JPH1174702A - 積層型導波管と導波管との接続構造 - Google Patents
積層型導波管と導波管との接続構造Info
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- JPH1174702A JPH1174702A JP23463097A JP23463097A JPH1174702A JP H1174702 A JPH1174702 A JP H1174702A JP 23463097 A JP23463097 A JP 23463097A JP 23463097 A JP23463097 A JP 23463097A JP H1174702 A JPH1174702 A JP H1174702A
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Abstract
における伝送線路として利用可能な積層型導波管と導波
管とを簡易な構造で接続可能な接続構造を提供する。 【解決手段】誘電体基板1と、誘電体基板1の少なくと
も線路方向の上下面に形成された一対の主導体層3、4
と、主導体層3、4間を電気的に接続し且つ線路方向に
信号波長の1/2未満の間隔をもって二列に配列された
側壁用ビアホール導体2群とを具備する積層型導波管A
と、導波管Bとを接続部Cを介して接続された接続構造
において、接続部C内部に、信号伝送方向に直交する接
続部C断面に占める割合が積層型導波管A側から導波管
B側に向かって減少するように整合用誘電体7を内蔵せ
しめ、例えば、接続部Cを、積層型導波管Aと同一の断
面形状を有する積層型導波管側端部と、導波管Bと同一
の断面形状を有する導波管側端部を具備するホーン型導
波管により構成する。
Description
びミリ波等の高周波信号を伝送するための積層型導波管
と導波管との接続構造に関するものである。
信号を伝達するための線路としては、導波管、誘電体導
波管、同軸線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ
線路等が知られている。これらは、一つの回路基板内で
は、単一種類の線路が用いられることが多いが、それぞ
れの回路基板に要求される仕様に合わせて最適な線路が
選択されるので、異なる回路基板を接続する場合は線路
の変換部、つまり接続部が必要である。
コプレーナ線路とは、グランドの構造が異なるので、そ
れぞれのグランドをスルーホール等で接続して変換が行
われる。また、マイクロストリップ線路と導波管との接
続は、リッジ導波管を用いて行われ、導波管や誘電体導
波管と同軸線路との接続は、同軸線路の信号線を導波管
のH面に垂直に挿入して行われている。
ンスをはじめから一致させるか、それができない場合は
それぞれの特性インピーダンスを徐々に変化させ一致さ
せる必要がある。インピーダンスが異なるとそこで信号
の反射が発生してしまい接続できないためである。
ーダンスだけでなく電磁界分布が結合するように構成す
る必要がある。前記のマイクロストリップ線路とコプレ
ーナ線路との接続の場合、それぞれの特性インピーダン
ス同士をはじめから一致させることができるが、電磁界
分布が急激に変化するため若干の反射が発生する。ま
た、前記マイクロストリップ線路と導波管との接続の場
合、導波管の特性インピーダンスはマイクロストリップ
線路に比べ非常に大きく電磁界分布も異なるが、リッジ
導波管によってこれらが徐々にマッチングするように構
成されている。
成する試みが提案されている。この導波管は、所定厚み
の誘電体基板の上下に一対の導体層を形成し、また誘電
体基板内で一対の導体層間を電気的に接続し且つ線路方
向に信号波長の1/2未満の間隔をもって二列に側壁用
ビアホール導体群を配列したものである。
される伝送線路であるが、誘電体導波管とよく似てお
り、給電ピンにより回路内のマイクロストリップ線路や
コプレーナ線路等と接続することが可能である。
ロストリップ線路やコプレーナ線路等は、ミリ波等の高
周波になると伝送特性が劣化するため、基板間の線路と
して導波管が多用される傾向にある。また、アンテナ用
の放射素子として、導波管が用いられることもあるた
め、積層型導波管と導波管との接続が要求されている。
接続は、上記のように給電ピンを介して行えば可能であ
り、またマイクロストリップ線路と導波管との接続はリ
ッジ導波管等の従来技術を用いて行うことができる。つ
まり、積層型導波管−給電ピン−マイクロストリップ線
路−リッジ導波管−導波管によって、積層型導波管と導
波管との接続は可能である。
導波管と導波管との接続のために、給電ピン、マイクロ
ストリップ線路、リッジ導波管が介在する複雑な構造と
なり、しかもそれぞれの箇所で電磁波の損失や放射が発
生するため全体の伝送特性が劣化する。従って、積層型
導波管と導波管とを直接的に接続できれば、接続部にお
ける損失を最小に抑えることができ、しかも簡易な構造
となるはずである。
半導体素子用パッケージにおける伝送線路として利用可
能な積層型導波管と導波管と簡易な構造で接続可能な接
続構造を提供することを目的とするものである。
点に関して検討を重ねた結果、接続部を、断面形状を変
化させたホーン型導体部を具備し、しかも、信号伝送方
向に直交する断面における平均的な誘電率が段階的ある
いは連続的に変化するような構造とすることにより、特
性インピーダンスのマッチングと電磁界分布の良好な結
合が行えることを見いだした。
接続構造は、誘電体基板と、該誘電体基板の少なくとも
線路方向の上下面に形成された一対の主導体層と、該一
対の主導体層間を電気的に接続し且つ線路方向に信号波
長の1/2未満の間隔をもって二列に配列された側壁用
ビアホール導体群とを具備する積層型導波管と、導波管
とを接続部を介して接続された構造であって、前記接続
部内部に、信号伝送方向に直交する接続部断面に占める
割合が前記積層型導波管側から導波管側に向かって減少
するように整合用誘電体を内蔵せしめ、前記接続部断面
での平均的誘電率が連続的または段階的に変化させたこ
とを特徴とするものである。
型導波管と同一の断面形状を有する積層型導波管側端部
と、前記導波管と同一の断面形状を有する導波管側端部
を具備するホーン型導波管により構成されること、また
は前記接続部が、誘電体基板の端部に形成されたV字状
またはW字状の切り欠き部により形成されることを特徴
とする。
体層の積層体からなる誘電体基板と、該誘電体基板の積
層方向に所定領域を囲むように信号波長の1/2未満の
間隔をもって配列された側壁用ビアホール導体群とを具
備する垂直積層型導波管と、導波管とを接続部を介して
接続された接続構造であって、前記接続部内部に、信号
伝送方向に直交する接続部断面に占める割合が前記積層
型導波管側から導波管側に向かって減少するように整合
用誘電体を内蔵せしめ、前記接続部断面での平均的誘電
率が連続的または段階的に変化させたことを特徴とす
る。
導波管との接続構造の一実施態様を説明するための概略
斜視図である。図1において、Aは積層型導波管、1は
誘電体基板、2はビアホール導体、3および4は主導体
層、Bは導波管、5、6は導体壁、Cは接続部としての
ホーン型導波管、7は整合用誘電体である。
れば、厚みaの誘電体基板1の上下面に、主導体層3、
4が被着形成されており、その主導体層3、4間を電気
的に接続するビアホール導体2が、信号伝送方向に信号
波長の1/2未満の間隔bで、間隔cをもって2列に形
成されている。この導体層及びビアホール導体2群によ
り囲まれた、断面がa×cの四角形からなる領域が積層
型導波管Aにおける信号伝送領域である。
四角形の導体壁5によって閉塞された管が信号伝送方向
に延びた構造からなる。
には、接続部としてホーン型導波管Cが形成されてい
る。このホーン型導波管Cは、導波管Bと同様に導体壁
6によって閉塞された導波管からなり、積層型導波管A
側の端部の断面が、積層型導波管Aの断面a×cと同一
形状からなり、導波管C側端部が、導波管の断面d×e
と同一形状によって構成され、図1によれば、積層型導
波管A側断面形状から導波管B側断面形状にその断面積
が徐々に変化するように形成される結果、導波管B側に
大きくなるホーン形状に導体壁6が形成されている。か
かる構造において、積層型導波管Aおよび導波管Bは,
いずれも上下面が磁界と平行なH面となっている。
ピーダンスおよび電磁界分布を整合させるための整合用
誘電体7が内蔵されている。この整合用誘電体7は、誘
電体基板1と一体化されたものでもよいし、ホーン型導
波管Cの内部に固着されたものであってもよいが、後者
の場合、積層型導波管との接続面に隙間が存在するとそ
こで電磁波が反射しやすいため前者の構造が望ましい。
また後者の場合、誘電体基板1と整合用誘電体7の誘電
率はできるだけ同じであることが望ましい。
述した通り、電磁界分布の結合と特性インピーダンスの
マッチングが必要となる。まず、積層型導波管Aは導波
管内部に誘電体が詰まった構造であるため、その特性イ
ンピーダンスは導波管Bとは異なる。伝送モードをTE
10とすると、その特性インピーダンスZは、次のよう
になる。
波長に対する比である。
ε=1の場合は真空、即ち導波管の特性インピーダン
ス、wは導波管の幅である。
リップ線路等と異なり、遮断周波数の周波数特性を持っ
ている。このため、接続する積層型導波管と導波管の周
波数特性は、一致していることが望ましい。即ち、前記
式のcosαの値が一致していることが望ましい。積層
型導波管Aは、導波管内部に誘電体が詰まっているの
で、伝送信号の波長は、導波管Bの1/ε1/2 となる
が、積層型導波管Aの幅も導波管Bの1/ε1/2 とする
ことにより両者のcosα、即ち周波数特性を一致させ
ることができる。
と、上記のように、周波数特性を一致させた場合、前記
式からわかるように、積層型導波管Aの特性インピーダ
ンスは導波管Bの特性インピーダンスの1/ε1/2 に小
さくなる。
層型導波管Aの端面の幅cをさらに小さくするか、又は
導波管Bの端面の幅を大きくする必要がある。いずれに
しても、導波管Bと積層型導波管Aの端面でのサイズの
差はますます大きくなり、導波管サイズは不連続とな
る。その結果、電磁界分布のマッチングがスムーズでな
いために反射が大きくなる。
と導波管Bとの接続部において、誘電率を連続的に変化
させ、接続部の両端での誘電率をそれぞれ一致させるよ
うにすることにより、必然的に導波管のサイズも連続的
に一致させることができるのである。
を連続的に変化させることは容易ではない。そこで、本
発明によれば、図1の整合用誘電体7のようにテーパ部
を形成して、ホーン型導波管Cの断面に占める割合(面
積比率)が前記積層型導波管側から導波管側に向かって
減少するように形状を定めることにより、ホーン型導波
管Cの断面の平均的な誘電率を連続的または段階的に変
化させることができる。この結果、特性インピーダンス
及び電磁界分布の結合もスムーズに行われ、積層型導波
管と導波管との接続が可能となるのである。
波管との接続構造の他の実施態様を説明するためのもの
であり、図2は分解斜視図、図3はその組立斜視図であ
る。
A、および導波管Bに対する各部位の符号については図
1に準ずる。なお、図中、ハッチング部は誘電体の露出
面である。
Aの端部に位置する誘電体基板1が略W状に切り欠かれ
ており、その中心部に三角状の整合用誘電体11が形成
されている。また、W字状切り欠きの外側の切断面には
導体壁12、12’が形成されており、この一対の導体
壁12、12’によってホーン状接続部13が形成され
ている。また導波管Bの端部には、誘電体基板1の端面
からの前記W字状の切り欠きの深さに相当する長さのス
リット14が空けられており、このスリット14内に整
合用誘電体11が形成されたW字状切り欠きを包含する
ように、誘電体基板1の端部が挿入されている。
のW字状の切り欠きに形成された導体壁12、12’に
よりホーン状接続部13内に、整合用誘電体11が内蔵
され、このホーン状接続部13内において、信号の伝送
方向に直交する接続部断面に占める割合が前記積層型導
波管側から導波管側に向かって減少するように形成され
ている。
波管との接続構造のさらに他の実施態様を説明するため
のもので、図4は分解斜視図、図5は組立斜視図であ
る。なお、図4、図5において、積層型導波管Aおよび
導波管Bに対する各部位の符号は図1に準ずる。なお、
図中、ハッチング部は誘電体の露出面である。
Aの端部の2列に配列されたビアホール導体2群間に位
置する誘電体基板1の端部にV字状切り欠き15が形成
され、このV字状切り欠き15の縁部と、ビアホール導
体2の各列との間に位置する誘電体が整合用誘電体16
として機能する。また、この時、2列のビアホール導体
2群は、図4、5に示すように、その間隔cが徐々に大
きくなるように扇型に配列されることがインピーダンス
を整合させる上で望ましい。
形成された箇所を、図2と同様に、導波管Bの端部に、
誘電体基板1の端部からのV字状切り欠き15の深さに
相当する長さのスリット14が空けられており、このス
リット14内に整合用誘電体16が形成されたV字状切
り欠き15を包含するように、誘電体基板1の端部が挿
入されている。
管Aのビアホール導体2を延設して形成された扇状に拡
がった2列のビアホール導体によりホーン状接続部17
が形成され、その内部に、整合用誘電体16が内蔵さ
れ、このホーン状接続部17内において、信号の伝送方
向に直交する接続部断面に占める割合が前記積層型導波
管側から導波管側に向かって減少するように形成されて
いる。
との接続構造の実施態様を説明するためのもので、図6
は概略斜視図、図7はY−Y断面図である。なお、図
6、7において、積層型導波管A、および導波管Bに対
する各部位の符号については図1に準ずる。
は、複数の誘電体層1a〜1eを積層した誘電体基板1
に対して、複数のビアホール導体2が特定領域を四角に
囲み、信号波長の1/2未満の間隔bをもって積層方向
に配列されている。この場合、複数のビアホール導体2
群が、積層型導波管Aの側壁を構成し、ビアホール導体
2群によって囲まれた領域が信号伝送路として機能す
る。そして、この垂直積層型導波管Aの垂直上面側に導
波管Bが接続部Cを介して接続されている。
まで積層型導波管Aが形成され、その上面に位置する誘
電体層1a〜1cに接続部Cが形成されている。この接
続部Cにおいては、誘電体層1a〜1cに切り欠き部1
8が、誘電体層1aから1cにかけてその開口径が段階
的に大きくなるように階段状に形成されている。また、
四角形に配列されたビアホール導体2群のうち、対向す
る2辺のビアホール導体19群の間隔が導体層20との
組み合わせによって段階的に拡がるように形成されてい
る。その結果、階段状に切り欠かれた誘電体層1a〜1
cと、誘電体層1a〜1cの各層におけるビアホール導
体19間に位置する誘電体21の長さsが導波管B側に
向かって徐々に小さくなるように形成され、この誘電体
21が整合用誘電体として機能する。また、誘電体基板
1の上面には、導体層22が被着形成されており、この
導体層22と導波管Bの導体壁23とは電気的に接続さ
れている。
おける段階的に導波管B側に拡がるように形成されたビ
アホール導体19群と導体層20によってホーン状接続
部24が形成され、その内部に、整合用誘電体21が内
蔵され、このホーン状接続部24内において、信号の伝
送方向に直交する接続部断面に占める割合が前記積層型
導波管側から導波管側に向かって段階的に減少するよう
に形成されている。
面図である。この接続構造においては、接続部として一
方の導体壁25のみテーパ状に形成されたホーン型導波
管Cが形成され、そのホーン型導波管C内には、整合用
誘電体26が他方の導体壁27に沿ってその信号伝送方
向xに対して直交する断面が導波管B側に向かって徐々
に減少するように形成されている。
す平面図である。この接続構造においては、接続部Cに
おいて、誘電体基板の端面に、積層型導波管Aの一方の
ビアホール導体列2Aを頂点とするV字状に切り欠き部
28が形成され、その切り欠き部28の外側面に導体層
29が被着形成され、その導体層29とビアホール導体
列2Bによって形成されたホーン状の接続部C内にて、
整合用誘電体30がビアホール導体列2Bに沿ってその
信号伝送方向xに対して直交する断面が導波管B側に向
かって徐々に減少するように形成されている。
直積層型導波管と導波管との接続構造の変形例を示す断
面図である。図6、7の例では、誘電体基板1a〜1c
に形成した切り欠き部18は、断面構造が左右対象にな
るように形成したものであるが、図10は、垂直積層型
導波管Aのビアホール導体31Aを中心として断面がV
字状の切り欠き部32を階段状に形成し、その切り欠き
部32の一方の表面に導体層33を形成して、その導体
層33とビアホール導体列31Bによって形成されたホ
ーン状の接続部C内にて、整合用誘電体34がビアホー
ル導体列31Bに沿ってその信号伝送方向xに対して直
交する断面が導波管B側に向かって段階的に減少するよ
うに形成されている。
して階段状の切り欠き部35が形成され、ビアホール導
体36と導体層37によって段階的に誘電体基板1内に
形成された導体壁と、ビアホール導体38によって形成
されたホーン状の接続部C内にて、整合用誘電体39
が、ビアホール導体38からビアホール導体36と導体
層37によって段階的に誘電体基板1内に形成された導
体壁に沿ってその信号伝送方向xに対して直交する断面
が導波管B側に向かって徐々に減少するように形成され
ている。
管Aと導波管Bとの接続構造において、その接続部内に
整合用誘電体を形成し、この整合用誘電体を、図1乃至
図11に示したように、信号伝送方向に直交する接続部
断面に占める割合が積層型導波管側から導波管側に向か
って減少するように形成することにより、前記接続部断
面での平均的誘電率を連続的または段階的に変化させる
ことができる結果、積層型導波管Aと導波管Bとを簡易
な構造でもって接続することが可能となる。
管と導波管との接続構造によれば、整合用誘電体を、信
号伝送方向に直交する接続部断面に占める割合が積層型
導波管側から導波管側に向かって減少するように形成す
ることにより、前記接続部断面での平均的誘電率を連続
的または段階的に変化させることができる結果、積層型
導波管Aと導波管Bとを簡易な構造でもって、特性イン
ピーダンスのマッチングおよび電磁界分布の結合がスム
ーズに行われ、優れた接続構造が提供できる。
一実施態様を説明するための概略斜視図である。
他の実施態様を説明するための分解斜視図である。
さらに他の実施態様を説明するための分解斜視図であ
る。
造の実施態様を説明するための概略斜視図である。
る。
続構造の変形例を示す断面図である。
続構造の他の変形例を示す断面図である。
Claims (4)
- 【請求項1】誘電体基板と、該誘電体基板の少なくとも
線路方向の上下面に形成された一対の主導体層と、該一
対の主導体層間を電気的に接続し且つ線路方向に信号波
長の1/2未満の間隔をもって二列に配列された側壁用
ビアホール導体群とを具備する積層型導波管と、導波管
とを接続部を介して接続された接続構造において、前記
接続部内部に、信号伝送方向に直交する接続部断面に占
める割合が前記積層型導波管側から導波管側に向かって
減少するように整合用誘電体を内蔵せしめたことを特徴
とする積層型導波管と導波管との接続構造。 - 【請求項2】前記接続部が、前記積層型導波管と同一の
断面形状を有する積層型導波管側端部と、前記導波管と
同一の断面形状を有する導波管側端部を具備するホーン
型導波管により構成されることを特徴とする請求項1記
載の積層型導波管と導波管との接続構造。 - 【請求項3】前記接続部が、誘電体基板の端部に形成さ
れたV字状またはW字状の切り欠き部により形成される
ことを特徴とする請求項1記載の積層型導波管と導波管
との接続構造。 - 【請求項4】複数の誘電体層の積層体からなる誘電体基
板と、該誘電体基板の積層方向に所定領域を囲むように
信号波長の1/2未満の間隔をもって配列された側壁用
ビアホール導体群とを具備する垂直積層型導波管と、導
波管とを接続部を介して接続された接続構造において、
前記接続部内部に、信号伝送方向に直交する接続部断面
に占める割合が前記積層型導波管側から導波管側に向か
って減少するように整合用誘電体を内蔵せしめたことを
特徴とする積層型導波管と導波管との接続構造。
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JP23463097A JP3398306B2 (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 積層型導波管と導波管との接続構造 |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH1174702A true JPH1174702A (ja) | 1999-03-16 |
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