(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地された１枚のグランド板と、
（ａ）前記グランド板に対してそれぞれ垂直に配置された互いに平行な一対の平行導体板、前記一対の平行導体板の前記グランド板から離れた側の端部同士を連結する連結導体板、及び、前記一対の平行導体板の前記グランド板側の端部と前記グランド板との間をそれぞれ接続する一対の線状導体板、が一体に形成された断面Ｕ字状の第１導体板と、（ｂ）一端が、前記一対の平行導体板に対して平行となり、かつ、前記第１導体板と離間するように、前記一対の平行導体板間に挿入されると共に他端がグランド板に接続された第２導体板と、から構成される複数の導体ユニットと、を備え、
前記複数の導体ユニットが、隣り合う導体ユニットの平行導体板同士が互いに離間しかつ平行になるように複数並べて設けられている
ことを特徴とする左手／右手系複合伝送路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、左手／右手系複合伝送路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、伝送線路として用いられる同軸線路やマイクロストリップ線路等は、インダクタＬR及びキャパシタＣRを用いた等価回路で表すと、入力と出力との間にインダクタＬRが複数直列に接続され、入力−出力間とグランドとの間にキャパシタＣRが接続されたＬＣＬ構造のローパスフィルタ（ＬＰＦ）の構成をとるものであった。このようなＬＣＬ構造の伝送路は、右手系伝送路と呼ばれ、位相−周波数特性が線形となる特性を備えている。
【０００３】
これに対して、位相−周波数特性が非線形となる特性を備えた左手系伝送路が研究されている。この左手系伝送路は、インダクタＬL及びキャパシタＣLを用いた等価回路で表すと、入力と出力との間にキャパシタＣLが複数直列接続され、入力−出力間とグランドとの間にインダクタＬLが接続されたＣＬＣ構造のハイパスフィルタ（ＨＰＦ）の構成をとることになる。現実的には純粋なＣＬＣ構造の左手系伝送路は存在せずに、左手系伝送路と右手系伝送路とを組み合わせた左手／右手系複合伝送路を左手系伝送路として用いている。
【０００４】
上記左手／右手系複合伝送路は、インダクタＬR、ＬLとキャパシタＣR、ＣLを用いた等価回路で表すと、入力と出力との間にインダクタＬR及びキャパシタＣLが複数直列接続され、入力−出力間とグランドとの間に互いに並列接続されたインダクタＬL及びキャパシタＣRが接続されている。
【０００５】
上述したような等価回路を実現する左手／右手系複合伝送路として、例えば、図５に示された構成のものが提案されている（非特許文献１）。同図に示すように、左手／右手系複合伝送路１００は、立方体状の誘電性を有する誘電体セラミック１０１と、この誘電体セラミック１０１の表面に設けられた４枚のグランド板１０２と、この誘電体セラミック１０１内に設けられた複数の導体ユニット１０３と、を備えている。
【０００６】
上記４枚のグランド板１０２は、互いに連結されて接地されている。４枚のグランド板１０２は、誘電体セラミック１０１を囲むように誘電体セラミック１０１の図５中の正面、背面、上面及び下面にそれぞれ配置されている。上記導体ユニット１０３は、図５に示す例では２つ設けられている。この導体ユニット１０３は各々、断面Ｕ字状のＵ字導体板１０３ａと、メアンダライン導体板１０３ｂと、から構成されている。上記Ｕ字導体板１０３ａは、誘電体セラミック１０１の正面及び背面に対してそれぞれ平行に配置された一対の平行導体板１０３ａ−１と、一対の平行導体板１０３ａ−１の上面側の端部同士を連結する連結導体板１０３ａ−２と、が一体に形成されている。
【０００７】
上記メアンダライン導体板１０３ｂは、ジグザグに蛇行して設けられていて、上記連結板１０３ａ−２と誘電体セラミック１０１の下面に設けられたグランド板１０２との間を接続する。上述した導体ユニット１０３は、隣り合う導体ユニット１０３の平行導体板１０３ａ−１同士が互いに離間しかつ平行になるように複数並べて設けられている。
【０００８】
次に、上述した構成の図５に示す左手／右手系複合伝送路１００とＬＣ等価回路との関係を図６を参照して説明する。同図に示すように、互いに隣り合う導体ユニット１０３の平行導体板１０３ａ−１間のギャップにキャパシタＣLが生じ、メアンダライン導体板１０３ｂにインダクタＬLが生じる。また、連結導体板１０３ａ−２にインダクタ１／２ＬRが生じ、この連結導体板１０３ａ−２と誘電体セラミック１０１の上面に配置されたグランド板１０２との間のギャップにキャパシタＣRが生じる。
【０００９】
結果、上述した図５に示す左手／右手系複合伝送路１００のＬＣ等価回路は、図９に示すようになる。即ち、左手／右手系複合伝送路１００は、入力と出力との間にインダクタ１／２ＬR、インダクタ１／２ＬR、キャパシタＣL、インダクタ１／２ＬR、インダクタ１／２ＬRがこの順に直列接続され、インダクタ１／２ＬRとインダクタ１／２ＬRとの間に互いに並列接続されたキャパシタＣR及びインダクタＬLが接続される。
【００１０】
上述した図５に示す左手／右手系複合伝送路１００では、誘電体セラミック１０１の４面に４枚のグランド板１０２を設ける必要があり、構造が複雑になるという問題があった。また、図６に示すように上記キャパシタＣRが連結導体板１０３ａ−２と誘電体セラミック１０１の上面に配置されたグランド板１０２との間のギャップに生じているので、キャパシタＣRの値を大きくするためには、上記連結導体板１０３ａ−２の面積を大きくする必要がある。しかしながら、左手／右手系複合伝送路１００を薄型にするために上記連結導体板１０３ａ−２の面積を大きくすることができず、キャパシタＣRの値を制御することが困難である、という問題があった。
【００１１】
また、上述した左手／右手系複合伝送路１００の従来例として、例えば、図７に示された構成のものも提案されている（非特許文献２）。同図に示すように、左手／右手系複合伝送路１００は、立方体状の誘電性を有する誘電体セラミック１０１と、この誘電体セラミック１０１の表面に設けられた４枚のグランド板１０２と、この誘電体セラミック１０１内に設けられた複数の導体ユニット１０３と、出力ストリップライン１０４と、入力ストリップライン１０５と、を備えている。
【００１２】
上記４枚のグランド板１０２は、互いに連結されて接地されている。４枚のグランド板１０２は、誘電体セラミック１０１を囲むように誘電体セラミック１０１の図７中の正面、背面、上面及び下面にそれぞれ配置されている。上記導体ユニット１０３は、図７に示す例では２つ設けられている。この導体ユニット１０３は各々、断面Ｕ字状のＵ字導体板１０３ａと、線状導体板１０３ｃと、から構成されている。Ｕ字導体板１０３ａは、誘電体セラミック１０１の上面及び下面に対してそれぞれ平行に配置された一対の平行導体板１０３ａ−１と、この一対の平行導体板１０３ａ−１の正面側の端部同士を連結する連結導体板１０３ａ−２と、が一体に形成されている。
【００１３】
上記線状導体板１０３ｃは、直線状に設けられていて、Ｕ字導体板１０３ａと誘電体セラミック１０１の正面に設けられたグランド板１０２との間を接続する。上述した導体ユニット１０３は、隣り合う導体ユニット１０３の平行導体板１０３ａ−１同士が互いに離間しかつ平行になるように複数並べて設けられている。上記出力ストリップライン１０４は、下面側に設けられた導体ユニット１０３の下面側の平行導体板１０３ａ−１から突出して設けられている。上記入力ストリップライン１０５は、上面側に設けられた導体ユニット１０３の上面側の平行導体板１０３ａ−１から突出して設けられている。
【００１４】
次に、上述した構成の図７に示す左手／右手系複合伝送路１００とＬＣ等価回路との関係を図８を参照して説明する。同図に示すように、互いに隣り合う導体ユニット１０３の平行導体板１０３ａ−１間のギャップにキャパシタＣLが生じ、線状導体板１０３ｃにインダクタＬLが生じる。また、平行導体板１０３ａ−１にインダクタ１／２ＬRが生じ、連結導体板１０３ａ−２と誘電体セラミック１０１の正面に配置されたグランド板１０２との間のギャップにキャパシタＣRが生じる。結果、上述した図７に示す左手／右手系複合伝送路１００のＬＣ等価回路は、図５に示す左手／右手系複合伝送路１００と同様に、図９に示すようになる。
【００１５】
そして、上述した図７に示す左手／右手系複合伝送路１００も、図５と同様に、誘電体セラミック１０１の４面に４枚のグランド板１０２を設ける必要があり、構造が複雑になるという問題があった。また、キャパシタＣRは、連結導体板１０３ａ−２と誘電体セラミック１０１の正面に配置されたグランド板１０２との間のギャップに生じているので、キャパシタＣRを大きくするには連結導体板１０３ａ−２を大きくする必要がある。しかしながら、左手／右手系複合伝送路１００を薄型にするためには、上記連結導体板１０３ａ−２の面積を大きく取ることができず、キャパシタＣRの値を制御することが困難である、という問題があった。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【００１６】
【非特許文献１】Y.Horii,C.Caloz and T.Itoh,"Super-compact multilayered left-handed transmission line and diplexer application,"IEEE Trans.Microwave Theory and Techinques,vol.53,pp.1527-1534.Apr.2005
【非特許文献２】Y.horii,A. Tanaka, T. Hayashi and Y .IIDA ," A compact multilayered wideband bandpass filter exhibuting left-handed and right-handed behaviors,"IEICE Trans.Electron., vol E89-C,pp.1348-1350,2006.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
そこで、本発明は、グランド板を１枚にして構成を簡単にすると共に、薄型を保ちつつ簡単にキャパシタＣRの値を制御することができる左手／右手系複合伝送路を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上述した課題を解決するためになされた請求項１記載の発明は、接地された１枚のグランド板と、（ａ）前記グランド板に対してそれぞれ垂直に配置された互いに平行な一対の平行導体板、前記一対の平行導体板の前記グランド板から離れた側の端部同士を連結する連結導体板、及び、前記一対の平行導体板の前記グランド板側の端部と前記グランド板との間をそれぞれ接続する一対の線状導体板、が一体に形成された断面Ｕ字状の第１導体板と、（ｂ）一端が、前記一対の平行導体板に対して平行となり、かつ、前記第１導体板と離間するように、前記一対の平行導体板間に挿入されると共に他端がグランド板に接続された第２導体板と、から構成される複数の導体ユニットと、を備え、前記複数の導体ユニットが、隣り合う導体ユニットの平行導体板同士が互いに離間しかつ平行になるように複数並べて設けられていることを特徴とする左手／右手系複合伝送路に存する。
【発明の効果】
【００１９】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、第２導体板を設けることにより、平行導体板と第２導体板との間のギャップにキャパシタＣRが生じる。従って、グランド板を１枚にすることができる。また、キャパシタＣRの値を制御するには平行導体板と第２導体板とが重なる面積を制御すればよく、薄型を保ちつつキャパシタＣRの値を簡単に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】（Ａ）は本発明の左手／右手系複合伝送路の一実施形態を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す左手／右手系複合伝送路の正面図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す左手／右手系複合伝送路の側面図である。
【図２】図１に示す左手／右手系複合伝送路とＬＣ等価回路との関係を示す説明図である。
【図３】図１に示す左手／右手系複合伝送路のＬＣ等価回路を示す回路図である。
【図４】図１に示す左手／右手系複合伝送路の周波数−位相特性を示すグラフである。
【図５】（Ａ）は従来の左手／右手系複合伝送路の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す左手／右手系複合伝送路の正面図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す左手／右手系複合伝送路の側面図である。
【図６】図５に示す左手／右手系複合伝送路とＬＣ等価回路との関係を示す説明図である。
【図７】（Ａ）は従来の左手／右手系複合伝送路の一例を示す斜視図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示す左手／右手系複合伝送路の上面図であり、（Ｃ）は（Ａ）に示す左手／右手系複合伝送路の側面図である。
【図８】図７に示す左手／右手系複合伝送路と等価回路との関係を示す説明図である。
【図９】図５及び図７に示す左手／右手系複合伝送路のＬＣ等価回路を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、左手/右手系複合伝送路１は、立方体状の誘電性を有する誘電体セラミック２と、この誘電体セラミック２の表面に設けられた１枚のグランド板３と、この誘電体セラミック２内に設けられた複数の導体ユニット４と、を備えている。
【００２２】
上記１枚のグランド板３は、誘電体セラミック２の一面に設けられている。本実施形態では、１枚のグランド板３は、誘電体セラミック２の図１中の下面に設けられている。上記導体ユニット４は、本実施形態では２つ設けられている。この導体ユニット４は各々、断面Ｕ字状のＵ字導体板４ａ（第１導体板）と、平面視四角形状の導体板４ｂ（第２導体板）と、を備えている。Ｕ字導体板４ａは、グランド板３に対してそれぞれ垂直に配置された互いに平行な一対の平行導体板４ａ−１と、一対の平行導体板４ａ−１のグランド板３から離れた側の端部同士を連結する連結導体板４ａ−２と、一対の平行導体板４ａ−１のグランド板３側の端部−グランド板３の間をそれぞれ接続する一対の線状導体板４ａ−３と、が一体に形成されている。
【００２３】
上記導体板４ｂは、一端が、一対の平行導体板４ａ−１に対して平行となり、かつ、Ｕ字導体板４ａと離間するように、一対の平行導体板４ａ−１間に挿入されると共に他端がグランド板３に接続されている。上述した複数の導体ユニット４は、隣り合う導体ユニット４の平行導体板４ａ−１同士が互いに離間しかつ平行に設けられている。
【００２４】
次に、上述した構成の図１に示す左手／右手系複合伝送路１とＬＣ等価回路との関係を図２を参照して説明する。同図に示すように、互いに隣り合う導体ユニット４の平行導体板４ａ−１間のギャップにキャパシタＣLが生じる。また、導体板４ｂにそれぞれインダクタＬLが生じる。さらに、平行導体板４ａ−１と導体板４ｂとの間のギャップにそれぞれキャパシタＣRが生じ、連結導体板４ａ−２にインダクタＬRが生じる。
【００２５】
結果、図１に示す左手／右手系複合伝送路１のＬＣ等価回路は図３に示すようになる。即ち、入力と出力との間にインダクタＬR、キャパシタＣL、インダクタＬRがこの順に直列に接続され、インダクタＬR−キャパシタＣL間とグランドとの間に互いに並列接続されたキャパシタＣR及びインダクタＬLが接続される。
【００２６】
次に、本発明者らは、上述した図１に示す左手／右手系複合伝送路１を作製し、作製した左手／右手系複合伝送路１に対する入力信号の周波数を０〜２．５ＧＨｚの範囲で変化させたときの出力信号の位相を測定した。結果を図４に示す。同図から明らかなように、図１に示す左手／右手計複合伝送路１の位相特性は非線形となっていることから、左手系媒体の特徴を有していることが分かる。
【００２７】
上述した構成の左手／右手系複合伝送路１によれば、導体板４ｂを設けることにより、平行導体板４ａ−１と導体板４ｂとの間のギャップにキャパシタＣRが生じる。従って、グランド板３を１枚にすることができる。また、キャパシタＣRの値を制御するには平行導体板４ａ−１と導体板４ｂとが重なる面積を制御すればよく、薄型を保ちつつキャパシタＣRの値を簡単に制御することができる。
【００２８】
なお、上述した実施形態によれば、左手／右手系複合伝送路１は２つの導体ユニット４から構成されていたが、本発明はこれに限ったものではない。導体ユニット４としては、２つ以上の複数設けられていればよい。
【００２９】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１        左手／右手系複合伝送路
３        グランド板
４        導体ユニット
４ａ      Ｕ字導体板（第１導体板）
４ａ−１  平行導体板
４ａ−２  連結導体板
４ａ−３  線状導体板
４ｂ      導体板（第２導体板）
【図１】
0005385057.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005385057.tif 000008
【図８】
0005385057.tif 000009
【図９】
0005385057.tif 000010