(57)【要約】      （修正有）【課題】プリント基板に形成される伝送線路パターンをシールドするにあたり、伝送線路回路全体のサイズを小さくするとともに、入出力伝送線路の伝送線路ロスを特にミリ波帯において小さくする。【解決手段】伝送線路回路Ｔは、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の入出力端子と入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３とが接合されるように、パターン基板１−１、１−２、１−３と入出力基板２とが接合され、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の外周に沿って、かつ、入出力基板２の入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３の形成層から入出力基板２のグランドパターン２３の形成層までに渡って、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３をシールドする入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３が形成される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
伝送線路パターンが形成されるパターン基板と、
前記伝送線路パターンへの入出力伝送線路が形成される入出力基板と、
を備え、
前記伝送線路パターンの入出力端子と前記入出力伝送線路とが接合されるように、前記パターン基板と前記入出力基板とが接合され、
前記伝送線路パターンの外周に沿って、かつ、前記入出力基板の前記入出力伝送線路の形成層から前記入出力基板のグランドパターンの形成層までに渡って、前記伝送線路パターンをシールドする入出力基板内シールド部材が形成される
ことを特徴とする伝送線路回路。
【請求項２】
前記伝送線路パターンの外周に沿って、かつ、前記パターン基板の前記伝送線路パターンの形成層から前記パターン基板のグランドパターンの形成層までに渡って、前記伝送線路パターンをシールドするパターン基板内シールド部材が形成される
ことを特徴とする、請求項１に記載の伝送線路回路。
【請求項３】
前記入出力基板の前記入出力伝送線路の形成層のうちの、前記伝送線路パターンとの対向箇所において、気体が充填される空隙が形成される
ことを特徴とする、請求項１又は２に記載の伝送線路回路。
【請求項４】
前記伝送線路パターン及び前記入出力伝送線路がそれぞれ複数並列に接続される
ことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の伝送線路回路。
【請求項５】
前記伝送線路パターンがフィルタパターン又はカプラパターンである
ことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の伝送線路回路。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載の伝送線路回路、
を備えることを特徴とする無線測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、プリント基板に形成される伝送線路パターンをシールドする技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波帯において、フィルタ又はカプラ等の伝送線路パターンを形成するにあたり、加工精度の制約により、伝送線路パターンを薄膜基板上に形成することが一般的であり、低コスト化の制約により、薄膜基板をプリント基板上に形成することが一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−１３１９８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
伝送線路パターンを複数並列に接続するときに、伝送線路パターンの間のアイソレーション特性を確保することが要求される。特許文献１では、複数直列に接続されるアッテネータの間のアイソレーション特性を確保するために、各々のアッテネータにシールドケースを設置する。これを応用して、複数並列に接続される伝送線路パターンの間のアイソレーション特性を確保するために、各々の伝送線路パターンにシールドケースを設置する。
【０００５】
従来技術の伝送線路回路の構成を図５に示す。伝送線路回路Ｔ’は、プリント基板１’及びシールドケース２’から構成される。プリント基板１’は、伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’、入出力伝送線路１２−１’、１２−２’、１２−３’、スイッチ回路１３’及びグランドパターン１４’を形成される。シールドケース２’は、シールドケース外壁２１’及びシールドケース内壁２２−１’、２２−２’から構成される。
【０００６】
図５の平面図では、シールドケース２’の蓋を図示していない。図５のＡ−Ａ断面図では、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と平行方向の断面図を図示している。図５のＢ−Ｂ断面図では、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と垂直方向の断面図を図示している。
【０００７】
伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’は、それぞれ、フィルタパターン又はカプラパターン等であり、並列に接続される。入出力伝送線路１２−１’、１２−２’、１２−３’は、それぞれ、伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’の入出力伝送線路であり、並列に接続される。スイッチ回路１３’は、入出力伝送線路１２−１’、１２−２’、１２−３’のうちのいずれかの入出力を切り換え、伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’のうちのいずれかの動作を切り換える。
【０００８】
伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’の間のアイソレーション特性を確保するために、伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’にシールドケース２’を設置する。シールドケース外壁２１’は、伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’、入出力伝送線路１２−１’、１２−２’、１２−３’（伝送線路回路Ｔ’の入出力端子を除く。）及びスイッチ回路１３’を取り囲む。シールドケース内壁２２−１’は、伝送線路パターン１１−１’、１１−２’の間を仕切る。シールドケース内壁２２−２’は、伝送線路パターン１１−２’、１１−３’の間を仕切る。シールドケース２’の蓋は、シールドケース外壁２１’及びシールドケース内壁２２−１’、２２−２’と接合される。
【０００９】
ここで、シールドケース内壁２２−１’、２２−２’とグランドパターン１４’との間の導通を確保するように、シールドケース内壁２２−１’、２２−２’にシールドワイヤー又はコ・フォーム材を設置している。よって、シールドケース内壁２２−１’、２２−２’の実効的な幅Ｗ’（ミリ波帯では、１ｍｍのオーダー。）が広くなってしまい、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と垂直方向に延びる入出力伝送線路１２−１’、１２−３’の長さＬ１’が長くなってしまう。ひいては、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と垂直方向のサイズが大きくなってしまい、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と垂直方向に延びる入出力伝送線路１２−１’、１２−３’の伝送線路ロスが特にミリ波帯において大きくなってしまう。
【００１０】
そして、伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’の間のアイソレーション特性を確保するように、シールドケース２’が構成する導波管のモードの計算により、シールドケース内壁２２−１’、２２−２’の長さＬ’を設定している。よって、シールドケース内壁２２−１’、２２−２’の長さＬ’（伝送線路パターン１１−１’、１１−２’、１１−３’の長さより長い。）が長くなってしまい、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と平行方向に延びる入出力伝送線路１２−１’、１２−２’、１２−３’の長さＬ２’が長くなってしまう。ひいては、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と平行方向のサイズが大きくなってしまい、伝送線路回路Ｔ’の入出力方向と平行方向に延びる入出力伝送線路１２−１’、１２−２’、１２−３’の伝送線路ロスが特にミリ波帯において大きくなってしまう。
【００１１】
そこで、前記課題を解決するために、本開示は、プリント基板に形成される伝送線路パターンをシールドするにあたり、伝送線路回路全体のサイズを小さくするとともに、入出力伝送線路の伝送線路ロスを特にミリ波帯において小さくすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、伝送線路パターンが形成されるパターン基板と、前記伝送線路パターンへの入出力伝送線路が形成される入出力基板と、を備え、前記伝送線路パターンの入出力端子と前記入出力伝送線路とが接合されるように、前記パターン基板と前記入出力基板とが接合され、前記伝送線路パターンの外周に沿って、かつ、前記入出力基板の前記入出力伝送線路の形成層から前記入出力基板のグランドパターンの形成層までに渡って、前記伝送線路パターンをシールドする入出力基板内シールド部材が形成されることを特徴とする伝送線路回路である。
【００１３】
また、請求項２に係る発明は、前記伝送線路パターンの外周に沿って、かつ、前記パターン基板の前記伝送線路パターンの形成層から前記パターン基板のグランドパターンの形成層までに渡って、前記伝送線路パターンをシールドするパターン基板内シールド部材が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の伝送線路回路である。
【００１４】
また、請求項３に係る発明は、前記入出力基板の前記入出力伝送線路の形成層のうちの、前記伝送線路パターンとの対向箇所において、気体が充填される空隙が形成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の伝送線路回路である。
【００１５】
また、請求項４に係る発明は、前記伝送線路パターン及び前記入出力伝送線路がそれぞれ複数並列に接続されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の伝送線路回路である。
【００１６】
また、請求項５に係る発明は、前記伝送線路パターンがフィルタパターン又はカプラパターンであることを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載の伝送線路回路である。
【００１７】
また、請求項６に係る発明は、請求項１から５のいずれかに記載の伝送線路回路、を備えることを特徴とする無線測定装置である。
【発明の効果】
【００１８】
このように、本開示は、プリント基板に形成される伝送線路パターンをシールドするにあたり、伝送線路回路全体のサイズを小さくするとともに、入出力伝送線路の伝送線路ロスを特にミリ波帯において小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本開示の伝送線路回路の構成を示す図である。
【図２】本開示のパターン基板の製造方法を示す図である。
【図３】本開示の入出力基板の製造方法を示す図である。
【図４】本開示の無線測定装置の構成を示す図である。
【図５】従来技術の伝送線路回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。
【００２１】
本開示の伝送線路回路の構成を図１に示す。伝送線路回路Ｔは、パターン基板１−１、１−２、１−３及び入出力基板２から構成される。パターン基板１−１、１−２、１−３は、それぞれ、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３、グランドパターン１２−１、１２−２、１２−３及びパターン基板内シールド部材１３−１、１３−２、１３−３が形成される。入出力基板２は、入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３、スイッチ回路２２、グランドパターン２３、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３、気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３及びベタグランドパターン（図１に不図示）が形成される。なお、ベタグランドパターンは、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３をグランドに接続するためのものであり、入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３、スイッチ回路２２及び気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３が形成される基板面上にこれらの構成部材を避けるように形成される。
【００２２】
図１の透視平面図では、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３及び気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３を透視している。図１のＣ−Ｃ断面図では、伝送線路回路Ｔの入出力方向と平行方向の断面図を図示している。図１のＤ−Ｄ断面図では、伝送線路回路Ｔの入出力方向と垂直方向の断面図を図示している。
【００２３】
伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３は、それぞれ、フィルタパターン又はカプラパターン等であり、並列に接続される。入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３は、それぞれ、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の入出力伝送線路であり、並列に接続される。スイッチ回路２２は、入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３のうちのいずれかの入出力を切り換え、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３のうちのいずれかの動作を切り換える。伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の入出力端子と入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３とがそれぞれ接合されるように、パターン基板１−１、１−２、１−３と入出力基板２とが接合される。このとき、フリップチップ等の技術を応用することができる。
【００２４】
伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の間のアイソレーション特性を確保するために、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３に以下のシールド部材を形成する。入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３は、それぞれ、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の外周に沿って、かつ、入出力基板２の入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３の形成層から入出力基板２のグランドパターン２３の形成層までに渡って、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３をシールドするために形成される。パターン基板内シールド部材１３−１、１３−２、１３−３は、それぞれ、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の外周に沿って、かつ、パターン基板１の伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の形成層からパターン基板１のグランドパターン１２−１、１２−２、１２−３の形成層までに渡って、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３をシールドするために形成される。
【００２５】
ここで、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３の（金属ビア等の）半径及びパターン基板内シールド部材１３−１、１３−２、１３−３の（金属メッキ等の）厚さは、ミリ波帯において０．１ｍｍのオーダーである。よって、伝送線路パターン１１−１、１１−２の間の幅及び伝送線路パターン１１−２、１１−３の間の幅（ミリ波帯では、０．１ｍｍのオーダー。）を狭くすることができ、伝送線路回路Ｔの入出力方向と垂直方向に延びる入出力伝送線路２１−１、２１−３の長さＬ１（図５の従来技術のＬ１’より短い。）を短くすることができる。ひいては、伝送線路回路Ｔの入出力方向と垂直方向のサイズを小さくすることができ、伝送線路回路Ｔの入出力方向と垂直方向に延びる入出力伝送線路２１−１、２１−３の伝送線路ロスを特にミリ波帯において小さくすることができる。
【００２６】
そして、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３及びパターン基板内シールド部材１３−１、１３−２、１３−３は、それぞれ、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の外周に沿って形成される。よって、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３及びパターン基板内シールド部材１３−１、１３−２、１３−３の形成範囲の長さＬ（伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の長さと同程度。図５の従来技術のＬ’より短い。）を短くすることができ、伝送線路回路Ｔの入出力方向と平行方向に延びる入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３の長さＬ２（図５の従来技術のＬ２’より短い。）を短くすることができる。ひいては、伝送線路回路Ｔの入出力方向と平行方向のサイズを小さくすることができ、伝送線路回路Ｔの入出力方向と平行方向に延びる入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３の伝送線路ロスを特にミリ波帯において小さくすることができる。
【００２７】
（空気等の）気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３は、それぞれ、入出力基板２の入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３の形成層のうちの、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３との対向箇所において形成される。
【００２８】
ここで、パターン基板１−１、１−２、１−３の設計時において、パターン基板１−１、１−２、１−３は、空気等の気体と対向している。そして、パターン基板１−１、１−２、１−３の実効誘電率εは、それぞれ、パターン基板１−１、１−２、１−３の有する誘電率及び空気等の気体の有する誘電率を考慮したものとなる。
【００２９】
その後、パターン基板１−１、１−２、１−３の接合時にあたり、気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３が形成されていないときには、パターン基板１−１、１−２、１−３は、入出力基板２と対向している。そして、パターン基板１−１、１−２、１−３の実効誘電率ε’は、それぞれ、パターン基板１−１、１−２、１−３の有する誘電率及び入出力基板２の有する誘電率を考慮したものとなる。つまり、パターン基板１−１、１−２、１−３の設計時での実効誘電率εと、パターン基板１−１、１−２、１−３の接合時での実効誘電率ε’と、をほぼ同一にすることができない。よって、パターン基板１−１、１−２、１−３の設計時での所望の回路動作は、パターン基板１−１、１−２、１−３の接合後には実現することができない。
【００３０】
一方で、パターン基板１−１、１−２、１−３の接合時にあたり、気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３が形成されているときには、パターン基板１−１、１−２、１−３は、空気等の気体と対向している。そして、パターン基板１−１、１−２、１−３の実効誘電率ε’は、それぞれ、パターン基板１−１、１−２、１−３の有する誘電率及び空気等の気体の有する誘電率を考慮したものとなる。つまり、パターン基板１−１、１−２、１−３の設計時での実効誘電率εと、パターン基板１−１、１−２、１−３の接合時での実効誘電率ε’と、をほぼ同一にすることができる。よって、パターン基板１−１、１−２、１−３の設計時での所望の回路動作は、パターン基板１−１、１−２、１−３の接合後にも実現することができる。
【００３１】
本開示のパターン基板の製造方法を図２に示す。まず、図２の左上欄に示したように、プリント基板Ｓ上に、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３を形成する。次に、図２の左下欄に示したように、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の外周のうちの長さ方向に沿って、それぞれ、パターン基板内シールド部材溝１４−１、１４−２、１４−３を形成する。次に、図２の右上欄に示したように、パターン基板内シールド部材溝１４−１、１４−２、１４−３内に、それぞれ、金属メッキを形成することにより、パターン基板内シールド部材１３−１、１３−２、１３−３を形成する。次に、図２の右下欄に示したように、プリント基板Ｓから、パターン基板１−１、１−２、１−３を切り出す。
【００３２】
本開示の入出力基板の製造方法を図３に示す。まず、図３の左上欄に示したように、入出力基板２上に、入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３、スイッチ回路２２及びベタグランドパターン（図３に斜線で図示）を形成する。なお、ベタグランドパターンは、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３をグランドに接続するためのものであり、入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３、スイッチ回路２２及び気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３が形成される基板面上にこれらの構成部材を避けるように形成される。また、入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３は、ベタ加工がされるときにパターンバリができないように、気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３が形成される基板面上に形成されないようにする。
【００３３】
次に、図３の左下欄に示したように、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３との対向箇所において、それぞれ、気体充填空隙２５−１、２５−２、２５−３を形成する。次に、図３の右上欄に示したように、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の外周のうちの長さ方向及び幅方向に沿って、それぞれ、入出力基板内シールド部材穴２６−１、２６−２、２６−３を形成する。次に、図３の右下欄に示したように、入出力基板内シールド部材穴２６−１、２６−２、２６−３内に、それぞれ、金属ビアを形成することにより、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３を形成する。最後に、図１に示したように、フリップチップ等の技術を応用して、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３の入出力端子と入出力伝送線路２１−１、２１−２、２１−３とをそれぞれ接合するように、パターン基板１−１、１−２、１−３と入出力基板２とを接合する。このように、伝送線路回路Ｔを製造することができる。
【００３４】
なお、伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３は、図２では、パターン基板１−１、１−２、１−３上に形成されているが、変形例として、１枚のパターン基板上に形成されてもよい。また、パターン基板内シールド部材１３−１、１３−２、１３−３は、図２では、金属メッキにより形成されているが、変形例として、金属ビアにより形成されてもよい。また、入出力基板内シールド部材２４−１、２４−２、２４−３は、図３では、金属ビアにより形成されているが、変形例として、金属メッキにより形成されてもよい。
【００３５】
本開示の無線測定装置の構成を図４に示す。無線測定装置Ｒは、送信信号生成部、無線信号送信部、無線信号受信部及び／又は受信信号処理部において、フィルタバンクＦ及び／又はカプラバンクＣを備える。フィルタバンクＦは、図１のスイッチ回路２２と、図１の伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３及び付随する構成要素にそれぞれ対応するフィルタ回路Ｆ−１、Ｆ−２、Ｆ−３と、を備える。カプラバンクＣは、図１のスイッチ回路２２と、図１の伝送線路パターン１１−１、１１−２、１１−３及び付随する構成要素にそれぞれ対応するカプラ回路Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３と、を備える。
【００３６】
なお、伝送線路パターン及び付随する構成要素は、図１から図３まででは、複数並列に接続されているが、変形例として、単数のみ配置されてもよい。また、フィルタ回路及び／又はカプラ回路は、図４では、複数並列に接続されているが、変形例として、単数のみ配置されてもよい。ただし、伝送線路パターン及び付随する構成要素が複数並列に接続されるときに特に、伝送線路回路Ｔ全体のサイズを小さくするとともに、入出力伝送線路の伝送線路ロスを特にミリ波帯において小さくする効果を奏することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本開示の伝送線路回路及び無線測定装置は、特にミリ波帯においてアイソレーション特性の確保が必要なフィルタバンク又はカプラバンク等に適用可能である。
【符号の説明】
【００３８】
Ｔ’：伝送線路回路
１’：プリント基板
２’：シールドケース
１１−１’、１１−２’、１１−３’：伝送線路パターン
１２−１’、１２−２’、１２−３’：入出力伝送線路
１３’：スイッチ回路
１４’：グランドパターン
２１’：シールドケース外壁
２２−１’、２２−２’：シールドケース内壁
Ｔ：伝送線路回路
Ｓ：プリント基板
１−１、１−２、１−３：パターン基板
２：入出力基板
１１−１、１１−２、１１−３：伝送線路パターン
１２−１、１２−２、１２−３：グランドパターン
１３−１、１３−２、１３−３：パターン基板内シールド部材
１４−１、１４−２、１４−３：パターン基板内シールド部材溝
２１−１、２１−２、２１−３：入出力伝送線路
２２：スイッチ回路
２３：グランドパターン
２４−１、２４−２、２４−３：入出力基板内シールド部材
２５−１、２５−２、２５−３：気体充填空隙
２６−１、２６−２、２６−３：入出力基板内シールド部材穴
Ｒ：無線測定装置
Ｆ：フィルタバンク
Ｆ−１、Ｆ−２、Ｆ−３：フィルタ回路
Ｃ：カプラバンク
Ｃ−１、Ｃ−２、Ｃ−３：カプラ回路
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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