ミリ波集積回路のための単一平面構造導波路の設計法と電力漏洩現象に関する基礎的研究

1989 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 63550261
• 研究機関: 同志社大学
• 研究代表者: 繁沢 宏 同志社大学, 工学部, 教授 (10066251)
• 研究分担者: 辻 幹男 同志社大学, 工学部, 助教授 (50148376)
• キーワード: 単一平面構造導波路 / ストリップ線路 / スロット線路 / コプレ-ナ線路 / 電力漏洩現象 / モ-ド結合現象 / 異方性誘電体基板 / 複素伝搬定数

研究概要

本年度の研究成果のうち、重要と考える事柄は以下の2点にまとめられる。これらについての概要を述べる。
(1)異方性誘電体基板を持つマイクロストリップ線路、スロット線路、コプレ-ナ線路には、ある構造条件の下で電力漏洩現象が生じることを初めて明らかにし、定性的、定量的検討を加えた。
超高周波帯で用いられる誘電体基板では異方性を示すものが少なくない。いま結晶軸方向及びこれに垂直な方向の誘電率をε_<11>およびε_〓とするとき、マイクロストリップ線路ではε_<11><ε_〓なる基板材料(例えばセラミック-テフロン混合材、Epsilam10など)を用いるとある周波数以上で電力漏洩現象が生じ、伝搬定数が複素数になること、またスロット,コプレ-ナ両線路ではε_<11>>ε_〓なる基板材料(例えばサファイアなど)を用いると同様の電力漏洩現象が生じることを本研究で初めて明らかにした。このような現象に対して詳しく説明しうる定性的考察法及び定量的裏付けを行った。
(2)有限幅コプレ-ナ線路には、これまで唯一の零遮断周波数モ-ドと考え設計時に対象としてきたCPW基本モ-ドの外に、同じく遮断周波数を零とする新しいモ-ドが存在すること、そしてこれら2つのモ-ドが必らず結合を生じることを初めて指摘し、理論的、実験的両面からその事実を証明した。
実用されるコプレ-ナ線路の導体幅は有限である。このとき、スプリアスモ-ドとして新しくCPW表面波モ-ドと呼ぶモ-ドが伝搬しうることを見い出した。このことは回路中に多くの不連続部を有する集積回路の設計にあたって今後回避しなければならない大きな問題となろう。
以上、これまでの研究で回路設計上、注意すべき基本現象を明らかにすることができた。今後はこれらに対する対策の検討を加えていく。

研究成果

• [文献書誌] Hiroshi Shigesawa: "Two Path Cutoff Waveguide Dielectric Resonator Filters" IEEE Transactions on Microwave Theory Techniques. 37. 1105-1112 (1989)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "Equivalent Network Solutions for Wave Scattesing from Finite Array of Conducting Strips" Proceeding on URSI International Symposium on Electromagnetic Theory. 527-529 (1989)
• [文献書誌] Hiroshi Shigesawa: "Dominant Mode Power Leakage from Printed-Cirecuit Waveguides" Proceedings on URSI International Symposium on Electromagnetic Theory. 607-609 (1989)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "A Challenge to Theovetically Zero-Loss Design of 3-D Dielectric Waveguide Y-Branch" Proceedings on 1989 International Symposium on Antennas and Propagation. 1. 149-152 (1989)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "Solution of the Rigorous Boundary-Value Problems of Open Dielectric Waveguide T-Branch" Proceedings on 1989 International Symposium on Antennas and Propagation. 1. 153-156 (1989)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "Microstrip Line with Anisotropic Substrates:A New Leakage Effect" Proceedings on 1989 International Symposium on Antennas and Propagation. 1. 161-164 (1989)
• [文献書誌] Hiroshi Shigesawa: "Dominant Mode Leakage from Printed-Circuit Waveguides" Radio Science. (1990)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "Two-Path Cutoff Waveguides for Filter Applications" 電子情報通信学会論文誌(E). E73. (1990)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "Printed-Circuit Waveguides with Anisotropic Substrates:A New Leakage Effect" Digest of 1989 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium. II. 783-786 (1989)
• [文献書誌] Hiroshi Shigesawa: "Theoretically Zero-Loss Design of Planar Dielection Waveguide Y-Branch" Digest of 1989 IEEE/MTT-S International Microwave Symposium. II. 795-798 (1989)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "Dominant Mode Leakage from Printed-Circuit Waveguides with Anisotropic Substrate" Summary of 1989 URSI Radio Science Meeting. 164 (1989)
• [文献書誌] Mikio Tsuji: "Open Dielectric Waveguide T-Branch Solved from Rigorous Boundarg-Value Point of View" Summary of 1989 URSI Radio Science Meeting. 66 (1989)