JP2015133580A - plane transmission line waveguide converter - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plane transmission line waveguide converter capable of outputting a signal propagating in a plane line to a waveguide with low loss without being affected by an electromagnetic wave leaking outside the waveguide.SOLUTION: A plane transmission line waveguide converter comprises: a multilayer substrate 2 on which a plane transmission line 21 for propagating a high frequency signal is created; and a waveguide 3 created by processing a metal frame 10. A probe 22 projecting inside the waveguide 3 to couple with an electromagnetic field inside the waveguide 3 is formed on the plane transmission line 21. A metal thin film 24 is formed on a side face along the probe 22 of the multilayer substrate 2. The probe 22 is inserted in parallel with a waveguide 3's E plane 3E perpendicular to its H plane 3H. When the multilayer substrate 2 is fitted to the waveguide 3, an electromagnetic wave leaking from a gap 14 formed between the metal frame 10 and a side face 23 along the probe 22 is reflected or intercepted by the metal thin film 24 to be prohibited from leaking in a dielectric layer 2a. Thereby, a signal propagating in the plane transmission line 21 is output to the waveguide with low loss.

Description

本発明は、平面伝送線路を伝搬する電磁波の伝搬モードと、導波管内部を伝搬する電磁波の伝搬モードとを相互に変換する平面伝送線路導波管変換器に関するものである。   The present invention relates to a planar transmission line waveguide converter that mutually converts a propagation mode of an electromagnetic wave propagating through a planar transmission line and a propagation mode of an electromagnetic wave propagating inside the waveguide.

従来から、例えばミリ波レーダ用アンテナ等の導波管給電方式の平面アンテナを実現するため、平面伝送線路を伝搬する電磁波の伝搬モードを、導波管内部を伝搬する電磁波の伝搬モードに変換する平面伝送線路導波管変換器が用いられている。平面伝送線路導波管変換器の具体例として、特許文献1には、多層基板表面に設けられた導波管プローブパターンと、導波管空洞部の周辺に十分に狭い間隔で形成されたスルーホールと、を有するマイクロストリップ線路−導波管変換器が記載されている。   Conventionally, in order to realize a waveguide-fed planar antenna such as a millimeter wave radar antenna, the propagation mode of the electromagnetic wave propagating through the planar transmission line is converted to the propagation mode of the electromagnetic wave propagating inside the waveguide. Planar transmission line waveguide converters are used. As a specific example of a planar transmission line waveguide converter, Patent Document 1 discloses a waveguide probe pattern provided on the surface of a multilayer substrate and a through formed at a sufficiently narrow interval around the waveguide cavity. A microstrip line-waveguide converter having a hole is described.

特許文献1に記載されたマイクロストリップ線路−導波管変換器では、導波管プローブパターン周辺の導波管の管壁に相当する位置に、貫通スルーホールを多数形成している。具体的に、スルーホールは、高周波信号の波長に対して十分に狭い間隔で形成され、導波管内部から、高周波基板以外の多層基板へ、電磁波が漏えいすることを抑制している。   In the microstrip line-waveguide converter described in Patent Document 1, many through-through holes are formed at positions corresponding to the tube wall of the waveguide around the waveguide probe pattern. Specifically, the through holes are formed at sufficiently narrow intervals with respect to the wavelength of the high-frequency signal, and suppress leakage of electromagnetic waves from the inside of the waveguide to the multilayer substrate other than the high-frequency substrate.

また、特許文献1に記載されたマイクロストリップ線路−導波管変換器では、マイクロストリップ線路の周囲にも、同様なスルーホールが多数形成されている。これにより、マイクロストリップ線路を上側筐体のシールド溝とともに保護・シールドし、マイクロストリップ線路から外部への不要な放射や、不要な共振を抑制するようになっている(特許文献2の段落0004参照)。   Further, in the microstrip line-waveguide converter described in Patent Document 1, many similar through holes are formed around the microstrip line. As a result, the microstrip line is protected and shielded together with the shield groove of the upper housing, and unnecessary radiation from the microstrip line to the outside and unnecessary resonance are suppressed (see paragraph 0004 of Patent Document 2). ).

また、特許文献3には、導波管のH面の中央の位置でH面に垂直な面により2分割された第1及び第2の導波管本体部が、プリント基板を保持した状態で接合されている導波管マイクロストリップ変換器が記載されている。   In Patent Document 3, the first and second waveguide main bodies divided into two by a plane perpendicular to the H plane at the center position of the H plane of the waveguide hold the printed circuit board. A bonded waveguide microstrip transducer is described.

特開2004−320460号公報JP 2004-320460 A 特開2011−120155号公報JP 2011-120155 A 特開2003−318613号公報JP 2003-318613 A

特許文献1に記載されたマイクロストリップ線路−導波管変換器では、波長に対して十分に狭い間隔でスルーホールを設置しても、加工の制約上、間隔を狭くすることには限界がある。このため、ミリ波帯などの波長が短い高周波信号では、電波がスルーホール間を通り抜けて多層基板内部に漏れだしてしまうという問題がある。また、特許文献3に記載された導波管マイクロストリップ変換器では、多層基板をプリント基板として用いた場合、導波管と基板側面の隙間を通じて、電磁波が多層基板内部に周りこんでしまうという問題がある。つまり、従来の平面伝送線路導波管変換器では、多層基板内部に漏洩する電磁波の影響によって不要な共振や損失が起きてしてしまうという問題がある。   In the microstrip line-waveguide converter described in Patent Document 1, even if through holes are installed at a sufficiently narrow interval with respect to the wavelength, there is a limit to reducing the interval due to processing restrictions. . For this reason, in the case of a high-frequency signal having a short wavelength such as a millimeter wave band, there is a problem that the radio wave passes through the through holes and leaks into the multilayer substrate. In addition, in the waveguide microstrip converter described in Patent Document 3, when a multilayer substrate is used as a printed circuit board, electromagnetic waves enter the multilayer substrate through a gap between the waveguide and the side surface of the substrate. There is. That is, in the conventional planar transmission line waveguide converter, there is a problem that unnecessary resonance and loss occur due to the influence of electromagnetic waves leaking into the multilayer substrate.

本発明の目的は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、多層基板内部に漏洩する電磁波の影響を受けることなく、低損失で平面線路を伝搬する信号を導波管に出力することが可能な平面伝送線路導波管変換器を提供することを目的とする。   The object of the present invention has been made in view of the above-described problems, and can output a signal propagating through a planar line to a waveguide with low loss without being affected by electromagnetic waves leaking into the multilayer substrate. An object is to provide a possible planar transmission line waveguide converter.

(第1の態様)
本発明の第1の態様に係る平面伝送線路導波管変換器は、高周波信号を伝搬する平面伝送線路が作製された多層基板と、金属筺体を加工して作製された前記導波管と、を備え、前記平面伝送線路には、前記導波管内部に突出して該導波管内部の電磁界と結合するプローブが形成され、前記多層基板は、前記プローブに沿った側面に金属薄膜が形成されていることを特徴とする。
(First aspect)
The planar transmission line waveguide converter according to the first aspect of the present invention includes a multilayer substrate on which a planar transmission line for propagating a high-frequency signal is fabricated, the waveguide fabricated by processing a metal casing, The planar transmission line is formed with a probe that protrudes into the waveguide and couples with the electromagnetic field inside the waveguide, and the multilayer substrate has a metal thin film formed on a side surface along the probe. It is characterized by being.

上記第1の態様によれば、例えば、多層基板を導波管に組み付けた時に、金属筐体と多層基板との間に形成される隙間から漏洩する電磁波が、プローブに沿った多層基板の側面に形成された金属薄膜で反射または遮断され、多層基板内部へ漏えいすることがないため、低損失で平面線路を伝搬する信号を導波管に出力することができる。   According to the first aspect, for example, when the multilayer substrate is assembled to the waveguide, the electromagnetic wave leaking from the gap formed between the metal housing and the multilayer substrate causes the side surface of the multilayer substrate along the probe. Since it is reflected or cut off by the metal thin film formed on the substrate and does not leak into the multilayer substrate, a signal propagating through the planar line with low loss can be output to the waveguide.

(第2の態様)
本発明の第2の態様に係る平面伝送線路導波管変換器は、前記プローブが、前記導波管のH面に対して垂直なE面と平行に挿入されていることを特徴とする。
(Second aspect)
The planar transmission line waveguide converter according to the second aspect of the present invention is characterized in that the probe is inserted in parallel with an E plane perpendicular to the H plane of the waveguide.

上記第2の態様によれば、プローブがE面と平行に挿入されるので、多層基板の基板面と平行に導波管を形成することができる。したがって、上記第2の態様によれば、多層基板の基板面に対して垂直に導波管を形成した場合に比べて、多層基板に実装する回路設計の自由度を高めることができ、結果として、当該変換器の簡易化、小型化を図ることができる。さらに、多層基板の基板面と平行に導波管を形成するため、金属筺体の削りだしの観点から、容易に導波管の形状を加工することができる。   According to the second aspect, since the probe is inserted in parallel with the E surface, the waveguide can be formed in parallel with the substrate surface of the multilayer substrate. Therefore, according to the second aspect, the degree of freedom in circuit design to be mounted on the multilayer substrate can be increased as compared with the case where the waveguide is formed perpendicular to the substrate surface of the multilayer substrate. Thus, the converter can be simplified and downsized. Furthermore, since the waveguide is formed in parallel with the substrate surface of the multilayer substrate, the shape of the waveguide can be easily processed from the viewpoint of cutting out the metal casing.

(第3の態様)
本発明の第3の態様に係る平面伝送線路導波管変換器は、前記多層基板にはグラウンド層が形成されており、前記金属薄膜は、前記多層基板の前記プローブに沿った側面から該プローブを囲むように前記高周波用基板の表面に亘って一体形成され、該高周波用基板の表面に設けられたスルーホールを介して前記グラウンド層と電気的に接続されていることを特徴とする。
(Third aspect)
In the planar transmission line waveguide converter according to the third aspect of the present invention, a ground layer is formed on the multilayer substrate, and the metal thin film is formed from the side surface of the multilayer substrate along the probe. And is integrally formed over the surface of the high-frequency substrate and is electrically connected to the ground layer through a through hole provided on the surface of the high-frequency substrate.

上記第3の態様によれば、多層基板両側面から高周波用基板に亘って形成された金属薄膜が、スルーホールを介して、多層基板に形成されているグラウンド層に物理的につながっているため、スルーホールのグラウンド効果をより強固にし、多層基板とスルーホール、グラウンド層とで形成される疑似導波管の遮断効果をより強固にすることができる。これにより、多層基板内部に漏えいする電磁波をより効果的に抑制することができ、低損失で平面線路を伝搬する信号を導波管に出力することができる。   According to the third aspect, the metal thin film formed from both sides of the multilayer substrate to the high frequency substrate is physically connected to the ground layer formed on the multilayer substrate through the through hole. The ground effect of the through hole can be further strengthened, and the blocking effect of the pseudo waveguide formed by the multilayer substrate, the through hole, and the ground layer can be further strengthened. Thereby, the electromagnetic wave leaking into the multilayer substrate can be more effectively suppressed, and a signal propagating through the planar line with low loss can be output to the waveguide.

本発明によれば、低損失で平面線路を伝搬する信号を導波管に出力することができる。   According to the present invention, a signal propagating through a planar line with low loss can be output to a waveguide.

本発明が適用された平面伝送線路導波管変換器について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the planar transmission line waveguide converter to which this invention was applied. 多層基板の積層構造について説明するための図であるIt is a figure for demonstrating the laminated structure of a multilayer substrate. 本発明が適用された平面伝送線路導波管変換器の多層基板と、比較例に係る平面伝送線路導波管変換器の多層基板とについて説明するための図である。It is a figure for demonstrating the multilayer substrate of the planar transmission line waveguide converter to which this invention was applied, and the multilayer substrate of the planar transmission line waveguide converter which concerns on a comparative example. 本発明が適用された平面伝送線路導波管変換器の断面図について説明するための図である。It is a figure for demonstrating about sectional drawing of the planar transmission line waveguide converter to which this invention was applied. 本発明が適用された平面伝送線路導波管変換器の電界強度と、比較例に係る平面伝送線路導波管変換器の電界強度とを示す図である。It is a figure which shows the electric field strength of the planar transmission line waveguide converter to which this invention was applied, and the electric field strength of the planar transmission line waveguide converter which concerns on a comparative example. 本実施形態に係るフィルタと比較例に係るフィルタとの周波数特性について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the frequency characteristic of the filter which concerns on this embodiment, and the filter which concerns on a comparative example.

本発明を実施するための形態(以下、本実施形態という。)について具体例を示して説明する。本実施形態は、平面伝送線路を伝搬する電磁波の伝搬モードと、導波管内部を伝搬する電磁波の伝搬モードとを相互に変換する平面伝送線路導波管変換器に関する。このような平面伝送線路導波管変換器の具体例として、図1に示すような、平面伝送線路導波管変換器1の構成について説明する。   A mode for carrying out the present invention (hereinafter referred to as the present embodiment) will be described with a specific example. The present embodiment relates to a planar transmission line waveguide converter that mutually converts a propagation mode of electromagnetic waves propagating through a planar transmission line and a propagation mode of electromagnetic waves propagating inside the waveguide. As a specific example of such a planar transmission line waveguide converter, a configuration of a planar transmission line waveguide converter 1 as shown in FIG. 1 will be described.

(1)全体構成
図1(A)は平面伝送線路導波管変換器1の概略を示す斜視図である。平面伝送線路導波管変換器1は、図1(A)に示すように、高周波信号を伝搬する平面伝送線路21が作製された高周波用基板20と、多層基板2と、金属筺体10を加工して作製された導波管3とを備える。
(1) Overall Configuration FIG. 1A is a perspective view showing an outline of a planar transmission line waveguide converter 1. As shown in FIG. 1A, the planar transmission line waveguide converter 1 processes a high-frequency substrate 20 on which a planar transmission line 21 for propagating a high-frequency signal, a multilayer substrate 2, and a metal housing 10 are processed. And a waveguide 3 manufactured as described above.

図1(B)及び図1(C)は、平面伝送線路導波管変換器1を、多層基板2と同一の平面で切断したときに現れる断面形状を示す図である。   FIG. 1B and FIG. 1C are diagrams showing a cross-sectional shape that appears when the planar transmission line waveguide converter 1 is cut along the same plane as the multilayer substrate 2.

導波管3は、図1(B)に示すように、金属筐体10の側面11を削り出すことにより形成された空洞である。具体的には、導波管3は、当該導波管3に発生する電界と平行なE面3Eと、電界に対して垂直なH面3Hによって決まる方形形状の導波管である。このような形状からなる導波管3は、後述する平面伝送線路21を伝搬する高周波信号の伝搬モードを変換して開口3Cから外部に放出する送信用アンテナまでの導波路として機能する。あるいは、導波管3は、開口3Cから導入した電磁波の伝搬モードを変換して平面伝送線路21に伝搬する受信用アンテナからの導波路として機能する。   As shown in FIG. 1B, the waveguide 3 is a cavity formed by cutting out the side surface 11 of the metal housing 10. Specifically, the waveguide 3 is a rectangular waveguide determined by an E plane 3E parallel to the electric field generated in the waveguide 3 and an H plane 3H perpendicular to the electric field. The waveguide 3 having such a shape functions as a waveguide from the opening 3 </ b> C to the transmitting antenna that converts the propagation mode of a high-frequency signal propagating through the planar transmission line 21 described later. Alternatively, the waveguide 3 functions as a waveguide from the receiving antenna that converts the propagation mode of the electromagnetic wave introduced from the opening 3 </ b> C and propagates to the planar transmission line 21.

また、金属筐体10には、例えば図1(A)に示すように、導波管3と平行した位置に多層基板2を設置する基板設置面12が形成されている。また、金属筐体10には、基板設置面12に対して垂直な側面13の一部に、導波管3内部へ突出した空孔13cが形成されている。   Further, for example, as shown in FIG. 1A, the metal housing 10 has a substrate installation surface 12 on which the multilayer substrate 2 is installed at a position parallel to the waveguide 3. Further, the metal housing 10 is formed with a hole 13 c that protrudes into the waveguide 3 in a part of the side surface 13 perpendicular to the substrate installation surface 12.

多層基板2は、図1に示すように基板設置面12に設置される基板である。また、多層基板2は、図2(A)に示すような、誘電体層2aがグラウンド層2b、2cに挟まれたような多層構造を有する。なお、多層基板2は、例えば図2(B)に示すように、金属層201、誘電体層202、金属層203、誘電体層204、金属層205、誘電体層206、金属層207の順に各層を積層した構造、あるいは図2(C)に示すように、金属層211、誘電体層212、金属層213、誘電体層214、金属層215の順に各層を積層した構造であってもよい。   The multilayer substrate 2 is a substrate installed on the substrate installation surface 12 as shown in FIG. The multilayer substrate 2 has a multilayer structure in which a dielectric layer 2a is sandwiched between ground layers 2b and 2c as shown in FIG. The multilayer substrate 2 includes, for example, a metal layer 201, a dielectric layer 202, a metal layer 203, a dielectric layer 204, a metal layer 205, a dielectric layer 206, and a metal layer 207 in this order, as shown in FIG. A structure in which each layer is stacked, or a structure in which each layer is stacked in the order of a metal layer 211, a dielectric layer 212, a metal layer 213, a dielectric layer 214, and a metal layer 215 as shown in FIG. .

また、高周波用基板20は、図2(A)乃至図2(C)に示すように多層基板2の表面に配置され、当該高周波用基板20の表面20aに積層された金属層からなる平面伝送線路21とから構成される。また、平面伝送線路21には、図1(B)及び図1(C)に示すように、金属筐体10に形成された空孔13Cを介して導波管3内部に突出した位置に配置されるプローブ22が形成されている。   Further, the high frequency substrate 20 is arranged on the surface of the multilayer substrate 2 as shown in FIGS. 2A to 2C, and is a planar transmission made of a metal layer laminated on the surface 20a of the high frequency substrate 20. The track 21 is configured. Further, as shown in FIGS. 1B and 1C, the planar transmission line 21 is disposed at a position protruding into the waveguide 3 through a hole 13 </ b> C formed in the metal housing 10. A probe 22 is formed.

このような空孔13cを介して導波管3内部に突出した位置にプローブ22が配置される。このような配置により、プローブ22は、導波管3への平面伝送線路21の挿入向きが、H面に対して垂直かつE面と平行に挿入され、導波管3内部の電磁界と結合する。   The probe 22 is arranged at a position protruding into the waveguide 3 through such a hole 13c. With this arrangement, the probe 22 is inserted into the waveguide 3 so that the plane transmission line 21 is inserted in the direction perpendicular to the H plane and parallel to the E plane, and coupled to the electromagnetic field inside the waveguide 3. To do.

以上のような構成からなる平面伝送線路導波管変換器1において、空孔13cを介して導波管3内部に平面伝送線路21を挿入した時、つまり多層基板2を導波管3に組み付けた時に、図1(C)に示すように空孔13cの側面13c1と、プローブ22に沿った多層基板2の側面23との間に隙間14が生じるため、当該隙間14から電磁波が漏洩することとなる。   In the planar transmission line waveguide converter 1 configured as described above, when the planar transmission line 21 is inserted into the waveguide 3 through the hole 13c, that is, the multilayer substrate 2 is assembled to the waveguide 3. 1C, a gap 14 is formed between the side surface 13c1 of the hole 13c and the side surface 23 of the multilayer board 2 along the probe 22, as shown in FIG. It becomes.

本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器1では、漏洩した電磁波が多層基板2の内部に入り込まないようにするため、図3(A)に示すように、多層基板2におけるプローブ22に沿った側面23に金属薄膜24が形成される。具体的に、金属薄膜24は、図3(A)に示すように平面伝送線路21に対して垂直な側面23から、プローブ22を囲むようにして高周波用基板20の表面20aに亘ってメッキ処理を施すことで一体形成された薄膜である。また、金属薄膜24は、高周波用基板20に例えば4つ設けられたスルーホール25を介して、図2(A)に示した多層基板2のグラウンド層2b及びグラウンド層2bの少なくとも一方に電気的に接続されている。なお、図3(A)では、多層基板2および高周波用基板20の両方の側面に金属薄膜24が設けられているが、金属薄膜24は少なくとも多層基板2の側面23に設けられていればよい。   In the planar transmission line waveguide converter 1 according to the present embodiment, in order to prevent the leaked electromagnetic waves from entering the multilayer substrate 2, as shown in FIG. A metal thin film 24 is formed on the side surface 23 along. Specifically, the metal thin film 24 is plated over the surface 20a of the high frequency substrate 20 from the side surface 23 perpendicular to the planar transmission line 21 so as to surround the probe 22 as shown in FIG. Thus, the thin film is integrally formed. Further, the metal thin film 24 is electrically connected to at least one of the ground layer 2b and the ground layer 2b of the multilayer substrate 2 shown in FIG. 2A through four through holes 25 provided in the high frequency substrate 20, for example. It is connected to the. In FIG. 3A, the metal thin film 24 is provided on both side surfaces of the multilayer substrate 2 and the high-frequency substrate 20, but the metal thin film 24 may be provided on at least the side surface 23 of the multilayer substrate 2. .

このようにしてプローブ22に沿った側面23に金属薄膜24を形成することにより、多層基板2を導波管3に組み付けた時に金属筐体10の側面13c1とプローブ22に沿った側面23との間に形成される隙間14から漏洩する電磁波が、金属薄膜24に反射または遮断される。つまり、隙間14から漏洩する電磁波が、多層基板2へ漏えいするのを防ぐことによって、低損失で平面線路を伝搬する信号を導波管3に出力することができる。   By forming the metal thin film 24 on the side surface 23 along the probe 22 in this way, the side surface 13c1 of the metal housing 10 and the side surface 23 along the probe 22 when the multilayer substrate 2 is assembled to the waveguide 3 are formed. Electromagnetic waves leaking from the gaps 14 formed therebetween are reflected or blocked by the metal thin film 24. That is, by preventing the electromagnetic wave leaking from the gap 14 from leaking to the multilayer substrate 2, a signal propagating through the planar line with low loss can be output to the waveguide 3.

また、多層基板2の側面23から高周波用基板20の表面20aに亘って形成された金属薄膜24が、スルーホール25を介して、多層基板2に形成されているグラウンド層2b、2cに物理的につながっていることにより、スルーホール25のグラウンド効果をより強固にし、多層基板2とスルーホール25、グラウンド層2b、2cとで形成される疑似導波管の遮断効果をより強固にすることができる。このため、効果的に多層基板2への当該電磁波の漏洩を抑制することができ、低損失で平面伝送線路21を伝搬する信号を導波管に出力することができる。なお、図3(A)に示すように、プローブ22の導波管3内に配置される部分26には、金属薄膜24を設けないことが、結合効率を低下させない観点から望ましい。   Further, the metal thin film 24 formed from the side surface 23 of the multilayer substrate 2 to the surface 20a of the high frequency substrate 20 is physically applied to the ground layers 2b and 2c formed on the multilayer substrate 2 through the through holes 25. As a result, the ground effect of the through hole 25 is further strengthened, and the blocking effect of the pseudo waveguide formed by the multilayer substrate 2, the through hole 25, and the ground layers 2b and 2c is further strengthened. it can. For this reason, leakage of the electromagnetic wave to the multilayer substrate 2 can be effectively suppressed, and a signal propagating through the planar transmission line 21 with low loss can be output to the waveguide. As shown in FIG. 3A, it is desirable not to provide the metal thin film 24 in the portion 26 disposed in the waveguide 3 of the probe 22 from the viewpoint of not reducing the coupling efficiency.

(2)本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器の評価
本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器1の伝送特性を評価する比較対象として、金属薄膜24が形成された多層基板2に代えて、図3(B)に示すような、側面41に金属薄膜が形成されていない多層基板4を備える平面伝送線路導波管変換器40を用いる。
(2) Evaluation of planar transmission line waveguide converter according to this embodiment As a comparison target for evaluating the transmission characteristics of the planar transmission line waveguide converter 1 according to this embodiment, a multilayer in which a metal thin film 24 is formed Instead of the substrate 2, a planar transmission line waveguide converter 40 including a multilayer substrate 4 in which a metal thin film is not formed on the side surface 41 as shown in FIG. 3B is used.

まず、図4のような断面図から見たときの本実施形態の平面伝送線路導波管変換器1及び比較例に係る平面伝送線路導波管変換器40の電界強度分布について評価する。図4は、導波管3の電磁波進行方向に対して垂直な方向に、多層基板2を切断したときに現れる断面図を示し、図5(A)は本実施形態の平面伝送線路導波管変換器1の電界強度分布を模式的に示し、図5(B)は比較例に係る平面伝送線路導波管変換器40の電界強度分布を模式的に示している。なお、図5(A)及び図5(B)では、電界の強い部分を密度の高いドットで表現し、電界の弱い部分を密度の低いドットで表現している。   First, the electric field strength distribution of the planar transmission line waveguide converter 1 of this embodiment and the planar transmission line waveguide converter 40 according to the comparative example when viewed from a cross-sectional view as shown in FIG. 4 is evaluated. FIG. 4 shows a cross-sectional view that appears when the multilayer substrate 2 is cut in a direction perpendicular to the electromagnetic wave traveling direction of the waveguide 3, and FIG. 5A shows the planar transmission line waveguide of this embodiment. The electric field strength distribution of the converter 1 is schematically shown, and FIG. 5B schematically shows the electric field strength distribution of the planar transmission line waveguide converter 40 according to the comparative example. Note that in FIGS. 5A and 5B, a portion where the electric field is strong is expressed by a high-density dot, and a portion where the electric field is weak is expressed by a low-density dot.

図5(A)と図5(B)とから明らかなように、比較例に係る平面伝送線路導波管変換器40では図5(B)に示すように誘電体層2aの内部に電界が存在、つまり、電磁波が漏えいしているのに対して、本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器1は、誘電体層2aの内部への電磁波の漏えいを抑制している。このような電界強度の違いから明らかなように、本実施形態の平面伝送線路導波管変換器1は、多層基板2を導波管3に組み付けた時に、金属筐体10の側面13c1とプローブ22に沿った側面23との間に形成される隙間14から漏洩する電磁波が、金属薄膜24に反射または遮断されるため、誘電体層2aの内部に漏えいすることがない。   As is clear from FIGS. 5A and 5B, in the planar transmission line waveguide converter 40 according to the comparative example, an electric field is generated inside the dielectric layer 2a as shown in FIG. 5B. While the presence, that is, electromagnetic waves are leaking, the planar transmission line waveguide converter 1 according to the present embodiment suppresses the leakage of electromagnetic waves into the dielectric layer 2a. As is apparent from the difference in electric field strength, the planar transmission line waveguide converter 1 according to the present embodiment has the side surface 13c1 of the metal housing 10 and the probe when the multilayer substrate 2 is assembled to the waveguide 3. Electromagnetic waves leaking from the gaps 14 formed between the side surfaces 23 along 22 are reflected or blocked by the metal thin film 24, so that they do not leak into the dielectric layer 2a.

次に、本実施形態の平面伝送線路導波管変換器及び比較例に係る平面伝送線路導波管変換器の通過特性について図6を参照して評価する。   Next, the pass characteristics of the planar transmission line waveguide converter according to this embodiment and the planar transmission line waveguide converter according to the comparative example are evaluated with reference to FIG.

図6(A)は、横軸を信号の伝送周波数とし、縦軸に平面伝送線路21と導波管3との間の通過利得を示したシミュレーション結果である。また、図6(B)は、横軸を信号の伝送周波数とし、縦軸に平面伝送線路21と導波管3との間の通過利得を示した実測結果である。ここで、図6(A)及び図6(B)では、本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器の周波数特性を実線で示し、比較例に係る平面伝送線路導波管変換器の周波数特性を破線で示している。   FIG. 6A shows a simulation result in which the horizontal axis represents the signal transmission frequency and the vertical axis represents the pass gain between the planar transmission line 21 and the waveguide 3. FIG. 6B shows the actual measurement result in which the horizontal axis represents the signal transmission frequency and the vertical axis represents the pass gain between the planar transmission line 21 and the waveguide 3. Here, in FIG. 6 (A) and FIG. 6 (B), the frequency characteristics of the planar transmission line waveguide converter according to the present embodiment are shown by solid lines, and the planar transmission line waveguide converter according to the comparative example is shown. The frequency characteristic is indicated by a broken line.

図6(A)及び図6(B)とから明らかなように、本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器は、全周波数帯域に亘って、比較例に係る平面伝送線路導波管変換器に比べて通過利得が高い結果となっている。これは、図5の結果から明らかなように、本実施形態の平面伝送線路導波管変換器1において、多層基板2を導波管3に組み付けた時に、上述した図1(C)に示したような、側面13c1と側面23との間に形成される隙間14から誘電体層2aへ漏洩する電磁波が金属薄膜24に反射または遮断されるため、誘電体層2aへ漏洩する電磁波が消え、その分通過利得が上がっているからである。   As is clear from FIGS. 6A and 6B, the planar transmission line waveguide converter according to this embodiment is a planar transmission line waveguide according to a comparative example over the entire frequency band. As a result, the pass gain is higher than that of the converter. As is apparent from the results of FIG. 5, when the multilayer substrate 2 is assembled to the waveguide 3 in the planar transmission line waveguide converter 1 of the present embodiment, this is shown in FIG. Since electromagnetic waves leaking to the dielectric layer 2a from the gap 14 formed between the side surface 13c1 and the side surface 23 are reflected or blocked by the metal thin film 24, the electromagnetic waves leaking to the dielectric layer 2a disappear, This is because the passage gain is increased accordingly.

(3)効果
以上のように、本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器1は、多層基板2を導波管3に組み付けた時に、上述した図1(C)に示したような、側面13c1と側面23との間に形成される隙間14から漏洩する電磁波が、プローブ22に沿った側面23に形成された金属薄膜24に反射または遮断され、誘電体層2aに漏えいすることがないため、低損失で平面伝送線路21を伝搬する信号を導波管3に出力することができる。
(3) Effect As described above, the planar transmission line waveguide converter 1 according to the present embodiment is as shown in FIG. 1C described above when the multilayer substrate 2 is assembled to the waveguide 3. Electromagnetic waves leaking from the gap 14 formed between the side surface 13c1 and the side surface 23 may be reflected or blocked by the metal thin film 24 formed on the side surface 23 along the probe 22 and leak to the dielectric layer 2a. Therefore, a signal propagating through the planar transmission line 21 with low loss can be output to the waveguide 3.

また、好ましくは、本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器1は、プローブ22がE面3Eと平行に挿入されるので、多層基板2の基板面と平行に導波管3を形成することができる。したがって、平面伝送線路導波管変換器1は、多層基板2の基板面に対して垂直に導波管3を形成する場合に比べて、多層基板2に実装する回路設計の自由度を高めることができ、結果として、当該変換器の簡易化、小型化を図ることができる。さらに、多層基板2の基板面と平行に導波管3を形成するため、金属筺体10の削りだしの観点から、容易に導波管3の形状を加工することができる。   Preferably, in the planar transmission line waveguide converter 1 according to the present embodiment, since the probe 22 is inserted in parallel with the E surface 3E, the waveguide 3 is formed in parallel with the substrate surface of the multilayer substrate 2. can do. Therefore, the planar transmission line waveguide converter 1 increases the degree of freedom of circuit design mounted on the multilayer substrate 2 as compared with the case where the waveguide 3 is formed perpendicular to the substrate surface of the multilayer substrate 2. As a result, the converter can be simplified and downsized. Furthermore, since the waveguide 3 is formed in parallel with the substrate surface of the multilayer substrate 2, the shape of the waveguide 3 can be easily processed from the viewpoint of cutting out the metal housing 10.

また、好ましくは、多層基板2の両側面23からプローブ22を囲むように高周波用基板20の表面20aに亘って形成された金属薄膜24が、スルーホール25を介して、多層基板2に形成されているグラウンド層2b、2cに物理的につながっているため、スルーホール25のグラウンド効果をより強固にし、多層基板2とスルーホール25、グラウンド層2b、2cとで形成される疑似導波管の遮断効果をより強固にすることができる。これにより、効果的に誘電体層2aへの当該電磁波の漏洩を抑制することができ、低損失で平面伝送線路21を伝搬する信号を導波管3に出力することができる。   Preferably, a metal thin film 24 formed over the surface 20a of the high frequency substrate 20 so as to surround the probe 22 from both side surfaces 23 of the multilayer substrate 2 is formed on the multilayer substrate 2 through the through holes 25. Since the ground effect of the through-hole 25 is further strengthened, the pseudo-waveguide formed by the multilayer substrate 2, the through-hole 25, and the ground layers 2b and 2c is physically connected to the ground layers 2b and 2c. The blocking effect can be further strengthened. Thereby, leakage of the electromagnetic wave to the dielectric layer 2a can be effectively suppressed, and a signal propagating through the planar transmission line 21 with low loss can be output to the waveguide 3.

なお、本実施形態に係る平面伝送線路導波管変換器1は、通過帯域が図6に示すような周波数帯に限定されることなく、適用例に応じて各部材の寸法を調整すればよい。   In the planar transmission line waveguide converter 1 according to this embodiment, the passband is not limited to the frequency band as shown in FIG. 6, and the dimensions of each member may be adjusted according to the application example. .

1 平面伝送線路導波管変換器
2 多層基板
3 導波管
20 高周波用基板
21 平面伝送線路
22 プローブ
24 金属薄膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar transmission line waveguide converter 2 Multilayer substrate 3 Waveguide 20 High frequency board 21 Planar transmission line 22 Probe 24 Metal thin film

Claims (3)

多層基板と、
前記多層基板上に配置され、高周波信号を伝搬する平面伝送線路が作製された高周波用基板と、
金属筺体を加工して作製された導波管と、を備え、
前記平面伝送線路には、前記導波管内部に突出して該導波管内部の電磁界と結合するプローブが形成され、
前記多層基板は、前記プローブに沿った側面に金属薄膜が形成されていることを特徴とする平面伝送線路導波管変換器。
A multilayer substrate;
A high-frequency substrate on which the planar transmission line that is disposed on the multilayer substrate and propagates a high-frequency signal is manufactured;
A waveguide produced by processing a metal housing,
The planar transmission line is formed with a probe that protrudes into the waveguide and couples with an electromagnetic field inside the waveguide,
A planar transmission line waveguide converter, wherein the multilayer substrate has a metal thin film formed on a side surface along the probe.
前記プローブは、前記導波管への平面伝送線路の挿入向きがH面に対して垂直かつE面と平行に挿入されていることを特徴とする請求項1記載の平面伝送線路導波管変換器。   2. The planar transmission line waveguide conversion according to claim 1, wherein the probe is inserted in a direction in which the planar transmission line is inserted into the waveguide perpendicular to the H plane and parallel to the E plane. vessel. 前記多層基板にはグラウンド層が形成されており、
前記金属薄膜は、前記多層基板の前記プローブに沿った側面から該プローブを囲むように前記高周波用基板の表面に亘って一体形成され、該高周波用基板の表面に設けられたスルーホールを介して前記グラウンド層と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1又は2記載の平面伝送線路導波管変換器。
A ground layer is formed on the multilayer substrate,
The metal thin film is integrally formed over the surface of the high-frequency substrate so as to surround the probe from a side surface along the probe of the multilayer substrate, and through a through hole provided on the surface of the high-frequency substrate. 3. The planar transmission line waveguide converter according to claim 1, wherein the planar transmission line waveguide converter is electrically connected to the ground layer.
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