JP3522138B2 - 誘電体導波管線路と方形導波管との接続構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はマイクロ波帯やミリ
波帯等の高周波信号を伝達するための誘電体導波管線路
と方形導波管との接続構造に関し、特に直交する誘電体
導波管線路と方形導波管とを低損失に接続することがで
きる誘電体導波管線路と方形導波管との接続構造に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、マイクロ波帯やミリ波帯等の高周
波信号を用いた移動体通信および車間レーダ等の研究が
盛んに進められている。これらの高周波回路において高
周波信号を伝送するための伝送線路には小型で伝送損失
が小さいことが求められている。特に、高周波回路を構
成する基板上または基板内に形成できると小型化の面で
有利となることから、従来、そのような伝送線路として
ストリップ線路やマイクロストリップ線路・コプレーナ
線路・誘電体導波管線路等が用いられてきた。

【０００３】これらのうちストリップ線路・マイクロス
トリップ線路・コプレーナ線路は誘電体基板と線路導体
層とグランド（接地）導体層とで構成されており、線路
導体層とグランド導体層の周囲の空間および誘電体基板
中を高周波信号の電磁波が伝播するものである。これら
の線路は30ＧＨｚ帯域までの信号伝送に対しては問題な
いが、30ＧＨｚ以上では伝送損失が生じやすいという問
題点がある。

【０００４】これに対して導波管型の伝送線路は30ＧＨ
ｚ以上のミリ波帯域においても伝送損失が小さい点で有
利である。

【０００５】このうち方形導波管は、断面が方形の金属
壁で囲まれた空気中を電磁波が伝搬する構造となってお
り、誘電体による損失がないため30ＧＨｚ以上のミリ波
帯域においても伝送損失が非常に小さいものである。

【０００６】しかし、線路断面の長手方向の長さを伝搬
する信号波長の２分の１以上とする必要があるため、寸
法が大きく高密度での配線が困難であるという問題点が
ある。また、金属壁で構成されるため、高精度な加工が
困難であるという問題点もある。

【０００７】これに対し、導波管の優れた伝送特性を活
かした、誘電体多層基板内に形成可能な伝送線路である
誘電体導波管線路は、導体壁で囲まれた領域の内部に誘
電体が満たされた構造となっているため誘電体による伝
送損失があるものの、損失の小さい誘電体を用いれば伝
送損失を実用上問題ない程度に小さくすることができ、
方形導波管と同じ周波数範囲で信号を伝搬させようとす
ると、誘電体の比誘電率をε_r としたときに線路の断面
のサイズを１／√ε_r と小型にできるメリットがある。

【０００８】例えば、特開平６−53711 号公報におい
て、誘電体基板を一対の主導体層で挟み、さらに主導体
層間を接続する２列に配設された複数のビアホールによ
って側壁を形成した導波管線路が提案されている。この
導波管線路は誘電体材料の四方を一対の主導体層とビア
ホールによる疑似的な導体壁で囲むことによって導体壁
内の領域を信号伝送用の線路としたものである。このよ
うな構成によれば、構成がいたって簡単となって装置全
体の小型化も図り得るというものである。

【０００９】さらに、本発明者は特願平８−229925号に
おいて誘電体基板中に形成した多層構造による誘電体導
波管線路を提案した。これは積層型導波管と呼ばれるも
のであり、前述のような誘電体導波管線路を誘電体層と
一対の主導体層と貫通導体群とで形成し、さらに貫通導
体群に加えて副導体層を形成することにより、電気的な
壁としての側壁を強化したものである。前述のような誘
電体導波管線路では導波管内に貫通導体に平行でない電
界が存在すると側壁から電界の漏れが発生するが、この
積層型導波管では副導体層があるためにこのような電界
の漏れが発生しない優れたものとなる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、誘電体
導波管線路を用いて構成された高周波回路について例え
ば高周波特性を測定・評価するためにネットワークアナ
ライザ等の測定装置へ接続するためには、誘電体導波管
線路を直接接続することが困難であり、方形導波管を介
すると容易に接続することができてより正確な測定が可
能になる。また、ＭＭＩＣ（マイクロ波モノリシック集
積回路）等の能動回路に誘電体導波管線路を接続する場
合にも、方形導波管を介することによって接続が容易と
なり、回路全体の小型化が可能となる。そのため、良好
な伝送特性を有する方形導波管と誘電体導波管線路との
接続構造を構成することが求められていた。

【００１１】本発明は上記事情に鑑みて案出されたもの
であり、その目的は、接続部での高周波信号の反射を低
減して低損失で接続することができる誘電体導波管線路
と方形導波管との接続構造を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の誘電体導波管線
路と方形導波管との接続構造は、誘電体基板を挟持する
一対の導体層と、高周波信号の伝送方向に信号波長の２
分の１未満の繰り返し間隔で、かつ前記伝送方向と直交
する方向に所定の幅で前記導体層間を電気的に接続して
形成された２列の貫通導体群とを具備して成り、前記導
体層および前記貫通導体群で囲まれた伝送領域によって
高周波信号を伝送する誘電体導波管線路と、一方の前記
導体層に設けた結合用窓に高周波信号の伝送方向が直交
するように開口端面を対向させた方形導波管とを、前記
結合用窓を前記開口端面で覆うようにして当接させると
ともに、この当接部における前記一対の導体層の間隔を
（λｂ／４）×（１／√ε_r ）（ただし、λｂ：方形導
波管の管内波長、ε_r ：誘電体基板の比誘電率）の長さ
に設定したことを特徴とするものである。

【００１３】また、本発明の誘電体導波管線路と方形導
波管との接続構造は、上記構成において、前記誘電体導
波管線路において前記結合用窓から高周波信号の伝送方
向にλａ／４（ただし、λａ：誘電体導波管線路の管内
波長）の長さの位置に、前記２列の貫通導体群の幅およ
び／または前記一対の導体層の間隔を変化させた前記伝
送領域の変化部を設けたことを特徴とするものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の誘電体導波管線路
と方形導波管との接続構造について図面を参照しながら
説明する。

【００１５】図１は本発明に用いる誘電体導波管線路の
構成例を説明するための概略斜視図である。図１におい
て、１は誘電体基板、２および３は誘電体基板１を挟持
する一対の導体層、４は信号伝送方向に信号波長の２分
の１未満の繰り返し間隔ｃで、かつ信号伝送方向と直交
する方向に所定の幅ｂで一対の導体層２・３間を電気的
に接続するように形成された２列の貫通導体群である。
また、５は貫通導体群４の各列を形成する貫通導体同士
を電気的に接続する、導体層２・３と平行に形成された
補助導体層であり、必要に応じて適宜設けられる。６は
これら一対の導体層２・３と貫通導体群４および補助導
体層５により形成される誘電体導波管線路である。この
ように一対の導体層２・３と貫通導体群４とで囲まれた
領域に対してさらに補助導体層５を形成することによ
り、誘電体導波管線路６の内部から見るとその側壁は貫
通導体群４と補助導体層５とによって細かな格子状にな
り、様々な方向の電磁波が遮蔽される。

【００１６】図１に示すように、所定の厚みａの誘電体
基板１を挟持する位置に一対の導体層２・３が形成され
ており、導体層２・３は誘電体基板１の少なくとも伝送
線路形成位置を挟む上下面に形成されている。また、導
体層２・３間には導体層２と３とを電気的に接続するス
ルーホール導体やビアホール導体等の貫通導体が多数設
けられ、これら多数の貫通導体により２列の貫通導体群
４を形成している。

【００１７】２列の貫通導体群４は、図示するように、
高周波信号の伝送方向すなわち線路形成方向に信号波長
の２分の１未満の所定の繰り返し間隔ｃで、かつ伝送方
向と直交する方向に所定の一定の間隔（幅）ｂをもって
形成されている。これにより、この誘電体導波管線路６
における電気的な側壁を形成している。

【００１８】ここで、誘電体基板１の厚みａすなわち一
対の導体層２・３間の間隔に対する制限は特にないが、
シングルモードで用いる場合には間隔ｂに対して２分の
１程度または２倍程度とすることがよく、図１の例では
誘電体導波管線路６のＨ面に当たる部分が導体層２・３
で、Ｅ面に当たる部分が貫通導体群４および補助導体層
５でそれぞれ形成される。また、間隔ｂに対して厚みａ
を２倍程度とすれば、誘電体導波管線路６のＥ面に当た
る部分が導体層２・３で、Ｈ面に当たる部分が貫通導体
群４および補助導体層５でそれぞれ形成されることとな
る。

【００１９】また、間隔ｃが信号波長の２分の１未満の
間隔に設定されることで貫通導体群４により電気的な壁
が形成できる。この間隔ｃは、望ましくは信号波長の４
分の１未満である。

【００２０】平行に配置された一対の導体層２・３間に
はＴＥＭ波が伝播できるため、貫通導体群４の各列にお
ける貫通導体の間隔ｃが信号波長λの２分の１（λ／
２）よりも大きいと、この誘電体導波管線路６に電磁波
を給電しても電磁波は貫通導体群４の間から漏れてしま
い、ここで作られる疑似的な導波管線路に沿って伝播し
ない。しかし、貫通導体群４の間隔ｃがλ／２よりも小
さいと、電気的な側壁を形成することとなって電磁波は
誘電体導波管線路６に対して垂直方向に伝播することが
できず、反射しながら誘電体導波管線路６の信号伝送方
向に伝播される。

【００２１】その結果、図１のような構成によれば、一
対の導体層２・３と２列の貫通導体群４および補助導体
層５とによって囲まれる断面積がａ×ｂのサイズの領域
が誘電体導波管線路６となる。

【００２２】図１に示した態様では貫通導体群４は２列
に形成したが、この貫通導体群４を４列あるいは６列に
配設して、貫通導体群４による疑似的な導体壁を２重・
３重に形成することにより導体壁からの電磁波の漏れを
より効果的に防止することもできる。

【００２３】このような誘電体導波管線路６によれば、
誘電体導波管による伝送線路となるので、誘電体基板１
の比誘電率をε_r とするとその導波管サイズは通常の導
波管の１／√ε_r の大きさになる。従って、誘電体基板
１を構成する材料の比誘電率ε_r を大きいものとするほ
ど導波管サイズを小さくすることができて高周波回路の
小型化を図ることができ、高密度に配線が形成される多
層配線基板または半導体素子収納用パッケージあるいは
車間レーダの伝送線路としても利用可能な大きさの誘電
体導波管線路６とすることができる。

【００２４】なお、貫通導体群４を構成する貫通導体は
前述のように信号波長の２分の１未満の繰り返し間隔ｃ
で配設されており、この間隔ｃは良好な伝送特性を実現
するためには一定の繰り返し間隔とすることが望ましい
が、信号波長の２分の１未満の間隔であれば、適宜変化
させたりいくつかの値を組み合わせたりしてもよい。

【００２５】このような誘電体導波管線路６を構成する
誘電体基板１としては、誘電体として機能し高周波信号
の伝送を妨げることのない特性を有するものであればと
りわけ限定するものではないが、伝送線路を形成する際
の精度および製造の容易性の点からは、誘電体基板１は
セラミックスから成ることが望ましい。

【００２６】このようなセラミックスとしてはこれまで
様々な比誘電率を持つセラミックスが知られているが、
本発明に係る誘電体導波管線路によって高周波信号を伝
送するためには常誘電体であることが望ましい。これ
は、一般に強誘電体セラミックスは高周波領域では誘電
損失が大きく伝送損失が大きくなるためである。従っ
て、誘電体基板１の比誘電率ε_r は４〜100 程度が適当
である。

【００２７】また、一般に多層配線基板や半導体素子収
納用パッケージあるいは車間レーダに形成される配線層
の線幅は最大でも１ｍｍ程度であることから、比誘電率
が100 の材料を用い、上部がＨ面すなわち磁界が上側の
面に平行に巻く電磁界分布になるように用いた場合は、
用いることのできる最小の周波数は15ＧＨｚと算出さ
れ、マイクロ波帯の領域でも利用可能となる。

【００２８】一方、一般的に誘電体基板１として用いら
れる樹脂からなる誘電体は、比誘電率ε_r が２程度であ
るため、線幅が１ｍｍの場合は約100 ＧＨｚ以上でない
と利用することができないものとなる。

【００２９】また、このような常誘電体セラミックスの
中にはアルミナやシリカ等のように誘電正接が非常に小
さなものが多いが、全ての常誘電体セラミックスが利用
可能であるわけではない。誘電体導波管線路の場合は導
体による損失はほとんどなく、信号伝送時の損失のほと
んどは誘電体による損失である。その誘電体による損失
α（ｄＢ／ｍ）は次のように表わされる。 α＝27.3×ｔａｎδ／〔λ／｛１−（λ／λc ）² ｝
^1/2 〕 式中、ｔａｎδ：誘電体の誘電正接 λ ：誘電体中の波長 λc ：遮断波長 規格化された矩形導波管（ＷＲＪシリーズ）形状に準ず
ると、上式中の｛１−（λ／λc ）² ｝^1/2 は0.75程度
である。

【００３０】従って、実用に供し得る伝送損失である−
100 ｄＢ／ｍ以下にするには、次の関係が成立するよう
に誘電体を選択することが必要である。 ｆ×ε_r ^1/2 ×ｔａｎδ≦0.8 式中、ｆは使用する高周波信号の周波数（ＧＨｚ）であ
る。

【００３１】このような誘電体基板１としては、例えば
アルミナセラミックスや窒化アルミニウムセラミックス
・ガラスセラミックス等がある。これらによる誘電体基
板１は、例えばセラミックス原料粉末に適当な有機溶剤
・溶媒を添加混合して泥漿状になすとともに、これを従
来周知のドクターブレード法やカレンダーロール法等を
採用してシート状となすことによって複数枚のセラミッ
クグリーンシートを得て、しかる後、これらセラミック
グリーンシートの各々に適当な打ち抜き加工を施すとと
もにこれらを積層し、アルミナセラミックスの場合は15
00〜1700℃、ガラスセラミックスの場合は850 〜1000
℃、窒化アルミニウムセラミックスの場合は1600〜1900
℃の温度で焼成することによって製作される。

【００３２】また、一対の導体層２・３は、例えば誘電
体基板１がアルミナセラミックスから成る場合には、タ
ングステン等の金属粉末に適当なアルミナ・シリカ・マ
グネシア等の酸化物や有機溶剤・溶媒等を添加混合して
ペースト状にしたものを用いて厚膜印刷法により少なく
とも伝送線路を完全に覆うようにセラミックグリーンシ
ート上に印刷し、しかる後、約1600℃の高温で焼成し、
厚み10〜15μｍ以上となるようにして形成する。なお、
金属粉末としては、ガラスセラミックスの場合は銅・金
・銀が、窒化アルミニウムセラミックスの場合はタング
ステン・モリブデンが好適である。また、導体層２・３
の厚みは一般的に５〜50μｍ程度とされる。

【００３３】また、貫通導体群４を構成する貫通導体
は、例えばビアホール導体やスルーホール導体等により
形成すればよい。その断面形状は製作が容易な円形の
他、矩形や菱形等の多角形であってもよい。これら貫通
導体は、例えばセラミックグリーンシートに打ち抜き加
工を施して作製した貫通孔に導体層２・３と同様の金属
ペーストを埋め込み、しかる後、誘電体基板１と同時に
焼成して形成する。なお、貫通導体は直径50〜300 μｍ
が適当である。次に、このような誘電体導波管線路を用
いた、本発明の誘電体導波管線路と方形導波管との接続
構造の実施の形態の一例を図２に示す。

【００３４】図２は誘電体導波管線路の一対の導体層の
うち上側に位置する導体層の上に高周波信号の伝送方向
が直交するように方形導波管の開口端面を当接させて接
続した状態を示す斜視図であり、理解を容易にするため
に誘電体導波管線路は輪郭で表示している。なお、図１
と同様の箇所には同じ符号を付してあり、誘電体基板は
表示を省略してある。

【００３５】図２において２・３は一対の導体層、４は
２列の貫通導体群、６は誘電体導波管線路である。この
例では、誘電体導波管線路６において導体層２・３がＨ
面となり、貫通導体群４による疑似的な導体壁がＥ面と
なる。７は一方の導体層、ここでは上側に位置する導体
層２に対して２列の貫通導体群４の幅の間の部分に高周
波信号の結合用の開口として設けた導体層の非形成部で
ある結合用窓であり、導体層２中に斜線を施して示して
いる。また、８は内部が中空の金属壁で構成された方形
導波管であり、その開口端面９で結合用窓７を覆うよう
にして、高周波信号の伝送方向が直交するように誘電体
導波管線路６の導体層２に当接させて配置されている。

【００３６】方形導波管８の開口端面９は誘電体導波管
線路６の結合用窓７を全て覆っており、かつ導体層２に
当接させ、隙間なく密着させることによって電気的に導
通している。これにより、方形導波管８を伝播してきた
電磁波は結合用窓７を介して誘電体導波管線路６に伝播
することとなるが、方形導波管８の内部が比誘電率が１
で誘電体導波管線路６の比誘電率が所定のε_r であるた
め、および誘電体導波管線路６において結合用窓７と対
向する下面には導体層３があるため、高周波信号の電磁
波の一部は方形導波管８側に反射され、その他の大部分
は誘電体導波管線路６に伝播する。

【００３７】高周波信号の反射が大きいと接続部におけ
る伝送損失が大きくなるため誘電体導波管線路６を伝播
する割合が小さくなる。ここで、誘電体導波管線路６と
方形導波管８の高周波信号の伝送方向が垂直になるよう
に接続されていれば、両者の比誘電率の差による反射の
影響は小さく導体層３における反射の影響が大きなもの
となる。この導体層３における反射の影響を低減するた
めには、導体層３における反射波と入射波の一部を相殺
すればよい。

【００３８】従って、誘電体導波管線路６と方形導波管
８との当接部である結合用窓７の部分の一対の導体層２
・３の間隔すなわちこの部分の一対の導体層２・３で挟
持された誘電体基板の厚みを、（λｂ／４）×（１／√
ε_ｒ）（ただし、λｂ：方形導波管の管内波長、ε_ｒ：
誘電体基板の比誘電率）の長さに設定すること、つまり
高周波信号の信号周波数における方形導波管８内の管内
波長λｂを誘電体導波管線路６の誘電体基板の比誘電率
ε_ｒの平方根で割った値と等しくすることにより、入射
波と反射波の位相は導体層３上では等しく、結合用窓７
では180度異なるものとなる。その結果、入射波の一部
と反射波とは打ち消しあい、接続部での反射は低減され
ることとなるので、かかる構造を用いることにより、方
形導波管８と誘電体基板中に内蔵可能な誘電体導波管線
路６とを高周波信号の反射を低減して低損失で接続する
ことができるものとなる。

【００３９】本発明の誘電体導波管線路６と方形導波管
８との接続構造において結合用窓７を形成する場合、そ
の位置・形状および大きさについては、接続構造に要求
される周波数特性・結合量および反射量が複雑に関与す
る。このため、要求される周波数特性を満足するように
電磁界解析により繰り返し計算することによって、所望
の接続特性を有する結合用窓７の位置・形状および大き
さ等が決定されることとなる。

【００４０】なお、誘電体導波管線路６においてＥ面を
導体層２・３で形成し、Ｈ面を貫通導体群４で形成し
て、結合用窓７を導体層２に設けた場合には、この当接
部の一対の導体層２・３の間隔を（λｂ／４）×（１／
√ε_r ）としても、当接部における誘電体導波管線路６
の遮断周波数が高くなってしまうために高周波信号が伝
播しなくなる可能性があり、あまり有効ではないものと
なることがある。

【００４１】次に、図３に本発明の誘電体導波管線路と
方形導波管との接続構造の実施の形態の他の例を示す。

【００４２】図３は図２に示した例と同様の誘電体導波
管線路６と方形導波管８との接続構造を示す斜視図であ
り、同様の箇所には同じ符号を付してある。図３では、
誘電体導波管線路６において結合用窓７から高周波信号
の伝送方向に誘電体導波管線路６の管内波長λａの４分
の１（λａ／４）の長さの位置に、２列の貫通導体群４
の幅および／または一対の導体層２・３の間隔すなわち
一対の導体層２・３で挟持された誘電体基板の厚みを変
化させた伝送領域の変化部10を設けた例を示している。

【００４３】本発明の誘電体導波管線路６と方形導波管
８との接続構造においては、接続部である方形導波管８
の当接部における誘電体導波管線路６の厚みすなわち一
対の導体層２・３の間隔を前述のように調整すると両者
の低損失な接続が可能となるが、このような接続構造を
さらにこの誘電体導波管線路６が形成された誘電体基板
内に実際の高周波回路を形成する場合には、誘電体導波
管線路６と高周波回路とを接続するために誘電体導波管
線路６の信号伝送方向に垂直な断面すなわち高周波信号
の伝送領域のサイズを接続部とは異なるものとする必要
がある場合がある。

【００４４】このような場合、誘電体導波管線路６にお
ける伝送領域のサイズを伝送方向の途中の不特定位置で
変化させると、その部分で特性インピーダンスが変化し
てしまうために高周波信号の反射が起きて伝送損失が生
じることとなる。これに対し、結合用窓７から高周波信
号の伝送方向にλａ／４の長さの位置に伝送領域の変化
部10を設けることにより、方形導波管８との接続部と変
化部10との間に１／４波長の長さを持つ整合器を設ける
ことと等価となり、変化部10における高周波信号の反射
を低減することができ、伝送損失を小さくすることがで
きる。

【００４５】このような変化部10は、図３に示したよう
に誘電体導波管線路６の幅すなわち２列の貫通導体群４
の間隔（幅）を狭くするものの他にも、その間隔（幅）
を広くするものや、誘電体導波管線路６の厚みすなわち
一対の導体層２・３の間隔を狭くするもの、あるいは広
くするもの、さらにそれらを組み合わせて伝送領域のサ
イズを小さくするものや大きくするものであってもよ
く、そのサイズや形状は誘電体導波管線路６と高周波回
路との接続条件に応じて適宜設定すればよい。

【００４６】また、図３においては変化部10として２列
の貫通導体群４の間隔（幅）をそれぞれ段差状に変化さ
せた例を示したが、変化部10は高周波信号の伝送方向に
対して必ずしも垂直である必要はなく、伝送方向に高周
波信号の伝送特性上で適切な長さを持つように連続的に
変化させたものであってもよい。

【００４７】

【実施例】〔例１〕図２に示した構成の本発明の誘電体
導波管線路と方形導波管との接続構造について、以下の
ようにして伝送線路の伝送特性としてＳパラメータを求
めた。

【００４８】まず、方形導波管８にはＷＲＪ−95で高周
波信号の伝送方向に垂直な断面の寸法が2.54ｍｍ×1.27
ｍｍのものを用いた。誘電体導波管線路６の誘電体基板
１には比誘電率ε_r が4.9 の銅導体同時焼成ガラスセラ
ミックスを用い、２列の貫通導体群４の間隔（幅）を1.
68ｍｍとし、一対の導体層２・３の間隔を0.70ｍｍとし
た。この導体層２・３の間隔は、方形導波管８中の76.5
ＧＨｚにおけるλｂ／４を誘電体基板１の比誘電率ε_r
で除した値に相当する。また、導体層２には結合用窓７
として1.27ｍｍ×1.68ｍｍの開口を設けた。この結合用
窓７は、方形導波管８の開口端面の短辺方向の長さと誘
電体導波管線路６の高周波信号の伝送領域の長辺方向の
長さ（２列の貫通導体群４の幅）とに等しい寸法の開口
となっている。

【００４９】このような誘電体導波管線路６の結合用窓
７を覆うように方形導波管８の開口端面を導体層２に当
接させ、この接続構造について方形導波管８から誘電体
導波管線路６へ高周波信号を伝送したときの高周波信号
の伝送特性を図４に示す。

【００５０】図４はＳパラメータのレベルの周波数特性
を示す線図であり、横軸は周波数（ＧＨｚ）を、縦軸は
ＳパラメータのうちＳ₁₁およびＳ₂₁のレベルの値（ｄ
Ｂ）を表わし、図中の特性曲線は各Ｓパラメータの周波
数特性を示している。

【００５１】図４に示した結果より、本発明の方形導波
管と誘電体導波管線路との接続構造によれば、反射係数
（Ｓ₁₁）が76.5ＧＨｚ近傍で極小になり、透過係数（Ｓ
₂₁）が極大となっていることが分かる。なお、ここには
図示していないが、反射係数（Ｓ₁₁）のピークは誘電体
導波管線路６の高周波信号の伝送領域の厚みを薄く、す
なわち導体層２・３の間隔を狭くすると高周波側に移動
し、厚くすると低周波側に移動する。

【００５２】以上の結果より、誘電体導波管線路６と方
形導波管８との当接部における伝送領域の厚み、すなわ
ち一対の導体層２・３の間隔を（λｂ／４）×（１／√
ε_ｒ）の長さと等しい値とすることにより、接続部にお
ける高周波信号の反射を低減して伝送損失を小さくでき
ることが確認できた。

【００５３】〔例２〕次に、図３に示した構成の本発明
の誘電体導波管線路と方形導波管との接続構造につい
て、〔例１〕と同様にして伝送線路の伝送特性としてＳ
パラメータを求めた。

【００５４】ここで、誘電体導波管線路６の高周波信号
の伝送領域の寸法は、接続部の1.68ｍｍ×0.70ｍｍか
ら、結合用窓７からλａ／４に相当する0.53ｍｍの位置
において、変化部10により２列の貫通導体群４の間隔
（幅）を狭くすることにより1.50ｍｍ×0.70ｍｍに変化
させた。

【００５５】このような本発明の誘電体導波管線路６と
方形導波管８との接続構造における高周波信号の伝送特
性を図５に示す。

【００５６】図５はＳパラメータのレベルの周波数特性
を示す図４と同様の線図であり、横軸は周波数（ＧＨ
ｚ）を、縦軸はＳパラメータのうちＳ₁₁およびＳ₂₁のレ
ベルの値（ｄＢ）を表わし、図中の特性曲線は各Ｓパラ
メータの周波数特性を示している。

【００５７】図５に示した結果より、本発明の方形導波
管と誘電体導波管線路との接続構造によれば、反射係数
（Ｓ_１１）が80ＧＨｚ近傍で極小になり、透過係数（Ｓ
_２１）が極大となっていることが分かる。なお、ここに
は図示していないが、変化部10を設けないか、または設
けてもその位置をλａ／４に相当する位置から外れたも
のとすると、高周波信号の反射係数（Ｓ_１１）が大きく
なり、透過係数（Ｓ_２１）が小さくなって、伝送特性が
悪化する傾向が見られた。

【００５８】以上の結果より、誘電体導波管線路６の高
周波信号の伝送領域にその寸法が不連続となる変化部10
を設ける場合に、その位置を結合用窓７からλａ／４の
位置に設定することにより、不連続部での高周波信号の
反射を低減して伝送損失を小さくできることが確認でき
た。

【００５９】なお、本発明は以上の実施の形態の例に限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々の変更・改良を施すことは何ら差し支えない。例
えば、結合用窓から変化部までの断面寸法を、結合部に
おける断面寸法の積層型導波管のインピーダンスと変化
後の断面寸法の積層型導波管のインピーダンスの積の平
方根と等しくなるように選定するようにしてもよい。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の誘電体導波
管線路と方形導波管との接続構造によれば、誘電体導波
管線路と方形導波管との当接部である結合用窓の部分の
一対の導体層の間隔を（λｂ／４）×（１／√ε_r ）
（ただし、λｂ：方形導波管の管内波長、ε_r ：誘電体
基板の比誘電率）の長さに設定したことにより、両者の
接続部での反射を低減することができ、方形導波管と誘
電体基板中に内蔵可能な誘電体導波管線路とを高周波信
号の反射を低減して低損失で接続することができた。

【００６１】また、本発明の誘電体導波管線路と方形導
波管との接続構造によれば、誘電体導波管線路において
結合用窓から高周波信号の伝送方向にλａ／４の長さの
位置に伝送領域の変化部を設けたことにより、変化部に
おける高周波信号の反射を低減することができ、誘電体
導波管線路の伝送領域の寸法を変化させて異なる伝送領
域の寸法を有する高周波回路と接続するような場合に、
この変化部における高周波信号の伝送損失を小さくする
ことができた。

【００６２】以上により、本発明によれば、従来の多層
化技術によって容易に作製することのできる誘電体導波
管線路と、方形導波管との接続構造について、接続部で
の高周波信号の反射を低減して低損失で接続することが
できる誘電体導波管線路と方形導波管との接続構造を提
供することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に用いる誘電体導波管線路の例を説明す
るための概略斜視図である。

【図２】本発明の誘電体導波管線路と方形導波管との接
続構造の実施の形態の一例を示す、誘電体導波管線路を
輪郭で表示した状態の斜視図である。

【図３】本発明の誘電体導波管線路と方形導波管との接
続構造の実施の形態の他の例を示す、誘電体導波管線路
を輪郭で表示した状態の斜視図である。

【図４】本発明の誘電体導波管線路と方形導波管との接
続構造におけるＳパラメータのレベルの周波数特性を示
す線図である。

【図５】本発明の誘電体導波管線路と方形導波管との接
続構造におけるＳパラメータのレベルの周波数特性を示
す線図である。

【符号の説明】

１・・・・・誘電体基板 ２、３・・・導体層 ４・・・・・貫通導体群 ６・・・・・誘電体導波管線路 ７・・・・・結合用窓 ８・・・・・方形導波管 ９・・・・・開口端面 10・・・・・伝送領域の変化部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01P 1/04 H01P 3/12

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体基板を挟持する一対の導体層と、
   高周波信号の伝送方向に信号波長の２分の１未満の繰り
   返し間隔で、かつ前記伝送方向と直交する方向に所定の
   幅で前記導体層間を電気的に接続して形成された２列の
   貫通導体群とを具備して成り、前記導体層および前記貫
   通導体群で囲まれた伝送領域によって高周波信号を伝送
   する誘電体導波管線路と、一方の前記導体層に設けた結
   合用窓に高周波信号の伝送方向が直交するように開口端
   面を対向させた方形導波管とを、前記結合用窓を前記開
   口端面で覆うようにして当接させるとともに、この当接
   部における前記一対の導体層の間隔を（λｂ／４）×
   （１／√ε_r ）（ただし、λｂ：方形導波管の管内波
   長、ε_r ：誘電体基板の比誘電率）の長さに設定したこ
   とを特徴とする誘電体導波管線路と方形導波管との接続
   構造。
2. 【請求項２】 前記誘電体導波管線路において前記結合
   用窓から高周波信号の伝送方向にλａ／４（ただし、λ
   ａ：誘電体導波管線路の管内波長）の長さの位置に、前
   記２列の貫通導体群の幅および／または前記一対の導体
   層の間隔を変化させた前記伝送領域の変化部を設けたこ
   とを特徴とする請求項１記載の誘電体導波管線路と方形
   導波管との接続構造。