(57)【要約】  【課題】  外部に漏洩する高周波信号が抑制された高周波回路モジュールを提供すること。  【解決手段】  高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で互いに平行に対向する内面を有する第１の基体１および第２の基体２が、それら第１および第２の基体１，２の内面間に誘電体線路３および高周波回路部品を配置して組み合わされており、第１および第２の基体１，２は、誘電体線路３および高周波回路部品を取り囲むようにして第１の基体１に凸部１ａ、第２の基体２に凹部２ａが形成されてはまり合っているとともに、凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間に隙間４ａ，４ｂが設けられている高周波回路モジュールＨ１である。隙間４ｂに高周波信号が入射しにくい上に凸部１ａおよび隙間４ａが高周波信号に対するチョークとして有効に機能するので、高周波信号の高周波回路モジュールＨ１の外部への漏洩を抑制することができる。【選択図】  図１
2005210424.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で互いに平行に対向する内面を有する第１および第２の基体が、前記内面間に誘電体線路および高周波回路部品を配置して組み合わされており、前記第１および第２の基体は、前記誘電体線路および前記高周波回路部品を取り囲むようにして一方に凸部、他方に凹部が形成されてはまり合っているとともに、前記凸部の側面と前記凹部の側面との間に隙間が設けられていることを特徴とする高周波回路モジュール。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波レーダモジュール等の高周波送受信モジュールに使用される非放射性誘電体線路を用いた高周波回路モジュールに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロ波やミリ波等の高周波信号を伝送する非放射性誘電体線路（Non-Radiative Dielectric Waveguide、以下、ＮＲＤガイドともいう。）を用いた高周波回路モジュールに関する技術が提案されている。従来の高周波回路モジュールの例について、図４および図５を用いて説明する。図４は非放射性誘電体線路の基本的構成を示す部分破断斜視図、図５は従来の非放射性誘電体線路を用いた高周波回路モジュールの例を示す模式的な縦断面図である。
【０００３】
高周波回路モジュールを構成する非放射性誘電体線路の基本的構成は、図４に示すように、所定の間隔ａをもって平行に配置された平行平板導体11，12間に、断面が長方形等の矩形状の誘電体線路13を、間隔ａを高周波信号の波長λに対してａ≦λ／２として配置したものである。これにより、外部から誘電体線路13へのノイズの侵入をなくし、かつ外部への高周波信号の放射をなくして、誘電体線路13中で高周波信号をほとんど損失なく伝搬させることができる。なお、波長λは使用周波数における空気中（自由空間）での高周波信号の波長である。このような非放射性誘電体線路は、例えば70ＧＨｚ程度のミリ波帯の高周波信号の伝送に好適に用いることができ、これに種々のミリ波帯用の高周波回路部品を組み込んで回路を形成した高周波回路モジュールが開発されている。
【０００４】
図５に縦断面図で示す従来の高周波回路モジュールは、例えば、図４に示す平行平板導体11，12に対応する構成要素として、凹部が形成された金属製の基体14およびこの基体14の凹部の底面と平行平板導体を構成するための金属製の基体15を用いて、基体14の凹部内に誘電体線路13および高周波回路部品（図示せず）を収容した後、基体14の凹部内に取り付けられた誘電体線路13および高周波回路部品を覆って、基体14に基体15を取り付けることによって構成されていた。
【０００５】
このような高周波回路モジュールにおいて、誘電体線路13および高周波回路部品に伝送される高周波信号が基体14と基体15との当接部の隙間から基体14，15の外側に漏洩しないようにするためには、例えば、基体14と基体15との間にチョーク構造を用いるとよいことが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【特許文献１】特開2003−188601号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来の高周波回路モジュールでは、構造上、高周波信号の伝送方向の延長上に基体14と基体15との間の隙間が開いているため、この隙間に誘電体線路13または高周波回路部品から漏洩した高周波信号が結合しやすいために、この隙間にチョーク構造を用いても隙間から漏洩する高周波信号を十分に阻止することができないことがあり、送信出力が低下する、あるいは漏洩した高周波信号が周辺回路を誤動作させる等の問題点があった。
【０００７】
本発明は、内部に誘電体線路と高周波回路部品とを有しており、内部で伝送される高周波信号の外部への漏洩が抑制された高周波回路モジュールを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の高周波回路モジュールは、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で互いに平行に対向する内面を有する第１および第２の基体が、前記内面間に誘電体線路および高周波回路部品を配置して組み合わされており、前記第１および第２の基体は、前記誘電体線路および前記高周波回路部品を取り囲むようにして一方に凸部、他方に凹部が形成されてはまり合っているとともに、前記凸部の側面と前記凹部の側面との間に隙間が設けられていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高周波回路モジュールによれば、高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で互いに平行に対向する内面を有する第１および第２の基体が、前記内面間に誘電体線路および高周波回路部品を配置して組み合わされており、前記第１および第２の基体は、前記誘電体線路および前記高周波回路部品を取り囲むようにして一方に凸部、他方に凹部が形成されてはまり合っているとともに、前記凸部の側面と前記凹部の側面との間に隙間が設けられていることから、互いにはまり合っている凸部の側面と凹部の側面との間に設けられた隙間が誘電体線路による高周波信号の伝送方向に向かって開いていないため、この隙間に誘電体線路または高周波回路部品からの漏洩モードが結合しにくい上に、凸部の側面と凹部の側面との間に設けられた隙間が高周波信号に対するチョークとして有効に機能するので、内部で伝送される高周波信号の外部への漏洩を効果的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の高周波回路モジュールについて、図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明の高周波回路モジュールの実施の形態の一例である高周波回路モジュールＨ１を示す模式的な断面図であり、（ａ）は全体の縦断面図、（ｂ）はその要部（Ａ部）拡大縦断面図、（ｃ）はＡ部のＢ−Ｂ’線横断面図である。また、図２は本発明の高周波回路モジュールの実施の形態の他の例である高周波回路モジュールＨ２を示す模式的な断面図であり、（ａ）は全体の縦断面図、（ｂ）はその要部（Ｃ部）拡大縦断面図、（ｃ）はＣ部のＤ−Ｄ’線横断面図である。さらに、図３は本発明の高周波回路モジュールの実施の形態のさらに他の例を示す模式的な縦断面図である。
【００１２】
これら図１乃至図３において、１は第１の基体、２は第２の基体、３は誘電体線路、１ａは第１の基体１に形成されている凸部、１ｂは凸部１ａの一部に設けられた切欠き部、２ａは第２の基体２に形成されている凹部である。また、４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄは第１の基体１の凸部１ａと第２の基体２の凹部２ａとの間の各部における隙間を示しており、このうち４ａおよび４ｂが凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間に設けられている隙間である。
【００１３】
図１に示す例の高周波回路モジュールＨ１は、ミリ波信号等の高周波信号の波長の２分の１以下の間隔で互いに平行に対向する内面を有する第１の基体１および第２の基体２が、それら第１および第２の基体１，２の内面（ここでは第１の基体１の下面と第２の基体２の上面）間に誘電体線路３および高周波回路部品（図示せず）を配置して組み合わされており、第１および第２の基体１，２は、誘電体線路３および高周波回路部品を取り囲むようにして第１の基体１に凸部１ａが、第２の基体２に凹部２ａがそれぞれ形成されてはまり合っているとともに、凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間に隙間４ａ，４ｂが設けられている構成である。ここでは、凸部１ａおよび凹部２ａの側面の間の隙間のうちモジュールの内側に位置する隙間を４ａで、外側に位置する隙間を４ｂで示している。また、凸部１ａの下面と凹部２ａの上面との間の隙間を４ｃで、それぞれ段状に形成された凸部１ａの下面と凹部２ａの上面との間の隙間４ｃとは別の隙間を４ｄで示している。
【００１４】
また、図１に示す例の高周波回路モジュールＨ１は、上記構成において、誘電体線路３と第１および第２の基体１，２とで構成される非放射性誘電体線路に伝送される高周波信号の中心周波数における波長をλとしたときに、隙間４ａの幅Ｗおよび高さＨは、それぞれλ／４の長さとすることが好適である。また、隙間４ｂ，４ｃ，４ｄは、なるべく狭い隙間であることが好適である。なお、凸部１ａと凹部２ａとは、一部が隙間４ｂ，４ｃ，４ｄを持たずに接触していても構わない。
【００１５】
このような構成において、凸部１ａおよび隙間４ａは、隙間４ｂ，４ｃを伝搬してきた高周波信号を凸部１ａおよびそれらの隙間４ｂ，４ｃより大きな隙間４ａで共振させることにより、隙間４ａからさらに隙間４ｄにこの高周波信号が伝搬して外部に漏洩することを抑制するように、チョークとして働くものである。その際、波長がλの高周波信号の通過は隙間４ａでほとんど阻止されるが、波長がλと異なる高周波信号は、この波長のずれに応じた強度で隙間４ａから隙間４ｄに漏洩することとなる。
【００１６】
また、隙間４ｂは、誘電体線路３あるいは高周波回路部品に伝送される高周波信号の伝送方向に向かって開いていないため、誘電体線路３あるいは高周波回路部品から漏洩される高周波信号があってもそれが入射しにくくなっている。すなわち、第１および第２の基体１，２の間に設けられたこの隙間４ｂは、等価的には非放射性誘電体線路に接続された導波管の開放終端部と見ることができるが、図５に示した従来の例のように非放射性誘電体線路の誘電体線路13の延長上に導波管の開放終端部（隙間16が対応する。）が設けられたときよりも、非放射性誘電体線路の誘電体線路３に伝送される高周波信号の伝送方向に垂直な方向に導波管の開放終端部（隙間４ｂが対応する。）が設けられたときの方が、誘電体線路３から漏洩された高周波信号の伝送方向に対して折れ曲がりがある分だけ損失が大きくなるので、誘電体線路３あるいは高周波回路部品から漏洩される高周波信号が隙間４ｂに結合しにくくなり、隙間４ｂは、高周波信号の透過損失を大きくするように働くものとなる。
【００１７】
従って、図１に示す例の高周波回路モジュールＨ１によれば、上記構成により、凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間に設けられた隙間４ｂが高周波信号の伝送方向に向かって開いてないため、この隙間４ｂに誘電体線路３または高周波回路部品からの漏洩モードが結合しにくい上に、凸部１ａおよび凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間に設けられた隙間４ａが高周波信号に対するチョークとして有効に機能するので、高周波回路モジュールＭ１の外部に漏洩する高周波信号を効果的に抑制することができる。
【００１８】
本発明の高周波回路モジュールにおいて、第１の基体１および第２の基体２は、非放射性誘電体線路の構成要素である平行平板導体としての機能と、一まとまりの高周波回路を内部に収容するとともにその内部の気密に収容するための容器としての機能とを有するものであり、それら第１の基体１および第２の基体２は、組み合わされる際の対向する間隔がその高周波回路に用いられる高周波信号の波長の２分の１以下である平行な内面を有しており、この内面が導電性を有し、この内面の広さがその内面間に誘電体線路３および高周波回路部品を実装するのに十分な広さとされているものである。例えば、周波数が77ＧＨｚのミリ波帯の高周波信号に対しては、その内面間の間隔およびその内面の広さは、それぞれ1.8ｍｍ程度および数ｃｍ角程度とすればよい。また、第１の基体１および第２の基体２の肉厚は、モジュールとして必要とされる剛性が確保されるのに十分な厚さとすればよい。例えば、周波数が77ＧＨｚのミリ波帯の高周波信号を用いるモジュールでは、平行な内面を構成する部分の肉厚を１ｍｍ以上とすればよい。
【００１９】
また、第１の基体１および第２の基体２の材料には、銅，アルミニウム（Ａｌ），鉄（Ｆｅ），銀（Ａｇ），金（Ａｕ），白金（Ｐｔ），ＳＵＳ（ステンレススチール），真鍮（Ｃｕ−Ｚｎ合金）等を用いればよい。特に、アルミニウム（Ａｌ）は加工性および耐久性の点で好適である。また、樹脂やセラミックス等の誘電体を用い、導電性の必要な部分の表面に膜状もしくは板状の上記材料から成る金属を付着させてもよい。
【００２０】
また、第１の基体１および第２の基体２の製造には、所謂ＮＣ旋盤を用いた切削やダイキャスト、ＭＩＭ（メタル・インジェクション・モールド）等の粉体射出成形を用いればよい。
【００２１】
第１の基体１に設けられた凸部１ａは、第２の基体２に設けられた凹部２ａとはまり合うものであるとともに、それを透過しようとする高周波信号に対しては、その高周波信号の電磁界により誘導電流がその表面に流れて電気等価回路的にインダクタンス（Ｌ）として働くものである。そのような働きを本発明の高周波回路モジュールにおいて効果的に持たせるには、凸部１ａの断面形状は、高周波信号の波長λに対して幅がλ／４である矩形状とし、その表面を導電性とすればよい。
【００２２】
また，第２の基体２に設けられた凹部２ａは、第１の基体１に設けられた凸部１ａとはまり合うものであるとともに、そのはめ合いを透過しようとする高周波信号に対しては、そのはめ合いの内側に形成された隙間４ａが電気等価回路的にキャパシタンス（Ｃ）として働くものである。そのような働きを本発明の高周波回路モジュールにおいて効果的に持たせるには、凹部２ａは、そのはめ合いの内側に形成される隙間４ａの断面形状が、高周波信号の波長λに対して幅Ｗがλ／４であり、高さＨがλ／４である矩形状となるようにし、その表面を導電性とすればよい。
【００２３】
そして、これら凸部１ａと凹部２ａとがはまり合うことにより、第１の基体１と第２の基体２とで構成される容器の内部に誘電体線路３および高周波回路部品が収容されて、気密性に優れ、はまり合っている凸部１ａと凹部２ａとがＬＣ共振するため、容器の内部から外側へそのＬＣ共振の共振周波数に近い周波数の高周波信号が漏洩しにくくなった高周波回路モジュールＨ１が構成される。このＬＣ共振の共振周波数を、漏洩を阻止（チョーク）しようとする高周波信号の周波数に対応させるには、その周波数に対応させて凸部１ａおよび凹部２ａの寸法を適宜調整すればよい。
【００２４】
誘電体線路３は、高周波信号を伝送するためのものであり、材料には、四フッ化エチレン，ポリスチレン等の樹脂、または低比誘電率のコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２）セラミックス，アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）セラミックス，ガラスセラミックス等のセラミックスが好適であり、これらはミリ波帯域において低損失である。また、誘電体線路３の断面形状は基本的には矩形状であるが、矩形の角部をまるめた形状であってもよく、高周波信号の伝送に使用される種々の断面形状のものを使用することができる。また、誘電体線路３は、例えば、周波数が77ＧＨｚのミリ波帯の高周波信号を伝送し、材料に比誘電率が4.8のコーディエライトセラミックスを用いる場合には、幅が0.8ｍｍ程度であり、高さが1.8ｍｍ程度である矩形状とすればよい。
【００２５】
また高周波回路部品は、誘電体線路３に接続されて高周波回路を形成し、個々の高周波回路要素として機能するものであり、その具体的な部品としては、高周波信号を発生させる発振器，高周波信号を変調する変調器，複数の高周波信号を混合するミキサー，高周波信号を分岐するカプラー，外周に配置された３つ以上の入出力端子を有し時計回りまたは反時計回りに一つのその入出力端子から入力した高周波信号を隣接する他の入出力端子から出力させるサーキュレータ，一つの入力端子および一つの出力端子を有しその入力端子から入力された高周波信号をその出力端子へ出力し、その入力端子からは高周波信号を出力させないアイソレータ，高周波信号を共振させる共振器，高周波信号の位相を変化させる移相器，および開放終端部を有しその開放終端部から高周波信号を放射させる放射器等がある。
【００２６】
そして、以上のように構成された本発明の高周波回路モジュールＨ１は、例えば、高周波信号を送信し、目標物で反射して戻ってきたその高周波信号を受信して、その目標物までの距離等を測定するレーダとして、あるいは高周波信号の周波数の半分以下の周波数の低周波信号を重畳した高周波信号を用いてその低周波信号を送受信するトランシーバとして用いることができる。
【００２７】
次に、図２に示す例の高周波回路モジュールＨ２は、高周波回路モジュールＨ１と同様の構成において、さらに凸部１ａの一部にこの凸部１ａを内外に貫通するように、隙間４ａの高さＨと同程度の高さおよび所定の長さＤの切欠き部１ｂが形成されているものである。この構成において切欠き部１ｂは、好ましくは、凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間に誘電体線路３および高周波回路部品を取り囲むように形成されている隙間４ｂに沿って、長さＤがλ／４の長さで、切欠き部１ｂ間の間隔もλ／４で、隙間４ｂの全周にわたって、あるいは部分的に設けられているとよい。このように凸部１ａに対して切欠き部１ｂを形成することにより、誘電体線路３および高周波回路部品を取り囲むようにしてはまり合っている凸部１ａと凹部２ａとの間に形成される環状の隙間４ｂについて、高周波信号に対してその隙間４ｂを周回する共振モードをも抑制することができ、高周波信号の高周波回路モジュールＨ２の外部への漏洩をさらに効果的に抑制することができるものとなる。
【００２８】
本発明の高周波回路モジュールにおいては、誘電体線路３または高周波回路部品から漏洩した高周波信号は、誘電体線路３または高周波回路部品とそれらに側方で対向する第１の基体１の側壁との間で漏洩モードによる電界の定在波を生じることとなる場合がある。これに対しては、図３に本発明の高周波回路モジュールの実施の形態のさらに他の例を示す高周波回路モジュールＨ３におけるように、第１の基体１の側壁１ｃに対して凸部１ａの内側の側面がモジュールの内側に位置するように凸部１ａを形成して、高周波信号の漏洩モードによる定在波の電界の弱い箇所に隙間４ｂの開口が位置するようにすると好適である。このような構成により、誘電体線路３あるいは高周波回路部品から漏洩される高周波信号が隙間４ｂに一層結合しにくくなり、この高周波信号に対する隙間４ｂによる透過損失を大きくするように働くので、高周波回路モジュールＨ３の外部に漏洩する高周波信号をより効果的に抑制することができるものとなる。
【００２９】
なお、以上のような本発明の高周波回路モジュールＨ１，Ｈ２，Ｈ３において、第１の基体１の凸部１ａと第２の基体２の凹部２ａとの当接面を設ける場合は、凸部１ａの下面と凹部２ａの上面との間で隙間４ｃまたは隙間４ｄが形成される部分に設ければよい。この場合に、当接面の加工精度等により当接面の一部に隙間４ｃ，４ｄが開いていたとしても、凸部１ａおよび凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間に設けた隙間４ａが高周波信号に対してチョークとして機能するので、高周波回路モジュールＨ１，Ｈ２，Ｈ３の外部に漏洩される高周波信号は良好に抑制される。
【００３０】
かくして、本発明によれば、内部に誘電体線路と高周波回路部品とを有しており、内部で伝送される高周波信号の外部への漏洩が抑制された高周波回路モジュールを提供することができるものとなる。
【００３１】
なお、本発明は以上の実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を行なうことは何等差し支えない。例えば、第１の基体１と第２の基体２とのそれぞれに環状にあるいは多重の環状に複数の凸部１ａと複数の凹部２ａとを設け、隙間４ａの幅Ｗまたは高さＨをそれら複数の凸部１ａの側面と凹部２ａの側面との間で異なる設定としてもよい。この場合には、中心周波数における波長がλと異なる高周波信号に対しても、高周波回路モジュールの外部への漏洩をより効果的に抑制することができるものとなる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の高周波回路モジュールの実施の形態の一例である高周波回路モジュールＨ１を示す模式的な断面図であり、（ａ）は全体の縦断面図、（ｂ）はその要部（Ａ部）拡大縦断面図、（ｃ）はＡ部のＢ−Ｂ’線横断面図である。
【図２】本発明の高周波回路モジュールの実施の形態の他の例である高周波回路モジュールＨ２を示す模式的な断面図であり、（ａ）は全体の縦断面図、（ｂ）はその要部（Ｃ部）拡大縦断面図、（ｃ）はＣ部のＤ−Ｄ’線横断面図である。
【図３】本発明の高周波回路モジュールの実施の形態のさらに他の例を示す模式的な縦断面図である。
【図４】非放射性誘電体線路の基本的構成を示す部分破断斜視図である。
【図５】従来の高周波回路モジュールの例を示す模式的な縦断面図である。
【符号の説明】
【００３３】
１  ：第１の基体
１ａ：凸部
１ｂ：切欠き部
１ｃ：側壁
２  ：第２の基体
２ａ：凹部
３  ：誘電体線路
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ：隙間
Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３：高周波回路モジュール
【図１】
2005210424.tif 000003
【図２】
2005210424.tif 000004
【図３】
2005210424.tif 000005
【図４】
2005210424.tif 000006
【図５】
2005210424.tif 000007