(57)【要約】【課題】通過帯域の特性やインピーダンス整合を十分に調整できる伝送路変換機を提供する。【解決手段】誘電体基板２と信号線路３ｅ３と複数のビアホール７とを備え、誘電体基板２は、導波領域８ａを備え、導波領域８ａは、導波管５０の導波路５１の上において、誘電体基板２の裏面Ｍ１から誘電体基板２の内部に延びており、導波領域８ａの内側における信号線路３ｅ３の一端はアンテナ３ｅ４となっており、グランドパターン３ａ〜３ｇは、導波領域８ａの側面８ａ１を画定する開口部を備えるグランドパターンと、導波領域８ａの底面８ａ２において信号線路３ｅ３の信号を反射する機能を提供するグランドパターンと、凸部および凹部の少なくとも一方が開口部に設けられているグランドパターンを含み、凸部は、導波領域８ａの側面８ａ１から導波領域８ａの内側に向けて突出しており、凹部は、導波領域８ａの側面８ａ１から導波領域８ａの外側に向けて窪んでいる。【選択図】図２
2016143964.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号線路と第１のグランドパターンとを表面に有する第１の誘電体基板と、
第２のグランドパターンを表面に有する第２の誘電体基板と、
第３のグランドパターンを表面および裏面の少なくとも一方に有する第３の誘電体基板と、
を備え、
前記第１のグランドパターンは、複数のビアホールを介して前記第２のグランドパターンと前記第３のグランドパターンとに接続されており、前記信号線路の端部から出射される信号を伝搬させる導波領域の側面を画定するための第１の開口部を有しており、
前記第２のグランドパターンは、前記導波領域の底面を含んでおり、前記導波領域を伝搬する前記信号を前記底面で反射する機能を有しており、
前記第３のグランドパターンは、前記導波領域の側面を画定するための第２の開口部を有しており、
前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、前記導波領域を構成するように連通しており、
前記第２の開口部は、前記側面から前記第２の開口部の内側に向けて突出している凸部と前記側面から前記第２の開口部の外側に向けて窪んでいる凹部との何れかが設けられており、
前記信号線路の前記端部は、前記第１の開口部の内側に延在して設けられている、伝送路変換器。
【請求項２】
同軸線路を更に備え、
前記同軸線路は、前記信号線路に接続されており、前記信号線路から前記第２の誘電体基板を貫通して設けられてなる、請求項１に記載の伝送路変換器。
【請求項３】
前記複数のビアホールは、前記第１の開口部の縁と前記第２の開口部の縁とに沿って前記第１の開口部と前記第２の開口部とを囲むように配置される一群のビアホールを含む、請求項１又は２に記載の伝送路変換器。
【請求項４】
前記凸部および前記凹部は、前記第１の誘電体基板の表面側から見て前記信号線路の端部に重なるように設けられている、または、前記表面側から見て前記第２の開口部において前記信号線路に対向する位置に設けられている、請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の伝送路変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送路変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、基板用線路・導波管変換器に係る技術を開示している。基板用線路・導波管変換器は、誘電体基板と、この誘電体基板に設けられたコプレナ線路と、誘電体基板の裏面に設けられた裏面接地導体と、誘電体基板に立設され且つ誘電体基板側の端部開口部の縁部が裏面接地導体に接続された導波管と、中心導体の端部を導波管の内部へ延ばすことにより形成される導波管励振用アンテナとを備える。誘電体基板の厚み寸法は、誘電体内における波長のほぼ１／４程度に設定される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２６１３１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来では、多層の誘電体基板を用いて導波管変換を構成することによって、基板上に安価なマイクロストリップライン−導波管変換器を構成できる。例えば、多層基板を用いてマイクロストリップライン−導波管変換を実現する方法がある。マイクロストリップラインがビアで下層につながれ、下層では導波管にアンテナが立てられる。導波管は、メタルパターンを矩形に開口し、ビアで側壁を形成することによって実現できる。また、バックショートは、最上面をメタルパターンで覆う構造を用いることによって実現できる。
【０００５】
しかしながら、通常、マイクロストリップラインのインピーダンスは５０［Ω］程度であり、導波管のインピーダンスは３７０［Ω］程度であるので、伝送線路上でインピーダンスのミスマッチが生じて、信号のロスが発生する。通常では、導波管を伝搬する電磁波の波長（管内波長）をλｇとすると導波管の端面でλｇ／４のピンを立ててインピーダンス変換を行っているが、多層基板では、インピーダンス整合を十分とることが困難である。例えば、ＰＣＢ（ポリ塩化ビフェニル）の多層基板を作成する場合、材料メーカが市販する基板やプリプレ材を使用して誘電体材料を決めなければならない。材料メーカは特定の基板厚や特定の誘電率の材料を販売しているので、各顧客の要望に合わせて基板厚や誘電率等を個別に調整し販売することは難しい現状がある。結果として、バックショートの高さや誘電率等に制約が生まれ、周波数特性を細かく調節することが困難である。実際に細かく調節できるのは導波管の開口系等である。このため、従来では、通過帯域の特性やインピーダンス整合を細かく調整することが困難である。本発明の目的は、上記の事項を鑑みてなされたものであり、通過帯域の特性やインピーダンス整合を十分に調整できる伝送路変換機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様に係る伝送路変換器は、信号線路と第１のグランドパターンとを表面に有する第１の誘電体基板と、第２のグランドパターンを表面に有する第２の誘電体基板と、第３のグランドパターンを表面および裏面の少なくとも一方に有する第３の誘電体基板と、を備え、前記第１のグランドパターンは、複数のビアホールを介して前記第２のグランドパターンと前記第３のグランドパターンとに接続されており、前記信号線路の端部から出射される信号を伝搬させる導波領域の側面を画定するための第１の開口部を有しており、前記第２のグランドパターンは、前記導波領域の底面を含んでおり、前記導波領域を伝搬する前記信号を前記底面で反射する機能を有しており、前記第３のグランドパターンは、前記導波領域の側面を画定するための第２の開口部を有しており、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、前記導波領域を構成するように連通しており、前記第２の開口部は、前記側面から前記第２の開口部の内側に向けて突出している凸部と前記側面から前記第２の開口部の外側に向けて窪んでいる凹部との何れかが設けられており、前記信号線路の前記端部は、前記第１の開口部の内側に延在して設けられている。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、通過帯域の特性やインピーダンス整合を十分に調整できる伝送路変換機を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態に係る伝送路変換器の外観を斜視的に示す図である。
【図２】図２は、実施形態に係る伝送路変換器の内部の構造を示す図である。
【図３】図３は、（Ａ）部と（Ｂ）部とを含み、図３の（Ａ）部は、実施形態に係る伝送路変換器の複数のグランドパターンのうち、伝送路変換器の表面に設けられるグランドパターンの構造を示し、図３の（Ｂ）部は、図３の（Ａ）部に示すグランドパターンに隣接するグランドパターンの構造を示している。
【図４】図４は、（Ａ）部と（Ｂ）部とを含み、図４の（Ａ）部は、実施形態に係る伝送路変換器の複数のグランドパターンのうち、図３の（Ｂ）部に示すグランドパターンに隣接するグランドパターンの構造を示し、図４の（Ｂ）部は、図４の（Ａ）部に示すグランドパターンに隣接するグランドパターンの構造を示している。
【図５】図５は、（Ａ）部と（Ｂ）部と（Ｃ）部とを含み、図５の（Ａ）部は、実施形態に係る伝送路変換器の複数のグランドパターンのうち、図４の（Ｂ）部に示すグランドパターンに隣接するグランドパターンの構造を示し、図５の（Ｂ）部は、図５の（Ａ）部に示すグランドパターンに隣接するグランドパターンの構造を示し、図５の（Ｃ）部は、図５の（Ｂ）部に示すグランドパターンに隣接し導波管に接するグランドパターンの構造を示している。
【図６】図６は、（Ａ）部と（Ｂ）部と（Ｃ）部とを含み、実施形態に係る伝送路変換器の導波領域に設けられる凸部の機能を説明するための図である。
【図７】図７は、（Ａ）部と（Ｂ）部とを含み、実施形態に係る伝送路変換器の凸部による効果を説明するための図である。
【図８】図８は、（Ａ）部と（Ｂ）部と（Ｃ）部とを含み、実施形態に係る伝送路変換器の導波領域に設けられる凹部の機能を説明するための図である。
【図９】図９は、（Ａ）部と（Ｂ）部とを含み、実施形態に係る伝送路変換器の凹部による効果を説明するための図である。
【図１０】図１０は、（Ａ）部と（Ｂ）部と（Ｃ）部と（Ｄ）部と（Ｅ）部と（Ｆ）部とを含み、実施形態に係る伝送路変換器の製造工程の主要な部分を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
［本願発明の実施形態の説明］
最初に本願発明の実施態様を列記して説明する。第一の実施態様に係る伝送路変換器は、信号線路と第１のグランドパターンとを表面に有する第１の誘電体基板と、第２のグランドパターンを表面に有する第２の誘電体基板と、第３のグランドパターンを表面および裏面の少なくとも一方に有する第３の誘電体基板と、を備え、前記第１のグランドパターンは、複数のビアホールを介して前記第２のグランドパターンと前記第３のグランドパターンとに接続されており、前記信号線路の端部から出射される信号を伝搬させる導波領域の側面を画定するための第１の開口部を有しており、前記第２のグランドパターンは、前記導波領域の底面を含んでおり、前記導波領域を伝搬する前記信号を前記底面で反射する機能を有しており、前記第３のグランドパターンは、前記導波領域の側面を画定するための第２の開口部を有しており、前記第１の開口部と前記第２の開口部とは、前記導波領域を構成するように連通しており、前記第２の開口部は、前記側面から前記第２の開口部の内側に向けて突出している凸部と前記側面から前記第２の開口部の外側に向けて窪んでいる凹部との何れかが設けられており、前記信号線路の前記端部は、前記第１の開口部の内側に延在して設けられている。
【００１０】
第一の実施態様に係る伝送路変換器によれば、導波領域において凸部および凹部のいずれかが設けられるので、凸部または凹部の長さを調整することによって導波領域のインピーダンスの調整が可能となる。このように、導波領域のインピーダンスの調整が、凸部または凹部の長さを調整するだけで容易に実現できるので、導波領域の反射特性および通過特性も容易に向上できる。
【００１１】
第二の実施態様に係る伝送路変換器では、同軸線路を更に備え、前記同軸線路は、前記信号線路に接続されており、前記信号線路から前記第２の誘電体基板を貫通して設けられてなる。
【００１２】
第三の実施態様に係る伝送路変換器では、前記複数のビアホールは、前記第１の開口部の縁と前記第２の開口部の縁とに沿って前記第１の開口部と前記第２の開口部とを囲むように配置される一群のビアホールを含む。これにより、前記第１の開口部および前記第２の開口部の縁による前記導波領域のインピーダンスと一群のビアホールによる前記導波領域のインピーダンスの不整合が抑制できる。
【００１３】
第四の実施態様に係る伝送路変換器では、前記凸部および前記凹部は、前記第１の誘電体基板の表面側から見て前記信号線路の端部に重なるように設けられている、または、前記表面側から見て前記第２の開口部において前記信号線路に対向する位置に設けられている。これは、前記信号線路の端部が前記導波領域の中心付近に配置されているため、前記導波領域を伝搬する電波は前記導波領域の中心付近に電界が集中する。よって、前記第２の開口部において前記凸部および前記凹部を前記導波領域の中心に違い位置に配置するのが効果的である。
【００１４】
［本願発明の実施形態の詳細］
本願発明に係る伝送路変換器の具体例を、添付図面を参照しつつ説明する。なお、本発明はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され特許請求の範囲と均等の意味および範囲内のすべての変更が含まれることが意図される。また、同一要素または同一機能を有する要素には、同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。
【００１５】
図１〜図５を参照して伝送路変換器１の構成を説明する。図１〜図５に示すｘｙｚ座標の各軸の向きは、図１〜図５において共通である。ｘｙ面は、伝送路変換器１の誘電体基板２の裏面Ｍ１と表面Ｍ２とに平行である。ｚ軸は、裏面Ｍ１および表面Ｍ２に垂直であり、裏面Ｍ１から表面Ｍ２に向かう方向を向いている。図１は、伝送路変換器１の外観を斜視的に示す図である。伝送路変換器１は、図１に示すように、導波管５０に接続される。後述するように、導波管５０は導波路５１を備え、伝送路変換器１は導波領域８ａを備え、導波領域８ａは導波管５０の導波路５１の上に配置される。
【００１６】
図２は、伝送路変換器１の内部の構造を示す図である。図２には、図１に示すＩ−Ｉ線に沿った伝送路変換器１の内部の構造が示されている。図３〜図５は、伝送路変換器１が備える複数のグランドパターン３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ（グランドパターン３ａ〜３ｇという。）の構成を示す図である。図３〜図５には、裏面Ｍ１（ｚ方向）からみたグランドパターン３ａ〜３ｆのそれぞれの表面の構成が示されている。図５には、更に、導波管５０（ｚ方向）からみたグランドパターン３ｇ（第３のグランドパターン）の表面の構成が示されている。図３の（Ａ）部には、裏面Ｍ１からみたグランドパターン３ａの表面の構成が示されている。図３の（Ｂ）部には、裏面Ｍ１からみたグランドパターン３ｂ（第２のグランドパターン）の表面の構成が示されている。図４の（Ａ）部には、裏面Ｍ１からみたグランドパターン３ｃの表面の構成が示されている。図４の（Ｂ）部には、裏面Ｍ１からみたグランドパターン３ｄ（第３のグランドパターン）の表面の構成が示されている。図５の（Ａ）部には、裏面Ｍ１からみたグランドパターン３ｅ（第１のグランドパターン）の表面の構成が示されている。図５の（Ｂ）部には、裏面Ｍ１からみたグランドパターン３ｆ（第３のグランドパターン）の表面の構成が示されている。図５の（Ｃ）部には、導波管５０からみたグランドパターン３ｇの表面の構成が示されている。
【００１７】
伝送路変換器１は、誘電体基板２と、グランドパターン３ａ〜３ｇと、信号線路３ｅ３と、信号線路４ａとを備える。信号線路３ｅ３は、ストリップ線路であり、信号線路４ａは、マイクロストリップ線路である。伝送路変換器１は、更に、導体部４ａ１，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅと、複数のビアホール７（一群のビアホール７ａを含む。）と、ビアホール７ｂ１，７ｂ２，７ｂ３，７ｂ４とを備える。導体部４ａ１は、信号線路４ａに含まれ、導体部４ｅは、信号線路３ｅ３に含まれる。グランドパターン３ａ〜３ｇは、誘電体基板２の内部において互いに平行で（ｘｙ面に平行で）ｚ軸方向に向けて等間隔に順に設けられている。
【００１８】
まず、図２〜図５を参照して、伝送路変換器１の主要な構成について説明する。信号線路３ｅ３の表面およびグランドパターン３ｅの表面からグランドパターン３ｆの表面までの領域（第１の誘電体基板）は、当該領域の表面Ｍ４に信号線路３ｅ３とグランドパターン３ｅとを有する。表面Ｍ４は、信号線路３ｅ３の上記表面およびグランドパターン３ｅの上記表面を含む。グランドパターン３ｂの表面および導体部４ｂの表面からグランドパターン３ｃおよび導体部４ｃの表面までの領域（第２の誘電体基板）は、当該領域の表面Ｍ５にグランドパターン３ｂおよび導体部４ｂを有する。表面Ｍ５は、グランドパターン３ｂの上記表面および導体部４ｂの上記表面を含む。グランドパターン３ｄの表面および導体部４ｄの表面から表面Ｍ４までの領域（第３の誘電体基板）は、当該領域の表面Ｍ６にグランドパターン３ｄおよび導体部４ｄを有する。表面Ｍ６は、グランドパターン３ｄの上記表面および導体部４ｄの上記表面を含む。グランドパターン３ｆの表面から裏面Ｍ１までの領域（第３の誘電体基板）は、当該領域の表面Ｍ７にグランドパターン３ｆを有しており、当該領域の裏面（裏面Ｍ１）にグランドパターン３ｇを有する。表面Ｍ７は、グランドパターン３ｆの上記表面を含む。
【００１９】
第１のグランドパターン（グランドパターン３ｅ）は、複数のビアホール７の何れか（複数のビアホール）を介して第２のグランドパターン（グランドパターン３ｂ）と第３のグランドパターン（グランドパターン３ｄ、グランドパターン３ｆ、グランドパターン３ｇ）とに接続されている。第１のグランドパターンは、導波領域８ａの側面８ａ１を画定するための第１の開口部（開口部３ｅ１）を有している。第２のグランドパターンは、信号線路３ｅ３の端部から出射される信号を伝搬させるための導波領域８ａの底面８ａ２を含んでいる。第２のグランドパターンは、導波領域８ａを伝搬する信号を底面８ａ２で反射する機能を有している。第３のグランドパターンは、導波領域８ａの側面８ａ１を画定するための第２の開口部（グランドパターン３ｄの開口部３ｄ１、グランドパターン３ｆの開口部３ｆ１、グランドパターン３ｇの開口部３ｇ１）を有している。第１の開口部と第２の開口部とは、導波領域８ａを構成するように連通している。
【００２０】
第３のグランドパターンが有しており導波領域８ａの側面８ａ１を画定する上記の第２の開口部は、側面８ａ１からこの第２の開口部の内側に向けて突出している凸部（凸部６ａ、凸部６ｂ）と側面８ａ１からこの第２の開口部の外側に向けて窪んでいる凹部（凹部６ｃ）との何れかが設けられている。そして、信号線路３ｅ３の上記の端部は、この第２の開口部の内側に延在して設けられている。凸部および凹部は、第１の誘電体基板の表面（表面Ｍ４）の側から見て信号線路３ｅ３の端部に重なるように設けられている、または、第１の誘電体基板の表面（表面Ｍ４）の側から見て第２の開口部において信号線路３ｅ３に対向する位置に設けられている。複数のビアホール７は、一群のビアホール７ａを含む。一群のビアホール７ａは、第１の開口部の縁と第２の開口部の縁とに沿って第１の開口部と第２の開口部とを囲むように配置されている。伝送路変換器１は、同軸線路７ｂを更に備える。同軸線路７ｂは、信号線路３ｅ３に接続されており、信号線路３ｅ３から第２の誘電体基板を貫通して設けられてなる。
【００２１】
引き続き、図２〜図５を参照して、伝送路変換器１の構成をさらに具体的に説明する。誘電体基板２は、裏面Ｍ１と表面Ｍ２とを備える。裏面Ｍ１と表面Ｍ２とは、互いに反対側にあって平行に延びている。裏面Ｍ１には、導波路５１を有する導波管５０が設けられる。誘電体基板２には、グランドパターン３ａ〜３ｇが設けられている。グランドパターン３ａ〜３ｇは、何れも、裏面Ｍ１および表面Ｍ２に平行に延びている。グランドパターン３ａ〜３ｇは、何れも、互いに離間している。グランドパターン３ａ〜３ｇは、表面Ｍ２から裏面Ｍ１に至るまでに順次配置されている。グランドパターン３ａ〜３ｇは、何れも、複数のビアホール７を介して互いに接続されており、グランド（ＧＮＤ）に接続される。
【００２２】
グランドパターン３ａと信号線路４ａとは、表面Ｍ２に設けられている。信号線路４ａの一端には、導体部４ａ１が設けられており、信号線路４ａと導体部４ａ１とは一体に設けられている。グランドパターン３ｂと導体部４ｄとは、グランドパターン３ａと信号線路４ａとにそれぞれ隣接して設けられている。グランドパターン３ｃと導体部４ｃとは、グランドパターン３ｂと導体部４ｂとにそれぞれ隣接して設けられている。グランドパターン３ｄと導体部４ｄとは、グランドパターン３ｃと導体部４ｃとにそれぞれ隣接して設けられている。
【００２３】
グランドパターン３ｅと導体部４ｅとは、グランドパターン３ｄと導体部４ｄとにそれぞれ隣接して設けられている。信号線路３ｅ３は、グランドパターン３ｄに隣接して設けられている。信号線路３ｅ３の一端には、導体部４ｅが設けられており、信号線路３ｅ３の他端には、アンテナ３ｅ４が設けられている。導波領域８ａの内側における信号線路３ｅ３の一端はアンテナとなっている。アンテナ３ｅ４は、導波領域８ａの内側に配置されている。導体部４ｅと信号線路３ｅ３とアンテナ３ｅ４とは一体に設けられている。信号線路３ｅ３のうち側面８ａ１から長さＬ１だけ突出している。アンテナ３ｅ４は、信号線路３ｅ３のうち側面８ａ１から長さＬ１の箇所に配置される。
【００２４】
グランドパターン３ｆは、グランドパターン３ｅに隣接して設けられている。グランドパターン３ｇは、グランドパターン３ｆに隣接して設けられている。グランドパターン３ｇは、裏面Ｍ１に設けられている。
【００２５】
誘電体基板２は、導波領域８ａと同軸線路領域８ｂとを備える。導波領域８ａは、導波管５０の導波路５１の上において、裏面Ｍ１から誘電体基板２の内部に延びている。導波領域８ａと同軸線路領域８ｂとは、何れも、複数のビアホール７に含まれる一群のビアホール７ａとグランドパターン３ａ〜３ｇとによって画定される。グランドパターン３ａ〜３ｇのそれぞれは、導波領域８ａおよび同軸線路領域８ｂの少なくとも一方の側面８ａ１を画定する一または二の開口部（開口部３ｃ１，３ｄ１，３ｅ１，３ｆ１，３ｇ１であって、以下において開口部３ｃ１〜３ｇ１という場合がある。）を備える。
【００２６】
グランドパターン３ａは、同軸線路領域８ｂを画定する開口部３ａ１を備える。開口部３ａ１の内側には、信号線路４ａ（導体部４ａ１を含む）が設けられている。グランドパターン３ｂは、同軸線路領域８ｂを画定する開口部３ｂ１を備える。開口部３ｂ１の内側には、導体部４ｂが設けられている。グランドパターン３ａとグランドパターン３ｂとは、導波領域８ａの底面８ａ２において導波領域８ａを伝搬する電磁波を反射する反射機能を提供する。
【００２７】
グランドパターン３ｃは、導波領域８ａを画定する開口部３ｃ１と、同軸線路領域８ｂを画定する開口部３ｃ２とを備える。開口部３ｃ２の内側には、導体部４ｃが設けられている。グランドパターン３ｄは、導波領域８ａを画定する開口部３ｄ１と、同軸線路領域８ｂを画定する開口部３ｄ２とを備える。開口部３ｄ１の一辺（導波領域８ａの側面８ａ１）には凹部６ｃが設けられている。開口部３ｄ２の内側には、導体部４ｄが設けられている。
【００２８】
グランドパターン３ｅは、導波領域８ａを画定する開口部３ｅ１を備える。グランドパターン３ｅは、信号線路３ｅ３をグランドパターン３ｅ等のグランドパターン３ａ〜３ｇから絶縁させるための開口部３ｅ２を備える。開口部３ｅ１は、開口部３ｅ２に連通している。信号線路３ｅ３は、開口部３ｅ２の内側から、開口部３ｅ１の内側に延びている。開口部３ｅ１の内側には、信号線路３ｅ３の一端であるアンテナ３ｅ４が設けられている。開口部３ｅ２の内側には、信号線路３ｅ３の他端である導体部４ｅが設けられている。
【００２９】
グランドパターン３ｆは、導波領域８ａを画定する開口部３ｆ１を備える。開口部３ｆ１の一辺（導波領域８ａの側面８ａ１）には凸部６ａが設けられている。グランドパターン３ｇは、導波領域８ａを画定する開口部３ｇ１を備える。開口部３ｇ１の一辺（導波領域８ａの側面８ａ１）には凸部６ｂが設けられている。
【００３０】
複数のビアホール７のそれぞれは、グランドパターン３ａ〜３ｇに含まれる隣接する二つのグランドパターンの間に延びており、この二つのグランドパターンに接続されている。一群のビアホール７ａは、複数のビアホール７に含まれている。一群のビアホール７ａのそれぞれは、開口部３ｃ１，３ｄ１，３ｅ１，３ｆ１の縁に配置されており、隣接し互いに連通する二つの開口部の縁の間（例えば、開口部３ｃ１の縁と開口部３ｄ１の縁との間、等）を導波領域８ａに沿って（ｚ軸方向に）延びている。グランドパターン３ａ〜３ｇは、導波領域８ａの底面８ａ２を構成する一のグランドパターン３ｂを含んでいる。
【００３１】
信号線路３ｅ３は、誘電体基板２の内部に設けられており、基準面Ｍ３に沿って延びている。信号線路３ｅ３は、基準面Ｍ３において、同軸線路領域８ｂの内側から導波領域８ａの内側に至るまで延びている。基準面Ｍ３は、誘電体基板２の内部において裏面Ｍ１と表面Ｍ２とに平行に延びている。
【００３２】
同軸線路領域８ｂは、基準面Ｍ３から表面Ｍ２に至るまで延びている。同軸線路領域８ｂの内側には、信号線としての同軸線路７ｂが設けられている。同軸線路７ｂは、同軸線路領域８ｂに設けられており、信号線路３ｅ３から信号線路４ａに至るまで延びており、信号線路３ｅ３と信号線路４ａとに接続されている。同軸線路７ｂは、導体部４ａ１とビアホール７ｂ１と導体部４ｂとビアホール７ｂ２と導体部４ｃとビアホール７ｂ３と導体部４ｄとビアホール７ｂ４と導体部４ｅとを備える。ビアホール７ｂ１は、信号線路４ａと導体部４ｂとに接続される。ビアホール７ｂ２は、導体部４ｂと導体部４ｃとに接続される。ビアホール７ｂ３は、導体部４ｃと導体部４ｄとに接続される。ビアホール７ｂ４は、導体部４ｄと導体部４ｅとに接続される。
【００３３】
グランドパターン３ａ〜３ｇは、導波領域８ａを画定する開口部３ｃ１〜３ｇ１において凸部および凹部の何れかを有するグランドパターンを含む。凸部は、導波領域８ａの側面８ａ１から導波領域８ａの内側に向けて突出している。凹部は、導波領域８ａの側面８ａ１から導波領域８ａの外側に向けて窪んでいる。具体的には、グランドパターン３ｆは、凸部６ａを備え、グランドパターン３ｇは、凸部６ｂを備える。グランドパターン３ｄは、凹部６ｃを備える。凸部６ａはグランドパターン３ｆと同様にグランドに接続され、凸部６ｂはグランドパターン３ｇと同様にグランドに接続される。凹部６ｃは、グランドパターン３ｄと同様にグランドにｓ接続される。
【００３４】
凸部６ａ，６ｂおよび凹部６ｃは、裏面Ｍ１（または表面Ｍ２）の上から見て信号線路３ｅ３（より具体的には、信号線路３ｅ３のうち側面８ａ１から導波領域８ａの内側に突出している部分）およびアンテナ３ｅ４に重なるように設けられている、または、裏面Ｍ１（または表面Ｍ２）の上から見て信号線路３ｅ３およびアンテナ３ｅ４の反対側であって信号線路３ｅ３およびアンテナ３ｅ４に対向する位置に設けられている。凸部６ａおよび凸部６ｂの長さＬ２ａ、Ｌ２ｂは、導波領域８ａを伝搬する電磁波（導波管５０の導波路５１を伝搬する電磁波）の波長の１／４より小さく、当該波長の１％〜１０％の程度である。長さＬ２ａ、Ｌ２ｂは、それぞれ独立に設定されるものであり、互いに異なる値であることができる。
【００３５】
上記した実施形態に係る伝送路変換器１によれば、導波領域８ａにおいて凸部６ａと凸部６ｂと凹部６ｃとが設けられるので、凸部６ａおよび凸部６ｂの長さＬ２ａ、Ｌ２ｂと凹部６ｃの長さＬ３とを調整することによって導波領域８ａのインピーダンスの調整が可能となる。従って、導波領域８ａのインピーダンスの調整が、凸部６ａおよび凸部６ｂの長さＬ２ａ、Ｌ２ｂと凹部６ｃの長さＬ３とを調整するだけで容易に実現できるので、導波領域８ａの反射特性および通過特性も容易に向上できる。更に、信号線路３ｅ３がストリップ線路であり、信号線路４ａがマイクロストリップ線路であるので、誘電体基板２の信号路におけるインピーダンスのミスマッチが低減される。
【００３６】
実際、図６〜図９を参照すれば、伝送路変換器１は、凸部６ａと凸部６ｂと凹部６ｃとを併用することで、反射特性および通過特性を良好にすることができる。そこでまず、凸部６ａおよび凸部６ｂの効果を具体的に説明するために、図６および図７を参照して、伝送路変換器１が凸部６ａおよび凸部６ｂを備え凹部６ｃが設けられていない場合に奏する効果について説明する。凸部６ａおよび凸部６ｂは、導波管中に設けられたピンと同様の効果を奏する。導波管にピンが設けられることによって導波管のインピーダンスが調整できる。図６は、導波領域８ａの内側に凸部を設けた構成の等価回路を説明するための図である。図６の（Ａ）部に示す導波管Ａ１は導波領域８ａに対応し、図６の（Ａ）部に示すピンＡ２は凸部６ａまたは凸部６ｂに対応する。導波管Ａ１とピンＡ２とは、凸部６ａおよび凸部６ｂと同様にグランドに接続されている。導波管Ａ１にピンＡ２が設けられている構成の等価回路は、図６の（Ｂ）部に示されている。図６の（Ｂ）部に示すように、ピンＡ２は、キャパシタＡ３の機能を有している。すなわち、凸部６ａおよび凸部６ｂによって導波領域８ａのインピーダンスの調整が可能となる。導波管Ａ１の管内波長をλgとした場合、ピンＡ２の長さＬｐｉｎ（凸部６ａおよび凸部６ｂの長さＬ２ａ、Ｌ２ｂであり、Ｌｐｉｎという。）がλg／４よりも短ければ容量性、ピンＡ２の長さＬｐｉｎがλg／４よりも長ければ誘導性になる。伝送路変換器１の場合、Ｌｐｉｎ＜λg／４を満たす。具体的には、Ｌｐｉｎは、λgの１％〜１０％である。この場合、図６の（Ｂ）部に示すように、凸部６ａおよび凸部６ｂは、何れも、容量性を奏するキャパシタＡ３と等価となる。このように、凸部６ａおよび凸部６ｂの長さＬ２ａ、Ｌ２ｂ（長さＬｐｉｎ）を調整することによって、導波領域８ａのインピーダンスの調整が可能となる。
【００３７】
伝送路変換器１のように凸部６ａと凸部６ｂとが共に導波領域８ａに設けられる構成の導波領域８ａは、図６の（Ｃ）部に示すように、凸部６ａに対応するキャパシタＡ４と、凸部６ｂに対応するキャパシタＡ５とが並列に接続されている回路と等価となる。図６の（Ｃ）部には、更に、経路長Ａ６および経路長Ａ７が示されている。経路長Ａ６は、グランドパターン３ｅとグランドパターン３ｆとの間の経路長に対応し、経路長Ａ７は、グランドパターン３ｆとグランドパターン３ｇとの間の経路長に対応している。
【００３８】
図７は、凸部６ａおよび凸部６ｂが共に設けられた構成（凹部６ｃは設けられていない。）の導波領域８ａに対して行われたシミュレーション結果である。図７の（Ａ）部は、導波領域８ａの管内周波数（管内周波数は、導波領域８ａを伝搬する電磁波の周波数であり、以下同様。）に対する導波領域８ａの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果である。図７の（Ａ）部の横軸は、導波領域８ａの管内周波数［ＧＨｚ］であり、図７の（Ａ）部の縦軸は、導波領域８ａの反射特性［ｄＢ］である。図７の（Ａ）部に示す曲線Ｇ１は、凸部６ａおよび凸部６ｂが設けられた（凹部６ｃは設けられていない）伝送路変換器１の構成によって得られ、図７の（Ａ）部に示す曲線Ｇ２は、曲線Ｇ１が得られる伝送路変換器１の構成において凸部６ａおよび凸部６ｂが設けられていない構成によって得られる。曲線Ｇ１，Ｇ２が示すように、凸部６ａおよび凸部６ｂを設けた構成のほうが、凸部６ａおよび凸部６ｂを設けない構成に比較して、反射特性が低減されていることが認められる。
【００３９】
図７の（Ｂ）部は、導波領域８ａの管内周波数に対する導波領域８ａの通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果である。図７に示すシミュレーション結果に係る具体的なパラメータの値の例としては、凸部６ａの長さＬ２ａは２０［μｍ］の程度であり、幅は１００［μｍ］の程度であり、凸部６ｂの長さＬ２ｂは８０［μｍ］の程度であり、幅は１００［μｍ］の程度であり、誘電体基板２の厚さは１００［μｍ］の程度であり、誘電率は４の程度である。また、導波領域８ａの縦の長さ（深さ）は１［ｍｍ］の程度であり、横の長さ（導波領域８ａの開口部の幅）は１.９［ｍｍ］の程度であり、導波領域８ａの側面８ａ１から導波領域８ａの内側に突出している部分である信号線路３ｅ３の端部の長さはＬ１は０.５［μｍ］の程度である。図７の（Ｂ）部の横軸は、導波領域８ａの管内周波数［ＧＨｚ］であり、図７の（Ｂ）部の縦軸は、導波領域８ａの通過特性［ｄＢ］である。図７の（Ｂ）部に示す曲線Ｇ３は、凸部６ａおよび凸部６ｂが設けられた（凹部６ｃは設けられていない）伝送路変換器１の構成によって得られ、図７の（Ｂ）部に示す曲線Ｇ４は、曲線Ｇ３が得られる伝送路変換器１の構成において凸部６ａおよび凸部６ｂが設けられていない構成によって得られる。曲線Ｇ３，Ｇ４が示すように、凸部６ａおよび凸部６ｂを設けた構成のほうが、凸部６ａおよび凸部６ｂを設けない構成に比較して、通過特性がより平坦となっていることが認められる。
【００４０】
また、凹部６ｃは、導波管に設けられたスタブと同様の効果を奏する。導波管にスタブが設けられることによって、導波管のインピーダンスが調整できる。凹部６ｃの効果を具体的に説明するために、図８および図９を参照して、伝送路変換器１が凹部６ｃを備え凸部６ａおよび凸部６ｂが設けられていない場合に奏する効果について説明する。図８は、導波領域８ａの内側に凹部を設けた構成の等価回路を説明するための図である。図８の（Ａ）部に示す導波管Ｂ１は導波領域８ａに対応し、図８の（Ａ）部に示すスタブＢ２は凹部６ｃに対応する。導波管Ｂ１とスタブＢ２とは、凹部６ｃと同様にグランドに接続されている。導波管Ｂ１にスタブＢ２が設けられている構成の等価回路は、図８の（Ｂ）部に示されている。図８の（Ｂ）部に示すように、スタブＢ２は、経路長Ｂ３の機能を有している。すなわち、凹部６ｃによって導波領域８ａのインピーダンスの調整が可能になる。
【００４１】
伝送路変換器１のように凹部６ｃが導波領域８ａに設けられる構成の導波領域８ａは、図８の（Ｃ）部に示すように、凹部６ｃに対応する経路長Ｂ３が接続されている回路と等価となる。図８の（Ｃ）部には、更に、経路長Ｂ４および経路長Ｂ５が示されている。経路長Ｂ４は、グランドパターン３ｃとグランドパターン３ｄとの間の経路長に対応し、経路長Ｂ５は、グランドパターン３ｄとグランドパターン３ｅとの間の経路長に対応している。
【００４２】
図９は、凹部６ｃが設けられた構成（凸部６ａと凸部６ｂとは設けられていない。）の導波領域８ａに対して行われたシミュレーション結果である。図９の（Ａ）部は、導波領域８ａの管内周波数に対する導波領域８ａの反射特性（Ｓ１１）のシミュレーション結果である。図９に示すシミュレーション結果に係る具体的なパラメータの値の例としては、凹部６ｃの長さＬ３は１００［μｍ］の程度であり、幅は１００［μｍ］の程度であり、誘電体基板２の厚さは１００［μｍ］の程度であり、誘電率は４の程度である。また、導波領域８ａの縦の長さは１［ｍｍ］の程度であり、横の長さ（導波領域８ａの開口部の幅）は１.９［ｍｍ］の程度であり、導波領域８ａの側面８ａ１から導波領域８ａの内側に突出している部分である信号線路３ｅ３の端部の長さＬ１は０.５［μｍ］の程度である。図９の（Ａ）部の横軸は、導波領域８ａの管内周波数［ＧＨｚ］であり、図９の（Ａ）部の縦軸は、導波領域８ａの反射特性［ｄＢ］である。図９の（Ａ）部に示す曲線Ｇ５は、凹部６ｃが設けられた（凸部６ａと凸部６ｂとは設けられていない）伝送路変換器１の構成によって得られ、図９の（Ａ）部に示す曲線Ｇ６は、曲線Ｇ５が得られる伝送路変換器１の構成において凹部６ｃが設けられていない構成によって得られる。曲線Ｇ５，Ｇ６が示すように、凹部６ｃを設けた構成のほうが、凹部６ｃを設けない構成に比較して、反射特性が低減されていることが認められる。
【００４３】
図９の（Ｂ）部は、導波領域８ａの管内周波数に対する導波領域８ａの通過特性（Ｓ２１）のシミュレーション結果である。図９の（Ｂ）部の横軸は、導波領域８ａの管内周波数［ＧＨｚ］であり、図９の（Ｂ）部の縦軸は、導波領域８ａの通過特性［ｄＢ］である。図９の（Ｂ）部に示す曲線Ｇ７は、凹部６ｃが設けられた（凸部６ａと凸部６ｂとは設けられていない）伝送路変換器１の構成によって得られ、図９の（Ｂ）部に示す曲線Ｇ８は、曲線Ｇ７が得られる伝送路変換器１の構成において凹部６ｃが設けられていない構成によって得られる。曲線Ｇ７，Ｇ８が示すように、凹部６ｃを設けた構成のほうが、凸部６ａおよび凸部６ｂを設けない構成に比較して、通過特性がより平坦となっていることが認められる。
【００４４】
なお、実施形態に係る伝送路変換器１は、凸部６ａと凸部６ｂと凹部６ｃとを共に備えた構成を有しているが、これに限らず、上記の図７〜図９の説明で示しているように、凸部６ａと凸部６ｂと凹部６ｃとのうち少なくとも一つを備える構成であることができる。更に、凸部６ａと凸部６ｂとが同一の長さを備えてもよい。更に、伝送路変換器１は、凸部６ａと凸部６ｂとに限らず更に多くの凸部を備えることができ、凹部６ｃに限らず更に多くの凹部を備えることができる。凸部および凹部が多ければ、それに応じて導波領域８ａのインピーダンスの調整をより詳細に行うことができ、よって、導波領域８ａの反射特性および通過特性も更に良好となる。
【００４５】
また、グランドパターンは、グランドパターン３ａ〜３ｇに限らず、他のグランドパターンが設けられていてもよい。特に、グランドパターン３ａとグランドパターン３ｂとの間にビアホール７によってグランドパターン３ａ〜３ｇと共にグランドに接続される一または複数のグランドパターンが更に設けられていてもよく、この場合、底面８ａ２における電磁波の反射機能がより向上する。
【００４６】
図１０は、伝送路変換器１の製造工程の主要な部分を説明するための図である。まず、図１０の（Ａ）部に示すように、板状の誘電体層２ａを用意し、誘電体層２ａの一方の面に金属層１３ａを設け、誘電体層２ａの他方の面に金属層１３ｂを設ける。誘電体層２ａの材料は、誘電体基板２の材料と同じであり、誘電体層２ａは、誘電体基板２の一部に含まれることとなる。金属層１３ａの材料は、グランドパターン３ａおよび信号線路４ａの材料と同じであり、金属層１３ａから、グランドパターン３ａおよび信号線路４ａが形成される。金属層１３ｂの材料は、グランドパターン３ｂのおよび導体部４ｂの材料と同じであり、金属層１３ｂからグランドパターン３ｂおよび導体部４ｂが形成される。引き続き、図１０の（Ｂ）部に示すように、金属層１３ａおよび金属層１３ｂのパターニングを行い、グランドパターン３ａと信号線路４ａ（導体部４ａ１を含む。）とグランドパターン３ｂと導体部４ｂとを形成する。引き続き、図１０の（Ｃ）部に示すように、金属層１３ｂが設けられていた側からグランドパターン３ｂおよび導体部４ｂに孔を開けて当該孔に充填メッキを行い、信号線路４ａの導体部４ａ１と導体部４ｂとの間にビアホール７ｂ１を設け、グランドパターン３ａとグランドパターン３ａとグランドパターン３ｂとの間に複数のビアホール７を設ける。
【００４７】
引き続き、図１０の（Ｄ）部に示すように、金属層１３ｂが設けられていた側からグランドパターン３ｂと導体部４ｂとを覆うように、誘電体層２ａと同様の厚みで、誘電体層２ａと同じ材料の層を形成し、誘電体層２ｂを設ける。誘電体層２ｂを設けた後、誘電体層２ｂの表面に金属層１３ｃを設ける。金属層１３ｃの材料は、グランドパターン３ｃおよび導体部４ｃの材料と同じであり、金属層１３ｃからグランドパターン３ｃおよび導体部４ｃが形成される。引き続き、図１０の（Ｅ）部に示すように、金属層１３ｃのパターニングを行い、グランドパターン３ｃおよび導体部４ｃを形成する。引き続き、図１０の（Ｆ）部に示すように、金属層１３ｃが設けられていた側からグランドパターン３ｃおよび導体部４ｃに孔を開けて当該孔に充填メッキを行い、グランドパターン３ｂとグランドパターン３ｃとの間に複数のビアホール７（ビアホール７ａを含む。）を設け、導体部４ｂと導体部４ｃとの間にビアホール７ｂ２を設ける。なお、以降、図１０の（Ａ）部〜（Ｆ）部に示す工程と同様の工程を繰り返すことによって、グランドパターン３ｄ〜３ｇと誘電体基板２とを形成することができる。従って、説明の煩雑を回避するため、以降のグランドパターン３ｄ〜３ｇ等の製造工程の説明を省略する。
【００４８】
以上、好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明に係る伝送路変換器は、例えば、通過帯域の特性やインピーダンス整合を十分に調整できるようにする場合に用いられる。
【符号の説明】
【００５０】
１…伝送路変換器、１３ａ，１３ｂ，１３ｃ…金属層、２…誘電体基板、２ａ，２ｂ…誘電体層、３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ，３ｆ，３ｇ…グランドパターン、３ａ１，３ｂ１，３ｃ１，３ｃ２，３ｄ１，３ｄ２，３ｅ１，３ｅ２，３ｆ１，３ｇ１…開口部、３ｅ３，４ａ…信号線路、３ｅ４…アンテナ、４ａ１，４ｂ，４ｃ，４ｄ，４ｅ…導体部、５０，Ａ１，Ｂ１…導波管、５１…導波路、６ａ，６ｂ…凸部、６ｃ…凹部、７，７ａ，７ｂ１，７ｂ２，７ｂ３，７ｂ４…ビアホール、７ｂ…同軸線路、８ａ…導波領域、８ａ１…側面、８ａ２…底面、８ｂ…同軸線路領域、Ａ２…ピン、Ａ３，Ａ４，Ａ５…キャパシタ、Ａ６，Ａ７，Ｂ３，Ｂ４，Ｂ５…経路長、Ｂ２…スタブ、Ｌ１，Ｌ２ａ、Ｌ２ｂ，Ｌ３…長さ、Ｍ１…裏面、Ｍ２…表面、Ｍ３…基準面。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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