(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の地導体（１）と第２の地導体（２）の略中間に、第１の誘電体（４ａ）及び第２の誘電体（４ｂ）に挟んだ、第１の給電線路（５）を形成した第１の給電基板（６）を配置した第１のトリプレート線路と、第２の地導体（２）と第３の地導体（３）の略中間に、第３の誘電体（７ａ）及び第４の誘電体（７ｂ）に挟んだ、第２の給電線路（８）を形成した第２の給電基板（９）を配置した第２のトリプレート線路との電気的接続構造であって、前記第１の給電基板（６）の第１の給電線路（５）の接続終端部と、前記第２の給電基板（９）の第２の給電線路（８）の接続終端部とに、それぞれ第１のパッチパターン（１２ａ）、第２のパッチパターン（１２ｂ）を形成し、その第１のパッチパターン（１２ａ）の周辺部の第１の誘電体（４ａ）及び第２の誘電体（４ｂ）を削除すると共に、その削除した箇所に第１のパッチパターン（１２ａ）とそれに接続した第１の給電線路（５）の形状よりも大きめのくりぬき部を有する第１のシールドスペーサ（１０ａ）及び第２のシールドスペーサ（１０ｂ）を設け、かつ、前記第２のパッチパターン（１２ｂ）の周辺部の第３の誘電体（７ａ）及び第４の誘電体（７ｂ）を削除すると共に、その削除した箇所に第２のパッチパターン（１２ｂ）とそれに接続した第２の給電線路（８）の形状よりも大きめのくりぬき部を有する第３のシールドスペーサ（１１ａ）及び第４のシールドスペーサ（１１ｂ）を設け、さらに前記第１のパッチパターン（１２ａ）及び第２のパッチパターン（１２ｂ）の中間に位置する部分の前記第２の地導体（２）に、第１のスロット（１３）を形成したことを特徴とするトリプレート線路層間接続器。
【請求項２】
第１のパッチパターン（１２ａ）及び第２のパッチパターン（１２ｂ）の、線路接続方向の長さＬ１を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．３８倍とし、かつ第１のシールドスペーサ（１０ａ）、第２のシールドスペーサ（１０ｂ）、第３のシールドスペーサ（１１ａ）、及び第４のシールドスペーサ（１１ｂ）のくりぬき部のパッチ周辺部の線路接続方向における寸法Ｌ２及び第１のスロット（１３）の線路接続方向における寸法Ｌ３を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．６倍としたことを特徴とする請求項１に記載のトリプレート線路層間接続器。
【請求項３】
第１のパッチパターン（１２ａ）及び第２のパッチパターン（１２ｂ）の形状を円形とし、その直径Ｌ４を、使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．３８倍とし、かつ第１のシールドスペーサ（１０ａ）、第２のシールドスペーサ（１０ｂ）、第３のシールドスペーサ（１１ａ）、及び第４のシールドスペーサ（１１ｂ）のくりぬき部のパッチ周辺部の形状を円形としその直径Ｌ５を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．６倍とし、かつ、第１のスロット（１３）の形状を円形としその直径Ｌ６を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．６倍としたことを特徴とする請求項１に記載のトリプレート線路層間接続器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波帯におけるトリプレート線路の層間接続構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のトリプレート線路の層間接続構造は、図６に示すように、第１の地導体１と第２の地導体２の略中間に、第１の誘電体４ａ及び第２の誘電体４ｂに挟んだ第１の給電線路５を形成した第１の給電基板６を配置した第１のトリプレート線路と、第２の地導体２と第３の地導体３の略中間に、第３の誘電体７ａ及び第４の誘電体７ｂに挟んだ第２の給電線路８を形成した第２の給電基板９を配置した第２のトリプレート線路とを、前記第２の地導体２に形成された第２のスロット１４を介して電磁結合している。
【０００３】
通常、第１の誘電体４ａ、第２の誘電体４ｂ、第３の誘電体７ａ、及び第４の誘電体７ｂには、給電線路の損失を抑えるため、比誘電率ε1≒１の低誘電率材料が用いられる。
また、第１の地導体１と第２の地導体２の間隔、及び第２の地導体２と第３の地導体３の間隔は、使用する周波数において線路に高次モードが発生することを避けるため、使用する周波数の線路実効波長（線路実効波長＝自由空間波長／誘電体の比誘電率の平方根）の略５分の１以下に設定される。
【０００４】
また、第１の給電線路５と第２の給電線路８とを、第２のスロット１４を介して良好に電磁結合させるためには、第２のスロット１４を使用する周波数で共振させる必要があるため、図７に示すように、第２のスロット１４の共振器長Ｌ８を使用する周波数の線路実効波長の略２分の１に設定すると共に、第１の給電線路５の接続終端部と、前記第２の給電線路８の接続終端部から、使用する周波数の線路実効波長の略４分の１となる線路長Ｌ７の位置に、第２のスロット１４が位置するように配置する必要がある。
また、第２のスロット１４の幅は、おおむね使用する周波数の線路実効波長の略１０分の１程度とされている。
【０００５】
このように、第２のスロット１４の共振器長Ｌ８を使用する周波数の線路実効波長の略２分の１に設定することにより、第２のスロット１４が使用する周波数で共振し、かつ、第１の給電線路５及び第２の給電線路８の接続終端部からの第２のスロット１４の設定位置Ｌ７を、使用する周波数の線路実効波長の略４分の１に設定することにより、給電線路から第２のスロット１４を見込んだインピーダンス整合が確保されて電力が反射することなく伝送される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図６に示す、従来のトリプレート線路の層間接続構造では、第２のスロット１４の共振器長Ｌ８の長さの誤差に対する周波数変化が大きく、かつ、第１の給電線路５及び第２の給電線路８の接続終端部からの第２のスロット１４の設定位置Ｌ７の誤差に対する給電線路から第２のスロット１４を見込んだインピーダンスの変化が大きいので、周波数特性が狭帯域となるという課題があった。
【０００７】
また、第１の給電線路５及び第２の給電線路８と第２のスロット１４の電磁結合に伴い、第１の地導体１と第２の地導体２の間、及び第３の地導体３と第２の地導体２の間を横方向へ伝搬するパラレルプレート成分が発生し、損失が増加するという課題があった。
【０００８】
更に、例えば使用する周波数が７６．５ＧＨｚ帯のように、極めて高い周波数帯で、従来のトリプレート線路層間接続構造を実現しようとする場合、図７に示した第２のスロット１４の共振器長Ｌ８は、略２ｍｍ程度で、幅は０．４ｍｍ程度以下と極めて微細な寸法になるため、第２のスロット１４は、機械プレス加工等で形成することが難しくなると共に、組立時に、第１の給電線路５及び第２の給電線路８の接続終端部からの第２のスロット１４の設定位置Ｌ７を、略１ｍｍ程度に高精度で設定する必要がある等、精度の高い加工方法や組立構造の選択が不可欠であり、コストが高くなるという課題があった。
【０００９】
本発明は、損失の抑制に優れ、かつ、組立の容易なトリプレート線路層間接続器を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のトリプレート線路層間接続器は、図１に示すように、第１の地導体１と第２の地導体２の略中間に、第１の誘電体４ａ及び第２の誘電体４ｂに挟んだ、第１の給電線路５を形成した第１の給電基板６を配置した第１のトリプレート線路と、第２の地導体２と第３の地導体３の略中間に、第３の誘電体７ａ及び第４の誘電体７ｂに挟んだ、第２の給電線路８を形成した第２の給電基板９を配置した第２のトリプレート線路との電気的接続器であって、前記第１の給電基板６の第１の給電線路５の接続終端部と、前記第２の給電基板９の第２の給電線路８の接続終端部とに、それぞれ第１のパッチパターン１２ａ、第２のパッチパターン１２ｂを形成し、その第１のパッチパターン１２ａの周辺部の第１の誘電体４ａ及び第２の誘電体４ｂを削除すると共に、その削除した箇所に第１のパッチパターン１２ａとそれに接続した第１の給電線路５の形状よりも大きめのくりぬき部を有する第１のシールドスペーサ１０ａ及び第２のシールドスペーサ１０ｂを設け、かつ、前記第２のパッチパターン１２ｂの周辺部の第３の誘電体７ａ及び第４の誘電体７ｂを削除すると共に、その削除した箇所に第２のパッチパターン１２ｂとそれに接続した第２の給電線路８の形状よりも大きめのくりぬき部を有する第３のシールドスペーサ１１ａ及び第４のシールドスペーサ１１ｂを設け、さらに前記第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂの中間に位置する部分の前記第２の地導体２に、第１のスロット１３を形成したことを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のトリプレート線路層間接続器は、図２に示すように、第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂの、線路接続方向の長さＬ１を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．３８倍とし、かつ第１のシールドスペーサ１０ａ、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ、及び第４のシールドスペーサ１１ｂのくりぬき部のパッチ周辺部の線路接続方向における寸法Ｌ２及び第１のスロット１３の線路接続方向における寸法Ｌ３を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．６倍とすることができる。
【００１２】
さらに、本発明のトリプレート線路層間接続器は、図３に示すように、第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂの形状を円形とし、その直径Ｌ４を、使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．３８倍とし、かつ第１のシールドスペーサ１０ａ、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ、及び第４のシールドスペーサ１１ｂのくりぬき部のパッチ周辺部の形状を円形としその直径Ｌ５を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．６倍とし、かつ、第１のスロット１３の形状を円形としその直径Ｌ６を使用する周波数の自由空間波長λ0の略０．６倍とすることもできる。
【００１３】
（作用）
本発明のトリプレート線路層間接続器において、図１に示す、第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂは、使用する周波数で相互に電磁結合して１つの共振器を構成する。そして、第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂは、従来構造の共振器と比較して非常に広帯域な特性を確保することができる。
【００１４】
第１のスロット１３は、このパッチ相互の電磁結合を妨げることなく、電力が第１の給電線路５から第２の給電線路８に伝送されるための窓として機能し、従来構造のスロットのように共振するものではないので、第１のスロット１３の線路接続方向における共振器長Ｌ３の長さの誤差に対する周波数変化は小さく、前記のパッチパターンによる共振器の広帯域な特性と相まって、周波数特性の安定したトリプレート線路層間接続器が構成できる。
【００１５】
第１のシールドスペーサ１０ａ、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ及び第４のシールドスペーサ１１ｂは、第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂの周囲に、距離を隔てて金属壁を形成するもので、パラレルプレート成分が発生することなく、第１のパッチパターン１２ａの電力が全て第２のパッチパターン１２ｂに伝送され、低損失特性が実現できる。
【００１６】
また、第１のシールドスペーサ１０ａ、、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ及び第４のシールドスペーサ１１ｂは、第１の給電基板６及び第２の給電基板９を、それぞれ第１の地導体１と第２の地導体２及び第２の地導体２と第３の地導体３の略中間に安定に保持するスペーサとして機能し、第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂ相互の距離を安定に維持することでパッチ相互の電磁結合を常に安定に保つことができる。
【００１７】
第１のパッチパターン１２ａ、第２のパッチパターン１２ｂ及び第１のスロット１３の形状は、図２に示すように正方形であるのが一般的であるが、幅方向の寸法は、共振周波数に対する影響が小さいため、必要に応じて長方形であっても良く、また、図３に示すように円形であっても同様に作用する。
また、例えば第１のパッチパターン１２ａと第１の給電線路５の接続部は、第１のパッチパターン１２ａの端部のインピーダンスと第１の給電線路５のインピーダンスを整合させるために、図４（ａ）に示すように、使用する周波数の線路実効波長の略４分の１の線路長のトランス線路１０１で接続するのが一般的であるが、図４（ｂ）に示すように、パッチ内部の整合点１０２で直接整合させる給電や、図４（ｃ）に示すように、僅かなギャップ１０３を介して容量結合させることもできる。
【００１８】
【実施例】
実施例１
第１の地導体１及び第３の地導体３には、厚さ１ｍｍのアルミ板を用い、第１の誘電体４ａ、第２の誘電体４ｂ、第３の誘電体７ａ、及び第４の誘電体７ｂには、厚さ０．３ｍｍで比誘電率約１．１の発泡ポリエチレンフォームを用い、第１の給電基板６には、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して、第１の給電線路５と第１のパッチパターン１２ａを形成したものを用い、第２の給電基板９にも第１の給電基板と同じ、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して、第２の給電線路８と第２のパッチパターン１２ｂを形成したものを用い、第２の地導体２には、厚さ０．７ｍｍのアルミ板に機械プレスで第１のスロット１３を打ち抜き加工したものを用い、第１のシールドスペーサ１０ａ、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ、及び第４のシールドスペーサ１１ｂには、厚さ０．３ｍｍのアルミ板を機械プレスで打ち抜き加工したものを用いた。
第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂにおいては、図２（ｂ）に示すＬ１が、使用する周波数７６ＧＨｚの自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．３８倍となる１．５ｍｍとし、形状を正方形とした。
また、第１のスロット１３の寸法Ｌ３は、使用する周波数７６ＧＨｚの自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．５８倍となる２．３ｍｍとし、形状を正方形とした。
第１のシールドスペーサ１０ａ、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ、及び第４のシールドスペーサ１１ｂの寸法Ｌ２は、第１のスロット１３の寸法Ｌ３と同じ寸法とした。
さらに、第１の給電線路５と第１のパッチパターン１２ａの接続部には、使用する周波数７６ＧＨｚの自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．２４倍の長さのトランス線路１０１を形成し、第２の給電線路８と第２のパッチパターン１２ｂの接続部にも同じトランス線路１０１を形成して整合させた。
以上の各部材を図２（ａ）に示すように、順次重ねてトリプレート線路層間接続器を構成し、第１の給電線路５及び第２の給電線路８に計測器を接続して電力を給電すると共に、第１の給電線路５の端部における反射損失及び第１の給電線路５から第２の給電線路８の端面へ電力が通過する際の通過損失を測定した結果、図５に示すように７６ＧＨｚを中心に、±２ＧＨｚの範囲で反射損失−１５ｄＢ以下で、通過損失も１ｄＢ以下という、良好な特性が実現できた。
【００１９】
実施例２
実施例１と同様に、第１の地導体１及び第３の地導体３には、厚さ１ｍｍのアルミ板を用い、第１の誘電体４ａ、第２の誘電体４ｂ、第３の誘電体７ａ、及び第４の誘電体７ｂには、厚さ０．３ｍｍで比誘電率約１．１の発泡ポリエチレンフォームを用い、第１の給電基板６には、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して、第１の給電線路５と第１のパッチパターン１２ａを形成したものを用い、第２の給電基板にも、第１の給電基板と同様に、ポリイミドフィルムに銅箔を貼り合わせたフレキシブル基板を用い、不要な銅箔をエッチングで除去して、第２の給電線路８と第２のパッチパターン１２ｂを形成したものを用い、第２の地導体２には、厚さ０．７ｍｍのアルミ板に機械プレスで第１のスロット１３を打ち抜き加工したものを用い、第１のシールドスペーサ１０ａ、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ、及び第４のシールドスペーサ１１ｂには、厚さ０．３ｍｍのアルミ板を機械プレスで打ち抜き加工したものを用いた。
第１のパッチパターン１２ａ及び第２のパッチパターン１２ｂにおいては、図３（ｂ）に示す直径Ｌ４が、使用する周波数７６ＧＨｚの自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．３８倍となる１．５ｍｍとし、形状を円形とした。
また、スロット寸法Ｌ６は、使用する周波数７６ＧＨｚの自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．５８倍となる直径２．３ｍｍとし、形状を円形とし、第１のシールドスペーサ１０ａ、第２のシールドスペーサ１０ｂ、第３のシールドスペーサ１１ａ、及び第４のシールドスペーサ１１ｂの寸法Ｌ５は、スロット寸法と同じ寸法とし、形状を円形とした。
さらに、第１の給電線路５と第１のパッチパターン１２ａの接続部に、使用する周波数７６ＧＨｚの自由空間波長（λ0＝３．９５ｍｍ）の約０．２４倍の長さのトランス線路１０１を形成し、第２の給電線路８と第２のパッチパターン１２ｂの接続部も同じトランス線路１０１を形成して整合させた。
以上の各部材を図３（ａ）に示すように、順次重ねてトリプレート線路層間接続器を構成し、第１の給電線路５及び第２の給電線路８に計測器を接続して電力を給電すると共に、第１の給電線路５の端部における反射損失及び第１の給電線路５から第２の給電線路８の端面へ電力が通過する際の通過損失を測定した結果、実施例１と同等の良好な特性が実現できた。
【００２０】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明のトリプレート線路層間接続器によって、広帯域で周波数特性の安定した低損失なトリプレート線路層間接続器が構成でき、かつ、組立誤差による特性変化も少ない安価なトリプレート線路層間接続器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す分解斜視図である。
【図２】（ａ）は本発明の一実施例を示す断面図であり、（ｂ）は本発明の一実施例の要部平面図であり、（ｃ）は本発明の一実施例の他の要部平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の他の実施例を示す断面図であり、（ｂ）は本発明の他の実施例の要部平面図であり、（ｃ）は本発明の他の実施例の他の要部平面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）はそれぞれ本発明の実施例に用いたパッチパターンと給電線路の接続形態を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施例の反射損失と通過損失の周波数特性を示す線図である。
【図６】従来例を示す分解斜視図である。
【図７】従来例の課題を説明するための平面図である。
【符号の説明】
１．第１の地導体                    ２．第２の地導体
３．第３の地導体
４ａ．第１の誘電体                  ４ｂ．第２の誘電体
７ａ．第３の誘電体                  ７ｂ．第４の誘電体
５．第１の給電線路                  ８．第２の給電線路
６．第１の給電基板                  ９．第２の給電基板
１０ａ．第１のシールドスペーサ      １０ｂ．第２のシールドスペーサ
１１ａ．第３のシールドスペーサ      １１ｂ．第４のシールドスペーサ
１２ａ．第１のパッチパターン        １２ｂ．第２のパッチパターン
１３．第１のスロット                １４．第２のスロット
１０１．トランス線路
１０２．整合点
１０３．ギャップ
【図１】
0003965762.tif 000002
【図２】
0003965762.tif 000003
【図３】
0003965762.tif 000004
【図４】
0003965762.tif 000005
【図５】
0003965762.tif 000006
【図６】
0003965762.tif 000007
【図７】
0003965762.tif 000008