JP2001292011A - リッジ導波管/マイクロストリップ線路変換器 - Google Patents

リッジ導波管/マイクロストリップ線路変換器

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JP2001292011A
JP2001292011A JP2000103189A JP2000103189A JP2001292011A JP 2001292011 A JP2001292011 A JP 2001292011A JP 2000103189 A JP2000103189 A JP 2000103189A JP 2000103189 A JP2000103189 A JP 2000103189A JP 2001292011 A JP2001292011 A JP 2001292011A
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Japan
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converter
waveguide
ridge
microstrip line
impedance
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JP2000103189A
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Masayuki Nakajima
政幸 中嶋
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Tokimec Inc
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Tokimec Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】変換器の製作において加工精度に多少ばらつき
がでても、変換器を分解/再調整/再組み立てすること
なく、その変換器特性を調整改善できる手段を備えた変
換器を提供する。 【解決手段】リッジ導波管を用いた変換器によりマイク
ロストリップ線路と導波管を相互接続する際に、リッジ
導波管に、マイクロストリップ線路との接続端部が水平
で残りの部分がテーパ構造のリッジ電極3を設け、マイ
クロストリップ線路の特性インピーダンスに対して導波
管のインピーダンスが大きい場合には、リッジ電極3の
水平部3bが形成されている距離区間に対向するリッジ
導波管の内部底面にギャップ調整用部材6を配置して、
当該リッジ導波管のインピーダンスを低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波及びミ
リ波帯で広く用いられている実用的伝送線路である方形
導波管とマイクロストリップ線路を、効率良く相互接続
するために用いられる変換器に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、方形導波管とマイクロストリップ
線路の変換器には、例えば文献「Microwave Transition
Design」、J.S.Izadian and S.M.Izadian、にまとめて
示されているように、複数の方法が応用されている。中
でも広帯域で効率良く変換を行うための機構としては、
例えば図1に示すようなリッジ導波管を用いた構造が広
く用いられている。
【0003】ここで、図1(a)および(c)は相互接
続される変換器のリッジ導波管1とマイクロストリップ
線路2の断面構成を示し、図1(b)は図1(a)およ
び(b)のA−A’断面構成を示している。
【0004】また、リッジ導波管1には、当該リッジ導
波管1のベース(内側底面)12に対してテーパ構造を
形成している部分3aと平行している水平部分3bとか
らなるリッジ電極3が形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】リッジ導波管を用いた
変換器構造では、当該変換器とマイクロストリップ線路
2とが接続される電磁界の遷移部4におけるインピーダ
ンス整合が重要である。つまりリッジ電極3によって構
成されるインピーダンスと、マイクロストリップ線路2
の特性インピーダンスを等しくする必要がある。
【0006】ところで、リッジ導波管1のインピーダン
スは導波管断面寸法に大きく影響される。導波管断面外
形が固定されている場合、特に図2に示すリッジ電極3
の端部とそれに対向するベース12とのギャップSの寸
法の影響は大きい。更に、ギャップSはマイクロストリ
ップ線路2の基板厚さhと等しくなるようにした状態
で、相互接続部(電磁界の遷移部)4では電気的に確実
な接続をする必要がある。
【0007】しかし、マイクロ波帯やミリ波帯になって
周波数が高くなるにつれ伝搬波長は小さくなる。このた
め、導波管の内径寸法、ギャップS、マイクロストリッ
プ線路基板厚さh、及び線路幅など、用いる導波路の断
面寸法を全て小さくする必要がある。したがって、マイ
クロ波帯やミリ波帯でこのような変換器を製作する場合
には、非常に高い加工精度が要求されるため、所望のS
値、あるいはSとhの値を一致させることが難しくな
る。
【0008】所望の寸法が得られない場合には目的とす
る変換特性が得られない。このため、所望の寸法とはな
っていない変換器において目的とする変換特性を実現す
るためには、組み立てを行う際に再加工等を施して寸法
の調整をする必要が頻繁に起こる。その結果、製作や調
整にかかわる時間が大きくなるなどして、生産コストを
増大させるという問題点がある。
【0009】また、変換器を構成するそれぞれのコンポ
ーネントの加工誤差のばらつきを考慮すると、複数の変
換器を均一に作り上げることは非常に困難となるため、
変換特性にばらつきが出てしまうという問題点がある。
【0010】また、変換器の変換特性を左右する重要点
は、インピーダンスの整合、つまりギャップSの値、お
よび相互接続部4での電気的接続である。加工誤差によ
りギャップSが多少大きくなってしまった場合、図3に
示すように、マイクロストリップ線路2とリッジ電極3
の電気的接続は微小金属チップ5等を挟み込むことで解
決できる。
【0011】しかしながら、ギャップSが大きいため、
リッジ導波管1側のインピーダンスが大きくなり、した
がってマイクロストリップ線路2とのインピーダンス整
合が不完全となって、変換器特性が劣化してしまうとい
う問題がある。
【0012】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、加工精度の微小ばらつきによる変換器特性
の悪化を吸収改善するための調整手段を備えた、導波管
とマイクロストリップ線路を相互接続する変換器を提供
することを目的とする。
【0013】また、本発明の他の目的は、上記本発明に
よる調整手段を付加することにより、生産の歩留まりの
向上及び調整時間の短縮による生産コストの低減可能な
変換器を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、導波管とマイクロストリップ線路を相互接
続する変換器において、当該変換器内側でマイクロスト
リップ線路との接続部またはそこに隣接する部分に、当
該変換器のインピーダンスを変化させるための調整機構
を設ける。
【0015】より具体的には、変換器をリッジ導波管で
構成し、調整機構として該リッジ導波管の内部空間中に
当該リッジ導波管のインピーダンスを変化させるギャッ
プ調整用部材が配置可能な構造を形成する。
【0016】また本発明では、上記ギャップ調整用部材
をリッジ導波管の外部から変位させる変位手段をさらに
設けた構成としても良い。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。
【0018】本発明は、第1の実施形態において、導波
管とマイクロストリップ線路の相互変換を行うリッジ導
波管を用いた変換器において、マイクロストリップ線路
と接続されるリッジ導波管接続部の内部空間側あるいは
その隣接部分に、当該リッジ導波管のインピーダンスを
変化させるギャップ調整用部材を、必要に応じて配置可
能な構成を備えている。
【0019】さらに、リッジ導波管にマイクロストリッ
プ線路との接続端部が水平で残りの部分がテーパ構造の
リッジ電極を設け、マイクロストリップ線路の特性イン
ピーダンスよりリッジ導波管のインピーダンスが大きい
場合には、リッジ電極の水平部が形成されている距離区
間に対応する該リッジ導波管の内部にギャップ調整用部
材を配置して、該リッジ導波管のインピーダンスを低減
させる。
【0020】本実施形態における変換器の具体的構成例
を図4に示す。ここで、図4(a)は変換器の断面構造
の一例を示し、図4(b)は変換器長手方向に沿った断
面構造の一例を示す。
【0021】本実施形態の変換器では、図4に示すよう
に、リッジ電極3の接続部側に水平部分3bを設け、こ
の水平部分3bの長さDを、例えば当該リッジ導波管内
の基本周波数f0で1/4波長とする。さらに、その水
平部分3bに対向する底面部に、ギャップ調整用スペー
サ6を配置する。
【0022】ギャップ調整用スペーサ6は金属製とし、
リッジ電極3の水平部分3bと同じあるいは類似の形状
を備えた板状部材であることが望ましい本実施形態の構
成によれば、加工誤差によりギャップSが大きくなり、
微小金属チップ5を用いて電気的接続する場合であって
も、当該変換器のインピーダンスを減少あるいは調整す
ることができる。すなわち本実施形態によれば、加工精
度に多少ばらつきがある場合でも、変換器を分解し、再
調整、再組み立てを行うことなく、変換特性の改善を図
ることができるという効果が得られる。
【0023】なお、本発明では、ギャップ調整用スペー
サ6は金属製に限定されるものではなく、当該リッジ導
波管の内部空間で接続部近傍に配置された場合に、その
インピーダンスを低減あるいは変化させることができる
もの、あるいは静電容量が大きいものであれば、誘電体
など他の部材で構成しても良い。
【0024】また同様に、ギャップ調整用スペーサ6の
形状および長さも、当該リッジ導波管のインピーダンス
を低減あるいは変化させることが可能なものであれば、
上記図4の例に限定されるものではない。
【0025】さらにまた、ギャップ調整用スペーサ6の
配置位置もリッジ電極3の水平部分3bに対向する位置
に限定されるものではなく、当該リッジ導波管のインピ
ーダンスを低減あるいは変化させることが可能なもので
あれば、リッジ電極3の水平部分3bにギャップ調整用
スペーサを装着したり、当該リッジ導波管の内側面部分
が実効的に広がるように内側面形状を変化させることが
可能な構成としても良い。
【0026】次に、本発明の第2の実施形態について説
明する。本実施形態においては、リッジ導波管内部に当
該リッジ導波管のインピーダンスを変化させるギャップ
調整用部材を配置し、該配置位置を変位させることで、
当該変換器とそれに接続される前記マイクロストリップ
線路のインピーダンス整合をとる。本実施形態の具体的
な構成例を図5を参照して説明する。
【0027】本実施形態の変換器では、上記図4の変換
器におけるギャップ調整用スペーサの位置を可変とする
ための機構をさらに設けた。図5(a)に、本実施形態
の変換器の断面構造の一例を示し、図5(b)に変換器
長手方向に沿った断面構造の一例を示す。
【0028】本実施形態の変換器では、図5に示すよう
に、リッジ電極3の水平部3bに対向する底面部にねじ
孔が形成され、そこにねじ部材8が装着されている。ね
じ部材8の先端部には、ギャップ調整用スペーサとして
機能するスペーサ部材6aが装着されている。ねじ部材
8自体はリッジ導波管を構成する導体と接触しているの
でほぼ接地電位となる。
【0029】ねじ部材8の頭部に装着されているスペー
サ部材6aは、金属製で、リッジ電極3の水平部3bの
面形状と同様の形状を備えている板状部材で構成する。
なお、ねじ部材8として、頭部の直径がリッジ電極3の
水平部3bの長さDと同程度のねじを用いる構成として
もよい。
【0030】本実施形態の変換器は、外部からねじ部材
8を回転させて、ねじ部材8の先端を上下させること
で、ねじ部材8頭部に取り付けられているスペーサ部材
6aとリッジ電極3の水平部3bとの間隔を微小変化さ
せることが可能な構成を備えている。
【0031】本実施形態によれば、等価的にリッジ導波
管の接地面(底面部)の位置を高くしてインピーダンス
を低減し、当該変換器とマイクロストリップ線路とのイ
ンピーダンス整合の改善を図ることができる。なお、ね
じ部材8を回転することでインピーダンス整合調整の作
業が終了した後には、整合調整したねじ部材8の位置が
変位しないように接着材などで固定したり、あるいはね
じ部材8をその個所にロックするためのロック機構をさ
らに設けておく構成としてもよい。
【0032】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、マ
イクロ波帯やミリ波帯の加工精度を要求される変換器の
製作において加工精度に多少ばらつきがでても、本発明
による調整機構を用いれば変換器を分解/再調整/再組
み立てすることなく、変換器特性を測定しながら外部か
らの調整作業が可能となる。
【0033】したがって、本発明によれば、変換器の製
作および調整作業において、生産の歩留まりの向上およ
び調整時間の短縮による生産コストの低減が可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1(a)は図1(b)の変換器を導波管側か
らみた断面構成例を示す断面図。図1(b)は従来の変
換器の長手方向(AA’線)における断面構成例を示す
断面図。図1(c)は図1(b)の変換器をマイクロス
トリップ線路側からみた断面構成例を示す断面図。
【図2】図2(a)はリッジ電極と導波管底面とのギャ
ップSを説明するための断面図。図2(b)はマイクロ
ストリップ線路の基板厚さhを説明するための断面図。
【図3】図3(a)はリッジ導波管とマイクロストリッ
プ線路の接続部に微小金属チップを挿入した場合の断面
構成例を示す断面図。図3(b)はリッジ導波管とマイ
クロストリップ線路の接続部に微小金属チップを挿入し
た場合の長手方向における断面構成例を示す断面図。
【図4】図4(a)は本発明を適用した変換器の断面構
成の一例を示す断面図。図4(b)は本発明を適用した
変換器の長手方向における断面構成の一例を示す断面
図。
【図5】図5(a)は本発明を適用した変換器の断面構
成の一例を示す断面図。図5(b)は本発明を適用した
変換器の長手方向における断面構成の一例を示す断面
図。
【符号の説明】
1…リッジ導波管、2…マイクロストリップ線路、3…
リッジ電極、3b…リッジ電極の水平部、4…接続部、
5…微小金属チップ、6…ギャップ調整用スペーサ、8
…ネジ部材。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導波管とマイクロストリップ線路を相互接
    続する変換器において、 前記マイクロストリップ線路との接続部またはそこに隣
    接する部分に、当該変換器のインピーダンスを変化させ
    るための調整機構を備えることを特徴とする変換器。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の変換器において、 前記変換器はリッジ導波管を用いたものであり、 前記調整機構として、前記リッジ導波管の内部空間中に
    当該リッジ導波管のインピーダンスを変化させるギャッ
    プ調整用部材が配置可能な構造を有することを特徴とす
    る変換器。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の変換器において、 前記ギャップ調整用部材の配置位置を、前記リッジ導波
    管の外部から変位させる変位手段をさらに有することを
    特徴とする変換器。
  4. 【請求項4】リッジ導波管を用いた変換器によりマイク
    ロストリップ線路と導波管を相互接続する方法におい
    て、 前記リッジ導波管に、前記マイクロストリップ線路との
    接続端部が水平で残りの部分がテーパ構造のリッジ電極
    を設け、 前記マイクロストリップ線路の特性インピーダンスに対
    して前記導波管のインピーダンスが大きい場合には、前
    記リッジ電極の水平部が形成されている距離区間に対応
    する当該リッジ導波管の内部に当該リッジ導波管のイン
    ピーダンスを変化させるギャップ調整用部材を配置し
    て、該リッジ導波管のインピーダンスを低減させること
    を特徴とするマイクロストリップ線路と導波管との接続
    方法。
  5. 【請求項5】リッジ導波管を用いた変換器によりマイク
    ロストリップ線路と導波管を相互接続する方法におい
    て、 前記リッジ導波管内部に当該リッジ導波管のインピーダ
    ンスを変化させるギャップ調整用部材を配置し、該配置
    位置を変位させることで、当該変換器とそれに接続され
    る前記マイクロストリップ線路のインピーダンス整合を
    とることを特徴とするマイクロストリップ線路と導波管
    との接続方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101759286B1 (ko) * 2015-06-30 2017-07-18 주식회사 에이스테크놀로지 트랜지션 도파관 및 트랜지션 부재
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