特許 6869358 伝送線路−導波管転移装置

(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】6869358

(24)【登録日】2021年4月15日

(45)【発行日】2021年5月12日

(54)【発明の名称】伝送線路−導波管転移装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/107 20060101AFI20210426BHJP

   H01P 3/00 20060101ALI20210426BHJP

   H01P 3/08 20060101ALI20210426BHJP

【ＦＩ】

   H01P5/107 F

   H01P3/00 100

   H01P3/00 101

   H01P3/08 100

   H01P3/08 200

【請求項の数】8

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2019-540084(P2019-540084)

(86)(22)【出願日】2018年1月24日

(65)【公表番号】特表2020-506603(P2020-506603A)

(43)【公表日】2020年2月27日

(86)【国際出願番号】KR2018001047

(87)【国際公開番号】WO2018139846

(87)【国際公開日】20180802

【審査請求日】2019年7月24日

(31)【優先権主張番号】10-2017-0012484

(32)【優先日】2017年1月26日

(33)【優先権主張国】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】508112782

【氏名又は名称】ケーエムダブリュ・インコーポレーテッド

(74)【代理人】

【識別番号】110001586

【氏名又は名称】特許業務法人アイミー国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】ヨン−ウォン ソ

【審査官】 福田 正悟

(56)【参考文献】

【文献】 特表２００５−５３９４６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０２７２９９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３４４２１２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１２６１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６１−１４２８０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０３４７１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−１１１００８（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００６／２８４６９９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ ５／１０７

Ｈ０１Ｐ ３／００

Ｈ０１Ｐ ３／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

伝送線路−導波管転移装置であって、
伝送線路の信号が伝達される導波管に対応するサイズ及び形状を有する板状の側面及び上面と、
前記側面及び上面によって形成される内部空間に形成され、前記伝送線路と一端がつながり、他端は前記上面に接する斜面を有する板状のリッジとを備え、
前記転移装置は前記伝送線路が形成される基板上に固定的に設けられ、
前記基板上の少なくとも前記転移装置が設けられる部位には、グラウンド面が形成され、
前記基板上の前記転移装置が設けられる部位に形成された前記グラウンド面において、前記リッジに対応する部位には、一部のグラウンド面が除去された形態のグラウンド転移領域が形成され、
前記グラウンド転移領域は、前記リッジと前記伝送線路との間の接触する部位から開始して徐々に幅が狭くなる形で形成されることを特徴とする、伝送線路−導波管転移装置。

【請求項2】

前記リッジにて前記伝送線路と当接する部位は、前記伝送線路と、急な角度でなく、緩やかな角度で当接するように形成され、全体的に曲線形態を有するように形成されることを特徴とする、請求項１に記載の伝送線路−導波管転移装置。

【請求項3】

前記曲線形態は全体的に「Ｓ」字状であることを特徴とする、請求項２に記載の伝送線路−導波管転移装置。

【請求項4】

前記リッジと前記伝送線路の当接する部位は、はんだ付け方式、導電性樹脂塗布方式、または接触方式でつながることを特徴とする、請求項１に記載の伝送線路−導波管転移装置。

【請求項5】

前記グラウンド転移領域の周辺には、多数のビアホール（via hole）が形成されることを特徴とする、請求項１に記載の伝送線路−導波管転移装置。

【請求項6】

前記転移装置は、導波管フランジと結合するためのフランジを備えることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝送線路−導波管転移装置。

【請求項7】

前記伝送線路は、ＣＰＷ（Coplanar Waveguide）、ＣＰＷＧ（ＣＰＷ with Ground）、またはマイクロストリップ線路構造を有することを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝送線路−導波管転移装置。

【請求項8】

前記伝送線路は、ストリップ線路構造を有し、
前記リッジは、前記伝送線路の基板上に形成されたビアホールを介して前記伝送線路とつながることを特徴とする、請求項１〜５のいずれか１項に記載の伝送線路−導波管転移装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、超高周波信号の伝送及び処理に用いられるキャビティタイプの導波管に関連する技術であり、特に、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、ＣＰＷ（Coplanar Waveguide）、ＣＰＷＧ（ＣＰＷ with Ground）などのようなプリント回路基板（ＰＣＢ：Printed Circuit Board）タイプ伝送線路とキャビティタイプの導波管をつなぐ伝送線路−導波管転移装置（transmission line − waveguide transition device）に関する。

【0002】

[謝辞表記]
本研究では、未来創造科学部「汎省庁Ｇｉｇａ ＫＯＲＥＡ事業」の支援を受けて行われた（課題固有番号：１７１１０２１００３、細部課題番号：ＧＫ１６ＮＩ０１００[This work was supported by「The Cross−Ministry Giga KOREA Project」grant from the Ministry of Science、ICT and Future Planning、Korea]

【0003】

導波管構造は、超高周波、例えば、２８ＧＨｚまたは６０ＧＨｚなどのミリメートル単位の波長を有するミリ波（Millimeter Wave）帯域にて、少ない損失と高い性能の受動素子（例えば、スロットアレイアンテナ、ホーンアンテナ、フィルタ、ダイプレクサなど）を具現するために主に用いられる。

【0004】

導波路は、遮蔽された空間、すなわち導波管構造自体による共振現象を利用して信号を送信し、約管状の導波管は、該当伝送信号の周波数特性に対応する長さを有するように設計される。このような導波路は、内部に満たされた誘電体に応じて、その種類及び使用用途を区別するとよい。

【0005】

キャビティタイプの導波管は、通常、空気（air）で満たされた内部が空の四角形の金属ブロック構造を有するが、誘電体損失が最も少なく、伝送特性に優れ、高性能具現が可能であるという利点を有する。ところで、通常ＰＣＢタイプで具現される他の電子機器と結合するためには（つまり、ＰＣＢタイプの伝送線路とつながるためには）、別の転移（transition）の構造が要求される。

【0006】

図１ａは、従来の伝送線路−導波管転移装置の一例としては、韓国特許出願番号第１０−２００９−００２６４８９号（名称：「導波管−マイクロストリップ線路変換装置 」、出願人：サムスンタレス、発明者：バクデソン、出願日：２００９年３月２７日）に開示した通りである。図１ａに示した転移装置は、マイクロストリップ線路ａ３２の信号をＰＣＢａ２０に具現されたスロットａ２２を介して導波管ａ１０に伝達する構造である。導波管ａ１０の外部とＰＣＢａ２０のグラウンドは、ビアホールａ２４の形で接触している。図１ａに示した構造は、伝送線路と導波管が互いに垂直につながる構造であって、伝送線路が設置された基板と平行に導波管を設置するためには、導波管を９０度に折り曲げる構造を追加で形成しなければならず、それに伴う全体的な体積の増加及び構造の複雑さが増加することになる。

【0007】

図１ｂは、従来の伝送線路−導波管転移装置の他の例として、韓国特許出願番号第１０−２０１０−００４０８６３号（名称：「ブロードバンド伝送線路−導波管変換装置」、出願人：サムスン電気、発明者：イジョンオン、出願日：２０１０年４月３０日）に開示した通りである。図１ｂに示した転移装置は、同軸線ｂ２２と導波管との間の転移装置である。同軸線ｂ２２と導波管が互いに垂直方向につながり、同軸線ｂ２２の中心導体ｂ２１ａがプローブ（Probe）として導波管の内部に信号を伝達する。この構造も、導波路と同軸線を互いに平行にするためには、例えば、同軸線を９０度に折り曲げなければならない。同軸線を９０度変形をするようになると、最小回転半径による空間が必要になるのみならず、それによって同軸線の外部導体に一種のクラック（crack）が発生し得る。

【0008】

図１ｃは、従来の伝送線路−導波管転移装置のまた別の例として、米国特許番号第８１８８８０５号（名称：「Triplate line−to−waveguide transducer having spacer dimensions which are larger than waveguide dimensions」、出願人：Hitachi Chemical、発明者：Taketo Nomuraの他多数、特許日：２０１２年５月２９日）に開示した通りである。図１ｃに示した転移装置は、ツリープレートｃ１、ｃ４、ｃ５から導波管ｃ６での転移構造を有する。該当構造は、積層型線路構造で導波管ｃ６に信号を伝達する構造である。信号線路ｃ３が積層構造の内部にあり、上面にグランド面ｃ５が存在する。下面ｃ１には、導波管の内部寸法と同様に、開口部があり、導波管ｃ６に信号が伝達される。このような構造においても、信号線路と導波管が互いに垂直な構造であるため、互いに平行な構造に変形をするためには、導波管を９０度に変更しなければならず、それに応じ全体サイズの増加などの問題点を有することになる。

【0009】

図１ｄは、従来の伝送線路−導波管転移装置のまた別の例として、米国特許番号第６９１７２５６号（名称：「Low loss waveguide launch」、出願人：Motorola、発明者：Rudy Michael Emrickほか１名、特許日：２００５年７月１２日）に開示した通りである。図１ｄに図示した転移装置は、導波管とマイクロストリップ線路の接続のために、比較的広く適用される構造である。いわゆるバックショト（Back−short）の構造を介してマイクロストリップ線路ｄ３５０の信号を垂直方向の導波管ｄ３１０に転移させる構造である。このような構造は、導波管の方向が下側に向かう場合に、導波管上側、すなわちマイクロストリップ線路ｄ３５０の上側に４ /λg（λg：管内波長）程度の共振のためのスペースが必要であり、それによって製品の厚さが厚くなる。

【0010】

このように、伝送線路−導波管転移装置には、様々な構造が提案されており、より簡単で、小型でありながら、より改善された信号伝達性能を有するようにするために不断の研究が行われている。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

本発明の少なくとも一部の実施例に係る目的は、より簡単で、より小型で具現することができ、特性の安定化及び製作の簡便性を図るための伝送線路−導波管転移装置を提供する。

【0012】

また、本発明の少なくとも一部の実施例に係る目的は、追加的な導波管折り曲げの構造がなくても、ＰＣＢ上に形成されるＰＣＢタイプの伝送線路と平行な状態で導波管をつなげるようにするための伝送線路−導波管転移装置を提供する。すなわち、前記図１ｄに図示したような従来の構造を概略的に示す図２ａを参照すると、従来の転移構造は、伝送線路が形成されるＰＣＢと導波管が互いに９０度の直角に垂直方向につながるようにする構造を有することが分かる。この時、図２ｂに示すように、導波管が伝送線路が形成されるＰＣＢと平行に設置するには、追加の導波管折り曲げ構造を有さなければならない。これに比べて、図２ｃに示すように、本発明の伝送線路−導波管転移装置は非常にシンプルな構造で、ＰＣＢと導波管を平行につなげるような構造を提供する。

【0013】

また、本発明の少なくとも一部の実施例に係る目的は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、ＣＰＷ、ＣＰＷＧなどのようなさまざまな形態のＰＣＢタイプ伝送線路に汎用的に適用可能な伝送線路−導波管転移装置を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0014】

前記した目的を達成するために本発明は、伝送線路−導波管転移装置において、伝送線路の信号が伝達される導波管に対応するサイズ及び形状を有する板状の側面及び上面と、前記側面及び上面によって形成される内部空間に形成され、前記伝送線路と一端がつながり、他端は前記上面に接する斜面を有する板状のリッジを含むことを特徴とする。

【0015】

前記リッジにて前記伝送線路と当接する部位は、前記伝送線路と、急な角度でなく、緩やかな角度で当接するように形成され、全体的に曲線形態を有するように形成するとよい。

【0016】

前記伝送線路−導波管転移装置は、前記伝送線路が形成される基板上に、はんだ付け方式またはネジ結合方式で固定的に設けられ、前記基板上に、少なくとも前記転移装置が設けられる部位にグランド面が形成される。

【0017】

前記基板上に、前記転移装置が設けられる部位に形成するグラウンド面で、前記リッジに対応する部位には、一部のグランド面が除去された形態のグラウンド転移領域が形成される。

【発明の効果】

【0018】

前記したように、本発明の少なくとも一部の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置は、ＰＣＢタイプの伝送線路上にカバーの形態と同様に付着する方式を用いて導波管に信号を転移させる非常に簡単で効率的な構造を提案することで、伝送線路と導波管を簡単に水平的につなぐことができるようになる。これにより、本発明が適用される製品の厚さを低く保つことができるので、最終的な製品を薄型（low profile）に具現するとよい。

【0019】

また、伝送線路と直接接触する方式で伝送線路から信号の提供を受けて導波管に転移する構造を提案するので、従来の一般的なカップリング構造で、より安定的かつ低い損失で具現が可能である。

【0020】

また、本発明の少なくとも一部の実施例に係る転移装置では、はんだなどの作業がなく、ＰＣＢ上に組み立てが可能なので、組み立て前の特性の検証及び交換試験等が可能であり、部品の損失率を減らすことができる。これは、製品量産にＰＣＢ上にカバーを覆う２次元的な作業の実行するだけが要求されるため、迅速な組立工程を達成するとよい。

【0021】

特に、本発明の転移装置は、様々な形態のＰＣＢタイプ伝送線路に汎用的に適用するとよい。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1a】従来の伝送線路−導波管転移装置の例示図である。

【図1b】従来の伝送線路−導波管転移装置の例示図である。

【図1c】従来の伝送線路−導波管転移装置の例示図である。

【図1d】従来の伝送線路−導波管転移装置の例示図である。

【図2a】従来の伝送線路−導波管転移装置に比べた本発明の伝送線路−導波管転移装置の特徴を示した概略的な構造図である。

【図2b】従来の伝送線路−導波管転移装置に比べた本発明の伝送線路−導波管転移装置の特徴を示した概略的な構造図である。

【図2c】従来の伝送線路−導波管転移装置に比べた本発明の伝送線路−導波管転移装置の特徴を示した概略的な構造図である。

【図3】本発明の第１の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置及び伝送線路が形成された基板の分離斜視図である。

【図4】図３のＡ−Ａ′部分の切断面図である。

【図5】図３の基板の平面図である。

【図6a】図３の伝送線路−導波管転移装置の拡大斜視図である。

【図6b】図３の伝送線路−導波管転移装置の拡大斜視図である。

【図7】本発明の第２の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置及び伝送線路が形成された基板の分離斜視図である。

【図8】本発明の第３の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置及び伝送線路が形成された基板の分離斜視図である。

【図9】図８のＡ−Ａ′部分の切断面図である。

【図10】本発明の第４の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置及び伝送線路が形成された基板の分離斜視図である。

【図11a】本発明の様々な実施例に係る伝送線路−導波管転移装置の特性を示したグラフである。

【図11b】本発明の様々な実施例に係る伝送線路−導波管転移装置の特性を示したグラフである。

【図11c】本発明の様々な実施例に係る伝送線路−導波管転移装置の特性を示したグラフである。

【図11d】本発明の様々な実施例に係る伝送線路−導波管転移装置の特性を示したグラフである。

【図12a】本発明の様々な実施例に係る転移装置に適用できるリッジ構造の変形例示図である。

【図12b】本発明の様々な実施例に係る転移装置に適用できるリッジ構造の変形例示図である。

【図12c】本発明の様々な実施例に係る転移装置に適用できるリッジ構造の変形例示図である。

【図13】図１２ａ、図１２ｂ及び図１２ｃのリッジ構造の傾斜面の設計時に適用される関数モデルのグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、本発明に係る好適な実施例を添付した図面を参照して詳細に説明する。添付図面では、可能な同一の構成要素については、可能な同一の参照番号を付与し、説明の便宜のために、そのサイズ及び形態などは、多少簡略化したり一部は誇張した。

【0024】

図３は、本発明の第１の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置２０（以下、「転移装置」と略す）及び伝送線路１０１が形成された基板１０の分離斜視図であり、伝送線路１０１は、例えば、ＣＰＷ構造で具現したものを図示した。図４は図３のＡ−Ａ′部分の切断面図であり、転移装置２０と伝送線路１０１が結合した状態の断面形状を示し、図５は図３の基板１０の平面図である。図６ａ及び図６ｂは、図３の伝送線路−導波管転移装置２０の拡大斜視図であり、図６ｂでは、転移装置２０の内部の構造をより明確に示すために転移装置２０の上面が除去された形で示した。

【0025】

図３ないし図６ｂを参照すると、本発明の第１の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置２０は、基本的に、伝送線路１０１の信号が伝達される規格化された導波管（図４の３０）に対応するサイズ及び形状を有する板状の側面２０２、２０４及び上面２０６を有する。つまり、このような側面２０２、２０４及び上面２０６によって形成される内部空間は、規格化された導波管に準ずるサイズ及び形状を有する。

【0026】

また、前記側面２０２、２０４及び上面２０６によって形成される内部空間の中央には、基板１０に形成された伝送線路１０１と一端がつながり、他端は、前記上面２０６に接する斜面（図４のＧ）を有する板状のリッジ（ridge）２１０が形成される。リッジ２１０の傾斜面Ｇの幅は、伝送線路１０１の幅に対応するように、例えば、伝送線路１０１の幅と同じように設計するとよい。

【0027】

前記リッジ２１０の傾斜面Ｇは、伝送線路１０１から伝達された信号を導波管に転移するための主要な構成として、全体的あらかじめ適切に設計された曲線の形で設計される。すなわち、前記傾斜面Ｇの曲線形態は、いろんな三角関数曲線の適切な組み合わせによって設計することができ、例えば、伝送線路１０１と接触する部位（図４のＧｓ）は、少なくとも緩やかな傾斜で始まる曲線の形で設計される。このようなリッジ２１０の傾斜面Ｇの曲線形態は、伝送線路の種類及び伝送信号の周波数等に応じて最適化されるように、多数の試験及び解析を経て設計するとよい。

【0028】

特に、リッジ２１０にて伝送線路１０１と当接する部位（図４のＧｓ）の曲線形態は伝送線路１０１と、急な角度でなく、緩やかな角度で当接するように設計することが要求される。これは伝送線路１０１とリッジ２１０との間の接続点で接合特性の向上及び反射損失最小化などの効率的な信号伝達を可能にする主要な特徴として、本発明では、このような伝送線路１０１とリッジ２１０が緩やかな角度でつながらない場合には、信号伝達特性が非常に悪くなることを発見した。したがって、本発明の実施例では、少なくとも前記リッジ２１０にて、前記伝送線路１０１と当接する部位Ｇｓでの曲線の形は、その傾斜角度が実質的に０から徐々に増加する形で設計するとよい。

【0029】

リッジ２１０と伝送線路１０１の接続点は、はんだ付け方式や導電性樹脂（例えば、silver epoxy）塗布方式を利用して相互固定するようにつなぐことができる。はんだ付け方法でつなぐ場合には、リッジ２１０の該当部位には、事前にはんだ付け用メッキ処理が実行される。一方、他にもリッジ２１０と伝送線路１０１は、単純な接触方式でつながるように構成してもよい。

【0030】

前記のような構成を有するリッジ２１０と合わせ、側面２０２、２０４及び上面２０６によって具現される転移装置２０は、全体的に導電性金属、例えば、アルミニウム（合金）の材質や銅（合金）製で具現される。場合によっては、前記転移装置２０は、信号伝達特性をより良好にするために、銀メッキしてもよい。

【0031】

また、前記転移装置２０は、基板１０上に固定されるように設けられ、例えば、はんだ付け方法で基板１０上に固定される。この場合には、転移装置２０の側面２０２、２０４の下端部には、事前にはんだ付け用メッキ処理が実行される。または、加えて、転移装置２０は、基板１０上にネジ結合方式で固定的に設けられる。この場合には、転移装置２０の側面２０２、２０４には、該当側面全体を上下に貫通する形でネジ穴（図示せず）が形成され、基板１０にも同様に対応するようにネジ穴（または溝）が形成され、結合ネジ（図示せず）によって相互に結合する構成を有するとよい。もちろん、他にも転移装置２０の側面２０２、２０４には、ネジ結合のための別途のフランジ（図示せず）が追加で形成され、これにより、ネジ結合方式で基板１０と結合する構造を有してもよい。

【0032】

一方、基板１０上に、少なくとも前記転移装置２０が設けられる部位にグラウンド面（図３及び図５に示した点線の領域）が形成される。図３ないし図６ｂに示した実施例では、伝送線路１０１がＣＰＷ構造であり、これにより、基板１０の上面がすべてグラウンド面であることが図示されている。

【0033】

この時、図３及び図５に示すように、基板１０の上面に形成されたグラウンド面で、転移装置２０のリッジ２１０に対応する部位には、一部のグランド面が除去された形で形成するグラウンド転移領域１０２が設けられる。前記グラウンド転移領域１０２は、前記リッジ２１０と伝送線路１０１との間の接続点から始まり、徐々に幅が狭くなる形状に形成され、全体的に概ね細長い三角形（たとえば、二等辺三角形）の形で形成される。このようなグラウンド転移領域１０２は、伝送線路１０１と導波管との間のインピーダンスマッチング及び信号伝達特性を向上させるために形成する。このような二等辺三角形の形のグラウンド転移領域１０２は、さらに精密なグラウンド特性整合のために三角形の形の二つの変異、例えば、リッジ２１０の傾斜面Ｇとの距離などを考慮して全体的に曲線形態を有してもよい。

【0034】

一方、前記した構造を有する転移装置２０は、図４に示すように、導波管３０のフランジ（flange）３５０と結合するためのフランジ２５０をさらに備えることができる。導波管３０は、標準規格（例えば、２６.５ＧＨｚ〜４０ＧＨｚの帯域では、標準規格「WR−２８」は、導波管の内部サイズが縦横「７.１１ｍｍ x ３.５６ｍｍ」で定義される）に基づいて設計し、これに対応するように転移装置２０及びフランジ２５０も形成する。一方、転移装置２０は、フランジ構造に加えて、導波管３０とはんだ付けや溶接などにより付着してもよく、導波管３０の末端構造として導波管３０と一体的に形成してもよい。

【0035】

前記図３ないし図６ｂに示すように構成できる本発明の伝送ライン−導波管転移装置２０は、例えば、ＰＣＢ基板１０上に、まるで一種のカバーを被せる形で簡単に設置することができることで、これは特性の安定化及び組立の簡便性及び小型化が可能であることが分かる。特に、導波管と水平方向にまっすぐに接続可能であることから、全体的な製品の厚さを低く維持できるようになる。

【0036】

図７は本発明の第２の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置２０及び伝送線路１２１が形成された基板１２の分離斜視図であり、伝送線路１２１が、例えば、ＣＰＷＧ構造で具現されたものが図示されている。ＣＰＷＧ構造の基板１２には、上面に伝送線路１２１及びグランド面が形成され、下面にもグラウンド面が形成される。図７の例では、該当伝送線路１２１の周りにグラウンド特性を向上させるために、多数のビアホール（via hole）１２４が形成されたものが図示されている。

【0037】

図７を参照すると、本発明の第２の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置２０は、実質的に前記図３ないし図６ｂに示した構成と同様に側面２０２、２０４、上面２０６ ）及びリッジ２１０を有し、このとき、リッジ２１０がＣＰＷＧ構造の伝送線路１２１と一端が当接するようになる。また、リッジ２１０は、第１の実施例の構造と同様に、事前に適切に設計された曲線の形の斜面を有するとよい。

【0038】

また、基板１２上に、少なくとも前記転移装置２０が設けられる部位にグラウンド面（図７の点線領域）が形成され、転移装置２０のリッジ２１０に対応する部位には、一部のグランド面が除去された形態のグラウンド転移領域１２２が第１の実施例の構造と同様に形成される。

【0039】

図８は、本発明の第３の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置２０及び伝送線路１４１が形成された基板１４の分離斜視図であり、伝送線路１４１が、例えば、ストリップ（strip）線路構造で具現されたものが図示されている、図９は、図８のＡ−Ａ′部分の切断面図であり、転移装置２０及び基板１４が結合した状態の断面形状を示す。ストリップ線路構造の基板１４には、上面及び下面にグランド面が形成され、その内部層である非導電性誘電体層に伝送線路１４１を埋め込んだ形で形成される。

【0040】

図８及び図９を参照すると、本発明の第３の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置２０は、実質的に、以前の他の実施例と同様に側面２０２、２０４、上面２０６及びリッジ２１０を有する。このとき、リッジ２１０とストリップ線路構造の伝送線路１４１をつなぐために、金属のビアホール１４３が、基板１４を貫通して基板内層の伝送線路１４１の末端とつながるようにさらに形成される。リッジ２１０は、このような金属ビアホール１４３と当接することで伝送線路１４１とつながる。

【0041】

基板１４上に、少なくとも前記転移装置２０が設けられる部位にグラウンド面（図８の点線領域）が形成され、前記ビアホール１４３の周辺部位にグランドパターンが除去されるように設けられる。また、転移装置２０のリッジ２１０に対応する部位には、一部のグランド面が除去された形態のグラウンド転移領域１４２が、他の実施例の構造と同様に形成される。また、図８及び図９に図示した第３の実施例の構造では、前記のグラウンド転移領域１４２の周辺にグラウンド特性を向上させるために、多数のビアホール（via hole）１４４が、基板１４を貫通して基板の上面グラウンド及び下面グラウンドがつながるように形成される。

【0042】

図１０は、本発明の第４の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置及び伝送線路が形成された基板の分離斜視図であり、伝送線路１６１が、例えば、マイクロストリップ（microstrip）線路構造で具現されたものが図示されている、マイクロストリップ線路構造の基板１６には、上面には、基本的に伝送線路１６１のパターンが形成され、下面にグランド面が形成される。

【0043】

図１０を参照すると、本発明の第４の実施例に係る伝送線路−導波管転移装置２０は、他の実施例と同様に側面２０２、２０４、上面２０６及びリッジ２１０を有する。このとき、リッジ２１０は、このようなマイクロストリップ線路構造の伝送線路１６１と当接するように設けられる。

【0044】

基板１６上に、少なくとも前記転移装置２０が設けられる部位に、別途のグラウンド面がさらに形成される。このような基板１６の上面にさらに形成されるグラウンド面では、以前の実施例と同様に、リッジ２１０に対応する部位には、一部のグランド面が除去された形態のグラウンド転移領域１６２が形成される。また、前記グラウンド転移領域１６２の周辺にグラウンド特性を向上させるために、多数のビアホール（via hole）１６４が、基板１４を貫通して形成され、基板の上面に、前記さらに形成されたグラウンド面と基板下面のグランド面がつながるようにするとよい。

【0045】

図１１ａ、図１１ｂ、図１１ｃ及び図１１ｄは、本発明の様々な実施例に係る伝送線路−導波管転移装置の特性を示したグラフであり、逐次的に、それぞれ前記第１、第２、第３及び第４実施例に係る転移装置２０の特性を示している。図１１ａないし図１１ｄに示すように、転移装置２０の各々で、目的の帯域、例えば２８ＧＨｚ帯を目安に、反射損失Ｓ１１−１５dB帯域幅が十分に確保できることが分かる。また、挿入損失Ｓ２１は、概ね約−０.５dB以内で非常に小さく設計できることが分かる。また、損失の一部は、誘電体基板に起因するものであることから、実際の転移構造の挿入損失は無視できるほど小さいことが類推可能である。

【0046】

前記本発明の第１ないし第４の実施例の構造と同様に、本発明に係る伝送線路−導波管転移装置は、任意形状の単層及び多層構造の基板でＣＰＷ、ＣＰＷＧ、ストリップ線路、マイクロストリップ線路などの様々な伝送線路の構造に汎用的に適用可能であることが分かる。

【0047】

図１２ａ、図１２ｂ及び図１２ｃは、本発明の様々な実施例に係る転移装置に適用することができるリッジ構造の変形例であり、それぞれリッジの斜面の曲線形態が異なるように設計されることが分かる。すなわち、図１２ａに図示した転移装置２０−１のリッジ２１０−１の斜面の形態は、直線状であり、図１２ｂに図示した転移装置２０−２のリッジ２１０−２の斜面の形態は、傾斜区間の開始点の傾きが小さく終点の傾きが大きい曲線形態である。図１２ｃに示した転移装置２０−３のリッジ２１０−３の斜面の形態は、傾斜区間の開始点及び終了点の傾きが小さい、三角関数の一部やロジスティック関数の形態に似た「Ｓ」字状の曲線の形で具現される。

【0048】

図１３は図１２ａ、図１２ｂ及び図１２ｃのリッジ構造の傾斜面の設計時に適用されるそれぞれの関数モデルを示したグラフである。図１３を参照すると、図１２ａのリッジ２１０−１の斜面の直線形態は、１次関数を用いて設計することができ、図１２ｂのリッジ２１０−２の斜面の曲線形態は、２次関数を利用して設計するとよい。図１２ｃのリッジ２１０−３の斜面の「Ｓ」字状の曲線形態は三角関数を利用して設計するとよい。各関数は、例えば、以下の式を満足するように設定される。

【0049】

［数学式］
１次関数：ｙ = Ｂ／Ｌ＊ｘ
２次関数：ｙ =（Ｂ／Ｌ^２）＊ｘ^２
三角関数：ｙ = −０.５＊Ｂ＊ｃｏｓ（π／Ｌ＊ｘ）＋０.５＊Ｂ
（Ｌ：転移構造の長さ、Ｂ：転移構造の高さ（つまり、導波管の高さ））

【0050】

図１３に図示した各関数によるグラフは、ＰＣＢの伝送線路と接触する部分を原点０,０とし、リッジの斜面の形態をモデリングする。このように、原点と斜面の終了点Ｌ,Ｂ（Ｌ：リッジの長さ、Ｂ：リッジの高さ）を通る関数を適切に設定することができ、これにより、リッジの斜面を設計するとよい。

【0051】

この場合に、リッジの長さＬ、すなわち転移構造の長さが短いながらも損失が少ない構造が最適の構造である。前記の例では、転移構造の開始点０,０と終了点Ｌ,Ｂで傾きが小さい三角関数の形態を利用した構造が、その特性に優れている。一方、リッジ構造は、他にも適用される構造及びＰＣＢの厚さ、伝送線路の幅などによって異なる最適化が適用されてもよい。また、リッジの各部分ごとに、それぞれ異なる関数モデルが別々に適用されて全体的なリッジの斜面を設計してもよい。

【0052】

前記のように、本発明の様々な実施例では、転移装置のリッジの形状は様々な関数のグラフの形をモデルにして最適化するとよい。本発明は、単一の転移構造を介して任意のＰＣＢ形態の伝送線路で導波管への変換が行われるため、さまざまな関数モデルの中からその特性に優れた関数モデルを導出して適用するとよい。

【0053】

前記のように、本発明の様々な実施例に係る伝送線路−導波管転移装置が構成及び動作することができ、一方、前記の説明では、本発明の具体的な実施例について説明したが、本発明では、他にも様々な実施例や変形例がある。例えば、前記転移装置２０の長さや、リッジ２１０の傾斜面Ｇの曲面形態などは、製品に要求される特性を考慮して多様に設計するとよい。また、前記実施例に言及した伝送線路に加えて、本発明の転移装置２０は、例えば、同軸線路にも適用してよい。この場合に、同軸線路の内部導体がリッジにつながる構造を有してよい。

【0054】

このように、本発明の様々な変形及び変更があり、したがって、本発明の範囲は、説明された実施例によって定めるものではなく、請求の範囲と請求の範囲均等のものによって定めなければならない。

【図1a】

【図1b】

【図1c】

【図1d】

【図2a】

【図2b】

【図2c】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11a】

【図11b】

【図11c】

【図11d】

【図12a】

【図12b】

【図12c】

【図13】