特許 6703442 電力変換器及びこれを備えたアンテナ装置

(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】6703442

(24)【登録日】2020年5月12日

(45)【発行日】2020年6月3日

(54)【発明の名称】電力変換器及びこれを備えたアンテナ装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/02 20060101AFI20200525BHJP

   H01P 5/08 20060101ALI20200525BHJP

【ＦＩ】

   H01P5/02 603Z

   H01P5/08 Z

【請求項の数】5

【全頁数】32

(21)【出願番号】特願2016-105812(P2016-105812)

(22)【出願日】2016年5月27日

(65)【公開番号】特開2017-212662(P2017-212662A)

(43)【公開日】2017年11月30日

【審査請求日】2018年12月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000229737

【氏名又は名称】日本ピラー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100124039

【弁理士】

【氏名又は名称】立花 顕治

(74)【代理人】

【識別番号】100156845

【弁理士】

【氏名又は名称】山田 威一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100179213

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 未知子

(74)【代理人】

【識別番号】100170542

【弁理士】

【氏名又は名称】桝田 剛

(74)【代理人】

【識別番号】100195305

【弁理士】

【氏名又は名称】本田 恵

(72)【発明者】

【氏名】奥長 剛

(72)【発明者】

【氏名】中津 彰

(72)【発明者】

【氏名】岩佐 光次郎

【審査官】 佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−１４０９３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２２３２０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／０４

Ｈ０１Ｐ ５／１０７

Ｈ０１Ｐ ５／０２

Ｈ０１Ｐ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１面、及び当該第１面とは反対側に配置される第２面を有する、第１基板と、
前記第１面に配置される第１伝送パターンと、
前記第１面に配置され、前記第１伝送パターンの端部に接続される結合素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記第１伝送パターン及び前記結合素子と対応する位置に配置され、前記第１伝送パターン及び前記結合素子とともに電磁波の反射壁を構成する、第１伝送グラウンドと、
前記第１基板の第１面と対向する第３面、及び当該第３面とは反対側に配置される第４面を有する、第２基板と、
前記第３面において、前記結合素子と対向する位置に配置され、当該結合素子と電磁的に結合する、整合素子と、
前記第３面に配置され、前記整合素子から離隔し、当該整合素子の周囲の少なくとも一部に配置され、前記整合素子からの電磁波の漏出を抑制する離隔パターンと、
前記第３面に配置される第２伝送グラウンドと、
前記第４面において、前記整合素子及び前記第２伝送グラウンドと対応する位置に配置され、前記整合素子及び前記第２伝送グラウンドとともに電磁波の反射壁を構成する、第２伝送パターンと、
前記第１基板と前記第２基板とを固定している固定部材と、
を備え、
前記結合素子と前記整合素子との間には、空間が形成されており他部材が配置されていない、電力変換器。

【請求項2】

前記第１及び第２伝送パターンは、少なくとも一部が、前記第１及び第２基板の面方向に沿う第１方向に延びるように形成され、
前記離隔パターンは、
前記第１及び第２基板の面方向において、前記整合素子に対して、前記第１伝送パターンとは反対側に離隔して、前記第１方向と交差する第２方向に延びる第１パターンを含
む、請求項１に記載の電力変換器。

【請求項3】

第１面、及び当該第１面とは反対側に配置される第２面を有する、第１基板と、
前記第１面に配置される第１伝送パターンと、
前記第１面に配置され、前記第１伝送パターンの端部に接続される結合素子と、
前記第２面において、少なくとも一部が前記第１伝送パターン及び前記結合素子と対応する位置に配置され、前記第１伝送パターン及び前記結合素子とともに電磁波の反射壁を構成する、第１伝送グラウンドと、
前記第１基板の第１面と対向する第３面、及び当該第３面とは反対側に配置される第４面を有する、第２基板と、
前記第３面において、前記結合素子と対向する位置に配置され、当該結合素子と電磁的に結合する、整合素子と、
前記第３面に配置される第２伝送グラウンドと、
前記第４面において、前記整合素子及び前記第２伝送グラウンドと対応する位置に配置され、前記整合素子及び前記第２伝送グラウンドとともに電磁波の反射壁を構成する、第２伝送パターンと、
前記結合素子と前記整合素子との間に空間が形成されるように、前記第１基板と前記第２基板とを固定している固定部材と、
を備え、
前記結合素子と前記整合素子との間には他部材が配置されていない、電力変換器。

【請求項4】

前記第１基板及び前記第２基板は熱膨張係数の異なる材料で形成されている、請求項１〜３のいずれかに記載の電力変換器。

【請求項5】

請求項１〜４のいずれかに記載の電力変換器と、
前記第２基板の第４面に配置され、前記第２伝送パターンの端部と接続されるアンテナパターンと、
を備えている、アンテナ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電力変換器及びこれを備えたアンテナ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、導波管・マイクロストリップ線路変換器が開示されている。この導波管・マイクロストリップ線路変換器では、中空部を有する導波管と、接地板と、誘電体基板と、シールド板とが下から順に積層されている。接地板には開口からなる閉鎖領域が形成されており、この閉鎖領域が導波管の中空部に対応するように接地板が配置される。誘電体基板の裏面には、接地板の閉鎖領域内に対応するように整合素子が配置されている。シールド板には切り込みが形成されており、伝送パターンがこの切り込みに対応して配置される。これにより、伝送パターンが整合素子の一部と重畳する。

【0003】

特許文献１の導波管・マイクロストリップ線路変換器では、コプレーナ線路及びマイクロストリップ線路が形成されている。つまり、シールド板の切り込み内では、誘電体基板上に伝送パターン及びシールド板が並んで配置されており、これらによりコプレーナ線路が形成されている。また、閉鎖領域の外側では、接地板と伝送パターンとが誘電体基板を挟みこんでおり、これらによりマイクロストリップ線路が形成されている。よって、特許文献１では、マイクロストリップ線路及びコプレーナ線路等の平面線路と導波管とを接続することで、導波管の中空部を伝送する電力と、平面線路により伝送される電力とを変換している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１１−２２３２０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１の導波管・マイクロストリップ線路変換器は、導波管を用いているため、変換器全体の大きさが大きい。これは、導波管の場合、電磁波が伝搬するための導波路として、導波管内部に側壁に覆われた中空部を設ける必要があるためである。よって、電力変換器の小型化を達成するのが困難である。

【0006】

そこで、本発明は、小型化された電力変換器及びその電力変換器を有するアンテナを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の一観点に係る電力変換器は、第１基板と、第１伝送パターンと、結合素子と、第１伝送グラウンドと、第２基板と、整合素子と、離隔パターンと、第２伝送グラウンドと、第２伝送パターンと、固定部材とを備える。

【0008】

第１基板は、第１面、及び当該第１面とは反対側に配置される第２面を有する。第１伝送パターンは、第１面に配置される。結合素子は、第１面に配置され、第１伝送パターンの端部に接続される。第１伝送グラウンドは、第２面において、少なくとも一部が第１伝送パターン及び結合素子と対応する位置に配置され、第１伝送パターン及び結合素子とともに電磁波の反射壁を構成する。第２基板は、第１基板の第１面と対向する第３面、及び当該第３面とは反対側に配置される第４面を有する。整合素子は、第３面において、結合素子と対向する位置に配置され、当該結合素子と電磁的に結合する。離隔パターンは、第３面に配置され、整合素子から離隔し、当該整合素子の周囲の少なくとも一部に配置され、整合素子からの電磁波の漏出を抑制する。第２伝送グラウンドは、第３面に配置される。第２伝送パターンは、第４面において、整合素子及び第２伝送グラウンドと対応する位置に配置され、整合素子及び第２伝送グラウンドとともに電磁波の反射壁を構成する。固定部材は、第１基板と第２基板とを固定している。なお、固定部材は、両基板を接着剤等により接着する接着部材、両基板を所定の位置に固定する固定部材、及び両基板を所定の位置に固定し、かつ両基板から脱着可能な固定部材など、両基板を一時的又は永続的に固定する部材を含むものを意味する。

【0009】

上記構成により、以下の効果を得ることができる。まず、この電力変換器では、第１基板を挟んで、第１伝送パターン及び結合素子と、第１伝送グラウンドとが、電磁波の伝送線路であるマイクロストリップ線路を構成している。一方、第２基板を挟んで、第２伝送グラウンド及び整合素子と、第２伝送パターンとが、電磁波の伝送線路であるマイクロストリップ線路を構成している。電磁波は、第１基板のマイクロストリップ線路によって結合素子に伝送された後、第２基板に放射され、さらに第２基板のマイクロストリップ線路により、第２伝送パターンに沿って伝送される。そして、第２基板の第２伝送パターンから、第１基板の第１伝送パターンへの電磁波の伝送は、前述とは逆の順序で行われる。

【0010】

つまり、上記電力変換器によれば、第１基板の伝送線路と、第２基板の伝送線路との間で電力変換が行われる。これら伝送線路は、各基板の両面のパターンにより形成できるため、電力変換器の薄型化及び小型化を達成できる。したがって、例えば内部に中空部を形成する必要のある導波管に比べて薄型でかつ小型にすることができる。

【0011】

また、上記電力変換器では、整合素子から離隔した位置に離隔パターンが設けられている。この離隔パターンの端面を基準として第２基板の実効誘電率が変化し、それによって整合素子から漏出して第２基板内を伝搬する電磁波が反射される。よって、整合素子から放射された電磁波が第２基板及び空気中等内に広がり、不要放射されるのを抑えることができる。その結果、電力損失を抑制し、効率の良い電力変換器を得ることができる。

【0012】

上記電力変換器においては、第１及び第２伝送パターンは、少なくとも一部が、第１及び第２基板の面方向に沿う第１方向に延びるように形成できる。この場合、離隔パターンは、第１及び第２基板の面方向において、整合素子に対して、第１伝送パターンとは反対側に離隔して、第１方向と交差する第２方向に延びる第１パターンを含む。

【0013】

これにより、第１方向に延びる第１伝送パターン又は第２伝送パターンを経て、整合素子から主として第１方向の電磁波が放射される。第１パターンは、第１方向と交差する第２方向に延びており、この第１パターンの端面を基準として第２基板の実効誘電率が変化する。この実効誘電率の変化によって整合素子から漏出して第２基板内を伝搬する電磁波が反射される。つまり、第２方向に延びる第１パターンは、主に、整合素子から放射され第２基板内を伝搬する第１方向の電磁波を反射する。これにより整合素子からの電磁波が第２基板内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0014】

上記電力変換器においては、第１パターンにおける電磁波の管内波長をλｆとすると、第１幅は、１／４λｆの奇数倍とできる。
この場合、第１パターンにおいては定在波が形成され、第１パターンのうち、整合素子に近い端面においては定在波の節が位置し、整合素子から遠い端面においては定在波の腹が位置する。定在波の節が位置する端面では、整合素子側から第１パターン側に向かうインピーダンスがゼロ、つまり電位がゼロとなりショートした状態となる。一方、定在波の腹が位置する端面では、整合素子側から第１パターンの外方に向かうインピーダンスが無限大となる。これにより、整合素子から漏出した第１方向の電磁波が第２基板内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0015】

上記電力変換器においては、離隔パターンは、第１及び第２基板の面方向において、整合素子に対して、第１伝送パターン側に離隔して、第２方向に延びる第２パターンを含むことができる。
上記の第２方向に延びる第２パターンは、第１パターンと同様に第２基板の実効誘電率の変化を生じさせる。この実効誘電率の変化によって整合素子から漏出して第２基板内を伝搬する電磁波が反射される。つまり、第２方向に延びる第２パターンは、主に、整合素子から放射され第２基板内を伝搬する第１方向の電磁波を反射する。これにより整合素子からの電磁波が第２基板内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0016】

上記電力変換器においては、第２パターンにおける電磁波の管内波長をλｇとすると、第２幅は、１／４λｇの奇数倍とできる。この場合、第２パターンにおいては定在波が形成され、第２パターンのうち、整合素子に近い端面においては定在波の節が位置し、整合素子から遠い端面においては定在波の腹が位置する。これにより、整合素子から漏出した第１方向の電磁波が第２基板内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0017】

上記電力変換器においては、第２パターンは、第１伝送パターンに対応する部分に隙間を有するものとできる。この場合、第１基板と第２基板とを貼り合わせた場合に、第１基板の第１面の第１伝送パターンは、第２基板の第３面の第２パターンの隙間に対応するように位置する。よって、第１伝送パターンと第２パターンとがショートし、電磁波が漏出するのを回避できる。

【0018】

上記電力変換器においては、離隔パターンは、第３パターンと、第４パターンとを含むことができる。第３パターンは、第１パターンの第１端部と第２パターンの第１端部とを接続し、第２方向において整合素子から離隔して、第１方向に延びる。第４パターンは、第１パターンの第２端部と第２パターンの第２端部とを接続し、第２方向のうち、整合素子を基準として第３パターンと対向する位置において整合素子から離隔して、第１方向に延びる。

【0019】

整合素子からは第１方向のみならず第２方向にも電磁波が放射されている。上記の通り、第３及び第４パターンは、第１方向に延びており、この第３及び第４パターンの端面を基準として第２基板の実効誘電率が変化する。よって、第１方向に延びる第３及び第４パターンは、主に、整合素子から放射され第２基板内を伝搬する第２方向の電磁波を反射する。これにより整合素子からの電磁波が第２基板内及び空気中等に広がるのが抑制され、電力損失を抑制できる。このように、第１及び第２パターンに加えて、第３及び第４パターンを設けることで、第１〜第４パターンにより整合素子を取り囲み、さらに電力損失を抑制できる。

【0020】

上記電力変換器においては、離隔パターンは第２伝送グラウンドに接続されていることができる。この場合、離隔パターンは、第２伝送グラウンドに接続されており、グラウンド電位に維持されている。離隔パターンの整合素子に近い端面では定在波の節が位置し、インピーダンスがゼロ、つまり電位がゼロとなりショートした状態となる。離隔パターンがグラウンド電位に維持されることで、整合素子に近い端面の電位を確実にゼロとし、ショートした状態とできる。これにより、整合素子から漏出した電磁波が、整合素子以外の第２基板内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0021】

上記電力変換器においては、固定部材は、結合素子と整合素子との間に空間が形成されるように、第１基板と第２基板とを固定することができる。この構成によれば、結合素子と整合素子との間には空間が形成されているため、これらの間の電磁波の放射が誘電率の低い空気を介して行われる。その結果、電力損失が抑制され、効率の良い電力変換器を得ることができる。

【0022】

本発明の一観点に係る電力変換器は、第１基板と、第１伝送パターンと、結合素子と、第１伝送グラウンドと、第２基板と、整合素子と、第２伝送グラウンドと、第２伝送パターンと、固定部材と、を備える。

【0023】

第１基板は、第１面、及び当該第１面とは反対側に配置される第２面を有する。第１伝送パターンは、第１面に配置される。結合素子は、第１面に配置され、第１伝送パターンの端部に接続される。第１伝送グラウンドは、第２面において、少なくとも一部が第１伝送パターン及び結合素子と対応する位置に配置され、第１伝送パターン及び結合素子とともに電磁波の反射壁を構成する。第２基板は、第１基板の第１面と対向する第３面、及び当該第３面とは反対側に配置される第４面を有する。整合素子は、第３面において、結合素子と対向する位置に配置され、当該結合素子と電磁的に結合する。第２伝送グラウンドは、第３面に配置される。第２伝送パターンは、第４面において、整合素子及び第２伝送グラウンドと対応する位置に配置され、整合素子及び第２伝送グラウンドとともに電磁波の反射壁を構成する。固定部材は、結合素子と整合素子との間に空間が形成されるように、第１基板と第２基板とを固定している。

【0024】

上記構成により、以下の効果を得ることができる。まず、この電力変換器では、第１基板を挟んで、第１伝送パターン及び結合素子と、第１伝送グラウンドとが、電磁波の伝送線路であるマイクロストリップ線路を構成している。一方、第２基板を挟んで、第２伝送グラウンド及び整合素子と、第２伝送パターンとが、電磁波の伝送線路であるマイクロストリップ線路を構成している。電磁波は、第１基板のマイクロストリップ線路によって結合素子に伝送された後、第２基板に放射され、さらに第２基板のマイクロストリップ線路により、第２伝送パターンに沿って伝送される。そして、第２基板の第２伝送パターンから、第１基板の第１伝送パターンへの電磁波の伝送は、前述とは逆の順序で行われる。

【0025】

つまり、上記電力変換器によれば、第１基板の伝送線路と、第２基板の伝送線路との間で電力変換が行われる。これら伝送線路は、各基板の両面のパターンにより形成できるため、電力変換器の薄型化及び小型化を達成できる。したがって、例えば内部に中空部を形成する必要のある導波管に比べて薄型でかつ小型にすることができる。

【0026】

また、結合素子と整合素子との間には空間が形成されているため、これらの間の電磁波の放射が誘電率の低い空気を介して行われる。その結果、電力損失が抑制され、効率の良い電力変換器を得ることができる。

【0027】

上記電力変換器においては、第１基板及び第２基板は異なる材料で形成できる。これにより、基板に搭載される素子に応じて、基板材料を選択することができる。

【0028】

上記電力変換器においては、第１基板はガラスエポキシ樹脂で形成でき、第２基板はガラスフッ素樹脂で形成できる。
ガラスフッ素樹脂は、高周波を低損失で送受信可能な材料である。よって、例えば、この電力変換器をアンテナ装置に用い、第２基板の第２伝送パターンの端部に高周波の電磁波を送受信するための平面アンテナパターンを接続する場合には、第２基板をガラスフッ素樹脂で形成するのが好ましい。
一方、ガラスエポキシ樹脂は、熱膨張係数が比較的小さいため、スルーホールを形成する過程においてもひび割れ等の破損が生じにくい。よって、第１基板の結合素子の周囲にスルーホールを形成する場合には、第１基板をガラスエポキシ樹脂で形成するのが好ましい。このスルーホールは、結合素子以外の第１基板内及び空気中等に電磁波が広がるのを抑制する。また、スルーホールは、第１基板に高周波回路を搭載するための結合穴としても利用できる。

【0029】

上記電力変換器においては、第１基板を貫通する複数のスルーホールが形成されており、複数のスルーホールは、結合素子を取り囲むように形成できる。これらのスルーホールは、結合素子から放射される電磁波が、結合素子以外の例えば第１基板内及び空気中等に広がるのを抑制するため、電力損失を抑制できる。

【0030】

上記電力変換器においては、第１及び第２伝送パターンは、少なくとも一部が、第１及び第２基板の面方向に沿う第１方向に延びるように形成できる。この場合、整合素子は矩形状に形成され、整合素子における電磁波の管内波長をλｅとすると、整合素子は、第１方向の距離が１／２λｅとすることができる。これにより、第１方向の整合素子の両端面を腹とし、両端面の中央を節とする定在波が生じる。このとき、整合素子はある共振周波数で共振し、整合素子での電力損失を最小化できる。

【0031】

上記電力変換器においては、第１及び第２伝送パターンは、少なくとも一部が、第１及び第２基板の面方向に沿う第１方向に延びるように形成できる。この場合、結合素子は矩形状に形成され、結合素子における電磁波の管内波長をλａとすると、結合素子は、第１方向の距離が１／２λａとすることができる。これにより、第１方向の結合素子の両端面を腹とし、両端面の中央を節とする定在波が生じる。このとき、結合素子はある共振周波数で共振し、結合素子での電力損失を最小化できる。

【0032】

上記電力変換器においては、固定部材は、結合素子と整合素子との重畳部分を除いた少なくとも一部において、第１基板と第２基板とを固定できる。

【0033】

本発明の一観点に係るアンテナ装置は、上記いずれかの電力変換器と、第２基板の第４面に配置され、第２伝送パターンの端部と接続される平面アンテナパターンと、を備えている。

【発明の効果】

【0034】

本発明によれば、伝送線路と伝送線路との間で電力変換を行う、小型化された電力変換器及びその電力変換器を有するアンテナを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0035】

【図1】本実施形態に係る電力変換器の斜視図。

【図2】図１の電力変換器を上側からみた分解斜視図。

【図3】電力変換器を下側からみた分解斜視図。

【図4】電力変換器を上側から見た透視図。

【図5】図１のＡ−Ａ’線断面図。

【図6】第１基板の第１下面の平面図。

【図7】第１基板の第１上面の平面図。

【図8】第２基板の第２下面の平面図である。

【図9】第１離隔グラウンドの拡大平面図。

【図10】第２基板の第２上面の平面図。

【図11】電力変換器に平面アンテナパターン及び高周波回路が接続されたアンテナの平面図。

【図12】電力変換器に平面アンテナパターン及び高周波回路が接続されたアンテナの平面図。

【図13】第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図。

【図14】第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図。

【図15】第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図。

【図16】第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図。

【図17】第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図。

【図18】第１基板の第１上面において、結合素子の周囲に第２離隔グラウンドを形成した構成を示す説明図。

【図19】拡張グラウンドと第２伝送グラウンドとの接続部分の平面形状を示す平面図。

【図20】拡張グラウンドと第２伝送グラウンドとの接続部分の平面形状を示す平面図。

【図21】固定部材を備えた電力変換器の図１のＡ−Ａ’線断面図。

【発明を実施するための形態】

【0036】

以下、図面を参照しつつ、本発明の一実施形態に係る電力変換器及びこれを含むアンテナ装置について説明する。

【0037】

本実施形態に係る電力変換器は、伝送線路間で電力変換を行う装置であり、例えば平面アンテナパターンと高周波回路との間に接続されている。そして、平面アンテナが電磁波を受信すると、この電力変換器によって伝送線路間で電力変換が行われ、高周波回路に出力される。また、高周波回路から電磁波が出力されると、この電力変換器によって伝送線路間で電力変換が行われ、平面アンテナから電磁波が放射される。以下では、まず本実施形態の電力変換器について説明し、その後、この電力変換器を有するアンテナ装置について説明する。

【0038】

＜１．電力変換器＞
（１）電力変換器の全体構成
図１は、本実施形態に係る電力変換器の斜視図である。図２は、図１の電力変換器を上側からみた分解斜視図である。図３は、図２とは逆に、電力変換器を下側からみた分解斜視図である。

【0039】

本実施形態に係る電力変換器１００は、板状の第１基板ユニット１０１と、この第１基板ユニット１０１と対向配置される板状の第２基板ユニット１０２と、これら基板ユニット１０１，１０２を接着する接着部材（固定部材）１０３と、を含む。

【0040】

以下では、図１等に示す方向、つまり上、下、前、後、右、左にしたがって説明を行う。具体的には、第１基板ユニット１０１と第２基板ユニット１０２との間の方向が上下方向であり、各基板ユニット１０１，１０２の面方向に沿って、前後方向及びこれと直交する左右方向が規定され、この方向にしたがって、説明を行うこととする。但し、この向きによって、本発明が限定されるものではないが、本実施形態の「前後方向」が本発明の第１方向に相当し、「左右方向」が本発明の第２方向に相当する。

【0041】

また、以下の説明において、ある部分の管内波長という場合には、ある部分に隣接するあらゆる構成によって影響を受けた、ある部分の電磁波の波長を意味するものとする。例えば、後述するように、整合素子における電磁波の管内波長とは、整合素子が設けられている第２基板ユニット、整合素子と対向する結合素子、整合素子と結合素子との間の空気等、整合素子の周囲のあらゆる構成によって影響を受けた、整合素子における電磁波の波長を意味するものとする。

【0042】

（２）電力変換器１００の各部の構成
次に、図４〜図１０も参照しつつ、電力変換器１００の各部の構成について説明する。図４は、電力変換器を上側から見た透視図である。図５は、図１のＡ−Ａ’線断面図である。図６は、第１基板の第１下面の平面図である。図７は、第１基板の第１上面の平面図である。図８は、第２基板の第２下面の平面図である。図９は、第１離隔グラウンドの拡大平面図である。図１０は、第２基板の第２上面の平面図である。

【0043】

（２−１）第１基板ユニット１０１
図２、図５及び図７等に示すように、第１基板ユニット１０１は、矩形状の第１基板１０を備え、この第１基板１０の第１上面（第１面）１０ａに、結合素子１１と、第１伝送パターン１２と、接地電位を有する第１上面グラウンド１３とが配置されている。第１伝送パターン１２は前後方向に延びており、後側の第１端部１２ａには、図視しない高周波回路が接続可能となっている。また、第１伝送パターン１２は、前側の第２端部１２ｂにおいて、結合素子１１と接続されている。一方、図２、図５及び図６等に示すように、第１基板１０の第１下面（第２面）１０ｂには、概ね全体に亘って接地電位を有する第１下面グラウンド１４が配置されている。また、第１基板１０には、これを貫通する複数のスルーホール１６が形成されている。

【0044】

なお、第１基板１０に形成されるグラウンド１３、１４、後述する接続グラウンド１５、第１伝送パターン１２及び結合素子１１等のパターンは、例えば金、銀、銅、銅合金、アルミニウム等の金属から適切な材料が選択され、メッキ処理及びフォトレジストリソグラフィ等により薄膜状に形成される。これらの厚みは、例えば、9〜36μｍとすることができる。また、各パターンそれぞれが異なる材料の金属から形成されていてもよい。以下、各部材について詳細に説明する。

【0045】

（ａ）第１基板１０
図６等に示すように、第１基板１０は、長方形状に形成されている。また、第１基板１０は、例えばガラスエポキシ樹脂から形成されている。ガラスエポキシ樹脂基板は、熱膨張係数が比較的小さいため、スルーホール１６を形成する過程においてもひび割れ等の破損が生じにくい。また、この第１基板１０の厚みは、例えば、0.5〜1.0ｍｍとすることができる。

【0046】

（ｂ）第１伝送パターン１２及び結合素子１１
図７に示すように、第１伝送パターン１２は、第１基板１０の第１上面１０ａにおいて、前後方向に延びる長尺状に形成されている。上記のように、第１伝送パターン１２の第１端部１２ａには、高周波回路が接続可能となっており、第２端部１２ｂには、結合素子１１が接続されている。結合素子１１は、矩形状に形成されており、後述する第２基板２０の整合素子２１と電磁的に結合され、これにより電力変換が行われる。

【0047】

第１伝送パターン１２の左右方向の距離Ｗ１２は、例えばインピーダンスが約５０Ωとなる距離である。また、第１伝送パターン１２の前後方向の距離Ｌ１２は、任意であるが、例えば高周波回路との接続に必要な距離に設計されている。

【0048】

結合素子１１の前後方向の距離Ｌ１１は、例えば結合素子１１における電磁波の管内波長をλａとすると、１／２λａである。これにより、前後方向の結合素子１１の両端面を腹とし、両端面の中央を節とする定在波が生じる。このとき、結合素子１１はある共振周波数で共振し、結合素子１１と整合素子２１との間での電力変換の損失を最小化できる。なお、結合素子１１の左右方向の距離Ｗ１１は任意である。但し、距離Ｗ１１は、例えば、結合素子１１において電磁波を共振させるため、第１伝送パターン１２の左右の距離Ｗ１２よりも大きい。結合素子１１は、距離Ｗ１１と距離Ｌ１１とが概ね同一の正方形であってもよい。

【0049】

（ｃ）第１上面グラウンド１３
第１上面グラウンド１３は、結合素子１１及び第１伝送パターン１２が配置される開口を有し、それ以外の部分については、第１基板１０の第１上面１０ａの全体に亘って形成されている。具体的には、第１上面グラウンド１３の開口は、前側から後側へ向かって配置される、第１開口端１３ａと、第２開口端１３ｂと、第３開口端１３ｃとを有し、これらが一体的に形成されている。第１開口端１３ａは、結合素子１１から離隔した位置で矩形状に形成され、結合素子１１の周囲を取り囲んでいる。第２開口端１３ｂ及び第３開口端１３ｃは、第１伝送パターン１２から離隔して位置している。

【0050】

第１開口端１３ａは、前後方向に延びる一対の短辺と、左右方向に延びる一対の長辺とを有する長方形状である。そして、一対の長辺の距離Ｗ１３ａは、１／２λｂより大きい。ここで、λｂは、第１開口端１３ａ内における電磁波の管内波長である。この第１開口端１３ａ内における電磁波の遮断波長は２×Ｗ１３ａである。つまり、遮断波長と長辺の距離Ｗ１３ａとがこの関係を満たす場合、電磁波は減衰する。よって、第１開口端１３ａ内の管内波長λｂは２×Ｗ１３ａより小さくする必要がある。上記の構成によれば、距離Ｗ１３ａは１／２λｂより大きいため、電磁波の減衰を抑制できる。

【0051】

また、第１開口端１３ａの短辺の距離Ｌ１３ａは、長辺の距離Ｗ１３ａより小さいか、あるいは距離Ｗ１３ａ×１／２である。このように距離Ｌ１３ａを定義することで、短辺が延びる前後方向を、結合素子１１の共振方向とすることができる。よって、第１伝送パターン１２及び第２伝送パターン２８における電磁波の伝送方向である前後方向と、結合素子１１の共振方向である前後方向とが概ね一致するため、電力損失を抑制できる。一方、Ｌ１３ａを上記のように定義しない場合には、共振方向が、短辺が延びる前後方向から変化してしまい、結合素子１１の共振状態を維持できず電力損失が大きくなる。

【0052】

なお、結合素子１１は第１開口端１３ａの概ね中央部に配置されると好ましい。この場合、例えば、第１開口端１３ａの前側の電磁波が結合素子１１に与える影響と、後側の電磁波が結合素子１１に与える影響とが概ね均一となる。同様に、例えば、第１開口端１３ａの右側の電磁波が結合素子１１に与える影響と、左側の電磁波が結合素子１１に与える影響とが概ね均一となる。よって、結合素子１１及び第１開口端１３ａの設計を容易化できる。

【0053】

第２開口端１３ｂは、第１伝送パターン１２に沿って前後方向に延びており、その前端が、第１開口端１３ａに接続され、後端は、第３開口端１３ｃに接続されている。第２開口端１３ｂの左右方向の距離Ｗ１３ｂは、第２開口端１３ｂと第１伝送パターン１２とが接触しない範囲において、加工精度に応じてできるだけ狭く設定される。すなわち、第１開口端１３ａ及び第３開口端１３ｃよりも狭く形成されている。一方、第２開口端１３ｂの前後方向の距離Ｌ１３ｂは、任意の長さである。距離Ｌ１３ｂは、例えば、結合素子１１での電磁波の共振状態に、結合素子１１の周囲の構成が影響を与えない程度の長さに設定されている。

【0054】

第３開口端１３ｃは、第１伝送パターン１２に沿って前後方向に延びている。第３開口端１３ｃと第１伝送パターン１２との間の左右方向における距離Ｗ１３ｃは、１／４λｃである。ここで、λｃは、第３開口端１３ｃと第１伝送パターン１２との間の空間における管内波長である。これにより、第１伝送パターン１２における電磁波と第１上面グラウンド１３における電磁波とが、お互いに影響し合わないようにできる。よって、第１伝送パターン１２に沿って電磁波を結合素子１１に効率よく伝送できる。また、第３開口端１３ｃの前後方向の距離Ｌ１３ｃは、例えば高周波回路との接続に必要な距離に設計されている。

【0055】

（ｄ）第１下面グラウンド１４
図６に示すように、第１下面グラウンド１４は、スルーホール１６を除く、第１基板１０の第１下面１０ｂの概ね全体に亘って配置されている。これにより、第１基板１０が第１下面グラウンド１４により支持されるため、第１基板１０の強度を高めることができる。ここで、第１下面グラウンド１４のうち、第１上面１０ａの第１伝送パターン１２に対応する部分が第１伝送グラウンド１４ａを構成し、第１上面１０ａの結合素子１１に対応する部分が結合グラウンド１４ｂを構成する。

【0056】

そして、第１伝送グラウンド１４ａと第１上面１０ａの第１伝送パターン１２とが一体として、電磁波の反射壁となる。同様に、第１上面１０ａの結合素子１１と、第１下面１０ｂの結合グラウンド１４ｂとが一体として、電磁波の反射壁となる。

【0057】

高周波回路から電磁波が送信される場合、この電磁波は、第１伝送パターン１２と第１伝送グラウンド１４ａとの間で反射しながら、後側から前側に伝送され、結合素子１１及び結合グラウンド１４ｂまで伝送される。そして、結合素子１１から整合素子２１に向かって電磁波が放射される。逆に、結合素子１１及び結合グラウンド１４ｂが整合素子２１から放射された電磁波を受信すると、電磁波は第１伝送パターン１２と第１伝送グラウンド１４ａとの間を前側から後側に向かって高周波回路に伝送される。

【0058】

（ｅ）スルーホール１６
図６及び図７に示すように、結合素子１１及び第１伝送パターン１２の周囲には、第１基板１０を貫通する多数のスルーホール１６が形成されている。図５に示すように、スルーホール１６の内壁面に沿って接地電位を有する接続グラウンド１５が形成されており、この接続グラウンド１５は第１上面１０ａの第１上面グラウンド１３と第１下面１０ｂの第１下面グラウンド１４とを接続している。

【0059】

図７に示すように、これらスルーホール１６は、結合素子１１の周囲に配置された複数の第１スルーホール１６ａ（スルーホール）と、第１伝送パターン１２の周囲に沿って配置された複数の第２スルーホール１６ｂとで構成される。第１スルーホール１６ａは、第１上面グラウンド１３の第１開口端１３ａ及び第２開口端１３ｂの外方に近接して配置されている。第２スルーホール１６ｂは、第１上面グラウンド１３の第３開口端１３ｃの外方に近接して配置されている。なお、外方とは、第１開口端１３ａ、第２開口端１３ｂ及び第３開口端１３ｃに対して、結合素子１１及び第１伝送パターン１２が配置されている側（内方）とは反対側を意味する。

【0060】

第１スルーホール１６ａは、結合素子１１の周囲を取り囲むことで、結合素子１１から放射される電磁波を反射し、この電磁波が、整合素子２１以外の例えば第１基板１０内及び空気中等に広がるのを抑制する。第２スルーホール１６ｂは、第１伝送パターン１２から放射される電磁波が第１基板１０内及び空気中等に広がるのを抑制する。よって、これらスルーホール１６によって、電力損失を抑制できる。隣接するスルーホール１６の壁面間の距離は、例えば１／４λｄである。ここで、λｄは、スルーホール１６における電磁波の管内波長である。

【0061】

上述の通り、ガラスエポキシ樹脂からなる第１基板１０は熱膨張係数が比較的小さいため、上記スルーホール１６を形成してもひび割れ等の破損が生じにくい。また、第１基板１０に高周波回路を搭載するための結合穴として、さらなるスルーホール１６を形成してもよい。例えば、高周波回路は、モールド樹脂で覆われており、モールド樹脂から下部に向かって突出するリードを有する。この高周波回路のリードをスルーホール１６に差し込むことで、高周波回路を第１基板１０に固定することができる。なお、高周波回路は、例えばＭＭＩＣ（monolithic microwave integrated circuit：モノシリックマイクロ波集積回路）であり、ミリ波及びマイクロ波などの高周波を送受信する回路である。

【0062】

（２−２）第２基板ユニット１０２
次に、第２基板ユニット１０２について説明する。図２、図５及び図１０等に示すように、この第２基板ユニット１０２は、第２基板２０を備え、この第２基板２０の第２上面（第４面）２０ａに、シールド板２７と、第２伝送パターン２８とが配置されている。一方、図３、図５及び図８等に示すように、第２基板２０の第２下面（第３面）２０ｂには、整合素子２１と、接地電位を有する複数の第２下面グラウンド２５と、が配置されている。

【0063】

なお、第２基板２０に形成される整合素子２１、第２下面グラウンド２５、第２伝送パターン２８、シールド板２７等のパターンは、例えば金、銀、銅、銅合金、アルミニウム等の金属から適切な材料が選択され、メッキ処理及びフォトレジストリソグラフィ等により薄膜状に形成される。これらの厚みは、例えば、9〜36μｍとすることができる。また、各パターンそれぞれが異なる材料の金属から形成されていてもよい。以下、各部材について説明する。

【0064】

（ａ）第２基板２０
第２基板２０は、図１、図４等に示すように、前後方向に、第１基板１０よりも短い長方形状に形成されている。そして、図４、図５に示すように、第１基板１０と第２基板２０とは、第１基板１０の結合素子１１と第２基板２０の整合素子２１とが対向するように配置される。第１基板１０の後端部は、第２基板２０の後端から突出するように配置される。また、第２基板２０の左右方向の幅は、特に限定されないが、例えば図４に示すように第１基板１０より小さくすることができる。

【0065】

第２基板２０は、例えばガラスフッ素樹脂から形成することができる。ガラスフッ素樹脂基板は、高周波の電磁波を低損失で送受信可能な基板である。よって、後述するように、電力変換器１００に例えば平面アンテナパターンを形成する場合、ガラスフッ素樹脂基板からなる第２基板２０に平面アンテナパターンを形成する。一方で、ガラスフッ素樹脂基板は熱膨張係数が大きいため、スルーホールを形成する過程において、ガラスフッ素樹脂基板にひび割れ等の破損が生じる。また、ガラスフッ素樹脂基板は、ガラスエポキシ樹脂よりも高価である。よって、平面アンテナパターンを搭載する第２基板２０には、ガラスフッ素樹脂を用い、上記の通り、第１基板１０には、スルーホール１６を形成可能である安価なガラスエポキシ樹脂を用いる。また、この第２基板２０の厚みは、例えば、0.05〜0.2ｍｍとすることができる。

【0066】

（ｂ）整合素子２１
図８に示すように、整合素子２１は、第２基板２０の第２下面２０ｂに配置されており、矩形状に形成されている。また、この整合素子２１は、第１基板１０の結合素子１１と対向するように、第２基板２０の後側に配置されている。そして、整合素子２１は結合素子１１と電磁的に結合され、これにより電力変換が行われる。

【0067】

整合素子２１の前後方向の距離Ｌ２１は、例えば整合素子２１における電磁波の管内波長をλｅとすると、１／２λｅである。これにより、前後方向の整合素子２１の両端面を腹とし、両端面の中央を節とする定在波が生じる。このとき、整合素子２１はある共振周波数で共振し、整合素子２１での電力損失を最小化できる。なお、整合素子２１の左右方向の距離Ｗ２１は任意である。しかし、例えば、距離Ｗ２１は距離Ｌ２１と概ね同一であってもよい。

【0068】

（ｃ）第２下面グラウンド２５
図３、図８等に示すように、第２基板２０の第２下面２０ｂには、接地電位を有する第２下面グラウンド２５が配置されている。第２下面グラウンド２５は、一体的に形成された、第１離隔グラウンド２２、第２伝送グラウンド２３、及び拡張グラウンド２４により構成されている。以下にこれらについて説明する。

【0069】

（ｃ１）第１離隔グラウンド２２（離隔パターン）
図８、図９に示すように、第１離隔グラウンド２２は、整合素子２１を取り囲む形状であり、一体的に形成された、第１グラウンド２２ａ（第１パターン）、第２グラウンド２２ｂ（第２パターン）、第３グラウンド２２ｃ（第３パターン）、及び第４グラウンド２２ｄ（第４パターン）を有する。

【0070】

第１グラウンド２２ａは、左右方向に延びており、整合素子２１に対して、前側に第１距離ΔＫ１離隔して位置する。この位置関係により、上面視において、第１基板ユニット１０１の第１伝送パターン１２は整合素子２１よりも後側に位置し、第１グラウンド２２ａは整合素子２１よりも前側に位置する。また、第１グラウンド２２ａは、前後方向において第１幅Ａ１を有する。第１グラウンド２２ａの管内波長をλｆとすると、第１幅Ａ１は１／４λｆの奇数倍である。

【0071】

この第１グラウンド２２ａの端面を基準として第２基板２０の実効誘電率が変化し、それによって整合素子２１から漏出して第２基板２０内を伝搬する電磁波が反射される。より具体的には、第１幅Ａ１が１／４λｆの奇数倍であるため、第１グラウンド２２ａのうち、整合素子２１に近い端面においては定在波の節が位置し、整合素子２１から遠い端面においては定在波の腹が位置する。定在波の節が位置する端面では、整合素子２１側から外方に向かうインピーダンスがゼロ、つまり電位がゼロとなりショートした状態となる。一方、定在波の腹が位置する端面では、整合素子２１側から外方に向かうインピーダンスが無限大となる。これにより、左右方向に延びる第１グラウンド２２ａは、主に、整合素子２１から放射され第２基板２０内を伝搬する前後方向の電磁波を反射する。よって、整合素子２１から漏出した電磁波が第２基板２０内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0072】

第２グラウンド２２ｂは、左右方向に延びており、第１基板１０の第１伝送パターン１２に対応する部分に隙間２２ｂ１を有するように、左右に分断された形状となっている。この隙間２２ｂ１は左右方向に距離Ｃ１を有しており、距離Ｃ１は、例えば第１伝送パターン１２の左右の距離Ｗ１２（図７）よりも大きく、整合素子２１の左右の距離Ｗ２１より小さい。また、第２グラウンド２２ｂは、整合素子２１に対して、後側に第２距離ΔＬ１離隔して位置する。よって、上面視において、第１伝送パターン１２及び第２グラウンド２２ｂはともに整合素子２１よりも後側に位置する。また、第２グラウンド２２ｂは、前後方向において第２幅Ｄ１を有する。第２グラウンド２２ｂの管内波長をλｇとすると、第２幅Ｄ１は１／４λｇの奇数倍である。

【0073】

この第２グラウンド２２ｂの端面を基準として第２基板２０の実効誘電率が変化し、それによって整合素子２１から漏出して第２基板２０内を伝搬する電磁波が反射される。より具体的には、第２幅Ｄ１が１／４λｇの奇数倍であるため、第２グラウンド２２ｂのうち、整合素子２１に近い端面においては定在波の節が位置し、整合素子２１から遠い端面においては定在波の腹が位置する。これにより、左右方向に延びる第２グラウンド２２ｂは、主に、整合素子２１から放射され第２基板２０内を伝搬する前後方向の電磁波を反射する。よって、整合素子２１から漏出した電磁波が第２基板２０内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0074】

さらに、隙間２２ｂ１によって、第１基板１０と第２基板２０とを貼り合わせた場合に、第１伝送パターン１２と後述する第２伝送パターン２８とがショートするのを回避することができる。その結果、電磁波が漏出するのを防止できる。

【0075】

第３グラウンド２２ｃは、前後方向に延びており、整合素子２１に対して右側（この右側とは、図４のように電力変換器１００を上から見たときの右側に対応している。なお図９は、電力変換器１００を下から見た場合の平面図である。）に第３距離ΔＭ１離隔して位置する。第３グラウンド２２ｃは、第１グラウンド２２ａの右側の端部と第２グラウンド２２ｂの右側の端部とを接続する。また、第３グラウンド２２ｃは、左右方向において第３幅Ｉ１を有する。第３幅Ｉ１は、例えば第１グラウンド２２ａの第１幅Ａ１及び第２グラウンド２２ｂの第２幅Ｄ１よりも小さいことが好ましい。例えば、第３幅Ｉ１は、第３グラウンド２２ｃの管内波長をλｈとすると、１／４λｈよりも小さい。この場合、第３グラウンド２２ｃに電磁波が補足されてしまうのが抑制され、電力損失を抑制できる。なお、第３幅Ｉ１が小さくても、整合素子２１からは主として、第１伝送パターン１２及び後述する第２伝送パターン２８に沿った前後方向の電磁波が放射されており、左右方向への電磁波の放射量は相対的に少ない。よって、第３幅Ｉ１が小さくても、電力損失を小さく抑えることができる。

【0076】

第４グラウンド２２ｄは、第３グラウンド２２ｃとほぼ同様に前後方向に延びるように構成されており、第１及び第２グラウンド２２ａ，２２ｂの左側（この左側とは、図４のように電力変換器１００を上から見たときの左側に対応している。）の端部に連結されている。また、整合素子２１に対して左側に第４距離ΔＮ１離隔して位置する。第４グラウンド２２ｄは、左右方向において第４幅Ｊ１を有する。この第４幅Ｊ１は、例えば第１グラウンド２２ａの第１幅Ａ１及び第２グラウンド２２ｂの第２幅Ｄ１よりも小さいことが好ましい。例えば、第４幅Ｊ１は、第４グラウンド２２ｄの管内波長をλｉとすると、１／４λｉよりも小さい。この場合、第３グラウンド２２ｃと同様に、第４グラウンド２２ｄは、電磁波の補足を抑制でき、また第４幅Ｊ１が小さくても電力損失を小さく抑えることができる。

【0077】

なお、第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄは、第２伝送グラウンド２３に接続されることで、特にグラウンド電位に維持されている。上述の通り、第１グラウンド２２ａ及び第２グラウンド２２ｂの整合素子２１に近い端面では定在波の節が位置する。このとき、第１グラウンド２２ａ及び第２グラウンド２２ｂがグラウンド電位に維持されることで、整合素子２１に近い端面の電位を確実にゼロとし、ショートした状態とできる。これにより、整合素子２１から漏出した電磁波が、整合素子２１以外の第２基板２０内及び空気中等に広がるのをさらに抑制し、電力損失を抑制できる。

【0078】

以上のような第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄによって環状の第１離隔グラウンド２２が形成される。第１離隔グラウンド２２の内周は、第１グラウンド２２ａと第２グラウンド２２ｂとの間を短辺とし、第３グラウンド２２ｃと第４グラウンド２２ｄとの間を長辺とする長方形状である。短辺は前後方向に延びており、長辺は左右方向に延びている。

【0079】

内周の長辺の距離Ｇ１は１／２λｊより大きい。λｊは、第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄによって形成される長方形状の内側領域における電磁波の管内波長である。この長方形状の内側領域内における電磁波の遮断波長は２×Ｇ１である。つまり、遮断波長と長辺の距離Ｇ１とがこの関係を満たす場合、電磁波は減衰する。よって、長方形状の内側領域内の管内波長λｊは２×Ｇ１より小さくする必要がある。上記の構成によれば、距離Ｇ１は１／２λｊより大きいため、電磁波の減衰を抑制できる。

【0080】

一方、内周の短辺の距離Ｅ１は、内周の長辺の距離Ｇ１よりも小さい。より好ましくは、内周の短辺の距離Ｅ１は、内周の長辺の距離Ｇ１の１／２である。このように定義することで、短辺が延びる前後方向を、整合素子２１の共振方向とすることができる。よって、第１伝送パターン１２及び第２伝送パターン２８における電磁波の伝送方向である前後方向と、整合素子２１の共振方向である前後方向とが概ね一致するため、電力損失を抑制できる。

【0081】

また、整合素子２１は、第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄの長方形状の内周から概ね均等の位置、つまり中央部に配置されていると好ましい。この場合、例えば、第１グラウンド２２ａにおける前後方向の電磁波が整合素子２１の電磁波に与える影響と、第２グラウンド２２ｂにおける前後方向の電磁波が整合素子２１の電磁波に与える影響とが概ね均一となる。同様に、例えば、第３グラウンド２２ｃにおける左右方向の電磁波が整合素子２１の電磁波に与える影響と、第４グラウンド２２ｄにおける左右方向の電磁波が整合素子２１の電磁波に与える影響とが概ね均一となる。よって、整合素子２１及び第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄの設計を容易化できる。

【0082】

なお、環状の第１離隔グラウンド２２の外周もまた長方形状であり、外周の前後方向が短辺であり、外周の左右方向が長辺である。外周の短辺の距離Ｈ１は、距離Ｅ１と、第１幅Ａ１と、第２幅Ｄ１との合計である。外周の長辺の距離Ｂ１は、距離Ｇ１と、第３幅Ｉ１と、第４幅Ｊ１との合計である。また、ΔＫ１及びΔＬ１の合計は、距離Ｅ１から距離Ｌ２１を引いた長さである。ΔＭ１及びΔＮ１の合計は、距離Ｇ１から距離Ｗ２１を引いた長さである。

【0083】

（ｃ２）第２伝送グラウンド２３
図４及び図８に示すように、第２伝送グラウンド２３は、第１離隔グラウンド２２のうち第１グラウンド２２ａから前方に向かって延びるグラウンドである。第２伝送グラウンド２３は、後述する、第２基板２０の第２上面２０ａの第２伝送パターン２８に対応して配置されている。また、第２伝送グラウンド２３は、上面視において、整合素子２１に対して、第１基板１０の第１上面１０ａの第１伝送パターン１２と対向する位置に配置されている。つまり、上面視において、整合素子２１の後側に第１伝送パターン１２が位置しており、整合素子２１の前側に第２伝送グラウンド２３が位置する。

【0084】

（ｃ３）拡張グラウンド２４
拡張グラウンド２４は、後側に凹部２４ａｂを有するように、全体としてＵ字状に形成されており、この凹部２４ａｂ内に、整合素子２１、第１離隔グラウンド２２、及び第２伝送グラウンド２３が配置されている。そして、この凹部２４ａｂの前端縁に、第２伝送グラウンド２３の先端部が接続されている。また、この凹部２４ａｂの前端縁は、第２伝送グラウンド２３との連結部分よりも左右の部分２４ａ,２４ｂが、それぞれ前側に凸となる円弧状に形成されている。これにより、第２伝送グラウンド２３と拡張グラウンド２４との接続領域において、インピーダンスの変化を緩やかにできる。よって、電磁波の反射を抑制し、電力損失を抑制できる。

【0085】

また、第３グラウンド２２ｃと拡張グラウンド２４との間における電磁波の管内波長をλｋとすると、第３グラウンド２２ｃと拡張グラウンド２４との距離Ｏは１／４λｋ以上である。同様に、第４グラウンド２２ｄと拡張グラウンド２４との間における電磁波の管内波長をλｌとすると、第４グラウンド２２ｄと拡張グラウンド２４の距離Ｐとは１／４λｌ以上である。これにより、第３グラウンド２２ｃ及び第４グラウンド２２ｄにおける電磁波と、それらに隣接する拡張グラウンド２４における電磁波とが、お互いに影響し合わないようにできる。よって、第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄの設計への影響を減らすことができる。

【0086】

（ｄ）シールド板２７
図４、図１０に示すように、シールド板２７は、整合素子２１よりも上面視における面積が大きく、少なくとも整合素子２１に対応して、第２基板２０の第２上面２０ａに配置されている。より具体的には、シールド板２７は、整合素子２１及び第１離隔グラウンド２２に対応するように配置されている。また、シールド板２７の前側の端部には後側に凹む矩形状の凹部２７ａが形成されている。

【0087】

このようなシールド板２７は、整合素子２１及び結合素子１１等から漏出した電磁波が、例えば第２基板２０内及び空気中等に広がるのを抑制する。よって、電力損失を抑制できる。

【0088】

シールド板２７の前後方向の距離Ｌ２７は、第１離隔グラウンド２２の外周の前後方向の距離Ｈ１に相当する。また、シールド板２７の左右方向の距離Ｗ２７は、第１離隔グラウンド２２の外周の左右方向の距離Ｂ１に相当する。

【0089】

（ｅ）第２伝送パターン２８
図１０に示すように、第２伝送パターン２８は、第２基板２０の第２上面２０ａにおいて、前後方向に延びる帯状に形成されており、前後方向の両端に、第１端部２８ａ及び第２端部２８ｂを有している。また、第２伝送パターン２８は、第２下面２０ｂの第２伝送グラウンド２３に対応するように配置されており、これにより、第２伝送パターン２８と第２伝送グラウンド２３とが一体として、電磁波の反射壁となる。さらに、第２伝送パターン２８の第１端部２８ａは、シールド板２７の凹部２７ａに非接触状態で挿入されており、図４に示すようにこの第１端部２８ａが整合素子２１の端部と重畳している。つまり、整合素子２１の前後方向の中央部よりも前側において、第２伝送パターン２８の第１端部２８ａと、整合素子２１とが重畳している。

【0090】

図８に示すように、第２伝送パターン２８の左右方向の距離Ｗ２８は、第２伝送グラウンド２３の左右方向の距離Ｗ２３よりも小さく形成されている。これにより、第２伝送グラウンド２３の距離Ｗ２８の範囲内において、第２伝送パターン２８の配置がずれても、第２伝送パターン２８と第２伝送グラウンド２３とを対応づけることができる。その結果、第２伝送パターン２８と第２伝送グラウンド２３とにより、電磁波の伝送路を構成できる。

【0091】

また、第１基板１０は、第２基板２０から後側に突出しているため、上面視においては、整合素子２１を挟んで、前側に第２伝送パターン２８が位置し、後側に第１伝送パターン１２が位置している。つまり、第１伝送パターン１２及び第２伝送パターン２８は、上面視において連続的に前後方向に延びるように配置されている。これにより、第１伝送パターン１２によって前方に伝送された電磁波は、結合素子１１及び整合素子２１を介して、さらに前方に延びる第２伝送パターン２８によって前方に連続的に伝送される。逆に、第２伝送パターン２８によって後方に伝送された電磁波は、結合素子１１及び整合素子２１を介して、さらに後方に延びる第１伝送パターン１２によって後方に連続的に伝送される。これにより、電磁波の伝送を電力損失を少なくしつつスムーズに行うことができる。

【0092】

このように、第１伝送パターン１２から第２伝送パターン２８に向かって電磁波が伝送される場合であっても、第２伝送パターン２８から第１伝送パターン１２に向かって電磁波が伝送される場合であっても、整合素子２１からは、主として前後方向に電磁波が放射される。このとき、前述の第１グラウンド２２ａ及び第２グラウンド２２ｂは、左右方向に延びているため、整合素子２１から放射される主に前後方向の電磁波が、第２基板２０内及び空気中等に広がるのが抑制される。これにより、電力損失を抑制できる。

【0093】

（２−３）接着部材１０３
次に、接着部材１０３について説明する。接着部材１０３は第１基板１０と第２基板２０とを接着する部材であり、第２基板２０よりも小さく形成されている。これにより、第１基板１０に第２基板２０を接着する場合に、接着部材１０３が第１基板１０からはみ出るのを抑制できる。また、図４に示すように、接着部材１０３は、全体としては矩形状であるが、結合素子１１及び整合素子２１に対応した凹部１０３ａを後側に有している。よって、図４、図５に示すように、結合素子１１と整合素子２１とが対向する部分には接着部材１０３は介在しておらず、結合素子１１と整合素子２１とは空気を介して対向している。接着部材１０３は、特には限定されないが、例えば両面テープで形成することができる。但し、接着部材１０３は、結合素子１１及び整合素子２１を除いた部分において第１及び第２基板１０、２０を接着できればよく、液状の接着剤であってもよい。また、接着部材１０３は非導電性であるのが好ましい。この場合、第１基板１０と第２基板２０とが電気的に接続されてショートするのを防止できる。なお、このような接着部材１０３により形成される結合素子１１と整合素子２１との間の距離は、例えば、30〜100μｍとすることができる。

【0094】

（２−４）電力変換器の製造方法
上述の電力変換器１００を製造する工程では、グラウンド及び伝送パターン等のパターニング工程が、第１基板１０及び第２基板２０それぞれに対して行われ、第１及びと第２基板ユニット１０１，１０２が形成される。また、接着部材１０３を所定の大きさに加工するとともに、凹部１０３ａを形成する。その後、第１基板ユニット１０１と第２基板ユニット１０２との間に接着部材１０３を介在させ、位置合わせを行った上で、両基板ユニット１０１、２０１を貼り合わせる。

【0095】

＜２．電力変換器の動作＞
次に、上記の電力変換器１００の動作について説明する。まず、この電力変換器１００において、第１基板ユニット１０１の第１伝送パターン１２から、第２基板ユニット１０２の第２伝送パターン２８に電磁波が伝送される場合について説明する。

【0096】

第１基板ユニット１０１の第１伝送パターン１２の第１端部１２ａから電磁波が入力されると、この電磁波は、第１上面１０ａの第１伝送パターン１２と、第１下面１０ｂの第１伝送グラウンド１４ａとの間で反射されながら第１伝送パターン１２に沿って第２端部１２ｂに伝送される。そして、電磁波は、第１伝送パターン１２の第２端部１２ｂから、これに連続する結合素子１１に供給される。ここで、第１伝送パターン１２及び結合素子１１と、第１伝送グラウンド１４ａとは、第１基板１０を挟んで、電磁波の伝送線路であるマイクロストリップ線路を構成している。

【0097】

次に、第１基板１０の第１上面１０ａの結合素子１１から、対向する第２基板２０の第２下面２０ｂの整合素子２１に電磁波が放射される。結合素子１１と整合素子２１とは空気を介して互いに電磁的に結合し、結合素子１１と整合素子２１との間で電力変換が行われる。

【0098】

続いて、第２基板ユニット１０２の整合素子２１が受信した電磁波は、第２基板２０の第２上面２０ａの第２伝送パターン２８と、第２下面２０ｂの第２伝送グラウンド２３との間で反射されながら、前方に向かって進行し、第２伝送パターン２８の第２端部２８ｂに伝送される。ここで、第２伝送グラウンド２３及び整合素子２１と、第２伝送パターン２８とは、第２基板２０を挟んで、電磁波の伝送線路であるマイクロストリップ線路を構成している。さらに、シールド板２７の凹部２７ａでは、第２基板２０上に第２伝送パターン２８及びシールド板２７が並んで配置されており、これらによりコプレーナ線路が構成されている。

【0099】

以上の通り、電磁波は、第１基板１０のマイクロストリップ線路によって結合素子１１に伝送されて第２基板２０に放射され、さらに第２基板２０のマイクロストリップ線路及びコプレーナ線路によって、第２伝送パターン２８の第２端部２８ｂに伝送される。つまり、上記電力変換器１００によれば、第１基板１０の伝送線路と、第２基板２０の伝送線路との間で電力変換が行われる。

【0100】

なお、第２基板２０の第２伝送パターン２８から、第１基板１０の第１伝送パターン１２への電磁波の伝送は、上記と逆の順序である。

【0101】

＜３．アンテナ装置＞
次に、上記の電力変換器１００を用いたアンテナ装置２００について説明する。図１１、図１２は、電力変換器に平面アンテナパターン及び高周波回路が接続されたアンテナの平面図である。

【0102】

図１１に示すように、本実施形態に係るアンテナ装置２００は、第２基板２０の第２上面２０ａにおいて、第２伝送パターン２８の第２端部２８ｂに平面アンテナパターン５０を接続する。このとき、第２伝送パターン２８は、シールド板２７から前方に延びる第１部位２８−１と、この第１部位２８−１の前端から左右に分かれた一対の第２部位２８−２とで構成される。左側の第２部位２８−２は、第１部位２８−１の前端から左側に延びた後、後方に延び、さらに左側に延びている。これにより、左側の第２部位２８−２の先端部は、第２基板２０の左後端の角部付近に位置する。また、右側の第２部位２８−２は左側の第２部位２８−２と対称な形状である。

【0103】

そして、各第２部位２８−２の先端には、後方に凸のＵ字状に形成された平面アンテナパターン５０がそれぞれ接続されている。これら第２伝送パターン２８や平面アンテナパターン５０は、図８に示す拡張グラウンド２４に対応した位置に配置される。このように、一対の平面アンテナパターン５０は、第２基板２０の左右方向の両端部に配置されるため、第１及び第２基板ユニット１０１、２０１が前後方向に長くなりすぎず、電力変換器１００を含むアンテナ装置をコンパクトにできる。一方、電力変換器１００の第１基板１０の第１上面１０ａには、高周波回路６０が配置されている。高周波回路６０は、第１伝送パターン１２の第１端部１２ａと接続されている。

【0104】

このアンテナ装置２００では、高周波回路６０から出射された電磁波が、電力変換器１００の第１伝送パターン１２に入力される。入力された電磁波は電力変換器１００を経て第２伝送パターン２８の第２端部２８ｂに到達し、平面アンテナパターン５０から出射される。逆に、平面アンテナパターン５０が受信した電磁波は、第２伝送パターン２８を経て電力変換器１００に入力され、第１伝送パターン１２を経て高周波回路６０に入力される。このように電磁波を送受信するアンテナ装置２００は、障害物検知及び無線通信等の機能を達成できる。

【0105】

また、平面アンテナパターン５０は、次のように配置することもできる。図１２に示す例では、第２伝送パターン２８が前後方向に延びる直線状に形成されており、その第２端部２８ｂに後方に凸のＵ字状に形成された平面アンテナパターン５０が接続されている。

【0106】

以上のようなアンテナ装置２００は、衝突防止用のレーダ等として使用することができ、例えばミリ波領域などの短波長領域の電磁波を用いて自動車の周辺環境を監視するのに用いられる。ミリ波領域等の短波長の電磁波は分解能が高く、周辺環境等を精度良く検出するのに適している。なお、本実施形態に係るアンテナ装置２００は、衝突防止用に限られず障害物検知、無線ＬＡＮ等としても使用可能であり、また使用可能な波長帯はミリ波領域に限られずマイクロ波領域等にも適用可能である。

【0107】

＜４．特徴＞
＜４−１＞
上記の電力変換器１００では、上述したように、第１基板１０のマイクロストリップ線路と、第２基板２０のマイクロストリップ線路及びコプレーナ線路との間で電力変換が行われる。伝送線路は、基板の両面のパターンにより形成できるため、電力変換器１００の薄型化及び小型化を達成できる。パターンを薄層の金属等により形成する場合には、さらに電力変換器１００の薄型化及び小型化を達成できる。このような電力変換器１００は、例えば内部に中空部を形成する必要のある導波管に比べて薄型でかつ小型である。

【0108】

＜４−２＞
結合素子１１と整合素子２１との間には空間が形成されているため、結合素子１１及び整合素子２１間の電磁波の放射が空気を介して行われる。空気の誘電率は約１．０であり、例えば樹脂などの誘電率に比べて小さい。よって、結合素子１１及び整合素子２１間で放射される電磁波の減衰を抑制できる。結果として電力損失を抑制でき、効率の良い電力変換器１００を得ることができる。

【0109】

＜４−３＞
第２基板２０に形成されている第１離隔グラウンド２２は、その端面を基準として第２基板２０の実効誘電率に変化をもたらすため、整合素子２１から漏出して第２基板２０内を伝搬する電磁波を反射する。よって、整合素子２１からの電磁波が第２基板２０内及び空気等に拡がるのが抑制される。その結果、この第１離隔グラウンド２２によっても電力損失をさらに抑制できる。

【0110】

＜４−４＞
第１基板１０をガラスエポキシ樹脂で形成することによって、第１基板１０にひび割れを生じさせることなくスルーホール１６を形成できる。また、第２基板２０をガラスフッ素樹脂で形成することによって、第２基板２０に平面アンテナパターン５０を搭載しても高周波の電磁波を低損失で送受信可能とできる。

【0111】

また、ガラスフッ素樹脂はガラスエポキシ樹脂よりも高価である。よって、第１及び第２基板１０、２０の両方にガラスフッ素樹脂を用いる場合よりも、第２基板２０のみにガラスフッ素樹脂を用いる方が、安価な電力変換器１００を得ることができる。さらに、高価なガラスフッ素樹脂を用いた第２基板２０の面積を小さくしてガラスフッ素樹脂の使用量を減らすことで、さらに安価な電力変換器を得ることができる。なお、高周波回路６０等を搭載するために第１基板１０の面積を大きくした場合であっても、第１基板１０に安価なガラスエポキシ樹脂を用いることで、電力変換器１００のコストアップを抑制できる。

【0112】

＜４−５＞
本実施形態の電力変換器１００は、上記の通り、導波管を含んでおらず、板状の第１基板ユニット１０１と、板状の第２基板ユニット１０２と、これら基板ユニット１０１，１０２間の接着部材１０３とを含む。また、第１基板ユニット１０１の第１基板１０と、第２基板ユニット１０２の第２基板２０とは、熱膨張係数が異なる。この電力変換器１００では、内部において熱が発生する場合、あるいは、電力変換器１００の外部から熱が加わる場合などがある。この場合、両基板１０、２０の熱膨張係数の違いによって、両基板１０、２０に挟まれた接着部材１０３に歪が発生することがあるが、両基板１０、２０の電力変換構造に大きな影響を及ぼさず、電力変換器１００での電力の変換効率に大きな影響はない。
一方、導波管を用いて、導波管により伝送される電力と、伝送線路を構成する複数の基板との間で電力変換を行う電力変換器では、複数の基板間の熱膨張係数の違いによって導波管の形状が歪む。これにより、電力の変換効率が低下する。
よって、導波管を用いない本実施形態の電力変換器１００は、異なる熱膨張係数を有する基板１０、２０を含む場合であっても、電力の変換効率に優れている。

【0113】

＜５．変形例＞
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。また、以下の変形例の要旨は、適宜組み合わせることができる。

【0114】

＜５−１＞
上記実施形態では、結合素子１１と整合素子２１とが空気を介して対向している構成（構成１）に加えて、さらに整合素子２１の周囲に第１離隔グラウンド２２が配置された構成（構成２）を採用している。しかし、例えば、上記構成１に代えて、結合素子１１と整合素子２１とが誘電体を介して対向している構成１ａを採用してもよい。つまり、電力変換器１００において、結合素子１１と整合素子２１とが誘電体を介して対向している構成（構成１ａ）に加えて、構成２を採用して電力変換器１００を構成してもよい。結合素子１１と整合素子２１との間に誘電体が介在するため電磁波の減衰の抑制効果は、空気に比べて小さい。しかし、構成２の第１離隔グラウンド２２によって、整合素子２１からの電磁波が第２基板２０内及び空気等に広がるのを抑制でき、電力損失を抑制できる。

【0115】

また、上記実施形態において、電力変換器１００が第１離隔グラウンド２２を備えていない構成（構成２ａ）に加えて、構成１を採用して電力変換器１００を構成してもよい。この場合、構成１の採用によって結合素子１１及び整合素子２１間に誘電率の低い空気が介在するため、結合素子１１及び整合素子２１間で放射される電磁波の減衰を抑制し、結果として電力損失を抑制できる。

【0116】

＜５−２＞
上記実施形態では、第１離隔グラウンド２２の第２グラウンド２２ｂは、隙間２２ｂ１を有して分断されている。しかし、図１３に示すように、第２グラウンド２２ｂは隙間２２ｂ１がなく、一連の帯状に形成されていてもよい。図１３は、第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図である。図１３によると、第１離隔グラウンド２２は、第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄが連結されて構成されており、整合素子２１の全周囲を取り囲むように連続した環状に形成されている。

【0117】

なお、隙間２２ｂ１の有無について、他の条件を同じにして検討したところ、本実施形態の図９の隙間２２ｂ１を有する第１離隔グラウンド２２の場合には、７８ＧＨｚにおける透過量が約−0.9ｄＢであった。一方、図１３の連続した帯状である第１離隔グラウンド２２の場合には、７８ＧＨｚにおける透過量が約−0.9ｄＢであった。図９の場合も図１３の場合も透過量が大きく、電力の挿入損失が極めて小さいことが分かる。ただし、隙間２２ｂ１を有する第１離隔グラウンド２２（図９）の場合よりも、隙間２２ｂ１の無い第１離隔グラウンド２２（図１３）の場合の方が、透過量が若干高かった。よって、隙間２２ｂ１の無い第１離隔グラウンド２２（図１３）を用いることで、透過量を大きくし、電力の挿入損失を極めて小さくできることが分かる。

【0118】

＜５−３＞
上記実施形態では、第１離隔グラウンド２２は、第１〜第４グラウンド２２ａ〜２２ｄにより構成されている。しかし、第１離隔グラウンド２２は、図１４〜図１６に示すように構成されてもよい。図１４〜図１６は、第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図である。図１４に示すように、第１離隔グラウンド２２は、第２伝送グラウンドに接続される第１グラウンド２２ａのみにより構成されてもよい。

【0119】

また、図１５に示すように、第１離隔グラウンド２２は、第１グラウンド２２ａ及び第２グラウンド２２ｂのみにより構成されてもよい。図１４及び図１５の第１離隔グラウンド２２の場合には、７８ＧＨｚにおける透過量が約−1.0ｄＢであり同程度であった。ただし、第１離隔グラウンド２２が、第１グラウンド２２ａのみからなる場合（図１４）よりも、第１グラウンド２２ａ及び第２グラウンド２２ｂからなる場合（図１５）の方が透過量が若干高かった。なお、透過量の測定において、図１４、図１５では、第１離隔グラウンド２２の構成以外の条件を同一とした。よって、図１４及び図１５の第１離隔グラウンド２２を用いることで、透過量を大きくし、電力の挿入損失を極めて小さくできることが分かる。

【0120】

また、図１６に示すように、第１離隔グラウンド２２は、第１グラウンド２２ａ、第３及び第４グラウンド２２ｃ、２２ｄにより構成されてもよい。この場合、第１グラウンド２２ａだけでなく、第３及び第４グラウンド２２ｃ、２２ｄを設けることで、整合素子２１からの前後方向への電磁波の不要放射だけでなく、左右方向への電磁波の不要放射を抑制できる。

【0121】

また、上記実施形態では、第１離隔グラウンド２２は矩形の環状である。しかし、第１離隔グラウンド２２の形状はこれに限定されず、例えば円形状及び楕円形状等であってもよい。

【0122】

＜５−４＞
上記実施形態では、第１離隔グラウンド２２は、第２伝送グラウンド２３に接続されている。しかし、第１離隔グラウンド２２は、必ずしも第２伝送グラウンド２３に接続されている必要はない。図１７は、第１離隔グラウンドの別の一例における拡大平面図である。

【0123】

図１７に示すように、第１離隔グラウンド２２は、第２伝送グラウンド２３から離隔し、グラウンド電位に維持されていない第１離隔パターン２２１（離隔パターン）であってもよい。よって、第１離隔パターン２２１を構成する第１〜第４パターン２２１ａ〜２２１ｄは、グラウンド電位に維持されていない。しかし、第１〜第４パターン２２１ａ〜２２１ｄが整合素子２１の周囲を取り囲むことで、第１〜第４パターン２２１ａ〜２２１ｄの端面において第２基板２０の実効誘電率が変化する。よって、整合素子２１から放射された電磁波が反射されるため、第２基板２０内及び空気中等に広がるのを抑制できる。これにより、電力損失を抑制できる。第１離隔パターン２２１も上記変形例と同様に矩形状に限定されず、例えば円形状及び楕円形状等であってもよい。

【0124】

＜５−５＞
上記実施形態では、第２基板２０にガラスフッ素樹脂を用いたが、高周波の電磁波を低損失で送受信可能であればよく、ガラスフッ素樹脂に限定されない。例えば、ポリフェニレンエーテル（PPE）、液晶ポリマー(LCP)、ポリエチレンなどであってもよい。同様に、上記では、第１基板１０にガラスエポキシ樹脂を用いたが、熱膨張係数が小さくスルーホールを形成可能であればく、ガラスエポキシ樹脂に限定されない。例えば、ガラスコンポジット、ビスマレイミドトリアジン樹脂などであってもよい。

【0125】

さらに言えば、第１基板１０及び第２基板２０の材料は、第１基板１０及び第２基板２０が要求する仕様、例えば各基板に搭載される素子が要求する仕様等に応じて多様に選択できる。例えば、基板材料としては、ガラスフッ素樹脂及びガラスエポキシ樹脂以外にも、ポリイミド、ポリエチレン、テフロン（登録商標）、プラスチック、各種ビニル、天然ゴム、マイカ、ガラス及びセラミック等からも適宜選択可能である。

【0126】

また、上記実施形態では、ガラスフッ素樹脂からなる第２基板２０は、ガラスエポキシ樹脂からなる第１基板１０よりも上面視の面積が小さい。しかし、面積の大小はこれに限定されない。例えば、第２基板２０の面積が第１基板１０の面積より大きくてもよい。
また、例えば、第１基板１０の材料と第２基板２０との材料は同一であってもよいし、異なっていてもよい。

【0127】

＜５−６＞
上記実施形態では、第１基板１０にスルーホール１６を形成しているが、スルーホール１６は必須ではない。また、スルーホール１６の代わりに、結合素子１１の周囲に環状の第２離隔グラウンド４０を形成してもよい。図１８は、第１基板の第１上面において、結合素子の周囲に第２離隔グラウンドを形成した構成を示す説明図である。本変形例に係る電力変換器１００は、結合素子１１を取り囲むように環状の第２離隔グラウンド４０が第１基板１０の第１上面１０ａに形成されている。第２離隔グラウンド４０は、第５グラウンド４０ａ、第６グラウンド４０ｂ、第７グラウンド４０ｃ及び第８グラウンド４０ｄを有する。

【0128】

図１８に示すように、第２離隔グラウンド４０は、結合素子１１を取り囲む形状であり、第５グラウンド４０ａ、第６グラウンド４０ｂ、第７グラウンド４０ｃ及び第８グラウンド４０ｄを有する。

【0129】

第５グラウンド４０ａは、左右方向に延びており、結合素子１１に対して、前側に第１距離ΔＫ２離隔して位置する。第５グラウンド４０ａは、前後方向において第５幅Ａ２を有する。第５グラウンド４０ａの管内波長をλｍとすると、第５幅Ａ２は１／４λｍの奇数倍である。

【0130】

この第５グラウンド４０ａは、上記実施形態の第１グラウンド２２ａと同様の効果を奏する。つまり、左右方向に延びる第５グラウンド４０ａは、結合素子１１から放射される前後方向の電磁波が、第１基板１０内及び空気中等に広がるのを抑制する。また、第１グラウンド２２ａが上記の第５幅Ａ２を有することで、第５グラウンド４０ａのうち、結合素子１１に近い端面においては定在波の節が位置し、結合素子１１から遠い端面においては定在波の腹が位置する。これにより、結合素子１１から漏出した電磁波が第１基板１０内及び空気中等に広がるのを抑制し、電力損失を抑制できる。

【0131】

第６グラウンド４０ｂは、左右方向に延びており、結合素子１１に対して、後側に第２距離ΔＬ２離隔して位置する。第６グラウンド４０ｂは、前後方向において第６幅Ｄ２を有する。第６グラウンド４０ｂの管内波長をλｎとすると、第６幅Ｄ２は１／４λｎの奇数倍である。第６グラウンド４０ｂは、第１基板１０の第１伝送パターン１２に対応する部分に隙間４０ｂ１を有している。隙間４０ｂ１は左右方向に距離Ｃ２を有しており、距離Ｃ２は、第１伝送パターン１２の距離Ｗ１２よりも大きい。

【0132】

第６グラウンド４０ｂは、第５グラウンド４０ａ同様に左右方向に延びているため、結合素子１１から放射される前後方向の電磁波が、第２基板２０内及び空気中等に広がるのを抑制する。また、第６グラウンド４０ｂでは、第５グラウンド４０ａと同様の定在波が形成されるため、結合素子１１から漏出した電磁波が第１基板１０内及び空気中等に広がるのが抑制され、電力損失を抑制できる。

【0133】

第７グラウンド４０ｃは、前後方向に延びており、結合素子１１に対して右側に第３距離ΔＭ２離隔して位置する。第７グラウンド４０ｃは、第５グラウンド４０ａの右側の第１端部と第６グラウンド４０ｂの右側の第１端部とを接続する。第７グラウンド４０ｃは、左右方向において第７幅Ｉ２を有する。第７幅Ｉ２は、例えば第５グラウンド４０ａの第５幅Ａ２及び第６グラウンド４０ｂの第６幅Ｄ２よりも小さいと好ましい。例えば、第７幅Ｉ２は、第７グラウンド４０ｃの管内波長をλｏとすると、１／４λｏよりも小さい。この場合、第７グラウンド４０ｃに電磁波が補足されてしまうのが抑制され、電力損失を抑制できる。なお、第７幅Ｉ２が小さくても、結合素子１１からは、主として第１伝送パターン１２及び第２伝送パターン２８に沿った前後方向の電磁波が放射されており、左右方向への電磁波の放射量は相対的に少ない。よって、第３パターンの第７幅Ｉ２が小さくても、電力損失を小さく抑えることができる。

【0134】

第８グラウンド４０ｄは、前後方向に延びており、結合素子１１に対して左側に第４距離ΔＮ２離隔して位置する。第８グラウンド４０ｄは、第５グラウンド４０ａの左側の第２端部と第６グラウンド４０ｂの左側の第２端部とを接続する。第８グラウンド４０ｄは、左右方向において第８幅Ｊ２を有する。第８幅Ｊ２は、例えば第５グラウンド４０ａの第５幅Ａ２及び第６グラウンド４０ｂの第６幅Ｄ２よりも小さいと好ましい。例えば、第８幅Ｊ２は、第８グラウンド４０ｄの管内波長をλｐすると、１／４λｐよりも小さい。この場合、第７グラウンド４０ｃと同様に、第８グラウンド４０ｄは、電磁波の補足を抑制でき、また第８幅Ｊ２が小さくても電力損失を小さく抑えることができる。

【0135】

なお、第５〜第８グラウンド４０ａ〜４０ｄは、特にグラウンド電位に維持されている。上述の通り、第５グラウンド４０ａ及び第６グラウンド４０ｂの結合素子１１に近い端面では定在波の節が位置する。このとき、第５グラウンド４０ａ及び第６グラウンド４０ｂがグラウンド電位に維持されることで、結合素子１１に近い端面の電位を確実にゼロとし、ショートした状態とできる。これにより、結合素子１１から漏出した電磁波が、結合素子１１以外の第２基板２０内及び空気中等に広がるのをさらに抑制し、電力損失を抑制できる。

【0136】

このような第５〜第８グラウンド４０ａ〜４０ｄによって環状の第２離隔グラウンド４０が形成される。第２離隔グラウンド４０の内周は、第５グラウンド４０ａと第６グラウンド４０ｂとの間を短辺とし、第７グラウンド４０ｃと第８グラウンド４０ｄとの間を長辺とする長方形状である。短辺は前後方向に延びており、長辺は左右方向に延びている。

【0137】

内周の長辺の距離Ｇ２は１／２λｑより大きい。λｑは、第５〜第８グラウンド４０ａ〜４０ｄによって形成される長方形状の内側領域における電磁波の管内波長である。この長方形状の内側領域内における電磁波の遮断波長は２×Ｇ２である。つまり、遮断波長と長辺の距離Ｇ２とがこの関係を満たす場合、電磁波は減衰する。よって、距離Ｇ２を１／２λｑより大きくすることで、電磁波の減衰を抑制できる。

【0138】

一方、内周の短辺の距離Ｅ２は、内周の長辺の距離Ｇ２よりも小さい。より好ましくは、内周の短辺の距離Ｅ２は、内周の長辺の距離Ｇ２の１／２である。短辺が延びる前後方向が共振方向となり、第１伝送パターン１２及び第２伝送パターン２８における電磁波の伝送方向である前後方向と一致するため、電力損失を抑制できる。

【0139】

また、結合素子１１は、第５〜第８グラウンド４０ａ〜４０ｄの長方形状の内周から概ね均等の位置に配置されていると好ましい。この場合、例えば、第５グラウンド４０ａにおける前後方向の電磁波が結合素子１１の電磁波に与える影響と、第６グラウンド４０ｂにおける前後方向の電磁波が結合素子１１の電磁波に与える影響とが概ね均一となる。同様に、例えば、第７グラウンド４０ｃにおける左右方向の電磁波が結合素子１１の電磁波に与える影響と、第８グラウンド４０ｄにおける左右方向の電磁波が結合素子１１の電磁波に与える影響とが概ね均一となる。よって、結合素子１１及び第５〜第８グラウンド４０ａ〜４０ｄの設計を容易化できる。

【0140】

なお、環状の第２離隔グラウンド４０の外周もまた長方形状であり、外周の前後方向が短辺であり、外周の左右方向が長辺である。なお、第２離隔グラウンド４０の形状は、矩形状に限らず、円形状及び楕円形状でえあってもよい。

【0141】

＜５−７＞
上記実施形態では、スルーホール１６の接続グラウンド１５は、第１上面１０ａの第１上面グラウンド１３と第１下面１０ｂの第１下面グラウンド１４とを接続している。しかし、第１上面１０ａの第１上面グラウンド１３及び第１下面１０ｂの第１下面グラウンド１４が形成されていない第１基板１０において、壁面に接続グラウンド１５が形成されたスルーホール１６が形成されていてもよい。また、第２スルーホール１６ｂは省略し、結合素子１１の周囲の第１スルーホール１６ａのみを形成してもよい。

【0142】

＜５−８＞
上記実施形態では、拡張グラウンド２４と第２伝送グラウンド２３との接続部分の平面形状は緩やかに変化している。しかし、接続部分の形状はこれに限定されない。図１９及び図２０は、拡張グラウンドと第２伝送グラウンドとの接続部分の平面形状を示す平面図である。図１９に示すように、第２伝送グラウンド２３は前後方向に延びており、拡張グラウンド２４は第２伝送グラウンド２３に対して左右方向に延びており、拡張グラウンド２４と第２伝送グラウンド２３とが直交するように接続されていてもよい。

【0143】

また、図２０に示すように拡張グラウンド２４は、第２伝送グラウンド２３から左右方向に向かうにつれて、後側に傾斜するように形成されていてもよい。

【0144】

＜５−９＞
上記実施形態では、結合素子１１及び整合素子２１は矩形状である。しかし、結合素子１１及び整合素子２１の形状はこれに限定されず、例えば円形状及び楕円形状等その他の形状であってもよい。

【0145】

＜５−１０＞
上記実施形態では、第１基板１０の第１下面１０ｂにおいて、第１下面グラウンド１４が概ね全体に亘って配置されているが、これに限定されない。例えば、第１下面グラウンド１４は、少なくとも第１伝送パターン１２に対応する第１伝送グラウンド１４ａと、結合素子１１に対応する結合グラウンド１４ｂとを含んで構成されればよい。

【0146】

＜５−１１＞
上記実施形態では、第１伝送パターン１２と第２伝送パターン２８とは、上面視において、整合素子２１を挟んで同一直線状において対向するように配置されている。しかし、第１伝送パターン１２及び第２伝送パターン２８の配置はこれに限定されず、例えば第２伝送パターン２８は、上面視において、整合素子２１を基準として第１伝送パターン１２と同じ側に配置されていてもよい。
また、第２伝送パターン２８は、上面視において、整合素子２１を挟んで第１伝送パターン１２と同一直線状とは異なる位置に配置されていてもよい。例えば、第１伝送パターン１２の延びる方向と、第２伝送パターン２８が延びる方向とが角度を有して交差してもよい。
また、第１伝送パターン１２及び第２伝送パターン２８の少なくとも１つは、直線状でなくてもよく、例えば曲線状であってもよいし、屈曲していてもよい。

【0147】

＜５−１２＞
上記実施形態では、第１及び第２基板ユニット１０１、１０２は左右方向に長い長方形状であるが、前後方向に長い長方形状であってもよい。また、各基板ユニット１０１，１０２の形状は長方形状に限定されず、例えば正方形状、円形状、楕円形状及び多角形状であってもよい。

【0148】

＜５−１３＞
上記実施形態では、第１基板１０及び第２基板２０に１つ電力変換器１００が形成されている。しかし、第１基板１０及び第２基板２０に複数の電力変換器１００が形成されていてもよい。

【0149】

＜５−１４＞
上記実施形態では、アンテナとして平面アンテナを例に挙げているが、アンテナはこれに限定されない。例えば、上記電力変換器１００に接続可能な、例えばスロット型アンテナ等の各種のアンテナを適用可能である。

【0150】

＜５−１５＞
上記実施形態では、電力変換器１００はアンテナ装置２００に使用される例を示した。しかし、電力変換器１００の用途はこれに限定されず、例えば高速映像有線伝送、高速無線LAN等に使用することができる。

【0151】

＜５−１６＞
上記実施形態では、電力変換器１００の下部の第１基板１０の熱膨張係数が、上部の第２基板２０の熱膨張係数よりも小さい。しかし、例えば、第１基板１０と第２基板２０とを入れ替えてもよい。例えば、第１基板１０の結合素子１１と第２基板２０の整合素子２１とが対向するように、電力変換器１００の上部に第１基板１０を配置し、下部に第２基板２０を配置してもよい。つまり、基板の熱膨張係数の大きさによって、基板に設ける構成を適切に選択すればよい。さらに言い換えれば、基板の上下に関係なく、熱膨張係数の小さい基板には熱膨張の影響を受けやすい構成を設け、代わりに熱膨張係数の大きい基板に熱膨張の影響を受けにくいスルーホール等を形成するようにすればよい。

【0152】

＜５−１７＞
上記実施形態では、第１基板ユニット１０１と第２基板ユニット１０２とは、本発明の固定部材である接着部材１０３によって接着されている。しかしながら、本発明の固定部材は、これに限定されず、第１基板ユニット１０１と第２基板ユニット１０２とを固定するものであれば、特には限定されない。したがって、接着剤のように取り外し不能に固定してもよいし、着脱自在に固定してもよい。以下では、本発明に係る固定部材の他の例について、図２１を参照しつつ説明する。図２１は、固定部材を備えた電力変換器の図１のＡ−Ａ’線断面図である。

【0153】

図２１に示す固定部材２０５は、対向する一対の板状の支持部２０５ａ、２０５ｂと、これら支持部２０５ａ、２０５ｂを連結する連結部２０５ｃとを有する、断面Ｕ字状に形成されている。そして、一対の支持部２０５ａ、２０５ｂの間には、第１基板ユニット１０１及び第２基板ユニット１０２が挟み込まれて固定されている。また、第１基板ユニット１０１と第２基板ユニット１０２との間には、上記実施形態の接着部材１０３の代わりに、スペーサ２１０が設けられている。このスペーサ２１０によって、第１基板ユニット１０１の結合素子１１と、第２基板ユニット１０２の整合素子２１とは互いに空気を介して対向している。

【0154】

このような固定部材２０５を用いても、第１基板ユニット１０１及び第２基板ユニット１０２を固定することができる。また、これらの基板ユニット１０１，１０２は、接着剤などで固定部材２０５に固定してもよいし、両支持部２０５ａ、２０５ｂの間に両基板ユニット１０１，１０２を圧入してもよく、その固定方法は特には限定されず、取り外し可能であってよい。その他、両基板ユニット１０１，１０２をネジ、ボルトなどで取り外し可能に固定することもできる。さらに、接着剤を併用して固定してもよい。

【符号の説明】

【0155】

１０ 第１基板
１１ 結合素子
１２ 第１伝送パターン
２０ 第２基板
２１ 整合素子
２２ 第１離隔グラウンド
２３ 第２伝送グラウンド
２４ 拡張グラウンド
２７ シールド板
２８ 第２伝送パターン
５０ 平面アンテナパターン
６０ 高周波回路
１００ 電力変換器
１０１ 第１基板ユニット
１０２ 第２基板ユニット
１０３ 接着部材（固定部材）
２００ アンテナ装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】