JPH06140815A

JPH06140815A - 導波管・ストリップ線路変換器

Info

Publication number: JPH06140815A
Application number: JP26360492A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Sogo; 博之十合; Hiroshi Suzuki; 鈴木　　寛; Kenichi Kudo; 憲一工藤; Yoshihiro Miura; 義宏三浦; Kiyokazu Sugai; 清和菅井; Masayoshi Ikuno; 雅義生野
Original assignee: Denso Ten Ltd; Fujitsu Ltd
Current assignee: Denso Ten Ltd; Fujitsu Ltd
Priority date: 1992-10-01
Filing date: 1992-10-01
Publication date: 1994-05-20

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は導波管基本モードをストリップ線路
モードに変換して出力する導波管・ストリップ線路変換
器に関し、封止の簡単化を目的とする。【構成】誘電体基板１３は表面に導波管／ストリップ
線路変換用パターン１５が形成され、裏面に封止パター
ン１７が形成されている。誘電体基板１３は封止パター
ン１７側が筐体１２の導波管１１の開口部側と固定され
る。導波管ショートブロック１８は導波管／ストリップ
線路変換用パターンのアンテナ部１５ａが電界最大とな
るような短絡面を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は導波管・ストリップ線路
変換器に係り、特に外部接続導波管から入力されたマイ
クロ波あるいはミリ波の導波管基本モードをストリップ
線路モードに変換して出力する導波管・ストリップ線路
変換器に関する。

【０００２】自動ドアの開閉用センサや相手の車の車速
を測定するセンサとして、放射したマイクロ波のドップ
ラー効果を利用するレーダ式センサが知られている。こ
のレーダ式センサは、使用目的から小型、安価であるこ
とが要求されており、それに伴いレーダ式センサの一部
に用いられる導波管・ストリップ線路変換器も小型化が
強く望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図９は従来の導波管・ストリップ線路変
換器の一例の構成図を示す。同図（Ａ）において、外部
接続導波管１と導波管２との間には封止用の導波管窓３
が設けられている。また、導波管２上には導波管／マイ
クロストリップ線路変換基板４が一部を導波管２上に位
置するように設けられている。この導波管／マイクロス
トリップ線路変換基板４は同図（Ｂ）に示すように、セ
ラミック基板４ａ上に導波管１の中空部上にアンテナ部
４ｂが位置するように構成されたマイクロストリップ線
路４ｃが形成されている。

【０００４】上記の導波管／マイクロストリップ線路変
換基板４の近傍には導波管ショートブロック５が、効率
の良い変換を行なうために設けられている。すなわち、
導波管／マイクロストリップ線路変換基板４の上面と導
波管ショートブロック５の内面との距離は、導波管ショ
ートブロック５の内面が短絡面となるようにλ／４（た
だし、λは波長）に設定されており、これによりアンテ
ナ部４ｂで電界最大となる。

【０００５】また、６はカットオフ導波管、７は金属製
の封止用蓋である。封止用蓋７は部品が搭載された室が
完全に封止できるように、導波管ショートブロック５の
上方をレーザ等で溶接される。封止の理由は回路基板に
電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）やダイオードなどが基
板上に直接作り込まれている、モノリシック・マイクロ
ウェーブ・ＩＣ（ＭＭＩＣ）を用いており、このＭＭＩ
Ｃはパッケージ内に入れて封止しないと経年変化等によ
って特性が変わってしまうからである。

【０００６】上記構成において、外部接続導波管１内を
同図（Ａ）中、下から伝搬してきたマイクロ波は、導波
管窓３を通して導波管２に到り、更にこれより導波管シ
ョートブロック５の上部内面に到り短絡される。する
と、前記アンテナ部４６付近でマイクロ波は電界最大と
なり、導波管／マイクロストリップ線路変換基板４で効
率良く、マイクロ波の導波管基本モードＴＥ₁₀がマイク
ロストリップ線路のＴＥＭモードに変換される。このＴ
ＥＭモードのマイクロ波はマイクロ波ストリップ線路４
ｃを伝搬して増幅器（ＡＭＰ）や周波数変換回路（ＭＩ
Ｘ）、発振器（ＯＳＣ）等の回路基板に伝達される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかるに、この従来の
導波管・ストリップ線路変換器は、封止用の導波管窓３
と実際の変換をする導波管／マイクロストリップ線路変
換基板４とが夫々必要であり、そのうち導波管窓３は図
９（Ｃ）の平面図及び同図（Ｄ）の側面図に示す如く、
セラミック基板３ａ上の、中央矩形部周囲に金パターン
３ｂが形成された構成として、金パターン３ｂの部分と
導波管２の下部とを半田９で固定し、また上記変換基板
４は導波管２の上部と半田１０で固定しなければなら
ず、これら２個所の半田付作業が困難である。すなわ
ち、一方を半田付けした後、他方を半田付けするとき
は、装置を上下反転してから半田付けする必要があり、
同じ温度の半田付けでは先に半田付けした部分が半田の
溶融によって落下したりしてしまう。異なる温度の半田
付けを行なう場合は、半田の管理が煩雑である。

【０００８】また、導波管窓３は空気より誘電率の大き
いセラミック基板３ａを使用しているため、その部分で
不整合が起き、ミスマッチロスが発生する。そのため
に、金パターン３ｂの部分を導波管２内にとび出すよう
に設計し、不整合を極力抑えるようにしているが完全で
はなく、ある程度のサセプタンスが導波管２内に入るこ
とになる。この不整合と変換基板４で起こる不整合とが
あるため、全体としてみたときの整合がとれたりとれな
かったりし、変換後のマイクロ波にリップルが生じてし
まう。

【０００９】本発明は上記の点に鑑みなされたもので、
導波管窓と変換基板とを兼用する構成とすることによ
り、上記の課題を解決した導波管・ストリップ線路変換
器を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明で
は、導波管・ストリップ線路変換器は表面に導波管／ス
トリップ線路変換用パターンが形成され、かつ、裏面に
封止パターンが形成された誘電体基板を有し、開口する
導波管が形成された筺体の該導波管の開口側に該誘電体
基板の該封止パターン側を固定すると共に、該導波管／
ストリップ線路変換用パターンの上方に導波管ショート
ブロックを設けたものである。

【００１１】また、請求項５記載の発明では、裏面に封
止パターンにより包囲される導波管／ストリップ線路変
換用パターンが形成され、かつ、表面にストリップ線路
が形成されると共に、該導波管／ストリップ線路変換用
パターンとストリップ線路とがバイアホールにより電気
的に接続された誘電体基板を有し、開口する導波管が形
成された筺体の該導波管の開口側に該誘電体基板の裏面
を固定したものである。

【００１２】

【作用】請求項１記載の発明では、導波管の開口部が誘
電体基板で封止されるため、誘電体基板は導波管窓を構
成している。また、この誘電体基板の表面には導波管／
ストリップ線路変換用パターンが形成されている。従っ
て、この誘電体基板は従来の導波管／ストリップ線路変
換基板としても作用する。すなわち、本発明では、一枚
の誘電体基板によって従来の導波管窓と導波管／ストリ
ップ線路変換用基板とを兼用することができる。

【００１３】請求項５記載の発明では、導波管短終端で
導波管の基本モードと導波管／ストリップ線路変換用パ
ターンとが磁界結合し、それによりバイアホールを通し
てストリップ線路に、導波管／ストリップ線路変換用パ
ターンで変換されたストリップ線路モードの出力が伝達
される。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の構成図を示し、
同図（Ａ）は側面図、同図（Ｂ）は平面図である。同図
（Ａ），（Ｂ）中、導波管１１を有する筺体１２上に
は、導波管１１の開口部を閉塞するように誘電体基板１
３が半田１４により固定されている。誘電体基板１３は
図２（Ａ），（Ｂ）に示すように平面形状が凸形状に形
成され、その表面には図２（Ａ）に示すように中央部に
配置された矩形のアンテナ部１５ａと、これに連接する
幅細で直線状のストリップ線路部１５ｂとよりなる導波
管／ストリップ線路変換用パターン１５が形成されてい
る。また、誘電体基板１３の裏面には図２（Ｂ）に示す
ように、導波管１１の開口対向部１６を残した部分に例
えば金メッキによる封止パターン１７が形成されてい
る。

【００１５】誘電体基板１３は例えばセラミック製で、
その厚さの公差は±0.01程度なので特性は安定してい
る。誘電体基板１３の表面上方には、図１（Ａ），
（Ｂ）に示す如くアンテナ部１５ａとの距離がλ／４と
された内面１８ａと、ストリップ線路部１５ｂとの距離
がλ／４より小とされた内面１８ｂと、誘電体基板１３
の外縁に沿う内側面１８ｃとを有する導波管ショートブ
ロック１８が配置され、筺体１２にねじ止めされてい
る。

【００１６】導波管ショートブロック１８の内面１８ａ
は短絡面で、アンテナ部１５ａで電界最大となるように
設けられ、また内面１８ｂ及び側面１８ｃは誘電体基板
１３と他の回路基板１９とを分けるためのカットオフ導
波管の作用をする。他の回路基板１９上には増幅器、周
波数変換回路、発振器などが設けられている。

【００１７】筺体１２は導波管ショートブロック１８，
誘電体基板１３及び回路基板１９が金属製の蓋２０によ
って封止されるようになされる。蓋２０と筺体１２との
間は半田付けしてもよいが、蓋２０が大きく、また精密
に封止するためにレーザー封止２１により固定される。

【００１８】本実施例では図１（Ａ）の導波管１１を通
るマイクロ波は誘電体基板１３を通して導波管ショート
ブロック１８に到り、ここで反射されて再び誘電体基板
１３の表面に到る。ここで、誘電体基板１３の裏面の封
止パターン１７によって誘電体基板１３は導波管窓とし
ての機能を果たすと共に、表面の導波管／ストリップ線
路変換用パターン１５によって誘電体基板１３は導波管
／ストリップ線路変換用基板としての機能を果たしてい
る。

【００１９】上記の導波管／ストリップ線路変換用パタ
ーン１５によって導波管の基本モードであるＴＥ₁₀モー
ドが、ストリップ線路のＴＥＭモードに変換された後、
他の回路基板１９に伝達される。なお、他の回路基板１
９からのＴＥＭモードのマイクロ波は上記とは逆の伝搬
経路により導波管１１より外部へＴＥ₁₀モードで送出さ
れる。

【００２０】このように本実施例によれば、誘電体基板
１３が導波管窓と導波管／ストリップ線路変換用パター
ンとを兼ねているため、従来２個所必要であった半田付
け個所を１個所にすることができ、よって簡単に封止す
ることができる。また導波管窓が導波管内に入らないの
で、変換後のマイクロ波のリップルを防止することがで
きる。

【００２１】図３は本発明の第２実施例の要部の構成図
を示す。本実施例は誘電体基板１３を、矩形の第１の基
板部２３ａと第２の基板部２３ｂとに分離し、第１及び
第２の基板部２３ａ及び２３ｂを金リボン２４で接続し
たものである。第１の基板部２３ａは導波管１１の開口
より大径である。第２の基板部２３ｂは他の回路基板に
接続される。

【００２２】本実施例によれば、凸状の誘電体基板１３
の凸部を第２の基板部２３ｂとして本体の第１の基板部
２３ａと分離することにより、第１実施例に比し誘電体
基板１３の製造をより簡単にできるようにしたものであ
る。誘電体基板１３はセラミック製又は石英ガラス製で
あるため固く、凸形状の製作は難しいからである。

【００２３】図４は本発明の第３実施例の構成図を示
す。同図（Ａ）は誘電体基板３１の表面を示す平面図
で、誘電体基板３１はアンテナ部１５ａとマイクロスト
リップ線路部１５ｂよりなる導波管／ストリップ線路変
換用パターン１５が形成されると共に、マイクロストリ
ップ線路部１５ｂの両側に、スルーホール３２が穿設さ
れた封止パターン（アースパターン）３３が形成され
た、矩形とされている。スルーホール３２は例えば基板
の上部と下部とを連通する孔に金属が埋め込まれた構成
とされている。なお、金属は埋め込まなくてもよい。

【００２４】図４（Ｂ）は誘電体基板３１の裏面を示す
平面図で、導波管の開口に対向する部分３４を除いた領
域に金メッキによる封止パターン３５が形成されてい
る。

【００２５】図４（Ｃ）は装置平面図、同図（Ｄ）は装
置断面図で、導波管３７を有する筺体３８上に、導波管
３７の開口部が誘電体基板３１で閉塞されるように構成
されると共に、導波管ショートブロック３６が誘電体基
板３１上方に設けられている。

【００２６】導波管ショートブロック３６の内面３６ａ
は短絡面で、アンテナ部１５ａで電界最大となるように
設けられている。また内面３６ｂがスルーホール３２と
当接するように導波管ショートブロック３６が筺体３８
にねじ止めされている。このようにして、スルーホール
３２で筺体アースとつなげた誘電体基板３１の上面のア
ースパターン３３と導波管ショートブロック３６とを電
気的に接続することにより、カットオフ導波管が形成さ
れる。換言すると、カットオフ導波管を作りたい個所に
スルーホール３２及びアースパターン３３が形成されて
いる。本実施例によれば、誘電体基板３１が矩形である
ので、凸形状のものに比し容易に作製することができ
る。

【００２７】図５は本発明の第４実施例の構成図を示
す。同図中、図１及び図４と同一構成部分には同一符号
を付し、その説明を省略する。図４に示した実施例では
導波管ショートブロック３６をねじ止めすると、内面３
６ｂにより誘電体基板３１が大なる押圧力を受け、誘電
体基板３１が割れたり、逆に電気的に安定した接触が得
られず、カットオフ導波管が実現できない可能性があ
る。

【００２８】そこで、本実施例は誘電体基板３１に対す
る大なる押圧力の低減と安定な接触とを目的として、図
５（Ａ）に示す如く導波管ショートブロック１８とスル
ーホール３２との間に、例えばリン青銅のばね４１を介
挿したものである。

【００２９】ばね４１は図５（Ｂ）に示すように、ばね
本体４１ａがＵ字状にわん曲されると共に、中央部に切
欠部４１ｂが形成された構成とされている。切欠部４１
ｂにより、誘電体基板３１上のマイクロストリップ線路
部１５ｂとばね４１とが接触せず、ばね４１がスルーホ
ール３２及びアースパターン３３のみに当接するように
し、スルーホール３２で筺体アースとつなげたアースパ
ターン３３と導波管ショートブロック１８とを電気的に
接続することにより、カットオフ導波管を構成する。

【００３０】図６は本発明の第５実施例の構成図を示
す。同図中、図５と同一構成部分には同一符号を付し、
その説明を省略する。図６（Ａ）は正面図、同図（Ｂ）
は右側面図を示す。本実施例は第４実施例のばね４１の
代わりに導電ゴム４５を導波管ショートブロック１８と
スルーホール３２との間に介挿したものである。

【００３１】導電ゴム４５は図６（Ａ），（Ｂ）に示す
ように、誘電体基板３１上スルーホール３２及びアース
パターン３３のみに当接してアースパターン３３と導波
管ショートブロック１８とを電気的に接続することによ
り、カットオフ導波管を構成する。

【００３２】図７は本発明の第６実施例の構成図で、同
図（Ａ）は断面図、同図（Ｂ）は平面図、同図（Ｃ）は
誘電体基板５１の底面図である。図７（Ａ）において、
誘電体基板５１の裏面は筺体５２の導波管５３の開口部
を閉塞し、かつ、裏面のアースパターン（封止パター
ン）５４が筺体５２に半田付けされて封止している。ア
ースパターン５４は図７（Ｃ）に示す如く、誘電体基板
５１の中央部の平面コ字状の部分５５を除く部分に例え
ば金メッキが施されて形成されている。平面コ字状の部
分５５は誘電体基板５１が露出した部分であり、導波管
／ストリップ線路変換用パターンを構成している。

【００３３】誘電体基板５１には上記パターン５５によ
り三方を囲まれた位置にバイアホール５６が穿設されて
いる。バイアホール５６は中に孔が開いているものでは
なく、内部が金属で埋め込まれたホールで、その一端は
図７（Ｂ）に示す如く誘電体基板５１の表面上に形成さ
れたマイクロストリップ線路５７の端部に位置するよう
に構成されている。

【００３４】また、図７（Ａ），（Ｃ）に示すように、
破線で囲んだ部分５８が短絡部を形成している。なお、
誘電体基板５１は図示しない金属製の蓋により封止され
ている。マイクロストリップ線路５７は他の回路基板に
接続される。

【００３５】次に本実施例の動作について図７及び図８
と共に説明する。マイクロストリップ線路５７にマイク
ロ波を入力すると、そのマイクロ波は図８（Ａ）に示す
如くバイアホール５６を通して誘電体基板５１の裏面に
到り、短絡部５８で短絡される。短絡されると図８
（Ｂ）に示すように短絡部分５８のアースパターンに高
周波電流が流れ、それにより同図（Ｃ）に示すようにＴ
ＥＭモードの磁界Ｈ₁が短絡部５８に発生する。

【００３６】図８（Ｄ）は図８（Ｃ）を左側から見た図
で、上記短絡部５８に発生した上記の磁界Ｈ₁は導波管
５３内の基本モードＴＥ₁₀の磁界Ｈ₂を励振する。

【００３７】なお、導波管５３に入力されたマイクロ波
又はミリ波は上記と逆の動作によりＴＥＭモードに変換
されてマイクロストリップ線路５７へ伝達される。この
ようにして、本実施例によれば、短絡部５８での磁界結
合により、導波管／ストリップ線路変換ができる。

【００３８】従って、本実施例では導波管ショートブロ
ックが不要であるため、導波管ショートブロックが必要
な前記各実施例では導波管ショートブロックの位置決め
が難しく、特にミリ波に対する変換器の場合は導波管シ
ョートブロックの短絡面までの距離の僅かなずれで特性
が大きく変わるが、本実施例ではこのような導波管ショ
ートブロックの取付作業から解放される。

【００３９】また、導波管５３に面したパターン５５の
形状を細くすると通過帯域が狭くなるので不要波の除去
ができる。パターン５５の形状を適宜選択することによ
り、中心周波数や通過帯域を変えることができる。

【００４０】

【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明によれ
ば、一枚の誘電体基板によって導波管窓と導波管／スト
リップ線路変換用基板とを兼用することができるため、
従来に比し簡単に封止の作業ができると共に小型化で
き、また変換出力のリップルを防止することができ、更
に誘電体基板のみで特性がでるよう設計することによ
り、電気特性的に安定したものができる。

【００４１】請求項２記載の発明は誘電体基板を夫々矩
形の基板に分離したので、基板を容易に製作することが
でき、請求項３記載の発明では誘電体基板を分離するこ
となく矩形に形成することができ、また請求項４記載の
発明では誘電体基板に局所的に過大な力が加わることを
弾性部材により防止することができるため、誘電体基板
の破損を防止することができる。

【００４２】更に請求項５記載の発明によれば、導波管
ショートブロックを不要にできるため、導波管ショート
ブロックの精密な取付作業をなくすことができ、簡単な
封止ができる等の特長を有するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】図１の要部の構成図である。

【図３】本発明の第２実施例の要部の構成図である。

【図４】本発明の第３実施例の構成図である。

【図５】本発明の第４実施例の構成図である。

【図６】本発明の第５実施例の構成図である。

【図７】本発明の第６実施例の構成図である。

【図８】本発明の第６実施例の動作説明図である。

【図９】従来の一例の構成図である。

【符号の説明】

１１，３７，５３導波管１２，３８，５２筺体１３，３１，５１誘電体基板１５，５５導波管／ストリップ線路変換用パターン１５ａアンテナ部１５ｂマイクロストリップ線路部１７，３５封止パターン１８，３６導波管ショートブロック２３ａ第１の基板２３ｂ第２の基板３２スルーホール３３，５４アースパターン４１ばね４５導電ゴム５６バイアホール５７マイクロストリップ線路５８短絡部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者工藤憲一神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者三浦義宏宮城県仙台市青葉区１番町１丁目２番25号富士通東北ディジタル・テクノロジ株式会社内 (72)発明者菅井清和宮城県仙台市青葉区１番町１丁目２番25号富士通東北ディジタル・テクノロジ株式会社内 (72)発明者生野雅義兵庫県神戸市兵庫区御所通１丁目２番28号富士通テン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に導波管／ストリップ線路変換用パ
ターン（１５）が形成され、かつ、裏面に封止パターン
（１７，３３）が形成された誘電体基板（１３，３１）
を有し、開口する導波管（１１，３７）が形成された筺
体の該導波管（１１，３７）の開口側に該誘電体基板
（１３，３１）の該封止パターン（１７，３５）側を固
定すると共に、該導波管／ストリップ線路変換用パター
ン（１５）の上方に導波管ショートブロック（１８，３
６）を設けたことを特徴とする導波管・ストリップ線路
変換器。
【請求項２】前記誘電体基板（１３）は前記導波管
（１１）の開口より大径で、かつ、矩形の第１の基板部
（２３ａ）と、外部基板と接続される第２の基板部（２
３ｂ）とに分離し、該第１及び第２の基板部（２３ａ，
２３ｂ）を電気的に接続してなることを特徴とする請求
項１記載の導波管・ストリップ線路変換器。
【請求項３】前記誘電体基板（３１）は、前記導波管
／ストリップ線路変換用パターン（１５）と前記導波管
（３７）の開口部に対向する位置とを夫々避けた位置に
スルーホール（３２）が穿設され、かつ、前記導波管シ
ョートブロック（３６）は一部が該スルーホール（３
２）と当接する構造とされたことを特徴とする請求項１
記載の導波管・ストリップ線路変換器。
【請求項４】前記誘電体基板（３１）は、前記導波管
／ストリップ線路変換用パターン（１５）と前記導波管
（１１）の開口部に対向する位置とを夫々避けた位置に
スルーホール（３２）が穿設され、かつ、前記導波管シ
ョートブロック（１８）と該スルーホール（３２）との
間に導電性の弾性部材（４１，４５）を介挿したことを
特徴とする請求項１記載の導波管・ストリップ線路変換
器。
【請求項５】裏面に封止パターン（５４）により包囲
される導波管／ストリップ線路変換用パターン（５５）
が形成され、かつ、表面にストリップ線路（５７）が形
成されると共に、該導波管／ストリップ線路変換用パタ
ーン（５５）とストリップ線路（５７）とがバイアホー
ル（５６）により電気的に接続された誘電体基板（５
１）を有し、開口する導波管（５３）が形成された筺体
の該導波管（５３）の開口側に該誘電体基板（５１）の
裏面を固定したことを特徴とする導波管・ストリップ線
路変換器。