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公開番号2025140678
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-09-29
出願番号2024040212
出願日2024-03-14
発明の名称伝送線路の交差構造とそれを備えるバトラーマトリクス
出願人アンリツ株式会社
代理人弁理士法人有我国際特許事務所
主分類H01P 5/12 20060101AFI20250919BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】多層基板全体の厚さを抑えるとともに、アイソレーションを良好に保った状態で交差部を構成できる伝送線路の交差構造とそれを備えるバトラーマトリクスを提供する。
【解決手段】伝送線路の交差構造は、第1のストリップ導体と第2のストリップ導体とが交差する交差部23において、第2の接地導体部15、第3の接地導体部17、及び貫通スルーホール部25により形成された空間に第3の誘電体層16が充填されてなる4つの方形導波管29が形成され、各方形導波管29の遮断周波数が使用周波数帯域の最大周波数よりも高いことを特徴とする。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
第１の接地導体部（１１）と、
第１の誘電体層（１２）を介して前記第１の接地導体部の少なくとも一部の下方の層（Ｌ１－２，Ｌ２－１）に設けられた第１のストリップ導体（１３）と、
第２の誘電体層（１４）を介して前記第１のストリップ導体の下方に設けられた第２の接地導体部（１５）と、
第３の誘電体層（１６）を介して前記第２の接地導体部の下方に設けられた第３の接地導体部（１７）と、
第４の誘電体層（１８）を介して前記第３の接地導体部の下方の層（Ｌ１－５，Ｌ２－４）に設けられた第２のストリップ導体（１９）と、
第５の誘電体層（２０）を介して少なくとも一部が前記第２のストリップ導体の下方に設けられた第４の接地導体部（２１）と、
前記第１の接地導体部、前記第２の接地導体部、前記第３の接地導体部、及び、前記第４の接地導体部を、少なくとも前記第３の誘電体層を貫通して導電接続する導電接続部（２５）と、を備え、
前記第１のストリップ導体及び前記第２のストリップ導体により、所定の使用周波数帯域の信号を伝送する伝送線路（１，２）の交差構造であって、
前記第１のストリップ導体と前記第２のストリップ導体とが交差する交差部（２３）において、前記第２の接地導体部、前記第３の接地導体部、及び前記導電接続部により形成された空間に前記第３の誘電体層が充填されてなる４つの導波管（２９）が形成され、
各前記導波管の遮断周波数が前記使用周波数帯域の最大周波数よりも高いことを特徴とする伝送線路の交差構造。
続きを表示（約 720 文字）【請求項２】
前記交差部における前記第１のストリップ導体及び前記第２のストリップ導体の幅は、前記第１のストリップ導体及び前記第２のストリップ導体の前記交差部以外の箇所の幅よりも狭く、
前記交差部における前記第１の誘電体層の前記第１のストリップ導体に対向する箇所の厚さは、前記交差部以外における前記第１の誘電体層の前記第１のストリップ導体に対向する箇所以外の厚さよりも薄く、
前記交差部における前記第５の誘電体層の前記第２のストリップ導体に対向する箇所の厚さは、前記交差部以外における前記第５の誘電体層の前記第２のストリップ導体に対向する箇所以外の厚さよりも薄いことを特徴とする請求項１に記載の伝送線路の交差構造。
【請求項３】
前記第１の誘電体層及び前記第５の誘電体層が空気層であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝送線路の交差構造。
【請求項４】
前記第１のストリップ導体、前記第２の誘電体層、前記第２の接地導体部、前記第３の誘電体層、前記第３の接地導体部、前記第４の誘電体層、及び前記第２のストリップ導体からなる多層基板（４０）を収容する金属筐体（１２０）を更に備え、
前記第１の接地導体部及び前記第４の接地導体部は、前記金属筐体の一部からなることを特徴とする請求項３に記載の伝送線路の交差構造。
【請求項５】
前記使用周波数帯域は、６００ＭＨｚ～７．１２５ＧＨｚであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝送線路の交差構造。
【請求項６】
請求項１又は請求項２の伝送線路の交差構造を備えるバトラーマトリクス。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路の交差構造とそれを備えるバトラーマトリクスに関し、特に、５Ｇ無線通信システムの周波数帯域用の伝送線路の交差構造とそれを備えるバトラーマトリクスに関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
５Ｇ無線通信システムに用いられる無線通信端末（User Equipment：ＵＥ）は、複数のアンテナが装荷されており、それらの複数のアンテナを同時に用いたＭＩＭＯ（Multiple Input Multiple Output）と呼ばれる通信技術を使用している。さらに、上記のＵＥは、複数の周波数の信号を同時に送受信することで最大伝送容量を増加させる技術も使用している。このようなＵＥを試験する際には、測定システムから複数のアンテナに任意の信号を入力する必要があるため、試験のたびに各アンテナへの接続ケーブルを接続しなおす必要がある。このような接続の作業を省いて試験を簡易に行うために、バトラーマトリクス（Butler matrix）を用いた分配回路を用いる方法が知られている。
【０００３】
バトラーマトリクスの実現法は複数存在する。特許文献１には、２つの４×４バトラーマトリクスをグランド層を挟んだ両側の層に形成し、一方の層の４×４バトラーマトリクスのハイブリッド回路と、他方の層の４×４バトラーマトリクスのハイブリッド回路とをスルーホールで接続した構造が開示されている。
【０００４】
非特許文献１には、ストリップ線路を用いたハイブリッド回路が開示されている。非特許文献１に開示されたハイブリッド回路は、１つの入力信号を互いに９０度の位相差を有する２つの出力信号に分配する３ｄＢ直交ハイブリッドカプラである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０２０－９２３７７号公報
【非特許文献】
【０００６】
F. FARZANEH, et al., "Broadside Coupler Channels 1 To 10 GHz", Microwaves&RF magazine, pp.68-77, Jan. 2012
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
バトラーマトリクスの実現には、特許文献１の課題でも示されるように、クロスオーバーをいかに作製するかという課題がある。特許文献１では、基板を多層化しスルーホールによって層間を接続することでその課題を解決している。
【０００８】
しかしながら、特許文献１では、ハイブリッド回路の作製法が示されていないため、例えば非特許文献１のようなハイブリッド回路の構成を採用する場合、どのような層構成を取ってバトラーマトリクスのクロスオーバーを構成するべきかが明確ではない。
【０００９】
例えば、非特許文献１に開示されたような層の異なる２本のストリップ導体を用いた構造でクロスオーバーを作製する方法としては、図１０のような構成が一般的である。Ｌ３層及びＬ４層がストリップ線路のストリップ導体であり、Ｌ２層及びＬ５層がストリップ線路のグランド層である。
【００１０】
Ｌ３層のストリップ導体は、Ｌ４層のストリップ導体と交差する部分でＬ１層のマイクロストリップ線路のストリップ導体までスルーホールを通して接続され、Ｌ１層のストリップ導体は、Ｌ４層のストリップ導体を通過した部分で、先と同様にスルーホールを通してＬ３層に接続される。このようにすることで、Ｌ３層のストリップ導体とＬ４層のストリップ導体とのアイソレーションを保った状態でクロスオーバーを作製できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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