JPH11308001A

JPH11308001A - 誘電体導波管線路の接続構造

Info

Publication number: JPH11308001A
Application number: JP10113439A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Takenoshita; 健竹之下; Hiroshi Uchimura; 弘志内村
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1998-04-23
Filing date: 1998-04-23
Publication date: 1999-11-05

Abstract

(57)【要約】【課題】従来の給電ビアホールによる接続構造では様
々な設計に対応できなかった。また、積層面が導波管の
Ｅ面と平行となるモードでは上下の誘電体導波管線路の
接続ができなかった。【解決手段】誘電体基板１Ｌ・１Ｕを挟持する一対の
主導体層２Ｌ・３Ｌ・２Ｕ・３Ｕと、高周波信号の伝送
方向に信号波長の２分の１未満の間隔で主導体層２Ｌ・
３Ｌ・２Ｕ・３Ｕ間を電気的に接続して形成された２列
の側壁用貫通導体群４Ｌ・４Ｕと、主導体層２Ｌ・３Ｌ
・２Ｕ・３Ｕ間に平行に形成され、側壁用貫通導体群４
Ｌ・４Ｕと電気的に接続された副導体層５Ｌ・５Ｕとを
具備して成る誘電体導波管線路６Ｌ・６Ｕを、主導体層
の一方２Ｌ・３Ｕを共有させて重ねて配置するととも
に、その共有部に結合用窓７を形成した誘電体導波管線
路の接続構造である。自由な設計により容易に作製する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主にマイクロ波帯
やミリ波帯等の高周波信号を伝送する誘電体導波管線路
同士の接続構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロ波やミリ波などの高周波
信号を用いた移動体通信および車間レーダ等の研究が盛
んに進められている。これらの高周波信号を伝達するた
めの伝送線路としては、例えば同軸線路・導波管・誘電
体導波管・マイクロストリップ線路等が知られている。

【０００３】また、最近では、多層構造の誘電体からな
る配線基板内に積層技術によって誘電体導波管線路を形
成したものが提案されている。例えば、特開平６−5371
1 号公報においては、誘電体基板を一対の主導体層で挟
み、さらに主導体層間を接続する２列に配設されたビア
ホール群によって側壁を形成した導波管線路が提案され
ている。この導波管線路は、誘電体材料の四方を一対の
主導体層とビアホール群による擬似的な導体壁で囲むこ
とによって導体壁内の領域を信号伝送用の誘電体線路と
したものである。

【０００４】さらに、本発明者らは特願平８−229925号
において誘電体基板中に形成した多層構造による誘電体
導波管線路を提案した。これは積層型導波管とも呼ばれ
るものであり、前述のような誘電体導波管線路を誘電体
層と一対の主導体層とビアホール群等の貫通導体群とで
形成し、さらに貫通導体群に加えて副導体層を形成する
ことにより、電気的な壁としての側壁を強化したもので
ある。前述のような誘電体導波管線路では導波管内にビ
アホールに平行でない電界が発生すると側壁から電界の
漏れが発生するが、この積層型導波管では副導体層があ
るためにこのような電界の漏れが発生しない優れたもの
となる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような配線基板の
内部等に配設できる誘電体導波管線路は、主にマイクロ
波用およびミリ波用の多層配線基板あるいは半導体素子
収納用パッケージにおける伝送線路として用いることを
目的とするものである。また、これらの多層配線基板あ
るいは半導体素子収納用パッケージにアンテナを一体化
して高機能化する場合に、アンテナの給電線として用い
ることが可能である。

【０００６】誘電体導波管線路は誘電体基板の平面方向
には自由に形成して配設できるが、小型化および高集積
化のためには上下に配置して形成された誘電体導波管線
路同士の接続が必要となる。従来用いられてきた導波管
の場合であれば、金属製の導波管を単に曲げることによ
り３次元的な接続が容易にできるので、そのような技術
は特に必要がなかった。

【０００７】これに対し、本発明者らは、上下に配置し
て形成された誘電体導波管線路同士を接続するために、
ビアホールで形成した給電ピンによる接続構造を既に提
案している。この構造によれば誘電体基板内において上
下に積層するように形成された誘電体導波管線路同士の
接続が可能になった。

【０００８】しかしながら、この接続構造においても、
次のような解決すべき問題点があった。例えば、前述の
接続構造において、給電ピンは誘電体導波管線路の内部
で１／４波長のモノポールアンテナとして機能する。従
って、最も良く伝送させたい波長の１／４の長さに給電
ピンの長さを調整する必要があるが、この給電ピンはビ
アホール等の貫通導体により形成されるので、誘電体導
波管線路が形成される誘電体基板を構成するために積層
する誘電体シートの厚みに制限される。もちろん、給電
ピンの長さをうまく設定できるように誘電体シートの厚
みを変えることは可能であるが、様々な設計に対応でき
なくなるという問題点があり、また、結果としてコスト
アップにつながることにもなるという問題点もあった。

【０００９】また、給電ピンには電流が集中して流れ、
特にミリ波領域では表皮効果の影響によりほとんど表面
に電流が集中するため、導体抵抗によるエネルギーの損
失が大きくなるという問題点があった。

【００１０】さらに、誘電体導波管線路は誘電体シート
の積層面が導波管のＥ面と平行となるモード、つまり電
界が積層面に平行となるモードで用いることもできる
が、この場合には給電ピンを用いても給電ピンに電流は
励起されないため、上下に積層して形成された誘電体導
波管線路の接続ができないという問題点があった。

【００１１】本発明はこれらの問題点を解決すべく案出
されたものであり、従来の多層化技術によって容易に作
製することのできる誘電体導波管線路において、自由な
設計が可能な、誘電体基板内に上下に積層して形成され
た誘電体導波管線路同士を容易に接続することができる
誘電体導波管線路の接続構造を提供することを目的とす
るものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の問
題点を解決すべく検討を重ねた結果、誘電体基板内にお
いて下層側に形成された誘電体導波管線路端部の上側の
主導体層の一部と上層側に形成された誘電体導波管線路
端部の下側の主導体層の一部を共有するように２つの誘
電体導波管線路を上下に重ねて形成し、その共有させた
主導体層の一部に結合用の窓を開けることにより、上下
の誘電体導波管線路を電磁的に接続できることを見出し
た。

【００１３】本発明の誘電体導波管線路の接続構造は、
誘電体基板を挟持する一対の主導体層と、高周波信号の
伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で前記主導体
層間を電気的に接続して形成された２列の側壁用貫通導
体群と、前記主導体層間に主導体層と平行に形成され、
前記側壁用貫通導体群と電気的に接続された副導体層と
を具備して成り、前記主導体層、側壁用貫通導体群およ
び副導体層で囲まれた領域によって高周波信号を伝送す
る誘電体導波管線路を２つ、前記主導体層の一方を共有
させて重ねて配置するとともに、この一方の主導体層の
共有部に結合用窓を形成したことを特徴とするものであ
る。

【００１４】また、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造は、上記構成において、前記結合用窓の中心から前記
伝送方向に前記高周波信号の管内波長以下の位置に、伝
送方向の直交方向に前記信号波長の２分の１未満の間隔
で前記主導体層間を電気的に接続して形成された端面用
貫通導体群と、前記主導体層間に主導体層と平行に形成
され、前記副導体層および前記端面用貫通導体群と電気
的に接続された端面用副導体層とを形成したことを特徴
とするものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の誘電体導波管線路
の接続構造について図面を参照しながら説明する。

【００１６】図１は本発明に用いる誘電体導波管線路の
構成の例を示す概略斜視図である。

【００１７】図１において、１は誘電体基板、２および
３は誘電体基板１を挟持する一対の主導体層、４は信号
伝送方向に信号波長の２分の１未満の間隔で主導体層２
・３間を電気的に接続して形成された２列の側壁用貫通
導体群である。また、５は側壁用貫通導体群４の各列を
形成する貫通導体同士を電気的に接続する、主導体層２
・３と平行に形成された副導体層である。６はこれら一
対の主導体層２・３と側壁用貫通導体群４および副導体
層５により形成される誘電体導波管線路である。

【００１８】このように一対の主導体層２・３と側壁用
貫通導体群４とで囲まれた領域に対してさらに副導体層
５を形成することにより、誘電体導波管線路６の内部か
ら見るとその側壁は側壁用貫通導体群４と副導体層５と
によって細かな格子状になり、様々な方向の電磁波が遮
蔽される。

【００１９】図１に示すように、所定の厚みａの誘電体
基板１を挟持する位置に一対の主導体層２・３が形成さ
れており、主導体層２・３は誘電体基板１の少なくとも
誘電体導波管線路６の形成位置を挟む上下面に形成され
ている。また、主導体層２・３間には主導体層２と３と
を電気的に接続するスルーホール導体やビアホール導体
等の貫通導体が多数設けられ、これら多数の貫通導体に
より２列の側壁用貫通導体群４を形成している。

【００２０】２列の側壁用貫通導体群４は、所定の間隔
（幅）ｂをもって、高周波信号の伝送方向に信号波長の
２分の１未満の所定の間隔ｃで形成されており、これに
よりこの誘電体導波管線路６における電気的な側壁を形
成している。

【００２１】ここで、誘電体基板１の厚みａすなわち一
対の主導体層２・３間の間隔に対する制限は特にない
が、シングルモードで用いる場合には間隔ｂに対して２
分の１程度または２倍程度とすることがよく、図１の例
では誘電体導波管線路のＨ面に当たる部分が主導体層２
・３で、Ｅ面に当たる部分が側壁用貫通導体群４および
副導体層５でそれぞれ形成される。また、間隔ｂに対し
て厚みａを２倍程度とすれば、誘電体導波管線路のＥ面
に当たる部分が主導体層２・３で、Ｈ面に当たる部分が
側壁用貫通導体群４および副導体層５でそれぞれ形成さ
れることとなる。

【００２２】また、間隔ｃが信号波長の２分の１未満の
間隔に設定されることで側壁用貫通導体群４が電気的な
壁が形成できる。この間隔ｃは、望ましくは信号波長の
４分の１未満である。

【００２３】平行に配置された一対の主導体層２・３間
にはＴＥＭ波が伝播できるため、側壁用貫通導体群４の
間隔ｃが信号波長λの２分の１（λ／２）よりも大きい
と、この誘電体導波管線路６に電磁波を給電しても電磁
波は側壁用貫通導体４の間から漏れ、ここで作られる疑
似的な導波管に沿って伝播しない。しかし、側壁用貫通
導体群４の間隔ｃがλ／２よりも小さいと、電磁波は誘
電体導波管線路６に対して垂直方向に伝播することがで
きず、反射しながら誘電体導波管線路６の信号伝送方向
に伝播される。その結果、図１の構成によれば、一対の
主導体層２・３と２列の側壁用貫通導体群４および副導
体層４によって囲まれる断面積がａ×ｂのサイズの領域
が誘電体導波管線路６となる。

【００２４】また、図１に示した態様では側壁用貫通導
体群４は２列に形成したが、この側壁用貫通導体群４を
４列あるいは６列に配設して、側壁用貫通導体群４によ
る疑似的な導体壁を２重・３重に形成することにより、
導体壁からの電磁波の漏れをより効果的に防止すること
ができる。

【００２５】上記の誘電体導波管線路６によれば、誘電
体導波管による伝送線路となるので、その導波管サイズ
は誘電体基板１の比誘電率をε_rとすると通常の導波管
の１／√εの大きさになる。従って、誘電体基板１を構
成する材料の比誘電率ε_rを大きくするほど導波管サイ
ズは小さくすることができ、高密度に配線が形成される
多層配線基板または半導体素子収納用パッケージあるい
は車間レーダの伝送線路として利用可能な大きさの誘電
体導波管線路６とすることができる。

【００２６】なお、側壁用貫通導体群４を構成する貫通
導体は前述のように信号波長λの２分の１未満の間隔ｃ
で配設されており、この間隔ｃは良好な伝送特性を実現
するためには一定の繰り返し間隔とすることが望ましい
が、信号波長λの２分の１未満の間隔であれば、適宜変
化させたりいくつかの値を組み合わせたりしてもよいこ
とは言うまでもない。

【００２７】このような誘電体導波管線路を構成する誘
電体基板１としては、誘電体として機能し高周波信号の
伝送を妨げることのない特性を有するものであればとり
わけ限定するものではないが、伝送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、誘電体基板１はセ
ラミックスからなることが望ましい。

【００２８】このようなセラミックスとしてはこれまで
様々な比誘電率を持つセラミックスが知られているが、
本発明に係る誘電体導波管線路によって高周波信号を伝
送するためには常誘電体であることが望ましい。これ
は、一般に強誘電体セラミックスは高周波領域では誘電
損失が大きく伝送損失が大きくなるためである。従っ
て、誘電体基板１の比誘電率ε_rは４〜100 程度が適当
である。

【００２９】また、一般に多層配線基板や半導体素子収
納用パッケージあるいは車間レーダに形成される配線層
の線幅は最大でも１ｍｍ程度であることから、比誘電率
が100 の材料を用い、上部がＨ面すなわち磁界が上側の
面に平行に巻く電磁界分布になるように用いた場合は、
用いることのできる最小の周波数は15ＧＨｚと算出さ
れ、マイクロ波帯の領域でも利用可能となる。

【００３０】一方、一般的に誘電体基板１として用いら
れる樹脂からなる誘電体は比誘電率ε_rが２程度である
ため、線幅が１ｍｍの場合は、約100 ＧＨｚ以上でない
と利用することができないものとなる。

【００３１】また、このような常誘電体セラミックスの
中にはアルミナやシリカ等のように誘電正接が非常に小
さなものが多いが、全ての常誘電体セラミックスが利用
可能であるわけではない。誘電体導波管線路の場合は導
体による損失はほとんどなく、信号伝送時の損失のほと
んどは誘電体による損失であり、誘電体による損失α
（ｄＢ／ｍ）は次のように表わされる。 α＝27.3×ｔａｎδ／〔λ／｛１−（λ／λc ）²｝
^1/2〕式中、ｔａｎδ：誘電体の誘電正接 λ ：誘電体中の波長 λc ：遮断波長規格化された矩形導波管（ＷＲＪシリーズ）形状に準ず
ると、上式中の｛１−（λ／λc ）²｝^1/2は0.75程度
である。

【００３２】従って、実用に供し得る伝送損失である−
100 ｄＢ／ｍ以下にするには、次の関係が成立するよう
に誘電体を選択することが必要である。ｆ×ε_r ^1/2×ｔａｎδ≦0.8 式中、ｆは使用する周波数（ＧＨｚ）である。

【００３３】このような誘電体基板１としては、例えば
アルミナセラミックスやガラスセラミックス・窒化アル
ミニウムセラミックス等があり、これらによる誘電体基
板１は、例えばセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤
・溶媒を添加混合して泥漿状になすとともにこれを従来
周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を採
用してシート状となすことによって複数枚のセラミック
グリーンシートを得、しかる後、これらセラミックグリ
ーンシートの各々に適当な打ち抜き加工を施すとともに
これらを積層し、アルミナセラミックスの場合は1500〜
1700℃、ガラスセラミックスの場合は850 〜1000℃、窒
化アルミニウムセラミックスの場合は1600〜1900℃の温
度で焼成することによって製作される。

【００３４】また、一対の主導体層２・３としては、例
えば誘電体基板１がアルミナセラミックスから成る場合
には、タングステン等の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・溶媒等を添加
混合してペースト状にしたものを厚膜印刷法により少な
くとも伝送線路を完全に覆うようにセラミックグリーン
シート上に印刷し、しかる後、約1600℃の高温で焼成
し、厚み10〜15μｍ以上となるようにして形成する。な
お、金属粉末としては、ガラスセラミックスの場合は銅
・金・銀が、窒化アルミニウムセラミックスの場合はタ
ングステン・モリブデンが好適である。また、主導体層
２・３の厚みは一般的に５〜50μｍ程度とされる。

【００３５】また、側壁用貫通導体群４を構成する貫通
導体としては、例えばビアホール導体やスルーホール導
体等により形成すればよく、その断面形状も製作が容易
な円形の他、矩形や菱形等の多角形であってもよい。こ
れら貫通導体は、例えばセラミックグリーンシートに打
ち抜き加工を施して作製した貫通孔に主導体層２・３と
同様の金属ペーストを埋め込み、しかる後、誘電体基板
１と同時に焼成し形成する。なお、これらの貫通導体は
直径50〜300 μｍが適当である。

【００３６】次に、このような誘電体導波管線路を用い
た、本発明の誘電体導波管線路の接続構造の実施の形態
の一例を図２に基づいて説明する。

【００３７】図２は本発明の誘電体導波管線路の接続構
造の実施の形態の一例を示す概略斜視図である。この図
における符号のＬは上下に重ねて配置した誘電体導波管
線路のうち下層側の誘電体導波管線路に、Ｕは上層側の
誘電体導波管線路に属していることを意味する。１Ｌ
（１Ｕ）は厚みａの誘電体基板、２Ｌ（２Ｕ）および３
Ｌ（３Ｕ）は誘電体基板１Ｌ（１Ｕ）を挟持して形成さ
れた一対の主導体層、４Ｌ（４Ｕ）は所定の間隔（幅）
ｂでもって高周波信号の伝送方向に信号波長の２分の１
未満の間隔ｃで主導体層２Ｌ（２Ｕ）・３Ｌ（３Ｕ）間
を電気的に接続して形成された２列の側壁用貫通導体
群、５Ｌ（５Ｕ）は副導体層、６Ｌ（６Ｕ）は一対の主
導体層２Ｌ（２Ｕ）・３Ｌ（３Ｕ）と２列の側壁用貫通
導体群４Ｌ（４Ｕ）および副導体層６Ｌ（６Ｕ）とで囲
まれた領域によって構成される誘電体導波管線路部であ
る。

【００３８】これら誘電体基板１Ｌ（１Ｕ）、主導体層
２Ｌ（２Ｕ）・３Ｌ（３Ｕ）および側壁用貫通導体群４
Ｌ（４Ｕ）は、前述の本発明に用いる誘電体導波管線路
と同様にして構成される。

【００３９】また、７は上層側および下層側の誘電体導
波管線路６Ｕおよび６Ｌを電磁気的に接続するための結
合用窓であり、一方の主導体層３Ｕと一方の主導体層２
Ｌを共有させて誘電体導波管線路６Ｕと誘電体導波管線
路６Ｌとを重ねて配置し、それら一方の主導体層３Ｕと
２Ｌの共有部に、主導体層３Ｕ・２Ｌの非形成部として
形成されている。

【００４０】本発明によれば、このように下層側の誘電
体導波管線路６Ｌと上層側の誘電体導波管線路６Ｕとの
接続部において、下層側の誘電体導波管線路６Ｌの上側
の主導体層２Ｕと上層側の誘電体導波管線路６Ｕの下側
の主導体層３Ｌとの一部を共有して上下の誘電体導波管
線路６Ｕ・６Ｌが重ねられて接している一部分に、主導
体層３Ｕ（２Ｌ）の非形成部を結合用窓７として形成し
たことから、この非形成部が電磁気的な結合用の窓とな
り、下層側の誘電体導波管線路６Ｌと上層側の誘電体導
波管線路６Ｕとがこの結合用窓７を介して電磁気的に接
続されることとなる。

【００４１】このような本発明の誘電体導波管線路の接
続構造によれば、結合を給電ピンによって行なう従来技
術の場合のように誘電体シートの厚さによる特性の制限
はなく、例えば誘電体基板１Ｕ・１Ｌとなるグリーンシ
ートの積層前に２つの誘電体導波管線路６Ｕ・６Ｌが共
有する主導体層３Ｕ・２Ｌを印刷する際に結合用窓７の
パターンを形成できるので、生産性が高く安価な製造が
可能なものとなる。

【００４２】また、給電ピンの場合には、伝播した電磁
波のエネルギーは一旦全て給電ピンを通り、電流エネル
ギーに変換される。この場合、給電ピンは超電導体とし
ない限り何らかの抵抗を持つので、そこでは熱が発生す
ることとなり、これは接続部でのエネルギーロスとな
る。これに対して、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造によれば、下層側の誘電体導波管線路６Ｌを伝播して
きた電磁波エネルギーは結合用窓７によって上層側の誘
電体導波管線路６Ｕの電磁波エネルギーと直接結合する
ので、上記のようなエネルギーロスが発生することがな
い。

【００４３】本発明の誘電体導波管線路の接続構造にお
いて、結合用窓７を形成する場合、その位置・形状およ
び大きさについては、接続構造に要求される周波数特性
・結合量および反射量が複雑に関与する。このため、要
求される周波数特性を満足するように電磁界解析により
繰り返し計算することによって、所望の接続特性を有す
る結合用窓７の位置・形状および大きさ等が決定される
こととなる。

【００４４】なお、図２では、誘電体導波管線路６Ｕ
（６Ｌ）の接続部に端面を形成するために、それぞれ結
合用窓７の中心から高周波信号の伝送方向に信号波長以
下の位置に、伝送方向の直交方向に信号波長の２分の１
未満の間隔で主導体層２Ｕ・３Ｕ（２Ｌ・３Ｌ）間を電
気的に接続して形成された端面用貫通導体群８Ｕ（８
Ｌ）と、主導体層２Ｕ・３Ｕ（２Ｌ・３Ｌ）間に主導体
層２Ｕ・３Ｕ（２Ｌ・３Ｌ）と平行に形成され、副導体
層５Ｕ（５Ｌ）および端面用貫通導体群８Ｕ（８Ｌ）と
電気的に接続された端面用副導体層９Ｕ（９Ｌ）とが形
成されている。

【００４５】この場合、下層側の誘電体導波管線路６Ｌ
のＡ側（図２中の左方向）から入力された電磁波は結合
用窓７で上層側の誘電体導波管線路６Ｕと結合し、その
Ｂ側（図２中の右方向）から出力される。このとき、各
誘電体導波管線路６Ｌ・６Ｕの接続部における端部の位
置、すなわち端面用貫通導体群８Ｕ・８Ｌおよび端面用
副導体層９Ｌ・９Ｌを形成する位置は、要求された特性
に応じて電磁解析により求めれば良く、その特性が満足
できればどこでも良いが、結合用窓７の中心から管内波
長以下の位置に最適な位置がある。これは、端面の位置
により結合用窓７の中心における位相を調整するわけで
あるが、その位相は管内波長λｇ毎に繰り返されるため
である。

【００４６】また、このような端面用貫通導体群８Ｕ・
８Ｌおよび端面用副導体層９Ｌ・９Ｌによる誘電体導波
管線路６Ｕ・６Ｌの端部は、その目的に応じて形成すれ
ばよいものであって、必ずしも形成する必要はない。例
えば、誘電体導波管線路６Ｕの端部を形成し、誘電体導
波管線路６Ｌには端部を形成しない場合は、誘電体導波
管線路６ＬのＡ側から入力された電磁波は、結合用窓７
でその一部が結合し、誘電体導波管線路６ＵのＢ側から
出力されるものとそのまま誘電体導波管線路６ＬのＣ方
向（図２中の右方向）へ伝播する電磁波とに分岐され
る。つまり、この場合には上層側と下層側とに電磁波が
分岐される分岐回路となる。

【００４７】一方、誘電体導波管線路６Ｌの端部を形成
し、誘電体導波管線路６Ｕの端部を形成しない場合に
は、誘電体導波管線路６ＬのＡ側から入力された電磁波
は結合用窓７で全て結合するが、誘電体導波管線路６Ｕ
のＢ側へ伝播する電磁波とＤ側（図２中の左方向）へ伝
播する電磁波とに分岐される。つまり、この場合には上
層側における分岐回路とすることができる。

【００４８】

【実施例】次に、本発明の誘電体導波管線路の接続構造
の具体例を図３から図７に示す。

【００４９】図３〜図７においてそれぞれ（ａ）は接続
構造の概略斜視図であり、（ｂ）はその伝送特性の周波
数特性を示す線図である。（ｂ）の線図において横軸は
周波数（単位：ＧＨｚ）を、縦軸は減衰量（単位：ｄ
Ｂ）を示し、各特性曲線はＳパラメータのうちＳ₁₁（反
射量）およびＳ₂₁（透過量）を表わしている。なお、各
斜視図は図１・図２と同様の箇所には同じ符号を付して
あり、誘電体導波管線路６Ｌ（６Ｕ）の開口端面および
結合用窓７は斜線を施して示し、側壁用貫通導体群４Ｌ
（４Ｕ）・端面用貫通導体群８Ｌ（８Ｕ）については簡
略化して、副導体層・端面用副導体層については省略し
て図示している。また、伝送特性はシミュレーションに
より求めた。

【００５０】まず、図３は誘電体基板１Ｌ（１Ｕ）の厚
みａ＝0.6 ｍｍ、側壁用貫通導体群４Ｌ（４Ｕ）の間隔
（幅）ｂ＝1.456 ｍｍ、結合用窓７の中心から端面用貫
通導体群８Ｌ（８Ｕ）までの距離ｄ＝1.2 ｍｍ、結合用
窓７の幅を側壁用貫通導体群４Ｌ（４Ｕ）の間隔（幅）
ｂは同じとし伝送方向の長さｗ＝0.4 ｍｍとした場合の
例である。この場合、図３（ｂ）より、77.5ＧＨｚで最
も良く透過していることが分かる。しかしながら、その
ときの反射は−９ｄＢ程度であり、改善の余地が見られ
る。

【００５１】そこで、図４に示すように、厚みａ・間隔
（幅）ｂ・距離ｄはそのままで長さｗ＝1.2 ｍｍに広げ
ると、70ＧＨｚから82ＧＨｚにわたる広帯域で反射が−
15ｄＢ以下の良好な特性でもって電磁波が透過するよう
になる。

【００５２】次に、図５は厚みａ＝1.456 ｍｍ、間隔
（幅）ｂ＝0.6 ｍｍ、長さｗ＝1.2 ｍｍとして結合用窓
７の両端を誘電体導波管線路６Ｌ・６Ｕの端面とほぼ一
致させた場合の例である。このとき、電界の向きは水平
方向で、主導体層２Ｌ・３Ｌ・２Ｕ・３ＵはＥ面となっ
ている。この場合、電磁波は83ＧＨｚで最も良く透過し
ている。ただし、透過する周波数帯域はそれほど広くな
い。

【００５３】これに対し、図６は厚みａ・間隔（幅）ｂ
・長さｗはそのままで、結合用窓７の幅ｅを0.2 ｍｍと
した場合である。この場合、電磁波は66ＧＨｚで良く透
過しており、帯域も図５の例に比べてやや広くなってい
る。

【００５４】そして、図７は図６の例に対して厚みａ・
間隔（幅）ｂ・幅ｄはそのままで、長さｗを2.4 ｍｍに
広げた場合の例である。この場合、電磁波は70ＧＨｚか
ら80ＧＨｚにわたる広い帯域で透過していることが分か
る。

【００５５】以上により、本発明の誘電体導波管線路の
接続構造によれば、結合用窓の形状および大きさを変化
させることにより、この接続部を透過する高周波信号の
電磁波の周波数特性をほぼ所望通りに変化させられるこ
とが確認できた。

【００５６】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更や改良を施すことは何ら差し支えない。例
えば、以上の例では下層側の誘電体導波管線路６Ｌを伝
播する電磁波の方向と上層側の誘電体導波管線路６Ｕを
伝播する電磁波の方向は同じとしたが、誘電体導波管線
路６Ｌおよび６Ｕについて接続部における端面を同じ方
向に作って電磁波の伝播方向を逆にしても良い。また、
誘電体導波管線路６Ｌと６Ｕとを任意の角度で交差する
ように形成しても良く、この場合は、主導体層２Ｌ・３
Ｌ（２Ｕ・３Ｕ）をＨ面とすれば、従来の導波管におけ
るベーテ孔方向性結合器と同様の機能となる。

【００５７】さらに、結合用窓７の形状は、円形やその
他多角形でもよく、細長くしていわゆるスロット形状に
してもよい。また、結合用窓７を複数形成してもよい。

【００５８】また、側壁用貫通導体群４Ｌ・４Ｕを構成
する複数の貫通導体の断面形状は、図２に示したような
円形に限られず、楕円形や三角形・四角形・多角形、あ
るいは平板状としてもよい。

【００５９】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の誘電体導波
管線路の接続構造によれば、誘電体基板内で上下に重ね
て配置された下層側の誘電体導波管線路と上層側の誘電
体導波管線路の接続部において、下層側の誘電体導波管
線路の上側の主導体層と上層側の誘電体導波管線路の下
側の主導体層とを共有させ、上下の誘電体導波管線路が
接している一部分に導体層のない部分を形成して結合用
窓としたことから、結合を給電ピンによって行なう従来
技術の場合の接続構造のように誘電体シートの厚さによ
る特性の制限がなく、例えばグリーンシート積層前に２
つの誘電体導波管線路が共有する主導体層３Ｕ・２Ｌを
印刷する際に結合用窓７のパターンを形成できるので、
結合用窓の形成が容易であり、生産性が高く安価な製造
が可能な接続構造となる。

【００６０】また、本発明の誘電体導波管線路の接続構
造において結合用窓を形成する場合、その位置・形状お
よび大きさについて接続構造に要求される周波数特性・
結合量および反射量が複雑に関与し、その設計には従来
の給電ピンによる方法よりも自由度があるので、非常に
設計しやすいものとなる。

【００６１】さらに、給電ピンを用いた接続構造のよう
に給電ピン表面に電流が集中することがなく、誘電体導
波管線路同士の結合におけるエネルギーのロスが小さ
い。

【００６２】以上により、本発明によれば、従来の多層
化技術によって容易に作製することのできる誘電体導波
管線路において、自由な設計が可能な、誘電体基板内に
上下に積層して形成された誘電体導波管線路同士を容易
に接続することができる誘電体導波管線路の接続構造を
提供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いられる誘電体導波管線路の構成の
例を示す概略斜視図である。

【図２】本発明の誘電体導波管線路の接続構造の実施の
形態の一例を示す概略斜視図である。

【図３】（ａ）は本発明の誘電体導波管線路の接続構造
の具体例を示す斜視図、（ｂ）はその伝送特性の周波数
特性を示す線図である。

【図４】（ａ）は本発明の誘電体導波管線路の接続構造
の他の具体例を示す斜視図、（ｂ）はその伝送特性の周
波数特性を示す線図である。

【図５】（ａ）は本発明の誘電体導波管線路の接続構造
の他の具体例を示す斜視図、（ｂ）はその伝送特性の周
波数特性を示す線図である。

【図６】（ａ）は本発明の誘電体導波管線路の接続構造
の他の具体例を示す斜視図、（ｂ）はその伝送特性の周
波数特性を示す線図である。

【図７】（ａ）は本発明の誘電体導波管線路の接続構造
の他の具体例を示す斜視図、（ｂ）はその伝送特性の周
波数特性を示す線図である。

【符号の説明】

１、１Ｌ、１Ｕ・・・・・・・・・・・・誘電体基板２、２Ｌ、２Ｕ、３、３Ｌ、３Ｕ・・・・主導体層４、４Ｌ、４Ｕ・・・・・・・・・・・・側壁用貫通導
体群５、５Ｌ、５Ｕ・・・・・・・・・・・・副導体層６、６Ｌ、６Ｕ・・・・・・・・・・・・誘電体導波管
線路７・・・・・・・・・・・・・・・・・・結合用窓８Ｌ、８Ｕ・・・・・・・・・・・・・・端面用貫通導
体群９Ｌ、９Ｕ・・・・・・・・・・・・・・端面用副導体
層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】誘電体基板を挟持する一対の主導体層
と、高周波信号の伝送方向に信号波長の２分の１未満の
間隔で前記主導体層間を電気的に接続して形成された２
列の側壁用貫通導体群と、前記主導体層間に主導体層と
平行に形成され、前記側壁用貫通導体群と電気的に接続
された副導体層とを具備して成り、前記主導体層、側壁
用貫通導体群および副導体層で囲まれた領域によって高
周波信号を伝送する誘電体導波管線路を２つ、前記主導
体層の一方を共有させて重ねて配置するとともに、該一
方の主導体層の共有部に結合用窓を形成したことを特徴
とする誘電体導波管線路の接続構造。
【請求項２】前記結合用窓の中心から前記伝送方向に
前記高周波信号の管内波長以下の位置に、伝送方向の直
交方向に前記信号波長の２分の１未満の間隔で前記主導
体層間を電気的に接続して形成された端面用貫通導体群
と、前記主導体層間に主導体層と平行に形成され、前記
副導体層および前記端面用貫通導体群と電気的に接続さ
れた端面用副導体層とを形成したことを特徴とする請求
項１記載の誘電体導波管線路の接続構造。