JP2011055377A - 導波管変換器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用する基板材料に影響されることなく、パターン精度が維持され、製品精度を高めることにある。
【解決手段】この導波管変換器（２）には例えば、導波管部（導波管４）と、パッチ（パッチ導体２０）と、接地導体部（接地導体１６）と、ポート部（１０）とを備える。導波管部は、導波管であればよい。パッチは、導波管部の開口面内に配置される。接地導体部は、導波管部の開口に沿って設置される。そして、ポート部は、導波管部の側面に開口され、パッチに接続された信号線路（１２）を導波管部から引き出す手段である。
【選択図】図４

Description

本発明は、マイクロ波、ミリ波等の高周波帯域における基板側線路との間で信号変換する変換構造に関し、例えば、基板側線路と導波管との間で信号変換する導波管変換器及びその製造方法に関する。

自動車用レーダに用いられるミリ波等、短い波長帯域では、送信回路又は受信回路とアンテナとで信号を伝送する場合、送信回路又は受信回路とアンテナとの間に空洞導波管を介在させている。この導波管を用いた信号伝送には、信号変換手段として導波管変換器が用いられる。

このような導波管変換器に関し、誘電体導波管の入出力結合構造（例えば、特許文献１）が知られている。この入出力結合構造は、プリント基板上にある導体パターンと、この導体パターンを覆って設置された誘電体導波管側の導体パターンとを対向配置している。この入出力結合構造では、プリント基板上にマイクロストリップラインが設置され、このマイクロストリップラインの終端部に導体パターンが形成されている。この導体パターンを包囲する導体壁又はスペーサを設置している。前記プリント基板には前記導体パターンを覆う誘電体導波管が設置され、この誘電体導波管に形成された導体パターンとプリント基板側の導体パターンとが対向して配置されている。

ＲＦ（無線周波）プリント基板間の相互接続に関し、ＲＦプリント基板間を接続する導波管伝送ラインが備えられ、導波管送受信部が各ＲＦプリント基板の一体部分とされることが知られている（例えば、特許文献２）。

高周波線路−導波管変換器に関し、誘電体層、該誘電体層の上面に配置された線路導体、該線路導体の一部を取り囲むように同一面に配置された高周波線路が備えられることが知られている（例えば、特許文献３）。この高周波線路−導波管変換器では、誘電体層の厚みが高周波線路により伝送される高周波信号の波長λの４分の１より小さく設定されている。また、誘電体層の下面側にある線路導体の一端部の直下には、パッチ導体が形成されている。

特開２００５−１４２８８４号公報 特開２００６−１９１０７７号公報 特開２００５−２８６４３５号公報

ところで、導波管変換器に関し、絶縁基板上に半導体回路チップを実装し又は受動回路を形成し、信号を変換して導波管に導き、又は、導波管から導かれる信号を変換する構造が用いられる。絶縁基板には、基板材料をセラミックとしたセラミック基板が用いられている。このセラミック基板は、パターン精度が高いものの高価であり、低コスト化には不向きである。

このため、低コスト化を図るには、セラミック基板に代え、基板材料をセラミック以外の材料として樹脂等からなる基板を用いればよい。しかしながら、樹脂基板では安価であるが、パターン精度がセラミック基板より低く、そのため、製造時の位置（寸法）合わせに対するばらつきが著しいという課題がある。

そこで、本開示の導波管変換器に関し、第１の目的は、使用する基板材料に影響されることなく、パターン精度が維持され、製品精度を高めることにある。

また、本開示の導波管変換器に関し、第２の目的は、基板材料に安価な樹脂等の使用が可能であって、パターン精度を劣化させることなく、製造時の位置（寸法）合わせばらつきに強い構造を提供することにある。

上記目的を達成するため、本開示の導波管変換器は、基板側線路との間で信号変換する導波管変換器である。この導波管変換器には例えば、導波管部と、パッチと、接地導体部と、ポート部とを備える。導波管部は、導波管であればよい。パッチは、導波管部の開口面内に配置される。接地導体部は、導波管部の開口に沿って設置される。そして、ポート部は、導波管部の側面に開口され、前記パッチに接続された信号線路を前記導波管部から引き出す手段である。斯かる構成により、使用する基板材料に影響されることなく、パターン精度が維持され、製品精度を高められる。

また、上記目的を達成するため、本開示の導波管変換器の製造方法は、基板側線路との間で信号変換する導波管変換器の製造方法である。この導波管変換器の製造方法には、ポート部を備える導波管部を形成する工程と、基板部に接地導体部、パッチ及び信号線路を形成する工程と、基板部に前記導波管部を設置する工程とが含まれる。

本開示の導波管変換器によれば、次のような効果が得られる。

(1) パッチを囲む接地導体部を導波管部の開口面内に配置され、パッチの信号線路を導波管部の側面部から引き出した構成であるから、導波管部の開口面とパッチとの位置や寸法合わせのばらつきの影響を受けることなく、安定した変換特性が得られる。

(2) 接地導体部をセラミック基板よりパターン精度が劣る樹脂基板からなる基板部に設置しても、安定した信号変換及び伝播モードを得ることができる。

(3) 信号線路を導波管部の側面から引き出しているので、導波管モードの漏洩防止に必要な開口寸法に設定でき、導波管モードの漏洩を防止できる。

そして、本発明の他の目的、特徴及び利点は、添付図面及び各実施の形態を参照することにより、一層明確になるであろう。

第１の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す斜視図である。 ポート部側からみた導波管変換器を示す図である。 ポート部と直交方向から見た導波管変換器を示す図である。 導波管と回路基板とを分離した導波管変換器を示す斜視図である。 ポート部分を切り欠いて導波管側から見た導波管変換器を示す図である。 パッチ導体、導波管及び接地導体の開口部、ポート部の詳細を示す図である。 図５のVII −VII 線断面図である。 図５のVIII−VIII線断面図である。 図５のIX−IX線断面図である。 図５のX −X 線断面図である。 図５のXI−XI線断面図である。 図５のXII −XII 線断面図である。 図５のXIII−XIII線断面図である。 接地ビアを示す図である。 導波管変換器の製造方法の一例を示すフローチャートである。 第２の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す分解斜視図である。 接地ビアを示す図である。 第３の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す分解斜視図である。 ポート部分を切り欠いて導波管側から見た導波管変換器を示す図である。 第４の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す図である。 第５の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す図である。 第６の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す図である。 第７の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す図である。 第８の実施の形態に係る導波管変換器の一例を示す斜視図である。 第９の実施の形態に係るレーダ装置の一例を示す図である。 アンテナの一部を切り欠いたレーダ装置の一例を示す斜視図である。 シミュレーションに用いた導波管変換器を示す図である。

〔第１の実施の形態〕

第１の実施の形態は、導波管の開口面内にパッチを囲む接地導体を張り出させ、導波管の側面から導波管の一部を切り欠いてパッチの信号線路を引き出し、寸法精度の影響がなく、安定した変換特性を実現する。

この第１の実施の形態について、図１、図２及び図３を参照する。図１は、導波管変換器の構成例を示す図、図２は、ポート部側から見た導波管変換器を示す図、図３は、ポート部と直交方向から見た導波管変換器を示す図である（ポート部側を正面とすれば、図２は導波管変換器の正面図であり、図３はその左側面図である）。図１、図２及び図３に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。

この導波管変換器２は導波管に結合されて信号変換する信号変換手段であって、図１、図２及び図３に示すように、導波管４と、回路基板６とを備えている。導波管４は導波管部の一例であって、電波を伝送する伝送線路を構成する。この導波管４は、導体で形成された角筒状のパイプであり、空洞部８を備えている。即ち、導波管４の空洞部８は、導体で包囲されており、実質的な伝送線路ないし導波路を構成する。この導波管４は回路基板６の上面に設置され、空洞部８の開口部と回路基板６とを結合している。この実施の形態では、この導波管４が同一の肉厚からなる金属材料で形成されている。この導波管４は、このように導体材料で形成されたものでもよいし、樹脂によって形成された角筒体に導体層を設置したものでもよい。

導波管４の側面部にはポート部１０が形成され、このポート部１０は導波管４の内部から信号線路１２を引き出すための手段であって、導波管４の空洞部８を導波管４の側面部に開放する空洞である。このポート部１０は、回路基板６の上面に沿って形成された直方体状の切り欠きである。信号線路１２は、回路基板６側に設置された高周波線路の一例であって、例えば、マイクロストリップ線路で構成される。この信号線路１２をポート部１０から引き出すため、回路基板６の接地導体１６には間隔部１７が形成されている。

このポート部１０において、図２に示すように、ポート部１０の開口幅をｃ₁ （図６）、開口高さをｈとすれば、開口幅ｃ₁ 及び開口高さｈは、使用周波数ｆの波長λの２分の１（＝λ／２）より十分に小さく設定されている（λ／２＞ｃ₁ 、λ／２＞ｈ）。λ／２＞ｃ₁ 、λ／２＞ｈによれば、導波管４の空洞部８を伝搬する導波管モードがポート部１０から漏れ出すのを防止できる。

回路基板６は本開示に係る基板部の一例であって、例えば、正方形状の絶縁基板１４を備えており、この絶縁基板１４の一面（例えば、上面）側には第１の接地導体として既述の接地導体１６、その他面（例えば、下面）側には第２の接地導体１８が設置されている。接地導体１６は、本開示に係る接地導体部の一例である。この接地導体１６に隣接して露出面部１９が形成されている。この露出面部１９は、接地導体１６を形成していない部分であって、絶縁基板１４を露出させた面部である。

絶縁基板１４は一様な厚みを持つ平板形状であって、その構成材料は絶縁材料であればよく、具体的にはベークライト等の合成樹脂であってもよいし、セラミックであってもよい。接地導体１６は、絶縁基板１４の上面に設置された一様な厚みを持つ導体層であって、この実施の形態では、導波管４の端面形状と一致している。また、接地導体１８は、絶縁基板１４の下面に設置された一様な厚みを持つ導体層であって、この実施の形態では、絶縁基板１４と一致した平面形状である。即ち、接地導体１６は、接地導体１８より狭面積であるが、これら２つの接地導体１６、１８は、絶縁基板１４を挟んで平行平板構造を成している。

次に、回路基板６について、図４を参照する。図４は、分離させた導波管と回路基板とを示す分解斜視図である。図４に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図４において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

回路基板６にはパッチ導体２０が設置されている。このパッチ導体２０は、導波管４との電磁結合手段であって、導波管４に対して信号線路１２からの信号（電波）を放射し又は導波管４から信号を受ける手段である。このパッチ導体２０は、回路基板６から露出させた絶縁基板１４に設置され、導波管４の空洞部８の形状又は面積より小さい形状又は面積を備える導体層であって、この実施の形態では、導波管４の空洞部８の形状と相似形の長方形状である。このパッチ導体２０は導波管４の空洞部８の開口面内に設置され、既述の信号線路１２が接続されている。このパッチ導体２０及び信号線路１２は、接地導体１６と同様に絶縁基板１４の同一表面に形成されている。

回路基板６の接地導体１６には開口部２２が形成され、この開口部２２は絶縁基板１４を露出させ、その内部に既述のパッチ導体２０が形成されている。また、既述の間隔部１７は、既述の信号線路１２を通過させる手段であって、接地導体１６と信号線路１２との間に一様な絶縁間隔を設定している。従って、信号線路１２は、導波管４を通過する部分で、コプレーナ線路２６を構成している。

そして、接地導体１６と接地導体１８とは複数の接地ビア２８によって結合され、電気的に接続されている。各接地ビア２８は、接地導体１６と接地導体１８とを接続する単一又は複数の接続部の一例である。この接地ビア２８は、コプレーナ線路２６の下側には形成されていない。

次に、導波管４、接地導体１６及びパッチ導体２０の形状及び配置について、図５及び図６を参照する。図５は、ポート部分を切り欠き、上面（導波管）側から見た導波管変換器を示す図、図６は、パッチ導体、導波管及び接地導体の開口部、ポート部の詳細を示す図である。図５及び図６に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図５及び図６において、図１、図４と同一部分には同一符号を付してある。

導波管４は、図５に示すように、回路基板６の接地導体１６の上面に設置されている。パッチ導体２０は、導波管４の空洞部８の開口面内に配置され、接地導体１６は導波管４の空洞部８の開口に沿って設置されている。即ち、パッチ導体２０を包囲して配置された接地導体１６の開口部２２は、導波管４の空洞部８の開口形状と相似形で空洞部８の開口形状より小さく設定されている。そこで、導波管４の空洞部８の開口面内には、パッチ導体２０を囲む周回状の張出部２４が形成されている。即ち、接地導体１６の張出部２４がパッチ導体２０を包囲している。そして、接地導体１６、１８を接続する複数の接地ビア２８が導波管４の空洞部８の縁面上に配置されている。複数の接地ビア２８は、接地導体１６の開口部２２及び導波管４の開口面を包囲している。

そこで、図６に示すように、導波管４の空洞部８の長辺幅をａ₁ 、短辺幅をｂ₁ 、接地導体１６の開口部２２の長辺幅をａ₂ 、短辺幅をｂ₂ 、パッチ導体２０の長辺幅をａ₃ 、短辺幅をｂ₃ とすると、ａ₁ ＞ａ₂ ＞ａ₃ 、ｂ₁ ＞ｂ₂ ＞ｂ₃ の大小関係である。

導波管４の空洞部８に対する接地導体１６の張出部２４の幅をΔａ_{1 2} 、Δｂ_{1 2} とすると、
Δａ₁₂＝（ａ₁ −ａ₂ ）／２ ・・・(1)
Δｂ₁₂＝（ｂ₁ −ｂ₂ ）／２ ・・・(2)
となる。この場合、導波管４の空洞部８の中心軸Ｏを中心にＸ軸、Ｙ軸を取り、幅Δａ_{1 2} 、Δｂ_{1 2} について、上下幅又は左右幅を同一と想定しているが、異なってもよい。

また、パッチ導体２０と接地導体１６の張出部２４との間の間隔（幅）をΔａ_{2 3} 、Δｂ_{2 3} とすれば、
Δａ₂₃＝（ａ₂ −ａ₃ ）／２ ・・・(3)
Δｂ₂₃＝（ｂ₂ −ｂ₃ ）／２ ・・・(4)
である。この場合、中心軸Ｏを中心にＸ軸、Ｙ軸上で、幅Δａ_{2 3} 、Δｂ_{2 3} について、上下幅又は左右幅を同一と想定しているが、異なってもよい。

また、導波管４のポート部１０の幅をｃ₁ 、ポート部１０における接地導体１６の間隔部１７の間隔をｃ₂ 、信号線路１２の幅をｃ₃ とすると、ｃ₁ ＞ｃ₂ ＞ｃ₃ の大小関係である。ポート部１０における接地導体１６の張出部２４の幅をΔｃ_{1 2} とすると、
Δｃ₁₂＝（ｃ₁ −ｃ₂ ）／２ ・・・(5)
である。また、信号線路１２と接地導体１６の張出部２４とのギャップ幅をΔｃ_{2 3} とすると、
Δｃ₂₃＝（ｃ₂ −ｃ₃ ）／２ ・・・(6)
となる。図６において、ｄは、コプレーナ線路２６の線路長である。

また、この導波管変換器２について、図７、図８、図９、図１０、図１１、図１２及び図１３を参照する。図７は、図５のVII −VII 線断面図、図８は、図５のVIII−VIII線断面図、図９は、図５のIX−IX線断面図、図１０は、図５のX −X 線断面図、図１１は、図５のXI−XI線断面図、図１２は、図５のXII −XII 線断面図、図１３は、図５のXIII−XIII線断面図である。これらの断面図から明らかなように、回路基板６には絶縁基板１４を貫通して複数の接地ビア２８が設置されている。各接地ビア２８は、導波管４の空洞部８の延長線上に設置され、換言すれば空洞部８を包囲する形態である。また、各接地ビア２８は、図１４に示すように、接地導体１６と接地導体１８とを絶縁基板１４を貫通して接続している。図１４は、接地ビア２８の部分で切断した回路基板６を示す図である。

次に、この導波管変換器の製造方法について、図１５を参照する。図１５は、導波管変換器の製造方法の一例を示すフローチャートである。

この製造工程は、本開示の製造方法の一例であって、図１５に示すように、導波管４の形成工程（ステップＳ１０１）、基板部である回路基板６の形成工程（ステップＳ１０２）、導波管４と回路基板６との結合工程（ステップＳ１０３）を含んでいる。

導波管４の形成工程（ステップＳ１０１）では、既述の導波管４を形成する。この導波管４は、図４に示すように、角筒体の下面側の壁部端面にポート部１０を形成する。

また、回路基板６の形成工程（ステップＳ１０２）では、既述の回路基板６を形成する。この回路基板６には、絶縁基板１４の表面に接地導体１６、背面に接地導体１８が形成され、各接地導体１６、１８は金属導体からなる導体層をメッキ、蒸着等の皮膜生成方法によって形成すればよい。接地導体１６と接地導体１８とは、絶縁基板１４を穿孔して形成した接地ビア２８によって接続する。

接地導体１６には、間隔部１７や開口部２２を形成し、開口部２２には、パッチ導体２０を形成する。また、開口部２２から間隔部１７を通過して絶縁基板１４の露出面部１９には、パッチ導体２０に接続された信号線路１２を形成する。信号線路１２は、各接地導体１６、１８と同様に、金属導体からなる導体層をメッキ、蒸着等の皮膜生成方法によって形成すればよい。

そして、導波管４と回路基板６との結合工程（ステップＳ１０３）では、既述の回路基板６の上面にある接地導体１６に導波管４を設置すれば、既述の導波管変換器２が得られる。

上記実施の形態に係る導波管変換器２について、特徴事項を列挙すれば次の通りである。

(1) このような導波管変換器２によれば、信号線路１２から伝送された電磁波は、コプレーナ線路２６を経て導波管４内に入り、パッチ導体２０から導波管４の空洞部８に電磁波として放射される。即ち、高周波信号は、パッチ導体２０から導波管４の空洞部８を伝搬する導波管モードに変換され、導波管４を伝搬する。

また、導波管４の空洞部８を伝搬する電磁波がパッチ導体２０に誘導され、パッチ導体２０からコプレーナ線路２６を経て導波管４から信号線路１２に伝搬する。このように導波管モードは、信号線路１２を伝搬する信号に変換される。

(2) この導波管変換器２では、導波管４の開口径に比べて接地導体１６の開口部２２の形状即ち、その開口面積が小さい。信号線路１２上には、信号線ビアが設けられていない構成であるから、信号線路１２とパッチ導体２０は、絶縁基板１４の同一面上に設置されている。しかも、ポート部１０は、使用周波数ｆの波長λの２分の１（＝λ／２）の長さより狭い幅である。導波管４のパッチ導体２０側の開口面は、接地導体１６と導通するとともに、接地導体１６と接地ビア２８で接続された接地導体１８で閉じられている。また、導波管４の側面部に形成したポート部１０で導波管４が閉じられていることにより、導波管モードが回路基板６から漏れ出すのを防止できる。

更に、この導波管変換器２では、回路基板６の上面側に信号線等のパターンとして信号線路１２、接地パターンとして接地導体１６、下面側に接地導体１８が設置され、接地導体１６、１８は接地ビア２８で接続されている。しかも、導波管４の空洞部８の周囲は、接地ビア２８で包囲されている。そこで、信号線路１２からの入力信号は、コプレーナ線路２６に入り、パッチ導体２０から導波管４の空洞部８に抜けるが、信号線路１２上にはビアが存在していない。このため、信号線路１２では、信号線ビアを設置した場合、精度よく穴を開けて信号線ビアを設置しないと、特性劣化の原因になるが、斯かる構成即ち、信号線上に信号線ビアがないため、このような不都合はない。

(3) 信号線路１２とパッチ導体２０が絶縁基板１４の同一面上に形成され、しかも、導波管４の開口形状又はその開口面積に比較し、接地導体１６の開口部２２の形状及びその面積が小さく設定されている。このため、導波管モードが回路基板６から漏れ出すのを防止できる。

(4) 接地ビア２８の間隔は、使用周波数ｆの波長λの２分の１（＝λ／２）の長さより狭い幅ｅ（図６）で閉じられている。このため、導波管モードが回路基板６から漏れ出すのを防止できる。

(5) 導波管４のポート部１０は開口幅ｃ₁ に設定され、この開口幅ｃ₁ は、使用周波数ｆの波長λの２分の１（＝λ／２）より狭い幅であるため、導波管モードがポート部１０から漏れ出すのを防止できる。

(6) また、導波管４の空洞部８の開口幅ａ₁ 、ｂ₁ に対して、接地導体１６の開口部２２は、その開口幅ａ₂ 、ｂ₂ に設定され、張出部２４を設けて小さく設定されている。このため、導波管４の空洞部８の設置位置は、既述の式(1) 、(2) から明らかなように、中心Ｏを基準にすれば、左右方向に±Δａ₁₂＝（ａ₁ −ａ₂ ）／２、又は、上下方向に±Δｂ₁₂＝（ｂ₁ −ｂ₂ ）／２に変位しても同様の変換特性が得られる。

(7) このような構成から、回路基板６に対する導波管４の位置精度が特性に影響することがない。導波管４と回路基板６の接地導体１６とのショート面までの距離が変換特性に影響することがない。高い加工精度が不要であり、コストを低減できる。また、信号線ビアを設置していない。回路基板６に設置された接地導体１６、１８のパターン位置精度が不要であり、導波管モードの漏れがない。従って、この導波管変換器２では、製造時の位置（寸法）合わせのばらつきが変換特性に影響がない。寸法精度に影響を受けることがなく、また、高度な位置精度や加工精度が要求されないので、回路基板６に安価な樹脂基板を使用でき、低コスト化を図ることができる。

〔第２の実施の形態〕

第２の実施の形態は、第１の実施の形態に係る接地ビア２８の形状を直方体状に設定したものである。この第２の実施の形態では、図１６及び図１７に示すように、直方体状の接地ビア２８を第１の実施の形態と同様に配置している。斯かる構成によっても、第１の実施の形態と同様の効果が期待できる。図１６は、第２の実施の形態に係る導波管変換器の一例であって、分離させた導波管と回路基板とを示す分解斜視図、図１７は、接地ビア２８の部分で切断した回路基板６を示す図である。

〔第３の実施の形態〕

第３の実施の形態は、第１の実施の形態に係る複数の接地ビア２８に代え、連続した接地パターンを設置した構成である。

この第３の実施の形態について、図１８及び図１９を参照する、図１８は、第３の実施の形態に係る導波管変換器を示す分解斜視図、図１９は、ポート部分を切り欠き、上面（導波管）側から見た導波管変換器を示す図である。図１８及び図１９に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。

上記実施の形態では、複数の接地ビア２８（図４、図１４、図１６、図１７）によって接地導体１６と接地導体１８とを絶縁基板１４上で接続しているが、この実施の形態では、図１８及び図１９に示すように、接地パターン部３０を設置し、接地導体１６、１８とを接続している。接地パターン部３０は、Ｃ字形状のパターン接続部であって、絶縁基板１４を貫通して設置されている。このため、接地パターン部３０には、絶縁基板１４と同等の高さｇを備えている。また、接地パターン部３０には、間隔部１７が形成されている。

この実施の形態の導波管変換器２では、絶縁基板１４の上面側に信号線路１２や接地導体１６等の導体パターン、下面側には接地導体１８が形成されている。そして、接地パターン部３０は、既述の接地ビア２８と同様に、導波管４の空洞部８の開口端面を回路基板６側で取り囲んでいる。斯かる構成によっても、上記実施の形態と同様の効果が得られる。

〔第４の実施の形態〕

第４の実施の形態はパッチの変形形態に関する。この第４の実施の形態では、図２０に示すように、接地導体１６の開口部２２の内部に左右対称の繭（まゆ）型のパッチ導体２０Ａを設置したものである。斯かる構成によっても、上記実施の形態と同様の効果が期待できる。

〔第５の実施の形態〕

第５の実施の形態はパッチの変形形態に関する。この第５の実施の形態では、図２１に示すように、接地導体１６の開口部２２の内部に、パッチ導体２０の信号線路１２側の辺部から角部を切除し、六角形状に形成したパッチ導体２０Ｂを設置したものである。斯かる構成によっても、上記実施の形態と同様の効果が期待できる。

〔第６の実施の形態〕

第６の実施の形態はパッチの変形形態に関する。この第６の実施の形態では、図２２に示すように、接地導体１６の開口部２２の内部に左右対称の三角形状でポート部１０側に頂角部を持つパッチ導体２０Ｃを設置したものである。斯かる構成によっても、上記実施の形態と同様の効果が期待できる。

〔第７の実施の形態〕

第７の実施の形態は接地ビアの変形形態に関する。この第７の実施の形態では、図２３に示すように、絶縁基板１４を貫いて接地導体１６と接地導体１８とを連結する接地ビア２８を無数に配置したものである。斯かる構成によっても、上記実施の形態と同様の効果が期待できる。

〔第８の実施の形態〕

第８の実施の形態は導波管部の変形形態に関する。上記実施の形態では、導波管４の外形を接地導体１６と一致させたが、この第８の実施の形態では、図２４に示すように、接地導体１６より小さく設定し、導波管４の空洞部８は上記実施の形態と同様に構成したものである。この場合、導波管４の導体部３２を肉薄に設定しているので、ポート部１０を包囲する部分を上記実施の形態と同様に、突部３４に形成することにより、コプレーナ線路２６を導波管４と一体の突部３４で包囲する構成としてもよい。斯かる構成によっても、上記実施の形態と同様の効果が期待できる。

〔第９の実施の形態〕

第９の実施の形態は、既述の導波管変換器を用いたレーダ装置である。

このレーダ装置について、図２５及び図２６を参照する。図２５は、第９の実施の形態に係るレーダ装置を示す図、図２６は、アンテナの一部を切り欠いたレーダ装置を示す図である。図２５及び図２６に示す構成は一例であって、斯かる構成に本発明が限定されるものではない。図２５及び図２６において、図１と同一部分には同一符号を付してある。

このレーダ装置４０は、図２５及び図２６に示すように、既述の導波管変換器２の回路基板６上に無線部４２が設置され、既述の信号線路１２に接続されている。無線部４２はミリ波の送受信部の一例であって、例えば、マイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuit ）で構成される。導波管４の頂部には、アンテナ４４が設置されている。

このような構成によれば、導波管変換器２の既述の特性を有効に活かし、変換特性の優れたレーダ装置４０を実現し、提供できる。

〔シミュレーション結果〕

本開示の導波管変換器のシミュレーションについて、図２７を参照する。図２７は、シミュレーションに用いた導波管変換器を示す図である。図２７に示す導波管変換器は一例であって、本開示の導波管変換器は、斯かる構成に限定されるものではない。

このシミュレーションでは、回路基板６の絶縁基板１４に樹脂を用いた樹脂導波管変換器を用いている。この樹脂導波管変換器において、ポート部１０の開口幅ｃ₁ をｃ₁ ＝６００〔μｍ〕に設定している。

このシュミレーションにより、ポート部１０の開口幅ｃ₁ が使用周波数ｆの波長λの２分の１（＝λ／２）より大きくすると、導波管モードの漏れが顕著となることが確認された。

次に、以上述べた実施の形態から抽出される技術的思想に関し、更に以下の付記を開示する。なお、以下の付記に本発明が限定されるものではない。

（付記１） 基板側線路との間で信号変換する導波管変換器であって、
導波管部と、
前記導波管部の開口面内に配置されたパッチと、
前記導波管部の開口に沿って設置された接地導体部と、
前記導波管部の側面に開口され、前記パッチに接続された信号線路を引き出すポート部と、
を備えたことを特徴とする、導波管変換器。

（付記２） 前記導波管部の開口面側に設置される基板部を備え、該基板部が前記接地導体部を備えることを特徴とする、付記１に記載の導波管変換器。

（付記３） 前記接地導体部は、前記導波管部の開口面内に張り出して設置されたことを特徴とする、付記１記載の導波管変換器。

（付記４） 前記接地導体部は、前記基板部の背面側に設置された接地導体と前記基板部を貫通する単一又は複数の接続部で接続されたことを特徴とする、付記２に記載の導波管変換器。

（付記５） 前記パッチは、前記接地導体部と同一面に形成されたことを特徴とする、付記１に記載の導波管変換器。

（付記６） 前記パッチは、前記導波管部の開口面積より小さく設定されていることを特徴とする、付記１に記載の導波管変換器。

（付記７） 前記パッチは、前記導波管部の開口形状と相似形又は異なる形状であることを特徴とする、付記１に記載の導波管変換器。

（付記８） 前記ポート部は、使用周波数の波長λの２分の１より狭い幅の開口幅を備えることを特徴とする、付記１に記載の導波管変換器。

（付記９） 前記ポート部は、前記導波管部の側面に開口された透孔又は溝部であることを特徴とする、付記１に記載の導波管変換器。

（付記１０） 前記ポート部は、前記導波管部の側面に開口された透孔又は溝部であり、このポート部内に前記接地導体部が張り出されていることを特徴とする、付記１に記載の導波管変換器。

（付記１１） 前記導波管部と前記基板部との間に前記接地導体部を介在させたことを特徴とする、付記２に記載の導波管変換器。

（付記１２） 基板側線路との間で信号変換する導波管変換器の製造方法であって、
ポート部を備える導波管部を形成する工程と、
基板部に接地導体部、パッチ及び信号線路を形成する工程と、
基板部に前記導波管部を設置する工程と、
を含むことを特徴とする、導波管変換器の製造方法。

以上説明したように、導波管変換器及びその製造方法の好ましい実施の形態等について説明したが、本発明は、上記記載に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載され、又は発明を実施するための最良の形態に開示された発明の要旨に基づき、当業者において様々な変形や変更が可能であることは勿論であり、斯かる変形や変更が、本発明の範囲に含まれることは言うまでもない。

本開示の導波管変換器及びその製造方法は、ミリ波の周波数帯域で使用される自動車用レーダ等に用いられる導波管変換器に広く利用でき、有用である。

２ 導波管変換器
４ 導波管（導波管部）
６ 回路基板（基板部）
８ 空洞部
１２ 信号線路
１４ 絶縁基板
１６ 接地導体（接地導体部）
１８ 接地導体
２０ パッチ導体（パッチ）
２２ 開口部
２４ 張出部
２８ 接地ビア（接続部）
３０ 接地パターン部

Claims (6)

1. 基板側線路との間で信号変換する導波管変換器であって、
   導波管部と、
   前記導波管部の開口面内に配置されたパッチと、
   前記導波管部の開口に沿って設置された接地導体部と、
   前記導波管部の側面に開口され、前記パッチに接続された信号線路を引き出すポート部と、
   を備えたことを特徴とする、導波管変換器。
   
2. 前記導波管部の開口面側に設置される基板部を備え、該基板部が前記接地導体部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の導波管変換器。
   
3. 前記接地導体部は、前記導波管部の開口面内に張り出して設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の導波管変換器。
   
4. 前記接地導体部は、前記基板部の背面側に設置された接地導体と前記基板部を貫通する単一又は複数の接続部で接続されたことを特徴とする、請求項２に記載の導波管変換器。
   
5. 前記ポート部は、使用周波数の波長λの２分の１より狭い幅の開口幅を備えることを特徴とする、請求項１に記載の導波管変換器。
   
6. 基板側線路との間で信号変換する導波管変換器の製造方法であって、
   ポート部を備える導波管部を形成する工程と、
   基板部に接地導体部、パッチ及び信号線路を形成する工程と、
   前記基板部に前記導波管部を設置する工程と、
   を含むことを特徴とする、導波管変換器の製造方法。

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