JP4568235B2 - 伝送路変換器 - Google Patents

Description

本発明は、誘電体基板上に導波管が形成された伝送路変換器に関する。

近年、大容量高速通信や自動車レーダなどにおいて、ミリ波を用いた各種システムの開発が進められている。このようなミリ波システムの実現に必要な要素技術の一つとして、導波管とマイクロストリップ線路等の誘電体基板上に形成された平面線路とを接続し、導波管により伝送される電力と平面線路により伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器が知られている。

具体的には、図９に示す様に、導波管を、セラミックス製の誘電体基板Ｐ１を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管Ｐ２と伝送用部分導波管Ｐ３とで構成し、これら両部分導波管Ｐ１、Ｐ２を、誘電体基板Ｐ１に形成されたストリップ線路Ｐ４の先端（開放端）が、導波管の内部に位置するように配置し、これにより導波管内に突出したストリップ線路Ｐ４の先端を、導波管励振用アンテナＰ５として用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開平１１−２６１３１２号公報

ところで、ミリ波を扱うシステムでは、システムを構成する各構成部品が非常に小さなものとなるため、装置を小型化ができる反面、部品製造時や部品組立時の加工バラツキにより、特性のばらつきが生じやすい。

具体的には、上述した様に、誘電体基板Ｐ１を挟んで伝送用部分導波管Ｐ３の反対側に金属蓋である短絡用部分導波管Ｐ２を取り付ける場合には、短絡用部分導波管Ｐ２の加工精度や誘電体基板Ｐ１に対する組み付け性が悪く、量産に不向きであるという問題があった。

また、誘電体基板Ｐ１に伝送用部分導波管Ｐ３を取り付ける際に、伝送用部分導波管Ｐ３の取付位置がずれると、特性が変化するという問題があった。つまり、導波管励振用アンテナＰ５と対向する面（即ち伝送用部分導波管Ｐ３が取り付けられる面）にはグランドパターンＰ６が形成されており、この導波管励振用アンテナＰ５の先端とグランドパターンＰ６との距離が変化すると特性に大きな影響を与えるので、伝送用部分導波管Ｐ３の取付位置がずれると、グランドパターンＰ６がずれたのと同様な影響があるという問題があった。

これに対して、加工や取付精度のバラツキを小さくすることが考えられるが、そのためには、部品製造や部品組立を非常に高い加工精度で行うことが要求され、膨大な手間とコストを要するという問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、大量生産に好適であり、加工や取付時にバラツキがあっても、特性に変化を与えることを防止できる伝送路変換器を提供することを目的とする。

（１）上記目的を達成するためになされた請求項１の発明の伝送路変換器は、主誘電体基板と、前記主誘電体基板の一方の表面側に取り付けられた導波管と、前記主誘電体基板の他方の表面側に積層された短絡側誘電体基板と、前記主誘電体基板及び前記短絡側誘電体基板に形成され、一端が短絡された誘電体導波路と、前記主誘電体基板又は前記短絡側誘電体基板に設けられた平面線路と、前記平面線路に電気的に接続されると共に、前記誘電体導波路の短絡端から所定間隔だけ離れた誘電体導波路内部のアンテナ設定位置に配置された励振アンテナと、を備え、前記導波管及び前記誘電体導波路により伝送される電力と、前記励振アンテナにより伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器において、前記誘電体導波路は、前記導波管の電力伝送方向の垂直断面を当該電力伝送方向に投影した投影領域の範囲の内側にあり、前記主誘電体基板の前記導波管側に第１グランドパターンを備えるとともに、前記主誘電体基板の前記短絡端側に前記励振アンテナと同一平面にて対向する第２グランドパターンを備え、前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとは、前記主誘電体基板内に設けられた導体部により電気的に接続されており、前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとの前記励起アンテナと反対側の端部は、前記投影領域の外周より前記励起アンテナ側に向かって張り出して形成されるとともに、前記第２グランドパターンは、前記第１グランドパターンよりも前記励振アンテナ側に張り出して形成されることを特徴とする。

このように構成された本発明では、基本的に、誘電体導波路を伝搬する高周波が短絡端で反射することにより、誘電体導波路内に定在波が生じる。そして、この定在波の腹の部分がアンテナ設置位置となるように励振アンテナ（導波管励振アンテナ）を配置することにより、導波管を伝搬する電力は、誘電体導波路から平面線路を伝搬する電力へと効率良く変換され、また、その逆も同様に効率良く変換される。

特に本発明では、従来の様な金属蓋を用いて一端が短絡された導波路を構成するのではなく、主誘電体基板の他方の側（即ち導波管とは逆の側）に短絡側誘電体基板を積層し、この短絡側誘電体基板を用いて誘電体導波路を構成している。

従って、従来の金属蓋を用いた場合の様に、組み付け性が悪いという問題も無く、大量生産に適しているという顕著な効果を奏する。
また、本発明では、誘電体導波路は、導波管の電力伝送方向の垂直断面を当該電力伝送方向に投影した投影領域の範囲の内側に形成されている。

本発明では、誘電体導波路は（電力伝送方向において）導波管の横断面（電力伝送方向と垂直の断面）の投影領域の内側に設けられている。従って、電磁波の高次モードの発生が抑制されるので、伝送ロスを低減できるという顕著な効果を奏する。
更に、本発明では、主誘電体基板の導波管側に第１グランドパターンを備えるとともに、主誘電体基板の短絡端側に励振アンテナと同一平面にて対向する第２グランドパターンを備え、第１グランドパターンと第２グランドパターンとは、主誘電体基板内に設けられた導体部により電気的に接続されており、第１グランドパターンと第２グランドパターンとの励起アンテナと反対側の端部は、投影領域の外周より励起アンテナ側に向かって張り出して形成されるとともに、第２グランドパターンは、前記第１グランドパターンよりも励振アンテナ側に張り出して形成されている。
つまり、本発明では、上述した張り出しにより、励振アンテナと（該励振アンテナと）同一平面にて対向する第２グランドパターンとの間隔を調節することができる。これによって、誘電体導波路内にて２重共振を発生させ、電力伝送の周波数特性を広帯域特性にできる。

（２）請求項２の発明では、前記誘電体導波路は、前記導体部により囲まれていることを特徴とする。

本発明は、電力伝送方向から見た場合の誘電体導波路の領域を例示したものである。この誘電体導波路が導体部により囲まれて形成されていることにより、誘電体基板からの電磁界の漏出を抑制できるため、伝送路変換器の変換効率が低下してしまうことを防止できる。

ここで、導体部としては、スルーホールやビアが挙げられる。尚、グランドパターンとは接地されているパターンのことを示している（以下同様）。
（３）請求項３の発明は、前記励振アンテナの入力部に、インピーダンス変成器を備えたことを特徴とする。

ここで、入力部とは、平面線路と励振アンテナとの接続部分であり、この入力部にてインピーダンス整合することにより、低損失で高効率での変換を実現できる。
（４）請求項４の発明は、前記励振アンテナの設置位置と前記誘電体導波路の短絡端との間隔が、伝送信号の誘電体導波路内波長の約１／４であることを特徴とする。

本発明は、励振アンテナの設置位置と誘電体導波路の短絡端との間隔の設定方法を示したものである。ここで、アンテナ設定位置を規程する所定間隔は、定在波の腹となる位置であればよいが、短絡側誘電体基板の厚みは必要最小限であることが望ましいため、前記間隔を伝送信号の誘電体導波路内波長（λｐ）の約１／４とすることが望ましい。但し、必ずしも正確に１／４である必要はなく、仕様に応じて許容範囲内で設定すればよい。

（５）請求項５の発明では、前記平面線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする。
本発明は、平面線路を例示したものである。つまり、平面線路は、例えば、スロット線路、コプレナ線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、トリプレート型の線路など、誘電体基板上に形成されるものであれば何でもよいが、特に、構造が簡単なマイクロストリップ線路であることが望ましい。

（６）請求項６の発明では、前記主誘電体基板は、複数の誘電体基板が積層されたものであることを特徴とする。
本発明は、主誘電体基板の構成を例示したものである。例えば前記各誘電体基板の表面には、導体パターン等が形成され、各導体パターンは、スルーホールやビアにより接続できる。

（７）請求項７の発明で、前記短絡側誘電体基板は、複数の誘電体基板が積層されたものであることを特徴とする。
本発明は、短絡側誘電体基板の構成を例示したものである。例えば前記各誘電体基板の表面には、グランドパターン等が形成され、各グランドパターンは、スルーホールやビアにより接続できる。尚、例えば、最外層の誘電体基板の外側にグランドパターンが形成されている場合には、このグランドパターンにて誘電体導波路が短絡することになる。

（８）請求項８の発明では、前記平面線路と前記励振アンテナとが、前記電力伝送方向において異なる位置にあり、前記平面線路と前記励振アンテナとが導体部により電気的に接続されていることを特徴とする。

本発明は、短絡側誘電体基板が例えば複数の誘電体基板から構成されている場合を例示している。つまり、ある誘電体基板の表面に平面線路が形成され、他の誘電体基板の表面に励振アンテナが構成されている場合には、この平面線路と励振アンテナとをスルーホールやビアを介して電気的に接続することができる。

（９）請求項９の発明は、前記第１グランドパターンは、少なくとも前記平面線路側の端部が、前記投影領域の外周より内側に張り出して形成されていることを特徴とする。

伝送路変換器の変換特性（反射特性ひいては動波周波数帯域）は、導波路の内部側に突出した励起アンテナの先端と第１グランドパターンとの間隔（平面線路側の第１グランドパターンとの間隔：設定長）に依存して大きく変動する。そのため、安定した変換特性を得るためには、アンテナ設定位置における導波管の内部空間の断面形状（電力伝送方向の垂直断面）が常に一定となるように、導波管を高い精度で誘電体基板に組み付ける必要がある。

これに対して、本発明の伝送路変換器によれば、第１グランドパターンの平面線路側の端部が、導波管の断面形状の投影領域よりも内部（中空部）側に突出している。よって、導波管が内部側に多少ずれて固定されたとしても、励振アンテナとグランドパターンとの間隔（特に前記設定長）は全く変化しないため、安定した変換特性を得ることができる。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
なお、下記の第３実施形態が、本発明（請求項１）の内容を例示しており、第１、２、４〜７実施形態は、本発明の構成の一部を含む参考例又は本発明に加えることができる構成を含む参考例である。
［第１実施形態］
図１は、本発明が適用されたマイクロストリップ線路−導波管変換器（以下、「ＭＳＬ−ＷＧ変換器」と称する。）の構造を分解して示す分解斜視図、図２（ａ）〜（ｃ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を電力伝送方向（軸方向）に垂直に破断した断面を示す説明図、図２（ｄ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に破断した説明図である。但し、図１，２において、誘電体基板の厚さや誘電体基板上に形成されたパターンの厚さは、図面を見易くして構造を理解し易くするために、実際のものより強調（厚く）して示している（以下同様）。

図１及び図２に示すように、本実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器１は、誘電体である例えばアルミナからなる主（第１）誘電体基板３と、第１誘電体基板３の一方の表面側（電波の送信方向である先端方向：図１の下方）に接続された導波管５と、第１誘電体基板３の他方の表面（短絡端側の方向である後端方向：図１の上方）に積層された例えばアルミナからなる短絡側（第２）誘電体基板７とを備えている。

前記第１誘電体基板３の先端側の表面には、導電性材料（例えば金属薄膜等）からなる第１グランドパターン（接地パターン）９が形成され、その第１グランドパターン９上に導波管５が配置されている。

この導波管５は、例えばアルミニウムからなる四角筒状の方形導波管であり、この導波管５の断面長方形の貫通孔（中空部）１５の一方の開放端が、第１グランドパターン９に接するように配置され、ろう付け（又はネジ止め）によって第１誘電体基板３に固定されている。

一方、前記第１誘電体基板３の後端側の表面、即ち第１誘電体基板３と第２誘電体基板７との間には、同様な導電材料からなる第２グランドパターン１１が形成されており、第２誘電体基板７の後端側には第３グランドパターン１３が形成されている。

図２（ｃ）に示す様に、第１グランドパターン９の中央には、長方形の開口部１７が設けられている。この開口部１７は、導波管５の貫通孔１５の投影領域（図２（ｃ）にて破線で囲まれた領域）以内となるように形成されている。

具体的には、開口部１７の下端は、導波管５の貫通孔１５の下端と一致しているが、開口部１７の左右端は、導波管５の貫通孔１５の左右端より内部側に張り出すように形成されており、開口部１７の上端は、導波管５の貫通孔１５の上端より、所定の突出量ｐ1にて内部側に張り出すように形成されている。

尚、ここで投影領域とは、導波管５（従ってその貫通孔１５）を電力伝送方向（図２（ｄ）の左右方向）に対して垂直に切断した場合に、その断面を電力伝送方向に投影した領域を示している（以下、投影方法に関しては同じ）。

図２（ｂ）に示す様に、第２グランドパターン１１の中央にも、前記開口部１７と同様な開口部１９が設けられているが、この開口部１９の同図下方は切りかかれて開口している。つまり、第２グランドパターン１１の開口部１９は、後述する給電パターン２１と接触することがないように切り欠かれている。尚、この開口部１９も、所定の突出量ｐ1だけ内側に張り出している。

図２（ａ）に示す様に、第３グランドパターン１３は、第１、２グランドパターン９、１９のような開口部１７、１９はなく、その開口部１７、１９の投影領域を覆うとともに、第２誘電体基板７の後端面のほぼ全面を覆うように形成されている。

そして、第１グランドパターン９、第２グランドパターン１１、第３グランドパターン１３は、それぞれスルーホール（又はビア）２３、２５を介して、電気的に接続されている。

このスルーホール２３、２５は、各開口部１７、１９の左右と上部とを囲むように略コの字状に配置されている。また、スルーホール２３、２５の配置間隔は、各グランドパターン９〜１３の間からの電磁界の漏洩が効果的に抑制されるように、伝送信号の基板内波長をλｒ（λｒ＝λo／√（εγ）、但し、εγは比誘電率、λoは自由空間波長）として、使用周波数の電波がカットオフになるλｒ／２以下となるように設定されている。

また、本実施形態においては、高周波はＭＳＬ−ＷＧ変換器１の導波管５及び第１、２誘電体基板３、７内を伝搬するが、その第１、２誘電体基板３、７内における高周波の伝搬経路である誘電体導波路は、スルーホール２３、２５で囲まれた投影領域にある。

この誘電体導波路の投影領域（従って、実質的に第１、第２グランドパターン９、１１の開口部１７、１９）の大きさは、第１、第２誘電体基板３、７の誘電体導波路内波長λｐに応じて狭く設定する。具体的には、誘電体導波路内波長λｐが短いほど誘電体導波路の投影領域を小さくする。

ここで、誘電体導波路内波長（λｐ）は導波管内波長（λ）とは異なり、誘電体の種類により定まっている。具体的には、下記式（１）により求めることができる。


λｐ＝λo／√（εγ−（λo／２Ａｅ）²） ・・・（１）

但し、εγ：比誘電率、Ａｅ：導波管の横断面の長径、λo：自由空間波長

尚、前記第３グランドパターン１３が、前記誘電体導波路の短絡端であり、その短絡端から導波管励起アンテナ２９までの所定間隔ｓは、伝送信号（設計周波数）の誘電体導波路内波長をλｐとして、ｓ≒λｐ／４となるように設定されている。

また、前記給電パターン２１は、マイクロストリップ線路である平面線路２７と平面線路２７の先端に接続された導波管励起アンテナ２９とから構成されている。
この導波管励起アンテナ２９は、第１誘電体基板２１の後端側の表面に形成されており、図２（ｂ）に示す様に、その先端と開口部１９の下端との間の間隔は、所定の特性を得るために、所定の設定長ｌに設定されている。

以上詳述した様に、本実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器１では、誘電体基板を多層に積層した多層基板を用いることにより、従来の金属蓋を用いた場合と同様な広帯域特性のＭＳＬ−ＷＧ変換器１を実現できる。

また、導波管５及び第１、２誘電体基板３、７を伝搬し、短絡端で反射した高周波が、第１、２誘電体基板３、７内で定在波を発生させ、その腹の部分に導波管励振アンテナ２９が位置することになるため、導波管５等を伝搬する電力は 平面線路２７を伝搬する電力へと効率良く変換され、また、その逆も同様に効率良く変換される。

特に本実施形態では、従来の様な金属蓋を用いて一端が短絡された導波路を構成するのではなく、第１誘電体基板３の他方の側（即ち導波管５とは逆の側）に第２誘電体基板７を積層し、この第２誘電体基板７及び第１誘電体基板３により誘電体導波路を構成している。従って、従来の金属蓋を用いた場合の様に、組み付け性が悪いという問題も無く、大量生産に適しているという顕著な効果を奏する。

また、本実施形態では、誘電体導波路は、導波管５の電力伝送方向の垂直断面をその電力伝送方向に投影した投影領域の範囲以内に形成されている。従って、電磁波の高次モードの発生が抑制されるので、伝送ロスを低減できるという顕著な効果を奏する。

更に、本実施形態では、図２（ｄ）に示す様に、第１グランドシート９の開口部１７の上端は、導波管５の貫通孔１５の上端より内部側に張り出している。このため、この張出部分９ａにおいて、導波管５の固定位置が内部側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナ２９と張出部分９ａとの間隔ｇは全く変化することがない。よって、加工バラツキによって変換特性（反射特性）が大きく劣化してしまうことがないため、安定した変換特性を得ることができる。

尚、本実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器１を製造する工程においては、第１、２誘電体基板３、７の積層体をセラミックスで形成する場合には、セラミックスのグリーンシートに導電パターンを印刷したものを積層し焼成することにより形成できる。また、第１、２誘電体基板３、７の積層体を樹脂で形成する場合には、樹脂シートと導電シートを貼り合わせることにより形成できる。
［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

図３（ａ）は、第２グランドパターンにおける電力伝送方向の垂直断面を示す説明図、図３（ｂ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に破断した説明図である。尚、図３（ａ）には、第１グランドパターンの張出部分を一点鎖線で示してある。

図３（ａ）、（ｂ）に示す様に、本実施形態では、第１グランドパターン３１の開口部３３の下端は、前記第１実施形態の第１グランドパターンに比べて、導波管３５の貫通孔３７の内部側に、大きく張り出している。

つまり、第１グランドパターン３１の開口部３３の下端は、所定の突出量ｐ2だけ上方に張り出している。それによって、その張出部分３１ａの先端（上端）と導波管励振アンテナ３９との先端との間隔（設定量ｌ）は、予め第１実施形態と同程度となるように設定されており、導波管３５の下側部分３５ａは、第１グランドパターン３１の張出部分３１ａより下側に位置している。

上述した構成によって、前記第１実施形態と同様な効果を奏するとともに、導波管３５の下側部分３５ａが、第１グランドパターン３１の張出部分３１ａより下側に位置していることにより、導波管３５が内部側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナ３９と第１グランドパターン３１との設定長ｌは全く変化しないため、安定した変換特性を得ることができるという利点がある。
［第３実施形態］
次に、第３実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

図４（ａ）は、第２グランドパターンにおける電力伝送方向の垂直断面を示す説明図、図４（ｂ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に破断した説明図である。
図４に示す様に、本実施形態では、第２グランドパターン４３は、前記第１実施形態の第２グランドパターンより下方（導波管４５の貫通孔４７の内部側）に、大きく張り出している。

つまり、本実施形態の第２グランドパターン４３の張出部分４３ａの突出量ｐ3は、第１実施形態の第２グランドパターンより大きく設定されており、それによって、第２グランドパターン４３の張出部分４３ａの先端（下端）と導波管励振アンテナ４９との先端との間隔が小さくなっている。

この間隔を狭くすることによって、第１、２誘電体基板３、７の誘電体導波路内にて２重共振を発生させ、電力伝送の周波数特性を広帯域特性にできるという利点がある。
また、第１グランドパターン４１の張出部分４１ａは、突出量ｐ1だけ内部側（同図下方）に突出している。これによって、導波管４５が内部側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナ４９と第１グランドパターン４１との間隔ｇは全く変化しないため、安定した変換特性を得ることができるという利点がある。

尚、前記第２実施形態の開口部分における下方の張出部分３１ａの構成と、本実施形態の開口部分における上方の張出部分４１ａの構成を組み合わせると、安定した変換特性を得る上で、一層好適である。
［第４実施形態］
次に、第４実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

図５（ａ）〜（ｃ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を電力伝送方向に垂直に破断した断面を示す説明図、図５（ｄ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に破断した説明図である。
図５（ｄ）に示す様に、本実施形態では、平面線路５１と導波管励振アンテナ５３とが異なる平面に形成されている。

つまり、導波管励振アンテナ５３は、第１誘電体基板５５の後端側（同図左側）にて、第２グランドパターン５７と同一平面に形成されているが、平面線路５１は、第２誘電体基板５９の後端側にて、第３グランドパターン６１と同一平面に形成され、平面線路５１と導波管励振アンテナ５３とは、スルーホール（又はビア）６３にて、電気的に接続されている。

そして、上述した構成に対応して、図５（ａ）に示す様に、平面線路５１に接触しないように、凹状に切り欠かれた第３グランドパターン６１が形成されている。また、図５（ｂ）に示す様に、導波管励振アンテナ５３に接触しないように周りを囲んで、略Ｔ字状の開口部６５を有する第２グランドパターン５７が形成されている。更に、図５（ｃ）に示す様に、前記第１実施形態と同様な開口部６７を有する第１グランドパターン６９が形成されている。

尚、第１〜３グランドパターン６９、５７、６１を接続するスルーホールは７１、７３は、前記第２グランドパターン５７の開口部６５の形状に合わせて、開口部６５を囲むように配置されている。

これによって、前記第１実施形態と同様な効果を奏するとともに、平面線路５１と導波管励振アンテナ５３とが異なる平面に形成されているので、平面線路５１などを形成する際の制限を緩和でき、設計の自由度が向上するという利点がある。
［第５実施形態］
次に、第５実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

図６（ａ）〜（ｄ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を電力伝送方向に垂直に破断した断面を示す説明図、図６（ｅ）は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に破断した説明図である。
図６（ｅ）に示す様に、本実施形態では、第１誘電体基板８１以外に、第２、第３誘電体基板８３、８５を備えている。尚、この第２、３誘電体基板８３、８５が、短絡側誘電体基板に相当する。

それに応じて、先端側（同図右側）より、第１グランドパターン８７、第２グランドパターン８９、第３グランドパターン９１、第４グランドパターン９３が形成され、それらは、スルーホール（又はビア）９５、９７、９９により、それぞれ電気的に接続されている。

また、本実施形態でも、平面線路１０１と導波管励振アンテナ１０３とが異なる平面に形成されている。
つまり、導波管励振アンテナ１０３は、第１誘電体基板８１の後端側（同図左側）にて、第２グランドパターン８９と同一平面に形成されているが、平面線路１０１は、第３誘電体基板８５の後端側にて、第４グランドパターン９３と同一平面に形成され、平面線路１０１と導波管励振アンテナ１０３とは、スルーホール（又はビア）１０５にて、電気的に接続されている。

そして、上述した構成に対応して、図６（ａ）に示す様に、平面線路１０１に接触しないように、凹状に切り欠かれた第４グランドパターン９３が形成されている。また、図６（ｂ）に示す様に、平面線路１０１に接触しないように形成された小さな開口部１０７と前記第１実施形態と同様な開口部１０９とを有する第３グランドパターン９１が形成されている。更に、図６（ｃ）に示す様に、平面線路１０１に接触しないように周りを囲んで、略Ｔ字状の開口部１１１を有する第２グランドパターン８９が形成されている。その上、図６（ｄ）に示す様に、前記第１実施形態と同様な開口部１１３を有する第１グランドパターン８７が形成されている。

これによって、前記第３実施形態と同様な効果を奏するとともに、誘電体導波路の短絡端から第１誘電体基板８１までの所定間隔ｓを容易に長く設定でき、設計の自由度が向上するという利点がある。
［第６実施形態］
次に、第６実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

図７は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を電力伝送方向に垂直に破断した断面を示す説明図である。
本実施形態では、前記第１実施形態の図２（ａ）に示す給電パターンを変更したものである。

具体的には、図７に示す様に、本実施形態では、第１誘電体基板１２１の後端側（短絡側）には、第２グランドパターン１２３と給電パターン１２５とが形成されており、特に、給電パターン１２５を構成する平面線路１１７と導波管励振アンテナ１２９との接続部分、即ち、導波管励振アンテナ１２９の入力部は、そのパターンの幅が狭くされ、インピーダンス変成器１３１として構成されている。

これによって、前記第１実施形態と同様な効果を奏するとともに、インピーダンス変成器１３１にてインピーダンス整合することにより、低損失で高効率での変換を実現できるという利点がある。
［第７実施形態］
次に、第７実施形態について説明するが、前記第１実施形態と同様な内容の説明は省略する。

図８は、ＭＳＬ−ＷＧ変換器を電力伝送方向に垂直に破断した断面を示す説明図である。
図８に示す様に、本実施形態は、前記第１〜第６実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器とは異なり、導波管１４１は、セラミックス製の誘電体基板１４３を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管１４５と伝送用部分導波管１５７とで構成されている。

そして、これら両部分導波管１４５、１４７を、誘電体基板１４３に形成された平面線路１４９の先端（開放端）が、導波管１４１の内部に位置するように配置し、これにより導波管１４１内に突出した平面線路１４９の先端を、導波管励振用アンテナ１５１として用いる。

特に、本実施形態では、前記第２実施形態と同様に、第１グランドパターン１５３の開口部１５５の下端は、伝送用部分導波管１４７の貫通孔１５７の内部側に、大きく張り出している。

つまり、第１グランドパターン１５３の開口部１５５の下端は、所定の突出量ｐ2だけ上方に張り出している。それによって、その張出部分１５３ａの先端（上端）と導波管励振アンテナ１５１との先端との間隔（設定量ｌ）は、第１実施形態より小さくなっており、伝送用部分導波管１４７の下側部分１４７ａは、第１グランドパターン１５３の張出部分１５３ａより下側に位置している。

上述した構成によって、伝送用部分導波管１４７が内部側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナ１５１と第１グランドパターン１５３との設定長ｌは全く変化しないため、安定した変換特性を得ることができるという利点がある。

第１実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器を分解して示す斜視図である。 （ａ）は第２誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｂ）は第１誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｃ）は第１グランドパターンを後端側から見た説明図、（ｄ）はＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に沿って破断した断面図である。 （ａ）は第２実施形態の第１誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｂ）はＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に沿って破断した断面図である。 （ａ）は第３実施形態の第１誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｂ）はＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に沿って破断した断面図である。 （ａ）は第４実施形態の第１誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｂ）は第２誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｃ）は第１グランドパターンを後端側から見た説明図、（ｄ）はＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に沿って破断した断面図である。 （ａ）は第５実施形態の第３誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｂ）は第２誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｃ）は第１誘電体基板を後端側から見た説明図、（ｄ）は第１グランドパターンを後端側から見た説明図、（ｅ）はＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に沿って破断した断面図である。 第６実施形態の第１誘電体基板を後端側から見た説明図である。 第７実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器を軸方向に沿って破断した断面図である。 従来技術の説明図である。

符号の説明

１…ＭＳＬ−ＷＧ変換器
５、３５、４５、１４１…導波管
３、５５、８１、１２１…第１誘電体基板
７、５９、８３…第２誘電体基板
９、３１、４１、６９、８７、１５３…第１グランドパターン
１１、４３、５７、８９、１２３…第２グランドパターン
１３、６１、９１…第３グランドパターン
１５、３７、４７…貫通孔（中空部）
２１、１２５…給電線パターン
２７、５１、１０１、１２７、１４９…平面線路（マイクロストリップ線路）
２９、３９、４９、５３、１５１、１０３、１２９、１５１…導波管励振アンテナ
８５…第３誘電体基板
９３…第４グランドパターン
１３１…インピーダンス変成器
１４３…誘電体基板、
１４５…短絡用部分導波管
１４７…伝送用部分導波管

Claims (9)

1. 主誘電体基板と、
   前記主誘電体基板の一方の表面側に取り付けられた導波管と、
   前記主誘電体基板の他方の表面側に積層された短絡側誘電体基板と、
   前記主誘電体基板及び前記短絡側誘電体基板に形成され、一端が短絡された誘電体導波路と、
   前記主誘電体基板又は前記短絡側誘電体基板に設けられた平面線路と、
   前記平面線路に電気的に接続されると共に、前記誘電体導波路の短絡端から所定間隔だけ離れた誘電体導波路内部のアンテナ設定位置に配置された励振アンテナと、
   を備え、
   前記導波管及び前記誘電体導波路により伝送される電力と、前記励振アンテナにより伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器において、
   前記誘電体導波路は、前記導波管の電力伝送方向の垂直断面を当該電力伝送方向に投影した投影領域の範囲の内側にあり、
   前記主誘電体基板の前記導波管側の表面に第１グランドパターンを備えるとともに、前記主誘電体基板の前記短絡端側の表面に前記励振アンテナと同一平面にて対向する第２グランドパターンを備え、
   前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとは、前記主誘電体基板内に設けられた導体部により電気的に接続されており、
   前記第１グランドパターンと前記第２グランドパターンとの前記励起アンテナと反対側の端部は、前記投影領域の外周より前記励起アンテナ側に向かって張り出して形成されるとともに、
   前記第２グランドパターンは、前記第１グランドパターンよりも前記励振アンテナ側に張り出して形成されることを特徴とする伝送路変換器。
2. 前記誘電体導波路は、前記導体部により囲まれていることを特徴とする請求項１に記載の伝送路変換器。
3. 前記励振アンテナの入力部に、インピーダンス変成器を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送路変換器。
4. 前記励振アンテナの設置位置と前記誘電体導波路の短絡端との間隔が、伝送信号の誘電体導波路内波長の約１／４であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の伝送路変換器。
5. 前記平面線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の伝送路変換器。
6. 前記主誘電体基板は、複数の誘電体基板が積層されたものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝送路変換器。
7. 前記短絡側誘電体基板は、複数の誘電体基板が積層されたものであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の伝送路変換器。
8. 前記平面線路と前記励振アンテナとが、前記電力伝送方向において異なる位置にあり、前記平面線路と前記励振アンテナとが導体部により電気的に接続されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の伝送路変換器。
9. 前記第１グランドパターンは、少なくとも前記平面線路側の端部が、前記投影領域の外周より内側に張り出して形成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の伝送路変換器。