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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung zur Verwendung in einem Eingangs-/Ausgangsbereich einer elektronischen Vorrichtung, wie z. B. einer Mikrowellen- oder Millimeter-Wellenband-Radarvorrichtung, Kommunikationsvorrichtung und dergleichen.
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EINSCHLÄGIGER STAND DER TECHNIK
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Bei einer elektronischen Vorrichtung, wie z. B. einer Radarvorrichtung oder Kommunikationsvorrichtung, wird häufig ein Koaxialverbinder als Eingangs-/Ausgangsschnittstelle für ein Hochfrequenzsignal verwendet. Eine Streifenleitung, die eine Mikrostreifenleitung beinhaltet, wird häufig als Einrichtung für die Ausbreitung eines Hochfrequenzsignals innerhalb einer elektronischen Vorrichtung verwendet.
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Als ein Verfahren zum Verbinden eines Koaxialverbinders und einer Mikrostreifenleitung beschreibt die
japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 2-36202 in
1 (siehe Patentdokument 1) eine Konfiguration, bei der ein Verbinderkern eines Koaxialverbinders und eine Mikrostreifenleitung durch ein Goldband verbunden sind.
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In Anbetracht der Deformation und dergleichen, die verursacht wird durch eine Differenz in der linearen Ausdehnung während einer Temperaturänderung zwischen einem Gehäuse, an dem der Koaxialverbinder angebracht ist, und einem Substrat, auf dem die Mikrostreifenleitung gebildet ist, wird jedoch ein Spalt zwischen dem Gehäuse und dem Substrat vorgesehen, wie dies in 2 von Patentdokument 1 dargestellt ist. Aus diesem Grund gibt es Bedenken hinsichtlich einer Leckage eines Hochfrequenzsignals (elektrische Welle) durch diesen Spalt.
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Als ein Mittel zum Lösen dieses Problem wird ein Verfahren verwendet, in dem ein zentraler Leiter eines Koaxialverbinders und eine Mikrostreifenleitung in einem geschlossenen Raum direkt verbunden werden, wie dies in
1 und
2 der
japanischen Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 5-259713 (siehe Patentdokument 2) der Fall ist.
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LISTE DES STANDES DER TECHNIK
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- Patentdokument 1: Japanische Gebrauchsmuster-Offenlegungsschrift Nr. 2-36202 (1 und 2)
- Patentdokument 2: Japanische Patentanmeldungs-Offenlegungsschrift Nr. 5-259713 (1 und 2)
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KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Technisches Problem
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Das in dem Patentdokument 2 beschriebene Verfahren ist jedoch problematisch, da der zentrale Leiter bzw. Mittelleiter des Koaxialverbinders, ein dielektrisches Substrat und dergleichen aufgrund einer Temperaturänderung verformt werden, so dass eine Spannungskonzentration an einer Verbindung zwischen dem Mittelleiter des Koaxialverbinders und der Mikrostreifenleitung verursacht wird und dies zu Bruch führt.
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Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen des vorstehend geschilderten Problems erfolgt, und die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung, die einen Koaxialverbinder und eine Mikrostreifenleitung miteinander verbindet und bei der eine Leckage eines Hochfrequenzsignals durch einen Spalt zwischen einem Gehäuse und einem Substrat eliminiert wird und keine Spannungsbelastung an einer Verbindung zwischen dem Koaxialverbinder und der Mikrostreifenleitung erzeugt wird, so dass die Zuverlässigkeit dieser Verbindung verbessert ist.
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Lösung des Problems
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Eine Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung weist Folgendes auf: einen Wellenleiter mit einer ersten Durchgangsöffnung und einer zweiten Durchgangsöffnung, die von der ersten Durchgangsöffnung beabstandet ist und derart dimensioniert ist, dass eine Übertragungsfrequenz unterbrochen wird; eine Koaxialleitung mit einem Außenleiter, einem Mittelleiter mit einem Fortsatz, der von einem axialen Ende des Außenleiters wegragt, und einem zwischen dem Außenleiter und dem Mittelleiter angeordnet en Isolator; und eine Mikrostreifenleitung, die einen auf der einen Oberfläche eines isolierendem Substrats angeordnet en Erdungsleiter sowie eine Streifenleitung aufweist, die auf der der einen Oberfläche gegenüberliegenden, anderen Oberfläche des isolierendem Substrats angeordnet ist und einen Fortsatz aufweist, der über den Erdungsleiter in der Koaxialleitung axial vorsteht, wobei der Außenleiter mit einer Außenwand des Wellenleiters verbunden ist und der Fortsatz des Mittelleiters durch die erste Durchgangsöffnung in den Wellenleiter in der Mikrostreifenleitung eingesetzt ist, wobei der Erdungsleiter mit einer Innenwand der zweiten Durchgangsöffnung verbunden ist und der Fortsatz der Streifenleitung durch die zweite Durchgangsöffnung in den Wellenleiter eingesetzt ist.
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Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
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Da bei einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Koaxialleitung und eine Mikrostreifenleitung durch einen Wellenleiterbereich verbunden sind, wird eine Leckage eines Hochfrequenzsignals durch einen Spalt zwischen einem Gehäuse und einem Substrat eliminiert, und es wird keine Spannungsbelastung an einer Verbindung zwischen einem Koaxialverbinder und der Mikrostreifenleitung erzeugt, so dass die Zuverlässigkeit einer elektronischen Vorrichtung verbessert ist.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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In den Zeichnungen zeigen:
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1A eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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1B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B' der 1A;
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2A eine Draufsicht von oben auf einen Koaxialwellenleiter-Wandler der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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2B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A' der 2A;
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2C eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B' der 2A;
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3A eine von oben gesehene Ansicht eines Substrats mit einer Mikrostreifenleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3B eine Ansicht von der Seite des Substrats mit der Mikrostreifenleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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3C eine Ansicht von unterhalb des Substrats mit der Mikrostreifenleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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4 eine Darstellung zur Erläuterung eines Simulationsmodells des Koaxialwellenleiter-Wandlers der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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5 eine Darstellung zur Erläuterung von Simulationsresultaten des Simulationsmodells der 4;
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6 eine Darstellung zur Erläuterung eines Simulationsmodells eines Wellenleiter-Mikrostreifen-Wandlers der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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7 eine Darstellung zur Erläuterung von Simulationsresultaten des Simulationsmodells der 6;
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8 eine Darstellung zur Erläuterung eines Simulationsmodells der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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9 eine Darstellung zur Erläuterung von Simulationsresultaten des Simulationsmodells der 8;
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10A eine Draufsicht von oben auf eine Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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10B eine Seitenansicht bei Betrachtung von einer Linie B-B' der 10A;
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11A eine Draufsicht von oben auf eine Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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11B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B' der 11A;
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12A eine von oben gesehene Ansicht eines Substrats mit einer Mikrostreifenleitung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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12B eine Ansicht von der Seite des Substrats mit der Mikrostreifenleitung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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12C eine Ansicht von unterhalb des Substrats mit der Mikrostreifenleitung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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13A eine Draufsicht auf eine Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß einem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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13B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B' der 13A;
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14 eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß einem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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15A eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration eines Koaxialwellenleiter-Wandlers einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß einem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
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15B eine Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A' der 15A; und
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15C eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B' der 15A.
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BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
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Bei allen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung kann eine Bezugnahme sowohl auf 1A als auch 1B mit dem Begriff 1 erfolgen, und eine Bezugnahme auf alle Darstellungen der 2A, 2B und 2C kann mit dem Begriff 2 erfolgen. Das Gleiche gilt für die anderen Figuren.
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Erstes Ausführungsbeispiel
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Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend anhand der 1 beschrieben. 1 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den 1 zeigt 1A eine Draufsicht von oben auf die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 1B zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B' der 1A.
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Die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Wellenleiterbereich, der gebildet ist aus: einem ersten Wellenleiter 102 mit einer Koaxialverbinder-Einsetzöffnung 119, die als erste Durchgangsöffnung dient; und einem zweiten Wellenleiter 109 mit einer Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111, die als zweite Durchgangsöffnung dient, die von der Koaxialverbinder-Einsetzöffnung 119 beabstandet ist und derart dimensioniert ist, dass sie eine Übertragungsfrequenz unterbricht. Die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung beinhaltet ferner einen Koaxialverbinder 104 mit: einem Außenleiter; einem Mittelleiter 112, der einen von einem axialen Ende des Außenleiters wegragenden Fortsatz aufweist; sowie einem Isolator, der zwischen dem Außenleiter und dem Mittelleiter 112 angeordnet ist. Die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung beinhaltet ferner ein Substrat 106 mit einer Mikrostreifenleitung, die gebildet ist aus: einem Erdungsleiter 115, der auf der einen Oberfläche eines dielektrischen Substrats 118 angeordnet ist; und einer Signalleitung 113, die auf der der einen Oberfläche gegenüberliegenden, anderen Oberfläche des isolierenden dielektrischen Substrats 118 angeordnet ist und aus einer Streifenleitung gebildet ist, die einen über den Erdungsleiter 115 axial vorstehenden Fortsatz aufweist.
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An einem Koaxialverbinder 104, der als Koaxialleitung dient, ist ein Flansch, der den Außenleiter bildet, mittels einer Schraube 105 mit einer Außenwand eines ersten Wellenleiters 102 um die Koaxialverbinder-Einsetzöffnung 119 verbunden, und der Fortsatz des Mittelleiters 112 ist durch die Koaxialverbinder-Einsetzöffnung 119 in den ersten Wellenleiter 102 des Wellenleiterbereichs eingesetzt. Bei dem die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrat 106 ist der Erdungsleiter 115 mit einer Innenwand der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 verbunden. Der aus der Streifenleitung gebildete Fortsatz der Signalleitung 113 ist durch die Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 in den zweiten Wellenleiter 109 eingesetzt, der als Wellenleiterbereich dient. Der Erdungsleiter 115 ist nicht in den zweiten Wellenleiter 109 eingeführt, und nur der Fortsatz der Signalleitung 113 ist in den zweiten Wellenleiter 109 eingeführt. Dabei ist die Koaxialverbinder-Einsetzöffnung 119 in der Außenwand der H-Ebene des ersten Wellenleiters 102 gebildet. Die Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 ist in einer Außenwand der H-Ebene des zweiten Wellenleiters 109 gebildet. Die Koaxialverbinder-Einsetzöffnung 119 und die Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 sind in einer Wellenleiter-Achsenrichtung des aus dem ersten Wellenleiter 102 und dem zweiten Wellenleiter 109 gebildeten Wellenleiterbereichs voneinander beabstandet.
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Die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass sie grob gesagt aus einem Koaxialleitung-Wellenleiterwandler 1 und einem Wellenleiter-Mikrostreifenleitung-Wandler 2 gebildet ist. In dem Koaxialleitung-Wellenleiterwandler 1 ist in einem ersten Gehäuse 101 aus einem leitfähigen Material, wie z. B. einem mit Metall plattierten Harz oder einem Metallmaterial wie Aluminium oder rostfreiem Stahl, ein erster Wellenleiter 102 gebildet, wobei der erste Wellenleiter 102 eine Kurzschlussplatte 103 an seinem einen Ende in Wellenleiter-Achsenrichtung aufweist. Der Koaxialverbinder 104 ist an dem ersten Gehäuse 101 mittels der Schraube 105 befestigt. Dagegen ist der Wellenleiter-Mikrostreifenleitung-Wandler 2 aus dem die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrat 106 und einem zweiten Gehäuse 107 gebildet. Ähnlich dem ersten Gehäuse 101 ist das zweite Gehäuse 107 aus einen leitfähigen Material gebildet, wie z. B. aus Harz mit einer Metallplattierung oder einem Metallmaterial, wie z. B. Aluminium oder rostfreiem Stahl. Das zweite Gehäuse 107 weist Folgendes auf: den zweiten Wellenleiter 109, der bei Betrachtung in Wellenleiter-Achsenrichtung die gleiche Querschnittsform wie der erste Wellenleiter 102 aufweist und der an seinem einen Ende in der Wellenleiter-Achsenrichtung eine Kurzschlussplatte 108 aufweist; sowie die Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111, die derart dimensioniert ist, dass eine verwendete Frequenz unterbrochen wird, um dadurch eine elektrische Isolierung von einem Innenraum 110 einer elektronischen Vorrichtung zu erzielen. Mit anderen Worten ist die Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 derart dimensioniert, dass die Ausbreitung eines Hochfrequenzsignals einer verwendeten Frequenz durch den Raumbereich der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 in einer Wellenleiter-Mode unterdrückt wird. Da das Hochfrequenzsignal der verwendeten Frequenz durch die Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 auf der Mikrostreifenleitung übertragen wird, die auf dem die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrat 106 gebildet ist, treten keine Probleme hinsichtlich der Übertragung des Hochfrequenzsignals auf.
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Eine räumliche Trennung in einer Übertragungsrichtung (Ausbreitungsrichtung) des Hochfrequenzsignals in der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung
111 lässt sich in einfacher Weise durch die nachfolgende Gleichung (1) ausdrücken. Bei der Übertragungsrichtung (Ausbreitungsrichtung) des Hochfrequenzsignals in der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung
111 handelt es sich um eine Richtung, die eine Öffnung auf der Seite des zweiten Wellenleiters
109 und eine auf der Seite des Innenraums
110 der elektronischen Vorrichtung befindliche Öffnung der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung
111 miteinander verbindet. [Mathematischer Ausdruck 1]
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Dabei bezeichnet α den Betrag der räumlichen Trennung [dB/mm] pro Längeneinheit, λc bezeichnet die Wellenlänge [mm] einer Grenzfrequenz, und λ bezeichnet die Wellenlänge [mm] einer Übertragungsfrequenz.
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In der Gleichung (1) wird die Wellenlänge λc der Grenzfrequenz in der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 durch den Raum in einer Richtung orthogonal zu der Richtung bestimmt, in der das Hochfrequenzsignal fortschreitet, d. h. den Raum zwischen gegenüberliegenden Wandflächen in der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111. Somit wird die Wellenlänge der Grenzfrequenz ausgedrückt als λc = 2 × ”der Raum in einer Richtung orthogonal zu der Richtung, in der das Hochfrequenzsignal fortschreitet, d. h. der Raum zwischen einander gegenüberliegenden Wandflächen in der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111”. Dabei wird die Grenzfrequenz bestimmt als fc = Lichtgeschwindigkeit/λc. Zum Maximieren des Betrags der räumlichen Trennung pro Längeneinheit ist es somit wichtig, den Raum zwischen den einander gegenüberliegenden Wandflächen innerhalb der Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111 zu reduzieren.
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2 veranschaulicht Details des Koaxialleitung-Wellenleiterwandlers 1. 2 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration eines Koaxial-Wellenleiterwandlers der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigt 2A eine Draufsicht von oben auf den Koaxial-Wellenleiterwandler der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, 2B zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A' der 2A, und 2C zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B' der 2A. Der Mittelleiter 112 des Koaxialverbinders 104 ist in einem Abstand a von der Kurzschlussplatte 103 angeordnet sowie auf eine zentrale Position b einer Längsrichtungsdimension des Wellenleiter-Querschnitts zentriert. Der Mittelleiter 112 ist in einem Abstand c von einer Innenwand des ersten Wellenleiters 102 angeordnet. Die Distanzen a, b und c sind optional vorgegeben, um für eine optimale Impedanz bei einer verwendeten Frequenz zu sorgen.
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3 zeigt Details des Substrats 106, das die Mikrostreifenleitung aufweist. Dabei zeigt 3 eine Darstellung des Substrats mit der Mikrostreifenleitung der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Dabei zeigen 3A eine von oben betrachtete Ansicht des Substrats mit der Mikrostreifenleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, 3B eine von der Seite betrachtete Ansicht des Substrats mit der Mikrostreifenleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel, und 3C eine von unten betrachtete Ansicht des Substrats mit der Mikrostreifenleitung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel. Die aus der Streifenleitung gebildete Signalleitung 113 ist auf dem dielektrischen Substrat 118 angeordnet, und ein Ende 114 der Signalleitung 113 ist T-förmig ausgebildet, so dass sich günstige Reflexionseigenschaften über ein breites Band bei einer verwendeten Frequenz ergeben. Der Erdungsleiter 115, der an einer rückseitigen Oberfläche der Signalleitung 113 angeordnet ist, und ein Leiter 116, der auf der gleichen Ebene wie die Signalleitung 113 gebildet ist, sind durch Durchgangsöffnungen 117 verbunden, wobei der Leiter 116 als Erdungsleiter wirkt. Durch optionales Vorgeben der Distanzen e, f, g der 3 sowie einer Distanz d der 1 wird eine optimale Impedanz bei einer verwendeten Frequenz bereitgestellt.
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Da der Erdungsleiter 115 und der Leiter 116 des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 durch die Durchgangsöffnungen 117 verbunden sind, sind das erste Gehäuse 101 und das zweite Gehäuse 107 in 1 elektrisch verbunden, und der durch den ersten Wellenleiter 102 und den zweiten Wellenleiter 109 gebildete Raum dient als elektrisch geschlossener Raum.
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Die 4 und 5 zeigen ein Berechnungsmodell für ein elektromagnetisches Feld eines Koaxialleitung-Wellenleiterwandlers 1 sowie Berechnungsresultate. 4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Simulationsmodells des Koaxial-Wellenleiterwandlers der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 5 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung von Simulationsresultaten des Simulationsmodells der 4. In 4 verwendet das Berechnungsmodell für das elektromagnetische Feld den Querschnitt entlang der Linie B-B' der 1 als Symmetriegrenze, um die Rechenzeit zu verkürzen. Es wurden Dimensionsdaten zur Erzielung von günstigen Reflexionseigenschaften von weniger als –20 dB innerhalb der Spanne zwischen 13,75 GHz und 14,5 GHz bestimmt.
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Als nächstes zeigen die 8 und 9 ein Berechnungsmodell für ein elektromagnetisches Feld bei dem ersten Ausführungsbeispiel, bei dem die Modelle der 4 und 6 kombiniert sind, sowie die Berechnungsresultate. 8 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Simulationsmodells der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 9 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung von Simulationsresultaten des Simulationsmodells der 8. In 8 verwendet das Berechnungsmodell für das elektromagnetische Feld den Querschnitt entlang der Linie B-B' der 1 als Symmetriegrenze, um die Rechenzeit zu verkürzen. Die Dimensionsdaten der jeweiligen Komponenten blieben gegenüber 4 und 6 unverändert, und eine Distanz h zwischen dem Zentrum des Mittelleiters 112 und der Signalleitung 113 des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 ist mit 7 mm vorgegeben. Die Distanz h kann größer oder kleiner als 7 mm sein. In einer Situation, in der der Koaxialleitung-Wellenleiterwandler 1 und der Wellenleiter-Mikrostreifenleitung-Wandler 2 separat ausgeführt und unverändert kombiniert werden, kommt es bei einem zu kleinen Wert von h jedoch zu der Situation, dass eine von einer Koaxial-Übertragungsmode (TEM-Mode) in eine TE-Mode des Wellenleiters oder dergleichen umgewandelte elektromagnetische Feldverteilung sowie eine von der TE-Mode des Wellenleiters in die Übertragungsmode der Mikrostreifenleitung (TEM-Mode) umgewandelte elektromagnetische Feldverteilung sich gegenseitig beeinträchtigen, wobei dies zu beeinträchtigten Verteilungen und somit zu schlechteren Reflexionseigenschaften führt. Aus diesem Grund ist h > λ4 wünschenswert. Dabei bezeichnet λ die Wellenlänge einer Übertragungsfrequenz.
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Somit sind der Mittelleiter 112 des Koaxialverbinders 104 und die Signalleitung 113 des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 nicht mechanisch verbunden, und der Mittelleiter 112 des Koaxialverbinders 104 und die Signalleitung 113 des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 sind im Hinblick auf Kontraktion und Expansion aufgrund von Temperaturänderungen bei dem Koaxialverbinder 104 und dem die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrat 106 relativ zueinander frei. Somit wird im Hinblick auf Kontraktion und Expansion aufgrund von Temperaturänderungen bei dem Koaxialverbinder 104 und dem die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrat 106 keine Spannungsbelastung zwischen dem Mittelleiter 112 des Koaxialverbinders 104 und der Signalleitung 113 des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 erzeugt, so dass es zu keinem mechanischen Bruch, wie z. B. einer Trennung, kommt und auf diese Weise eine zuverlässige Wandlerschaltung zwischen einer Koaxialleitung und einer Mikrostreifenleitung realisiert werden kann.
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Da ferner die Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung 111, die als zweite Durchgangsöffnung dient und die als Spalt vorliegt, mit einer derartigen Abmessung ausgebildet wird, dass eine verwendete Frequenz unterbrochen wird, kann eine unnötige Leckage eines Hochfrequenzsignals von einem Verstärker, der in dem Innenraum 110 der elektronischen Vorrichtung angeordnet ist, an diese Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung verhindert werden.
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Zweites Ausführungsbeispiel
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Ein zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand 10 beschrieben. 10 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den 10 veranschaulicht 10A eine Draufsicht von oben auf die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 10B zeigt eine Seitenansicht bei Betrachtung von der Linie B-B' der 10A.
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Wie in 10B gezeigt, ist das die Mikrostreifenleitung aufweisende Substrat 106 charakteristischerweise mehrlagig. In den 10A und 10B sind gleiche oder ähnliche Komponenten wie in den 1 bis 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
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In 10 sind der Erdungsleiter 115 des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 und der Leiter 116, der auf der gegenüberliegenden Oberfläche von der des Erdungsleiters 115 gebildet ist, durch Durchgangsöffnungen 117 verbunden.
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Der Erdungsleiter 115 ist in einem anderen Bereich angeordnet als ein Bereich, der der Projektion der Streifenleitung entspricht. Der Leiter 116 ist um die Signalleitung herum angeordnet, die aus der Streifenleitung gebildet ist. Der erste Wellenleiter 102 und der zweite Wellenleiter 109 sind unter Zwischenanordnung des Substrats 106 aneinander befestigt. Der erste Wellenleiter 102 ist mit dem Erdungsleiter 115 elektrisch verbunden, und der zweite Wellenleiter 109 ist mit dem Leiter 116 elektrisch verbunden. Ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung sind somit das erste Gehäuse 101 und das zweite Gehäuse 107 elektrisch verbunden, und der durch den ersten Wellenleiter 102 und den zweiten Wellenleiter 109 gebildete Raum dient als elektrisch geschlossener Raum. Somit werden eine ähnliche Funktion und Wirkungsweise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel auch in diesem Fall erzielt.
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Drittes Ausführungsbeispiel
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Ein drittes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand 11 beschrieben. 11 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In den 11 zeigt 11A eine Draufsicht von oben auf die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, und 11B zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B' der 11A. 12 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Wahrung. Dabei zeigt 12A eine Draufsicht von oben auf das die Mikrostreifenleitung aufweisende Substrat gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, 12B zeigt eine von der Seite betrachtete Ansicht des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel, und 12C zeigt eine von unten betrachtete Ansicht des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel.
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In den 11A, 11B und 12A, 12B, 12C sind gleiche oder ähnliche Komponenten zu denen in 1 bis 3 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
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Wie in 11 und 12 dargestellt, weist das die Mikrostreifenleitung aufweisende Substrat 106 gemäß dem dritten Ausführungsbeispiel nicht den Leiter 116 auf, der auf derselben Ebene wie die Signalleitung 113 gebildet ist, und das erste Gehäuse 101 und das zweite Gehäuse 107 stehen in direkten Kontakt miteinander, ohne dass das die Mikrostreifenleitung aufweisende Substrat 106 dazwischen angeordnet ist. Somit sind das elektrisch verbundene erste Gehäuse 101 und zweite Gehäuse 107 stärker verbunden als bei dem ersten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung oder dem zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Das vorliegende Ausführungsbeispiel ist somit dadurch gekennzeichnet, dass die Leckage des Hochfrequenzsignals (elektrische Welle) im Vergleich zu dem ersten Ausführungsbeispiel reduziert werden kann, während gleichzeitig eine ähnliche Funktion und Wirkungsweise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt werden.
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Viertes Ausführungsbeispiel
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Ein viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand 13 beschrieben. 13 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration eines Koaxialwellenleiter-Wandlers einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 13A zeigt eine Draufsicht von oben auf die Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem vierten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und 13B zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B' der 13A. In 13A und 13B sind gleiche oder ähnliche Komponenten wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird. 13 ist dadurch gekennzeichnet, dass es sich um einen Typ mit Endanschluss handelt, bei dem der Koaxialverbinder 104 in der E-Ebene anstatt der H-Ebene des ersten Wellenleiters 102 in dem Koaxialleitung-Wellenleiterwandler 1 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel angeordnet ist. Auch in diesem Fall werden eine ähnliche Funktion und Wirkungsweise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt. In 13 ist ein Transformator bzw. eine Transformationseinrichtung 120 zwischen dem Mittelleiter 112 und der Innenwand des ersten Wellenleiters 102 vorgesehen. Die Transformationseinrichtung 120 ist aus Metall gebildet, mit dem Mittelleiter 112 und der Innenwand des ersten Wellenleiters 102 verbunden und weist eine Form auf, die in stufenartiger Weise von dem Ende des Mittelleiters 112 abnimmt. Die Transformationseinrichtung 120 dient zur Schaffung von günstigen Anpassungseigenschaften über ein weites Band zwischen dem Koaxialverbinder 104 und dem ersten Wellenleiter 102.
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Fünftes Ausführungsbeispiel
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Ein fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand 14 beschrieben. 14 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration einer Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem fünften Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. In 14 sind gleiche oder ähnliche Komponenten wie in 1 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird. 14 zeigt eine Seitenansicht des fünften Ausführungsbeispiels.
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Bei dem fünften Ausführungsbeispiel sind der Koaxialverbinder 104 und die Koaxialverbinder-Einsetzöffnung 119 ebenfalls in dem zweiten Gehäuse 107 angeordnet, und der Koaxialleitung-Wellenleiterwandler 1 ist ebenfalls in dem zweiten Wellenleiter 109 angeordnet. D. h., das fünfte Ausführungsbeispiel ist dadurch gekennzeichnet, dass der Koaxialleitung-Wellenleiterwandler 1 bei dem ersten Ausführungsbeispiel auf der Seite der Signalleitung 113 des die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrats 106 angeordnet ist und in umgekehrter Weise der erste Wellenleiter 102, der die Kurzschlussplatte 103 aufweist, auf der Seite des Erdungsleiter 115 von dem die Mikrostreifenleitung aufweisenden Substrat 106 angeordnet ist.
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Bei dem fünften Ausführungsbeispiel ist eine dimensionsmäßige Beziehung innerhalb eines Raums a zwischen dem Mittelleiter 112 des Koaxialverbinders 104 und der Kurzschlussplatte 108, einem Raum b zwischen einer Seitenfläche des Mittelleiters 112 und einer Wandfläche des zweiten Wellenleiters 109 sowie einem Raum c zwischen dem Ende des Mittelleiters 112 und einer Innenwand des zweiten Wellenleiters 109 ähnlich der des ersten Ausführungsbeispiels. Ein Raum d zwischen der Signalleitung 113 und der Kurzschlussplatte 103 sowie ein Raum h zwischen der Signalleitung 113 und dem Mittelleiter 112 sind ebenfalls ähnlich wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel. Auch bei diesem fünften Ausführungsbeispiel werden eine ähnliche Funktion und Wirkungsweise wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel erzielt.
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Sechstes Ausführungsbeispiel
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Ein sechstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird anhand 15 beschrieben. Dabei zeigt 15A eine Darstellung zur Erläuterung der Konfiguration eines Koaxialwellenleiter-Wandlers der Koaxial-Mikrostreifenleitung-Wandlerschaltung gemäß dem sechsten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. 15B zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie A-A' der 15A. 15C zeigt eine Schnittdarstellung entlang der Linie B-B' der 15A. In 15A, 15B und 15C werden gleiche oder ähnliche Komponenten wie in 2 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei auf eine Beschreibung derselben verzichtet wird.
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Bei dem sechsten Ausführungsbeispiel ist eine Scheibe 112a mit der Formgebung eines in Radialrichtung vergrößerten Mittelleiters 112 an dem Ende des nach innen ragenden Fortsatzes des Mittelleiters 112 des Koaxialverbinders 104 angeordnet. Die Scheibe 112a dient zum Erzielen von günstigen Reflexionseigenschaften über ein breites Band bei einer von dem Koaxialverbinder 104 verwendeten Frequenz.
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Es ist angedacht, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele auch in geeigneter Kombination umgesetzt werden. Es versteht sich, dass die hier offenbarten Ausführungsbeispiele der Erläuterung dienen und in jeder Hinsicht nicht einschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung ist durch die Begriffe der Ansprüche und nicht durch die vorstehende Beschreibung definiert und soll auch jegliche Modifikationen umfassen, die im Umfang und der Bedeutung liegen, die zu den Begriffen der Ansprüche äquivalent sind.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Koaxialleitung-Wellenleiterwandler
- 2
- Wellenleiter-Mikrostreifenleitung-Wandler
- 101
- erstes Gehäuse
- 102
- erster Wellenleiter
- 103
- Kurzschlussplatte
- 104a
- Flansch
- 104
- Koaxialverbinder
- 105
- Schraube
- 106
- Mikrostreifenleitung aufweisendes Substrat
- 107
- zweites Gehäuse
- 108
- Kurzschlussplatte
- 109
- zweiter Wellenleiter
- 110
- Innenraum der elektronischen Vorrichtung
- 111
- Mikrostreifenleitung-Einsetzöffnung (zweite Durchgangsöffnung)
- 112
- Mittelleiter
- 113
- Signalleitung (Streifenleitung)
- 114
- Ende der Signalleitung (Ende der Streifenleitung)
- 115
- Erdungsleiter
- 116
- Leiter
- 117
- Durchgangsöffnung
- 118
- dielektrisches Substrat
- 119
- Koaxialverbinder-Einsetzöffnung (erste Durchgangsöffnung)
- 120
- Transformationseinrichtung
