(57)【要約】【課題】  同軸線路と多層誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路を、仲介用基板などの追加部品を用いることなく変換接続でき、インピーダンス変化が低減された同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を提供すること。【解決手段】  マイクロストリップ線路のグラウンド電流の流れが、多層誘電体基板の裏面の導体パターンから複数の内層に形成したそれぞれの導体パターンへ、順にスルーホールを介して切り替わる構成としており、導体パターン８ｅに流れたグラウンド電流は、地導体パターン８ｅからスルーホール９ｄを介して地導体パターン８ｄを流れ、さらにそれぞれスルーホールを介して順にグラウンド電流が流れていく。このように、１層ずつ順次グラウンドの切り替えを行ってグラウンド電流を流すように構成し、スルーホール１ヶ所あたりの寄生リアクタンスを小さくした。【選択図】  図１
2008219476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部であって、多層誘電体基板の表面に形成され、少なくとも同軸線路の内導体との導通接続に供する接続用部位を有するマイクロストリップ線路のストリップ導体と、前記多層誘電体基板の裏面および少なくとも複数の内層のそれぞれに、前記ストリップ導体の接続用部位から導体形成端までの間隔が前記多層誘電体基板の裏面から表面へ向かって順次広げて形成され、少なくとも前記同軸線路の外導体との導通接続に供する地導体として前記多層誘電体基板の裏面に形成される導体パターンを含む導体パターンと、前記ストリップ導体の両側位置に対を成して設けられ、その一対以上は使用周波数での１／２波長未満の間隔とされ、前記導体パターンそれぞれの少なくとも隣接する導体パターン同士を導通接続する接続手段と、を備えたことを特徴とする伝送線路変換部。
【請求項２】
請求項１記載の伝送線路変換部において、前記接続用部位の下方の前記多層誘電体基板の内層に、前記導体パターンと分離して形成され、前記多層誘電体基板の裏面に形成された導体パターンと導通接続された島状導体を備えたことを特徴とする伝送線路変換部。
【請求項３】
請求項１又は２記載の伝送線路変換部において、前記ストリップ導体の幅を少なくとも前記多層誘電体基板の内層に形成された導体パターンそれぞれの被覆導体形成端位置に対応する前記多層誘電体基板の表面位置で変化させ、前記ストリップ導体の幅を前記接続用部位から隔たるにつれて狭くした伝送線路変換部。
【請求項４】
請求項１、２、又は３記載の伝送線路変換部を有するマイクロ波回路。
【請求項５】
請求項１、２、又は３記載の伝送線路変換部を有するミリ波回路。
【請求項６】
請求項４記載のマイクロ波回路を収納し、内導体が前記接続用部位に導通接続され、外導体が前記多層誘電体基板の裏面に形成された導体パターンに導通接続された同軸コネクタを有する筐体を備えたマイクロ波モジュール。
【請求項７】
請求項５記載のミリ波回路を収納し、内導体が前記接続用部位に導通接続され、外導体が前記多層誘電体基板の裏面に形成された導体パターンに導通接続された同軸コネクタを有する筐体を備えたミリ波モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波回路またはミリ波回路に設けられる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部に関する。更に、この発明は、このような伝送線路変換部を具備するマイクロ波回路またはミリ波回路、および、マイクロ波モジュールまたはミリ波モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部としては、同軸線路の中心導体とマイクロストリップ線路のストリップ導体を同一方向に接続する同軸コネクタ接続構造の構成が報告されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この文献に記載の同軸コネクタ接続構造では、同軸コネクタと多層基板の間に両面基板で構成される仲介用基板を設け、まず同軸線路と仲介用基板に形成されたマイクロストリップ線路を接続し，さらに多層基板に形成されたマイクロストリップ線路と接続することにより、広帯域にわたり良好な反射特性を有する同軸コネクタ接続構造を構成している。
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−２８１１２０号公報（第１図など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のような従来の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部としての同軸コネクタ接続構造の場合、同軸コネクタと多層基板の間に仲介用基板を設ける必要があるため、部品点数や接続箇所が増えて組み立てが複雑になるという問題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、同軸線路と多層誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路を、仲介用基板などの追加部品を用いることなく変換接続できる、マイクロ波帯またはミリ波帯での伝送特性の劣化が低減された同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を提供することを目的とする。また、このような同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を有するマイクロ波回路またはミリ波回路を提供すること、および、このような回路を収納し同軸コネクタを有する筐体を備えたマイクロ波モジュールまたはミリ波モジュール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】
【０００７】
この発明は、マイクロストリップ線路のグラウンド電流の流れが、多層誘電体基板の裏面の導体パターンから複数の内層に形成したそれぞれの導体パターンへ、順に導通接続する接続手段を介して切り替わる構成とし、導通接続する接続手段の１ヶ所あたりの寄生リアクタンスを低減したものである。
即ち、この発明に係わる伝送線路変換部は、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部であって、多層誘電体基板の表面に形成され、少なくとも同軸線路の内導体との導通接続に供する接続用部位を有するマイクロストリップ線路のストリップ導体と、前記多層誘電体基板の裏面および少なくとも複数の内層のそれぞれに、前記ストリップ導体の接続用部位から導体形成端までの間隔が前記多層誘電体基板の裏面から表面へ向かって順次広げて形成され、少なくとも前記同軸線路の外導体との導通接続に供する地導体として前記多層誘電体基板の裏面に形成される導体パターンを含む導体パターンと、前記ストリップ導体の両側位置に対を成して設けられ、その一対以上は使用周波数での１／２波長未満の間隔とされ、前記導体パターンそれぞれの少なくとも隣接する導体パターン同士を導通接続する接続手段と、を備えたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、同軸線路と多層誘電体基板に形成されたマイクロストリップ線路を、仲介用基板などの追加部品を用いることなく変換接続できる、マイクロ波帯またはミリ波帯での伝送特性の劣化が低減された同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を実現できる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下の実施の形態では、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を有するマイクロ波回路（またはミリ波回路）が筐体に収納され、同軸線路に相当する同軸コネクタがマイクロストリップ線路と接続されたマイクロ波モジュール（またはミリ波モジュール）の本願発明に係わる主要部分を示す２通りの構成を例示する図１と図２（図１の断面図）および図３と図４（図３の断面図）の構成説明図を参照して、本願発明の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部、そのような伝送線路変換部を有するマイクロ波回路（またはミリ波回路）、および、このような回路を収納し同軸コネクタを有する筐体を備えたマイクロ波モジュール（またはミリ波モジュール）の実施の形態を説明する。
【００１０】
実施の形態１．
図１と図２を参照し、この発明の実施の形態１に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を説明する。図１は上面図、図２は図１におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
図において、１は筐体、２は同軸コネクタ、３は多層誘電体基板、４は筐体１の側壁に設けられたコネクタ取付穴である。このコネクタ取付穴４に同軸コネクタ２の中心導体５が絶縁体６を介して挿入されている。
ここでは、マイクロ波回路を収納する筐体１の一角に同軸線路とマイクロストリップ線路の変換部が配置されている場合の主要部を示す。多層誘電体基板３の表面にはマイクロストリップ線路のストリップ導体７が形成されており、ストリップ導体７の端部の接続用部位に同軸線路の内導体に相当する同軸コネクタ２の中心導体５が直接に接続されている。多層誘電体基板３の内層にはマイクロストリップ線路の地導体として機能する導体パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄが形成され、多層誘電体基板３の裏面にはマイクロストリップ線路の地導体として機能する導体パターン８ｅが設けられている。なお、同軸線路の外導体に相当する同軸コネクタ２の外導体（フランジ）は筐体１を介して導体パターン８ｅに導通接続されている。
また、ストリップ導体７の接続用部位からそれぞれの導体パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅの被覆導体形成端までの間隔は多層誘電体基板３の裏面の導体パターン８ｅから表面へ向かって順次広げて形成されており、ストリップ導体７の延在方向での位置の違いにより、ストリップ導体７とそれぞれの導体パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅで構成されるマイクロストリップ線路は、ストリップ導体と地導体との間隔がそれぞれ異なるマイクロストリップ線路となっている。
【００１１】
また、導体パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅの少なくとも隣接する導体パターン同士を導通接続する接続手段となるそれぞれ対を成すスルーホール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが、ストリップ導体７に沿ってその両側位置に設けられている。なお、スルーホール９ａは導体パターン８ａと導体パターン８ｂを接続し、スルーホール９ｂは導体パターン８ｂと導体パターン８ｃを接続し、スルーホール９ｃは導体パターン８ｃと導体パターン８ｄを接続し、スルーホール９ｄは導体パターン８ｄと導体パターン８ｅを接続する一対のスルーホールである。また、それぞれの一対のスルーホール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの間隔およびストリップ導体７の延在方向での隣接配置されたスルーホール同士の間隔についても、使用する周波数での多層誘電体基板３内における波長の１／２未満となるように設けるのが理論上では望ましい。このように、スルーホールの間隔を使用周波数での１／２波長未満の間隔とすることにより、導体パターンとスルーホールで構成される擬似導波管により伝搬する導波管モードの伝搬を阻止できる。
なお、図１と図２では、一対で設けられたスルーホール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄはストリップ導体パターン７に対して同一間隔で両側に配置した場合を例示したが、各スルーホール毎の間隔は異なっていてもよい。
また、実際に伝送線路変換部を製作する場合には、図２に示すように、スルーホール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは多層誘電体基板３の表面から裏面までの通しで形成するのが製作上容易で一般的であり、この場合には少なくとも一対のスルーホールの間隔を使用周波数での１／２波長未満の間隔とすればよい。
【００１２】
次に、実施の形態１の伝送線路変換部の動作について説明する。
同軸コネクタ２に入力された高周波信号は、中心導体５を通じてストリップ導体パターン７に伝搬する。一方、その高周波信号に対応するグラウンド電流は、同軸コネクタ２の外導体から筐体１を介して誘電体基板３の裏面に地導体として設けられた導体パターン８ｅに流れる。導体パターン８ｅに流れたグラウンド電流は、導体パターン８ｅからスルーホール９ｄを介して導体パターン８ｄを流れ、さらにスルーホール９ｃを介して導体パターン８ｃへ、スルーホール９ｂを介して導体パターン８ｂへ、スルーホール９ａを介して導体パターン８ａへというように、マイクロストリップ線路のストリップ導体７との間隔が最大の多層誘電体基板３の裏面の導体パターン８ｅから、ストリップ導体７との間隔が順次狭くなる隣接配置された導体パターンへそれぞれスルーホールを介して順にグラウンド電流が流れていく。
【００１３】
ここで、マイクロストリップ線路のグラウンドに関して、スルーホールを介して異なる層に設けられた導体パターンへグラウンドが切り替わる部分においては寄生リアクタンスが生じるが、上記説明のように、この実施の形態１の伝送線路変換部では、グラウンド電流は多層誘電体基板３の異なる複数の層に導体パターンを階段状にずらして設け、１層ずつ順次グラウンドの切り替えを行ってグラウンド電流を流すように構成したため、スルーホール１ヶ所あたりの寄生リアクタンスを小さくできる。
【００１４】
また、更に良好な特性を得るために、ストリップ導体７の幅を変化させている。即ち、同軸コネクタ２の中心導体５が接続されるストリップ導体７の接続用部位からストリップ導体７の延在方向での位置が遠くなるにしたがって、誘電体基板３の表面のストリップ導体７から誘電体基板３の裏面もしくは内層の導体パターンまでの間隔を狭くしているが、その変化に応じてストリップ導体７の幅を、それぞれの導体パターン８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄの被覆導体形成端に対応する多層誘電体基板３の表面位置で変化させ、ストリップ導体７の接続用部位から隔たるにつれてストリップ導体７の幅を狭くしたので、ストリップ導体７から導体パターンまでの間隔が狭くなることによるマイクロストリップ線路のインピーダンスの低下と、ストリップ導体７の幅を狭くすることによるマイクロストリップ線路のインピーダンスの上昇が相殺するように作用し、マイクロストリップ線路としてのインピーダンスの変化を小さくすることができる。
【００１５】
以上のように、実施の形態１に係る同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部によれば、同軸線路の外導体をマイクロストリップ線路のストリップ導体から最も広い間隔を隔てて設けた多層誘電体基板３の裏面の導体パターンと導通接続させると共に、ストリップ導体７の延在方向でストリップ導体７と地導体となる多層誘電体基板３の内層に形成したそれぞれの導体パターンとの間隔を順次変えてマイクロストリップ線路を構成し、マイクロストリップ線路のグラウンド電流を導体パターンを切り替えて流れるようにしたので、寄生リアクタンスが低減でき、マイクロストリップ線路としてのインピーダンスの変化を小さくすることができる。
さらに、マイクロストリップ線路のストリップ導体７の幅も変化させることにより、ストリップ導体７から導体パターンまでの間隔が変化することによるインピーダンスの変化を小さくでき、マイクロストリップ線路としてのインピーダンスの変化を更に低減できる。
したがって、この実施の形態１の同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部によれば、ストリップ導体パターン７の幅や長さ、導体パターン８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅおよびスルーホール９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄの配置を調整することで容易にインピーダンス整合できるという効果がある。
【００１６】
また、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部は、以上のように構成されており、マイクロ波回路を形成した多層誘電体基板に上記伝送線路変換部も形成することにより伝送線路変換部を有するマイクロ波回路を製作できる。
さらに、図１および図２に主要部を示すように、このようなマイクロ波回路を筐体に収納し、同軸コネクタを設けることにより、マイクロ波モジュールを製作できる。
なお、マイクロ波モジュールの場合には、伝送線路変換部とマイクロ波回路を別々の基板に形成して筐体に収納してもよい。
また、誘電体基板に伝送線路変換部を形成し、ミリ波回路をＧａＡｓ基板などの別基板に形成して筐体に収納し、同軸コネクタを設けることにより、ミリ波モジュールを製作できる。
【００１７】
なお、図１と図２では、同軸コネクタの中心導体をストリップ導体パターンの接続用部位に直接接触させて導通させる場合を示したが、両者の間を金リボンやはんだ、導電性接着材等を用いて導通接続するようにしてもよい。
【００１８】
以上のように、この発明の実施の形態１に係わる伝送線路変換部は、従来例のような仲介用基板等の別部品を必要としないため、多層誘電体基板に伝送線路変換部と他の回路とを共に形成したマイクロ波回路の製作に適している。
さらに、多層誘電体基板に形成した伝送線路変換部と、必要に応じてＧａＡｓ基板などの別基板に他の回路を形成して合体した伝送線路変換部を有するミリ波回路の製作にも適している。
【００１９】
実施の形態２．
図３と図４を参照し、この発明の実施の形態２に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部を説明する。図３は上面図、図４は図３におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
この実施の形態２における実施の形態１との違いは、実施の形態２に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部では、多層誘電体基板３の内層のストリップ導体７の接続用部位の下方に島状導体１０を形成し、同軸コネクタ２の中心導体５の両側位置に設けたスルーホール１１により、多層誘電体基板３の裏面に形成された導体パターン８ｅと導通接続した構成を付加している。
また、図３と図４では、島状導体１０を誘電体基板３のすべての内層に設けた場合を示したが、一部の内層にのみ設ける構成としてもよい。
なお、その他の構成は実施の形態１の図１と図２と同様である。
【００２０】
次に、実施の形態２の伝送線路変換部の動作について説明する。
この実施の形態２では、形成した島状導体１０が同軸コネクタ２の中心導体５の絶縁体６から飛び出た部分の下に配置されているため、中心導体５と島状導体１０の間に容量が生じる。島状導体１０はスルーホール１１を介して誘電体基板３の裏面の導体パターン８ｅに導通接続されているため、この容量はグラウンドに対する容量となり、中心導体５の絶縁体６から飛び出した部分が有するインダクタンスを打ち消すように作用する。
したがって、同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部の製作において避け難い同軸線路の内導体に相当する同軸コネクタ２の中心導体５に起因する寄生インダクタンスの影響を低減することができる。
【００２１】
以上のように、実施の形態２に係る伝送線路変換部によれば、導体パターン８ｅと導通接続した島状導体１０を設けることにより、同軸コネクタ２の中心導体５の絶縁体６から飛び出した部分のインダクタンスの影響を低減することができ、伝送線路変換部でのインピーダンス整合が容易になるという効果がある。
即ち、同軸線路の内導体とマイクロストリップ線路のストリップ導体の導通接続における配置精度などを緩和でき、同軸コネクタの中心導体をストリップ導体パターンに直接接触させる他、両者の間を金リボンやはんだ、導電性接着材等を用いて接続する場合にも、伝送線路変換部でのインピーダンス整合が容易になるという効果がある。
また、このような効果を奏する伝送線路変換部が実現できるため、多層誘電体基板に伝送線路変換部と他の回路とを共に形成したマイクロ波回路の製作に適している。さらに、多層誘電体基板に形成した伝送線路変換部と、ＧａＡｓ基板などの別基板に他の回路を形成して合体した伝送線路変換部を有するミリ波回路の製作にも適している。
また、そのような伝送線路変換部を有するマイクロ波回路またはミリ波回路、および、このような回路を収納し同軸コネクタを有する筐体を備えたマイクロ波モジュールまたはミリ波モジュールの製作を容易にし、良好な特性を実現できる効果がある。
【００２２】
なお、以上では、信号が同軸線路からマイクロストリップ線路へ伝送される方向で説明したが、一般的に伝送線路変換部は可逆であり、この発明に係わる伝送線路変換部によれば、信号がマイクロストリップ線路から同軸線路へ伝送される方向でも、上記で説明した理由により同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の実施の形態１に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部の構成を示す上面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【図３】この発明の実施の形態２に係わる同軸線路とマイクロストリップ線路の伝送線路変換部の構成を示す上面図である。
【図４】図３におけるＡ−Ａ’断面を示す断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１  筐体、２  同軸コネクタ、３  多層誘電体基板、４  コネクタ取付穴、５  中心導体、６  絶縁体、７  ストリップ導体、８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ  導体パターン、９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ  スルーホール、１０  島状導体、１１  スルーホール。
【図１】
2008219476.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2008219476.tif 000006