WO2014174983A1 - コネクタ装置及び無線伝送システム - Google Patents

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WO2014174983A1
WO2014174983A1 PCT/JP2014/058969 JP2014058969W WO2014174983A1 WO 2014174983 A1 WO2014174983 A1 WO 2014174983A1 JP 2014058969 W JP2014058969 W JP 2014058969W WO 2014174983 A1 WO2014174983 A1 WO 2014174983A1
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connector
connector device
waveguide cable
circuit board
waveguide
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崇宏 武田
岡田 安弘
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ソニー株式会社
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    • H01P5/08Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107Hollow-waveguide/strip-line transitions
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/02Coupling devices of the waveguide type with invariable factor of coupling
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P3/00Waveguides; Transmission lines of the waveguide type
    • H01P3/02Waveguides; Transmission lines of the waveguide type with two longitudinal conductors
    • H01P3/026Coplanar striplines [CPS]
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q9/00Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
    • H01Q9/04Resonant antennas
    • H01Q9/16Resonant antennas with feed intermediate between the extremities of the antenna, e.g. centre-fed dipole
    • H01Q9/28Conical, cylindrical, cage, strip, gauze, or like elements having an extended radiating surface; Elements comprising two conical surfaces having collinear axes and adjacent apices and fed by two-conductor transmission lines
    • H01Q9/285Planar dipole
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01RELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R12/00Structural associations of a plurality of mutually-insulated electrical connecting elements, specially adapted for printed circuits, e.g. printed circuit boards [PCB], flat or ribbon cables, or like generally planar structures, e.g. terminal strips, terminal blocks; Coupling devices specially adapted for printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures; Terminals specially adapted for contact with, or insertion into, printed circuits, flat or ribbon cables, or like generally planar structures
    • H01R12/70Coupling devices
    • H01R12/7076Coupling devices for connection between PCB and component, e.g. display
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B3/00Line transmission systems
    • H04B3/52Systems for transmission between fixed stations via waveguides
    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04BTRANSMISSION
    • H04B5/00Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems
    • H04B5/20Near-field transmission systems, e.g. inductive or capacitive transmission systems characterised by the transmission technique; characterised by the transmission medium
    • H04B5/24Inductive coupling

Definitions

  • the present disclosure relates to a connector device and a wireless transmission system.
  • a waveguide-microstrip line converter which is composed of an anti-podal line and is provided with a short-circuited stub of about 1/4 wavelength short-circuited on the waveguide wall, is used. (For example, refer to Patent Document 1).
  • the present disclosure provides a connector device capable of arbitrarily connecting or disconnecting a circuit board side and a waveguide cable side, and a wireless transmission system having the connector device. For the purpose.
  • the connector device for achieving the above object is as follows: Provided at the terminal end of the feed line formed on the circuit board, having a connector part that is detachable from the end of the waveguide cable, The connector portion is configured to transmit a signal by electromagnetic induction between the end portions of the waveguide cable.
  • the connector device for achieving the above-described object is: A first connector provided at an end of the waveguide cable; A second connector portion provided at a terminal portion of the feeder line formed on the circuit board and detachable from the first connector portion; Have The second connector portion is configured to transmit a signal by electromagnetic induction between the second connector portion and the first connector portion.
  • a wireless transmission system of the present disclosure for achieving the above object is A transmitter for transmitting a high-frequency signal; A receiving unit for receiving a high-frequency signal; A waveguide cable for transmitting a high-frequency signal between the transmitter and the receiver; A connector device for connecting at least one of the transmission unit and the reception unit and the waveguide cable; With Connector device A first connector provided at an end of the waveguide cable; At least one of the transmission unit and the reception unit, a second connector unit that is provided at a terminal portion of a feed line formed on the circuit board and is detachable from the first connector unit; Have The second connector portion is configured to transmit a signal by electromagnetic induction between the second connector portion and the first connector portion.
  • the connector portion on the power supply line side on the circuit board is attached to and detached from the connector portion on the waveguide cable side. It is free. Thereby, it is possible to arbitrarily connect between the power supply line on the circuit board and the waveguide cable, or to cancel the connection.
  • the term “detachable” as used herein includes the concept of “easy to attach / detach” in the sense that no effort is required for connection (attachment) or release (removal). Accordingly, attachment or removal using a screw-type fixing member such as a coaxial connector device is not included in the concept of “detachable” defined herein.
  • the circuit board side and the waveguide cable side can be arbitrarily connected, Alternatively, the connection can be released.
  • the effect described in this specification is an illustration to the last, Comprising: It is not limited to this, There may be an additional effect.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating an example of a configuration of a wireless transmission system to which the technology of the present disclosure is applied
  • FIG. 1B is a block diagram illustrating an example of a specific configuration of a transmission unit and a reception unit in the wireless transmission system.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the outline of the configuration of the connector device according to the first embodiment.
  • 3 is a plan view of FIG. 2, a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 (cross-sectional view taken along line AA), and a cross-sectional view taken along line BB in FIG. -B sectional view).
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the outline of the configuration of the connector device according to the second embodiment.
  • FIG. 5A is a front view of the connector device according to the second embodiment
  • FIG. 5B is a side sectional view of the connector device according to the second embodiment
  • FIG. 6 is a perspective view showing a coupling portion between the first connector portion and the second connector portion
  • FIG. 7A is a plan view showing a connecting portion between the first connector portion and the second connector portion
  • FIG. 7B is a side sectional view showing the connecting portion between the first connector portion and the second connector portion.
  • FIG. 8A is a side sectional view showing a coupling portion when the gap between the inner wall of the concave portion of the waveguide and the circuit board is 0 [mm]
  • FIG. 8B is a characteristic diagram showing the coupling characteristics at this time. is there.
  • FIG. 8A is a side sectional view showing a coupling portion when the gap between the inner wall of the concave portion of the waveguide and the circuit board is 0 [mm]
  • FIG. 8B is a characteristic diagram showing the coupling characteristics at this time
  • FIG. 9A is a side sectional view showing a coupling portion when the gap between the inner wall of the concave portion of the waveguide and the circuit board is 0.1 [mm], and FIG. 9B is a characteristic showing the coupling characteristics at this time.
  • FIG. 10 is a perspective view illustrating a modification of the connector device according to the second embodiment.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating the outline of the configuration of the connector device according to the third embodiment.
  • 12A is a front view of the connector device according to the third embodiment, and FIG. 12B is a side sectional view of the connector device according to the third embodiment.
  • Wireless transmission systems that transmit electromagnetic waves, particularly high-frequency signals such as microwaves, millimeter waves, and terahertz waves, using waveguides as media are signals between various devices such as electronic devices, information processing devices, and semiconductor devices. And transmission of signals between circuit boards in one device (equipment).
  • a waveguide that transmits a high-frequency signal has a function as a cable that connects devices and circuit boards, and is therefore called a waveguide cable.
  • millimeter waves are radio waves having a frequency of 30 [GHz] to 300 [GHz] (wavelengths of 1 [mm] to 10 [mm]).
  • Gbps for example, 5 [Gbps] or more
  • signals that require high-speed signal transmission in the Gbps order include data signals such as movie images and computer images.
  • signal transmission in the millimeter wave band is excellent in interference resistance, and there is an advantage that it is not necessary to disturb other electric wiring in cable connection between devices.
  • the waveguide cable may be configured by a hollow waveguide or a dielectric waveguide.
  • a dielectric waveguide that is more flexible than the hollow waveguide.
  • the electromagnetic wave propagates through the dielectric while forming an electromagnetic field according to the wavelength (frequency) or the like.
  • the connector device including the connector portion on the circuit board side is the connector device according to the first aspect.
  • a connector device including a connector portion on the waveguide cable side (first connector portion) and a connector portion on the circuit board side (second connector portion) is referred to as a connector device according to the second aspect.
  • a recess (notch) is formed at the end of the waveguide cable, and the connector can be detachably fitted into the recess. It can be.
  • the waveguide has a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the waveguide direction, and two surfaces on the long side of the cross section are planes where electric fields intersect. be able to. And about a 2nd connector part, it can be set as the structure couple
  • the concave portion formed at the end of the waveguide so as to intersect the two surfaces on the long side is defined as the first connector portion, and the second connector portion is detachably fitted into the concave portion. It can be set as the structure which can be matched.
  • the waveguide cable can be configured to be closed with metal except for the opening where the first connector portion and the second connector portion are coupled.
  • the connector portion (second connector portion) is connected to the edge of the circuit board from the end of the feeder line. It can be set as the structure which has the electroconductive opening pattern part which spreads gradually toward. At this time, it can be set as the structure opened to a taper shape about the shape of an opening pattern part, for example.
  • the length from the terminal end of the feeder line to the opening end of the opening pattern portion is within the circuit board. It can be set as the structure determined according to the wavelength of the electromagnetic wave. At this time, the length from the terminal end of the feed line to the opening end can be set to approximately 1 ⁇ 4 of the wavelength of the radio wave in the circuit board.
  • the opening width of the opening end of the opening pattern portion depends on the size of the waveguide.
  • the determined configuration can be adopted.
  • the line width of the feeder line can be set according to the characteristic impedance of the waveguide cable, and can be adjusted according to the thickness and relative dielectric constant of the circuit board. Moreover, it can be set as the structure which forms a coplanar strip waveguide about two feed lines.
  • the opening pattern portion is formed on the surface opposite to the opening pattern portion of the circuit board. It can be set as the structure electrically connected through the via
  • a microstrip line may be formed for the feed line.
  • FIG. 1A is a block diagram illustrating an example of a configuration of a wireless transmission system to which the technology of the present disclosure is applied
  • FIG. 1B is a block diagram illustrating an example of a specific configuration of a transmission unit and a reception unit in the wireless transmission system. It is.
  • a wireless transmission system 1 includes a transmission unit 10 that transmits a high-frequency signal, a reception unit 20 that receives a high-frequency signal, and a transmission unit 10 and a reception unit 20. And a dielectric waveguide cable (dielectric waveguide) 30 for transmitting a high-frequency signal.
  • the waveguide cable may be configured with a hollow waveguide, or may be configured with a dielectric waveguide.
  • the high-frequency signal is a millimeter-wave band signal (millimeter-wave communication)
  • the millimeter wave communication can take a wide communication band, it is easy to increase the data rate.
  • the frequency used for transmission can be separated from the frequency of other baseband signal processing, and interference between the millimeter wave and the frequency of the baseband signal hardly occurs.
  • the millimeter wave band has a short wavelength, the waveguide structure determined according to the wavelength can be made small. In addition, since the distance attenuation is large and the diffraction is small, electromagnetic shielding is easy to perform.
  • the stability of a carrier wave has strict regulations to prevent interference and the like.
  • the transmission unit 10 performs a process of converting the signal to be transmitted into a millimeter-wave signal and outputting it to the waveguide cable 30.
  • the receiving unit 20 performs a process of receiving a millimeter wave signal transmitted through the waveguide cable 30 and returning (restoring) the original signal to be transmitted.
  • the transmission unit 10 is provided in the first communication device 100
  • the reception unit 20 is provided in the second communication device 200.
  • the waveguide cable 30 also transmits a high-frequency signal between the first communication device 100 and the second communication device 200.
  • the transmission unit 10 and the reception unit 20 are combined and arranged in pairs.
  • the signal transmission method between the first communication device 100 and the second communication device 200 may be a one-way (one-way) transmission method or a two-way transmission method. .
  • the transmission unit 10 (first communication device 100) and the reception unit 20 (second communication device 200) are arranged within a predetermined range.
  • the “predetermined range” is not limited as long as the high-frequency signal is a millimeter wave signal and the millimeter wave transmission range can be limited.
  • a range in which the distance is shorter than the distance between communication devices used in broadcasting or general wireless communication corresponds to the “predetermined range”.
  • the transmission unit 10 and the reception unit 20 are arranged within a predetermined range, as illustrated in FIG. 1A, separate communication devices (electronic devices), that is, the first communication device 100 and the second communication device.
  • the transmission unit 10 and the reception unit 20 may be arranged on separate circuit boards in one electronic device. In the case of this form, one circuit board corresponds to the first communication device 100 and the other circuit board corresponds to the second communication device 200.
  • the transmission unit 10 and the reception unit 20 are arranged on different semiconductor chips in one electronic device.
  • one semiconductor chip corresponds to the first communication device 100 and the other semiconductor chip corresponds to the second communication device 200.
  • positioned in the separate circuit part on the same circuit board can be considered.
  • one circuit unit corresponds to the first communication device 100 and the other circuit unit corresponds to the second communication device 200.
  • the first communication device 100 and the second communication device 200 for example, the following combinations can be considered.
  • the combinations exemplified below are only examples, and are not limited to these combinations.
  • the first communication device 100 When the second communication device 200 is a battery-powered device such as a mobile phone, a digital camera, a video camera, a game machine, or a remote controller, the first communication device 100 performs the battery charger, image processing, and the like. A combination of what is called a base station can be considered. Further, when the second communication device 200 is a device having an appearance such as a relatively thin IC card, the first communication device 100 may be a combination of card reading / writing devices. The card reading / writing device is further used in combination with an electronic device main body such as a digital recording / reproducing device, a terrestrial television receiver, a mobile phone, a game machine, or a computer. Further, in the case of application to an imaging device, for example, the first communication device 100 is on the main substrate side and the second communication device 200 is on the imaging substrate side, and signal transmission is performed within one device (device). It will be.
  • a battery-powered device such as a mobile phone, a digital camera, a video camera, a
  • the transmission unit 10 includes, for example, a signal generation unit 11 that processes a signal to be transmitted and generates a millimeter wave signal.
  • the signal generation unit 11 is a signal conversion unit that converts a signal to be transmitted into a millimeter wave signal, and includes, for example, an ASK (Amplitude Shift Keying) modulation circuit. Specifically, the signal generation unit 11 generates a millimeter-wave ASK modulation wave by multiplying the millimeter-wave signal supplied from the oscillator 111 and the transmission target signal by the multiplier 112, and passes through the buffer 113. The output configuration is adopted.
  • a connector device 40 is interposed between the transmission unit 10 and the waveguide cable 30.
  • the receiving unit 20 includes, for example, a signal restoring unit 21 that processes a millimeter wave signal given through the waveguide cable 30 to restore the original transmission target signal.
  • the signal restoration unit 21 is a signal conversion unit that converts a received millimeter-wave signal into an original signal to be transmitted, and includes, for example, a square (square) detection circuit.
  • the signal restoration unit 21 employs a configuration in which a millimeter wave signal (ASK modulated wave) given through the buffer 211 is squared by the multiplier 212 to be converted into a transmission target signal and output through the buffer 213. ing.
  • a connector device 50 is interposed between the waveguide cable 30 and the receiving unit 20.
  • the waveguide cable 30 is configured with a waveguide structure that transmits millimeter waves while confining them in the waveguide, and has a characteristic of efficiently transmitting electromagnetic waves in the millimeter wave band.
  • the waveguide cable 30 may be a dielectric waveguide configured to include a dielectric material having a specific dielectric constant in a certain range and a dielectric loss tangent in a certain range. .
  • the “certain range” may be a range in which the relative permittivity and the dielectric loss tangent of the dielectric material are within a range in which a desired effect can be obtained.
  • the characteristics of the dielectric waveguide are not determined only by the dielectric material itself, but the transmission path length and the millimeter wave frequency (wavelength) are also involved in determining the characteristics. Accordingly, the relative permittivity and dielectric loss tangent of the dielectric material are not necessarily clearly defined, but can be set as follows as an example.
  • the dielectric material In order to transmit a millimeter-wave signal at high speed in the dielectric waveguide, the dielectric material has a relative dielectric constant of about 2 to 10 (preferably 3 to 6) and a dielectric loss tangent of 0.00001 to It is desirable to set it to about 0.01 (preferably 0.00001 to 0.001).
  • the dielectric material satisfying such conditions include those made of acrylic resin, urethane resin, epoxy resin, silicone, polyimide, and cyanoacrylate resin.
  • ⁇ Connector Device According to Embodiment>
  • the present invention is not limited to the application to the connector device 40 interposed between the transmission unit 10 and the waveguide cable 30, but to the connector device 50 interposed between the waveguide cable 30 and the reception unit 20. However, it can be applied in the same manner as the connector device 40.
  • the connector device is composed of a combination of a first connector part (one of male / female) and a second connector part (the other of male / female) like a so-called male / female combination.
  • the connector device composed of this combination is the connector device according to the second aspect.
  • the connector device according to the present embodiment is not limited to the connector device according to the second aspect.
  • a connector device including only one connector portion may be used, and the connector device is the connector device according to the first aspect.
  • FIG. 2 is a perspective view illustrating the outline of the configuration of the connector device according to the first embodiment.
  • 3 is a plan view of FIG. 2, a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2 (cross-sectional view taken along line AA), and a cross-sectional view taken along line BB in FIG. (BB sectional view).
  • the transmission unit 10 is provided on the circuit board 60.
  • the circuit board 60 is a plate-like dielectric board, and is composed of a printed board on which electronic components are fixed and wired to construct an electronic circuit.
  • two feeding lines (transmission lines) 61A and 61B are formed in parallel with each other by a linear conductor foil.
  • the feed lines 61A and 61B made of linear conductor foil form, for example, a coplanar strip waveguide that transmits electromagnetic waves.
  • the distance d between the two feeder lines 61A and 61B and the line width w of the feeder lines 61A and 61B are set according to the characteristic impedance of the waveguide cable 30.
  • both the distance d and the line width w are set to about 0.2 [mm].
  • the distance d between the feed lines 61A and 61B and the line width w of the feed lines 61A and 61B are adjusted according to the thickness and relative dielectric constant of the circuit board 60.
  • the connector portion 40A of connector parts (2nd connector part) are provided in the termination
  • the connector portion 40A is configured to transmit signals by electromagnetic induction between the end portions of the waveguide cable 30.
  • the connector portion 40A has a conductive opening pattern portion 41 that gradually widens from the end of the feed lines 61A and 61B toward the edge of the circuit board 60, for example, opens in a tapered shape.
  • the shape of the opening pattern portion 41 is a tapered shape.
  • the shape is not limited to this, and may be a shape that gradually expands stepwise toward the edge of the circuit board 60, for example.
  • the length L from the terminal ends 61A and 61B of the feed line to the opening end is determined according to the wavelength ⁇ of the radio wave.
  • the wavelength ⁇ of the radio wave here is not the wavelength of the radio wave in free space (in the air) but the wavelength of the radio wave in the circuit board 60. Since the relative permittivity of the circuit board 60 is higher than the relative permittivity of the free space, the wavelength ⁇ of the radio wave in the circuit board 60 is shorter than the wavelength of the radio wave in the free space. Accordingly, the length L of the tapered portion is determined according to the wavelength ⁇ of the radio wave in the circuit board 60.
  • the length L of the tapered portion is set to a value of about ⁇ / 4.
  • the length L of the tapered portion is set to about 0.5 [mm]. .
  • the conductive pattern portion 42 is also formed on the back surface (opposite surface).
  • the opening pattern portion 41 is electrically connected to the conductive pattern portion 42 via the via 43. Since the conductive pattern portion 42 is formed, the coupling efficiency can be increased when coupling with the connector device on the waveguide cable 30 side, as will be described later. In other words, the coupling loss can be reduced.
  • the opening pattern portion 41 is also electrically connected to the conductive pattern portions 44 and 45 via the vias 43. Since the conductive pattern portions 44 and 45 are also formed inside the circuit board 60, the coupling efficiency can be further improved. From the viewpoint of coupling efficiency, the larger the number (number) of conductive pattern portions formed inside the circuit board 60, the better.
  • the entire substrate portion under the opening pattern portion 41 has a conductive structure. Preferably there is.
  • the connector device according to the first embodiment which includes the connector portion 40A provided on the circuit board 60 side as described above, is the connector device according to the first aspect.
  • the electromagnetic wave (electromagnetic field distribution) transmitted by the two feeder lines 61A and 61B, that is, the coplanar strip waveguides is generated in the substrate plane of the circuit board 60 by the opening pattern portion 41. It is enlarged (in the horizontal plane) and radiated into the waveguide cable 30.
  • connector part 40A which comprises the connector apparatus which concerns on a 1st aspect transmits a signal between the edge parts of the waveguide cable 30.
  • a connector portion 40B (see FIG. 4) that is paired with the connector portion 40A is provided at the end of the waveguide cable 30.
  • a connector device comprising a combination of a connector part (second connector part) 40A on the circuit board 60 side and a connector part (first connector part) 40B on the waveguide cable 30 side is a connector according to the second aspect.
  • a connector device comprising a connector portion (first connector portion) 40B on the waveguide cable 30 side constituting the connector device according to the second aspect will be described below as a connector device according to a second embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating the outline of the configuration of the connector device according to the second embodiment.
  • 5A is a front view of the connector device according to the second embodiment
  • FIG. 5B is a side sectional view of the connector device according to the second embodiment.
  • the waveguide is made of a metal such as copper or aluminum.
  • the waveguide cable 30 is a dielectric waveguide having a dielectric 31 in the waveguide. ing.
  • the waveguide cable 30 is not limited to a dielectric waveguide, and may be a hollow waveguide.
  • the waveguide cable 30 has, for example, a rectangular cross section perpendicular to the waveguide direction.
  • the “waveguide direction” is a direction in which electromagnetic waves propagate through the dielectric.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the waveguide direction of the waveguide cable 30 is not limited to the rectangular shape, and the corner of the rectangular cross section may be formed in an arc shape, or the short side of the rectangular cross section. These two surfaces may be formed in an arc shape.
  • the cross-sectional shape perpendicular to the waveguide direction may be an ellipse.
  • two surfaces on the long side of the cross section are surfaces where electric fields intersect.
  • a recess (notch) 46 is formed at the end of the rectangular cross section of the waveguide cable 30 so as to intersect the two surfaces on the long side, and the recess 46 serves as a first connector ( The connector portion 40B on the waveguide cable 30 side. And the connector part (2nd connector part) 40A by the side of the circuit board 60 becomes a structure which can be detachably fitted with respect to the recessed part 46 of the waveguide cable 30.
  • the opening width W of the opening end of the opening pattern portion 41 of the second connector portion 40A is a waveguide cable. It is determined according to the size of 30. More specifically, the opening width W of the opening pattern portion 41 is set corresponding to the interval d 1 between the inner walls on the short side of the waveguide cable 30. As an example, in the case of the waveguide cable 30 in which the distance d 1 between the inner walls on the short side is 1.0 [mm] and the distance d 2 between the inner walls on the long side is 2.0 [mm], the opening pattern portion The opening width W of 41 is preferably set to 1.0 [mm]. Incidentally, in this waveguide cable 30, the relative dielectric constant Er of the dielectric 31 in the tube is 4.0.
  • the opening pattern portion 41 of the circuit board 60 is connected to the recess 46 of the waveguide cable 30.
  • Both connector portions 40A and 40B can be coupled simply by inserting them into (to fit both).
  • the connection of both connector parts 40A and 40B is an electromagnetic coupling. That is, signal transmission is performed by electromagnetic induction between the second connector portion 40A and the first connector portion 40B.
  • FIGS. 6, 7A, and 7B The state when the first connector portion 40B and the second connector portion 40A are coupled is shown in FIGS. 6, 7A, and 7B.
  • FIG. 6 is a perspective view showing a coupling portion between the first connector portion 40B and the second connector portion 40A.
  • 7A is a plan view of the coupling portion between the first connector portion 40B and the second connector portion 40A
  • FIG. 7B is the side of the coupling portion between the first connector portion 40B and the second connector portion 40A. It is sectional drawing.
  • the depth of the concave portion 46 is set to such a depth that the opening pattern portion 41 of the circuit board 60 completely enters, as shown in FIGS. 7A and 7B in particular.
  • the height of the opening of the recess 46 (the height in the direction along the long side) is set corresponding to the thickness of the circuit board 60 including the opening pattern portion 41.
  • the gap between the inner wall of the recess 46 of the waveguide cable 30 and the circuit board 60 is preferably small.
  • the coupling between the second connector portion 40A and the first connector portion 40B is electromagnetic coupling, there is a slight gap between the inner wall of the recess 46 of the waveguide cable 30 and the circuit board 60. Even so, there is no problem with signal transmission.
  • the coupling characteristics between the first connector portion 40B and the second connector portion 40A will be considered with reference to FIGS. 8A, 8B, 9A, and 9B.
  • S11 and S22 are S-parameter reflection coefficients
  • S21 is an S-parameter transmission coefficient.
  • the band when there is no gap between the inner wall of the recess 46 of the waveguide cable 30 and the circuit board 60 (when the gap is 0 [mm]), the band is very wide and the coupling loss is also small. small. Specifically, as is clear from the coupling characteristics shown in FIG. 8B, the band is as wide as 43 [GHz] (43-86 [GHz]) (69 [%] with a center frequency of 65 [GHz]). The loss is as small as about 0.2 [dB] @ 65 [GHz] (see S21).
  • the band is slightly narrow, about 38 [GHz] (41-79 [GHz]) (the center frequency is 63 [%] of 60 [GHz]).
  • the coupling loss is only about 0.29 [dB] @ 60 [GHz], which is slightly worse (see S21).
  • the gap between the inner wall of the recess 46 of the waveguide cable 30 and the circuit board 60 is preferably small. However, even if there is a gap between them, the coupling characteristics are deteriorated. Can transmit signals without problems.
  • the connector device according to the present disclosure is interposed between the feed lines 61 ⁇ / b> A and 61 ⁇ / b> B on the circuit board 60 and the waveguide cable 30. Therefore, it is possible to arbitrarily connect between the circuit board 60 side and the waveguide cable 30 side, or to cancel the connection.
  • the connector apparatus of this indication is the horizontal direction of the waveguide cable 30 in the electroconductive opening pattern part 41 which opens the high frequency signal transmitted with the feeder lines 61A and 61B on the circuit board 60 in a taper shape.
  • the electric field distribution is changed to be coupled.
  • the metal part of the waveguide cable 30 and the feed lines 61A and 61B on the circuit board 60 are not in contact with each other, it is possible to realize a connector device having a wide band and low coupling loss.
  • the direction of the electric field is matched to the waveguide cable 30 at the opening pattern portion 41, the coupling efficiency is high, and it can be matched to the waveguide cable 30 of any size.
  • the metal part of the waveguide cable 30 can be coupled without contact, a connector device having a waterproof structure can be obtained.
  • the coupling between the second connector portion 40A and the first connector portion 40B is electromagnetic coupling, the positional deviation of the connector device, that is, the second connector portion 40A and the first connector portion 40B. It is possible to realize a connector device that is resistant to relative positional deviation.
  • the conductive opening pattern portion 41 opening in a tapered shape can be formed only by forming a pattern on the circuit board 60, that is, the printed board, there is an advantage that a connector device can be manufactured at low cost.
  • the waveguide cable 30 has a structure in which the surface on the side coupled to the second connector portion 40A is exposed, that is, the dielectric 31 is exposed.
  • the waveguide cable 30 may have a structure in which a portion other than the opening where the first connector portion 40B and the second connector portion 40A are coupled is closed with metal. .
  • radio wave radiation unnecessary radiation
  • the metal to be plugged is preferably the same metal as the waveguide, that is, a metal such as copper or aluminum.
  • FIG. 11 is a perspective view illustrating the outline of the configuration of the connector device according to the third embodiment.
  • 12A is a front view of the connector device according to the third embodiment, and
  • FIG. 12B is a side sectional view of the connector device according to the third embodiment.
  • the feed line on the circuit board 60 that transmits a high-frequency signal is configured to form a coplanar strip waveguide.
  • the feed line on the circuit board 60 that transmits a high-frequency signal is configured to form a microstrip line.
  • circuit board 60 for example, three conductor plates 62A, 62B, and 62C having a rectangular shape are stacked. On the circuit board 60, two conductor plates 63A and 63B are provided in a state where the central portion is open. The conductor plates 62A, 62B, 62C and the conductor plates 63A, 63B are electrically connected via the via 64. A plurality of vias 64 are provided, in this example, twelve. The conductor plates 62A, 62B, 62C and the conductor plates 63A, 63B are set to the ground (GND) potential.
  • GND ground
  • a microstrip line 66 is provided at the center of the circuit board 60.
  • a first pattern portion 41 ⁇ / b> A that forms the opening pattern portion 41 is provided at the tip portion (terminal portion) of the microstrip line 66.
  • a second pattern portion 41B is provided so as to overlap the first pattern portion 41A.
  • the second pattern portion 41B is electrically connected to, for example, the uppermost conductor plate 62C via the ground line 67.
  • a portion 41 is formed.
  • the shape of the opening pattern portion 41 is a tapered shape.
  • the shape is not limited to this, and may be a shape that gradually expands stepwise toward the edge of the circuit board 60, for example.
  • the conductor plates 63A and 63B arranged on the uppermost conductor plate 62C are grounded and provided so as to sandwich the microstrip line 66, thereby leaking radio waves transmitted by the microstrip line 66. Prevents the action. Therefore, particularly when a plurality of connector devices including the microstrip line 66 and the opening pattern portion 41 are arranged side by side, it is possible to prevent mutual interference of radio waves between the connector devices by the action of the conductor plates 63A and 63B. There are advantages.
  • the size of the opening pattern portion 41 that is, the sizes of the first pattern portion 41A and the second pattern portion 41B can be set in the same manner as the opening pattern portion 41 in the connector device according to the first embodiment.
  • the operation of the opening pattern portion 41 is basically the same as that of the connector device according to the first embodiment.
  • the connector device having the configuration shown in FIG. 4 or the connector device having the configuration shown in FIG. 10 can be used for the connector device on the waveguide cable 30 side.
  • the feed line on the circuit board 60 is formed of a coplanar strip waveguide.
  • the structure is such that a high-frequency signal transmitted through the microstrip line is coupled to the horizontal electric field distribution of the waveguide cable 30 by being changed by the conductive opening pattern portion 41 opening in a tapered shape. Therefore, a connector device with a wide band and a small coupling loss can be realized.
  • the coupling efficiency is high, and it can be matched to the waveguide cable 30 of any size.
  • the metal part of the waveguide cable 30 can be coupled without contact, a connector device having a waterproof structure can be obtained.
  • the coupling between the second connector portion 40A and the first connector portion 40B is electromagnetic coupling, the positional deviation of the connector device, that is, the second connector portion 40A and the first connector portion 40B. It is possible to realize a connector device that is resistant to relative positional deviation.
  • the conductive opening pattern portion 41 opening in a tapered shape can be formed only by forming a pattern on the circuit board 60, that is, the printed board, there is an advantage that a connector device can be manufactured at low cost.
  • this indication can also take the following structures.
  • Connector device ... first aspect Provided at the terminal end of the feed line formed on the circuit board, having a connector part that is detachable from the end of the waveguide cable, The connector unit is a connector device configured to transmit a signal by electromagnetic induction between the end of the waveguide cable.
  • a recess is formed at the end of the waveguide cable, The connector device according to [A01], wherein the connector portion is detachably engageable with the concave portion of the waveguide cable.
  • [A07] The connector device according to any one of [A01] to [A06], wherein the opening pattern portion is configured such that the opening width of the opening end is determined according to the size of the waveguide cable.
  • Two feed lines are provided, and the distance between the two feed lines and the line width of the feed lines are set according to the characteristic impedance of the waveguide cable.
  • [A01] to [A07] ] The connector apparatus in any one of.
  • [A09] The connector device according to [A08], in which the distance between the two feeder lines and the line width of the feeder lines are adjusted according to the thickness and relative dielectric constant of the circuit board.
  • [A10] The connector device according to [A08] or [A09], wherein the two feed lines are configured to form a coplanar strip waveguide.
  • the opening pattern portion is electrically connected to the conductive pattern portion formed on the surface opposite to the surface on which the opening pattern portion of the circuit board is formed through vias.
  • the connector device according to any one of [A10].
  • [A12] The connector device according to any one of [A01] to [A07], wherein the feed line is configured to form a microstrip line.
  • [A13] The connector device according to any one of [A01] to [A12], wherein the connector unit transmits a high-frequency signal to and from an end of the waveguide cable.
  • the waveguide cable has a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the waveguide direction, and two surfaces on the long side of the cross-section are surfaces where electric fields intersect,
  • the first connector portion includes a recess formed at the end portion of the waveguide cable so as to intersect the two surfaces on the long side.
  • [B04] The waveguide cable according to any one of [B01] to [B03], in which a portion other than the opening where the first connector portion and the second connector portion are coupled is covered with metal.
  • Connector device [B05] The connector according to any one of [B01] to [B04], wherein the second connector portion has a conductive opening pattern portion that gradually spreads from the end of the feed line toward the edge of the circuit board. apparatus.
  • the opening pattern portion is configured such that the length from the end of the feeder line to the opening end is determined according to the wavelength of the radio wave in the circuit board.
  • [B11] The connector device according to [B10], wherein the interval between the two power supply lines and the line width of the power supply line are adjusted according to the thickness and relative dielectric constant of the circuit board.
  • [B12] The connector device according to [B10] or [B11], wherein the two feed lines are configured to form a coplanar strip waveguide.
  • the opening pattern portion is electrically connected to the conductive pattern portion formed on the surface opposite to the surface on which the opening pattern portion of the circuit board is formed through vias.
  • [B14] The connector device according to any one of [B01] to [B09], wherein the feed line is configured to form a microstrip line.
  • Wireless transmission system A transmitter for transmitting a high-frequency signal; A receiving unit for receiving a high-frequency signal; A waveguide cable for transmitting a high-frequency signal between the transmitter and the receiver; A connector device for connecting at least one of the transmission unit and the reception unit and the waveguide cable; With Connector device A first connector provided at an end of the waveguide cable; At least one of the transmission unit and the reception unit, a second connector unit that is provided at a terminal portion of a feed line formed on the circuit board and is detachable from the first connector unit; Have The second connector unit is a wireless transmission system configured to transmit a signal by electromagnetic induction to and from the first connector unit.
  • the waveguide cable has a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the waveguide direction, and two surfaces on the long side of the cross section are surfaces where electric fields intersect,
  • the first connector portion includes a recess formed at the end portion of the waveguide cable so as to intersect the two surfaces on the long side.
  • the connector device according to [C02], wherein the second connector portion can be detachably fitted to the concave portion of the waveguide cable.
  • [C04] The waveguide cable according to any one of [C01] to [C03], in which a portion other than the opening where the first connector portion and the second connector portion are coupled is covered with metal.
  • Connector device [C05] The connector according to any one of [C01] to [C04], wherein the second connector portion has a conductive opening pattern portion that gradually spreads from the end of the feed line toward the edge of the circuit board. apparatus.
  • [C06] The connector device according to [C05], wherein the opening pattern portion is configured to open in a tapered shape.
  • the opening pattern portion is configured such that the length from the end of the feed line to the opening end is determined according to the wavelength of the radio wave in the circuit board.
  • [C01] to [C06] The connector apparatus in any one.
  • [C08] The connector device according to [C07], wherein the opening pattern portion is configured such that the length from the terminal end of the feeder line to the opening end is approximately 1 ⁇ 4 of the wavelength of the radio wave in the circuit board. .
  • [C09] The connector device according to any one of [C01] to [C08], wherein the opening pattern portion is configured such that the opening width of the opening end is determined according to the size of the waveguide cable.
  • Two feed lines are provided, and the interval between the two feed lines and the line width of the feed line are set according to the characteristic impedance of the waveguide cable.
  • [C01] to [C09] The connector apparatus in any one of.
  • [C11] The connector device according to [C10], in which the distance between the two power supply lines and the line width of the power supply line are adjusted according to the thickness and relative dielectric constant of the circuit board.
  • [C12] The connector device according to [C10] or [C11], wherein the two feed lines are configured to form a coplanar strip waveguide.
  • the opening pattern portion is electrically connected to the conductive pattern portion formed on the surface opposite to the surface on which the opening pattern portion of the circuit board is formed through vias.
  • [C14] The connector device according to any one of [C01] to [C09], wherein the feed line is configured to form a microstrip line.

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Abstract

導波管の端部に設けられた第1のコネクタ部と、プリント基板上に形成された伝送線路の終端部に設けられ、第1のコネクタ部に対して着脱自在な第2のコネクタ部と、を有し、第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている。

Description

コネクタ装置及び無線伝送システム
 本開示は、コネクタ装置及び無線伝送システムに関する。
 高周波の信号、例えば、ミリ波やマイクロ波の信号を導波管ケーブルを用いて伝送するシステムでは、回路基板上の給電線路と導波管ケーブルとを接続する必要がある。この接続を行うのに、従来、アンチポーダル形の線路で構成され、導波管の管壁に短絡した略1/4波長の短絡スタブを設けて成る導波管-マイクロストリップ線路変換器を用いるようにしていた(例えば、特許文献1参照)。
特許第3169972号公報
 特許文献1に記載の導波管-マイクロストリップ線路変換器など、従来の技術にあっては、回路基板上の給電線路と導波管ケーブルとの間の接続部が固定状態となっていた。従って、給電線路と導波管ケーブルとの間を任意に(自由に)接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができなかった。その一方で、ミリ波やマイクロ波の信号を伝送するシステムによっては、回路基板側と導波管ケーブル側との間の接続部について、任意に接続したり、その接続を解除したりできる構成の方が便利な場合がある。
 本開示は、回路基板側と導波管ケーブル側との間を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることが可能なコネクタ装置及び当該コネクタ装置を有する無線伝送システムを提供することを目的とする。
 上記の目的を達成するための本開示の第1の態様に係るコネクタ装置は、
 回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、導波管ケーブルの端部に対して着脱自在なコネクタ部を有し、
 コネクタ部は、導波管ケーブルの端部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている。
 また、上記の目的を達成するための本開示の第2の態様に係るコネクタ装置は、
 導波管ケーブルの端部に設けられた第1のコネクタ部と、
 回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、第1のコネクタ部に対して着脱自在な第2のコネクタ部と、
を有し、
 第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている。
 また、上記の目的を達成するための本開示の無線伝送システムは、
 高周波の信号を送信する送信部と、
 高周波の信号を受信する受信部と、
 送信部と受信部との間で高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと、
 送信部及び受信部の少なくとも一方と導波管ケーブルとの間を接続するコネクタ装置と、
を備え、
 コネクタ装置は、
 導波管ケーブルの端部に設けられた第1のコネクタ部と、
 送信部及び受信部の少なくとも一方において、回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、第1のコネクタ部に対して着脱自在な第2のコネクタ部と、
を有し、
 第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている。
 上記の構成の各態様に係るコネクタ装置、あるいは、当該コネクタ装置を有する無線伝送システムにあっては、導波管ケーブル側のコネクタ部に対して、回路基板上の給電線路側のコネクタ部が着脱自在である。これにより、回路基板上の給電線路と導波管ケーブルとの間を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができる。ここで言う「着脱自在」には、接続(取り付け)あるいはその解除(取り外し)に手間を要しないという意味での「着脱の容易性」の概念が含まれる。従って、例えば同軸コネクタ装置などのように、ねじ式の固定部材などを用いて取り付けたり、あるいは、取り外したりするのは、ここで定義する「着脱自在」の概念には含まれないものとする。
 本開示によれば、回路基板上の給電線路と導波管ケーブルとの間に着脱自在なコネクタ装置が介在するため、回路基板側と導波管ケーブル側との間を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができる。
 尚、本明細書に記載された効果はあくまで例示であって、これに限定されるものではなく、また付加的な効果があってもよい。
図1Aは、本開示の技術が適用される無線伝送システムの構成の一例を示すブロック図であり、図1Bは、無線伝送システムにおける送信部及び受信部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。 図2は、実施例1に係るコネクタ装置の構成の概略を示す斜視図である。 図3は、図2の平面図、図2のA-A線に沿った矢視断面図(A-A断面図)、及び、図2のB-B線に沿った矢視断面図(B-B断面図)である。 図4は、実施例2に係るコネクタ装置の構成の概略を示す斜視図である。 図5Aは、実施例2に係るコネクタ装置の正面図であり、図5Bは、実施例2に係るコネクタ装置の側断面図である。 図6は、第1のコネクタ部と第2のコネクタ部との結合部を示す斜視図である。 図7Aは、第1のコネクタ部と第2のコネクタ部との結合部を示す平面図であり、図7Bは、第1のコネクタ部と第2のコネクタ部との結合部を示す側断面図である。 図8Aは、導波管の凹部の内壁と回路基板との間隙間が0[mm]のときの結合部を示す側断面図であり、図8Bは、このときの結合特性を示す特性図である。 図9Aは、導波管の凹部の内壁と回路基板との間隙間が0.1[mm]のときの結合部を示す側断面図であり、図9Bは、このときの結合特性を示す特性図である。 図10は、実施例2に係るコネクタ装置の変形例を示す斜視図である。 図11は、実施例3に係るコネクタ装置の構成の概略を示す斜視図である。 図12Aは、実施例3に係るコネクタ装置の正面図であり、図12Bは、実施例3に係るコネクタ装置の側断面図である。
 以下、本開示の技術を実施するための形態(以下、「実施形態」と記述する)について図面を用いて詳細に説明する。本開示は実施形態に限定されるものではなく、実施形態における種々の数値や材料などは例示である。以下の説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。尚、説明は以下の順序で行う。
1.本開示のコネクタ装置及び無線伝送システム、全般に関する説明
2.本開示の技術が適用される無線伝送システム
3.実施形態に係るコネクタ装置
 3-1.実施例1(回路基板側のコネクタ装置:コプレーナストリップ導波路の例)
 3-2.実施例2(回路基板側及び導波管ケーブル側を組み合わせたコネクタ装置)
 3-3.変形例
 3-4.実施例3(回路基板側のコネクタ装置:マイクロストリップラインの例)
<本開示のコネクタ装置及び無線伝送システム、全般に関する説明>
 電磁波、特に、マイクロ波、ミリ波、テラヘルツ波などの高周波の信号を、導波管を媒体として伝送する無線伝送システムは、電子機器、情報処理装置、半導体装置などの各種の装置相互間の信号の伝送や、1つの装置(機器)における回路基板相互間の信号の伝送などに用いて好適なものである。この無線伝送システムにおいて、高周波の信号を伝送する導波管は、装置相互間や回路基板相互間を接続するケーブルとしての機能を持つことから、導波管ケーブルと呼称される。
 高周波のうち、例えばミリ波は、周波数が30[GHz]~300[GHz](波長が1[mm]~10[mm])の電波である。ミリ波帯で信号伝送を行うことで、Gbpsオーダー(例えば、5[Gbps]以上)の高速な信号伝送を実現することができるようになる。Gbpsオーダーの高速な信号伝送が求められる信号としては、例えば、映画映像やコンピュータ画像などのデータ信号を例示することができる。また、ミリ波帯での信号伝送は、耐干渉性に優れており、装置相互間のケーブル接続における他の電気配線に対して妨害を与えずに済むという利点もある。
 高周波の信号、例えばミリ波帯の信号を伝送する無線伝送システムにおいて、導波管ケーブルとしては、中空導波管から成る構成であってもよいし、誘電体導波管から成る構成であってもよいが、中空導波管よりも屈曲性に優れている誘電体導波管を用いるのが好ましい。誘電体導波管において、電磁波は、波長(周波数)等に応じた電磁界を形成しながら誘電体の中を伝播する。
 導波管ケーブルを用いた無線伝送システムにおいて、回路基板と導波管ケーブルとの間、あるいは、導波管ケーブルと回路基板との間は、コネクタ装置を介して結合される。本明細書においては、回路基板側のコネクタ部を含むコネクタ装置を第1の態様に係るコネクタ装置とする。また、導波管ケーブル側のコネクタ部(第1のコネクタ部)と、回路基板側のコネクタ部(第2のコネクタ部)とを含むコネクタ装置を第2の態様に係るコネクタ装置とする。
 本開示の第1の態様に係るコネクタ装置にあっては、導波管ケーブルの端部に凹部(切り欠き部)が形成され、この凹部に対してコネクタ部が着脱自在に嵌合可能な構成とすることができる。
 本開示の第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、導波管について、導波方向に垂直な断面形状が矩形であり、断面の長辺側の2面を電界が交差する面とすることができる。そして、第2のコネクタ部については、回路基板の面が長辺側の2面に対して交差するように第1のコネクタ部と結合する構成とすることができる。このとき、長辺側の2面に対して交差するように導波管の端部に形成された凹部を第1のコネクタ部とし、この凹部に対して第2のコネクタ部が着脱自在に嵌合可能な構成とすることができる。また、導波管ケーブルについて、第1のコネクタ部と第2のコネクタ部とが結合する開口部以外を金属によって塞ぐ構成とすることができる。
 上述した好ましい構成、形態を含む本開示の第1の態様及び第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、コネクタ部(第2のコネクタ部)について、給電線路の終端から回路基板の縁部に向けて徐々に広がる導電性の開口パターン部を有する構成とすることができる。このとき、開口パターン部の形状について、例えば、テーパー形状に開口する構成とすることができる。
 上述した好ましい構成、形態を含む本開示の第1の態様及び第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、開口パターン部について、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長に応じて決定される構成とすることができる。このとき、給電線路の終端から開口端までの長さについて、回路基板内の電波の波長の略1/4に設定する構成とすることができる。
 また、上述した好ましい構成、形態を含む本開示の第1の態様及び第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、開口パターン部について、開口端の開口幅が導波管のサイズに応じて決定される構成とすることができる。
 また、上述した好ましい構成、形態を含む本開示の第1の態様及び第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、給電線路は2本設けられており、この2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅について、導波管ケーブルの特性インピーダンスに応じて設定し、また、回路基板の厚み及び比誘電率に応じて調整する構成とすることができる。また、2本の給電線路について、コプレーナストリップ導波路を形成する構成とすることができる。
 あるいは又、上述した好ましい構成、形態を含む本開示の第1の態様及び第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、開口パターン部について、回路基板の開口パターン部と反対側の面に形成された導電パターン部とビアを介して電気的に接続された構成とすることができる。このとき、開口パターン部について、回路基板の内部に形成され、ビアを介して開口パターン部と電気的に接続される、少なくとも1層の導電パターン部を有する構成とすることもできる。
 あるいは又、上述した好ましい構成、形態を含む本開示の第1の態様及び第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、給電線路について、マイクロストリップラインを形成する構成とすることができる。
<本開示の技術が適用される無線伝送システム>
 本開示の技術が適用される無線伝送システムの構成の一例について、図1A及び図1Bを用いて説明する。図1Aは、本開示の技術が適用される無線伝送システムの構成の一例を示すブロック図であり、図1Bは、無線伝送システムにおける送信部及び受信部の具体的な構成の一例を示すブロック図である。
 図1に示すように、本適用例に係る無線伝送システム1は、高周波の信号を送信する送信部10と、高周波の信号を受信する受信部20と、送信部10と受信部20との間で高周波の信号を伝送する誘電体導波管ケーブル(誘電体導波管)30と、を備える構成となっている。
 ここでは、高周波の信号として例えばミリ波帯の信号を、導波管ケーブルを用いて伝送する無線伝送システムを例に挙げて説明する。導波管ケーブルとしては、中空導波管から成る構成であってもよいし、誘電体導波管から成る構成であってもよい。
 因みに、高周波の信号がミリ波帯の信号(ミリ波通信)であることで、次のような利点がある。
a)ミリ波通信は通信帯域を広く取れるため、データレートを大きくとることが簡単にできる。
b)伝送に使う周波数が他のベースバンド信号処理の周波数から離すことができ、ミリ波とベースバンド信号の周波数の干渉が起こり難い。
c)ミリ波帯は波長が短いため、波長に応じて決まる導波構造を小さくできる。加えて、距離減衰が大きく回折も少ないため電磁シールドが行ない易い。
d)通常の無線通信では、搬送波の安定度については、干渉などを防ぐために厳しい規制がある。そのような安定度の高い搬送波を実現するためには、高い安定度の外部周波数基準部品と逓倍回路やPLL(位相同期ループ回路)などが用いられ、回路規模が大きくなる。これに対して、ミリ波通信では、容易に外部に漏れないようにできるとともに、安定度の低い搬送波を伝送に使用することができ、回路規模の増大を抑えることができる。
 ミリ波帯の信号を伝送する、本適用例に係る無線伝送システム1において、送信部10は、伝送対象の信号をミリ波の信号に変換し、導波管ケーブル30へ出力する処理を行う。受信部20は、導波管ケーブル30を通して伝送されるミリ波の信号を受信し、元の伝送対象の信号に戻す(復元する)処理を行う。
 本適用例にあっては、送信部10は第1の通信装置100内に設けられ、受信部20は第2の通信装置200内に設けられる。この場合、導波管ケーブル30は、第1の通信装置100と第2の通信装置200との間で高周波の信号を伝送するということにもなる。導波管ケーブル30を通して信号の送受信を行う各通信装置100,200においては、送信部10と受信部20とが対となって組み合わされて配置される。第1の通信装置100と第2の通信装置200との間の信号の伝送方式については、片方向(一方向)の伝送方式であってもよいし、双方向の伝送方式であってもよい。
 送信部10(第1の通信装置100)と受信部20(第2の通信装置200)とは、予め定められた範囲内に配置される。ここで、「予め定められた範囲」とは、高周波の信号がミリ波の信号であるから、ミリ波の伝送範囲を制限できる限りにおいてであればよい。典型的には、放送や一般的な無線通信で使用される通信装置相互間の距離に比べて距離が短い範囲が「予め定められた範囲」に該当する。
 送信部10と受信部20とが予め定められた範囲内に配置される形態としては、図1Aに示すように、別々の通信装置(電子機器)、即ち、第1の通信装置100と第2の通信装置200とに配置される形態の他、次のような形態を例示することができる。例えば、1つの電子機器内において別々の回路基板に送信部10と受信部20とが配置される形態で考えられる。この形態の場合、一方の回路基板が第1の通信装置100に相当し、他方の回路基板が第2の通信装置200に相当することになる。
 その他に、1つの電子機器内において別々の半導体チップに送信部10と受信部20とが配置される形態が考えられる。この形態の場合、一方の半導体チップが第1の通信装置100に相当し、他方の半導体チップが第2の通信装置200に相当することになる。更に、同一の回路基板上における別々の回路部に送信部10と受信部20とが配置される形態が考えられる。この形態の場合、一方の回路部が第1の通信装置100に相当し、他方の回路部が第2の通信装置200に相当することになる。但し、これらの形態に限られるものではない。
 一方、第1の通信装置100と第2の通信装置200との組み合わせとしては、一例として、次のような組み合わせが考えられる。但し、以下に例示する組み合わせは一例に過ぎず、これらの組み合わせに限られるものではない。
 第2の通信装置200が携帯電話機、デジタルカメラ、ビデオカメラ、ゲーム機、リモートコントローラなどのバッテリ駆動機器である場合には、第1の通信装置100は、そのバッテリ充電器や画像処理などを行う、所謂ベースステーションと称される装置となる組み合わせが考えられる。また、第2の通信装置200が比較的薄いICカードのような外観を有する装置である場合には、第1の通信装置100は、そのカード読取/書込装置となる組み合わせが考えられる。カード読取/書込装置は更に、例えば、デジタル記録/再生装置、地上波テレビジョン受像機、携帯電話機、ゲーム機、コンピュータなどの電子機器本体と組み合わせて使用される。また、撮像装置への適用であれば、例えば、第1の通信装置100がメイン基板側で第2の通信装置200が撮像基板側になり、1つの装置(機器)内での信号伝送を行うことになる。
 次に、図1Bを用いて、送信部10及び受信部20の具体的な構成の一例について説明する。
 送信部10は、例えば、伝送対象の信号を処理してミリ波の信号を生成する信号生成部11を有している。信号生成部11は、伝送対象の信号をミリ波の信号に変換する信号変換部であり、例えば、ASK(Amplitude Shift Keying:振幅偏移)変調回路から成る構成となっている。具体的には、信号生成部11は、発振器111から与えられるミリ波の信号と伝送対象の信号とを乗算器112で乗算することによってミリ波のASK変調波を生成し、バッファ113を介して出力する構成を採っている。送信部10と導波管ケーブル30との間には、コネクタ装置40が介在している。
 一方、受信部20は、例えば、導波管ケーブル30を通して与えられるミリ波の信号を処理して元の伝送対象の信号を復元する信号復元部21を有している。信号復元部21は、受信したミリ波の信号を、元の伝送対象の信号に変換する信号変換部であり、例えば、自乗(二乗)検波回路から成る構成となっている。具体的には、信号復元部21は、バッファ211を通して与えられるミリ波の信号(ASK変調波)を乗算器212で自乗することによって伝送対象の信号に変換し、バッファ213を通して出力する構成を採っている。導波管ケーブル30と受信部20との間には、コネクタ装置50が介在している。
 導波管ケーブル30は、ミリ波を導波管内に閉じ込めつつ伝送する導波構造で構成し、ミリ波帯域の電磁波を効率よく伝送させる特性を有するものとする。導波管ケーブル30が誘電体導波管から成る場合には、例えば、一定範囲の比誘電率と一定範囲の誘電正接を持つ誘電体素材を含んで構成された誘電体導波管にするとよい。
 ここで、「一定範囲」については、誘電体素材の比誘電率や誘電正接が、所望の効果が得られる程度の範囲であればよく、その限りにおいて予め定めた値のものとすればよい。但し、誘電体導波管の特性については、誘電体素材そのものだけで決められるものではなく、伝送路長やミリ波の周波数(波長)も特性を決めるのに関係してくる。従って、必ずしも、誘電体素材の比誘電率や誘電正接について明確に定められるものではないが、一例としては、次のように設定することができる。
 誘電体導波管内にミリ波の信号を高速に伝送させるためには、誘電体素材の比誘電率は、2~10(好ましくは、3~6)程度とし、その誘電正接は0.00001~0.01(好ましくは、0.00001~0.001)程度とするのが望ましい。このような条件を満たす誘電体素材としては、例えば、アクリル樹脂系、ウレタン樹脂系、エポキシ樹脂系、シリコーン系、ポリイミド系、シアノアクリレート樹脂系から成るものを例示することができる。
<実施形態に係るコネクタ装置>
 本実施形態では、送信部10と導波管ケーブル30との間に介在するコネクタ装置40に適用する場合を例に挙げて説明する。但し、送信部10と導波管ケーブル30との間に介在するコネクタ装置40への適用に限られるものではなく、導波管ケーブル30と受信部20との間に介在するコネクタ装置50に対しても、コネクタ装置40の場合と同様に適用可能である。
 一般的に、コネクタ装置は、所謂、オス/メスの組み合わせのように、第1のコネクタ部(オス/メスの一方)と第2のコネクタ部(オス/メスの他方)との組み合わせから成る。この組み合わせから成るコネクタ装置が、第2の態様に係るコネクタ装置である。但し、本実施形態に係るコネクタ装置は、第2の態様に係るコネクタ装置に限られない。例えば、一方のコネクタ部のみを含むコネクタ装置とすることも可能であり、当該コネクタ装置が、第1の態様に係るコネクタ装置である。
 以下に、本開示の実施形態に係るコネクタ装置、即ち、第1の態様に係るコネクタ装置及び第2の態様に係るコネクタ装置の具体的な実施例について説明する。
[実施例1]
 図2は、実施例1に係るコネクタ装置の構成の概略を示す斜視図である。また、図3は、図2の平面図、図2のA-A線に沿った矢視断面図(A-A断面図)、及び、図2のB-B線に沿った矢視断面図(B-B断面図)である。
 送信部10は、回路基板60上に設けられている。ここで、回路基板60は、板状誘電体基板であり、電子部品を固定、配線し、電子回路を構築するプリント基板から成る。回路基板60上には、2本の給電線路(伝送線路)61A,61Bが、線状の導体箔によって互いに平行になるように形成されている。線状の導体箔から成る給電線路61A,61Bは、電磁波を伝達する、例えばコプレーナストリップ導波路を形成している。
 2本の給電線路61A,61B間の間隔d及び給電線路61A,61Bの線幅wは、導波管ケーブル30の特性インピーダンスに応じて設定される。一例として、導波管ケーブル30の特性インピーダンスZ0が、Z0=150[ohm]@60[GHz]であるときに、間隔d及び線幅wは共に0.2[mm]程度に設定される。また、給電線路61A,61B間の間隔d及び給電線路61A,61Bの線幅wは、回路基板60の厚み及び比誘電率に応じて調整される。
 給電線路61A,61Bの終端部には、コネクタ部(第2のコネクタ部)40Aが設けられている。コネクタ部40Aは、導波管ケーブル30の端部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている。具体的には、コネクタ部40Aは、給電線路61A,61Bの終端から回路基板60の縁部に向けて徐々に広がる、例えば、テーパー形状に開口する導電性の開口パターン部41を有する。尚、ここでは、開口パターン部41の形状をテーパー形状としたが、これに限られるものではなく、例えば、回路基板60の縁部に向けて階段状に徐々に広がる形状であってもよい。
 ここで、開口パターン部41において、給電線路の終端61A,61Bから開口端までの長さL、即ち、テーパー部分の長さLは、電波の波長λに応じて決定される。ここで言う電波の波長λとは、自由空間(空気中)の電波の波長ではなく、回路基板60内の電波の波長である。回路基板60の比誘電率が自由空間の比誘電率よりも高いので、回路基板60内の電波の波長λは、自由空間の電波の波長よりも短くなる。従って、テーパー部分の長さLは、回路基板60内の電波の波長λに応じて決定されることになる。具体的には、テーパー部分の長さLは、略λ/4程度の値に設定される。一例として、伝送対象の信号の周波数を60[GHz]とし、回路基板60の比誘電率を3.8とした場合、テーパー部分の長さLは、0.5[mm]程度に設定される。
 回路基板60において、開口パターン部41が形成される側の面を表面とすると、裏面(反対側の面)にも、導電パターン部42が形成されている。そして、開口パターン部41は、導電パターン部42とビア43を介して電気的に接続されている。導電パターン部42が形成されていることで、後述するように、導波管ケーブル30側のコネクタ装置と結合する際に、その結合効率を上げることができる。換言すれば、結合損失を小さくすることができる。
 また、回路基板60の内部にも少なくとも1層、本例では、2層の導電パターン部44,45が形成されている。開口パターン部41は、これらの導電パターン部44,45ともビア43を介して電気的に接続されている。回路基板60の内部にも導電パターン部44,45が形成されていることで、結合効率のより向上を図ることができる。結合効率の観点からすると、回路基板60の内部に形成する導電パターン部の層(数)が多いほどよいし、究極的には、開口パターン部41の下の基板部分全体が導電性の構造であるのが好ましい。
 以上説明した、回路基板60側に設けられたコネクタ部40Aから成る、実施例1に係るコネクタ装置は、第1の態様に係るコネクタ装置である。この第1の態様に係るコネクタ装置において、2本の給電線路61A,61B、即ち、コプレーナストリップ導波路によって伝達された電磁波(電磁界分布)は、開口パターン部41で回路基板60の基板面内(水平面内)で拡大されて導波管ケーブル30内に放射される。これにより、第1の態様に係るコネクタ装置を構成するコネクタ部40Aは、導波管ケーブル30の端部との間で信号の伝送を行うことになる。
 導波管ケーブル30の端部には、コネクタ部40Aと対になるコネクタ部40B(図4参照)が設けられる。回路基板60側のコネクタ部(第2のコネクタ部)40Aと、導波管ケーブル30側のコネクタ部(第1のコネクタ部)40Bとの組み合わせから成るコネクタ装置は、第2の態様に係るコネクタ装置である。この第2の態様に係るコネクタ装置を構成する、導波管ケーブル30側のコネクタ部(第1のコネクタ部)40Bから成るコネクタ装置について、以下に、実施例2に係るコネクタ装置として説明する。
[実施例2]
 図4は、実施例2に係るコネクタ装置の構成の概略を示す斜視図である。また、図5Aは、実施例2に係るコネクタ装置の正面図であり、図5Bは、実施例2に係るコネクタ装置の側断面図である。
 端部に実施例2に係るコネクタ装置を備える導波管ケーブル30は、導波管が銅、アルミニウムなどの金属から成り、例えば、導波管内に誘電体31を有する誘電体導波管となっている。但し、導波管ケーブル30としては、誘電体導波管に限られるものではなく、中空導波管であってもよい。
 導波管ケーブル30は、導波方向に垂直な断面形状が例えば矩形である。ここに、「導波方向」とは、電磁波が誘電体の中を伝播する方向である。尚、導波管ケーブル30の導波方向に垂直な断面形状は、矩形形状に限られるものではなく、矩形断面の角部が円弧状に形成されていてもよいし、矩形断面の短辺側の2面が円弧状に形成されていてもよい。あるいは又、導波方向に垂直な断面形状が楕円形であってもよい。矩形断面の導波管ケーブル30にあっては、断面の長辺側の2面が、電界が交差する面となる。
  矩形断面の導波管ケーブル30の端部には、長辺側の2面に対して交差するように凹部(切り欠き部)46が形成されており、当該凹部46が第1のコネクタ部(導波管ケーブル30側のコネクタ部)40Bとなる。そして、回路基板60側のコネクタ部(第2のコネクタ部)40Aは、導波管ケーブル30の凹部46に対して着脱自在に嵌合可能な構成となっている。すなわち、第2のコネクタ部40Aは、回路基板60の面が、矩形断面の導波管ケーブル30の長辺側の2面に対して交差するように第1のコネクタ部40Bと結合し、第1のコネクタ部40Bとの間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている。
 第2のコネクタ部40Aと第1のコネクタ部40Bとの間で良好に信号伝送を行うために、第2のコネクタ部40Aの開口パターン部41の開口端の開口幅Wは、導波管ケーブル30のサイズに応じて決定される。より具体的には、開口パターン部41の開口幅Wは、導波管ケーブル30の短辺側の内壁間の間隔d1に対応して設定される。一例として、短辺側の内壁間の間隔d1が1.0[mm]、長辺側の内壁間の間隔d2が2.0[mm]の導波管ケーブル30の場合、開口パターン部41の開口幅Wは、好ましくは、1.0[mm]に設定される。因みに、この導波管ケーブル30にあっては、管内の誘電体31の比誘電率Erが4.0である。
 第1のコネクタ部40Bと第2のコネクタ部40Aとの組み合わせから成る、第2の態様に係るコネクタ装置にあっては、回路基板60の開口パターン部41を、導波管ケーブル30の凹部46に差し込む(両者を嵌合させる)だけで、両コネクタ部40A,40Bを結合させることができる。そして、両コネクタ部40A,40Bの結合は電磁結合である。すなわち、第2のコネクタ部40Aと第1のコネクタ部40Bとの間では、電磁誘導にて信号の伝送が行われる。
 第1のコネクタ部40Bと第2のコネクタ部40Aとを結合させたときの状態を図6、図7A、及び、図7Bに示す。図6は、第1のコネクタ部40Bと第2のコネクタ部40Aとの結合部を示す斜視図である。また、図7Aは、第1のコネクタ部40Bと第2のコネクタ部40Aとの結合部の平面図、図7Bは、第1のコネクタ部40Bと第2のコネクタ部40Aとの結合部の側断面図である。
 導波管ケーブル30の凹部46において、凹部46の奥行きは、特に図7A及び図7Bに示すように、回路基板60の開口パターン部41が完全に入り込む程度の奥行きに設定される。また、凹部46の開口の高さ(長辺に沿う方向の高さ)は、開口パターン部41を含む回路基板60の厚さに対応して設定される。その際、導波管ケーブル30の凹部46の内壁と回路基板60との間の隙間は小さい方が好ましい。但し、第2のコネクタ部40Aと第1のコネクタ部40Bとの間の結合が電磁結合であるために、導波管ケーブル30の凹部46の内壁と回路基板60との間に多少隙間が存在しても、信号の伝送に関して問題はない。
 ここで、図8A、図8B及び図9A、図9Bを参照しつつ、第1のコネクタ部40Bと第2のコネクタ部40Aとの結合特性について考察する。図8B及び図9Bに示す結合特性において、S11,S22はSパラメータの反射係数であり、S21はSパラメータの透過係数である。
 図8Aに示すように、導波管ケーブル30の凹部46の内壁と回路基板60との間に隙間が存在しない(隙間が0[mm]のとき)は、帯域が非常に広く、結合損失も小さい。具体的には、図8Bに示す結合特性から明らかなように、帯域が43[GHz](43-86[GHz])程度(中心周波数が65[GHz]の69[%])と広く、結合損失が0.2[dB]@65[GHz]程度と小さい(S21参照)。
 図9Aに示すように、導波管ケーブル30の凹部46の内壁と回路基板60との間に0.1[mm]程度の隙間があっても、結合特性の劣化は小さい。具体的には、図9Bに示す結合特性から明らかなように、帯域が38[GHz](41-79[GHz])程度(中心周波数が60[GHz]の63[%])と僅かに狭くなり、結合損失が0.29[dB]@60[GHz]程度と僅かに悪化する程度である(S21参照)。
 上述したことから明らかなように、導波管ケーブル30の凹部46の内壁と回路基板60との間の隙間は小さい方が好ましいものの、両者間に多少隙間が存在しても、結合特性の劣化は小さいために、問題なく信号の伝送を行うことができる。
(本実施形態の作用、効果)
 以上説明したように、本開示の無線伝送システムにあっては、回路基板60上の給電線路61A,61Bと導波管ケーブル30との間に着脱自在な、本開示のコネクタ装置が介在する。従って、回路基板60側と導波管ケーブル30側との間を任意に接続したり、あるいは、その接続を解除したりすることができる。
 そして、本開示のコネクタ装置は、回路基板60上の給電線路61A,61Bで伝送される高周波の信号を、テーパー形状に開口する導電性の開口パターン部41において、導波管ケーブル30の水平方向の電界分布に変化させて結合させる構造となっている。これにより、導波管ケーブル30の金属部と回路基板60上の給電線路61A,61Bとが非接触でも広帯域で結合損失が小さいコネクタ装置を実現できる。しかも、開口パターン部41で電界の向きを導波管ケーブル30に合わせているために、結合効率が高く、どのようなサイズの導波管ケーブル30にも合わせることができる。
 また、導波管ケーブル30の金属部が非接触で結合可能であるため、防水構造を持つコネクタ装置とすることもできる。また、第2のコネクタ部40Aと第1のコネクタ部40Bとの間の結合が電磁結合であるために、コネクタ装置の位置ずれ、即ち、第2のコネクタ部40Aと第1のコネクタ部40Bとの相対的な位置ずれに強いコネクタ装置を実現できる。更に、回路基板60、即ち、プリント基板上のパターン形成のみで、テーパー形状に開口する導電性の開口パターン部41を形成できるために,低コストにてコネクタ装置を作製できる利点もある。
[変形例]
 実施例2では、導波管ケーブル30において、第2のコネクタ部40Aと結合する側の面が露出した、即ち、誘電体31が露出した構造となっていた。これに対して、図10に示すように、導波管ケーブル30において、第1のコネクタ部40Bと第2のコネクタ部40Aとが結合する開口部以外を、金属で塞ぐ構造とすることもできる。このように、開口部以外を金属で塞ぐ構造を採ることで、導波管ケーブル30内からの電波の放射(不要輻射)を小さくすることができるとともに、外部から影響も受けにくくなる。塞ぐ金属としては、導波管と同じ金属、即ち、銅やアルミニウムなどの金属が好ましい。
[実施例3]
 図11は、実施例3に係るコネクタ装置の構成の概略を示す斜視図である。また、図12Aは、実施例3に係るコネクタ装置の正面図であり、図12Bは、実施例3に係るコネクタ装置の側断面図である。
 実施例1に係るコネクタ装置では、高周波の信号を伝送する回路基板60上の給電線路が、コプレーナストリップ導波路を形成するように構成されている。これに対して、実施例3に係るコネクタ装置では、高周波の信号を伝送する回路基板60上の給電線路が、マイクロストリップラインを形成するように構成されている
 回路基板60の内部には、矩形形状の例えば3枚の導体プレート62A,62B,62Cが積層されている。また、回路基板60の上には、中央部分を空けた状態で2枚の導体プレート63A,63Bが設けられている。導体プレート62A,62B,62C及び導体プレート63A,63Bは、ビア64を介して電気的に接続されている。ビア64は複数、本例では12個設けられている。そして、導体プレート62A,62B,62C及び導体プレート63A,63Bは、接地(GND)電位に設定されている。
 回路基板60の中央部分には、マイクロストリップライン66が設けられている。マイクロストリップライン66の先端部(終端部)には、開口パターン部41を形成する第1のパターン部41Aが設けられている。また、第1のパターン部41Aと重なるように第2のパターン部41Bが設けられている。第2のパターン部41Bは、接地線路67を介して例えば最上部の導体プレート62Cと電気的に接続されている。
 第1のパターン部41Aと第2のパターン部41Bとは、互いに重なり合うことで、マイクロストリップライン66の終端から回路基板60の縁部に向けて徐々に広がる、例えば、テーパー形状に開口する開口パターン部41を形成する。尚、ここでは、開口パターン部41の形状をテーパー形状としたが、これに限られるものではなく、例えば、回路基板60の縁部に向けて階段状に徐々に広がる形状であってもよい。
 ここで、最上部の導体プレート62C上に配された導体プレート63A,63Bは、接地され、かつ、マイクロストリップライン66を挟む形で設けられることで、マイクロストリップライン66によって伝送される電波の漏れを防ぐ作用を為す。従って、特に、マイクロストリップライン66及び開口パターン部41を含むコネクタ装置が複数並んで配置されるような場合、導体プレート63A,63Bの作用によって、コネクタ装置間での電波の相互干渉を防止できるという利点がある。
 開口パターン部41のサイズ、即ち、第1のパターン部41A及び第2のパターン部41Bのサイズ等については、実施例1に係るコネクタ装置における開口パターン部41と同様にして設定することができる。また、開口パターン部41の作用についても、基本的に、実施例1に係るコネクタ装置と同様である。一方、導波管ケーブル30側のコネクタ装置については、図4に示す構成のコネクタ装置や、図10に示す構成のコネクタ装置を用いることができる。
 上記の構成の実施例3に係るコネクタ装置、即ち、回路基板60上の給電線路がマイクロストリップラインから成るコネクタ装置にあっても、回路基板60上の給電線路がコプレーナストリップ導波路から成る実施例1に係るコネクタ装置と同様の作用、効果を得ることができる。すなわち、マイクロストリップラインで伝送される高周波の信号を、導波管ケーブル30の水平方向の電界分布に、テーパー形状に開口する導電性の開口パターン部41にて変化させて結合させる構造となっているため、広帯域で結合損失が小さいコネクタ装置を実現できる。しかも、開口パターン部41で電界の向きを導波管ケーブル30に合わせているために、結合効率が高く、どのようなサイズの導波管ケーブル30にも合わせることができる。
 また、導波管ケーブル30の金属部が非接触で結合可能であるため、防水構造を持つコネクタ装置とすることもできる。また、第2のコネクタ部40Aと第1のコネクタ部40Bとの間の結合が電磁結合であるために、コネクタ装置の位置ずれ、即ち、第2のコネクタ部40Aと第1のコネクタ部40Bとの相対的な位置ずれに強いコネクタ装置を実現できる。更に、回路基板60、即ち、プリント基板上のパターン形成のみで、テーパー形状に開口する導電性の開口パターン部41を形成できるために,低コストにてコネクタ装置を作製できる利点もある。
 尚、本開示は以下のような構成を取ることもできる。
 [A01]《コネクタ装置・・・第1の態様》
 回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、導波管ケーブルの端部に対して着脱自在なコネクタ部を有し、
 コネクタ部は、導波管ケーブルの端部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されているコネクタ装置。
 [A02]導波管ケーブルの端部には凹部が形成されており、
 コネクタ部は、導波管ケーブルの凹部に対して着脱自在に嵌合可能である上記[A01]に記載のコネクタ装置。
 [A03]コネクタ部は、給電線路の終端から回路基板の縁部に向けて徐々に広がる導電性の開口パターン部を有する上記[A01]又は上記[A02]に記載のコネクタ装置。
 [A04]開口パターン部は、テーパー形状に開口するように構成されている上記[A03]に記載のコネクタ装置。
 [A05]開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長に応じて決定されるように構成されている上記[A01]乃至上記[A04]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [A06]開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長の略1/4になるように構成されている上記[A05]に記載のコネクタ装置。
 [A07]開口パターン部は、開口端の開口幅が導波管ケーブルのサイズに応じて決定されるように構成されている上記[A01]乃至上記[A06]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [A08]給電線路は2本設けられており、2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、導波管ケーブルの特性インピーダンスに応じて設定される上記[A01]乃至上記[A07]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [A09]2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、回路基板の厚み及び比誘電率に応じて調整される上記[A08]に記載のコネクタ装置。
 [A10]2本の給電線路は、コプレーナストリップ導波路を形成するように構成されている上記[A08]又は上記[A09]に記載のコネクタ装置。
 [A11]開口パターン部は、回路基板の開口パターン部が形成される側の面と反対側の面に形成された導電パターン部とビアを介して電気的に接続されている上記[A01]乃至上記[A10]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [A12]給電線路は、マイクロストリップラインを形成するように構成されている上記[A01]乃至上記[A07]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [A13]コネクタ部は、導波管ケーブルの端部との間で高周波の信号を伝送する上記[A01]乃至上記[A12]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [A14]高周波の信号は、ミリ波帯の信号である上記[A13]に記載のコネクタ装置。
 [B01]《コネクタ装置・・・第2の態様》
 導波管ケーブルの端部に設けられた第1のコネクタ部と、
 回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、第1のコネクタ部に対して着脱自在な第2のコネクタ部と、
を有し、
 第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されているコネクタ装置。
 [B02]導波管ケーブルは、導波方向に垂直な断面形状が矩形で、断面の長辺側の2面が、電界が交差する面であり、
 第2のコネクタ部は、回路基板の面が長辺側の2面に対して交差するように第1のコネクタ部と結合する上記[B01]に記載のコネクタ装置。
 [B03]第1のコネクタ部は、長辺側の2面に対して交差するように導波管ケーブルの端部に形成された凹部から成り、
 第2のコネクタ部は、導波管ケーブルの凹部に対して着脱自在に嵌合可能である上記[B02]に記載のコネクタ装置。
 [B04]導波管ケーブルは、第1のコネクタ部と第2のコネクタ部とが結合する開口部以外が金属によって塞がれている上記[B01]から上記[B03]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B05]第2のコネクタ部は、給電線路の終端から回路基板の縁部に向けて徐々に広がる導電性の開口パターン部を有する上記[B01]から上記[B04]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B06]開口パターン部は、テーパー形状に開口するように構成されている上記[B05]に記載のコネクタ装置。
 [B07]開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長に応じて決定されるように構成されている上記[B01]乃至上記[B06]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B08]開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長の略1/4になるように構成されている上記[B07]に記載のコネクタ装置。
 [B09]開口パターン部は、開口端の開口幅が導波管ケーブルのサイズに応じて決定されるように構成されている上記[B01]乃至上記[B08]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B10]給電線路は2本設けられており、2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、導波管ケーブルの特性インピーダンスに応じて設定される上記[B01]乃至上記[B09]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B11]2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、回路基板の厚み及び比誘電率に応じて調整される上記[B10]に記載のコネクタ装置。
 [B12]2本の給電線路は、コプレーナストリップ導波路を形成するように構成されている上記[B10]又は上記[B11]に記載のコネクタ装置。
 [B13]開口パターン部は、回路基板の開口パターン部が形成される側の面と反対側の面に形成された導電パターン部とビアを介して電気的に接続されている上記[B01]乃至上記[B12]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B14]給電線路は、マイクロストリップラインを形成するように構成されている上記[B01]乃至上記[B09]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B15]第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で高周波の信号を伝送する上記[B01]乃至上記[B14]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [B16]高周波の信号は、ミリ波帯の信号である上記[B15]に記載のコネクタ装置。
 [C01]《無線伝送システム》
 高周波の信号を送信する送信部と、
 高周波の信号を受信する受信部と、
 送信部と受信部との間で高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと、
 送信部及び受信部の少なくとも一方と導波管ケーブルとの間を接続するコネクタ装置と、
を備え、
 コネクタ装置は、
 導波管ケーブルの端部に設けられた第1のコネクタ部と、
 送信部及び受信部の少なくとも一方において、回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、第1のコネクタ部に対して着脱自在な第2のコネクタ部と、
を有し、
 第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている無線伝送システム。
 [C02]導波管ケーブルは、導波方向に垂直な断面形状が矩形で、断面の長辺側の2面が、電界が交差する面であり、
 第2のコネクタ部は、回路基板の面が長辺側の2面に対して交差するように第1のコネクタ部と結合する上記[C01]に記載のコネクタ装置。
 [C03]第1のコネクタ部は、長辺側の2面に対して交差するように導波管ケーブルの端部に形成された凹部から成り、
 第2のコネクタ部は、導波管ケーブルの凹部に対して着脱自在に嵌合可能である上記[C02]に記載のコネクタ装置。
 [C04]導波管ケーブルは、第1のコネクタ部と第2のコネクタ部とが結合する開口部以外が金属によって塞がれている上記[C01]から上記[C03]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C05]第2のコネクタ部は、給電線路の終端から回路基板の縁部に向けて徐々に広がる導電性の開口パターン部を有する上記[C01]から上記[C04]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C06]開口パターン部は、テーパー形状に開口するように構成されている上記[C05]に記載のコネクタ装置。
 [C07]開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長に応じて決定されるように構成されている上記[C01]乃至上記[C06]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C08]開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長の略1/4になるように構成されている上記[C07]に記載のコネクタ装置。
 [C09]開口パターン部は、開口端の開口幅が導波管ケーブルのサイズに応じて決定されるように構成されている上記[C01]乃至上記[C08]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C10]給電線路は2本設けられており、2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、導波管ケーブルの特性インピーダンスに応じて設定される上記[C01]乃至上記[C09]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C11]2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、回路基板の厚み及び比誘電率に応じて調整される上記[C10]に記載のコネクタ装置。
 [C12]2本の給電線路は、コプレーナストリップ導波路を形成するように構成されている上記[C10]又は上記[C11]に記載のコネクタ装置。
 [C13]開口パターン部は、回路基板の開口パターン部が形成される側の面と反対側の面に形成された導電パターン部とビアを介して電気的に接続されている上記[C01]乃至上記[C12]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C14]給電線路は、マイクロストリップラインを形成するように構成されている上記[C01]乃至上記[C09]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C15]第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で高周波の信号を伝送する上記[C01]乃至上記[C14]のいずれかに記載のコネクタ装置。
 [C16]高周波の信号は、ミリ波帯の信号である上記[C15]に記載のコネクタ装置。
 1・・・無線伝送システム、10・・・送信部、11・・・信号生成部、20・・・受信部、21・・・信号復元部、30・・・導波管ケーブル、31・・・誘電体、40,50・・・コネクタ装置、40A,40B・・・コネクタ部、41・・・開口パターン部、41A・・・第1のパターン部、41B・・・第2のパターン部、42,44,45・・・導電パターン部、43,64・・・ビア、46・・・凹部(切り欠き部)、60・・・回路基板、61A,61B・・・給電線路、導体プレート62A,62B,62C,63A,63B・・・導体プレート、66・・・マイクロストリップライン、67・・・接地線路、100・・・第1の通信装置、111・・・発振器、112,212・・・乗算器、113,211,213・・・バッファ、200・・・第2の通信装置

Claims (20)

  1.  回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、導波管ケーブルの端部に対して着脱自在なコネクタ部を有し、
     コネクタ部は、導波管ケーブルの端部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されているコネクタ装置。
  2.  導波管ケーブルの端部には凹部が形成されており、
     コネクタ部は、導波管ケーブルの凹部に対して着脱自在に嵌合可能である請求項1に記載のコネクタ装置。
  3.  コネクタ部は、給電線路の終端から回路基板の縁部に向けて徐々に広がる導電性の開口パターン部を有する請求項1に記載のコネクタ装置。
  4.  開口パターン部は、テーパー形状に開口するように構成されている請求項3に記載のコネクタ装置。
  5.  開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長に応じて決定されるように構成されている請求項1に記載のコネクタ装置。
  6.  開口パターン部は、給電線路の終端から開口端までの長さが、回路基板内の電波の波長の略1/4になるように構成されている請求項5に記載のコネクタ装置。
  7.  開口パターン部は、開口端の開口幅が導波管ケーブルのサイズに応じて決定されるように構成されている請求項1に記載のコネクタ装置。
  8.  給電線路は2本設けられており、
     2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、導波管ケーブルの特性インピーダンスに応じて設定される請求項1に記載のコネクタ装置。
  9.  2本の給電線路間の間隔及び給電線路の線幅は、回路基板の厚み及び比誘電率に応じて調整される請求項8に記載のコネクタ装置。
  10.  2本の給電線路は、コプレーナストリップ導波路を形成するように構成されている請求項8に記載のコネクタ装置。
  11.  開口パターン部は、回路基板の開口パターン部が形成される側の面と反対側の面に形成された導電パターン部とビアを介して電気的に接続されている請求項1に記載のコネクタ装置。
  12.  給電線路は、マイクロストリップラインを形成するように構成されている請求項1に記載のコネクタ装置。
  13.  コネクタ部は、導波管ケーブルの端部との間で高周波の信号を伝送する請求項1に記載のコネクタ装置。
  14.  高周波の信号は、ミリ波帯の信号である請求項13に記載のコネクタ装置。
  15.  導波管ケーブルの端部に設けられた第1のコネクタ部と、
     回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、第1のコネクタ部に対して着脱自在な第2のコネクタ部と、
    を有し、
     第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されているコネクタ装置。
  16.  導波管ケーブルは、導波方向に垂直な断面形状が矩形で、断面の長辺側の2面が、電界が交差する面であり、
     第2のコネクタ部は、回路基板の面が長辺側の2面に対して交差するように第1のコネクタ部と結合する請求項15に記載のコネクタ装置。
  17.  第1のコネクタ部は、長辺側の2面に対して交差するように導波管ケーブルの端部に形成された凹部から成り、
     第2のコネクタ部は、導波管ケーブルの凹部に対して着脱自在に嵌合可能である請求項16に記載のコネクタ装置。
  18.  導波管ケーブルは、第1のコネクタ部と第2のコネクタ部とが結合する開口部以外が金属によって塞がれている請求項15に記載のコネクタ装置。
  19.  高周波の信号を送信する送信部と、
     高周波の信号を受信する受信部と、
     送信部と受信部との間で高周波の信号を伝送する導波管ケーブルと、
     送信部及び受信部の少なくとも一方と導波管ケーブルとの間を接続するコネクタ装置と、
    を備え、
     コネクタ装置は、
     導波管ケーブルの端部に設けられた第1のコネクタ部と、
     送信部及び受信部の少なくとも一方において、回路基板上に形成された給電線路の終端部に設けられ、第1のコネクタ部に対して着脱自在な第2のコネクタ部と、
    を有し、
     第2のコネクタ部は、第1のコネクタ部との間で電磁誘導にて信号の伝送を行うように構成されている無線伝送システム。
  20.  高周波の信号は、ミリ波帯の信号である請求項19に記載の無線伝送システム。
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