JP2002076724A - Waveguide-flat cable converter - Google Patents

Waveguide-flat cable converter

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JP2002076724A
JP2002076724A JP2000268339A JP2000268339A JP2002076724A JP 2002076724 A JP2002076724 A JP 2002076724A JP 2000268339 A JP2000268339 A JP 2000268339A JP 2000268339 A JP2000268339 A JP 2000268339A JP 2002076724 A JP2002076724 A JP 2002076724A
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JP
Japan
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waveguide
slot
transmission line
layer
converter
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Application number
JP2000268339A
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Japanese (ja)
Inventor
Hirotaka Saito
広隆 斉藤
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Hitachi Kokusai Electric Inc
Original Assignee
Hitachi Kokusai Electric Inc
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a waveguide-flat cable converter that is low in loss, has a simple structure and can reduce the number of parts, the number of assembling steps and costs. SOLUTION: An upper end of a rectangular waveguide 11 is covered with a substrate 12 of a trip-plate structure. Top and bottom surfaces of the substrate are ground layers 13, 14, and a transmission cable 17 is arranged on an intermediate layer 16. The transmission line 17 faces a rectangular opening of the waveguide 11 and extends to a central position of the opening in the direction of the shorter side. A slot 18 is arranged on a central part of the ground layer 14 of the bottom surface, and makes a slot exciter. In a trip-plate feed slot antenna, a radio wave is radiated in the direction of the slot. The edge of the transmission cable is opened and excited to the slot by electromagnetic coupling. Then, a current becomes almost zero at the edge. The maximum value of the current flows at a position apart λ/4 of electric length from the edge by a standing wave. When the slot is excited at this position, the radio wave can be easily radiated. A termination block of the waveguide is not required in this converter.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は導波管−平面線路
変換器、例えばBSアンテナ、ミリ波レーダ用アンテナ
などの導波管給電方式の平面アンテナで用いられる導波
管−平面線路変換器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide-to-plane line converter, for example, a waveguide-to-plane line converter used in a waveguide-fed flat antenna such as a BS antenna or an antenna for a millimeter-wave radar. .

【0002】[0002]

【従来の技術】導波管を伝送されるマイクロ波やミリ波
を、平面線路回路において増幅、周波数変換するため、
従来から、両者を結合するインタフェース部に導波管−
平面線路変換器が設けられている。この導波管−平面線
路変換器としては、特開平10−126114号公報に
記載されたものが知られていた。すなわち、図11に模
式的に示すように、このものは、導波管給電方式の平面
アンテナで用いられる導波管−平面線路変換器であり、
平面線路1を形成した誘電体フィルム2を方形導波管3
と終端ブロック4とで挟み込んで構成している。この
際、方形導波管3の開口端に形成した凹部5と、これに
対応して終端ブロック4に形成した凸部6との間に誘電
体フィルム2を挟み込み、位置決めしている。7は平面
線路1の先端のプローブである。8は誘電体フィルム2
に形成した切り欠きであって、この切り欠き8により導
波管3の端面が終端ブロック4のそれに電気的に接続さ
れている。
2. Description of the Related Art Microwaves and millimeter waves transmitted through a waveguide are amplified and frequency-converted in a planar line circuit.
Conventionally, a waveguide-
A plane line converter is provided. As this waveguide-plane line converter, one described in JP-A-10-126114 has been known. That is, as schematically shown in FIG. 11, this is a waveguide-to-plane line converter used in a waveguide-fed planar antenna,
The dielectric film 2 on which the planar line 1 is formed is replaced with a rectangular waveguide 3
And the end block 4. At this time, the dielectric film 2 is sandwiched and positioned between the concave portion 5 formed at the opening end of the rectangular waveguide 3 and the corresponding convex portion 6 formed on the end block 4. Reference numeral 7 denotes a probe at the tip of the flat line 1. 8 is a dielectric film 2
The end face of the waveguide 3 is electrically connected to that of the end block 4 by the notch 8.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来の導波管−平面線路変換器にあっては、導波管の開口
部を閉止する終端ブロックを設ける必要があった。ま
た、これらの導波管と終端ブロックとの両者に凹部、凸
部などを形成しなければならなかった。よって、構造が
複雑化し、部品点数および組み付け工数が増え、製作コ
ストが増大するという課題があった。
However, in the conventional waveguide-to-plane line converter, it is necessary to provide a terminal block for closing the opening of the waveguide. In addition, concave portions, convex portions, and the like have to be formed in both the waveguide and the terminal block. Therefore, there is a problem that the structure becomes complicated, the number of parts and the number of assembling steps increase, and the manufacturing cost increases.

【0004】[0004]

【発明の目的】そこで、この発明の目的は、低損失で、
構造が簡単で、部品点数および組み立て工数を削減で
き、低コストとした導波管−平面線路変換器を提供する
ことである。また、この発明の目的は、平面アンテナと
その送受信回路部とが金属板を挟んでコンパクトに実装
される導波管−平面線路変換器を提供することである。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a low-loss,
An object of the present invention is to provide a waveguide-to-plane line converter that has a simple structure, can reduce the number of parts and the number of assembling steps, and is low in cost. Another object of the present invention is to provide a waveguide-to-plane line converter in which a planar antenna and its transmitting / receiving circuit section are compactly mounted with a metal plate interposed therebetween.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、導波管と、この導波管の開口部を覆う基板とを備え
た導波管−平面線路変換器において、上記基板は、所定
方向に延びる伝送ラインが配設された伝送ライン配設層
を有するとともに、この伝送ライン配設層を挟むように
その両側にそれぞれグランド層を配設し、片側のグラン
ド層に、上記伝送ラインと略直交する方向に延びて上記
導波管の開口部に臨むスロットを設けることによりスロ
ット励振器を構成した導波管−平面線路変換器である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a waveguide-to-plane line converter comprising a waveguide and a substrate covering an opening of the waveguide. A transmission line extending layer disposed in a predetermined direction, and a ground layer disposed on both sides of the transmission line arrangement layer so as to sandwich the transmission line arrangement layer. This is a waveguide-plane line converter in which a slot exciter is formed by providing a slot extending in a direction substantially perpendicular to the line and facing the opening of the waveguide.

【0006】請求項2に記載の発明は、導波管と、この
導波管の両端の開口部をそれぞれ覆う2つの基板とを備
えた導波管−平面線路変換器であって、これらの基板の
それぞれは、所定方向に延びる伝送ラインが配設された
伝送ライン配設層を有するとともに、この伝送ライン配
設層を挟むようにその両側にそれぞれグランド層を配設
し、片側のグランド層に、上記伝送ラインと略直交する
方向に延びて上記導波管の開口部に臨むスロットを設け
ることによりスロット励振器を構成した導波管−平面線
路変換器である。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a waveguide-to-plane line converter comprising a waveguide and two substrates respectively covering openings at both ends of the waveguide. Each of the substrates has a transmission line arrangement layer in which transmission lines extending in a predetermined direction are arranged, and ground layers are arranged on both sides of the transmission line arrangement layer so as to sandwich the transmission line arrangement layer. A waveguide-to-plane line converter comprising a slot exciter formed by providing a slot extending in a direction substantially orthogonal to the transmission line and facing the opening of the waveguide.

【0007】上記基板としては、例えば3層プリント基
板を使用することができる。この場合、3層プリント基
板の表裏2層をグランド面とし、中間層に伝送ラインを
形成し、トリプレート構造とすることもできる。また、
4層以上のプリント基板を用いることもできる。また、
上記スロット(切り欠き)の長さは、方形導波管の開口
部の長辺より短くすることができる。さらに、このスロ
ットは、導波管の開口部分に臨むプリント基板のグラン
ド面に設けるものである。そして、このスロット励振器
でのスロットの長軸方向は、方形導波管の長辺方向に対
して平行に配設するものとする。
As the substrate, for example, a three-layer printed circuit board can be used. In this case, it is also possible to form a triplate structure by forming two layers on the front and back sides of a three-layer printed circuit board as ground planes and forming transmission lines in an intermediate layer. Also,
A printed circuit board having four or more layers can be used. Also,
The length of the slot (notch) can be shorter than the long side of the opening of the rectangular waveguide. Further, this slot is provided on the ground surface of the printed circuit board facing the opening of the waveguide. The long axis direction of the slot in this slot exciter is arranged parallel to the long side direction of the rectangular waveguide.

【0008】また、上記導波管を、所定厚さの金属板に
矩形の貫通孔を形成して構成することもできる。このよ
うにすると、この金属板の表裏両面に、プリント基板を
それぞれ配設することが容易となる。これらのプリント
基板は、上述のように、その表裏面をグランド面とし、
その間の誘電体層にストリップラインが形成されたトリ
プレートライン構造とすることができる。そして、一方
のプリント基板にはパッチアンテナなどの平面アンテナ
を、他方にはその送受信回路を配設した構成とすること
ができる。
Further, the waveguide may be formed by forming a rectangular through hole in a metal plate having a predetermined thickness. This makes it easy to dispose the printed circuit boards on both the front and back surfaces of the metal plate. As mentioned above, these printed circuit boards have the front and back surfaces as ground surfaces,
A triplate line structure in which strip lines are formed in the dielectric layer between them can be provided. One of the printed circuit boards may be provided with a planar antenna such as a patch antenna, and the other may be provided with a transmitting and receiving circuit.

【0009】請求項1に記載の発明では、導波管−平面
線路変換器において、平面線路を配設した基板にスロッ
ト励振器を構成することにより、導波管内から出力され
るマイクロ波やミリ波は、スロットを介して信号導体と
なる伝送ラインで電気信号に変換される。そして、変換
された信号は例えば信号処理部などで処理される。また
は、その逆に伝送ラインから導波管にミリ波を出力する
こともできる。また、この基板にあっては表裏両面を共
にグランド層としているため、給電の際の放射損失を低
減することができる。
According to the first aspect of the present invention, in the waveguide-to-plane line converter, a microwave or millimeter output from inside the waveguide is formed by forming a slot exciter on the substrate on which the plane line is provided. The wave is converted into an electric signal on a transmission line serving as a signal conductor through the slot. Then, the converted signal is processed by, for example, a signal processing unit. Or, conversely, millimeter waves can be output from the transmission line to the waveguide. In addition, since both the front and back surfaces of this substrate are ground layers, radiation loss during power supply can be reduced.

【0010】請求項2に記載の発明では、導波管の両端
開口を覆う2つの平面線路基板にスロット励振器をそれ
ぞれ構成したため、一方の基板の平面線路から他方のそ
れに対して給電することができる。例えば一方の基板に
平面アンテナを、他方のそれにその送受信回路を配設し
た構成とすることができる。
According to the second aspect of the present invention, since the slot exciters are respectively formed on the two planar line substrates covering the openings at both ends of the waveguide, power can be supplied from the planar line of one substrate to the other. it can. For example, a configuration in which a planar antenna is provided on one substrate and a transmission / reception circuit therefor is provided on the other substrate.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下、この発明に係る導波管−平
面線路変換器の一実施例について図1〜図4を参照して
説明する。この実施例は、電磁結合型スロットアンテナ
に、この発明に係る導波管−平面線路変換器を適用した
場合を示している。図1〜図3において、11は方形導
波管を示し、この方形導波管11は断面が矩形の導波路
を内設している。また、この方形導波管11の上端開口
は3層プリント基板12により覆われている。すなわ
ち、方形導波管11の開口縁に3層プリント基板12
が、接着剤などで固着されている。このプリント基板1
2は、3層のトリプレートライン構造である。すなわ
ち、上下の表裏面層13,14をグランド層とし、これ
らに挟まれる中間層(誘電体層)15,16に伝送ライ
ン17を配設している。伝送ライン17は誘電体フィル
ムなどからなる中間層16の上面に印刷などにより配設
されている。また、伝送ライン17は、導波管11の矩
形の開口に臨むように、開口の長辺方向に対してはその
中央位置に、所定の長さだけその短辺方向に延びて形成
されている。この伝送ライン17が給電部として機能す
る。裏面層14の中央部には所定長さSL、所定幅SW
のスロット18が形成されている。このスロット18は
上記開口に対してその中央位置に配設され、長辺方向に
延びている。よって、スロット18は、上記伝送ライン
17とは直交するようねじれの位置関係にある。したが
って、このスロット18を含んでスロット励振器が構成
されることとなる。そして、このスロット18と伝送ラ
イン17の先端との間の距離は、電気長λ/4とするこ
とが好ましい。なお、このようなトリプレート構造は、
マイクロストリップラインと比較して、放射損失が少な
い。これはプリント基板12の表裏両面がグランド層1
3,14で覆われているためである。また、上下のグラ
ンド層13,14を同電位にするため、この中間層とな
る誘電体基板15,16に複数個のビア(via ho
le)19が所定位置において貫通して形成されてい
る。これらのビア19の内面は例えば金属メッキが施さ
れている。さらに、これらのグランド層13,14およ
び誘電体層15,16は一対のネジにより結合されてい
る。プリント基板12にはネジ止め用の穴が2箇所あけ
られている。また、導波管11の開口縁にめねじを切っ
ておいて共締めすることにより、プリント基板12と金
属製の導波管11とを固定することができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of a waveguide-to-plane line converter according to the present invention will be described below with reference to FIGS. This embodiment shows a case where the waveguide-to-plane line converter according to the present invention is applied to an electromagnetic coupling type slot antenna. 1 to 3, reference numeral 11 denotes a rectangular waveguide, and the rectangular waveguide 11 has a waveguide having a rectangular cross section. The upper end opening of the rectangular waveguide 11 is covered with a three-layer printed circuit board 12. That is, the three-layer printed circuit board 12 is placed at the opening edge of the rectangular waveguide 11.
Are fixed with an adhesive or the like. This printed circuit board 1
Reference numeral 2 denotes a three-layer triplate line structure. That is, the upper and lower front and back layers 13 and 14 are used as ground layers, and transmission lines 17 are provided in intermediate layers (dielectric layers) 15 and 16 sandwiched between them. The transmission line 17 is provided by printing or the like on the upper surface of the intermediate layer 16 made of a dielectric film or the like. In addition, the transmission line 17 is formed at a center position with respect to the long side direction of the opening and extends in the short side direction by a predetermined length so as to face the rectangular opening of the waveguide 11. . This transmission line 17 functions as a power supply unit. A predetermined length SL and a predetermined width SW are provided at the center of the back layer 14.
Slot 18 is formed. The slot 18 is provided at the center of the opening and extends in the long side direction. Therefore, the slot 18 has a twisted positional relationship so as to be orthogonal to the transmission line 17. Therefore, a slot exciter is configured to include the slot 18. It is preferable that the distance between the slot 18 and the end of the transmission line 17 be an electrical length λ / 4. In addition, such a triplate structure,
Lower radiation loss compared to microstrip lines. This is because the ground layer 1 is on both sides of the printed circuit board 12.
This is because it is covered with 3,14. In order to make the upper and lower ground layers 13 and 14 have the same potential, a plurality of vias (via hos) are formed in the dielectric substrates 15 and 16 serving as the intermediate layers.
le) 19 is formed to penetrate at a predetermined position. The inner surfaces of these vias 19 are, for example, plated with metal. Further, the ground layers 13 and 14 and the dielectric layers 15 and 16 are connected by a pair of screws. The printed circuit board 12 has two holes for screwing. Further, a female screw is cut at the opening edge of the waveguide 11 and the female screw is fixed together, so that the printed circuit board 12 and the metal waveguide 11 can be fixed.

【0012】次に、この実施例に係る電磁結合型スロッ
トアンテナの詳細について説明する。この実施例におい
ては、26GHz近辺の周波数のマイクロ波を対象とし
た場合の設計例を示す。この周波数帯では、上下のグラ
ンド層基板13,14間の間隔を最大でも0.6mm程
度にしなければならない。これはシミュレーションの結
果による。よって、誘電体基板15,16の厚さは0.
4mm(層間隔0.2mm)とする。また、基板材料
(誘電体層15,16の材料)としてテフロン(登録商
標)を用いる。このテフロンの比誘電率(εγ)は、
2.15である。ここで、伝送ライン17のライン幅W
は次式で与えられる。 W=b〔{30π/(εγ1/2・Z0}−0.441〕 [mm] ここで、Wはライン幅[mm]、bは基板厚さ[m
m]、Z0は特性インピーダンス[Ω]を示している。
この式は、(εγ1/2・Z0<120のとき適用可能で
ある。つまり、Z0=50 [Ω]のとき、εγ <5.
76が適用上限である。ここで、εγ=2.15、b=
0.4、Z0=50を代入すると、W=0.34[m
m]となる。
Next, details of the electromagnetically coupled slot antenna according to this embodiment will be described. In this embodiment, a design example in the case of targeting a microwave having a frequency around 26 GHz will be described. In this frequency band, the interval between the upper and lower ground layer substrates 13 and 14 must be about 0.6 mm at the maximum. This is based on the result of the simulation. Therefore, the thickness of the dielectric substrates 15 and 16 is set to 0.1.
4 mm (layer spacing 0.2 mm). In addition, Teflon (registered trademark) is used as a substrate material (material of the dielectric layers 15 and 16). The relative dielectric constant (ε γ ) of this Teflon is
2.15. Here, the line width W of the transmission line 17
Is given by the following equation. W = b [{30π / (ε γ) 1/2 · Z 0} -0.441 ] [mm] where, W is a line width [mm], b is the substrate thickness [m
m] and Z 0 indicate characteristic impedance [Ω].
This equation is applicable when (ε γ) 1/2 · Z 0 <120. That is, when Z 0 = 50 [Ω], ε γ <5.
76 is the upper limit of application. Here, ε γ = 2.15, b =
By substituting 0.4 and Z 0 = 50, W = 0.34 [m
m].

【0013】以上のように設計した伝送ライン17の先
端を開放して電磁結合によりスロット18へ励振する。
先端開放なので、この先端において高インピーダンスと
なる。つまり電流はほぼゼロとなる。定在波により、こ
の先端より電気長λ/4だけずれた位置が電流の最大値
をとることになる。よって、この部位でスロット18を
励振すると、もっとも電波を放射し易くなる。26GH
zにおいては、λ/4≒2.9[mm]であるが、誘電
体による短縮率を考慮してSO=2.5[mm]とし
た。また、結合させるスロット長SLは、λ/2の場合
にもっとも大きな高周波電流が誘起されることが知られ
ている(λ/2長ダイポールアンテナの相対型)。ここ
では、短縮率を考慮してSL=3.8[mm]とした。
また、スロット幅SWはその長さに比較して十分に小さ
い値を選ぶ。ここではSW=0.2[mm]としてい
る。以上のパラメータでのシミュレーション結果を「ス
ロットant単体」として図4に示す。このリターンロ
スのカーブをみると、「スロット+導波管」に比較し
て、周波数が26GHzから若干だけずれているが、そ
のカーブとしては整合がとれていることが解る。ここで
は、スロット長SLとスロット位置SOを変更すること
により、自由に周波数調整が可能である。
The end of the transmission line 17 designed as described above is opened to excite the slot 18 by electromagnetic coupling.
Since the tip is open, the impedance becomes high at this tip. That is, the current becomes almost zero. Due to the standing wave, the position shifted from the tip by the electrical length λ / 4 takes the maximum value of the current. Therefore, when the slot 18 is excited at this portion, the radio waves are most easily emitted. 26GH
In z, λ / 4 ≒ 2.9 [mm], but SO = 2.5 [mm] in consideration of the shortening rate due to the dielectric. It is known that the largest high-frequency current is induced when the slot length SL to be coupled is λ / 2 (relative type of λ / 2 long dipole antenna). Here, SL = 3.8 [mm] in consideration of the shortening rate.
Also, the slot width SW is selected to be a value sufficiently smaller than its length. Here, it is assumed that SW = 0.2 [mm]. FIG. 4 shows a simulation result with the above parameters as “slot ant alone”. Looking at this return loss curve, it can be seen that the frequency is slightly deviated from 26 GHz as compared with “slot + waveguide”, but the curve is well matched. Here, the frequency can be freely adjusted by changing the slot length SL and the slot position SO.

【0014】このような構成に係るトリプレート給電型
スロットアンテナは、そのスロット方向にしか電波を放
射しない。このため、この方向に導波管11を接続して
おり、これでプリント基板12と導波管11との接続を
行っている。導波管11の開口内寸はa×b=11.8
×5.9としている。この場合のリターンロス特性を図
4に「スロット+導波管」として示している。上記「ス
ロットant単体」の場合に対して同調周波数が少しず
れているのが分かる。この場合の周波数調整は、スロッ
ト長SLとスロット位置SOだけでなく、導波管11の
内寸a×bにも影響を受ける。この実施例にあっては、
単純にスロットアンテナ12と導波管11とを接続した
ものではなく、導波管11の管内寸法をも最適化し、所
望の周波数に同調させるものである。ここで、WRI−
220(内寸:a×b=10.668×4.318)で
は同調周波数が約27.7GHzになる。WRI−18
0(a×b=12.954×6.477)では同調周波
数が約24.7GHzになる。すなわち、スロットアン
テナ単体で大雑把な周波数に同調させておき、導波管の
内寸を最適化することにより、希望の周波数に調整する
ことができる。この導波管を標準サイズのものに接続す
るためにはテーパ管等を用いるとよい。
The triplate-fed slot antenna having such a configuration emits radio waves only in the slot direction. Therefore, the waveguide 11 is connected in this direction, and the printed circuit board 12 and the waveguide 11 are connected by this. The inner diameter of the opening of the waveguide 11 is a × b = 11.8.
× 5.9. The return loss characteristic in this case is shown as "slot + waveguide" in FIG. It can be seen that the tuning frequency is slightly deviated from the case of the above “slot ant alone”. The frequency adjustment in this case is affected not only by the slot length SL and the slot position SO, but also by the inner dimensions a × b of the waveguide 11. In this example,
Instead of simply connecting the slot antenna 12 and the waveguide 11, the inside dimensions of the waveguide 11 are also optimized and tuned to a desired frequency. Here, WRI-
At 220 (inner dimension: a × b = 10.668 × 4.318), the tuning frequency becomes about 27.7 GHz. WRI-18
At 0 (a × b = 12.954 × 6.477), the tuning frequency becomes about 24.7 GHz. That is, the frequency can be adjusted to a desired frequency by tuning the approximate frequency of the slot antenna alone and optimizing the inner dimensions of the waveguide. In order to connect this waveguide to a standard-sized waveguide, it is preferable to use a tapered tube or the like.

【0015】また、プリント基板を4層以上の多層構造
にすることもできる。この場合、プリント基板で導波管
側の3層をスロット励振器とする。また、上記伝送ライ
ン(トリプレートライン)をビアなどにより導波管と反
対側の層に引き出すこともできる。このようにすると、
導波管をこの引き出された層に実装された電子回路部品
や、電磁結合型(内層給電型)の平面アンテナと接続す
ることができる。
The printed circuit board may have a multilayer structure of four or more layers. In this case, three layers on the waveguide side of the printed circuit board are used as slot exciters. Further, the transmission line (triplate line) can be led out to a layer on the side opposite to the waveguide by a via or the like. This way,
The waveguide can be connected to an electronic circuit component mounted on the extracted layer or an electromagnetic coupling type (inner layer feeding type) planar antenna.

【0016】次に、図5〜図8によりこの発明の他の実
施例を説明する。この実施例では、厚さtの矩形の金属
板21に大きさa×bの矩形の貫通孔22をあける。貫
通孔22が導波管として機能する。この金属板21の表
裏両面に上記実施例と同様の構成の3層プリント基板2
3,24それぞれネジ止めにより接着する構成になって
いる。接着方法は、この他にも、熱圧着、半田付け、導
電接着剤などがある。各プリント基板23,24にあっ
ては、金属板21側の基板のグランド層にはスロット2
5,26が、誘電体層には伝送ライン27,28が、そ
れぞれ形成されている。29,30は各ビアを、31は
上下に貫通するネジ挿通孔を示している。なお、金属板
21の対応位置にもネジ挿通孔が形成されている。この
実施例では、金属板21をその間に挟んでプリント基板
による高周波回路と、プリント基板などによる平面アン
テナとを接続する場合に有効な方法である。この場合、
方形導波管の開口寸法を任意に変更することができるの
で、標準的な導波管とインターフェースをとる必要がな
い。したがって、テーパ管部分などの変換部分をこの変
換器に取り付ける必要もない。ここで、各パラメータ
(a、b、SL、SW、SO、プリント基板定数など)
は、上記実施例のそれと同じとし、金属板厚さtを変化
させたときのリターンロスとインサーションロスをそれ
ぞれ図7,図8に示す。金属板厚さtを1mmから10
mmまで変化させているが、いずれの場合も特性に大き
な変化はなく、どの厚さでも十分に使用可能であること
がわかる。ただし、同調周波数が26GHzから若干ず
れるが、これは上記実施例の場合と同様に導波管寸法a
×bなどを最適化することにより希望の周波数に適合可
能である。また、金属板厚さtが薄くなるにつれて、ね
じ孔を上下のプリント基板で共有することができなくな
るので、その場合はそれぞれのプリント基板専用のねじ
孔を位置をずらして金属板にあければ良い。その他の構
成、作用効果は上記実施例と同じとする。
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, a rectangular through hole 22 having a size of a × b is formed in a rectangular metal plate 21 having a thickness t. The through hole 22 functions as a waveguide. The three-layer printed circuit board 2 having the same configuration as that of the above embodiment is provided on both the front and back surfaces of the metal plate 21.
3 and 24 are configured to be bonded by screwing. Other bonding methods include thermocompression bonding, soldering, and a conductive adhesive. In each of the printed circuit boards 23 and 24, a slot 2 is provided in the ground layer of the substrate on the metal plate 21 side.
5, 26, and transmission lines 27, 28 are formed in the dielectric layer, respectively. Reference numerals 29 and 30 denote respective vias, and reference numeral 31 denotes a screw insertion hole penetrating vertically. Note that screw insertion holes are also formed at corresponding positions of the metal plate 21. This embodiment is an effective method for connecting a high-frequency circuit formed by a printed circuit board and a planar antenna formed by a printed circuit board or the like with the metal plate 21 interposed therebetween. in this case,
Since the aperture size of the rectangular waveguide can be changed arbitrarily, there is no need to interface with a standard waveguide. Therefore, it is not necessary to attach a conversion part such as a tapered tube part to the converter. Here, each parameter (a, b, SL, SW, SO, printed circuit board constant, etc.)
FIG. 7 and FIG. 8 show the return loss and the insertion loss when the thickness t of the metal plate is changed, respectively. Metal plate thickness t from 1 mm to 10
mm, the characteristics are not significantly changed in any case, and it can be seen that any thickness can be used sufficiently. However, the tuning frequency is slightly deviated from 26 GHz, but this is the same as in the above-described embodiment.
By optimizing × b or the like, it is possible to adapt to a desired frequency. Further, as the thickness t of the metal plate becomes thinner, the screw holes cannot be shared by the upper and lower printed circuit boards. In this case, the screw holes dedicated to each printed circuit board need only be shifted to the metal plate. . The other configuration, operation and effect are the same as those in the above embodiment.

【0017】なお、上記2枚のプリント基板23,24
の一方または両方を4層以上の多層構造にし、導波管側
の3層をスロット励振器とすることもできる。そして、
伝送ライン(トリプレートライン)をビアなどにより導
波管と反対側の層に引き出し、この層に実装された回路
部品や、電磁結合型(内層給電型)の平面アンテナと接
続することができる。
The two printed circuit boards 23, 24
One or both of them may have a multilayer structure of four or more layers, and the three layers on the waveguide side may be slot exciters. And
The transmission line (triplate line) can be drawn out to the layer on the opposite side of the waveguide by a via or the like, and can be connected to circuit components mounted on this layer or an electromagnetic coupling type (inner layer feeding type) planar antenna.

【0018】さらに、図9,図10にはこの発明に係る
導波管−平面線路変換器の別の実施例を示す。この実施
例では、上記図8に示す実施例にあって、金属板31を
挟む上下のプリント基板32,33が逆方向を向いてい
るレイアウトとしている。すなわち、上側のプリント基
板32に形成した伝送ライン34は、スロット35,3
6に対して直交方向で一端側から延び他端側で開放され
ている。これに対して、下側のプリント基板33に配設
した伝送ライン37は、他端側から延びている。一端側
が開放端となる。これにより、回路レイアウトの自由度
を上げることができる。なお、金属板(例えばアルミ
板)31にはスロット35,36に対応して矩形孔38
が形成され、この矩形孔38が導波管として機能する。
その他の構成は上記実施例と同じである。また、2枚の
プリント基板の一方または両方を4層以上の多層構造に
することもできる点についても上記実施例のそれと同様
である。
9 and 10 show another embodiment of the waveguide-to-plane line converter according to the present invention. In this embodiment, the layout is the same as the embodiment shown in FIG. 8 except that the upper and lower printed boards 32 and 33 sandwiching the metal plate 31 face in opposite directions. That is, the transmission line 34 formed on the upper printed circuit board 32 is
6 extends from one end in the direction orthogonal to 6 and is open at the other end. On the other hand, the transmission line 37 provided on the lower printed circuit board 33 extends from the other end. One end is an open end. Thereby, the degree of freedom of the circuit layout can be increased. The metal plate (for example, aluminum plate) 31 has rectangular holes 38 corresponding to the slots 35 and 36.
Is formed, and this rectangular hole 38 functions as a waveguide.
Other configurations are the same as those in the above embodiment. Further, the point that one or both of the two printed boards can have a multilayer structure of four or more layers is also the same as that of the above embodiment.

【0019】[0019]

【発明の効果】この発明に係る導波管−平面線路変換器
によれば、導波管の終端ブロック(カバー)が不必要と
なる。よって、部品点数を大幅に削減することができ
る。また、変換器の作製での組み付け工数を削減するこ
とできる。よって、従来に比しても大幅なコストダウン
を図ることができる。また、低損失の変換器を得ること
ができる。
According to the waveguide-to-plane line converter of the present invention, the end block (cover) of the waveguide is not required. Therefore, the number of parts can be significantly reduced. In addition, the number of assembling steps in manufacturing the converter can be reduced. Therefore, the cost can be significantly reduced as compared with the related art. Also, a low-loss converter can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の一実施例に係る導波管−平面線路変
換器を示すその斜視図である。
FIG. 1 is a perspective view showing a waveguide-to-plane line converter according to an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の一実施例に係る導波管−平面線路変
換器のプリント基板部分を示すその分解斜視図である。
FIG. 2 is an exploded perspective view showing a printed circuit board portion of the waveguide-plane line converter according to one embodiment of the present invention.

【図3】この発明の一実施例に係る導波管−平面線路変
換器のプリント基板部分を示すその底面図である。
FIG. 3 is a bottom view showing a printed circuit board portion of the waveguide-plane line converter according to one embodiment of the present invention.

【図4】この発明の一実施例に係る導波管−平面線路変
換器の設計例でのリターンロスを示すグラフである。
FIG. 4 is a graph showing return loss in a design example of the waveguide-plane line converter according to one embodiment of the present invention.

【図5】この発明の他の実施例に係る導波管−平面線路
変換器を示すその斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a waveguide-to-plane line converter according to another embodiment of the present invention.

【図6】この発明の他の実施例に係る導波管−平面線路
変換器のプリント基板部分を示すその平面図である。
FIG. 6 is a plan view showing a printed circuit board portion of a waveguide-to-plane line converter according to another embodiment of the present invention.

【図7】この発明の他の実施例に係る導波管−平面線路
変換器の設計例でのリターンロスを示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing a return loss in a design example of a waveguide-to-plane line converter according to another embodiment of the present invention.

【図8】この発明の他の実施例に係る導波管−平面線路
変換器の設計例でのインサーションロスを示すグラフで
ある。
FIG. 8 is a graph showing an insertion loss in a design example of a waveguide-plane line converter according to another embodiment of the present invention.

【図9】この発明の別の実施例に係る導波管−平面線路
変換器を示すその斜視図である。
FIG. 9 is a perspective view showing a waveguide-to-plane line converter according to another embodiment of the present invention.

【図10】この発明の別の実施例に係る導波管−平面線
路変換器を示すその平面図である。
FIG. 10 is a plan view showing a waveguide-to-plane line converter according to another embodiment of the present invention.

【図11】従来の導波管−平面線路変換器を示すその分
解図である。
FIG. 11 is an exploded view showing a conventional waveguide-to-plane line converter.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11:導波管、 12:基板、 13,14:グランド層、 16:誘電体層(伝送ライン配設層)、 17:伝送ライン、 18:スロット。 11: Waveguide, 12: Substrate, 13, 14: Ground layer, 16: Dielectric layer (transmission line arrangement layer), 17: Transmission line, 18: Slot.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 導波管と、この導波管の開口部を覆う基
板とを備えた導波管−平面線路変換器において、 上記基板は、所定方向に延びる伝送ラインが配設された
伝送ライン配設層を有するとともに、この伝送ライン配
設層を挟むようにその両側にそれぞれグランド層を配設
し、 片側のグランド層に、上記伝送ラインと略直交する方向
に延びて上記導波管の開口部に臨むスロットを設けるこ
とによりスロット励振器を構成したことを特徴とする導
波管−平面線路変換器。
1. A waveguide-to-plane line converter comprising a waveguide and a substrate covering an opening of the waveguide, wherein the substrate has a transmission line provided with a transmission line extending in a predetermined direction. A line layer is provided, and ground layers are respectively disposed on both sides of the transmission line layer so as to sandwich the transmission line layer. The waveguide extends on one side of the ground layer in a direction substantially orthogonal to the transmission line. 3. A waveguide-to-plane line converter, wherein a slot exciter is formed by providing a slot facing an opening of the waveguide.
【請求項2】 導波管と、 この導波管の両端の開口部をそれぞれ覆う2つの基板と
を備えた導波管−平面線路変換器であって、 これらの基板のそれぞれは、所定方向に延びる伝送ライ
ンが配設された伝送ライン配設層を有するとともに、こ
の伝送ライン配設層を挟むようにその両側にそれぞれグ
ランド層を配設し、 片側のグランド層に、上記伝送ラインと略直交する方向
に延びて上記導波管の開口部に臨むスロットを設けるこ
とによりスロット励振器を構成したことを特徴とする導
波管−平面線路変換器。
2. A waveguide-to-plane line converter comprising a waveguide and two substrates respectively covering openings at both ends of the waveguide, wherein each of these substrates has a predetermined direction. A transmission line extending on the transmission line, and ground layers on both sides of the transmission line arrangement layer. A waveguide-to-plane line converter, wherein a slot exciter is formed by providing a slot extending in a direction orthogonal to the opening of the waveguide.
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JP2018050240A (en) * 2016-09-23 2018-03-29 日本ピラー工業株式会社 Planar antenna and antenna device
WO2023151552A1 (en) * 2022-02-10 2023-08-17 华为技术有限公司 Switching device, array switching device and communication device

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