CN102414911A

CN102414911A - 波导变换部的连接构造、其制造方法、以及使用该连接构造的天线装置

Info

Publication number: CN102414911A
Application number: CN2010800189460A
Authority: CN
Inventors: 桥本实; 宇田川重雄
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2009-04-28
Filing date: 2010-01-15
Publication date: 2012-04-11
Also published as: EP2426782A4; WO2010125835A1; US9136576B2; JPWO2010125835A1; JP2013258783A; EP2426782A1; JP5383796B2; US20120050131A1; EP2426782B1

Abstract

波导变换部的连接构造具备：电路基板（2），贯通地形成有传播高频信号的中空管路（11）；以及天线基板（4），重叠配设在电路基板（2），该天线基板（4）设置有：在与中空管路（11）的连接处设置的变换器（22），以及从该变换器（22）延伸的、传播高频信号的带线路（16），在电路基板（2）的与天线基板（4）相向的面的中空管路（11）的周围，以从该中空管路（11）离开规定间隔进行包围的方式设置有屏蔽高频信号的泄漏的扼流电路（21），电路基板（2）和天线基板（4）通过在两基板间的比扼流电路（21）外侧的位置设置的粘接剂（20）而被相互固定。

Description

波导变换部的连接构造、其制造方法、以及使用该连接构造的天线装置

技术领域

本发明涉及形成中空管路和传输线路、将高频信号从中空管路向传输线路传播或者从传输线路向中空管路传播的波导变换部的连接构造、其制造方法、以及使用该连接构造的天线装置。

背景技术

在微波、毫米波的雷达、通信设备中使用的小型天线装置中，历来已知以金属材料形成管路、将管路内的空气作为介质对高频信号进行传播的波导缝隙型的天线，和以树脂基板和金属板构成的、将基板和金属板之间的空气作为介质对高频信号进行传播的三板型的天线。

图6是表示搭载有三板型天线的雷达的结构的一例的横剖面图。在图6中，雷达装置201形成为如下构造，即三板型天线3和电路基板2分别通过固定螺丝14而固定于夹持在两者间的波导管板10。

三板型天线3构成为将2枚金属板7隔开规定的间隔而相向配置，在一方的金属板7重叠有树脂制的天线基板4。在天线基板4的表面，设置有多个天线元件5和将高频信号传播到该天线元件5的天线线路6。此外，在没有设置天线基板4的一侧的金属板7，在与中空管路11相向的位置的相向面形成有波导管变换部8，此外，在与天线元件5相向的位置分别开口有开口部9。

在电路基板2贯通设置有中空管路11，在电路基板2的两主面形成有规定的导体图案13。此外，中空管路11的内壁被导体图案13覆盖。在与中空管路11的一个开口部相向的位置配设有高频模块1。中空管路11贯通波导管板10并延伸到天线基板4。进而，以围绕中空管路11的方式形成有扼流槽（choke slot）12。

在这样结构的雷达201中，高频模块1和天线基板4如图中的虚线箭头A所示那样，成为能够在双方向传播高频信号的波导变换部构造，高频模块1和天线基板4之间通过中空管路11而被连接，进而以包围中空管路11的方式形成有扼流槽12，因此能够减少高频模块1和天线基板4之间的传输损失。

此外，在这样的使用相向的2枚金属板7的天线构造中，也有通过在金属板7设置槽、突起而能够形成匹配用的波导管变换部8的优点，该波导管变换部8抑制在形状不同的波导的连接处（金属板7和天线基板4的连接点）、波导进行分路或进行结合处等产生的传输特性（损失、反射）的劣化。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2006/098054号。

发明内容

发明要解决的问题

可是，在上述波导的连接构造中，由于使用金属板7那样的金属部件，所以有部件数增加而重量、成本增加的问题、装置的厚度增大的问题。

图7是设想将微带阵列（microstrip array）型天线基板与电路基板整体地构成的雷达的结构的情况下的横剖面图。作为解决上述问题的方法，设想不需要金属板的图7所示的天线装置202。在图7所示的天线装置202中，通过使天线基板4与设置有供电线路的电路基板2整体化，从而能够谋求传输路径的最短化、部件的削减。

可是，为了将天线基板4和电路基板作为1个层叠基板来形成，天线基板4和电路基板2的图案以及通路（via）的配置（形成波导的通路18，天线基板4和电路基板2的连接通路19）变得重要。在两基板与波导管的连接部附近，都需要许多通路18、19，但通路的配置位置相互重叠，不能形成在所希望的位置的情况较多，需要避免配置干扰的措施。因此，作为层叠基板的加工方法，需要使用将导体层一层一层地层叠而形成的增层（build up）工法。

可是，在77GHz波段那样的高频的天线的情况下，对天线要求的尺寸、厚度的必要精度成为μm极的水平，因此存在以增层工法不能获得天线基板4的厚度精度的问题。再有，在不使用增层工法，而使用核心材料（两面板）预先对天线基板4进行加工，然后层叠到电路基板的情况下，由于不能形成对天线基板4和电路基板2进行连接的通路18，所以产生高频信号从两基板的层叠界面泄漏的问题。

此外，在以上述方式对天线基板4和电路基板2进行整体层叠的情况下，在电路基板2形成的波导不能采用中空管路，需要采用电介质波导，产生通过损失增加的问题。这是因为如下原因，即，当对设置有中空管路的基板层叠没有管路的基板时，由于层叠的树脂材料（半固化片）在基板的层叠工序中流入管路内，或在最终工序的电镀处理中，电镀液、洗净液滞留在一方是堵塞状态的波导管孔（座）的内部，所以不能对管路的内部进行维持了品质的电镀。

本发明正是为了解决上述课题而完成的，其目的在于提供一种波导变换部的连接构造及其制造方法，在该波导变换部的连接构造具备：设置有传播高频信号的中空管路的基板；以及与该基板重叠配设的、设置有传播高频信号的传输线路的基板，其中，能够抑制来自2枚基板的接合界面的高频信号的泄漏，并且能够容易地形成中空管路，由此能够获得低损失。进而，其目的在于提供一种使用该波导变换部的连接构造的天线装置。

用于解决课题的方案

为了解决上述课题，实现目的，本发明的波导变换部的连接构造，其特征在于，具备：第1基板，贯通地形成有传播高频信号的中空管路；以及第2基板，重叠配设在第1基板，在该第2基板设置有：在与中空管路的连接处设置的变换器，以及从该变换器延伸的、传播高频信号的传输线路，在第1基板的与第2基板相向的面的中空管路的周围，以从该中空管路离开规定间隔进行包围的方式设置有对高频信号的泄露进行屏蔽的扼流构造，第1基板和第2基板通过在两基板间的比扼流构造外侧的位置设置的固定单元而被相互固定。

此外，本发明的天线装置，其特征在于，具备：高频模块，输入或输出高频信号；电路基板，贯通地形成有传播高频信号的中空管路；以及天线基板，重叠配设在电路基板，在该天线基板设置有：在与中空管路的连接处设置的变换器，从该变换器延伸的、传播高频信号的传输线路，以及与该传输线路连接的天线元件，在电路基板的与天线基板相向的面的中空管路的周围，以从该中空管路离开规定间隔进行包围的方式设置有对高频信号的泄露进行屏蔽的扼流构造，电路基板和天线基板通过在两基板间的比扼流构造外侧的位置设置的固定单元而被相互固定。

此外进而，本发明的波导变换部的制造方法，其特征在于，分别独立地制作第1基板和第2基板，第1基板具有传播高频信号的中空管路以及在该中空管路的周围从中空管路离开规定间隔进行包围的扼流构造，第2基板设置有变换器和从该变换器延伸的传播高频信号的传输线路，以中空管路和变换器成为对应的位置的方式，重合第1基板和第2基板，将第1基板和第2基板通过在两基板间的比扼流构造外侧的位置夹着的粘接剂而相互固定。

发明的效果

根据本发明，波导变换部具备：设置有传播高频信号的中空管路的基板；以及重叠配设在该基板的、设置有传播高频信号的传输线路的基板，在该波导变换部中，能够获得如下效果，即能够抑制来自2枚基板的接合界面的高频信号的泄漏，并且能够容易地形成中空管路，由此能够获得低损失。

附图说明

图1是表示本发明涉及的波导变换部的连接构造、以及使用了该连接构造的天线装置的实施方式1的横剖面图。

图2是从天线面侧观察图1的天线基板的俯视图。

图3是从天线面侧（省略天线基板）观察图1的电路基板的图。

图4是表示扼流电路的细节的沿图3的B-B线的向视剖面图。

图5是表示本发明涉及的波导变换部的连接构造、以及使用了该连接构造的天线装置的实施方式2的从天线面侧（省略天线基板）观察的图。

图6是表示搭载有三板型天线的雷达的结构的一例的横剖面图。

图7是设想将微带阵列型天线基板与电路基板整体地构成的雷达的结构的情况下的横剖面图。

具体实施方式

在以下，针对本发明涉及的波导变换部的连接构造、其制造方法、以及使用了该连接构造的天线装置的实施方式，基于附图详细地进行说明。再有，本发明并不被该实施方式限定。

实施方式1

图1是表示本发明涉及的波导变换部的连接构造、以及使用了该连接构造的天线装置的实施方式1的横剖面图。图2是从天线面侧观察图1的天线基板的俯视图。图3是从天线面侧（省略天线基板）观察图1的电路基板的图。图4是表示扼流电路的细节的沿图3的B-B线的向视剖面图。天线装置101应用于FM/CW雷达等的毫米波或微波雷达等。

天线装置101具有：输入输出微波、毫米波波段的高频信号的高频模块1；形成有传播高频信号的中空管路11的电路基板（第1基板）2；以及与电路基板2重叠配设的、搭载天线元件5的微带阵列型的天线基板（第1基板）4。中空管路11和微带线路16在高频模块1与天线元件5之间，对从高频模块1向天线元件5输出的发送电磁波信号、或者从天线元件5向高频模块1输入的接收电磁波信号进行传输。将这些发送和接收的电磁波信号统称为高频信号。在天线装置201的结构中，除了高频模块1和天线元件5之外的部分成为能够以图中虚线箭头A表示的那样在双方向传播高频信号的波导变换部构造。

电路基板2例如以树脂等的基板材料制作，在表面背面的两主面形成有规定的导体图案13，搭载有各种电子部件（未图示）。在电路基板2，贯通地形成有中空管路11。中空管路11的内壁被导体图案13覆盖。在电路基板2的未与天线基板4相向（图1下侧的）第2主面，在与中空管路11的开口部相向的位置配设有高频模块1。中空管路11以将高频模块1产生的微波、毫米波的高频信号向天线基板4传播的方式，贯通电路基板2并延伸到天线基板4。在电路基板2的（图1上侧的）第1主面，以包围中空管路11的方式设置有扼流电路（扼流构造）21。再有，在图1中，简略地记载扼流电路21，具体在后面叙述。

在电路基板2的第1主面重叠设置有天线基板4。天线基板4例如使用厚度被管理的核心基板（在树脂材料的两面预先接合有导体的基板材料）。如图2所示，在电路基板2的与中空管路11相向的部分，贯通电路基板2的多个通路18以包围矩形的中空管路11的开口部的方式排列为矩形而形成。而且，在天线基板4的与电路基板2的相反侧的第1主面的与中空管路11对应的位置，设置有天线用变换器（变换器）22。

进而，在天线基板4的第1主面，直线状地形成有从天线用变换器22延伸的微带线路（传输线路）16。而且，沿着该微带线路16一起设置有多个天线元件5，各个天线元件5分别与从微带线路16分支的带线路（strip line）连接。

电路基板2和天线基板4使到基板完成为止的全部工序（例如从基板的层叠起，经过图案加工到电镀处理结束为止）分别独立地来进行制作，之后通过以夹在两基板间的方式涂覆的粘接剂（固定单元）20而被相互固接。粘接剂20在扼流电路21的外侧的位置，以被夹在电路基板2和天线基板4之间的方式设置。作为粘接剂20，例如具有在涂覆时不流出的程度的粘性，是具有比天线基板4、电路基板2的厚度薄的规定的厚度的形状，使用非导电性的片粘结剂更好。在电路基板2和天线基板4之间夹入利用片粘结剂的粘接剂20，通过以规定温度和规定压力进行加压，从而能够将电路基板2和天线基板4的间隔设定在规定距离范围。由此，能够在扼流电路21的周围在电路基板2和天线基板4之间设置规定距离的间隙。此外，以在该加压时粘接剂20的端部不到达扼流电路21的方式，在加压前在从扼流电路21离开规定距离的位置配设粘接剂20的端部。

说明扼流电路21的细节。扼流电路21具有：在第1主面的中空管路11的周围形成的内侧表面导体图案21a；在该内侧表面导体图案21a的周围隔开间隔形成的外侧表面导体图案21b；在内侧表面导体图案21a和外侧表面导体图案21b之间形成的、露出电介质的导体开口部21c；从该导体开口部21c起在电路基板2的厚度方向（深度方向）离开规定的距离的位置形成的内层导体21d；以及通过对该内层导体21d和内侧表面导体图案21a以及外侧表面导体图案21b进行连接的多个通路（贯通导体）21e形成的、顶端短路（short stub）的电介质传输路21f。

在这样的结构的波导变换部的连接构造、以及使用该连接构造的天线装置101中，在电路基板2中，作为从高频模块1延伸的传输路径而形成中空管路11，在从中空管路11离开规定的间隔的位置具有用于屏蔽高频信号的扼流电路21。该扼流电路21对来自电路基板2与天线基板4的接合界面的高频信号的泄漏进行屏蔽。再有，在上述构造的扼流电路21的情况下，即使在电路基板2、天线基板4间没有被电连接的状态、有规定的间隙的情况下，也能够抑制高频信号的泄漏。

此外，天线基板4的结构通过以上述方式与电路基板2分离地制作，从而能够使用厚度被管理的核心基板，能够在基板制作前分选材料厚度的优劣，因此能够不使不良品产生而没有浪费地进行制作。

进而，通过将粘接剂20配置在不阻挡电路基板2的扼流电路21的位置，以该粘接剂20对电路基板2和天线基板4进行粘接固定，从而能够实现对分别设置有中空管路11以及带线路16的基板彼此进行连接的波导变换部的连接构造。

再有，在本实施方式的波导变换部的连接构造中，因为不需要电路基板2与天线基板4的电的导通，所以粘接剂20能够使用廉价的非导电性粘接剂。再有，作为对电路基板2和天线基板4进行固接的固接材料，并不限定于粘接剂20，也可以使用两面胶带、软钎焊、熔接（使树脂熔化进行固接）等的方法。

实施方式2

图5是表示本发明涉及的波导变换部的连接构造、以及使用了该连接构造的天线装置的实施方式2的、从天线面侧（省略天线基板）观察的图。在本实施方式中，在电路基板2一起设置有3个中空管路11和扼流电路21。像这样设置有多个中空管路11的结构，在雷达的发送或接收信道是多个的情况下采用。在这样的结构中，通常由于邻接的中空管路11之间的距离短，所以难以以个别地包围扼流电路21的方式以粘接剂进行固定。因此，在本实施方式中，以一起包围多个扼流电路21的方式配置有粘接剂20。因此，即使在一起设置中空管路11的情况下也能实现电路基板2和天线基板的稳定的连接构造。

产业上的利用可能性

如上所述，本发明涉及的波导变换部的连接构造、以及使用了该连接构造的天线装置，适于在微波、毫米波的雷达、通信设备中使用的小型的天线。

附图标记说明

1 高频模块；2 电路基板（第1基板）；3 三板型天线；4 天线基板（第2基板）；5 天线元件；6 天线线路；7 金属板；8 波导管变换部；9 开口部；10 波导管板；11 中空管路；12 扼流槽；13 导体图案；14 固定螺丝；16 微带线路（传输线路）；17 电介质波导；18 通路；19 天线基板和电路基板的连接通路；20 粘接剂（固接材料）；21 扼流电路（扼流构造）；21a 内侧表面导体图案；21b 外侧表面导体图案；21c 导体开口部；21d 内层导体；21e 通路（贯通导体）；21f 电介质传输路；22 天线用变换器（变换器）；101 天线装置。

Claims

1.一种波导变换部的连接构造，其特征在于，具备：

第1基板，贯通地形成有传播高频信号的中空管路；以及

第2基板，重叠配设在所述第1基板，在该第2基板设置有：在与所述中空管路的连接处设置的变换器，以及从该变换器延伸的、传播高频信号的传输线路，

在所述第1基板的与所述第2基板相向的面的所述中空管路的周围，以从该中空管路离开规定间隔进行包围的方式设置有对所述高频信号的泄露进行屏蔽的扼流构造，所述第1基板和所述第2基板通过在两基板间的比所述扼流构造外侧的位置设置的固定单元而被相互固定。

2.根据权利要求1所述的波导变换部的连接构造，其特征在于，

所述扼流构造具有：

内侧表面导体图案，在所述第1基板的与所述第2基板相向的表面的、所述中空管路的周围形成；

外侧表面导体图案，在所述内侧表面导体图案的周围隔开间隔形成；

导体开口部，在所述内侧表面导体图案和所述外侧表面导体图案之间形成，露出电介质；

内层导体，在从所述导体开口部起在第1基板的层叠方向离开规定的距离的位置形成；以及

顶端短路的电介质传输路，通过对该内层导体和所述内侧表面导体图案以及外侧表面导体图案进行连接的多个贯通导体而形成。

3.根据权利要求1所述的波导变换部的连接构造，其特征在于，所述第1基板和所述第2基板分别在独立的工序中制作，通过所述固定单元而被固定。

4.根据权利要求1所述的波导变换部的连接构造，其特征在于，所述中空管路和所述扼流构造被一起设置多组，所述固定单元以一起包围多组所述中空管路以及所述扼流构造的方式设置。

5.根据权利要求1所述的波导变换部的连接构造，其特征在于，所述固定单元是在比所述扼流构造外侧的位置，夹在所述第1基板和所述第2基板之间而设置的粘接剂。

6.根据权利要求5所述的波导变换部的连接构造，其特征在于，所述粘接剂是非导电性粘接剂。

7.根据权利要求1所述的波导变换部的连接构造，其特征在于，所述第2基板使用厚度被管理的核心基板。

8.一种天线装置，其特征在于，具备：

高频模块，输入或输出高频信号；

电路基板，贯通地形成有传播高频信号的中空管路；以及

天线基板，重叠配设在所述电路基板，在该天线基板设置有：在与所述中空管路的连接处设置的变换器，从该变换器延伸的、传播高频信号的传输线路，以及与该传输线路连接的天线元件，

在所述电路基板的与所述天线基板相向的面的所述中空管路的周围，以从该中空管路离开规定间隔进行包围的方式设置有对所述高频信号的泄露进行屏蔽的扼流构造，所述电路基板和所述天线基板通过在两基板间的比所述扼流构造外侧的位置设置的固定单元而被相互固定。

9.根据权利要求8所述的天线装置，其特征在于，所述中空管路和所述扼流构造被一起设置多组，所述固定单元以一起包围多组所述中空管路以及所述扼流构造的方式设置。

10.一种波导变换部的制造方法，其特征在于，

分别独立地制作第1基板和第2基板，所述第1基板具有传播高频信号的中空管路以及在该中空管路的周围从所述中空管路离开规定间隔进行包围的扼流构造，所述第2基板设置有变换器和从该变换器延伸的传播高频信号的传输线路，

以成为所述中空管路和所述变换器对应的位置的方式，重合所述第1基板和所述第2基板，

将所述第1基板和所述第2基板通过在两基板间的比所述扼流构造外侧的位置夹着的粘接剂而相互固定。

11.根据权利要求10所述的波导变换部的制造方法，其特征在于，作为所述第2基板使用厚度被管理的核心基板。