１１を得ることが可能になる。
【００６７】
また、図６に回路構成図を示す、インピーダンス不整合をモデル化した伝送線路を構成した。図６においては、伝送線路の各部分のインピーダンスＺ０（＝５０Ω），ＺＸ（＝１５０Ω）と、各部分の線路長とを示している。
そして、この伝送線路に、３．０Ｇｂｐｓの擬似ランダム信号を供給した場合の伝送波形を、図７Ａに示す。
また、この伝送線路に対して本発明を適用した構成に、同じ擬似ランダム信号を供給した場合の伝送波形を、図７Ｂに示す。
図７Ａと図７Ｂとを比較してわかるように、本発明を適用することによって、良好なアイパターン開口率を実現することができる。
【００６８】
以上の結果から、本発明のインピーダンス可変素子の構成を適用することにより、インピーダンス不連続が存在する高速デジタル信号伝送線路上の反射を抑制し、ジッタ低減と伝送波形の改善が可能となることがわかる。
【００６９】
本発明は、上述の実施の形態に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でその他様々な構成が取り得る。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】Ａ、Ｂ 本発明の一実施の形態のインピーダンス可変素子の概略構成図である。
【図２】Ａ、Ｂ 図１のインピーダンス可変素子を、実際の回路に配置した形態を示した図である。
【図３】Ａ〜Ｄ 本発明の他の実施の形態のインピーダンス可変素子の概略構成図である。
【図４】Ａ、Ｂ 図３のインピーダンス可変素子を、実際の回路に配置した形態を示した図である。
【図５】Ａ、Ｂ インダクタの両端に本発明を適用した場合と、適用する前の場合とで、反射特性及び透過特性をそれぞれ比較した図である。
【図６】インピーダンス不整合をモデル化した伝送線路の回路構成図である。
【図７】Ａ、Ｂ 図６の伝送線路と、図６の伝送線路に本発明を適用した構成とに、それぞれ擬似ランダム信号を供給した場合の伝送波形を示す図である。
【符号の説明】
【００７１】
１，２，３０，３１，３２ インピーダンス可変素子、１１ 信号線、１２ 強誘電体層、２１，２５，２６ 電極、２２，２４ リファレンスＧＮＤ導体、２３ 絶縁体（誘電体）、２７ 絶縁層（誘電体層）、１００ バリスタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号伝送線路と、
前記信号伝送線路に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料と、
前記誘電体材料に電圧を印加するための導体とを有し、
前記導体によって前記誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、
前記導体が、前記信号伝送線路とは電気的に独立している
ことを特徴とするインピーダンス可変素子。
【請求項２】
前記誘電体材料が、強誘電体であることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス可変素子。
【請求項３】
前記信号伝送線路と前記誘電体材料と前記導体とがパッケージ化されていることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス可変素子。
【請求項４】
信号伝送線路と、
前記信号伝送線路に接続された電子部品とを有する電子機器であって、
前記信号伝送線路と、前記信号伝送線路に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料と、前記誘電体材料に電圧を印加するための導体とから成り、前記導体によって前記誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、前記導体が前記信号伝送線路とは電気的に独立している構成のインピーダンス可変素子を備えた
ことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
前記信号伝送線路がインピーダンス不連続を生じている箇所の近傍に、前記インピーダンス可変素子が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【請求項１】
信号伝送線路と、
前記信号伝送線路に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料と、
前記誘電体材料に電圧を印加するための導体とを有し、
前記導体によって前記誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、
前記導体が、前記信号伝送線路とは電気的に独立している
ことを特徴とするインピーダンス可変素子。
【請求項２】
前記誘電体材料が、強誘電体であることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス可変素子。
【請求項３】
前記信号伝送線路と前記誘電体材料と前記導体とがパッケージ化されていることを特徴とする請求項１に記載のインピーダンス可変素子。
【請求項４】
信号伝送線路と、
前記信号伝送線路に接続された電子部品とを有する電子機器であって、
前記信号伝送線路と、前記信号伝送線路に接して設けられた、電圧の印加によって電気的特性が変化する誘電体材料と、前記誘電体材料に電圧を印加するための導体とから成り、前記導体によって前記誘電体材料に電圧を印加して、インピーダンスを変化させることが可能であり、前記導体が前記信号伝送線路とは電気的に独立している構成のインピーダンス可変素子を備えた
ことを特徴とする電子機器。
【請求項５】
前記信号伝送線路がインピーダンス不連続を生じている箇所の近傍に、前記インピーダンス可変素子が設けられていることを特徴とする請求項４に記載の電子機器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００９−１７７２５７（Ｐ２００９−１７７２５７Ａ）
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０９０５（Ｐ２００８−１０９０５）
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年８月６日（２００９．８．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月２１日（２００８．１．２１）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
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