特許 6408679 誘電体導波路

(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】6408679

(24)【登録日】2018年9月28日

(45)【発行日】2018年10月17日

(54)【発明の名称】誘電体導波路

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/107 20060101AFI20181004BHJP

   H01P 3/12 20060101ALI20181004BHJP

【ＦＩ】

   H01P5/107 B

   H01P3/12 200

【請求項の数】2

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2017-211961(P2017-211961)

(22)【出願日】2017年11月1日

【審査請求日】2018年6月20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】上道 雄介

【審査官】 橘 均憲

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２９８３２２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−５８１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−１９３１６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１５７１９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１９１４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−３５４６９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１７−１７６３８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ１／００−１１／００

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

断面形状が長方形又は略長方形であり且つ誘電体により満たされた導波領域を規定する第１広壁、第２広壁、第１狭壁、第２狭壁、及びショート壁と、
前記第１広壁の前記ショート壁近傍に設けられた開口の輪郭から離間した状態で、前記導波領域の表面から内部に至る柱状導体を含むモード変換部と、を備え、
前記ショート壁の幅は、前記柱状導体が設けられた位置における前記第１狭壁と前記第２狭壁との間隔を上回る、
ことを特徴とする誘電体導波路。

【請求項2】

前記第１狭壁と前記第２狭壁との間隔である導波路幅が一定である区間を第１区間とし、その一方の端部が前記第１区間の一方の端部に接続され、且つ、その他方の端部が前記ショート壁により終端されている区間を第２区間として、
前記第２区間における前記導波路幅は、当該第２区間と前記第１区間との境界から前記ショート壁に近づくにしたがって滑らかに拡幅されている、
ことを特徴とする請求項１に記載の誘電体導波路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導波領域が誘電体により満たされた誘電体導波路に関する。

【背景技術】

【0002】

（誘電体導波路の２つの態様）
Ｅバンド（およそ７０ＧＨｚ〜９０ＧＨｚ）に代表されるミリ波帯を動作帯域とし、導波領域が誘電体により満たされた誘電体導波路の第１の態様は、誘電体製の柱状部材（又は細長い板状部材）と、その柱状部材の表面を覆う導体膜とを備えている（例えば非特許文献１参照）。柱状部材の断面形状が長方形である場合、柱状部材の側面は、導体膜製の一対の広壁及び一対の狭壁により四方から取り囲まれ、その柱状部材の端面は、導体膜製のショート壁により覆われる。本明細書では、このようなタイプの誘電体導波路のことを導体膜包囲型の誘電体導波路と称する。

【0003】

誘電体導波路の第２の態様は、誘電体製の基板と、この基板の両面を覆う一対の導体膜と、この基板の内部に形成されたポスト壁とを備えている。一対の導体膜は、一対の広壁に読み替えられる。ポスト壁は、互いに対向する一対のポスト壁と、この一対のポスト壁の端部同士を繋ぐポスト壁とを含む。一対のポスト壁は、一対の狭壁に読み替えられ、一対のポスト壁の端部同士を繋ぐポスト壁は、ショート壁と読み替えられる。第２の態様の誘電体導波路は、ポスト壁導波路と呼ばれる。ポスト壁導波路は、導体膜包囲型の誘電体導波路と比較して、伝送デバイス及び電子部品を集積する場合の集積度を高めることができる。伝送デバイスの例としては、導波路以外にフィルタ、方向性結合器、及びダイプレクサが挙げられる、電子部品の例としては、抵抗器やコンデンサやＲＦＩＣ（Radio Frequency Integrated Circuit）などが挙げられる。

【0004】

また、非特許文献２，３に記載のポスト壁導波路には、ショート壁の近傍にブラインドビアが形成されており、このブラインドビアの内壁には導体膜が柱状に形成されている。このブラインドビアは、導波領域の一方の広壁側の表面から導波領域の内部に向かって突出している。

【0005】

また、ポスト壁導波路の広壁の表面上には誘電体層が形成されており、この誘電体層の表面上には信号線が形成されている。この信号線は、その一方の端部がブラインドビアの上端部（導波領域の表面側の端部）に導通するように配置されている。信号線は、一方の広壁とともにマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）を構成する。ブラインドビアは、ＭＳＬ内を伝搬する電磁波のモードと、ポスト壁導波路の導波領域内を伝搬する電磁波のモードとを相互に変換する。ブラインドビア、誘電体層、及び信号線からなるモード変換部は、ポスト壁導波路の入出力ポートとして機能する。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【非特許文献1】Kazuhiro Ito, Kazuhisa Sano, "60-GHz Band Dielectric Waveguide Filters Made of Crystalline Quartz", Microwave Symposium Digest, 2005 IEEE MTT-S International, June. 2005

【非特許文献2】Yusuke Uemichi, et al. "A ultra low-loss silica-based transformer between microstrip line and post-wall waveguide for millimeter-wave antenna-in-package applications," IEEE MTT-S IMS, Jun. 2014.

【非特許文献3】Yusuke Uemichi, et al. "A study on the broadband transitions between microstrip line and post-wall waveguide in E-band," in Eur. Microw. Conf., Oct. 2016.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

上述したような誘電体導波路を設計する場合、所定の動作帯域を定めたうえで、導波領域の設計パラメータと、モード変換部の設計パラメータとを最適化する。導波領域の設計パラメータと、モード変換部の設計パラメータとは、多岐に亘る。しかし、導波領域の設計パラメータのうち主要な設計パラメータとしては、導波領域の幅である幅Ｗ（一対の狭壁同士の間隔）が挙げられ、モード変換部の設計パラメータのうち主要な設計パラメータとしては、ブラインドビアとショート壁との間隔である間隔Ｄ_ＢＳが挙げられる。

【0008】

例えば、所定の動作帯域が７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域である場合、幅Ｗは、動作帯域の中心周波数ｆ_ｃ（ここでは７８．５ＧＨｚ）を１．５で除した周波数をカットオフ周波数ｆ_ｃｏとして、このカットオフ周波数ｆ_ｃｏに対応する管内波長に応じて定められる。また、間隔Ｄ_ＢＳは、中心周波数ｆ_ｃに応じてその値を最適化される。

【0009】

ところで、Ｅバンドは、複数のサブバンドに分割されており、各サブバンドを異なる用途に用いることが多い。例えば、７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域を３分割し、７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下のサブバンドをローバンドと呼び、８１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下のサブバンドをハイバンドと呼ぶ。７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域を動作帯域とする無線送受信機は、例えば、受信用帯域としてローバンドを用い、電磁波送信用の帯域としてハイバンドを用いる。もちろん、その逆の構成であってもよい。

【0010】

したがって、このような無線送受信機を構成するポスト壁導波路のモード変換部は、ローバンドにおける反射特性を重視するモード変換部（以下、ローバンド用モード変換部）と、ハイバンドにおける反射特性を重視するモード変換部（以下、ハイバンド用モード変換部）とに区別される。

【0011】

上述したように中心周波数ｆ_ｃに応じて間隔Ｄ_ＢＳを最適化されたモード変換部の反射特性（ＳパラメータＳ１１の周波数依存性）において、ＳパラメータＳ１１が最小となる周波数であるピーク周波数は、中心周波数ｆ_ｃの近傍に位置する。また、ピーク周波数から、周波数が低周波側又は高周波側へ遠ざかるにしたがって、ＳパラメータＳ１１は、増加する。

【0012】

ピーク周波数から遠ざかるにしたがってＳパラメータＳ１１が増加する度合いは、ハイバンド側よりもローバンド側の方が大きい。そのため、中心周波数ｆ_ｃに基づいて設計パラメータを最適化されたモード変換部は、ハイバンド用モード変換部として満たすべき基準を満たすことができる一方で、ローバンド用モード変換部として満たすべき基準を満たすことができない場合がある。

【0013】

このような場合に、間隔Ｄ_BSを最適化された値である基準値よりも大きくする（ブラインドビアをショート壁からより遠ざける）ことで、中心周波数を低周波側にシフトすることにより、ローバンドにおける反射特性を改善することができる。すなわち、基準値を上回る範囲内において間隔Ｄ_BSを適宜調整することによって、モード変換部は、ローバンド用モード変換部が満たすべき基準を満たすことができる。

【0014】

ところで、ポスト壁導波路には、幅Ｗを縮小したいという要望がある。これは、伝送デバイス及び電子部品を集積した集積基板（無線送受信機の基板）の更なる小型化を図るためである。

【0015】

幅Ｗを縮小することに伴いポスト壁導波路のカットオフ周波数ｆ_ｃｏは、高周波側へシフトする。したがって、幅Ｗを縮小することによって、ポスト壁導波路のカットオフ周波数ｆ_ｃｏは、動作帯域の下限に近づく。

【0016】

このように幅Ｗを縮小したポスト壁導波路においても、ローバンドにおける反射特性は、ハイバンドにおける反射特性よりも劣る。したがって、幅Ｗを縮小していないポスト壁導波路の場合と同じように、ローバンドにおける反射特性を改善することが求められる。そこで、本発明の発明者は、間隔Ｄ_BSを最適化された値である基準値よりも大きくすることによって、ローバンドにおける反射特性の改善を図った。しかし、幅Ｗを縮小したポスト壁導波路においては、このローバンドにおける反射特性を改善するための方法が効果を奏さず、ローバンドにおいて良好な反射特性を得ることができなかった。

【0017】

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、所定の動作帯域の中心周波数ｆ_ｃよりも低周波側の帯域においても良好な反射特性を有する誘電体導波路を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0018】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る誘電体導波路は、断面形状が長方形又は略長方形であり且つ誘電体により満たされた導波領域を規定する第１広壁、第２広壁、第１狭壁、第２狭壁、及びショート壁と、前記第１広壁の前記ショート壁近傍に設けられた開口の輪郭から離間した状態で、前記導波領域の表面から内部に至る柱状導体を含むモード変換部と、を備え、前記ショート壁の幅は、前記柱状導体が設けられた位置における前記第１狭壁と前記第２狭壁との間隔を上回る、ように構成されている。

【0019】

上記の構成によれば、前記ショート壁の幅が、前記間隔と等しくなるように構成された誘電体導波路と比較して、所定の動作帯域の中心周波数よりも低周波側の帯域における反射特性を改善することができる。したがって、中心周波数よりも低周波側の帯域においても良好な反射特性を有する誘電体導波路を提供することができる。

【0020】

また、本発明の一態様に係る誘電体導波路は、前記第１狭壁と前記第２狭壁との間隔である導波路幅が一定である区間を第１区間とし、その一方の端部が前記第１区間の一方の端部に接続され、且つ、その他方の端部が前記ショート壁により終端されている区間を第２区間として、前記第２区間における前記導波路幅は、当該第２区間と前記第１区間との境界から前記ショート壁に近づくにしたがって滑らかに拡幅されている、ことが好ましい。

【0021】

上記の構成によれば、前記第２区間は、前記導波路幅が急激に（不連続的に）変化する部分を含まない。換言すれば、前記第２区間は、その特性インピーダンスが急激に（不連続的に）変化する部分を含まない。したがって、本誘電体導波路は、前記第２区間における前記導波路幅を拡幅する場合に生じ得る反射損失を抑制することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明の一態様によれば、所定の動作帯域の中心周波数よりも低周波側の帯域においても良好な反射特性を有する誘電体導波路を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る導体膜包囲型の誘電体導波路の斜視図である。（ｂ）は、その平面図である。（ｃ）は、その断面図である。

【図2】（ａ）は、本発明の第１の変形例に係るポスト壁導波路の平面図である。（ｂ）は、その断面図である。

【図3】（ａ）は、本発明の第２の変形例に係る導体膜包囲型の誘電体導波路の平面図である。（ｂ）は、その断面図である。

【図4】（ａ）は、本発明の第３の変形例に係るポスト壁導波路の平面図である。（ｂ）は、その断面図である。

【図5】本発明の比較例として用いるポスト壁導波路の平面図である。

【図6】本発明の第１の実施例及び第２の実施例であるポスト壁導波路の反射特性と、比較例であるポスト壁導波路の反射特性とを示したグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0024】

〔第１の実施形態〕
（導体膜包囲型の誘電体導波路１の構成）
本発明の第１の実施形態に係る導体膜包囲型の誘電体導波路について、図１を参照して説明する。図１の（ａ）は、本実施形態に係る導体膜包囲型の誘電体導波路１の斜視図である。図１の（ｂ）は、導体膜包囲型の誘電体導波路１の平面図である。図１の（ｃ）は、導体膜包囲型の誘電体導波路１の断面図であり、図１の（ａ）に示したＡＡ’線を含み、且つ、後述する第１広壁２１及び第２広壁２２に直交する断面における断面図である。

【0025】

なお、図１の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す座標系は、次のように定められている。後述する基板１１の主面の法線に平行な軸をｚ軸と定め、細長い基板１１が延伸されている方向をｘ軸と定め、ｚ軸及びｘ軸の各々と直交する方向をｙ軸と定める。また、ｚ軸のうち、基板１１の２つの主面のうち、後述する誘電体層３２が形成されていない側の主面から誘電体層３２が形成されている主面に向かう方向をｚ軸正方向と定め、ｘ軸のうち、後述するショート壁２５から遠ざかる方向をｘ軸正方向と定め、ｚ軸正方向及びｘ軸正方向とともに右手系を構成するようにｙ軸正方向を定めている。

【0026】

図１の（ａ）〜（ｃ）に示すように、導体膜包囲型の誘電体導波路１は、基板１１と、基板１１の表面を覆う導体層と、モード変換部３１とを備えている。この導体層は、設けられている基板１１の表面に応じて、第１広壁２１、第２広壁２２、第１狭壁２３、第２狭壁２４、及びショート壁２５と呼び分けられる。

【0027】

このように、基板１１の表面は、導体層によって覆われている。本願明細書では、誘電体導波路１のような誘電体導波路のことを導体膜包囲型の誘電体導波路と称する。導体膜包囲型の誘電体導波路は、請求の範囲に記載した誘電体導波路の一態様である。なお、請求の範囲に記載した誘電体導波路は、導体膜包囲型の誘電体導波路と、例えば第１の変形例において説明するポスト壁導波路（図２参照）とをその範疇に含む。

【0028】

（基板１１）
図１の（ａ）に示すように、基板１１は、誘電体により構成された細長い板状部材である。以下において、基板１１を構成する６つの表面のうち、面積が最も大きな２つの表面を基板１１の主面と称す。また、２つの主面と交わり（本実施形態では直行し）、基板１１を平面視した場合に基板１１の外縁を形成する表面を側面と称する。側面は、ｙ軸正方向側の側面である第１の側面と、ｙ軸負方向側の側面である第２の側面と、ｘ軸負方向側の側面である第３の端面とにより構成されている。なお、図１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、ｘ軸方向における基板１１の第３の側面の位置をｘ軸の原点と定めている。また、本実施形態において、基板１１の横断面（ｙｚ平面に沿った断面）における断面形状は、長方形である。基板１１は、後述するように導波領域１２を構成する。したがって、導体膜包囲型の誘電体導波路１は、導波領域１２の横断面における断面形状が長方形である矩形導波路である。

【0029】

なお、本実施形態において、基板１１（すなわち導波領域１２）の横断面における断面形状が長方形であるものとして説明した。しかし、基板１１の横断面における断面形状は、長方形をベースとして、その長方形の４つの角を滑らかな曲線又は直線に沿って切り落とした形状であってもよい。長方形の４つの角を滑らかな曲線に沿って切り落とした形状は、角丸長方形である。また、長方形の４つの角を直線に沿って切り落とした形状は、微視的に見れば８角形であるが巨視的に見れば長方形である。請求の範囲に記載の「略長方形」は、上述した角丸長方形、及び、微視的に見れば８角形であるが巨視的に見れば長方形である形状を指す。

【0030】

図１の（ｂ）に示すように、基板１１は、平面視した場合に、その幅Ｗ_１が一定である第１区間Ｓ_１と、その幅Ｗ_１が基板１１の第３の側面（ｘ軸負方向側の側面）に近づくにしたがって滑らかに拡幅されている第２区間Ｓ_２とにより構成されている。したがって、第２区間Ｓ_２は、テーパ形状となるように成形されている。なお、図１の各図においては、第１区間Ｓ_１と第２区間Ｓ_２との境界を二点鎖線により図示している。図１の（ｂ），（ｃ）に示すように、この境界の位置をｘ_２とする。

【0031】

本実施形態では、基板１１を構成する誘電体として石英を採用している。しかし、基板１１を構成する誘電体として、他の誘電体（例えばポリテトラフルオロエチレン系樹脂や液晶ポリマー樹脂などの樹脂材料）を採用してもよい。

【0032】

（導体層）
図１の（ａ）及び（ｂ）に示すように、基板１１の表面を覆う導体層のうち、第１広壁２１及び第２広壁２２は、基板１１の２つの主面上に設けられた導体層であり、導体膜包囲型の誘電体導波路１の一対の広壁を構成する。上記導体層のうち、第１狭壁２３及び第２狭壁２４は、それぞれ、基板１１の第１の側面上及び第２の側面上に設けられた導体層であり、導体膜包囲型の誘電体導波路１の一対の狭壁を構成する。上記導体層のうち、ショート壁２５は、基板１１の第３の側面上に設けられた導体層である。本実施形態において、ショート壁２５は、第１広壁２１及び第２広壁２２と直行しており、第１区間Ｓ_１における第１狭壁２３及び第２狭壁２４とも直行している。このように、導体膜により表面を覆われた基板１１は、所定の動作帯域の電磁波をｘ軸方向に沿って導波する導波領域１２を構成する。したがって、上述した基板１１の幅Ｗ_１は、第１狭壁２３と第２狭壁２４との間隔と等しく、導波領域１２の幅Ｗ_１であるとも表現できる。導波領域１２の幅Ｗ_１は、特許請求の範囲に記載の導波路幅に対応する。

【0033】

上述したように基板１１は、第１区間Ｓ_１と第２区間Ｓ_２とを有し、且つ、第２区間Ｓ_２がｘ軸負方向に向かって拡幅されたテーパ形状となるように成形されている。したがって、位置ｘがｘ＞ｘ_２である領域からｘ＝０に向かって（ｘ軸負方向に向かって）近づいていく場合に、導波領域１２の幅Ｗ_１は、（１）第１区間Ｓ_１（ｘ_２≦ｘである区間）において一定であり、（２）第２区間Ｓ_２（０≦ｘ＜ｘ_２である区間）において拡幅され、（３）位置ｘがｘ＝０である第２区間Ｓ_２の終端においてショート壁２５の幅Ｗ_２と一致する。後述する柱状導体３４は、その位置ｘ_１が、０＜ｘ_１＜ｘ_２を満たす位置に形成されている。したがって、幅Ｗ_２は、後述する柱状導体３４が設けられた位置ｘ_１における導波領域１２の幅Ｗ_１を上回る。

【0034】

上記導体層によって表面を覆われているため、基板１１の内部にはカットオフ周波数ｆ_ｃｏ以上の周波数を有する高周波が閉じ込められる。したがって、基板１１は、導体膜包囲型の誘電体導波路１の導波領域１２として機能する。後述するモード変換部３１を用いてマイクロストリップ線路から導体膜包囲型の誘電体導波路１に入力された電磁波は、基板１１の内部をｘ軸正方向に向かって伝搬する。同様に、基板１１の内部をｘ軸負方向に向かって伝搬してきた電磁波は、モード変換部３１を用いてマイクロストリップ線路に出力される。

【0035】

本実施形態では、第１広壁２１、第２広壁２２、第１狭壁２３、第２狭壁２４及びショート壁２５を構成する導体として銅を採用するが、他の導体（例えばアルミニウムなどの金属）であってもよい。また、第１広壁２１、第２広壁２２、第１狭壁２３、第２狭壁２４及びショート壁２５を構成する導体膜の厚さは限定されるものではなく、任意の厚さを採用することができる。すなわち、導体膜は、薄膜、箔（フィルム）、及び板と呼ばれる態様のうち何れの態様であってもよい。薄膜、箔（フィルム）、及び板においては、薄膜が最も厚さが薄く、箔、板の順番で厚さが厚くなる。

【0036】

（モード変換部３１）
図１の（ｂ）及び（ｃ）に示すように、モード変換部３１は、第１広壁２１と、誘電体層３２と、信号線３３と、柱状導体３４とを備えている。

【0037】

誘電体層３２は、第１広壁２１の表面上に積層され、当該表面を覆うように形成されている。本実施形態では、誘電体層３２は、ポリイミド樹脂製である。なお、誘電体層３２を構成する材料は、ポリイミド樹脂に限定されるものではなく、誘電体として機能する材料であればよい。

【0038】

ショート壁２５近傍には、第１広壁が設けられている側（ｚ軸正方向側）の主面（特許請求の範囲における導波領域の表面）から基板１１の内部にブラインドビアが設けられている。このブラインドビアの内壁には、導体膜（本実施形態においては銅製）が形成されている。この導体膜は、柱状導体３４を形成する。前記ブラインドビアが形成されている位置は、ｘ軸方向においてｘ_１であり、ｙ軸方向において導波領域１２の幅Ｗ_１の中央である。本実施形態において、ｘ_１＜ｘ_２である。すなわち、柱状導体３４は、第２区間Ｓ_２の内側に形成されている。しかし、柱状導体３４が形成されるｘ軸方向の位置は、ｘ_１＜ｘ_２に限定されるものではなく、ｘ_１＝ｘ_２又はｘ_１＞ｘ_２であってもよい。なお、以下において、ショート壁２５と柱状導体３４との間隔（すなわちｘ軸方向における位置ｘ_１）のことを間隔Ｄ_ＢＳと呼ぶ。

【0039】

第１広壁２１には、平面視した場合に柱状導体３４を包含する領域にアンチパッド（特許請求の範囲における開口の輪郭）が形成されており、その内側領域に第１広壁２１と離間したパッドが形成されている。このパッドは、柱状導体３４と導通している。

【0040】

誘電体層３２には、平面視した場合に柱状導体３４を包含する位置に開口が形成されている。

【0041】

本実施形態において、柱状導体３４、パッド、アンチパッド、及び誘電体層３２の開口の各々は、平面視した場合に同心円状に配置されている。

【0042】

信号線３３は、誘電体層３２の表面に形成され、その長手方向がｘ軸方向に沿うように配置された帯状導体である。信号線３３の一方の端部である端部３３１は、その直径が柱状導体３４の直径を上回る円形に形成されている。端部３３１は、パッドを介して柱状導体３４と導通している。信号線３３は、平面視した場合に、端部３３１が柱状導体３４及びパッドと重畳するように、且つ、信号線３３自体が端部３３１からショート壁２５に近づく方向（ｘ軸負方向）に向かって延伸するように配置されている。

【0043】

このように構成されたモード変換部３１において、信号線３３と第１広壁２１とは、マイクロストリップ線路を形成し、且つ、柱状導体３４は、（１）当該マイクロストリップ線路を伝搬する電磁波のモードと、（２）導体膜包囲型の誘電体導波路１の導波領域１２である基板１１の内部を伝搬する電磁波のモードとを変換する。したがって、モード変換部３１は、マイクロストリップ線路のモードと基板１１の内部のモードとを変換するモード変換部として機能する。換言すれば、モード変換部３１は、導体膜包囲型の誘電体導波路１の一方の入出力ポートである第１のポートとして機能する。

【0044】

なお、本実施形態においては、図１に示すように、導体膜包囲型の誘電体導波路１の第１のポート（ｘ軸負方向側のポート）のみを用いて導体膜包囲型の誘電体導波路１の構成を説明してきた。導体膜包囲型の誘電体導波路１の他方のポートである第２のポート（ｘ軸正方向側のポート）は、第１のポートと同じように構成されていてもよいし、方向性結合器やダイプレクサなどの伝送デバイスに対して直接接続されていてもよい。

【0045】

（モード変換部３１の反射特性）
このように構成されたモード変換部３１は、間隔Ｄ_ＢＳや、ショート壁の幅Ｗ_２や、導波領域１２の幅Ｗ_１や、導波領域１２の厚さや、柱状導体３４の長さなどを設計パラメータとして、反射特性（換言すれば透過特性）を制御することができる。反射特性は、ＳパラメータＳ１１の周波数依存性のことであり、透過特性は、ＳパラメータＳ２１の周波数依存性のことである。

【0046】

従来の導体膜包囲型の誘電体導波路、すなわち、導波領域の幅が全区間において一定であり、導波領域の幅とショート壁の幅とが等しい導体膜包囲型の誘電体導波路の設計パラメータは、例えば以下のようにして定められる。

【0047】

これらの設計パラメータのうち導波領域に関する設計パラメータである幅Ｗ_１は、基本的に所定の動作帯域に基づいて定められる。なお、導波領域の厚さは、基板１１の厚さと等しく、使用する基板１１を決定した時点で自動的に定められる。

【0048】

これまでは、所定の動作帯域の中心周波数ｆ_ｃを１．５で除した周波数をカットオフ周波数ｆ_ｃｏとして、カットオフ周波数ｆ_ｃｏに対応する管内波長と等しくなる幅Ｗ_１を採用していた。例えば、所定の動作帯域が７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下である場合、ｆ_ｃ＝７８．５ＧＨｚであり、ｆ_ｃｏ＝５２．３３ＧＨｚに対応する管内波長（＝１．５４ｍｍ）と等しくなる幅を導波領域の幅として採用していた。

【0049】

背景技術の欄において上述したように、中心周波数ｆ_ｃを１．５で除したことで得られるカットオフ周波数ｆ_ｃｏに基づいて導波領域の幅を定めた導体膜包囲型の誘電体導波路においては、間隔Ｄ_BSを最適化された値である基準値よりも大きく設定することによってローバンドにおける反射特性を改善できることが分かっていた。背景技術の欄ではポスト壁導波路を用いてこのことを説明していたが、間隔Ｄ_BSを用いた反射特性の制御は、導体膜包囲型の誘電体導波路においても有効である。

【0050】

しかし、発明が解決しようとする課題に記載したように、近年、導波路のサイズをコンパクト化したいという要望がある。このことは、導体膜包囲型の誘電体導波路において、導波領域の幅を縮小したいということと同義である。導波領域の幅を縮小した場合（例えば導波領域の幅として１．３２ｍｍを採用した場合）、導体膜包囲型の誘電体導波路のカットオフ周波数ｆ_ｃｏは、高周波側へシフトする。したがって、導波領域の幅を縮小することによって、導体膜包囲型の誘電体導波路のカットオフ周波数ｆ_ｃｏは、動作帯域の下限に近づく。

【0051】

このように導波領域の幅を縮小した導体膜包囲型の誘電体導波路において間隔Ｄ_BSを最適化された値である基準値よりも大きく設定した場合、後述する比較例の結果（図６参照）として説明するように、ローバンドにおける反射特性を改善することができなかった。

【0052】

（導体膜包囲型の誘電体導波路１の効果）
以上の課題を、本実施形態の導体膜包囲型の誘電体導波路１は、ショート壁２５の幅Ｗ_２を柱状導体３４が設けられた位置ｘ_１における幅Ｗ_１を上回るように設計することによって解決することができる。例えば、本実施形態では、第１区間における幅Ｗ_１をＷ_１＝１．３２ｍｍに設定し、幅Ｗ_２をＷ_２＝１．８ｍｍに設定することによってローバンドにおける反射特性を改善することができる。

【0053】

したがって、導体膜包囲型の誘電体導波路１は、導波領域１２の幅Ｗ_１を従来よりも狭く設計した場合（すなわち、カットオフ周波数が動作帯域の下限値に接近した場合）であっても、所定の動作帯域の中心周波数ｆ_ｃよりも低周波側の帯域においても良好な反射特性を示す。例えば、所定の動作帯域がＥバンドの一部である７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域であり、その中心周波数ｆ_ｃが７８．５ＧＨｚである場合に、７８．５ＧＨｚよりも低周波側の帯域であるローバンド（７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下）においても、導体膜包囲型の誘電体導波路１は、良好な反射特性を示す。

【0054】

以上のように、導体膜包囲型の誘電体導波路１は、従来よりも幅Ｗ_１をコンパクトに設計することができる。上述したようなモード変換部を備えた導体膜包囲型の誘電体導波路において、幅Ｗ_２が幅Ｗ_１を上回るように構成するという技術は、導波路として導体膜包囲型の誘電体導波路を備えた如何なる伝送デバイス（例えば方向性結合器及びダイプレクサ）にも適用可能である。すなわち、幅Ｗ_２が幅Ｗ_１を上回るように構成することによって、導体膜包囲型の誘電体導波路のみならず方向性結合器及びダイプレクサのコンパクト化を図ることができる。

【0055】

また、導体膜包囲型の誘電体導波路１において、第２区間Ｓ_２において導波領域１２の幅Ｗ_１は、第２区間Ｓ_２と第１区間Ｓ_１との境界からショート壁２５に近づくにしたがって滑らかに拡幅されている。この構成によれば、第２区間Ｓ_２は、幅Ｗ_１が急激に（不連続的に）変化する部分を含まない。換言すれば、第２区間Ｓ_２は、その特性インピーダンスが急激に（不連続的に）変化する部分を含まない。したがって、導体膜包囲型の誘電体導波路１は、第２区間Ｓ_２における幅Ｗ_１を拡幅する場合に生じ得る反射損失を抑制することができる。

【0056】

また、幅Ｗ_２が位置ｘ_１における幅Ｗ_１を上回るように構成するという技術は、導体膜包囲型の誘電体導波路のみならず第１の変形例において後述するようにポスト壁導波路（例えば図２参照）にも適用することができる。この技術を適用したポスト壁導波路は、本実施形態の導体膜包囲型の誘電体導波路１と同様の効果を奏する。すなわち、幅Ｗ_２が幅Ｗ_１を上回るように構成するという技術は、導体膜包囲型の誘電体導波路及びポスト壁導波路を含む広義の誘電体導波路（請求の範囲に記載の誘電体導波路と同義）に対して好適に用いることができる。

【0057】

〔第１の変形例〕
第１の実施形態では、導波領域１２が基板１１により構成され、一対の広壁２１，２２と、一対の狭壁２３，２４と、ショート壁２５とが何れも、基板１１の表面を覆う導体膜により構成された導体膜包囲型の誘電体導波路１を例に本発明について説明した。

【0058】

本発明の第１の変形例では、導体膜包囲型の誘電体導波路１と同様の構成をポスト壁の技術を用いて実現したポスト壁導波路について、図２を参照して説明する。ポスト壁導波路１Ａに代表されるポスト壁導波路は、請求の範囲に記載した誘電体導波路の一態様である。図２の（ａ）は、本変形例に係るポスト壁導波路１Ａの平面図である。図２の（ｂ）は、ポスト壁導波路１Ａの断面図であり、図２の（ａ）に示したＢＢ’線を含み、且つ、後述する第１広壁２１Ａ及び第２広壁２２Ａに直交する断面における断面図である。なお、図２の各図に図示した座標系は、図１の各図に図示した座標系と同様に定められている。

【0059】

ポスト壁導波路１Ａを構成する各部材の部材番号は、導体膜包囲型の誘電体導波路１を構成する各部材の部材番号に対して、その末尾に「Ａ」を追加することによって得られる。本変形例では、導体膜包囲型の誘電体導波路１と異なる構成についてのみ説明し、導体膜包囲型の誘電体導波路１と同じ構成については、その説明を省略する。

【0060】

（ポスト壁導波路１Ａの構成）
図２の（ａ）〜（ｂ）に示すように、ポスト壁導波路１Ａは、基板１１Ａと、第１導体膜２１Ａと、第２導体膜２２Ａと、誘電体層３２Ａを含むモード変換部３１Ａとを備えている。モード変換部３１Ａは、図１に図示した導体膜包囲型の誘電体導波路１のモード変換部３１と同じように構成されている。

【0061】

基板１１Ａは、基板１１と同様に石英製の基板である。しかし、基板１１Ａは、基板１１と比較して、以下の点が異なる。

【0062】

基板１１は、細長い板状部材（図１参照）であり、幅Ｗ_１が一定である第１区間Ｓ_１と、幅Ｗ_１が第３の側面（ショート壁２５が積層される側面）に向かって滑らかに拡幅された第２区間Ｓ_２とを含んでいた。

【0063】

それに対して、図２の（ａ）に示すように、基板１１Ａは、細長い板状部材であるものの、その全幅は、後述する導波領域１２Ａの幅Ｗ_１Ａ及びショート壁２５Ａの幅Ｗ_２Ａの双方を上回る。

【0064】

第１導体膜２１Ａは、基板１１Ａの一方の主面（後述する誘電体層３２Ａが積層される側の主面であり、ｚ軸正方向側の主面）に積層された導体膜である。

【0065】

第２導体膜２２Ａは、基板１１Ａの他方の主面（ｚ軸負方向側の主面）に積層された導体膜である。

【0066】

第１導体膜２１Ａ及び第２導体膜２２Ａは、ポスト壁導波路１Ａの導波領域１２Ａを規定する一対の広壁をなす。したがって、以下では、第１導体膜２１Ａ及び第２導体膜２２Ａのことを、それぞれ、第１広壁２１Ａ及び第２広壁２２Ａとも呼ぶ。

【0067】

一対の狭壁である第１狭壁２３Ａ及び第２狭壁２４Ａと、ショート壁２５Ａとは、第１広壁２１Ａ及び第２広壁２２Ａとともに導波領域１２Ａを規定する。第１狭壁２３Ａ、第２狭壁２４Ａ、及びショート壁２５Ａの各々は、図２に示すように、ポスト壁により構成されている。

【0068】

第１狭壁２３Ａ、第２狭壁２４Ａ、及びショート壁２５Ａを構成するポスト壁は、複数の導体ポストを所定の間隔で柵状に配列したものである。第１狭壁２３Ａ、第２狭壁２４Ａ、及びショート壁２５Ａの各々は、それぞれ、複数の導体ポストである導体ポスト２３Ａｉ、導体ポスト２４Ａｊ、及び導体ポスト２５Ａｋにより構成される。ここで、ｉ，ｊ，ｋは、各導体ポストの本数を一般化して表したものである。Ｍ，Ｎを任意の正の整数として、Ｍ＜Ｎである場合に、ｉ，ｊは、１＜ｉ，ｊ≦Ｎ（ｉ，ｊは正の整数）を満たし、ｋは、１＜ｋ≦Ｍ（ｋは正の整数）を満たす。

【0069】

基板１１Ａを平面視した場合、基板１１Ａの内部には、複数の導体ポスト（導体ポスト２３Ａｉ、導体ポスト２４Ａｊ、及び導体ポスト２５Ａｋ）からなる柵状のポスト壁が設けられている（図２の（ａ）参照）。複数の導体ポスト２３Ａｉは、第１狭壁２３Ａを構成し、複数の導体ポスト２４Ａｊは、第２狭壁２４Ａを構成し、複数の導体ポスト２５Ａｋは、ショート壁２５Ａを構成する。第１狭壁２３Ａ、第２狭壁２４Ａ、及びショート壁２５Ａの各々は、それぞれ、図１に示した導体膜包囲型の誘電体導波路１の第１狭壁２３、第２狭壁２４、及びショート壁２５に対応する。複数の導体ポスト２３Ａｉにより構成された第１狭壁２３Ａは、隣接する導体ポスト同士の間隔に応じて、所定の波長以上の電磁波を反射する仮想的な導体壁として振る舞う。この導体壁の仮想的な反射面は、複数の導体ポスト２３Ａｉの各々の中心軸を含む１つの面に沿って形成される。図２の（ａ）において、第１狭壁２３Ａの仮想的な反射面は、仮想線（二点鎖線）を用いて図示されている。同様に、図２の（ａ）において、第２狭壁２４Ａの仮想的な反射面及びショート壁２５Ａの仮想的な反射面も仮想線（二点鎖線）を用いて図示されている。

【0070】

ポスト壁導波路１Ａにおいて、導体膜からなる一対の広壁２１Ａ，２２Ａと、ポスト壁からなる一対の狭壁２３Ａ，２４Ａの仮想的な反射面と、ポスト壁からなるショート壁２５Ａの仮想的な反射面とにより取り囲まれた領域が導波領域１２Ａを構成する。基板１１Ａを平面視した場合において、導体ポスト２３Ａｉ、導体ポスト２４Ａｊ、及び導体ポスト２５Ａｋの各導体ポストは、ポスト壁導波路１Ａの導波領域１２Ａの外縁の形状が図１に示す導体膜包囲型の誘電体導波路１の導波路領域の形状（すなわち、基板１１の形状）と一致するように配置されている。

【0071】

本実施形態において、各導体ポストは、基板１１Ａの一方の主面から他方の主面まで貫通するビア（貫通孔）の内壁に形成された筒状の導体膜によって構成されている。この導体膜は、金属製（例えば銅製）である。なお、各導体ポストは、ビアの内部に導体（例えば金属）を充填することによって得られた円柱状の導体棒によって構成されていてもよい。

【0072】

このように構成されたポスト壁導波路１Ａは、導体膜包囲型の誘電体導波路１と同様に、ショート壁２５Ａの幅Ｗ_２Ａが、柱状導体３４Ａが設けられた位置ｘ_１Ａにおける導波領域１２Ａの幅Ｗ_１Ａ（特許請求の範囲に記載の導波路幅）を上回る。

【0073】

また、ポスト壁導波路１Ａは、第１区間Ｓ_１Ａと、第２区間Ｓ_２Ａとを含む。第１区間Ｓ_１Ａは、幅Ｗ_１Ａが一定である区間である。第２区間Ｓ_２Ａは、その一方の端部（ｘ軸正方向側の端部）が第１区間Ｓ_１Ａの一方の端部（ｘ軸負方向側の端部）に接続され、且つ、その他方の端部がショート壁２５Ａにより終端されている区間である。第２区間Ｓ_２Ａにおける幅Ｗ_１は、第１区間Ｓ_１Ａと第２区間Ｓ_２Ａとの境界（ｘ＝ｘ_２Ａの位置）からショート壁２５Ａ（ｘ＝０の位置）に近づくにしたがって滑らかに拡幅されている。

【0074】

（ポスト壁導波路１Ａの効果）
ポスト壁の技術を利用したポスト壁導波路１Ａは、管壁が金属板により構成された導波管と比較して、製造コストを抑制できる、小型化を図ることができる、軽量である、といった長所を有する。また、ポスト壁導波路１Ａは、導波路に加えて、フィルタや、方向性結合器や、ダイプレクサなどの伝送デバイスを１枚の基板を用いて集積化することができる。また、その基板の表面上に様々な電子部品（例えば、抵抗器やコンデンサや高周波回路など）を容易に実装することができる。したがって、ポスト壁導波路１Ａは、導体膜包囲型の誘電体導波路１と比較して、伝送デバイス及び電子部品を集積する場合の集積度を高めることができる。

【0075】

ポスト壁導波路１Ａは、ポスト壁導波路の技術を用いて製造可能であるという点に起因する効果以外には、図１に図示した導体膜包囲型の誘電体導波路１と同じ効果を奏する。したがって、ここでは、それらの効果に関する記載を省略する。

【0076】

〔第２，第３の変形例〕
第１の実施形態及び第１の変形例では、第１狭壁及び第２狭壁の双方がテーパ形状をなしている例について説明した。これを変形し、第１狭壁２３及び第２狭壁２４の何れか一方がテーパ形状をなすよう構成した第２，第３の変形例について、図面を参照して説明する。なお、説明の便宜上、上記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。

【0077】

（導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂの構成）
図３の（ａ）は、本発明の第２の変形例に係る導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂの平面図である。図３の（ｂ）は、導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂの断面図であり、図３の（ａ）に示したＣＣ’線を含み、且つ、後述する第１広壁２１Ｂ及び第２広壁２２Ｂに直交する断面における断面図である。図３の（ａ）及び（ｂ）に示すように、導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂは、基板１１Ｂと、第１広壁２１Ｂと、第２広壁２２Ｂと、第１狭壁２３Ｂと、第２狭壁２４Ｂと、ショート壁２５Ｂと、モード変換部３１Ｂとを含む。これらの構成要素のうち、基板１１Ｂ、第１広壁２１Ｂ、第２広壁２２Ｂ、ショート壁２５Ｂ及びモード変換部３１Ｂは、第１の実施形態における基板１１、第１広壁２１、第２広壁２２、ショート壁２５及びモード変換部３１とそれぞれ同様に構成される。導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂは、図１に示した導体膜包囲型の誘電体導波路１と同様に、導体膜包囲型の誘電体導波路の一例である。

【0078】

第１狭壁２３Ｂは、導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂを平面視した場合に、ｘ軸に沿って一直線状に配置されている。一方、第２狭壁２４Ｂは、第２区間Ｓ_２Ｂと第１区間Ｓ_１Ｂとの境界からショート壁２５Ｂに近づくにしたがって、第１狭壁２３Ｂから滑らかな曲線に沿って離間していくように配置されている。したがって、ショート壁２５Ｂの幅Ｗ_２Ｂは、柱状導体３４Ｂが形成されている位置ｘ_１における幅Ｗ_１Ｂを上回る。

【0079】

導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂにおいては、幅Ｗ_２Ｂが位置ｘ_１Ｂにおける幅Ｗ_１Ｂを上回っていればよく、ショート壁２５Ｂのｙ軸方向における位置は、限定されるものではない。

【0080】

本発明の一態様においては、図１に示した導体膜包囲型の誘電体導波路１のように、ショート壁２５の幅Ｗ_２の中点と、第１区間Ｓ_１における幅Ｗ_１の中点とが、ｙ軸方向において一致していてもよいし、図３の（ａ）に示した導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂのように、ショート壁２５Ｂの幅Ｗ_２Ｂの中点と、第１区間Ｓ_１Ｂにおける幅Ｗ_１Ｂの中点とが、ｙ軸方向において異なっていてもよい。また、導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂのように、ショート壁２５Ｂの幅Ｗ_２Ｂの中点と、第１区間Ｓ_１Ｂにおける幅Ｗ_１Ｂの中点とが、ｙ軸方向において異なっている場合、幅Ｗ_２Ｂは、（１）図３の（ａ）に示すようにｙ軸に沿った２つの方向のうち一方の方向（図３の（ａ）ではｙ軸負方向）のみに向かって拡幅されていてもよいし、（２）ｙ軸に沿った２つの方向（ｙ軸正方向及びｙ軸負方向）に向かって拡幅されていてもよい。この点については、後述するポスト壁導波路１Ｃにおいても同様である。

【0081】

（ポスト壁導波路１Ｃの構成）
図４の（ａ）は、本発明の第３の変形例に係るポスト壁導波路１Ｃの平面図である。図４の（ｂ）は、ポスト壁導波路１Ｃの断面図であり、図４の（ａ）に示したＤＤ’線を含み、且つ、後述する第１広壁２１Ｃ及び第２広壁２２Ｃに直交する断面における断面図である。図４の（ａ）及び（ｂ）に示すように、ポスト壁導波路１Ｃは、基板１１Ｃと、第１広壁２１Ｃと、第２広壁２２Ｃと、第１狭壁２３Ｃと、第２狭壁２４Ｃと、ショート壁２５Ｃと、モード変換部３１Ｃとを含む。これらの構成要素のうち、基板１１Ｃ、第１広壁２１Ｃ、第２広壁２２Ｃ及びモード変換部３１Ｃは、第１の変形例であるポスト壁導波路１Ａの基板１１Ａ、第１広壁２１Ａ、第２広壁２２Ａ、及びモード変換部３１Ａとそれぞれ同様に構成される。また、一対の狭壁２３Ｃ，２４Ｃ及びショート壁２５Ｃは、第１の変形例における一対の狭壁２３Ａ，２４Ａ及びショート壁２５Ａと同様にポスト壁により構成される。

【0082】

複数の導体ポスト２３Ｃｉからなる第１狭壁２３Ｃは、図３の（ａ）に図示した第１狭壁２３Ｂに対応するポスト壁を形成し、複数の導体ポスト２４Ｃｉからなる第２狭壁２４Ｃは、図３の（ａ）に図示した第２狭壁２４Ｂに対応するポスト壁を形成する。したがって、ショート壁２５Ｃの幅Ｗ_２Ｃは、柱状導体３４Ｃが形成されている位置ｘ_１Ｃにおける幅Ｗ_１Ｃを上回る。

【0083】

（導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂ及びポスト壁導波路１Ｃの主な効果）
導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂのような構成を採用することによって、例えば、互いに並走する２本の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂ（第１及び第２の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂ）を備えた伝送デバイスにおいて、第１及び第２の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂの各々をより近づけた状態で配置することができる。これは、第１の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂを図３の（ａ）に示した状態で配置し、第１狭壁２３Ｂを含むｚｘ面を対称面として、第１の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂと鏡映対称になるように第２の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂを配置することによって、第１の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂと第２の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂとの間に隙間を生じさせることなく配置することができるためである。互いに並走する２本の導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂを備えた伝送デバイスとしては、方向性結合器及びダイプレクサが挙げられる。なお、この点について、ポスト壁導波路１Ｃは、導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂと同じ効果を奏する。

【0084】

導体膜包囲型の誘電体導波路１Ｂ及びポスト壁導波路１Ｃは、上述した効果以外には、図１に図示した導体膜包囲型の誘電体導波路１及び図２に図示したポスト壁導波路１Ａと同じ効果を奏する。したがって、ここでは、それらの効果に関する記載を省略する。

【0085】

〔実施例〕
（第１の実施例及び第２の実施例）
次に、図２に示したポスト壁導波路１Ａのモデルと、図３の（ｂ）に示したポスト壁導波路１Ｃのモデルとを用いて、それぞれの反射特性（ＳパラメータＳ１１の周波数依存性）をシミュレーションした。シミュレーションに用いたポスト壁導波路１Ａのモデル及びポスト壁導波路１Ｃのモデルを、それぞれ、本発明の第１の実施例及び第２の実施例とする。

【0086】

第１の実施例のポスト壁導波路１Ａ及び第２の実施例のポスト壁導波路１Ｃは、Ｅバンドに含まれる７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域を動作帯域とするように設計されており、特に７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下の帯域であるローバンドを主たる動作帯域とするように設計されている。

【0087】

第１の実施例のポスト壁導波路１Ａは、基板１１Ａとして厚さが５２０μｍである石英基板を採用している。基板１１Ａの２つの主面上には、厚さが１０μｍである銅製の導体膜が形成されている。これらの導体膜は、広壁２１Ａ，２２Ａとして機能する。

【0088】

第１狭壁２３Ａを構成する導体ポスト２３Ａｉ、第２狭壁２４Ａを構成する導体ポスト２４Ａｊ、及びショート壁２５Ａを構成する導体ポスト２５Ａｋの各々は、基板１１Ａを貫通する貫通ビアの内壁に銅製の導体膜を形成することによって構成されている。

【0089】

第１の実施例のポスト壁導波路１Ａは、各設計パラメータとして以下の値を採用している。
・幅：Ｗ_１Ａ＝１．３２ｍｍ
・カットオフ周波数：ｆ_ｃ＝５８．９８ＧＨｚ
・幅：Ｗ_２Ａ＝１．８ｍｍ
・間隔：Ｄ_ＢＳＡ＝５８４μｍ
・第２区間Ｓ_２Ａの長さ：ｘ_２Ａ＝７５０μｍ
従来であれば、７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域を動作帯域とする場合、幅Ｗ_１として１．５４ｍｍ、すなわちカットオフ周波数ｆ_ｃｏとして５２．３３ＧＨｚを採用していた。それに対し、第１の実施例のポスト壁導波路１Ａでは、導波路のコンパクト化を図るために、第１区間Ｓ_１Ａにおける幅Ｗ_１Ａとして１．３２ｍｍを採用している。

【0090】

第２の実施例のポスト壁導波路１Ｃは、幅Ｗ_２Ｃとして１．６ｍｍを採用し、その他の各設計パラメータとして、第１の実施例のポスト壁導波路１Ａと同じ値を採用している。

【0091】

（比較例）
本実施例のポスト壁導波路１Ａ及びポスト壁導波路１Ｃの比較例として用いるポスト壁導波路１０１，１０１Ａ，１０１Ｂの構成について、図５を参照して説明する。図５は、ポスト壁導波路１０１，１０１Ａ，１０１Ｂの平面図である。

【0092】

ポスト壁導波路１０１，１０１Ａ，１０１Ｂの各々は、ポスト壁導波路１Ａ及びポスト壁導波路１Ｃと比較して、幅Ｗ_１０２が幅Ｗ_１０１と等しい点のみが相違している。すなわち、ポスト壁導波路１０１，１０１Ａ，１０１Ｂの各々は、ショート壁１２５の幅Ｗ_１０２としてＷ_１０２＝Ｗ_１０１＝１．３２ｍｍを採用している。換言すれば、ポスト壁導波路１０１，１０１Ａ，１０１Ｂの各々においては、その全区間において幅Ｗ_１０１が１．３２ｍｍで一定である。なお、ポスト壁導波路１０１を構成する各部材の部材番号は、ポスト壁導波路１Ａを構成する各部材の部材番号を１００番台に変更したうえで、その部材番号からアルファベットの「Ａ」を取り除くことによって得られる。したがって、ここでは、ポスト壁導波路１０１，１０１Ａ，１０１Ｂの構成に関する詳しい説明を省略する。

【0093】

ポスト壁導波路１０１は、Ｅバンドに含まれる７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下の帯域を動作帯域とするように設計されており、間隔Ｄ_ＢＳとして５８４μｍを採用している。

【0094】

また、ポスト壁導波路１０１Ａ及びポスト壁導波路１０１Ｂは、それぞれ、間隔Ｄ_ＢＳとして６３４μｍ及び６８４μｍを採用している。これは、後述するように、ローバンドにおける反射特性を向上させることを期待して実施した設計パラメータの変更である。

【0095】

なお、間隔Ｄ_ＢＳ以外の構成において、ポスト壁導波路１０１Ａ，１０１Ｂは、ポスト壁導波路１０１と同様に構成されている。

【0096】

（反射特性）
図６は、第１の実施例であるポスト壁導波路１Ａ、第２の実施例であるポスト壁導波路１Ｃ、及び、比較例であるポスト壁導波路１０１，１０１Ａ，１０１Ｂの各々の反射特性を示すグラフである。なお、図６に図示した二点鎖線は、７１ＧＨｚ及び７６ＧＨｚを示す。すなわち、２本の二点鎖線により挟まれた帯域がローバンドである。

【0097】

まず、ポスト壁導波路１０１を基準とする。図６に示すように、ポスト壁導波路１０１の反射特性は、ＳパラメータＳ１１が最小となる周波数であるピーク周波数が７６．５ＧＨｚ程度であり、そのピークにおけるＳパラメータＳ１１は、−５０ｄＢ程度であった。

【0098】

また、そのピーク周波数から、周波数が低周波側又は高周波側へ遠ざかるにしたがって、ＳパラメータＳ１１が増加する。特にローバンドにおけるＳパラメータＳ１１の増加の度合いが急激であり、７１ＧＨｚにおいては、ＳパラメータＳ１１が−２０ｄＢを上回ることが分かった。

【0099】

そこで、ポスト壁導波路１０１Ａ，１０１Ｂの各々では、ローバンドにおける反射特性を向上させることを期待して、間隔Ｄ_ＢＳの値を５８４μｍから、それぞれ、６３４μｍ及び６８４μｍへ拡大した。

【0100】

図６によれば、ポスト壁導波路１０１Ａのピーク周波数は、約７４．５ＧＨｚであり、そのピークにおけるＳパラメータＳ１１は、−３２ｄＢ程度であった。また、ポスト壁導波路１０１Ｂのピーク周波数は、約７１．５ＧＨｚであり、そのピークにおけるＳパラメータＳ１１は、−２６ｄＢ程度であった。

【0101】

これらの結果から、間隔Ｄ_ＢＳの値を拡大することによってピーク周波数が低周波側へのシフトするものの、それとともに反射特性が劣化してしまうことが分かった。したがって、コンパクト化を図るために幅Ｗ_１０１を従来よりも狭い１．３２ｍｍとしたポスト壁導波路においては、ローバンドにおける反射特性を改善するための手法として、間隔Ｄ_ＢＳを拡大する手法は不適当であることが分かった。

【0102】

一方、図６によれば、第１の実施例であるポスト壁導波路１Ａのピーク周波数は、約７２ＧＨｚであり、そのピークにおけるＳパラメータＳ１１は、−４４ｄＢ程度であった。また、第２の実施例であるポスト壁導波路１Ｃのピーク周波数は、約７４．２ＧＨｚであり、そのピークにおけるＳパラメータＳ１１は、−６３ｄＢ程度であった。

【0103】

これらの結果より、ショート壁の幅Ｗ_２Ａが位置ｘ_１Ａにおける導波領域１２Ａの幅Ｗ_１Ａを上回るように、又は、ショート壁の幅Ｗ_２Ｃが位置ｘ_１Ｃにおける導波領域１２Ｃの幅Ｗ_１Ｃを上回るようにポスト壁導波路１Ａ，１Ｃを構成することによって、ピークにおけるＳパラメータＳ１１の値を顕著に劣化させることなくピーク周波数を低周波側へシフトさせることができることが分かった。換言すれば、ポスト壁導波路１０１Ａ及びポスト壁導波路１０１Ｃは、所定の動作帯域（７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下）の中心周波数（７８．５ＧＨｚ）よりも低周波側の帯域であるローバンド（７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下）においても良好な反射特性を有することが分かった。

【0104】

なお、これらの結果より、幅Ｗ_２Ａ又は幅Ｗ_２Ｃを適宜調整することによって、ローバンドに含まれる任意の周波数をピーク周波数とする反射特性が良好なポスト壁導波路を設計可能であることが分かった。

【0105】

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。

【符号の説明】

【0106】

１、１Ｂ 導体膜包囲型の誘電体導波路（誘電体導波路の一態様）
１Ａ、１Ｃ ポスト壁導波路（誘電体導波路の一態様）
１１、１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃ 基板
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ 導波領域
２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ 第１広壁
２２、２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ 第２広壁
２３、２３Ａ、２３Ｂ、２３Ｃ 第１狭壁
２４、２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃ 第２狭壁
２３Ａｉ、２４Ａｊ、２５Ａｋ、２３Ｃｉ、２４Ｃｊ、２５Ｃｋ、 導体ポスト
２５、２５Ａ、２５Ｂ、２５Ｃ ショート壁
３１、３１Ａ、３１Ｂ、３１Ｃ モード変換部
３２、３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ 誘電体層
３３、３３Ａ、３３Ｂ、３３Ｃ 信号線
３４、３４Ａ、３４Ｂ、３４Ｃ 柱状導体

【要約】

【課題】所定の動作帯域の中心周波数よりも低周波側の帯域においても良好な反射特性を有する誘電体導波路を提供すること。
【解決手段】誘電体導波路（１）は、第１広壁（２１）、第２広壁（２２）、第１狭壁（２３）、第２狭壁（２４）、及びショート壁（２５）により規定され、且つ、誘電体により満たされた導波領域（１２）と、導波領域（１２）の表面から内部に至る柱状導体（３４）を含むモード変換部（３１）とを備える。ショート壁（２５）の幅（Ｗ_２）は、柱状導体（３４）が設けられた位置（ｘ＝ｘ_１）における導波路幅（Ｗ_１）を上回るように構成されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】