JP4199796B2 - High frequency line-waveguide converter - Google Patents

High frequency line-waveguide converter Download PDF

Info

Publication number
JP4199796B2
JP4199796B2 JP2006294904A JP2006294904A JP4199796B2 JP 4199796 B2 JP4199796 B2 JP 4199796B2 JP 2006294904 A JP2006294904 A JP 2006294904A JP 2006294904 A JP2006294904 A JP 2006294904A JP 4199796 B2 JP4199796 B2 JP 4199796B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductor
waveguide
dielectric layer
line
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2006294904A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2007060714A (en
Inventor
慎一 郡山
弘志 内村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2006294904A priority Critical patent/JP4199796B2/en
Publication of JP2007060714A publication Critical patent/JP2007060714A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4199796B2 publication Critical patent/JP4199796B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Waveguide Aerials (AREA)

Description

本発明は、マイクロ波やミリ波の領域において使用される、高周波回路を形成するストリップ線路またはマイクロストリップ線路等の高周波線路を導波管に変換し、高周波回路とアンテナあるいは高周波回路間の接続を導波管を介して行なうことにより、システムの実装を容易に行なえる高周波線路−導波管変換器に関するものである。   The present invention converts a high-frequency line such as a strip line or a microstrip line that forms a high-frequency circuit, which is used in a microwave or millimeter wave region, into a waveguide, and connects a high-frequency circuit to an antenna or a high-frequency circuit. The present invention relates to a high-frequency line-waveguide converter that can be easily mounted on a system through a waveguide.

近年、高度情報化時代を迎え、情報伝達に用いられる高周波信号は1〜30GHzのマイクロ波領域から、30〜300GHzのミリ波領域の周波数までを活用することが検討されており、例えば、車間レーダーのようなミリ波の高周波信号を用いた応用システムも提案されるようになっている。   In recent years, with the advent of advanced information technology, high-frequency signals used for information transmission have been studied to utilize frequencies from the microwave region of 1 to 30 GHz to the millimeter wave region of 30 to 300 GHz. Application systems using such millimeter-wave high-frequency signals have also been proposed.

このような高周波用のシステムにおいては、高周波信号の周波数が高いことにより、回路を構成する高周波線路における高周波信号の減衰が大きくなってしまうという問題点がある。例えば、高周波線路がマイクロストリップ線路構造である場合、誘電体基板における誘電体損は周波数に比例(誘電正接が周波数に独立のとき)して大きくなり、線路導体における導体損は周波数の平方根に比例して大きくなってしまうというものである。このことから、同じマイクロストリップ線路でも使用する周波数が1GHzから10GHzに高くなると、誘電体損は10倍に、導体損は約3.2倍に大きくなってしまい、この損失を補うために低雑音・高効率・高利得の高価な高周波部品を多用することが必要になり、システムが高価になってしまうという問題点があった。   In such a high frequency system, there is a problem that the high frequency signal is attenuated in the high frequency line constituting the circuit due to the high frequency of the high frequency signal. For example, when the high-frequency line has a microstrip line structure, the dielectric loss in the dielectric substrate increases in proportion to the frequency (when the dielectric loss tangent is independent of the frequency), and the conductor loss in the line conductor is proportional to the square root of the frequency. It will be bigger. For this reason, when the frequency used in the same microstrip line is increased from 1 GHz to 10 GHz, the dielectric loss increases 10 times and the conductor loss increases approximately 3.2 times. To compensate for this loss, low noise and high There is a problem that it is necessary to frequently use expensive high-frequency components having high efficiency and high gain, and the system becomes expensive.

このようなマイクロストリップ線路構造の高周波線路に比較して、導波管では高周波信号の伝送損失は小さいことが知られている。例えば、26GHz〜40GHz帯に用いられる導波管WR−28の損失は40GHzで約0.005dB/cmであり、これはアルミナ基板を用いたマイクロストリップ線路の損失約1dB/cmよりも格段に小さい。これは、通常の高周波線路(一般にインピーダンスは50Ωで設計される)に比較して導波管のインピーダンスが大きく(周波数によって変化するが概略500Ωのオーダーで設計される)、伝送される信号エネルギーに対して誘電体中を伝送する電界エネルギーの寄与が大きいのに対してその誘電体として誘電正接がほぼ0の空気を用いていること、相対的に小さい磁気エネルギーのもととなる導波管の管壁を流れる電流が小さくて良いこと、かつその電流が導波管の管壁の比較的広い面積に流れるため電気抵抗が小さくなり導体損が小さくなる構造になっていることによるものである。   It is known that a transmission loss of a high-frequency signal is small in a waveguide as compared with a high-frequency line having such a microstrip line structure. For example, the loss of the waveguide WR-28 used in the 26 GHz to 40 GHz band is about 0.005 dB / cm at 40 GHz, which is much smaller than the loss of about 1 dB / cm of the microstrip line using the alumina substrate. This is because the impedance of the waveguide is larger than that of a normal high-frequency line (generally designed at 50Ω) (designed on the order of 500Ω, which varies with the frequency), and the transmitted signal energy On the other hand, the contribution of the electric field energy transmitted through the dielectric is large, whereas air having a dielectric loss tangent of almost zero is used as the dielectric, and the waveguide that is the source of relatively small magnetic energy. This is because the current flowing through the tube wall may be small, and since the current flows in a relatively large area of the tube wall of the waveguide, the electrical resistance is reduced and the conductor loss is reduced.

また、導波管同士は通常、ねじで接続される。そのため着脱を容易に行なうことができる。例えば、高周波回路モジュールとアンテナとの接続に導波管を用いれば、組み立て前にそれぞれの導波管ポートを用いてそれぞれの検査を行ない、良品同士を組み合わせて高周波フロントエンドを組み立てることができ、その製造の歩留まりを上げることができる。これらのことから従来、特に伝送距離が長くなることが多い高周波回路モジュールとアンテナとの間の伝送に導波管を用いたフロントエンドが多く採用されてきた。   The waveguides are usually connected with screws. Therefore, attachment / detachment can be performed easily. For example, if a waveguide is used to connect the high-frequency circuit module and the antenna, each inspection is performed using each waveguide port before assembly, and a high-frequency front end can be assembled by combining non-defective products. The production yield can be increased. For these reasons, a front end using a waveguide for transmission between a high-frequency circuit module and an antenna, which often has a long transmission distance, has been conventionally used.

図4は、そのような高周波フロントエンドの構造を説明するための断面図である。図4によれば、フロントエンド60は、モジュール61とアンテナ62とが導波管部材63で接続されて構成されている。モジュール61は、導波管開口64を有する金属シャーシ65上に搭載されている。また、このフロントエンド60には、高周波線路としてのマイクロストリップ線路が形成されたマイクロストリップ基板66と、導波管開口部64および短絡終端部材67で構成される導波管とから成る高周波線路−導波管変換器68が構成されている。マイクロストリップ基板66のマイクロストリップ線路には、高周波部品が搭載された配線基板69がワイヤボンディングで接続されている。   FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining the structure of such a high-frequency front end. According to FIG. 4, the front end 60 is configured by connecting a module 61 and an antenna 62 with a waveguide member 63. Module 61 is mounted on a metal chassis 65 having a waveguide opening 64. Further, the front end 60 has a high-frequency line composed of a microstrip substrate 66 on which a microstrip line as a high-frequency line is formed, and a waveguide constituted by a waveguide opening 64 and a short-circuit termination member 67. A waveguide converter 68 is configured. A wiring board 69 on which high-frequency components are mounted is connected to the microstrip line of the microstrip board 66 by wire bonding.

このフロントエンド60における高周波線路−導波管変換器68は、短絡終端部材67の短絡終端面から高周波信号の信号波長の1/4の距離だけ離れた位置において、導波管の側面からマイクロストリップ基板66上に形成されたプローブ(線路導体は延設されているが接地導体は形成されていない部分)を信号波長の略1/4の長さ分挿入したタイプのものである。このプローブは導波管内でアンテナとして機能し、高周波信号を電磁波として導波管内に放射する。導波管内に放射された電磁波の半分は下方の導波管部材63に直接伝送し、もう半分は上方の短絡終端部材67側に伝送する。短絡終端部材67側に伝送した電磁波は短絡終端面で位相を反転させて全反射する。全反射した電磁波はプローブ部分まで戻ってきて、プローブから下方に直接放射される電磁波と合成される。このとき、短絡終端面で反射されてきた電磁波は、プローブ−短絡終端面間の距離を高周波信号の信号波長の1/4にしておけば、プローブ−短絡終端面−プローブの往復の光路長が1/2波長になり、プローブから直接放射される電磁波とは光路差により位相が逆になる。結局、短絡終端面で反射してきた電磁波は、短絡終端面で反射するときに位相が反転し、さらに光路差により位相が逆になって、プローブから直接下方に放射される電磁波と同位相になり、下方の導波管部材63へと伝送されることになる。   The high-frequency line-waveguide converter 68 in the front end 60 is a microstrip from the side surface of the waveguide at a position separated from the short-circuit termination surface of the short-circuit termination member 67 by a distance of 1/4 of the signal wavelength of the high-frequency signal. A probe formed on the substrate 66 (a portion in which the line conductor is extended but the ground conductor is not formed) is inserted for a length of about ¼ of the signal wavelength. This probe functions as an antenna in the waveguide, and radiates a high-frequency signal into the waveguide as an electromagnetic wave. Half of the electromagnetic wave radiated into the waveguide is directly transmitted to the lower waveguide member 63, and the other half is transmitted to the upper short-circuit termination member 67 side. The electromagnetic wave transmitted to the short-circuit termination member 67 side is totally reflected with the phase reversed at the short-circuit termination surface. The totally reflected electromagnetic wave returns to the probe portion and is synthesized with the electromagnetic wave radiated directly downward from the probe. At this time, if the distance between the probe and the short-circuit termination surface is set to 1/4 of the signal wavelength of the high-frequency signal, the optical path length of the probe-short-circuit termination surface-probe reciprocation is The phase is opposite to that of the electromagnetic wave that is ½ wavelength and is directly emitted from the probe due to the optical path difference. Eventually, the electromagnetic wave reflected from the short-circuiting end face is reversed in phase when reflected from the short-circuiting end face, and the phase is reversed due to the optical path difference, so that it is in phase with the electromagnetic wave radiated directly from the probe. Then, it is transmitted to the lower waveguide member 63.

このとき、プローブをアンテナとして機能させるには、その導波管内に挿入した長さを正確に信号波長の1/4にする必要があり、また、プローブから上方に放射されて短絡終端面で反射してきた電磁波の位相をプローブから下方に放射される電磁波の位相と同位相にするには、プローブ−短絡終端面間の距離を正確に信号波長の1/4にする必要がある。したがって、アンテナとして機能するマイクロストリップ基板66の位置や短絡終端部材67の高さによって特性が大きく変動することとなる。   At this time, in order for the probe to function as an antenna, the length inserted into the waveguide must be exactly ¼ of the signal wavelength, and it is radiated upward from the probe and reflected by the short-circuit termination surface. In order to set the phase of the electromagnetic wave thus transmitted to the same phase as the phase of the electromagnetic wave radiated downward from the probe, it is necessary to accurately set the distance between the probe and the short-circuit termination surface to ¼ of the signal wavelength. Therefore, the characteristics greatly vary depending on the position of the microstrip substrate 66 functioning as an antenna and the height of the short-circuit termination member 67.

この高周波線路−導波管変換器68は、金属シャーシ65上に配線基板69とともに組み立てにより構成されるので、各部材の位置ずれにより高周波線路−導波管変換器の変換損失が大きくなった場合に、用いた部材のすべてが無駄になってしまい、組み立て歩留まりに問題があった。   Since this high-frequency line-waveguide converter 68 is constructed by assembling together with the wiring board 69 on the metal chassis 65, when the conversion loss of the high-frequency line-waveguide converter increases due to the displacement of each member In addition, all of the members used were wasted, and there was a problem in assembly yield.

このような問題を解決するために、例えば特開平6−112708号公報には、誘電体基板に、導波管の短絡終端として機能する接地導体と、アンテナとして機能する放射導体とを具備する導波管・平面線路変換器が提案されている。この特開平6−112708号公報においては、導波管の短絡終端と放射導体との距離を高周波信号の信号波長の1/4にしている。これは従来から用いられている変換器と同じ構成である。   In order to solve such a problem, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-112708 discloses a dielectric substrate including a grounding conductor that functions as a short-circuit termination of a waveguide and a radiation conductor that functions as an antenna. Wave tube / plane line converters have been proposed. In JP-A-6-112708, the distance between the short-circuit end of the waveguide and the radiation conductor is set to 1/4 of the signal wavelength of the high-frequency signal. This is the same configuration as a conventionally used converter.

しかし、この構成では導波管の短絡終端と放射導体との距離を調整する誘電体基板と、マイクロストリップ線路を構成する誘電体基板とが同一であり、この誘電体基板の厚さを信号波長の1/4とする必要があるため、マイクロストリップ線路のインピーダンス調整は線路導体の導体幅のみによって行なわれることになる。これによってマイクロストリップ線路のインピーダンスを一定の値にするには、基板が厚いときは線路導体の導体幅を広くし、基板が薄いときは導体幅を狭くする必要がある。したがって、信号周波数によっては接続すべき相手側のマイクロストリップ線路の線路導体の導体幅と差が生じてしまい、信号反射の原因となってしまうという問題点があった。   However, in this configuration, the dielectric substrate that adjusts the distance between the short-circuited end of the waveguide and the radiation conductor is the same as the dielectric substrate that constitutes the microstrip line, and the thickness of this dielectric substrate is set to the signal wavelength. Therefore, the impedance adjustment of the microstrip line is performed only by the conductor width of the line conductor. Thus, in order to make the impedance of the microstrip line constant, it is necessary to widen the conductor width of the line conductor when the substrate is thick and narrow the conductor width when the substrate is thin. Therefore, depending on the signal frequency, the conductor width of the line conductor of the counterpart microstrip line to be connected is different, which causes signal reflection.

また、この変換器は誘電体基板の厚さが信号波長の1/4になっているため、信号周波数が低いときは誘電体基板は厚くなり、信号周波数が高くなると薄くなる。そのため信号周波数が高くなると誘電体基板が薄くなって強度が弱くなってしまうという問題点もあった。例えば信号周波数が76GHzで誘電体基板の比誘電率が9の場合には、誘電体基板の厚さは約0.33mmになり、基板材料にもよるものの誘電体基板が変形したり、破壊したりするおそれがあるものとなる。   In this converter, since the thickness of the dielectric substrate is 1/4 of the signal wavelength, the dielectric substrate is thick when the signal frequency is low, and thin when the signal frequency is high. For this reason, when the signal frequency is increased, the dielectric substrate becomes thin and the strength is weakened. For example, when the signal frequency is 76 GHz and the relative dielectric constant of the dielectric substrate is 9, the thickness of the dielectric substrate is about 0.33 mm, and the dielectric substrate may be deformed or destroyed depending on the substrate material. There is a risk of doing so.

また、この変換器においては、放射導体のうちアンテナとして機能する部分は導波管内に挿入された部分であるため、導波管・平面線路変換器の位置ずれによりアンテナとして機能する部分の長さが変化してアンテナ特性が変化し、結果として導波管・平面線路変換の変換効率が低下する場合があるという問題点もあった。   In this converter, the part of the radiation conductor that functions as an antenna is the part inserted into the waveguide, so the length of the part that functions as an antenna due to the positional deviation of the waveguide / planar line converter. As a result, the antenna characteristics change, and as a result, the conversion efficiency of the waveguide / planar line conversion may decrease.

さらに、この変換器を用いるには、金属製の筐体に形成した導波管開口の一部に、放射導体の短絡を防ぐために凹部を設ける必要がある。これは、本来なら導波管管壁であるべき部分の一部が欠落しているということであるので、この部分から電磁波が漏れてしまい、変換効率が低下してしまうという問題点もあった。また、このような凹部を設けることが必須であるので、導波管や筐体にそのための加工を施すことが必要になるという問題点もあった。   Furthermore, in order to use this converter, it is necessary to provide a recess in a part of the waveguide opening formed in the metal casing in order to prevent a short circuit of the radiation conductor. This means that a part of the part that should be the waveguide wall is missing, so that electromagnetic waves leak from this part and the conversion efficiency is lowered. . In addition, since it is essential to provide such a recess, there has been a problem that it is necessary to process the waveguide and the casing.

本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、接地導体と放射導体との距離を高周波線路−導波管変換の変換効率を高めるように設定しつつ、高周波線路のインピーダンス調整のために誘電体層の厚さを自由に設定でき、導波管開口部に特別な加工を必要としない高周波線路−導波管変換器を提供することにある。   The present invention has been devised in view of the above problems, and its purpose is to set the distance between the ground conductor and the radiation conductor so as to increase the conversion efficiency of the high-frequency line-waveguide conversion, and to improve the impedance of the high-frequency line. An object of the present invention is to provide a high-frequency line-waveguide converter in which the thickness of a dielectric layer can be freely set for adjustment, and no special processing is required for a waveguide opening.

本発明の高周波線路−導波管変換器は、第1の誘電体層と、該第1の誘電体層の上面に配された線路導体と、前記第1の誘電体層の下面に配された接地導体とを具備する高周波線路を、導波管に変換するための高周波線路−導波管変換器であって、前記接地導体の前記線路導体の一端に対向する開口部と、前記第1の誘電体層の下に積層された第2の誘電体層と、該第2の誘電体層の下面に前記線路導体の一端に対向して配された放射導体と、前記接地導体の前記開口部内を通り前記第1および第2の誘電体層を貫通して前記線路導体の前記一端と前記放射導体とを電気的に接続する接続導体と、該接続導体の前記第2の誘電体層を貫通する部位および前記放射導体を取り囲むように前記第2の誘電体層の側面または内部に配されたシールド導体部とを具備しており、前記シールド導体部は前記導波管の開口に対してその内側に位置するように設けられていることを特徴とする。   The high-frequency line-waveguide converter of the present invention is disposed on the first dielectric layer, the line conductor disposed on the upper surface of the first dielectric layer, and the lower surface of the first dielectric layer. A high-frequency line-waveguide converter for converting a high-frequency line including a ground conductor into a waveguide, the opening of the ground conductor facing one end of the line conductor, and the first A second dielectric layer stacked under the dielectric layer, a radiation conductor disposed on the lower surface of the second dielectric layer so as to face one end of the line conductor, and the opening of the ground conductor. A connection conductor that passes through the first and second dielectric layers and electrically connects the one end of the line conductor and the radiation conductor; and the second dielectric layer of the connection conductor A shield disposed on the side or inside of the second dielectric layer so as to surround the penetrating portion and the radiation conductor It has and a body portion, the shield conductor portion and being provided so as to be located inside the opening of the waveguide.

本発明の高周波線路−導波管変換器において好ましくは、前記シールド導体部が前記第2の誘電体層の内部に配された複数のシールド用貫通導体から成ることを特徴とする。   In the high-frequency line-waveguide converter according to the present invention, preferably, the shield conductor portion is composed of a plurality of shield through conductors arranged inside the second dielectric layer.

本発明の高周波線路−導波管変換器において好ましくは、前記第2の誘電体層の厚さが前記高周波線路により伝送される信号の波長の略1/4であることを特徴とする。   In the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, preferably, the thickness of the second dielectric layer is approximately ¼ of the wavelength of the signal transmitted through the high-frequency line.

本発明の高周波線路−導波管変換器において好ましくは、前記接続導体が前記放射導体の中心からずれた位置に接続されていることを特徴とする。   In the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, preferably, the connection conductor is connected to a position shifted from the center of the radiation conductor.

本発明の高周波線路−導波管変換器によれば、第1の誘電体層の厚さで高周波線路を構成する誘電体層の厚さを調整し、第2の誘電体層で放射導体と導波管の短絡終端として機能する接地導体との間の距離を調整することが可能となり、その結果、第2の誘電体層の厚さを高周波線路−導波管変換の変換効率を高めるような厚さ(例えば高周波信号の信号波長の略1/4)に設定しつつ、高周波線路を構成する誘電体層の厚さを信号周波数に関係なく自由に選択してインピーダンス調整をすることができるため、線路導体の幅を外部の高周波線路の線路導体の幅と合わせることが可能となり、その接続部における信号反射を小さくすることができる。また、信号周波数が高くなり(信号波長が短くなり)、高周波線路−導波管変換の変換効率を高めるために第2の誘電体層の厚さを薄くした場合においても、変換器の全体の厚さは第1の誘電体層と第2の誘電体層との合計の厚さになるので、変換器の全体の厚さは極端に薄くなることがなく、強度低下を抑えることができる。   According to the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, the thickness of the dielectric layer constituting the high-frequency line is adjusted by the thickness of the first dielectric layer, and the radiation conductor is formed by the second dielectric layer. It is possible to adjust the distance to the ground conductor that functions as a short-circuit termination of the waveguide, and as a result, the thickness of the second dielectric layer is increased to increase the conversion efficiency of the high-frequency line-waveguide conversion. The impedance can be adjusted by freely selecting the thickness of the dielectric layer constituting the high-frequency line regardless of the signal frequency, while setting the thickness to a certain thickness (for example, approximately ¼ of the signal wavelength of the high-frequency signal). Therefore, the width of the line conductor can be matched with the width of the line conductor of the external high-frequency line, and signal reflection at the connection portion can be reduced. Even when the signal frequency is increased (the signal wavelength is shortened) and the thickness of the second dielectric layer is reduced in order to increase the conversion efficiency of the high-frequency line-waveguide conversion, Since the thickness is the total thickness of the first dielectric layer and the second dielectric layer, the entire thickness of the transducer does not become extremely thin, and a decrease in strength can be suppressed.

また、本発明の高周波線路−導波管変換器によれば、シールド導体部が第2の誘電体層の内部に配された複数のシールド用貫通導体から成るときには、高周波線路−導波管変換器の作製時にこれらシールド用貫通導体を接続導体と同時に形成することが可能となり、高周波線路−導波管変換器を容易に製造することができる。また、第2の誘電体層のシールド用貫通導体で囲まれた領域の形状は任意に設計できるので、たとえば第2の誘電体層のシールド用貫通導体で囲まれた領域に不要な共振が発生する場合に、シールド導体部の配置を調整して、不要共振を信号変換の帯域外にシフトさせることが可能となる。   Further, according to the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, when the shield conductor portion is composed of a plurality of shield through conductors arranged inside the second dielectric layer, the high-frequency line-waveguide converter is used. These shield through conductors can be formed at the same time as the connecting conductor when the device is manufactured, and the high-frequency line-waveguide converter can be easily manufactured. In addition, since the shape of the region surrounded by the shield through conductor of the second dielectric layer can be arbitrarily designed, for example, unnecessary resonance occurs in the region surrounded by the shield through conductor of the second dielectric layer. In this case, it is possible to shift the unnecessary resonance out of the band of signal conversion by adjusting the arrangement of the shield conductor portion.

また、本発明の高周波線路−導波管変換器によれば、第2の誘電体層の厚さが高周波線路により伝送される信号の波長の略1/4であるときには、放射導体と接地導体との距離が信号波長の略1/4となり、放射導体から接地導体側に放射された電磁波が接地導体で全反射して放射導体に戻ってくるまでの光路長が信号波長の略1/2になるので位相が逆になり、接地導体側で全反射した際の位相反転とあいまって、放射導体から導波管側に直接放射される電磁波と同位相になり、これらがお互いに合成されて信号が導波管に効率よく伝送されることとなる。   Further, according to the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, when the thickness of the second dielectric layer is approximately 1/4 of the wavelength of the signal transmitted by the high-frequency line, the radiation conductor and the ground conductor And the optical path length until the electromagnetic wave radiated from the radiation conductor to the ground conductor side is totally reflected by the ground conductor and returns to the radiation conductor is approximately ½ of the signal wavelength. Therefore, the phase is reversed, combined with the phase inversion when the total reflection is made on the ground conductor side, and in phase with the electromagnetic wave radiated directly from the radiating conductor to the waveguide side. The signal is efficiently transmitted to the waveguide.

また、本発明の高周波線路−導波管変換器によれば、接続導体が放射導体の中心からずれた位置に接続されているときには、接続導体によって区切られた放射導体の長さに差が生じて、放射導体の長い方の部分から放射される電磁波が、短い方の部分から放射される電磁波よりも強くなり、その差に応じて高周波信号を電磁波として導波管内に放射することができるため、信号を効率よく導波管に伝送することができる。   Further, according to the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, when the connection conductor is connected at a position shifted from the center of the radiation conductor, a difference occurs in the length of the radiation conductor divided by the connection conductor. Because the electromagnetic wave radiated from the longer part of the radiation conductor is stronger than the electromagnetic wave radiated from the shorter part, high-frequency signals can be radiated into the waveguide as electromagnetic waves according to the difference. The signal can be efficiently transmitted to the waveguide.

以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の高周波線路−導波管変換器の実施の形態の一例を示す図であり、(a)は平面図、(b)はA−AA線断面図である。また、図2は本発明の高周波線路−導波管変換器の実施の形態の他の例を示す同様の図であり、(a)は平面図、(b)はB−BB線断面図である。図1および図2において、1は高周波線路としてのマイクロストリップ線路、2は第1の誘電体層、3は線路導体、4は接地導体、5は接地導体4に形成された開口部、6は第2の誘電体層、7は導波管、8は放射導体、9は接続導体、10はシールド導体部である。   FIG. 1 is a diagram showing an example of an embodiment of a high-frequency line-waveguide converter according to the present invention, in which (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view taken along the line A-AA. FIG. 2 is a similar view showing another example of the embodiment of the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a cross-sectional view along the line B-BB. is there. 1 and 2, 1 is a microstrip line as a high-frequency line, 2 is a first dielectric layer, 3 is a line conductor, 4 is a ground conductor, 5 is an opening formed in the ground conductor 4, and 6 is The second dielectric layer, 7 is a waveguide, 8 is a radiation conductor, 9 is a connection conductor, and 10 is a shield conductor.

これら本発明の高周波線路−導波管変換器の例においては、第1の誘電体層2と、第1の誘電体層2の上面に配された線路導体3と、第1の誘電体層2の下面に配された接地導体4とによって高周波線路としてのマイクロストリップ線路1が形成されている。また、第1の誘電体層2および接地導体4の下に第2の誘電体層6が積層され、第2の誘電体層6の下面には放射導体8が配されており、放射導体8は接地導体4に形成された開口部5内を通る接続導体9により線路導体3の一端と電気的に接続されている。これにより、線路導体3に伝送された高周波信号は、放射導体8から電磁波として放射導体8の下方に延びるように配置された導波管7内に放射される。接続導体9の第2の誘電体層6を貫通する部位および放射導体8は、それらを取り囲むように第2の誘電体層6の側面または内部に配され、接地導体4および導波管7に電気的に接続されたシールド導体部10によりシールドされており、放射導体8から接地導体4側に放射された電磁波およびその電磁波の接地導体4での反射波が漏れ出すことを防ぎ、変換効率が低下することを防止している。導波管7はその開口内に放射導体8が配されるように配置されて接続される。   In the examples of the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, the first dielectric layer 2, the line conductor 3 disposed on the upper surface of the first dielectric layer 2, and the first dielectric layer A microstrip line 1 as a high-frequency line is formed by the ground conductor 4 disposed on the lower surface of 2. A second dielectric layer 6 is laminated under the first dielectric layer 2 and the ground conductor 4, and a radiation conductor 8 is disposed on the lower surface of the second dielectric layer 6. Is electrically connected to one end of the line conductor 3 by a connection conductor 9 passing through an opening 5 formed in the ground conductor 4. As a result, the high-frequency signal transmitted to the line conductor 3 is radiated from the radiation conductor 8 into the waveguide 7 arranged as an electromagnetic wave so as to extend below the radiation conductor 8. The portion of the connecting conductor 9 that penetrates the second dielectric layer 6 and the radiating conductor 8 are arranged on the side surface or the inside of the second dielectric layer 6 so as to surround them, and are connected to the ground conductor 4 and the waveguide 7. It is shielded by the shield conductor 10 that is electrically connected, and prevents the electromagnetic wave radiated from the radiation conductor 8 to the ground conductor 4 side and the reflected wave of the electromagnetic wave from the ground conductor 4 from leaking, and the conversion efficiency is improved. Prevents the decline. The waveguide 7 is arranged and connected so that the radiation conductor 8 is disposed in the opening.

このような構造とすることにより、高周波線路であるマイクロストリップ線路1を構成する誘電体層の厚さと放射導体8−接地導体4間の距離とを、それぞれ第1の誘電体層2の厚さと第2の誘電体層6の厚さとによって独立に調整できるので、マイクロストリップ線路1のインピーダンス調整が容易になるとともに、線路導体3の導体幅を外部高周波線路との接続に適した幅へ調整すると同時に放射導体8−接地導体4間の距離を高周波線路−導波管変換の変換効率を高めるように調整することができるものとなる。   By adopting such a structure, the thickness of the dielectric layer constituting the microstrip line 1 which is a high-frequency line and the distance between the radiation conductor 8 and the ground conductor 4 are respectively set to the thickness of the first dielectric layer 2. Since it can be adjusted independently depending on the thickness of the second dielectric layer 6, the impedance adjustment of the microstrip line 1 is facilitated, and the conductor width of the line conductor 3 is adjusted to a width suitable for connection to the external high-frequency line. At the same time, the distance between the radiation conductor 8 and the ground conductor 4 can be adjusted so as to increase the conversion efficiency of the high-frequency line-waveguide conversion.

また、信号周波数が高い(信号波長が短い)場合に、高周波線路−導波管変換の効率を高めるために第2の誘電体層6の厚さを薄くしても、変換器の全体の厚さは第1の誘電体層2と第2の誘電体層6との合計の厚さになるので、変換器の全体の厚さは極端に薄くなることがなく、強度低下を抑えることができる。   Further, when the signal frequency is high (the signal wavelength is short), even if the thickness of the second dielectric layer 6 is reduced in order to increase the efficiency of the high-frequency line-waveguide conversion, the total thickness of the converter Since the thickness is the total thickness of the first dielectric layer 2 and the second dielectric layer 6, the entire thickness of the converter is not extremely reduced, and a decrease in strength can be suppressed. .

さらに、放射導体8は全体が導波管7の開口内に配置されることとなるので、導波管7に対して高周波線路−導波管変換器が位置ずれを起こしても、アンテナとして機能する放射導体8の部分の長さは一定となり、特性の低下を起こすことがない。また、導波管7の開口部に切り込み等を設けなくても線路導体3と放射導体8とを接続することが可能であるので、導波管7の開口部の切り込み部からの電磁波の漏れはなく、そのような電磁波の漏れによる変換効率の低下がない。   Further, since the entire radiation conductor 8 is disposed in the opening of the waveguide 7, it functions as an antenna even if the high-frequency line-waveguide converter is displaced relative to the waveguide 7. The length of the portion of the radiating conductor 8 is constant, and the characteristics are not deteriorated. Further, since the line conductor 3 and the radiation conductor 8 can be connected without providing a cut or the like in the opening of the waveguide 7, leakage of electromagnetic waves from the cut in the opening of the waveguide 7 is possible. There is no reduction in conversion efficiency due to such electromagnetic wave leakage.

第1の誘電体層2および第2の誘電体層6を形成する誘電体材料としては、酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・窒化珪素・ムライト等を主成分とするセラミック材料・ガラス・あるいはガラスとセラミックフィラーとの混合物を焼成して形成されたガラスセラミック材料・エポキシ樹脂・ポリイミド樹脂・四フッ化エチレン樹脂を始めとするフッ素系樹脂等の有機樹脂系材料・有機樹脂−セラミック(ガラスも含む)複合系材料等が用いられる。   The dielectric material for forming the first dielectric layer 2 and the second dielectric layer 6 is a ceramic material, glass, or glass and ceramic filler mainly composed of aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, mullite, etc. Glass ceramic materials, epoxy resins, polyimide resins, organic resin materials such as fluororesins such as tetrafluoroethylene resin, and organic resin-ceramic (including glass) composites Materials etc. are used.

線路導体3・接地導体4・放射導体8・接続導体9ならびに貫通導体等によるシールド導体部10を形成する導体材料としては、タングステン・モリブデン・金・銀・銅等を主成分とするメタライズ、あるいは金・銀・銅・アルミニウム等を主成分とする金属箔等が用いられる。   As a conductor material for forming the shield conductor portion 10 by the line conductor 3, the ground conductor 4, the radiation conductor 8, the connection conductor 9 and the through conductor, etc., metallization mainly composed of tungsten, molybdenum, gold, silver, copper, etc. A metal foil mainly composed of gold, silver, copper, aluminum or the like is used.

特に、高周波線路−導波管変換器を、高周波部品を搭載する配線基板に内蔵する場合は、第1の誘電体層2および第2の誘電体層6を形成する誘電体材料としては、誘電正接が小さく、かつ気密封止が可能であることが望ましい。特に望ましい誘電体材料としては、酸化アルミニウム・窒化アルミニウム・ガラスセラミック材料の群から選ばれる少なくとも1種の無機材料が挙げられる。このような硬質系材料で構成すれば、誘電正接が小さく、かつ搭載した高周波部品を気密に封止することができるので、搭載した高周波部品の信頼性を高める上で好ましい。この場合、導体材料としては、誘電体材料との同時焼成が可能なメタライズ導体を用いることが、気密封止性と生産性の上で望ましい。   In particular, when the high-frequency line-waveguide converter is built in a wiring board on which high-frequency components are mounted, the dielectric material for forming the first dielectric layer 2 and the second dielectric layer 6 is dielectric. It is desirable that the tangent is small and hermetic sealing is possible. Particularly desirable dielectric materials include at least one inorganic material selected from the group of aluminum oxide, aluminum nitride, and glass ceramic material. Such a hard material is preferable in terms of improving the reliability of the mounted high-frequency component because the dielectric loss tangent is small and the mounted high-frequency component can be hermetically sealed. In this case, it is desirable to use a metallized conductor that can be fired simultaneously with the dielectric material as the conductor material in terms of hermetic sealing and productivity.

本発明の高周波線路−導波管変換器は以下のようにして作製される。例えば誘電体材料に酸化アルミニウム質焼結体を用いる場合であれば、まず酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合してスラリー状にし、これを従来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法によりシート状に成形してセラミックグリーンシートを作製する。また、タングステンやモリブデン等の高融点金属・酸化アルミニウム・酸化珪素・酸化マグネシウム・酸化カルシウム等の原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合してメタライズペーストを作製する。次に、セラミックグリーンシートに、例えば打ち抜き法により接続導体9や図2におけるシールド導体部10としての貫通導体を形成するための貫通孔を形成し、例えば印刷法により、その貫通孔にメタライズペーストを埋め込み、続いて線路導体3・接地導体4および放射導体8の形状にメタライズペーストを印刷する。これら導体が印刷されたセラミックグリーンシートを積層し、加圧して圧着し、高温(約1600℃)で焼成する。さらに、線路導体3や放射導体8等の表面に露出する導体の表面には、ニッケルめっきおよび金めっきを被着させる。   The high-frequency line-waveguide converter of the present invention is manufactured as follows. For example, when an aluminum oxide sintered body is used as a dielectric material, first, an appropriate organic solvent / solvent is added to and mixed with raw material powders such as aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, and calcium oxide to form a slurry, This is formed into a sheet shape by a conventionally known doctor blade method or calendar roll method to produce a ceramic green sheet. Further, a metallized paste is prepared by adding and mixing an appropriate organic solvent / solvent to a raw powder such as refractory metal such as tungsten or molybdenum, aluminum oxide, silicon oxide, magnesium oxide, calcium oxide. Next, a through hole for forming the connecting conductor 9 and a through conductor as the shield conductor portion 10 in FIG. 2 is formed in the ceramic green sheet by, for example, a punching method, and a metallized paste is applied to the through hole by, for example, a printing method. Subsequently, the metallized paste is printed in the shape of the line conductor 3, the ground conductor 4 and the radiation conductor 8. The ceramic green sheets on which these conductors are printed are stacked, pressed and pressed, and fired at a high temperature (about 1600 ° C.). Furthermore, nickel plating and gold plating are applied to the surface of the conductor exposed on the surface of the line conductor 3 and the radiation conductor 8.

シールド導体部10は接続導体9の第2の誘電体層6を貫通する部位および放射導体8を取り囲むように第2の誘電体層6の側面または内部に配され、接地導体4に電気的に接続されて接地される。   The shield conductor portion 10 is disposed on the side or inside of the second dielectric layer 6 so as to surround the portion of the connecting conductor 9 that penetrates the second dielectric layer 6 and the radiation conductor 8, and is electrically connected to the ground conductor 4. Connected and grounded.

図1に示す例はシールド導体部10が第2の誘電体層6の側面に形成された場合を示すものであり、導波管7の端部の管壁がシールド導体部10を兼ねているが、この場合のシールド導体部10は、第2の誘電体層6の側面に形成したメタライズ層であってもよく、そのときの側面のメタライズ層は導波管7に電気的に接続されるように形成すればよい。この場合の側面のメタライズ層への導波管7の接続は、導波管7の開口を第2の誘電体層6の下面に位置させて接続してもよいが、電磁波の漏れを極力抑えるためには、図1に示すように第2の誘電体層6の下面が導波管7の開口より内側に位置するように導波管7を設置することが望ましい。また、第2の誘電体層6の側面へのメタライズ層の形成は、前述の作製方法において、セラミックグリ−ンシートを圧着した後にこの積層体の側面の第2の誘電体層6となる部分にメタライズペーストを印刷により塗布する方法や、焼成後に第2の誘電体層6の側面を研磨する等した後、その側面にメタライズペーストを印刷により塗布して焼き付ける方法等を採用すればよい。   The example shown in FIG. 1 shows the case where the shield conductor portion 10 is formed on the side surface of the second dielectric layer 6, and the tube wall at the end of the waveguide 7 also serves as the shield conductor portion 10. However, the shield conductor portion 10 in this case may be a metallized layer formed on the side surface of the second dielectric layer 6, and the metallized layer on the side surface at that time is electrically connected to the waveguide 7. What is necessary is just to form. In this case, the waveguide 7 may be connected to the metallization layer on the side surface by positioning the opening of the waveguide 7 on the lower surface of the second dielectric layer 6, but suppressing leakage of electromagnetic waves as much as possible. For this purpose, it is desirable to install the waveguide 7 so that the lower surface of the second dielectric layer 6 is located inside the opening of the waveguide 7 as shown in FIG. In addition, the metallized layer is formed on the side surface of the second dielectric layer 6 in the above-described manufacturing method, after the ceramic green sheet is pressure-bonded, the portion of the side surface of the laminate that becomes the second dielectric layer 6 is formed. A method of applying the metallized paste by printing, a method of polishing the side surface of the second dielectric layer 6 after firing, etc., and then applying and baking the metallized paste on the side surface may be employed.

シールド導体部10は、図2に示すように、第2の誘電体層6の内部に配された複数のシールド用貫通導体により構成するとよい。図2に示す例においては、複数のシールド用貫通導体は放射導体8および接続導体9を取り囲むように第2の誘電体層6内に配列されてシールド導体部10を形成している。このときシールド用貫通導体は、不要な共振が発生しないように導波管7の開口に対してその内側に位置するように設置することが望ましい。このようにシールド導体部10を複数のシールド用貫通導体で形成すると、その作製時に第2の誘電体層6内に接続導体9と同時に形成することが可能となるので、シールド導体部10を第2の誘電体層6の側面に別途形成する工程を省くことが可能となり、図1に示す例の場合のように第2の誘電体層6の外形形状を導波管7の開口内に入る形状に合わせる必要もなく、高周波線路−導波管変換器を容易に製造することができる。また、第2の誘電体層6のシールド導体部10で囲まれた領域の形状を任意に設計することができるので、たとえば第2の誘電体層6のシールド導体部10で囲まれた領域に不要な共振が発生する場合に、シールド導体部10の配置を調整して、不要共振を信号変換の帯域外にシフトさせることが可能となる。   As shown in FIG. 2, the shield conductor portion 10 may be constituted by a plurality of shield through conductors arranged inside the second dielectric layer 6. In the example shown in FIG. 2, the plurality of shield through conductors are arranged in the second dielectric layer 6 so as to surround the radiation conductor 8 and the connection conductor 9 to form a shield conductor portion 10. At this time, it is desirable that the shield through conductor is disposed so as to be located inside the opening of the waveguide 7 so that unnecessary resonance does not occur. When the shield conductor portion 10 is formed of a plurality of shield through conductors in this way, it can be formed simultaneously with the connection conductor 9 in the second dielectric layer 6 at the time of production. The step of separately forming the side surface of the second dielectric layer 6 can be omitted, and the outer shape of the second dielectric layer 6 enters the opening of the waveguide 7 as in the example shown in FIG. There is no need to match the shape, and a high-frequency line-waveguide converter can be easily manufactured. Further, since the shape of the region surrounded by the shield conductor portion 10 of the second dielectric layer 6 can be arbitrarily designed, for example, in the region surrounded by the shield conductor portion 10 of the second dielectric layer 6 When unnecessary resonance occurs, the arrangement of the shield conductor portion 10 can be adjusted to shift the unnecessary resonance out of the signal conversion band.

シールド用貫通導体同士の隙間(図2にGで示す)は、信号波長の1/4未満にすることが望ましい。これは、信号波長の1/4未満とすることにより電磁波がシールド用貫通導体間の隙間から漏れにくくなるので、シールド効果を高めることができるからである。   The gap between the shield through conductors (indicated by G in FIG. 2) is preferably less than ¼ of the signal wavelength. This is because the electromagnetic wave is less likely to leak from the gap between the shielding through conductors by setting it to less than ¼ of the signal wavelength, so that the shielding effect can be enhanced.

なお、シールド導体部10を構成するシールド用貫通導体は、貫通孔の内壁に導体層が被着されたいわゆるスルーホール導体であってもよく、貫通孔の内部が導体で充填されたいわゆるビア導体であってもよい。   The shield through conductor constituting the shield conductor portion 10 may be a so-called through-hole conductor in which a conductor layer is attached to the inner wall of the through-hole, or a so-called via conductor in which the inside of the through-hole is filled with a conductor. It may be.

第2の誘電体層6は、高周波線路−導波管変換の変換効率を高めるためには、その厚さ(図1中にHで示す)をマイクロストリップ線路1により伝送される信号波長の略1/4とすることが好ましい。第2の誘電体層6の厚さを信号の波長の略1/4にすると、放射導体8と接地導体4との距離が信号波長の略1/4となり、放射導体8から接地導体4側に放射された電磁波が接地導体4で全反射して放射導体8まで戻ってくるまでの光路長が信号波長の略1/2になるので、戻ってきたときには位相が逆になり、接地導体4での全反射による位相反転とあいまって、放射導体8から導波管7側に直接放射される電磁波と同位相になり、これらがお互いに合成されて信号が導波管7に効率よく伝送されることとなる。   In order to increase the conversion efficiency of the high-frequency line-waveguide conversion, the second dielectric layer 6 has a thickness (indicated by H in FIG. 1) of the signal wavelength transmitted by the microstrip line 1. It is preferable to set to 1/4. When the thickness of the second dielectric layer 6 is set to approximately ¼ of the signal wavelength, the distance between the radiation conductor 8 and the ground conductor 4 becomes approximately ¼ of the signal wavelength. Since the optical path length until the electromagnetic wave radiated to is totally reflected by the ground conductor 4 and returns to the radiation conductor 8 is approximately ½ of the signal wavelength, the phase is reversed when returning to the ground conductor 4. Combined with the phase inversion due to total reflection at, the phase is the same as that of the electromagnetic wave directly radiated from the radiation conductor 8 to the waveguide 7, and these are combined with each other to efficiently transmit the signal to the waveguide 7. The Rukoto.

第2の誘電体層6の厚さは、前述の作製方法において、焼成後に第2の誘電体層6となるセラミックグリーンシートの厚さを調節することにより調整することができる。この場合、セラミックグリーンシート1枚の厚さでもって調整してもよいし、複数枚のセラミックグリーンシートを積層することにより調節してもよい。   The thickness of the second dielectric layer 6 can be adjusted by adjusting the thickness of the ceramic green sheet that becomes the second dielectric layer 6 after firing in the above-described manufacturing method. In this case, the thickness may be adjusted by the thickness of one ceramic green sheet, or may be adjusted by laminating a plurality of ceramic green sheets.

接続導体9は放射導体8の中心からずれた位置、例えば高周波線路1の伝送方向にずれた位置に接続されているとよい。これにより、図1に示すように、放射導体8は接続導体9によってその長さの長い部分8aと、長さの短い部分8bとに分けられる。放射導体8の長い部分および短い部分8a・8bは接続導体9の接続点から互いに反対の方向に伸びているので、接続点から放射導体8の長い部分および短い部分8a・8bの先端に向かって信号が伝送することにより放射される電磁波は、信号の伝送方向がお互いに反対なので位相が逆になる。このように位相が逆の電磁波は互いに打ち消しあう形となり、また放射される電磁波の強さは放射導体8のこれら長い部分および短い部分8a・8bの長さに対応するので、放射導体8の長い部分8aの長さと放射導体8の短い部分8bの長さとの差に応じた強度の電磁波が導波管7に放射されることになる。よって、接続導体9が放射導体8の中心からずれた位置に接続されると、放射導体8の長い部分8aから放射される電磁波が、放射導体8の短い部分8bから放射される電磁波よりも強くなり、その差の分だけ電磁波が導波管7中に放射されることとなるので、高周波線路1から導波管7への変換が可能になる。また、接続導体9が放射導体8の端部に接続され、放射導体8がその接続点から一方向にのみ延びているような構造にすると、放射導体8の長い部分8aの長さと放射導体8の短い部分8bの長さとの差が最大になり、最も変換効率の高い構造となるので、より好ましいものとなる。これに対し、接続導体9が放射導体8の中心に接続され、長い部分8aと短い部分8bとが同じ長さとなると、放射導体8で同程度の強度の逆位相の電磁波が打ち消しあうこととなり、電磁波を効率よく導波管7内に放射することが困難となることがある。   The connection conductor 9 may be connected to a position shifted from the center of the radiation conductor 8, for example, a position shifted in the transmission direction of the high-frequency line 1. Thereby, as shown in FIG. 1, the radiation conductor 8 is divided into a long portion 8 a and a short portion 8 b by the connecting conductor 9. Since the long and short portions 8a and 8b of the radiating conductor 8 extend in opposite directions from the connection point of the connection conductor 9, the long and short portions 8a and 8b of the radiating conductor 8 are directed from the connection point. The phases of the electromagnetic waves radiated by transmitting the signals are reversed because the signal transmission directions are opposite to each other. In this way, the electromagnetic waves having opposite phases cancel each other, and the intensity of the radiated electromagnetic waves corresponds to the lengths of these long portions and short portions 8a and 8b of the radiating conductor 8, so that the radiating conductor 8 is long. An electromagnetic wave having an intensity corresponding to the difference between the length of the portion 8 a and the length of the short portion 8 b of the radiation conductor 8 is radiated to the waveguide 7. Therefore, when the connection conductor 9 is connected to a position shifted from the center of the radiating conductor 8, the electromagnetic wave radiated from the long portion 8a of the radiating conductor 8 is stronger than the electromagnetic wave radiated from the short portion 8b of the radiating conductor 8. Thus, electromagnetic waves are radiated into the waveguide 7 by the difference, so that the conversion from the high frequency line 1 to the waveguide 7 becomes possible. Further, when the connection conductor 9 is connected to the end of the radiation conductor 8 and the radiation conductor 8 extends only in one direction from the connection point, the length of the long portion 8a of the radiation conductor 8 and the radiation conductor 8 are increased. Since the difference with the length of the short portion 8b is maximized and the structure with the highest conversion efficiency is obtained, it is more preferable. On the other hand, when the connecting conductor 9 is connected to the center of the radiating conductor 8 and the long portion 8a and the short portion 8b have the same length, the electromagnetic waves having the same intensity and opposite phase cancel each other out in the radiating conductor 8. It may be difficult to efficiently radiate electromagnetic waves into the waveguide 7.

接地導体4に形成された開口部5は、接続導体9と接地導体4とが電気的に絶縁されるように、線路導体3の一端に対向する位置に設けられている。開口部5の大きさは、接続導体9と接地導体4との間隙が、マイクロストリップ線路1が形成された第1の誘電体層2の厚さ以上であり、信号波長の1/4以下であるようなものとするとよい。接続導体9と接地導体4との間隙が第1の誘電体層2の厚さより小さくなると、接続導体9とマイクロストリップ線路1とのインピーダンスの不整合が発生しやすくなり、逆に接続導体9と接地導体4との間隙が信号波長の1/4より大きくなると、電磁波がこの間隙から漏れやすくなるからである。   The opening 5 formed in the ground conductor 4 is provided at a position facing one end of the line conductor 3 so that the connection conductor 9 and the ground conductor 4 are electrically insulated. The size of the opening 5 is such that the gap between the connection conductor 9 and the ground conductor 4 is equal to or greater than the thickness of the first dielectric layer 2 on which the microstrip line 1 is formed, and is equal to or less than ¼ of the signal wavelength. Something like that. If the gap between the connection conductor 9 and the ground conductor 4 is smaller than the thickness of the first dielectric layer 2, impedance mismatch between the connection conductor 9 and the microstrip line 1 is likely to occur. This is because if the gap with the ground conductor 4 is larger than ¼ of the signal wavelength, electromagnetic waves are likely to leak from the gap.

導波管7の形状は特に制約はなく、例えば方形導波管として規格化されているWRシリーズを用いると、測定用校正キットが充実しているので種々の特性評価が容易になるが、使用する高周波信号の周波数に応じてシステムの小型軽量化のために高次モードが発生しない範囲で小型化した方形導波管を用いてもよい。また、円形導波管を用いてもよい。   The shape of the waveguide 7 is not particularly limited. For example, when a WR series standardized as a rectangular waveguide is used, a variety of measurement calibration kits are available, so that various characteristics can be easily evaluated. Depending on the frequency of the high-frequency signal, a rectangular waveguide that is miniaturized within a range in which a higher-order mode does not occur may be used in order to reduce the size and weight of the system. A circular waveguide may be used.

導波管7は、金属で構成し、管内壁を電流による導体損低減や腐食防止のために金・銀等の貴金属で被覆するとよい。また、樹脂を必要な導波管形状に成型し、金属の場合と同様に管内壁を金・銀等の貴金属で被覆したものであってもよい。導波管7の高周波線路−導波管変換器への取り付けは、ろう材による接合やねじによる締め付け等によって行なわれる。   The waveguide 7 is made of metal, and the inner wall of the tube is preferably covered with a noble metal such as gold or silver in order to reduce conductor loss due to current or prevent corrosion. Alternatively, the resin may be molded into a necessary waveguide shape, and the inner wall of the tube may be covered with a noble metal such as gold or silver as in the case of metal. The waveguide 7 is attached to the high-frequency line-waveguide converter by joining with a brazing material or fastening with a screw.

ろう材による接合によって導波管7を高周波線路−導波管変換器へ取り付けるためには、接地導体4およびシールド導体部10と電気的に接続された導波管接続用導体を取り付けられる導波管7の開口に合わせて形成しておくとよい。例えば、図2に示したように、第2の誘電体層6の下面にシールド用貫通導体から成るシールド導体部10と接続されたメタライズ層から成る導波管接続用導体11を形成しておくとよい。また、シールド導体部10が第2の誘電体層6の側面に形成されたメタライズ層である場合も同様に、側面のシールド導体部10としてのメタライズ層と接続されるように第2の誘電体層6の下面にメタライズ層から成る導波管接続用導体11を形成すればよい。このような導波管接続用導体11を形成しておくと、導波管7を高周波線路−導波管変換器へ取り付けた際の導波管7とシールド導体部10および接地導体4との電気的接続がより確実なものとなるので、信頼性の高い高周波線路−導波管変換器を構成することができる点で好ましいものとなる。   In order to attach the waveguide 7 to the high-frequency line-waveguide converter by joining with a brazing material, a waveguide to which a waveguide connecting conductor electrically connected to the ground conductor 4 and the shield conductor 10 is attached. It is good to form according to the opening of the tube 7. For example, as shown in FIG. 2, a waveguide connecting conductor 11 made of a metallized layer connected to a shield conductor portion 10 made of a shielding through conductor is formed on the lower surface of the second dielectric layer 6. Good. Similarly, when the shield conductor 10 is a metallized layer formed on the side surface of the second dielectric layer 6, the second dielectric is connected to the metallized layer as the side shield conductor 10. A waveguide connecting conductor 11 made of a metallized layer may be formed on the lower surface of the layer 6. If such a waveguide connecting conductor 11 is formed, the waveguide 7 and the shield conductor portion 10 and the ground conductor 4 when the waveguide 7 is attached to the high-frequency line-waveguide converter are connected. Since electrical connection becomes more reliable, it is preferable in that a highly reliable high-frequency line-waveguide converter can be configured.

なお、図1に示した例では、接地導体4のうち第2の誘電体層6の周囲の第1の誘電体層2の表面に露出した部分が導波管接続用導体として機能する部分となっている。   In the example shown in FIG. 1, a portion of the ground conductor 4 exposed on the surface of the first dielectric layer 2 around the second dielectric layer 6 functions as a waveguide connecting conductor. It has become.

導波管接続用導体11は、前述の作製方法において、線路導体3・接地導体4および放射導体8の形成と同様に、導波管接続用導体11の形状にメタライズペーストを印刷することにより同時に形成すればよい。さらに、線路導体3や放射導体8等の表面に露出する導体と同様に、その表面にニッケルめっきおよび金めっきを被着させると、ろう材による接合の場合のろう材濡れ性が向上するので、より好ましいものとなる。   The waveguide connecting conductor 11 is simultaneously formed by printing a metallized paste on the shape of the waveguide connecting conductor 11 in the above-described manufacturing method, similarly to the formation of the line conductor 3, the ground conductor 4 and the radiation conductor 8. What is necessary is just to form. Furthermore, as with the conductor exposed on the surface of the line conductor 3 and the radiation conductor 8, etc., when nickel plating and gold plating are applied to the surface, the brazing material wettability in the case of joining with the brazing material is improved. It becomes more preferable.

なお、本発明は以上の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であれば、種々の変更を行なっても差し支えない。   It should be noted that the present invention is not limited to the embodiments described above, and various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention.

例えば、図1および図2では高周波線路がマイクロストリップ線路構造の場合の例を示したが、線路導体3の両側に一定のギャップを設けてインピーダンスが所定の値になるように第1の誘電体層2の上面に同一面接地導体を形成してコプレーナ線路構造とした場合であっても、あるいは第1の誘電体層2の上にさらに誘電体層を積層し、この誘電体層の上面に線路導体3を覆うように上面接地導体層を第1の誘電体層2の下面の接地導体4と対向させて形成してトリプレート線路構造としてもよく、いずれの場合であっても第1の誘電体層2・線路導体3・接地導体4・開口部5・第2の誘電体層6・導波管7・放射導体8および接続導体9の位置関係を図1または図2に示す例と同様にすることにより、同様の効果を得ることができる。   For example, FIGS. 1 and 2 show an example in which the high-frequency line has a microstrip line structure, but the first dielectric is provided so that a certain gap is provided on both sides of the line conductor 3 and the impedance becomes a predetermined value. Even when a coplanar line structure is formed by forming a coplanar line conductor on the upper surface of the layer 2, a dielectric layer is further laminated on the first dielectric layer 2, and the upper surface of the dielectric layer is formed. A top plate ground conductor layer may be formed so as to face the ground conductor 4 on the bottom surface of the first dielectric layer 2 so as to cover the line conductor 3 to form a triplate line structure. The positional relationship among the dielectric layer 2, the line conductor 3, the ground conductor 4, the opening 5, the second dielectric layer 6, the waveguide 7, the radiation conductor 8, and the connection conductor 9 is as shown in FIG. The same effect can be acquired by making it the same.

次に、本発明の高周波線路−導波管変換器の効果を確認すべく、以下のような実験を行なった。   Next, in order to confirm the effect of the high-frequency line-waveguide converter of the present invention, the following experiment was conducted.

まず、焼成後に10GHzにおける誘電正接が0.0006になるアルミナセラミックスのセラミックグリーンシートと、タングステンメタライズ用のメタライズペーストとを用いて、通常のグリーンシート積層技術および同時焼成技術によって、図3に示すような評価基板を作製した。なお、図3(a)は評価基板の上面図、(b)は(a)のC−CC線断面図、(c)は下面図である。   First, an evaluation as shown in FIG. 3 is performed using a ceramic green sheet of alumina ceramics having a dielectric loss tangent of 0.0006 at 10 GHz after firing and a metallized paste for tungsten metallization by a normal green sheet lamination technique and a co-firing technique. A substrate was produced. 3A is a top view of the evaluation substrate, FIG. 3B is a cross-sectional view taken along line C-CC in FIG. 3A, and FIG. 3C is a bottom view.

焼成後、評価基板の上面および下面の各メタライズ層の表面にはニッケルおよび金によるめっき加工を施した。ここで、評価基板中の高周波線路−導波管変換器は、対応する導波管をW帯(75GHz〜110GHz)用WR−10に設定し、76GHzを中心周波数として設計した。評価基板は、図2に示した第1の誘電体層2・線路導体3・接地導体4・第2の誘電体層6・放射導体8・接続導体9およびシールド用貫通導体から成るシールド導体部10で構成された本発明の高周波線路−導波管変換器を図中の左右に各々1つずつ2つ有しており、これら2つの変換器は両方の線路導体3と接地導体4とをそれぞれ一体化した構造としている。一体化された線路導体3と接地導体4は、誘電体層2とともに接続用マイクロストリップ線路50を構成している。左右の高周波線路−導波管変換器の間隔は、それぞれに測定用導波管を接続できるように20mmとした。これにより、この評価基板は、2つの高周波線路−導波管変換器を長さ20mmの接続用マイクロストリップ線路50で接続した構成となっている。   After firing, the surface of each metallized layer on the upper and lower surfaces of the evaluation substrate was plated with nickel and gold. Here, the high-frequency line-waveguide converter in the evaluation board was designed with the corresponding waveguide set to WR-10 for W band (75 GHz to 110 GHz) and 76 GHz as the center frequency. The evaluation board is a shield conductor portion comprising the first dielectric layer 2, the line conductor 3, the ground conductor 4, the second dielectric layer 6, the radiation conductor 8, the connection conductor 9 and the shield through conductor shown in FIG. 10 includes two high-frequency line-waveguide converters of the present invention, one on each of the left and right sides of the figure, and these two converters include both line conductors 3 and ground conductors 4. Each has an integrated structure. The integrated line conductor 3 and ground conductor 4 together with the dielectric layer 2 constitute a connecting microstrip line 50. The distance between the left and right high-frequency line-waveguide converters was 20 mm so that the measurement waveguides could be connected to each. Thus, this evaluation board has a configuration in which two high-frequency line-waveguide converters are connected by a connecting microstrip line 50 having a length of 20 mm.

次に、この評価基板の各高周波線路−導波管変換器の導波管接続用導体11に測定用導波管の導波管開口を合わせて、ねじにより締め付けて接続し、一方の導波管から信号を入力し、他方の導波管から出力された信号を測定する方法で、75GHz〜110GHzの範囲における挿入損失を測定した。この結果と、別途測定した接続用マイクロストリップ線路50の損失とから、高周波線路−導波管変換器の変換損失を見積った。   Next, the waveguide opening of the measurement waveguide is aligned with the waveguide connection conductor 11 of each high-frequency line-waveguide converter of this evaluation board, and is tightened with a screw to be connected. The insertion loss in the range of 75 GHz to 110 GHz was measured by a method of inputting a signal from the tube and measuring the signal output from the other waveguide. From this result and the loss of the connection microstrip line 50 measured separately, the conversion loss of the high-frequency line-waveguide converter was estimated.

その結果、76GHzにおける変換損失は約1dBであり、実用的な高周波モジュールを作製する上で充分に小さい変換損失であることが確認された。また、変換損失1.5dBをしきい値としたときの帯域は75GHz〜85GHzであったので、設計中心周波数76GHzに対する比帯域として10%以上が得られており、比較的広帯域な周波数特性であることも確認された。   As a result, the conversion loss at 76 GHz was about 1 dB, and it was confirmed that the conversion loss was sufficiently small for producing a practical high-frequency module. Moreover, since the band when the conversion loss is 1.5 dB is 75 GHz to 85 GHz, 10% or more is obtained as a ratio band with respect to the design center frequency of 76 GHz, and the frequency characteristic is a relatively wide band. Was also confirmed.

(a)は本発明の高周波線路−導波管変換器の実施の形態の一例を示す平面図であり、(b)は(a)のA−AA線断面図である。(A) is a top view which shows an example of embodiment of the high frequency line-waveguide converter of this invention, (b) is the sectional view on the AA line of (a). (a)は本発明の高周波線路−導波管変換器の実施の形態の他の例を示す平面図であり、(b)は(a)のB−BB線断面図である。(A) is a top view which shows the other example of embodiment of the high frequency line-waveguide converter of this invention, (b) is the sectional view on the B-BB line of (a). 本発明の高周波線路−導波管変換器の評価基板を示す(a)は上面図、(b)は(a)のC−CC線断面図、(c)は下面図である。(A) which shows the evaluation board | substrate of the high frequency line-waveguide converter of this invention is a top view, (b) is the CC sectional view taken on the line of (a), (c) is a bottom view. 従来の高周波線路−導波管変換器の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the example of the conventional high frequency track-waveguide converter.

符号の説明Explanation of symbols

1・・・・・マイクロストリップ線路(高周波線路)
2・・・・・第1の誘電体層
3・・・・・線路導体
4・・・・・接地導体
5・・・・・開口部
6・・・・・第2の誘電体層
7・・・・・導波管
8・・・・・放射導体
9・・・・・接続導体
10・・・・・シールド導体部
50・・・・・接続用マイクロストリップ線路
1 ... Microstrip line (high frequency line)
2... First dielectric layer 3... Line conductor 4... Ground conductor 5... Opening 6. .... Waveguide 8 ... Radiation conductor 9 ... Connection conductor
10 ... Shield conductor
50 ・ ・ ・ ・ ・ Microstrip line for connection

Claims (4)

第1の誘電体層と、該第1の誘電体層の上面に配された線路導体と、前記第1の誘電体層の下面に配された接地導体とを具備する高周波線路を、導波管に変換するための高周波線路−導波管変換器であって、前記接地導体の前記線路導体の一端に対向する開口部と、前記第1の誘電体層の下に積層された第2の誘電体層と、該第2の誘電体層の下面に前記線路導体の一端に対向して配された放射導体と、前記接地導体の前記開口部内を通り前記第1および第2の誘電体層を貫通して前記線路導体の前記一端と前記放射導体とを電気的に接続する接続導体と、該接続導体の前記第2の誘電体層を貫通する部位および前記放射導体を取り囲むように前記第2の誘電体層の側面または内部に配されたシールド導体部とを具備しており、前記シールド導体部は前記導波管の開口に対してその内側に位置するように設けられていることを特徴とする高周波線路−導波管変換器。   A high-frequency line comprising a first dielectric layer, a line conductor disposed on the upper surface of the first dielectric layer, and a ground conductor disposed on the lower surface of the first dielectric layer is guided. A high-frequency line-waveguide converter for converting into a tube, wherein an opening portion of the ground conductor facing the one end of the line conductor and a second layer laminated under the first dielectric layer A dielectric layer; a radiation conductor disposed on the lower surface of the second dielectric layer so as to face one end of the line conductor; and the first and second dielectric layers passing through the opening of the ground conductor A connection conductor that electrically connects the one end of the line conductor and the radiation conductor, and a portion that penetrates the second dielectric layer of the connection conductor and the radiation conductor so as to surround the radiation conductor. A shield conductor disposed on the side or inside of the dielectric layer, and the shield Body section high-frequency line, characterized in that it is provided so as to be located inside the opening of the waveguide - waveguide converter. 前記シールド導体部が前記第2の誘電体層の内部に配された複数のシールド用貫通導体から成ることを特徴とする請求項1記載の高周波線路−導波管変換器。   2. The high-frequency line-waveguide converter according to claim 1, wherein the shield conductor portion is composed of a plurality of shield through conductors arranged inside the second dielectric layer. 前記第2の誘電体層の厚さが前記高周波線路により伝送される信号の波長の略1/4であることを特徴とする請求項1または請求項2記載の高周波線路−導波管変換器。   The high-frequency line-waveguide converter according to claim 1 or 2, wherein the thickness of the second dielectric layer is approximately ¼ of the wavelength of a signal transmitted by the high-frequency line. . 前記接続導体が前記放射導体の中心からずれた位置に接続されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の高周波線路−導波管変換器。   4. The high-frequency line-waveguide converter according to claim 1, wherein the connection conductor is connected to a position shifted from a center of the radiation conductor. 5.
JP2006294904A 2006-10-30 2006-10-30 High frequency line-waveguide converter Expired - Fee Related JP4199796B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006294904A JP4199796B2 (en) 2006-10-30 2006-10-30 High frequency line-waveguide converter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006294904A JP4199796B2 (en) 2006-10-30 2006-10-30 High frequency line-waveguide converter

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002149240A Division JP2003347809A (en) 2002-05-23 2002-05-23 High-frequency line to waveguide converter

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007060714A JP2007060714A (en) 2007-03-08
JP4199796B2 true JP4199796B2 (en) 2008-12-17

Family

ID=37923686

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006294904A Expired - Fee Related JP4199796B2 (en) 2006-10-30 2006-10-30 High frequency line-waveguide converter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4199796B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2010074232A1 (en) * 2008-12-26 2010-07-01 パナソニック電工株式会社 Wiring structure and micro relay comprising same
JP5431433B2 (en) 2011-09-30 2014-03-05 株式会社東芝 High frequency line-waveguide converter
JP2017195547A (en) * 2016-04-21 2017-10-26 日立金属株式会社 Communication device
JP6940286B2 (en) * 2017-02-23 2021-09-22 京セラ株式会社 Wiring boards, electronic component packages and electronic devices

Also Published As

Publication number Publication date
JP2007060714A (en) 2007-03-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7276987B2 (en) High frequency line-to-waveguide converter and high frequency package
JP5094871B2 (en) High frequency module and wiring board
US7102458B2 (en) High-frequency line-waveguide converter having the HF line terminated within an opening portion
JP2004153415A (en) High frequency line-waveguide converter
JP4199796B2 (en) High frequency line-waveguide converter
JP4937145B2 (en) Waveguide connection structure, waveguide connection plate, and waveguide converter
JP2006279199A (en) High-frequency line/waveguide converter
JP4002527B2 (en) High frequency package
JP4749234B2 (en) Aperture antenna
JP4247999B2 (en) High frequency line-waveguide converter
JP2003347809A (en) High-frequency line to waveguide converter
JP4439423B2 (en) antenna
JP4606351B2 (en) High frequency line-waveguide converter
JP2006262138A (en) High-frequency line/waveguide converter
JP4463000B2 (en) High frequency line-waveguide converter
JP2006279473A (en) High-frequency line/waveguide converter
JP2007235234A (en) Aperture antenna
JP5004826B2 (en) High frequency line-waveguide converter
JP2005286435A (en) High-frequency line waveguide converter
JP2006203816A (en) High frequency line-waveguide converter
JP4243584B2 (en) High frequency line-waveguide converter
JP2006279198A (en) High frequency line - waveguide converter
JP2006197479A (en) High-frequency line/waveguide converter
JP4663351B2 (en) Electronic equipment
JP2006238055A (en) High-frequency line/waveguide converter

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080909

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20081003

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111010

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121010

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131010

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees