JP2004519962A - マイクロストリップから導波管への変換器 - Google Patents

マイクロストリップから導波管への変換器 Download PDF

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Abstract

マイクロストリップから導波管への変換器は、方形導波管と、一方の面にストリップ線(26)を持ち反対の面に接地面(44)を持つ弾性基板(24)によって形成されるマイクロストリップ構造とを有し、前記導体(26, 44)はバイアホールによって連絡する。基板(24)は、接地面が底に接触した状態で側壁(36)と底(22)との間に配置される。ストリップ線は、導波管の一端からその一部の長さだけ延在する。先細リッジ(38)が、導波管の天井(34)から懸架して、導波管の他端から延在する。リッジの端部(40)は機械的圧力の下にストリップ線の端部と接触する。リッジ(38)は、三角形、半コサイン及び垂直縁に半円の切り欠き部分を有する半コサインの断面の選択肢を有してよい。

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロストリップから導波管への変換器に関する。このような変換器の特定のアプリケーション(これに限定されるわけではない)は、マイクロストリップにおいて生じるRF回路のエネルギーが、一般に導波管によって形成されるアンテナポートに結合されることを可能にすることである。
【0002】
【従来の技術】
米国特許明細書第4,754,239号は、導波管からストリップ線への変換器を開示する。ストリップ線は、2つのストリップ導体を、誘電シートの各側に1つずつ有する。この文書に示され説明される変換器はストリップ線を有し、このストリップ線は、方形導波管の重なり合う端の底の下側に固定されている。ストリップ線導体の1つに接続された端部を有するほぼ直角の三角形のリッジが、導波管内で、長手方向の対称面に対称的に天井に取り付けられる。この変換器は、ウェッジの後ろの反射パネルを開放端から導波管に沿って移動させることによって、最適なインピーダンス及び電圧定在波比(VSWR)を与えるように調整される。
【0003】
国際特許出願公開第98/11621号は、1つの部品として製造される、導波管からストリップ伝送線への変換器を開示する。導波管の長手方向の対称面内に対称的に位置するウェブは、導波管の断面積を、該ウェブが電気的に接続されているストリップ伝送線の方向に低減する。ウェブの断面も、ストリップ伝送線との接点に向けて対称的に先細になっている(taper)。ウェブの長手方向の断面は、ステップ状、直線、凸状、凹状及びダブルテーパーを含む幾つかの形式を取ることができる。
【0004】
これらの両方の従来の変換器においては、早期の(premature)硬い金属間の接触の危険性があり、これは、先細のリッジ又はウェブとストリップ線導体との信頼性のある接触を阻害する傾向がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、導波管からマイクロストリップへの変換器の電気的な接触を改良することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明の第1の態様によれば、側壁及び天井から分離されているが電気的には接続されている底から構成される方形導波管と、前記底と同一面に広がると共に前記側壁を前記底から分離する弾性基板を含むマイクロストリップ構造と、前記天井から懸架すると共に前記マイクロストリップ構造に接触した電気接点とを有するマイクロストリップから導波管への変換器が提供される。本発明の第1の態様は、マイクロストリップから導波管への変換器を提供し、当該変換器は、横壁と一体的に形成された天井及び分離した底と、一方の面にストリップ線導体を持ち反対の面に接地面導体を持つ弾性基板によって形成されるマイクロストリップ構造とを有する方形導波管を有し、前記基板は、前記接地面導体が前記底に接触した状態で前記側壁と前記底との間に配置され、前記ストリップ線導体は、前記導波管の一端から前記導波管の一部の長さだけ長手方向の対称面上に延在し、前記底を前記側壁と電気的に接続する手段が設けられ、先細リッジが、前記天井から懸架して、前記天井の前記長手方向の対称面に沿って前記導波管の他端からの方向に延在し、前記リッジの端部が前記ストリップ線導体の端部と接触する。
【0007】
本発明の第2の態様によれば、マイクロストリップRF回路、アンテナとの接続のための導波管及びマイクロストリップから導波管への変換器の組合せが提供され、前記変換器は本発明の第1の態様により作製される変換器を有する。
【0008】
マイクロストリップ構造が弾性基板を含むので、側壁は比較的柔らかい面上に支えられ、これは、基板が、側壁に取り囲まれる領域内に嵌まるような大きさになっている場合に起こる硬い金属面間の早期接触を防止する。その結果、懸架している電気接点とマイクロストリップ構造との間の良い電気的接続が、機械的圧力の下で生じることができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
本発明は、ここで、添付の図面を参照して例示により説明される。
【0010】
図面において、同じ参照番号は、対応する機能を示すように用いられた。
【0011】
図1を参照すると、試験ジグは、下方部10及び上方部12を有する。下方部は、上方部12が下方部10に置かれたときにアパーチャ16において受けられる整合ピン14を有する。これらのパーツは、アパーチャ18を貫通して導波管20の長さを規定するネジ(図示せず)によって結合される。
【0012】
下方部10は、弾性誘電体基板24が取り付けられる導波管20の底22を有する。マイクロストリップトラック26が、底22の長手方向の対称軸に沿って、底22に部分的に延在する。試験目的のため、このトラックは、下方部10の一端で直立壁30に取り付けられた同軸ソケット28に接続される。実際には、直立壁30は省略され、マイクロストリップトラック26は、低雑音増幅器等の他のマイクロストリップ回路に接続される。
【0013】
上方部12は、長手方向の対称面で対称的に延在する直線チャネル32を有する。チャネル32は、導波管20の天井34及び側壁36を有する。示されるような直角三角形の断面又は半コサイン等の他の適切な断面を有する先細リッジ38は、天井34に固定されているか又は一体的に形成されており、ジグが組み立てられたときにマイクロストリップトラック26の端の方向に懸架してこれに接触する。上方部12のうち側壁36の外に位置する部分はリベートされているため、ジグが組み立てられると、リッジ38の平らになった頂点40はマイクロストリップトラック26に圧力をかけ、この圧力は弾性基板24によって吸収される。このような装置では、パーツ10、12の硬い金属表面間の早期の良い電気的な接触によって、先細リッジ38とマイクロストリップトラック26との間の良い電気的な接触が阻害されることはない。
【0014】
ここで図2及び3を参照すると、本発明によって作製される変換器の構造についてより多くの詳細が与えられる。先細リッジ38は導波管20のE面に配置され、導波管の底22上に配置されている弾性基板24上のマイクロストリップトラック26まで、長い(A)寸法の中央で天井34から懸架する。図面に示すように、導波管20は長手方向に分割されており、側壁36は基板24上に設けられるトラック42上に載置される。接地面44は、基板24の下側に設けられて、底22との電気的な接触を与える。金属化バイアホール46は、基板24の上から下まで良いRF接触を生じるための手段を与える。基板24は、側壁36及びリッジ38に機械的に印加される圧力によって導波管の底22の方向に押し下げられて、これにより、リッジ38のマイクロストリップトラック26との機械的電気的な接触を生じさせる。導波管20の大きさは、その動作周波数に従って選択され、23GHz〜42.5GHzの範囲の周波数帯で動作するために、この周波数範囲は、3つの部分に分割されることができ、このうち26.5GHz〜40GHzという中間の部分は、WG22(WR28)導波管を用いることによりカバーされる。低い方の部分である23GHz〜26.5GHzはWG21導波管を用いてカバーされることができ、高い方の部分である40GHz〜42.5GHzはWG23導波管を用いてカバーされることができる。
【0015】
基板24は、誘電率2.2を有する10ミルソフトボード等のいかなる適切な誘電物質であってもよい。図1に示されるジグの場合、マイクロストリップトラックを有する基板は、10 mil Taconic TLY5 0100CH/CHであり、トラックは、スルーホールめっき銅(厚さ20〜30μm)及びNiAuめっきを有する幅0.75mmの半オンスの銅(厚さ17μm)であった。
【0016】
導波管サイズWR28に基づいた、10mm、15mm及び20mmの長さ及びマイクロストリップトラック26の幅に対応する幅(即ち0.75mm)を有する三角リッジを用いるシミュレーションは、15mm及び20mmについてブロードバンドパフォーマンスが達成され、これはリッジ長さと共に増加し、リッジ長さ20mmについては25GHzから40GHzにおいて反射減衰量が13dBを超えることを示している。
【0017】
シミュレーションにより、マイクロストリップトラック26は、リッジの平らにされた頂点40よりあまり遠く下には延在すべきではないことも示されており、0.1mmの重複が、性能の観点から受け入れられるだけでなく、大量生産の際に達成可能であると考えられた。
【0018】
一般的に、リッジ38の幅をマイクロストリップトラック26の幅(即ち、0.75mm)に等しくすることにより、この幅をより小さく(0.5mm)するか又はより大きく(1.00mm)するよりも僅かによい性能が得られた。
【0019】
リッジの形状は三角形以外でもよく、例えば図4の半コサイン断面48、及び、角が直角の縁に半円形の切り欠き部分50を有する半コサイン断面であってもよい。これらの断面を用いたシミュレーションは、半円形の切り欠き部分を有する半コサインが25GHz〜32GHzにおいて20dBを超える反射減衰量を与え、三角形及び半コサインより良かったということを示した。しかし、製造の視点からは、半コサイン断面が最高の折衷案と考えられる。
【0020】
変換器を製造する際に、NiAuメッキは、フォスクロメーティング(phoschromating)を通じて挿入損失の約0.8dBの減少を与えると分かった。
【0021】
図5は、本発明により作製される変換器TRの使用形態を示し、これは、RFボード52を、23GHz〜42.5GHzの範囲の周波数帯で動作するポイントツーポイント及びポイントツーマルチポイントアプリケーションを含む二方向ミリメータ波通信システム等のアプリケーションに用いられるホーンアンテナ54に結合する。
【0022】
本発明や請求項において、要素の前に付した「1つの(a又はan)」という単語は、その要素が複数あることを排除するものではない。 更に、「有する(comprising)」という単語は、記載された以外の要素又はステップの存在を排除するものではない。
【0023】
本開示を読むことによって、当業者には他の変形例は明らかになるであろう。このような変形例は、導波管及びその構成要素の、既知の、設計、製造及び使用に関する他の特徴と関連していてよく、これらの特徴は、ここで説明された特徴に代わって、又は追加して、使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により作製される変換器を有する試験ジグの斜視図である。
【図2】図3のラインII−II上の概略の断面図である。
【図3】図2のラインIII−III上の概略の断面図である。
【図4】半コサイン断面及び随意に角が直角の縁に半円形の切り欠き部分を有する先細リッジの図である。
【図5】RF基板にホーンアンテナを結合している本発明により作製される変換器の図である。

Claims (11)

  1. マイクロストリップから導波管への変換器において、側壁及び天井から分離されているが電気的には接続されている底から構成される方形導波管と、前記底と同一面に広がると共に前記側壁を前記底から分離する弾性基板を含むマイクロストリップ構造と、前記天井から懸架すると共に前記マイクロストリップ構造に接触した電気接点とを有する変換器。
  2. 請求項1に記載の変換器において、前記電気接点は、前記天井に取り付けられると共に長手方向の対称面に沿って延在するリッジを有する、変換器。
  3. マイクロストリップから導波管への変換器において、横壁と一体的に形成された天井及び分離した底と、一方の面にストリップ線導体を持ち反対の面に接地面導体を持つ弾性基板によって形成されるマイクロストリップ構造とを有する方形導波管を有し、前記基板は、前記接地面導体が前記底に接触した状態で前記側壁と前記底との間に配置され、前記ストリップ線導体は、前記導波管の一端から前記導波管の一部の長さだけ長手方向の対称面上に延在し、前記底を前記側壁と電気的に接続する手段が設けられ、先細リッジが、前記天井から懸架して、前記天井の前記長手方向の対称面に沿って前記導波管の他端からの方向に延在し、前記リッジの端部が前記ストリップ線導体の端部と接触する、変換器。
  4. 請求項2又は3に記載の変換器において、前記リッジが、ほぼ直線の先細になった縁を有するほぼ直角の三角形の断面を有することを特徴とする変換器。
  5. 請求項2又は3に記載の変換器において、前記リッジがおおよそ三角形の断面及び半コサインの先細になった縁を有することを特徴とする変換器。
  6. 請求項2又は3に記載の変換器において、前記リッジが、ほぼ半コサインの先細になった縁及び曲線の切り欠き部分を持つ直立縁を持つ断面を有することを特徴とする変換器。
  7. 請求項2乃至6の何れか1項に記載の変換器において、前記リッジがほぼ平行の面を有することを特徴とする変換器。
  8. 請求項2乃至7の何れか1項に記載の変換器において、前記リッジが前記マイクロストリップ構造と電気的接触を生じるように機械的圧力を印加するための手段によって特徴付けられる変換器。
  9. 請求項3乃至8の何れか1項に記載の、請求項2には従属しない、変換器において、前記リッジの幅が前記マイクロストリップトラックの幅にほぼ対応することを特徴とする変換器。
  10. 請求項1乃至9の何れか1項に記載の変換器において、前記導波管がNiAuでメッキされたことを特徴とする変換器。
  11. マイクロストリップRF回路、アンテナとの接続のための導波管及びマイクロストリップから導波管への変換器の組合せにおいて、前記変換器は請求項1乃至10の何れか1項に記載の変換器を有する、組み合わせ。
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