(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有した第１のブロックおよび第２のブロックから構成され、
上記第１のブロックおよび上記第２のブロックは、
両ブロックに形成され、両ブロックを張り合わせることにより中央部に導波路を形成する溝と、
上記溝に平行に両ブロックの両縁部に設けられ、両ブロックを張り合わせた時に相手方のブロックと接触する一対の接触部と、
両ブロックを張り合わせた時に、上記接触部および上記溝との間に空間を形成する一対の隙間領域と、
両ブロックに形成され、所定の形状を有し、上記隙間領域に２次元的かつ周期的に配置され、かつ両ブロックを張り合わせた時に対向する相手方との間に隙間が形成されるように一定の高さに形成された複数の凸状部または凹状部とを備えたことを特徴とする導波路構造体。
【請求項２】
溝の底面と、凸状部の底面が同一平面上に位置するよう構成したことを特徴とする請求項１記載の導波路構造体。
【請求項３】
複数の凸状部がハニカム状に配置されたことを特徴とする請求項１または請求項２記載の導波路構造体。
【請求項４】
第１のブロックおよび第２のブロックは、誘電体ブロックを、金属メッキで覆うことにより形成したことを特徴とする請求項１記載の導波路構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミリ波帯、サブミリ波帯で信号を伝送する導波路構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は、“Ａ  Ｐｈｏｔｏｎｉｃ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｊｏｉｎｔ（ＰＣＪ）ｆｏｒ  Ｍｅｔａｌ  Ｗａｖｅｇｕｉｄｅｓ，”  Ｊｅｆｆｒｅｙ  Ｈｅｓｌｅｒ，  ＩＥＥＥ  ＭＴＴ−Ｓ  Ｄｉｇｅｓｔ，ｐｐ．７８３−７８６，  ２００１．に示されたマイクロ波導波路の断面図であり、図１６は同じくマイクロ波導波路の分解図である。図において、１ａ，１ｂは金属ブロック、２は溝、３はフォトニックバンドギャップを形成するための突起物である。
【０００３】
金属ブロック１ａは特に加工が施されていない直方体の金属ブロックである。金属ブロック１ｂには溝２が設けられており、金属ブロック１ａと張り合わせることで溝２の部分が導波路を形成する。
【０００４】
金属ブロック１ｂの金属ブロック１ａとの張り合わせ面に施された２次元的かつ周期的な突起物３は、ある範囲の周波数以上の電磁波を遮断するフォトニックバンドギャップを形成している。このため、導波路となった溝２の中を伝搬する電磁波は、金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂの張り合わせ面の隙間から漏れて損失となることが防止される。なお、金属ブロック１ｂの表面に、突起物３の代わりに、穴を設けても同様な機能を持つフォトニックバンドギャップを形成することができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導波路構造体は以上のように構成されているので、マイクロ波の波長は数ｃｍであるのでフォトニックバンドギャップの加工は容易であるのに対し、ミリ波帯、サブミリ波帯の波長は数ｍｍ〜数百μｍと短いため、フォトニックバンドギャップを形成するためには、機械加工上、より高い精度が要求されるという課題があった。
【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、ミリ波帯、サブミリ波帯の信号が低損失で伝送され、従来よりも精度の低い機械加工で製造可能な導波路構造体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路構造体は、導電性を有した第１のブロックおよび第２のブロックから構成され、第１のブロックおよび第２のブロックは、両ブロックに形成され、両ブロックを張り合わせることにより中央部に導波路を形成する溝と、溝に平行に両ブロックの両縁部に設けられ、両ブロックを張り合わせた時に相手方のブロックと接触する一対の接触部と、両ブロックを張り合わせた時に接触部および溝との間に空間を形成する一対の隙間領域と、両ブロックに形成され、所定の形状を有し、隙間領域に２次元的かつ周期的に配置され、かつ両ブロックを張り合わせた時に対向する相手方との間に隙間が形成されるように一定の高さに形成された複数の凸状部または凹状部とを備えたものである。
【０００８】
この発明に係る導波路構造体は、溝の底面と、凸状部の底面が同一平面上に位置するよう構成したものである。
【０００９】
この発明に係る導波路構造体は、複数の凸状部がハニカム状に配置されたものである。
【００１０】
この発明に係る導波路構造体は、第１のブロックおよび第２のブロックは、誘電体ブロックを、金属メッキで覆うことにより形成したものである。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による導波路構造体を示す分解図である。図において、１ａ，１ｂは金属ブロック（第１のブロック、第２のブロック）、２は溝、３は四角柱状の突起物（凸状部）、４は金属ブロック１ａおよび金属ブロック１ｂの周縁突起物（接触部）である。
【００１２】
図２はこの発明の実施の形態１による導波路構造体の構造を示した説明図である。図２（ａ）は金属ブロック１ａの張り合わせ面を見た平面図、図２（ｂ）は金属ブロック１ａに設けた突起物の拡大図、図２（ｃ）は図２（ａ）のｘ−ｙ方向から見た、金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂとを張り合わせた状態を示す断面図である。図２（ｃ）において、５は金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂの張り合わせ面に形成される隙間（隙間領域）である。また、図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００１３】
金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂは、互いの溝２を対向させ、周縁突起物４の表面でのみ、お互いが接触するように張り合わせる。これにより、対向させた溝２で構成される空洞が導波路となる。
【００１４】
金属ブロック１ａおよび金属ブロック１ｂの張り合わせ面に設けられた突起物３は、２次元的かつ周期的に配置されており、ある周波数帯の電磁波を遮断するフォトニックバンドギャップを形成しているので、導波路中を伝搬する電磁波の漏洩を防ぐことができる。実施の形態１では、張り合わせ面を導波管の中で最も電気的エネルギーが大きい面に設けるようにしているので、電磁波の電気的なエネルギーロスを抑制することが可能である。
【００１５】
金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂの張り合わせ面に隙間５が設けられた場合でも、突起物３の配置方法と形状を最適化することで、導波路を伝搬する電磁波のエネルギーロスを抑制することが可能である。実施の形態１のように、張り合わせ面を全体的に非接触とする方式では、非接触と仮定した部分が組み立て後に接触してしまう可能性が小さく、加工や組み立てに要求される精度を低減できる。
【００１６】
以上のように、この実施の形態１によれば、それぞれが導波路を構成する溝２とフォトニックバンドギャップを形成する突起物３を設けた金属ブロック１ａおよび金属ブロック１ｂを張り合わせて導波路構造体を形成し、両金属ブロック１ａ，１ｂは、周縁突起物４でのみ接触させ、突起物３が配置された領域には隙間５が出来るように構成したので、ミリ波帯、サブミリ波帯の短い波長の信号の損失が低減され、従来よりも精度の高さを要しない機械加工で導波路構造体を製造出来るという効果が得られる。
【００１７】
実施の形態２．
図３はこの発明の実施の形態２による導波路構造体を示す分解図である。実施の形態１の図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００１８】
図４はこの発明の実施の形態２による導波路構造体の構造を示した説明図である。図４（ａ）は金属ブロック１ａの張り合わせ面を見た平面図、図４（ｂ）は金属ブロック１ａに設けた突起物の拡大図、図４（ｃ）は図４（ａ）のｘ−ｙ方向から見た、金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂとを張り合わせた状態を示す断面図である。図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００１９】
ここでは、実施の形態１とは導波路が９０度異なる関係にあり、金属ブロック１ａ、金属ブロック１ｂの張り合わせ面を導波路の磁気的エネルギーの最大面に設けたので、電磁波の磁気的なエネルギーロスが抑制され、従来よりも精度の高さを要しない機械加工で導波路構造体を製造出来るという効果が得られる。
【００２０】
実施の形態３．
図５はこの発明の実施の形態３による導波路構造体を示す分解図である。実施の形態１の図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。図において、３ａは円柱状の突起物（凸状部）である。
【００２１】
図６はこの発明の実施の形態３による導波路構造体の構造を示した説明図である。図６（ａ）は金属ブロック１ａの張り合わせ面を見た平面図、図６（ｂ）は金属ブロック１ａに設けた突起物の拡大図、図６（ｃ）は図６（ａ）のｘ−ｙ方向から見た、金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂとを張り合わせた状態を示す断面図である。図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００２２】
実施の形態３では、金属ブロック１ａ、金属ブロック１ｂの張り合わせ面に２次元的かつ周期的に配置された突起物３ａは、四角柱ではなく円柱状に加工されている。このように、他の形状の突起物を設けても、突起物の形状の違いによって大きく性能が変化することはなく、実施の形態１と同様の効果が得られる。
【００２３】
実施の形態４．
図７はこの発明の実施の形態４による導波路構造体を示す分解図である。実施の形態１の図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。図において、３ｂは突起物（凸状部）である。
【００２４】
図８はこの発明の実施の形態４による導波路構造体の構造を示した説明図である。図８（ａ）は金属ブロック１ａの張り合わせ面を見た平面図、図８（ｂ）は金属ブロック１ａに設けた突起物の拡大図、図８（ｃ）は図８（ａ）のｘ−ｙ方向から見た、金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂとを張り合わせた状態を示す断面図である。図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００２５】
実施の形態４では、金属ブロック１ａ、金属ブロック１ｂの張り合わせ面に設けた突起物３ｂの配置をハニカム状にしている。ハニカム状に格子を構成した場合、フォトニックバンドギャップを形成する面を６０度回転させると回転させる前の形状と同一になる。実施の形態１，２，３のような突起物の場合、フォトニックバンドギャップを形成する面を９０度回転させると、回転させる前の形状と同一になる。したがってハニカム状に突起物を設けた方がより多くの方向に対する電磁波の遮断効果が得られる。
【００２６】
実施の形態５．
図９はこの発明の実施の形態５による導波路構造体を示す分解図である。実施の形態１の図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。図において、６は穴（凹状部）である。
【００２７】
図１０はこの発明の実施の形態５による導波路構造体の構造を示した説明図である。図１０（ａ）は金属ブロック１ａの張り合わせ面を見た平面図、図１０（ｂ）は金属ブロック１ａに設けた突起物の拡大図、図１０（ｃ）は図１０（ａ）のｘ−ｙの方向から見た、金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂとを張り合わせた状態を示す断面図である。図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００２８】
実施の形態５では、金属ブロック１ａ、金属ブロック１ｂの張り合わせ面に突起物を設ける代わりに、穴６を配置している。突起物によるフォトニックバンドギャップを用いた導波路構造体と、穴によるフォトニックバンドギャップを用いた導波路構造体の性能に大きな差はなく、より製造しやすい方法を用いて実施の形態１と同様の効果が得られる導波路構造体を作ることが可能である。
【００２９】
実施の形態６．
図１１はこの発明の実施の形態６による導波路構造体を示す分解図である。実施の形態１の図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。図において、３ｃは突起物（凸状部）である。
【００３０】
図１２はこの発明の実施の形態６による導波路構造体の構造を示した説明図である。図１２（ａ）は金属ブロック１ａの張り合わせ面を見た平面図、図１２（ｂ）は金属ブロック１ａに設けた突起物の拡大図、図１２（ｃ）は図１２（ａ）のｘ−ｙ方向から見た、金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂとを張り合わせた状態を示す断面図である。図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００３１】
実施の形態１では、溝２の底面と突起物３の底面の深さが異なっているが、実施の形態６では、溝２の底面と突起物３ｃの底面が同一平面上に位置する。これにより、実施の形態１と比較して機械加工がさらに容易になる。
【００３２】
以上のように、この実施の形態６によれば、金属ブロック１ａおよび１ｂに設けた溝２と突起物３ｃの底面が同一平面上に位置するように構成したので、ミリ波帯、サブミリ波帯の短い波長の信号の損失を低減出来る導波路構造体の製造において、機械加工上の容易性がさらに増すという効果が得られる。
【００３３】
実施の形態７．
図１３はこの発明の実施の形態７による導波路構造体を示す分解図である。実施の形態１の図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。図において、７ａ，７ｂは、シリコンなどをエッチングした誘電体を金属で覆ったブロック（第１のブロック、第２のブロック）である。
【００３４】
図１４はこの発明の実施の形態６による導波路構造体の構造を示した説明図である。図１４（ａ）は金属ブロック７ａの張り合わせ面を見た平面図、図１４（ｂ）は金属ブロック７ａに設けた突起物の拡大図、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のｘ−ｙ方向から見た、金属ブロック７ａと金属ブロック７ｂとを張り合わせた状態を示す断面図である。図１と同一の符号は同じ構成要素を表している。
【００３５】
実施の形態１のように金属ブロックを加工する場合は、突起物によるフォトニックバンドギャップを形成する方が加工しやすい。穴によるフォトニックバンドギャップを形成する場合には、実施の形態７のようにエッチングにより凹凸を設けたシリコン基板を用いるほうが、加工が容易である。
【００３６】
以上のように、この実施の形態７によれば、シリコンなどをエッチングした誘電体を金属で覆ったブロックを使用したことにより、穴を設ける加工が容易になるという効果が得られる。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、導電性を有した第１のブロックおよび第２のブロックから構成され、第１のブロックおよび第２のブロックは、両ブロックに形成され、両ブロックを張り合わせることにより中央部に導波路構造体を形成する溝と、溝に平行に両ブロックの両縁部に設けられ、両ブロックを張り合わせた時に相手方のブロックと接触する一対の接触部と、両ブロックを張り合わせた時に接触部および溝との間に空間を形成する一対の隙間領域と、両ブロックに形成され、所定の形状を有し、隙間領域に２次元的かつ周期的に配置され、かつ両ブロックを張り合わせた時に対向する相手方との間に隙間が形成されるように一定の高さに形成された複数の凸状部または凹状部とを備えるようにしたので、ミリ波帯、サブミリ波帯の信号が低損失で伝送され、従来よりも精度の低い機械加工で製造可能な導波路構造体を得られるという効果がある。
【００３８】
この発明によれば、溝の底面と、凸状部の底面が同一平面上に位置するよう構成したので、ミリ波帯、サブミリ波帯の信号を低損失で伝送する導波路構造体を、さらに容易な機械加工で得られるという効果がある。
【００３９】
この発明によれば、複数の凸状部がハニカム状に配置されるようにしたので、より多くの方向に対する電磁波の遮断効果がある導波路構造体を得ることが可能である。
【００４０】
この発明によれば、第１のブロックおよび第２のブロックは、誘電体ブロックを、金属メッキで覆うことにより形成したので、ミリ波帯、サブミリ波帯の信号を低損失で伝送する導波路構造体のフォトニックバンドギャップの形成において、穴を設ける加工が容易になるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１による導波路構造体を示す分解図である。
【図２】  この発明の実施の形態１による導波路構造体の構造を示した説明図である。
【図３】  この発明の実施の形態２による導波路構造体を示す分解図である。
【図４】  この発明の実施の形態２による導波路構造体の構造を示した説明図である。
【図５】  この発明の実施の形態３による導波路構造体を示す分解図である。
【図６】  この発明の実施の形態３による導波路構造体の構造を示した説明図である。
【図７】  この発明の実施の形態４による導波路構造体を示す分解図である。
【図８】  この発明の実施の形態４による導波路構造体の構造を示した説明図である。
【図９】  この発明の実施の形態５による導波路構造体を示す分解図である。
【図１０】  この発明の実施の形態５による導波路構造体の構造を示した説明図である。
【図１１】  この発明の実施の形態６による導波路構造体を示す分解図である。
【図１２】  この発明の実施の形態６による導波路構造体の構造を示した説明図である。
【図１３】  この発明の実施の形態７による導波路構造体を示す分解図である。
【図１４】  この発明の実施の形態７による導波路構造体の構造を示した説明図である。
【図１５】  従来の導波路を示す断面図である。
【図１６】  従来の導波路を示す分解図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ  金属ブロック（第１のブロック、第２のブロック）、２  溝、３，３ａ，３ｂ，３ｃ  突起物（凸状部）、４  周縁突起物（接触部）、５  隙間（隙間領域）、６  穴（凹状部）、７ａ，７ｂ  誘電体を金属で覆ったブロック（第１のブロック、第２のブロック）。
【図１】
0003955490.tif 000002
【図２】
0003955490.tif 000003
【図３】
0003955490.tif 000004
【図４】
0003955490.tif 000005
【図５】
0003955490.tif 000006
【図６】
0003955490.tif 000007
【図７】
0003955490.tif 000008
【図８】
0003955490.tif 000009
【図９】
0003955490.tif 000010
【図１０】
0003955490.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003955490.tif 000013
【図１３】
0003955490.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0003955490.tif 000016
【図１６】
0003955490.tif 000017