JP2004187281A - 伝送線路接続装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マイクロ波帯以上の無線機において低損失な伝送線路接続構造を提供することを目的とする。
【解決手段】機械的強度および放熱効果を有する厚みを持った金属板１１に非放射性の矩形結合スロット１２を設け、その金属板１１の両面に誘電体基板１、６を張り合わせ、それぞれの誘電体基板１、６にマイクロストリップ線路２、７を設け、マイクロストリップ線路２、７同士を矩形結合スロット１２で電磁結合させる構成とすることで、簡易な構成でありながら低損失な伝送線路接続構造を実現することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主としてマイクロ波帯以上の無線機で用いられる伝送線路接続装置に関するものである。

マイクロ波、ミリ波帯などの高周波帯においては、アンテナやＲＦ回路を一体化させた高周波モジュール化が非常に有効な構成として知られている。ＲＦ回路にＭＭＩＣ等の能動素子を実装する場合、通常のプリント基板では接地導体板の導体が薄く、機械的強度と排熱効果が不十分である。

このような課題を解決する構成として、従来、図１８に示すようなスロット結合型マイクロストリップアンテナが提案されている（例えば、特許文献１参照）。図１８において、１０１は第一の誘電体基板、１０２は第二の誘電体基板、１０３は第一の誘電体基板１０１および第二の誘電体基板１０２に狭設された金属板などの接地導体板、１０４は第二の誘電体基板１０２上に形成されたマイクロストリップ線路、１０５は接地導体板１０３を貫通するように設けられた結合スロット、１０６は第一の誘電体基板１０１上に形成された放射導体である。

マイクロストリップ線路１０４に入力される高周波信号は、結合スロット１０５を介して放射導体１０６と電磁的に結合し自由空間に放射される。このとき、例えば第一の誘電体基板１０１上に能動素子を配置する場合、接地導体板１０３の厚さを厚くすることによって機械的強度と放熱効果の高いスロット結合型マイクロストリップアンテナを得ることができる。また、接地導体板１０３の厚さを１ｍｍ程度まで厚くしても、それに応じて結合スロット１０５の長さを所定値よりも長くすることによってマイクロストリップ線路１０４と放射導体１０６の整合をとることができる。
特開平６−９７７２４号公報

上記のような構成で高周波モジュールを製作するとき、厚みを持った接地導体板１０３に結合スロット１０５を設け、その接地導体板１０３の両面に誘電体基板１０１、１０２を張り合わせるだけで良いため、構造も簡単でかつ安価で製作できるという利点がある。しかしながら、例えばＭＭＩＣ等の能動デバイスを複数個実装する場合、放熱効果を高めるためには１ｍｍ程度の厚さの接地導体板では十分とは言えない。放熱効果を高めるために接地導体板を数ｍｍ程度まで厚くすると、結合スロット長が放射導体の１辺に対して長くなる場合が生じ、最適な電磁結合を取り難いという課題がある。

また、放射導体１０６は周辺に配置されたデバイスによって影響を受けやすいため、高周波モジュール内においても、配置の面で物理的制約が厳しくなる。結合スロット１０５は放射導体１０６とマイクロストリップ線路１０４とを電磁結合させているため、必然的に放射導体１０６直下への配置となることから、高周波モジュール内における配置位置が限定され、その結果、放射導体１０６の裏面に配置される他のデバイスの配置位置に対しても自由度を制限してしまうという課題がある。

上記の課題を解決するために、本発明は、機械的強度および放熱効果を有する厚みを持った金属板に非放射性の結合スロットを設け、その金属板の両面に誘電体基板を張り合わ
せた構成において、それぞれの誘電体基板に伝送線路を設け、伝送線路同士を結合スロットで電磁結合させる構成を具備することを特徴とする。

このような構成とすることで、高周波モジュールにおいて十分な放熱効果を得るために金属板の厚さを数ｍｍ程度まで厚くしてもスロット長に制限なく伝送線路同士を良好に電磁結合させることができるとともに、結合スロットの配置位置を限定することなく基板上の任意の位置に配置できるため、高周波モジュールにおける設計の自由度を向上させることができる。

本発明の第１の態様の発明は、第一の伝送線路を配置した第一の誘電体基板と、第二の伝送線路を配置した第二の誘電体基板と、結合スロットを有し、前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板間に狭設された所定の厚みのある金属板と、前記第一の誘電体基板に配置され前記第一の伝送線路と前記結合スロットを電磁気的に接続する第一の接続手段と、前記第二の誘電体基板に配置され前記第二の伝送線路と前記結合スロットを電磁気的に接続する第二の接続手段を有することを特徴とすることで、機械的強度と放熱効果を備え、かつ低損失な伝送線路接続装置を構成できるという作用を有する。

本発明の第２の態様の発明は、第１の態様の構成に対し、前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板が前記金属板との各接続面に第一の接地導体板および第二の接地導体板を備え、前記第一および第二の接地導体板は各々結合スロットとの接続部に前記結合スロットの横断面と同一形状の窓を有することを特徴とすることで、第一および第二誘電体基板と金属板を別々に製作した後に張り合わせるだけの簡易な構成で実現できるという作用を有する。

本発明の第３の態様の発明は、第１または第２の態様の構成に対し、結合スロットの横断面が矩形形状であることで、機械的強度と放熱効果を備え、かつ低損失な伝送線路接続装置を構成できるという作用を有する。

本発明の第４の態様の発明は、第１または第２の態様の構成に対し、結合スロットの横断面がＨ型形状であることで、機械的強度と放熱効果を備え、かつ結合スロット部を小型化し、かつ低損失な伝送線路接続装置を構成できるという作用を有する。

本発明の第５の態様の発明は、第１または第２の態様の構成に対し、結合スロットの横断面形状が、Ｈ型形状の各端部に延長スロットを付加した形状とすることで、伝送線路接続装置が低損失な特性を保った状態で結合スロット部をより一層小型化できるという作用を有する。

本発明の第６の態様の発明は、第１または第２の態様の構成に対し、結合スロットの横断面がダンベル型形状であることで、機械的強度と放熱効果を備え、かつ結合スロット部を小型化した伝送線路接続装置を構成できるという作用を有する。

本発明の第７の態様の発明は、第１から５のいずれかの態様の構成に対し、結合スロットの横断面の端部が前記結合スロットの幅相当を直径とする円弧であることで、結合スロットをドリル等で容易に製作できるという作用を有する。

本発明の第８の態様の発明は、第２から第７のいずれかの態様の構成に対し、窓の大きさが結合スロットの横断面より大きいことで、第一および第二の誘電体基板と金属板の張り合せ時に位置ずれが発生しても特性を劣化させることなく伝送線路接続装置を構成できるという作用を有する。

本発明の第９の態様の発明は、第２から第７のいずれかの態様の構成に対し、窓の大きさが結合スロットの横断面と同一であることで、伝送線路接続部での損失を最小限に抑圧できるという作用を有する。

本発明の第１０の態様の発明は、第１から第９のいずれかの態様の構成に対し、
前記第一の接続手段および第二の接続手段の少なくとも一方は、開放スタブであることを特徴とすることで、簡易に伝送線路と結合スロットを電磁結合させることができるという作用を有する。

本発明の第１１の態様の発明は、第１から第９のいずれかの態様の構成に対し、
前記第一の接続手段および第二の接続手段の少なくとも一方は、短絡スタブであることを特徴とすることで、簡易に伝送線路と結合スロットを電磁結合させることができるという作用を有する。

本発明の第１２の態様の発明は、第１から第１１のいずれかの態様の構成に対し、第一の誘電体基板および第二の誘電体基板が同一材料特性の誘電体基板であることで、伝送線路接続装置が放熱用金属板に対して対称な構造となるため、容易に設計できるという作用を有する。

本発明の第１３の態様の発明は、第１から第１２のいずれかの態様の構成に対し、伝送線路がマイクロストリップ線路で構成されることで、容易に低損失な伝送線路接続装置を設計できるという作用を有する。

本発明の第１４の態様の発明は、第１から第１２のいずれかの態様の構成に対し、伝送線路がコプレーナ線路で構成されることで、容易に低損失な伝送線路接続装置を設計できるという作用を有する。

本発明の第１５の態様の発明は、第１から第１２のいずれかの態様の構成に対し、伝送線路がトリプレート線路で構成されることで、容易に低損失な伝送線路接続装置を設計し、かつ結合スロット部からの不要放射を除去できるという作用を有する。

本発明の第１６の態様の発明は、第１から第１５のいずれかの態様の構成に対し、結合スロットの内部に誘電体を充填した構成であることで、結合スロットの長さを短くすることができ、小型化した伝送線路接続装置を構成できるという作用を有する。

本発明の第１７の態様の発明は、第１から第１６のいずれかの態様の構成に対し、結合スロットの横断面の長さおよび幅が、金属板の厚さ方向に対してテーパ状に変化することで、放熱用金属板の両面に張り合わせた誘電体基板上の伝送線路と整合を取りやすくできるという作用を有する。

本発明の第１８の態様の発明は、第１から第１７のいずれかの態様の構成に対し、第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の少なくとも一方が３層以上に多層化された構成であって、第一の接続手段および第二の接続手段の少なくとも一方と、結合スロットの間に１つまたは複数の窓と、前記窓の周囲に前記結合スロットの２分の１管内波長より狭い間隔で配列された複数のスルーホールを備えることで、誘電体基板を多層化しても低損失な伝送線路接続装置を構成できるという作用を有する。

本発明の第１９の態様の発明は、第１８の態様の構成に対し、３層以上で構成される誘電体基盤の少なくとも２層以上の層に伝送線路を有することで、伝送線路接続部を低損失に保った状態で、誘電体基板上により高密度に伝送線路を構成でき、回路全体を小型化で
きるという作用を有する。

本発明の第２０の態様の発明は、第１から第１９のいずれかの態様の構成に対し、金属板と第一および第二の誘電体基板の張り合わせに導電性接着シートを用いることで、伝送線路接続部を安定して量産することができるという作用を有する。

本発明の第２１の態様の発明は、第１から第１９のいずれかの態様の構成に対し、金属板と第一および第二の誘電体基板の張り合わせに半田ペーストを用いることで、安価に伝送線路接続部を構成できるという作用を有する。

本発明の第２２の態様の発明は、第１から第１９のいずれかの態様の構成に対し、金属板と第一および第二の誘電体基板の張り合わせに銀ペーストを用いることで、安価に伝送線路接続部を構成できるという作用を有する。

本発明の第２３の態様の発明は、第１から第２２のいずれかの態様の構成に対し、金属板の第一の誘電体基板側に第一の溝が配置され、第二の誘電体基板側に第二の溝が配置されていることで、金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の張り合わせ時に隙間が生じても平行平板モードを抑圧し、良好な通過特性を得ることができ、例えば金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板をネジなどで固定することによって、誘電体基板へのＭＭＩＣ等のデバイスの実装に失敗しても、容易に誘電体基板を交換できるという作用を有する。

本発明の第２４の態様の発明は、第２３の態様の構成に対し、第一の溝および第二の溝の深さを略λ／４とすることで、第一の溝および第二の溝の開口部におけるインピーダンスを無限大とし、平行平板モードの伝搬を抑圧することができるという作用を有する。

本発明の第２５の態様の発明は、第２４の態様の構成に対し、第一の溝および第二の溝を前記結合スロットの周囲から略λ／４の位置に配置することで、第一の溝および第二の溝の開口部から約λ／４離れた結合スロットの周囲の面を短絡面として、平行平板モードの伝搬を抑圧することができるという作用を有する。

本発明の第２６の態様の発明は、第２３から第２５のいずれかの態様の構成に対し、第一の溝と第二の溝のうち、少なくとも一方の内部に誘電体を充填した構成であることで、第一の溝および第二の溝の深さを約λ／４から短くでき、金属板に要求される金属厚を約λ／４より薄くすることができるという作用を有する。

本発明の第２７の態様の発明は、第１から第２６のいずれかの態様の構成に対し、結合スロット周辺で第一の誘電体基板および第二の誘電体基板を固定する突起部を有し、前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の前記結合スロット周辺を覆う筐体を備えることを特徴とすることで、誘電体基板と放熱用金属板を張り合わせる際の結合スロット部での損失を最小限に抑えることができるという作用を有する。

本発明の第２８の態様の発明は、第１から第２７のいずれかの態様の構成に対し、結合スロットの周囲に金属板と第一および第二の誘電体基板を固定するネジを有することで、誘電体基板と放熱用金属板を張り合わせる際の結合スロット部での損失を最小限に抑えることができるという作用を有する。

本発明の第２９の態様の発明は、第２７または第２８の態様の構成に対し、金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の張り合わせに放熱用グリースを用いることで、伝送線路接続装置の放熱効果を高めることができるという作用を有する。

本発明の第３０の態様の発明は、第１から第２９のいずれかの態様の伝送線路接続装置を有する高周波回路モジュールとすることで、機械的強度と放熱効果を備え、かつ低損失で小型化した高周波回路モジュールを実現できるという作用を有する。

本発明の第３１の態様の発明は、第１から第２９のいずれかの態様の伝送線路接続装置を有する無線装置とすることで、機械的強度と放熱効果を備えた、信頼性の高い通信装置を提供できるという作用を有する。

本発明によれば、放熱用金属板の両面に誘電体基板を張り合わせた構成において、放熱用金属板を貫通する結合スロットを用いて金属板両面の誘電体基板に形成された伝送線路を電磁結合させることによって、機械的強度および放熱効果を備え、低損失な伝送線路接続装置を簡単に構成することができ、この伝送線路接続装置を用いることで、設計の自由度が高く、信頼性の高い高周波回路モジュールや通信装置を構成できるという有利な効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、図１から図１４を用いて説明する。

（実施の形態１）
図１は実施の形態１における矩形結合スロットを用いた伝送線路接続装置の分解図、図２（ａ）は実施の形態１における矩形結合スロットを用いた伝送線路接続装置を上面からみた透視図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図を示すものである。図１および図２（ａ）、図（ｂ）において、第一の誘電体基板１の一方の面に第一のマイクロストリップ線路２および第一の開放スタブ５が配置され、もう一方の面には第一の接地導体板３が配置されている。また、第一の接地導体板３には第一の矩形窓４が形成されている。第一のマイクロストリップ線路２や第一の矩形窓４、第一の開放スタブ５はエッチング処理によりパターン形成することで実現される。同様にして、第二の誘電体基板６の一方の面に第二のマイクロストリップ線路７および第二の開放スタブ１０が配置され、もう一方の面には第二の接地導体板８が配置されている。第二の接地導体板８には第二の矩形窓９が形成されている。また、金属板１１には第一の矩形窓４および第二の矩形窓９と同じ形状の矩形結合スロット１２が貫通して配置される。ここで、強度とＭＭＩＣ等の能動素子から発生する熱の放熱効果を高めるために、金属板１１の厚さは機械的強度および放熱効果を有する厚さであることが好ましく、具体的には１ｍｍ以上の厚さを持たせることが望ましい。

以上のような構成において、第一の誘電体基板１および第二の誘電体基板６を金属板１１の両面に張り合わせるが、このとき第一の接地導体板３および第二の接地導体板８がそれぞれ金属板１１と向かい合うように張り合わされ、かつ第一の矩形窓４および第二の矩形窓９が矩形結合スロット１２とそれぞれ重なり合うように張り合わせることによって、第一のマイクロストリップ線路２と第二のマイクロストリップ線路７は矩形結合スロット１２を介して電磁的に接続され、第一のマイクロストリップ線路２と第二のマイクロストリップ線路７が低損失で高周波信号に対して接続できる。

ここで、矩形結合スロット１２のスロット長Ｌは、金属板１１の厚さによって変化する。図３は、誘電体基板１、６に厚さ０．１２７ｍｍ、比誘電率２．１７、誘電正接０．００１の材料特性を持つ基板を用い、結合スロット１２のスロット幅Ｗを０．５ｍｍとし、マイクロストリップ線路２、７の特性インピーダンスが２５ＧＨｚにおいて５０Ωとなるように設計したときの、金属板１１の厚さに対して通過損失が最小となる最適なスロット
長Ｌの計算例を示す。図３より、金属厚を厚くするに従って、スロット長が長くなり、例えば、金属厚を３ｍｍ（約λ／４）程度まで厚くした場合、スロット長Ｌを８．３ｍｍ程度とすることで、良好な通過特性が得られることがわかる。

また、スロット長Ｌは矩形結合スロット１２のスロット幅Ｗにも依存する。図４は、基板条件を図３と同様とし、金属厚を３ｍｍとしたときの、スロット幅Ｗに対して通過損失が最小となる最適なスロット長Ｌの計算例を示す図である。図４より、スロット幅Ｗを狭くすることによって、スロット長Ｌを短くすることができ、さらに通過損失量も抑えることができる。よって、金属板１１の金属厚および矩形結合スロット１２のスロット幅Ｗを決定すれば、スロット長Ｌが決定され、その後、開放スタブ５、１０の長さｄ１、ｄ２を調整することによって、良好な通過特性を実現することができる。

なお、矩形結合スロット１２の内部は空気でも良いし、誘電体を埋めても良い。矩形結合スロット１２内に誘電体を埋めた場合、スロット内の伝搬波長が短くなるためその分スロット長Ｌを短くすることができる。

誘電体基板１、６を金属板１１に張り合わせるときには、誘電体基板１、６に設けた接地導体板３、８と金属板１１とのグランドが共通となっていること、接地導体板３、８と金属板１１の熱伝導が良いこと、および機械的強度が十分であることが要求される。以上の条件を満たす誘電体基板１、６と金属板１１の張り合わせ方法として、例えば接地導体板３、８と金属板１１の間に導電性接着シートを用いて張り合わせても良いし、半田ペーストで張り合わせても良いし、銀ペーストで張り合わせても良い。このとき、矩形結合スロット１２内に導電性シートや半田ペースト、銀ペーストが流れ込まないように注意する必要がある。

なお、本実施の形態では、接地導体板３、８、矩形窓４、９を設けた構成について説明したが、これらの構成要素を省き、誘電体基板１、６を直接金属板１１に張り合わせた構成としても良い。

また、本実施の形態では、第一の誘電体基板１、第二の誘電体基板６は同じ材料特性（比誘電率、基板厚さなど）を持つ基板でも、異なる材料特性を持つ基板でも良く、それぞれマイクロストリップ線路２、７の線路幅および開放スタブ５，１０の長さｄ１、ｄ２を調整することで最適な整合状態を得ることができる。

また、本実施の形態では、マイクロストリップ線路２、７と矩形結合スロット１２の接続手段として開放スタブ５、１０を用いて説明したが、短絡スタブとしても良いことは言うまでもない。

また、本実施の形態では、第一および第二の矩形窓４、９、矩形結合スロット１２の形状を矩形として説明したが、実際に厚みのある金属板１１に矩形結合スロット１２を形成するときは一般にドリルによる加工が考えられるため、正確に矩形のスロットを形成することは難しい。よって、矩形窓４、９、矩形結合スロット１２の端部が丸くなっても良い。ただしこの場合、矩形スロットの周囲長と端部が丸くなったスロットの周囲長が同じ長さとなるようにスロット長を調整する必要がある。

また、本実施の形態では、矩形窓４、９と矩形結合スロット１２は同じサイズであるとして説明したが、実際に誘電体基板１、６と金属板１１を張り合わせるときに若干の位置ずれが発生することが予想される。よって、矩形窓４、９のサイズは予想される位置誤差精度分程度、例えば１００ミクロンから２００ミクロン程度、全体的に矩形結合スロット１２のサイズよりも大きく設計することが望ましい。

また、本実施の形態では、矩形結合スロット１２の寸法が第一の誘電体基板１側と第二の誘電体基板６側で同じであるとして説明していたが、同じ寸法である必要はない。例えば図５（ａ）、（ｂ）のように、矩形結合スロット１２のスロット長Ｌがテーパ状に変化していても良い。このような構成とすることによって、誘電体基板１、６の材料特性が著しく異なる場合でもマイクロストリップ線路２、７の整合をとり易くすることができる。

また、本実施の形態では、矩形結合スロット１２を用いた伝送線路接続装置として、マイクロストリップ線路２、７を例に挙げたが、これに限る必要はなく、伝送線路をコプレーナ線路やトリプレート線路で構成しても良い。

以上のように実施の形態１によれば、矩形結合スロット１２を設けた厚みのある金属板１１の両面に誘電体基板１、６を張り合わせ、誘電体基板１、６に設けたマイクロストリップ線路２、７を、矩形結合スロット１２を介して電磁結合させることで、機械的強度と放熱効果を高め、かつ低損失な伝送線路接続装置を提供できるという作用を有する。

また、本実施の形態で示した結合スロットを用いた伝送線路接続装置を用いて高周波回路モジュールを形成することで、高周波回路モジュールを３次元的に構成するときに、結合スロットの配置位置に自由度を持たせることができ、その結果高周波回路モジュール全体の小型が可能となり、機械的強度も強く、放熱効果も高い通信装置および通信システムを提供することができる。

(実施の形態２)
実施の形態１において、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８が隙間無く張り合わされれば、接続部での損失は生じないが、少しでも隙間があれば、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８はそれぞれ平行平板を形成するため、その間を電磁波が伝搬してしまい、その結果、通過損失が劣化する。

そこで、本実施の形態２においては、図６に示すように、金属板１１の両面において矩形結合スロット１２の周囲から約４分の１波長離した位置に、第一の溝１３、第二の溝１４を配置してチョーク構造を形成し、さらに第一の溝１３、第二の溝１４の深さをそれぞれ約４分の１波長とすることによって、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８に多少の隙間が生じても損失をなくし、良好な伝送線路接続装置を形成する。以下この点について詳細に説明する。

図７は実施の形態２における伝送線路接続装置のチョーク構造の原理を示す断面図である。図７において、例えば第一の接地導体板３と金属板１１の間に隙間が生じたとする。このとき、第一の溝１３がなければ、平行平板モードとして、電磁波が伝搬してしまうが、第一の溝１３を設け、その深さを約λ／４とすることによって、第一の溝１３の底面（Ａ面）は短絡面となり、第一の溝１３の開口部（Ｂ面）でのインピーダンスは（式１）のように表される。

ここで、第一の溝１３の長さＬをλ／４とすると（式１）は無限大となり、Ｂ面は開放面とみなすことができる。すなわち、Ｂ面においてインピーダンス無限大の領域が発生し、平行平板モードとして発生した電磁波をＢ面から外へは伝搬させなくする。さらに、第一の溝１３を矩形結合スロット１２の端部（Ｃ面）から約λ／４だけ離して配置すること
によって、Ｃ面を短絡面とみなすことができるため、等価的にＣ面に電気壁が生じ、Ｃ面での電磁波の漏れを防ぐことができる。よって、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８に隙間が生じても伝送線路接続部において良好な通過特性を実現することができるため、例えば、金属板１１と誘電体基板１、６とを接着シートなどで固定することなく、ネジ止めなどで簡単に固定するだけでも特性の劣化を防ぐことができる。さらに、誘電体基板１、６にＭＭＩＣ等のデバイスを実装する際に失敗したとしても、容易に誘電体基板１、６を取り替えることが可能となる。このとき、金属板１１の金属厚は約λ／４以上とする必要があるが、例えば第一の溝１３、第二の溝１４に誘電体を充填することによって波長短縮が図られるため、充填する誘電体の誘電率が高いほど、金属板１１の金属厚を約λ／４から薄くすることができる。

また、誘電体基板１、６と金属板１１の間に隙間を生じないようにするため、例えば図８に示すように、筐体２９で第一の誘電体基板１を覆う際に突起部３０が矩形結合スロット１２の周囲を押さえつけるような構成としても良い。図８の構成とすることで、矩形窓４、９と矩形結合スロット１２の接続部に隙間を生じさせることなく、良好な通過特性を得ることができる。このとき、誘電体基板１、６と金属板１１の張り合わせには、導電性接着シートや半田ペースト、銀ペースト等を用いても良いが、矩形窓４、９と矩形結合スロット１２の間で十分にグランドが取れている場合には、熱抵抗の低い放熱用グリースなどを用いても良い。

なお、図８では、矩形結合スロット１２の周囲を覆うように突起部３０を設けているが、マイクロストリップ線路２、７と矩形結合スロット１２が最も強く電磁結合する箇所（矩形結合スロット１２の長さ方向における中心付近）から電力が漏洩しないような構造であればよく、例えばマイクロストリップ線路２、７と矩形結合スロット１２の交差する位置の周囲だけ突起部３０で抑える構成としても良いし、同じ箇所をネジなどで金属板に固定しても良い。

実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、矩形結合スロット１２を設けた厚みのある金属板１１の両面に誘電体基板１、６を張り合わせ、誘電体基板１、６に設けたマイクロストリップ線路２、７を、矩形結合スロット１２を介して電磁結合させることで、機械的強度と放熱効果を高め、かつ低損失な伝送線路接続装置を提供できるという作用を有する。

また、実施の形態１と同様に、本実施の形態２による伝送線路接続装置を用いて高周波回路モジュールを形成することで、高周波回路モジュールを３次元的に構成するときに、結合スロットの配置位置に自由度を持たせることができ、その結果高周波回路モジュール全体の小型が可能となり、機械的強度も強く、放熱効果も高い通信装置および通信システムを提供することができる。

（実施の形態３）
図９（ａ）は実施の形態３におけるＨ型結合スロットを用いた伝送線路接続装置を上面からみた透視図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図を示すものである。本実施の形態は、実施の形態１における第一の矩形窓４、第二の矩形窓９をそれぞれ第一のＨ型窓１５、第二のＨ型窓１６に置き換え、さらに矩形結合スロット１２をＨ型結合スロット１７に置き換えた構成となっている。

以上のような構成において、誘電体基板１、６を金属板１１の両面に張り合わせるが、このとき接地導体板３、８がそれぞれ金属板１１と向かい合うように張り合わされ、かつＨ型窓１５、１６がＨ型結合スロット１７とそれぞれ重なり合うように張り合わせることによって、第一のマイクロストリップ線路２と第二のマイクロストリップ線路７はＨ型結
合スロット１７を介して電磁的に接続され、第一のマイクロストリップ線路２から第二のマイクロストリップ線路７へと低損失で高周波信号を伝送することができる。

Ｈ型結合スロット１７の内部は空気でも良いし、誘電体を埋めても良い。Ｈ型結合スロット１７内に誘電体を埋めた場合、スロット内の伝搬波長が短くなるためその分全体のスロット長を短くすることができる。

誘電体基板１、６を金属板１１に張り合わせるときには、誘電体基板１、６に設けた接地導体板３、８と金属板１１とのグランドが共通となっていること、接地導体板３、８と金属板１１の熱伝導が良いこと、および機械的強度が十分であることが要求される。以上の条件を満たす誘電体基板１、６と金属板１１の張り合わせ方法として、例えば接地導体板３、８と金属板１１の間に導電性接着シートを用いて張り合わせても良いし、半田ペーストで張り合わせても良いし、銀ペーストで張り合わせても良い。このとき、Ｈ型結合スロット１７内に導電性シートや半田ペースト、銀ペーストが流れ込まないように注意する必要がある。金属板１１にある厚みが与えられたとき、Ｈ型結合スロット１７のスロット長Ｌ１およびＬ２、スロット幅Ｗ、開放スタブ５、１０の長さｄ１、ｄ２を調整することにより、Ｈ型結合スロット１７を用いた伝送線路接続部での損失を最小限に抑えることができる。以下に、このときのＨ型結合スロット１７のスロット長Ｌ１、Ｌ２と伝送線路接続部での通過損失の関係について説明する。

本実施の形態３のように、厚みのある金属板１１にスロットを設けて伝送線路を電磁結合させるとき、スロットの長さは通常の共振長（約λｇ／２）よりも長くなる。そこで、スロット形状をＨ型とすることで、共振周波数を変えることなく、スロット長Ｌ１を短くすることができる。

図１０は、誘電体基板１、６に厚さ０．１２７ｍｍ、比誘電率２．１７、誘電正接０．００１の材料特性を持つ基板を用い、金属板１１の厚さを３ｍｍ、Ｈ型窓１５、１６およびＨ型結合スロット１７のスロット幅Ｗを０．５ｍｍとし、マイクロストリップ線路２、７の特性インピーダンスが２５ＧＨｚにおいて５０Ωとなるように設計したとき、スロット長Ｌ１に対して伝送線路接続部での通過損失が最も小さくなるスロット長Ｌ２の長さ、およびそのときの通過損失量を示す。図１０からわかるように、スロット長Ｌ１を短くするほど、スロット長Ｌ２の長さが長くなることがわかる。また、スロット長Ｌ１を短くするほど、伝送線路接続部での通過損失が改善されていることがわかる。これは、本来、スロットの端部における放射電界は、マイクロストリップ線路２、７と結合することなく不要放射となっていたが、Ｈ型結合スロット１７とすることで端部での放射電界がキャンセルされ、不要放射が削減されるためである。

なお、本実施の形態では、接地導体板３、８、Ｈ型窓１５、１６を設けた構成について説明したが、これらの構成要素を省き、誘電体基板１、６を直接金属板１１に張り合わせた構成としても良い。

また、第一の誘電体基板１、第二の誘電体基板６は同じ材料特性を持つ基板でも、異なる材料特性を持つ基板でも良く、それぞれマイクロストリップ線路２、７の線路幅および開放スタブ５，１０の長さｄ１、ｄ２を調整することで最適な整合状態を得ることができる。

また、本実施の形態では、マイクロストリップ線路２、７とＨ型結合スロット１７の接続手段として開放スタブ５、１０を用いて説明したが、短絡スタブとしても良いことは言うまでもない。

また、本実施の形態では、スロットの端部には角が存在するが、Ｈ型窓１５、１６、Ｈ型結合スロット１７は一般にドリルによる加工が考えられるため、スロットの端部に角を形成することは難しい。よってＨ型窓１５、１６、Ｈ型結合スロット１７の端部が丸くなっても良い。ただしこの場合、スロットの周囲長が同じになるようにスロット長を調整する必要がある。

また、本実施の形態では、Ｈ型窓１５、１６とＨ型結合スロット１７は同じサイズであるとして説明したが、実際に誘電体基板１、６と金属板１１を張り合わせるときに若干の位置ずれが発生することが予想される。よって、Ｈ型窓１５、１６のサイズは予想される位置誤差精度分程度、例えば１００ミクロンから２００ミクロン程度、全体的にＨ型結合スロット１７のサイズよりも大きく設計することが望ましい。

また、本実施の形態では、Ｈ型結合スロット１７の寸法が第一の誘電体基板１側と第二の誘電体基板６側で同じであるとして説明していたが、同じ寸法である必要はない。例えば図１１のように、Ｈ型結合スロット１７のスロット長Ｌ１、Ｌ２がテーパ状に変化していても良い。このような構成とすることによって、誘電体基板１、６の材料特性が著しく異なる場合でもマイクロストリップ線路２、７の整合をとり易くすることができる。

また、本実施の形態では、Ｈ型結合スロット１７を用いた伝送線路接続装置について説明したが、Ｈ型結合スロット１７のスロット長Ｌ１を短くした場合、逆にスロット長Ｌ２が長くなる。そこで図１２のように、Ｈ型結合スロット１７のスロット長Ｌ２を短くしたとき各端部にさらに長さＬ３の延長スロット１８を設けたスロット構造としても良い。このような構造とし、スロット長Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の長さを調整することによって、伝送線路接続装置での通過損失を損なうことなく、Ｈ型結合スロット１７をさらに小型化することができる。

また、本実施の形態では、Ｈ型結合スロット１７を用いた伝送線路接続装置として、マイクロストリップ線路２、７を例に挙げたが、これに限る必要はなく、伝送線路をコプレーナ線路やトリプレート線路で構成しても良い。

なお、本実施の形態３においても、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８が隙間無く張り合わされれば、接続部での損失は生じないが、少しでも隙間があれば、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８はそれぞれ平行平板を形成するため、その間を電磁波が伝搬してしまい、その結果、通過損失が劣化する。そこで、実施の形態１と同様に、金属板１１の両面においてＨ型結合スロット１７の周囲から約４分の１波長離した位置に、第一の溝１３、第二の溝１４を配置してチョーク構造を形成し、さらに第一の溝１３、第二の溝１４の深さをそれぞれ約４分の１波長とすることによって、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８に多少の隙間が生じても損失をなくし、良好な伝送線路接続装置を形成できるため、例えば、金属板１１と誘電体基板１、６とを接着シートなどで固定することなく、ネジ止めなどで簡単に固定するだけでも特性の劣化を防ぐことができ、さらに、誘電体基板１、６にＭＭＩＣ等のデバイスを実装する際に失敗したとしても、容易に誘電体基板を取り替えることが可能となる。このとき、金属板１１の金属厚は約λ／４以上とする必要があるが、例えば第一の溝１３、第二の溝１４に誘電体を充填することによって波長短縮が図られるため、充填する誘電体の誘電率が高いほど、金属板１１の金属厚を約λ／４から薄くすることができる。チョーク構造についての動作原理等は実施の形態１で説明しており、ここでは省略する。

また、誘電体基板１、６と金属板１１の間に隙間を生じないようにするため、筐体２９で誘電体基板１、６を覆う際に突起部３０がＨ型結合スロット１７の周囲を押さえつけるような構成としても良い。このような構成とすることで、Ｈ型窓１５、１６とＨ型結合ス
ロット１７の接続部に隙間を生じさせることなく、良好な通過特性を得ることができる。このとき、誘電体基板１、６と金属板１１の張り合わせには、導電性接着シートや半田ペースト、銀ペースト等を用いても良いが、Ｈ型窓１５、１６とＨ型結合スロット１７の間で十分にグランドが取れている場合には、熱抵抗の低い放熱用グリースなどを用いても良い。さらに、マイクロストリップ線路２、７とＨ型結合スロット１７が最も強く電磁結合する箇所（Ｈ型結合スロット１７のスロット長Ｌ１方向における中心付近）から電力が漏洩しないように、マイクロストリップ線路２、７とＨ型結合スロット１７の交差する位置の周囲だけ突起部３０で抑える構成としても良いし、同じ箇所をネジなどで金属板１１に固定しても良い。

以上のように実施の形態３によれば、Ｈ型結合スロット１７を設けた厚みのある金属板１１の両面に誘電体基板１、６を張り合わせ、誘電体基板１、６に設けたマイクロストリップ線路２、７を、Ｈ型結合スロット１７を介して電磁結合させることで、機械的強度と放熱効果を高めながら通常の矩形スロットで形成するよりも通過損失を抑えることができ、さらに伝送線路接続部を通常の矩形スロットで形成するよりも小型化した伝送線路接続装置を提供できるという作用を有する。

また、本実施の形態３で示した結合スロットを用いた伝送線路接続装置を用いて高周波回路モジュールを形成することで、高周波回路モジュールを３次元的に構成するときに、結合スロットの配置位置に自由度を持たせることができ、その結果高周波回路モジュール全体の小型化が可能となり、機械的強度も強く、放熱効果も高い通信装置および通信システムを提供することができる。

（実施の形態４）
図１３（ａ）は実施の形態４におけるダンベル型結合スロットを用いた伝送線路接続装置を上面からみた透視図、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図を示すものである。本実施の形態は、実施の形態１における第一の矩形窓４、第二の矩形窓９をそれぞれ第一のダンベル型窓１９、第二のダンベル型窓２０に置き換え、さらに矩形結合スロット１２をダンベル型結合スロット２１に置き換えた構成となっている。

以上のような構成において、第一の誘電体基板１および第二の誘電体基板６を金属板１１の両面に張り合わせるが、このとき接地導体板３、８がそれぞれ金属板１１と向かい合うように張り合わされ、かつダンベル型窓１９、２０がダンベル型結合スロット２１とそれぞれ重なり合うように張り合わせることによって、第一のマイクロストリップ線路２と第二のマイクロストリップ線路７はダンベル型結合スロット２１を介して電磁的に接続され、第一のマイクロストリップ線路２から第二のマイクロストリップ線路７へと低損失で高周波信号を伝送することができる。

誘電体基板１、６を金属板１１に張り合わせるときには、誘電体基板１、６に設けた接地導体板３、８と金属板１１とのグランドが共通となっていること、接地導体板３、８と金属板１１の熱伝導が良いこと、および機械的強度が十分であることが要求される。以上の条件を満たす誘電体基板１、６と金属板１１の張り合わせ方法として、例えば接地導体板３、８と金属板１１の間に導電性接着シートを用いて張り合わせても良いし、半田ペーストで張り合わせても良いし、銀ペーストで張り合わせても良い。このとき、ダンベル型結合スロット２１内に導電性シートや半田ペースト、銀ペーストが流れ込まないように注意する必要がある。金属板１１にある厚みが与えられたとき、ダンベル型結合スロット２１のスロット長Ｌ、スロット幅Ｗ、スロット端部の半径Ｒ、開放スタブ５，１０の長さｄ１、ｄ２を調整することにより、ダンベル型結合スロット２１を用いた伝送線路接続部での損失を最小限に抑えることができる。このとき、スロット端部の半径Ｒを大きくすることによって、スロット全体の周囲長が長くなるため、スロット長Ｌを短くすることができ
る。

ダンベル型結合スロット２１の内部は空気でも良いし、誘電体を埋めても良い。ダンベル型結合スロット２１内に誘電体を埋めた場合、スロット内の伝搬波長が短くなるためその分全体のスロット長を短くすることができる。

なお、本実施の形態では、接地導体板３、８、ダンベル型窓１９、２０を設けた構成について説明したが、これらの構成要素を省き、誘電体基板１、６を直接金属板１１に張り合わせた構成としても良い。また第一の誘電体基板１、第二の誘電体基板６は同じ材料特性を持つ基板でも、異なる材料特性を持つ基板でも良く、それぞれマイクロストリップ線路２、７の線路幅および開放スタブ５，１０の長さｄ１、ｄ２を調整することで最適な整合状態を得ることができる。

また、本実施の形態では、マイクロストリップ線路２、７とダンベル型結合スロット２１の接続手段として開放スタブ５、１０を用いて説明したが、短絡スタブとしても良いことは言うまでもない。

また、本実施の形態では、ダンベル型窓１９、２０とダンベル型結合スロット２１は同じサイズであるとして説明したが、実際に誘電体基板１、６と金属板１１を張り合わせるときに若干の位置ずれが発生することが予想される。よって、ダンベル型窓１９、２０のサイズは予想される位置誤差精度分程度、具体的には１００ミクロンから２００ミクロン程度、全体的にダンベル型結合スロット２１のサイズよりも大きく設計することが望ましい。

また、本実施の形態では、ダンベル型結合スロット２１の寸法が第一の誘電体基板１側と、第二の誘電体基板６側で同じであるとして説明していたが、同じ寸法である必要はない。例えば図１４のように、ダンベル型結合スロット２１のスロット長Ｌおよび半径Ｒが、テーパ状に変化していても良い。このような構成とすることによって、誘電体基板１、６の材料特性が著しく異なる場合でもマイクロストリップ線路２、７の整合をとり易くすることができる。

また、本実施の形態では、ダンベル型結合スロット２１を用いた伝送線路接続装置として、マイクロストリップ線路２、７を例に挙げたが、これに限る必要はなく、伝送線路をコプレーナ線路やトリプレート線路で構成しても良い。

なお、本実施の形態４においても、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８が隙間無く張り合わされれば、接続部での損失は生じないが、少しでも隙間があれば、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８はそれぞれ平行平板を形成するため、その間を電磁波が伝搬してしまい、その結果、通過損失が劣化する。そこで、実施の形態１と同様に、金属板１１の両面においてダンベル型結合スロット２１の周囲から約４分の１波長離した位置に、第一の溝１３、第二の溝１４を配置してチョーク構造を形成し、さらに第一の溝１３、第二の溝１４の深さをそれぞれ約４分の１波長とすることによって、金属板１１と第一の接地導体板３および第二の接地導体板８に多少の隙間が生じても損失をなくし、良好な伝送線路接続装置を形成できるため、例えば、金属板１１と誘電体基板１、６とを接着シートなどで固定することなく、ネジ止めなどで簡単に固定するだけでも特性の劣化を防ぐことができ、さらに、誘電体基板１、６にＭＭＩＣ等のデバイスを実装する際に失敗したとしても、容易に誘電体基板を取り替えることが可能となる。このとき、金属板１１の金属厚は約λ／４以上とする必要があるが、例えば第一の溝１３、第二の溝１４に誘電体を充填することによって波長短縮が図られるため、充填する誘電体の誘電率が高いほど、金属板１１の金属厚を約λ／４から薄くすることができる
。チョーク構造についての動作原理等は実施の形態１で説明しており、ここでは省略する。

また、誘電体基板１、６と金属板１１の間に隙間を生じないようにするため、筐体２９で誘電体基板１、６を覆う際に突起部３０がダンベル型結合スロット２１の周囲を押さえつけるような構成としても良い。このような構成とすることで、ダンベル型窓１９、２０とダンベル型結合スロット２１の接続部に隙間を生じさせることなく、良好な通過特性を得ることができる。このとき、誘電体基板１、６と金属板１１の張り合わせには、導電性接着シートや半田ペースト、銀ペースト等を用いても良いが、ダンベル型窓１９、２０とダンベル型結合スロット２１の間で十分にグランドが取れている場合には、熱抵抗の低い放熱用グリースなどを用いても良い。さらに、マイクロストリップ線路２、７とダンベル型結合スロット２１が最も強く電磁結合する箇所（ダンベル型結合スロット２１のスロット長Ｌ方向における中心付近）から電力が漏洩しないように、マイクロストリップ線路２、７とダンベル結合スロット２１の交差する位置の周囲だけ突起部３０で抑える構成としても良いし、同じ箇所をネジなどで金属板に固定しても良い。

以上のように実施の形態４によれば、ダンベル型結合スロット２１を設けた厚みのある金属板１１の両面に誘電体基板１、６を張り合わせ、誘電体基板１、６に設けたマイクロストリップ線路２、７を、ダンベル型結合スロット２１を介して電磁結合させることで、機械的強度と放熱効果を高めながら通過損失を最小限に抑え、さらに伝送線路接続部を通常の矩形スロットで形成するよりも小型化した伝送線路接続装置を提供できるという作用を有する。

また、本実施の形態４で示した結合スロットを用いた伝送線路接続装置を用いて高周波回路モジュールを形成することで、高周波回路モジュールを３次元的に構成するときに、結合スロットの配置位置に自由度を持たせることができ、その結果高周波回路モジュール全体の小型が可能となり、機械的強度も強く、放熱効果も高い通信装置および通信システムを提供することができる。

（実施の形態５）
図１５（ａ）は実施の形態における結合スロットを用いた伝送線路接続装置を上面からみた透視図、図１５（ｂ）は図１５（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図を示すものである。本実施の形態５は、実施の形態１における第二の誘電体基板６と金属板１１の間に、第三の誘電体基板２２、第四の誘電体基板２５を張り合わせ、第三の誘電体基板２２と第四の誘電体基板２５の間には第三の接地導体板２３および第三の矩形窓２４を設け、第四の誘電体基板２５と金属板１１の間には第四の接地導体板２６および第四の矩形窓２７を設けた構成となっている。ここで、第三の矩形窓２４および第四の矩形窓２７が第二の矩形窓９に対して基板の張り合わせ方向で同じ位置となるように設定し、さらに第二の接地導体板８と第四の接地導体板２５とをスルーホール２８を用いて接続することによって伝送線路接続装置を形成している。誘電体基板１、６を金属板１１に張り合わせるときには、誘電体基板１、２５に設けた接地導体板３、２６と金属板１１とのグランドが共通となっていること、接地導体板３、２６と金属板１１の熱伝導が良いこと、および機械的強度が十分であることが要求される。以上の条件を満たす誘電体基板１、２５と金属板１１の張り合わせ方法として、例えば接地導体板３、２６と金属板１１の間に導電性接着シートを用いて張り合わせても良いし、半田ペーストで張り合わせても良いし、銀ペーストで張り合わせても良い。このとき、矩形結合スロット１２内に導電性シートや半田ペースト、銀ペーストが流れ込まないように注意する必要がある。

図１５のように誘電体基板を多層化した場合、第二の接地導体板８と第三の接地導体板２３、および第三の接地導体板２３と第四の接地導体板２６では、それぞれ導体板が平行
に配置された構成となっており、矩形結合スロット１２と第二のマイクロストリップ線路７が電磁結合する際にパラレルプレートモードが発生し、通過特性劣化の原因となる。そこで、図１５に示すように、第二の接地導体板８と第四の接地導体板２５とをスルーホール２８を用いて接続し、さらにスルーホール２８の間隔をλｇ／２（２分の１管内波長）より狭くすることによって、各接地導体板間で発生するパラレルプレートモードを抑圧することができる。

図１６は第二の誘電体基板６側を単層としたモデルと図１５においてスルーホール２８を設けないときのモデルを用いて、２５ＧＨｚで設計しシミュレーションしたときの通過特性の一例を示す図である。また図１７は図１５においてスルーホール２８を設けたモデルと設けないモデルを用いて、２５ＧＨｚで設計しシミュレーションしたときの通過特性の一例を示す図である。図１６よりスルーホール２８を用いない場合は、接地導体板間でのパラレルプレートモード発生による通過特性の劣化が確認でき、さらに図１７より、スルーホール２８を設けることでパラレルプレートモードを抑圧し、誘電体基板が単層のときとほぼ同等の通過特性が得られていることが分かる。

なお、本実施の形態では、接地導体板３、２６、矩形窓４、２７を設けた構成について説明したが、これらの構成要素を省き、誘電体基板１、２５を直接金属板１１に張り合わせた構成としても良い。

また、本実施の形態における第二の誘電体基板６、第三の誘電体基板２２、第四の誘電体基板２５は同じ材料特性を持つ基板でも、異なる材料特性を持つ基板でも良く、それぞれマイクロストリップ線路２、７の線路幅および開放スタブ５、１０の長さｄ１、ｄ２を調整することで最適な整合状態を得ることができる。

また、本実施の形態では、マイクロストリップ線路２、７と矩形結合スロット１２の接続手段として開放スタブ５、１０を用いて説明したが、短絡スタブとしても良いことは言うまでもない。

また、本実施の形態では、第二の誘電体基板６側を３層構造として説明したが、３層構造である必要はなく、何層積層しても良い。

また、本実施の形態では、第二の誘電体基板６側のみを３層構造として説明したが、第一の誘電体基板１側のみを積層した構成でも良いし、両側とも積層とした構成でも良いことは言うまでもない。

また、本実施の形態では、第三の誘電体基板２２と第四の誘電体基板２５の間に第三の接地導体板２３を設けているが、この層は接地導体板である必要はなく、例えば、伝送線路やＭＭＩＣ等を制御する電源回路を設けても良い。このような構成とすることによって、第二の誘電体基板６側の回路構成を３次元化することができ、より複雑な回路でも構成することができる。

また、本実施の形態では、スロット形状を矩形として説明したが、矩形である必要はない。例えば、Ｈ型スロットやＨ型スロットの各端部に延長スロットを設けた構成、ダンベル型スロットを用いても良い。また、矩形スロットの代わりにテーパ状のスロット形状を用いても良く、このような構成とすることによって、誘電体基板１、６の材料特性が著しく異なる場合でもマイクロストリップ線路２、７の整合をとり易くすることができる。

なお、本実施の形態において実際に誘電体基板１と誘電基板６、２２、２５を張り合わせた基板を金属板１１に張り合わせるときに若干の位置ずれが発生することが予想される
。よって、矩形窓４、９、２４、２７のサイズは予想される位置誤差精度分程度、具体的には１００ミクロンから２００ミクロン程度、全体的に矩形結合スロット１２のサイズよりも大きく設計することが望ましい。

また、矩形結合スロット１２の内部は空気でも良いし、誘電体を埋めても良い。矩形結合スロット１２内に誘電体を埋めた場合、スロット内の伝搬波長が短くなるためその分スロット長Ｌを短くすることができる。

また、本実施の形態では、矩形結合スロット１２を用いた伝送線路接続装置として、マイクロストリップ線路２、７を例に挙げたが、これに限る必要はなく、伝送線路をコプレーナ線路やトリプレート線路で構成しても良い。

なお、本実施の形態５において、金属板１１と第一の接地導体板３および第四の接地導体板２６が隙間無く張り合わされれば、接続部での損失は生じないが、少しでも隙間があれば、金属板１１と第一の接地導体板３および第四の接地導体板２６はそれぞれ平行平板を形成するため、その間を電磁波が伝搬してしまい、その結果、通過損失が劣化する。そこで、実施の形態１と同様に、金属板１１の両面において矩形結合スロット１２の周囲から約４分の１波長離した位置に、第一の溝１３、第二の溝１４を配置してチョーク構造を形成し、さらに第一の溝１３、第二の溝１４の深さをそれぞれ約４分の１波長とすることによって、金属板１１と第一の接地導体板３および第四の接地導体板２６に多少の隙間が生じても損失をなくし、良好な伝送線路接続装置を形成できるため、例えば、金属板１１と誘電体基板１、２５とを接着シートなどで固定することなく、ネジ止めなどで簡単に固定するだけでも特性の劣化を防ぐことができ、さらに、誘電体基板１、２５にＭＭＩＣ等のデバイスを実装する際に失敗したとしても、容易に誘電体基板を取り替えることが可能となる。このとき、金属板１１の金属厚は約λ／４以上とする必要があるが、例えば第一の溝１３、第二の溝１４に誘電体を充填することによって波長短縮が図られるため、充填する誘電体の誘電率が高いほど、金属板１１の金属厚を約λ／４から薄くすることができる。チョーク構造についての動作原理等は実施の形態１で説明しており、ここでは省略する。

また、誘電体基板１、２５と金属板１１の間に隙間を生じないようにするため、筐体２９で誘電体基板１、２５を覆う際に突起部３０が矩形結合スロット１２の周囲を押さえつけるような構成としても良い。このような構成とすることで、矩形窓４、２７と矩形結合スロット１２の接続部に隙間を生じさせることなく、良好な通過特性を得ることができる。このとき、誘電体基板１、２５と金属板１１の張り合わせには、導電性接着シートや半田ペースト、銀ペースト等を用いても良いが、矩形窓４、２７と矩形結合スロット１２の間で十分にグランドが取れている場合には、熱抵抗の低い放熱用グリースなどを用いても良い。さらに、マイクロストリップ線路２、７と矩形結合スロット１２が最も強く電磁結合する箇所（矩形結合スロット１２のスロット長Ｌ方向における中心付近）から電力が漏洩しないように、マイクロストリップ線路２、７と矩形結合スロット１２の交差する位置の周囲だけ突起部３０で抑える構成としても良いし、同じ箇所をネジなどで金属板に固定しても良い。

以上のように実施の形態５によれば、図１５のような誘電体基板６、２２、２５を積層した伝送線路接続装置においても、スルーホール２８を矩形窓９、２４、２７の周囲にλｇ／２より狭い間隔で配置することによって、第二のマイクロストリップ線路７と矩形結合スロット１２の電磁結合時における通過特性を劣化させることなく、機械的強度と放熱効果を高め、かつ低損失な伝送線路接続装置を提供できるという作用を有する。

また、本実施の形態５で示した結合スロットを用いた伝送線路接続装置を用いて高周波
回路モジュールを形成することで、高周波回路モジュールを３次元的に構成するときに、結合スロットの配置位置に自由度を持たせることができ、その結果高周波回路モジュール全体の小型が可能となり、機械的強度も強く、放熱効果も高い通信装置および通信システムを提供することができる。

本発明にかかる伝送線路接続装置は、機械的強度および放熱効果を備えながら低損失な伝送線路接続を実現できるという有利な効果を有し、マイクロ波帯以上の高周波回路モジュールや、無線装置、通信装置等として有用である。

本発明の実施の形態１による矩形結合スロットを用いた伝送線路接続装置の分解図 （ａ）本発明の実施の形態１による矩形結合スロットを用いた伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図２（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 本発明の実施の形態１による金属厚を変化させたときの最適なスロット長Ｌを示す特性図 本発明の実施の形態１によるスロット幅Ｗを変化させたときの最適なスロット長Ｌおよびそのときの伝送線路接続部での通過損失量を示す特性図 （ａ）本発明の実施の形態１による伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図５（ａ）Ａ−Ａ'位置での断面図 （ａ）本発明の実施の形態２による矩形結合スロットの周囲に溝を配置した伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図６（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 本発明の実施の形態２における伝送線路接続装置のチョーク構造の原理を示す断面側面図 （ａ）本発明の実施の形態２による伝送線路接続装置において筐体および突起部を用いた誘電体基板と放熱用金属板を張り合わせたときの平面図（ｂ）図８（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 （ａ）本発明の実施の形態３によるＨ型結合スロットを用いた伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図９（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 本発明の実施の形態３による伝送線路接続装置における通過損失量を示す特性図 （ａ）本発明の実施の形態３による伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図１１（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 本発明の実施の形態３による伝送線路接続装置におけるスロット構造を示す平面図 （ａ）本発明の実施の形態４によるダンベル型結合スロットを用いた伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図１３（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 （ａ）本発明の実施の形態４における伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図１４（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 （ａ）本発明の実施の形態５における伝送線路接続装置の上面からみた透視図（ｂ）図１５（ａ）のＡ−Ａ'位置での断面図 本発明の実施の形態５による誘電体基板を多層にした場合と、単層にした場合の伝送線路接続装置の通過特性を比較した特性図 本発明の実施の形態５による誘電体基板が多層のときに、スロットの周囲にスルーホールを設けたときと設けないときの伝送線路接続装置の通過特性を比較した特性図 従来の結合スロットを用いたアンテナ構成の一例を示す断面図

符号の説明

１ 第一の誘電体基板
２ 第一のマイクロストリップ線路
３ 第一の接地導体板
４ 第一の矩形窓
５ 第一の開放スタブ
６ 第二の誘電体基板
７ 第二のマイクロストリップ線路
８ 第一の接地導体板
９ 第二の矩形窓
１０ 第二の開放スタブ
１１ 金属板
１２ 矩形結合スロット
１３ 第一の溝
１４ 第二の溝
１５ 第一のＨ型窓
１６ 第二のＨ型窓
１７ Ｈ型結合スロット
１８ 延長スロット
１９ 第一のダンベル型窓
２０ 第二のダンベル型窓
２１ ダンベル型結合スロット
２２ 第三の誘電体基板
２３ 第三の接地導体板
２４ 第三の矩形窓
２５ 第四の誘電体基板
２６ 第四の接地導体板
２７ 第四の矩形窓
２８ スルーホール
２９ 筐体
３０ 突起部
１０１ 第一の誘電体基板
１０２ 第二の誘電体基板
１０３ 接地導体板
１０４ マイクロストリップ線路
１０５ 結合スロット
１０６ 放射導体

Claims (31)

1. 第一の伝送線路を配置した第一の誘電体基板と、第二の伝送線路を配置した第二の誘電体基板と、結合スロットを有し、前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板間に狭設された所定の厚みのある金属板と、前記第一の誘電体基板に配置され前記第一の伝送線路と前記結合スロットを電磁気的に接続する第一の接続手段と、前記第二の誘電体基板に配置され前記第二の伝送線路と前記結合スロットを電磁気的に接続する第二の接続手段を有することを特徴とする伝送線路接続装置。
2. 前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板が前記金属板との各接続面に第一の接地導体板および第二の接地導体板を備え、前記第一の接地導体板および第二の接地導体板は各々結合スロットとの接続部に前記結合スロットの横断面と同一形状の窓を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送線路接続装置。
3. 前記結合スロットの横断面が矩形形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の伝送線路接続装置。
4. 前記結合スロットの横断面がＨ型形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の伝送線路接続装置。
5. 前記結合スロットの横断面形状が、Ｈ型形状の各端部に延長スロットを付加した形状であることを特徴とする請求項４に記載の伝送線路接続装置。
6. 前記結合スロットの横断面がダンベル型形状であることを特徴とする請求項１または２に記載の伝送線路接続装置。
7. 前記結合スロットの横断面の端部が前記結合スロットの幅相当を直径とする円弧であることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
8. 前記窓の大きさが前記結合スロットの横断面より大きいことを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
9. 前記窓の大きさが前記結合スロットの横断面と同一であることを特徴とする請求項２から７のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
10. 前記第一の接続手段および第二の接続手段の少なくとも一方は、開放スタブであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
11. 前記第一の接続手段および第二の接続手段の少なくとも一方は、短絡スタブであることを特徴とする請求項１から９のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
12. 前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板が同一材料特性の誘電体基板であ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伝送線路接続装置。
13. 伝送線路がマイクロストリップ線路で構成され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伝送線路接続装置。
14. 前記伝送線路がコプレーナ線路で構成され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伝送線路接続装置。
15. 前記伝送線路がトリプレート線路で構成され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伝送線路接続装置。
16. 前記結合スロットの内部に誘電体を充填した構成であ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伝送線路接続装置。
17. 前記結合スロットの横断面の長さおよび幅が、金属板の厚さ方向に対してテーパ状に変化す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伝送線路接続装置。
18. 前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の少なくとも一方が３層以上に多層化された構成であって、前記第一の接続手段および第二の接続手段の少なくとも一方と結合スロットの間に１つまたは複数の窓と、前記窓の周囲に前記結合スロットの２分の１管内波長より狭い間隔で配列された複数のスルーホールを備えることを特徴とする請求項１から１７のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
19. ３層以上で構成される誘電体基板の少なくとも２層以上の層に伝送線路を有することを特徴とする請求項１８に記載の伝送線路接続装置。
20. 金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の張り合わせに導電性接着シートを用いることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
21. 金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の張り合わせに半田ペーストを用いることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
22. 金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の張り合わせに銀ペーストを用いることを特徴とする請求項１から１９のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
23. 金属板の第一の誘電体基板側に第一の溝が配置され、第二の誘電体基板側に第二の溝が配置されていることを特徴とする請求項１から２２のいずれかに記載の伝送線路接続装置
24. 第一の溝および第二の溝の深さが略λ／４であることを特徴とする請求項２３に記載の伝送線路接続装置
25. 第一の溝および第二の溝が前記結合スロットの周囲から略λ／４の位置に配置されていることを特徴とする請求項２４に記載の伝送線路接続装置
26. 第一の溝と第二の溝のうち、少なくとも一方の内部に誘電体を充填したことを特徴とする請求項２３から２５のいずれかに記載の伝送線路接続装置
27. 結合スロット周辺で第一の誘電体基板および第二の誘電体基板を固定する突起部を有し、前記第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の前記結合スロット周辺を覆う筐体を備えることを特徴とする請求項１から２６のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
28. 結合スロットの周囲に金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板を固定するネジを有することを特徴とする請求項１から２７のいずれかに記載の伝送線路接続装置。
29. 金属板と第一の誘電体基板および第二の誘電体基板の張り合わせに放熱用グリースを用いることを特徴とする請求項２７または２８に記載の伝送線路接続装置。
30. 請求項１から２９のいずれかに記載の伝送線路接続装置を有することを特徴とする高周波
    回路モジュール。
31. 請求項１から２９のいずれかに記載の伝送線路接続装置を有することを特徴とする通信装置。
    

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