DE69525885T2

DE69525885T2 - Messhalterung zur Messwerterfassung eines Gerätes mit einem dielektrischen Wellenleiter

Info

Publication number: DE69525885T2
Application number: DE69525885T
Authority: DE
Inventors: Youhei Ishikawa; Hiroshi Nishida; Atsushi Saito; Toru Tanizaki; Norimitsu Tsukai
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1994-08-30
Filing date: 1995-08-29
Publication date: 2002-12-12
Anticipated expiration: 2015-08-30
Also published as: KR960009267A; EP0699915A3; KR0175199B1; CN1065629C; EP0699915A2; CN1126889A; EP0699915B1; JP3237737B2; US5600289A; JPH0870209A; DE69525885D1

Description

[Technisches Gebiet]

Die vorliegenden Erfindung betrifft eine Messhalterung mit einem nichtstrahlendem dielektrischen Wellenleiter, und insbesondere eine Messhalterung, die verwendet wird, um die Charakteristiken einer Vorrichtung zu messen, welche einen nicht strahlenden dielektrischen Wellenleiter aufweist und in einem Mikrowellenband oder einem Millimeterwellenband arbeitet.

[Technischer Hintergrund]

In jüngster Zeit sind zahlreiche Vorrichtungen mit einem nicht strahlenden dielektrischen Wellenleiter, die in einem Mikrowellenband oder in einem Millimeterwellenband arbeiten, wie z. B. ein Oszillator, ein Zirkulator usw. entwickelt worden, und gleichzeitig sind Messvorrichtungen entwickelt worden, die verwendet werden, um die Eigenschaften solcher Vorrichtungen zu messen.
Fig. 17 ist eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Vorrichtung 101 mit einem nicht strahlendem dielektrischen Wellenleiter und einer konventionellen Messhalterung 102. Die Vorrichtung 101 ist z. B. ein Oszillator. Die Vorrichtung 101 umfasst leitende Platten 1001 und 1002, Abstandshalter 1003, um die leitenden Platten 1001 und 1002 zueinander parallel zu halten, einen dielektrischen Streifen 1005, der eine elektromagnetische Welle im LSM01-Modus propagiert, sowie Bolzen 1007 und Muttern 1008, um den dielektrischen Streifen 1005 zwischen den leitenden Platten 1001 und 1002 zu fixieren. Die leitenden Platten 1001 und 1002 weisen eine Endfläche 1001a auf, welche zu einer Richtung vertikal verläuft, in der sich die elektromagnetische Welle fortbewegt, die im dielektrischen Streifen 1005 propagiert wird. Der dielektrische Streifen 1005 weist ein Ende 1005b auf, das aus der Endfläche 1001a hervorsteht, und die Vorrichtung 101 ist mit der Messhalterung 102 an diesem hervorstehenden Ende 1005b verbunden. Das Ende 1005b verjüngt sich, so dass die Charakteristische Impedanz der Vorrichtung 101 in der charakteristischen Impedanz einer Übertragungsleitung ihre Entsprechung findet.
Die Messhalterung 102 weist einen Trichter 1021 und einen metallischen Rohrwellenleiter 1022 auf, um die Vorrichtung 101 mit einer Übertragungsleitung (z. B. einem metallischen Rohrwellenleiter) zu verbinden. Ein Flansch 1022a ist an einem Ende des metallischen Rohrwellenleiters 1022 vorgesehen.
Fig. 18 zeigt die innere Struktur in dem Fall, in welchem das Ende 1005b des dielektrischen Streifens 1005 in die Messhalterung 102 eingeführt wird. Der metallische Rohrwellenleiter 1022 popagiert eine elektromagnetische Welle im TE10-Modus und weist eine Breite W1 von 1.88 mm und eine Höhe von H1 von 3.76 mm auf. Der dielektrische Streifen 1005 hat eine Höhe a von 2.25 mm. Der Trichter 1021 hat dieselbe Höhe wie der Wellenleiter 1022 am Verbindungsabschnitt zum Wellenleiter 1022. Der Trichter 1021 verjüngt sich in Richtung der Vorrichtung 101, und am Verbindungsabschnitt zum dielektrischen Streifen 1005 weist der Trichter 1021 dieselbe Höhe auf wie der dielektrische Streifen 1005. Der Trichter 1021 hat dieselbe Breite wie der Wellenleiter 1022 am Verbindungsabschnitt zum Wellenleiter 1022, und die Breite wird in Richtung auf die Vorrichtung 101 langsam größer. Mit dieser Struktur findet die charakteristische Impedanz der im dielektrischen Streifen 1005 im LSM01-Modus propagierten elektromagnetischen Welle ihre Entsprechung in der charakteristischen Impedanz in der elektromagnetischen Welle, die sich im Wellenleiter 1022 im TE10-Modus ausbreitet.
Zur Auswertung der Vorrichtung 101 wird sie dichter an die Messhalterung 102 gesetzt, und das Ende 1005b des dielektrischen Streifens 1005 der Vorrichtung 101 wird in den Trichter 1021 der Messhalterung 102 eingeführt. Anschließend werden die Charakteristiken der Vorrichtung 101 durch ein (nicht gezeigtes) Messinstrument wie einen Netzwerkanalysator gemessen. Nach der Auswertung wird die Vorrichtung von der Messhalterung 102 entfernt, und das Ende 1005b des dielektrischen Streifens wird aus dem Trichter 1021 herausgezogen.
Jedes Mal wenn die Vorrichtung 101 ausgewertet wird, wird das Ende 1005b des dielektrischen Streifens 1005 in den Trichter 1021 der Messhalterung eingeführt und wieder herausgezogen. Daher ist die Positionierung zwischen dem dielektrischen Streifen 1005 und dem Trichter 1021 der Messhalterung 102 instabil, und es ist wahrscheinlich, dass eine Fehlanpassung auftritt. Folglich variieren die Ergebnisse der Auswertung für die Vorrichtung 101.
Der Artikel von Yoneyama at al. "Insulated Non-Radiative Dielectric Waveguide for Millimeter-Wave Integrated Circuits", IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, Band MTT-31, Nr. 12, Dezember 1983, Seiten 1002-1008 offenbart eine Anordnung, die zum Auswerten einer Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter geeignet ist. Diese Anordnung umfasst einen Kontaktabschnitt, auf den eine Vorrichtung mit einem dielektrischen nicht strahlenden Wellenleiter angeschlossen werden kann, wobei der Kontaktabschnitt eine Oberfläche aufweist, die vollständig mit der entsprechenden Oberfläche der Vorrichtung in Kontakt treten soll. Weiter weist die Anordnung einen Umwandlungsabschnitt auf, der mit dem Kontaktabschnitt integral ist und die Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verbindet, der am Kontaktabschnitt an einem externen Schaltkreis angeschlossen ist, so dass eine elektromagnetische Kopplung zwischen der Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter und dem externen Schaltkreis ermöglicht wird.

[Offenbarung der Erfindung]

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Messvorrichtung zur Verfügung zu stellen, welche die genaue Auswertung einer Vorrichtung mit einem nicht strahlenden dielektrischen Wellenleiter erlaubt.
Um dieses Ziel zu erreichen, umfasst eine Messvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung zum Auswerten einer Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter: einen Befestigungsabschnitt, auf dem die Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter montiert werden soll, wobei der Befestigungsabschnitt eine Oberfläche aufweist, die vollständig in Kontakt mit einer Befestigungsfläche der Vorrichtung kommen soll; einen Umwandlungsabschnitt, der mit dem Befestigungsabschnitt integral ist und die Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verbindet, welcher auf dem Befestigungsabschnitt an einem externen Schaltkreis montiert ist, um eine elektromagnetische Kopplung zwischen der Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden Wellenleiter und dem externen Schaltkreis zu ermöglichen, wobei der Umwandlungsabschnitt umfasst: ein paar von Leitern, die mit einem bestimmten Abstand zueinander parallel sind; einen dielektrischen Streifen, der zwischen den Leitern angeordnet ist; und eine Endfläche, welche auf einem Ende der Leiter ausgebildet ist, so dass sie zu einer Richtung senkrecht ist, in der eine elektromagnetische Welle propagiert wird, wobei ein Ende des dielektrischen Streifens auf der Endfläche freigelegt ist.
Diese Struktur löst das Problem, wonach das Positionieren zwischen dem dielektrischen Streifen einer auszuwertenden Vorrichtung und einem Trichter einer Messhalterung instabil ist. In der erfindungsgemäßen Struktur wird eine Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter am Befestigungsabschnitt der Messvorrichtung derart befestigt, dass die Befestigungsfläche der Vorrichtung sich vollständig im Kontakt mit den Befestigungsabschnitt befindet. In diesem Zustand wird eine elektromagnetische Welle vom dielektrischen Streifen der Vorrichtung zum dielektrischen Streifen der Messhalterung in einem spezifizierten Modus propagiert und zwar ohne Fehlanpassungen und mit einem kleinen Verlust, und daher können die Charakteristiken der Vorrichtung genau gemessen werden.

[Kurzbeschreibung der Zeichnungen]

Diese und andere Ziele und Merkmale der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der vorliegenden Beschreibung mit Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen, in denen:
Fig. 1A eine perspektivische Ansicht einer Messhalterung ist, welche zur Auswertung einer Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verwendet wird, wobei es sich um eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt;
Fig. 1B eine perspektivische Ansicht der Messhalterung und eines in der Messhalterung montierten Oszillators ist;
Fig. 1C eine Schnittansicht der Messhalterung und des Oszillators entlang einer Linie 1C- 1C in Fig. 1B ist;
Fig. 2 ein perspektivisches Diagramm eines Umwandlungsabschnitts der Messvorrichtung von Fig. 1 ist, welches ihre innere Struktur zeigt;
Fig. 3A eine innere ebene Ansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen einem dielektrischen Streifen des Oszillators und einem dielektrischen Streifen der Messhalterung ist;
Fig. 3B eine innere ebene Ansicht einer Modifikation des Verbindungsabschnitts zwischen dem dielektrischen Streifen des Oszillators und dem dielektrischen Streifen der Messhalterung ist;
Fig. 3C eine innere ebene Ansicht einer weiteren Modifikation des Verbindungsabschnitts zwischen dem dielektrischen Streifen des Oszillators und dem dielektrischen Streifen der Messhalterung ist;
Fig. 4 ein Graph ist, welcher eine Oszillationscharakteristik des Oszillators zeigt;
Fig. 5A ein Verteilungsdiagramm ist, welches ein elektrisches Feld und eine magnetisches Feld der elektromagnetischen Welle zeigt, die in einem metallischen Rohrwellenleiter im TE10-Modus propagiert wird;
Fig. 5B ein Verteilungsdiagramm ist, welches ein Oberflächenstrom der elektromagnetischen Welle zeigt, die in dem metallischen Rohrwellenleiter im TE10-Modus propagiert wird;
Fig. 6A ein Verteilungsdiagramm ist, welches ein elektrisches Feld und eine magnetisches Feld der elektromagnetischen Welle zeigt, die in einem metallischen Rohrwellenleiter im LSM01-Modus propagiert wird;
Fig. 6B ein Verteilungsdiagramm ist, welches ein Oberflächenstrom der elektromagnetischen Welle zeigt, die in dem metallischen Rohrwellenleiter im LSM01 -Modus propagiert wird;
Fig. 6C ein ebenes Verteilungsdiagrarnm ist, welches den Oberflächenstrom der elektromagnetischen Welle zeigt, wenn der nichtstrahlende dielektrische Wellenleiter bei einer Linie B-B' abgeschnitten wird;
Fig. 7A ein Graph ist, der eine Reflexionsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn die leitenden Platten und der dielektrische Streifen einen Lückenabstand von 0 haben;
Fig. 7B ein Graph ist, der eine Einführungsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn die leitenden Platten und der dielektrische Streifen einen Lückenabstand von 0 haben;
Fig. 8A ein Graph ist, der eine Reflexionsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn die leitenden Platten und der dielektrische Streifen einen Lückenabstand von 0.1 mm haben;
Fig. 8B ein Graph ist, der eine Einführungsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn die leitenden Platten und der dielektrische Streifen einen Lückenabstand von 0.1 mm haben;
Fig. 9 A ein Graph ist, der eine Reflexionsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn die leitenden Platten und der dielektrische Streifen einen Lückenabstand von 0 haben;
Fig. 9B ein Graph ist, der eine Einführungsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn die leitenden Platten und der dielektrische Streifen einen Lückenabstand von 0 haben;
Fig. 10A ein Graph ist, der eine Reflexionsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn nur die leitenden Platten einen Lückenabstand von 0.1 mm haben;
Fig. 10B ein Graph ist, der eine Einführungsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn nur die leitenden Platten einen Lückenabstand von 0.1 mm haben;
Fig. 11A ein Graph ist, der eine Reflexionsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn nur die leitenden Platten einen Lückenabstand von 0.2 mm haben;
Fig. 11B ein Graph ist, der eine Einführungsverlustcharakteristik des Oszillators zeigt, wenn nur die leitenden Platten einen Lückenabstand von 0.2 mm haben;
Fig. 12A eine perspektivische Ansicht einer Messhalterung, die zur Auswertung einer Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verwendet wird, wobei es sich um eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, und des Oszillators ist, der in der Messhalterung befestigt ist;
Fig. 12B eine Schnittansicht der Messhalterung und des Oszillators längs einer Linie XIIB-XIIB in Fig. 12A ist;
Fig. 13 ein perspektivisches Diagramm eines Umwandlungsabschnitts der Messhalterung von Fig. 12A ist, dass deren innere Struktur zeigt;
Fig. 14 eine Schnittansicht einer Messhalterung, die zur Auswertung einer Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verwendet wird, wobei es sich um eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, und des in der Messvorrichtung befestigten Oszillators ist;
Fig. 15 eine perspektivische Ansicht einer Messhalterung, die zur Auswertung einer Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verwendet wird, wobei es sich um eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt, und eines in der Messvorrichtung befestigten Zirkulators ist;
Fig. 16A ein Graph ist, der eine Einführungsverlustcharakteristik und eine Isolationscharakteristik der Zirkulators zeigt;
Fig. 16B ein Graph ist, der eine Reflexionsverlustcharakteristik des Zirkulators zeigt;
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Messhalterung ist, die für eine Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verwendet wird; und
Fig. 17 eine perspektivische Ansicht einer herkömmlichen Messhalterung ist, die für eine Vorrichtung mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verwendet wird; und
Fig. 18 ein perspektivisches Diagramm von Fig. 17 ist, wenn ein Ende des dielektrischen Streifens einer Vorrichtung mit nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter in diese eingeführt ist.

[Bester Modus zur Ausführung der Erfindung]

Einige beispielhafte Messvorrichtungen gemäß der vorliegenden Erfindung werden mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben.
Die Fig. 1A-1C zeigen einen Oszillator 1 und eine Messhalterung 6, wobei es sich um eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform handelt. Der Oszillator 1 umfasst ein Paar von rechteckigen leitenden Platten 10 und 11, einen dielektrischen Streifen 12 und (nicht gezeigte) Halbleiterchips, die zwischen den leitenden Platten 10 und 11 angeordnet sind, einen Netzanschluss 16 und einen Modulationsanschluss 17. Die leitenden Platten 10 und 11 bestehen aus einem leitenden Material, wie z. B. Aluminium, Kupfer oder der gleichen. Die leitende Platte 11 weist Abstandshalter 1 1b auf, um den Abstand von der leitenden Platte 10 auf einer bestimmten Höhe a zu halten. Der dielektrische Streifen besteht z. B. aus einem dielektrischen Material mit einer Dielektrizitätskonstante (E r) von 2, wie z. B. Fluorharz, und ist so ausgestaltet, dass er eine Höhe a von 2.25 mm und eine Breite b von 2.5 mm aufweist. Die leitenden Platten 10 und 11 weisen Gewindelöcher 18a an den entsprechenden vier Ecken auf. Durch Einschrauben von Schrauben 18b in die Gewindelöcher 18a wird der dielektrische Streifen 12 zwischen den leitenden Platten 10 und 11 befestigt.
Die leitende Platte 11 weist eine ebene Befestigungsfläche 19a auf der Unterseite auf. Die geschichteten leitenden Platten 10 und 11 weisen eine Endfläche 19b auf, auf der ein Ende eines dielektrischen Streifens 12 zu sehen ist, und die Endfläche 19b steht senkrecht zu einer Richtung, in der sich eine hochfrequente elektromagnetische Welle fortbewegt. Der Oszillator 1 gibt eine elektromagnetische Welle durch das Ende 12a des dielektrischen Streifens aus.
besteht. Die Grundplatte 601 weist ein Paar von Seitenwänden 601a zum Positionieren des Oszillators 1 auf. Die Grundplatte 601 weist weiter Gewindelöcher 601b auf, und wenn der Oszillator 1 im Befestigungsabschnitt 60 mit der Befestigungsfläche 19a auf der Grundplatte 601 befestigt wird, dann kommunizieren die Gewindelöcher 18a des Oszillators 1 mit den Gewindelöchern 601b der Grundplatte 601. Daher kann der Oszillator mit den Schrauben 18b auf der Grundplatte 601 befestigt werden.
Der Umwandlungsabschnitt 61 dient zum Verbinden des Oszillators 1 mit einer Übertragungsleitung, z. B. mit einem metallischen Rohrwellenleiter. Der Umwandlungsabschnitt 61 umfasst einen Andrückabschnitt 610, einen dielektrischen Streifen 62, einen Trichter 611 und einen metallischen Rohrwellenleiter 612. Im Andrückabschnitt 610 wird der dielektrische Streifen 62 teilweise zwischen der Grundplatte 601 und einer Andrückplatte 610a durch Schrauben 610b befestigt. Der Trichter 611 wird am Andrückabschnitt 610 durch Verbinden seines Flansches 611a mit dem Andrückabschnitt 610 mittels einer Schraube 611b befestigt. Der Wellenleiter 612 weist an seinem Ende einen Flansch 612a auf.
Auf der Seite des Umwandlungsabschnitts 61, die dem Oszillator 1 gegenüberliegt, wird eine Endfläche 61a gebildet, auf der sich ein Ende 62a des dielektrischen Streifens 62 zeigt, und die Endfläche 61a verläuft senkrecht zu einer Richtung, in welcher eine elektromagnetische Welle im dielektrischen Streifen 62 propagiert wird. Das andere Ende 62b des dielektrischen Streifens 62 verjüngt sich in der Breite derart, dass die charakteristische Impedanz des dielektrischen Streifen 62 der charakteristischen Impedanz der Übertragungsleitung entsprechen wird, mit der der metallische Rohrwellenleiter 612 verbunden ist.
Fig. 2 zeigt die innere Struktur des Umwandlungsabschnitts der Messhalterung 6. Der metallische Rohrwellenleiter 612 propagiert eine elektromagnetische Welle im TE10- Modus und weist eine Breite W1 von 1.88 mm und eine Höhe H1 von 3,76 mm auf. Der dielektrische Streifen 62 weist eine Höhe von 2.25 mm auf. Der Trichter 611 hat dieselbe Höhe wie der Wellenleiter 612 am Verbindungsabschnitt zum Wellenleiter 612, und die Höhe des Trichters 611 wird in Richtung des Andrückabschnittes 610 langsam kleiner. Dann weist der Trichter 611 an dem Verbindungsabschnitt zum Andriickabsclmitt 610 dieselbe Höhe wie der dielektrische Streifen 62 auf. Andererseits wird die Breite des Trichters 611 in Richtung des Andrückabschnitts 610 größer. Dadurch stimmt die charakteristische Impedanz einer elektromagnetischen Welle, die sich im dielektrischen Streifen 62 im LSM01-Modus ausbreitet, mit der charakteristischen Impedanz einer elektromagnetischen Welle überein, die sich im Wellenleiter 612 im TE10-Modus ausbreitet. Da der dielektrische Streifen 62 im Andrückabschnitt 610 fixiert wird, ist das Positionieren zwischen dem dielektrischen Streifen 62 und dem Trichter 611 stets genau.
Fig. 3A ist eine ebene Ansicht eines Verbindungsabschnitts zwischen dem dielektrischen Streifen 12 des Oszillators 1 und dem dielektrischen Streifen 62 der Messhalterung 6, d. h. dem freiliegende Ende 12a des dielektrischen Streifens 12 und dem freiliegenden Ende 62a des dielektrischen Streifens 62. Die Enden 12a und 62a der dielektrischen Streifen 12 und 62 sind senkrecht zu einer Richtung, in der sich eine elektromagnetische Welle ausbreitet, und befinden sich auf einem Niveau mit der Endfläche 19b des Oszillators 1 bzw. der Endfläche 61a des Andrückabschnitts 610. Die Enden 12a und 62a befinden sich miteinander in Kontakt. Die Verbindung zwischen den dielektrischen Streifen 12 und 62 ist auf andere Weise möglich, wie es in den Fig. 3B und 3C gezeigt ist.
In Fig. 3B sind die Enden 12a und 62a der dielektrischen Streifen 12 und 62 Keile, die ineinander greifen. Das Ende 12a ragt leicht aus der Endfläche 19b des Oszillators 1 heraus. In Figur3C sind die Enden 12a und 62a der dielektrischen Streifen 12 und 62 rund und greifen ineinander, und das Ende 12a ragt leicht aus der Endfläche 19b des Oszillators 1 heraus. Wie in den Fällen der Fig. 3B und 3C müssen die Enden 12a und 62a der dielektrischen Streifen 12 und 62 nicht senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle sein, solange die Enden 12a und 62a ineinander greifen. Es ist auch möglich, das die Enden 12a und 62a, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle stehen, leicht aus den entsprechenden Endflächen 19b und 61a herausragen und miteinander in Kontakt gesetzt werden. Weiter kann in den Fällen der Fig. 3B und 3C das Ende 61a des dielektrischen Streifens 62, nicht aber das Ende 12a des dielektrischen Streifens 12 aus der Endfläche 61a herausragen.
Als nächstes wird die Wirkungswiese des Oszillators 1 beschrieben. Wenn ein Gleichstrom dem Netzanschluss 16 des Oszillators 1 zugeführt wird, wird eine hochfrequente elektro- Als nächstes wird die Wirkungswiese des Oszillators 1 beschrieben. Wenn ein Gleichstrom dem Netzanschluss 16 des Oszillators 1 zugeführt wird, wird eine hochfrequente elektromagnetische Welle erzeugt und in den dielektrischen Streifen 12 eingegeben. Es wird angenommen, dass der Abstand zwischen den leitenden Platten 10 und 11a beträgt und die erzeugte elektromagnetische Welle eine Wellenlänge X hat. Wenn a < > 12, dann tritt die elektromagnetische Welle, die sich parallel zu dem leitenden Platten 10 und 11 ausbreitet, nicht aus dem dielektrischen Streifen 12 aus. Die elektromagnetische Welle breitet sich im dielektrischen Streifen 12 aus und wird durch das Ende 12a ausgegeben. Wenn der Oszillator 1 in der Messhalterung 6 befestigt wird, verhält sich der Oszillator 1 genauso, und die elektromagnetische Welle wird durch das Ende 12a im Andrückabschnitt 610 ausgegeben. Mögliche Übertragungsmodi einer elektromagnetischen Welle in einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter sind allgemein der LSE-Modus und der LSM-Modus. Für einen geringen Verlust wird gewöhnlich der LSM01-Modus verwendet, der der niedrigste Modus des LSM-Modus ist.
Die Erfinder haben den Oszillator 1 unter Verwendung der Messhaltung 6 eines Spektralanalysators auswertet. Fig. 4 ist ein Graph, der die Oszillationscharakteristik des Oszillators 1 zeigt. Wie sich aus dem Graph der Fig. 4 ergibt, wurde ein Oszillationssignal mit einer Resonanzfrequenz von etwa 60 GHz und einer guten Wellenform aus dem Ende 12a des dielektrischen Streifens 12 ausgegeben.
Der Unterschied zwischen einer elektromagnetischen Welle, die sich in einem metallischen Rohrwellenleiter ausbreitet, und einer elektromagnetischen Welle, die sich in einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter ausbreitet, wird jetzt beschrieben. Die Fig. 5A und 5B zeigen eine elektromagnetische Welle, die in einem metallischen Rohrwellenleiter im TE10-Modus propagiert wird. Fig. 5A zeigt das elektrische Feld E und das magnetische Feld H der elektromagnetischen Welle, und Fig. 5B zeigt den Oberflächenstrom I. Die Fig. 6A, 6B und 6C zeigen eine elektromagnetische Welle, die in einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter im LSM01-Modus propagiert wird. Fig. 6A zeigt das elektrische Feld E und das magnetische Feld H der elektromagnetischen Welle und die Figu- Wie sich aus Fig. 5B ergibt, weist der Oberflächenstrom I einer elektromagnetischen Welle, die sich in einem metallischen Rohrwellenleiter ausbreitet, eine Komponente in Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle auf. Daher müssen beim Verbinden des metallischen Rohrwellenleiters mit einem weiteren metallischen Rohrwellenleiter die Wellenleiter fest ohne Zwischenraum durch einen Flansch zusammengeführt werden. Andernfalls wird kein Oberflächenstrom I von einem Wellenleiter zum anderen fließen.
Andererseits weist der Oberflächenstrom I einer elektromagnetischen Welle, die sich in einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter im LSM01-Modus ausbreitet, wie sich aus Fig. 6B ergibt, nur eine Komponente in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle auf. Sogar wenn die leitenden Platten und der dielektrische Streifen des nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiters senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle abgeschnitten werden, d. h., sogar, wenn der nichtstrahlende dielektrische Wellenleiter eine Lücke aufweist, wird die Lücke die Übertragung der elektromagnetischen Welle daher nicht beeinflussen.
Um diese Annahme zu beweisen, haben die Erfinder die Charakteristiken des Oszillator 1 gemessen, wobei die leitenden Platten 10 und 11 und der dielektrische Streifen 12 abgeschnitten wurden, so dass sie eine Lücke d in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen Welle aufwiesen. Die Fig. 7A und 7B zeigen die Charakteristiken für den Fall, bei der der Lückenabstand d 0 betrug. Die Fig. 8A und 8B zeigen die Charakteristiken für den Fall, bei dem der Lückenabstand d 0.1 mm betrug. Wie sich aus den Fig. 7A bis 8B ergibt, waren der Reflexionsverlust und der Einführungsverlust des Oszillators 1 nur ein wenig erhöht, als der Oszillator 1 einen Lückenabstand von 0.1 mm aufwies.
Dies wird nun auf die Verbindung zwischen dem dielektrischen Streifen 12 des Oszillators 1 und dem dielektrischen Streifen 62 der Messhalterung 6 angewandt. Der Fall der Fig. 7A und 7B entspricht dem Fall, bei dem die Endfläche 19b des Oszillators 1 und das Ende 12a des dielektrischen Streifens 12 mit der Endfläche 61a des Andrückabschnitts 610 beziehungsweise dem Ende 62a des Streifens 62 in Kontakt sind (d = 0 in Fig. 3A). Der Fall der Fig. 8A und 8B entspricht dem Fall, in dem eine Lücke d von 0.1 mm zwischen dem Niveau der Endfläche 19b und des Endes 12a sowie dem Niveau der Endfläche 61a und dem Ende 62a vorhanden ist (d = 0.1 mm in Fig. 3A). Aus dem Ergebnis des Experiments kann abgeleitet werden, dass eine kleine Lücke zwischen dem Ende 12a und dem Ende 62a erlaubt ist. Entsprechend erfordert die Verbindung zwischen dem Oszillator 1 und der Messhalterung 6 keine feste Zusammenführung unter Verwendung eines Flansches, und ein Andrücken zwischen dem Ende 12a des dielektrischen Streifens 12 und dem Ende 62a des dielektrischen Streifens 62 ist nicht erforderlich. Daher wird nur durch Befestigen des Oszillators 1 im Befestigungsabschnitt 60 der Messhalterung 6 mit der Befestigungsfläche 19b des Oszillators 1 auf der Grundplatte 601 eine elektromagnetische Welle in den dielektrischen Streifen 12 und 62 im LSM01-Modus ohne Fehlanpassung und mit geringem Verlust propagiert. Somit können die Charakteristiken des Oszillators 1 auf einfache Weise gemessen werden.
Um weiter die Charakteristiken in einem Fall einzuschätzen, bei dem das Ende 12a des dielektrischen Streifens und das Ende 62a des dielektrischen Streifens 62, welche leicht aus den Endflächen 19b bzw. 19a herausragen, miteinander in Kontakt gesetzt werden, haben die Erfinder ein Experiment in der folgenden Weise durchgeführt. Die leitenden Platten 10 und 11 und der dielektrische Streifen 12 wurden senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der elektromagnetischen welle abgeschnitten. Anschließend wurden die abgeschnittenen Enden des dielektrischen Streifens 12 wieder in Kontakt gebracht, während die leitenden Platten 10 und 11 neu angeordnet wurden, so dass sie eine Lücke d zwischen den entsprechend abgeschnittenen Enden aufwiesen. In diesem Zustand wurden die Charakteristiken des Oszillators 1 gemessen.
Die Fig. 9 A und 9B zeigen die Charakteristiken für den Fall, in dem der Lückenabstand d 0 betrug, und genauer gesagt, als die abgeschnittenen Enden des dielektrischen Streifens 12 und die abgeschnittenen Enden der leitenden Platten 10 und 11 wider zusammengeführt wurden. Die Fig. 10A und 10B zeigen die Charakteristiken in dem Fall, in dem der Lückenabstand d 0.1 mm betrug, und genauer gesagt als die abgeschnittenen Enden des dielektrischen Streifens 12 über die entsprechenden abgeschnittenen Enden der leitenden Platten 10 und 11 um 0.05 mm vorstanden und miteinander in Kontakt gebracht wurden. Die Fig. 11A und 11B zeigen die Charakteristiken in dem Fall, in dem der Lückenabstand d lektrischen Streifens 12 über die entsprechenden abgeschnittenen Enden der leitenden Platten 10 und 11 um 0.05 mm vorstanden und miteinander in Kontakt gebracht wurden. Die Fig. 11A und 11B zeigen die Charakteristiken in dem Fall, in dem der Lückenabstand d 0.2 mm betrug, und genauer gesagt, als die abgeschnittenen Enden des dielektrischen Streifens 12 über die entsprechenden abgeschnittenen Enden der leitenden Platten 10 und 11 um 0.1 mm vorstanden und miteinander in Kontakt gebracht wurden.
Wie sich aus den Fig. 9 A bis 11B ergibt, ändern sich, sogar wenn eine Lücke zwischen den leitenden Platten 10 und 11 vorhanden ist, der Reflexionsverlust und der Einführungsverlust des Oszillators 1 kaum, solange sich die abgeschnittenen Enden des dielektrischen Streifens miteinander in Kontakt befinden. Dies ist auf die Verbindung zwischen dem Oszillator 1 und der Messhalterung 6 anwendbar. Sogar wenn das Ende 12a des Streifens 12 und das Ende 62a des Streifens 62 leicht aus den entsprechenden Endflächen 19b und 61a herausragen, werden sich daher der Reflexionsverlust und der Einführungsverlust kaum ändern, solange sich die 12a und 62a miteinander in Kontakt befinden.
Die Fig. 12A und 12B zeigen den Oszillator 1 und eine Messhalterung 6A, wobei es sich um eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt. Die Messhalterung 6A weist eine Grundplatte 63 eine obere Platte 64 und einen dielektrischen Streifen 65 auf, welche vorgegebene Konfigurationen haben. Die Grundplatte 63 und die obere Platte 64 und der dielektrische Streifen 65 bilden einen Umwandlungsabschnitt 66, welcher einen Andrückabschnitt, einen Trichter und einen Wellenleiter enthält.
Fig. 13 zeigt die innere Struktur des Umwandlungsabschnitts 66 der Messhalterung 6A. Die obere Platte 64 und der dielektrische Streifen 65 verjüngen sich linear in Höhenrichtung. Der Trichter und der Andrückabschnitt haben eine feste Höhe a. Die Struktur des Umwandlungsabschnitts 66 der Messhalterung 6A ist einfacher als die des Umwandlungsabschnitts 61 der Messhalterung 6. In dem Umwandlungsabschnitt 66 werden ein TE10- Modusabschnitt o ein Pufferabschnitt β, wo eine elektromagnetische Welle im TE10- Modus und eine elektromagnetische Welle im LSM01-Modus gemischt werden, und ein LSM01-Modenabschnitt -y gebildet. Die Modusumwandlung zwischen den TE10-Modus und dem LSM01-Modus wird in diesen Abschnitten cx, β und 'y allmählich ausgeführt. Daher kann eine Verschlechterung der Charakteristiken vermieden werden, die durch die Modusumwandlung verursacht wird, und die Charakteristiken des Oszillators 1 können genau gemessen werden. Weiter wird der dielektrische Streifen 65 nicht nur im Andrückabschnitt 610, sondern auch im Pufferabschnitt β und im LSM01-Modusabschnitt y fixiert, und dadurch ist das Positionieren des dielektrischen Streifens genauer.
Fig. 14 zeigt den Oszillator 1 und eine Messhalterung 6B, wobei es sich um eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt. Die Messhalterung 6B weißt eine Grundplatte 63, eine obere Platte 64 und einen dielektrischen Streifen 65 auf, die spezielle Konfigurationen haben, und diese bilden einen Umwandlungsabschnitt 66. Der dielektrische Streifen 65 verjüngt sich linear in Höhenrichtung, und die Grundplatte 63 verjüngt sich in der Höhenrichtung rund. Ein Trichter und ein Andrückabschnitt werden gebildet, die eine feste Höhe a aufweisen. Diese Messhalterung 6B liefert denselben Effekt wie die Messhalterung 6A.
Fig. 15 zeigt einen Zirkulator 2 und eine Messhalterung 6C, wobei es sich um eine vierte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung handelt. Dieselben Teile und Elemente, die in den Fig. 1A und 1C gezeigt sind, sind mit denselben Bezugszeichen versehen, und ihre Beschreibung wird weggelassen.
Der Zirkulator umfasst ein Paar von dreieckigen leitenden Platten 20 und 21 sowie drei dielektrische Streifen 22 (obwohl nur ein dielektrischer Streifen in Fig. 15 zu sehen ist) und magnetische Teile (nicht gezeigt), welche zwischen den leitenden Platten 20 und 21 angeordnet sind. Die leitenden Platten 20 und 21 bestehen aus einem leitenden Material, wie z. B. Aluminium, Kupfer und dergleichen. Zwischen den leitenden Platten 20 und 21 sind an den drei Ecken Abstandshalter 26 vorgesehen, um den Zwischenraum zwischen den Platten auf einer vorgegebenen Höhe a zu halten. Gewindelöcher (nicht gezeigt) sind in den leitenden Platten 20 und 21 an den entsprechenden drei Ecken derart gefertigt, dass die Gewindelöcher mit den Abstandshaltern 26 kommunizieren. Durch Festziehen von Schrauben 27 in den Gewindelöchern werden die dielektrischen Streifen 22 und die magnetischen Teile zwischen den leitenden Platten 20 und 21 fixiert.
zu den Richtungen, in denen sich eine Hochfrequente elektromagnetische Welle fortbewegt, die durch die Enden 22a der dielektrischen Streifen 22 ein oder ausgegeben wird.
Da der Zirkulator 2 drei freiliegende Enden 22a der dielektrischen Streifen 22 aufweist, d. h. drei Anschlüsse, weist die Messhalterung 6C eine Struktur auf, bei der es sich um eine Kombination von drei Messhalterungen 6 nach der ersten Ausführungsform handelt. Der Zirkulator 2 wird auf einem Befestigungsabschnitt 60 der Messhalterung 6C, geführt durch drei senkrechte Flächen 61a, angeordnet. Wenn sich nur eine der Schrauben 27 vom Zirkulator 2 löst, können in diesem Moment die dielektrischen Streifen 22 aus der Position geraten. Um dieses Problem zu verhindern, wird eine Abdeckung 67 auf den Zirkulator 2 gesetzt und der Zirkulator 2 wird mit Schrauben 68 in der Messhalterung 6C fixiert. In diesem Zustand werden die Charakteristiken des Zirkulators 2 gemessen.
Wenn eine hochfrequente elektromagnetische Welle durch einen der drei Anschlüsse (eines der Enden 22a der Streifen 22) in dem Zirkulator 2 eingegeben wird, wird die elektromagnetische Welle nur zu einem speziellen der anderen beiden Anschlüsse propagiert, und die Erfinder haben den Zirkulator 2 unter Verwendung der Messhalterung 6C und eines Netzwerkanalysators ausgewertet. Die Auswertung wurde durchgeführt, während der Zirkulator als ein Isolator verwendet wurde, wobei eines der Enden 22a der dielektrischen Streifen 22 als ein nichtreflektierendes Ende diente.
Die Fig. 16A und 16B zeigen die Ergebnisse dieser Auswertung. Wie sich aus den Fig. 16A und 16B ergibt, weist der Zirkulator 2 eine gute Isolationscharakteristik, eine gute Einführungsverlustcharakteristik und eine gute Reflexionsverlustcharakteristik auf.
Auf diese Weise können die Charakteristiken des Zirkulators 2 nur durch Einstellen und Verschrauben des Zirkulators 2 in der Messhalterung 6C gemessen werden. Die Verbindung zwischen dem Zirkulator 2 und der Messhalterung 6C erfordert kein festes Zusammenführen unter Verwendung eines Flansches, und ein Andrücken zwischen den Enden 22A der dielektrischen Streifen 22 und der Enden 62a der dielektrischen Streifen 62 ist nicht nötig. Wenn der Zirkulator 2 in der Messhalterung 6C mit der Befestigungsfläche 29a des Zirkulators 2 auf dem Befestigungsabschnitt 60 fixiert wird, wird eine elektromagnetische Welle zu einem bestimmten der dielektrischen Streifen 62 durch die dielektrischen Streifen 22 im LSM01-Modus ohne Fehlanpassung und mit einem geringen Verlust propagiert. Somit können durch Verwendung der Messanordnung 6C die Charakteristiken des Zirkulators 2 in einfacher Weise genau gemessen werden. Weiter kann die Messhalterung für den Zirkulator 2 als Kombination dreier Messhalterungen 6A nach der zweiten Ausführungsform oder einer Kombination dreier Messhalterungen 6B nach der dritten Ausführungsform hergestellt werden.
In den obigen Ausführungsformen sind Messhalterungen beschrieben worden, die zur Auswertung des Oszillators 1 und des Zirkulators 2 verwendet werden. Dennoch lässt sich die vorliegende Erfindung auf Messhalterungen anwenden, die zur Auswertung anderer Vorrichtungen mit einen nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter verwendet werden, wie z. B. ein Koppler, ein Mischer, ein nichtreflektierendes Ende usw. Außerdem lässt sich die vorliegende Erfindung auf Messhaltungen anwenden, die nicht nur zur Auswertung von Vorrichtungen mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter, der in einem Millimeterwellenband arbeitet, sondern auch auf Vorrichtungen mit einem nichtstrahlenden dielektrischen Wellenleiter anwenden, die in einem Mikrowellenband arbeiten. Weiter ist es möglich, Messvorrichtungen für Vorrichtungen mit zwei und vier Anschlüssen herzustellen.
Obwohl die vorliegenden Erfindung oben in Verbindung mit den bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, soll darauf hingewiesen werden, dass zahlreiche Änderungen und Modifikationen für Fachleute möglich sind. Solche Änderungen und Modifikationen verstehen sich so, dass sie im Umfang der vorliegenden Erfindung enthalten sind.

Claims

Eine Messvorrichtung zum Auswerten einer Vorrichtung mit einem nicht strahlenden dielektrischen Wellenleiter, wobei die Messvorrichtung umfasst:

einen Befestigungsabschnitt (60), auf dem die Vorrichtung (1) mit einem nichtstrahlenden, dielektrischen Wellenleiter montiert werden soll, wobei der Befestigungsabschnitt (60) eine Oberfläche aufweist, die vollständig in Kontakt mit einer Befestigungsfläche (19a; 29a) der Vorrichtung kommen soll;

einen Umwandlungsabschnitt (61; 66), der mit den Befestigungsabschnitt (60) integral ist und die Vorrichtung (1) mit einem nicht strahlenden, dielektrischen Wellenleiter verbindet, welcher auf dem Befestigungsabschnitt (60) an einem externen Schaltkreis montiert ist, um eine elektromagnetische Kopplung zwischen der Vorrichtung (1) mit einem nicht strahlenden Wellenleiter und dem externen Schaltkreis zu ermöglichen, dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandlungsabschnitt (61, 66) umfasst:

ein paar von Leitern (601, 610a; 64, 64), die mit einem bestimmten Abstand zueinander parallel sind;

einen dielektrischen Steifen (62; 65), der zwischen den Leitern (601, 610a, 63, 64) angeordnet ist; und

eine Endfläche (61a), welche auf einem Ende der Leiter (601, 610a; 63, 64) ausgebildet ist, so dass sie zu einer Richtung senkrecht ist, in der eine elektromagnetische Welle im dielektrischen Streifen (62; 65) propagiert wird, wobei ein Ende (62) des dielektrischen Streifens (62; 65) auf der Endfläche (61a) freigelegt ist.
2. Eine Messvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, bei der das freigelegte Ende (62) des dielektrischen Streifens (62; 65) einen Vorsprung aufweist, der von der Endfläche (61a) der Leiter (601, 610a; 63, 64) hervorsteht.
3. Eine Messvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, bei der das freigelegte Ende (62a) des dielektischen Streifens (62; 65) eine Vertiefung aufweist, welche hinter der Endfläche (61a) der Leiter (601, 610a; 63, 64) zurückliegt.
4. Eine Messvorrichtung wie in Anspruch 1 beansprucht, bei der der Umwandlungsabschnitt (61; 66) weiter umfasst:

einen metallischen Rohrwellenleiter (612);

einen Trichter (612) zum Anpassen einer charakteristischen Impedanz des metallischen Rohrwellenleiters (612) an eine charakteristische Impedanz des dielektrischen Streifens (62; 65).