CN109328417B - 波导管-平面波导转换器 - Google Patents
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Abstract
波导管‑平面波导转换器(1)具有：带导体(23a、23b)，其形成于电介质基板(21)的第1主面；接地导体，其以与带导体(23a、23b)相对的方式形成于背面侧；槽(22s)，其形成于该接地导体；以及接合导体(24)，其形成于与带导体(23a、23b)电接合的位置。接合导体(24)具有与带导体(23a、23b)电接合的主体部和从该主体部突出的凸状部(24a、24b)。凸状部(24a、24b)以与槽(22s)的端部相对的方式形成。
Description
技术领域
本发明涉及转换器，在波导管与微带线(microstrip)等平面波导之间进行传输模的转换。
背景技术
在毫米波段或者微波波段等高频频带内使用的高频传输路径中，为了将波导管和微带线或共面线等平面波导相互接合，广泛使用在波导管与平面波导之间转换传输模的转换器。例如，专利文献1(日本特开2010-56920号公报)公开有将波导管与微带线接合的波导管-微带线转换器。
专利文献1公开的微带线的构造具有：带导体和导体板，它们形成于电介质基板的表面；接地导体，其设于该电介质基板的整个背面；以及多个连接导体，其设于该电介质基板中，并且连接所述导体板与所述接地导体之间。接地导体与方形波导管的端部连接，在该接地导体形成有用于与方形波导管的端部电接合的长方形槽。并且，导体板和接地导体形成共面线构造。另外，多个连接导体被设置成包围方形波导管的端部的短路面(short面)。通过设置这些连接导体，能够抑制来自槽的不必要放射。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2010-56920号公报(例如图1、图2和第0013～0018段以及图12、图13和第0043～0049段)
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1公开的构造中，为了抑制不必要放射而需要多个连接导体，因而波导管-微带线转换器的制造工序变得复杂，由此存在制造成本高涨的问题。
鉴于上述情况，本发明的目的在于，提供能够抑制不必要放射且降低制造成本的波导管-平面波导转换器。
用于解决问题的手段
本发明的一个方式的波导管-平面波导转换器传输高频信号，其特征在于，所述波导管-平面波导转换器具有：电介质基板，其具有在自身的厚度方向彼此相对的第1主面和第2主面；一个或者多个带导体，其在所述第1主面上以沿着预先设定的第1面内方向延伸的方式形成；接地导体，其在所述第2主面上以在所述厚度方向与所述一个或者多个带导体相对的方式形成；一个或者多个槽，其形成于所述接地导体，在所述第2主面上沿与所述第1面内方向交叉的第2面内方向延伸；以及接合导体，其在所述第1主面上形成于与所述一个或者多个带导体电接合的位置，并且配置于在所述厚度方向与所述一个或者多个槽相对的位置，所述接合导体具有：主体部，其与所述一个或者多个带导体电接合；以及凸状部，其从所述主体部沿所述第2面内方向突出，该凸状部以在所述厚度方向与所述一个或者多个槽在所述第2面内方向上的端部相对的方式形成。
发明效果
根据本发明，能够提供波导管-平面波导转换器，抑制不必要放射且实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
附图说明
图1是本发明的实施方式1的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图2是图1所示的波导管-平面波导转换器的沿II-II线的概略剖视图。
图3是实施方式1的导体部的放大图。
图4是概略地示出高频信号的传输方向的图。
图5是以往的波导管-微带线转换器的概略俯视图。
图6是图5所示的波导管-平面波导转换器的沿VI-VI线的概略剖视图。
图7是本发明的实施方式2的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图8是本发明的实施方式3的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图9是本发明的实施方式4的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图10是图9所示的波导管-平面波导转换器的沿X-X线的概略剖视图。
图11是本发明的实施方式5的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图12是本发明的实施方式6的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图13是本发明的实施方式7的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图14是本发明的实施方式8的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图15是图14所示的波导管-平面波导转换器的沿XV-XV线的概略剖视图。
图16是本发明的实施方式9的波导管-平面波导转换器的概略俯视图。
图17是图16所示的波导管-平面波导转换器的沿XVII-XVII线的概略剖视图。
具体实施方式
下面，参照附图详细地说明本发明的各种实施方式。另外，在全部附图中标注有相同标号的构成要素，具有相同结构和相同功能。并且，附图中示出的X轴、Y轴以及Z轴相互垂直。
实施方式1
图1是概略地示出本发明的实施方式1的波导管-平面波导转换器1的平面构造的图。图2是图1所示的波导管-平面波导转换器1的沿II-II线的概略剖视图。
如图1和图2所示，该波导管-平面波导转换器1具有：平面波导构造20，其具有在高频信号的输入输出中使用的输入输出端子20a、20b；以及波导管40，其与该平面波导构造20连接。波导管-平面波导转换器1具有在波导管40与平面波导构造20之间相互进行高频信号的传输模(特别是传输基模)的转换的功能，具有在波导管40与平面波导构造20之间相互进行特性阻抗的转换的阻抗转换功能。
波导管40是在与该波导管40的管轴垂直的平面中具有方形截面的金属制的中空波导管即方形波导管。图2所示的波导管40的管厚被省略，实际上存在数mm的管厚。该波导管40的中空路径沿着其管轴方向(Z轴方向)延伸。波导管40的传输基模例如是作为TE模(Transverse Electric modes：横电模)之一的TE10模。另一方面，平面波导构造20的传输基模是准TEM模(Quasi-Transverse Electro Magnetic modes：准横电磁模)。波导管-平面波导转换器1能够将高频信号的传输基模从TE10模和准TEM模中的一方转换成另一方。
如图1所示，平面波导构造20具有：电介质基板21，其在从Z轴方向观察时具有正方形或者长方形等的四方形；以及导体图案23，其形成于该电介质基板21的彼此相对的2个面中的1个面的表面(第1主面)。其中，电介质基板21的表面与包含X轴和Y轴的X-Y平面平行。电介质基板21例如由玻璃环氧树脂、聚四氟乙烯(polytetrafluoroethylene：PTFE)或者陶瓷等电介质材料构成即可。
导体图案23构成为包含：2个带导体23a、23b，它们是在电介质基板21的表面上沿着预先设定的面内方向(X轴方向)延伸的线状导体；以及接合导体24，其介于这些带导体23a、23b之间，并且与这些带导体23a、23b物理连接。
并且，如图2所示，平面波导构造20具有：接地导体22，其是在电介质基板21的背面(第2主面)上沿着整个面形成的导电膜；槽22s，其是形成于该接地导体22的接合窗；以及波导管40，其具有与接地导体22的规定区域(包含槽22s)连接的一端部。电介质基板21的背面与X-Y平面平行。如图1所示，槽22s具有沿着与带导体23a、23b的延伸方向(X轴方向)交叉的Y轴方向延伸并以Y轴方向为长边方向的长方形状。
并且，波导管40的管轴方向与Z轴方向平行。形成波导管40的Z轴正方向侧的一端部的壁面与接地导体22物理连接，形成短路面(short面)SP。图1所示的波导管40的外形呈矩形，用于表示短路面SP的外形。并且，波导管40的Z轴负方向侧的另一端部构成在高频信号的输入输出中使用的输入输出端40a。
接地导体22和导体图案23例如能够通过镀覆处理来形成。作为导体图案23和接地导体22的构成材料，例如使用铜、银、金等导电性材料中的任意导电性材料或者从这些导电性材料中选择出的2种以上导电性材料的组合即可。
接合导体24如图1和图2所示配置于在Z轴方向(电介质基板21的厚度方向)上与设置在电介质基板21的背面侧的槽22s相对的位置。并且，如图1所示，该接合导体24具有：大致矩形的主体部，其与带导体23a、23b的内侧端部连接；凸状部24a，其从该主体部沿Y轴正方向突出；以及凸状部24b，其从该主体部沿Y轴负方向突出。在该主体部的X轴方向的两端附近形成有阻抗调整部26a、26b。
如图1所示，接合导体24的一个凸状部24a形成为在Z轴方向上与槽22s的Y轴正方向侧的端部相对，另一个凸状部24b形成为在Z轴方向上与槽22s的Y轴负方向侧的端部相对。并且，一个凸状部24a的末端配置在比槽22s的长边方向一端部靠Y轴正方向外侧的位置，另一个凸状部24b的末端配置在比槽22s的长边方向另一端部靠Y轴负方向外侧的位置。
并且，一个凸状部24a具有形成锥形的一对倾斜部24c、24e。即，凸状部24a具有该凸状部24a的横宽(X轴方向的宽度)随着从主体部朝向凸状部24a的末端而逐渐减小地变化的锥形。另一个凸状部24b也具有形成锥形的一对倾斜部24d、24e。即，凸状部24b具有该凸状部24b的横宽随着从主体部朝向凸状部24b的末端而逐渐减小地变化的锥形。
另外，如图1所示，凸状部24a、24b的末端具有固定的横宽。一个凸状部24a的末端的横宽比槽22s的一端部的横宽窄，另一个凸状部24b的末端的横宽也比槽22s的另一端部的横宽窄。图3是图1所示的接合导体24的放大图。如图3所示，槽22s的一端部的末端与凸状部24a的末端之间的纵向(Y轴方向)的距离d1，被设定成与预先设定的使用频带的中心频率对应的波长λ的八分之一(＝λ/8)以下。槽22s的另一端部的末端与凸状部24b的末端之间的纵向的距离，同样也被设定成λ/8以下。
在此，如图3所示，凸状部24a的末端与槽22s的一端部的横向(X轴方向)左端之间的横向的距离d2，被设定成波长λ的八分之一以下。凸状部24a的末端与槽22s的另一端部的横向右端之间的横向的距离也同样地设定。并且，另一个凸状部24b的末端与槽22s的一端部的横向左端或者右端之间的横向的距离，也被设定成波长λ的八分之一以下。因此，凸状部24a的末端与槽22s的一端部的边缘之间的纵向和横向的距离，分别被设定成波长λ的八分之一以内。同样，凸状部24b的末端与槽22s的另一端部的边缘之间的纵向和横向的距离，也分别被设定成波长λ的八分之一以内。
下面，参照图1和图2说明本实施方式的波导管-平面波导转换器1的动作。
在本实施方式的平面波导构造20中，由带导体23a、23b、与这些带导体23a、23b相对的接地导体22以及介于该接地导体22与带导体23a、23b之间的电介质，形成微带线。并且，由接合导体24、与该接合导体24相对的接地导体22以及介于该接地导体22与接合导体24之间的电介质，形成平行平板线路。
在向波导管40的输入输出端40a输入高频信号时，该输入的高频信号激励槽22s。槽22s的长边方向与带导体23a、23b的长边方向(延伸方向)交叉，因而被激励的槽22s与带导体23a、23b相互进行磁场耦合。高频信号经由所述平行平板线路传输输出到微带线的输入输出端20a、20b。此时，槽22s被进行同相激励。带导体23a、23b被配置成相对于槽22s向彼此相反的方向延伸。因此，从输入输出端20a、20b进行反相的输出。相反，在向平面波导构造20的输入输出端20a、20b分别输入反相的高频信号时，这些高频信号在被合成后从波导管40的输入输出端40a输出。
在槽22s中形成的电场的方向与该槽22s的短轴方向(X轴方向)平行，因而产生与带导体23a、23b的延伸方向平行的方向的平行平板模。并且，槽22s中的电场强度在该槽22s的中心部最大，在该槽22s的端部为0。因此，所述平行平板线路的Y轴方向端部(即凸状部24a、24b的末端附近的线路部)处的电场强度非常弱，来自与高频信号的行进方向垂直的方向的平行平板线路的Y轴方向端部的不必要放射量减少。图4是概略地示出从Z轴方向观察时的在接合导体24与接地导体22之间传输的高频信号的传输方向的图。如图4所示，从波导管40传输来的高频信号经由槽22s被分配至2个带导体23a、23b。并且，借助接合导体24的锥形构造，能够使高频信号的传输方向连续平缓地变化，使高频信号的行进方向朝向带导体23a、23b侧。由此，能够抑制不必要放射并使带导体23a、23b高效地传输高频信号。
另外，如图3所示，凸状部24a中的覆盖槽22s的Y轴方向一端部的末端部分的尺寸，与该槽22s的一端部的尺寸大致相同。并且，凸状部24b中的覆盖槽22s的Y轴方向另一端部的末端部分的尺寸，也与该槽22s的另一端部的尺寸大致相同。因此，在槽22s的Y轴方向两端部，槽22s被凸状部24a、24b覆盖的覆盖面积较小，因而不易产生平行平板模。其结果是，高频信号集中于槽22s的中心部，从槽22s的中心部以平行平板模向带导体23a、23b的方向传输，因而能够抑制不必要放射并执行效率良好的转换。
总之，覆盖槽22s的Y轴方向两端部的凸状部24a、24b的末端部分的尺寸，是与该槽22s的两端部大致相同的尺寸，在接合导体24形成有锥形构造。因此，能够抑制不必要放射并将高频信号高效地传输至带导体23a、23b。
本实施方式的波导管-平面波导转换器1不需要将电介质基板21的表面上的导体图案23和电介质基板21的背面上的接地导体22之间相互连接的连接导体，能够抑制不必要放射。图5是概略地示出具有这种连接导体190a～190e、191a～191e的以往的波导管-微带线转换器100的平面波导构造120的图。图6是图5所示的波导管-微带线转换器100的沿VI-VI线的概略剖视图。专利文献1(日本特开2010-56920号公报)公开有与该波导管-微带线转换器100实质上相同的结构。
如图5所示，波导管-微带线转换器100的平面波导构造120具有：带导体123a、123b，它们形成于电介质基板121的表面；导体板123，其形成为在该表面上与带导体123a、123b连接；接地导体122，其形成于电介质基板121的背面；长方形的槽122S，其形成于该接地导体122；以及圆柱形状的连接导体190a～190e、191a～191e，其设于电介质基板121中，并且连接导体板123和接地导体122之间。如图4所示，方形波导管140的端部与接地导体122相连而形成短路面(short面)SP。连接导体190a～190e、191a～191e被设置成包围方形波导管140的短路面SP。
在向波导管140的输入输出端140a输入高频信号时，该输入的高频信号激励槽122S。槽122S的长边方向与带导体123a、123b的长边方向交叉，因而被激励的槽122S和带导体123a、123b相互进行磁场耦合。高频信号经由由导体板123和接地导体122形成的平行平板线路，从由带导体123a、123b和接地导体122形成的微带线的输入输出端120a、120b输出。在该波导管-微带线转换器100中，通过设置连接导体190a～190e、191a～191e，能够抑制来自槽122S的不必要放射。
为了设置连接导体190a～190e、191a～191e，例如需要在电介质基板121内形成贯通其表面和背面之间的通孔的工序和在这些通孔内形成导电体的工序(例如镀覆工序和蚀刻工序)。但是，这些工序使波导管-微带线转换器100的制造工序变得复杂，成为制造成本增大的原因。
并且，在波导管-微带线转换器100的电介质基板121因温度变化而伸缩时，对连接导体190a～190e、191a～191e施加张力。由此，有可能使连接导体190a～190e、191a～191e断裂，或者使波导管-微带线转换器100的特性劣化。
与此相对，本实施方式的波导管-平面波导转换器1不需要连接导体，能够抑制不必要放射，因而与波导管-微带线转换器100相比，能够实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
如以上说明的那样，在实施方式1的波导管-平面波导转换器1中，接合导体24具有与槽22s的两端部相对的凸状部24a、24b，因而能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。并且，与以往的波导管-微带线转换器100相比，本实施方式的构造不需要连接导体190a～190e、191a～191e，因而能够实现波导管-平面波导转换器1的小型化。
实施方式2
上述实施方式1具有在阻抗调整部26a、26b中将带导体23a、23b和接合导体23c相互物理连接的构造，但不限于此。上述实施方式1也可以变形成具备具有在物理上相互分离的带导体和接合导体的构造。下面，对具有这种构造的实施方式2、3进行说明。
图7是概略地示出作为上述实施方式1的第1变形例的实施方式2的波导管-平面波导转换器2的平面构造的图。该波导管-平面波导转换器2的结构具有图7的导体图案23A以替代图1的导体图案23，除此之外与上述实施方式1的波导管-平面波导转换器1的结构相同。并且，导体图案23A的形成工序与上述导体图案23的形成工序相同。
本实施方式的波导管-平面波导转换器2如图7所示具备具有输入输出端20Aa、20Ab的平面波导构造20A，该平面波导构造20A在电介质基板21的表面上具有导体图案23A。该导体图案23A具有在X轴方向上被物理地分离的带导体23aA、23bA和接合导体25。接合导体25与实施方式1的接合导体24同样，具有从该接合导体25的主体部沿Y轴方向突出的凸状部25a、25b。这些凸状部25a、25b具有形成锥形的倾斜部25c、25e、25d、25f，被配置成在Z轴方向上与槽22s的Y轴方向两端部相对。这些凸状部25a、25b的形状、配置以及功能与实施方式1的凸状部24a、24b的形状、配置以及功能相同。
并且，接合导体25具有在X轴负方向凹陷的凹部25g和在X轴正方向凹陷的凹部25h。一个带导体23aA的内侧端部被凹部23g包围，另一个带导体23bA的内侧端部被凹部23h包围。本实施方式的接合导体25的构造实质上与通过加工上述实施方式1的接合导体24而形成凹部23g、23h的构造相同。如图7所示，本实施方式的阻抗调整部26a、26b形成于凹部25g、25h附近。
本实施方式的波导管-平面波导转换器2与实施方式1同样，接合导体25具有与槽22s的两端部相对的凸状部25a、25b，因而能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式3
图8是概略地示出本发明的实施方式3的波导管-平面波导转换器3的平面构造的图。该波导管-平面波导转换器3的结构具有图8的导体图案23B以替代图1的导体图案23，除此之外与上述实施方式1的波导管-平面波导转换器1的结构相同。并且，导体图案23B的形成工序与上述导体图案23的形成工序相同。
本实施方式的波导管-平面波导转换器3如图8所示具备具有输入输出端20Ba、20Bb的平面波导构造20B，该平面波导构造20B在电介质基板21的表面上具有导体图案23B。该导体图案23B具有在X轴方向上经由连接部23cB连接的带导体23aB、23bB、第1接合导体30和第2接合导体31。由这些第1接合导体30和第2接合导体31构成本实施方式的接合导体。
与实施方式1的接合导体24同样，第1接合导体30具有从该第1接合导体30的主体部沿Y轴正方向突出的凸状部30a，第2接合导体31具有从该第2接合导体31的主体部沿Y轴负方向突出的凸状部31b。这些凸状部30a、31b具有形成锥形的倾斜部30c、30e、31d、31f，被配置成在Z轴方向上与槽22s的Y轴方向两端部相对。这些凸状部30a、31b的形状、配置以及功能与实施方式1的凸状部24a、24b的形状、配置以及功能相同。
并且，第1接合导体30和第2接合导体31在物理上相互分离，在这些第1接合导体30与第2接合导体31之间的区域中配置有带导体23aB、23bB和连接部23cB。如图8所示，本实施方式的阻抗调整部26aB、26bB分别形成于第1接合导体30和第2接合导体31的X轴方向两端附近。
本实施方式的波导管-平面波导转换器3与实施方式1同样，第1接合导体30和第2接合导体31具有与槽22s的两端部相对的凸状部30a、31b，因而能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式4
以上说明的实施方式1～3的波导管-平面波导转换器1～3都具有一个槽22s，但不限于此。上述实施方式1～3也可以变形成具有2个以上的槽。下面，对具有多个槽的实施方式4、5、6进行说明。
图9是概略地示出本发明的实施方式4的波导管-平面波导转换器4的平面构造的图。图10是图9所示的波导管-平面波导转换器4的沿X-X线的概略剖视图。
本实施方式的波导管-平面波导转换器4如图9所示具备具有输入输出端20Ca、20Cb的平面波导构造20C，该平面波导构造20C在电介质基板21的表面上具有导体图案23C。并且，如图10所示，在电介质基板21的背面上设有接地导体22C。在该接地导体22C形成有由沿Y轴方向延伸的长方形的槽22s1、22s2构成的槽组22sC。
导体图案23C具有沿着X轴方向延伸的带导体23aC、23bC和与这些带导体23aC、23bC电接合的接合导体32。带导体23aB、23bB被配置成相对于槽组22sC向彼此相反的方向(X轴正方向和X轴负方向)延伸。本实施方式的接合导体32的主体部与带导体23aC、23bC的内侧端部物理连接。
与实施方式1的接合导体24同样，接合导体32具有从该接合导体32的主体部沿Y轴方向突出的凸状部32a、32b，这些凸状部32a、32b具有形成锥形的倾斜部32c、32e、32d、32f，被配置成在Z轴方向上与槽22s的Y轴方向两端部相对。如图9所示，本实施方式的阻抗调整部26aC、26bC形成于接合导体32的主体部的X轴方向两端附近。
凸状部32a的末端的横宽(X轴方向的宽度)比由槽22s1、22s2构成的槽组22sC的整体宽度窄，凸状部32b的末端的横宽(X轴方向的宽度)也比由槽22s1、22s2构成的槽组22sC的整体宽度窄。并且，槽组22sC的Y轴方向一端部的边缘与凸状部32a的末端之间的纵向(Y轴方向)和横向(X轴方向)的距离，被设定成与使用频带的中心频率对应的波长λ的八分之一(＝λ/8)以下。槽组22sC的Y轴方向另一端部的边缘与凸状部32b的末端之间的纵向和横向的距离，同样也被设定成λ/8以下。
如图9所示，凸状部32a中的覆盖槽组22sC的Y轴方向一端部的末端部分的尺寸，与该槽组22sC的一端部的尺寸大致相同。并且，凸状部32b中的覆盖槽组22sC的Y轴方向另一端部的末端部分的尺寸，也与该槽组22sC的另一端部的尺寸大致相同。因此，这样的凸状部32a、32b的功能实质上与实施方式1的凸状部24a、24b的功能相同。因此，能够抑制不必要放射并将高频信号高效地传输至带导体23aC、23bC。
如以上说明的那样，本实施方式的波导管-平面波导转换器4与实施方式1同样，能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式5
图11是概略地示出本发明的实施方式5的波导管-平面波导转换器5的平面构造的图。本实施方式的波导管-平面波导转换器5如图11所示具备具有输入输出端20Da、20Db的平面波导构造20D，该平面波导构造20D在电介质基板21的表面上具有导体图案23D。并且，在电介质基板21的背面上，与上述实施方式4同样地设有接地导体22C。在该接地导体22C形成有由沿Y轴方向延伸的长方形的槽22s1、22s2构成的槽组22sC。带导体23aD、23bD被配置成相对于该槽组22sC向彼此相反的方向延伸。
导体图案23D具有在X轴方向上被物理地相互分离的带导体23aD、23bD和接合导体33。接合导体33与实施方式4的接合导体32(图9)同样，具有从该接合导体33的主体部沿Y轴方向突出的凸状部33a、33b和连接这些凸状部33a、33b的连接部33m。连接部33m配置在带导体23aD、23bD之间。
凸状部33a、33b具有形成锥形的倾斜部33c、33e、33d、33f，被配置成在Z轴方向上与槽22s的Y轴方向两端部相对。凸状部33a的末端的横宽(X轴方向的宽度)比由槽22s1、22s2构成的槽组22sC的整体宽度窄，凸状部33b的末端的横宽(X轴方向的宽度)也比由槽22s1、22s2构成的槽组22sC的整体宽度窄。这样的凸状部33a、33b的形状、配置以及功能与实施方式4的凸状部32a、32b的形状、配置以及功能相同。
另一方面，接合导体33具有在X轴负方向凹陷的凹部33g和在X轴正方向凹陷的凹部33h。一个带导体23aD的内侧端部被凹部33g包围，另一个带导体23bA的内侧端部被凹部33h包围。如图11所示，本实施方式的阻抗调整部26aD、26bD形成于凹部33g、33h附近。
本实施方式的波导管-平面波导转换器5与实施方式1同样，接合导体33具有与槽22s1、22s2的两端部相对的凸状部33a、33b，因而能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式6
图12是概略地示出作为上述实施方式5的变形例的实施方式6的波导管-平面波导转换器6的平面构造的图。该波导管-平面波导转换器6的结构具有图12的槽组22sE以替代图11的槽组22sC，除此之外与实施方式5的波导管-平面波导转换器5的结构相同。
本实施方式的波导管-平面波导转换器6如图12所示具备具有输入输出端20Ea、20Eb的平面波导构造20E，该平面波导构造20E与实施方式5同样，在电介质基板21的表面上具有导体图案23D。并且，在电介质基板21的背面上的接地导体形成有由沿Y轴方向延伸的长方形的槽22s3、22s4构成的槽组22sE。如图12所示，本实施方式的槽22s3、22s4的X轴方向的间隔，比实施方式5的槽22s1、22s2的X轴方向的间隔窄。因此，凸状部33a、33b在从Z轴方向观察时覆盖槽22s3、22s4整体。在本实施方式中，与上述实施方式5同样，阻抗调整部26aE、26bE形成于接合导体33的凹部33g、33h附近。
本实施方式的波导管-平面波导转换器6与实施方式5同样，接合导体33具有与槽22s3、22s4的两端部相对的凸状部33a、33b，因而能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式7
以上的实施方式1～6的凸状部24a、24b、25a、25b、30a、30b、32a、32b、33a、33b都具有锥形，但不限于此。上述实施方式1～6的凸状部24a、24b、25a、25b、30a、30b、32a、32b、33a、33b的外形，也可以变更成具有如下变化的阶梯形状：各凸状部的横宽随着从接合导体的主体部朝向该各凸状部的末端而阶梯式减小。
图13是概略地示出作为上述实施方式1的变形例的实施方式7的波导管-平面波导转换器7的平面构造的图。该波导管-平面波导转换器7的结构具有图13的导体图案23F以替代图1的导体图案23，除此之外与上述实施方式1的波导管-平面波导转换器1的结构相同。并且，导体图案23F的形成工序与上述导体图案23的形成工序相同。
本实施方式的波导管-平面波导转换器7如图13所示具备具有输入输出端20Fa、20Fb的平面波导构造20F，该平面波导构造20F在电介质基板21的表面上具有导体图案23F。该导体图案23F具有沿X轴方向延伸的带导体23aF、23bF和接合导体34。接合导体34具有与带导体23aF、23bF电接合的主体部、从该主体部沿Y轴正方向突出的凸状部34a和从该主体部沿Y轴负方向突出的凸状部34b。
一个凸状部34a具有形成阶梯形状的一对倾斜部34c、34e。即，凸状部34a具有如下变化的阶梯形状：该凸状部34a的横宽(X轴方向的宽度)随着从主体部朝向凸状部34a的末端而阶梯式减小。另一个凸状部34b也具有形成阶梯形状的一对倾斜部34d、34f。即，凸状部34b具有如下变化的阶梯形状：该凸状部34b的横宽随着从主体部朝向凸状部34b的末端而阶梯式减小。
在本实施方式中，与实施方式1同样，凸状部34a的末端与槽22s的一端部的边缘之间的纵向和横向的距离，分别被设定成波长λ的八分之一以内。同样，凸状部34b的末端与槽22s的另一端部的边缘之间的纵向和横向的距离，也分别被设定成波长λ的八分之一以内。如图13所示，本实施方式的阻抗调整部26aF、26bF形成于接合导体34的X轴方向两端附近。
本实施方式的波导管-平面波导转换器7与实施方式1同样，接合导体34具有与槽22s的两端部相对的凸状部34a、34b，因而能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式8
在上述实施方式1的平面波导构造20中，如图1所示，形成在电介质基板21的背面的槽22s具有长方形状，但不限于此。槽的形状也可以变形成各槽的长边方向两端部的宽度(X轴方向的宽度)大于该各槽的中央部的宽度(X轴方向的宽度)。
图14是概略地示出本发明的实施方式8的波导管-平面波导转换器8的平面构造的图。图15是图14所示的波导管-平面波导转换器8的沿XV-XV线的概略剖视图。
本实施方式的波导管-平面波导转换器8如图14所示具备具有输入输出端20Ga、20Gb的平面波导构造20G，该平面波导构造20G在电介质基板21的表面上具有导体图案23G。并且，如图15所示，在电介质基板21的背面上设有接地导体22G。在该接地导体22G形成有沿Y轴方向延伸的长方形的槽22sG。如图14所示，该槽22sG的长边方向两端部的宽度大于槽22sG的中央部的宽度。
导体图案23G具有沿着X轴方向延伸的带导体23aG、23bG和与这些带导体23aG、23bG电接合的接合导体35。带导体23aG、23bG被配置成相对于槽22sG向彼此相反的方向延伸。本实施方式的接合导体35的主体部与带导体23aG、23bG的内侧端部物理连接。
与实施方式1的接合导体24同样，接合导体35具有从该接合导体35的主体部沿Y轴方向突出的凸状部35a、35b，这些凸状部35a、35b具有形成锥形的倾斜部35c、35e、35d、35f，被配置成在Z轴方向上与槽22sG的Y轴方向两端部相对。如图14所示，本实施方式的阻抗调整部26aG、26bG形成于接合导体35的主体部的X轴方向两端附近。
凸状部35a的末端的横宽(X轴方向的宽度)比槽22sG的Y轴方向一端部的横宽窄，凸状部35b的末端的横宽(X轴方向的宽度)也比槽22sG的Y轴方向另一端部的横宽窄。并且，槽22sG的Y轴方向一端部的边缘与凸状部35a的末端之间的纵向(Y轴方向)和横向(X轴方向)的距离，被设定成与使用频带的中心频率对应的波长λ的八分之一(＝λ/8)以下。槽22sG的Y轴方向另一端部的边缘与凸状部35b的末端之间的纵向和横向的距离，同样也被设定成λ/8以下。
如图14所示，凸状部35a中的覆盖槽22sG的Y轴方向一端部的末端部分的尺寸，与该槽22sG的一端部的尺寸大致相同。并且，凸状部35b中的覆盖槽22sG的Y轴方向另一端部的末端部分的尺寸，也与该槽22sG的另一端部的尺寸大致相同。因此，这样的凸状部35a、35b的功能实质上与实施方式1的凸状部24a、24b的功能相同。因此，能够抑制不必要放射并将高频信号高效地传输至带导体23aG、23bG。
本实施方式的波导管-平面波导转换器8与实施方式1同样，能够抑制不必要放射并实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。进而，在本实施方式中，槽22sG的两端部的宽度比中央部的宽度大，因而能够在维持与实施方式1同样的技术效果的同时，减小(缩短)槽22sG的长边方向(Y轴方向)的长度L1。由此，能够减小(缩短)导体图案23G的Y轴方向的长度L2。因此，能够实现波导管-平面波导转换器8的小型化。
另外，这样的槽22sG还能够适用于下述的实施方式9。
实施方式9
在上述实施方式1～8中，平面波导构造20、20A～20G的各个平面波导构造的输入输出端的个数是2个，但不限于此。上述各实施方式的平面波导构造也可以变形成具有4个以上的输入输出端。
图16是概略地示出作为上述实施方式1的变形例的实施方式9的波导管-平面波导转换器9的平面构造的图。图17是图16所示的波导管-平面波导转换器9的沿XVII-XVII线的概略剖视图。该波导管-平面波导转换器9的结构具有图16的导体图案23H以替代图1的导体图案23，除此之外与上述实施方式1的波导管-平面波导转换器1的结构相同。并且，导体图案23H的形成工序与上述导体图案23的形成工序相同。
本实施方式的波导管-平面波导转换器9如图16所示具备具有4个输入输出端20Ha、20Hb、20Hc、20Hd的平面波导构造20H，该平面波导构造20H在电介质基板21的表面上具有导体图案23H。该导体图案23H与上述实施方式1同样具有接合导体24。该导体图案23H构成为还包含沿X轴方向延伸的线状导体即带导体37a、37b、37c、37d。这些带导体37a、37b、37c、37d都与接合导体24连接。如图16所示，在接合导体24的X轴方向两端附近形成有阻抗调整部26Ha、26Hb。
在向波导管40输入高频信号时，该输入的高频信号激励槽22s。槽22s的长边方向(Y轴方向)与带导体37a、37b、37c、37d的长边方向(延伸方向)交叉，因而被激励的槽22s与带导体37a、37b、37c、37d相互进行磁场耦合。并且，高频信号经由平行平板线路被传输输出到微带线的输入输出端20Ha、20Hb、20Hc、20Hd。相反，在向平面波导构造20H的输入输出端20Ha、20Hb、20Hc、20Hd分别输入高频信号时，这些高频信号在被合成后，从波导管40的输入输出端40a输出。
如以上说明的那样，实施方式9的平面波导构造20H具有4个输入输出端20Ha、20Hb、20Hc、20Hd，因而能够实现一并具有多分配器的功能的波导管-平面波导转换器9。
以上参照附图对本发明的各种实施方式进行了说明，但这些实施方式只是本发明的示例，还能够采用这些实施方式以外的各种方式。另外，在本发明的范围中，能够进行上述实施方式1～9的自由组合、各实施方式的任意构成要素的变形或者各实施方式的任意构成要素的省略。
产业上的可利用性
本发明的波导管-平面波导转换器用于传输毫米波或者微波等高频信号的高频传输路径，因而适合应用于例如在毫米波段或者微波波段等高频频带进行动作的天线装置、雷达装置以及通信装置。
标号说明
1～9：波导管-平面波导转换器；20、20A～20H：平面波导构造；20a、20b：输入输出端；21：电介质基板；22、22C：接地导体；22s：槽；23、23A～23D、23G、23H：导体图案；23a、23b、23aA、23bA、23ab、23bB、23ac、23bc：带导体；24、25、32、33、34、35：接合导体；24a、24b、25a、25b、30a、30b、31a、31b、32a、32b、33a、33b、34a、34b、35a、35b：凸状部；40：波导管；40a：输入输出端；SP：短路面。
Claims (10)
1.一种波导管-平面波导转换器，其传输高频信号，其特征在于，所述波导管-平面波导转换器具有：
电介质基板，其具有在自身的厚度方向彼此相对的第1主面和第2主面；
一个或者多个带导体，其在所述第1主面上以沿着预先设定的第1面内方向延伸的方式形成；
接地导体，其在所述第2主面上以在所述厚度方向与所述一个或者多个带导体相对的方式形成；
一个或者多个槽，其形成于所述接地导体，在所述第2主面上沿与所述第1面内方向交叉的第2面内方向延伸；以及
接合导体，其在所述第1主面上形成于与所述一个或者多个带导体电接合的位置，并且配置于在所述厚度方向与所述一个或者多个槽相对的位置，
所述接合导体具有：
主体部，其与所述一个或者多个带导体电接合；以及
凸状部，其从所述主体部沿所述第2面内方向突出，
该凸状部以在所述厚度方向与所述一个或者多个槽在所述第2面内方向上的端部相对的方式形成，
所述一个或者多个槽的该端部的边缘与所述凸状部的末端之间在所述第2面内方向上的距离，在与所述高频信号的预先设定的使用频带的中心频率对应的波长的八分之一以下；所述第1主面上的导体图案与所述第2主面上的所述接地导体之间不使用贯通所述电介质基板的连接导体。
2.根据权利要求1所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述波导管-平面波导转换器还具有波导管，该波导管具有与所述接地导体的包含所述一个或者多个槽的区域连接的一端部。
3.根据权利要求1所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述波导管的管轴方向与所述第2主面相互垂直。
4.根据权利要求1所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述主体部与所述一个或者多个带导体物理连接。
5.根据权利要求1所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述主体部被配置成与所述一个或者多个带导体物理分离。
6.根据权利要求5所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述多个带导体包含相互分离配置的第1带导体和第2带导体，
所述接合导体具有包围所述第1带导体的所述接合导体侧的一端部的第1凹部和包围所述第2带导体的所述接合导体侧的一端部的第2凹部。
7.根据权利要求1所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
各所述槽的两端部的宽度大于各该槽的中央部的宽度。
8.一种波导管-平面波导转换器，其传输高频信号，其特征在于，所述波导管-平面波导转换器具有：
电介质基板，其具有在自身的厚度方向彼此相对的第1主面和第2主面；
一个或者多个带导体，其在所述第1主面上以沿着预先设定的第1面内方向延伸的方式形成；
接地导体，其在所述第2主面上以在所述厚度方向与所述一个或者多个带导体相对的方式形成；
一个或者多个槽，其形成于所述接地导体，在所述第2主面上沿与所述第1面内方向交叉的第2面内方向延伸；以及
接合导体，其在所述第1主面上形成于与所述一个或者多个带导体电接合的位置，并且配置于在所述厚度方向与所述一个或者多个槽相对的位置，
所述接合导体具有：
主体部，其与所述一个或者多个带导体电接合；以及
凸状部，其从所述主体部沿所述第2面内方向突出，
该凸状部以在所述厚度方向与所述一个或者多个槽在所述第2面内方向上的端部相对的方式形成，
从所述厚度方向观察时的所述凸状部的末端，配置于比所述一个或者多个槽的该端部靠所述第2面内方向外侧的位置，
所述凸状部的末端在所述第1面内方向上的宽度，比所述一个或者多个槽在所述第1面内方向上的整体宽度窄；所述第1主面上的导体图案与所述第2主面上的所述接地导体之间不使用贯通所述电介质基板的连接导体。
9.一种波导管-平面波导转换器，其传输高频信号，其特征在于，所述波导管-平面波导转换器具有：
电介质基板，其具有在自身的厚度方向彼此相对的第1主面和第2主面；
一个或者多个带导体，其在所述第1主面上以沿着预先设定的第1面内方向延伸的方式形成；
接地导体，其在所述第2主面上以在所述厚度方向与所述一个或者多个带导体相对的方式形成；
一个或者多个槽，其形成于所述接地导体，在所述第2主面上沿与所述第1面内方向交叉的第2面内方向延伸；以及
接合导体，其在所述第1主面上形成于与所述一个或者多个带导体电接合的位置，并且配置于在所述厚度方向与所述一个或者多个槽相对的位置，
所述接合导体具有：
主体部，其与所述一个或者多个带导体电接合；以及
凸状部，其从所述主体部沿所述第2面内方向突出，
该凸状部以在所述厚度方向与所述一个或者多个槽在所述第2面内方向上的端部相对的方式形成，
所述凸状部具有如下变化的锥形：该凸状部在所述第1面内方向上的宽度随着从所述主体部朝向所述凸状部的末端而逐渐减小；所述第1主面上的导体图案与所述第2主面上的所述接地导体之间不使用贯通所述电介质基板的连接导体。
10.一种波导管-平面波导转换器，其传输高频信号，其特征在于，所述波导管-平面波导转换器具有：
电介质基板，其具有在自身的厚度方向彼此相对的第1主面和第2主面；
一个或者多个带导体，其在所述第1主面上以沿着预先设定的第1面内方向延伸的方式形成；
接地导体，其在所述第2主面上以在所述厚度方向与所述一个或者多个带导体相对的方式形成；
一个或者多个槽，其形成于所述接地导体，在所述第2主面上沿与所述第1面内方向交叉的第2面内方向延伸；以及
接合导体，其在所述第1主面上形成于与所述一个或者多个带导体电接合的位置，并且配置于在所述厚度方向与所述一个或者多个槽相对的位置，
所述接合导体具有：
主体部，其与所述一个或者多个带导体电接合；以及
凸状部，其从所述主体部沿所述第2面内方向突出，
该凸状部以在所述厚度方向与所述一个或者多个槽在所述第2面内方向上的端部相对的方式形成，
所述凸状部具有如下变化的阶梯形状：该凸状部在所述第1面内方向上的宽度随着从所述主体部朝向所述凸状部的末端而阶梯式减小；所述第1主面上的导体图案与所述第2主面上的所述接地导体之间不使用贯通所述电介质基板的连接导体。
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