(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波の伝送路を導波管及びマイクロ波伝送線路のいずれかに変換する変換回路において、
端部から管壁の一部分を切り欠いた切り欠き部位を有する導波管と、
上記導波管の切り欠き部位から導波管外に延在する部分が形成され、上記導波管の端部に接続する誘電体基板と、
上記誘電体基板の上記導波管内に向いた面に規則的な配列で、互いに所定の間隔をあけて形成した複数の多角形の導体パターン部と、
上記誘電体基板の他の面に形成した地導体と、
上記地導体と上記各導体パターン部とを電気的に接続する電気的接続部と、
上記誘電体基板における導体パターン部と同一面に形成したオープンスタブと、
上記誘電体基板の導波管外に延在する部分に形成され、上記オープンスタブと電気的に接続するマイクロ波伝送線路の導体線路部と
を備えたことを特徴とする変換回路。
【請求項２】
誘電体基板が、地導体及び導体パターン部を形成する面以外に回路形成が可能な誘電体多層基板からなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項３】
誘電体基板における、地導体を形成した面及び導体パターン部を形成した面の間であって導波管外に延在する部分に形成した地導体と、上記両地導体間を電気的に接続する電気的接続部とを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項４】
誘電体基板の導体パターン部を形成した面上に設けた誘電体基板と、この誘電体基板上であり且つ導波管外から延在する部分の導体線路部に接する面に対向する面に形成した地導体と、この地導体を含む値導体間を電気的に接続する電気的接続部とを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項５】
誘電体基板の導体線路部と、その同一面に当該導体線路部に沿ってその両側に形成した地導体とからなるコプレナ線路でマイクロ波伝送線路を構成したことを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項６】
誘電体基板の導波管外に延在する部分における導体線路部の形成面に対向する面に形成したマイクロ波伝送線路の導体線路部と、これら両面に形成した各導体線路部との間で間隙を有するように凹部が形成され、上記誘電体基板の延在部分において上記導体線路部の形成面をそれぞれ挟み込むように設けた２つの金属導体部と、これら金属導体部を電気的に接続する電気的接続部とを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項７】
オープンスタブは、複数の段階で幅が異なる形状の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項８】
マイクロ波伝送線路の導体線路部は、複数の段階で幅が異なる形状の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項９】
誘電体基板の導体パターン部の形成面に導波管の端面を接続し、
上記導波管との接続しろに対応する上記誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と、この導体パターン部と地導体とを電気的に接続する電気的接続部とを備えたことを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項１０】
誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的に接続する電気的接続部を、スルーホールで構成すると共にその横断面が導波管の内壁面に外接する位置に配置したことを特徴とする請求の範囲第９項記載の変換回路。
【請求項１１】
誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的に接続する電気的接続部を、スルーホールで構成すると共にその横断面が導波管の内壁面から離れた位置に配置したことを特徴とする請求の範囲第９項記載の変換回路。
【請求項１２】
導波管を断面形状が長方形の管から構成し、
誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的に接続する電気的接続部を、スルーホールで構成すると共に上記導波管の長方形断面で相対する２辺に対応する上記周縁部に設けたスルーホールと、これらと直角を成す２辺に対応する上記周縁部に設けたスルーホールとの間で、これらの横断面と上記導波管の内壁からの距離が異なるように配置したことを特徴とする請求の範囲第９項記載の変換回路。
【請求項１３】
誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部と地導体とを電気的に接続する電気的接続部を、スルーホールで構成すると共に、隣接するスルーホールが互いに等間隔となるように配置したことを特徴とする請求の範囲第９項記載の変換回路。
【請求項１４】
導体パターン部は、正三角形の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項１５】
導体パターン部は、四角形の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項１６】
導体パターン部は、正六角形の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項１７】
導体パターン部は、２つ以上の異なる形状の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１項記載の変換回路。
【請求項１８】
導体パターン部は、正三角形と正六角形の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１７項記載の変換回路。
【請求項１９】
導体パターン部は、四角形と八角形の導体パターンからなることを特徴とする請求の範囲第１７項記載の変換回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波やミリ波等の高周波伝送を導波管からこれに接続する誘電体基板上に形成されたマイクロ波伝送線路へ変換する変換回路に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導波管と誘電体基板上に形成されたマイクロ波伝送線路との変換回路として、例えば特許文献１に示される変換回路がある。この変換回路では、導波管とマイクロストリップ線路との構成例が示されている。
上記文献における従来の装置では、導波管の側面の一部を除去した切り欠き部位からオープンスタブを形成した誘電体基板を挿入する。このとき、誘電体基板の下部と導波管の端面部との間に空洞部位ができるように上記誘電体基板を挿入することにより変換回路を構成している。
つまり、導波管からマイクロ波を入力すると、当該マイクロ波は、誘電体基板下部に構成される空洞部位の端面部で反射する。反射したマイクロ波の位相は、入力したマイクロ波の位相に対して１８０度の位相差を有する。このため、両マイクロ波は、空洞端面部から導波管管軸方向に約４分の１波長離れた地点で同位相となって干渉により強め合うことになる。
そこで、オープンスタブを形成した誘電体基板を、空洞端面部から導波管管軸方向に約４分の１波長離れた位置に挿入する。
これにより、導波管の切り欠き部位を介して、上記誘電体基板において導波管内のオープンスタブ側から伝送したマイクロ波が、このオープンスタブと接続する導波管外部に露出した導体線路部へ伝送する。
従って、オープンスタブに接続する導波管外部の導体線路部がマイクロ波伝送線路として機能し、結果的に導波管から誘電体基板のマイクロ波伝送線路に入力波の伝送路が変換される。
なお、実際には誘電体基板を挿入したことで入射波と反射波とが同位相となる位置は上述の長さから異なるものになるが、これらが同位相となる位置を適宜設定することにより変換回路として動作する。
【０００３】
【特許文献１】特開平６−１４０８１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の変換回路では、上記切り欠き部位分より導波管内に突出した誘電体基板下部に空洞部位が構成され、構造的に厚みが増加するという課題があった。
また、多層の誘電体基板を用いた場合では、導波管の内部に挿入される部分には如何なる配線もすることができないという課題もあった。
さらに、誘電体基板にスルーホールを形成し、上記誘電体基板を導波管の切り欠き部位分で上下から挟み込んで変換回路を構成する場合、上下の導波管の内壁位置がずれると、変換回路自体の特性を劣化させるという課題もあった。
【０００５】
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、誘電体基板の下部に余計な空間を構成することなく薄型化を図ることができる変換回路を得ることを目的とする。また、多層の誘電体基板を用いた場合には当該誘電体基板の下層に高周波線路、電源や制御信号の信号線路を配線できる変換回路を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る変換回路は、端部から管壁の一部分を切り欠いた切り欠き部位を有する導波管と、導波管の切り欠き部位から導波管外に延在する部分が形成され、導波管の端部に接続する誘電体基板と、誘電体基板の導波管内に向いた面に規則的な配列で、互いに所定の間隔をあけて形成した複数の多角形の導体パターン部と、誘電体基板の他の面に形成した地導体と、この地導体と各導体パターン部とを電気的に接続する電気的接続部と、誘電体基板における導体パターン部と同一面に形成したオープンスタブと、誘電体基板の導波管外に延在する部分に形成され、オープンスタブと電気的に接続するマイクロ波伝送線路の導体線路部とを備えるものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、誘電体基板の下部に余計な空間を構成することなく薄型化を図ることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による変換回路の構成を示す図である。図において、誘電体基板１は、２つの導体層から構成される。地導体２は、誘電体基板１の第１層目の導体層である。誘電体基板１の第２層目の導体層面には、複数の多角形の導体パターン３を規則的に配列する。この実施の形態では、正方形パターンである。
【０００９】
誘電体基板１の第１層目の導体層である地導体２と第２層目の導体層である多角形導体パターン３とは、スルーホール（電気的接続部）４によって電気的に接続される。オープンスタブ５は、誘電体基板１における複数の多角形の導体パターン３を配置した導体層と同一面に形成され、二段階に幅の異なる矩形形状を有している。
【００１０】
なお、導体パターン３の配置間隔は、オープンスタブ５を形成する誘電体基板１上の面で所望の周波数の入射波の位相と地導体２からの反射波の位相とが同位相になるように、その形状及び寸法、誘電体基板１の基板厚、スルーホール４の直径などから決定される。
【００１１】
導波管６は、誘電体基板１を端面とし、当該端面に垂直な方向に沿って延びた管からなり、マイクロ波伝送線路８を管外部に突出させるための切り欠き部位７が側面部に形成されている。誘電体基板１は、導波管６の端面に相当する部分と、切り欠き部位７から導波管６外へ延在する部分とを一体形成して構成される。
【００１２】
誘電体基板１の導体層に形成したオープンスタブ５は、導波管６の切り欠き部位７を介して、誘電体基板１の延在部分に形成したマイクロ波伝送線路８の導体８ａと接続される。この導体８ａは、二段階に幅の異なる矩形形状を有している。
【００１３】
また、地導体２は、誘電体基板１の延在部分を含む第１層全面に形成されている。マイクロ波伝送線路８は、誘電体基板１の第２層の導体層面に形成した導体８ａと誘電体基板１の下面である第１層に形成した地導体２により構成され、マイクロストリップ線路とも言われる。
【００１４】
次に、上記変換回路において導波管６からマイクロ波を入力した場合の動作について説明する。
導波管６から入力されたマイクロ波は、誘電体基板１に形成した地導体２及び規則的に配列した複数の導体パターン３により反射される。
誘電体基板１平面上に規則的に配列した導体パターン３及びこれとスルーホール４を介して電気的に接続する地導体２は、特定の周波数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。
ここでは、所望の周波数のマイクロ波が、誘電体基板１上に形成したオープンスタブ５の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるように、導体パターン３の大きさ、隣接する導体パターン３との間隔及びスルーホール４の直径を適宜設定しておく。
この構成により、導波管６の切り欠き部位７を介して、マイクロ波の伝送路が、導波管６から誘電体基板１上のマイクロ波伝送線路８へ変換される。
【００１５】
次に上記動作について具体的な事例を挙げて説明する。
ここで、設計中心周波数ｆ０における波長をλ０として、誘電体基板１に形成した導体パターン３の正方形の一辺を約０．１７λ０、スルーホール４の直径を約０．０２λ０、正方形の導体パターン３の間隔を約０．０１λ０とする。
誘電体基板１としては、その材料に比誘電率が３．３９の基板を用いる。また、上記正方形の導体パターン３と地導体２との間隔である誘電体基板１の厚みは、約０．３４λ０に設定した。
【００１６】
図２は、図１中の変換回路による磁気壁面の動作を説明するための図であり、誘電体基板１の導波管６からの突出部分や導波管６の切り欠き部位７を設けずマイクロ波伝送線路８を有しない。また、図３は、図２中の誘電体基板１の最上面における反射位相特性を示すグラフである。
【００１７】
図３における入射波の周波数に対する反射位相の関係を示す曲線９で示されるように、本実施の形態では、規則的に配列した導体パターン３をスルーホール４を介して地導体２に電気的に接続する。これにより、設計中心周波数ｆ０において反射位相が０度近傍となって磁気壁面として動作する。
【００１８】
なお、規則的に配列した複数の導体パターン３は、導波管６の内壁寸法で切り取られた形状となっており、誘電体基板１の端部まで配列されている。
【００１９】
図４は、図１中の規則的に配列した導体パターン３を有する変換回路の反射特性を示すグラフである。導体パターン３を有する変換回路では、図４における入射波の周波数に対する反射係数の関係を示す曲線１０で示すように、設計中心周波数ｆ０で反射係数が最も低くなっている。これは、導波管６から入力したマイクロ波の伝送路が、誘電体基板１上のマイクロ波伝送線路８に変換され、伝送されていることを示している。
【００２０】
以上のように、この実施の形態１によれば、端部から管壁の一部分を切り欠いた切り欠き部位７を有する導波管６と、導波管６の切り欠き部位７から導波管外に延在する部分を形成した誘電体基板１と、誘電体基板１に規則的な配列で、互いに所定の間隔をあけて形成した複数の多角形の導体パターン３と、誘電体基板１に形成した地導体２と、この地導体２と各導体パターン３とを電気的に接続するスルーホール４と、誘電体基板１に形成したオープンスタブ５と、誘電体基板１の導波管外に延在する部分に形成され、オープンスタブ５と電気的に接続するマイクロ波伝送線路８の導体８ａとを備えるので、誘電体基板１の下部と導波管６の端面部との間に空洞部位を構成することなく、導波管６を伝播するマイクロ波を誘電体基板１上に形成したマイクロ波伝送線路８へ変換し、伝送することができる。
【００２１】
また、上記実施の形態１では、オープンスタブ５、及び多層の誘電体基板１上に形成したマイクロ波伝送線路８の導体８ａについて、それぞれ二段階に幅の異なる矩形形状の導体線路を用いているが、いずれか一方又は双方が均一な幅であっても構わない。
【００２２】
なお、複数幅の導体でオープンスタブ５及びマイクロ波伝送線路８を形成することにより、これらの幅を調整することで周波数及び周波数帯域幅を調整することが可能となる。
【００２３】
また、誘電体基板１にｎ層（ｎは３以上）の導体層を有する誘電体多層基板を適用し、任意の２つの導体層を上述の如き構成とすることにより変換回路を構成することが可能であることは云うまでもない。
例えば、誘電体基板１の各導体層間にマイクロ波回路や電源信号用及び制御信号用等の回路基板を挿入してもよい。また、地導体２の下部にマイクロ波用や電源信号用及び制御信号用等の回路基板を追加して設けても、上述したものと同様な効果を奏することができる。
【００２４】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、誘電体基板１の２つの導体層を用いて変換回路を構成する例を示した。本実施の形態２は、３つ以上の導体層からなる誘電体基板を用いて任意の２つの導体層で変換回路を構成する。この構成により、誘電体基板の層構成の自由度を向上させることができる。
【００２５】
図５は、この発明の実施の形態２による変換回路の構成を示す図である。この実施の形態２では、誘電体基板１として３層の導体層を有する多層基板を用い、第１導体層に地導体２を形成し、オープンスタブ５や導体パターン３を最上層である第３導体層に設ける。
誘電体基板１における第１導体層と第３導体層との間の第２導体層には、導波管６から突出する誘電体基板１の延在部分のみに第２地導体１１を設ける。また、第２地導体１１は、複数のスルーホール１２によって地導体２と電気的に接続される。
【００２６】
本実施の形態２では、誘電体基板１の第３導電体層の導体層面に形成した導体８ａと、スルーホール１２を介して第１導電体層の地導体２に電気的に接続した第２地導体１１とにより、マイクロ波伝送線路８が構成される。
【００２７】
なお、本実施の形態２では、地導体２を誘電体基板１の第１導体層全面ではなく、切り欠き部位７を含む導波管６内部に存在する部分のみに地導体２を形成する。つまり、誘電体基板１の導波管６外部に突出する部分に対応する第１導電体層には、地導体２を形成しない。その他の構成は、図１に示す構成と同様である。
【００２８】
次に動作について説明する。
導波管６から入力されたマイクロ波は、誘電体基板１に形成した地導体２及び規則的に配列した複数の導体パターン３により反射される。
誘電体基板１の最上層面上に規則的に配列した導体パターン３及びこれとスルーホール４を介して電気的に接続する地導体２は、特定の周波数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。
ここでは、所望の周波数のマイクロ波が、誘電体基板１上に形成したオープンスタブ５の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるように導体パターン３の大きさ、隣接する導体パターン３との間隔及びスルーホール４の直径を適宜設定しておく。
この構成により、導波管６の切り欠き部位７を介して、マイクロ波の伝送路が、導波管６から誘電体基板１上のマイクロ波伝送線路８へ変換される。
【００２９】
以上のように、この実施の形態２によれば、多層の誘電体基板１のいずれかの導体層を用いてマイクロ波伝送線路８を形成すればよく、マイクロ波伝送線路８に対する誘電体基板１の厚みを自由に設定することができる。これにより、製造に最適な導体幅を有するマイクロ波伝送線路８を形成することができる。
【００３０】
また、上記実施の形態２においても、オープンスタブ５及び誘電体基板１上に形成したマイクロ波伝送線路８の導体８ａとして複数段階に幅の異なる矩形形状の導体を用いているが、いずれか一方又は双方が均一な導体幅であっても構わない。
【００３１】
なお、複数幅の導体でオープンスタブ５及びマイクロ波伝送線路８を形成することにより、これらの幅を調整することで周波数及び周波数帯域幅を調整することができる。
【００３２】
また、誘電体基板１にｎ層（ｎは４以上）の導体層を有する多層基板を適用し、任意の３つの導体層導体層を上述の如き構成にすることにより変換回路を構成することが可能であることは云うまでもない。
【００３３】
実施の形態３．
上記実施の形態２では、誘電体基板１の延在部分の最上層面に形成した導体８ａ、誘電体基板１の第１導体層に形成した地導体２及び第２地導体１１によりマイクロ波伝送線路８を構成する例を示した。
【００３４】
本実施の形態３は、誘電体基板１に形成した導体８ａとオープンスタブ５の上に新たな誘電体基板を積層する。そして、誘電体基板１に形成した導体８ａを基準面にして、新たに積層した誘電体基板の最上層における、誘電体基板１の地導体２と対称になる位置に、新たな第３地導体１３を設ける。この地導体１３と地導体２とを複数のスルーホール１１で電気的に接続することでマイクロ波伝送線路８を構成する。
【００３５】
図６は、この発明の実施の形態３による変換回路の構成を示す図である。本実施の形態３では、マイクロ波伝送線路８として、導体８ａを形成した導体層面を基準面として上下に対称に設けた地導体１３と地導体２とによりトリプレート線路と言われる伝送線路が構成される。
【００３６】
前述の変換回路と同様にオープンスタブ５を形成する導体層において、反射位相が０度となるように導体パターン３の大きさ、隣接する導体パターン３との間隔及びスルーホール４の直径を適宜設定しておく。
この構成により、導波管６の切り欠き部位７を介して、マイクロ波の伝送路が、導波管６からトリプレート線路であるマイクロ波伝送線路８へ変換される。
【００３７】
以上のように、この実施の形態３によれば、マイクロ波伝送線路８の上部空間への放射や空間を介した他のマイクロ波デバイスとの結合を抑圧することが可能となる。また、上記実施の形態による構成と同様に導波管６の端面に誘電体基板１を設けられるので、その下部に不要な空間を構成することなく、薄型化を図ることができる。
【００３８】
なお、上記実施の形態３では、全ての地導体２、１３をスルーホール１２で接続する例を示したが、スルーホール１２の代わりに、例えばネジ等のような導電性の金属結合機器（電気的接続部）を用いても同様の効果が得られる。
【００３９】
また、上記実施の形態３では、オープンスタブ５上に誘電体基板を積層する構成としたが、オープンスタブ５上には誘電体基板を設けない構成であってもよい。さらに、本実施の形態による構成の上下に誘電体基板を追加した構成であっても構わない。
【００４０】
実施の形態４．
図７は、この発明の実施の形態４による変換回路の構成を示す図である。本実施の形態４では、誘電体基板１の第２導体層上に形成した導体８ａと同一面に、導体８ａを対称線として両側に所定の間隔だけ離れた位置に異なる２つの地導体１４ａ，１４ｂを設ける。
これにより、マイクロ波伝送線路８として、導体８ａ及び地導体１４ａ，１４ｂからなるコプレナ線路と言われる伝送線路が構成される。
なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４１】
次に動作について説明する。
導波管６から入力したマイクロ波は、誘電体基板１に形成した地導体２及び規則的に配列した複数の導体パターン３により反射される。
誘電体基板１の最上層面上に規則的に配列した導体パターン３及びこれとスルーホール４を介して電気的に接続する地導体２は、特定の周波数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。
【００４２】
ここでは、所望の周波数のマイクロ波が、誘電体基板１上に形成したオープンスタブ５の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるように導体パターン３の大きさ、隣接する導体パターン３との間隔及びスルーホール４の直径を適宜設定しておく。
この構成により、導波管６の切り欠き部位７を介して、マイクロ波の伝送路が、導波管６からコプレナ線路であるマイクロ波伝送線路８へ変換される。
【００４３】
以上のように、この実施の形態４によれば、マイクロ波部品、例えば抵抗や集積回路等を実装する際に必要となる、これらの回路と地導体とを接続する配線を設ける導体層面をマイクロ波伝送線路８の導体８ａと同一面にすることができる。これにより、上記地導体に対する配線を容易に行うことができる。
【００４４】
また、上記実施の形態４では、マイクロ波伝送線路８をコプレナ線路として構成するので、上記実施の形態２及び上記実施の形態３で必要であった、誘電体基板１の最下層面（裏面）に形成した地導体２と、その最上層面（表面）に形成した地導体１４ａ，１４ｂとを電気的に接続するスルーホールが不要である。これにより、誘電体基板１内の配線自由度をさらに向上させることができる。
【００４５】
実施の形態５．
図８は、この発明の実施の形態５による変換回路の構成を示す図である。本実施の形態では、誘電体基板１の導波管６外部に延在する部分の上下両面にマイクロ波伝送線路８として機能する導体８ａ，８ｂを形成する。
この導体８ａと同一面に、導体８ａを対称線として誘電体基板１の両側に所定の間隔だけ離れた位置に異なる２つの地導体１５ａ，１５ｂを設ける。また、導体８ｂと同一面に、導体８ｂを対称線として誘電体基板１の両側に所定の間隔だけ離れた位置に異なる２つの地導体１５ｃ，１５ｄを設ける。
【００４６】
導体８ａ，８ｂは、スルーホール１２を介して電気的に接続されており、地導体１５ａと地導体１５ｃ及び地導体１５ｂと地導体１５ｄについてもスルーホール１２を介して各々電気的に接続する。
また、導体８ａ，８ｂに対応する誘電体基板１に垂直な方向の部分に一定の空隙を形成した導電性外導体１６ａ，１６ｂを、誘電体基板１の地導体１５ａ〜１５ｄを形成した領域を「接続しろ」としてそれぞれ接続する。
これにより、マイクロ波伝送線路８として、導体８ａ，８ｂ及び地導体１５ａ〜１５ｄによるサスペンデット線路と言われる伝送線路が構成される。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００４７】
次に動作について説明する。
導波管６から入力されたマイクロ波は、誘電体基板１に形成した地導体２及び規則的に配列した複数の導体パターン３により反射される。
誘電体基板１の最上層面上に規則的に配列した導体パターン３及びこれとスルーホール４を介して電気的に接続する地導体２は、特定の周波数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。
【００４８】
ここでは、所望の周波数のマイクロ波が、誘電体基板１上に形成したオープンスタブ５の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるように導体パターン３の大きさ、隣接する導体パターン３との間隔及びスルーホール４の直径を適宜設定しておく。
この構成により、導波管６の切り欠き部位７を介してマイクロ波の伝送路が、導波管６からサスペンデット線路であるマイクロ波伝送線路８へ変換される。
【００４９】
以上のように、この実施の形態５によれば、低損失なマイクロ波伝送線路であるサスペンデット線路に変換することが可能となり、距離の長いマイクロ伝送や高い周波数帯に使用する場合において導波管よりも小型な低損失伝送線路に変換することができる。
【００５０】
実施の形態６．
上記実施の形態１〜５では、導波管６の内壁で切り取られる領域に収まるように、地導体２、導体パターン３及びオープンスタブ５などを配置する構成を示した。
この実施の形態６は、誘電体基板１の最上層面に導波管６を接続してなる変換回路を示す。
【００５１】
図９は、この発明の実施の形態６による変換回路の構成を示す図である。誘電体基板１の最上層面に導波管６を接続するための接続しろ（導波管６の肉厚に相当する部分）には、導体１７を形成する。導体（誘電体基板の周縁部に設けた導体パターン部）１７は、複数個のスルーホール１８を介して、誘電体基板１の第１導体層に形成した地導体２と電気的に接続する。これらスルーホール１８の直径及び配置間隔は、全てが同一でなく、少なくとも１つ以上が異なる直径及び配置間隔であってもよい。
【００５２】
このように誘電体基板１の上面で導波管６を接続することで、誘電体基板１の側面部と導波管６の内壁部との間に微小な隙間が発生することを防ぐことができる。なお、図１と同一構成要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００５３】
次に動作について説明する。
導波管６から入力されたマイクロ波は、誘電体基板１に形成した地導体２及び規則的に配列した複数の導体パターン３により反射される。
誘電体基板１の最上層面上に規則的に配列した導体パターン３及びこれとスルーホール４を介して電気的に接続する地導体２は、特定の周波数で入射波と反射波の位相を同相にする磁気壁面として作用する。
【００５４】
ここでは、所望の周波数のマイクロ波が、誘電体基板１上に形成したオープンスタブ５の上面でその入射波及び反射波の位相が同相となるように導体パターン３の大きさ、隣接する導体パターン３との間隔及びスルーホール４の直径を適宜設定しておく。
また、導体１７において、導波管６の内壁から複数のスルーホール１８を配置する位置までの距離（スルーホール１８の横断面と導波管の内壁との距離）を適宜選択することで、スルーホール１８で構成される導波管６のインピーダンスを変更することができる。これにより、本実施の形態による変換回路の周波数特性を所望の値とするように設定することも可能となる。
【００５５】
以上のような構成で、導波管６の切り欠き部位７を介してマイクロ波の伝送路が、導波管６から誘電体基板１上のマイクロ波伝送線路８へ変換される。
【００５６】
また、導波管６の内壁に対するスルーホール１８の配置関係としては、例えばスルーホール１８の横断面が導波管６の内壁面に外接する位置に配置する。このように構成すると、誘電体基板１に形成した導波管６を有する変換回路と、導波管６内に誘電体基板１を配置して構成した変換回路との変換特性をほぼ同一にすることができる。これにより、上記と同様な効果を得ることができる。
【００５７】
この他の配置関係として、スルーホール１８の横断面が導波管の内壁面から周波数特性が所望の値となるように設計した距離だけ離れた位置に配置する。このように構成することで、誘電体基板１上に形成した導体パターン３のエッチング精度と、導波管６の加工精度などにより設計公差を緩和させることができる。
【００５８】
なお、上記配置関係において、誘電体基板１と導波管６との接続部分において配置位置にズレが発生した場合、スルーホール１８を配置する位置までの距離を上記配置位置ずれに対応した値に設定してもよい。
【００５９】
また、隣接するスルーホール１８については、互いに等間隔となるように配置してもよい。これにより、誘電体基板１内に形成された導波管６で電磁界の乱れが発生するのを抑えることができる。
【００６０】
以上のように、この実施の形態６によれば、複数のスルーホール１８により機能的に導波管６が形成され、導波管６の内壁で切り取られる領域に収まるように誘電体基板１上の構成を配置した場合と同様に動作させることができる。
【００６１】
なお、上記実施の形態で、断面形状が長方形の管から構成した導波管６を採用した場合、導波管６の長方形断面で相対する２辺に対応する導体１７に設けたスルーホール１８と、これらと直角を成す２辺に対応する導体１７に設けたスルーホール１８との間で、これらの横断面と導波管６の内壁からの距離が異なるように配置してもよい。
【００６２】
このように構成することで、導波管断面で直角をなす２辺間で、誘電体基板１上に形成したオープンスタブ５と導波管６との位置関係に応じた特性劣化への影響度を異ならせることができる。これにより、特性劣化に鈍感な方向への位置ずれ公差を緩和させれば、本発明の変換回路の工作性を向上させることができる。
【００６３】
また、複数個のスルーホール１８に代わり、例えばネジ等のような導電性の金属結合機器を用いても同様の効果が得られる。
さらに、上記実施の形態６では、マイクロ波伝送線路８として、マイクロストリップ線路を用いる例を示したが、上記実施の形態３で示したトリプレート線路、上記実施の形態４で示したコプレナ線路、又は、上記実施の形態５で示したサスペンデット線路であっても良い。
【００６４】
上述した各種の伝送線路を適用した場合であっても、誘電体基板１における導波管６との「接続しろ」となる部分には導体１７を形成し、スルーホール１８などで導体１７と地導体２とを電気的に接続することになる。
【００６５】
実施の形態７．
上記実施の形態１〜６では、誘電体基板１の最上層面に形成する導体パターンの形状を正方形とする例を示した。
この実施の形態７は、上記実施の形態と基本的に同一な構成であるが、導体パターンの形状を三角形とした点で異なる。
【００６６】
図１０は、この発明の実施の形態７による変換回路に用いる導体パターンの形状及びその配列例を示す図である。図示の例では、正三角形に構成した導体パターン１９を誘電体基板１の最上層の導体層面に形成する。これら導体パターン１９は、スルーホール４によって誘電体基板１の地導体２と電気的に接続される。
配列は、隣接する導体パターン１９との間隔が最も小さくなるように交互に頂点側と底辺側が逆になるように並べる。
【００６７】
このように、導体パターン１９として三角形状の導体パターンを採用することで、隣接する導体パターン１９との間隔が最も小さい配列を容易に構成することができる。なお、上述した説明では、正三角形を用いる例を示したが、他の三角形でも同様な効果が得られる。
【００６８】
実施の形態８．
この実施の形態８は、上記実施の形態１〜６と基本的に同一な構成であるが、導体パターンの形状を正六角形とした点で異なる。
図１１は、この発明の実施の形態８による変換回路に用いる導体パターン１９の形状及びその配列を示す図である。本実施の形態では、正六角形に構成した導体パターン２０を誘電体基板１の最上層の導体層面に形成する。これら導体パターン２０は、スルーホール４によって誘電体基板１の地導体２と電気的に接続される。配列は、隣接する導体パターン２０との間隔が最も小さくなるように、隣り合う導体パターン２０で互いにその六角形の辺が対向するように並べる。
【００６９】
なお、正六角形は、同一形状で配置する場合の最も円に近い形状であるため、断面方向性の差異が最も少ないという特徴を有する。これにより、導波管６として断面円形の導波管を適用した場合、簡単な形状で、且つ導体パターン２０を均等に導波管内で配列することができる。
【００７０】
このように、導体パターン２０として正六角形状の導体パターンを採用することで、断面円形の導波管を適用した場合においても隣接する導体パターン２０との間隔が最も小さい配列を容易に構成することができる。
【００７１】
実施の形態９．
この実施の形態９は、上記実施の形態１〜６と基本的に同一な構成であるが、誘電体基板１上に形成する導体パターンの形状を菱形形状とした点で異なる。
図１２は、この発明の実施の形態９による変換回路に用いる導体パターンの形状及びその配列を示す図である。図に示すように、本実施の形態では、導体パターン２１を菱形形状とし、その菱形の対角線長辺の端点を中心として１２０度ずつ回転させた位置に導体パターン２１をそれぞれ配置する。
これにより、３つの菱形の導体パターンが上記対角線長辺の端点で接続した配列を１つのユニットとする、図示のようなパターン配列を形成する。
【００７２】
また、これら導体パターン２１は、スルーホール４によって誘電体基板１の地導体２と電気的に接続される。ここで、図に示すように、上記対角線長辺の端点にスルーホール４を設けてもよい。
【００７３】
このように、導体パターン２１として菱形形状の導体パターンを採用することで、隣接する導体パターンとの並列配置部分が多くなり、菱形寸法及びスルーホール４の直径等を適宜変化させることによる特性調整の自由度を向上させることができる。
【００７４】
実施の形態１０．
この実施の形態１０は、上記実施の形態１〜６と基本的に同一な構成であるが、誘電体基板１上に形成する導体パターンを正三角形と正六角形との二種類の形状で構成した点で異なる。
図１３は、この発明の実施の形態１０による変換回路に用いられる導体パターンの形状及びその配列を示す図である。本実施の形態では、正三角形に構成した導体パターン２２及び正六角形に構成した導体パターン２３を誘電体基板１の最上層の導体層面に形成する。
【００７５】
正六角形に構成した導体パターン２３は、上記実施の形態８とは異なって、隣り合う導体パターン２３で互いにその六角形の頂点が対向するように並べる。正三角形に構成した導体パターン２２は、前述のように配置した導体パターン２３間の空隙を埋めるように、各導体パターン２３の六角形の辺に沿うように配置する。
これら導体パターン２２，２３は、スルーホール４によって誘電体基板１の地導体２と電気的に接続される。
【００７６】
このように構成することで、誘電体基板１上の導体パターンの配列として少なくとも２つ以上の周期性を持たせることができ、周波数特性の調整の自由度を向上させることができる。
【００７７】
実施の形態１１．
この実施の形態１１は、上記実施の形態１〜６と基本的に同一な構成であるが、誘電体基板１上に形成する導体パターンを正八角形と正四角形との二種類の形状で構成した点で異なる。
【００７８】
図１４は、この発明の実施の形態１１による変換回路の導体パターンの形状及びその配列を示す図である。本実施の形態では、正四角形に構成した導体パターン２４及び正八角形に構成した導体パターン２５を誘電体基板１の最上層の導体層面に形成する。
【００７９】
正八角形に構成した導体パターン２５は、隣り合う導体パターン２５で互いにその八角形の辺が対向するように並べる。正四角形に構成した導体パターン２４は、前述のように配置した導体パターン２５間の空隙を埋めるように、各導体パターン２５の八角形の辺に沿うように配置する。
これら導体パターン２４，２５は、スルーホール４によって誘電体基板１の地導体２と電気的に接続される。
【００８０】
このように構成することで、誘電体基板１上の導体パターンの配列として少なくとも２つ以上の周期性を持たせることができ、周波数特性の調整の自由度を向上させることができる。
【００８１】
以上のように、この発明に係る変換回路は、端部から管壁の一部分を切り欠いた切り欠き部位７を有する導波管６と、導波管６の切り欠き部位７から導波管外に延在する部分を形成した誘電体基板１と、誘電体基板１に規則的な配列で形成した複数の多角形の導体パターン３と、誘電体基板１に形成した地導体２と、この地導体２と各導体パターン３とを電気的に接続するスルーホール４と、誘電体基板１に形成したオープンスタブ５と、誘電体基板１の導波管外に延在する部分に形成され、オープンスタブ５と電気的に接続するマイクロ波伝送線路８の導体８ａとを備えるので、薄型、高密度、低損失であり、移動体における通信やレーダ用としても適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】この発明の実施の形態１による変換回路の構成を示す図である。
【図２】図１中の変換回路による磁気壁面の動作を説明するための図である。
【図３】図２中の誘電体基板の最上面における反射位相特性を示すグラフである。
【図４】図１中の規則的に配列した導体パターン３を有する変換回路の反射特性を示すグラフである。
【図５】この発明の実施の形態２による変換回路の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３による変換回路の構成を示す図である。
【図７】この発明の実施の形態４による変換回路の構成を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態５による変換回路の構成を示す図である。
【図９】この発明の実施の形態６による変換回路の構成を示す図である。
【図１０】この発明の実施の形態７による変換回路に用いる導体パターンの形状及びその配列例を示す図である。
【図１１】この発明の実施の形態８による変換回路に用いる導体パターン１９の形状及びその配列を示す図である。
【図１２】この発明の実施の形態９による変換回路に用いる導体パターンの形状及びその配列を示す図である。
【図１３】この発明の実施の形態１０による変換回路に用いられる導体パターンの形状及びその配列を示す図である。
【図１４】この発明の実施の形態１１による変換回路の導体パターンの形状及びその配列を示す図である。
【符号の説明】
【００８３】
１  誘電体基板、２，１３，１４ａ，１４ｂ，１５ａ〜１５ｄ  地導体、３，１９，２０，２１〜２５  導体パターン、４，１２，１８  スルーホール（電気的接続部）、５  オープンスタブ、６  導波管、７  切り欠き部位、８  マイクロ波伝送線路、８ａ  導体、９，１０  曲線、１１  第２地導体、１６ａ，１６ｂ  導電性外導体、１７  導体。
【図１】
0004176802.tif 000002
【図２】
0004176802.tif 000003
【図３】
0004176802.tif 000004
【図４】
0004176802.tif 000005
【図５】
0004176802.tif 000006
【図６】
0004176802.tif 000007
【図７】
0004176802.tif 000008
【図８】
0004176802.tif 000009
【図９】
0004176802.tif 000010
【図１０】
0004176802.tif 000011
【図１１】
0004176802.tif 000012
【図１２】
0004176802.tif 000013
【図１３】
0004176802.tif 000014
【図１４】
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