FI98105C - The microstrip-waveguide transition - Google Patents

The microstrip-waveguide transition Download PDF

Info

Publication number
FI98105C
FI98105C FI951029A FI951029A FI98105C FI 98105 C FI98105 C FI 98105C FI 951029 A FI951029 A FI 951029A FI 951029 A FI951029 A FI 951029A FI 98105 C FI98105 C FI 98105C
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
micro
strip
guide
substrate
waveguide
Prior art date
Application number
FI951029A
Other languages
Finnish (fi)
Swedish (sv)
Other versions
FI98105B (en
FI951029A0 (en
FI951029A (en
Inventor
Arto Hujanen
Lassi Hyvoenen
Original Assignee
Valtion Teknillinen
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valtion Teknillinen filed Critical Valtion Teknillinen
Priority to FI951029A priority Critical patent/FI98105C/en
Publication of FI951029A0 publication Critical patent/FI951029A0/en
Priority to PCT/FI1996/000130 priority patent/WO1996027913A1/en
Publication of FI951029A publication Critical patent/FI951029A/en
Publication of FI98105B publication Critical patent/FI98105B/en
Application granted granted Critical
Publication of FI98105C publication Critical patent/FI98105C/en

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107Hollow-waveguide/strip-line transitions

Description

98105 MIKROLIUS KA-AALTOPUTKIS11RTYMÄ98105 MICROLIUS CURVE TUBE 11STRUCTION

Esillä oleva keksintö kohdistuu patenttivaatimuksen 1 johdanto-osassa määriteltyyn mikroliuska-aaltoputkisiirtymään.The present invention relates to a microstrip waveguide displacement as defined in the preamble of claim 1.

5 Entuudestaan tunnetaan eräitä mikroliuska- aaltoputkisiirtymiä, joiden avulla mikroliuskasta siirretään tehoa aaltoputkeen mikro- ja millimetriaal-lonpituusalueella. Tällaisia tunnettuja siirtymiä on ainakin kolmea tyyppiä: ripa-aaltoputkityypinen siir-10 tymä, eväjohtotyyppinen siirtymä ja sondityyppinen siirtymä. Yhteistä siirtymille on, että niiden valmistus on hankalaa, eivätkä ne ole hermeettisiä.5 Some microstrip waveguide transitions are already known by means of which power is transferred from a microstrip to a waveguide in the micro- and millimeter-wavelength range. There are at least three types of such known displacements: the ribbed waveguide type displacement, the fin line type displacement, and the probe type displacement. Common to transitions is that they are cumbersome to manufacture and are not hermetic.

Toisaalta ennestään tunnetaan mikroliuska-aaltoputkisiirtymä, jossa siirtymä on kehitetty ns.On the other hand, a microstrip waveguide displacement is already known, in which the displacement is developed by the so-called

15 Patch-antennista (tilkkuantennista) ja johon kuuluu tasomaiseen substraattiin järjestetty mikroliuska maa-tasossa olevan kytkentäaukon yläpuolella. Edelleen siirtymään kuuluu kytkentäaukon alapuolelle aaltoputkeen järjestetty dipolielementti (patch-antenni), joka 20 on tuettu toisella tasomaisella substraatilla. Suorakulmainen liuskalevy (dipolielementti) substraatin päällä muodostaa säteilevän resonaattorin. Tällainen siirtymä on kuvattu saksalaisessa patenttijulkaisussa DE 4208 458.15 A patch antenna and comprising a microstrip arranged on a planar substrate above a ground-level connection opening. Further, the displacement includes a dipole element (patch antenna) arranged in the waveguide below the coupling opening, which is supported by a second planar substrate. A rectangular strip plate (dipole element) on the substrate forms a radiating resonator. Such a transition is described in German patent publication DE 4208 458.

25 Mainitussa julkaisussa esitetyssä siirtymässä teho kytkeytyy mikroliuskasta aaltoputkeen dipoliele-mentin avulla. Edelleen julkaisun mukaan kytkentäaukko on mitoitettava siten, että aukon resonanssitaajuus on selvästi siirtymän toimintataajuuden yläpuolella. Täl-30 laista mitoitusta pidetään alan kirjallisuudessa tyypillisenä patch-antennien kytkentäaukolle. Näin ollen aukon fyysinen koko tulee suhteellisen pieneksi. Lisäksi yllä mainitussa julkaisussa esitetyssä siirtymässä on olennaista, että kytkentäaukon ja dipoliele-35 mentin välisen aineen dielektrisyysvakio on mahdollisimman pieni, edullisimmin kytkentäaukon ja dipoliele- 98105 2 mentin välissä on ilmaa, jonka dielektrisyysvakio on l.In the transition shown in said publication, the power is coupled from the microstrip to the waveguide by means of a dipole element. Furthermore, according to the publication, the switching aperture must be dimensioned so that the resonant frequency of the aperture is clearly above the operating frequency of the displacement. Such sizing is considered in the literature to be typical of patch antenna coupling openings. Thus, the physical size of the opening becomes relatively small. In addition, in the transition shown in the above-mentioned publication, it is essential that the dielectric constant of the substance between the coupling opening and the dipole element 35 is as small as possible, most preferably there is air between the coupling opening and the dipole element 98105 2.

Tällaiselle mikroliuska-antennille on tyypillistä hyvin pieni kaistanleveys varsinkin, kun käyte-5 tään substraattina materiaalia, jonka dielektrisyysvakio on suuri.Such a microstrip antenna is characterized by a very low bandwidth, especially when a material with a high dielectric constant is used as a substrate.

Näin ollen ongelmana tilkkuantennia käyttävässä siirtymässä on pieni kaistanleveys, ts tehon siirto joudutaan rajaamaan pienelle taajuuskaistalle.Thus, the problem with the transition using the patch antenna is the small bandwidth, i.e. the power transfer has to be limited to a small frequency band.

10 Kuitenkin monissa sovellutuksissa tarvitaan laajakaistaista toimintaa, jolloin kapeakaistaista siirtymää ei voida käyttää. Toisaalta siirtymä vaatii tarkan mitoituksen sovittuakseen, jolloin valmistusprosessin on oltava tarkka.10 However, many applications require broadband operation, in which case a narrowband transition cannot be used. On the other hand, the displacement requires precise sizing to agree, in which case the manufacturing process must be precise.

15 Esillä olevan keksinnön tarkoituksena on poistaa edellä esitetyt ongelmat tai ainakin merkittävästi niitä lieventää. Erityisesti esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin uudentyyppinen mikroliuska-aaltoputkisiirtymä, joka on helposti val-20 mistettavissa hermeettiseksi ja jolla on suuri kais tanleveys .It is an object of the present invention to obviate or at least significantly alleviate the above problems. In particular, it is an object of the present invention to provide a new type of microstrip waveguide displacement which can be easily made hermetic and has a high bandwidth.

Edelleen esillä olevan keksinnön tarkoituksena on tuoda esiin mikroliuska-aaltoputkisiirtymä, joka yksinkertainen ja kustannuksiltaan edullinen toteut-25 taa.It is a further object of the present invention to provide a microstrip waveguide displacement which is simple and cost effective to implement.

Esillä olevalle keksinnölle tunnusomaisten seikkojen osalta viitataan vaatimusosaan.For features characteristic of the present invention, reference is made to the claims.

Esillä oleva keksintö kohdistuu mikroliuska-aaltoputkisiirtymään mikro- ja/tai millimetriaaltoalu-30 eella. Siirtymään kuuluu aaltoputki, aaltoputken toiseen päähän järjestetty mikroliuska ja mikroliuskan ja aaltoputkeen väliin järjestetty maataso kytkentäauk-koineen. Keksinnön mukaisesti kytkentäaukon alapuolelle aaltoputkeen on järjestetty dielektristä ainetta 35 oleva resonaattori tehon kytkemiseksi kytkentäaukon kautta resonaattoriin ja siitä aaltoputkeen. Edullisesti resonaattori ulottuu maatasoon saakka, jolloin 3 98105 resonaattorin ja maatason väliin ei jää ilmaväliä, joka vaikuttaa resonaattorin mitoitukseen. Kuitenkin on , huomattava, että eräissä ratkaisuissa voi olla edul lista jättää ilmaväli resonaattorin ja maatason vä-5 liin.The present invention is directed to microstrip waveguide displacement in the micro and / or millimeter wavelength range. The displacement includes a waveguide, a microstrip arranged at one end of the waveguide, and a ground plane arranged between the microstrip and the waveguide with its connection openings. According to the invention, a resonator of dielectric material 35 is arranged in the waveguide below the switching opening for switching power through the switching opening to the resonator and from there to the waveguide. Preferably, the resonator extends to the ground plane, so that there is no air gap between the 3 98105 resonator and the ground plane, which affects the dimensioning of the resonator. However, it should be noted that in some solutions it may be advantageous to leave an air gap between the resonator and the ground plane.

Kaistanleveyttä voidaan edelleen parantaa kasvattamalla dielektrisen levyn paksuutta. Kun paksuus kasvaa, vaatii siirtymä suuremman kytkentäaukon sovittuakseen. Kytkentäaukon resonanssitaajuus tulee 10 silloin siirtymän toimintataajuuden läheisyyteen. Dielektrisen palan paksuuden ollessa λ/4, λ vastaa tässä hakemuksessa aallonpituutta siirtymän toimintataajuudella, on osoittautunut, että siirtymä sovittuu parhaiten, kun aukon resonanssi on siirtymän toimintataa-15 juuden alapuolella. Tunnetuilla aukkosyötetyillä tilk-kuantenneilla on aukon resonanssi yleensä huomattavasti siirtymän toimintataajuutta suuremmalla taajuudella .The bandwidth can be further improved by increasing the thickness of the dielectric plate. As the thickness increases, the displacement requires a larger connection opening to accommodate. The resonant frequency of the switching aperture then comes close to the operating frequency of the transition. When the thickness of the dielectric piece is λ / 4, λ corresponds in this application to the wavelength at the operating frequency of the transition, it has been found that the displacement fits best when the resonance of the aperture is below the operating frequency of the transition. Known aperture-fed Tilk cantennas generally have an aperture resonance at a frequency significantly higher than the operating frequency of the transition.

Esillä olevan keksinnön etuna on, että toi-20 mintataajuuden kaistanleveys on merkittävästi suurempi kuin vastaavilla hermeettisillä ja tuotannollisilla rakenteilla. Lisäksi esillä olevan keksinnön mukainen siirtymä ei ole niin herkkä valmistusprosessin muutoksille, kuten tunnetut mikroliuska-aaltoputkisiirtymät.An advantage of the present invention is that the bandwidth of the operating frequency is significantly higher than with the corresponding hermetic and production structures. In addition, the displacement of the present invention is not as sensitive to changes in the manufacturing process as the known microstrip waveguide displacements.

25 Näin ollen esillä olevan keksinnön ansiosta mikrolius-ka-aaltoputkisiirtymä tulee taloudellisesti entistä mielekkäämmäksi valmistaa.Thus, thanks to the present invention, the microstrip-to-waveguide displacement becomes more economically viable to manufacture.

Keksinnön eräässä sovellutuksessa resonaattorin dielektrisyysvakio, εΓ, on noin 5-15, edullisesti 30 noin 6 - 10 ja edullisimmin noin 7,5. Dielektrisyysva-kion arvo voidaan valita käytettävissä olevien materiaalien sallimissa rajoissa kulloinkin haluttujen ominaisuuksien mukaisesti riippuen siirtymän muusta mitoituksesta .In one embodiment of the invention, the dielectric constant, εΓ, of the resonator is about 5 to 15, preferably about 6 to 10, and most preferably about 7.5. The value of the dielectric constant can be selected within the limits allowed by the available materials according to the desired properties in each case, depending on the other dimensioning of the displacement.

35 Esillä olevan keksinnön eräässä sovellutuk sessa resonaattoriin kuuluu metalliliuska, joka on järjestetty resonaattorin vastakkaiselle puolelle kyt- 98105 4 kentäaukkoon nähden. Tyypillisesti metalliliuska on hyvin ohut ja se voidaan tehdä kuvioimalla metalli halutun muotoiseksi resonaattorin pinnalle. Edelleen edullisesti maataso kytkentäaukkoineen voidaan järjes-5 tää mikroliuskaan substraatin vastakkaiselle pinnalle mikroliuskaan nähden. Näin voidaan välttyä yhden erillisen komponentin, maatason, lisäämiseltä siirtymära-kenteeseen.In one embodiment of the present invention, the resonator comprises a metal strip arranged on the opposite side of the resonator to the coupling 98105. Typically, the metal strip is very thin and can be made by patterning the metal to the desired shape on the surface of the resonator. Further preferably, the ground plane with its connection openings can be arranged on the microstrip on the opposite surface of the substrate to the microstrip. This avoids the addition of one separate component, the ground plane, to the transition structure.

Esillä olevan keksinnön eräässä sovellutuk-10 sessa metalliliuska leveys on valittu kytkentäaukon leveyttä pienemmäksi. Näin siirtymä on kompaktina rakenteena laajakaistainen. Päästökaista on jyrkkä molemmilta reunoiltaan, jolloin päästökaistalla on vähintään kaksi resonanssia - yhdellä resonanssilla ei 15 saada päästökaistaan vastaavanlaista jyrkkyyttä.In one embodiment of the present invention, the width of the metal strip is selected to be smaller than the width of the connection opening. Thus, the transition is broadband in a compact structure. The passband is steep at both edges, in which case the passband has at least two resonances - one resonance does not give a similar steepness to the passband.

Eräässä toisessa sovellutuksessa resonaattoriin voi kuulua kytkentäaukkoon nähden erittäin leveä metalliliuska. Tällöin siirtymä on erittäin leveäkais-tainen ottaen huomioon rakenteen pienen koon. Kuvassa 20 5 on esitetty mittaustulos rakenteesta, jossa on leveä metalliliuska. Sähköisesti lyhyellä matkalla tapahtuu monta ilmiötä, jotka yhdessä sovittavat siirtymän laajakaistaiseksi. Leveän metalliliuskan resonanssi on laajakaistaisempi kuin kapean. Resonoivan pienen me-25 talliliuskan virtajakauma on keskittynyt kummallekin reunalle kuten mikroliuskalla. Leveän metalliliuskan virtajakauma on jakautunut laajemmalle alueelle, mikä sopii hyvin aaltoputken perusaaltomuodon kenttäkuvi- oon. Leveä metalliliuska myös herättää paremmin die-30 lektrisessä resonaattorissa resonoivia aaltomuotoja, jotka laajentavat siirtymän kaistanleveyttä.In another application, the resonator may comprise a metal strip very wide with respect to the connection opening. In this case, the displacement is very wide, taking into account the small size of the structure. Figure 20 5 shows the measurement result of a structure with a wide metal strip. Electronically, many phenomena occur over a short distance, which together adapt the transition to broadband. The resonance of a wide metal strip is more broadband than that of a narrow one. The current distribution of the resonant small me-25 stable strip is centered on both edges as with the microstrip. The current distribution of the wide metal strip is distributed over a wider area, which fits well with the field pattern of the basic waveform of the waveguide. The wide metal strip also better excites the resonant waveforms in the die-30 electric resonator, which expand the bandwidth of the transition.

Metalliliuskan viereen voidaan lisätä para-siittisia elementtejä, joilla myös voidaan kasvattaa kaistanleveyttä. Elementtien avulla kaistanleveyttä 35 voidaan kasvattaa jopa kolmin - nelinkertaiseksi yksittäisen, pienen metalliliuskan avulla saatavaan kaistanleveyteen nähden, kun rinnalle lisättyjen ele- 5 98105 menttien resonanssitaajuudet on viritetty hieman eri taajuuksilleParasitic elements can be added next to the metal strip, which can also be used to increase the bandwidth. With the help of the elements, the bandwidth 35 can be increased up to three times - four times the bandwidth obtained with a single, small metal strip, when the resonant frequencies of the elements added in parallel are tuned to slightly different frequencies.

Edullisesti aaltoputki voi olla poikkileikkaukseltaan suorakulmion, pyöreän, monikulmion tai el-5 lipsin muotoinen.Preferably, the waveguide may be rectangular, round, polygonal or el-5 Lips in cross section.

Seuraavassa keksintöä selostetaan yksityiskohtaisesti suoritusesimerkkien avulla viitaten oheiseen piirustukseen, jossa: kuva 1 esittää erästä keksinnön mukaista 10 siirtymää; kuvat 2a ja 2b esittävät dielektrisen palan neljännesaaltomuuntajavaikutusta sekä tyhjässä tilassa että aaltoputkessa; kuva 3 erästä keksinnön mukaista siirtymää; 15 kuva 4 eräässä keksinnön mukaisessa siirty mässä resonaattorista syntyvää peilikuvaa,· ja kuva 5 esittää erään keksinnön mukaisen siirtymän mitattua taajuusvastekäyrää.In the following, the invention will be described in detail by means of exemplary embodiments with reference to the accompanying drawing, in which: Figure 1 shows a transition according to the invention; Figures 2a and 2b show the quarter-wave transform effect of a dielectric piece in both the empty state and the waveguide; Figure 3 shows a transition according to the invention; Fig. 4 shows a mirror image of a resonator in a displacement according to the invention, and Fig. 5 shows a measured frequency response curve of a displacement according to the invention.

Kuvassa 1 esitettyyn mikroliuska- 20 aaltoputkisiirtymä kuuluu aaltoputki 1, aaltoputken toiseen päähän 2 järjestetty mikroliuska 3 ja mikro-liuskan ja aaltoputkeen väliin järjestetty maataso 4 kytkentäaukkoineen 5. Edelleen mikroliuska- aaltoputkisiirtymään kuuluu kytkentäaukon 5 alapuolel-25 le aaltoputkeen 1 järjestetty dielektristä ainetta oleva resonaattori 6, jolloin teho kytkeytyy kytkentäaukon kautta resonaattoriin ja siitä aaltoputkeen. Mikroliuskan vapaan pään 9 etäisyys, ns avoimen stubin pituus kytkentäaukon 5 keskeltä mitattuna on noin λ/4, 30 jolloin magneettikentän maksimi tulee kytkentäaukon 5 keskelle sähkökentän maksimin ollessa avoimen stubin 9 päässä.The microstrip-waveguide displacement shown in Fig. 1 comprises a waveguide 1, a microstrip 3 arranged at one end 2 of the waveguide, and a ground plane 4 with connection openings 5 arranged between the microstrip and the waveguide. , whereby the power is connected through the connection opening to the resonator and from there to the waveguide. The distance of the free end 9 of the microstrip, the so-called open stub length measured from the center of the switching opening 5 is about λ / 4, 30 whereby the maximum of the magnetic field enters the center of the switching opening 5 with the maximum electric field at the end of the open stub 9.

Viitaten kuviin 2a ja 2b, neljännesaallon paksuinen dielektrinen pala toimii siirtymässä neljän-35 nesaaltomuuntajana. Tilannetta voi havainnollistaa vapaan tilan esimerkillä. Vapaan tilan impedanssi η0 on 377 Ω, dielektrisen palan impedanssi on t]0/Vs, ja au- 98105 6 kon halutaan näkevän noin 50 Ω:η impedanssi. Näin ollen dielektrisen resonaattorin eli neljännesaaltomuun-tajan impedanssin, kuva 2a, tulee olla nyt: 5 -IjL· = τ]η0 x Z. ; missä (1) 4£r sr = resonaattorin dielektrisyysvakio; Z2 = kytkentäaukon oletettu impedanssi; ja η0 = vapaan tilan impedanssi,- 10 josta sopivaksi dielektrisyysvakioksi ratke aa: er = — = 7,5 (2) Z2Referring to Figures 2a and 2b, a quarter-wave-thick dielectric piece acts as a transition to a four- to 35-wave transformer. The situation can be illustrated with an example of free space. The impedance η0 of the free space is 377 Ω, the impedance of the dielectric piece is t] 0 / Vs, and it is desired to see an impedance of about 50 Ω: η. Thus, the impedance of the dielectric resonator, i.e. the quarter-wave transformer, Fig. 2a, should now be: 5 -IjL · = τ] η0 x Z.; where (1) 4 £ r sr = resonator dielectric constant; Z2 = assumed impedance of the switching hole; and η0 = free state impedance, - 10 of which the appropriate dielectric constant is solved by aa: er = - = 7,5 (2) Z2

Kuvan 2b tilanteessa aaltoputkelle saadaan 15 vastaavasti:In the situation of Figure 2b, 15 are obtained for the waveguide, respectively:

Vr - ZXX-—ZXX , η° X Z, ; (3) missäVr - ZXX -— ZXX, η ° X Z,; (3) where

Er = resonaattorin dielektrisyysvakio; 20 Zx = on kerroin, jolla kerrottaessa aaltoput- ken aaltoimpedanssi, saadaan aaltoputken ominais impedanssi ; Z2 = kytkentäaukon oletettu impedanssi; η0 = vapaan tilan impedanssi; 25 f = toimintataajuus; ja fc = rajataajuusEr = resonator dielectric constant; Zx = is the coefficient by which, when multiplying the waveguide impedance of a waveguide, the characteristic impedance of the waveguide is obtained; Z2 = assumed impedance of the switching hole; η0 = free space impedance; 25 f = operating frequency; and fc = cut-off frequency

Yhtälön vasemmalla puolella on dielektri-sellä aineella täytetyn aaltoputken impedanssi, oi-30 kealla on neliöjuuressa ilmatäytteisen aaltoputken impedanssi kerrottuna oletetulla aukon impedanssilla Z2. Zx on kerroin, jolla kerrottaessa aaltoput- 7 98105 ken aaltoimpedanssi saadaan aaltoputken ominaisim-pedanssi. Zx riippuu impedanssin määritelmästä. Aukon impedanssi tulisi määrätä samaa impedanssmääritelmää käyttäen. Nyt saadaan sopivaksi dielektri-5 syysvakioksi: Z.r n, Ji-(j-y , v er=-\--—Λ f <«> Z2 K f 10On the left side of the equation is the impedance of a waveguide filled with a dielectric substance, on the left is the impedance of an air-filled waveguide at the square root multiplied by the assumed aperture impedance Z2. Zx is the coefficient by which the characteristic impedance of the waveguide is obtained by multiplying the wavelength impedance of the waveguide. Zx depends on the definition of impedance. The impedance of the aperture should be determined using the same impedance definition. Now we get a suitable dielectric-5 autumn constant: Z.r n, Ji- (j-y, v er = - \ --— Λ f <«> Z2 K f 10

Esimerkiksi aaltoputken teho - jännite -impedanssimääritelmällä poikkileikkaukseltaan suorakulmion muotoiselle standardi aaltoputkelle, jonka poikkileikkaussivujen mitat ovat suhteessa a = 2b, Zx 15 on 1. Eräässä keksinnön mukaisessa siirtymässä ollaan noin 1,8 kertaa rajataajuutta suuremmalla taajuudella. Neliöjuurilausekkeesta saadaan silloin noin 0,8. Jos aukon kohdalta aaltoputkeen päin näkyväksi impedanssiksi halutaan 50 Ω, saadaan sopivaksi dielektrisyys-20 vakioksi 6. Esimerkiksi Aluminan dielektrisyysvakio on 9,8, joten siitä tehty neljännesaaltomuuntaja alentaa aaltoputken impedanssin noin 35 Ω:ϋη. Aukkoa voi käyttää itsessään impedanssimuuntajana, mutta suuren impedanssin sovittajana aukosta tulee kapeakaistainen.For example, with the waveguide power-voltage impedance definition, a standard waveguide with a rectangular cross-section with cross-sectional dimensions a = 2b, Zx 15 is 1. One transition according to the invention is about 1.8 times the cut-off frequency. The square root expression then gives about 0.8. If the impedance visible at the aperture towards the waveguide is 50 Ω, a suitable dielectric constant of 20 is obtained. For example, the dielectric constant of Alumina is 9.8, so a quarter-wave transformer made from it lowers the impedance of the waveguide by about 35 Ω: ϋη. The aperture itself can be used as an impedance transformer, but as a high impedance adapter, the aperture becomes narrowband.

25 Koska aukon edessä on jo matala impedanssi, tulee auk-kokytkennästä laajakaistaisempi. Huomattavaa on, että neljännesaaltomuuntajavaikutuksen hyödyntäminen vaatii suurehkon dielektrisyysvakion resonaattorille.25 Since there is already a low impedance in front of the aperture, the aperture connection becomes more broadband. It is noteworthy that exploiting the quarter-wave transform effect requires a relatively large dielectric constant for the resonator.

Viitaten kuvaan 3, resonaattorin 6 pinnalle 30 on järjestetty kaksi parasiittista elementtiä 8. Siirtymän mitoituksesta ja sovitusvaatimuksista riippuen, voidaan parasiittisia elementtejä 8 lisätä enemmänkin. Elementtien 8 resonanssitaajuudet ovat samat tai ne on viritetty hieman eri taajuudelle kuin metalliliuskan 7 35 resonanssitaajuus.Referring to Fig. 3, two parasitic elements 8 are arranged on the surface 30 of the resonator 6. Depending on the dimensioning and fitting requirements of the displacement, more parasitic elements 8 can be added. The resonant frequencies of the elements 8 are the same or are tuned to a slightly different frequency than the resonant frequency of the metal strip 7.

98105 898105 8

Dielektrisessä palassa voi edetä monia aaltomuotoja, jos niitä suinkin herää. Taulukossa l on esitetty esimerkkitapauksen dielektrisessä palassa etenevien aaltomuotojen m, n rajataajuudet aaltoputkessa R 5 58; sr = 10,5 ja taajuuden yksikkö GHz.Many waveforms can travel in a dielectric piece, if at all. Table 1 shows the cut-off frequencies of the waveforms m, n propagating in the dielectric piece of the example case in the waveguide R 5 58; sr = 10.5 and the frequency unit GHz.

Taulukko 1 m, n 0 1 2 3 4 5 6 0 0 1,1461 2,2922 3,4383 4,5844 5,7305 6,8766 1 2,2924 2,5630 3,2418 4,1322 5,1256 6,1720 7,2486 2 4,5849 4,7259 5,1259 5,7309 6,4836 7,3389 3 6,8773 6,9721 7,2492Table 1 m, n 0 1 2 3 4 5 6 0 0 1,1461 2,2922 3,4383 4,5844 5,7305 6,8766 1 2,2924 2,5630 3,2418 4,1322 5,1256 6, 1720 7,2486 2 4,5849 4,7259 5,1259 5,7309 6,43036 7,3389 3 6,8773 6,9721 7,2492

Erään mittauksen perusteella herääviä aaltomuotoja ovat näistä ne joiden indeksi n on parillinen 10 ja m on pariton, sillä näillä muodoilla on symmetria sekä vaaka- että pystysuuntaisissa symmetriatasoissa, kuten on aaltoputken päässä olevalla aukolla ja metal-liliuskalla. Jotkut näistä aaltomuodoista saattavat resonoida dielektrisessä resonaattorissa. Kuva 4 ha-15 vainnollistaa tällaista resonaattoria. Dielektrisen palan voidaan ajatella näkevän peilikuvansa maatasonsa takana, kuvassa 4 oikealla, jolloin palasta tulee puolen aallon mittainen.According to one measurement, the wavy waveforms are those whose index n is even 10 and m is odd, since these shapes have symmetry in both horizontal and vertical planes of symmetry, such as the opening at the end of the waveguide and the metal strip. Some of these waveforms may resonate in a dielectric resonator. Figure 4 ha-15 illustrates such a resonator. The dielectric piece can be thought of seeing its mirror image behind the ground plane, to the right in Figure 4, wherein the piece becomes a half wave length.

Viitaten vielä saksalaiseen patenttijulkai-20 suun DE 4208458, julkaisussa on lähdetty liikkeelle patch-antennista eli tilkkuantennista, josta on kehitetty siirtymä. Esillä olevan keksinnön mukaisessa siirtymässä voidaan lähteä liikkeelle siitä, että rakenteessa kytketään kytkentäaukon kautta tehoa mikro-25 liuskan ja aaltoputken välillä. Kytkentäukon eteen on sijoitettu noin λ/4 paksuinen korkean dielektrisyysva-kion omaava levy, joka toimii neljännesaaltomuuntajana ja dielektrisenä resonaattorina. Siirtymä toimii hyvin jo tällaisenaan. Siirtymää voidaan edelleen parantaa, 30 jos neljännesaaltomuuntajan eteen eli dielektrisen palan päälle sijoitetaan sopiva metalliliuska. Olennais- 9 98105 ta rakenteessa on hyödyntää neljännesaaltomuuntajavai-kutusta, joka korkealla dielektrisyysvakiolla saavutetaan. Myös neljännesaallon paksuiseen levyyn syntyvien resonanssien hyödyntäminen kaistanleveyttä parantavana 5 ilmiönä on merkittävä parannus mainitussa saksalaisessa julkaisussa esitettyyn rakeenteeseen nähden.Referring further to German patent publication DE 4208458, the publication starts with a patch antenna, i.e. a patch antenna from which a displacement has been developed. In the transition according to the present invention, it is possible to start by switching the power between the micro-strip and the waveguide in the structure through a switching opening. A plate with a high dielectric constant of about λ / 4 thickness is placed in front of the connection opening, which acts as a quarter-wave transformer and a dielectric resonator. The transition is already working well as such. The displacement can be further improved if a suitable metal strip is placed in front of the quarter-wave transformer, i.e. on top of the dielectric piece. An essential feature of the structure is to utilize the quarter-wave transform effect which is achieved with a high dielectric constant. Also, the utilization of the resonances generated by the quarter-wave thick plate as a bandwidth-enhancing phenomenon 5 is a significant improvement over the structure presented in said German publication.

Keksintöä ei rajata pelkästään edellä esitettyjä sovellutusesimerkkejä koskevaksi, vaan monet muunnokset ovat mahdollisia pysyttäessä patenttivaati-10 musten määrittelemän keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.The invention is not limited to the application examples presented above only, but many modifications are possible while remaining within the scope of the inventive idea defined by the claims.

Claims (9)

1. Mikroremsa-vägledarförskjutning inom mikro- och/eller millimetervägomrädet, till vilken försk-jutning hör en vägledare (1), en i ena ändan (2) av 5 vägledaren anordnad mikroremsa (3), ett mellan mikro-remsan och vägledaren anordnat jordplan (4) med till-hörande kopplingsöppningar (5) och ett pä den undre sidan av kopplingsöppningen (5) i vägledaren (1) anordnat substrat (6), kännetecknad dä-10 rav, att substratet (6) utgörs av ett dielektriskt äm-ne och är anordnat att fungera som en resonator för kopplande av effekten via kopplingsöppningen tili substratet och därifrän tili vägledaren; och att kopp-lingsöppningens (5) storlek är vald sä, att resonans-15 frekvensen är pä den undre sidan av förskjutningens operationsfrekvens.1. Micro strip guide offset within the micro and / or millimeter road area, to which offset belongs a guide strip (1), a micro strip (3) arranged at one end (2), a ground plane arranged between the micro strip and the guide (4) with associated coupling openings (5) and a substrate (6) arranged on the lower side of the coupling opening (5) in the guide (1), characterized in that the substrate (6) is a dielectric blank. ne and is arranged to act as a resonator for coupling the power through the coupling aperture to the substrate and thence to the guide; and that the size of the coupling aperture (5) is selected such that the resonant frequency is on the lower side of the offset operating frequency. 2. Mikroremsa-vägledarförskjutning enligt patentkrav 1, kännetecknad därav, att substratet (6) är anordnad som impedanstransformator, 20 fördelaktigt en kvartsvägstransformator, varvid sub-stratets tjocklek (d) i vägledarens (1) längdriktning är ca. 1/6 - 1/3, företrädesvis ca. Ί/4, väri 1 motsvarar väglängden pä operationdfrekvensen.2. Micro-strip guide offset according to claim 1, characterized in that the substrate (6) is arranged as an impedance transformer, advantageously a quarter-way transformer, the thickness (d) of the substrate in the longitudinal direction of the guide (1) being approx. 1/6 - 1/3, preferably approx. Ί / 4, where 1 corresponds to the path length of the operating frequency. 3. Mikroremsa-vägledaeförskjutning enligt 25 patentkrav 1 eller 2, kännetecknad därav, att substratet (6) sträcker sig ända tili jordplanet (4) .Micro-strip guide offset according to claim 1 or 2, characterized in that the substrate (6) extends all the way to the ground plane (4). 4. Mikroremsa-vägledarförskjutning enligt nägot av patentkraven 1-3, kännetecknad 30 därav, att substratets (6) dielektricitetskonstant er är ca. 5 - 15, företrädesvis ca. 6 - 10 och lämpligen ca. 7,5.Micro-strip guide offset according to any one of claims 1-3, characterized in that the dielectric constant of the substrate (6) is approx. 5 to 15, preferably ca. 6 to 10 and preferably approx. 7.5. 5. Mikroremsa-vägledarförskjutning enligt nägot av patentkraven 1 - 4, kännetecknad 35 därav, att tili substratet (6) hör en metallremsa (7), vilken är anordnad pä substratets motsatta sida i för-hällande tili kopplingsöppningen (5). 98105Micro-strip guide offset according to any of claims 1-4, characterized in that the substrate (6) includes a metal strip (7) arranged on the opposite side of the substrate in relation to the connection opening (5). 98105 6. Mikroremsa-vägledarförskjutning enligt nägot av patentkraven 1-5, kännetecknad därav, att jordplanet (4) med tillhörande kopp- lingsöppning (5) är anordnat pä mikroremsan (3).Micro-strip guide offset according to any of claims 1-5, characterized in that the ground plane (4) with associated coupling opening (5) is arranged on the micro-strip (3). 7. Mikroremsa-vägledarfcjrskjutning enligt nägot av patentkraven 1-6, kännetecknad därav, att pä substratets (6) yta bredvid metallremsan (7) är anordnade ätminstone tvä parasitiska element (8) , vilkas resonansfrekvens är avstämda pä olika 10 frekvens i förhällande tili metallremsans frekvens.7. Micro-strip guide firing according to any one of claims 1-6, characterized in that at least two parasitic elements (8) are arranged on the surface of the substrate (6) next to the metal strip (7), whose resonance frequency is tuned to different frequencies in relation to metal. frequency. 8. Mikroremsa-vägledarförskjutning enligt nägot av patentkraven 1-7, kännetecknad därav, att vägledaren (1) till sin genomskärning är rektangel, rund, polygon eller elliptiskt formad.Micro-strip guide offset according to any one of claims 1-7, characterized in that the guide (1) for its intersection is rectangular, round, polygon or elliptically shaped. 9. Mikroremsa-vägledarförskjutning enligt nägot av patentkraven 1-8, kännetecknad därav, att kopplingsöppningens (5) och/eller metallremsans (7) tvärytas form motsvarar vägledarens (1) genomskärningsform. 20 'Micro-strip guide offset according to any of claims 1-8, characterized in that the cross-sectional shape of the coupling opening (5) and / or the metal strip (7) corresponds to the cross-sectional shape of the guide (1). 20 '
FI951029A 1995-03-06 1995-03-06 The microstrip-waveguide transition FI98105C (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI951029A FI98105C (en) 1995-03-06 1995-03-06 The microstrip-waveguide transition
PCT/FI1996/000130 WO1996027913A1 (en) 1995-03-06 1996-03-04 Microstrip-to-waveguide transition

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI951029A FI98105C (en) 1995-03-06 1995-03-06 The microstrip-waveguide transition
FI951029 1995-03-06

Publications (4)

Publication Number Publication Date
FI951029A0 FI951029A0 (en) 1995-03-06
FI951029A FI951029A (en) 1996-09-07
FI98105B FI98105B (en) 1996-12-31
FI98105C true FI98105C (en) 1997-04-10

Family

ID=8542981

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI951029A FI98105C (en) 1995-03-06 1995-03-06 The microstrip-waveguide transition

Country Status (2)

Country Link
FI (1) FI98105C (en)
WO (1) WO1996027913A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3580680B2 (en) * 1997-09-30 2004-10-27 京セラ株式会社 High frequency package and its connection structure
DE69835633T2 (en) * 1997-04-25 2007-08-23 Kyocera Corp. High-frequency assembly
EP1063723A1 (en) * 1999-06-22 2000-12-27 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Slot coupled micromachined waveguide antenna
EP1052726B1 (en) * 1999-05-05 2008-02-20 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Manufacturing method for a slot coupled micromachined waveguide antenna
US7102458B2 (en) 2002-05-23 2006-09-05 Kyocera Corporation High-frequency line-waveguide converter having the HF line terminated within an opening portion
DE10350346B4 (en) * 2002-10-29 2012-12-20 Kyocera Corp. High Frequency Line Waveguide Converter and High Frequency Package
WO2011078061A1 (en) * 2009-12-22 2011-06-30 京セラ株式会社 Line conversion structure and antenna using same
JP6239477B2 (en) * 2014-09-26 2017-11-29 古河電気工業株式会社 Planar transmission line / waveguide converter
US10826165B1 (en) 2019-07-19 2020-11-03 Eagle Technology, Llc Satellite system having radio frequency assembly with signal coupling pin and associated methods

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2589283B1 (en) * 1985-10-25 1987-11-20 Thomson Csf COUPLING DEVICE BETWEEN AN ELECTROMAGNETIC SURFACE WAVE LINE AND AN OUTSIDE MICROBAND LINE
US5202648A (en) * 1991-12-09 1993-04-13 The Boeing Company Hermetic waveguide-to-microstrip transition module
DE4208058C2 (en) * 1992-03-13 1998-02-26 Daimler Benz Aerospace Ag Waveguide / microstrip transition

Also Published As

Publication number Publication date
FI98105B (en) 1996-12-31
FI951029A0 (en) 1995-03-06
FI951029A (en) 1996-09-07
WO1996027913A1 (en) 1996-09-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100283459B1 (en) 2-frequency resonant antenna device
US6556106B1 (en) Dielectric filter
US6215376B1 (en) Filter construction and oscillator for frequencies of several gigahertz
FI90808B (en) resonator
US6369762B1 (en) Flat antenna for circularly-polarized wave
FI98105C (en) The microstrip-waveguide transition
KR100368939B1 (en) An internal antenna having high efficiency of radiation and characteristics of wideband and a method of mounting on PCB thereof
US4607242A (en) Microwave filter
CN109193167B (en) Miniaturized frequency selective surface with low ratio of high resonance point to low resonance point
US4821041A (en) Patch antenna
CN110299595A (en) SIW Fed Dielectric Resonator device and antenna, the filter for using the resonator
KR100586502B1 (en) A dielectric ceramic filter with a metal guide-can
US6545572B1 (en) Multi-layer line interfacial connector using shielded patch elements
JPS58111412A (en) Electromagnetic wave radiator
JP3384524B2 (en) Microstrip antenna device
EP1244171B1 (en) Band pass filter using a compact dielectric structure with evanescent waveguides interposed between half-wave resonators
JPS61161802A (en) High frequency filter
WO2021060974A1 (en) Antenna device which is suitable for wireless communications according to a 5g network standard, rf transceiver containing an antenna device, and method for use in wireless communications according to a 5g network standard
KR100858969B1 (en) Wide band bow-tie monopole antenna having improved band rejection characteristic
JP2007142977A (en) Tunable antenna and its control method
KR20040006952A (en) Microstrip Ring with a Compact Tunable Microwave Bandgap Structure
CN110336122B (en) Patch antenna and electronic equipment
CN219779207U (en) Antenna and communication equipment
SU1626292A1 (en) Microstrip slot aerial
RU1788540C (en) Microstrip aerial with linear polarization

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Owner name: VALTION TEKNILLINEN TUTKIMUSKESKUS

BB Publication of examined application
MA Patent expired