JP7291121B2 - ストリップラインから導波管への移行部 - Google Patents

Description

本発明は、ストリップラインから導波管への移行部に関する。ストリップラインが基板に設置されるという事実により移行部が設けられ、基板の上側は金属被覆面を有して基板の下側は金属層を有し、上側と下側とはビアに接続され、基板の上側の金属被覆面は少なくとも部分的に導波管壁として機能する。

例えば自律運転という目的のためレーダの分野で提供されるセンサ技術に課せられる要件の増加により、センサ開発には新たな課題が発生している。これらの需要増大は、ここでは主にセンサのアンテナのケースにおいて考慮されなければならないが、それはこれらがシステム全体に重要な影響を与えるからである。このケースで、プリント回路板に設置される平面アンテナは、現在頻繁に使用されているアンテナであるが、必要な出力をもはや提供できないことが多い。それゆえ、導波管アンテナが一層使用されている。受信器および送信チップなど他のセンサ構成要素は例えば、未だプリント回路板に設置されているが、多くの新しいセンサシステムでは、プリント回路板の導波要素と導波管の導波要素との間の適切な移行部が重要な構成要素である。

特許文献１には、導波管に設置されるウェブとストリップラインを接触させることを含む方法が記載されている。このケースで、導波管壁の接触は基板の上下両方で行われる。しかしながら、この原理は、このような移行部が基板の縁部のみに設置されるという深刻な短所を有する。

センサシステムに課せられる要件の増加のため、今後は移行部を基板上で分散させることが必要になるだろう。

独国特許発明第１９６３６８９０号明細書

それゆえ、先行技術に存在する短所を回避または軽減して必要な導線経路設定を実現するストリップラインから導波管への移行部を提供することが、本発明の目的である。

上記の目的は、ストリップラインが基板に設置されるという点で独立特許請求項１の特徴により達成され、基板の上側は金属被覆面を有して基板の下側は金属層を有し、上側と下側とはビアに接続され、基板の上側の金属被覆面は少なくとも部分的に導波管壁として機能する。

ここでの利点の一つは、基板上のいかなる所望の位置でも移行部が柔軟に実現され、その結果必要な導線経路設定が達成されることである。さらなる利点は、最適な構成と出力向上が実現されることである。

本発明の好適または有利な実施形態は、従属請求項、以下の記載、そして添付図からも明白である。

好ましくは基板の上側の金属被覆面の近傍で、導波管に接続された段状構造とストリップラインが接触することが好ましい。

好ましくは、金属で構成されるか金属被覆されるブロックの中に構造が設置され、ブロックが複数の導波管構造を有し、少なくとも複数のビアが移行領域で好ましくは直接的にブロックと接触する。

好ましくは、電波が伝搬する矩形導波管をブロックが有し、９０°屈曲部によってブロックの中で導波管波がさらに誘導されるので、基板の上側の金属被覆面が移行領域のみで導波管壁として機能する。

９０°屈曲部は好ましくは基板に対して垂直に設置される。

好ましくは、ミリング技術および／または３Ｄプリンティング技術および／またはプラスチック射出成形方法によって製作される複数の層をブロックが有する。さらに、エンボス加工またはダイカストまたはコールドフロープロセスとこれらに続く金属被覆によって、移行部が製作されうる。

好ましくは、ストリップラインは、導波管に接続される構造と接触する位置を終端とする。

ブロックは通常、金属、あるいは金属被覆される他の何らかの材料で構成され、互いに接続される別々の層として製作されうる。半径およびドラフトの追加など必要な設計基準または可能な設計基準が、ブロックについての問題を伴わずに設けられうる。さらに、段状接触構造は一つ以上の面取りの形でも具現されうる。

本発明のさらなる特徴、利点、そして効果は、例示的実施形態についての以下の記載と添付の図から明白である。

移行部の基礎的な構成を示す。 基板に直接設置される移行部の構成要素を示す。 ブロック内に設置される移行部の構成要素を示す。 ブロックでの導波管波の別の誘導例を示す。 導波管構造と基板への接地面とを含むブロックのみが図示された移行部の小型実施形態を示す。

図１は、マイクロストリップラインで構成される移行部の基礎的な構成を示す。マイクロストリップライン２は基板３の上に設置される。無線周波数接地電位の層４が基板の下に設置される。マイクロストリップライン２の周知の基本モード、いわゆる準横断電磁波（準ＴＥＭ）モードがこうして形成される。そしてマイクロストリップライン２は段状構造５と接触する。こうしてマイクロストリップラインモードは、Ｈ１０矩形導波管モード６に変換される。段状接触構造５は、すべての導波管構造を含むブロック１の中に設置される。接触構造５は導波管壁に接続される。ゆえに図１による移行部は、
‐導波管構造を有するブロック１と、
‐Ｈ１０波を伝える矩形導波管６と、
‐基板の金属被覆面８と、
‐ビア７と、
‐接地電位の層４と、
‐基板３と、
‐基本モードの波を伝えるマイクロストリップライン２と、
‐マイクロストリップラインと接触する段状構造５と、
で構成される。

マイクロストリップラインモードに必要とされる無線周波数接地電位は、段状接触構造の領域でビアに両面が接続されるという事実のため、基板の下側の金属層から基板の上側の金属被覆面へ伝達される。このケースで、基板の金属被覆面は部分的に導波管の壁として機能する。他の導波管壁はブロックに設置される。接地電位を伝達する幾つかのビアが移行領域でブロックと直接接触するという事実のため、これらの壁は無線周波数接地電位となる。この構成は、基板上のいかなる所望の位置でも移行部が柔軟に実現されうることを保証する。

図２は、基板３に直接設置される移行部の構成要素を示す。この構成要素は、マイクロストリップライン２と、基板の金属被覆面８と、基板３の下の接地電位の層４とである。このケースで、マイクロストリップライン２はその端部に拡張部分を有する。基板の金属被覆面８はマイクロストリップラインの端部の少し手前を始点とし、金属被覆が設けられない表面が金属被覆面とマイクロストリップラインの端部との間に設置される。この領域は、金属被覆面の切欠き１０と呼ばれる。この切欠き１０に沿って、ビア７により基板３の金属被覆面８は、基板３の下に設置される接地電位の層４に接続される。

図３は、導波管構造を有するブロック１を示し、前記ブロックは基板の上方に設置される。前記ブロックは、矩形で下向きに開口する切欠き１１を有し、その横方向中心で切欠きの始点には段状接触構造５が設置される。前記接触構造は好ましくは三つの段で構成され、この構造は導波管の長手方向において矩形導波管の上方導波管壁まで延びる長さを有する。このケースで、三つの段の最下部はマイクロストリップライン２と接触する。基板の金属被覆面のビアと接触するブロックの領域がさらに明確となる。段状接触構造は好ましくは三つの段で構成されるが、所望するいかなる数の段で構成されてもよい。

ブロックの後方領域つまり接触構造の遠隔側で、矩形導波管には矩形切欠き１１が設けられ、横断電波であるＴＥ１０波がここを伝搬する。矩形導波管は、三つの側で切欠きにより、底部では基板の金属被覆面により画定される。移行部は基板のわずかなスペースのみを占めることが意図されているので、導波管波がブロック内でさらに完全に誘導されることが必要である。

図４は、ブロックにおける導波管波のさらなる誘導例を示す。段９を有する導波管の９０°屈曲部によって、波がブロックでのみ誘導されうる。導波管の段の遠隔側で、基板には金属被覆面がもはや必要でない。しかしながら、導波管の段の前では、基板に金属被覆面８が設けられる。こうして図４は、ブロックの前後の領域でＨ１０波を伝える矩形導波管６によるブロックでの導波管波のさらなる誘導を図示しており、ブロックの前方領域は基板に金属被覆面８を有し、導波管の段９は後方領域まで続く。

図５は、導波管構造を有するブロック１と、基板３の金属被覆面８と、段状接触構造と、Ｈ１０波を伝える矩形導波管とが図示された非常に小型の移行部の実施形態を示す。このケースでは、マイクロストリップライン２、ビア７、基板３、基板の下の接地電位４など、移行部の他の構成要素は、図１による配置で維持されている。ブロックの後方領域に、または段状接触構造５の遠隔側に９０°屈曲部が直接設置されるという事実により、小型の変形例が特徴付けられる。図４に示されている導波管の段９は、図５による小型構成のケースでは必ずしも不可欠ではない。

１ 導波管構造を有するブロック
２ 基本モードの波を伝えるマイクロストリップライン
３ 基板
４ 接地電位層
５ 段状接触構造
６ Ｈ１０波を伝える矩形導波管
７ ビア
８ 基板の金属被覆面
９ 導波管の段
１０ 金属被覆面の切欠き
１１ 矩形切欠き

Claims (6)

1. 基板の上に設置されるマイクロストリップラインであって、前記基板は上側および下側を有し、前記基板の前記上側は金属被覆面を有し、前記基板の前記下側は金属層を有し、前記基板の前記上側に配置される前記マイクロストリップラインと、
   前記基板の前記上側に配置された導波管であって、電磁波を伝搬する前記導波管と、
   前記マイクロストリップラインと接触し、さらに前記導波管に接続される多段構造と、を含む装置であって、
   前記基板の前記上側の前記金属被覆面および前記下側の前記金属層は、電気信号が電磁信号から移行する領域であり、前記多段構造の領域に対応する前記装置の移行領域でビアを介して互いに接続され、
   前記基板の前記上側の前記金属被覆面は、前記移行領域でのみ導波管壁として機能し、
   前記導波管は、前記多段構造の遠隔側に直接設置される９０°屈曲部を有する、装置。
2. 前記多段構造は三つの段を含む、請求項１に記載の装置。
3. ブロックは前記導波管および前記多段構造を含み、前記ブロックは前記基板の前記上側に面する切欠きを含み、さらに前記導波管は前記切欠きの金属被覆面が前記導波管の壁を少なくとも部分的に形成するように前記切欠き内に配置される、請求項１または２に記載の装置。
4. 前記導波管は矩形であり、
   前記装置は動作中に前記９０°屈曲部を介して前記ブロック内でさらに前記電磁波を誘導するように構成されている、請求項３に記載の装置。
5. 前記９０°屈曲部は前記基板に対して垂直に設置される、請求項４に記載の装置。
6. 前記ブロックは、複数の引き延ばされた層、３Ｄ印刷された層および／またはプラスチック射出成形された層を含む、請求項３に記載の装置。

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