(57)【要約】【課題】カプラー又はフィルタのような回路を実現する上で好適であり、更に部品とインターフェースさせた場合に整合したインピーダンスを提供するスラブライン構造体を提供すること。【解決手段】スラブライン構造体は、第一の配向を持つ第一のスラブライン及び第一の配向から回転方向にずらされた第二の配向を持つ第二のスラブラインを含む。このスラブライン構造体は更に第一のスラブライン及び第二のスラブライン間に遷移部も含んでいる。【選択図】図４
2007037132.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一の配向を有する第一のスラブラインと、
前記第一の配向から回転方向にずらされた第二の配向を有する第二のスラブラインと、
前記第一のスラブライン及び前記第二のスラブラインの間にインピーダンス整合を提供する、前記第一のスラブライン及び前記第二のスラブラインの間に挟まれた遷移部と
を具備するスラブライン構造体。
【請求項２】
前記第一のスラブラインが水平スラブラインであり、
前記第二のスラブラインが垂直スラブラインである請求項１に記載のスラブライン構造体。
【請求項３】
前記第一のスラブラインが、カプラー及びフィルタのうち、少なくとも一方を含む請求項２に記載のスラブライン構造体。
【請求項４】
前記第二のスラブラインが、同軸コネクタ、集積回路又は伝送線構造体のうちの１つに接続されるものである請求項１に記載のスラブライン構造体。
【請求項５】
前記第二のスラブラインが、同軸コネクタ、集積回路又は伝送線構造体のうちの１つに接続されるものである請求項２に記載のスラブライン構造体。
【請求項６】
前記第二のスラブラインが、同軸コネクタ、集積回路又は伝送線構造体のうちの１つに接続されるものである請求項３に記載のスラブライン構造体。
【請求項７】
前記遷移部が、中心導体と、前記中心導体の周囲に配置された１つ以上のグラウンド群を含むものである請求項１に記載のスラブライン構造体。
【請求項８】
前記第一のスラブライン、前記第二のスラブライン及び前記遷移部が、ハウジング及びリッド内に形成されたグラウンドを含む請求項７に記載のスラブライン構造体。
【請求項９】
前記遷移部が、前記ハウジング及び前記リッド中に配置された導電性フレームを含んでおり、
前記中心導体が、前記中心導体の周囲に配され前記中心導体と前記導電性フレームとの間に挟まれた誘電体により吊られている請求項８に記載のスラブライン構造体。
【請求項１０】
前記導電性フレームが円形の断面を有する請求項９に記載のスラブライン構造体。
【請求項１１】
少なくとも１つのポートを含み、第一の配向を有する第一のスラブラインと、
前記少なくとも１つのポートの各々に接続され、前記第一の配向から回転方向にずれた第二の配向を有する第二のスラブラインと、
前記第一のスラブラインの前記少なくとも１つのポートの各々と、前記少なくとも１つのポートの各々に接続された前記第二のスラブラインとの間に挟まれた遷移部とを具備するスラブライン構造体。
【請求項１２】
前記第一のスラブラインが水平スラブラインである請求項１１に記載のスラブライン構造体。
【請求項１３】
前記第二のスラブラインが垂直スラブラインである請求項１２に記載のスラブライン構造体。
【請求項１４】
前記第一のスラブラインが、カプラー及びフィルタのうち、少なくとも一方を含むものである請求項１２に記載のスラブライン。
【請求項１５】
前記第一のスラブラインが、カプラー及びフィルタのうち、少なくとも一方を含むものである請求項１３に記載のスラブライン構造体。
【請求項１６】
前記第一のスラブラインの前記少なくとも１つのポートの各々に接続された前記第二のスラブラインが、同軸コネクタとインターフェースされるものである請求項１１に記載のスラブライン構造体。
【請求項１７】
前記遷移部が、中心導体と、前記中心導体の周囲に配置された１つ以上のグラウンド群とを含むものである請求項１１に記載のスラブライン構造体。
【請求項１８】
前記第一のスラブライン、前記第二のスラブライン及び前記遷移部が、ハウジング及びリッド中に形成されたグラウンドを含んでいる請求項１７に記載のスラブライン構造体。
【請求項１９】
前記遷移部が、前記ハウジング及び前記リッド内に配置された導電性フレームを含み、
前記中心導体が、前記中心導体の周囲に配され前記中心導体と前記導電性フレーム間に挟まれた誘電体により吊られている請求項１８に記載のスラブライン構造体。
【請求項２０】
前記導電性フレームが円形の断面を有する請求項１９に記載のスラブライン構造体。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
スラブラインとは、高周波電磁信号の伝搬に好適な伝送構造体である。図１（Ａ）及び図１（Ｂ）に示した従来のスラブラインは、一対のグラウンド間に吊られた中心導体を含む。スラブラインは、中心導体とグラウンドとの間の誘電体として空気が用いられている場合においては特に、信号減衰量が低いという性能上の利点を持っている。スラブラインは伝搬される電磁信号の電界及び磁界を、吊られた導体とグラウンド間の狭い領域に閉じ込めるものであり、これによりスラブラインの特性インピーダンスを、例えばBrian C. Wadell著，"Transmission Line Design Handbook"， 1991 Artech House, Inc. ISBN0-89006-436-9, p．126, 127, 149に記載されているもの等、周知の設計方程式により確立することが出来る。スラブラインの他の利点は、一般に従来の製造技術を用いてスラブラインを作ることが出来るという点である。
【０００２】
スラブラインは、伝送構造体として通信システム中のデバイス又は素子を相互接続する為に用いられ、また、フィルタ、カプラー又は他の回路を実現する為に用いられる。従来のスラブラインは、中心導体とグラウンドの相対的な位置により決定される所定の配向を有している。例えば図１（Ａ）に示したスラブラインは、中心導体の上下に配置された水平なグラウンドを持っているもので、これはカプラー、フィルタ又は他種の回路を実現する上で好適な伝送構造体である。
【特許文献１】米国特許第５５９６４７４号公報
【特許文献２】米国特許第６６３９４８７号公報
【特許文献３】米国特許第６４４１６９７号公報
【非特許文献１】Brian C. Wadell "Transmission Line Design Handboock", 1991 Artech House, Inc. ISBN0-89006-436-9, p.126, 127, 149
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら水平配向のスラブラインは、同軸コネクタ、集積回路またはマイクロストリップ伝送線のような他の伝送構造体等の部品と勘合させる場合、水平配向のスラブラインと部品間のインターフェースで起きるインピーダンス不整合により、好適であるとは言えない。インピーダンス不整合により、スラブライン中を伝搬される電磁信号の一部がインターフェースで反射されてしまい、スラブラインを含むシステムの性能が劣化してしまう可能性がある。水平配向のスラブラインと部品間のインターフェースにおけるインピーダンス不整合を低減する為に、スラブライン構造体中には一般に調節可能なインピーダンス調整ねじが含まれている。インピーダンス調整ねじの調節には時間がかかる場合もあり、また、調整ねじでインターフェースのインピーダンス整合を常に実現出来るとは限らない。
【０００４】
図１（Ｂ）に示した垂直配向のスラブラインは、同軸コネクタ、集積回路及び他の伝送構造体といった部品とインターフェースされた場合に整合したインピーダンスを提供する。従って、カプラー又はフィルタのような回路を実現する上で好適であり、更に部品とインターフェースさせた場合に整合したインピーダンスを提供するスラブライン構造体が必要とされているのである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
スラブライン構造体は、第一の配向を有する第一のスラブライン及び前記第一の配向から回転方向にずらされた第二の配向を有する第二のスラブラインを含む。このスラブライン構造体は更に第一のスラブライン及び第二のスラブライン間に遷移部も含んでおり、第一のスラブラインと第二のスラブライン間にインピーダンス整合を提供している。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１（Ａ）は、水平配向を有する従来のスラブライン（以下、「水平スラブライン１０」と称する）を示している。図１（Ｂ）は、垂直配向を有する従来のスラブライン（以下、「垂直スラブライン２０」と称する）を示している。水平スラブライン１０は、高さＨｈ分だけ離間した一対の水平グラウンド１４ａ、１４ｂと共に中心導体１２を含んでいる。水平スラブライン１０は、カプラー、フィルタ、そしてその他の種類の回路及び伝送構造体の実現に好適である。垂直スラブライン２０は、幅Ｗｖ分だけ離間した一対の垂直グラウンド２４ａ、２４ｂと共に中心導体１２を含んでいる。垂直スラブライン２０は、同軸コネクタ、集積回路又はマイクロストリップ伝送線のようなその他の伝送構造体等、様々な部品とのインターフェースに好適である。
【０００７】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）は、スラブラインの中心導体１２と勘合させた同軸コネクタ３２の中心ピン３０の上面図及び側面図をそれぞれ示している。図示の便宜上、スラブラインの各グラウンドは、図２（Ａ）及び図２（Ｂ）には示していない。スラブラインの中心導体１２は一般に、同軸コネクタ３２の中心ピン３０を受容して接触を得るように適合した一対のフィンガー１６ａ、１６ｂを含んでいる。同軸コネクタ３２とスラブラインとの勘合により、同軸コネクタ３２及びスラブライン間にインターフェースが与えられる。
【０００８】
図３（Ａ）は水平スラブライン１０の中心導体１２と勘合させた同軸コネクタ３２の中心ピン３０の端面を示したものであり、図３（Ｂ）は垂直スラブライン２０の中心導体１２と勘合した同軸コネクタ３２の中心ピン３０の端面を示したものである。図３（Ｂ）の構成では、同軸コネクタ３２の中心ピン３０とその中心ピン３０を受容する中心導体１２のフィンガー１６ａ、１６ｂの、垂直スラブライン２０のグラウンド２４ａ、２４ｂに対する物理的配置により、結果的に同軸コネクタ３２及び垂直スラブライン２０間のインターフェースにおいてインピーダンス整合が得られている。図３（Ａ）の構成では、同軸コネクタ３２の中心ピン３０とその中心ピン３０を受容する中心導体１２のフィンガー１６ａ、１６ｂの、水平スラブライン１０のグラウンド１４ａ、１４ｂに対する物理的配置により、結果的に同軸コネクタ３２及び水平スラブライン１０間のインターフェースにおいてインピーダンス不整合が生じてしまう。従って、スラブラインと同軸コネクタ３２をインターフェースする場合、一般に水平スラブライン１０よりも垂直スラブライン２０の方が同軸コネクタ３２へのインピーダンス整合が得られやすい。加えて、垂直スラブライン２０は一般に、水平スラブライン１０よりも集積回路又はその他の伝送構造体へのインピーダンス整合がより良好なのである。
【０００９】
図４は本発明の実施例に基づくスラブライン構造体４０の透視図である。スラブライン構造体４０は、中心導体４２と対応するグラウンド４４ａ、４４ｂとの相対的な配置により定められる第一の配向を持つ第一のスラブライン４１を含んでいる（図５（Ａ）参照）。スラブライン構造体４０は、これもまた中心導体４２と対応するグラウンド４６ａ、４６ｂとの相対的な配置により定められる第二の配向を持つ第二のスラブライン４３を含んでいる（図５（Ｂ）参照）。ここで第二のスラブライン４３の配向は、第一のスラブライン４１の配向から回転方向にずらされたものである。スラブライン構造体４０は更に、第一のスラブライン４１及び第二のスラブライン４３間に挟まれた遷移部４８を含んでおり、これが第一のスラブライン４１と第二のスラブライン４３との間にインピーダンス整合を提供している。
【００１０】
第一のスラブライン４１と第二のスラブライン４３との間の相対的な回転方向の配向のずれとしては様々なものがあるが、図４に示した例では、第一の配向は水平であり、従って第一のスラブライン４１は水平スラブラインであり（以下、水平スラブライン４１）、第二の配向は垂直であり、従って第二のスラブラインは垂直スラブラインである（以下、垂直スラブライン４３）。この例においては、水平スラブライン４１はカプラー、フィルタ又はその他の回路を実現するに好適である一方、垂直スラブライン４３は同軸コネクタ、集積回路又はその他のデバイス、素子又はシステム（図示せず）とのインターフェースに好適である。
【００１１】
水平スラブライン４１のグラウンド４４ｂは、スラブライン構造体４０のハウジング４９中にあるスロット５１の底面により提供されており、水平スラブライン４１のグラウンド４４ａはハウジング４９へと取り付けられたリッド４５の面で形成されている。スロット５１は、通常、水平スラブライン４１のグラウンド４４ａ、４４ｂ間の間隔、即ち高さＨｈの少なくとも３倍はある幅Ｗｈを持っている。垂直スラブライン４３のグラウンド４６ａ、４６ｂは、ハウジング４９内にあるスロット５３により提供されている。グラウンド４６ａ、４６ｂは、一定距離、即ちＷｖ分だけ離間している。垂直スラブライン４３は、リッド４５中の窪み５４とハウジング４９の底面とにより形成される高さＨｖを持っており、この高さＨｖは、通常、幅Ｗｖの少なくとも３倍は大きい。水平スラブライン４１及び垂直スラブライン４３間に挟まれた遷移部４８は、ハウジング４９中にあるスロット５５の３つの面５２ａ、５２ｂ、５２ｃと、リッド４５の提供する第四の面５２ｄとにより形成されている。遷移部４８は高さＨｔ及び幅Ｗｔを持っている。
【００１２】
図５（Ａ）は、図４の透視図に示した水平スラブライン４１、遷移部４８及び垂直スラブライン４３の垂直断面５ａの詳細図である。図５（Ａ）の垂直断面図から、水平スラブライン４１の高さＨｈが遷移部４８の高さＨｔと等しい一方で、垂直スラブライン４３の高さＨｖは高さＨｔ、Ｈｈよりも大きいことがわかる。図５（Ｂ）は、図４の透視図に示した水平スラブライン４１、遷移部４８及び垂直スラブライン４３の水平断面５ｂの詳細図である。図５（Ｂ）では、遷移部４８の幅Ｗｔが垂直スラブライン４３の幅Ｗｖと等しい一方で、水平スラブライン４１の幅Ｗｈは幅Ｗｔ、Ｗｖよりも大きいことがわかる。この例においては、水平スラブライン４１、遷移部４８及び垂直スラブライン４３の相対的な高さ及び幅は、スラブライン構造体４０中の電気的遷移及び電気的断絶の量を抑制するように、そしてスラブライン構造体４０の製造が容易となるように指定される。
【００１３】
スラブライン構造体４０の中心導体４２は、水平スラブライン４１のグラウンド４４ａ、４４ｂ間、遷移部４８のグラウンド５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ間、そして垂直スラブライン４３のグラウンド４６ａ、４６ｂ間に吊られている。図５（Ａ）及び図５（Ｂ）に示した例においては、中心導体４２は、中心導体４２の公称幅ｗｃが幅ｗｏへと減じられた閉塞部位４７を含んでいる。遷移部４８を通じてインピーダンス整合を提供する為に、中心導体４２のこの閉塞部位４７は、図５（Ｂ）に示したように水平スラブライン４１及び垂直スラブライン４３それぞれの一部分と重なっている。図示した例においては、中心導体４２の閉塞部位４７の幅ｗｏは、中心導体４２の公称幅Ｗｃの４０％である。図に示した中心導体４２は、図示の便宜上、方形の断面を持っている。中心導体４２は代わりに、丸い断面、又は他のいずれかの実現可能な断面形状を持っていても良い。
【００１４】
一実施例によれば、スラブライン構造体４０の選択寸法は以下の通りである（単位はミリメートル）。
【００１５】
Ｗｈ＝９
Ｗｖ＝１
Ｗｔ＝１
Ｈｈ＝０．８
Ｈｖ＝２．０
Ｈｔ＝０．８
【００１６】
スラブライン構造体４０の他の実施例によれば、選択寸法は異なる値である。加えて、指定のインピーダンス値又は他の電気性能を得る為に水平スラブライン４１、遷移部４８及び垂直スラブライン４３間に異なる高さ及び幅、そして中心導体４２に異なる幅及び構造を設定しても良いし、スラブライン構造体４０の製造仕様に適合する寸法及び構造を選択しても良い。Ｗｈ>>Ｈｈの実施例、又はＨｖ>>Ｗｖの実施例においては、スラブライン構造体４０の一部分にポリアイアンを含ませることによりスラブライン構造体４０中の共振又は望ましくない伝送モードを低減することが出来る。
【００１７】
図６はスラブライン構造体６０の他の実施例を示すものであり、ここでは遷移部６８のグラウンドが、スラブライン構造体６０のリッド６５及びハウジング６９中に埋め込まれた、又は他の方法により配置された、円形、円錐形、正方形、方形、又は他の形状の導電性フレーム６２により他の様式で定められている。図６に示した例においては、導電性フレーム６２は円形で内部誘電体材料６６を含み、スラブライン構造体６０の中心導体６７に対して、そして第一のスラブライン６１、遷移部６８及び第二のスラブライン６３に対して機械的な支持を提供している。
【００１８】
図７は本発明の他の実施例に基づくスラブライン構造体７０を示したもので、水平スラブライン７１中にカプラー７２が実現されている。一例においては、水平スラブライン７１は結合ポート７４ａ、７４ｂ及びスルーポート７４ｃ、７４ｄを含んでいる。遷移部４８は各ポート７４ａ、７４ｃ、７４ｄに含まれており、各遷移部４８は垂直スラブライン７３へと結合している。一例においては、３つの垂直スラブライン７３が対応する同軸コネクタ７７ａ、７７ｃ、７７ｄへとインターフェースされている。ポートの１つ７４ｂは負荷終端７５へとインターフェースされている。
【００１９】
図８はスラブライン構造体の反射ＳパラメータＳ１１の一例を示すもので、ここでは第一のスラブライン４１、遷移部４８及び第二のスラブライン４３の各々は５０Ωの公称特性インピーダンスを持つ直通線である。この例においては、８０ＧＨｚ未満の周波数で反射ＳパラメータＳ１１は−１４ｄＢよりも低く、スラブライン構造体４０が整合したインピーダンスを提供していることがわかる。
【００２０】
本発明の実施例を詳細にわたって説明して来たが、本願請求項に定められる本発明の範囲内において、これらの実施例に変更及び改変を加えることが可能であることは当業者であれば明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】水平及び垂直に配向された従来の各スラブラインを示す図である。
【図２】同図（Ａ）はスラブラインの中心導体と勘合させた同軸コネクタの中心ピンの上面図であり、同図（Ｂ）はその側面図である。
【図３】同図（Ａ）は水平スラブラインの中心導体と勘合させた同軸コネクタの中心ピンの端部を示す図であり、同図（Ｂ）は垂直スラブラインの中心導体と勘合させた同軸コネクタの中心ピンの端部を示す図である。
【図４】回転方向にずらされたグラウンドを有するスラブライン構造体の、本発明の実施例に基づく一例を示す透視図である。
【図５】図４のスラブライン構造体の詳細な断面図である。
【図６】回転方向にずらされたグラウンドを有するスラブライン構造体の、本発明の他の実施例に基づく一例を示す図である。
【図７】本発明の他の実施例に基づいてスラブライン構造体の水平スラブライン中に実現されたカプラーの例を示す図である。
【図８】スラブライン構造体の反射ＳパラメータＳ１１の一例を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
４０、７０  スラブライン構造体
４１、７１  第一のスラブライン
４３、７３  第二のスラブライン
４５  リッド
４２  中心導体
４８  遷移部
４９  ハウジング
５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５２ｄ  グラウンド
６２  導電性フレーム
７４ａ、７４ｂ、７４ｃ、７４ｄ  ポート
７７ａ、７７ｃ、７７ｄ  同軸コネクタ
【図１】
2007037132.tif 000003
【図２】
2007037132.tif 000004
【図３】
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【図４】
2007037132.tif 000006
【図５】
2007037132.tif 000007
【図６】
2007037132.tif 000008
【図７】
2007037132.tif 000009
【図８】
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