同轴微带线路转换电路的制作方法

本发明涉及微波、毫米波频带的雷达装置、通信设备等电子装置的输入输出部所使用的同轴微带线路转换电路。

背景技术：

在雷达装置、通信设备等电子装置中，高频信号的输入输出接口常使用同轴连接器。另外，在电子装置内部传输高频信号的方法常使用以微带线路为主的带状线路。

作为同轴连接器与微带线路的连接方法在日本专利实开平2-36202号公报的图1(参照专利文献1)中记载了通过金带将同轴连接器的连接器芯线与微带线路进行连接的结构。

然而，安装有同轴连接器的壳体与形成有微带线路的基板将因温度变动时的线膨胀差而导致的形变等考虑在内，如专利文献1的图2所示，在壳体与基板之间设有间隙，因此会担心因该间隙而有高频信号(电波)泄漏。

作为解决该问题的方法如日本专利特开平5-259713号公报的图1、图2(参照专利文献2)所示，使用在封闭空间内将同轴连接器的中心导体与微带线路直接连接的方法。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利实开平2-36202号公报(图1、图2)

专利文献2：日本专利特开平5-259713号公报(图1、图2)

技术实现要素：

发明所要解决的技术问题

然而，在专利文献2所记载的方法中存在如下问题：因温度变化而导致同轴连接器的中心导体、电介质基板等发生形变，使得应力集中于同轴连接器的中心导体与微带线路间的连接部，从而造成其破坏。

本发明为解决上述问题而得以完成，其目的在于，提供一种同轴微带线路转换电路，该同轴微带线路转换电路将同轴连接器与微带线路相连接，且使得高频信号不会从壳体与基板间的间隙泄露出，应力不会产生于同轴连接器与微带线路间的连接部，从而提高该连接部的可靠性。

解决技术问题的技术方案

本发明所涉及的同轴微带线路转换电路包括导波管，该导波管具有第1贯通孔及第2贯通孔，该第2贯通孔远离该第1贯通孔而设置，且具有对所使用的频率进行截断的尺寸；同轴线路，该同轴线路具有外导体、中心导体以及设置于外导体与中心导体之间的绝缘体，该中心导体具有从外导体的轴向端部突出的突出部；以及微带线路，该微带线路具有接地导体及带状线路，该接地导体设置于绝缘性基板的一个面，该带状线路设置于绝缘性基板的一个面的相反侧的另一个面，且具有从接地导体向轴向突出的突出部，在同轴线路上，外导体与导波管的外壁相连接，中心导体的突出部通过第1贯通孔被插入导波管的内部，在微带线路上，接地导体与第2贯通孔的内壁相连接，带状线路的突出部通过第2贯通孔被插入导波管的内部。

发明效果

本发明的同轴微带线路转换电路经由导波管部将同轴线路与微带线路相连接，因此能够使得高频信号不会从壳体与基板间的间隙泄露出，且应力不会产生于同轴连接器与微带线路间的连接部，从而能提高电子装置的可靠性。

附图说明

图1a是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的结构的图。

图1b是图1a的b-b’的剖视图。

图2a是本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的俯视图。

图2b是图2a的a-a’的剖视图。

图2c是图2a的b-b’的剖视图。

图3a是从上方观察具有本发明的实施方式1的微带线路的基板的图。

图3b是从侧方观察具有本发明的实施方式1的微带线路的基板的图。

图3c是从下方观察具有本发明的实施方式1的微带线路的基板的图。

图4是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的仿真模型的图。

图5是说明图4的仿真模型的仿真结果的图。

图6是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的导波管微带转换部的仿真模型的图。

图7是说明图6的仿真模型的仿真结果的图。

图8是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的仿真模型的图。

图9是说明图8的仿真模型的仿真结果的图。

图10a是本发明的实施方式2所涉及的同轴微带线路转换电路的俯视图。

图10b是从图10a的b-b’观察到的侧视图。

图11a是本发明的实施方式3所涉及的同轴微带线路转换电路的俯视图。

图11b是图11a的b-b’的剖视图。

图12a是从上方观察具有本发明的实施方式3的微带线路的基板的图。

图12b是从侧方观察具有本发明的实施方式3的微带线路的基板的图。

图12c是从下方观察具有本发明的实施方式3的微带线路的基板的图。

图13a是本发明的实施方式4所涉及的同轴微带线路转换电路的俯视图。

图13b是图13a的b-b’的剖视图。

图14是说明本发明的实施方式5所涉及的同轴微带线路转换电路的结构的图。

图15a是说明本发明的实施方式6所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的结构的图。

图15b是图15a的a-a’的剖视图。

图15c是图15a的b-b’的剖视图。

具体实施方式

在本发明的所有实施方式中，在参照所有图1a、图1b的情况下记作图1，在参照所有图2a、图2b、图2c的情况下记作图2。其他附图也同样。

实施方式1

下面，利用图1来说明本发明的实施方式1。图1是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的结构的图。图1中，图1a是本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的俯视图，图1b是图1a的b-b’剖视图。

本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路包括导波管部，该导波管部由第1导波管102及第2导波管109构成，该第1导波管102具有作为第1贯通孔的同轴连接器插入孔119，该第2导波管109具有作为第2贯通孔的微带线路插入孔111，该微带线路插入孔111远离同轴连接器插入孔119而设置，具有对所使用的频率进行截断的尺寸。同轴微带线路转换电路还包括同轴连接器104，该同轴连接器104具有：外导体、具有从外导体的轴向端部突出的突出部的中心导体112、以及设置于外导体与中心导体112之间的绝缘体。同轴微带线路转换电路还包括基板106，该基板106具有由接地导体115和信号线路113构成的微带线路，该接地导体115设置于电介质基板118的一个面，该信号线路113设置于绝缘性的电介质基板118的一个面的相反侧的另一个面，由带状线路形成，该带状线路具有从接地导体115向轴向突出的突出部。

在同轴线路即同轴连接器104中，作为外导体的电刷通过螺钉105与同轴连接器插入孔119周围的第1导波管102的外壁相连接，中心导体112的突出部通过同轴连接器插入孔119而被插入到导波管部的第1导波管102的内部。具有微带线路的基板106的接地导体115被连接至微带线路插入孔111的内壁。由带状线路形成的信号线路113的突出部通过微带线路插入孔111而被插入至作为导波管部的第2导波管109的内部。此外，接地导体115未被插入至第2导波管109的内部，而仅信号线路113的突出部被插入至第2导波管109的内部。此处，同轴连接器插入孔119设置于第1导波管102的h面的外壁。微带线路插入孔111被设置于第2导波管109的h面的外壁。同轴连接器插入孔119与微带线路插入孔111在由第1导波管102与第2导波管109构成的导波管部的管轴方向上远离。

本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的特征在于，主要由同轴线路－导波管转换部1以及导波管－微带线路转换部2构成。同轴线路－导波管转换部1中，在第1壳体101形成有第1导波管102，其管轴方向的一端端部构成短路板103，该第1壳体101由利用铝、不锈钢等金属或金属材料进行电镀后的树脂等导电性材料形成。另外，第1壳体101通过螺钉105来固定同轴连接器104。另一方面，导波管－微带线路转换部2由具有微带线路的基板106及第2壳体107构成。第2壳体107与第1壳体101相同，由利用铝、不锈钢等金属或金属材料进行电镀后的树脂等导电性材料形成。第2壳体107具有第2导波管109及微带线路插入孔111，该第2导波管109在从管轴方向观察到的剖面形状与第1导波管102相同，且在其管轴方向的一个端部具有短路板108，该微带线路插入孔111具有对用于与电子装置内部空间110实现电隔离的频率进行截断的尺寸。换言之，微带线路插入孔111具有导波管模式下对所使用的频率的高频信号在微带线路插入孔111的空间部分传输进行抑制的尺寸。此外，所使用的频率的高频信号在形成于具有微带线路的基板106的微带线路上在微带线路插入孔111的内部传输，因此高频信号的传输是没有问题的。

微带线路插入孔111中的高频信号的传输(传送)方向的空间隔离简单表示为下式(1)。此外，微带线路插入孔111中的高频信号的传输(传送)方向是将微带线路插入孔111的第2导波管109侧的开口与电子装置内部空间110侧的开口相连而成的方向。

[数学式1]

此处，α为每单位长度的空间隔离量[db/mm]，λc为截止频率的波长[mm]，λ为通过频率的波长[mm]。

式(1)中，微带线路插入孔111的截止频率的波长λc由与高频信号的行进方向垂直的方向的间隔、即微带线路插入孔111内部的相对的壁面的间隔而决定，因此截止频率的波长表示为：λc＝2ד与高频信号的行进方向垂直的方向的间隔、即微带线路插入孔111内部的相对的壁面的间隔”。此处，截止频率由fc＝光速/λc来求出。由此，为了尽可能地扩大每单位长度的空间隔离量，缩小微带线路插入孔111内部的相对的壁面的间隔是重要的。

图2中示出了同轴线路－导波管转换部1的详细情况。图2是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的结构的图。图2a是本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的俯视图，图2b是图2a的a-a’剖视图，图2c是图2a的b-b’剖视图。同轴连接器104的中心导体112配置成离开短路板103距离a，且以导波管剖面上的长边尺寸的中心位置b为中心。中心导体112配置成离开第1导波管102的内部距离c。距离a、b、c被任意设定为使得在所使用的频率下有最佳阻抗。

图3中示出了具有微带线路的基板106的详细情况。图3是说明具有本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的微带线路的基板的图。图3a是从上方观察具有实施方式1的微带线路的基板的图，图3b是从侧方观察具有实施方式1的微带线路的基板的图，图3c是从下方观察具有实施方式1的微带线路的基板的图。电介质基板118上配置有由带状线路形成的信号线路113，信号线路113的前端114呈t字形，以使得在所使用的频率下在宽频带下具有良好的反射特性。另外，配置于信号线路113背面的接地导体115和形成于与信号线路113相同平面的导体116通过通孔117而相连接，导体116也起到接地导体的作用。通过任意设定图3的距离e、f、g以及图1的距离d，从而在所使用的频率下有最佳的阻抗。

具有微带线路的基板106的接地导体115与导体116通过通孔117相连接，因此在图1中，第1壳体101与第2壳体107电连接，由第1导波管102及第2导波管109形成的空间构成电封闭空间。

图4及图5示出了同轴线路－导波管转换部1的电磁场计算模型及计算结果。图4是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的仿真模型的图。图5是说明图4的仿真模型的仿真结果的图。图4中，电磁场计算模型为了缩短计算时间以图1的b-b’剖面为对称边界。尺寸规格决定为使得在13.75ghz～14.5ghz的范围内能获得小于－20db的良好的反射特性。

另外，图6及图7示出了导波管－微带线路转换部2的电磁场计算模型及计算结果。图6是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的导波管微带转换部的仿真模型的图。图7是说明图6的仿真模型的仿真结果的图。图6中，电磁场计算模型为了缩短计算时间以图1的b-b’剖面为对称边界。尺寸规格决定为使得在13.75ghz～14.5ghz的范围内能获得小于－20db的良好的反射特性。

接下来，在图8及图9中示出将图4与图6的模型相组合后的实施方式1的电磁场计算模型与计算结果。图8是说明本发明的实施方式1所涉及的同轴微带线路转换电路的仿真模型的图。图9是说明图8的仿真模型的仿真结果的图。图8中，电磁场计算模型为了缩短计算时间以图1的b-b’剖面为对称边界。各构成要素的尺寸规格与图4、图6无异，将中心导体112的中心与具有微带线路的基板106的信号线路113间的距离h设为7mm。距离h可以大于7mm，也可以小于7mm，在分别设计同轴线路－导波管转换部1及导波管－微带线路转换部2，并直接组合的情况下，若h过小，则从同轴的传输模式(tem模式)转换至导波管的te模式等的电磁场分布与从导波管的te模式转换至微带线路的传输模式(tem模式)的电磁场分布产生干扰，会发生因分布散乱而使得反射特性变差，因此优选为h＞λ/4。此处，λ是所使用的频率的波长。

由此，同轴连接器104的中心导体112与具有带状线路的基板106的信号线路113间并不机械连接，对于同轴连接器104与具有带状线路的基板106相对于温度变化的收缩及膨胀，同轴连接器104的中心导体112与具有带状线路的基板106的信号线路113处于互相不干扰的状态。因此，对于同轴连接器104与具有带状线路的基板106相对于温度变化的收缩及膨胀，同轴连接器104的中心导体112与具有微带线路的基板106的信号线路113之间不产生应力，因此不会产生断线等机械损坏，从而可靠性较高的同轴线路与微带线路的转换电路得以实现。

另外，成为间隙的第2贯通孔即微带线路插入孔111构成为具有对所使用的频率进行截断的尺寸，因此能够防止无用的高频信号从设置于电子装置内部空间110的放大器泄漏至该同轴微带线路转换电路。

实施方式2

利用图10来说明本发明的实施方式2。图10是说明本发明的实施方式2所涉及的同轴微带线路转换电路的结构的图。图10中，图10a是本发明的实施方式2所涉及的同轴微带线路转换电路的俯视图，图10b是从图10a的b-b’观察到的侧视图。

如图10b所示，其特征在于，具有微带线路的基板106为多层。图10a、图10b中，对与图1至图3相同或相等的构成要素标注相同标号，并省略其说明。

图10中，具有微带线路的基板106的接地导体115与形成于接地导体115侧的相反侧的表面的导体116通过通孔117连接。

接地导体115设置于与带状线路的突出部相对应的位置以外的位置。导体116设置于由带状线路形成的信号线路的周围。第1导波管102与第2导波管109夹着基板106来被固定。第1导波管102与接地导体115电连接，第2导波管109与导体116电连接。因此，与本发明的实施方式1相同，第1壳体101与第2壳体107电连接，由第1导波管102及第2导波管109形成的空间构成电封闭空间，该情况下也能获得与本发明实施方式1相同的作用、效果。

实施方式3

利用图11来说明本发明的实施方式3。图11是说明本发明的实施方式3所涉及的同轴微带线路转换电路的结构的图。图11中，图11a是实施方式3所涉及的同轴微带线路转换电路的俯视图，图11b是图11a的b-b’剖视图。另外，图12是说明具有本发明的实施方式3所涉及的同轴微带线路转换电路的微带线路的基板106的图。图12a是从上方观察具有实施方式3的微带线路的基板的图，图12b是从侧方观察具有实施方式3的微带线路的基板的图，图12c是从下方观察具有实施方式3的微带线路的基板的图。

图11a、11b及图12a、12b、12c中，对与图1至图3相同或相等的构成要素标注相同标号，并省略其说明。

如图11及图12所示，具有实施方式3的微带线路的基板106不具有形成于与信号线路113相同平面的导体116，第1壳体101与第2壳体107不经由具有微带线路的基板106而直接接触。因此，第1壳体101与第2壳体107的电连接状态通过本发明的实施方式1或本发明的实施方式2而变得牢固。由此，本实施方式的情况下，也能获得与实施方式1相同的作用、效果，且具有如下特征：相比实施方式1能进一步减小高频信号(电波)的泄漏。

实施方式4

利用图13来说明本发明的实施方式4。图13是说明本发明的实施方式4所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的结构的图。图13a是本发明的实施方式4所涉及的同轴微带线路转换电路的俯视图，图13b是图13a的b-b’剖视图。图13a、图13b中，对与图1相同或相等的构成要素标注相同标号，并省略其说明。图13的特征在于，在实施方式1的同轴线路－导波管转换部1中，将同轴连接器104配置于第1导波管102的e面而非h面，从而构成末端装接型。该情况下，也能获得与实施方式1相同的作用、效果。此外，图13中，在中心导体112与第1导波管102的内壁之间具备形成部120。形成部120由金属形成，连接于中心导体112与第1导波管102的内壁，从中心导体112的前端起端部形成为阶梯状变小的形状。形成部120起到在宽频带下使同轴连接器104与第1导波管102具有良好的匹配特性的作用。

实施方式5

利用图14来说明本发明的实施方式5。图14是说明本发明的实施方式5所涉及的同轴微带线路转换电路的结构的图。图14中，对与图1相同或相等的构成要素标注相同标号，并省略其说明。图14是实施方式5的侧视图。

实施方式5中，同轴连接器104与同轴连接器插入孔119也设置于第2壳体107，同轴线路－导波管转换部1也设置于第2导波管109。也就是说，实施方式5的特征在于，将实施方式1中的同轴线路－导波管转换部1设为具有微带线路的基板106的信号线路113一侧，相反，将具有短路板103的第1导波管102设为具有微带线路的基板106的接地导体115一侧。

实施方式5中，同轴连接器104的中心导体112与短路板108间的间隔a、中心导体112的侧面与第2导波管109的壁面间的间隔b、中心导体112的前端与第2导波管109的内壁间的间隔c的尺寸关系与实施方式1相同。另外，信号线路113与短路板103间的间隔d、信号线路113与中心导体112间的间隔h也与实施方式1相同。该实施方式5的情况下，也能获得与实施方式1相同的作用、效果。

实施方式6

利用图15来说明本发明的实施方式6。图15a是说明本发明的实施方式6所涉及的同轴微带线路转换电路的同轴导波管转换部的结构的图。图15b是图15a的a-a’剖视图。図15cは、図15aのb－b′断面図である。图15c是图15a的b-b’剖视图。图15a、图15b、图15c中，对与图2相同或相等的构成要素标注相同标号，并省略其说明。

实施方式6中，朝同轴连接器104的中心导体112的内部突出的突出部的前端设有圆盘112a，该圆盘112a具有使中心导体112朝径向变粗的形状。圆盘112a起到如下效果：使得同轴连接器104在所使用的频率下在宽频带内具有良好的反射特性。

本次公开的各实施方式预想能适当相互组合来实施。此外，将本次公开的实施方式的所有内容认为是用于例示而非用于限制。本发明的范围由权利要求的范围来表示，而并非由上述实施方式的说明来表示，此外，本发明的范围还包括与权利要求的范围等同的意思及范围内的所有变更。

标号说明

1同轴线路－导波管转换部、2导波管－微带线路转换部、101第1壳体、102第1导波管、103短路板、104a电刷、104同轴连接器、105螺钉、106具有微带线路的基板、107第2壳体、108短路板、109第2导波管、110电子装置内部空间、111微带线路插入孔(第2贯通孔)、112中心导体、113信号线路(带状线路)、114信号线路的前端(带状线路的前端)、115接地导体、116导体、117通孔、118电介质基板、119同轴连接器插入孔(第1贯通孔)、120形成部。