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伝送線路及び配線基板、並びに、これらを用いた高周波装置

国内特許コード	P160012702
整理番号	(H23-101)
掲載日	2016年1月20日
出願番号	特願2014-508238
登録番号	特許第6080020号
出願日	平成25年3月29日(2013.3.29)
登録日	平成29年1月27日(2017.1.27)
国際出願番号	JP2013059755
国際公開番号	WO2013147268
国際出願日	平成25年3月29日(2013.3.29)
国際公開日	平成25年10月3日(2013.10.3)
優先権データ	特願2012-083350 (2012.3.31) JP
発明者	中山英俊佐藤敏郎曽根原誠吉原拓実
出願人	独立行政法人国立高等専門学校機構
発明の名称	伝送線路及び配線基板、並びに、これらを用いた高周波装置
発明の概要	【課題】表皮深さに起因する挿入損失を抑止することができる伝送線路を提供する。また、この性質を利用した付加価値のある伝送線路を提供する。【解決手段】伝送線路は、正の透磁率を有する導体層Ａと、負の透磁率を有する導体層Ｂとにより構成されている。層Ａと層Ｂの厚さは、隣り合う層の磁束が減殺（相殺）されるように厚さを設定される。磁束密度は中心位置からの距離により分布があり、中心ほど小さく、外側ほど大きいため、層の厚さを中心ほど厚く、外側ほど薄くすることにより、磁束の相殺効果を高めることができる。配線基板は、基板と基板の表面上に設けられた伝送線路とを備え、当該伝送線路は上述の伝送線路により構成される。高周波装置は、伝送線路を備え、当該伝送線路は上述の伝送線路により構成される。【選択図】図１
従来技術、競合技術の概要	電磁波を伝送する伝送線路としては、金属の鋼管である導波管、あるいは、誘電体である配線基板上に設けられたストリップ線路や表面波線路等が開発されている（例えば、特許文献１参照）。これらの伝送線路は、通信や放送などの送受信機（例えば、航空路監視レーダ）等に用いられており、一般的に導体のみで形成されている。このような伝送線路では、電磁波の周波数が高くなればなるほど、電流は導体表面に集中し、その電流が流れる表皮深さδ（δ＝√（１／πｆμσ）、ｆ：周波数、μ：透磁率、σ：導電率）は小さくなる。これは、高周波において実質的に伝送線路の抵抗が増加すること、さらに、伝送線路を太くすることによる抵抗の低減が直流や低周波の場合のように効果的でなくなることを意味する。このような表皮深さの減少による伝送線路の抵抗の増加を抑制するため、負の透磁率材料を用いた伝送線路構造が提案されている（例えば、特許文献２および非特許文献１参照）。
産業上の利用分野	本発明は、伝送線路及び配線基板、並びに、これらを用いた高周波装置に関するものである。
特許請求の範囲	【請求項1】特定の周波数帯域において正の透磁率（μ_Ｐ）を有し第１の厚さ（ｔ_Ｐ）を備えた第１の層（Ｐ）と、前記特定の周波数帯域において負の透磁率（μ_Ｎ）を有し第２の厚さ（ｔ_Ｎ）を備えた第２の層（Ｎ）とを具備し、前記第１の層（Ｐ）と前記第２の層（Ｎ）が線路断面の内側より外側に向けて交互に配置され、隣り合う前記第１の層（Ｐ）と前記第２の層（Ｎ）のうち、前記内側に配置された一方の層（Ｐ又はＮ）における前記透磁率の絶対値（｜μ_Ｐ｜又は｜μ_Ｎ｜）と厚さ（ｔ_Ｐ又はｔ_Ｎ）との積が、前記外側に配置された他方の層（Ｎ又はＰ）における前記透磁率（｜μ_Ｎ｜又は｜μ_Ｐ｜）と厚さ（ｔ_Ｎ又はｔ_Ｐ）との積より大きいことを特徴とする伝送線路。【請求項2】前記第１の層（Ｐ）と前記第２の層（Ｎ）の積層構造を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。【請求項3】前記第１の層（Ｐ）と、前記第２の層（Ｎ）とのどちらか少なくとも一方の層、或いは両方の層が、中心に近い層ほど厚く、外周に近い層ほど薄くなるように構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送線路。【請求項4】前記第１の層（Ｐ）と前記第２の層（Ｎ）のうちの導電率の高い方の層が前記線路断面の中心部に配置されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の伝送線路。【請求項5】前記第１の層（Ｐ）と前記第２の層（Ｎ）のうちの前記特定の周波数帯域における前記透磁率の絶対値（｜μ_Ｐ｜と｜μ_Ｎ｜）の大きい方の層が前記線路断面の中心部に配置されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の伝送線路。【請求項6】隣り合う前記第１の層（Ｐ）と前記第２の層（Ｎ）の前記厚さ（ｔ_Ｐ、ｔ_Ｎ）は、前記第１の層（Ｐ）に発生する磁束と前記第２の層（Ｎ）に発生する磁束とが相互に打ち消し合う値とされることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の伝送線路。【請求項7】前記線路断面が円形又は楕円形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の伝送線路。【請求項8】前記線路断面において前記第１の層（Ｐ）および前記第２の層（Ｎ）が円形又は楕円形の断面形状を有するとともにこれらの断面形状が相互に同心状に形成されることを特徴とする請求項７に記載の伝送線路。【請求項9】前記線路断面が正方形又は長方形であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の伝送線路。【請求項10】前記線路断面において前記第１の層（Ｐ）および前記第２の層（Ｎ）が正方形又は長方形の断面形状を有するとともにこれらの断面形状の中心が前記線路断面の中心と一致することを特徴とする請求項９に記載の伝送線路。【請求項11】請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の伝送線路が基板上に形成されることを特徴とする配線基板。【請求項12】請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の伝送線路が含まれることを特徴とする高周波装置。【請求項13】特定の周波数帯域において正の透磁率（μ_Ｐ）と所定の抵抗率（ρ_Ｐ）又は導電率（σ_Ｐ）を有し第１の厚さ（ｔ_Ｐ）を備えた第１の層（Ｐ）と、前記特定の周波数帯域において負の透磁率（μ_Ｎ）と所定の抵抗率（ρ_Ｎ）又は導電率（σ_Ｎ）を有し第２の厚さ（ｔ_Ｎ）を備えた第２の層（Ｎ）とを具備し、前記第１の層（Ｐ）と前記第２の層（Ｎ）が線路断面の内側より外側に向けて交互に配置されて所定の積層数（Ｌ）と線路外径（ｒ_ｌｉｎｅ）を備えた積層構造を有し、前記特定の周波数帯域内の周波数（ｆ）の電界（Ｅ）が存在する場合における伝送線路内で生ずる誘導起電力ｅの全線路断面（Ｃｓ）にわたる積分値（Ｄ）は、前記積層数（Ｌ）と前記線路外径（ｒ_ｌｉｎｅ）を備えるとともに各層の透磁率の絶対値と厚さの積が一定である場合の前記周波数（ｆ）における前記誘導起電力（ｅ）の全線路断面（Ｃｓ）にわたる積分値（Ｄｓ）よりも小さいことを特徴とする伝送線路。【請求項14】請求項１３に記載の伝送線路が基板上に形成されることを特徴とする配線基板。【請求項15】請求項１３に記載の伝送線路が含まれることを特徴とする高周波装置。
国際特許分類(IPC)	H01P 3/18 作用面を増加させるため数層から組み立てられるもの，すなわち導電性と誘電性の交互の層からなるもの
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