JP7113986B2 - 変換器、及びアンテナ装置 - Google Patents

Description

本開示は、導波管を伝搬する信号から平面回路を伝搬する信号への変換、又は平面回路を伝搬する信号から導波管を伝搬する信号への変換を行う変換器に関する。

従来、導波管を伝搬する信号から平面回路を伝搬する信号への変換、又は平面回路を伝搬する信号から導波管を伝搬する信号への変換を行う変換器が知られている。例えば、当該変換器は、導波管とマイクロストリップ線路とを接続し、導波管を伝搬する信号からマイクロストリップ線路を伝搬する信号への変換、又はマイクロストリップ線路を伝搬する信号から導波管を伝搬する信号への変換を行う。このような変換器は、マイクロ波帯又はミリ波帯の高周波信号を伝送するアンテナ装置に広く用いられている。

例えば、非特許文献１には、導波管及び誘電体基板を備えた変換器が記載されている。当該変換器は、一方の端部に、開口部を囲う開口縁部を有する導波管と、当該導波管の開口縁部と接続している裏面、及び当該裏面とは反対側の表面を有する接地板と、当該接地板の表面と接する背面、及び当該背面とは反対側の正面を有する誘電体基板と、誘電体基板の正面上に設置されたマイクロストリップ線路と、を備えている。接地板は、開口部が設けられており、当該開口部には、誘電体基板を介してマイクロストリップ線路と電気的に結合するマッチングパッチが設けられている。また、誘電体基板の正面上には、マイクロストリップ線路を囲うように設置された導体パターンが設けられている。

また、非特許文献１に記載の変換器では、当該導体パターンの縁部から、当該導体パターンにおける誘電体基板を介して導波管に対応する部分までの幅（非特許文献１のＦｉｇ．３のＣ）が、略、導波管における管内波長の４分の１波長の長さとなっている。これにより、当該導体パターンにおける、誘電体基板を介して導波管に対応する部分は、平行板導波管の短絡回路として働き、マイクロストリップ線路又はマッチングパッチからの電波漏洩を防止するチョークとして機能する。

K. Murase， K. Sakakibara， N. Kikuma， and H. Hirayama， "Design of via-less planer microstrip-to-waveguide transition with choke structure，" Proc. 2012 International Symposium on Antennas and Propagation， 2B1-5， pp.267-270， Oct. 2012.

上記の非特許文献１に記載された変換器では、導体パターンの縁部から導体パターンにおける誘電体基板を介して導波管に対応する部分までの幅が導波管における管内波長の４分の１波長の長さに規定されることによって、電波漏洩を防止することができる一方で、当該管内波長とは異なる波長の信号に対しては反射が生じてしまう。そのため、変換に適している、反射が相対的に小さい信号の帯域幅が制限され、狭くなってしまうという問題がある。

そのように帯域幅が狭くなった変換器では、マイクロストリップ線路等の導体パターンの形状にわずかな誤差が生じることによって、その共振周波数が意図した共振周波数から少しずれた場合でも、著しく変換効率が低下してしまう。
本開示は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電波漏洩を防止し、且つ広帯域な変換器を実現することを目的とする。

本開示に係る変換器は、一方の端部に、開口部を囲う開口縁部を有する導波管と、導波管の開口縁部と接続している裏面、及び当該裏面とは反対側の表面を有する接地導体と、接地導体の表面と接する背面、及び当該背面とは反対側の正面を有する誘電体基板と、誘電体基板の正面上に設置された導体パターンと、を備え、接地導体は、裏面における、導波管の開口縁部と接続している部分に囲われた部分から表面に貫通するスロットを有し、導体パターンは、スロットを介して導波管と電気的に結合し導体が除去された部分である除去部分を囲う環状線路部分と、当該環状線路部分と接続する入出力端子部分とを有し、誘電体基板の正面上における、除去部分の少なくとも一部の位置は、誘電体基板を介して、接地導体のスロットの少なくとも一部の位置に対応する位置である。

本開示によれば、電波漏洩を防止し、且つ広帯域な変換器を実現する。

実施の形態１に係る変換器の構成を示す上面図である。 実施の形態１に係る変換器を、図１の線Ａ－Ａ´で切った断面を示す断面矢視図である。 実施の形態１に係る導波管の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る導波管の変形例の構成を示す斜視図である。 実施の形態１に係る導体パターンの構成を示す上面図である。 実施の形態１に係る導体パターンの変形例の構成を示す上面図である。 実施の形態１に係る接地導体の構成を示す上面図である。 実施の形態１に係る接地導体の第１の変形例の構成を示す上面図である。 実施の形態１に係る接地導体の第２の変形例の構成を示す上面図である。 実施の形態１に係る変換器の反射特性及び通過特性の電磁界解析結果を示すグラフである。 実施の形態２に係る変換器の構成を示す上面図である。 実施の形態２に係る導体パターンの構成を示す上面図である。 実施の形態２に係る導体パターンの第１の変形例の構成を示す上面図である。 実施の形態２に係る導体パターンの第２の変形例である導体パターンの構成を示す上面図である。 入出力端子を２つ有する導体パターンを備えている変換器の構成を示す上面図である。

以下、本開示をより詳細に説明するため、本開示を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係る変換器１の構成を示す上面図である。図２は、変換器１を、図１の線Ａ－Ａ´で切った断面を示す断面矢視図である。図に示すｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、互いに直交する３軸であり、ｘ軸に平行な方向をｘ軸方向、ｙ軸に平行な方向をｙ軸方向、ｚ軸に平行な方向をｚ軸方向とする。ｘ軸方向のうち、矢印方向をプラスｘ方向と呼び、プラスｘ方向とは逆の方向をマイナスｘ方向と呼ぶ。ｙ軸方向のうち、矢印方向をプラスｙ方向と呼び、プラスｙ方向とは逆の方向をマイナスｙ方向と呼ぶ。ｚ軸方向のうち、矢印方向をプラスｚ方向と呼び、プラスｚ方向とは逆の方向をマイナスｚ方向と呼ぶ。ｘｙ平面において、ｚ軸を中心としたｘ軸からｙ軸への回転角度をΦとし、ｚｘ平面において、ｙ軸を中心としたｚ軸からｘ軸への回転角度をθとする。

変換器１は、導波管を伝搬する信号から平面回路を伝搬する信号への変換、又は平面回路を伝搬する信号から導波管を伝搬する信号への変換を行う。なお、本明細書において、平面回路とは、誘電体等の基板の平面に作製された回路を意味する。図１及び図２に示すように、変換器１は、導波管２、接地導体６、誘電体基板３、及び導体パターン４を備えている。なお、図１では、導波管２は、誘電体基板３に隠れて見えないため、点線で示されている。
導波管２は、一方の端部に、開口部を囲う開口縁部２ａを有する。導波管２は、電磁波を信号として伝搬する。

接地導体６は、導波管２の開口縁部２ａと接続している裏面６ａ、及び当該裏面６ａとは反対側の表面６ｂを有する。上記のように、導波管２の開口縁部２ａと接地導体６の裏面とが接続していることにより、導波管２は、接地導体６に対して電気的に短絡している。つまり、導波管２は、接地されている。

接地導体６は、例えば、銅箔等の導電性の金属箔が、後述する誘電体基板３の背面３ａに圧着されることにより形成される。または、接地導体６は、誘電体基板３の背面３ａに金属板が取り付けられることにより形成されてもよい。

また、接地導体６は、裏面６ａにおける、導波管２の開口縁部２ａと接続している部分に囲われた部分から表面６ｂに貫通するスロット５を有する。なお、図１では、スロット５は、誘電体基板３に隠れて見えないため、点線で示されている。

誘電体基板３は、接地導体６の表面６ｂと接する背面３ａ、及び当該背面３ａとは反対側の正面３ｂを有する。例えば、誘電体基板３は、樹脂材料で構成された平板状の部材である。実施の形態１では、誘電体基板３は、単層基板である。または、誘電体基板３は、複数の誘電体基板で構成された多層誘電体基板であってもよい。より具体的には、例えば、誘電体基板３は、複数の誘電体基板と複数の導体基板とが交互に積層された多層誘電体基板であってもよい。

導体パターン４は、誘電体基板３の正面３ｂ上に設置されている。導体パターン４は、例えば、銅箔等の導電性の金属箔が誘電体基板３の正面３ｂに圧着され、当該金属箔がパターニングされることにより形成される。または、導体パターン４は、パターニングされた金属板が誘電体基板３の正面３ｂに取り付けられることにより形成されてもよい。

実施の形態１では、導体パターン４は、マイクロストリップ線路を構成する。より詳細には、実施の形態１では、導体パターン４は、上述の接地導体６とともに、マイクロストリップ線路を構成する。または、導体パターン４は、ストリップ線路又はコプレーナ線路を構成してもよい。

導体パターン４がストリップ線路を構成する場合、導体パターン４における、誘電体基板３の正面３ｂと接する面とは反対側の面に、さらなる誘電体基板が設置され、当該さらなる誘電体基板における、導体パターン４と接する面とは反対側の面には、さらなる接地導体が設置される。導体パターン４がコプレーナ線路を構成する場合、誘電体基板３の正面３ｂ上には、導体パターン４に並行する接地導体が設置される。

導体パターン４は、環状の導体パターンである環状線路部分４ａと、当該環状線路部分と接続する入出力端子部分４ｂとを有する。実施の形態１では、環状線路部分４ａは、導体パターン４の一方の端部に設けられ、入出力端子部分４ｂは、導体パターン４の他方の端部に設けられている。環状線路部分４ａは、導体が除去された部分である除去部分４ｃを囲う。入出力端子部分４ｂは、図示しない別の部材に接続される。入出力端子部分４ｂは、当該別の部材から信号が入力され、入力された信号を環状線路部分４ａに伝搬する。または、入出力端子部分４ｂは、環状線路部分４ａから信号を受け取り、受け取った信号を、当該別の部材に出力する。

また、実施の形態１では、環状線路部分４ａと入出力端子部分４ｂとの間には、環状線路部分４ａに接続したインピーダンス変成部分４ｄと、インピーダンス変成部分４ｄ及び入出力端子部分４ｂにそれぞれ接続したインピーダンス変成部分４ｅとが設けられている。インピーダンス変成部分４ｄ及びインピーダンス変成部分４ｅは、それぞれ、環状線路部分４ａから入出力端子部分４ｂへと信号が伝送されるように、又は、入出力端子部分４ｂから環状線路部分４ａへと信号が伝送されるように、インピーダンス整合を行う。

次に、上述の接地導体６のスロット５と、上述の環状線路部分４ａの除去部分４ｃとの配置に関する構成について以下で説明する。誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置である。換言すれば、図１及び図２が示すように、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の直上に位置する。

また、スロット５と除去部分４ｃとの配置に関する上記の構成について換言すれば、誘電体基板３の正面３ｂ及び背面３ａに垂直な方向（ｚ軸方向）から見た場合、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分４ｃの少なくとも一部が占める領域は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部が占める領域と重なっている。

または、スロット５と除去部分４ｃとの配置に関する上記の構成について換言すれば、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部は、環状線路部分４ａとスロット５とが電気的に結合するように、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に応じた、誘電体基板３の正面３ｂ上の位置に設けられている。

スロット５と除去部分４ｃとが上記のように配置されることにより、環状線路部分４ａは、誘電体基板３の正面３ｂ上における、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置を囲う。これにより、誘電体基板３の正面３ｂ上における、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置からの電波漏洩を防止し、環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合を強化することができる。

また、環状線路部分４ａの線路長は、導波管２における管内波長の自然数倍の長さであることが好ましい。なお、ここにおける「環状線路部分４ａの線路長」とは、環状線路部分４ａの１周分の長さを意味する。当該構成により、環状線路部分４ａを周回する信号が打ち消し合うことがなくなるため、環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合をさらに強化することができる。

スロット５と除去部分４ｃとの配置に関する上述の構成についてより詳細には、実施の形態１では、図１が示すように、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分４ｃの全体の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の一部の位置に対応する位置である。

または、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分４ｃの少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の全体の位置に対応する位置であってもよい。または、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分４ｃの全体の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の全体の位置に対応する位置であってもよい。

次に、上記の各部材の詳細について図面を参照して説明する。まず、上述の導波管２について詳細について説明する。図３は、導波管２の構成を示す斜視図である。図３が示すように、導波管２は、一方の端部に、開口部を囲う開口縁部２ａを有する。また、実施の形態１では、導波管２は、中空空間を囲う金属製の管壁から構成された中空導波管である。

より詳細には、実施の形態１では、導波管２は、管軸に垂直な断面（ｘｙ断面）の形状が方形である方形導波管である。図１及び図３が示すように、当該断面は、ｙ軸に平行な長辺とｘ軸に平行な短辺とを有した長方形である。当該長方形の角部分の形状は、曲率を持った形状であってもよい。換言すれば、当該長方形の角部分の形状は、丸みを帯びた形状であってもよい。
導波管２は、管軸に垂直な断面の形状が円形である円形導波管であってもよい。また、導波管２の中空空間の少なくとも一部には、誘電体が充填されていてもよい。

また、導波管２の管壁の少なくとも一部は、管軸に沿って並んだ複数のスルーホールから構成されていてもよい。その場合、例えば、導波管２は、互いに対向する２つの平板状の管壁と、当該２つの平板状の管壁の間に充填された誘電体と、それぞれが当該２つの平板状の管壁を電気的に接続し且つ当該誘電体を貫通する複数のスルーホールとを有し、当該複数のスルーホールは、導波管２の管軸に沿って並ぶことにより管壁として機能する。なお、ここにおける「スルーホール」は、内壁がメタライズされた貫通孔を意味する。

次に、導波管２の変形例について説明する。図４は、導波管２の変形例である導波管１０の構成を示す斜視図である。図４が示すように、導波管１０は、管壁が中空空間に向かって突出した突起部１０ｂを有するリッジ導波管である。また、導波管１０は、導波管２と同様に、一方の端部に、開口部を囲う開口縁部１０ａを有する。なお、開口縁部１０ａは、突起部１０ｂの一方の端部を含む。図４が示す導波管１０の管壁は、突起部１０ｂを１つしか有していないが、突起部１０ｂを複数有していてもよい。
つまり、導波管２及び導波管１０は、それぞれ、少なくとも、一方の端部に、開口部を囲う開口縁部を有していればよく、それ以外の構成は、特に限定されない。

次に、上述の導体パターン４の詳細について説明する。図５は、導体パターン４の構成を示す上面図である。図５が示すように、実施の形態１では、導体パターン４の環状線路部分４ａの形状は、帯状の入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の長さよりも長い細長い形状である。そして、実施の形態１では、環状線路部分４ａが囲う除去部分４ｃの形状は、矩形である。または、除去部分４ｃの形状は、正方形であってもよい。または、除去部分４ｃの形状は、Ｈ字形状、又は四角形以外の多角形であってもよい。

上記のように除去部分４ｃの形状が何れの形状であっても、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分４ｃの少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置である。

また、図５が示すように、導体パターン４のインピーダンス変成部分４ｄは、一方の端部が環状線路部分４ａと接続し、他方の端部がインピーダンス変成部分４ｅと接続している。インピーダンス変成部分４ｅは、接続している帯状の入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の長さよりも長い形状を有している。

これにより、インピーダンス変成部分４ｅは、インピーダンス変成部分４ｄ及び入出力端子部分４ｂから、入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（プラスｙ軸方向及びマイナスｙ軸方向）に突出している。例えば、インピーダンス変成部分４ｄの、入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の長さ、及び、インピーダンス変成部分４ｅの、入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さを適宜調整することにより、上述のようにインピーダンス整合を行うことが可能となる。

なお、実施の形態１では、インピーダンス整合を行うために、導体パターン４がインピーダンス変成部分４ｄ及びインピーダンス変成部分４ｅを有する構成について説明したが、インピーダンス整合を行う構成は、当該構成に限定されない。例えば、環状線路部分４ａと入出力端子部分４ｂとの間に、入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の位置に応じて入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが離散的に異なる多段形状を有するインピーダンス変成部分が設けられてもよい。

換言すれば、環状線路部分４ａと入出力端子部分４ｂとの間に、入出力端子部分４ｂから環状線路部分４ａに向かうにつれて、入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが離散的に変化する多段形状を有するインピーダンス変成部分が設けられてもよい。

または、環状線路部分４ａと入出力端子部分４ｂとの間に、入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の位置に応じて入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが連続的に異なるテーパ形状を有するインピーダンス変成部分が設けられてもよい。

換言すれば、環状線路部分４ａと入出力端子部分４ｂとの間に、入出力端子部分４ｂから環状線路部分４ａに向かうにつれて、入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが連続的に変化するテーパ形状を有するインピーダンス変成部分が設けられてもよい。

次に、導体パターン４の変形例について説明する。図６は、導体パターン４の変形例である導体パターン２０の構成を示す上面図である。図６が示すように、導体パターン２０の環状線路部分２０ａに囲われた除去部分２０ｂの形状は、２回、屈曲した形状である。ここにおける「屈曲した形状」とは、除去部分２０ｂが曲がっていることによって角張った角部分を有する形状を意味する。

より詳細には、環状線路部分２０ａは、インピーダンス変成部分４ｄに接続した部分の２か所から、それぞれ、入出力端子部分４ｂ側とは反対側の、入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向と）と入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）との間の方向（マイナスｘ軸方向とプラスｙ軸方向との間の方向、及びマイナスｘ軸方向とマイナスｙ軸方向との間の方向）に延伸している。これにより、導体パターン２０の環状線路部分２０ａに囲われた除去部分２０ｂの形状は、２回、屈曲した形状となっている。

当該変形例では、図６が示す除去部分２０ｂの形状が２回屈曲した形状である構成について説明したが、除去部分２０ｂの形状は、１回、又は３回以上屈曲した形状であってもよい。または、除去部分２０ｂの形状は、少なくとも１回以上湾曲した形状であってもよい。ここにおける「湾曲した形状」とは、除去部分２０ｂが長手方向に沿って徐々に曲がっていることによって丸みを帯びている部分（曲率を持った部分）を有する形状を意味する。

なお、当該変形例においても、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分２０ｂの少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置である。

次に、接地導体６の詳細について説明する。図７は、接地導体６の構成を示す上面図である。上述の通り、接地導体６は、裏面６ａにおける、導波管２の開口縁部２ａと接続している部分に囲われた部分から表面６ｂに貫通するスロット５を有する。図７が示すように、実施の形態１では、スロット５の形状は、矩形である。または、スロット５の形状は、正方形であってもよい。または、スロット５の形状は、四角形以外の多角形であってもよい。

上記のようにスロット５の形状が何れの形状であっても、少なくとも、接地導体６における、スロット５の少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部の位置に対応する位置である。

図１、図２及び図７では、接地導体６にスロット５が１つだけ設けられている構成を示したが、接地導体６には、裏面６ａにおける、導波管２の開口縁部２ａと接続している部分に囲われた部分から表面６ｂに貫通するスロット５が複数設けられてもよい。その場合でも、接地導体６における、各スロット５の少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部の位置に対応する位置である。

換言すれば、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部の位置と、各スロット５の少なくとも一部の位置とは、誘電体基板３を介して対応している。換言すれば、誘電体基板３の正面３ｂ及び背面３ａに垂直な方向（ｚ軸方向）から見た場合、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分４ｃの少なくとも一部が占める領域は、誘電体基板３を介して、接地導体６の各スロット５の少なくとも一部が占める領域と重なっている。

次に、接地導体６の第１の変形例について説明する。図８は、接地導体６の第１の変形例である接地導体３０の構成を示す上面図である。図８が示すように、接地導体３０は、Ｈ字形状のスロット３１を有する。なお、図示しないが、この場合においても、スロット３１は、接地導体３０の裏面における、導波管２の開口縁部２ａと接続している部分に囲われた部分から接地導体３０の表面に貫通するスロットである。また、この場合においても、少なくとも、接地導体３０における、スロット３１の少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部の位置に対応する位置である。

次に、接地導体６の第２の変形例について説明する。図９は、接地導体６の第２の変形例である接地導体４０の構成を示す上面図である。図９が示すように、接地導体４０は、３回、屈曲した形状のスロット４１を有する。なお、ここにおける「屈曲した形状」とは、スロット４１が曲がっていることによって角張った角部分を有する形状を意味する。より詳細には、スロット４１の形状は、３回屈曲した形状であることにより、Ｗ字形状を有する。

なお、図示しないが、この場合においても、スロット４１は、接地導体４０の裏面における、導波管２の開口縁部２ａと接続している部分に囲われた部分から接地導体４０の表面に貫通するスロットである。また、この場合においても、少なくとも、接地導体４０における、スロット４１の少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部の位置に対応する位置である。

上記のように、除去部分４ｃの形状の例、及びスロット５の形状の例をそれぞれ複数挙げてきたが、除去部分４ｃの形状と、スロット５の形状とは、相似であることが好ましい。これにより、環状線路部分４ａが、誘電体基板３の正面３ｂ上における、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置を囲う面積を広くすることができる。よって、誘電体基板３の正面３ｂ上における、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置からの電波漏洩をさらに防止し、環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合をさらに強化することができる。

次に、変換器１の動作について説明する。例えば、導波管２に基本モードの信号が入力され、導波管２は、当該信号を導波管２における開口縁部２ａが設けられた一方の端部まで伝搬する。そして、導波管２の一方の端部に到達した信号は、接地導体６に設けられたスロット５に電気的に結合する。スロット５と電気的に結合した信号は、誘電体基板３を介して、導体パターン４の環状線路部分４ａと電気的に結合する。そして、環状線路部分４ａに電気的に結合した信号は、インピーダンス変成部分４ｄ及びインピーダンス変成部分４ｅを介して、入出力端子部分４ｂに伝搬される。

または、入出力端子部分４ｂに信号が入力され、入出力端子部分４ｂは、インピーダンス変成部分４ｄ及びインピーダンス変成部分４ｅを介して、環状線路部分４ａまで伝搬する。そして、環状線路部分４ａに到達した信号は、誘電体基板３を介して、接地導体６に設けられたスロット５に電気的に結合する。導波管２は、スロット５と電気的に結合した信号を、開口縁部２ａが設けられた一方の端部から他方の端部まで伝搬する。

次に、実施の形態１に係る変換器１における環状線路部分４ａの除去部分４ｃと接地導体６のスロット５との上述の配置の有効性について説明する。図１０は、変換器１の反射特性及び通過特性の電磁界解析結果を示すグラフである。図１０の縦軸は、変換器１における入力に対する出力の比をｄＢで示した利得を示し、図１０の横軸は、変換器１において入出力された信号の規格化された周波数を示す。図１０の実線で示すデータＤ１は、図１及び図２に示した変換器１の構造を電磁界解析して得られた通過特性を示すデータである。図１０の破線で示すデータＤ２は、図１及び図２に示した変換器１の構造を電磁界解析して得られた反射特性を示すデータである。なお、変換器１の通過特性を示すデータＤ１は、変換器１による信号の変換に伴って信号がどれだけ通過するかを定量的に示す。変換器１の反射特性を示すデータＤ２は、変換器１による信号の変換に伴って信号の反射がどれだけ生じるかを定量的に示す。

図１０の実線のデータＤ１が示す、変換器１による変換に伴った信号の減衰は、上述の非特許文献１のＦｉｇ．４と比較して小さいことが見てとれる。これの理由としては、上述のように、導体パターン４が環状線路部分４ａを有し、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの少なくとも一部の位置が、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置であることにより、電波漏洩が防止され、環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合が強化されているからである。

また、図１０の破線のデータＤ２が示すように、変換に適している、反射が相対的に小さい信号の帯域幅である－１５ｄＢ以下の帯域幅は、上述の非特許文献１のＦｉｇ．４と比較して、広いことが見てとれる。より詳細には、規格化の単位帯域幅（規格化された周波数の０から１までの帯域幅）に対する、変換器１の－１５ｄＢ以下の帯域幅の割合は、約３５％であり、当該規格化の単位帯域幅に相当する帯域幅に対する、非特許文献１の変換器の－１５ｄＢ以下の帯域幅の割合は、約３％であり、変換器１は、大幅な広帯域化を実現している。これの理由を以下で説明する。

非特許文献１には、従来技術としての変換器がさらに記載されており、当該変換器には、それぞれが、誘電体基板を貫き、接地板と導体パターンとを電気的に接続する複数のスルーホールが設けられている。当該複数のスルーホールは、マイクロストリップ線路又はマッチングパッチからの電波漏洩を防止するチョークとして機能する。また、非特許文献１において提案されている変換器では、上記の複数のスルーホールを形成することなく、不要な電波の漏洩を抑制するために、上述のように、マイクロストリップ線路の周囲には、縁部から、導波管に対応する部分までの幅（非特許文献１のＦｉｇ．３のＣ）が、略、導波管における管内波長の４分の１波長の長さとなっている導体パターンが設けられている。

しかし、上述のように、非特許文献１において提案されている変換器では、電波漏洩防止用の導体パターンの上述の幅が導波管における管内波長の４分の１波長の長さに規定されることによって、当該管内波長とは異なる波長の信号に対しては反射が生じてしまう。そのため、変換に適している、反射が相対的に小さい信号の帯域幅が制限され、狭くなってしまうという問題がある。

これに対し、実施の形態１に係る変換器１では、非特許文献１において提案された変換器とは異なり、導体パターン４の一部である環状線路部分４ａが、電波漏洩を防止する。よって、実施の形態１に係る変換器１では、導体パターン４の周囲に、非特許文献１に記載の上述の電波漏洩防止用の導体パターンのような、帯域幅を制限する部材が設置される必要がない。これにより、変換器１は、大幅な広帯域化を実現している。また、これにより、非特許文献１において提案された変換器と比較して、実施の形態１に係る変換器１では、誘電体基板３の正面３ｂ上における導体パターン４の寸法（ｙ軸方向及びｘ軸方向の寸法）が削減される。よって、変換器１の小型化を実現できる。

以上のように説明した実施の形態１に係る変換器１は、信号を送信又は受信するアンテナ装置に搭載されてもよい。上述のように、変換器１は、電波漏洩を防止し、且つ広帯域化を実現できるため、変換器１を備えたアンテナ装置においても、電波漏洩を防止し、且つ広帯域化を実現できる。また、上述のように、変換器１は、小型化を実現できるため、変換器１を備えたアンテナ装置についても小型化を実現することができる。

以上のように、実施の形態１に係る変換器１は、一方の端部に、開口部を囲う開口縁部２ａを有する導波管２と、導波管２の開口縁部２ａと接続している裏面６ａ、及び当該裏面６ａとは反対側の表面６ｂを有する接地導体６と、接地導体６の表面６ｂと接する背面３ａ、及び当該背面３ａとは反対側の正面３ｂを有する誘電体基板３と、誘電体基板３の正面３ｂ上に設置された導体パターン４と、を備え、接地導体６は、裏面６ａにおける、導波管２の開口縁部２ａと接続している部分に囲われた部分から表面６ｂに貫通するスロット５を有し、導体パターン４は、導体が除去された部分である除去部分４ｃを囲う環状線路部分４ａと、当該環状線路部分４ａと接続する入出力端子部分４ｂとを有し、誘電体基板３の正面３ｂ上における、除去部分４ｃの少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置である。

上記の構成によれば、環状線路部分４ａは、誘電体基板３の正面３ｂ上における、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置を囲う。これにより、誘電体基板３の正面３ｂ上における、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置からの電波漏洩を防止し、環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合を強化することができる。

また、上記の構成によれば、導体パターン４の周囲に、非特許文献１に記載の上述の電波漏洩防止用の導体パターンのような、帯域幅を制限する部材が設置される必要がない。これにより、広帯域化を実現できる。つまり、電波漏洩を防止し、且つ広帯域な変換器を実現することができる。

また、上記の構成によれば、導体パターン４の周囲に、非特許文献１に記載の上述の電波漏洩防止用の導体パターンのような、帯域幅を制限する部材が設置される必要がないため、変換器１の小型化を実現できる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導体パターン４は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路又はコプレーナ線路のうちの何れか１つを構成する。
上記の構成によれば、導体パターン４がマイクロストリップ線路、ストリップ線路又はコプレーナ線路を構成する変換器１において、上述の各効果を奏することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導体パターン４の環状線路部分４ａに囲われた除去部分４ｃの形状は、矩形、Ｈ字形状、又は多角形である。
上記の構成によれば、矩形、Ｈ字形状、又は多角形の除去部分４ｃを囲う環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合を強化することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導体パターン２０の環状線路部分２０ａに囲われた除去部分２０ｂの形状は、少なくとも１回以上、屈曲又は湾曲した形状である。
上記の構成によれば、少なくとも１回以上、屈曲又は湾曲した形状の除去部分２０ｂを囲う環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合を強化することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導体パターン４の環状線路部分４ａの線路長は、導波管２における管内波長の自然数倍の長さである。
上記の構成によれば、環状線路部分４ａを周回する信号が打ち消し合うことがなくなるため、環状線路部分４ａとスロット５との電気的な結合をさらに強化することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における接地導体６のスロット５の形状は、矩形、又はＨ字形状である。
上記の構成によれば、環状線路部分４ａと矩形又はＨ字形状のスロット５との電気的な結合を強化することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における誘電体基板３は、複数の誘電体基板で構成された多層誘電体基板である。
上記の構成によれば、誘電体基板３が多層誘電体基板である変換器１において、上述の各効果を奏することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導波管２は、中空空間を囲う金属製の管壁から構成された中空導波管である。
上記の構成によれば、導波管２が中空導波管である変換器１において、上述の各効果を奏することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導波管２の中空空間の少なくとも一部には、誘電体が充填されている。
上記の構成によれば、導波管２の中空空間の少なくとも一部に誘電体が充填されている変換器１において、上述の各効果を奏することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導波管２の管壁の少なくとも一部は、管軸に沿って並んだ複数のスルーホールから構成されている。
上記の構成によれば、導波管２の管壁の少なくとも一部が、管軸に沿って並んだ複数のスルーホールから構成されている変換器１において、上述の各効果を奏することができる。

また、実施の形態１に係る変換器１における導波管１０は、中空空間を囲う金属製の管壁から構成された中空導波管であり、当該中空導波管は、管壁が、中空空間に向かって突出した少なくとも１つ以上の突起部１０ｂを有するリッジ導波管である。
上記の構成によれば、導波管１０がリッジ導波管である変換器１において、上述の各効果を奏することができる。

また、実施の形態１に係るアンテナ装置は、実施の形態１に係る変換器１を備えている。
上記の構成によれば、アンテナ装置において、電波漏洩を防止し、且つ広帯域化を実現できる。また、アンテナ装置の小型化を実現することができる。

実施の形態２．
実施の形態２では、導体パターンが、環状線路部分及び入出力端子部分とは接続していない非接続部分をさらに有している構成について説明する。
以下で、実施の形態２について図面を参照して説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
図１１は、実施の形態２に係る変換器５０の構成を示す上面図である。図１１が示すように、変換器５０は、実施の形態１に係る変換器１の構成に加えて、導体パターン５１が非接続部分５１ａ及び非接続部分５１ｂをさらに有している。なお、変換器５０が備えている導波管２、接地導体６及び誘電体基板３については図示しないが、これらの部材の各構成は、実施の形態１に係る変換器１が備えている導波管２、接地導体６及び誘電体基板３と同様である。また、実施の形態２では、導体パターン５１が非接続部分５１ａ及び非接続部分５１ｂの２つの非接続部分を有している構成について説明するが、導体パターン５１は、少なくとも１つ以上の非接続部分を有していればよい。つまり、導体パターン５１は、単一の非接続部分を有していてもよいし、３つ以上の非接続部分を有していてもよい。なお、非接続部分５１ａと非接続部分５１ｂとは同様の構成を有しているため、以下の説明では、主に、非接続部分５１ａについて説明する。

非接続部分５１ａは、環状線路部分４ａ及び入出力端子部分４ｂとは接続していない。なお、ここにおける「接続していない」とは、物理的に接続していないことを意味する。また、非接続部分５１ａの形状は、矩形である。または、非接続部分５１ａの形状は、正方形であってもよい。または、非接続部分５１ａの形状は、四角形以外の多角形であってもよい。

また、誘電体基板３の正面３ｂ上における、非接続部分５１ａの少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置である。なお、ここにおける、非接続部分５１ａの少なくとも一部の位置は、非接続部分５１ａが環状線路部分４ａと接続していないことから、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａが設置された位置とは異なる位置である。

非接続部分５１ａとスロット５との配置に関する上記の構成について換言すれば、誘電体基板３の正面３ｂ及び背面３ａに垂直な方向（ｚ軸方向）から見た場合、誘電体基板３の正面３ｂ上における、非接続部分５１ａの少なくとも一部が占める領域は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部が占める領域と重なっている。

または、非接続部分５１ａとスロット５との配置に関する上記の構成について換言すれば、非接続部分５１ａの少なくとも一部は、非接続部分５１ａとスロット５とが磁界結合するように、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に応じた、誘電体基板３の正面３ｂ上の位置に設けられている。

非接続部分５１ａが上記のように配置されることにより、非接続部分５１ａは、環状線路部分４ａと接地導体６のスロット５と磁界結合し、逆相に励振される。非接続部分５１ａは、環状線路部分４ａ又はスロット５から放射された電波と逆相の電波を空間へと放射する。よって、非接続部分５１ａから放射された電波と環状線路部分４ａ又はスロット５から放射された電波とが空間において打ち消されるため、環状線路部分４ａ又はスロット５からの電波漏洩を抑制し、信号の伝送損失を低減することができる。

また、非接続部分５１ａの線路長は、導波管２における管内波長の２分の１波長の自然数倍の長さであることが好ましい。なお、ここにおける「線路長」は、非接続部分５１ａを、電流が流れる線路とみなした場合の線路の長さを意味する。当該構成により、非接続部分５１ａにおける一方の端部と他方の端部との間を往復する電流が打ち消し合うことがないため、非接続部分５１ａは、環状線路部分４ａ又はスロット５から放射された電波と逆相の電波を空間へと効率的に放射することができ、電波漏洩をさらに抑制し、信号の伝送損失をさらに低減することができる。

非接続部分５１ｂは、以上のように説明した非接続部分５１ａの構成と同様の構成を有する。そして、非接続部分５１ａ及び非接続部分５１ｂは、それぞれ、これらの間に環状線路部分４ａを挟むように、誘電体基板３の正面３ｂ上に設置されている。また、非接続部分５１ａ及び非接続部分５１ｂは、互いに、誘電体基板３の正面３ｂ上における、帯状の入出力端子部分４ｂの線軸（線Ａ－Ａ´）を基準とした線対称の位置に設置されている。また、非接続部分５１ａ及び非接続部分５１ｂは、互いに、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの除去部分４ｃの中心ａを基準とした点対称の位置に設置されている。以上のように非接続部分５１ａ及び非接続部分５１ｂが配置されることにより、効果的に、環状線路部分４ａ又はスロット５からの電波漏洩を抑制し、信号の伝送損失を低減することができる。

次に、導体パターン５１の詳細について説明する。図１２は、導体パターン５１の構成を示す上面図である。図１２が示すように、導体パターン５１の環状線路部分４ａの形状は、帯状の入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の長さよりも長い細長い形状である。ここで、環状線路部分４ａにおける、入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さをＬ１とし、環状線路部分４ａにおける、入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の長さをＬ２とすると、Ｌ１＞Ｌ２が成り立つ。つまり、環状線路部分４ａにおける、入出力端子部分４ｂの短手方向に平行な方向（ｙ軸方向）が、環状線路部分４ａの長手方向であり、環状線路部分４ａにおける、入出力端子部分４ｂの長手方向に平行な方向（ｘ軸方向）が、環状線路部分４ａの短手方向である。

また、図１２が示すように、非接続部分５１ａの形状は、環状線路部分４ａの短手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の長さが、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さよりも長い矩形である。ここで、非接続部分５１ａにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さをＬ３とし、非接続部分５１ａにおける、環状線路部分４ａの短手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の長さをＬ４とすると、Ｌ３＜Ｌ４が成り立つ。つまり、非接続部分５１ａにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）が非接続部分５１ａの短手方向であり、非接続部分５１ａにおける、環状線路部分４ａの短手方向に平行な方向（ｘ軸方向）が非接続部分５１ａの長手方向である。

ここで、環状線路部分４ａと非接続部分５１ａとを比較すると、非接続部分５１ａの長手方向の長さＬ４は、環状線路部分４ａの短手方向の長さＬ２よりも長い。つまり、Ｌ４＞Ｌ２が成り立つ。

上記の環状線路部分４ａと非接続部分５１ａとの構造的な差異は、環状線路部分４ａと非接続部分５１ｂとの間にも成り立つ。そして、非接続部分５１ａの一方の長辺は、誘電体基板３の正面３ｂ上において、環状線路部分４ａの一方の短辺と対向し、非接続部分５１ｂの一方の長辺は、誘電体基板３の正面３ｂ上において、環状線路部分４ａの他方の短辺と対向している。つまり、環状線路部分４ａは、誘電体基板３の正面３ｂ上において、非接続部分５１ａと非接続部分５１ｂとの間に囲まれている。これにより、効果的に、環状線路部分４ａ又はスロット５からの電波漏洩を抑制し、信号の伝送損失を低減することができる。

次に、導体パターン５１の第１の変形例について説明する。図１３は、導体パターン５１の第１の変形例である導体パターン６０の構成を示す上面図である。図１３が示すように、導体パターン６０における非接続部分６０ａ及び非接続部分６０ｂの各形状は、Ｈ字形状である。非接続部分６０ａと非接続部分６０ｂとは同様の構成を有しているため、以下の説明では、主に、非接続部分６０ａについて説明する。

非接続部分６０ａの形状は、長手方向の位置に応じて、短手方向の幅が異なる形状である。より詳細には、非接続部分６０ａの形状は、長手方向の位置に応じて、短手方向の幅が離散的に異なる形状である。

当該第１の変形例では、非接続部分６０ａは、環状線路部分４ａの短手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の位置に応じて環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが離散的に異なる多段形状を有する。より詳細には、非接続部分６０ａは、一方の端部を含む第１の部分６０ｃ、他方の端部を含む第２の部分６０ｄ、及び第１の部分６０ｃと第２の部分６０ｄとの間の第３の部分６０ｅを有する。第３の部分６０ｅは、誘電体基板３の正面３ｂ上において、環状線路部分４ａの一方の短辺に対向する辺を有する。そして、第１の部分６０ｃにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さと、第２の部分６０ｄにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さとは、それぞれ、第３の部分６０ｅにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さよりも長い。つまり、第１の部分６０ｃと第２の部分６０ｄとは、第３の部分６０ｅにおける、環状線路部分４ａの一方の短辺に対向する辺から突出している。これにより、非接続部分６０ａの第１の部分６０ｃ、第２の部分６０ｄ及び第３の部分は、環状線路部分４ａを部分的に囲っている。

環状線路部分４ａの他方の短辺側に位置する非接続部分６０ｂは、以上のように説明した非接続部分６０ａの構成と同様の構成を有する。つまり、非接続部分６０ａ及び非接続部分６０ｂは、それぞれ、環状線路部分４ａを部分的に囲むように、誘電体基板３の正面３ｂ上に設置されている。以上のように非接続部分６０ａ及び非接続部分６０ｂが配置されることにより、効果的に、環状線路部分４ａ又はスロット５からの電波漏洩を抑制し、信号の伝送損失を低減することができる。

また、非接続部分６０ａが、上述の第１の部分６０ｃ及び第２の部分６０ｄのような、短手方向の幅が異なる部分を両端に有していることにより、非接続部分６０ａの長手方向の長さを導波管２における管内波長に応じた長さに調整する場合に、非接続部分６０ａが、短手方向の幅が異なる部分を両端に有していない場合と比較して、非接続部分６０ａの長手方向の長さを短くすることができる。

これにより、非接続部分６０ａは、全体的に、環状線路部分４ａに対して近くなる。よって、非接続部分６０ａから逆相に放射される電波が、環状線路部分４ａ及び接地導体６のスロット５に近づき、当該電波による打消し効果が高まり、電波漏洩が抑制され、信号の伝送損失を低減することができる。これは、非接続部分６０ｂについても同様である。

次に、導体パターン５１の第２の変形例について説明する。図１４は、導体パターン５１の第２の変形例である導体パターン７０の構成を示す上面図である。図１４が示すように、導体パターン７０は、非接続部分７０ａ及び非接続部分７０ｂを有している。非接続部分７０ａと非接続部分７０ｂとは同様の構成を有しているため、以下の説明では、主に、非接続部分７０ａについて説明する。

非接続部分７０ａの形状は、上述の非接続部分６０ａ及び非接続部分６０ｂと同様に、長手方向の位置に応じて、短手方向の幅が異なる形状である。より詳細には、非接続部分７０ａの形状は、長手方向の位置に応じて、短手方向の幅が離散的に異なる形状である。

当該第２の変形例では、非接続部分７０ａは、環状線路部分４ａの短手方向に平行な方向（ｘ軸方向）の位置に応じて環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さが離散的に異なる多段形状を有する。

より詳細には、非接続部分７０ａは、一方の端部を含む第１の部分７０ｃ、他方の端部を含む第２の部分７０ｄ、第１の部分７０ｃに接続している第３の部分７０ｅ、第２の部分７０ｄに接続している第４の部分７０ｆ、及び第３の部分７０ｅと第４の部分７０ｆとの間の第５の部分７０ｇを有する。

第１の部分７０ｃにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さは、第３の部分７０ｅにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さよりも長い。また、第２の部分７０ｄにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さは、第４の部分７０ｆにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さよりも長い。また、第３の部分７０ｅにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さと、第４の部分７０ｆにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さとは、第５の部分７０ｇにおける、環状線路部分４ａの長手方向に平行な方向（ｙ軸方向）の長さよりも長い。また、第５の部分７０ｇは、誘電体基板３の正面３ｂ上において、環状線路部分４ａの一方の短辺に対向する辺を有する。

上記の第２の変形例の構成によれば、非接続部分７０ａの長手方向の長さを導波管２における管内波長に応じた長さに調整する場合に、上述の第１の変形例に係る非接続部分６０ａと比較して、非接続部分７０ａの長手方向の長さをさらに短くすることができる。これにより、非接続部分７０ａは、全体的に、環状線路部分４ａに対してさらに近くなる。よって、非接続部分７０ａから逆相に放射される電波が、環状線路部分４ａ及び接地導体６のスロット５にさらに近づき、当該電波による打消し効果がさらに高まり、電波漏洩がさらに抑制され、信号の伝送損失をさらに低減することができる。これは、非接続部分７０ｂについても同様である。

上記の第１の変形例及び第２の変形例では、非接続部分の形状が、一方の端部と他方の端部との間の中心に向かって、短手方向の幅が狭くなる形状である構成について説明したが、非接続部分の形状は、一方の端部と他方の端部との間の中心に向かって、短手方向の幅が広くなる形状であってもよい。

また、第１の変形例及び第２の変形例では、非接続部分の形状が、長手方向の位置に応じて、短手方向の幅が離散的に異なる形状である構成について説明したが、非接続部分の形状は、長手方向の位置に応じて、短手方向の幅が連続的に異なるテーパ形状であってもよい。つまり、非接続部分の形状は、一方の端部と他方の端部との間の中心に向かって、短手方向の幅が徐々に狭くなる形状であってもよく、当該中心に向かって、短手方向の幅が徐々に広くなる形状であってもよい。

なお、以上のように説明した実施の形態２に係る変換器５０は、信号を送信又は受信するアンテナ装置に搭載されてもよい。これにより、アンテナ装置において、変換器５０が奏する上述の各効果を奏することができる。

以上のように、実施の形態２に係る変換器５０における導体パターン５１は、環状線路部分４ａ及び入出力端子部分４ｂとは接続していない非接続部分５１ａをさらに有し、誘電体基板３の正面３ｂ上における、非接続部分５１ａの少なくとも一部の位置は、誘電体基板３を介して、接地導体６のスロット５の少なくとも一部の位置に対応する位置である。

上記の構成によれば、非接続部分５１ａは、環状線路部分４ａと接地導体６のスロット５と磁界結合し、逆相に励振される。非接続部分５１ａは、環状線路部分４ａ又はスロット５から放射された電波と逆相の電波を空間へと放射する。よって、非接続部分５１ａから放射された電波と環状線路部分４ａ又はスロット５から放射された電波とが空間において打ち消されるため、環状線路部分４ａ又はスロット５からの電波漏洩を抑制し、信号の伝送損失を低減することができる。

また、実施の形態２に係る変換器５０における非接続部分５１ａの形状は、矩形、又は多角形である。
上記の構成によれば、環状線路部分４ａの形状、又は接地導体６のスロット５の形状に応じて、適宜、非接続部分５１ａの形状を、矩形、又は多角形とすることにより、環状線路部分４ａ又はスロット５からの電波漏洩を抑制し、信号の伝送損失を低減することができる。

また、実施の形態２に係る変換器５０における非接続部分６０ａの形状は、長手方向の位置に応じて、短手方向の長さが異なる形状である。
上記の構成によれば、非接続部分６０ａの長手方向の長さを導波管２における管内波長に応じた長さに調整する場合に、非接続部分６０ａの形状が長手方向の位置に応じて、短手方向の長さが異なる形状ではない場合と比較して、非接続部分６０ａの長手方向の長さを短くすることができる。これにより、非接続部分６０ａは、全体的に、環状線路部分４ａに対して近くなる。よって、非接続部分６０ａから逆相に放射される電波が、環状線路部分４ａ及び接地導体６のスロット５に近づき、当該電波による打消し効果が高まり、電波漏洩が抑制され、信号の伝送損失を低減することができる。

また、実施の形態２に係る変換器５０における非接続部分５１ａの線路長は、導波管２における管内波長の２分の１波長の自然数倍の長さである。

上記の構成によれば、非接続部分５１ａにおける一方の端部と他方の端部との間を往復する電流が打ち消し合うことがないため、非接続部分５１ａは、環状線路部分４ａ又はスロット５から放射された電波と逆相の電波を空間へと効率的に放射することができ、電波漏洩をさらに抑制し、信号の伝送損失をさらに低減することができる。

なお、上記の実施の形態１及び実施の形態２では、導体パターン４又は導体パターン５１が、環状線路部分４ａと接続する入出力端子部分４ｂを１つのみ有する構成について説明した。しかし、導体パターン４又は導体パターン５１は、環状線路部分４ａと接続する入出力端子部分４ｂと同様の入出力端子部分をさらに有してもよい。

図１５は、入出力端子部分４ｂと同様の入出力端子部分をさらに有する導体パターン８１を備えている変換器８０の構成を示す上面図である。変換器８０の導体パターン８１は、環状線路部分４ａに接続したインピーダンス変成部分８１ａと、インピーダンス変成部分８１ａに接続したインピーダンス変成部分８１ｂと、インピーダンス変成部分８１ｂに接続した入出力端子部分８１ｃをさらに有する。なお、インピーダンス変成部分８１ａは、上述のインピーダンス変成部分４ｄと同様の構成を有し、インピーダンス変成部分８１ｂは、上述のインピーダンス変成部分４ｅと同様の構成を有し、入出力端子部分８１ｃは、上述の入出力端子部分４ｂと同様の構成を有している。

また、入出力端子部分４ｂと入出力端子部分８１ｃとは、互いに、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの長手方向に平行であり且つ環状線路部分４ａ及び除去部分４ｃの中心を通る軸Ｂ－Ｂ´を基準とした線対称の位置に設置されている。また、インピーダンス変成部分４ｄとインピーダンス変成部分８１ａとは、互いに、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの長手方向に平行であり且つ環状線路部分４ａ及び除去部分４ｃの中心を通る軸Ｂ－Ｂ´を基準とした線対称の位置に設置されている。また、インピーダンス変成部分４ｅとインピーダンス変成部分８１ｂとは、互いに、誘電体基板３の正面３ｂ上における、環状線路部分４ａの長手方向に平行であり且つ環状線路部分４ａ及び除去部分４ｃの中心を通る軸Ｂ－Ｂ´を基準とした線対称の位置に設置されている。

上記のように、環状線路部分４ａに入出力端子部分４ｂが複数接続されている構成であっても、電波漏洩を防止し、且つ広帯域な変換器を実現することができる。
なお、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

本開示に係る変換器は、電波漏洩を防止し、且つ広帯域な変換器を実現するため、アンテナ装置に利用可能である。

１ 変換器、２ 導波管、２ａ 開口縁部、３ 誘電体基板、３ａ 背面、３ｂ 正面、４ 導体パターン、４ａ 環状線路部分、４ｂ 入出力端子部分、４ｃ 除去部分、４ｄ インピーダンス変成部分、４ｅ インピーダンス変成部分、５ スロット、６ 接地導体、６ａ 裏面、６ｂ 表面、１０ 導波管、１０ａ 開口縁部、１０ｂ 突起部、２０ 導体パターン、２０ａ 環状線路部分、２０ｂ 除去部分、３０ 接地導体、３１ スロット、４０ 接地導体、４１ スロット、５０ 変換器、５１ 導体パターン、５１ａ 非接続部分、５１ｂ 非接続部分、６０ 導体パターン、６０ａ 非接続部分、６０ｂ 非接続部分、６０ｃ 第１の部分、６０ｄ 第２の部分、６０ｅ 第３の部分、７０ 導体パターン、７０ａ 非接続部分、７０ｂ 非接続部分、７０ｃ 第１の部分、７０ｄ 第２の部分、７０ｅ 第３の部分、７０ｆ 第４の部分、７０ｇ 第５の部分、８０ 変換器、８１ 導体パターン、８１ａ インピーダンス変成部分、８１ｂ インピーダンス変成部分、８１ｃ 入出力端子部分。

Claims (16)

1. 一方の端部に、開口部を囲う開口縁部を有する導波管と、
   前記導波管の前記開口縁部と接続している裏面、及び当該裏面とは反対側の表面を有する接地導体と、
   前記接地導体の表面と接する背面、及び当該背面とは反対側の正面を有する誘電体基板と、
   前記誘電体基板の前記正面上に設置された導体パターンと、を備え、
   前記接地導体は、前記裏面における、前記導波管の前記開口縁部と接続している部分に囲われた部分から前記表面に貫通するスロットを有し、
   前記導体パターンは、前記スロットを介して前記導波管と電気的に結合し導体が除去された部分である除去部分を囲う環状線路部分と、当該環状線路部分と接続する入出力端子部分とを有し、
   前記誘電体基板の前記正面上における、前記除去部分の少なくとも一部の位置は、前記誘電体基板を介して、前記接地導体の前記スロットの少なくとも一部の位置に対応する位置であることを特徴とする、変換器。
2. 前記導体パターンは、マイクロストリップ線路、ストリップ線路又はコプレーナ線路のうちの何れか１つを構成することを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
3. 前記環状線路部分に囲われた前記除去部分の形状は、矩形、Ｈ字形状、又は多角形であることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
4. 前記環状線路部分に囲われた前記除去部分の形状は、少なくとも１回以上、屈曲又は湾曲した形状であることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
5. 前記環状線路部分の線路長は、前記導波管における管内波長の自然数倍の長さであることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
6. 前記接地導体の前記スロットの形状は、矩形、又はＨ字形状であることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
7. 前記誘電体基板は、複数の誘電体基板で構成された多層誘電体基板であることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
8. 前記導波管は、中空空間を囲う金属製の管壁から構成された中空導波管であることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
9. 前記中空空間の少なくとも一部には、誘電体が充填されていることを特徴とする、請求項８に記載の変換器。
10. 前記管壁の少なくとも一部は、管軸に沿って並んだ複数のスルーホールから構成されていることを特徴とする、請求項８に記載の変換器。
11. 前記中空導波管は、前記管壁が、前記中空空間に向かって突出した少なくとも１つ以上の突起部を有するリッジ導波管であることを特徴とする、請求項８に記載の変換器。
12. 前記導体パターンは、前記環状線路部分及び前記入出力端子部分とは接続していない非接続部分をさらに有し、
    前記誘電体基板の前記正面上における、前記非接続部分の少なくとも一部の位置は、前記誘電体基板を介して、前記接地導体の前記スロットの少なくとも一部の位置に対応する位置であることを特徴とする、請求項１に記載の変換器。
13. 前記非接続部分の形状は、矩形、又は多角形であることを特徴とする、請求項１２に記載の変換器。
14. 前記非接続部分の形状は、長手方向の位置に応じて、短手方向の長さが異なる形状であることを特徴とする、請求項１２に記載の変換器。
15. 前記非接続部分の線路長は、前記導波管における管内波長の２分の１波長の自然数倍の長さであることを特徴とする、請求項１２に記載の変換器。
16. 請求項１に記載の変換器を備えていることを特徴とする、アンテナ装置。

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