特許 5885775 伝送線路及び高周波回路

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5885775

(24)【登録日】2016年2月19日

(45)【発行日】2016年3月15日

(54)【発明の名称】伝送線路及び高周波回路

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/04 20060101AFI20160301BHJP

   H01P 5/02 20060101ALI20160301BHJP

   H01P 5/08 20060101ALI20160301BHJP

【ＦＩ】

   H01P1/04

   H01P5/02 601Z

   H01P5/08 D

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-112878(P2014-112878)

(22)【出願日】2014年5月30日

(65)【公開番号】特開2016-6918(P2016-6918A)

(43)【公開日】2016年1月14日

【審査請求日】2015年1月14日

【早期審査対象出願】

【前置審査】

(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】上道 雄介

【審査官】 岩井 一央

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２８９２０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０１２６９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−１０４１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−１７５６２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１２／０２０６３１１（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ１／０４

Ｈ０１Ｐ５／０２

Ｈ０１Ｐ５／０８−５／１０７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ポスト壁が形成された誘電体層、並びに、該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の面状導体及び上記第２の面状導体により上下を挟まれ、上記ポスト壁により左右を挟まれた領域を導波領域とするポスト壁導波路と、
管壁が上記第１の面状導体に接続され、管内が上記第１の面状導体に形成された単一の開口を介して上記導波領域に連通する導波管と、を含み、
上記導波領域は、一方の端部において幅が左右に拡げられており、
上記開口は、上記ポスト壁導波路を上面視したときに、上記導波領域において幅が左右に拡げられている区間である拡幅区間の中央部と重なり、
上記拡幅区間の幅は、当該拡幅区間においてＴＥ２０モードが励振しないよう、上記導波領域において幅が左右に拡げられていない区間である非拡幅区間を導波するＴＥ１０モードの波長λの０．７８倍以下に設定されている、
ことを特徴とする伝送線路。

【請求項2】

上記誘電体層には、上記拡幅区間と、上記導波領域において幅が左右に拡げられていない区間である非拡幅区間との境界を構成する領域に左右に並んで配置された一対の内部ポストが形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の伝送線路。

【請求項3】

上記一対の内部ポストは、上記拡幅区間において上記ポスト壁を構成するポストのうち、最も上記非拡幅区間側にある一対のポスト、及び、上記非拡幅区間において上記ポスト壁を構成するポストのうち、最も上記拡幅区間側にある一対のポストを頂点とする台形領域内に配置されている、
ことを特徴とする請求項２に記載の伝送線路。

【請求項4】

請求項１〜３の何れか１項に記載の伝送線路と、
他の誘電体層、並びに、該他の誘電体層を介して互いに対向する上記第１の面状導体及び線状導体により構成されたマイクロストリップ線路と、
上記線状導体に接続されたＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）と、を備えている、
ことを特徴とする高周波回路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ポスト壁導波路と導波管とを含む伝送線路に関する。また、そのような伝送線路を含む高周波回路に関する。

【背景技術】

【0002】

ミリ波帯又は準ミリ波帯に属する高周波信号を伝送する伝送媒体としては、マイクロストリップ線路、導波管、ポスト壁導波路などの伝送線路が用いられている。ただし、これらの伝送線路を組み合わせて用いる場合、接続点における反射損失が大きくならないようにする工夫が必要となる。

【0003】

図６は、非特許文献１に記載の伝送線路５の構成を示す分解斜視図である。非特許文献１に記載の伝送線路５は、図６に示すように、ポスト壁導波路５１と中空導波管５２とを含む。

【0004】

ポスト壁導波路５１は、ポスト壁５１２ａが形成された誘電体層５１２、並びに、誘電体層５１２を介して互いに対向する第１の面状導体５１１及び第２の面状導体５１３により構成された導波路である。ポスト壁導波路５１では、誘電体層５１２の内部、具体的には、面状導体５１１，５１３に上下を挟まれ、ポスト壁５１２ａに左右を挟まれた領域５１２ｂが、電磁波を導波する導波領域として機能する。第１の面状導体５１１には、中空導波管５２を接続するための開口５１１ａが形成されている。開口５１１ａは、ポスト壁導波路５１を上面視したときに、導波領域５１２ｂの端部と重なる位置に配置される。

【0005】

中空導波管５２は、筒状導体を管壁５２ａとする導波管である。中空導波管５２の管壁５２ａは、ポスト壁導波路５１の第１の面状導体５１１に接続され、中空導波管５２の管内５２ｂは、ポスト壁導波路５１の面状導体５１１に形成された開口５１１ａを介して、ポスト壁導波路５１の導波領域５１２ｂの端部と連通する。

【0006】

ポスト壁導波路５１と中空導波管５２とを上記のように接続する場合、ポスト壁５１２ａが開口５１１ａに近接するため、ポスト壁５１２ａの形成が困難になるという問題が生じる。そこで、非特許文献１に記載の伝送線路５では、導波領域５１２ｂの端部を含む区間において、その幅を左右に拡げる構成が採用されている。

【0007】

しかしながら、図７（ａ）に示すように、拡幅区間５１２ｂ１と非拡幅区間５１２ｂ２との段差Δを１ポスト間隔（０．８ｍｍ）とした場合、以下の問題を生じることが非特許文献１に記載されている。すなわち、拡幅区間５１２ｂ１と非拡幅区間５１２ｂ２との段差Δを１ポスト間隔とした場合、拡幅区間５１２ｂ１の幅Ｗ１は、非拡幅区間５１２ｂ２を導波するＴＥ１０モードの波長（３．３５ｍｍ）と同一になる。このため、拡幅区間５１２ｂ１には、ＴＥ２０モードが励振され易くなる。拡幅区間５１２ｂ１に励振されたＴＥ２０モードの電界分布は、図７（ａ）において鎖線で示すような姿態（等電位線形状）を有し、振幅が最大になる部分が開口５１１ａの縁と重なる。このため、開口５１１ａに位置ズレが生じると、反射係数が大きく変化する。したがって、反射損失を小さく抑えるために、開口５１１ａの形成位置に高い精度が要求されるという問題を生じる。

【0008】

そこで、非特許文献１では、図７（ｂ）に示すように、拡幅区間５１２ｂ１と非拡幅区間５１２ｂ２との段差Δを２ポスト間隔（１．６ｍｍ）とする構成が検討されている。拡幅区間５１２ｂ１と非拡幅区間５１２ｂ２との段差Δを２ポスト間隔とした場合、拡幅区間５１２ｂ１の幅Ｗ１は、非拡幅区間５１２ｂ２を導波するＴＥ１０モードの波長の約１．５倍（４．９５ｍｍ）となる。このため、拡幅区間５１２ｂ１には、ＴＥ３０モードが励振され易くなる。ＴＥ３０モードの電界分布は、図７（ｂ）において鎖線で示すような姿態を有し、振幅が最大となる部分が開口５１１ａの縁と重なることがない。このため、開口５１１ａに位置ズレが生じても、反射係数が大きく変化することがない。したがって、反射損失を小さく抑えるために、開口５１１ａの形成位置に高い精度が要求されるという問題を生じることがない。

【0009】

なお、特許文献１にも、空洞導波管（上述した中空導波管に相当）に結合された導波路基板（上述したポスト壁導波路に相当）において、導波路基板の導波領域の幅を拡げる構成が開示されている。ただし、特許文献１に記載の導波路基板においては、空洞導波管との間に介在する導体層に形成された二重スリットによって、空洞導波管との接続を実現している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００６−３４０３１７号公報（公開日：２００６年１２月２４日）

【非特許文献】

【0011】

【非特許文献1】李 政彦・広川 二郎・安藤 真、”ポスト壁導波路中空導波管変換器における開口位置ずれに強いステップ構造”、２００７年、電気情報通信学会総合大会、Ｂ−１−９７

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかしながら、非特許文献１に記載の伝送線路５において、拡幅区間５１２ｂ１と非拡幅区間５１２ｂ２との段差Δを２ポスト間隔（１．６ｍｍ）とする構成を採用した場合、反射係数が所定の値以下となる周波数帯域が狭くなるという新たな問題を生じる。非特許文献１には、その原因として、拡幅区間５１２ｂ１の体積が大きくなることが挙げられている。

【0013】

本発明は、上記の問題になされたものであり、その目的は、ポスト壁導波路と導波管とを含む伝送線路において、ポスト壁の形成が容易でありながら、これらを接続するための開口の形成位置に高い精度が要求されるという問題、及び、反射係数が所定の値以下となる周波数帯域が狭くなるという問題を生じ難い伝送線路を実現することにある。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明に係る伝送線路は、ポスト壁が形成された誘電体層、並びに、該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の面状導体及び上記第２の面状導体により上下を挟まれ、上記ポスト壁により左右を挟まれた領域を導波領域とするポスト壁導波路と、管壁が上記第１の面状導体に接続され、管内が上記第１の面状導体に形成された単一の開口を介して上記導波領域に連通する導波管と、を含み、上記導波領域は、一方の端部において幅が左右に拡げられており、上記開口は、上記ポスト壁導波路を上面視したときに、上記導波領域において幅が左右に拡げられている区間である拡幅区間の中央部と重なり、上記拡幅区間の幅は、上記導波領域において幅が左右に拡げられていない区間である非拡幅区間を導波するＴＥ１０モードの波長λよりも小さい、ことを特徴とする。

【0015】

本発明に係る伝送線路においては、導波領域の幅を一方の端部において左右に拡げる構成が採用されている。これにより、第１の面状導体に形成された開口にポスト壁が近接し難くなり、その結果、ポスト壁の形成が容易になる。

【0016】

しかも、本発明に係る伝送線路においては、拡幅区間の幅を、非拡幅区間を導波するＴＥ１０モードの波長λよりも小さくする構成が採用されている。これにより、拡幅区間にＴＥ２０モード及びＴＥ３０モードが励振し難くなり、その結果、開口の形成位置に高い精度が要求されるという問題、及び、反射係数が所定の値以下となる周波数帯域が狭くなるという問題が生じ難くなる。

【0017】

したがって、本発明によれば、ポスト壁の形成を容易でありながら、更に、ポスト壁導波路と導波管とを接続するための開口の形成位置に高い精度が要求されるという問題、及び、反射係数が所定の値以下となる周波数帯域が狭くなるという問題が生じ難い伝送線路を実現することができる。

【0018】

なお、本発明により、上記問題が発生し難くなるのは、ポスト壁導波路の導波領域と導波管の管内とを、導波領域の拡幅区間の中央部と重なる位置に設けられた単一の開口を介して連通させているためである。特許文献１に記載の導波路基板のように、空洞導波管の管内と導波路基板の導波領域とを、導波領域の拡幅区間と重なる位置に設けられた二重スリットを介して連通させている場合、上記問題の発生を回避することはできない。

【0019】

本発明に係る伝送線路において、上記拡幅区間の幅は、上記波長λの０．９２２倍以下である、ことが好ましい。

【0020】

上記の構成によれば、反射係数が所定の値（例えば−１０ｄＢ）以下となる周波数帯域の帯域幅を、導波領域の幅を拡げない場合の帯域幅と同じか、又は、それよりも広くすることができる。

【0021】

本発明に係る伝送線路において、上記拡幅区間の幅は、上記波長λの０．７８倍以下である、ことが好ましい。

【0022】

上記の構成によれば、拡幅区間にＴＥ２０モード及びＴＥ３０モードが励振されることを、より確実に防止することができる。これにより、開口の形成位置に高い精度が要求されるという問題、及び、反射係数が所定の値以下となる周波数帯域が狭くなるという問題が発生することを、より確実に防止することができる。

【0023】

本発明に係る伝送線路において、上記誘電体層には、上記拡幅区間と上記非拡幅区間との境界を構成する領域に左右に並んで配置された一対の内部ポストが形成されている、ことが好ましい。

【0024】

上記の構成によれば、拡幅区間と非拡幅区間との間の導波路幅の不整合、又は、第１の面状導体に形成された開口にて生じる反射波を、内部ポストにて生じる反射波によって打ち消すことができる。したがって、上記の構成によれば、反射係数をより小さくすることができる。

【0025】

本発明に係る伝送線路に、他の誘電体層、並びに、該他の誘電体層を介して互いに対応する上記第１の面状導体及び線状導体により構成されたマイクロストリップ線路と、上記線状導体に接続されたＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）と、を付加した高周波回路も、本発明の範疇に含まれる。

【発明の効果】

【0026】

本発明によれば、ポスト壁導波路と導波管とを含む伝送線路において、ポスト壁の形成が容易でありながら、これらを接続するための開口の形成位置に高い精度が要求されるという問題、及び、反射係数が所定の値以下となる周波数帯域が狭くなるという問題が生じ難い伝送線路を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】本発明の一実施形態に係る伝送線路の構成を示す分解斜視図である。

【図2】図１に示す伝送線路が備えるポスト壁導波路の上面図である。（ａ）は、導波領域の形状及び内部ポストの配置の第１の具体例を示し、（ｂ）は、導波領域の形状及び内部ポストの配置の第２の具体例を示す。

【図3】図１に示す伝送線路において導波領域に励振される導波モードの姿態を示すグラフである。

【図4】図１に示す伝送線路において拡幅区間と非拡幅区間との段差Δを０μｍ、５０μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、４００μｍとしたときに得られる反射係数の周波数依存性を表すグラフである。

【図5】図１に示す伝送線路を備える高周波回路の構成を示す分解斜視図である。

【図6】非特許文献１に記載の伝送線路の構成を示す分解斜視図である。

【図7】図６に示す伝送線路において導波領域に励振される導波モードの姿態を示すグラフである。（ａ）は、拡幅区間の幅を管内波長と一致させたときに励振される導波モードを示し、（ｂ）は、拡幅区間の幅を管内波長の１．５倍としたときに励振される導波モードを示す。

【発明を実施するための形態】

【0028】

本発明に係る伝送路の一実施形態について、図面に基づいて説明すれば以下のとおりである。

【0029】

〔伝送線路の構成〕
まず、本実施形態に係る伝送線路１の構成について、図１を参照して説明する。図１は、伝送線路１の構成を示す分解斜視図である。

【0030】

伝送線路１は、６１．５ＧＨｚを中心周波数とする予め定められた周波数帯域（５７ＧＨｚ以上６６ＧＨｚ以下の周波数帯域）に属する高周波信号を伝送する伝送線路であり、図１に示すように、ポスト壁導波路１１と中空導波管１２とを含んでいる。なお、以下の説明においては、伝送線路１を伝送される高周波信号が属する周波数帯域のことを、伝送線路１の「動作帯域」と記載する。

【0031】

ポスト壁導波路１１は、誘電体層１１２、並びに、誘電体層１１２を介して互いに対向する第１の面状導体１１１及び第２の面状導体１１３により構成された導波路である。誘電体層１１２には、柵状に配列された複数のポスト１１２ａ１，１１２ａ２，…からなるポスト壁１１２ａが形成されている。各ポスト１１２ａｉ（ｉ＝１，２，…）は、上端が第１の面状導体１１１に接続され、下端が第２の面状導体１１３に接続された円筒状導体であり、例えば、誘電体層１１２を貫通する貫通孔の壁面に導体メッキを施すことにより形成される。

【0032】

ポスト壁導波路１１においては、誘電体層１１２の内部、具体的には、面状導体１１１，１１３に上下を挟まれ、ポスト壁１１２ａに左右を挟まれた領域１１２ｂが、電磁波を導波する導波領域として機能する。ポスト壁導波路１１における導波領域１１２ｂの形状については、参照する図面を代えて後述する。

【0033】

第１の面状導体１１１には、開口１１１ａが形成されている。開口１１１ａは、ポスト壁導波路１１に中空導波管１２を接続するための開口としては唯一の（単一の）開口である。開口１１１ａは、ポスト壁導波路１１を上面視したときに、導波領域１１２ｂの一方の端部、具体的には、導波領域１１２ｂの拡幅区間１１２ｂ１（後述）の中央部と重なる位置に配置されている。開口１１１ａの形状は、長方形であり、開口１１１ａの向きは、その長辺が導波領域１１２ｂの長手方向（図１におけるｙ軸方向）と直交する向きである。

【0034】

なお、誘電体層１１２には、更に、一対の内部ポスト１１２ｃ１，１１２ｃ２が形成されている。各内部ポスト１１２ｃｉ（ｉ＝１，２）は、ポスト壁１１２ａを構成する各ポスト１１２ａｉと同様、上端が面状導体１１１に接続され、下端が面状導体１１３に接続された円筒状導体であり、例えば、誘電体層１１２を貫通する貫通孔の壁面に導体メッキを施すことにより形成される。ポスト壁導波路１１における内部ポスト１１２ｃ１，１１２ｃ２の配置については、参照する図面を代えて後述する。

【0035】

中空導波管１２は、筒状導体を管壁１２ａとする導波管である。中空導波管１２の管内１２ｂは、空気で満たされている。本実施形態においては、中空導波管１２として、管壁１２ａの横断面が長方形となる方形導波管を用いる。中空導波管１２の管壁１２ａは、ポスト壁導波路１１の第１の面状導体１１１に接続され、中空導波管１２の管内１２ｂは、面状導体１１１に形成された開口１１１ａを介して、ポスト壁導波路１１の導波領域１１２ｂの端部と連通する。

【0036】

〔ポスト壁導波路における導波領域の形状及び内部ポストの配置〕
次に、ポスト壁導波路１１における導波領域１１２ｂの形状及び内部ポスト１１２ｃ１，１１２ｃ２の配置について、図２及び図３を参照して説明する。図２は、ポスト壁導波路１１の上面図であり、（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、導波領域１１２ｂの形状及び内部ポスト１１２ｃ１，１１２ｃ２の配置の具体例を示す。図３は、導波領域１１２ｂに励振される導波モードの姿態を示すグラフ（電界強度の等高線プロット）である。

【0037】

伝送線路５において、導波領域１１２ｂは、図２に示すように、一方の端部を含む区間においてその幅が左右に拡げられている。これにより、ポスト壁１１２ａが開口１１１ａに近接し難くなり、その結果、ポスト壁１１２ａの形成が容易になる。なお、以下の説明においては、導波領域１１２ｂを構成する区間のうち、その幅が左右に拡げられている区間１１２ｂ１のことを「拡幅区間」と記載し、その幅が左右に拡げられていない区間１１２ｂ２のことを「非拡幅区間」と記載する。

【0038】

また、伝送線路５においては、拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１を、非拡幅区間１１２ｂ２を導波するＴＥ１０モードの６１．５ＧＨｚ（動作帯域の中心周波数）における波長λよりも小さくする構成が採用されている。これにより、拡幅区間１１２ｂ１にＴＥ２０モード及びＴＥ３０モードが励振し難くなり、その結果、開口１１１ａの形成位置に高い精度が要求されるという問題、及び、反射係数が所定の値以下となる周波数帯域が狭くなるという問題が発生し難くなる。なお、以下の説明においては、非拡幅区間１１２ｂ２を導波するＴＥ１０モードの波長のことを「管内波長」と記載する。

【0039】

一実施例として、誘電体層１１２の比誘電率を３とし、誘電体層１１２の厚みを０．６ｍｍとし、非拡幅区間１１２ｂ２の幅Ｗ２を２．４ｍｍとした場合、６１．５ＧＨｚにおける管内波長λは３．４７ｍｍになる。この場合、拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との段差Δを０．５３５ｍｍよりも小さくすれば、拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１を管内波長λよりも小さくすることができる。拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との段差Δを０．０５ｍｍとした場合、すなわち、拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１を２．５ｍｍとしたときに拡幅区間１１２ｂ１に励振される導波モードの姿態を図示すれば、図３のようになる。図３によれば、拡幅区間１１２ｂ１に励振される導波モードがＴＥ１０モードであること、すなわち、ＴＥ２０モードでもＴＥ３０モードでもないことが確かめられる。

【0040】

ここで、拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１とは、拡幅区間１１２ｂ１において左側壁を構成するポスト１１２ａ１，１１２ａ３，…，１１２ａ１１の中心軸を通る平面と、拡幅区間１１２ｂ１において右側壁を構成するポスト１１２ａ２，１１２ａ４，…，１１２ａ１２の中心軸を通る平面との間の距離のことを指す。また、非拡幅区間１１２ｂ２の幅Ｗ２とは、非拡幅区間１１２ｂ２において左側壁を構成するポスト１１２ａ１３，１１２ａ１５，…の中心軸を通る平面と、非拡幅区間１１２ｂ２において右側壁を構成するポスト１１２ａ１４，１１２ａ１６，…の中心軸を通る平面との間の距離のことを指す。なお、ポスト１１２ａ１，１１２ａ２が、図２（ａ）に示すように導波領域１１２ｂの角に配置される場合であっても、図２（ｂ）に示すように導波領域１１２ｂの角に配置されない場合であっても、この定義に変わるところはない。

【0041】

また、拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との段差Δとは、拡幅区間１１２ｂ１において左側壁を構成するポスト１１２ａ１，１１２ａ３，…，１１２ａ１１の中心軸を通る平面と、非拡幅区間１１２ｂ２において左側壁を構成するポスト１１２ａ１３，１１２ａ１５，…の中心軸を通る平面との間の距離、及び、拡幅区間１１２ｂ１において右側壁を構成するポスト１１２ａ２，１１２ａ４，…，１１２ａ１２の中心軸を通る平面と、非拡幅区間１１２ｂ２において右側壁を構成するポスト１１２ａ１４，１１２ａ１６，…の中心軸を通る平面との間の距離のことを指す。なお、ポスト１１２ａ１，１１２ａ２が、図２（ａ）に示すように導波領域１１２ｂの角に配置される場合であっても、図２（ｂ）に示すように導波領域１１２ｂの角に配置されない場合であっても、この定義に変わるところはない。

【0042】

内部ポスト１１２ｃ１，１１２ｃ２は、拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との境界を構成する領域に左右に並んで配置される。具体的には、拡幅区間１１２ｂ１の側壁を構成するポスト１１２ａ１，１１２ａ２，…のうち最も非拡幅区間１１２ｂ２側にある一対のポスト１１２ａ１１，１１２ａ１２、及び、非拡幅区間１１２ｂ２の側壁を構成するポスト１１２ａ１３，１１２ａ１４，…のうち最も拡幅区間１１２ｂ１側にある一対のポスト１１２ａ１３，１１２ａ１４を頂点とする台形領域（図２においてドットでハッチングされた領域）に左右に並んで配置される。

【0043】

内部ポスト１１２ｃ１，１１２ｃ２を上記のように配置することによって、動作帯域における反射係数を小さく抑えることが可能になる。その理由としては、（１）開口１１１ａ近傍への磁界の閉じ込めが生じ、その結果、ポスト壁導波路１１の導波モードと中空導波管１２の導波モードとの間の結合が強くなること、及び、（２）内部ポスト１１２ｃ１，１１２ｃ２で生じる反射波が、拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との導波路幅の不整合で生じる反射波、及び、開口１１１ａで生じる反射波を打ち消すことなどが考えられる。

【0044】

〔好ましい拡幅区間の幅〕
次に、好ましい拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１について、図４を参照して説明する。図４は、拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との段差Δを０μｍ、５０μｍ、１５０μｍ、２００μｍ、４００μｍとしたときに得られる反射係数の周波数依存性を表すグラフである。なお、図４に示すグラフは、誘電体層１１２の比誘電率を３とし、誘電体層１１２の厚みを０．６ｍｍとし、非拡幅区間１１２ｂ２の幅Ｗ２を２．４ｍｍとしたときに得られたものである。各ポスト１１２ａｉの直径は２００μｍとし、互いに隣接する２つのポスト１１２ａｉ，１１２ａｊの間隔は８００μｍとしている。

【0045】

図４に示すグラフから、以下のことが読み取れる。

【0046】

（１）導波領域１１２ｂの端部を含む区間において、その幅を左右に拡げる構成を採用すると、反射係数が極小となる周波数（以下「極小反射周波数」と記載）が２つに分かれ、その結果、反射係数が−１０ｄＢ以下となる周波数帯域（「低反射帯域」と記載）の帯域幅が拡大する。

【0047】

（２）拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との段差Δを大きくすると、低周波側の極小反射周波数が次第に低下し、その結果、低反射帯域の帯域幅が次第に拡大する。この傾向は、少なくとも、この段差Δが２００μｍになるまで続く。

【0048】

（３）拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との段差Δを更に大きくすると、低周波側の極小周波数における反射係数の値が次第に上昇し、その結果、低反射帯域の帯域幅が次第に縮小する。この段差Δが４００μｍになると、低反射帯域の帯域幅が、導波領域１１２ｂの幅を拡大しない場合（Δ＝０の場合）の低反射帯域の帯域幅と同一になる。

【0049】

以上のことから、拡幅区間１１２ｂ１と非拡幅区間１１２ｂ２との段差Δを４００μｍ以下にすれば、導波領域１１２ｂの幅を拡大しない場合よりも低反射帯域の帯域幅を広くすることができる。すなわち、拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１を３．２０ｍｍ以下にすれば、導波領域１１２ｂの幅を拡大しない場合よりも低反射帯域の帯域幅を広くすることができる。

【0050】

好ましい拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１の上限値３．２０ｍｍは、管内波長λ＝３．４７ｍｍの０．９２２倍に相当する。したがって、好ましい拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１の範囲は、０＜Ｗ１≦０．９２２×λと表現することもできる。

【0051】

なお、拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１を管内波長λの０．７８倍以下にすれば、拡幅区間１１２ｂ１におけるＴＥ２０モードの励振を確実に回避することができる。このとき、拡幅区間１１２ｂ１においてＴＥ３０モードが励振し得ないことは言うまでもない。この観点から、拡幅区間１１２ｂ１の幅Ｗ１は、管内波長λの０．７８倍以下であることが好ましい。そうすることにより、開口１１１ａの形成位置に高い精度が要求されるという問題、及び、低反射帯域の帯域幅が狭くなるという問題を確実に回避することができるからである。

【0052】

〔高周波回路〕
最後に、伝送線路１を備えた高周波回路１０について、図５を参照して説明する。図５は、高周波回路１０の構成を示す分解斜視図である。

【0053】

高周波回路１０は、伝送線路１に、マイクロストリップ線路１３とＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）１４とを付加したものである。

【0054】

マイクロストリップ線路１３は、誘電体層１３１、並びに、誘電体層１３１を介して互いに対向する第１の面状導体１１１及び線状導体１３２により構成されている。第１の面状導体１１１は、マイクロストリップ線路１３の構成要素であると共に、ポスト壁導波路１１の構成要素でもある。

【0055】

誘電体層１１２には、導波領域１１２ｂの内部に給電ピン１１２ｄが形成されている。給電ピン１１２ｄは、例えば、誘電体層１１２の上面から掘り込まれた非貫通孔の壁面に導体メッキを施すことにより形成される。給電ピン１１２ｄの下端は、第２の面状導体１１３と接触していない。このため、給電ピン１１２ｄは、第２の面状導体１１３から絶縁されている。また、第１の面状導体１１１には、給電ピン１１２ｄの上端との接触を避けるための開口１１１ｂが形成されている（給電ピン１１２ｄの上端と第１の面状導体１１１との間のギャップがアンチパッドを構成する）。このため、給電ピン１１２ｄは、第１の面状導体１１１からも絶縁されている。誘電体層１３１には、給電ポスト１３１ａが形成されている。給電ポスト１３１ａは、下端が給電ピン１１２ｄに接続され、上端が線状導体１３２の一端に接続された円筒状導体であり、例えば、誘電体層１３１を貫通する貫通孔の壁面に導体メッキを施すことにより形成される。

【0056】

線状導体１３２の他端（給電ピン１１２ｄに接続される端部と反対側の端部）は、ＲＦＩＣ１４の裏面に形成された信号端子（不図示）に接続される。これにより、ＲＦＩＣ１４から出力された高周波信号を、マイクロストリップ線路１３を介してポスト壁導波路１１に入力すること、及び、ポスト壁導波路１１から出力された高周波信号を、マイクロストリップ線路１３を介してＲＦＩＣ１４に入力することが可能になる。この際、上述した給電ピン１１２ｄは、マイクロストリップ線路１３を導波するＴＥＭモードの電磁波と、ポスト壁導波路１１を導波するＴＥ１０モードの電磁波とを相互に変換するモード変換構造として機能する。

【0057】

〔付記事項〕
本発明は、上述した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る。すなわち、請求項に示した範囲で適宜変更した技術的手段を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】

【0058】

本発明は、ミリ波帯又は準ミリ波帯に属する高周波信号を伝送する伝送線路として好適に利用することができる。例えば、レーダー装置やセンシング装置などに用いられる伝送線路として好適に利用することができる。

【符号の説明】

【0059】

１ 伝送線路
１１ ポスト壁導波路
１１１ 第１の面状導体
１１１ａ 開口
１１２ 誘電体層
１１２ａ ポスト壁
１１２ａ１，１１２ａ２，・・・ ポスト
１１２ｂ 導波領域
１１２ｂ１ 拡幅区間
１１２ｂ２ 非拡幅区間
１１２ｃ１，１１２ｃ２ 内部ポスト
１１２ｄ 給電ピン
１１３ 第２の面状導体
１２ 中空導波管
１２ａ 管壁
１２ｂ 管内
１０ 高周波回路
１３ マイクロストリップ線路
１３１ 誘電体層（他の誘電体層）
１３１ａ 給電ポスト
１３２ 線状導体
１４ ＲＦＩＣ

【図1】

【図2】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図3】