WO2020246374A1 - モード変換器 - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a mode converter that mutually converts a waveguide mode of a post-wall waveguide and a waveguide mode of a microstrip line.
  • Non-Patent Document 1 includes a post-wall waveguide and a microstrip line formed on the main surface of the post-wall waveguide, and the waveguide mode of the post-wall waveguide and the waveguide mode of the microstrip line are mutually exchanged.
  • a mode converter that converts to is described.
  • such a waveguide mode conversion is realized by using a columnar blind via formed inside the post-wall waveguide.
  • the reflection coefficient at the center frequency of the operating band is -20 dB or less.
  • the reflectance coefficient at the center frequency of the operating band may be larger than ⁇ 20 dB, and there is room for improvement in this respect.
  • One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a mode converter capable of lowering the reflection coefficient at the center frequency of the operating band than before.
  • the mode converter according to one aspect of the present invention includes a post-wall waveguide, a microstrip line formed on the main surface of the post-wall waveguide, and the post-wall waveguide. It is a blind via formed inside, and includes a blind via that mutually converts a waveguide mode of the post-wall waveguide and a waveguide mode of the microstrip line, and the blind via is the blind via.
  • the cross section parallel to the main surface has a tapered shape that gradually decreases as the distance from the microstrip line increases, and the inclination of the side surface of the blind via with respect to the normal of the main surface is 5.5 ° or more. It has been adopted.
  • FIG. 1 is a plan view showing the configuration of the mode converter 10.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing the configuration of the mode converter 10. The cross section shown in FIG. 2 is a cross section that appears by cutting the mode converter 10 along the AA'line shown in FIG.
  • the mode converter 10 is a device that converts the waveguide mode of the post-wall waveguide PW into the waveguide mode of the microstrip line MS, and as shown in FIG. 2, the dielectric substrate 11, the first conductor layer 12, and the first conductor layer 12 It is composed of a two-conductor layer 13, a dielectric layer 14, and a third conductor layer 15.
  • the dielectric substrate 11 is a plate-shaped member made of a dielectric.
  • quartz is used as the dielectric constituting the dielectric substrate 11.
  • the dielectric constituting the dielectric substrate 11 is not limited to quartz, and may be any dielectric appropriately selected according to the operating frequency of the post-wall waveguide PW and the like.
  • the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 are layered members composed of conductors.
  • the first conductor layer 12 is formed on one main surface (upper surface in FIG. 2) of the dielectric substrate 11.
  • the second conductor layer 13 is formed on the other main surface (lower surface in FIG. 2) of the dielectric substrate 11 and faces the first conductor layer 12 via the dielectric substrate 11.
  • copper is used as a conductor constituting the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13.
  • the conductors constituting the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 are not limited to copper, and may be any conductor.
  • the thickness of the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 is arbitrary.
  • the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 may be thin enough to be called a conductor film, or may be thick enough to be called a conductor plate.
  • the first conductor layer 12 is composed of a planar conductor 121 having an opening 121a formed therein and an annular conductor 122 formed inside the opening 121a.
  • the plan view shape of the opening 121a is a circular shape
  • the plan view shape of the annular conductor 122 is a ring shape in which the diameter of the outer edge is smaller than the diameter of the opening 12a.
  • the outer edge of the annular conductor 122 is separated from the planar conductor 121. Therefore, the annular conductor 122 is electrically insulated from the planar conductor 121.
  • a post wall 111 is formed so as to surround a specific region.
  • a set of a plurality of through-via TV1, TV2, ... Arranged in a fence shape is used as the post wall 111.
  • One end (upper end in FIG. 2) of each through-via TVi is connected to the first conductor layer 12, and the other end (lower end in FIG. 2) of each through-via TVi is connected to the second conductor layer 13. Therefore, the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 are electrically short-circuited by a plurality of through via TVs 1, TV2, ....
  • the dielectric substrate 11, the first conductor layer 12, the second conductor layer 13, and the post wall 111 form a region sandwiched between the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 and surrounded by the post wall 111. It functions as a post-wall waveguide PW as a waveguide region.
  • the first conductor layer 12 and the second conductor layer 13 function as a wide wall of the post wall waveguide PW
  • the post wall 111 functions as a narrow wall (side wall and short wall) of the post wall waveguide PW.
  • the opening 12a of the first conductor layer 12 described above is arranged in the vicinity of the short wall of the post wall waveguide PW.
  • the dielectric layer 14 is a layered member made of a dielectric.
  • the dielectric layer 14 is formed on the main surface (upper surface in FIG. 2) of the first conductor layer 12 opposite to the dielectric substrate 11 side.
  • a polyimide resin is used as the dielectric constituting the dielectric layer 14.
  • the dielectric constituting the dielectric layer 14 is not limited to the polyimide resin, and may be any dielectric appropriately selected according to the operating frequency of the microstrip line MS and the like.
  • the thickness of the dielectric layer 14 is arbitrary.
  • the dielectric layer 14 may be thin enough to be called a dielectric film, or may be thick enough to be called a dielectric plate.
  • the plan-view shape of the opening 14a is a circular shape having a diameter (1) larger than the diameter of the inner edge of the annular conductor 122 and (2) smaller than the diameter of the outer edge of the annular conductor 122.
  • the opening 14a includes a region surrounded by the outer edge of the annular conductor 122 and a region surrounded by the inner edge of the annular conductor 122.
  • the third conductor layer 15 is a layered member composed of conductors.
  • the third conductor layer 15 is formed on the main surface (upper surface in FIG. 2) of the dielectric layer 14 opposite to the main surface on the first conductor layer 12 side.
  • copper is used as the conductor constituting the third conductor layer 15.
  • the conductor constituting the third conductor layer 15 is not limited to copper, and may be any conductor.
  • the thickness of the third conductor layer 15 is arbitrary.
  • the third conductor layer 15 may be thin enough to be called a conductor film, or may be thick enough to be called a conductor plate.
  • the third conductor layer 15 is composed of an annular conductor 151 having an annular shape in a plan view and a band-shaped conductor 152 having a band shape in a plan view.
  • the plan-view shape of the annular conductor 151 is an annular shape in which the diameter of the inner edge is equal to the diameter of the opening 14a.
  • the region surrounded by the inner edge of the annular conductor 151 overlaps the opening 14a.
  • the inner edge of the annular conductor 151 is connected to the annular conductor 122 via a conductor layer formed on the side wall of the opening 14a.
  • One end of the strip-shaped conductor 152 is connected to the annular conductor 151 and extends in the direction opposite to the extending direction of the post-wall waveguide PW.
  • the width of the strip-shaped conductor 152 is smaller than the diameter of the outer edge of the annular conductor 151.
  • the width of the strip-shaped conductor 151 is set according to the thickness of the dielectric layer 14.
  • the dielectric layer 14, the first conductor layer 12, and the third conductor layer 15 function as a microstrip line MS having a region sandwiched between the first conductor layer 12 and the third conductor layer 13 as a waveguide region.
  • the first conductor layer 12 functions as a ground conductor of the microstrip line MS
  • the third conductor layer 15 functions as a strip conductor of the microstrip line MS.
  • a blind via BV for mutually converting the waveguide mode of the post-wall waveguide PW and the waveguide mode of the microstrip line MS is provided inside the dielectric substrate 11.
  • the blind via BV is composed of a conductor layer covering the side wall of the non-through hole formed in the dielectric substrate 11 from one main surface (upper surface in FIG. 2). In plan view, the blind via BV overlaps the region surrounded by the inner edge of the annular conductor 122. One end (upper end in FIG. 2) of the blind via BV is connected to the inner edge of the annular conductor 122.
  • the blind via BV is electrically short-circuited with the third conductor layer 15 that functions as the strip conductor of the microstrip line MS, and the first conductor layer 12 and the first conductor layer 12 that function as the wide wall of the post wall waveguide PW. It is electrically insulated from the two-conductor layer 13.
  • the mode converter 10 is formed on the post-wall waveguide PW and the main surface of the post-wall waveguide PW (specifically, the upper surface of the first conductor layer 12 constituting the post-wall waveguide PW).
  • the microstrip line MS and the blind via BV formed inside the post-wall waveguide PW (specifically, inside the dielectric substrate 11 constituting the post-wall waveguide PW), which is a post-wall conductor. It includes a blind via BV that mutually converts the waveguide mode of the waveguide PW and the waveguide mode of the microstrip line MS.
  • the feature of this mode converter 10 is the shape of the blind via BV.
  • the shape of the blind via BV will be described in detail with reference to the drawings.
  • the present embodiment adopts a configuration in which the blind via BV is realized by a conductor layer covering the side wall of the non-through hole
  • the present invention is not limited to this.
  • a configuration may be adopted in which the blind via BV is realized by a conductor filled in a non-through hole.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the shape of the blind via BV.
  • the blind via BV has a tapered shape in which the cross section parallel to the main surface of the post wall waveguide PW becomes smaller as the distance from the microstrip line MS increases.
  • a truncated cone shape in which the bottom surface S1 on the side opposite to the microstrip line MS side is flat is adopted as the shape of the blind via BV.
  • the diameter D1 of the bottom surface S1 on the side opposite to the microstrip line MS side of the blind via BV is smaller than the diameter D2 of the bottom surface S2 on the microstrip line MS side of the blind via BV.
  • the diameter D1 of the bottom surface S1 opposite to the microstrip line MS side of the blind via BV is the same as the diameter (for example, 100 ⁇ m) of each through via TVi constituting the post wall 111, and the microstrip of the blind via BV.
  • the diameter D2 of the bottom surface S2 on the line MS side is twice the diameter (for example, 200 ⁇ m) of each through-via TVi constituting the post wall 111.
  • a preferable diameter D1 of the bottom surface S1 on the side opposite to the microstrip line MS side of the blind via BV will be examined with reference to FIG.
  • the height H of the blind via BV is 400 ⁇ m (fixed)
  • the diameter D2 of the bottom surface S2 of the blind via BV on the microstrip line MS side is 200 ⁇ m (fixed).
  • FIG. 4 shows the reflection obtained when the diameter D1 of the bottom surface S1 of the blind via BV is changed from 25 ⁇ m to 153 ⁇ m in 8 ⁇ m steps in the mode converter 10 designed so that the center frequency of the operating band is 75 GHz. It is a graph which shows the frequency dependence of the coefficient S11.
  • the preferable characteristic that the reflectance coefficient S11 is lower than ⁇ 20 dB at the center frequency of 75 GHz in the operating band is realized. You can see that.
  • the diameter D1 of the bottom surface S1 of the blind via BV is 49 ⁇ m
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV with respect to the normal of the main surface of the dielectric substrate 11 is about 9.5 °.
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV with respect to the normal of the main surface of the dielectric substrate 11 is about 5.5 °. Therefore, the above result is reflected at the center frequency of 75 GHz in the operating band when the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV with respect to the normal of the main surface of the dielectric substrate 11 is 5.5 ° or more and 9.5 ° or less. This means that the preferred characteristic that the coefficient S11 is less than -20 dB is realized.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing the shape of the blind via BV according to the present modification.
  • the blind via BV has a tapered shape in which the cross section parallel to the main surface of the dielectric substrate 11 becomes smaller as the distance from the microstrip line MS increases.
  • a substantially truncated cone shape in which the bottom surface S1 on the side opposite to the microstrip line MS side is spherical is adopted as the shape of the blind via BV.
  • the diameter D1 of the bottom surface S1 on the side opposite to the microstrip line MS side of the blind via BV is smaller than the diameter D2 of the bottom surface S2 on the microstrip line MS side of the blind via BV.
  • the diameter D1 of the bottom surface S1 of the blind via BV opposite to the microstrip line MS side is the same as the diameter of each through via TVi (for example, 100 ⁇ m) constituting the post wall waveguide 111, and is the same as the diameter of the blind via BV.
  • the diameter D2 of the bottom surface S2 on the MS side of each microstrip line is twice the diameter (for example, 200 ⁇ m) of each through via TVi constituting the post-wall waveguide 111.
  • the radius of curvature R1 of the bottom surface S1 on the microstrip line MS side of the blind via BV is 1/2 (for example, 50 ⁇ m) of the diameter D1 of the bottom surface S1 on the side opposite to the microstrip line MS side of the blind via BV.
  • a preferable diameter D1 of the bottom surface S1 on the side opposite to the microstrip line MS side of the blind via BV will be examined with reference to FIG.
  • the height H of the blind via BV is 400 ⁇ m (fixed)
  • the diameter D2 of the bottom surface S2 of the blind via BV on the microstrip line MS side is 200 ⁇ m (fixed).
  • FIG. 6 shows the reflection obtained when the diameter D1 of the bottom surface S1 of the blind via BV is changed from 11 ⁇ m to 123 ⁇ m in 7 ⁇ m steps in the mode converter 10 designed so that the center frequency of the operating band is 75 GHz. It is a graph which shows the frequency dependence of the coefficient S11.
  • the preferable characteristic that the reflectance coefficient S11 is lower than ⁇ 20 dB at the center frequency of 75 GHz in the operating band is realized. You can see that.
  • the diameter D1 of the bottom surface S1 of the blind via BV is 74 ⁇ m
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV with respect to the normal of the main surface of the dielectric substrate 11 is about 8.0 °.
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV with respect to the normal of the main surface of the dielectric substrate 11 is about 5.5 °. Therefore, the above result is reflected at the center frequency of 75 GHz in the operating band when the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV with respect to the normal of the main surface of the dielectric substrate 11 is 5.5 ° or more and 8.0 ° or less. This means that the preferred characteristic that the coefficient S11 is less than -20 dB is realized.
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV is preferably 5.5 ° or more.
  • the reflectance coefficient S11 at the center frequency of the operating band can be suppressed to ⁇ 20 dB or less regardless of whether the bottom surface S1 of the blind via BV is a flat surface or a spherical surface.
  • the side surface of the blind via BV may have a tapered shape due to manufacturing reasons.
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV which has a tapered shape due to manufacturing reasons is extremely small and does not exceed 5.5 °.
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV is preferably 9.5 ° or less. This makes it possible to suppress the reflection coefficient S11 at the center frequency of the operating band to ⁇ 20 dB or less.
  • the inclination ⁇ of the side surface of the blind via BV is preferably 8.0 ° or less. This makes it possible to suppress the reflection coefficient S11 at the center frequency of the operating band to ⁇ 20 dB or less.
  • the mode converter according to the first aspect of the present invention includes a post-wall waveguide, a microstrip line formed on the main surface of the post-wall waveguide, and a blind via formed inside the post-wall waveguide.
  • the blind via is provided with a blind via that mutually converts the waveguide mode of the post-wall waveguide and the waveguide mode of the microstrip line, and the blind via has a cross section parallel to the main surface. It has a tapered shape that gradually decreases as it goes away from the microstrip line, and the inclination of the side surface of the blind via with respect to the normal of the main surface is 5.5 ° or more.
  • the reflectance coefficient at the center frequency of the operating band can be lowered as compared with the conventional case.
  • the bottom surface of the blind via opposite to the microstrip line side is flat.
  • the inclination of the side surface of the blind via with respect to the normal of the main surface is 9.5 ° or less.
  • the reflectance coefficient at the center frequency of the operating band can be lowered as compared with the conventional case.
  • the bottom surface of the blind via opposite to the microstrip line side is spherical.
  • the inclination of the side surface of the blind via with respect to the normal of the main surface is 8.0 ° or less.
  • the reflectance coefficient at the center frequency of the operating band can be lowered as compared with the conventional case.
  • the mode converter according to the fourth aspect of the present invention reflects in the center frequency of the operating band in addition to the configuration of the mode converter according to the first aspect, the second aspect, or the third aspect.
  • the coefficient S11 has a configuration of ⁇ 20 dB or less.
  • the reflectance coefficient at the center frequency of the operating band can be lowered as compared with the conventional case.

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Abstract

動作帯域の中心周波数における反射係数を従来よりも低下させることが可能なモード変換器を実現する。モード変換器（１０）は、ポスト壁導波路（ＰＷ）と、マイクロストリップ線路（ＭＳ）と、ポスト壁導波路（ＰＷ）の導波モードとマイクロストリップ線路（ＭＳ）の導波モードとを変換するブラインドビア（ＢＶ）と、を備えている。ブラインドビア（ＢＶ）は、断面がマイクロストリップ線路（ＭＳ）から遠ざかるに従って次第に小さくなるテーパ形状を有しており、ブラインドビア（ＢＶ）の側面の傾き（θ）は、５．５°以上である。

Description

モード変換器
　本発明は、ポスト壁導波路の導波モードとマイクロストリップ線路の導波モードとを相互に変換するモード変換器に関する。
　非特許文献１には、ポスト壁導波路と、ポスト壁導波路の主面に形成されたマイクロストリップ線路とを備え、ポスト壁導波路の導波モードとマイクロストリップ線路の導波モードとを相互に変換するモード変換器が記載されている。非特許文献１に記載のモード変換器においては、ポスト壁導波路の内部に形成された円柱状のブラインドビアを用いて、このような導波モードの変換を実現している。
　モード変換器においては、動作帯域の中心周波数における反射係数が－２０ｄＢ以下であることが好ましい。しかしながら、非特許文献１に記載のモード変換器においては、動作帯域の中心周波数における反射係数が－２０ｄＢよりも大きくなる場合があり、この点において改善の余地が残されていた。
　本発明の一態様は、上記の問題に鑑みなされたものであり、動作帯域の中心周波数における反射係数を従来よりも低下させることが可能なモード変換器を実現することを目的とする。
　上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るモード変換器は、ポスト壁導波路と、前記ポスト壁導波路の主面に形成されたマイクロストリップ線路と、前記ポスト壁導波路の内部に形成されたブラインドビアであって、前記ポスト壁導波路の導波モードと前記マイクロストリップ線路の導波モードとを相互に変換するブラインドビアと、を備えており、前記ブラインドビアは、前記主面に平行な断面が前記マイクロストリップ線路から遠ざかるに従って次第に小さくなるテーパ形状を有しており、前記ブラインドビアの側面の前記主面の法線に対する傾きは、５．５°以上である構成が採用されている。
　本発明の一態様によれば、動作帯域の中心周波数における反射係数を従来よりも低下させることが可能なモード変換器を実現することができる。
本発明の一実施形態に係るモード変換器の構成を示す平面図である。 本発明の一実施形態に係るモード変換器の構成を示す断面図である。 図１及び図２に示すモード変換器が備えるブラインドビアの形状を示す断面図である。 図３に示すブラインドビアを備えるモード変換器の反射係数の周波数依存性を示すグラフである。 図１及び図２に示すモード変換器が備えるブラインドビアの変形例を示す断面図である。 図５に示すブラインドビアを備えるモード変換器の反射係数の周波数依存性を示すグラフである。
　〔モード変換器の構成〕
　本発明の第１の実施形態に係るモード変換器１０の構成について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、モード変換器１０の構成を示す平面図である。図２は、モード変換器１０の構成を示す断面図である。なお、図２に示す断面は、モード変換器１０を図１に示すＡＡ’線において切断することにより現れる断面である。
　モード変換器１０は、ポスト壁導波路ＰＷの導波モードをマイクロストリップ線路ＭＳの導波モードに変換する装置であり、図２に示すように、誘電体基板１１、第１導体層１２、第２導体層１３、誘電体層１４、第３導体層１５により構成されている。
　誘電体基板１１は、誘電体により構成された板状部材である。本実施形態においては、誘電体基板１１を構成する誘電体として、石英を用いている。ただし、誘電体基板１１を構成する誘電体は、石英に限定されるものではなく、ポスト壁導波路ＰＷの動作周波数等に応じて適宜選択された任意の誘電体であり得る。
　第１導体層１２及び第２導体層１３は、導体により構成された層状部材である。第１導体層１２は、誘電体基板１１の一方の主面（図２における上面）に形成されている。第２導体層１３は、誘電体基板１１の他方の主面（図２における下面）に形成されており、誘電体基板１１を介して第１導体層１２と対向している。本実施形態においては、第１導体層１２及び第２導体層１３を構成する導体として、銅を用いている。ただし、第１導体層１２及び第２導体層１３を構成する導体は、銅に限定されるものではなく、任意の導体であり得る。また、第１導体層１２及び第２導体層１３の厚みは、任意である。第１導体層１２及び第２導体層１３は、導体膜と呼び得る程度に薄いものであってもよいし、導体板と呼び得る程度に厚いものであってもよい。
　第１導体層１２は、開口１２１ａが形成された面状導体１２１と、開口１２１ａの内部に形成された環状導体１２２と、により構成されている。本実施形態において、開口１２１ａの平面視形状は、円形状であり、環状導体１２２の平面視形状は、外縁の直径が開口１２ａの直径よりも小さい円環形状である。環状導体１２２の外縁は、面状導体１２１から離間している。このため、環状導体１２２は、面状導体１２１から電気的に絶縁されている。
　誘電体基板１１の内部には、特定の領域を取り囲むようにポスト壁１１１が形成されている。本実施形態においては、ポスト壁１１１として、柵状に配列された複数のスルービアＴＶ１，ＴＶ２，…の集合を用いている。各スルービアＴＶｉ（ｉ＝１，２，…）は、誘電体基板１１に穿孔された貫通孔の側壁を覆う導体層により構成されている。各スルービアＴＶｉの一端（図２における上端）は、第１導体層１２に接続されており、各スルービアＴＶｉの他端（図２おける下端）は、第２導体層１３に接続されている。このため、第１導体層１２と第２導体層１３とは、複数のスルービアＴＶ１，ＴＶ２，…により電気的に短絡されている。誘電体基板１１、第１導体層１２、第２導体層１３、及びポスト壁１１１は、第１導体層１２と第２導体層１３とに挟まれ、且つ、ポスト壁１１１に囲まれた領域を導波領域とするポスト壁導波路ＰＷとして機能する。この際、第１導体層１２及び第２導体層１３は、ポスト壁導波路ＰＷの広壁として機能し、ポスト壁１１１は、このポスト壁導波路ＰＷの狭壁（側壁及びショート壁）として機能する。上述した第１導体層１２の開口１２ａは、ポスト壁導波路ＰＷのショート壁近傍に配置されている。
　誘電体層１４は、誘電体により構成された層状部材である。誘電体層１４は、第１導体層１２の誘電体基板１１側と反対側の主面（図２における上面）に形成されている。本実施形態においては、誘電体層１４を構成する誘電体として、ポリイミド樹脂を用いている。ただし、誘電体層１４を構成する誘電体は、ポリイミド樹脂に限定されるものではなく、マイクロストリップ線路ＭＳの動作周波数等に応じて適宜選択された任意の誘電体であり得る。また、誘電体層１４の厚みは、任意である。誘電体層１４は、誘電体膜と呼び得る程度に薄いものであってもよいし、誘電体板と呼び得る程度に厚いものであってもよい。
　誘電体層１４には、開口１４ａが形成されている。本実施形態において、開口１４ａの平面視形状は、直径が（１）環状導体１２２の内縁の直径よりも大きく、且つ、（２）環状導体１２２の外縁の直径よりも小さい円形状である。平面視において、開口１４ａは、環状導体１２２の外縁に囲まれた領域に包含され、且つ、環状導体１２２の内縁に囲まれる領域を包含する。
　第３導体層１５は、導体により構成された層状部材である。第３導体層１５は、誘電体層１４の第１導体層１２側の主面と反対側の主面（図２における上面）に形成されている。本実施形態においては、第３導体層１５を構成する導体として、銅を用いている。ただし、第３導体層１５を構成する導体は、銅に限定されるものではなく、任意の導体であり得る。また、第３導体層１５の厚みは、任意である。第３導体層１５は、導体膜と呼び得る程度に薄いものであってもよいし、導体板と呼び得る程度に厚いものであってもよい。
　第３導体層１５は、平面視形状が環状の環状導体１５１と、平面視形状が帯状の帯状導体１５２と、により構成されている。本実施形態において、環状導体１５１の平面視形状は、内縁の直径が開口１４ａの直径と等しい円環状である。平面視において、環状導体１５１の内縁に囲まれた領域は、開口１４ａと重なる。環状導体１５１の内縁は、開口１４ａの側壁に形成された導体層を介して環状導体１２２と接続されている。帯状導体１５２は、その一端が環状導体１５１に接続されており、ポスト壁導波路ＰＷの延伸方向と反対方向に延伸している。帯状導体１５２の幅は、環状導体１５１の外縁の直径よりも小さくなっている。帯状導体１５１の幅は、誘電体層１４の厚みに応じて設定される。誘電体層１４、第１導体層１２、及び第３導体層１５は、第１導体層１２及び第３導体層１３に挟まれた領域を導波領域とするマイクロストリップ線路ＭＳとして機能する。この際、第１導体層１２は、このマイクロストリップ線路ＭＳの接地導体として機能し、第３導体層１５は、このマイクロストリップ線路ＭＳのストリップ導体として機能する。
　誘電体基板１１の内部には、ポスト壁導波路ＰＷの導波モードとマイクロストリップ線路ＭＳの導波モードとを相互に変換するためのブラインドビアＢＶが設けられている。ブラインドビアＢＶは、誘電体基板１１に一方の主面（図２における上面）から穿孔された非貫通孔の側壁を覆う導体層により構成されている。平面視において、ブラインドビアＢＶは、環状導体１２２の内縁に囲まれた領域と重なる。ブラインドビアＢＶの一端（図２における上端）は、環状導体１２２の内縁に接続されている。このため、ブラインドビアＢＶは、マイクロストリップ線路ＭＳのストリップ導体として機能する第３導体層１５と電気的に短絡されると共に、ポスト壁導波路ＰＷの広壁として機能する第１導体層１２及び第２導体層１３から電気的に絶縁される。
　以上のように、モード変換器１０は、ポスト壁導波路ＰＷと、ポスト壁導波路ＰＷの主面（具体的には、ポスト壁導波路ＰＷを構成する第１導体層１２の上面）に形成されたマイクロストリップ線路ＭＳと、ポスト壁導波路ＰＷの内部（具体的には、ポスト壁導波路ＰＷを構成する誘電体基板１１の内部）に形成されたブラインドビアＢＶであって、ポスト壁導波路ＰＷの導波モードとマイクロストリップ線路ＭＳの導波モードとを相互に変換するブラインドビアＢＶと、を備えている。このモード変換器１０の特徴は、ブラインドビアＢＶの形状にある。以下、ブラインドビアＢＶの形状について、参照する図面を代えて詳述する。
　なお、本実施形態においては、ブラインドビアＢＶを、非貫通孔の側壁を覆う導体層により実現する構成を採用しているが、本発明はこれに限定されない。例えば、ブラインドビアＢＶを、非貫通孔に充填された導体により実現する構成を採用してもよい。
　〔ブラインドビアの形状〕
　モード変換器１０が備えるブラインドビアＢＶの形状について、図３を参照して説明する。図３は、ブラインドビアＢＶの形状を示す断面図である。
　ブラインドビアＢＶは、ポスト壁導波路ＰＷの主面に平行な断面がマイクロストリップ線路ＭＳから遠ざかるに従って小さくなるテーパ形状を有している。特に、本実施形態においては、ブラインドビアＢＶの形状として、図３に示すように、マイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１が平面状である円錐台形状を採用している。ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１の直径Ｄ１は、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側の底面Ｓ２の直径Ｄ２よりも小さくなっている。一例として、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１の直径Ｄ１は、ポスト壁１１１を構成する各スルービアＴＶｉの直径（例えば、１００μｍ）と同一であり、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側の底面Ｓ２の直径Ｄ２は、ポスト壁１１１を構成する各スルービアＴＶｉの直径の２倍（例えば、２００μｍ）である。
　以下、図３に示すブラインドビアＢＶを備えたモード変換器１０に関して、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１の好ましい直径Ｄ１について、図４を参照して検討する。ブラインドビアＢＶの高さＨは、４００μｍ（固定）とし、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側の底面Ｓ２の直径Ｄ２は、２００μｍ（固定）とする。
　図４は、動作帯域の中心周波数が７５ＧＨｚとなるように設計されたモード変換器１０において、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１を８μｍステップで２５μｍから１５３μｍまで変化させたときに得られる、反射係数Ｓ１１の周波数依存性を示すグラフである。
　図４に示すグラフによれば、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１が４９μｍ以上１１３μｍ以下であるときに、動作帯域の中心周波数７５ＧＨｚにおいて反射係数Ｓ１１が－２０ｄＢを下回るという好ましい特性が実現されることが分かる。ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１が４９μｍであるとき、誘電体基板１１の主面の法線に対するブラインドビアＢＶの側面の傾きθ（図３参照）は、約９．５°となる。一方、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１が１１３μｍであるとき、誘電体基板１１の主面の法線に対するブラインドビアＢＶの側面の傾きθは、約５．５°になる。したがって、上記の結果は、誘電体基板１１の主面の法線に対するブラインドビアＢＶの側面の傾きθが５．５°以上９．５°以下であるときに、動作帯域の中心周波数７５ＧＨｚにおいて反射係数Ｓ１１が－２０ｄＢを下回るという好ましい特性が実現されることを意味する。
　〔ブラインドビアの変形例〕
　モード変換器１０がブラインドビアＢＶの変形例について、図５を参照して説明する。図５は、本変形例に係るブラインドビアＢＶの形状を示す断面図である。
　ブラインドビアＢＶは、誘電体基板１１の主面に平行な断面がマイクロストリップ線路ＭＳから遠ざかるに従って小さくなるテーパ形状を有している。特に、本変形例においては、ブラインドビアＢＶの形状として、図５に示すように、マイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１が球面状である略円錐台形状を採用している。ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１の直径Ｄ１は、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側の底面Ｓ２の直径Ｄ２よりも小さくなっている。一例として、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１の直径Ｄ１は、ポスト壁導波路１１１を構成する各スルービアＴＶｉの直径（例えば、１００μｍ）と同一であり、ブラインドビアＢＶの各マイクロストリップ線路ＭＳ側の底面Ｓ２の直径Ｄ２は、ポスト壁導波路１１１を構成する各スルービアＴＶｉの直径の２倍（例えば、２００μｍ）である。ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側の底面Ｓ１の曲率半径Ｒ１は、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１の直径Ｄ１の１／２（例えば、５０μｍ）である。
　以下、図５に示すブラインドビアＢＶを備えたモード変換器１０に関して、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側と反対側の底面Ｓ１の好ましい直径Ｄ１について、図６を参照して検討する。ブラインドビアＢＶの高さＨは、４００μｍ（固定）とし、ブラインドビアＢＶのマイクロストリップ線路ＭＳ側の底面Ｓ２の直径Ｄ２は、２００μｍ（固定）とする。
　図６は、動作帯域の中心周波数が７５ＧＨｚとなるように設計されたモード変換器１０において、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１を７μｍステップで１１μｍから１２３μｍまで変化させたときに得られる、反射係数Ｓ１１の周波数依存性を示すグラフである。
　図６に示すグラフによれば、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１が７４μｍ以上１１６μｍ以下であるときに、動作帯域の中心周波数７５ＧＨｚにおいて反射係数Ｓ１１が－２０ｄＢを下回るという好ましい特性が実現されることが分かる。ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１が７４μｍであるとき、誘電体基板１１の主面の法線に対するブラインドビアＢＶの側面の傾きθ（図５参照）は、約８．０°となる。一方、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１の直径Ｄ１が１１６μｍであるとき、誘電体基板１１の主面の法線に対するブラインドビアＢＶの側面の傾きθは、約５．５°になる。したがって、上記の結果は、誘電体基板１１の主面の法線に対するブラインドビアＢＶの側面の傾きθが５．５°以上８．０°以下であるときに、動作帯域の中心周波数７５ＧＨｚにおいて反射係数Ｓ１１が－２０ｄＢを下回るという好ましい特性が実現されることを意味する。
　（ブラインドビアの側面の好ましい傾き）
　以上のように、ブラインドビアＢＶの側面の傾きθは、５．５°以上であることが好ましい。これにより、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１が平面であるか球面であるかに依らず、動作帯域の中心周波数における反射係数Ｓ１１を－２０ｄＢ以下に抑えることが可能になる。なお、ブラインドビアＢＶの側面は、製造上の理由によりテーパ形状になることがある。しかし、製造上の理由によりテーパ形状を有するに至ったブラインドビアＢＶの側面の傾きθは、極めて小さく、５．５°を超えることはない。
　また、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１が平面の場合、ブラインドビアＢＶの側面の傾きθは、９．５°以下であることが好ましい。これにより、動作帯域の中心周波数における反射係数Ｓ１１を－２０ｄＢ以下に抑えることが可能になる。
　また、ブラインドビアＢＶの底面Ｓ１が球面の場合、ブラインドビアＢＶの側面の傾きθは、８．０°以下であることが好ましい。これにより、動作帯域の中心周波数における反射係数Ｓ１１を－２０ｄＢ以下に抑えることが可能になる。
　〔まとめ〕
　本発明の第１の態様に係るモード変換器は、ポスト壁導波路と、前記ポスト壁導波路の主面に形成されたマイクロストリップ線路と、前記ポスト壁導波路の内部に形成されたブラインドビアであって、前記ポスト壁導波路の導波モードと前記マイクロストリップ線路の導波モードとを相互に変換するブラインドビアと、を備えており、前記ブラインドビアは、前記主面に平行な断面が前記マイクロストリップ線路から遠ざかるに従って次第に小さくなるテーパ形状を有しており、前記ブラインドビアの側面の前記主面の法線に対する傾きは、５．５°以上である構成が採用されている。
　上記の構成によれば、動作帯域の中心周波数における反射係数を従来よりも低下させることができる。
　また、本発明の第２の態様に係るモード変換器は、上記第１の態様に係るモード変換器の構成に加えて、前記ブラインドビアの前記マイクロストリップ線路側と反対側の底面は、平面状であり、前記ブラインドビアの側面の前記主面の法線に対する傾きは、９．５°以下である構成が採用されている。
　上記の構成によれば、前記ブラインドビアの前記マイクロストリップ線路側と反対側の底面が平面状である場合に、動作帯域の中心周波数における反射係数を従来よりも低下させることができる。
　本発明の第３の態様に係るモード変換器は、上記第１の態様に係るモード変換器の構成に加えて、前記ブラインドビアの前記マイクロストリップ線路側と反対側の底面は、球面状であり、前記ブラインドビアの側面の前記主面の法線に対する傾きは、８．０°以下である構成が採用されている。
　上記の構成によれば、前記ブラインドビアの前記マイクロストリップ線路側と反対側の底面が球面状である場合に、動作帯域の中心周波数における反射係数を従来よりも低下させることができる。
　本発明の第４の態様に係るモード変換器は、上記第１の態様、上記第２の態様、又は上記第３の態様に係るモード変換器の構成に加えて、動作帯域の中心周波数における反射係数Ｓ１１は、－２０ｄＢ以下である構成が採用されている。
　上記の構成によれば、動作帯域の中心周波数における反射係数を従来よりも低下させることができる。
　〔付記事項〕
　本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
　１０　　　　モード変換器
　ＰＷ　　　　ポスト壁導波路
　ＭＳ　　　　マイクロストリップ線路
　１１　　　　基板
　１１１　　　ポスト壁
　１２　　　　第１導体層
　１３　　　　第２導体層
　１４　　　　誘電体層
　１５　　　　第３導体層
　ＴＶｉ　　　スルービア
　ＢＶ　　　　ブラインドビア
　Ｓ１，Ｓ２　ブラインドビアの底面
　Ｄ１，Ｄ２　ブラインドビアの底面の直径
　θ　　　　　ブラインドビアの傾き

Claims (4)

  1. 　ポスト壁導波路と、
    　前記ポスト壁導波路の主面に形成されたマイクロストリップ線路と、
    　前記ポスト壁導波路の内部に形成されたブラインドビアであって、前記ポスト壁導波路の導波モードと前記マイクロストリップ線路の導波モードとを相互に変換するブラインドビアと、を備えており、
    　前記ブラインドビアは、前記主面に平行な断面が前記マイクロストリップ線路から遠ざかるに従って次第に小さくなるテーパ形状を有しており、
    　前記ブラインドビアの側面の前記主面の法線に対する傾きは、５．５°以上である、
    ことを特徴とするモード変換器。
  2. 　前記ブラインドビアの前記マイクロストリップ線路側と反対側の底面は、平面状であり、
    　前記ブラインドビアの側面の前記主面の法線に対する傾きは、９．５°以下である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のモード変換器。
  3. 　前記ブラインドビアの前記マイクロストリップ線路側と反対側の底面は、球面状であり、
    　前記ブラインドビアの側面の前記主面の法線に対する傾きは、８．０°以下である、
    ことを特徴とする請求項１に記載のモード変換器。
  4. 　動作帯域の中心周波数における反射係数Ｓ１１は、－２０ｄＢ以下である、
    ことを特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載のモード変換器。
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