JP6381522B2 - コネクタ装置及び無線伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、コネクタ装置及び無線伝送システムに関する。

高周波の信号、例えば、ミリ波やマイクロ波の信号を導波管ケーブルを用いて伝送するシステムでは、回路基板上の給電線路と導波管ケーブルとを接続する必要がある。この接続を行うのに、従来、アンチポーダル形の線路で構成され、導波管の管壁に短絡した略１／４波長の短絡スタブを設けて成る導波管−マイクロストリップ線路変換器を用いるようにしていた（例えば、特許文献１参照）。

特開平０４−２７１５０１号公報

特許文献１に記載の導波管−マイクロストリップ線路変換器など、従来の技術にあっては、回路基板上の給電線路と導波管ケーブルとの間の接続部が固定状態となっていた。従って、給電線路と導波管ケーブルとの間を任意に（自由に）接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができなかった。その一方で、ミリ波やマイクロ波の信号を伝送するシステムによっては、回路基板と導波管ケーブルとの間の接続部について、任意に接続したり、その接続を解除したりすることができる構成の方が便利な場合がある。

本開示は、回路基板と導波管ケーブルとの間を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることが可能なコネクタ装置及び当該コネクタ装置を有する無線伝送システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための本開示の第１の態様に係るコネクタ装置は、
回路基板上に形成された給電線路と電磁結合した状態で回路基板上に設けられた中空導波管を有し、
中空導波管は、高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に対して着脱自在に結合可能な構成となっている。

また、上記の目的を達成するための本開示の第２の態様に係るコネクタ装置は、
高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと電磁結合した状態で当該導波管ケーブルの端部に設けられた中空導波管を有し、
中空導波管は、回路基板上に形成された給電線路の端部に対して着脱自在に結合可能な構成となっている。

また、上記の目的を達成するための本開示の第３の態様に係るコネクタ装置は、
回路基板上に形成された給電線路の端部に設けられた第１のコネクタ部と、
高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に設けられた第２のコネクタ部と、
第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との間に介在する中空導波管を含み、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とを着脱自在に結合可能な結合部と、
を有する構成となっている。

また、上記の目的を達成するための本開示の無線伝送システムは、
高周波の信号を送信する送信部と、
高周波の信号を受信する受信部と、
送信部と受信部との間で高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと、
送信部及び受信部の少なくとも一方と導波管ケーブルとを接続するコネクタ装置と、
を備え、
コネクタ装置は、
回路基板上に形成された給電線路の端部に設けられた第１のコネクタ部と、
高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に設けられた第２のコネクタ部と、
第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との間に介在する中空導波管を含み、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とを着脱自在に結合可能な結合部と、
を有する構成となっている。

上記の構成の第１、第２又は第３の態様に係るコネクタ装置、あるいは、無線伝送システムにあっては、回路基板側のコネクタ部と、導波管ケーブル側のコネクタ部との間に中空導波管が介在し、当該中空導波管の部分において両コネクタ部が着脱自在に結合可能な構成となっている。これにより、回路基板側と導波管ケーブル側との間を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができる。ここで言う「着脱自在」には、接続（取り付け）あるいはその解除（取り外し）に手間を要しないという意味での「着脱の容易性」の概念が含まれる。従って、例えば同軸コネクタ装置などのように、ねじ式の固定部材などを用いて取り付けたり、あるいは、取り外したりするのは、ここで定義する「着脱自在」の概念には含まれないものとする。

本開示によれば、回路基板上の給電線路と導波管ケーブルとの間に着脱自在なコネクタ装置が介在するため、回路基板側と導波管ケーブル側との間を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができる。
尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。

図１Ａは、本開示の技術が適用される無線伝送システムの構成の一例を示すブロック図であり、図１Ｂは、無線伝送システムにおける送信部及び受信部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。 図２Ａは、本開示の実施形態に係るコネクタ装置の結合前の状態を示す一部断面を含む平面図であり、図２Ｂは、結合後の状態を示す一部断面を含む平面図である。 図３は、実施例１に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図である。 図４Ａは、図３の平面図であり、図４Ｂは、図３の側面図であり、図４Ｃは、中空導波管及びスペーサの断面図である。 図５Ａは、回路基板上の給電線路の終端部の構成の一例を示す図であり、図５Ｂは、実施例１の場合の給電線路と導波管ケーブルとの間における伝送特性を示す図である。 図６は、実施例２に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図である。 図７Ａは、図６の平面図であり、図７Ｂは、図６の側面図であり、図７Ｃは、中空導波管として用いる中空リッジ導波管の断面図である。 図８Ａは、回路基板上の給電線路の終端部の構成の一例を示す図であり、図８Ｂは、実施例２の場合の給電線路と導波管ケーブルとの間における伝送特性を示す図である。 図９は、実施例３に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図である。 図１０Ａは、図９の平面図であり、図１０Ｂは、図９の側面図であり、図１０Ｃは、中空導波管として用いる中空リッジ導波管及び導波管ケーブルの断面図である。双方について図示している。 図１１Ａは、回路基板上の給電線路の終端部の構成の一例を示す図であり、図１１Ｂは、実施例３の場合の給電線路と導波管ケーブルとの間における伝送特性を示す図である。 図１２Ａは、変形例に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの正面図である。 図１３は、変形例の場合の給電線路と導波管ケーブルとの間における伝送特性を示す図である。

以下、本開示の技術を実施するための形態（以下、「実施形態」と記述する）について図面を用いて詳細に説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
１．本開示のコネクタ装置及び無線伝送システム、全般に関する説明
２．本開示の技術が適用される無線伝送システム
３．実施形態に係るコネクタ装置
３−１．実施例１（水平電界型結合：誘電体導波管を用いる例）
３−２．実施例２（水平電界型結合：中空リッジ導波管を用いる例）
３−３．実施例３（水平電界型結合：誘電体リッジ導波管を用いる例）
４．変形例（垂直電界型結合の例）

＜本開示のコネクタ装置及び無線伝送システム、全般に関する説明＞
電磁波、特に、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波などの高周波の信号を、導波管を媒体として伝送する無線伝送システムは、電子機器、情報処理装置、半導体装置などの各種の装置相互間の信号の伝送や、１つの装置（機器）における回路基板相互間の信号の伝送などに用いて好適なものである。この無線伝送システムにおいて、高周波の信号を伝送する導波管は、装置相互間や回路基板相互間を接続するケーブルとしての機能を持つことから、導波管ケーブルと呼称される。

高周波のうち、例えばミリ波は、周波数が３０［ＧＨｚ］〜３００［ＧＨｚ］（波長が１［ｍｍ］〜１０［ｍｍ］）の電波である。ミリ波帯で信号伝送を行うことで、Ｇｂｐｓオーダー（例えば、５［Ｇｂｐｓ］以上）の高速な信号伝送を実現することができるようになる。Ｇｂｐｓオーダーの高速な信号伝送が求められる信号としては、例えば、映画映像やコンピュータ画像などのデータ信号を例示することができる。また、ミリ波帯での信号伝送は、耐干渉性に優れており、装置相互間のケーブル接続における他の電気配線に対して妨害を与えずに済むという利点もある。

高周波の信号、例えばミリ波帯の信号を伝送する無線伝送システムにおいて、導波管ケーブルとしては、中空導波管から成る構成であってもよいし、誘電体導波管から成る構成であってもよいが、中空導波管よりも屈曲性に優れている誘電体導波管を用いるのが好ましい。誘電体導波管において、電磁波は、波長（周波数）等に応じた電磁界を形成しながら誘電体の中を伝播する。

導波管ケーブルを用いた無線伝送システムにおいて、回路基板と導波管ケーブルとの間、あるいは、導波管ケーブルと回路基板との間は、コネクタ装置を介して結合される。本明細書においては、回路基板側のコネクタ部を含むコネクタ装置を第１の態様に係るコネクタ装置とし、導波管ケーブル側のコネクタ部を含むコネクタ装置を第２の態様に係るコネクタ装置とする。また、回路基板側のコネクタ部（第１のコネクタ部）と、導波管ケーブル側のコネクタ部（第２のコネクタ部）とを含むコネクタ装置を第３の態様に係るコネクタ装置とする。

第１、第２の態様に係るコネクタ装置にあっては、中空導波管と導波管ケーブルの端部との間に、スペーサが介在する構成とすることができる。このとき、スペーサについて、中空リッジ導波管から成る構成とすることができる。

また、第１、第２の態様に係るコネクタ装置にあっては、中空導波管について、中空リッジ導波管から成る構成とすることができる。

また、第１、第２の態様に係るコネクタ装置にあっては、導波管ケーブルについて、誘電体導波管から成る構成、あるいは、誘電体リッジ導波管から成る構成とすることができる。

また、第３の態様に係るコネクタ装置にあっては、中空導波管について、誘電体導波管と電磁結合した状態で回路基板上に設けられる、換言すれば、第１のコネクタ部に含まれる構成とすることができる。あるいは又、中空導波管について、導波管ケーブルの端部と電磁結合した状態で当該導波管ケーブルの端部に設けられる、換言すれば、第２のコネクタ部に含まれる構成とすることができる。

＜本開示の技術が適用される無線伝送システム＞
本開示の技術が適用される無線伝送システムの構成の一例について、図１Ａ及び図１Ｂを用いて説明する。図１Ａは、本開示の技術が適用される無線伝送システムの構成の一例を示すブロック図であり、図１Ｂは、無線伝送システムにおける送信部及び受信部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。

図１に示すように、本適用例に係る無線伝送システム１は、高周波の信号を送信する送信部１０と、高周波の信号を受信する受信部２０と、送信部１０と受信部２０との間で高周波の信号を伝送する誘電体導波管ケーブル（誘電体導波管）３０と、を備える構成となっている。

ここでは、高周波の信号として例えばミリ波帯の信号を、導波管ケーブルを用いて伝送する無線伝送システムを例に挙げて説明する。導波管ケーブルとしては、中空導波管から成る構成であってもよいし、誘電体導波管から成る構成であってもよい。
因みに、高周波の信号がミリ波帯の信号（ミリ波通信）であることで、次のような利点がある。

ａ）ミリ波通信は通信帯域を広く取れるため、データレートを大きくとることが簡単にできる。
ｂ）伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数から離すことができ、ミリ波とベースバンド信号の周波数の干渉が起こり難い。
ｃ）ミリ波帯は波長が短いため、波長に応じて決まる導波構造を小さくできる。加えて、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。
ｄ）通常の無線通信では、搬送波の安定度については、干渉などを防ぐために厳しい規制がある。そのような安定度の高い搬送波を実現するためには、高い安定度の外部周波数基準部品と逓倍回路やＰＬＬ（位相同期ループ回路）などが用いられ、回路規模が大きくなる。これに対して、ミリ波通信では、容易に外部に漏れないようにできるとともに、安定度の低い搬送波を伝送に使用することができ、回路規模の増大を抑えることができる。

ミリ波帯の信号を伝送する、本適用例に係る無線伝送システム１において、送信部１０は、伝送対象の信号をミリ波の信号に変換し、導波管ケーブル３０へ出力する処理を行う。受信部２０は、導波管ケーブル３０を通して伝送されるミリ波の信号を受信し、元の伝送対象の信号に戻す（復元する）処理を行う。

本適用例にあっては、送信部１０は第１の通信装置１００内に設けられ、受信部２０は第２の通信装置２００内に設けられる。この場合、導波管ケーブル３０は、第１の通信装置１００と第２の通信装置２００との間で高周波の信号を伝送するということにもなる。導波管ケーブル３０を通して信号の送受信を行う各通信装置１００，２００においては、送信部１０と受信部２０とが対となって組み合わされて配置される。第１の通信装置１００と第２の通信装置２００との間の信号の伝送方式については、片方向（一方向）の伝送方式であってもよいし、双方向の伝送方式であってもよい。

送信部１０（第１の通信装置１００）と受信部２０（第２の通信装置２００）とは、予め定められた範囲内に配置される。ここで、「予め定められた範囲」とは、高周波の信号がミリ波の信号であるから、ミリ波の伝送範囲を制限できる限りにおいてであればよい。典型的には、放送や一般的な無線通信で使用される通信装置相互間の距離に比べて距離が短い範囲が「予め定められた範囲」に該当する。

送信部１０と受信部２０とが予め定められた範囲内に配置される形態としては、図１Ａに示すように、別々の通信装置（電子機器）、即ち、第１の通信装置１００と第２の通信装置２００とに配置される形態の他、次のような形態を例示することができる。例えば、１つの電子機器内において別々の回路基板に送信部１０と受信部２０とが配置される形態で考えられる。この形態の場合、一方の回路基板が第１の通信装置１００に相当し、他方の回路基板が第２の通信装置２００に相当することになる。

その他に、１つの電子機器内において別々の半導体チップに送信部１０と受信部２０とが配置される形態が考えられる。この形態の場合、一方の半導体チップが第１の通信装置１００に相当し、他方の半導体チップが第２の通信装置２００に相当することになる。更に、同一の回路基板上における別々の回路部に送信部１０と受信部２０とが配置される形態が考えられる。この形態の場合、一方の回路部が第１の通信装置１００に相当し、他方の回路部が第２の通信装置２００に相当することになる。但し、これらの形態に限られるものではない。

一方、第１の通信装置１００と第２の通信装置２００との組み合わせとしては、一例として、次のような組み合わせが考えられる。但し、以下に例示する組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。

第２の通信装置２００が携帯電話機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ゲーム機、リモートコントローラなどのバッテリ駆動機器である場合には、第１の通信装置１００は、そのバッテリ充電器や画像処理などを行う、所謂ベースステーションと称される装置となる組み合わせが考えられる。また、第２の通信装置２００が比較的薄いＩＣカードのような外観を有する装置である場合には、第１の通信装置１００は、そのカード読取／書込装置となる組み合わせが考えられる。カード読取／書込装置は更に、例えば、デジタル記録／再生装置、地上波テレビジョン受像機、携帯電話機、ゲーム機、コンピュータなどの電子機器本体と組み合わせて使用される。また、撮像装置への適用であれば、例えば、第１の通信装置１００がメイン基板側で第２の通信装置２００が撮像基板側になり、１つの装置（機器）内での信号伝送を行うことになる。

次に、図１Ｂを用いて、送信部１０及び受信部２０の具体的な構成の一例について説明する。

送信部１０は、例えば、伝送対象の信号を処理してミリ波の信号を生成する信号生成部１１を有している。信号生成部１１は、伝送対象の信号をミリ波の信号に変換する信号変換部であり、例えば、ＡＳＫ（Amplitude Shift Keying：振幅偏移）変調回路から成る構成となっている。具体的には、信号生成部１１は、発振器１１１から与えられるミリ波の信号と伝送対象の信号とを乗算器１１２で乗算することによってミリ波のＡＳＫ変調波を生成し、バッファ１１３を介して出力する構成を採っている。送信部１０と導波管ケーブル３０との間には、コネクタ装置４０が介在している。

一方、受信部２０は、例えば、導波管ケーブル３０を通して与えられるミリ波の信号を処理して元の伝送対象の信号を復元する信号復元部２１を有している。信号復元部２１は、受信したミリ波の信号を、元の伝送対象の信号に変換する信号変換部であり、例えば、自乗（二乗）検波回路から成る構成となっている。具体的には、信号復元部２１は、バッファ２１１を通して与えられるミリ波の信号（ＡＳＫ変調波）を乗算器２１２で自乗することによって伝送対象の信号に変換し、バッファ２１３を通して出力する構成を採っている。導波管ケーブル３０と受信部２０との間には、コネクタ装置５０が介在している。

導波管ケーブル３０は、ミリ波を導波管内に閉じ込めつつ伝送する導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を効率よく伝送させる特性を有するものとする。導波管ケーブル３０が誘電体導波管から成る場合には、例えば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体導波管にするとよい。

ここで、「一定範囲」については、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、所望の効果が得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め定めた値のものとすればよい。但し、誘電体導波管の特性については、誘電体素材そのものだけで決められるものではなく、伝送路長やミリ波の周波数（波長）も特性を決めるのに関係してくる。従って、必ずしも、誘電体素材の比誘電率や誘電正接について明確に定められるものではないが、一例としては、次のように設定することができる。

誘電体導波管内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、誘電体素材の比誘電率は、２〜１０（好ましくは、３〜６）程度とし、その誘電正接は０．００００１〜０．０１（好ましくは、０．００００１〜０．００１）程度とするのが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系、シアノアクリレート樹脂系から成るものを例示することができる。

＜実施形態に係るコネクタ装置＞
本実施形態では、送信部１０と導波管ケーブル３０との間に介在するコネクタ装置４０に適用する場合を例に挙げて説明する。但し、送信部１０と導波管ケーブル３０との間に介在するコネクタ装置４０への適用に限られるものではなく、導波管ケーブル３０と受信部２０との間に介在するコネクタ装置５０に対しても、コネクタ装置４０の場合と同様に適用可能である。

一般的に、コネクタ装置は、所謂、オス／メスの組み合わせのように、第１のコネクタ部（オス／メスの一方）と第２のコネクタ部（オス／メスの他方）との組み合わせから成る。この組み合わせから成るコネクタ装置が、第３の態様に係るコネクタ装置である。但し、本実施形態に係るコネクタ装置は、第３の態様に係るコネクタ装置に限られない。例えば、一方のコネクタ部のみを含むコネクタ装置とすることも可能であり、当該コネクタ装置が、第１の態様あるいは第２の態様に係るコネクタ装置である。

ここでは、本開示の実施形態に係るコネクタ装置として、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との組み合わせから成る、第３の態様に係るコネクタ装置を例に挙げて説明することとする。

図２Ａは、本開示の実施形態に係るコネクタ装置（即ち、第３の態様に係るコネクタ装置）の結合前の状態を示す一部断面を含む平面図であり、図２Ｂは、結合後の状態を示す一部断面を含む平面図である。

本実施形態に係るコネクタ装置４０は、回路基板６０側の第１のコネクタ部４１と、導波管ケーブル３０側の第２のコネクタ部４２との組み合わせから成る。ここで、回路基板６０は、板状誘電体基板であり、電子部品を固定、配線し、電子回路を構築するプリント基板から成る。

第１のコネクタ部４１において、回路基板６０上には、２本の給電線路６１Ａ，６１Ｂが、線状の導体箔によって互いに平行になるように形成されている。線状の導体箔から成る給電線路６１Ａ，６１Ｂは、送信部１０の信号生成部１１などが集積された半導体チップ６２から出力されるミリ波帯の信号に基づく電磁波を伝達（伝送）する。

給電線路６１Ａ，６１Ｂの伝送先側の端部には、銅やアルミニウムなどの金属から成る中空導波管７０が設けられている。中空導波管７０は、給電線路６１Ａ，６１Ｂと電磁結合した状態で回路基板６０上に設けられている。給電線路６１Ａ，６１Ｂと中空導波管７０との電磁結合の詳細については後述する。中空導波管７０の給電線路６１Ａ，６１Ｂと反対側には、スペーサ７１が設けられている。スペーサ７１は、第１のコネクタ部４１と第２のコネクタ部４２とが結合した際に、中空導波管７０と導波管ケーブル３０の端部との間に介在し、インピーダンスマッチングをとる作用を為す。

回路基板６０上には、給電線路６１Ａ，６１Ｂ、中空導波管７０、及び、スペーサ７１を取り囲むように、筒状の第１の結合部７２が取り付けられている。第１の結合部７２は、プラスチック等から成り、その内壁にストッパー部７３と、弾性変形可能な突起部７４とが形成された構成となっている。

一方、第２のコネクタ部４２は、導波管ケーブル３０の端部に取り付けられた第２の結合部７５から構成されている。第２の結合部７５は、図２Ｂに示すように、第１のコネクタ部４１の第１の結合部７２内に、その開口端がストッパー部７３に当接するまで押し込まれた際に、突起部７４の弾性変形に伴う反力によって第１の結合部７２に対して固定される。

すなわち、第１のコネクタ部４１と第２のコネクタ部４２とは、第１の結合部７２と第２の結合部７５との協働により、着脱自在に結合可能な構成となっている。尚、ここで説明した、第１の結合部７２と第２の結合部７５とによる結合構造は、一例に過ぎず、この結合構造に限られるものではなく、第１のコネクタ部４１と第２のコネクタ部４２と着脱自在に結合可能なものであれは、その構造（構成）は問わない。

図２Ｂに示すように、第１のコネクタ部４１と第２のコネクタ部４２とが結合した状態では、回路基板６０上の給電線路６１Ａ，６１Ｂと導波管ケーブル３０の端部との間に中空導波管７０が介在することになる。本例にあっては更に、中空導波管７０と導波管ケーブル３０の端部との間に、インピーダンスマッチングをとるためのスペーサ７１が介在することになる。但し、本実施形態に係るコネクタ装置４０にあっては、スペーサ７１は必須の構成要素ではない。

上述したように、本実施形態に係るコネクタ装置４０にあっては、第１のコネクタ部４１と第２のコネクタ部４２とが着脱自在な構成となっている。これにより、回路基板６０側に対して導波管ケーブル３０側を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができる。また、その結合部分には、銅やアルミニウムなどの金属から成る中空導波管７０が介在している。従って、金型、板金、切削などの手法を用いて、コネクタ装置４０の結合部分を簡単に作製することができる。

尚、本実施形態では、中空導波管７０を介在させ、かつ、第１のコネクタ部４１と第２のコネクタ部４２とを着脱自在とする本開示の技術を、第１のコネクタ部４１側に適用する場合を例に挙げて説明したが、第２のコネクタ部４２側にも同様に適用することが可能である。具体的には、導波管ケーブル３０と電磁結合した状態で導波管ケーブル３０の端部に中空導波管７０を設け、当該中空導波管７０を介して、第１のコネクタ部４１と第２のコネクタ部４２とを着脱自在な構成とすればよい。このとき、中空導波管７０と給電線路６１Ａ，６１Ｂの端部との間に、インピーダンスマッチングをとるためのスペーサ７１を介在させる構成を採ることもできる。

以下に、本実施形態に係るコネクタ装置４０の具体的な実施例について説明する。

［実施例１］
図３は、実施例１に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図である。また、図４Ａは、図３の平面図であり、図４Ｂは、図３の側面図であり、図４Ｃは、中空導波管及びスペーサの断面図である。ここでは、図１Ｂにおいて、送信部１０と導波管ケーブル３０との間に介在するコネクタ装置４０、及び、受信部２０と導波管ケーブル３０との間に介在するコネクタ装置５０の双方について図示している。

実施例１では、導波管ケーブル３０として、誘電体の誘電率が例えば２．１の誘電体導波管を用いている。誘電体導波管のサイズについては、一例として、高さが３［ｍｍ］、幅が１．５［ｍｍ］程度に設定される。また、スペーサ７１として、銅やアルミニウムなどの金属から成る中空リッジ導波管を用いている。中空リッジ導波管（リッジ７１）のサイズについては、一例として、高さが３．６［ｍｍ］、幅が１．５［ｍｍ］程度に設定される。また、中空リッジ導波管（リッジ７１）のリッジ部７１Ａのサイズについては、一例として、高さが１［ｍｍ］、幅が０．２［ｍｍ］程度に設定される。

また、中空導波管７０はそのサイズが、一例として、高さが４．３［ｍｍ］、幅が１．５［ｍｍ］、長さが１．４［ｍｍ］程度に設定される。そして、送信部１０側の中空導波管７０の端面と、受信部２０側の中空導波管７０の端面との間の長さが、例えば１０［ｍｍ］程度になるように、導波管ケーブル３０及び中空リッジ導波管（リッジ７１）の長さが設定される。

図５Ａに、回路基板６０上の給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端部の構成の一例を示す。図５Ａの左側の図は回路基板６０のＡ面（表面）の構成を、図５Ａの右側の図は回路基板６０のＢ面（裏面）の構成をそれぞれ示している。ここで、回路基板６０として、例えば、厚さが０．２［ｍｍ］、比誘電率が４．３の両面基板を用いる。

２本の給電線路６１Ａ，６１Ｂ間の間隔及び給電線路６１Ａ，６１Ｂの線幅は、導波管ケーブル３０の特性インピーダンスに応じて設定される。給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端部には、給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端から回路基板６０の縁部に向けて徐々に広がる、例えば、テーパー形状に開口する導電性の開口パターン部４３が形成されている。尚、ここでは、開口パターン部４３の形状をテーパー形状としたが、これに限られるものではなく、例えば、回路基板６０の縁部に向けて階段状に徐々に広がる形状であってもよい。

ここで、開口パターン部４３において、給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端から開口端までの長さＬ、即ち、テーパー部分の長さＬは、電波の波長λに応じて決定される。ここで言う電波の波長λとは、自由空間（空気中）の電波の波長ではなく、回路基板６０内の電波の波長である。回路基板６０の比誘電率が自由空間の比誘電率よりも高いので、回路基板６０内の電波の波長λは、自由空間の電波の波長よりも短くなる。従って、テーパー部分の長さＬは、回路基板６０内の電波の波長λに応じて決定されることになる。ここでは、一例として、テーパー部分の長さＬは、１．４［ｍｍ］程度に設定される。

回路基板６０において、開口パターン部４３が形成される側の面を表面（Ａ面）とすると、裏面（Ｂ面）にも、導電パターン部４４が形成されている。そして、開口パターン部４３は、導電パターン部４４とビア４５を介して電気的に接続されている。

このように、終端部に開口パターン部４３を有する給電線路６１Ａ，６１Ｂにおいて、給電線路６１Ａ，６１Ｂによって伝達された電磁波（電磁界分布）は、開口パターン部４３で回路基板６０の基板面内（水平面内）で拡大されて中空導波管７０内に放射される。これにより、給電線路６１Ａ，６１Ｂの端部、即ち、開口パターン部４３と中空導波管７０との間で電磁誘導（電磁結合）にて信号の伝送が行われることになる。このとき、給電線路６１Ａ，６１Ｂと中空導波管７０との間の電磁結合は、水平電界型の結合となる。

ここで、開口パターン部４３と中空導波管７０との間で良好に信号伝送を行うために、開口パターン部４３の開口端の幅Ｗ₁及び開口幅Ｗ₂は、中空導波管７０のサイズに応じて決定される。給電線路６１Ａ，６１Ｂと中空導波管７０との間の水平電界型の結合にあっては、中空導波管７０の長辺側の２面が電界と交差する面となる。従って、幅が１．５［ｍｍ］の中空導波管７０に対して、一例として、開口パターン部４３の開口端の幅Ｗ₁が１．５［ｍｍ］、開口幅Ｗ₂が０．７［ｍｍ］程度に設定される。

上述したように、実施例１に係るコネクタ装置は、導波管ケーブル３０として、中空導波管よりも屈曲性に優れている誘電体導波管を用いる無線伝送システムに適用される。但し、導波管ケーブル３０として中空導波管を用いる無線伝送システムへの適用を除外するものではない。

そして、実施例１に係るコネクタ装置にあっては、中空導波管７０と導波管ケーブル３０との間に、スペーサ７１として中空リッジ導波管を介在させた構成を採っている。これにより、給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端部の開口パターン部４３と、誘電体導波管から成る導波管ケーブル３０との間において、中空導波管７０単独の場合よりもインピーダンスマッチングを良好にとることができる。その結果、給電線路６１Ａ，６１Ｂと導波管ケーブル３０との間における信号の伝送特性を向上できる。図５Ｂに、実施例１の場合の給電線路６１Ａ，６１Ｂと導波管ケーブル３０との間における伝送特性を示す。図５Ｂにおいて、Ｓ１１はＳパラメータの反射係数であり、Ｓ２１はＳパラメータの透過係数である。

因みに、誘電体導波管から成る導波管ケーブル３０にあっては、導波管内に誘電体が詰まっているためにカットオフ周波数が低い。一方、同じサイズの中空導波管にすると、カットオフ周波数が上がってしまう。このような観点から、中空導波管７０と導波管ケーブル３０との間に中空リッジ導波管を介在させることで、中空導波管に比べてカットオフ周波数が下がるので、中空導波管７０単独の場合よりも、給電線路６１Ａ，６１Ｂと導波管ケーブル３０との間のインピーダンスマッチングがとり易い。

［実施例２］
図６は、実施例２に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図である。また、図７Ａは、図６の平面図であり、図７Ｂは、図６の側面図であり、図７Ｃは、中空導波管として用いる中空リッジ導波管の断面図である。

実施例２では、中空導波管７０として中空リッジ導波管を用い、スペーサ７１を省略した構成を採っている。それ以外の構成は、基本的に、実施例１の場合と同様である。中空リッジ導波管（中空導波管７０）のサイズについては、一例として、高さが３［ｍｍ］、幅が１．５［ｍｍ］程度に設定される。また、中空リッジ導波管（７０）のリッジ部７０Ａのサイズについては、一例として、高さが０．２［ｍｍ］、幅が０．５５［ｍｍ］程度に設定される。

図８Ａに、回路基板６０上の給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端部の構成の一例を示す。図８Ａの左側の図は回路基板６０のＡ面の構成を、図８Ａの右側の図は回路基板６０のＢ面の構成をそれぞれ示している。給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端部の開口パターン部４３の構成についても、基本的に、実施例１の場合と同様である。但し、実施例２にあっては、開口パターン部４３におけるテーパー部分の長さＬが１．３［ｍｍ］程度に設定されている。

上述した実施例２に係るコネクタ装置にあっては、給電線路６１Ａ，６１Ｂと導波管ケーブル３０との間に中空リッジ導波管が介在するのみであるため、中空導波管７０と中空リッジ導波管（スペーサ７１）が介在する実施例１に比べて、信号の伝送特性が若干悪化する。但し、伝送特性が若干悪化するものの、中空導波管７０の組み立てに関しては、実施例１の場合よりも容易になる利点がある。図８Ｂに、実施例２の場合の給電線路と導波管ケーブルとの間における信号の伝送特性を示す。図８Ｂにおいて、Ｓ１１はＳパラメータの反射係数であり、Ｓ２１はＳパラメータの透過係数である。

［実施例３］
図９は、実施例３に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図である。また、図１０Ａは、図９の平面図であり、図１０Ｂは、図９の側面図であり、図１０Ｃは、中空導波管として用いる中空リッジ導波管及び導波管ケーブルの断面図である。

実施例３では、中空導波管７０として中空リッジ導波管を用い、スペーサ７１を省略するとともに、導波管ケーブル３０として誘電体リッジ導波管を用いる構成を採っている。それ以外の構成は、基本的に、実施例２の場合と同様である。導波管ケーブル３０として用いる誘電体リッジ導波管の誘電体の誘電率は例えば２．１である。また、誘電体リッジ導波管（導波管ケーブル３０）のサイズについては、一例として、高さが３［ｍｍ］、幅が１．５［ｍｍ］程度に設定される。また、誘電体リッジ導波管（３０）のリッジ部３０Ａのサイズについては、一例として、高さが０．２［ｍｍ］、幅が０．３５［ｍｍ］程度に設定される。

図１１Ａに、回路基板６０上の給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端部の構成の一例を示す。図１１Ａの左側の図は回路基板６０のＡ面の構成を、図８Ａの右側の図は回路基板６０のＢ面の構成をそれぞれ示している。給電線路６１Ａ，６１Ｂの終端部の開口パターン部４３の構成についても、基本的に、実施例２の場合と同様である。

上述した実施例３に係るコネクタ装置にあっては、実施例２の場合と同様の作用、効果に加えて、導波管ケーブル３０を誘電体リッジ導波管構造としたことで、誘電体導波管構造に比べて、信号の伝送特性を向上できる利点がある。図１１Ｂに、実施例３の場合の給電線路と導波管ケーブルとの間における信号の伝送特性を示す。図１１Ｂにおいて、Ｓ１１はＳパラメータの反射係数であり、Ｓ２１はＳパラメータの透過係数である。

＜変形例＞
実施例１〜実施例３にあってはいずれも、給電線路６１Ａ，６１Ｂと中空導波管７０との間の電磁結合が水平電界型の結合の場合の例であるが、本開示の技術は、水平電界型の結合への適用に限らず、垂直電界型の結合への適用も可能である。垂直電界型の結合の場合の一例について変形例として、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いてその概略について説明する。図１２Ａは、変形例に係るコネクタ装置の概略を示す斜視図であり、図１２Ｂは、図１２Ａの正面図である。

垂直電界型の結合の場合には、導波管ケーブル３０は横向きに、即ち、長辺側が水平面側となり、短辺側が垂直面側となるように配置される。導波管ケーブル３０は、例えば、誘電体導波管から成る。導波管ケーブル３０のサイズについては、一例として、１×２［ｍｍ］に設定される。誘電体の比誘電率は４．０である。

この横向きの導波管ケーブル３０に対して、回路基板６０上の給電線路６１Ａ，６１Ｂからリッジ導波管８０を経由して、垂直電界型にて電磁結合させる。これにより、電界は、導波管ケーブル３０の長辺側の２つの面と交差するようになる。リッジ導波管８０は、２つの部材、即ち、上部材８０Ａと下部材８０Ｂとから成り、これら上部材８０Ａ及び下部材８０Ｂが、図１２Ｂに示すように、回路基板６０を挟んで結合することになる。上部材８０Ａには、リッジ部８１が設けられている。

このリッジ導波管８０のサイズについては、一例として、内壁の幅が２［ｍｍ］、高さが１［ｍｍ］に設定される。リッジ導波管８０の長さについては、電波の波長λに応じて決定される。ここで言う電波の波長λとは、自由空間（空気中）の電波の波長ではなく、回路基板６０内の電波の波長である。従って、リッジ導波管８０の長さは、回路基板６０内の電波の波長λに応じて決定され、略λ／４程度の値、例えば、０．７５［ｍｍ］に設定される。リッジ導波管８０の長さで周波数調整が行われる。

リッジ部８１のサイズについては、一例として、幅が０．５［ｍｍ］、長さ（高さ）が０．６［ｍｍ］に設定される。リッジ部８１の長さで特性インピーダンスの調整が行われる。図１３に、変形例（垂直電界型の結合）の場合の給電線路と導波管ケーブルとの間における信号の伝送特性を示す。図１３において、Ｓ１１，Ｓ２２はＳパラメータの反射係数であり、Ｓ２１はＳパラメータの透過係数である。

尚、本開示は以下のような構成を取ることもできる。
［Ａ０１］《コネクタ装置・・・第１の態様》
回路基板上に形成された給電線路と電磁結合した状態で回路基板上に設けられた中空導波管を有し、
中空導波管は、高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に対して着脱自在に結合可能であるコネクタ装置。
［Ａ０２］中空導波管と導波管ケーブルの端部との間にスペーサが介在している上記［Ａ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ａ０３］スペーサは、中空導波管から成る上記［Ａ０２］に記載のコネクタ装置。
［Ａ０４］中空導波管は、中空リッジ導波管である上記［Ａ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ａ０５］導波管ケーブルは、誘電体導波管から成る上記［Ａ０１］から上記［Ａ０４５］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ａ０６］導波管ケーブルは、誘電体リッジ導波管から成る上記［Ａ０１］から上記［Ａ０４］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ａ０７］高周波の信号は、ミリ波帯の信号である上記［Ａ０１］から上記［Ａ０６］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ａ０８］導波管ケーブルは、ミリ波帯の信号を導波管内に閉じ込めつつ伝送する上記［Ａ０７］に記載のコネクタ装置。
［Ｂ０１］《コネクタ装置・・・第２の態様》
高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと電磁結合した状態で当該導波管ケーブルの端部に設けられた中空導波管を有し、
中空導波管は、回路基板上に形成された給電線路の端部に対して着脱自在に結合可能であるコネクタ装置。
［Ｂ０２］中空導波管と導波管ケーブルの端部との間にスペーサが介在している上記［Ｂ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｂ０３］スペーサは、中空導波管から成る上記［Ｂ０２］に記載のコネクタ装置。
［Ｂ０４］中空導波管は、中空リッジ導波管である上記［Ｂ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｂ０５］導波管ケーブルは、誘電体導波管から成る上記［Ｂ０１］から上記［Ｂ０４５］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｂ０６］導波管ケーブルは、誘電体リッジ導波管から成る上記［Ｂ０１］から上記［Ｂ０４］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｂ０７］高周波の信号は、ミリ波帯の信号である上記［Ｂ０１］から上記［Ｂ０６］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｂ０８］導波管ケーブルは、ミリ波帯の信号を導波管内に閉じ込めつつ伝送する上記［Ｂ０７］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０１］《コネクタ装置・・・第３の態様》
回路基板上に形成された給電線路の端部に設けられた第１のコネクタ部と、
高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に設けられた第２のコネクタ部と、
第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との間に介在する中空導波管を含み、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とを着脱自在に結合可能な結合部と、
を有するコネクタ装置。
［Ｃ０２］中空導波管は、給電線路の端部と電磁結合した状態で回路基板上に設けられている上記［Ｃ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０３］中空導波管と導波管ケーブルの端部との間にスペーサが介在している上記［Ｃ０２］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０４］スペーサは、中空導波管から成る上記［Ｃ０３］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０５］中空導波管は、導波管ケーブルの端部と電磁結合した状態で当該導波管ケーブルの端部に設けられている上記［Ｃ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０６］中空導波管と導波管ケーブルの端部との間にスペーサが介在している上記［Ｃ０５］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０７］スペーサは、中空導波管から成る上記［Ｃ０６］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０８］中空導波管は、中空リッジ導波管である上記［Ｃ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｃ０９］導波管ケーブルは、誘電体導波管から成る上記［Ｃ０１］から上記［Ｃ０８５］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｃ１０］導波管ケーブルは、誘電体リッジ導波管から成る上記［Ｃ０１］から上記［Ｃ０８］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｃ１１］高周波の信号は、ミリ波帯の信号である上記［Ｃ０１］から上記［Ｃ１０］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｃ１２］導波管ケーブルは、ミリ波帯の信号を導波管内に閉じ込めつつ伝送する上記［Ｃ１１］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０１］《無線伝送システム》
高周波の信号を送信する送信部と、
高周波の信号を受信する受信部と、
送信部と受信部との間で高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと、
送信部及び受信部の少なくとも一方と導波管ケーブルとを接続するコネクタ装置と、
を備え、
コネクタ装置は、
回路基板上に形成された給電線路の端部に設けられた第１のコネクタ部と、
高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に設けられた第２のコネクタ部と、
第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との間に介在する中空導波管を含み、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とを着脱自在に結合可能な結合部と、
を有する無線伝送システム。
［Ｄ０２］中空導波管は、給電線路の端部と電磁結合した状態で回路基板上に設けられている上記［Ｄ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０３］中空導波管と導波管ケーブルの端部との間にスペーサが介在している上記［Ｄ０２］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０４］スペーサは、中空導波管から成る上記［Ｄ０３］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０５］中空導波管は、導波管ケーブルの端部と電磁結合した状態で当該導波管ケーブルの端部に設けられている上記［Ｄ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０６］中空導波管と導波管ケーブルの端部との間にスペーサが介在している上記［Ｄ０５］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０７］スペーサは、中空導波管から成る上記［Ｄ０６］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０８］中空導波管は、中空リッジ導波管である上記［Ｄ０１］に記載のコネクタ装置。
［Ｄ０９］導波管ケーブルは、誘電体導波管から成る上記［Ｄ０１］から上記［Ｄ０８５］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｄ１０］導波管ケーブルは、誘電体リッジ導波管から成る上記［Ｄ０１］から上記［Ｄ０８］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｄ１１］高周波の信号は、ミリ波帯の信号である上記［Ｄ０１］から上記［Ｄ１０］のいずれかに記載のコネクタ装置。
［Ｄ１２］導波管ケーブルは、ミリ波帯の信号を導波管内に閉じ込めつつ伝送する上記［Ｄ１１］に記載のコネクタ装置。

１・・・無線伝送システム、１０・・・送信部、１１・・・信号生成部、２０・・・受信部、２１・・・信号復元部、３０・・・導波管ケーブル、４０，５０・・・コネクタ装置、４１・・・第１のコネクタ部、４２・・・第２のコネクタ部、４３・・・開口パターン部、４４・・・導電パターン部、４５・・・ビア、６０・・・回路基板、６１Ａ，６１Ｂ・・・給電線路、７０・・・中空導波管、７１・・・スペーサ、７２・・・第１の結合部、７３・・・ストッパー部、７４・・・突起部、７５・・・第２の結合部、８０・・・リッジ導波管、８１・・・リッジ部、１００・・・第１の通信装置、１１１・・・発振器、１１２，２１２・・・乗算器、１１３，２１１，２１３・・・バッファ、２００・・・第２の通信装置

Claims (20)

1. 回路基板上に形成された給電線路と電磁結合した状態で回路基板上に設けられた中空導波管を有し、
   中空導波管は、高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に対して着脱自在に結合可能であり、
   中空導波管と導波管ケーブルの端部との間にスペーサが介在しているコネクタ装置。
2. スペーサは、中空導波管から成る請求項１に記載のコネクタ装置。
3. 中空導波管は、中空リッジ導波管である請求項１に記載のコネクタ装置。
4. 導波管ケーブルは、誘電体導波管から成る請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコネクタ装置。
5. 導波管ケーブルは、誘電体リッジ導波管から成る請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のコネクタ装置。
6. 高周波の信号は、ミリ波帯の信号である請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のコネクタ装置。
7. 高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと電磁結合した状態で当該導波管ケーブルの端部に設けられた中空導波管を有し、
   中空導波管は、回路基板上に形成された給電線路の端部に対して着脱自在に結合可能であり、
   中空導波管と給電線路の端部との間にスペーサが介在しているコネクタ装置。
8. スペーサは、中空導波管から成る請求項７に記載のコネクタ装置。
9. 中空導波管は、中空リッジ導波管である請求項７に記載のコネクタ装置。
10. 導波管ケーブルは、誘電体導波管から成る請求項７から請求項９のいずれか１項に記載のコネクタ装置。
11. 導波管ケーブルは、誘電体リッジ導波管から成る請求項７から請求項１０のいずれか１項に記載のコネクタ装置。
12. 高周波の信号は、ミリ波帯の信号である請求項７から請求項１１のいずれか１項に記載のコネクタ装置。
13. 回路基板上に形成された給電線路の端部に設けられた第１のコネクタ部、
    高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に設けられた第２のコネクタ部、及び、
    第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との間に介在する中空導波管を含み、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とを着脱自在に結合可能な結合部を有し、
    中空導波管と導波管ケーブルの端部との間、及び、中空導波管と給電線路の端部との間にスペーサが介在している、コネクタ装置。
14. 中空導波管は、給電線路の端部と電磁結合した状態で回路基板上に設けられている請求項１３に記載のコネクタ装置。
15. 中空導波管は、導波管ケーブルの端部と電磁結合した状態で当該導波管ケーブルの端部に設けられている請求項１３に記載のコネクタ装置。
16. スペーサは、中空導波管から成る請求項１３に記載のコネクタ装置。
17. 中空導波管は、中空リッジ導波管である請求項１６に記載のコネクタ装置。
18. 高周波の信号は、ミリ波帯の信号である請求項１５に記載のコネクタ装置。
19. 高周波の信号を送信する送信部、
    高周波の信号を受信する受信部、
    送信部と受信部との間で高周波の信号を伝送する導波管ケーブル、及び、
    送信部及び受信部の少なくとも一方と導波管ケーブルとを接続するコネクタ装置を備え、
    コネクタ装置は、
    回路基板上に形成された給電線路の端部に設けられた第１のコネクタ部、
    高周波の信号を伝送する導波管ケーブルの端部に設けられた第２のコネクタ部、及び、
    第１のコネクタ部と第２のコネクタ部との間に介在する中空導波管を含み、第１のコネクタ部と第２のコネクタ部とを着脱自在に結合可能な結合部を有し、
    中空導波管と導波管ケーブルの端部との間、及び、中空導波管と給電線路の端部との間にスペーサが介在している、無線伝送システム。
20. 高周波の信号は、ミリ波帯の信号である請求項１９に記載の無線伝送システム。

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