DE112018006410T5

DE112018006410T5 - Umsetzer und antennenvorrichtung

Info

Publication number: DE112018006410T5
Application number: DE112018006410.7T
Authority: DE
Inventors: Ryo Ueda; Yu USHIJIMA; Hidenori Ishibashi; Takashi Maruyama
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-01-19
Filing date: 2018-07-25
Publication date: 2020-09-03
Also published as: JP6687303B2; WO2019142314A1; WO2019142377A1; US11387534B2; JPWO2019142377A1; US20200343613A1

Abstract

Ein Umsetzer (1) beinhaltet eine elektrische Öffnung (4a), die ein Schleifenmuster ist, an einem Ende eines Leitermusters (4), das sich unmittelbar über einem Ende eines Wellenleiters (2) befindet, mit einem dielektrischen Substrat (3) dazwischen eingelegt.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Umsetzer, der eine Umsetzung zwischen einem sich in einem Wellenleiter ausbreitenden Signal und einem sich in einer planaren Schaltung ausbreitenden Signal durchführt, und eine Antennenvorrichtung, die den Umsetzer beinhaltet.
STAND DER TECHNIK
Im Stand der Technik sind Umsetzer bekannt, die eine Umsetzung zwischen einem sich in einem Wellenleiter ausbreitenden Signal und einem sich in einer planaren Schaltung ausbreitenden Signal durchführen. Beispielsweise breitet sich in einem Umsetzer, in dem ein Wellenleiter und eine Mikrostreifenleitung gekoppelt sind, ein Signal von dem Wellenleiter zu der Mikrostreifenleitung aus oder es breitet sich ein Signal von der Mikrostreifenleitung zu dem Wellenleiter aus. Solch ein Umsetzer wird weithin in einer Antennenvorrichtung verwendet, die ein Hochfrequenzsignal in einem Mikrowellenband oder einem Millimeterwellenband sendet.
Beispielsweise beschreibt Patentliteratur 1 einen Umsetzer, der einen Wellenleiter und ein Mehrlagensubstrat beinhaltet, das ein dielektrisches Substrat und ein Leitersubstrat beinhaltet. Eine Masseplatte ist auf einer Oberfläche des Mehrlagensubstrats vorgesehen, an die der Wellenleiter gekoppelt ist, und ein Leitermuster ist auf der der Masseplatte entgegengesetzten Oberfläche ausgebildet. Ein Teil der Masseplatte ist geöffnet und ein Schleifenleitermuster ist auf einer Innenlage des Mehrlagensubstrats ausgebildet, um somit die Öffnung zu umgeben. Durch Einstellen der Breite des Schleifenleitermusters auf eine Breite, die ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge von einem Ende der Öffnung ist, fungiert das Schleifenleitermuster als eine Drossel, die Lecken der Funkwellen verhindert.
Ein Umsetzer im Stand der Technik verhindert im Allgemeinen Lecken der Funkwellen, indem eine große Anzahl von Durchgangslöchern ausgebildet ist, die ein auf der Vorderoberfläche eines dielektrischen Substrats vorgesehenes Leitermuster und einen auf der Rückoberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehenen Masseleiter elektrisch koppeln. Von daher ist es in dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Umsetzer möglich, Lecken von Funkwellen ohne Ausbilden von Durchgangslöchern zu verhindern, indem ein Schleifenleitermuster ausgebildet wird, dass als eine Drossel fungiert.
REFERENZLISTE
PATENTLITERATUR
Patentliteratur 1: JP 2017-85420 A
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
TECHNISCHES PROBLEM
In dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Umsetzer besteht ein Nachteil darin, dass Miniaturisierung begrenzt ist, da das Leitermuster, das eine Breite aufweist, die auf ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge von einem Ende der Öffnung eingestellt ist, ausgebildet ist, um somit die Öffnung der Masseplatte zu umgeben.
Darüber hinaus verbleibt in dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Umsetzer bei Entfernung des Schleifenleitermusters zugunsten von Miniaturisierung ein Leitermuster, das eine Länge einer Viertelwellenlänge der Leiterwellenlänge von unmittelbar über dem Wellenleiter aufweist. Da dieses Leitermuster ein offenes Ende aufweist, werden unerwünschte Funkwellen von dem offenen Ende emittiert.
Diese Erfindung löst die obigen Nachteile und es ist eine Aufgabe der Erfindung, einen Umsetzer zu erhalten, der miniaturisiert ist und unerwünschte Emission von Funkwellen unterdrückt, und eine Antennenvorrichtung zu erhalten, die den Umsetzer beinhaltet.
LÖSUNG DES PROBLEMS
Ein Umsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet einen Wellenleiter, ein dielektrisches Substrat, ein Leitermuster, einen Masseleiter und einen oder mehrere Schlitze. Das dielektrische Substrat ist mit einem Ende des Wellenleiters auf einer Rückoberfläche des dielektrischen Substrats gekoppelt. Das Leitermuster ist auf einer Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehen und weist einen Signaleingangs/-ausgangsanschluss an einem Ende des Leitermusters und eine elektrische Öffnung, die an einem anderen Ende des Leitermusters elektrisch geöffnet ist, auf. Der Masseleiter ist auf der Rückoberfläche des dielektrischen Substrats vorgesehen. Die Schlitze sind einem Gebiet ausgebildet, das mit dem einen Ende des Wellenleiters in dem Masseleiter abgedeckt wird. In dieser Ausgestaltung befindet sich ein Teil des Leitermusters unmittelbar über dem einen Ende des Wellenleiters, wobei das dielektrische Substrat zwischen den Teil des Leitermusters und dem einen Ende des Wellenleiters angeordnet ist und die elektrische Öffnung ein Schleifenmuster ist.
VORTEILHAFTE AUSWIRKUNGEN DER ERFINDUNG
Gemäß der vorliegenden Erfindung, die die elektrische Öffnung beinhaltet, die ein Schleifenmuster an einem Ende des Leitermusters ist, das sich unmittelbar über dem einen Ende des Wellenleiters befindet, mit dem dazwischen angeordneten dielektrischen Substrat, gibt es keine Notwendigkeit, die in Patentliteratur 1 beschriebene Drosselstruktur vorzusehen, und somit ist es möglich, einen kleineren Umsetzer zu implementieren. Da die elektrische Öffnung das Schleifenmuster ist, ist es weiterhin möglich, selbst ohne eine Drossel Lecken der Funkwellen zu verhindern. Dies ermöglicht Miniaturisierung und Unterdrückung von unerwarteter Emission von Funkwellen.
Figurenliste

1 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines Umsetzers gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
2 ist eine Querschnittspfeilansicht, die einen Querschnitt durch den Umsetzer gemäß der ersten Ausführungsform entlang einer Linie A-A in 1 veranschaulicht.
3 ist eine Perspektivansicht, die einen Wellenleiter in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
4 ist eine Ansicht, die ein Leitermuster in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
5 ist eine Ansicht, die einen Masseleiter mit einem rechteckigen Schlitz in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
6 ist eine Ansicht, die einen Masseleiter mit einem H-förmigen Schlitz in der ersten Ausführungsform veranschaulicht.
7 ist ein Graph, der ein Analyseergebnis eines elektromagnetischen Felds von unerwünschter Emissionscharakteristik des Umsetzers veranschaulicht.
8 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines Umsetzers gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
9 ist eine Ansicht, die die Vorderseite des Umsetzers gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht.
10 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines Umsetzers gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht.
11 ist eine Ansicht, die die Vorderseite des Umsetzers gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
12 ist eine Ansicht, die die Vorderseite einer Modifikation des Umsetzers gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
13 ist eine Ansicht, die die Vorderseite einer weiteren Modifikation des Umsetzers gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.
14 ist ein Graph, der Analyseergebnisse eines elektromagnetischen Felds von unerwünschter Emissionscharakteristik des Umsetzers gemäß der zweiten Ausführungsform und des Umsetzers gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Um die vorliegende Erfindung weiter ausführlich zu beschreiben, werden Ausführungsformen zum Ausführen der Erfindung im Folgenden mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben.
Erste Ausführungsform
1 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines Umsetzers 1 gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. 2 ist eine Querschnittspfeilansicht, die einen Querschnitt durch den Umsetzer 1 entlang einer Linie A-A in 1 veranschaulicht. Die in den Zeichnungen veranschaulichten x-Achse, y-Achse und z-Achse sind drei zueinander orthogonale Achsen. Eine Richtung parallel zu der x-Achse wird als eine x-Achsenrichtung, eine Richtung parallel zu der y-Achse wird als eine y-Achsenrichtung bezeichnet und eine Richtung parallel zu der z-Achse wird als eine z-Achsenrichtung bezeichnet. In einer x-Achsenrichtung wird eine Pfeilrichtung als eine positive x-Richtung bezeichnet und eine der positiven x-Richtung entgegengesetzte Richtung wird als eine negative x-Richtung bezeichnet. In einer y-Achsenrichtung wird eine Pfeilrichtung als eine positive y-Richtung bezeichnet und eine der positiven y-Richtung entgegengesetzte Richtung wird als eine negative y-Richtung bezeichnet. In einer z-Achsenrichtung wird eine Pfeilrichtung als eine positive z-Richtung bezeichnet und eine der positiven z-Richtung entgegengesetzte Richtung wird als eine negative z-Richtung bezeichnet. Ein Drehwinkel in der xy-Ebene von der x-Achse zu der y-Achse um die z-Achse herum wird als Φ bezeichnet und ein Drehwinkel in der zx-Ebene von der z-Achse zu der x-Achse um die y-Achse herum wird als θ bezeichnet.
Der Umsetzer 1 führt eine Umsetzung zwischen einem sich in einem Wellenleiter 2 ausbreitenden Signal und einem sich in einer planaren Schaltung, die ein Leitermuster 4 beinhaltet, ausbreitenden Signal durch. Wie in 1 und 2 veranschaulicht ist, beinhaltet der Umsetzer 1 den Wellenleiter 2, ein dielektrisches Substrat 3, ein Leitermuster 4, einen Schlitz 5 und einen Masseleiter 6.
Der Wellenleiter 2 ist ein Hohlwellenleiter, von dem ein Ende mit dem dielektrischen Substrat 3 gekoppelt ist. In dem dielektrischen Substrat 3 ist der Wellenleiter 2 mit der Rückoberfläche gekoppelt und das Leitermuster 4 ist auf der Vorderoberfläche ausgebildet. Das dielektrische Substrat 3 ist ein flaches Plattenglied, das aus einem Harzmaterial erstellt ist. Das dielektrische Substrat 3 kann ein Einlagensubstrat sein, kann aber ein mehrlagiges dielektrisches Substrat sein, in welchem mehrere dielektrische Substrate und ein Leitersubstrat laminiert sind.
Das Leitermuster 4 ist ein gurtähnliches Muster, in welchem ein Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b an einem Ende vorgesehen ist und eine elektrische Öffnung 4a an dem anderen Ende vorgesehen ist. Das Leitermuster 4 wird beispielsweise durch Druckbonden einer leitenden Metallfolie (wie etwa eine Kupferfolie) an die Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats 3 ausgebildet, wodurch die Metallfolie gemustert wird. Das Leitermuster 4 kann durch Anbringen einer gemusterten Metallplatte an der Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats 3 ausgebildet werden. Ein Signal wird in den Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b eingegeben bzw. von diesem ausgegeben. Die elektrische Öffnung 4a ist ein Schleifenleitermuster und ist elektrisch offen.
Ein Teil des Leitermusters 4 befindet sich unmittelbar über dem einen Ende des Wellenleiters 2, wobei das dielektrische Substrat 3 dazwischen eingelegt ist, wie in 1 veranschaulicht ist. Auf der Rückoberfläche des dielektrischen Substrats 3 ist der Masseleiter 6 auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wie in 2 veranschaulicht ist. Der Schlitz 5 ist in einem Gebiet ausgebildet, das mit dem einen Ende des Wellenleiters 2 in dem Masseleiter 6 abgedeckt wird.
Ein Teil des Leitermusters 4 befindet sich unmittelbar über dem Schlitz 5, wobei das dielektrische Substrat 3 dazwischen eingelegt ist.
Es sei angemerkt, dass, in 1 und 2, das auf der Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats 3 vorgesehene Leitermuster 4 zusammen mit dem Masseleiter 6 eine Mikrostreifenleitung ausbildet. Allerdings kann das Leitermuster 4, zusammen mit dem Masseleiter 6, eine beliebige Streifenleitung oder eine Komplanarleitung oder eine Komplanarleitung mit einem angebrachten Masseleiter ausbilden.
3 ist eine Perspektivansicht, die den Wellenleiter 2 veranschaulicht. Wie in 3 veranschaulicht ist, ist der Wellenleiter 2 ein hohles Metallrohr, das metallische Rohrwände aufweist. Ein xy-Querschnitt des Wellenleiters 2 ist ein Rechteck, das eine lange Seite parallel zu der y-Achse und eine kurze Seite parallel zu der x-Achse aufweist, wie durch eine unterbrochene Linie in 1 angezeigt ist. Der Wellenleiter 2 ist an den Masseleiter 6 an einer Öffnungskante b, in 2 veranschaulicht, angefügt und ist elektrisch kurzgeschlossen.
Es sei angemerkt, dass der Wellenleiter 2 eine beliebige Ausgestaltung aufweisen kann. Beispielsweise kann der Wellenleiter 2 ein mit einem Dielektrikum gefülltes Rohr sein. Der Wellenleiter 2 kann ein Rohr sein, das eine Röhrenwand aufweist, in welcher anstelle einer metallischen Rohrwand mehrere Durchgangslöcher ausgebildet sind, wobei das Rohr mit einem Dielektrikum gefüllt ist. Der Wellenleiter 2 kann eine Gestalt aufweisen, in welcher die Ecken eines Rechtecks, das heißt eines xy-Querschnitts, eine Abrundung aufweisen oder kann ein Rippenwellenleiter sein.
Die Position, an der die elektrische Öffnung 4a ausgebildet ist, ist von einer Position a unmittelbar über dem Wellenleiter 2 mit dem dazwischen angeordneten dielektrischen Substrat 3 in der negativen x-Richtung 0-fach oder mit einem ganzzahligen Vielfachen, größer oder gleich 1, einer Halbwellenlänge einer (Wellen-)Leiterwellenlänge weg. Es sei angemerkt, dass die Position a unmittelbar über der Mitte der Öffnung des Wellenleiters 2 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3 liegt. In dem Beispiel von 1 ist die elektrische Öffnung 4a von einer Position unmittelbar über dem Wellenleiter 2 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3 in der negativen x-Richtung (auf der dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b entgegengesetzten Seite) um das 0-Fache einer Halbwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge weg ausgebildet, das heißt, die elektrische Öffnung 4a ist von der Position a ausgebildet.
Die elektrische Öffnung 4a ist ein Schleifenmuster, dessen Gesamtumfangslänge durch Multiplizieren einer Halbwellenlänge der Leiterwellenlänge mit einer natürlichen Zahl größer oder gleich 1 erhalten wird. Da die elektrische Öffnung 4a ein Schleifenmuster ist und es keine Öffnung an dem Ende gibt, ist es möglich, Emission von unerwünschten Funkwellen zu unterdrücken.
Um Lecken von unerwünschten Funkwellen ohne Ausbilden einer großen Anzahl von Durchgangslöchern zu unterdrücken, ist das Schleifenleitermuster in dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Umsetzer, das eine Breite aufweist, die auf ein ungerades Vielfaches einer Leiterwellenlänge eingestellt ist, von einem Ende des Schlitzes als eine Drossel vorgesehen.
Von daher ist in dem Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform ein Schleifenleitermuster, das als eine Drossel fungiert, unnötig, da die elektrische Öffnung 4a enthalten ist. Beispielsweise beinhaltet das Leitermuster 4 keinen Abschnitt, der den Schlitz 5 umgibt und somit ist die Abmessung in der y-Richtung im Vergleich zu dem in Patentliteratur 1 beschriebenen Umsetzer reduziert. Infolgedessen kann der Umsetzer 1 im Vergleich mit Umsetzern im Stand der Technik, wie oben beschrieben, miniaturisiert werden.
In dem Beispiel von 1 ist die elektrische Öffnung 4a ein Schleifenmuster eines gleichseitigen Dreiecks, das einen gebogenen Abschnitt 4a-1 und einen gebogenen Abschnitt 4a-2 aufweist. Das Dreieck weist eine Schleifengestalt auf, dessen Gesamtumfang drei Halbe der Leiterwellenlänge beträgt; mit anderen Worten gesagt, weist eine Seite eine Länge einer halben Wellenlänge der Leiterwellenlänge auf. Der gebogene Abschnitt 4a-1 und der gebogene Abschnitt 4a-2 werden durch Biegen des Leitermusters an Positionen ausgebildet, die jeweils eine Länge einer halben Wellenlänge der Leiterwellenlänge aufweisen. Infolgedessen ist jeder des gebogenen Abschnitts 4a-1 und des gebogenen Abschnitts 4a-2 ein Knoten des elektrischen Felds und weist grundsätzlich keine Energie auf, und somit ist Auftreten von unerwünschter Emission von Funkwellen unwahrscheinlich.
Es sei angemerkt, dass die elektrische Öffnung 4a, die ein dreieckiges Schleifenmuster ist, lediglich ein Beispiel ist und ein polygonales Schleifenmuster, das vier oder mehr Seiten aufweist, oder ein sanft gekrümmtes Schleifenmuster sein kann.
Es sei angemerkt, dass, obgleich ein Teil der Musterbreite der elektrischen Öffnung 4a in 1 eine sogenannte verjüngende Gestalt aufweist, in welcher die Musterbreite von der Position a zu den gebogenen Abschnitten 4a-1 und 4a-2 abnimmt, wobei die Musterbreite der elektrischen Öffnung 4a von beliebiger Weise sein kann.
4 ist eine Ansicht, die das Leitermuster 4 veranschaulicht. Wie in 4 veranschaulicht ist, beinhaltet das Leitermuster 4 Stichleitungen 4c, einen Umsetzabschnitt 4d und Impedanzwandlungsabschnitte 4e bis 4g, zusätzlich zu der elektrischen Öffnung 4a und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b. Die Stichleitungen 4c und die Impedanzwandlungsabschnitte 4e bis 4g fungieren als ein Anpassungselement, dass die Impedanz der Stichleitungen 4c und die Impedanz des Wellenleiters 2 angleicht, das heißt als ein Anpassungselement, das Reflexionsanpassung durchführt.
Die Stichleitungen 4c sind ein Leitermuster, das sich in der positiven y-Richtung des Umsetzabschnitts 4d erstreckt, und ein Leitermuster, das sich in der negativen y-Richtung des Umsetzabschnitts 4d erstreckt, und die unmittelbar über dem Schlitz 5 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3 vorgesehen sind, wie in 1 veranschaulicht ist. Die Länge von jeder der Stichleitungen 4c, die sich linear von dem Umsetzabschnitt 4d in der positiven y-Richtung und der negativen y-Richtung erstrecken, entspricht der Länge einer Viertelwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge. Es sei angemerkt, dass das Ende der Stichleitungen 4c offen ist.
Der Umsetzabschnitt 4d und die Impedanzwandlungsabschnitte 4e bis 4g weisen jeweils eine charakteristische Impedanz auf, die deren Musterbreite entspricht. Der Umsetzabschnitt 4d weist eine charakteristische Impedanz Z_4d auf, die der Musterbreite entspricht, und der Impedanzwandlungsabschnitt 4e weist eine charakteristische Impedanz Z_4e auf, die der Musterbreite entspricht. Der Umsetzabschnitt 4f weist eine charakteristische Impedanz Z_4f auf, die der Musterbreite entspricht, und der Impedanzwandlungsabschnitt 4g weist eine charakteristische Impedanz Z_4g auf, die der Musterbreite entspricht. Der Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b weist eine charakteristische Impedanz Z_4b auf, die der Musterbreite entspricht.
Falls der Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b und der Umsetzabschnitt 4d nahe beieinander ausgebildet sind, nimmt unerwünschte Emission von Funkwellen aufgrund von Fehlanpassung zwischen der charakteristischen Impedanz Z_4b des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 4b und der charakteristischen Impedanz Z_4d des Umsetzabschnitts 4d zu, wodurch der Leistungsverlust zunimmt. Daher führen in dem Leitermuster 4 in der ersten Ausführungsform die Impedanzwandlungsabschnitte 4e bis 4g Impedanzanpassung zwischen dem Umsetzabschnitt 4d und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b durch.
Die charakteristische Impedanz Z_4e des Impedanzwandlungsabschnitts 4e ist kleiner als die charakteristische Impedanz Z_4b des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 4b und größer als die charakteristische Impedanz Z_4d des Umsetzabschnitts 4d. Das heißt, dass eine Beziehung Z_4d < Z_4e < Z_4b gilt.
Die charakteristische Impedanz Z_4f des Impedanzwandlungsabschnitts 4f ist gleich der charakteristischen Impedanz Z_4b des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 4b und größer als die charakteristische Impedanz Z_4e des Impedanzwandlungsabschnitts 4e. und somit gilt eine Beziehung Z_4e < Z_4f < Z_4b.
Die charakteristische Impedanz Z_4g des Impedanzwandlungsabschnitts 4g ist kleiner als jede der charakteristischen Impedanz Z_4f des Impedanzwandlungsabschnitts 4f und der charakteristischen Impedanz Z_4b des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 4b und größer als die charakteristische Impedanz Z_4e des Impedanzwandlungsabschnitts 4e. Es gilt eine Beziehung Z_4e < Z_4g < Z_4f = Z_4b.
Der Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform beinhaltet den Impedanzwandlungsabschnitt 4e und den Impedanzwandlungsabschnitt 4g, die größere Musterbreiten als die des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 4b aufweisen. Mit dieser Ausgestaltung wird Impedanzanpassung zwischen dem Umsetzabschnitt 4d und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b durchgeführt, wodurch der Leistungsverlust reduziert wird. Es sei angemerkt, dass die Stichleitungen 4c, der Umsetzabschnitt 4d und die Impedanzwandlungsabschnitte 4e bis 4g, veranschaulicht in 4, Beispiele sind und die Anzahl der Stichleitungen 4c und die Anzahl von Stufen der Impedanzwandlungsabschnitte in Abhängigkeit von den Reflexionsanpassungsbedingungen modifiziert werden können.
5 ist eine Ansicht, die den Masseleiter 6 veranschaulicht, der den Schlitz 5 mit einer rechteckigen Gestalt aufweist. Der Schlitz 5 ist in einem Gebiet ausgebildet, das mit dem einen Ende des Wellenleiters 2 in dem Masseleiter 6 abgedeckt wird, das heißt, dass das Gebiet durch die Öffnungskante b umgeben ist. Der Fall ist in 1 bis 5 veranschaulicht, in welchen nur ein Schlitz 5 in dem von der Öffnungskante b umgebenen Gebiet ausgebildet ist; allerdings können mehrere Schlitze 5 in dem von der Öffnungskante b umgebenen Gebiet ausgebildet sein. Der Masseleiter 6 wird beispielsweise durch Druckbonden einer leitenden Metallfolie (wie etwa eine Kupferfolie) an die Rückoberfläche des dielektrischen Substrats 3 ausgebildet. Der Masseleiter 6 kann durch Anbringen einer Metallplatte an der Rückoberfläche des dielektrischen Substrats 3 ausgebildet werden.
6 ist eine Ansicht, die den Masseleiter 6 mit einem H-förmigen Schlitz 5A veranschaulicht. Der rechteckige Schlitz 5 ist beschrieben worden; allerdings kann der H-förmige Schlitz 5A in dem Masseleiter 6 anstelle des wie in 6 veranschaulichten Schlitzes 5 ausgebildet sein. Auch ist der Schlitz 5A in diesem Fall in dem Gebiet ausgebildet, das mit dem einen Ende des Wellenleiters 2 in dem Masseleiter 6 abgedeckt wird, das heißt, dass das Gebiet durch die Öffnungskante b umgeben ist.
Als Nächstes wird der Betrieb beschrieben.
Wenn beispielsweise ein Grundmodensignal von dem Wellenleiter 2 eingegeben wird, wird das Eingangssignal in den in dem Masseleiter 6 ausgebildeten Schlitz 5 eingekoppelt. Das mit dem Schlitz 5 gekoppelte Signal wird mit dem Leitermuster 4 gekoppelt. Die elektrische Öffnung 4a ist ein Schleifenmuster, dessen Gesamtumfangslänge durch Multiplizieren einer Halben der Leiterwellenlänge mit einer natürlichen Zahl größer oder gleich 1 erhalten wird (in 2 eine Gesamtumfangslänge von drei Halben der Leiterwellenlänge). Aus diesem Grunde wird das mit dem Leitermuster 4 gekoppelte Signal von der elektrischen Öffnung 4a vollständig reflektiert und breitet sich zu dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b hin aus.
Als Nächstes wird die Wirksamkeit der Struktur des Umsetzers 1 gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben.
7 ist ein Graph, der Analyseergebnisse eines elektromagnetischen Felds von unerwünschter Emissionscharakteristik des Umsetzers 1 und eines herkömmlichen Umsetzers veranschaulicht. In 7 repräsentiert die Horizontalachse den Drehwinkel θ von der z-Achse zur x-Achse um die y-Achse herum in der zx-Ebene und die Vertikalachse repräsentiert die Emissionsstärke (Gewinn) von unerwünschten Funkwellen in Abhängigkeit von dem Drehwinkel Φ von der x-Achse zu der y-Achse um die z-Achse herum in der xy-Ebene. In 7 ist die Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen zwischen θ = -90 (Grad) und +90 (Grad) für Φ = 0 (Grad) dargestellt.
Durch eine durchgezogene Linie angegebene Daten D1 geben unerwünschte Emissionscharakteristika an, die durch Analyse des elektromagnetischen Felds der Struktur des Umsetzers 1, veranschaulicht in 1 und 2, erhalten wurde. Durch eine unterbrochene Linie angegebene Daten D2 geben unerwünschte Emissionscharakteristika an, die durch Analyse des elektromagnetischen Felds des herkömmlichen Umsetzers erhalten wurde, der weder die elektrische Öffnung 4a, noch die Stichleitungen 4c unter den Komponenten des Umsetzers 1 enthält. Wie in 7 dargestellt, ist die maximale Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen in dem herkömmlichen Umsetzer bei Φ = 0 (Grad) -2 (dB) für θ = -60 (Grad). Andererseits ist die maximale Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen in dem Umsetzer 1 bei Φ = 0 (Grad) -6,54 (dB) für θ = -60 (Grad). Die Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen wird um ΔG = 4,54 (dB) verbessert. Es sei angemerkt, dass diese Wirksamkeit der eines später beschriebenen Umsetzers einer zweiten Ausführungsform und einer dritten Ausführungsform ähnelt.
Wie oben beschrieben, beinhaltet der Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform die elektrische Öffnung 4a, die ein Schleifenmuster ist, an einem Ende des Leitermusters 4, das sich unmittelbar über einem Ende des Wellenleiters 2 befindet, wobei das dielektrische Substrat 3 zwischen das eine Ende des Leitermusters 4 und das eine Ende des Wellenleiters 2 eingelegt ist. Daher benötigt der Umsetzer 1 die in Patentliteratur 1 beschriebene Drosselstruktur nicht und kann somit miniaturisiert werden. Da die elektrische Öffnung 4a das Schleifenmuster ist, ist es möglich, selbst ohne eine Drossel Lecken der Funkwellen zu verhindern. Infolgedessen kann der Umsetzer 1 miniaturisiert werden und unterdrückt unerwünschte Emission von Funkwellen.
In dem Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist das Leitermuster 4 ein gurtähnliches Muster, das sich von der elektrischen Öffnung 4a zu dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 4b erstreckt. Das gurtähnliche Muster weist mehrere Musterbreiten auf, die jeweils eine andere charakteristische Impedanz aufweisen. Dies ermöglicht es, dass die Impedanz in dem gurtähnlichen Muster angepasst werden kann, wodurch der Leistungsverlust abgeschwächt wird.
In dem Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform ist die elektrische Öffnung 4a ein Schleifenmuster, dessen Gesamtumfangslänge durch Multiplizieren einer Halbwellenlänge der Leiterwellenlänge mit einer natürlichen Zahl größer oder gleich 1 erhalten wird. Beispielsweise ist die elektrische Öffnung 4a ein Schleifenmuster in der Form eines gleichseitigen Dreiecks, dessen Seiten jeweils eine Länge von einer Halbwellenlänge der Leiterwellenlänge aufweisen, und ist ein Schleifenmuster, das dieselbe Musterbreite aufweist, oder ein Schleifenmuster, das teilweise unterschiedliche Musterbreiten aufweist. Da es keine Öffnung an dem Ende der elektrischen Öffnung 4a gibt, ist es möglich, Emission von unerwünschten Funkwellen zu unterdrücken. Da die Drossel, die eine Länge aufweist, die ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge der Leiterwellenlänge beträgt, nicht erforderlich ist, kann der Umsetzer 1 weiterhin miniaturisiert werden.
Zweite Ausführungsform
8 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines Umsetzers 1A gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. 9 ist eine Ansicht, die die Vorderseite des Umsetzers 1A gemäß der zweiten Ausführungsform veranschaulicht. Der Umsetzer 1A führt eine Umsetzung zwischen einem sich in einem Wellenleiter 2 ausbreitenden Signal und einem sich in einer planaren Schaltung, die ein Leitermuster 7 beinhaltet, ausbreitenden Signal durch. Wie in 8 und 9 veranschaulicht ist, beinhaltet der Umsetzer 1A den Wellenleiter 2, ein dielektrisches Substrat 3, einen Schlitz 5, das Leitermuster 7, einen potentialfreien Leiter 8a und einen potentialfreien Leiter 8b; und ein Masseleiter 6 ist auf der Rückoberfläche des dielektrischen Substrats 3 vorgesehen, wie in 2. Wie in 8 veranschaulicht ist, liegt eine Position a unmittelbar über der Mitte einer Öffnung des Wellenleiters 2 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3. Wie in 9 veranschaulicht ist, kennzeichnet c die Musterbreite eines Umsetzabschnitts 7c. Der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b sind rechteckige Leitermuster, die jeweils eine Länge von L2 in der y-Richtung und eine Länge von L3 in der x-Achsenrichtung aufweisen.
Das Leitermuster 7 beinhaltet den Umsetzabschnitt 7c und einen Impedanzwandlungsabschnitt 7d, zusätzlich zu einer elektrischen Öffnung 7a und einem Eingangs-/Ausgangsanschluss 7b. Teile des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiters 8b befinden sich unmittelbar über einem Ende des Wellenleiters 2 mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt und befinden sich auch unmittelbar über dem Schlitz 5 mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt. Jeder des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiters 8b ist von dem Umsetzabschnitt 7c durch eine Distanz L1 getrennt, wie in 9 veranschaulicht ist. Der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b befinden sich bezüglich der x-Achse, die durch die Position a durch läuft, in einer symmetrischen Positionsbeziehung. Darüber hinaus ist L3 länger als L2 und L2 ist länger als L1.
Die elektrische Öffnung 7a ist ein Schleifenmuster, dessen Gesamtumfangslänge durch Multiplizieren einer Halbwellenlänge der Leiterwellenlänge mit einer natürlichen Zahl größer oder gleich 1 erhalten wird. Da die elektrische Öffnung 7a ein Schleifenmuster ist und es keine Öffnung an dem Ende gibt, ist es weiterhin möglich, Emission von unerwünschten Funkwellen zu unterdrücken. Durch Bereitstellen der elektrischen Öffnung 7a ist eine in Patentliteratur 1 beschriebene Drossel, die eine Musterbreite aufweist, die ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge der Leiterwellenlänge ist, unnötig. Aus diesem Grund kann der Umsetzer 1A im Vergleich mit Umsetzern im Stand der Technik miniaturisiert werden.
In 8 und 9 ist die elektrische Öffnung 7a ein Schleifenmuster eines gleichseitigen Dreiecks, das einen gebogenen Abschnitt 7a-1 und einen gebogenen Abschnitt 7a-2 aufweist. In diesem Dreieck weist eine Seite eine Länge von einer Halbwellenlänge der Leiterwellenlänge auf und der Gesamtumfang weist eine Länge von drei Halben der Leiterwellenlänge auf. Der gebogene Abschnitt 7a-1 und der gebogene Abschnitt 7a-2 werden durch Biegen des Leitermusters an Positionen ausgebildet, die jeweils eine Länge einer halben Wellenlänge der Leiterwellenlänge aufweisen. Infolgedessen ist jeder des gebogenen Abschnitts 7a-1 und des gebogenen Abschnitts 7a-2 ein Knoten des elektrischen Felds und weist grundsätzlich keine Energie auf, und somit ist Auftreten von unerwünschter Emission von Funkwellen unwahrscheinlich.
Es sei angemerkt, dass die elektrische Öffnung 7a, die ein dreieckiges Schleifenmuster ist, lediglich ein Beispiel ist und ein polygonales Schleifenmuster, das vier oder mehr Seiten aufweist, oder ein sanft gekrümmtes Schleifenmuster sein kann.
Obgleich ein Muster, in welchem sich ein Teil der Musterbreite der elektrischen Öffnung 7a verjüngt, als ein Beispiel veranschaulicht wurde, kann die Musterbreite der elektrischen Öffnung 7a auf beliebige Weise eingestellt werden.
In dem Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform liegt die Position der elektrischen Öffnung 4a von der Position a unmittelbar über dem Wellenleiter 2, mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt, um das 0-Fache einer Halbwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge weg. Von daher ist in dem Umsetzer 1A gemäß der zweiten Ausführungsform die Position der elektrischen Öffnung 7a an einer Position weg von der Position a unmittelbar über dem Wellenleiter 2, mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt, um eine Halbwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge ausgebildet.
In dem Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform gleichen die Stichleitungen 4c und die Impedanzwandlungsabschnitte 4e bis 4g die charakteristische Impedanz Z_4d des Umsetzabschnitts 4d und die charakteristische Impedanz Z_4b des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 4b an. Im Gegensatz dazu gleichen in dem Umsetzer 1A gemäß der zweiten Ausführungsform der Impedanzwandlungsabschnitt 7d, der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b die charakteristische Impedanz des Umsetzabschnitts 7c und die charakteristische Impedanz des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 7b an.
Da der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b von dem Umsetzabschnitt 7c durch eine Distanz L1 getrennt sind, wird in dem Umsetzabschnitt 7c eine parasitäre Kapazität oder eine parasitäre Induktivität hinzugefügt. Dies macht es möglich, eine schnelle Änderung der Impedanz zwischen dem Umsetzabschnitt 7c und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 7b abzumildern, wodurch dem Umsetzer 1A erlaubt wird, den Leistungsverlust wirksam zu reduzieren.
Es sei angemerkt, dass der Umsetzer 1A gemäß der zweiten Ausführungsform eine schnelle Änderung der Impedanz zwischen dem Umsetzabschnitt 7c und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 7b abmildern kann und somit ein Breitbandsignal handhaben kann.
Die Gestalt der potentialfreien Leiter 8a und 8b, veranschaulicht in 8 und 9, ist ein Beispiel und kann eine polygonale Gestalt eines beliebigen Polygons sein, das fünf oder mehr Seiten oder eine sanft gekrümmte Gestalt aufweisen.
Wie oben beschrieben, beinhaltet der Umsetzer 1A gemäß der zweiten Ausführungsform den potentialfreien Leiter 8a und den potentialfreien Leiter 8b, die an der Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats 3 vorgesehen sind. Ein Teil von jedem des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiters 8b befindet sich unmittelbar über einem Ende des Wellenleiters 2 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3. Mit dieser Ausgestaltung können Auswirkungen erhalten werden, die jenen der ersten Ausführungsform ähneln. Da eine plötzliche Änderung der Impedanz zwischen dem Umsetzabschnitt 7c und dem Eingangs-/Ausgangsanschluss 7b in dem Leitermuster 7 abgemildert wird, ist es darüber hinaus möglich, ein Breitbandsignal zu handhaben.
Dritte Ausführungsform
10 ist eine Draufsicht, die eine Ausgestaltung eines Umsetzers 1B gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht. 11 ist eine Ansicht, die die Vorderseite des Umsetzers 1B gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. Der Umsetzer 1B führt eine Umsetzung zwischen einem sich in einem Wellenleiter 2 ausbreitenden Signal und einem sich in einer planaren Schaltung, die ein Leitermuster 7 beinhaltet, ausbreitenden Signal durch. Wie in 10 und 11 veranschaulicht ist, beinhaltet der Umsetzer 1B den Wellenleiter 2, ein dielektrisches Substrat 3, einen Schlitz 5, das Leitermuster 7, einen potentialfreien Leiter 8a und einen potentialfreien Leiter 8b; und ein Masseleiter 6 ist auf der Rückoberfläche des dielektrischen Substrats 3 vorgesehen, wie in dem in 2 veranschaulichten Umsetzer 1. Wie in 10 veranschaulicht ist, liegt eine Position a unmittelbar über der Mitte einer Öffnung des Wellenleiters 2 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3. In 11 kennzeichnet c die Musterbreite eines Umsetzabschnitts 7c. Der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b sind rechteckige Leitermuster, die jeweils eine Länge von L2 in der y-Richtung und eine Länge von L3 in der x-Achsenrichtung aufweisen.
In dem Umsetzer 1A gemäß der zweiten Ausführungsform, wie in 9 veranschaulicht, sind der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b rechteckige Leitermuster, die jeweils eine Länge von L2 in der y-Achsenrichtung und eine Länge von L3 in der x-Achsenrichtung aufweisen. Im Gegensatz dazu beinhalten der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b, die in dem Umsetzer 1B gemäß der dritten Ausführungsform enthalten sind, rechteckige Ausschnittabschnitte 9a und Ausschnittabschnitte 9b als Teile davon, wie in 11 veranschaulicht ist. Jeder der zwei Ausschnittabschnitte 9a und der zwei Ausschnittabschnitte 9b ist auf derselben geraden Linie entlang der Längsrichtung (y-Achsenrichtung) des Schlitzes 5 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3 angeordnet.
Das Leitermuster 7 beinhaltet den Umsetzabschnitt 7c und einen Impedanzwandlungsabschnitt 7d, zusätzlich zu einer elektrischen Öffnung 7a und einem Eingangs-/Ausgangsanschluss 7b. Teile des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiters 8b befinden sich unmittelbar über einem Ende des Wellenleiters 2 mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt und befinden sich auch unmittelbar über dem Schlitz 5 mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt. Jeder des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiters 8b ist von dem Umsetzabschnitt 7c durch eine Distanz L1 getrennt, wie in 11 veranschaulicht ist. Der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b befinden sich bezüglich der x-Achse, die durch die Position a durch läuft, in einer symmetrischen Positionsbeziehung. Darüber hinaus ist L3 länger als L2 und L2 ist länger als L1.
Die elektrische Öffnung 7a ist ein Schleifenmuster, dessen Gesamtumfangslänge durch Multiplizieren einer Halbwellenlänge der Leiterwellenlänge mit einer natürlichen Zahl größer oder gleich 1 erhalten wird. Da die elektrische Öffnung 7a ein Schleifenmuster ist und es keine Öffnung an dem Ende gibt, ist es weiterhin möglich, Emission von unerwünschten Funkwellen zu unterdrücken. Durch Bereitstellen der elektrischen Öffnung 7a ist eine in Patentliteratur 1 beschriebene Drossel, die eine Musterbreite aufweist, die ein ungerades Vielfaches einer Viertelwellenlänge der Leiterwellenlänge ist, unnötig. Aus diesem Grund kann der Umsetzer 1A im Vergleich mit Umsetzern im Stand der Technik miniaturisiert werden.
In 10 und 11 ist die elektrische Öffnung 7a ein Schleifenmuster eines gleichseitigen Dreiecks, das einen gebogenen Abschnitt 7a-1 und einen gebogenen Abschnitt 7a-2 aufweist. In diesem Dreieck weist eine Seite eine Länge von einer Halbwellenlänge der Leiterwellenlänge auf und der Gesamtumfang weist eine Länge von drei Halben der Leiterwellenlänge auf. Der gebogene Abschnitt 7a-1 und der gebogene Abschnitt 7a-2 werden durch Biegen des Leitermusters an Positionen ausgebildet, die jeweils eine Länge einer halben Wellenlänge der Leiterwellenlänge aufweisen. Infolgedessen ist jeder des gebogenen Abschnitts 7a-1 und des gebogenen Abschnitts 7a-2 ein Knoten des elektrischen Felds und weist grundsätzlich keine Energie auf, und somit ist Auftreten von unerwünschter Emission von Funkwellen unwahrscheinlich.
Es sei angemerkt, dass, obgleich die Struktur, in welcher die elektrische Öffnung 7a ein dreieckiges Schleifenmuster ist, veranschaulicht ist; dies allerdings ein Beispiel ist und die elektrische Öffnung 7a ein polygonales Schleifenmuster aus einem beliebigen Polygon sein kann, das vier oder mehr Seiten oder ein sanft gekrümmtes Schleifenmuster aufweist. Obgleich ein Muster, in welchem sich ein Teil der Musterbreite der elektrischen Öffnung 7a verjüngt, als ein Beispiel veranschaulicht wurde, kann weiterhin die Musterbreite der elektrischen Öffnung 7a auf beliebige Weise eingestellt werden.
In dem Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform liegt die Position der elektrischen Öffnung 4a von der Position a unmittelbar über dem Wellenleiter 2, mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt, um das 0-Fache einer Halbwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge weg. Von daher ist in dem Umsetzer 1B gemäß der dritten Ausführungsform die Position der elektrischen Öffnung 7a an einer Position von der Position a unmittelbar über dem Wellenleiter 2, mit dem dielektrischen Substrat 3 dazwischen eingelegt, um eine Halbwellenlänge der (Wellen-)Leiterwellenlänge weg ausgebildet.
In dem Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform gleichen die Stichleitungen 4c und die Impedanzwandlungsabschnitte 4e bis 4g die charakteristische Impedanz Z_4d des Umsetzabschnitts 4d und die charakteristische Impedanz Z_4b des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 4b an. Im Gegensatz dazu gleichen in dem Umsetzer 1B gemäß der dritten Ausführungsform der Impedanzwandlungsabschnitt 7d, der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b die charakteristische Impedanz des Umsetzabschnitts 7c und die charakteristische Impedanz des Eingangs-/Ausgangsanschlusses 7b an.
Jeder der in dem potentialfreien Leiter 8a enthaltenen Ausschnittabschnitte 9a und der in dem potentialfreien Leiter 8b enthaltenen Ausschnittabschnitte 9b ist an einer Position angeordnet, an der das elektrische Feld ein Knoten auf dem elektrischen potentialfreien Leiter ist. Mit den Ausschnittabschnitten 9a und den Ausschnittabschnitten 9b wird der Strom, der um die Enden des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiter 8b herum weit verteilt wurde, an den Ausschnittabschnitten 9a und den Ausschnittabschnitten 9b konzentriert. Da entlang der zwei Seiten in der y-Achsenrichtung in jedem der rechteckigen Ausschnittabschnitte 9a und Ausschnittabschnitte 9b ein Strom in entgegengesetzten Richtungen fließt, und die Distanz zwischen den zwei Seiten kürzer als die Wellenlänge ist, wird ein Großteil der durch den Strom verursachten Emission ausgelöscht. Darüber hinaus wird der Strom, der entlang einer Seite in der x-Achsenrichtung von jedem der rechteckigen Ausschnittabschnitte 9a und Ausschnittabschnitte 9b fließt, nicht effizient in den Raum emittiert, weil die eine Seite kürzer als die Wellenlänge ist. Auf der Grundlage der obigen Prinzipien können die in dem potentialfreien Leiter 8a und dem potentialfreie Leiter 8b enthaltenen Ausschnittabschnitte 9a und Ausschnittabschnitte 9b unerwünschte Emissionen unterdrücken.
Die Gestalt des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiters 8b, dargestellt in 10 und 11, ist ein Beispiel für einen potentialfreien Leiter, in dem rechteckige Ausschnitte in Teilen des rechteckigen Leiters enthalten sind. 12 und 13 sind Ansichten, die die Vorderseite einer Modifikation des Umsetzers 1B gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulichen. Der potentialfreie Leiter 8a und der potentialfreie Leiter 8b können eine polygonale Gestalt eines Polygons, das fünf oder mehr Seiten aufweist, aufweisen, wie in 12 veranschaulicht, oder können eine Gestalt aufweisen, die teilweise eine weich gekrümmte Kontur aufweist, wie in 13 veranschaulicht ist. Weiterhin ist die Gestalt der Ausschnittabschnitte 9a und der Ausschnittabschnitte 9b, veranschaulicht in 10 bis 13, auch ein Beispiel und kann eine Gestalt eines Polygons, das drei oder mehr Seiten aufweist, oder eine Gestalt mit einer sanft gekrümmten Kontur aufweisen.
Als Nächstes wird die Wirksamkeit der Struktur des Umsetzers 1B gemäß der dritten Ausführungsform beschrieben.
14 ist ein Graph, der Analyseergebnisse eines elektromagnetischen Felds von unerwünschter Emissionscharakteristik des Umsetzers 1A gemäß der zweiten Ausführungsform und des Umsetzers 1B gemäß der dritten Ausführungsform veranschaulicht. In 14 repräsentiert die Horizontalachse den Drehwinkel θ von der z-Achse zur x-Achse um die y-Achse herum in der zx-Ebene und die Vertikalachse repräsentiert die Emissionsstärke (Gewinn) von unerwünschten Funkwellen in Abhängigkeit von dem Drehwinkel Φ von der x-Achse zu der y-Achse um die z-Achse herum in der xy-Ebene. In 14 ist die Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen zwischen θ = -90 (Grad) für Φ = 0 (Grad) dargestellt.
In 14 geben durch eine durchgezogene Linie angegebene Daten D4 unerwünschte Emissionscharakteristika an, die durch Analyse des elektromagnetischen Felds der Struktur des Umsetzers 1B, veranschaulicht in 10 und 11, erhalten wurde. Durch eine unterbrochene Linie angegebene Daten D3 geben unerwünschte Emissionscharakteristika an, die durch Analyse des elektromagnetischen Felds der Struktur des Umsetzers 1A, veranschaulicht in 8 und 9, erhalten wurde. In dem Umsetzer 1A ist die maximale Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen bei Φ = 0 (Grad) -5,13 (dB) für θ = 0 (Grad). Andererseits ist die maximale Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen in dem Umsetzer 1B bei Φ = 0 (Grad) -8,10 (dB) für θ = 0 (Grad). Die Emissionsstärke von unerwünschten Funkwellen wird in dem Umsetzer 1B um ΔG1 = 2,97 (dB) verbessert.
Wie oben beschrieben, beinhaltet der Umsetzer 1B gemäß der dritten Ausführungsform die rechteckigen Ausschnittabschnitte 9a und Ausschnittabschnitte 9b, vorgesehen in jeweiligen Teilen des potentialfreien Leiters 8a und des potentialfreien Leiters 8b, die an der Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats 3 vorgesehen sind. Die Ausschnittabschnitte 9a und die Ausschnittabschnitte 9b sind auf derselben geraden Linie entlang der Längsrichtung (y-Achsenrichtung) des Schlitzes 5 mit dem dazwischen eingelegten dielektrischen Substrat 3 angeordnet. Mit dieser Ausgestaltung können denen der ersten Ausführungsform ähnliche Auswirkungen erhalten werden und Emission von dem potentialfreien Leiter 8a und dem potentialfreien Leiter 8b kann ferner reduziert werden.
Der Umsetzer 1 gemäß der ersten Ausführungsform, der Umsetzer 1A der zweiten Ausführungsform und der Umsetzer 1B gemäß der dritten Ausführungsform können auf einer Antennenvorrichtung montiert sein. Da jeder des Umsetzers 1, des Umsetzers 1A und des Umsetzers 1B miniaturisiert werden kann, ist es auch möglich, eine Antennenvorrichtung zu miniaturisieren, die irgendeinen von diesen beinhaltet.
Es sei angemerkt, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die obigen Ausführungsformen beschränkt ist und die vorliegende Erfindung eine flexible Kombination der einzelnen Ausführungsformen, eine Modifikation einer beliebigen Komponente der einzelnen Ausführungsformen oder eine Weglassung einer beliebigen Komponente in den einzelnen Ausführungsformen innerhalb des Schutzumfangs der vorliegenden Erfindung beinhalten kann.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Ein Umsetzer gemäß der vorliegenden Erfindung ist miniaturisiert und kann unerwünschte Emissionen von Funkwellen unterdrücken und kann somit beispielsweise in einer fahrzeuginternen Antennenvorrichtung verwendet werden.
Bezugszeichenliste

1, 1A, 1B:: Umsetzer,
2:: Wellenleiter,
3:: dielektrisches Substrat,
4, 7:: Leitermuster,
4a, 7a:: elektrische Öffnung,
4a-1, 4a-2, 7a-1, 7a-2:: gebogener Ab- schnitt,
4b, 7b:: Eingangs-/Ausgangsanschluss,
4c:: Stichleitung,
4d, 7c:: Um- setzabschnitt,
4e bis 4g, 7d:: Impedanzwandlungsabschnitt,
5, 5A:: Schlitz,
6:: Masseleiter,
8a, 8b:: potentialfreier Leiter,
9a, 9b:: Ausschnittabschnitt

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2017085420 A [0005]

Claims

Umsetzer, der Folgendes umfasst: einen Wellenleiter; ein dielektrisches Substrat, gekoppelt mit einem Ende des Wellenleiters auf einer Rückoberfläche des dielektrischen Substrats; ein Leitermuster, vorgesehen auf einer Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats und aufweisend einen Signaleingangs/-ausgangsanschluss an einem Ende des Leitermusters und eine elektrische Öffnung, die an einem anderen Ende des Leitermusters elektrisch geöffnet ist; einen Masseleiter, vorgesehen auf der Rückoberfläche des dielektrischen Substrats; und einen oder mehrere Schlitze, ausgebildet in einem Gebiet, das mit dem einen Ende des Wellenleiters in dem Masseleiter abgedeckt wird, wobei sich ein Teil des Leitermusters unmittelbar über dem einen Ende des Wellenleiters befindet, wobei das dielektrische Substrat zwischen den Teil des Leitermusters und dem einen Ende des Wellenleiters angeordnet ist, und die elektrische Öffnung ein Schleifenmuster ist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei das Leitermuster ein gurtähnliches Muster ist, das sich von der elektrischen Öffnung zu dem Eingangs-/Ausgangsanschluss erstreckt, und das gurtähnliche Muster mehrere Musterbreiten aufweist, die jeweils eine andere charakteristische Impedanz aufweisen.
Umsetzer nach Anspruch 1, der ferner Folgendes umfasst: mindestens einen potentialfreien Leiter, vorgesehen auf der Vorderoberfläche des dielektrischen Substrats, wobei sich ein Teil des potentialfreien Leiters unmittelbar über dem einen Ende des Wellenleiters befindet, wobei das dielektrische Substrat zwischen den Teil des potentialfreien Leiters und dem einen Ende des Wellenleiters eingelegt ist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei das Leitermuster eine Mikrostreifenleitung oder eine Streifenleitung oder eine Komplanarleitung oder eine Komplanarleitung mit dem Masseleiter ausbildet.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei die elektrische Öffnung von einer Position unmittelbar über dem einen Ende des Wellenleiters, wobei das dielektrische Substrat zwischen der Position und dem einen Ende des Wellenleiters eingelegt ist, zu einer der dem Eingangs-/Ausgangsanschluss entgegengesetzten Seite 0-fach oder mit einem ganzzahligen Vielfachen, größer oder gleich 1, einer Halbwellenlänge einer Leiterwellenlänge weg positioniert ist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei die elektrische Öffnung ein Schleifenmuster ist, dessen Gesamtumfangslänge durch Multiplizieren einer Halbwellenlänge einer Leiterwellenlänge mit einer natürlichen Zahl größer oder gleich 1 erhalten wird.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei die elektrische Öffnung ein dreieckiges Schleifenmuster ist, dessen mindestens eine Seite eine Länge einer Halbwellenlänge einer Leiterwellenlänge aufweist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei die elektrische Öffnung ein Schleifenmuster ist, das eine selbe Musterbreite aufweist, oder ein Schleifenmuster ist, das verschiedene Musterbreiten aufweist.
Umsetzer nach Anspruch 3, wobei der potentialfreie Leiter ein rechteckiges Muster oder ein polygonales Muster ist.
Umsetzer nach Anspruch 3 oder 9, wobei der potentialfreie Leiter mindestens einen oder mehrere Ausschnittabschnitte beinhaltet, und die Ausschnittabschnitte auf einer geraden Linie entlang einer Längsrichtung des Schlitzes angeordnet sind, wobei das dielektrische Substrat zwischen den Ausschnittabschnitten und dem Schlitz eingelegt ist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei der Schlitz eine rechteckige Gestalt aufweist oder H-förmig ist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei das dielektrische Substrat ein mehrlagiges dielektrisches Substrat ist, das mehrere Substrate aufweist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei der Wellenleiter ein Hohlwellenleiter ist, der eine metallische Rohrwand aufweist.
Umsetzer nach Anspruch 1, wobei der Wellenleiter eine metallische Rohrwand aufweist und teilweise mit einem Dielektrikum gefüllt ist oder eine Rohrwand aufweist, in welcher mehrere Durchgangslöcher ausgebildet sind und teilweise mit einem Dielektrikum gefüllt sind.
Antennenvorrichtung, die den Umsetzer nach einem der Ansprüche 1 bis 14 umfasst.