信号変換器および回路モジュール
【課題】外部からの雑音の影響を抑えた高効率な信号変換を行うこと。
【解決手段】信号変換器は、導波路基板と、導波管と、信号変換部とを備える。導波路基板は、一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む。導波管は、前記導波路に結合される。信号変換部は、前記導波路の一端側から入力される差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する。
【解決手段】信号変換器は、導波路基板と、導波管と、信号変換部とを備える。導波路基板は、一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む。導波管は、前記導波路に結合される。信号変換部は、前記導波路の一端側から入力される差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号変換器および回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波の信号、特にミリ波のような波長の短い帯域の信号を、送信回路および受信回路を用いてアンテナから放射および受信する場合には、送信回路および受信回路とアンテナとの間で信号形態の変換が行われる。例えば、送信回路の信号形態を、アンテナに接続された空洞導波管の信号伝搬モードに変換し、又は空洞導波管の信号伝搬モードから受信回路の信号形態に変換することが行われる。この信号形態の変換には、信号変換器が用いられる。
【０００３】
一方で、近年では、送信回路および受信回路として、マイクロ波帯およびミリ波帯で動作するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のシリコン系の半導体回路チップの開発および採用がすすめられている。このような半導体回路チップにおける信号の伝送方式としては、雑音に強い差動方式が採用されることが多い。差動方式を採用した半導体回路チップ（以下単に「半導体回路チップ」という）は、互いに逆位相となる正相成分および逆相成分を含む差動信号を入出力する。半導体回路チップは上記の信号変換器に接続されており、半導体回路チップから出力された差動信号の正相成分および逆相成分は、信号変換器を通ってアンテナに出力される。
【０００４】
半導体回路チップに接続される信号変換器は、半導体回路チップから出力された差動信号の正相成分と逆相成分とを合成して非平衡の信号（以下「シングル信号」という）に変換し、変換後のシングル信号を伝搬して空洞導波管に出力する。
【０００５】
ここで、半導体回路チップに接続される従来の信号変換器の構成例を説明する。図７は、従来の信号変換器が組み込まれた回路モジュールの構成を模式的に示した図である。同図に示すように、従来の信号変換器１０は、差動信号を入出力する半導体回路チップ１に接続されており、第１信号変換部１１と、接続部１２と、伝送線路１３と、第２信号変換部１４、空洞導波管１５とを有する。半導体回路チップ１から出力された差動信号の正相成分と逆相成分とは、第１信号変換部１１により合成されシングル信号に変換される。接続部１２は、例えば、ボンディングワイヤであり、第１信号変換部１１から出力されたシングル信号は、接続部１２を介して伝送線路１３に出力される。伝送線路１３は、例えば、マイクロストリップ線路であり、接続部１２から出力されたシングル信号は、伝送線路１３を介して第２信号変換部１４に出力されて空洞導波管１５を伝搬する信号に変換された後、空洞導波管１５に出力される。空洞導波管１５は、アンテナ２を介して信号を空間に放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１４１０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の技術では、外部からの雑音の影響を受け易く信号変換の効率が低下するという問題がある。
【０００８】
すなわち、上記した従来の技術では、差動信号をシングル信号に事前に変換し、変換後のシングル信号を空洞導波管へ出力するため、半導体回路チップと空洞導波管との間を伝搬するシングル信号に外部からの雑音が重畳する場合がある。一般に、シングル信号に重畳された雑音を除去することは困難である。結果として、信号変換の効率が低下する恐れがある。
【０００９】
例えば、図７に示した例では、第１信号変換部１１から出力されたシングル信号が、接続部１２、伝送線路１３および第２信号変換部１４を介して空洞導波管１５へ到達する間に、シングル信号に外部からの雑音が重畳することがある。その結果、信号変換の効率が低下する恐れがある。
【００１０】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、外部からの雑音の影響を抑えた高効率な信号変換を行うことが可能となる信号変換器および回路モジュール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】
本願の開示する信号変換器は、導波路基板と、導波管と、信号変換部とを備える。導波路基板は、一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む。導波管は、前記導波路に結合される。信号変換部は、前記導波路の一端側から入力される差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する。
【発明の効果】
【００１２】
本願の開示する信号変換器の一つの態様によれば、外部からの雑音の影響を抑えた高効率な信号変換を行うことが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る信号変換器が組み込まれた回路モジュールの構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、実施例１に係る回路モジュールの構成例を示す図である。
【図３−１】図３−１は、実施例１における信号変換器の上面図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１に示した信号変換器のＶ−Ｖ線断面図である。
【図４】図４は、図２に示した回路モジュールのＷ−Ｗ線断面図である。
【図５】図５は、実施例２における信号変換器の上面図である。
【図６】図６は、実施例３における信号変換器の上面図である。
【図７】図７は、従来の信号変換器が組み込まれた回路モジュールの構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本願の開示する信号変換器および回路モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る信号変換器１０２が組み込まれた回路モジュール１００の構成を模式的に示した図である。同図に示すように、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１と、信号変換器１０２とを有する。半導体回路チップ１０１は、例えば、ミリ波帯ＩＣ（integrated circuit）やマイクロ波帯ＩＣであり、互いに逆位相となる正相成分および逆相成分を含む差動信号を入出力する。
【００１６】
信号変換器１０２は、半導体回路チップ１０１に接続部２１、２１を介して接続されており、導波路１１０ａ、１１０ａと、導波管１２０と、信号変換部１３０とを有する。なお、図１に示した例では、上側の接続部２１が、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用の端子に接続されており、下側の接続部２１が、半導体回路チップ１０１における差動信号の逆相成分用の端子に接続されているものとする。
【００１７】
導波路１１０ａは、誘電体板の両面に形成された導体層と両面の導体層を導通させる導通スルーホールとで囲まれた伝送路である。図１に示した例では、上側の導波路１１０ａは、上側の接続部２１を介して、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用の端子に接続されている。そして、上側の導波路１１０ａは、半導体回路チップ１０１から供給される差動信号の正相成分を信号変換部１３０まで伝送する。また、下側の導波路１１０ａは、下側の接続部２１を介して、半導体回路チップ１０１における差動信号の逆相成分用の端子に接続されている。そして、下側の導波路１１０ａは、半導体回路チップ１０１から供給される差動信号の逆相成分を信号変換部１３０まで伝送する。
【００１８】
導波管１２０は、例えば、空洞導波管であり、導波路１１０ａに結合される。信号変換部１３０は、上側の導波路１１０ａを伝搬する差動信号の正相成分と、下側の導波路１１０ａを伝搬する差動信号の逆相成分とを合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。導波管１２０を伝搬しアンテナ２３に到達した信号は、アンテナ２３を介して空間に放射される。
【００１９】
このように、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の正相成分と逆相成分とを導波路１１０ａにて個別に伝搬させた後、差動信号の正相成分と逆相成分とを信号変換部１３０により合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。ここで、導波路１１０ａおよび導波管１２０は、電磁界的に閉じた空間である。このため、本実施例の回路モジュール１００によれば、導波路１１０ａおよび導波管１２０を伝搬する信号に外部からの雑音が重畳されることを回避することができる。
【００２０】
次に、図１に示した回路モジュール１００の構成を詳細に説明する。図２は、実施例１に係る回路モジュール１００の構成例を示す図である。同図に示すように、回路モジュール１００は、差動信号を入出力する半導体回路チップ１０１と、半導体回路チップ１０１に接続される信号変換器１０２とを有する。そして、半導体回路チップ１０１から出力される差動信号が信号変換器１０２の導波路１１０ａを伝搬するようになっている。
【００２１】
ここで、信号変換器１０２の構成を詳細に説明する。図３−１は、実施例１における信号変換器１０２の上面図である。図３−２は、図３−１に示した信号変換器１０２のＶ−Ｖ線断面図である。図３−１および図３−２に示すように、信号変換器１０２は、導波路基板１１０と、導波管１２０と、信号変換部１３０とを有する。
【００２２】
導波路基板１１０は、導波路１１０ａを含む基板である。導波路基板１１０は、誘電体板１１１と、導通スルーホール１１２とを有する。誘電体板１１１は、例えば樹脂やセラミック等の誘電体で形成された板状の部材である。誘電体板１１１の表面には、第１導体層１１１ａが形成され、誘電体板１１１の裏面には、第２導体層１１１ｂが形成されている。
【００２３】
導通スルーホール１１２は、誘電体板１１１を貫通して誘電体板１１１の両面の第１導体層１１１ａと第２導体層１１１ｂとを導通させている。導通スルーホール１１２は、所定間隔を空けて２列で配列されている。導通スルーホール１１２は、導通部の一例である。
【００２４】
したがって、導波路基板１１０には、誘電体板１１１と、第１導体層１１１ａおよび第２導体層１１１ｂと、２列の導通スルーホール１１２とで包囲された筒状の誘電体部分が形成され、この筒状の誘電体部分が導波路１１０ａを構成している。導波路１１０ａは、誘電体板１１１を伝搬する信号を導波管モードで伝送させる伝送路である。導波路１１０ａの一端は、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用の端子に接続され、導波路１１０ａの他端は、半導体回路チップ１０１における逆相成分用の端子に接続されている。なお、導波路１１０ａと半導体回路チップ１０１との接続構成については、後述で説明する。
【００２５】
導波管１２０は、導体で形成された角筒状の本体部１２１と、本体部１２１の内部に形成された角筒状の空洞部１２２とを備えた空洞導波管である。導波管１２０の上面側および下面側にはそれぞれ開口面部１２２ａ、１２２ｂが形成されている。導波管１２０は、誘電体板１１１の第１導体層１１１ａ上に設置され、導波管１２０の開口面部１２２ｂが第１導体層１１１ａに接することにより、導波管１２０と導波路基板１１０の導波路１１０ａとが結合されている。
【００２６】
信号変換部１３０は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。なお、正相成分および逆相成分は、互いに逆位相となる一対の信号成分を表す。信号変換部１３０は、導波管１２０と導波路基板１１０の導波路１１０ａとの結合部分であって、かつ、導波管１２０の開口面部１２２ｂの内部に配置されている。
【００２７】
信号変換部１３０は、第１不形成領域１３１と、導体パッチ１３２と、第１遮断用導通スルーホール１３３とを有する。第１不形成領域１３１は、誘電体板１１１のうち第１導体層１１１ａが形成されていない領域である。
【００２８】
導体パッチ１３２は、例えば長方形状の導体パターンであり、第１導体層１１１ａと離間した状態で第１不形成領域１３１に設けられる。言い換えると、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとは、第１不形成領域１３１により物理的に分断され、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとは、第１不形成領域１３１により電磁界的に結合される。
【００２９】
第１遮断用導通スルーホール１３３は、誘電体板１１１を貫通して導体パッチ１３２および第１導体層１１１ａと第２導体層１１１ｂとを導通させることにより、導波路１１０ａの一端と導波路１１０ａの他端とを遮断する。すなわち、第１遮断用導通スルーホール１３３は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分に対するショート壁として機能するとともに、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分に対するショート壁として機能する。第１遮断用導通スルーホール１３３は、第１遮断用導通部の一例である。
【００３０】
第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとは、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの間を伝搬する差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されている。言い換えると、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとは、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの間を伝搬する差動信号が強め合う位置にそれぞれ形成されている。具体的には、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの距離Ｌ１は、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの間を伝搬する差動信号の波長の１／４に相当する距離に設定されている。
【００３１】
このように、本実施例における信号変換器１０２では、導波路基板１１０に導波路１１０ａが形成され、導波路１１０ａと導波管１２０との結合部分に信号変換部１３０が配置される。そして、信号変換部１３０では、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分は、ショート壁としての第１遮断用導通スルーホール１３３に反射して導体パッチ１３２の縁部１３２ａに向けて伝搬する。これにより、第１遮断用導通スルーホール１３３を節とし導体パッチ１３２の縁部１３２ａを腹とする定在波が発生する。
【００３２】
一方、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分は、ショート壁としての第１遮断用導通スルーホール１３３に反射して導体パッチ１３２の縁部１３２ａに向けて伝搬する。これにより、第１遮断用導通スルーホール１３３を節とし導体パッチ１３２の縁部１３２ａを腹とする定在波が発生する。結果として、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とが合成され、導波管１２０を伝搬する信号に変換される。
【００３３】
次いで、導波路１１０ａと半導体回路チップ１０１との接続構成について説明する。図４は、図２に示した回路モジュール１００のＷ−Ｗ線断面図である。図２および図４に示すように、半導体回路チップ１０１には、差動信号の正相成分を入出力するための端子であるメタルパッド１５１と、差動信号の逆相成分を入出力するための端子であるメタルパッド１５２とが設けられている。
【００３４】
メタルパッド１５１は、図４に示すように、メタルバンプ１５３を通じて導波路１１０ａの一端側の第１導体層１１１ａに接続される。そして、半導体回路チップ１０１のメタルパッド１５１と導波路１１０ａの第１導体層１１１ａとのメタルバンプ１５３を通じた接続を安定化するためのアンダーフィル材１５４が充填される。これにより、導波路１１０ａの一端と、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用のメタルパッド１５１とがフリップチップ接続されるようになっている。
【００３５】
また、メタルパッド１５２は、メタルバンプ１５３を通じて導波路１１０ａの他端側の第１導体層１１１ａに接続される。そして、半導体回路チップ１０１のメタルパッド１５２と導波路１１０ａの第１導体層１１１ａとのメタルバンプ１５３を通じた接続を安定化するためのアンダーフィル材１５５が充填される。これにより、導波路１１０ａの他端と、半導体回路チップ１０１における差動信号の逆相成分用のメタルパッド１５２とがフリップチップ接続されるようになっている。なお、メタルパッド１５１、１５２およびメタルバンプ１５３は、図１に示した接続部２１の一例である。
【００３６】
上述してきたように、本実施例に係る回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の正相成分をメタルパッド１５１およびメタルバンプ１５３を通じて、導波路１１０ａの一端側の第１導体層１１１ａへ入力させる。一方、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の逆相成分をメタルパッド１５２およびメタルバンプ１５３を通じて、導波路１１０ａの他端側の第１導体層１１１ａへ入力させる。そして、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の正相成分と逆相成分とを導波路１１０ａにて個別に伝搬させた後、差動信号の正相成分と逆相成分とを信号変換部１３０により合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。ここで、導波路１１０ａおよび導波管１２０は、電磁界的に閉じた空間である。このため、本実施例によれば、導波路１１０ａおよび導波管１２０を伝搬する信号に外部からの雑音が重畳されることを回避することができる。結果として、外部からの雑音の影響を抑えた高効率な信号変換を行うことが可能となる。
【００３７】
なお、メタルパッド１５１、１５２およびメタルバンプ１５３は、導波路１１０ａと異なり、電磁的に閉じた空間ではないため、これらメタルパッド１５１、１５２およびメタルバンプ１５３に外部からの雑音が侵入する場合がある。このような場合であっても、本実施例の回路モジュール１００は、差動信号の正相成分と逆相成分とを信号変換部１３０により合成することにより、上記した外部からの雑音をいわゆるコモン・モード雑音として相殺することができる。
【実施例２】
【００３８】
実施例２は、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続部により接続した構成が実施例１と異なる。
【００３９】
まず、実施例２に係る回路モジュールが有する信号変換器２０２の構成について説明する。図５は、実施例２における信号変換器２０２の上面図である。なお、図５において図３−１と同一の部分には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。また、実施例２に係る回路モジュールの構成は、図２に示した構成と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
【００４０】
図５に示すように、信号変換器２０２は、導波路基板１１０と、導波管１２０と、信号変換部２３０とを有する。信号変換部２３０は、第１不形成領域１３１、導体パッチ１３２および第１遮断用導通スルーホール１３３に加えて、接続部２３４、２３５を新たに有する。
【００４１】
接続部２３４、２３５は、導体パッチ１３２および第１導体層１１１ａと同様に導体により形成され、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続する。具体的には、接続部２３４、２３５は、導波路１１０ａの一端側または導波路１１０ａの他端側と第１遮断用導通スルーホール１３３との間を差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続する。言い換えると、接続部２３４、２３５は、導波路１１０ａの一端側または導波路１１０ａの他端側と第１遮断用導通スルーホール１３３との間を差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて第１不形成領域１３１を分断する。本実施例の接続部２３４、２３５は、導体パッチ１３２の中心に交差する中心線のうち差動信号が伝搬する方向と交差する中心線上に形成されている。
【００４２】
このように、本実施例における信号変換器２０２では、差動信号が伝搬する方向と交差する導体パッチ１３２の中心線上に接続部２３４、２３５を形成して導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続している。これにより、位置ずれが発生して第１遮断用導通スルーホール１３３に対する導体パッチ１３２の対称性が維持できない場合でも、中心線を挟んだ導体パッチ１３２の両端でのショート状態を保持することができる。
【００４３】
上述してきたように、本実施例に係る信号変換器２０２では、導波路１１０ａの一端側または導波路１１０ａの他端側と第１遮断用導通スルーホール１３３との間を差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続する。このため、本実施例によれば、第１遮断用導通スルーホール１３３に対する導体パッチ１３２の対称性が維持できない場合でも、導体パッチ１３２の両端でのショート状態を保持することができ、信号変換の効率を向上することができる。
【実施例３】
【００４４】
実施例３は、信号変換部の構成が実施例１と異なる。
【００４５】
まず、実施例３に係る回路モジュールが有する信号変換器３０２の構成について説明する。図６は、実施例３における信号変換器３０２の上面図である。なお、図６において図３−１と同一の部分には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。また、実施例３に係る回路モジュールの構成は、図２に示した構成と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
【００４６】
図６に示すように、信号変換器３０２は、導波路基板１１０と、導波管１２０と、信号変換部３３０とを有する。信号変換部３３０は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。信号変換部３３０は、導波管１２０と導波路基板１１０の導波路１１０ａとの結合部分であって、かつ、導波管１２０の開口面部１２２ｂの内部に配置されている。
【００４７】
信号変換部３３０は、第２遮断用導通スルーホール３３１と、一対のスリット３３２、３３２とを有する。
【００４８】
第２遮断用導通スルーホール３３１は、誘電体板１１１を貫通して第１導体層１１１ａと第２導体層１１１ｂとを導通させることにより、導波路１１０ａの一端と導波路１１０ａの他端とを遮断する。すなわち、第２遮断用導通スルーホール３３１は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分に対するショート壁として機能するとともに、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分に対するショート壁として機能する。第２遮断用導通スルーホール３３１は、第２遮断用導通部の一例である。
【００４９】
スリット３３２、３３２は、誘電体板１１１のうち第１導体層１１１ａが形成されていないスリット状の領域である。スリット３３２、３３２は、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟む位置に並列して２つ設けられている。具体的には、一方のスリット３３２は、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟んで導波路１１０ａの一端側に配置されるとともに、他方のスリット３３２は、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟んで導波路１１０ａの他端側に配置される。スリット３３２、３３２は、第２不形成領域の一例である。
【００５０】
第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２とは、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との間を伝搬する差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されている。言い換えると、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２とは、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との間を伝搬する差動信号が強め合う位置にそれぞれ形成されている。具体的には、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との距離Ｌ２は、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との間を伝搬する差動信号の波長の１／４に相当する距離に設定されている。
【００５１】
このように、本実施例における信号変換器３０２では、導波路基板１１０に導波路１１０ａが形成され、導波路１１０ａと導波管１２０との結合部分に信号変換部３３０が配置される。そして、信号変換部３３０では、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分は、ショート壁としての第２遮断用導通スルーホール３３１に反射して一方のスリット３３２に向けて伝搬する。これにより、第２遮断用導通スルーホール３３１を節とし一方のスリット３３２を腹とする定在波が発生する。
【００５２】
一方、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分は、ショート壁としての第２遮断用導通スルーホール３３１に反射して他方のスリット３３２に向けて伝搬する。これにより、第２遮断用導通スルーホール３３１を節とし他方のスリット３３２を腹とする定在波が発生する。結果として、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とが合成され、導波管１２０を伝搬する信号に変換される。
【００５３】
上述してきたように、本実施例に係る信号変換器３０２では、導波路基板１１０のうち第２遮断用導通スルーホール３３１を挟む位置に、第１導体層１１１ａが形成されていないスリット状の領域である一対のスリット３３２、３３２が並列して設けられている。このため、本実施例によれば、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟んで導波路１１０ａの一端側に配置される一方のスリット３３２と導波路１１０ａの他端側に配置される他方のスリット３３２とを空間的に分離することができる。したがって、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分が導波路１１０ａの他端側に漏れ、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分が導波路１１０ａの一端側に漏れることを防止することができる。結果として信号変換の効率を向上することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 回路モジュール
１０１ 半導体回路チップ
１０２、２０２、３０２ 信号変換器
１１０ 導波路基板
１１０ａ 導波路
１１１ 誘電体板
１１１ａ 第１導体層
１１１ｂ 第２導体層
１１２ 導通スルーホール（導通部）
１２０ 導波管
１２１ 本体部
１２２ 空洞部
１２２ａ、１２２ｂ 開口面部
１３０、２３０、３３０ 信号変換部
１３１ 第１不形成領域
１３２ 導体パッチ
１３２ａ 縁部
１３３ 第１遮断用導通スルーホール（第１遮断用導通部）
１５１、１５２ メタルパッド
１５３ メタルバンプ
２３４、２３５ 接続部
３３１ 第２遮断用導通スルーホール（第２遮断用導通部）
３３２ スリット（第２不形成領域）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号変換器および回路モジュールに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、高周波の信号、特にミリ波のような波長の短い帯域の信号を、送信回路および受信回路を用いてアンテナから放射および受信する場合には、送信回路および受信回路とアンテナとの間で信号形態の変換が行われる。例えば、送信回路の信号形態を、アンテナに接続された空洞導波管の信号伝搬モードに変換し、又は空洞導波管の信号伝搬モードから受信回路の信号形態に変換することが行われる。この信号形態の変換には、信号変換器が用いられる。
【０００３】
一方で、近年では、送信回路および受信回路として、マイクロ波帯およびミリ波帯で動作するＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等のシリコン系の半導体回路チップの開発および採用がすすめられている。このような半導体回路チップにおける信号の伝送方式としては、雑音に強い差動方式が採用されることが多い。差動方式を採用した半導体回路チップ（以下単に「半導体回路チップ」という）は、互いに逆位相となる正相成分および逆相成分を含む差動信号を入出力する。半導体回路チップは上記の信号変換器に接続されており、半導体回路チップから出力された差動信号の正相成分および逆相成分は、信号変換器を通ってアンテナに出力される。
【０００４】
半導体回路チップに接続される信号変換器は、半導体回路チップから出力された差動信号の正相成分と逆相成分とを合成して非平衡の信号（以下「シングル信号」という）に変換し、変換後のシングル信号を伝搬して空洞導波管に出力する。
【０００５】
ここで、半導体回路チップに接続される従来の信号変換器の構成例を説明する。図７は、従来の信号変換器が組み込まれた回路モジュールの構成を模式的に示した図である。同図に示すように、従来の信号変換器１０は、差動信号を入出力する半導体回路チップ１に接続されており、第１信号変換部１１と、接続部１２と、伝送線路１３と、第２信号変換部１４、空洞導波管１５とを有する。半導体回路チップ１から出力された差動信号の正相成分と逆相成分とは、第１信号変換部１１により合成されシングル信号に変換される。接続部１２は、例えば、ボンディングワイヤであり、第１信号変換部１１から出力されたシングル信号は、接続部１２を介して伝送線路１３に出力される。伝送線路１３は、例えば、マイクロストリップ線路であり、接続部１２から出力されたシングル信号は、伝送線路１３を介して第２信号変換部１４に出力されて空洞導波管１５を伝搬する信号に変換された後、空洞導波管１５に出力される。空洞導波管１５は、アンテナ２を介して信号を空間に放射する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】国際公開第２００７／１１４１０４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記した従来の技術では、外部からの雑音の影響を受け易く信号変換の効率が低下するという問題がある。
【０００８】
すなわち、上記した従来の技術では、差動信号をシングル信号に事前に変換し、変換後のシングル信号を空洞導波管へ出力するため、半導体回路チップと空洞導波管との間を伝搬するシングル信号に外部からの雑音が重畳する場合がある。一般に、シングル信号に重畳された雑音を除去することは困難である。結果として、信号変換の効率が低下する恐れがある。
【０００９】
例えば、図７に示した例では、第１信号変換部１１から出力されたシングル信号が、接続部１２、伝送線路１３および第２信号変換部１４を介して空洞導波管１５へ到達する間に、シングル信号に外部からの雑音が重畳することがある。その結果、信号変換の効率が低下する恐れがある。
【００１０】
開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、外部からの雑音の影響を抑えた高効率な信号変換を行うことが可能となる信号変換器および回路モジュール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】
本願の開示する信号変換器は、導波路基板と、導波管と、信号変換部とを備える。導波路基板は、一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む。導波管は、前記導波路に結合される。信号変換部は、前記導波路の一端側から入力される差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する。
【発明の効果】
【００１２】
本願の開示する信号変換器の一つの態様によれば、外部からの雑音の影響を抑えた高効率な信号変換を行うことが可能となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、実施例１に係る信号変換器が組み込まれた回路モジュールの構成を模式的に示した図である。
【図２】図２は、実施例１に係る回路モジュールの構成例を示す図である。
【図３−１】図３−１は、実施例１における信号変換器の上面図である。
【図３−２】図３−２は、図３−１に示した信号変換器のＶ−Ｖ線断面図である。
【図４】図４は、図２に示した回路モジュールのＷ−Ｗ線断面図である。
【図５】図５は、実施例２における信号変換器の上面図である。
【図６】図６は、実施例３における信号変換器の上面図である。
【図７】図７は、従来の信号変換器が組み込まれた回路モジュールの構成を模式的に示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に、本願の開示する信号変換器および回路モジュールの実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施例によりこの発明が限定されるものではない。
【実施例１】
【００１５】
図１は、実施例１に係る信号変換器１０２が組み込まれた回路モジュール１００の構成を模式的に示した図である。同図に示すように、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１と、信号変換器１０２とを有する。半導体回路チップ１０１は、例えば、ミリ波帯ＩＣ（integrated circuit）やマイクロ波帯ＩＣであり、互いに逆位相となる正相成分および逆相成分を含む差動信号を入出力する。
【００１６】
信号変換器１０２は、半導体回路チップ１０１に接続部２１、２１を介して接続されており、導波路１１０ａ、１１０ａと、導波管１２０と、信号変換部１３０とを有する。なお、図１に示した例では、上側の接続部２１が、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用の端子に接続されており、下側の接続部２１が、半導体回路チップ１０１における差動信号の逆相成分用の端子に接続されているものとする。
【００１７】
導波路１１０ａは、誘電体板の両面に形成された導体層と両面の導体層を導通させる導通スルーホールとで囲まれた伝送路である。図１に示した例では、上側の導波路１１０ａは、上側の接続部２１を介して、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用の端子に接続されている。そして、上側の導波路１１０ａは、半導体回路チップ１０１から供給される差動信号の正相成分を信号変換部１３０まで伝送する。また、下側の導波路１１０ａは、下側の接続部２１を介して、半導体回路チップ１０１における差動信号の逆相成分用の端子に接続されている。そして、下側の導波路１１０ａは、半導体回路チップ１０１から供給される差動信号の逆相成分を信号変換部１３０まで伝送する。
【００１８】
導波管１２０は、例えば、空洞導波管であり、導波路１１０ａに結合される。信号変換部１３０は、上側の導波路１１０ａを伝搬する差動信号の正相成分と、下側の導波路１１０ａを伝搬する差動信号の逆相成分とを合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。導波管１２０を伝搬しアンテナ２３に到達した信号は、アンテナ２３を介して空間に放射される。
【００１９】
このように、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の正相成分と逆相成分とを導波路１１０ａにて個別に伝搬させた後、差動信号の正相成分と逆相成分とを信号変換部１３０により合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。ここで、導波路１１０ａおよび導波管１２０は、電磁界的に閉じた空間である。このため、本実施例の回路モジュール１００によれば、導波路１１０ａおよび導波管１２０を伝搬する信号に外部からの雑音が重畳されることを回避することができる。
【００２０】
次に、図１に示した回路モジュール１００の構成を詳細に説明する。図２は、実施例１に係る回路モジュール１００の構成例を示す図である。同図に示すように、回路モジュール１００は、差動信号を入出力する半導体回路チップ１０１と、半導体回路チップ１０１に接続される信号変換器１０２とを有する。そして、半導体回路チップ１０１から出力される差動信号が信号変換器１０２の導波路１１０ａを伝搬するようになっている。
【００２１】
ここで、信号変換器１０２の構成を詳細に説明する。図３−１は、実施例１における信号変換器１０２の上面図である。図３−２は、図３−１に示した信号変換器１０２のＶ−Ｖ線断面図である。図３−１および図３−２に示すように、信号変換器１０２は、導波路基板１１０と、導波管１２０と、信号変換部１３０とを有する。
【００２２】
導波路基板１１０は、導波路１１０ａを含む基板である。導波路基板１１０は、誘電体板１１１と、導通スルーホール１１２とを有する。誘電体板１１１は、例えば樹脂やセラミック等の誘電体で形成された板状の部材である。誘電体板１１１の表面には、第１導体層１１１ａが形成され、誘電体板１１１の裏面には、第２導体層１１１ｂが形成されている。
【００２３】
導通スルーホール１１２は、誘電体板１１１を貫通して誘電体板１１１の両面の第１導体層１１１ａと第２導体層１１１ｂとを導通させている。導通スルーホール１１２は、所定間隔を空けて２列で配列されている。導通スルーホール１１２は、導通部の一例である。
【００２４】
したがって、導波路基板１１０には、誘電体板１１１と、第１導体層１１１ａおよび第２導体層１１１ｂと、２列の導通スルーホール１１２とで包囲された筒状の誘電体部分が形成され、この筒状の誘電体部分が導波路１１０ａを構成している。導波路１１０ａは、誘電体板１１１を伝搬する信号を導波管モードで伝送させる伝送路である。導波路１１０ａの一端は、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用の端子に接続され、導波路１１０ａの他端は、半導体回路チップ１０１における逆相成分用の端子に接続されている。なお、導波路１１０ａと半導体回路チップ１０１との接続構成については、後述で説明する。
【００２５】
導波管１２０は、導体で形成された角筒状の本体部１２１と、本体部１２１の内部に形成された角筒状の空洞部１２２とを備えた空洞導波管である。導波管１２０の上面側および下面側にはそれぞれ開口面部１２２ａ、１２２ｂが形成されている。導波管１２０は、誘電体板１１１の第１導体層１１１ａ上に設置され、導波管１２０の開口面部１２２ｂが第１導体層１１１ａに接することにより、導波管１２０と導波路基板１１０の導波路１１０ａとが結合されている。
【００２６】
信号変換部１３０は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。なお、正相成分および逆相成分は、互いに逆位相となる一対の信号成分を表す。信号変換部１３０は、導波管１２０と導波路基板１１０の導波路１１０ａとの結合部分であって、かつ、導波管１２０の開口面部１２２ｂの内部に配置されている。
【００２７】
信号変換部１３０は、第１不形成領域１３１と、導体パッチ１３２と、第１遮断用導通スルーホール１３３とを有する。第１不形成領域１３１は、誘電体板１１１のうち第１導体層１１１ａが形成されていない領域である。
【００２８】
導体パッチ１３２は、例えば長方形状の導体パターンであり、第１導体層１１１ａと離間した状態で第１不形成領域１３１に設けられる。言い換えると、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとは、第１不形成領域１３１により物理的に分断され、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとは、第１不形成領域１３１により電磁界的に結合される。
【００２９】
第１遮断用導通スルーホール１３３は、誘電体板１１１を貫通して導体パッチ１３２および第１導体層１１１ａと第２導体層１１１ｂとを導通させることにより、導波路１１０ａの一端と導波路１１０ａの他端とを遮断する。すなわち、第１遮断用導通スルーホール１３３は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分に対するショート壁として機能するとともに、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分に対するショート壁として機能する。第１遮断用導通スルーホール１３３は、第１遮断用導通部の一例である。
【００３０】
第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとは、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの間を伝搬する差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されている。言い換えると、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとは、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの間を伝搬する差動信号が強め合う位置にそれぞれ形成されている。具体的には、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの距離Ｌ１は、第１遮断用導通スルーホール１３３と導体パッチ１３２の縁部１３２ａとの間を伝搬する差動信号の波長の１／４に相当する距離に設定されている。
【００３１】
このように、本実施例における信号変換器１０２では、導波路基板１１０に導波路１１０ａが形成され、導波路１１０ａと導波管１２０との結合部分に信号変換部１３０が配置される。そして、信号変換部１３０では、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分は、ショート壁としての第１遮断用導通スルーホール１３３に反射して導体パッチ１３２の縁部１３２ａに向けて伝搬する。これにより、第１遮断用導通スルーホール１３３を節とし導体パッチ１３２の縁部１３２ａを腹とする定在波が発生する。
【００３２】
一方、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分は、ショート壁としての第１遮断用導通スルーホール１３３に反射して導体パッチ１３２の縁部１３２ａに向けて伝搬する。これにより、第１遮断用導通スルーホール１３３を節とし導体パッチ１３２の縁部１３２ａを腹とする定在波が発生する。結果として、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とが合成され、導波管１２０を伝搬する信号に変換される。
【００３３】
次いで、導波路１１０ａと半導体回路チップ１０１との接続構成について説明する。図４は、図２に示した回路モジュール１００のＷ−Ｗ線断面図である。図２および図４に示すように、半導体回路チップ１０１には、差動信号の正相成分を入出力するための端子であるメタルパッド１５１と、差動信号の逆相成分を入出力するための端子であるメタルパッド１５２とが設けられている。
【００３４】
メタルパッド１５１は、図４に示すように、メタルバンプ１５３を通じて導波路１１０ａの一端側の第１導体層１１１ａに接続される。そして、半導体回路チップ１０１のメタルパッド１５１と導波路１１０ａの第１導体層１１１ａとのメタルバンプ１５３を通じた接続を安定化するためのアンダーフィル材１５４が充填される。これにより、導波路１１０ａの一端と、半導体回路チップ１０１における差動信号の正相成分用のメタルパッド１５１とがフリップチップ接続されるようになっている。
【００３５】
また、メタルパッド１５２は、メタルバンプ１５３を通じて導波路１１０ａの他端側の第１導体層１１１ａに接続される。そして、半導体回路チップ１０１のメタルパッド１５２と導波路１１０ａの第１導体層１１１ａとのメタルバンプ１５３を通じた接続を安定化するためのアンダーフィル材１５５が充填される。これにより、導波路１１０ａの他端と、半導体回路チップ１０１における差動信号の逆相成分用のメタルパッド１５２とがフリップチップ接続されるようになっている。なお、メタルパッド１５１、１５２およびメタルバンプ１５３は、図１に示した接続部２１の一例である。
【００３６】
上述してきたように、本実施例に係る回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の正相成分をメタルパッド１５１およびメタルバンプ１５３を通じて、導波路１１０ａの一端側の第１導体層１１１ａへ入力させる。一方、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の逆相成分をメタルパッド１５２およびメタルバンプ１５３を通じて、導波路１１０ａの他端側の第１導体層１１１ａへ入力させる。そして、回路モジュール１００は、半導体回路チップ１０１からの差動信号の正相成分と逆相成分とを導波路１１０ａにて個別に伝搬させた後、差動信号の正相成分と逆相成分とを信号変換部１３０により合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。ここで、導波路１１０ａおよび導波管１２０は、電磁界的に閉じた空間である。このため、本実施例によれば、導波路１１０ａおよび導波管１２０を伝搬する信号に外部からの雑音が重畳されることを回避することができる。結果として、外部からの雑音の影響を抑えた高効率な信号変換を行うことが可能となる。
【００３７】
なお、メタルパッド１５１、１５２およびメタルバンプ１５３は、導波路１１０ａと異なり、電磁的に閉じた空間ではないため、これらメタルパッド１５１、１５２およびメタルバンプ１５３に外部からの雑音が侵入する場合がある。このような場合であっても、本実施例の回路モジュール１００は、差動信号の正相成分と逆相成分とを信号変換部１３０により合成することにより、上記した外部からの雑音をいわゆるコモン・モード雑音として相殺することができる。
【実施例２】
【００３８】
実施例２は、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続部により接続した構成が実施例１と異なる。
【００３９】
まず、実施例２に係る回路モジュールが有する信号変換器２０２の構成について説明する。図５は、実施例２における信号変換器２０２の上面図である。なお、図５において図３−１と同一の部分には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。また、実施例２に係る回路モジュールの構成は、図２に示した構成と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
【００４０】
図５に示すように、信号変換器２０２は、導波路基板１１０と、導波管１２０と、信号変換部２３０とを有する。信号変換部２３０は、第１不形成領域１３１、導体パッチ１３２および第１遮断用導通スルーホール１３３に加えて、接続部２３４、２３５を新たに有する。
【００４１】
接続部２３４、２３５は、導体パッチ１３２および第１導体層１１１ａと同様に導体により形成され、導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続する。具体的には、接続部２３４、２３５は、導波路１１０ａの一端側または導波路１１０ａの他端側と第１遮断用導通スルーホール１３３との間を差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続する。言い換えると、接続部２３４、２３５は、導波路１１０ａの一端側または導波路１１０ａの他端側と第１遮断用導通スルーホール１３３との間を差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて第１不形成領域１３１を分断する。本実施例の接続部２３４、２３５は、導体パッチ１３２の中心に交差する中心線のうち差動信号が伝搬する方向と交差する中心線上に形成されている。
【００４２】
このように、本実施例における信号変換器２０２では、差動信号が伝搬する方向と交差する導体パッチ１３２の中心線上に接続部２３４、２３５を形成して導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続している。これにより、位置ずれが発生して第１遮断用導通スルーホール１３３に対する導体パッチ１３２の対称性が維持できない場合でも、中心線を挟んだ導体パッチ１３２の両端でのショート状態を保持することができる。
【００４３】
上述してきたように、本実施例に係る信号変換器２０２では、導波路１１０ａの一端側または導波路１１０ａの他端側と第１遮断用導通スルーホール１３３との間を差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて導体パッチ１３２と第１導体層１１１ａとを接続する。このため、本実施例によれば、第１遮断用導通スルーホール１３３に対する導体パッチ１３２の対称性が維持できない場合でも、導体パッチ１３２の両端でのショート状態を保持することができ、信号変換の効率を向上することができる。
【実施例３】
【００４４】
実施例３は、信号変換部の構成が実施例１と異なる。
【００４５】
まず、実施例３に係る回路モジュールが有する信号変換器３０２の構成について説明する。図６は、実施例３における信号変換器３０２の上面図である。なお、図６において図３−１と同一の部分には同一の符号を付すこととして、その詳細な説明を省略する。また、実施例３に係る回路モジュールの構成は、図２に示した構成と同様であるため、ここでは、その説明を省略する。
【００４６】
図６に示すように、信号変換器３０２は、導波路基板１１０と、導波管１２０と、信号変換部３３０とを有する。信号変換部３３０は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して導波管１２０を伝搬する信号に変換する。信号変換部３３０は、導波管１２０と導波路基板１１０の導波路１１０ａとの結合部分であって、かつ、導波管１２０の開口面部１２２ｂの内部に配置されている。
【００４７】
信号変換部３３０は、第２遮断用導通スルーホール３３１と、一対のスリット３３２、３３２とを有する。
【００４８】
第２遮断用導通スルーホール３３１は、誘電体板１１１を貫通して第１導体層１１１ａと第２導体層１１１ｂとを導通させることにより、導波路１１０ａの一端と導波路１１０ａの他端とを遮断する。すなわち、第２遮断用導通スルーホール３３１は、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分に対するショート壁として機能するとともに、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分に対するショート壁として機能する。第２遮断用導通スルーホール３３１は、第２遮断用導通部の一例である。
【００４９】
スリット３３２、３３２は、誘電体板１１１のうち第１導体層１１１ａが形成されていないスリット状の領域である。スリット３３２、３３２は、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟む位置に並列して２つ設けられている。具体的には、一方のスリット３３２は、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟んで導波路１１０ａの一端側に配置されるとともに、他方のスリット３３２は、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟んで導波路１１０ａの他端側に配置される。スリット３３２、３３２は、第２不形成領域の一例である。
【００５０】
第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２とは、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との間を伝搬する差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されている。言い換えると、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２とは、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との間を伝搬する差動信号が強め合う位置にそれぞれ形成されている。具体的には、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との距離Ｌ２は、第２遮断用導通スルーホール３３１と各スリット３３２との間を伝搬する差動信号の波長の１／４に相当する距離に設定されている。
【００５１】
このように、本実施例における信号変換器３０２では、導波路基板１１０に導波路１１０ａが形成され、導波路１１０ａと導波管１２０との結合部分に信号変換部３３０が配置される。そして、信号変換部３３０では、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分は、ショート壁としての第２遮断用導通スルーホール３３１に反射して一方のスリット３３２に向けて伝搬する。これにより、第２遮断用導通スルーホール３３１を節とし一方のスリット３３２を腹とする定在波が発生する。
【００５２】
一方、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分は、ショート壁としての第２遮断用導通スルーホール３３１に反射して他方のスリット３３２に向けて伝搬する。これにより、第２遮断用導通スルーホール３３１を節とし他方のスリット３３２を腹とする定在波が発生する。結果として、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分と導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分とが合成され、導波管１２０を伝搬する信号に変換される。
【００５３】
上述してきたように、本実施例に係る信号変換器３０２では、導波路基板１１０のうち第２遮断用導通スルーホール３３１を挟む位置に、第１導体層１１１ａが形成されていないスリット状の領域である一対のスリット３３２、３３２が並列して設けられている。このため、本実施例によれば、第２遮断用導通スルーホール３３１を挟んで導波路１１０ａの一端側に配置される一方のスリット３３２と導波路１１０ａの他端側に配置される他方のスリット３３２とを空間的に分離することができる。したがって、導波路１１０ａの一端側から入力される差動信号の正相成分が導波路１１０ａの他端側に漏れ、導波路１１０ａの他端側から入力される差動信号の逆相成分が導波路１１０ａの一端側に漏れることを防止することができる。結果として信号変換の効率を向上することができる。
【符号の説明】
【００５４】
１００ 回路モジュール
１０１ 半導体回路チップ
１０２、２０２、３０２ 信号変換器
１１０ 導波路基板
１１０ａ 導波路
１１１ 誘電体板
１１１ａ 第１導体層
１１１ｂ 第２導体層
１１２ 導通スルーホール（導通部）
１２０ 導波管
１２１ 本体部
１２２ 空洞部
１２２ａ、１２２ｂ 開口面部
１３０、２３０、３３０ 信号変換部
１３１ 第１不形成領域
１３２ 導体パッチ
１３２ａ 縁部
１３３ 第１遮断用導通スルーホール（第１遮断用導通部）
１５１、１５２ メタルパッド
１５３ メタルバンプ
２３４、２３５ 接続部
３３１ 第２遮断用導通スルーホール（第２遮断用導通部）
３３２ スリット（第２不形成領域）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む導波路基板と、
前記導波路に結合される導波管と、
前記導波路の一端側から入力される差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する信号変換部と
を備えたことを特徴とする信号変換器。
【請求項２】
前記信号変換部は、
前記誘電体板のうち前記第１導体層が形成されていない領域である第１不形成領域と、
前記第１導体層と離間した状態で前記第１不形成領域に設けられた導体パッチと、
前記誘電体板を貫通して前記導体パッチおよび前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させることにより、前記導波路の一端側と前記導波路の他端側とを遮断する第１遮断用導通部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の信号変換器。
【請求項３】
前記信号変換部は、
前記導波路の一端側または前記導波路の他端側と前記第１遮断用導通部との間を前記差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて前記導体パッチと前記第１導体層とを接続する接続部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の信号変換器。
【請求項４】
前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部とは、前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部との間を伝搬する前記差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の信号変換器。
【請求項５】
前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部とは、前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部との間を伝搬する前記差動信号の波長の１／４に相当する距離を置いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の信号変換器。
【請求項６】
前記信号変換部は、
前記誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させることにより、前記導波路の一端と前記導波路の他端とを遮断する第２遮断用導通部と、
前記第２遮断用導通部を挟む位置に並列して設けられた、前記第１導体層が形成されていないスリット状の領域である一対の第２不形成領域と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の信号変換器。
【請求項７】
前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域とは、前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域との間を伝搬する前記差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項６に記載の信号変換器。
【請求項８】
前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域とは、前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域との間を伝搬する前記差動信号の波長の１／４に相当する距離を置いて形成されていることを特徴とする請求項７に記載の信号変換器。
【請求項９】
差動信号を入出力する半導体回路チップと、
前記半導体回路チップに接続される信号変換器と
を備え、
前記信号変換器は、
一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む導波路基板と、
前記導波路に結合される導波管と、
前記導波路の一端側から入力される前記差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される前記差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する信号変換部と
を備えたことを特徴とする回路モジュール。
【請求項１】
一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む導波路基板と、
前記導波路に結合される導波管と、
前記導波路の一端側から入力される差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する信号変換部と
を備えたことを特徴とする信号変換器。
【請求項２】
前記信号変換部は、
前記誘電体板のうち前記第１導体層が形成されていない領域である第１不形成領域と、
前記第１導体層と離間した状態で前記第１不形成領域に設けられた導体パッチと、
前記誘電体板を貫通して前記導体パッチおよび前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させることにより、前記導波路の一端側と前記導波路の他端側とを遮断する第１遮断用導通部と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の信号変換器。
【請求項３】
前記信号変換部は、
前記導波路の一端側または前記導波路の他端側と前記第１遮断用導通部との間を前記差動信号が伝搬する方向と交差する方向にて前記導体パッチと前記第１導体層とを接続する接続部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載の信号変換器。
【請求項４】
前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部とは、前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部との間を伝搬する前記差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の信号変換器。
【請求項５】
前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部とは、前記第１遮断用導通部と前記導体パッチの縁部との間を伝搬する前記差動信号の波長の１／４に相当する距離を置いて形成されていることを特徴とする請求項４に記載の信号変換器。
【請求項６】
前記信号変換部は、
前記誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させることにより、前記導波路の一端と前記導波路の他端とを遮断する第２遮断用導通部と、
前記第２遮断用導通部を挟む位置に並列して設けられた、前記第１導体層が形成されていないスリット状の領域である一対の第２不形成領域と
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の信号変換器。
【請求項７】
前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域とは、前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域との間を伝搬する前記差動信号が最大の振幅となる位置にそれぞれ形成されていることを特徴とする請求項６に記載の信号変換器。
【請求項８】
前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域とは、前記第２遮断用導通部と各前記第２不形成領域との間を伝搬する前記差動信号の波長の１／４に相当する距離を置いて形成されていることを特徴とする請求項７に記載の信号変換器。
【請求項９】
差動信号を入出力する半導体回路チップと、
前記半導体回路チップに接続される信号変換器と
を備え、
前記信号変換器は、
一面に第１導体層が形成され他面に第２導体層が形成された誘電体板と、該誘電体板を貫通して前記第１導体層と前記第２導体層とを導通させる導通部とで形成された導波路を含む導波路基板と、
前記導波路に結合される導波管と、
前記導波路の一端側から入力される前記差動信号の正相成分と前記導波路の他端側から入力される前記差動信号の逆相成分とを合成して前記導波管を伝搬する信号に変換する信号変換部と
を備えたことを特徴とする回路モジュール。
【図１】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３−１】
【図３−２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２５７０９８（Ｐ２０１２−２５７０９８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１２９２６３（Ｐ２０１１−１２９２６３）
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
【公開日】平成２４年１２月２７日（２０１２．１２．２７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【出願人】（０００００５２２３）富士通株式会社 (25,993)
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