JPWO2017111029A1 - 高周波伝送線路の接続構造 - Google Patents

Abstract

本発明に係る高周波伝送線路の接続構造（３）は、一端が同軸線路に、他端が平面伝送線路に接続される円柱状の中心導体（７）と、中心導体の一端側に中心導体と同軸に配置された第１外部導体（４１）と、第１外部導体と中心導体との間に充填された第１誘電体（４２）と、中心導体の他端側に中心導体と同軸に配置された第２外部導体（６１）と、第２外部導体と中心導体との間に充填された第２誘電体（６２）と、第１外部導体と第２外部導体との間に中心導体と同軸に配置された第３外部導体（５１）と、第３外部導体と中心導体との間に充填された第３誘電体（５２）とを含み、中心導体の軸方向と平面伝送線路に垂直な方向に対して夫々垂直な方向において、中心導体と第１外部導体との最短距離が中心導体と第３外部導体との最短距離よりも大きく、且つ中心導体と第３外部導体との最短距離が中心導体と第２外部導体との最短距離よりも大きい。

Description

本発明は、高周波伝送線路の接続構造に関し、例えば、同軸線路と平面伝送線路とを接続する接続構造に関する。

マイクロ波やミリ波等の高周波信号を伝送するための高周波伝送線路として、同軸線路やコプレナ線路が知られている。
高周波伝送線路では、種類の異なる伝送線路を接続することで一つの伝送路を実現する場合があり、この場合には、種類の異なる伝送線路間を、伝送特性の劣化を抑えつつ接続する必要がある。例えば、非特許文献１には、同軸線路とコプレナ線路との間の信号線路の軸を同軸線路の中心からコプレナ線路に向かって連続的にずらした構成の接続構造が開示されている。

R. L. Eisenhart, "A BETTER MICROSTRIP CONNECTOR", Microwave Symposium Digest, IEEE-MTT-S International, 27-29 June 1978 P.318 - P.320.

しかしながら、非特許文献１に示されるような従来の同軸線路とコプレナ線路との接続構造では、以下に示す問題があることが発明者らによって明らかとされた。
図１５〜１７は、従来の接続構造を示す図である。図１５には、従来の同軸線路とコプレナ線路との接続構造９０の側面の断面形状が示されている。図１６には、従来の接続構造９０の上面の断面形状が示されている。図１７には、従来の接続構造９０のＹ軸方向から見た平面形状が示されている。なお、図１７は、基板２００、基板２００と中心導線７とを接続するための接続部８、および金属部材１０の図示を省略している。

図１５〜１７に示すように、従来の同軸線路とコプレナ線路との接続構造９０では、同軸線路１が接続される同軸モード部９１と基板２００上に形成されたコプレナ線路に接続されるコプレナモード部９２とを有している。同軸モード部９１は、一端が同軸線路１と接続され、他端が台座８を介して基板２００上に形成されたコプレナ線路と接続される内部導体としての中心導体７と、中心導体７を覆う誘電体９１２と、誘電体９１２を覆う外部導体９１１とから構成されている。また、コプレナモード部９２は、金属部材１０を加工して形成された楕円形状の孔を有する外部導体９２１と、外部導体９２１の孔と中心導体７との間に充填された誘電体９２２とから構成されている。

図１５〜１７に示される接続構造９０では、同軸モード部９１とコプレナモード部９２との境界部分、すなわち、同軸モード部９１の表面とコプレナモード部９２の表面とが直交するエッジ領域９３Ａ，９３Ｂが存在する。エッジ領域９３Ａ，９３Ｂでは、同軸モード部９１に接する金属部材１０の表面と、コプレナモード部９２の外部導体９２１の表面とが近接している。エッジ領域９３Ａ，９３Ｂでは、その近接している互いの表面の面積が大きいため、電界が集中し、電磁界モードの不一致が生じる。その結果、エッジ領域９３Ａ，９３Ｂにおいて寄生容量が発生し、同軸線路とコプレナ線路との間の伝送特性が劣化するという問題がある。

また、エッジ領域９３Ａ，９３Ｂにおいて電界集中が生じると、接地ノード（グラウンド電圧）へのリターン電流がエッジ領域９３Ａ，９３Ｂにおいて迂回（反射）してしまうという問題がある。

更に、上述した非特許文献１に示されるような、同軸線路とコプレナ線路との間の信号線路の軸を同軸線路の中心からコプレナ線路に向かって連続的にずらした接続構造の場合、信号線路の軸を連続的にずらす形状を実現するための金属部材の加工は容易ではない。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、信号の伝送特性の劣化を抑えつつ、加工性に優れた高周波伝送線路の接続構造を提供することにある。

本発明に係る高周波伝送線路の接続構造は、同軸線路と平面伝送線路とを接続する高周波伝送線路の接続構造であって、一端が同軸線路の内部導体と接続され、他端が平面伝送線路と接続される円柱状の中心導体と、中心導体と同軸に形成され中心導体の外径よりも大きい第１孔を有し、中心導体の一端側に配置された第１外部導体と、中心導体と第１外部導体との間に充填された第１誘電体と、中心導体と同軸に形成され中心導体の外径よりも大きい第２孔を有し、中心導体の他端側に配置された第２外部導体と、中心導体と第２外部導体との間に充填された第２誘電体と、中心導体と同軸に形成され中心導体の外径よりも大きい第３孔を有し、第１外部導体と第２外部導体との間に配置された第３外部導体と、中心導体と第３外部導体との間に充填された第３誘電体とを有し、中心導体の軸方向と平面伝送線路に垂直な方向に対して夫々垂直な方向において、中心導体と第１外部導体との最短距離が、中心導体と第３外部導体との最短距離よりも大きく、且つ中心導体と第３外部導体との最短距離が、中心導体と第２外部導体との最短距離よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、信号の伝送特性の劣化を抑えつつ、加工性に優れた高周波伝送線路の接続構造を提供することができる。

図１は、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造を模式的に示す斜視図である。 図２は、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造の側面の断面形状を示す図である。 図３は、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造の上面の断面形状を示す図である。 図４は、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造の正面図である。 図５Ａは、コネクタの構造を示す斜視図である。 図５Ｂは、コネクタの構造を示す別の斜視図である。 図６Ａは、コネクタの構造を示す正面図である。 図６Ｂは、コネクタの構造を示す側面図である。 図７は、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造の伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。 図８は、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造の別の伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。 図９は、実施の形態２に係る高周波伝送線路の接続構造の側面の断面形状を示す図である。 図１０は、実施の形態２に係る高周波伝送線路の接続構造の上面の断面形状を示す図である。 図１１は、実施の形態２に係る高周波伝送線路の接続構造の正面図である。 図１２は、実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造の側面の断面形状を示す図である。 図１３は、実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造の正面図である。 図１４は、図１２に示す高周波伝送線路の接続構造の一部を拡大した図である。 図１５は、従来の高周波伝送線路の接続構造の側面の断面形状を示す図である。 図１６は、従来の高周波伝送線路の接続構造の上面の断面形状を示す図である。 図１７は、従来の高周波伝送線路の接続構造の正面図である。

（１）実施の形態の概要
先ず、本発明に係る圧力センサの概要について説明する。なお、以下の説明では、一例として、発明の構成要素に対応する図面上の構成要素を、括弧を付した参照符号によって表している。

本発明に係る高周波伝送線路の接続構造（３，１３，２３）は、同軸線路（１）と平面伝送線路（２）とを接続する高周波伝送線路の接続構造であって、一端が同軸線路の内部導体と接続され、他端が平面伝送線路と接続される円柱状の中心導体（７）と、中心導体と同軸に形成され中心導体の外径よりも大きい第１孔（１０Ａ）を有し、中心導体の一端側に配置された第１外部導体（４１）と、中心導体と第１外部導体との間に充填された第１誘電体（４２）と、中心導体と同軸に形成され中心導体の外径よりも大きい第２孔（１０Ｂ）を有し、中心導体の他端側に配置された第２外部導体（６１，６３）と、中心導体と第２外部導体との間に充填された第２誘電体（６２）と、中心導体と同軸に形成され中心導体の外径よりも大きい第３孔（１０Ｃ）を有し、中心導体の軸方向（Ｙ方向）において第１外部導体と第２外部導体との間に配置された第３外部導体（５１，５３）と、中心導体と第３外部導体との間に充填された第３誘電体（５２）とを有し、中心導体の軸方向と平面伝送線路に垂直な方向（Ｚ方向）に対して夫々垂直な方向（Ｘ方向）において、中心導体と第１外部導体との最短距離が、中心導体と第３外部導体との最短距離よりも大きく、且つ中心導体と第３外部導体との最短距離が、中心導体と第２外部導体との最短距離よりも大きいことを特徴とする。

上記高周波伝送線路の接続構造において、第２外部導体（６１）および第３外部導体（５１）は、同一の金属部材（１０）によって一体に構成されている。

上記高周波伝送線路の接続構造において、第３誘電体（５２）は空気であってもよい。

上記高周波伝送線路の接続構造において、第３孔は、中心導体の軸（Ｙ）方向に並んだ互いに大きさの異なる複数の孔（１０Ｇ，１０Ｈ）から構成されていてもよい。

（２）実施の形態の具体例
次に、本発明の具体的な実施の形態について図を参照して説明する。

≪実施の形態１≫
図１〜４は、本発明の一実施の形態に係る高周波伝送線路の接続構造を模式的に示す図である。
図１には、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３を模式的に示す斜視図が示され、図２には、高周波伝送線路の接続構造３をＹ−Ｚ軸平面で切ったときのＸ軸方向から見た断面形状が示され、図３には、高周波伝送線路の接続構造３をＸ−Ｙ軸平面で切ったときのＺ軸方向から見た断面形状が示され、図４には、Ｙ軸方向から見たときの高周波伝送線路の接続構造３の平面形状が示されている。なお、図４では、基板２００、台座８、および金属部材１０の図示を省略している。

同図に示される高周波伝送線路の接続構造３は、種類の異なる伝送線路同士を中継する異種伝送線路間の接続構造であり、例えばマイクロ波やミリ波等の高周波信号を伝送する高周波伝送線路である同軸線路１と平面伝送線路２とを中継するための接続構造である。

同軸線路１は、内部導体と外部導体とを誘電体を挟んで同軸上に配置した伝送線路であり、例えば高周波同軸ケーブルである。なお、図１〜４では、同軸線路１の内部構造についての図示は省略している。

平面伝送線路２は、誘電体から成る基板２００上に金属から成る信号配線２０１およびグラウンド配線２０２がパターニングされた伝送線路であり、例えば、コプレナ線路やマイクロストリップ線路等である。基板２００を構成する誘電体としては、アルミナ、石英、または樹脂等を例示することができる。
本実施の形態では、平面線路２がコプレナ線路であるものとし、基板２００上に、信号配線２０１の周りにグラウンド配線２０２が形成されている。

具体的に、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３は、金属部材１０に、同軸線路１と電気的に接続される同軸モード部４と、平面伝送線路２と電気的に接続されるコプレナモード部６と、同軸モード部４とコプレナモード部６との間に配置されたバッファ部５とが設けられた構造を有している。

金属部材１０は、導電性を有する材料から構成され、平面伝送線路２を支持するとともに、高周波伝送線路の接続構造３の基台となる。金属部材１０を構成する材料としては、銅（Ｃｕ）、アルミ（Ａｌ）、およびコバール等の金属材料を例示することができる。

同軸モード部４は、中心導体７、外部導体４１、および誘電体４２を含む。
中心導体７は、一端が同軸線路１の内部導体と接続され、他端が平面伝送線路２の信号配線２０１と接続される円柱状の導電性を有する材料から構成されている。上記材料としては、銅やコバール等の金属材料を例示することができる。

外部導体４１は、中心導体７の同軸線路１と接続される一端側に、中心導体７と同軸に離間して配置されている。具体的に、外部導体４１は、中心導体７と同軸に形成され中心導体７の外径よりも大きい孔４１Ａを有し、中心導体７の一端側に配置されている。外部導体４１は、中心導体７と同様に、銅やコバール等の導電性の金属材料から構成されている。

外部導体４１は、例えば、図２〜４に示すように、同軸線路１に対応する外径Ｒ１を有する第１筒状部４１１と、第１筒状部４１１と中心導体７の軸方向に接合された、第１筒状部４１１の外径Ｒ１よりも小さい外径Ｒ２を有する第２筒状部４１２とから構成されている。

誘電体４２は、中心導体７と外部導体４１との間に充填されている。誘電体４２としては、ガラス材料（例えば、比誘電率：約４．０）を例示することができる。

ここで、中心導体７と、外部導体４１と、誘電体４２とは、例えば図５Ａ，５Ｂおよび図６Ａ，６Ｂに示されるように、一つのコネクタ４０を構成する。例えば、予めコネクタ４０の形状に合わせて金属部材１０に形成した孔１０Ａにコネクタ４０を挿入することにより、同軸モード部４が金属部材１０内に配設される。

コプレナモード部６は、外部導体６１および誘電体６２を含む。
外部導体６１は、中心導体７の他端側（平面伝送線路２側）に、中心導体７と同軸に離間して配置されている。具体的に、外部導体６１は、中心導体７と同軸に形成され中心導体７の外径よりも大きい孔１０Ｂを有し、中心導体７の他端側に配置されている。

本実施の形態では、一例として、金属部材１０に孔１０Ｂを形成することにより、金属部材１０の孔１０Ｂが形成された一部の領域を外部導体６１として用いている。

外部導体６１の孔１０Ｂは、例えば図４に示すように、Ｙ軸方向から見たときＺ軸方向の長さがＸ軸方向の長さよりも長い長方形状に形成されている。より具体的には、孔１０Ｂは、４角が丸みを帯びた長方形に形成されている。

誘電体６２は、中心導体７と外部導体６１との間に充填されている。誘電体６２としては、誘電体４２と同様に、ガラス材料を例示することができる。

バッファ部５は、外部導体５１および誘電体５２を含む。
外部導体５１は、中心導体７の軸方向における外部導体４１と外部導体６１との間に、中心導体７と同軸に離間して配置されている。具体的に、外部導体５１は、中心導体７と同軸に形成され中心導体の外径よりも大きい孔１０Ｃを有し、外部導体４１と外部導体６１との間に配置されている。

本実施の形態では、一例として、外部導体６１と同様に、金属部材１０に孔１０Ｃを形成することにより、金属部材１０の孔１０Ｃが形成された一部の領域を外部導体５１として用いている。

外部導体５１の孔１０Ｃは、例えば図４に示すように、Ｙ軸方向から見たときＺ軸方向の長さがＸ軸方向の長さよりも長い長方形状に形成されている。より具体的には、孔１０Ｃは、４角が丸みを帯びた長方形に形成されている。

誘電体５２は、中心導体７と外部導体５１との間に充填されている。誘電体５２は、誘電体４２よりも比誘電率が低い。例えば、誘電体５２は、空気（比誘電率：約１．０）であり、中心導体７および外部導体５１とともに同軸管（所謂エア同軸構造を有する同軸線路）を構成している。なお、誘電体５２として、空気の代わりに、フッ素樹脂（比誘電率：２．０〜３．０）を用いることも可能である。

ここで、バッファ部５は、図４に示すように、中心導体７の軸方向（Ｙ軸方向）から見たとき、同軸モード部４の内側の領域に配置されている。より具体的には、バッファ部５の誘電体５２は、Ｙ軸方向から見たとき、誘電体４２が充填される領域の内側に配置されている。

また、コプレナモード部６の少なくとも一部は、図４に示すように、中心導体７の軸方向（Ｙ軸方向）から見たとき、バッファ部５の内側の領域に配置されている。より具体的には、コプレナモード部６の誘電体６２の少なくとも一部は、Ｙ軸方向から見たとき、バッファ部５を構成する誘電体５２が充填される領域の内側に配置されている。すなわち、Ｙ軸方向から見たとき、長円形状のコプレナモード部６のＺ軸方向の両端部は、バッファ部５よりも内側に配置されている。一方、長円形状のコプレナモード部６のＺ軸方向の両端部は、バッファ部５よりも外側に配置されている。

また、図４に示すように、中心導体７の軸方向（Ｙ方向）と平面伝送線路２に垂直な方向（Ｚ方向）に対して夫々垂直な方向（Ｘ方向）において、中心導体７と外部導体４１（誘電体４２と接する外部導体４１の内壁面）との最短距離をｘ１、中心導体７と外部導体５１との最短距離をｘ２、中心導体７と外部導体６１との最短距離をｘ３としたとき、ｘ３＜ｘ２＜ｘ１である。

すなわち、同軸モードからコプレナモードへの信号経路における外部導体４１，５１，６１のＸ軸方向（幅方向）の長さが徐々に短くなるように、バッファ部５およびコプレナモード部６が配置されている。

このように、信号の伝搬方向（Ｙ軸方向）に沿って同軸モード部４（コネクタ４０）とコプレナモード部６とがバッファ部５を挟んで配置されることにより、金属部材１０の同軸モード部４に接する面１０Ｄと、コプレナモード部６の外部導体６１の表面（金属部材１０の孔１０Ｂの内壁）とが離間して配置されるので、同軸モード部４（コネクタ４０）とコプレナモード部６との境界における電界の集中を防止することができる。これにより、上記境界における寄生容量の発生と接地ノードへのリターン電流の上記境界における迂回の発生を防止することができる。

ここで、バッファ部５の厚さ、すなわち誘電体５２のＹ軸方向の長さは、同軸モード部４（コネクタ４０）とコプレナモード部６と間の境界での寄生容量の発生を抑制できる長さがあればよい。具体的には、伝送に用いる電磁波の４分の１波長以下であればよく、例えば上記電磁波が９０ＧＨｚの場合、例えば０．１５ｍｍ〜０．７５ｍｍの範囲内の長さであればよい。

図７、８に、本実施の形態に係る接続構造の伝送特性のシミュレーション結果を示す。
図７には、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３のＴＤＲ（ｔｉｍｅ ｄｏｍａｉｎ ｒｅｆｌｅｃｔｏｍｅｔｒｙ）のシミュレーション結果７００と、比較例としての従来の接続構造９０のＴＤＲのシミュレーション結果７０１とが示されている。図７において、横軸は時間〔ｐｓ〕であり、縦軸は特性インピーダンス〔Ω〕である。

また、図８には、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３の透過特性のシミュレーション結果８００と、比較例としての従来の接続構造９０の透過特性のシミュレーション結果８０１とが示されている。横軸は周波数〔ＧＨｚ〕であり、縦軸はＳパラメータのＳ２１〔ｄＢ〕である。

図７，８に示すシミュレーションでは、図１に示した同軸線路１と平面伝送線路（コプレナ線路）２とを接続する接続構造３をシミュレーションモデルとし、中心導体７、外部導体４１、および金属部材１０（外部導体５１，６１）の金属材料をコバールとし、バッファ部５の誘電体５２（厚さ：０．１５ｍｍ）を空気とし、誘電体４２、６２として比誘電率が約４．０のガラス材料を用いている。

図７，８から理解されるように、実施の形態１に係る接続構造３によれば、バッファ部５を設けて同軸モード部４（コネクタ４０）とコプレナモード部６との間の寄生容量の発生を抑えることにより、従来の接続構造９０に比べて伝送特性を改善することができる。特に、図８に示すように、８０ＧＨｚ以上の周波数において、従来の接続構造９０に比べて伝送特性の低下を抑えることができる。

以上、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３は、同軸モード部４とコプレナモード部６との間にバッファ部５を設け、且つ同軸モードからコプレナモードへの信号経路における外部導体４１，５１，６１のＸ軸方向（幅方向）の長さが徐々に短くなるように構成している。すなわち、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３では、放射状に電磁界が広がる同軸モードと水平方向に電磁界が広がるコプレナモードとを直接切り替えるのではなく、同軸モードとコプレナモードの中間のモードを有するバッファ部５を介して、同軸モード部４とコプレナモード部６とを接続している。これにより、同軸モード部４とコプレナモード部６との境界における電界の集中を防止することができるので、上記境界における寄生容量の発生と、接地ノードへのリターン電流の上記境界における迂回の発生を防止することができる。
したがって、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３によれば、上述した従来の接続構造９０に比べて、伝送特性の劣化を抑えることができる。

また、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３によれば、非特許文献１に開示された接続構造のようにコプレナモード部６の中心を同軸モード部４からずらした形状とする必要がないので、コプレナモード部６や同軸モード部４を形成する際の金属部材１０の加工が容易となり、加工性に優れた接続構造を提供することができる。

特に、外部導体５１，６１を長方形状に形成することにより、外部導体５１，６１の穴１０Ｂ，１０Ｃの加工が容易となる。例えば、孔１０Ｃを形成する場合に、穿孔機（ドリル）を金属部材１０のＸ−Ｚ平面に垂直な方向（Ｙ軸方向）に差し込んでＺ軸方向にずらして金属部材１０を削ることにより、孔１０Ｃを容易に形成することができる。孔１０Ｂについても同様である。

また、外部導体５１，６１を長方形状、すなわち直線を有する形状に形成することにより、高周波伝送線路の設計が容易となる。例えば、特性インピーダンスを所望の値（例えば５０Ω）に合わせ込むことが容易となる。

≪実施の形態２≫
図９〜１１は、実施の形態２に係る高周波伝送線路の接続構造を示す図である。
図９には、高周波伝送線路の接続構造１３をＹ−Ｚ軸平面で切ったときのＸ軸方向から見た断面形状が示されている。図１０には、高周波伝送線路の接続構造１３をＸ−Ｙ軸平面で切ったときのＺ軸方向から見た断面形状が示されている。図１１には、Ｙ軸方向から見たときの高周波伝送線路の接続構造１３の平面形状が示されている。なお、図１１では、基板２００、台座８、および金属部材１０の図示を省略している。

実施の形態２に係る高周波伝送線路の接続構造１３は、バッファ部およびコプレナモード部の構成が異なる点において、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３と相違し、その他の点においては、実施の形態１に係る高周波伝送線路の接続構造３と同様である。なお、実施の形態２に係る接続構造１３において、実施の形態１に係る接続構造３と同様の構成要素には同一の符号を付し、その構成要素についての詳細な説明を省略する。

バッファ部１５は、外部導体５３と誘電体５２とを含む。
外部導体５３は、中心導体７の軸方向における外部導体４１と外部導体６３との間に、中心導体７と同軸に離間して配置されている。具体的に、外部導体５３は、中心導体７と同軸に形成され中心導体７の外径よりも大きい孔１０Ｆを有し、外部導体４１と外部導体６３との間に配置されている。

実施の形態２では、一例として、実施の形態１における外部導体５１と同様に、金属部材１０に孔１０Ｆを形成することにより、金属部材１０の孔１０Ｆが形成された一部の領域を外部導体５３として用いている。外部導体５３と中心導体７との間には、誘電体５２が充填されている。

孔１０Ｆは、例えば図１１に示すように、Ｙ軸方向から見て、円形状に形成されている。より具体的には、Ｙ軸方向から見たとき、孔１０Ｆ（誘電体５２）は、同軸モード部４の孔１０Ａ（誘電体４２の外周円）よりも小さい径を有する円形状であって、同軸モード部４の誘電体４２が充填される領域の内側に配置されている。

コプレナモード部１６は、外部導体６３と誘電体６２とを含む。
外部導体６３は、中心導体７の他端側（平面伝送線路２側）に、中心導体７と同軸に離間して配置されている。具体的に、外部導体６３は、中心導体７の外径よりも大きい孔１０Ｅを有し、孔１０Ｅ内には、孔１０Ｅと同軸に、中心導体７の他端側が配置されている。

本実施の形態では、一例として、実施の形態１における外部導体６１と同様に、金属部材１０に孔１０Ｅを形成することにより、金属部材１０の孔１０Ｅが形成された一部の領域を外部導体６３として用いている。外部導体６３と中心導体７との間には、誘電体６２が充填されている。

孔１０Ｅ（誘電体６２）は、例えば、図１１に示すように、Ｙ軸方向から見たとき長方形状に形成されている。より具体的には、孔１０Ｅ（誘電体６２）は、Ｙ軸方向から見たとき、４角が丸みを帯びた長方形であって、バッファ部１５の誘電体５２が充填される領域の内側に配置されている。

ここで、バッファ部１５の厚さは、バッファ部５と同様に、同軸モード部４（コネクタ４０）とコプレナモード部６と間の境界での寄生容量の発生を抑制できる長さがあればよい。

また、実施の形態１に係る高周波伝送線路と同様に、同軸モードからコプレナモードへの信号経路における外部導体４１，５３，６３のＸ軸方向（幅方向）の長さが徐々に短くなるように、バッファ部１５およびコプレナモード部１６が配置されている。具体的には、図１１に示すように、中心導体７の軸方向（Ｙ方向）と平面伝送線路２に垂直な方向（Ｚ方向）に対して夫々垂直な方向（Ｘ方向）において、中心導体７と外部導体４１との最短距離をｘ１、中心導体７と外部導体５３との最短距離をｘ２、中心導体７と外部導体６３との最短距離をｘ３としたとき、ｘ３＜ｘ２＜ｘ１である。

以上のように、実施の形態２に係る接続構造１３によれば、実施の形態１に係る接続構造３と同様に、同軸モード部４（コネクタ４０）とコプレナモード部６とがＹ軸方向にバッファ部１５を挟んで配置され、且つ同軸モードからコプレナモードへの信号経路における外部導体４１，５３，６３のＸ軸方向（幅方向）の長さが徐々に短くなるように構成されているので、同軸モード部４とコプレナモード部６との境界における電界の集中を防止することができ、上述した従来の接続構造９０に比べて伝送特性の劣化を抑えることができる。

≪実施の形態３≫
図１２〜１４は、実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造を示す図である。
図１２には、実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造２３の側面の断面形状が示されている。図１３には、Ｙ方向から見たときの高周波伝送線路の接続構造２３の平面図が示されている。図１４には、図１２に示した接続構造２３の一部の領域が拡大されて示されている。

実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造２３は、大きさの異なる複数のバッファ部を有する点において、実施の形態２に係る高周波伝送線路の接続構造１３と相違し、その他の点においては、実施の形態２に係る高周波伝送線路の接続構造１３と同様である。なお、実施の形態３に係る接続構造２３において、実施の形態２に係る接続構造１３と同様の構成要素については、同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。

具体的には、図１２〜１４に示されるように、実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造２３は、同軸モード部４とコプレナモード部６との間に、Ｙ軸方向に並んだ２つのバッファ部２５Ａ，２５Ｂを有している。バッファ部２５Ａとバッファ部２５Ｂとは、同軸上に配置されている。

バッファ部２５Ａは、外部導体５３Ａと誘電体５２Ａとを含む。外部導体５３Ａは、実施の形態２における外部導体５３と同様に、中心導体７の軸方向における外部導体４１と外部導体６３との間に中心導体７と同軸に離間して配置されている。具体的に、外部導体５３Ａは、中心導体７と同軸に形成され中心導体７の外径よりも大きい孔１０Ｇを有し、外部導体４１と外部導体６３との間に配置されている。

実施の形態３では、一例として、実施の形態１における外部導体５１と同様に、金属部材１０に孔１０Ｇを形成することにより、金属部材１０の孔１０Ｇが形成された一部の領域を外部導体５３として用いている。外部導体５３と中心導体７との間には、誘電体５２Ａが充填されている。

孔１０Ｇは、例えば図１３に示すように、Ｙ軸方向から見て、円形状に形成されている。より具体的には、Ｙ軸方向から見たとき、孔１０Ｇ（誘電体５２Ａ）は、同軸モード部４の孔１０Ａ（誘電体４２の外周円）よりも小さい径を有する円形状であって、同軸モード部４の誘電体４２が充填される領域の内側に配置されている。

バッファ部２５Ｂは、外部導体５３Ｂと誘電体５２Ｂとを含む。外部導体５３Ｂは、実施の形態２における外部導体５３と同様に、中心導体７の軸方向における外部導体４１と外部導体６３との間に中心導体７と同軸に離間して配置されている。
具体的に、外部導体５３Ｂは、中心導体７と同軸に形成され中心導体７の外径よりも大きい孔１０Ｈを有し、外部導体４１と外部導体６３との間に配置されている。

実施の形態３では、一例として、外部導体５３Ａと同様に、金属部材１０に孔１０Ｈを形成することにより、金属部材１０の孔１０Ｈが形成された一部の領域を外部導体５３Ｂとして用いている。外部導体５３Ｂと中心導体７との間には、誘電体５２Ｂが充填されている。

孔１０Ｈは、例えば図１３に示すように、Ｙ軸方向から見て、円形状に形成されている。より具体的には、Ｙ軸方向から見たとき、孔１０Ｈ（誘電体５２Ｂ）は、同軸モード部４の孔１０Ａ（誘電体４２の外周円）よりも小さい径を有する円形状であって、同軸モード部４の誘電体４２が充填される領域の内側に配置されている。孔１０Ｈの径は、孔１０Ｇの径よりも小さい。

実施の形態１に係る高周波伝送線路と同様に、同軸モードからコプレナモードへの信号経路における外部導体４１，５３Ａ，５３Ｂ，６３のＸ軸方向（幅方向）の長さが徐々に短くなるように、バッファ部１５およびコプレナモード部１６が配置されている。具体的には、図１３に示すように、中心導体７の軸方向（Ｙ方向）と平面伝送線路２に垂直な方向（Ｚ方向）に対して夫々垂直な方向（Ｘ方向）において、中心導体７と外部導体４１との最短距離をｘ１、中心導体７と外部導体５３Ａとの最短距離をｘａ、中心導体７と外部導体５３Ｂとの最短距離をｘｂ、中心導体７と外部導体６３との最短距離をｘ３としたとき、ｘ３＜ｘｂ＜ｘａ＜ｘ１である。

図１４に示されるように、孔１０Ｇには誘電体５２Ａが充填され、孔１０Ｈには誘電体５２Ｂが充填される。誘電体５２Ａと誘電体５２Ｂとは、同一の誘電体材料であってもよいし、異なる誘電体材料であってもよく、特に限定されない。例えば、誘電体５２Ａと誘電体５２Ｂが共に、空気（比誘電率：約１．０）であってもよいし、フッ素樹脂（比誘電率：２．０〜３．０）であってもよい。
また、同軸モード部４側の誘電体５２Ａをフッ素樹脂とし、コプレナモード部６側の誘電体５２Ｂを空気としてもよい。これによれば、同軸モードとコプレナモードとの間のモードの切替を、更にスムーズにすることが可能となる。

以上、実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造２３によれば、実施の形態１，２に係る接続構造３，１３と同様に、同軸モード部４とコプレナモード部６との境界部分における電界の集中を防止することができるので、伝送特性の劣化を抑制することができる。

また、実施の形態３に係る高周波伝送線路の接続構造２３によれば、バッファ部を複数段設けているので、特性インピーダンスの微調整が容易となる。

以上、本発明者らによってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明はそれに限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは言うまでもない。

例えば、上記実施の形態において、バッファ部５を構成する誘電体５２が空気である場合を例示したが、これに限られず、目的とする特性インピーダンスに応じて別の誘電体材料を用いてもよい。同様に、同軸モード部４の誘電体４２やコプレナモード部６の誘電体６２についても、上述したガラス材料に限られず、空気等のその他の誘電体材料を用いてもよい。

また、上記実施の形態において、同軸モード部４としてＹ軸方向に凸状のコネクタ４０を用いる場合を例示したが、これに限定されない。例えば、コネクタ４０を１つの筒形状（Ｒ１＝Ｒ２）としてもよい。また、コネクタ４０を設けずに、金属部材１０をコネクタ４０の形状に合わせて加工することにより、金属部材１０の一部を外部導体４１，４２として用いてもよい。この場合、加工した金属部材１０の内部に誘電体４２を直接充填すればよい。

また、上記実施の形態において、バッファ部の外部導体５１およびコプレナモード部６の外部導体６１として金属部材１０に形成された孔の内壁を利用する場合を例示したが、これに限られない。
例えば、コネクタ４０のような、外部導体５１と外部導体６１を構成する導電体から成るコネクタを用意し、そのコネクタを金属部材１０に形成された孔１０Ｂ，１０Ｃ内に配置してもよい。また、金属部材１０に孔１０Ｂ，１０Ｃを設けずに、外部導体５１と外部導体６１を構成するコネクタを金属部材１０上に固定してもよい。この場合、上記コネクタを構成する導電体としては、中心導体７と同様に、銅やコバール等の金属材料を例示することができる。

また、実施の形態３において、同軸モード部４とコプレナモード部６との間に２つのバッファ部２５Ａ，２５Ｂを設ける場合を例示したが、バッファ部の段数は２つに限定されるものではなく、３つ以上であってもよい。

また、外部導体５１，５３，５３Ａ，５３Ｂ，６１，６３の形状は、同軸モードからコプレナモードへの信号経路における外部導体のＸ軸方向（幅方向）の長さが徐々に短くなるように構成されていればよく、長方形状や円形状に限定されるものではない。例えば、外部導体６１，６３は、図１７に示されるように、Ｙ軸方向から見たときＺ軸方向の長さがＸ軸方向の長さよりも長い長円形状であってもよい。

本発明に係る高周波伝送線路の接続構造は、例えばマイクロ波やミリ波等の高周波信号を伝送するための高周波伝送線路の接続構造として適用できる。

１…同軸線路、２…平面伝送線路、２００…基板、２０１…信号配線、２０２…グラウンド配線、３，１３，２３…接続構造、４…同軸モード部、５，１５，２５Ａ，２５Ｂ…バッファ部、６，１６，２６Ａ，２６Ｂ…コプレナモード部、７…中心導体、８…台座、１０…金属部材、１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｅ，１０Ｆ，１０Ｇ，１０Ｈ…孔、４１，５１，５３，５３Ａ，５３Ｂ，６１，６３，６３Ａ，６３Ｂ…外部導体、４２，５２，５２Ａ，５２Ｂ，６２…誘電体、４１１…第１筒状部、４１２…第２筒状部。

Claims (4)

1. 同軸線路と平面伝送線路とを接続する高周波伝送線路の接続構造であって、
   一端が前記同軸線路の内部導体と接続され、他端が前記平面伝送線路と接続される円柱状の中心導体と、
   前記中心導体と同軸に形成され前記中心導体の外径よりも大きい第１孔を有し、前記中心導体の前記一端側に配置された第１外部導体と、
   前記中心導体と前記第１外部導体との間に充填された第１誘電体と、
   前記中心導体と同軸に形成され前記中心導体の外径よりも大きい第２孔を有し、前記中心導体の前記他端側に配置された第２外部導体と、
   前記中心導体と前記第２外部導体との間に充填された第２誘電体と、
   前記中心導体と同軸に形成され前記中心導体の外径よりも大きい第３孔を有し、前記第１外部導体と前記第２外部導体との間に配置された第３外部導体と、
   前記中心導体と前記第３外部導体との間に充填された第３誘電体とを有し、
   前記中心導体の軸方向と前記平面伝送線路に垂直な方向に対して夫々垂直な方向において、前記中心導体と前記第１外部導体との最短距離が、前記中心導体と前記第３外部導体との最短距離よりも大きく、且つ前記中心導体と前記第３外部導体との最短距離が、前記中心導体と前記第２外部導体との最短距離よりも大きい
   ことを特徴とする高周波伝送線路の接続構造。
2. 請求項１記載の高周波伝送線路の接続構造において、
   前記第２外部導体および前記第３外部導体は、同一の金属部材によって一体に構成されている
   ことを特徴とする高周波伝送線路の接続構造。
3. 請求項１または２記載の高周波伝送線路の接続構造において、
   前記第３誘電体は、空気である
   ことを特徴とする高周波伝送線路の接続構造。
4. 請求項１乃至３の何れか一項に記載の高周波伝送線路の接続構造において、
   前記第３孔は、前記中心導体の軸方向に並んだ互いに大きさの異なる複数の孔から成る
   ことを特徴とする高周波伝送線路の接続構造。

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