(57)【要約】【課題】バランを介さずに差動線路と導波路とを接続することができる伝送モード変換装置を提供する。【解決手段】一対の広壁２ａ，２ｂと一対の狭壁２ｃ，２ｄとを有する方形状の導波路２と、導波路２を構成する一方の広壁２ａの面上に誘電体層３を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路４ａ，４ｂと、一対の差動線路４ａ，４ｂと導波路２との間で伝送モードの変換を行うモード変換器５と、を備える。モード変換器５は、一対の差動線路４ａ，４ｂのうち少なくとも一方の差動線路４ａの一端側と接続された導体ピン１２を有する。導体ピン１２は、導波路２とは非接触な状態で、導波路２の内側に向かって突出して設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の広壁と一対の狭壁とを有する方形状の導波路と、
前記導波路を構成する一方の広壁の面上に誘電体層を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路と、
前記一対の差動線路と前記導波路との間で伝送モードの変換を行うモード変換器と、を備え、
前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち少なくとも一方の差動線路の一端側と接続された導体ピンを有し、
前記導体ピンは、前記導波路とは非接触な状態で、前記導波路の内側に向かって突出して設けられていることを特徴とする伝送モード変換装置。
【請求項２】
前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側と接続された導体ピンを有することを特徴とする請求項１に記載の伝送モード変換装置。
【請求項３】
前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側と接続された第１の導体ピンと、他方の差動線路の一端側と接続された第２の導体ピンと、有し、
前記第１の導体ピンと前記第２の導体ピンとの長さが異なっていることを特徴とする請求項１に記載の伝送モード変換装置。
【請求項４】
前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち少なくとも前記導体ピンが接続される差動線路の一端側に形成された差動ランド部を有し、
前記差動ランド部は、前記導体ピンよりも拡径された平面形状を有することを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【請求項５】
前記導体ピンは、前記一方の広壁に形成された孔部の内側を通ることによって、前記一方の広壁とは非接触とされていることを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【請求項６】
前記モード変換器は、前記導体ピンと一体に形成されたピンランド部を有し、
前記ピンランド部は、前記孔部の内側に位置して、前記導体ピンよりも拡径された平面形状を有することを特徴とする請求項５に記載の伝送モード変換装置。
【請求項７】
前記導波路は、誘電体基板の両面に互いに対向した状態で形成された前記一対の広壁となる第１の導体層及び第２の導体層と、前記誘電体基板を貫通する複数の導体ポストにより前記第１の導体層と前記第２の導体層との間を接続し、これら複数の導体ポストを並べることによって形成された前記一対の狭壁となるポスト壁と、を有するポスト壁導波路であることを特徴とする請求項１〜６の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【請求項８】
前記ポスト壁導波路は、単層の誘電体基板を有することを特徴とする請求項７に記載の伝送モード変換装置。
【請求項９】
前記ポスト壁導波路は、複層の誘電体基板を有することを特徴とする請求項７に記載の伝送モード変換装置。
【請求項１０】
前記導波路は、前記モード変換器とは反対側に位置して、前記一方の広壁に形成された開口部を有することを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【請求項１１】
前記導波路の一方の広壁側の面上に実装されると共に、前記一対の差動線路に対して差動信号を出力する差動信号出力素子を備えることを特徴とする請求項１〜１０の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送モード変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波帯で動作するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）やシリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）技術等による無線通信ＩＣ（ＲＦＩＣ：Radio-Frequency Integrated Circuits）では、差動出力形式のものがノイズ耐性や低消費電力等のメリットがあるため主流になりつつある。しかしながら、アンテナ等の外部装置の信号入力は、依然として不平衡形成のものが多い。このため、無線通信ＩＣから出力された差動信号を不平衡信号に変換するデバイスとしてバラン（平衡・不平衡変換器）を用いることが一般的に行われている。
【０００３】
バランは、ＩＣ内で構成されたものと、実装基板上で構成されたものとがある。前者は、ＩＣ内での専有面積の増加によるコスト上昇の問題や、伝送損失が大きいという問題がある（例えば、非特許文献１を参照。）。一方、後者は、６０ＧＨｚ帯におけるバランとしては世界最小レベルの損失及びサイズが実現されている（例えば、非特許文献２を参照。）。しかしながら、損失が０．６ｄＢ程度であるため、これよりも更に改善する必要性がある。また、実装基板上にバランを別途設ける手間や製造コスト等の解決すべき問題が依然として残っている。
【０００４】
無線装置では、無線通信ＩＣからの出力信号を導波路へと伝送させる場合が多く存在する。このため、無線通信ＩＣからの不平衡信号を導波路へと導く様々な構成が従来より提案されている（例えば、特許文献１〜４を参照。）。
【０００５】
なお、導波路については、ポスト壁導波路（ＰＷＷ：Post-Wall Waveguide）により構成されたものであってもよい。ポスト壁導波路は、誘電体基板の両面に対向した状態で形成された一対の導体層と、誘電体基板を貫通する複数の導体ポストにより一対の導体層の間を接続し、これら複数の導体ポストを互いに平行に並べることによって形成された一対のポスト壁とから方形状の導波路を構成したものである。すなわち、このポスト壁導波路は、従来の中空方形状の導波路が備える一対の広壁と一対の狭壁とを、それぞれ一対の導体層と一対のポスト壁とに置き換えたものと解釈できる。
【０００６】
差動信号の場合、差動線路と不平衡信号伝送路との間にバランを介在させることによって、上述した無線通信ＩＣから出力された差動信号を不平衡信号に変換し、導波路へと導くことができる。しかしながら、バランを新たに設けることは、損失、専有面積、コスト、工数の増加等の観点から好ましくないのは先に述べたとおりである。
【０００７】
したがって、バランを介さずに差動線路と導波路とを直接接続することが望まれる。これを実現した例としては、非特許文献３に記載のものを挙げることができる。この非特許文献３には、巧妙且つ複雑な多層基板構造を用いて、バランを介さずに差動線路と導波路とを直接接続する構造が記載されている。
【０００８】
しかしながら、この構造の場合、複数あるビア孔の長さを部分的に微調整する必要がある。また、導波路の内層にペア線路が存在するなど、多層基板構造を採用することが必須な構成となっている。このため、構造・実現方法が複雑過ぎることや、変換部の帯域内におけるミニマム通過損失値がシミュレーション結果として０．５ｄＢ程度と比較的大きいことなどが問題として挙げられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１１−６１２９０号公報
【特許文献２】特開平６−１４０８１５号公報
【特許文献３】特許第２９２８１５４号公報
【特許文献４】特許第４４５３６９６号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】Low-loss and compact millimeter-wave balun on Si,Microwave Symposium Digest(MTT),2011 IEEE MTT-S International Y.Uemichi,etc.
【非特許文献２】“A 60GHz millimeter-wave CMOS Marchand Balun,”IEEE RFIC-S,pp.445-448,2007,J-X.Liu,etc.
【非特許文献３】A 79-GHz LTCC differential microstrip line to laminated waveguide transition using permittivity material,Microwave Conference Proceedings(APMC),2010 Asia-Pacific,Xin Wang,etc.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明の一つの態様は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、差動線路で伝送される差動信号を不平衡信号に変換し、導波路へと伝搬させる際に、バランを介さずに差動線路と導波路とを接続することができ、なお且つ、差動線路と導波路との間で伝送モードの変換を行うときの伝送損失の低減を図ることができる伝送モード変換装置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】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る伝送モード変換装置は、一対の広壁と一対の狭壁とを有する方形状の導波路と、前記導波路を構成する一方の広壁の面上に誘電体層を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路と、前記一対の差動線路と前記導波路との間で伝送モードの変換を行うモード変換器と、を備える。前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち少なくとも一方の差動線路の一端側と接続された導体ピンを有する。前記導体ピンは、前記導波路とは非接触な状態で、前記導波路の内側に向かって突出して設けられている。
【００１３】
また、前記伝送モード変換装置において、前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側と接続された導体ピンを有する構成であってもよい。
【００１４】
また、前記伝送モード変換装置において、前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側と接続された第１の導体ピンと、他方の差動線路の一端側と接続された第２の導体ピンと、有し、前記第１の導体ピンと前記第２の導体ピンとの長さが異なっている構成であってもよい。
【００１５】
また、前記伝送モード変換装置において、前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち少なくとも前記導体ピンが接続される差動線路の一端側に形成された差動ランド部を有し、前記差動ランド部は、前記導体ピンよりも拡径された平面形状を有する構成であってもよい。
【００１６】
また、前記伝送モード変換装置において、前記導体ピンは、前記一方の広壁に形成された孔部の内側を通ることによって、前記一方の広壁とは非接触とされている構成であってもよい。
【００１７】
また、前記伝送モード変換装置において、前記モード変換器は、前記導体ピンと一体に形成されたピンランド部を有し、前記ピンランド部は、前記孔部の内側に位置して、前記導体ピンよりも拡径された平面形状を有する構成であってもよい。
【００１８】
また、前記伝送モード変換装置において、前記導波路は、誘電体基板の両面に互いに対向した状態で形成された前記一対の広壁となる第１の導体層及び第２の導体層と、前記誘電体基板を貫通する複数の導体ポストにより前記第１の導体層と前記第２の導体層との間を接続し、これら複数の導体ポストを並べることによって形成された前記一対の狭壁となるポスト壁と、を有するポスト壁導波路である構成であってもよい。
【００１９】
また、前記伝送モード変換装置において、前記ポスト壁導波路は、単層の誘電体基板を有する構成であってもよい。
【００２０】
また、前記伝送モード変換装置において、前記ポスト壁導波路は、複層の誘電体基板を有する構成であってもよい。
【００２１】
また、前記伝送モード変換装置において、前記導波路は、前記モード変換器とは反対側に位置して、前記一方の広壁に形成された開口部を有する構成であってもよい。
【００２２】
また、前記伝送モード変換装置は、前記導波路の一方の広壁側の面上に実装されると共に、前記一対の差動線路に対して差動信号を出力する差動信号出力素子を備える構成であってもよい。
【発明の効果】
【００２３】
以上のように、本発明の一つの態様によれば、差動線路で伝送される差動信号を不平衡信号に変換し、導波路へと伝搬させる際に、バランを介さずに差動線路と導波路とを接続することができ、なお且つ、差動線路と導波路との間で伝送モードの変換を行うときの伝送損失の低減を図ることができる伝送モード変換装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る伝送モード変換装置の透視斜視図である。
【図２】図１に示す伝送モード変換装置の透視平面図である。
【図３】図２に示す伝送モード変換装置のＡ−Ｂ断面図及びＣ−Ｄ断面図である。
【図４】図１に示す伝送モード変換装置で伝送される信号の強度分布を示す模式図である。
【図５】本発明の別の実施形態に係る伝送モード変換装置の断面図である。
【図６】本発明の実施形態に係る伝送モード変換装置の別の構成例を示す断面図である。
【図７】本発明の実施形態に係る伝送モード変換装置の応用例を示す断面図である。
【図８】実施例の伝送モード変換装置について周波数の変化に対する反射係数をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。
【図９】実施例の伝送モード変換装置について周波数の変化に対する透過係数をシミュレーションにより計算した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
なお、以下の全ての図面においては、各構成要素を見やすくするため、構成要素によって寸法の縮尺を異ならせて示すことがある。
【００２６】
（伝送モード変換装置）
先ず、本発明の一実施形態として図１、図２及び図３示す伝送モード変換装置１について説明する。なお、図１は、伝送モード変換装置１の透視斜視図である。図２は、伝送モード変換装置１の透視平面図である。図３（Ａ）は、図２中の線分Ａ−Ｂによる伝送モード変換装置１の断面図であり、図３（Ｂ）は、図２中の線分Ｃ−Ｄによる伝送モード変換装置１の断面図である。
【００２７】
また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を設定し、このＸＹＺ直交座標系を参照しつつ各部材の位置関係について説明する。具体的には、各図中における伝送モード変換装置１の長さ方向（前後方向）をＸ軸方向とし、各図中における伝送モード変換装置１の幅方向（左右方向）をＹ軸方向とし、各図中における伝送モード変換装置１の高さ方向（上下方向）をＺ軸方向とする。
【００２８】
伝送モード変換装置１は、図１，図２及び図３に示すように、方形状の導波路２と、導波路２の面上に誘電体層３を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路４ａ，４ｂと、一対の差動線路４ａ，４ｂと導波路２との間で伝送モードの変換を行うモード変換器５とを備えている。このうち、導波路２は、ポスト壁導波路基板６Ａにより構成されている。また、一対の差動線路４ａ，４ｂ及びモード変換器５は、ポスト壁導波路基板６Ａと一体に形成されている。
【００２９】
具体的に、このポスト壁導波路基板６Ａは、誘電体基板７の両面に互いに対向した状態で形成された第１の導体層８及び第２の導体層９と、誘電体基板７を貫通する複数の導体ポスト１０により第１の導体層８と第２の導体層９との間を接続し、これら複数の導体ポスト１０を並べることによって形成されたポスト壁１１とを有している。
【００３０】
導波路２は、一対の広壁２ａ，２ｂとしての第１の導体層８及び第２の導体層９と、一対の狭壁２ｃ，２ｄとしてのポスト壁１１とからポスト壁導波路６を構成している。なお、図示を省略するものの、第１の導体層８及び第２の導体層９は、接地（グランド）電位となるように外部と接続可能とされている。
【００３１】
誘電体基板７としては、例えば、樹脂、ガラス、セラミックス、又はこれらの複合体等の誘電体からなるものを用いることができるが、これらに必ずしも限定されるものではない。第１の導体層８及び第２の導体層９としては、例えば、銅、アルミニウム等の金属、又はこれらの合金等の導電体からなるものを用いることができるが、これらに必ずしも限定されるものではない。導体ポスト１０は、誘電体基板７を厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する孔部（スルーホール）に例えば銅等の金属めっきを施すことによって形成することができる。また、ポスト壁導波路６は、プリント回路基板（ＰＣＢ：Print Circuit Board）のような両面銅張積層板を加工して作製することもできる。
【００３２】
ポスト壁導波路６は、ポスト壁１１で囲まれた導波路構造を有している。ポスト壁１１は、このポスト壁導波路６の長さ方向（Ｘ軸方向）に平行な一対の第１のポスト壁１１ａ，１１ａと、このポスト壁導波路６の幅方向（Ｙ軸方向）に平行な第２のポスト壁１１ｂ及び第３のポスト壁１１ｃとを有して構成されている。
【００３３】
このうち、一対の第１のポスト壁１１ａ，１１ａは、複数の導体ポスト１０が一定の幅で互いに平行に並ぶことによって形成されている。第２のポスト壁１１ｂは、一対の第１のポスト壁１１ａ，１１ａの一端（先端）側の端部の間に複数の導体ポスト１０が並ぶことによって形成されている。第３のポスト壁１１ｃは、一対の第１のポスト壁１１ａ，１１ａの他端（基端）側の端部の間に複数の導体ポスト１０が並ぶことによって形成されている。
【００３４】
なお、ポスト壁１１を構成する各導体ポスト１０の間隔については、ポスト壁導波路６の内部を伝搬する信号がポスト壁導波路６の外部に漏洩しない間隔となるように設定されている。例えば、互いに隣接する導体ポスト１０の間隔（中心間距離）については、導体ポスト１０の直径の２倍以下とすることが望ましい。また、導波路２は、ポスト壁導波路６からなるものに限らず、方形状の導波路の内側に誘電体を充填したものであってもよい。
【００３５】
一対の差動線路４ａ，４ｂは、一方の広壁２ａとなる第２の導体層９の面上に誘電体層３を介して積層されている。一対の差動線路４ａ，４ｂは、一定の幅で互いに直線状に並んで設けられている。一対の差動線路４ａ，４ｂは、互いの幅方向の中心を一対の第１のポスト壁１１ａ，１１ａの幅方向の中心と一致させた状態で配置されている。また、一対の差動線路４ａ，４ｂは、第２のポスト壁１１ｂの上を跨ぐように配置されている。なお、一対の差動線路４ａ，４ｂとしては、例えば、銅、銀、金、アルミニウム等の金属、又はこれらの合金等の導電体からなるものを用いることができるが、これらに必ずしも限定されるものではない。
【００３６】
モード変換器５は、一方の差動線路４ａの一端（先端）側と接続された導体ピン１２を有している。導体ピン１２は、第２の導体層９とは非接触な状態で、ポスト壁１１で囲まれた導波路構造の内側（下方）に向かって突出して設けられている。
【００３７】
具体的に、導体ピン１２は、誘電体基板７に形成されたビア７ａに埋め込まれた下部導体１２ａと、誘電体層３を貫通するビア３ａに埋め込まれた上部導体１２ｂとを有して、全体として有底円筒状に形成されている。また、導体ピン１２（上部導体１２ｂ）は、第２の導体層９に形成された孔部１３ａの内側を通ることによって、第２の導体層９とは誘電体層３を介して非接触とされている。すなわち、孔部１３ａは、導体ピン１２（上部導体１２ｂ）の周囲を囲むように形成されている。
【００３８】
モード変換器５は、一方の差動線路４ａの一端（先端）側に形成された差動ランド部１４ａを有している。差動ランド部１４ａは、誘電体層３の面上において、導体ピン１２（上部導体１２ｂ）よりも拡径された円形状を有している。
【００３９】
また、モード変換器５は、導体ピン１２（下部導体１２ａ）と一体に形成されたピンランド部１５ａを有している。ピンランド部１５ａは、誘電体基板７の面上において、孔部１３ａの内側に位置して、導体ピン１２（下部導体１２ａ）よりも拡径された円形状を有している。
【００４０】
一方、モード変換器５は、他方の差動線路４ｂの一端（先端）側に形成された差動ランド部１４ｂを有している。差動ランド部１４ｂは、誘電体層３の面上において、差動ランド部１４ｂと対称な形状（円形状）を有している。また、第２の導体層９には、孔部１３ｂが形成されている。この孔部１３ｂは、差動ランド部１４ｂと対向する位置に、この差動ランド部１４ｂよりも大きな径を有して形成されている。
【００４１】
以上のような構成を有する伝送モード変換装置１では、一対の差動線路４ａ，４ｂで伝送される差動信号をモード変換器５により不平衡信号に変換し、この不平衡信号をポスト壁導波路６（導波路２）へと伝搬させることが可能である。
【００４２】
ここで、伝送モード変換装置１において伝送される信号（電界）の強度分布を図４に示す。伝送モード変換装置１では、主に、導体ピン１２から差動ランド部１４ａに向かう電界と、導体ピン１２から第１の導体層８に向かう電界とが、ＴＥモード（特にＴＥ１０モード）を誘起すると考えられる。また、伝送損失が小さいことは、伝送モード変換装置１を実現するための構造物（伝送線路）が少ないことに起因すると考えられる。
【００４３】
すなわち、ポスト壁導波路６内の構造物としては、導体ピン１２が唯一の構造物であり、従来に比べて構造が格段にシンプルである。また、ポスト壁導波路６内にペア配線を配置する必要もない。
【００４４】
したがって、本実施形態の伝送モード変換装置１では、バランを介さずに一対の差動線路１１ａ，１１ｂとポスト壁導波路６（導波路２）とを接続することが可能である。また、一対の差動線路１１ａ，１１ｂとポスト壁導波路６（導波路２）との間で伝送モードの変換を行うときの伝送損失の低減を図ることが可能である。
【００４５】
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、一対の差動線路４ａ，４ｂのうち一方の差動線路４ａの一端側と接続された導体ピン１２を有するモード変換器５を備えた構成となっているが、このような構成に限定されるものではなく、例えば図５に示すような一方の差動線路４ａの一端側と接続された第１の導体ピン１２と、他方の差動線路４ｂの一端側と接続された第２の導体ピン１６とを有するモード変換器５Ａを備えた構成であってもよい。
【００４６】
具体的に、このモード変換器５Ａは、一対の差動線路４ａ，４ｂのうち一方の差動線路４ａ側の構成は、上記モード変換器５が備える導体ピン１２、差動ランド部１４ａ及びピンランド部１５ａと同じ構成であるため、図５において同じ符号を付すと共に、その説明を省略するものとする。
【００４７】
一方、第２の導体ピン１６は、第２の導体層９とは非接触な状態で、ポスト壁１１で囲まれた導波路構造の内側（下方）に向かって突出して設けられている。具体的に、第２の導体ピン１６は、誘電体層３を貫通するビア３ｂに埋め込まれた導体１６ａを有して、円筒状に形成されている。すなわち、第１の導体ピン１２と第２の導体ピン１６とは長さが異なっており、第２の導体ピン１６は第１の導体ピン１２よりも短い長さで形成されている。
【００４８】
モード変換器５Ａは、他方の差動線路４ｂの一端（先端）側に形成された差動ランド部１４ｂを有している。差動ランド部１４ｂは、誘電体層３の面上において、第２の導体ピン１６（導体１６ａ）よりも拡径された円形状を有している。
【００４９】
また、モード変換器５Ａは、第２の導体ピン１６（導体１６ａ）に接続されたピンランド部１５ｂを有している。ピンランド部１５ｂは、誘電体基板７の面上において、第２の導体ピン１６（導体１６ａ）よりも拡径された平面形状を有している。また、ピンランド部１５ｂは、第２の導体層９に形成された孔部１３ｂの内側に位置することによって、第２の導体層９とは誘電体層３を介して非接触とされている。すなわち、孔部１３ｂは、第２の導体ピン１６（導体１６ａ）の周囲を囲むように形成されている。なお、孔部１３ａ，１３ｂは、互い近接することによって、互いに連続した孔部（アンチパッド部）を形成している。
【００５０】
なお、第１及び第２の導体ピン１２，１６としては、例えば銅、銀、金等の金属、又はこれらの合金等の導電体からなるものを用いることができるが、これらに必ずしも限定されるものではない。また、第１及び第２の導体ピン１２，１６は、筒状に形成されたものに限らず、柱状に形成されたものであってもよい。さらに、筒状に形成された場合は、その内側に誘電体が充填されていてもよい。
【００５１】
また、第１の導体ピン１２は、誘電体基板７の深さ方向（−Ｚ軸方向）の中途部に至る長さで形成されているが、誘電体基板７を貫通していてもよい。第１の導体ピン１２が誘電体基板７を貫通する場合、第１の導体層８に第１の導体ピン１２の先端を外方に臨ませる孔部（図示せず。）を形成する。これにより、第１の導体ピン１２と第１の導体層８との非接触化を図ることができる。また、第１の導体ピン１２は、下部導体１２ａと上部導体１２ｂとの２層構造に限らず、１層の導体により形成してもよい。
【００５２】
また、差動ランド部１４ａ，１４ｂ及びピンランド部１５ａ，１５ｂは、その平面形状や大きさに等ついて特に限定されるものではなく、上述した円形状でなくてもよい。また、互いに異なる平面形状や大きさ等で形成されていてもよい。
【００５３】
また、上記ポスト壁導波路基板６Ａは、単層の誘電体基板７を有する構成に限らず、図６に示すように、複層の誘電体基板７Ａ，７Ｂを積層した多層基板からなる構成であってもよい。具体的には、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ：Low Temperature Co-fired Ceramics）基板や、多層樹脂基板などを挙げることができる。
【００５４】
また、上記伝送モード変換装置１は、図７に示すように、導波路２（ポスト壁導波路６）の一方の広壁２ａ（第２の導体層９）側の面上に、一対の差動線路４ａ，４ｂに対して差動信号を出力する差動信号出力素子１７が実装（フリップチップ実装）された構成とすることも可能である。
【００５５】
さらに、上記伝送モード変換装置１は、モード変換器５とは反対側に位置して、導波路２（ポスト壁導波路６）の一方の広壁２ａ（第２の導体層９）に開口部（誘電体露出部）１８を形成し、この開口部１８に対向する位置に方形状の導波路１９を接続した構成とすることも可能である。
【００５６】
この場合、差動信号出力素子１７から一対の差動線路４ａ，４ｂへと出力された差動信号がモード変換器５により不平衡信号に変換された後、ポスト壁導波路６の内部を伝搬しながら、開口部１８を通して導波路１９の内側へと伝搬され、導波路１９の内部をＴＥモードとして伝搬することになる。
【実施例】
【００５７】
以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は、以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
【００５８】
本実施例において、ポスト壁導波路基板６Ａの比誘電率は３．８、厚みは８５０μｍ、導波路幅は２ｍｍである。上記図２に示す線分ＡＢと線分ＥＦとの間の距離は０．６１５ｍｍである。一対の差動線路４ａ，４ｂの線幅は２０μｍ、長さは０．７５ｍｍ、間隔は８０μｍである。誘電体層３の比誘電率は３．４、厚みは２０μｍである。差動ランド部１４ａ，１４ｂの外径は１００μｍ、中心間距離は０．１８ｍｍ、孔部１３ａ，１３ｂとの間の距離が５０μｍである。第１の導体ピン１２の長さは４５０μｍである。
【００５９】
そして、本実施例の伝送モード変換装置１について、周波数［ＧＨｚ］の変化に対する反射係数（Ｓ１１）［ｄＢ］をシミュレーションにより計算した結果を図８に示す。また、周波数［ＧＨｚ］の変化に対する透過係数（Ｓ２１）［ｄＢ］をシミュレーションにより計算した結果を図９に示す。
【００６０】
図８に示すシミュレーション結果において、差動信号入力ポートの設定基準インピーダンスは、一般的な差動ＩＣの出力インピーダンスである１００Ωに設定した。例えば、６０ＧＨｚバンドでは、ワールドワイドで最も広い帯域が要求される、日本や欧州のフリーライセンスバンドの９ＧＨｚ帯域（５７ＧＨｚ〜６６ＧＨｚ）内で−１０ｄＢを満たしており、十分に実用に耐える特性であることがわかる。
【００６１】
一方、図９に示すシミュレーション結果から、帯域内でのミニマム通過損失は、０．２５ｄＢ程度であり、日本や欧州のフリーライセンスバンド帯域内で０．５ｄＢ未満を満足することがわかる。これは、上述した従来に比べて格段によい結果である。すなわち、構造が格段に単純で損失が少なく、サイズの小さいバランレス差動線路導波路変換装置を提供できる。
【符号の説明】
【００６２】
１…伝送モード変換装置  ２…導波路  ２ａ，２ｂ…一対の広壁  ２ｃ，２ｄ…一対の狭壁  ３…誘電体層  ４ａ，４ｂ…一対の差動線路  ５，５Ａ…モード変換器  ６…ポスト壁導波路  ６Ａ…ポスト壁導波路基板  ７…誘電体基板  ８…第１の導体層  ９…第２の導体層  １０…導体ポスト  １１…ポスト壁  １１ａ…第１のポスト壁  １１ｂ…第２のポスト壁  １１ｃ…第３のポスト壁  １２…（第１の）導体ピン  １３ａ，１３ｂ…孔部（アンチパッド部）  １４ａ，１４ｂ…差動ランド部  １５ａ，１５ｂ…ピンランド部  １６…第２の導体ピン  １７…差動信号出力素子  １８…開口部（誘電体露出部）  １９…導波路
【図１】
2015216533.tif 000003
【図２】
2015216533.tif 000004
【図３】
2015216533.tif 000005
【図５】
2015216533.tif 000006
【図６】
2015216533.tif 000007
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図４】
2015216533.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成27年4月7日(2015.4.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の広壁と一対の狭壁とを有する方形状の導波路と、
前記導波路を構成する一方の広壁の面上に誘電体層を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路と、
前記一対の差動線路と前記導波路との間で伝送モードの変換を行うモード変換器と、を備え、
前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側とのみ接続された導体ピンを有し、
前記導体ピンは、前記導波路とは非接触な状態で、前記導波路の内側に向かって突出して設けられていることを特徴とする伝送モード変換装置。
【請求項２】
一対の広壁と一対の狭壁とを有する方形状の導波路と、
前記導波路を構成する一方の広壁の面上に誘電体層を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路と、
前記一対の差動線路と前記導波路との間で伝送モードの変換を行うモード変換器と、を備え、
前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側と接続された一方の導体ピンと、他方の差動線路の一端側と接続された他方の導体ピンと、有し、
前記一方の導体ピン及び前記他方の導体ピンは、前記導波路とは非接触な状態で、前記導波路の内側に向かってそれぞれ突出して設けられ、なお且つ、前記一方の導体ピンと前記他方の導体ピンとの長さが異なっていることを特徴とする伝送モード変換装置。
【請求項３】
前記モード変換器は、前記導体ピンが接続される差動線路の一端側に形成された差動ランド部を有し、
前記差動ランド部は、前記導体ピンよりも拡径された平面形状を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の伝送モード変換装置。
【請求項４】
前記導体ピンは、前記一方の広壁に形成された孔部の内側を通ることによって、前記一方の広壁とは非接触とされていることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【請求項５】
前記モード変換器は、前記導体ピンと一体に形成されたピンランド部を有し、
前記ピンランド部は、前記孔部の内側に位置して、前記導体ピンよりも拡径された平面形状を有することを特徴とする請求項４に記載の伝送モード変換装置。
【請求項６】
前記導波路は、誘電体基板の両面に互いに対向した状態で形成された前記一対の広壁となる第１の導体層及び第２の導体層と、前記誘電体基板を貫通する複数の導体ポストにより前記第１の導体層と前記第２の導体層との間を接続し、これら複数の導体ポストを並べることによって形成された前記一対の狭壁となるポスト壁と、を有するポスト壁導波路であることを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【請求項７】
前記ポスト壁導波路は、単層の誘電体基板を有することを特徴とする請求項６に記載の伝送モード変換装置。
【請求項８】
前記ポスト壁導波路は、複層の誘電体基板を有することを特徴とする請求項６に記載の伝送モード変換装置。
【請求項９】
前記導波路は、前記モード変換器とは反対側に位置して、前記一方の広壁に形成された開口部を有することを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【請求項１０】
前記導波路の一方の広壁側の面上に実装されると共に、前記一対の差動線路に対して差動信号を出力する差動信号出力素子を備えることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の伝送モード変換装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
上記目的を達成するために、本発明の一つの態様に係る伝送モード変換装置は、一対の広壁と一対の狭壁とを有する方形状の導波路と、前記導波路を構成する一方の広壁の面上に誘電体層を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路と、前記一対の差動線路と前記導波路との間で伝送モードの変換を行うモード変換器と、を備える。前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側とのみ接続された導体ピンを有する。前記導体ピンは、前記導波路とは非接触な状態で、前記導波路の内側に向かって突出して設けられている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
また、本発明の一つの態様に係る伝送モード変換装置は、一対の広壁と一対の狭壁とを有する方形状の導波路と、前記導波路を構成する一方の広壁の面上に誘電体層を介して互いに平行に並んだ状態で設けられた一対の差動線路と、前記一対の差動線路と前記導波路との間で伝送モードの変換を行うモード変換器と、を備える。前記モード変換器は、前記一対の差動線路のうち一方の差動線路の一端側と接続された一方の導体ピンと、他方の差動線路の一端側と接続された他方の導体ピンと、有する。前記一方の導体ピン及び前記他方の導体ピンは、前記導波路とは非接触な状態で、前記導波路の内側に向かってそれぞれ突出して設けられている。なお且つ、前記一方の導体ピンと前記他方の導体ピンとの長さが異なっている。