(57)【要約】【課題】信号の周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない特性を持つ伝送線路を実現する。【解決手段】信号を伝送する導体線を有する伝送線路において、前記導体線が、内部導体と、前記内部導体の表面に設けられ前記内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成され、前記表面導体層が、前記内部導体側から前記導体線の表面側に向かって連続的に導電率が上昇していることを特徴とする伝送線路。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を伝送する導体線を有する伝送線路において、
前記導体線が、内部導体と、前記内部導体の表面に設けられ前記内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成され、
前記表面導体層が、前記内部導体側から前記導体線の表面側に向かって連続的に導電率が上昇している
ことを特徴とする伝送線路。
【請求項２】
前記表面導体層の導電率は、前記導体線を流れる信号電流の分布の周波数に応じた変化に対応するように連続的に上昇していることを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。
【請求項３】
前記表面導体層は、電気メッキ法を用いて形成されていることを特徴とする請求項２に記載の伝送線路。
【請求項４】
信号を伝送する導体線と、前記導体線を覆う絶縁体と、前記絶縁体を覆うシールド導体とを有する同軸ケーブルにおいて、
前記導体線が、内部導体と、前記内部導体の表面に設けられ前記内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成され、
前記表面導体層が、前記内部導体側から前記絶縁体側に向かって連続的に導電率が上昇している
ことを特徴とする同軸ケーブル。
【請求項５】
前記表面導体層の導電率は、前記導体線を流れる信号電流の分布の周波数に応じた変化に対応するように連続的に上昇していることを特徴とする請求項４に記載の同軸ケーブル。
【請求項６】
誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に形成されたグラウンド導体と、前記誘電体基板の他方の面に形成された導体線とを有するマイクロストリップ線路において、
前記導体線が、内部導体と、前記内部導体の表面に設けられ前記内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成され、
前記表面導体層が、前記内部導体側から前記導体線の表面側に向かって連続的に導電率が上昇している
ことを特徴とするマイクロストリップ線路。
【請求項７】
前記表面導体層の導電率は、前記導体線を流れる信号電流の分布の周波数に応じた変化に対応するように連続的に上昇していることを特徴とする請求項６に記載のマイクロストリップ線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号の伝送に用いられる伝送線路、同軸ケーブル、及びマイクロストリップ線路であって、特に１ＧＨｚ以上の高周波信号の伝送に好適な伝送線路、同軸ケーブル、及びマイクロストリップ線路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
伝送線路を使用して信号を伝送する場合、伝送線路の導体線を流れる信号電流の高周波成分は、信号の周波数が高くなるにしたがって表皮効果により導体線の表面側に集中する。伝送線路の断面を考えた場合、実効的に信号電流が流れる領域は、信号が高速化し周波数が高くなるにしたがい減少する。このため、周波数が高くなるほど導体線の交流抵抗は高くなり、信号が有する広い範囲の周波数の中の高周波成分を相対的に大きく減衰させる。この表皮効果に起因する信号の高周波成分の減衰は、信号に対する伝送線路の伝達特性を悪化させ、信号の歪み等を発生させることで高速の電気信号の伝送を阻害する。
【０００３】
従来の技術では、表皮効果を抑制あるいは利用する以下の手法が提案されている。まず、特許文献１では、表皮効果による周波数に応じた電流分布の変化を利用し、同軸構造の伝送線路において、誘電体と接する側である導体線表面に導電率が低い導体層を積層し、広い周波数帯域でＲ／Ｇ＝Ｌ／Ｃとなるように導体の抵抗を調節している。また、特許文献２では、電磁ノイズ低減および高周波特性の上昇を目的として、シールド導体の表面に導電率が高く一様な導体層を形成している。特許文献３では、誘電体の表面に導電率が一様な導体層を複数積層している。特許文献４では、導体線の表面に導体線中心部とは電気抵抗が異なる一様な導体層を２つ積層している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−９９１７７号公報
【特許文献２】特開２００９−１８１８０４号公報
【特許文献３】特開２００３−３１８６１１号公報
【特許文献４】特開２００８−２８４６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図８に、従来技術を用いた同軸ケーブルの一例を示す。図８（ａ）は、従来技術を用いた同軸ケーブル１０の横断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の同軸ケーブル１０の横断面における導電率の分布を模式的に表したグラフである。同軸ケーブル１０は、ケーブル中央部から順に、内部導体１１と、内部導体１１の表面に形成された表面導体層１２と、表面導体層１２を覆う絶縁体１３と、絶縁体１３を覆うシールド導体１４とを備えている。内部導体１１と表面導体層１２とにより導体線１５が構成されている。図８（ｂ）は、同軸ケーブル１０の中心からの距離とその位置における材質の導電率を模式的に表している。信号電流の高周波成分が集中する表面導体層１２には、高導電率の材料を用いている。表面導体層１２の厚さは、表皮効果により表面に集中した電流の実効的深さ程度に設定している。これにより、高周波信号に対する交流抵抗の増加を相対的に低減している。
【０００６】
しかし、上記従来技術では、表皮効果に起因する課題を解決する目的で内部導体１１とは導電性の異なる材料により表面導体層１２を形成しているが、表面導体層１２は、厚さ方向に対して一様な導電率の分布を有している。一方、表皮効果による厚さ方向における実効的な電流分布深さは、周波数に応じて変化する。このため、信号電流の高周波成分が集中する伝送線路の導体線表面において一様な材料および導電率の分布の表面導体層を形成する方法では、特定の周波数の高周波信号について伝達特性の劣化を低減させることはできるが、表皮効果により信号電流の高周波成分が表面導体層の厚さよりも薄い部分に集中した場合、周波数の上昇に対して交流抵抗が増加することを抑えることはできない。
【０００７】
そこで、本発明は、上記課題を解決し、信号の周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない伝送線路を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、信号を伝送する導体線を有する伝送線路において、前記導体線が、内部導体と、前記内部導体の表面に設けられ前記内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成され、前記表面導体層が、前記内部導体側から前記導体線の表面側に向かって連続的に導電率が上昇していることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明は、信号を伝送する導体線と、前記導体線を覆う絶縁体と、前記絶縁体を覆うシールド導体とを有する同軸ケーブルにおいて、前記導体線が、内部導体と、前記内部導体の表面に設けられ前記内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成され、前記表面導体層が、前記内部導体側から前記絶縁体側に向かって連続的に導電率が上昇していることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明は、誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面に形成されたグラウンド導体と、前記誘電体基板の他方の面に形成された導体線とを有するマイクロストリップ線路において、前記導体線が、内部導体と、前記内部導体の表面に設けられ前記内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成され、前記表面導体層が、前記内部導体側から前記導体線の表面側に向かって連続的に導電率が上昇していることを特徴とするものである。
【００１１】
前記表面導体層の導電率は、前記導体線を流れる信号電流の分布の周波数に応じた変化に対応するように連続的に上昇していることが好ましい。
【００１２】
前記表面導体層は、電気メッキ法を用いて形成することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、信号の周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない伝送線路を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る同軸ケーブルの一例を示し、図１（ａ）は、同軸ケーブルの横断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の横断面における同軸ケーブルの導電率の分布を模式的に表したグラフである。
【図２】本発明に係るマイクロストリップ線路の一例を示す横断面図である。
【図３】本発明に係るマイクロストリップ線路の一例を示す横断面図である。
【図４】本発明に係るマイクロストリップ線路の一例を示す横断面図である。
【図５】本発明に係るマイクロストリップ線路の一例を示す横断面図である。
【図６】本発明に係るマイクロストリップ線路の一例を示す横断面図である。
【図７】本発明に係るマイクロストリップ線路の一例を示す横断面図である。
【図８】従来の同軸ケーブルの一例を示し、図８（ａ）は、同軸ケーブルの横断面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）の横断面における同軸ケーブルの導電率の分布を模式的に表したグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明は、信号を伝送する導体線を有する伝送線路において、導体線を、内部導体と、内部導体の表面に設けられ内部導体よりも導電率が高い表面導体層とから構成し、かつ、表面導体層を内部導体側から導体線の表面側に向かって連続的に導電率が上昇するようにしたものである。
【００１６】
伝送線路では、伝送する信号の周波数の上昇にしたがって、伝送線路の導体線を流れる信号電流の高周波成分は、表皮効果により導体線の表面側に集中し、電流が流れる領域が減少する。このため、特定の周波数の信号に対する導体線の交流抵抗は、信号の周波数が増大するにつれて増大する。そこで、本発明では、周波数に応じた信号電流の分布の変化に対応するように、表面導体層の導電率を内部導体側から導体線の表面側に向かって連続的に上昇させている。これにより、信号電流のうち比較的高い周波数成分は、導体線の表面付近の導電率は高いが相対的に狭い領域に集中し、信号電流のうち比較的低い周波数成分は、導体線中心側の導電率が低い部分も含む相対的に広い領域に分布する。この結果、導体線の交流抵抗は高周波から低周波までの広い周波数範囲の電流に対して均一な交流抵抗値を持ち、伝送線路は信号周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない特性を有することが可能となる。よって、本発明によれば、広い範囲の周波数成分を有する信号を伝送する際に、信号周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない伝送線路を実現することができる。なお、本発明は、１ＧＨｚ以上の高周波信号のみならず１ＧＨｚ未満の低周波信号までを含めて、信号周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない特性を有することができる。
【００１７】
次に、本発明に係る表面導体層を形成する方法について説明する。
【００１８】
連続的に導電率が変化する表面導体層を形成する方法の一つとして、電気メッキ法を用いることができる。電気メッキ法は、メッキしたい物質を含む電解液の中に電導性のある物体を入れてこれを通電し、その物体の表面にメッキを形成する方法である。電気メッキ法では、絶えず流量割合を制御した複数の電解液を流し、電極への注入電流量も制御することで、積層する金属の割合と成長速度を任意に設定可能である。このように異なる導電率の金属の割合とメッキの成長速度を制御することにより、連続的に導電率が変化する表面導体層を形成することが可能である。なお、積層する複数の金属としては、例えば、高導電率の金属としての金と低導電率の金属としての銅を使用することができる。また、上記以外でも、異なる電解液割合を持つ複数の電解槽を使用することにより、電気メッキ法に基づき同様の表面導体層を形成可能である。これらの方法により、表面から任意の深さに任意の導電率を持ち、その導電率が連続的に変化する表面導体層を形成することが可能である。
【００１９】
［第１の実施形態］
本発明の第１の実施形態について図１を用いて詳述する。
【００２０】
図１は、本発明に係る同軸ケーブル３０を示している。図１（ａ）は、本発明に係る同軸ケーブル３０の横断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の同軸ケーブル３０の横断面における導電率の分布を模式的に表したグラフである。
【００２１】
同軸ケーブル３０は、ケーブル中央部から、内部導体３１と、内部導体３１の表面に形成された表面導体層３２と、表面導体層３２を覆う絶縁体３３と、絶縁体３３を覆うシールド導体３４とを備えている。内部導体３１と表面導体層３２とにより導体線３５が構成されている。図１（ｂ）は、同軸ケーブル３０の中心からの距離とその位置における導電率を模式的に表したグラフである。信号電流の高周波成分が集中する表面導体層３２は、内部導体３１よりも導電率が高い導電性材料から構成されている。また、表面導体層３２は、内部導体３１側から絶縁体３３側に対して連続的に導電率が上昇するように構成されている。この表面導体層３２の導電率は、信号電流の分布の周波数に応じた変化に対応するように連続的に導電率が上昇している。これにより、本発明に係る同軸ケーブル３０は、信号の周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない特性を有することができる。
【００２２】
［第２の実施形態］
本発明に係るマイクロストリップ線路の実施形態について図２から図７を用いて詳述する。
【００２３】
図２から図７まではいずれも本発明に係るマイクロストリップ線路４０の横断面を示している。マイクロストリップ線路４０は、誘電体基板４１と、誘電体基板４１の一方の面に形成されたグラウンド導体４２と、誘電体基板４１の他方の面に形成された導体線４５とを備えている。導体線４５は、内部導体４３と、内部導体４３の表面に設けられ内部導体４３よりも導電率が高い表面導体層４４とから構成される。また、表面導体層４４は、内部導体４３側から導体線４５の表面側に対して連続的に導電率が上昇するように構成されている。この表面導体層４４の導電率は、導体線４５を流れる信号電流の分布の周波数に応じた変化に対応するように連続的に導電率が上昇している。したがって、図２〜図７のマイクロストリップ線路４０は、上述の同軸ケーブル３０と同様に、広帯域の周波数に対して信号の周波数の上昇に対して交流抵抗の増加が生じない特性を有することができる。
【００２４】
なお、図２のマイクロストリップ線路４０では、表面導体層４４は、内部導体４３の周囲を全て覆うように設けられている。また、図３のマイクロストリップ線路４０では、表面導体層４４は、内部導体４３の下面と左右の両側面に設けられている。図４のマイクロストリップ線路４０では、表面導体層４４は、内部導体４３の上面と下面に設けられている。図５のマイクロストリップ線路４０では、表面導体層４４は、内部導体４３の下面に設けられている。図６のマイクロストリップ線路４０では、表面導体層４４は、内部導体４３の上面と左右の両側面に設けられている。また、図７のマイクロストリップ線路４０では、表面導体層４４は、内部導体４３の左右の両側面に設けられている。
【００２５】
マイクロストリップ線路において電流が最も集中するのは、導体線のうちグラウンド導体と対向している面もしくは角であるため、本発明のマイクロストリップ線路４０における表面導体層４４は、誘電体基板４１に接する部分を含むように設けられることが好ましい。図２〜図７のマイクロストリップ線路４０においても、表面導体層４４は、少なくとも誘電体基板４１に接する面もしくは角を含むように設けられている。
【００２６】
以上、本発明の実施形態を図示し説明してきたが、当業者であれば、本発明の技術思想、技術的範囲から逸脱することなく種々の変更及び修正が可能であることは明らかである。
【符号の説明】
【００２７】
１０、３０  同軸ケーブル
１１、３１、４３  内部導体
１２、３２、４４  表面導体層
１３、３３  絶縁体
１４、３４  シールド導体
１５、３５、４５  導体線
４０  マイクロストリップ線路
４１  誘電体基板
４２  グラウンド導体
【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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