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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】5697779
(24)【登録日】2015年2月20日
(45)【発行日】2015年4月8日
(54)【発明の名称】変換器
(51)【国際特許分類】
H01P 5/107 20060101AFI20150319BHJP
H01P 3/16 20060101ALI20150319BHJP
【ＦＩ】
H01P5/107 B
H01P3/16
【請求項の数】11
【全頁数】26
(21)【出願番号】特願2014-92977(P2014-92977)
(22)【出願日】2014年4月28日
【審査請求日】2014年7月17日
【早期審査対象出願】
(73)【特許権者】
【識別番号】000005186
【氏名又は名称】株式会社フジクラ
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】細野 亮平
(72)【発明者】
【氏名】官 寧
(72)【発明者】
【氏名】中谷 祐介
【審査官】
麻生 哲朗
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００６−０８１１６０（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１０−０９８６０９（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２０１２−０４９８６２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−２９６４９１（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｐ ５／１０７
Ｈ０１Ｐ ３／１６
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
導波管と、
内部にポスト壁導波路が形成された第１の誘電体層、並びに、上記第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の面状導体及び第２の面状導体により構成されたポスト壁導波路であって、上記第１の面状導体に形成された第１の開口を介して上記導波管に接続されたポスト壁導波路と、
第２の誘電体層、並びに、上記第２の誘電体層を介して互いに対向にする上記第２の面状導体及び帯状導体により構成されたマイクロストリップ線路であって、上記第２の面状導体に形成された第２の開口を介して上記ポスト壁導波路に接続されたマイクロストリップ線路と、を備えており、
上記第１の開口の面積は、上記第２の開口の面積よりも大きい、
ことを特徴とする変換器。
内部にポスト壁導波路が形成された第１の誘電体層、並びに、上記第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の面状導体及び第２の面状導体により構成されたポスト壁導波路であって、上記第１の面状導体に形成された第１の開口を介して上記導波管に接続されたポスト壁導波路と、
第２の誘電体層、並びに、上記第２の誘電体層を介して互いに対向にする上記第２の面状導体及び帯状導体により構成されたマイクロストリップ線路であって、上記第２の面状導体に形成された第２の開口を介して上記ポスト壁導波路に接続されたマイクロストリップ線路と、を備えており、
上記第１の開口の面積は、上記第２の開口の面積よりも大きい、
ことを特徴とする変換器。
【請求項2】
当該変換器の動作帯域の中心周波数をｆ［Ｈｚ］、上記中心周波数に対応する波長をλ＝ｃ／ｆ［ｍ］として（ｃは光速）として、上記第１の誘電体層の厚みｈ１は、０．０４≦ｈ１／λ≦０．１４を満たす、
ことを特徴とする請求項１に記載の変換器。
ことを特徴とする請求項１に記載の変換器。
【請求項3】
上記第２の誘電体層の厚みｈ２は、０．０５≦ｈ２／ｈ１≦０．１５を満たす、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の変換器。
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の変換器。
【請求項4】
上記帯状導体の先端を覆う導体ブロックを更に備えており、
上記帯状導体の根元から先端に向かう方向をｙ軸正方向とし、上記ｙ軸正方向に直交する方向のうち、上記帯状導体から上記第２の面状導体に向かう方向をｚ軸負方向とする直交座標系（右手系）において、上記導体ブロックには、ｙ軸負方向及びｚ軸負方向に開口した凹部であって、上記導体ブロックのｙ軸負方向側の側面からｙ軸正方向に向かって掘り込まれた直方体状の第１の部分と、上記第１の部分の先端からｘ軸正方向及びｘ軸負方向に向かって掘り込まれた直方体状の第２の部分とからなるＴ字形状の凹部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の変換器。
上記帯状導体の根元から先端に向かう方向をｙ軸正方向とし、上記ｙ軸正方向に直交する方向のうち、上記帯状導体から上記第２の面状導体に向かう方向をｚ軸負方向とする直交座標系（右手系）において、上記導体ブロックには、ｙ軸負方向及びｚ軸負方向に開口した凹部であって、上記導体ブロックのｙ軸負方向側の側面からｙ軸正方向に向かって掘り込まれた直方体状の第１の部分と、上記第１の部分の先端からｘ軸正方向及びｘ軸負方向に向かって掘り込まれた直方体状の第２の部分とからなるＴ字形状の凹部が形成されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の変換器。
【請求項5】
上記第２の部分のｘ軸方向の長さをＷbcshとして、上記第１の部分のｘ軸方向の幅Ｗvoidは、０．４３≦Ｗvoid／Ｗbcshを満たす、
ことを特徴とする請求項４に記載の変換器。
ことを特徴とする請求項４に記載の変換器。
【請求項6】
上記第２の部分のｘ軸方向の長さをＷbcshとして、上記第１の部分のｙ軸方向の長さＬbcshは、０．２７５≦Ｌbcsh／Ｗbcsh≦０．３７５又は０．４４≦Ｌbcsh／Ｗbcshを満たす、
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の変換器。
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の変換器。
【請求項7】
上記第１の開口は、上記帯状導体の延在方向に平行な辺と垂直な辺とを有する長方形であり、
上記第１の開口の上記帯状導体に平行な辺の長さをＬap０として、上記第１の開口の上記帯状導体に垂直な辺の長さＷap０は、１．６≦Ｗap０／Ｌap０を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の変換器。
上記第１の開口の上記帯状導体に平行な辺の長さをＬap０として、上記第１の開口の上記帯状導体に垂直な辺の長さＷap０は、１．６≦Ｗap０／Ｌap０を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜６の何れか１項に記載の変換器。
【請求項8】
上記第２の開口は、上記帯状導体の延在方向に平行な辺と垂直な辺とを有する長方形であり、
上記第２の開口の上記帯状導体に平行な辺の長さをＬap１として、上記第２の開口の上記帯状導体に垂直な辺の長さＷap１は、０．９５≦Ｗap１／Ｌap１≦１．２５を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の変換器。
上記第２の開口の上記帯状導体に平行な辺の長さをＬap１として、上記第２の開口の上記帯状導体に垂直な辺の長さＷap１は、０．９５≦Ｗap１／Ｌap１≦１．２５を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜７の何れか１項に記載の変換器。
【請求項9】
上記導波管の管軸を通る位置を基準位置とし、上記導波管の上記帯状導体の延在方向に垂直な方向の内径をＷwgとして、上記帯状導体の上記基準位置からのオフセットδmslは
、０≦δmsl／Ｗwg≦０．１２を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の変換器。
、０≦δmsl／Ｗwg≦０．１２を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜８の何れか１項に記載の変換器。
【請求項10】
上記帯状導体の幅をＷmslとして、０＜Ｗmsl≦０．０４を満たす、
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の変換器。
ことを特徴とする請求項１〜９の何れか１項に記載の変換器。
【請求項11】
導波管と、
内部にポスト壁導波路が形成された第１の誘電体層、並びに、上記第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の面状導体及び第２の面状導体により構成されたポスト壁導波路であって、上記第１の面状導体に形成された第１の開口を介して上記導波管に接続されたポスト壁導波路と、
第２の誘電体層、並びに、上記第２の誘電体層を介して互いに対向にする上記第２の面状導体及び帯状導体により構成されたマイクロストリップ線路であって、上記第２の面状導体に形成された第２の開口を介して上記ポスト壁導波路に接続されたマイクロストリップ線路と、を備えており、
当該変換器の動作帯域の中心周波数をｆ［Ｈｚ］、上記中心周波数に対応する波長をλ＝ｃ／ｆ［ｍ］として（ｃは光速）として、上記第１の誘電体層の厚みｈ１は、０．０４≦ｈ１／λ≦０．１２を満たす、
ことを特徴とする変換器。
内部にポスト壁導波路が形成された第１の誘電体層、並びに、上記第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の面状導体及び第２の面状導体により構成されたポスト壁導波路であって、上記第１の面状導体に形成された第１の開口を介して上記導波管に接続されたポスト壁導波路と、
第２の誘電体層、並びに、上記第２の誘電体層を介して互いに対向にする上記第２の面状導体及び帯状導体により構成されたマイクロストリップ線路であって、上記第２の面状導体に形成された第２の開口を介して上記ポスト壁導波路に接続されたマイクロストリップ線路と、を備えており、
当該変換器の動作帯域の中心周波数をｆ［Ｈｚ］、上記中心周波数に対応する波長をλ＝ｃ／ｆ［ｍ］として（ｃは光速）として、上記第１の誘電体層の厚みｈ１は、０．０４≦ｈ１／λ≦０．１２を満たす、
ことを特徴とする変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、導波管とマイクロストリップ線路とを接続するための変換器、すなわち、導波管の導波モードとマイクロストリップ線路の導波モードとを相互に変換する変換器に関する。
【背景技術】
【0002】
無線通信の高速化及び大容量化の要請に伴い、無線通信に使用される周波数帯域の高周波化が進んでいる。このため、無線装置にて処理すべき信号についても、その高周波化が進んでいる。具体的には、ミリ波に対応する周波数（３０ＧＨｚ以上３００ＧＨｚ以下）を有する高周波信号を処理する必要が生じている。
【0003】
このような高周波信号を効率良く伝送し得る伝送媒体としては、導波管が挙げられる。ただし、導波管は、基板に搭載された集積回路に直接接続することができない。このため、集積回路と導波管との間にマイクロストリップ線路を介在させる構成が広く用いられている。このような構成を採用する場合、導波管とマイクロストリップ線路との接続を低損失に実現することが重要になる。
【0004】
マイクロストリップ線路と導波管とを低損失に接続するための構造としては、導波管をマイクロストリップ線路の裏面（グランドとして機能する面状導体が形成された面）に接続すると共に、導波管と対向するように、バックショートとして機能する短絡導波管ブロック（以下、「バックショートブロック」とも記載）をマイクロストリップ線路の表面（信号ラインとして機能する帯状導体が形成された面）に配置する構造が知られている。
【0005】
また、特許文献１〜２には、誘電体基板内に形成された短絡導波路（以下、「誘電体導波路」と記載）をバックショートとして用い、マイクロストリップ線路と導波管との間で生じる反射を低減する構成が記載されている。特許文献１に記載の構造において、導波管は、マイクロストリップ線路の裏面に、直接的に接続されている。一方、特許文献２に記載の構造において、導波管は、マイクロストリップ線路の裏面に、開口が形成された基台を介して接続されている。特に、特許文献２に記載の構造においては、基台の開口にテーパ加工を施すことによって、マイクロストリップ線路と導波管との間で生じる反射を抑えている。また、基台の開口に誘電体を充填することによって、基台の薄型化を可能ならしめている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開２００８−１９３１６２号公報（２００８年８月２１日公開）
【特許文献2】特開２００８−１９３２４３号公報（２００８年８月２１日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
導波管とマイクロストリップ線路との接続を低損失に実現するためには、導波管とマイクロストリップ線路との間で生じる反射を抑制する必要がある。そして、導波管とマイクロストリップ線路との間で生じる反射を最小化するためには、マイクロストリップ線路を構成する帯状導体の先端から導波管の入口までの距離を、伝送する電磁波の波長に応じて最適化する必要がある。特許文献１〜２に記載の構造では、誘電体基板内に形成された短絡導波路をバックショートとして機能させることによって、導波管とマイクロストリップ線路との間で生じる反射を抑制している。とはいえ、このような反射を最小化するためには、やはり、マイクロストリップ線路を構成する帯状導体の先端から導波管の入口までの距離を、伝送する電磁波の波長に応じて最適化する必要がある。
【0008】
しかしながら、特許文献１に記載の構造のように、導波管をマイクロストリップ線路の裏面に直接接続する場合、マイクロストリップ線路を構成する帯状導体の先端から導波管の入口までの距離を自由に変更することができない。何故なら、マイクロストリップ線路を構成する帯状導体の先端から導波管の入口までの距離を変更するためには、マイクロストリップ線路を構成する誘電体基板の厚みを変化させるしかなく、そうすると、マイクロストリップ線路のインピーダンスが所望の値から外れてしまうためである。
【0009】
一方、特許文献２に記載の構造のように、導波管をマイクロストリップ線路の裏面に基台を介して接続する場合、基台の厚みを変更することによって、マイクロストリップ線路を構成する帯状導体の先端から導波管の入口までの距離を自由に変更することができる。しかしながら、この基台は金属により構成されているので、その厚みを増すと著しく重量が増加したり著しく可撓性が低下したりするといった問題を生じる。
【0010】
なお、特許文献１〜２に記載の構造においては、誘電体導波路をバックショートとして機能させることによって、マイクロストリップ線路と導波管との間において生じる反射を抑えている。このため、マイクロストリップ線路を構成する帯状導体に誘電体導波路に覆われている部分と覆われていない部分とができる。そして、誘電体導波路に覆われている部分と覆われていない部分とで特性インピーダンスが異なるため、これらの部分の境界において反射が生じる。したがって、マイクロストリップ線路と導波管との間で生じる反射が抑えられたとしても、装置全体としての反射特性が有意に改善されるとは限らない。また、特許文献２に記載の構造においては、基台の開口に、テーパ加工を施したり、誘電体を充填したりする必要があるため、その製造に掛かる工数の増加が避けられない。
【0011】
本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、導波管とマイクロストリップ線路とを接続するための変換器において、少ない工数で製造可能な簡易な構造でありながら、著しい重量の増加や可撓性の低下を伴わずに、導波管とマイクロストリップ線路との間で生じる反射を抑制することが可能な構造を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明に係る変換器は、導波管と、内部にポスト壁が形成された第１の誘電体層、並びに、上記第１の誘電体層を介して互いに対向する第１の面状導体及び第２の面状導体により構成されたポスト壁導波路であって、上記第１の面状導体に形成された第１の開口を介して上記導波管に接続されたポスト壁導波路と、第２の誘電体層、並びに、上記第２の誘電体層を介して互いに対向にする上記第２の面状導体及び帯状導体により構成されたマイクロストリップ線路であって、上記第２の面状導体に形成された第２の開口を介して上記ポスト壁導波路に接続されたマイクロストリップ線路と、を備えていることを特徴とする。
【0013】
上記の構成によれば、マイクロストリップ線路と導波管とがポスト壁導波路を介して接続されているので、ポスト壁導波路を構成する第１の誘電体層の厚みを変更することによって、マイクロストリップ線路を構成する帯状導体の先端から導波管の入口までの距離を自由に変更することができる。これにより、マイクロストリップ線路と導波管との間で生じ得る反射を抑制することが可能になる。しかも、ポスト壁導波路を構成する第１の誘電体層の厚みを増しても、金属層の厚みを増したときのように著しく重量が増加したり著しく可撓性が低下したりすることはない。したがって、上記の構成によれば、著しい重量の増加や著しい可撓性の低下を伴わずに、マイクロストリップ線路と導波管との間で生じる反射を抑制することができる。また、上記のように構成された変換器は、全体を誘電体体操基板として実現可能な簡易な構造であり、特許文献２に記載の構造のように、その製造にテーパ加工や誘電体充填のための工数を要さない。
【0014】
本発明に係る変換器において、当該変換器の動作帯域の中心周波数をｆ［Ｈｚ］、上記中心周波数ｆに対応する波長をλ＝ｃ／ｆ［ｍ］として（ｃは光速）として、上記第１の誘電体層の厚みｈ１は、０．０４≦ｈ１／λ≦０．１４を満たす、ことが好ましい。
【0015】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【0016】
また、上記の変換器において、上記第２の誘電体層の厚みｈ２は、０．０５≦ｈ２／ｈ１≦０．１５を満たす、ことが好ましい。
【0017】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【0018】
本発明に係る変換器は、上記帯状導体の先端を覆う導体ブロックを更に備えており、上記帯状導体の根元から先端に向かう方向をｙ軸正方向とし、上記ｙ軸正方向に直交する方向のうち、上記帯状導体から上記第２の面状導体に向かう方向をｚ軸負方向とする直交座標系（右手系）において、上記導体ブロックには、ｙ軸負方向及びｚ軸負方向に開口した凹部であって、上記導体ブロックのｙ軸負方向側の側面からｙ軸正方向に向かって掘り込まれた直方体状の第１の部分と、上記第１の部分の先端からｘ軸正方向及びｘ軸負方向に向かって掘り込まれた直方体状の第２の部分とからなるＴ字型の凹部が形成されている、ことが好ましい。
【0019】
上記構成によれば、｜Ｓ１１｜が設計目標値（具体的には−６ｄＢ）以下となる帯域、及び、｜Ｓ２１｜が設計目標値（具体的には−３ｄＢ）以上となる帯域の帯域幅を拡大することができる。
【0020】
本発明に係る変換器において、上記第２の部分のｘ軸方向の長さをＷbcshとして、上記第１の部分のｘ軸方向の幅Ｗvoidは、０．４３≦Ｗvoid／Ｗbcshを満たす、ことが好ましい。
【0021】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【0022】
本発明に係る変換器において、上記第２の部分のｘ軸方向の長さをＷbcshとして、上記第１の部分のｙ軸方向の長さＬbcshは、０．２７５≦Ｌbcsh／Ｗbcsh≦０．３７５又は０．４４≦Ｌbcsh／Ｗbcshを満たす、ことが好ましい。
【0023】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【0024】
本発明に係る変換器において、上記第１の開口は、上記帯状導体の延在方向に平行な辺と垂直な辺とを有する長方形であり、上記第１の開口の上記帯状導体に平行な辺の長さをＬap０として、上記第１の開口の上記帯状導体に垂直な辺の長さＷap０は、１．６≦Ｗap０／Ｌap０を満たす、ことが好ましい。
【0025】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【0026】
本発明に係る変換器において、上記第２の開口は、上記帯状導体の延在方向に平行な辺と垂直な辺とを有する長方形であり、上記第２の開口の上記帯状導体に平行な辺の長さをＬap１として、上記第２の開口の上記帯状導体に垂直な辺の長さＷap１は、０．９５≦Ｗap１／Ｌap１≦１．２５を満たす、ことが好ましい。
【0027】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【0028】
本発明に係る変換器において、上記導波管の管軸を通る位置を基準位置とし、上記導波管の上記帯状導体の延在方向に垂直な方向の内径をＷwgとして、上記帯状導体の上記基準位置からのオフセットδmslは、０≦δmsl／Ｗwg≦０．１２を満たす、ことが好ましい。
【0029】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【0030】
本発明に係る変換器において、上記帯状導体の幅をＷmslとして、０＜Ｗmsl≦０．０４を満たす、ことが好ましい。
【0031】
上記構成によれば、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現することができる。具体的には、動作帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値を概ね−６ｄＢ以下とし、かつ、動作帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値を概ね−３ｄＢ以上とすることができる。
【発明の効果】
【0032】
本発明は、導波管とマイクロストリップ線路とを接続するための変換器において、少ない工数で製造可能な簡易な構造でありながら、著しい重量の増加や著しい可撓性の低下を伴わずに、導波管とマイクロストリップ線路との間で生じる反射を抑制することが可能な構造を実現するという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【0033】
【図1】本発明の一実施形態に係る変換器の分解斜視図である。
【図3】第１の実施例に係る変換器が備える第１の面状導体の平面図である。
【図4】第１の実施例に係る変換器が備える第２の面状導体の平面図である。
【図5】第１の実施例に係る変換器が備える帯状導体及びＣ字状導体の平面図である。
【図6】第１の実施例に係る変換器が備える導体ブロックの三面図である。
【図7】（ａ）は、第１の実施例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。
【図8】第１の変形例及び第２の変形例に係る変換器の断面図である。
【図9】（ａ）は、第１の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のｈ１／λ依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のｈ１／λ依存性を示すグラフである。
【図10】（ａ）は、第２の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のｈ２／ｈ１依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のｈ２／ｈ１依存性を示すグラフである。
【図11】第３の変形例に係る変換器が備える第１の面状導体の平面図である。
【図12】（ａ）は、第３の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のＷap０／Ｌap０依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のＷap０／Ｌap０依存性を示すグラフである。
【図13】第４の変形例に係る変換器が備える第２の面状導体の平面図である。
【図14】（ａ）は、第４の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のＷap１／Ｌap１依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のＷap１／Ｌap１依存性を示すグラフである。
【図15】第５の変形例に係る変換器が備える帯状導体及びＣ字状導体の平面図である。
【図16】（ａ）は、第５の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のδmsl／Ｗwg依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のδmsl／Ｗwg依存性を示すグラフである。
【図17】第６の変形例に係る変換器が備える帯状導体及びＣ字状導体の平面図である。
【図18】（ａ）は、第６の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のＷmsl／λ依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のＷmsl／λ依存性を示すグラフである。
【図19】第７の変形例に係る変換器が備える導体ブロックの上面図である。
【図20】（ａ）は、第７の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のＬbcsh／Ｗbcsh依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のＬbcsh／Ｗbcsh依存性を示すグラフである。
【図21】第８の変形例に係る変換器が備える導体ブロックの上面図である。
【図22】（ａ）は、第８の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、同変換器の透過特性を示すグラフである。（ｃ）は、｜Ｓ１１｜の最悪値のＷvoid／Ｗbcsh依存性を示すグラフであり、（ｄ）は、｜Ｓ２１｜の最悪値のＷvoid／Ｗbcsh依存性を示すグラフである。
【図23】（ａ）は、第１の実施例に係る変換器が備える導体ブロックの斜視図であり、（ｂ）は、第９の変形例に係る変換器が備える導体ブロックの斜視図である。
【図24】（ａ）は、第１の実施例に係る変換器の反射特性、及び第９の変形例に係る変換器の反射特性を示すグラフであり、（ｂ）は、第１の実施例に係る変換器の透過特性、及び第９の変形例に係る変換器の透過特性を示すグラフである。
【図25】第２の実施例に係る変換器が備える第１の面状導体の平面図である。
【図26】第２の実施例に係る変換器が備える第２の面状導体の平面図である。
【図27】第２の実施例に係る変換器が備える帯状導体及びＣ字状導体の平面図である。
【図28】第２の実施例に係る変換器が備える導体ブロックの三面図である。
【図29】第２の実施例に係る変換器の反射特性及び透過特性を示すグラフである。
【図30】第３の実施例に係る変換器の斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0034】
〔変換器の構成〕本発明の一実施形態に係る変換器について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る変換器１の分解斜視図であり、図２は、本実施形態に係る変換器１の断面図である。
【0035】
変換器１は、導波管１１とマイクロストリップ線路１３とを互いに接続するための変換器であり、図１に示すように、導波管１１、ポスト壁導波路１２、マイクロストリップ線路１３、及びバックショートブロック１４を備えている。
【0036】
導波管１１は、両端が開放した管状部材であり、その管壁は、金属などの導体からなる。導波管１１の内部に形成された空洞１１ａは、空気で満たされていてもよいし、空気以外の誘電体で満たされていてもよいが、本実施形態においては、前者の構成を採用する。この導波管１１は、図示した座標系において、その管軸がｚ軸と平行になるように配置される。
【0037】
ポスト壁導波路１２は、第１の誘電体層１０２、並びに、第１の誘電体層１０２を介して互いに対向する第１の面状導体１０１及び第２の面状導体１０３により構成される。第１の誘電体層１０２には、柵状に配列された複数の導体ポスト１０２ａ１，１０２ａ２，…，１０２ａＮのからなるポスト壁１０２ａが形成されている。各導体ポスト１０２ａｉ（ｉ＝１，２，…，Ｎ）は、その下端が第１の面状導体１０１に接続され、その上端が第２の面状導体１０３に接続された円筒状導体（具体的には、第１の誘電体層１０２を貫通する貫通孔の壁面に形成された導体メッキ）である。
【0038】
ポスト壁導波路１２においては、第１の誘電体層１０２のうち、第１の面状導体１０１及び第２の面状導体１０３により上下を挟まれ、ポスト壁１０２ａにより前後左右を囲まれた直方体状の領域が、電磁波を導波する導波領域１０２ｂとなる。このポスト壁導波路１２は、図示した座標系において、第１の面状導体１０１及び第２の面状導体がｘｙ面と平行になるように配置される。
【0039】
第１の面状導体１０１には、開口１０１ａが形成されている。開口１０１ａの位置は、ｚ軸負方向から見て第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂと重なる位置であり、開口１０１ａの形状は、ｘ軸に平行な辺とｙ軸に平行な辺とを有する長方形である。第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂは、この開口１０１ａを介して導波管１１の空洞１１ａと連通している。すなわち、ポスト壁導波路１２は、この開口１０１ａを介して導波管１１と電磁気的に接続されている。
【0040】
マイクロストリップ線路１３は、第２の誘電体層１０４、並びに、第２の誘電体層１０４を介して互いに対向する第２の面状導体１０３及び帯状導体１０５により構成される。帯状導体１０５は、図示した座標系において、ｙ軸正方向に向かって伸び、その先端は、ｚ軸正方向から見て第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂと重なる位置に至る。マイクロストリップ線路１３においては、第２の誘電体層１０４のうち、帯状導体１０５及び第２の面状導体１０３により上下を挟まれた直方体状の領域が、電磁波を導波する導波領域１０４ｂとなる。
【0041】
第２の面状導体１０３には、開口１０３ａが形成されている。開口１０３ａの位置は、ｚ軸正方向から見て第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂと重なる位置であり、開口１０３ａの形状は、ｘ軸に平行な辺とｙ軸に平行な辺とを有する長方形である。第２の誘電体層１０４の導波領域１０４ｂは、この開口１０３ａを介して第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂと連通している。すなわち、マイクロストリップ線路１３は、この開口１０３ａを介してポスト壁導波路１２と電磁気的に接続されている。
【0042】
第２の誘電体層１０４の内部には、帯状導体１０５の先端部及び第２の面状導体１０３により上下を挟まれた領域（すなわち、導波領域１０４ｂの先端部）を三方から取り囲むポスト壁１０４ａが形成されている。ポスト壁１０４ａは、柵状に配列された複数の導体ポスト１０４ａ１，１０４ａ２，…，１０４ａＭの集合である。各導体ポスト１０４ａｉ（ｉ＝１，２，…，Ｍ）は、その下端が第２の面状導体１０３に接続された円筒状導体（具体的には、第２の誘電体層１０４に形成された貫通孔の壁面に形成された導体メッキ）である。また、第２の誘電体層１０４の上面には、帯状導体１０５と共に、帯状導体１０５の先端部を三方から取り囲むＣ字状導体１０６が形成されている。ポスト壁１０４ａを構成する各導体ポスト１０４ａｉの上端は、このＣ字状導体１０６に接続されている。
【0043】
バックショートブロック１４は、凹部１４ａが形成された直方体の導体ブロックであり、帯状導体１０５の先端部を覆うように第２の誘電体層１０４の上面に配置されている。凹部１４ａは、図示した座標系において、ｙ軸負方向及びｚ軸負方向に開口しており、バックショートブロック１４のｙ軸負方向側の側面からｙ軸正方向に向かって掘り込まれた直方体状の第１の部分１４ａ１と、第１の部分１４ａ１の先端からｘ軸正方向及びｘ軸負方向に向かって掘り込まれた直方体状の第２の部分１４ａ２とからなる。
【0044】
なお、第１の誘電体層１０２に形成される導体ポスト１０２ａｉのうち、第２の誘電体層１０４に形成される導体ポスト１０４ａｉに連なるもの（図２において導体ポスト１０２ａ１として図示）は、第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０４を貫通し、第１の面状導体１０１からＣ字状導体１０６に至るスルービアとして実現されている（図２参照）。一方、第１の誘電体層１０２に形成される導体ポスト１０２ａｉのうち、第２の誘電体層１０４に形成される導体ポスト１０４ａｉに連ならないもの（図２において導体ポスト１０２ａ２として図示）は、第１の誘電体層１０２のみを貫通し、第１の面状導体１０１から第２の面状導体１０３に至るブラインドビアとして実現されている（図２参照）。
【0045】
変換器１においては、以下のようにして、導波管１１の導波モードがマイクロストリップ線路１３の導波モードに変換される。すなわち、ｚ軸負方向側の端部から導波管１１に入力された電磁波は、導波管１１の空洞１１ａをｚ軸正方向に導波される。導波管１１の空洞１１ａをｚ軸正方向に導波された電磁波は、第１の面状導体１０１に形成された開口１０１ａを介して、ポスト壁導波路１２に入射する。このようにしてポスト壁導波路１２に入射した電磁波は、第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂをｚ軸正方向に導波される。第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂをｚ軸正方向に導波された電磁波は、第２の面状導体１０３に形成された開口１０３ａを介してマイクロストリップ線路１３に入射する。このようにしてマイクロストリップ線路１３に入射した電磁波は、第２の誘電体層１０４の導波領域１０４ｂをｙ軸負方向に導波される。第２の誘電体層１０４の導波領域１０４ｂをｙ軸負方向に導波された電磁波は、マイクロストリップ線路１３のｙ軸負方向側の端部から出力される。
【0046】
また、変換器１においては、以下のようにして、マイクロストリップ線路１３の導波モードが導波管１１の導波モードに変換される。すなわち、ｙ軸負方向側の端部からマイクロストリップ線路１３に入力された電磁波は、第２の誘電体層１０４の導波領域１０４ｂをｙ軸正方向に導波される。第２の誘電体層１０４の導波領域１０４ｂをｙ軸正方向に導波された電磁波は、第２の面状導体１０３に形成された開口１０３ａを介してポスト壁導波路１２に入射する。このようにしてポスト壁導波路１２に入射した電磁波は、第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂをｚ軸負方向に導波される。第１の誘電体層１０２の導波領域１０２ｂをｚ軸負方向に導波された電磁波は、第１の面状導体１０１に形成された開口１０１ａを介して、導波管１１に入射する。このようにして導波管１１に入射した電磁波は、導波管１１の空洞１１ａをｚ軸負方向に導波される。導波管１１の空洞１１ａをｚ軸負方向に導波された電磁波は、導波管１１のｚ軸負方向側の端部から出力される。
【0047】
ここで、変換器１においては、第２の誘電体層１０４において帯状導体１０５の先端部と第２の面状導体１０３とに挟まれた領域（すなわち、導波領域１０４ｂの先端部）がポスト壁１０４ａにより三方を取り囲まれており、更に、第２の誘電体層１０４においてポスト壁１０４ａにより三方を取り囲まれた領域の上方にバックショートブロック１４が配置されている。このため、ポスト壁導波路１２を導波された電磁波を効率的にマイクロストリップ線路１３に入射させること、及び、マイクロストリップ線路１３を導波された電磁波を効率的にポスト壁導波路１２に入射させることが可能になる。すなわち、ポスト壁導波路１２の導波モードをマイクロストリップ線路１３の導波モードに変換する際、及び、マイクロストリップ線路１３の導波モードをポスト壁導波路１２の導波モードに変換する際に生じ得る損失を小さく抑えることが可能になる。
【0048】
特許文献１〜２に記載の構造と対比したときに本実施形態に係る変換器１において特徴的な点は、導波管１１とマイクロストリップ線路１３との間にポスト壁導波路１２を介在させている点である。これにより、第１の誘電体層１０２の厚みを変更することによって、マイクロストリップ線路１３を構成する帯状導体１０５の先端から導波管１１の入口までの距離を自由に変更することが可能になる。これにより、マイクロストリップ線路１３と導波管１１との間で生じる反射を抑制することが可能になる。また、第１の誘電体層１０２の厚みを増しても、金属層の厚みを増したときのように著しく重量が増加したり著しく可撓性が低下したりすることはない。したがって、本実施形態に係る変換器１によれば、著しい重量の増加や著しい可撓性の低下を伴わずに、マイクロストリップ線路１３と導波管１１との間で生じる反射を抑制することができる。
【0049】
なお、図１に示す座標系は、以下のように定められたものである。すなわち、（１）帯状導体１０５の軸方向に平行な軸をｙ軸とする。ｙ軸の向きは、帯状導体１０５の根元から先端に向かう向きが正の向きとなるように定める。（２）帯状導体１０５の厚み方向に平行な軸をｚ軸とする。ｚ軸の向きは、帯状導体１０５から第２の面状導体１０３に向かう向きが負の向きとなるように定める。（３）帯状導体１０５の幅方向に平行な軸をｘ軸とする。ｘ軸の向きは、このｘ軸が上述したｙ軸及びｚ軸と共に右手系を構成するように定める。
【0051】
本実施例に係る変換器１は、６０ＧＨｚ帯（６０ＧＨｚを中心周波数とする周波数帯域）を動作帯域とするべく、図１に示す変換器１の各部を以下のごとく構成したものである。
【0052】
導波管１１：導波管１１として、方形導波管ＷＲ−１５（ＥＩＡ規格）を用いた。
【0053】
第１の面状導体１０１：図３に示す形状を有する導体（具体的には銅）パターンを第１の誘電体層１０２の下面に形成し、これを第１の面状導体１０１として用いた。
【0054】
第１の誘電体層１０２：第１の誘電体層１０２として、比誘電率が３、誘電正接が０．００３、厚みが５００μｍである液晶ポリマー基板を用いた。
【0055】
第２の面状導体１０３：図４に示す形状を有する導体（具体的には銅）パターンを第２の誘電体層１０４の下面に形成し、これを第２の面状導体１０３として用いた。
【0056】
第２の誘電体層１０４：第２の誘電体層１０４として、比誘電率が３、誘電正接が０．００３、厚みが５０μｍである液晶ポリマー基板を用いた。
【0057】
帯状導体１０５及びＣ字状導体１０６：図５に示す形状を有する導体（具体的には銅）パターンを第２の誘電体層１０４の上面に形成し、これを帯状導体１０５及びＣ字状導体１０６として用いた。
【0058】
導体ポスト１０２ａｉ及び導体ポスト１０４ａｉ：第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０４を含む多層基板に、両層を貫通する直径１００μｍのスルービアを形成し、これを導体ポスト１０２ａ１及び導体ポスト１０４ａ１として用いた（図２参照）。また、第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０４を含む多層基板に、第１の誘電体層１０２のみを貫通する直径１００μｍのブラインドビアを形成し、これを導体ポスト１０２ａ２として用いた（図２参照）。なお、互いに隣接する２つの導体ポスト１０２ａｉ，１０２ａｊの中心軸間の距離、及び、互いに隣接する２つの導体ポスト１０４ａｉ，１０４ａｊの中心軸間の距離は、２００μｍとした。
【0059】
バックショートブロック１４：バックショートブロック１４として、図６に示す形状を有する凹部１４ａが形成されたアルミブロックを用いた。
【0060】
図７（ａ）は、本実施例に係る変換器１の反射特性（ＳパラメータＳ１１の大きさ｜Ｓ１１｜の周波数特性）を示すグラフであり、図７（ｂ）は、本実施例に係る変換器１の透過特性（ＳパラメータＳ２１の大きさ｜Ｓ２１｜の周波数特性）を示すグラフである。
【0061】
図７（ａ）を参照すると、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の全ての周波数において、｜Ｓ１１｜が一般的な要求水準である−６ｄＢを下回っていることが分かる。また、図７（ｂ）を参照すると、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の全ての周波数において、｜Ｓ２１｜が一般的な要求水準である−３ｄＢを上回っていることが分かる。
【0063】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、ポスト壁導波路１２を構成する第１の誘電体層１０２の厚みｈ１（図８参照）を変更することにより得られたものである。なお、本変形例において、第２の誘電体層１０４の厚みｈ２（図８参照）は、５０μｍである。
【0064】
図９（ａ）は、第１の誘電体層１０２の厚みｈ１を、ｈ１＝０．０４×λ、０．０８×λ、０．１２×λ、０．１６×λ、０．２０×λ、０．２４×λ、０．２８×λ、０．３２×λ、０．３６×λ、０．４０×λとしたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図９（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図９（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のｈ１／λ依存性を示すグラフであり、図９（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のｈ１／λ依存性を示すグラフである。ここで、λは、６０ＧＨｚに対応する波長であり、λ＝６０ＧＨｚ／３．０×１０８［ｍ／秒］（光速）＝５ｍｍである。
【0065】
図９（ｃ）を参照すると、０．０４≦ｈ１／λ≦０．１４を満たしていれば、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図９（ｄ）を参照すると、０．０４≦ｈ１／λ≦０．１４を満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、０．０４≦ｈ１／λ≦０．１４を満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（ｈ１／λ＝０．１）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。これは、第１の誘電体層１０２の厚みｈ１を０．０４≦ｈ１／λ≦０．１４としたときに、第１の誘電体層１０２において多重反射を有効に生じさせることが可能になるためであると考えられる。
【0067】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、マイクロストリップ線路１３を構成する第２の誘電体層１０４の厚みｈ２（図８参照）を変更することにより得られたものである。なお、本変形例において、第１の誘電体層１０２の厚みｈ１（図８参照）は、５００μｍである。
【0068】
図１０（ａ）は、第２の誘電体層１０４の厚みｈ２を、ｈ２＝０．０２×ｈ１、０．０５×ｈ１、０．１５×ｈ１、０．２０×ｈ１、０．２５×ｈ１、０．３０×ｈ１、０．３５×ｈ１、０．４０×ｈ１としたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図１０（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図１０（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のｈ２／ｈ１依存性を示すグラフであり、図１０（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のｈ２／ｈ１依存性を示すグラフである。
【0069】
図１０（ｃ）を参照すると、０．０５≦ｈ２／ｈ１≦０．１５を満たしていれば、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図１０（ｄ）を参照すると、０．０５≦ｈ２／ｈ１≦０．１５を満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、０．０５≦ｈ２／ｈ１≦０．１５を満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（ｈ２／ｈ１＝０．１）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。これは、第２の誘電体層１０４の厚みｈ２を０．０５≦ｈ２／ｈ１≦０．１５としたときに、マイクロストリップ線路１３のインピーダンスをポスト壁導波路１２のインピーダンスと有効に整合させることが可能になるためであると考えられる。
【0071】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、第１の面状導体１０１に形成された開口１０１ａの辺のうち、帯状導体１０５に垂直な辺の長さＷap０（図１１参照）を変化させることにより得られたものである。なお、本変形例において、開口１０１ａの辺のうち、帯状導体１０５に平行な辺の長さＬap０（図１１参照）は、１３００μｍである。
【0072】
図１２（ａ）は、開口１０１ａの辺のうち、帯状導体１０５に垂直な辺の長さＷap０を、Ｗap０＝０．７７×Ｌap０、１．１５×Ｌap０、１．９２×Ｌap０、２．３１×Ｌap０、２．６９×Ｌap０としたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図１２（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図１２（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のＷap０／Ｌap０依存性を示すグラフであり、図１２（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のＷap０／Ｌap０依存性を示すグラフである。
【0073】
図１２（ｃ）を参照すると、１．６≦Ｗap０／Ｌap０を満たしていれば、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図１２（ｄ）を参照すると、１．６≦Ｗap０／Ｌap０を満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、１．６≦Ｗap０／Ｌap０を満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（Ｗap０／Ｌap０＝２．０）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。
【0075】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、第２の面状導体１０３に形成された開口１０３ａの辺のうち、帯状導体１０５に垂直な辺の長さＷap１（図１３参照）を変化させることにより得られたものである。なお、本変形例において、開口１０３ａの辺のうち、帯状導体１０５に平行な辺の長さＬap１（図１３参照）は、１４００μｍである。
【0076】
図１４（ａ）は、開口１０３ａの辺のうち、帯状導体１０５に垂直な辺の長さＷap１を、Ｗap１＝０．４３×Ｌap１、０．５７×Ｌap１、０．８６×Ｌap１、１．００×Ｌap１、１．１４×Ｌap１、１．２９×Ｌap１、１．４３×Ｌap１、１．５７×Ｌap１、１．７１×Ｌap１、１．８６×Ｌap１、２．００×Ｌap１、２．１４×Ｌap１としたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図１４（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図１４（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のＷap１／Ｌap１依存性を示すグラフであり、図１４（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のＷap１／Ｌap１依存性を示すグラフである。
【0077】
図１４（ｃ）を参照すると、０．９５≦Ｗap１／Ｌap１≦１．４を満たしていれば、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図１４（ｄ）を参照すると、０．９≦Ｗap１／Ｌap１≦１．２５を満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、０．９５≦Ｗap１／Ｌap１≦１．２５を満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（Ｗap１／Ｌap１＝１．１４）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。
【0079】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、帯状導体１０５の基準位置からのオフセットδmsl（図１５参照）を変化させることにより得られたものである。なお、本変形例においては、導波管１１の管軸Ｌを通る位置を、帯状導体１０５の基準位置とした。
【0080】
図１６（ａ）は、帯状導体１０５の基準位置からのオフセットδmslを、δmsl＝０×Ｗwg、０．０３×Ｗwg、０．０８×Ｗwg、０．１１×Ｗwg、０．１３×Ｗwg、０．１６×Ｗwg、０．１９×Ｗwg、０．２１×Ｗwgとしたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図１６（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図１６（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のδmsl／Ｗwg依存性を示すグラフであり、図１６（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のδmsl／Ｗwg依存性を示すグラフである。ここで、Ｗwgは、方形導波管ＷＲ−１５の内径（帯状導体１０５の延在方向に垂直な方向の内径）３７６０ｍｍである。
【0081】
図１６（ｃ）を参照すると、０≦δmsl／Ｗwg≦０．１２５を満たしていれば、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図１６（ｄ）を参照すると、０≦δmsl／Ｗwg≦０．１２を満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、０≦δmsl／Ｗwg≦０．１２を満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（δmsl／Ｗwg＝０）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。
【0083】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、帯状導体１０５の幅Ｗmsl（図１７参照）を変化させることにより得られたものである。
【0084】
図１８（ａ）は、帯状導体１０５の幅Ｗmslを、Ｗmsl＝０．０２×λ、０．０４×λ、０．０６×λ、０．０８×λ、０．１０×λとしたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図１８（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図１８（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のＷmsl／λ依存性を示すグラフであり、図１８（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のＷmsl／λ依存性を示すグラフである。ここで、λは、６０ＧＨｚに対応する波長５ｍｍである。
【0085】
図１８（ｃ）を参照すると、０≦Ｗmsl／λ≦０．０４を満たしていれば、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図１８（ｄ）を参照すると、０≦Ｗmsl／λ≦０．０６を満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、０≦Ｗmsl／λ≦０．０４を満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（Ｗmsl／λ＝０．０２）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。
【0087】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、バックショートブロック１４における第１の部分１４ａ１のｙ軸方向の長さＬbcsh（図１９参照）を変化させることにより得られたものである。なお、本変形例において、バックショートブロック１４における第２の部分１４ａ２のｘ軸方向の長さＷbcsh（図１９参照）は、３．８６ｍｍである。
【0088】
図２０（ａ）は、第１の部分１４ａ１のｙ軸方向の長さＬbcshを、Ｌbcsh＝０．２５×Ｗbcsh、０．３１×Ｗbcsh、０．４１×Ｗbcsh、０．４６×Ｗbcshとしたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図２０（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図２０（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のＬbcsh／Ｗbcsh依存性を示すグラフであり、図２０（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のＬbcsh／Ｗbcsh依存性を示すグラフである。
【0089】
図２０（ｃ）を参照すると、Ｌbcsh／Ｗbcshが図示した範囲の何れの値であっても、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図２０（ｄ）を参照すると、０．２７５≦Ｌbcsh／Ｗbcsh≦０．３７５又は０．４４≦Ｌbcsh／Ｗbcshを満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、０．２７５≦Ｌbcsh／Ｗbcsh≦０．３７５又は０．４４≦Ｌbcsh／Ｗbcshを満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（Ｌbcsh／Ｗbcsh＝０．３６）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。
【0091】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、バックショートブロック１４における第１の部分１４ａ１のｘ軸方向の幅Ｗvoid（図２１参照）を変化させることにより得られたものである。なお、本変形例において、バックショートブロック１４における第２の部分１４ａ２のｘ軸方向の長さＷbcsh（図２１参照）は、３．８６ｍｍである。
【0092】
図２２（ａ）は、第１の部分１４ａ１のｘ軸方向の幅Ｗvoidを、Ｗvoid＝０．２６×Ｗbcsh、０．２８×Ｗbcsh、０．３１×Ｗbcsh、０．３４×Ｗbcsh、０．３６×Ｗbcsh、０．３９×Ｗbcsh、０．４１×Ｗbcsh、０．４４×Ｗbcsh、０．４７×Ｗbcshとしたときに得られる変換器１の反射特性を示すグラフであり、図２２（ｂ）は、このときに得られる変換器１の透過特性を示すグラフである。また、図２２（ｃ）は、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の帯域における｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）のＷvoid／Ｗbcsh依存性を示すグラフであり、図２２（ｄ）は、同帯域における｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）のＷvoid／Ｗbcsh依存性を示すグラフである。
【0093】
図２２（ｃ）を参照すると、０．３２≦Ｗvoid／Ｗbcshを満たしていれば、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）を概ね−６ｄＢ以下にできることが分かる。また、図２２（ｄ）を参照すると、０．４３≦Ｗvoid／Ｗbcshを満たしていれば、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を概ね−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、０．４３≦Ｗvoid／Ｗbcshを満たしていれば、第１の実施例に係る変換器１（Ｗvoid／Ｗbcsh＝０．４８）と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。
【0095】
本変形例に係る変換器１は、第１の実施例に係る変換器１において、バックショートブロック１４における凹部１４ａの形状をＴ字形状（図２３（ａ）参照）からＩ字形状（図２３（ｂ）参照）に置き換えたものである。
【0096】
図２４（ａ）は、第１の実施例に係る変換器１の反射特性（図中において破線で示す）、及び、本変形例に係る変換器１の反射特性（図中において実線で示す）を示すグラフであり、図２４（ｂ）は、第１の実施例に係る変換器１の透過特性（図中において破線で示す）、及び、本変形例に係る変換器１の透過特性（図中において実線で示す）を示すグラフである。
【0097】
図２４（ａ）を参照すると、本変形例に係る変換器１においても、｜Ｓ１１｜の最悪値（最大値）が−６ｄＢ以下になることが分かる。また、図２４（ｂ）を参照すると、本変形例に係る変換器１においても、｜Ｓ２１｜の最悪値（最小値）を−３ｄＢ以上にできることが分かる。すなわち、本変形例に係る変換器１においても、第１の実施例に係る変換器１と同様、反射特性及び透過特性に優れた変換器を実現できることが分かる。
【0098】
ただし、図２４（ａ）に示すグラフにおいて、｜Ｓ１１｜が−６ｄＢ以下になる周波数帯域の帯域幅を比較すると、第１の実施例に係る変換器１の帯域幅の方が本変形例に係る変換器１の帯域幅よりも広い。また、図２４（ｂ）において、｜Ｓ２１｜が−３ｄＢ以上となる周波数帯域の帯域幅を比較すると、第１の実施例に係る変換器１の帯域幅の方が本変形例に係る変換器１の帯域幅よりも広い。すなわち、バックショートブロック１４に形成する凹部１４ａをＴ字形状とすることによって、｜Ｓ１１｜が設計目標値（具体的には−６ｄＢ）以下となる帯域、及び、｜Ｓ２１｜が設計目標値（具体的には−３ｄＢ）以上となる帯域の帯域幅を拡大し得ることが分かる。
【0100】
本実施例に係る変換器１は、図１に示す変換器１の各部を以下のように構成したものであり、６０ＧＨｚ帯を動作帯域とする。以下の説明からも明らかなように、本実施例に係る変換器１は、主に導体ポスト１０２ａｉ及び導体ポスト１０４ａｉの直径が第１の実施例に係る変換器１と相違している。
【0101】
導波管１１：導波管１１として、方形導波管ＷＲ−１５（ＥＩＡ規格）を用いた。
【0102】
第１の面状導体１０１：図２５に示す形状を有する導体（具体的には銅）パターンを第１の誘電体層１０２の下面に形成し、これを第１の面状導体１０１として用いた。
【0103】
第１の誘電体層１０２：第１の誘電体層１０２として、誘電率が３、誘電正接が０．００３、厚みが５００μｍである液晶ポリマー基板を用いた。
【0104】
第２の面状導体１０３：図２６に示す形状を有する導体（具体的には銅）パターンを第２の誘電体層１０４の下面に形成し、これを第２の面状導体１０３として用いた。
【0105】
第２の誘電体層１０４：第２の誘電体層１０４として、誘電率が３であり、誘電正接が０．００３であり、厚さが５０μｍである液晶ポリマー基板を用いた。
【0106】
帯状導体１０５及びＣ字状導体１０６：図２７に示す形状を有する導体（具体的には銅）パターンを第２の誘電体層１０４の上面に形成し、これを帯状導体１０５及びＣ字状導体１０６として用いた。
【0107】
導体ポスト１０２ａｉ及び導体ポスト１０４ａｉ：第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０４を含む多層基板に、両層を貫通する直径２００μｍのスルービアを形成し、これを導体ポスト１０２ａ１及び導体ポスト１０４ａ１として用いた（図２参照）。また、第１の誘電体層１０２及び第２の誘電体層１０４を含む多層基板に、第１の誘電体層１０２のみを貫通する直径２００μｍのブラインドビアを形成し、これを導体ポスト１０２ａ２として用いた（図２参照）。なお、互いに隣接する２つの導体ポスト１０２ａｉ，１０２ａｊの中心軸間の距離、及び、互いに隣接する２つの導体ポスト１０４ａｉ，１０４ａｊの中心軸間の距離は４００μｍとした。
【0108】
バックショートブロック１４：バックショートブロック１４として、図２８に示す形状を有する凹部１４ａが形成されたアルミブロックを用いた。
【0109】
図２９は、本実施例に係る変換器１の反射特性（図中において破線で示す）及び透過特性（図中において実線で示す）を示すグラフである。
【0110】
図２９を参照すると、５０ＧＨｚ以上６８ＧＨｚ以下の全ての周波数において、｜Ｓ１１｜が−６ｄＢを下回っていることが分かる。また、図２９を参照すると、５０ＧＨｚ以上７０ＧＨｚ以下の全ての周波数において、｜Ｓ２１｜が−３ｄＢを上回っていることが分かる。
【0112】
本実施例に係る変換器１は、マイクロストリップ線路１３を構成する帯状導体１０５にＲＦＩＣ（Radio Frequency Integral Circuit）等の集積回路１６を接続し、バックショートブロック１４と一体成形された保護カバー１５によって、この集積回路１６を覆ったものである。また、ポスト型導波路１２の裏面には、ヒートシンク１７が付加されている。各部の寸法等については、実施例１、変形例１〜１０、及び変形例２の何れに示したものを採用してもよい。
【0113】
本実施例に係る変換器１においては、保護カバー１５を設けたことによって、集積回路１６の破損を帰結するような他部材の接触を回避することができる。また、ヒートシンクを設けたことによって、集積回路１６にて発生した熱を効率よく散逸させることができる。
【0114】
〔付記事項〕本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【0115】
本発明は、例えば、ミリ波帯に属する高周波信号を処理する高周波回路に利用することができる。
【符号の説明】
【0116】
１ 変換器１１ 導波管
１１ａ 空洞
１２ ポスト壁導波路
１３ マイクロストリップ線路
１４ バックショートブロック
１４ａ 凹部
１４ａ１ 第１の部分
１４ａ２ 第２の部分
１５ 保護カバー
１０１ 第１の面状導体
１０１ａ 開口（第１の開口）
１０２ 第１の誘電体層
１０２ａ ポスト壁
１０２ａｉ 導体ポスト
１０２ｂ 導波領域
１０３ 第２の面状導体
１０３ａ 開口（第２の開口）
１０４ 第２の誘電体層
１０４ａ ポスト壁
１０４ａｉ 導体ポスト
１０５ 帯状導体
１０６ Ｃ字状導体
【要約】
【課題】導波管とマイクロストリップ線路とを接続するための変換器において、導波管とマイクロストリップ線路との間で生じる反射を抑制する。【解決手段】変換器１は、導波管１１と、第１の誘電体層１０２並びに第１の誘電体層１０２を介して互いに対向する第１の面状導体１０１及び第２の面状導体１０３により構成されたポスト壁導波路１２と、第２の誘電体層１０４並びに第２の誘電体層１０４を介して互いに対向にする第２の面状導体１０３及び帯状導体１０５により構成されたマイクロストリップ線路１３と、を備えている。
【選択図】図１