(57)【要約】【課題】伝送線路の使用帯域を広帯域化すること。【解決手段】第１素子１０Ｕは、第１誘電体基板１１Ｕと、第１面に形成された第１導電体層１３Ｕと、第２面に形成された第２導電体層１９Ｕと、第１導電体層上において、入力信号線路と接続される部分を除いて、矩形形状の各辺に沿って設けられ、第１誘電体基板を貫通して第１導電体層と第２導電体層とを電気的に接続し、入力信号線路が接続される辺と対向する辺に形成された第１短絡壁２４Ｕと、これに直交する平行な２つの第１側壁２２Ｕとから成る第１導通部材と、第２導電体層において、第１短絡壁から管内波長の１／４の位置の入力信号線路側に設けられ、２つの第１側壁の間隔よりも狭い、信号の伝搬方向に垂直な幅だけ、導体層が切欠けられた第１スロット２５Ｕとを有する。第１スロット２５Ｕと、類似構成の第２素子１０Ｄの第２スロット２５Ｄとが平行にして、これらを接続する導波管５６を有する。【選択図】図１
2010118857.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
集積導波管を用いた伝送線路において、
上面である第１面と、下面である第２面とを有した第１誘電体基板と、
前記第１面に形成された第１導電体層と、
前記第２面に形成された第２導電体層と、
前記第１導電体層上において、入力信号線路と接続される部分を除いて、矩形形状の各辺に沿って設けられ、前記第１誘電体基板を貫通して前記第１導電体層と前記第２導電体層とを電気的に接続し、前記入力信号線路が接続される辺と対向する辺に形成された第１短絡壁と、これに直交する平行な２つの第１側壁とから成る第１導通部材と、
前記第２導電体層において、前記第１短絡壁から管内波長の１／４の位置の前記入力信号線路側に設けられ、２つの前記第１側壁の間隔よりも狭い、信号の伝搬方向に垂直な幅だけ、導体層が切欠けられた第１スロットと、
下面である第３面と、上面であり、前記第２面に近い方の面である第４面とを有し、前記第１誘電体基板と平行に設けられた第２誘電体基板と、
前記第３面に形成された第３導電体層と、
前記第４面に形成された第４導電体層と、
前記第３導電体層上において、出力信号線路と接続される部分を除いて、矩形形状の各辺に沿って設けられ、前記第２誘電体基板を貫通して前記第３導電体層と前記第４導電体層とを電気的に接続し、前記出力信号線路が接続される辺と対向する辺に形成された第２短絡壁と、これに直交する平行な２つの第２側壁とから成る第２導通部材と、
前記第４導電体層において、前記第２短絡壁から管内波長の１／４の位置の前記出力信号線路側に設けられ、２つの前記第２側壁の間隔よりも狭い、信号の伝搬方向に垂直な幅だけ、導体層が切欠けられた第２スロットと、
前記第１スロットと前記第２スロットとが平行な位置となるように、前記第１誘電体基板と前記第２誘電体基板とを配設し、内部に、前記第１スロットと前記第２スロットとを接続する導波管が形成された基台と
を有することを特徴とする伝送線路。
【請求項２】
前記導波管は、前記導波管の短辺の間隔が狭くなっている絞り部分を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。
【請求項３】
前記第１導体層は、
前記第１面上に形成された前記入力信号線路に接続される第１信号線路と、前記第１信号線路の両側に形成され、前記第２導体層と電気的に接続れた第１導体層の第１部分から成る第１コプレーナ部と、
前記第１コプレーナ部に接続され、中央部において第１信号線路が通過し、前記第１導体層が、信号の伝送方向に垂直な幅方向に欠落して前記第１誘電体基板の表面が露出した第１露出部と、
を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝送線路。
【請求項４】
前記第３導体層は、
前記第３面上に形成された前記出力信号線路に接続される第２信号線路と、前記第２信号線路の両側に形成され、前記第４導体層と電気的に接続れた第３導体層の第１部分から成る第２コプレーナ部と、
前記第２コプレーナ部に接続され、中央部において第２信号線路が通過し、前記第３導体層が、信号の伝送方向に垂直な幅方向に欠落して前記第２誘電体基板の表面が露出した第２露出部と、
を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の伝送線路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２つの集積導波管にスロットを設けて、これらのスロット間を導波管で結合した、広帯域で損失の少ない伝送線路に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１には、導波管の壁面にスロットを設けて、そのスロットから電波を放射し又は受波する導波管アンテナが開示されている。また、特許文献２には、２枚の誘電フィルムで挟まれた線状の伝送線路と、この誘電フィルムに垂直な方向に電波を伝搬させる方形導波管と、この方形導波管の導電性の蓋に、この伝送線路に直交する方向で、伝送線路の開放端から管内波長の１／４の位置に、スリットを設けた変換装置が開示されている。さらに、特許文献３には、誘電体導波管において、スロットを設け、このスロットに整合し、このスロットよりも一回り大きな貫通孔を有した金属板を、誘電体導波管に接合した導波管アンテナが開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平３−７４０６号公報
【特許文献２】特開２００２−７６７２４号公報
【特許文献３】特許３８２４９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一方、レーダにおいて、短パルス信号を用いて、距離を精度良く測定するには、その信号の伝送線路における伝送帯域を超広帯域（ＵＷＢ）とする必要がある。しかしながら、上記の特許文献１〜３に開示の伝送線路によるものでは、広帯域化は困難であった。特許文献２の図４の特性で示されているように、１５ｄＢ以上のリターンロスを生じる帯域幅は、０．３ＧＨｚ位であり、１０ｄＢ以上のリターンロスを生じる帯域幅は、０．６ＧＨｚ位と、使用帯域幅が狭いものであった。
【０００５】
本発明は上記の課題を解決するために成されたものであり、その目的は、高周波の伝送線路を広帯域化することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、  集積導波管を用いた伝送線路において、
上面である第１面と、下面である第２面とを有した第１誘電体基板と、第１面に形成された第１導電体層と、第２面に形成された第２導電体層と、第１導電体層上において、入力信号線路と接続される部分を除いて、矩形形状の各辺に沿って設けられ、第１誘電体基板を貫通して第１導電体層と第２導電体層とを電気的に接続し、入力信号線路が接続される辺と対向する辺に形成された第１短絡壁と、これに直交する平行な２つの第１側壁とから成る第１導通部材と、第２導電体層において、第１短絡壁から管内波長の１／４の位置の入力信号線路側に設けられ、２つの第１側壁の間隔よりも狭い、信号の伝搬方向に垂直な幅だけ、導体層が切欠けられた第１スロットと、
上面である第３面と、下面であり、第２面に近い側の面である第４面とを有し、第１誘電体基板と平行に設けられた第２誘電体基板と、第３面に形成された第３導電体層と、第４面に形成された第４導電体層と、第３導電体層上において、出力信号線路と接続される部分を除いて、矩形形状の各辺に沿って設けられ、第２誘電体基板を貫通して第３導電体層と第４導電体層とを電気的に接続し、出力信号線路が接続される辺と対向する辺に形成された第２短絡壁と、これに直交する平行な２つの第２側壁とから成る第２導通部材と、第４導電体層において、第２短絡壁から管内波長の１／４の位置の出力信号線路側に設けられ、２つの第２側壁の間隔よりも狭い、信号の伝搬方向に垂直な幅だけ、導体層が切欠けられた第２スロットと、第１スロットと第２スロットとが平行な位置となるように、第１誘電体基板と第２誘電体基板とを配設し、内部に、第１スロットと第２スロットとを接続する導波管が形成された基台とを有することを特徴とする伝送線路である。
【０００７】
本発明は、第１誘電体基板と、第１導電体層と、第２導電体層と、第１導通部材とで、第１集積導波管が構成される。また、第２誘電体基板と、第３導電体層と、第４導電体層と、第２導通部材とで、第２集積導波管が構成される。そして、第１集積導波管と第２集積導波管は、平行に配設される。第１集積導波管の第２導電体層には、第１スロットが、第２集積導波管の第４導電体層には、第２スロットが設けられている。この第１スロットと第２スロットとは、平行に設けられ、両者は、基台の内部に設けられた導波管で接続されている。また、第１スロットは、第１集積導波管の第１短絡壁から基準周波数の管内波長の１／４の位置に設けられており、第２スロットは、第２集積導波管の第２短絡壁から管内波長の１／４の位置に設けられている。したがって、第１、第２スロットは、その基準周波数に対して励振の腹となり、基準周波数の第１周波数での共振点となる。したがって、この共振周波数で、最も損失なく、第１集積導波管から第２集積導波管に信号が伝搬することになる。また、第１スロットと、第２スロットは、輪郭の周囲が導体であるので、電界は、スロットの幅を決定する２辺において、零となり、第１導電体層と第２導電体層と平行で、信号の伝搬方向を向いて、励振される。この時、共振する第２周波数は、基本となる第１周波数とは異なる。したがって、第２周波数を、第１周波数に対して僅かに異なるようにすることで、双峰性の共振が得られ、広帯域において、損失なく、第１集積導波管から第２集積導波管へ、信号を伝送させることができる。
【０００８】
上記の発明において、第１スロットと第２スロットとは、平行な位置関係にあれば良く、スロットを矩形とした場合に、その長辺が平行であることが望ましいが、必ずしも、平行でなくとも良い。また、第１スロットと第２スロットの長辺の信号の伝搬方向における位置は、一致することが望ましいが、必ずしも、一致する必要はない。第１スロットと第２スロットの長辺の向きと、位置が一致する場合には、基台の内部に形成される導波管は、直方体の方形導波管で構成される。また、２つのスロットの長辺が平行で、位置が一致しない場合には、導波管は、斜行した方形導波管で構成される。また、２つのスロットの長辺の位置が一致して、方向が平行でない場合には、導波管は第１誘電体基板に垂直な軸の回りに捩じれた方形導波管で構成される。さらに、２つのスロットの長辺の位置が一致せず、平行でもない場合には、導波管は第１誘電体基板に対して斜交する軸の回りに捩じれた方形導波管で構成される。また、第１導通部材と第２導通部材は、望ましくは、多数の導通性のビアホールで形成される。この場合には、ビアホールの配置間隔は、遮断波長よりも短くする。しかし、これらの導通部材は、複数のビアホールの配列に代えて、線状の連続した溝に導体を充填させたもので構成しても良い。また、導波管は、導波管の短辺の間隔が狭くなっている絞り部分を有していても良い。この絞りの短辺幅によって、伝送特性を改善することができる。
【０００９】
さらに、第１導体層は、
第１面上に形成された入力信号線路に接続される第１信号線路と、第１信号線路の両側に形成され、第２導体層と電気的に接続された第１導体層の第１部分から成る第１コプレーナ部と、第１コプレーナ部に接続され、中央部において第１信号線路が通過し、第１導体層が、信号の伝送方向に垂直な幅方向に欠落して第１誘電体基板の表面が露出した第１露出部と、を有していても良い。
【００１０】
さらに、第３導体層は、
第３面上に形成された出力信号線路に接続される第２信号線路と、第２信号線路の両側に形成され、第４導体層と電気的に接続された第３導体層の第１部分から成る第２コプレーナ部と、第２コプレーナ部に接続され、中央部において第２信号線路が通過し、第３導体層が、信号の伝送方向に垂直な幅方向に欠落して第２誘電体基板の表面が露出した第２露出部と、を有していても良い。
【００１１】
上記の発明において、入力信号線路、出力信号線路は、マイクロストリップ線路でも、コプレーナ線路でも良い。また、第１集積導波管と、第２集積導波管のまま、信号の入力と出力を行っても良い。また、第１集積導波管の第１導電体層に直接、入力信号線が接続され、第２集積導波管の第３導電体層に直接、出力信号線が接続されていても良い。直接、接続されていても、モード変換は行われる。第３、第４発明のようにコプレーナ部と露出部とを設けることで、モード変換の効率が向上する。マイクロストリップ線路やコプレーナ線路における電磁界モードは、準ＴＥＭモード（ＴＥＭモードに近いモード）となる。集積導波管では、電磁界モードは、基本モードはＴＥ10モードとなる。そこで、入力信号線路から第１集積導波管に向けて信号が伝搬するので、第１スロット部において、電磁界モードは、ＴＥＭモードからＴＥ10モードに変換される。また、第２集積導波管から出力信号線路に向けて信号が伝搬するので、第２スロット部において、電磁界モードは、ＴＥ10モードからＴＥＭモードに変換される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、第１短絡壁から第１スロットまでの距離と、この距離に等しい第２短絡壁から第２スロットまでの距離に応じて、共振する第１周波数が決定される。また、第１スロット及び第２スロットの平面内における共振周波数は、その幅やその箇所の誘電率が、誘電体基板の誘電率とは異なることから、第１周波数とは異なる第２周波数となる。第２周波数を第１周波数に対して、僅かに変化させることで、双峰性の共振特性が得られ、広い範囲の周波数での共振が得られることになる。これにより、本発明の伝送線路の伝送帯域を広くすることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説明するが、本発明は、下記の実施例には限定されない。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の具体的な一実施例に係る伝送線路１００の斜視図、図２は、第１素子１０Ｕの平面図、図３は第２素子１０Ｄの平面図、図４は伝送線路１００の断面図である。第１素子の構成要素の符号は、数値にＵの記号を付し、第２素子の構成要素の符号は、数値にＤの記号を付している。符号の数値が同一である構成要素は、同一構成要素を示す。第１素子１０Ｕについて説明する。座標系は、信号の伝搬方向にｘ軸、上向きにｚ軸、信号の伝搬方向に垂直な幅方向にｙ軸をとる。第１誘電体基板１１Ｕの上面である第１面１２Ｕには、第１導電体層１３Ｕが形成されている。基板に対して上下を表現する場合には、その上下の定義は、第１誘電体基板１１Ｕ及び第２誘電体基板１１Ｄに共通であり、＋ｚ軸方向を上方向、−ｚ軸方向を下方向と定義する。図４に示すように、第１誘電体基板１１Ｕの下面である第２面１８Ｕには、第２導電体層１９Ｕが全面に形成されている。図２に示すように、第１導電体層１３Ｕは、信号入力ポートPort 1側から、入力信号線路１４Ｕ、この入力信号線路１４Ｕに接続され、ｘ軸方向に伸びた第１信号線路１６Ｕと、第１信号線路１６Ｕの両側に形成された第１導電体層１３Ｕの第１部分１５Ｕと、第１集積導波管２０Ｕの導体部２１Ｕとから成る。
【００１５】
図２において、第１誘電体基板１１Ｕをｘ軸方向に、図示されたＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域に分ける。領域Ｄは、入力信号線路１４Ｕが形成される領域、領域Ｃは、第１コプレーナ部、領域Ｂは第１露出部、領域Ａは第１集積導波管２０Ｕが形成される領域である。
【００１６】
第１コプレーナ部Ｃは、第１信号線路１６Ｕと、その両側に設けられた第１導電体層１３Ｕの第１部分１５Ｕとで構成されている。その第１部分１５Ｕは、多数のビア１７Ｕにより、第１誘電体基板１１Ｕの裏面に形成された第２導電体層１９Ｕと電気的に接続されている。第１露出部Ｂは、中央を通過している第１信号線路１６Ｕを除いて、第１導電体層１３Ｕが、信号の伝搬方向に垂直な方向において幅Ｗで欠落して、誘電体が露出している部分である。第１集積導波管２０Ｕは、第１導電体層１３Ｕの主要部である導体部２１Ｕと、その導体部２１Ｕに対応した第１誘電体基板１１Ｕの下面の第２導電体層１９Ｕと、導体部２１と第２導電体層２１Ｕとを電気的に接続する多数のビア２２Ｕとから構成されている。多数のビア２２Ｕは、信号の伝搬方向に沿った間隔Ｗの２本の線Ｋ１、Ｋ２上と、この線に垂直な幅方向の線Ｋ３上に配設されている。線Ｋ１、Ｋ２上に配列されたビア２２Ｕの列は、第１集積導波管２０Ｕの第１側壁２３Ｕを構成し、線Ｋ３上に配列されたビア２２Ｕの列は、第１集積導波管２０Ｕの第１短絡壁２４Ｕを構成している。これらのビア２２Ｕの間隔は、遮断波長よりも短い。これらの導電性のあるビアの列は、伝搬する電磁波に対しては、導体壁として作用する。第１短絡壁２４Ｕは、信号の伝搬する先に形成された導体壁であり、この壁面において電界は零となる。ビアは導体壁として機能させるものであるので、ビアに代えて、連続した板状の導体で、第１短絡壁２４Ｕと第１側壁２３Ｕとを形成しても良い。
【００１７】
図４に示すように、第２導電体層１９Ｕにおいては、第１短絡壁２４Ｕから−ｘ軸方向への距離が、基準周波数に対応する管内波長λg の１／４の位置に、第２導電体層１９Ｕが、幅方向であるｙ軸方向に平行に矩形に切り取られた第１スロット２５Ｕが形成されている。この第１スロット２５Ｕの幅Ｌは、第１集積導波管２０Ｕの一対の第１側壁２３Ｕ間の間隔Ｗよりも小さく構成されている。以下、この間隔Ｗを集積導波管幅といい、この幅Ｌを、スロットの長辺幅という。
【００１８】
また、第２素子１０Ｄは、図３に示すように構成されている。第２素子１０Ｄは、第１素子１０Ｕを、表裏反転させて、１８０度回転させたものと等価である。第１素子１０Ｕでは、信号は入力信号線路１４Ｕから第１集積導波管２０Ｕに向けて伝搬するのに対して、第２素子１０Ｄでは、信号は第２集積導波管２０Ｄから、出力信号線路１４Ｄに向けて伝搬することのみが異なる。
【００１９】
第２誘電体基板１１Ｄの下面である第３面１２Ｄには、第３導電体層１３Ｄが形成されている。また、図４に示すように、第２誘電体基板１１Ｄの上面である第４面１８Ｄには、第４導電体層１９Ｄが全面に形成されている。第３導電体層１３Ｄは、信号出力ポートPort 2側から、出力信号線路１４Ｄ、この出力信号線路１４Ｄに接続され、信号の伝搬方向とは反対方向の−ｘ軸方向に伸びた第２信号線路１６Ｄと、第２信号線路１６Ｄの両側に形成された第３導電体層１３Ｄの第１部分１５Ｄと、第２集積導波管２０Ｄの導体部２１Ｄとから成る。これらの構成は、第１素子１０Ｕと同一であるので、説明を省略する。
【００２０】
多数のビア２２Ｄは、信号の伝搬方向に沿った間隔Ｗの２本の線Ｋ１、Ｋ２上と、この線に垂直な幅方向の線Ｋ３上に配設されている。線Ｋ１、Ｋ２上に配列されたビア２２Ｄの列は、第２集積導波管２０Ｄの第２側壁２３Ｄを構成し、線Ｋ３上に配列されたビア２２Ｄの列は、第２集積導波管２０Ｄの第２短絡壁２４Ｄを構成している。第２短絡壁２４Ｄは、信号の伝搬してくる元の方向に形成された導体壁であり、この壁面において電界は零となる。
【００２１】
図４に示すように、第４導電体層１９Ｄにおいては、第２短絡壁２４Ｄからｘ軸方向への距離が、基準周波数に対応する管内波長λg の１／４の位置に、第４導電体層１９Ｕが、幅方向であるｙ軸方向に平行に矩形に切り取られた第２スロット２５Ｕが形成されている。この第２スロット２５Ｕの長辺幅Ｌは、第２集積導波管２０Ｕの集積導波管幅Ｗよりも小さく構成されている。  
【００２２】
これらの第１素子１０Ｕと第２素子１０Ｄは、図４に示すように、第１誘電体基板１１Ｕの下面に形成されている第２導電体層１９Ｕと第２誘電体基板１１Ｄの上面に形成されている第４導電体層１９Ｄとが、対面する向きに、基台５０の両面５１、５２に配設される。第１スロット２５Ｕと第２スロット２５Ｄとは、平行であり、その長辺は、の第１素子１０Ｕと第２素子１０Ｄにおける信号の伝搬方向であるｘ軸方向の位置が同一である。基台５０は、銅で形成された第１基台５３、樹脂で構成され、露出面に銅被膜５７がコーティングされた第２基台５４、アルミニウムで形成された第３基台５５の３層構造で構成されている。そして、これらで構成される基台５０の厚さ方向において、第１スロット２５Ｕと第２スロット２５Ｄとを接続するように、直方体の空洞から成る導波管５６が形成されている。この導波管５６の４つの側壁面は、第１基台５３の銅、第２基台５４の銅被膜５７、第３基台５５のアルミニウムで構成されている。この導波管５６の入力端面５８は第１スロット２５Ｕを完全に内包しており、出力端面５９は第２スロット２５Ｄを完全に内包している。また、入力端面５８、出力端面５９のｙ軸方向の幅（長辺幅）は、第２導電体層１９Ｕの幅、第４導電体層１９Ｄの幅と同一であり、入力端面５８、出力端面５９の短辺幅（ｘ軸方向の幅）は、第１スロット２５Ｕ及び第２スロット２５Ｄの短辺幅よりも広い。したがって、入力端面５８は、第１スロット２５Ｕの全周において、第２導電体層１９Ｕにより、封鎖されており、出力端面５９は、第２スロット２５Ｄの全周において、第４導電体層１９Ｄにより、封鎖されている。導波管５６の第１基台５３の部分では、空洞内に突出し、ｙ軸方向に伸びた突起６１、６２を有し、その突起６１、６２間の間隔が、第１スロット２５Ｕ及び第２スロット２５Ｄの短辺幅程度に絞られた絞り部６０が設けられている。絞り部６０の長辺幅（ｙ軸方向の幅）は、第１スロット２５Ｕ及び第２スロット２５Ｄの長辺幅と同一である。
【００２３】
第１露出部Ｂの作用は、電磁界励振モードをＴＥＭモードからＴＥ10モードに変換するものであり、第２露出部Ｂは、電磁界励振モードをＴＥ10モードからＴＥＭモードに変換するものである。マイクロストリップ線路で構成された入力信号線路１４Ｕでは、入力信号線路１４Ｕから下面の第２導電体層１９Ｕに向かう電界が生成され、第１コプレーナ部Ｃでは、第１導電体層１３Ｕの第１部分１５Ｕは、アース電位となり、第１集積導波管２０Ｕの導体部２１Ｕもアース電位であるので、第１スロット部Ｃでは、電界は、第１誘電体基板１１Ｕの上面に平行に、信号の伝搬方向に励起される。このＴＥＭモードが、第１集積導波管２０Ｕにおいて、信号の伝搬方向に垂直で、第１誘電体基板１１Ｕの厚さ方向（ｚ軸方向）に電界が励起されるＴＥ10モードに変換される。第２集積導波管２０Ｄと、第２スロット部Ｃとの関係も、これと同様である。このようにして、モード変換が円滑に実行される。
【００２４】
上記の伝送線路１００の入力ポートPort 1での反射特性を図５−Ａに示す。また、入力ポートPort 1から出力ポートPort 2への透過特性を図５−Ｂに示す。これらの特性は、第１集積導波管２０Ｕ、第２集積導波管２０Ｄの集積導波管幅Ｗを１８００μｍ、スロットの短辺幅を１００μｍに固定し、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄの長辺幅Ｌ（図２）を変化させて、電磁界解析によりシミュレーションした特性である。特性は、基準長Ｌ0 ＝１４２５μｍに対する長辺幅の偏差をパラメータとして、表されている。なお、設計上の基準周波数は、７７ＧＨｚである。
【００２５】
図５−Ａの特性から、スロットの短辺幅Ｌを変化させても、７８ＧＨｚ付近の第１共振周波数は、変化しないことが分かる。この第１共振周波数は、第１スロット２５Ｕと第１短絡壁２４Ｕのｘ軸方向の間隔、及び、第２スロット２５Ｄと第２短絡壁２４Ｄとのｘ軸方向の間隔によって決定される。両間隔は等しい。すなわち、その間隔長が、管内波長λG の１／４に等しくなる周波数が第１共振周波数である。第１共振周波数では、第１短絡壁２４Ｕ、第２短絡壁２４Ｄの位置では、電界の定在波は、零となり、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄの位置では、第１共振周波数の定在波の腹となり、最大振幅が得られる。これにより、この第１共振周波数の信号が、第１スロット２５Ｕから、第２スロット２５Ｄに向けて、最も、伝搬し易くなる。
【００２６】
一方、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄにおいて、第１導電体層１３Ｕと第２導電体層１３Ｄの面に平行な向きの電界が発生する。この電界は、これらのスロットの長辺幅（ｙ軸方向の幅）の両端では、導体の接線成分の電界は零となり、スロットの長辺を半波長とする定在波が誘起れる。したがって、寸法からすれば、スロットでの共振周波数は、第１共振周波数よりも高くなる。しかし、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄには、誘電体が存在しないので、第１集積導波管２０Ｕ及び第２集積導波管２０Ｄの誘電率に比べて、誘電率は小さくなる。このため、共振周波数は低くなる。この総合的な結果として、第２共振周波数は、第１共振周波数よりも低くなり、スロットの長辺幅が小さくなるにしたがって、第２共振周波数は高くなっていることが理解される。
【００２７】
次に、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄの長辺幅Ｌを１７００μｍ、短辺幅を１００μｍに固定して、第１集積導波管２０Ｕの集積導波管幅Ｗを変化させて、すなわち、一対の第１側壁２３Ｕ間の間隔及び一対の第２側壁２３Ｄ間の間隔を変化させて、上記の伝送線路１００の特性をシミュレーションした。入力ポートPort 1での反射特性を図６−Ａに示す。また、入力ポートPort 1から出力ポートPort 2への透過特性を図６−Ｂに示す。これらの特性は、集積導波管幅Ｗの基準値Ｗ0 ＝１８００μｍに対する偏差をパラメータとして、電磁界解析により、シミュレーションしたものである。なお、設計上の基準周波数は、７７ＧＨｚである。
【００２８】
第１スロット２５Ｕと第１短絡壁２４Ｕの信号の伝搬方向の間隔と、第２スロット２５Ｄと第２短絡壁２４Ｄの信号の伝搬方向の間隔が、管内波長λG の１／４となる周波数で共振する。このとき、集積導波管幅Ｗが長くなるに連れて、遮断周波数が小さくなり、その結果、同一周波数では、管内波長は、より長くなる。この結果、λG ／４の位置は、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄの存在位置に対して、第１短絡壁２４Ｕ、第２短絡壁２４Ｄからより離れる位置になる。逆に、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄの存在位置が、λG ／４となる周波数は、集積導波管幅Ｗが長くなるに連れて、より低くなる。この結果として、図６−Ａに示すように、第１共振周波数は、導波管幅Ｗが長くなるにしたがって、より低周波側に移動し、集積導波管幅Ｗが短くなるにしたがって、より高周波側に移動することになる。一方、第２共振周波数は、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄの長辺幅Ｌで決定される。本シミュレーションでは、このスロットの長辺幅Ｌを変化させていないので、図６−Ａに示すように、第２共振周波数は、集積導波管幅Ｗを変化させても変化しないことになる。また、この結果から、集積導波管幅Ｗは、１９００μｍのときに、１５ｄＢ以上の反射損失が確保される帯域は７４．８ＧＨｚ〜７８．２ＧＨｚの４．６ＧＨｚの帯域が得られることが理解される。また、１０ｄＢ以上の反射損失が得られる帯域は、７４．２ＧＨｚ〜７８．５ＧＨｚの４．３ＧＨｚである。特許文献２の特性では、中心周波数が２７ＧＨｚであり、中心周波数が異なるものの、１５ｄＢ以上の反射損失を生じる帯域幅は０．３ＧＨｚ位であり、１０ｄＢ以上の反射損失を生じる帯域幅は０．６ＧＨｚ位であることを考えると、本実施例の伝送線路は、各段に帯域幅が拡大されていることが理解される。
【００２９】
次に、第１スロット２５Ｕ、第２スロット２５Ｄの長辺幅Ｌを１７００μｍ、短辺幅を１００μｍ、集積導波管幅Ｗを１９００μｍに固定して、導波管５６の絞り部６０の短片幅を変化させて、上記の伝送線路１００の特性をシミュレーションした。入力ポートPort 1での反射特性を図７−Ａに示す。また、入力ポートPort 1から出力ポートPort 2への透過特性を図７−Ｂに示す。これらの特性は、絞り部６０の短辺幅βの基準値β0 ＝１００μｍに対する偏差をパラメータとして、電磁界解析により、シミュレーションしたものである。なお、設計上の基準周波数は、７７ＧＨｚである。
【００３０】
図７−Ａから分かるように、絞り部６０の短辺幅が狭い程、入力ポートPort 1での反射損失が大きくなり、特性が良くなることが、理解される。
図２において、第１誘電体基板１１Ｕをｘ軸方向に、図示されたＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄの領域に分ける。領域Ｄは、入力信号線路１４Ｕが形成される領域、領域Ｃは、第１コプレーナ部、領域Ｂは第１露出部、領域Ａは第１集積導波管２０Ｕが形成される領域である。
【実施例２】
【００３１】
図８のように、構成することも可能である。図８は、第１素子１０Ｕの構成を示しているが、第２素子１０Ｄの構成も同様である。実施例１と同一機能を有する部分には、同一符号が付されている。本実施例は、実施例１における第１コプレーナ部Ｃと第１露出部Ｂを排除したものである。すなわち、第１集積導波管２０Ｕの第１導電体層１３Ｕの主要部である導体部２１Ｕに、入力信号線１４Ｕが、直接、接続されている。このような構成であっても、マイクロストリップの入力信号線１４Ｕから、第１集積導波管２０Ｕへ、信号を伝搬させることができる。第２素子１０Ｄについても同様に、第２集積導波管２０Ｄの第３導電体層１３Ｄの主要部である導体部２１Ｄに、マイクロストリップである出力信号線１４Ｄに、直接、接続されている。このような構成であっても、第２集積導波管２０Ｄから、出力信号線１４Ｄへ、信号を伝搬させることができる。
【００３２】
また、第１集積導波管２０Ｕと、第２集積導波管２０Ｄは、インピーダンスが、その集積導波管幅Ｗにより変化させることができる。したがって、第１集積導波管２０Ｕと、第２集積導波管２０Ｄは、インピーダンス整合するように、集積導波管幅Ｗが決定されている。また、第１集積導波管２０Ｕと、第２集積導波管２０Ｄとを、異なる幅Ｗを有した２つ以上の集積導波管を従属接続したものであっても良い。これにより、インピーダンスの調整が容易となる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明は、レーダ装置などのアンテナに対する信号の送信回路、又はアンテナからの信号の受信回路に用いることができる。本発明を用いることで、レーダ装置の利用周波数帯域幅を広くすることができ、ＵＷＢ通信を利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る伝送線路の構成を示す斜視図。
【図２】同実施例に係る伝送線路の第１素子の平面図。
【図３】同実施例に係る伝送線路の第２素子の平面図。
【図４】同実施例に係る伝送線路の断面図。
【図５−Ａ】同実施例に係る伝送線路において、スロット幅を変化させた時の反射特性。
【図５−Ｂ】同実施例に係る伝送線路において、スロット幅を変化させた時の透過特性。
【図６−Ａ】同実施例に係る伝送線路において、集積導波管幅を変化させた時の反射特性。
【図６−Ｂ】同実施例に係る伝送線路において、集積導波管幅を変化させた時の透過特性。
【図７−Ａ】同実施例に係る伝送線路において、導波管の絞り部の短辺幅を変化させた時の反射特性。
【図７−Ｂ】同実施例に係る伝送線路において、導波管の絞り部の短辺幅を変化させた時の透過特性。
【図８】本発明の他の実施例に係る伝送線路の第１素子の平面図。
【符号の説明】
【００３５】
１００…伝送線路
１０Ｕ、１０Ｄ…第１素子、第２素子
１１Ｕ、１１Ｄ…第１誘電体基板、第２誘電体基板
１３Ｕ、１３Ｄ…第１導電体層、第３導電体層
１４Ｕ、１４Ｄ…第１信号線路、第２信号線路
１９Ｕ、１９Ｄ…第２導電体層、第４導電体層
２２Ｕ、２２Ｄ…第１側壁、第２側壁
２５Ｕ、２５Ｄ…第１スロット、第２スロット
２０Ｕ、２０Ｄ…第１集積導波管、第２集積導波管
２４Ｕ、２４Ｄ…第１短絡壁、第２短絡壁
５６…導波管
５０…基台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５−Ａ】
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【図５−Ｂ】
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【図６−Ａ】
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【図６−Ｂ】
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【図７−Ａ】
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【図７−Ｂ】
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【図８】
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