JP5080005B2 - 導波管‐プリント基板（ｐｗｂ）相互接続 - Google Patents

Description

本発明は、無線周波数（ＲＦ）相互接続技術に関し、詳細には、プリント基板（ＰＷＢ）間で、ＲＦ信号を伝送するための技術および構造に関する。

この技術分野で知られているように、ある適用例では、複数のプリント基板（ＰＷＢ）間で無線周波数（ＲＦ）信号を接続する必要がある。このような接続は、同軸ケーブルまたはプリント被覆ＲＦ導電回路（フレキシブル回路とも呼ぶ）のいずれかを用いて行われる場合が多い。これらの方法は、共に、実装の複雑さ、信頼性、およびコストの面で問題がある。

同軸ケーブル接続では、通常は、ＰＷＢ上に接続ピンをマウントする必要がある。同軸ケーブルの被覆を剥いで、中心の導線部分を露出させ、この導線部分を接続ピンにハンダ付けする。これは、通常は、２つの部品からなるアセンブリであるカバーアセンブリで行い、異なる複数の回路部分の間を、要求されるレベルに絶縁する。このタイプの接続では、比較的高レベルの性能が得られるが、このアセンブリは比較的複雑であり、精密部品が必要である。

フレキシブルプリント回路からの中心導線をＰＷＢ上の信号経路にハンダ付けして、複層フレックス回路ＰＷＢ相互接続を実現することができる。この方法は、使用する部品数は少ないが、フレキシブルプリント回路が、所望の絶縁レベルを達成するために接地平面およびビアホールを備える必要があるため、比較的高価である。

さらに、フレキシブル回路の周りに良好な電気シールを形成するのが比較的困難であり、そのため、フレキシブル回路によって接続されているＰＷＢ間を所望の絶縁レベルにするのが困難である。さらに、高周波数での適用例では、このタイプの構造による伝送ロスが比較的大きい。

本発明は、従来の技術が有する上記したような問題点に鑑み、部品および組立のコストをほとんど上げることなく、ＰＷＢ間に、信頼性の高いＲＦ信号経路を実現するＲＦ相互接続を提供することを目的としている。

本発明によると、第１の無線周波数（ＲＦ）プリント基板（ＰＷＢ）と第２のＲＦ ＰＷＢとの間のＲＦ相互接続は、第１の端部および反対側の第２の端部を有する伝送ラインと、この伝送ラインの第１および第２の端部のそれぞれに結合されている第１および第２の送受信回路を備えている。第１の送受信回路は、第１のＰＷＢの少なくとも一部の一体部分となっており、第２の送受信回路は、第２のＰＷＢの少なくとも一部の一体部分となっている。

この構成では、複数のＲＦプリント基板（ＰＷＢ）間に用いるのに適した、低コストで信頼性の高い信号経路が得られる。一実施形態では、伝送ラインは、導波管伝送ラインとなっており、第１および第２の送受信回路は、導波管送受信回路となっている。送受信回路をＰＷＢの一体部分とすることで、送受信回路を各ＰＷＢの回路レイアウトの一部とすることができる。従って、ＰＷＢを伝送ラインに結合するために追加の接続用ハードウエアが必要ない。

さらに、この信号経路は、各ＰＷＢ間でＲＦ信号を接続するのに適している。伝送ラインがＲＦ伝送ラインとなっている場合、ＲＦ送受信回路を、ＰＷＢ上の一部に設けられたプリント回路（例えば、パッチ放射要素送受信回路）とすることができる。

別法として、ＲＦ送受信回路を、ＰＷＢに結合された端部発射導波管、またはＰＷＢの表面から突き出た発射ピンとすることができる。

さらに別法として、ＲＦ送受信回路を、同軸ＰＷＢ伝送ラインから形成することができる。

本発明のさらなる態様によると、無線周波数（ＲＦ）アセンブリは、導波管部分を一体的に有するプリント基板（ＰＷＢ）フレームを備えている。このフレームの導波管部分は、導波管の第１の端部において、ＰＷＢフレームの第１の面に露出する第１の導波管ポート孔を有し、導波管の第２の端部において、ＰＷＢフレームの第１の面に露出する第２の導波管ポート孔を有する。

この構成では、複数のＰＷＢを支持し、かつＲＦ導波管信号経路の少なくとも一部を一体的に有するＰＷＢフレームを備えるＲＦアセンブリが得られる。ＰＷＢは、ＰＷＢフレームの導波管部分とＰＷＢとの間でＲＦ信号を接続するために用いられる送受信回路を一体的に有する。

ＰＷＢフレームに配設される他のＰＷＢを、導波管信号経路の上部または側部の全てまたは一部とすることができる。ＰＷＢフレームおよびＰＷＢが既存のモジュールの一部であって、既存の組立工程で組み立てられる場合、一体型導波管‐ＰＷＢ相互接続を既存のフレームおよびＰＷＢ部品に含めることにより、より信頼性の高いモジュールを安価に製造することができる。

一実施形態では、導波管は、エポキシ、ハンダ付け、または圧接によってＰＷＢに導通するように取り付けなければならず、ＰＷＢの導電領域が一体型導波管部分の壁部をなす場合は、その導電領域を一体型導波管部分に取り付けなければならない。導波管および送受信部をＰＷＢフレームの一体部分とし、ＰＷＢをそのＰＷＢフレームに配設することで、相互接続に必要な部品数を減らすことができる。

本発明のさらに別の態様によると、無線周波数（ＲＦ）アセンブリは、導波管部分を一体的に有するプリント基板（ＰＷＢ）フレームを備えている。導波管部分は、その第１の端部において、ＰＷＢフレームの第１の面に露出する第１の導波管ポート孔を有し、その第２の端部において、ＰＷＢフレームの第１の面に露出する第２の導波管ポート孔を有する。

このＲＦアセンブリは、さらに、ＰＷＢフレームの第１の面の第１の領域に配設された第１のＰＷＢ、およびＰＷＢフレームの第１の面の第２の領域に配設された第２のＰＷＢを備えている。第１のＰＷＢおよび第２のＰＷＢのそれぞれの一体部分となっている導波管送受信回路が、ＰＷＢと導波管との間の信号の接続に用いられる。

この構成では、複数のＰＷＢ間、または１つのＰＷＢ上の異なる２つの位置間に、ＲＦ信号経路を有するＲＦアセンブリが得られる。導波管部分をＰＷＢフレームの一体部分とし、かつ送受信回路をＰＷＢの一体部分とすることにより、ＲＦアセンブリの全コストに対するＲＦ信号経路の影響を比較的小さくすることができる。

送受信回路を一体的に有するＰＷＢは、任意のタイプのＰＷＢ（例えば、軟質基板、ＬＴＣＣなど）とすることができ、ＰＷＢフレームは、限定するものではないが、金属、プラスチック、および複合材料を含め、ＰＷＢを支持するのに適した任意の材料から形成することができる。

ＰＷＢフレームは、また、ＰＷＢをそのフレームに適切に整合させるのに役立つ整合ポストおよび整合面を備えている。この方法は、ＰＷＢ上のＲＦ送受信回路を一体型導波管の所望の領域（すなわち、導波管ポート領域）に確実かつ適切に整合させることができ、一貫したＲＦの性能維持に寄与している。

一体型ＲＦ信号経路は、空間が限られていて、２つのＰＷＢ間または１つのＰＷＢの２つの位置間で、高周波数信号を伝送するのが望ましいあらゆる用途に恩恵を与えうる。このような一体型ＲＦ信号経路は、限定するものではないが、死角の検出、車線変更、駐車区画の測定、交差交通の警告、衝突予知、駐車支援（前進と後退の両方を含む）、および自動操縦制御（ＡＣＣ）などを含め、様々な自動車用レーダー用途に用いることができる。このような用途では、送信機能と受信機能を分離（例えば、送信信号と受信信号の分離）させることが、性能の向上にとって重要であるため、送信機能と受信機能に別々のＰＷＢを使用するのが望ましい。しかし、ＲＦ信号は、別のＰＷＢ間で伝送しなければならない。

ある種のシステムでは、送信アンテナと受信アンテナとの間の信号漏れを軽減（場合によっては最小限に）するために、送信基板と受信基板を別々にするのが望ましい。ＰＷＢを別々にし（例えば、送信ＰＷＢと受信ＰＷＢ）、送信アンテナと受信アンテナを別々にすることにより、アンテナとＰＷＢとの間の信号漏れが軽減され、これにより、自動車用レーダーのセンサおよび他のシステムの感度が向上するとともに、近傍範囲の性能、単純で一貫した閾値の設定、および生産高が改善される。従って、この技術によると、自動車用レーダーのセンサの性能が、比較的高いレベルに達する。

ここに開示するＲＦ相互接続、およびこれに関した技術は、信頼性が高く、コスト効率に優れているため、システムのコストを大幅に上昇させることも、システムを複雑にすることもなく、レーダーシステムにおいて、送信ＰＷＢと受信ＰＷＢを別々にすることが可能である。

さらに、ここに開示する一体型ＲＦ信号経路によると、部品および組立のコストをほとんど上げることなく、ＰＷＢ間に信頼性の高いＲＦ信号経路を実現することができる。従って、この方法は、システムの信頼性を低下させることなく、コストを削減することができる。

上記した本発明の特徴および発明自体は、後述する図面に基づく説明により、良く理解できると思う。

同様の構成要素には、同様の符号を付してある図１および図１Ａに示すように、第１の無線周波数（ＲＦ）プリント基板（ＰＷＢ）（プリント回路基板またはＰＣＢと呼ぶこともある）１２と、第２のＲＦ ＰＷＢ１４との間のＲＦ相互接続１０は、第１および第２の端部１６ａ、１６ｂ（導波管ポート孔または単純に導波管ポートとも呼ぶ）を有する導波管伝送ライン１６と、端部１６ａ、１６ｂのそれぞれで導波管伝送ライン１６内に信号を送り、その伝送ライン１６から出る信号を受け取るようになっている１対の導波管送受信回路１８、２０を備えている。

送受信回路１８、２０は、それぞれ、ＰＷＢ１２、１４のそれぞれの少なくとも一部の一体部分となっている。図１および図１Ａに示す例示的な実施形態では、送受信回路１８、２０は、放射要素となっており、具体的には、ＰＷＢ表面上のマイクロストリップ（いわゆる「パッチ」）アンテナ要素１２ａ、１４ａとなっている。それぞれのパッチは、誘電体領域２４、２６によって、ＰＷＢの接地平面１３、１５から絶縁された導電領域２２ａ、２２ｂからなっている。

導波管１６の端部１６ａ、１６ｂは、それぞれ、ＰＷＢ１２、１４のそれぞれの接地平面１３、１５に電気的に接続しなければならない。導波管１６は、導電エポキシ、ハンダ付け、圧接、または当業者に現在周知または将来周知になる他の任意の手段を用いて、ＰＷＢに取り付けることができる。

伝送ラインのために導波管部分を用い、導波管送受信部をそれぞれのＰＷＢに組み込むことより、信頼性が高くコスト効率の良い２つのＰＷＢ間のＲＦ相互接続を実現することができる。導波管送受信部１８、２０がそれぞれのＰＷＢに組み込まれているため、別の連結構造がそれぞれのＰＷＢに必要なく、他のＲＦ相互接続技術よりも少ない部品数で、ＰＷＢ間のＲＦ相互接続を実現することができる。

さらに、後述する説明から明らかなように、導波管１６を様々な方法で製造できるため、この導波管を、ＰＷＢ支持体またはパッケージに容易に組み込むことができ、本質的にＲＦ相互接続の部品数を０まで減らすことができる。

導波管の具体的なサイズ、形状、伝送、および他の特徴は、限定するものではないが、動作周波数および接続するＰＷＢのタイプを含め、様々な因子によって決まる。例えば、導波管開口のサイズは、ＰＷＢ材料の誘電率の違いにより、それぞれのＰＷＢで異なるものとされる。導波管は、低い周波数での動作に用いるために、誘電体で満たしてサイズを小さくしたり、比較的広い周波数帯域で用いるために、いわゆるリッジ導波管にすることができる。

同様に、いずれの用途に用いられる送受信部の具体的なタイプも、限定するものではないが、ＰＷＢのタイプおよび構造、並びに送受信部が動作すべき周波数帯域および要求される帯域幅を含め、様々な因子によって決まる。

図１および図１Ａの例示的な実施形態では、送受信部をマイクロストリップ・アンテナ要素として示しているが、他の実施形態では、例えば、比較的広い周波数帯域が必要な適用例の場合、送受信部を積層パッチアンテナ要素とするのが望ましく、そうする必要がある。積層パッチは、例えば、積層パッチ送受信部をＰＷＢデザインに組み込んで設ける、または一側に寄生パッチを有するフォームインサートを導波管内に付加して、そのフォームインサートをＰＷＢ上のパッチ（パッチ２２ａなど）の上に配置して積層パッチ構造を形成して設けることができる。

任意の放射要素のデザインを、導波管構造の送受信部として用いることができる。送受信部（特に、プリント回路放射要素として設けられる場合）は、限定するものではないが、長方形、正方形、楕円形、丸形、十字型、多角形、または不規則な形状さえも含め、あらゆる所望の形状を有することができる。送受信部の具体的なタイプおよび形状は、特定の用途の要求に従って、または限定するものではないが、使用する伝送ラインのタイプ、サイズ、および形状、並びに送受信部のために利用できるＰＷＢの空間の大きさを含む様々な因子に従って選択される。

同様の構成要素には同様の符号を付してある図２および図２Ａに示すように、ＲＦ相互接続３０は、導波管伝送ライン部分３２（または、より単純に「導波管３２」）、およびこれに関連する送受信部３４、３６（図２Ａを参照）を備えており、これにより、１対のＰＷＢ３８、４０間で、ＲＦ信号が接続される（図を見易くするために、図２および図２ＡにはＰＷＢ３８、４０の一部のみを示している）。

導波管伝送ライン部分３２およびこれに関連する送受信部３４、３６（図２Ａを参照）は、図１および図１Ａに基づいて上記説明したＲＦ相互接続、およびこれに関連する送受信部と同様にすることができる。

導波管は、その壁部に同調部４２を備えている。同調部４２のサイズおよび形状は、導波管ポートと送受信部との間のインピーダンスの整合が改善されるように選択される。図２の例示的な実施形態では、同調部４２は、導波管３２の側壁のノッチ４２となっている。ノッチの具体的なサイズ、形状、および位置は、ＰＷＢ３８、４０上の送受信部３４、３６と導波管３２との間の所望のインピーダンスの整合が得られるように経験則を用いて決定することができる。

ＰＷＢ３８とＰＷＢ４０は、異なった材料から製造することができる。例えば、ＰＷＢ３８とＰＷＢ４０は、相対誘電率などの電気特性が異なった材料や、基板の厚みなどの構造的特性が異なった材料から製造することができる。

一実施形態では、一方のＰＷＢは、約３．０２の相対誘電率を有するいわゆる軟質基板材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）／ガラス繊維織物、またはこれらの組合せ）からなり、他方のＰＷＢは、約７．４の相対誘電率を有するいわゆる厚膜基板（例えば、低温同時焼成セラミック‐ＬＴＣＣ）からなっている。

このＰＷＢ特性の相違により、それぞれのＰＷＢの導波管開口が異なり、これにより導波管内でのインピーダンスが本質的に整合しない。従って、開口間のこの不整合を補償するために、導波管に同調部４２を設ける。

ここでは、同調部４２を、１つの導波管壁における１つの突出部、すなわちポストとして示してあるが、他のタイプの同調構造を用いても、導波管と送受信部の一方または両方との間のインピーダンスを同調、すなわち所望に整合させることができる。例えば、複数のポスト、開口、広壁カーテン、峡壁カーテン、ステップ、またはこれらの任意の組合せを、導波管壁の１つまたは複数の内面に設けることができる。

別法として、導電要素（例えば、プローブ）または誘電体要素を導波管内に挿入することができる。

さらに別法として、１つまたは複数の同調要素を、ＰＷＢ３８、４０の一部として設けることができる（例えば、同調回路を、プリント、エッチング、または他の方法で一方または両方のＰＷＢ上に設けることができる）。

また、２つ以上の同調部を用いることもできる。例えば、別個の同調部を導波管に設け、それぞれの導波管ポートと磁場構造のインピーダンスを整合させることができる。

従って、任意のタイプのＰＷＢ相互接続、または任意の組合せのＰＷＢ相互接続に対応できるように、ＲＦ相互接続を変更することができる。このような全ての変更は、添付の特許請求の範囲に含まれることを理解されたい。

図２Ａでは、送受信部３４、３６を示すために、導波管を透明で示している。図から分かるように、送受信部は、それぞれ、ＰＷＢ３８、４０の一体部分となっており、具体的には、導波管孔に配設されたパッチ放射要素となっている。パッチ放射要素により、導波管孔を介して導波管に対して出入りする信号が接続される。

ストリップ伝送ライン４４、４６により、パッチ放射要素と他の回路との間でＲＦ信号が接続される（図２Ａには、各ＰＷＢ３８、４０のほんの一部しか示していないため、他の回路は見えない）。まとめて４８として示す複数のビアホールは、パッチのキャビティをなし、送受信部３４、３６からのあらゆる信号漏れに対する障壁となるように、各パッチ放射要素の周りに設けられている。

図１‐図２Ａに基づいて上記説明した導波管構造は、スタンドアロン型であって、ＰＣＢ自体とは別個であることを理解されたい。しかし、送受信回路（例えば、図１および図１Ａの送受信回路２２ａ、２２ｂ）は、ＰＣＢの一体部分となっている。

同様の構成要素には同様の符号を付してある図３〜図３Ｅに示すように、ＰＷＢフレーム５０は、１つまたは複数のＰＷＢを保持しうるようになっており、第１の面５０ａおよび反対側の第２の面５０ｂを有する（図３Ａ）。壁部５２が、第１の面５０ａの表面から突き出て、底壁５３ａ（図３Ｂ）、側壁５３ｂ（図３Ｂ）、端壁５３ｃ（図３Ｂ）、および第１および第２の開口５４ａ、５４ｂをなしている。第１および第２の開口５４ａ、５４ｂは、導波管５３の導波管ポート孔５６ａ、５６ｂ（図３Ｃ）につながっている。

フレーム５０の製造工程が複雑にならないように、導波管５３の一面（この場合は、底壁５３ａの反対側のＥ面壁）がフレーム５０の導波管構造の一部として形成されておらず、導波管５３がフレーム５０内に完全には形成されていないことを理解されたい。しかし、導波管壁は、接着、圧入、ハンダ付け、溶接、または当業者に周知の任意の他の方法を用いて、残りの導波管部分に結合する別個の部品（例えば、カバーまたはプレート）として製造することができる。

図３Ｃに最も良く示してあるように、フレームの導波管部分５３の第１および第２の導波管ポート孔５６ａ、５６ｂが、導波管部分５３の第１および第２の端部でＰＷＢフレーム５０の第２の面５０ｂの表面に露出している。

フレーム５０は、限定するものではないが、金属、プラスチック、またはフレームに配設されるＰＷＢを支持するのに適した他の任意の材料を含め、任意の好適な材料から製造することができる。フレームが非導電材料からなる場合、導波管の内壁に相当するフレーム部分は、コーティングまたは他の方法で、導電層または導電材料を適用しなければならない。

フレーム５０は、その一体部分として導波管５３を形成できる成形法、または当業者に周知の他の任意の製造方法で製造することができる。すなわち、導波管５３は、追加の部品や追加の組立工程を用いずに、フレーム内に形成するのが理想的である。

この実施形態では、導波管開口５４ａと５４ｂおよび導波管孔５６ａと５６ｂが、同じサイズでも同じ形状でもないことを理解されたい。ある実施形態では、開口５４ａと開口５４ｂを同じ形状にすることができるが、一般に、それぞれの導波管開口５４ａと５４ｂおよび導波管孔５６ａと５６ｂのサイズおよび形状は、導波管５３とそれぞれの送受信回路との間で、好適なインピーダンスの整合が得られるように選択される。

図３Ａに透明に示す２つのＰＷＢ７０ａ、７０ｂは、ＰＷＢフレーム５０の第２の面５０ｂに配設されている。ＰＷＢの表面に送受信回路７２ａ、７２ｂ（これも図３Ａに透明に示している）が配設されている。ＰＷＢ７０ａ、７０ｂは、それらの表面に送受信回路７２ａ、７２ｂをそれぞれ備えており、ＰＷＢフレーム５０の第２の面５０ｂに適切に配設されると、送受信回路７２ａ、７２ｂが導波管開口５４ａ、５４ｂに整合してＰＷＢ７０ａ、７０ｂと導波管ポート５４ａ、５４ｂとの間で信号が接続されるように、送受信回路７２ａ、７２ｂが配置されている。

任意のタイプの整合体、すなわち位置合せ体を用いて、ＰＷＢ７０ａ、７０ｂをフレーム５０に確実かつ適切に整合させることができる。

図３Ａに示すように、この例示的な実施形態では、複数の整合ポスト６０ａ‐６０ｃおよび整合面６０ｆ、６０ｇが、ＰＷＢフレーム５０の面５０ｂの表面から突き出ている。これらの整合ポスト６０ａ‐６０ｃおよび整合面６０ｆ、６０ｇを用いて、ＰＷＢフレーム５０にＰＷＢ７０ａ、７０ｂを、確実かつ適切に整合させる。具体的には、ＰＷＢ７０ｂの側面７１ａ、７１ｂが整合ポスト６０ａ‐６０ｃに接触している。このようにして、送受信回路７２ｂが導波管孔５６ｂに適切に整合している。

１対のツーリング孔６０ｄ、６０ｅおよび表面６０ｆ、６０ｇを用いて、ＰＷＢ７０ａをＰＷＢフレームに整合させ、これにより、送受信回路７２ａを導波管孔５６ａに確実かつ適切に整合させる。具体的には、ＰＷＢ７０ａの孔を、ツーリング孔６０ｄ、６０ｅに整合させ、次いで、ポストをＰＷＢ孔およびＰＷＢフレーム孔６０ｄ、６０ｅの両方に挿入して、ＰＷＢ７０ａをＰＷＢフレームに整合させる。ポストがツーリング孔６０ｄ、６０ｅから突き出るようにするか、またはＰＷＢ孔をツーリング孔６０ｄ、６０ｅに整合させ、その整合を維持するべく、ポストを所定の位置に配置することができる。

もちろん、整合のために、他の構造を導波管開口およびＰＷＢに設けることもできる。一般に、当業者に周知の任意の整合方法を用いて、導波管送受信部を導波管開口に整合させることができる。

導波管５３は、導波管壁５３ｂの一部として形成された同調部７６（図３Ｂ）を有する。この実施形態では、同調部は、導波管の成形工程、または他の製造工程の際に、側壁５３ｂの一部として成形または他の方法で形成できるポストまたは突出部として形成されている。

図３Ａに示すように、導波管は、ＰＷＢフレーム５０の一体部分となっており、送受信部７２ａ、７２ｂは、ＰＷＢ７０ａ、７０ｂの一体部分となっている。従って、導波管‐ＰＷＢ相互接続は全て、追加の部品を用いることなく形成されている。すなわち、導波管‐ＰＷＢ相互接続の形成には、ＰＷＢフレーム５０またはＰＷＢ７０ａ、７０ｂと別個の部品が必要ない。

図３Ｄは、図３Ｂの線３Ｄ‐３Ｄに沿って切ったＰＷＢフレームの一体型導波管部分５３の拡大断面図である。導波管をＰＷＢフレームの一部として成形する場合には、底壁５３ａ、２つの側壁５３ｂ、および２つの端壁５３ｃを形成する。しかし、導波管の上壁（すなわち、底壁５３ａと正反対に位置する壁）を成形工程で形成すると、成形工程が複雑になるため、導波管の上壁は成形工程では形成しない。むしろ、導波管の上部は、開口したままとし、上部材を側壁５３ｂ、端壁５３ｃの上に配置して導波管を閉じ、これにより、機能的な導波管伝送ラインを形成すべきである。

最後に、導電領域８２が設けられたＰＷＢ８０を、導波管５３の開口部分に配設し、導電領域８２が導波管５３の第４の面をなすようにする。ＰＷＢの一部ではない他の導電性上部材を用いて、最終的な導波管壁を形成してもよい。

図３Ｅは、図３Ｄの線３Ｅ‐３Ｅに沿って切った一体型導波管構造の一部の拡大断面図である。溝８４が、導波管壁に形成されている。内壁部分８６の高さ寸法は、外壁部分８８の高さ寸法よりも大きい。

導電領域８２が固定されるか、または導電領域８２と導波管の側壁５３ｂおよび端壁５３ｃとの間で、導電シールがなされるように、材料９０が溝８４内に導入されている。

材料９０は、例えば、導電エポキシ９０とすることができる。もちろん、限定するものではないが、導電ガスケット、導電シリコーン、および押し潰し可能なワイヤメッシュを含め、他の材料を用いてもよい。

別法では、導波管の上壁を切刃形状を有するようにし、その切刃よりも軟質の材料からなる導波管カバーをその導波管壁の切刃に対して圧迫する、または他の方法で押圧することができる。

図３Ｅは、導電領域８２と内壁８６の上面との間の空間、すなわち間隙を示している。この空間は、単に図面を説明し易くするため、及び導電領域８２が内壁８６の上面に対して押圧される直前の導電エポキシ９０の形状を例示するためのものである。実際には、導電領域８２の表面が結合された導波管壁８６の上面と、導電面８２との間に、間隙は存在しない。

材料９０が溝８４に導入されており、カバーの導電部分が導波管の上に配設されると、カバーが材料９０を押圧して圧縮する。溝８４の内壁８６の方がその外壁８８よりも高いため、過剰な材料は全て、導波管の内側ではなく導波管の外側に向かって流れる。

導波管部分は、様々な方法で形成することができる。例えば、導波管のＥ面壁ではなく、側壁（すなわち、導波管のＨ面壁）を省略して、フレーム５０に導波管５３を一体的に形成することが可能である。

別法として、導波管のＥ面壁の中心に沿って分割されるように、導波管を一体的に形成するのが望ましい。なぜなら、その導波管位置における電流密度が比較的小さいためである（もちろん、導波管が長方形の断面形状を有し、信号が、優勢なＴＥ導波管方式で導波管内を伝播すると仮定した場合である）。

他の導波管形状や方式を用いる場合、製造の容易さや、電気特性に基づいて、別の位置で導波管を分割するのが好ましい。当業者であれば、ここに記載した開示を読めば、ＰＷＢ相互接続のために部品数を増やさずに（すなわち、相互接続構造のために追加部品を用いずに）、ＰＷＢまたはＰＷＢ支持パッケージ（すなわち、ＰＷＢフレーム）内に導波管を組み込む特定の用途に対してどのように導波管の構造を選択すべきか分かると思う。

図４に示すように、１対のＰＷＢ１００、１０２が、ＰＷＢフレーム１０４に配設されている。ＰＷＢフレーム１０４は、ＲＦ ＰＷＢ１００とＲＦ ＰＷＢ１０２との間でＲＦ信号を接続するＲＦ相互接続の一部をなす導波管構造１０６を一体的に有する。図面および記載を分かり易くするために、図４には、ＰＷＢ１００、１０２、ＰＷＢフレーム１０４、および導波管１０６の一部しか示していない。

まとめて１０７として示す複数の電子部品が、ＰＷＢ１００上に配設されている。ＰＷＢ１００、１０２は、それぞれ、パッチ導波管送受信部１０８、１１０を有する。これらの送受信部１０８、１１０は、各ＰＷＢ接触面（すなわち、導波管孔がＰＷＢ１００、１０２の表面に接する部分）で導波管構造を励起する。パッチ送受信回路１０８、１１０は、それぞれ、ＰＷＢ１００、１０２上にプリント回路として形成されている。従って、パッチ送受信回路１０８、１１０は、それぞれ、ＰＷＢ１００、１０２の一体部分となっている。

この例示的な実施形態では、２つのＲＦ ＰＷＢが、完全に異なった構造であることを理解されたい。一方のＰＷＢは、約３．０２の相対誘電率を有するいわゆる軟質基板材料（例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）／ガラス繊維織物、またはこれらの組合せ）からなり、他方のＰＷＢは、約７．４の相対誘電率を有するいわゆる厚膜基板（例えば、低温同時焼成セラミック‐ＬＴＣＣ）からなっている。

このＰＷＢ特性の相違により、それぞれのＰＷＢの導波管開口が異なり、これにより、導波管内でインピーダンスが本質的に整合しない。導波管壁の突出部１１２が、これらの開口間の不整合を補償する。従って、任意のタイプまたは任意の組合せのＰＷＢ相互接続に対応できるようにＲＦ相互接続を変更することができ、このような全ての変更は、添付の特許請求の範囲内と見なされるものである。

ＲＦ相互接続は、２つのＲＦ ＰＷＢ１００、１０２間でなされる。第３のＰＷＢ（図４には不図示）が、プリント導電部分を備えており、第３のＰＷＢ（図４には不図示）がＰＷＢフレーム上に配設されると、このプリント導電部分が、導波管の開口部分のカバーとなる。従って、このような導波管カバーは、第３のＰＷＢの一体部分とすることができる。

もちろん、ＰＷＢと一体でない他のタイプのカバーも、限定するものではないが、接着、ハンダ付け、ろう付け、溶接、及び圧入を含め、任意の様々な方法で導波管に取り付けることができる。

２つのＲＦ ＰＷＢ１００、１０２は、導電エポキシを用いて支持体１０４に接着することができる。もちろん、他の締め付け方法や取着方法を用いてもよい。ＰＷＢ１００、１０２に対する導波管開口の取り付けは、フレームに対するＰＷＢの接着工程の一部とするのが好ましい。

上記したように、導波管カバーは、第３のＰＷＢ上の導電領域とすることができ、このような場合、第３のＰＷＢをフレームに接着する時に導波管カバーを同様の要領で取り付けて、アセンブリを完成させることができる。第３のＰＷＢは、デジタル回路が設けられたＰＷＢとすることができる。すなわち、第３のＰＷＢは非ＲＦ ＰＷＢとすることができる。

特筆すべきは、別の部品としてではなく、相互接続する導波管１０６をＰＷＢ支持体１０４のデザインに含める点である。また、導波管カバー及び導波管送受信部１０８、１１０の全てが、３つのＰＷＢのそれぞれの回路レイアウトの一体部分となっている。従って、導波管‐ＰＷＢ相互接続は、追加の部品を全く用いずに形成される。

さらに、導波管‐ＰＷＢ相互接続の組立工程をＲＦモジュールの組立工程の一部とするため、導波管相互接続を組み立てる工程を追加する必要がない。従って、導波管、カバー、および送受信部を既存のアセンブリの一部とし、これらの組立も既存の組立工程の一部とするため、通常は困難でコストのかかるＲＦ相互接続を、ほとんど追加のコストをかけることなく実現することができる。

図５に示すように、ＲＦ回路は、導波管１２２が設けられたＰＷＢ１２０を有する。導波管１２２は、カバー１２４を備えている。導波管１２２は、ＰＷＢフレームの一体部分とすることができる。導波管の送受信部１２６には、発射ピン１２６が用いられている。従って、図５の構造は、送受信部がプリント回路ではなくピン１２６からなる点を除き、図１‐図４に基づいて上記説明した構造と同様にすることができる。

このデザインの利点は、ＰＷＢのデザインに対する送受信部のデザインの影響が最小限であることである。しかし、この構造では、導波管がＰＷＢの表面積を広く占有し、かつピンおよびＰＷＢへのピンの取り付けに追加のコストがかかる。

図６は、導波管の別の構造を示している。この導波管の構造は、導波管１３２のＥ面壁（幅の広い面）に沿って分割（１３３として図示）されている導波管１３２内に、端部発射送受信部１３０を有する。このように導波管１３２を分割する利点は、導波管の性能における継目１３３の影響が軽減されることである。導波管の送受信部１３０も、ＰＷＢ１３４のデザインに含まれる。

しかし、このデザインは、ＰＷＢ１３４の全体の厚みに影響を与えるが、上記した方法では、送受信部のデザインのために上層のみが必要である。また、導波管と送受信部を確実かつ適切に整合させるにはＰＷＢ１３４の縁の寸法が極めて重要となるため、ＰＷＢ１３４の縁を比較的小さな許容差に維持する必要があるが、現在の製造技術では、複層ＰＷＢの厚みのばらつきを１０％以下に維持するのが比較的困難であり、かつ高価である。

さらに、このような製造技術では、少なくとも２つの部品が必要である。１つの部品（例えば、導波管の下半分）は、上記したように、支持体のデザインに含めることができるが、もう１つの部品（例えば、導波管の上半分）は、別個の部品としなければならない。

同様の構成要素には同様の符号を付してある図７〜図７Ｂに示すように、ＲＦ相互接続は、第１および第２の接地平面１４０ａ、１４０ｂを有するＰＷＢ１４０と中心導体１４４を有する同軸ＰＷＢ相互接続１４２が結合されて形成されている。中心導体１４４は、ＰＷＢ１４０上の導体に接続されている。メッキされた一連のスルーホール１４６により、導体１４４の周りが遮蔽されている。電気接続部１５０により、導体１４４上のパッド１４８とＰＷＢ１４０上の導体１５２が電気的に接続されている。

この方式では、ＰＷＢ１４０と同軸ＰＷＢ相互接続１４２との間で、ＲＦ接続がなされている。第２のＰＷＢ（図７‐図７Ｂには不図示）が、同軸ＰＷＢ相互接続１４２の他端に結合されている。

この方法は、組立が単純であり、同軸接続の性能が得られる利点がある。しかし、ＰＷＢ１４２のコストが大幅に上昇するという不都合がある。

以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、このような概念を含む他の実施形態も可能であることは、当業者には明らかであろう。従って、本発明は、開示した実施形態に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲および概念によってのみ限定されるべきである。

ここに記載した全ての刊行物および参照文献は、言及したことをもって、それらの開示内容の全てを本明細書の一部に含まれるものとする。

間に導波管無線周波数（ＲＦ）相互接続が設けられている２つのプリント基板（ＰＷＢ）の等角図である。 図１の線１Ａ‐１Ａに沿って切った図１に示すＲＦ相互接続の断面図である。 同調部を有する導波管ＲＦ相互接続の等角図である。 導波管を透明に示している、図２の導波管ＲＦ相互接続の等角図である。 一体型導波管を有するＰＷＢ支持フレームの等角平面図である。 図３に示すＰＷＢ支持フレームの等角底面図である。 図３に示す一体型導波管の拡大図である。 図３Ａに示す導波管開口の孔の拡大図である。 図３Ｂの線３Ｄ‐３Ｄに沿って切ったＰＷＢ支持フレーム上の一体型導波管の断面図である。 図３Ｄの線３Ｅ‐３Ｅに沿って切った導波管の一部の拡大図である。 ＰＷＢ支持フレームに配設された２つのＲＦ ＰＷＢの等角図である。 ＰＷＢに結合された導波管ＲＦ相互接続のためのピン送受信部の側断面図である。 ＰＷＢに結合された端部発射導波管の側断面図である。 ＰＷＢ ＲＦ相互接続の側断面図である。 図７に示すＰＷＢ ＲＦ相互接続の一部の等角図である。 図７に示すＰＷＢ ＲＦ相互接続の一部の断面図である。

符号の説明

１０ ＲＦ相互接続
１２ 第１のＲＦ ＰＷＢ
１２ａ、１４ａ アンテナ要素
１３、１５ ＰＷＢ接地平面
１４ 第２のＲＦ ＰＷＢ
１６ 導波管伝送ライン
１６ａ 第１の端部
１６ｂ 第２の端部
１８、２０ 送受信部
２２ａ、２２ｂ 導電領域
２４、２６ 誘電体領域
３０ ＲＦ相互接続
３２ 導波管伝送ライン
３４、３６ 送受信部
３８、４０ ＰＷＢ
４２ 同調部
４４、４６ ストリップ伝送ライン
４８ ビアホール
５０ ＰＷＢフレーム
５０ａ ＰＷＢフレームの第１の面
５０ｂ ＰＷＢフレームの第２の面
５２ 壁部
５３ 導波管
５３ａ 底壁
５３ｂ 側壁
５３ｃ 端壁
５４ａ 第１の開口
５４ｂ 第２の開口
５６ａ 第１の導波管ポート孔
５６ｂ 第２の導波管ポート孔
６０ａ‐６０ｃ 整合ポスト
６０ｄ、６０ｅ ツーリング孔
６０ｆ、６０ｇ 整合面
７０ａ、７０ｂ ＰＷＢ
７１ａ、７１ｂ、７１ｃ ＰＷＢの側面
７２ａ、７２ｂ 送受信部
７６ 同調部
８０ ＰＷＢ
８２ 導電領域
８４ 溝
８６ 内壁部分
８８ 外壁部分
９０ 導電エポキシ
１００、１０２ ＰＷＢ
１０４ ＰＷＢフレーム
１０６ 導波管
１０７ 電子部品
１０８、１１０ 送受信部
１１２ 突出部
１２０ ＰＷＢ
１２２ 導波管
１２４ カバー
１２６ 発射ピン
１３０ 端部発射送受信部
１３２ 導波管
１３３ 継目
１３４ ＰＷＢ
１４０ ＰＷＢ
１４０ａ、１４０ｂ 接地平面
１４２ 同軸ＰＷＢ相互接続
１４４ 中心導体
１４６ スルーホール
１４８ パッド
１５０ 電気接続部
１５２ 導体

Claims (17)

1. 第１の無線周波数（ＲＦ）プリント基板（ＰＷＢ）と第２のＲＦ ＰＷＢとの間にＲＦ信号経路を設けるためのＲＦアセンブリであって、
   対向する第１の面及び第２の面を有し、そこに形成された導波管の一部を有するＰＷＢフレームを備え、導波管部分は第１の端部に第１の導波管ポートを有し、第２の端部に第２の導波管ポートを有し、前記ＰＷＢフレームは前記第１の面に第１及び第２のＰＷＢを保持するよう設けられ且つ前記第２の面に第３のＰＷＢを保持するように設けられ、前記第３のＰＷＢが前記ＰＷＢフレームに設けられる際、前記導波管部分は機能上の導波管伝送ラインとなり、
   前記第１のＰＷＢに設けられ、前記第１のＰＷＢが前記ＰＷＢフレームの前記第１の面に設けられる際に前記第１および第２の導波管ポートの一方に結合されている第１の導波管受信部と、
   前記第２のＰＷＢに設けられ、前記第２のＰＷＢが前記ＰＷＢフレームの前記第１の面に設けられる際に前記第１および第２の導波管ポートの他方に結合されている第２の導波管受信部
   とを備えることを特徴とするＲＦアセンブリ。
2. 前記第１の導波管送受信部が、プリント回路として形成された放射要素を備えている、請求項１記載のＲＦアセンブリ。
3. 前記放射要素が、パッチアンテナ放射要素である、請求項２記載のＲＦアセンブリ。
4. 前記導波管の第１のポートの大きさが、前記導波管の第２のポートの大きさとは異なる、請求項１記載のＲＦアセンブリ。
5. 前記導波管の第１の端部の形状が、前記導波管の第２の端部の形状とは異なる、請求項１記載のＲＦアセンブリ。
6. 対向する第１の面及び第２の面を有し、且つ導波管部分を形成するＰＷＢフレームの第２の面から突き出した壁部を有するプリント基板（ＰＷＢ）を備え、前記導波管部分は、その第１の端部において、前記ＰＷＢフレームの第１の面に露出する第１の導波管ポート孔を有し、その第２の端部において、前記ＰＷＢフレームの第１の面に露出する第２の導波管ポート孔を有する無線周波数（ＲＦ）アセンブリであって、
   各導波管ポート孔は、ＰＷＢフレームの前記第１の面に配置された１個または複数個のＰＷＢに設けられた送受信回路に結合でき、前記ＰＷＢフレームは、前記ＰＷＢが前記ＰＷＢフレームの前記第２の面に設けられる際、前記導波管部分が機能上の導波管伝送ラインになるように構成されていることを特徴とするＲＦアセンブリ。
7. ＲＦアセンブリが、さらに、前記ＰＷＢフレームの前記第１の面から突き出た第１の複数のＰＷＢ整合体を備えている、請求項６記載のＲＦアセンブリ。
8. ＲＦアセンブリが、さらに、前記第１のＰＷＢを受容しうるようになっている前記ＰＷＢフレームの前記第１の面の第１の領域と、前記第２のＰＷＢを受容しうるようになっている前記ＰＷＢフレームの前記第１の面の第２の領域を備えている、請求項６記載のＲＦアセンブリ。
9. 対向する第１及び第２の面及び導波管部分を有し、前記導波管部分は、その第１の端部において、第１の面に露出する第１の導波管ポートを有し、その第２の端部において、第１の面に露出する第２の導波管ポートを有するプリント基板（ＰＷＢ）フレームを備える無線周波数（ＲＦ）アセンブリであって、
   各導波管ポート孔が、ＰＷＢフレームの前記第１の面に配置された１個または複数個のＰＷＢに設けられた送受信回路に結合できるようになっており、
   前記ＰＷＢフレームは、前記導波管部分壁部に開口を有するように設けられ、前記開口は前記ＰＷＢフレームの前記第２の面に露出していることを特徴とするＲＦアセンブリ。
10. ＲＦアセンブリが、さらに、
    前記ＰＷＢフレームの前記第１の面の第１の領域に配置された第１のＰＷＢと、
    前記ＰＷＢフレームの前記第１の面の第２の領域に配置された第２のＰＷＢと、
    前記第１のＰＷＢの少なくとも一部の一体部分として設けられ、前記第１および第２の導波管ポートの一方に結合された第１の導波管送受信部と、
    前記第２のＰＷＢの少なくとも一部の一体部分として設けられ、前記第１および第２の導波管ポートの他方に結合された第２の導波管送受信部とを含む、請求項９記載のＲＦアセンブリ。
11. ＲＦアセンブリが、さらに、導電部分を有する第３のＰＷＢを備え、
    前記第３のＰＷＢは、その導電部分が前記ＰＷＢフレームの導波管部分の開口を覆うように、前記ＰＷＢフレームに整合して、そのＰＷＢフレームの前記第２の面の前記第１の領域に配置されている、請求項１０記載のＲＦアセンブリ。
12. 前記導波管送受信部が、前記第１のＰＷＢの一部として形成されたプリント回路、前記ＰＷＢに結合された端部発射導波管、前記第１のＰＷＢの前記第１の面から突き出た発射ピン、および同軸ＰＷＢ伝送ラインの中の少なくとも１つを備えている、請求項１０記載のＲＦアセンブリ。
13. 前記ＰＷＢフレームの導波管部分が、２つの側壁、２つの端壁、および１つの底壁を備えている、請求項９記載のＲＦアセンブリ。
14. 前記ＰＷＢフレームの導波管部分が、その導波管部分のＥ面壁に沿って分割されている、請求項１３記載のＲＦアセンブリ。
15. 前記ＰＷＢフレームの導波管部分の前記底壁がＥ面壁である、請求項１３記載のＲＦアセンブリ。
16. 前記ＰＷＢフレームの導波管部分の前記底壁がＥ面壁であり、
    ＲＦアセンブリが、さらに、前記導波管部分の開口した面の上に配置されたカバーを含み、そのカバーが前記ＰＷＢフレームの導波管部分の上部壁をなしている請求項１３記載のＲＦアセンブリ。
17. カバーが第３のＰＷＢの導電部分となっており、かつこの第３のＰＷＢが、前記ＰＷＢフレームの前記第２の面の上に配置されている、請求項１６記載のＲＦアセンブリ。

Images