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公開番号2025145244
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-03
出願番号2024045327
出願日2024-03-21
発明の名称導波路装置およびレーダ装置
出願人太陽誘電株式会社
代理人個人,個人
主分類H01P 5/103 20060101AFI20250926BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】導波路装置で、効率良くミリ波IC送受信端子とアンテナ放射素子とを接続する。
【解決手段】導波路装置1は、送受信端子11と信号グランド(SG)端子12を有する高周波回路10を基板100の上面側に配置し、基板の下面側にSG端子と導通する導電性下面を有する第1部材102を配置し、第1部材の下面側に導電性上面を有する第2部材200を配置し、第2部材の上面側には帯状の導電性上面を有するリッジ201を配置し、リッジの導電性上面と第1部材の下面との間に第2導波路5を形成する。また、第1導波路3が、基板100を上下方向に貫通する芯線導体300と周辺導体103とで構成される。基板上には、上給電部302が配置され、送受信端子と芯線導体の上端とを電磁波レベルで接続する。上端が芯線導体の下端と接触する下給電導体303の下端は、リッジの導電性上面に接触又は高周波結合する。
【選択図】図33
特許請求の範囲【請求項１】
上面と下面を有する基板と、
前記基板の前記上面または上面側に配置され、送信または受信を行う端子と信号グランド端子を有する高周波回路と、
前記基板の前記下面または下面側に前記基板に沿って配置され、前記高周波回路の前記信号グランド端子と導通する導電性下面を有する第１部材と、
前記基板および前記第１部材を上下方向に貫通する芯線導体と、当該芯線導体の周辺に絶縁物を介して当該芯線導体に沿って配置され前記第１部材の前記導電性下面と接触する周辺導体と、により構成される第１導波路と、
前記第１部材に沿ってその下面側に配置され、上面が導電性を有する第２部材と、
前記第１部材と前記第２部材との間に配置され、前記第１部材の前記導電性下面に対向する帯状の導電性上面である導波面を有するリッジと、
前記リッジの前記導波面と前記第１部材の前記導電性下面とにより構成される第２導波路と、
前記第１部材と前記第２部材との間に配置され、前記第２導波路の側方に隣接して配置された電磁波遮断壁と、
前記基板の前記上面に配置され、前記高周波回路の前記送信または受信を行う端子と前記芯線導体の前記基板上面側の端部とを電磁波的に接続する上給電部と、
前記芯線導体の前記第１部材下面側の下端と、当該下端の下方に配置された前記リッジの上面とを接触または高周波結合させる下給電導体と、を有する導波路装置。
続きを表示（約 920 文字）【請求項２】
前記芯線導体と前記下給電導体とは、同一材料で連続して形成された芯線延長導体から構成されている、請求項１に記載の導波路装置。
【請求項３】
前記上給電部は、マイクロストリップライン、コプレーナラインまたはポスト壁によって構成される導波路である、請求項１または２に記載の導波路装置。
【請求項４】
前記マイクロストリップラインまたは前記コプレーナラインの周辺には、当該マイクロストリップラインまたは当該コプレーナラインを取り囲む複数の貫通ビアホールが設けられている、請求項２に記載の導波路装置。
【請求項５】
前記芯線導体の上端部は、前記高周波回路を構成するＭＭＩＣパッケージの外側の基板上面に形成されている、請求項３に記載の導波路装置。
【請求項６】
前記上給電部は、前記高周波回路の前記送信または受信を行う端子と前記芯線導体の前記基板上面側の端部とを接触させ、前記高周波回路の送信または受信に使用されるグランドと前記周辺導体とを接触させる構造である、請求項１または２に記載の導波路装置。
【請求項７】
前記送信または受信を行う端子と前記芯線導体の前記基板上面側の端部とは、上下方向の立体視において重なる位置に配置されている、請求項６に記載の導波路装置。
【請求項８】
前記送信または受信を行う端子にはピン状の導体であるピン状導体の一端部が接触して配置され、当該ピン状導体が前記芯線導体および前記下給電導体を構成する、請求項６に記載の導波路装置。
【請求項９】
前記送信または受信を行う端子は、前記基板上に配置されたＩＣソケットのソケットピンの一端に接触し、当該ソケットピンが前記芯線導体および前記下給電導体を構成する、請求項６に記載の導波路装置。
【請求項１０】
前記下給電導体の下方端部は、前記リッジの上面、または前記リッジの上面に形成された凹部もしくは貫通孔内に配置され、前記リッジと接触または高周波結合している、請求項１または２に記載の導波路装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波路装置およびレーダ装置に関する。
続きを表示（約 3,000 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、ミリ波利用のセンシングや通信に関する研究開発が拡大しており、高利得・低損失・広帯域かつ多チャンネルのアンテナが求められている。これに呼応して、次世代アンテナおよび導波路として有用なＷＲＧ（Waffle iron Ridge waveGuide）技術の開発が進んでいる（特許文献１、特許文献２を参照）。特許文献１の図３では、ＷＲＧの基本構造が世界で初めて開示されている。その下位の付帯構造として特許文献２では、ミリ波等の高周波帯域におけるＷＲＧの構造の一つとして、この基本構造を構成する２つの導電性部材を導波路領域外で固定する構造が開示されている。
【０００３】
ＷＲＧ技術の特徴の一つは、ミリ波ＩＣ（ＭＭＩＣ：Monolithic Microwave Integrated Circuit）からミリ波電磁波を送受信するアンテナ放射素子までに配置されるアンテナ内の複数の導波路において、隣接導波路間で相互結合させないための分離壁が形成されている点にある。これにより伝搬する電磁波の漏れを防止することで伝送損失を金属導波管並みに保つことに加えて、隣接する他の導波路の伝送電磁波との干渉を最小限に留めている。従来使用されているマイクロストリップ導波路及びマイクロストリップアンテナでは、この様な分離壁は存在しない。
【０００４】
ミリ波アンテナの主たる応用分野として、複数の送受信チャンネルを有するイメージングレーダセンシングの用途がある。このアンテナ用途にマイクロストリップアンテナを用いた場合、導波路での損失が大きいことに加えて、アンテナ内で隣接する導波路及びアンテナ放射素子での相互間結合による干渉が生じることで、対象物の検出精度等に問題が生じることがある。他方この様な多チャンネルのアンテナにＷＲＧ技術を用いると、導波路での損失が極めて低く抑えられることに加えて、アンテナ内での導波路間で相互間結合が大きく抑制される。加えて、ミニホーンアンテナやスロットアンテナ等のＷＲＧに適したアンテナ放射素子を用いることで相互間結合をさらに抑制することができる。これにより、アンテナ放射素子と、これらの信号送受信を行うミリ波ＩＣの送受信端子との間で、正しく信号送受信が行われる。その結果、例えばミリ波レーダセンシングにおいては、対象物からの受信電磁波に含まれる対象物の信号を正しく検出し、対象物を正確に検知することが可能となる。
【０００５】
ＷＲＧ技術では、この分離壁を実現するのがリッジ導波路の両側に設けられた磁気壁であり、具体的には例えばロッド列等の周期性を持った構造で実現される。この磁気壁をロッド列一列で実現した場合、その分離効果は３０ｄＢ程度になることが期待できる。その分離効果をさらに高めるために、２つのリッジ導波路の間に二列のロッド列を設けた場合、その分離効果は４０ｄＢ程度となることが期待でき、アレーアンテナとして適切な高い分離性能を実現できる。
【０００６】
この様な磁気壁は、対応する周波数帯で電磁波の伝搬を止める閉じ込め機能を有する。そしてこれを構成する構造は、人工磁気導体（ＡＭＣ：Artificial Magnetic Conductor）と呼ばれ、ロッド列以外の構造でも実現できる（例えば特許文献２等）。具体的には例えば、特許文献２の［００１５］段落中段にある「テクスチャーまたは構造は、しばしば周期的であるか、準周期的であり、人工磁性導体（ＡＭＣ）、電磁気バンド・ギャップ（ＥＢＧ）表面または柔らかい表面として巨視的に動作するように波と相互に作用するようにできている。」との記述が参考になる。
【０００７】
将来のＷＲＧを用いたイメージングレーダは、より正確な対象物検出を行うために、ますます送受信チャンネル数が増大する。チャンネル数を増やすには、これに対応する送受信端子数を有するミリ波ＩＣを利用し、これらの送受信端子から送受信孔（アンテナ放射素子）までに、例えば１対１で接続するアンテナ内の導波路を設けることがある。ミリ波ＩＣは通常高周波基板上に実装され、基板上の導波路（通常はマイクロストリップラインを採用）を経て、ＷＲＧの導波路であるリッジ導波路に接続される。従来、この接続を行うために、基板上にトランスデューサー等を設け、これを方形導波管に接続し、さらにこの方形導波管とＷＲＧのリッジ導波路とを接続する構造が用いられていた（特許文献３、４を参照）。また導波路装置の実験等では、実験対象の電磁波を同軸ケーブルで導き、リッジ状に形成された同軸コネクタに接続する構造も提示されている（非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
ＷＯ２００３－０６５４９７（ＥＰ１３３１６８８）
特表２０１１－５２７１７１号公報
特開２０１１－１２０１５５号公報
特開２０１８－２０７４８７号公報
【非特許文献】
【０００９】
Per-Simon Kildal、Ashraf Uz Zaman、Eva Rajo-Iglesias、Esperanza Alfonso、Alejandro Valero-Nogueira、「Design and Experimental Verification of Ridge Gap Waveguide in Bed of Nails for Parallel Plate Mode Suppression」、IET Microwaves, Antennas and Propagation、January 2009
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記特許文献３の従来技術では、アンテナ放射素子のそれぞれに対応する導波路について、トランスデューサー等と方形導波管を設ける必要がある。送受信チャンネル数が増えた場合、これらの設置スペースが増大し、導波路装置が大型化する。上記特許文献４の従来技術では、量産時等において、基板上に配置されたミリ波ＩＣの送受信端子と基板内に設けられた導波管の端部との接続を安定して実現することが容易ではない。また送受信チャンネル数が増えた場合、導波管等の設置スペースが増大し、ミリ波ＩＣ周辺の基板面積が増大する。さらに上記非特許文献１の従来技術では、接続するリッジ導波路上に同軸コネクタを配置する必要がある。これを送受信チャンネル数の多い導波路装置に適用した場合、対応する全てのリッジ導波路上に同軸コネクタを配置し、さらにこれを受けるミリ波ＩＣの各送受信端子側の導波路においても、同軸コネクタを配置することになり、装置が大型化する。
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、チャンネル数の多い導波路装置でも、簡素、省スペース、安価かつ効率的にミリ波ＩＣ送受信端子とアンテナ放射素子とを接続できる導波路装置およびレーダ装置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】
（【００１１】以降は省略されています）

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