JP6855463B2 - 平行な導電面間のギャップ状の導波路及び伝送線 - Google Patents

Description

本発明は、新しいタイプのマイクロ波デバイスに関し、特に、通信、レーダー、又は、センサーの用途で用いるアンテナシステムの無線周波数（ＲＦ）部品、及び、例えば導波路カプラ、ダイプレクサ、フィルタ、アンテナ、集積回路パッケージ等の構成要素を設計する、組み込む、及び、パッケージングするために使用される技術に関する。

本発明は、主に、３０ＧＨｚを超える周波数、すなわち、ミリ波領域、更には３００ＧＨｚを超える周波数、すなわち、サブミリ波に関するものであるが、本発明は３０ＧＨｚよりも低い周波数でも有利であり得る。

電子回路は、今日、殆ど全ての製品、特に情報の転送に関連する製品に使用される。そのような情報転送は、例えば放送される音声及びＴＶの受信及び移動電話などの双方向通信の両方のために、低周波数の配線及びケーブル（例えばワイヤーバウンド電話技術）に沿って、又は、より高い周波数で空気を通じた無線で行われ得る。後者の高周波数の場合には、必要なハードウェアを実現するために、高周波数及び低周波数の両方の伝送線及び回路が使用される。高周波構成要素は電波の送受信のために用いられ、一方、低周波回路は、電波の音声又はビデオ情報の変調及び対応する復調のために用いられる。したがって、低周波回路と高周波回路の両方が必要である。本発明は、送信回路、受信回路、フィルタ、マッチングネットワーク、電力分配器、及び、結合器、カプラ、アンテナ等の高周波構成要素を実現するための新規な技術に関する。

最初の無線送信は１００ＭＨｚ未満のかなり低い周波数で行われたが、今日では、電波スペクトル（電磁スペクトルとも呼ばれる）は４０ＧＨｚ以上の周波数で商業的に使用される。より高い周波数を探索することへの関心の理由は、利用可能な広い帯域幅である。無線通信が益々多くのユーザーに普及して、益々多くのサービスで利用できるようになると、全てのトラフィックに機会を与えるべく新たな周波数帯が割り当てられなければならない。主な要件は、データ通信に関するもの、すなわち、可能な限り短い時間で大量のデータを転送することである。

埋め込み可能な光ファイバの形態の光波用伝送線が既に存在し、これは広い帯域幅が必要なときに電波の代替品となる。しかしながら、このような光ファイバは、両端に接続される電子回路も必要とする。光伝送線の利用可能な帯域幅を最大限に活用できるように４０ＧＨｚを超える帯域幅用の電子回路が必要な場合もある。本発明は、低損失などの優れた特性を有することが分かってきた、大量生産に非常に適するギャップ導波路技術（下記参照）に関する。

更に、消費者市場向けの高利得アンテナを含む、特に６０ＧＨｚ以上の高速無線通信のための技術が必要であるため、低コストの製造可能性が必要である。消費者市場は平面アンテナを好んでおり、また、これらは平坦な平面アレイとしてしか実現できず、これらのシステムの広い帯域幅はコーポレート配電ネットワークを必要とする。これは、アレイの各要素に同じ位相と振幅を供給して最大利得を達成する線及び電力分配器の完全に分岐したネットワークである。

一般的なタイプの平面アンテナは、プリント回路基板（ＰＣＢ）上に実現されるマイクロストリップアンテナ技術に基づく。ＰＣＢ技術は、特に、コーポレート配電ネットワークの構成要素がマイクロストリップアンテナ要素と共に１つのＰＣＢ層上に適合するように小型化され得るため、そのような小型軽量のコーポレート給電アンテナアレイの大量生産に良く適している。しかしながら、そのようなマイクロストリップネットワークは、誘電体部分及び導電部分の両方において大きな損失を被る。誘電損失は小型化に依存しないが、導電損失は、小型化に起因して非常に高い。

残念ながら、基板の厚さを増やすことによってのみマイクロストリップラインを広げることができ、その結果、マイクロストリップネットワークが放射を開始し、表面波が広がり始め、両方とも性能が著しく破壊される。

導電損失が少なく、表面波及び放射に問題がないＰＣＢベースの技術が知られている。これは、基板集積導波路（ＳＩＷ）又は［１］の場合のようなポスト壁導波路の２つの名前のいずれかによって参照される。ここでは、用語ＳＩＷのみを使用する。しかしながら、ＳＩＷ技術は依然として大きな誘電損失を有し、また、低損失の誘電材料は、非常に高価で柔らかいため、低コストの大量生産には適していない。そのため、より良い技術が必要である。

したがって、誘電損失が少なく、放射線及び表面波に伴う問題を減らす、６０ＧＨｚ以上などの高周波のための平坦なアンテナシステムが必要である。特に、誘電損失と放射線及び表面波に伴う問題に悩まされない６０ＧＨｚ以上のコーポレート配電ネットワークを実現するためのＰＣＢベースの技術が必要である。

ギャップ導波路技術は、入門書［３］にも記載されて［４］において実験的に検証される、２００８年及び２００９年［２］のＫｉｌｄａｌ教授の発明に基づく。この特許出願及び論文［５］は、高周波回路及びアンテナにおけるマイクロストリップ技術、共平面導波路、及び、通常の方形導波路に取って代わることができる幾つかのタイプのギャップ導波路について記載している。

ギャップ導波路は平行な金属プレート間に形成される。波動伝搬は、プレートの一方又は両方のテクスチャによって制御される。平行プレート間の波は、テクスチャが周期的又は準周期的である（ストップバンドによって特徴付けられる）方向に伝搬することが禁止され、また、この波は、溝、リッジ、及び、金属ストリップに沿うようにテクスチャが滑らかである方向で強められる。これらの溝、リッジ、及び、金属ストリップは、当初の特許出願［２］にも記載されるように、３つの異なるタイプのギャップ導波路、すなわち、溝ギャップ導波路、リッジギャップ導波路、及び、マイクロストリップギャップ導波路［６］を形成する。

テクスチャは、平らな金属表面上の金属ポスト又はピンの周期的又は準周期的な集合体、又は、［７］で提案されて当初の特許出願［２］にも記載されるような基板上の金属パッチであって該パッチを接地面に接続する金属化ビアホールを伴う金属パッチの周期的又は準周期的な集合体であってもよい。ビアホールを伴うパッチは一般にマッシュルームと称される。

吊り下げられた（反転とも呼ばれる）マイクロストリップギャップ導波路は、［８］で与えられるとともに、［６］及び［７］の記述にも固有のものである。これは、金属ピンの規則的なテクスチャで表面上に載置するＰＣＢ基板上にエッチングされて吊り下げられる金属ストリップからなる。この基板は接地面を有さない。伝搬する準ＴＥＭ波モードは、金属ストリップと上側の平滑な金属プレートとの間に形成され、それにより、吊り下げられたマイクロストリップギャップ導波路が形成される。

この導波路は、小さい誘電損失及び導電損失を有し得るが、通常のＰＣＢ技術と適合しない。テクスチャード加工されるピン表面は、ＰＣＢ上のマッシュルームによって実現され得るが、これは、この場合、マイクロストリップネットワークを実現するための２つのＰＣＢ層のうちの１つとなり、それにより、１つのＰＣＢ層のみを用いて実現されるギャップ導波路よりもかなり高い費用で製造される。また、この技術には多くの問題がある。すなわち、下からそれに伝送線を接続する良好な広帯域方法を見出すことが困難である。

マッシュルームから形成されるストップバンドテクスチャを伴うマイクロストリップギャップ導波路は、単一のＰＣＢ上で実現された［９］。このＰＣＢタイプのギャップ導波路は、金属ストリップがマッシュルームと同じようにビアホールを有さなければならないため、マイクロストリップ−リッジギャップ導波路と呼ばれる。

準平面逆マイクロストリップギャップ導波路アンテナは［１０］〜［１２］に記載されている。ピン表面上に直接に位置される基板上のマイクロストリップ給電ネットワーク下の周期的なピンアレイを製造することと、この場合にはコンパクトなホーンアンテナである放射要素を製造することはいずれも高価である。

４×４スロットの小さい平面アレイが［１３］で提示された。アンテナは２つのＰＣＢとして実現され、上側の一方は２×２サブアレイの１つのアレイとして実現される放射スロットを伴い、それぞれがＳＩＷキャビティによって裏打ちされる２×２スロットから成る。４つのＳＩＷキャビティのそれぞれは、上側放射ＰＣＢの下方にエアーギャップを伴って位置される下側ＰＣＢの表面内のマイクロストリップ−リッジギャップ導波路によって給電される結合スロットによって励起された。十分な公差でＰＣＢを実現すること、特にエアーギャップを一定の高さに保つことは非常に高価であった。また、マイクロストリップ−リッジギャップ導波路は、製造に非常に費用がかかる膨大な量の薄い金属化ビアホールを必要とする。特に、穿孔は高価である。

したがって、良好な性能を有し、加えて費用効率良く製造できる新規なマイクロ波デバイス、特に導波路及びＲＦパッケージング技術が必要とされている。

したがって、本発明の目的は、前述した問題を軽減することであり、具体的には、特に３０ＧＨｚを越えて使用するため、例えば通信、レーダー、又は、センサーの用途で用いるアンテナシステムで使用するための、良好な性能を有するとともに費用効率良く製造される導波路又はＲＦ部分などの新規なマイクロ波デバイス及びＲＦパッケージング技術を提供することである。

この目的は、添付の特許請求の範囲に係るマイクロ波デバイスによって達成される。

本発明の第１の態様によれば、アンテナシステムの導波路、伝送線、導波路回路、伝送線回路、又は、無線周波数（ＲＦ）部品などのマイクロ波デバイスであって、マイクロ波デバイスは、ギャップを隔てて配置される２つの導電層と、周期的又は準周期的なパターンで配置されて前記導電層の少なくとも一方に接続固定され、それにより、意図される導波路経路に沿う方向以外の方向において動作の周波数帯域で波動伝搬を止めるためのテクスチャを形成する突出要素とを備え、前記導電層のそれぞれは、それに接続固定される相補的な突出要素のセットを備え、前記セットが共同して前記テクスチャを形成し、相補的な突出要素のセットはそれぞれ、前記パターンで形成されて、互いに上下に重なるように一直線に合わされて配置され、各セットの相補的な突出要素は、パターンの各突出要素の全長の一部を成し、又は、相補的な突出要素のセットは、オフセットされる相補的な配列を成して配置され、それにより、一方のセットの突出要素が他方のセットの突出要素間に配置される、マイクロ波デバイスが提供される。

ギャップ導波路は、特に高周波数において非常に良好な特性を有することが分かってきたが、そのようなマイクロ波デバイスを費用効率良く製造するという課題は依然として問題が残っている。表面から突出するポスト／ピンの形成は、ポスト／ピンをあまり必要としない場合には比較的複雑でないが、高周波の場合には、非常に小さいが比較的高い数百又は数千のポスト／ピンが必要とされて互いに非常に近接して配置される。そのような構造は、従来の製造によって形成することが難しい。特に、ポスト／ピンの高さが高くなってそれらがより高密度に配置されればされるほど、製造コストが高くなり、増大がかなり劇的であることが分かってきた。これは、ポスト／ピンが密になればなるほど、公差要求が厳しくなるからである。

この問題に対する効率的な改善が今見出された。特に、波動伝搬を止めるために使用されるテクスチャを２つの導電面間で分配でき、このテクスチャが依然としてギャップ導波路技術を使用する既に知られたマイクロ波デバイスと同様に機能することが分かってきた。これにより、例えばポスト又はピンとして形成される突出要素を従来のポスト／ピンの半分の高さにすることができ、又は、はるかに密度を低くして、突出要素間の距離間隔を増大することができる。強力に低減された高さ又は密度の突出要素を有するそのようなテクスチャは、かなり費用効率良く製造することができ、それにより、マイクロ波デバイスの全体的な製造コストが大幅に低減される。

突出要素は、好ましくは、テクスチャード加工された表面内に周期的又は準周期的なパターンで配置されるとともに、波が導波構造に沿う方向以外の方向で２つの金属表面間を伝搬しないように設計される。この禁制伝搬の周波数帯域はストップバンドと呼ばれ、これはギャップ導波路の利用可能な最大動作帯域幅を規定する。

本出願の文脈において、「マイクロ波デバイス」という用語は、導波路、伝送線、導波路回路、又は、伝送線回路などのデバイスの寸法又はその機械的な細部が波長と同じ程度の大きさである場合に特に高周波数で電磁波の伝搬を伝送、移送、案内、及び、制御することができる任意のタイプのデバイス及び構造を示すために使用される。以下では、導波路、伝送線、導波路回路、又は、伝送線回路などの様々な実施形態に関連して本発明を説明する。しかしながら、当業者であれば分かるように、これらの実施形態のいずれかに関して説明される特定の有利な特徴及び利点は、他の実施形態にも適用可能である。

ＲＦ部分とは、本出願の文脈では、アンテナシステムの無線周波数送信セクション及び／又は受信セクションで使用されるアンテナシステムの部分を意味し、このセクションは、一般に、アンテナシステムのフロントエンド又はＲＦフロントエンドと称される。ＲＦ部分は、アンテナシステムの他の構成要素に接続される別個の部分／デバイスであってもよく、又は、アンテナシステムの一体部分又はアンテナシステムの他の部分を形成してもよい。本発明の導波路及びＲＦパッケージング技術は、広帯域で効率的な平面アレイアンテナを実現するのに特に適している。しかしながら、それは、導波路、フィルタ、集積回路パッケージングなどのアンテナシステムの他の部分のため、特にそのような部分の完全ＲＦフロントエンド又はアンテナシステムへの組み込み及びＲＦパッケージングのために使用されてもよい。特に、本発明は、ギャップ導波路である又はギャップ導波路を備えるＲＦ部分の実現に適している。

既に説明したギャップ導波路では、波が主に２つの導電層間のエアーギャップ内で伝搬し、この場合、少なくとも一方の導電層には、ここでは突出要素によって形成される表面テクスチャが設けられる。これにより、一方の層の突出要素と他方の導電層との間にギャップが設けられる。そのようなギャップ導波路は、特に高周波で非常に有利な特性及び性能を有する。しかしながら、既知のギャップ導波路に伴う欠点は、それらが比較的扱いにくく製造コストが高いことである。特に、突出要素の上方にほぼ一定の高さを隔てて吊り下げられる第２の層を設けると同時に、第２の層と突出要素との間の接触を回避することは困難である。

しかしながら、驚くべきことに、突出要素の一部−必ずしも突出要素の全てではない−が他の導電層とも接触しているときであっても、或いは、ギャップが両側に分散態様で設けられる又は突出要素の一直線に合わされた部分同士の間に設けられる場合に、以前のギャップ導波路との場合同じ有利な導波路特性及び性能を達成できることが分かってきた。他の導電層と突出要素の幾つかの任意の選択部又は全部との間の機械的な接続がマイクロ波デバイスの有利な特性及び電磁性能に影響を与えないことが分かってきた。また、突出要素の一部と導電層との間の偶発的な電気接触が存在する場合であっても、又は、突出要素の全部と他の導電層との間に電気的な接触が存在する場合であっても、特性が影響されないことも分かってきた。したがって、機械的な接触のみであるが電気的接触がない又は電気的接触が悪い或いは更には良好な電気的接触など、突出要素と上方に位置する導電層又は上方に位置する突出要素との間の何らかの接触がもたらされても、デバイスの電磁的性能に影響は及ばない。これはそれらの部分を互いの上に載置できるようにし、それにより、製造が非常に容易になるとともに、マイクロ波デバイスがより強固になり、その後の調整及び修理がより容易になる。

したがって、各突出要素を２つの別個の部分に配置することによってマイクロ波デバイスを製造でき、これらの別個の部分は、異なる層上に配置されるとともに、互いに一直線に合わされるように配置される。これらの部分は、好ましくは互いに接触して配置されるが、それらの間に小さいギャップが設けられてもよい。或いは、突出要素は、層の一方では突出要素の第１のセットとして配置され、他方の層では突出要素の第２のセットとして配置されてもよく、これらのセットは、互いの間に挟まれるように配置される。

したがって、一連の実施形態によれば、相補的な突出要素のセットは、前記パターンで形成されて、互いに一直線に合わされた状態で配置される。この一連の実施形態では、両方のセットの突出要素が全て同じ長さを有することが好ましく、前記長さはテクスチャの全長突出要素の長さの半分である。これはコストを最大限に抑える。しかしながら、一方側の突出要素が他方側の突出要素よりも高くなるように全長の他の細分も実現可能である。更に、各導電面上の突出要素が全て同じ高さであることが一般に好ましいが、２つ以上の異なる高さの突出要素を使用して、他の導電面の突出要素に相補的な高さ差異を与えることも実現可能である。ピンを短くすると、例えば切削、ダイ成形等の使用によって製造がはるかに容易になるとともに製造の費用効率が高くなる。

他の一連の実施形態によれば、相補的な突出要素のセットは、オフセットされた相補的な配列を成して配置される。例えば、各セットの突出要素が列を成して配置されてもよく、この場合、各列の突出要素は、隣り合う列に対して千鳥状の配列を成して配置され、それにより、セットの突出要素は、各列内で両方とも互いの間に挟まれる。したがって、これにより、隣り合う列の場合と同じ列内でいずれも、各セット内の各突出要素とその最も近い隣り合う突出要素との間の距離が増大される。しかしながら、２つのセットで相補的なパターンを形成する他の多くの分配も実現可能である。他の例によれば、相補的な突出要素のセットは、オフセットされた相補的な配列を成して配置され、各セットの突出要素が列を成して配置され、この場合、列間の距離は、列内の隣り合う突出要素間の距離の２倍であり、それにより、セットの列が互いの間に挟まれる。したがって、ここでは、各セット内の各突出要素間の距離は、一方向で、すなわち、列を横断する方向で大きく増大されるが、一方向では、すなわち、列に沿う方向では同じままである。突出要素間の距離間隔の増大は、製造コストを劇的に低下させる。

好ましくは、前記導電層のそれぞれの全ての突出要素は、それらのベースで、少なくともそれらが接続固定される導電層を介して互いに電気的に接続される。

前記導電層の少なくとも一方には、好ましくは単一モード波のため導波路経路が設けられることが更に好ましい。導波路経路は、好ましくは、導電リッジ及び導電壁を有する溝のうちの一方である。そのような１つの実施形態において、導電層の少なくとも一方における突出要素は、好ましくは、前記導電層間のキャビティを少なくとも部分的に取り囲むように配置され、それにより、前記キャビティが導波路として機能する前記溝を形成する。

導波路経路は、導電層の一方に配置される導電要素の形態で設けられてもよいが、前記２つの導電層の他方と電気的に接触しない。したがって、他の導電層の間にギャップが設けられるのに対し、周囲の突出要素は、この層と機械的に接触し、場合により電気的に接触してもよい。ここで、リッジの形態を成す導電要素とその上方に位置する導電層との間のギャップは、好ましくは、突出要素の高さの１〜５０％の範囲、好ましくは５〜２５％の範囲、最も好ましくは１０〜２０％の範囲である。突出要素の高さは一般に４分の１波長よりも小さい。

突出要素は、好ましくは、各導波路経路に沿って両側に少なくとも２つの平行な列を成して配置される。しかしながら、直線状の通路等に沿うなど、場合により、また、幾つかの特定の用途では、単一の列で十分な場合がある。更に、３つ、４つ、又は、それ以上の平行な列など、２つ以上の平行な列が多くの実施形態で有利に使用されてもよい。

一実施形態では、ＲＦ部分が導波路であり、また、この場合、突出要素は、他の導電層とも更に接触し、好ましくは他の導電層に接続固定され、また、突出要素は、前記導電層間のキャビティを少なくとも部分的に取り囲むように配置され、それにより、前記キャビティが導波路として機能する。これにより、突出要素は、前記導電層をそれらの間のギャップにわたって接続するトンネル又はキャビティの壁を少なくとも部分的に与えるように配置されてもよく、その結果、前記トンネルは、導波路又は導波路キャビティとして機能する。したがって、この実施形態において、滑らかな上側プレート（導電層）は、他の導電層の突出要素により形成されるグリッドアレイ上、又は、その一部上に載置することもでき、また、支持をもたらす突出要素／ピンを例えば炉内で構造を焼くことによって上側の滑らかな金属プレート（導電層）に半田付けすることができる。その結果、［１］に記載されるようなポスト−壁導波路を形成することができ、これにより、前記文献は、参照によりその全体が本願に組み入れられるが、導波路内に基板を何ら伴わない。したがって、いわば基板を伴わずにＳＩＷ導波路が設けられる。そのような方形導波路技術は、導波路内に基板が存在しないことからそれが誘電損失を減少させるため、従来のＳＩＷと比較して有利であり、また、このとき高価な低損失基板材料の使用を減らす或いは更には省くことができるため、方形導波路をより費用効率良く製造することもできる。

マイクロ波デバイスは、例えば通信、レーダー、又は、センサーの用途で用いるアンテナシステムの無線周波数（ＲＦ）部分であることが好ましい。

突出要素は、動作周波数における空気中の波長の半分未満の最大断面寸法を有することが好ましい。波動伝搬を止めるテクスチャにおける突出要素は、動作周波数における空気中の波長の半分よりも小さい間隔だけ離間されることが更に好ましい。このことは、テクスチャ内の隣り合う突出要素の任意の対間の距離間隔が波長の半分よりも小さいことを意味する。

周期的又は準周期的に配置される突出要素のパターンを成す隣り合う突出要素間の距離は、好ましくは、０．０５〜２．０ｍｍの範囲、好ましくは０．１〜１．０ｍｍの範囲であり、これらは全てそれらが設計される周波数帯域に依存する。隣り合う突出要素の周期は半波長よりも小さいことが好ましい。千鳥状のオフセットされた配置が使用される場合には、各列内の隣り合う突出要素の間又は隣り合う列間のいずれかにおいて、パターンを形成するために組み合わされる各セット内で周期を２倍にすることができる。

好ましくはポスト又はピンの形態を成す突出要素は、任意の断面形状を有してもよいが、正方形、長方形、又は、円形の断面形状を有することが好ましい。

更に、突出要素は、動作周波数における空気中の波長の半分よりも小さい最大断面寸法を有することが好ましい。好ましくは、最大寸法はこれよりもかなり小さい。最大断面／幅寸法は、円形断面の場合には直径であり、或いは、正方形又は長方形の断面の場合には対角線である。

更に、突出要素のそれぞれは、０．０５〜１．０ｍｍの範囲、好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲内の最大幅寸法を有することが好ましく、その全ては、それらが設計される周波数帯域に依存し、当然のことながら常に周期よりも小さい。

パターンの各突出要素の全長、すなわち、突出要素の全突出高さは、オフセット配列で配置されるときには個々の突出要素の高さに等しく、或いは、一直線に合わされる配列で配置されるときには上方に位置する突出要素の組み合せ高さに等しい。全／総突出高さは、好ましくは突出要素の幅及び厚さよりも大きく、幅及び厚さの２倍よりも大きいことが好ましい。

突出要素の少なくとも一部、好ましくは全部は、更に前記他の導電層と直接又は間接的な機械的接触状態にあってもよい。

突出要素はほぼ同一の高さを有することが好ましく、突出要素の任意の対間の最大高さ差異は機械的公差に起因する。これは、製造方法及び動作周波数に依存し、また、幾つかの突出要素を上方に位置する導電層と機械的且つ電気的に接触させて他のものとは接触させない。公差は、任意の突出要素と上方に位置する導電層との間に場合により生じるギャップが最小限に保たれるようにするのに十分なほど良好でなければならない。

２つの導電層は、波が案内される領域の外側で幾らかの距離を隔てて機械的構造体により剛性のために互いに接続されてもよく、機械的構造体は、導電層の一方を画定する導電材料のうちの少なくとも１つに一体的に形成され、好ましくはモノリシックに形成されてもよい。

２つの導電層の少なくとも一部は、リッジ、溝、及び、テクスチャによって与えられる微細構造を除いて大部分が平坦であってもよい。

突出要素のセットは、好ましくは、例えば切削又はダイ成形／コイニングによって前記導電層上にモノリシックに形成される。

マイクロ波デバイスの導波路要素は好ましくは金属から形成される。

導電層の少なくとも一方には、好ましくは長方形スロットの形態を成す少なくとも１つの開口が更に設けられてもよく、前記開口は、前記マイクロ波デバイスへ放射線を伝える及び／又は前記マイクロ波デバイスから放射線を受けることができるようにする。

更に、マイクロ波デバイスは、前記導電層間に配置されるモノリシックマイクロ波集積回路モジュールなどの少なくとも１つの集積回路モジュールを備えてもよく、それにより、突出要素の少なくとも一部は、前記集積回路モジュールのためのパッケージ内で共振を除去する手段として機能する。集積回路モジュールは、好ましくは、前記導電層の一方に配置され、また、この場合、集積回路の上方に位置する突出要素は、前記集積回路の上方にない突出要素よりも短い。好ましいそのような実施形態では、少なくとも１つの集積回路がモノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）である。

マイクロ波デバイスは、好ましくは、２０ＧＨｚを超える、好ましくは３０ＧＨｚを超える、最も好ましくは６０ＧＨｚを超える周波数のための導波路を形成するようになっている。

マイクロ波デバイスは、前述のようなマイクロ波デバイスによって実現されるコーポレート配電ネットワークを備える平面アレイアンテナを更に形成してもよい。好ましくは、コーポレート配電ネットワークは、電力分配器と電力分配器間の導波路ラインとを有する分岐ツリーを形成する。これは、例えば、前述のようなギャップ導波路として実現されてもよい。配電ネットワークは、ギャップ導波路として完全に又は部分的に実現される電力分配器及び伝送線を含めて完全に又は部分的に法人組織であることが好ましい。

また、アンテナは、複数のサブアセンブリの集合体であってもよく、それにより、サブアセンブリの放射サブアセンブリ表面の組み合せによってアンテナの全放射面が形成される。そのような各サブアセンブリ表面には、前述のように、放射スロット開口のアレイが設けられてもよい。サブアセンブリ表面は、例えば、アセンブリの正方形又は長方形の放射面を形成するために、並列配列を成して配置されてもよい。好ましくは、波形として作用する１つ以上の長尺なスロットがＥ−平面内でサブアレイ間に、すなわち、サブアセンブリ表面間に更に配置されてもよい。

アンテナシステムは、ギャップ導波路の金属表面の開口に接続されるホーン形状要素を更に備えてもよい。そのようなスロットは、好ましくは上側金属プレート／導電層のアレイ内に並んで配置されるホーン形状要素のアレイに結合する結合スロットである。各ホーン要素の直径は、１波長よりも大きいことが好ましい。そのようなホーンアレイの一例が［１０］に記載されており、前記文献は参照によりその全体が本願に組み入れられる。

幾つかのスロットが上側プレートで放射要素として使用される場合、スロット間の間隔は、動作周波数における空気中の１波長よりも小さいことが好ましい。

また、上側プレートのスロットは、１波長よりも大きな間隔を有してもよい。このとき、スロットは、テクスチャ表面に配置される配電ネットワークの端部からそれよりも上側の層にあるこの配電ネットワークの連続部まで結合させる結合スロットであり、配電ネットワークは、スロットのサブアレイの放射アレイを共に形成する更なるスロットのアレイに電力を等しく分割し、この場合、各サブアレイの各スロット間の間隔は１波長よりも小さいことが好ましい。これにより、配電ネットワークを幾つかの層の状態で配置することができ、その結果、非常にコンパクトなアセンブリを得ることができる。例えば、結合スロットを備える導電層によって分離される第１及び第２のギャップ導波路層が前述の方法で設けられてもよく、結合スロットのそれぞれは、テクスチャ表面上の配電ネットワークの各端部からこの配電ネットワークの連続部まで結合させ、配電ネットワークは、第２のギャップ導波路の上側に配置される導電層に形成されてアレイアンテナ全体の放射サブアレイを共に形成するスロットの小アレイに電力を等しく分割する。サブアレイの各スロット間の間隔は１波長より小さいことが好ましい。或いは、前記導波路層の一方のみがギャップ導波路層であってもよく、それにより、他方の層が他の導波路技術によって配置されてもよい。

配電ネットワークは、送信周波数帯域と受信周波数帯域とを分離し、その後に、送受信増幅器と他の電子機器とを分離するために、デュプレクサフィルタを含むＲＦフロントエンドの残りの部分に好ましくは接続される給電ポイントにある。後者は、送受信のためのコンバータモジュールとも称される。これらの部分は、配電ネットワークを形成するテクスチャと同じ面上で又はその下方でアンテナアレイの近傍に配置されてもよい。移行部が配電ネットワークからデュプレクサフィルタまで設けられることが好ましく、これは、下側導電層の接地面にあって下側導電層の背面に方形導波路界面を形成する穴によって実現されてもよい。そのような方形導波路界面は、測定の目的で使用することもできる。

既に知られているギャップ導波路と同様に、本発明によって提供される導波路は、主に導電層間のエアーギャップ内で伝搬する波を突出要素により画定される経路に沿って案内する。導電層間に形成されて突出要素によって充填されないキャビティを誘電材料によって完全に又は部分的に充填することもできる。テクスチャード加工された表面内の周期的又は準周期的な突出要素は、好ましくは導波路経路の両側に設けられるとともに、波が導波構造に沿う方向以外の方向で２つの金属表面間を伝搬しないように設計される。この禁制伝搬の周波数帯域はストップバンドと呼ばれ、これはギャップ導波路の利用可能な最大動作帯域幅を規定する。

突出要素は様々な方法で形成されてもよく、その幾つかはそれ自体既に知られている。例えば、突出要素は、穿孔、切削、エッチングなどによって形成されてもよい。ダイ成形、コイニング、又は、多層ダイ成形によって突出要素を形成することが更に可能である。

ダイ成形のために、ダイには、突出要素のネガを形成する複数の凹部が設けられる。このとき、成形可能な材料片がダイ上に配置されて、成形可能な材料片に圧力が印加され、それにより、成形可能な材料片がダイの凹部に適合するように圧縮される。ダイは、凹部を備える一方の層に設けられてもよい。しかしながら、もう一つの方法としてダイが２つ以上の層を備えてもよく、これらの層の少なくとも一部に貫通穴が設けられ、この場合、凹部は、層を互いの上に積み重ねることによって形成される。そのような多層ダイを使用するコイニング又はダイ成形は、ここでは、多層ダイ成形と称される。３つ、４つ、５つ、又は、それ以上の層が使用される場合、各層は、場合により下端層は別として、層が互いの上に置かれるときに凹部として現れる貫通穴を有し、また、異なる層の貫通穴の少なくとも一部は互いに連通している。ダイの凹部を穿孔、切削、エッチングなどによって形成することができる。ダイ層の成形は比較的簡単であり、また、同じダイ層が何度も再使用されてもよい。更に、ダイ層を容易に交換することができ、それにより、他のＲＦ部分の製造のためにダイの残りの部分及び生産設備を再利用することができる。これにより、生産を設計変更などに柔軟に対応させることができる。生産プロセスも非常に制御可能であり、製造されるＲＦ部分は優れた公差を有する。更に、生産設備は、比較的安価であると同時に、高い生産力をもたらす。したがって、製造方法及び装置は、少量プロトタイプ製造、小シリーズのカスタマイズ部品の製造、及び、大型シリーズの大量生産のいずれにも適している。

ダイは、前記凹部を形成する案通穴を備える少なくとも１つのダイ層を更に備えてもよい。好ましい実施形態において、ダイは、貫通穴を備える少なくとも２つのサンドイッチダイ層を備える。これにより、サンドイッチ層は、突出要素の様々な高さ及び／又は形状を与えるように配置されてもよい。例えば、そのようなサンドイッチダイ層は、異なる高さの突出要素の領域などの様々な高さを有する突出要素の費用効率が良い実現、又は、段階的に減少する幅等を有する円錐状などの様々な幅寸法を有する突出要素の実現のために使用されてもよい。また、サンドイッチダイ層は、リッジ、階段状移行部などを形成するために使用されてもよい。好ましくは、少なくとも１つのダイ層がカラー内に配置される。

本発明のこれら及び他の特徴並びに利点は、以下に記載される実施形態に関連して、以下で更に明らかにされる。特に、これまでは送信アンテナを示唆する用語に関して本発明が説明されているが、当然、同じアンテナが電磁波の受信のため又は送受信の両方のために使用されてもよい。受動構成要素のみを含むアンテナシステムの部分の性能は、相互依存の結果として、送信及び受信の両方に関して同じである。したがって、上記のアンテナを説明するために使用される用語は、広義に解釈されるべきであり、それにより、電磁放射線をいずれかの方向又は両方の方向に伝えることができる。例えば、配電ネットワークという用語は、送信アンテナでの使用に関してのみ解釈されるべきでなく、受信アンテナで用いる組み合せネットワークとしても機能してもよい。

例示的な目的のため、以下、添付図面に示される本発明の実施形態に関連して、本発明を更に詳しく説明する。

本発明の１つの実施形態に係るギャップ導波路を示す斜視側面図である。 本発明の他の実施形態に係るギャップ導波路の円形キャビティを示す斜視側面図である。 本発明の他の実施形態に係るアレイアンテナの概略図であり、前記アンテナのサブアレイ／サブアセンブリの分解図である。 本発明の他の実施形態に係るアレイアンテナの概略図であり、４つのそのようなサブアレイ／サブアセンブリを備えるアンテナの斜視図である。 本発明の他の実施形態に係るアレイアンテナの概略図であり、図３ｂのアンテナを実現する別の方法の斜視図である。 例えば図３のアンテナで使用できる本発明にしたがって実現される典型的な配電ネットワークの平面図である。 逆マイクロストリップギャップ導波路を使用する本発明の他の別の実施形態に係るアンテナの３つの異なる層の斜視分解図である。 本発明の更なる実施形態に係るリッジギャップ導波路の入力ポートの拡大図である。 本発明の更なる実施形態に係る部分的に分解されたギャップ導波路フィルタの斜視図である。 本発明の更なる実施形態に係る部分的に分解されたギャップ導波路フィルタの斜視図である。 本発明の更なる実施形態に係るギャップ導波路パッケージ化ＭＭＩＣ増幅器チェーンの例示であり、側方面から見た概略斜視図である。 本発明の更なる実施形態に係るギャップ導波路パッケージ化ＭＭＩＣ増幅器チェーンの例示であり、側面図である。 本発明の一実施形態に係る、突出要素が２つのセットからの突出要素の組み合せによって形成される実施形態の概略図である。 本発明の一実施形態に係る、突出要素が２つのセットからの突出要素の組み合せによって形成される実施形態の概略図である。 本発明の他の一実施形態に係る、突出要素が２つのセットからの突出要素の組み合せによって形成される実施形態の概略図である。 本発明の他の一実施形態に係る、突出要素が２つのセットからの突出要素の組み合せによって形成される実施形態の概略図である。 本発明の他の一実施形態に係る、突出要素が２つのセットからの突出要素の組み合せによって形成される実施形態の概略図である。 本発明の１つの実施形態に係る製造装置の概略分解図である。 図１０のダイ形成層の平面図である。 図１０の組み立てられたダイの斜視図である。 組み立て配置状態の図１５の製造装置の斜視図である。 本発明の他の実施形態に係る製造装置の概略分解図である。 図１９の実施形態における２つのダイ形成層を示す平面図である。 図１９の実施形態における２つのダイ形成層を示す平面図である。 図１９の製造装置によって製造可能なＲＦ部分を示す斜視図である。

以下の詳細な説明では、本発明の好ましい実施形態が記載される。しかしながら、他に特に何も示唆されなければ、異なる実施形態の特徴が実施形態間で交換可能であり、異なる実施形態の特徴が異なる方法で組み合わされてもよいことが理解されるべきである。以下の説明では、本発明のより完全な理解を与えるために多くの具体的な詳細が記載されるが、当業者に明らかなように、本発明はこれらの特定の詳細を伴わずに実施されてもよい。他の例では、本発明を分かりにくくしないように、良く知られた構成又は機能が詳細に記載されない。

以下では、本発明に係る幾つかの典型的なマイクロ波デバイスについて最初に大まかに説明する。ここでは、ストップバンドを形成する突出要素が、最後の節で論じられる新規な方法で形成される。

第１の実施形態では、図１に例示されるように、方形導波路の一例が示される。導波路は、第１の導電層１と、第２の導電層２（ここでは、視認性を高めるために半透明にされる）とを備える。導電層は、互いから一定の距離ｈを隔てて配置され、それにより、それらの間にギャップを形成する。

この導波路は、両側面、上側（上端）接地面、及び、下側（下端）接地面に金属層（グランド）を有するＰＣＢに金属化ビアホールを伴う従来のＳＩＷに似ている。

しかしながら、ここでは、導電層の間に誘電体基板がなく、また、金属化ビアホールが導電層の一方又は両方から延びる複数の突出要素３と置き換えられる。突出要素３は金属などの導電材料から形成される。また、突出要素３を金属化プラスチック又はセラミックから形成することもできる。

更に、第１及び第２の導電層は、導電層のうちの１つの外周にわたって延びるリムによって互いに取り付けられてもよい。視認性を高めるために、リムは図示されない。

ＳＩＷ導波路と同様に、導波路はここでは導電要素間に形成され、導電要素はここでは第１及び第２のポート４間で延びる。

この例では、非常に簡単な直線導波路が示される。しかしながら、曲線、分岐等を含む、より複雑な経路が同じ方法で実現されてもよい。

導波路経路は、当該技術分野においてそれ自体知られるように、導電リッジ、導電グローブ、又は、マイクロストリップとして形成されてもよい。

突出要素は、（図１に示されるような）円形の断面形状或いは長方形又は正方形の断面形状を有してもよい。他の断面形状も実現可能である。

図２は、ギャップ導波路の円形キャビティを示す。これは、図１の前述した直線導波路と同様な方法で実現されるとともに、ギャップを隔てて配置される第１及び第２の導電層１，２を備え、突出要素が導電層間で延びてこれらの層に接続される。突出要素３は、ここでは、円形キャビティを取り囲む円形経路に沿って配置される。更に、この典型的な実施形態では、供給装置６及びＸ形状放射スロット開口５が設けられる。

この円形導波路キャビティは、円形ＳＩＷキャビティと同様に機能する。

ここで、図３を参照して、平面アレイアンテナの一実施形態について説明する。このアンテナは、［１３］で論じられるアンテナと構造的にも機能的にも似ており、それにより、前記文献は参照によりその全体が本願に組み入れられる。

図３ａは、サブアセンブリの多層構造を分解図で示す。サブアセンブリは、第１の接地面／導電層３２を有する下側ギャップ導波路層３１と、突出要素３３及びリッジ構造体３４によって形成されるテクスチャとを備え、突出要素３３及びリッジ構造体３４は、共同して、第１の接地面３２と第２の接地面／導電層３５との間にギャップ導波路を形成する。第２の接地面３５はここでは第２の上側導波路層３６上に配置され、第２の上側導波路層３６は第３の上側接地面／導電層３７も備える。また、第２の導波路層はギャップ導波路層として形成されてもよい。したがって、第１及び第２の両方の接地面間及び第２及び第３の接地面間にそれぞれギャップが形成され、それにより、導波路の２つの層が形成される。上側層の下端の第２の接地面３５が結合スロット３８を有し、上側接地面が４つの放射スロット３９を有し、また、２つの接地面間にはギャップ導波路キャビティが存在する。図３ａは、大きなアレイの単位セル（要素）を形成する単一のサブアレイのみを示す。図３ｂは、長方形の形態で並べて配置される４つのそのようなサブアレイのアレイを示す。より多くの指向性アンテナを形成するために、そのようなサブアレイのより一層大きなアレイが存在してもよい。

サブアレイ間には一方向に距離間隔が設けられ、それにより、上側金属プレートに長尺なスロットが形成される。突出要素／ピンがスロットの両側に沿って配置される。これは、Ｅ面内のサブアレイ間に波形を形成する。

図３ｃには別の実施形態が示され、この実施形態では、幾つかのサブアレイを含む上側導電層が連続金属プレートとして形成される。この金属プレートは、それに溝を形成できるようにするのに十分な厚さを有することが好ましい。これにより、図３ｂのスロットと同様の効果を有する長尺な波形を単位セル間で延びる長尺な溝として代わりに実現できる。

第１及び第２の導電層と第２及び第３の導電層との間の導波路層のいずれか又は両方はそれぞれ、２つの金属接地面間に基板を何ら伴わず、突出要素が２つの導電層間で延びる状態で、前述したようなギャップ導波路として形成されてもよい。このとき、［１３］で論じられるような従来のビアホールは、代わりに、アンテナアレイ全体の各単位セル内で２つの金属プレート間にモノリシックに形成される金属ピンなどとなる。

図４には、図３のアンテナの下側ギャップ導波路層におけるテクスチャの一例の平面図が示される。これは、２つの下側導電層間のギャップ内の波のための、［１３］に係るリッジギャップ導波路技術における配電ネットワーク４１を示す。リッジ構造体は、１つの入力ポート４２から４つの出力ポート４３への分岐したいわゆるコーポレート配電ネットワークを形成する。配電ネットワークは、より大きなアレイに給電するためにより一層多くの出力ポートを伴って、これよりはるかに大きくてもよい。［１３］のアンテナとは対照的に、停止テクスチャをもたらすように配置されるビアホールは、ここでは、前述した態様でモノリシックに形成される突出要素４４として形成される。これにより、基板が全く存在せず又は部分的に存在せず、また、ビアホールが突出要素／ピンに取って代えられる。これにより、リッジは、例えば［４］におけるリッジギャップ導波路に示されるような固体リッジとなる。或いは、リッジは、ピンによって支持される薄い金属ストリップ、マイクロストリップとして描かれてもよい。

ここで、図５を参照して、アンテナの他の実施形態について説明する。このアンテナは、分解図で別々に示される３つの層を備える。上側層５１（左側）は、内部に形成される放射ホーン要素５２のアレイを備える。中間層５３は、上側層に向かうギャップが設けられるように上側層５１から距離を隔てて配置される。この中間層５３は、接地面を有さない基板上に配置されるマイクロストリップ配電ネットワーク５４を備える。波は、上側層と中間層との間のエアーギャップ内及びマイクロストリップ経路の上方で伝搬する。下側層５５（右）は、中間層５３の下方に中間層５３と接触して配置される。この下側層は、導電層５７上に、好ましくはモノリシックに製造される金属ピンなどの突出要素５６のアレイを備える。導電層は、別個の金属層として又はＰＣＢの上側接地面の金属表面として形成されてもよい。突出要素は、全ての突出要素のベース間の金属接触が確保されるように導電層に一体的に接続される。したがって、このアンテナは、［１２］に開示されるアンテナに機能的にも構造的にも類似しており、それにより、前記文献は、参照によりその全体が本願に組み入れられる。しかしながら、この既知のアンテナが逆マイクロストリップギャップ導波路ネットワークを形成するために切削により実現されたのに対し、この実施例は、多くの利点を伴う以下で説明される方法で形成される突出要素を備える。

図６は、接地面内のスロット６３を通じた方形導波路への移行を示す下側層上のマイクロストリップリッジギャップ導波路の入力ポートの拡大図を与える。この実施形態では、誘電体基板が存在せず、また、従来使用されていたビアホールは、突出要素６１に取って代えられ、好ましくは、全ての突出要素６１間に電気的な接触が存在するように導電層に対してモノリシックに接続される。したがって、マイクロストリップギャップ導波路がもたらされる。明確にするために上側金属表面が除去される。また、ピンによって支持されるマイクロストリップ、すなわち、マイクロストリップ−リッジが図４に関連して前述したのと同じ方法で固体リッジに置き換えられてもよい。

図７は、［１４］に開示されたものと構造的にも機能的にも類似するギャップ導波路フィルタの典型的な実施形態を示し、それにより、前記文献は、参照によりその全体が本願に組み入れられる。しかしながら、この文献に開示された導波路フィルタとは異なり、導電層上に配置される突出要素７１（ここでは、簡単のため、全ての突出要素が下側導電層上に配置される）は、以下に説明するように配置される。［１２］に開示されたのと同じ方法で、上側導電層７３が突出要素の上方に配置される。したがって、これは溝ギャップ導波路フィルタとなる。

図８は、ギャップ導波路パッケージマイクロストリップフィルタと称される場合がある導波路フィルタの他の例を与える。このフィルタは、［１５］に開示されたフィルタに機能的にも構造的にも類似しており、それにより、前記文献は、参照によりその全体が本願に組み入れられる。しかしながら、［１５］に開示されたフィルタとは異なり、ここでのフィルタは突出要素を有する表面によってパッケージングされ、この場合、導電層８２上に設けられる突出要素８１は前述のように実現される。異なる数及び配置の突出要素８１を備える２つの別の蓋が示される。ここでも、簡単のため、突出要素は、表面の一方にのみ配置されるように示される。

図９を参照して、集積回路用のパッケージをもたらす実施形態について説明する。この例では、集積回路がＭＭＩＣ増幅器モジュール９１であり、このＭＭＩＣ増幅器モジュール９１は、ここでは下側接地面９３を備える上側主基板を有するＰＣＢとして実現される下側プレート９２上にチェーン形態で配置される。例えばアルミニウム又は任意の他の適した金属で作られる導電層９５によって形成される蓋が設けられる。蓋は、周囲のフレームなどによって下側プレート９２に接続されてもよい。

蓋及びＰＣＢには突出要素９６，９７（図９では、簡単にするため、蓋上にのみ示される）が更に設けられる。これは、［１６］に開示されたパッケージと機能的にも構造的にも類似しており、それにより、前記文献は、参照によりその全体が本願に組み入れられる。突出要素は、集積回路９１上にわたって位置する要素の高さが低く且つ集積回路の側方外側の他の領域の要素の高さが高くなるように、異なる高さを有してもよい。それにより、突出要素によって与えられる表面に穴が形成され、これらの穴内に集積回路が挿入される。したがって、このパッケージングは、本発明に係るパッケージング技術として前述したギャップ導波路を使用する一例である。

前述したような突出要素の全て、又は、少なくともマイクロ波デバイスの特定の部分又は領域の全ての突出要素は、導電層の両方に更に配置されて分配され、また、これの幾つかの好ましい実現についてここで更に詳しく説明する。

それにより、各導電層は、それに取り付けられて接続固定される好ましくはモノリシックに集積される突出要素のセットを備える。これらの２つのセットは互いに対して相補的であり、それにより、２つのセットは、共に合わさってストップバンドを成す所望の周期的又は準周期的パターンを形成し、その結果、組み合わせて、意図される導波路経路に沿う方向以外の方向において動作の周波数帯域で波動伝搬を止めるためのテクスチャを形成する。

図１０及び図１１に示される第１の実施形態では、相補的な突出要素のセットがそれぞれ前記パターンで形成される。すなわち、各導電層は、意図される周期的又は準周期的なパターンで配列される突出要素のセットを備える。しかしながら、各セットの突出要素はそれぞれ高さが低すぎてストップバンドを形成できない。代わりに、２つのセットの突出要素は互いに上下に重なるように一直線に合わされて配置され、それにより、２つのセットの突出要素は、共同して、テクスチャを形成するために必要な突出要素の全長を成す。

図１０の実施形態において、第１の導電層１０１には第１のセットの突出要素１０３が設けられ、第２の導電層１０２には第２のセットの突出要素１０４が設けられる。突出要素１０３，１０４間の界面１０５には狭いギャップが設けられてもよい。しかしながら、もう一つの方法として、突出要素は、互いに機械的に接触して、場合によっては互いに電気的に接触して配置されてもよい。通常は、突出要素を互いに固定する必要は全くない。しかしながら、これが望ましければ、突出要素の一部又は全部の当接端部が例えば半田付け、接着等によって互いに接続されてもよい。

２つのセットの突出要素の全てが同じ高さであることが通常は好ましく、それにより、各突出要素は、所望のストップバンドを形成するのに必要な突出要素の全長の半分を有する。しかしながら、時として又は特定の領域では、２つのセットで異なる高さを使用することが有利な場合がある。例えば、一方のセットが第１の高さの突出要素を有してもよく、また、他方のセットが異なる第２の高さの突出要素を有してもよい。しかしながら、突出要素の高さが各セットの中で異なってもよい。そのような実施形態が図１１に概略的に示されている。

別の実施形態において、各セットの相補的な突出要素の全ては、所望のストップバンドを形成するのに必要な長さを有するが、各セットは、突出要素の相補的なセットが共同して意図されるパターンを形成するように、意図されるパターンを形成する要素のサブセットをのみを備える。

そのような実施形態が図１２に示される。ここで、突出要素の第１のセット
１０３は上側導電層１０１上に配置され、また、突出要素１０４の第２のセットは下側導電面上に配置される。突出要素１０３，１０４とそれらが取り付けられない上層／下層の導電層との間の界面１０５には、狭いギャップが設けられてもよい。しかしながら、もう一つの方法として、突出要素は、他の導電層と機械的に接触して、場合によっては電気的に接触して配置されてもよい。通常は、突出要素を両方の導電層に固定する必要は全くない。しかしながら、これが望ましければ、突出要素の一部又は全部の端部が例えば半田付け、接着等によって他の導電層に接続されてもよい。

２つのセットの突出要素は、好ましくは、相補的な配列でオフセットされ、それにより、セットの突出要素又は突出要素の列が互いの間に挟まれる。しかしながら、２つの相補的なサブセット内の突出要素を分割する他の方法も実現可能である。

図１３には、一実施形態が概略的に示される。ここでは、下側導電面１０２の突出要素１０４が列を成して配置され、また、各列の突出要素は、隣り合う列に対してオフセットされる又は千鳥状に配置される。他の導電層の（破線で示される）突出要素１０３の相補的なサブセットは、突出要素１０４間のギャップを満たす。

図１４には、サブセット間の突出要素を分離する別の方法が与えられる。ここでは、各サブセットが突出要素の全ての列を含むが、他の全ての列は、列が互いの間に挟まれるように第１のサブセットではなく第２のサブセット内に配置される。したがって、列間の距離は、列内の隣り合う突出要素間の距離の２倍である。したがって、ここでは、各セット内の各突出要素間の距離は、一方向で、すなわち、列を横断する方向で大きく増大されるが、一方向では、すなわち、列に沿う方向では同じままである。突出要素間の距離間隔の増大は、製造コストを劇的に低下させる。

実験シミュレーションでは、Ｋｕバンド及びＶバンドが検討されて、得られたストップバンドが解析された。シミュレーションは以下に基づいて行われた。

ａ）全てのピン（突出要素）が同じ導電層上に配置されて、ピンの端部とその上に横たわる第２の導電層との間に小さいギャップが設けられる、従来のギャップ導波路。これらの導波路は、以下では、「従来のピン」と称される。

ｂ）前述の図１０の実施形態に係るギャップ導波路。

これらの導波路は、以下では、「中間ギャップピン」と称される。

ｃ）前述した図１２及び図１３の実施形態に係るギャップ導波路。これらの導波路は、以下では、「千鳥状ピン」と称される。

ＫｕバンドとＶバンドにおけるストップバンドをそれぞれ評価すると、ピンの全体の幅及び高さは実施形態において全て同じであり、ピンの周期も同じであった。より具体的には、Ｋｕバンドを評価する場合、幅は３ｍｍであり、高さは５ｍｍであり、周期は６．５ｍｍであった。シミュレーションは、１ｍｍの比較的大きなギャップ（「従来のギャップ」）、０．１３ｍｍの比較的狭いギャップ（「縮小ギャップ」）、及び、誘電体が充填された０．１３ｍｍの狭いギャップ（「誘電体充填縮小ギャップ」）でそれぞれ行われた。Ｖバンドを評価すると、幅は０．７９ｍｍ、高さは１．３１ｍｍ、周期は１．７１ｍｍであった。シミュレーションは、０．２６ｍｍの比較的大きなギャップ（「従来のギャップ」）、０．１３ｍｍの比較的狭いギャップ（「縮小ギャップ」）、及び、誘電体が充填された０．１３ｍｍの狭いギャップ（「誘電体充填縮小ギャップ」）でそれぞれ行われた。

これらの実験シミュレーションの結果は、以下の表１及び表２に示す通りである。
表１：Ｋｕバンドにおける比較

表２：Ｖバンドにおける比較

これから、千鳥状ピンの実施形態の場合のように異なる側にギャップを設けると、又は、中間ギャップピンの実施形態の場合のように中間にギャップを設けると、非常に良好に機能し、大きい効率的なストップバンドがもたらされると推測できる。特に狭いギャップが使用されるときにこれが従来のギャップ導波路とほぼ同じように良好に機能することも推測できる。

本発明に係るマイクロ波デバイスの他の実現などの前述の典型的な実施形態は、様々な方法で製造されて生み出され得る。例えば、穿孔、切削等の従来の製造技術を使用することが可能である。

また、スパーク加工（ｓｐａｒｋ ｍａｃｈｉｎｉｎｇ）、スパーク侵食（ｓｐａｒｋ ｅｒｏｄｉｎｇ）又はダイシンキング（ｄｉｅ ｓｉｎｋｉｎｇ）と称される場合もある放電加工（ＥＤＭ）を使用することも可能である。これにより、放電（スパーク）を用いて所望の形状が得られ、また、誘電液体によって分離される２つの電極間の一連の急速に繰り返される電流放電によって材料が被加工物から除去される。

しかしながら、ダイ形成（コイニングダイ形成又は多層ダイ成形と称される場合もある）と呼ばれる特殊な技術を使用することも可能である。次に、図１５〜図２２を参照して、モノリシックに形成されるマイクロ波デバイス及びＲＦ部分のそのような製造のための装置及び製造方法について更に詳しく説明する。

図１５を参照すると、ＲＦ部分を製造するための第１の実施形態の装置は、ＲＦ部分の突出要素のネガを形成する複数の凹部が設けられるダイ層１１４を含むダイを備える。そのようなダイ層１１４の一例が図１６に示される。このダイ層１１４は、突出要素の対応するグリッドアレイを形成するために、均等に分散される貫通穴のグリッドアレイを備える。凹部はここでは長方形形状であるが、円形、楕円形、六角形などの他の形状が使用されてもよい。更に、凹部は、ダイ層の高さにわたって均一な断面を有する必要はない。凹部は、円筒状であってもよいが、円錐形であってもよく、又は、直径が変化する他の形状をとってもよい。

ダイは、前記少なくとも１つのダイ層の周囲に配置されるカラー１１３を更に備える。カラー及びダイ層は、好ましくは、ダイ層がカラーの内部と密に嵌合するように寸法付けされる。図１７には、カラー内に配置されるダイ層が示される。

ダイはベースプレート１１５を更に備え、ベースプレート１１５上にダイ層及びカラーが配置される。ダイが貫通穴を備える場合、ベースプレートは、貫通穴によって与えられるキャビティの底部を形成する。

成形可能な材料片１１２がダイ層１１４に対して押圧されるようにカラー内に更に配置される。成形可能な材料片に圧力が直接に印加されてもよいが、好ましくは、圧力を均一に分配するために、成形可能な材料片上にスタンプ１１１が配置される。また、スタンプは、好ましくは、カラー内に挿入可能でカラーの内部と密に嵌合するように配置される。図１８では、カラー１１３内の成形可能な材料片上に配置されるスタンプ１１１が組み立て配置で示される。

前述の構成は、スタンプ及びダイのベースプレートに圧力を印加するために機械プレス又は液圧プレスなどの従来の加圧装置内に配置され、それにより、成形可能な材料片が少なくとも１つのダイ層の凹部と適合するように圧縮されてもよい。

前述の多層ダイプレス又はコイニング構成は、同じ高さを有する成形可能な材料片に突出要素／ピン、リッジ、及び、他の突出構造体をもたらすことができる。貫通穴は例えば穿孔によって得ることができる。非貫通型の凹部がダイ層で使用される場合には、この構成を使用して、様々な高さを有するそのような突出構造体をもたらすことができる。

しかしながら、様々な高さを有する突出構造体をもたらすために、それぞれが貫通穴を有する幾つかのダイ層を使用することもできる。ここで、図１９〜図２２を参照して、そのような実施形態について説明する。

図１９の分解図を参照すると、この装置は、前述の実施形態の場合と同じ層／構成要素を備える。しかしながら、ここでは、２つの別個のダイ層１１４ａ，１１４ｂが設けられる。そのようなダイ層の例が図２０及び図２１に示される。成形可能な材料片１１２に最も近接して配置されるダイ層１１４ａ（図２０に示される）には、複数の貫通穴が設けられる。成形可能な材料片１１２から遠い他方のダイ層１１４ｂ（図２１に示される）は、より少ない凹部を備える。第２のダイ層１１４ｂの凹部は、第１のダイ層１１４ａの対応する凹部と関連付けられることが好ましい。それにより、第１のダイ層の一部の凹部は、第２のダイ層との直面時に終端して短い突出要素を形成し、一方、一部の凹部は、第２のダイ層内でも延在して高い突出要素を形成する。これにより、ダイ層の適切な形成によって、様々な高さの突出要素を形成することが比較的簡単である。

図２０及び図２１に示されるダイ層の実施形態に係る様々な高さの突出要素を有するＲＦ部分の一例が図２２に示される。

前述の説明では、スタンプ１１１、カラー１１３、ダイ層１１４、及び、ベースプレート１１５は、互いの上に取り外し可能に配置される別個の要素として例示される。しかしながら、これらの要素は、互いに取り外し不能に又は取り外し可能に接続されてもよく、或いは、様々な組み合せで一体化されたユニットとして形成されてもよい。例えば、ベースプレート１１５及びカラー１１３は結合ユニットとして設けられてもよく、ダイ層はカラー及び／又はベースプレートなどに接続されてもよい。

ダイ層に合わせて成形可能な材料を形成するために圧力が印加される加圧成形は、室温で行われてもよい。しかしながら、成形を容易にするために、特に比較的硬質の材料が使用される場合には、成形可能な材料に熱が加えられてもよい。例えば、アルミニウムが成形可能な材料として使用される場合には、材料が数百℃まで或いは更には最大で５００℃まで加熱されてもよい。スズが使用される場合には、材料が１００〜１５０℃まで加熱されてもよい。熱を加えることにより、成形をより速くでき、より少ない圧力で済む。

成形後にダイ／ダイ層からの成形可能な材料の除去を容易にするために、凹部をやや円錐状等にすることができる。また、ダイ及び成形可能な材料に熱や冷気を加えることもできる。異なる材料は異なる熱膨張係数を有するため、ダイ及び成形可能な材料は、冷気及び／又は熱が加えられる際に異なって収縮及び膨張する。例えば、スズはスチールよりもはるかに低い熱膨張係数を有し、そのため、ダイがスチール及びスズの成形可能な材料で作られる場合には、冷却によって除去がかなり容易になる。冷却は、例えば、ダイ及び／又は成形可能な材料を液体窒素に晒す浸漬或いは他の方法によって形成されてもよい。

これまではマイクロ波デバイス及びＲＦ部分の幾つかの例について説明してきた。しかしながら、前述したように、２つの導電層上に配置される相補的なサブセットにより形成される突出要素のパターンを使用することによって、他の多くのタイプの例えばそれ自体知られるＲＦ部分及びマイクロ波デバイスを形成することができる。

例えば、この技術を用いてフラットアレイアンテナを形成するためのＲＦ部分を製造することも可能である。例えば、［１２］に開示されるアンテナ及び／又は［１３］で論じられるアンテナに構造的にも機能的にも類似するアンテナをこのようにして費用効率良く製造することができ、前記文献は参照によりその全体が本願に組み入れられる。そのようなアンテナの１つ又は幾つかの導波路層は、２つの金属接地面間に基板を何ら伴うことなく、ベースが基板に取り付けられた導波路要素により形成される２つの導電層間で突出フィンガ／要素が延在する状態で、前述したような導波路として形成されてもよい。このとき、［１３］で論じられる従来のビアホールは、代わりに例えば金属ピンなどのフィンガとなり、アンテナアレイ全体の各単位セル内で、２つの金属プレート間に導波路キャビティを形成する。

また、ＲＦ部品は、［１４］に開示されたものと構造的にも機能的にも類似するギャップ導波路フィルタであってもよく、前記文献は、参照によりその全体が本願に組み入れられる。しかしながら、この文献に開示される導波路フィルタとは異なり、この場合、突出フィンガ／要素は、前述の導波路要素の使用によって下側導電層上に配置される。このようにして製造可能な導波路フィルタの他の例が［１５］に開示されるフィルタであり、前記文献は、参照によりその全体が本願に組み入れられる。

また、ＲＦ部分は、集積回路、特にＭＭＩＣ増幅器モジュールなどのＭＭＩＣとの間の接続を形成するために使用されてもよい。

更に、突出フィンガのグリッドは、例えばパッケージングのための使用を目的として、前述の一般的なタイプの導波路要素によって与えられてもよい。そのようなグリッドは、例えば、基板上に１つ、２つ又はそれ以上の突出フィンガの列を横に並べた導波路要素を設けることによって形成されてもよい。

以上、特定の実施形態に関連して本発明を説明してきた。しかしながら、アンテナシステムにおける導波路及びＲＦパッケージング技術の幾つかの変形が実現可能である。例えば、様々なタイプの導波路及び他のＲＦ部分を形成するために使用できる多数の異なる導波路要素が、標準化された要素として使用するために又は専用目的で或いは特定の使用及び用途のためにカスタマイズされて実現可能である。更に、ピックアンドプレース装置による組み立てが好ましいが、他のタイプの表面実装技術の配置が使用されてもよく、また、導波路要素が他の方法で組み立てられてもよい。更に、ここで開示される突出要素の実現は、従来のギャップ導波路が使用されてきた又従来のギャップ導波路を検討し得る多くの他のアンテナシステム及び装置で使用され得る。そのような及び他の明白な変更は、本発明が添付の特許請求の範囲により規定されるように本発明の範囲内にあると見なされなければならない。前述の実施形態が本発明の例示であって本発明を限定するものではなく、また、当業者は添付の特許請求の範囲から逸脱することなく多くの別の実施形態を設計できることに留意すべきである。特許請求の範囲において、括弧内にある任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という語は、特許請求の範囲に挙げられる要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。要素に先行する単語「１つの（ａ）」又は「１つの（ａｎ）」は、複数のそのような要素の存在を排除しない。更に、単一のユニットが特許請求の範囲に挙げられた幾つかの手段の機能を果たしてもよい。

参考文献
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［４］Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，Ａ．Ｕｚ Ｚａｍａｎ，Ｅ．Ｒａｊｏ−ｌｇｌｅｓｉａｓ，Ｅ．Ａｌｆｏｎｓｏ ａｎｄ Ａ．Ｖａｌｅｒｏ−Ｎｏｇｕｅｉｒａ，“Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｒｉｄｇｅ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｉｎ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ ｆｏｒ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｍｏｄｅ ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ，”ＩＥＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ，Ａｎｔｅｎｎａｓ＆Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．５，ｉｓｓ．３，ｐｐ．２６２−２７０，２０１１年３月。

［５］Ｅ．Ｒａｊｏ−ｌｇｌｅｓｉａｓ，Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃｕｔ−ｏｆｆ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ，ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｕｓｈｒｏｏｍ−ｔｙｐｅ ＥＢＧ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，”ＩＥＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ，Ａｎｔｅｎｎａｓ＆Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．５，ｎｏ．３，ｐｐ．２８２−２８９，２０１１年３月。

［６］Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｔｈｒｅｅ ｍｅｔａｍａｔｅｒｉａｌ−ｂａｓｅｄ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｂｅｔｗｅｅｎ ｐａｒａｌｌｅｌ ｍｅｔａｌ ｐｌａｔｅｓ ｆｏｒ ｍｍ／ｓｕｂｍｍｗａｖｅｓ”，第３回欧州会議、アンテナと伝搬、ベルリン、２００９年３月。

［７］Ｅ．Ｒａｊｏ−ｌｇｌｅｓｉａｓ，Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｔｕｄｉｅｓ ｏｆ ｂａｎｄｗｉｄｔｈ ｏｆ ｐａｒａｌｌｅｌ ｐｌａｔｅ ｃｕｔ−ｏｆｆ ｒｅａｌｉｚｅｄ ｂｙ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ，ｃｏｒｒｕｇａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｕｓｈｒｏｏｍ−ｔｙｐｅ ＥＢＧ ｆｏｒ ｕｓｅ ｉｎ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，” ＩＥＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅｓ，Ａｎｔｅｎｎａｓ ＆ Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ，ｖｏｌ．５，ｎｏ．３，ｐｐ．２８２−２８９，２０１１年３月。

［８］Ａ．Ｖａｌｅｒｏ−Ｎｏｇｕｅｉｒａ，Ｊ．Ｄｏｍｅｎｅｃｈ，Ｍ．Ｂａｑｕｅｒｏ，Ｊ．Ｉ．Ｈｅｒｒａｎｚ，Ｅ．Ａｌｆｏｎｓｏ，ａｎｄ Ａ．Ｖｉｌａ，“Ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ ｕｓｉｎｇ ａ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｓｔｒｉｐ ｏｎ ａ ｂｅｄ ｏｆ ｎａｉｌｓ，”ＩＥＥＥ Ａｎｔｅｎｎａｓ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｐｒｏｐａｇ Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｖｏｌ．１０，ｐｐ．１００６−１００９，２０１１．
［９］Ｅ．Ｐｕｃｃｉ，Ｅ．Ｒａｊｏ−ｌｇｌｅｓｉａｓ，Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｎｅｗ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｇａｐ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｏｎ Ｍｕｓｈｒｏｏｍ−Ｔｙｐｅ ＥＢＧ ｆｏｒ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｏｆ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ”，ＩＥＥＥ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ａｎｄ Ｗｉｒｅｌｅｓｓ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ，Ｖｏｌ．２２，Ｎｏ．３，ｐｐ．１２９−１３１，２０１２年３月。

［１０］Ｅ．Ｐｕｃｃｉ，Ｅ．Ｒａｊｏ−ｌｇｌｅｓｉａｓ，Ｊ．−Ｌ．Ｖａｓｑｕｕｅｚ−Ｒｏｙ，Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｐｌａｎａｒ Ｄｕａｌ−Ｍｏｄｅ Ｈｏｒｎ Ａｒｒａｙ ｗｉｔｈ Ｃｏｒｐｏｒａｔｅ−Ｆｅｅｄ Ｎｅｔｗｏｒｋ ｉｎ Ｉｎｖｅｒｔｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｇａｐ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”，アンテナ及び伝搬に関するＩＥＥＥ議事録、２０１４年３月刊行。

［１１］Ｅ．Ｐｕｃｃｉ，Ａ．Ｕ．Ｚａｍａｎ，Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ，Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｎｅｗ ｌｏｗ ｌｏｓｓ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｌｉｎｅ ｕｓｉｎｇ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｓｌｏｔ ａｎｔｅｎｎａ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”，第６回アンテナ伝搬に関する欧州会議ＥｕＣＡＰ ２０１１、ローマ、２０１１年４月１１−１５日。

［１２］Ｅ．Ｐｕｃｃｉ，Ｅ．Ｒａｊｏ−Ｉｇｌｅｓｉａｓ，Ｊ．−Ｌ．Ｖａｚｑｕｅｚ−Ｒｏｙ ａｎｄ Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ａ ｆｏｕｒ−ｅｌｅｍｅｎｔ ｈｏｒｎ ａｎｔｅｎｎａ ａｒｒａｙ ｆｅｄ ｂｙ ｉｎｖｅｒｔｅｄ ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ”，２０１３年、アンテナと伝搬に関するＩＥＥＥ国際シンポジウム（ＩＥＥＥ ＡＰ−Ｓ ２０１３）、オーランド、米国、２０１３年７月７−１２日。

［１３］Ｓｅｙｅｄ Ａｌｉ Ｒａｚａｖｉ，Ｐｅｒ−Ｓｉｍｏｎ Ｋｉｌｄａｌ，Ｌｉａｎｇｌｉａｎｇ Ｘｉａｎｇ，Ｈａｉｇｕａｎｇ Ｃｈｅｎ，Ｅｓｐｅｒａｎｚａ Ａｌｆｏｎｓｏ，“Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ６０ＧＨｚ Ｐｌａｎａｒ Ａｒｒａｙ Ａｎｔｅｎｎａｓ Ｕｓｉｎｇ ＰＣＢ−ｂａｓｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ−Ｒｉｄｇｅ Ｇａｐ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ａｎｄ ＳＩＷ”，第８回アンテナ及び伝搬に関する欧州会議ＥｕＣＡＰ ２０１４、ハーグ、オランダ、２０１４年４月６−１１日。

［１４］Ａ．Ｕ．Ｚａｍａｎ，Ａ．Ｋｉｓｈｋ，ａｎｄ Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｎａｒｒｏｗ−ｂａｎｄ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｆｉｌｔｅｒ ｕｓｉｎｇ ｈｉｇｈ Ｑ ｇｒｏｏｖｅ ｇａｐ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ｒｅｓｏｎａｔｏｒｓ ｗｉｔｈｏｕｔ ｓｉｄｅｗａｌｌｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．１１，ｐｐ．１８８２−１８８９，２０１２年１１月。

［１５］Ａ．Ａｌｇａｂａ Ｂｒａｚａｌｅｚ，Ａ．Ｕｚ Ｚａｍａｎ，Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｍｉｃｒｏｓｔｒｉｐ Ｆｉｌｔｅｒｓ Ｕｓｉｎｇ ＰＭＣ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｂｙ Ｌｉｄ ｏｆ Ｎａｉｌｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２，Ｎｏ．７，２０１２年７月。

［１６］Ａ．Ｕ．Ｚａｍａｎ，Ｔ．Ｖｕｋｕｓｉｃ，Ｍ．Ａｌｅｘａｎｄｅｒｓｏｎ，Ｐ．−Ｓ．Ｋｉｌｄａｌ，“Ｇａｐ Ｗａｖｅｇｕｉｄｅ ＰＭＣ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ｆｏｒ Ｉｍｐｒｏｖｅｄ Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｃｉｒｃｕｉｔ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ ｉｎ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｍｏｄｕｌｅｓ”，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ，Ｐａｃｋａｇｉｎｇ ａｎｄ Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．４，Ｉｓｓｕｅ １，ｐ．１６−２５，２０１４．

Claims (10)

1. アンテナシステムの導波路、伝送線、導波路回路、伝送線回路、又は、無線周波数（ＲＦ）部品などのマイクロ波デバイスであって、前記マイクロ波デバイスは、ギャップを隔てて配置される２つの導電層と、周期的又は準周期的なパターンで配置されて前記導電層の少なくとも一方に接続固定され、それにより、意図される導波路経路に沿う方向以外の方向において動作の周波数帯域で波動伝搬を止めるためのテクスチャを形成する突出要素とを備え、
   前記導電層のそれぞれは、それに接続固定される相補的な突出要素のセットを備え、前記セットが共同して前記テクスチャを形成し、前記相補的な突出要素のセットはそれぞれ、前記パターンで形成されて、互いに上下に重なるように一直線に合わされて配置され、各セットの前記相補的な突出要素は、前記パターンの各突出要素の全長の一部を成するものであり、
   前記導電層の少なくとも一方は、単一モード波のための導波路経路を更に備え、前記導波路経路は、導電リッジであり、
   前記突出要素は、各導波路経路に沿って両側に少なくとも１つの平行な列を成して配置されるものであり、
   各セットの前記相補的な突出要素は、互いに接触して又はそれらの間に小さなギャップを置いて、配置されている、マイクロ波デバイス。
2. 前記相補的な突出要素のセットは、前記パターンで形成されるとともに、互いに一直線に合わされて配置され、両方のセットの前記突出要素の全てが同じ長さであり、前記長さは、前記テクスチャの全長突出要素の長さの半分である請求項１に記載のマイクロ波デバイス。
3. 前記導電層のそれぞれの全ての突出要素は、それらのベースで、少なくともそれらが接続固定される前記導電層を介して互いに電気的に接続される請求項１から２のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。
4. 前記突出要素のそれぞれは、０．０５〜１．０ｍｍの範囲内、好ましくは０．１〜０．５ｍｍの範囲内の最大幅寸法を有する請求項１から３のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。
5. 前記２つの導電層は、波が案内される領域の外側で幾らかの距離を隔てて機械的構造体により剛性のために互いに接続され、前記機械的構造体は、前記導電層の一方を画定する導電材料のうちの少なくとも１つに一体的に形成され、好ましくはモノリシックに形成され得る請求項１から４のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。
6. 前記突出要素のセットが前記導電層上にモノリシックに形成される請求項１から５のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。
7. 前記突出要素がポスト又はピンの形態を成し、前記ポスト／ピンが好ましくは円形又は長方形の断面を有する請求項１から６のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。
8. 前記突出要素の全長は、前記突出要素の幅及び厚さより大きく、好ましくは前記幅及び前記厚さの２倍よりも大きい請求項１から７のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。
9. 前記突出要素は、動作周波数における空気中の波長の半分未満の最大断面寸法を有し、及び／又は、波動伝搬を止めるための前記テクスチャの突出要素は、動作周波数における空気中の波長の半分よりも小さい間隔だけ離間される請求項１から８のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。
10. 前記導電層の少なくとも一方には、好ましくは長方形スロットの形態を成す少なくとも１つの開口が設けられ、前記開口は、前記マイクロ波デバイスへ放射線を伝える及び／又は前記マイクロ波デバイスから放射線を受けることができるようにする請求項１から９のいずれか一項に記載のマイクロ波デバイス。

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