JP2011130343A

JP2011130343A - マイクロ波導波管回路

Info

Publication number: JP2011130343A
Application number: JP2009289141A
Authority: JP
Inventors: Masakazu Nishida; 正和西田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-12-21
Filing date: 2009-12-21
Publication date: 2011-06-30

Abstract

【課題】コストが掛かり、かつ製造が困難な基板端面へのメッキ工程を用いることなく、グラウンドスルーホールによって低コストで容易に製造が可能な基板貫通型のマイクロ波導波管回路を提供する。
【解決手段】プリント基板１３には、このプリント基板１３を貫通して第一の金属ケース１１と第二の金属ケース１２とを電気的に接続する複数のグラウンドスルーホール（ＧＴＨ）１６が形成されている。こうしたグラウンドスルーホール１６は、導波管１４の延長方向に直角な断面において、この導波管１４を取り囲むように配列形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、金属ケースに導波管が形成されたマイクロ波導波管回路に関する。

マイクロ波帯およびミリ波帯の高周波回路においては、例えば、アンテナと回路間に導波管フィルタや導波管分配器を挿入するために、マイクロストリップ線路が構成された回路基板（プリント基板）を貫通する基板貫通型のマイクロ波導波管回路が用いられることがある。

図５は、こうした従来のマイクロ波導波管回路における導波管の延長方向に沿った断面図、図６は導波管の延長方向に直角な方向の断面図である。
従来のマイクロ波導波管回路は、金属ケースに導波管が形成されたマイクロ波導波管回路１００は、第一の金属ケース１０１と第二の金属ケース１０２との間にプリント基板１０３が挟まれるように形成されている。そして、こうした第一の金属ケース１０１からプリント基板１０３を介して第二の金属ケース１０２の内部を貫通するように導波管１０４が形成されている。

そして、プリント基板１０３に導波管１０４が貫通した部分は、プリント基板１０３に導波管１０４の延長方向に対して直角な断面と同じサイズの開口が形成されている。そして、このプリント基板１０３の開口の端面には、金属メッキ１０５が施されている。このように、プリント基板１０３に導波管１０４が貫通する部分において、プリント基板１０３の開口の端面に金属メッキ１０５を形成することによって、こ第一の金属ケース１０１からプリント基板１０３を介して第二の金属ケース１０２にグラウンド回路が理想的に繋がるため、例えば図７に示すグラフにおける端面メッキの線が示すように、反射が少なく、かつ通過特性の良好なマイクロ波導波管回路を形成することができる（例えば、特許文献１参照）。

特開２００４−３２０４６０号公報

しかしながら、上述したような従来のマイクロ波導波管回路では、プリント基板に導波管が貫通する部分の基板端面に金属メッキを形成する工程が必要となる。このため、プリント基板の製造コストが上昇するとともに、こうした開口端面に金属メッキを施す工程は、一般的なプリント基板の製造工程から外れた付加的な工程となるために、製造自体が困難であるという課題があった。

本発明は、コストが掛かり、かつ製造が困難な基板端面へのメッキ工程を用いることなく、グラウンドスルーホールによって低コストで容易に製造が可能な基板貫通型のマイクロ波導波管回路を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明のいくつかの態様は次のようなマイクロ波導波管回路を提供した。
すなわち、本発明のマイクロ波導波管回路は、第一の金属ケースおよび第二の金属ケースと、該第一の金属ケースと第二の金属ケースとの間に形成されたプリント基板と、前記第一の金属ケースおよび第二の金属ケースの内部を貫通する導波管と、を少なくとも備えたマイクロ波導波管回路であって、
前記導波管が貫通する前記プリント基板の開口端を、前記導波管の内部に突出させるとともに、前記プリント基板を貫通して前記第一の金属ケースと第二の金属ケースとを電気的に接続する複数のグラウンドスルーホールを、前記導波管の延長方向に直角な断面において前記導波管を取り囲むように形成したことを特徴とする。

前記グラウンドスルーホールの断面直径は、前記導波管の断面直径よりも小さくなるように形成するのが好ましい。
また、前記プリント基板の開口端から前記グラウンドスルーホールの開口縁部までの間隔を１ｍｍ以下になるように形成するのが好ましい。

本発明のマイクロ波導波管回路によれば、プリント基板に導波管が貫通する部分の基板端面に金属メッキを形成する工程が不要となるので、プリント基板の製造コストを低減でき、かつ特殊な工程である開口端面に金属メッキを施す工程を無くすことで、プリント基板自体の製造を容易にして、簡易な工程で低コストにプリント基板を貫通する基板貫通型のマイクロ波導波管回路を提供できる。

本発明のマイクロ波導波管回路を示す断面図である。本発明のマイクロ波導波管回路を示す断面図である。本発明のマイクロ波導波管回路の効果を示すグラフである。本発明のマイクロ波導波管回路の他の実施形態を示す断面図である。従来のマイクロ波導波管回路を示す断面図である。従来のマイクロ波導波管回路を示す断面図である。従来のマイクロ波導波管回路の特性を示すグラフである。

以下、本発明のマイクロ波導波管回路の好ましい形態について説明する。なお、この実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。また、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために、便宜上、要部となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。

図１は本発明のマイクロ波導波管回路の導波管延長方向に沿った断面図である。また、図２は、図１のマイクロ波導波管回路の導波管延長方向と直角な断面図である。
マイクロ波導波管回路１０は、第一の金属ケース１１および第二の金属ケース１２と、この第一の金属ケース１１と第二の金属ケース１２との間に形成されたプリント基板１３とを備えている。プリント基板１３は、その表面に所定の導体パターンが形成されている。

第一の金属ケース１１および第二の金属ケース１２、およびプリント基板１３には、導波管（導波管回路）１４が貫通するように形成される。プリント基板１３には、この導波管１４を貫通させる開口１３ａが形成されている。そして、この導波管１４のための開口１３ａを形成するプリント基板１３の開口端１３ｂは、導波管１４の内部に突出するように形成されている。即ち、プリント基板１３の開口１３ａの開口径ａは、このプリント基板１３の近傍ににおける導波管１４の開口径ｂよりも小さくなるように形成されている。

プリント基板１３には、このプリント基板１３を貫通して第一の金属ケース１１と第二の金属ケース１２とを電気的に接続する複数のグラウンドスルーホール（ＧＴＨ）１６が形成されている。こうしたグラウンドスルーホール１６は、導波管１４の延長方向に直角な断面（図２参照）において、この導波管１４を取り囲むように配列形成されている。

こうした構成のマイクロ波導波管回路１０を、例えば１７．７〜２３．６ＧＨｚ帯で使用する場合、第一の金属ケース１１と第二の金属ケース１２を貫通する導波管１４の開口径ｂは、この周波数帯（１７．７〜２３．６ＧＨｚ）として標準的な４．３２ｍｍ×１０．８ｍｍであり、プリント基板１３にあけた開口１３ａの開口径ｂは、この導波管１４の開口径ａより小さくなっている。例えば、図２中の寸法Ｃはプリント基板１３の開口１３ａから直近のグラウンドスルーホール１６までの距離、寸法Ｂはプリント基板１３の開口端１３ｂが導波管１４の内部にはみ出す寸法、寸法Ａは導波管１４からプリント基板１３に形成されたグラウンドスルーホール１６の開口縁部までの距離を示す。

寸法Ｃは出来るだけ小さくした方が、伝送特性を確保しやすいが、プリント基板１３を製造する上で必ず必要であり、どこまで小さく出来るかはプリント基板の製造工程によって異なるが、例えば１ｍｍであればよい。また、プリント基板１３の厚みは、例えば、１．６ｍｍのＦＲ―４であればよい。この時、寸法Ｂ変化させるとで、導波管１４の反射及び通過特性は図３に示すグラフのように変化する。こうした図３に示すグラフによれば、目標性能を必要帯域内でＳ１１≦−３０ｄＢ、Ｓ２１≧−０．１ｄＢとすると、Ｂ＝０．６５ｍｍにした時に十分なマージンが得られることになる。

プリント基板の製造上の制約となるＣ＝１ｍｍの寸法を確保した上で、図１、２のようにプリント基板１３に導波管が貫通する開口１３ａの開口径ａを、第一の金属ケース１１および第二の金属ケース１２を貫通する導波管１４の開口径ｂより小さくして、プリント基板１３の開口端１３ｂが導波管１４の内部に突出する寸法Ｂ＝０．３５ｍｍとし、導波管１４からグラウンドスルーホール１６までの距離Ａ＝１−０．３５＝０．６５ｍｍとすることによって、図３に示すグラフの０．６５ｍｍが示す通り目標性能を確保することが出来る。

なお、図４に示すように、隣接するグランドスルーホール１６どうしの間隔Ｄを変えることによって、導波管１４の周波数特性を変えることが出来る。また、上述した実施形態ではＫ帯の周波数における例を示したが、当然、他の周波数帯でも同様の効果が得られる。

１０マイクロ波導波管回路
１１第一の金属ケース
１２第二の金属ケース
１３プリント基板
１３ｂ開口端
１４導波管
１６グラウンドスルーホール（ＧＴＨ）

Claims

第一の金属ケースおよび第二の金属ケースと、該第一の金属ケースと第二の金属ケースとの間に形成されたプリント基板と、前記第一の金属ケースおよび第二の金属ケースの内部を貫通する導波管と、を少なくとも備えたマイクロ波導波管回路であって、
前記導波管が貫通する前記プリント基板の開口端を、前記導波管の内部に突出させるとともに、
前記プリント基板を貫通して前記第一の金属ケースと第二の金属ケースとを電気的に接続する複数のグラウンドスルーホールを、前記導波管の延長方向に直角な断面において前記導波管を取り囲むように形成したことを特徴とするマイクロ波導波管回路。
前記グラウンドスルーホールの断面直径は、前記導波管の断面直径よりも小さくなるように形成したことを特徴とする請求項１記載のマイクロ波導波管回路。
前記プリント基板の開口端から前記グラウンドスルーホールの開口縁部までの間隔を１ｍｍ以下になるように形成したことを特徴とする請求項１または２記載のマイクロ波導波管回路。