CN109417214A - 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：电介质基板(21)；带导体(23a、23b)，其形成在电介质基板(21)的第1主面上；接地导体，其在电介质基板(21)的第2主面上以在厚度方向与带导体(23a、23b)相对的方式形成；槽(22s)，其形成于该接地导体；接合导体(23c)，其在第1主面上形成于与带导体(23a、23b)电接合的位置；以及分支导体线路(24a～24f、25a～25f)，其形成于第1主面上。各分支导体线路具有从接合导体(23c)分支的基端部和在电气上开路的末端部。
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；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；以及一个或者多个分支导体线路，其在所述第1主面上从所述接合导体在所述第2面内方向上的端部分支，各所述分支导体线路具有从所述接合导体分支的基端部和在电气上开路的末端部。
发明效果
根据本发明，可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。
附图说明
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。
图3是以往的波导管-微带线转换器100的概略俯视图。
图4是图3所示的波导管-微带线转换器100的沿IV-IV线的概略剖视图。
图5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6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7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8是图7所示的波导管-平面波导转换器的沿VIII-VIII线的概略剖视图。
图9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10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11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12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13是图12所示的波导管-平面波导转换器的沿XIII-XIII线的概略剖视图。
图14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。
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。另外，在图2的剖视图中省略了后述导体图案23中的开路短截线24b、25b的显示。
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2个输入输出端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23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。
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。
如图1所示，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；接合导体23c，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；开路短截线组24，其由从该接合导体23c的Y轴正方向侧端部向外侧分支的6个开路短截线(分支导体线路)24a～24f构成；以及开路短截线组25，其由从该接合导体23c的Y轴负方向侧端部向外侧分支的6个开路短截线(分支导体线路)25a～25f构成。
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23c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)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23c具有与带导体23a、23b的内侧端部连接的大致矩形的主体部(以下称作“主连接部”)。在该主连接部的X轴方向上的两端附近形成有阻抗调整部26a、26b。
接合导体23c还具有与开路短截线组24的基端部连接的连接部分(以下称作“第1连接端部”)以及与开路短截线组25的基端部连接的连接部分(以下称作“第2连接端部”)。第1连接端部的宽度(X轴方向的宽度)Δ1比主连接部的宽度(X轴方向的宽度)窄。该宽度Δ1由向X轴负方向凹陷的切口部27a和向X轴正方向凹陷的切口部27b形成。由此，这些切口部27a、27b形成为向彼此相对的方向凹陷。另一方面，第2连接端部的宽度(X轴方向的宽度)Δ2也比主连接部的宽度(X轴方向的宽度)窄。宽度Δ2由向X轴负方向凹陷的切口部28a和向X轴正方向凹陷的切口部28b形成。由此，这些切口部28a、28b也形成为向彼此相对的方向凹陷。第1连接端部的宽度Δ1和第2连接端部的宽度Δ2分别例如形成为与高频信号的规定的使用频带的中心频率对应的波长λ的八分之一(＝λ/8)以上即可。
本实施方式的特征之一在于，为了抑制来自槽22s的不必要放射，导体图案23具有开路短截线组24、25。一个开路短截线组24具有从接合导体23c的第1连接端部向外侧分支的8根开路短截线24a～24f。这些开路短截线24a～24f中的开路短截线24a、24f分别向X轴正方向和X轴负方向分支，具有直线形状。开路短截线24a～24f中的其他开路短截线24b、24c、24d、24e分别具有折曲的形状。这些开路短截线24a～24f各自的末端部电绝缘，因此，成为在电气上开路的状态。
并且，开路短截线24a～24f各自的从基端部到末端部的长度被设计成与波长λ的四分之一(＝λ/4)一致。由此，当波导管-平面波导转换器1在使用频带进行动作时，开路短截线组24的各开路短截线的基端部相对于其中心频率等效地成为电气上的短接状态。
另一个开路短截线组25也具有从接合导体23c的第2连接端部向外侧分支的8根开路短截线25a～25f。这些开路短截线25a～25f中的2根开路短截线25a、25f分别向X轴正方向和X轴负方向分支。开路短截线25a～25f中的其他开路短截线25b、25c、25d、25e分别具有折曲的形状。这些开路短截线24a～24f的末端部电绝缘，因此，成为在电气上开路的状态。并且，开路短截线24a～24f各自的从基端部到末端部的长度被设计成与波长λ的四分之一(＝λ/4)一致。由此，当波导管-平面波导转换器1在使用频带进行动作时，开路短截线组25的各开路短截线的基端部也相对于其中心频率等效地成为电气上的短接状态。
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23c、与该接合导体23c相对的接地导体22以及介于该接地导体22与接合导体23c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。由此，从输入输出端20a、20b进行反相的输出。开路短截线24a～24f、25a～25f的末端部成为在电气上开路的状态，因此，开路短截线24a～24f、25a～25f的基端部成为电气上的短接状态。由此，在开路短截线组24、25与接合导体23c的连接部即第1连接端部和第2连接端部遮蔽高频信号。由此，能够抑制不必要放射。
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。
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3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4是图3所示的波导管-微带线转换器100的沿IV-IV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3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，它们设于电介质基板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。
另外，参照图1，本实施方式的波导管-平面波导转换器1的构造被设计成，关于穿过接合导体23c的中心的B1-B2线的平面(与Y-Z平面平行的平面)具有几何学对称性。因此，在波导管-平面波导转换器1进行动作时，在该B1-B2线的平面中产生电气上的短接状态。假设不存在开路短截线组24、25。此时，在由于制造误差、温度变化或经年劣化等而在接合导体23c与槽22s之间产生相对位置偏移，从而使其几何学对称性瓦解时，有时产生该电气上的短接状态的面区域即电壁大幅弯曲。该情况下，在分别传输到带导体23a、23b的高频信号之间产生分配特性的偏差，使转换器的特性劣化。
与此相对，本实施方式的波导管-平面波导转换器1具有开路短截线组24、25。如图1所示，在从Z轴方向(电介质基板21的厚度方向)观察时，一个开路短截线组24被配置成包围槽22s的长边方向一端部，另一个开路短截线组25被配置成包围槽22s的长边方向另一端部。通过这样设置开路短截线组24、25，即使在接合导体23c与槽22s之间产生位置偏移，通过在接合导体23c与开路短截线组24、25之间形成大量电短路点，也能够抑制电壁的弯曲。由此，容易维持波导管-平面波导转换器1的电对称性。并且，开路短截线组24、25从接合导体23c的第1连接端部和第2连接端部分支，因此，即使产生制造误差、温度变化或经年劣化等，也能够抑制分别传输到带导体23a、23b的高频信号之间的分配特性之差。因此，能够提供具有较高的动作可靠性的波导管-平面波导转换器1。
并且，通过缩窄开路短截线24a～24f、25a～25f各自的宽度，开路短截线24a～24f、25a～25f的无负荷Q值提高，能够抑制放射损失。从该观点来看，优选各开路短截线的宽度例如被设定成波长λ的十分之一(＝λ/10)以下。
进而，本实施方式的开路短截线24b～24e、25b～25e分别具有折曲的形状，因此，能够实现外形尺寸较小的波导管-平面波导转换器1。
如以上说明的那样，本实施方式的波导管-平面波导转换器1具有开路短截线组24、25，因此，能够抑制不必要放射，并且实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
并且，如图1所示，接合导体23c具有与带导体23a、23b的内侧端部连接的大致矩形的主连接部、与开路短截线组24的基端部连接的第1连接端部以及与开路短截线组25的基端部连接的第2连接端部。如上所述，切口部27a、27b之间形成的第1连接端部的宽度(X轴方向的宽度)Δ1比主连接部的宽度(X轴方向的宽度)窄。并且，切口部28a、28b之间形成的第2连接端部的宽度(X轴方向的宽度)Δ2也比主连接部的宽度(X轴方向的宽度)窄。因此，能够稳定地成为电气上的短接状态。
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也可以变形成具备在阻抗调整部中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5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5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具备图5所示的具有输入输出端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包含在X轴方向上物理分离的带导体23aA、23bA、开路短截线组24、25、与开路短截线组24连接的第1接合导体23ca、与开路短截线组25连接的第2接合导体23cc以及连接第1接合导体23ca与第2接合导体23cc之间的连接部23cb。连接部23cb被配置成介于带导体23aA、23bB之间，并且与这些带导体23aA、23bB物理分离。第1接合导体23ca具有与图1所示的实施方式1的接合导体23c的第1连接端部相同的图案形状，第2接合导体23cc具有与图1所示的实施方式1的接合导体23c的第2连接端部相同的图案形状。
并且，第1接合导体23ca、连接部23cb和第2接合导体23cc形成向X轴负方向凹陷的凹部23g和向X轴正方向凹陷的凹部23h。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。由这种第1接合导体23ca、连接部23cb和第2接合导体23cc构成本实施方式的接合导体。本实施方式的接合导体的构造实质上与通过加工上述实施方式1的接合导体23c而形成凹部23g、23h的构造相同。如图5所示，本实施方式的阻抗调整部26aA、26bA形成于凹部23g、23h附近。
本实施方式的波导管-平面波导转换器2也与实施方式1同样，具有开路短截线组24、25，因此，能够抑制不必要放射，并且实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式3
图6是概略地示出作为上述实施方式1的第2变形例的实施方式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6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具备图6所示的具有输入输出端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包含在X轴方向上经由连接部23e相互连结的带导体23aB、23bB、开路短截线组24、25、与开路短截线组24连接的第1接合导体23ca以及与开路短截线组25连接的第2接合导体23cc。第1接合导体23ca和第2接合导体23cc在物理上相互分离，在这些第1接合导体23ca与第2接合导体23cc之间的区域配置有带导体23aB、23bB和连接部23e。与实施方式2的情况同样，第1接合导体23ca具有与图1所示的实施方式1的接合导体23c的第1连接端部相同的图案形状，第2接合导体23cc具有与图1所示的实施方式1的接合导体23c的第2连接端部相同的图案形状。由这种第1接合导体23ca和第2接合导体23cc构成本实施方式的接合导体。如图6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23ca和第2接合导体23cc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也与实施方式1同样，具有开路短截线组24、25，因此，能够抑制不必要放射，并且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进行说明。
图7是概略地示出作为上述实施方式3(图6)的变形例的实施方式4的波导管-平面波导转换器4的平面构造的图。并且，图8是图7所示的波导管-平面波导转换器4的沿VIII-VIII线的概略剖视图。该波导管-平面波导转换器4的结构具有图8所示的2个槽22s1、22s2，除此之外与上述实施方式3的波导管-平面波导转换器3的结构相同。
本实施方式的波导管-平面波导转换器4具备图7所示的具有输入输出端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23B。如图8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。带导体23aB、23bB被配置成相对于该槽组22sC向彼此相反的方向(X轴正方向和X轴负方向)延伸。本实施方式的波导管-平面波导转换器4也与实施方式1同样，具有开路短截线组24、25，因此，能够抑制不必要放射，并且实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式5
图9是概略地示出作为上述实施方式2(图5)的变形例的实施方式5的波导管-平面波导转换器5的平面构造的图。该波导管-平面波导转换器5的结构与实施方式4同样具有图9所示的2个槽22s1、22s2，除此之外与上述实施方式2的波导管-平面波导转换器2的结构相同。
本实施方式的波导管-平面波导转换器5具备图9所示的具有输入输出端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23A。本实施方式的波导管-平面波导转换器5也与实施方式1同样，具有开路短截线组24、25，因此，能够抑制不必要放射，并且实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。
实施方式6
如图1所示，实施方式1的接合导体23c具有与带导体23a、23b的内侧端部连接的大致矩形的主连接部，在该主连接部的X轴方向两端附近形成有阻抗调整部26a、26b。该接合导体23c的主连接部的外形为大致矩形，但不限于此。上述实施方式1的导体图案23也可以变形成在阻抗调整部中具备具有阶梯形状或锥形状的接合导体。下面，对具备在阻抗调整部中包含具有阶梯形状的接合导体的导体图案的实施方式6和具备在阻抗调整部中包含具有锥形状的接合导体的导体图案的实施方式7进行说明。
图10是概略地示出作为上述实施方式1的第3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10的导体图案23E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23E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6具备图10所示的具有输入输出端20Ea、20Eb的平面波导构造20E，该平面波导构造20E在电介质基板21的表面上具有导体图案23E。该导体图案23E的形状具有图10的接合导体23cE以替代图1的接合导体23c，除此之外与上述实施方式1的导体图案23的形状相同。
本实施方式的接合导体23cE与上述接合导体23c同样，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10所示，该接合导体23cE具有与带导体23a、23b的内侧端部连接的主连接部。在该主连接部的X轴方向上的两端附近形成有阻抗调整部26aE、26bE。并且，与上述实施方式1同样，接合导体23cE具有与开路短截线组24的基端部连接的第1连接端部和与开路短截线组25的基端部连接的第2连接端部。
本实施方式的接合导体23cE具有如下变化的阶梯形状：在阻抗调整部26aE、26bE中，主连接部的X轴方向上的宽度随着从第1连接端部(与开路短截线组24的基端部连接的部分)朝向带导体23a、23b而阶梯式增大。进而，接合导体23cE具有如下变化的阶梯形状：在阻抗调整部26aE、26bE中，主连接部的X轴方向上的宽度随着从第2连接端部(与开路短截线组25的基端部连接的部分)朝向带导体23a、23b而阶梯式增大。
本实施方式的波导管-平面波导转换器6也与实施方式1同样，具有开路短截线组24、25，因此，能够抑制不必要放射，并且实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。并且，本实施方式的接合导体23cE具有上述阶梯形状，因此，能够使从波导管40入射的高频信号的传输方向连续且平滑地变化，使该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，并且高效地向带导体23a、23b传输高频信号。
实施方式7
图11是概略地示出作为上述实施方式1的第4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11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具备图11所示的具有输入输出端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的形状具有图11的接合导体23cF以替代图1的接合导体23c，除此之外与上述实施方式1的导体图案23的形状相同。
本实施方式的接合导体23cF与上述接合导体23c同样，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11所示，该接合导体23cF具有与带导体23a、23b的内侧端部连接的主连接部。在该主连接部的X轴方向上的两端附近形成有阻抗调整部26aF、26bF。并且，与上述实施方式1同样，接合导体23cF具有与开路短截线组24的基端部连接的第1连接端部和与开路短截线组25的基端部连接的第2连接端部。
本实施方式的接合导体23cF具有如下变化的锥形状：在阻抗调整部26aF、26bF中，主连接部的X轴方向上的宽度随着从第1连接端部(与开路短截线组24的基端部连接的部分)朝向带导体23a、23b而增大。进而，接合导体23cF具有如下变化的锥形状：在阻抗调整部26aF、26bF中，主连接部的X轴方向上的宽度随着从第2连接端部(与开路短截线组25的基端部连接的部分)朝向带导体23a、23b而增大。
本实施方式的波导管-平面波导转换器7也与实施方式1同样，具有开路短截线组24、25，因此，能够抑制不必要放射，并且实现较低的制造成本和较高的动作可靠性。并且，本实施方式的接合导体23cF具有上述锥形状，因此，能够使从波导管40入射的高频信号的传输方向连续且平滑地变化，使该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，并且高效地向带导体23a、23b传输高频信号。
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，但不限于此。槽22s的形状也可以变形成上述实施方式1～3、6、7的槽22s的长边方向两端部的宽度(X轴方向的宽度)大于槽22s的中央部的宽度(X轴方向的宽度)。并且，槽22s1、22s2的形状也可以变形成上述实施方式4、5的槽22s1、22s2各自的长边方向两端部的宽度(X轴方向的宽度)大于槽22s1、22s2各自的中央部的宽度(X轴方向的宽度)。
图12是概略地示出作为上述实施方式1的第5变形例的实施方式8的波导管-平面波导转换器8的平面构造的图。图13是图12所示的波导管-平面波导转换器8的沿XIII-XIII线的概略剖视图。该波导管-平面波导转换器8的结构具有图12和图13所示的槽22sG以替代图1和图2所示的形状的槽22s，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。
本实施方式的波导管-平面波导转换器8具备图12所示的具有输入输出端20Ga、20Gb的平面波导构造20G，该平面波导构造20G与实施方式1同样在电介质基板21的表面上具有导体图案23。并且，如图13所示，该平面波导构造20G在电介质基板21的背面上设置有接地导体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12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。
这样，槽22sG的两端部的宽度较大，由此，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23在Y轴方向上的长度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14是概略地示出作为上述实施方式1的第6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15是图14所示的波导管-平面波导转换器9的沿XV-XV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14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具备图14所示的具有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同样包含接合导体23c和开路短截线组24、25。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30a、30b、31a、31b。这些带导体30a、30b、31a、31b都与接合导体23c连接。
并且，本实施方式的接合导体23c具有与带导体30a、30b、31a、31b的内侧端部连接的大致矩形的主连接部，在该主连接部的X轴方向两端附近形成有阻抗调整部26aH、26bH。
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30a、30b、31a、31b的长边方向(延伸方向)交叉，因而被激励的槽22s与带导体30a、30b、31a、31b相互进行磁场耦合。并且，高频信号经由平行平板线路从微带线的输入输出端20Ha、20Hb、20Hc、20Hd输出。与实施方式1的情况同样，开路短截线24a～24f、25a～25f的末端部成为在电气上开路的状态，因此，开路短截线24a～24f、25a～25f的基端部等效地成为电气上的短接状态。由此，在开路短截线组24、25与接合导体23c的连接部即第1连接端部和第2连接端部遮蔽高频信号。因此，能够抑制不必要放射。
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。
以上参照附图叙述了本发明的各种实施方式，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。例如，在上述实施方式1～9中，开路短截线24a～24f、25a～25f的个数是12个，但不限于该个数。通过使开路短截线的个数少于12个，能够实现波导管-平面波导转换器的小型化。并且，通过使开路短截线的个数多于12个，能够进一步提高不必要放射的抑制效果，并且，能够进一步提高由于制造误差等而引起的分配特性的偏差的抑制效果。
并且，也可以将具有与开路短截线组24、25相同结构的开路短截线组配置在电介质基板21的表面上的4角附近。由此，可得到减少电力损失的效果。
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、22G：接地导体；22s：槽；23、23A、23B、23E、23F、23H：导体图案；23a、23b：带导体；23c：接合导体；23ca：第1接合导体；23cb：连接部；23cc：第2接合导体；23g、23h：凹部；24、25：开路短截线组；24a～24f、25a～25f：开路短截线；26a、26b：阻抗调整部；27a、27b：切口部；30a、30b、31a、31b：带导体；40：波导管；40a：输入输出端；SP：短路面(short面)。
Claims (16)
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；
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；以及
一个或者多个分支导体线路，其在所述第1主面上从所述接合导体在所述第2面内方向上的端部分支，
各所述分支导体线路具有从所述接合导体分支的基端部和在电气上开路的末端部。
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，
各所述分支导体线路在各该分支导体线路的长边方向上的长度跟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四分之一一致。
3.根据权利要求2所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
各所述分支导体线路的该基端部相对于所述中心频率等效地成为电气上的短接状态。
4.根据权利要求2所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
各所述分支导体线路的宽度在所述波长的十分之一以下。
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，
所述多个分支导体线路被配置成在从所述厚度方向观察时包围各所述槽在各该槽的长边方向上的两端部。
6.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，
所述多个分支导体线路中的至少一个分支导体线路具有折曲的形状。
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，
所述接合导体包含：
主连接部，其与所述一个或者多个带导体连接；以及
连接端部，其与所述一个或者多个分支导体线路的该基端部连接，
所述连接端部在所述第1面内方向上的宽度比所述主连接部在所述第1面内方向上的宽度窄。
8.根据权利要求7所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述连接端部具有形成该连接端部的该宽度的切口部。
9.根据权利要求8所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述接合导体具有如下变化的阶梯形状：所述接合导体在所述第1面内方向上的宽度随着从所述连接端部朝向所述一个或者多个带导体而阶梯式增大。
10.根据权利要求8所述的波导管-平面波导转换器，其特征在于，
所述接合导体具有如下变化的锥形状：该接合导体在所述第1面内方向上的宽度随着从所述连接端部朝向所述一个或者多个带导体而增大。
11.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。
12.根据权利要求11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。
13.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，
所述接合导体与所述一个或者多个带导体物理连接。
14.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，
所述接合导体被配置成与所述一个或者多个带导体物理分离。
15.根据权利要求14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。
16.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。
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