信号传输用通信体和耦合器 技术领域 本发明涉及在靠近状态下进行通信的信号传输装置用的通信体和在靠近状态下 彼此耦合的耦合器。
背景技术 作为本发明的现有技术文献例如有专利文献 1。
图 1 是专利文献 1 示出的通信体的立体图。在绝缘体的隔离器 109 的上下各表 面形成耦合用电极 108 和折叠状的短截线 103， 耦合用电极 108 经由隔离器 109 内的通孔 (plated through hole)110 连接于短截线 103 的中央部分。在印刷基板 101 上， 形成有从 收发电路模块 105 引出的信号线图案、 和经由印刷基板 101 内的通孔 106 与地线导体 102 连接的导体图案 112。在将隔离器 109 安装于印刷基板 101 上时， 短截线 103 的两端分别连 接于信号线图案 111 和导体图案 112。
图 2 是使用 2 个图 1 所示的通信体构成的通信装置的等效电路图。收发电路模块 105 与耦合用电极 108 之间的电感器 L110 是由图 1 所示的通孔 110 形成的电感器。此外， 在连接电感器 L110 的线与地线之间分流连接的电感器 L103 是由图 1 所示的短截线 103 产 生的电感器。
现有技术文献
专利文献
专利文献 1 ： JP 特开 2008-154267 号公报
发明内容 发明所要解决的技术问题
但是， 图 1 所示的现有的通信装置中存在以下的问题。
(a) 为了调整频率需要在印刷基板上形成折叠状的短截线， 在印刷基板上需要相 应的空间。
(b) 为了在收发中得到良好的耦合特性， 连接于耦合用电极的通孔 ( 柱状导体 ) 需 要规定的高度 ( 长度 )。例如 4.5GHz 的频带需要 3mm 以上的高度， 从而难以实现薄型化。
因此， 本发明的目的在提供一种缩小占有面积且实现薄型化的信号传输用通信体 和耦合器。
解决其技术问题采用的技术方案
本发明的信号传输用通信体， 其特征在于， 具备 ：
基底部， 形成了信号传输用线路和地线电极 ； 耦合用平面导体， 呈平行于所述基底 部的平面状 ； 电感器电路， 连接在所述耦合用平面导体和所述信号传输用线路之间 ； 和 LC 串联电路， 连接在所述耦合用平面导体的一部分 ( 规定位置 ) 和所述地线电极之间， 且串联 连接了电容器和电感器，
所述电感器电路配置在所述耦合用平面导体和所述基底部之间， 所述 LC 串联电
路配置在所述耦合用平面导体和所述基底部之间。
所述基底部、 所述耦合用平面导体、 所述电感器电路和所述 LC 串联电路构成部构 成为例如通过层叠多个电介质层和多个导体层而形成的多层基板。
所述基底部是安装例如所述耦合用平面导体、 所述电感器电路和所述 LC 串联电 路的安装基板， 在所述安装基板形成了在所述耦合用平面导体对置的区域具有开口部的地 线电极。
所述耦合用平面导体、 所述电感器电路和所述 LC 串联电路构成为例如一个模块。
例如， 形成了所述地线电极的层为 2 层以上， 在各地线电极的开口部之中最靠近 于所述耦合用平面导体的开口部的大小是最小的。
所述 LC 串联电路的所述电容器具备与所述耦合用平面导体平行对置的平面导 体， 所述平面导体相对于所述耦合用平面导体的中心形成为旋转对称形状， 所述电感器电 路相对于所述平面导体的中心配置在对称位置。
所述电感器电路构成部例如具备螺旋状的导体， 该螺旋状的导体沿着与所述基底 部平行或垂直的面盘旋。
所述 LC 串联电路构成部例如具备螺旋状的导体， 该螺旋状的导体沿着与所述基 底部平行或垂直的面盘旋。 所述 LC 串联电路构成部例如具备多个平面导体， 该多个平面导体以平行于所述 基底部的面状展宽， 在相对置的部分产生电容。
所述电感器电路构成部或所述 LC 串联电路构成部的至少一方例如由安装于所述 基底部的芯片元件构成。
发明效果
根据本发明， 达到了以下的效果。
(a) 能够基于由 LC 串联电路构成部的电容分量和电感分量的大小所得到的谐振 频率， 在收发透过特性的希望的频率处设置衰减极点。通过在用于通信的频带以外的低频 侧或高频侧或其双方设定衰减极点， 能够得到希望的使用频率的带通特性。
(b) 所述基底部、 所述耦合用平面导体、 所述电感器电路和所述 LC 串联电路构成 为通过层叠多个电介质层和多个导体层而形成的多层基板， 从而能够以一般的多层基板的 工艺容易地进行制造。
(c) 不需要在电介质基板上形成专利文献 1 所示的那种折叠状短截线， 能够缩小 占有面积。
(d) 安装基板的地线电极在与耦合用平面导体对置的区域具有开口部， 由此降低 了在耦合用平面导体与地线电极之间产生的寄生电容。 因此能够抑制因安装基板的厚度和 电容率的不同而引起的特性变动。
(e) 特别是在形成了地线电极的层为 2 层以上， 且在各地线电极的开口部之中最 靠近于耦合用平面导体的开口部的大小是最小的时， 可更有效地降低因安装基板的厚度尺 寸和电容率的不同而引起的特性变动。
(f) 由于所述 LC 串联电路的电容器具备与所述耦合用平面导体平行对置的平面 导体， 该平面导体相对于所述耦合用平面导体的中心形成为旋转对称形状， 所述电感器电 路相对于所述平面导体的中心配置在对称位置， 从而可抑制在 2 个信号传输用通信体的耦
合用平面导体彼此对置的状态下针对面内方向的位置偏移的特性变动。
(g) 所述电感器电路构成部或所述 LC 串联电路构成部中具备螺旋状的导体， 由此 每单位体积的电感分量变大， 能够降低耦合用平面导体的位置， 能够实现通信体的薄型化。 此外， 能够在单位体积内在更宽的范围中设定用于形成衰减极点的电感分量。
(h) 通过在所述 LC 串联电路构成部中构成多个平面导体， 由此每单位体积的电容 分量变大， 能够降低耦合用平面导体的位置， 能够实现通信体的薄型化。此外， 能够在单位 体积内在更宽的范围中设定用于形成衰减极点的电容分量。 附图说明
图 1 是专利文献 1 示出的通信体的立体图。
图 2 是使用 2 个图 1 所示的通信体构成的通信装置的等效电路图。
图 3(A) 是信号传输用通信体 201 的立体图， 图 3(B) 是其主要部分的剖视图。
图 4 是图 3 所示的信号传输用通信体 201 的等效电路图。
图 5(A) 是第 2 实施方式所涉及的耦合器 301 的主要部分的立体图。图 5(B) 是耦 合器 301 的主要部分的剖视图。
图 6 是图 5 所示的耦合器 301 的等效电路图。
图 7(A) 是表示从第 1 信号传输用通信体 201 的微带线观察耦合器 301 的反射特 性的频率特性的图。图 7(B) 是表示从第 1 信号传输用通信体 201 的微带线向第 2 信号传 输用通信体 202 的微带线的透过特性的频率特性的图。
图 8(A) 是第 3 实施方式所涉及的耦合器 302 的主要部分的立体图。图 8(B) 是耦 合器 302 的主要部分的剖视图。
图 9 是图 8 所示的耦合器 302 的等效电路图。
图 10(A) 是表示从第 1 信号传输用通信体 203 的微带线观察耦合器 302 的反射特 性 (S 参量的 S11) 的频率特性的图。图 10(B) 是表示从第 1 信号传输用通信体 203 的微带 线向第 2 信号传输用通信体 204 的微带线的透过特性的频率特性的图。
图 11(A) 是第 4 实施方式所涉及的耦合器 303 的部分立体图。图 11(B) 是耦合器 303 的主要部分的剖视图。
图 12(A) 是表示从第 1 信号传输用通信体 205 的微带线观察耦合器 303 的反射特 性 (S 参量的 S11) 的频率特性的图。图 12(B) 是表示从第 1 信号传输用通信体 205 的微带 线向第 2 信号传输用通信体 206 的微带线的透过特性的频率特性的图。
图 13(A) 是第 5 实施方式所涉及的信号传输用通信体 207 的立体图。图 13(B) 是 在图 13(A) 中从 X-Z 面观察 Y 轴方向的透视图。图 13(C) 是在图 13(A) 中从 Y-Z 面观察 -X 轴方向的透视图。
图 14(A) 是第 6 实施方式所涉及的耦合器 304 的主要部分的立体图。此外， 图 14(B) 是耦合器 304 的主要部分的剖视图。
图 15 是图 14 所示的耦合器 304 的等效电路图。
图 16(A) 是表示第 6 实施方式所涉及的耦合器 304 中的第 2 信号传输用通信体 209 相对于第 1 信号传输用通信体 208 的位置偏移量的图。图 16(B) 是表示第 3 实施方式 所涉及的耦合器 302 中的第 2 信号传输用通信体 204 相对于第 1 信号传输用通信体 203 的位置偏移量的图。
图 17(A)、 图 17(B) 是表示透过特性 (S 参量的 S21) 的频率特性根据位置偏移量 (dx， dy， dz) 如何变化的图。
图 18(A) 是第 7 实施方式所涉及的信号传输用通信体 210 的立体图。图 18(B) 是 在图 18(A) 的朝向情况下从跟前观察到的透视图。
图 19 是第 8 实施方式所涉及的信号传输用通信体 211 的立体图。
图 20(A) 是第 9 实施方式所涉及的信号传输用通信体 212 的立体图， 图 20(B) 是 其主要部分的剖视图。
图 21(A) 是第 10 实施方式所涉及的信号传输用通信体 213 的立体图， 图 21(B) 是 其主要部分的剖视图。
图 22(A) 是表示由第 10 实施方式所涉及的信号传输用通信体构成的耦合器的透 过特性的频率特性的图。图 22(B) 是表示图 5 所示的耦合器 301 的透过特性的频率特性的 图。
图 23 是安装基板的下表面地线电极开口部 RA2 和上表面地线电极开口部 RA3 的 大小的关系不同的 3 个信号传输用通信体的主要部分的剖视图。 图 24(A) 是使用了图 23(A) 所示的信号传输用通信体的耦合器的透过特性 (S21) 的频率特性。图 24(B) 是使用了图 23(B) 所示的信号传输用通信体的耦合器的透过特性 (S21) 的频率特性。 同样， 图 24(C) 是使用了图 23(C) 所示的信号传输用通信体的耦合器的 透过特性 (S21) 的频率特性。
图 25(A) 是信号传输用通信体 214 的立体图， 图 25(B) 是沿着信号传输用线路 13 的朝向观察图 25(A) 的透视图。
符号说明 ：
LC1、 LC2 ： LC 串联电路， SP22、 SP32 ： 螺旋状电感器， RA2 ： 下表面地线电极开口部， RA3 ： 上表面地线电极开口部， 10 ： 基底部， 11 ： 基板， 12 ： 地线电极， 13 ： 信号传输用线路， 21 ： 耦合用平面导体， 21b、 21c ： 电容器用平面导体， 22 ： 柱状导体， 22A、 22B ： 柱状导体， 31、 41 ： 平面导体， 31a、 31b、 31c ： 电容器用平面导体， 32、 42 ： 柱状导体， 50 ： 多层基板， 60 ： 安装基 板， 61 ： 安装基板的基材， 62 ： 下表面地线电极， 63 ： 上表面地线电极， 70 ： 模块， 201 ～ 214 ： 信号传输用通信体， 301 ～ 304 ： 耦合器。
具体实施方式
第 1 实施方式
参照图 3 和图 4 说明第 1 实施方式所涉及的信号传输用通信体 201 的结构。
图 3(A) 是信号传输用通信体 201 的立体图， 图 3(B) 是其主要部分的剖视图。在 信号传输用通信体 201 具备基板 11。在基板 11 的下表面形成地线电极 12， 在其上表面形 成信号传输用线路 13。由该基板 11、 地线电极 12、 和信号传输用线路 13 构成微带线。在该 例中， 构成所述微带线的层相当于基底部 10。
在信号传输用通信体 201 中， 具备平行于所述基底部 10 的矩形板状的耦合用平面 导体 21。在耦合用平面导体 21 与基底部 10 之间， 设有连接耦合用平面导体 21 和所述信号 传输用线路 13 之间的柱状导体 22。由该柱状导体 22 构成电感器电路。在耦合用平面导体 21 与基底部 10 之间， 构成在耦合用平面导体 21 的一部分与地 线电极 12 之间连接的 LC 串联电路 LC1、 LC2。也就是说， 设有隔着规定间隙与耦合用平面 导体 21 的一部分对置的平面导体 31、 41 以及连接该平面导体 31、 41 和地线电极 12 之间的 柱状导体 32、 42。
图 4 是图 3 所示的信号传输用通信体 201 的等效电路图。在图 4 中， 电阻 R0 是相 当于所述微带线的特性阻抗的电阻。此外， 在图 4 中， 电感器 L22 是相当于图 3 所示的柱状 导体 22 的电感器。此外， 电容器 C31 是由所述平面导体 31 和耦合用平面导体 21 构成的电 容器。电感器 L32 是基于所述柱状导体 32 的电感器。同样， 电感器 L42 是基于所述柱状导 体 42 的电感器。此外， 电容器 41 是由所述平面导体 41 和耦合用平面导体 21 构成的电容 器。
这样， 构成了如下的电路， 相对于连接电感器 L22 和耦合用平面导体 21 的线， 分别 以分流的方式连接了 2 个 LC 串联电路 LC1、 LC2。因此， LC 串联电路 LC1、 LC2 分别作为陷 波器发挥作用。
图 3 示出的各部的尺寸等的具体例如下所示。
[ 耦合用平面导体 21] 12×12mm
[ 平面导体 31]
5.0×5.0mm
[ 平面导体 41]
3.0×3.0mm
[ 柱状导体 22]
高度 3.0mm
[ 柱状导体 32]
高度 2.8mm
[ 柱状导体 42]
高度 2.5mm
由于图 4 所示的电容器 C31 由平面导体 31 与耦合用平面导体 21 的对置面积、 间 隙和对置部分的介电常数规定， 因此能够通过这些设定来决定电容。同样， 电容器 C41 由平 面导体 41 与耦合用平面导体 21 的对置面积、 间隙和对置部分的介电常数规定， 因此能够通 过这些设定来决定电容。
此外， 图 4 所示的电感器 L32 由图 3 中的柱状导体 32 的高度和直径规定， 因此通 过这些设定能够决定电感。同样， 另一个电感器 L42 由柱状导体 42 的高度和直径规定， 因 此通过这些设定能够决定电感。
这样， 能够由多个参量在宽范围内设定 LC 串联电路 LC1、 LC2 的串联谐振频率。
这样， 通过在信号传输用的线路中设置谐振频率不同的 2 个陷波电路， 从而能够 将这 2 个谐振频率作为衰减极点， 能够构成可使用由这两个衰减极点夹着的频带的信号传 输用通信体。
第 2 实施方式
图 5(A) 是第 2 实施方式所涉及的耦合器 301 的主要部分的立体图。此外， 图 5(B)
是所述耦合器 301 的主要部分的剖视图。耦合器 301 由第 1 信号传输用通信体 201 和第 2 信号传输用通信体 202 构成。第 1 信号传输用通信体 201 与第 1 实施方式中图 3 所示的信 号传输用通信体 201 相同。第 2 信号传输用通信体 202 在构造上也与第 1 信号传输用通信 体 201 相同， 以耦合用平面导体 21 彼此对置 ( 对面 ) 的方式配置 2 个信号传输用通信体 201、 202 来构成耦合器 301。
此外， 也可以在耦合用平面导体 21 的表面形成绝缘体或电介质层。即便是这种构 造， 在彼此对置的 2 个耦合用平面导体 21 之间也生成规定电容。
图 6 是图 5 所示的耦合器 301 的等效电路图。在图 6 中， 电容器 C0 是由图 5 所示 的第 1 信号传输用通信体 201 的耦合用平面导体 21 和第 2 信号传输用通信体 202 的耦合 用平面导体 21 构成的电容器。
图 7(A) 是表示从第 1 信号传输用通信体 201 的微带线观察耦合器 301 的反射特性 (S 参量的 S11) 的频率特性的图。此外， 图 7(B) 是表示从第 1 信号传输用通信体 201 的微 带线向第 2 信号传输用通信体 202 的微带线的透过特性 (S 参量的 S21) 的频率特性的图。 在任意的图中， 都是将彼此对置的 2 个耦合用平面导体 21 之间的间隙 dz 的尺寸 (mm) 设为 参量。 在图 7(A) 和图 7(B) 中， 以 Trp1 示出的频带相当于图 6 中示出的 LC 串联电路 LC1 的谐振频率。同样， Trp2 相当于 LC 串联电路 LC2 的谐振频率。在本例中， 2 个陷波频率之 间的频率 4.5GHz 是通信用的频带的设计中心。可知即便所述间隙 dz 在 1 ～ 30mm 的范围 内变化， 大致在 4.5GHz 处也可得到低反射特性和低插入损耗特性。
此外， 陷波频率因所述间隙 dz 的值而变化， 这是因为在彼此对置的 2 个耦合用平 面导体 21 之间形成的电容发生变化。
这样， 根据所使用的通信频带分别恰当地决定低频侧和高频侧的陷波频率， 从而 对于反射特性和透过特性可得到最佳特性。
第 3 实施方式
图 8(A) 是第 3 实施方式所涉及的耦合器 302 的主要部分的立体图。此外， 图 8(B) 是所述耦合器 302 的主要部分的剖视图。耦合器 302 由第 1 信号传输用通信体 203 和第 2 信号传输用通信体 204 构成。
第 1 信号传输用通信体 203 和第 2 信号传输用通信体 204 都是第 1 实施方式 1 中 图 3 所示的信号传输用通信体 201 没有平面导体 41 和柱状导体 42 的构造。
图 9 是图 8 所示的耦合器 302 的等效电路图。在图 9 中， 电容器 C0 是由图 8 所示 的第 1 信号传输用通信体 203 的耦合用平面导体 21 和第 2 信号传输用通信体 204 的耦合 用平面导体 21 构成的电容器。
图 10(A) 是表示从第 1 信号传输用通信体 203 的微带线观察耦合器 302 的反射特 性 (S 参量的 S11) 的频率特性的图。此外， 图 10(B) 是表示从第 1 信号传输用通信体 203 的微带线向第 2 信号传输用通信体 204 的微带线的透过特性 (S 参量的 S21) 的频率特性的 图。在任意的图中， 都是将彼此对置的 2 个耦合用平面导体 21 之间的间隙 dz 的尺寸 (mm) 设为参量。
在图 10(A) 和图 10(B) 中， 以 Trp1 示出的频带相当于图 9 中示出的 LC 串联电路 LC1 的谐振频率。在本例中， 频率 4.5GHz 是通信用的频带的设计中心。可知即便所述间隙
dz 在 1 ～ 30mm 的范围内变化， 大致在 4.5GHz 处也可得到低反射特性和低插入损耗特性。
这样， 根据所使用的通信频带恰当地决定低频侧的陷波频率， 从而对于反射特性 和透过特性可得到最佳特性。
同样， 根据所使用的通信频带恰当地决定高频侧的陷波频率， 从而对于反射特性 和透过特性可得到最佳特性。
第 4 实施方式
图 11(A) 是第 4 实施方式所涉及的耦合器 303 的部分立体图。此外， 图 11(B) 是 所述耦合器 303 的主要部分的剖视图。耦合器 303 由第 1 信号传输用通信体 205 和第 2 信 号传输用通信体 206 构成。
按照第 1 信号传输用通信体 205 和第 2 信号传输用通信体 206 各自的耦合用平面 导体 21 彼此对置 ( 对面 ) 的方式配置 2 个信号传输用通信体 205、 206 来构成耦合器 303。
在信号传输用通信体 205 具备基板 11。在基板 11 的下表面形成地线电极 12， 在 其上表面形成信号传输用线路 13。 由该基板 11、 地线电极 12、 和信号传输用线路 13 构成微 带线。在该例中， 构成所述微带线的层相当于基底部 10。
在信号传输用通信体 205 中， 具备平行于所述基底部 10 的矩形板状的耦合用平面 导体 21。在耦合用平面导体 21 与基底部 10 之间， 设有连接耦合用平面导体 21 和所述信号 传输用线路 13 之间的柱状导体 22。由该柱状导体 22 构成电感器电路。
在耦合用平面导体 21 和基底部 10 之间， 构成在耦合用平面导体 21 的一部分与地 线电极 12 之间连接的 LC 串联电路 LC1。也就是说， 耦合用平面导体 21、 电容器用平面导体 21b、 21c、 电容器用平面导体 31a、 31b、 31c 交替配置， 从而在彼此相邻的电容器用平面导体 之间产生电容。 因此， 由耦合用平面导体 21 的一部分以及电容器用平面导体 21b、 21c、 31a、 31b、 31c 能够在受限的面积内构成电容较大的电容器。由该电容器和柱状导体 32 构成 LC 串联电路 LC1。
信号传输用通信体 206 的结构也与信号传输用通信体 205 的结构相同。
图 12(A) 是表示从第 1 信号传输用通信体 205 的微带线观察耦合器 303 的反射特 性 (S 参量的 S11) 的频率特性的图。此外， 图 12(B) 是表示从第 1 信号传输用通信体 205 的微带线向第 2 信号传输用通信体 206 的微带线的透过特性 (S 参量的 S21) 的频率特性的 图。在任意的图中， 都是将彼此对置的 2 个耦合用平面导体 21 之间的间隙 dz 的尺寸 (mm) 设为参量。
在图 12(A) 和图 12(B) 中， 以 Trp1 示出的频带相当于图 11 中示出的 LC 串联电路 LC1 的谐振频率。在本例中， 频率 4.5GHz 是通信用的频带的设计中心。可知即便所述间隙 dz 在 1 ～ 30mm 的范围内变化， 大致在 4.5GHz 处也可得到低反射特性和低插入损耗特性。
这样， 根据所使用的通信频带恰当地决定低频侧的陷波频率， 从而对于反射特性 和透过特性可得到最佳特性。
第 5 实施方式
图 13(A) 是第 5 实施方式所涉及的信号传输用通信体 208 的立体图。图 13(B) 是 在图 13(A) 中从 X-Z 面观察 Y 轴方向的透视图。此外， 图 13(C) 是在图 13(A) 中从 Y Z 面 观察 -X 轴方向的透视图。
第 5 实施方式所涉及的信号传输用通信体 208 构成为多层基板 50， 该多层基板 50层叠了多个电介质层和多个导体层。在多层基板 50 的下表面形成地线电极 12。此外， 在多 层基板 50 的内部形成信号传输用线路 13。 由该信号传输用线路 13、 地线电极 12、 及其之间 的电介质层构成微带线。
此外， 在多层基板 50 的内部形成矩形板状的耦合用平面导体 21， 在其大致中央形 成连接第 1 端部的柱状导体 22A、 和第 1 端部导通至信号传输用线路 13 的柱状导体 22B。 此 外， 在柱状导体 22A 的第 2 端部和柱状导体 22B 的第 2 端部之间形成螺旋状电感器 SP22。 该螺旋状电感器 SP22 通过与平行于基底部 10 的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于基 底部 10 的面盘旋的多个螺旋状的导体图案构成。
此外， 在多层基板 50 的内部， 由耦合用平面导体 21 的一部分、 电容器用平面导体 21b、 21c 和电容器用平面导体 31a 构成电容器。
此外， 在多层基板 50 的内部， 形成第 1 端部导通至地线电极 12 的柱状导体 32。进 而， 在柱状导体 32 的第 2 端部与所述电容器用平面导体 21c 之间形成螺旋状电感器 SP32。 该螺旋状电感器 SP32 也通过与平行于基底部 10 的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于 基底部 10 的面盘旋的螺旋状的导体图案构成。
多层基板 50 的尺寸例如为 3.5 ～ 4.5mm×3.5 ～ 4.5mm×0.95mm。介电常数例如 为 6.0。 这样在多层基板 50 的内部设置基底部 10、 耦合用平面导体 21、 电感器电路、 LC 串 联电路， 从而构成信号传输用通信体 208。 该信号传输用通信体 208 的等效电路与第 3 实施 方式中图 9 所示的耦合器 302 之中一个信号传输用通信体的等效电路相同。
根据该第 5 实施方式， 通过由螺旋状的导体图案构成电感器， 能够提高每单位体 积的电感分量， 因此能够使信号传输用通信体 207 整体薄型化。 此外， 通过基于多层基板 50 的电容率出现的波长缩短效应， 能够使信号传输用通信体 207 的面积小型化。再有， 由于能 够通过多层基板工艺进行制造， 因此易于工业化。
也可以在多层基板 50 的内部同样地构成 2 个或者 2 个以上的 LC 串联电路。
第 6 实施方式
图 14(A) 是第 6 实施方式所涉及的耦合器 304 的主要部分的立体图。此外， 图 14(B) 是所述耦合器 304 的主要部分的剖视图。耦合器 304 由第 1 信号传输用通信体 208 和第 2 信号传输用通信体 209 构成。
在第 1 信号传输用通信体 208 具备基板 11。 在基板 11 的下表面形成地线电极 12， 在其上表面形成信号传输用线路 13。在基底部 10， 由该基板 11、 地线电极 12、 和信号传输 用线路 13 构成微带线。
在第 1 信号传输用通信体 208 中， 具备平行于基底部 10 的矩形板状的耦合用平面 导体 21。此外， 设置隔着规定间隔与耦合用平面导体 21 对置的平面导体 31。在该平面导 体 31 的中央形成矩形的开口 RA。该平面导体 31 形成为相对于耦合用平面导体 21 的中心 为旋转对称形。
在耦合用平面导体 21 与基底部 10 之间， 形成连接耦合用平面导体 21 和信号传输 线路 13 之间的柱状导体 22。柱状导体 22 贯通平面导体 31 的开口 RA， 不与平面导体 31 导 通。由该柱状导体 22 构成电感器电路。该电感器电路配置在相对于平面导体 31 的中心对 称的位置处。
在耦合用平面导体 21 和基底部 10 之间， 构成在耦合用平面导体 21 的一部分与地 线电极 12 之间连接的 LC 串联电路 LC1、 LC2。也就是说， 设有隔着规定间隙与耦合用平面 导体 21 的一部分对置的平面导体 31、 以及连接该平面导体 31 和地线电极 12 之间的柱状导 体 32、 42。
对于第 2 信号传输用通信体 209， 在构造上也与第 1 信号传输用通信体 208 相同， 以耦合用平面导体 21 彼此对置 ( 对面 ) 的方式配置 2 个信号传输用通信体 208、 209 来构 成耦合器 304。
图 14 示出的各部的尺寸等的具体例如下所示。
[ 耦合用平面导体 21]
15×15mm
[ 平面导体 31]
15×15mm
[ 开口 RA]
2.0×2.0mm
[ 柱状导体 22] 高度 3.0mm
[ 柱状导体 32]
高度 2.8mm
[ 柱状导体 42]
高度 2.8mm
图 15 是图 14 所示的耦合器 304 的等效电路图。在图 15 中， 电阻 R0 是相当于所 述微带线的特性阻抗的电阻。此外， 在图 15 中， 电感器 L22 是相当于图 3 所示的柱状导体 22 的电感器。此外， 电容器 C31 是由所述平面导体 31 的柱状导体 32 附近和耦合用平面导 体 21 构成的电容器。同样， 电容器 C41 是由平面导体 31 的柱状导体 42 附近和耦合用平面 导体 21 构成的电容器。电感器 L32 是基于所述柱状导体 32 的电感器， 电感器 L42 是基于 所述柱状导体 42 的电感器。
这样， 构成了如下的电路， 相对于连接电感器 L22 和耦合用平面导体 21 的线， 以分 流的方式连接了 LC 串联电路 LC12。因此， LC 串联电路 LC12 作为陷波器发挥作用。在此， 由电容器 C31 和电感器 L32 作为第 1 陷波器发挥作用， 由电容器 C41 和电感器 L42 作为第 2 陷波器发挥作用。
在图 15 中， 电容器 C0 是由图 14 所示的第 1 信号传输用通信体 208 的耦合用平面 导体 21 和第 2 信号传输用通信体 209 的耦合用平面导体 21 构成的电容器。
图 16、 图 17 是用于比较第 6 实施方式所涉及的耦合器的特性和第 3 实施方式所涉 及的耦合器的特性的图。
图 16(A) 是表示第 6 实施方式所涉及的耦合器 304 中的第 2 信号传输用通信体 209 相对于第 1 信号传输用通信体 208 的位置偏移量的图。此外， 图 16(B) 是表示第 3 实施方 式所涉及的耦合器 302 中的第 2 信号传输用通信体 204 相对于第 1 信号传输用通信体 203 的位置偏移量的图。
第 1 信号传输用通信体 208 和第 2 信号传输用通信体 209 都平行于 x-y 平面， 由
(dx， dy， dz) 表示 x-y 平面的面内方向的位置偏移量。
图 17(A) 和图 17(B) 是表示透过特性 (S 参量的 S21) 的频率特性根据位置偏移量 (dx， dy， dz) 如何变化的图。在此， 例示出了如下的 4 个位置偏移。
[a](dx， dy， dz) ＝ (-10mm， 0mm， 10mm)
[b](dx， dy， dz) ＝ (10mm， 0mm， 10mm)
[c](dx， dy， dz) ＝ (0mm， -10mm， 10mm)
[d](dx， dy， dz) ＝ (0mm， 10mm， 10mm)
在图 17(B) 中， 曲线 Ca、 Cb、 Cc、 Cd 分别是上述偏移 [a]、 [b]、 [c]、 [d] 下的特性。 此外， 在图 17(A) 中， 尽管描绘出了上述偏移 [a]、 [b]、 [c]、 [d] 下的特性， 但是曲线全部重 合。
在第 3 实施方式所涉及的耦合器 302 中， 如图 17(B) 所示， 透过特性根据面内方向 的位置偏移量 (dx， dy， dz) 而变动。相对于此， 在第 6 实施方式所涉及的耦合器 304 中， 如 图 17(A) 所示， 可知在 x-y 平面内的 10mm 左右的偏移下没有特性变动。
第 7 实施方式
图 18(A) 是第 7 实施方式所涉及的信号传输用通信体 210 的立体图。图 18(B) 是 在图 18(A) 的朝向情况下从跟前观察到的透视图。 第 7 实施方式所涉及的信号传输用通信体 210 构成为多层基板 50， 该多层基板 50 层叠了多个电介质层和多个导体层。在多层基板 50 的下表面形成地线电极 12。此外， 在多 层基板 50 的内部形成信号传输用线路 13。
在多层基板 50 的内部形成矩形板状的耦合用平面导体 21， 在其大致中央形成连 接第 1 端部的柱状导体 22A、 和第 1 端部导通至所述信号传输用线路 13 的柱状导体 22B。 此 外， 在柱状导体 22A 的第 2 端部和柱状导体 22B 的第 2 端部之间形成螺旋状电感器 SP22。 该螺旋状电感器 SP22 通过与平行于基底部 10 的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于基 底部 10 的面盘旋的多个螺旋状的导体图案构成。
此外， 在多层基板 50 的内部， 形成第 1 端部导通至地线电极 12 的柱状导体 32。进 而， 在柱状导体 32 的第 2 端部与平面导体 31 之间形成螺旋状电感器 SP32。该螺旋状电感 器 SP32 也通过与平行于基底部 10 的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于基底部 10 的面 盘旋的螺旋状的导体图案构成。
同样， 在多层基板 50 的内部， 形成第 1 端部导通至地线电极 12 的柱状导体 42。进 而， 在柱状导体 42 的第 2 端部与平面导体 31 之间形成螺旋状电感器 SP42。该螺旋状电感 器 SP42 也通过与平行于基底部 10 的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于基底部 10 的面 盘旋的螺旋状的导体图案构成。
多层基板 50 的尺寸例如为 4.0mm×4.0mm×1.0mm。介电常数例如为 6.0。
这样在多层基板 50 的内部设置基底部 10、 耦合用平面导体 21、 电感器电路、 LC 串 联电路， 从而构成信号传输用通信体 210。 该信号传输用通信体 210 的等效电路与第 6 实施 方式中示出的等效电路相同。
根据该第 7 实施方式， 通过由螺旋状的导体图案构成电感器， 能够提高每单位体 积的电感分量， 因此能够使信号传输用通信体 210 整体薄型化。 此外， 通过基于多层基板 50 的电容率出现的波长缩短效应， 能够使信号传输用通信体 210 的面积小型化。再有， 由于能
够通过多层基板工艺进行制造， 因此易于工业化。
第 8 实施方式
图 19 是第 8 实施方式所涉及的信号传输用通信体 211 的立体图。在第 8 实施方 式中， 信号传输用通信体 211 也构成为多层基板 50， 该多层基板 50 层叠了多个电介质层和 多个导体层。
在该第 8 实施方式中， 在耦合用平面导体 21 与信号传输用线路 13 之间连接的电 感器电路具备螺旋状电感器 SP22， 该螺旋状电感器 SP22 沿着垂直于基底部的面 ( 多层基板 50 的下表面 ) 的面盘旋。该螺旋状电感器 SP22 由多个线状下部导体 SP22B、 多个线状上部 导体 SP22U、 以及多个导通孔 SP22V 构成。也就是说， 线状下部导体 SP22B 的端部和线状上 部导体 SP22U 的端部由导通孔 SP22V 依次连接， 从而整体构成为基于螺旋状导体的电感器。
在信号传输用线路 13 与螺旋状电感器 SP22 之间形成柱状导体 22B。 此外， 在螺旋 状电感器 SP22 与耦合用平面导体 21 之间形成柱状导体 22A。由这些柱状导体 22A、 22B 和 螺旋状电感器 SP22 构成耦合用平面导体 21 和信号传输用线路 13 之间的电感器电路。
此外， 在多层基板 50 的内部， 形成第 1 端部导通至地线电极的柱状导体 42。在柱 状导体 42 的第 2 端部与平面导体 31 之间形成螺旋状电感器 SP42。该螺旋状电感器 SP42 通过与平行于基底部的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于基底部的面盘旋的螺旋状的 导体图案构成。
同样， 在多层基板 50 的内部， 形成第 1 端部导通至地线电极的柱状导体。在柱状 导体的第 2 端部与平面导体 31 之间形成螺旋状电感器 SP32。该螺旋状电感器 SP32 也通过 与平行于基底部的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于基底部的面盘旋的螺旋状导体图 案构成。
上述螺旋状电感器 SP32、 SP42 的结构与第 7 实施方式所示的结构相同。
这样， 能够由沿着与基底部的面垂直的面盘旋的螺旋状电感器 SP22 构成在耦合 用平面导体 21 和信号传输用线路 13 之间连接的电感器电路的一部分。同样， 对于在耦合 用平面导体 21 的一部分和地线电极之间连接的 LC 串联电路的电感器， 也可以由沿着与基 底部的面垂直的面盘旋的螺旋状电感器构成其全部或一部分。
第 9 实施方式
参照图 20 对第 9 实施方式所涉及的信号传输用通信体和耦合器的结构进行说明。
图 20(A) 是信号传输用通信体 212 的立体图， 图 20(B) 是其主要部分的剖视图。 信 号传输用通信体 212 具备安装基板 60。
安装基板 60 由如下部件构成， 分别是 ： 基材 61、 在该基材 61 的下表面形成的下表 面地线电极 62、 在基材 61 的上表面形成的上表面地线电极 63、 在相同的基材 61 的上表面 形成的信号传输用线路 13。在下表面地线电极 62 形成方形的下表面地线电极开口部 RA2， 在上表面地线电极 63 形成形状大致为方形的上表面地线电极开口部 RA3。
信号传输用线路 13 从上表面地线电极开口部 RA3 向外方延伸， 从而由该信号传 输用线路 13、 上表面地线电极 63 和下表面地线电极 62 构成接地共平面线路 (grounded coplanar line)。
在信号传输用通信体 212 中， 具备平行于安装基板 60 的矩形板状的耦合用平面导 体 21。在耦合用平面导体 21 与安装基板 60 之间， 设有连接耦合用平面导体 21 和信号传输用线路 13 之间的柱状导体 22。由该柱状导体 22 构成电感器电路。
在耦合用平面导体 21 和安装基板 60 之间， 构成在耦合用平面导体 21 的一部分与 上表面地线电极 63 之间连接的 LC 串联电路 LC1、 LC2。也就是说， 设有隔着规定间隙与耦 合用平面导体 21 的一部分对置的平面导体 31、 41 以及连接该平面导体 31、 41 和地线电极 12 之间的柱状导体 32、 42。
下表面地线电极开口部 RA2 以及上表面地线电极开口部 RA3 形成在与耦合用平面 电极 21 对置的区域。特别在该例中， 下表面地线电极开口部 RA2 的中心和上表面地线电极 开口部 RA3 的中心与柱状导体 22 的中心轴一致。也就是说， 这些部件大致处于同轴关系。
信号传输用通信体 212 的等效电路与第 1 实施方式所示的信号传输用通信体 201 的等效电路 ( 参照图 4) 相同。
使用 2 个图 20 所示的信号传输用通信体 212， 以各自的耦合用平面导体 21 彼此对 置 ( 对面 ) 的方式配置来构成耦合器。
这样， 由于耦合用平面导体 21 与下表面地线电极开口部 RA2 对置， 因此在耦合用 平面导体 21 与下表面地线电极 62 之间产生的寄生电容降低。因此， 能够抑制因安装基板 60 的厚度尺寸 dt 的变化而导致的作为信号传输用通信体的特性及作为耦合器的特性的变 动。也就是说， 即便使用电容率和厚度不同的各种安装基板， 也可获得稳定的特性。
第 10 实施方式
参照图 21 ～图 24 对第 10 实施方式所涉及的信号传输用通信体和耦合器的结构 及特性进行说明。
图 21(A) 是信号传输用通信体 213 的立体图， 图 21(B) 是其主要部分的剖视图。 信 号传输用通信体 213 由模块 70 和安装基板 60 构成， 该模块 70 由多层基板构成， 该安装基 板 60 安装模块 70。
与第 9 实施方式中图 20 所示的信号传输用通信体 212 不同， 耦合用平面导体 21、 电感器电路、 和 LC 串联电路构成为一个模块 70。该模块 70 构成为通过层叠多个电介质层 和多个导体层而形成的多层基板。第 9 实施方式的信号传输用通信体 212 和第 10 实施方 式的信号传输用通信体 213 在电气上是等效的。
图 21 示出的各部的尺寸等的具体例如下所示。
[ 耦合用平面导体 21]
12×12mm
[ 平面导体 31]
5.0×5.0mm
[ 平面导体 41]
2.5×2.5mm
[ 柱状导体 22]
高度 2.1mm
[ 柱状导体 32]
高度 1.8mm
[ 柱状导体 42]
高度 1.5mm[ 安装基板 60]
厚度 0.5 ～ 1.5mm
[ 下表面地线电极开口部 RA2]
14×14mm
[ 上表面地线电极开口部 RA3 的外形 ]
12×12mm
图 22(A) 是表示由第 10 实施方式所涉及的信号传输用通信体构成的耦合器的透 过特性 (S 参量的 S21) 的频率特性的图。此外， 图 22(B) 是表示图 5 所示的耦合器 301 的 透过特性 (S 参量的 S21) 的频率特性的图。该图 22(B) 为比较例。在任意的图中， 都将安 装基板 60 的厚度尺寸 dt 设为参量。
如果在与耦合用平面导体对置的区域没有形成地线开口部， 当使安装基板 60 的 厚度尺寸 dt 在 0.5mm ～ 1.5mm 的范围内变化时， 如图 22(B) 所示那样透过特性 (S21) 出现 很大变化。相对于此， 根据第 9 实施方式， 如图 22(A) 所示那样透过特性 (S21) 几乎没有变 动。
接下来， 利用图 23 和图 24 对安装基板的下表面地线电极开口部 RA2 和上表面地 线电极开口部 RA3 的大小与所述透过特性之间的关系进行说明。 在安装基板形成了 2 层以上的地线的情况下， 因各地线层的开口部的大小的关 系， 抑制所述杂散电容变化的效果有所不同。如图 23(A) 所示， 当上表面地线电极开口部 RA3 小于下表面地线电极开口部 RA2 时， 在耦合用平面导体 21 和下表面地线电极 62 之间产 生的杂散电容小。如图 23(B) 所示， 在下表面地线电极开口部 RA2 和上表面地线电极开口 部 RA3 相同大小的情况下， 在耦合用平面导体 21 和下表面地线电极 62 之间产生的杂散电 容也小。可是， 如图 23(C) 所示， 当上表面地线电极开口部 RA3 大于下表面地线电极开口部 RA2 时， 在耦合用平面导体 21 和下表面地线电极 62 之间产生的杂散电容大。
这样， 在安装基板设置 2 层以上的地线电极时， 预先规定靠近于耦合用平面导体 21 的上表面地线电极开口部 RA3 在所有的地线电极开口部中是最小的。通过该构造， 可由 上表面地线电极 63 抑制在耦合用平面导体 21 和下表面地线电极 62 之间产生的寄生电容。
图 24(A) 是使用了图 23(A) 所示的信号传输用通信体的耦合器的透过特性 (S21) 的频率特性。图 24(B) 是使用了图 23(B) 所示的信号传输用通信体的耦合器的透过特性 (S21) 的频率特性。 同样， 图 24(C) 是使用了图 23(C) 所示的信号传输用通信体的耦合器的 透过特性 (S21) 的频率特性。
这样， 如果是图 23(A)、 图 23(B) 的构造， 则因为由上表面地线电极 63 截断了耦合 用平面导体 21 和下表面地线电极 62 的寄生电容， 所以可抑制相对于基板厚度的变化的特 性变动。
此外， 在以上示出的例子中， 尽管在安装基板 60 配备了 2 层的地线电极层， 但对于 存在 3 层以上的地线电极的情况， 也要预先规定最靠近于耦合用平面导体 21 的地线电极的 开口在所有的地线电极开口部中是最小的。通过该构造， 可由最靠近于耦合用平面导体 21 的地线电极抑制在耦合用平面导体 21 和下表面地线电极 62 之间产生的寄生电容。
第 11 实施方式
参照图 25 对第 11 实施方式所涉及的信号传输用通信体和耦合器进行说明。
图 25(A) 是信号传输用通信体 214 的立体图， 图 25(B) 是沿着信号传输用线路 13 的朝向观察图 25(A) 的透视图。信号传输用通信体 214 由模块 70 和安装基板 60 构成， 该 模块 70 由多层基板构成， 该安装基板 60 安装模块 70。
与第 10 实施方式中图 21 示出的信号传输用通信体 213 不同的是模块 70 的结构。 在由多层基板构成的模块 70 的内部形成矩形板状的耦合用平面导体 21， 在其大致中央形 成连接第 1 端部的柱状导体 22A、 和第 1 端部导通至信号传输用线路 13 的柱状导体 22B。 此 外， 在柱状导体 22A 的第 2 端部和柱状导体 22B 的第 2 端部之间形成螺旋状电感器 SP22。 该螺旋状电感器 SP22 通过与平行于安装基板 60 的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于 安装基板 60 的面盘旋的多个螺旋状的导体图案构成。
此外， 在模块 70 的内部， 构成包括耦合用平面导体 21 的一部分的层叠电容器 C31。 此外， 在模块 70 的内部， 形成第 1 端部导通至安装基板的上表面地线电极 63 的柱状导体 32。进而， 在柱状导体 32 的第 2 端部与层叠电容器 C31 之间形成螺旋状电感器 SP32。该螺 旋状电感器 SP32 也通过与平行于安装基板 60 的导体层相垂直的导通孔、 由沿着平行于安 装基板 60 的面盘旋的螺旋状的导体图案构成。
这样， 由设置了耦合用平面导体 21、 电感器电路和 LC 串联电路的模块 70 以及安装 基板 60 构成信号传输用通信体 214。使用 2 个该信号传输用通信体 214， 以各自的耦合用 平面导体 21 彼此对置 ( 对面 ) 的方式配置来构成耦合器。 该耦合器的等效电路与第 3 实施方式中图 9 所示的等效电路相同。
安装基板 60 的上表面地线电极开口部 RA3 与模块 70 的底面大致相同大小， 该上 表面地线电极开口部 RA3 小于下表面地线电极开口部 RA2。因此， 在耦合用平面导体 21 与 下表面地线电极 62 之间产生的寄生电容被降低， 能够抑制因安装基板 60 的厚度尺寸 dt 的 变化而导致的作为信号传输用通信体的特性及作为耦合器的特性的变动。
其他实施方式
在以上示出的各实施方式中， 由柱状导体构成 LC 串联电路的电感器部分和电感 器电路， 由平面导体构成 LC 串联电路的电容器部分， 但电感器电路、 LC 串联电路的电感器 部分或电容器部分的至少其中一部分可以由芯片元件构成。此外， 也可以将该芯片元件安 装于上述基底部。
此外， 虽然以上示出的各实施方式中的耦合器都是使同一结构的 2 个信号传输用 通信体成对， 但如果是平面导体彼此以非接触状态对置 ( 对面 ) 进行电容耦合的耦合器， 则 仅其中一方可以应用本发明的信号传输用通信体。