JP2003501851A - ストリップ線路と導波管との間の移行 - Google Patents

ストリップ線路と導波管との間の移行

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JP2003501851A
JP2003501851A JP2001500363A JP2001500363A JP2003501851A JP 2003501851 A JP2003501851 A JP 2003501851A JP 2001500363 A JP2001500363 A JP 2001500363A JP 2001500363 A JP2001500363 A JP 2001500363A JP 2003501851 A JP2003501851 A JP 2003501851A
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strip
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リンチ，ジョナサン，ジェイ．
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HRL Laboratories LLC
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    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions

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Abstract

(57)【要約】 ストリップ伝送線路と導波管伝送線路間の移行またはインピーダンス結合が開示される。ストリップ伝送線路が、グラウンド層から介在する誘電体により分離され、グラウンド層と、グラウンド層の他方側にある導波管伝送線路の壁（グラウンド層と壁は同一部品であってよい）を介して孔が形成される。各伝送線路は、反応終端されるか、ポートで終端され、例えば、移行部を簡単に結合するために、各伝送線路の一端は、オープン回路端などの反応スタブ終端を形成する。導波管のチャネル導波管壁とその間に接続される導波管底面が設けられてよい。このような導波管壁はグラウンド層と結合されて、導波管伝送線路に導波管上面を与える。孔は、好適にはマイクロストリップ伝送線路に対して交差させて設けられ、グラウンド層の開口を通り、さらにグラウンド層と別のものか、または一体のものであってよい結合された導波管側を通る。伝送線路のインピーダンスは、孔により与えられる結合に作用するように調節される。このようにして、マルチポートインピーダンス結合伝送線路が形成されてよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波エネルギー伝送の分野に関し、さらに詳しく言えば、広範囲
の機能性および非常に安価な生産性の両方に非常に適した構造を備えた、ストリ
ップ伝送線路から導波管伝送線路へと電磁エネルギーを結合する方法および装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】
市販の自動車レーダシステム（例えば、ＤＥ／Ｄｅｌｐｈｉの７７ＧＨｚ前方
監視レーダ）などのマイクロ波およびミリ波エネルギー伝送分野において、ミリ
波集積回路（ＭＭＩＣ）、ダイオード、プリント回路、アンテナ、さらには電圧
制御発振器（ＶＯＣ）やアイソレータなどの導波管構成部品を含む、莫大な数の
マイクロ波またはミリ波構成部品が含まれている。利用されているほとんどの構
成部品は、通常、平面マイクロストリップ伝送線路回路上に載置されており、そ
の理由は、この方法が極めてコストを低く抑えられるためである。しかしながら
、アンテナなどのいくつかの構成部品は、マイクロストリップ伝送線路ではなく
、導波管伝送線路と互換性のあるものが好ましいことがある。したがって、マイ
クロストリップ伝送線路が導波管伝送線路とともに使用される場合、リターンロ
スおよび挿入損失をあまり低下させることなく、マイクロストリップ伝送線路と
導波管伝送線路との間で伝送される波エネルギーを伝達する有効な方法が必要と
される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
マイクロストリップと導波管との間で移行部を形成するための一つの方法とし
て、プローブを用いて導波管との間のエネルギーを結合する方法がある。しかし
ながら、周波数が非常に高い場合（例えば、７７ＧＨｚ）、プローブは非常に小
型であるため、大量生産環境では取り扱いにくい。製造上の許容誤差により、深
刻なリターンロスおよび挿入損失の低下を招くことがある。
【０００４】 例えば、一つの従来の結合技術として、プローブ発射技術（ｐｒｏｂｅ ｌａ
ｕｎｃｈ）が知られている。タブの端部まで延びるマイクロストリップ伝送線路
を有するタブを導波管内に挿入するように、回路基板（例えば、ＤＵＲＯＩＤTM 基板）が切り取られて短くされる。一般的な回路基板のグラウンド層は、基板の
絶縁部分がプローブとしてマイクロストリップ伝送線路の「突き出た」タブ部分
を支持するように、導波管内に突出するマイクロストリップ伝送線路下で切り取
られる。切り取られた回路基板を導波管開口内に配置することにより、導波管内
にプローブ発射部が形成される。しかしながら、このようなアプローチで困難な
ことは、大量生産環境における構成部品の製造および組み立てを可能にすること
である。回路基板を切断して、マイクロストリッププローブを作製した後、切断
した基板を導波管構造内に滑り込ませて、回路基板のグラウンドと導波管壁との
間に良好な接続をもたらすことは、ある程度困難な作業である。また、プローブ
が導波管壁に対して回路をショートさせないように回路基板が挿入される導波管
の開口を十分注意して設けなければならないことに留意されたい。このような状
況から、当業者であれば、機械的および電気的に安定したマイクロストリッププ
ローブエンド発射部を設ける際に伴う製造および組み立て作業全体が簡単なもの
ではないことを理解できるであろう。
【０００５】 また、別の同様なプローブ発射技術は、回路基板（例えば、ＤＵＲＯＩＤTM基
板）上のマイクロストリップ伝送線路に関連し、この場合、マイクロストリップ
伝送線路に沿った終点部分に、終点部分の周辺に回路基板を介して一般的な回路
基板グラウンド層とつながる矩形パターン状に設けた一連のバイアがある。バイ
アの矩形パターンはグラウンド層まで形成される。導波管バックショートがグラ
ウンド層でバイアとつながり、マイクロストリップと導波管間の移行部が形成さ
れるように、終点部分で回路基板に垂直な導波管壁が形成される。このようなア
プローチによって、切断基板および「突き出た」タブプローブに関して上述した
ような端部ではなく、基板の中央に上述したようなエンド発射部を形成できる。
また、このようなアプローチでは、大きな導波管開口を設ける必要があり、これ
は望ましくない漏れ放射を発生する可能性がある。この後者のアプローチは、前
者の切断基板アプローチよりも若干簡単に達成できるが、前述したものと同様の
製造上の問題が残る。
【０００６】 したがって、マイクロストリップ伝送線路から導波管伝送線路へとマイクロ波
またはミリ波周波数範囲のエネルギーを結合するための効率的かつコスト効率の
良い方法および装置が望まれる。本発明により、単純な組み立てにより大量生産
に理想的なマイクロストリップと導波管間の移行部が得られる。
【０００７】 さらに、このような結合方法および装置は、マイクロ波およびそれ以上の周波
数に限定されるものではなく、ストリップ伝送線路を導波管伝送線路に結合する
すべての方法に有益かつ応用可能なものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、１以上のストリップ伝送線路を導波管伝送線路に結合するた
めの方法および装置が提供される。１以上のストリップ伝送線路は、対応するグ
ラウンド層からそれらの間にある誘電体層により分離される。各伝送線路は、反
応終端されるものであってよく、または抵抗が大きなインピーダンスを有するポ
ートを形成するものであってよい。導波管伝送線路は、ストリップ伝送線路の導
電ストリップから対応するグラウンド層の両側上に配置され、導波管壁とストリ
ップ伝送線路の対応するグラウンド層との両方を介して孔が形成される。この孔
により、関連する２つの伝送線路の伝送フィールドが分断されて、それらの間で
エネルギーが結合される。
【０００９】 １以上のストリップ伝送線路を導波管に結合するｎ個の孔を用いることにより
、最大２（ｎ＋１）個のポートをもつインピーダンス結合ネットワークが形成さ
れてよい。これは、最大ｎ個の異なるストリップ伝送線路を結合することにより
達成されてよい。
【００１０】 少なくとも１つの導波管壁を有する導波管が設けられる。導波管は、導波管壁
とチャネルに沿って設けられた導波管ショート回路壁とを有するチャネルであっ
てよいが、他の形状（例えば、矩形や円形）のものであってよい。チャネル導波
管の場合、導波管壁は、狭い寸法のものであってよく、グラウンド層に直接結合
されて、これにより、チャネル導波管伝送線路の上面導波管壁により広い寸法を
もたせてよい。
【００１１】 孔が（通常、マイクロストリップ伝送線路と交差する方向に）設けられ、グラ
ウンド層に孔グラウンド層開口を形成する。孔は、ストリップ伝送線路に近接し
た位置に設けられ、通常、ストリップ伝送線路回路スタブを与えるオープン回路
端部などの反応終端された端部の（動作周波数中心の）１／２波長内のものであ
ってよい。また、孔は、導波管伝送線路回路スタブを与える導波管反応終端に近
接した位置に設けられてよい。好適な実施形態において、導電接着剤を用いて、
導電ブロックにマイクロストリップ伝送線路基板が接合される。導電ブロックは
、４つの導波管伝送線路壁のうちの３つを形成するチャネルを有する。マイクロ
ストリップ基板のグラウンド層は、上側導波管伝送線路壁を形成する。伝送され
る波エネルギーは、基板のマイクロストリップグラウンド層においてエッチング
される孔を介して、マイクロストリップ伝送線路と導波管伝送線路との間で結合
される。孔は、マイクロストリップ伝送線路オープン回路端から動作中心周波数
の１／４波長よりも短く、導波管ショート回路壁から動作中心周波数の１／４波
長よりも短い位置に設けられる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図１、図２Ａ、図２Ｂおよび図２Ｃを参照すると、マイクロ波またはミリ波エ
ネルギー（電力）１０が、マイクロストリップ伝送線路１２に沿って流れ、さら
に導波管２２に結合されるようになっており、これを説明するために、例えば、
ＷＲ−１０導波管の矩形断面１４が示されている。（しかしながら、図１および
図２Ａ〜２Ｃにおいて、明確に説明することのみを目的として、切断縁１５に導
波管２２の流れ１０を示している。当業者であれば、導波管２２が縁１５で急に
止まるものではなく、希望に応じて、または導波管伝送線路回路の要求に従って
、通常、方向１７に沿って延伸するものであってよいことは理解されよう。）マ
イクロストリップ伝送線路１２に対して基板の反対側上にある裏側マイクロスト
リップ基板グラウンド層３６を介して（例えば、Ａｒｌｏｎ Ｉｓｏｃｌａｄ
９１７基板、０．００５”（１２５μｍ）厚み、１／２ｏｚ．（１５ｇ）Ｃｕの
グラウンド層を介して）、孔１６がエッチングされる。マイクロストリップ伝送
線路の急な端部により、孔１６に近接したオープン回路スタブ２０が形成される
。電力がマイクロストリップ伝送線路に沿って進み、孔に到達すると、孔のフィ
ールドが励起される。マイクロストリップグラウンド層３６にある孔の開口に近
接した導波管に、導波管ショート回路スタブ２６が形成される。方向矢印１９で
略図的に示されている電力は、孔１６を通って導波管２２へとつながるようにな
っており、以下にさらに詳細に記載するように、オープン回路およびショート回
路スタブは、効率的に互いを電気的に打ち消し合う位置に設けられている。導波
管は、孔領域から全高標準導波管（例えば、ＷＲ−１０）までのテーパ部を有す
る。テーパ２４を設けることにより、孔領域のインピーダンスの不整合が補償さ
れる。例えば、マイクロストリップのインピーダンスは、およそ５０〜８０オー
ムほどであるのに対して、標準的な導波管のインピーダンスは、数百オームの範
囲にあるものである。緩やかなテーパを用いることで、導波管の高インピーダン
スからマイクロストリップのより低いインピーダンスへと進む。テーパのタイプ
は重要なものではなく、例えば、線形のテーパであってよく、または好適な実施
形態において、テーパの長さに沿って曲率を最小限に抑えた湾曲したテーパであ
ってよい。当然のことながら、テーパが長いほど良いことは当業者であれば理解
されよう。しかしながら、テーパの長さに関しては、テーパに利用できる空間の
量と、生じる可能性のあるインピーダンスの不整合の量との兼ね合いの問題に依
存する。好適な実施形態において、２”（５ｍｍ）長さのテーパが選択されてお
り、全高が０．５０”（１．２５ｍｍ）の狭いＷＲ−１０壁から導波管ショート
回路スタブにある０．１０”（２５４μｍ）の高さを低くした狭い壁まで、緩や
かに傾斜する。好適な実施形態において、テーパ状の曲線は、導波管に沿った距
離に応じて、導波管の高さの二次導関数の平均平方値を最小限にすることを基本
に選択されたものである。
【００１３】 インピーダンスを良好に整合させるために、オープン回路マイクロストリップ
スタブ２０の長さとショート回路導波管スタブ２６の長さは、重要なものとなる
。好適な実施形態において、導波管スタブ（バックショート）２６は、デバイス
動作周波数範囲の中心周波数（例えば、７５ＧＨｚ〜８５ＧＨｚのデバイス動作
周波数範囲の８０ＧＨｚ）の１／４波長よりも短くされ、接合部にインダクタン
スを与えるような誘導リアクタンスとなる。オープン回路マイクロストリップス
タブ２０も同様に、デバイス動作周波数範囲の中心周波数の１／４波長よりも短
くされ、容量リアクタンスとなる。このように、スタブおよび他の接合効果の純
インダクタンスとキャパシタンスを打ち消し合うことができる。
【００１４】 孔１６の幅２８は、波長と比較して狭いものであるという以外、重要ではない
。スロットの長さ３０は、伝送線路１２を中心にして等距離の間隔をおいて設け
られ、そして、このスロットの長さ３０は、通常、誘電材料および空気の平均で
ある孔の実効誘電率を用いて、デバイス動作周波数範囲の中心周波数の波長のほ
ぼ半分にしなければならず、この理由は、孔スロット１６が、導波管の空気と基
板の誘電体の両方を含むためである。次に、整合インピーダンスを効果的に調節
するために、当業者であれば、孔スロットのリアクタンスと寸法特性とを考慮に
入れ、リターンロスを最大にして挿入損失を最小にするために、オープン回路マ
イクロストリップスタブの長さおよび／または導波管バックショートの長さを適
切に調節するであろう。
【００１５】 図３を参照すると、７５〜８５ＧＨｚの周波数範囲にあるＷＲ−１０を用いて
動作する本発明の好適な実施形態のさまざまな主要な寸法の略図的平面図が示さ
れている。図１および図２Ａ〜２Ｃに示されている特徴間で一致するものには、
同様の参照番号が付されている。内側導波管の寸法５０は、０．１００”である
。マイクロストリップ１２は、Ａｒｌｏｎ Ｉｓｏｃｌａｄ ９１７、０．００
５”（１２５μｍ）厚み、１／２ｏｚ．（１５ｇ）Ｃｕ基板上に設けられ、０．
０１４８”（３７６μｍ）の初期ストリップ幅５２を有し、それぞれ０．０１０
５”（２６７μｍ）と０．０１０”（２５４μｍ）である２つの移行ステップ５
４および５６を有する。移行ステップ５４は、０．０２９”（７３７μｍ）のス
テップ長を有する。孔幅２８は、０．００５”（１２５μｍ）であり、導波管バ
ックショート２６が０．０２０”（０．５１ｍｍ）となるように設けられる。オ
ープン回路スタブ２０は、０．０１０”（０．２５４ｍｍ）の孔１６からの端距
離６０を有し、０．００７”（０．１７８ｍｍ）のステップ５４／ステップ５６
の移行への接合距離６２を有する。
【００１６】 図１を再度参照すると、移行部を作製するために、好適な実施形態において、
マイクロストリップ回路基板１８を支持するためにブロック３２が用いられてい
る。ブロック３２は、機械加工されたアルミニウムであってよく、またはその中
に溝またはチャネルを有するように鋳造されたものであってよく、それにより、
導波管の広い壁に加えて、導波管の２つの狭い壁が形成され、上記広い壁は上記
２つの狭い壁を接続する。ＷＲ−１０は、好適な実施形態において形成される導
波管のサイズである。
【００１７】 マイクロストリップ基板１８は、一方側に、マイクロストリップ伝送線路があ
り、他方側に、マイクロストリップ伝送線路と結合される位置関係でグラウンド
層３６に設けられた孔１６があるようにエッチングされる。エッチングプロセス
は、両側にダブルクラッド基板がパターン化されて、基板の両側で望ましくない
銅がエッチングされて取り除かれる標準的なものである。
【００１８】 Ａｂｌｅｓｔｉｃｋ（商標）５０２５Ｅ導電エポキシなどの薄膜導電接着剤シ
ート３４が、内部へと切り込まれた適切な開口部を有する。接着剤は、ブロック
領域上に塗布され、回路基板グラウンド層領域は、接着剤の上部に配置される。
接着剤と回路基板のエッチングをブロックの溝と整列させるために、整列ピンを
用いることは可能である。この整列は、およそ＋／−０．００１”（２５μｍ）
の精度に保たれる。圧力をかけて接着剤を平坦化させ、回路基板グラウンド層（
組み立て完了後、導波管の上面をなす）とブロックとの間を良好に接合するため
に、硬質プラスチックなどの臨時の上板を配置することは可能である。組み立て
後のユニットは、導電接着剤を溶融するための炉で加熱されて、回路基板と金属
ブロックとの間を良好に接合し、すなわち、電流の伝導率を良好にする。Ａｂｌ
ｅｓｔｉｃｋの開口により、接着剤が導波管の上面にさらなる損失を加えること
がない。次に、臨時の上板を取り除くことが可能となり、マイクロストリップ回
路とその上に取り付けられてよい任意の構成部品（例えば、平面取り付けガンダ
イオード発振器）を保護するために、適切な常設カバーを取り付けることが可能
となる。
【００１９】 別の実施形態において、図５を参照すると、アルミニウム上板７２の間に、発
泡体７０（マイクロストリップ伝送用に適した誘電体材料から作られたもの）を
使用することも可能であり、ねじ７４を用いて、ブロック３２、接着剤３４、エ
ッチングされた回路基板１８、それらの間に挟まれている発泡体７０に上板７２
を固定する。応用の中には、マイクロストリップ伝送線路回路に接続されるチッ
プなどを収容するために切断しやすいという点から、発泡体を使用することが好
ましいものがある。
【００２０】 本発明による移行部の別の利点は、導波管がマイクロストリップ回路と同じ平
面に本質的に延びるという点であり、これに対し、従来技術において、一般的な
移行部は、結果的に得られる伝送線路が互いに垂直関係になるように延びている
。したがって、本発明により、特に、垂直方向の厚み空間をあまり多く確保でき
ない場合、一般的に、伝送波経路を同平面に維持できる。
【００２１】 図４Ａを参照すると、図３に関して上記に挙げた寸法を有するテストデバイス
の２つの同様の背中合わせ（すなわち、導波管・マイクロストリップ・導波管）
移行部で測定したリターンロス（ｄＢ）対周波数（ＧＨｚ）の測定値を表すグラ
フが示されている。
【００２２】 同様に、図４Ｂには、図３に関して上記に挙げた寸法および図４のリターンロ
スを有するテストデバイスの２つの背中合わせ（すなわち、導波管・マイクロス
トリップ・導波管）移行部で測定した挿入損失（ｄＢ）対周波数（ＧＨｚ）の測
定値を表すグラフが示されている。
【００２３】 図６Ａ（端面図）および図６Ｂ（側面図）は、導電ストリップ１２、８２を、
それと対応するグラウンド層３６、９０の上方に設け、それらの間に配置された
誘電体１８から形成されたストリップ伝送線路を示す。これは、マイクロ波また
はマイクロミリ波伝送線路である必要はないが、波長を整合させる材料と寸法が
選択されれば、いかなる波長のものであってもよい。共振空洞９８の横壁１０２
が十分な材料で示されているが、これは、最小の厚みの単純な壁であってよいこ
とは言うまでもない。共振空洞９８の上壁と底壁は、ストリップ伝送線路のグラ
ウンド層３６、９０で形成されるように示されている。しかしながら、ストリッ
プ伝送線路のグラウンド層が、共振空洞（または他の導波管）にあまり密に結合
されない場合、いくつかの目的に合わせた許容範囲内の結合がなされてよいこと
に留意されたい。例えば、１以上のストリップ伝送線路のグラウンド層は、孔の
近辺において、導波管の壁から（動作周波数範囲の中心の）波長の１／１０程度
の大きさ分、１以上の場所において分離されてよい。しかしながら、好適には、
少なくともオーム接触、導電接着剤の接合、または図示されているように、同じ
金属を利用する場合、ストリップ伝送グラウンド層３６、９０と導波管（この場
合は共振空洞９８）との間により密な結合が望まれる。
【００２４】 上側および下側のストリップ伝送線路のストリップ１２、８２に近接した位置
に結合された伝送線路グラウンド層を貫通する孔１６、８６により、結合が達成
される。矩形状として示されている孔１６、８６の形状は、希望に応じて形成さ
れてよい。この形状は、導波管間の結合のインピーダンスに影響を与えることに
なる。これらの図６Ａおよび図６Ｂにおいて、上側ストリップ伝送線路は、ポー
ト終端９１および９２を有するのに対して、下側ストリップ伝送線路は、ポート
終端９３および９４を有する。共振空洞を介して結合することにより、４つのポ
ートインピーダンス結合ネットワークが得られる。
【００２５】 また、２つの伝送線路の４つの端部すべてが、反応終端されるのではなく、ポ
ート終端されていれば、例えば、単一の孔を介してストリップ伝送線路に導波管
を結合することにより、４つのポート結合が達成されてもよい。実際、図７Ａ（
端面図）および図７Ｂ（側面図）には、６つのポートネットワークが示されてい
る。ここでは、上面ストリップ伝送線路は、ポート９１および９２でポート終端
されるのに対して、底面ストリップ伝送線路は、ポート９３および９４でポート
終端される。さらに、導波管１００自体は、ポート９５および９６でポート終端
される。理解されるように、無制限の数のポートを有するインピーダンス結合導
波管を形成するように本発明が実施されてよい。図示されているように、ストリ
ップ伝送線路と導波管との間の結合は、単一の孔１６または８６に制限されるべ
きものではなく、複数のこのような孔により、同じストリップ伝送線路と導波管
との間のインピーダンス結合が形成されてよい。
【００２６】 孔１６、８６の形状、導波管壁と孔周辺のストリップ伝送線路グラウンド層と
の間の結合、および導波管とストリップ伝送線路の形状は、伝送線路間のインピ
ーダンス結合を所望のものにするようなものがすべて用いられてよい。図６Ａお
よび図６Ｂに関して上述したように、結合は、金属の同一性（図示されているよ
うに）から、導電接着剤などのオーム接触、さらには、（動作周波数で実質的な
伝導がある限り）導波管壁とグラウンド層との間の最大１／１０波長の分離まで
及ぶものであってもよい。しかしながら、本発明の一般的な使用は、導波管とス
トリップ伝送線路との間で可能な限り多くの電力を結合することであろう。これ
を達成するために、各伝送線路の一端は、孔から一定の距離にある位置で反応終
端されるため、孔のインピーダンスはほぼゼロである。したがって、オープン回
路スタブが使用されると、孔までの終端の１／４波長が適切なものとなるのに対
して、ショート回路スタブが使用されると、スタブは、孔を通過して１／２波長
延長させなければならない。（しかしながら、純反射インピーダンスが孔を介し
て結合させるように伝導性のものである限り、伝送線路は、さらに遠く離れた位
置、例えば、１．２５波長離れた位置で終端されてよいことに留意されたい。）
本発明により伝送線路が結合され、図１〜３に対して詳細に記載したように、孔
が形状付けされ、伝送線路が終端される場合、１／１０ｄＢを下回る損失の結合
が得られる。したがって、本発明により、非常に低損失かつ低コストの伝送線路
結合が得られる。
【００２７】 図８Ａおよび図８Ｂは、円形導波管を用いた本発明の実施形態を示す。導波管
は、他の形状のものであってよいことは言うまでもない。壁１０４の周りに誘電
体１８が覆われ、これは、導体ストリップ１２を誘電体１８により壁１０４から
分離するストリップ伝送線路のグラウンド層と同じである。上述したように、ス
トリップ伝送グラウンド層は、孔８６の周りの導波管に導電接続されなければな
らないが、それと同一のものである必要も、さらにはオーム接触である必要もな
い。しかしながら、導電接着剤接合などのオーム接触や、材料の同一性は、一般
的にほとんどの目的で好適なものである。図８Ｂに示されているように、孔８６
は、このような孔の任意の形状を明確に示しているが、これは、結合の所望のイ
ンピーダンスを達成するために、必要に応じて変更されてよい。
【００２８】 好適な実施形態の代替実施形態は、当業者に明らかであろう。例えば、孔は、
マイクロストリップ伝送線路に対して垂直である必要はない。しかしながら、好
適でない実施形態では、あまり多くの電力が結合されないことになろう。同様の
一般的な効果を得るために、導体から孔をずらしてもよいが、これには、わずか
に異なるインピーダンス変化が伴うが、オープン回路およびバックショートスタ
ブを調節することにより補償可能である。しかしながら、最大の結合が得られる
のは、マイクロストリップ伝送線路を孔スロットに対して垂直に設け、孔スロッ
トを導波管に対して垂直に設けたときである。この構造からはずれると、結合量
が減少し、さらなるインピーダンス整合が必要になる。
【００２９】 本発明を説明するために、好適な実施形態および代替実施形態が本願明細書に
開示されているが、これらは本発明の範囲を限定するために用いられているもの
ではない。本発明は、特許請求の範囲により限定されるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施形態の略図的斜視図である。
【図２Ａ】 図１に示す実施形態の平面図である。
【図２Ｂ】 図１に示す実施形態の側面図である。
【図２Ｃ】 図１に示す実施形態の正面図である。
【図３】 本発明の好適な実施形態のさまざまな主要な寸法の略図的平面図である。
【図４Ａ】 本発明の好適な実施形態で測定されたリターンロス（ｄＢ）対周波数（ＧＨｚ
）の測定値を示すグラフである。
【図４Ｂ】 本発明の好適な実施形態で測定された挿入損失（ｄＢ）対周波数（ＧＨｚ）の
測定値を示すグラフである。
【図５】 任意の別の実施形態の前面図である。
【図６Ａ】 共振空洞に結合された２つのストリップ伝送線路の端面図である。
【図６Ｂ】 ４つのポートを視覚的に確認できる、図６の物体の側面図である。
【図７Ａ】 導波管に結合された２つのストリップ伝送線路の端面図である。
【図７Ｂ】 ネットワークの６つのポートを視覚的に確認できる、図７Ａの側面図である。
【図８Ａ】 円形導波管に結合されたストリップ伝送線路の端面図である。
【図８Ｂ】 図８Ａの物体の側面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ， ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ， ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，Ｃ Ｈ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ， ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，Ｋ Ｇ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ， ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，Ｓ Ｄ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ， ＺＡ，ＺＷ (72)発明者 リンチ，ジョナサン，ジェイ． アメリカ合衆国，93035 カリフォルニア 州，オックスナード，コスタ デ オロ 4441

Claims (33)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ストリップ伝送線路と導波管伝送線路間の結合方法であって
    、 導電ストリップと対応するグラウンド層とを介在する誘電体により分離させた
    導電ストリップを有するストリップ伝送線路を設けるステップと、 導電ストリップに近接した位置に、グラウンド層を通る開口を形成するステッ
    プと、 導波管壁とそこを貫通する開口を有する導波管を設けるステップと、 前記導波管の開口および前記グラウンド層の開口のほぼ周辺の導波管壁から動
    作周波数中心の１／１０波長よりも短い波長内にグラウンド層を接続することに
    より、導波管壁とグラウンド層の両方を通る孔を形成するステップとを含む方法
    。
  2. 【請求項２】 導波管壁は、孔に少なくとも隣接した位置にあるグラウンド
    層の一部である請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 グラウンド層を通る開口を形成するステップは、１以上のグ
    ラウンド層を通る複数のこのような開口を形成することを含み、 導波管を通る開口を設けるステップは、１以上のグラウンド層を通る複数の開
    口に対応する導波管の１以上の壁を通る複数のこのような開口を設けることを含
    み、 前記導波管の開口のほぼ周辺の導波管壁から動作周波数中心の１／１０波長よ
    りも短い波長内にグラウンド層を接続するステップは、各導波管の開口と対応す
    るグラウンド層の開口を同様に接続することにより、導波管壁と対応するグラウ
    ンド壁の両方を通る複数の孔を形成することを含む請求項１または２に記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 ストリップ伝送線路を設けるステップは、複数の導電ストリ
    ップと１以上のグラウンド層とを介在する誘電体により分離させた複数の導電ス
    トリップを設けることを含み、 前記１以上の導波管壁と対応するグラウンド層を通る少なくとも１つの孔は、
    各導電ストリップに近接して形成される請求項３に記載の方法。
  5. 【請求項５】 各ストリップ伝送線路の端部を終端し、導波管の端部を終端
    するステップを含む請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
  6. 【請求項６】 近接するストリップ伝送線路の終端から動作周波数中心の１
    ／２波長内または導波管の終端の１／２波長内に、各孔を配置するステップをさ
    らに含む請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
  7. 【請求項７】 設けられる導波管の断面が矩形であり、設けられるストリッ
    プ伝送線路がマイクロストリップ伝送線路であり、導波管の少なくとも１つの壁
    が、マイクロストリップ伝送線路のグラウンド層に実質的に接合されるか、また
    はその一部である請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
  8. 【請求項８】 設けられる導波管が実質的に円形であり、動作周波数中心の
    １／１０波長内に各孔でストリップ伝送線路のグラウンド層に導波管を接合させ
    るステップをさらに含む請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 導波管を設けるステップは、狭い寸法の複数の導波管壁と、
    それらの間に接続される広い寸法の底面導波管壁とを有する導波管チャネルを設
    けることを含み、導波管チャネルは、チャネルに沿った位置に導波管ショート回
    路壁を有し、狭い寸法の複数の導波管壁は、広い寸法の上面導波管壁を導波管に
    設けるようにグラウンド層に結合される請求項１から６のいずれか１項に記載の
    方法。
  10. 【請求項１０】 少なくとも１つの孔グラウンド層開口と導波管とをインピ
    ーダンス整合するためのテーパ状の狭い寸法の複数の導波管壁を有する導波管チ
    ャネル部分により、導波管が導波管ショート回路に接続される請求項９に記載の
    方法。
  11. 【請求項１１】 グラウンド層は、導電接着剤を用いて導波管壁に接合され
    る請求項１から１０のいずれか１項に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 導波管壁は、各孔の少なくとも周辺でストリップ伝送線路
    の対応するグラウンド層と少なくともオーム接触状態にある請求項１から１１の
    いずれか１項に記載の方法。
  13. 【請求項１３】 導波管は、共振空洞を形成するために２つの端部で反応終
    端される請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 結合インピーダンスネットワークを形成するために、スト
    リップ伝送線路を導波管伝送線路にインピーダンス結合する方法であって、 導電ストリップと対応するグラウンド層とを介在する誘電体により分離させた
    導電ストリップを有するストリップ伝送線路を設けるステップと、 ストリップ伝送線路に近接した孔位置のほぼ周辺にある対応するグラウンド層
    から動作周波数中心の１／１０波長内になるように、導電ストリップから対応す
    るグラウンド層の反対側に導波管を設置するステップと、 近接する導電ストリップと孔との間に誘電体を保持しながら、導波管壁と孔位
    置にある対応するグラウンド層を通る孔を設けるステップとを含むインピーダン
    ス結合方法。
  15. 【請求項１５】 ストリップ伝送線路上の第１の点が、結合インピーダンス
    ネットワークへの第１のポートであり、導波管上の第１の点が、結合インピーダ
    ンスネットワークへの第２のポートである請求項１４に記載のインピーダンス結
    合方法。
  16. 【請求項１６】 ストリップ伝送経路上の第２の点が、結合インピーダンス
    ネットワークへの第３のポートであり、導波管上の第２の点が、結合インピーダ
    ンスネットワークへの第４のポートである請求項１５に記載のインピーダンス結
    合方法。
  17. 【請求項１７】 結合インピーダンスネットワークの第３のポートおよび第
    ４のポートの両方は、１ｄＢ未満の電力損失でストリップ伝送線路と導波管との
    間に電磁力を伝達するように終端される請求項１６に記載のインピーダンス結合
    方法。
  18. 【請求項１８】 孔を設けるステップは、複数の孔を設けることを含み、各
    孔は、孔に近接するストリップ伝送線路の対応するグラウンド層と少なくともオ
    ーム接触状態にある請求項１４から１７のいずれか１項に記載のインピーダンス
    結合方法。
  19. 【請求項１９】 ストリップ伝送線路を設けるステップは、複数のストリッ
    プ伝送経路を設けることを含み、 孔を設けるステップは、対応するグラウンド層と導波管壁を通って延び、各ス
    トリップ伝送経路に近接する孔を設けることを含み、 これにより、結合インピーダンスネットワークが少なくとも６つのポートを有
    する請求項１４から１８のいずれか１項に記載のインピーダンス結合方法。
  20. 【請求項２０】 導波管壁とストリップ伝送線路の対応するグラウンド層は
    、各孔のほぼ周辺で少なくともオーム接触状態にある請求項１４から１９のいず
    れか１項に記載のインピーダンス結合方法。
  21. 【請求項２１】 導波管壁とストリップ伝送線路の対応するグラウンド層は
    、各孔の周辺で導電接着剤により接合される請求項１４から２０のいずれか１項
    に記載のインピーダンス結合方法。
  22. 【請求項２２】 導波管は、共振空洞を形成するために２つの端部で反応終
    端される請求項１４から２１のいずれか１項に記載のインピーダンス結合方法。
  23. 【請求項２３】 導電ストリップとグラウンド層とを介在する誘電体により
    分離させた導電ストリップを含むストリップ伝送線路から、導電ストリップから
    グラウンド層の反対に設けられた導波管伝送経路に、高周波数電磁エネルギーを
    結合するカプラであって、 ストリップ伝送線路の終端インピーダンスと、 導波管伝送線路の終端インピーダンスと、 導波管伝送線路とストリップ伝送線路の対応するグラウンド層とを通り、導電
    ストリップに近接した孔位置にある孔とを含み、 導波管が孔のほぼ周辺で対応するグラウンド層と導電オーム接触状態にあるカ
    プラ。
  24. 【請求項２４】 導波管壁は、孔に少なくとも隣接するストリップ伝送線路
    の対応するグラウンド層を形成する請求項２３に記載のカプラ。
  25. 【請求項２５】 導波管とストリップ伝送線路の対応するグラウンド層とを
    通り、各孔のほぼ周辺で導波管と少なくともオーム接触状態にある複数の孔を含
    む請求項２３または２４に記載のカプラ。
  26. 【請求項２６】 複数のストリップ伝送線路を含み、各ストリップ伝送線路
    は、対応するグラウンド層から分離された導電ストリップと、導波管と各導電ス
    トリップの対応するグラウンド層とを通る少なくとも１つの孔とを有する請求項
    ２５に記載のカプラ。
  27. 【請求項２７】 孔位置からストリップ伝送線路の終端インピーダンスと導
    波管の終端インピーダンスまでの距離は、動作中心周波数の１／２波長以下であ
    る請求項２１から２６のいずれか１項に記載のカプラ。
  28. 【請求項２８】 導波管は、複数の導波管壁とそれらの間に接続された底面
    導波管壁とを有する導波管チャネルを有し、導波管チャネルは、チャネルに沿っ
    た位置に導波管ショート回路壁を有し、複数の導波管壁は、上面導波管壁を導波
    管に設けるように対応するグラウンド層に結合される請求項２３から２７のいず
    れか１項に記載のカプラ。
  29. 【請求項２９】 導波管は、孔と導波管とをインピーダンス整合するための
    テーパ状の寸法の複数の導波管壁を有する導波管チャネルにより、導波管ショー
    ト回路壁に接続される請求項２３から２８のいずれか１項に記載のカプラ。
  30. 【請求項３０】 複数の導波管壁は、導電接着剤により対応するグラウンド
    層に接合される請求項２３から２９のいずれか１項に記載のカプラ。
  31. 【請求項３１】 導波管チャネルが支持ブロックに設けられ、グラウンド層
    から介在する誘電体により分離されたストリップ伝送線路が支持ブロックに設け
    られることで、上面導波管壁を形成する請求項２３から３０のいずれか１項に記
    載のカプラ。
  32. 【請求項３２】 支持ブロックのストリップ伝送線路へ取り付けられた発泡
    誘電体と、支持ブロックカバーと支持ブロックのストリップ伝送線路との間に発
    泡誘電体を挟むように支持ブロックに固定された支持ブロックカバーとをさらに
    含む請求項３１に記載のカプラ。
  33. 【請求項３３】 導波管は、共振空洞を形成するために２つの端部で反応終
    端される請求項２３から３２のいずれか１項に記載のカプラ。
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