(57)【要約】【課題】より簡易な構成のＴＭモード用の導波管型導波路を提供する。【解決手段】誘電体ブロック４を挟んで互いに平行に対向して配設された一対の主グランド電極２ａ，２ｂと、一対の主グランド電極２ａ，２ｂ間において主グランド電極２ａ，２ｂに対して直交する方向に沿って所定間隔毎に主グランド電極２ａ，２ｂと平行な状態で配設された複数の副グランド電極１１，１１・・でそれぞれ構成される２列の側壁３ａ，３ｂとを備え、一対の主グランド電極２ａ，２ｂと各側壁３ａ，３ｂとで囲まれた領域５内をＴＭモードの電磁波が伝搬可能に構成されている。【選択図】図１
2005217996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体を挟んで互いに平行に対向して配設された一対の主グランド電極と、当該一対の主グランド電極間において当該主グランド電極に対して直交する方向に沿って所定間隔毎に当該主グランド電極と平行な状態で配設された複数の副グランド電極でそれぞれ構成される２列の側壁とを備え、前記一対の主グランド電極と前記各側壁とで囲まれた領域内をＴＭモードの電磁波が伝搬可能に構成されている矩形導波管型導波路。
【請求項２】
前記各副グランド電極の横幅は、長さＬ以上に規定され、
前記所定間隔をａ、前記電磁波の周波数をｆ、前記誘電体の比誘電率をεｒ、光速をｃ、自然対数をｅとしたときに、下記式（１）を満たすように前記所定間隔ａおよび前記長さＬがそれぞれ規定されている請求項１記載の矩形導波管型導波路。
Ｌ×√（（π／ａ）２−（２×π×ｆ／ｃ）２×εｒ）≧１／ｌｏｇ１０ｅ・・（１）
【請求項３】
前記各副グランド電極の両面における内端面から前記長さＬを超える領域と、前記各主グランド電極における前記領域に対向する領域とに形成された抵抗体層を備えている請求項１または２記載の矩形導波管型導波路。
【請求項４】
前記各副グランド電極の各外端面側において前記各主グランド電極間に架け渡されて形成された電波吸収体層を備えている請求項１から３のいずれかに記載の矩形導波管型導波路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばマイクロ波やミリ波などの電磁波（高周波信号）のうちのＴＭモードの電磁波を伝搬対象とする矩形導波管型導波路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波やミリ波などの電磁波（高周波信号）を伝送する導波管型導波路として、特開平１１ー２８４４０９号公報に開示された導波管型導波路が知られている。この導波管型導波路は、誘電体基板を挟持する一対の主導体層と、一対の主導体層間を電気的に接続して形成された２列の側壁用貫通導体群と、側壁用貫通導体群と電気的に接続されると共に主導体層と平行な状態で一対の主導体層間に形成された副導体層とを備えて構成されている。この場合、この導波管型導波路では、同公報中における「誘電体導波管のＨ面とＥ面に当たる部分がそれぞれ主導体層と側壁用貫通導体群で形成され」との記載、および「誘電体導波管のＥ面とＨ面に当たる部分がそれぞれ主導体層と側壁用貫通導体群で形成され」との記載からＴＥモードの電磁波を対象としていると考えられる。
【特許文献１】特開平１１ー２８４４０９号公報（第３頁、第５図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、本願発明者は、ＴＭモードの電磁波のための導波管型導波路について研究を行っている。この場合、上記公報に開示された構成を用いてＴＭモード用の導波管型導波路を構成することも可能である。しかしながら、この従来の導波管型導波路には、数多くの側壁用貫通導体からなる側壁用貫通導体群を誘電体内に形成しなければならず、構造が複雑化して製造コストが高騰するという問題点がある。
【０００４】
本願は、かかる問題点を解決すべくなされたものであり、より簡易な構成のＴＭモード用の導波管型導波路を提供することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係る矩形導波管型導波路は、誘電体を挟んで互いに平行に対向して配設された一対の主グランド電極と、当該一対の主グランド電極間において当該主グランド電極に対して直交する方向に沿って所定間隔毎に当該主グランド電極と平行な状態で配設された複数の副グランド電極でそれぞれ構成される２列の側壁とを備え、前記一対の主グランド電極と前記各側壁とで囲まれた領域内をＴＭモードの電磁波が伝搬可能に構成されている。
【０００６】
この場合、前記各副グランド電極の横幅を長さＬ以上に規定し、前記所定間隔をａ、前記電磁波の周波数をｆ、前記誘電体の比誘電率をεｒ、光速をｃ、自然対数をｅとしたときに、下記式（１）を満たすように前記所定間隔ａおよび前記長さＬをそれぞれ規定するのが好ましい。
Ｌ×√（（π／ａ）２−（２×π×ｆ／ｃ）２×εｒ）≧１／ｌｏｇ１０ｅ・・（１）
【０００７】
また、前記各副グランド電極の両面における内端面から前記長さＬを超える領域と、前記各主グランド電極における前記領域に対向する領域とに形成された抵抗体層を備えているのが好ましい。
【０００８】
さらに、前記各副グランド電極の各外端面側において前記各主グランド電極間に架け渡されて形成された電波吸収体層を備えているのが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る矩形導波管型導波路によれば、誘電体を挟んで互いに平行に対向して配設された一対の主グランド電極と、一対の主グランド電極間において主グランド電極に対して直交する方向に沿って所定間隔毎に主グランド電極と平行な状態で配設された複数の副グランド電極でそれぞれ構成される２列の側壁とを備えて構成したことにより、磁界が伝搬方向に対して直交する方向にのみ発生するＴＭモードの電磁波の特性を利用して、複数の副グランド電極のみで電磁波を遮蔽し得る矩形導波管型導波路の側壁を形成することができる。したがって、この矩形導波管型導波路では、一対の主導体層間を電気的に接続して形成された２列の側壁用貫通導体群を必須とする従来の矩形導波管型導波路と比較して、側壁用貫通導体群を不要にすることができるため、より簡易な構成でＴＭモード用の導波管型導波路を構成することができる。この結果、導波管型導波路を安価に製造することができる。
【００１０】
また、本発明に係る矩形導波管型導波路によれば、各副グランド電極の横幅を長さＬ以上に規定し、所定間隔をａ、電磁波の周波数をｆ、誘電体の比誘電率をεｒ、光速をｃ、自然対数をｅとしたときに、上記の式（１）を満たすように所定間隔ａおよび長さＬをそれぞれ規定したことにより、各副グランド電極の内端面から長さ（距離）Ｌだけ離間した位置での電磁波を２０ｄＢ以上確実に減衰させることができる結果、電磁波の遮蔽性を十分に高めることができる。
【００１１】
さらに、本発明に係る矩形導波管型導波路によれば、各副グランド電極の両面における内端面から長さＬを超える領域と、各主グランド電極におけるその領域に対向する領域とに抵抗体層を形成したことにより、矩形導波管型導波路内に発生したＴＥモードの電磁波を抵抗体層によって十分に減衰させることができる。
【００１２】
また、本発明に係る矩形導波管型導波路によれば、各副グランド電極の各外端面側において各主グランド電極間に架け渡して電波吸収体層を形成したことにより、ＴＭモードの電磁波やＴＥモードの電磁波に対する遮蔽性能を一層高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る矩形導波管型導波路の好適な形態について説明する。
【００１４】
最初に、本発明に係る矩形導波管型導波路（以下、「導波路」ともいう）の構成について、図面を参照して説明する。
【００１５】
導波路１は、図１，２に示すように、一対の主グランド電極２ａ，２ｂ（以下、特に区別しないときは「主グランド電極２」ともいう）、一対の側壁３ａ，３ｂ（以下、特に区別しないときは「側壁３」ともいう）、および誘電体ブロック４を備え、誘電体ブロック４のうちの各主グランド電極２と各側壁３とで囲まれて断面矩形に形成された領域５内をＴＭモードの電磁波が伝搬可能に構成されている。
【００１６】
各主グランド電極２は、図１，２に示すように、それぞれ長方形の平板状に形成されると共に、誘電体ブロック（本発明における誘電体）４を挟んで互いに平行に、かつ対向して配設されている。各側壁３は、それぞれ、誘電体ブロック４を挟むようにして、言い換えれば、同図において誘電体ブロック４の下側に配設されて長方形の平板状に形成された複数の副グランド電極１１，１１・・で構成されている。より具体的には、各側壁３は、一対の主グランド電極２ａ，２ｂ間において、主グランド電極２に対して直交する方向（同図中のＹ方向）に沿って所定間隔ａで、かつ主グランド電極２と平行な状態であって誘電体ブロック４の内部に副グランド電極１１を複数（同図では一例として５つ）配設してそれぞれ構成されている。また、各側壁３の各副グランド電極１１は、それぞれＹ方向から見た状態において、互いに重なるようにして配設されている。さらに、各側壁３は、電磁波の伝搬方向（同図中のＺ方向）に沿って、互いに平行な状態で２列に配設されている。また、各副グランド電極１１は、例えば、図２に示すように、一対の主グランド電極２ａ，２ｂ間に架け渡すようにして配設された貫通導体１２によってそれぞれ主グランド電極２と電気的に接続されている。なお、貫通導体１２は、領域５内を伝搬する電磁波を領域５内に閉じ込めるためのものではなく、各側壁３の各副グランド電極１１を主グランド電極２と同電位（グランド電位）に維持するためのものとして機能する。したがって、従来の導波路とは異なり、電磁波の伝搬方向に沿って数多くの貫通導体１２，１２・・を等間隔で列状に配設する必要はない。このため、貫通導体１２は、各側壁３に少なくとも１つ配設すればよく、導波路１の構造を簡略化するとの観点では、数個程度とするのが好ましい。
【００１７】
ここで、Ｚ方向に伝搬するＴＭモードの電磁波の磁界Ｈは、同図に示すように、Ｘ−Ｙ平面と平行な平面内で発生する。このため、この磁界Ｈは、各側壁３の形成領域に達したときには、各側壁３を形成する各副グランド電極１１と交差する。したがって、各副グランド電極１１，１１間、並びに副グランド電極１１および主グランド電極２の間への磁界Ｈの進入が各副グランド電極１１によって規制される結果、各側壁３は、ＴＭモードの電磁波に対して電気的な壁として機能する。すなわち、各側壁３は、各主グランド電極２と相俟って、ＴＭモードの電磁波を領域５内に閉じ込める機能を有する。なお、図１，２中では、説明の理解を容易にするために、主グランド電極２および副グランド電極１１の厚みを省略して記載している。また、図２中では、参考のためにＴＥモードの電磁波の電界を符号Ｅで示して表示している。
【００１８】
さらに、各副グランド電極１１の横幅（Ｘ方向に沿った長さ）は長さＬ以上に規定されると共に、伝搬する電磁波の周波数をｆ、誘電体ブロック４の比誘電率をεｒ、光速をｃ、自然対数をｅとしたときに、所定間隔ａおよび長さＬは、それぞれ下記式（１）を満たすように規定されている。以上の構成により、各側壁３は、各副グランド電極１１間、並びに主グランド電極２および副グランド電極１１の間に進入したＴＭモードの電磁波を、各副グランド電極１１の内端面から長さ（距離）Ｌだけ離間した位置において２０ｄＢ以上減衰させることで、ＴＭモードの電磁波に対する遮蔽性能を高めている。なお、副グランド電極１１の内端面とは、各副グランド電極１１における領域５に臨む端面をいう。
Ｌ×√（（π／ａ）２−（２×π×ｆ／ｃ）２×εｒ）≧１／ｌｏｇ１０ｅ・・（１）
【００１９】
また、図１，２に示すように、各副グランド電極１１の両面における内端面から長さＬを超える外側領域、およびこの外側領域に対向する各主グランド電極２の各一面には、抵抗体層１３がそれぞれ形成されている。この場合、抵抗体層１３は、例えば、損失の大きい吸収抵抗で形成することができる。さらに、各副グランド電極１１の各外端面側には、相互間で一対の側壁３および誘電体ブロック４を挟むようにして電波吸収体層１４，１４が側壁３ａ，３ｂの外側にそれぞれ形成されている。この場合、各電波吸収体層１４は、そのＹ方向の各端縁が各主グランド電極２ａ，２ｂのＸ方向の各端縁に接するようにして形成されている。言い換えれば、各電波吸収体層１４は、各主グランド電極２ａ，２ｂ間に架け渡された状態で形成されている。この場合、電波吸収体層１４は、電磁波エネルギー（電波）を吸収する機能を有し、例えば、導電損失材、磁性損失材および誘電損失材などの材料のうちから１種類または２種類以上を材料として形成されている。なお、導電損失材としては、例えば、主材料としてカーボンが用いられる。また、磁性損失材としては、例えば、主材料として酸化物磁性材料が用いられるが、金属磁性材料を用いることもできる。さらに、誘電損失材としては、例えば、主材料としてチタン酸バリウムが用いられる。また、電波吸収体層１４の材料はこれに限定されず、現在存在する材料のみならず、今後開発される任意の材料を適宜用いることができる。
【００２０】
次に、導波路１の動作について、図１，２を参照して説明する。
【００２１】
この導波路１では、一対の主グランド電極２ａ，２ｂおよび一対の側壁３ａ，３ｂで囲まれた領域５内に入力されたＴＭモードの電磁波は、各主グランド電極２によってＹ方向への伝搬が規制されると共に、各側壁３によってＸ方向への伝搬が規制される。したがって、電磁波は、各主グランド電極２および各側壁３で反射されつつ、領域５内をＺ方向に向けて伝搬する。
【００２２】
一方、導波路１に供給される電磁波の周波数によっては、領域５内にＴＥモードの電磁波が発生することもある。この場合、ＴＥモードの電磁波では、主グランド電極２と平行な面（Ｘ−Ｚ平面）にＨ面が形成されて、このＨ面内に磁界が発生する。また、このＴＥモード電磁波の磁界は、各側壁３の形成領域に達したとしても、各副グランド電極１１と交差することなく各副グランド電極１１の外側領域内に進入することもあり得る。ところが、この導波路１では、この外側領域内に進入したＴＥモード電磁波の磁界が、各副グランド電極１１の両面における外側領域に形成された抵抗体層１３と、この外側領域に対向する各主グランド電極２の一面に形成された抵抗体層１３とを通過する際に弱められる。したがって、導波路１の領域５内に発生したＴＥモードの電磁波は、抵抗体層１３によって減衰させられる。また、各副グランド電極１１，１１間、並びに副グランド電極１１および主グランド電極２の間に進入したＴＭモードの電磁波やＴＥモードの電磁波が、減衰させられつつ各副グランド電極１１の外端面側に達することもあり得る。この際には、各電波吸収体層１４が、各副グランド電極１１の外端面側に達したＴＭモードの電磁波やＴＥモードの電磁波を吸収する。したがって、ＴＭモードの電磁波やＴＥモードの電磁波の導波路１外部への漏洩が防止される。
【００２３】
このように、この導波路１によれば、各主グランド電極２ａ，２ｂ間において主グランド電極２と平行な状態で複数の副グランド電極１１を所定間隔ａ毎に配置して２列の側壁３を形成したことにより、磁界が伝搬方向（Ｚ方向）に対して直交する方向にのみ発生するＴＭモードの電磁波の特性を利用して、この電磁波に対する各側壁３の遮蔽機能を複数の副グランド電極１１のみで実現することができる。このため、従来の矩形導波管型導波路において必要とされた数多くの側壁用貫通導体で構成された側壁用貫通導体群を不要にすることができる結果、ＴＭモード用の導波管型導波路を簡易に構成することができる。したがって、導波路１を安価に製造することができる。また、上記式（１）を満たす横幅で各副グランド電極１１を形成すると共に、式（１）を満たす所定間隔ａで各副グランド電極１１を配設することにより、各側壁３のＴＭモードの電磁波に対する遮蔽性能を一層高めることができる。
【００２４】
また、この導波路１によれば、各副グランド電極１１の両面および各主グランド電極２の一面（表面）に抵抗体層１３を形成したことにより、各副グランド電極１１の外側領域内に進入したＴＥモード電磁波の磁界を抵抗体層１３で弱めることができる。このため、導波路１の領域５内に発生したＴＥモード電磁波を十分に減衰させることができる。さらに、各副グランド電極１１の各外端面側に電波吸収体層１４を形成したことにより、各副グランド電極１１の外端面側に達したＴＭモードの電磁波やＴＥモードの電磁波をこの電波吸収体層１４で吸収させることができる。したがって、ＴＭモードの電磁波およびＴＥモードの電磁波の導波路１からの漏洩を一層良好に防止することができる。
【００２５】
なお、本発明は、上記した構成に限定されない。例えば、上記の導波路１では、貫通導体１２を用いて各副グランド電極１１と主グランド電極２とを電気的に接続する構成が採用されているが、これに限らない。例えば、各副グランド電極１１および主グランド電極２の各端面側を配線パターンや接続用導体で電気的に接続する構成を採用することもできる。この構成によれば、誘電体ブロック４内に貫通導体１２を形成する必要がなくなる結果、構造を一層簡略化することができる。また、多層基板を用いて導波路１を形成することもできる。具体的には、多層基板で上記の導波路１を形成する場合、７層多層基板を用いて、その両面（最上位面および最下位面）に主グランド電極２をそれぞれ形成すると共に、各側壁３を構成する各副グランド電極１１をその各内層にそれぞれ形成する。また、貫通導体１２をスルーホールで構成する。以上により、多層基板で導波路１が形成される。また、上記の導波路１を用いて、共振器やフィルタを構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】導波路１の構成を示す斜視図である。
【図２】導波路１をＺ方向から見た正面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  導波路
２  主グランド電極
３  側壁
４  誘電体ブロック
５  領域
１１  副グランド電極
１３  抵抗体層
１４  電波吸収体層
【図１】
2005217996.tif 000003
【図２】
2005217996.tif 000004