(57)【要約】【課題】製造時に導電性接着材が導波管内に漏れ出し難く、安定して高い電力変換効率を実現する導波管−伝送線路変換器を提供する。【解決手段】電磁波が伝搬可能な導波路４１が内部に設けられた導波管４０と、上面３０ａに導体からなる伝送線路３１と該伝送線路に接続されたアンテナ部３２とが形成されるとともに、アンテナ部が形成された基板部分が導波路内に延在する誘電体基板３０と、誘電体基板を収容する中空部５１を内部に有するとともに、中空部の一端が導波路に側方から開口した開口部５２を有する基板収容部５０と、誘電体基板の下面３０ｂと基板収容部の中空部に面する取付面５５とを固着する導電性接着材３３と、を備え、基板収容部は、開口部５２において取付面に切欠き部５６を有する。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波が伝搬可能な導波路（４１）が内部に設けられた導波管（４０）と、
一方の面（３０ａ）に導体からなる伝送線路（３１）と前記伝送線路に接続されたアンテナ部（３２）とが形成されるとともに、前記アンテナ部が形成された基板部分が前記導波路内に延在する誘電体基板（３０）と、
前記誘電体基板を収容する中空部（５１）を内部に有するとともに、前記中空部の一端が前記導波路に側方から開口した開口部（５２）を有する基板収容部（５０）と、
前記誘電体基板の他方の面（３０ｂ）と前記基板収容部の前記中空部に面する取付面（５５）とを固着する導電性接着材（３３）と、を備え、
前記基板収容部は、前記開口部において前記取付面に切欠き部（５６）を有することを特徴とする導波管−伝送線路変換器。
【請求項２】
前記基板収容部は、前記導波路への前記開口部（５２）が対向している２つの中空部（５１ａ、５１ｂ）を含み、前記誘電体基板の一端部（３０ｃ）側が一方の中空部（５１ａ）に面する取付面（５５ａ）上に前記導電性接着材を介して配置され、前記誘電体基板の他端部（３０ｄ）側が他方の中空部（５１ｂ）に面する取付面（５５ｂ）上に前記導電性接着材を介して配置されていることを特徴とする請求項１に記載の導波管−伝送線路変換器。
【請求項３】
前記切欠き部の底面（５８）に溝（５７）が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導波管−伝送線路変換器。
【請求項４】
前記切欠き部の底面（５８）が、前記導波路側が高くなるように傾斜していることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の導波管−伝送線路変換器。
【請求項５】
前記アンテナ部の中心から前記導波管の長手方向の端面（４０ｄ）までの距離（Ｌ１）が、所定の導波管内波長λの略１／４であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の導波管−伝送線路変換器。
【請求項６】
前記誘電体基板の前記他端部側に形成された前記伝送線路は、前記誘電体基板の該他端部において前記基板収容部に短絡され、前記アンテナ部の中心（３２ａ）から前記誘電体基板の前記他端部までの前記伝送線路の長さ（Ｌ２）が、所定の誘電体基板の実効誘電率で定められる波長λ´の略１／４であることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の導波管−伝送線路変換器。
【請求項７】
上面（１０ａ）に導波管形成溝（１１）と中空部形成溝（１２）とが形成された、導体からなる第１の本体部（１０）と、下面（２０ｂ）に導波管形成溝（２１）と中空部形成溝（２２）とが形成された、導体からなる第２の本体部（２０）と、を備え、前記導波管及び前記中空部が形成されるよう前記第１の本体部の前記上面と前記第２の本体部の前記下面が接合されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の導波管−伝送線路変換器。
【請求項８】
前記第１の本体部の上面に形成された前記導波管形成溝（１１）と前記中空部形成溝（１２）とが交差し、前記中空部形成溝の底面が前記取付面であることを特徴とする請求項７に記載の導波管−伝送線路変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管−伝送線路変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ミリ波帯の高周波信号が伝わる伝送路を、導波管から、誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路などの伝送線路に変換するために、導波管−伝送線路変換器が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１には、中空導波管と、表面にマイクロストリップ線路が形成された誘電体基板と、中空導波管に側方から接続され、誘電体基板を収容する中空部と、を備えた導波管−マイクロストリップ線路変換器が開示されている。この中空部の内壁に形成された溝に、誘電体基板が導電性接着材により接着されている。
【０００４】
しかし、誘電体基板を中空部の内壁に形成された溝に接着する導電性接着材が、中空導波管内にはみ出すと、中空導波管からマイクロストリップ線路への、或いはマイクロストリップ線路から中空導波管への高周波信号の変換効率が低下する。
【０００５】
これを防止するため、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では、中空部内壁の溝と中空導波管との間に、基板が嵌合される凸状の嵌合部が設けられ、製造時に導電性接着材が中空導波管内にはみ出さないようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６０９４３７９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、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にあっては、誘電体基板が配置される溝と中空導波管との間に設けられた凸状の嵌合部において、誘電体基板の一端側が支持され、誘電体基板の他端側は導電性接着材で支持されている。このため、製造時に導電性接着材を誘電体基板の裏面全体になじませるために誘電体基板を溝の底面に押し付けると、誘電体基板の一端側と他端側が溝の底面に対して同じ高さ位置にならず、誘電体基板が溝の底面に対して傾斜する懸念があった。誘電体基板の傾斜に伴って、中空導波管内に突出したプローブも傾斜するので、導波管−伝送線路変換器の電力変換効率に影響を与えるという問題があった。
【０００８】
本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、製造時に導電性接着材が導波管内に漏れ出し難く、安定して高い電力変換効率を実現する導波管−伝送線路変換器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の請求項１に係る導波管−伝送線路変換器は、上記目的達成のため、電磁波が伝搬可能な導波路（４１）が内部に設けられた導波管（４０）と、一方の面（３０ａ）に導体からなる伝送線路（３１）と前記伝送線路に接続されたアンテナ部（３２）とが形成されるとともに、前記アンテナ部が形成された基板部分が前記導波路内に延在する誘電体基板（３０）と、前記誘電体基板を収容する中空部（５１）を内部に有するとともに、前記中空部の一端が前記導波路に側方から開口した開口部（５２）を有する基板収容部（５０）と、前記誘電体基板の他方の面（３０ｂ）と前記基板収容部の前記中空部に面する取付面（５５）とを固着する導電性接着材（３３）と、を備え、前記基板収容部は、前記開口部において前記取付面に切欠き部（５６）を有することを特徴とする。
【００１０】
上述のように、本発明の請求項１に係る導波管−伝送線路変換器では、基板収容部は、中空部の一端が導波路に側方から開口した開口部において、取付面に切欠き部を有している。この構成により、導波管−伝送線路変換器の製造時に、導電性接着材により誘電体基板の下面を基板収容部内の取付面に固着する際に誘電体基板を該取付面に押し付けても、はみ出した導電性接着材が切欠き部に留まり、導波管内に漏れ出し難くなっている。しかも、基板収容部内の取付面には特許文献１に記載のような凸状の構造物が無いので、誘電体基板が取付面に対して傾斜して配置されることもない。これにより、製造時に導電性接着材が導波管内に漏れ出し難いとともに、安定して高い電力変換効率を実現することができる。また、基板収容部内の取付面への誘電体基板の固着作業を容易に行えるので、導波管−伝送線路変換器を効率よく製造することができる。
【００１１】
本発明の請求項２に係る導波管−伝送線路変換器において、前記基板収容部は、前記導波路への前記開口部（５２）が対向している２つの中空部（５１ａ、５１ｂ）を含み、前記誘電体基板の一端部（３０ｃ）側が一方の中空部（５１ａ）に面する取付面（５５ａ）上に前記導電性接着材を介して配置され、前記誘電体基板の他端部（３０ｄ）側が他方の中空部（５１ｂ）に面する取付面（５５ｂ）上に前記導電性接着材を介して配置されていることを特徴とする。
【００１２】
この構成により、本発明の請求項２に係る導波管−伝送線路変換器は、誘電体基板の両端部側とも中空部に面する取付面上に導電性接着材により固着されるので、導波路内に配置されたアンテナ部が振動することなくしっかりと固定される。また、一方の中空部の長手方向端部に誘電体基板の長手方向端部を突き当てることにより、製造時に誘電体基板の位置合わせを容易に行えるようにしてもよい。
【００１３】
本発明の請求項３に係る導波管−伝送線路変換器は、前記切欠き部の底面（５８）に溝（５７）が形成されていることを特徴とする。
【００１４】
この構成により、本発明の請求項３に係る導波管−伝送線路変換器は、製造時に導電性接着材により誘電体基板の下面を中空部内の取付面に固着する際に誘電体基板を取付面に押し付けても、はみ出した導電性接着材が切欠き部の溝に確実に留まり、導波管内に漏れ出し難くなっている。
【００１５】
本発明の請求項４に係る導波管−伝送線路変換器は、前記切欠き部の底面（５８）が、前記導波路側が高くなるように傾斜していることを特徴とする。
【００１６】
この構成により、本発明の請求項４に係る導波管−伝送線路変換器は、製造時に導電性接着材により誘電体基板の下面を中空部内の取付面に固着する際に誘電体基板を取付面に押し付けても、はみ出した導電性接着材が切欠き部に確実に留まり、導波管内に漏れ出し難くなっている。
【００１７】
本発明の請求項５に係る導波管−伝送線路変換器において、前記アンテナ部の中心から前記導波管の長手方向の端面（４０ｄ）までの距離（Ｌ１）が、所定の導波管内波長λの略１／４であることを特徴とする。
【００１８】
この構成により、本発明の請求項５に係る導波管−伝送線路変換器は、導波管の長手方向の端面からの反射波の影響を抑制し、高い電力変換効率を得ることができる。
【００１９】
本発明の請求項６に係る導波管−伝送線路変換器において、前記誘電体基板の前記他端部側に形成された前記伝送線路は、前記誘電体基板の該他端部において前記基板収容部に短絡され、前記アンテナ部の中心（３２ａ）から前記誘電体基板の前記他端部までの前記伝送線路の長さ（Ｌ２）が、所定の誘電体基板の実効誘電率で定められる波長λ´の略１／４であることを特徴とする。
【００２０】
この構成により、本発明の請求項６に係る導波管−伝送線路変換器は、誘電体基板の他端部側の伝送線路の端部からの反射波の影響を抑制し、高い電力変換効率を得ることができる。
【００２１】
本発明の請求項７に係る導波管−伝送線路変換器は、上面（１０ａ）に導波管形成溝（１１）と中空部形成溝（１２）とが形成された、導体からなる第１の本体部（１０）と、下面（２０ｂ）に導波管形成溝（２１）と中空部形成溝（２２）とが形成された、導体からなる第２の本体部（２０）と、を備え、前記導波管及び前記中空部が形成されるよう前記第１の本体部の前記上面と前記第２の本体部の前記下面が接合されていることを特徴とする。
【００２２】
上述のように、本発明の請求項７に係る導波管−伝送線路変換器は、導波管形成溝と中空部形成溝とが形成された第１及び第２の本体部を備え、両者が接合された構成である。これにより、製造時に、導電性接着材により誘電体基板を、第１の本体部の上面に形成された中空部形成溝に固着する作業を容易に行うことができる。
【００２３】
本発明の請求項８に係る導波管−伝送線路変換器は、前記第１の本体部の上面に形成された前記導波管形成溝（１１）と前記中空部形成溝（１２）とが交差し、前記中空部形成溝の底面が前記取付面であることを特徴とする。
【００２４】
この構成により、本発明の請求項８に係る導波管−伝送線路変換器は、製造時に、導電性接着材により誘電体基板の下面を、第１の本体部の上面に形成された中空部形成溝の底面（誘電体基板の取付面）に固着する作業を容易に行うことができる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、製造時に導電性接着材が導波管内に漏れ出し難く、安定して高い電力変換効率を実現する導波管−伝送線路変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器の分解斜視図（上方から見た図）である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器の分解斜視図（下方から見た図）である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器の斜視図である。
【図４】第１の本体部に設けられた取付面に誘電体基板が取り付けられた状態を示す部分拡大平面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ線部分断面図である。
【図７】導波管−伝送線路変換器の変形例を示す断面図である。
【図８】導波管−伝送線路変換器の別の変形例を示す断面図である。
【図９】（ａ）はシミュレーションで用いた導波管−伝送線路変換器の構成を示す図であり、（ｂ）は導電性接着材が導波管内にはみ出した場合における伝送特性のシミュレーション結果を示す図であり、（ｃ）は反射特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】（ａ）はシミュレーションで用いた導波管−伝送線路変換器の構成を示す図であり、（ｂ）は切欠き部の長さを変えた場合における伝送特性のシミュレーション結果を示す図であり、（ｃ）は反射特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】（ａ）はシミュレーションで用いた導波管−伝送線路変換器の構成を示す図であり、（ｂ）は切欠き部の深さを変えた場合における伝送特性のシミュレーション結果を示す図であり、（ｃ）は反射特性のシミュレーション結果を示す図である。
【図１２】本発明の第２の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、例えばミリ波帯（７５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚ）などの高周波信号が伝わる伝送路を、導波管から、誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路、ストリップ線路、コプレーナ線路などの伝送線路に変換するためのものである。
【００２９】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１を分解した状態を上方から見た分解斜視図であり、図２は下方から見た分解斜視図である。
【００３０】
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、導体からなる第１の本体部１０と、導体からなる第２の本体部２０と、石英などの誘電体からなる誘電体基板３０とを備えている。
【００３１】
第１の本体部１０は、その上面１０ａに導波管形成溝１１と中空部形成溝１２とが十字状に交差するように形成されている。導波管形成溝１１は、第１の導波管形成溝１１ａと、第２の導波管形成溝１１ｂとが長手方向（Ｘ方向）に連続して形成されている。具体的には、第１の導波管形成溝１１ａの長手方向の一端は、第１の本体部１０の端面１０ｅにて開放されており、他端は第２の導波管形成溝１１ｂに接続されている。第２の導波管形成溝１１ｂの長手方向（Ｘ方向）の一端は、第１の導波管形成溝１１ａに接続され、他端は閉鎖されている。
【００３２】
第２の導波管形成溝１１ｂのＺ方向の深さは、第１の導波管形成溝１１ａの深さと同じであるが、第２の導波管形成溝１１ｂのＹ方向の幅は、第１の導波管形成溝１１ａの幅より狭くなっている。すなわち、第１の導波管形成溝１１ａと第２の導波管形成溝１１ｂとの接続部には段部が形成されている。
【００３３】
中空部形成溝１２は、第２の導波管形成溝１１ｂを挟んで対向して形成された第１の中空部形成溝１２ａと第２の中空部形成溝１２ｂとを備えている。第１の中空部形成溝１２ａの長手方向（Ｙ方向）の一端は第２の導波管形成溝１１ｂに接続されており、他端は第１の本体部１０の側面１０ｄ側に開放している。第２の中空部形成溝１２ｂの長手方向（Ｙ方向）の一端は、第２の導波管形成溝１１ａに接続され、他端は閉鎖されている。第１及び第２の中空部形成溝１２ａ及び１２ｂは、Ｘ方向の幅が等しく、Ｚ方向の深さも等しく形成されている。また、第１及び第２の中空部形成溝１２ａ及び１２ｂの深さは、第１及び第２の導波管形成溝１１ａ及び１１ｂの深さより浅くなっている。
【００３４】
後で詳細に説明するが、第２の導波管形成溝１１ｂに接続されている第１及び第２の中空部形成溝１２ａ及び１２ｂの端部には、それぞれ切欠き部５６が形成されている。誘電体基板３０は、第２の導波管形成溝１１ｂの上を横切るように、第１及び第２の中空部形成溝１２ａ及び１２ｂの底面（取付面５５）上に取り付けられるようになっている。
【００３５】
誘電体基板３０の上面３０ａ側には、マイクロストリップ線路を構成する導体（金属箔）からなる伝送線路３１及びアンテナ部３２が、パターン印刷等により形成されている。誘電体基板３０の下面３０ｂには接地導体層は設けられていない。
【００３６】
第２の本体部２０は、その下面２０ｂに導波管形成溝２１と中空部形成溝２２とが直交するように形成されている。導波管形成溝２１は、第１の導波管形成溝２１ａと、第２の導波管形成溝２１ｂとが長手方向（Ｘ方向）に連続して形成されている。具体的には、第１の導波管形成溝２１ａの長手方向の一端は、第２の本体部２０の端面２０ｅにて開放されており、他端は第２の導波管形成溝２１ｂに接続されている。第２の導波管形成溝２１ｂの長手方向（Ｘ方向）の一端は、第１の導波管形成溝２１ａに接続され、他端は閉鎖されている。
【００３７】
第２の導波管形成溝２１ｂのＺ方向の深さは、第１の導波管形成溝２１ａの深さと同じであるが、第２の導波管形成溝２１ｂのＹ方向の幅は、第１の導波管形成溝２１ａの幅より狭くなっている。すなわち、第１の導波管形成溝２１ａと第２の導波管形成溝２１ｂとの接続部には段部が形成されている。
【００３８】
また、組立後に誘電体基板３０が導波管４０の高さ方向（Ｚ方向）中央に位置するように、第２の本体部２０の第１及び第２の導波管形成溝２１ａ及び２１ｂのＺ方向の深さは、第１の本体部１０の第１及び第２の導波管形成溝１１ａ及び１１ｂのＺ方向の深さとほぼ等しくなっている。
【００３９】
中空部形成溝２２は、第２の導波管形成溝２１ｂを挟んで対向して形成された第１の中空部形成溝２２ａと第２の中空部形成溝２２ｂとを備えている。第１の中空部形成溝２２ａの長手方向（Ｙ方向）の一端は第２の導波管形成溝２１ｂに接続されており、他端は第２の本体部２０の側面２０ｄ側に開放している。第２の中空部形成溝２２ｂの長手方向（Ｙ方向）の一端は、第２の導波管形成溝２１ａに接続され、他端は閉鎖されている。第１及び第２の中空部形成溝２２ａ及び２２ｂは、Ｘ方向の幅が等しく、Ｚ方向の深さも等しく形成されている。また、第１及び第２の中空部形成溝２２ａ及び２２ｂの深さは、第１及び第２の導波管形成溝２１ａ及び２１ｂの深さより浅くなっている。
【００４０】
図３は、組み立てられた状態の導波管−伝送線路変換器１を示す斜視図である。導波管−伝送線路変換器１は、後で詳細に説明するように、導波管４０と誘電体基板３０と基板収容部５０と導電性接着材３３（図５）とを備えている。
【００４１】
図３に示すように、誘電体基板３０が基板収容部５０に収容された状態で、第１の本体部１０の上面１０ａと第２の本体部２０の下面２０ｂとがネジ止め等により接合されている。組み立てられた第１の本体部１０と第２の本体部２０を単に本体部５と称する。本体部５のサイズは、例えば、幅（Ｙ方向）を５ｍｍ、高さ（Ｚ方向）を３ｍｍ、奥行き（Ｘ方向）を１０ｍｍとすることができる。
【００４２】
組み立てられた状態では、第１の本体部１０の第１及び第２の導波管形成溝１１ａ及び１１ｂと、第２の本体部２０の第１及び第２の導波管形成溝２１ａ及び２１ｂとがそれぞれ組み合わされて、第１導波管４０ａ及び第２導波管４０ｂが形成されている。また、第１の本体部１０の第１及び第２の中空部形成溝１２ａ及び１２ｂと、第２の本体部２０の第１及び第２の中空部形成溝２２ａ及び２２ｂとがそれぞれ組み合わされて、第１中空部５１ａ及び第２中空部５１ｂが形成されている。
【００４３】
第１導波管４０ａは、一端側に本体部５の端面５ｅから開口した開口部４０ｃを有し、他端が第２導波管４０ｂに接続されている。第２導波管４０ｂは、一端が第１導波管４０ａに接続され、他端側に閉鎖された端面４０ｄが設けられている。以下、接続された第１導波管４０ａと第２導波管４０ｂの全体を単に導波管４０と称する。導波管４０は、その内部に電磁波が伝搬可能な導波路４１が形成されている。
【００４４】
第１導波管４０ａ内に形成された導波路４１の断面（Ｙ−Ｚ面）形状は矩形であり、例えば、ＥＩＡ規格ＷＲ−１０矩形導波管に基づいて、その幅（Ｙ方向）を１．２７ｍｍ、高さ（Ｚ方向）を２．５４ｍｍとしてもよい。また、第２導波管４０ｂ内に形成された導波路４１の断面（Ｙ−Ｚ面）形状は矩形であり、例えば、幅（Ｙ方向）を０．６ｍｍ、高さ（Ｚ方向）を２．５４ｍｍとしてもよい。
【００４５】
第２導波管４０ｂの高さは、第１導波管４０ａの高さと同じであるが、第２導波管４０ｂの幅は、第１導波管４０ａの幅より狭くなっている。すなわち、第１導波管４０ａと第２導波管４０ｂとの接続部には段部が形成されている。第２導波管４０ｂの幅を第１導波管４０ａの幅より狭くしているのは、導波管４０内を伝播する電磁波の高次の伝送モードを排除することにより、導波管−伝送線路変換器１における電力の変換効率を上げるためである。
【００４６】
第１中空部５１ａは、一端が本体部５の側面５ｃから開口し、他端が第２導波管４０ｂの内部（導波路４１）に開口している。第２中空部５１ｂは、一端が第２導波管４０ｂの内部（導波路４１）に開口し、他端が閉鎖している。第１中空部５１ａの第２導波管４０ｂ内部への開口部５２と、第２中空部５１ｂの第２導波管４０ｂ内部への開口部５２は、第２導波管４０ｂの内壁において対向した位置に配置されている。以下、第１中空部５１ａと第２中空部５１ｂとを単に中空部５１と称し、中空部５１を備えて該中空部５１に誘電体基板３０を収容する構造部を基板収容部５０と称する。
【００４７】
基板収容部５０の中空部５１の内部の収容空間には、誘電体基板３０が収容されている。具体的には、誘電体基板３０のＹ方向の端部３０ｃ側が第１中空部５１ａに収容され、端部３０ｄ側が第２中空部５１ｂに収容されている。基板収容部５０の収容空間は、誘電体基板３０を収容可能なサイズであればよい。
【００４８】
図４は、第１の本体部１０に設けられた中空部形成溝１２の取付面５５に誘電体基板３０が取り付けられた状態を示す拡大部分平面図である。図５は、図３のＶ−Ｖ線断面図であり、誘電体基板３０が基板収容部５０に収容された状態を示す。
【００４９】
図４に示すように、誘電体基板３０は、第１の本体部１０の中空部形成溝１２に配置されている。
【００５０】
図４及び図５に示すように、石英などの誘電体からなる高周波信号用の誘電体基板３０の上面３０ａ側に、導体パターンからなる伝送線路３１が、誘電体基板３０の一端から他端まで直線状に印刷等により形成されている。伝送線路３１の一方の端部３１ａは、高周波信号の出力端として用いられ、他方の端部３１ｂは導波管４０が形成された本体部５（図３）に電気的に接続されている。
【００５１】
誘電体基板３０において導波管４０内の導波路４１中に延在した部分では、上面３０ａ側に導体パターンからなるアンテナ部３２が形成されている。アンテナ部３２は、伝送線路３１に接続されている。アンテナ部３２は、伝送線路３１の長手方向に対して垂直な方向に所定距離延びた導体パターン部分と、伝送線路３１の長手方向に延びた導体パターン部分とが十字状に交差して構成されている。アンテナ部３２は、アンテナ部３２で受けた電磁波の電力をマイクロストリップ線路などの伝送線路３１に伝達するようになっている。
【００５２】
誘電体基板３０は、導波管４０内の導波路４１中に延在した部分以外の部分では、導体からなる第１の本体部１０に導電性接着材３３により固着され、この導電性接着材３３等がマイクロストリップ線路の接地導体層として機能するようになっている。
【００５３】
誘電体基板３０、伝送線路３１、及びアンテナ部３２は、例えば、７５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚのＷバンド帯の高周波信号に対応可能となるように、材質、寸法等が設定されている。例えば、誘電体基板３０は、石英からなり、その比誘電率εｒは３．７８である。マイクロストリップ線路を構成する伝送線路３１は、例えば、幅Ｗ４が０．２ｍｍ、厚さｔが０．１ｍｍである。伝送線路３１の長手方向に直交する方向に延びる導体パターンのアンテナ部３２は、例えば、幅Ｗ５が０．２ｍｍ、長さが０．９ｍｍである。伝送線路３１の幅Ｗ４が０．１〜０．３ｍｍ、伝送線路３１の厚さｔが０．０５〜０．２ｍｍ、導体パターンのアンテナ部３２の幅Ｗ５が０．１〜０．３ｍｍ、導体パターンのアンテナ部３２の長さが０．７〜１．０ｍｍの範囲内にて適宜選択可能である。
【００５４】
誘電体基板３０と中空部形成溝１２は、誘電体基板３０が中空部形成溝１２内にガタつかず配置できるように、大きさが設定されている。例えば、誘電体基板３０の幅Ｗ２は１．０ｍｍであり、中空部形成溝１２の内側の幅Ｗ３は１．０６ｍｍである。
【００５５】
アンテナ部３２と導波管４０は、導波管４０の端面４０ｄで反射した反射電磁波がアンテナ部３２での電力変換効率に影響しないように、配置、大きさ等が設定される。例えば、アンテナ部３２の中心３２ａから導波管４０の長手方向の端面４０ｄまでの距離Ｌ１を、所望の導波管内波長λの略１／４とする。
【００５６】
誘電体基板３０の上面３０ａ側に形成された伝送線路３１は、一方の端部３１ａにて開放され、他方の端部３１ｂにて基板収容部５０（グランド）に短絡されている。グランドに短絡された端部３１ｂに向けて伝送線路３１を進む電気信号は、端部３１ｂで反射する。アンテナ部３２と誘電体基板３０は、端部３１ｂで反射した電気信号がアンテナ部３２での電力変換効率に与える影響を抑制するように、配置、大きさ等が設定される。例えば、アンテナ部３２の中心３２ａから誘電体基板３０の端部３０ｄまでの伝送線路３１の長さＬ２を、所望の誘電体基板の実効誘電率で定められる波長λ´の略１／４とする。
【００５７】
導波管４０と基板収容部５０の大きさは、上記事項を考慮して適宜設定することができる。例えば、基板収容部５０から導波管４０の端面４０ｄまでの長さＬ３を０．７ｍｍとし、導波管４０の側面から誘電体基板３０の端部３０ｄまでの長さＬ４を０．５ｍｍとし、第１導波管４０ａと第２導波管４０ｂの接続部から基板収容部５０の側部までの距離Ｌ５を０．３ｍｍとしてもよい（図４参照）。Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５はこの値に限定されることはなく、例えばＬ３＝０．５μｍ〜０．９ｍｍ、Ｌ４＝０．３〜０．７ｍｍ、Ｌ５を０．１〜０．５ｍｍの範囲で適宜選択可能である。
【００５８】
図５に示すように、誘電体基板３０の下面３０ｂは、導電性接着材３３により基板収容部５０内の中空部５１に面した取付面５５に固着されている。具体的には、誘電体基板の一端部３０ｃ側が第１中空部５１ａに面した取付面５５ａ上に導電性接着材３３を介して配置され、誘電体基板の他端部３０ｄ側が第２中空部５１ｂに面した取付面５５ｂ上に導電性接着材３３を介して配置されている（図１参照）。
【００５９】
図６は、図５のＶＩ−ＶＩ線断面図であり、誘電体基板３０を端面側から見た図である。図６に示すように、誘電体基板３０の上面３０ａ側に形成された伝送線路３１は、端面上に延びて導電性接着材３３を介して基板収容部５０に電気的に接続されている。すなわち、誘電体基板３０の上面３０ａに形成された伝送線路３１は、一方の端部３１ａにおいて開放し、他方の端部３１ｂにおいて接地されている。
【００６０】
図５に示すように、基板収容部５０は、導波管４０内の導波路４１への開口部５２において取付面５５に切欠き部５６を有している。切欠き部５６は、図６に示すように、誘電体基板３０の全幅に対応する長さにわたって形成されている。或いは、切欠き部５６は、中空部形成溝１２の全幅にわたって形成してもよい。
【００６１】
切欠き部５６は、取付面５５に平行な底面５８と、それに続く取付面５５に垂直な面とを有するステップ状に切り欠かれて構成されている。切欠き部５６は、例えば、幅（Ｙ方向）が１００μｍであり、長さ（Ｘ方向）が１ｍｍである。
【００６２】
また、アンテナ部３２の中心３２ａから導波管４０の上面４０ｅまでの距離Ｌ６は、例えば、導波管４０の高さの約１／２に設定されている（図５参照）。
【００６３】
次に、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１の製造方法を説明する。
【００６４】
まず、第１の本体部１０を加工して、上面１０ａに導波管形成溝１１と中空部形成溝１２を形成する。また、第２の本体部２０を加工して、下面２０ｂに導波管形成溝２１と中空部形成溝２２を形成する。一方、誘電体基板３０の上面３０ａ側に導体パターンからなる伝送線路３１及びアンテナ部３２を印刷等で形成する。誘電体基板３０の下面３０ｂには接地導体層は形成されていない。
【００６５】
次いで、誘電体基板３０の下面３０ｂを、導電性接着材３３により、第１の本体部１０の取付面５５に接着する。次いで、第１の本体部１０の上面１０ａに、第２の本体部２０の下面２０ｂを被せてネジ止め等で固定することにより、導波管−伝送線路変換器１が完成する。
【００６６】
（変形例１）
図７は、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１の変形例１を示す断面図である。図７に示すように、基板収容部５０の取付面５５に形成された切欠き部５６Ａの底面５８に、溝５７が形成されている。
【００６７】
この構成により、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、製造時に導電性接着材３３により誘電体基板３０の下面３０ｂを中空部５１内の取付面５５に固着する際に誘電体基板３０を取付面５５に押し付けても、はみ出した導電性接着材３３が切欠き部５６の溝５７に確実に留まり、導波管４０内に漏れ出し難くなっている。
【００６８】
溝５７は、誘電体基板３０の全幅に対応する長さにわたって形成されている。或いは、溝５７は、第１の本体部１０の中空部形成溝１２の全幅にわたって形成してもよい。
【００６９】
（変形例２）
図８は、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１の変形例２を示す断面図である。図８に示すように、基板収容部５０の取付面５５に形成された切欠き部５６Ｂの底面５８が、導波路４１側が高くなるように傾斜している。
【００７０】
この構成により、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、製造時に導電性接着材３３により誘電体基板３０の下面３０ｂを中空部５１内の取付面５５に固着する際に誘電体基板３０を取付面５５に押し付けても、はみ出した導電性接着材３３が切欠き部５６Ｂに確実に留まり、導波管４０内に漏れ出し難くなっている。
【００７１】
次に、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１の伝送特性及び反射特性をシミュレーションした結果について説明する。
【００７２】
（シミュレーション１）
図９（ａ）は、比較のためシミュレーションで用いた導波管−伝送線路変換器の構成を示す構成図である。この比較例では、基板収容部５０の取付面５５に切欠き部は形成されておらず、導電性接着材３３が導波管４０内にはみ出した場合の特性に与える影響を調べた。
【００７３】
図９（ｂ）は、導電性接着材３３が導波管４０内にはみ出した場合における伝送特性Ｓ２１のシミュレーション結果を示す図であり、図９（ｃ）は、反射特性Ｓ１１のシミュレーション結果を示す図である。
【００７４】
伝送特性Ｓ２１は、電磁波が伝送されるときの電力の伝送特性を表す散乱パラメータである。具体的には、図３において、導波管４０の開口部４０ｃに入力される入力信号Ｓ１に対する、誘電体基板３０の伝送線路３１の出力用の端部３１ａから出力される出力信号Ｓ２の電力比をｄＢ単位で示している。
【００７５】
また、反射特性Ｓ１１は、電磁波が導波管４０の端面４０ｄにより反射されるときの反射特性を表す散乱パラメータである。具体的には、図３において、導波管４０の開口部４０ｃに入力される入力信号Ｓ１に対する、導波管４０の開口部４０ｃから出力される出力信号Ｓ'１の電力比をｄＢ単位で示している。
【００７６】
図９（ｂ）に示すように、切欠き部が無い場合に導電性接着材３３のはみ出し長さＬ０を大きくすると、６５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、伝送特性を示す散乱パラメータＳ２１が小さくなることが分かる。また、図９（ｃ）に示すように、切欠き部が無い場合に導電性接着材のはみ出し長さＬ０を大きくすると、６５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、反射特性を示す散乱パラメータＳ１１が大きくなることが分かる。
【００７７】
したがって、切欠き部が無い場合に導電性接着材のはみ出し長さＬ０を大きくすると、６５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、導波管−伝送線路変換器の電力変換効率が低下することが分かる。
【００７８】
（シミュレーション２）
図１０（ａ）は、シミュレーションで用いた導波管−伝送線路変換器の構成を示す構成図である。このシミュレーションでは、基板収容部５０の取付面５５に形成された切欠き部の長さＬを変えて影響を調べた。
【００７９】
図１０（ｂ）は、切欠き部の長さＬを変えた場合における伝送特性Ｓ２１のシミュレーション結果を示す図であり、図１０（ｃ）は反射特性Ｓ１１のシミュレーション結果を示す図である。
【００８０】
図１０（ｂ）に示すように、切欠き部の長さＬを０μｍ〜３００μｍの範囲で変えても、７０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、伝送特性を示す散乱パラメータＳ２１は概ね−１．５ｄＢより大きいことが分かる。また、図１０（ｃ）に示すように、切欠き部の長さＬを０μｍ〜３００μｍの範囲で変えても、７０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、反射特性を示す散乱パラメータＳ１１は概ね−６ｄＢより小さい値に維持されていることが分かる。
【００８１】
したがって、切欠き部の長さＬが０μｍ〜３００μｍの範囲内にある場合、７０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、導波管−伝送線路変換器の電力変換効率への影響は小さいことが分かる。
【００８２】
（シミュレーション３）
図１１（ａ）は、シミュレーションで用いた導波管−伝送線路変換器の構成を示す構成図である。このシミュレーションでは、基板収容部５０の取付面５５に形成された切欠き部の深さｄを変えて影響を調べた。なお、切欠き部の長さ（Ｙ方向）は１００μｍとした。
【００８３】
図１１（ｂ）は、切欠き部の深さｄを変えた場合における伝送特性Ｓ２１のシミュレーション結果を示す図であり、図１１（ｃ）は反射特性Ｓ１１のシミュレーション結果を示す図である。
【００８４】
図１１（ｂ）に示すように、切欠き部の深さｄを２０μｍ〜１００μｍの範囲で変えても、７０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、伝送特性を示す散乱パラメータＳ２１は概ね−１．５ｄＢより大きいことが分かる。また、図１１（ｃ）に示すように、切欠き部の深さｄを２０μｍ〜１００μｍの範囲で変えても、７０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、反射特性を示す散乱パラメータＳ１１は概ね−６ｄＢより小さい値に維持されていることが分かる。
【００８５】
したがって、切欠き部の深さｄが２０μｍ〜１００μｍの範囲内にある場合、７０ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚの周波数範囲において、導波管−伝送線路変換器の電力変換効率への影響は小さいことが分かる。
【００８６】
次に、作用効果について説明する。
【００８７】
本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１では、基板収容部５０は、中空部５１の一端が導波路４１に側方から開口した開口部５２において、取付面５５に切欠き部５６を有している。この構成により、導波管−伝送線路変換器１の製造時に、導電性接着材３３により誘電体基板３０の下面３０ｂを基板収容部５０内の取付面５５に固着する際に誘電体基板３０を該取付面５５に押し付けても、はみ出した導電性接着材３３が切欠き部５６に留まり、導波管４０内に漏れ出し難くなっている。
【００８８】
しかも、基板収容部５０内の取付面５５には特許文献１に記載のような凸状の構造物が無いので、誘電体基板３０が取付面５５に対して傾斜して配置されることもない。これにより、製造時に導電性接着材３３が導波管４０内に漏れ出し難いとともに、安定して高い電力変換効率を実現することができる。また、基板収容部５０内の取付面５５への誘電体基板３０の固着作業を容易に行えるので、導波管−伝送線路変換器１を効率よく製造することができる。
【００８９】
本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１において、基板収容部５０は、導波路４１への開口部５２が対向している第１中空部５１ａ及び第２中空部５１ｂを含み、誘電体基板３０の一端部３０ｃ側が第１中空部５１ａに面する取付面５５ａ上に導電性接着材３３を介して配置され、誘電体基板３０の他端部３０ｄ側が第２中空部５１ｂに面する取付面５５ａ上に導電性接着材３３を介して配置されていることを特徴とする。
【００９０】
この構成により、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、誘電体基板３０の両端部３０ｃ、３０ｄ側とも中空部５１に面する取付面５５上に導電性接着材３３により固着されるので、導波路４１内に配置されたアンテナ部３２が振動することなくしっかりと固定される。また、中空部５１の長手方向の端部５４に誘電体基板３０の長手方向の端部３０ｄを突き当てることにより、製造時に誘電体基板３０の位置合わせを容易に行えるようにしてもよい。
【００９１】
本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１において、アンテナ部３２の中心３２ａから導波管４０の長手方向の端面４０ｄまでの距離Ｌ１は、所定の導波管内波長λの略１／４であることを特徴とする。
【００９２】
この構成により、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、導波管４０の長手方向の端面４０ｄからの反射波の影響を抑制し、高い電力変換効率を得ることができる。
【００９３】
本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１において、誘電体基板３０の端部３０ｄ側に形成された伝送線路３１は、誘電体基板３０の端部３０ｄにおいて基板収容部５０に短絡され、アンテナ部３２の中心３２ａから誘電体基板３０の端部３０ｄまでの伝送線路３１の長さＬ２は、例えば所定の誘電体基板の実効誘電率で定められる波長λ´の略１／４であることを特徴とする。
【００９４】
この構成により、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、誘電体基板３０の端部３０ｄ側の伝送線路３１の端部３１ｂからの反射波の影響を抑制し、高い電力変換効率を得ることができる。
【００９５】
本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、上面１０ａに導波管形成溝１１と中空部形成溝１２とが形成された第１の本体部１０と、下面２０ｂに導波管形成溝２１と中空部形成溝２２とが形成された第２の本体部２０と、を備えている。そして、導波管４０及び中空部５１が形成されるように、第１の本体部１０の上面１０ａと第２の本体部２０の下面２０ｂが接合されている。
【００９６】
この構成により、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、製造時に、導電性接着材３３により誘電体基板３０を、第１の本体部１０の上面１０ａに形成された中空部形成溝１２に固着する作業を容易に行うことができる。
【００９７】
また、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、第１の本体部１０の上面１０ａに形成された導波管形成溝１１と中空部形成溝１２とが十字状に交差し、中空部形成溝１２の底面が取付面５５である。
【００９８】
この構成により、本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、製造時に、導電性接着材３３により誘電体基板３０の下面３０ｂを、第１の本体部１０の上面１０ａに形成された中空部形成溝１２の底面（誘電体基板３０の取付面５５）に固着する作業を容易に行うことができる。
【００９９】
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１について、図面を参照して説明する。
【０１００】
本実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１は、第２中空部が設けられていない点で、第１の実施形態と異なっている。その他の構成は第１の実施形態と同一であり、同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
【０１０１】
図１２は、本発明の第２の実施形態に係る導波管−伝送線路変換器１を示す断面図である。図１２に示すように、基板収容部５０は、導波路４１への開口部５２において取付面５５側に切欠き部５６を有している。
【０１０２】
このため、製造時に導電性接着材３３により誘電体基板３０の下面３０ｂを基板収容部５０の取付面５５に固着する際に、左右に揺すって導電性接着材３３を誘電体基板３０の下面３０ｂ全体になじませたり、或いは誘電体基板３０を取付面５５に押し付けたとき、はみ出した導電性接着材３３が切欠き部５６に留まり、導波管４０内に漏れ出し難いようになっている。基板収容部５０の取付面５５には、特許文献１に記載のような凸状の構造物が無いので、誘電体基板３０が傾斜して配置されることもない。したがって、効率よく製造できるとともに、安定して高い電力変換効率を実現することができる。
【０１０３】
上記第１及び第２の実施形態では、導波管−伝送線路変換器１を、導波管４０からマイクロストリップ線路を構成する伝送線路３１への変換器として説明したが、伝送線路３１から導波管４０への変換器としても使用できることは勿論である。
【０１０４】
以上述べたように、本発明は、製造時に導電性接着材が導波管内に漏れ出し難く、安定して高い電力変換効率を実現できるという効果を有し、導波管−伝送線路変換器の全般に有用である。
【符号の説明】
【０１０５】
１  導波管−伝送線路変換器
５  本体部
１０  第１の本体部
１１、２１  導波管形成溝
１１ａ、２１ａ  第１の導波管形成溝
１１ｂ、２１ｂ  第２の導波管形成溝
１２、２２  中空部形成溝
１２ａ、２２ａ  第１の中空部形成溝
１２ｂ、２２ｂ  第２の中空部形成溝
２０  第２の本体部
３０  誘電体基板
３１  伝送線路
３２  アンテナ部
３２ａ  アンテナ部の中心
３３  導電性接着材
４０  導波管
４０ａ  第１導波管
４０ｂ  第２導波管
４１  導波路
５０  基板収容部
５１  中空部
５１ａ  第１中空部
５１ｂ  第２中空部
５２、５３  開口部
５４  端部
５５  取付面
５６  切欠き部
５７  溝
５８  切欠き部の底面
【図１】
2020137030.tif 000003
【図２】
2020137030.tif 000004
【図３】
2020137030.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2020137030.tif 000011
【図１０】
2020137030.tif 000012
【図１１】
2020137030.tif 000013
【図１２】
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