JP2016072881A - 高周波電力変換機構 - Google Patents
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Abstract
【課題】製造コストを低減できる高周波電力変換機構を提供する。
【解決手段】MMIC80と、繊維強化樹脂製の第1の板30と、第1の板の上面に密着する導体製のストリップ状の箔31または線材であり一端がMMICに接続する、伝送線SLと、第1の板の下面側に密着し少なくとも伝送線が配置される領域の下面側を覆う導体製の第1の箔31と、第1の箔の下面に密着する繊維強化樹脂製の第2の板40と、第2の板の下面に密着する導体製の第2の箔41と、第1の板上面から離れる方向に延び断面が方形の空洞を内部に有する導波管10と、少なくとも第1の板及び第2の板を貫通し、第2の箔に接続し上端が基板の表面に露出する導体の筒又は柱である、表層ビア60と、を備える。
【選択図】図1
【解決手段】MMIC80と、繊維強化樹脂製の第1の板30と、第1の板の上面に密着する導体製のストリップ状の箔31または線材であり一端がMMICに接続する、伝送線SLと、第1の板の下面側に密着し少なくとも伝送線が配置される領域の下面側を覆う導体製の第1の箔31と、第1の箔の下面に密着する繊維強化樹脂製の第2の板40と、第2の板の下面に密着する導体製の第2の箔41と、第1の板上面から離れる方向に延び断面が方形の空洞を内部に有する導波管10と、少なくとも第1の板及び第2の板を貫通し、第2の箔に接続し上端が基板の表面に露出する導体の筒又は柱である、表層ビア60と、を備える。
【選択図】図1
Description
本発明は、高周波電力変換機構に関するものである。
例えば、自動車用レーダに用いられるようなミリ波やマイクロ波といった波長が短い帯域の信号を、送受信回路を用いてアンテナから放射し、およびアンテナに受信させる場合には、送受信回路及び導波管を備えた高周波電力変換機構が用いられる。上記の送受信回路は、例えば、モノリシックマイクロ波集積回路(monolithic microwave integrated circuit、MMIC)として、導波管、マイクロストリップライン及びパッチ電極が設けられた基板に集積される。MMICから発せられる高周波電力は、マイクロストリップライン及びパッチ電極から所定の伝送モードの信号に変換された後に導波管によって伝送される。または、導波管によって伝送された信号は、パッチ電極及びマイクロストリップラインで所定の伝送モードの信号に変換された後にMMICに伝送される(例えば、特許文献1参照)。
上記のMMIC、導波管、マイクロストリップライン及びパッチ電極が設けられる基板は、例えば、特許文献1に記載されているように、高価なセラミック基板が用いられるため製造に係るコスト高の一因となっていた。
本発明は、以上のような点を考慮してなされたもので、製造コストを低減できる高周波電力変換機構を提供することを目的とする。
本発明の第1の態様の高周波電力変換機構は、複数の繊維強化樹脂製の板及び導体の箔からなる基板と導波管を含む高周波電力変換機構であって、MMICと、繊維強化樹脂製の第1の板と、前記第1の板の上面に密着する導体製のストリップ状の箔または線材であり一端が前記MMICに接続する、伝送線と、前記第1の板の下面側に密着し少なくとも前記伝送線が配置される領域の下面側を覆う導体製の第1の箔と、前記第1の箔の下面に密着する繊維強化樹脂製の第2の板と、前記第2の板の下面に密着する導体製の第2の箔と、前記第1の板上面から離れる方向に伸び断面が方形の空洞を内部に有する導波管と、少なくとも前記第1の板及び前記第2の板を貫通し、前記第2の箔に接続し上端が前記基板の表面に露出する導体の筒又は柱である、表層ビアと、を備え、前記導波管は下端部に方形の開口を有し、前記表層ビアは複数存在し、その少なくとも一部は前記伝送線の他端の少なくとも3方を囲む配列を成し、前記導波管の下端面は前記配列を構成する前記表層ビアの上端面に密着し、前記配列は、前記表層ビアが前記開口の長辺及び短辺に沿ってそれぞれ並ぶ長辺部及び短辺部を含み、前記導波管側から見通した場合、前記配列を構成する表層ビアは前記開口の内側に位置せず、前記配列は前記長辺部の一つの全体又は前記長辺部の一部において前記ビアの配列が途切れたゲート部を有し、前記導波管は下端部の側面において下端面に向けて開放する切欠きを有し、前記伝送線は前記ゲート部を通って前記配列の内側に達し、前記切欠きは前記ゲート部の少なくとも前記伝送線が通る領域を覆い、前記第2の箔は前記第2の板の下面の内少なくとも前記配列の内側の領域を覆い、前記MMICは前記第1または第2の板の上下何れかの面に配置され、前記第1の箔、及び前記第2の箔、及び前記方形の配列を構成する前記表層ビアは、接地される。
本発明では、製造コストを低減できる高周波電力変換機構を提供することができる。
以下、本発明の高周波電力変換機構の実施の形態を、図1ないし図6を参照して説明する。
図1は、高周波電力変換機構1の斜視図である。
高周波電力変換機構1は、導波管10および基板20を含む。基板20は、第1の板30、第2の板40、第3の板50、伝送線SL、導体箔35、第1の箔31、第2の箔41、第3の箔51、複数の表層ビア60及び複数の内層ビア70を含む。基板20には、MMIC(モノリシックマイクロ波集積回路(monolithic microwave integrated circuit))80が設けられている。
図1は、高周波電力変換機構1の斜視図である。
高周波電力変換機構1は、導波管10および基板20を含む。基板20は、第1の板30、第2の板40、第3の板50、伝送線SL、導体箔35、第1の箔31、第2の箔41、第3の箔51、複数の表層ビア60及び複数の内層ビア70を含む。基板20には、MMIC(モノリシックマイクロ波集積回路(monolithic microwave integrated circuit))80が設けられている。
図面においては、適宜3次元直交座標系としてXYZ座標系を示す。図1に示す基板20に対して導波管10が設けられる方向をZ軸方向とし、Z軸方向と直交する方向で伝送線31が延びる方向をY軸方向とし、Z軸方向およびY軸方向に直交する方向をX軸方向として説明する。図面においては、+Z側を上側とし、−Z側を下側として適宜説明する。図面においては、基板20の構成についての理解を容易にするために、導波管10を適宜、二点鎖線で示している。
導波管10は、高周波電磁波を伝送する伝送線路である。導波管10は、一例として、アルミニウム製である。導波管10は、基板20の上面に設置される。導波管10は、第1の板30の上面から離れる方向に延び断面が方形の空洞11を内部に有する。高周波電磁波は、空洞11内を伝送される。導波管10は、下端部に方形の開口12を有する。導波管10の下端面は、後述する表層ビア60の上端面に密着する。
導波管10は、上端部において、一例としてアンテナに接続される。図2は、基板20の+Y側を部分的に示す平面図である。図2に二点鎖線で示すように、導波管10の断面のうち、空洞11の長辺11aは、一例として、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長の2分の1以上、且つMMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長よりも小さい。空洞11の短辺11bは、一例として、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長の4分の1以上2分の1以下である。
図3は、図2で示した導波管10及び基板20を−Y側から見通した正面図である。図3に実線で示すように、導波管10は、下端部の−Y側の側面において下端面に向けて開放する切欠き13を有している。
第1の板30は、繊維強化樹脂製である。繊維強化樹脂とは、繊維素材に樹脂を含浸させて得られる素材を示す。繊維素材としては、ガラス繊維、炭素繊維が挙げられる。樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、フェノール樹脂が挙げられる。本実施形態では、第1の板30はガラス繊維強化エポキシ樹脂製である。第1の板30の上面の表層には、伝送線SLおよび導体箔35が配置されている。
伝送線SLは、第1の板30の上面に密着する導体製のストリップ状の箔である。伝送線SLは、一例として、純銅製または銅合金製である。後述するように、伝送線SLは、表面の少なくとも一部が金によって覆われてもよい。表面の少なくとも一部が金によって覆われた伝送線SLは、金によってワイヤーボンディングされる用途にも好適である。
伝送線SLは、一端がMMIC80に接続する。伝送線SLは、第1ストリップラインSL1及び第2ストリップラインSL2を含む。第1ストリップラインSL1は、空洞11の短辺11bと平行に延びる。第1ストリップラインSL1は、−Y側の端部がMMIC80に接続する。第2ストリップラインSL2は、X軸方向に延び第1ストリップラインSL1の+Y側の端部に接続する。第2ストリップラインSL2は、MMIC80が高周波電磁波を発振する場合は、放射素子となる。第2ストリップラインSL2は、MMIC80が高周波電磁波を受信する場合は、受信素子となる。第2ストリップラインSL2の長さは、第1の板30の上面におけるMMIC80が発振する場合の高周波電磁波の波長の4分の1以上2分の1以下である。なお、第2ストリップラインSL2を持たない変形例も実施可能である。ただし、第2ストリップラインSL2を設ける事で、第1ストリップラインSL1の端部から導波管に向けての高周波電磁波の放射効率を高められる。
導体箔35は、一例として、純銅製または銅合金製である。導体箔35は、第1の板30の上面に密着する。導体箔35は、接地される。すなわち、導体箔35は、GND電位である。導体箔35は、図2に示すように、第1の板30の上面における導波管10と接触する箇所に配置される。後述するように、第1の板30の上面において複数の表層ビア60の間を繋ぐ。導体箔35は、空洞11と対向する位置、伝送線SLの周囲、内層ビア70が配置される位置には設けられない。
図4は、図2においてA−A線で断面した図である。
図4に示すように、表層ビア60は、第1の板30、第2の板40および第3の板50を貫通する。表層ビア60は、第1の箔31および第2の箔41に接続する。表層ビア60は、上端が基板20の表面に露出する。表層ビア60は、下端が第3の箔51に接続する。表層ビア60は、導体の筒である。表層ビア60は、導体の柱であってもよい。
図4に示すように、表層ビア60は、第1の板30、第2の板40および第3の板50を貫通する。表層ビア60は、第1の箔31および第2の箔41に接続する。表層ビア60は、上端が基板20の表面に露出する。表層ビア60は、下端が第3の箔51に接続する。表層ビア60は、導体の筒である。表層ビア60は、導体の柱であってもよい。
図2に示すように、表層ビア60は、伝送線SLの+Y側の端部に存在する第2ストリップラインSL2および第1ストリップラインSL1の一部の少なくとも3方を囲む配列MXを成している。配列MXを構成する表層ビア60は、導波管10から見通した場合、開口12の内側に位置しない。
配列MXは、第2ストリップラインSL2および第1ストリップラインSL1の一部に対して、導波管10の開口12の長辺11aに沿って表層ビア60が並ぶ長辺部MXaを含む。配列MXは、導波管10の開口12の短辺11bに沿って表層ビア60が並ぶ短辺部MXbを含む。長辺部MXaおよび短辺部MXbを構成する表層ビア60と、導波管10の開口12の縁の間には、平面方向において隔たりがある。導体箔35は、長辺部MXaおよび短辺部MXbを構成する表層ビア60の内、最も空洞側に近い表層ビア60を超えて空洞11側に向けて拡がる。このように導体箔35に余分の広がりを与える事で、表層ビア60の加工が容易になる。
配列MXは、開口12の−Y側で、長辺部MXaの一部において表層ビア60の配列が途切れたゲート部GTを有している。上述した伝送線SLは、ゲート部GTを通って配列MXの内側に達する。上述した導波管10の切欠き13は、ゲート部GTの少なくとも伝送線SLが通る領域を覆う。
内層ビア70は、図4に示すように、第2の板40および第3の板50を貫通する。内層ビア70は、第2の箔41に接続する。内層ビア70の下端は、第3の箔51に接続する。内層ビア70の上端は、第2の板40の上面に位置し、第1の箔31に接続する。内層ビア70は、導体の筒である。内層ビア70は、導体の柱であってもよい。
図2に示すように、内層ビア70は、配列MXに対してゲート部GTの直下、若しくは−Y側の外側に配置される。内層ビア70は、平面視で伝送線SLの第1ストリップラインSL1と重なる位置、および第1ストリップラインSL1のX方向の両側で導体箔35に覆われていない位置に配置される。
第1の箔31は、導体製である。第1の箔31の材質は、一例として、導体箔35の材質と同一である。図4に示すように、第1の箔31は、第1の板30の下面に密着する。第1の箔31は、少なくとも伝送線SLが配置される領域の下面側を覆う。但し、配列MXの内側、及びゲート部GTの+Y方向の端よりも+Y側には、第1の箔31は存在しない。
第2の板40は、繊維強化樹脂製である。第2の板40の材質は、一例として、第1の板30の材質と同一である。第2の板40は、第1の箔31の下面に密着する。
第2の箔41は、導体製である。第2の箔41の材質は、一例として、第1の箔31の材質と同一である。第2の箔41は、第2の板40の下面に密着する。第2の箔41は、第2の板40の下面のうち、少なくとも配列MXの内側の領域を覆う。方形の配列MXの内側において、第1の板30の表面から第2の箔41までの距離Lは、MMIC80が発振する高周波電磁波の、第1の板30及び第2の板40の内部における波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い。
なお、本発明の高周波電力変換機構は、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式のレーダに用いる事ができる。その場合、高周波電力の周波数は厳密には幅を持つため、波長にも幅が生ずる。その様な用途においては、上述の「波長の4分の1よりも長い」とは、「使用する高周波帯において最も短い波長の4分の1よりも長い」との意味を指す。同様に、「波長の2分の1よりも短い」とは、「使用する高周波帯において最も長い波長の2分の1よりも短い」との意味である。
なお、本発明の高周波電力変換機構は、FMCW(Frequency Modulated Continuous Wave)方式のレーダに用いる事ができる。その場合、高周波電力の周波数は厳密には幅を持つため、波長にも幅が生ずる。その様な用途においては、上述の「波長の4分の1よりも長い」とは、「使用する高周波帯において最も短い波長の4分の1よりも長い」との意味を指す。同様に、「波長の2分の1よりも短い」とは、「使用する高周波帯において最も長い波長の2分の1よりも短い」との意味である。
第3の板50は、繊維強化樹脂製である。第3の板50の材質は、一例として、第1の板30と第2の板40との少なくとも一方の材質と同一である。第3の板50は、第2の箔41の下面に密着する。
第3の箔51は、第3の板50の下面に密着する。第3の箔51は、接地される。すなわち、第3の箔51は、GND電位である。
導体箔35および第3の箔51が接地されるため、第1の箔31、第2の箔41、表層ビア60および内層ビア70は接地される。
導体箔35および第3の箔51が接地されるため、第1の箔31、第2の箔41、表層ビア60および内層ビア70は接地される。
第1の板30または第2の板40または第3の板50の何れか一つ以上は、複数の板及び一つ以上の箔からなる複合板であってもよい。複合板としては、一例として、プリント基板に多く用いられるFR−4(Flame Retardant Type 4)を積層した基板を採用可能である。FR−4は、ガラス繊維の布にエポキシ樹脂をしみ込ませ熱硬化処理を施した板である。
MMIC80は、70GHz以上で100GHz以下の周波数の高周波を発振、及び受信可能である。本実施形態におけるMMIC80は、一例として、76.5GHzを中心周波数とする高周波を発振、及び受信する。MMIC80は、第1の板30の上面に配置されている。
上記の高周波電力変換機構1において、MMIC80が発振した高周波電磁波は、平面線路モードで伝送線SLの第1ストリップラインSL1を伝播し、放射素子としての第2ストリップラインSL2において平面線路モードから導波管モードに変換される。導波管モードに変換された高周波電磁波は、第2ストリップラインSL2から放射される。放射された高周波電磁波のうち、+Z側に放射された高周波電磁波は、導波管10の空洞11に放射される。放射された高周波電磁波のうち、−Z側に放射された高周波電磁波は、ショート面となる第2の箔41で反射した後に導波管10の空洞11に放射される。導波管10は、下端面において導体箔35および表層ビア60と接触する。表層ビア60は、導体箔35、第1の箔31、第2の箔41、第3の箔51と接続する。導体箔35および第3の箔51は接地されているため、MMIC80が発振した高周波電磁波の漏れ出しは抑制される。
一般に、高周波電磁波が共振状態になり最大電力が放射されるためには、例えば、第1の板30の表面から第2の箔41までの距離Lは、当該部位におけるMMIC80が発振する高周波電磁波の波長の4分の1である。高周波電磁波が共振状態になり最大電力が放射されるためには、例えば、第2ストリップラインSL2の長さは、第1の板30の上面におけるMMIC80が発振する場合の高周波電磁波の波長の4分の1である。
本願発明者は、上記高周波電力変換機構1において、高周波電磁波の伝送効率が高まる条件を見出した。
より詳細には、第1の板30の表面から第2の箔41までの距離Lは、上移したように、当該部位におけるMMIC80が発振する高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い場合に伝送効率が高まる。第2ストリップラインSL2の長さは、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の、第1の板30の上面における波長の4分の1以上2分の1以下の場合に伝送効率が高まる。距離Lが、第1の板30及び第2の板40の内部における高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い場合、および第2ストリップラインSL2の長さが高周波電磁波の波長の4分の1以上2分の1以下の場合には、導波管10の空洞11の長辺11aは、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長の2分の1以上、且つMMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長よりも小さいことが好ましい。距離Lが高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い場合、および第2ストリップラインSL2の長高周波電磁波の波長の4分の1以上2分の1以下の場合には、空洞11の短辺11bは、一例として、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長の4分の1以上2分の1以下であることが好ましい。
より詳細には、第1の板30の表面から第2の箔41までの距離Lは、上移したように、当該部位におけるMMIC80が発振する高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い場合に伝送効率が高まる。第2ストリップラインSL2の長さは、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の、第1の板30の上面における波長の4分の1以上2分の1以下の場合に伝送効率が高まる。距離Lが、第1の板30及び第2の板40の内部における高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い場合、および第2ストリップラインSL2の長さが高周波電磁波の波長の4分の1以上2分の1以下の場合には、導波管10の空洞11の長辺11aは、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長の2分の1以上、且つMMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長よりも小さいことが好ましい。距離Lが高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い場合、および第2ストリップラインSL2の長高周波電磁波の波長の4分の1以上2分の1以下の場合には、空洞11の短辺11bは、一例として、MMIC80が発振する場合の高周波電磁波の空気中における波長の4分の1以上2分の1以下であることが好ましい。
従来は、距離Lは高周波電磁波の波長の4分の1に等しくする事が好ましいとされてきた。高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い場合に伝送効率が高まることの一因は、配列MXの長片部MXaの幅、特にビア60の内側の縁の間で測った幅が、導波管10の空洞11の長片方向の幅よりも若干大きい事にあると考えられる。このため高周波電磁波の共振状態が変化し、距離Lを通常よりも大きな値とする事で伝送効率が高まる。
本実施形態によれば、第1の板30、第2の板40および第3の板50が繊維強化樹脂製である。本実施形態によれば、高価なセラミック基板を用いることなく、高周波電磁波を放射または受信することができる。従って、本実施形態によれば、製造コストを低減できる高周波電力変換機構を提供することができる。
本実施形態によれば、表層ビア60および内層ビア70を含む高周波電力変換機構1であるため、高周波電磁波の漏れが起こって共振状態が変化する可能性がある。本実施形態によれば、方形の配列MXの内側において、第1の板30の表面から第2の箔41までの距離Lは、当該部位におけるMMIC80が発振する高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ、2分の1よりも短い。本実施形態によれば、70GHz以上で100GHz以下の周波数の高周波を発振、及び受信可能なMMIC80用いた場合に、高周波電磁波の伝送効率を高めることができた。
本実施形態によれば、内層ビア70は配列MXに対してゲート部GBの外側に配置される。従って、本実施形態によれば、ゲート部GBからの高周波電磁波の漏れを抑制できる。
以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
例えば、上記実施形態では、第3の板50および第3の箔51を設ける構成を例示したが、上記実施形態において、第3の板50および第3の箔51が設けられない構成であってもよい。第3の板50および第3の箔51が設けられない構成の場合、表層ビア60は第1の板30および第2の板を貫通し、導体箔35、第1の箔31および第2の箔41に接続する。第3の板50および第3の箔51が設けられない構成の場合、内層ビア70は、第2の板40を貫通し、第1の箔31および第2の箔41に接続する。
上記実施形態で示した配列MXが位置する部位において、第1の板30の上面の少なくとも一部を覆う線維強化樹脂製の第4の板を設ける構成としてもよい。第4の板を設ける構成を採る場合、表層ビア60は第4の板を貫通し、表層ビア60の上端は第4の板の上面に露出することが好ましい。
上記実施形態では、MMIC80を第1の板30の上面に配置する例が示された。MMIC80は、一例として、図5に示すように、第3の板50の下面に配置してもよい。MMIC80を第3の板50の下面に配置する場合、MMIC80に接続する第3の箔51aを第3の箔50とは分離して設ける。第3の箔51aは、第1の板30、第2の板40および第3の板50を貫通する貫通ビア61によって第1ストリップラインSL1と接続する。
次に、受信用MMICと送信用MMICとがそれぞれ個別に同一の基板上に設けられた変形例が図6に示される。図6においては、導波管10の図示は省略されている。
基板140には、受信用の高周波回路部141と、送信用の高周波回路部142と、情報処理用の回路部47と、が実装されている。基板140における、情報処理用回路部47と高周波回路部141及び高周波回路部142との平面位置は重ならない。高周波回路部141及び高周波回路部142は、互いに隣り合って配置され、全体として高周波回路領域45を構成する。
基板140には、高周波回路部141及び高周波回路部142と、情報処理用回路部47と、を接続する信号線48が設けられている。
基板140には、受信用の高周波回路部141と、送信用の高周波回路部142と、情報処理用の回路部47と、が実装されている。基板140における、情報処理用回路部47と高周波回路部141及び高周波回路部142との平面位置は重ならない。高周波回路部141及び高周波回路部142は、互いに隣り合って配置され、全体として高周波回路領域45を構成する。
基板140には、高周波回路部141及び高周波回路部142と、情報処理用回路部47と、を接続する信号線48が設けられている。
情報処理用回路部47は、情報処理用集積回路47aを有している。情報処理用集積回路47aは、高周波回路部141及び高周波回路部142を制御したり、情報を処理したりする役割を果たす。より具体的には、情報処理用集積回路47aは、信号線48を介し高周波回路部142に高周波電磁波の送信を指令する。また、情報処理用集積回路47aは、信号線48を介し高周波回路部141における高周波電磁波の受信情報を演算する。
高周波回路部141は、受信用のMMIC141aと、MMIC141aから伸び先端にそれぞれ受信端として第2ストリップライン141bを有する5つの伝送線(マイクロストリップライン)141cを有する。
高周波回路部142は、送信用のMMIC142aと、MMIC142aから伸び先端にそれぞれ送信端として第2ストリップライン142bを有する2つの伝送線(マイクロストリップライン)142cを有する。
高周波回路部142は、送信用のMMIC142aと、MMIC142aから伸び先端にそれぞれ送信端として第2ストリップライン142bを有する2つの伝送線(マイクロストリップライン)142cを有する。
高周波回路部141の受信端141bは、導波管10から伝わる高周波電磁波を受信端41bで受信してMMIC141aに伝送する。
高周波回路部142の送信端142bは、MMIC142aから伝送された電磁波を送信端142bから放射する。
高周波回路部142の送信端142bは、MMIC142aから伝送された電磁波を送信端142bから放射する。
1…高周波電力変換機構、 10…導波管、 11…空洞、 12…開口、 13…切欠き、 20、140…基板、 30…第1の板、 31…第1の箔、 35…導体箔、 40…第2の板、 41…第2の箔、 50…第3の板、 51…第3の箔、 60…表層ビア、 70…内層ビア、 80、141a、142a…MMIC、 GT…ゲート部、 MX…配列、 MXa…長辺部、 MXb…短辺部、 SL、141c…伝送線、 SL1…第1ストリップライン、 SL2、141b、142b…第2ストリップライン、
Claims (10)
- 複数の繊維強化樹脂製の板及び導体の箔からなる基板と導波管とを含む高周波電力変換機構であって、
MMICと、
繊維強化樹脂製の第1の板と、
前記第1の板の上面に密着する導体製のストリップ状の箔または線材であり一端が前記MMICに接続する、伝送線と、
前記第1の板の下面側に密着し少なくとも前記伝送線が配置される領域の下面側を覆う導体製の第1の箔と、
前記第1の箔の下面に密着する繊維強化樹脂製の第2の板と、
前記第2の板の下面に密着する導体製の第2の箔と、
前記第1の板上面から離れる方向に延び断面が方形の空洞を内部に有する導波管と、
少なくとも前記第1の板及び前記第2の板を貫通し、前記第2の箔に接続し上端が前記基板の表面に露出する導体の筒又は柱である、表層ビアと、
を備え、
前記導波管は下端部に方形の開口を有し、
前記表層ビアは複数存在し、その少なくとも一部は前記伝送線の他端の少なくとも3方を囲む配列を成し、
前記導波管の下端面は前記配列を構成する前記表層ビアの上端面に密着し、
前記配列は、前記表層ビアが前記開口の長辺及び短辺に沿ってそれぞれ並ぶ長辺部及び短辺部を含み、
前記導波管側から見通した場合、前記配列を構成する表層ビアは前記開口の内側に位置せず、
前記配列は前記長辺部の一つの全体又は前記長辺部の一部において前記ビアの配列が途切れたゲート部を有し、
前記導波管は下端部の側面において下端面に向けて開放する切欠きを有し、
前記伝送線は前記ゲート部を通って前記配列の内側に達し、
前記切欠きは前記ゲート部の少なくとも前記伝送線が通る領域を覆い、
前記第2の箔は前記第2の板の下面の内少なくとも前記配列の内側の領域を覆い、
前記MMICは前記第1または第2の板の上下何れかの面に配置され、
前記第1の箔、及び前記第2の箔、及び前記方形の配列を構成する前記表層ビアは、接地される、
高周波電力変換機構。 - 前記導波管の断面の長辺は前記MMICが発振する高周波電磁波の空気中における波長の2分の1以上、且つ該波長よりも小さく、
前記導波管の断面の短辺は前記MMICが発振する高周波電磁波の空気中における波長の4分の1以上2分の1以下である、
請求項1の高周波電力変換機構。 - 70GHz以上で100GHz以下の周波数の高周波を発振、及び受信可能であり、
前記方形の配列の内側において、前記第1の板の表面から前記第2の箔までの距離は、当該部位における前記MMICが発振する高周波電磁波の波長の4分の1よりも長く、且つ2分の1よりも短い、
請求項1又は2の高周波電力変換機構。 - 前記第1の板の上面において、前記配列を構成する表層ビアの間を繋ぐ導体の箔を更に備え、
前記配列の長辺部及び短辺部を構成する前記表層ビアと前記導波管の前記開口の縁の間には平面方向において隔たりがある、
請求項1乃至3の何れかの高周波電力変換機構。 - 前記第2の箔の下面に密着する繊維強化樹脂製の第3の板を更に備え、
前記表層ビアは前記第3の板を貫通し、
前記第1の板、又は前記第2の板、又は前記第3の板の何れか一つ以上は、複数の板及び一つ以上の箔からなる複合板である、
請求項1乃至4の何れかの高周波電力変換機構。 - 前記第2の板を貫通し下端は前記第2の箔に接続し上端は前記第2の板の上面に位置する導体の筒又は柱である内層ビアを更に備え、
該内層ビアは前記配列に対して前記ゲート部の外側に配置される、
請求項1乃至5の何れかの高周波電力変換機構。 - 前記配列が位置する部位において、前記第1の板の上面の少なくとも一部を覆う繊維強化樹脂製の第4の板を更に供え、
前記表層ビアは前記第4の板を貫通し、
前記表層ビアの上端は前記第4の板の上面に露出する、
請求項1乃至6の何れかの高周波電力変換機構。 - 前記繊維強化樹脂は、ガラスエポキシ樹脂であり、
前記第1の箔及び前記第2の箔は、純銅若しくは銅合金製である、
請求項1乃至7の何れかの高周波電力変換機構。 - 前記第1の板の上面に密着する導体製の表層の箔を更に備え、
前記伝送線は前記表層の箔の一部であり、
前記表層の箔の表面の少なくとも一部は、金によって覆われる、
請求項1乃至8の何れかの高周波電力変換機構。 - 前記伝送線は、前記短辺と平行な方向に延び一端が前記MMICに接続する第1ストリップラインと、前記第1ストリップラインと交差する方向に延び前記第1ストリップラインの他端に接続する第2ストリップラインとを備える
請求項1乃至9の何れかの高周波電力変換機構。
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