JP4954151B2

JP4954151B2 - 高周波回路と導波管部との接続構造

Info

Publication number: JP4954151B2
Application number: JP2008167406A
Authority: JP
Inventors: 健太郎宮里; 弘志内村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2008-06-26
Filing date: 2008-06-26
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2028-06-26
Also published as: JP2010011029A

Description

本発明は、ミリ波等の高周波帯で多く用いられる導波管と高周波回路との接続構造に関するものであり、特に導線を用いた接続構造に関するものである。

ミリ波等の高周波帯における伝送線路として導波管が多く用いられており、高周波回路が搭載された高周波部品と導波管との接続構造に関しては、従来から様々な構造が提案されており、例えば、高周波部品をワイヤによってストリップ線路に接続し、そのストリップ線路と導波管とを整合素子を介して電磁気的に結合した構造が提案されている（例えば、特許文献１を参照。）。
特開2001−102821号公報

しかしながら、特許文献１にて提案された構造においては、高周波部品をワイヤによってストリップ線路に接続し、そのストリップ線路と導波管とを整合素子を介して電磁気的に結合するため、構造が複雑で多くの部品が必要になるとともに大型化してしまうという問題があった。また、伝送モードおよび特性インピーダンスの異なるワイヤとストリップ線路との間でインピーダンスの不整合による反射が生じてしまうことから、それを防止するための整合回路が別途必要になるため、実際にはさらに大型化してしまうという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、高周波回路と導波管とを接続する単純で小型化が可能な接続構造を提供することにある。

本発明の高周波回路と導波管部との接続構造は、高周波信号を送信および受信可能なア
ンテナとして機能するスロットを管壁に有する導波管部と、前記スロットに隣接して配置された前記高周波信号の入力および出力の少なくとも一方のための高周波信号端子を有する高周波回路とを、一方端が前記高周波信号端子に接続され、他方端が前記管壁と絶縁されて非接地端とされるとともに、電気長が前記高周波信号の波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは自然数）とされて前記高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能する導線を前記スロット上を横断するように配置して電磁気的に接続したことを特徴とするものである。

さらに、本発明の導波管部と高周波回路との接続構造は、上記各構成において、前記スロットの長さは該スロットにおける前記高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）であることを特徴とするものである。

またさらに、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造は、上記各構成において、前記導波管部は中空導波管の内部に誘電体が充填された構造であることを特徴とするものである。

さらにまた、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造は、上記各構成において、前記導波管部が、誘電体層の上面に配置されて上側の前記管壁となる上側主導体層と、前記誘電体層の下面に配置されて下側の前記管壁となる下側主導体層と、前記高周波信号の伝送方向に前記高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で、かつ前記伝送方向と直交する方向に所定の間隔をあけて、前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群とを具備して成り、前記上側主導体層，前記下側主導体層および前記２列の側壁用貫通導体群で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する積層型導波管線路であることを特徴とするものである。

なお、本明細書において、導線とは線状もしくは帯状の導体のことであり、例えばリボンワイヤーのようなものも含むものである。また、電磁気的に接続するとは、電磁波を介して高周波信号が導通するようにすることである。

また、スロットにおける高周波信号の波長は、知られているように導波管部が中空の場合と誘電体で満たされている場合とで異なる。導波管部が中空の場合には真空中における波長に等しいが、例えば、導波管部内が比誘電率εｒの誘電体で満たされており、導波管部の周囲が空気の場合のスロットにおける波長λは、真空中における波長をλ_０とすると、λ＝λ_０／｛（εｒ＋１）／２｝^１／２程度となる。

本発明の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能するスロットを管壁に有する導波管部と、スロットに隣接して配置された高周波信号の入力および出力の少なくとも一方のための高周波信号端子を有する高周波回路とを、一方端が高周波信号端子に接続されて高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能する導線をスロット上を横断するように配置して電磁気的に接続したことから、導線から送信される高周波信号をスロットで受信することができ、また、スロットから送信される高周波信号を導線で受信することができるので、導波管部と高周波回路とが電磁気的に良好に接続される。これにより、従来の構造で必要であったストリップ線路，ワイヤとストリップ線路との整合回路およびストリップ線路と導波管とを結合する整合素子等が全て不要になるので、単純かつ小型化が可能な高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。

また、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導線およびスロットの両方がアンテナとして機能することから、導線とスロットとの位置関係が導線とスロットとの電磁気的な接続における高周波信号の伝送特性に与える影響が小さいため、導線とスロットとの位置関係をある程度自由に設定できるので、設計の自由度が高く、より小型化が可能な高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。

さらに、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導線は他方端が管壁と絶縁されて非接地端とされているとともに電気長が高周波信号の波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは自然数）であることから、導線がモノポールアンテナとして良好に機能するので、高周波回路と導波管部とを良好に電磁気的に接続することができる。

またさらに、本発明の導波管部と高周波回路との接続構造によれば、スロットの長さはスロットにおける高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）であることから、スロットがアンテナとして良好に機能するので、高周波回路と導波管部とを良好に電磁気的に接続することができる。

さらにまた、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導波管部は中空導波管の内部に誘電体が充填された構造であるときには、導波管部内の高周波信号の波長が短縮されて導波管部を小型化することができるので、より小型の高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。

またさらに、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導波管部が、誘電体層の上面に配置されて上側の管壁となる上側主導体層と、誘電体層の下面に配置されて下側の管壁となる下側主導体層と、高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で、かつ伝送方向と直交する方向に所定の間隔をあけて、上側主導体層および下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群とを具備して成り、上側主導体層，下側主導体層および２列の側壁用貫通導体群で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する積層型導波管線路であるときには、誘電体からなる積層体の内部に容易に導波管部を形成することができるので、量産性に優れた高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。

以下、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

（実施の形態の第１の例）
図１は本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第１の例を模式的に示す斜視図である。図２は図１に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。

本例の高周波回路と導波管部との接続構造は、図１および図２に示すように、高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能するスロット20を上側の管壁11に有する導波管部10と、スロット20に隣接して配置された高周波信号の入力および出力の少なくとも一方のための高周波信号端子31を有する高周波回路とを、一方端が高周波信号端子31に接続されて高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能する導線40をスロット20上を横断するように配置して電磁気的に接続した構造を備えている。なお、高周波回路は導波管部10の上に配置された高周波部品30に内蔵されており、高周波信号端子31は高周波部品30の上面に配置されている。そして、導線40の電気長は高周波信号の波長の１／４倍とされており、導線40の他方端は導波管部10の管壁11から離れて宙に浮いた状態とされている。また、導線40は平面視したときにスロット20の長さ方向の中央でスロット20と直交するように配置されている。

また、本例の高周波回路と導波管部との接続構造において、導波管部10は中空の方形導波管とされており、スロット20は、導波管部10の上側の管壁11の幅方向の中央部に、長さ方向が導波管部10の幅方向と平行になるように形成されており、スロット20の長さはスロット20における高周波信号の波長の１／２倍に設定されている。

このような構造を備える本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、一方端が高周波回路を内蔵した高周波部品30の高周波信号端子31に接続されて高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能する導線40を、高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能するスロット20上を横断するように配置したことから、導線40から送信される高周波信号をスロット20で受信することができ、また、スロット20から送信される高周波信号を導線40で受信することができるので、スロット20が形成された導波管部10と高周波部品30に内蔵された高周波回路とを電磁気的に良好に接続することができる。これにより、従来の構造で必要であったストリップ線路，ワイヤとストリップ線路との整合回路およびストリップ線路と導波管とを結合する整合素子等が全て不要になるため、単純かつ小型化が可能な高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。

また、本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導線40およびスロット20の両方がアンテナとして機能することから、導線40とスロット20との位置関係が導線40とスロット20との電磁気的な接続における高周波信号の伝送特性に与える影響が小さいため、導線40とスロット20との位置関係をある程度自由に設定できるので、設計の自由度が高く、より小型化が可能な高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。

なお、本例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、高周波部品30に内蔵された高周波回路から高周波信号端子31を介して出力された高周波信号は、導線40およびスロット20を介して導波管部10の長さ方向の両側へ伝送される。また、導波管部10の長さ方向の一方または他方あるいは両方から伝送された信号はスロット20，導線40および高周波信号端子31を介して高周波部品30に内蔵された高周波回路に伝送される。

また、本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導線40は他方端が導波管部10の管壁11と絶縁されて非接地端とされているとともに電気長が高周波信号の波長の１／４倍であることから、導線40がモノポールアンテナとして良好に機能するので、高周波回路と導波管部10とを良好に接続することができる。

さらに、本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、スロット20の長さがスロット20における高周波信号の波長の１／２倍であることから、スロット20がアンテナとして良好に機能するので、高周波回路と導波管部10とを良好に接続することができる。

またさらに、本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、平面視したときに導線40がスロット20の長さ方向と直交するように配置されていることから、導線40から発生する電磁波における電界および磁界の向きとスロット20から発生する電磁波における電界および磁界の向きとが水平方向において一致するので、高周波回路と導波管部とを良好に電磁気的に接続することができる。

（実施の形態の第２の例）
図３は本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第２の例を模式的に示す斜視図である。図４は図３に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、図３および図４に示すように、導波管部10が、誘電体層15の上面に配置されて上側の管壁11となる上側主導体層11ａと、誘電体層15の下面に配置されて下側の管壁11となる下側主導体層11ｂと、高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で、かつ伝送方向と直交する方向に所定の間隔をあけて、上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃとを具備して成り、上側主導体層11ａ，下側主導体層11ｂおよび２列の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃで囲まれた領域によって高周波信号を伝送する積層型導波管線路で構成されている。そして、導波管部10の上側の管壁11を構成する上側主導体層11ａにスロット20が形成されており、上側主導体層11ａの上に高周波部品30が配置されている。なお、図３においては、導波管部10の内部構造をわかり易くするために、誘電体層15の図示を省略し、導波管部10の上側の管壁11となる上側主導体層11ａを部分的に取り除いた状態を示している。

本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導波管部10が積層型導波管線路で構成されていることから、誘電体からなる積層体の内部に容易に導波管部10を形成することができるので、量産性に優れた高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。また、誘電体層15の存在により導波管部10内の高周波信号の波長が短縮されて導波管部10を小型化することができるので、より小型の高周波回路と導波管部10との接続構造を得ることができる。

（実施の形態の第３の例）
図５は本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第３の例を模式的に示す斜視図である。図６は図５に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、図５および図６に示すように、導波管部10が中空導波管の内部に誘電体13が充填された構造とされている。そして、導波管部10の管壁11のスロット20を間に挟んで高周波信号端子31と反対側に管壁11から絶縁された島状導体17が配置されており、その島状導体17に導線40の他方端が接続されている。なお、島状導体17は誘電体13の上面における管壁11に形成された貫通孔の中央に管壁11から離して配置されている。

このような構成を備える本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、導波管部10の管壁11のスロット20を間に挟んで高周波信号端子31と反対側に管壁11から絶縁されて配置された島状導体17に導線40の他方端が接続されていることから、導線40の両端を固定することができるので、導線40の形状が安定して信頼性に優れた高周波回路と導波管部との接続構造を得ることができる。

また、本例の高周波回路と導波管部との接続構造によれば、誘電体13の存在により導波管部10内の高周波信号の波長が短縮されて導波管部10を小型化することができるので、より小型の高周波回路と導波管部10との接続構造を得ることができる。

（実施の形態の第４の例）
図７は本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第４の例を模式的に示す斜視図である。図８は図７に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。図９は図７に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す平面図である。なお、本例においては前述した第２の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、図７〜図９に示すように、導波管部10の長さ方向における一方の端部に、高周波信号の伝送方向（導波管部10の長さ方向）と直交する方向に高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂを接続するように端面用貫通導体群11ｄが配置されており、この端面用貫通導体群11ｄが導波管部10の端面となる管壁11を構成している。

このような構造を備える本例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、高周波部品30に内蔵された高周波回路から高周波信号端子31を介して出力された高周波信号は、導線40およびスロット20を介して導波管部10の長さ方向における他方の端部へ向けて伝送される。また、導波管部10の長さ方向の他方の端部側から伝送された高周波信号はスロット20，導線40および高周波信号端子31を介して高周波部品30に内蔵された高周波回路に伝送される。

なお、本例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、導波管の端面となる管壁11の内側からスロット20の幅方向の中心までの距離を導波管部10における高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）に設定すると、導波管部10の長さ方向において方形導波管の基本モード（ＴＥ₁₀モード）の電界強度が最も高い位置にスロット20を形成できるので、高周波回路と導波管部10との接続における損失を小さくすることができる。

（実施の形態の第５の例）
図10は本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第５の例を模式的に示す斜視図である。図11は図10に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。図12は図10に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す平面図である。なお、本例においては前述した第４の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。

本例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、図10〜図12に示すように、導波管部10の管壁11のスロット20を間に挟んで高周波信号端子31と反対側に管壁11から絶縁された島状導体17が配置されており、その島状導体17に導線40の他方端が接続されている。なお、島状導体17は誘電体層15の上面における管壁11に形成された貫通孔の中央に管壁11から離して配置されている。

本発明の高周波回路と導波管部との接続構造において、導波管部10としては、長方形状の断面を有する方形導波管が好適に使用でき、基本モード（ＴＥ₁₀モード）を用いる場合には、例えば、幅が高周波信号の波長の１／２以上１未満とされ、高さは幅の１／２程度とされる。

スロット20は、導波管部10の上側の管壁11を貫通するように、矩形状に形成される。また、基本モード（ＴＥ₁₀モード）を使用する場合には、高周波回路と導波管部10とを接続する際の損失を小さくするためにスロット20を導波管部10の幅方向の中央部に形成するのが望ましい。また、スロット20の長さ方向が導波管部10の幅方向に平行になるように形成するのが望ましい。このようなスロット20は、導波管部10を伝送する高周波信号の周波数に応じて、例えば、幅が0.05ｍｍ〜0.5ｍｍ程度、長さが0.3ｍｍ〜４ｍｍ程度の矩形状に形成される。

導波管部10が金属製の導波管の場合には、例えば、アルミニウムや銅などの良導電性の金属を用いて形成することができ、伝送する高周波信号の周波数に応じて、幅が、例えば２ｍｍ〜８ｍｍ程度、高さが、例えば１ｍｍ〜４ｍｍ程度とされる。また、金属導波管の管壁の厚みは、例えば、0.1ｍｍ〜１ｍｍ程度とされる。

また、中空導波管の内部に充填する誘電体13の材質については、高周波信号の伝送を妨げない特性を有するものであれば特に限定するものではなく、例えばガラスエポキシ等の樹脂を使用することができ、その比誘電率は、例えば２〜20程度とされる。

導波管部10が積層型導波管線路の場合には、誘電体層15の比誘電率は、例えば２〜20程度とされる。誘電体層15の材質としては、高周波信号の伝送を妨げない特性を有するものであれば特に限定するものではなく、ガラスエポキシ等の樹脂を使用することも可能であるが、積層型導波管線路を形成する際の精度および製造の容易性の点からは誘電体セラミックスを使用することが望ましい。上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂは、良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば、３μｍ〜50μｍ程度とされる。一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃは導波管部10の両側面の管壁として機能し、端面用貫通導体群11ｄは導波管部10の長さ方向における一方の端面の管壁として機能する。それぞれの繰り返し間隔は、高周波信号の漏洩を防止する観点から、導波管部10を伝送する高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔であることが必要であり、伝送する高周波信号の１／４未満であることが好ましい。このような一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃおよび端面用貫通導体群11ｄとしてはビアホールやスルーホールを用いることができ、その直径は、例えば0.05ｍｍ〜0.5ｍｍ程度とされる。

このような誘電体層15，上側主導体層11ａ，下側主導体層11ｂ，一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃ，端面用貫通導体群11ｄおよびスロット20を備える積層型導波管線路は、例えば、次のようにして作製することができる。まず、ガラス，アルミナ，窒化アルミニウム等を主成分とするセラミック原料粉末に適当な有機溶剤と溶媒とを添加混合して得た泥漿を用いて、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によってセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて側壁用貫通導体群11ｃおよび端面用貫通導体群11ｄを形成するための貫通孔を形成し、金属粉末に適当なアルミナ・シリカ・マグネシア等の酸化物や有機溶剤等を添加混合してペースト状にしたものを、厚膜印刷法により貫通孔に充填するとともにセラミックグリーンシートの表面に塗布して導体ペースト付きセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られた導体ペースト付きセラミックグリーンシートを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着して積層体を形成する。そして、得られた積層体を、誘電体層15がガラスセラミックスの場合は850℃〜1000℃程度、アルミナ質セラミックスの場合は1500℃〜1700℃程度、窒化アルミニウム質セラミックスの場合は1600℃〜1900℃程度のピーク温度で焼成することによって作製される。なお、金属粉末としては、誘電体層15がガラスセラミックスの場合は銅，金または銀が、誘電体層15がアルミナ質セラミックスまたは窒化アルミニウム質セラミックスの場合にはタングステンまたはモリブデンが好適である。

導線40は、例えば金，アルミニウム等の金属線からなり、例えば0.01ｍｍ〜0.05ｍｍ程度の太さとされ、例えばワイヤボンダを用いて容易に形成することができる。導線40の他方端を宙に浮かせる場合には、例えば、導線40の一方端を高周波信号端子31に接続した後に、導線40の他方端を接続する場所の状態およびワイヤボンダの設定を調整することにより、導線40の他方端が接続されないようにすればよく、導線40の弾性によって導線40の他方端を宙に浮かせることができる。さらに、導線40およびその周囲を樹脂で被覆して固定することにより、導線40の形状を安定化することができる。

（変形例）
本発明は前述した実施の形態の第１〜第５の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。

例えば、前述した実施の形態の例においては、高周波回路が内蔵された高周波部品30が導波管部10の管壁11に配置された例を示したが、高周波回路が内蔵された高周波部品30が導波管部10の管壁11に隣接して配置された誘電体基板等に配置されるようにしても構わない。また、導波管部10の管壁11に隣接して配置された誘電体基板に配置されたストリップ線路等によって高周波回路が形成されていても構わない。

また、前述した実施の形態の例においては、導波管部10の上側の管壁11にスロット20が形成された例を示したが、方形導波管からなる導波管部10の下面，側面または端面を形成する管壁11あるいは円形導波管からなる導波管部10の端面を形成する管壁11等にスロット20が形成されるようにしても構わない。

さらに、前述した実施の形態の例においては、長さ方向が導波管部10の幅方向に平行になるようにスロット20が形成された例を示したが、高周波回路と導波管部10とを接続する際の損失の増加を許容できる場合には、長さ方向が導波管部10の幅方向に対して傾斜するようにスロット20が形成されるようにしてもよい。また、長さ方向が導波管部10の長さ方向に平行になるようにスロット20が形成されるようにしてもよいが、そのときには、スロット20が導波管部10の側壁に隣接するか、側壁から高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）の位置に形成されることが望ましい。

またさらに、前述した実施の形態の例においては、スロット20の長さがスロット20における高周波信号の波長の１／２倍である例を示したが、ｎ／２倍（ｎは自然数）であればよいため、導波管部10の幅が充分に大きい場合には、例えば、高周波信号の波長と同じ長さや高周波信号の波長の３／２倍等にしても構わない。

さらにまた、前述した実施の形態の例においては、平面視したときに導線40がスロット20の長さ方向の中央でスロット20と直交する例を示したが、スロット20と斜めに交わるようにしてもよく、また、スロット20の長さ方向の中央からずれた場所で交わるようにしても構わない。

またさらに、前述した実施の形態の第３および第５の例においては、島状導体17が導波管部10の管壁11に形成された貫通孔の中央に管壁11から離して配置された例を示したが、例えば、導波管部10の管壁11上に絶縁体を介して島状導体17が配置されるようにしても構わない。

さらにまた、前述した実施の形態の第２，第４および第５の例においては、導波管部10の両側面の管壁が一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃのみで構成された例を示したが、上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂに平行に形成され、一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃのそれぞれを電気的に接続する一対の側壁用副導体層が、上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの間に配置され、この一対の側壁用副導体層および一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃによって、導波管部10の両側面の管壁が格子状に形成されるようにしても構わない。これにより、導波管部10の両側面からの高周波信号の漏洩をより確実に防止することができる。

次に、本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の具体例について説明する。

図７〜図９に示した実施の形態の第４の例および図10〜図12に示した実施の形態の第５の例の高周波回路と導波管部との接続構造における電気特性を電磁場解析によるシミュレーションによって算出した。算出条件としては、高周波部品30を比誘電率が9.5で厚みが0.1ｍｍの誘電体とし、高周波信号端子31は高周波部品30の上面に配置された一辺が0.1ｍｍの正方形状とした。導波管部10を構成する積層型導波管線路の他方端部をポート２とした。誘電体層15の比誘電率および厚みをそれぞれ9.4および0.45ｍｍとした。上側主導体層11ａおよび下側主導体層11ｂの厚みはそれぞれ0.1ｍｍとした。一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃおよび端面用貫通導体群11ｄは、それぞれ直径0.1ｍｍのヴィアホールが0.3ｍｍのピッチで配列される構成にした。一対の側壁用貫通導体群11ｃ，11ｃ同士の間隔は1.15ｍｍとした。

図７〜図９に示した実施の形態の第４の例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、スロット20は幅が0.09ｍｍで長さが0.82ｍｍの矩形状とし、端面用貫通導体群11ｄによって構成される管壁11の厚み方向の中央から0.57ｍｍの距離にスロット20の幅方向の中心が位置するようにした。導線40の長さを1.08ｍｍとし、導線40の他方端から上側主導体層11ａまでの距離を0.05ｍｍとした。

図10〜図12に示した実施の形態の第５の例の高周波回路と導波管部との接続構造においては、スロット20は幅が0.1ｍｍで長さが0.85ｍｍの矩形状とし、端面用貫通導体群11ｄによって構成される管壁11の厚み方向の中央から0.52ｍｍの距離にスロット20の幅方向の中央が位置するようにした。島状導体17は直径が0.12ｍｍの円形状とし、上側主導体層11ａに形成された直径が0.22ｍｍの貫通孔の中央に位置するようにした。また、スロット20の幅方向の中央から島状導体17の中央までの距離を0.19ｍｍとした。導線40の長さを0.93ｍｍとした。

そして、高周波信号端子31をポート１とし、導波管部10の長さ方向における他方端をポート２として、電気特性として通過特性（Ｓ12）および反射特性（Ｓ11，Ｓ22）を算出した。図13は図７〜図９に示した実施の形態の第４の例の高周波回路と導波管部との接続構造における電気特性のシミュレーション結果を示すグラフであり、図14は図10〜図12に示した実施の形態の第５の例の高周波回路と導波管部との接続構造における電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。それぞれのグラフにおいて、横軸は周波数を表し、縦軸は減衰量を表している。

図13に示すグラフによれば、77ＧＨｚ付近において、Ｓ11，Ｓ22ともに−30ｄＢを超えてインピーダンスが良好に整合しており、かつ伝送損失も少ない良好な接続特性が得られていることがわかる。図14に示すグラフによれば、76.5ＧＨｚ付近において、Ｓ11は−20ｄＢを超えるとともにＳ22は−30ｄＢ近くに達してインピーダンスが良好に整合しており、かつ伝送損失も少ない良好な接続特性が得られていることがわかる。これにより本発明の有効性が確認できた。

本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第１の例を模式的に示す斜視図である。図１に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第２の例を模式的に示す斜視図である。図３に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第３の例を模式的に示す斜視図である。図５に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第４の例を模式的に示す斜視図である。図７に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。図７に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す平面図である。本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第５の例を模式的に示す斜視図である。図１０に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す縦断面図である。図１０に示す高周波回路と導波管部との接続構造の例を模式的に示す平面図である。本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第４の例の電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。本発明の高周波回路と導波管部との接続構造の実施の形態の第５の例の電気特性のシミュレーション結果を示すグラフである。

符号の説明

10：導波管部
11：管壁
11ａ：上側主導体層
11ｂ：下側主導体層
11ｃ：側壁用貫通導体群
13：誘電体
15：誘電体層
20：スロット
31：高周波信号端子
40：導線

Claims

高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能するスロットを管壁に有する導波管部と、
前記スロットに隣接して配置された前記高周波信号の入力および出力の少なくとも一方のための高周波信号端子を有する高周波回路とを、
一方端が前記高周波信号端子に接続され、他方端が前記管壁と絶縁されて非接地端とされるとともに、電気長が前記高周波信号の波長の（２ｎ−１）／４倍（ｎは自然数）とされて前記高周波信号を送信および受信可能なアンテナとして機能する導線を前記スロット上を横断するように配置して電磁気的に接続したことを特徴とする高周波回路と導波管部との接続構造。
前記スロットの長さは該スロットにおける前記高周波信号の波長のｎ／２倍（ｎは自然数）であることを特徴とする請求項１に記載の高周波回路と導波管部との接続構造。
前記導波管部は中空導波管の内部に誘電体が充填された構造であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波回路と導波管部との接続構造。
前記導波管部が、誘電体層の上面に配置されて上側の前記管壁となる上側主導体層と、前記誘電体層の下面に配置されて下側の前記管壁となる下側主導体層と、前記高周波信号の伝送方向に前記高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で、かつ前記伝送方向と直交する方向に所定の間隔をあけて、前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された２列の側壁用貫通導体群とを具備して成り、前記上側主導体層，前記下側主導体層および前記２列の側壁用貫通導体群で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する積層型導波管線路であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の高周波回路と導波管部との接続構造。