特許 7563447 フレキシブル基板付き導波管

(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】

(24)【登録日】2024-09-30

(45)【発行日】2024-10-08

(54)【発明の名称】フレキシブル基板付き導波管

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/107 20060101AFI20241001BHJP

   H01P 5/02 20060101ALI20241001BHJP

【ＦＩ】

H01P5/107 J

H01P5/02 601Z

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2022510649

(86)(22)【出願日】2021-03-25

(86)【国際出願番号】 JP2021012481

(87)【国際公開番号】W WO2021193805

(87)【国際公開日】2021-09-30

【審査請求日】2023-08-07

(31)【優先権主張番号】P 2020058876

(32)【優先日】2020-03-27

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】熊谷 翔

(72)【発明者】

【氏名】森本 康夫

(72)【発明者】

【氏名】加賀谷 修

(72)【発明者】

【氏名】岸 政洋

(72)【発明者】

【氏名】長江 眞平

【審査官】赤穂 美香

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１０／０９８３９３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開平０９－１７２３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２４４２１２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ ５／１０７

Ｈ０１Ｐ ５／０２

Ｈ０１Ｐ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

スリットが設けられた導波管と、
フレキシブル基板と、を備え、
前記フレキシブル基板は、一部が前記スリットに重なるように、前記導波管の外面に沿って設けられ、前記スリットから前記導波管を伝搬した高周波信号が入力され、
前記フレキシブル基板は、基板集積導波管を構成している、
フレキシブル基板付き導波管。

【請求項2】

前記基板集積導波管は、スロットを備え、
前記スリットと前記スロットとが重ね合わされて取り付けられる、
請求項１に記載のフレキシブル基板付き導波管。

【請求項3】

スリットが設けられた導波管と、
フレキシブル基板と、を備え、
前記フレキシブル基板は、一部が前記スリットに重なるように、前記導波管の外面に沿って設けられ、前記スリットから前記導波管を伝搬した高周波信号が入力され、
前記フレキシブル基板は、マイクロストリップラインを備え、
前記フレキシブル基板は、前記スリットにおいて、複数回積層される、
フレキシブル基板付き導波管。

【請求項4】

前記フレキシブル基板は、前記スリットに対応する部分に、前記マイクロストリップラインと、誘電体層が複数層積層された層と、反射面と、を備える共振器が形成される、
請求項３に記載のフレキシブル基板付き導波管。

【請求項5】

前記スリットは、前記導波管の短絡面から前記導波管を伝搬する電波の波長の四分の一の位置に設けられる、
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載のフレキシブル基板付き導波管。

【請求項6】

前記スリットは、複数設けられる、
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載のフレキシブル基板付き導波管。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、フレキシブル基板付き導波管に関する。

【背景技術】

【0002】

無線広帯域通信である次世代５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）システムでは、ミリ波帯の帯域の電波を使用する。

【0003】

ミリ波帯の帯域の電波を伝送する手段として、例えば、導波管が用いられている（特許文献１、特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平０８－１９５６０５号公報

【文献】特開２０１７－２２８８３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

基地局から導波管を通じて伝送された高周波信号は、例えば、回路基板等に入力され、アンテナを通して外部に放射される。導波管から回路基板への高周波信号の入力する際には、効率よく伝送することが望まれる。また、回路基板として、フレキシブル基板を使用することが検討されている。

【0006】

本開示は、導波管を伝搬する高周波信号をフレキシブル基板に入力する技術を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示は、スリットが設けられた導波管と、フレキシブル基板と、を備え、前記フレキシブル基板は、一部が前記スリットに重なるように、前記導波管の外面に沿って設けられ、前記スリットから前記導波管を伝搬した高周波信号が入力されるフレキシブル基板付き導波管である。

【発明の効果】

【0008】

本開示によれば、導波管を伝搬する高周波信号をフレキシブル基板に入力する技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管の斜視図である。

【図2】第１実施形態のフレキシブル基板を取り付ける導波管の斜視図である。

【図3】第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管の断面図である。

【図4】第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管の接続部分を拡大した断面図である。

【図5】第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管の伝搬特性を解析するための解析モデルを示す図である。

【図6】第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管の伝搬特性を解析した結果を示す図である。

【図7】第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管の断面図である。

【図8】第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管の接続部分を拡大した断面図である。

【図9】第２実施形態の展開したフレキシブル基板の上面図である。

【図10】第２実施形態の展開したフレキシブル基板の下面図である。

【図11】第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管の伝搬特性を解析した結果を示す図である。

【図12】第３実施形態のフレキシブル基板付き導波管の断面図である。

【図13】第４実施形態のフレキシブル基板付き導波管の断面図である。

【図14】第５実施形態のフレキシブル基板付き導波管の断面図である。

【図15】第５実施形態のフレキシブル基板付き導波管の導波管の側面図である。

【図16】第６実施形態のフレキシブル基板付き導波管の断面図である。

【図17】第６実施形態のフレキシブル基板付き導波管のフレキシブル基板の側面図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。下記、各図面において、同一又は対応する構成部分には同一又は対応する符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。なお、理解の容易のため、図面における各部の縮尺は、実際とは異なる場合がある。平行、直角、直交、水平、垂直、上下、左右などの方向には、実施形態の効果を損なわない程度のずれが許容される。角部の形状は、直角に限られず、弓状に丸みを帯びてもよい。平行、直角、直交、水平、垂直には、略平行、略直角、略直交、略水平、略垂直が含まれてもよい。

【0011】

《第１実施形態》
＜フレキシブル基板付き導波管１＞
第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１は、導波管２０にフレキシブル基板３０が巻き付けられることにより、導波管２０を伝播する高周波信号と接続する。導波管２０にフレキシブル基板３０が巻き付けられることにより、導波管２０の外面２０ｓ１に沿って設けられる。図１は、第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１の斜視図である。図２は、第１実施形態のフレキシブル基板３０を取り付ける導波管２０の斜視図である。図３は、第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１の断面図である。

【0012】

なお、図には、説明の便宜のためＸＹＺ直交座標系が設定されている。図面の紙面に対して垂直な座標軸については、座標軸の丸の中にバツ印は紙面に対して奥側が正、丸の中に黒丸印は紙面に対して手前側が正であることを表している。ただし、当該座標系は、説明のために定めるものであって、フレキシブル基板や導波管の姿勢について限定するものではない。なお、本開示では、特に説明しない限り、Ｚ軸は導波管２０の延在方向、Ｘ軸とＹ軸は導波管２０の延在方向に垂直な方向となっている。

【0013】

第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１は、次世代５Ｇシステムに用いられるミリ波帯の帯域の電波を伝送する際に用いられる。例えば、導波管２０は、基地局からユーザのいる空間に設置されたアンテナまで接続する。

【0014】

アンテナは、例えば、フレキシブル基板で形成されたパッチアンテナやダイポールアンテナでもよい。また、アンテナは導波管にスロットを開けてスロットアンテナでもよい。さらに、導波管２０の先には、別の導波管がつながっていてもよい。例えば、フレキシブル基板を介して別の導波管がつながっていてもよい。

【0015】

第１実施形態の導波管２０で伝送される電波の帯域は、例えば、２７．５ＧＨｚ～２９ＧＨｚである。例えば、中心周波数は、２８ＧＨｚである。当該帯域は、事業者ごとに４００ＭＨｚ毎に分割されて使用される。なお、周波数帯域は、２７．５ＧＨｚ～２９ＧＨｚに限らず、例えば、２６ＧＨｚや３９ＧＨｚを中心とする周波数帯域でもよい。また、周波数帯域は、ミリ波帯に限らず他の周波数帯でもよい。

【0016】

第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１は、閉止部材１０で端部を短絡された導波管２０と、フレキシブル基板３０と、を備える。フレキシブル基板付き導波管１の各要素について説明する。

【0017】

［導波管２０］
導波管２０は、ミリ波帯の帯域の電波が伝搬する導波路となる導波管である。導波管２０は、電波が伝搬する方向に延在する円柱状の管である。なお、図３では、電波が伝搬する方向は、Ｚ方向である。

【0018】

導波管２０は、誘電体チューブ２１と、誘電体チューブ２１の外側を覆う金属被覆２２と、を備える。

【0019】

誘電体チューブ２１は、電波が伝搬する伝送路として機能する部材である。導波管２０において、誘電体チューブ２１で電波が伝搬する。

【0020】

誘電体チューブ２１は、誘電体、例えば、フッ素系樹脂で形成される。フッ素系樹脂としては、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ））やペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ（Ｐｅｒｆｌｕｏｒｏａｌｋｏｘｙ ａｌｋａｎｅ））を用いることができる。

【0021】

なお、例えば、周波数帯域が２８ＧＨｚの場合では、導波管２０の外径は、５ｍｍ～９ｍｍであることが好ましい。誘電体チューブ２１の外径は、導波管２０の外径より１ｍｍ～２ｍｍ細い。

【0022】

金属被覆２２は、伝送路を画定する部材である。金属被覆２２は、導電性部材、例えば、銅、により形成される。金属被覆２２は、例えば、メッキにより形成される。なお、メッキにより金属被覆２２を形成するのに限らず、例えば、金属被覆２２を形成するのに、銅箔又は金属網を巻き付けて形成してもよい。なお、導波管２０の金属被覆２２の外側に、更に、絶縁物による被覆を設けてもよい。

【0023】

導波管２０の＋Ｚ側の端部は、閉止部材１０で閉止される。閉止部材１０は導電部材、例えば、銅等により形成される。閉止部材１０は、例えば、はんだ付け、ロウ付け、導電性ペーストの塗布等により、導波管２０の金属被覆２２に機械的、電気的に接続される。導波管２０は、閉止部材１０により閉止されることにより、導波管２０の端部が短絡される。

【0024】

導波管２０は、導波管２０の外面２０ｓ１にスリット２０ｐを有する。スリット２０ｐは、導波管２０の内部を伝搬する電波を外部に導出するための通過経路となる。スリット２０ｐは、導波管２０の短絡面から波長の四分の一離れた位置に設けられる。具体的は、閉止部材１０の内面の短絡面から、導波管２０の長手方向（－Ｚ方向）に波長の四分の一離れた位置に、スリット２０ｐの中心が設けられる。

【0025】

［フレキシブル基板３０］
フレキシブル基板３０は、例えば、基地局から導波管２０を介して伝送された高周波信号を処理する回路基板である。フレキシブル基板３０には、高周波信号を伝搬するための線路や導波路が形成されている。例えば、線路としては、マイクロストリップラインやコプレーナーラインを用いてよいし、導波路としては基板集積導波管（ＳＩＷ（ｓｕｂｓｔｒａｔｅ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗａｖｅｇｕｉｄｅ））を用いてもよい。

【0026】

フレキシブル基板３０は、円筒形の導波管に対して抵抗なく巻きつけられる程度の柔軟性を保持すればよく、フレキシブル基板３０の厚さは０．０１２ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下であることが好ましい。フレキシブル基板３０を薄くすることにより、フレキシブル基板３０の可撓性をあげることができる。また、フレキシブル基板３０の誘電体は、フッ素系樹脂や液晶、ポリイミド等により形成される。フッ素系樹脂としては、例えば、ペルフルオロアルコキシアルカン（ＰＦＡ）を用いることができる。

【0027】

フレキシブル基板３０は、基板上にアンプを備えてもよい。また、フレキシブル基板３０は、パッチアンテナやダイポールアンテナ等のアンテナを備えてもよい。

【0028】

（導波管２０とフレキシブル基板３０との接続）
図４は、第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１の導波管２０とフレキシブル基板３０との接続部分を拡大した断面図である。なお、図４は、導波管２０にフレキシブル基板３０を巻き付けて取り付ける前の状態を示している。

【0029】

フレキシブル基板３０が基板集積導波管（ＳＩＷ）を構成している例について説明する。フレキシブル基板３０は、上面導電層３１と、下面導電層３２と、上面導電層３１と下面導電層３２に挟まれた誘電体層３３と、を備える。上面導電層３１には、スロット３０ｐを有する。スロット３０ｐは、導波管２０のスリット２０ｐと略同形状となっている。また、フレキシブル基板３０は、上面導電層３１と下面導電層３２を接続するビア３５を備える。したがって、フレキシブル基板３０の上面導電層３１と下面導電層３２は同電位になっている。

【0030】

図４に示すように、導波管２０とフレキシブル基板３０を接続する際には、導波管２０のスリット２０ｐとフレキシブル基板３０のスロット３０ｐの位置をあわせる。そして、フレキシブル基板３０のスロット３０ｐの両側を導波管２０に巻き付けることにより取り付ける。巻き付ける際には、例えば、導電性ペーストを塗布したり、導電性接着剤で接着したりしてもよい。フレキシブル基板３０を導波管２０に巻き付けることにより、フレキシブル基板３０の一部が導波管２０のスリット２０ｐと重なる。また、フレキシブル基板３０を導波管２０に巻き付けることにより、導波管２０の外面に沿うようにフレキシブル基板３０が設けられる。また、導波管２０の金属被覆２２と、フレキシブル基板３０の上面導電層３１が接触することにより、スリット２０ｐからの電波が漏洩することを防止できる。

【0031】

（導波管２０からフレキシブル基板３０への電波の伝搬特性）
導波管２０を伝搬する電波が、フレキシブル基板３０に伝搬するときの伝搬特性について説明する。

【0032】

図５は、第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１の伝搬特性を解析するための解析モデルを示す図である。

【0033】

導波路ＭＰは、導波管２０の電波が伝搬する部分に相当する導波路である。なお、図５では、導波路ＭＰの延在方向をＹ軸としている。そして、導波路ＭＰの延在方向に垂直な方向をＸ軸、Ｚ軸としている。導波路ＭＰは、内径が直径６ｍｍ、外径が直径７ｍｍ、材質はポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のチューブに０．０１ｍｍの銅を巻き付けた導波路をモデル化した。導波路ＭＰは、入射面ＳＩから電波が入射される。本解析では、Ｚ方向の偏波（準ＴＥ１１モード）が入射面ＳＩから入射する。また、導波路ＭＰには、反射面ＳＲが形成されている。入射面ＳＩから入射した電波は、導波路ＭＰ内を＋Ｙ方向に伝搬しながら、反射面ＳＲで反射される。なお、反射面ＳＲは短絡面であるとする。導波路ＭＰの＋Ｘ方向には、スリットＳＬが設けられている。スリットＳＬから、導波路ＭＰ内の電波が導波路ＭＰの外に出力される。なお、スリットＳＬの中心は、反射面ＳＲから－Ｙ方向に電波の波長の四分の一の位置に設けられている。本解析では、電波の波長は電波の周波数を２８ＧＨｚとして、スリットＳＬの中心から当該反射面までのＹ軸方向の距離は５ｍｍとした。スリットＳＬのＹ軸方向の長さは４．３５ｍｍ、幅（Ｙ軸に垂直な平面上で導波路ＭＦの外周に沿う長さ）は０．９ｍｍである。

【0034】

導波路ＭＦは、フレキシブル基板３０の電波が伝搬する部分に相当する導波路である。導波路ＭＦは、幅４．５ｍｍ、厚さ０．２ｍｍのフレキシブル基板内に作られた基板集積導波管（ＳＩＷ）をモデル化した。導波路ＭＦは、スリットＳＬから電波が入射されるとともに、導波路ＭＦの内部を電波が伝搬する。また、スリットＳＬを基板集積導波管（ＳＩＷ）のスロットとした。また、フレキシブル基板の導波路の途中には、アイリスポストＩＰを設けた。アイリスポストＩＰそれぞれのＹ軸方向の長さは０．９ｍｍ、幅（Ｙ軸に垂直な平面上で導波路ＭＦの外周に沿う長さ）０．２５ｍｍである。導波路ＭＦは、スリットＳＬ（スロット）から電波が入射される。スリットＳＬ（スロット）から入射された電波は、導波路ＭＦ内を伝搬して、出射面ＳＯから出力される。本解析では、出射面ＳＯのＴＥ１０モードの電波を解析した。

【0035】

図６は、第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管の伝搬特性を解析した結果を示す図である。横軸は周波数を示す。縦軸は、透過係数と反射係数をデジベルで表している。透過係数Ｔ１は、入射面ＳＩから入射する電波強度に対する出射面ＳＯから出射する電波強度の比率を表す。反射係数Ｒ１は、入射面ＳＩから入射する電波強度に対する出射面ＳＯから出射せずに入射面ＳＩに反射される電波強度の比率を表す。

【0036】

図６の結果から、スリットＳＬの位置を、反射面ＳＲから四分の一の位置に設けることにより、導波路ＭＰからの電波を導波路ＭＦに電波を伝送できる。以上の結果のように、導波管２０のスリット２０ｐに重なるように、導波管２０の外面２０ｓ１に沿って設けることにより、導波管２０からフレキシブル基板３０に電波を伝送できる。

【0037】

（作用・効果）
第１実施形態のフレキシブル基板付き導波管１において、フレキシブル基板３０を、導波管２０のスリット２０ｐに重なるように、導波管２０の外面２０ｓ１に沿って設けることによって、導波管２０を伝搬した高周波信号をフレキシブル基板３０に入力できる。

【0038】

《第２実施形態》
＜フレキシブル基板付き導波管２＞
第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管２は、導波管２０にフレキシブル基板１３０が複数回巻き付けられることにより、導波管２０を伝播する高周波信号と接続する。導波管２０にフレキシブル基板１３０が巻き付けられることにより、導波管２０の外面２０ｓ１に沿って設けられる。図７は、第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管２の断面図である。図８は、第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管２の接続部分を拡大した断面図である。なお、図８は、導波管２０に巻き付けたフレキシブル基板１３０を展開して示している。また、図８では、フレキシブル基板１３０が複数回巻き付けられている状態を説明するために、フレキシブル基板１３０を導波管２０に対して拡大して図示している。

【0039】

第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管２は、導波管２０にフレキシブル基板１３０が複数回巻き付けられる。具体的には、導波管２０のスリット２０ｐのところで、５回積層されている。なお、巻き付ける回数については、５回に限らず、２回以上であればよい。

【0040】

［フレキシブル基板１３０］
フレキシブル基板１３０は、線路として、マイクロストリップライン１３０ｄが形成されている。フレキシブル基板１３０は、上面導電層１３１と、下面導電層１３２と、上面導電層１３１と下面導電層１３２に挟まれた誘電体層１３３と、を備える。また、上面導電層１３１と下面導電層１３２とを接続するために、ビア１３５を備える。なお、図８では、導波管２０のスリット２０ｐの位置で積層した層の番号を括弧内の数字で表している。例えば、導波管２０に接触するフレキシブル基板１３０の第１層の上面導電層１３１を上面導電層１３１（１）として表している。同様に、第ｎ層の上面導電層１３１、下面導電層１３２、誘電体層１３３をそれぞれ上面導電層１３１（ｎ）、下面導電層１３２（ｎ）、誘電体層１３３（ｎ）と表す。

【0041】

フレキシブル基板１３０は、スリット２０ｐにおいて複数回積層される。フレキシブル基板１３０は、第１層の上面導電層１３１（１）の一部が除去され、第１層の誘電体層１３３（１）が露出する接続部１３０ａを有する。接続部１３０ａには、導波管２０のスリット２０ｐが接触する。また、導波管２０のスリット２０ｐが接触する部分の誘電体層１３３（１）を介した反対側には、第１層の下面導電層１３２（１）に、マイクロストリップライン１３０ｄが形成されている。そして、第２層から第４層の接続部１３０ａに対応する部分では、上面導電層１３１と下面導電層１３２は、除去されて誘電体層１３３が露出する。すなわち、第２層から第４層の接続部１３０ａに対応する部分では、上面導電層１３１（２）、上面導電層１３１（３）、上面導電層１３１（４）、下面導電層１３２（２）、下面導電層１３２（３）、下面導電層１３２（４）は、除去されている。第５層の接続部１３０ａに対応する部分では、上面導電層１３１（５）、下面導電層１３２（５）は形成される。上面導電層１３１（５）は、接続部１３０ａから入射された電波を反射する反射面１３０ｂとなる。

【0042】

フレキシブル基板１３０を導波管２０に巻き付けることにより、導波管２０の外面に沿うようにフレキシブル基板１３０が設けられる。巻き付ける際には、例えば、導電性ペーストを塗布したり、導電性接着剤で接着したりしてもよい。また、導波管２０の金属被覆２２と、フレキシブル基板１３０の第１層の上面導電層１３１（１）が接触することにより、スリット２０ｐからの電波が漏洩することを防止できる。

【0043】

図８に示す積層構造を形成するフレキシブル基板１３０を図９と図１０に示す。図９は、第２実施形態の展開したフレキシブル基板１３０の上面図である。図１０は、第２実施形態の展開したフレキシブル基板１３０の下面図である。

【0044】

領域ＲＴ１、領域ＲＴ２、領域ＲＴ３、領域ＲＴ４は、フレキシブル基板１３０の上面導電層１３１が除去された領域を示している。領域ＲＴ１は、接続部１３０ａに相当する領域である。領域ＲＴ２、領域ＲＴ３、領域ＲＴ４は、フレキシブル基板１３０を導波管２０に巻き付けたときに、接続部１３０ａに対応する領域である。なお、領域ＲＴ２は、マイクロストリップライン１３０ｄの配線部分と重なる領域についても、上面導電層１３１が除去されている。領域ＲＴ５は、第５層の上面導電層１３１が設けられ、反射面１３０ｂとなる部分を表す。なお、領域ＲＴ１、領域ＲＴ２、領域ＲＴ３、領域ＲＴ４、領域ＲＴ５は、導波管２０の円周に相当する間隔離れて設けられている。

【0045】

領域ＲＢ１、領域ＲＢ２、領域ＲＢ３、領域ＲＢ４は、フレキシブル基板１３０の下面導電層１３２が除去された領域を示している。領域ＲＢ１は、マイクロストリップライン１３０ｄが形成される領域である。領域ＲＢ２、領域ＲＢ３、領域ＲＢ４は、フレキシブル基板１３０を導波管２０に巻き付けたときに、接続部１３０ａに対応する領域である。領域ＲＴ５は、反射面１３０ｂの外側の第５層の下面導電層１３２が設けられている部分を表す。なお、領域ＲＢ１、領域ＲＢ２、領域ＲＢ３、領域ＲＢ４、領域ＲＢ５は、導波管２０の円周に相当する間隔離れて設けられている。

【0046】

接続部１３０ａに対応する部分について説明する。上面導電層１３１と下面導電層１３２の実際の厚さは２０μｍ程度であるのに対して、誘電体層１３３の実際の厚さは２００μｍである。更に、フレキシブル基板１３０を導波管２０に巻き付けることにより、積層されたフレキシブル基板１３０は各層の間が密着される。すなわち、第１層の下面導電層１３２（１）と第５層の上面導電層１３１（５）の間の接続部１３０ａに対応する部分は、誘電体層１３３（２）、誘電体層１３３（３）、誘電体層１３３（４）が密着して積層される。なお、図８では、層の関係を明確にするために、層間に隙間を空けて示している。したがって、マイクロストリップライン１３０ｄの外側は、誘電体層１３３が複数層積層された層、具体的には３層積層された層と見なすことができる。

【0047】

マイクロストリップライン１３０ｄと反射面１３０ｂとの距離Ｌ１は、誘電体層１３３を複数回積層することにより長くすることができる。

【0048】

第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管２について電磁界解析を行った。解析は、導波管２０のスリット２０ｐの寸法を長さ５．４ｍｍ、幅０．５ｍｍ、フレキシブル基板１３０を厚さ０．２ｍｍのフッ素樹脂基板、導電層は銅、線幅０．２ｍｍ、共振器１３０ｃの距離Ｌ１を２．５ｍｍとして解析を行った。

【0049】

図１１は、第２実施形態のフレキシブル基板付き導波管２の伝搬特性を解析した結果を示す図である。横軸は周波数を示す。縦軸は、透過係数と反射係数をデジベルで表している。透過係数Ｔ２は、導波管２０に入射される図７中のＹ方向の偏波（準ＴＥ１１モード）の電波強度に対するマイクロストリップライン１３０ｄに透過する電波強度の比率を表す。反射係数Ｒ２は、導波管２０に入射される図７中のＹ方向の偏波（準ＴＥ１１モード）の電波強度に対するマイクロストリップライン１３０ｄに入射せず反射される電波強度の比率を表す。

【0050】

図１１の結果から、周波数２８ＧＨｚにおいて、導波管２０からマイクロストリップライン１３０ｄに効率よく信号を伝搬させることがわかる。

【0051】

《第３実施形態》
＜フレキシブル基板付き導波管３＞
第３実施形態のフレキシブル基板付き導波管３は、導波管２２０にフレキシブル基板２３０が巻き付けられることにより、導波管２２０を伝播する高周波信号と接続する。第３実施形態のフレキシブル基板付き導波管３では、導波管２２０の二カ所に設けられたスリット２２０ｐ１とスリット２２０ｐ２からフレキシブル基板２３０に電波が入射される。図１２は、第３実施形態のフレキシブル基板付き導波管３の断面図である。

【0052】

導波管２２０は、誘電体チューブ２２１と、誘電体チューブ２２１の外側を覆う金属被覆２２２と、を備える。

【0053】

誘電体チューブ２２１は、電波が伝搬する伝送路として機能する部材である。導波管２２０において、誘電体チューブ２２１で電波が伝搬する。金属被覆２２２は、伝送路を画定する部材である。なお、誘電体チューブ２２１と金属被覆２２２の材質等については、導波管２０の誘電体チューブ２１と金属被覆２２と同様である。

【0054】

導波管２２０は、スリットが複数設けられる。具体的には、導波管２２０は、２つのスリット２２０ｐ１とスリット２２０ｐ２を有する。スリット２２０ｐ１とスリット２２０ｐ２は、導波管２２０の内部を伝搬する電波を外部に導出するための通過経路となる。スリット２２０ｐ１とスリット２２０ｐ２は、導波管２２０の短絡面から波長の四分の一離れた位置に設けられる。

【0055】

フレキシブル基板２３０は、スリット２２０ｐ１とスリット２２０ｐ２の二カ所から電波が入力される。二カ所から入力される以外は、フレキシブル基板３０、フレキシブル基板１３０と同様である。

【0056】

フレキシブル基板２３０は、スリット２２０ｐ１からＹ方向の偏波（準ＴＥ１１モード）が、スリット２２０ｐ２からＸ方向の偏波（準ＴＥ１１モード）の電波が入力されることにより、２方向の偏波を変換することができる。

【0057】

＜作用・効果＞
本開示の導波管と、フレキシブル基板と、を備えるフレキシブル基板付き導波管によれば、導波管を伝搬する高周波信号をフレキシブル基板に入力できる。本開示のフレキシブル基板付き導波管は、導波管にフレキシブル基板を巻き付けることにより作成できる。

【0058】

＜変形例＞
導波管の形状については、円筒状に限らない。例えば、導波管は角筒状でもよい。また、導波管の内部に空洞を備えてもよいし、金属被覆が自立できる場合には誘電体チューブは無くてもよい。

【0059】

《第４実施形態》
＜フレキシブル基板付き導波管４＞
第４実施形態のフレキシブル基板付き導波管４は、導波管３２０にフレキシブル基板３３０が巻き付けられることにより、導波管３２０を伝播する高周波信号と接続する。第４実施形態のフレキシブル基板付き導波管４では、フレキシブル基板３３０は、導電性接着剤３５０により導波管３２０に接着される。図１３は、第４実施形態のフレキシブル基板付き導波管４の断面図である。

【0060】

導波管３２０は、金属被覆３２２を備える。金属被覆３２２は、伝送路を画定する部材である。金属被覆３２２は、自立して形状を保持できることから、内部は空洞３２１になっている。すなわち、導波管３２０においては、電波は、空洞３２１の空気を伝搬する。なお、空洞３２１の空気に換えて、空洞３２１に誘電体チューブを備えてもよい。なお、金属被覆３２２の材質等については、導波管２０の金属被覆２２と同様である。

【0061】

導波管３２０は、スリット３２０ｐを備える。スリット３２０ｐからフレキシブル基板３３０に、空洞３２１を伝搬した電波が入射される。

【0062】

フレキシブル基板３３０は、基板集積導波管（ＳＩＷ）を構成する。フレキシブル基板３３０は、上面導電層３３１と、下面導電層３３２と、上面導電層３３１と下面導電層３３２に挟まれた誘電体層３３３と、を備える。なお、上面導電層３３１と下面導電層３３２とを接続するために、フレキシブル基板３３０は図示しないビアを備える。したがって、フレキシブル基板３３０の上面導電層３３１と下面導電層３３２は同電位になっている。

【0063】

上面導電層５３１は、スリット３２０ｐと略同形状のスロットを有する。当該スロットに、スリット３２０ｐからの電波が導入される。

【0064】

金属被覆３２２の外側の面には、導電性接着剤３５０が塗布される。導電性接着剤３５０は、例えば、樹脂に微細な金属粒子を混合した異方性導電膜シートである。導電性接着剤３５０は、スリット３２０ｐを塞がないように、スリット３２０ｐを回避して塗布される。また、スリット３２０ｐを囲むように、導電性接着剤３５０が塗布される。

【0065】

導電性接着剤３５０を塗布して、フレキシブル基板３３０を導波管３２０に巻き付けて、導電性接着剤３５０を硬化する。導電性接着剤３５０を硬化することにより、フレキシブル基板３３０を導波管３２０に固定する。導電性接着剤３５０を用いて、導波管３２０とフレキシブル基板３３０とを固定することにより、金属被覆３２２とフレキシブル基板３３０の上面導電層３３１との間を電気的に接続できる。

【0066】

また、スリット３２０ｐを囲むように、導電性接着剤３５０が塗布されることにより、スリット３２０ｐ付近からの電磁波の漏れを抑制できる。

【0067】

《第５実施形態》
＜フレキシブル基板付き導波管５＞
第５実施形態のフレキシブル基板付き導波管５は、導波管３２０にフレキシブル基板３３０が巻き付けられることにより、導波管３２０を伝播する高周波信号と接続する。第５実施形態のフレキシブル基板付き導波管５では、フレキシブル基板３３０は、はんだ４５０により導波管３２０に接着される。図１４は、第５実施形態のフレキシブル基板付き導波管５の断面図である。

【0068】

金属被覆３２２の外側のフレキシブル基板３３０と対向する面には、はんだ４５０が塗布される。はんだ４５０は、例えば、クリームはんだである。はんだ４５０がスリット３２０ｐを塞がないように、スリット３２０ｐの周りに保護シート４６０を貼付する。保護シート４６０は、例えば、ポリイミドテープである。

【0069】

図１５は、第５実施形態のフレキシブル基板付き導波管５の導波管３２０の側面図である。保護シート４６０は、スリット３２０ｐにはんだ４５０が流れ込んで塞がないように、スリット３２０ｐの外周に貼付される。なお、保護シート４６０は、電波の伝搬特性の劣化を防止するために、できるだけ狭い方が望ましい。

【0070】

導波管３２０の金属被覆３２２のスリット３２０ｐの外周に、保護シート４６０を貼付する。そして、導波管３２０の金属被覆３２２の外面のフレキシブル基板３３０と対向する面にはんだ４５０を塗布する。次に、フレキシブル基板３３０を導波管３２０に巻き付ける。そして、フレキシブル基板３３０を巻き付けた導波管３２０を加熱してから冷却して、はんだ４５０を硬化させる。

【0071】

はんだ４５０が硬化することにより、フレキシブル基板３３０を導波管３２０に固定する。はんだ４５０を用いて、導波管３２０とフレキシブル基板３３０とを固定することにより、金属被覆３２２とフレキシブル基板３３０の上面導電層３３１との間を電気的に接続できる。

【0072】

また、保護シート４６０により、スリット３２０ｐにはんだ４５０が流れ込むことを防止できる。また、はんだ４５０がスリット３２０ｐを囲むように設けられることにより、スリット３２０ｐ付近からの電磁波の漏れを抑制できる。

【0073】

《第６実施形態》
＜フレキシブル基板付き導波管６＞
第６実施形態のフレキシブル基板付き導波管６は、導波管３２０にフレキシブル基板５３０が巻き付けられることにより、導波管３２０を伝播する高周波信号と接続する。第６実施形態のフレキシブル基板付き導波管６では、フレキシブル基板５３０は、はんだ４５０により導波管３２０に接着される。図１６は、第５実施形態のフレキシブル基板付き導波管６の断面図である。

【0074】

フレキシブル基板５３０は、基板集積導波管（ＳＩＷ）を構成する。フレキシブル基板５３０は、上面導電層５３１と、下面導電層５３２と、上面導電層５３１と下面導電層５３２に挟まれた誘電体層５３３と、を備える。なお、上面導電層５３１と下面導電層５３２とを接続するために、フレキシブル基板５３０は後述するスルーホール５３０ｔｈを備える。したがって、フレキシブル基板５３０の上面導電層５３１と下面導電層５３２は同電位になっている。

【0075】

図１７は、第６実施形態のフレキシブル基板付き導波管６のフレキシブル基板５３０の側面図である。図１７は、フレキシブル基板５３０を上面導電層５３１の側からみた側面図である。

【0076】

上面導電層５３１は、スリット３２０ｐと略同形状のスロット５３０ｐを有する。当該スロット５３０ｐに、スリット３２０ｐからの電波が導入される。スロット５３０ｐを囲むように、複数のスルーホール５３０ｔｈを有する。複数のスルーホール５３０ｔｈは、フレキシブル基板５３０の導波路を形成する。複数のスルーホール５３０ｔｈのそれぞれは、上面導電層５３１と下面導電層５３２を電気的に接続し、誘電体層５３３を貫通する。

【0077】

複数のスルーホール５３０ｔｈのスロット５３０ｐに対して外側に、複数のはんだ用スルーホール５３０ｓｈを有する。複数のはんだ用スルーホール５３０ｓｈのそれぞれは、上面導電層５３１と下面導電層５３２を接続し、誘電体層５３３を貫通する。はんだ用スルーホール５３０ｓｈは、スルーホール５３０ｔｈより径が大きい。はんだ用スルーホール５３０ｓｈからはんだ４５０が注入される。

【0078】

フレキシブル基板５３０を導波管３２０に巻き付ける。そして、はんだ用スルーホール５３０ｓｈからはんだ４５０を注入する。次に、フレキシブル基板５３０を巻き付けた導波管３２０を加熱してから冷却して、はんだ４５０を硬化させる。このときに、はんだ用スルーホール５３０ｓｈから注入して加熱されたはんだ４５０は、スルーホール５３０ｔｈの内部に毛細管現象により流れ込んで、スリット３２０ｐ及びスロット５３０ｐまで到達しない。したがって、はんだ４５０が、スリット３２０ｐ及びスロット５３０ｐを塞ぐことを防止できる。

【0079】

はんだ４５０が硬化することにより、フレキシブル基板５３０を導波管３２０に固定する。はんだ４５０を用いて、導波管３２０とフレキシブル基板５３０とを固定することにより、金属被覆３２２とフレキシブル基板５３０の上面導電層５３１との間を電気的に接続できる。

【0080】

また、はんだ４５０がスリット３２０ｐを囲むように設けられることにより、スリット３２０ｐ付近からの電磁波の漏れを抑制できる。

【0081】

なお、今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。

【0082】

本願は、日本特許庁に２０２０年３月２７日に出願された基礎特許出願２０２０－０５８８７６号の優先権を主張するものであり、その全内容を参照によりここに援用する。

【符号の説明】

【0083】

１、２、３、４、５、６ フレキシブル基板付き導波管
２０、２２０、３２０ 導波管
２０ｐ、２２０ｐ１、２２０ｐ２、３２０ｐ スリット
３０、１３０、２３０、３３０、５３０ フレキシブル基板
３０ｐ、５３０ｐ スロット
１３０ｂ 反射面
１３０ｃ 共振器
１３０ｄ マイクロストリップライン
１３３ 誘電体層

【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】