マイクロストリップ線路間の接続構造およびマイクロ波ユニット
【課題】高周波信号がマイクロストリップ線路上を伝送するとき、高調波成分が減衰せずに不要な高調波がそのまま伝送される。
【解決手段】ベースプレート１０と、地導体１６、誘電体１７および中心導体１８を有する入力側基板１１と、地導体１９、誘電体２０および中心導体２１を有する出力側基板１２と、入出力基板１１、１２の対向する側壁面２８、２９の間に空隙１３を空けてベースプレート１０上に固定する固定具１４と、入力側基板１１の中心導体１８および出力側基板１２の中心導体２１間を接続する導体部材１５とを備え、導体部材１５が基本波成分および高調波成分に与えるインピーダンスを、導体部材１５の線路長によって変化させ、高調波成分の電力の減衰量を、基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロストリップ線路間の接続構造が提供される。
【解決手段】ベースプレート１０と、地導体１６、誘電体１７および中心導体１８を有する入力側基板１１と、地導体１９、誘電体２０および中心導体２１を有する出力側基板１２と、入出力基板１１、１２の対向する側壁面２８、２９の間に空隙１３を空けてベースプレート１０上に固定する固定具１４と、入力側基板１１の中心導体１８および出力側基板１２の中心導体２１間を接続する導体部材１５とを備え、導体部材１５が基本波成分および高調波成分に与えるインピーダンスを、導体部材１５の線路長によって変化させ、高調波成分の電力の減衰量を、基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロストリップ線路間の接続構造が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
一実施形態はマイクロストリップ線路間の接続構造およびマイクロ波ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波回路は、分配器、増幅器あるいは合成器など複数のモジュールを有し、これらのモジュールをそれぞれ複数多段に接続し、電力増幅装置などを構成する。マイクロ波回路では、低価格化のためマイクロストリップ線路が使用される（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
マイクロストリップ線路基板はその主面上に中心導体をパターンニングしている。マイクロストリップ線路基板とは地導体、誘電体基板及び中心導体からなるマイクロストリップ線路を配置した基板を指す。前後２段のマイクロストリップ線路基板は、これらの基板間で中心導体を接続する必要がある。また、増幅器やミクサ等の部品を載せたユニットをマイクロストリップ線路によって接続する場合、これらの部品間を中心導体で接続する必要がある。
【０００４】
マイクロストリップ線路基板間の接続部では、インピーダンスの不連続が起こる。接続部とは、各マイクロストリップ線路の中心導体の端部の間の空間を指す。インピーダンスとは特性インピーダンスを指す。インピーダンスの不連続性の影響を受けずにＶＳＷＲ（電圧定在波比）の悪化や伝送損失の増加が発生しないように、マイクロ波回路は構成される。マイクロ波回路は、できるだけマイクロストリップ線路基板間を近づけて、これらの基板間を接続用の導体によって最短距離で配線するようにしている。接続用の導体により基板間を最短で配線することにより、マイクロ波回路は、インピーダンスの不連続部を減らし、低い周波数から高い周波数まで伝送損失が少なくなるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６３６５５０号明細書
【特許文献２】特開２００７−２０８６７１号公報
【特許文献３】特開平１０−２０９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、線路上へのマイクロストリップ線路の挿入による挿入損失は周波数特性上では小さい。線路上に不要な高調波が存在する場合、高調波成分が減衰せずに高調波がそのまま伝送されるという問題が存在する。
【０００７】
例えば増幅器など入出力特性が非線形である素子がマイクロ波信号を増幅すると、線路上には増幅後のマイクロ波信号の基本波と、不要な高調波とが発生する。不要な高調波を除去するためのフィルタを線路上の何れかの箇所に設けることを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、一実施形態によれば、導電性のベースプレートと、このベースプレートの主面上の地導体、この地導体上の誘電体およびこの誘電体上の中心導体をそれぞれ有し、基本波成分を有する高周波信号、および基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を伝送させる少なくとも２つの基板と、これらの基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて各基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、この固定具により固定された各基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロストリップ線路間の接続構造が提供される。
【０００９】
また、別の一実施形態によれば、基本波成分を有する高周波信号の入出力方向に設けられた導電性のベースプレートと、このベースプレートの主面上に信号入力側に設けられ、この主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する入力側基板と、この入力側基板と対向して前記主面上に信号出力側に設けられ、前記主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する出力側基板と、これらの出力側基板および入力側基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて前記出力側基板および前記入力側基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、この固定具により固定された前記入力側基板を伝送する前記高周波信号の基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を発生させるマイクロ波部品と、このマイクロ波部品からの前記周波数信号および前記高周波信号が伝送する前記入力側基板の前記中心導体および前記出力側基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロ波ユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の（ａ）の縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るマイクロ波ユニットを含む増幅器モジュールの構成例を示す図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は比較例に係るマイクロ波ユニットのマイクロストリップ線路の接続部を示す図である。
【図５】（ａ）は第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の縦断面図であり、（ｃ）は第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図６】（ａ）は第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の縦断面図であり、（ｃ）は第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図７】（ａ）は第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の縦断面図であり、（ｃ）は第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図８】第４の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造およびマイクロ波ユニットについて、図１乃至図８を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図１（ｂ）は同接続構造の図１（ａ）のＡＡ′間に沿った縦断面図である。これらの図中、同一の符号を付したものは互いに同じ要素を表す。同図の例では、左方が入力端子側であり、右方が出力端子側である。
【００１３】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造はそれぞれマイクロストリップ線路を有する入出力基板間を接続するための構造である。本実施形態に係るマイクロ波ユニットは、このマイクロストリップ線路間の接続構造を有する増幅器モジュールである。
【００１４】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、導電性のケース１０（ベースプレート）と、このケース１０の主面上で入力端子側に設けられた入力側基板１１と、この入力側基板１１と対向して主面上で出力端子側に設けられた出力側基板１２と、入出力基板１１、１２（入力側基板１１及び出力側基板１２）を対向する側壁面２８、２９間に空隙１３を空けた状態のままケース１０上に固定する複数本のネジ１４（固定具）と、固定された入出力基板１１、１２の各中心導体を接続する接続用の導体箔１５（導体部材）とを備えている。
【００１５】
ケース１０はシールドケースの底壁であり、ベースプレートとして機能する。このケース１０はアルミニウムや銅などの金属からなる。ケース１０は、入出力基板１１、１２の各マイクロストリップ線路のアース面を共通させる。
【００１６】
入力側基板１１はケース１０の主面上の地導体１６、この地導体１６上の誘電体層１７（誘電体）及びこの誘電体層１７上に設けられた中心導体１８を備えている。地導体１６及び中心導体１８は何れも金や銅といった金属層である。地導体１６の下面とケース１０の主面とは半田付けなどによって固定されている。中心導体１８はストリップ導体である。中心導体１８はフォトレジストを用いてエッチング処理するなどして生成されている。誘電体層１７には例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンが用いられる。これらの地導体１６、誘電体層１７及び中心導体１８はマイクロストリップ線路を構成する。このマイクロストリップ線路を、左方の図示しない入力端子より入力されたマイクロ波信号（高周波信号）が伝送する。
【００１７】
マイクロ波信号は基本波成分を有する。増幅素子などのマイクロ波部品をマイクロ波信号が通過すると、マイクロ波部品は、基本波周波数を逓倍した周波数を有する高調波成分を出力する。入出力基板１１、１２には、基本波成分と高調波成分とが伝播する。
【００１８】
出力側基板１２はケース１０の主面上の地導体１９、この地導体１９上の誘電体層２０（誘電体）及びこの誘電体層２０上に設けられた中心導体２１を備えている。地導体１９及び中心導体２１は何れも金や銅の金属層である。地導体１９の下面とケース１０の主面とは半田付けにより固定されている。中心導体２１はストリップ導体であり、フォトレジストを用いたエッチング処理などによって生成される。誘電体層２０にはＰＴＦＥが用いられる。これらの地導体１９、誘電体層２０及び中心導体２１によりマイクロストリップ線路が構成される。このマイクロストリップ線路を、導体箔１５からのマイクロ波信号が伝送し、右方の図示しない出力端子より出力されるようになっている。
【００１９】
また、入力側基板１１の誘電体層１７と、出力側基板１２の誘電体層２０との上には中心導体１８、２１とは別の配線パターンが形成されており、入出力基板１１、１２の何れか一方又は両方に図示しない増幅素子や受動素子等がこの配線パターンに接続されている。入力側基板１１及び出力側基板１２はそれぞれ上下に基板材を貫通するネジ孔が形成されている。
【００２０】
複数のネジ１４は、地導体１６の裏面及びケース１０の主面の間を密着させ、地導体１９の裏面及びケース１０の主面の間を密着させる。入力側基板１１においては、基板幅方向で中心導体１８を挟んで対称な位置がネジ止めされている。出力側基板１２においては、基板幅方向で中心導体２１を挟んで対称な位置がネジ止めされている。基板幅方向とは、基板長方向（信号電力の伝播方向）と主面上で直交する方向を指す。
【００２１】
接続用の導体箔１５は金又は銅により形成された箔である。あるいは導体箔１５には電線等が用いられる。本実施形態による接続構造は、導体箔１５が下方に垂れないよう上方に湾曲させて導体箔１５を撓ませている。メインラインとしての導体箔１５と、アース面としてのケース１０の主面との間の物理的な距離が長くされている。導体箔１５を撓ませることにより、この導体箔１５は温度変化やネジ止めの際に入出力基板１１、１２に発生するストレス（応力）等を受けないようにされている。この導体箔１５の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。
【００２２】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、マイクロ波信号に対するインピーダンスを、導体箔１５の線路長によって変化させている。導体箔１５の線路長とは、側面視で円弧状に湾曲する導体箔１５の経路長に実質等しい。経路とは、導体箔１５の一端の固定点からループ状の信号伝送経路を通りこの導体箔１５の他端の固定点までを指す。導体箔１５の経路長は、例えば入力側基板１１の基板厚さの約２倍から約３倍にする等の目安によって決められる。撓み量は導体箔１５が切断されない程度に値に決められている。
【００２３】
図２は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。同図の横軸は周波数を表す。縦軸は周波数成分の電力の減衰量を表す。この減衰量は、マイクロ波信号が導体箔１５を伝送する前のこのマイクロ波信号の信号電力を基準値としており、基準値は例えば０ｄＢである。基本波の周波数は１ＧＨｚである。３倍波の周波数は３ＧＨｚである。本実施形態による接続構造は、マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して、目的とする３倍波成分の電力の減衰量が２ｄＢ以上になるようにしている。更には基本波の周波数などを適宜選択することにより３倍波の周波数成分の電力の減衰量を、基本波成分のそれに対して３ｄＢ以上にするようにもできる。
【００２４】
本実施形態に係るマイクロ波ユニットはこのマイクロストリップ線路間の接続構造を有する。それぞれ３段に直列接続された３つの増幅器モジュールのうちの２番目の増幅器モジュールにマイクロ波ユニットが用いられる場合の構成例を図３に示す。図３はマイクロ波ユニットを含む増幅器モジュールの構成例を示す図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。マイクロ波増幅器２２はマイクロ波信号の送信系に設けられたマイクロ波回路である。マイクロ波増幅器２２は、マイクロ波ユニット１よりも前段に設けられた第１増幅器モジュール（第１増幅器）２３と、入出力基板１１、１２を有し、マイクロストリップ線路間の接続構造を有する増幅器モジュールを構成するマイクロ波ユニット１と、このマイクロ波ユニット１よりも後段に設けられた第２増幅器モジュール（第２増幅器）２４とを備えている。マイクロ波ユニット１は、入力側基板１１上の増幅素子２５と、出力側基板１２上の増幅素子２６とのうちの一方又は両方を備えている。
【００２５】
このような構成のマイクロ波ユニット１には、第１増幅器モジュール２３が増幅出力したマイクロ波信号が入力される。この第１増幅器モジュール２３や増幅素子２５の増幅特性は非線形性を有する。入力側基板１１のマイクロストリップ線路をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。導体箔１５は、中心導体１８上における導体箔１５の一端側の固定点を含む側壁面２８と、中心導体２１における導体箔１５の他端側の固定点を含む側壁面２９との間の空間でのインピーダンスを変えている。高調波成分が導体箔１５を見ると、マイクロストリップ線路間の接続部においてインピーダンスを高くできる。
【００２６】
基本波に影響を与えない範囲で、マイクロストリップ線路間を長い導体箔１５によって接続することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット１はマイクロ波信号に導体箔１５を通過させることにより、３倍波を抑圧する。基本波成分の減衰量に対して目的とする高調波成分がより減衰される。
【００２７】
使用する基本波の周波数によってマイクロ波信号が受ける影響が変わるため、マイクロストリップ線路間の距離や導体箔１５の長さは影響を与える要素に応じて元々変動しうるものである。高調波は減衰させて使うものであるため、マイクロ波ユニット１は、マイクロストリップ線路基板間の距離、及び導体箔１５の長さを、基本波の伝送特性に応じて決めている。
【００２８】
決め方の一例として、側壁面２８、２９間の距離や導体箔１５の長さは、基本波の周波数を元にこれらの距離及び長さを漸増させて何回か実験を行ってマイクロ波信号の伝送特性を測ったときに、基本波の特性が悪化し始める直前の試行で使用した距離や長さを用いることが望ましい。
【００２９】
基本波成分の損失がある程度許容されるという使用状況下でマイクロ波ユニット１が使われる場合、導体箔１５により所望する高調波成分の減衰量を調節してもよい。又は、基本波の伝送特性の悪化がある程度許容される場合、接続部のインピーダンスをさらに高くすることが高調波を抑圧するためには効果的である。
【００３０】
このマイクロ波ユニット１により、従来例と同等の費用でマイクロストリップ線路間の接続部において不要な高調波の抑圧をすることができる。高調波を除去するためのフィルタが不要になる。フィルタとはローパスフィルタあるいはバンドパスフィルタを指す。あるいはフィルタ数を削減することができる。あるいは減衰特性が急峻なフィルタを用いずに、減衰特性が比較的なだらか安価なフィルタに変更して使うことが可能になる。
【００３１】
図４に比較例に係るマイクロ波ユニットのマイクロストリップ線路の接続部を示す。図４（ａ）は比較例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図４（ｂ）は同接続構造の縦断面図である。図４（ｃ）は比較例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。これらの図中、既述の符号はそれらと同等な要素を表す。
【００３２】
入力側基板１１の信号伝送方向の基板端では、誘電体層１７が途切れて無くなる。接地面の連続性が失われるため、マイクロストリップ線路の基板間の接続部では、急激なインピーダンスの不連続が起こる。ＶＳＷＲの悪化を避け、伝送損失量を増大させないように、入出力基板１１、１２間が互いにできるだけ近づくように配置されている。
【００３３】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、マイクロ波ユニットは、接続用の導体１００を中心導体１８、２１間において最短距離で配線している。最短距離の配線の実施によって、インピーダンスの不連続部を減らし、図４（ｃ）に示すように低い周波数から高い周波数まで伝送損失が少なくなるようにされている。ところが、図４（ａ）、図４（ｂ）の例では、マイクロストリップ線路は挿入損失が小さい。周波数特性上、周波数が変化しても挿入損失の大きさの変動量は少ない。比較例では線路上に不要な高調波が存在する場合、高調波成分が基本波成分と同様にそのまま伝送される。マイクロ波ユニットの特性が、所望する基本波の周波数に合わせて伝送損失を少なくするという特性である場合、高調波成分が損失無く伝送される。
【００３４】
これに対して、マイクロ波ユニット１は導体箔１５に周波数特性を持たせ、不要な高調波を伝送させないようにしている。換言すれば、マイクロ波ユニット１は、接続部のインピーダンスを意図的に変える点で、接続部のインピーダンスを変化させない従来例とは異なる。このようにして、マイクロ波ユニット１は、基本波の周波数を持つ信号に影響を与えない程度で３倍波に与えるインピーダンスを大きくし、これによって３倍波を抑圧させている。マイクロ波ユニット１は、マイクロ波信号に導体箔１５を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、導体箔１５の線路長を長くしていたが、入出力基板１１、１２の各側壁面２８、２９間の距離を拡げることにより、マイクロストリップ線路基板間の接続部を高インピーダンス化することができる。
【００３６】
図５（ａ）は第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図５（ｂ）は同接続構造の図５（ａ）のＢＢ′間に沿った縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
【００３７】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、入力側基板１１と、出力側基板１２と、接続用の導線２７（導体部材）とを備えている。この導線２７は、入力側基板１１の中心導体１８と、出力側基板１２の中心導体２１とを接続する。導線２７は多数本の金属素線が編組されて成る。導線２７の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。側壁面２８、２９間の距離を大きくとることによって、基本波成分を減衰させずに、マイクロ波信号の３倍波成分に対する導線２７によるインピーダンスが高められている。
【００３８】
このような構成のマイクロ波ユニット２の入力側基板１１をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。図５（ｃ）は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して目的とする３倍波成分の電力の減衰量ＡＴＴが２ｄＢ以上である。基本波の周波数などを適宜選択することにより３倍波の周波数成分の電力の減衰量を基本波成分のそれに対して３ｄＢ以上にすることもできる。
【００３９】
基本波に影響を与えない範囲で、マイクロストリップ線路間を長い導線２７によって接続することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット１は、マイクロ波信号に導線２７を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００４０】
また、接続部を高インピーダンス化することによって図１で得られた効果と同様の効果が得られる。
【００４１】
（第３の実施形態）
また、第１の実施形態の例よりも入出力基板１１、１２の各側壁面２８、２９間の距離を狭めるとともに導体部材の線路長を更に長くすることもできる。
【００４２】
図６（ａ）は第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図６（ｂ）は同接続構造の図６（ａ）のＣＣ′間に沿った縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
【００４３】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は接続用の銅箔３０（導体部材）を備えている。この銅箔３０は、入力側基板１１の中心導体１８と、出力側基板１２の中心導体２１とを接続する。銅箔３０の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。銅箔３０は、この銅箔３０の途中部が上方に向かって引延ばされ、湾曲姿勢を保持した状態で起立している。中心導体１８、２１上から起立した状態の銅箔３０の高さは、一例として、入出力基板１１、１２の基板厚みの３倍程度である。側壁面２８、２９間の空隙１３のギャップ値が低くされてインピーダンスが小さくなる分を、銅箔３０の線路長によるインピーダンスを大きくすることによって、メインラインとしての銅箔３０と、アース面としてのケース１０の主面との間の距離が確保されている。マイクロ波信号の３倍波成分に対するインピーダンスが高められている。
【００４４】
このような構成のマイクロ波ユニット３の入力側基板１１をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。
【００４５】
図６（ｃ）は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して、目的とする３倍波成分の電力の減衰量ＡＴＴが２ｄＢ以上である。基本波の周波数などを適宜選択することにより３倍波の周波数成分の電力の減衰量を、基本波のそれに対して３ｄＢ以上にすることができる。
【００４６】
基本波に影響を与えない範囲で、マイクロストリップ線路間を長い銅箔３０によって接続することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット３は、マイクロ波信号に銅箔３０を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
また、メインラインと、アース面との間の距離を稼ぐ方法として、ケース１０の主面に溝を掘るようにもできる。
【００４８】
図７（ａ）は第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図７（ｂ）は同接続構造の図７（ａ）のＤＤ′間に沿った縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
【００４９】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は接続用の銅箔３１（導体部材）と、ケース１０の主面に凹設された溝３２とを有する。銅箔３１は、入力側基板１１の中心導体１８と、出力側基板１２の中心導体２１とを接続する。銅箔３１の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。溝３２はケース１０の主面よりも低い溝底３３を有する。メインラインとしての銅箔３１と、アース面としての溝底３３との間の距離が確保されている。マイクロ波信号の３倍波成分に対するインピーダンスが高められている。溝底３３の溝深さの決め方は、例えば銅箔３１を取付けた状態で溝深さの値を種々変えながら減衰量を計測するといった作業、実験による。
【００５０】
このような構成のマイクロ波ユニット４の入力側基板１１をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。
【００５１】
図７（ｃ）は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して目的とする３倍波成分の電力の減衰量ＡＴＴが２ｄＢ以上である。基本波の周波数などを適宜選択することによりこの接続構造は３倍波の周波数成分の電力の減衰量を、基本波のそれに対して３ｄＢ以上にすることができる。
【００５２】
基本波に影響を与えない範囲で、溝３２を凹設することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット４は、マイクロ波信号に銅箔３１を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００５３】
また、溝の大きさや形状は種々変更可能である。
【００５４】
図８は第４の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。この変形例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、接続用の導体箔３４（導体部材）と、入力側基板１１と、出力側基板１２と、ケース１０の主面に凹設された溝３５とを有する。
【００５５】
マイクロ波ユニット５は、マイクロストリップ線路間の接続距離を延ばすこと、基板間の接続用の導体部材を長くすること、及びケース壁を掘込むことの３つを施したものである。空隙１３の部分の線路長を計算上で延長し、接続部を高インピーダンス化することによって機器からの不要波（高調波）を抑圧することができる。
また、上記各実施形態のそれぞれを組合わせてもよい。導体箔１５の線路長を長くすること、各側壁面間の距離を短くすること、及びケース１０の主面に溝を掘ることのうち、何れか２つを実施するようにもできる。基本波の伝送特性に影響が現れない範囲で、導体部材の長さ、側壁面間の距離、及び溝の溝深さを変化させてもよい。
【００５６】
（その他）
上記の実施形態では、高調波の次数は３次であったが、基本波の２倍高調波あるいは３倍を越える高次高調波を除去するようなインピーダンスを接続部あるいは導体箔１５などの導体部材に与えるようにしてもよい。
【００５７】
上記実施形態では、導体部材には導体箔１５が用いられていたが、箔体と異なる棒状、板状あるいは細線状の導体片を導体部材として用いても良い。
【００５８】
上記実施形態では、側方から見た導体箔１５の形状や、溝の形状等は、対称性を有することが好ましい。
【００５９】
上記実施形態では、ネジ止めにより地導体１６、１９をケース１０に固定していたが、固定には半田付けや、導電性の接着剤による接着を用いても良い。
【００６０】
上記実施形態では、マイクロ波ユニットは増幅器モジュール内の基板間の接続に用いられていたが、例えばアンテナスイッチ、アイソレータ、サーキュレータ、増幅器、移相器、ミクサなどに用いてもよい。
【００６１】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１，２，３，４，５…マイクロ波ユニット、１０…ケース（ベースプレート）、１１…入力側基板（基板）、１２…出力側基板（基板）、１３…空隙、１４…ネジ（固定具）、１５…導体箔（導体部材）、１６…地導体、１７…誘電体層（誘電体）、１８…中心導体、１９…地導体、２０…誘電体層（誘電体）、２１…中心導体、２２…マイクロ波増幅器、２３…第１増幅器モジュール、２４…第２増幅器モジュール、２５，２６…増幅素子、２７…導線（導体部材）、２８，２９…側壁面、３０…銅箔（導体部材）、３１…銅箔（導体部材）、３２…溝、３３…溝底、３４…導体箔（導体部材）、３５…溝。
【技術分野】
【０００１】
一実施形態はマイクロストリップ線路間の接続構造およびマイクロ波ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波回路は、分配器、増幅器あるいは合成器など複数のモジュールを有し、これらのモジュールをそれぞれ複数多段に接続し、電力増幅装置などを構成する。マイクロ波回路では、低価格化のためマイクロストリップ線路が使用される（例えば特許文献１、２参照）。
【０００３】
マイクロストリップ線路基板はその主面上に中心導体をパターンニングしている。マイクロストリップ線路基板とは地導体、誘電体基板及び中心導体からなるマイクロストリップ線路を配置した基板を指す。前後２段のマイクロストリップ線路基板は、これらの基板間で中心導体を接続する必要がある。また、増幅器やミクサ等の部品を載せたユニットをマイクロストリップ線路によって接続する場合、これらの部品間を中心導体で接続する必要がある。
【０００４】
マイクロストリップ線路基板間の接続部では、インピーダンスの不連続が起こる。接続部とは、各マイクロストリップ線路の中心導体の端部の間の空間を指す。インピーダンスとは特性インピーダンスを指す。インピーダンスの不連続性の影響を受けずにＶＳＷＲ（電圧定在波比）の悪化や伝送損失の増加が発生しないように、マイクロ波回路は構成される。マイクロ波回路は、できるだけマイクロストリップ線路基板間を近づけて、これらの基板間を接続用の導体によって最短距離で配線するようにしている。接続用の導体により基板間を最短で配線することにより、マイクロ波回路は、インピーダンスの不連続部を減らし、低い周波数から高い周波数まで伝送損失が少なくなるようになっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第２６３６５５０号明細書
【特許文献２】特開２００７−２０８６７１号公報
【特許文献３】特開平１０−２０９７１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、線路上へのマイクロストリップ線路の挿入による挿入損失は周波数特性上では小さい。線路上に不要な高調波が存在する場合、高調波成分が減衰せずに高調波がそのまま伝送されるという問題が存在する。
【０００７】
例えば増幅器など入出力特性が非線形である素子がマイクロ波信号を増幅すると、線路上には増幅後のマイクロ波信号の基本波と、不要な高調波とが発生する。不要な高調波を除去するためのフィルタを線路上の何れかの箇所に設けることを必要とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような課題を解決するため、一実施形態によれば、導電性のベースプレートと、このベースプレートの主面上の地導体、この地導体上の誘電体およびこの誘電体上の中心導体をそれぞれ有し、基本波成分を有する高周波信号、および基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を伝送させる少なくとも２つの基板と、これらの基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて各基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、この固定具により固定された各基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロストリップ線路間の接続構造が提供される。
【０００９】
また、別の一実施形態によれば、基本波成分を有する高周波信号の入出力方向に設けられた導電性のベースプレートと、このベースプレートの主面上に信号入力側に設けられ、この主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する入力側基板と、この入力側基板と対向して前記主面上に信号出力側に設けられ、前記主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する出力側基板と、これらの出力側基板および入力側基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて前記出力側基板および前記入力側基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、この固定具により固定された前記入力側基板を伝送する前記高周波信号の基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を発生させるマイクロ波部品と、このマイクロ波部品からの前記周波数信号および前記高周波信号が伝送する前記入力側基板の前記中心導体および前記出力側基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロ波ユニットが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】（ａ）は第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の（ａ）の縦断面図である。
【図２】第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図３】第１の実施形態に係るマイクロ波ユニットを含む増幅器モジュールの構成例を示す図である。
【図４】（ａ）から（ｃ）は比較例に係るマイクロ波ユニットのマイクロストリップ線路の接続部を示す図である。
【図５】（ａ）は第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の縦断面図であり、（ｃ）は第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図６】（ａ）は第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の縦断面図であり、（ｃ）は第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図７】（ａ）は第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図であり、（ｂ）は同接続構造の縦断面図であり、（ｃ）は第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造による高周波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。
【図８】第４の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、実施の形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造およびマイクロ波ユニットについて、図１乃至図８を参照しながら説明する。尚、各図において同一箇所については同一の符号を付すとともに、重複した説明は省略する。
【００１２】
（第１の実施形態）
図１（ａ）は第１の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図１（ｂ）は同接続構造の図１（ａ）のＡＡ′間に沿った縦断面図である。これらの図中、同一の符号を付したものは互いに同じ要素を表す。同図の例では、左方が入力端子側であり、右方が出力端子側である。
【００１３】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造はそれぞれマイクロストリップ線路を有する入出力基板間を接続するための構造である。本実施形態に係るマイクロ波ユニットは、このマイクロストリップ線路間の接続構造を有する増幅器モジュールである。
【００１４】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、導電性のケース１０（ベースプレート）と、このケース１０の主面上で入力端子側に設けられた入力側基板１１と、この入力側基板１１と対向して主面上で出力端子側に設けられた出力側基板１２と、入出力基板１１、１２（入力側基板１１及び出力側基板１２）を対向する側壁面２８、２９間に空隙１３を空けた状態のままケース１０上に固定する複数本のネジ１４（固定具）と、固定された入出力基板１１、１２の各中心導体を接続する接続用の導体箔１５（導体部材）とを備えている。
【００１５】
ケース１０はシールドケースの底壁であり、ベースプレートとして機能する。このケース１０はアルミニウムや銅などの金属からなる。ケース１０は、入出力基板１１、１２の各マイクロストリップ線路のアース面を共通させる。
【００１６】
入力側基板１１はケース１０の主面上の地導体１６、この地導体１６上の誘電体層１７（誘電体）及びこの誘電体層１７上に設けられた中心導体１８を備えている。地導体１６及び中心導体１８は何れも金や銅といった金属層である。地導体１６の下面とケース１０の主面とは半田付けなどによって固定されている。中心導体１８はストリップ導体である。中心導体１８はフォトレジストを用いてエッチング処理するなどして生成されている。誘電体層１７には例えばＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレンが用いられる。これらの地導体１６、誘電体層１７及び中心導体１８はマイクロストリップ線路を構成する。このマイクロストリップ線路を、左方の図示しない入力端子より入力されたマイクロ波信号（高周波信号）が伝送する。
【００１７】
マイクロ波信号は基本波成分を有する。増幅素子などのマイクロ波部品をマイクロ波信号が通過すると、マイクロ波部品は、基本波周波数を逓倍した周波数を有する高調波成分を出力する。入出力基板１１、１２には、基本波成分と高調波成分とが伝播する。
【００１８】
出力側基板１２はケース１０の主面上の地導体１９、この地導体１９上の誘電体層２０（誘電体）及びこの誘電体層２０上に設けられた中心導体２１を備えている。地導体１９及び中心導体２１は何れも金や銅の金属層である。地導体１９の下面とケース１０の主面とは半田付けにより固定されている。中心導体２１はストリップ導体であり、フォトレジストを用いたエッチング処理などによって生成される。誘電体層２０にはＰＴＦＥが用いられる。これらの地導体１９、誘電体層２０及び中心導体２１によりマイクロストリップ線路が構成される。このマイクロストリップ線路を、導体箔１５からのマイクロ波信号が伝送し、右方の図示しない出力端子より出力されるようになっている。
【００１９】
また、入力側基板１１の誘電体層１７と、出力側基板１２の誘電体層２０との上には中心導体１８、２１とは別の配線パターンが形成されており、入出力基板１１、１２の何れか一方又は両方に図示しない増幅素子や受動素子等がこの配線パターンに接続されている。入力側基板１１及び出力側基板１２はそれぞれ上下に基板材を貫通するネジ孔が形成されている。
【００２０】
複数のネジ１４は、地導体１６の裏面及びケース１０の主面の間を密着させ、地導体１９の裏面及びケース１０の主面の間を密着させる。入力側基板１１においては、基板幅方向で中心導体１８を挟んで対称な位置がネジ止めされている。出力側基板１２においては、基板幅方向で中心導体２１を挟んで対称な位置がネジ止めされている。基板幅方向とは、基板長方向（信号電力の伝播方向）と主面上で直交する方向を指す。
【００２１】
接続用の導体箔１５は金又は銅により形成された箔である。あるいは導体箔１５には電線等が用いられる。本実施形態による接続構造は、導体箔１５が下方に垂れないよう上方に湾曲させて導体箔１５を撓ませている。メインラインとしての導体箔１５と、アース面としてのケース１０の主面との間の物理的な距離が長くされている。導体箔１５を撓ませることにより、この導体箔１５は温度変化やネジ止めの際に入出力基板１１、１２に発生するストレス（応力）等を受けないようにされている。この導体箔１５の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。
【００２２】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、マイクロ波信号に対するインピーダンスを、導体箔１５の線路長によって変化させている。導体箔１５の線路長とは、側面視で円弧状に湾曲する導体箔１５の経路長に実質等しい。経路とは、導体箔１５の一端の固定点からループ状の信号伝送経路を通りこの導体箔１５の他端の固定点までを指す。導体箔１５の経路長は、例えば入力側基板１１の基板厚さの約２倍から約３倍にする等の目安によって決められる。撓み量は導体箔１５が切断されない程度に値に決められている。
【００２３】
図２は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。同図の横軸は周波数を表す。縦軸は周波数成分の電力の減衰量を表す。この減衰量は、マイクロ波信号が導体箔１５を伝送する前のこのマイクロ波信号の信号電力を基準値としており、基準値は例えば０ｄＢである。基本波の周波数は１ＧＨｚである。３倍波の周波数は３ＧＨｚである。本実施形態による接続構造は、マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して、目的とする３倍波成分の電力の減衰量が２ｄＢ以上になるようにしている。更には基本波の周波数などを適宜選択することにより３倍波の周波数成分の電力の減衰量を、基本波成分のそれに対して３ｄＢ以上にするようにもできる。
【００２４】
本実施形態に係るマイクロ波ユニットはこのマイクロストリップ線路間の接続構造を有する。それぞれ３段に直列接続された３つの増幅器モジュールのうちの２番目の増幅器モジュールにマイクロ波ユニットが用いられる場合の構成例を図３に示す。図３はマイクロ波ユニットを含む増幅器モジュールの構成例を示す図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。マイクロ波増幅器２２はマイクロ波信号の送信系に設けられたマイクロ波回路である。マイクロ波増幅器２２は、マイクロ波ユニット１よりも前段に設けられた第１増幅器モジュール（第１増幅器）２３と、入出力基板１１、１２を有し、マイクロストリップ線路間の接続構造を有する増幅器モジュールを構成するマイクロ波ユニット１と、このマイクロ波ユニット１よりも後段に設けられた第２増幅器モジュール（第２増幅器）２４とを備えている。マイクロ波ユニット１は、入力側基板１１上の増幅素子２５と、出力側基板１２上の増幅素子２６とのうちの一方又は両方を備えている。
【００２５】
このような構成のマイクロ波ユニット１には、第１増幅器モジュール２３が増幅出力したマイクロ波信号が入力される。この第１増幅器モジュール２３や増幅素子２５の増幅特性は非線形性を有する。入力側基板１１のマイクロストリップ線路をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。導体箔１５は、中心導体１８上における導体箔１５の一端側の固定点を含む側壁面２８と、中心導体２１における導体箔１５の他端側の固定点を含む側壁面２９との間の空間でのインピーダンスを変えている。高調波成分が導体箔１５を見ると、マイクロストリップ線路間の接続部においてインピーダンスを高くできる。
【００２６】
基本波に影響を与えない範囲で、マイクロストリップ線路間を長い導体箔１５によって接続することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット１はマイクロ波信号に導体箔１５を通過させることにより、３倍波を抑圧する。基本波成分の減衰量に対して目的とする高調波成分がより減衰される。
【００２７】
使用する基本波の周波数によってマイクロ波信号が受ける影響が変わるため、マイクロストリップ線路間の距離や導体箔１５の長さは影響を与える要素に応じて元々変動しうるものである。高調波は減衰させて使うものであるため、マイクロ波ユニット１は、マイクロストリップ線路基板間の距離、及び導体箔１５の長さを、基本波の伝送特性に応じて決めている。
【００２８】
決め方の一例として、側壁面２８、２９間の距離や導体箔１５の長さは、基本波の周波数を元にこれらの距離及び長さを漸増させて何回か実験を行ってマイクロ波信号の伝送特性を測ったときに、基本波の特性が悪化し始める直前の試行で使用した距離や長さを用いることが望ましい。
【００２９】
基本波成分の損失がある程度許容されるという使用状況下でマイクロ波ユニット１が使われる場合、導体箔１５により所望する高調波成分の減衰量を調節してもよい。又は、基本波の伝送特性の悪化がある程度許容される場合、接続部のインピーダンスをさらに高くすることが高調波を抑圧するためには効果的である。
【００３０】
このマイクロ波ユニット１により、従来例と同等の費用でマイクロストリップ線路間の接続部において不要な高調波の抑圧をすることができる。高調波を除去するためのフィルタが不要になる。フィルタとはローパスフィルタあるいはバンドパスフィルタを指す。あるいはフィルタ数を削減することができる。あるいは減衰特性が急峻なフィルタを用いずに、減衰特性が比較的なだらか安価なフィルタに変更して使うことが可能になる。
【００３１】
図４に比較例に係るマイクロ波ユニットのマイクロストリップ線路の接続部を示す。図４（ａ）は比較例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図４（ｂ）は同接続構造の縦断面図である。図４（ｃ）は比較例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。これらの図中、既述の符号はそれらと同等な要素を表す。
【００３２】
入力側基板１１の信号伝送方向の基板端では、誘電体層１７が途切れて無くなる。接地面の連続性が失われるため、マイクロストリップ線路の基板間の接続部では、急激なインピーダンスの不連続が起こる。ＶＳＷＲの悪化を避け、伝送損失量を増大させないように、入出力基板１１、１２間が互いにできるだけ近づくように配置されている。
【００３３】
図４（ａ）、図４（ｂ）に示すように、マイクロ波ユニットは、接続用の導体１００を中心導体１８、２１間において最短距離で配線している。最短距離の配線の実施によって、インピーダンスの不連続部を減らし、図４（ｃ）に示すように低い周波数から高い周波数まで伝送損失が少なくなるようにされている。ところが、図４（ａ）、図４（ｂ）の例では、マイクロストリップ線路は挿入損失が小さい。周波数特性上、周波数が変化しても挿入損失の大きさの変動量は少ない。比較例では線路上に不要な高調波が存在する場合、高調波成分が基本波成分と同様にそのまま伝送される。マイクロ波ユニットの特性が、所望する基本波の周波数に合わせて伝送損失を少なくするという特性である場合、高調波成分が損失無く伝送される。
【００３４】
これに対して、マイクロ波ユニット１は導体箔１５に周波数特性を持たせ、不要な高調波を伝送させないようにしている。換言すれば、マイクロ波ユニット１は、接続部のインピーダンスを意図的に変える点で、接続部のインピーダンスを変化させない従来例とは異なる。このようにして、マイクロ波ユニット１は、基本波の周波数を持つ信号に影響を与えない程度で３倍波に与えるインピーダンスを大きくし、これによって３倍波を抑圧させている。マイクロ波ユニット１は、マイクロ波信号に導体箔１５を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００３５】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、導体箔１５の線路長を長くしていたが、入出力基板１１、１２の各側壁面２８、２９間の距離を拡げることにより、マイクロストリップ線路基板間の接続部を高インピーダンス化することができる。
【００３６】
図５（ａ）は第２の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図５（ｂ）は同接続構造の図５（ａ）のＢＢ′間に沿った縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
【００３７】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、入力側基板１１と、出力側基板１２と、接続用の導線２７（導体部材）とを備えている。この導線２７は、入力側基板１１の中心導体１８と、出力側基板１２の中心導体２１とを接続する。導線２７は多数本の金属素線が編組されて成る。導線２７の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。側壁面２８、２９間の距離を大きくとることによって、基本波成分を減衰させずに、マイクロ波信号の３倍波成分に対する導線２７によるインピーダンスが高められている。
【００３８】
このような構成のマイクロ波ユニット２の入力側基板１１をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。図５（ｃ）は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して目的とする３倍波成分の電力の減衰量ＡＴＴが２ｄＢ以上である。基本波の周波数などを適宜選択することにより３倍波の周波数成分の電力の減衰量を基本波成分のそれに対して３ｄＢ以上にすることもできる。
【００３９】
基本波に影響を与えない範囲で、マイクロストリップ線路間を長い導線２７によって接続することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット１は、マイクロ波信号に導線２７を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００４０】
また、接続部を高インピーダンス化することによって図１で得られた効果と同様の効果が得られる。
【００４１】
（第３の実施形態）
また、第１の実施形態の例よりも入出力基板１１、１２の各側壁面２８、２９間の距離を狭めるとともに導体部材の線路長を更に長くすることもできる。
【００４２】
図６（ａ）は第３の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図６（ｂ）は同接続構造の図６（ａ）のＣＣ′間に沿った縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
【００４３】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は接続用の銅箔３０（導体部材）を備えている。この銅箔３０は、入力側基板１１の中心導体１８と、出力側基板１２の中心導体２１とを接続する。銅箔３０の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。銅箔３０は、この銅箔３０の途中部が上方に向かって引延ばされ、湾曲姿勢を保持した状態で起立している。中心導体１８、２１上から起立した状態の銅箔３０の高さは、一例として、入出力基板１１、１２の基板厚みの３倍程度である。側壁面２８、２９間の空隙１３のギャップ値が低くされてインピーダンスが小さくなる分を、銅箔３０の線路長によるインピーダンスを大きくすることによって、メインラインとしての銅箔３０と、アース面としてのケース１０の主面との間の距離が確保されている。マイクロ波信号の３倍波成分に対するインピーダンスが高められている。
【００４４】
このような構成のマイクロ波ユニット３の入力側基板１１をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。
【００４５】
図６（ｃ）は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して、目的とする３倍波成分の電力の減衰量ＡＴＴが２ｄＢ以上である。基本波の周波数などを適宜選択することにより３倍波の周波数成分の電力の減衰量を、基本波のそれに対して３ｄＢ以上にすることができる。
【００４６】
基本波に影響を与えない範囲で、マイクロストリップ線路間を長い銅箔３０によって接続することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット３は、マイクロ波信号に銅箔３０を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００４７】
（第４の実施形態）
また、メインラインと、アース面との間の距離を稼ぐ方法として、ケース１０の主面に溝を掘るようにもできる。
【００４８】
図７（ａ）は第４の実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の上面図である。図７（ｂ）は同接続構造の図７（ａ）のＤＤ′間に沿った縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。
【００４９】
本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は接続用の銅箔３１（導体部材）と、ケース１０の主面に凹設された溝３２とを有する。銅箔３１は、入力側基板１１の中心導体１８と、出力側基板１２の中心導体２１とを接続する。銅箔３１の両端部はそれぞれ中心導体１８、２１上にはんだ付け等により固定されている。溝３２はケース１０の主面よりも低い溝底３３を有する。メインラインとしての銅箔３１と、アース面としての溝底３３との間の距離が確保されている。マイクロ波信号の３倍波成分に対するインピーダンスが高められている。溝底３３の溝深さの決め方は、例えば銅箔３１を取付けた状態で溝深さの値を種々変えながら減衰量を計測するといった作業、実験による。
【００５０】
このような構成のマイクロ波ユニット４の入力側基板１１をマイクロ波信号が通った後、不要な高調波が発生する。
【００５１】
図７（ｃ）は本実施形態に係るマイクロストリップ線路間の接続構造によるマイクロ波信号の減衰量の周波数特性を示す図である。マイクロ波信号の基本波成分の電力の減衰量に対して目的とする３倍波成分の電力の減衰量ＡＴＴが２ｄＢ以上である。基本波の周波数などを適宜選択することによりこの接続構造は３倍波の周波数成分の電力の減衰量を、基本波のそれに対して３ｄＢ以上にすることができる。
【００５２】
基本波に影響を与えない範囲で、溝３２を凹設することにより、マイクロストリップ線路間の接続部のインピーダンスが高められる。マイクロ波ユニット４は、マイクロ波信号に銅箔３１を通過させるだけで、フィルタを用いずに基本波の電力を保ちつつ高調波の電力を減衰させることができる。
【００５３】
また、溝の大きさや形状は種々変更可能である。
【００５４】
図８は第４の実施形態の変形例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造の縦断面図である。既述の符号はそれらと同じ要素を表す。この変形例に係るマイクロストリップ線路間の接続構造は、接続用の導体箔３４（導体部材）と、入力側基板１１と、出力側基板１２と、ケース１０の主面に凹設された溝３５とを有する。
【００５５】
マイクロ波ユニット５は、マイクロストリップ線路間の接続距離を延ばすこと、基板間の接続用の導体部材を長くすること、及びケース壁を掘込むことの３つを施したものである。空隙１３の部分の線路長を計算上で延長し、接続部を高インピーダンス化することによって機器からの不要波（高調波）を抑圧することができる。
また、上記各実施形態のそれぞれを組合わせてもよい。導体箔１５の線路長を長くすること、各側壁面間の距離を短くすること、及びケース１０の主面に溝を掘ることのうち、何れか２つを実施するようにもできる。基本波の伝送特性に影響が現れない範囲で、導体部材の長さ、側壁面間の距離、及び溝の溝深さを変化させてもよい。
【００５６】
（その他）
上記の実施形態では、高調波の次数は３次であったが、基本波の２倍高調波あるいは３倍を越える高次高調波を除去するようなインピーダンスを接続部あるいは導体箔１５などの導体部材に与えるようにしてもよい。
【００５７】
上記実施形態では、導体部材には導体箔１５が用いられていたが、箔体と異なる棒状、板状あるいは細線状の導体片を導体部材として用いても良い。
【００５８】
上記実施形態では、側方から見た導体箔１５の形状や、溝の形状等は、対称性を有することが好ましい。
【００５９】
上記実施形態では、ネジ止めにより地導体１６、１９をケース１０に固定していたが、固定には半田付けや、導電性の接着剤による接着を用いても良い。
【００６０】
上記実施形態では、マイクロ波ユニットは増幅器モジュール内の基板間の接続に用いられていたが、例えばアンテナスイッチ、アイソレータ、サーキュレータ、増幅器、移相器、ミクサなどに用いてもよい。
【００６１】
いくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００６２】
１，２，３，４，５…マイクロ波ユニット、１０…ケース（ベースプレート）、１１…入力側基板（基板）、１２…出力側基板（基板）、１３…空隙、１４…ネジ（固定具）、１５…導体箔（導体部材）、１６…地導体、１７…誘電体層（誘電体）、１８…中心導体、１９…地導体、２０…誘電体層（誘電体）、２１…中心導体、２２…マイクロ波増幅器、２３…第１増幅器モジュール、２４…第２増幅器モジュール、２５，２６…増幅素子、２７…導線（導体部材）、２８，２９…側壁面、３０…銅箔（導体部材）、３１…銅箔（導体部材）、３２…溝、３３…溝底、３４…導体箔（導体部材）、３５…溝。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性のベースプレートと、
このベースプレートの主面上の地導体、この地導体上の誘電体およびこの誘電体上の中心導体をそれぞれ有し、基本波成分を有する高周波信号、および基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を伝送させる少なくとも２つの基板と、
これらの基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて各基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、
この固定具により固定された各基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、
この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロストリップ線路間の接続構造。
【請求項２】
前記導体部材は、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して３ｄＢ以上にしたことを特徴とする請求項１記載のマイクロストリップ線路間の接続構造。
【請求項３】
前記導体部材は、前記基本波成分に影響を与えない範囲で前記高調波成分に対して高インピーダンスを与えることを特徴とする請求項１記載のマイクロストリップ線路間の接続構造。
【請求項４】
基本波成分を有する高周波信号の入出力方向に設けられた導電性のベースプレートと、
このベースプレートの主面上に信号入力側に設けられ、この主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する入力側基板と、
この入力側基板と対向して前記主面上に信号出力側に設けられ、前記主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する出力側基板と、
これらの出力側基板および入力側基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて前記出力側基板および前記入力側基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、
この固定具により固定された前記入力側基板を伝送する前記高周波信号の基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を発生させるマイクロ波部品と、
このマイクロ波部品からの前記周波数信号および前記高周波信号が伝送する前記入力側基板の前記中心導体および前記出力側基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、
この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロ波ユニット。
【請求項５】
前記導体部材は、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して３ｄＢ以上にしたことを特徴とする請求項４記載のマイクロ波ユニット。
【請求項１】
導電性のベースプレートと、
このベースプレートの主面上の地導体、この地導体上の誘電体およびこの誘電体上の中心導体をそれぞれ有し、基本波成分を有する高周波信号、および基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を伝送させる少なくとも２つの基板と、
これらの基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて各基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、
この固定具により固定された各基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、
この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロストリップ線路間の接続構造。
【請求項２】
前記導体部材は、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して３ｄＢ以上にしたことを特徴とする請求項１記載のマイクロストリップ線路間の接続構造。
【請求項３】
前記導体部材は、前記基本波成分に影響を与えない範囲で前記高調波成分に対して高インピーダンスを与えることを特徴とする請求項１記載のマイクロストリップ線路間の接続構造。
【請求項４】
基本波成分を有する高周波信号の入出力方向に設けられた導電性のベースプレートと、
このベースプレートの主面上に信号入力側に設けられ、この主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する入力側基板と、
この入力側基板と対向して前記主面上に信号出力側に設けられ、前記主面上に接地される地導体、この地導体上の誘電体、およびこれらの地導体及び誘電体と共にマイクロストリップ線路を構成する前記誘電体上の中心導体を有する出力側基板と、
これらの出力側基板および入力側基板の対向する側壁面の間に空隙を空けて前記出力側基板および前記入力側基板を前記ベースプレート上に固定する固定具と、
この固定具により固定された前記入力側基板を伝送する前記高周波信号の基本波周波数の逓倍周波数を持つ高調波成分の周波数信号を発生させるマイクロ波部品と、
このマイクロ波部品からの前記周波数信号および前記高周波信号が伝送する前記入力側基板の前記中心導体および前記出力側基板の前記中心導体の間を接続する導体部材と、を備え、
この導体部材が前記基本波成分および前記高調波成分に与えるインピーダンスを、前記導体部材の線路長、前記側壁面間の距離および前記主面に凹設される溝の溝深さの何れか一つ以上によって変化させ、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して２ｄＢ以上にしたことを特徴とするマイクロ波ユニット。
【請求項５】
前記導体部材は、前記高調波成分の電力の減衰量を、前記基本波成分の電力の減衰量に対して３ｄＢ以上にしたことを特徴とする請求項４記載のマイクロ波ユニット。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−５０８３（Ｐ２０１３−５０８３Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３２１２４（Ｐ２０１１−１３２１２４）
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１４日（２０１１．６．１４）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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