(57)【要約】【課題】同一の回路パターンを用いて、素子の実装の有無によって伝送線路の切り替えを実現可能な高周波伝送線路を提供する。【解決手段】特性インピーダンスＲ１を有する第１信号入出力端と、第１の信号入出力端と接続された第２信号入出力端から線路端までの線路長Ｌ１の第１線路と、第１及び第２信号入出力端に接続された第３信号入出力端から線路端間での線路長Ｌ２の第２線路と、を有し、第１線路の特性インピーダンスはＲ１と略等しく、第２線路の特性インピーダンスはＲ２であり、第１線路に高周波信号を伝送する場合、第２線路の線路端はオープンとし、第２線路に高周波信号を伝送する場合、第１線路の線路端はオープンとし、高周波信号の線路上での波長をλとしたときに、（１）式と（２）式を満たすことを特徴とする。０＜Ｌ１−０．００８×λ＜Ｌ２＜Ｌ１＋０．０２×λ・・・（１）、１．３＜Ｒ２／Ｒ１＜１．７・・・（２）【選択図】図１
2015126395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロストリップ線路構造をもった高周波伝送線路であって、
３つに分かれる少なくとも１つの信号分岐部を備え、
前記信号分岐部は、当該信号分岐部に接続される特性インピーダンスＲ１と略等しいインピーダンス特性を有する第１信号入出力端と、
前記第１の信号入出力端と接続された第２信号入出力端と、
前記第２信号入出力端から線路端までの線路長がＬ１の第１線路と、
前記第１信号入出力端及び前記第２信号入出力端と接続された第３信号入出力端と、
前記第３信号入出力端から線路端間での線路長がＬ２の第２線路と、を有し、
前記第１線路の特性インピーダンスは、前記特性インピーダンスＲ１と略等しく、
前記第２線路の特性インピーダンスは、Ｒ２であり、
前記第１信号入出力端と前記第１線路の線路端で高周波信号を伝送する場合、前記第２線路の線路端は、オープンとするか、またはオープンに相当する抵抗値を持つ素子が接続され、
前記第１信号入出力端と前記第２線路の線路端で高周波信号を伝送する場合、前記第１線路の線路端は、オープンとするか、またはオープンに相当する抵抗値をもつ素子が接続され、
前記信号分岐部を伝送する高周波信号の線路上での波長をλとしたときに、下記の（１）式と（２）式を満たすように構成されたことを特徴とする高周波伝送線路。
０＜Ｌ１−０．００８×λ＜Ｌ２＜Ｌ１＋０．０２×λ  ・・・（１）
１．３＜Ｒ２／Ｒ１＜１．７  ・・・（２）
【請求項２】
前記特性インピーダンスＲ１は、略５０オームであることを特徴とする請求項１に記載の高周波伝送線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波回路装置に適用され、特に回路の選択切り替えするために使用される高周波伝送線路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波回路装置内部における回路の選択切り替えについては、特許文献１に記載された技術が知られている。特許文献１に記載された技術は、伝送線路が使用周波数でλ／４の整数倍長である場合、当該伝送線路の一端がオープンとなると、他端がショートになり、逆にショートの場合はオープンになるという性質を利用して、選択切り替えを実現している。
【０００３】
また、高周波の直流電源回路として、特許文献２の技術が知られている。特許文献２には、λ／４線路とバイパスチップコンデンサを用いた回路と、チップインダクタとバイパスチップコンデンサを用いた回路とが１部品とした内包され、小型化が図られたバイアス回路が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０５−２１８７０１号公報
【特許文献２】特開２０１１−２１７３５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述した特許文献１及び２に記載されている回路では、以下のような問題があった。
【０００６】
まず、特許文献１に記載されている回路では、装置内で切り替えたい信号の波長によって伝送線路の長さが決定されるため回路が大きくなってしまうという問題がある。例えば周波数２ＧＨｚを、誘電率４．６・厚さ１ｍｍのプリント基板上で実現しようとすると、λ／４は約１７．５ｍｍであるため、比較的大きなプリント基板を用いなければならない。
【０００７】
また、特許文献２に記載されているバイアス回路では、高周波増幅素子と接続することで装置の小型化を実現することはできるが、製品のラインナップとして利得の違う品種を用意しようとすると、他の回路基板を用意しなければならずコストアップになっていた。さらに、増幅素子を実装しないでバイアス線路を高周波線路として使用するには損失が大きく実用的ではなかった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、同一の回路パターンを用いながら、素子の実装の有無によって、伝送経路の切り替え機能を実現可能な高周波伝送線路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（第１の態様）
本発明の第１の態様に係る高周波伝送線路は、マイクロストリップ線路構造をもった高周波伝送線路であって、３つに分かれる少なくとも１つの信号分岐部を備え、前記信号分岐部は、当該信号分岐部に接続される特性インピーダンスＲ１と略等しいインピーダンス特性を有する第１信号入出力端と、前記第１の信号入出力端と接続された第２信号入出力端と、前記第２信号入出力端から線路端までの線路長がＬ１の第１線路と、前記第１信号入出力端及び前記第２信号入出力端と接続された第３信号入出力端と、前記第３信号入出力端から線路端間での線路長がＬ２の第２線路と、を有し、前記第１線路の特性インピーダンスは、前記特性インピーダンスＲ１と略等しく、前記第２線路の特性インピーダンスは、Ｒ２であり、前記第１信号入出力端と前記第１線路の線路端で高周波信号を伝送する場合、前記第２線路の線路端は、オープンとするか、またはオープンに相当する抵抗値をもつ素子が接続され、前記第１信号入出力端と前記第２線路の線路端で高周波信号を伝送する場合、前記第１線路の線路端は、オープンとするか、またはオープンに相当する抵抗値をもつ素子が接続され、前記信号分岐部を伝送する高周波信号の線路上での波長をλとしたときに、下記の（１）式と（２）式を満たすように構成されたことを特徴とする。
【００１０】
０＜Ｌ１−０．００８×λ＜Ｌ２＜Ｌ１＋０．０２×λ  ・・・（１）
１．３＜Ｒ２／Ｒ１＜１．７  ・・・（２）
本態様によれば、上記（１）式及び上記（２）式を満たすようにして、特性インピーダンスと線路長とをそれぞれ調整することによって、第１線路及び第２線路における単位長さ当たりの伝送損失の差を小さくすることができ、損失差が小さい選択切り替え回路を実現することができる。すなわち、本態様によれば、同一の回路パターンを用いながら、素子の実装の有無によって、伝送経路の切り替え機能を実現することができる。
【００１１】
（第２の態様）
本発明の第２の態様に係る高周波伝送線路は、特性インピーダンスＲ１が、略５０オームであることを特徴とする。
【００１２】
本態様において、無線機のアンテナ給電線に広く用いられている同軸ケーブルは、特性インピーダンスが略５０オームである。本態様によれば、このような同軸ケーブルと接続可能であって、当該同軸ケーブルを伝送する高周波信号を、同一の回路パターンを用いながら素子の実装の有無によって伝送線路の切り替えを行うことができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、同一の回路パターンを用いながら、素子の実装の有無によって、伝送線路の切り替え機能を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第１の実施形態に係る高周波伝送線路について説明するための図である。
【図２】第１線路及び第２線路における単位長さ当たりの伝送特性について説明するためのグラフである。
【図３】第１線路及び第２線路における単位長さ当たりの伝送損失の差分について説明するためのグラフである。
【図４】図４（Ａ）は、増幅素子が接続された高周波伝送線路について説明するための図であり、図４（Ｂ）は、電源線路を迂回する迂回線路として用いた高周波伝送線路について説明するための図である。
【図５】図５（Ａ）は、第２の実施形態に係る高周波伝送線路について説明するための図であり、図５（Ｂ）は、第３の実施形態に係る高周波伝送線路について説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明を実施するための形態（以下、本実施形態という。）について具体例を示して説明する。本実施形態は、マイクロ波回路装置に適用され、特に回路の選択切り替えするために使用される高周波伝送線路に関するものである。このような高周波伝送線路の具体例として、まず図１に示すような、第１の実施形態に係る高周波伝送線路１の構成について説明する。
【００１６】
（１）全体構成
図１は、高周波伝送線路１の概略を示す回路図である。すなわち、高周波伝送線路１は、３つに分かれる信号分岐部１０を備える。信号分岐部１０は、所定の特性インピーダンスＲ１と接続可能な信号入出力端１１と、信号入出力端１１と接続された信号入出力端１２ａ、１３ａとを有する。さらに、信号分岐部１０は、信号入出力端１２ａから線路端１２ｂまでの線路長がＬ１の線路１２０と、信号入出力端１３ａから線路端１３ｂまでの線路長がＬ２の線路１３０と、を有する。
【００１７】
高周波伝送線路１では、信号入出力端１１と線路１２０の線路端１２ｂで高周波信号を伝送する場合、線路１３０の線路端１３ｂは、オープンとするか、またはオープンに相当する抵抗値をもつ素子が接続される。また、高周波伝送線路１では、信号入出力端１１と線路１３０の線路端１３ｂで高周波信号を伝送する場合、線路１２０の線路端は、オープンとする、またはオープンに相当する抵抗値をもつ素子が接続される。
【００１８】
高周波伝送線路１では、信号分岐部１０と線路１２０とのインピーダンスの整合を図るために、線路１２０の特性インピーダンスを特性インピーダンスＲ１と略一致させ、第２線路の特性インピーダンスはＲ２とする。
【００１９】
高周波伝送線路１では、後述する伝送損失の評価結果から明らかなように、下記の（１）式と（２）式を満たすように構成することで、同一の回路パターンを用いながら、素子の実装の有無によって、伝送線路の切り替え機能を実現することができる。
０＜Ｌ１−０．００８×λ＜Ｌ２＜Ｌ１＋０．０２×λ  ・・・（１）
１．３＜Ｒ２／Ｒ１＜１．７  ・・・（２）
【００２０】
次に、図２に示すグラフを用いて、線路１２０及び線路１３０における単位長さ当たりの伝送特性について説明する。
【００２１】
図２は、横軸に、特性インピーダンスの比率Ｒ２／Ｒ１を示し、縦軸に、線路１２０及び線路１３０における単位長さ当たりの伝送損失を示している。
【００２２】
具体的に、図２では、高周波信号の波長λを７０ｍｍとした。また、図２では、線路１２０を主線路として線路長Ｌ１を３ｍｍに固定し、特性インピーダンスＲ１を５０Ωに固定した状態で、線路１３０の線路長Ｌ２及び特性インピーダンスＲ２を変化させた場合の、線路１２０、１３０のそれぞれの伝送損失Ｓ２１、Ｓ３１を示している。
【００２３】
また、図２では、線路１２０の伝送損失Ｓ２１として、線路１３０の線路端１３ｂをオープンにした状態で、信号入出力端１１から線路１２０の線路端１２ｂまでの単位ミリメートル当たりの伝送損失［ｄＢ／ｍｍ］を実線で示し、線路１３０の伝送損失Ｓ３１として、線路１２０の線路端１２ｂをオープンにした状態で、信号入出力端１１から線路１３０の線路端１３ｂまでの、単位ミリメートル当たりの伝送損失［ｄＢ／ｍｍ］を破線で示している。
【００２４】
図２に示す例では、特性インピーダンスの比Ｒ２／Ｒ１が０．８から２の範囲まで変動するようにＲ２を変化させ、線路長Ｌ２は、２ｍｍから４．７５ｍｍまで０．２５ｍｍ刻みで変化させている。図２中では、線路長Ｌ２をｘ［ｍｍ］としたときの伝送損失Ｓ２１、Ｓ３１をＳ２１−ｘ、Ｓ３１−ｘとして表している。このような図２の結果から明らかなように、特性インピーダンスの比Ｒ２／Ｒ１と、線路長Ｌ２を変化させることにより、線路１２０、１３０の伝送損失が変化する。
【００２５】
ここで、線路１２０、１３０の伝送損失Ｓ２１、Ｓ３１の差分Δについて、図３を用いて評価する。すなわち、図３は、縦軸に伝送損失Ｓ３１から伝送損失Ｓ２１を差し引いた差分Δ−ｘを示し、横軸に特性インピーダンスの比Ｒ２／Ｒ２を示している。ここで、ｘは、線路長Ｌ２であって、２ｍｍから４．７５ｍｍまで０．２５ｍｍ刻みで変化させた具体的な数値である。
【００２６】
この図３から明らかなように、特性インピーダンスの比Ｒ２／Ｒ１が１．７より小さいときに、２つの線路１２０、１３０の単位長さ当たりの伝送損失の差分Δ−ｘが小さくなる。一方、特性インピーダンスの比Ｒ２／Ｒ１が１．３より小さい場合、Ｌ２の長さに応じて伝送損失の差分Δ−ｘが大きくなる。すなわち、特性インピーダンスの比Ｒ２／Ｒ１が１．３より小さい場合、Ｌ２の長さに応じて伝送損失Ｓ２１、Ｓ３１のばらつきが大きくなる。
【００２７】
このような図３に示す伝送特性に基づいて、２．５＜Ｌ２＜４．５でかつ１．３＜Ｒ２／Ｒ１＜１．７の範囲（図３中の範囲Ａ）とすることで、Ｓ３１、Ｓ２１の単位長さ当たりの損失差が小さくなり、損失の小さい選択切り替え回路を構成することができる。この範囲Ａは、上述した（１）式、（２）式を満たす範囲と略一致する。
【００２８】
以上のように、高周波伝送線路１では、上記（１）式及び上記（２）式を満たすようにして、特性インピーダンスと線路長とをそれぞれ調整することによって、線路１２０及び線路１３０における単位長さ当たりの伝送損失Ｓ２１、Ｓ３１の差を小さくすることができ、損失の小さい選択切り替え回路を実現することができる。また、高周波伝送線路１では、例えばλ／４以下のような比較的短い線路長で選択切り替え可能なので、当該回路の小型化を図ることもできる。
【００２９】
また、高周波伝送線路１では、例えば図４に示す例のように、同一の回路パターンを用いながら、増幅素子２０などの素子の実装の有無によって、迂回するか否か伝送経路の切り替え機能を実現することができる。
【００３０】
まず、図４（Ａ）は、伝送経路に増幅素子２０が接続された回路構成を示している。すなわち、図４（Ａ）に示す回路構成では、図中の破線で囲まれる２つの信号分岐部１０ａ、１０ｂが主線路３０ａに形成されている。また、信号分岐部１０ａは、主線路３０ａから２つの線路端１０ａ１、１０ａ２に分岐し、線路端１０ａ１が、オープンに相当する抵抗値を持つチップインダクタなどの接続部材２５ａを介して迂回線路３０ｂの線路端３０ｂ１に接続され、線路端１０ａ２が増幅素子２０に接続されている。信号分岐部１０ｂは、信号分岐部１０ａと同様、主線路３０ａから２つの線路端１０ｂ１、１０ｂ２に分岐しており、線路端１０ｂ１が迂回線路３０ａの線路端３０ｂと接続されずオープンになっており、線路端１０ｂ２が増幅素子２０に接続されている。なお、図４（Ａ）では、迂回線路３０ｂが接続部材２５ｂを介して他の伝送線路３０ｃと接続されている。
【００３１】
また、図４（Ｂ）は、迂回線路３０ｂが伝送経路として機能する回路構成である。すなわち、図４（Ｂ）に示す回路構成では、増幅素子２０が主線路３０ａに接続されず線路端１０ａ２、１０ｂ２がオープンになっている。また、信号分岐部１０ａの線路端１０ａ１は接続部材２５ａを介して迂回線路３０ｂの線路端３０ｂ１に接続され、信号分岐部１０ｂの線路端１０ｂ１が接続部材２５ｃを介して迂回線路３０ｂの線路端３０ｂ２に接続されている。
【００３２】
図４（Ｃ）は、図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示した増幅素子２０、接続部材２５ａ〜２５ｂなどの部品を実装する前の回路パターンを示している。このように同一の回路パターンを用いながら上記の図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す伝送経路の切り替え機能は、線路端１０ａ１と１０ｂ１をオープンまたはオープンに相当する抵抗値を持つ素子を実装し、信号分岐部１０ａ、１０ｂの特性インピーダンスと線路長とを上記（１）式及び上記（２）式を満たすように構成することで実現することができる。
【００３３】
また、高周波伝送線路１では、特性インピーダンスＲ１が、無線機のアンテナ給電線に広く用いられている同軸ケーブルの特性インピーダンスである略５０オームである。このため、高周波伝送線路１では、同軸ケーブルと略等しい特性インピーダンスで伝送する高周波信号を伝送する際に、同一の回路パターンを用いながら素子の実装の有無によって伝送経路の切り替えを行うことができる。
【００３４】
さらに、他の実施形態について説明する。
【００３５】
（２）他の実施形態について
図５（Ａ）は第２の実施形態の高周波伝送線路２００を示す図である。高周波伝送線路２００は、図５（Ａ）に示すＴ字形状の信号分岐部２１０を備える。具体的に、信号分岐部２１０は、第１の実施形態に係る信号分岐部１０と同様の構成を有し、さらに、信号入出力端１１ａに線路１１０を接続し、線路１１０の線路端１１ｂを形成したものである。このような構成からなる高周波伝送線路２００においても、線路１１０の特性インピーダンスを略Ｒ１とすることで、同一の回路パターンを用いながら、素子の実装の有無によって、伝送経路の切り替え機能を実現することができる。
【００３６】
図５（Ｂ）は第３の実施形態の高周波伝送線路３００を示す図である。高周波伝送線路３００は、図５（Ｂ）に示すようなＬ字形状の信号分岐部２１０を備える。具体的に、高周波伝送線路３００は、信号入出力端１１ａと、信号入出力端１１ａと接続された信号入力端１２ａ、１３ａとを有する。さらに、信号分岐部１０は、信号入出力端１３ａから線路端１３ｂまでの線路長がＬ２の線路１３０と、を有する。さらに、高周波伝送線路３００は、信号入出力端１１ａに線路１１０を接続し、線路１１０の線路端１１ｂを形成したものである。
【００３７】
このような構成からなる高周波伝送線路３００は、Ｌ１＝０として上記（１）式及び（２）式を満たすように特性インピーダンスＲ１、Ｒ２と線路長Ｌ２とを調整することで、第１の実施形態と同様に、同一の回路パターンを用いながら、素子の実装の有無によって、伝送経路の切り替え機能を実現することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１  高周波伝送線路
１０  信号分岐部
１１、１２ａ、１３ａ  信号入出力端
１２ｂ、１３ｂ  線路端
１２０、１３０  線路
【図１】
2015126395.tif 000003
【図２】
2015126395.tif 000004
【図３】
2015126395.tif 000005
【図４−１】
2015126395.tif 000006
【図４−２】
2015126395.tif 000007
【図５】
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