JP2011135151A

JP2011135151A - 導波管型高周波線路

Info

Publication number: JP2011135151A
Application number: JP2009290369A
Authority: JP
Inventors: Kentaro Miyasato; 健太郎宮里
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2009-12-22
Filing date: 2009-12-22
Publication date: 2011-07-07
Anticipated expiration: 2029-12-22
Also published as: JP5404373B2

Abstract

【課題】小型で１つの入力信号を１対の差動信号に変換して出力する機能を備えた導波管型高周波線路を提供する。
【解決手段】第１の分離壁によって第１および第２の導波路41ａ，41ｂに分割された第１部分41と、１つの導波路が構成された第２部分42と、第２の分離壁によって第３および第４の導波路43ａ，43ｂに分割された第３部分43と、１つの導波路が構成された第４部分44と、第３の分離壁によって第５および第６の導波路45ａ，45ｂに分割された第５部分45とで構成され、第１および第２の導波路41ａ，41ｂは移相量が互いに等しく設定されており、第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂは移相量の差が90°に設定されており、第４部分44はＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する高周波信号の移相量との差が90°に設定されている導波管型高周波線路とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ミリ波等の高周波帯で多く用いられる導波管型高周波線路に関するものであり、特に１つの入力信号を１対の差動信号に変換して出力する機能を備えた導波管型高周波線路に関するものである。

１つの入力信号を１対の差動信号に変換して出力する機能や２つの入力信号の位相差によって出力信号が出力されるポートを変更する機能を有する回路としてラットレース回路が知られている。ラットレース回路は、特定の長さを有する環状伝送線路の特定の位置に４つの入出力ポートを設けたものであり、環状伝送線路としてストリップラインやマイクロストリップラインを用いて構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開2001−292012号公報

しかしながら、特許文献１にて提案されたような従来のラットレース回路は以下のような幾つかの問題点を有していた。

第１の問題点は、使用する電気信号の高周波化にともなって特性が劣化してしまうことである。従来のラットレース回路はストリップラインやマイクロストリップラインを用いて環状伝送線路を形成していたため、高周波化に伴って環状伝送線路における伝送損失が増大し、これによってラットレース回路における損失が増大してしまうという問題があった。

第２の問題点は、サイズが大型化してしまうことである。ラットレース回路では、環状の伝送線路およびそれから放射状に延びる入出力線路が必要であるため、サイズが大型化してしまうという問題があった。特に、前述した第１の問題点を解決するために、高周波領域における伝送特性が優れた導波管を用いて環状の伝送線路を形成しようとすると、さらに大型化してしまうという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型で１つの入力信号を１対の差動信号に変換して出力する機能を備えた導波管型高周波線路を提供することにある。

本発明の導波管型高周波線路は、下側の管壁，上側の管壁および２つの側壁で囲まれた導波領域を高周波信号が伝播する導波管型高周波線路であって、前記２つの側壁の間に前記高周波信号の伝播方向に沿って前記下側の管壁から前記上側の管壁にかけて形成された第１の分離壁によって、前記高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第１および第２の導波路に前記導波領域が分割された第１部分と、該第１部分に接続された、前記導波領域全体で前記高周波信号がＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードで伝播可能な１つの導波路が構成された第２部分と、該第２部分に接続された、前記２つの側壁の間に前記高周波信号の伝播方向に沿って前記下側の管壁から前記上側の管壁にかけて形成された第２の分離壁によって、前記高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第３および第４の導波路に前記導波領域が分割された第３部分と、該第３部分に接続された、前記導波領域全体で前記高周波信号がＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードで伝播可能な１つの導波路が構成された第４部分と、該第４部分に接続された、前記２つの側壁の間に前記高周波信号の伝播方向に沿って前記下側の管壁から前記上側の管壁にかけて形成された第３の分離壁によって、前記高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第５および第６の導波路に前記導波領域が分割された第５部分とで構成されており、前記第１および第２の導波路は、それぞれをＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量が互いに等しく設定されており、前記第３および第４の導波路は、それぞれをＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量の差が90°に設定されており、前記第４部分は、ＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する前記高周波信号の移相量との差が90°に設定されていることを特徴とするものである。このような構成を備える本例の導波管型高周波線路によれば、外部から第５または第６の導波路に高周波信号が入力されると、第４部分を介して第３および第４の導波路に互いに90°の位相差を有する高周波信号が入力され、第２部分を介して第１および第２の導波路に互いに180°の位相差を有する高周波信号が入力されてそのまま出力されるので、１つの入力信号を１対の差動信号に変換して出力する機能を備えた導波管型高周波線路を得ることができる。

また、本発明の導波管型高周波線路は、上記構成において、前記第１および第２の導波路は、前記側壁と前記第１の分離壁との間隔が互いに等しく設定されており、前記第３および第４の導波路は、前記側壁と前記第２の分離壁との間隔が互い異なっているとともに、それぞれをＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量の差が90°になるように、前記高周波信号の伝播方向の長さおよびそれぞれの前記側壁と前記第２の分離壁との間隔が設定されており、前記第４部分は、ＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する前記高周波信号の移相量との差が90°になるように、前記高周波信号の伝播方向の長さおよび前記２つの側壁の間隔が設定されており、前記第５および第６の導波路は、前記側壁と前記第３の分離壁との間隔が互いに等しく設定されていることを特徴とするものである。このような構成を備える本例の導波管型高周波線路によれば、導波領域内の誘電率を部分的に異ならせることなく、各導波路の幅（２つの側壁の間の間隔または側壁と各分離壁との間隔）および長さ（高周波信号の伝播方向の長さ）によって、各導波路の移相量を設定できるので、製造が容易な導波管型高周波線路を得ることができる。

さらに、本発明の導波管型高周波線路は、上記各構成において、誘電体基板と、該誘電体基板の下面に配置されて前記下側の管壁として機能する下側導体層と、前記誘電体基板の上面に配置されて前記上側の管壁として機能する上側導体層と、前記高周波信号の伝播方向に前記高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で前記下側導体層および前記上側導体層を電気的に接続するように配置されて前記２つの側壁として機能する２列の側壁用貫通導体群と該２列の側壁用貫通導体群の間に前記高周波信号の伝播方向に前記高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で前記下側導体層および前記上側導体層を電気的に接続するように配置されて前記第１〜第３の分離壁として機能する第１〜第３の分離壁用貫通導体群とを備えることを特徴とするものである。このような構成を備える本例の導波管型高周波線路によれば、周知のテープ多層技術を用いて誘電体中に導波管型高周波線路を形成することができるので、小型で製造が容易な導波管型高周波線路を得ることができる。

なお、本明細書において、高周波信号の伝播方向とは、高周波信号が伝播して行く向きおよびその逆向きの両方が含まれる方向であり、２つの側壁が延びる方向にほぼ一致する方向である。

上述した構成を備える本発明の導波管型高周波線路によれば、１つの入力信号を１対の差動信号に変換して出力する機能を備えた導波管型高周波線路を得ることができる。

本発明の実施形態の一例の導波管型高周波線路を模式的に示す斜視図である。図１に示す導波管型高周波線路を模式的に示す平面図である。本発明の実施の形態の一例の導波管型高周波線路の電気特性を示すグラフである。本発明の実施の形態の一例の導波管型高周波線路の電気特性を示すグラフである。

以下、本発明の導波管型高周波線路を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

（実施の形態の例）
図１は本発明の第１の実施の形態の一例の導波管型高周波線路を模式的に示す斜視図である。図２は図１に示す導波管型高周波線路を模式的に示す平面図である。なお、図１および図２においては、構造をわかりやすくするために誘電体基板および上側導体層（上側の管壁）を透視した状態を示している。

本例の導波管型高周波線路は、図１および図２に示すように、誘電体基板（図示せず），下側導体層31，上側導体層（図示せず），側壁用貫通導体群33ａ，33ｂ，第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃによって構成されている。また、本例の導波管型高周波線路は、高周波信号の伝播方向に沿って順次接続された第１〜第５部分41〜45によって構成されている。

誘電体基板（図示せず）は、１層または複数層の誘電体層からなる。誘電体基板の誘電率は、誘電体基板の各部において等しくなるように設定されている。下側導体層31は、誘電体基板（図示せず）の下面に配置されており、導波管型高周波線路の下側の管壁として機能する。上側導体層（図示せず）は、誘電体基板（図示せず）の上面に配置されており、導波管型高周波線路の上側の管壁として機能する。２列の側壁用貫通導体群33ａ，33ｂは、高周波信号の伝播方向に高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で下側導体層31および上側導体層（図示せず）を電気的に接続するように配置されており、導波管型高周波線路の２つの側壁として機能する。第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃは、下側導体層31から上側導体層（図示せず）にかけて分離壁を形成するように、それぞれ２列の側壁用貫通導体群33ａ，33ｂの間に高周波信号の伝播方向に高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で下側導体層31および上側導体層（図示せず）を電気的に接続するように配置されており、それぞれ第１〜第３の分離壁として機能する。本例の導波管型高周波線路は、下側導体層31，上側導体層（図示せず）および２つの側壁用貫通導体群33ａ，33ｂによって囲まれた導波領域を高周波信号が伝播する。

第１部分41は、第１の分離壁用貫通導体群35ａによって、高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂに導波領域が分割されている。すなわち、図２にＷ１，Ｗ２で示した第１および第２の導波路41ａ，41ｂの幅（側壁用貫通導体群33ａ，33ｂと第１の分離壁用貫通導体群35ａとの間隔）は、高周波信号の波長λの１／２より大きく且つλ以下に設定されている。また、第１および第２の導波路41ａ，41ｂは、それぞれの幅（Ｗ１，Ｗ２）および長さ（Ｌ１）が互いに等しくされており、これによって、それぞれをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量が互いに等しくなるように設定されている。

第２部分42は、第１部分41に接続されており、導波領域全体で高周波信号がＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードで伝播可能な１つの導波路が構成されている。すなわち、図２にＷ３で示した第２部分42の導波路の幅（側壁用貫通導体群33ａ，33ｂの間隔）は、高周波信号の波長λよりも大きく且つ1.5λ以下に設定されている。第２部分42の導波路の長さ（Ｌ２）は適宜設定される。

第３部分43は、第２の分離壁用貫通導体群35ｂによって、高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂに導波領域が分割されている。すなわち、図２にＷ４で示した第３の導波路43ａの幅（側壁用貫通導体群33ａと第２の分離壁用貫通導体群35ｂとの間隔）およびＷ５で示した第４の導波路43ｂの幅（側壁用貫通導体群33ｂと第２の分離壁用貫通導体群35ｂとの間隔）は、それぞれ高周波信号の波長λの１／２より大きく且つλ以下に設定されている。また、第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂは、それぞれの導波路の幅（Ｗ_４，Ｗ_５）が互い異ならされているとともに、それぞれをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量の差が90°になるように、高周波信号の伝播方向の長さ（Ｌ３）およびそれぞれの導波路の幅（Ｗ４，Ｗ５）が設定されている。

ここで、第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂを通過する高周波信号の位相差が90°になるには、第３の導波路43ａにおける管内波長をλ_３［ｍ］，第４の導波路43ｂにおける管内波長をλ_４［ｍ］，第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂの高周波伝播方向の長さをＬ_３［ｍ］とすると、
L_３=(4|λ_３ ^-１-λ_４ ^-１|)^-１・・・(1)
を満足すればよい。また、管内波長は導波管の幅によって変化するため、高周波信号の周波数をｆ［Ｈｚ］，光速をＣ［ｍ／ｓ］，導波領域の比誘電率をＥr，第３の導波路43ａの幅をＷ_４［ｍ］，第４の導波路43ｂの幅をＷ_５［ｍ］とすると、上記(1)式は次のようになる。

L_３=W_４W_５C|2W_５(4W_４ ^２f^２Er-C^２)^0.5-2W_４(4W_５ ^２f^２Er-C^２)^0.5|^-１・・・(2)
すなわち、上記(2)式を満足するように、第３の導波路43ａの幅Ｗ_４，第４の導波路43ｂの幅Ｗ_５ならびに第３および第４の導波路43ａ，43ｂの高周波伝播方向の長さをＬ_３を設定することにより、第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂを通過する高周波信号の位相差を90°にすることができる。

なお、本例の導波管型高周波線路においては、第３の導波路43ａの幅Ｗ_４は第４の導波路43ｂの幅Ｗ_５よりも小さくされており、第３の導波路43ａにおける管内波長λ_３は第４の導波路43ｂにおける管内波長λ_４よりも大きくされている。すなわち、第３の導波路43ａをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量は、第４の導波路43ｂをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量よりも90°小さく設定されている。

また、第２部分42と第３部分43との間には、下側導体層31と上側導体層（図示せず）とを接続する整合用貫通導体群37が設けられており、第２部分42と第３部分43とのインピーダンス整合および高周波信号の分配比率調整の働きをしている。

第４部分44は、第３部分43に接続されており、導波領域全体で高周波信号がＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードで伝播可能な１つの導波路が構成されている。すなわち、図２にＷ６で示した第４部分44の導波路の幅（側壁用貫通導体群33ａ，33ｂの間隔）は、高周波信号の波長λよりも大きく且つ1.5λ以下に設定されている。また、第４部分44は、ＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する高周波信号の移相量との差が90°になるように、高周波信号の伝播方向の長さ（Ｌ４）および導波路の幅（Ｗ６）が設定されている。なお、第４部分44を通過する高周波信号の移相量は、第３部分43および第５部分45との接続部を通過する際の移相量と第４部分44内を伝播することによる移相量とを含むものであり、ＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量がＴＥ２０モードで通過する高周波信号の移相量よりも90°大きくなるようにされている。

第５部分45は、第４部分44に接続されており、第３の分離壁用貫通導体群35ｃによって、高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第５の導波路45ａおよび第６の導波路45ｂに導波領域が分割されている。すなわち、図２にＷ７，Ｗ８で示した第５および第６の導波路45ａ，45ｂの幅（側壁用貫通導体群33ａ，33ｂと第３の分離壁用貫通導体群35ｃとの間隔）は、高周波信号の波長λの１／２より大きく且つλ以下に設定されている。また、第５および第６の導波路45ａ，45ｂは、それぞれの幅（Ｗ７，Ｗ８）および長さ（Ｌ５）が互いに等しくされており、これによって、それぞれをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量が互いに等しくなるように設定されている。

次に、このような構成を備える本例の導波管型高周波線路の動作について説明する。外部回路から第５の導波路45ａに入力された高周波信号は、第４部分44をＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードの両方で伝播して、第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂに入力される。このとき、第４部分44は、ＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する高周波信号の移相量との差が90°に設定されているので、第３の導波路43ａに入力される高周波信号と第４の導波路43ｂに入力される高周波信号との位相差は約90°になる。すなわち、第３の導波路43ａに入力される高周波信号の位相は、第４の導波路43ｂに入力される高周波信号の位相よりも90°遅れている。また、第３の導波路43ａに入力される高周波信号の振幅と第４の導波路43ｂに入力される高周波信号の振幅が等しくなるように、側壁用貫通導体群33ａ，33ｂの位置が微調整されている。なお、第５の導波路45ａから第４部分44に入力された高周波信号は、ＴＥ１０モードとＴＥ２０モードとが打ち消し合うことによって第６の導波路45ｂには殆ど出力されない。

第４部分44から第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂに入力された高周波信号は、第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂをＴＥ１０モードで伝播して、それぞれ第２部分42に入力される。このとき、第３の導波路43ａをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量は、第４の導波路43ｂをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量よりも90°小さく設定されていることから、第３の導波路43ａから第２部分42へ出力される高周波信号の位相と、第４の導波路43ｂから第２部分42へ出力される高周波信号の位相とは、互いに180°異なるものになる。このようにして、互いに振幅が等しく位相が180°異なる高周波信号が第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂから第２部分42へ入力される。

入力された高周波信号はＴＥ２０モードで第２部分42を伝播して、そのまま第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂに入力される。よって、第１の導波路41ａに入力される高周波信号と第２の導波路41ｂに入力される高周波信号とは、互いに振幅が等しく位相が180°異なるものになる。

入力された高周波信号は、第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂをそれぞれＴＥ１０モードで伝播して、第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂから外部へ出力される。このとき、第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂは、それぞれをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量が互いに等しくなるように設定されているため、第１および第２の導波路41ａ，41ｂから出力される一対の高周波信号は、互いに振幅が等しく位相が180°異なる差動信号となる。

このようにして、本例の導波管型高周波線路によれば、第５の導波路45ａに入力された高周波信号を一対の差動信号に変換して第１および第２の導波路41ａ，41ｂから出力することができる。また、第１および第２の導波路41ａ，41ｂに差動信号を入力すると、上述したプロセスと逆のプロセスによって、第５の導波路45ａから高周波信号を出力することができる。

外部回路から第６の導波路45ｂに高周波信号が入力された場合には、第４部分44を経て第３の導波路43ａに入力される高周波信号は、第４の導波路43ｂに入力される高周波信号よりも位相が90°進んだものとなる。第３の導波路43ａをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量は、第４の導波路43ｂをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量よりも90°小さく設定されていることから、第３の導波路43ａから第２部分42へ出力される高周波信号は、第４の導波路43ｂから第２部分42へ出力される高周波信号と位相の等しい信号になる。第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂから入力された位相および振幅の等しい高周波信号は、第２部分42をＴＥ１０モードで伝播して、そのまま第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂに入力される。よって、第１の導波路41ａに入力される高周波信号と第２の導波路41ｂに入力される高周波信号とは、互いに同相同振幅の信号になる。第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂは、それぞれをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量が互いに等しくなるように設定されているため、第１および第２の導波路41ａ，41ｂから出力される一対の高周波信号も、互いに同相同振幅の信号となる。

このようにして、本例の導波管型高周波線路によれば、第６の導波路45ｂに入力された高周波信号を一対の同相同振幅の信号に変換して第１および第２の導波路41ａ，41ｂから出力することができる。また、外部から第１および第２の導波路41ａ，41ｂに同相同振幅の高周波信号を入力すると、上述したプロセスと逆のプロセスによって、第６の導波路45ｂから高周波信号を出力することができる。

さらに、外部から第１および第２の導波路41ａ，41ｂに入力される信号の位相差φが、０＜φ＜180°の場合には、高周波信号が第２部分42をＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードの両方で伝播して、第５の導波路45ａおよび第６の導波路45ｂの両方から高周波信号を出力することができるとともに、第１および第２の導波路41ａ，41ｂに入力される信号の位相差を変化させることにより、第５の導波路45ａおよび第６の導波路45ｂから出力される高周波信号の分配比率を変えることができる。

上述したように、本例の導波管型高周波線路によれば、ラットレース回路と同様の種々の機能を備えた導波管型高周波線路を得ることができる。また、ラットレース回路と比較して幅方向の寸法が非常に小さく、ストリップラインやマイクロストリップラインを用いた従来のラットレース回路と比較して高周波領域での伝送損失が非常に小さくなる。このように、小型で高性能の導波管型高周波線路を得ることができる。

また、本例の導波管型高周波線路によれば、第１および第２の導波路41ａ，41ｂの幅が互いに等しく設定されており、第３および第４の導波路43ａ，43ｂは、それぞれをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量の差が90°になるように、それぞれの幅および長さが設定されており、第４部分44は、ＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する高周波信号の移相量との差が90°になるように、幅および長さが設定されており、第５および第６の導波路45ａ，45ｂの幅が互いに等しく設定されていることから、導波領域内の誘電率を部分的に異ならせることなく、各導波路の移相量を設定できるので、製造が容易な導波管型高周波線路を得ることができる。

さらに、上述した構成を備える本例の導波管型高周波線路によれば、周知のテープ多層技術を用いて誘電体基板（図示せず）に導波管型高周波線路を形成することができるので、小型で製造が容易な導波管型高周波線路を得ることができる。

本例の導波管型高周波線路において、誘電体基板の比誘電率は、例えば２〜20程度とされる。誘電体基板の材質としては、高周波信号の伝送を妨げない特性を有するものであれば特に限定するものではなく、ガラスエポキシ等の樹脂を使用することも可能であるが、導波管型高周波線路を形成する際の精度および製造の容易性の点からは誘電体セラミックスを使用することが望ましい。下側導体層31，上側導体層（図示せず）は、良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば、３μｍ〜50μｍ程度とされる。側壁用貫通導体群33ａ，33ｂおよび第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃの繰り返し間隔は、高周波信号の漏洩を防止する観点から、高周波信号の波長の１／２未満であることが必要であり、１／４未満であることが好ましい。側壁用貫通導体群33ａ，33ｂおよび第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃとしてはビアホールやスルーホールを用いることができ、その直径は、例えば0.05ｍｍ〜0.5ｍｍ程度とされる。

本例の導波管型高周波線路は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、ガラス，アルミナ，窒化アルミニウム等を主成分とするセラミック原料粉末に適当な有機溶剤と溶媒とを添加混合して得た泥漿を用いて、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によってセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて側壁用貫通導体群33ａ，33ｂおよび第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃを形成するための貫通孔を形成し、金属粉末に適当なアルミナ・シリカ・マグネシア等の酸化物や有機溶剤等を添加混合してペースト状にしたものを、厚膜印刷法により貫通孔に充填するとともにセラミックグリーンシートの表面に塗布して導体ペースト付きセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られた導体ペースト付きセラミックグリーンシートを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着して積層体を形成する。そして、得られた積層体を、誘電体層がガラスセラミックスの場合は850℃〜1000℃程度、アルミナ質セラミックスの場合は1500℃〜1700℃程度、窒化アルミニウム質セラミックスの場合は1600℃〜1900℃程度のピーク温度で焼成することによって作製される。なお、金属粉末としては、誘電体層がガラスセラミックスの場合は銅，金または銀が、誘電体層がアルミナ質セラミックスまたは窒化アルミニウム質セラミックスの場合にはタングステンまたはモリブデンが好適である。

（変形例）
本発明は前述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。

例えば、前述した実施の形態の例においては、第３の導波路43ａの幅Ｗ_４が第４の導波路43ｂの幅Ｗ_５よりも小さくされて、第３の導波路43ａをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量が、第４の導波路43ｂをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量よりも90°小さくされた例を示したが、これに限定されるものではない。第３の導波路43ａをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量が、第４の導波路43ｂをＴＥ１０モードで通過する高周波信号の移相量よりも90°大きくなるように、第３の導波路43ａの幅Ｗ_４を第４の導波路43ｂの幅Ｗ_５より大きくしても構わない。このような場合には、上述した実施の形態の例の導波管型高周波線路に対して、第５の導波路45ａと第６の導波路45ｂとの関係が逆になる。例えば、第６の導波路45ｂに高周波信号を入力すると第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂから差動信号を出力することができる。

また、前述した実施の形態の例においては、下側の管壁が誘電体基板の下面に配置された下側導体層31で構成され、上側の管壁が誘電体基板の上面に配置された上側導体層で構成され、２つの側壁が２列の側壁用貫通導体群33ａ，33ｂで構成され、第１〜第３の分離壁が第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃで構成された例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、通常の中空の導波管の内部に第１〜第３の分離壁を配置した構成としても構わない。

次に、本発明の導波管型高周波線路の具体例について説明する。

図１および図２に示した導波管型高周波線路の電気特性をシミュレーションした。シミュレーションにおいて、誘電体基板は、比誘電率を9.4とし、厚みを0.15ｍｍとした。側壁用貫通導体群33ａ，33ｂおよび第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃは直径0.1ｍｍのビアホールとした。側壁用貫通導体群33ａ，33ｂおよび第１〜第３の分離壁用貫通導体群35ａ〜35ｃのそれぞれの貫通導体の配列ピッチは、隣接する貫通導体の中心同士の間隔で0.3ｍｍとした。第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂの幅（Ｗ１，Ｗ２）は１.05ｍｍとし、第２部分42の幅（Ｗ３）は1.68ｍｍとし、第３の導波路43ａの幅（Ｗ４）は0.75ｍｍとし、第４の導波路43ｂの幅（Ｗ５）は1.05ｍｍとし、第４部分44の幅（Ｗ６）は1.61ｍｍとし、第５の導波路45ａおよび第６の導波路45ｂの幅（Ｗ７，Ｗ８）は１.05ｍｍとした。第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂの長さ（Ｌ１）は1.69ｍｍとし、第２部分42の長さ（Ｌ２）は1.5ｍｍとし、第３の導波路43ａおよび第４の導波路43ｂの長さ（Ｌ３）は1.54ｍｍとし、第４部分44の長さ（Ｌ４）は1.31ｍｍとし、第５の導波路45ａおよび第６の導波路45ｂの長さ（Ｌ５）は1.04ｍｍとした。

そして、第１の導波路41ａの外側端部をポート１，第２の導波路41ｂの外側端部をポート２，第５の導波路45ａの外側端部をポート３，第６の導波路45ｂの外側端部をポート４とし、ポート３から入力されてポート１およびポート２から出力される信号の位相および振幅を求めた。図３は位相特性を示すグラフであり、横軸は周波数を表し、縦軸は位相を表している。図４は振幅特性を示すグラフであり、横軸は周波数を表し、縦軸は振幅を表している。図３に示すグラフによれば、73ＧＨｚ〜83ＧＨｚ程度の広い周波数範囲において、ポート１からの出力信号とポート２からの出力信号の位相差が略180°になっていることがわかる。また、図４に示すグラフによれば、73ＧＨｚ〜83ＧＨｚ程度の広い周波数範囲において、ポート１からの出力信号の大きさとポート２からの出力信号の大きさとが略等しくになっており、特に77.5ＧＨｚでは完全に一致していることがわかる。

これにより、外部から第５の導波路45ａに高周波信号が入力されると、第１の導波路41ａおよび第２の導波路41ｂから差動信号が出力されることが確認され、本発明の有効性が確認できた。

31：下側導体層
33ａ，33ｂ：側壁用貫通導体群
35ａ：第１の分離壁用貫通導体群
35ｂ：第２の分離壁用貫通導体群
35ｃ：第３の分離壁用貫通導体群
41：第１部分
42：第２部分
43：第３部分
44：第４部分
45：第５部分
41ａ：第１の導波路
41ｂ：第２の導波路
43ａ：第３の導波路
43ｂ：第４の導波路
45ａ：第５の導波路
45ｂ：第６の導波路

Claims

下側の管壁，上側の管壁および２つの側壁で囲まれた導波領域を高周波信号が伝播する導波管型高周波線路であって、
前記２つの側壁の間に前記高周波信号の伝播方向に沿って前記下側の管壁から前記上側の管壁にかけて形成された第１の分離壁によって、前記高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第１および第２の導波路に前記導波領域が分割された第１部分と、
該第１部分に接続された、前記導波領域全体で前記高周波信号がＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードで伝播可能な１つの導波路が構成された第２部分と、
該第２部分に接続された、前記２つの側壁の間に前記高周波信号の伝播方向に沿って前記下側の管壁から前記上側の管壁にかけて形成された第２の分離壁によって、前記高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第３および第４の導波路に前記導波領域が分割された第３部分と、
該第３部分に接続された、前記導波領域全体で前記高周波信号がＴＥ１０モードおよびＴＥ２０モードで伝播可能な１つの導波路が構成された第４部分と、
該第４部分に接続された、前記２つの側壁の間に前記高周波信号の伝播方向に沿って前記下側の管壁から前記上側の管壁にかけて形成された第３の分離壁によって、前記高周波信号がＴＥ１０モードで伝播可能な第５および第６の導波路に前記導波領域が分割された第５部分とで構成されており、
前記第１および第２の導波路は、それぞれをＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量が互いに等しく設定されており、
前記第３および第４の導波路は、それぞれをＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量の差が90°に設定されており、
前記第４部分は、ＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する前記高周波信号の移相量との差が90°に設定されていることを特徴とする導波管型高周波線路。
前記第１および第２の導波路は、前記側壁と前記第１の分離壁との間隔が互いに等しく設定されており、
前記第３および第４の導波路は、前記側壁と前記第２の分離壁との間隔が互い異なっているとともに、それぞれをＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量の差が90°になるように、前記高周波信号の伝播方向の長さおよびそれぞれの前記側壁と前記第２の分離壁との間隔が設定されており、
前記第４部分は、ＴＥ１０モードで通過する前記高周波信号の移相量とＴＥ２０モードで通過する前記高周波信号の移相量との差が90°になるように、前記高周波信号の伝播方向の長さおよび前記２つの側壁の間隔が設定されており、
前記第５および第６の導波路は、前記側壁と前記第３の分離壁との間隔が互いに等しく設定されていることを特徴とする請求項１に記載の導波管型高周波線路。
誘電体基板と、
該誘電体基板の下面に配置されて前記下側の管壁として機能する下側導体層と、
前記誘電体基板の上面に配置されて前記上側の管壁として機能する上側導体層と、
前記高周波信号の伝播方向に前記高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で前記下側導体層および前記上側導体層を電気的に接続するように配置されて前記２つの側壁として機能する２列の側壁用貫通導体群と
該２列の側壁用貫通導体群の間に前記高周波信号の伝播方向に前記高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で前記下側導体層および前記上側導体層を電気的に接続するように配置されて前記第１〜第３の分離壁として機能する第１〜第３の分離壁用貫通導体群とを備えることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導波管型高周波線路。