(57)【要約】【課題】移動体衛星通信用アンテナなどの耐環境性が要求されるアンテナに使用する場合、耐環境性に優れかつストリップ線路とのずれによる抵抗変化が少い印刷抵抗回路を得る。【解決手段】印刷抵抗付きマイクロ波回路において、基板と、この基板の表面及び内部に設けられた複数の回路面と、上記基板表面の回路面に設けられた高周波信号を伝送する高周波線路部と、上記基板内部の回路面に設けられた印刷抵抗部と、上記高周波線路部と上記印刷抵抗部とを導通するスルーホールとを備えたものである。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、この基板の表面及び内部に設けられた複数の回路面と、上記基板表面の回路面に設けられた高周波信号を伝送する高周波線路部と、上記基板内部の回路面に設けられた印刷抵抗部と、上記高周波線路部と上記印刷抵抗部とを導通するスルーホールとを備えたことを特徴とする印刷抵抗付きマイクロ波回路。
【請求項２】
上記印刷抵抗部とスルーホールとは、上記基板内部の回路面に設けられたランドを介して接続されていることを特徴とする請求項１に記載の印刷抵抗付きマイクロ波回路。
【請求項３】
上記ランドの外形寸法は、上記印刷抵抗部の幅より小さく形成することを特徴とする請求項２に記載の印刷抵抗付きマイクロ波回路。
【請求項４】
上記高周波線路を伝送する高周波信号の特定周波数ｆ０と、スルーホールの物理寸法により決まる誘導性成分Ｌと、ランドの物理寸法により決まる容量性成分Ｃとが、ｆ０＝１／（２π（ＬＣ）１／２）なる関係を満たす物理寸法を有するスルーホールとランドを備えたことを特徴とする請求項２に記載の印刷抵抗付きマイクロ波回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は通信装置等で用いられる高周波回路、特に回路内に抵抗部を有する印刷抵抗付きマイクロ波回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の印刷抵抗付きマイクロ波回路として、図６に示すようなものがあった。図６は、特開平５−１９９０２２号公報に示されている従来の印刷抵抗付きマイクロ波回路の一例であり、電力分配・合成回路の機能を有するものである。
【０００３】
この図において、２は誘電体基板、３はマイクロストリップ線路、４は印刷抵抗部である。この電力分配・合成回路は、通常多段に接続することにより高周波電力の分配・合成を行うウィルキンソン分配器といわれるものである。
【０００４】
図７は図６で示したウィルキンソン分配器のアイソレーション抵抗部のストリップ線路と印刷抵抗部を拡大したものある。図７において、３は高周波ストリップ線路、４は印刷抵抗部、６ａはランドであり、同一層に形成されている。なお、ランド６ａは高周波ストリップ線路３の線幅より広く作られている。
【０００５】
次に、この従来の印刷抵抗付きマイクロ波回路の動作について説明する。誘電体基板２の側面に高周波信号の入出力を行う第一、第二及び第三の端子Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が形成されている。またこれら端子間にマイクロストリップ線路３からなる伝送線路を形成し、第一の端子Ｐ１と第二、第三端子Ｐ２、Ｐ３間で入力信号が分配又は合成されて出力される。分配される端子Ｐ２、Ｐ３間のアイソレーションを確保するため、第二、第三端子間には抵抗成分を有する印刷抵抗部４が設けられている。この印刷抵抗は、例えば、誘電体基板上に形成された抵抗膜をエッチングすることにより所望の寸法に加工したり、シルクスクリーン印刷等により所望の寸法の抵抗膜を形成することができる。
【０００６】
この図に示すように従来の印刷抵抗付きマイクロ波回路では、マイクロストリップ線路３と印刷抵抗部４は誘電体基板２の同一面上に形成されている。また、この印刷抵抗は抵抗特性を示す素材をマイクロストリップ線路の導体部とは別に誘電体基板に印刷することにより形成するのが一般的な製造方法である。このため、高周波特性に優れ、かつ薄く、小型のマイクロ波回路が得られる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが上記のような電力分配・合成回路を移動体衛星通信用アンテナなどに使用する場合、同一面に形成されるマイクロストリップ線路と印刷抵抗部がずれて印刷される可能性がある。ウィルキンソン分配器は印刷抵抗部の抵抗値が所望の値からずれることにより、アイソレーション特性が劣化する。最悪の場合、ストリップ線路の導体と印刷抵抗部が接触せずに形成される可能性もあり、この場合、例えばアンテナ装置としての放射特性としても大きく劣化するという問題がある。
【０００８】
このマイクロストリップ線路と印刷抵抗部のずれの問題を解決するために、図７に示すようにマイクロストリップ線路と印刷抵抗部との接続部に幅広のランドを設けることも可能であるが、これは後述するような伝送性能の劣化を招くという問題がある。
【０００９】
また、上記のような電力分配・合成回路を航空機などの耐環境性が要求される条件で使用する場合、マイクロストリップ線路と同一面に形成されているため、湿気に弱く、抵抗値が変化するという問題がある。なお、印刷抵抗部に樹脂をコーティングし保護することも可能であるが、後述するサスペンデッド線路のような場合には、地導体との隙間が僅かであり、手作業によるコーティングが困難であるという問題がある。また、このような印刷抵抗部は高周波回路内に複数箇所あるのが一般であるため、作業が煩雑となるという問題がある。
【００１０】
本発明は上記のような問題点を解決するためになされたもので、移動体衛星通信用アンテナなどの耐環境性が要求されるアンテナに使用する場合、耐環境性に優れかつストリップ線路とのずれによる抵抗変化が少い印刷抵抗回路を得ることを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明である印刷抵抗付きマイクロ波回路は、基板と、この基板の表面及び内部に設けられた複数の回路面と、上記基板表面の回路面に設けられた高周波信号を伝送する高周波線路部と、上記基板内部の回路面に設けられた印刷抵抗部と、上記高周波線路部と上記印刷抵抗部とを導通するスルーホールとを備えたものである。
【００１２】
また、請求項２に係る発明である印刷抵抗付きマイクロ波回路は、上記印刷抵抗部とスルーホールが、上記基板内部の回路面に設けられたランドを介して接続されているものである。
【００１３】
また、請求項３に係る発明である印刷抵抗付きマイクロ波回路は、上記ランドの外形寸法が、上記印刷抵抗部の幅より小さく形成されているものである。
【００１４】
また、請求項４に係る発明である印刷抵抗付きマイクロ波回路は、上記高周波線路を伝送する高周波信号の特定周波数ｆ０と、スルーホールの物理寸法により決まる誘導性成分Ｌと、ランドの物理寸法により決まる容量性成分Ｃとが、ｆ０＝１／（２π（ＬＣ）１／２）なる関係を満たす物理寸法を有するスルーホールとランドを備えたものである。
【００１５】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路について、以下、図面を参照しながら説明する。図１はこの発明の実施の形態１に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路の断面構成を示す図である。図中、同一符号は同一または相当部分を示す。この図において、１は地導体、２は誘電体基板であって内層を備えた多層構造となっている（本図の場合は第１誘電体板と第２誘電体板の間に内層を有する）。３は高周波ストリップ線路、４は内層に設けた印刷抵抗部、５はスルーホール、６は内層に設けられたランド（スルーホールと印刷抵抗部の接続部分）であり、高周波ストリップ線路と同種の金属導体を材料とする。
【００１６】
次に、この発明の実施の形態１に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路の動作について説明する。ここでは高周波ストリップ線路をサスペンデッド線路（図に示すように、誘電体基板２が地導体１により囲まれた構造の高周波伝送線路）として説明するが、トリプレート線路などの他の高周波ストリップ線路でも動作及び効果は同様である。このような高周波ストリップ線路は、従来例で示したウィルキンソン分配器の他、様々な機能素子への適用が可能である。サスペンデッド線路は、誘電体基板２を地導体１で挟み込み、誘電体基板２上に高周波ストリップ線路を形成して構成されている。
【００１７】
図１は、例えばウィルキンソン分配器のアイソレーション抵抗部の断面を表したものである。ウィルキンソン分配器のアイソレーション抵抗を印刷抵抗にて形成した場合、この発明の実施の形態１では、印刷抵抗部を基板表面に形成された高周波ストリップ線路とは異なる層（誘電体基板２の内層）に形成する。この異なる層に形成された印刷抵抗部と高周波ストリップ線路を、層間を電気的に導通させるスルーホール５及び導体からなるランド６を介して電気的に接続する。
【００１８】
本発明の実施の形態１に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路は上記のように構成され、印刷抵抗部が誘電体基板の内層に設けられる。そのため、印刷抵抗部は外部環境の影響を直接に受けることが少なくなり、温度・湿度の影響を受けることがなく、安定した抵抗値を確保し安定した高周波特性を得ることができる。
【００１９】
また、従来の印刷抵抗付きマイクロ波回路の基本構成と変わらず、ビルドアップ基板などでも容易に実現できるため、低価格化が図れる利点がある。図２に本発明の実施の形態１を多層ビルドアップ基板に応用した場合の構成を示す。図において、１１はビルドアップ基板のコア部、１２はコア部を鋏むように両面に積み上げられた（ビルドアップされた）ビルドアップ部である。コア部及びビルドアップ部は、単一の誘電体板による構成または誘電体板を複数枚重ねた多層の構成となっている。図２では、コア部は３枚の誘電体板で構成され、コア部上下のビルドアップ部は各２枚の誘電体板で構成されている。ビルドアップ基板全体では、６層の内層を有する構成となっている。
【００２０】
コア部には全ての層を貫通するスルーホールが設けられている。これは、複数の誘電体板を張り合わせた後にスルーホールを形成するためである。ビルドアップ部の個々の単一誘電体板には、上記コア部のスルーホールとは異なる位置にスルーホールが設けられている。従って、コア部にビルドアップ部を積み重ねた場合に、スルーホールの位置が重ならないことも起こりうる。つまり、ビルドアップ基板では、通常の多層基板では貫通スルーホールのみしか設けることができなかったのに対し、スルーホールの位置を自由に設定でき、基板の回路設計に自由度をもたらせることが可能となる。図２では、ビルドアップ部の内層（内層１の面）に印刷抵抗部４が設けられている。ビルドアップ基板表面のストリップ線路からスルーホールｃを介し印刷抵抗部４に接続され、さらにスルーホールｄを介してコア部のストリップ線路に接続されている。このように、ビルドアップ基板においても印刷抵抗部の内層化は可能である。
【００２１】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路の構成を示す図である。図において、４は印刷抵抗部、５はスルーホール、６はランドであり上記実施の形態１と同様の構成であるが、印刷抵抗部４の幅Ｗとランド６の外形寸法Ｌを次の関係があるように構成したものである。印刷抵抗部４側のランド６の外形寸法Ｌが印刷抵抗部４の幅Ｗより小さく形成する。すなわち　Ｌ　＜　Ｗ。これ以外の構成は実施の形態１と同様であり、説明を省略する。
【００２２】
本発明の実施の形態２に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路は上記のように構成されている。つまり、ランド６の外形より印刷抵抗部４の幅が大きく形成されている。そのため、実施の形態１に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路の効果に加えて、異なる層に形成されたストリップ線路３と印刷抵抗部４の相互の位置が、スクリーン印刷あるいはエッチングのプロセスの時に多少ずれても、ランド６は印刷抵抗部４の幅をはみ出して形成される可能性は少ない。従って、高周波線路と印刷抵抗部が物理的にずれることによる、所望の抵抗値からの変化は生じることはなく、抵抗素子として安定した特性を得ることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路の構成及び原理を示す図である。
【００２４】
まず、印刷抵抗付きマイクロ波回路の基本的な動作について説明する。高周波回路の伝送性能としては、特に反射特性を良好にする必要がある。反射特性の劣化原因としては、線路の物理的不連続などによる線路の特性インピーダンスの違いにより起こるもの、高周波特有の浮遊リアクタンス成分（容量性或いは誘導性）の発生により起こるものが考えられる。
【００２５】
例えば、上述の従来技術で示した図７では、高周波ストリップ線路と印刷抵抗部のずれの問題を緩和するために、ランド６ａは高周波ストリップ線路３の線幅より広く作られている。高周波ストリップ線路の特性インピーダンスと印刷抵抗の値は設計により決まるが、使用する基板の誘電特性、寸法、または印刷抵抗の比抵抗（シート抵抗値）により、ストリップ線路及び印刷抵抗の幅は一般に一致しない場合がある。従って、図７のように幅が異なる線路（図７の場合、ストリップ線路３とランド６ａ）を接続することとなり、特性インピーダンスの差または接続する幅広ストリップ線路で発生する容量性分の影響で反射特性が劣化する問題がある。
【００２６】
ところが、本発明の実施の形態３に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路では、図４（ａ）に示すように、印刷抵抗部を高周波ストリップ線路と異なる層に形成し、印刷抵抗部と高周波ストリップ線路間の層間を電気的に導通させるスルーホール及び導体からなるランドを介して接続する構成としている。この構成は高周波回路的には、図４（ｂ）に等価回路でモデル化して表すことができる。Ｌ１、Ｌ２は誘導性インダクタンス成分であり、スルーホールａ、ｂによりそれぞれ生じる。Ｃ１、Ｃ２は容量性キャパシタンス成分であり、ランドａ、ｂによりそれぞれ生じる。Ｒは抵抗であり、印刷抵抗部に対応する。
【００２７】
この時例えば印刷抵抗部側に形成した円形のランドによる容量性キャパシタンス成分Ｃと、細線形状の層間を電気的に導通させるスルーホールにより生じる誘導性インダクタンス成分Ｌを所望の周波数ｆ０において互いに打ち消すように、例えば、ｆ０＝１／（２＊π＊√ＬＣ）　となるように設計することにより、接続部でのリアクタンスを打消し、良好な反射特性を得ることが可能となる。周波数ｆ０としては、例えばこの素子がある周波数帯域内で使用される場合には、その周波数帯域内の周波数を、特に望ましい周波数としては帯域の中心周波数などである。上記の関係を満たすようにＬ、Ｃを決めると、対応するスルーホール、ランドの物理寸法を決めることができる。この場合、スルーホール、ランドの物理寸法は、上記関係式の制約を受けるため自由に設定することができず、例えば図５に示すように、高周波ストリップ線路の幅よりも円形スルーホールの外径の方が大きくなるということもありうる。
【００２８】
本発明の実施の形態３に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路は上記のように構成されるため、実施の形態１、２に係る印刷抵抗付きマイクロ波回路の効果に加えて、接続部でのリアクタンスを打消し、良好な反射特性を有する印刷抵抗付きマイクロ波回路を得ることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の印刷抵抗付きマイクロ波回路は、上記のように構成されているので、耐環境性に優れ、伝送性能を最適化できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による印刷抵抗付きマイクロ波回路の構成を示す図である。
【図２】多層ビルドアップ基板にこの発明の実施の形態１を応用したときの構成を示す図である。
【図３】この発明の実施の形態２による印刷抵抗付きマイクロ波回路の構成を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態３による印刷抵抗付きマイクロ波回路の構成及び原理を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態３による印刷抵抗付きマイクロ波回路の構成を示す図である。
【図６】従来の印刷抵抗付きマイクロ波回路のパターン例を示す図である。
【図７】従来の印刷抵抗付きマイクロ波回路の構成を示す図である。
【符号の説明】
１　地導体、　２　誘電体基板、　３　高周波ストリップ線路、　４　印刷抵抗部、　５　スルーホール、　６、６ａ　ランド、　１１　コア部、　１２　ビルドアップ部。
【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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