(57)【要約】【課題】マイクロ波帯およびミリ波帯において、小形・薄型で広帯域な特性を有する導波管／ストリップ線路変換器を得る。【解決手段】誘電体基板１ａ，１ｂとストリップ導体パターン３と地導体パターン２ａ，２ｂからストリップ線路５１を構成し、誘電体基板１ｂと地導体パターン２ｂと導波管形成用導体パターン４と導波管壁用ヴィア５ｂから誘電体導波管５２ｂを構成し、誘電体基板１ａと地導体パターン２ａと導波管形成用導体パターン４と導波管壁用ヴィア５ａから誘電体導波管５２ａを構成し、誘電体導波管５２ａは、ストリップ導体パターン３と導波管形成用導体パターン４が接続されている位置からおよそ１／４波長離れた位置で、導波管壁用ヴィア５ｂにより短絡されている。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の誘電体基板と、
前記第１の誘電体基板の下側の面に設けられる第１の地導体パターンと、
前記第１の誘電体基板の上側の面に設けられるストリップ導体パターンと、
前記第１の誘電体基板の上側の面に前記ストリップ導体パターンに連続して設けられる導波管形成用導体パターンと、
前記第１の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンを接続する第１の接続用導体と、
前記第１の誘電体基板の前記ストリップ導体パターンが設けられた面の上に積層された第２の誘電体基板と、
前記第２の誘電体基板の上側の面に設けられた第２の地導体パターンと、
前記第２の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンを接続する第２の接続用導体と
を備え、
前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板と前記ストリップ導体パターンと前記第１の地導体パターンと前記第２の地導体パターンからストリップ線路を構成し、
前記第１の誘電体基板と前記第１の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンと前記第１の接続用導体とから第１の誘電体導波管を構成し、
前記第２の誘電体基板と前記第２の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンと前記第２の接続用導体とから第２の誘電体導波管を構成し、
前記第２の誘電体導波管は、前記ストリップ導体パターンと前記導波管形成用導体パターンが接続されている位置からおよそ１／４波長離れた位置で、前記第２の接続用導体により短絡されている
ことを特徴とする導波管／ストリップ線路変換器。
【請求項２】
請求項１に記載の導波管／ストリップ線路変換器において、
前記ストリップ導体パターンと前記導波管形成用導体パターンが接続されている位置の近傍に、前記第１の地導体パターンと前記第２の地導体パターンを接続する地導体パターン接続用導体を設けた
ことを特徴とする導波管／ストリップ線路変換器。
【請求項３】
請求項２に記載の導波管／ストリップ線路変換器において、
前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板の間の面に、前記導波管形成用導体パターンと前記地導体パターン接続用導体を接続するスタブ形成用導体パターンを備え、
前記導波管形成用導体パターンと前記スタブ形成用導体パターンとからスロット線路を構成し、
前記スロット線路は、前記ストリップ導体パターンと前記導波管形成用導体パターンが接続されている位置からおよそ１／４波長離れた位置で短絡されている
ことを特徴とする導波管／ストリップ線路変換器。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか１項に記載の導波管／ストリップ線路変換器において、
前記第１の地導体パターンに設けられる第１の地導体パターン抜き部と、
前記第１の誘電体基板の前記第１の地導体パターンが設けられた面の下に積層された第３の誘電体基板と、
前記第３の誘電体基板の下側の面に設けられた第３の地導体パターンと、
前記第３の地導体パターンに設けられる第２の地導体パターン抜き部と、
前記第１の地導体パターンと前記第３の地導体パターンを接続する第３の接続用導体と
を備え、
前記第３の誘電体基板と前記第１の地導体パターンと前記第３の地導体パターンと前記第３の接続用導体とから第３の誘電体導波管を構成し、
前記第１の誘電体導波管が、前記第１の地導体パターン抜き部を介して前記第３の誘電体導波管と接続されている
ことを特徴とする導波管／ストリップ線路変換器。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか１項に記載の導波管／ストリップ線路変換器において、
前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板と前記第３の誘電体基板のうち、少なくとも１つは複数の誘電体基板を積層して形成された
ことを特徴とする導波管／ストリップ線路変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてマイクロ波帯およびミリ波帯で用いる導波管／ストリップ線路変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の導波管／ストリップ線路変換器では、誘電体導波管とストリップ線路がスロットを介して結合する構成となっている（例えば特許文献１参照）。誘電体導波管は、スロットから誘電体導波管における管内波長の１／４倍離れた所で接続導体によって短絡されており、スロット付近において磁界が最大となるようになっている。このため、誘電体導波管を伝搬してきた高周波信号は、スロットにおいて効率良く磁界結合し、ストリップ線路に伝搬することができる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１５１２２５号公報（図１）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述した従来の変換器では、スロットの長さを波長の１／２倍以上とする必要があるため、変換器の小形化が難しいという問題があった。また、誘電体導波管を構成する層とストリップ線路を構成する層を別にする必要があるため、薄型化も難しいという問題があった。
【０００５】
また、スロットを共振させることにより誘電体導波管とストリップ線路を結合させているため、広帯域な特性を得ることが難しいという問題もあった。
【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、マイクロ波帯およびミリ波帯において、小形・薄型で広帯域な特性を有する導波管／ストリップ線路変換器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る導波管／ストリップ線路変換器は、第１の誘電体基板と、前記第１の誘電体基板の下側の面に設けられる第１の地導体パターンと、前記第１の誘電体基板の上側の面に設けられるストリップ導体パターンと、前記第１の誘電体基板の上側の面に前記ストリップ導体パターンに連続して設けられる導波管形成用導体パターンと、前記第１の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンを接続する第１の接続用導体と、前記第１の誘電体基板の前記ストリップ導体パターンが設けられた面の上に積層された第２の誘電体基板と、前記第２の誘電体基板の上側の面に設けられた第２の地導体パターンと、前記第２の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンを接続する第２の接続用導体とを備え、前記第１の誘電体基板と前記第２の誘電体基板と前記ストリップ導体パターンと前記第１の地導体パターンと前記第２の地導体パターンからストリップ線路を構成し、前記第１の誘電体基板と前記第１の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンと前記第１の接続用導体とから第１の誘電体導波管を構成し、前記第２の誘電体基板と前記第２の地導体パターンと前記導波管形成用導体パターンと前記第２の接続用導体とから第２の誘電体導波管を構成し、前記第２の誘電体導波管は、前記ストリップ導体パターンと前記導波管形成用導体パターンが接続されている位置からおよそ１／４波長離れた位置で、前記第２の接続用導体により短絡されていることを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１における導波管／ストリップ線路変換器を示す斜視図である。図２は、図１に示される導波管／ストリップ線路変換器の断面図である。図３は、図１に示される誘電体基板１ａと１ｂの間の面に配置された導体パターンを示す図である。なお、図２に示された断面図は、図３に示されるＡ−Ａ’断面図として与えられるものである。
【０００９】
これら図に示すように、この発明の実施の形態１における導波管／ストリップ線路変換器は、第１の誘電体基板１ｂと、第１の誘電体基板１ｂの下側の面に設けられる第１の地導体パターン２ｂと、第１の誘電体基板１ｂの上側の面に設けられるストリップ導体パターン３と、第１の誘電体基板１ｂの上側の面にストリップ導体パターン３に連続して設けられた導波管形成用導体パターン４と、第１の地導体パターン２ｂと導波管形成用導体パターン４を接続する第１の導波管壁用ヴィア５ｂ（なお、ヴィアとは、本願明細書において円柱状導体を示す用語として用いるものとする）と、第１の誘電体基板１ｂのストリップ導体パターン３が設けられた面の上に積層された第２の誘電体基板１ａと、第２の誘電体基板１ａの上側の面に設けられた第２の地導体パターン２ａと、第２の地導体パターン２ａと導波管形成用導体パターン４を接続する第２の導波管壁用ヴィア５ａとを備えている。
【００１０】
そして、第１の誘電体基板１ｂと第２の誘電体基板１ａとストリップ導体パターン３と第１の地導体パターン２ｂと第２の地導体パターン２ａからストリップ線路５１を構成し、第１の誘電体基板１ｂと第１の地導体パターン２ｂと導波管形成用導体パターン４と第１の導波管壁用ヴィア５ｂとから第１の誘電体導波管５２ｂを構成し、第２の誘電体基板１ａと第２の地導体パターン２ａと導波管形成用導体パターン４と第２の導波管壁用ヴィア５ａとから第２の誘電体導波管５２ａを構成し、第２の誘電体導波管５２ａは、ストリップ導体パターン３と導波管形成用導体パターン４が接続されている位置から距離Ｌ離れた位置で、第２の導波管壁用ヴィア５ａにより短絡されている。
【００１１】
上記のような構成を有する導波管／ストリップ線路変換器において、ストリップ線路５１では、地導体パターン２ａ、２ｂとストリップ導体パターン３の間にそれぞれ電界が生じている。一方、誘電体導波管５２ａ、５２ｂでは、導波管断面の中央部が最も強い電界分布となっている。そこで、ストリップ線路５１を構成するストリップ導体パターン３を誘電体導波管５２ａ、５２ｂを構成する導波管形成用導体パターン４の中央に接続すれば、ストリップ線路５１において電界が生じている部分と誘電体導波管５２ａ、５２ｂにおいて電界が強い部分が一致する。ストリップ線路と導波管の電界分布が近いことから、高周波信号は大きな反射を生じることなくストリップ線路モードから導波管モードに変換されて伝搬することができる。
【００１２】
さらに、誘電体基板１ａに形成された誘電体導波管５２ａは、ストリップ導体パターンと導波管形成用導体パターンの接続部から距離Ｌだけ離れた所で導波管壁用ヴィア５ａによって短絡され、先端短絡スタブを構成している。この距離Ｌを管内波長の約１／４倍となるようにすれば、ストリップ線路５１を伝搬してきた高周波信号は、誘電体導波管５２ａ、５２ｂとの接続部において誘電体導波管５２ａ側は開放に見えるため、すべて誘電体導波管５２ｂ側へ伝搬していく。
【００１３】
以上のように、この実施の形態１によれば、従来の変換器において、誘電体基板内に形成していた１／２波長以上の長さを有するスロットが必要ないことから、小形・薄型の導波管／ストリップ線路変換器が得られるという効果がある。
【００１４】
また、スロットのような共振構造をもたないため、広帯域な特性を実現できるという効果がある。
【００１５】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２における導波管／ストリップ線路変換器を示す斜視図である。図５は、図４に示される導波管／ストリップ線路変換器の断面図である。図６は、図４に示される誘電体基板１ａと１ｂの間に面に配置された導体パターンを示す図である。なお、図５に示された断面図は、図６に示されるＡ−Ａ’断面図として与えられるものである。
【００１６】
これら図に示すように、この実施の形態２では、実施の形態１の構成に対して、ストリップ導体パターン３と導波管形成用導体パターン４の接続部近辺に、地導体パターン２ａ、２ｂを接続する地導体パターン接続用ヴィア６をさらに備えている。
【００１７】
上記のような構成を有する導波管／ストリップ線路変換器においては、地導体パターン２ａを流れるグラウンド電流が、ストリップ線路モードから導波管モードへの変換部でストリップ導体パターン３の近くに設けられた地導体パターン接続用ヴィア６を通って地導体パターン２ｂに流れることができる。このため、グラウンド電流の経路長差による寄生リアクタンスは小さくなるため、高周波信号は大きな反射を生じることなく伝搬することができる。
【００１８】
以上のように、この実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、誘電体基板内に形成していた１／２波長以上の長さを有するスロットが必要ないことから、小形な導波管／ストリップ線路変換器が得られるという効果がある。また、スロットのような共振構造をもたないため、広帯域な特性を実現できるという効果がある。さらに、地導体パターン接続用ヴィア６によって上下の地導体パターン２ａ、２ｂが接続されるため、ストリップ導体パターン３の幅に対して誘電体導波管５２ａ，５２ｂの幅が大きくなるような低い周波数においても、良好な特性が得られるという効果もある。
【００１９】
実施の形態３．
図７は、この発明の実施の形態３における導波管／ストリップ線路変換器を示す斜視図である。図８は、図７に示される導波管／ストリップ線路変換器の断面図である。図９は、図７に示される誘電体基板１ａと１ｂの間に面に配置された導体パターンを示す図である。なお、図８に示された断面図は、図９に示されるＡ−Ａ’断面図として与えられるものである。
【００２０】
これら図に示すように、この実施の形態３では、実施の形態２の構成に対して、ストリップ導体パターン３と導波管形成用導体パターン４の接続部近辺に設けられている複数の地導体パターン接続用ヴィア６を接続するようにスタブ形成用導体パターン８が設けられており、導波管形成用導体パターン４とスタブ形成用導体パターン８でスロット線路を構成している。さらに、スタブ形成用導体パターン８は、ストリップ導体パターン３と導波管形成用導体パターン４との接続部から距離ＳＬだけ離れた位置で、導波管形成用導体パターン４と接続されている。
【００２１】
上記のような構成を有する導波管／ストリップ線路変換器においては、ストリップ線路５１を伝搬してきた高周波信号は、ストリップ導体パターン３と導波管形成用導体パターン４の接続部でスロット線路モードと導波管モードに変換される。しかし、スロット線路は距離ＳＬだけ離れた位置で短絡されているため、このＳＬを波長の約１／４倍となるようにすれば、上記接続部においてスロット線路側は開放に見えるため、高周波信号はすべて誘電体導波管５２ｂへ伝搬していく。
【００２２】
以上のように、この実施の形態３によれば、実施の形態１と同様に、誘電体基板内に形成していた１／２波長以上の長さを有するスロットが必要ないことから、小形な導波管／ストリップ線路変換器が得られるという効果がある。また、スロットのような共振構造をもたないため、広帯域な特性を実現できるという効果がある。さらに、実施の形態１と異なり、誘電体基板内に１／４波長の先端短絡導波管を形成する必要もないため、より小形な変換器が得られるという効果がある。
【００２３】
実施の形態４．
図１０は、この発明の実施の形態４における導波管／ストリップ線路変換器を示す断面図である。図１１は、図１０に示される誘電体基板１ａの下側の面に配置された導体パターンを示す図である。図１２は、図１０に示される誘電体基板１ｂの下側の面に配置される導体パターンを示す図である。図１３は、図１０に示される誘電体基板１ｃの下側の面に配置される導体パターンを示す図である。なお、図１０に示された断面図は、図１１ないし１３に示されるＡ−Ａ’断面図として与えられるものである。
【００２４】
これら図に示すように、この実施の形態４では、上述した実施の形態１〜３の構成に対して、第１の地導体パターン２ｂに設けられる第１の地導体パターン抜き部８ａと、第１の誘電体基板１ｂの第１の地導体パターン２ｂが設けられた面の下に積層された第３の誘電体基板１ｃと、第３の誘電体基板１ｃの下側の面に設けられた第３の地導体パターン２ｃと、第３の地導体パターン２ｃに設けられる第２の地導体パターン抜き部８ｂと、第１の地導体パターン２ｂと第３の地導体パターン２ｃを接続するように地導体抜き部８ａ、８ｂの周囲に設けられた導波管壁用ヴィア５ｃとをさらに備え、第３の誘電体基板１ｃと第１の地導体パターン２ｂと第３の地導体パターン２ｃと導波管壁用ヴィア５ｃとから第３の誘電体導波管５４を構成し、第１の誘電体導波管５２ｂが、第１の地導体パターン抜き部８ａを介して第３の誘電体導波管５４と接続されている。
【００２５】
上記のような構成を有する導波管／ストリップ線路変換器においては、ストリップ線路５１を伝搬してきた高周波信号は、ストリップ導体パターン３と導波管形成用導体パターン４の接続部で導波管モードに変換された後、地導体パターン抜き部８ａを介して誘電体導波管５４を伝搬し、さらに外部の導波管９へ伝搬していく。
【００２６】
以上のように、この実施の形態４によれば、実施の形態１と同様に、誘電体基板内に形成していた１／２波長以上の長さを有するスロットが必要ないことから、小形な導波管／ストリップ線路変換器が得られるという効果がある。また、スロットのような共振構造をもたないため、広帯域な特性を実現できるという効果がある。
【００２７】
さらに、誘電体基板の裏面から直接導波管９を接続することができるため、導波管インターフェースを有するモジュール基板への適用が容易であるという効果もある。
【００２８】
なお、上記各実施の形態において、第１〜第３の誘電体基板は、所定の厚さが必要となるが、複数の誘電体基板を積層して形成することにより、所定の厚さの誘電体基板を容易に形成することができる。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、マイクロ波帯およびミリ波帯において、小形・薄型で広帯域な特性を有する導波管／ストリップ線路変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１における導波管／ストリップ線路変換器を示す斜視図である。
【図２】図１に示される導波管／ストリップ線路変換器の断面図である。
【図３】図１に示される誘電体基板１ａと１ｂの間の面に配置された導体パターンを示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２における導波管／ストリップ線路変換器を示す斜視図である。
【図５】図４に示される導波管／ストリップ線路変換器の断面図である。
【図６】図４に示される誘電体基板１ａと１ｂの間に面に配置された導体パターンを示す図である。
【図７】この発明の実施の形態３における導波管／ストリップ線路変換器を示す斜視図である。
【図８】図７に示される導波管／ストリップ線路変換器の断面図である。
【図９】図７に示される誘電体基板１ａと１ｂの間に面に配置された導体パターンを示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態４における導波管／ストリップ線路変換器を示す断面図である。
【図１１】図１０に示される誘電体基板１ａの下側の面に配置された導体パターンを示す図である。
【図１２】図１０に示される誘電体基板１ｂの下側の面に配置される導体パターンを示す図である。
【図１３】図１０に示される誘電体基板１ｃの下側の面に配置される導体パターンを示す図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ  誘電体基板、２ａ、２ｂ、２ｃ  地導体パターン、３  ストリップ導体パターン、４  導波管形成用導体パターン、５ａ、５ｂ、５ｃ  導波管壁用ヴィア、６  地導体パターン接続用ヴィア、７  スタブ形成用導体パターン、８ａ、８ｂ  地導体パターン抜き部、９  導波管、５１  ストリップ線路、５２ａ，５２ｂ  誘電体導波管、５４  誘電体導波管。
【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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