JP2910736B2 - ストリップ線路−導波管変換器 - Google Patents

ストリップ線路−導波管変換器

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はマイクロストリップ
線路と導波管変換器に関し、特に誘電体多層基板を用い
たストリップ線路またはマイクロストリップ線路等のマ
イクロ波回路と導波管との変換器に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種のストリップ線路−導波管
変換器においては、図５に示すように、誘電体多層基板
２１，２２と、銅箔２３，２４と、マイクロストリップ
線路２５と、スルーホール２６と、スロット２７と、同
軸コネクタ２８とから構成されている。
【０００３】この構成において、同軸コネクタ２８から
入力された電磁波はマイクロストリップ線路２５を伝送
し、スロット２７を励振する。これによって、スロット
２７から図示せぬ導波管内に電磁波が放射される。
【０００４】これに対し、導波管から入力された電磁波
は上記とは逆の順序で、つまりスロット２７からマイク
ロストリップ線路２５を通って同軸コネクタ２８に伝送
される。この技術については、特開平３−７９１０４号
公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のストリ
ップ線路−導波管変換器では、その構造上、マイクロス
トリップ線路と導波管との接続面にスロットを必要とす
る。また、外部のマイクロ波回路との接続に、構造が複
雑な同軸コネクタを用いているため、誘電体多層基板上
に半導体素子を搭載したマルチチップモジュールと呼ば
れる薄型のＨＩＣ（Ｈｙｂｒｉｄ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅ
ｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：混成集積回路）形状に適用するこ
とが困難である。
【０００６】そこで、本発明の目的は上記の問題点を解
消し、マイクロストリップ線路と導波管との接続を簡単
に行うことができ、誘電体多層基板だけで構成すること
ができるとともに、気密封止が可能なストリップ線路−
導波管変換器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるストリップ
線路−導波管変換器は、ストリップ線路と導波管とを変
換を行うストリップ線路−導波管変換器であって、一端
が前記ストリップ線路に接続されかつ前記導波管から伝
送されてくる電磁波を受信するアンテナプローブと、前
記アンテナプローブの他端に接続されかつ前記アンテナ
プローブの他端をグランドに短絡する誘電体多層基板
と、前記ストリップ線路及び前記導波管の開口面に対向
する領域各々の周囲を囲むように前記誘電体多層基板に
配設されかつ前記ストリップ線路及び前記開口面に対向
する領域各々の周囲をシールドするための複数のビアホ
ールと、前記開口面に対向する領域及び前記ストリップ
線路各々の少なくとも一方に対応する空間を含みかつ前
記ストリップ線路及び前記導波管からなる伝送路をシー
ルドする導体キャップとを備え、前記複数のビアホール
は前記ストリップ線路と前記導波管とのインピーダンス
整合を容易化するために前記誘電体多層基板の上下層を
接続しかつ階段状に配設している。
【０００８】すなわち、本発明のストリップ線路−導波
管変換器はマイクロストリップ線路に接続されかつ先端
が短絡されたアンテナプローブを誘電体多層基板上に形
成し、導波管及びマイクロストリップ線路の周囲をスル
ーホールで囲んでシールドするとともに、マイクロスト
リップ線路と導波管との間の変換周波数を調整するため
の周波数調整用パターンをアンテナプローブの周囲に配
設し、それらの上方を導体（例えば，金属製）キャップ
で覆っている。
【０００９】これによって、誘電体多層基板中に変換構
造を構成することができるので、小型化及び薄型化が可
能である。また、誘電体多層基板の上下層を接続するス
ルーホールを階段状とすることで、マイクロストリップ
線路と導波管とのインピーダンス整合が容易になり、周
波数特性が広帯域になる。
【００１０】したがって、マイクロストリップ線路と導
波管との接続を簡単に行うことができ、ストリップ線路
−導波管変換器を誘電体多層基板だけで構成することが
できるとともに、ストリップ線路−導波管変換器を気密
封止することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の一実施例
の断面図であり、図１（ｂ）は本発明の一実施例による
導体キャップの斜視図であり、図１（ｃ）は本発明の一
実施例による誘電体多層基板の最上層のパターンを示す
断面図であり、図１（ｄ）は本発明の一実施例による誘
電体多層基板の内層のパターンを示す断面図であり、図
１（ｅ）は本発明の一実施例による誘電体多層基板の最
下層のパターンを示す断面図である。
【００１２】これらの図において、誘電体多層基板１に
は最上層パターン２と、内層パターン３と、最下層パタ
ーン４と、最上層−最下層間ビア６と、最上層−内層ビ
ア６ａと、内層−最下層ビア６ｂとが形成されている。
【００１３】最上層パターン２にはマイクロストリップ
線路１１と、一端がマイクロストリップ線路１１に接続
されかつ他端（先端）がグランド（ＧＮＤ）に短絡され
たアンテナプローブ５と、周波数調整用パターン９とが
形成されており、最上層パターン２上のマイクロストリ
ップ線路１１及び導波管開口部７に対向する領域上が導
体（例えば、金属製）キャップ１０で覆われている［図
１（ａ）及び図１（ｃ）参照］。
【００１４】ここで、アンテナプローブ５は導波管８か
ら伝送されてくる電磁波を受信するためのものであり、
周波数調整用パターン９はマイクロストリップ線路１１
と導波管８との間の変換周波数を調整するためのもので
ある。
【００１５】導体キャップ１０には導波管開口部７に対
向する領域に対応する空間１０ａと、マイクロストリッ
プ線路１１に対応する空間１０ｂとが形成されている。
空間１０ａ，１０ｂはマイクロストリップ線路１１及び
導波管８からなる伝送路を空間１０ａ，１０ｂ以外の部
分でシールドするように形成されている［図１（ａ）及
び図１（ｂ）参照］。
【００１６】内層パターン３は導波管開口部７に相当す
る部分の金属パターンが除かれている［図１（ｄ）参
照］。最下層パターン４は導波管開口部７の金属パター
ンが除かれている［図１（ｅ）参照］。
【００１７】誘電体多層基板１の導波管開口部７に対向
する領域の周囲及びマイクロストリップ線路１１の周囲
は最上層−最下層間ビア６と最上層−内層ビア６ａと内
層−最下層ビア６ｂとで囲まれている［図１（ｃ）、図
１（ｄ）、図１（ｅ）参照］。最上層−最下層間ビア６
と最上層−内層ビア６ａと内層−最下層ビア６ｂとは夫
々上下層のグランドに接続されており、これらのビア
６，６ａ，６ｂによって誘電体多層基板１の導波管開口
部７に対向する領域の周囲及びマイクロストリップ線路
１１の周囲が他の領域からシールドされている。
【００１８】図２は図１の誘電体多層基板１上への半導
体素子の搭載例を示す断面図である。図において、半導
体素子１２は誘電体多層基板１に設けた凹部に載置さ
れ、最上層パターン２に配設された任意のパターンにワ
イヤ１４で接続されるとともに、最下層パターン４に配
設された任意のパターンにスルーホール１３ａ〜１３ｅ
を通して接続されている。
【００１９】図３（ａ）は本発明の他の実施例の断面図
であり、図３（ｂ）は本発明の他の実施例による誘電体
多層基板の最上層のパターンを示す断面図である。これ
らの図において、本発明の他の実施例によるストリップ
線路−導波管変換器はマイクロストリップ線路１１及び
アンテナプローブ５を誘電体多層基板１の最上層から内
層に移し、最上層パターン２には周波数調整用パターン
９を設ける構造としている。
【００２０】この場合、導体キャップ１０には導波管開
口部７に対向する領域に対応する空間１０ａのみが形成
されていればよく、マイクロストリップ線路１１に対応
する空間１０ｂは不要となる。すなわち、マイクロスト
リップ線路１１は最上層パターン２側の誘電体でシール
ドされるので、導体キャップ１０によるシールドは不要
となる。
【００２１】図４（ａ）は本発明の別の実施例の最上層
のパターンを示す断面図であり、図４（ｂ）は本発明の
さらに別の実施例による誘電体多層基板の最上層のパタ
ーンを示す断面図である。
【００２２】図において、本発明の別の実施例によるス
トリップ線路−導波管変換器ではアンテナプローブ５と
マイクロストリップ線路１１との間に高インピーダンス
変換回路１５を設け、所要周波数帯においてマイクロス
トリップ線路１１及び導波管８のインピーダンス整合を
とっている［図４（ａ）参照］。
【００２３】図において、本発明のさらに別の実施例に
よるストリップ線路−導波管変換器ではアンテナプロー
ブ５とマイクロストリップ線路１１との間に低インピー
ダンス変換回路１６を設け、所要周波数帯においてマイ
クロストリップ線路１１及び導波管８のインピーダンス
整合をとっている［図４（ｂ）参照］。
【００２４】導波管８及びマイクロストリップ線路１１
のインピーダンスを比較すると、一般的には導波管８の
インピーダンスは約３７０Ω、マイクロストリップ線路
１１のインピーダンスは約５０Ωとなっており、導波管
８及びマイクロストリップ線路１１を直接接続するとイ
ンピーダンス不整合によって損失が大きくなる。
【００２５】そのため、本発明の別の実施例及びさらに
別の実施例では、アンテナプローブ５とマイクロストリ
ップ線路１１との間に、使用周波数帯における電気長が
１／４λのインピーダンス変換回路（高インピーダンス
変換回路１５や低インピーダンス変換回路１６等）を設
け、インピーダンス整合をとっている。
【００２６】尚、本発明の一実施例及び他の実施例にお
いては周波数調整用パターン９をすべて取り去った構造
としてもよい。また、上記の各実施例においては誘電体
多層基板１を３層構造としているが、それ以上に多層に
してもよく、各層に誘電率の異なる材料を用いてもよ
い。さらに、誘電体多層基板１の厚みを変えても、層間
を接続するビアを階段状にしてもよい。さらにまた、導
波管８を囲むビアを２重以上に配列し、より電気シール
ドを強力にしてもよい。
【００２７】このように、ストリップ線路−導波管変換
器が、マイクロストリップ線路１１と、一端がマイクロ
ストリップ線路１１に接続されかつその他端がグランド
に短絡されたアンテナプローブ５とが形成された誘電体
多層基板１を有し、導波管８の導波管開口部７に対向す
る領域及びマイクロストリップ線路１１の周囲をビアホ
ール（最上層−最下層間ビア６、最上層−内層ビア６
ａ、内層−最下層ビア６ｂ等）で囲み、アンテナプロー
ブ５の周囲に周波数調整用パターン９を持ち、導波管開
口部７に対向する領域及びマイクロストリップ線路１１
の上方を覆いかつそれらをシールドする導体キャップ１
０を配設することによって、小型化及び薄型化が可能と
ある。特に、誘電体多層基板１上に半導体素子１２を搭
載したマルチチップモジュールと呼ばれる薄型のＭＩＣ
形状のストリップ線路−導波管変換器に適用可能とな
る。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
イクロストリップ線路と導波管とを変換を行うストリッ
プ線路−導波管変換器において、一端がマイクロストリ
ップ線路に接続されかつ導波管から伝送されてくる電磁
波を受信するアンテナプローブと、アンテナプローブの
他端に接続されかつアンテナプローブの他端をグランド
に短絡する誘電体多層基板と、マイクロストリップ線路
及び導波管の開口面に対向する領域各々の周囲を囲むよ
うに誘電体多層基板に配設されかつマイクロストリップ
線路及び開口面に対向する領域各々の周囲をシールドす
るための複数のビアホールと、開口面に対向する領域及
びマイクロストリップ線路各々の少なくとも一方に対応
する空間を含みかつマイクロストリップ線路及び導波管
からなる伝送路をシールドする導体キャップとを備える
ことによって、マイクロストリップ線路と導波管との接
続を簡単に行うことができ、誘電体多層基板だけで構成
することができるとともに、気密封止を可能とすること
ができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の一実施例の断面図、（ｂ）は
本発明の一実施例による導体キャップの斜視図、（ｃ）
は本発明の一実施例による誘電体多層基板の最上層のパ
ターンを示す断面図、（ｄ）は本発明の一実施例による
誘電体多層基板の内層のパターンを示す断面図、（ｅ）
は本発明の一実施例による誘電体多層基板の最下層のパ
ターンを示す断面図である。
【図２】図１の誘電体多層基板１上への半導体素子の搭
載例を示す断面図である。
【図３】（ａ）は本発明の他の実施例の断面図、（ｂ）
は本発明の他の実施例による誘電体多層基板の最上層の
パターンを示す断面図である。
【図４】（ａ）は本発明の別の実施例の最上層のパター
ンを示す断面図、（ｂ）は本発明のさらに別の実施例に
よる誘電体多層基板の最上層のパターンを示す断面図で
ある。
【図５】従来例によるストリップ線路−導波管変換器の
斜視図である。
【符号の説明】
１ 誘電体多層基板 ２ 最上層パターン ３ 内層パターン ４ 最下層パターン ５ アンテナプローブ ６ 最上層−最下層間ビア ６ａ 最上層−内層ビア ６ｂ 内層−最下層ビア ７ 導波管開口部 ８ 導波管 ９ 周波数調整用パターン９ １０ 導体キャップ １０ａ 導波管開口部に対向する領域に対応する空間 １０ｂ マイクロストリップ線路に対応する空間 １１ マイクロストリップ線路 １２ 半導体素子 １３ａ〜１３ｅ スルーホール １４ ワイヤ １５ 高インピーダンス変換回路 １６ 低インピーダンス変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−162810（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−37803（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−274513（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−48502（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−274513（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−259715（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−62103（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−135714（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−139504（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−140815（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−112708（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−135713（ＪＰ，Ａ) 実開 昭61−143305（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01P 5/107 H01P 3/12 H01P 5/02 601

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ストリップ線路と導波管とを変換を行う
    ストリップ線路−導波管変換器であって、一端が前記ス
    トリップ線路に接続されかつ前記導波管から伝送されて
    くる電磁波を受信するアンテナプローブと、前記アンテ
    ナプローブの他端に接続されかつ前記アンテナプローブ
    の他端をグランドに短絡する誘電体多層基板と、前記ス
    トリップ線路及び前記導波管の開口面に対向する領域各
    々の周囲を囲むように前記誘電体多層基板に配設されか
    つ前記ストリップ線路及び前記開口面に対向する領域各
    々の周囲をシールドするための複数のビアホールと、前
    記開口面に対向する領域及び前記ストリップ線路各々の
    少なくとも一方に対応する空間を含みかつ前記ストリッ
    プ線路及び前記導波管からなる伝送路をシールドする導
    体キャップとを有し、前記複数のビアホールは前記スト
    リップ線路と前記導波管とのインピーダンス整合を容易
    化するために前記誘電体多層基板の上下層を接続しかつ
    階段状に配設したことを特徴とするストリップ線路−導
    波管変換器。
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