JP5072968B2 - 導波管の接続構造 - Google Patents

Description

この発明は、誘電体基板と金属で形成もしくは表面を金属でコーティングされた導波管基板に設けられた電磁波を伝送する導波管の接続構造に関するものである。

従来の導波管の接続構造では、有機誘電体基板（接続部材）に設けられた電磁波を伝送する導波管（貫通孔）と金属導波管基板に設けられた導波管の接続構造において、接続部での電磁波の反射、通過損失、漏洩を防止するために、貫通孔の導体と金属導波管基板を電気的に接続し、同電位に保つようにしている（例えば特許文献１）。

特開２００１−２６７８１４号公報（段落「００２８」、図１）

このような従来の導波管の接続構造にあっては、有機誘電体基板の反りと金属導波管基板の反りなどによって貫通孔の導体層と導波管基板の間に隙間が生じる。その結果、接続部において、電磁波の反射、通過損失、漏洩が発生するという問題がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、誘電体基板と導波管基板に反りなどがあり、貫通孔と導波管基板に隙間が生じた場合でも、電磁波の反射、通過損失、漏洩を小さくすることができる導波管の接続構造を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、電磁波を伝送するために内壁に導体を形成した貫通孔を有する誘電体基板と、導波管孔を有する金属で形成されるかもしくは表面が金属でコーティングされた導波管基板とを備える導波管の接続構造において、前記誘電体基板の前記導波管基板に対向する表面であって前記貫通孔の周囲に形成される内側表面導体パターンと、この内側表面導体パターンの周囲に間隔をおいて形成される外側表面導体パターンと、前記内側表面導体パターンと外側表面導体パターンの間に形成され、誘電体の露出された導体開口部と、前記導体開口部から誘電体基板の積層方向に所定の距離だけ離れた位置に形成された内層導体と、この内層導体と前記内側表面導体パターンおよび外側表面導体パターンとを接続する複数の貫通導体とによって形成された先端短絡の誘電体伝送路とを有するチョーク構造を備えることを特徴とする。

この発明によれば、誘電体基板に電磁波を閉じ込めるチョーク構造を設けるようにしたので、伝送する電磁波の導波管接続部での反射、通過損失および漏洩を軽減できる。また、空気よりも誘電率の大きい材料を使用した誘電体基板内にチョーク構造を設けることで、一般的な導波管基板に切削などの加工で形成するチョーク構造よりも、チョークの深さを小さくすることが可能となり、導波管の接続構造を適用する装置を薄型化できる。

図１は、本発明の実施の形態１による導波管の接続構造を示す断面図である。 図２は、本発明の実施の形態１による誘電体基板の導波管基板の対向する表面のパターン図である。 図３は、従来の導波管の接続構造による２つの導波管間のアイソレーション特性を示すグラフである。 図４は、本発明の実施の形態１による２つの導波管間のアイソレーション特性を示すグラフである。 図５は、本発明の実施の形態２による導波管の接続構造を示す断面図である。 図６は、本発明の実施の形態２による誘電体基板の導波管基板の対向する表面のパターン図である。 図７は、本発明の実施の形態２による誘電体基板の内層導体層のパターン図である。 図８は、本発明の実施の形態３による導波管の接続構造を示す断面図である。 図９は、本発明の実施の形態３による誘電体基板の導波管基板の対向する表面のパターン図である。 図１０は、本発明の実施の形態３による誘電体基板の内層導体層のパターン図である。 図１１は、本発明の実施の形態３の接続構造による２つの導波管間のアイソレーション特性を示すグラフである。 図１２は、本発明の実施の形態４による導波管の接続構造を示す断面図である。 図１３は、本発明の実施の形態４による誘電体基板の導波管基板の対向する表面のパターン図である。 図１４は、本発明の実施の形態４による誘電体基板の内層導体層のパターン図である。 図１５は、本発明の実施の形態４の接続構造による２つの導波管間のアイソレーション特性を示すグラフである。

符号の説明

１ 高周波モジュール
２ 貫通孔
３ 誘電体基板
４ 導波管基板
５ａ 内側表面導体パターン、表面導体
５ｃ 内壁導体
５ｂ 外側表面導体パターン
５ｄ 表層接地導体
６ 導体開口部（開口部）
７ 内層導体（内層接地導体）
８ 貫通導体
９ 導波管孔
１０ ネジ
１１ 貫通孔
１２ 先端短絡の誘電体伝送路
１３ａ 内側内層導体パターン
１３ｂ 外側内層導体パターン
１４ 信号配線用パターン配線
１５ 信号配線用貫通導体
１６ 誘電体層
１７ 誘電体部

以下に、本発明にかかる導波管の接続構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は本発明の実施の形態１による導波管の接続構造を示す断面図である。図２は、本発明の実施の形態１による誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面パターンを示す平面図である。この実施の形態１の導波管の接続構造は、例えば、ＦＭ／ＣＷレーダなどのミリ波あるいはマイクロ波レーダなどに適用される。

高周波半導体が搭載された高周波モジュール１が実装された多層の誘電体基板３には、導波管として機能する方形あるいは繭形の中空の貫通孔２が複数個設けられている。導波管基板４は、金属で形成されるかもしくは表面を金属でコーティングされた樹脂などで構成されており、導波管として機能する方形あるいは繭形の中空の導波管孔９が複数個設けられている。誘電体基板３と導波管基板４とは、貫通孔２と導波管孔９との各中心軸が一致するように、誘電体基板３に形成された貫通孔１１を使ってネジ１０によって取り付けられている。図１では、誘電体基板３と導波管基板４との間を誇張して離間しているように示している。

貫通孔２および導波管孔９は、高周波モジュール１から図示しないアンテナ部に出力される送信の電磁波信号、あるいはアンテナ部から高周波モジュール１に入力される受信の電磁波信号を伝送する。これら送信および受信の電磁波信号をまとめて高周波信号という。

誘電体基板３の貫通孔２の内周壁には内壁導体５ｃが形成されている。この内壁導体５ｃは、誘電体基板３の上面側に形成された表層接地導体５ｄおよび誘電体基板３の下面側（導波管基板４と当接する側）に形成された内側表面導体パターン（ランド部）５ａと接続されている。内側表面導体パターン５ａは、図２に示すように、貫通孔２の周囲に円形状に形成されており、内側表面導体パターン５ａの周囲には、表面導体がなく誘電体が露出されたリング状の導体開口部（以下、開口部という）６が存在する。リング状の開口部６の周囲には、外側表面導体パターン５ｂが形成されている。すなわち、外側表面導体パターン５ｂは、内側表面導体パターン５ａの周囲に内側表面導体パターン５ａから開口部６の幅分だけ間隔をおいて形成されている。この場合、外側表面導体パターン５ｂは、リング状に形成されており、隣接する貫通孔２の周囲に形成された外側表面導体パターン５ｂと誘電体を介して離間されている。このように、リング状の開口部６の周囲に形成された外側表面導体パターン５ｂ同士は、図２に示すように、導体パターンで互いに接続していないことが望ましい。

ここで、内側表面導体パターン５ａは、貫通孔２の中心軸を中心とし、貫通孔２の長辺側端辺（Ｅ面端）の中点Ａと、この中点Ａから長辺側端辺に直角な方向に延びる線と円形状の内側表面導体パターン５ａの端縁との交点Ｂとの距離Ｘ１が貫通孔２を伝送する高周波信号（信号波）の自由空間波長λの略１／４となるように形成されており、内側表面導体パターン５ａの半径Ｒ１は、この長さＸ１（＝λ／４）に、貫通孔２の短辺長の１／２である長さｄを加えたものとなる。別言すれば、内側表面導体パターン５ａは、貫通孔２の中心軸を中心とし、貫通孔２のＥ面端の中点Ａから略λ／４だけ離れた点を通過する円形状である。

誘電体基板３の内部には、開口部６から誘電体基板３の積層方向に延びる、略λｇ／４の長さを有する先端短絡の誘電体伝送路１２が形成されている。λｇは、誘電体での高周波信号の実効波長すなわち基板内実効波長である。すなわち、開口部６の表面から基板内実効波長λｇの略１／４である寸法Ｙ１の距離に内層接地導体７が設けられており、この内層接地導体７と内側表面導体パターン５ａおよび外側表面導体パターン５ｂとは基板積層方向に延びる複数の貫通導体（グランドビア）８によって接続されている。各貫通導体８の間隔は、基板内実効波長λｇの１／４より小さく、１／８以下とすることが望ましい。このように、開口部６の形成位置からその基板積層方向には、内周及び外周が貫通導体８によって囲まれ、その先端側が内層接地導体７によって囲まれ、誘電体で満たされて、伝送する電磁波が漏れ出さない領域としての平面視リング状の先端短絡の誘電体伝送路１２が形成されている。

この実施の形態１では、内側表面導体パターン５ａ、外側表面導体パターン５ｂ、開口部６および先端短絡の誘電体伝送路１２によってチョーク構造を構成している。

このようなチョーク構造によれば、寸法Ｙ１を略λｇ／４とし、寸法Ｘ１を略λ／４とすることで、内層導体７で短絡されているため、内側表面導体パターン５ａの端縁（例えば点Ｂ）では、伝送する電磁波にとって開放と等価であり、さらのこの端縁から略λ／４の寸法だけ離れた貫通孔２の長辺側端縁（Ｅ面端）は、短絡と等価になり、これにより誘電体基板３の貫通孔２と導波管基板４の導波管孔９の接続部で漏洩する信号を抑制でき、これにより、隣接する導波管接続構造部に信号が漏れこむことを抑制して、アイソレーション特性を高めることができる。さらに、漏洩した信号が発生した場合でも、各々の導波管接続構造ごとにパターンを切り離して独立して外側表面導体パターン５ｂを形成することで、漏洩した信号の平行平板モードでの伝送を断ち切ることでさらにアイソレーションを高めることができる。

なお、誘電体基板３を構成する誘電体は、比誘電率が１よりも大きく、その誘電体内部では、電磁波の実効波長は、空気中に比べて短くなるため、一般的に切削等で形成されて空気で満たされたチョークと比較して、チョークの深さを小さくすることができる。たとえば、車載のＦＭ／ＣＷレーダで使用される７６〜７７ＧＨｚの信号電磁波の空気中の自由空間波長の１／４は、略０．９８ｍｍであるので、切削でチョークを形成した場合、その深さは略０．９８ｍｍとなる。これに対して、一般的なガラスエポキシ基板の比誘電率は４程度であるため、基板内実効波長λｇの１／４は略０．４９ｍｍとなる。

例えば、誘電体基板３に厚み１．０ｍｍのガラスエポキシ基板を使用した場合、切削で形成した後、内部にめっき等で導体を形成したチョーク構造の場合、切削部の基板厚みは略０．０２ｍｍとなり、実現が非常に困難であるのに対し、実施の形態１のように基板のパターンで形成して内部が樹脂で満たされたチョーク構造とすることで、その深さは略０．４９ｍｍとなり、所望のチョーク構造を容易に実現することができる。さらに、基板の厚みが切削で形成するのに十分な場合であっても、実施の形態１では、チョーク構造の占有する基板内部の容積が小さくできるため、実施の形態１の構成を適用することで装置全体を薄型化、小型化することができる。

図３はチョーク構造が存在しない従来の導波管接続構造の場合の隣接する２つの導波管接続構造間のアイソレーション特性を示すシミュレーション結果であり、図４は実施の形態１のチョーク構造を適用した場合の隣接する２つの導波管接続構造間のアイソレーション特性を示すシミュレーション結果である。図３にアイソレーション特性を示す従来の導波管の接続構造に場合は、誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面は全面導体で覆われている。貫通孔２の寸法は、高周波モジュール１との整合のため、２．５０ｍｍ×０．９６ｍｍであり、導波管孔９の寸法は、２．５４ｍｍ×１．２７ｍｍである。誘電体基板３の厚さは１．６ｍｍであり、誘電体はガラスエポキシ材で比誘電率は４．０である。２つの導波管孔９，９のピッチは３．５ｍｍとし、誘電体基板３と導波管基板４の隙間は０．２ｍｍである。これに対し、図４にアイソレーション特性を示す実施の形態１の導波管の接続構造では、前述した寸法の従来の導波管接続構造に前述のチョーク構造を設けている。貫通孔２に接続されている内側表面導体パターン５ａの半径Ｒ１は１．６ｍｍ、誘電体の露出している開口部６の外半径Ｒ２は２．６ｍｍ、基板表面から内層導体７までの寸法Ｙ１は略０．５ｍｍであり、外側表面導体パターン５ｂの幅は０．６ｍｍとしている。図３および図４の比較から明らかなように、実施の形態１の導波管の接続構造では、車載のＦＭ／ＣＷレーダの使用帯域である７６〜７７ＧＨｚでアイソレーション特性が６５ｄＢ以上改善しており、大きな効果を確認することができた。

なお、図１、図２では、内側表面導体パターン５ａを円形状とし、開口部６および外側表面導体パターン５ｂを円形のリング状としたが、内側表面導体パターン５ａに多角形などの形状を採用し、開口部６および外側表面導体パターン５ｂを多角形のリング形状としてもよい。

実施の形態２．
つぎに、図５〜図７にしたがってこの発明の実施の形態２について説明する。図５は実施の形態２による導波管の接続構造を示す断面図である。図６は実施の形態２による誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面パターンを示す平面図である。図７は実施の形態２による誘電体基板３内の下面層から１層だけ内側の導体パターンを示す図（図５のＣ−Ｃ断面図）である。この実施の形態２においては、誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面にビルドアップ法などで形成された誘電体層１６が設けられている。以下、実施の形態１と異なる構成についてのみ説明し、重複する構成については説明を省略する。

図５、図６に示すように、誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面には、貫通孔２の内壁に導体を形成するために必要な最小寸法で表面導体５ａが形成されており、それ以外の表面導体は存在せず、誘電体層１６が露出されている。

図５、図７に示すように、誘電体基板３の表面導体５ａより１層だけ内層からさらに内層に向けて、実施の形態１で説明したものと同様のチョーク構造が形成されている。すなわち、誘電体基板３の表面導体５ａより１層だけ内層には、内壁導体５ｃと接続されて貫通孔２の周囲に配される円形状の内側内層導体パターン１３ａが形成されており、内側内層導体パターン１３ａの周囲には、導体がなく誘電体で構成されるリング状の誘電体部１７が存在する。誘電体部１７の周囲には、リング状の外側内層導体パターン１３ｂが形成されている。隣接する貫通孔２の周囲に形成された外側内層導体パターン１３ｂ同士は、誘電体を介して離間されている。

内側内層導体パターン１３ａは、実施の形態１と同様、貫通孔２の中心軸を中心とし、貫通孔２の長辺側端辺（Ｅ面端）の中点Ａ´と、この中点Ａ´から長辺側端辺に直角な方向に延びる線と円形状の内側内層導体パターン１３ａの端縁との交点Ｂ´との距離Ｘ１が貫通孔２を伝送する信号波の自由空間波長λの略１／４となるように形成されており、内側内層導体パターン１３ａの半径Ｒ１は、この長さＸ１（＝λ／４）に、貫通孔２の短辺長の１／２である長さｄを加えたものとなる。

誘電体基板３の内部には、誘電体部１７から誘電体基板３の積層方向に延びる先端短絡の誘電体伝送路１２が形成されている。すなわち、誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面からＹ１（＝λｇ／４）の位置には、内層接地導体７が設けられており、この内層接地導体７と内側内層導体パターン１３ａおよび外側内層導体パターン１３ｂとは基板積層方向に延びる複数の貫通導体８によって接続されている。誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面にビルドアップ法などで形成された誘電体層１６の厚さＹ２はごく薄く、寸法Ｙ１と比較して無視できるほど小さいほうが望ましい。このように、誘電体基板３の内部には、内周及び外周が貫通導体８によって囲まれ、その先端側が内層接地導体７によって囲まれ、誘電体で満たされて、伝送する電磁波が漏れ出さない領域としての平面視リング状の先端短絡の誘電体伝送路１２が形成されている。

実施の形態２によれば、先端短絡の誘電体伝送路１２と内側内層導体パターン１３ａの存在により、内側内層導体パターン１３ａと貫通孔２の内壁に形成された内壁導体５ｃとの接続部で等価的に短絡となるが、表面導体５ａの幅が小さく形成されていて、さらに誘電体層１６の厚みＹ２が、前述したようにビルドアップ法などによって薄く形成されて寸法Ｙ１と比較して無視できるほど小さい場合、貫通孔２と導波管孔９の接続部でも、等価的に短絡となる。これにより誘電体基板３の貫通孔２と導波管基板４の導波管孔９の接続部で漏洩する信号を抑制でき、これにより、隣接する導波管接続構造部に信号が漏れこむことを抑制して、アイソレーション特性を高めることができる。

さらに、実施の形態１では存在した表面導体５ｂが存在しないことで、誘電体基板３と導波管基板４を接続した場合、表面導体５ａが接触しやすくなり、貫通孔２と導波管孔９の間の隙間が発生しにくくなる効果もある。

本来、先端短絡の誘電体伝送路１２のように電磁波を閉じ込める効果をもつチョーク構造は、接続部に隙間が発生した場合に働くように設計されており、実施の形態２のように誘電体層１６を設けることで、誘電体基板３のチョーク構造と導波管基板４の間に一定の隙間を発生できるため、先端短絡の誘電体伝送路１２による安定した電磁波の閉じ込め効果が得られやすいという効果もある。

さらに、実施の形態２では、誘電体層１６を形成するようにしているので、誘電体基板３の内部に形成する信号配線用パターン配線１４および信号配線用貫通導体１５が、導波管基板４に接触する誘電体基板３の表面まで接続されないため、誘電体基板３の導波管基板４に接触する面に特別な絶縁構造を形成する必要がなくなる効果もある。

なお、実施の形態２における表面導体５ａは、貫通孔の内壁に内壁導体５ｃを形成するために必要最小の幅であればよいが、内壁導体５ｃから内側内層導体パターン１３ａの端縁位置よりも内側の位置まで延在するものであっても、従来よりはアイソレーション特性を向上させることができる。

実施の形態３．
つぎに、図８〜図１１を用いて実施の形態３について説明する。図８は実施の形態３による導波管の接続構造を示す断面図である。図９は実施の形態３による誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面パターンを示す平面図である。図１０は実施の形態３による誘電体基板３内の下面層から１層だけ内側の導体パターンを示す図（図８のＣ−Ｃ断面図）である。

この実施の形態３においては、実施の形態２と同様、誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面にビルドアップ法などで形成された誘電体層１６が設けられ、さらにこの誘電体層１６の表面に、実施の形態１と同様の、内側表面導体パターン５ａ、外側表面導体パターン５ｂを形成している。ただし、内側表面導体パターン５ａと内側内層導体パターン１３ａとは貫通導体８で接続されてはおらず、また外側表面導体パターン５ｂと外側内層導体パターン１３ｂとも貫通導体８で接続されてはいない。

図８、図９に示すように、誘電体層１６の表面には、内壁導体５ｃと接続されて貫通孔２の周囲に配される円形状の内側表面導体パターン５ａが形成されており、内側表面導体パターン５ａの周囲には、導体がなく誘電体が露出されたリング状の導体開口部６が形成され、さらにこの導体開口部６の周囲には、リング状の外側表面導体パターン５ｂが形成されている。隣接する貫通孔２の周囲に形成された外側表面導体パターン５ｂ同士は、誘電体を介して離間されている。内側表面導体パターン５ａは、実施の形態１と同様、貫通孔２の中心軸を中心とし、貫通孔２の長辺側端辺（Ｅ面端）の中点Ａと、この中点Ａから長辺側端辺に直角な方向に延びる線と円形状の内側表面導体パターン５ａの端縁との交点Ｂとの距離Ｘ１が略λ／４となるように形成されており、内側表面導体パターン５ａの半径Ｒ１は、この長さＸ１（＝λ／４）に、貫通孔２の短辺長の１／２である長さｄを加えたものとなる。

図８、図１０に示すように、誘電体基板３の内層には、実施の形態２で説明したものと同様のチョーク構造が形成されている。すなわち、誘電体基板３の内側表面導体パターン５ａより１層だけ内層には、内壁導体５ｃと接続されて貫通孔２の周囲に配される円形状の内側内層導体パターン１３ａが形成されており、内側内層導体パターン１３ａの周囲には、導体がなく誘電体で構成されるリング状の誘電体部１７が存在し、誘電体部１７の周囲には、リング状の外側内層導体パターン１３ｂが形成されている。隣接する貫通孔２の周囲に形成された外側内層導体パターン１３ｂ同士は、誘電体を介して離間されている。内側内層導体パターン１３ａは、実施の形態２と同様、貫通孔２の中心軸を中心とし、貫通孔２の長辺側端辺（Ｅ面端）の中点Ａ´と、この中点Ａ´から長辺側端辺に直角な方向に延びる線と円形状の内側内層導体パターン１３ａの端縁との交点Ｂ´との距離Ｘ１が略λ／４となるように形成されており、内側内層導体パターン１３ａの半径Ｒ１は、この長さＸ１（＝λ／４）に、貫通孔２の短辺長の１／２である長さｄを加えたものとなる。

誘電体基板３の内部には、誘電体部１７から誘電体基板３の積層方向に延びる先端短絡の誘電体伝送路１２が形成されている。すなわち、誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面からＹ１（＝λｇ／４）の位置には、内層接地導体７が設けられており、この内層接地導体７と内側内層導体パターン１３ａおよび外側内層導体パターン１３ｂとは基板積層方向に延びる複数の貫通導体８によって接続されている。誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面にビルドアップ法などで形成された誘電体層１６の厚さＹ２はごく薄く、寸法Ｙ１と比較して無視できるほど小さいほうが望ましい。このように、誘電体基板３の内部には、内周及び外周が貫通導体８によって囲まれ、その先端側が内層接地導体７によって囲まれ、誘電体で満たされて、伝送する電磁波が漏れ出さない領域としての平面視リング状の先端短絡の誘電体伝送路１２が形成されている。

図１１は、実施の形態３のチョーク構造を適用した場合の隣接する２つの導波管接続構造間のアイソレーション特性を示すシミュレーション結果である。この場合、誘電体層１６の厚さＹ２を０．０７０ｍｍとしており、その他の寸法は図４に示した実施の形態１の場合と同様である。図４および図１１から判るように、実施の形態３においても、実施の形態１とほぼ同等のアイソレーション特性が得られている。このように、誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面にビルドアップ法などで誘電体層１６を形成し、内側表面導体パターン５ａと内側内層導体パターン１３ａとの間、さらには外側表面導体パターン５ｂと外側内層導体パターン１３ｂとの間を貫通導体８で接続しなくても、実施の形態１とほぼ同等のアイショレーション特性を得ることができる。また、このような構造とすることで、誘電体基板３にレーザ加工やめっき加工などで形成する、内側表面導体パターン５ａと内側内層導体パターン１３ａとの間、さらには外側表面導体パターン５ｂと外側内層導体パターン１３ｂとの間を接続する貫通導体８の形成が不要となり、より安価で容易に誘電体基板３を形成できる効果もある。

実施の形態４．
つぎに、図１２〜図１５を用いて実施の形態４について説明する。図１２は実施の形態４による導波管の接続構造を示す断面図である。図１３は実施の形態４による誘電体基板３の導波管基板４に対向する表面パターンを示す平面図である。図１４は実施の形態４による誘電体基板３内の下面層から１層だけ内側の導体パターンを示す図（図１２のＣ−Ｃ断面図）である。

実施の形態３においては、内側表面導体パターン５ａの周囲に誘電体が露出された導体開口部６を介して形成される外側表面導体パターン５ｂが各導波管接続構造毎に分離され、かつ内側内層導体パターン１３ａの周囲に導体がなく誘電体で構成される誘電体部１７を介して形成される外側内層導体パターン１３ｂが各導波管接続構造毎に分離されていたが、実施の形態４においては、図１３と図１４に示すように、外側表面導体パターン５ｂと外側内層導体パターン１３ｂが各導波管接続構造間で接続されている。図１３と図１４では、外側表面導体パターン５ｂと外側内層導体パターン１３ｂはべたの接地パターンとして示している。他の構成は、実施の形態３と同様であり、重複する説明は省略する。

図１５は、実施の形態４のチョーク構造を適用した場合の隣接する２つの導波管接続構造間のアイソレーション特性を示すシミュレーション結果である。この場合、誘電体層１６の厚さＹ２を０．０７０ｍｍとしており、その他の寸法は図４に示した実施の形態１の場合と同様である。内側表面導体パターン５ａの周囲の誘電体基板３の表面は、図１３に示すように、べたパターンである外側表面導体パターン５ｂで覆われている。また内側内層導体パターン１３ａの周囲は、図１４に示すようにべたパターンの外側内層導体パターン１３ｂで囲まれている。図４、図１１、図１５の比較から判るように、実施の形態４の場合は、実施の形態１、実施の形態３よりもアイソレーション特性が若干悪化するが、図３に示した従来技術よりはアイソレーション特性は改善されている。

以上のように、実施の形態２〜４によれば、導波管基板４と対向する誘電体基板３の表面に、誘電体層１６を形成しており、この誘電体層１６の表面側に各種パターンの表面導体を形成するようにしているが、表面導体は、図１３で示したように、内壁導体５ｃから外側に、内側内層導体パターン１３ａと外側内層導体パターン１３ｂとの間の誘電体部１７（図７、図１０参照）を覆わないように誘電体層１６の表面を延在させるようにすれば、従来技術よりアイソレーション特性を向上させることができる。

また、実施の形態３，４では、表面導体５ａ、５ｂと、内層導体１３ａ，１３ｂを貫通導体８で接続していないが、これらを貫通導体８で接続するようにしてもよい。また、内層導体１３ａおよび１３ｂと内層導体７の間に第３の内層導体が形成されている場合、内層導体７と第３の内層導体との間隔、または内層導体１３ａおよび１３ｂと第３の内層導体との間隔がλｇ／４より小さく、望ましくはλｇ／８以下であれば、伝送する電磁波の遮断効果が大きいため、内層導体１３ａおよび１３ｂと内層導体７の間を接続する貫通導体８を無くすようにしてもよい。

なお、上記実施の形態１〜４においては、２つの導波管接続構造の両方に対して、チョーク構造を採用しているが、チョーク構造の配置数に制限はなく、アイソレーション特性が満足されるのであれば、すべての導波管接続構造に対してではなく、一部の導波管接続構造に対してのみ、実施の形態１〜４のチョーク構造を適用してもよい。

以上のように、本発明にかかる導波管の接続構造は、電磁波を伝送するために内壁に導体を形成した貫通孔を有する誘電体基板と、導波管孔を有する金属で形成されるかもしくは表面が金属でコーティングされた導波管基板との接続構造に有用である。

Claims (9)

1. 電磁波を伝送するために内壁に導体を形成した貫通孔を有する誘電体基板と、導波管孔を有する金属で形成されるかもしくは表面が金属でコーティングされた導波管基板とを備える導波管の接続構造において、
   前記誘電体基板の前記導波管基板に対向する表面であって前記貫通孔の周囲に形成される内側表面導体パターンと、
   この内側表面導体パターンの周囲に間隔をおいて形成される外側表面導体パターンと、
   前記内側表面導体パターンと外側表面導体パターンの間に形成され、誘電体の露出された導体開口部と、
   前記導体開口部から誘電体基板の積層方向に所定の距離だけ離れた位置に形成された内層導体と、この内層導体と前記内側表面導体パターンおよび外側表面導体パターンとを接続する複数の貫通導体とによって形成された先端短絡の誘電体伝送路と、
   を有するチョーク構造を備えることを特徴とする導波管の接続構造。
2. 前記貫通孔および前記導波管孔が方形または繭形であり、
   前記内側表面導体パターンは、貫通孔の中心軸を中心とし、前記貫通孔のＥ面端の中点から略λ／４（λ：信号波の自由空間波長）だけ離れた点を通過する円形状であり、
   前記導体開口部は、前記円形状の内側表面導体パターンの周囲に形成されたリング状であることを特徴とする請求項１に記載の導波管の接続構造。
3. 前記誘電体基板の導波管基板に対向する表面から前記内層導体までの距離は、信号波の基板内実効波長の略１／４の寸法であることを特徴とする請求項１または２に記載の導波管の接続構造。
4. 電磁波を伝送するために内壁に導体を形成した貫通孔を有する誘電体基板と、導波管孔を有する金属で形成されるかもしくは表面が金属でコーティングされた導波管基板とを備える導波管の接続構造において、
   前記誘電体基板の内層であって前記貫通孔の周囲に形成される内側内層導体パターンと、
   前記誘電体基板の内層であって前記内側内層導体パターンの周囲に間隔をおいて形成される外側内層導体パターンと、
   前記内側内層導体パターンと外側内層導体パターンの間に存在する誘電体部と、
   この誘電体部から誘電体基板の積層方向に所定の距離だけ離れた位置に形成された内層導体と、この内層導体と前記内側内層導体パターンおよび外側内層導体パターンとを接続する複数の貫通導体とによって形成された先端短絡の誘電体伝送路と、
   前記内側内層導体パターンおよび外側内層導体パターン上に形成されて前記導波管基板と対向する表面誘電体層と、
   誘電体基板の前記導波管基板に対向する表面であって前記表面誘電体層上の前記貫通孔の周囲に形成され、前記貫通孔の内壁に形成された導体から外側に前記誘電体部を覆わないように延在する表面導体と、
   を有するチョーク構造を備えることを特徴とする導波管の接続構造。
5. 前記表面導体は、貫通孔の内壁に形成された導体から内側内層導体パターンの外側内層導体パターン側の端縁位置よりも前記貫通孔に近い位置まで延在するものであり、前記表面導体の端縁位置から前記貫通孔までの幅は前記貫通孔の内壁に導体を形成するために必要最小の幅であることを特徴とする請求項４に記載の導波管の接続構造。
6. 前記貫通孔および前記導波管孔が方形または繭形であり、
   前記内側内層導体パターンは、貫通孔の中心軸を中心とし、前記貫通孔のＥ面端の中点から略λ／４（λ：信号波の自由空間波長）だけ離れた点を通過する円形状であり、
   前記誘電体部は前記円形状の内側内層導体パターンの周囲に形成されたリング状であることを特徴とする請求項５に記載の導波管の接続構造。
7. 前記表面導体は、
   誘電体基板の前記導波管基板に対向する表面であって前記表面誘電体層上の前記貫通孔の周囲に形成される内側表面導体パターンと、
   この内側表面導体パターンの周囲に間隔をおいて形成される外側表面導体パターンと
   前記内側表面導体パターンと外側表面導体パターンの間に形成され、誘電体の露出された導体開口部と、
   を備えることを特徴とする請求項４に記載の導波管の接続構造。
8. 前記貫通孔および前記導波管孔が方形または繭形であり、
   前記内側内層導体パターンは、貫通孔の中心軸を中心とし、前記貫通孔のＥ面端の中点から略λ／４（λ：信号波の自由空間波長）だけ離れた点を通過する円形状であり、
   前記誘電体部は前記円形状の内側表面導体パターンの周囲に形成されたリング状であり、
   前記内側表面導体パターンは、貫通孔の中心軸を中心とし、前記貫通孔のＥ面端の中点から略λ／４（λ：信号波の自由空間波長）だけ離れた点を通過する円形状であり、
   前記導体開口部は、前記円形状の内側表面導体パターンの周囲に形成されたリング状であることを特徴とする請求項７に記載の導波管の接続構造。
9. 前記誘電体基板の導波管基板に対向する表面から前記内層導体までの距離は、信号波の基板内実効波長の略１／４の寸法であることを特徴とする請求項４〜８のいずれか一つに記載の導波管の接続構造。

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