JP5004893B2

JP5004893B2 - 積層型導波管線路

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Publication number: JP5004893B2
Application number: JP2008194583A
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Inventors: 弘志内村
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Priority date: 2008-07-29
Filing date: 2008-07-29
Publication date: 2012-08-22
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Description

本発明は、ミリ波等の高周波帯で多く用いられる積層型導波管線路に関するものであり、特に高周波信号を減衰させる機能を有する積層型導波管線路に関するものである。

ミリ波等の高周波帯における伝送線路として導波管が多く用いられており、伝送線路として導波管が用いられた高周波回路における減衰器および終端器として、導波管の内部に電波吸収体を挿入した構造を有する導波管型の減衰器および終端器が広く用いられている（例えば、特許文献１，２を参照。）。
特開平11−41009号公報実開平１−86701号公報

しかしながら、特許文献１，２にて提案された導波管型の減衰器および終端器においては、導波管内部の適切な位置に適切な形状の電波吸収体を挿入して固定する必要があるため、製造工程が複雑で量産性が悪いとともに、誘電体中に導波管型の伝送線路を形成した小型化が可能で量産性に優れる積層型導波管線路への適用が困難であるという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、小型化が可能で量産性に優れるとともに、高周波信号を減衰させる機能を有する積層型導波管線路を提供することにある。

本発明の積層型導波管線路は、誘電体層の上面に配置された上側主導体層と、前記誘電体層の下面に配置された下側主導体層と、高周波信号の伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で、かつ前記伝送方向と直交する方向に間隔をあけて、前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群とを具備し、前記上側主導体層，前記下側主導体層および２列の前記側壁用貫通導体群で囲まれた導波領域によって前記高周波信号を伝送する積層型導波管線路であって、２列の前記側壁用貫通導体群の間隔をＷ１とするとλ／２＜Ｗ１＜λである伝送部と、２列の前記側壁用貫通導体群の間隔をＷ２とするとλ／２＜Ｗ２＜Ｗ１であり、前記高周波信号を減衰させる機能を有する減衰部と、該減衰部および前記伝送部を接続する接続部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の積層型導波管線路は、上記構成において、前記減衰部の前記接続部に接続された側と反対側の端部が短絡されて終端器として機能することを特徴とするものである。

さらに、本発明の積層型導波管線路は、上記構成において、前記減衰部の前記伝送方向における両端にそれぞれ前記接続部が接続されており、それぞれの前記接続部の前記減衰部に接続された側と反対側の端部にそれぞれ前記伝送部が接続されて減衰器として機能することを特徴とするものである。

またさらに、本発明の積層型導波管線路は、上記各構成において、前記減衰部の２列の前記側壁用貫通導体群における前記繰り返し間隔が、前記伝送部の２列の前記側壁用貫通導体群における前記繰り返し間隔よりも小さくされていることを特徴とするものである。

さらにまた、本発明の積層型導波管線路は、上記各構成において、前記減衰部において２列の前記側壁用貫通導体群の外側に、前記伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備えることを特徴とするものである。

またさらに、本発明の積層型導波管線路は、上記各構成において、平面視した際に前記減衰部が渦巻状に形成されており、渦巻状の前記減衰部の外縁に位置する前記側壁用貫通導体群の外側に、前記伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備えることを特徴とするものである。

さらにまた、本発明の積層型導波管線路は、上記各構成において、平面視した際に前記減衰部がミアンダ状に形成されており、ミアンダ状の前記減衰部の外縁に位置する前記側壁用貫通導体群の外側に、前記伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備えることを特徴とするものである。

なお、本明細書において、高周波信号の伝送方向とは、高周波信号が伝送して来る方向および伝送して行く方向であり、積層型導波管線路の長さ方向に一致するものである。

本発明の積層型導波管線路によれば、誘電体層の上面に配置された上側主導体層と、誘電体層の下面に配置された下側主導体層と、高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で、かつ伝送方向と直交する方向に間隔をあけて、上側主導体層および下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群とを具備し、上側主導体層，下側主導体層および２列の側壁用貫通導体群で囲まれた導波領域によって高周波信号を伝送する積層型導波管線路において、２列の側壁用貫通導体群の間隔をＷ１とするとλ／２＜Ｗ１＜λである伝送部と、２列の側壁用貫通導体群の間隔をＷ２とするとλ／２＜Ｗ２＜Ｗ１であり、高周波信号を減衰させる機能を有する減衰部と、減衰部および伝送部を接続する接続部とを備えることから、単純で量産性に優れた構造を備える積層型導波管線路に高周波信号を減衰させる機能を付加することが可能になる。

また、本発明の積層型導波管線路によれば、減衰部の接続部に接続された側と反対側の端部が短絡されているときには、高周波信号を終端させる終端器として機能することができる。

さらに、本発明の積層型導波管線路によれば、減衰部の伝送方向における両端にそれぞれ接続部が接続されており、それぞれの接続部の減衰部に接続された側と反対側の端部にそれぞれ伝送部が接続されているときには、入力された高周波信号を減衰させて出力する減衰器として機能することができる。

さらにまた、本発明の積層型導波管線路によれば、減衰部の２列の側壁用貫通導体群における繰り返し間隔が、伝送部の２列の側壁用貫通導体群における繰り返し間隔よりも小さくされているときには、減衰部において側壁用貫通導体群を介した高周波信号の漏洩が生じにくくなるため、伝送部に比較して導波領域の断面積が小さいためエネルギー密度が高くなることに起因する減衰部の側壁用貫通導体群を介した高周波信号の漏洩を防止することができる。

またさらに、本発明の積層型導波管線路によれば、減衰部において２列の側壁用貫通導体群の外側に、伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層および下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備えるときには、減衰部において側壁用貫通導体群を介した高周波信号の漏洩が生じにくくなるため、伝送部に比較して導波領域の断面積が小さいためエネルギー密度が高くなることに起因する減衰部の側壁用貫通導体群を介した高周波信号の漏洩を防止することができる。

さらにまた、本発明の積層型導波管線路によれば、平面視した際に減衰部が渦巻状に形成されており、渦巻状の減衰部の外縁に位置する側壁用貫通導体群の外側に、伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層および下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備えるときには、減衰部の専有面積を小さくすることができるとともに、高周波信号の外部への漏洩を防止しつつ側壁用補助貫通導体群の個数を減らすことができるので、小型で量産性に優れた積層型導波管線路を得ることができる。

またさらに、本発明の積層型導波管線路によれば、平面視した際に減衰部がミアンダ状に形成されており、ミアンダ状の減衰部の外縁に位置する側壁用貫通導体群の外側に、伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層および下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備えるときには、減衰部の専有面積を小さくすることができるとともに、高周波信号の漏洩を防止しつつ側壁用補助貫通導体群の個数を減らすことができるので、小型で量産性に優れた積層型導波管線路を得ることができる。

以下、本発明の積層型導波管線路を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、本発明の積層型導波管線路において、高周波信号を減衰させる機能が得られるメカニズムについて説明する。

図１は積層型導波管線路および比較例である方形導波管において、導波管幅（高周波信号の伝送方向に垂直な断面における幅）を変化させたときの、伝送方向における高周波信号の伝送損失の変化を算出した結果を示すグラフであり、横軸は高周波信号の波長λで規格化した導波管幅であり、縦軸は単位長さあたりの高周波信号の伝送損失である。なお、この計算において、積層型導波管線路を構成する誘電体層としてはアルミナを想定して比誘電率を9.5，誘電正接を0.003とした。また、積層型導波管線路を構成する上側主導体層，下側主導体層および側壁用貫通導体群の材質はアルミナとの同時焼成を想定してモリブデンとし、側壁用貫通導体群は直径0.1ｍｍビアホールが0.3ｍｍの繰り返し間隔で配置されたものとした。方形導波管の材質は銅とした。また、導波管の厚さは導波管の幅の１／２とし、伝送させる高周波信号の中心周波数は76.5ＧＨｚとした。

図１に示すグラフによれば、積層型導波管線路における伝送損失は、導波管幅がλから小さくなるにつれて僅かに増加し始め、0.75λから0.5λにかけて急激に増加する。これに対し、比較例の方形導波管の伝送損失は、導波管幅がλから0.6λを超えて0.5λに近づいても殆ど増加せず、0.5λの極近傍において極めて急激に増加する。この両者の挙動の違いをもたらす原因としては、銅とモリブデンの導電率の差に加えて、積層型導波管線路と方形導波管との構造的な差異が考えられる。すなわち、積層型導波管線路においては、側壁が側壁用貫通導体群によって構成されているため、方形導波管と比較して側壁における電気抵抗が大きくなり、これが方形導波管との伝送損失の挙動の違いをもたらしていると考えられる。本発明者はこの積層型導波管線路に特有の構造に起因する特有の伝送特性に着目して本発明の積層型導波管線路を発明するに至った。

すなわち、積層型導波管線路において、２列の側壁用貫通導体群の間隔をＷ１とするとλ／２＜Ｗ１＜λである伝送部と、２列の側壁用貫通導体群の間隔をＷ２とするとλ／２＜Ｗ２＜Ｗ１であり、高周波信号を減衰させる機能を有する減衰部とを設けることにより、従来のように電波吸収体を用いることなく、単純な構造を維持したままで、高周波信号を減衰させる機能を有する積層型導波管線路を得ることができる。

（実施の形態の第１の例）
図２は本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第１の例を模式的に示す斜視図である。図３は図２に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。なお、積層型導波管線路の内部構造をわかり易くするために、図２および図３においては積層型導波管線路を構成する誘電体層の図示を省略しており、さらに、図２においては上側主導体層11ａを分離した状態を示し、図３においては上側主導体層11ａ取り除いた状態を示している。

本例の積層型導波管線路は、図２および図３に示すように、誘電体層（図示せず）の上面に配置された上側主導体層11ａと、誘電体層（図示せず）の下面に配置された下側主導体層11ｂと、高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で、かつ伝送方向と直交する方向に間隔をあけて、上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａとを具備しており、上側主導体層11ａ，下側主導体層11ｂおよび２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａで囲まれた導波領域によって高周波信号を伝送する積層型導波管線路である。

また、本例の積層型導波管線路は、２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔をＷ１とするとλ／２＜Ｗ１＜λである伝送部13と、２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔をＷ２とするとλ／２＜Ｗ２＜Ｗ１であり、高周波信号を減衰させる機能を有する減衰部14と、減衰部14および伝送部13を連続的に接続するように２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔が漸次変化する接続部15とを備えている。

さらに、本例の積層型導波管線路は、減衰部14の接続部15に接続された側と反対側の端部が、伝送方向と直交する方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された端面用貫通導体群12ｂによって短絡されている。

またさらに、本例の積層型導波管線路においては、減衰部14の２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａにおける繰り返し間隔が、伝送部13の２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａにおける繰り返し間隔よりも小さくされている。

このような構造を備える本例の積層型導波管線路によれば、２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔をＷ２がλ／２＜Ｗ２＜Ｗ１であり、高周波信号を減衰させる機能を有する減衰部14を備えることにより、従来のように電波吸収体を用いることなく、単純な構造を維持したままで、高周波信号を減衰させる機能を有する積層型導波管線路を得ることができる。

なお、本例の積層型導波管線路において、伝送部13における２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔Ｗ１は、高周波信号の波長λに対して、0.75λ＜Ｗ１＜λとするのが望ましく、0.85λ＜Ｗ１＜0.95λとするのがさらに望ましい。これによって伝送部13における高周波信号の減衰を低減することができる。また、減衰部14における２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔Ｗ２は、高周波信号の波長λに対して、0.5λ＜Ｗ１＜0.75λとするのが望ましく、0.55λ＜Ｗ１＜0.65λとするのがさらに望ましい。これによって減衰部14における単位長さあたりの高周波信号の減衰を大きくすることができ、減衰部14の長さを短縮することができる。

また、本例の積層型導波管線路によれば、減衰部14および伝送部13を連続的に接続するように２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔が漸次変化する接続部15を備えることから、高周波信号の伝送方向におけるインピーダンスが連続的に変化するため、広い周波数帯域に渡ってインピーダンスの不整合による反射を抑制することができる。なお、接続部15の長さを長くして２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔を伝送部13から減衰部14にかけて緩やかに変化させることにより、伝送方向におけるインピーダンスの不整合による反射をさらに低減することができるので、許容されるインピーダンスの不整合による反射の程度と形状寸法に応じて接続部15の長さを適宜設定することができる。

さらに、本例の積層型導波管線路によれば、減衰部14の接続部15に接続された側と反対側の端部が端面用貫通導体群12ｂによって短絡されていることから、高周波信号を終端させる終端器として機能することができる。なお、減衰部14の長さは、接続部15から入った高周波信号が接続部15に接続された側と反対側の端面用貫通導体群12ｂで短絡された端部で反射されて再び接続部15に戻るまでに必要な減衰量に応じて、２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔Ｗ２と併せて適宜設定される。

またさらに、本例の積層型導波管線路によれば、減衰部14の２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａにおける繰り返し間隔が、伝送部13の２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａにおける繰り返し間隔よりも小さくされていることから、減衰部14において側壁用貫通導体群12ａを介した高周波信号の漏洩が生じにくくなるため、伝送部13に比較して導波領域の断面積が小さいため高周波信号のエネルギー密度が高くなることに起因する減衰部14の側壁用貫通導体群12ａを介した高周波信号の漏洩を防止することができる。

（実施の形態の第２の例）
図４は本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第２の例を模式的に示す斜視図である。図５は図４に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。なお、積層型導波管線路の内部構造をわかり易くするために、図４および図５においては積層型導波管線路を構成する誘電体層の図示を省略しており、さらに、図４においては上側主導体層11ａを分離した状態を示し、図５においては上側主導体層11ａ取り除いた状態を示している。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の積層型導波管線路は、図４および図５に示すように、減衰部14において２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの外側に、伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群12ｃを備えており、減衰部14における２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの繰り返し間隔は伝送部13における２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの繰り返し間隔と等しくされている。

また、本例の積層型導波管線路は、端面用貫通導体群12ｂの外側に、端面用貫通導体群12ｂに平行に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された端面用補助貫通導体群12ｄを備えている。

このような構成を備える本例の積層型導波管線路によれば、減衰部14において２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの外側に側壁用補助貫通導体群12ｃが配置されていることから、減衰部14において側壁用貫通導体群12ａを介した高周波信号の漏洩が生じにくくなるため、伝送部13に比較して導波領域の断面積が小さいためエネルギー密度が高くなることに起因する減衰部14の側壁用貫通導体群12ａを介した高周波信号の漏洩を防止することができる。なお、側壁用補助貫通導体群12ｃを構成するそれぞれの補助貫通導体は、隣接する側壁用貫通導体群12ａを構成する貫通導体の中で最も近接する２つの貫通導体から等距離の位置に配置されるのが望ましく、これによって、側壁用貫通導体群12ａを介した高周波信号の漏洩を防止する効果を高めることができる。

また、本例の積層型導波管線路によれば、端面用貫通導体群12ｂの外側に、端面用貫通導体群12ｂに平行に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された端面用補助貫通導体群12ｄを備えることから、減衰部14において端面用貫通導体群12ｂを介した高周波信号の漏洩を防止することができる。なお、端面用補助貫通導体群12ｄを構成するそれぞれの補助貫通導体は、隣接する端面用貫通導体群12ｂを構成する貫通導体の中で最も近接する２つの貫通導体から等距離の位置に配置されるのが望ましく、これによって、端面用貫通導体群12ｂを介した高周波信号の漏洩を防止する効果を高めることができる。

（実施の形態の第３の例）
図６は本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第３の例を模式的に示す斜視図である。図７は図６に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。なお、積層型導波管線路の内部構造をわかり易くするために、図６および図７においては積層型導波管線路を構成する誘電体層の図示を省略しており、さらに、図６においては上側主導体層11ａを分離した状態を示し、図７においては上側主導体層11ａ取り除いた状態を示している。なお、本例においては前述した第２の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の積層型導波管線路は、図６および図７に示すように、平面視した際に減衰部14が渦巻状に形成されており、渦巻状の減衰部14の外縁に位置する側壁用貫通導体群12ａの外側に、伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群12ｃを備えている。

また、本例の積層型導波管線路は、側壁用貫通導体群12ａを構成する複数の貫通導体を導波領域の外側で接続する副導体層11ｃが、それぞれの側壁用貫通導体群12ａにおいて、上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間に配置されており、減衰部14においては、副導体層11ｃが２列の貫通導体群の間の導波領域にも連続的に形成されることによって導波領域が複数の部分領域に分割されており、減衰部14におけるそれぞれの部分領域の厚さが伝送部13における導波領域の厚さよりも低くされている。なお、本例においては、積層型導波管線路を構成する誘電体層が３層構造になっており、最下層の下面に下側主導体層11ｂが配置され、最上層の上面に上側主導体層11ａが配置され、内部の２つの層間にそれぞれ副導体層11ｃが配置されている。

このような構成を備える本例の積層型導波管線路によれば、平面視した際に減衰部14が渦巻状に形成されており、渦巻状の減衰部14の外縁に位置する側壁用貫通導体群12ａの外側に側壁用補助貫通導体群12ｃが配置されていることから、減衰部14の専有面積を小さくすることができるとともに、高周波信号の外部への漏洩を防止しつつ側壁用補助貫通導体群12ｃの個数を減らすことができるので、小型で量産性に優れた積層型導波管線路を得ることができる。

また、本例の積層型導波管線路によれば、渦巻状の減衰部14の内側においては、隣り合う積層型導波管線路同士で側壁用貫通導体群12ａを共有していることから、側壁用貫通導体群12ａを構成する貫通導体の数を減らすことができるので、より単純で量産性に優れた構造を備えた積層型導波管線路を得ることができる。

さらに、本例の積層型導波管線路によれば、端面用貫通導体群12ｂによって短絡された減衰部14の端部が、渦巻状の減衰部14の内側に位置していることから、端面用補助貫通導体群12ｄを設けることなく、端面用貫通導体群12ｂを介した高周波信号の外部への漏洩を防止することができる。

またさらに、本例の積層型導波管線路によれば、減衰部14においては、２列の貫通導体群の間の導波領域に連続的に形成された副導体層11ｃによって導波領域が複数の部分領域に分割されており、減衰部14におけるそれぞれの部分領域の厚さが伝送部13における導波領域の厚さよりも低くされていることから、減衰部14において、上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂを流れる電流が増加するとともに、導波領域内における副導体層11ｃを流れる電流が新たに生じるので、減衰部14における単位長さあたりの高周波信号の減衰量を増加させることができ、減衰部14の長さを短縮して積層型導波管線路を小型化することが可能になる。

（実施の形態の第４の例）
図８は本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第４の例を模式的に示す平面図である。なお、図８においては、積層型導波管線路の内部構造をわかり易くするために、積層型導波管線路を構成する誘電体層の図示を省略しており、さらに、上側主導体層11ａ取り除いた状態を示している。なお、本例においては前述した第３の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の積層型導波管線路は、図８に示すように、減衰部14の伝送方向における両端にそれぞれ接続部15が接続されており、それぞれの接続部15の減衰部14に接続された側と反対側の端部にそれぞれ伝送部13が接続されている。また、本例の積層型導波管線路は、図６および図７に示した実施の形態の第３の例と同様に、減衰部14は渦巻状に形成されている。なお、本例の積層型導波管線路は副導体層11ｃを備えていない。

このような構成を備える本例の積層型導波管線路によれば、減衰部14の伝送方向における両端にそれぞれ接続部15が接続されており、それぞれの接続部15の減衰部14に接続された側と反対側の端部にそれぞれ伝送部13が接続されていることから、一方の伝送部13から入力された高周波信号を減衰させて他方の伝送部13から出力する減衰器として機能することができる。なお、本例の積層型導波管線路において、減衰部14の長さは、所望の減衰量に応じて、減衰部14における２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔と併せて適宜設定される。

（実施の形態の第５の例）
図９は本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第５の例を模式的に示す斜視図である。図10は図９に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。なお、積層型導波管線路の内部構造をわかり易くするために、図９および図10においては積層型導波管線路を構成する誘電体層の図示を省略しており、さらに、図９においては上側主導体層11ａを分離した状態を示し、図10においては上側主導体層11ａ取り除いた状態を示している。なお、本例においては前述した第４の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の積層型導波管線路は、図９および図10に示すように、平面視した際に減衰部14がミアンダ状に形成されており、ミアンダ状の減衰部14の外縁に位置する側壁用貫通導体群12ａの外側に、伝送方向に高周波信号の波長λの１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群12ｃを備えている。また、本例の積層型導波管線路は、それぞれの側壁用貫通導体群12ａにおいて、側壁用貫通導体群12ａを構成する複数の貫通導体を導波領域の外側で接続する副導体層11ｃが上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間に配置されている。

また、前述した第３の例と同様に、積層型導波管線路を構成する誘電体層が３層構造になっており、最下層の下面に下側主導体層11ｂが配置され、最上層の上面に上側主導体層11ａが配置され、内部の２つの層間の導波領域以外の部分にそれぞれ副導体層11ｃが配置されている。

このような構成を備える本例の積層型導波管線路によれば、平面視した際に減衰部14がミアンダ状に形成されており、ミアンダ状の減衰部14の外縁に位置する側壁用貫通導体群12ａの外側に側壁用補助貫通導体群12ｃが配置されていることから、減衰部14の専有面積を小さくすることができるとともに、高周波信号の外部への漏洩を防止しつつ側壁用補助貫通導体群12ｃの個数を減らすことができるので、小型で量産性に優れた積層型導波管線路を得ることができる。

また、本例の積層型導波管線路によれば、ミアンダ状の減衰部14の内側においては、隣り合う積層型導波管線路同士で側壁用貫通導体群12ａを共有していることから、側壁用貫通導体群12ａを構成する貫通導体の数を減らすことができるので、より単純で量産性に優れた構造を備えた積層型導波管線路を得ることができる。

（実施の形態の第６の例）
図11は本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第６の例を模式的に示す平面図である。なお、図11においては、積層型導波管線路の内部構造をわかり易くするために、積層型導波管線路を構成する誘電体層の図示を省略しており、さらに、上側主導体層11ａ取り除いた状態を示している。なお、本例においては前述した第５の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の積層型導波管線路は、図11に示すように、図９および図10に示した実施の形態の第３の例と同様に減衰部14がミアンダ状に形成されているが、２つの接続部15同士および２つの伝送部13同士がそれぞれ互いに隣接するように配置されている。このような構成を備える本例の積層型導波管線路においても、図９および図10に示した実施の形態の第５の例と同様に減衰器として機能することができる。

本発明の積層型導波管線路において、積層型導波管線路を構成する誘電体層の比誘電率は、例えば２〜20程度とされる。誘電体層の材質としては、高周波信号の伝送を妨げない特性を有するものであれば特に限定するものではなく、ガラスエポキシ等の樹脂を使用することも可能であるが、積層型導波管線路を形成する際の精度および製造の容易性の点からは誘電体セラミックスを使用することが望ましい。上側主導体層11ａ，下側主導体層11ｂおよび副導体層11ｃは、良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば、３μｍ〜50μｍ程度とされる。側壁用貫通導体群12ａおよび側壁用補助貫通導体群12ｃは積層型導波管線路の両側面の管壁として機能し、端面用貫通導体群12ｂおよび端面用補助貫通導体群12ｄは積層型導波管線路の長さ方向における一方の端面の管壁として機能する。それぞれの繰り返し間隔は、高周波信号の漏洩を防止する観点から、積層型導波管線路を伝送する高周波信号の波長の１／２未満であることが必要であり、１／４未満であることが好ましい。このような側壁用貫通導体群12ａ，端面用貫通導体群12ｂ，側壁用補助貫通導体群12ｃおよび端面用補助貫通導体群12ｄとしてはビアホールやスルーホールを用いることができ、その直径は、例えば0.05ｍｍ〜0.5ｍｍ程度とされる。

本発明の積層型導波管線路は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、ガラス，アルミナ，窒化アルミニウム等を主成分とするセラミック原料粉末に適当な有機溶剤と溶媒とを添加混合して得た泥漿を用いて、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によってセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて側壁用貫通導体群12ａ，端面用貫通導体群12ｂ，側壁用補助貫通導体群12ｃ，端面用補助貫通導体群12ｄを形成するための貫通孔を形成し、金属粉末に適当なアルミナ・シリカ・マグネシア等の酸化物や有機溶剤等を添加混合してペースト状にしたものを、厚膜印刷法により貫通孔に充填するとともにセラミックグリーンシートの表面に塗布して導体ペースト付きセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られた導体ペースト付きセラミックグリーンシートを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着して積層体を形成する。そして、得られた積層体を、誘電体層がガラスセラミックスの場合は850℃〜1000℃程度、アルミナ質セラミックスの場合は1500℃〜1700℃程度、窒化アルミニウム質セラミックスの場合は1600℃〜1900℃程度のピーク温度で焼成することによって作製される。なお、金属粉末としては、誘電体層がガラスセラミックスの場合は銅，金または銀が、誘電体層がアルミナ質セラミックスまたは窒化アルミニウム質セラミックスの場合にはタングステンまたはモリブデンが好適である。

（変形例）
本発明は前述した実施の形態の第１〜第６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において種々の変更，改良が可能である。

例えば、上述した実施の形態の例においては、インピーダンスの不整合による反射を広い周波数範囲に渡って抑制するために、減衰部14および伝送部13を連続的に接続するように２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔が漸次変化する接続部15を備えた例を示したが、広い周波数範囲に渡って反射を抑制する必要がない場合には、伝送部13におけるインピーダンスをα，減衰部14におけるインピーダンスをβとしたときに、インピーダンスが（αβ）^１／２を満たすとともに、伝送方向の長さが高周波信号の管内波長λｇに対して、λｇ／４の奇数倍である接続部15を備えるようにしても構わない。また、必要とされる伝送部13と減衰部14とのインピーダンス整合の程度に応じて、さらに他の構造の接続部15を備えるようにしても構わない。

また、前述した実施の形態の第３〜第６の例においては、渦巻状またはミアンダ状の減衰部14の外縁に位置する側壁用貫通導体群12ａの外側に側壁用補助貫通導体群12ｃを配置した例を示したが、補助貫通導体の増加が問題にならない場合には、渦巻状またはミアンダ状の減衰部14の内側においても側壁用補助貫通導体群12ｃや端面用補助貫通導体群12ｄを配置しても構わない。

次に、本発明の積層型導波管線路の具体例について説明する。

図６および図７に示した実施の形態の第３の例の積層型導波管線路を作成してその電気特性を測定した。積層型導波管線路を構成する誘電体層は、比誘電率が9.4で誘電正接が0.003のアルミナからなり、厚み0.15ｍｍの層が３層積層された総厚0.45ｍｍの誘電体層とした。また、積層型導波管線路を構成する上側主導体層11ａ，下側主導体層11ｂ，副導体層11ｃ，側壁用貫通導体群12ａ，端面用貫通導体群12ｂ，側壁用補助貫通導体群12ｃおよび端面用補助貫通導体群12ｄの材質はモリブデンとした。側壁用貫通導体群は直径0.1ｍｍのビアホールが0.3ｍｍ程度の繰り返し間隔で配置されたものとし、２列の側壁用貫通導体群12ａ，12ａの間隔は、伝送部13において1.15ｍｍとし、減衰部14において0.7ｍｍとした。また、減衰部14の長さは30ｍｍとした。伝送させる高周波信号の中心周波数は76.5ＧＨｚとした。

そして、伝送部13における接続部15に接続された側と反対側の端部をポート１とし、電気特性として反射特性（Ｓ11）を測定した。図12はその結果を示すグラフであり、横軸は周波数を表し、縦軸は減衰量を表している。図12に示すグラフによれば、75ＧＨｚ〜82ＧＨｚの非常に広い周波数範囲においてＳ11が−15ｄＢ以上となっており、非常に広い周波数範囲でインピーダンスが良好に整合した優れた特性を有する終端器として機能していることがわかる。これにより本発明の有効性が確認できた。

積層型導波管線路および比較例である方形導波管において、導波管幅を変化させたときの、伝送方向における高周波信号の伝送損失の変化を算出した結果を示すグラフである。本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第１の例を模式的に示す斜視図である。図２に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第２の例を模式的に示す斜視図である。図４に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第３の例を模式的に示す斜視図である。図６に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第４の例を模式的に示す平面図である。本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第５の例を模式的に示す斜視図である。図９に示す積層型導波管線路の例を模式的に示す平面図である。本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第６の例を模式的に示す平面図である。本発明の積層型導波管線路の実施の形態の第３の例の電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

11ａ：上側主導体層
11ｂ：下側主導体層
12ａ：側壁用貫通導体群
12ｂ：端面用貫通導体群
12ｃ：側壁用補助貫通導体群
13：伝送部
14：減衰部
15：接続部

Claims

誘電体層の上面に配置された上側主導体層と、前記誘電体層の下面に配置された下側主導体層と、高周波信号の伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で、かつ前記伝送方向と直交する方向に間隔をあけて、前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群とを具備し、前記上側主導体層，前記下側主導体層および２列の前記側壁用貫通導体群で囲まれた導波領域によって前記高周波信号を伝送する積層型導波管線路であって、２列の前記側壁用貫通導体群の間隔をＷ１とするとλ／２＜Ｗ１＜λである伝送部と、２列の前記側壁用貫通導体群の間隔をＷ２とするとλ／２＜Ｗ２＜Ｗ１であり、前記高周波信号を減衰させる機能を有する減衰部と、該減衰部および前記伝送部を接続する接続部とを備えることを特徴とする積層型導波管線路。
前記減衰部の前記接続部に接続された側と反対側の端部が短絡されて終端器として機能することを特徴とする請求項１に記載の積層型導波管線路。
前記減衰部の前記伝送方向における両端にそれぞれ前記接続部が接続されており、それぞれの前記接続部の前記減衰部に接続された側と反対側の端部にそれぞれ前記伝送部が接続されて減衰器として機能することを特徴とする請求項１に記載の積層型導波管線路。
前記減衰部の２列の前記側壁用貫通導体群における前記繰り返し間隔が、前記伝送部の２列の前記側壁用貫通導体群における前記繰り返し間隔よりも小さく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積層型導波管線路。
前記減衰部において２列の前記側壁用貫通導体群の外側に、前記伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備え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積層型導波管線路。
平面視した際に前記減衰部が渦巻状に形成されており、渦巻状の前記減衰部の外縁に位置する前記側壁用貫通導体群の外側に、前記伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備え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積層型導波管線路。
平面視した際に前記減衰部がミアンダ状に形成されており、ミアンダ状の前記減衰部の外縁に位置する前記側壁用貫通導体群の外側に、前記伝送方向に前記高周波信号の実効波長λの１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された側壁用補助貫通導体群を備え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積層型導波管線路。