JP2004022587A - 筐体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】金属壁で囲まれた筐体1の底4には平面回路5が配置されている。底4に対向する蓋2の金属板2aには、高インピーダンス板10が2次元形成されている。高インピーダンス板10は、誘電体板の裏面を導体板とし、表面には正六角形の金属小板を2次元てきに周期配列し、裏面導体板と金属小板とをスルーホールで接続したもので、特定周波数帯(バンドギャップ)の電磁波の表面伝搬が阻止される性質を持つ。平面回路5の動作周波数をバンドギャップ内に設定することにより、蓋と平面回路とを近接させても平面回路の動作特性が変化しない。
【選択図】 図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高周波回路を収納する筐体に関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
高周波回路を実装する筐体(パッケージ)に要求される性能の一つに、小型化がある。筐体を小型化するために、同一パッケージに様々な機能(または回路素子)を集積することが考えられるが、この場合、筐体内に不要放射が発生して、各々の機能間の信号が互いに干渉し、高周波回路全体の特性に悪影響を及ぼすという問題がある。
【0003】
この対策として、特開2000−307305号公報に、高周波回路を内部に実装した筐体において、筐体の内壁に材質を周期的に変えた周期構造体を設けることにより、筐体内での不要放射源からの放射エネルギーを局所的に閉じ込め、他への干渉を防止する技術が開示されている(第1の従来技術)。また、上記公報には、高周波回路の各機能毎に筐体内に仕切りを設ける第2の従来技術も開示されている。
【0004】
ところで、筐体の大きさの観点で考えると、第2の従来技術では、仕切り板と高周波回路との相互作用を防止するために仕切り板と回路との間に空間を設ける必要があり、小型化をする上で限界がある。一方、第1の従来技術では、仕切り板は用いない分、仕切り板に対する空間配置は不要となる。
【0005】
しかし、上記第1の従来技術では、筐体の周期構造体内壁と高周波回路との距離に関しての小型化については検討されていない。すなわち、この周期構造体を平面回路として形成された高周波回路に近接させた場合、平面回路そのものの特性がどのように影響を受けるかについては不明である。
【0006】
本発明は上記点に鑑みて、筐体の内壁を高周波回路に近接させても高周波回路の特性が変化しない、小型化可能な筐体を得ることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明は、高周波回路を収納する筐体であって、前記筐体を構成する壁のうち少なくとも一部を形成壁とし、該形成壁の前記筐体内の面の少なくとも一部を形成面として、該形成面上に所定周波数帯の表面電流を阻止するバンドギャップを有するフォトニックバンドギャップマテリアルが2次元形成されているとともに、前記高周波回路の動作周波数が前記バンドギャップの周波数帯に含まれることを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、高周波回路が収納される筐体内の面の少なくとも一部を形成面とし、この形成面に高周波回路の動作周波数に相当する周波数帯の表面電流が流れないフォトニックバンドギャップマテリアルを2次元形成しているので、フォトニックバンドギャップマテリアルの表面には高周波回路の電流に対するイメージ電流が流れないため、形成面を高周波回路に近づけても筐体内の閉じられた空間内に収納される高周波回路の特性に変動を生じさせない、すなわち小型化が可能な筐体を得ることができる。
【0009】
なお、請求項2に記載のように、前記形成壁を金属板で構成し、この金属板の前記形成面側に上記フォトニックバンドギャップマテリアルを形成することができる。このようにすれば、形成壁の強度をフォトニックバンドギャップマテリアルの機械的特性によらず形成壁の金属板で保ち、これにより筐体としての構造を実現できる。
【0010】
さらに、この形成面上に形成されているフォトニックバンドギャップマテリアルは、請求項3に記載のように、所定厚さの誘電体板と、該誘電体板の裏面上に形成されている導体板と、前記誘電体板の表面上に2次元的に各端部が互いに等間隔となるように配置されている同一形状の複数の金属小板と、前記導体板と金属小板とを電気的に連結する連結体とを備える高インピーダンス板で構成することができ、この高インピーダンス板の表面側の前記金属小板が前記高周波回路に面しているように配置される。
【0011】
なお、前記形成壁は、請求項4に記載のように、その前記筐体における外側面を、前記高インピーダンス板の導体板により構成する、すなわち、形成壁を高インピーダンス板そのもので構成することができる。
【0012】
さらに、前記形成壁は、請求項5に記載のように、金属板により構成し、前記高インピーダンス板の導体板を、前記形成面において前記金属板に電気的に貼付するように構成することにより、金属板によって筐体としての構造を保たせることも可能である。なお、電気的に貼付とは、例えばはんだなどにより金属体同士を接続することに相当する。
【0013】
また、前記連結体は、請求項6に記載のように、スルーホールとすれば、高インピーダンス板の作成を容易に行うことができる。
【0014】
さらに、請求項7に記載の発明のように、前記高インピーダンス板の導体板に反り防止用のスリットを複数設けることにより、高インピーダンス板自体の反りの発生を防止することができる。
【0015】
請求項8に記載の発明は、前記形成面を、前記筐体内に発生する電界ベクトルと垂直となる面としたことを特徴とする。
【0016】
この発明によれば、筐体内において高周波回路からの導波管モードの電磁波の発生を抑制することができ、筐体内に不要な電波が伝搬することによる高周波回路の各機能間の干渉を防止する、すなわちアイソレーション能力の高い筐体を得ることができる。
【0017】
なお、前記高周波回路は、請求項9に記載のように、平面状のグランドパターン上に回路素子が配置されている平面回路であって、前記グランドパターンを前記形成面と平行に配置することができる。
【0018】
請求項10に記載の発明は、前記筐体を構成する壁の一部に着脱可能な蓋を形成するとともに、該蓋を前記形成壁とし、該蓋の前記高周波回路に対向する面を前記形成面とすることを特徴とする。
【0019】
この発明によれば、筐体の蓋の内側、すなわち高周波回路に対向する面にフォトニックバンドギャップマテリアルを2次元形成しているので、高周波回路の作成、調整のために蓋の開け閉めを行っても特性変動の無い筐体を得ることできる。
【0020】
また、請求項11に記載のように、前記筐体を構成する壁の前記蓋を形成壁とした筐体、または、該蓋を形成壁としない筐体において、筐体の蓋以外の部分を前記形成壁とすることも可能であり、これにより、形成壁と高周波回路との間隙を小さくしても回路特性に変動を生じさせることがない。
【0021】
さらに、請求項12に記載のように、前記筐体の内部の空間を仕切る仕切り板を前記形成壁とすることが可能である。これにより、仕切り板により高周波回路を細分化してそれぞれ遮蔽すると共に、仕切り板と高周波回路との間隙を小さくすることができる。
【0022】
この仕切り板は、請求項13に記載のように、金属板により形成し、該金属板の両面を前記形成面として、この形成面にフォトニックバンドギャップマテリアルあるいは高インピーダンス板を形成することができる。
【0023】
請求項14に記載の発明は、前記形成壁の前記形成面とは反対の面上に電気接続のためのコネクタを形成し、該コネクタと前記高周波回路とを信号線により接続していることを特徴とする。
【0024】
この発明によれば、形成壁と高周波回路との間隙を小さくできるので、高周波回路からコネクタへの信号取り出し用の信号線の長さを短くできる。したがって。伝送損失の少ない信号取り出しが可能となる。
【0025】
請求項15に記載の発明は、前記高周波回路はそれぞれ異なる周波数で動作する複数のブロックにより構成されるとともに、該ブロックに対向する前記形成面にはそれぞれ対応する動作周波数を含むバンドギャップを有する複数のフォトニックバンドギャップマテリアルが形成されていることを特徴とする。
【0026】
この発明によれば、高周波回路が異なる周波数で動作するブロックを有する場合であっても、それぞれ対応するバンドギャップを有するフォトニックバンドギャップマテリアルにより何れの周波数帯のイメージ電流をも阻止することができ、筐体内に導波管のような信号伝播が発生することを抑制することができる。
【0027】
請求項16に記載の発明は、前記形成面が前記高周波回路の回路素子を含む伝送線路部分に対向する対向部および対向部以外の非対向部を有するとき、前記非対向部には前記高周波回路の動作周波数とは異なる不要周波数成分を前記バンドギャップの周波数帯に含むよう構成されたフォトニックバンドギャップマテリアルが形成されていることを特徴とする。
【0028】
この発明によれば、高周波回路からその動作周波数以外の不要な周波数成分であるスプリアスが発生する場合であっても、スプリアスに対応するバンドギャップを有するフォトニックバンドギャップマテリアルを高周波回路の伝送線路部分に対向しない非対向部に形成することにより、筐体内でスプリアスの伝播を抑制することができる。
【0029】
請求項17に記載の発明は、前記形成壁の前記形成面と反対側の面上に他の高周波回路を備え、前記筐体に収納されている高周波回路と前記他の高周波回路とを前記形成壁を介して信号線により接続していることを特徴とする。
【0030】
この発明によれば、形成壁の形成面と反対側の面、すなわち筐体外部に他の高周波回路を備えるとき、この形成壁を介して筐体内部の高周波回路と信号線で接続するようにしているので、形成壁と筐体内部の高周波回路との間隙を小さくすることができ、これにより信号線も短く、損失の少ない伝送が可能となる。
【0031】
また、請求項18に記載の発明は、前記形成壁の前記形成面と反対側の面上に素子アンテナを備え、前記筐体に収納されている高周波回路と前記素子アンテナとを前記形成壁を介して信号線により接続していることを特徴とする。
【0032】
この発明でも、上記と同様に、形成壁と筐体内部の高周波回路との間隙を小さくすることができるので、形成壁を介した素子アンテナと高周波回路との信号線を短くすることができ、損失の少ない伝送が可能になると共に、素子アンテナと高周波回路との整合をとりやすくすることができる。
【0033】
なお、請求項19に記載のように、前記形成壁の前記形成面と反対側の面は金属板で形成されており、前記素子アンテナがモノポールアンテナまたはパッチアンテナのいずれかとすることができる。この場合、金属板がモノポールアンテナまたはパッチアンテナのアンテナ地板として機能する。
【0034】
また、請求項20に記載のように、前記形成壁の両面に前記形成面が形成されるとともに、前記素子アンテナは前記形成面に形成されたフォトニックバンドギャップマテリアルのバンドギャップ内の周波数を共振周波数として有するパッチアンテナまたは逆Lアンテナとすることができる。このようにすれば、形成壁の素子アンテナ側の形成面に形成されたフォトニックバンドギャップマテリアルにより、イメージ電流が発生しなくなるため逆Lアンテナのような低姿勢なアンテナが形成できるとともに、地板上の表面電流が流れなくなることにより、アンテナの裏面放射を抑えた高利得なアンテナが形成できる。
【0035】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態は、共通の同一構成部分については、同一符号を付して説明を省略、または簡略化している。
【0036】
(第1実施形態)
図1は、本第1実施形態の筐体1の断面図である。本第1実施形態の筐体1は、直方体形状となっており、筐体底4およびこの筐体底4から垂直に立ちあがっている側壁3で囲われるように収納部7が形成されている。筐体底4および側壁3は金属板により構成されている。なお、筐体1を構成する壁は、必ずしも金属板でなくともよく、例えば、樹脂板により壁を構成し、この樹脂板による壁の内側面上、すなわち、高周波回路に面するまたは高周波回路に向く面上に金属膜を形成し、この金属膜を外部接地に接続するようにしてもよい。
【0037】
筐体底4には平面回路5が配置されている。平面回路5は、マイクロストリップやユニプレーナ伝送線路が回路基板6上に形成されており、図1中では、単に薄板形状として示されている。
【0038】
平面回路5の基板6の筐体底4に対向する面にはグランドパターンが形成されており、このグランドパターンは筐体底4と(すなわち、筐体1と)電気的に接続され、さらに接地電位に落とされている。
【0039】
また、図1紙面上部は、筐体1の収納部7に対して着脱可能な、所定厚さの金属板2aで形成された蓋2になっている。この蓋2は、側壁3と電気的に接続されるとともに、収納部7に面する面である形成面上に、後述する高インピーダンス板(以下、HIPという)10の裏面の導体板13がはんだなどにより電気的接続を伴って貼付されている。すなわち、図1においては、蓋2が本発明の形成壁となっている。
【0040】
次に、本第1実施形態の蓋2である形成壁の形成面上に形成されているHIP10について説明する。図2(a)は、本第1実施形態のHIP10の形成面側から見た平面図であり、図2(b)はHIP10の寸法形状を示す平面図、図2(c)は形成面を紙面上とするHIP10の断面図、図2(d)はHIP10の断面における電気的な機能を説明する図である。また、図3は本第1実施形態のHIP10の図2(b)に示される各部の寸法および、電気的な特性を、設計例1および2の2つの例について表わした図表である。
【0041】
本第1実施形態のHIP10は、厚さd、比誘電率εの誘電体板11と、誘電体板11の形成面側の面上(HIP10の表面という)に、正六角形の金属小板12が隣接する金属小板12の端部である各辺間の間隙L1およびピッチL2で2次元周期配列されるとともに、誘電体板11の裏面全体には裏面導体板13が形成されている。そして、表面の各金属小板12と裏面導体板13とは、それぞれピッチL2の間隔をおいて、内面に金属膜が形成されている連結体としての直径φのスルーホール14で接続されている。
【0042】
なお、このHIP10は、誘電体板11に予め、スルーホール14となる微小貫通孔を穿つとともに、表面には正六角形の金属小板12のパターンを印刷し、しかる後、表面、裏面およびスルーホール部に、金属めっきなどにより金属膜を形成することにより、容易に製造することができる。
【0043】
また、スルーホール14の孔内部15は、空気のみが存在する貫通状態であってもよいが、図2(c)に示すように、筐体1内部の回路を筐体外部の雰囲気から保護するために、金属または非金属材料で充たして孔をふさぐようにしてもよい。何れの場合でも、HIP10としての電気的な特性に変化はない。
【0044】
このような構造のHIP10は、図2(d)に示すように、導体板13上に金属小板12とスルーホール14によって形成されるキャパシタンスCとインダクタンスLとが2次元的に配列されたものと考えることができ、例えば、米国特許第6262495号明細書などで知られている。この従来技術では、HIP10は、その構造および寸法により定まる特定の周波数帯(バンドギャップ)Δfにおいて、インピーダンスが高くなり、そのバンドギャップΔfの電磁波の表面伝搬が抑制されること、バンドギャップΔfの範囲外の周波数帯では金属板として振る舞うこと、および、HIPをアンテナ地板として用いるとアンテナ地板からの裏面放射が抑制されることが開示されている。
【0045】
なお、HIPはフォトニックバンドギャップマテリアル(PBGM)の一形態とみなすことができ、PBGMは、広義には、誘電体または金属が2次元的あるいは3次元的に周期構造を成し、特定周波数帯の電磁波の2次元または3次元方向の伝搬を阻止、または大きく減衰させる、すなわち、上記2次元または3次元方向に対してバンドギャップにおけるインピーダンスが高い材料または構造をいう。
【0046】
本第1実施形態の筐体1は、このようなHIP10を平面回路5の収納部7の内壁に形成することにより、平面回路5が筐体1内に収納されることによるアイソレーションの影響を小さくし、さらに、平面回路5と筐体1の各壁との間隔を可能な限り小さく、すなわち筐体1の大きさ(占有面積および容積)を小さくすることができる。
【0047】
次に、HIP10を筐体内壁に形成したときの特性試験の結果を示す。
【0048】
図4(a)、(b)は、図3に示す設計例1のHIP10における、HIP10表面の表面波測定結果として周波数−S21特性および、周波数−反射位相特性を示す線図である。なお、図4(a)には、比較のため、金属板における周波数−S21特性も合わせて描いてある。図4(a)、(b)より、設計例1のHIP10の共振周波数f0は4.7GHz(自由空間での波長λ=63.8mm)で、バンドギャップΔfは4.3〜5.6GHz付近に存在することがわかる。なお、共振周波数f0は、反射位相特性において、位相が0となる周波数より算出している。
【0049】
また、図5(a)、(b)は、設計例2のHIP10における周波数−S21特性、周波数−反射位相特性を示している。図より、設計例2のHIP10の共振周波数f0は4.8GHz(λ=62.5mm)で、バンドギャップΔfは4.6〜5.0GHz付近に存在することがわかる。
【0050】
なお、上記設計例1および2のHIP10の共振周波数f0における周期構造間隔P(=L2/λ)は、それぞれ0.11λおよび0.08λである。
【0051】
図6(a)は、筐体1の蓋2を平面回路5に近づけた場合の平面回路5に及ぼす影響を調べる測定系を示す。また、その測定結果を図6(b)、(c)に示す。図6(a)において、平面回路に相当する金属板500の表面に矩形のマイクロストリップフィルタ100を貼付し、金属板500と同一寸法の蓋2を、金属板500と1.6mmの間隔をおいて平行配置させた状態で、金属板500の両端部をそれぞれネットワークアナライザ(図示せず)のポート1および2へ入力して測定した。この場合、蓋2は、i)上記設計例1のHIP10の表面側(すなわち、金属小板12側)をマイクロストリップフィルタ100に面して形成したものと、ii)金属板そのものと、iii)蓋無しとの3条件とした。
【0052】
図6(b)の振幅特性である周波数−S21特性より、HIP10のバンドギャップである4.3〜5.6GHzにおいて、i)HIP付きの蓋を1.6mmの間隔まで近づけても、iii)蓋が無い場合とほぼ同じ特性を示しており、それに対して,ii)金属板そのものの蓋を近づけた場合には、振幅特性および位相特性ともに、特性が変化している。なお、間隔1.6mmは、測定周波数帯の波長の約3%に相当する。この結果から、HIP10を平面回路5に近づけても、蓋が無い場合と比べて特性変化がないことがわかる。
【0053】
これは、次のように説明することができる。本発明者らは、筐体1の蓋2を平面回路5に近接させた場合の平面回路5の特性変動は、筐体1そのものに平面回路5内の電流を打ち消すイメージ電流が流れることが原因であり、この特性変動を少なくするためには、筐体1の本来の目的である電磁界のシールド効果を損なわないで、このイメージ電流を流さない構造とする必要があると考えた。
【0054】
そこで、上記HIP10のように、誘電体11と裏面導体板13を介して接地された金属電極(金属小板12)とを組み合わせてインダクタンスとキャパシタンスとの2次元共振回路を形成し、この共振周波数帯での共振回路のQを高く設定することにより、HIP10の表面に強い共振現象を発生させることができる。このため、この周波数帯でのインピーダンスが高くなり、これによりイメージ電流を阻止することができる。なお、図2(a)ないし(c)に示すようなHIP10の構造では、誘電体板11上に金属小板12を形成することにより、誘電体の波長短縮率が作用して周期構造を小さく、すなわち、図3中の周期構造間隔Pを小さくできる。これは、筐体1内で使用する信号の単位波長あたりの金属電極(金属小板12)の数を多くできることに相当し、これにより、共振の強さを高くすることができると考えられる。
【0055】
このような高い共振特性の効果により、平面回路5とそれに対向する筐体1の蓋2との距離を、波長の約3%まで小さくしても、平面回路5の動作にはほとんど影響を及ぼさない。
【0056】
次に、筐体1としての金属箱の中のアイソレーション特性の測定結果について説明する。図7(a)は、測定系を表わす図であり、図7(b)は測定結果を示す。蓋2で閉じられた縦×横×高さ=48×98×22(mm)の寸法の直方体の金属箱1に、図7(a)に示すように側壁3の縦方向のほぼ中央に2本の測定用プローブ101、102を挿入し、各プローブをネットワークアナライザ(図示せず)のポート1、2に入力して、測定した。この金属箱の蓋2は、蓋2の内面に設計例2のHIP10を形成したもの、蓋2内面を金属板としたもの、および蓋無し(すなわち、上面開放)の場合の3条件とした。
【0057】
図7(b)は、金属箱1の中のアイソレーション特性として、周波数−S21特性を調べた結果であるが、蓋無しの場合のアイソレーション特性を基準に試験結果を見ると、HIP10を蓋2として用いた場合には、HIP10のバンドギャップ周波数帯Δfにおいて信号が大きく減衰する、すなわちアイソレーション特性が向上することが示されている。一方、金属蓋の場合は、金属箱1内に定在波が形成されたために生じたと考えられる2つのピークが発生しており、アイソレーション特性は蓋無しの場合よりも悪くなっている。
【0058】
図7(a)に示す直方体の金属箱としての筐体1では、蓋2の寸法(縦または横)よりも筐体1の高さが小さいので、筐体1内の空間である収納部7は矩形導波管として機能し、導波管内の伝搬に近い伝搬メカニズム(導波管モード)で伝搬する。すなわち、筐体1中に発生する電界ベクトルの方向は蓋2および底4の面に直交する方向に平行となる。したがって、蓋2部分の筐体1内部の面をHIP10の形成面とすると、この形成面は筐体1内に発生する電界と直交する面に相当するので、筐体1内の不要波の伝搬を抑制できるものと考えられる。
【0059】
以上のように、本第1実施形態においては、金属壁で囲まれた直方体形状の筐体1の蓋2を形成壁とするとき、形成壁の筐体1内部に面する形成面上に図2(a)ないし図2(c)に示すHIP10を形成することにより、筐体1の底4に配置した平面回路5に対して、筐体1の外部との間で電磁界のシールド効果が得られるとともに、蓋2と平面回路5との間隔を小さくしても筐体1内のアイソレーション能力を蓋無しの場合と同程度まで高めることができる。したがって、小型で、かつ、アイソレーション能力の高い筐体を得ることができる。
【0060】
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態の筐体は、図8(a)〜(c)に示すように、蓋をHIPのみで構成した点、および、筐体内部を2つの平面回路AおよびBの2つの部分に仕切って互いに遮蔽すると共に、表面にHIPが形成された仕切り板を備える点で上記第1実施形態と異なっている。
【0061】
蓋2は、前記図2(a)〜(c)に示すものと同様、誘電体板11の表面(すなわち、HIPの表面)に正六角形の金属小板12を2次元周期配列し、誘電体11の裏面に裏面導体板の層13を形成したものをそのまま蓋2として用いる。ただし、蓋2としての強度は誘電体板11に持たせるため、裏面の導体板層13に閉曲線で形成されたスリット16を複数設けて、誘電体板11の表と裏との応力の差を緩和させ、HIP10全体の応力を均一にすることにより、HIP10の反りを防止している。なお、筐体1の外壁を形成する蓋2の裏面の導体板層13は筐体1の他の側壁3と電気的に接続される。
【0062】
筐体1の内部の収納部7には、動作周波数の異なる平面回路5Aと平面回路5Bとが収納されており、その間を仕切り板20で区分けされている。仕切り板20は、図8(b)に断面を示すように、金属板21の両面にバンドギャップの異なる2種類のHIP22、23が形成されている。
【0063】
図8(b)に示すように、仕切り板20の平面回路5Aに面した側の形成面には、平面回路5Aの動作周波数faをバンドギャップ内に有するように設計されたHIP22が形成されている。同様に仕切り板20の反対側の形成面には、平面回路5Bの動作周波数fbをバンドギャップ内に有するように設計されたHIP23が形成されている。
【0064】
このような仕切り板20は、予めそれぞれの誘電体板11に、所望の金属小板12、スルーホール14、および裏面の導体板層13を形成してHIP22、23を作成しておき、仕切り板20の金属板21の両面に、各HIP22、23の裏面の導体板層13を電気的な接続を伴って貼付することにより作成できる。
【0065】
さらに、仕切り板20の筐体底部4には、図8(c)に示すように、平面回路A、B間をつなぐ伝送線路25を通すための開口部24が設けられている。なお、図8(c)では、仕切り板20のHIP22、23は簡略化して示している。
【0066】
筐体1内に複数の回路ブロックが存在する場合に、ブロック相互を金属板の仕切りで遮蔽しようとするとき、特に伝送線路の近傍に金属仕切り板を配置すると、その金属仕切り板にイメージ電流が流れるため伝送線路のインピーダンスに影響を及ぼす、すなわち、回路特性が変化してしまう。
【0067】
しかし、本第2実施形態のように、仕切り板20の両面に所望のバンドギャップを有するHIP21、22を形成することにより、伝送線路25などの近傍にこのHIP仕切り板20を配置しても仕切り板20にはイメージ電流が流れることがないため、小型で回路特性が変化しない筐体1を得ることができる。また、仕切り板20の中心部の金属板21(HIPの裏面導体板13に相当)により、2つの回路ブロック間を互いに遮蔽することができる。
【0068】
さらに、本第2実施形態の筐体1は、蓋2をHIP10のみで構成しているので、蓋2の厚みを薄くでき、筐体1の高さ方向の寸法を少なくすることができる。この蓋2の裏面(筐体の外側の面)の導体板層13にはスリット16を設けているので、蓋2の反りを防止することができる。
【0069】
なお、仕切り板20は、HIP22、23以外のPBGM(フォトニックバンドギャップマテリアル)で構成することも可能である。例えば、金属板の両面にPBGMとしての周期的な穴が空けられた誘電体板やプリント基板上に周期的な金属バターンを描画したものを貼付したものを、仕切り板として用いてもよい。これにより、仕切り板20を高周波信号を通り抜けることなく、仕切り板の両側の空間を互いに確実にシールドすることができる。
【0070】
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態の筐体1は、図9(b)、(c)に示すように、蓋2に形成するHIP10を、平面回路5の機能ブロックに応じて異なるバンドギャップΔfを有するように構成した点で上記第1実施形態と異なっている。なお、図9(a)は、筐体1内の底4に置かれた平面回路5を機能ブロックとして表わした平面図であり、図9(b)、(c)は、図9(a)の平面回路5に対して蓋2の形成面に形成されたHIP10の配置方法の2つの例を、筐体1の蓋2の底4に対する投影図として示している。
【0071】
筐体1内の平面回路5が図9(a)に示すように、筐体1外のアンテナ30からの信号(周波数f1)を増幅する低雑音増幅器31と局部発振器(周波数f2<f1)32と、低雑音増幅器31の出力と局部発振器32の出力とを混合するミキサ33とからなるダウンコンバータを有する場合、平面回路5の各ブロックの動作周波数はそれぞれ異なっている。
【0072】
そこで、蓋2の形成面に形成するHIP10を、その直下に位置する平面回路5の機能ブロックの動作周波数に合わせて異なるバンドギャップとなるよう配置する。
【0073】
すなわち、本第3実施形態の図9(b)に示す例では、低雑音増幅器31およびその入出力伝送線路の直上を覆うように、RF信号用HIPとして低雑音増幅器31の動作周波数f1をバンドギャップに含む矩形状のHIP34を配置する。
【0074】
また、局部発振器32およびその出力伝送線路の直上を覆うように、Lo信号用HIPとして局部発振器32の動作周波数f2をバンドギャップに含む矩形状のHIP35を配置する。
【0075】
さらに、ミキサ33の出力伝送線路の直上には、IF信号用のHIPとしてミキサ33の出力信号の周波数(f1−f2)をバンドギャップに含む矩形状のHIP36を配置する。なお、ミキサ33では3つの周波数(f1,f2,f1−f2)を使用するので、その直上の蓋2にはHIPを形成しない。
【0076】
このように、筐体1の蓋2に形成するHIPを、その直下に置かれた平面回路の機能ブロック毎に各バンドギャップを変えたHIP34、35、36とすることにより、平面回路5の各部でのイメージ電流の発生を抑え、かつ、筐体1の蓋2の面(HIPの形成面)に垂直な電界ベクトル成分を有する導波管モードの信号伝播を抑制することができる。
【0077】
また、本第3実施形態の図9(c)に示す例では、蓋2に形成するHIPを上記例に比べて、更に細かく区分けし、信号が伝搬する経路にあたる伝送線路の直上部分には、上記例と同様に、各動作周波数に対応するバンドギャップを有するRF信号用HIP341、Lo信号用HIP351及びIF信号用HIP361を配置するとともに、伝送線路と直接相対しない部分には、平面回路が発生するスプリアスの周波数のうちの一つの周波数に対応するバンドギャップを有するスプリアス対策用HIP371,372を配置する。
【0078】
ここで、スプリアスとは回路が発生する、回路の各部の動作周波数とは異なる周波数成分をもつ不要かつ有害な放射であり、このスプリアスが筐体1内で回路ブロック相互に伝播して入力側から出力側へ漏洩すると、回路動作が不安定になる場合がある。このスプリアスは、上記図9(a)に示す回路の場合には、fs=(n+1)×f1−n×f2で表わされる複数の周波数fsが発生しうる。
【0079】
そこで、図9(c)に示すように、平面回路5のパターンにおいて実際に伝送線路などが存在しない部分には、このスプリアスの周波数fsのうちの一つの周波数をバンドギャップに含むHIP371、372を配置することにより、スプリアスが筐体1内に伝搬することを防止することができ、平面回路5の安定化を向上させることができる。あわせて、上記図9(b)の例における効果と同様、平面回路5の各部でのイメージ電流の発生を抑え、かつ、筐体1の蓋2の面(HIPの形成面)に垂直な電界ベクトル成分を有する導波管モードの信号伝播を抑制することができる。
【0080】
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態の筐体1は、筐体1を構成する外壁に、平面回路上の信号を取り出すコネクタ40を備えている点が、上記第1実施形態と異なっている。
【0081】
図10は、本第4実施形態の筐体1の断面の一部を示している。筐体1の蓋2の内壁面はHIP10の形成面として、平面回路5の動作周波数をバンドギャップΔf中に含むように設計されたHIP10の表面が、筐体底4に配置された平面回路5に向いて形成されている。蓋2の外側には、コネクタ40のフランジ41がHIP10の裏面の導体板13と導通接続されている。コネクタ40は、フランジ41と同電位の雄ネジ部42により、図示しない同軸線路の外部導体と螺合されるとともに、同軸線路の内部導体と筐体1内部へ導くコネクタ40の中心導体43とが接続される。なお、筐体の底4、および平面回路5のグランドパターンとHIP10の裏面導体板13とは、それぞれ接地電位に接続されている。
【0082】
コネクタ40の中心導体43は、平面回路5の信号取り出し部52より立ち上げられた信号線51と接続されている。以上の構成より、平面回路5から信号線51、コネクタ40の中心導体43および図示しない同軸線路の内部導体を経由して、筐体1外部へ信号が取り出される。
【0083】
従来のパッケージング回路では、筐体の側面または裏面から信号を取り出す構成がとられる。これは筐体の蓋と平面回路との間に、平面回路の特性を変動させない程度の間隙が必要であるため、蓋より信号を取り出そうとすると、平面回路からの信号取り出し用の垂直向きの線路長が長くなり、ロス無く信号を伝送させることが困難になるためである。したがって、従来は筐体外部における配線の自由度が少なかった。
【0084】
これに対し、本第4実施形態の筐体1によれば、筐体1の蓋2の内側面(形成面)にHIP10を形成しているので、HIP10の表面、すなわち蓋2の内側面と平面回路5との間隙を小さくすることができるため、HIP10が形成された蓋2より、平面回路5からの信号を取り出すための信号線路51を引き出すことができ、筐体1外部における配線の自由度を増すことができる。
【0085】
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態の筐体1は、上記第4実施形態におけるコネクタ40に代えて、別の平面回路5bを筐体外壁に設ける点が、上記第4実施形態と異なっている。
【0086】
図11は、本第5実施形態の筐体1の断面の一部を示している。筐体1の蓋2は、接地された金属板2aで構成されており、この金属板2aの内側面を形成面としてHIP10が形成されている。HIP10のバンドギャップΔfには筐体1内の平面回路5の動作周波数が含まれている。また、HIP10には信号取り出し用の孔60が設けられている。この孔60は、例えばHIP10の表面に形成される金属小板12の1つ分に相当する面積とすることができる。
【0087】
また、蓋の金属板2aにはHIP10の信号取り出し用の孔60と一致するように孔60が設けられている。さらに、蓋2の金属板2aの裏面、すなわち、蓋2の外側面には、外部の平面回路5bが配置され、外部の平面回路5bと内部の平面回路5とが孔60を介して信号線51により接続されている。
【0088】
本第5実施形態においても、筐体1の蓋2の内側面(形成面)にHIP10を形成することにより、蓋2と筐体1内部の平面回路5との間隙を小さくするとともに、この蓋2の外側面に配置した外部平面回路5bと内部平面回路5とを、蓋2およびHIP10に設けた孔60を介して信号線51で接続しているので、信号線の長さを短くできロスの無い信号伝送が可能になる。
【0089】
また、筐体1の蓋2に設ける信号取り出し用の孔60を、HIP10の金属小板12と同程度とすることにより、孔の製作を容易に行うことができるとともに、孔自体の大きさが小さいので筐体1のシールド性能を低下させることがない。
【0090】
(第6実施形態)
本発明の第6実施形態の筐体は、蓋2の外側の面に素子アンテナを設けている点が、上記第4、第5実施形態と異なる。
【0091】
図12は、本第6実施形態の筐体1の断面の一部を示している。筐体1の蓋2の内側面は形成面として筐体底4に配置されている平面回路5に面するように、平面回路5の動作周波数をバンドギャップΔf中に有するHIP10が、その金属小板12を平面回路5に向けて形成されていることは、上記各実施形態と同じである。なお、本第6実施形態の筐体1の蓋2は、HIP10の裏面を構成する導体板13を最外面としている。
【0092】
蓋2には、信号取り出しのための孔60が、HIP10の金属小板12の1個分に相当する大きさで設けられている。平面回路5の信号取り出し部52より信号線51が立ち上がり、その信号線51に素子アンテナとしてのモノポールアンテナ71が接続されている。
【0093】
モノポールアンテナ71は、蓋2の外側面を形成するHIP10の裏面の導体板13をアンテナ地板として、給電線路としての信号線51により給電され、蓋2の最外面の位置より図12紙面の上方に、蓋2の外面に垂直となるように伸びている。これにより、このモノポールアンテナ71は、蓋2の外側面に対してダイポールアンテナの上半分の放射特性を有する。
【0094】
本第6実施形態の筐体1は、内側にHIP10が形成された筐体1の蓋2の外側面に直接、モノポールアンテナ71を設け、このモノポールアンテナ71への給電を筐体1内の平面回路5からHIP10に設けた孔60を介して信号線51により直接行うので、モノポールアンテナ71への給電線路の長さを短くすることができる。したがって、アンテナ71と平面回路5とのインピーダンス整合をとりやすくなり、筐体1の蓋2にアンテナを設けることができ、アンテナ配置の自由度を増すことができる。
【0095】
また、筐体1の蓋2に設ける信号取り出し用の孔60を、HIP10の金属小板12と同程度とすることにより、孔60の製作を容易に行うことができるとともに、孔60自体の大きさが小さいので筐体1のシールド性能を低下させることがない。
【0096】
(第7実施形態)
本発明の第7実施形態の筐体は、上記第6実施形態とは、モノポールアンテナ71の代わりにパッチアンテナ72を用いる点が異なる。
【0097】
図13は、本第7実施形態の筐体1の断面の一部を示している。筐体1の蓋2の内側面のHIP10は上記第6実施形態と同じであるので説明を省略する。
【0098】
蓋2の裏面、すなわち筐体1の外側面には、接地されているHIP10の裏面の導体板13上に誘電体板11が形成され、この誘電体板11の表面(すなわち蓋2の最外面)上には、例えば金属膜による円形のパッチアンテナ72が設けられている。
【0099】
このパッチアンテナ72の裏面の誘電体板111およびHIP10には、HIP10の金属小板12の1個分に相当する大きさの孔61が設けられ、この孔61を介して、平面回路5の信号取り出し部52より立ち上げられた給電線路としての信号線51により平面回路5とパッチアンテナ72の裏面とが接続されている。したがって、パッチアンテナ72は、蓋2の外側面側にあるHIP10の裏面導体板13をアンテナ地板として、給電線路としての信号線51により給電される。
【0100】
以上のような構成により、本第7実施形態の筐体1は、内側にHIP10が形成された筐体1の蓋2の外側面に誘電体板111を介して直接、パッチアンテナ72を設け、このパッチアンテナ72への給電を筐体1内の平面回路5からHIP10および誘電体板111に設けた孔61を介して信号線51により直接行うので、パッチアンテナ72への給電線路の長さを短くすることができる。したがって、上記第6実施形態と同様、アンテナと平面回路とのインピーダンス整合をとりやすくなり、筐体1の蓋2にアンテナを設けることができ、アンテナ配置の自由度を増すことができる。
【0101】
また、筐体1の蓋2に設ける信号取り出し用の孔61を、HIP10の金属小板12と同程度とすることにより、孔61の製作を容易に行うことができるとともに、孔自体の大きさが小さいので筐体1のシールド性能を低下させることがない。
【0102】
なお、本第7実施形態の他の例として、図14に示すように、筐体1の蓋2の最外面の誘電体板11の表面上にも内側のHIP10aと同じ金属小板12を2次元配列して、平面回路5の動作周波数、すなわちパッチアンテナ72の共振周波数をバンドギャップΔf内に有するHIP10bを形成してもよい。このようにすれば、蓋2の外側面に設けたパッチアンテナ72からの放射電波が、蓋2の外側表面上に設けたHIP10bによりHIP表面を伝搬できなくなるので、いわゆる裏面放射が抑圧され、アンテナ特性の劣化を防止することができる。
【0103】
(第8実施形態)
本発明の第8実施形態の筐体1は、上記第7実施形態の筐体1の底4に、もう一つのパッチアンテナ72bを設けたものである。
【0104】
図15は、本第8実施形態の筐体1の断面の一部を示している。筐体1の蓋部分2は上記第7実施形態と同じであるので説明を省略する。
【0105】
筐体1の底4には、下部のパッチアンテナ72bへの給電回路として別の平面回路5bが配置され、この別の平面回路5bの筐体底側には信号引き出し部53が設けられている。
【0106】
筐体の底4を構成する金属壁の外側には、誘電体板112が形成され、この誘電体板112の表面(図15中、紙面下方側)には、金属膜による円形のパッチアンテナ72bが設けられている。
【0107】
このパッチアンテナ72bの裏面の誘電体板112および底部4の金属壁には、小孔62が設けられ、この小孔62を介して、上記別の平面回路5bの信号引き出し部53とパッチアンテナ72bの裏面とが信号線54により接続されている。
【0108】
したがって、この筐体底部4に設けられたパッチアンテナ72bは、筐体底4の外側面をアンテナ地板として、信号線54により給電される。この場合、筐体の底4の内側に配置した平面回路5bと底4の外側に配置したパッチアンテナ72bとは、短い給電線路としての信号線54で接続できるので両者の整合をとりやすくすることができる。
【0109】
以上のような構成により、本第8実施形態の筐体1は、筐体1の蓋2および蓋2とは反対側の底部4のそれぞれ表面上にパッチアンテナ72、72bを設けることにより、筐体の正面および裏面にアンテナを設置することができる。
【0110】
なお、本第8実施形態の他の例として、図16に示すように、上記第7実施形態の他の例(図14)と同様に、蓋2の最外面の誘電体板11および底4の最外面の誘電体板11の各表面上にも、それぞれのパッチアンテナ72、72bの共振周波数をバンドギャップ内に有するようなHIP10b、10cを形成してもよい。これにより、筐体の正面(蓋部)および裏面(底部)に設けたパッチアンテナ72、72bの裏面放射をともに防止して、アンテナ特性の劣化を防止することができる。
【0111】
(第9実施形態)
本発明の第9実施形態の筐体1は、素子アンテナとしてモノポールアンテナに代えて逆Lアンテナ73とした点、および、アンテナ地板にHIPを用いる点で、上記第6実施形態と異なっている。
【0112】
図17は、本第9実施形態の筐体1の断面の一部を示している。筐体底4および底4に配置した平面回路5は第6実施形態と同じであるので説明を省略する。
【0113】
筐体1の蓋2は、内側および外側の面をともにHIPの形成面として、それぞれ同じバンドギャップを有するHIP10a、10bを備えている。すなわち、両面のHIP10a、10bは一枚の金属板を共通の裏面導体板13とし、同じ誘電体板11および金属小板12の配置により同一の電気特性を有している。また、蓋2には第6実施形態と同様、HIP10a、10bの金属小板12の1個分に相当する孔61が設けられている。
【0114】
素子アンテナである逆Lアンテナ73は、平面回路5の信号取り出し部52から立ち上がる信号線51に接続され、蓋2の孔61より蓋2の外側方向へ垂直に伸びる垂直導体部731と、垂直導体部731より90度曲げられ蓋2に対して平行に伸びる水平導体部732とからなる。この逆Lアンテナ73の共振周波数は、蓋2に形成されたHIP10bのバンドギャップに含まれるように個構成されている。
【0115】
したがって、蓋に形成したHIP10bには、逆Lアンテナ73の共振周波数の表面電流は流れない、すなわち逆Lアンテナ73の水平導体部732の電流を打ち消すようなイメージ電流は形成されないので、アンテナとして充分共振することができる。
【0116】
以上のような構成により、本第9実施形態の筐体1は、内外の両面にHIP10a、10bが形成された筐体1の蓋2の外側面に直接、逆Lアンテナ73を設け、この逆Lアンテナ73への給電を筐体内の平面回路5からHIP10a、10bに設けた孔61を介して信号線51により直接行うので、逆Lアンテナ73への給電線路の長さを短くすることができる。したがって、アンテナと平面回路とのインピーダンス整合をとりやすくなり、筐体1の蓋2にアンテナを設けることができ、アンテナ配置の自由度を増すことができる。
【0117】
また、アンテナ地板を、逆Lアンテナ73の共振周波数をバンドギャップ中に有するHIP10bとしているので、逆Lアンテナとして充分な共振を得ることができる。
【0118】
また、筐体1の蓋2に設ける信号取り出し用の孔61を、HIP10a、10bの金属小板12と同程度とすることにより、孔61の製作を容易に行うことができるとともに、孔自体の大きさが小さいので筐体1のシールド性能を低下させることがない。
【0119】
(第10実施形態)
本発明の第10実施形態の筐体は、上記第1実施形態の筐体1に、底部4および底部4の平面回路5dと平行に第2の平面回路5eを配置する中間金属板8を設けたものである。
【0120】
図18は、本第10実施形態の筐体1の断面図である。なお、図中、各HIPは所定厚さの層として簡略化して示している。また、筐体1の蓋部分1および底部分4は、上記第1実施形態と同じ構成であるので、説明を省略する。なお、本第10実施形態では、底部分4に配置されている平面回路を第1平面回路5d、後述する中間金属板8の上面に配置されている平面回路を第2平面回路5e、中間金属板8の下面に配置されているHIPを第1HIP10d、蓋2の内側面に形成されているHIPを第2HIP10eという。
【0121】
筐体1は、筐体1の高さ方向のほぼ中間位置に、蓋2および底4と平行な中間金属板8を備えており、この中間金属板8は筐体1の側壁3と電気的に接続されることにより、接地電位に落とされている。
【0122】
中間金属板8の図中の上側の面(上面という)には、第2平面回路5eが形成され、第2平面回路5eのグランドパターンと中間金属板8とは電気的に接続されている。さらに、第2平面回路5eは蓋2の内側面に形成されている第2HIP10eと接触しない程度のわずかな間隙を以って配置されている。また、第2平面回路5eの動作周波数は、第2HIP10eのバンドギャップ内に含まれる。なお、図18において、筐体1の高さ方向の間隙は、水平方向の寸法に対して強調して描いている。
【0123】
また、中間金属板8の上面とは反対の面である下面はHIPの形成面として、底部4の第1平面回路5dの動作周波数をバンドギャップ中に有する第1HIP10dが形成されている。第1HIP10dの裏面を構成する導体板13は中間金属板8の下面に電気的接続関係を保って貼付されている。
【0124】
このような構成により、本第10実施形態の筐体1は、複数の平面回路5d、5eを多層に積層するとともに、各平面回路のアイソレーション能力を高くできる筐体を得ることができる。
【0125】
なお、筐体1の側壁3は、中間金属板8付近で上下に分割できるようにしておけば、筐体1およびパッケージ回路5の製作が容易になる。また、図19に示すように中間金属板8と中間金属板8を有する側壁枠3とを一つのユニットとして、そのユニットの側壁部分3に凹凸31を形成した連結部300を設け、連結部300同士を積み重ねることにより、多層基板を有する筐体1を容易に作成することができる。
【0126】
(他の実施形態)
上記各実施形態は、次のように種々の変形を施すことができる。
【0127】
(1)上記各実施形態の筐体における、HIPが形成された蓋(第1実施形態)、HIPが形成された仕切り板またはHIPの裏面導体板に形成された反り防止用スリット(第2実施形態)、HIPが形成された外壁に備えられたコネクタ(第3実施形態)、外壁に備えられた外部平面回路(第4実施形態)、および各種素子アンテナ(第6ないし第9実施形態)の各構成要素は、それぞれ適宜組み合わせて用いることができる。
【0128】
さらに、これらの構成要素を組み合わせて多層回路筐体(第10実施形態)にも用いることができる。
【0129】
(2)上記第9実施形態では、逆Lアンテナ73を筐体1の蓋2に設けたが、これに限らず、図19に示すように筐体1の側壁3に設けてもよい。なお、図19は筐体1のHIP付き蓋2を取り除いた状態の斜視図である。
【0130】
この場合、逆Lアンテナ73が設けられる側壁3には信号取り出し用の孔63が設けられ、この孔63を介して筐体1内部の平面回路5から信号線により逆Lアンテナが給電される。また、逆Lアンテナの直下の側壁面3には、逆Lアンテナ73の共振周波数をバンドギャップ内に有するHIP10fが形成され、これにより充分な逆Lアンテナの共振を得ることができる。
【0131】
(3)上記各実施形態において、筐体1の内部または外部の面上に形成されたHIP10は、図2(a)または(b)に示すような正六角形の金属小板12を2次元配置したものを用いたが、これに限らず、例えば正方形の金属小板を周期的に2次元配列したものであってもよい。
【0132】
(4)上記各実施形態において、筐体1内の平面回路5に対向するHIP10を形成する面を筐体1の蓋2として構成したものを示したが、これに限らず、HIPの形成面および平面回路と垂直な筐体側壁面3を、着脱可能な蓋としてもよい。さらに、平面回路5が形成されている面(上記各実施形態では筐体の底部4とした面)そのものを、蓋部として筐体1から着脱可能にしてもよい。
【0133】
(5)上記各実施形態において、筐体1の外形は直方体(6面体)として説明したが、これに限らず、8面体、10面体や、4面体を含む多面体であってもよく、さらには、美観上筐体の外形を曲面で形成してもよい。要は筐体1内部に回路基板および回路基板と平行にフォトニックバンドギャップマテリアルあるいはその一形態としてのHIPが配置されていればよい。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態の筐体の断面図である。
【図2】(a)は第1実施形態の筐体の蓋内側の平面図、(b)は(a)の一部拡大図、(c)は(b)におけるA−A’断面図、(d)は(c)に対応して電気的機能を示す図である。
【図3】第1実施形態の筐体に用いる2種類のHIPの各部寸法および電気特性を示す図表である。
【図4】(a)、(b)共に、第1実施形態の筐体に用いるHIPの電気特性の測定結果を示す図である。
【図5】(a)、(b)共に、第1実施形態の筐体に用いるHIPの電気特性の測定結果を示す図である。
【図6】(a)は第1実施形態の筐体において蓋と平面回路との近接効果を評価する測定系を示す図、(b)および(c)は(a)による測定結果を示す図である。
【図7】(a)は第1実施形態の筐体のアイソレーション特性の測定系を示す図、(b)は(a)による測定結果を示す図である。
【図8】本発明の第2実施形態の筐体を説明する図であり、(a)は第2実施形態の筐体の蓋を外した状態での斜視図、(b)は仕切り板の断面図、(c)は仕切り板の開口部と伝送線路との位置関係を示す図である。
【図9】本発明の第3実施形態を説明する図であり、(a)は平面回路の機能ブロック図、(b)は第3実施形態の蓋に形成するHIPの配置を示す図、(c)は第3実施形態の蓋に形成するHIPの他の配置を示す図である。
【図10】本発明の第4実施形態の筐体の断面の一部を示す図である。
【図11】本発明の第5実施形態の筐体の断面の一部を示す図である。
【図12】本発明の第6実施形態の筐体の断面の一部を示す図である。
【図13】本発明の第7実施形態の筐体の断面の一部を示す図である。
【図14】第7実施形態の他の例の筐体の断面の一部を示す図である。
【図15】本発明の第8実施形態の筐体の断面の一部を示す図である。
【図16】第8実施形態の他の例の筐体の断面の一部を示す図である。
【図17】本発明の第9実施形態の筐体の断面の一部を示す図である。
【図18】本発明の第10実施形態の筐体の断面を示す図である。
【図19】本発明の他の実施形態の筐体の斜視図である。
【符号の説明】
1…筐体、2…蓋、3…側壁、4…底、5…平面回路、6…回路基板、
7…収納部、8…中間金属板、
10…HIP、11…誘電体板、12…金属小板、13…裏面導体板、
14…スルーホール、16…スリット、
20…仕切り板、21…金属板、22、23…HIP、24…開口部、
25…伝送線路、
30…アンテナ、31…低雑音増幅器、32…局部発振器、33…ミキサ、
34、35、36、341、351、361…HIP、
371、372…スプリアス対策用HIP、
40…コネクタ、51…信号線、52…信号取り出し部、60、61…孔、
71…モノポールアンテナ、72…パッチアンテナ、73…逆Lアンテナ、
111、112…誘電体板。
Claims (20)
- 高周波回路を収納する筐体であって、
前記筐体を構成する壁のうち少なくとも一部を形成壁とし、該形成壁の前記筐体内の面の少なくとも一部を形成面として、該形成面上に所定周波数帯の表面電流を阻止するバンドギャップを有するフォトニックバンドギャップマテリアルが2次元形成されているとともに、前記高周波回路の動作周波数が前記バンドギャップの周波数帯に含まれることを特徴とする筐体。 - 前記形成壁を金属板で構成し、該金属板の前記形成面側に前記フォトニックバンドギャップマテリアルを形成していることを特徴とする請求項1に記載の筐体。
- 前記形成面上に形成されているフォトニックバンドギャップマテリアルは、所定厚さの誘電体板と、該誘電体板の裏面上に形成されている導体板と、前記誘電体板の表面上に2次元的に各端部が互いに等間隔となるように配置されている同一形状の複数の金属小板と、前記導体板と金属小板とを電気的に連結する連結体とを備える高インピーダンス板で構成されており、該高インピーダンス板の表面側の前記金属小板が前記高周波回路に面していることを特徴とする請求項1または2に記載の筐体。
- 前記形成壁の前記筐体における外側面が、前記高インピーダンス板の導体板により構成されていることを特徴とする請求項3に記載の筐体。
- 前記形成壁は金属板により構成され、前記高インピーダンス板の導体板は、前記形成面において前記金属板に電気的に貼付されていることを特徴とする請求項3に記載の筐体。
- 前記連結体は、スルーホールであることを特徴とする請求項3ないし5のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記導体板に反り防止用のスリットが複数設けられていることを特徴とする請求項3ないし6のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記形成面を、前記筐体内に発生する電界ベクトルと垂直となる面としたことを特徴とする請求項1ないし7のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記高周波回路は、平面状のグランドパターン上に回路素子が配置されている平面回路であって、前記グランドパターンは前記形成面と平行に配置されていることを特徴とする請求項1ないし8のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記筐体を構成する壁の一部に着脱可能な蓋を形成するとともに、該蓋を前記形成壁とし、該蓋の前記高周波回路に対向する面を前記形成面とすることを特徴とする請求項1ないし9のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記筐体を構成する壁の前記蓋以外の部分を前記形成壁とすることを特徴とする請求項10に記載の筐体。
- 前記筐体の内部の空間を仕切る仕切り板を前記形成壁とすることを特徴とする請求項1ないし11のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記仕切り板を金属板により形成し、該金属板の両面を前記形成面としていることを特徴とする請求項12に記載の筐体。
- 前記形成壁の前記形成面とは反対の面上に電気接続のためのコネクタを形成し、該コネクタと前記高周波回路とを信号線により接続していることを特徴とする請求項1ないし13のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記高周波回路はそれぞれ異なる周波数で動作する複数のブロックにより構成されるとともに、該ブロックに対向する前記形成面にはそれぞれ対応する動作周波数を含むバンドギャップを有する複数のフォトニックバンドギャップマテリアルが形成されていることを特徴とする請求項1ないし14のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記形成面が前記高周波回路の回路素子を含む伝送線路部分に対向する対向部および対向部以外の非対向部を有するとき、前記非対向部には前記高周波回路の動作周波数とは異なる不要周波数成分を前記バンドギャップの周波数帯に含むよう構成されたフォトニックバンドギャップマテリアルが形成されていることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記形成壁の前記形成面と反対側の面上に他の高周波回路を備え、前記筐体に収納されている高周波回路と前記他の高周波回路とを前記形成壁を介して信号線により接続していることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記形成壁の前記形成面と反対側の面上に素子アンテナを備え、前記筐体に収納されている高周波回路と前記素子アンテナとを前記形成壁を介して信号線により接続していることを特徴とする請求項1ないし15のいずれか1つに記載の筐体。
- 前記形成壁の前記形成面と反対側の面は金属板で形成されており、前記素子アンテナがモノポールアンテナまたはパッチアンテナのいずれかであることを特徴とする請求項18に記載の筐体。
- 前記形成壁の両面に前記形成面が形成されるとともに、前記素子アンテナは前記形成面に形成されたフォトニックバンドギャップマテリアルのバンドギャップ内の周波数を共振周波数として有するパッチアンテナまたは逆Lアンテナであることを特徴とする請求項18に記載の筐体。
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