WO2005083832A1 - 変換回路 - Google Patents

Abstract

　端部から管壁の一部分を切り欠いた切り欠き部位７を有する導波管６と、導波管６の切り欠き部位７から導波管外に延在する部分を形成した誘電体基板１と、誘電体基板１に規則的な配列で形成した複数の多角形の導体パターン３と、誘電体基板１に形成した地導体２と、この地導体２と各導体パターン３とを電気的に接続するスルーホール４と、誘電体基板１に形成したオープンスタブ５と、誘電体基板１の導波管外に延在する部分に形成され、オープンスタブ５と電気的に接続するマイクロ波伝送線路８の導体８ａとを備える。

Description

変換回路 技術分野

この発明は、 マイクロ波やミ リ波等の高周波伝送を導波管からこれに 接続する誘電体基板上に形成されたマイクロ波伝送線路へ変換する変換 回路に関するものである。 背景技術

導波管と誘電体基板上に形成されたマイク口波伝送線路との変換回路 として、 例えば特開平 6— 1 4 0 8 1 6号公報に示される変換回路があ る。 この変換回路では、 導波管とマイクロス ト リ ップ線路との構成例が 示されている。

上記文献における従来の装置では、 導波管の側面の一部を除去した切 り欠き部位からオープンスタブを形成した誘電体基板を挿入する。 この とき、 誘電体基板の下部と導波管の端面部との間に空洞部位ができるよ うに上記誘電体基板を挿入することにより変換回路を構成している。 つまり、 導波管からマイクロ波を入力すると、 当該マイクロ波は、 誘 電体基板下部に構成される空洞部位の端面部で反射する。 反射したマイ クロ波の位相は、 入力したマイクロ波の位相に対して 1 8 0度の位相差 を有する。 このため、 両マイクロ波は、 空洞端面部から導波管管軸方向 に約 4分の 1波長離れた地点で同位相となって干渉により強め合うこと になる。

そこで、 オープンスタブを形成した誘電体基板を、 空洞端面部から導 波管管軸方向に約 4分の 1波長離れた位置に挿入する。 これにより、 導波管の切り欠き部位を介して、 上記誘電体基板におい て導波管内のオープンス夕ブ側から伝送したマイクロ波が、 このオーブ ンスタブと接続する導波管外部に露出した導体線路部へ伝送する。

従って、 オープンスタブに接続する導波管外部の導体線路部がマイク 口波伝送線路として機能し、 結果的に導波管から誘電体基板のマイク口 波伝送線路に入力波の伝送路が変換される。

なお、 実際には誘電体基板を挿入したことで入射波と反射波とが同位 相となる位置は上述の長さから異なるものになるが、 これらが同位相と なる位置を適宜設定することにより変換回路として動作する。 従来の変換回路では、 上記切り欠き部位分より導波管内に突出した誘 電体基板下部に空洞部位が構成され、 構造的に厚みが増加するという課 題があった。

また、 多層の誘電体基板を用いた場合では、 導波管の内部に挿入され る部分には如何なる配線もすることができないという課題もあった。 さらに、 誘電体基板にスルーホールを形成し、 上記誘電体基板を導波 管の切り欠き部位分で上下から挟み込んで変換回路を構成する場合、 上 下の導波管の内壁位置がずれると、 変換回路自体の特性を劣化させると いう課題もあった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、 誘電 体基板の下部に余計な空間を構成することなく薄型化を図ることができ る変換回路を得ることを目的とする。 また、 多層の誘電体基板を用いた 場合には当該誘電体基板の下層に高周波線路、 電源や制御信号の信号線 路を配線できる変換回路を得ることを目的とする。 発明の開示 この発明に係る変換回路は、 端部から管壁の一部分を切り欠いた切り 欠き部位を有する導波管と、 導波管の切り欠き部位から導波管外に延在 する部分が形成され、 導波管の端部に接続する誘電体基板と、 誘電体基 板の導波管内に向いた面に規則的な配列で形成した複数の多角形の導体 パターン部と、 誘電体基板の他の面に形成した地導体と、 この地導体と 各導体パターン部とを電気的に接続する電気的接続部と、 誘電体基板に おける導体パターン部と同一面に形成したオープンスタブと、 誘電体基 板の導波管外に延在する部分に形成され、 オープンスタブと電気的に接 続するマイク口波伝送線路の導体線路部とを備えるものである。

この構成を有することにより、 誘電体基板の下部に余計な空間を構成 することなく薄型化を図ることができるという効果がある。 図面の簡単な説明

第 1図は、 この発明の実施の形態 1による変換回路の構成を示す図、 第 2図は、 第 1図中の変換回路による磁気壁面の動作を説明するための 図である。 第 3図は、 第 2図中の誘電体基板の最上面における反射位相 特性を示すグラフである。 第 4図は、 第 1図中の規則的に配列した導体 パターン 3を有する変換回路の反射特性を示すグラフである。 第 5図は 、 この発明の実施の形態 2による変換回路の構成を示す図である。 第 6 図は、 この発明の実施の形態 3による変換回路の構成を示す図である。 第 7図は、 この発明の実施の形態 4による変換回路の構成を示す図であ る。 第 8図は、 この発明の実施の形態 5による変換回路の構成を示す図 である。 第 9図は、 この発明の実施の形態 6による変換回路の構成を示 す図である。 第 1 0図は、 この発明の実施の形態 7による変換回路に用 いる導体パターンの形状及びその配列例を示す図である。 第 1 1図は、 この発明の実施の形態 8による変換回路に用いる導体パターン 1 9の形 状及びその配列を示す図である。 第 1 2図は、 この発明の実施の形態 9 による変換回路に用いる導体パターンの形状及びその配列を示す図であ る。 第 1 3図は、 この発明の実施の形態 1 0による変換回路に用いられ る導体パターンの形状及びその配列を示す図である。 第 1 4図は、 この 発明の実施の形態 1 1 による変換回路の導体パターンの形状及びその配 列を示す図である。 発明を実施するための最良の形態

以下、 この発明をより詳細に説明するために、 この発明を実施するた めの最良の形態について、 添付の図面に従ってこれを説明する。

実施の形態 1 .

第 1図は、 この発明の実施の形態 1 による変換回路の構成を示す図で ある。 図において、 誘電体基板 1は、 2つの導体層から構成される。 地 導体 2は、 誘電体基板 1の第 1層目の導体層である。 誘電体基板 1の第 2層目の導体層面には、 複数の多角形の導体パターン 3を規則的に配列 する。 この実施の形態では、 正方形パターンである。

誘電体基板 1の第 1層目の導体層である地導体 2 と第 2層目の導体層 である多角形導体パターン 3 とは、 スルーホール （電気的接続部） 4に よって電気的に接続される。 オープンスタブ 5は、 誘電体基板 1におけ る複数の多角形の導体パターン 3を配置した導体層と同一面に形成され 、 二段階に幅の異なる矩形形状を有している。

なお、 導体パターン 3の配置間隔は、 オープンスタブ 5を形成する誘 電体基板 1上の面で所望の周波数の入射波の位相と地導体 2からの反射 波の位相とが同位相になるように、 その形状及び寸法、 誘電体基板 1の 基板厚、 スルーホール 4の直径などから決定される。 · 導波管 6は、 誘電体基板 1を端面とし、 当該端面に垂直な方向に沿つ て延びた管からなり、 マイクロ波伝送線路 8を管外部に突出させるため の切り欠き部位 7が側面部に形成されている。 誘電体基板 1は、 導波管 6の端面に相当する部分と、 切り欠き部位 7から導波管 6外へ延在する 部分とを一体形成して構成される。

誘電体基板 1の導体層に形成したオープンスタブ 5は、 導波管 6の切 り欠き部位 7を介して、 誘電体基板 1の延在部分に形成したマイクロ波 伝送線路 8の導体 8 aと接続される。 この導体 8 aは、 二段階に幅の異 なる矩形形状を有している。

また、 地導体 2は、 誘電体基板 1の延在部分を含む第 1層全面に形成 されている。 マイクロ波伝送線路 8は、 誘電体基板 1の第 2層の導体層 面に形成した導体 8 aと誘電体基板 1の下面である第 1層に形成した地 導体 2により構成され、 マイクロス ト リ ツプ線路とも言われる。

次に、 上記変換回路において導波管 6からマイクロ波を入力した場合 の動作について説明する。

導波管 6から入力されたマイクロ波は、 誘電体基板 1に形成した地導 体 2及び規則的に配列レた複数の導体パターン 3により反射される。 誘電体基板 1平面上に規則的に配列した導体パターン 3及びこれとス ルーホール 4を介して電気的に接続する地導体 2は、 特定の周波数で入 射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。

ここでは、 所望の周波数のマイクロ波が、 誘電体基板 1上に形成した オープンスタブ 5の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるよ うに、 導体パターン 3の大きさ、 隣接する導体パターン 3 との間隔及び スルーホール 4の直径を適宜設定しておく。

この構成により、 導波管 6の切り欠き部位 7を介して、 マイクロ波の 伝送路が、 導波管 6から誘電体基板 1上のマイクロ波伝送線路 8へ変換 され 。 次に上記動作について具体的な事例を挙げて説明する。

ここで、 設計中心周波数 f 0における波長を λ 0 として、 誘電体基板 1に形成した導体パターン 3の正方形の一辺を約 0 . 1 7 人 0、 スルー ホール 4の直径を約 0 . 0 2 人 0、 正方形の導体パターン 3の間隔を約 0 . 0 1 人 0 とする。

誘電体基板 1 としては、 その材料に比誘電率が 3 . 3 9の基板を用い る。 また、 上記正方形の導体パターン 3 と地導体 2 との間隔である誘電 体基板 1の厚みは、 約 0 . 3 4 λ θに設定した。

第 2図は、 第 1図中の変換回路による磁気壁面 ©動作を説明するため の図であり、 誘電体基板 1の導波管 6からの突出部分や導波管 6の切り 欠き部位 7を設けずマイクロ波伝送線路 8を有しない。 また、 第 3図は 、 第 2図中の誘電体基板 1の最上面における反射位相特性を示すグラフ である。

第 3図における入射波の周波数に対する反射位相の関係を示す曲線 9 で示されるように、 本実施の形態では、 規則的に配列した導体パターン 3をスルーホール 4を介して地導体 2に電気的に接続する。 これにより 、 設計中心周波数 f 0において反射位相が 0度近傍となって磁気壁面と して動作する。

なお、 規則的に配列した複数の導体パターン 3は、 導波管 6の内壁寸 法で切り取られた形状となっており、 誘電体基板 1の端部まで配列され ている。

第 4図は、 第 1図中の規則的に配列した導体パターン 3を有する変換 回路の反射特性を示すグラフである。 導体パターン 3を有する変換回路 では、 第 4図における入射波の周波数に対する反射係数の関係を示す曲 線 1 0で示すように、 設計中心周波数 f 0で反射係数が最も低くなつて いる。 これは、 導波管 6から入力したマイクロ波の伝送路が、 誘電体基 板 1上のマイク口波伝送線路 8に変換され、 伝送されていることを示し ている。

以上のように、 この実施の形態 1によれば、 端部から管壁の一部分を 切り欠いた切り欠き部位 7を有する導波管 6 と、 導波管 6の切り欠き部 位 7から導波管外に延在する部分を形成した誘電体基板 1 と、 誘電体基 板 1に規則的な配列で形成した複数の多角形の導体パターン 3 と、 誘電 体基板 1に形成した地導体 2 と、 この地導体 2 と各導体パターン 3 とを 電気的に接続するスルーホール 4と、 誘電体基板 1に形成したオープン スタブ 5 と、 誘電体基板 1の導波管外に延在する部分に形成され、 ォ一 プンスタブ 5 と電気的に接続す.るマイクロ波伝送線路 8の導体 8 aとを 備えるので、 誘電体基板 1の下部と導波管 6の端面部との間に空洞部位 を構成することなく、 導波管 6を伝播するマイクロ波を誘電体基板 1上 に形成したマイク口波伝送線路 8へ変換し、 伝送することができる。 また、 上記実施の形態 1では、 オープンスタブ 5、 及び多層の誘電体 基板 1上に形成したマイク口波伝送線路 8の導体 8 aについて、 それそ れニ段階に幅の異なる矩形形状の導体線路を用いているが、 いずれか一 方又は双方が均一な幅であっても構わない。

なお、 複数幅の導体でオープンスタブ 5及びマイクロ波伝送線路 8を 形成することにより、 これらの幅を調整することで周波数及び周波数帯 域幅を調整することが可能となる。

また、 誘電体基板 1に n層 （nは 3以上） の導体層を有する誘電体多 層基板を適用し、 任意の 2つの導体層を上述の如き構成とすることによ り変換回路を構成することが可能であることは云うまでもない。

例えば、 誘電体基板 1の各導体層間にマイクロ波回路や電源信号用及 び制御信号用等の回路基板を揷入してもよい。 また、 地導体 2の下部に マイクロ波用や電源信号用及び制御信号用等の回路基板を追加して設け ても、 上述したものと同様な効果を奏することができる。 実施の形態 2 .

上記実施の形態 1では、 誘電体基板 1の 2つの導体層を用いて変換回 路を構成する例を示した。 本実施の形態 2は、 3つ以上の導体層からな る誘電体基板を用いて任意の 2つの導体層で変換回路を構成する。 この 構成により、 誘電体基板の層構成の自由度を向上させることができる。 第 5図は、 この発明の実施の形態 2による変換回路の構成を示す図で ある。 この実施の形態 2では、 誘電体基板 1 として 3層の導体層を有す る多層基板を用い、 第 1導体層に地導体 2を形成し、 オープンスタブ 5 や導体パターン 3を最上層である第 3導体層に設ける。

誘電体基板 1における第 1導体層と第 3導体層との間の第 2導体層に は、 導波管 6から突出する誘電体基板 1の延在部分のみに第 2地導体 1 1を設ける。 また、 第 2地導体 1 1は、 複数のスルーホール 1 2によつ て地導体 2 と電気的に接続される。

本実施の形態 2では、 誘電体基板 1の第 3導電体層の導体層面に形成 した導体 8 aと、 スルーホール 1 2を介して第 1導電体層の地導体 2に 電気的に接続した第 2地導体 1 1 とにより、 マイクロ波伝送線路 8が構 成される。

なお、 本実施の形態 2では、 地導体 2を誘電体基板 1の第 1導体層全 面ではなく、 切り欠き部位 7を含む導波管 6内部に存在する部分のみに 地導体 2を形成する。 つまり、 誘電体基板 1の導波管 6外部に突出する 部分に対応する第 1導電体層には、 地導体 2を形成しない。 その他の構 成は、 第 1図に示す構成と同様である。

次に動作について説明する。

導波管 6から入力されたマイクロ波は、 誘電体基板 1に形成した地導 体 2及び規則的に配列した複数の導体パターン 3により反射される。 誘電体基板 1の最上層面上に規則的に配列した導体パターン 3及びこ れとスルーホール 4を介して電気的に接続する地導体 2は、 特定の周波 数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。

ここでは、 所望の周波数のマイクロ波が、 誘電体基板 1上に形成した オープンスタブ 5の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるよ うに導体パターン 3の大きさ、 隣接する導体パ夕一ン 3 との間隔及びス ルーホール 4の直径を適宜設定しておく。

この構成により、 導波管 6の切り欠き部位 7を介して、 マイクロ波の 伝送路が、 導波管 6から誘電体基板 1上のマイクロ波伝送線路 8へ変換 される。

以上のように、 この実施の形態 2によれば、 多層の誘電体基板 1のい ずれかの導体層を用いてマイクロ波伝送線路 8を形成すればよく、 マイ ク口波伝送線路 8に対する誘電体基板 1の厚みを自由に設定することが できる。 これにより、 製造に最適な導体幅を有するマイクロ波伝送線路 8を形成することができる。

また、 上記実施の形態 2においても、 オープンスタブ 5及び誘電体基 板 1上に形成したマイクロ波伝送線路 8の導体 8 aとして複数段階に幅 の異なる矩形形状の導体を用いているが、 いずれか一方又は双方が均一 な導体幅であつても構わない。

なお、 複数幅の導体でオープンス夕ブ 5及びマイクロ波伝送線路 8を 形成することにより、 これらの幅を調整することで周波数及び周波数帯 域幅を調整することができる。

また、 誘電体基板 1に n層 （nは 4以上） の導体層を有する多層基板 を適用し、 任意の 3つの導体層導体層を上述の如き構成にすることによ り変換回路を構成することが可能であることは云うまでもない。. 実施の形態 3 .

上記実施の形態 2では、 誘電体基板 1の延在部分の最上層面に形成し た導体 8 a、 誘電体基板 1の第 1導体層に形成した地導体 2及び第 2地 導体 1 1 によりマイクロ波伝送線路 8を構成する例を示した。

本実施の形態 3は、 誘電体基板 1に形成した導体 8 aとオープンス夕 ブ 5の上に新たな誘電体基板を積層する。 そして、 誘電体基板 1に形成 した導体 8 aを基準面にして、 新たに積層した誘電体基板の最上層にお ける、 誘電体基板 1の地導体 2 と対称になる位置に、 新たな第 3地導体 1 3を設ける。 この地導体 1 3 と地導体 2 とを複数のスルーホール 1 1 で電気的に接続することでマイクロ波伝送線路 8を構成する。

第 6図は、 この発明の実施の形態 3による変換回路の構成を示す図で ある。 本実施の形態 3では、 マイクロ波伝送線路 8 として、 導体 8 aを 形成した導体層面を基準面として上下に対称に設けた地導体 1 3 と地導 体 2 とにより ト リプレート線路と言われる伝送線路が構成される。

前述の変換回路と同様にオープンス夕ブ 5を形成する導体層において 、 反射位相が 0度となるように導体パターン 3の大きさ、 隣接する導体 パターン 3 との間隔及びスルーホール 4の直径を適宜設定しておく。

この構成により、 導波管 6の切り欠き部位 7を介して、 マイクロ波の 伝送路が、 導波管 6から ト リプレート線路であるマイクロ波伝送線路 8 へ変換される。

以上のように、 この実施の形態 3によれば、 マイクロ波伝送線路 8の 上部空間への放射や空間を介した他のマイクロ波デバイスとの結合を抑 圧することが可能となる。 また、 上記実施の形態による構成と同様に導 波管 6の端面に誘電体基板 1を設けられるので、 その下部に不要な空間 を構成することなく、 薄型化を図ることができる。 なお、 上記実施の形態 3では、 全ての地導体 2、 1 3をスルーホール 1 2で接続する例を示したが、 スルーホール 1 2の代わりに、 例えばネ ジ等のような導電性の金属結合機器 （電気的接続部） を用いても同様の 効果が得られる。

また、 上記実施の形態 3では、 オープンスタブ 5上に誘電体基板を積 層する構成としたが、 オープンスタブ 5上には誘電体基板を設けない構 成であってもよい。 さらに、 本実施の形態による構成の上下に誘電体基 板を追加した構成であっても構わない。 実施の形態 4 .

第 7図は、 この発明の実施の形態 4による変換回路の構成を示す図で ある。 本実施の形態 4では、 誘電体基板 1の第 2導体層上に形成した導 体 8 aと同一面に、 導体 8 aを対称線として両側に所定の間隔だけ離れ た位置に異なる 2つの地導体 1 4 a , 1 4 bを設ける。

これにより、 マイク口波伝送線路 8 として、 導体 8 a及び地導体 1 4 a , 1 4 bからなるコプレナ線路と言われる伝送線路が構成される。 なお、 第 1図と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省 略する。

次に動作について説明する。

導波管 6から入力したマイクロ波は、 誘電体基板 1に形成した地導体 2及び規則的に配列した複数の導体パターン 3により反射される。

誘電体基板 1の最上層面上に規則的に配列した導体パターン 3及びこ れとスルーホール 4を介して電気的に接続する地導体 2は、 特定の周波 数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。

ここでは、 所望の周波数のマイクロ波が、 誘電体基板 1上に形成した ォ一プンスタブ 5の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるよ うに導体パターン 3の大きさ、 隣接する導体パターン 3 との間隔及びス ルーホール 4の直径を適宜設定しておく。

この構成により、 導波管 6の切り欠き部位 7を介して、 マイクロ波の 伝送路が、 導波管 6からコプレナ線路であるマイクロ波伝送線路 8へ変 換される。

以上のように、 この実施の形態 4によれば、 マイクロ波部品、 例えば 抵抗や集積回路等を実装する際に必要となる、 これらの回路と地導体と を接続する配線を設ける導体層面をマイクロ波伝送線路 8の導体 8 aと 同一面にすることができる。 これにより、 上記地導体に対する配線を容 易に行うことができる。

また、 上記実施の形態 4では、 マイクロ波伝送線路 8をコプレナ線路 として構成するので、 上記実施の形態 2及び上記実施の形態 3で必要で あった、 誘電体基板 1の最下層面 （裏面） に形成した地導体 2 と、 その 最上層面 （表面） に形成した地導体 1 4 a， 1 4 bとを電気的に接続す るスルーホールが不要である。 これにより、 誘電体基板 1内の配線自由 度をさらに向上させることができる。 実施の形態 5 .

第 8図は、 この発明の実施の形態 5による変換回路の構成を示す図で ある。 本実施の形態では、 誘電体基板 1の導波管 6外部に延在する部分 の上下両面にマイクロ波伝送線路 8 として機能する導体 8 a , 8 bを形 成する。

この導体 8 aと同一面に、 導体 8 aを対称線として誘電体基板 1の両 側に所定の間隔だけ離れた位置に異なる 2つの地導体 1 5 a , 1 5 bを 設ける。 また、 導体 8 bと同一面に、 導体 8 bを対称線として誘電体基 板 1の両側に所定の間隔だけ離れた位置に異なる 2つの地導体 1 5 c , 1 5 dを設ける。

導体 8 a , 8 bは、 スル一ホール 1 2を介して電気的に接続されてお り、 地導体 1 5 aと地導体 1 5 c及び地導体 1 5 bと地導体 1 5 dにつ いてもスルーホール 1 2を介して各々電気的に接続する。

また、 導体 8 a , 8 bに対応する誘電体基板 1に垂直な方向の部分に 一定の空隙を形成した導電性外導体 1 6 a， 1 6 bを、 誘電体基板 1の 地導体 1 5 a〜 1 5 dを形成した領域を 「接続しろ」 としてそれそれ接 |¾ ·σ。

これにより、 マイクロ波伝送線路 8 として、 導体 8 a， 8 b及び地導 体 1 5 a〜 1 5 dによるサスペンデッ ト線路と言われる伝送線路が構成 される。 なお、 第 1図と同一構成要素には同一符号を付して重複する説 明を省略する。

次に動作について説明する。

導波管 6から入力されたマイクロ波は、 誘電体基板 1に形成した地導 体 2及び規則的に配列した複数の導体パターン 3により反射される。 誘電体基板 1の最上層面上に規則的に配列した導体パターン 3及びこ れとスルーホール 4を介して電気的に接続する地導体 2は、 特定の周波 数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。

ここでは、 所望の周波数のマイクロ波が、 誘電体基板 1上に形成した オープンスタブ 5の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるよ うに導体パターン 3の大きさ、 隣接する導体パターン 3 との間隔及びス ルーホール 4の直径を適宜設定しておく。

この構成により、 導波管 6の切り欠き部位 7を介してマイクロ波の伝 送路が、 導波管 6からサスペンデッ ト線路であるマイク口波伝送線路 8 へ変換される。

以上のように、 この実施の形態 5によれば、 低損失なマイクロ波伝送 線路であるサスペンデッ ト線路に変換することが可能と.なり、 距離の長 いマイク口伝送や高い周波数帯に使用する場合において導波管よりも小 型な低損失伝送線路に変換することができる。 実施の形態 6 .

上記実施の形態 1〜 5では、 導波管 6の内壁で切り取られる領域に収 まるように、 地導体 2、 導体パターン 3及びオープンスタブ 5などを配 置する構成を示した。 - この実施の形態 6は、 誘電体基板 1の最上層面に導波管 6を接続して なる変換回路を示す。

第 9図は、 この発明の実施の形態 6による変換回路の構成を示す図で ある。 誘電体基板 1の最上層面に導波管 6を接続するための接続しろ （ 導波管 6の肉厚に相当する部分） には、 導体 1 7を形成する。 導体 （誘 電体基板の周縁部に設けた導体パターン部） 1 7は、 複数個のスルーホ —ル 1 8を介して、 誘電体基板 1の第 1導体層に形成した地導体 2 と電 気的に接続する。 これらスルーホール 1 8の直径及び配置間隔は、 全て が同一でなく、 少なく とも 1つ以上が異なる直径及び配置間隔であって もよい。

このように誘電体基板 1の上面で導波管 6を接続することで、 誘電体 基板 1の側面部と導波管 6の内壁部との間に微小な隙間が発生すること を防ぐことができる。 なお、 第 1図と同一構成要素には同一符号を付し て重複する説明を省略する。

次に動作について説明する。 ' 導波管 6から入力されたマイクロ波は、 誘電体基板 1に形成した地導 体 2及び規則的に配列した複数の導体パターン 3により反射される。 誘電体基板 1の最上層面上に規則的に配列した導体パターン 3及びこ れとスルーホール 4を介して電気的に接続する地導体 2は、 特定の周波 数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。

ここでは、 所望の周波数のマイクロ波が、 誘電体基板 1上に形成した オープンスタブ 5の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるよ うに導体パターン 3の大きさ、 隣接する導体パターン, 3 との間隔及びス ルーホール 4の直径を適宜設定しておく。

また、 導体 1 7において、 導波管 6の内壁から複数のスルーホール 1 8を配置する位置までの距離 （スルーホール 1 8の横断面と導波管の内 壁との距離） を適宜選択することで、 スルーホール 1 8で構成される導 波管 6のイ ンピーダンスを変更することができる。 これによ り、 本実施 の形態による変換回路の周波数特性を所望の値とするように設定するこ とも可能となる。

以上のような構成で、 導波管 6の切り欠き部位 7を介してマイクロ波 の伝送路が、 導波管 6から誘電体基板 1上のマイク口波伝送線路 8へ変 換される。

また、 導波管 6の内壁に対するスルーホール 1 8の配置関係としては 、 例えばスルーホール 1 8の横断面が導波管 6の内壁面に外接する位置 に配置する。 このように構成すると、 誘電体基板 1に形成した導波管 6 を有する変換回路と、 導波管 6内に誘電体基板 1を配置して構成した変 換回路との変換特性をほぼ同一にすることができる。 これにより、 上記 と同様な効果を得ることができる。

この他の配置関係として、 スルーホール 1 8の横断面が導波管の内壁 面から周波数特性が所望の値となるように設計した距離だけ離れた位置 に配置する。 このように構成することで、 誘電体基板 1上に形成した導 体パターン 3のエツチング精度と、 導波管 6の加工精度などにより設計 公差を緩和させることができる。 なお、 上記配置関係において、 誘電体基板 1 と導波管 6 との接続部分 において配置位置にズレが発生した場合、 スルーホール 1 8を配置する 位置までの距離を上記配置位置ずれに対応した値に設定してもよい。

また、 隣接するスル一ホール 1 8については、 互いに等間隔となるよ うに配置してもよい。 これにより、 誘電体基板 1内に形成された導波管 6で電磁界の乱れが発生するのを抑えることができる。

以上のように、 この実施の形態 6によれば、 複数のスル一ホール 1 8 により機能的に導波管 6が形成され、 導波管 6の内壁で切り取られる領 域に収まるように誘電体基板 1上の構成を配置した場合と同様に動作さ せることができる。

.なお、 上記実施の形態で、 断面形状が長方形の管から構成した導波管 6を採用した場合、 導波管 6の長方形断面で相対する 2辺に対応する導 体 1 7に設けたスルーホール 1 8 と、 これらと直角を成す 2辺に対応す る導体 1 7に設けたスルーホール 1 8 との間で、 これらの横断面と導波 管 6の内壁からの距離が異なるように配置してもよい。

このように構成することで、 導波管断面で直角をなす 2辺間で、 誘電 体基板 1上に形成したオープンスタブ 5 と導波管 6 との位置関係に応じ た特性劣化への影響度を異ならせることができる。 これにより、 特性劣 化に鈍感な方向への位置ずれ公差を緩和させれば、 本発明の変換回路の 工作性を向上させることができる。

また、 複数個のスル一ホール 1 8に代わり、 例えばネジ等のような導 電性の金属結合機器を用いても同様の効果が得られる。

さらに、 上記実施の形態 6では、 マイクロ波伝送線路 8 として、 マイ クロス ト リ ップ線路を用いる例を示したが、 上記実施の形態 3で示した ト リプレート線路、 上記実施の形態 4で示したコプレナ線路、 又は、 上 記実施の形態 5で示したサスペンデヅ ト線路であつても良い。 上述した各種の伝送線路を適用した場合であっても、 誘電体基板 1 に おける導波管 6 との 「接続しろ」 となる部分には導体 1 7を形成し、 ス ルーホール 1 8などで導体 1 7と地導体 2 とを電気的に接続することに なる。 実施の形態 7 .

上記実施の形態 1〜 6では、 誘電体基板 1の最上層面に形成する導体 パターンの形状を正方形とする例を示した。

この実施の形態 7は、 上記実施の形態と基本的に同一な構成であるが 、 導体パターンの形状を三角形とした点で異なる。

第 1 0図は、 この発明の実施の形態 7による変換回路に用いる導体パ ターンの形状及びその配列例を示す図である。 図示の例では、 正三角形 に構成した導体パターン 1 9を誘電体基板 1の最上層の導体層面に形成 する。 これら導体パターン 1 9は、 スルーホール 4によつて誘電体基板 1の地導体 2 と電気的に接続される。

配列は、 隣接する導体パターン 1 9 との間隔が最も小さくなるように 交互に頂点側と底辺側が逆になるように並べる。

このように、 導体パターン 1 9 として三角形状の導体パターンを採用 することで、 隣接する導体パターン 1 9 との間隔が最も小さい配列を容 易に構成することができる。 なお、 上述した説明では、 正三角形を用い る例を示したが、 他の三角形でも同様な効果が得られる。 実施の形態 8 .

この実施の形態 8は、 上記実施の形態 1 ~ 6 と基本的に同一な構成で あるが、 導体パターンの形状を正六角形とした点で異なる。

第 1 1図は、 この発明の実施の形態 8による変換回路に用いる導体パ ターン 1 9の形状及びその配列を示す図である。 本実施の形態では、 正 六角形に構成した導体パターン 2 0を誘電体基板 1の最上層の導体層面 に形成する。 これら導体パターン 2 0は、 スルーホール 4によって誘電 体基板 1の地導体 2 と電気的に接続される。 配列は、 隣接する導体パ夕 —ン 2 0との間隔が最も小さくなるように、 隣り合う導体パターン 2 0 で互いにその六角形の辺が対向するように並べる。

なお、 正六角形は、 同一形状で配置する場合の最も円に近い形状であ るため、 断面方向性の差異が最も少ないという特徴を有する。 これによ り、 導波管 6 として断面円形の導波管を適用した場合、 簡単な形状で、 且つ導体パターン 2 0を均等に導波管内で配列することができる。

このように、 導体パターン 2 0として正六角形状の導体パターンを採 用することで、 断面円形の導波管を適用した場合においても隣接する導 体パターン 2 0との間隔が最も小さい配列を容易に構成することができ る。 実施の形態 9 .

この実施の形態 9は、 上記実施の形態 1〜 6 と基本的に同一な構成で あるが、 誘電体基板 1上に形成する導体パターンの形状を菱形形状とし た点で異なる。

第 1 2図は、 この発明の実施の形態 9による変換回路に用いる導体パ ターンの形状及びその配列を示す図である。 図に示すように、 本実施の 形態では、 導体パターン 2 1を菱形形状とし、 その菱形の対角線長辺の 端点を中心として 1 2 0度ずつ回転させた位置に導体パターン 2 1をそ れそれ配置する。

これにより、 3つの菱形の導体パターンが上記対角線長辺の端点で接 続した配列を 1つのユニッ トとする、 図示のようなパターン配列を形成 する。

また、 これら導体パターン 2 1は、 スルーホール 4によって誘電体基 板 1の地導体 2 と電気的に接続される。 ここで、 図に示すように、 上記 対角線長辺の端点にスルーホール 4を設けてもよい。

このように、 導体パターン 2 1 として菱形形状の導体パターンを採用 することで、 隣接する導体パターンとの並列配置部分が多くなり、 菱形 寸法及びスルーホール 4の直径等を適宜変化させることによる特性調整 の自由度を向上させることができる。 実施の形態 1 0 .

この実施の形態 1 0は、 上記実施の形態 1〜 6 と基本的に同一な構成 であるが、 誘電体基板 1上に形成する導体パターンを正三角形と正六角 形との二種類の形状で構成した点で異なる。

第 1 3図は、 この発明の実施の形態 1 0による変換回路に用いられる 導体パターンの形状及びその配列を示す図である。 本実施の形態では、 正三角形に構成した導体パターン 2 2及び正六角形に構成した導体パ夕 —ン 2 3を誘電体基板 1の最上層の導体層面に形成する。

正六角形に構成した導体パターン 2 3は、 上記実施の形態 8 とは異な つて、 隣り合う導体パ夕一ン 2 3で互いにその六角形の頂点が対向する ように並べる。 正三角形に構成した導体パターン 2 2は、 前述のように 配置した導体パターン 2 3間の空隙を埋めるように、 各導体パターン 2 3の六角形の辺に沿うように配置する。

これら導体パターン 2 2， 2 3は、 スルーホール 4によって誘電体基 板 1の地導体 2 と電気的に接続される。

このように構成することで、 誘電体基板 1上の導体パターンの配列と して少なく とも 2つ以上の周期性を持たせることができ、 周波数特性の 調整の自由度を向上させることができる。 実施の形態 1 1 .

この実施の形態 1 1は、 上記実施の形態 1〜 6 と基本的に同一な構成 であるが、 誘電体基板 1上に形成する導体パターンを正八角形と正四角 形との二種類の形状で構成した点で異なる。

第 1 4図は、 この発明の実施の形態 1 1による変換回路の導体パター ンの形状及びその配列を示す図である。 本実施の形態では、 正四角形に 構成した導体パターン 2 4及び正八角形に構成した導体パターン 2 5を 誘電体基板 1の最上層の導体層面に形成する。

正八角形に構成した導体パターン 2 5は、 隣り合う導体パターン 2 5 で互いにその八角形の辺が対向するように並べる。 正四角形に構成した 導体パターン 2 4は、 前述のように配置した導体パターン 2 5間の空隙 を埋めるように、 各導体パターン 2 5の八角形の辺に沿うように配置す る o

これら導体パターン 2 4， 2 5は、 スルーホール 4によって誘電体基 板 1の地導体 2 と電気的に接続される。

このように構成することで、 誘電体基板 1上の導体パターンの配列と して少なく とも 2つ以上の周期性を持たせることができ、 周波数特性の 調整の自由度を向上させることができる。 産業上の利用可能性

以上のように、 この発明に係る変換回路は、 端部から管壁の一部分を 切り欠いた切り欠き部位 7を有する導波管 6 と、 導波管 6の切り欠き部 位 7から導波管外に延在する部分を形成した誘電体基板 1 と、 誘電体基 板 1に規則的な配列で形成した複数の多角形の導体パターン 3 と、 誘電 体基板 1 に形成した地導体 2 と、 この地導体 2 と各導体パターン 3 とを 電気的に接続するスルーホール 4と、 誘電体基板 1に形成したオープン スタブ 5 と、 誘電体基板 1の導波管外に延在する部分に形成され、 ォー プンスタブ 5 と電気的に接続するマイクロ波伝送線路 8の導体 8 aとを 備えるので、 薄型、 高密度、 低損失であり、 移動体における通信やレー ダ用としても適用可能である。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . マイク口波の伝送路を導波管及びマイク口波伝送線路のいずれかに 変換する変換回路において、

端部から管壁の一部分を切り欠いた切り欠き部位を有する導波管と、 上記導波管の切り欠き部位から導波管外に延在する部分が形成され、 上記導波管の端部に接続する誘電体基板と、

上記誘電体基板の上記導波管内に向いた面に規則的な配列で形成した 複数の多角形の導体パターン部と、

上記誘電体基板の他の面に形成した地導体と、

上記地導体と上記各導体パターン部とを電気的に接続する電気的接続 部と、

上記誘電体基板における導体パターン部と同一面に形成したオープン スタブと、

上記誘電体基板の導波管外に延在する部分に形成され、 上記オープン スタブと電気的に接続するマイクロ波伝送線路の導体線路部と

を備えたことを特徴とする変換回路。

2 . 誘電体基板が、 地導体及び導体パターン部を形成する面以外に回路 形成が可能な誘電体多層基板からなることを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の変換回路。

3 . 誘電体基板における、 地導体を形成した面及び導体パターン部を形 成した面の間であって導波管外に延在する部分に形成した地導体と、 上 記両地導体間を電気的に接続する電気的接続部とを備えたことを特徴と する請求の範囲第 1項記載の変換回路。

4 . 誘電体基板の導体パターン部を形成した面上に設けた誘電体基板と 、 この誘電体基板上であり且つ導波管外から延在する部分の導体線路部 に接する面に対向する面に形成した地導体と.、 この地導体を含む値導体 間を電気的に接続する電気的接続部とを備えたことを特徴とする請求の 範囲第 1項記載の変換回路。

5 . 誘電体基板の導体線路部と、 その同一面に当該導体線路部に沿って その両側に形成した地導体とからなるコプレナ線路でマイク口波伝送線 路を構成したことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の変換回路。

6 . 誘電体基板の導波管外に延在する部分における導体線路部の形成面 に対向する面に形成したマイク口波伝送線路の導体線路部と、 これら両 面に形成した各導体線路部との間で間隙を有するように凹部が形成され 、 上記誘電体基板の延在部分において上記導体線路部の形成面をそれぞ れ挟み込むように設けた 2つの金属導体部と、 これら金属導体部を電気 的に接続する電気的接続部とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 1 項記載の変換回路。

7 . オープンスタブは、 複数の段階で幅が異なる形状の導体パターンか らなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の変換回路。

8 . マイクロ波伝送線路の導体線路部は、 複数の段階で幅が異なる形状 の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の変換 回路。

9 . 誘電体基板の導体パターン部の形成面に導波管の端面を接続し、 上記導波管との接続しろに対応する上記誘電体基板の周縁部に設けた 導体パ夕一ン部と、 この導体パターン部と地導体とを.電気的に接続する 電気的接続部とを備えたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の変換 回路。 .

1 0 . 誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的 に接続する電気的接続部を、 スルーホールで構成すると共にその横断面 が導波管の内壁面に外接する位置に配置したことを特徴とする請求の範 囲第 9項記載の変換回路。 '

1 1 . 誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的 に接続する電気的接続部を、 スルーホールで構成すると共にその横断面 が導波管の内壁面から離れた位置に配置したことを特徴とする請求の範 囲第 9項記載の変換回路。

1 2 . 導波管を断面形状が長方形の管から構成し、

誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的に接 続する電気的接続部を、 スルーホールで構成すると共に上記導波管の長 方形断面で相対する 2辺に対応する上記周縁部に設けたスルーホールと 、 これらと直角を成す 2辺に対応する上記周縁部に設けたスルーホール との間で、 これらの横断面と上記導波管の内壁からの距離が異なるよう に配置したことを特徴とする請求の範囲第 9項記載の変換回路。

1 3 . 誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的 に接続する電気的接続部を、 スル一ホールで構成すると共に、 隣接する スル一ホールが互いに等間隔となるように配置したことを特徴とする請 求の範囲第 9項記載の変換回路。

1 4 . 導体パターン部は、 正三角形の導体パターンからなることを特徴 とする請求の範囲第 1項記載の変換回路。

1 5 . 導体パターン部は、 四角形の導体パターンからなることを特徴と する請求の範囲第 1項記載の変換回路。

1 6 . 導体パターン部は、 正六角形の導体パターンからなることを特徴 とする請求の範囲第 1項記載の変換回路。

1 7 . 導体パターン部は、 2つ以上の異なる形状の導体パターンからな ることを特徴とする請求の範囲第 1項記載の変換回路。

1 8 . 導体パターン部は、 正三角形と正六角形の導体パターンからなる ことを特徴とする請求の範囲第 1 7項記載の変換回路。

1 9 . 導体パターン部は、 四角形と八角形の導体パターンからなること を特徴とする請求の範囲第 1 7項記載の変換回路。