JP2001326507A - Line conversion structure, high frequency module, communication equipment and radar device - Google Patents
Line conversion structure, high frequency module, communication equipment and radar deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、スロット系伝送
線路と導波管との線路変換を行う線路変換構造、その線
路変換構造を含む高周波モジュール、通信装置およびレ
ーダ装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a line conversion structure for converting a line between a slot transmission line and a waveguide, a high-frequency module including the line conversion structure, a communication device, and a radar device.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、導波管とフィンラインとの線路変
換構造として、Hoefer他"OPTIMAL WAVEGUIDE TO E-PL
ANE CIRCUIT TRANSITIONS WITH BINOMINAL AND CHEBYSH
EV TRANSFORMERS" 14th EuMC,Sep.1984,pp305-310 、お
よび特公平7−83217号が示されている。2. Description of the Related Art Conventionally, Hoefer et al., "OPTIMAL WAVEGUIDE TO E-PL"
ANE CIRCUIT TRANSITIONS WITH BINOMINAL AND CHEBYSH
EV TRANSFORMERS "14th EuMC, Sep. 1984, pp305-310, and JP-B-7-83217.
【0003】は1/4波長の変成器を用いて導波管と
フィンラインとの整合をとるようにしたものである。し
かし、このような1/4波長変成器を用いたものでは、
周波数依存性が高く、良好な線路変換特性を示す帯域幅
が狭いという問題があった。に示されている線路変換
構造は、上記問題を改善したものである。その基本的な
構成を図12に示す。(A)は斜視図、(B)は導波管
内に設ける誘電体基板の側面図である。この図におい
て、16は導波管、14はその内部に設けた誘電体基板
である。誘電体基板14には電極18,19によりフィ
ンラインスロット30を形成している。このスロット
は、120,122で示すように、その幅を、フィンラ
インから導波管方向にかけて次第に拡がるテーパ形状と
している。さらに誘電体基板14も126で示すよう
に、導波管方向に長さL1にわたって次第に先細り形状
となるテーパ形状としている。In the prior art, a waveguide and a fin line are matched using a quarter-wave transformer. However, in a device using such a quarter-wave transformer,
There is a problem that the frequency dependence is high and the bandwidth showing good line conversion characteristics is narrow. The line conversion structure shown in FIG. FIG. 12 shows the basic configuration. (A) is a perspective view, (B) is a side view of a dielectric substrate provided in a waveguide. In this figure, 16 is a waveguide, and 14 is a dielectric substrate provided therein. A fin line slot 30 is formed on the dielectric substrate 14 by the electrodes 18 and 19. As shown by 120 and 122, the width of the slot is tapered so as to gradually increase from the fin line toward the waveguide. Further, as indicated by 126, the dielectric substrate 14 also has a tapered shape that gradually tapers over a length L1 in the waveguide direction.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、図12に示
した線路変換構造の特性を計算したところ、図13に示
す結果が得られた。図13の(A)は誘電体基板の比誘
電率εrをパラメータとする反射損失の周波数特性を示
している。また(B)は誘電体基板のテーパ形状部分の
長さL1をパラメータとする反射損失の周波数特性を示
している。このように、誘電体基板の比誘電率εrが大
きくなるに従って反射損失が大きくなることから、変換
特性が劣化していることが分かる。また誘電体基板のテ
ーパ形状部分の長さL1を長くしても50GHz付近に
おいて変換特性はあまり改善されないことが分かる。However, when the characteristics of the line conversion structure shown in FIG. 12 were calculated, the results shown in FIG. 13 were obtained. FIG. 13A shows the frequency characteristics of reflection loss using the relative dielectric constant εr of the dielectric substrate as a parameter. (B) shows the frequency characteristics of the return loss using the length L1 of the tapered portion of the dielectric substrate as a parameter. As described above, since the reflection loss increases as the relative permittivity εr of the dielectric substrate increases, it can be seen that the conversion characteristics are degraded. It can also be seen that the conversion characteristics are not significantly improved around 50 GHz even if the length L1 of the tapered portion of the dielectric substrate is increased.
【0005】この発明の目的は、広帯域にわたって良好
な変換特性が得られるようにし、且つ高誘電率の誘電体
基板を用いても反射損失の少ない良好な変換特性が得ら
れるようにした、スロット系伝送線路と導波管との間の
線路変換構造、それを用いた高周波モジュール、通信装
置およびレーダ装置を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a slot system capable of obtaining good conversion characteristics over a wide band and obtaining good conversion characteristics with little reflection loss even when a dielectric substrate having a high dielectric constant is used. An object of the present invention is to provide a line conversion structure between a transmission line and a waveguide, a high-frequency module using the same, a communication device, and a radar device.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この発明は、たとえばス
ロットライン、フィンライン、特開平8−265007
号に示されているPDTL(平面誘電体線路)など、電
極によりスロットを形成した誘電体基板を含むスロット
系伝送線路と、導波管との線路変換構造であって、スロ
ット系伝送線路と導波管との間の線路変換部に、導波管
の対向する2面に平行で且つ導波管の略中央部に前記ス
ロット系伝送線路の誘電体基板から延びる誘電体基板を
配置するとともに、当該誘電体基板の幅を、前記スロッ
ト系伝送線路から導波管方向に向かう程、導波管の略中
央に対して対称で先細りになる形状とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to, for example, a slot line and a fin line.
And a waveguide transmission line including a dielectric substrate in which a slot is formed by an electrode, such as a PDTL (planar dielectric line), and a waveguide. A line conversion part between the waveguide and the waveguide substrate, and a dielectric substrate extending from the dielectric substrate of the slot-based transmission line is disposed at a substantially central portion of the waveguide in parallel with the two opposing surfaces of the waveguide, The width of the dielectric substrate is symmetrical with respect to the approximate center of the waveguide, and is tapered toward the waveguide direction from the slot transmission line.
【0007】このように線路変換部において、スロット
系伝送線路から導波管にかけて、誘電体基板の幅を導波
管の略中央に対して対称形状とし、且つスロット系伝送
線路から導波管にかけて先細り形状とすることにより、
広帯域で低VSWR(電圧定在波比)特性を得る。しか
も導波管および誘電体基板の中心軸に対し対称性を保っ
た状態で線路変換を行うことによりスプリアスモードの
発生も抑制する。As described above, in the line converter, the width of the dielectric substrate is symmetrical with respect to the substantially center of the waveguide from the slot transmission line to the waveguide, and from the slot transmission line to the waveguide. By having a tapered shape,
Obtain low VSWR (voltage standing wave ratio) characteristics over a wide band. Moreover, by performing line conversion while maintaining symmetry with respect to the central axes of the waveguide and the dielectric substrate, generation of spurious modes is also suppressed.
【0008】また、この発明は上記の線路変換部におい
て、スロット系伝送線路のスロットにつながるスロット
を形成するとともに、そのスロットの幅をスロット系伝
送線路から導波管方向に向かう程、導波管の略中央に対
して対称で幅広になる形状とする。この構造により、ス
ロット系伝送線路から導波管にかけて、スロット系伝送
線路部分も含めて全体を導波管の略中央に対して対称と
し、広帯域で低VSWR特性および低スプリアスモード
特性を得る。Further, according to the present invention, in the above-mentioned line conversion section, a slot connected to the slot of the slot-type transmission line is formed, and the width of the slot increases from the slot-type transmission line toward the waveguide. Symmetrical with respect to the approximate center of the shape. With this structure, from the slot-based transmission line to the waveguide, the entire structure including the slot-based transmission line portion is symmetrical with respect to substantially the center of the waveguide, and a low VSWR characteristic and a low spurious mode characteristic can be obtained in a wide band.
【0009】また、この発明は、前記スロットの幅が最
も広くなる位置と、前記誘電体基板の幅が細くなり始め
る位置との間の当該誘電体基板の幅を略一定に保つ。こ
れにより、導波管および誘電体基板の中心軸に対する対
称性を保った状態で、スロットの幅を広げて実質的に導
波管内に誘電体基板の誘電体部分のみを存在させた誘電
体装荷型導波管部分の長さを、誘電体基板の上記先細り
形状部分とは独立して定め、変換特性の最適化を図れる
ようにし、設計上の自由度を向上させる。According to the present invention, the width of the dielectric substrate is kept substantially constant between the position where the width of the slot becomes the widest and the position where the width of the dielectric substrate starts to decrease. Thus, while maintaining the symmetry with respect to the central axes of the waveguide and the dielectric substrate, the width of the slot is widened and the dielectric loading in which only the dielectric portion of the dielectric substrate substantially exists in the waveguide. The length of the shaped waveguide portion is determined independently of the tapered portion of the dielectric substrate, so that the conversion characteristics can be optimized and the degree of freedom in design is improved.
【0010】また、この発明は、上記線路変換構造を備
えて、スロット系伝送線路と導波管の少なくとも2つの
伝送線路を備えた高周波モジュールを構成する。Further, according to the present invention, there is provided a high-frequency module including at least two transmission lines, that is, a slot-based transmission line and a waveguide, having the above-mentioned line conversion structure.
【0011】また、この発明は上記高周波モジュールを
用いて電磁波による通信を行う通信装置、または電磁波
の送受波によって物体の探知、測距、相対速度などの計
測を行うレーダ装置を構成する。Further, the present invention constitutes a communication device for performing communication using electromagnetic waves using the high-frequency module, or a radar device for detecting an object, measuring a distance, and measuring a relative speed, etc., by transmitting and receiving electromagnetic waves.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】第1の実施形態に係る線路変換器
の構成を図1および図2を参照して説明する。図1の
(A)は主要部の斜視図であるが、ここでは、導波管と
ともにその内部を表すために導波管を破線で示してい
る。(B)は主要部の平面図、(C)は(A)における
左後方の端面から見た図である。図1において1は矩形
導波管であり、図における鉛直面が磁界分布の面に平行
なH面、このH面に垂直な水平面をE面としている。
(A)における左後方の端部がPDTL、右手前の端部
が伝送線路としての導波管であり、この図1はPDTL
と導波管との線路変換部について示している。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The configuration of a line converter according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 1A is a perspective view of a main part. Here, the waveguide is shown by a broken line to show the inside thereof together with the waveguide. (B) is a plan view of the main part, and (C) is a view seen from the left rear end face in (A). In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a rectangular waveguide, in which a vertical plane in the figure is an H plane parallel to a magnetic field distribution plane, and a horizontal plane perpendicular to the H plane is an E plane.
In FIG. 1A, the left rear end is PDTL, and the right front end is a waveguide as a transmission line.
2 shows a line conversion section between a waveguide and a waveguide.
【0013】導波管1の内部には、そのE面に平行で且
つ導波管の略中央部(中央高さ)に誘電体基板2を配置
している。(C)に示すように、この誘電体基板2の上
下面には、互いにスロット4a,4bが対向するように
電極3a,3bを形成している。この誘電体基板2、電
極3a,3bおよび導波管1によってPDTLを構成し
ている。導波管内部の誘電体基板の存在しない領域が純
粋な導波管部分であり、この導波管とPDTLとの中間
部分が線路変換部である。Inside the waveguide 1, a dielectric substrate 2 is disposed parallel to the E-plane and substantially at the center (central height) of the waveguide. As shown in (C), electrodes 3a and 3b are formed on the upper and lower surfaces of the dielectric substrate 2 so that the slots 4a and 4b face each other. The dielectric substrate 2, the electrodes 3a and 3b, and the waveguide 1 constitute a PDTL. A region where the dielectric substrate does not exist inside the waveguide is a pure waveguide portion, and an intermediate portion between the waveguide and PDTL is a line conversion portion.
【0014】誘電体基板2は、L1の区間にわたって、
その幅が線路変換部の途中から導波管方向へ向かう程、
導波管の略中央に対して対称で先細りになるテーパ形状
としている。また、電極3によるスロット4は、PDT
Lの端部から線路変換部の途中のL3の区間にわたっ
て、導波管方向に向かう程、導波管の略中央に対して対
称で幅広になるテーパ形状としている。6は、その電極
テーパ形状部を示している。The dielectric substrate 2 extends over the section L1.
As the width goes from the middle of the line conversion part toward the waveguide,
The waveguide has a tapered shape that tapers symmetrically with respect to the approximate center of the waveguide. The slot 4 formed by the electrode 3 is a PDT.
From the end of L to a section of L3 in the middle of the line conversion portion, the taper shape is symmetrical and wide with respect to substantially the center of the waveguide toward the waveguide direction. Reference numeral 6 denotes the electrode tapered portion.
【0015】図2は、この線路変換器部分の特性を計算
により求めた結果を示している。(A)は誘電体基板2
の比誘電率をパラメータとする反射損失の周波数特性、
(B)は誘電体基板のテーパ形状部分の長さL1をパラ
メータとする反射損失の周波数特性、をそれぞれ示して
いる。この実施形態によれば、(A)に示すように、誘
電体基板の比誘電率が大きい場合でも、誘電体基板のテ
ーパ形状部分の長さL1を長くすれば低VSWR特性が
得られることが分かる。また、(B)に示すように、誘
電体基板の比誘電率が大きくなっても、従来に比べて変
換特性の劣化が小さいことが分かる。このような特性
は、誘電体基板および導波管の中心軸を通り且つH面に
平行な面を対称面として、誘電体基板とスロットを導波
管の中央に対して対称形としたことにより、高誘電率の
誘電体基板を用いても、PDTLから導波管にかけての
電磁波の偏りが発生せず(モードの対称性が保たれ)、
良好なインピーダンス変換が行われることにより得られ
るものである。また、この対称性により電磁波の偏りが
発生しないため、同時にスプリアスモードの発生も抑え
られる。FIG. 2 shows the result of calculation of the characteristics of the line converter. (A) is a dielectric substrate 2
Frequency characteristics of return loss with the relative dielectric constant of
(B) shows the frequency characteristics of the reflection loss with the length L1 of the tapered portion of the dielectric substrate as a parameter. According to this embodiment, as shown in (A), even when the relative permittivity of the dielectric substrate is large, low VSWR characteristics can be obtained by increasing the length L1 of the tapered portion of the dielectric substrate. I understand. Further, as shown in (B), even when the relative dielectric constant of the dielectric substrate is increased, the deterioration of the conversion characteristics is smaller than in the conventional case. Such a characteristic is obtained by making the dielectric substrate and the slot symmetrical with respect to the center of the waveguide by setting a plane passing through the center axis of the dielectric substrate and the waveguide and parallel to the H plane as a symmetry plane. Even if a dielectric substrate having a high dielectric constant is used, the polarization of the electromagnetic wave from the PDTL to the waveguide does not occur (mode symmetry is maintained),
This is obtained by performing good impedance conversion. In addition, since the symmetry does not cause the electromagnetic wave to be deflected, the occurrence of spurious modes is also suppressed.
【0016】次に、第2の実施形態に係る線路変換器の
構成を図3および図4を参照して説明する。図3の
(A)は主要部の斜視図、(B)は主要部の平面図であ
る。図1に示した例と異なるのは、導波管内部に配置す
る誘電体基板の形状である。Next, the configuration of a line converter according to a second embodiment will be described with reference to FIGS. 3A is a perspective view of a main part, and FIG. 3B is a plan view of the main part. What differs from the example shown in FIG. 1 is the shape of the dielectric substrate disposed inside the waveguide.
【0017】誘電体基板2は、L1の区間にわたって、
その幅を線路変換部の途中から導波管方向へ向かう程、
導波管の中央に対して対称で先細りになるテーパ形状と
している。但し、図1に示した例とは異なり、中央から
対向する2つの導波管面にかけて2分岐させた先細り形
状としている。The dielectric substrate 2 extends over the section L1.
As the width goes from the middle of the line conversion part toward the waveguide,
The tapered shape is symmetrical and tapered with respect to the center of the waveguide. However, unlike the example shown in FIG. 1, it has a tapered shape that is bifurcated from the center to two opposing waveguide surfaces.
【0018】電極3によるスロット4は、PDTLの端
部から線路変換部の途中のL3の区間にわたって、導波
管方向に向かう程、導波管の中央に対して対称で幅広に
なるように電極テーパ形状部6を形成している。The slot 4 formed by the electrode 3 extends symmetrically with respect to the center of the waveguide toward the waveguide from the end of the PDTL to the section L3 in the middle of the line conversion portion so as to be wider. The tapered portion 6 is formed.
【0019】図4は、この線路変換器部分の、誘電体基
板2の比誘電率をパラメータとする反射損失の周波数特
性をそれぞれ示している。この実施形態によっても、誘
電体基板および導波管の中心軸を通り且つH面に平行な
面を対称面として、誘電体基板とスロットが導波管の中
央に対して対称形となるため、PDTLから導波管にか
けての電磁波の偏りが発生せず、良好なインピーダンス
変換が行われる。この結果、図4に示したように、誘電
体基板の比誘電率が大きい場合でも従来に比べて低VS
WR特性が得られる。FIG. 4 shows the frequency characteristics of the return loss of the line converter portion using the relative dielectric constant of the dielectric substrate 2 as a parameter. Also according to this embodiment, the dielectric substrate and the slot are symmetric with respect to the center of the waveguide, with the plane passing through the central axis of the dielectric substrate and the waveguide and being parallel to the H plane as the symmetric plane. An electromagnetic wave is not biased from the PDTL to the waveguide, and good impedance conversion is performed. As a result, as shown in FIG. 4, even when the relative dielectric constant of the dielectric substrate is large, a lower VS is
WR characteristics are obtained.
【0020】次に、第3の実施形態に係る線路変換器の
構成を図5および図6を参照して説明する。図5は導波
管の上面(E面)を取り除いた状態での上面図である。
この線路変換器においても、導波管内部の中央高さに誘
電体基板2を配置する。この例では、誘電体基板2は、
L1の区間にわたって、その幅が線路変換部の途中から
導波管方向へ向かう程、導波管の中央に対して対称で先
細りになるテーパ形状としている。また、電極3による
スロット4は、PDTLの端部から線路変換部の途中の
L3の区間にわたって、導波管方向に向かう程、導波管
の中央に対して対称で幅広になるテーパ形状としてい
る。また、このL3の区間とL1の区間で挟まれるL2
で示す区間には、導波管内に誘電体基板がそのまま存在
するため、このL2で示す区間は誘電体装荷型導波管と
して作用する。したがって、(PDTL)−(誘電体装
荷型導波管)−(導波管)の順に線路変換が行われる。Next, the configuration of a line converter according to a third embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a top view in a state where the upper surface (E surface) of the waveguide is removed.
Also in this line converter, the dielectric substrate 2 is arranged at the center height inside the waveguide. In this example, the dielectric substrate 2
Over the section of L1, the taper shape is tapered symmetrically with respect to the center of the waveguide as the width goes from the middle of the line conversion part toward the waveguide. In addition, the slot 4 formed by the electrode 3 has a tapered shape that is symmetrical and wide with respect to the center of the waveguide as it goes from the end of the PDTL to the section L3 in the middle of the line conversion section toward the waveguide. . Further, L2 sandwiched between the section of L3 and the section of L1
In the section indicated by, the dielectric substrate is present in the waveguide as it is, so the section indicated by L2 acts as a dielectric-loaded waveguide. Therefore, line conversion is performed in the order of (PDTL)-(dielectric loaded waveguide)-(waveguide).
【0021】図6は、比誘電率εrが24と高く、L1
が4.5mmと短い条件で、上記L2をパラメータとし
た反射損失の周波数特性を示している。このように、L
2を6mmとすることによって、低VSWR特性を示す
周波数範囲が、L2=0の場合、すなわち図1に示した
構造の場合に比べて広くなる。これは、上記誘電体装荷
型導波管部分を長くしたことにより、(導波管)−(誘
電体装荷型導波管)の変換部と、(誘電体装荷型導波
管)−(PDTL)の変換部との干渉が小さくなるため
である。FIG. 6 shows that the relative permittivity εr is as high as 24,
Shows the frequency characteristics of the return loss with L2 as a parameter under conditions as short as 4.5 mm. Thus, L
By setting 2 to 6 mm, the frequency range showing the low VSWR characteristic becomes wider when L2 = 0, that is, as compared with the case of the structure shown in FIG. This is because the dielectric-loaded waveguide portion is lengthened, so that the (waveguide)-(dielectric-loaded waveguide) converter and (dielectric-loaded waveguide)-(PDTL) This is because interference with the conversion unit in ()) is reduced.
【0022】図7は、第4の実施形態に係る線路変換器
の構成を示す図である。第3の実施形態の場合と同様
に、誘電体基板2を、L1の区間にわたって、その幅を
線路変換部の途中から導波管方向へ向かう程、導波管の
中央に対して対称で先細りになるテーパ形状としてい
る。但し、図5に示した例とは異なり、中央から対向す
る2つの導波管面にかけて2分岐させた先細り形状とし
ている。このような構造であっても、第3の実施形態の
場合と同様の特性が得られる。FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a line converter according to a fourth embodiment. As in the case of the third embodiment, the width of the dielectric substrate 2 is tapered symmetrically with respect to the center of the waveguide as it goes from the middle of the line conversion part toward the waveguide over the section L1. And a tapered shape. However, unlike the example shown in FIG. 5, it has a tapered shape that is bifurcated from the center to two opposing waveguide surfaces. Even with such a structure, characteristics similar to those of the third embodiment can be obtained.
【0023】以上に示した各実施形態では、PDTLと
導波管との線路変換を行う例について示したが、スロッ
ト系伝送線路としては、図8の断面図に示すような各種
伝送線路を用いることができる。すなわち図8の(A)
に示す例では、誘電体基板1の一方の面に電極3を設け
てスロット4を形成し、これを導波管1の内部に設ける
ことによって、片面スロットのフィンラインを構成して
いる。このフィンラインと導波管との線路変換を行う場
合には、誘電体基板の片面にのみ電極3を形成すること
以外は、各実施形態で示したものと同様の構成をとるこ
とができる。すなわち線路変換部において誘電体基板の
端部をテーパ形状とし、電極3もテーパ形状にして、ス
ロット4の幅が次第に広がるように構成すればよい。In each of the embodiments described above, examples have been described in which line conversion between PDTL and waveguide is performed. However, various transmission lines as shown in the sectional view of FIG. be able to. That is, FIG.
In the example shown in FIG. 1, the electrode 3 is provided on one surface of the dielectric substrate 1 to form a slot 4, and this is provided inside the waveguide 1, thereby forming a single-sided slot fin line. When the line conversion between the fin line and the waveguide is performed, the same configuration as that described in each embodiment can be adopted except that the electrode 3 is formed only on one surface of the dielectric substrate. That is, the end of the dielectric substrate in the line conversion portion may be tapered, the electrode 3 may be tapered, and the width of the slot 4 may be gradually increased.
【0024】また、誘電体基板の両面のスロット同士が
対向する領域を、所定周波数の平面波の電磁波が上面の
スロットと下面のスロットとによって全反射しながら伝
播するように、誘電体基板の比誘電率と厚さを設定した
PDTLに限らず、単に(B)に示すように、誘電体基
板2の上下面に、電極3a,3bによる2つのスロット
4a,4bを対向配置した両面フィンラインであっても
同様に適用できる。Also, the dielectric constant of the dielectric substrate is set such that the electromagnetic wave of a plane wave of a predetermined frequency propagates in the region where the slots on both surfaces of the dielectric substrate face each other while being totally reflected by the upper slot and the lower slot. It is not limited to the PDTL in which the ratio and the thickness are set, but is simply a double-sided fin line in which two slots 4a and 4b formed by electrodes 3a and 3b are arranged on the upper and lower surfaces of the dielectric substrate 2 as shown in FIG. The same can be applied.
【0025】(C)に示す例では、誘電体基板2の一方
の面にのみ電極3を設けてスロット4を形成するととも
に、所定間隔を隔てて上下に導体板7a,7bを配置し
てスロットラインを構成している。また、(D)に示す
例では、誘電体基板2の両面に電極3a,3bを設けて
スロット4a,4bを形成するとともに、所定間隔を隔
てて上下に導体板7a,7bを配置してスロットライン
を構成している。このようなスロットラインと導波管と
の線路変換を行う場合には、上下の導体板7a,7bを
導波管のE面にそれぞれ繋がるようにするとともに、誘
電体基板2が線路変換部においてE面およびH面を有す
る導波管内部に配置されるようにし、且つその線路変換
部における誘電体基板を各実施形態に示したようにテー
パ形状にし、且つ電極3もテーパ形状として、スロット
4の幅がスロットラインから導波管方向にかけて次第に
広がるように形成すればよい。In the example shown in FIG. 2C, the electrode 3 is provided only on one surface of the dielectric substrate 2 to form the slot 4, and the conductor plates 7a and 7b are arranged above and below at a predetermined interval. Make up the line. In the example shown in (D), the electrodes 3a, 3b are provided on both surfaces of the dielectric substrate 2 to form slots 4a, 4b, and the conductor plates 7a, 7b are arranged above and below at a predetermined interval. Make up the line. When the line conversion between the slot line and the waveguide is performed, the upper and lower conductor plates 7a and 7b are connected to the E-plane of the waveguide, respectively, and the dielectric substrate 2 is connected to the line converter at the line converter. Slots 4 are arranged inside a waveguide having an E-plane and an H-plane, and the dielectric substrate in the line conversion section is tapered as shown in each embodiment, and the electrode 3 is also tapered. May be formed so that the width gradually increases from the slot line toward the waveguide.
【0026】次に、高周波モジュールの構成例を図9を
参照して説明する。図9においてANTは送受信アンテ
ナ、DPXはデュプレクサ、BPFa,BPFbはそれ
ぞれ帯域通過フィルタ、AMPa,AMPbはそれぞれ
増幅回路、MIXa,MIXbはそれぞれミキサ、OS
Cはオシレータ、SYNは周波数シンセサイザである。Next, a configuration example of the high-frequency module will be described with reference to FIG. In FIG. 9, ANT is a transmitting / receiving antenna, DPX is a duplexer, BPFa and BPFb are band-pass filters, AMPa and AMPb are amplifier circuits, MIXa and MIXb are mixers, OS
C is an oscillator, and SYN is a frequency synthesizer.
【0027】MIXaは中間周波信号IFと、SYNか
ら出力された信号とを混合し、BPFaはMIXaから
の混合出力信号のうち送信周波数帯域のみを通過させ、
AMPaはこれを電力増幅してDPXを介しANTより
送信する。AMPbはDPXから出力される受信信号を
増幅し、BPFbはその信号のうち受信周波数帯域のみ
を通過させる。MIXbは、SYNから出力された周波
数信号と受信信号とをミキシングして中間周波信号IF
を出力する。MIXa mixes the intermediate frequency signal IF with the signal output from SYN, and BPFa allows only the transmission frequency band of the mixed output signal from MIXa to pass,
AMPa amplifies the power and transmits it from ANT via DPX. AMPb amplifies the reception signal output from DPX, and BPFb allows only the reception frequency band of the signal to pass. MIXb mixes the frequency signal output from the SYN with the received signal to produce an intermediate frequency signal IF.
Is output.
【0028】ここで、DPXはアンテナに直結するの
で、DPXとその入出力部の伝送線路には導波管を用い
る。その他の回路部分の伝送線路には、小型化および部
品の実装の容易性を考慮してスロット系伝送線路を用い
る。したがって、DPXとAMPa,AMPbとの接続
部に、図1〜図8に示した線路変換構造を適用する。Here, since the DPX is directly connected to the antenna, a waveguide is used for the transmission line of the DPX and its input / output unit. Slot transmission lines are used for transmission lines of other circuit portions in consideration of miniaturization and ease of mounting components. Therefore, the line conversion structure shown in FIGS. 1 to 8 is applied to the connection between DPX and AMPa and AMPb.
【0029】図10は通信装置の構成を示すブロック図
である。ここで高周波モジュールには図9に示した構造
の回路を用い、信号処理回路としては高周波モジュール
を用いて信号の送受信および送信信号と受信信号の信号
処理を行う回路を設ける。この全体の構成によって、マ
イクロ波帯またはミリ波帯におけるアナログ信号または
ディジタルデータの無線通信を行う。FIG. 10 is a block diagram showing the configuration of the communication device. Here, a circuit having the structure shown in FIG. 9 is used for the high-frequency module, and a circuit for transmitting and receiving signals and processing signals for transmission signals and reception signals using the high-frequency module is provided as a signal processing circuit. With this overall configuration, wireless communication of analog signals or digital data in the microwave band or millimeter wave band is performed.
【0030】図11は、ミリ波レーダモジュールの構成
を示すブロック図である。ここで、VCOは電圧制御発
振器、ISOはアイソレータ、CPLは方向性結合器、
MIXはミキサである。VCOの発振信号はアイソレー
タISOおよび方向性結合器CPLを経て送信アンテナ
から送信される。物体からの反射波が受信アンテナで受
信されると、ミキサMIXは方向性結合器CPLからの
ローカル信号と受信信号とを混合して中間周波信号IF
を出力する。このミリ波レーダモジュールを制御する制
御回路は、VCOの変調信号とIF信号とから、物体ま
での距離と相対速度を検出する。FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the millimeter wave radar module. Here, VCO is a voltage controlled oscillator, ISO is an isolator, CPL is a directional coupler,
MIX is a mixer. The oscillation signal of the VCO is transmitted from the transmitting antenna via the isolator ISO and the directional coupler CPL. When the reflected wave from the object is received by the receiving antenna, the mixer MIX mixes the received signal with the local signal from the directional coupler CPL to produce an intermediate frequency signal IF.
Is output. A control circuit for controlling the millimeter wave radar module detects the distance to the object and the relative speed from the VCO modulation signal and the IF signal.
【0031】図11において、VCOとIF信号を処理
する回路部分の伝送線路はPDTL、ISO,CPL,
MIX部分の伝送線路は導波管である。したがって、P
DTLと導波管との間に、図1〜8に示した構造の線路
変換構造を構成する。In FIG. 11, the transmission lines of the circuit part for processing the VCO and IF signals are PDTL, ISO, CPL,
The transmission line of the MIX portion is a waveguide. Therefore, P
A line conversion structure having the structure shown in FIGS. 1 to 8 is formed between the DTL and the waveguide.
【0032】[0032]
【発明の効果】この発明によれば、1/4波長変成器を
用いないので、広帯域にわたって低VSWR特性が得ら
れる。しかも、スロット系伝送線路から導波管にかけ
て、誘電体基板が導波管の中央に対して対称形状で、且
つスロット系伝送線路から導波管にかけて先細り形状で
あるため、広帯域で低VSWR(電圧定在波比)特性が
得られる。しかも導波管および誘電体基板の中心軸に対
し対称性を保った状態で線路変換が行われるため、スプ
リアスモードの発生も抑制される。According to the present invention, since a quarter-wave transformer is not used, a low VSWR characteristic can be obtained over a wide band. In addition, since the dielectric substrate has a symmetric shape with respect to the center of the waveguide from the slot transmission line to the waveguide, and has a tapered shape from the slot transmission line to the waveguide, the VSWR (voltage is low) over a wide band. Standing wave ratio) characteristics can be obtained. Moreover, since line conversion is performed while maintaining symmetry with respect to the central axes of the waveguide and the dielectric substrate, generation of spurious modes is suppressed.
【0033】また、この発明によれば、線路変換部にお
いて、スロット系伝送線路のスロットにつながるスロッ
トの幅が、スロット系伝送線路から導波管方向に向かう
程、導波管の中央に対して対称で幅広になる形状である
ため、スロット系伝送線路から導波管にかけて、スロッ
ト系伝送線路部分も含めて全体が導波管の略中央に対し
て対称となり、広帯域で低VSWR特性および低スプリ
アスモード特性が得られる。Further, according to the present invention, in the line converter, the width of the slot connected to the slot of the slot-based transmission line becomes larger with respect to the center of the waveguide as going from the slot-based transmission line toward the waveguide. Since the shape is symmetrical and wide, the entire area including the slot-type transmission line and the slot-type transmission line is symmetrical with respect to the approximate center of the waveguide, so that the VSWR characteristic and the spurious response are low over a wide band. Modal characteristics are obtained.
【0034】また、この発明によれば、前記スロットの
幅が最も広くなる位置と、前記誘電体基板の幅が細くな
り始める位置との間の当該誘電体基板の幅を略一定に保
つことによって、導波管および誘電体基板の中心軸に対
する対称性を保った状態で、導波管内に誘電体基板の誘
電体部分のみを存在させた誘電体装荷型導波管部分の長
さを、誘電体基板の先細り形状部分とは独立して定める
ことができ、変換特性の最適化が図れるとともに、設計
上の自由度が向上する。しかも、(スロット系伝送線
路)−(誘電体装荷型導波管)の線路変換部と、(誘電
体装荷型導波管)−(導波管)の線路変換部との干渉が
少なくなるため、低VSWR特性を示す周波数範囲が広
くなる。Further, according to the present invention, by keeping the width of the dielectric substrate substantially constant between the position where the width of the slot becomes the widest and the position where the width of the dielectric substrate starts to become narrower, While maintaining the symmetry with respect to the central axis of the waveguide and the dielectric substrate, the length of the dielectric-loaded waveguide portion where only the dielectric portion of the dielectric substrate is present in the waveguide, It can be determined independently of the tapered shape portion of the body substrate, so that the conversion characteristics can be optimized and the degree of freedom in design can be improved. Moreover, the interference between the (slot transmission line)-(dielectric loaded waveguide) line converter and the (dielectric loaded waveguide)-(waveguide) line converter is reduced. , The frequency range showing the low VSWR characteristic is widened.
【0035】また、この発明によれば、スロット系伝送
線路と導波管の少なくとも2つの伝送線路を備え、且つ
両伝送線路の変換部で、低VSWR・低挿入損失で線路
変換が行われるため、スロット系伝送線路と導波管の特
質を活かした高周波モジュールが構成できる。Further, according to the present invention, since at least two transmission lines of the slot type transmission line and the waveguide are provided, and the conversion part of both transmission lines performs line conversion with low VSWR and low insertion loss. Thus, a high-frequency module utilizing the characteristics of the slot transmission line and the waveguide can be constructed.
【0036】また、この発明によれば、低VSWR・低
挿入損失で線路変換がなされる高周波モジュールを用い
て、高効率で高周波特性に優れた通信装置、またはレー
ダ装置が構成できる。Further, according to the present invention, a communication device or a radar device having high efficiency and excellent high-frequency characteristics can be configured using a high-frequency module in which line conversion is performed with low VSWR and low insertion loss.
【図1】第1の実施形態に係る線路変換器の構成を示す
図FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a line converter according to a first embodiment.
【図2】同線路変換器の特性を示す図FIG. 2 is a diagram showing characteristics of the line converter.
【図3】第2の実施形態に係る線路変換器の構成を示す
図FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a line converter according to a second embodiment.
【図4】同線路変換器の特性を示す図FIG. 4 is a diagram showing characteristics of the line converter.
【図5】第3の実施形態に係る線路変換器の構成を示す
図FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a line converter according to a third embodiment.
【図6】同線路変換器の特性を示す図FIG. 6 is a diagram showing characteristics of the line converter.
【図7】第4の実施形態に係る線路変換器の構成を示す
図FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a line converter according to a fourth embodiment.
【図8】スロット系伝送線路の幾つかの構成例を示す断
面図FIG. 8 is a sectional view showing some configuration examples of a slot transmission line.
【図9】高周波モジュールの構成を示すブロック図FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a high-frequency module.
【図10】通信装置の構成を示すブロック図FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration of a communication device.
【図11】レーダ装置の構成を示すブロック図FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a radar device.
【図12】従来の線路変換構造を示す図FIG. 12 is a diagram showing a conventional line conversion structure.
【図13】同線路変換器の特性例を示す図FIG. 13 is a diagram showing a characteristic example of the line converter.
1−導波管 2−誘電体基板 3−電極 4−スロット 5−誘電体基板のテーパ形状部 6−電極テーパ形状部 7−導体板 Reference Signs List 1-waveguide 2-dielectric substrate 3-electrode 4-slot 5-tapered portion of dielectric substrate 6-tapered portion of electrode 7-conductor plate
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 園田 富哉 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 (72)発明者 金川 潔 京都府長岡京市天神二丁目26番10号 株式 会社村田製作所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Tomoya Sonoda 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-shi, Kyoto Stock Company Murata Manufacturing Co., Ltd. (72) Inventor Kiyoshi Kanagawa 2-26-10 Tenjin, Nagaokakyo-city, Kyoto Stock Murata Manufacturing Co., Ltd.
Claims (6)
極を設けた誘電体基板を含むスロット系伝送線路と、導
波管との線路変換構造であって、 スロット系伝送線路と導波管との間の線路変換部に、導
波管の対向する2面に平行で且つ導波管の略中央部に前
記スロット系伝送線路の誘電体基板から延びる誘電体基
板を配置するとともに、当該誘電体基板を、前記スロッ
ト系伝送線路から導波管方向に向かう程、前記導波管の
略中央に対して対称で先細りになる形状とした線路変換
構造。1. A line conversion structure between a slot-based transmission line including a dielectric substrate provided with electrodes so as to form slots at predetermined intervals, and a waveguide, wherein the slot-based transmission line and the waveguide are connected to each other. And a dielectric substrate extending from the dielectric substrate of the slot-type transmission line and disposed substantially parallel to the two opposing surfaces of the waveguide and substantially at the center of the waveguide. A line conversion structure in which a substrate has a shape that tapers symmetrically with respect to substantially the center of the waveguide as going from the slot-based transmission line toward the waveguide.
送線路のスロットにつながるスロットを形成するととも
に、当該スロットを、前記スロット系伝送線路から導波
管方向に向かう程、前記導波管の略中央に対して対称で
幅広になる形状とした請求項1に記載の線路変換構造。2. In the line converter, a slot is formed to be connected to a slot of the slot-based transmission line, and the slot is formed such that the more the slot is directed toward the waveguide from the slot-based transmission line, the substantially the center of the waveguide. The line conversion structure according to claim 1, wherein the line conversion structure has a shape that is symmetrical and wide.
と、前記誘電体基板の幅が細くなり始める位置との間の
当該誘電体基板の幅を略一定に保つようにした請求項2
に記載の線路変換構造。3. The width of the dielectric substrate between the position where the width of the slot is the widest and the position where the width of the dielectric substrate starts to be reduced is kept substantially constant.
3. The line conversion structure according to item 1.
構造を備えた高周波モジュール。4. A high-frequency module comprising the line conversion structure according to claim 1.
いた通信装置。5. A communication device using the high-frequency module according to claim 4.
いたレーダ装置。6. A radar device using the high-frequency module according to claim 4.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP2000143879A JP2001326507A (en) | 2000-05-16 | 2000-05-16 | Line conversion structure, high frequency module, communication equipment and radar device |
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