KR20240046428A - 전송 장치 및 안테나 - Google Patents

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KR20240046428A
KR20240046428A KR1020237044095A KR20237044095A KR20240046428A KR 20240046428 A KR20240046428 A KR 20240046428A KR 1020237044095 A KR1020237044095 A KR 1020237044095A KR 20237044095 A KR20237044095 A KR 20237044095A KR 20240046428 A KR20240046428 A KR 20240046428A
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transmission
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유이치로 아즈마
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니혼덴교고사꾸가부시끼가이샤
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Abstract

판상의 유전체 기판의 한쪽 면에 마련된 급전선로 및 용량 결합 도체와, 유전체 기판의 다른 쪽 면에 마련된 접지 도체를 구비하고, 신호를 전송하는 전송 기판과, 내도체와 내도체의 외측에 마련된 외도체를 구비하고, 신호를 입출력하는 커넥터를 구비하고, 커넥터는, 전송 기판의 급전선로 및 용량 결합 도체가 마련된 한쪽 면에 마련되고, 커넥터의 내도체가 급전선로에 접속되고, 외도체가 용량 결합 도체와 접속되고, 전송 기판의 접지 도체와 커넥터의 외도체가 접속되어 있지 않은 전송 장치.

Description

전송 장치 및 안테나
본 발명은 전송 장치 및 안테나에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 기판의 한쪽 면에 배치된 소정의 폭을 갖는 중심 도체와, 기판의 다른 쪽 면에 배치된 접지 도체를 구비한 마이크로스트립 선로의 접속 구조에 있어서, 상기 기판의 중심 도체가 배치된 도체 배치면에 상기 접지 도체와 접속하는 접지 패턴을 형성하고, 커넥터 내부 도체와 커넥터 외도체를 구비한 커넥터를 상기 도체 배치면에 설치하고, 커넥터 내부 도체를 상기 마이크로스트립 선로의 중심 도체에 접속함과 함께, 커넥터 외도체를 상기 접지 패턴에 접속하는 마이크로스트립 선로의 접속 구조가 기재되어 있다.
일본 실용신안 출원 평1-140181호(일본 실용신안 출원 공개 평3-79510호)의 마이크로필름
그런데, 마이크로스트립 안테나 등에서는, 유전체 기판의 한쪽 면에 전파를 송수신하는 방사 소자가 접속된 급전선로가 마련되고, 다른 쪽의 면에 접지 도체가 마련된 전송 기판(소위 프린트 기판)과, 동축 케이블이 접속되어서 신호의 입출력 단자가 되는 커넥터를 구비한 전송 장치가 사용된다. SMPM(Sub Miniature Push-on Mini) 등의 외형 치수가 작은 커넥터는, 전송 기판의 급전선로가 마련된 측에 실장된다. 이 때문에, 유전체 기판에 내측이 도체로 덮인 스루홀 등을 통하여, 커넥터의 외도체와 전송 기판의 접지 도체를 접속하는 것이 행해져 왔다. 그러나, 스루홀 등을 마련하면, 전송 장치의 제조비가 높아진다. 이 때문에, 커넥터의 외도체와 전송 기판의 접지 도체를 접속하는 스루홀 등을 마련하지 않을 것이 요구되고 있다.
본 발명은 전송 기판의 접지 도체와 커넥터의 외도체를 접속하지 않아도 동작하는 전송 장치 등을 제공한다.
청구항 1에 기재된 발명은, 판상의 유전체 기판의 한쪽 면에 마련된 급전선로 및 용량 결합 도체와, 당해 유전체 기판의 다른 쪽 면에 마련된 접지 도체를 구비하고, 신호를 전송하는 전송 기판과, 내(內)도체와 당해 내도체의 외측에 마련된 외(外)도체를 구비하고, 신호를 입출력하는 커넥터를 구비하고, 상기 커넥터는, 상기 전송 기판의 상기 급전선로 및 상기 용량 결합 도체가 마련된 상기 한쪽 면에 마련되고, 당해 커넥터의 상기 내도체가 당해 급전선로에 접속되고, 상기 외도체가 당해 용량 결합 도체와 접속되고, 당해 전송 기판의 상기 접지 도체와 당해 커넥터의 당해 외도체가 접속되어 있지 않은 전송 장치이다.
청구항 2에 기재된 발명은, 상기 전송 기판에 있어서, 상기 용량 결합 도체와 상기 접지 도체는, 상기 유전체 기판을 통하여 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 전송 장치이다.
청구항 3에 기재된 발명은, 상기 전송 기판의 상기 접지 도체와, 상기 커넥터의 상기 외도체는, 용량 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 2에 기재된 전송 장치이다.
청구항 4에 기재된 발명은, 상기 용량 결합 도체는, 중앙부에 개구와, 외연으로부터 당해 개구에까지 이르는 간극을 갖고, 당해 간극에 상기 급전선로의 단부가 위치하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 3 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치이다.
청구항 5에 기재된 발명은, 상기 용량 결합 도체의 외연을 둘러싸는 형상이, 다각형, 원형, 타원형 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 4 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치이다.
청구항 6에 기재된 발명은, 상기 커넥터의 중심으로부터 상기 용량 결합 도체의 외연까지의 치수가 상기 유전체 기판에 있어서의 실효 파장의 1/4 초과, 또한 1/2 미만인 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치이다.
청구항 7에 기재된 발명은, 상기 커넥터의 중심으로부터 상기 용량 결합 도체의 외연까지의 치수 중, 최소의 치수가 실효 파장의 1/4에 대응하는 주파수를 하한으로 하고, 최대의 치수가 실효 파장의 1/2에 대응하는 주파수를 상한으로 한 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치이다.
청구항 8에 기재된 발명은, 전파를 송수신하는 방사 소자와, 상기 방사 소자가 접속되고, 당해 방사 소자가 송수신한 전파에 기초하는 신호를 전송하는, 청구항 1 내지 7 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치를 구비하는 안테나이다.
청구항 9에 기재된 발명은, 상기 커넥터의 중심으로부터 상기 용량 결합 도체의 외연까지의 치수 중, 최소의 치수가 실효 파장의 1/4에 대응하는 주파수를 하한으로 하고, 최대의 치수가 실효 파장의 1/2에 대응하는 주파수를 상한으로 한 전파를 송수신하는 것을 특징으로 하는 청구항 8에 기재된 안테나이다.
청구항 1, 8에 기재된 발명에 의하면, 전송 기판의 접지 도체와 커넥터의 외도체를 접속하지 않아도 동작한다.
청구항 2에 기재된 발명에 의하면, 대향하고 있지 않은 경우에 비해, 결합 용량을 크게 할 수 있다.
청구항 3에 기재된 발명에 의하면, 직류적인 접속을 요하지 않는다.
청구항 4에 기재된 발명에 의하면, 1층의 도전체층으로 구성할 수 있다.
청구항 5에 기재된 발명에 의하면, 용도에 맞춘 형상으로 할 수 있다.
청구항 6에 기재된 발명에 의하면, 용량 결합 도체의 형상을 실효 파장에 기초하여 설정할 수 있다.
청구항 7, 9에 기재된 발명에 의하면, 용량 결합 도체의 형상을 주파수 대역에 기초하여 설정할 수 있다.
도 1은 밀리미터파대의 마이크로스트립 안테나를 설명하는 도면이다. (a)는 외형 치수가 작은 커넥터를 사용한 마이크로스트립 안테나, (b)는 외형 치수가 큰 커넥터를 사용한 마이크로스트립 안테나이다.
도 2는 제1 실시 형태가 적용되는 전송 장치를 설명하는 도면이다. (a)는 전송 기판과 커넥터를 근접시킨 상태의 사시도, (b)는 커넥터의 사시도, (c)는 전송 기판에 커넥터를 실장한 상태의 사시도이다.
도 3은 제1 실시 형태가 적용되는 전송 장치를 설명하는 도면이다. (a)는 평면도, (b)는 측면도, (c)는 시뮬레이션에 사용한 실시예 1의 파라미터를 나타낸다.
도 4는 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 1과 비교예의 S 파라미터이다. (a)는 S11, (b)는 S21이다.
도 5는 유전체 기판의 두께를 다르게 한 실시예 1, 2의 파라미터를 나타낸다.
도 6은 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 1, 실시예 2의 S 파라미터이다. (a)는 S11, (b)는 S21이다.
도 7은 제2 실시 형태가 적용되는 전송 장치를 설명하는 도면이다. (a)는 평면도, (b)는 시뮬레이션에 사용한 실시예 3의 파라미터를 나타낸다.
도 8은 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 3의 S 파라미터이다. (a)는 S11, (b)는 S21이다.
도 9는 제3 실시 형태가 적용되는 전송 장치를 설명하는 도면이다. (a)는 평면도, (b)는 시뮬레이션에 사용한 실시예 4의 파라미터를 나타낸다.
도 10은 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 4의 S 파라미터이다. (a)는 S11, (b)는 S21이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명의 실시 형태에 대하여 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시 형태에서는, 마이크로스트립 안테나를 예로, 전송 장치를 설명하지만, 전송 장치는, 신호를 전송하는 장치이며, 신호의 입출력에 커넥터를 통하여 동축 케이블이 접속되는 것이다. 전송 장치는, 안테나 소자를 포함하지 않는다. 따라서, 전송 장치는, 안테나 소자가 접속되어서 마이크로스트립 안테나로서 사용되어도 되고, 신호로부터 특정한 주파수의 신호를 추출하는 필터 소자가 접속되어서 필터로서 사용되어도 된다. 또한, 다른 기능을 갖는 소자가 접속되어도 된다.
도 1은, 밀리미터파대의 마이크로스트립 안테나를 설명하는 도면이다. 도 1의 (a)는 외형 치수가 작은 커넥터(120)를 사용한 마이크로스트립 안테나(1), 도 1의 (b)는 외형 치수가 큰 커넥터(220)를 사용한 마이크로스트립 안테나(2)이다. 도 1의 (a)에 있어서, 지면의 상측에 마이크로스트립 안테나(1)를, 지면의 하측에 커넥터(120)의 사시도를 도시한다. 마찬가지로, 도 1의 (b)에 있어서, 지면의 상측에 마이크로스트립 안테나(2)를, 지면의 하측에 커넥터(220)의 사시도를 도시한다. 도 1의 (a)의 마이크로스트립 안테나(1)에 있어서, 지면의 우측 방향을 x 방향, 지면의 상측 방향을 y 방향, 지면의 표면 방향을 z 방향으로 한다. 도 1의 (b)의 마이크로스트립 안테나(2)에 있어서도 마찬가지로 한다. 여기에서는, 마이크로스트립 안테나(1) 및 마이크로스트립 안테나(2)는, 밀리미터파대의 전파를 송수신하는 것으로 한다.
도 1의 (a)에 도시하는 마이크로스트립 안테나(1)는, 전송 장치(100)와, 방사 소자(300)를 구비한다. 전송 장치(100)는 전송 기판(110)과 커넥터(120)를 구비한다. 전송 기판(110)은 판상의 유전체 기판(111)과, 유전체 기판(111)의 한쪽 면(이하에서는, 표면이라고 표기한다.)에 마련된 급전선로(112)와, 유전체 기판(111)의 다른 쪽 면(이하에서는, 이면이라고 표기한다.)에 마련된 접지 도체(113)(부호만을 표기한다)를 구비한다. 또한, 전송 기판(110)은 표면에 용량 결합 도체(114)(후술하는 도 2의 (a) 등 참조)를 구비하지만, 도 1의 (a)에서는 생략한다. 그리고, 방사 소자(300)는 유전체 기판(111)의 급전선로(112)에 접속되도록 마련되어 있다. 또한, 마이크로스트립 안테나(1)의 방사 소자(300)는 전파를 송수신하는데, 여기에서는, 방사 소자(300)라고 표기한다.
유전체 기판(111)은 예를 들어, 유리 천 기재에 에폭시 수지, 폴리이미드 수지, 불소 수지 등을 함침시켜서 구성되어 있다. 급전선로(112), 접지 도체(113)는 구리(Cu)박 등의 도전체로 구성되어 있다. 여기에서는, 도체란, 전기의 양도체인 도전체를 의미한다. 급전선로(112)는 유전체 기판(111)의 표면에 미리 정해진 폭의 띠상으로 마련되어 있다. 급전선로(112)의 폭은, 전송되는 신호에 대한 특성 임피던스에 의해 설정된다. 접지 도체(113)는 유전체 기판(111)의 이면 전체면을 덮도록 마련되어 있다. 또한, 접지 도체(113)는 반드시 유전체 기판(111)의 이면 전체면을 덮지는 않아도 되고, 급전선로(112)에 대향하도록 마련되어 있으면 된다. 여기에서는, 전송 기판(110)은 양면에 구리(Cu)박 등의 도전체가 마련되고, 구리박이 급전선로(112), 접지 도체(113) 등에 가공된 유전체 기판(111)이다. 즉, 전송 기판(110)은 유전체 기판(111)에 추가하여, 급전선로(112)나 접지 도체(113) 등을 포함한다. 전송 기판(110)은 프린트 기판이라고 표기되는 경우가 있다. 또한, 유전체 기판(111)의 표면에 급전선로(112), 이면에 접지 도체(113)를 마련한 구성은, 마이크로스트립 선로라고 표기되는 경우가 있다.
도 1의 (a)에 도시하는 방사 소자(300)는 소위 패치 안테나이며, 방사부와 지판을 구비한다. 방사부는, 유전체 기판(111)의 표면 도전체에 의해 구성된다. 도 1의 (a)에서는, 방사부의 평면 형상은, 일례로서 정사각형이다. 그리고, 유전체 기판(111)의 이면에 마련되어 접지 도체(113)가 지판으로서 기능한다. 접지 도체(113)는 방사부와 대향하도록 마련되어 있다. 또한, 방사부는, 급전선로(112)와 동일한 도전체를 가공하여 구성되어 있다. 이하에서는, 방사부를 방사 소자(300)로 하고, 지판에 대해서는 설명을 생략한다. 또한, 방사 소자(300)는 패치 안테나가 아니어도 되고, 급전선로(112)에 접속되어서 급전되는 것이면 된다.
도 1의 (a)에 도시하는 마이크로스트립 안테나(1)는, 유전체 기판(111)의 표면에 지면의 우측 방향(x 방향)으로 3개, 지면의 상측 방향(y 방향)으로 3개가 배열된 9개의 방사 소자(300)를 구비한다. 급전선로(112)는 지면의 상측 방향(y 방향)으로 3개의 방사 소자(300)를 순서대로 접속한다. 도 1의 (a)에 도시하는 마이크로스트립 안테나(1)에서는, 3개의 급전선로(112)를 구비한다. 그리고, 각각의 급전선로(112)의 일단부(지면의 하방이며 -y 방향의 단부)가 커넥터(120)에 접속되어 있다. 여기서, 커넥터(120)는 외형 치수가 작은, 예를 들어 SMPM이다. 커넥터(120)의 외형 치수가 작으면, 커넥터(120)는 지면의 좌우 방향(±x 방향)에 있어서의 방사 소자(300)의 배열 피치로 배열된다.
마이크로스트립 안테나(1)와 같이, 복수의 방사 소자를 구비하는 안테나는, 송신측의 복수의 방사 소자로부터 동시에 신호를 송신하고, 그 신호를 수신측의 복수의 방사 소자에서 수신하여 통신을 고속화하는 MIMO(Multiple Input Multiple Output) 방식의 무선 통신이나, 방사하는 전파의 형상의 정형(빔 포밍 등) 등에 사용된다.
도 1의 (b)에 도시하는 마이크로스트립 안테나(2)는, 전송 장치(200)와, 방사 소자(300)를 구비한다. 전송 장치(200)는 전송 기판(210)과 커넥터(220)를 구비한다. 전송 기판(210)은 유전체 기판(211)과, 유전체 기판(211)의 표면에 마련된 급전선로(212)와, 유전체 기판(211)의 이면에 마련된 접지 도체(213)(부호만을 표기한다)를 구비한다. 그리고, 방사 소자(300)는 유전체 기판(211)의 급전선로(212)에 접속되도록 마련되어 있다.
마이크로스트립 안테나(2)는, 유전체 기판(211)의 표면에 배열된 9개의 방사 소자(300)를 구비한다. 그리고, 마이크로스트립 안테나(2)는, 지면의 상측 방향에 있어서 3개의 방사 소자(300)를 접속하는 3개의 급전선로(212)를 구비한다. 그리고, 3개의 급전선로(212)는 일단부(지면의 하방이며 -y 방향의 단부)가 커넥터(220)에 접속되어 있다. 마이크로스트립 안테나(1) 및 마이크로스트립 안테나(2)는, 동일한 밀리미터파대의 전파를 송수신하는 것으로부터, 9개의 방사 소자(300)의 형상 및 배열은, 마이크로스트립 안테나(1)와 마찬가지이다. 여기서, 커넥터(220)는 예를 들어, 외형 치수가 상기 SMPM에 비해 큰 SMA(Sub Miniature Type A)이다. 커넥터(220)의 외형 치수가 큰 경우, 도 1의 (b)에 도시하는 바와 같이, 커넥터(220)는 지면의 좌우 방향(±x 방향)에 있어서의 방사 소자(300)의 배열 피치로 배열되지 않는다. 이 때문에, 커넥터(220)는 지면의 가로 방향(x 방향)에 있어서, 방사 소자(300)의 배열 피치보다 큰 피치로 배열된다. 따라서, 급전선로(212)는 피치의 차이를 흡수하기 위해서, 꺾여 구부러져서 구성된다.
상술한 것으로부터, 외형 치수가 큰 커넥터(220)를 사용한 마이크로스트립 안테나(2)의 유전체 기판(211)은 외형 치수가 작은 커넥터(120)를 사용한 마이크로스트립 안테나(1)의 유전체 기판(111)에 비해 커진다. 또한, 외형 치수가 큰 커넥터(220)를 사용한 마이크로스트립 안테나(2)의 급전선로(212)는 외형 치수가 작은 커넥터(120)를 사용한 마이크로스트립 안테나(1)의 급전선로(112)에 비해 길어져서 손실이 커진다. 따라서, 밀리미터파대와 같은 파장이 짧은 전파를 송수신하는 안테나에서는, 외형 치수가 작은 커넥터를 사용하는 것이 좋다.
다음으로, 커넥터(120, 220)에 대하여 설명한다.
SMA 등의 외형 치수가 큰 커넥터(220)는 도 1의 (b)의 하측에 도시하는 사시도로부터 알 수 있는 바와 같이, 유전체 기판(211)에 관통 구멍을 마련하고, 유전체 기판(211)의 접지 도체(213)가 마련되는 이면으로부터 삽입하여 실장된다. 즉, 커넥터(220)의 외도체가 접지 도체(213)에 접촉하고, 커넥터(220)의 내도체(심선)는 관통 구멍을 통하여 급전선로(212)에 접속된다.
한편, SMPM 등의 외형 치수가 작은 커넥터(120)는 도 1의 (a)의 하측에 도시하는 사시도로부터 알 수 있는 바와 같이, 유전체 기판(111)의 표면, 즉 급전선로(112)가 마련되는 표면에 실장된다. 즉, 커넥터(120)의 외도체와 유전체 기판(111)에 마련된 접지 도체(113)가 전송 기판(110)의 다른 면에 배치된다. 이 때문에, 커넥터(120)의 외도체와, 전송 기판(110)의 접지 도체(113)는, 유전체 기판(111)에 내측에 도체가 마련된(예를 들어, 금속 도금된) 스루홀 등을 통하여 접속되어 있었다. 그러나, 이러한 스루홀을 형성하면, 마이크로스트립 안테나(1)의 제조비가 높아진다.
그래서, 본 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100)는 전송 기판(110)의 접지 도체(113)와 커넥터(120)의 외도체(123)(후술하는 도 2의 (b) 참조)를 접속하지 않아도(비접촉이어도) 동작하게 되어 있다. 즉, 본 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100)에서는, 스루홀을 마련하는 것을 요하지 않는다.
[제1 실시 형태]
도 2는, 제1 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100)를 설명하는 도면이다. 도 2의 (a)는 전송 기판(110)과 커넥터(120)를 근접시킨 상태의 사시도, 도 2의 (b)는 커넥터(120)의 사시도, 도 2의 (c)는 전송 기판(110)에 커넥터(120)를 실장한 상태의 사시도이다. 도 2의 (a), (b), (c)에 있어서, 도시된 바와 같이 x 방향, y 방향 및 z 방향을 설정한다.
도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 전송 기판(110)은, 유전체 기판(111)과, 급전선로(112)와, 접지 도체(113)와, 용량 결합 도체(114)를 구비한다. 급전선로(112) 및 용량 결합 도체(114)는 유전체 기판(111)의 표면(+x 방향의 면)에 마련되어 있다. 급전선로(112) 및 용량 결합 도체(114)는 유전체 기판(111)의 표면에 마련된 도체(구리박 등)로 구성되어 있다. 급전선로(112)와 용량 결합 도체(114)는, 접속되어 있지 않다.
급전선로(112)의 평면 형상(+z 방향에서 본 형상)은 전술한 바와 같이 띠상이다. 급전선로(112)는 유전체 기판(111)의 비유전율 등으로 폭 W가 결정되고, 신호의 전송에 대한 특성 임피던스로 설정된다. 특성 임피던스는, 예를 들어 50Ω이다.
용량 결합 도체(114)는 평면 형상이 U자상의 도체이다. 용량 결합 도체(114)는 외연을 둘러싸는 형상이 사각형(115)(도 3의 (b) 참조. 여기에서는, 직사각형)인데, 중앙부에 원형의 개구(α), 상방(+y 방향)에 외연으로부터 개구(α)에 이르는 공극(β)을 갖고 있다. 즉, 용량 결합 도체(114)는 외연을 둘러싸는 형상이 사각형이고, 상방으로 개방된 U자상이다. 그리고, 급전선로(112)의 하방의 단부(-y 방향의 단부)가 용량 결합 도체(114)의 공극(β)에 위치한다. 또한, 용량 결합 도체(114)는 우측 하단부(-y 방향 또한 +x 방향의 단부)와, 좌측 하단부(-y 방향 또한 -x 방향의 단부)에 있어서, 사각형(115)으로부터 일부가 제거되어 있다. 이와 같이, 용량 결합 도체(114)의 외연을 둘러싸는 형상은, 사각형이나, 후술하는 원, 오각형 등에 한정되는 것은 아니고, 이들 형상으로부터 일부가 제거된 형상, 다른 형상을 부가한 형상이어도 된다. 그리고, 용량 결합 도체(114)의 외연을 둘러싸는 형상이란, 간극이 마련되어 있지 않은 것으로 하여 용량 결합 도체(114)의 외측 에지를 따라서 둘러싼(연결한) 형상이며, 또한 제거된 일부를 포함하도록 둘러싸는 형상이다. 용량 결합 도체(114)의 평면 형상을 U자상으로 함으로써, 급전선로(112)와 용량 결합 도체(114)가 1층의 도전체로 구성된다.
접지 도체(113)는 부호만을 표기하는데, 유전체 기판(111)의 이면의 전체면에 마련되어 있다. 따라서, 급전선로(112) 및 용량 결합 도체(114)와 접지 도체(113)는, 유전체 기판(111)을 사이에 두고 대향하고 있다.
커넥터(120)는 SMPM이며, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 절연체(121)와, 내도체(122)와, 외도체(123)를 구비한다. 내도체(122)는 신호가 통과하는 도체이며, 심선이라고 표기되는 경우가 있다. 내도체(122)는 L자상으로 구부러져 있다. 즉, 내도체(122)는 유전체 기판(111)에 수직한 부분과, 유전체 기판(111)에 평행한 부분을 구비한다. 그리고, 내도체(122)는 유전체 기판(111)에 평행한 부분의 선단부가, 전송 기판(110)의 급전선로(112)에 접속된다.
외 도체(123)는 전송 기판(110)에 실장되는 실장부(123a)와, 동축 케이블에 접속되는 접속부(123b)를 구비한다. 실장부(123a)는 전송 기판(110) 측의 면(-z 방향의 면)인 저면(123a1)이 평탄하게 되어 있다. 그리고, 커넥터(120)의 실장부(123a)의 저면(123a1)이, 전송 기판(110)의 용량 결합 도체(114)에 접속된다. 접속부(123b)는 동축 케이블측의 커넥터와 푸시 온 로크 기구로 접속이 용이하게 되어 있어도 된다.
내도체(122)와 외도체(123) 사이에, 절연체(121)가 마련되어 있다. 절연체(121)는 내도체(122)와 외도체(123) 사이에 있어서 직류에 대한 절연을 행한다. 또한, 내도체(122) 및 외도체(123)는 구리 또는 구리 합금으로 구성되어 있다. 절연체(121)는 고주파의 신호에 대한 손실이 작은, 폴리테트라플루오로에틸렌 등의 수지로 구성되어 있다. 또한, 도 2의 (b)에 도시한 커넥터(120)(절연체(121), 내도체(122) 및 외도체(123))의 형상은 일례이며, 다른 형상이어도 된다.
도 2의 (c)에 도시하는 바와 같이, 커넥터(120)는 유전체 기판(111)에 실장된다. 내도체(122)와 급전선로(112)의 접속 및 외도체(123)와 용량 결합 도체(114)의 접속은, 땜납 등으로 행하면 된다. 커넥터(120)의 내도체(122)를 Port1로 하고, 급전선로(112)의 상방 단부(+y 방향의 단부)를 Port2로 한다.
도 3은, 제1 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100)를 설명하는 도면이다. 도 3의 (a)는 평면도, 도 3의 (b)는 측면도, 도 3의 (c)는 시뮬레이션에 사용한 실시예 1의 파라미터를 나타낸다. 도 3의 (a)에 있어서, 지면의 우측 방향을 x 방향, 지면의 상측 방향을 y 방향, 지면의 표면 방향을 z 방향으로 한다. 도 3의 (b)에서는, 지면의 우측 방향이 z 방향, 지면의 상측 방향이 y 방향, 지면의 이면 방향이 z 방향이다. 또한, 커넥터(120)는 수형이다.
도 3의 (a)의 평면도는, 전송 기판(110) 상에 실장된 커넥터(120) 측에서 본 도면이다. 커넥터(120)는 전송 기판(110) 상의 급전선로(112) 및 용량 결합 도체(114)에 겹쳐서 마련되어 있다. 도 3의 (a)에서는, 급전선로(112) 및 용량 결합 도체(114)를 굵은선, 커넥터(120)를 세선으로 나타내고 있다. 그리고, 커넥터(120)로 가려진 용량 결합 도체(114)를 파선으로 나타내고 있다. 여기에서는, 커넥터(120)의 내도체(122)에 있어서, 유전체 기판(111)에 수직한 부분의 중심, 즉 동축 케이블이 접속되는 측의 내도체(122)의 중심을 커넥터(120)의 중심(O)으로 한다. 그리고, 커넥터(120)의 중심(O)으로부터, 용량 결합 도체(114)의 +x 방향의 단부까지를 Rx+, 용량 결합 도체(114)의 -x 방향의 단부까지를 Rx-, 용량 결합 도체(114)의 +y 방향의 단부까지를 Ry+, 용량 결합 도체(114)의 -y 방향의 단부까지를 Ry-로 한다.
도 3의 (b)의 측면도는, 도 3의 (a)에 도시한 전송 장치(100)를 -x 방향측에서 본 도면이다. 전송 기판(110)은 전술한 바와 같이, 유전체 기판(111)과, 유전체 기판(111)의 표면(+z 방향측의 면)에 마련된 급전선로(112), 용량 결합 도체(114)와, 유전체 기판(111)의 이면(-z 방향측의 면)에 마련된 접지 도체(113)를 구비한다. 그리고, 용량 결합 도체(114)에 커넥터(120)의 외도체(123)에 있어서의 실장부(123a)가 접속되고, 급전선로(112)에 커넥터(120)의 내도체(122)가 접속되어 있다. 또한, 도 3의 (b)에서는, 커넥터(120)의 외도체(123)로 가려진 내도체(122)의 부분을 파선으로 나타내고 있다.
도 3의 (b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 커넥터(120)의 외도체(123)와, 전송 기판(110)의 접지 도체(113)는, 유전체 기판(111)을 통하여 대향하고 있다. 그리고, 커넥터(120)의 외도체(123)와, 전송 기판(110)의 접지 도체(113)는, 직류적으로 접속되어 있지 않다. 즉, 커넥터(120)의 외도체(123)와, 전송 기판(110)의 접지 도체(113)를 용량 결합 도체(114)를 통하여 용량 결합시키고 있다. 용량 결합 도체(114)와 접지 도체(113)를 대향시킴으로써, 결합 용량을 크게 할 수 있다.
급전선로(112)는 커넥터(120)의 내도체(122)와 접속이 용이해지도록 선단부(커넥터(120)의 내도체(122)와 접속되는 부분)의 형상이 정해져 있다. 용량 결합 도체(114)의 면적은, 커넥터(120)의 외도체(123)에 있어서의 실장부(123a)의 저면(123a1)의 형상 뿐만 아니라, 신호의 파장, 용량 결합량 등에 따라서 설정된다.
도 3의 (c)는 28GHz대에서 정합시킨 경우에 있어서의 용량 결합 도체(114)의 파라미터 치수를 나타내고 있다. 또한, 유전체 기판(111)의 비유전율 εr을 2.19, 유전체 기판(111)의 두께 t를 0.127㎜로 하였다. 28GHz는, 자유 공간에서의 주파수이다. 유전체 기판(111) 내의 실효 파장 λg는, 자유 공간에서의 파장 λ와 유전체 기판(111)의 비유전율 εr로부터, λ/sqrt(εr)로 구해진다. 28GHz의 경우, 실효 파장 λg는, 7.24㎜가 된다. 여기에서는, 급전선로(112)는 특성 임피던스를 50Ω으로 하고, 폭 W를 0.37㎜로 하였다. 그리고, 도 3의 (c)에 도시하는 바와 같이, 용량 결합 도체(114)의 파라미터(Rx+, Rx-, Ry+, Ry-)의 치수를 설정하면, 용량 결합 도체(114)의 파라미터(Rx+, Rx-, Ry+, Ry-)의 치수와 실효 파장 λg의 비의 값(치수/λg)은, 1/4λg(0.25λg)를 초과하고, 1/2λg(0.5λg) 미만으로 되도록 설정되어 있다. 상기 전송 장치(100)를 실시예 1로 한다. 또한, 도 3의 (c)에서는, 도 3의 (a)에 도시한 바와 같이, 전송 장치(100)가 좌우 방향(±x 방향)에서 대칭인 것으로부터, Rx+과 Rx-을 동일값으로 했지만, 동일하지 않아도 된다.
도 4는, 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 1과 비교예의 S 파라미터이다. 도 4의 (a)는 S11, 도 4의 (b)는 S21이다. S11은, 도 2의 (c)에 도시한 Port1에 있어서의 반사 특성, S21은, 도 2의 (c)에 도시한 Port1로부터 Port2로의 투과 특성이다. 도 4의 (a)에 있어서, 횡축은 주파수(Frequency[GHz]), 종축은 S11[dB]이다. 도 4의 (b)에 있어서, 횡축은 주파수(Frequency[GHz]), 종축은 S21[dB]이다. 또한, 도 4의 (a), (b)에는, 비교예로서, 커넥터(120)의 외도체(123)와 유전체 기판(111)의 접지 도체(113)를 직류적으로 접속한 전송 기판을 사용한 경우에 있어서의 S11, S12를 파선으로 나타낸다.
도 4의 (a)에 도시하는 바와 같이, 실시예 1의 S11은, 27GHz 내지 30GHz의 주파수 범위에 있어서 -20dB 이하이다. 게다가, 실시예 1의 S11은, 비교예의 S11보다 작다. 그리고, 도 4의 (b)에 도시하는 S21로부터 알 수 있는 바와 같이, 실시예 1은, 27GHz 내지 30GHz의 주파수 범위에 있어서, 비교예와 마찬가지로 손실이 적다. 실시예 1의 전송 장치(100)에서는, 커넥터(120)의 외도체(123)는 전송 기판(110)의 접지 도체(113)와 용량 결합 도체(114)를 통하여 용량 결합하고, 직류적으로 접속되어 있지 않다. 그러나, 실시예 1의 전송 장치(100)의 전송 특성(S11 및 S21)은 커넥터(120)의 외도체(123)를 전송 기판(110)의 접지 도체(113)와 직류적으로 접속한 전송 장치와 차가 작다(동등하다). 즉, 실시예 1의 전송 장치(100)에서는, 용량 결합 도체(114)를 마련하여 커넥터(120)의 외도체(123)와 전송 기판(110)의 접지 도체(113)를 용량 결합시킴으로써, 유전체 기판(111)에 스루홀을 마련하여 커넥터(120)의 외도체(123)와 전송 기판(110)의 접지 도체(113)를 직류적으로 접속할 것을 요하지 않는다. 따라서, 전송 장치(100)의 제조비가 억제된다.
이상에 있어서, 커넥터(120)의 중심(O)부터 용량 결합 도체(114)의 외연까지의 치수(Rx+, Rx-, Ry+, Ry-)는 실효 파장 λg의 1/4 초과, 또한 1/2 미만인 것으로 설명하였다. 이것은, 커넥터(120)의 중심(O)부터 용량 결합 도체(114)의 외연까지의 치수(Rx+, Rx-, Ry+, Ry-)가 실효 파장 λg의 1/4 이하이면, 커넥터(120)의 외도체(123)와 전송 기판(110)의 접지 도체(113)의 용량 결합량이 작고, 커넥터(120)의 외도체(123)가 접지 전위에 유지되기 어려워진다. 한편, 커넥터(120)의 중심(O)부터 용량 결합 도체(114)의 외연까지의 치수(Rx+, Rx-, Ry+, Ry-)가 실효 파장 λg의 1/2가 되면, 여진이 발생하여 전파를 방사한다(안테나가 된다). 따라서, 커넥터(120)의 중심(O)부터 용량 결합 도체(114)의 외연까지의 치수(Rx+, Rx-, Ry+, Ry-)는 실효 파장 λg의 1/4 초과, 또한 1/2 미만으로 설정되면 된다. 커넥터(120)의 중심(O)부터 용량 결합 도체(114)의 외연까지의 치수가 2.3㎜인 경우(Rx+, Rx-의 경우), 1/4λg에 대응하는 주파수는 약 16GHz, 1/2λg에 대응하는 주파수는 약 32GHz이다. 커넥터(120)의 중심(O)부터 용량 결합 도체(114)의 외연까지의 치수가 2.6㎜인 경우(Ry+의 경우), 1/4λg에 대응하는 주파수는 약 20GHz, 1/2λg에 대응하는 주파수는 약 39GHz이다. 커넥터(120)의 중심(O)부터 용량 결합 도체(114)의 외연까지의 치수가 3.0㎜인 경우(Ry-의 경우), 1/4λg에 대응하는 주파수는 약 17GHz, 1/2λg에 대응하는 주파수는 약 33GHz이다. 따라서, 도 4의 (a), (b)의 실시예 1에 나타내는 바와 같이, 27GHz로부터 30GHz의 주파수 범위에 있어서, 전송 특성(S11, S21)은 커넥터(120)의 외도체(123)를 전송 기판(110)의 접지 도체(113)와 직류적으로 접속한 전송 장치와 차가 작게(동등하게) 된다. 이와 같이 하면, 실시예 1과 같이, 실효 파장 λg에 기초하여 용량 결합 도체(114)의 형상을 설정할 수 있다.
또한, 후술하겠지만, n을 2 이상의 정수로 한 경우, n×1/2λg가 되는 주파수를 제외하면, 커넥터(120)의 외도체(123)를 전송 기판(110)의 접지 도체(113)와 직류적으로 접속한 전송 장치와 차가 작게(동등하게) 된다.
다음으로, 유전체 기판(111)의 두께 t에 대하여 설명한다.
도 5는, 유전체 기판(111)의 두께 t를 다르게 한 실시예 1, 2의 파라미터를 나타낸다. 실시예 1은, 유전체 기판(111)의 두께 t가 0.127㎜인 경우, 실시예 2는, 유전체 기판(111)의 두께 t가 0.254㎜인 경우이다. 실시예 1은, 도 3, 도 4에 도시한 실시예 1이다. 실시예 2는, 28GHz대에서 정합하도록 용량 결합 도체(114)의 파라미터(Rx+, Rx-, Ry+, Ry-)의 치수를 조정하였다. 실시예 2에서는, 실시예 1에 비하여 유전체 기판(111)을 크게 한 것으로부터, 특성 임피던스를 50Ω으로 설정하기 위하여 급전선로(112)의 폭 W를 0.6㎜로 하고 있다.
도 6은, 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 1, 실시예 2의 S 파라미터이다. 도 6의 (a)는 S11, 도 6의 (b)는 S21이다. 도 6의 (a), (b)에 있어서의 횡축 및 종축은, 도 4의 (a), (b)와 마찬가지이다. 또한, 도 6의 (a), (b)에 도시하는 실시예 1은, 도 4의 (a), (b)에 도시한 것과 동일하다.
도 6의 (a)에 도시하는 바와 같이, 유전체 기판(111)의 두께 t를 0.254㎜로 2배로 한 실시예 2에서는, 유전체 기판(111)의 두께 t가 0.127㎜의 실시예 1에 비해, S11이 작아진다. 한편, 도 6의 (b)에 도시하는 바와 같이, 실시예 2에서는, 실시예 1에 비해, 통과 특성이 약간 저하되어 있는 것으로부터, 방사 손실이 증가해 있음을 알 수 있다. 그러나, 실시예 1과 실시예 2에서, 전송 특성(S11, S21)의 차가 작고, 동등한 특성이 얻어진다. 즉, 유전체 기판(111)의 두께 t를 변경하더라도, 용량 결합 도체(114)의 형상을 조정함으로써, 동등한 특성이 얻어진다.
[제2 실시 형태]
제1 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100)에서는, 용량 결합 도체(114)는 평면 형상이 U자상이며, 외연을 둘러싸는 형상이 사각형(115)이었다. 제2 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100')에서는, 용량 결합 도체(114')의 평면 형상은 U자상인데, 외연을 둘러싸는 형상을 원형(115')으로 하였다.
도 7은, 제2 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100')를 설명하는 도면이다. 도 7의 (a)는 평면도, 도 7의 (b)는 시뮬레이션에 사용한 실시예 3의 파라미터를 나타낸다. 도 7의 (a)에 도시하는, x 방향, y 방향 및 z 방향은, 도 4의 (a)와 마찬가지이다.
도 7의 (a)에 도시하는 바와 같이, 용량 결합 도체(114')는, 외연을 둘러싸는 형상이 반경 R의 원형(115')이다. 용량 결합 도체(114')는, 중앙부에 원형의 개구(α)를 구비하고, 외연(원형(115'))으로부터 개구(α)에 이르는 공극(β)을 구비한다. 다른 구성은, 도 4의 (a), (b)에서 설명한 전송 장치(100)와 마찬가지이다. 따라서, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 7의 (b)에 도시하는 용량 결합 도체(114')의 파라미터는, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114')의 외연까지의 치수인, 원형(115')의 반경 R이다. 또한, 유전체 기판(111)의 비유전율 εr은 2.19이다. 따라서, 실효 파장 λg는, 7.24㎜이다. 그리고, 유전체 기판(111)의 두께 t는 실시예 1과 마찬가지로 0.127㎜로 하였다. 따라서, 급전선로(112)의 폭 W는, 실시예 1과 마찬가지로 0.37㎜이다. 반경 R은, 28.5GHz에 있어서 특성이 양호하다고 생각되는 2.9㎜로 하였다. 이 경우에도, 커넥터(120)의 중심(O)으로부터 용량 결합 도체(114')의 가장자리까지의 치수(반경 R)와 실효 파장 λg의 비의 값(R/λg)은 0.4이며, 1/4λg을 초과하고, 또한 1/2λg 미만이다.
도 8은, 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 3의 S 파라미터이다. 도 8의 (a)는 S11, 도 8의 (b)는 S21이다. 도 8의 (a), (b)에 있어서의 횡축 및 종축은, 도 4의 (a), (b)와 마찬가지이다. 또한, 유전체 기판(111)은 비유전율 εr이 2.19이다.
도 8의 (a)에 도시하는 바와 같이, 실시예 3의 S11은, 29GHz 근방에 있어서, 도 4의 (a)에 도시한 실시예 1과 마찬가지로 작지만, 29GHz보다 낮은 주파수, 29GHz보다 높은 주파수가 되면 크다. 이것은, 반경 R이 28.5GHz에 있어서 특성이 양호하다고 생각되는 값으로 설정되어 있는 것에 추가하여, 동축 케이블의 전송 모드와 마이크로스트립 선로를 구성하는 전송 기판(110)의 전송 모드 간에 발생하는 부정합에 기인하는 것으로 생각된다. 이것으로부터, 용량 결합 도체(114)의 외연을 둘러싸는 형상은, 실시예 1의 사각형(115)이 바람직하다.
또한, 도 8의 (b)에 도시하는 바와 같이, 실시예 3의 S21은, 34.7GHz 근방에 있어서, 크게 저하되어 있다. 이것은, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114')의 외연까지의 치수가 2.9㎜(반경 R)에 있어서, 1/2λg에 대응하는 주파수가 약 35GHz인 것에 의한다. 한편, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114')의 외연까지의 치수가 2.9㎜(반경 R)에 있어서, 1/4λg에 대응하는 주파수는, 약 17GHz이다. 따라서, 17GHz 초과, 또한 35GHz 미만의 주파수 대역에 있어서, 전송 장치(100')는 동작한다. 또한, 전술한 바와 같이, 35GHz의 근방을 제외하면, 더욱 높은 주파수 대역에 있어서 동작한다.
[제3 실시 형태]
제1 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100)에서는, 용량 결합 도체(114)는 평면 형상이 U자상이며, 외연을 둘러싸는 형상이 사각형(115)이었다. 제3 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100")에서는, 용량 결합 도체(114")의 평면 형상은 U자상인데, 외연을 둘러싸는 형상을 오각형(여기에서는, 정오각형)(115")으로 하였다.
도 9는, 제3 실시 형태가 적용되는 전송 장치(100")를 설명하는 도면이다. 도 9의 (a)는 평면도, 도 9의 (b)는 시뮬레이션에 사용한 실시예 4의 파라미터를 나타낸다. 도 9의 (a)에 도시하는, x 방향, y 방향 및 z 방향은, 도 4의 (a)와 마찬가지이다.
도 9의 (a)에 도시하는 바와 같이, 용량 결합 도체(114")는, 외연을 둘러싸는 형상이 오각형(115")이다. 그리고, 커넥터(120)의 중심으로부터 오각형(115")의 정점까지의 치수가 Rmax이다. 용량 결합 도체(114")는, 중앙부에 원형의 개구(α)를 구비하고, 외연(오각형(115"))으로부터 개구(α)에 이르는 공극(β)을 구비한다. 또한, 공극(β)은, 오각형(115")의 하나의 변에 마련되어 있다. 다른 구성은, 도 4의 (a), (b)에서 설명한 전송 장치(100)와 마찬가지이다. 따라서, 동일한 부호를 부여하여 설명을 생략한다.
도 9의 (b)에 도시하는 용량 결합 도체(114")의 파라미터는, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114')의 외연까지의 치수인, 오각형(115")의 중심으로부터 정점까지의 치수가 Rmax이다. 또한, 유전체 기판(111)의 비유전율 εr은 2.19이다. 따라서, 실효 파장 λg는, 7.24㎜이다. 그리고, 유전체 기판(111)의 두께 t는, 실시예 1과 마찬가지로 0.127㎜로 하였다. 따라서, 급전선로(112)의 폭 W는, 실시예 1과 마찬가지로 0.37㎜이다. Rmax는, 28.5GHz에 있어서 특성이 양호하다고 생각되는 3.2㎜로 하였다. 이 경우에도, 커넥터(120)의 중심(O)(오각형(115")의 중심)으로부터 용량 결합 도체(114")의 가장자리까지의 최대 치수(Rmax)와 실효 파장 λg의 비의 값(Rmax/λg)은 0.44이며, 1/4λg을 초과하고, 또한 1/2λg 미만이다.
도 10은, 시뮬레이션에 의해 구한 실시예 4의 S 파라미터이다. 도 10의 (a)는 S11, 도 10의 (b)는 S21이다. 도 10의 (a), (b)에 있어서의 횡축 및 종축은, 도 4의 (a), (b)와 마찬가지이다. 또한, 유전체 기판(111)은 비유전율 εr이 2.19이다.
도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, 실시예 4의 S11은, 29GHz 근방에 있어서, 도 4의 (a)에 도시한 실시예 1과 마찬가지로 작지만, 29GHz보다 낮은 주파수, 29GHz보다 높은 주파수가 되면 크다. 또한, 34.4GHz 근방에 있어서, S11이 다시 작게 되어 있다.
또한, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, 실시예 4에서는, S21이 33.5GHz 근방에 있어서 크게 저하되어 있다. 오각형(115")의 중심으로부터 정점까지의 Rmax(3.2㎜)에 있어서, 1/2λg에 대응하는 주파수는, 약 32GHz이다. 그러나, 32GHz에 있어서, S21의 저하가 적다. 한편, 오각형(115")의 중심으로부터 변까지의 치수가 Rmin(2.6㎜)에 있어서, 1/2λg에 대응하는 주파수는, 약 39GHz이다. S21이 저하되는 주파수인 33.5GHz는, 이들 주파수의 사이에 있다.
실시예 3에서 나타낸 용량 결합 도체(114')의 외연을 둘러싸는 형상이 원형(115')인 경우에는, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114')의 외연까지의 치수가 변화하지 않는다. 따라서, 1/2λg에 대응하는 주파수는, 산출된 주파수와 일치하였다. 그러나, 용량 결합 도체(114")의 외연을 둘러싸는 형상이 오각형(115")인 경우에는, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114")의 외연까지의 치수가 변화한다. Rmax는, 오각형(115")의 중심으로부터 외연까지의 최대의 치수이며, Rmin은, 오각형(115")의 중심으로부터 외연까지의 최소의 치수이다. 치수가 클수록, 1/2λg에 대응하는 주파수가 낮아지고, 치수가 작을수록, 1/2λg에 대응하는 주파수가 높아진다. 따라서, 용량 결합 도체(114")의 외연을 둘러싸는 형상이 오각형(115")인 경우에는, S21이 저하되는 주파수는, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114")의 외연까지의 최대 치수(Rmax)와 최소 치수(Rmin) 사이에서 결정되게 된다. 따라서, 주파수 대역에 있어서, S21의 저하를 억제하기 위해서는, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114")의 외연까지의 최대 치수(Rmax)가 1/2λg에 대응하는 주파수를 상한으로서 사용하는 것이 좋다. 또한, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114")의 외연까지의 최소 치수(Rmin)가 1/4λg에 대응하는 주파수를 하한으로서 사용하는 것이 좋다. 이와 같이 하면, 하한의 주파수와 상한의 주파수 사이에 있어서, S21의 저하가 억제된다. 그리고, 용량 결합 도체의 형상은, 구하는 주파수 대역에 기초하여 설정할 수 있다. 또한, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114")의 외연까지의 최대 치수와 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114")의 외연까지의 최소 치수가 동일한 경우에는, 최대 치수와 최소 치수가 동일한 것으로 하면 된다.
또한, 도 10의 (b)에 도시하는 바와 같이, S21은, 33.5GHz를 초과하면 다시 커지고, 도 10의 (a)에 도시하는 바와 같이, S11도 저하되어 있다. 따라서, n을 2 이상의 정수로 한 경우, n×1/4λg이 되는 주파수를 제외하면, 더 넓은 주파수 대역에 있어서 전송 장치로서 동작한다. 따라서, 주파수 대역에 맞춰서 용량 결합 도체(114")의 형상을 설정하면 된다.
제1 실시 형태, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에 있어서, 용량 결합 도체(114, 114', 114")에 대하여 설명하였다. 용량 결합 도체(114, 114', 114")는, 접지 도체(113) 간에 용량(커패시터)을 구성한다. 이 때문에, 용량 결합 도체(114, 114', 114")의 면적은, 커넥터(120)의 외도체(123)와 전송 기판(110)의 접지 도체(113)의 결합 용량에 의존한다. 한편, 커넥터(120)의 중심으로부터 용량 결합 도체(114, 114', 114")의 가장자리까지의 치수는, 신호의 주파수에 영향을 미친다. 따라서, 용량 결합 도체(114, 114', 114")의 형상을, 커넥터(120)의 외도체(123)와 전송 기판(110)의 접지 도체(113) 간의 결합 용량과, 전송하는 신호의 주파수에 의해 설정하면 된다. 이와 같이 함으로써, 유전체 기판(111)에 스루홀 등을 마련할 것을 요하지 않기 때문에, 전송 장치(100, 100', 100")의 제조비가 억제된다.
제1 실시 형태, 제2 실시 형태 및 제3 실시 형태에 있어서 설명한 용량 결합 도체(114, 114', 114")의 외연을 둘러싸는 형상은, 사각형, 원형, 오각형(정오각형)이었다. 용량 결합 도체의 외연을 둘러싸는 형상은, 다각형(사각형, 오각형을 포함한다), 원형, 타원형 등이면 된다. 또한, 제1 실시 형태에서 나타낸 용량 결합 도체(114)와 같이, 일부가 제거되어 있어도 되고, 다른 형상이 부가되어 있어도 된다. 또한, 도 1의 (a)에 도시한 마이크로스트립 안테나(1)에 있어서, 방사 소자(300)의 좌우 방향(±x 방향)의 피치는, 방사 소자(300)가 송수신하는 전파의 파장에 따라 결정된다. 전파의 파장이 짧아지면, 방사 소자(300)의 좌우 방향(±x 방향)의 피치도 짧아진다. 이 때문에, 용량 결합 도체의 가장자리를 둘러싸는 형상은, 사각형이나 타원형 등, 좌우 방향(±x 방향)으로 좁은 형상인 것이 바람직하다. 이와 같이, 용량 결합 도체(114)의 형상은, 용도에 맞춰진다.
이상, 제1 실시 형태 내지 제3 실시 형태를 설명했지만, 본 발명의 취지에 어긋나지 않는 한에 있어서 여러가지 변형을 해도 상관없다.
1, 2: 마이크로스트립 안테나
100, 100', 100", 200: 전송 장치
110, 210: 전송 기판
111, 211: 유전체 기판
112, 212: 급전선로
113, 213: 접지 도체
114, 114', 114": 용량 결합 도체
120, 220: 커넥터
121: 절연체
122: 내도체
123: 외도체
123a: 실장부
123a1: 저면
123b: 접속부
300: 방사 소자
α: 개구
β: 공극
εr: 비유전율
λ: 자유 공간 파장
λg: 실효 파장

Claims (9)

  1. 판상의 유전체 기판의 한쪽 면에 마련된 급전선로 및 용량 결합 도체와, 당해 유전체 기판의 다른 쪽 면에 마련된 접지 도체를 구비하고, 신호를 전송하는 전송 기판과,
    내도체와 당해 내도체의 외측에 마련된 외도체를 구비하고, 신호를 입출력하는 커넥터를 구비하고,
    상기 커넥터는, 상기 전송 기판의 상기 급전선로 및 상기 용량 결합 도체가 마련된 상기 한쪽 면에 마련되고, 당해 커넥터의 상기 내도체가 당해 급전선로에 접속되고, 상기 외도체가 당해 용량 결합 도체와 접속되고, 당해 전송 기판의 상기 접지 도체와 당해 커넥터의 당해 외도체가 접속되어 있지 않은 전송 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 전송 기판에 있어서, 상기 용량 결합 도체와 상기 접지 도체는, 상기 유전체 기판을 통하여 대향하고 있는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 전송 기판의 상기 접지 도체와, 상기 커넥터의 상기 외도체는, 용량 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량 결합 도체는, 중앙부에 개구와, 외연으로부터 당해 개구에까지 이르는 간극을 갖고, 당해 간극에 상기 급전선로의 단부가 위치하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용량 결합 도체의 외연을 둘러싸는 형상이, 다각형, 원형, 타원형 중 어느 것인 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥터의 중심으로부터 상기 용량 결합 도체의 외연까지의 치수가 상기 유전체 기판에 있어서의 실효 파장의 1/4 초과, 또한 1/2 미만인 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 커넥터의 중심으로부터 상기 용량 결합 도체의 외연까지의 치수 중, 최소의 치수가 실효 파장의 1/4에 대응하는 주파수를 하한으로 하고, 최대의 치수가 실효 파장의 1/2에 대응하는 주파수를 상한으로 한 신호를 전송하는 것을 특징으로 하는 전송 장치.
  8. 전파를 송수신하는 방사 소자와,
    상기 방사 소자가 접속되고, 당해 방사 소자가 송수신한 전파에 기초하는 신호를 전송하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 전송 장치를
    구비하는 안테나.
  9. 제8항에 있어서, 상기 커넥터의 중심으로부터 상기 용량 결합 도체의 외연까지의 치수 중, 최소의 치수가 실효 파장의 1/4에 대응하는 주파수를 하한으로 하고, 최대의 치수가 실효 파장의 1/2에 대응하는 주파수를 상한으로 한 전파를 송수신하는 것을 특징으로 하는 안테나.
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