(57)【要約】本発明の伝送線路装置は、接地導体面を有する基板と１０１、基板１０１に支持されて並列配置された第一の信号導体１０２ａおよび第二の信号導体１０２ｂとを備える伝送線路装置であり、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂとを接続する少なくとも１つの追加キャパシタンス素子３０１を更に備える。追加キャパシタンス素子３０１は、第一の信号導体１０２ａと空間を介して配置される第一の追加導体３０３と、第二の信号導体１０２ｂと空間を介して配置される第二の追加導体３０５と、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体３０７とを備えている。信号伝送方向に沿って定義される第三の追加導体３０７の導体幅の最小値Ｗ３ａは、第一の追加導体３０３の長さＬ１および第二の追加導体３０５の長さＬ２のいずれの値よりも小さな値に設定され、かつ、追加キャパシタンス素子３０１の共振周波数が伝送信号の周波数よりも高い値に設定されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体面を有する基板と、前記基板に支持されて並列配置された第一の信号導体および第二の信号導体とを備える伝送線路装置であって、
前記第一の信号導体と前記第二の信号導体とを接続する少なくとも１つの追加キャパシタンス素子を更に備え、
前記追加キャパシタンス素子は、
前記第一の信号導体と空間を介して配置される第一の追加導体と、
前記第二の信号導体と空間を介して配置される第二の追加導体と、
前記第一の追加導体および前記第二の追加導体に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体と、
を備えており、
信号伝送方向に沿って定義される前記第三の追加導体の導体幅の最小値、前記第一の追加導体の長さ、および前記第二の追加導体の長さを、それぞれ、Ｗ３ａ、Ｌ１、およびＬ２とするとき、Ｗ３ａはＬ１およびＬ２のいずれの値よりも小さな値に設定され、かつ、
前記追加キャパシタンス素子の共振周波数が伝送信号の周波数よりも高い値に設定されている、伝送線路装置。
【請求項２】
前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、および前記追加キャパシタンス素子は、同一回路面上に位置している請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項３】
前記第一の信号導体および前記第二の信号導体は前記基板の表面に配置され、
前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面と前記接地導体面との間に位置している請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項４】
前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面よりも前記接地導体面に近い位置に設けられている請求項３に記載の伝送線路装置。
【請求項５】
前記第一の追加導体の長さＬ１と前記第二の追加導体の長さＬ２とが相互に等しく、
前記第一の追加導体の中点と前記第二の追加導体の中点とが前記第三の追加導体によって接続され、
前記第三の追加導体が前記第一の追加導体と直交する請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項６】
複数の前記追加キャパシタンス素子が伝送方向に沿って配置されている請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項７】
前記複数の追加キャパシタンス素子の間隔は、伝送信号の周波数に対応する実効波長の４分の１以下に設定されている請求項６に記載の伝送線路装置。
【請求項８】
前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、前記第一の追加導体、および前記第二の追加導体は、前記基板の表面に配置されており、
前記第一の信号導体と前記第一の追加導体との間の空間、および、前記第二の信号導体と前記第二の追加導体間との間の空間の少なくとも一部は、空気の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電体によって充填されている請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項９】
前記第一の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、
前記第三の信号導体は、前記第一の信号導体ともに差動伝送線路を構成している、請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項１０】
前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第一の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第一の信号導体と空間を介して配置されている請求項９に記載の伝送線路装置。
【請求項１１】
前記第二の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、
前記第三の信号導体は、前記第二の信号導体ともに差動伝送線路を構成している、請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項１２】
前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第二の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第二の信号導体と空間を介して配置されている請求項１１に記載の伝送線路装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、マイクロ波帯、およびミリ波帯などのアナログ高周波信号、もしくはデジタル信号を伝送する伝送線路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来の伝送線路として用いられているマイクロストリップ線路の断面構成を図１５（ａ）に示す。図１５（ａ）において、誘電体または半導体からなる基板１０１の上に信号導体１０２が形成されており、基板１０１の裏面には接地導体層１０５が形成されている。このマイクロストリップ線路に高周波電力が入力されると、信号導体１０２から接地導体層１０５の方向へ電界が生じ、電気力線に垂直に信号導体１０２を囲む方向に磁界が生じ、この電磁界が信号導体１０２の幅方向と直交する長さ方向へ高周波電力が伝播する。なお、マイクロストリップ線路において、信号導体１０２や接地導体層１０５は必ずしも基板１０１の表面や裏面に形成される必要はなく、基板１０１を多層回路基板として実現すれば、回路基板の内層導体面内に形成することが可能である。【０００３】  以上説明したのは、シングルエンドの信号を伝送する場合の伝送線路についてであるが、図１５（ｂ）に断面図を示すように、マイクロストリップ線路構造を二本平行に配置し、それぞれに逆位相の信号を印加することにより、差動伝送線路として用いることも出来る。この場合、一対の信号導体１０２ａ、１０２ｂに逆位相の信号を与えて伝送するので、一対信号導体１０２ａ・１０２ｂの間には仮想の接地面が生じる。よって、原理的には接地導体層１０５を省略して差動伝送線路を構成することが可能であるが、実際の回路構成としては接地導体層を伴う構造で差動伝送線路が実現されることが多い。【０００４】  図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、アナログ回路や高速デジタル回路では、二本以上の信号導体１０２ａ、１０２ｂが隣接して平行に高密度に伝送線路として配置されることが多く、隣接する伝送線路の間にはクロストークが生じ、アイソレーション劣化の問題が起こる。【０００５】  特許文献１においては、クロストーク現象の原因を、伝送線路対において相互インダクタンスにより生じる負極性の誘起電圧と、相互キャパシタンスにより生じる正極性の誘起電圧との強度差であると説明している。単位長さあたりの伝送線路対の等価回路は、図１７に示すように、伝送線路の直列インダクタンスＬ、接地容量Ｃ、相互インダクタンスＭ、伝送線路間の相互キャパシタンスＣｍによって規定される。【０００６】  図１７に示す入力端子１０６ａに高周波電圧Ｖｏを入力し、信号導体１０２ａ上を進行させれば、隣接信号導体１０２ｂには相互インダクタンスに起因する誘導電圧Ｖｉと、相互キャパシタンスに起因する誘導電圧Ｖｃが生じる。ＶｉはＶｏと逆符号であり、ＶｃはＶｏと同符号である。結果として、遠端クロストーク端子１０６ｄにはＶｃ−Ｖｉの強度の遠端クロストーク電圧が生じる。高密度に信号導体が配置される一般的な条件ではＶｃはＶｉより強度が弱いので、遠端クロストーク電圧は結果的に入力電圧Ｖｏと逆符合となる。このようなクロストークの問題は、近接する伝送線路の結合線路長Ｌｃｐが伝送信号周波数における実効波長の４分の１以上の場合において顕著となる。【０００７】  特許文献１、２において、このクロストーク現象を抑圧するための方法が開示されている。いずれの場合も、追加誘導電圧Ｖａｄｄを加えＶｃを増加させることにより、ＶｉとＶｃの強度差を相殺する原理である。すなわち、伝送線路間での相互キャパシタンスを増加させるいわば追加キャパシタンス素子を新たに設けることにより、遠端クロストークを抑制する。図１８に等価回路図を示すように、図１７の伝送線路対の等価回路に、Ｃａで表される伝送線路間のキャパシタンスを新たに加えている。【０００８】  Ｃａを実現する方法については、特許文献１では具体的に二つの構成例が開示されている。図１９に示すように、第一の構成例は第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂ間に挿入するＣａを、コンデンサ３１７により実現している。第二の構成例は、伝送線路の信号導体幅をそれぞれ広げることにより、信号導体間の間隔を縮める例である。【０００９】  また、特許文献２においては、クロストーク抑制部材なる追加部品を導入した構成例を開示している。すなわち、図２０に斜視図を示すように、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂとそれぞれ面的に一部が交差する箇所を有し、その間を導体で接続する構成のクロストーク抑制部材３１９を設けている。クロストーク抑制部材３１９と第一、第二の信号導体１０２ａ、１０２ｂは交差領域においてそれぞれ十分な容量を得、その容量が直列に接続されることにより、特許文献１と同様の効果を得る。特許文献２のクロストーク抑制部材３１９の例としては、図２１（ａ）に上面図を示すような矩形形状のものや、図２１（ｂ）に上面図を示すように、第一の信号導体との交差容量領域３１３ａと、第二の信号導体との交差容量領域３１３ｂとの間に位相進行領域３１３ｃを設けるべく設計された形状のものがそれぞれ開示されており、以降の説明ではそれぞれを特許文献２の構成例１、２とする。なお、特許文献２の等価回路も同様に開示されており、図２２に示すように、特許文献１において開示された等価回路の追加キャパシタンスＣａが、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の直列回路により実現されている。特許文献２の構成例２においては、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の間に意図的にインダクタンスＬｐが加えられている。
【特許文献１】特開２００１−２５７５０９号公報
【特許文献２】特開２００４−０１５５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】  しかしながら、クロストーク抑制を図った従来の伝送線路対においては、例えば以下に示す３つの問題があり、クロストークを効果的に抑制することが不可能であった。【００１１】  第一の問題としては、特許文献１の構成例１においては、コンデンサという外付けの回路部品が新たに必要となることにより、部材および実装にコストを要するという問題があった。同様に、特許文献２において開示されるクロストーク抑制部羽も同様の問題があった。また、薄型化が進む回路において、回路基板の厚み以外にチップ部品の厚みが加算されるため、回路容積が増大するという問題が生じた。また、上記外付けチップ部品やクロストーク抑制部品なる外付け部品を高速信号が伝送する伝送線路対に使用する際には、実装のばらつき、チップ部品の特性ばらつきなどにより、伝送特性そのものにもばらつきが発生した。【００１２】  よって、第一に、本発明の伝送線路装置においては、外付け部品を使用せず、回路基板に集積化された方法でクロストーク抑制方法を実現しなければならない。高速性、機能部品との接続性の観点から、伝送線路は基板表面に形成されることが好ましいので、伝送線路と同一面である基板表面、もしくは基板の内層面へ、クロストーク抑制効果を得られるような追加キャパシタンス素子を配置することを前提にしたクロストーク抑制方法を提供しなければならない。【００１３】  第二には、特許文献１や特許文献２の教示に基づいて回路内部に追加キャパシタンス素子を配置すると、理想的な等価回路ではクロストーク特性が改善されるはずなのに、実際の回路においては特性の改善が困難であるという問題があった。よって、第二に、本発明の伝送線路装置では、特許文献１や特許文献２の原理において不完全な点を解明し、現実の回路においてクロストーク抑制効果を実現しなければならない。【００１４】  第三には、特許文献１において示された、信号線路の線路幅を局所的に増大させて配線間の相互キャパシタンスを増大させる方法においては、線路の特性インピーダンスの変化をまねくため通過特性が劣化するという問題があった。よって、第三に、本発明の伝送線路装置では通過特性を劣化させない構造が実現されねばならない。【００１５】  本発明は、上記問題を解決するため、追加部品が不要な方法で、回路要素の有する寄生成分の影響を考慮した上で、現実回路上でのクロストーク特性を改善する手段を講じ、通過特性を劣化させることなき伝送線路装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】  本発明の伝送線路装置は、接地導体面を有する基板と、前記基板に支持されて並列配置された第一の信号導体および第二の信号導体とを備える伝送線路装置であって、前記第一の信号導体と前記第二の信号導体とを接続する少なくとも１つの追加キャパシタンス素子を更に備え、前記追加キャパシタンス素子は、前記第一の信号導体と空間を介して配置される第一の追加導体と、前記第二の信号導体と空間を介して配置される第二の追加導体と、前記第一の追加導体および前記第二の追加導体に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体とを備えており、信号伝送方向に沿って定義される前記第三の追加導体の導体幅の最小値、前記第一の追加導体の長さ、および前記第二の追加導体の長さを、それぞれ、Ｗ３ａ、Ｌ１、およびＬ２とするとき、Ｗ３ａはＬ１およびＬ２のいずれの値よりも小さな値に設定され、かつ、前記追加キャパシタンス素子の共振周波数が伝送信号の周波数よりも高い値に設定されている。【００１７】  好ましい実施形態において、前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、および前記追加キャパシタンス素子は、同一回路面上に位置している。【００１８】  好ましい実施形態において、前記第一の信号導体および前記第二の信号導体は前記基板の表面に配置され、前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面と前記接地導体面との間に位置している。【００１９】  好ましい実施形態において、前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面よりも前記接地導体面に近い位置に設けられている。【００２０】  好ましい実施形態において、前記第一の追加導体の長さＬ１と前記第二の追加導体の長さＬ２とが相互に等しく、前記第一の追加導体の中点と前記第二の追加導体の中点とが前記第三の追加導体によって接続され、前記第三の追加導体が前記第一の追加導体と直交する。【００２１】  好ましい実施形態において、複数の前記追加キャパシタンス素子が伝送方向に沿って配置されている。【００２２】  好ましい実施形態において、前記複数の追加キャパシタンス素子の間隔は、伝送信号の周波数に対応する実効波長の４分の１以下に設定されている。【００２３】  好ましい実施形態において、前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、前記第一の追加導体、および前記第二の追加導体は、前記基板の表面に配置されており、前記第一の信号導体と前記第一の追加導体との間の空間、および、前記第二の信号導体と前記第二の追加導体間との間の空間の少なくとも一部は、空気の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電体によって充填されている。【００２４】  好ましい実施形態において、前記第一の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、前記第三の信号導体は、前記第一の信号導体ともに差動伝送線路を構成している。【００２５】  好ましい実施形態において、前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第一の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第一の信号導体と空間を介して配置されている。【００２６】  好ましい実施形態において、前記第二の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、前記第三の信号導体は、前記第二の信号導体ともに差動伝送線路を構成している。【００２７】  好ましい実施形態において、前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第二の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第二の信号導体と空間を介して配置されている。
【発明の効果】
【００２８】  本発明の伝送線路装置では、従来の伝送線路装置においてクロストーク抑制効果を充分に発揮できなかった追加キャパシタンス素子を用いる代わりに、接地キャパシタンスを低減する新規構造を備える追加キャパシタンス素子を採用することにより、クロストークを実際に効果的に抑制することが可能になる。【００２９】  また、本発明では、追加キャパシタンス素子をチップ部品ではなく集積素子として構成できるため、設計時にチップ部品のばらつきを考慮する必要がなく、コスト的にも回路容積的にも特性的にも有利な伝送線路装置を実現することができる。【００３０】  更に、線路幅を局所的に増大させ線路同士を近接させる従来の伝送線路装置でのクロストーク低減方法と比較しても、信号の通過特性劣化を低減できるという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】（ａ）は、本発明による伝送線路装置の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、その部分拡大上面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスに該当しない回路構造の上面図である。
【図３】本発明の伝送線路装置の等価回路を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスに該当しない回路構造の上面図、（ｃ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスに該当する回路構造の上面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスの上面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスの上面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図、（ｂ）は、本発明の実施形態の断面構造図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図である。
【図１１】従来例１のクロストーク強度の周波数依存性を示す図である。
【図１２】従来例１と実施例１における、クロストーク強度の周波数依存性を示す図である。
【図１３】（ａ）は、従来例３と実施例３における、差動端子への差動信号入力時の、遠端クロストーク端子での差動信号出力強度の周波数依存性を示す図、（ｂ）は、従来例３と実施例３における、差動端子への差動信号入力時の、遠端クロストーク端子での同相信号出力強度の周波数依存性を示す図である。
【図１４】実施例３、３Ａ、３Ｂにおける、差動端子への差動信号入力時の、通過端子での同相信号出力強度の周波数依存性を示す図である。
【図１５】従来の伝送線路の伝送線路断面構造を示す図であって、（ａ）は、シングルエンド伝送の場合を示す図、（ｂ）は、差動信号伝送の場合を示す図である。
【図１６】（ａ）は、信号導体が平行に複数本配置された回路の断面構造図、（ｂ）は、信号導体が平行に複数本配置された回路の上面図である。
【図１７】伝送線路対の等価回路図である。
【図１８】特許文献において開示された伝送線路対の等価回路図である。
【図１９】特許文献１においてＣａを実現するために開示された伝送線路対の模式図である。
【図２０】特許文献２において開示された伝送線路対の斜視図である。
【図２１】特許文献２のクロストーク抑制部材３１９の例を示す図である。
【図２２】特許文献１において開示された等価回路の追加キャパシタンスＣａの箇所が、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の直列回路により実現されている図である。
【図２３】（ａ）は、基板内部に追加キャパシタンス素子を設けた本発明の伝送線路装置の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、そのＡ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００３２】  １０１  回路基板
１０２  信号導体
１０２ａ  第一の信号導体
１０２ｂ  第二の信号導体
１０２ｃ  第三の信号導体
１０２ｄ  第一の信号導体と第二の信号導体により構成される差動伝送線路
１０５  接地導体
１０６ａ、ｂ、ｃ、ｄ  測定端子
３０１  追加キャパシタンス素子
３０３  第一の追加導体
３０５  第二の追加導体
３０７  第三の追加導体
３０９  第一の追加導体と第三の追加導体の接続点
３１１  第二の追加導体と第三の追加導体の接続点
３１３ａ  クロストーク抑制部材の第一の信号導体との交差容量領域
３１３ｂ  クロストーク抑制部材の第二の信号導体との交差容量領域
３１３ｃ  位相進行領域
３１５  導体
３１７  コンデンサ
３１９  クロストーク抑制部材
３２１  第二の誘電体、追加誘電体
３２５  信号伝送方向
３４１  第一の追加導体の開放終端
３４３  第二の追加導体の開放終端
Ｈ  基板厚
Ｗ    信号導体の配線幅
Ｗ１  第一の信号導体の配線幅
Ｗ２  第二の信号導体の配線幅
Ｗ３  信号伝送方向に沿って定義される第三の信号導体の配線幅
Ｗ３ａ  Ｗ３の最小値
Ｌ１  第一の信号導体の信号伝送方向に沿った長さ
Ｌ２  第二の信号導体の信号伝送方向に沿った長さ
Ｌ３  第一の信号導体と直交した方向の長さとして定義される第三の信号導体の長さ
Ｌ１ａ  開放終端３４１から接続点３０９までの距離
Ｌ２ａ  開放終端３４３から接続点３１１までの距離
Ｇ  信号導体間の間隙幅
Ｄ  信号導体の配置間隔
Ｌｃｐ  結合線路長
Ｃ  接地キャパシタンス
Ｌ  インダクタンス
Ｃｍ  相互キャパシタンス
Ｍ  相互インダクタンス
Ｃａ  追加されるキャパシタンス
Ｃｇ  第三の追加導体において生じる接地キャパシタンス
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】  本発明の伝送線路装置では、追加キャパシタンス素子を伝送線路対間に挿入してクロストークを抑圧する。追加キャパシタンス素子を用いる点では、上述した従来の伝送線路装置と同様であるが、本発明では、追加キャパシタンス素子が集積化に適した構成を有しているため、伝送線路の形成工程を利用して一体的に作製することが可能になる。このため、外付け部品のキャパシタを使用する従来の伝送線路装置に比べて、製造コストおよび回路占有容積が低減されるとともに、外付け部品との接続に伴って生じやすい特性ばらつきの問題も解決することができる。【００３４】  本発明者は、従来無視されてきた追加キャパシタンス素子と接地導体との間に生じる接地キャパシタンスに着目し、従来技術で追加キャパシタンス素子を基板上に配置した場合にクロストークを効果的に抑圧できない重要な原因が接地キャパシタンスにあることを明らかとした。本発明では、このような接地キャパシタンスを低減しているため、現実の装置でクロストーク特性を改善できる。また、本発明では、信号導体の形状を変化させずにクロストーク抑圧効果を実現するため、信号線路の信号通過特性を劣化させる要因が発生しない。【００３５】  まず、図１（ｂ）および図１（ｃ）を参照しながら、本発明による伝送線路装置の第一の実施形態を説明する。図１（ａ）は、本実施形態における伝送線路装置の斜視模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）内の点線で示す部位の拡大上面図である。【００３６】  本実施形態においては、回路基板１０１を用いて形成された第一の伝送線路と第二の伝送線路との間に、それぞれと容量を介して結合する追加キャパシタンス素子３０１が配置されている。最良の形態において追加キャパシタンス素子３０１はＨ字型の形状を有している。【００３７】  第一の伝送線路は第一の信号導体１０２ａと接地導体１０５から構成され、第二の伝送線路は第二の信号導体１０２ｂと接地導体１０５から構成される。両伝送線路の接地導体は、本実施形態では一枚の導体層で共有される。図示されている例では、接地導体１０５が回路基板１０１の裏面に形成されているが、接地導体１０５は、回路基板１０１の内部に位置する内層面から形成されていてもよい。【００３８】  以下、本実施形態の伝送線路装置の構成をより詳しく説明する。【００３９】  追加キャパシタンス素子３０１は、図１（ｂ）に示すように、第一の伝送線路１０２ａに最近接する第一の追加導体３０３と、第二の伝送線路１０２ｂに最近接する第二の追加導体３０５とを含む。第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５は、第三の追加導体３０７によって接続される。第三の追加導体３０７は、信号伝送方向３２５に対して直交する長さを有している。第三の追加導体３０７の配線幅Ｗ３を、前記信号伝送方向３２５に沿った導体の幅として定義すると、Ｗ３の最小値Ｗ３ａは、第一の追加導体３０３の信号伝送方向３２５に平行な長さＬ１、第二の追加導体３０５の信号伝送方向３２５に平行な長さＬ２のどちらよりも小さい値をとる。すなわち、Ｗ３ａ＜Ｌ１、Ｌ２である。【００４０】  以上の条件を加えない場合、追加キャパシタンス素子３０１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような好ましくない形状を有し得る��とになる。【００４１】  第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５が平行に配置され、且つ、仮にＬ１≠Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）であった場合、好ましくない追加キャパシタンス素子における第三の追加導体３０７の形状は、図２（ａ）に示すようにＷ３ａ＝Ｌ１で、第一の追加導体を上辺、第二の追加導体を下辺とする台形形状となる。【００４２】  また、仮にＬ１＝Ｌ２であった場合には、図２（ｂ）に示すようにＷ３ａ＝Ｌ１＝Ｌ２となり、好ましくない追加キャパシタンス素子における第三の追加導体３０７の形状は、第一の追加導体３０３を上辺、第二の追加導体３０５を下辺とする平行四辺形となる。【００４３】  更に、仮にＬ１＝Ｌ２であって、且つ、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５が互いに信号伝送方向３２５に直交する方向に平行移動の関係にある場合、図２（ｃ）に示すように好ましくない追加キャパシタンス素子における第三の追加導体３０７の形状は、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５を対向する辺とする、長方形形状となる。しかし、これらの形状の追加キャパシタンス素子は、本発明や特許文献１、２が目的とする遠端クロストーク低減効果を効果的に発現することが出来ない。これは、図１８に示す、特許文献１や特許文献２の構成例１に対して開示された等価回路図では、第三の追加導体が果たす役割や、第三の追加導体が有する寄生回路パラメータが正しく示されていないからである。【００４４】  図３に示す等価回路は、本実施形態における送線路対の単位長さあたりの等価回路図である。伝送線路１０２ａ、１０２ｂの間に電磁気的に挿入された追加キャパシタンス素子３０１は、特許文献１、２に開示された追加キャパシタンス素子と同様に、伝送線路間をキャパシタンスで接続した回路として機能する。すなわち、通常の伝送線路に生じている誘導性のクロストーク電圧Ｖｉと容量性のクロストーク電圧Ｖｃの差を相殺するように、ＶｉとＶｃの差信号と逆位相の信号Ｖａｄｄを作り出す機能を果たす。【００４５】  より詳しく説明すると、上記キャパシタンスは、二つのキャパシタンスＣ１、Ｃ２を直列に接続したキャパシタンスである。Ｃ１は第一の伝送線路１０２ａと第一の追加導体３０３の間に発生するキャパシタンスであり、Ｃ２は第二の伝送線路１０２ｂと第二の追加導体３０５の間に発生するキャパシタンスである。しかし、図３においては、図中点線で示すように、二伝送線路間を接続するＣ１、Ｃ２の間に、特許文献１、２には開示されていない接地キャパシタンスＣｇを新たに追加している。接地キャパシタンスＣｇは、追加キャパシタンス素子において特に第三の追加導体部位に発生する寄生成分である。この接地キャパシタンスＣｇは、第三の追加導体を介して第一の追加導体と第二の追加導体との間を移動する信号に対して位相を回転させる役割を果たす。【００４６】  なお、従来の等価回路図（図２２）に示されていた通常の伝送線路が有する単位長さあたりのインダクタンスＬ、単位長さあたりの接地キャパシタンスＣ、相互インダクタンスＭ、相互キャパシタンスＣｍは、図３では簡略化のため省略している。【００４７】  従来、追加キャパシタンス素子の回路成分としては、第一の容量Ｃ１、第二の容量Ｃ２のみが考慮されており、これらにより、クロストーク強度低減を実現することができると考えられていた。すなわち、通常の伝送線路に存在するクロストーク信号と逆位相の信号を追加キャパシタンス素子に新たに生じさせることにより、クロストークが相殺されると考えられていた。【００４８】  例えば特許文献２には、等価回路を用いて行ったシミュレーション結果が開示されているが、その等価回路において接地キャパシタンスＣｇは全く考慮されてない。現実には、接地キャパシタンスＣｇが未考慮な状態での等価回路シミュレーションによって得られたクロストーク抑制効果は発現できない。これは、接地キャパシタンスＣｇが存在することにより、ＶａｄｄはＶｉとＶｃの差信号と逆位相の関係を維持できなくなるからである。【００４９】  特許文献１では、回路特性が回路シミュレーションで導出されたものかどうかは明示されていないが、接地キャパシタンスＣｇについては全く言及されていない。また、図２２に示す特許文献２の構成例２の等価回路では、寄生回路パラメータとして、第三の追加導体に相当する箇所にインダクタンスを仮定しているものの、それは接地キャパシタンスＣｇとは全く異なるため、本発明と同様の効果を発現することはできない。【００５０】  本発明では、上記原理に基づき、接地キャパシタンスＣｇが低減される構成を備えた追加キャパシタンス素子を採用する。【００５１】  第一の追加導体３０３と、第二の追加導体３０５が果たす役割は、従来の追加キャパシタンス素子における役割と変わりない。等価回路上で必要とされるＣ１、Ｃ２の値は、従来の追加キャパシタンス素子の場合と比べて変化しないからである。よって、第一の追加導体３０３の長さＬ１と第二の追加導体３０５の長さＬ２は、従来の伝送線路対と比べて短くすることはできない。よって、追加キャパシタンス素子において接地キャパシタンスＣｇを低減するためには、第三の追加導体３０７の構成を最適化することにより、接地導体１０５と対向する面積を低減する必要がある。【００５２】  追加キャパスタンス素子が設けない場合において接地キャパシタンスＣｇが追加キャパシタンス素子３０１の特性に悪影響を与えるような構成を有するときに、追加キャパシタンス素子の導入効果が大きくなる。接地キャパシタンスＣｇは、接地導体１０５と第三の追加導体３０７との間に発生する容量なので、接地導体１０５と第三の追加導体３０７との距離が近づくほど、接地キャパシタンスＣｇを無視できなくなる。逆に、追加キャパシタンス素子３０１から接地導体１０５までの距離が第一の信号導体１０２ａから接地導体１０５までの距離よりも長くなる構成では、接地キャパシタンスＣｇは相対的に小さくなる。従って、そのような構成に比べると、第一の信号導体１０２ａおよび追加キャパシタンス素子３０１が同一回路面内に配置される構成や、あるいは、追加キャパシタンス素子３０１から接地導体１０５までの距離が第一の信号導体１０２ａから接地導体１０５までの距離よりも短くなる構成において、本発明の効果が顕著に現れることになる。【００５３】  図２３は、回路基板１０１の内部（回路内層面）に追加キャパシタンス素子３０１が形成された伝送線路装置を示している。図２３（ａ）は、伝送線路装置の斜視透過図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の点線ＡＢで切断した断面を示す図である。【００５４】  回路小型化のため、回路基板１０１の表面だけでなく、回路基板１０１の内部にも配線構造を形成することが行われている。回路基板１０１の内部に配線構造を形成する場合、その配線構造を形成するための製造工程を利用して、追加キャパシタンス素子３０１を形成することが可能である。このため、図２３に示すように、基板の内層面に追加キャパシタンス素子を配置することは、特殊な製造プロセスを導入することなく、容易に実現できる。【００５５】  一般に伝送線路装置においては、高速信号を伝送するために伝送線路の実効誘電率を低減させることが好ましく、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂは、それぞれ回路基板１０１の表面に形成されることが現実的である。また、機能素子との電気的な接続を容易とするためにも、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂは、回路基板１０１の表面に形成されることが好ましい。以上の理由から、第一の信号導体１０２ａや第二の信号導体１０２ｂの方が追加キャパシタンス素子よりも接地導体１０５に近接するような構成（特許文献２）は現実的ではない。【００５６】  本発明の好ましい実施形態では、追加キャパシタンス素子を第一の信号導体１０２ａおよび第二の信号導体１０２ｂが配置される回路基板１０１の表面に配置するか、あるいは、回路の内層面（回路基板の内部）に配置する。このような構成を採用すると、接地キャパシタンスＣｇが相対的に大きくなるため、本発明の効果が顕著になる。【００５７】  なお、第三の追加導体３０７の本数は一本だけに限定される。すなわち、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５の両導体にそれぞれ接続される導体の本数は一本だけに限定される。図４（ａ）に示すように、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５に共に接続される導体３１５の本数が二本の場合、本発明の目的が充分に達成されなくなる。これは、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５と導体３１５が形成する閉回路ループが、第一、もしくは第二の伝送線路を伝送する高周波信号の磁界と強く結合するおそれがあるからである。【００５８】  また、図４（ｂ）に示すような形状の導体も、本発明では採用されない。すなわち、図４（ｂ）に示される例では、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５とを接続する導体３１５が途中で分岐され、第二の追加導体３０５に対して２箇所で接続されている。その結果、追加導体により閉回路ループが形成される点では図４（ａ）の構成例と変わりなく、本発明の目的を充分に達成できなくなる。【００５９】  一方、図４（ｃ）に示すような形状の導体構造は、本発明で採用可能である。すなわち、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５の両追加導体と一点ずつで接続される第三の追加導体３０７は、図４（ｃ）の構造内には一本しか含まれていない。導体３１５（便宜上、「第四の追加導体」と称する。）は、第二の追加導体３０５とは接続されているが、第一の追加導体３０３とは接続されていないので、導体構造内には閉回路ループが実現せず、本発明の追加キャパシタンス素子が果たす機能は阻害されない。しかし、第三の追加導体３０７以外の導体（例えば、導体３１５）が本発明の追加キャパシタンス素子に導入される積極的な効果は、本発明においては無い。むしろ、導体３１５を追加することにより、追加キャパシタンス素子が有する共振周波数の低下、本発明の伝送線路装置の使用帯域の制限効果を生じるため、図５に示すように、第三の追加導体３０７以外の導体が第一の追加導体３０３や第二の追加導体３０５に接続されない追加キャパシタンス素子の採用が好ましい。【００６０】  本発明における追加キャパシタンス素子のサイズは、伝送帯域で共振しないように設定される。共振状態においては、第一の伝送線路、第二の伝送線路を伝送する高周波信号のうちの共振周波数と一致する周波数の信号成分が、追加キャパシタンス素子を介して空間へ不要輻射を起こすおそれがあり、好ましくない。【００６１】  また、共振状態における追加キャパシタンス素子を介した伝送線路間のクロストーク特性劣化も回避することが求められる。図５（ａ）に示す例において、第一の追加導体３０３の開放終端点３４１から、第一の追加導体３０３と第三の追加導体３０７の接続点３０９、第三の追加導体３０７、および、第三の追加導体３０７と第二の追加導体３０５との接続点３１１を経由して、第二の追加導体３０５の開放終端点３４３に達するまでの長さをＬｒｅｓとする。Ｌｒｅｓは以下の式で表される。【００６２】  Ｌｒｅｓ＝Ｌ１ａ＋Ｌ３＋Ｌ２ａ【００６３】  ここで、Ｌ１ａは、第一の追加導体３０３の開放終端点３４１から第一の追加導体３０３に沿って、第一の追加導体３０３と第三の追加導体３０７の接続点３０９までの距離である。同様に、Ｌ２ａは、第二の追加導体３０５の開放終端点３４３から第二の追加導体３０５に沿って、第二の追加導体３０５と第三の追加導体３０７の接続点３１１までの距離である。【００６４】  長さＬｒｅｓが実効波長の２分の１に相当したとき、２分の１波長共振が発生する。例えば、Ｌ３の長さが実効波長に比べて十分に短いと仮定すると、Ｌ１ａとＬ２ａの和が共振器長に相当する。共振器長は２分の１波長未満に設定されなければならない。追加キャパシタンス素子の形状は、上記共振現象が伝送周波数帯域において生じないように設定される。【００６５】  通常、第一の追加導体３０３には二箇所の開放終端点が存在しえるが、以下の関係が成立する。【００６６】  Ｌ１ａ≧０．５×Ｌ１【００６７】  接続点３０９が第一の追加導体３０３の中点にある場合は上式では等号が成立する。図５（ａ）の例のように、接続点３０９が第一の追加導体３０３の中点にない場合は、接続点３０９から距離が遠い側の開放終端点３４１を基準にして、Ｌ１ａを定義する。第二の追加導体３０５とＬ２ａの関係も同様であり、下記の関係が成立する。【００６８】  Ｌ２ａ≧０．５×Ｌ２【００６９】  上式から明らかなように、接続点３０９が第一の追加導体の中点に設定されることがＬ１ａを最も短くする。同様に、接続点３１１を第二の追加導体の中点に設定すれば、Ｌ１ｂを最も短くすることができる。よって、接続点３０９が第一の追加導体３０３の中点に設定され、且つ、接続点３１１が第二の追加導体３０５の中点に設定されるときに、最も低い共振周波数が得られる。【００７０】  上記議論で無視した第三の追加導体３０７は、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５に直交し、かつ、最短距離で接続するときに、共振周波数を最も低くする。このときの追加キャパシタンス素子は、図５（ｂ）に示すように、アルファベットの大文字のＨの形状を有することになる。【００７１】  以上の説明から、接続点３０９や接続点３１１がそれぞれ第一、第二の追加導体３０３・３０５の開放終端箇所に設定されれば、共振周波数の低下を招くことが分かる。例えば、図６（ａ）に示す例では、片仮名のＵの字状に追加キャパシタンス素子が設定されることにより、Ｌ１ａ＝Ｌ１、Ｌ２ａ＝Ｌ２となってしまうため使用帯域が制限されることになる。また、図６（ｂ）に示す例では、図６（ａ）の例と比較してもさらに第三の追加導体３０７の電気長の分だけ共振周波数の低下が生じてしまうため、図５（ｂ）の形態の追加キャパシタンス素子と比較すると好ましくない形態となる。共振周波数を向上させ、使用帯域を拡大するためには、アルファベットのＨ字型の形状を採用することが、最も好ましい。【００７２】  追加キャパシタンス素子は、伝送方向に沿って複数設けられていてもよい。信号伝送方向に連続して配置される複数の追加キャパシタンス素子の形状は、相互に異なっていてもよい。しかし、各追加キャパシタンス素子の最も好ましい形状は、図５（ｂ）に示すようにＨ字型であるため、Ｈ字型の追加キャパシタンス素子が配列されることが最も好ましい。【００７３】  追加キャパシタンス素子間の距離は、伝送帯域の信号周波数における実効波長の４分の１未満に設定される。この条件が満たされることにより、単位長さに生じるクロストーク信号が効果的に低減される。【００７４】  また、例えば基板表面に第一の信号導体１０２ａや追加キャパシタンス素子が全て形成される一般的な構成の場合、第一の信号導体１０２ａと第一の追加導体３０５の間の空間を、空気から誘電体へと置換することも可能である。【００７５】  図７（ａ）は、本発明の別の実施形態の上面透視模式図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中の線分ＡＢでの断面構造図である。図７に点線で示すように、第一の信号導体１０２ａと第一の追加導体３０３、第二の信号導体１０２ｂと第二の追加導体３０５間の、通常は誘電率が１である空気により満たされている空間を、誘電率が１よりも高い値をもつ誘電体３２１により置換することにより、追加キャパシタンス素子のＣ１、Ｃ２を増大させることができるので好ましい。プリント基板の配線プロセスでは、実装指定箇所以外での導通を防ぐため、エポキシなどの樹脂がレジスト材として、基板表面に形成することが容易に可能となっている。また、半導体プロセスにおいても、ポリイミドなどの樹脂材が、製造プロセス工程内で頻繁に使用されている。誘電体３２１としては、これらの材料を使用することで、容易にＣ１、Ｃ２を増大せしめることが出来る。【００７６】  以上、本発明の伝送線路装置について、シングルエンドの信号を伝送する実施形態を説明してきたが、差動信号を伝送するシステムにも本発明を適用することができる。本発明によれば、図８（ａ）および図８（ｂ）���示すように、第三の信号導体１０２ｃを第一の信号導体１０２ａの近傍に設け、第一の信号導体１０２ａと第三の信号導体１０２ｃとから差動伝送線路１０２ｄを構成してもよい。この場合、追加キャパシタンス素子３０１の働きにより、差動伝送線路１０２ｄと、第二の信号導体１０２ｂ（他の伝送線路）との間のクロストークを抑制することが可能である。【００７７】  図８（ｂ）に示すように、差動伝送線路１０２ｄを構成する二本の信号導体１０２ａ、１０２ｃの中で第二の信号導体１０２ｂと最も近接しているのは、第一の信号導体１０２ａである。このため、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂとの間に追加キャパシタンス素子３０１を配置する。三本の信号導体１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの中で最も近接している伝送線路間のクロストークが差動伝送線路間のクロストーク特性を制限するので、近接する伝送線路間に追加キャパシタンス素子３０１を配置すれば、差動伝送線路１０２ｄとシングルエンド伝送線路（第二の信号導体１０２ｂ）との間のクロストーク特性を改善できる。【００７８】  シングルエンド信号伝送系の実施形態と同様に、追加キャパシタンス素子３０１は、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５と、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体３０７とを備えている。【００７９】  なお、図８（ｂ）に示す例では、差動伝送線路１０２ｄが第一の追加導体３０３に近接する側に配置されているが、第三の信号導体１０２ｃを第二の信号導体１０２ｂの近傍に形成することにより、第三の信号導体１０２ｃと第二の信号導体１０２ｂとからなる差動伝送線路１０２ｄを第二の追加導体３０５に近接する側に配置しても良い。また、４本の信号導体を用いて第一および第二の差動伝送線路を形成し、第一の差動伝送線路と第二の差動伝送線路との間に上記の追加キャパシタンス素子を配置してもよい。【００８０】  図９（ａ）は、本実施形態に係る伝送線路装置の更に他の構成例を示す。差動伝送は、二本の完全に対称な線路を用いることにより初めてその特性を発揮することができる伝送方式であるため、二本の線路に非対称性が存在すると、入力した差動信号は同相信号へと変換されてしまい、ノイズや不要輻射の原因となる。そこで、図９に示す伝送線路装置では、第一の差動伝送線路１０２ｄと第二の信号導体１０２ｂの間に第一の追加キャパシタンス素子３０１を配置するだけでなく、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して第二の追加キャパシタンス素子３０１と鏡面対称な配置関係にある第二の追加キャパシタンス素子３０１ａを配置し、同相モードへの不要変換をも抑制する。より詳しくは、追加キャパシタンス素子３０１ａは、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して、第一の追加導体３０３と鏡面対称な関係にある第一の追加導体３０３ａと、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して、第二の追加導体３０５と鏡面対称な関係にある第二の追加導体３０５ａと、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して、第三の追加導体３０７と鏡面対称な関係にある第三の追加導体３０７ａから構成される。【００８１】  また、図１０に示すように、第二の追加キャパシタンス素子３０１ａの一部が削除されても、本発明の伝送線路装置における差動伝送線路対は同相モード低減効果を発現することが可能である。追加キャパシタンス素子３０１ａの中で、第一の差動伝送線路１０２ｄにもっとも近接しているのは第一の追加導体３０３ａである。よって、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して追加キャパシタンス素子３０１と鏡面対称配置関係を築くべき追加キャパシタンス素子３０１ａの最低限の構造は、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して第一の追加導体３０３と鏡面対称な構造ということになる。ここで、従来の追加キャパシタンス素子と比べ、本発明の追加キャパシタンス素子３０１が第三の追加導体３０７での接地キャパシタンスを減じたことの優位性が再び発揮される。すなわち、本発明の伝送線路装置では、第三の追加導体３０７で接地キャパシタンスがあらかじめ減じられているので、第一の信号導体１０２ａから臨む追加キャパシタンス素子３０１の特性には第三の追加導体３０７部分の特性が反映されにくくなっている。よって、追加キャパシタンス素子３０１ａ、３０１ｂから、第三の追加導体３０７に対応する鏡面対称構造を減じてしまっても、従来の追加キャパシタンス素子の場合と比較しても、同相モードが発生しにくくなる。【００８２】  なお、上記実施形態では、差動伝送線路とシングルエンド伝送線路との間のクロストークを抑制しているが、本発明によれば、差動伝送線路間のクロストークを抑制することも可能である。
【実施例】
【００８３】  実施例として、誘電率３、総厚１５０ミクロンの誘電体基板の表面上を回路基板として、本発明の実施例および従来例に相当する伝送線路構造を作製した。裏面は全て厚さ４０ミクロンの銅配線により全面を導体化し、接地導体とした。また、基板表面も全面を厚さ４０ミクロンの銅配線で導体化した後、ウェットエッチングで部分的に導体を除去することにより、パターンを形成した。【００８４】  特性インピーダンスが５０オームに相当する条件として、信号導体の線路幅が３５０ミクロンのマイクロストリップ線路を二本並列に配置して、それぞれをシングルエンド信号伝送系の第一の伝送線路と第二の伝送線路とし、伝送線路間のクロストーク特性を、３０ＧＨｚまでの周波数帯域で測定した。【００８５】  結合線路長Ｌｃｐは１ｃｍであり、４端子の高周波測定で特性を評価した。追加キャパシタンス素子の有無、追加キャパシタンス素子のパラメータが異なる実施例、比較例を作製し、特性比較を行った。線路間隔Ｇは線路幅の二倍の７００ミクロンに設定した。従来例１では追加キャパシタンス素子を一切配置しなかった。【００８６】  一方、図２（ｃ）に示す形状の矩形追加キャパシタンス素子を二線路間に導入した従来例２を作製した。線路の縁と追加キャパシタンス素子間の間隔は８０ミクロンとした。追加キャパシタンス素子は第一の追加導体から第二の追加導体の総導体幅が５８０ミクロンで、信号伝送方向の導体長さＬ１＝Ｌ２は１．９ミリであった。追加キャパシタンス素子は２ミリ周期で、長さ方向に５つ並べて配置した。追加キャパシタンス素子間の間隙は１００ミクロン設定であった。【００８７】  図１１は、従来例１のクロストーク特性の周波数依存性を示している。周波数が高くなるほど、クロストーク特性が単調に劣化することが確認された。また、従来例２は、従来例１の構造に追加キャパシタンス素子を新たに導入したにも関わらず、クロストーク改善効果を殆ど得ることができなかった。例えば、１０ＧＨｚにおいて従来例１のクロストーク強度はマイナス２２．７ｄＢ、従来例２のクロストーク強度はマイナス２２．４ｄＢであって、特性は０．３ｄＢ劣化した。測定した全周波数帯域にわたって、従来例２の特性と従来例１の特性との差異は±０．５ｄＢ以内に収まった。【００８８】  一方、図１２は、従来例１を比較対象とした実施例１でのクロストーク強度の抑圧量の周波数依存性を示している。実施例１は、従来例２における追加キャパシタンス素子を図５（ｂ）に示すようなＨ字型へと置換した伝送線路装置である。第三の追加導体３０７は第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５のそれぞれ中点同士を接続した。第三の追加導体の線路幅Ｗ３は８０ミクロンとした。第一の追加導体の線路幅Ｗ１、第二の追加導体の線路幅Ｗ２も同様に８０ミクロンとした。実施例１は、測定した全周波数帯域にわたって、従来例１よりも良好なアイソレーション特性を示し、本発明の有利な効果が示された。例えば、１０ＧＨｚにおける実施例１のクロストーク強度はマイナス２９．４ｄＢで、従来例１より６．７ｄＢもの特性改善が得られた。なお、さらに高い周波数帯域まで測定を行った結果、本実施例で採用した追加キャパシタンス素子の共振周波���は３７．５ＧＨｚであることが確認された。【００８９】  次に、実施例１での追加キャパシタンス素子におけるＷ３の値を５００ミクロン、１０００ミクロン、１５００ミクロンへと変更した実施例１Ａから１Ｃを作製した。実施例１と実施例１Ａ、１Ｂ、１Ｃの１０ＧＨｚでの従来例１に対するクロストーク抑圧強度の比較を表１にまとめた。【００９０】
【表１】
2006134874.tif 000002
【００９１】  １０ＧＨｚでのクロストーク特性強度は、実施例１Ａがマイナス２５．８ｄＢ、実施例１Ｂがマイナス２４．１ｄＢ、実施例１Ｃがマイナス２３．４ｄＢであり、Ｃｇ低減によりクロストーク特性が改善されることが明確になった。【００９２】  次に、実施例１における追加キャパシタンス素子の形状を変更した実施例２Ａから２Ｂを作製した。追加キャパシタンス素子は全て導体幅８０ミクロンで形成した。実施例２Ａでは追加キャパシタンス素子の形状をアルファベットのＮ字型とし、実施例２Ｂでは追加キャパシタンス素子の形状を片仮名のＵの字状にした（図６（ａ）参照）。実施例１と実施例２Ａ、２Ｂの１０ＧＨｚでの従来例１に対するクロストーク抑圧強度と、共振周波数の比較を表２にまとめた。【００９３】
【表２】
2006134874.tif 000003
【００９４】  第三の追加導体において、接地キャパシタンスが減じられた実施例２Ａ、２Ｂは、いずれも良好なクロストーク抑圧が実現し、本発明の効果を示している。また、共振周波数の比較から、Ｈ字型の追加キャパシタンス素子が最も有効な構造であることがわかる。【００９５】  次に、従来例１や実施例１と同じ回路基板を用いて、差動伝送線路を二対有する従来例３と実施例３を作製し、差動伝送線路対間でのクロストーク特性を測定した。結合線路長Ｌｃｐは１ｃｍとした。差動伝送線路は線路幅２００ミクロン、線路間間隔１２０ミクロン幅の平行結合線路で実現した。差動伝送線路対間の距離は信号導体の線路幅の２倍である４００ミクロンに設定した。一切の追加キャパシタンス素子を設定しない状態の回路を従来例３とした。また、従来例３の差動伝送線路対間に実施例１と同形状のＨ字型の追加キャパシタンス素子を配置した。線路間間隙が７００ミクロンであった実施例１と比較して、実施例３は線路間間隙が４００ミクロンへ減じられているので、実施例３での追加キャパシタンス素子は、実施例１の追加キャパシタンス素子と比較して第一の追加導体と第二の追加導体は３００ミクロン近接した配置となっている。実施例３の追加キャパシタンス素子も実施例１の追加キャパシタンス素子と同様、２ｍｍ周期で５つ配置した。【００９６】  図１３には、実施例３と従来例３の特性比較を示す。差動伝送線路対においては、シングルエンド伝送系とは異なり、遠端クロストークにも２種類のスペックを改善しなければならない。図１３（ａ）に示す結果は、差動端子に差動信号を入力した際に、遠端クロストーク差動端子において差動クロストーク信号が出力された強度、図１３（ｂ）に示す結果は、差動端子に差動信号を入力した際に、遠端クロストーク差動端子において同相クロストーク信号が出力された強度、である。いずれの場合も、実施例３は従来例３より良好なクロストーク改善効果が明らかにできた。例えば、１０ＧＨｚにおいて差動クロストーク信号強度はマイナス３７．７ｄＢからマイナス６６．２ｄＢへ、同相クロストーク信号強度はマイナス３０．６ｄＢからマイナス３７．７ｄＢへ、改善された。なお、実施例３における追加クロストーク素子を、矩形状とした場合の従来例４については、従来例３と同等の特性であった。【００９７】  次に、実施例３において差動伝送線路間のみに配置した追加キャパシタンス素子群を、両差動伝送線路に対して鏡面対称な関係で、両差動伝送線路の左右に、対称となるよう配置した実施例３Ａと、実施例３において差動伝送線路間のみに配置した追加キャパシタンス素子群の中でも各差動伝送線路に対して最近接している追加導体のみを、両差動伝送線路に対して鏡面対称な関係で、両差動伝送線路の左右に、対称となるよう配置した実施例３Ｂを作製した。実施例３Ａと実施例３Ｂのクロストーク特性は図１３に示す実施例３の特性と同様であった。一方、図１４は、差動端子に差動信号を入力した際に、通過端子において出力される同相信号の強度（同相モード変換強度）を示している。回路の対称性がもっとも高い実施例３Ａが最も低い同相モード変換強度を示す。また、実施例３Ａほど回路対称性が高くないものの、実施例３���りは回路対称性が高まったことにより、実施例３Ｂでの、同相モード変換の抑圧効果が得られた。なお、従来例１の同相モード変換強度は実施例３Ａの特性とほぼ同等であった。
【産業上の利用可能性】
【００９８】  本発明の伝送線路装置は、線路間のクロストーク強度を低減し、信号を低損失で伝送させることが可能である。このため、本発明の伝送線路装置を備える高周波回路では、密配線による回路面積縮小、従来では信号漏洩が原因で困難であった回路の高速動作、回路の省電力動作を実現することができる。また、データ伝送だけでなく、フィルタ、アンテナ、移相器、スイッチ、発振器等の通信分野の用途にも広く応用でき、電力伝送やＩＤタグなどの無線技術を使用する各分野においても使用され得る。
【図１】
2006134874.tif 000004
【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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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【手続補正書】
【提出日】平成18年12月15日(2006.12.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体面を有する基板と、前記基板に支持されて並列配置された第一の信号導体および第二の信号導体とを備える伝送線路装置であって、
前記第一の信号導体と前記第二の信号導体とを接続する少なくとも１つの追加キャパシタンス素子を更に備え、
前記追加キャパシタンス素子は、
前記第一の信号導体と空間を介して配置される第一の追加導体と、
前記第二の信号導体と空間を介して配置される第二の追加導体と、
前記第一の追加導体および前記第二の追加導体に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体と、
を備えており、
信号伝送方向に沿って定義される前記第三の追加導体の導体幅の最小値、前記第一の追加導体の長さ、および前記第二の追加導体の長さを、それぞれ、Ｗ３ａ、Ｌ１、およびＬ２とするとき、Ｗ３ａはＬ１およびＬ２のいずれの値よりも小さな値に設定され、かつ、
前記追加キャパシタンス素子の共振周波数が伝送信号の周波数よりも高い値に設定されている、伝送線路装置。
【請求項２】
前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、および前記追加キャパシタンス素子は、同一回路面上に位置している請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項３】
前記第一の信号導体および前記第二の信号導体は前記基板の表面に配置され、
前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面と前記接地導体面との間に位置している請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項４】
前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面よりも前記接地導体面に近い位置に設けられている請求項３に記載の伝送線路装置。
【請求項５】
前記第一の追加導体の長さＬ１と前記第二の追加導体の長さＬ２とが相互に等しく、
前記第一の追加導体の中点と前記第二の追加導体の中点とが前記第三の追加導体によって接続され、
前記第三の追加導体が前記第一の追加導体と直交する請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項６】
複数の前記追加キャパシタンス素子が伝送方向に沿って配置されている請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項７】
前記複数の追加キャパシタンス素子の間隔は、伝送信号の周波数に対応する実効波長の４分の１以下に設定されている請求項６に記載の伝送線路装置。
【請求項８】
前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、前記第一の追加導体、および前記第二の追加導体は、前記基板の表面に配置されており、
前記第一の信号導体と前記第一の追加導体との間の空間、および、前記第二の信号導体と前記第二の追加導体間との間の空間の少なくとも一部は、空気の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電体によって充填されている請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項９】
前記第一の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、
前記第三の信号導体は、前記第一の信号導体とともに差動伝送線路を構成している、請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項１０】
前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第一の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第一の信号導体と空間を介して配置されている請求項９に記載の伝送線路装置。
【請求項１１】
前記第二の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、
前記第三の信号導体は、前記第二の信号導体とともに差動伝送線路を構成している、請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項１２】
前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第二の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第二の信号導体と空間を介して配置されている請求項１１に記載の伝送線路装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、およびミリ波帯などのアナログ高周波信号、もしくはデジタル信号を伝送する伝送線路装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の伝送線路として用いられているマイクロストリップ線路の断面構成を図１５（ａ）に示す。図１５（ａ）において、誘電体または半導体からなる基板１０１の上に信号導体１０２が形成されており、基板１０１の裏面には接地導体層１０５が形成されている。このマイクロストリップ線路に高周波電力が入力されると、信号導体１０２から接地導体層１０５の方向へ電界が生じ、電気力線に垂直に信号導体１０２を囲む方向に磁界が生じ、この電磁界が信号導体１０２の幅方向と直交する長さ方向へ高周波電力が伝播する。なお、マイクロストリップ線路において、信号導体１０２や接地導体層１０５は必ずしも基板１０１の表面や裏面に形成される必要はなく、基板１０１を多層回路基板として実現すれば、回路基板の内層導体面内に形成することが可能である。
【０００３】
以上説明したのは、シングルエンドの信号を伝送する場合の伝送線路についてであるが、図１５（ｂ）に断面図を示すように、マイクロストリップ線路構造を二本平行に配置し、それぞれに逆位相の信号を印加することにより、差動伝送線路として用いることも出来る。この場合、一対の信号導体１０２ａ、１０２ｂに逆位相の信号を与えて伝送するので、一対信号導体１０２ａ・１０２ｂの間には仮想の接地面が生じる。よって、原理的には接地導体層１０５を省略して差動伝送線路を構成することが可能であるが、実際の回路構成としては接地導体層を伴う構造で差動伝送線路が実現されることが多い。
【０００４】
図１６（ａ）および図１６（ｂ）に示すように、アナログ回路や高速デジタル回路では、二本以上の信号導体１０２ａ、１０２ｂが隣接して平行に高密度に伝送線路として配置されることが多く、隣接する伝送線路の間にはクロストークが生じ、アイソレーション劣化の問題が起こる。
【０００５】
特許文献１においては、クロストーク現象の原因を、伝送線路対において相互インダクタンスにより生じる負極性の誘起電圧と、相互キャパシタンスにより生じる正極性の誘起電圧との強度差であると説明している。単位長さあたりの伝送線路対の等価回路は、図１７に示すように、伝送線路の直列インダクタンスＬ、接地容量Ｃ、相互インダクタンスＭ、伝送線路間の相互キャパシタンスＣｍによって規定される。
【０００６】
図１７に示す入力端子１０６ａに高周波電圧Ｖｏを入力し、信号導体１０２ａ上を進行させれば、隣接信号導体１０２ｂには相互インダクタンスに起因する誘導電圧Ｖｉと、相互キャパシタンスに起因する誘導電圧Ｖｃが生じる。ＶｉはＶｏと逆符号であり、ＶｃはＶｏと同符号である。結果として、遠端クロストーク端子１０６ｄにはＶｃ−Ｖｉの強度の遠端クロストーク電圧が生じる。高密度に信号導体が配置される一般的な条件ではＶｃはＶｉより強度が弱いので、遠端クロストーク電圧は結果的に入力電圧Ｖｏと逆符合となる。このようなクロストークの問題は、近接する伝送線路の結合線路長Ｌｃｐが伝送信号周波数における実効波長の４分の１以上の場合において顕著となる。
【０００７】
特許文献１、２において、このクロストーク現象を抑圧するための方法が開示されている。いずれの場合も、追加誘導電圧Ｖａｄｄを加えＶｃを増加させることにより、ＶｉとＶｃの強度差を相殺する原理である。すなわち、伝送線路間での相互キャパシタンスを増加させるいわば追加キャパシタンス素子を新たに設けることにより、遠端クロストークを抑制する。図１８に等価回路図を示すように、図１７の伝送線路対の等価回路に、Ｃａで表される伝送線路間のキャパシタンスを新たに加えている。
【０００８】
Ｃａを実現する方法については、特許文献１では具体的に二つの構成例が開示されている。図１９に示すように、第一の構成例は第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂ間に挿入するＣａを、コンデンサ３１７により実現している。第二の構成例は、伝送線路の信号導体幅をそれぞれ広げることにより、信号導体間の間隔を縮める例である。
【０００９】
また、特許文献２においては、クロストーク抑制部材なる追加部品を導入した構成例を開示している。すなわち、図２０に斜視図を示すように、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂとそれぞれ面的に一部が交差する箇所を有し、その間を導体で接続する構成のクロストーク抑制部材３１９を設けている。クロストーク抑制部材３１９と第一、第二の信号導体１０２ａ、１０２ｂは交差領域においてそれぞれ十分な容量を得、その容量が直列に接続されることにより、特許文献１と同様の効果を得る。特許文献２のクロストーク抑制部材３１９の例としては、図２１（ａ）に上面図を示すような矩形形状のものや、図２１（ｂ）に上面図を示すように、第一の信号導体との交差容量領域３１３ａと、第二の信号導体との交差容量領域３１３ｂとの間に位相進行領域３１３ｃを設けるべく設計された形状のものがそれぞれ開示されており、以降の説明ではそれぞれを特許文献２の構成例１、２とする。なお、特許文献２の等価回路も同様に開示されており、図２２に示すように、特許文献１において開示された等価回路の追加キャパシタンスＣａが、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の直列回路により実現されている。特許文献２の構成例２においては、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の間に意図的にインダクタンスＬｐが加えられている。
【特許文献１】特開２００１−２５７５０９号公報
【特許文献２】特開２００４−０１５５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、クロストーク抑制を図った従来の伝送線路対においては、例えば以下に示す３つの問題があり、クロストークを効果的に抑制することが不可能であった。
【００１１】
第一の問題としては、特許文献１の構成例１においては、コンデンサという外付けの回路部品が新たに必要となることにより、部材および実装にコストを要するという問題があった。同様に、特許文献２において開示されるクロストーク抑制部材も同様の問題があった。また、薄型化が進む回路において、回路基板の厚み以外にチップ部品の厚みが加算されるため、回路容積が増大するという問題が生じた。また、上記外付けチップ部品やクロストーク抑制部品なる外付け部品を高速信号が伝送する伝送線路対に使用する際には、実装のばらつき、チップ部品の特性ばらつきなどにより、伝送特性そのものにもばらつきが発生した。
【００１２】
よって、第一に、本発明の伝送線路装置においては、外付け部品を使用せず、回路基板に集積化された方法でクロストーク抑制方法を実現しなければならない。高速性、機能部品との接続性の観点から、伝送線路は基板表面に形成されることが好ましいので、伝送線路と同一面である基板表面、もしくは基板の内層面へ、クロストーク抑制効果を得られるような追加キャパシタンス素子を配置することを前提にしたクロストーク抑制方法を提供しなければならない。
【００１３】
第二には、特許文献１や特許文献２の教示に基づいて回路内部に追加キャパシタンス素子を配置すると、理想的な等価回路ではクロストーク特性が改善されるはずなのに、実際の回路においては特性の改善が困難であるという問題があった。よって、第二に、本発明の伝送線路装置では、特許文献１や特許文献２の原理において不完全な点を解明し、現実の回路においてクロストーク抑制効果を実現しなければならない。
【００１４】
第三には、特許文献１において示された、信号線路の線路幅を局所的に増大させて配線間の相互キャパシタンスを増大させる方法においては、線路の特性インピーダンスの変化をまねくため通過特性が劣化するという問題があった。よって、第三に、本発明の伝送線路装置では通過特性を劣化させない構造が実現されねばならない。
【００１５】
本発明は、上記問題を解決するため、追加部品が不要な方法で、回路要素の有する寄生成分の影響を考慮した上で、現実回路上でのクロストーク特性を改善する手段を講じ、通過特性を劣化させることなき伝送線路装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明の伝送線路装置は、接地導体面を有する基板と、前記基板に支持されて並列配置された第一の信号導体および第二の信号導体とを備える伝送線路装置であって、前記第一の信号導体と前記第二の信号導体とを接続する少なくとも１つの追加キャパシタンス素子を更に備え、前記追加キャパシタンス素子は、前記第一の信号導体と空間を介して配置される第一の追加導体と、前記第二の信号導体と空間を介して配置される第二の追加導体と、前記第一の追加導体および前記第二の追加導体に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体とを備えており、信号伝送方向に沿って定義される前記第三の追加導体の導体幅の最小値、前記第一の追加導体の長さ、および前記第二の追加導体の長さを、それぞれ、Ｗ３ａ、Ｌ１、およびＬ２とするとき、Ｗ３ａはＬ１およびＬ２のいずれの値よりも小さな値に設定され、かつ、前記追加キャパシタンス素子の共振周波数が伝送信号の周波数よりも高い値に設定されている。
【００１７】
好ましい実施形態において、前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、および前記追加キャパシタンス素子は、同一回路面上に位置している。
【００１８】
好ましい実施形態において、前記第一の信号導体および前記第二の信号導体は前記基板の表面に配置され、前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面と前記接地導体面との間に位置している。
【００１９】
好ましい実施形態において、前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面よりも前記接地導体面に近い位置に設けられている。
【００２０】
好ましい実施形態において、前記第一の追加導体の長さＬ１と前記第二の追加導体の長さＬ２とが相互に等しく、前記第一の追加導体の中点と前記第二の追加導体の中点とが前記第三の追加導体によって接続され、前記第三の追加導体が前記第一の追加導体と直交する。
【００２１】
好ましい実施形態において、複数の前記追加キャパシタンス素子が伝送方向に沿って配置されている。
【００２２】
好ましい実施形態において、前記複数の追加キャパシタンス素子の間隔は、伝送信号の周波数に対応する実効波長の４分の１以下に設定されている。
【００２３】
好ましい実施形態において、前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、前記第一の追加導体、および前記第二の追加導体は、前記基板の表面に配置されており、前記第一の信号導体と前記第一の追加導体との間の空間、および、前記第二の信号導体と前記第二の追加導体間との間の空間の少なくとも一部は、空気の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電体によって充填されている。
【００２４】
好ましい実施形態において、前記第一の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、前記第三の信号導体は、前記第一の信号導体とともに差動伝送線路を構成している。
【００２５】
好ましい実施形態において、前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第一の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第一の信号導体と空間を介して配置されている。
【００２６】
好ましい実施形態において、前記第二の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、前記第三の信号導体は、前記第二の信号導体とともに差動伝送線路を構成している。
【００２７】
好ましい実施形態において、前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第二の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第二の信号導体と空間を介して配置されている。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の伝送線路装置では、従来の伝送線路装置においてクロストーク抑制効果を充分に発揮できなかった追加キャパシタンス素子を用いる代わりに、接地キャパシタンスを低減する新規構造を備える追加キャパシタンス素子を採用することにより、クロストークを実際に効果的に抑制することが可能になる。
【００２９】
また、本発明では、追加キャパシタンス素子をチップ部品ではなく集積素子として構成できるため、設計時にチップ部品のばらつきを考慮する必要がなく、コスト的にも回路容積的にも特性的にも有利な伝送線路装置を実現することができる。
【００３０】
更に、線路幅を局所的に増大させ線路同士を近接させる従来の伝送線路装置でのクロストーク低減方法と比較しても、信号の通過特性劣化を低減できるという有利な効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
本発明の伝送線路装置では、追加キャパシタンス素子を伝送線路対間に挿入してクロストークを抑圧する。追加キャパシタンス素子を用いる点では、上述した従来の伝送線路装置と同様であるが、本発明では、追加キャパシタンス素子が集積化に適した構成を有しているため、伝送線路の形成工程を利用して一体的に作製することが可能になる。このため、外付け部品のキャパシタを使用する従来の伝送線路装置に比べて、製造コストおよび回路占有容積が低減されるとともに、外付け部品との接続に伴って生じやすい特性ばらつきの問題も解決することができる。
【００３２】
本発明者は、従来無視されてきた追加キャパシタンス素子と接地導体との間に生じる接地キャパシタンスに着目し、従来技術で追加キャパシタンス素子を基板上に配置した場合にクロストークを効果的に抑圧できない重要な原因が接地キャパシタンスにあることを明らかとした。本発明では、このような接地キャパシタンスを低減しているため、現実の装置でクロストーク特性を改善できる。また、本発明では、信号導体の形状を変化させずにクロストーク抑圧効果を実現するため、信号線路の信号通過特性を劣化させる要因が発生しない。
【００３３】
まず、図１（ｂ）および図１（ｃ）を参照しながら、本発明による伝送線路装置の第一の実施形態を説明する。図１（ａ）は、本実施形態における伝送線路装置の斜視模式図、図１（ｂ）は図１（ａ）内の点線で示す部位の拡大上面図である。
【００３４】
本実施形態においては、回路基板１０１を用いて形成された第一の伝送線路と第二の伝送線路との間に、それぞれと容量を介して結合する追加キャパシタンス素子３０１が配置されている。最良の形態において追加キャパシタンス素子３０１はＨ字型の形状を有している。
【００３５】
第一の伝送線路は第一の信号導体１０２ａと接地導体１０５から構成され、第二の伝送線路は第二の信号導体１０２ｂと接地導体１０５から構成される。両伝送線路の接地導体は、本実施形態では一枚の導体層で共有される。図示されている例では、接地導体１０５が回路基板１０１の裏面に形成されているが、接地導体１０５は、回路基板１０１の内部に位置する内層面から形成されていてもよい。
【００３６】
以下、本実施形態の伝送線路装置の構成をより詳しく説明する。
【００３７】
追加キャパシタンス素子３０１は、図１（ｂ）に示すように、第一の伝送線路１０２ａに最近接する第一の追加導体３０３と、第二の伝送線路１０２ｂに最近接する第二の追加導体３０５とを含む。第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５は、第三の追加導体３０７によって接続される。第三の追加導体３０７は、信号伝送方向３２５に対して直交する長さを有している。第三の追加導体３０７の配線幅Ｗ３を、前記信号伝送方向３２５に沿った導体の幅として定義すると、Ｗ３の最小値Ｗ３ａは、第一の追加導体３０３の信号伝送方向３２５に平行な長さＬ１、第二の追加導体３０５の信号伝送方向３２５に平行な長さＬ２のどちらよりも小さい値をとる。すなわち、Ｗ３ａ＜Ｌ１、Ｌ２である。
【００３８】
以上の条件を加えない場合、追加キャパシタンス素子３０１は、図２（ａ）〜（ｃ）に示すような好ましくない形状を有し得ることになる。
【００３９】
第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５が平行に配置され、且つ、仮にＬ１≠Ｌ２（Ｌ１＜Ｌ２）であった場合、好ましくない追加キャパシタンス素子における第三の追加導体３０７の形状は、図２（ａ）に示すようにＷ３ａ＝Ｌ１で、第一の追加導体を上辺、第二の追加導体を下辺とする台形形状となる。
【００４０】
また、仮にＬ１＝Ｌ２であった場合には、図２（ｂ）に示すようにＷ３ａ＝Ｌ１＝Ｌ２となり、好ましくない追加キャパシタンス素子における第三の追加導体３０７の形状は、第一の追加導体３０３を上辺、第二の追加導体３０５を下辺とする平行四辺形となる。
【００４１】
更に、仮にＬ１＝Ｌ２であって、且つ、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５が互いに信号伝送方向３２５に直交する方向に平行移動の関係にある場合、図２（ｃ）に示すように好ましくない追加キャパシタンス素子における第三の追加導体３０７の形状は、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５を対向する辺とする、長方形形状となる。しかし、これらの形状の追加キャパシタンス素子は、本発明や特許文献１、２が目的とする遠端クロストーク低減効果を効果的に発現することが出来ない。これは、図１８に示す、特許文献１や特許文献２の構成例１に対して開示された等価回路図では、第三の追加導体が果たす役割や、第三の追加導体が有する寄生回路パラメータが正しく示されていないからである。
【００４２】
図３に示す等価回路は、本実施形態における送線路対の単位長さあたりの等価回路図である。伝送線路１０２ａ、１０２ｂの間に電磁気的に挿入された追加キャパシタンス素子３０１は、特許文献１、２に開示された追加キャパシタンス素子と同様に、伝送線路間をキャパシタンスで接続した回路として機能する。すなわち、通常の伝送線路に生じている誘導性のクロストーク電圧Ｖｉと容量性のクロストーク電圧Ｖｃの差を相殺するように、ＶｉとＶｃの差信号と逆位相の信号Ｖａｄｄを作り出す機能を果たす。
【００４３】
より詳しく説明すると、上記キャパシタンスは、二つのキャパシタンスＣ１、Ｃ２を直列に接続したキャパシタンスである。Ｃ１は第一の伝送線路１０２ａと第一の追加導体３０３の間に発生するキャパシタンスであり、Ｃ２は第二の伝送線路１０２ｂと第二の追加導体３０５の間に発生するキャパシタンスである。しかし、図３においては、図中点線で示すように、二伝送線路間を接続するＣ１、Ｃ２の間に、特許文献１、２には開示されていない接地キャパシタンスＣｇを新たに追加している。接地キャパシタンスＣｇは、追加キャパシタンス素子において特に第三の追加導体部位に発生する寄生成分である。この接地キャパシタンスＣｇは、第三の追加導体を介して第一の追加導体と第二の追加導体との間を移動する信号に対して位相を回転させる役割を果たす。
【００４４】
なお、従来の等価回路図（図２２）に示されていた通常の伝送線路が有する単位長さあたりのインダクタンスＬ、単位長さあたりの接地キャパシタンスＣ、相互インダクタンスＭ、相互キャパシタンスＣｍは、図３では簡略化のため省略している。
【００４５】
従来、追加キャパシタンス素子の回路成分としては、第一の容量Ｃ１、第二の容量Ｃ２のみが考慮されており、これらにより、クロストーク強度低減を実現することができると考えられていた。すなわち、通常の伝送線路に存在するクロストーク信号と逆位相の信号を追加キャパシタンス素子に新たに生じさせることにより、クロストークが相殺されると考えられていた。
【００４６】
例えば特許文献２には、等価回路を用いて行ったシミュレーション結果が開示されているが、その等価回路において接地キャパシタンスＣｇは全く考慮されてない。現実には、接地キャパシタンスＣｇが未考慮な状態での等価回路シミュレーションによって得られたクロストーク抑制効果は発現できない。これは、接地キャパシタンスＣｇが存在することにより、ＶａｄｄはＶｉとＶｃの差信号と逆位相の関係を維持できなくなるからである。
【００４７】
特許文献１では、回路特性が回路シミュレーションで導出されたものかどうかは明示されていないが、接地キャパシタンスＣｇについては全く言及されていない。また、図２２に示す特許文献２の構成例２の等価回路では、寄生回路パラメータとして、第三の追加導体に相当する箇所にインダクタンスを仮定しているものの、それは接地キャパシタンスＣｇとは全く異なるため、本発明と同様の効果を発現することはできない。
【００４８】
本発明では、上記原理に基づき、接地キャパシタンスＣｇが低減される構成を備えた追加キャパシタンス素子を採用する。
【００４９】
第一の追加導体３０３と、第二の追加導体３０５が果たす役割は、従来の追加キャパシタンス素子における役割と変わりない。等価回路上で必要とされるＣ１、Ｃ２の値は、従来の追加キャパシタンス素子の場合と比べて変化しないからである。よって、第一の追加導体３０３の長さＬ１と第二の追加導体３０５の長さＬ２は、従来の伝送線路対と比べて短くすることはできない。よって、追加キャパシタンス素子において接地キャパシタンスＣｇを低減するためには、第三の追加導体３０７の構成を最適化することにより、接地導体１０５と対向する面積を低減する必要がある。
【００５０】
追加キャパスタンス素子が設けない場合において接地キャパシタンスＣｇが追加キャパシタンス素子３０１の特性に悪影響を与えるような構成を有するときに、追加キャパシタンス素子の導入効果が大きくなる。接地キャパシタンスＣｇは、接地導体１０５と第三の追加導体３０７との間に発生する容量なので、接地導体１０５と第三の追加導体３０７との距離が近づくほど、接地キャパシタンスＣｇを無視できなくなる。逆に、追加キャパシタンス素子３０１から接地導体１０５までの距離が第一の信号導体１０２ａから接地導体１０５までの距離よりも長くなる構成では、接地キャパシタンスＣｇは相対的に小さくなる。従って、そのような構成に比べると、第一の信号導体１０２ａおよび追加キャパシタンス素子３０１が同一回路面内に配置される構成や、あるいは、追加キャパシタンス素子３０１から接地導体１０５までの距離が第一の信号導体１０２ａから接地導体１０５までの距離よりも短くなる構成において、本発明の効果が顕著に現れることになる。
【００５１】
図２３は、回路基板１０１の内部（回路内層面）に追加キャパシタンス素子３０１が形成された伝送線路装置を示している。図２３（ａ）は、伝送線路装置の斜視透過図であり、図２３（ｂ）は、図２３（ａ）の点線ＡＢで切断した断面を示す図である。
【００５２】
回路小型化のため、回路基板１０１の表面だけでなく、回路基板１０１の内部にも配線構造を形成することが行われている。回路基板１０１の内部に配線構造を形成する場合、その配線構造を形成するための製造工程を利用して、追加キャパシタンス素子３０１を形成することが可能である。このため、図２３に示すように、基板の内層面に追加キャパシタンス素子を配置することは、特殊な製造プロセスを導入することなく、容易に実現できる。
【００５３】
一般に伝送線路装置においては、高速信号を伝送するために伝送線路の実効誘電率を低減させることが好ましく、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂは、それぞれ回路基板１０１の表面に形成されることが現実的である。また、機能素子との電気的な接続を容易とするためにも、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂは、回路基板１０１の表面に形成されることが好ましい。以上の理由から、第一の信号導体１０２ａや第二の信号導体１０２ｂの方が追加キャパシタンス素子よりも接地導体１０５に近接するような構成（特許文献２）は現実的ではない。
【００５４】
本発明の好ましい実施形態では、追加キャパシタンス素子を第一の信号導体１０２ａおよび第二の信号導体１０２ｂが配置される回路基板１０１の表面に配置するか、あるいは、回路の内層面（回路基板の内部）に配置する。このような構成を採用すると、接地キャパシタンスＣｇが相対的に大きくなるため、本発明の効果が顕著になる。
【００５５】
なお、第三の追加導体３０７の本数は一本だけに限定される。すなわち、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５の両導体にそれぞれ接続される導体の本数は一本だけに限定される。図４（ａ）に示すように、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５に共に接続される導体３１５の本数が二本の場合、本発明の目的が充分に達成されなくなる。これは、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５と導体３１５が形成する閉回路ループが、第一、もしくは第二の伝送線路を伝送する高周波信号の磁界と強く結合するおそれがあるからである。
【００５６】
また、図４（ｂ）に示すような形状の導体も、本発明では採用されない。すなわち、図４（ｂ）に示される例では、第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５とを接続する導体３１５が途中で分岐され、第二の追加導体３０５に対して２箇所で接続されている。その結果、追加導体により閉回路ループが形成される点では図４（ａ）の構成例と変わりなく、本発明の目的を充分に達成できなくなる。
【００５７】
一方、図４（ｃ）に示すような形状の導体構造は、本発明で採用可能である。すなわち、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５の両追加導体と一点ずつで接続される第三の追加導体３０７は、図４（ｃ）の構造内には一本しか含まれていない。導体３１５（便宜上、「第四の追加導体」と称する。）は、第二の追加導体３０５とは接続されているが、第一の追加導体３０３とは接続されていないので、導体構造内には閉回路ループが実現せず、本発明の追加キャパシタンス素子が果たす機能は阻害されない。しかし、第三の追加導体３０７以外の導体（例えば、導体３１５）が本発明の追加キャパシタンス素子に導入される積極的な効果は、本発明においては無い。むしろ、導体３１５を追加することにより、追加キャパシタンス素子が有する共振周波数の低下、本発明の伝送線路装置の使用帯域の制限効果を生じるため、図５に示すように、第三の追加導体３０７以外の導体が第一の追加導体３０３や第二の追加導体３０５に接続されない追加キャパシタンス素子の採用が好ましい。
【００５８】
本発明における追加キャパシタンス素子のサイズは、伝送帯域で共振しないように設定される。共振状態においては、第一の伝送線路、第二の伝送線路を伝送する高周波信号のうちの共振周波数と一致する周波数の信号成分が、追加キャパシタンス素子を介して空間へ不要輻射を起こすおそれがあり、好ましくない。
【００５９】
また、共振状態における追加キャパシタンス素子を介した伝送線路間のクロストーク特性劣化も回避することが求められる。図５（ａ）に示す例において、第一の追加導体３０３の開放終端点３４１から、第一の追加導体３０３と第三の追加導体３０７の接続点３０９、第三の追加導体３０７、および、第三の追加導体３０７と第二の追加導体３０５との接続点３１１を経由して、第二の追加導体３０５の開放終端点３４３に達するまでの長さをＬｒｅｓとする。Ｌｒｅｓは以下の式で表される。
【００６０】
Ｌｒｅｓ＝Ｌ１ａ＋Ｌ３＋Ｌ２ａ
【００６１】
ここで、Ｌ１ａは、第一の追加導体３０３の開放終端点３４１から第一の追加導体３０３に沿って、第一の追加導体３０３と第三の追加導体３０７の接続点３０９までの距離である。同様に、Ｌ２ａは、第二の追加導体３０５の開放終端点３４３から第二の追加導体３０５に沿って、第二の追加導体３０５と第三の追加導体３０７の接続点３１１までの距離である。
【００６２】
長さＬｒｅｓが実効波長の２分の１に相当したとき、２分の１波長共振が発生する。例えば、Ｌ３の長さが実効波長に比べて十分に短いと仮定すると、Ｌ１ａとＬ２ａの和が共振器長に相当する。共振器長は２分の１波長未満に設定されなければならない。追加キャパシタンス素子の形状は、上記共振現象が伝送周波数帯域において生じないように設定される。
【００６３】
通常、第一の追加導体３０３には二箇所の開放終端点が存在しえるが、以下の関係が成立する。
【００６４】
Ｌ１ａ≧０．５×Ｌ１
【００６５】
接続点３０９が第一の追加導体３０３の中点にある場合は上式では等号が成立する。図５（ａ）の例のように、接続点３０９が第一の追加導体３０３の中点にない場合は、接続点３０９から距離が遠い側の開放終端点３４１を基準にして、Ｌ１ａを定義する。第二の追加導体３０５とＬ２ａの関係も同様であり、下記の関係が成立する。
【００６６】
Ｌ２ａ≧０．５×Ｌ２
【００６７】
上式から明らかなように、接続点３０９が第一の追加導体の中点に設定されることがＬ１ａを最も短くする。同様に、接続点３１１を第二の追加導体の中点に設定すれば、Ｌ１ｂを最も短くすることができる。よって、接続点３０９が第一の追加導体３０３の中点に設定され、且つ、接続点３１１が第二の追加導体３０５の中点に設定されるときに、最も低い共振周波数が得られる。
【００６８】
上記議論で無視した第三の追加導体３０７は、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５に直交し、かつ、最短距離で接続するときに、共振周波数を最も低くする。このときの追加キャパシタンス素子は、図５（ｂ）に示すように、アルファベットの大文字のＨの形状を有することになる。
【００６９】
以上の説明から、接続点３０９や接続点３１１がそれぞれ第一、第二の追加導体３０３・３０５の開放終端箇所に設定されれば、共振周波数の低下を招くことが分かる。例えば、図６（ａ）に示す例では、片仮名のＵの字状に追加キャパシタンス素子が設定されることにより、Ｌ１ａ＝Ｌ１、Ｌ２ａ＝Ｌ２となってしまうため使用帯域が制限されることになる。また、図６（ｂ）に示す例では、図６（ａ）の例と比較してもさらに第三の追加導体３０７の電気長の分だけ共振周波数の低下が生じてしまうため、図５（ｂ）の形態の追加キャパシタンス素子と比較すると好ましくない形態となる。共振周波数を向上させ、使用帯域を拡大するためには、アルファベットのＨ字型の形状を採用することが、最も好ましい。
【００７０】
追加キャパシタンス素子は、伝送方向に沿って複数設けられていてもよい。信号伝送方向に連続して配置される複数の追加キャパシタンス素子の形状は、相互に異なっていてもよい。しかし、各追加キャパシタンス素子の最も好ましい形状は、図５（ｂ）に示すようにＨ字型であるため、Ｈ字型の追加キャパシタンス素子が配列されることが最も好ましい。
【００７１】
追加キャパシタンス素子間の距離は、伝送帯域の信号周波数における実効波長の４分の１未満に設定される。この条件が満たされることにより、単位長さに生じるクロストーク信号が効果的に低減される。
【００７２】
また、例えば基板表面に第一の信号導体１０２ａや追加キャパシタンス素子が全て形成される一般的な構成の場合、第一の信号導体１０２ａと第一の追加導体３０５の間の空間を、空気から誘電体へと置換することも可能である。
【００７３】
図７（ａ）は、本発明の別の実施形態の上面透視模式図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）中の線分ＡＢでの断面構造図である。図７に点線で示すように、第一の信号導体１０２ａと第一の追加導体３０３、第二の信号導体１０２ｂと第二の追加導体３０５間の、通常は誘電率が１である空気により満たされている空間を、誘電率が１よりも高い値をもつ誘電体３２１により置換することにより、追加キャパシタンス素子のＣ１、Ｃ２を増大させることができるので好ましい。プリント基板の配線プロセスでは、実装指定箇所以外での導通を防ぐため、エポキシなどの樹脂がレジスト材として、基板表面に形成することが容易に可能となっている。また、半導体プロセスにおいても、ポリイミドなどの樹脂材が、製造プロセス工程内で頻繁に使用されている。誘電体３２１としては、これらの材料を使用することで、容易にＣ１、Ｃ２を増大せしめることが出来る。
【００７４】
以上、本発明の伝送線路装置について、シングルエンドの信号を伝送する実施形態を説明してきたが、差動信号を伝送するシステムにも本発明を適用することができる。本発明によれば、図８（ａ）および図８（ｂ）に示すように、第三の信号導体１０２ｃを第一の信号導体１０２ａの近傍に設け、第一の信号導体１０２ａと第三の信号導体１０２ｃとから差動伝送線路１０２ｄを構成してもよい。この場合、追加キャパシタンス素子３０１の働きにより、差動伝送線路１０２ｄと、第二の信号導体１０２ｂ（他の伝送線路）との間のクロストークを抑制することが可能である。
【００７５】
図８（ｂ）に示すように、差動伝送線路１０２ｄを構成する二本の信号導体１０２ａ、１０２ｃの中で第二の信号導体１０２ｂと最も近接しているのは、第一の信号導体１０２ａである。このため、第一の信号導体１０２ａと第二の信号導体１０２ｂとの間に追加キャパシタンス素子３０１を配置する。三本の信号導体１０２ａ、１０２ｂ、１０２ｃの中で最も近接している伝送線路間のクロストークが差動伝送線路間のクロストーク特性を制限するので、近接する伝送線路間に追加キャパシタンス素子３０１を配置すれば、差動伝送線路１０２ｄとシングルエンド伝送線路（第二の信号導体１０２ｂ）との間のクロストーク特性を改善できる。
【００７６】
シングルエンド信号伝送系の実施形態と同様に、追加キャパシタンス素子３０１は、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５と、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体３０７とを備えている。
【００７７】
なお、図８（ｂ）に示す例では、差動伝送線路１０２ｄが第一の追加導体３０３に近接する側に配置されているが、第三の信号導体１０２ｃを第二の信号導体１０２ｂの近傍に形成することにより、第三の信号導体１０２ｃと第二の信号導体１０２ｂとからなる差動伝送線路１０２ｄを第二の追加導体３０５に近接する側に配置しても良い。また、４本の信号導体を用いて第一および第二の差動伝送線路を形成し、第一の差動伝送線路と第二の差動伝送線路との間に上記の追加キャパシタンス素子を配置してもよい。
【００７８】
図９（ａ）は、本実施形態に係る伝送線路装置の更に他の構成例を示す。差動伝送は、二本の完全に対称な線路を用いることにより初めてその特性を発揮することができる伝送方式であるため、二本の線路に非対称性が存在すると、入力した差動信号は同相信号へと変換されてしまい、ノイズや不要輻射の原因となる。そこで、図９に示す伝送線路装置では、第一の差動伝送線路１０２ｄと第二の信号導体１０２ｂの間に第一の追加キャパシタンス素子３０１を配置するだけでなく、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して第二の追加キャパシタンス素子３０１と鏡面対称な配置関係にある第二の追加キャパシタンス素子３０１ａを配置し、同相モードへの不要変換をも抑制する。より詳しくは、追加キャパシタンス素子３０１ａは、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して、第一の追加導体３０３と鏡面対称な関係にある第一の追加導体３０３ａと、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して、第二の追加導体３０５と鏡面対称な関係にある第二の追加導体３０５ａと、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して、第三の追加導体３０７と鏡面対称な関係にある第三の追加導体３０７ａから構成される。
【００７９】
また、図１０に示すように、第二の追加キャパシタンス素子３０１ａの一部が削除されても、本発明の伝送線路装置における差動伝送線路対は同相モード低減効果を発現することが可能である。追加キャパシタンス素子３０１ａの中で、第一の差動伝送線路１０２ｄにもっとも近接しているのは第一の追加導体３０３ａである。よって、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して追加キャパシタンス素子３０１と鏡面対称配置関係を築くべき追加キャパシタンス素子３０１ａの最低限の構造は、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して第一の追加導体３０３と鏡面対称な構造ということになる。ここで、従来の追加キャパシタンス素子と比べ、本発明の追加キャパシタンス素子３０１が第三の追加導体３０７での接地キャパシタンスを減じたことの優位性が再び発揮される。すなわち、本発明の伝送線路装置では、第三の追加導体３０７で接地キャパシタンスがあらかじめ減じられているので、第一の信号導体１０２ａから臨む追加キャパシタンス素子３０１の特性には第三の追加導体３０７部分の特性が反映されにくくなっている。よって、追加キャパシタンス素子３０１ａ、３０１ｂから、第三の追加導体３０７に対応する鏡面対称構造を減じてしまっても、従来の追加キャパシタンス素子の場合と比較しても、同相モードが発生しにくくなる。
【００８０】
なお、上記実施形態では、差動伝送線路とシングルエンド伝送線路との間のクロストークを抑制しているが、本発明によれば、差動伝送線路間のクロストークを抑制することも可能である。
【００８１】
（実施例）
実施例として、誘電率３、総厚１５０ミクロンの誘電体基板の表面上を回路基板として、本発明の実施例および従来例に相当する伝送線路構造を作製した。裏面は全て厚さ４０ミクロンの銅配線により全面を導体化し、接地導体とした。また、基板表面も全面を厚さ４０ミクロンの銅配線で導体化した後、ウェットエッチングで部分的に導体を除去することにより、パターンを形成した。
【００８２】
特性インピーダンスが５０オームに相当する条件として、信号導体の線路幅が３５０ミクロンのマイクロストリップ線路を二本並列に配置して、それぞれをシングルエンド信号伝送系の第一の伝送線路と第二の伝送線路とし、伝送線路間のクロストーク特性を、３０ＧＨｚまでの周波数帯域で測定した。
【００８３】
結合線路長Ｌｃｐは１ｃｍであり、４端子の高周波測定で特性を評価した。追加キャパシタンス素子の有無、追加キャパシタンス素子のパラメータが異なる実施例、比較例を作製し、特性比較を行った。線路間隔Ｇは線路幅の二倍の７００ミクロンに設定した。従来例１では追加キャパシタンス素子を一切配置しなかった。
【００８４】
一方、図２（ｃ）に示す形状の矩形追加キャパシタンス素子を二線路間に導入した従来例２を作製した。線路の縁と追加キャパシタンス素子間の間隔は８０ミクロンとした。追加キャパシタンス素子は第一の追加導体から第二の追加導体の総導体幅が５８０ミクロンで、信号伝送方向の導体長さＬ１＝Ｌ２は１．９ミリであった。追加キャパシタンス素子は２ミリ周期で、長さ方向に５つ並べて配置した。追加キャパシタンス素子間の間隙は１００ミクロン設定であった。
【００８５】
図１１は、従来例１のクロストーク特性の周波数依存性を示している。周波数が高くなるほど、クロストーク特性が単調に劣化することが確認された。また、従来例２は、従来例１の構造に追加キャパシタンス素子を新たに導入したにも関わらず、クロストーク改善効果を殆ど得ることができなかった。例えば、１０ＧＨｚにおいて従来例１のクロストーク強度はマイナス２２．７ｄＢ、従来例２のクロストーク強度はマイナス２２．４ｄＢであって、特性は０．３ｄＢ劣化した。測定した全周波数帯域にわたって、従来例２の特性と従来例１の特性との差異は±０．５ｄＢ以内に収まった。
【００８６】
一方、図１２は、従来例１を比較対象とした実施例１でのクロストーク強度の抑圧量の周波数依存性を示している。実施例１は、従来例２における追加キャパシタンス素子を図５（ｂ）に示すようなＨ字型へと置換した伝送線路装置である。第三の追加導体３０７は第一の追加導体３０３と第二の追加導体３０５のそれぞれ中点同士を接続した。第三の追加導体の線路幅Ｗ３は８０ミクロンとした。第一の追加導体の線路幅Ｗ１、第二の追加導体の線路幅Ｗ２も同様に８０ミクロンとした。実施例１は、測定した全周波数帯域にわたって、従来例１よりも良好なアイソレーション特性を示し、本発明の有利な効果が示された。例えば、１０ＧＨｚにおける実施例１のクロストーク強度はマイナス２９．４ｄＢで、従来例１より６．７ｄＢもの特性改善が得られた。なお、さらに高い周波数帯域まで測定を行った結果、本実施例で採用した追加キャパシタンス素子の共振周波数は３７．５ＧＨｚであることが確認された。
【００８７】
次に、実施例１での追加キャパシタンス素子におけるＷ３の値を５００ミクロン、１０００ミクロン、１５００ミクロンへと変更した実施例１Ａから１Ｃを作製した。実施例１と実施例１Ａ、１Ｂ、１Ｃの１０ＧＨｚでの従来例１に対するクロストーク抑圧強度の比較を表１にまとめた。
【００８８】
【表１】
2006134874.tif 000027
【００８９】
１０ＧＨｚでのクロストーク特性強度は、実施例１Ａがマイナス２５．８ｄＢ、実施例１Ｂがマイナス２４．１ｄＢ、実施例１Ｃがマイナス２３．４ｄＢであり、Ｃｇ低減によりクロストーク特性が改善されることが明確になった。
【００９０】
次に、実施例１における追加キャパシタンス素子の形状を変更した実施例２Ａから２Ｂを作製した。追加キャパシタンス素子は全て導体幅８０ミクロンで形成した。実施例２Ａでは追加キャパシタンス素子の形状をアルファベットのＮ字型とし、実施例２Ｂでは追加キャパシタンス素子の形状を片仮名のＵの字状にした（図６（ａ）参照）。実施例１と実施例２Ａ、２Ｂの１０ＧＨｚでの従来例１に対するクロストーク抑圧強度と、共振周波数の比較を表２にまとめた。
【００９１】
【表２】
2006134874.tif 000028
【００９２】
第三の追加導体において、接地キャパシタンスが減じられた実施例２Ａ、２Ｂは、いずれも良好なクロストーク抑圧が実現し、本発明の効果を示している。また、共振周波数の比較から、Ｈ字型の追加キャパシタンス素子が最も有効な構造であることがわかる。
【００９３】
次に、従来例１や実施例１と同じ回路基板を用いて、差動伝送線路を二対有する従来例３と実施例３を作製し、差動伝送線路対間でのクロストーク特性を測定した。結合線路長Ｌｃｐは１ｃｍとした。差動伝送線路は線路幅２００ミクロン、線路間間隔１２０ミクロン幅の平行結合線路で実現した。差動伝送線路対間の距離は信号導体の線路幅の２倍である４００ミクロンに設定した。一切の追加キャパシタンス素子を設定しない状態の回路を従来例３とした。また、従来例３の差動伝送線路対間に実施例１と同形状のＨ字型の追加キャパシタンス素子を配置した。線路間間隙が７００ミクロンであった実施例１と比較して、実施例３は線路間間隙が４００ミクロンへ減じられているので、実施例３での追加キャパシタンス素子は、実施例１の追加キャパシタンス素子と比較して第一の追加導体と第二の追加導体は３００ミクロン近接した配置となっている。実施例３の追加キャパシタンス素子も実施例１の追加キャパシタンス素子と同様、２ｍｍ周期で５つ配置した。
【００９４】
図１３には、実施例３と従来例３の特性比較を示す。差動伝送線路対においては、シングルエンド伝送系とは異なり、遠端クロストークにも２種類のスペックを改善しなければならない。図１３（ａ）に示す結果は、差動端子に差動信号を入力した際に、遠端クロストーク差動端子において差動クロストーク信号が出力された強度、図１３（ｂ）に示す結果は、差動端子に差動信号を入力した際に、遠端クロストーク差動端子において同相クロストーク信号が出力された強度、である。いずれの場合も、実施例３は従来例３より良好なクロストーク改善効果が明らかにできた。例えば、１０ＧＨｚにおいて差動クロストーク信号強度はマイナス３７．７ｄＢからマイナス６６．２ｄＢへ、同相クロストーク信号強度はマイナス３０．６ｄＢからマイナス３７．７ｄＢへ、改善された。なお、実施例３における追加クロストーク素子を、矩形状とした場合の従来例４については、従来例３と同等の特性であった。
【００９５】
次に、実施例３において差動伝送線路間のみに配置した追加キャパシタンス素子群を、両差動伝送線路に対して鏡面対称な関係で、両差動伝送線路の左右に、対称となるよう配置した実施例３Ａと、実施例３において差動伝送線路間のみに配置した追加キャパシタンス素子群の中でも各差動伝送線路に対して最近接している追加導体のみを、両差動伝送線路に対して鏡面対称な関係で、両差動伝送線路の左右に、対称となるよう配置した実施例３Ｂを作製した。実施例３Ａと実施例３Ｂのクロストーク特性は図１３に示す実施例３の特性と同様であった。一方、図１４は、差動端子に差動信号を入力した際に、通過端子において出力される同相信号の強度（同相モード変換強度）を示している。回路の対称性がもっとも高い実施例３Ａが最も低い同相モード変換強度を示す。また、実施例３Ａほど回路対称性が高くないものの、実施例３よりは回路対称性が高まったことにより、実施例３Ｂでの、同相モード変換の抑圧効果が得られた。なお、従来例１の同相モード変換強度は実施例３Ａの特性とほぼ同等であった。
【産業上の利用可能性】
【００９６】
本発明の伝送線路装置は、線路間のクロストーク強度を低減し、信号を低損失で伝送させることが可能である。このため、本発明の伝送線路装置を備える高周波回路では、密配線による回路面積縮小、従来では信号漏洩が原因で困難であった回路の高速動作、回路の省電力動作を実現することができる。また、データ伝送だけでなく、フィルタ、アンテナ、移相器、スイッチ、発振器等の通信分野の用途にも広く応用でき、電力伝送やＩＤタグなどの無線技術を使用する各分野においても使用され得る。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】（ａ）は、本発明による伝送線路装置の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、その部分拡大上面図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスに該当しない回路構造の上面図である。
【図３】本発明の伝送線路装置の等価回路を示す図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスに該当しない回路構造の上面図、（ｃ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスに該当する回路構造の上面図である。
【図５】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスの上面図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）は、本発明の実施形態の追加キャパシタンスの上面図である。
【図７】（ａ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図、（ｂ）は、本発明の実施形態の断面構造図である。
【図８】（ａ）は、本発明の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図である。
【図９】（ａ）は、本発明の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、本発明の実施形態の部分拡大上面図である。
【図１１】従来例１のクロストーク強度の周波数依存性を示す図である。
【図１２】従来例１と実施例１における、クロストーク強度の周波数依存性を示す図である。
【図１３】（ａ）は、従来例３と実施例３における、差動端子への差動信号入力時の、遠端クロストーク端子での差動信号出力強度の周波数依存性を示す図、（ｂ）は、従来例３と実施例３における、差動端子への差動信号入力時の、遠端クロストーク端子での同相信号出力強度の周波数依存性を示す図である。
【図１４】実施例３、３Ａ、３Ｂにおける、差動端子への差動信号入力時の、通過端子での同相信号出力強度の周波数依存性を示す図である。
【図１５】従来の伝送線路の伝送線路断面構造を示す図であって、（ａ）は、シングルエンド伝送の場合を示す図、（ｂ）は、差動信号伝送の場合を示す図である。
【図１６】（ａ）は、信号導体が平行に複数本配置された回路の断面構造図、（ｂ）は、信号導体が平行に複数本配置された回路の上面図である。
【図１７】伝送線路対の等価回路図である。
【図１８】特許文献において開示された伝送線路対の等価回路図である。
【図１９】特許文献１においてＣａを実現するために開示された伝送線路対の模式図である。
【図２０】特許文献２において開示された伝送線路対の斜視図である。
【図２１】特許文献２のクロストーク抑制部材３１９の例を示す図である。
【図２２】特許文献１において開示された等価回路の追加キャパシタンスＣａの箇所が、キャパシタンスＣ１、Ｃ２の直列回路により実現されている図である。
【図２３】（ａ）は、基板内部に追加キャパシタンス素子を設けた本発明の伝送線路装置の実施形態の斜視模式図、（ｂ）は、そのＡ−Ｂ線断面図である。
【符号の説明】
【００９８】
１０１  回路基板
１０２  信号導体
１０２ａ  第一の信号導体
１０２ｂ  第二の信号導体
１０２ｃ  第三の信号導体
１０２ｄ  第一の信号導体と第二の信号導体により構成される差動伝送線路
１０５  接地導体
１０６ａ、ｂ、ｃ、ｄ  測定端子
３０１  追加キャパシタンス素子
３０３  第一の追加導体
３０５  第二の追加導体
３０７  第三の追加導体
３０９  第一の追加導体と第三の追加導体の接続点
３１１  第二の追加導体と第三の追加導体の接続点
３１３ａ  クロストーク抑制部材の第一の信号導体との交差容量領域
３１３ｂ  クロストーク抑制部材の第二の信号導体との交差容量領域
３１３ｃ  位相進行領域
３１５  導体
３１７  コンデンサ
３１９  クロストーク抑制部材
３２１  第二の誘電体、追加誘電体
３２５  信号伝送方向
３４１  第一の追加導体の開放終端
３４３  第二の追加導体の開放終端
Ｈ  基板厚
Ｗ    信号導体の配線幅
Ｗ１  第一の信号導体の配線幅
Ｗ２  第二の信号導体の配線幅
Ｗ３  信号伝送方向に沿って定義される第三の信号導体の配線幅
Ｗ３ａ  Ｗ３の最小値
Ｌ１  第一の信号導体の信号伝送方向に沿った長さ
Ｌ２  第二の信号導体の信号伝送方向に沿った長さ
Ｌ３  第一の信号導体と直交した方向の長さとして定義される第三の信号導体の長さ
Ｌ１ａ  開放終端３４１から接続点３０９までの距離
Ｌ２ａ  開放終端３４３から接続点３１１までの距離
Ｇ  信号導体間の間隙幅
Ｄ  信号導体の配置間隔
Ｌｃｐ  結合線路長
Ｃ  接地キャパシタンス
Ｌ  インダクタンス
Ｃｍ  相互キャパシタンス
Ｍ  相互インダクタンス
Ｃａ  追加されるキャパシタンス
Ｃｇ  第三の追加導体において生じる接地キャパシタンス
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2006134874.tif 000029
【図２】
2006134874.tif 000030
【図３】
2006134874.tif 000031
【図４】
2006134874.tif 000032
【図５】
2006134874.tif 000033
【図６】
2006134874.tif 000034
【図７】
2006134874.tif 000035
【図８】
2006134874.tif 000036
【図９】
2006134874.tif 000037
【図１０】
2006134874.tif 000038
【図１１】
2006134874.tif 000039
【図１２】
2006134874.tif 000040
【図１３】
2006134874.tif 000041
【図１４】
2006134874.tif 000042
【図１５】
2006134874.tif 000043
【図１６】
2006134874.tif 000044
【図１７】
2006134874.tif 000045
【図１８】
2006134874.tif 000046
【図１９】
2006134874.tif 000047
【図２０】
2006134874.tif 000048
【図２１】
2006134874.tif 000049
【図２２】
2006134874.tif 000050
【図２３】
2006134874.tif 000051
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月16日(2006.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
接地導体面を有する基板と、前記基板に支持されて並列配置された第一の信号導体および第二の信号導体とを備える伝送線路装置であって、
前記第一の信号導体と前記第二の信号導体とを接続する少なくとも１つの追加キャパシタンス素子を更に備え、
前記追加キャパシタンス素子は、
前記第一の信号導体と空間を介して配置される第一の追加導体と、
前記第二の信号導体と空間を介して配置される第二の追加導体と、
前記第一の追加導体および前記第二の追加導体に一箇所ずつで接続される一本の第三の追加導体と、
を備えており、
信号伝送方向に沿って定義される前記第三の追加導体の導体幅の最小値、前記第一の追加導体の長さ、および前記第二の追加導体の長さを、それぞれ、Ｗ３ａ、Ｌ１、およびＬ２とするとき、Ｗ３ａはＬ１およびＬ２のいずれの値よりも小さな値に設定され、かつ、
前記追加キャパシタンス素子の共振周波数が伝送信号の周波数よりも高い値に設定されている、伝送線路装置。
【請求項２】
前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、および前記追加キャパシタンス素子は、同一回路面上に位置している請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項３】
前記第一の信号導体および前記第二の信号導体は前記基板の表面に配置され、
前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面と前記接地導体面との間に位置している請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項４】
前記追加キャパシタンス素子は、前記基板の表面よりも前記接地導体面に近い位置に設けられている請求項３に記載の伝送線路装置。
【請求項５】
前記第一の追加導体の長さＬ１と前記第二の追加導体の長さＬ２とが相互に等しく、
前記第一の追加導体の中点と前記第二の追加導体の中点とが前記第三の追加導体によって接続され、
前記第三の追加導体が前記第一の追加導体と直交する請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項６】
複数の前記追加キャパシタンス素子が伝送方向に沿って配置されている請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項７】
前記複数の追加キャパシタンス素子の間隔は、伝送信号の周波数に対応する実効波長の４分の１以下に設定されている請求項６に記載の伝送線路装置。
【請求項８】
前記第一の信号導体、前記第二の信号導体、前記第一の追加導体、および前記第二の追加導体は、前記基板の表面に配置されており、
前記第一の信号導体と前記第一の追加導体との間の空間、および、前記第二の信号導体と前記第二の追加導体間との間の空間の少なくとも一部は、空気の誘電率よりも高い誘電率を有する誘電体によって充填されている請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項９】
前記第一の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、
前記第三の信号導体は、前記第一の信号導体とともに差動伝送線路を構成している、請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項１０】
前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第一の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第三の信号導体と空間を介して配置されている請求項９に記載の伝送線路装置。
【請求項１１】
前記第二の信号導体と空間を介して配置される第三の信号導体を更に備え、
前記第三の信号導体は、前記第二の信号導体とともに差動伝送線路を構成している、請求項１に記載の伝送線路装置。
【請求項１２】
前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第二の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第三の信号導体と空間を介して配置されている請求項１１に記載の伝送線路装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
好ましい実施形態において、前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第一の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第三の信号導体と空間を介して配置されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
好ましい実施形態において、前記差動伝送線路の中央対称面に関して、前記第二の追加導体と対称な構造の第四の追加導体が、前記第三の信号導体と空間を介して配置されている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
接地キャパシタンスＣｇは、接地導体１０５と第三の追加導体３０７との間に発生する容量なので、接地導体１０５と第三の追加導体３０７との距離が近づくほど、接地キャパシタンスＣｇを無視できなくなる。逆に、追加キャパシタンス素子３０１から接地導体１０５までの距離が第一の信号導体１０２ａから接地導体１０５までの距離よりも長くなる構成では、接地キャパシタンスＣｇは相対的に小さくなる。従って、そのような構成に比べると、第一の信号導体１０２ａおよび追加キャパシタンス素子３０１が同一回路面内に配置される構成や、あるいは、追加キャパシタンス素子３０１から接地導体１０５までの距離が第一の信号導体１０２ａから接地導体１０５までの距離よりも短くなる構成において、本発明の効果が顕著に現れることになる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
上式から明らかなように、接続点３０９が第一の追加導体の中点に設定されることがＬ１ａを最も短くする。同様に、接続点３１１を第二の追加導体の中点に設定すれば、Ｌ１ｂを最も短くすることができる。よって、接続点３０９が第一の追加導体３０３の中点に設定され、且つ、接続点３１１が第二の追加導体３０５の中点に設定されるときに、最も高い共振周波数が得られる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６８】
上記議論で無視した第三の追加導体３０７は、第一の追加導体３０３および第二の追加導体３０５に直交し、かつ、最短距離で接続するときに、共振周波数を最も高くする。このときの追加キャパシタンス素子は、図５（ｂ）に示すように、アルファベットの大文字のＨの形状を有することになる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７９】
また、図１０に示すように、第二の追加キャパシタンス素子３０１ａの一部が削除されても、本発明の伝送線路装置における差動伝送線路対は同相モード低減効果を発現することが可能である。追加キャパシタンス素子３０１ａの中で、第一の差動伝送線路１０２ｄにもっとも近接しているのは第一の追加導体３０３ａ（第四の追加導体に相当）である。よって、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して追加キャパシタンス素子３０１と鏡面対称配置関係を築くべき追加キャパシタンス素子３０１ａの最低限の構造は、第一の差動伝送線路１０２ｄに対して第一の追加導体３０３と鏡面対称な構造ということになる。ここで、従来の追加キャパシタンス素子と比べ、本発明の追加キャパシタンス素子３０１が第三の追加導体３０７での接地キャパシタンスを減じたことの優位性が再び発揮される。すなわち、本発明の伝送線路装置では、第三の追加導体３０７で接地キャパシタンスがあらかじめ減じられているので、第一の信号導体１０２ａから臨む追加キャパシタンス素子３０１の特性には第三の追加導体３０７部分の特性が反映されにくくなっている。よって、追加キャパシタンス素子３０１ａ、３０１ｂから、第三の追加導体３０７に対応する鏡面対称構造を減じてしまっても、従来の追加キャパシタンス素子の場合と比較しても、同相モードが発生しにくくなる。
【国際調査報告】
2006134874.tif 000052
2006134874.tif 000053
2006134874.tif 000054
2006134874.tif 000055