JP2005079733A - 導波管−マイクロストリップ線路分配器 - Google Patents

Abstract

【課題】変換器と分配器を含む回路製品の小型化を図り、また２つのプローブを設けてこの両プローブ間の結合量等を変えることにより分配器の特性を調整できるようにする。
【解決手段】導波管１２を形成した基体１０とショート面１３を形成した枠体１１から本体を構成し、基体１０側に形成された２つのマイクロストリップ線路１７Ａ，１７Ｂに接続して２つのプローブ１８Ａ，１８Ｂを設け、これらのプローブ１８Ａ，１８Ｂを導波管伝送方向に垂直な面内で、例えば対向するように導波管１２の内部へ突出・配置する。また、上記枠体１１には、ショート面１３から突出するように調整ネジを配置し、この調整ネジによって両プローブ間の結合量を変えることができる。この分配器によれば、導波管−マイクロストリップ線路の変換器を兼ねた分配器となり、小型化を図ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は導波管とマイクロストリップ線路の結合部に適用される導波管−マイクロストリップ線路分配器、特にマイクロ波、ミリ波を伝送する導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成に関する。

図９には、従来の導波管−マイクロストリップ線路分配器の一例が示されており、図９において、基板１にはその垂直方向に矩形の導波管２が設けられる。この導波管２の内部に、基板１に形成されているマイクロストリップ線路３ａに接続したプローブ４を突出形成することにより、導波管−マイクロストリップ線路変換器５が構成され、上記マイクロストリップ線路３ａに分配器６が接続される。この分配器６は、マイクロストリップ線路３ａから分岐させた２つのマイクロストリップ線路３ｂ及び３ｄ、３ｃ及び３ｅと、このマイクロストリップ線路３ｄと３ｅとの間に設けた抵抗素子７とから構成される。このような分配器６によれば、導波管２からプローブ４を介して伝送される信号等をマイクロストリップ線路３ｄ及び３ｅへ分配することができる。
特開平８−２９３７０７号公報

しかしながら、上述した従来の導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成では、基板１に形成される分配器６の占有面積が大きいことから、変換器５と分配器６を含む製品の小型化が図れないという問題があった。
また、図９の分配器６においてはその回路特性を調整するための機構等がなく、回路製品の製作後に、分配器６の回路特性を調整することが容易にはできなかった。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、変換器と分配器を含む回路製品の小型化を図り、また２つのプローブを設けてこれらプローブ間の結合量等を変えることにより分配器の特性を調整することが可能となる導波管−マイクロストリップ線路分配器を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１に係る発明は、本体に、ショート面を持つ導波管が形成され、この導波管とマイクロストリップ線路を結合して構成される導波管−マイクロストリップ線路分配器において、分配のための２つのマイクロストリップ線路に対応して２つのプローブを設け、この２つのプローブを導波管内へその伝送方向に垂直な面内（電界方向に平行となる向き）で突出・配置したことを特徴とする。
請求項２に係る発明は、２つのプローブと上記本体に形成された導波管ショート面との距離を可変にする調整機構を設けたことを特徴とする。
請求項３に係る発明は、上記導波管が矩形導波管からなり、上記２つのプローブは、上記矩形導波管内の長辺から導波管内へその伝送方向に垂直な面内で突出・配置したことを特徴とする。

上記の構成によれば、本体が例えば導波管を形成した基体とショート面を形成した金属枠体からなり、基体側に形成された２つのマイクロストリップ線路に接続して２つのプローブが設けられ、これらのプローブは導波管伝送方向に垂直な面（略同一面）内で、即ち電界方向に沿って導波管内部へ突出・配置される。従って、この分配器は、導波管−マイクロストリップ線路変換器を兼ねた導波管−マイクロストリップ線路分配器となり、図９で説明したような抵抗素子を含む分配器の占有面積が不要となり、小型化を図ることができる。

また、上記の２つのプローブは、電界方向で切断した状態の矩形導波管において、対向する２つの長辺の対称な位置から対向するように突出させてもよいし、一方の長辺（側面）の中心（長軸中心）から両端へ向け同一距離だけ離れた位置から導波管内へ同一方向に突出させてもよい。更に、これら２つのプローブは、２つの長辺から非対称な位置で対向するように突出させたり、一方の長辺の長軸中心から両端へ向け異なる距離だけ離れた位置で同一方向へ突出させたりして、電界結合度の強い主プローブと電界結合度の弱い副プローブとすることができ、この場合は、主プローブと副プローブとで導波管に対する結合量に差を設定することが可能となる。

更に、例えば調整機構としての調整ネジが、本体に設けられた導波管ショート面から２つのプローブに向けて突出・配置されるので、この調整ネジの突出量を調整しショート面とプローブとの距離を変えることにより、２つのプローブ間の結合量を可変にすることができ、これによって適用される回路特性を容易に調整することが可能となる。

本発明の導波管−マイクロストリップ線路分配器によれば、導波管内に分配器を組み込み、変換器と分配器を合体させるので、従来の分配器の占有面積が不要となり、変換器と分配器を含む回路部品の小型化が可能となる。
また、調整機構によって分配器自体の結合量特性及び分配器が適用される回路部品（製品）の特性を調整することができ、回路部品の固体差や組立のばらつき等も軽減できるという利点がある。

本発明は、実施例１のようにプローブを矩形導波管内へ対称位置で対向配置してもよいし、実施例２のようにプローブを矩形導波管の１つの辺の中心位置から両端へ向け同一距離だけ離れた位置で同一方向へ配置してもよく、また実施例３のようにプローブを非対称位置で対向配置してもよいし、実施例４のようにプローブを１つの辺の中心位置から両端へ向け異なる距離だけ離れた位置で同一方向へ配置してもよい。

図１には、実施例１に係る導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成が示されており、図示されるように、金属製の基体１０と金属製の枠体１１から構成される本体の内部に導波管１２が形成される。上記の枠体１１には、その内部上面に導波管１２のショート面１３が設けられると共に、図の左右の側面から導波管１２へ貫通する貫通孔１４が形成される。一方、基体１０の図の上側には、合成樹脂製の基板１６が配置され、この基板１６の上に２本のマイクロストリップ線路１７Ａ，１７Ｂとこのマイクロストリップ線路１７Ａ，１７Ｂに接続したプローブ１８Ａ，１８Ｂが形成されており、これらのプローブ１８Ａ，１８Ｂは、図１（Ａ）等に示されるように、伝送方向に垂直な面内（電界方向Ｅに平行となる向き）において導波管１２の矩形の対向する長辺部から突出させることにより、導波管１２の矩形中心点からみて対称位置に配置される。即ち、矩形の長軸中心位置１００から両端へ向けて同一の距離ｄ_１だけ離れた位置にプローブ１８Ａ，１８Ｂを対向配置する。

ここで、この２つのプローブ１８Ａ，１８Ｂは、上記ショート面１３との距離ｈを任意に設定することで、所望のプローブ間の結合量を得ることができる。実施例では、このプローブ１８Ａ，１８Ｂとショート面１３との距離ｈと、プローブ１８Ａ，１８Ｂの突出長及び間隔（空隙）を伝送周波数の１／４波長（λｇ）以下の値に設定している。例えば、プローブ１８Ａと１８Ｂの間隔（プローブ中心位置間）は、（１／８）λｇとする。

図２には、実施例１の構成をドップラーセンサに応用した構成例が示されており、このドップラーセンサでは、一方のマイクロストリップ線路１７Ａに発振器２０、他方のマイクロストリップ線路１７Ｂに検波器２１が接続される。また、枠体１１の上面からショート面１３へ向けて調整ネジ（調整機構）２２が設けられており、この調整ネジ２２がショート面１３から更に導波管内部へ配置されたときには、この調整ネジ２２の先端がショート面１３Ｆとなる。

上記のような実施例１の構成によれば、図３の（Ａ），（Ｂ）に示されるように、両プローブ（１８Ａ，１８Ｂ）間の結合量及びプローブ１８Ａ，１８Ｂと導波管１２との結合量は、共に−３ｄＢ（最適な値）前後となり、分配器としての動作が可能となる。また、図３（Ｃ）には、図１（Ｂ）のショート面１３［又は図２（Ｂ）の１３Ｆ］とプローブ１８Ａ，１８Ｂとの距離ｈを変えたときの両プローブ（１８Ａ，１８Ｂ）間の結合量が示されており、図示のように、距離ｈを（１／４）λｇ、（１／６）λｇ、（１／８）λｇへ変えるにつれて結合が弱くなり、結合量が変化することが分かる。

また、図２のドップラーセンサで示したように、調整ネジ２２を設けた場合は、この調整ネジ２２をねじ込むことによりプローブ１８Ａ，１８Ｂからショート面１３Ｆまでの距離ｈを可変にすることができる。これによれば、図３（Ｃ）で説明したように、両プローブ（１８Ａ，１８Ｂ）間の結合量を変化させ、発振器２０から検波器２１へ入力される発振電力の大きさを調整することが可能となり、センサ部品の個体差や組立のばらつき等も軽減し、解消することができる。

図４には、実施例２に係る導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成が示されている。この実施例２は、金属製の枠体１１Ｂの２つの貫通孔１４を、図４（Ａ）に示されるように、導波管１２の図の左側長辺部に形成する共に、マイクロストリップ線路１７Ａ，１７Ｂを導波管１２の左側長辺部へ配置し、このマイクロストリップ線路１７Ａ，１７Ｂに接続したプローブ１８Ａ，１８Ｂを導波管１２内へ同一方向で突出させるようにしたものである。なお、これらプローブ１８Ａ，１８Ｂは矩形の長軸中心位置１００から両端へ向け同一距離ｄ_１だけ離れた位置に配置される。

このような実施例２の構成によっても、実施例１の場合と同様の特性の分配器を得ることができる。このような実施例２と上記実施例１の構成によれば、適用される回路構成に応じていずれかを選択できるという利点がある。しかも、実施例１の構成は、実施例２と比較すると、例えば図２のドップラーセンサの構成から理解されるように、対向する長辺部に配置したマイクロストリップ線路１７Ａ，１７Ｂに対し、発振器２０と検波器２１を分けて配置できるので、導波管１２（矩形自体）を小さくすることが可能になるという利点がある。

図５には、実施例３に係る導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成が示されており、この実施例３は、金属製枠体１１Ｃの２つの貫通孔１４を、図５（Ａ）に示されるように、導波管１２の左側では長軸中心位置１００に、右側では短辺側寄りに形成する。そして、この左側の長軸中心の貫通孔１４の位置に、マイクロストリップ線路２７Ａとこれに接続される主プローブ２８Ａを配置し、右側の貫通孔１４の位置にマイクロストリップ線路２７Ｂとこれに接続される副プローブ２８Ｂを配置する（非対称に配置する）。また、この実施例３においても、これら主プローブ２８Ａ、副プローブ２８Ｂとショート面１３との距離ｈと、これらプローブ２８Ａ，２８Ｂの突出長及び間隔を伝送周波数の１／４波長（λｇ）以下の値に設定する。例えば、主プローブ１８Ａと副プローブ１８Ｂとの間隔（プローブ中心位置間）は、（１／５）λｇとする。

図６には、実施例３の構成を電力モニタ系に応用した構成例が示されており、この電力モニタ系では、主プローブ２８Ａ及びマイクロストリップ線路２７Ａを介して信号等の伝送が行われると共に、副プローブ２８Ｂに接続したマイクロストリップ線路２７Ｂに電力モニタ回路２９が接続される。また、枠体１１Ｃの上面からショート面１３へ向けて調整ネジ（調整機構）３０が設けられており、この調整ネジ３０がショート面１３から更に内部へ突出したときに、この調整ネジ３０の先端がショート面１３Ｆとなる。

一般に、製品のインターフェースに用いる方形導波管は、ＴＥ_１０モードを使用しており、電界強度は導波管１２の長軸中心部が最も強く、中心から遠ざかる程、電界強度は弱くなる。従って、長軸中心位置１００に配置された上記主プローブ２８Ａの電界の結合は強くなり、長軸中心から離れた位置に配置された上記副プローブ２８Ｂの電界の結合は弱くなり、導波管１２に対する主プローブ２８Ａと副プローブ２８Ｂの結合量には差が生じる。

この実施例３の構成においては、図７（Ａ）に示されるように、主プローブ２８Ａと導波管１２との結合量が−２ｄＢ前後、副プローブ２８Ｂと導波管１２との結合量が−７．５ｄＢ前後、主プローブ２８Ａと副プローブ２８Ｂとの結合量が−１２ｄＢ前後となる。そして、図６の応用例では、上記副プローブ２８Ｂのマイクロストリップ線路２７Ｂに電力モニタ回路２９を接続することで、電力をモニタすることができ、小型の電力モニタ系が得られる。

また、図７（Ｂ）には、図５（Ｂ）のショート面１３［又は図６（Ｂ）の１３Ｆ］と主副プローブ２８Ａ，２８Ｂとの距離ｈを変えたときの両プローブ間の結合量が示されており、図示のように、距離ｈを（１／５）λｇ、（１／７）λｇ、（１／９）λｇへ変えるにつれて結合が弱くなることが分かる。従って、図６のように調整ネジ３０を設けた場合は、この調整ネジ３０によって主副プローブ２８Ａ，２８Ｂとショート面１３Ｆとの距離を変えることにより、主プローブ２８Ａと副プローブ２８Ｂとの間の結合量を調整することができる。当該例の電力モニタ系では、上記副プローブ２８Ｂの結合量を変えることで、電力モニタ回路２９へ入力される電力を適宜かつ容易に調整することが可能となる。

図８には、実施例４の導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成が示されている。この実施例４は、上記実施例２と同様に、金属製枠体１１Ｄの２つの貫通孔１４を、図８（Ａ）に示されるように、導波管１２の図の左側長辺部に形成すると共に、マイクロストリップ線路２７Ａ，２７Ｂを導波管１２の左側長辺部へ配置し、このマイクロストリップ線路２７Ａ，２７Ｂに接続した主副プローブ２８Ａ，２８Ｂを導波管１２内へ同一方向で突出させる。なお、これら主副プローブ２８Ａ，２８Ｂの配置位置は実施例３と同一となる。

このような実施例４の構成によっても、実施例３の場合と同様の特性の分配器が得られ、適用される回路構成に応じていずれかを選択することができる。また、実施例３の対向型の構成は、実施例４と比較すると、電力モニタ回路２９等を効率よく配置して導波管１２（矩形自体）を小さくできる利点がある。

本発明の実施例１に係る導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成を示し、図（Ａ）は図（Ｂ）のＩ−Ｉ線断面図、図（Ｂ）は縦断面（プローブ部切断）図である。 実施例１の導波管−マイクロストリップ線路分配器を適用したドップラーセンサの構成を示し、図（Ａ）は横断面図、図（Ｂ）は縦断面（プローブ部切断）図である。 実施例１の構成の特性を示し、図（Ａ）は両プローブ間の結合量特性図、図（Ｂ）はプローブと導波管との結合量特性図、図（Ｃ）はプローブとショート面との距離を可変にしたときの両プローブ間の結合量特性図である。 実施例２に係る導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成を示し、図（Ａ）は図（Ｂ）のII−II線断面図、図（Ｂ）は縦断面（プローブ部切断）図である。 実施例３に係る導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成を示し、図（Ａ）は図（Ｂ）のIII−III線断面図、図（Ｂ）は縦断面（プローブ部切断）図である。 実施例３の導波管−マイクロストリップ線路分配器を適用した電力モニタ形の構成を示し、図（Ａ）は横断面図、図（Ｂ）は縦断面（プローブ部切断）図である。 実施例３の構成における特性を示し、図（Ａ）はプローブと導波管に関する結合量特性図、図（Ｂ）はプローブとショート面との距離を可変にしたときの両プローブ間の結合量特性図である。 実施例４に係る導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成を示し、図（Ａ）は図（Ｂ）のIV−IV線断面図、図（Ｂ）は縦断面（プローブ部切断）図である。 従来の導波管−マイクロストリップ線路分配器の構成を示す平面図である。

符号の説明

１，１６…基板、 ２，１２…導波管、
３ａ〜３ｅ，１７Ａ，１７Ｂ，２７Ａ，２７Ｂ…マイクロストリップ線路、
４，１８Ａ，１８Ｂ…プローブ、
１０…基体、
１１，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ…枠体、
２２，３０…調整ネジ、
２８Ａ…主プローブ、 ２８Ｂ…副プローブ。

Claims (3)

1. 本体に、ショート面を持つ導波管が形成され、この導波管とマイクロストリップ線路を結合して構成される導波管−マイクロストリップ線路分配器において、
   分配のための２つのマイクロストリップ線路に対応して２つのプローブを設け、この２つのプローブを導波管内へその伝送方向に垂直な面内で突出・配置したことを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路分配器。
2. 上記２つのプローブと上記本体に形成された導波管ショート面との距離を可変にする調整機構を設けたことを特徴とする上記請求項１記載の導波管−マイクロストリップ線路分配器。
3. 上記導波管は矩形導波管からなり、上記２つのプローブは、上記矩形導波管内の長辺から導波管内へその伝送方向に垂直な面内で突出・配置したことを特徴とする上記請求項１又は２記載の導波管−マイクロストリップ線路分配器。

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