JP4503476B2 - 高周波線路−導波管変換器 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロ波およびミリ波等の高周波信号を変換して伝搬する高周波線路−導波管変換器に係り、特に、高周波信号の変換損失が少なく、また高周波信号の漏洩がなく小型化を図り得る高周波線路−導波管変換器に関する。

従来の高周波線路−導波管変換器としては、例えば図２に示すようなものがある。この従来例は、特許文献１の「導波管／マイクロストリップ線路変換器」に開示されたものであり、誘電体基板１０１上に形成されたストリップ導体パターン１０３および地導体パターン１０２から構成されたマイクロストリップ線路と、誘電体基板１０１の底面に直角に形成された導波管１０７とを、地導体パターン抜き部１０６を介して接続して、高周波信号を低損失で変換するものである。
特開２００３−２７３６１２号公報

しかしながら、上述した特許文献１に開示された技術においては、誘電体基板１０１上に形成されたストリップ導体パターン１０３および地導体パターン１０２から構成されたマイクロストリップ線路を採用しているため、誘電体基板１０１上に高周波信号が漏洩しており、カバー等で当該変換器の上面を覆う必要があった。さらに、マイクロストリップ線路の電磁界に影響を与えないところまで該マイクロストリップ線路上面からカバーまでの距離を確保する必要があり、小型化できないという事情があった。

本発明は、上記従来の事情に鑑みてなされたものであって、高周波信号の変換損失が少なく、また高周波信号の漏洩がなく小型化を図り得る高周波線路−導波管変換器を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の本発明の高周波線路−導波管変換器は、第１、第２、第３および第４の誘電体基板を積層した多層誘電体基板と、前記多層誘電体基板の一表面となる前記第１の誘電体基板の一方の面に該面全域を覆うように形成された第１の地導体と、前記第３の誘電体基板の一方の面に所定形状の空孔を持つように形成された第２の地導体と、前記第２の誘電体基板の一方の面に前記第２の地導体における空孔の一部と重なるように所定形状で形成されたストリップ導体と、前記第４の誘電体基板の両面にそれぞれ前記第２の地導体における空孔と重なる形状の空孔を持つように形成された第３および第４の地導体と、前記第２、前記第３および前記第４の地導体の空孔の周囲に設けられ、前記多層誘電体基板を貫通して前記第１、前記第２、前記第３および前記第４の地導体を電気的に接続する複数個のヴィアホールと、前記第２、前記第３および前記第４の地導体の空孔の位置に合わせて、前記多層誘電体基板の他表面となる前記第４の誘電体基板の他方の面にベースプレートを介して接続された導波管と、を有し、前記ベースプレートのうち前記導波管の開口部に一致した位置に貫通孔が設けられ、前記多層誘電体基板は、前記第１の誘電体基板の他方の面と前記第２の誘電体基板の一方の面とが向き合わされ、前記第２の誘電体基板の他方の面と前記第３の誘電体基板の一方の面とが向き合わされ、前記第３の誘電体基板の他方の面と前記第４の誘電体基板の一方の面とが向き合わされて積層されて構成されており、該多層誘電体基板内のうち、前記複数個のヴィアホールに囲まれた前記第２、第３および第４の地導体の空孔の位置に、前記第１、前記第２、前記第３および前記第４の誘電体基板並びに前記ストリップ導体の前記空孔に重なる部分を含む誘電体導波管が構成され、前記誘電体導波管は、前記ストリップ導体と前記導波管との間のインピーダンスを整合させて、前記ストリップ導体と前記導波管との間の信号を変換することを特徴とする。

以上の構成を備えた高周波線路−導波管変換器は、多層誘電体基板内の複数個のヴィアホールに囲まれた第２、第３および第４の地導体の空孔の位置に、第１、第２、第３および第４の誘電体基板並びにストリップ導体の空孔に重なる部分を含む誘電体導波管を構成し、該誘電体導波管内にストリップ導体を突出させることにより高周波信号を該誘電体導波管内に伝搬する。さらに多層誘電体基板の底面に接続された導波管に高周波信号を伝搬する。また、ストリップ導体の上方にある多層誘電体基板の表面が第１の地導体で覆われた構造である。このように、多層誘電体基板内に形成されたストリップ線路と多層誘電体基板の下方に接続された導波管との間の変換器を多層誘電体基板内に構成しているので、多層誘電体基板上方への高周波信号の漏洩がなく、また、従来のようにカバー等で覆う必要がないため高さ方向について小型化を図ることができる。

また、請求項２に記載の本発明の高周波線路−導波管変換器は、請求項１に記載の高周波線路−導波管変換器において、前記第２、前記第３および前記第４の地導体において重なり合う空孔の形状を、矩形または楕円形とすることを特徴とする。

以上説明したように、本発明の高周波線路−導波管変換器によれば、多層誘電体基板内に形成されたストリップ線路と多層誘電体基板の下方に接続された導波管との間の変換器を多層誘電体基板内に構成しているので、多層誘電体基板上方への高周波信号の漏洩がない。また、従来のようにカバー等で覆う必要がないため高さ方向について小型化を図ることができ、また、ストリップ導体と多層誘電体基板の底面までの距離を導波管の管内波長の４分の１とすることにより、ストリップ線路と導波管との間のインピーダンス整合を図ることができ、高周波信号の変換損失を最小にすることができる。

以下、本発明の高周波線路−導波管変換器の実施例について、図１を参照して詳細に説明する。図１は本発明の一実施例に係る高周波線路−導波管変換器の構成図であり、図１（ａ）はＡ−Ａ’における断面図、図１（ｂ）は下方から見た底面図である。本実施例の高周波線路−導波管変換器は、例えば、ミリ波車載レーダ等のミリ波モジュール部などに適用され、高周波回路におけるマイクロストリップ線路またはストリップ線路から導波管へ信号変換を行うものである。

図１において、１は第１誘電体基板、２は第２誘電体基板、３は第３誘電体基板、４は第４誘電体基板、１ａは第１地導体、２ａはストリップ導体、３ａは第２地導体、４ａは第３地導体、４ｂは第４地導体、５は多層誘電体基板、６はベースプレート、７はヴィアホール（円柱状導体）、８はストリップ線路、９は導波管部、１０は導波管、１１は誘電体導波管である。

第１地導体１ａは、多層誘電体基板５の一表面（上面）となる第１誘電体基板１の一方の面（表面）全域に形成され、第２地導体３ａは、第３誘電体基板３の一方の面（上面）に所定形状（矩形）の空孔を持つように形成され、ストリップ導体２ａは、第２誘電体基板２の一方の面（上面）に第２地導体３ａにおける空孔の一部と重なるように所定形状（矩形）で形成され、第３地導体４ａおよび第４地導体４ｂは、第４誘電体基板４の両面（上面および底面）にそれぞれ第２地導体３ａにおける空孔と重なる形状の空孔を持つように形成される。また、複数個のヴィアホール７は、第２地導体３ａ、第３地導体４ａおよび第４地導体４ｂの空孔の周囲に設けられ、多層誘電体基板５を貫通して第１地導体１ａ、第２地導体３ａ、第３地導体４ａおよび第４地導体４ｂを電気的に接続する。

多層誘電体基板５は、ベースプレート６上に第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第３誘電体基板３および第４誘電体基板４を積層して形成されるが、第１誘電体基板１の他方の面（底面）と第２誘電体基板２の一方の面（上面）とを向き合わせ、第２誘電体基板２の他方の面（底面）と第３誘電体基板３の一方の面（上面）とを向き合わせ、第３誘電体基板３の他方の面（底面）と第４誘電体基板４の一方の面（上面）とを向き合わせた積層構造である。該多層誘電体基板５内には、複数個のヴィアホール７に囲まれた第２地導体３ａ、第３地導体４ａおよび第４地導体４ｂの空孔の位置に、第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第３誘電体基板３および第４誘電体基板４並びにストリップ導体２ａの空孔に重なる部分からなる誘電体導波管１１が構成されている。

また、ベースプレート６には、第２地導体３ａ、第３地導体４ａおよび第４地導体４ｂの空孔の位置に合わせて、多層誘電体基板５の他表面（底面）となる第４誘電体基板４の他方の面（底面）に接続された導波管部１１を備えており、誘電体導波管１１は該ベースプレート６の導波管部１１を介して導波管１０と接続される。

ストリップ線路８は、第１誘電体基板１および第２誘電体基板２、ストリップ導体２ａ、並びに第１地導体１ａおよび第２地導体３ａからなり、ストリップ導体２ａは誘電体導波管９内に突出した構造である。

本実施例の高周波線路−導波管変換器では、ストリップ導体２ａの上方にある多層誘電体基板５の表面が第１地導体１ａで覆われており、また、多層誘電体基板５内の複数個のヴィアホール７に囲まれた第２地導体３ａ、第３地導体４ａおよび第４地導体４ｂの空孔の位置に、第１誘電体基板１、第２誘電体基板２、第３誘電体基板３および第４誘電体基板４並びにストリップ導体２ａの空孔に重なる部分からなる誘電体導波管１１を構成し、該誘電体導波管１１内にストリップ導体２ａを突出させることによりストリップ線路８の高周波信号を該誘電体導波管１１内に伝搬し、さらに、誘電体導波管１１は、ベースプレート６に形成された導波管部９を経由して多層誘電体基板５の底面に接続された導波管１０に高周波信号を伝搬する。

このように、多層誘電体基板５内に形成されたストリップ線路８と多層誘電体基板５の下方に接続された導波管１０との間の変換器として、誘電体導波管１１を多層誘電体基板５内に構成しているので、多層誘電体基板５上方への高周波信号の漏洩がなく、また、従来のようにカバー等で覆う必要がないため高さ方向について小型化を図ることができる。

また、第２誘電体基板２、第３誘電体基板３および第４誘電体基板４によって積層される誘電体基板の厚さを、導波管１０の管内波長λｇの４分の１とすることにより、ストリップ導体２ａと多層誘電体基板５の底面までの距離が導波管１０の管内波長λｇの４分の１となるので、ストリップ線路８と導波管１０との間のインピーダンス整合が図られ、高周波信号の変換損失を最小にすることができる。

本発明の一実施例に係る高周波線路−導波管変換器の構成図であり、図１（ａ）は図１（ｂ）のＡ−Ａ’における断面図、図１（ｂ）は下方から見た底面図である。 従来の高周波線路−導波管変換器の斜視図である。

符号の説明

１・・・第１誘電体基板、２・・・第２誘電体基板、３・・・第３誘電体基板、４・・・第４誘電体基板、１ａ・・・第１地導体、２ａ・・・ストリップ導体、３ａ・・・第２地導体、４ａ・・・第３地導体、４ｂ・・・第４地導体、５・・・多層誘電体基板、６・・・ベースプレート、７・・・ヴィアホール、８・・・ストリップ線路、９・・・導波管部、１０・・・導波管、１１・・・誘電体導波管

Claims (2)

1. 第１、第２、第３および第４の誘電体基板を積層した多層誘電体基板と、
   前記多層誘電体基板の一表面となる前記第１の誘電体基板の一方の面に該面全域を覆うように形成された第１の地導体と、
   前記第３の誘電体基板の一方の面に所定形状の空孔を持つように形成された第２の地導体と、
   前記第２の誘電体基板の一方の面に前記第２の地導体における空孔の一部と重なるように所定形状で形成されたストリップ導体と、
   前記第４の誘電体基板の両面にそれぞれ前記第２の地導体における空孔と重なる形状の空孔を持つように形成された第３および第４の地導体と、
   前記第２、前記第３および前記第４の地導体の空孔の周囲に設けられ、前記多層誘電体基板を貫通して前記第１、前記第２、前記第３および前記第４の地導体を電気的に接続する複数個のヴィアホールと、
   前記第２、前記第３および前記第４の地導体の空孔の位置に合わせて、前記多層誘電体基板の他表面となる前記第４の誘電体基板の他方の面にベースプレートを介して接続された導波管と、を有し、
   前記ベースプレートのうち前記導波管の開口部に一致した位置に貫通孔が設けられ、
   前記多層誘電体基板は、前記第１の誘電体基板の他方の面と前記第２の誘電体基板の一方の面とが向き合わされ、前記第２の誘電体基板の他方の面と前記第３の誘電体基板の一方の面とが向き合わされ、前記第３の誘電体基板の他方の面と前記第４の誘電体基板の一方の面とが向き合わされて積層されて構成されており、
   該多層誘電体基板内のうち、前記複数個のヴィアホールに囲まれた前記第２、第３および第４の地導体の空孔の位置に、前記第１、前記第２、前記第３および前記第４の誘電体基板並びに前記ストリップ導体の前記空孔に重なる部分を含む誘電体導波管が構成され、
   前記誘電体導波管は、前記ストリップ導体と前記導波管との間のインピーダンスを整合させて、前記ストリップ導体と前記導波管との間の信号を変換することを特徴とする高周波線路−導波管変換器。
2. 前記第２、前記第３および前記第４の地導体において重なり合う空孔の形状は、矩形または楕円形であることを特徴とする請求項１に記載の高周波線路−導波管変換器。

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