JP3937433B2 - 平面回路−導波管接続構造 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平面回路と導波管との間で信号の変換を行なうための接続構造に関し、特にマイクロ波帯からミリ波帯において好適な平面回路−導波管接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
マイクロ波帯の回路基板は、損失の小さい導波管フィルタや、導波管入力を持つアンテナなどに接続されることが多い。そこで、平面回路である回路基板と立体構造である導波管をいかに接続するかが、マイクロ波回路モジュールを設計・製造する際の主要な課題の１つとなる。
【０００３】
従来の平面回路基板と導波管との接続構造として、回路基板の誘電体層の実効誘電率を調整して導波路とのインピーダンス整合を図る接続構造が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。図１１は、この従来例の接続構造の平面図である。図１２（ａ）は、図１１のＸ−Ｘ線に沿う断面図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＹ−Ｙ線に沿う断面図である。全図を通じて、同一部分には同一符号が付されている。回路基板１１５は２層の誘電体層を備えており、上層の誘電体層１０１ａの上面、下層の誘電体層１０１ｂの下面には、それぞれ、グランド導体層１０２ａ、１０２ｂが形成されている。また、誘電体層１０１ａと１０１ｂとの間に、信号導体層１０３が形成されている。信号導体層１０３には、アンテナパターン１１４が接続されている。グランド導体層１０２ａには、開口部１０６ａが形成されており、開口部１０６ａの真下の誘電体層１０１ｂには、キャビティ１１６が形成されている。誘電体層１０１ａ、１０１ｂを貫通し、開口部１０６ａを囲むように形成されたビアホール列１０４を介して、グランド導体層１０２ａ、１０２ｂが電気的に接続されている。グランド導体層１０２ａ、１０２ｂを接地電位にすると、ビアホール列１０４によって囲まれた領域は、ビアホール列１０４によってシールドされ、アンテナパターン１１４の上方、下方に、それぞれ、誘電体、キャビティによる垂直方向に延びる導波管構造が構成される。信号導体層１０３は、アンテナパターン１１４を介してビアホール列１０４によって囲まれた誘電体導波管構造１０５に接続される。アンテナパターン１１４の上層の誘電体層１０１ａには、複数個のホール１１３が形成されている。ホール１１３の個数やその大きさを調整することによって、上層部の誘電体導波管構造１０５の特性インピーダンスを調整することができる。また、誘電体導波管構造１０５の長さ、即ち、誘電体層１０１ａの厚さｔ１は、使用される信号の誘電体導波管構造１０５における管内波長の１／４倍とされる。アンテナパターン１１４の下方のキャビティの長さ、即ち、誘電体層１０１ｂの厚さは、使用される信号のキャビティ１１６における管内波長の１／４倍とされる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２７４５１３号公報 （第５頁、図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来例の構造では、高周波になるほど誘電体導波管構造の寸法が小さくなる。例えば、Ｖ帯（５０〜７５ＧＨｚ）で標準的に使用される金属導波管ＷＲ−１５の寸法から換算して、６０ＧＨｚ帯では、誘電体層として誘電率１０．１のアルミナを用いた場合、誘電体導波管構造の横断面の寸法は、約１．２×０．６ｍｍ^２程度となる。したがって、誘電体導波管構造の中に複数のホールを形成することが製造上難しく、所望の特性インピーダンスを得ることが困難になるという課題があった。また、複数のホールを形成したとしても、誘電体導波管構造領域の機械的強度が低くなるという課題があった。さらに、１／４波長インピーダンス変換器を構成するため、誘電体層の厚さが管内波長の１／４倍の値に制限されるという課題があった。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、その目的は、信号周波数が数１０ＧＨｚで、誘電体導波管構造の横断面の各辺の寸法がｍｍ以下の場合においても、平面回路と金属導波管とのインピーダンスの整合が容易で、かつ、誘電体導波管構造領域の機械的強度を低くすることなく、また、誘電体層の厚さが制限されない平面回路−導波管接続構造を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明によれば、平面回路と導波管とが電磁界結合している平面回路−導波管接続構造であって、前記平面回路が少なくとも１層の誘電体層を有し、最上層の誘電体層の導波管側の表面に、前記導波管が結合される開口部を有する最上層導体層が形成され、該開口部の下の前記最上層の誘電体層に窪みが形成されており、前記最上層の誘電体層の導波管側の表面と反対側の表面または前記最上層の誘電体層以外の誘電体層の１表面に、前記開口部に対向して導波管−高周波伝送路変換部が形成されており、少なくとも前記最上層の誘電体層を貫通し、前記最上層導体層から少なくとも前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面に達する複数のビアホールが、前記導波管−高周波伝送路変換部を囲むように形成され、前記導波管の内部に誘電体基板が挿入されていることを特徴とする平面回路−導波管接続構造、が提供される。
【０００８】
そして、本発明においては、前記窪みの深さと、前記導波管内に挿入された前記誘電体基板の厚さを調整することにより、インピーダンス変換されている。
【０００９】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
〔第１の実施の形態〕
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の平面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。全図を通じて、同一部分には同一符号が付されている。回路基板１５は３層の誘電体層を備えており、最上層の誘電体層１ａの上面、最下層の誘電体層１ｃの下面、および、最上層の誘電体層１ａと中間の誘電体層１ｂとの間に、それぞれ、グランド導体層２ａ、２ｄ、２ｂが形成されている。グランド導体層２ａ、２ｂには、それぞれ、開口部６ａ、６ｂが形成されている。図２（ｂ）に示すように、中間の誘電体層１ｂと最下層の誘電体層１ｃとの間には導体層２２が形成されており、導体層２２には、紙面左端からグランド導体層２ａ、２ｂの開口部６ａ、６ｂの真下の領域まで延び、開口部６ａ、６ｂの真下の領域で直角に曲がる２本のスロット２１ａと、開口部６ａ、６ｂの真下の領域で２本のスロット２１ａと対向するスロット２１ｂとが設けられている。対向するスロット２１ａとスロット２１ｂとの長さはＬである。
【００１０】
誘電体層１ａ、１ｂ、１ｃを貫通して、開口部６ａ、６ｂを囲むようにビアホール列４が形成されている。このとき、ビアホール列４は、図２（ｂ）に示すように、導体層２２においてスロット２１ａとスロット２１ｂとが対向し合う部分を取り巻くように形成されるが、導体層２２のうちのスロット２１ａとスロット２１ｂとそれらの対向する端点を結ぶ直線とで囲まれる部分の導体層〔以後、「信号導体層」という〕３の外側の導体層〔以後、「グランド導体層」という〕２ｃだけを通るように形成される。また、図２（ａ）に示すように、誘電体層１ａだけを貫通する１個以上のビアホール４’を形成してもよい。ビアホール４’は、信号導体層３の真上に形成されてもよい。ビアホール列４およびビアホール４’〔以後、「ビアホール４’」を省略する〕の各々の孔の内部には銅等の導電材料が充填されており、これによって、グランド導体層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄが相互に電気的に接続されている。したがって、グランド導体層２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄを接地電位に接続すると、ビアホール列４によって囲まれる誘電体層領域はビアホール列４によってシールドされることになり、ビアホール列４、および、ビアホール列４によって囲まれる誘電体層領域は、図２（ａ）の紙面垂直方向に延びる誘電体導波管構造５を構成する。信号導体層３の左端から高周波信号を入力させると、その高周波信号は、入力端から接地されているグランド導体層２ｃに伝送されていく途中の主としてスロット２１ａとスロット２１ｂとが対向し合う領域で、少なくともその一部が誘電体導波管構造５内に電磁波として放出される。したがって、領域１０は、誘電体導波管−高周波伝送路変換部を構成している。長さＬを調整することによって入力高周波信号の帯域と伝送路の伝送帯域との整合を調整することが可能である。
【００１１】
ビアホール列４によるシールドを効果的にするには、ビアホール列４は、各ビアホール間の間隔が誘電体導波管構造５内を伝播する電磁波の管内波長の１／２倍以下になるように配列されることが望ましい。ビアホール列４によるシールド効果をより完全にするためには、各ビアホール間の間隔をさらに狭く、例えば、管内波長の１／４倍以下、あるいは、１／８倍以下にすることがさらに望ましい。
信号導体層３に高周波信号が入力されたときに信号導体層３の上方に生じる電界は、その一部がグランド導体層２ｂに終端する。グランド導体層２ｂが存在しない場合には、この電界はグランド導体層２ａに終端することになり、開口部６ａに電界の乱れが生じ、誘電体導波管構造５と金属導波管９との接続特性に影響を与える。したがって、グランド導体層２ｂは、このような望ましくない電界の乱れを防止する効果を有する。さらに、グランド導体層２ｂは、誘電体導波管構造５を伝播する電磁波が、誘電体導波管構造５の外側に放射されることを防止する効果も有する。この効果を有効にするためには、グランド導体層間の間隔が、誘電体導波管構造５を伝播する電磁波の管内波長の１／２倍以下であることが望ましい。したがって、回路基板１５の最上層のグランド導体層２ａと信号導体層３を有する導体層２２との間には、１層のグランド導体層２ｂのみではなく、複数のグランド導体層が形成されていてもよい。
【００１２】
図２（ｂ）に示すように、紙面上下方向に信号導体層３を挟むように、ビアホール列２３が、誘電体層１ｂ、１ｃを貫通して形成されており、グランド導体層２ｂ、２ｃ、２ｄを電気的に接続している。このビアホール列２３は、信号導体層３に印加された信号が、グランド導体層２ｃの直上、直下の誘電体層１ｂ、１ｃに電磁波として放射されることを防止するものであって、誘電体層内における信号の波長の１／２倍以下の間隔で信号導体層３に平行に少なくとも２列に形成されている。ビアホール列２３は、誘電体層１ａも貫通し、グランド導体層２ａにも接続するように形成されてもよい。
【００１３】
金属導波管９が、グランド導体層２ａと電気的に接続されている。ここで、開口部６ａの下の誘電体層１ａには、窪み７が設けられている。また、金属導波管９内に、誘電体基板８が挿入されている。誘電体層１ａに窪み７が設けられておらず、また、金属導波管９内に誘電体基板８が挿入されていない状態では、誘電体導波管構造５の特性インピーダンスＺ_１は低インピーダンスであり、金属導波管９の特性インピーダンスＺ_ＷＧは高インピーダンスであるので、金属導波管９と誘電体導波管構造５とを単純に接続しただけではインピーダンス整合をとることができない。そこで、インピーダンス整合をとるために、上述のように、第１に、誘電体層１ａに深さｔａの窪み７を設けて、誘電体導波管構造５内に高インピーダンスの区間を形成し、第２に、金属導波管９内に厚さｔｄの誘電体基板８を挿入して、金属導波管９内に低インピーダンスの区間を形成している。
【００１４】
図３は、深さｔａ、および、厚さｔｄを変化させた際に、誘電体導波管構造５の特性インピーダンスＺ_１から、金属導波管９の特性インピーダンスＺ_ＷＧに変換されるまでのインピーダンスの変化をスミス図表上（金属導波管９の特性インピーダンスＺ_ＷＧで規格化）の軌跡として表わしたものである。図３に示されるように、深さｔａ、厚さｔｄを調整することによって、誘電体導波管構造５の特性インピーダンスＺ_１と金属導波管９の特性インピーダンスＺ_ＷＧとを整合させることが可能である。誘電体層１ａ、１ｂ、１ｃの誘電率あるいは／および誘電体基板８の誘電率を変化させることによって、インピーダンス整合する深さｔａ、厚さｔｄも変化する。
【００１５】
図４は、誘電体層１ａ、１ｂ、１ｃに比誘電率が７．１であるガラスセラミックス、誘電体基板８に比誘電率が４である石英を用い、窪み７の深さｔａを０．３２ｍｍとしたときに、誘電体基板８の種々の厚さｔｄにおいて、金属導波管９から信号を入力したときの金属導波管９から見た反射特性の計算結果を示している。反射率が低くなるほど、インピーダンス整合の度合が高くなる。図４に示されるように、中心周波数６０ＧＨｚにおいて最適化された誘電体基板８の厚さｔｄは０．４ｍｍである。また、厚さｔｄを０．３５ｍｍと薄くすると、整合する周波数は高くなり、０．４５ｍｍと厚くすると、整合する周波数は低くなる。したがって、窪み７の深さｔａを一定にしておいて、誘電体基板８の厚さｔｄを変化させることによって、インピーダンス整合のとれる周波数を調整することが可能である。
【００１６】
図５は、本発明の第１の実施の形態に係る別の平面回路−導波管接続構造における信号導体層を有する導体層の平面図である。平面回路−導波管接続構造の他の部分の構成は、図２（ａ）に示した構成と同様である。図５において、図２（ｂ）に示した部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。図５に示すように、この平面回路−導波管接続構造の導体層２２は、コプレーナ線路を構成しており、高周波においては、信号導体層３に信号が入力された際、図２（ｂ）に示した線路と同様に動作する。なお、誘電体導波管−高周波伝送路変換部１０の紙面上端部または下端部のいずれかにおいて、信号導体層３とグランド導体層２ｃとが連続していてもよい。
【００１７】
以上説明したように、本実施の形態の平面回路−導波管接続構造においては、平面回路１５の誘電体層１ａに窪み７が、金属導波管９に誘電体基板８が設けられており、それぞれの深さｔａ、厚さｔｄを調整することにより、平面回路と金属導波管との整合をとることが可能である。また、本実施の形態の平面回路−導波管接続構造においては、回路基板１５の各誘電体層の厚さに関係なく、窪み７の任意の深さｔａに対して、誘電体基板８の厚さｔｄまたは／および誘電率を調節することによってインピーダンス整合をとることが可能であるから、回路基板１５の各誘電体層の厚さは、波長の１／４倍に制限されない。さらに、本発明の平面回路−導波管接続構造は、平面回路１５の最上層の誘電体層１ａに窪み７を設けるものであるから、誘電体導波管構造５の横断面の各辺の寸法がｍｍ以下の場合においても、容易に作製可能である。さらに、本発明の平面回路−導波管接続構造は、窪み７の深さｔａを一定にしておいて誘電体基板８の厚さｔｄを変化させることによってインピーダンス整合のとれる周波数が変化するものであるから、金属導波管９内に挿入する誘電体基板８を種々の異なる厚さのものに変更することだけによって、同一の回路基板１を用いて広い周波数帯をカバーすることが可能となる。
【００１８】
なお、誘電体基板８としては、石英に限らず、例えば、誘電体損失が小さいアルミナ等のセラミック材料も用いられる。また、誘電体層１ｃの厚さは、誘電体導波管−高周波伝送路変換部１０から誘電体層１ｃ側に放射される電磁波を誘電体導波管構造５側に有効に反射させるために、誘電体層１ｃ内における電磁波の波長の１／４倍にするのが望ましい。場合によっては、誘電体層１ｃおよびグランド導体層２ｄは省略される。
【００１９】
〔第２の実施の形態〕
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図である。図６において、図２（ａ）に示した第１の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施の形態が図２（ａ）に示した第１の実施の形態と異なる点は、回路基板１５が、グランド導体層２ａの上に、金属導波管９を挿入できる開口部を持つ誘電体層１ｄを配置された構造となっているという点である。
【００２０】
本実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造が、第１の実施の形態の平面回路−導波管接続構造と同様の効果を有することは明らかである。本実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造は、さらに、金属導波管９と誘電体導波管構造５との位置合わせが容易になるという効果を有する。
【００２１】
〔第３の実施の形態〕
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図である。図７において、図２（ａ）に示した第１の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。
本実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の製造工程を以下に説明する。まず、第１の実施の形態の場合と同様な金属導波管と、その金属導波管の横断面の外周より狭く、内周より広い外周を有する誘電体基板８を用意する。次に、金属導波管の一方の端部の内壁全体に渡って、誘電体基板８が嵌合する切削領域を形成して、金属導波管９Ａを得る。また、誘電体基板８の一方の主面の外周部上に導体パターン１２を形成した後、導体パターン１２にＡｕ−Ｓｎ共晶、Ｐｂ−Ｓｎ共晶などのろう材（はんだ）等を塗布する。次いで、誘電体基板８の導体パターン１２が形成された主面が内側になるように、誘電体基板８を金属導波管９Ａの切削領域に嵌合させた後、加熱して両者を接合させる。続いて、金属導波管９Ａの誘電体基板８を嵌合させた側の面と回路基板１５の最上層のグランド導体層２ａとをろう材等で接合して本実施の形態の製造工程を完了して、図７に示す平面回路−導波管接続構造を得る。
【００２２】
本実施の形態においては、誘電体基板８が金属導波管９Ａに接合されるので、回路基板１５への取り付けが容易になる。
【００２３】
〔第４の実施の形態〕
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図である。図８において、図２（ａ）に示した第１の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施の形態が図２（ａ）に示した第１の実施の形態と異なる点は、金属導波管９の内部に挿入される誘電体基板８が誘電率の異なる複数（本実施の形態においては２層）の誘電体層８ａ、８ｂの積層構造により構成されているという点である。
【００２４】
本実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造においては、誘電率の異なる誘電体層８ａ、８ｂの種類の組み合わせおよび／または厚さの組み合わせを変化させることによって、誘電体基板８の誘電率を実効的に変化させることが可能である。更に、例えば、１層目の誘電体層８ａをセラミックス等として金属導波管９内に挿入した後、その上に２層目の誘電体層８ｂとして熱硬化性の樹脂等を注入することにより、周波数特性の微調整を行うことが可能になる。
【００２５】
〔第５の実施の形態〕
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図である。図９において、図２（ａ）に示した第１の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施の形態が図２（ａ）に示した第１の実施の形態と異なる点は、誘電体層１ａに設けられた窪み内に、誘電体層１ａの誘電率よりも低い誘電率を持つ誘電体層１ａ’が、少なくとも部分的に充填されているという点である。
【００２６】
本実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造は、誘電体導波管構造５の窪みにおける機械的強度を向上させることが可能になるとともに、誘電体導波管構造５の特性インピーダンスを調整することも可能になるという特徴を有する。
【００２７】
〔第６の実施の形態〕
図１０（ａ）は、本発明の第６の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。図１０において、図２に示した第１の実施の形態の部分と同等の部分には同一の参照符号を付し重複する説明を適宜省略する。本実施の形態が図２（ａ）に示した第１の実施の形態と異なる点は、図１０（ａ）に示すように、信号導体層３とグランド導体層２ｂ、２ｄとがトリプレート線路を構成しているという点である。また、図１０（ｂ）に示すように、誘電体導波管−高周波伝送路変換部がマイクロストリップで構成されている。しかしながら、誘電体導波管−高周波伝送路変換部は、マイクロストリップに限られるわけではない。
【００２８】
上述の全ての実施の形態において、誘電体層１ａの窪み７を、誘電体層１ａを彫り込むことによって形成することができるが、多層セラミック技術を用いれば、より簡単に形成することができる。例えば、窪み７に相当する位置に穴を開けたグリーンシートと開けていないグリーンシートとを、合計の厚さが誘電体層１ａの厚さになるだけ用意し、それらを貼り合わせて焼成することによって窪み７を備えた誘電体層１ａを作製する。このとき、穴を開けたグリーンシートと開けていないグリーンシートとの構成比を変えることによって、窪み７の深さｔａを調整することが可能である。また、グリーンシートのセラミック材料として、ガラスセラミックス等の低温焼成材料を使用すれば、信号導体層等の導体層に金、銀、銅等の低抵抗導体を使用することができ、回路の低損失化が可能となる。さらに、誘電体層１ａ、１ｂ、１ｃは、誘電率の異なる誘電体で形成されてもよい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の平面回路−導波管接続構造は、平面回路に窪みが、または／および、金属導波管に誘電体基板が、設けられるものであるから、窪みの深さ、または／および、誘電体基板の厚さを調整することにより、平面回路と導波管との整合をとることが可能である。
また、本発明の平面回路−導波管接続構造は、回路基板の各誘電体層の厚さに関係なく誘電体導波管構造と金属導波管９とをインピーダンス整合させるものであるから、平面回路の各誘電体層の厚さが、波長の１／４倍に制限されない。
また、本発明の平面回路−導波管接続構造は、平面回路の最上層の誘電体層に窪みを設けものであるから、誘電体導波管構造５の横断面の各辺の寸法がｍｍ以下の場合においても、容易に作製可能なものである。
また、本発明の平面回路−導波管接続構造は、その１つの実施の形態によれば、平面回路の窪みに回路基板と異なる誘電率を持つ誘電体を充填するものであるから、機械的強度の低下を防止することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の平面図。
【図２】 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図〔（ａ）〕、Ｂ−Ｂ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図３】 図２（ａ）の誘電体導波管構造の特性インピーダンスから金属導波管の特性インピーダンスへ変換されるまでの軌跡を示すスミス図表。
【図４】 図２（ａ）の平面回路−導波管接続構造からの電磁波の反射特性図。
【図５】 本発明の第１の実施の形態に係る別の平面回路−導波管接続構造の信号導体層を有する導体層の平面図。
【図６】 本発明の第２の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図。
【図７】 本発明の第３の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図。
【図８】 本発明の第４の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図。
【図９】 本発明の第５の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図。
【図１０】 本発明の第６の実施の形態に係る平面回路−導波管接続構造の断面図〔（ａ）〕と、Ｃ−Ｃ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【図１１】 従来例の平面回路−導波管接続構造の平面図
【図１２】 図１０のＸ−Ｘ線に沿う断面図〔（ａ）〕と、Ｙ−Ｙ線に沿う断面図〔（ｂ）〕。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ａ’ 誘電体層
２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ グランド導体層
３ 信号導体層
４、２３ ビアホール列
４’ ビアホール
５ 誘電体導波管構造
６ａ、６ｂ 開口部
７ 窪み
８、８ａ、８ｂ 誘電体基板
９、９Ａ 金属導波管
１０ 誘電体導波管−高周波伝送路変換部
１２ 導体パターン
１５ 回路基板
２１ａ、２１ｂ スロット
２２ 導体層
１０１ａ、１０１ｂ 誘電体層
１０２ａ、１０２ｂ グランド導体層
１０３ 信号導体層
１０４ ビアホール列
１０５ 誘電体導波管構造
１０６ａ 開口部
１０９ 金属導波管
１１３ ホール
１１４ アンテナパターン
１１５ 回路基板
１１６ キャビティ

Claims (17)

1. 平面回路と導波管とが電磁界結合している平面回路−導波管接続構造であって、前記平面回路が少なくとも１層の誘電体層を有し、最上層の誘電体層の導波管側の表面に、前記導波管が結合される開口部を有する最上層導体層が形成され、該開口部の下の前記最上層の誘電体層に窪みが形成されており、前記最上層の誘電体層の導波管側の表面と反対側の表面または前記最上層の誘電体層以外の誘電体層の１表面に、前記開口部に対向して導波管−高周波伝送路変換部が形成されており、少なくとも前記最上層の誘電体層を貫通し、前記最上層導体層から少なくとも前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面に達する複数のビアホールが、前記導波管−高周波伝送路変換部を囲むように形成され、前記導波管の内部に誘電体基板が挿入されていることを特徴とする平面回路−導波管接続構造。
2. 前記窪みの深さと、前記導波管内に挿入された前記誘電体基板の厚さを調整することにより、インピーダンス変換されていることを特徴とする請求項１に記載の平面回路−導波管接続構造。
3. 前記複数のビアホールの隣接し合うビアホール間の間隔が、前記複数のビアホールによって囲まれる誘電体層を伝搬する電磁波の波長の１／２倍以下であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
4. 前記最上層導体層と前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面との間に複数の誘電体層が積層され、該複数の誘電体層のおのおのの間に、前記最上層導体層に設けられた開口部に対向する開口部を有する導体層が形成されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
5. 前記窪みの底面が、前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面の直上の前記導体層まで達していないことを特徴とする請求項４に記載の平面回路−導波管接続構造。
6. 前記最上層導体層と前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面とそれらの間に形成されている前記１層以上の導体層との隣接し合う層間または層と面との間の間隔が、前記誘電体層を伝播する電磁波の波長の１／２倍以下であることを特徴とする請求項４または５に記載の平面回路−導波管接続構造。
7. 前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面に、２つ以上のスロットを備えたプレーナ線路が形成されており、該２つ以上のスロットで囲まれた領域が、前記導波管−高周波伝送路変換部、および、前記導波管−高周波伝送路変換部に高周波信号を入出力させる高周波信号入出力線を構成しており、前記２つ以上のスロットで囲まれた領域以外の領域に前記ビアホールが接続されていることを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
8. 前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面に、前記ビアホールが接続された導体層と該ビアホールが接続された導体層によって囲まれた導体層とから成るコプレーナ線路が形成されており、該ビアホールが接続された導体層によって囲まれた導体層が、前記導波管−高周波伝送路変換部、および、高周波信号入出力線を構成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
9. 前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面に、ストリップ導体が形成されており、該ストリップ導体が、前記導波管−高周波伝送路変換部、および、高周波信号入出力線を構成することを特徴とする請求項１から６のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
10. 前記高周波信号入出力線を挟んで少なくとも２列のビアホール列が形成されており、その各列内のビアホール間の間隔が、前記高周波信号入出力線からその上または下の誘電体層に放出される電磁波の波長の１／２倍以下であることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
11. 前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面の下に誘電体層が形成されており、該誘電体層の前記導波管−高周波伝送路変換部が形成されている面と反対側の面に導体層が形成されており、該導体層に前記ビアホールが接続されていることを特徴とする請求項１から１０のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
12. 前記最上層の誘電体層の誘電率と異なる誘電率を有する誘電体が、前記窪みの少なくとも一部分に充填されていることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
13. 前記最上層導体層の上に、前記導波管を囲むように誘電体層が形成されていることを特徴とする請求項１から１２のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
14. 前記導波管に挿入された誘電体基板が、誘電率の異なる複数の誘電体層により構成されていることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
15. 前記導波管に挿入された誘電率の異なる複数の誘電体層のうちの最上層の誘電体層が、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項１４に記載の平面回路−導波管接続構造。
16. 前記導波管に挿入された誘電体基板が、前記導波管に固着されていることを特徴とする請求項１から１５のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。
17. 前記平面回路の最上層の誘電体層が、開口を有するセラミックス材料のグリーンシートと平坦なセラミックス材料のグリーンシートとを貼り合わせた後、焼成して製作されていることを特徴とする請求項１から１６のいずれかに記載の平面回路−導波管接続構造。

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