JP2004120792A - Waveguide conversion structure, waveguide connection structure, primary radiator, oscillator and transmission apparatus - Google Patents

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JP2004120792A JP2003394467A JP2003394467A JP2004120792A JP 2004120792 A JP2004120792 A JP 2004120792A JP 2003394467 A JP2003394467 A JP 2003394467A JP 2003394467 A JP2003394467 A JP 2003394467A JP 2004120792 A JP2004120792 A JP 2004120792A
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Norimasa Kitamori
北森 宣匡
Kazutaka Azuma
東 和孝
Toru Tanizaki
谷崎 透
Hideaki Yamada
山田 秀章
Sadao Yamashita
山下 貞夫
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a dielectric line waveguide converter which implements direct conversion with a circular waveguide without being enlarged and complicated; a dielectric line easy to be multilayered; a primary radiator of wide band characteristics; an oscillator easily outputting an oscillated signal through a dielectric line; and a transmission apparatus using these. <P>SOLUTION: The dielectric line is configured by arranging a dielectric strip 3 between two parallel conductor surfaces, and a terminal part of the dielectric strip 3 is inserted into a waveguide 4 just for a predetermined quantity approximately vertically to the electromagnetic wave propagation direction of the waveguide 4. Thus, mode conversion is performed between an LSM01 mode of the dielectric line and a circular TE11 mode of a circular cavity waveguide. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 この発明は、導波管同士の線路変換を行う導波管変換構造、複数の導波管同士の接続構造、導波管を用いた1次放射器、発振器およびそれらを用いた送信装置に関するものである。 The present invention relates to a waveguide conversion structure for performing line conversion between waveguides, a connection structure between a plurality of waveguides, a primary radiator using a waveguide, an oscillator, and a transmission device using the same. It is.

 マイクロ波帯やミリ波帯における高周波回路の線路として誘電体を装荷した導波管や誘電体線路や空洞導波管が用いられているが、両線路が混在する場合に線路変換器が必要となる。そこで、従来は例えば特許文献1に示されているように、誘電体線路の誘電体ストリップの先端をテーパー状にすると共に、導波管の端部をホーン状に広げて、誘電体線路と導波管との線路変換部を構成していた。 A waveguide loaded with a dielectric, a dielectric line, or a hollow waveguide is used as a line of a high frequency circuit in a microwave band or a millimeter wave band, but a line converter is required when both lines are mixed. Become. Therefore, conventionally, as shown in Patent Document 1, for example, the tip of the dielectric strip of the dielectric line is tapered, and the end of the waveguide is spread in a horn shape, thereby connecting the dielectric line to the dielectric line. A line conversion section with the waveguide was configured.

 また、多数の誘電体線路を用いて回路を構成する場合に、同一平面上で誘電体ストリップを配置するだけでなく、或る平面から他の平面へ信号の伝搬を行う構造が要求される。そこで、従来は特許文献2に示されているように、複数の誘電体線路を重層立体交差させるべき交差点で導体板に孔を設け、誘電体ストリップをその孔に臨む位置で切断開放し、その開放端に対向して電波反射物を配置するようにしていた。 In addition, when a circuit is formed using a large number of dielectric lines, a structure is required that not only arranges dielectric strips on the same plane but also propagates signals from one plane to another plane. Therefore, conventionally, as shown in Patent Document 2, a hole is formed in a conductor plate at an intersection where a plurality of dielectric lines are to be three-dimensionally cross-layered, and a dielectric strip is cut and opened at a position facing the hole. The radio wave reflector was arranged to face the open end.

 また、ミリ波帯やマイクロ波帯の電磁波を送受波するアンテナ装置として、誘電体ストリップの端部に近接して、その延長線上に誘電体共振器を配置し、誘電体ストリップおよび誘電体共振器を挟む一方の導体板にスロットを形成することによって1次放射器を構成し、誘電体共振器の軸方向に誘電体レンズを配置したアンテナ装置が特許文献3に示されている。
特願平6−205424号公報 特開平8−181502号公報 特開平8−316727号公報
In addition, as an antenna device for transmitting and receiving electromagnetic waves in the millimeter-wave band and the microwave band, a dielectric resonator is arranged near the end of the dielectric strip and on an extension of the dielectric strip, and the dielectric strip and the dielectric resonator are arranged. Patent Document 3 discloses an antenna device in which a primary radiator is formed by forming a slot in one conductor plate sandwiching the same, and a dielectric lens is arranged in the axial direction of the dielectric resonator.
Japanese Patent Application No. 6-205424 JP-A-8-181502 JP-A-8-316727

 ところが、特許文献1の誘電体線路導波管変換器の構造では、その線路変換部の誘電体ストリップの端面と、誘電体線路および導波管の金属部分を特殊な形状に加工する必要があった。また、誘電体線路と導波管の電磁波伝搬方向が直線状となるので回路設計上の自由度が低く、回路全体が大型化する場合があった。しかも、導波管としては矩形導波管を用いることになり、円形導波管に直接線路変換を行うことはできなかった。 However, in the structure of the dielectric line waveguide converter disclosed in Patent Document 1, it is necessary to process the end face of the dielectric strip of the line conversion part and the metal parts of the dielectric line and the waveguide into special shapes. Was. In addition, since the propagation direction of the electromagnetic wave between the dielectric line and the waveguide is linear, the degree of freedom in circuit design is low, and the entire circuit may be large. In addition, a rectangular waveguide is used as the waveguide, and the line conversion cannot be directly performed on the circular waveguide.

 特許文献2の多段立体交差構造では、立体交差部に電波反射物を設けなければならず構造上複雑となり、製造が困難であった。 多 In the multi-stage three-dimensional intersection structure of Patent Document 2, a radio wave reflector must be provided at the three-dimensional intersection, which is structurally complicated and difficult to manufacture.

 さらに、特許文献3の誘電体線路を用いた1次放射器においては、誘電体共振器の特性上、1次放射器として用いることのできる周波数帯域が狭いという問題があった。 Furthermore, the primary radiator using the dielectric line disclosed in Patent Document 3 has a problem that the frequency band that can be used as the primary radiator is narrow due to the characteristics of the dielectric resonator.

 この発明の目的は、上述の各種問題点を解消した導波管変換構造、導波管接続構造、1次放射器、発振器およびこれらを用いた送信装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a waveguide conversion structure, a waveguide connection structure, a primary radiator, an oscillator, and a transmission device using these, which have solved the above-mentioned various problems.

 この発明の導波管変換構造は、第1の導波管と第2の導波管との変換構造であって、第1の導波管を導電体内に誘電体を装荷した線路とし、第2の導波管を空洞導波管とし、第2の導波管の電磁波伝搬方向に対して略垂直方向に、該第2の導波管内に第1の導波管の前記誘電体の一部を挿入して、または近接させて構成する。
 また、この発明の導波管変換構造は、第1の導波管の誘電体の端部が、第2の導波管内に一定量挿入されていることを特徴としている。
The waveguide conversion structure of the present invention is a conversion structure between a first waveguide and a second waveguide, wherein the first waveguide is a line in which a dielectric is loaded in a conductor, and The second waveguide is a hollow waveguide, and one of the dielectrics of the first waveguide is placed in the second waveguide in a direction substantially perpendicular to the electromagnetic wave propagation direction of the second waveguide. It is configured with parts inserted or close to each other.
Further, the waveguide conversion structure of the present invention is characterized in that a predetermined amount of the end of the dielectric of the first waveguide is inserted into the second waveguide.

 また、この発明の導波管変換構造は、第1・第2の導波管同士の変換部において、第2の導波管の断面形状を部分的に異ならせることを特徴としている。 The waveguide conversion structure of the present invention is characterized in that the cross-sectional shape of the second waveguide is partially different in the conversion section between the first and second waveguides.

 この発明の導波管接続構造は、上記導波管変換構造における第1の導波管を複数個設けると共に、それぞれの誘電体ストリップの一部を第2の導波管に挿入することによって構成したことを特徴としている。 The waveguide connection structure of the present invention is constructed by providing a plurality of first waveguides in the above-described waveguide conversion structure and inserting a part of each dielectric strip into the second waveguide. It is characterized by doing.

 この発明の1次放射器は、上記導波管変換構造または導波管接続構造における第2の導波管の一方の端部を開口させて、その端面を開口面とする1次放射器を構成する。 The primary radiator of the present invention is a primary radiator in which one end of the second waveguide in the waveguide conversion structure or the waveguide connection structure is opened and the end face is an opening surface. Constitute.

 この発明の発振器は、第2の導波管内に発振素子と結合導体とを設け、該結合導体は前記発振素子の発振出力信号を導出するとともに第1の導波管の共振モードに結合することを特徴としている。 In the oscillator according to the present invention, an oscillation element and a coupling conductor are provided in a second waveguide, and the coupling conductor derives an oscillation output signal of the oscillation element and couples the oscillation output signal to a resonance mode of the first waveguide. It is characterized by.

 この発明の送信装置は、上記1次放射器を設けたアンテナ装置とそのアンテナ装置に対する送信信号を発生する発振器とを備えて構成する。また、上記発振器とその発振器の出力信号を送信するアンテナ装置とを設けて構成する。 The transmitting apparatus according to the present invention includes an antenna apparatus provided with the primary radiator and an oscillator for generating a transmission signal for the antenna apparatus. The oscillator and the antenna device for transmitting the output signal of the oscillator are provided.

 この発明によれば、第1の導波管の誘電体部分の端部から軸方向への放射構造を用いていないため、不要な放射がなく、導波管同士の線路変換を低損失で行うことができる。また、第1の導波管と第2の導波管の電磁波伝搬方向が直交関係にあるので、回路構成上の設計上の自由度が高まり、全体に小型化を図ることができる。 According to the present invention, since a radiation structure from the end of the dielectric portion of the first waveguide to the axial direction is not used, there is no unnecessary radiation, and the line conversion between the waveguides is performed with low loss. be able to. Also, since the electromagnetic wave propagation directions of the first waveguide and the second waveguide are orthogonal, the degree of freedom in designing the circuit configuration is increased, and the overall size can be reduced.

 またこの発明によれば、第1の導波管の誘電体の端部が、第2の導波管内に一定量挿入されているので、第1の導波管と第2の導波管との整合が容易にとれるようになる。 Further, according to the present invention, the end of the dielectric of the first waveguide is inserted into the second waveguide by a fixed amount, so that the first waveguide and the second waveguide are connected to each other. Can be easily adjusted.

 またこの発明によれば、第1・第2の導波管同士を容易に整合させることができる。 According to the present invention, the first and second waveguides can be easily matched with each other.

 またこの発明によれば、複数の第1の導波管と第2の導波管とによって導波管接続構造を構成するので、複数の第1の導波管は第2の導波管を介して接続されることになる。そのため、導波管に対する誘電体線路の誘電体ストリップの挿入位置(高さ)および方向を変えることによって、第1の導波管の多層化および伝搬方向の変換を容易に行えるようになる。 Further, according to the present invention, since the plurality of first waveguides and the second waveguides constitute a waveguide connection structure, the plurality of first waveguides constitute the second waveguide. Will be connected via Therefore, by changing the insertion position (height) and the direction of the dielectric strip of the dielectric line with respect to the waveguide, the first waveguide can be easily multilayered and the propagation direction can be easily changed.

 またこの発明によれば、第1の導波管を伝搬路とする1次放射器を容易に構成することができ、しかも広帯域特性を得ることができる。 According to the present invention, a primary radiator using the first waveguide as a propagation path can be easily configured, and a wideband characteristic can be obtained.

 またこの発明によれば、発振素子の発振出力信号が第2の導波管の共振モードを介して第1の導波管の伝搬モードに変換される。そのため、第1の導波管を介して発振信号を容易に伝送できるようになる。 According to the invention, the oscillation output signal of the oscillation element is converted into the propagation mode of the first waveguide through the resonance mode of the second waveguide. Therefore, the oscillation signal can be easily transmitted through the first waveguide.

 またこの発明によれば、小型、低損失、および広帯域の送信装置が得られる。 According to the present invention, a small-sized, low-loss, and wide-band transmitting apparatus can be obtained.

 この発明の第1の実施形態に係る誘電体線路導波管変換器の構成を図1〜図3を参照して説明する。
 図1は誘電体線路導波管変換器の主要部の斜視図、図2は同変換器の構成を示す図であり(A)は上面図、(B)は(A)におけるB−B部分の断面図、(C)は(A)におけるC−C部分の断面図である。図2において1,2はそれぞれ導体板であり、誘電体ストリップ3をこの上下2つの導体板1,2の間に挟み込むように配置している。この誘電体ストリップ3と導体板1,2とによって非放射性誘電体線路(以下「NRDガイド」という。)を構成している。導体板1には内径φa、長さLの円筒状の孔を形成している。導体板2には誘電体ストリップ3の高さ寸法と同じ深さで内径がφaの凹部を形成している。導体板1,2を重ねた状態で、導体板1の孔と導体板2の凹部とによって円形の空洞導波管4を構成している。
A configuration of a dielectric line waveguide converter according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a perspective view of a main part of a dielectric waveguide waveguide converter, FIG. 2 is a diagram showing a configuration of the converter, FIG. 1A is a top view, and FIG. 1B is a BB portion in FIG. (C) is a cross-sectional view taken along the line CC in (A). In FIG. 2, reference numerals 1 and 2 denote conductor plates, respectively, and the dielectric strip 3 is arranged so as to be sandwiched between the upper and lower two conductor plates 1 and 2. The dielectric strip 3 and the conductor plates 1 and 2 constitute a non-radiative dielectric line (hereinafter, referred to as “NRD guide”). The conductor plate 1 is formed with a cylindrical hole having an inner diameter φa and a length L. The conductor plate 2 has a recess having an inner diameter of φa at the same depth as the height of the dielectric strip 3. A circular hollow waveguide 4 is formed by the holes of the conductor plate 1 and the recesses of the conductor plate 2 in a state where the conductor plates 1 and 2 are stacked.

 図1は上記空洞導波管4の内面とNRDガイドの誘電体ストリップ3との位置関係を示している。上記の構成により、図における上面を開口面とする円形空洞導波管の内部にNRDガイドの誘電体ストリップの端部が一定量挿入された構造となる。 FIG. 1 shows the positional relationship between the inner surface of the hollow waveguide 4 and the dielectric strip 3 of the NRD guide. With the above configuration, a structure in which a fixed amount of the end of the dielectric strip of the NRD guide is inserted into the inside of the circular hollow waveguide having the upper surface in the drawing as the opening surface.

 上記円形空洞導波管の内径φaは周波数帯に応じて規格化された値を用いる。例えば76GHz帯では、φa=2.8mmとする。図2の(B)に示す誘電体ストリップ3の導波管内部への挿入量Eは0.9mmとする。また誘電体ストリップ3の上面から導波管4の開口面までの長さLは1.0mmである。この長さLは導波管4の管内波長をλgとした時、(λg/4)・n(nは1以上の整数)とする。これにより導波管4の開口面から1/4波長分戻った、誘電体ストリップ3の上面が等価的に短絡面となり、NRDガイドの上部導体板の端部が導波管内で不連続となるのが解消されて、NRDガイドと導波管との整合が容易となる。 内径 The inner diameter φa of the circular cavity waveguide uses a value standardized according to the frequency band. For example, in the 76 GHz band, φa = 2.8 mm. The insertion amount E of the dielectric strip 3 shown in FIG. 2B into the waveguide is 0.9 mm. The length L from the upper surface of the dielectric strip 3 to the opening surface of the waveguide 4 is 1.0 mm. The length L is (λg / 4) · n (n is an integer of 1 or more), where λg is the guide wavelength of the waveguide 4. As a result, the upper surface of the dielectric strip 3, which has returned by an amount corresponding to 1/4 wavelength from the opening surface of the waveguide 4, is equivalently a short-circuit surface, and the end of the upper conductor plate of the NRD guide is discontinuous in the waveguide. And the alignment between the NRD guide and the waveguide is facilitated.

 図1において実線の矢印は電界分布、それに直交する破線は磁界分布をそれぞれ示している。上記NRDガイドの基本モードはLSM01モードであり、図1に示すように誘電体ストリップの電磁波伝搬方向に、上下の導体板に対して垂直方向に磁界が向くモードとなる。一方の円形空洞導波管の基本モードは円形TE11モードであり、図1に示すように、誘電体線路のLSM01モードの磁界と円形空洞導波管の円形TE11モードの磁界の向きが揃う方向に電磁界が分布することになる。このように誘電体線路のLSM01モードと円形空洞導波管のTE11モードとが電磁界結合して線路変換が行われる。 に お い て In FIG. 1, the solid arrow indicates the electric field distribution, and the broken line perpendicular thereto indicates the magnetic field distribution. The basic mode of the NRD guide is the LSM01 mode, in which the magnetic field is directed in the direction of propagation of the electromagnetic wave of the dielectric strip in a direction perpendicular to the upper and lower conductor plates as shown in FIG. The fundamental mode of one circular hollow waveguide is a circular TE11 mode, and as shown in FIG. The electromagnetic field will be distributed. In this way, the LSM01 mode of the dielectric line and the TE11 mode of the circular cavity waveguide are electromagnetically coupled to perform line conversion.

 図3はこの条件でNRDガイドからみた反射特性を示している。このように、誘電体ストリップの挿入量を適宜定めることによって、所定の周波数帯で低反射特性の下で誘電体線路と導波管との線路変換が行える。 FIG. 3 shows the reflection characteristics viewed from the NRD guide under this condition. As described above, by appropriately determining the insertion amount of the dielectric strip, the line conversion between the dielectric line and the waveguide can be performed in a predetermined frequency band with low reflection characteristics.

 なお、図1および図2に示した構造では、誘電体ストリップ3を、導波管4内においてその一方の端面に接するように配置したが、設計によっては誘電体ストリップを導波管の端面から浮かせてもよい。 In the structure shown in FIGS. 1 and 2, the dielectric strip 3 is arranged so as to be in contact with one end face in the waveguide 4. However, depending on the design, the dielectric strip is moved from the end face of the waveguide. May float.

 次に整合調整手段を有する誘電体線路導波管変換器の例を図4および図5を参照して説明する。図4の(A)に示す例では、NRDガイドの誘電体ストリップ3の上部付近で、円形TE11モードの電界の向きに内径が狭くなるように導波管の内部に整合用突出部5を設ける。これにより、整合用突出部5を設けた部分のインピーダンスはNRDガイドのインピーダンスと導波管のインピーダンスとの中間値とすることができ、NRDガイドのインピーダンスと導波管4のインピーダンスとの整合を容易に図ることができる。
 図4の(B)に示す例では、上記整合用突出部として、導波管内部への挿入量の調節可能なネジ6を設けたものである。このネジ6の調整によって最適な整合状態に調整可能となる。
Next, an example of a dielectric line waveguide converter having a matching adjusting means will be described with reference to FIGS. In the example shown in FIG. 4A, a matching projection 5 is provided inside the waveguide near the upper part of the dielectric strip 3 of the NRD guide so that the inner diameter becomes narrower in the direction of the electric field of the circular TE11 mode. . Thereby, the impedance of the portion where the matching projection 5 is provided can be set to an intermediate value between the impedance of the NRD guide and the impedance of the waveguide, and matching between the impedance of the NRD guide and the impedance of the waveguide 4 can be achieved. It can be easily achieved.
In the example shown in FIG. 4B, a screw 6 whose amount of insertion into the waveguide can be adjusted is provided as the alignment protrusion. The adjustment of the screw 6 makes it possible to adjust the screw to an optimum alignment state.

 以上に示した各例では、導波管内へ挿入する誘電体ストリップの先端が、電磁波伝搬方向に垂直な面を成す形状としたが、他の形状であってもよい。図5は誘電体線路導波管変換器の平面図であるが、(A)に示すように、誘電体ストリップ3の先端をテーパー状の先細り形状にしたり、(B)に示すように、半円筒面形状にしてもよい。この誘電体ストリップ3の先端形状によって、導波管との整合を調整することができる。 In each of the examples described above, the tip of the dielectric strip inserted into the waveguide has a shape perpendicular to the electromagnetic wave propagation direction, but may have another shape. FIG. 5 is a plan view of the dielectric line waveguide converter. As shown in FIG. 5A, the tip of the dielectric strip 3 is tapered, or as shown in FIG. The shape may be a cylindrical surface. The matching with the waveguide can be adjusted by the tip shape of the dielectric strip 3.

 次に、第3の実施形態に係る誘電体線路導波管変換器の構成を図6に示す。図6の(A)は導波管の内壁面とNRDガイドの誘電体ストリップとの配置関係を示す斜視図、(B)は導波管の開口面側からみた平面図である。図1および図2に示した誘電体線路導波管変換器と異なり、導波管4部分を矩形空洞導波管としている。この導波管4の電磁波伝搬方向はNRDガイドの電磁波伝搬方向に対し垂直方向(図6の(A)において上面方向)である。この矩形導波管4の寸法a,bは、用いる周波数帯に応じて規格化された寸法に設計すればよい。図6において実線の矢印は電界分布、それに直交する破線は磁界分布をそれぞれ示している。NRDガイドの基本モードはLSM01モードであり、矩形導波管の基本モードは矩形TE10モードである。この例では、NRDガイドのLSM01モードの磁界の向きに沿って矩形TE10モードの磁界が向き、短辺方向に電界が向く。 Next, FIG. 6 shows the configuration of the dielectric waveguide converter according to the third embodiment. FIG. 6A is a perspective view showing the positional relationship between the inner wall surface of the waveguide and the dielectric strip of the NRD guide, and FIG. 6B is a plan view seen from the opening side of the waveguide. Unlike the dielectric waveguide converter shown in FIGS. 1 and 2, the waveguide 4 is a rectangular cavity waveguide. The electromagnetic wave propagation direction of the waveguide 4 is perpendicular to the electromagnetic wave propagation direction of the NRD guide (the upper surface direction in FIG. 6A). The dimensions a and b of the rectangular waveguide 4 may be designed to be standardized according to the frequency band to be used. In FIG. 6, a solid arrow indicates an electric field distribution, and a broken line perpendicular thereto indicates a magnetic field distribution. The fundamental mode of the NRD guide is the LSM01 mode, and the fundamental mode of the rectangular waveguide is the rectangular TE10 mode. In this example, the rectangular TE10 mode magnetic field is oriented along the direction of the LSM01 mode magnetic field of the NRD guide, and the electric field is oriented in the short side direction.

 このように矩形空洞導波管を用いる場合も、導波管4内部への誘電体ストリップ3の挿入量と、誘電体ストリップ3の上面から導波管4の開口面までの長さ(高さ)とによってNRDガイドと導波管との整合を図る。また、第1の実施形態の場合と同様に、導波管4の内部に、その電界方向の幅を狭める整合用突出部を設けることによってNRDガイドと導波管との整合調整を行うようにしてもよい。 Even when a rectangular cavity waveguide is used in this manner, the insertion amount of the dielectric strip 3 into the waveguide 4 and the length from the upper surface of the dielectric strip 3 to the opening surface of the waveguide 4 (height) ) To achieve matching between the NRD guide and the waveguide. As in the case of the first embodiment, the alignment adjustment between the NRD guide and the waveguide is performed by providing a matching projection inside the waveguide 4 to reduce the width in the electric field direction. You may.

 次に第4の実施形態に係る誘電体線路接続構造を図7および図8を参照して説明する。
 図7は2つの誘電体線路のそれぞれの誘電体ストリップ部分を通る断面図である。3a,3bはそれぞれ導体板1,2の間に挟み込むように配置した誘電体ストリップであり、これにより2つのNRDガイドを構成している。また、導体板1,2で囲まれる部分には円筒形状の空間部を設けていて、その空間部を円形空洞導波管4としている。この導波管4部分に2つの誘電体ストリップ3a,3bの端部を所定量だけ挿入している。この導波管とNRDガイドとの関係は図1に示した誘電体線路導波管変換器と同様であり、導波管部分を共用して2つの誘電体線路導波管変換器を組み合わせたものと等価である。但し、この場合一方の誘電体ストリップ3aから他方の誘電体ストリップ3bまでの距離Lは、誘電体ストリップ3aの図における上面と誘電体ストリップ3bの図における下面を等価的に接地電位として、導波管を介しての2つのNRDガイドの整合をとるように定める。この構造によって、異なった2つの層の間でNRDガイド同士を接続する。
Next, a dielectric line connection structure according to a fourth embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a cross-sectional view passing through the respective dielectric strip portions of the two dielectric lines. Reference numerals 3a and 3b denote dielectric strips arranged so as to be sandwiched between the conductor plates 1 and 2, respectively, thereby constituting two NRD guides. A cylindrical space is provided in a portion surrounded by the conductor plates 1 and 2, and the space is a circular hollow waveguide 4. End portions of the two dielectric strips 3a and 3b are inserted into the waveguide 4 by a predetermined amount. The relationship between this waveguide and the NRD guide is the same as that of the dielectric waveguide converter shown in FIG. 1, and two waveguide waveguide converters are combined by sharing the waveguide portion. Is equivalent to However, in this case, the distance L from one dielectric strip 3a to the other dielectric strip 3b is determined by equivalently setting the upper surface of the dielectric strip 3a in the figure and the lower surface of the dielectric strip 3b in the figure as a ground potential. It is provided that the two NRD guides are aligned through the tube. This structure connects the NRD guides between two different layers.

 図8は、図7においてφa=2.8mm、L=1.1mm、H=1.8mm、E=0.4mmとし、上記2つのNRDガイドを入出力ポートとしてその2つのポート間の反射特性S11と透過特性S21を求めたものである。この例では、70〜75GHzの広帯域に亘って低い挿入損失特性が得られ、73GHz帯で最も反射損失が小さくなる。このようにして、所定の周波数帯で低反射低挿入損失の下で2つのNRDガイド同士を接続できるようになる。 FIG. 8 shows the reflection characteristic between φa = 2.8 mm, L = 1.1 mm, H = 1.8 mm, E = 0.4 mm in FIG. 7 and the two NRD guides as input / output ports. S11 and transmission characteristics S21 are obtained. In this example, a low insertion loss characteristic is obtained over a wide band of 70 to 75 GHz, and the reflection loss is the smallest in the 73 GHz band. In this manner, two NRD guides can be connected to each other with a low reflection and low insertion loss in a predetermined frequency band.

 次に第5の実施形態に係る誘電体線路接続構造を図9および図10を参照して説明する。
 図9は図7に示したと同じく、各誘電体ストリップ部分を通る断面図である。この例では、1つの導波管4部分に3つのNRDガイドの誘電体ストリップ3a,3b,3cをそれぞれ所定量だけ挿入している。この構造により2つの層で3つのNRDガイドを互いに接続した構造となる。図10は図9においてφa=2.8mm、L=1.1mm、H=1.8mm、E=0.4mmとし、上記3つのNRDガイドをそれぞれポートとして、S11,S21,S31のそれぞれの特性を示している。この例では78GHz帯でポート#1からみた反射が少なく且つポート#2およびポート#3への低挿入損失特性が得られる。
Next, a dielectric line connection structure according to a fifth embodiment will be described with reference to FIGS.
FIG. 9 is a cross-sectional view through each of the dielectric strip portions as in FIG. In this example, dielectric strips 3a, 3b, 3c of three NRD guides are inserted into a single waveguide 4 by a predetermined amount. With this structure, three layers are connected to each other by two layers. FIG. 10 shows φa = 2.8 mm, L = 1.1 mm, H = 1.8 mm, E = 0.4 mm in FIG. 9 and the characteristics of S11, S21, and S31 using the above three NRD guides as ports. Is shown. In this example, in the 78 GHz band, there is little reflection as viewed from port # 1 and low insertion loss characteristics to port # 2 and port # 3 are obtained.

 図11および図12は第6の実施形態に係る誘電体線路接続構造およびその特性を示す図である。図11は図9に示したと同じく、各誘電体ストリップ部分を通る断面図である。この例では、1つの導波管4部分に3つのNRDガイドの誘電体ストリップ3a,3b,3cをそれぞれ所定量だけ挿入している。但し図9と異なり、3つの誘電体ストリップの位置(層)はそれぞれ異なっている。この構造により、3つの層で3つのNRDガイドを互いに接続した構造となる。図12は図10においてφa=2.8mm、L1=4.8mm、L2=1.1mm、H=1.8mm、E=0.4mmとし、上記3つのNRDガイドをそれぞれポートとして、S11,S21,S31のそれぞれの特性を示している。この例では75GHz帯でポート#1からみた反射が少なく、且つポート#1からポート#2への挿入損失が最も小さくなる。ポート#1からポート#3への挿入損失は、不整合によって、挿入損失が若干大きくなっているが、使用目的によっては充分に利用可能である。 FIGS. 11 and 12 are views showing the dielectric line connection structure and the characteristics thereof according to the sixth embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view passing through each of the dielectric strip portions as in FIG. In this example, dielectric strips 3a, 3b, 3c of three NRD guides are inserted into a single waveguide 4 by a predetermined amount. However, unlike FIG. 9, the positions (layers) of the three dielectric strips are different from each other. With this structure, a structure is obtained in which three NRD guides are connected to each other by three layers. FIG. 12 shows φa = 2.8 mm, L1 = 4.8 mm, L2 = 1.1 mm, H = 1.8 mm, and E = 0.4 mm in FIG. 10, and the above three NRD guides are used as ports, respectively, and S11 and S21 are used. , S31. In this example, in the 75 GHz band, the reflection seen from the port # 1 is small, and the insertion loss from the port # 1 to the port # 2 is the smallest. The insertion loss from the port # 1 to the port # 3 is slightly increased due to the mismatch, but can be used sufficiently depending on the purpose of use.

 図7、図9、図11では、断面図として各誘電体ストリップの位置関係を示したが、平面的には図13に示すような配置関係とすることができる。図13の(A)では、2つの誘電体ストリップ3a,3bを平面図上で同一ラインに配置している。(B)の例では誘電体ストリップ3aと3bの互いの軸の交差角をθとして、電磁波伝搬方向をθだけ変換させる。また(C)の例では、3つの誘電体ストリップを互いに所定の角度関係に配置している。この(C)に示す導波管は円形TE11モードではなく、TE01モードを利用する。この円形TE01モードは電磁界分布が導波管の中心を中心とする回転対称形であるため、2つの誘電体ストリップの成す角度に関わらず一定の特性で接続できるようになる。 7, FIG. 9, FIG. 9, and FIG. 11 show the positional relationship of the respective dielectric strips as cross-sectional views, but they can be arranged as shown in FIG. 13 in plan view. In FIG. 13A, two dielectric strips 3a and 3b are arranged on the same line in a plan view. In the example of (B), the angle of intersection of the axes of the dielectric strips 3a and 3b is θ, and the electromagnetic wave propagation direction is changed by θ. Further, in the example of (C), three dielectric strips are arranged in a predetermined angular relationship with each other. The waveguide shown in (C) uses the TE01 mode instead of the circular TE11 mode. Since this circular TE01 mode has a rotationally symmetrical electromagnetic field distribution centered on the center of the waveguide, it can be connected with a constant characteristic regardless of the angle formed by the two dielectric strips.

 次に第7の実施形態に係る誘電体線路接続構造を図14に示す。この例は円形空洞導波管4部分を上下2分割すると共に、そのフランジ部分にベアリングを設けてロータリジョイント構造としたものである。このような構造によれば、誘電体ストリップ3a,3bによる2つのNRDガイドの交差角θを360°自由に変えることが可能となる。なお、印加電圧によって電磁波の偏波面が回転するポーラライザを導波管4の内部に設け、上記交差角θに応じて、ポーラライザへの印加電圧を制御すれば、θに関わらず誘電体ストリップ3a,3bによる2つのNRDガイドのLSM01モードと導波管の円形TE11モードとを常に最適に結合させて、常に低挿入損失特性を得ることができる。 FIG. 14 shows a dielectric line connection structure according to the seventh embodiment. In this example, the circular cavity waveguide 4 is divided into upper and lower portions, and a bearing is provided on the flange portion to form a rotary joint structure. According to such a structure, the intersection angle θ between the two NRD guides by the dielectric strips 3a and 3b can be freely changed by 360 °. In addition, if a polarizer in which the plane of polarization of the electromagnetic wave is rotated by the applied voltage is provided inside the waveguide 4 and the applied voltage to the polarizer is controlled in accordance with the crossing angle θ, the dielectric strip 3a, The LSM01 mode of the two NRD guides according to 3b and the circular TE11 mode of the waveguide can always be optimally coupled to always obtain low insertion loss characteristics.

 次に、1次放射器の構成例を図15および図16を参照して説明する。図15は誘電体ストリップ3を長手方向に通る断面図である。この誘電体ストリップ3によるNRDガイドと導波管4部分の構成は図1および図2に示した誘電体線路導波管変換器と基本的に同一である。ここで導波管4は、図における上面を開口面とするホーンアンテナを構成している。図中の円形のパターンはその概略放射パターンを示している。図16は上記放射パターンの実測例を示したものである。このように、円形空洞導波管の一端を開口した構造により、半値角の比較的広いビームが形成される。 Next, a configuration example of the primary radiator will be described with reference to FIGS. FIG. 15 is a sectional view passing through the dielectric strip 3 in the longitudinal direction. The configuration of the NRD guide and the waveguide 4 portion by the dielectric strip 3 is basically the same as that of the dielectric line waveguide converter shown in FIGS. Here, the waveguide 4 forms a horn antenna having an upper surface in the drawing as an opening surface. The circular pattern in the figure shows the schematic radiation pattern. FIG. 16 shows an actual measurement example of the radiation pattern. As described above, a beam having a relatively wide half-value angle is formed by the structure in which one end of the circular cavity waveguide is opened.

 図17は他の1次放射器の構成を示す断面図である。この例では、導波管部分の開口面にテーパー部を設けている。この構造により、一般に放射パターンは軸方向に長く、軸に垂直な方向に短くなる。そして、その放射パターンは上記テーパー部の傾きと長さによって制御することができる。このことにより、半値角の比較的狭い、高利得のアンテナ装置を構成することができる。 FIG. 17 is a cross-sectional view showing the configuration of another primary radiator. In this example, a tapered portion is provided on the opening surface of the waveguide portion. With this structure, the radiation pattern is generally longer in the axial direction and shorter in the direction perpendicular to the axis. The radiation pattern can be controlled by the inclination and length of the tapered portion. Thus, a high-gain antenna device having a relatively narrow half-value angle can be configured.

 図18はさらに他の1次放射器の構成を示す断面図である。この例では、導波管の開口部付近に誘電体ロッド7を設けている。この構成によれば、誘電体ロッドアンテナとして作用し、誘電体ロッド7の長さと先端部のテーパー形状によって放射パターンが定まる。この構造によれば、図17に示した構造よりさらに指向性を鋭くすることができる。 FIG. 18 is a cross-sectional view showing the configuration of yet another primary radiator. In this example, a dielectric rod 7 is provided near the opening of the waveguide. According to this configuration, the antenna functions as a dielectric rod antenna, and the radiation pattern is determined by the length of the dielectric rod 7 and the tapered shape of the distal end. According to this structure, the directivity can be further sharpened as compared with the structure shown in FIG.

 以上に示した各例では、簡単な構造で小型の1次放射器を構成することができる。また従来のように誘電体共振器に結合させてスロットから放射させるようにしたものではないので、広帯域特性を得ることができる。 In each of the examples described above, a small primary radiator can be configured with a simple structure. In addition, since the antenna is not radiated from the slot by being coupled to a dielectric resonator as in the related art, broadband characteristics can be obtained.

 図19は上記各種1次放射器を用いたアンテナ装置の構成を示す断面図である。図19において10は1次放射器、11は誘電体レンズである。誘電体レンズ11は1次放射器10の同軸上に設けている。この構造により、指向性をさらに高めて高利得を得ることができる。 FIG. 19 is a cross-sectional view showing the configuration of an antenna device using the above-mentioned various primary radiators. In FIG. 19, 10 is a primary radiator, and 11 is a dielectric lens. The dielectric lens 11 is provided coaxially with the primary radiator 10. With this structure, it is possible to further increase the directivity and obtain a high gain.

 次に、偏波制御を行った1次放射器の例を図20に示す。図20の(A)は開口面からみた上面図、(B)は正面図である。円形空洞導波管とNRDガイドとの関係は図1,図2または図15に示したものと同様であるが、この例では、誘電体ストリップ3の軸方向に対し平面図における交差角が約45°となる方向に、導波管内部を突出させ、これを縮退分離素子8として設けている。この縮退素子8は、縮退関係にある2つのモードを生じさせて、電界と磁界の位相に差を持たせる。これにより円偏波(楕円偏波を含む)の電磁波の放射を行う。したがって、NRDガイドからLSM01モードの送信信号が伝搬されれば、円偏波の電磁波が放射される。また、円偏波の電磁波が入射した場合、アンテナの可逆定理により、受信信号がLSM01モードでNRDガイドを伝搬することになる。 Next, FIG. 20 shows an example of a primary radiator that performs polarization control. 20A is a top view as viewed from the opening surface, and FIG. 20B is a front view. The relationship between the circular cavity waveguide and the NRD guide is the same as that shown in FIG. 1, FIG. 2 or FIG. 15, but in this example, the intersection angle in the plan view with respect to the axial direction of the dielectric strip 3 is approximately The inside of the waveguide is projected in the direction of 45 °, and this is provided as a degenerate separation element 8. The degenerate element 8 generates two modes that are in a degenerate relationship, and gives a difference between the phases of the electric field and the magnetic field. This emits electromagnetic waves of circular polarization (including elliptical polarization). Therefore, when a transmission signal in the LSM01 mode is propagated from the NRD guide, a circularly polarized electromagnetic wave is emitted. When a circularly polarized electromagnetic wave is incident, the received signal propagates through the NRD guide in the LSM01 mode according to the reversibility theorem of the antenna.

 図21は偏波制御を行う他の1次放射器の構成を示す図である。この例では、導波管4の内部にポーラライザ12を設けている。このポーザライザ12は偏波面を所定角度旋回させるものであり、誘電体ストリップ3の向きによって定まる円形空洞導波管の円形TE11モードの偏波面がポーラライザ12によって旋回されて放射される。入射波はポーラライザ12により旋回されてNRDガイドのLSM01モードに結合する。 FIG. 21 is a diagram showing the configuration of another primary radiator that performs polarization control. In this example, a polarizer 12 is provided inside the waveguide 4. The polarizer 12 rotates the polarization plane by a predetermined angle, and the polarization plane of the circular TE11 mode of the circular cavity waveguide determined by the direction of the dielectric strip 3 is rotated by the polarizer 12 and emitted. The incident wave is swirled by the polarizer 12 and is coupled to the LSM01 mode of the NRD guide.

 図22は更に他の偏波制御を行う1次放射器の構成を示す図である。図22の(A)は放射面からみた上面図、(B)は断面図である。この例では、導波管4の開口面にスロット板13を設けている。スロット板13にはスロット14を形成している。このスロット14からはスロット14の短軸方向を電界の向きとする電磁波が放射されるので、スロット14の向き(傾き)を定めることによって、偏波面の向きを定めることができる。 FIG. 22 is a diagram showing a configuration of a primary radiator that performs another polarization control. FIG. 22A is a top view as viewed from the radiation surface, and FIG. 22B is a cross-sectional view. In this example, a slot plate 13 is provided on the opening surface of the waveguide 4. The slot plate 13 has a slot 14 formed therein. Since an electromagnetic wave is emitted from the slot 14 with the direction of the electric field in the short axis direction of the slot 14, the direction of the polarization plane can be determined by determining the direction (inclination) of the slot 14.

 次に、誘電体線路導波管変換器を用いた発振器の例を図23に示す。図23において1,2は導体板であり、NRDガイドの上下の平行導体面および導波管4を構成する。ここでは導波管4は円形空洞共振器として用いる。誘電体ストリップ3の上下面は平行導体面の間に挟み込むように配置している。この図は、上下の導体板1,2および誘電体ストリップ3の軸方向に通る面での断面図であるので、NRDガイドの電磁波非伝搬領域は現れていないが、誘電体ストリップ3の両脇部分には空間部を設けていて、誘電体ストリップ3を電磁波伝搬領域とし、その両脇部分を電磁波非伝搬領域としている。導体板2にはガンダイオード16を取り付けていて、一方の端子を導体板2に接地し、他方の端子を突出させている。17は円板状の結合導体であり、ガンダイオード16の突出端子に取り付けている。また、18はガンダイオード16に対するバイアス電圧供給路であり、低誘電率の誘電体を介して、導体板1に設けた孔を通して取り付けている。この孔の途中部分には半径が管内波長の1/4の奇数倍の関係にある空洞部を設けて、これをトラップ19としている。 Next, FIG. 23 shows an example of an oscillator using a dielectric line waveguide converter. In FIG. 23, reference numerals 1 and 2 denote conductor plates, which constitute upper and lower parallel conductor surfaces of the NRD guide and the waveguide 4. Here, the waveguide 4 is used as a circular cavity resonator. The upper and lower surfaces of the dielectric strip 3 are arranged so as to be sandwiched between the parallel conductor surfaces. Since this figure is a cross-sectional view of the upper and lower conductor plates 1 and 2 and the dielectric strip 3 in a plane passing in the axial direction, no electromagnetic wave non-propagation region of the NRD guide does not appear, but both sides of the dielectric strip 3. A space is provided in the portion, the dielectric strip 3 is an electromagnetic wave propagation region, and both side portions are electromagnetic wave non-propagation regions. A gun diode 16 is attached to the conductor plate 2, one terminal is grounded to the conductor plate 2, and the other terminal is made to protrude. Reference numeral 17 denotes a disc-shaped coupling conductor, which is attached to a protruding terminal of the gun diode 16. Reference numeral 18 denotes a bias voltage supply path for the Gunn diode 16, which is attached through a hole provided in the conductor plate 1 via a dielectric having a low dielectric constant. A hollow portion whose radius is an odd multiple of 1/4 of the guide wavelength is provided in the middle of the hole, and this is used as a trap 19.

 この構成によって、ガンダイオード16の発振出力信号は結合導体17に導出され、結合導体17は導波管4による空洞共振器の共振モードを励振する。この空洞共振器の共振モードがNRDガイドのLSM01モードと結合して、そのモードで発振信号が伝搬されることになる。 With this configuration, the oscillation output signal of the Gunn diode 16 is guided to the coupling conductor 17, and the coupling conductor 17 excites the resonance mode of the cavity resonator formed by the waveguide 4. The resonance mode of the cavity resonator is coupled to the LSM01 mode of the NRD guide, and an oscillation signal is propagated in that mode.

 図24は他の発振器の構成を示す断面図である。図23と異なり、この図では、誘電体ストリップ3の端面が見える方向での断面図であり、空洞共振器としての導波管4の内部に温度補償用の誘電体20を設けている。この誘電体20の誘電率によって、導波管4による空洞共振器内の実効誘電率が定まるため、空洞共振器の共振周波数は温度補償用誘電体20の誘電率の変化によって変化する。したがって、ガンダイオード16の発振周波数の温度特性が安定するように、温度補償用誘電体20の誘電率温度特性を定めればよい。 FIG. 24 is a sectional view showing the configuration of another oscillator. Unlike FIG. 23, this figure is a cross-sectional view in a direction in which the end face of the dielectric strip 3 can be seen. A dielectric 20 for temperature compensation is provided inside the waveguide 4 as a cavity resonator. Since the effective permittivity of the waveguide 4 in the cavity resonator is determined by the permittivity of the dielectric body 20, the resonance frequency of the cavity resonator changes according to a change in the permittivity of the temperature compensation dielectric body 20. Therefore, the dielectric constant temperature characteristic of the temperature compensating dielectric 20 may be determined so that the temperature characteristic of the oscillation frequency of the Gunn diode 16 is stabilized.

 図25は更に他の発振器の構成を示す図であり、(A)は断面図、(B)は導波管内部の上面図である。この例では、空洞共振器としての導波管4の内部に回路基板21を配置している。この回路基板21には電極23と可変リアクタンス素子22およびこの可変リアクタンス素子22に対して制御電圧を供給する制御電圧供給路24を形成している。この制御電圧供給路24の途中にはスタブを設けていて、発振信号が制御電圧供給部側に回り込まないようにしている。電極23は結合導体17と電磁界結合するため、結局ガンダイオード16に対して可変リアクタンス素子のリアクタンス成分が装荷されたこととなる。したがって、可変リアクタンス素子22に対する制御電圧によってガンダイオード16の発振周波数を制御することができる。 FIG. 25 is a view showing the configuration of still another oscillator, in which (A) is a sectional view and (B) is a top view of the inside of the waveguide. In this example, the circuit board 21 is arranged inside the waveguide 4 as a cavity resonator. The circuit board 21 has an electrode 23, a variable reactance element 22, and a control voltage supply path 24 for supplying a control voltage to the variable reactance element 22. A stub is provided in the control voltage supply path 24 so as to prevent the oscillation signal from sneaking into the control voltage supply unit. Since the electrode 23 is electromagnetically coupled to the coupling conductor 17, the reactance component of the variable reactance element is loaded on the gun diode 16. Therefore, the oscillation frequency of the Gunn diode 16 can be controlled by the control voltage for the variable reactance element 22.

 次に、ミリ波レーダに用いる送受波モジュールの例を図26に示す。図26においてVCOは図25に示した発振周波数可変のオシレータである。またアンテナは上記各種1次放射器のいずれかと誘電体レンズとにより構成する。図26においてVCOの出力信号はアイソレータ→カップラ→サーキュレータの経路でアンテナから送信され、アンテナで受信した信号がサーキュレータを介してミキサに供給される。またミキサはこの受信信号RXとカップラで分配したローカル信号Loとをミキシングして、送信信号と受信信号の周波数差を中間周波信号IFとして出力する。図外の制御回路はVCOの発振信号を変調すると共に、IF信号からターゲットまでの距離と相対速度を求める。 Next, FIG. 26 shows an example of a transmission / reception module used for a millimeter-wave radar. In FIG. 26, VCO is the oscillator with variable oscillation frequency shown in FIG. The antenna is constituted by any one of the above-mentioned various primary radiators and a dielectric lens. In FIG. 26, the output signal of the VCO is transmitted from the antenna via the path of the isolator → coupler → circulator, and the signal received by the antenna is supplied to the mixer via the circulator. The mixer mixes the received signal RX with the local signal Lo distributed by the coupler, and outputs a frequency difference between the transmitted signal and the received signal as an intermediate frequency signal IF. A control circuit (not shown) modulates the oscillation signal of the VCO and obtains the distance from the IF signal to the target and the relative speed.

 次に、他の誘電体線路導波管変換器の例を図27を参照して説明する。
 図27は誘電体線路導波管変換器の主要部の斜視図である。DWGで示す部分は導電性管内に誘電体を装荷(充填)した誘電体線路(DWG)である。4は円形の空洞導波管である。
Next, an example of another dielectric line waveguide converter will be described with reference to FIG.
FIG. 27 is a perspective view of a main part of the dielectric waveguide converter. The portion indicated by DWG is a dielectric line (DWG) in which a dielectric is loaded (filled) in a conductive tube. 4 is a circular hollow waveguide.

 図27において実線の矢印は電界分布、それに直交する破線は磁界分布をそれぞれ示している。上記DWGの基本モードはTE01モードであり、図27に示すように、この誘電体線路の電磁波伝搬方向に、上下の導体面に対して垂直方向に磁界が向くモードとなる。一方の円形空洞導波管の基本モードは円形TE11モードであり、図27に示すように、DWGのTE01モードの磁界と円形空洞導波管の円形TE11モードの磁界の向きが揃う方向に電磁界が分布することになる。このように誘電体線路のTE01モードと円形空洞導波管のTE11モードとが電磁界結合して線路変換が行われる。 に お い て In FIG. 27, the solid arrow indicates the electric field distribution, and the broken line perpendicular thereto indicates the magnetic field distribution. The basic mode of the DWG is a TE01 mode, and as shown in FIG. 27, a mode in which a magnetic field is directed in the direction of propagation of electromagnetic waves of the dielectric line in a direction perpendicular to upper and lower conductor surfaces. The fundamental mode of one circular cavity waveguide is a circular TE11 mode. Will be distributed. In this way, the TE01 mode of the dielectric line and the TE11 mode of the circular cavity waveguide are electromagnetically coupled to perform line conversion.

 図28は、図27に示した誘電体線路導波管変換器で用いたDWGの分散曲線と、図1に示した誘電体線路導波管変換器で用いたNRDガイドの分散曲線との比較例を示したものである。この図の(B)に示すように、NRDガイドでは、使用周波数帯である60GHz帯において平行平板モードが遮断されず、導波管との変換部付近では、主たる伝搬モードとして用いるLSM01モードから、スプリアスモードである平行平板モードに変換されて、平行平板モードが発生し易くなる。これに対して、図の(A)に示すように、DWGでは、使用周波数帯である60GHz帯においては、平行平板モードの位相定数βが0になる遮断周波数が、使用周波数帯である60GHzより高いため、使用周波数帯で平行平板モードは遮断され、平行平板モードの影響を受けない。 FIG. 28 is a comparison between the dispersion curve of the DWG used in the dielectric waveguide converter shown in FIG. 27 and the dispersion curve of the NRD guide used in the dielectric waveguide converter shown in FIG. This is an example. As shown in (B) of this figure, in the NRD guide, the parallel plate mode is not cut off in the used frequency band of 60 GHz, and the LSM01 mode used as the main propagation mode near the converter with the waveguide is The mode is converted to the parallel plate mode which is a spurious mode, and the parallel plate mode is easily generated. On the other hand, as shown in (A) of the figure, in the DWG, the cutoff frequency at which the phase constant β of the parallel plate mode becomes 0 in the used frequency band of 60 GHz is higher than that of the used frequency band of 60 GHz. Due to the high frequency, the parallel plate mode is cut off in the operating frequency band, and is not affected by the parallel plate mode.

 次に、ミリ波レーダモジュールの構成例を図29〜図31を基に説明する。  図29は上部の導体板を取り除いた状態での上面図である。このミリ波レーダモジュールは、大別してオシレータ、アイソレータ、方向性結合器、サーキュレータ、ミキサ、1次放射器の各ユニットからなる。オシレータはガンダイオードによりミリ波信号を発生する。アイソレータは図に示すように3つの誘電体ストリップをポートとするサーキュレータの1つのポートに終端器を接続することによって構成している。すなわちオシレータからのミリ波信号を方向性結合器側へ伝搬させ、方向性結合器からの反射信号を終端器へ導くようにしている。方向性結合器はNRDガイドによる4つのポートを備え、所定の電力分配比で、ポート#1からの入力信号をポート#3とポート#4へ分配する。ポート#3からの信号はサーキュレータを経て0dBカプラへ出力される。 Next, a configuration example of the millimeter wave radar module will be described with reference to FIGS. FIG. 29 is a top view with the upper conductor plate removed. This millimeter wave radar module is roughly composed of units of an oscillator, an isolator, a directional coupler, a circulator, a mixer, and a primary radiator. The oscillator generates a millimeter wave signal by means of a Gunn diode. The isolator is constructed by connecting a terminator to one port of a circulator having three dielectric strips as ports as shown in the figure. That is, the millimeter wave signal from the oscillator is propagated to the directional coupler side, and the reflected signal from the directional coupler is guided to the terminator. The directional coupler has four ports based on the NRD guide, and distributes an input signal from port # 1 to port # 3 and port # 4 at a predetermined power distribution ratio. The signal from port # 3 is output to the 0 dB coupler via the circulator.

 この0dBカプラは、可動部が図に示す矢印方向に変位しても、可動部側に設けた誘電体ストリップと、固定部側の誘電体ストリップとの間が、常に略0dBの挿入損失で結合する結合器である。この0dBカプラの固定部側と可動部側の誘電体ストリップは、それぞれ上下の導体板で挟まれてNRDガイドを構成している。また、可動部側のNRDガイドはDWGに線路変換し、そのDWGと円形空洞導波管とで、図27に示したものと同様の誘電体線路導波管変換器を構成している。
 上記円形空洞導波管の前方には、その軸方向に所定距離離れた位置に誘電体レンズを設けている。したがって、可動部の図に示す矢印方向に変位によって、アンテナの指向方向が変化する。
In this 0 dB coupler, even when the movable part is displaced in the direction of the arrow shown in the figure, the dielectric strip provided on the movable part side and the dielectric strip on the fixed part side are always coupled with an insertion loss of approximately 0 dB. It is a combiner. The dielectric strips on the fixed part side and the movable part side of the 0 dB coupler are sandwiched between upper and lower conductor plates to form an NRD guide. In addition, the NRD guide on the movable part side converts the line into a DWG, and the DWG and the circular hollow waveguide constitute a dielectric waveguide converter similar to that shown in FIG.
In front of the circular cavity waveguide, a dielectric lens is provided at a position separated by a predetermined distance in the axial direction. Therefore, the directional direction of the antenna changes due to the displacement of the movable part in the direction of the arrow shown in the figure.

 サーキュレータからの送信信号はアンテナから所定指向方向のターゲットに向けて送波される。アンテナで受けたターゲットからの反射信号はサーキュレータを介してミキサに受信信号として入力される。一方、方向性結合器のポート#4からの信号がローカル信号としてミキサに入力され、ミキサは受信信号とローカル信号とをミキシングする。オシレータの信号がたとえば時間的に2値の周波数f1,f2をとる場合、2経路の経路差により生じる時間差に応じたf1−f2の周波数成分を持つIF信号が得られる。このIF信号を信号処理することによりターゲットまでの測距を行う。
 図29に示したミリ波レーダモジュールのブロック図は図26に示したものと同様である。
A transmission signal from the circulator is transmitted from an antenna to a target in a predetermined directional direction. The reflected signal from the target received by the antenna is input to the mixer via the circulator as a received signal. On the other hand, the signal from port # 4 of the directional coupler is input to the mixer as a local signal, and the mixer mixes the received signal with the local signal. For example, when the signal of the oscillator takes a binary frequency f1 or f2 in time, an IF signal having a frequency component of f1-f2 corresponding to a time difference generated by a path difference between two paths is obtained. By performing signal processing on the IF signal, distance measurement to the target is performed.
The block diagram of the millimeter wave radar module shown in FIG. 29 is the same as that shown in FIG.

 図30は上記NRDガイドとDWGとの線路変換部の構造を示している。(A)は主要部の全体の斜視図、(B)は(A)の上部の導体板を取り除いた状態での斜視図である。図30において1,2はそれぞれ導体板、3は誘電体ストリップである。図に示すように、上下の導体板1,2の間に誘電体ストリップ3を配置することによってNRDガイド、DWGおよびその間のTRで示す線路変換部を構成している。 FIG. 30 shows the structure of the line converter between the NRD guide and the DWG. (A) is a perspective view of the entire main part, and (B) is a perspective view in a state where an upper conductive plate of (A) is removed. In FIG. 30, reference numerals 1 and 2 denote conductor plates and reference numeral 3 denotes a dielectric strip. As shown in the figure, the NRD guide, the DWG, and the line converter indicated by TR therebetween are configured by disposing the dielectric strip 3 between the upper and lower conductor plates 1 and 2.

 誘電体ストリップ3の高さおよび幅方向の寸法はNRDガイド、DWGおよび線路変換部TRのいずれにおいても一定である。NRDガイド部分において、上下の導体板の対向面(導体面)の間隔を誘電体ストリップ3の高さ寸法より狭い所定寸法に形成している。これによりLSM01モードの単一モードを伝搬するNRDガイドを構成している。DWG部分では、上下の導体板1,2を重ねた状態すなわち対向面の間隔がほぼ0となるようにしている。これにより誘電体装荷線路を構成している。 寸 法 The height and width dimensions of the dielectric strip 3 are constant in any of the NRD guide, DWG and line converter TR. In the NRD guide portion, the distance between the opposing surfaces (conductor surfaces) of the upper and lower conductor plates is formed to a predetermined dimension smaller than the height dimension of the dielectric strip 3. This constitutes an NRD guide that propagates a single mode of the LSM01 mode. In the DWG portion, the upper and lower conductor plates 1 and 2 are overlapped, that is, the interval between the opposing surfaces is substantially zero. This constitutes a dielectric loaded line.

 線路変換部TRでは、上下の導体板1,2の対向面の間隔がNRDガイド部分からDWG部分にかけてテーパー状となるように、導体板の間隔を順次変化させている。この構造により線路変換部TRの入出力部分および途中での反射を低減し、線路変換器としての反射特性を良好に保っている。 In the line conversion part TR, the intervals between the conductor plates are sequentially changed so that the intervals between the opposing surfaces of the upper and lower conductor plates 1 and 2 are tapered from the NRD guide portion to the DWG portion. With this structure, reflection at the input / output part of the line conversion part TR and at the middle thereof is reduced, and the reflection characteristics as the line converter are maintained well.

 図31はミリ波レーダモジュールの1次放射器の反射特性を示す図、図32は上記1次放射器と誘電体レンズによるアンテナの利得特性を示す図であり、(A)は図29に示した構成による特性、(B)は図29に示した可動部の誘電体線路をNRDガイドで構成したときの特性をそれぞれ示している。このように、DWGを導波管モードに変換する1次放射器を用いれば、平行平板モードによる悪影響を受けないので、アンテナ利得の周期的な減衰がなく、良好なアンテナ特性を得ることができる。 FIG. 31 is a diagram showing the reflection characteristics of the primary radiator of the millimeter wave radar module, FIG. 32 is a diagram showing the gain characteristics of the antenna using the primary radiator and the dielectric lens, and FIG. (B) shows the characteristics when the dielectric line of the movable portion shown in FIG. 29 is configured by an NRD guide, respectively. As described above, if the primary radiator that converts the DWG into the waveguide mode is used, there is no adverse effect due to the parallel plate mode, so that there is no periodic attenuation of the antenna gain, and good antenna characteristics can be obtained. .

 なお、各実施形態では導波管部分を空洞導波管として構成したが、この部分を空気以外の誘電体を充填した導波管としてもよい。 In each of the embodiments, the waveguide portion is configured as a hollow waveguide, but this portion may be a waveguide filled with a dielectric material other than air.

 また、各実施形態では、導波管の内部に誘電体線路の誘電体部分を所定量挿入した例を示したが、必ずしも「挿入」状態になくてもよく、導波管の内部にNRDガイドやDWG等の誘電体線路の誘電体部分が近接するように配置してもよい。 Further, in each embodiment, an example is shown in which a predetermined amount of the dielectric portion of the dielectric line is inserted into the waveguide, but it is not always necessary to be in the “inserted” state, and the NRD guide is inserted inside the waveguide. Or a dielectric line of a dielectric line such as DWG may be arranged close to the dielectric line.

誘電体線路導波管変換器の主要部の構成を示す斜視図Perspective view showing the configuration of the main part of a dielectric line waveguide converter 同誘電体線路導波管変換器の構成を示す図Diagram showing the configuration of the dielectric line waveguide converter 同誘電体線路導波管変換器の特性図Characteristic diagram of the dielectric waveguide converter 整合調整手段を備えた誘電体線路導波管変換器の構成を示す図The figure which shows the structure of the dielectric-waveguide waveguide converter provided with the matching adjustment means. 整合調整を行った誘電体線路導波管変換器の構成を示す図Diagram showing the configuration of a dielectric line waveguide converter with matching adjustment 矩形導波管を用いた誘電体線路導波管変換器の主要部の構成を示す斜視図A perspective view showing a configuration of a main part of a dielectric waveguide converter using a rectangular waveguide. 誘電体線路接続構造の例を示す断面図Sectional view showing an example of a dielectric line connection structure 同誘電体線路接続構造の特性図Characteristic diagram of the same dielectric line connection structure 3ポートの誘電体線路接続構造の例を示す断面図Sectional view showing an example of a three-port dielectric line connection structure 同誘電体線路接続構造の特性図Characteristic diagram of the same dielectric line connection structure 3ポートの誘電体線路接続構造の他の例を示す断面図Sectional view showing another example of a three-port dielectric line connection structure. 同誘電体線路接続構造の特性図Characteristic diagram of the same dielectric line connection structure 誘電体線路接続構造の平面図Plan view of dielectric line connection structure 入出力ポートの角度関係を可変とした誘電体線路接続構造の例を示す断面図Sectional view showing an example of a dielectric line connection structure in which the angle relationship between input and output ports is variable 1次放射器の構成を示す断面図Sectional view showing the configuration of the primary radiator 図15に示す1次放射器の放射パターンを示す図The figure which shows the radiation pattern of the primary radiator shown in FIG. 他の1次放射器の構成を示す断面図Sectional view showing the configuration of another primary radiator 更に他の1次放射器の構成を示す断面図Sectional drawing which shows the structure of another primary radiator. 1次放射器を用いたアンテナ装置の構成を示す断面図Sectional view showing the configuration of an antenna device using a primary radiator 偏波制御手段を設けた1次放射器の構成を示す図The figure which shows the structure of the primary radiator provided with the polarization control means 偏波制御手段を設けた1次放射器の構成を示す図The figure which shows the structure of the primary radiator provided with the polarization control means 偏波制御手段を設けた1次放射器の構成を示す図The figure which shows the structure of the primary radiator provided with the polarization control means 発振器の構成を示す断面図Sectional view showing configuration of oscillator 発振器の構成を示す断面図Sectional view showing configuration of oscillator 発振器の構成を示す断面図および上面図Sectional and top views showing the configuration of the oscillator 送受波モジュールの構成を示すブロック図Block diagram showing the configuration of the transmitting and receiving module 誘電体線路導波管変換器の主要部の構成を示す斜視図Perspective view showing the configuration of the main part of a dielectric line waveguide converter 同変換器で用いる誘電体装荷線路DWGと、比較例としてのNRDガイドとの分散曲線を示す図The figure which shows the dispersion curve of the dielectric loading line DWG used by this converter, and the NRD guide as a comparative example. ミリ波レーダモジュールの構成を示す図Diagram showing the configuration of the millimeter wave radar module 同ミリ波レーダモジュールで用いる線路変換部の構造を示す斜視図Perspective view showing the structure of the line converter used in the millimeter wave radar module 同ミリ波レーダモジュールの1次放射器の反射特性と、その比較例を示す図The figure which shows the reflection characteristic of the primary radiator of the same millimeter wave radar module, and the comparative example 同ミリ波レーダモジュールのアンテナ利得特性と、その比較例を示す図Diagram showing antenna gain characteristics of the same millimeter wave radar module and its comparative example

符号の説明Explanation of reference numerals

 1,2−導体板
 3−誘電体ストリップ
 4−導波管
 5−整合用突出部
 6−ネジ
 7−誘電体ロッド
 8−縮退分離素子
 10−1次放射器
 11−誘電体レンズ
 12−ポーラライザ
 13−スロット板
 14−スロット
 16−ガンダイオード
 17−結合導体
 18−バイアス電圧供給路
 19−トラップ
 20−誘電体
 21−回路基板
 22−可変リアクタンス素子
 23−電極
 24−制御電圧供給路
 NRD−非放射性誘電体線路
 DWG−誘電体装荷線路
1, 2-conductor plate 3-dielectric strip 4-waveguide 5-matching protrusion 6-screw 7-dielectric rod 8-degenerate separation element 10-primary radiator 11-dielectric lens 12-polarizer 13 -Slot plate 14-Slot 16-Gunn diode 17-Coupling conductor 18-Bias voltage supply path 19-Trap 20-Dielectric 21-Circuit board 22-Variable reactance element 23-Electrode 24-Control voltage supply path NRD-Non-radiative dielectric Body line DWG-dielectric loaded line

Claims (8)

 第1の導波管と第2の導波管との変換構造であって、
 第1の導波管は導電体内に誘電体を装荷した線路であり、第2の導波管は空洞導波管であり、第2の導波管の電磁波伝搬方向に対して略垂直方向に、該第2の導波管内に第1の導波管の前記誘電体の一部を挿入して、または近接させて、成る導波管変換構造。
A conversion structure between a first waveguide and a second waveguide,
The first waveguide is a line loaded with a dielectric in a conductor, the second waveguide is a hollow waveguide, and is substantially perpendicular to the electromagnetic wave propagation direction of the second waveguide. A waveguide conversion structure, wherein a part of the dielectric of the first waveguide is inserted into or close to the second waveguide.
 請求項1に記載の導波管変換構造において、第1の導波管の前記誘電体の端部は、第2の導波管内に一定量挿入されていることを特徴とする導波管変換構造。 2. The waveguide conversion structure according to claim 1, wherein a predetermined amount of an end of said dielectric of said first waveguide is inserted into said second waveguide. Construction.  第2の導波管の側壁の断面形状を部分的に異ならせて第1の導波管と第2の導波管とを整合させた請求項1または2に記載の導波管変換構造。 (3) The waveguide conversion structure according to (1) or (2), wherein the first waveguide and the second waveguide are matched by partially changing the cross-sectional shape of the side wall of the second waveguide.  請求項1〜3のうちいずれかに記載の導波管変換構造における第1の導波管を複数設けるとともに、これらの第1の導波管の誘電体を第2の導波管に挿入して成り、第1・第2の導波管同士を接続させる導波管接続構造。 A plurality of first waveguides in the waveguide conversion structure according to any one of claims 1 to 3 are provided, and a dielectric of the first waveguide is inserted into the second waveguide. A waveguide connection structure for connecting the first and second waveguides to each other.  請求項1〜3のうちいずれかに記載の導波管変換構造または請求項4に記載の導波管接続構造における第2の導波管の一方端を開口させて成る1次放射器。 A primary radiator in which one end of the second waveguide in the waveguide conversion structure according to any one of claims 1 to 3 or the waveguide connection structure according to claim 4 is opened.  請求項1〜3のうちいずれかに記載の導波管変換構造または請求項4に記載の導波管接続構造における第2の導波管内に発振素子と結合導体とを設け、該結合導体は前記発振素子の発振出力信号を導出するとともに第1の導波管の共振モードに結合することを特徴とする発振器。 An oscillation element and a coupling conductor are provided in the second waveguide in the waveguide conversion structure according to any one of claims 1 to 3 or the waveguide connection structure according to claim 4, wherein the coupling conductor is An oscillator for deriving an oscillation output signal of the oscillation element and coupling the oscillation output signal to a resonance mode of a first waveguide.  請求項5に記載の1次放射器を設けたアンテナ装置と、該アンテナ装置に対する送信信号を発生する発振器とを備えて成る送信装置。 A transmission device comprising: an antenna device provided with the primary radiator according to claim 5; and an oscillator that generates a transmission signal for the antenna device.  請求項6に記載の発振器と、該発振器の出力信号を送信するアンテナ装置とを設けて成る送信装置。 A transmission device comprising the oscillator according to claim 6, and an antenna device for transmitting an output signal of the oscillator.
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