(57)【要約】【課題】組み立て後の調整が不要な可変遅延装置を提供すること。【解決手段】同心円状に円弧状の伝送線路パターンが形成された２枚のプリント基板を互いの伝送線路パターンが接触するように重ね合わせ、一方のプリント基板を回転させて伝送線路長を調整するように構成された可変遅延装置において、前記各プリント基板の円弧状の伝送線路パターンが形成された面の外周にはリング状のグラウンドパターンが形成されて他方の面全体にはグラウンドパターンが形成され、これら両面のグラウンドパターンは多数のスルーホールにより電気的に接続されていることを特徴とするもの。【選択図】                    図３
2009302689.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同心円状に円弧状の伝送線路パターンが形成された２枚のプリント基板を互いの伝送線路パターンが接触するように重ね合わせ、一方のプリント基板を回転させて伝送線路長を調整するように構成された可変遅延装置において、
前記各プリント基板の円弧状の伝送線路パターンが形成された面の外周にはリング状のグラウンドパターンが形成されて他方の面全体にはグラウンドパターンが形成され、これら両面のグラウンドパターンは多数のスルーホールにより電気的に接続されていることを特徴とする可変遅延装置。
【請求項２】
前記各プリント基板の円弧状の伝送線路パターンが形成された面の中心近傍にも同心円状にリング状のグラウンドパターンが形成されてこれらリング状のグラウンドパターンも他方の面のグラウンドパターンと多数のスルーホールにより電気的に接続されることを特徴とする請求項１記載の可変遅延装置。
【請求項３】
前記各プリント基板の同心円状に形成された円弧状の伝送線路パターンの間にもリング状のグラウンドパターンが形成され、これらリング状のグラウンドパターンも他方の面のグラウンドパターンと多数のスルーホールにより電気的に接続されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の可変遅延装置。
【請求項４】
前記各プリント基板の同心円状に形成された円弧状の伝送線路パターンが折り返されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の可変遅延装置。
【請求項５】
前記円弧状の伝送線路パターンの端部にコネクタを接続するのにあたり、コネクタからコプレーナ・ウェーブガイドを介してコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドに変換することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の可変遅延装置。
【請求項６】
前記リング状のグラウンドパターンの線幅が、リング状のグラウンドパターン近傍に伝送線路パターンあるかどうかに応じて異なることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の可変遅延装置。
【請求項７】
前記プリント基板の少なくともいずれかにスリットを設けて不要共振モードを抑制することを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の可変遅延装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可変遅延装置に関し、詳しくは、マイクロ波領域で用いられる回転型の可変遅延装置の改善に関するものである。
【０００２】
従来から、マイクロ波領域で用いられる可変遅延装置として、図２０に示すように、円周方向に伝送線路パターンが形成された低誘電率を有する２枚のプリント基板を互いの伝送線路パターンが接触するように重ね合わせ、一方のプリント基板を回転させて伝送線路長を調整するように構成されたものがある。
【０００３】
図２０において、第１のプリント基板１０は円形に形成されていて、コネクタ部となる突出部１１と１２が形成されるとともに、一方の面には一端が突出部１１と１２に位置するようにして円弧状の伝送線路パターン１３と１４が形成されている。他方の面には全面にグラウンドパターンが形成されている。
【０００４】
第２のプリント基板２０も円形に形成されていて、一方の面には全面にグラウンドパターンが形成されている。他方の面には、その面を第１のプリント基板１０の伝送線路パターン１３，１４が形成された面と重ね合わせたときにそれらの伝送線路パターン１３，１４と重なり合うように、円弧状の伝送線路パターン２２，２３が形成されている。これら伝送線路パターン２２，２３の一端は開放され、他端はパターン２２，２３が連続するように連結パターン２４で接続されている。
【０００５】
これら第１のプリント基板１０と第２のプリント基板２０を、図２０に示すようにそれぞれの伝送線路パターン１３，１４と２２，２３が対向するように重ね合わせて、第２のプリント基板２０を第１のプリント基板１０に対して時計方向または反時計方向に回転させることにより、伝送線路パターン１３，１４と伝送線路パターン２２，２３は電気的に接続されるとともに連結パターン２４の位置が変化し、突出部１１と１２の間の伝送線路長は長くなったり短くなって、所望の遅延時間を設定できる。
【０００６】
特許文献１には、図２０のような可変遅延装置の構成例が記載されている。
【０００７】
【特許文献１】実開平２−１０３９０５号公報
【０００８】
ところで、このような従来の可変遅延装置では、第１のプリント基板１０と第２のプリント基板２０を重ね合わせて一体化するのにあたり、伝送線路パターン１３，１４と伝送線路パターン２２，２３が安定した状態で電気的に接続されるとともに、第１のプリント基板１０のグラウンドパターンと第２のプリント基板２０の第２のプリント基板２０のグラウンドパターンが安定した状態で電気的に接続されるようにするために、第１の誘電体基板１０が収められている下部金属ケースと第２の誘電体基板２０が収められている上部金属ケースの間に複数枚の金属スペーサを挟み込むことが行われていた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、これらスペーサと第１のプリント基板１０と第２のプリント基板２０を重ね合わせて、伝送線路パターン１３，１４と伝送線路パターン２２，２３が安定した状態で電気的に接続されるとともに、第１のプリント基板１０のグラウンドパターンと第２のプリント基板２０の第２のプリント基板２０のグラウンドパターンが安定した状態で電気的に接続されるようにするためには、第１の誘電体基板１０が収められている下部金属ケースと第２の誘電体基板２０が収められている上部金属ケースの間に挟みこむ金属スペーサの枚数を調整が必要であった。
【００１０】
本発明は、このような課題を解決するものであり、広い周波数範囲で優れた周波数特性が得られ、組み立て時の調整が不要な可変遅延装置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】
【００１１】
このような課題を達成するために、本発明のうち請求項１記載の発明は、
同心円状に円弧状の伝送線路パターンが形成された２枚のプリント基板を互いの伝送線路パターンが接触するように重ね合わせ、一方のプリント基板を回転させて伝送線路長を調整するように構成された可変遅延装置において、
前記各プリント基板の円弧状の伝送線路パターンが形成された面の外周にはリング状のグラウンドパターンが形成されて他方の面全体にはグラウンドパターンが形成され、これら両面のグラウンドパターンは多数のスルーホールにより電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の可変遅延装置において、
前記各プリント基板の円弧状の伝送線路パターンが形成された面の中心近傍にも同心円状にリング状のグラウンドパターンが形成されてこれらリング状のグラウンドパターンも他方の面のグラウンドパターンと多数のスルーホールにより電気的に接続されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１または請求項２記載の可変遅延装置において、
前記各プリント基板の同心円状に形成された円弧状の伝送線路パターンの間にもリング状のグラウンドパターンが形成され、これらリング状のグラウンドパターンも他方の面のグラウンドパターンと多数のスルーホールにより電気的に接続されていることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜請求項３のいずれかに記載の可変遅延装置において、
前記各プリント基板の同心円状に形成された円弧状の伝送線路パターンが折り返されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜請求項４のいずれかに記載の可変遅延装置において、
前記円弧状の伝送線路パターンの端部にコネクタを接続するのにあたり、コネクタからコプレーナ・ウェーブガイドを介してコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドに変換することを特徴とする。
【００１６】
請求項６に記載の発明は、請求項１〜請求項５のいずれかに記載の可変遅延装置において、
前記リング状のグラウンドパターンの線幅が、リング状のグラウンドパターン近傍に伝送線路パターンあるかどうかに応じて異なることを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項１〜請求項６のいずれかに記載の可変遅延装置において、
前記プリント基板の少なくともいずれかにスリットを設けて不要共振モードを抑制することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、広い周波数範囲で周波数特性が良く、組み立て時の調整が不要な可変遅延装置が実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明について、図面を用いて詳細に説明する。図１は本発明の一実施例を示す組立説明図である。本発明に係る可変遅延装置は、下部ケース３０と、固定プリント基板４０と、回転プリント基板５０と、スペーサ６０と、バネ７０と、上部ケース８０と、ネジ９０とで構成されている。
【００２０】
下部ケース３０は、金属ブロックが切削加工されたものであって、固定プリント基板４０の主平面４１が嵌め合わされるほぼ円形に切削された収納部３１、固定プリント基板４０の入出力用突出辺４２，４３が嵌め合わされる収納部３１に連通するように切削された切欠部３２，３３、回転プリント基板５０に設けられた回転軸５２の端部を支持する軸穴３４、固定ネジ９１〜９４が螺合されるネジ穴３５〜３８が設けられている。また、収納部３１の内周の一部は、回転プリント基板５０の回転範囲を規制するストッパを構成するように、段付の大径部３９として形成されている。
【００２１】
固定プリント基板４０は、フッ素樹脂基板のような低誘電率を有するものであり、下部ケース３０の収納部３１に嵌め合うように形成された円形の主平面４１と、主平面４１から直径方向に突出するとともに互いに直交するように形成されたほぼ矩形の入出力用突出辺４２，４３とで構成されている。
【００２２】
主平面４１の一方の面の外周にはリング状のグラウンドパターン４４が形成されるとともに、このグラウンドパターン４４の一部は入出力用突出辺４２，４３にも延長するように形成されている。これら主平面４１および入出力用突出辺４２，４３に形成されているグラウンドパターン４４は、他方の面の全面に形成されている図示しないグラウンドパターンと図示しない多数のスルーホールを介して電気的に接続されている。
【００２３】
また、主平面４１の一方の面には、一端が入出力用突出辺４２，４３に位置するようにして円弧状の伝送線路パターン４５，４６が形成されている。入出力用突出辺４２，４３には、図示しないケーブルを接続するためのコネクタ４７，４８が設けられている。そして主平面４１の中央部分には下部ケース３０の軸穴３４と一致するように回転プリント基板５０に設けられた回転軸５１の端部を支持する軸穴４９が設けられている。
【００２４】
回転プリント基板５０も、フッ素樹脂基板のような低誘電率を有するものであり、下部ケース３０の収納部３１に回転可能に嵌め合うように形成された円形の主平面５１と、主平面５１の中央部分に挿入固着された回転軸５２とで構成されている。
【００２５】
主平面５１の固定プリント基板４０と対向する面の外周には固定プリント基板４０のリング状のグラウンドパターン４４と重なり合うようにリング状のグラウンドパターン５３が形成されている。
【００２６】
また、主平面５１の固定プリント基板４０と対向する面には、固定プリント基板４０の円弧状の伝送線路パターン４５，４６と重なり合うように、円弧状の伝送線路パターン５４，５５が形成されている。これら伝送線路パターン５４，５５の一端は開放され、他端はパターン５４，５５が連続するように連結パターン５６で接続されている。
【００２７】
そして、主平面５１の一部には、下部ケース３０の段付大径部３９に嵌め合って回転プリント基板５０の回転範囲を規制するストッパを構成するように、突出部５７が形成されている。
【００２８】
主平面５１の他方の面には全面グラウンドパターン５８が形成され、このグラウンドパターン５８と一方の面のグラウンドパターン５３は多数のスルーホールｔｈを介して電気的に接続されている（図３および図５参照）。
【００２９】
スペーサ６０も、下部ケース３０の収納部３１に嵌め合うように金属ブロックが円形に切削加工されたものである。スペーサ６０の回転プリント基板５０と対向する底面は回転プリント基板５０が円滑に回転できるように平滑な平坦面として形成され、上面には円周方向に沿って等しい角度間隔（本実施例では６０度）でコイルバネ７１〜７６が嵌装される取付穴６１〜６６が設けられている。そしてスペーサ６０の中央部分には回転プリント基板５０に設けられた回転軸５１の操作端部が貫通するように挿入される軸穴６７が設けられている。
【００３０】
バネ７０は、下部ケース３０に固定プリント基板４０と回転プリント基板５０とスペーサ６０とバネ７０を収納して、下部ケース３０に上部ケース８０をネジ９０で固定した状態で、互いのリング状のグラウンドパターン４４と５３および円弧状の伝送線路パターン４５，４６と５４，５５が接触するように重ね合わせて下部ケース３０の収納部３１に収納される固定プリント基板４０と回転プリント基板５０を、回転プリント基板５０が回転可能な半固定状態で押圧するものである。本実施例では、バネ７０としてコイルバネ７１〜７６を用いる例を示している。
【００３１】
上部ケース８０も、金属ブロックが切削加工されたものであって、固定プリント基板４０と回転プリント基板５０とスペーサ６０とバネ７０が収納された下部ケース３０に、ネジ９０で固定される。上部ケース８０の４隅には下部ケース３０に上部ケース８０をネジ９０で固定するためのネジ穴８１〜８４が設けられ、中央部分には回転プリント基板５０に設けられた回転軸５１の操作端部が貫通するように挿入される軸穴８５が設けられている。そして、スペーサ６０との対向面には、コイルバネ７１〜７６の他端が嵌装される取付穴や固定プリント基板４０に設けられたコネクタ４７，４８が嵌め合う切欠部（たとえば８６）が形成されている。
【００３２】
ネジ９０は、固定プリント基板４０と回転プリント基板５０とスペーサ６０とバネ７０が収納された下部ケース３０に上部ケース８０を重ね合わせてネジ止めするものであり、上部ケース８０の４隅に設けられたネジ穴８１〜８４にネジ９１〜９４をそれぞれ螺合して締結固定する。
【００３３】
このような構成によれば、固定プリント基板４０と回転プリント基板５０とスペーサ６０とコイルバネ７１〜７６が収納された下部ケース３０に上部ケース８０を重ね合わせてネジ９１〜９４をあらかじめ設定した所定のトルクで締結固定したときに所望の押圧力が得られるように、コイルバネ７１〜７６の弾性力をコイルバネ７１〜７６の材質や機械的な寸法などであらかじめ選定しておくことができ、組み立て時の調整を不要にできる。
【００３４】
図２は図１のように構成される可変遅延装置に組み込まれている回転プリント基板５０の回転範囲を所定の角度範囲に規制するストッパの構成説明図であり、（Ａ）は上部ケースを外して透視した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。
【００３５】
図２において、下部ケース３０の収納部３１の大径部３９は、回転プリント基板５０の回転角度範囲を１００度に規制するように、中心に対して１００度の角度範囲で形成されている。この大径部３９には、回転プリント基板５０の主平面５１の一部に形成された突出部５７が嵌め合わされていて、実線は回転プリント基板５０を反時計方向に回しきった状態を示し、破線は回転プリント基板５０を時計方向に回しきった状態を示している。
【００３６】
コネクタ４７，４８間に形成された伝送線路パターン４５，４６および５４〜５６の伝送線路長に着目すると、実線で示す反時計方向に回しきった状態が最短になって破線で示反時計方向に回しきった状態が最長になり、これら最短と最長の間で伝送線路長に応じた所望の遅延時間を設定することができる。
【００３７】
なお、上記実施例では、下部ケース４０、スペーサ７０および上部ケース９０を、金属ブロックを切削加工して製作する例について説明したが、これに限るものではなく、鋳造などで成型加工することもできる。また、下部ケース４０、スペーサ７０および上部ケース９０の材質は金属としたが、これに限るものではなく、たとえば樹脂などであってもよい。
【００３８】
また、上記実施例では、バネ７０として６個のコイルバネ７１〜７６を用いる例を説明したが、これに限るものではなく、たとえば板バネであってもよい。
【００３９】
図３は本発明で用いる固定プリント基板４０と回転プリント基板５０の斜視図、図４は固定プリント基板４０の具体的な構成説明図、図５は回転プリント基板５０の具体的な構成説明図である。
【００４０】
固定プリント基板４０は、図４に示すように、第１の基板ｓｕｂ１の一方の面に形成された第１層４０ａと第１の基板ｓｕｂ１の他方の面に形成された第２層４０ｂと第２の基板ｓｕｂ２の一方の面に形成された第３層４０ｃが積層され、層間のグラウンドパターンや伝送線路パターンを接続するためのスルーホールｔｈやビアホール（via-hole）ｖｈが必要に応じて設けられている。
【００４１】
第１層４０ａにおいて、突出辺４２ａにはコネクタ４７の中心導体と接続される伝送線路パターンｃｎ１が形成され、突出辺４３ａにはコネクタ４８の中心導体と接続される伝送線路パターンｃｎ２が形成されている。伝送線路パターンｃｎ１の端部にはビアホールｖｈ１が形成され、伝送線路パターンｃｎ２の端部にはビアホールｖｈ４が形成されている。円弧状の伝送線路パターン４５のリング状のグラウンドパターン４４と対向する端部にはビアホールｖｈ２が形成され、円弧状の伝送線路パターン４６のリング状のグラウンドパターン４４と対向する端部にはビアホールｖｈ３が形成されている。
【００４２】
これらビアホールｖｈ１〜ｖｈ４はリング状のグラウンドパターン４４を立体的に横断して電気的に接続するためのものであり、ビアホールｖｈ１とｖｈ２は第２層４０ｂに形成された伝送線路パターンｂ１２を介して接続され、ビアホールｖｈ３とｖｈ４は第２層４０ｂに形成された伝送線路パターンｂ３４を介して接続される。なお、これら伝送線路パターンｂ１２およびｂ３４の線幅は、特性インピーダンスを合わせるために長さ方向に沿って適宜部分的に調整される。
【００４３】
リング状のグラウンドパターン４４の一部分は突出辺４２ａ，４３ａにも延長して形成されていて、これら延長部分を含むグラウンドパターン４４には第３層４０ｃとして第２の基板ｓｕｂ２の一方の面に全面形成されたグラウンドパターンと電気的に接続するための多数のスルーホールｔｈが形成されている。
【００４４】
第１層４０ａの伝送線路パターンｃｎ１と第３層４０ｃの全面グラウンドパターンと第１層４０ａの突出辺４２ａに形成されたグラウンドパターン４４はコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドを形成し、第１層４０ａの伝送線路パターンｃｎ２と第３層４０ｃの全面グラウンドパターンと第１層４０ａの突出辺４３ａに形成されたグラウンドパターン４４もコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドを形成している。
【００４５】
回転プリント基板５０は、図５に示すように、第３の基板ｓｕｂ３の一方の面の全面に第１層５０ａとしてグラウンドパターン５８が形成され、他方の面に第２層５０ｂとしてリング状のグラウンドパターン５３と円弧状の伝送線路パターン５４，５５と連結パターン５６が形成されている。そして、第１層５０ａのグラウンドパターン５８と第２層５０ｂのリング状のグラウンドパターン５３を電気的に接続するために多数のスルーホールｔｈが設けられている。
【００４６】
これら固定プリント基板４０と回転プリント基板５０を、図２に示すように、互いのリング状のグラウンドパターン４４と５３および円弧状の伝送線路パターン４５，４６と５４，５５が接触するように積層して組み立てる。これにより、回転プリント基板５０を回転させると伝送線路パターンの全長が変化し、遅延量を所望の値に設定できる。
【００４７】
なお、ストリップ線路のグラウンドとして機能する固定プリント基板４０の第３層４０ｃのグラウンドパターンと回転プリント基板５０の第１層５０ａのグラウンドパターンの電気的接続は、固定プリント基板４０の第３層４０ｃのグラウンドパターン⇔スルーホール⇔固定プリント基板４０の第１層４０ｃのリング状のグラウンドパターン４４⇔回転プリント基板５０の第２層５０ｂのリング状のグラウンドパターン５３⇔スルーホール⇔回転プリント基板５０の第１層５０ａのグラウンドパターンの経路で行われる。ここで、固定プリント基板４０と回転プリント基板５０のグラウンド接続は、対向接触している固定プリント基板４０の第１層４０ｃのリング状のグラウンドパターン４４と回転プリント基板５０の第２層５０ｂのリング状のグラウンドパターン５３の全円周で行われるので、遅延設定値に応じた回転プリント基板５０の回転角度によってグラウンド接続状態が変化することはない。
【００４８】
基板ｓｕｂ１，ｓｕｂ２と伝送線路パターンｂ１２あるいはｂ３４と第１層グラウンドパターン４４と第３層４０ｃのグラウンドパターンで構成される内層ストリップ線路から固定誘電体基板と回転誘電体基板を接触させることで構成されるストリップ線路への変換においても、グラウンドが基板の全円周で取られていることにより、遅延設定値に応じた回転誘電体基板５０の回転角度が変わっても良好な特性を保ち続ける。
【００４９】
このような高周波回路において良好な特性を得るには、グラウンド導体は信号導体に沿った形状とし、急激な変化や切れ目がないようにしなければならないが、円周上に配置されているスルーホールの長さや間隔が電気信号の波長の１/１０〜１/２０程度と十分短く設定されていれば、円周上に配置されているスルーホール群は１枚の金属板とみなすことができ、その周波数帯域において良好なグラウンドとして動作する。さらに、スルーホール群は１枚の金属板とみなせるため、スルーホール群の内側と外側は遮蔽されることになり、電気特性は固定プリント基板４０および回転プリント基板５０を構成する低誘電体基板のみで完結することになる。
【００５０】
したがって、従来のような組み立て時の調整が不要となり、安価に実現できる。さらにいえば、回転プリント基板を固定プリント基板に対して半固定する保持機構さえあれば、下部ケースや上部ケースは可変遅延器を実現する上で必ずしも必要ではなくなる。
【００５１】
ところで、図１〜図５に示す構成において、遅延時間を大きくするためには伝送線路パターンの全長を長くしなければならず、それに伴い，リング状のグラウンドパターン４４と５３も大きくなるが、グラウンドパターン４４と５３の半径が大きくなると、これらグラウンドパターン４４と５３で囲われた部分の寸法で決まる空洞共振周波数が低くなってしまうため、使用可能な周波数が低くなってしまう。
【００５２】
このような不都合は、固定プリント基板４０および回転プリント基板５０を図６および図７に示すようにことにより解決できる。
【００５３】
図６において、固定プリント基板４０の第１の基板ｓｕｂ１における一方の面の第１層４０ａには、図４の構成に加えて、中心部近傍にリング状のグラウンドパターン４４と同心円状にグラウンドパターンＲ４１が形成されるとともに、このグラウンドパターンＲ４１はスルーホールｔｈを介してそれぞれ第３層４０ｃの全面グラウンドパターンと電気的に接続されている。
【００５４】
図７において、回転プリント基板５０の基板ｓｕｂ３における一方の面の第２層５０ｂには、図５の構成に加えて、中心部近傍にリング状のグラウンドパターン５３と同心円状にグラウンドパターンＲ５１が形成されるとともに、このグラウンドパターンＲ５１はスルーホールｔｈを介してそれぞれ第１層５０ａの全面グラウンドパターンと電気的に接続されている。
【００５５】
これら図６および図７のように構成し、グラウンドパターンＲ４１，Ｒ５１の半径を適当な値に設定することにより、遅延量可変範囲を大きくすることが可能となる。
【００５６】
なお、図６，図７に示す構成において、周波数帯域を拡大するためには外周のリング状グラウンドパターン４４，５３と中心部近傍のリング状グラウンドパターンＲ４１，Ｒ５１で囲われた部分の寸法を小さくしなければならないが、そのようにすると伝送線路パターン４５，５５と伝送線路パターン４６，５４の間の電磁界結合が増加し、特性が劣化してしまう。
【００５７】
図８および図９は、図６および図７の変形例であり、固定プリント基板４０の伝送線路パターン４５，４６および回転プリント基板５０の円弧状の伝送線路パターン５４，５５の間にもリング状のグラウンドパターンを形成し、これらリング状のグラウンドパターンも他方の面のグラウンドパターンと多数のスルーホールにより電気的に接続したものである。
【００５８】
図８において、固定プリント基板４０の第１の基板ｓｕｂ１における一方の面の第１層４０ａには、図６の構成に加えて、伝送線路パターン４５，４６の間にリング状のグラウンドパターン４４およびＲ４１と同心円状にグラウンドパターンＲ４２が形成されるとともに、ビアホールｖｈ３とｖｈ４が対向する位置で幅広の接続パターンＲＣ１でグラウンドパターン４４と接続されている。これらグラウンドパターンＲ４２および接続パターンＲＣ１もスルーホールｔｈを介してそれぞれ第３層４０ｃの全面グラウンドパターンと電気的に接続されている。なお、グラウンドパターンＲ４２の線幅は、伝送線路パターン４５，４６と並行する部分は並行しない部分よりもやや広く形成されている。
【００５９】
図９において、回転プリント基板５０の基板ｓｕｂ５における一方の面の第３層５０ｂには、図７における第２層５０ｂの構成に加えて、伝送線路パターン５４と５５の端部間を連結する連結パターン５６は削除されてビアホールｖｈ５とｖｈ６が形成されるとともに、伝送線路パターン５４，５５の間にリング状のグラウンドパターン５３およびＲ５１と同心円状にグラウンドパターンＲ５２が形成されている。グラウンドパターンＲ５２の線幅は、伝送線路パターン５４，５５と並行する部分は並行しない部分よりもやや広く形成されている。このグラウンドパターンＲ５２も、他のリング状のグラウンドパターン５３およびＲ５１と同様に、基板ｓｕｂ５およびｓｕｂ４に形成されたスルーホールｔｈを介して、基板ｓｕｂ４の一方の面に形成された第１層５０ａの全面グラウンドパターンと電気的に接続される。
【００６０】
ビアホールｖｈ５とｖｈ６は、リング状のグラウンドパターンＲ５２を立体的に横断して伝送線路パターン５４と５５を電気的に接続するためのものであり、基板ｓｕｂ５における他方の面の第２層５０ｃに形成された伝送線路パターンｃ５６を介して接続される。
【００６１】
これら図８および図９のように伝送線路パターン４５，４６および５４，５５間にグラウンドが配置されることで、同一基板サイズの図６および図７の構成に比べて、グラウンド導体で囲われた部分の寸法が約半分となるため、空洞共振周波数は約２倍となり、より高周波および広帯域で良好な特性が得られるようになる。また、伝送線路パターン４５，４６および５４，５５間にグラウンドが配置されることで、伝送線路パターン間の電磁界結合も抑えられる。
【００６２】
図１０（Ａ）は本発明の可変遅延装置による遅延特性を示すグラフ、図１０（Ｂ）は図６および図７の構成の可変遅延装置による遅延特性を示すグラフである。これらのグラフに示すように図６および図７の構成の可変遅延装置では空洞共振により遅延時間が急激に変化する周波数が周波数帯域内に存在するが、本発明の可変遅延装置では空洞共振が抑えられて全周波数帯域にわたって安定した遅延特性を得ることができる。
【００６３】
なお、円弧状の伝送線路パターン４５，４６および５４，５５は、図１１および図１２に示すように複数回折り返すことにより、高周波および広帯域特性を保ったままで伝送線路長の可変範囲を長くすることができ、遅延時間変化量を拡大できる。
【００６４】
図１１および図１２は、図８および図９の変形例であり、図８および図９と共通する部分には同一の符号を付けている。
【００６５】
図１１において、固定プリント基板４０の第１の基板ｓｕｂ１における一方の面の第１層４０ａには、図８の構成に加えて、伝送線路パターン４５，４６はそれぞれ折り返しパターンを含む円弧状の２個の伝送線路パターン４５ａと４５ｂおよび４６ａと４６ｂで形成され、これら伝送線路パターン４５ａと４５ｂおよび４６ａと４６ｂの間にはそれぞれ同心円状にリング状のグラウンドパターンＲ４２，Ｒ４３，Ｒ４５が形成されている。伝送線路パターン４５ｂの一端にはビアホールｖｈ７が形成され、伝送線路パターン４６ａの一端にはビアホールｖｈ８が形成されている。リング状のグラウンドパターンＲ４２，Ｒ４３，Ｒ４５は、ビアホールｖｈ３とｖｈ４が対向する位置で幅広の接続パターンＲＣ１でグラウンドパターン４４と接続されている。これらリング状のグラウンドパターンＲＲ４３，Ｒ４５も多数のスルーホールｔｈを介してそれぞれ第３層４０ｃの全面グラウンドパターンと電気的に接続されている。
【００６６】
なお、ビアホールｖｈ７とｖｈ８は、リング状のグラウンドパターンＲ４２を立体的に横断して伝送線路パターン４５ｂと４６ａを電気的に接続するためのものであり、基板ｓｕｂ１における他方の面の第２層４０ｂに形成された伝送線路パターンｂ７８を介して接続される。
【００６７】
図１２において、回転プリント基板５０の基板ｓｕｂ５における一方の面の第３層５０ｂには、図９における第２層５０ｂの構成に加えて、伝送線路パターン５４，５５はそれぞれ折り返しパターンを含む円弧状の２個の伝送線路パターン５４ａと５４ｂおよび５５ａと５５ｂで形成され、これら伝送線路パターン５４ａと５４ｂおよび５５ａと５５ｂの間にはそれぞれ同心円状にリング状のグラウンドパターンＲ５２，Ｒ５３，Ｒ５５が形成されている。伝送線路パターン５４ａの一端にはビアホールｖｈ９が形成され、伝送線路パターン５４ｂの一端にはビアホールｖｈ１０が形成され、伝送線路パターン５５ａの一端にはビアホールｖｈ１１が形成され、伝送線路パターン５５ｂの一端にはビアホールｖｈ１２が形成されている。
【００６８】
ビアホールｖｈ９とｖｈ１０はリング状のグラウンドパターンＲ５５を立体的に横断して伝送線路パターン５４ａと５４ｂを電気的に接続し、ビアホールｖｈ１１とｖｈ１２はリング状のグラウンドパターンＲ５４を立体的に横断して伝送線路パターン５５ａと５５ｂを電気的に接続するためのものである。これらビアホールｖｈ９とｖｈ１０は基板ｓｕｂ５における他方の面の第２層５０ｃに形成された伝送線路パターンｃ９１０を介して接続され、ビアホールｖｈ１１とｖｈ１２は伝送線路パターンｃ１１１２を介して接続される。
【００６９】
これら図１１および図１２のように構成することにより、図８および図９の効果に加えて、高周波および広帯域特性を保ったままで遅延時間可変量を大きくすることができる。遅延時間可変量が大きくなった分サイズは大きくなってしまうが、同一周波数帯域で同一遅延時間可変量の同タイプ可変遅延器と比較すると小型化が図れる。
【００７０】
図１３は図４に示す固定プリント基板４０の伝送線路パターン端部への通称エッジマウントコネクタと呼ばれる表面実装コネクタの改善実装説明図であり、（Ａ）は第１層パターン４０ａの突出辺４２の拡大図、（Ｂ）は第３層パターン４０ｃの突出辺４２の拡大図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。
【００７１】
（Ｃ）のＡ−Ａ断面図は基板ｓｕｂ１，ｓｕｂ２と伝送線路パターンｃｎ１とグラウンドパターン４４とで構成されるコプレーナ・ウェーブガイドを示し、（Ｄ）のＢ−Ｂ断面図は基板ｓｕｂ１，ｓｕｂ２と伝送線路パターンｃｎ１とグラウンドパターン４４と第３層の全面グラウンドパターン４０ｃとで構成されるコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドを示している。
【００７２】
図１３に示す実装構成では、コネクタ４７からコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドに直接変換しないで、一旦（Ｃ）のコプレーナ・ウェーブガイドに変換し，ある程度の距離をコプレーナ・ウェーブガイドで伝送した後に（Ｄ）のコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドに変換している。すなわち、コネクタ４７のグラウンド導体とコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドの裏面グラウンド導体との距離を大きく取って容量結合を小さくすることで、高周波特性の劣化を防止している。
【００７３】
図１４は図１３の変形実装説明図であり、（Ａ）は第１層パターン４０ａの突出辺４２の拡大図、（Ｂ）は第３層パターン４０ｃの突出辺４２の拡大図、（Ｃ）は（Ａ）におけるＡ−Ａ断面図、（Ｄ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ断面図、（Ｅ）は（Ａ）におけるＣ−Ｃ断面図、（Ｆ）は（Ａ）におけるＤ−Ｄ断面図であって、図１３と共通する部分には同一の符号を付けている。
【００７４】
図１４に示す実装構成では、（Ｄ）のＢ−Ｂ断面図に示すように、コプレーナ・ウェーブガイドとコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドの間に、コプレーナ・ウェーブガイドのグラウンド導体４４とほぼ同じ形状のビアホールｖｈで接続した内層グラウンド導体４０ｂを設けている。
【００７５】
図１４に示す実装構成では、コプレーナ・ウェーブガイドとコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドの間に、コプレーナ・ウェーブガイドのグラウンド導体とスルーホールで接続した内層グラウンド導体を設置することで、コプレーナ・ウェーブガイドとコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドの構造変換が図１３の構成よりも緩やかとなり、構造変換部分での特性劣化が軽減される。
【００７６】
本実施例で用いた表面実装コネクタ（エッジマウントコネクタ）は、コプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドなど基板表面に信号導体とグラウンド導体が存在し、かつ、基板裏面あるいは内層が全面グラウンドとなっている伝送線路上に実装されることが一般的である。
【００７７】
しかし、エッジマウントコネクタをコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンド上に実装すると、コネクタのグラウンド導体とコプレーナ・ウェーブガイド・ウィズ・グラウンドの裏面グラウンド導体の距離が非常に近くなるため容量結合が起こり、それによって高周波特性が劣化するという問題点があった。ところが、このような問題は、図１３や図１４の実装構造にすることにより、大幅に改善できる。
【００７８】
本発明では、固定プリント基板４０のリング状グラウンドパターン４４と回転プリント基板５０のリング状グラウンドパターン５３を重ね合わせることでグラウンドを取っているが、固定プリント基板４０のリング状グラウンドパターン４４と回転プリント基板５０のリング状グラウンドパターン５３の幅が同じだと、固定プリント基板４０と回転プリント基板５０の組み付け精度によって、伝送線路パターンとリング状グラウンドパターンの距離、つまり伝送線路パターンとリング状グラウンドパターン間の静電容量が変わってしまう。そうなると、伝送線路の特性インピーダンスが変化し、可変遅延装置の特性が劣化してしまう。
【００７９】
図１５はこのような組み付け精度に関連した対策の概念説明図であり、（Ａ）は上部ケースを外して透視した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ断面図を示している。伝送線路パターンが存在する基板側のリング状グラウンド導体幅ａに対し、伝送線路パターンが存在しない基板側のリング状グラウンドパターン幅ｂを、組み付け精度分小さくする。これにより、固定プリント基板４０と回転プリント基板５０の組み付けがばらついても、伝送線路パターンとリング状グラウンドパターン間の距離を維持でき、距離変化による特性劣化が防止できる。
【００８０】
本発明の可変遅延装置は、固定プリント基板４０の伝送線路パターンと回転プリント基板５０の伝送線路パターンを重ね合わせる構造であるため、全ての伝送線路パターンに関して上記構造が適用できるわけではない。図５の例では、最もリング状グラウンドパターンに近接している伝送線路パターンＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ部（寸法ｃ，ｄ部）に対して適用しており、最も上記構造の効果が得られる部分である。
【００８１】
図１６は図１５の概念に基づく具体的な適用例の説明図であり、（Ａ）は固定プリント基板４０における適用例であって図８の（Ａ）に示した第１層４０ａを示し、（Ｂ）は回転プリント基板５０における適用例であって図９の（Ｃ）に示した第３層５０ｂを示している。図１６のＡ部〜Ｆ部が適用した部分であって、寸法ａは幅が広くなっている部分を示し、寸法ｂは幅が狭くなっている部分を示している。
【００８２】
このような可変遅延装置は、単純な機能を簡単に実現するため、機械的な構造を用いることも可能であるが、微妙な位相調整や操作性を考慮すると、適度な大きさが要求され、同時に伝送線路を形成する基板サイズも大きくなる。しかしながら、これは高周波になるに従って、不要共振モードを発生するなど、不利な条件として働くことにもなる。
【００８３】
また、伝送線路として図８，図９に示すように同一基板内で折り返すパターンを採用すると、信号伝播方向の異なる伝送線路同士が近接することを避けられず、電磁界結合や不要共振モードを引き起こすことになる。
【００８４】
図１７はこのような不要共振モードの発生を抑制できる構成説明図であり、（Ａ）は上部ケースを外して透視した状態を示し、（Ｂ）は（Ａ）のストリップ線路部分の断面図を示している。
【００８５】
図１７（Ａ）において、スリットｓｔ４１〜ｓｔ４３は固定プリント基板４０の一部を伝送線路パターン４５，４６と同心円状に円周方向に沿って除去することにより形成されたものであり、スリットｓｔ５１，ｓｔ５２は回転プリント基板５０の一部を伝送線路パターン５４，５５と同心円状に円周方向に沿って除去することにより形成されたものであり、スリットｓｔ４４，ｓｔ５３は固定プリント基板４０および回転プリント基板５０の一部を所定の中心角の扇形に除去することにより形成されたものである。
【００８６】
図１７（Ｂ）は、スリットｓｔ４３部分を示す拡大断面である。スリットｓｔ４３は、ストリップ線路を構成している固定プリント基板４０の伝送線路パターン４５と４６に挟まれた一部を同心円状に円周方向に沿って除去することにより形成されている。
【００８７】
基板サイズに起因した不要共振モードに対しては、スリットｓｔ４１，ｓｔ４２，ｓｔ５１を用いることにより、実質的に基板サイズを小さくしたことと同じ抑制効果が得られる。
【００８８】
伝送線路間に起因した不要共振モードに対しては、スリットｓｔ４３，ｓｔ５２を用いることで、物理的に基板を分離したことと同じ抑制効果が得られる。
【００８９】
基板の円周方向に発生する不要共振モードに対しては、固定プリント基板４０および回転プリント基板５０を中心から円周に至る扇形あるいは長方形に除去したスリットｓｔ４４，ｓｔ５３を用いることにより、物理的にリングを切断したことと同じ抑制効果が得られる。
【００９０】
これらスリットを設けるのにあたっては、基板の誘電体のみではなく、接地導体を含めて除去することも、不要発振モードの抑制に対し同様の効果をもたらす。
【００９１】
なお、上記各実施例では、コネクタとして通称エッジマウントコネクタと呼ばれる表面実装コネクタを用いる例を説明したが、異なるタイプのコネクタも使用できる。図１８の例では、固定プリント基板４０の主平面の伝送線路パターン４５，４６の端部に対向する位置にコネクタＣＮ１，ＣＮ２を取り付けて、スルーホールｔｈを介して伝送線路パターン４５，４６の端部に接続している。
【００９２】
このように構成することにより、基板の形状が簡単で小さくでき、安価になる。また、用途によっては、基板の主平面上にコネクタを配置した方が外部との接続がしやすくなる場合もある。
【００９３】
さらに、上記各実施例では、固定プリント基板４０と回転プリント基板５０を重ね合わせてバネ７０で押圧固定するものとして説明したが、図１９に示すようにこれらの基板４０，５０を重ね合わせて両面を基板押さえ１０１，１０２で挟み、ネジ１０３とナット１０４で止める構造にしてもよい。
【００９４】
このように構成することにより、構造が非常に簡単になり、電気特性は基板のみで完結しているため実質的に問題なく動作する。
【００９５】
また、上記実施例では可変遅延装置として説明したが、可変移相器としても使用できるものである。
【００９６】
以上説明したように、本発明によれば、組み立て後の調整が不要な可変遅延装置を実現でき、マイクロ波領域の可変遅延装置として好適である。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】本発明の一実施例を示す組立説明図である。
【図２】図１の回転プリント基板５０の回転範囲を所定の角度範囲に規制するストッパの構成説明図である。
【図３】本発明で用いる固定プリント基板４０と回転プリント基板５０の斜視図である。
【図４】固定プリント基板４０の具体的な構成説明図である。
【図５】回転プリント基板５０の具体的な構成説明図である。
【図６】固定プリント基板４０の他の具体的な構成説明図である。
【図７】回転プリント基板５０の他の具体的な構成説明図である。
【図８】固定プリント基板４０の他の具体的な構成説明図である。
【図９】回転プリント基板５０の他の具体的な構成説明図である。
【図１０】本発明の可変遅延装置による遅延特性を示すグラフである。
【図１１】固定プリント基板４０の他の具体的な構成説明図である。
【図１２】回転プリント基板５０の他の具体的な構成説明図である。
【図１３】表面実装コネクタの改善実装説明図である。
【図１４】表面実装コネクタの他の改善実装説明図である。
【図１５】組み付け精度に関連した対策の概念説明図である。
【図１６】図１５の概念に基づく具体的な適用例の説明図である。
【図１７】不要共振モードの発生を抑制できる構成説明図である。
【図１８】コネクタの他の実装説明図である。
【図１９】固定プリント基板４０と回転プリント基板５０のネジによる組立固定説明図である。
【図２０】従来の可変遅延装置の一例を示す構成説明図である。
【符号の説明】
【００９８】
３０  下部ケース
３１  収納部
３９  大径部
４０  固定プリント基板
５０  回転プリント基板
５１  主平面
５７  突出部
６０  スペーサ
７０  バネ
７１〜７６  コイルバネ
８０  上部ケース
９０  ネジ
【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】
2009302689.tif 000016
【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2009302689.tif 000020
【図２０】
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【図１】
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