JP2003163513A - 基板上の電気信号を導波管に結合させるための構造体 - Google Patents

基板上の電気信号を導波管に結合させるための構造体

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JP2003163513A JP2002299321A JP2002299321A JP2003163513A JP 2003163513 A JP2003163513 A JP 2003163513A JP 2002299321 A JP2002299321 A JP 2002299321A JP 2002299321 A JP2002299321 A JP 2002299321A JP 2003163513 A JP2003163513 A JP 2003163513A
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    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 平板状の伝送線路等における基板上の電気信
号を導波管に結合させるための構造体に関し、動作周波
数に制約を与えることなく比較的安価にて製造すること
が可能な構造体を提供することを目的とする。 【解決手段】 基板内の基板層１の第１の主表面上に位
置設定されると共に、導波管10の第１の端部11において
周縁部18と接触するように構成され、第１の領域21を取
り囲む接地リング22と、基板層の第１の主表面上または
基板層の内部に配置され、第１の領域の内部または下部
に位置設定されるパッチアンテナ24と、基板層の第２の
主表面上に配置され、少なくとも第１の領域と反対の側
に位置設定される接地平面26とを有する。好ましくは、
基板層の第２の主表面上または基板層の内部に配置され
る導電性トレース30と、基板層内に形成され、パッチア
ンテナと導電性トレースに電気的に結合される導電性バ
イア29,32とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一つの伝送媒体か
らもう一つの媒体へ電気信号を変換するための構造体に
関し、より特定的には、平板状の伝送線路等における基
板上の電気信号を導波管に結合させるための構造体に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】当該技術分野において周知の通り、電気
信号は、回路基板上の伝送線路、導波管および自由空間
（free space）を含む各種の伝送媒体によって伝送され
得る。数多くの利用分野において、単数または複数の電
気信号が一つの伝送媒体からもう一つの伝送媒体へと変
換される。回路基板上の伝送線路から導波管へと電気信
号を結合させるための係る構造体は、モノリシックマイ
クロ波集積回路（monolithic microwave integrated ci
rcuit ：通常、ＭＭＩＣと略記される）、特にミリメー
トル波周波数帯域内の信号を処理するＭＭＩＣのための
低コスト・パッケージの分野における応用の増大に伴っ
て、増々一般的なものとなってきている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】回路板および導波管と
の間で電気信号を結合させるための従来技術に係る構造
体の大部分において、異なる平面上の金属キャビティま
たは金属短絡部が、導波管に対するインピーダンス整合
を達成し、導波管からの後方散乱を回避するために使用
される。幾つかのケースでは、平板状の回路から背面の
金属短絡部までの距離が動作周波数を設定するようにな
っているが、金属加工に高い精度が要求されるために、
低コスト化にとっては必ずしも望ましいことではない。
その他の従来技術の構造体は、背面の金属短絡部を用い
る代りに、より良いインピーダンス整合を達成するため
に導波管内に挿入される四分の一波長の長い誘電性スラ
ブ（dielectric slab ）を使用している。係る誘電性ス
ラブは、その一方の表面上に配置された金属パッチを有
していてもよいし、そうでなければ、ブランク状態にな
っていてもよい。これらの誘電性スラブの実施形態に関
していえば、導波管の壁の内側に配置すべき誘電性スラ
ブの機械的据え付けおよび位置合せが困難であることに
起因して、パッケージコストが極めて高いものになると
いう問題が発生する。
【０００４】上記のような従来技術に対して、動作周波
数に制約を与えることなく比較的安価にて製造すること
が可能な平板状の伝送線路から導波管へ電気信号を変換
するための構造体に対するニーズが存在している。本発
明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、上記のニ
ーズを満足させることによって、動作周波数に制約を与
えることなく比較的安価にて製造可能な平板状の伝送線
路等の基板上の電気信号を導波管に結合させるための構
造体を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】発明者らは、本発明に係
る構造体を創造するに際し、全体的なパッケージコスト
を最小限に保つために、機械的に単純であって導波管の
ハウジングへの取り付けが容易であるような構造体を設
計することが望まれるということを認識した。上記のよ
うな本発明の一部として、発明者らは、電気信号を伝え
る基板の選択された部分上に集積されることが可能であ
り、かつ、導波管の端部に当該基板の選択された部分を
付着させることにより導波管に結合され得る構造体を開
発している。当該基板は、プリント回路基板やマルチチ
ップ用基板等を含み得る。本発明に係る構造体は、導波
管に結合されるべき電気信号を生成するチップを支持す
るための基板と同一の基板上に集積されることが可能で
ある。さらに、本発明に係る構造体は、これまで充分に
練り上げられた費用効果性の高い製造プロセスによって
構築することが可能な既存の基板上に集積され得るの
で、本発明は、比較的安価にて実施することができるよ
うになる。
【０００６】本発明は、基板上の電気信号を導波管に結
合するための構造体を包含している。基板は、第１の主
表面と、当該第１の主表面と反対の側の第２の主表面と
を含む基板層を有する。導波管は、第１の端部、第２の
端部、および、上記第１の端部と上記第２の端部との間
に配置されたハウジングを有する。基板層は、誘電性材
料からなる単一の層を含むことが可能であり、そうでな
ければ、互いに挿入された関係にある複数の誘電性サブ
レイヤ（sub-layer ）および導電性（例えば金属の）サ
ブレイヤを含むことが可能である。導波管のハウジング
は、電磁波がそれに沿って伝搬し得る長手方向の寸法を
第１の端部と第２の端部との間にて規定している。この
導波管の第１の端部に対して、本発明に従った構造を取
り付けることが可能である。
【０００７】本発明に係る構造体の一例は、基板層の第
１の主表面上に位置設定され、かつ、導波管の一つの端
部において周縁部と接触するように構成される接地リン
グ（すなわち、アース用リング）と、この接地リングに
より取り囲まれた第１の領域と、基板層の第２の主表面
上に配置され、かつ、少なくとも第１の領域と反対の側
に位置設定されている接地平面（すなわち、アース用平
面）とを含む。上記構造体の一例は、さらに、基板層の
第１の主表面上または基板層の内部（基板層が複数のサ
ブレイヤを含む場合がそうであり得るように）に配置さ
れ、かつ、第１の領域の内部に位置設定されているパッ
チアンテナを含む。この場合、電気信号は、電気伝導性
の観点からして接地リングおよび接地表面から絶縁され
ている電気トレース等によって、パッチアンテナに結合
される。
【０００８】本発明の好ましい実施態様において、電気
信号は、基板層の第２の主表面上または基板層の内部
（基板層が複数のサブレイヤを含む場合がそうであり得
るように）に配置された導電性トレース、および上記基
板層内に形成された導電性バイア（conductive via）に
よって、パッチアンテナに伝送される。また一方で、上
記電気信号は、好ましくは、上記第１の主表面および第
２の主表面間の基板層を通してパッチアンテナに伝送さ
れる。導電性バイアは、パッチアンテナおよび導電性ト
レースに電気的に結合されている。
【０００９】本発明の好ましい実施態様は、さらに、基
板層の第１の主表面上または基板層の内部（基板層が複
数のサブレイヤを含む場合がそうであり得るように）に
配置され、かつ、パッチアンテナと接地リングとの間に
位置設定されている容量性隔壁（capacitive diaphrag
m）を含んでなる。この容量性隔壁は、導波管のインピ
ーダンスに対し導電性トレースのインピーダンスをより
良く整合させることを可能にし、かくして、本発明に従
った構造が、広い周波数範囲にわたって動作することが
できるようにする。
【００１０】より詳しくいえば、本発明の目的は、安価
にて構築可能であって基板上の電気信号を導波管に結合
させるための構造体を提供することにある。
【００１１】本発明の他の目的は、サイズがコンパクト
であって導波管に容易に結合させることが可能な構造体
を提供することにある。
【００１２】本発明のさらに他の目的は、構造が単純で
容易に量産することが可能な構造体を提供することにあ
る。
【００１３】本発明のさらに他の目的は、単純かつコン
パクトな構成要素を付加することによって、広い周波数
範囲にわたり任意の値にその動作周波数を設定させるこ
とが可能な構造体を提供することにある。
【００１４】本発明のさらに他の目的は、導波管に結合
された出力信号もしくは導波管から受信された入力信号
のいずれか一方、または、上記出力信号および上記入力
信号の両方を有するＭＭＩＣのパッケージコストを最小
限にすることにある。
【００１５】本発明のさらに他の目的は、導波管に対す
る構造的な修正を必要とせずに基板と導波管とを結合さ
せるための構造体を提供することにある。
【００１６】上記のような本発明の目的および構成は、
以下に示すような本願明細書の〔発明の実施の形態〕お
よび特許請求の範囲を検討することにより、当業者にと
って明らかなものとなるであろう。
【００１７】
【発明の実施の形態】図１は、導波管の一つの端部から
分離された状態の本発明に係る構造体の第１の例を示す
斜視図である。ここでは、基板層１上に形成された構造
体２０の第１の例が斜視図にて示されている。
【００１８】基板層１は、一般的に誘電性材料であるよ
うな材料からなる単一のサブレイヤを含むことが可能で
あり、そうでなければ、複数の誘電性材料のサブレイヤ
およびパターン化された導電性材料のサブレイヤを含む
ことが可能である。本発明の構造体の呈示を簡単化する
ために、基板層１に使用するための単一の誘電性サブレ
イヤが図中に示されている。構造体２０は、図中に破線
５０で示されているように、導波管１０の第１の端部１
１で導波管１０に結合されるように構成されている。
【００１９】導波管１０はまた、第２の端部１２と、第
１の端部１１と第２の端部１２との間に配置されたハウ
ジンク１４とを有している。ハウジング１４は、単数ま
たは複数の壁１６を有し、電磁波がそれに沿って伝搬し
得る長手方向の寸法１５を第１の端部１１と第２の端部
１２との間にて規定する。図１の本発明の一実施例で
は、４つの壁が示されているが、これとは異なる数の壁
を使用することも可能である。例えば、円筒形導波管お
よび円錐形導波管用の一つの壁や、リッジ導波管（ridg
e waveguide ）のための１２枚の壁を使用することも可
能である。あらゆるケースにおいて、単数または複数の
壁１６は、以下で記述するように構造体２０を取り付け
ることが可能な第１の端部１１において周縁部を形成す
る。
【００２０】図１の本発明の一実施例は、基板層１の一
部分の上部に構築される。ここで、基板層１は、プリン
ト回路基板またはマルチチップ用基板等であり得る。基
板層１は、一般性を失うことなく、以下で底部主表面２
（すなわち、第１の主表面）および上部主表面３（すな
わち、第２の主表面）と呼ばれるような２つの主表面２
および３を有している。基板層１は、均質な材料からな
る単一のシートを含むことが可能である。あるいはま
た、基板層１は、その間に相互に混合された状態で全て
積層された複数の導電性サブレイヤを含む一揃いの誘電
性サブレイヤといったように、２つ以上の異なる材料で
作製された多数の積層シート（「複数のサブレイヤ」と
呼ばれる）を含んでいてもよい。構造体２０は、底部主
表面２上に位置設定され、かつ、導波管の第１の端部１
１で周縁部１８と接触するように構成された（例えば、
そのための形状および寸法を有する）接地リング２２を
含む。接地リング２２は、第１の領域２１を取り囲み、
金属、金属合金、または、金属および金属合金の少なく
とも一方の積層構造体といったような導電性材料を含
む。基板層１は、実質的に導電性の低い材料を含み、好
ましくは、実質的に電気的に絶縁するための誘電性材料
を含む。その最も基本的な形態において、接地リング２
２は、導波管の周縁部１８の鏡像に一致する形状を有す
る導電性材料の閉ループ・ストリップを含む。
【００２１】構造体２０は、さらに、底部主表面２の上
部または基板層１の内部（基板層が複数のサブレイヤを
含む場合にそうであり得るように）に配置され、かつ、
第１の領域２１の内部に位置設定されたパッチアンテナ
２４を含んでいる。パッチアンテナ２４は、接地リング
２２から物理的に分離され、かつ、電気伝導性の観点よ
り絶縁されている。その最も基本的な形態において、パ
ッチアンテナ２４は、電気的に導電性の材料のパッドを
含み、かつ、接地リング２２と同じ導電性材料を含み得
る。
【００２２】パッチアンテナは、好ましくは、導波管の
長い方の断面の寸法に沿って幅Ｗの矩形の形状を有し、
また一方で、導波管の短い方の断面の寸法に沿って長さ
Ｌの矩形の形状を有する。ただし、その他の形状も可能
であり、その寸法は、アンソフト コーポレイション
（Ansoft Corporation）、ベイ テクノロジー（Bay Te
chnology）、ソネット ソフトウェア インコーポレイ
ティド（Sonnet Software Inc. ）、および類似の会社
から入手可能な数多くのシミュレーション製品といった
ような、３次元（３ｄ）電磁界シミュレーションプログ
ラムの使用を通して決定され得る。
【００２３】以下に詳述するように、導波管に電気的に
結合されるべき電気信号は、パッチアンテナ２４に電気
的に結合される。さらに、このパッチアンテナ２４は、
それ自体で導波管内部の所望の伝搬モード（通常はＴＥ
mnモードである）を励起する。
【００２４】構造体２０の幾つかの好ましい実施形態
は、さらに、パッチアンテナ２４と導波管１０との間の
電磁インピーダンス整合を改善する機能を有する単数ま
たは複数の容量性隔壁２８を含んでなる。一つの容量性
隔壁が図１および後述の図２に示されている。その最も
基本的な形態において、容量性隔壁２８は、第１の領域
２１の内部に配置されパッチアンテナ２４から電気的に
絶縁された導電性材料のパッドを含んでおり、接地リン
グ２２およびパッチアンテナ２４の少なくとも一方の材
料と同じ材料を含み得る。各々の容量性隔壁は、底部主
表面２の上部または基板層１の内部（基板層が複数のサ
ブレイヤを含む場合にそうであり得るように）に位置設
定される。容量性隔壁２８は、好ましくは一定の電位で
維持される。上記容量性隔壁２８は、接地リング２２お
よび接地平面の少なくとも一方に電気的に結合されてい
てもよいし、あるいは、アースと異なる電位であってア
ースから分離された電位の供給を受けることも可能であ
る（この場合、容量性隔壁は、電気伝導性の観点からし
て接地リング２２から絶縁されている）。
【００２５】本発明の好ましい実施形態においては、少
なくとも一つの容量性隔壁２８および接地リング２２が
互いに電気的に結合され、かつ、同じ材料により一体化
されて形成され、かくして、上記の構造体においてより
コンパクトな構造が提供される。上記の好ましい実施形
態においては、容量性隔壁２８は、接地リング２２の側
面のうちの単数の側面または複数の側面に対して接触
（すなわち、隣接）していてもよいし、そうでなけれ
ば、容量性隔壁そのものが接地リング２２に電気的に結
合されている（例えば、電気伝導性の観点より結合され
ている）限り、接地リング２２の内側の単一の側面部ま
たは複数の側面部から分岐されていてもよい。
【００２６】本発明の好ましい実施形態を実際に使用す
る場合、インピーダンス制御がなされた伝送線路を上部
主表面３上に構築する際の補助手段となるように、基板
層１の底部主表面２上に接地平面３４が内含される。
【００２７】図２は、導波管の端部に結合された状態の
本発明に係る構造体の第１の例を示す斜視図である。図
２は、図１と同じ斜視図であるが、ここでは、基板層１
および構造体の例２０が回転させられ下方に移動させら
れて導波管１０の第１の端部１１と接触している。この
ような構成では、導波管１０の周縁部１８は、好ましく
は、周縁部１８の形状の実質的な鏡像である形状を有す
るものの好ましくは当該周縁部１８よりも幅の広い形状
を有する接地リング２２上に嵌め込まれる。周縁部１８
は、半田、導電性接着剤またはメタル拡散ボンド等によ
って接地リング２２に接着させることが可能である。好
ましくは、導波管の壁１６の全てが、周縁部１８におい
て接地リング２２に電気的に結合されている。
【００２８】構造体２０の基本的構造は、さらに、上部
主表面３上に配置され、かつ、上部主表面３の中で少な
くとも第１の領域２１と反対の側に位置する領域全体に
わたり配置された接地平面２６を含む。その最も基本的
な形態において、接地平面２６は上記領域内に配置され
た導電性材料の層を含む。構造体２０の好ましい実施形
態において、接地平面２６は、さらに、上部主表面３の
中で接地リング２２の上部に位置する領域全体にわたり
配置されている。接地平面２６は、相対する接地平面の
部分をパッチアンテナ２４に提供することによって当該
パッチアンテナ２４の動作を補助し、さらに、導電性シ
ールドを提供することによって、導波管１０における第
１の端部１１からの電磁波の伝送（例えば、後方散乱）
を低減させる。
【００２９】容量性隔壁２８として容量性トレースが利
用される場合には、当該容量性トレースは、基板層１の
底部主表面２と上部主表面３との間で基板層１の内部に
形成されるか、または、基板層１の底部主表面２と上部
主表面３との間で基板層１を通過して形成される単数ま
たは複数の導電性バイア２９により接地平面２６に結合
される。導電性バイア２９の位置は、図１および図２中
に破線で概略的に示されており、その一例は、図３にお
いて断面図で示されている。
【００３０】これまで述べてきたように、構造体２０の
基本的構造は、接地リング２２、第１の領域２１、パッ
チアンテナ２４および接地平面２６を含み、接地リング
２２により繋げられている基板層１の部分を包含する。
構造体２０のさらなる実施形態は、電磁インピーダンス
整合の改善が望まれるかまたは必要とされる場合、容量
性隔壁（２８）として機能する容量性トレースを含む。
上記の構成要素により包含されていない基板層１の部分
は、本発明を利用するような特定の応用例によって構成
することもできる。
【００３１】図１において、我々は、その電気信号４を
導波管１０に結合するべく構造体２０を利用するモノリ
シックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ）８の応用例を示
した。ＭＭＩＣ８は、基板層１の上部主表面３上に配置
された複数の電気トレース６（すなわち、導電性トレー
ス）によって、電力、アースおよび複数の低周波信号の
供給を受ける。電気トレース６は、基板層１の上部主表
面３上に配置された複数のパッド５を通して、および、
ＭＭＩＣ８上の対応するパッドとパッド５との間に配置
された半田バンプ７を通してＭＭＩＣ８の表面上に配置
された複数のパッドに結合されている。
【００３２】図２で使用されている斜視角度のために、
電気信号４のためのＭＭＩＣ８上の出力パッドを直接見
ることはできないが、図２では破線で輪郭だけが示され
ている。電気信号４に使用されるパッドは、それぞれの
半田バンプ７により高周波用の電気トレース３０（すな
わち、導電性トレース）に結合されている。電気トレー
ス３０は、電気信号４を構造体２０に伝送する。ここ
で、電気信号４は、導電性バイア３２を通してパッチア
ンテナ２４に結合される。導電性バイア３２の位置は、
図１および図２において破線で輪郭だけが示されてお
り、図４では断面図で示されている。
【００３３】電気トレース３０は、好ましくは、平板状
の伝送線路として構成され、より好ましくは、マイクロ
ストリップラインまたは同一平板状の導波管線路として
構成される。マイクロストリップラインまたは同一平板
状の導波管線路の代りに、電気トレース３０の好ましい
実施形態は、スロットライン、同一平板状のストリッ
プ、対称ストリップライン、およびその他のタイプの平
板状の伝送線路として構成可能である。当該技術分野で
は周知のように、マイクロストリップラインは、基板層
の一方の表面上に配置された導電性トレースと、基板層
の反対の側の表面上に配置され、かつ、導電性トレース
の下部に位置する導電性の接地平面とを含んでなる。
【００３４】電気トレース３０用のマイクロストリップ
の構成は、図１および図２に示されている。ここで、電
気トレース３０の下部に位置する接地平面は、図１中に
参照番号３４で示されている。接地された同一平板状の
導波管線路は、電気トレース３０およびその下部に位置
するマイクロストリップ構造体の接地平面（例えば、電
気トレース３０および接地平面３４）を含み、そしてさ
らに、基板層の上面に位置しかつ電気トレースのいずれ
かの側に配置された付加的な接地平面を含んでなる。
【００３５】付加的な接地平面は、図２および図３中に
参照番号３６および３８で破線にて示されている。付加
的な接地平面３６および３８は、好ましくは、複数の電
気的な導電性バイア３９によって下部の接地平面３４に
電気的に結合されている。導電性バイア３９の各々の場
所は、図１および図２中に破線の円によって輪郭だけが
示されており、その一例が、図３において断面図で示さ
れている。さらに、基板層１が、複数の誘電性材料およ
びパターン化された導電性材料を相互に挿入して形成さ
れた多数のサブレイヤを含む場合、導電性トレース３０
および接地平面３４、３６および３８は、基板層１の内
部に形成することが可能である。
【００３６】接地平面３４が使用される場合、この接地
平面３４は、接地リング２２の隣接する側に物理的に接
続されると共に電気的に結合され得るが、これらの接地
平面３４および接地リング２２の両方共、同じ導電性材
料を含んでいてよい。
【００３７】接地された同一平板状の導波管に加えて、
単純な（接地されていない）同一平板状の導波管線路を
使用することが可能である。同一平板状の導波管線路
は、電気トレース（例えば、電気トレース３０）および
基板層の上部表面上の付加的な接地平面（例えば、付加
的な接地平面３８）を含む。図２の下部に位置する接地
平面３４および導電性バイア３９は、単純な同一平板状
の導波管線路では使用されない。
【００３８】当該技術分野では周知の通り、以下の要因
がトレース３０の特性インピーダンスに影響を及ぼす。
すなわち、その要因とは、基板層１の誘電率および厚み
や、電気トレース３０のストリップ幅や、電気トレース
３０と付加的な接地平面３６および３８（存在する場
合）の各々との間のギャップすなわち距離である。当業
者は、通常、所望の特性インピーダンス（通常５０オー
ム）を念頭に置いて、所定の基板層の厚みおよび誘電率
でもって本発明の構造体を動作させなくてはならないの
が普通である。
【００３９】したがって、当業者は、通常、所望の特性
インピーダンスを達成するために、電気トレース３０の
ストリップ幅、および、当該電気トレース３０と上部の
付加的な接地平面３６および３８（存在する場合）との
間のギャップを変化させる。このような電気トレース３
０のストリップ幅や当該電気トレース３０と付加的な接
地平面３６および３８との間のギャップを決定するため
の選択タスクは、当該技術分野において充分分析されて
おり、電磁気工学に関する数多くの大学レベルの本が、
数多くの伝送線路構造体についての結果として得られる
特性インピーダンスのレベルにトレースのストリップ幅
を関係付けした図表を内含している。したがって、所望
の特性インピーダンスレベルを達成するための電気トレ
ース３０についてのストリップ幅の選択は、当業者の技
術範囲内に入るものであり、ここでは、本発明の構造体
を作製し使用するためのさらなる説明を当業者のために
付け加える必要は全くない。
【００４０】前述のように、基板層１が、相互に挿入す
るための複数の誘電性サブレイヤおよび導電性サブレイ
ヤを含む場合、基板層１のパターン化された導電性サブ
レイヤ上に、パッチアンテナ２４、容量性隔壁２８（ま
たは容量性トレース）、電気トレース３０および接地平
面３４、３６および３８を形成することができる。この
ような場合、上記の構成要素は、基板層１の内部で、底
部主表面２と上部主表面３との間に位置付けされる。さ
らに、上部主表面３および接地平面２６の上部に誘電性
サブレイヤを積層することも可能であり、また望ましい
場合、第１の積層された誘電性サブレイヤ上に付加的な
導電性サブレイヤおよび誘電性サブレイヤを積層するこ
とも可能である。このような場合、本願の特許請求の範
囲の記載内容からすれば、基板層１が接地リング２２と
接地平面２６との間に複数のサブレイヤを含んでいると
いうことがわかる。
【００４１】図５は、導波管の端部から分離された状態
の本発明に係る構造体の第２の例を示す斜視図である。
ここでは、単一の容量性隔壁２８の代りに、２つの容量
性トレース２８′および２８″が使用された場合の他の
実施例が示されている。容量性隔壁として機能する上記
の２つの容量性トレースは、パッチアンテナ２４の長さ
方向のいずれかの側にある。このパッチアンテナ２４
は、接地リング２２により規定された第１の領域の中心
に向かってさらにシフトしている。
【００４２】さらに、導電性バイア３２の位置は、（短
いトレースによりアンテナに供給されるように）パッチ
アンテナ２４の周囲の外側にある状態から、アンテナの
周囲の内部に位置付けされた状態まで移動させられてい
る。その他の点では、残りの構成要素は前述の図１と同
じ形で設置されている。容量性トレース２８′は、その
幅がさらに狭くなっており、導電性バイア３２を収容す
るための丸く切除された部分が存在しないという点を除
いて、容量性隔壁２８と同じである。また一方で、容量
性トレース２８″は容量性トレース２８′の鏡像であり
得る。容量性隔壁２８のための前述のような変形実施形
態は、容量性トレース２８′および２８″に適用するこ
とが可能である。
【００４３】構造体２０の同調 構造体２０のための動作周波数ｆopは、パッチアンテナ
の有効長Leffを選択することにより選択可能である。有
効長Leffは、パッチアンテナの実際の長さＬよりもわず
かに大きく、この有効長Leffの値の増大分が、パッチア
ンテナの遠端（すなわち、遠位端部）における縁部の電
界を説明している。当該技術分野において周知の通り、
動作周波数ｆopは、ｃを光の速度として、対応する自由
空間波長λOP：λOP＝ｃ／ｆopを有する。所定のｆopの
値に対して、有効長Leffは、通常、次の式（１）に示す
数量に等しくなるように選択される。
【数１】
【００４４】なお、式（１）において、εr,effは、パ
ッチアンテナ２４から見た場合の基板層１の有効相対誘
電率である。（ここで、上記の式（１）を使用する上
で、長さ寸法とは、電気信号がその寸法の片側に供給さ
れる場合の寸法のことであり、幅寸法とは、電気信号が
その寸法の中心で供給される場合の寸法であるという点
に留意されたい）。パッチアンテナについての有効相対
誘電率は、一般的にいって、当該技術分野にて既知の以
下の式（２）によって近似される。
【数２】
【００４５】なお、式（２）において、εrは、基板層
１を形成する材料の有効誘電率であり、Ｗはパッチアン
テナの幅であり、ｄsは基板層１の厚みである。上記の
式（２）は、Ｗ＞ｄsの場合に適用され得る。我々が考
慮している実施例においては、幅Ｗは、厚みｄsよりも
はるかに大きいものとなる。
【００４６】ここで、基板層１について、ｆop＝７６Ｇ
Hzの動作周波数、約２mmのパッチアンテナの幅Ｗ、０．
１mmの基板層の厚みｄs、および有効誘電率εr＝３．０
に対するLeffの値の計算事例を考える。これらの値か
ら、有効相対誘電率εr,eff＝２．８３５，λOP＝３．
９４５mm、およびLeff＝１．１７１mmであることがわか
る。ここで、Leffからパッチアンテナの実際の長さＬを
算出するために、縁部の電界の範囲を決定しなければな
らない。縁部の電界を説明するための当該技術分野にお
ける習慣的なアプローチは、縁部の電界が、パッチアン
テナの長さ方向の各々の遠位端部（すなわち、遠端）に
おいて基板層の厚みの半分、すなわち０．５・ｄsの距
離だけ延びていると仮定することである。この仮定によ
って、Leff≒Ｌ＋ｄsとなり、これはＬ≒Leff−ｄsと等
価である。縁部の電界の真の有効範囲および効果は、３
次元電磁シミュレータでのシミュレーションによって、
さらに良好に評価することが可能である。我々は上記の
シミュレーションを行い、構築された実施例についての
縁部の電界の有効範囲が０．６７５・ｄs前後であり、
これからＬ≒Leff−１．３５・ｄsおよびＬ＝１．１７
１mm−０．１３５mm＝１．０３６mmの値が得られること
を発見した。
【００４７】Ｌが増大すると、動作周波数fopは低くな
り、Ｌが減少すると動作周波数fopは高くなる。上記の
ことに加えて、当業者であれば、パッチアンテナ２４の
異なる寸法に対しシミュレーションを行って所望の動作
周波数を提供する寸法を見い出すために、市販の幾つか
の３次元電磁ソフトウェアシミュレーションプログラム
のいずれか一つを使用することができる。この種のソフ
トウェアは、容易に入手可能であり、これまで列挙した
ような幾つかの会社により製造されている。この場合、
タスクは、比較的容易にかつ当業者による必要以上の実
験を行うことなく実行することが可能である。
【００４８】Ｌの値が一度選択されると、平板状の伝送
線路のインピーダンスと動作周波数ｆopでの導波管のイ
ンピーダンスとの間のインピーダンス整合が、パッチア
ンテナ２４の幅Ｗの選択および容量性トレース２８の寸
法の選択の少なくとも一方により達成され得る。伝送線
路技術において周知の通り、特定の動作周波数における
インピーダンスの整合と当該動作周波数の前後の小さな
周波数範囲についてのインピーダンスの整合を提供する
ために、互いに異なる特性インピーダンスを有する２つ
の伝送線路の接合部に誘導リアクタンスおよび容量性リ
アクタンスの少なくとも一方を付加することが可能であ
る。インピーダンスが特定の動作周波数で充分に整合し
ない場合、電気トレース３０上で伝送された電気信号４
の大部分が反射してＭＭＩＣ８に戻され、ＭＭＩＣ８か
ら導波管１０までの伝送度を低くする。特定の動作周波
数でのインピーダンスの優れた整合が、少量の反射およ
び高い伝送度によって実証される。
【００４９】我々のケースでは、電気トレース３０の特
性インピーダンスに整合させたい特性インピーダンスを
有するものとして導波管１０を考えることができる。
（所望の励起モードについて導波管の特性インピーダン
スを決定する方法は、電気トレースの特性インピーダン
スを決定する方法と同様に、当該技術分野にとって周知
である）。つぎに、我々は、異なる特性インピーダンス
間の整合を改善するために、導波管１０の第１の端部１
１と電気トレース３０との間の有効接合部において容量
性リアクタンスを付加する。この場合、容量性隔壁２８
が、有効接合点に対して容量性リアクタンスを付加する
ことになる。容量性隔壁２８の幅および面積の少なくと
も一方を増大させると、パッチアンテナのリアクタンス
と組み合わせられる容量性リアクタンスの量が増大し、
幅および面積の少なくとも一方を減少させると、容量性
リアクタンスの量が減少することになる。
【００５０】当業者であれば、インピーダンス整合の望
ましいレベルを提供するべく容量性トレース２８の種々
の寸法に対するシミュレーションを行うために市販され
ている幾つかの３次元電磁ソフトウェアシミュレーショ
ンプログラムのいずれか一つを使用することができる。
このようにして、電気トレース３０と導波管１０との間
のインピーダンス整合を改善するために容量性隔壁２８
を使用することが可能になる。
【００５１】もう一つのアプローチとして、３次元シミ
ュレーションプログラムの多くは、反射してＭＭＩＣ８
に戻される量を示す信号と、ＭＭＩＣ８から導波管１０
への伝送度とを表す散乱パラメータを直接計算する能力
を有している。所望の動作周波数で少量の反射（散乱パ
ラメータＳ11の低いほうの値）および高い伝送度（散乱
パラメータＳ21の高いほうの値）を提供する１組の寸法
を決定するために、パッチアンテナ２４および容量性隔
壁２８について異なる寸法を用いて、複数のシミュレー
ションを行うことが可能である。通常、散乱パラメータ
Ｓ11を低減させると散乱パラメータＳ21が増大する結果
となり、それゆえに、適切な寸法についてのサーチが比
較的簡単になる。
【００５２】シミュレーション結果 例１ 図６は、本発明に係る例１のデバイスについての反射係
数および伝送係数のプロットを示すグラフである。ここ
では、電気トレースが５０オームのマイクロストリップ
ラインとして構成されている状態で（付加的な接地平面
３６および３８は使用していない）、７６ＧHzの動作周
波数のために構築された構造体２０（例１のデバイス）
についてシミュレーションを行った場合の散乱パラメー
タＳ11（反射係数）および散乱パラメータＳ21（伝送係
数）の値のプロットが示されている。散乱パラメータＳ
11の値は、電気信号４の中で導波管から反射してＭＭＩ
Ｃ８に戻された部分の絶対値を、ＭＭＩＣ８により当初
生成された電気信号４の絶対値でもって除算した結果と
して得られる値に正比例している。散乱パラメータＳ21
の値は、その第１の端部から導波管１０を通過して伝送
された波の絶対値を、ＭＭＩＣ８によって当初生成され
た電気信号４の絶対値でもって除算した結果として得ら
れる値に正比例している。
【００５３】散乱パラメータＳ11およびＳ12の値は０
（−∞ｄＢ）と１.０（０ｄＢ）との間の範囲内にあ
り、デシベル（ｄＢ）単位で示されることが多い。一般
的にいって、散乱パラメータＳ21は、散乱パラメータＳ
11が増大するにつれて減少し、散乱パラメータＳ11が減
少するにつれて増大する。０に近い散乱パラメータＳ11
の値、および、１に近い散乱パラメータＳ21の値が優れ
たインピーダンス整合を表している。図６を参照する
と、７６Hzの動作周波数で、伝送に関係する散乱パラメ
ータＳ21は０ｄＢに近く（これは１．０に対応する）、
反射に関係する散乱パラメータＳ11は−４０ｄＢ（これ
は１×１０-4に対応する）に近い。かくして、動作周波
数７６ＧHzでの反射減衰量（return loss ）は実質的に
４０ｄＢである。図６を見ればわかるように、７６ＧHz
の動作周波数の近くを中心として１５ｄＢの反射減衰量
の変化を調べると、約２ＧHzの反射減衰量の帯域幅が存
在する。
【００５４】例２ 例２のデバイスは、例１のデバイスと類似しているが、
下記の点で例１のデバイスと異なっている。
【００５５】・２つの容量性トレース２８′および２
８″が使用されている。これらの容量性トレースは、図
５に示されている場所において、パッチアンテナ２４の
両側で対称に配置されている。各々の容量性トレース２
８′、２８″は、長さ３．１mm、幅０．１５０mmであ
る。
【００５６】・パッチアンテナ２４は、１．８８mm×
１．０３６mmの寸法を有する。 ・導電性バイア３２は、パッチアンテナ２４の矩形の周
囲内でパッチアンテナの周囲から２００μｍの点に対し
て当該導電性バイアが接触するような形で位置設定され
ている。前述の例１の場合と同様に、パッチアンテナ２
４の幅寸法に沿って導電性バイア３２が整列されてい
る。導電性バイア３２のためのアパーチャの直径は２０
０μｍである。
【００５７】・導電性トレース３０は、その１．５mmの
長さの区分全体にわたってテーパー付きの幅を有し、こ
の区分は、それが導電性バイア３２に結合される端部の
近くに位置する。ＭＭＩＣ８の近くで、電気トレース３
０は（この電気トレース３０は５０オームの特性インピ
ーダンスを提供する）２５０μｍの幅を有しており、導
電性バイア３２の近くで電気トレース３０の幅は４００
μｍになる。
【００５８】図７は、本発明に係る例２のデバイスにつ
いての反射係数および伝送係数のプロットを示すグラフ
である。ここでは、７６ＧHzの動作周波数について構築
された例２のデバイスに対してシミュレーションを行っ
た場合の散乱パラメータＳ11および散乱パラメータＳ21
の値のプロットが示されている。この図から、７６ＧHz
の動作周波数で、伝送に関係する散乱パラメータＳ21が
０ｄＢに近く（これは１．０に対応する）、反射に関係
する散乱パラメータＳ11が−２２ｄＢに近い（これは
３．２×１０-3に対応する）ということがわかる。かく
して、７６ＧHzでの反射減衰量は実質的に２２ｄＢであ
る。図６を見ればわかるように、７６ＧHzの動作周波数
の近くを中心として１１ｄＢの反射減衰量の変化を調べ
ると、約２ＧHzの反射減衰量の帯域幅が存在する。
【００５９】したがって、本発明に係る構造体は、所望
の伝送帯域幅内において、非常に低い反射減衰量でもっ
て平板状の伝送線路から導波管への高い伝送効率を提供
することが可能である。さらに、上記の構造体の構成要
素は全て、基板の主表面上に形成させることが可能であ
る。それゆえに、既存の回路基板形成プロセスを用いて
構造体を構築するのに費用がかさむことがなく、かつ、
構造的修正を必要とせずに導波管の端部に容易に取り付
けることができるような非常にコンパクトな構造体が得
られる。この結果として、上記の構造体の製造コストお
よびパッケージコストは、従来技術の構造体の場合に比
べて著しく低減される。
【００６０】本発明は、平板状の伝送線路と導波管との
間で電気信号を結合させるための完全に平面上での構造
体の達成を可能にする。
【００６１】本発明の利用分野の例 本発明は、アンテナが導波管内に信号を供給し、当該ア
ンテナが導波管から信号を受信するような非常に多数の
マイクロ波信号供給装置において使用可能である。より
特定的にいえば、本発明は、導波管対ＭＭＩＣのインタ
フェースを有するような計測機器においても使用可能で
ある。
【００６２】本発明は、自動車レーダの利用分野、より
特定的には自動車衝突検出システムにおいて特に有用で
ある。ここでは、本発明は、非常に低い変換損失と非常
に低い反射損失を有する導波管に結合された平板状のア
ンテナを提供することが可能である。
【００６３】本発明は、これまで例示された実施例およ
び実施形態に関して特に述べてきたが、本発明の開示内
容に基づいて種々の変更、修正および適合化を行うこと
が可能であり、これらの変更、修正および適合化は、本
発明の範囲内に入るものとして意図されていることがわ
かるであろう。現在最も実用的で好ましい実施例および
実施形態と考えられているものに関連して本発明が記述
されてきたが、本発明は、本願明細書にて開示された実
施例および実施形態に制限されることなく、本願の特許
請求の範囲内に含まれる種々の修正および同程度の装置
を包含するように意図されているということを理解すべ
きである。
【００６４】（付記１） 基板上の電気信号を導波管に
結合させるための構造体において、該基板は、第１の主
表面および第２の主表面を含む基板層を有し、前記導波
管は、第１の端部、第２の端部、および、前記第１の端
部と前記第２の端部との間に配置されたハウジングを有
し、該ハウジングは単数または複数の壁を有し、前記ハ
ウジングは、電磁波がそれに沿って伝搬する長手方向の
寸法を前記第１の端部と前記第２の端部との間にて規定
し、前記単数または複数の壁が前記第１の端部で周縁部
を形成し、前記構造体は、前記基板層の前記第１の主表
面上に位置設定されると共に、前記導波管の前記第１の
端部において前記周縁部と接触するように構成され、か
つ、第１の領域を取り囲んでいる接地リングと、前記基
板層の前記第１の主表面上または前記基板層の内部に配
置され、かつ、前記第１の領域の内部または下部に位置
設定されているパッチアンテナと、前記基板層の前記第
２の主表面上に配置され、かつ、少なくとも前記第１の
領域と反対の側に位置設定されている接地平面とを含ん
でなることを特徴とする構造体。
【００６５】（付記２） 前記接地平面が、さらに、少
なくとも前記接地リングと反対の側に位置設定されてい
る付記１に記載の構造体。 （付記３） 前記構造体が、さらに、前記基板層の第２
の主表面上または前記基板層の内部に配置されている導
電性トレースと、前記基板層内に形成され、かつ、前記
パッチアンテナおよび前記導電性トレースに電気的に結
合されている導電性バイアとを含んでなる付記１に記載
の構造体。 （付記４） 前記接地平面の一部分が、前記導電性トレ
ースの少なくとも一部分の下部に位置するように延びて
いる付記３に記載の構造体。
【００６６】（付記５） 前記接地リングが、前記接地
平面に電気的に結合されている付記１に記載の構造体。 （付記６） 前記構造体が、さらに、前記基板層内に形
成され、かつ、前記接地リングおよび前記接地平面に電
気的に結合されている導電性バイアを含んでなる付記５
に記載の構造体。 （付記７） 前記構造体が、さらに、前記基板層の前記
第１の主表面上または前記基板層の内部に配置され、か
つ、前記パッチアンテナと前記接地リングとの間に位置
設定されている容量性隔壁を含んでなる付記１に記載の
構造体。 （付記８） 前記容量性隔壁が、前記接地リングに電気
的に結合されている付記７に記載の構造体。 （付記９） 前記構造体が、さらに、前記基板層の前記
第２の主表面上または前記基板層の内部に配置され、か
つ、前記パッチアンテナの一部分の上部に位置する第１
の部分、前記容量性隔壁の一部分の上部に位置する第２
の部分、および、前記接地リングの一部分の上部に位置
する第３の部分を有する導電性トレースと、前記基板層
内に形成され、かつ、前記パッチアンテナおよび前記導
電性トレースに電気的に結合されている導電性バイアと
を含んでなる付記７に記載の構造体。
【００６７】（付記１０） 基板上の電気信号を導波管
に結合させるための構造体において、該基板は、第１の
主表面および第２の主表面を含む基板層を有し、前記導
波管は、第１の端部、第２の端部、および、前記第１の
端部と前記第２の端部との間に配置されたハウジングを
有し、該ハウジングは単数または複数の壁を有し、前記
ハウジングは、電磁波がそれに沿って伝搬する長手方向
の寸法を前記第１の端部と前記第２の端部との間にて規
定し、前記単数または複数の壁が前記第１の端部で周縁
部を形成し、前記構造体は、前記基板層の前記第１の主
表面上に位置設定されると共に、前記導波管の前記第１
の端部において前記周縁部と接触するように構成され、
かつ、第１の領域を取り囲んでいる接地リングと、前記
基板層の前記第１の主表面上または前記基板層の内部で
あって前記基板層の前記第１の主表面と前記第２の主表
面との間に配置され、かつ、前記第１の領域の内部また
は下部に位置設定されているパッチアンテナと、前記基
板層の前記第１の主表面上または前記基板層の内部であ
って前記基板層の前記第１の主表面と前記第２の主表面
との間に配置され、かつ、前記パッチアンテナと前記接
地リングとの間に位置設定されている容量性隔壁とを含
んでなることを特徴とする構造体。
【００６８】（付記１１） 前記容量性隔壁が、前記接
地リングに電気的に結合されている付記１０に記載の構
造体。 （付記１２） 前記構造体が、さらに、前記基板層の前
記第２の主表面上または前記基板層の内部であって前記
基板層の前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に
配置され、かつ、前記パッチアンテナの一部分の上部に
位置する第１の部分、前記容量性隔壁の一部分の上部に
位置する第２の部分、および、前記接地リングの一部分
の上部に位置する第３の部分を有する導電性トレース
と、前記基板層内に形成され、かつ、前記パッチアンテ
ナおよび前記導電性トレースに電気的に結合されている
導電性バイアとを含んでなる付記１０に記載の構造体。
【００６９】（付記１３） 基板上の電気信号を導波管
に結合させるための構造体において、該基板は、第１の
主表面および第２の主表面を含む基板層を有し、前記導
波管は、第１の端部、第２の端部、および、前記第１の
端部と前記第２の端部との間に配置されたハウジングを
有し、該ハウジングは単数または複数の壁を有し、前記
ハウジングは、電磁波がそれに沿って伝搬し得る長手方
向の寸法を前記第１の端部と前記第２の端部との間にて
規定し、前記単数または複数の壁が前記第１の端部で周
縁部を形成し、前記構造体は、前記基板層の前記第１の
主表面上に位置設定され、かつ、前記導波管の前記第１
の端部において前記周縁部の実質的な鏡像であるような
形状を含む導電性材料の閉ループ・ストリップと、前記
基板層の前記第１の主表面上に配置され、かつ、前記導
電性材料の前記閉ループ・ストリップの内部に配置され
ている第１の領域と、前記基板層の前記第１の主表面上
または前記基板層の内部であって前記基板層の前記第１
の主表面と前記第２の主表面との間に配置されると共
に、前記第１の領域の内部または下部に位置設定され、
かつ、前記導電性材料の前記閉ループ・ストリップから
分離されている第１の導電性パッドと、前記基板層の前
記第２の主表面上に配置され、かつ、少なくとも前記第
１の領域と反対の側に位置設定されている第２の領域
と、前記基板層の前記第２の主表面上に配置され、か
つ、前記第２の領域の内部に位置設定されている導電性
材料の第１の層とを含んでなることを特徴とする構造
体。
【００７０】（付記１４） 前記導電性材料の前記第１
の層が、さらに、少なくとも前記第１の領域の前記閉ル
ープ・ストリップと反対の側に位置設定されている付記
１３に記載の構造体。 （付記１５） 前記構造体が、さらに、前記基板層の前
記第２の主表面上または前記基板層の内部であって前記
基板層の前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に
配置されている導電性トレースと、前記基板層内に形成
され、かつ、前記第１の導電性パッドおよび前記導電性
トレースに電気的に結合されている導電性バイアとを含
んでなる付記１３に記載の構造体。 （付記１６） 前記導電性材料の前記閉ループ・ストリ
ップが、前記導電性材料の前記第１の層に電気的に結合
されている付記１３に記載の構造体。
【００７１】（付記１７） 前記構造体が、さらに、前
記基板層を通して形成され、かつ、前記導電性材料の前
記閉ループ・ストリップおよび前記導電性材料の前記第
１の層に電気的に結合されている導電性バイアを含んで
なる付記１６に記載の構造体。 （付記１８） 前記構造体が、さらに、前記基板層の前
記第１の主表面上または前記基板層の内部であって前記
基板層の前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に
配置され、かつ、前記第１の導電性パッドと前記導電性
材料の前記閉ループ・ストリップとの間に位置設定され
ている導電性材料の第２の導電性パッドを含んでなる付
記１３に記載の構造体。 （付記１９） 前記第２の導電性パッドの一部分が、前
記導電性材料の前記閉ループ・ストリップの一部分に隣
接し、かつ、前記導電性材料の前記閉ループ・ストリッ
プの一部分に電気的に結合されている付記１８に記載の
構造体。
【００７２】（付記２０） 前記構造体が、さらに、前
記基板層の前記第２の主表面上または前記基板層の内部
であって前記第１の主表面と前記第２の主表面との間に
配置され、かつ、前記第１の導電性パッドの一部分の上
部に位置する第１の部分、前記第２の導電性パッドの一
部分の上部に位置する第２の部分、および、前記導電性
材料の前記閉ループ・ストリップの一部分の上部に位置
する第３の部分を有する導電性トレースと、前記基板層
内に形成され、かつ、前記第１の導電性パッドおよび前
記導電性トレースに電気的に結合されている導電性バイ
アとを含んでなる付記１８に記載の構造体。
【図面の簡単な説明】
【図１】導波管の一つの端部から分離された状態の本発
明に係る構造体の第１の例を示す斜視図である。
【図２】導波管の端部に結合された状態の本発明に係る
構造体の第１の例を示す斜視図である。
【図３】本発明に係る構造体の例において使用される導
電性バイアの横断面図（その１）である。
【図４】本発明に係る構造体の例において使用される導
電性バイアの横断面図（その２）である。
【図５】導波管の端部から分離された状態の本発明に係
る構造体の第２の例を示す斜視図である。
【図６】本発明に係る例１のデバイスについての反射係
数および伝送係数のプロットを示すグラフである。
【図７】本発明に係る例２のデバイスについての反射係
数および伝送係数のプロットを示すグラフである。
【符号の説明】
１…基板層 ８…モノリシックマイクロ波集積回路（ＭＭＩＣ） １０…導波管 １１…第１の端部 １２…第２の端部 １４…ハウジング １６…壁 １８…周縁部 ２０…構造体 ２１…第１の領域 ２２…接地リング ２４…パッチアンテナ ２６…接地平面 ２８…容量性隔壁 ２９…導電性バイア ３０…電気トレース ３２…導電性バイア ３４…接地平面 ３６、３８…付加的な接地平面 ３９…導電性バイア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000005223 富士通株式会社 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 (72)発明者 デバシス ドーン アメリカ合衆国，カリフォルニア 95126, サン ノゼ，ストークス ストリート 1454 (72)発明者 エドマー カマーゴ アメリカ合衆国，カリフォルニア 95118, サン ノゼ，イリカイ アベニュー 1516 (72)発明者 大橋 洋二 神奈川県川崎市中原区上小田中４丁目１番 １号 富士通株式会社内

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上の電気信号を導波管に結合させる
    ための構造体において、該基板は、第１の主表面および
    第２の主表面を含む基板層を有し、前記導波管は、第１
    の端部、第２の端部、および、前記第１の端部と前記第
    ２の端部との間に配置されたハウジングを有し、該ハウ
    ジングは単数または複数の壁を有し、前記ハウジング
    は、電磁波がそれに沿って伝搬する長手方向の寸法を前
    記第１の端部と前記第２の端部との間にて規定し、前記
    単数または複数の壁が前記第１の端部で周縁部を形成
    し、前記構造体は、 前記基板層の前記第１の主表面上に位置設定されると共
    に、前記導波管の前記第１の端部において前記周縁部と
    接触するように構成され、かつ、第１の領域を取り囲ん
    でいる接地リングと、 前記基板層の前記第１の主表面上または前記基板層の内
    部に配置され、かつ、前記第１の領域の内部または下部
    に位置設定されているパッチアンテナと、 前記基板層の前記第２の主表面上に配置され、かつ、少
    なくとも前記第１の領域と反対の側に位置設定されてい
    る接地平面とを含んでなることを特徴とする構造体。
  2. 【請求項２】 前記接地平面が、さらに、少なくとも前
    記接地リングと反対の側に位置設定されている請求項１
    に記載の構造体。
  3. 【請求項３】 前記構造体が、さらに、 前記基板層の第２の主表面上または前記基板層の内部に
    配置されている導電性トレースと、 前記基板層内に形成され、かつ、前記パッチアンテナお
    よび前記導電性トレースに電気的に結合されている導電
    性バイアとを含んでなる請求項１に記載の構造体。
  4. 【請求項４】 前記接地リングが、前記接地平面に電気
    的に結合されている請求項１に記載の構造体。
  5. 【請求項５】 前記構造体が、さらに、前記基板層の前
    記第１の主表面上または前記基板層の内部に配置され、
    かつ、前記パッチアンテナと前記接地リングとの間に位
    置設定されている容量性隔壁を含んでなる請求項１に記
    載の構造体。
  6. 【請求項６】 基板上の電気信号を導波管に結合させる
    ための構造体において、該基板は、第１の主表面および
    第２の主表面を含む基板層を有し、前記導波管は、第１
    の端部、第２の端部、および、前記第１の端部と前記第
    ２の端部との間に配置されたハウジングを有し、該ハウ
    ジングは単数または複数の壁を有し、前記ハウジング
    は、電磁波がそれに沿って伝搬する長手方向の寸法を前
    記第１の端部と前記第２の端部との間にて規定し、前記
    単数または複数の壁が前記第１の端部で周縁部を形成
    し、前記構造体は、 前記基板層の前記第１の主表面上に位置設定されると共
    に、前記導波管の前記第１の端部において前記周縁部と
    接触するように構成され、かつ、第１の領域を取り囲ん
    でいる接地リングと、 前記基板層の前記第１の主表面上または前記基板層の内
    部であって前記基板層の前記第１の主表面と前記第２の
    主表面との間に配置され、かつ、前記第１の領域の内部
    または下部に位置設定されているパッチアンテナと、 前記基板層の前記第１の主表面上または前記基板層の内
    部であって前記基板層の前記第１の主表面と前記第２の
    主表面との間に配置され、かつ、前記パッチアンテナと
    前記接地リングとの間に位置設定されている容量性隔壁
    とを含んでなることを特徴とする構造体。
  7. 【請求項７】 前記構造体が、さらに、 前記基板層の前記第２の主表面上または前記基板層の内
    部であって前記基板層の前記第１の主表面と前記第２の
    主表面との間に配置され、かつ、前記パッチアンテナの
    一部分の上部に位置する第１の部分、前記容量性隔壁の
    一部分の上部に位置する第２の部分、および、前記接地
    リングの一部分の上部に位置する第３の部分を有する導
    電性トレースと、 前記基板層内に形成され、かつ、前記パッチアンテナお
    よび前記導電性トレースに電気的に結合されている導電
    性バイアとを含んでなる請求項６に記載の構造体。
  8. 【請求項８】 基板上の電気信号を導波管に結合させる
    ための構造体において、該基板は、第１の主表面および
    第２の主表面を含む基板層を有し、前記導波管は、第１
    の端部、第２の端部、および、前記第１の端部と前記第
    ２の端部との間に配置されたハウジングを有し、該ハウ
    ジングは単数または複数の壁を有し、前記ハウジング
    は、電磁波がそれに沿って伝搬し得る長手方向の寸法を
    前記第１の端部と前記第２の端部との間にて規定し、前
    記単数または複数の壁が前記第１の端部で周縁部を形成
    し、前記構造体は、 前記基板層の前記第１の主表面上に位置設定され、か
    つ、前記導波管の前記第１の端部において前記周縁部の
    実質的な鏡像であるような形状を含む導電性材料の閉ル
    ープ・ストリップと、 前記基板層の前記第１の主表面上に配置され、かつ、前
    記導電性材料の前記閉ループ・ストリップの内部に配置
    されている第１の領域と、 前記基板層の前記第１の主表面上または前記基板層の内
    部であって前記基板層の前記第１の主表面と前記第２の
    主表面との間に配置されると共に、前記第１の領域の内
    部または下部に位置設定され、かつ、前記導電性材料の
    前記閉ループ・ストリップから分離されている第１の導
    電性パッドと、 前記基板層の前記第２の主表面上に配置され、かつ、少
    なくとも前記第１の領域と反対の側に位置設定されてい
    る第２の領域と、 前記基板層の前記第２の主表面上に配置され、かつ、前
    記第２の領域の内部に位置設定されている導電性材料の
    第１の層とを含んでなることを特徴とする構造体。
  9. 【請求項９】 前記構造体が、さらに、 前記基板層の前記第２の主表面上または前記基板層の内
    部であって前記基板層の前記第１の主表面と前記第２の
    主表面との間に配置されている導電性トレースと、 前記基板層内に形成され、かつ、前記第１の導電性パッ
    ドおよび前記導電性トレースに電気的に結合されている
    導電性バイアとを含んでなる請求項８に記載の構造体。
  10. 【請求項１０】 前記構造体が、さらに、前記基板層の
    前記第１の主表面上または前記基板層の内部であって前
    記基板層の前記第１の主表面と前記第２の主表面との間
    に配置され、かつ、前記第１の導電性パッドと前記導電
    性材料の前記閉ループ・ストリップとの間に位置設定さ
    れている導電性材料の第２の導電性パッドを含んでなる
    請求項８に記載の構造体。
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