(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
地導体層を挟んで第１及び第２の誘電体基板を積層し、
上記第１の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンを配置して第１の高周波回路を構成し、
上記第２の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンを配置して第２の高周波回路を構成し、
上記地導体層を貫いて上記第１の高周波回路と第２の高周波回路の間を高周波的に接続する少なくとも１つの層間接続手段を有し、
上記第１の誘電体基板における上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを設けた面の上記マイクロストリップ線路パターンが存在しない領域に、電源及び制御信号を伝送する複数のストリップ状導体パターンを層間に挟んで積層した誘電体基板積層部を設けたことを特徴とする多層高周波回路基板。
【請求項２】
上記複数のストリップ状導体パターンを上記誘電体基板積層部の内部に複数の層にわたって配置したことを特徴とする請求項１記載の多層高周波回路基板。
【請求項３】
第１の誘電体基板のマイクロストリップ線路パターンを設けた面から地導体層までの間をくりぬいてキャビティを設け、上記キャビティの底面の地導体層の上に高周波回路素子を実装したことを特徴とする請求項１又は２記載の多層高周波回路基板。
【請求項４】
第１の誘電体基板面に配置されたマイクロストリップ線路パターンで構成された第１の高周波回路の高周波信号の入出力全てを層間結合手段によって第２の誘電体基板面に配置された第２の高周波回路に接続し、
上記第１の誘電体基板における上記マイクロストリップ線路パターンを設けた面の上記マイクロストリップ線路パターンが存在しない領域に設けた誘電体基板積層部によって上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状の壁を形成し、この枠状の壁の上面に蓋を設けて、上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被ったことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板。
【請求項５】
第１の誘電体基板面に配置された第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状の壁を形成する誘電体基板積層部の上記マイクロストリップ線路パターン側の側面全面に、第１と第２の誘電体基板に挟まれた地導体層に電気的に接続された導体膜を設け、
上記枠状の壁の上面に設けた上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被う蓋が、上記導体膜と電気的に接続された導電性を有する蓋であることを特徴とする請求項４記載の多層高周波回路基板。
【請求項６】
第１の誘電体基板面に配置されたマイクロストリップ線路パターンで構成された第１の高周波回路の高周波信号の入出力全てを層間結合手段によって第２の誘電体基板面に配置された第２の高周波回路に接続し、
上記第１の誘電体基板における上記マイクロストリップ線路パターンを設けた面に、上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状で、第１と第２の誘電体基板に挟まれた地導体層に電気的に接続された金属壁を設け、上記枠状の金属壁の上面に設けた上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被う蓋が、上記金属壁と電気的に接続された導電性を有する蓋であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板。
【請求項７】
第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部と第２の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部を地導体層を挟んで平行に対向して配置し、
上記２本のマイクロストリップ線路パターンを平行に対向して配置した部分において上記２本のマイクロストリップ線路パターンの間の地導体層に結合孔を設け、上記２本のマイクロストリップ線路パターン同士を電磁結合させ、第１の高周波回路と第２の高周波回路の間を接続する層間接続手段を備えたことを特徴とする１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板。
【請求項８】
第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部と第２の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部を地導体層を挟んで少なくとも高周波信号のマイクロストリップ線路上の波長の１／４の長さにわたり平行に対向して配置し、
上記２本のマイクロストリップ線路パターンを平行に対向して配置した部分において上記２本のマイクロストリップ線路パターンの間の地導体層にマイクロストリップ線路パターンの線路方向の長さが高周波信号のマイクロストリップ線路上の波長の１／４の長さの結合孔を設け、上記２本のマイクロストリップ線路パターン同士を電磁結合させ、第１の高周波回路と第２の高周波回路の間に方向性をもつ層間接続手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板。
【請求項９】
第１または第２の一方の誘電体基板面に配置された高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンに対向して平行に、他方の誘電体基板面に配置された高周波回路を構成する導体パターンとして、使用する高周波信号の誘電体基板内の伝搬波長の１／２以上の幅を有する帯状の導体パターンを配置し、
上記帯状の導体パターンの縁に沿って、使用する高周波信号の誘電体基板内の伝搬波長の１／４以下の間隔で列状に配置したビアホールにより、上記帯状の導体パターンと地導体層とを接続して、第１または第２の誘電体基板内部に方形導波管を構成し、
上記帯状導体パターンとマイクロストリップ線路パターンが対向して平行に配置された部分における地導体層に結合孔を設け、上記結合孔を介して上記方形導波管と上記高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの間を電磁結合させる層間接続手段を備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板。
【請求項１０】
地導体層を挟んで２つの誘電体基板を積層し、Ｎ及びＭをそれぞれ２以上の整数として、
一方の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンで形成された第１から第ＮまでのＮ組の高周波電力Ｍ分配回路を配置し、
他方の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンで形成された第１から第ＭまでのＭ組の高周波電力Ｎ合成回路を配置し、
１からＮの全ての整数Ｋに対して上記第１から第Ｎまでの高周波電力Ｍ分配回路のうちのＫ番目の高周波電力Ｍ分配回路のＭ個の出力それぞれが、上記第１から第Ｍまでの高周波電力Ｎ合成回路それぞれのＫ番目の入力端子に層間接続手段を介して接続し、Ｎ×Ｍのマトリクス状高周波回路を、請求項１〜９記載の少なくとも１つの多層高周波回路基板を用いて構成したことを特徴とする高周波装置。
【請求項１１】
Ｎ組の高周波電力Ｍ分配回路の出力端子と、Ｍ組の高周波電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、可変移相器が挿入されていることを特徴とする請求項１０記載の高周波装置。
【請求項１２】
Ｎ組の高周波電力Ｍ分配回路の出力端子と、Ｍ組の高周波電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、高周波スイッチ回路が挿入されていることを特徴とする請求項１０記載の高周波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、多層高周波回路基板及びこれを用いた高周波装置に関し、特にマイクロ波帯およびミリ波帯における平行平板モードによる不要結合や不要共振の発生を抑え高周波回路の特性の向上に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術として例えば、特開平５−２９９９０６号公報に示されたものがあり、図１９は上記文献に示されたものである。
図において、１ａ〜１ｃは地導体層、２は誘電体基板、５は層間接続用ビアホール、９は高周波回路素子、１１は電源・制御信号配線パターン、１８は電源・制御信号接続用ビアホール、３４は電源・制御信号用回路素子、３６は誘電体基板、３７ａ、３７ｂはストリップ導体パターンである。
ストリップ導体パターン３７ａ、３７ｂはそれぞれ、地導体層１ａ，１ｂ及び１ｂ，１ｃの間に誘電体基板２を介して支持されて、２層のトリプレート線路形の高周波回路を構成している。
２つの層の高周波回路の間は、層間接続用ビアホールを用いて接続されている。
また、基板２に開けたキャビティ状の穴の底面に、高周波回路素子が実装されストリップ導体パターン３７ｂで構成された高周波回路に接続されている。
また、誘電体基板３６の上面に設けられた電源・制御信号パターン１１及び電源・制御信号用回路素子３４で高周波回路に電源及び制御信号を供給する電源・制御回路が構成され、高周波回路部分と電源・制御信号接続用ビアホール１８で接続されている。
【０００３】
このような構造の多層高周波回路基板においては、高周波回路を構成する線路が上下を地導体層で挟まれたトリプレート線路構造であるため、高周波回路同士の不要な結合や高周波信号の不要放射がなく、このため、高周波回路の実装密度を高くすることが可能となり、小形の高周波回路を実現することができる。
また、このような構造の多層高周波回路基板は、セラミックのグリーンシートに導体パターンのパターンニングを施して積層した後に同時焼成する多層セラミック基板製造技術によって実現されいる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の多層高周波回路基板は以上のように構成されいて、多層のトリプレート線路形高周波回路では、複数の地導体層が存在して、通常、上下の地導体層の間の電位差を０Ｖに保ち、ストリップ導体パターンと地導体層の間に高周波信号の電圧を加えて使用される。
しかし、このような構成の高周波回路基板においては、高周波回路素子を実装するための誘電体基板２に設けた穴の部分において地導体層１ｃにも穴があいた構造になっており、
また、高周波信号の層間接続のためのビアホールの部分や電源・制御信号を接続するためのビアホールの部分においても、地導体層１ｂや１ｃに穴があいた構造になっているため、これらの部分で上下の地導体層の間に高周波信号の電位差が生じやすい。
このように、上下の地導体層の間に高周波信号の電位差が生じた場合、上下の地導体層の間を伝搬する平行平板モードが励振されて、高周波信号がストリップ導体パターンとは関係なく伝搬して、回路内で不要な結合を生じたり、不要な共振を起こして、高周波回路の特性を劣化させるという問題が起こる。
このような上下の地導体に電位差が生じやすい部分において、上下の地導体層の間をビアホールで短絡して平行平板モードの発生を抑える方法もあるが、使用する高周波信号の周波数が高くなると、ビアホールの有するインダクタンス成分によって、上下の地導体の間の電位差が完全に０Ｖとはできなくなるため、特にミリ波帯などの高い周波数帯ににおいては良好な特性を実現することが困難であるという課題があった。
【０００５】
また、従来の多層のトリプレート線路形高周波回路のような構造の多層高周波回路基板を外部の高周波回路と接続して用いる場合、複数ある地導体層のうちの１つの層のみを外部回路の地導体と接続すると、他の地導体層に流れる電流を十分に外部回路に流すことができずに、接続部分における反射特性が劣化したり、地導体層の間に電位差が生じて平行平板モードが発生して不要結合や不要共振を生じるという課題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、マイクロ波帯やミリ波帯などの高い周波数において、平行平板モードによる不要結合や不要共振の発生を抑え、高周波回路の特性劣化の少ない多層高周波回路基板を得ることを目的とする。また、この多層高周波回路基板を用いてさらに平面的かつ小形の高周波装置を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１記載の発明の多層高周波回路基板は、地導体層を挟んで第１及び第２の誘電体基板を積層し、上記第１の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンを配置して第１の高周波回路を構成し、上記第２の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンを配置して第２の高周波回路を構成し、上記地導体層を貫いて上記第１の高周波回路と第２の高周波回路の間を高周波的に接続する少なくとも１つの層間接続手段を有し、上記第１の誘電体基板における上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを設けた面の上記マイクロストリップ線路パターンが存在しない領域に、電源及び制御信号を伝送する複数のストリップ状導体パターンを層間に挟んで積層した誘電体基板積層部を設けたことを特徴とする。
また、請求項２記載の発明の多層高周波回路基板は、請求項２記載の発明の多層高周波回路基板における複数のストリップ状導体パターンを上記誘電体基板積層部の内部に複数の層にわたって配置したことを特徴とする。
【０００８】
また、請求項３記載の発明の多層高周波回路基板は、請求項１又は２記載の発明の多層高周波回路基板における第１の誘電体基板のマイクロストリップ線路パターンを設けた面から地導体層までの間をくりぬいてキャビティを設け、上記キャビティの底面の地導体層の上に高周波回路素子を実装したことを特徴とする。
【０００９】
また、請求項４記載の発明の多層高周波回路基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板における第１の誘電体基板面に配置されたマイクロストリップ線路パターンで構成された第１の高周波回路の高周波信号の入出力全てを層間結合手段によって第２の誘電体基板面に配置された第２の高周波回路に接続し、上記第１の誘電体基板における上記マイクロストリップ線路パターンを設けた面の上記マイクロストリップ線路パターンが存在しない領域に設けた誘電体基板積層部によって上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状の壁を形成し、この枠状の壁の上面に蓋を設けて、上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被ったことを特徴とする。
【００１０】
また、請求項５記載の発明の多層高周波回路基板は、請求項４記載の多層高周波回路基板における第１の誘電体基板面に配置された第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状の壁を形成する誘電体基板積層部の上記マイクロストリップ線路パターン側の側面全面に、第１と第２の誘電体基板に挟まれた地導体層に電気的に接続された導体膜を設け、上記枠状の壁の上面に設けた上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被う蓋が、上記導体膜と電気的に接続された導電性を有する蓋であることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項６記載の発明の多層高周波回路基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板における第１の誘電体基板面に配置されたマイクロストリップ線路パターンで構成された第１の高周波回路の高周波信号の入出力全てを層間結合手段によって第２の誘電体基板面に配置された第２の高周波回路に接続し、上記第１の誘電体基板における上記マイクロストリップ線路パターンを設けた面に、上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状で、第１と第２の誘電体基板に挟まれた地導体層に電気的に接続された金属壁を設け、上記枠状の金属壁の上面に設けた上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被う蓋が、上記金属壁と電気的に接続された導電性を有する蓋であることを特徴とする。
【００１２】
また、請求項７記載の発明の多層高周波回路基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板における第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部と第２の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部を地導体層を挟んで平行に対向して配置し、上記２本のマイクロストリップ線路パターンを平行に対向して配置した部分において上記２本のマイクロストリップ線路パターンの間の地導体層に結合孔を設け、上記２本のマイクロストリップ線路パターン同士を電磁結合させ、第１の高周波回路と第２の高周波回路の間を接続する層間接続手段を備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、請求項８記載の発明の多層高周波回路基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板における第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部と第２の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部を地導体層を挟んで少なくとも高周波信号のマイクロストリップ線路上の波長の１／４の長さにわたり平行に対向して配置し、上記２本のマイクロストリップ線路パターンを平行に対向して配置した部分において上記２本のマイクロストリップ線路パターンの間の地導体層にマイクロストリップ線路パターンの線路方向の長さが高周波信号のマイクロストリップ線路上の波長の１／４の長さの結合孔を設け、上記２本のマイクロストリップ線路パターン同士を電磁結合させ、第１の高周波回路と第２の高周波回路の間に方向性をもつ層間接続手段を備えたことを特徴とする。
【００１４】
また、請求項９記載の発明に係る多層高周波回路基板は、請求項１〜３のいずれかに記載の多層高周波回路基板における第１または第２の一方の誘電体基板面に配置された高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンに対向して平行に、他方の誘電体基板面に配置された高周波回路を構成する導体パターンとして、使用する高周波信号の誘電体基板内の伝搬波長の１／２以上の幅を有する帯状の導体パターンを配置し、上記帯状の導体パターンの縁に沿って、使用する高周波信号の誘電体基板内の伝搬波長の１／４以下の間隔で列状に配置したビアホールにより、上記帯状の導体パターンと地導体層とを接続して、第１または第２の誘電体基板内部に方形導波管を構成し、上記帯状導体パターンとマイクロストリップ線路パターンが対向して平行に配置された部分における地導体層に結合孔を設け、上記結合孔を介して上記方形導波管と上記高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの間を電磁結合させる層間接続手段を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項１０記載の発明に係わる高周波装置は、地導体層を挟んで２つの誘電体基板を積層し、Ｎ及びＭをそれぞれ２以上の整数として、一方の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンで形成された第１から第ＮまでのＮ組の高周波電力Ｍ分配回路を配置し、他方の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンで形成された第１から第ＭまでのＭ組の高周波電力Ｎ合成回路を配置し、１からＮの全ての整数Ｋに対して上記第１から第Ｎまでの高周波電力Ｍ分配回路のうちのＫ番目の高周波電力Ｍ分配回路のＭ個の出力それぞれが、上記第１から第Ｍまでの高周波電力Ｎ合成回路それぞれのＫ番目の入力端子に層間接続手段を介して接続し、Ｎ×Ｍのマトリクス状高周波回路を、請求項１〜９記載の少なくとも１つの多層高周波回路基板を用いて構成したことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項１１記載の発明に係わる高周波装置は、請求項１０記載の高周波装置におけるＮ組の高周波電力Ｍ分配回路の出力端子と、Ｍ組の高周波電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、可変移相器が挿入されていることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項１２記載の発明に係わる高周波装置は、請求項１０記載の高周波装置におけるＮ組の高周波電力Ｍ分配回路の出力端子と、Ｍ組の高周波電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、高周波スイッチ回路が挿入されていることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態１を示す基板断面図である。
図において、１は地導体層、２ａ，２ｂは誘電体基板、３ａ，３ｂ及び、４ａ〜４ｃはマイクロストリップ線路パターン、５ａ，５ｂは層間接続手段として層間接続ビアホール、６ａ〜６ｄは誘電体基板、７ａ〜７ｄは電源・制御信号用配線パターン、６０ａ〜６０ｃは誘電体基板積層部である。
誘電体基板２ａと誘電体基板２ｂは地導体層１を挟んで積層されており、地導体層１と誘電体基板２ａ及びマイクロストリップ線路パターン３ａ，３ｂによって第１層のマイクロストリップ線路形高周波回路が構成され、地導体層１と誘電体基板２ｂ及びマイクロストリップ線路パターン４ａ〜４ｃによって第２層のマイクロストリップ線路形高周波回路が構成されている。
第１層の高周波回路と第２層の高周波回路の間は、層間接続用ビアホール５ａ，５ｂによって高周波的に接続されている。
誘電体基板２ａの上面のうち、マイクロストリップ線路パターンが存在しない領域に、誘電体基板２ａの上面にさらに複数の誘電体基板６ａ〜６ｄを積層し、誘電体基板積層部６０ａ〜６０ｃを構成している。この誘電体基板積層部６０ａ〜６０ｃの内層の各誘電体基板の間には、電源・制御信号用配線パターンが設けられ、高周波回路に電源や制御信号を供給するための配線として用いられる。
【００１９】
図１の多層高周波回路基板では、電源・制御信号用配線パターンを、誘電体基板２ａ上に設けた誘電体基板積層部６０ａ〜６０ｃの内部に複数の層にわたって密集して配置することにより、多層高周波回路基板上における電源・制御信号配線用パターンの占有面積を減らしている。
これにより、高周波回路を構成するストリップ線路パターンの上部には、誘電体基板や導体パターンを配置する必要がなくなり、高周波回路全てをマイクロストリップ線路で構成することができる。
【００２０】
マイクロストリップ線路形高周波回路は、１層の地導体層と１層のマイクロストリップ線路パターンから構成され、地導体層とマイクロストリップ線路パターンの間に高周波信号の電圧を印加して用いられる。
このため、トリプレート線路形の高周波回路のように複数の地導体が存在しないので、平行平板モードのような不要な伝搬モードは存在できない。
さらに、図１に示した多層高周波回路基板においては、１つの地導体層を共通に用いて２層のマイクロストリップ線路形高周波回路を両面に配置しているため、高周波回路の地導体層が１層のみの構成となり、多層高周波回路基板全体においても平行平板モードは存在できない。
従って、地導体層に穴を開けるなどしても、平行平板モードが発生することはなく、不要結合や不要共振による高周波回路の特性劣化が生じないという効果がある。
【００２１】
一方、マイクロストリップ線路はトリプレート線路の場合と異なり、マイクロストリップ線路パターンの片側にのみ地導体層がある解放形の線路であるため、高周波信号が空間に放射されて他の高周波回路に結合して特性劣化の原因となることがある。
しかし、ここで示した実施の形態においては、結合によって影響を与える恐れのある回路同士を地導体層を挟んで裏表に配置することによって、不要結合を防ぐことが可能である。
また、第１の高周波回路においては、２本のマイクロストリップ線路パターン３ａ，３ｂの間に設けた誘電体基板積層部６０ｂが、上記パターン間に配置された隔壁構造となるため、２本のマイクロストリップ線路パターン間の結合を減らすという効果もある。
【００２２】
また、このような多層高周波回路基板を基板外部の回路と接続する場合、地導体層が１層のみであるため、この地導体層と外部回路の地導体を接続することによって良好な特性が得られ、従来の多層高周波回路基板のように反射特性が劣化したり、平行平板モードが発生することもない。
【００２３】
以上のように、この実施の形態１によれば、多層基板内に平行平板モードの発生を防ぐとともに、マイクロストリップ線路間の結合を低減し、良好な特性を有する、また外部の高周波回路との接続部においても、良好な反射特性を有する多層高周波回路基板を得ることができる。
なお、この説明では、誘電体基板積層部６０ａ〜６０ｃを構成する誘電体基板の層数が４層の場合について説明したが、これに限るものでなく、また、それぞれの誘電体基板２ａ，２ｂ上に設けられたマイクロストリップ線路パターンの数や、それによって同じ誘電体基板上に設けられる高周波回路の数もこれに限るものでなく、多くても同様の効果が得られる。
【００２４】
実施の形態２．
図２はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態２を示す基板断面図、図３は図２の基板上面から見たパターン図である。
図において、８は誘電体基板２ａに設けたキャビティ、９は高周波回路素子、１０は接続用ワイヤ、１１は電源・制御信号配線パターンである。その他実施の形態１に示したものと同様のものには同一符号を付している。
この実施の形態においては、誘電体基板２ａのマイクロストリップ線路パターンをもうけた面から地導体層１までくりぬいた方形のキャビティ８を設け、キャビティ８の底面に地導体層１を露出させている。
高周波回路素子９は、キャビティ８の底面の地導体層１の上に半田付けなどによって固定され、接続用ワイヤ１０によって、誘電体基板２ａ上面のマイクロストリップ線路パターン３ａ，３ｂ及び、電源・制御信号配線用パターン１１と接続されている。
マイクロストリップ線路パターン３ａ，３ｂはそれぞれ層間接続手段である層間接続用ビアホール５ａ，５ｂによって誘電体基板２ｂ上に設けられたマイクロストリップ線路パターン４ａ，４ｂに接続されている。
電源・制御信号配線パターン１１は誘電体基板積層部６０ａ，６０ｃの下部まで導かれ、ビアホールなどによって、誘電体基板積層部６０ａ，６０ｃの内層に設けられた電源・制御信号配線パターン７ａ〜７ｄに接続されている。
【００２５】
このように、誘電体基板２ａにキャビティ８を設けてその底面に地導体層１を露出させることにより、ＭＭＩＣ（モノリシックマイクロ波ＩＣ）などのマイクロストリップ線路で構成されて裏面に地導体が存在する構造の高周波回路素子を容易に実装することができる。
また、誘電体基板２ａの厚さを高周波回路素子の厚さとほぼ等しければ、基板上のマイクロストリップ線路パターンと高周波回路素子の接続部に段差が無くなり、良好な反射特性を実現することができる。
【００２６】
以上のように、この実施の形態２によれば、ＭＭＩＣなどの高周波回路素子を容易かつ良好な特性で実装することが可能な多層高周波回路基板を得ることができる。
【００２７】
なお、図３においては、誘電体基板にキャビティを２個設けた構成を例示したが、キャビティの数はこれに限るものではない。
【００２８】
実施の形態３
図４はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態３を示す基板断面図、図５は図４の基板上面から見たパターン図である。
図において、１３は蓋、６０は誘電体基板積層部である。その他実施の形態１，２に示したものと同様のものには同一符号を付している。
この実施の形態においては、誘電体基板積層部６０が誘電体基板２ａの２つのキャビティ８ａ，８ｂそれぞれに高周波回路素子９ａ，９ｂを実装して構成された２組の高周波回路それぞれの周りを取り囲むように枠状の隔壁を構成している。
電源・制御信号配線パターン１１は誘電体基板積層部６０で構成された枠状の隔壁の下部まで延びて、ビアホール等により誘電体基板積層部の内層の電源・制御信号配線パターン７に接続されている。
マイクロストリップ線路パターン３ａ，３ｂはすべて、層間接続用ビアホール５ａ，５ｂで誘電体基板２ｂ上に構成された第２の高周波回路に接続され、誘電体基板積層部６０で構成された隔壁の下部には存在しない。
蓋１３は誘電体基板積層部６０で構成された枠状の隔壁の内寸より大きく、誘電体基板積層部６０の上面に接着剤などによって取り付けられている。
【００２９】
このように、高周波回路部分を取り囲むように誘電体基板積層部６０によって枠状の隔壁を構成して、上面に蓋を設けることにより、キャビティ内に実装したＭＭＩＣなどの高周波半導体素子を気密封止することができる。
これにより、高周波回路の耐環境性及び信頼性をを高めることができる。蓋としては、金属板やセラミック板等、気密封止構造に耐える素材であればよい。
【００３０】
以上のように、この実施の形態３によれば、高周波回路素子としてＭＭＩＣなどの高周波半導体素子を気密封止して実装し、耐久性及び信頼性の向上を図ったた多層高周波回路基板を得ることができる。
【００３１】
実施の形態４．
図６はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態４を示す基板断面図、図７は図６の基板上面から見たパターン図である。
図において、１４は導電性蓋、１５は壁側面導体膜、１６は接地用ビアホール、１７は電源・制御信号用配線パターン、１８は電源・制御信号接続用ビアホールである。その他実施の形態３に示したものと同様なものには同一符号を付している。
この実施の形態においては、実施の形態３と同様に、複数の誘電体基板を積層して構成された誘電体基板積層部６０が誘電体基板２ａの２つのキャビティ８ａ，８ｂそれぞれに高周波回路素子９ａ，９ｂを実装して構成された２組の高周波回路それぞれの周りを取り囲むように枠状の隔壁を構成している。
枠状の隔壁の内側の側面の全面に壁側面導体膜１５が設けられており、この壁側面導体膜１５は接地用ビアホール１６によって誘電体基板２ａの裏面の地導体層１に接続されている。
【００３２】
電源・制御信号配線パターン１１は誘電体基板積層部６０で構成された枠状の隔壁の内側で、一旦、電源・制御信号接続用ビアホール１８によって誘電体基板２ａ，２ｂ及び地導体層１をつらぬいて、誘電体基板２ｂの裏面に取り出され、誘電体基板２ｂの裏面に配置された電源・制御信号配線パターン１７によって、誘電体基板積層部６０の下部まで導かれている。
ここで再び、電源・制御信号接続用ビアホール１８によって誘電体基板２ａ，２ｂ及び地導体層１を貫いて誘電体基板積層部６０の内層の電源・制御信号配線パターン７に接続されている。
これにより、電源・制御信号の配線が、隔壁の側面に設けられた壁側面導体膜と干渉せずに接続できる。
一方、マイクロストリップ線路パターン３ａ，３ｂはすべて、実施の形態３と同様に、層間接続用ビアホール５ａ，５ｂで誘電体基板２ｂ上に構成された第２層の高周波回路に接続され、誘電体基板積層部６０で構成された隔壁の下部には存在しない。
導体蓋は枠状の隔壁の側面に設けられた壁側面導体膜と電気的な導通が確保できるように、半田付けや導電性接着剤などによって、誘電体基板積層部６０の上面に取り付けられている。
【００３３】
このように、枠状の隔壁の側面に導体膜を設け、この導体膜をビアホールによって基板内部の地導体層１と接続するとともに、この導体膜と導通のとれた導電性の蓋をすることによって、枠状の隔壁の内部を電気的にシールドする効果が得られ、隔壁は気密封止の機能の他にシールド機能を有している。
これにより、高周波回路からの高周波信号の放射を抑えることができ、高周波回路間の不要結合による特性劣化を防ぐことができる。
【００３４】
以上のようにこの実施の形態４によれば、実装したＭＭＩＣなどの高周波回路素子を気密封止するとともに、高周波回路部分をシールドすることができ、不要結合等による高周波回路の特性劣化を抑え、且つ耐久性及び信頼性の向上を図った多層高周波回路基板を得ることができる。
【００３５】
実施の形態５．
図８はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態５を示す基板断面図である。
図において、１９は金属壁である。その他実施の形態４に示したものと同様なものには同一符号を付している。
この実施の形態においては、誘電体基板２ａのキャビティ８に高周波回路素子９を実装して構成された高周波回路の周りを取り囲むように枠状の金属壁１９を配置し、その下部はビアホールによって地導体層１に接続されている。
また、金属壁１９の上部には溶接や半田付け、導電性接着剤などにより導通を確保して導電性の蓋１４が取り付けられている。
【００３６】
このように、高周波回路をシールドする構成として金属壁を用いているため、誘電体基板２ａ上面にロウ付けや半田付けまたは接着によってシールド構造を設けることができ、誘電体基板側面に導体膜を設ける場合より加工が容易となる。また、誘電体基板積層部６０の高さや幅などの形状によらず、任意の形状のシールド構造を設けることも可能となる。
【００３７】
以上のように、この実施の形態によれば、シールド構造を容易な加工で設けることができるとともに、シールド構造の形状を誘電体基板積層部の形状と関係なく決めることができるという効果がある。
【００３８】
実施の形態６．
図９はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態６を示す基板断面図、
図１０は図９の多層高周波回路基板を説明する基板構成図である。
図１０（ａ）でこの多層高周波回路基板の層間接続手段を説明する図である。
図１０（ｂ）は図１０（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
図９，図１０において、２０ａ，２０ｂは、結合孔である。その他は実施の形態１に示したものと同様なものには同一符号を付している。
図９，図１０（ａ），図１０（ｂ）において、誘電体基板２ａの２本の先端オープンのマイクロストリップ線路パターン３ａ，３ｂと、誘電体基板２ｂの２本の先端オープンのマイクロストリップ線路パターン４ａ，４ｂのそれぞれの一部（長さ２Ｌ部分）が地導体層１を挟んで平行に対向して配置されている。
この長さ２Ｌ部分のほぼ中央の地導体層１に、マイクロストリップ線路パターンの長さ方向に対し直角方向にスリット状の結合孔２０ａ、２０ｂを設け、それぞれのマイクロストリップ線路パターンのオープン端から結合孔の中心までの距離は、すべて等しくＬとしている。
【００３９】
このような構成において、Ｌの長さを、使用する高周波信号のマイクロストリップ線路上の波長の１／４にすると、それぞれのマイクロストリップ線路パターンが先端オープンとなっているため、平行に対向して配置されている一方のマイクロストリップ線路パターンに加えられた高周波信号は結合孔の位置で電流が最大の定在波を生じ、結合孔に強く電磁結合する。
結合孔に電磁結合した高周波信号は、さらに地導体層１の反対側のマイクロストリップ線路パターンに電磁結合する。
このため、誘電体基板２ａ上に設けられた高周波回路と誘電体基板２ｂ上に設けられた高周波回路の間で、電磁結合による層間接続手段が構成される。
【００４０】
ビアホールを用いた層間接続手段においては、高周波信号の周波数が高くなるにつれて、ビアホールのインダクタンスが大きく影響して、反射特性が劣化してくる。
これに対して、この実施の形態６による電磁結合を用いた構成では、マイクロストリップ線路パターンの形状や結合孔の大きさなどを適当に選べば、高い周波数においても良好な特性を得ることができる。
従来のトリプレート線路において、このような構成の電磁結合を実現しようとすると、平行平板モードが励振されて特性が大きく劣化する。
【００４１】
以上のように、この実施の形態６によれば、良好な反射特性を有する層間接続手段を有する多層高周波回路基板を得ることができる。
【００４２】
実施の形態７．
図１１はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態７を示す基板構成図である。
図において、２１ａ，２１ｂはマイクロストリップ線路パターン３ａの両端の端子であり、２２ａ，２２ｂはマイクロストリップ線路パターン４ａの両端の端子である。その他実施の形態１で示したものと同様なものには同一符号を付している。
この実施の形態においては、地導体層１を挟んだ２つの誘電体基板上のマイクロストリップ線路パターン３ａと４ａを長さＬにわたって平行に対向して配置し、その間の地導体１に長さがＬの結合孔２０ａを設けて、上記の対向して配置された２つの誘電体基板上のマイクロストリップ線路パターン３ａと４ａ同士を結合させている。この際に、上記のマイクロストリップ線路パターン３ａと４ａが長さがＬの結合孔２０ａと重なる部分において、結合による線路インピーダンスの変化を補正するため、線路幅を変化させている。
【００４３】
このような構成において２つのマイクロストリップ線路パターン３ａ，４ａは結合線路形方向性結合器を構成し、結合部分の長さＬを使用する高周波信号のマイクロストリップ線路上の波長の１／４にすると、最大の結合度が得られる。
このとき、端子２１ａからマイクロストリップ線路パターン３ａに高周波信号を加えた場合、信号の一部は誘電体基板２ｂ上のマイクロストリップ線路パターン４ａに結合して端子２２ａから出力される。残りの信号はマイクロストリップ線路パターン３ａを伝搬して端子２１ｂから出力される。
【００４４】
以上のように、この実施の形態７によれば、地導体層１を挟んで配置した誘電体基板２ａ，２ｂの上にそれぞれマイクロストリップ線路パターン３ａ，４ａで構成された高周波回路の間を、結合線路形方向性結合器を用いて結合させることができ、多層高周波回路基板を用いて電力分配回路や電力合成回路などの回路を構成する際に、層間接続手段を兼ねることにより回路を小型化する多層高周波回路基板を得ることができる。
【００４５】
実施の形態８．
図１２はこの発明の多層高周波回路基板の実施の形態８を示す基板断面図、図１３は図１２に示した基板裏面から見たパターン図である。
図において、２３ａ，２３ｂは導体パターン、２４ａ，２４ｂは方形導波管、２５はビアホール列である。その他実施の形態１に示したものと同様のものは同一符号を付している。
この実施の形態においては、誘電体基板２ａ上にマイクロストリップ線路パターン３ａ、３ｂを設けてマイクロストリップ線路形の高周波回路を形成している。
一方、誘電体基板２ｂ上には、使用する高周波信号の誘電体基板内の波長の１／２以上の幅を有する帯状の導体パターン２３ａ，２３ｂを配置し、この帯状の導体パターン２３ａ，２３ｂの周囲を、使用する高周波信号の誘電体基板内の波長の１／４以下の間隔で列状に配置したビアホールによって地導体層１と接続して方形導波管２４ａ、２４ｂを形成している。
マイクロストリップ線路パターン３ａ、３ｂと方形導波管２４ａ、２４ｂを、形成している。
上記マイクロストリップ線路パターン３ａ、３ｂと上記方形導波管２４ａ、２４ｂとを部分的に地導体層１を介して対向して配置し、その間の地導体層１にスリット状の結合孔を設け、誘電体基板２ａ上の高周波回路と方形導波管の間を電磁結合させている。
【００４６】
通常、マイクロストリップ線路は、マイクロストリップ線路パターンが狭いため導体による損失が非常に大きい。このように帯状の導体パターンとビアホール列及び地導体層１によって構成した方形導波管の場合は、導体を流れる電流密度がマイクロストリップ線路に比べて非常に小さくなるため損失を低減できる。
従って、このような導波管を用いて高周波回路を構成することにより、低損失な多層高周波回路基板を得ることができる。
なお、実施の形態では図１２，１３においては、誘電体基板２ｂに方形導波管を形成した例について説明したが、誘電体基板２ａに、また、誘電体基板２ａ，２ｂの両方に方形導波管を形成してもよい。
また、図１２，１３においては、方形導波管を設けた側の誘電体基板上にマイクロストリップ線路パターンを設けていないが、同じ誘電体基板上に、方形導波管による高周波回路とマイクロストリップ線路による高周波回路の両方を設けてもよい。
【００４７】
以上のように、この実施の形態８によると、方形導波管有し低損失な多層高周波回路基板を得ることができる。
【００４８】
実施の形態９．
図１４はこの発明の高周波装置の実施の形態９を示す基板上面パターン図である。
図１５は図１４に示す高周波装置の回路構成を説明する図である。
図において、２６ａ〜２６ｈは高周波電力４合成回路、２７ａ〜２７ｄは高周波電力８分配回路、２８ａ〜２８ｄは入力端子、２９ａ〜２９ｈは出力端子である。その他実施の形態４で示したものと同様なものには同一符号を付している。８組の高周波電力４合成回路２６ａ〜２６ｈは誘電体基板２ｂ上にマイクロストリップ線路パターンによって構成されており、ここではＷｉｌｋｉｎｓｏｎ形電力分配器を入出力を逆にして２段のトーナメント状に接続した回路構成となっている。
また、４組の高周波電力８分配回路２７ａ〜２７ｄは誘電体基板２ａ上にマイクロストリップ線路パターンによって構成されており、ここではＷｉｌｋｉｎｓｏｎ形電力分配器を３段のトーナメント状に接続した回路構成となっている。
これらの高周波電力８分配回路２７ａ〜２７ｄはそれぞれ誘電体基板積層部６０によって構成された枠状の隔壁の内部に配置され、その入力は層間接続手段を介してそれぞれ誘電体基板２ｂ上のマイクロストリップ線路パターンに接続され、入力端子２８ａ〜２８ｄに接続されている。
一方、各高周波電力８分配回路の８組の出力は、層間接続手段を介して、それぞれ、誘電体基板２ｂ上に設けられた８個の高周波電力４合成回路の４つの入力端子のうちの一つに接続されている。
図１４に示すこの多層高周波回路基板は、図１５に示すようなマトリクス状の高周波装置を平面的に小型に形成したものである。
通常、図１５に示すようなマトリクス状の高周波装置を、平面的に構成すると、線路同士が交差する部分が生ずるが、図１４に示すような多層高周波回路基板を用いることによって、マイクロストリップ線路パターンが交差する部分がなく、平面的なマトリクス回路を構成することができる。
【００４９】
図１４，１５に示す高周波装置の動作について説明する。
入力端子２８ａより加えられた高周波信号は、高周波電力８分配回路２７ａによって８分配され、それぞれ８個の高周波回路２６ａ〜２６ｈに加えられ、同じように入力端子２８ｂ〜２８ｄに加えられて分配された３つの信号と合成され出力端子２９ａ〜２９ｈに出力される。
このような回路は、高周波信号を入力する端子によって出力端子から出力される高周波信号の振幅位相を異ならせる高周波装置を実現できる。
このような用途としては、例えばマルチビームのアレーアンテナの給電回路装置があげられる。
この場合、４つの入力端子２８ａ〜２８ｄは４つのビームそれぞれに対応した高周波信号の入力端子となり、８つの出力端子２９ａ〜２９ｈは、８個のアレー素子への出力端子となる。
４組の電力８分配回路２７ａ〜２７ｄそれぞれの分配振幅位相の分布を、それぞれのアレー放射パターンを実現するために必要なアレー素子の励振振幅位相分布にしておけば、入力する端子に応じてマルチビームの放射パターンが得られる。
【００５０】
なお、ここでは、電力分配回路の分配数を８、電力合成回路の合成数を４とした場合について説明したが、それぞれの数は任意に選ぶことが可能であり、任意の分配数、合成数の回路についても、この実施の形態と同様に実現することが可能である。
【００５１】
以上のように、この実施の形態９によれば、多層高周波回路基板を用いて、平面的に小型に構成した、２以上の任意の整数Ｎ，Ｍとして、Ｎ×Ｍのマトリクス状の高周波装置を得ることができる。
【００５２】
実施の形態１０
図１６はこの発明の高周波装置の実施の形態１０を示す構成ブロック図である。
図１７は図１６に示した高周波装置を構成する基板上面パターン図である。
図において、３０は可変移相器である。その他実施の形態９で示したものと同様なものには同一符号を付している。
２６ａ〜２６Ｍは電力Ｎ合成回路、２７ａ〜２７Ｎは電力Ｍ分配回路、２８ａ〜２８Ｎは入力端子、２９ａ〜２９Ｍは出力端子である。
この実施の形態においては、電力Ｍ分配回路の出力端子と電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、可変移相器３０を挿入しているため、入力端子２８ａ〜２８Ｎから入力された高周波信号に対して、任意の位相分布の高周波信号を出力端子から取り出すことが可能であるとともに、可変移相器３０の設定を変えることにより、出力信号の位相分布を任意に可変することができる。
このような高周波装置は、マルチビームのフェーズドアレーアンテナの給電回路として用いることが可能である。
【００５３】
図１７は図１６に示した高周波装置を構成する多層高周波回路基板の基板上面パターン図である。但しこの図ではＮを５、Ｍを４の場合を例に示す。
図において、２６ａ〜２６ｄは高周波電力５合成回路、２７ａ〜２７ｅは高周波電力４分配回路、３０は可変移相器、３１は結合線路形方向性結合器、３２は無反射終端器、３３は電力２合成器、３４は制御用ＩＣ、２８，２９はそれぞれ入力端子，出力端子である。
２０は結合孔で図１１と同一である。２ａは誘電体基板、５は層間接続ビアホールである。６０は誘電体基板積層部であり、図６，７と同一である。
この高周波装置を構成する多層高周波回路基板は、ビーム数５、放射素子数４のフェーズドアレーアンテナの給電回路の構成例であり、５組の電力４分配回路は、裏面の誘電体基板２ｂ上にマイクロストリップ線路で構成され、各出力は層間接続手段によって表面の誘電体基板２ａ上に取り出され、それぞれＭＭＩＣで構成された半導体可変移相器３０の入力に加えられる。
半導体可変移相器３０で任意の位相分布に設定された信号は、再び層間接続手段によって裏面の誘電体基板２ｂ上に取り出され、誘電体基板２ａ及び２ｂの両面を用いて構成された４組のマイクロストリップ線路で構成された高周波電力５合成回路に加えられる。高周波電力５合成回路は、５つの入力端子のうちの２つづつ２組の入力をＷｉｌｋｉｎｓｏｎ形電力２分配器３３によって２合成し、この合成出力２組及び、残りの１つの入力を誘電体基板２ａ及び２ｂの両側のマイクロストリップ線路パターンを地導体層にあけた結合孔により２０により結合させて構成した結合線路形方向性結合器３１によって合成し、出力端子２９に出力する。
【００５４】
また、半導体可変移相器を駆動する電源及び制御信号は、一旦、ビアホールによって裏面の誘電体基板２ｂ上に取り出され、誘電体基板積層部６０の下部間で配線されて、再びビアホールで誘電体基板積層部の内層に配置された電源・制御信号配線パターンによって配線される。
この配線は、誘電体基板積層部の上面に配置された、制御用ＩＣに接続されている。また、制御用ＩＣに対する入力信号などは、基板端部に設けられた制御信号接続部の端子から入力される。なお、各結合線路形方向性結合器３１のアイソレーション端子は無反射終端器３２によって終端させている。
なお、入力端子、出力端子及び制御信号接続部は、多層高周波回路基板の外部の回路との接続を容易にするために、誘電体基板２ａの上面の基板端部に設けられており、入力端子から高周波電力４分配回路へは層間接続手段を介して接続されている。
【００５５】
また、半導体可変移相器の周りは、誘電体基板積層部によって枠状の隔壁が設けられており、図示は省略しているが、それぞれの隔壁に対して気密封止用の蓋を取り付けて、半導体可変移相器を保護する。
従って、この多層高周波回路基板を用いることにより、５組の高周波電力４分配回路、４組の高周波電力５合成回路、２０組の半導体可変移相器及び制御用のＩＣの全てを配置して構成できるとともに、半導体可変移相器の気密封止も行うことができる。
【００５６】
以上のように、この実施の形態１０では、Ｎを５、Ｍを４の場合を例として説明したが、多層高周波回路基板を用いて、Ｎ個のビームを形成する放射素子数Ｍのフェースドアレーアンテナ（高周波装置）の給電回路を平面的に小形に構成することができる。
なお、この実施の形態１０では、結合線路型方向性結合器を層間接続手段として有する多層高周波回路基板を用いた例を示したが、これに限らず実施の形態１〜８に説明した多層高周波回路基板を用いて同様に平面的に小形に構成することができる。
【００５７】
実施の形態１１．
図１８はこの発明の高周波装置の実施の形態１１を示す構成ブロック図である。
図において、２８，２９はそれぞれ入力端子、出力端子で、図１４、図１５と同一である。３５は高周波半導体スイッチである。
この実施の形態においては、電力Ｍ分配回路の出力端子と電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、高周波半導体スイッチを挿入しているため、各入力端子２８に入力された高周波信号を任意の１つの出力端子に接続するというスイッチマトリクスを実現することが可能である。
この場合も、実施の形態１０の場合と同様に、多層高周波回路基板を用いて、全ての回路を配置して構成できるとともに、高周波半導体スイッチの気密封止を行うことができる。
【００５８】
以上のように、この実施の形態１１によれば、多層高周波回路基板を用いて、任意の２以上の整数Ｎ，Ｍとして、Ｎ×Ｍの高周波スイッチマトリクスを平面的に小型に構成する高周波装置を得ることができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上のように、請求項１又は２の発明によれば、地導体層を挟んで第１及び第２の誘電体基板を積層し、その両面にマイクロストリップ線路パターンを配置してそれぞれ第１，２の高周波回路を構成し、上記接地導体層を貫いて上記第１の高周波回路と第２の高周波回路の間を高周波的に接続する少なくとも１つの層間接続手段を設け、上記第１の誘電体基板面の上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンが存在しない領域に、電源及び制御信号を伝送する複数のストリップ状導体パターンを挟み積層した複数の誘電体基板積層部を設けたので、多層基板内に平行平板モードによる不要結合や不要共振の発生を抑え、高周波回路の特性劣化の少ない多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６０】
また、請求項３の発明によれば、請求項１の発明に加えて、第１の誘電体基板のマイクロストリップ線路パターン面から地導体層までの間をくりぬいてキャビティ設け、上記キャビティの底面の地導体層の上に高周波回路素子を実装したので、ＭＭＩＣなど入出力端子がマイクロストリップ線路で構成され、裏面に地導体が存在する高周波回路素子を容易に実装でき、その接続部で良好な特性をもつ多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６１】
また、請求項４の発明によれば、請求項１〜３の効果に加えて、第１の誘電体基板面に配置されたマイクロストリップ線路パターンで構成された第１の高周波回路の高周波信号の入出力全てを層間結合手段によって第２の誘電体基板面に配置された第２の高周波回路に接続し、上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状の壁を、電源及び制御信号を伝送する複数のストリップ状導体パターンを挟み積層した誘電体基板積層部で形成し、枠状の壁の上面に蓋を取り付け、第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被ったので、
多層高周波回路基板面に実装したＭＭＩＣなどの高周波半導体素子を含み高周波回路部分を気密封止することができ、高周波回路の耐久性及び信頼性の向上が図れる多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６２】
また、請求項５の発明によれば、請求項４の効果に加えて、第１の誘電体基板面に配置されたマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む誘電体基板積層部により形成した枠状の壁の内側の側面全面に導体膜を設け、上記枠状の壁の上面に取り付けた上記第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンを被う蓋を上記導体膜と電気的に接続された導電性としたので、
多層高周波回路基板上に実装したＭＭＩＣなどの高周波半導体素子を含み高周波回路部分をシールドすることができ、不要結合等による高周波回路の特性劣化を抑えることができる多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６３】
また、請求項６の発明によれば、請求項１〜３の効果に加えて、第１の誘電体基板面に配置された第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの周囲全体を取り囲む枠状の金属壁を設け、上記金属壁の上面に導電性を有する蓋を設けたので、シールド構造を容易に設けることができるとともに、シールド構造の形状を誘電体基板積層部の形状と関係なく決めることができる多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６４】
また、請求項７の発明によれば、請求項１〜３の効果に加えて、第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部と第２の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部を地導体層を挟んで平行に対向して配置し、その対向した部分の上記２本のマイクロストリップ線路パターン間の地導体層に結合孔を設け、上記２本のマイクロストリップ線路パターン同士を電磁結合させることにより、第１の高周波回路と第２の高周波回路の間に良好な反射特性をもつ層間接続手段を備えた多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６５】
また、請求項８の発明によれば、請求項１〜３の効果に加えて、第１の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部と第２の高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの一部を地導体層を挟んで少なくとも高周波信号のマイクロストリップ線路上の１／４波長の長さにわたり平行に対向して配置し、その対向した部分の上記２本のマイクロストリップ線路パターン間の地導体層にマイクロストリップ線路パターンの線路方向の長さが高周波信号のマイクロストリップ線路上の１／４波長の長さの結合孔を設け、上記２本のマイクロストリップ線路パターン同士を電磁結合させ、結合線路形方向性結合器を構成することにより、上記第１，２の高周波回路間を方向性結合させて、電力分配回路や電力合成回路などの回路構成を小形化する多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６６】
また、請求項９の発明によれば、請求項１〜３の効果に加えて、第１または第２の一方の誘電体基板面に配置された高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンに対向して平行に、他方の誘電体基板面に配置された使用する高周波信号の誘電体基板内の伝搬波長の１／２以上の幅を有する帯状の導体パターンを配置し、上記帯状の導体パターンの縁と地導体層とを、使用する高周波信号の誘電体基板内の伝搬波長の１／４以下の間隔で列状に配置したビアホールにより接続して、第１または第２の誘電体基板内部に方形導波管を構成し、
上記帯状導体パターンとマイクロストリップ線路パターンが対向して平行に配置された部分において地導体層に結合孔を設け、上記結合孔を介して上記方形導波管と上記高周波回路を構成するマイクロストリップ線路パターンの間を電磁結合させる層間接続手段を有し、低損失の方形導波管を備えた多層高周波回路基板を得ることができる。
【００６７】
また、請求項１０の発明によれば、地導体層を挟んで２つの誘電体基板を積層し、Ｎ及びＭをそれぞれ２以上の整数として、
一方の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンで形成された第１から第ＮまでのＮ組の高周波電力Ｍ分配回路を配置し、
他方の誘電体基板の上記地導体層と反対側の面にマイクロストリップ線路パターンで形成された第１から第ＭまでのＭ組の高周波電力Ｎ合成回路を配置し、
１からＮの全ての整数Ｋに対して上記第１から第Ｎまでの高周波電力Ｍ分配回路のうちのＫ番目の高周波電力Ｍ分配回路のＭ個の出力それぞれを、上記第１から第Ｍまでの高周波電力Ｎ合成回路それぞれのＫ番目の入力端子に層間接続手段を介して接続し、請求項１〜９記載の少なくとも１つの多層高周波回路基板を用いることにより、平面的に小型に構成した、２以上の任意の整数Ｎ，Ｍとして、Ｎ×Ｍのマトリクス状の高周波装置を得ることができる。
【００６８】
また、請求項１１の発明によれば、請求項１０記載の高周波装置のＮ組の高周波電力Ｍ分配回路の出力端子と、Ｍ組の高周波電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、可変移相器を挿入することにより、各入力端子に入力する高周波信号に対して、任意の位相分布の高周波信号を出力端子から取り出すことが可能であるとともに、可変移相器の設定を変えることにより出力信号の位相分布を任意に可変できる、平面的かつ小形に構成した高周波装置を得ることができる。
【００６９】
また、請求項１２の発明によれば、請求項１０記載の高周波装置のＮ組の高周波電力Ｍ分配回路の出力端子と、Ｍ組の高周波電力Ｎ合成回路の入力端子の間それぞれに、高周波スイッチ回路を挿入することにより、各入力端子に入力される高周波信号を任意の１つの出力端子に接続することが可能なＮ×Ｍの高周波スイッチマトリクス回路を平面的に小型に構成した高周波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態１を示す基板断面図である。
【図２】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態２を示す基板断面図である。
【図３】  図２の多層高周波回路基板の基板上面パターン図である。
【図４】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態３を示す基板断面図である。
【図５】  図４の多層高周波回路基板の基板上面パターン図である。
【図６】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態４を示す基板断面図である。
【図７】  図６の多層高周波回路基板の基板上面パターン図である。
【図８】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態５を示す基板断面図である。
【図９】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態６を示す基板断面図である。
【図１０】  図９の多層高周波回路基板を説明する基板構成図である。
【図１１】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態７を示す基板構成図である。
【図１２】  この発明の多層高周波回路基板の実施の形態８を示す基板断面図である。
【図１３】  図１２の多層高周波回路基板の基板下面パターン図である。
【図１４】  この発明の高周波装置の実施の形態９を示す基板上面パターン図である。
【図１５】  図１４に示した高周波装置の回路構成を説明する図である。
【図１６】  この発明の高周波装置の実施の形態１０を示す構成ブロック図である。
【図１７】  図１６の高周波装置を構成する多層高周波回路基板の基板上面パターン図である。
【図１８】  この発明の高周波装置の実施の形態１１を示す構成ブロック図である。
【図１９】  従来の多層高周波回路基板を示す基板断面図である。
【符号の説明】
１  地導体層、２ａ，２ｂ  誘電体基板、３ａ〜３ｄ  マイクロストリップ線路パターン、４ａ〜４ｄ  マイクロストリップ線路パターン、５ａ〜５ｄ  層間接続ビアホール、６ａ〜６ｄ  誘電体基板、７ａ〜７ｄ  電源・制御信号用配線パターン、８  キャビティ、９，９ａ，９ｂ  高周波回路素子、１０  接続用ワイヤ、１１  電源・制御信号用配線パターン、１２  電源・制御信号用接続部、１３，１３ａ，１３ｂ  蓋、１４  導電性蓋、１５  壁側面導体膜、１６  接地用ビアホール、１７  電源・制御信号用配線パターン、１８  電源・制御信号接続用ビアホール、１９  金属壁、２０ａ〜２０ｂ  結合孔、２１ａ〜２１ｄ  端子、２２ａ〜２２ｄ  端子、２３ａ，２３ｂ  導体パターン、２４ａ，２４ｂ  方形導波管、２５  ビアホール列、２６，２６ａ，２６ｈ（２６ａ〜２６Ｍ）  高周波電力Ｎ合成回路、２７，２７ａ〜２７ｄ（２７ａ〜２７Ｎ）  高周波電力Ｍ分配回路、２８，２８ａ〜２８ｄ（２８ａ〜２８Ｎ）  入力端子
２９，２９ａ〜２９ｈ（２９ａ〜２９Ｍ）  出力端子、３０  可変移相器、３１  結合線路形方向性結合器、３２  無反射終端器、３３  電力２合成器、３４制御用ＩＣ、３５  高周波半導体スイッチ、３７  ストリップ導体パターン、６０，６０ａ〜６０ｃ  誘電体基板積層部。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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