JP2006279519A - 高周波線路−導波管変換器 - Google Patents

高周波線路−導波管変換器 Download PDF

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Abstract

【課題】 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。
【解決手段】 ストリップ導体2aの上方にある多層誘電体基板5の表面を第1地導体1aで覆い、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。
【選択図】 図1

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(例えば、実施例での第1、第2、第3および第4誘電体基板1,2,3,4)を積層した多層誘電体基板(例えば、実施例での多層誘電体基板5)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全域に形成された第1の地導体(例えば、実施例での第1地導体1a)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(例えば、実施例での第2地導体3a)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(例えば、実施例でのストリップ導体2a)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(例えば、実施例での第3および第4地導体4a,4b)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(例えば、実施例でのヴィアホール7)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接続された導波管(例えば、実施例での導波管10)と、を有し、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を向き合わせ、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を向き合わせ、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を向き合わせて積層し、該多層誘電体基板内に、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(例えば、実施例での誘電体導波管11)を構成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。
また、請求項3に記載の本発明の高周波線路−導波管変換器は、請求項1または請求項2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の誘電体基板によって積層される誘電体基板の厚さを、前記導波管の管内波長の4分の1とすることを特徴とする。
これにより、ストリップ導体と多層誘電体基板の底面までの距離が導波管の管内波長の4分の1となるので、ストリップ線路と導波管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。
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 (3)

  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全域に形成された第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接続された導波管と、を有し、
    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を向き合わせ、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を向き合わせ、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を向き合わせて積層し、
    該多層誘電体基板内に、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を構成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。
  3. 前記第2、前記第3および前記第4の誘電体基板によって積層される誘電体基板の厚さは、前記導波管の管内波長の4分の1であることを特徴とする請求項1または請求項2の何れか1つに記載の高周波線路−導波管変換器。


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