(57)【要約】【課題】リッジカプラの接地インダクタンスによる高周波回路の特性劣化を抑制することができる高周波接続構造を提供することを目的とする。【解決手段】  高周波接続構造１は、導波管１０と、導波管１０の一端の内部に形成された導体からなるリッジカプラ１２と、導波管１０の一端に隣接する伝送線路２３と、リッジカプラ１２と伝送線路２３との間に設けられ、リッジカプラ１２と導波管１０との接続により生ずる接地インダクタンスＬを調整するインダクタンス調整構造と、リッジカプラ１２の伝送線路２３側の一端と、伝送線路２３の一端とを接続するワイヤ３０とを備える。【選択図】  図２
2019165289.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管と、
前記導波管の一端の内部に形成された導体からなるリッジ構造体と、
前記導波管の前記一端に隣接する伝送線路と、
前記リッジ構造体と前記伝送線路との間に設けられ、前記リッジ構造体と前記導波管との接続により生ずる接地インダクタンスを調整するインダクタンス調整構造と、
前記リッジ構造体の前記伝送線路側の一端と、前記伝送線路の一端とを接続するワイヤと、
を備えることを特徴とする高周波接続構造。
【請求項２】
請求項１に記載の高周波接続構造において、
前記リッジ構造体の側面と平行な側面を有する台座をさらに備え、
前記リッジ構造体は、四角錐台状に形成され、かつ、前記伝送線路側の側面と底面および上面とのつくる角はそれぞれ直角に形成され、
前記リッジ構造体の底面は前記導波管の内壁に接し、
前記伝送線路は集積回路基板上に形成され、
前記集積回路基板は前記台座に支持され、
前記ワイヤは、前記リッジ構造体の上面の一端と、前記伝送線路の一端とを接続する
ことを特徴とする高周波接続構造。
【請求項３】
請求項２に記載の高周波接続構造において、
前記インダクタンス調整構造は、前記リッジ構造体の側面、前記台座の側面、および前記導波管の内壁にそれぞれ接する直方体に形成された金属ブロックを含むことを特徴とする高周波接続構造。
【請求項４】
請求項３に記載の高周波接続構造において、
前記金属ブロックの、前記導波管の電磁波の伝搬方向に垂直な方向の高さは、前記導波管の内壁から前記ワイヤまでの高さより低いことを特徴とする高周波接続構造。
【請求項５】
請求項２に記載の高周波接続構造において、
前記インダクタンス調整構造は、前記リッジ構造体の側面側の端部から前記台座の側面にわたって前記リッジ構造体の底面側の前記導波管の内壁に形成された凹部であることを特徴とする高周波接続構造。
【請求項６】
請求項５に記載の高周波接続構造において、
前記凹部の前記導波管の電磁波の伝搬方向の長さは、前記リッジ構造体の側面から前記台座の側面までの間隔よりも長いことを特徴とする高周波接続構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波接続構造に関し、特に、高周波回路と導波管変換部とのモード変換技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
１００ＧＨｚ以上の周波数帯を使用する高周波回路は、通常、導波管をインターフェースとするパッケージに実装される。このときに重要な技術となるのが、高周波回路と導波管との低損失接続技術である。従来、このような低損失接続技術として、非特許文献１に開示されているダイポール型カプラ（以下、「ダイポールカプラ」という。）や、特許文献１に開示されているリッジ型カプラ（以下、「リッジカプラ」という。）を用いた高周波接続構造が報告されている。
【０００３】
例えば、非特許文献１に記載のダイポールカプラは、ＩｎＰやシリカ等の半導体または誘電体基板上に形成された高周波回路の端部にダイポールアンテナ様の金属配線を形成する。そして、その金属配線を導波管のＥ面に挿入することによって高周波回路と導波管との接続を低損失で実現する。
【０００４】
非特許文献１に記載の高周波接続技術は、ダイポールカプラの近傍に形成される電界と導波管を伝搬するＴＥ１０モードのＥ面に形成される電界のモード形状が類似していることを利用したものである。
【０００５】
非特許文献１に記載のダイポールカプラでは、広帯域な特性が得られるが、半導体もしくは誘電体の基板上に形成されるため、それら基板の誘電損失を避けることができない。また、半導体や誘電体の波長短縮効果による電界集中効果によるダイポールの導電損失が増加する効果もあるため、接続損失はやや大きくなる。
【０００６】
一方、例えば、特許文献１に記載のリッジカプラを用いた高周波接続構造は、導波管のＨ面の中心に沿って配置されるテーパ状に加工された金属ブロックで構成されるリッジカプラを用いる。このような金属ブロックによって導波管を伝搬する電磁波のモードを、徐々にコプレーナ線路やマイクロストリップ線路等の高周波回路上を伝搬する電磁波の伝搬モードに変換する。これにより、高周波回路と導波管とを低損失で接続する。
【０００７】
特許文献１に記載のリッジカプラは、ダイポールカプラのように半導体や誘電体基板を用いないため、基板の誘電損失、半導体と誘電体との波長短縮効果による電界集中効果によるダイポールの導電損失増加効果を回避することができる。したがって、特許文献１に記載された技術では、より低損失な高周波回路と導波管との接続が実現できる。
【０００８】
ここで、従来のリッジカプラについて、図９を参照して説明する。図９の（ａ）は、従来のリッジカプラ２１２を用いた高周波接続構造２００の平面模式図である。また、図９の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【０００９】
従来のリッジカプラ２１２を用いた高周波接続構造２００は、リッジカプラ２１２が設けられた導波管２１０と高周波回路２２１とを接続する。高周波基板２２０には、アースポスト２２２と伝送線路２２３などが配設されている。リッジカプラ２１２の高周波基板２２０側の端部と高周波基板２２０の伝送線路２２３の端部とは、ワイヤ２３０によって接続されている。
【００１０】
図９に示すように、従来の高周波接続構造２００は、リッジカプラ２１２が直流的に導波管２１０と接続されている点で、従来のダイポールカプラなどの他の高周波接続構造とは異なる。
【００１１】
通常、導波管２１０は導電性の高い金属によって構成され、その体積も高周波回路２２１と比較して十分大きく、自由電子が十分に存在する。そのため、導波管２１０は、高周波回路２２１から見て理想的なグランドとして作用する。したがって、その導波管２１０と高周波基板２２０との間に接続されるリッジカプラ２１２には、等価的に図１０に示す接地インダクタンスＬが存在するように見える。
【００１２】
この接地インダクタンスＬは、リッジカプラを動作帯域内で使用する範囲においては設計者が意識する必要はない。導波管２１０から高周波回路２２１上の伝送線路２２３（もしくは高周波パッド）へのモード変換の過程で、図１１に示すように電界はリッジカプラ２１２上部を信号線、導波管壁をグランドとするマイクロストリップモードへと変換される。そのため、マイクロストリップモードからは接地インダクタンスＬは見えなくなる。
【００１３】
ところが、図１２に示すように、リッジカプラ２１２の動作帯域外、あるいは導波管２１０の動作帯域外においては、導波管２１０内を電磁波が伝搬することができなくなる。より詳細には、導波管２１０はハイパス特性を有するので、導波管２１０のカットオフ周波数以下の周波数帯において導波管２１０内を電磁波が伝搬することができなくなる。そのため、高周波回路２２１側から見ると、リッジカプラ２１２より導波管２１０側は反射壁として作用してしまう。
【００１４】
その際の反射点は、高周波回路２２１とリッジカプラ２１２との接続点ではなく、接地インダクタンスＬを介したリッジカプラ２１２とグランド（導波管壁面２１１）となってしまう。これが、図１０で説明した、リッジカプラ２１２が低周波帯で接地インダクタンスＬを有する理由である。
【００１５】
この接地インダクタンスＬは、リッジカプラ２１２の動作帯域外でしか作用しない。そのため、リッジカプラ２１２に動作帯域外の信号が入出力されないような高周波回路２２１にリッジカプラ２１２を接続する場合には、回路動作に何らの影響も及ぼさない。例えば、リッジカプラ２１２の動作帯域内で動作する増幅器とリッジカプラ２１２を接続する場合などには、全く問題は生じない。
【００１６】
ところが、ミキサや逓倍器などの低周波信号を含む回路をリッジカプラ２１２と接続する際には、この接地インダクタンスＬによって、回路特性が大きく劣化する。
例えば、図１３に示すように、ソース接地ＦＥＴを用いた、ドレイン注入ミキサやレジスティブミキサなどのミキサの高周波回路にリッジカプラ２１２を適用する場合を考える。
【００１７】
ＩＦ信号は、ＲＦ信号またはＬＯ信号とＦＥＴのドレイン端子を共有している。そのため、ＩＦ信号からは、ＦＥＴのドレイン端子を介してＲＦ信号またはＬＯ信号用のリッジカプラ２１２が直接見えることになる。
【００１８】
通常、ＩＦ信号の所望帯域は導波管のカットオフ周波数以下であるから、ＩＦ信号からはリッジカプラ２１２の接地インダクタンスＬが直接見えてしまい、ミキサの特性に直接影響を及ぼしてしまう。具体的には、ＩＦ信号は低周波信号であるから、直流〜低周波の帯域のＩＦ信号は接地インダクタンスＬを介してグランドに接地され、ＩＦ端子にはほとんど電圧振幅が発生できず、ミキサの変換利得が大幅に減少してしまう。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１９】
【特許文献１】特開２０１５−４６７４１号公報
【非特許文献】
【００２０】
【非特許文献１】Ｄｅａｌ，Ｗｉｌｌｉａｍ，ｅｔ  ａｌ．“ＴＨｚ  ｍｏｎｏｌｉｔｈｉｃ  ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  ｃｉｒｃｕｉｔｓ  ｕｓｉｎｇ  ＩｎＰ  ｈｉｇｈ  ｅｌｅｃｔｒｏｎ  ｍｏｂｉｌｉｔｙ  ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒｓ．”ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｔｅｒａｈｅｒｔｚ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  １．１（２０１１）：２５−３２
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
従来の高周波接続構造において、導波管やリッジカプラの動作帯域外の信号を扱うような高周波回路にリッジカプラを適用する場合には、リッジカプラの接地インダクタンスによる高周波回路の特性劣化が大きな問題となっていた。
【００２２】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、リッジカプラの接地インダクタンスによる高周波回路の特性劣化を抑制することができる高周波接続構造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】
【００２３】
上述した課題を解決するために、本発明に係る高周波接続構造は、導波管と、前記導波管の一端の内部に形成された導体からなるリッジ構造体と、前記導波管の前記一端に隣接する伝送線路と、前記リッジ構造体と前記伝送線路との間に設けられ、前記リッジ構造体と前記導波管との接続により生ずる接地インダクタンスを調整するインダクタンス調整構造と、前記リッジ構造体の前記伝送線路側の一端と、前記伝送線路の一端とを接続するワイヤと、を備えることを特徴とする。
【００２４】
また、本発明に係る高周波接続構造において、前記リッジ構造体の側面と平行な側面を有する台座をさらに備え、前記リッジ構造体は、四角錐台状に形成され、かつ、前記伝送線路側の側面と底面および上面とのつくる角はそれぞれ直角に形成され、前記リッジ構造体の底面は前記導波管の内壁に接し、前記伝送線路は集積回路基板上に形成され、前記集積回路基板は前記台座に支持され、前記ワイヤは、前記リッジ構造体の上面の一端と、前記伝送線路の一端とを接続してもよい。
【００２５】
また、本発明に係る高周波接続構造において、前記インダクタンス調整構造は、前記リッジ構造体の側面、前記台座の側面、および前記導波管の内壁にそれぞれ接する直方体に形成された金属ブロックを含んでいてもよい。
【００２６】
また、本発明に係る高周波接続構造において、前記金属ブロックの、前記導波管の電磁波の伝搬方向に垂直な方向の高さは、前記導波管の内壁から前記ワイヤまでの高さより低くてもよい。
【００２７】
また、本発明に係る高周波接続構造において、前記インダクタンス調整構造は、前記リッジ構造体の側面側の端部から前記台座の側面にわたって前記リッジ構造体の底面側の前記導波管の内壁に形成された凹部であってもよい。
【００２８】
また、本発明に係る高周波接続構造は、前記凹部の前記導波管の電磁波の伝搬方向の長さは、前記リッジ構造体の側面から前記台座の側面までの間隔よりも長くてもよい。
【発明の効果】
【００２９】
本発明によれば、導波管やリッジカプラの動作帯域外の信号を扱うような高周波回路にリッジカプラを適用しても、リッジカプラの接地インダクタンスによる高周波回路の特性劣化を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る接地インダクタンス調整の原理を説明する図である。
【図２】図２は、第１の実施の形態に係る高周波接続構造の模式図である。
【図３】図３は、第１の実施の形態に係る金属ブロックを説明する図である。
【図４】図４は、第１の実施の形態に係る反射係数の位相を説明する図である。
【図５】図５は、第１の実施の形態に係る高周波接続構造の特性を説明する図である。
【図６】図６は、第２の実施の形態に係る高周波接続構造の模式図である。
【図７】図７は、第２の実施の形態に係る反射係数の位相を説明する図である。
【図８】図８は、第２の実施の形態に係る高周波接続構造の特性を説明する図である。
【図９】図９は、従来の高周波接続構造の一例を示す模式図である。
【図１０】図１０は、従来の高周波接続構造の等価回路を説明する図である。
【図１１】図１１は、従来の高周波接続構造の動作帯域内での電界分布の一例を説明する図である。
【図１２】図１２は、従来の高周波接続構造における動作帯域外での電界分布の一例を説明する図である。
【図１３】図１３は、従来の高周波接続構造をミキサに適用した例を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図１から図１３を参照して詳細に説明する。
【００３２】
［発明の原理］
はじめに、本発明の実施の形態に係るリッジカプラを用いた高周波接続構造の原理について説明する。本実施の形態に係る高周波接続構造は、導波管に設けられたリッジカプラに形成される接地インダクタンスＬの値を調整する手段である、インダクタンス調整構造を備えることを特徴とする。
【００３３】
導波管のカットオフ周波数以下の信号（以下、周波数を「ｆIF」と表す。）から見たときの、接地インダクタンスＬの影響を排除するためには、ｆIFにおいて高周波回路からリッジカプラ側を見込んだインピーダンスＺを開放、すなわちインピーダンスＺを∞とすればよい。
【００３４】
図１のスミスチャートに示すように、リッジカプラは接地されているので、高周波回路からリッジカプラ側を見込んだ際の反射係数は、破線で示すように、周波数が高くなるにしたがってスミスチャートの左端から時計回りにスミスチャートの外縁部を周回する軌跡を描く。
【００３５】
上述した高周波接続構造における接地インダクタンスＬの影響を排除するためには、ｆIFにおける軌跡をスミスチャートの右端、すなわち開放（インピーダンスＺが∞）に調整できればよい。
【００３６】
ここで、図１０で説明した接地インダクタンスＬの値は、リッジカプラの高さで決定される。より詳細には、リッジカプラの高さは、導波管の下部壁面からワイヤまでの長さである。この高さは、導波管Ｅ面の径と、高周波回路とリッジカプラとの合わせ面の位置で決定される。
【００３７】
導波管Ｅ面の径は、導波管の規格で決定される。一方、高周波回路とリッジカプラとの合わせ面の位置は、高周波回路におけるチップの厚さなど、高周波回路側の要求から決まるものである。したがって、リッジカプラの高さを調整することによる接地インダクタンスＬの値を調整することは困難である。
【００３８】
本発明に係る実施の形態では、接地インダクタンスＬを調整する構造をリッジカプラと高周波回路の伝送線路との間に設けて、ｆIFにおける接地インダクタンスＬの値を調整する。このような、接地インダクタンスＬの調整構造を設けることで、図１の矢印（ｉ）に示すように、接地インダクタンスＬをより小さくしてｆIFで開放整合を行う。また、矢印（ｉｉ）に示すように接地インダクタンスＬをより大きくすることでｆIFで開放整合を行う。
【００３９】
［第１の実施の形態］
以下、本発明の第１の実施の形態に係る高周波接続構造１について詳細に説明する。なお、以下において接地インダクタンスＬをより小さくする場合のインダクタンス調整構造について説明する。これは、図１のスミスチャートで説明した矢印（ｉ）方向への調整を行う場合に対応する。
【００４０】
図２の（ａ）は、高周波接続構造１の平面模式図である。また、図２の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。図２に示すように、高周波接続構造１は、導波管１０と、高周波基板２０（集積回路基板）と、ワイヤ３０と、金属ブロック４０とを備える。本実施の形態に係る高周波接続構造１は、高周波基板２０と、リッジカプラ（リッジ構造体）１２が設けられた導波管１０とをワイヤ３０を用いて接続する。
【００４１】
導波管１０は、導波管壁１１およびリッジカプラ１２を備える。
導波管壁１１は、導体で構成され、例えば筒状の導波管１０を形成している。導波管壁１１は、図２の（ｂ）に示すように、第１面１１ａと、第１面１１ａに対向する第２面１１ｂとを有する。高周波基板２０は、導波管壁１１の第１面１１ａと第２面１１ｂとの空間内に、導波管１０と隣接するように配置されている。
【００４２】
リッジカプラ１２は、導波管１０の一端の内部に形成されている。より詳細には、図２の（ｂ）に示すように、リッジカプラ１２は、断面から見て導波管１０の内壁である第１面１１ａに接して、第１面１１ａと第２面１１ｂとの間に形成される導波管１０の空間内に設けられる。
【００４３】
リッジカプラ１２は、例えば、四角錐台状のいわゆるリッジ形状に形成され、かつ高周波基板２０側の側面ｃと底面および上面とのつくる角はそれぞれ直角となる。
【００４４】
リッジカプラ１２は、図２の（ａ）に示すように、平面視において矩形状に形成され、導波管１０の電磁波の伝搬方向に垂直な幅方向の中心位置に配置される。また、リッジカプラ１２は、その矩形状の長手方向が電磁波の伝搬方向に沿うように配置されている。
【００４５】
リッジカプラ１２の底面は、導波管１０の第１面１１ａに接して配置される。また、リッジカプラ１２の上面における高周波基板２０側の一端には、ワイヤ３０の一端が接続されている。
導波管１０の導波管壁１１、およびリッジカプラ１２は金属などの導体により形成される。
【００４６】
このような構成を有するリッジカプラ１２が導波管１０の内部の一端に形成されることで、導波管１０と高周波基板２０に形成された高周波回路２１とを伝搬する電磁波のモード変換を行うことができる。
【００４７】
高周波基板２０は、伝送線路２３、接地導体２４、およびアースポスト２５などを有し、これらは高周波回路２１を構成する。
より詳細には、高周波基板２０には、伝送線路２３と、伝送線路２３を挟むように形成された接地導体２４と、接地導体２４の導波管１０側の端部に設けられたアースポスト２５とが配設されている。なお、アースポスト２５は、図２の（ｂ）に示すように、導波管１０の第２面１１ｂと接するように形成されていてもよい。
【００４８】
高周波基板２０は、図２の（ｂ）に示すように、リッジカプラ１２の上面の高さと同等の高さに配置される。より詳細には、高周波回路２１が形成された高周波基板２０は、導波管１０のＥ面内に形成された台座２２に搭載されている。
【００４９】
台座２２は、リッジカプラ１２の側面ｃと平行な側面２２ａと、高周波基板２０が搭載される搭載面２２ｂとを有する。
【００５０】
搭載面２２ｂは、導波管壁１１の第２面１１ｂに対向して設けられ、側面２２ａとは、略直角に接続されている。なお、台座２２は、導波管壁１１の第１面１１ａと連続して形成されている。
【００５１】
ワイヤ３０は、導波管１０の内部に形成されたリッジカプラ１２の一端と高周波回路２１の伝送線路２３とを接続する。ワイヤ３０は、リッジカプラ１２でモード変換された電磁波を高周波回路２１の伝送線路２３へ伝搬する。ワイヤ３０は、例えば、Ａｕなどの金属材料により形成される。
【００５２】
金属ブロック４０は、リッジカプラ１２と伝送線路２３との間に設けられる。金属ブロック４０は、直方体に形成され、所定の高さＨ＿ＡＤＪを有するアースポストである。金属ブロック４０は、リッジカプラ１２の側面ｃ、台座２２の側面２２ａ、および導波管壁１１の内壁である第１面１１ａにそれぞれ接している。
【００５３】
金属ブロック４０は、図２の（ａ）に示すように、平面視における導波管１０の電磁波の伝搬方向に垂直な方向の幅が、リッジカプラ１２の幅と一致するように形成されていてもよい。
【００５４】
金属ブロック４０は、導波管１０の電磁波の伝搬方向に垂直な方向の高さＨ＿ＡＤＪが、導波管壁１１の第１面１１ａからワイヤ３０までの高さより低くなるように形成される。
【００５５】
このような金属ブロック４０を設けることで、リッジカプラ１２と導波管壁１１の第１面１１ａとの間に形成される接地インダクタンスＬを低減することができる。
【００５６】
より詳細には、従来例（図１０）で説明したように、金属ブロック４０を設けないとした場合の高周波接続構造１を高周波回路２１側から見ると、リッジカプラ１２と導波管１０の第１面１１ａとの間には、接地インダクタンスＬが存在する。しかし、本実施の形態のように金属ブロック４０を用いることで、リッジカプラ１２から金属ブロック４０を介して導波管１０側面のグランドとの間のインダクタンスＬ１、Ｌ２も見えるようになる。
【００５７】
ワイヤ３０の電磁波の伝搬方向の長さは、図２の（ｂ）に示すように、リッジカプラ１２における導波管壁１１の第１面１１ａに垂直な方向の高さよりも短い（特許文献１参照）。そのため、従来例で説明した接地インダクタンスＬ（図１０）よりも、本実施の形態に係るインダクタンスＬ１、Ｌ２の方が小さい値となるので、高周波回路２１側から見たリッジカプラ１２の接地インダクタンスＬを低下させることができる。
【００５８】
これにより、導波管１０において接地との間に発生する接地インダクタンスＬに起因する位相回転が減少し、図１のスミスチャートの矢印（ｉ）に示すように、軌跡を反時計回りに回転させ、ｆIFにおいて開放整合を取ることができる。
【００５９】
次に、本実施の形態に係る高周波接続構造１の効果について、図４および図５を参照して説明する。
まず、３００ＧＨｚ帯で動作するように設計したリッジカプラ１２において、金属ブロック４０の高さＨ＿ＡＤＪを１００μｍから３００μｍまで変化させた。このときに開放整合される周波数の変化の計算結果を図４に示す。
【００６０】
なお、ワイヤ３０の長さは１００μｍとし、導波管１０、ワイヤ３０、および金属ブロック４０の導電率は２×１０7Ｓ／ｍとした。また、リッジカプラ１２を含む、従来例で説明した構成と共通する部分の設計については、公知の高周波接続構造と同様の設計を用いた（特許文献１参照）。
【００６１】
図４の横軸は周波数を示し、縦軸は高周波回路２１側から見たときのリッジカプラ１２における反射係数の位相（Ｐｈａｓｅ＿Ｓ２２）を示す。図４において、太線は金属ブロック４０の高さＨ＿ＡＤＪが１００μｍのときの位相、破線はＨ＿ＡＤＪが２００μｍのときの位相、細線はＨ＿ＡＤＪが３００μｍのときの位相をそれぞれ示している。
【００６２】
図４からわかるように、金属ブロック４０の高さＨ＿ＡＤＪを高くしていくと、図３で示したインダクタンスＬ１が低下する。そのため、接地インダクタンスＬが低下し、位相回転が遅くなる。これにより、図４において、開放整合となる周波数を６０ＧＨｚから８０ＧＨｚの範囲で２０ＧＨｚ分の可変を実現することができる。
【００６３】
次に、金属ブロック４０が、リッジカプラ１２の特性に与える影響についての計算結果を図５に示す。図５の横軸は周波数を示し、縦軸はリッジカプラ１２から伝送線路２３までの伝達特性、すなわちカプラ結合特性を示している。
【００６４】
また、図５において、各線が示す金属ブロック４０の高さＨ＿ＡＤＪは、図４に対応している。図５に示すように、金属ブロック４０の高さＨ＿ＡＤＪの変化は、カプラ結合特性にはほとんど影響を与えないことがわかる。
【００６５】
ここで、従来例で説明したように（図１１）、ワイヤ３０部分を伝達する３００ＧＨｚ帯の信号は、ワイヤ３０を信号線、導波管１０の上部の壁面である第２面１１ｂをグランドとするマイクロストリップモードに変換されている。そのため、図３に示したように、金属ブロック４０をリッジカプラ１２と高周波回路２１（伝送線路２３）との間に設置しても、ほとんどカプラ結合特性には寄与しない。
【００６６】
ただし、前述したように、金属ブロック４０の高さＨ＿ＡＤＪの上限値は、導波管１０の第１面１１ａからワイヤ３０までの高さに設定される必要がある。これは、金属ブロック４０がワイヤ３０と接触してしまうと、３００ＧＨｚ帯の信号も接地されてしまい、カプラ結合特性が大幅に劣化してしまうためである。
【００６７】
以上説明したように、第１の実施の形態によれば、高周波接続構造１は、リッジカプラ１２と高周波回路２１との間に金属ブロック４０を備えるので、リッジカプラ１２の接地インダクタンスＬによって回転しすぎた位相量を削減することができる。
【００６８】
そのため、導波管１０やリッジカプラ１２の動作帯域外の信号を扱うような高周波回路２１にリッジカプラ１２を適用する場合に、リッジカプラ１２の接地インダクタンスＬによる高周波回路２１の特性劣化を抑制することができる。
【００６９】
また、例えば、リッジカプラ１２の接地インダクタンスＬの調整による位相低減を高周波回路２１側で実現しようとした場合には、周波数の増加に対して位相が戻るような特性を持ったメタマテリアルなどによる回路が必要となる。この場合、高周波接続構造１の設計が複雑化し、設計コストも増大する。
【００７０】
これに対して、本実施の形態に係る高周波接続構造１は、リッジカプラ１２周辺の構成のみを変更することで、高周波回路２１の特性劣化を抑制できるので、高周波部品の設計コストを大幅に削減することができる。
【００７１】
［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、以下の説明では、上述した第１の実施の形態と同じ構成については同一の符号を付し、重複した説明は省略する。
【００７２】
第１の実施の形態では、金属ブロック４０を用いて、リッジカプラ１２の接地インダクタンスＬを減少させる調整を行う場合について説明した。これに対し、第２の実施の形態では、リッジカプラ１２の底面側における導波管１０の第１面１１ａに凹部５０、すなわち掘り込みが形成される。このような構成により、図１のスミスチャートにおける矢印（ｉｉ）の時計回りの方向に軌道を回転させて、接地インダクタンスＬを増加する調整を行う。
【００７３】
図６の（ａ）は、第２の実施の形態に係る高周波接続構造１Ａの平面模式図を示している。図６の（ｂ）は、（ａ）におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【００７４】
凹部５０は、リッジカプラ１２の側面ｃ側の端部から台座２２の側面２２ａにわたってリッジカプラ１２の底面側の導波管１０の内壁である第１面１１ａに形成される。凹部５０は、所定の長さＬ＿ＨＯＲＩと深さとを有する。
【００７５】
凹部５０の導波管１０における電磁波の伝搬方向の長さＬ＿ＨＯＲＩは、リッジカプラ１２の側面ｃから台座２２の側面２２ａまでの間隔より長くなるように形成される。
【００７６】
第１面１１ａに凹部５０が形成されることにより、図６の（ｂ）に示すように、リッジカプラ１２の底部の一部には、導波管壁１１の第１面１１ａに接していない部分が形成される。なお、本実施の形態では、凹部５０は、図６の（ａ）に示す平面視において、導波管１０の電磁波の伝搬方向に垂直な方向の幅にわたって形成されている。
【００７７】
また、凹部５０の深さは、リッジカプラ１２の底面端部側に十分な空間が形成されるように設定する。例えば、凹部５０が浅すぎる場合には、リッジカプラ１２と凹部５０が形成されている部分の第１面１１ａの導体との容量結合が生じてしまうことがある。一方において、凹部５０が深すぎる場合には、凹部５０で形成された空間により信号が共振する恐れがある。これらを踏まえて凹部５０の深さを適した値に設定すればよい。
【００７８】
このような凹部５０が形成されることにより、図６の（ｂ）に示すように、リッジカプラ１２における接地への最短経路が拡張され、高周波回路２１側から見たリッジカプラ１２の接地インダクタンスＬを増加させることができる。
【００７９】
そのため、導波管１０において接地との間に発生する接地インダクタンスＬに起因する位相量を増加させることができ、図１のスミスチャートの矢印（ｉｉ）に示すように、軌跡を時計回りに回転させ、ｆIFにおいて開放整合を取ることができる。
【００８０】
次に、本実施の形態に係る高周波接続構造１Ａの効果について、図７および図８を参照して説明する。
まず、３００ＧＨｚ帯で動作するように設計したリッジカプラ１２において、電磁波の伝搬方向における凹部５０の長さＬ＿ＨＯＲＩを４００μｍから６００μｍまで変化させた。このときに開放整合される周波数の変化の計算結果を図７に示す。
【００８１】
なお、高周波接続構造１Ａの設計は、図４の計算で用いた値と同様とした（特許文献１参照）。
図７の横軸は周波数を示し、縦軸は高周波回路２１側から見たときのリッジカプラ１２における反射係数の位相（Ｐｈａｓｅ＿Ｓ２２）を示している。図７において、太線は凹部５０の長さＬ＿ＨＯＲＩが４００μｍのときの位相、点線はＬ＿ＨＯＲＩが５００μｍのときの位相、細線はＬ＿ＨＯＲＩが６００μｍのときの位相をそれぞれ示している。
【００８２】
図７からわかるように、凹部５０の長さＬ＿ＨＯＲＩを増加させることで、開放整合される周波数をより低周波側に調整できている。
【００８３】
次に、凹部５０が、リッジカプラ１２で構成される３００ＧＨｚ帯のリッジカプラの特性に与える影響について計算した結果を図８に示す。図８の横軸は周波数を示し、縦軸はリッジカプラ１２から伝送線路２３までの伝達特性すなわちカプラ結合特性を示している。
【００８４】
また、図８において、各線が示す凹部５０の長さＬ＿ＨＯＲＩは、図７に対応している。図８からわかるように、凹部５０の長さＬ＿ＨＯＲＩの変化は、カプラ結合特性には特に影響を与えないことを示している。
【００８５】
また、図５に示した、金属ブロック４０を用いた場合のカプラ結合特性と比較して、本実施の形態に係る凹部５０を設けた高周波接続構造１Ａは、損失が１ｄＢ程度増大しているものの、２ｄＢ以下に抑えられており、良好なカプラ結合特性が得られていることがわかる。
【００８６】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、高周波接続構造１Ａは、リッジカプラ１２の高周波回路２１側の端部から台座２２の側面２２ａ側にわたってリッジカプラ１２の底面側の第１面１１ａに凹部５０が形成されているので、リッジカプラ１２の接地インダクタンスＬが増大し、位相量を増加させることができる。
【００８７】
そのため、高周波接続構造１Ａを導波管１０やリッジカプラ１２の動作帯域外の信号を扱うような高周波回路２１にリッジカプラ１２を適用する場合に、リッジカプラ１２に発生する接地インダクタンスＬによる高周波回路２１の特性劣化を抑制することができる。
【００８８】
このようなリッジカプラ１２の接地インダクタンスＬの調整による位相増加を高周波回路２１側で実現しようとした場合には、高周波回路２１側に伝送線路を追加して挿入することになる。しかしながら、３００ＧＨｚ帯のような超高周波帯では、線路の伝搬損失が極めて大きいため、このような余分な伝送線路は回路特性の劣化に直結する。
【００８９】
また、追加して挿入された伝送線路による線路の伝搬損失を補償するには、そのような余分な伝送線路のロス分だけ利得がある増幅器などが必要になるため、高周波接続構造の設計は複雑化し、設計コストが増大してしまう。
【００９０】
これに対して、本実施の形態に係る高周波接続構造１Ａは、リッジカプラ１２の周辺部分のみの構成を変更することで、高周波回路２１の特性劣化を抑制することができるため、高周波部品の設計コストを大幅に削減することができる。
【００９１】
以上、本発明の高周波接続構造における実施の形態について説明したが、本発明は説明した実施の形態に限定されるものではなく、請求項に記載した発明の範囲において当業者が想定し得る各種の変形を行うことが可能である。
【符号の説明】
【００９２】
１、１Ａ…高周波接続構造、１０…導波管、１１…導波管壁、１１ａ…第１面、１１ｂ…第２面、１２…リッジカプラ、２０…高周波基板、２１…高周波回路、２２…台座、２２ａ…側面、２２ｂ…搭載面、２３…伝送線路、２４…接地導体、２５…アースポスト、３０…ワイヤ、４０…金属ブロック、５０…凹部。
【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】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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