(57)【要約】      （修正有）【課題】同軸線路とコプレーナ線路の接続構造で、電磁界モードの不一致を緩和し、接地電流の迂回を少なくし、同軸線路をコプレーナ線路にモード変換することで、反射特性を良好とする同軸コプレーナ変換器を提供する。【解決手段】同軸線路６と、コプレーナ線路７と、同軸線路６とコプレーナ線路７とを中継する接続部８を備え、同軸線路６は外導体６１とこの外導体６１に内包される中心導体６２を有し、コプレーナ線路７は線路導体７１と、この線路導体７１の左右に配置された接地導体７２を有するとともに、接続部８は、第１の導体部８１と、第２導体部８２とを備え、この第２導体部８２は、コプレーナ線路７の表面方向に延設される左側切片９ａと右側切片９ｂとを有し、この切片を介してコプレーナ線路接地導体７２に接続することで、反射特性を良好とする同軸コプレーナ線路変換器を得る。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸線路と、この同軸線路の延長線上にあるコプレーナ線路と、前記同軸線路と前記コプレーナ線路とを中継する接続部を備えた同軸コプレーナ線路変換器において、
前記同軸線路は、外導体と、この外導体に内包される中心導体を有し、
前記コプレーナ線路は線路導体と、この線路導体の左右に配置された地導体とを有するとともに、
前記接続部は、前記同軸線路の中心導体と前記コプレーナ線路の線路導体とを電気的に接続する第１の導体部と、この第１の導体部を内包し前記同軸線路の外導体に電気的に接続する第２導体部を備え、
この第２導体部は、前記コプレーナ線路の表面方向に延設される左側切片と右側切片とを有し、この左側切片を介して前記コプレーナ線路の左側地導体に接続するとともに、前記右側切片を介して前記コプレーナ線路の右側地導体に接続することを特徴とする同軸コプレーナ線路変換器。
【請求項２】
前記第２の導体部は、前記コプレーナ線路の表面と水平方向の幅が前記コプレーナ線路の表面と垂直方向の高さよりも小さいことを特徴とする請求項１に記載の同軸コプレーナ線路変換器。
【請求項３】
前記コプレーナ線路を構成する基板は単層構造の基板であり、前記第２の導体部の垂直方向中心よりも前記第１の導体部の垂直方向中心が前記線路導体に近い位置に配置されたことを特徴とする請求項１に記載の同軸コプレーナ線路変換器。
【請求項４】
前記単層構造の基板は、前記左側地導体及び前記右側地導体の背面に裏面地導体を備えるとともに、
前記第２の導体部の底面は前記裏面地導体とほぼ面一に配置されたことを特徴とする請求項３に記載の同軸コプレーナ線路変換器。
【請求項５】
前記コプレーナ線路を構成する基板は多層構造の基板であり、前記第２の導体部と前記第１の導体部の中心を一致させることを特徴とする請求項１に記載の同軸コプレーナ線路変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主としてマイクロ波帯、及びミリ波帯における高周波伝送線路の変換構造に係るものであり、特に同軸線路とコプレーナ線路との接続構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波帯及びミリ波帯における高周波信号の伝送線路として、同軸線路やコプレーナ線路が広く使用されている。一般に、同軸線路は機器間の接続に、コプレーナ線路は機器内部の伝送線路に、それぞれ使用されることが多い。このため、同軸線路とコプレーナ線路との接続にあたっては変換器が必要となる。
【０００３】
同軸線路とコプレーナ線路との変換器には、両者の接続箇所で電磁波の伝送方向を直角に変えるライトアングル型と、伝送方向が一致しているインライン型がある。インライン型はライトアングル型より反射特性を良好にできることが知られている。インライン型の変換器としては、同軸線路の中心導体をコプレーナ線路の線路導体に接続し、同軸線路の外導体をコプレーナ線路の接地導体に接続する構造が一般的である。同軸線路とコプレーナ線路は導体シャシに固定して変換器を構成することが多い。
【０００４】
ところで、同軸線路内の電界は、中心導体から外導体の全周へ向かう全方位分布を有し、同軸線路の断面で見た電界分布は、中心導体から外導体に点対称に分布しているのに対し、コプレーナ線路断面で見た電界分布は非点対称となっている。このため、両者の電磁界分布（以下、モード）は不一致に起因する反射が起こる。したがって、このような問題を解決する従来技術として、以下のようなものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２３６６４８号公報
【特許文献２】特開２０１０−１９２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１記載のモード変換器は、マイクロストリップ線路とコプレーナ線路の断面電磁界モードの違いのため改善効果が小さくなるという問題があった。また、特許文献２記載のモード変換器は、地電流が大きく迂回する構造であるため、反射の低減が十分できない問題があった。
【０００７】
この発明は、かかる課題を解決するためになされたものであって、同軸線路とコプレーナ線路の接続構造において、電磁界モードの不一致を緩和し、地電流の迂回を少なくするとともに、反射特性を良好とするモード変換器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
同軸線路と、この同軸線路の延長線上にあるコプレーナ線路と、同軸線路とコプレーナ線路とを中継する接続部を備えた同軸コプレーナ線路変換器において、
同軸線路は、外導体と、この外導体に内包される中心導体を有し、
コプレーナ線路は、線路導体と、この線路導体の左右に配置された地導体を有するとともに、
接続部は、同軸線路の中心導体とコプレーナ線路の線路導体とを電気的に接続する第１の導体部と、この第１の導体部を内包し同軸線路の外導体に電気的に接続する第２導体部を備え、
この第２導体部は、コプレーナ線路の表面方向に延設される左側切片と右側切片とを有し、この左側切片を介してコプレーナ線路の左側地導体に接続するとともに、右側切片を介してコプレーナ線路の右側地導体に接続することを特徴とする同軸コプレーナ線路変換器。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、同軸線路とコプレーナ線路の接続構造において、電磁界モードの不一致を緩和し、地電流の迂回を少なくするとともに、広帯域にわたって反射特性を良好とするモード変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】この発明による同軸コプレーナ線路変換器を示す分解斜視図である。
【図２】この発明による同軸コプレーナ線路変換器の上面断面図である。
【図３】この発明によるコプレーナ線路の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による同軸コプレーナ線路変換器の側面断面図である。
【図５】この発明の実施の形態１による同軸コプレーナ線路変換器の正面断面図である。
【図６】この発明の実施の形態１による同軸線路の電界分布を示す模式図である。
【図７】この発明の実施の形態１による接続部の電界分布を示す模式図である。
【図８】この発明の実施の形態１によるコプレーナ線路断面の電界分布を示す模式図である。
【図９】この発明の実施の形態２による同軸コプレーナ線路変換器の側面断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態２による同軸コプレーナ線路変換器の正面断面図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による同軸線路の電界分布を示す模式図である。
【図１２】この発明の実施の形態２による接続部の電界分布を示す模式図である。
【図１３】この発明の実施の形態２によるコプレーナ線路断面の電界分布を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１.
以下、図を用いてこの発明の実施の形態１について説明する。
【００１２】
図１はこの発明の実施の形態１の同軸コプレーナ線路変換器を示す分解斜視図である。図において、同軸コプレーナ線路変換器１は、筐体２に同軸ケーブルコネクタ３とコプレーナケーブルコネクタ４とを設けたものである。同軸ケーブルコネクタ３には図示せぬ給電装置等が同軸ケーブルを介して接続される。一方、コプレーナケーブルコネクタ４には図示せぬアンテナ装置等がコプレーナケーブルを介して接続される。同軸コプレーナ線路変換器１は、さらに筐体２の中の導体シャシ５上に同軸線路６と、コプレーナ線路７と、接続部８とを備えている。筐体２の中において、同軸ケーブルコネクタ３から引き入れられた同軸線路６、コプレーナケーブルコネクタ４から引き入れられたコプレーナ線路７、同軸線路６とコプレーナ線路７とを電気的に接続する接続部８がそれぞれ導体シャシ５に固定されている。給電装置等から出力された高周波信号は同軸ケーブルコネクタ３から入力され、接続部８を介してコプレーナ線路７に伝送される。
【００１３】
図２はコプレーナ線路変換器１の同軸線路６とコプレーナ線路７との結合構造を詳細に示した上面断面図である。同軸線路６は金属製の導体シャシ５の平板５ａ上に設けられた凸状の固定部５ｂを貫通している。この同軸線路６は外導体６１と、中心導体６２とを有する。中心導体６２は、通常ＰＴＦＥなどの絶縁材料から成るインシュレータ６３を介して外導体６１に内包されている。外導体６１及び中心導体６２は、導電性材料より形成されている。
【００１４】
コプレーナ線路７は、同軸線路の延長線上にあって、線路導体７１を有し、さらにこの線路導体７１の左右に配置された地導体７２を、誘電体層７３を介して配置している。なお、この線路導体７１と地導体７２とは、ほぼ面一に形成されている。
【００１５】
接続部８は、同軸線路６の中心導体６２に接続される第１の導体部８１と、外導体６１に接続される第２の導体部８２とを有している。このうち、第１の導体部８１はコプレーナ線路７の線路導体７１に接続している。また、第２の導体部８２はコプレーナ線路７の地導体７２とは直接接触せず、２つの切片９ａ、９ｂを介して地導体７２と導通している。
【００１６】
さらに、同軸線路６の外導体６１は中心導体６２の終端よりもコプレーナ線路７方向に延設されている。接続部８の第１の導体部８１の一部は同軸線路６の外導体６１に挿入され、中心導体６２と接続されている。ｇは同軸線路６の外導体６１と接続部８の第１の導体部８１とが重なり合う寸法である。
【００１７】
第２の導体部８２は、コプレーナ線路７の表面と水平な方向の幅がコプレーナ線路７の表面と垂直方向の高さよりも小さくなっている。
【００１８】
接地接続用切片９は、コプレーナ線路７の表面方向に延設される左側切片９ａと右側切片９ｂとを有し、この左側切片９ａを介して接地コプレーナ線路７の左側地導体７２ａに接続するとともに、右側切片９ｂを介して接地コプレーナ線路７の右側地導体７２ｂに接続する。
【００１９】
接地接続用切片９と接続部８の第２の導体部、コプレーナ線路７の地導体７２あるいは導体シャシ５との接続方法は、はんだ付け、導電性接着剤、及びリボンボンド接続等、電気的な接続ができれば、いずれの方法によっても良い。
【００２０】
次にコプレーナ線路７の詳細な構造について説明する。図３は図２に示した部分Ａのコプレーナ線路７の線路導体７１に垂直な切断面で切断した断面図である。図に示すように、コプレーナ線路７は単層構造の基板で構成されており、線路導体７１と地導体７２の下層に誘電体層７３を介して裏面地導体７４を有している。地導体７２と裏面地導体７４とはスルーホール７５により導通している。スルーホール７５の壁面には導体が付着しており、線路導体７１面上の地導体７２と反対面の裏面地導体７４の間を導通している。
【００２１】
一般に同軸線路とコプレーナ線路との２つの伝送線路を直接接続する場合、両者の特性インピーダンスが一致していても、両者の接続箇所では電磁界モードの不一致が発生する。この結果、浮遊容量成分が発生し、反射が起こることが知られている。
【００２２】
しかし、この発明の実施の形態１による同軸コプレーナ線路変換器では同軸線路６とコプレーナ線路７との間に接続部８を設けた。同軸線路６と接続部８との接続は、同軸線路６の外導体６１と接続部８の第１の導体部８１との重なり合う寸法ｇを適切に調整することで、接続箇所で生じる浮遊容量成分を打ち消すことが可能であり、本接続箇所の反射は十分小さく押さえることができる。
【００２３】
さらに、接続部８とコプレーナ線路７との接続において、この接続部８は第２の導体部８２の水平方向の幅が垂直方向の高さに比べて短くなっているため、第１の導体部８１と同じ高さ付近の第２の導体部８２のインピーダンスが他の部分に比べて低くなり、この付近の電束密度が高くなる。このため、同軸線路６とコプレーナ線路７との間の電磁界モードの違いが接続部８によって吸収される。さらに、第２の導体部８２の断面寸法と第１の導体部８１の直径とを適宜調整することで、接続部８の特性インピーダンスと同軸線路６の特性インピーダンスとは一致させることが可能である。
【００２４】
図４はこの発明の実施の形態１における同軸コプレーナ線路変換器を示す側面断面図である。図に示したように、コプレーナ線路７と接続部８の第２の導体部８２との間は間隔１０を適宜隔てており、コプレーナ線路７と第２の導体部８２とは直接接していない。このようにコプレーナ線路７と第２の導体部８２との間に間隔１０を設けたことで、同軸線路６とコプレーナ線路７が熱膨張しても熱応力の影響を小さくすることができる。
【００２５】
図５は実施の形態１の図４で示した同軸コプレーナ線路変換器をＤから見た場合の正面断面図である。図に示すように、接続部８の第２の導体部８２の垂直方向中心よりも前記第１の導体部８１の垂直方向中心がコプレーナ線路７の線路導体７１に近い位置に配置される。また、左側地導体７２ａ及び右側地導体７２ｂの背面に裏面地導体７４を備えるとともに、第２の導体部８２の底面は裏面地導体７４とほぼ面一に配置される。さらに、同軸コプレーナ線路変換器１では接地接続用切片９を設け、第２の導体部８２には地電流をコプレーナ線路７導体面に接続している。このように接地接続用切片９を介して接続部８とコプレーナ線路７とを接続したので、同軸線路６からコプレーナ線路７まで地電流の迂回が小さくなる。
【００２６】
図６は実施の形態１の同軸コプレーナ線路変換器１の図３の同軸線路６断面ＢＢの電界分布を示す模式図である。図において、矢印は電界分布方向を表している。同軸線路６の断面電界分布は中心導体６２から外導体６１の全周へ向かう全方位分布を有し、中心導体６２から外導体６１に点対称に分布している。
【００２７】
図７は実施の形態１の同軸コプレーナ線路変換器１の図３の接続部８断面ＣＣの電界分布を示す模式図である。矢印は図６と同じく電界分布方向を表している。接続部８断面の電界分布は第１の導体部８１を中心として下側と側面に分布される。
【００２８】
図８は実施の形態１の同軸コプレーナ線路変換器１のコプレーナ線路７の断面電界分布を示す模式図である。図において、矢印は図６と同じく電界分布方向を表している。コプレーナ線路７の地電流１３は線路導体７１両側の地導体面と、線路胴体面と反対側の地導体面の両方に流れる。図８は図７と同じく電界を分布している。
【００２９】
このように、第２導体部８２の底面と裏面地導体７４とはほぼ面一に配置される上に、第１の導体部８１の垂直方向の中心を第２の導体部８２の垂直方向の中心より線路導体７１に近くなるように接続部８を構成したので、第２の導体部８２の第１の導体部８１よりも下の部位の電束密度が高くなる。また、第１の導体部８１の左右にある第２の導体部８２は他の部位よりも厚みが薄くなっているので、第１の導体部８１の左右に電束密度が高くなる。これにより、接続部８とコプレーナ線路７との間の電界分布を一致させ、反射が起こりにくくなる。
【００３０】
この実施の形態１によれば、同軸線路６から単層基板構造のコプレーナ線路７に導かれる接続は、接続部８と接地接続用切片９とを設けられていることで、同軸線路６からコプレーナ線路７まで信号電流だけでなく地電流の迂回が小さくなり、同軸線路６からコプレーナ線路７まで反射の小さい変換器を得ることができる。
【００３１】
実施の形態２.
上記実施の形態１では、コプレーナ線路を単層基板としたが、コプレーナ線路として多層基板を用いることもできる。この発明の実施の形態２による同軸コプレーナ線路変換器はかかる特徴を有するものである。
【００３２】
以下、図を用いてこの発明の実施の形態２について説明する。上記実施の形態１と共通する構成においては、同符号を付してその説明を省略する。
【００３３】
図９はこの発明の実施の形態２による同軸コプレーナ線路変換器の側面断面図である。コプレーナ線路７を構成する基板は多層構造である場合、コプレーナ線路７の線路導体７１に対向する面の地導体は多層基板の内層となる。
【００３４】
多層基板の場合は、地電流を導く際、導体シャシ５を経由すると大きく迂回することになり、結果として接続部８の特性インピーダンスの乱れ、ひいては大きな反射が起きてしまう問題がある。
【００３５】
図１０は実施の形態２の図９で示した同軸コプレーナ線路変換器をＤから見た場合の正面断面図である。実施の形態２においては、大きな反射を避けるため、図において、同軸線路６に接続する第２の導体部８２の中心を第１の導体部８１と一致させ、第２の導体部８２の側面にのみ電界分布を集中させる。これにより、地電流も電界分布箇所に集中するため、多層基板と導体シャシ５の接触箇所を経由する地電流はなくなり、地電流は接地接続用切片９のみを経由してコプレーナ線路７に導かれることで、地電流の迂回が小さくなる。
【００３６】
図１１は実施の形態２の同軸コプレーナ線路変換器１の同軸線路６断面ＢＢの電界分布を示す模式図である。矢印は電界分布方向を表している。同軸線路６の断面電界分布は中心導体６２から外導体６１の全周へ向かう全方位分布を有し、中心導体６２から外導体６１に点対称に分布している。
【００３７】
図１２は実施の形態２の同軸コプレーナ線路変換器１の図８の接続部８断面ＣＣの電界分布を示す模式図である。矢印は図１１と同じく電界分布方向を表している。接続部８断面の電界分布は第１の導体部８１を中心として側面に分布されている。
【００３８】
図１３は実施の形態２の同軸コプレーナ線路変換器１のコプレーナ線路７の断面電界分布を示す模式図である。矢印は図１１と同じく電界分布方向を表している。コプレーナ線路７の地電流は線路導体７１両側の地導体面と、線路胴体面と反対側の地導体面の両方に流れる。
【００３９】
図１３は図１２と近い電界を分布されるため、さらに、コプレーナ線路７の線路導体７１と、線路導体７１脇の裏面地導体７４を可能な限り接近され、電界分布を線路導体７１面表層に集中するように設定することで、接続部８とコプレーナ線路７断面の電界分布を一層近いものにすることができる。
【００４０】
この発明の実施の形態２によれば、同軸線路６から多層基板のコプレーナ線路７に導かれる接続は、同軸線路６からコプレーナ線路７まで電磁界モードの不一致を小さくでき、実施の形態１と同様に反射の小さい変換器を得ることができる。
【００４１】
以上、図面を参照し、本発明による同軸コプレーナ線路変換器を実施するため最良の形態を説明した。しかし、本発明はこれらの実施例のみに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
この発明は、マイクロ波帯及びミリ波帯における高周波信号の伝送線路として、アンテナなど、種々の送受信機器の中で、同軸コプレーナ線路変換器は電界モードを変換する伝送線路として使用されている。その他のマイクロ波帯及びミリ波帯にも実用できる。
【符号の説明】
【００４３】
１  同軸コプレーナ線路変換器、２  筐体、３  同軸ケーブルコネクタ、４  コプレーナケーブルコネクタ、５  導体シャシ、５ａ  導体シャシ板、５ｂ  導体シャシの固定部、６  同軸線路、６１  外導体、６２  中心導体、６３  インシュレータ、７  コプレーナ線路、７１  線路導体、７２  地導体、７２ａ  左側地導体、７２ｂ  右側地導体、７３  誘電体層、７４  裏面地導体、７５  スルーホール、８  接続部、８１  第１の導体部、８２  第２の導体部、８３  インシュレータ、９  接地接続用切片、９ａ  左側切片、９ｂ  右側切片、１０  コプレーナ線路と接続部の第２の導体部との間隔
【図１】
2015023567.tif 000003
【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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