(57)【要約】【課題】高周波線路からの外部空間への放射がなく、高効率な導波管変換器およびそれを備えた配線基板を提供する。【解決手段】第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、この誘電体基板の内層に形成されており、信号導体およびグランド層とからなる高周波線路と、誘電体基板のグランド層が設けられた層に形成されており、高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、誘電体基板内に形成されており、この誘電体基板のスロットが形成されたグランド層と誘電体基板の第２の面との間の領域を囲むシールド導体と、誘電体基板の第１の面におけるスロットに対応する領域に形成された反射導体層とを備えている。【選択図】図１
2007266868.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、
該誘電体基板の内層に形成されており、信号導体およびグランド層とからなる高周波線路と、
前記誘電体基板の前記グランド層が設けられた層に形成されており、前記高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、
前記誘電体基板内に形成されており、前記誘電体基板の前記スロットが形成された前記グランド層と前記誘電体基板の前記第２の面との間の領域を囲むシールド導体と、
前記誘電体基板の前記第１の面における前記スロットに対応する領域に形成された反射導体層とを備えていることを特徴とする導波管変換器。
【請求項２】
前記グランド層と前記反射導体層との距離が信号波長の１／４であることを特徴とする請求項１記載の導波管変換器。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の導波管変換器を備え、前記誘電体基板の前記第１の面が形成された誘電体層に電子部品の収納部が設けられていることを特徴とする配線基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やミリ波の領域において使用される、高周波回路を形成するマイクロストリップ線路、トリプレート線路、コプレーナ線路等の高周波線路を導波管に変換し、高周波回路とアンテナあるいは高周波回路間を導波管で接続することにより、システムの実装を容易に行なえる導波管変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
情報通信技術の高度化に伴い高周波信号は、１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数までを活用することが検討されており、例えば、車間レーダーのようなミリ波の高周波信号を用いた応用システムも提案されるようになっている。
【０００３】
このような高周波用のシステムにおいて、高周波線路のグランド層にスロットを形成し、このグランド層に導波管を電気的に接続して高周波線路のグランド層を導波管の短絡終端として機能させるとともに、このグランド層に形成したスロットを用いて導波管を励振することにより、導波管の短絡終端と励振部の位置関係を固定し、かつ励振源であるスロットと導波管の間に誘電体整合器を介在させて変換特性を安定化させた導波管変換器が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−１７７３１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１１２２０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながらこのタイプの導波管変換器においては高周波線路の信号導体はスロットが形成されているグランド層と同一面あるいはグランド層をはさんで誘電体整合器の反対側にあり、高周波信号を高周波線路から誘電体整合器に伝送するに当たり、高周波線路を伝送してきた高周波信号の一部が誘電体整合器とは反対の方向に放射してしまい、導波管への変換効率が下がってしまうことがあった。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、高周波線路からの外部空間への放射がなく、高効率な導波管変換器およびそれを備えた配線基板を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の導波管変換器は、第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、
この誘電体基板の内層に形成されており、信号導体およびグランド層とからなる高周波線路と、誘電体基板のグランド層が設けられた層に形成されており、高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、誘電体基板内に形成されており、この誘電体基板のスロットが形成されたグランド層と誘電体基板の第２の面との間の領域を囲むシールド導体と、誘電体基板の第１の面におけるスロットに対応する領域に形成された反射導体層とを備えていることを特徴とするものである。
【０００７】
本発明の導波管変換器において、好ましくは、グランド層と反射導体層との距離が信号波長の１／４であることを特徴とするものである。
【０００８】
本発明の配線基板は、前記導波管変換器を備え、誘電体基板の第１の面が形成された誘電体層に電子部品の収納部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】
本発明の導波管変換器は、第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、この誘電体基板の内層に形成されており、信号導体およびグランド層とからなる高周波線路と、誘電体基板のグランド層が設けられた層に形成されており、高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、誘電体基板内に形成されており、この誘電体基板のスロットが形成されたグランド層と誘電体基板の第２の面との間の領域を囲むシールド導体と、誘電体基板の第１の面におけるスロットに対応する領域に形成された反射導体層とを備えていることから、高周波信号を高周波線路からスロットを介して誘電体整合器に伝送するに当たり、高周波線路から外部空間に高周波信号を放射することがなく、高効率な導波管変換器を提供することができる。
【００１０】
本発明の導波管変換器において、好ましくは、グランド層と反射導体層との距離が信号波長の１／４であることから、高周波線路とスロットが電磁気的に結合する際、スロットから反射導体層側にもれた高周波信号は反射導体層で反射され再びスロットに戻ってきてその大部分がスロットと電磁気的に結合し、高効率な導波管変換器を提供することができる。
【００１１】
本発明の配線基板は、前記導波管変換器を備え、誘電体基板の第１の面が形成された誘電体層に電子部品の収納部が設けられているので電子部品による高周波回路を高効率な導波管変換器に隣接して搭載できるので、アンテナや他の高周波回路と導波管により低損失に接続できる配線基板を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の導波管変換器を図面に基づき詳述する。図１は、本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−ＡＡ断面図である。
【００１３】
図１において、１は誘電体基板、２は信号導体、３はグランド層、４は高周波線路、５はスロット、６はシールド導体、７は誘電体整合器、８は反射導体層は、９は接続導体、10は導波管、Ｔは反射層厚さである。
【００１４】
この本発明の導波管変換器の例では、誘電体基板１と、誘電体基板１の内層に形成された信号導体２と、グランド層３から高周波線路４が構成されている。グランド層３には高周波線路４と電磁気的に結合するスロット５が形成されている。スロット５と誘電体基板１の第２の面との間の層にスロット５と誘電体基板１の第２の面との間の領域を囲むようにシールド導体６が形成されて誘電体整合器７が形成されている。誘電体基板１の第1の面には反射導体層８が形成され、この反射導体層８はグランド層３から反射層厚さＴだけ隔たっておりお互いに接続導体９で電気的に接続されている。導波管１０の開放端を誘電体基板１の第2の面においてシールド導体６と電気的に接続することにより、高周波線路４が導波管１０に変換される。
【００１５】
この場合高周波線路４の先端は開放され、高周波線路４とスロット５は先端開放により電磁気的に結合されている。グランド層３は導波管１０の短絡終端として機能し、スロット５は導波管１０の短絡終端面から導波管１０を励振する。誘電体整合器７は導波管１０の励振源であるスロット５と導波管１０との整合をとる整合器として機能する。高周波信号が高周波線路４からスロット５を介して誘電体整合器７に伝送するに当たり、高周波信号の一部は反射導体層８側にもれるが、反射導体層８がスロット５に対応する領域を覆っているので反射導体層８側にもれた信号は反射導体層８で反射され再びスロット５に戻ってきてその大部分がスロット５と電磁気的に結合するので、高周波信号が高周波線路４から外部空間に放射されることがない。すなわち高周波線路４を伝送してきた高周波信号のすべてをスロット５を介して誘電体整合器７に伝送することができるので高効率な導波管変換器を提供できる。このとき反射導体層８とグランド層３との反射層厚さＴを信号波長の１／４倍にすると、スロット５から反射導体層８側にもれた信号は反射導体層８で反射して再びスロット５に戻ってくる。このときのもれた信号の光路長は往復で信号波長の１／２倍になり位相が反転する。また反射導体層８における反射は導体による反射なので位相が反転する。もれた信号の位相はこれら光路長と反射による位相変化を合計すると元の位相に戻ることになり、高周波線路４からスロット５に直接結合した信号と同じ位相になりお互いに強め合って誘電体整合器７に伝送し、高効率な導波管変換器を提供することができる。
【００１６】
この導波管変換器の反射層の構造は先に述べた従来の導波管変換器の構造に似ているがその動作原理上まったく異なるものである。従来の導波管変換器の導波管の励振源は信号導体である。したがって導波管変換特性を良好にするには信号導体と短絡終端面との距離を信号波長の1／４倍に調整する必要がある。本発明の導波管変換器の反射層において高周波線路４からの高周波信号のもれは高周波線路４の不連続点であるスロット５から発生する。したがって本発明の導波管変換器ではスロット５が形成されたグランド層３と反射導体層８との距離である反射層の厚さＴを信号波長の1／４倍にするのが良い。
【００１７】
図２は、本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−ＢＢ断面図である。
【００１８】
図２において、図１と同じ部位に図1と同じ記号を付けている。この本発明の導波管変換器の例は高周波線路４がコプレーナ線路の場合である。この例では誘電体基板１と、信号導体２と、グランド層３で高周波線路４としてコプレーナ線路が形成されている。このコプレーナ線路とスロット５は信号導体２の先端短絡により電磁気的に結合している。このように高周波線路４から見て誘電体整合器７と反対の側に反射導体層８を形成することにより、高周波線路４から反射導体層８側にもれた高周波信号を反射導体層８で反射させ、最終的に誘電体整合器７に伝送することができ高効率な導波管変換器を提供することができる。
【００１９】
図３は、本発明の配線基板の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ−ＣＣ断面図である。
【００２０】
図３において、図１と同じ部位には図1と同じ記号を付けており、誘電体基板１の第1の面を形成している層を一部削除して収納部１１を形成している。収納部１１には電子部品１２が搭載され、電子部品１２は導波管変換器の信号導体２とワイヤーボンディング１３で電気的に接続されている。このような構成にすることによりに電子部品１２による高周波回路を高効率な導波管変換器に隣接して搭載できるので、アンテナや他の高周波回路と導波管１０により低損失に接続できる配線基板を提供することができる。
【００２１】
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あれば種々の変更は可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−ＡＡ断面図である。
【図２】本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−ＢＢ断面図である。
【図３】本発明の配線基板の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＣ−ＣＣ断面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１：誘電体基板
２：信号導体
３：グランド層 
４：高周波線路
５：スロット
６：シールド導体
７：誘電体整合器
８：反射導体層 
９：接続導体
10：導波管
【図１】
2007266868.tif 000003
【図２】
2007266868.tif 000004
【図３】
2007266868.tif 000005