JP2020048029A - 導波管 - Google Patents

Abstract

【課題】インピーダンスの急激な変化を緩和し得る給電構造を有し、作製時に誘電体基板の反り、クラック、充填不良等の不具合を防止可能な導波管を提供する。【解決手段】導波管は、誘電体基板（１０）と、その下面及び上面に形成された第１導体層（１１）及び第２導体層（１２）と、導波管の両側の側壁を構成する１対の側壁部（１３）と、導波管への入力信号を給電する給電部（１５）を備えている。給電部は、誘電体基板の下面に形成されて第１導体層と非接触の給電端子（２０）と、下端が給電端子に接続される１又は複数の第１ビア導体（３０）と、第１ビア導体のそれぞれの上端に接続される第１接続パッド（２１）と、下端が第１接続パッドに接続される複数の第２ビア導体（３１）とを含んで構成され、複数の第２ビア導体の断面積の総和は、１又は複数の第１ビア導体の断面積の総和よりも大きくなっている。【選択図】図１

Description

本発明は、複数の誘電体層を積層した誘電体基板を用いて構成される導波管に関するものである。

従来から、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波信号を用いた無線通信において、給電部から給電された高周波信号を伝送させる導波管が広く知られている。近年では、導波管の小型軽量化や加工の容易性に鑑み、複数の誘電体層を積層した誘電体基板を用いて構成した導波管が利用されている。この種の導波管は、例えば、誘電体基板を取り囲むように上下の導体層や側面のビア導体群を形成し、導波管の所定の位置に給電部を形成した構造を備えている。導波管の良好な伝送特性を実現するには、給電部の給電端子から導波管の内部までのインピーダンス不整合を極力抑制する必要がある。そのため、導波管に形成される給電部に用いるビア導体の径を段階的あるいは連続的に変化させる給電構造が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特許第３４６４１０８号公報

特許文献１に開示された給電構造（例えば、図１参照）によれば、導波管に形成した給電用ビア導体は、外部の線路等に接続される側で最も径が細くなり、導波管の内部に向かって段階的に径が太くなる。この場合、インピーダンスの急激な変化を十分に緩和するには、給電用ビア導体の最大の径と最小の径との比率が大きくならざるを得ない。誘電体基板を用いて上記の給電構造を有する導波管を作製するには、例えば、複数のセラミックグリーンシートの給電用ビア導体の位置にビアホールを打ち抜き、そこに金属の導電ペーストを充填し、積層後に焼成するのが通常の流れである。

しかし、給電用ビア導体の径が大きくなり過ぎると、焼成時にセラミックと導電ペーストの熱膨張係数の差に起因して誘電体基板の反りや給電用ビア導体の近傍のクラックが生じる恐れがある。逆に、上述の比率を保ったまま前述の反りやクラックを防止できる程度に給電用ビア導体の最大の径を抑制しても、給電用ビア導体の最小の径が小さくなり過ぎることになるため、その部分でビアホールに導電ペーストを充填する際に充填不良が発生する恐れがある。いずれにしても、給電用ビア導体の径の大小の範囲は作製上の様々な制約を受け、インピーダンス整合に適した寸法条件を設定することは困難であった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであり、インピーダンス整合に適した給電構造を具備しつつ、作製時に問題となる反り、クラック、充填不良などの問題を有効に防止し得る導波管を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は、複数の誘電体層を積層した誘電体基板（１０）を用いて構成される導波管であって、前記誘電体基板の下面に形成された第１導体層（１１）と、前記誘電体基板の上面に形成された第２導体層（１２）と、前記第１導体層と前記第２導体層との間を電気的に接続し、前記導波管の両側の側壁を構成する１対の側壁部（１３）と、前記導波管への入力信号を給電する給電部（１５）とを備えている。前記給電部は、前記誘電体基板の下面に形成され、前記第１導体層と接触しない給電端子（２０）と、それぞれの下端が前記給電端子に接続される１又は複数の第１ビア導体（３０）と、前記１又は複数の第１ビア導体のそれぞれの上端に接続される第１接続パッド（２１）と、それぞれの下端が前記第１接続パッドに接続される複数の第２ビア導体（３１）とを含んで構成され、前記複数の第２ビア導体の前記誘電体基板の下面（ＸＹ面）に沿った断面積の総和は、前記１又は複数の第１ビア導体の前記誘電体基板の下面に沿った断面積の総和よりも大きいことを特徴としている。

本発明の導波管によれば、誘電体基板を用いて構成される導波管への入力信号を給電する給電部は、少なくとも、誘電体基板の下面側から順に、給電端子と、１又は複数の第１ビア導体と、第１接続パッドと、複数の第２ビア導体とを順次接続した構造を有し、給電端子に近い１又は複数の第１ビア導体に比べて、上部の複数の第２ビア導体の方が誘電体基板の下面に沿った断面積の総和が大きくなっている。このような給電構造により、第１ビア導体と第２ビア導体のそれぞれの個数を適切に調整すれば、それぞれの径の比率を大きくすることなく、インピーダンスの急激な変化を緩和させて十分なインピーダンス整合を実現することができる。そして、それぞれのビア導体の径を極端に増減させる必要がないので、導波管の作製時にビア導体の径が大き過ぎることで生じる熱膨張係数の差に起因する誘電体基板の反りやクラックを防止でき、かつビア導体の径が小さ過ぎることで生じる導電ペーストの充填不良を防止できる。

本発明の給電部において、１又は複数の第１ビア導体の個数より複数の第２ビア導体の個数の方を多く設定することができる。これにより、容易に複数の第２ビア導体の断面積の総和を１又は複数の第１ビア導体に比べて大きくすることができる。この場合、１又は複数の第１ビア導体と複数の第２のビア導体の全てを同一の直径の円柱導体で形成することも可能である。

本発明の給電部において、複数の第２ビア導体は遮断波長の１／２以下の間隔で配列することが望ましい。この場合、複数の第２ビア導体は、例えば、第１接続パッドの面内における円周上に配列してもよい。

更に、本発明の給電部は、複数の第２ビア導体の上部に、誘電体基板の高さ方向に沿って第２接続パッドと複数の第３ビア導体とを交互に接続し、１又は複数の第１ビア導体と複数の第２ビア導体と複数の第３ビア導体とを含む複数のビア導体の誘電体基板の下面に沿った断面積の総和が、高さ方向の上部に行くほど順次増加するように構成することができる。よって、各層の複数のビア導体の個数の設定等に応じて容易に断面積の総和を調整でき、給電部から導波管の内部までのインピーダンスの急激な変化を確実に緩和することができる。

本発明の給電部において、前述の第２接続パッドと第３ビア導体とを交互に接続する構成であっても、高さ方向の上部に行くほど、複数のビア導体の個数が順次増加するように設定することができる。この場合、全てのビア導体を同一の直径の円柱導体で形成することも可能である。また、それぞれの下端が共通の前記第２接続パッドに接続される複数の第３ビア導体は、遮断波長の１／２以下の間隔で配列することが望ましく、この場合の複数の第３ビア導体は、第２接続パッドの面内における円周上に配列してもよい。更に、高さ方向から見た平面視で、第１接続パッドと第２接続パッドを含む全ての接続パッドを、同一の位置に配置された同一の直径の円形に形成してもよい。

本発明の１対の側壁部は、第１導体層と第２導体層との間をそれぞれ接続する複数の側壁用ビア導体を用いて構成することができる。これにより、給電部に含まれる複数のビア導体と、１対の側壁部に含まれる複数の側壁用ビア導体とを同一の手法で形成でき、導波管の製造効率を高めることができる。

本発明によれば、給電部の構造は、給電端子の上面に接続される１又は複数の第１ビア導体と、第１接続パッドに接続される複数の第２ビア導体とを順次接続してなり、１又は複数の第１ビア導体に比べて、複数の第２ビア導体の方が断面積の総和が大きくなるようにしたので、それぞれの個数を適切に調整することにより、ビア径を極端に増減させることなく、給電端子から導波管の内部へのインピーダンスの急激な変化を緩和させることができる。そして、導波管を作製する際、ビア導体の径が大き過ぎることで生じる誘電体基板の反りやクラックを防止でき、かつビア導体の径が小さ過ぎることで生じる充填不良も防止できるので、作製時の信頼性を損なうことなく、インピーダンスを十分に整合させて良好な伝送特性を得られる導波管を実現することができる。

本発明を適用した導波管の構造例について示す図であり、図１（Ａ）は導波管を上方から見た上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の導波管のＡ−Ａ断面における断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）の導波管を下方から見た下面図である。 図１の給電部１５の構造のうち、図２（Ａ）が給電部１５を拡大して示す側面図、図２（Ｂ）が接続パッド２１、２２の各々をＺ方向から見た平面図である。 給電部１５のビア導体３１の個数についての変形例を示す図である。 給電部１５の上部の構造についての変形例を示す図である。 給電部１５に含まれるビア導体の直径についての変形例を示す図である。 本実施形態の導波管の作製方法の概要を説明する図である。 本実施形態との対比のため、従来型の給電部５０の断面構造の例を示す図である。 本実施形態の導波管に関し、シミュレーションにより得られた周波数特性について従来型の給電部５０を備える導波管と比較しつつ説明する図である。

以下、本発明を適用した導波管の好適な実施形態について、添付図面を参照しながら説明する。ただし、以下に述べる実施形態は本発明の技術思想を具体化した形態の一例であって、本発明が本実施形態の内容により限定されることはない。

まず、図１を用いて、本発明を適用した導波管の構造例について説明する。図１（Ａ）は、本実施形態の導波管を上方から見た上面図であり、図１（Ｂ）は、図１（Ａ）の導波管のＡ−Ａ断面における断面図であり、図１（Ｃ）は、図１（Ａ）の導波管を下方から見た下面図である。なお、図１においては、説明の便宜のため、互いに直交するＸ方向（導波管の管軸方向）、Ｙ方向、Ｚ方向をそれぞれ矢印にて示している。

図１に示す導波管は、セラミック等の誘電体材料からなる誘電体基板１０と、誘電体基板１０の下面に形成された導電材料からなる導体層１１（本発明の第１導体層）と、誘電体基板１０の上面に形成された導電材料からなる導体層１２（本発明の第２導体層）と、上下の導体層１１、１２の間を接続する複数のビア導体１３（本発明の側壁用ビア導体）と、上面の導体層１２に形成された２個のスロット１４と、導波管の下側の領域に形成された給電部１５とを備えている。

誘電体基板１０は、複数の誘電体層を積層して形成され、Ｘ方向を長尺方向とする直方体の外形形状を有する。誘電体基板１０の周囲のうち、上下（Ｚ方向の両側）は前述の１対の導体層１１、１２で覆われ、ＸＹ面内における４辺がいずれも前述の複数のビア導体１３で取り囲まれている。このような構造により、誘電体基板１０は、１対の導体層１１、１２及び複数のビア導体１３からなる導体壁で取り囲まれた導波管として機能する。この導波管は、管軸方向であるＸ方向に信号を伝送し、図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、Ｚ方向に高さａ及びＹ方向に幅ｂの矩形断面（ＹＺ断面）を有している。一般には、ｂ≒２ａの関係に設定されるが、このような設定により導波管の上下面をＨ面とするＴＥ１０を主モードとして伝搬させることができる。

複数のビア導体１３は、それぞれ誘電体基板１０を貫く複数の貫通孔に導電材料を充填した柱状導体であり、それぞれが上下の導体層１１、１２の間を電気的に接続している。複数のビア導体１３は、隣接するビア導体１３の間隔が、導波管の遮断波長の１／２以下になるように設定されている。Ｘ方向に沿って２列に配列される複数のビア導体１３（本発明の１対の側壁部）は、導波管のうちＹ方向に対向する側壁を構成し、Ｙ方向に沿って２列に配列される複数のビア導体１３は、導波管のうちＸ方向に対向する１対の端面を構成する。なお、複数のビア導体１３は外部に露出することなく、その外周が誘電体基板１０で覆われている。

なお、図１の例では、複数のビア導体１３が導波管のＺ方向から見た４辺を画定する構造を示している、実際には複数のビア導体１３のうち、Ｙ方向に対向する両側の側壁に対応する２辺のみを画定する構造としてもよい。なお、複数のビア導体１３に代わり、誘電体基板１０の外周の４辺又は２辺の各側面に導体材料からなる側壁を形成してもよい。

２個のスロット１４は、上側の導体層１２の所定位置に所定のピッチで配置され、導波管のアンテナとして機能する。各々のスロット１４の位置においては導体層１２が開口されており下側の誘電体基板１０が部分的に露出している。図１の例では、Ｙ方向の中心位置から偏移した位置において、Ｘ方向の長さ及びＹ方向の幅が共通の２個のスロット１４が並んで配列されている。スロット１４のＸ方向の長さは、所望の周波数特性に応じて適切に設定される。なお、図１においては、導波管にスロット１４を設けた構造を示しているが、スロット１４を設けない導波管に対しても本発明の適用が可能である。

給電部１５は、外部からの入力信号を導波管に給電する役割がある。以下、図２を参照して給電部１５の構造について詳細に説明する。図２（Ａ）は、図１（Ｂ）における給電部１５を拡大して示す側面図であり、図２（Ｂ）は、給電部１５のうち接続パッド２１、２２の各々をＺ方向から見た平面図である。なお、図２（Ｂ）では、接続パッド２１の直下の１個のビア導体３０と、接続パッド２２の直下の４個のビア導体３１とのそれぞれを透過した状態で示している。

図２に示すように、本実施形態の給電部１５は、導体層１１と同一平面内に形成される導体パターンからなる給電端子２０と、給電端子２０の上方に配置された接続パッド２１（本発明の第１接続パッド）と、接続パッド２１の上方に配置された接続パッド２２（本発明の第２接続パッド）と、給電端子２０と接続パッド２１とを電気的に接続する１個のビア導体３０（本発明の１又は複数の第１ビア導体）と、接続パッド２１と接続パッド２２とを電気的に接続する４個のビア導体３１（本発明の複数の第２ビア導体）とにより構成される。

給電部１５の下端の給電端子２０は、図１（Ｃ）に示すように、周囲の導体層１１から分離（非接触）されており、Ｘ方向を長手方向とする外形形状を有する。給電端子２０には、例えば、電子回路等が発生した入力信号を伝送する線路の一端が接続される。給電端子２０の上面には１個のビア導体３０の下端が接続されている。ビア導体３０は、誘電体基板１０のうち下層側の３層の誘電体層を貫いて形成され、その上端が接続パッド２１に接続されている。接続パッド２１の上面には４個のビア導体３１のそれぞれの下端が接続されている。４個のビア導体３１は、誘電体基板１０のうち所定位置の誘電体層を貫いて形成され、それぞれの上端が接続パッド２２に接続されている。よって、給電部１５を介して導波管に給電される入力信号は、給電端子２０、１個のビア導体３０、接続パッド２１、４個のビア導体３１、接続パッド２２の順に経由して、導波管の内部を伝送される。

図２（Ｂ）に示すように、接続パッド２１、２２は、Ｚ方向から見た平面視で互いに同位置かつ同一径の円形の形状を有する。１個のビア導体３０は、接続パッド２１の面内で円形の中心に位置している。一方、４個のビア導体３１は、接続パッド２２の面内で円形の中心を取り囲む円周状に配列されている。また、これら４個のビア導体３１は、側壁を構成する複数のビア導体１３（図１）と同様、隣接するビア導体３１の間隔が遮断波長の１／２以下になるように設定されている。なお、給電部１５に含まれる全部で５個のビア導体３０、３１は、ＸＹ面内で同一径の円形断面を有している。よって、上部の４個のビア導体３１は、下部の１個のビア導体３０に比べ、ＸＹ面内の断面積の総和が４倍となる。

上記の構造を有する給電部１５には、給電部１５を介して信号を導波管に給電する際のインピーダンスの不整合を抑制する役割がある。すなわち、給電部１５の給電端子２０に接続される線路等の外部導体のインピーダンスは５０Ω程度が標準的であるのに対し、導波管のインピーダンスは誘電体基板１０の誘電率にも依存するが、少なくとも１００〜２００Ω程度の大きい値となる。そのため、一般的には給電部１５を介してインピーダンス不整合が生じることで、信号の反射等により導波管の伝送特性を劣化させる恐れがある。一方、本実施形態の給電部１５は、外部導体の近傍で断面積が小さく、かつ導波管の内部で断面積が大きくなる構造であるため、インピーダンスの急激な変化を緩和して確実にインピーダンス整合を実現することができる。更に、本実施形態の給電部１５は、従来の給電構造（例えば、特許文献１の給電構造）に比べると、誘電基板１０からなる導波管の製造工程に起因する不具合を防止する点でも有利であるが、この点について詳しくは後述する。

本実施形態の給電部１５に関しては、図１及び図２の構造には限定されず、本発明の効果を奏することを前提に、多様な変形例がある。まず、図１及び図２に示す給電部１５において、最上部の接続パッド２２を設けない構造であっても上述の作用効果を概ね実現することができる。ただし、導波管の作製工程においては、複数のビア導体３１の上端が何らかの接続パッドに接続されるのが一般的な構造であるため、接続パッド２２を設けたものである。また、図１及び図２に示す給電部１５では、下部に１個のビア導体３０のみを設ける構造を示したが、下部に複数のビア導体３０を設ける構造であっても、その断面積の総和が上部の複数のビア導体３１の断面積の総和より小さければ、本発明の適用が可能である。以上のように、本発明を適用可能な給電部１５は、給電端子２０と、１又は複数のビア導体３０と、接続パッド２１と、複数のビア導体３１とを備えていれば実現可能である。

以下、本実施形態の給電部１５についての代表的な変形例について、図３〜図５を用いて説明する。なお、図３〜図５においては、図２（Ａ）に対応する側面図と、図２（Ｂ）に対応する平面図とをそれぞれ示しつつ説明する。まず、図３は、給電部１５のビア導体３１の個数についての変形例を示している。本変形例においては、図２（Ｂ）の４個のビア導体３１が図３（Ｂ）に示すように６個のビア導体３１で置き換えられている。これら６個のビア導体３１は、接続パッド２１の面内で円形の中心を取り囲む円周状に配列されている。本実施形態において、ビア導体３０、３１のそれぞれの個数は、給電部１５のインピーダンスの特性に応じて適切に定めることができる。この場合、各段における複数のビア導体３０、３１の個数についても通常はＺ方向の上部に行くほど増加するが、断面積の総和が増加していれば、個数が増加しない場合も想定される。

図４は、給電部１５の上部の構造についての変形例を示している。本変形例においては、図２の接続パッド２２の上面に、図４（Ｂ）の８個のビア導体３２（本発明の複数の第３ビア導体）のそれぞれの下端が接続され、これら８個のビア導体３２のそれぞれの上端が更に接続パッド２３（本発明の第２接続パッド）に接続されている。図４の例では、Ｚ方向から見た平面視で、接続パッド２３が下方の接続パッド２１、２２と同位置かつ同一径の円形の形状を有し、８個のビア導体３２が接続パッド２２の面内で円形の中心を取り囲む円周状に配列されている。

図４には示されないが、接続パッド２３の上部には、更に複数のビア導体と接続パッドとを交互に接続する構造としてもよい。すなわち、給電部１５の構造の範囲内で、給電端子２０の上部に複数のビア導体と接続パッドとを所定の段数だけ配置した構造に対しても、本発明の適用が可能である。この場合、各段における複数のビア導体の断面積の総和は、Ｚ方向の上部に行くほど増加させる必要がある。なお、図４の例では、接続パッド２１〜２３が同位置かつ同一径の円形の形状に形成されるが、各段の接続パッドが異なる位置及び異なる外形形状を有していてもよい。また、各段の複数のビア導体の配列も円周状には限られず、多様な形状で配列してもよい。更に、各段の１又は複数のビア導体の高さ（Ｚ方向の長さ）については、図２〜図５の例には限られず、給電部１５のインピーダンスの特性に応じて適切に定めることができる。

図５は、給電部１５に含まれるビア導体の直径についての変形例を示している。本変形例においては、図５（Ｂ）に示すように、図２（Ｂ）の１個のビア導体３０を直径が小さい１個のビア導体３０ａに置き換えるとともに、図２（Ｂ）の４個のビア導体３１を直径が大きい４個のビア導体３１ａに置き換えたものである。すなわち、給電部１５に含まれる複数のビア導体は、同一径には限られず、異なる径のビア導体が混在していてもよい。ただし、後述のように導波管の作製上の問題を考慮すると、ビア導体の直径が５０μｍ以上かつ２００μｍ以下の範囲に制約され、この範囲内でも各々のビア導体の径の差をできるだけ小さくする方が望ましい。なお、Ｚ方向の上部でビア導体の直径が小さくなる場合も想定されるが、各段における複数のビア導体の断面積の総和をＺ方向の上部に行くほど増加させる必要がある点は前述した通りである。

次に、本実施形態の導波管の作製方法の概要について、図６を参照しつつ説明する。図６では、図１の構造のうち主にＸ方向の左側の領域のみの断面構造を示している。まず、誘電体基板１０を構成する複数の誘電体層として、例えば、ドクターブレード法により形成した低温焼成用の複数のセラミックグリーンシート４０を用意する。ここでは、図１（Ｂ）に対応して、８枚のセラミックグリーンシート４０を用いるものとする。そして、図６（Ａ）に示すように、それぞれのセラミックグリーンシート４０の所定位置に打ち抜き加工を施して、側壁用の複数のビア導体１３に対応するビアホール４１と、給電部１５用の複数のビア導体３０、３１にそれぞれ対応するビアホール４２、４３とを開口する。なお、側壁用のビアホール４１については、図６には示されないが、平面視で導波管の４辺に配置される。

次いで、図６（Ｂ）に示すように、それぞれのセラミックグリーンシート４０に開口された複数のビアホール４１、４２、４３のそれぞれに、Ｃｕを含む導電性ペーストをスクリーン印刷により充填することで、側壁用の複数のビア導体１３と、給電部１５の複数のビア導体３０、３１をそれぞれ形成する。続いて、図６（Ｃ）に示すように、最上層のセラミックグリーンシート４０の上面と、最下層のセラミックグリーンシート４０の下面と、所定位置のセラミックグリーンシート４０の上面とに、それぞれ前述の導電性ペーストをスクリーン印刷により塗布することで、上下の導体層１１、１２、給電端子２０、接続パッド２１、２２のそれぞれを形成する。

そして、前述の加工を施した複数のセラミックグリーンシート４０を順に積層した上で、加熱加圧することにより積層体を形成する。その後、得られた積層体を脱脂、焼成することにより、図１に示す構造の誘電体基板１０に構成される導波管が完成する。

ここで、本実施形態の給電部１５の構造を採用することで、図６で説明した作製工程の際に得られる効果について説明する。図７は、本実施形態との対比のため、従来型の給電部５０の断面構造の例（例えば、特許文献１の図２参照）を示している。図７の給電部５０は、本実施形態の図２（Ａ）の給電部１５とは異なり、インピーダンスの急激な変化を緩和するために、給電端子に接続されるビア導体５１の径が上方に行くに連れ段階的に増加していく。例えば、ビア導体５１の下端部５１ａに比べて上端部５１ｂでは径が数倍程度と大きくなっている。

例えば、図６（Ｂ）と同様の手法で、図７のビア導体５１の上端部５１ｂを形成することを想定する。この場合、上端部５１ｂに対応するビアホールに導電ペーストを充填し、積層体の形成後に焼成する際、金属の導電ペーストと周囲のセラミックグリーンシート４０の熱膨張係数に差があるため、上端部５１ｂの近傍に熱応力が加わる。このとき、本実施形態のようにビア導体３０、３１の径が小さいと問題は生じないが、図７の上端部５１ｂは径が大きいため、熱応力の影響が強くなり、部分的に積層基板の反りやクラックが発生する可能性が高くなる。

一方、上記の問題を回避するため、上端部５１ｂの径がある程度小さくなるよう、全体的にビア導体５１の径を同じ比率で縮小することも可能である。しかし、この場合は下端部５１ａの径が一層小さくなるので、下端部５１ａに導電ペーストを充填する際に充填不良が生じやすくなり、不完全なビア導体５１となる恐れがある。以上のように、従来型の給電部５０は導波管の作製に伴う様々な問題を生じて信頼性が確保できないのに対し、本実施形態の給電部１５は、このような問題を生じることはなく、高い信頼性を確保することができる。

次に、本実施形態の導波管に関し、シミュレーションにより得られた周波数特性について説明する。図８は、本実施形態で説明した給電部１５を備える導波管の周波数特性（所定の周波数範囲における反射係数Ｓ１１の変化）と、図７の従来型の給電部５０を備える導波管の周波数特性とを重ねて模式的に示している。図８のシミュレーションでは、周波数の範囲を２７ＧＨｚ〜２９ＧＨｚとし、図１の寸法ａ＝１．６ｍｍ、ｂ＝３．２ｍｍとし、誘電体基板１０の比誘電率ε_ｒ＝５．８、誘電損失ｔａｎδ＝０．００２２とし、かつ、導体層１１、１２及びビア導体１３、給電部１５、５０が完全導体と仮定した。また、本実施形態の給電部１５のビア導体３０、３１の径がφ０．１ｍｍ、ビア導体１３の最小ビアピッチが０．２ｍｍとし、従来型の給電部５０のビア導体５１の径が下層側から順に、φ０．１ｍｍ、φ０．２ｍｍ、φ０．３ｍｍ、φ０．４ｍｍとしてシミュレーションを実行した。

図８に示すように、本実施形態の周波数特性は、周波数２８ＧＨｚの近傍で減衰極を有し、十分に広い周波数帯域が得られることがわかる。一方、従来構造の場合の周波数特性は、周波数２８ＧＨｚより若干低い周波数で減衰極を有し、本実施形態に比べて周波数帯域が狭くなっている。このように、本実施形態の給電部１５の構造を採用することにより、周波数特性の広帯域化を実現することができる。

以上、本実施形態に基づき本発明の内容を具体的に説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で多様な変更を施すことができる。すなわち、本実施形態の導波管の構造及び給電部１５の構造については、図１〜図５で説明した構造例には限定されず、本発明の作用効果を得られる限り、他の構造や材料を用いた多様な導波管に対して広く本発明を適用することができる。さらに、その他の点についても上記実施形態により本発明の内容が限定されるものではなく、本発明の作用効果を得られる限り、上記実施形態に開示した内容には限定されることなく適宜に変更可能である。

１０…誘電体基板
１１、１２…導体層
１３…ビア導体（側壁用）
１４…スロット
１５…給電部
２０…給電端子
２１、２２、２３…接続パッド
３０、３１、３２…ビア導体
４０…セラミックグリーンシート
４１、４２、４３…ビアホール

Claims (12)

1. 複数の誘電体層を積層した誘電体基板を用いて構成される導波管であって、
   前記誘電体基板の下面に形成された第１導体層と、
   前記誘電体基板の上面に形成された第２導体層と、
   前記第１導体層と前記第２導体層との間を電気的に接続し、前記導波管の両側の側壁を構成する１対の側壁部と、
   前記導波管への入力信号を給電する給電部と、
   を備え、
   前記給電部は、
   前記誘電体基板の下面に形成され、前記第１導体層と接触しない給電端子と、
   それぞれの下端が前記給電端子に接続される１又は複数の第１ビア導体と、
   前記１又は複数の第１ビア導体のそれぞれの上端に接続される第１接続パッドと、
   それぞれの下端が前記第１接続パッドに接続される複数の第２ビア導体と、
   を含んで構成され、
   前記複数の第２ビア導体の前記誘電体基板の下面に沿った断面積の総和は、前記１又は複数の第１ビア導体の前記誘電体基板の下面に沿った断面積の総和よりも大きいことを特徴とする導波管。
2. 前記１又は複数の第１ビア導体の個数より前記複数の第２ビア導体の個数の方が多いことを特徴とする請求項１に記載の導波管。
3. 前記複数の第２ビア導体は遮断波長の１／２以下の間隔で配列されることを特徴とする請求項１又は２に記載の導波管。
4. 前記複数の第２ビア導体は、前記第１接続パッドの面内における円周上に配列されることを特徴とする請求項３に記載の導波管。
5. 前記１又は複数の第１ビア導体と前記複数の第２のビア導体の全てが同一の直径の円柱導体であることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の導波管。
6. 更に前記給電部は、前記複数の第２ビア導体の上部に前記誘電体基板の高さ方向に沿って第２接続パッドと複数の第３ビア導体とが交互に接続されて構成され、
   前記１又は複数の第１ビア導体と前記複数の第２ビア導体と前記複数の第３ビア導体とを含む複数のビア導体の前記誘電体基板の下面に沿った断面積の総和が、前記高さ方向の上部に行くほど順次増加していくことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の導波管。
7. 前記高さ方向の上部に行くほど、前記複数のビア導体の個数が順次増加していくことを特徴とする請求項６に記載の導波管。
8. それぞれの下端が共通の前記第２接続パッドに接続される前記複数の第３ビア導体は、遮断波長の１／２以下の間隔で配列されることを特徴とする請求項６又は７に記載の導波管。
9. それぞれの下端が共通の前記第２接続パッドに接続される前記複数の第３ビア導体は、当該第２接続パッドの面内における円周上に配列されることを特徴とする請求項８に記載の導波管。
10. 全ての前記複数のビア導体は同一の直径の円柱導体であることを特徴とする請求項６から９のいずれか１項に記載の導波管。
11. 前記高さ方向から見た平面視で、前記第１接続パッドと前記第２接続パッドを含む全ての接続パッドは同一の位置に配置された同一の直径の円形に形成されることを特徴とする請求項６から１０のいずれか１項に記載の導波管。
12. 前記１対の側壁部は、前記第１導体層と前記第２導体層との間をそれぞれ接続する複数の側壁用ビア導体からなることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の導波管。
    

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