JP2006279306A - 導波管ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】 バランス入力又はバランス出力の構造を有する導波管ユニットを提供する。
【解決手段】 本発明の一実施の形態に係る導波管ユニットは、導波管、第１の電極、第２の電極、第１の電極に接続された第１の伝送線路、及び第２の電極に接続された第２の伝送線路を備えている。導波管は、第１の導体部と、第１の導体部に対向する第２の導体部と、第１の導体部と第２の導体部とを短絡する短絡部とを有する。短絡部から半波長領域における第１の導体部には、第１の開口が設けられており、当該半波長領域における第２の導体部には、第２の開口が設けられている。第１の電極は、第１の開口内又は第１の開口より導波管内部の領域においてＨ面に沿って設けられている。第２の電極は、第２の開口内又は第２の開口より導波管内部の領域において別のＨ面に沿って設けられている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、導波管ユニットに関するものである。

下記特許文献１には、導波管ユニットにおける出力構造が開示されている。この導波管ユニットにおいては、導波管の一表面に開口が設けられており、この開口内に島状電極が設けられている。この島状電極には、伝送線路が接続されている。かかる導波管ユニットの出力構造は、アンバランス出力になっている。
特開平１１−２２０３０６号公報

ところで、上述した構造の出力をバランス入力の高周波回路に接続するためには、アンバランス出力をバランス出力に変換するための変換器が必要となる。したがって、回路規模が大きくなる。

そこで、本発明は、バランス入力又はバランス出力の構造を有する導波管ユニットを提供することを目的としている。

本発明に係る第１の導波管ユニットは、導波管、第１の電極、第２の電極、第１の伝送線路、及び第２の伝送線路を備えている。導波管は、第１の導体部と、第２の導体部と、短絡部とを有している。第１の導体部は、所定の平面に沿って設けられている。第２の導体部は、第１の導体部に対向している。短絡部は、第１の導体部及び第２の導体部に交差する方向に延びており第１の導体部と第２の導体部とを短絡している。この導波管には、第１の開口及び第２の開口が設けられている。第１の開口は、半波長領域において第１の導体部に設けられている。この半波長領域は、短絡部に一端を有し、該一端から管内波長の半波長の長さを有する領域である。第２の開口は、半波長領域において第２の導体部に設けられている。第１の電極は、第１の開口内又は第１の開口より導波管内部の領域においてＨ面に沿って設けられている。第２の電極は、第２の開口内又は第２の開口より導波管内部の領域において別のＨ面に沿って設けられている。第１の伝送線路は、第１の電極に電気的に接続されており、第２の伝送線路は、第２の電極に電気的に接続されている。

第１の導波管ユニットでは、第１の電極及び第２の電極は、第１の導体部及び第２の導体部と電気的に絶縁されている。第１の電極及び第２の電極は、導波管内のＴＥ_１０モードの電磁波が第１の電極及び第２の電極に実質的に等しく電界結合されるように構成されていることが好ましい。

第１の導波管ユニットによれば、第１の電極及び第２の電極が、上記半波長領域における異なるＨ面に設けられている。ここで、導波管の内部におけるＴＥ_１０モードの電界の向きは、異なる二つのＨ面にそれぞれ設けられた導体に対して、１８０度異なる。したがって、第１の伝送線路及び第２の伝送線路に位相が１８０度異なる信号の入力又は出力が可能になる。また、第１の電極及び第２の電極に同方向の電界が結合するＴＭ_１１モードの電磁波が伝送しだす周波数（遮断周波数）は、ＴＥ_１０モードの電磁波の周波数に対して非常に高い。したがって、第１の導波管ユニットによれば、広帯域のバランス入力又はバランス出力が提供される。

本発明に係る第２の導波管ユニットは、第１の電極の中心及び第２の電極の中心が、半波長領域における中心軸線上に設けられている上記第１の導波管ユニットである。なお、この中心軸線は、第１の導体部から第２の導体部へ向かう方向と同方向に延びている。

導波管の半波長領域においては、上記中心軸線上の電界の強度が最も大きい。したがって、この第２の導波管ユニットによれば、第１の電極及び第２の電極に強度の大きい電界が結合される。

本発明に係る第３の導波管ユニットは、第１の電極及び前記第２の電極が導波管の内部に設けられている上記第１の導波管ユニット又は上記第２の導波管ユニットである。第３の導波管ユニットによれば、コンデンサ容量が増加されるので、第１の電極及び第２の電極における電界の結合を強めることができる。

本発明に係る第４の導波管ユニットは、第１の開口内に設けられた第１の補助電極と、第２の開口内に設けられた第２の補助電極と、第１の電極の周縁部と第１の補助電極の周縁部とを電気的に接続する第１の接続部と、第２の電極の周縁部と第２の補助電極の周縁部とを電気的に接続する第２の接続部と、を更に備える上記第３の導波管ユニットである。この第４の導波管ユニットにおいては、第１の伝送線路は第１の補助電極を介して第１の電極に電気的に接続されており、第２の伝送線路は第２の補助電極を介して第２の電極に電気的に接続されている。

第４の導波管ユニットによれば、導波管外部の第１の伝送線路と導波管内部の第１の電極、導波管外部の第２の伝送線路と導波管内部の第２の電極を、少ない導体損失で、電気的に接続することが可能となる。

本発明に係る第５の導波管ユニットは、第１の接続部が複数の第１の柱状電極を有し、第２の接続部が複数の第２の柱状電極を有する上記第４の導波管ユニットである。この第５の導波管ユニットにおいて、第１の柱状電極は、第１の電極と第１の補助電極とに交差する方向に延びており該第１の電極と該第１の補助電極とを電気的に接続している。第２の柱状電極は、第２の電極と第２の補助電極とに交差する方向に延びており該第２の電極と該第２の補助電極とを電気的に接続している。第１の柱状電極それぞれの径をｄ１、隣り合う第１の柱状電極の側面間の距離をｇ１とした場合に、ｄ１≧ｇ１となっており、第２の柱状電極それぞれの径をｄ２、隣り合う第２の柱状電極の側面間の距離をｇ２とした場合に、ｄ２≧ｇ２となっている。

この第５の導波管ユニットによれば、複数の第１の柱状電極によって構成される第１の接続部、及び複数の第２の柱状電極によって構成される第２の接続部のそれぞれを、実質的に導体壁とみなせることができる。したがって、導波管外部の第１の伝送線路と導波管内部の第１の電極、導波管外部の第２の伝送線路と導波管内部の第２の電極を、少ない導体損失で、電気的に接続することが可能となる。

本発明に係る第６の導波管ユニットは、導波管と、第１の電極と、第２の電極と、第１の伝送線路と、第２の伝送線路とを備える。導波管は、第１の導体部と、第２の導体部と、短絡部を有する。第１の導体部は、所定の平面に沿って設けられている。第２の導体部は、第１の導体部に対向している。短絡部は、第１の導体部及び第２の導体部に交差する方向に延びており第１の導体部と第２の導体部とを短絡している。この導波管には、第１の開口及び第２の開口が設けられている。第１の開口は、第１の半波長領域における第１の導体部に設けられている。第１の半波長領域は、短絡部に一端を有し該一端から管内波長の半波長の長さを有する領域である。第２の開口は、第２の半波長領域における第１の導体部に設けられている。第２の半波長領域は、第１の半波長領域の他端に一端を有し該一端から上記半波長の長さを有する領域である。第１の電極は、第１の開口内又は第１の開口より導波管内部の領域においてＨ面に沿って設けられている。第２の電極は、第２の開口内又は第２の開口より導波管内部の領域においてＨ面に沿って設けられている。第１の伝送線路は、第１の電極に電気的に接続されている。第２の電極は、第２の伝送線路に電気的に接続されている。

第６の導波管ユニットでは、第１の電極及び第２の電極が、第１の導体部及び第２の導体部と電気的に絶縁されている。第１の電極及び第２の電極は、導波管内のＴＥ_１０モードの電磁波が第１の電極及び第２の電極に実質的に等しく電界結合されるように構成されていることが好ましい。

第６の導波管ユニットによれば、第１の半波長領域に設けられた第１の電極に対するＴＥ_１０モードの電界の向きと、第２の半波長領域に設けられた第２の電極に対するＴＥ_１０モードの電界の向きは、１８０度反転している。したがって、第１の伝送線路及び第２の伝送線路に位相が１８０度異なる信号の入力及び出力が可能になる。

本発明によれば、バランス入力又はバランス出力の構造を有する導波管ユニットが提供される。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。

［第１の実施の形態］

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管ユニットを示す分解斜視図である。図２は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管ユニットを示す断面図である。図１及び図２に示す導波管ユニット１０は、導波管１２、第１の配線基板１４、第２の配線基板１６、及び第３の配線基板１８を備えている。

導波管１２は、第１の導体部１２ａ及び第２の導体部１２ｂを有している。第１の導体部１２ａ及び第２の導体部１２ｂは、導体材料から構成されている。

本実施の形態の導波管１２は、略直方体形状の誘電体１２ｃを有している。誘電体１２ｃは、例えばセラミックによって構成されている。第１の導体部１２ａは、誘電体１２ｃの一方の主面上に設けられている。即ち、第１の導体部１２ａは、所定の平面に沿って設けられている。第２の導体部１２ｂは、誘電体１２ｃの他方の主面上に設けられている。したがって、第２の導体部１２ｂは、第１の導体部１２ａに対向している。

誘電体１２ｃには、電磁波の進行方向（図１に示すＸ方向）に延びる一対の縁部に沿って複数のビアホールが設けられており、当該複数のビアホールの内部に導体材料が埋め込まれることによってビア電極１２ｄが形成されている。また、誘電体１２ｃには、上記進行方向の一端における縁部に沿って複数のビアホールが設けられており、当該ビアホールの内部に導体材料が埋め込まれることによって複数のビア電極１２ｅが形成されている。さらに、誘電体１２ｃには、上記進行方向の他端における縁部に沿って複数のビアホールが設けられており、当該ビアホールの内部に導体材料が埋め込まれることによって複数のビア電極１２ｆが形成されている。

これらのビア電極１２ｄ、１２ｅ、及び１２ｆは、第１の導体部１２ａと第２の導体部１２ｂとを短絡している。ここで、ビア電極１２ｄ、１２ｅ、及び１２ｆそれぞれの径をｄとし、隣接するビア電極の周面間の距離をｇとした場合に、ｄ≧ｇとなっている。これによって、ビア電極１２ｄ、１２ｅ、及び１２ｆが、実質的に導体面として機能し、導波管１２の外部への電磁波の漏れ出しを防止している。

導波管１２は、半波長領域１２ｇ及び半波長領域１２ｈを有している。半波長領域１２ｇは、複数のビア電極１２ｅによって構成される短絡部に一端を有し、当該一端から管内波長の半波長の長さを有する領域である。半波長領域１２ｈは、複数のビア電極１２ｆによって構成される短絡部に一端を有し、当該一端から管内波長の半波長の長さを有する領域である。

半波長領域１２ｈには、第１の開口１２ｉ、及び第２の開口１２ｊが設けられている。第１の開口１２ｉは、半波長領域１２ｈにおける第１の導体部１２ａの一部が矩形状に除かれることによって形成されており、第２の開口１２ｊは、半波長領域１２ｈにおける第２の導体部１２ｂの一部が矩形状に除かれることによって形成されている。

第１の開口１２ｉ内には、第１の電極１２ｋが設けられている。本実施の形態では、第１の電極１２ｋは、矩形の平面形状を有しており、誘電体１２ｃの一方の主面上に設けられている。したがって、第１の電極１２ｋは、導波管１２におけるＨ面に沿って設けられている。

第２の開口１２ｊ内には、第２の電極１２ｍが設けられている。本実施の形態では、第２の電極１２ｍは、矩形の平面形状を有しており、誘電体１２ｃの他方の主面上に設けられている。したがって、第２の電極１２ｍは、導波管１２における別のＨ面に沿って設けられている。

導波管１２においては、第１の電極１２ｋの中心及び第２の電極１２ｍの中心が、半波長領域１２ｈにおける中心軸線Ｙ上に設けられている。また、第１の電極１２ｋの面積と第２の電極１２ｍの面積とは、同一になっている。

半波長領域１２ｇには、第３の開口１２ｎが設けられている。第３の開口１２ｎは、半波長領域１２ｇにおける第１の導体部１２ａの一部が、矩形状に除かれることによって形成されている。

第３の開口１２ｎ内には、第３の電極１２ｏが設けられている。本実施の形態では、電極１２ｏは、矩形の平面形状を有しており、誘電体１２ｃの一方の主面上に設けられている。なお、第３の開口１２ｎは、半波長領域１２ｇにおける第２の導体部１２ｂの一部を除くことによって設けられていてもよい。この場合には、第３の電極１２ｏは、誘電体１２ｃの他方の主面に設けられる。

導波管１２には、複数のビア電極１２ｐと、複数のビア電極１２ｑが設けられている。ビア電極１２ｐは、半波長領域１２ｈと１２ｇとの境界近傍の領域であって半波長領域１２ｈ側の領域において、導波管１２の幅方向に配列されている。ビア電極１２ｑは、上記境界近傍の領域であって半波長領域１２ｇ側の領域において、導波管１２の幅方向に配列されている。これらビア電極１２ｐ及び１２ｑは、入力側と出力側の結合の度合いを設定するための結合窓を構成している。

第１の配線基板１４は、基板部１４ａ、電極層１４ｂ、第１の伝送線路１４ｃ、及びビア電極１４ｄを有している。基板部１４ａは、多層の誘電体からなり、その一方の主面に電極層１４ｂが設けられている。基板部１４ａの中間層には、第１の伝送線路１４ｃが設けられている。この第１の伝送線路１４ｃには、ビア電極１４ｄの一端が電気的に接続されている。このビア電極１４ｄの他端は、基板部１４ａの他方の主面まで延びており、第１の電極１２ｋに電気的に接続されている。

同様に、第２の配線基板１６は、基板部１６ａ、電極層１６ｂ、第２の伝送線路１６ｃ、及びビア電極１６ｄを有している。基板部１６ａは、多層の誘電体からなり、その一方の主面に電極層１６ｂが設けられている。基板部１６ａの中間層には、第２の伝送線路１６ｃが設けられている。この第２の伝送線路１６ｃには、ビア電極１６ｄの一端が電気的に接続されている。このビア電極１６ｄの他端は、基板部１６ａの他方の主面まで延びており、第２の電極１２ｍに電気的に接続されている。

また、同様に、第３の配線基板１８は、基板部１８ａ、電極層１８ｂ、第３の伝送線路１８ｃ、及びビア電極１８ｄを有する。基板部１８ａは、多層の誘電体からなり、その一方の主面に電極層１８ｂが設けられている。基板部１８ａの中間層には、第３の伝送線路１８ｃが設けられている。この第３の伝送線路１８ｃには、ビア電極１８ｄの一端が接続されている。このビア電極１８ｄの他端は、基板部１８ａの他方の主面まで延びており、第３の電極１２ｏに電気的に接続されている。

以下、本実施の形態の導波管ユニット１０の作用・効果について説明する。導波管１２の内部におけるＴＥ_１０モードの電界の向きは、短絡部から半波長領域における異なる二つのＨ面にそれぞれ設けられた導体に対して、１８０度異なる。本実施の形態の導波管ユニット１０では、半波長領域１２ｈにおける異なる二つのＨ面に第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍがそれぞれ設けられている。したがって、第１の電極１２ｋに電気的に接続された第１の伝送線路１４ｃと、第２の電極１２ｍに電気的に接続された第２の伝送線路１６ｃに、互いの位相が１８０度異なる信号の入出力が可能となる。

また、第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍは、半波長領域１２ｈにおける中心軸線Ｙ上に設けられている。したがって、第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍには、半波長領域１２ｈにおいて最も強度の大きい電界が結合される。

さらに、第１の電極１２ｋの面積及び第２の電極１２ｍの面積は実質的に同一であるので、導波管内のＴＥ_１０モードの電磁波が第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍに実質的に等しく結合される。その結果、第３の第１の電極１２ｋにおけるパワーと第２の電極１２ｍにおけるパワーとを実質的に同一にすることが可能である。

したがって、第１の伝送線路１４ｃ及び第２の伝送線路１６ｃに位相が１８０度異なる同パワーの信号の入力及び出力が可能になる。故に、第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍを出力に用いることによってバランス出力を構成することが可能になる。また、第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍを入力に用いることによってバランス入力を構成することが可能となる。ここで、第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍに結合する電界の向きが同一になるＴＭ_１１モードの電磁波が伝送しだす周波数（遮断周波数）は、ＴＥ_１０モードの電磁波の周波数に対して高い。この遮断周波数は、導波管の厚みが薄くなるにつれて高くなる。したがって、本導波管ユニットによれば、広帯域のバランス入力又はバランス出力が提供される。

なお、本実施の形態においては、第１の電極１２ｋが、誘電体１２ｃの一方の主面上、且つ第１の開口１２ｉ内に設けられており、第２の電極１２ｍが、誘電体１２ｃの他方の主面上、且つ第２の開口１２ｊ内に設けられている。しかしながら、第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍが、導波管１２の内部、即ち誘電体１２ｃの内部に設けられていてもよい。

図３は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管ユニットの他の例を一部破断して示す拡大斜視図である。図３に示す導波管ユニット１０Ｂにおいては、第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍが、導波管１２の内部に設けられている。即ち、第１の開口１２ｉと対向する導波管１２内部のＨ面に沿って第１の電極１２ｋが設けられており、第２の開口１２ｊと対向する導波管１２内部の別のＨ面に沿って、第２の電極１２ｍが設けられている。

具体的に、導波管ユニット１０Ｂでは、誘電体１２ｃの一方の主面と対向するよう、誘電体１２ｃの内層上に第１の電極１２ｋが設けられており、誘電体１２ｃの他方の主面と対向するよう、誘電体１２ｃの別の内層上に第２の電極１２ｍが設けられている。このように、導波管１２の内部の異なるＨ面に第１の電極１２ｋ及び第２の電極１２ｍを設けることによって、コンデンサ容量を増加することができる。その結果、第１の電極１２ｋに対する電界の結合、及び第２の電極１２ｍに対する電界の結合を強めることができる。

また、導波管ユニット１０Ｂでは、第１の開口１２ｉ内の誘電体１２ｃの一方の主面上に、第１の補助電極１２ｒが設けられており、第２の開口１２ｊ内の誘電体１２ｃの他方の主面上に、第２の補助電極１２ｓが設けられている。更に、第１の電極１２ｋの周縁部と第１の補助電極１２ｒの周縁部とが、第１の接続部によって電気的に接続されており、第２の電極１２ｍの周縁部と第２の補助電極１２ｓの周縁部とが、第２の接続部によって電気的に接続されている。この導波管ユニット１０Ｂでは、第１の接続部が、複数のビア電極（第１の柱状電極）１２ｔによって構成されており、第２の接続部が、複数のビア電極（第２の柱状電極）１２ｕによって構成されている。

ここで、ビア電極１２ｔそれぞれの径をｄ１とし、隣り合うビア電極１２ｔの側面間の距離をｇ１とした場合に、ｄ１≧ｇ１となっている。また、ビア電極１２ｕそれぞれの径をｄ２とし、隣り合うビア電極１２ｕの側面間の距離をｇ２とした場合に、ｄ２≧ｇ２となっている。これによって、第１の接続部及び第２の接続部が実質的に導体壁と機能する。

また、導波管ユニット１０Ｂでは、第１の補助電極１２ｒを介して第１の伝送線路１４ｃが第１の電極１２ｋと電気的に接続され、第２の補助電極１２ｓを介して第２の伝送線路１６ｃが第２の電極１２ｍに電気的に接続される。

かかる導波管ユニット１０Ｂによれば、導波管１２の内部に設けられた第１の電極１２ｋと導波管１２の外部の第１の伝送線路１４ｃとが、少ない導体損失で電気的に接続される。また、導波管１２の内部に設けられた第２の電極１２ｍと導波管１２の外部の第２の伝送線路１６ｃとが、少ない導体損失で電気的に接続される。

［第２の実施の形態］

図４は、本発明の第２の実施の形態に係る導波管ユニットを示す分解斜視図である。図５は、本発明の第２の実施の形態に係る導波管ユニットを示す断面図である。図４及び図５に示す導波管ユニット１０Ｃは、導波管２０、第１の同軸ケーブル２２、第２の同軸ケーブル２４、及び第３の同軸ケーブル２６を備えている。

導波管２０は、断面矩形の筒状導体であり、第１の導体部２０ａと、第１の導体部２０ｂに対向する第２の導体部２０ｂと、第１の導体部２０ａと第２の導体部２０ｂとを電気的に接続する側壁部２０ｃとを有している。導波管２０の一端には、導体壁によって構成された短絡部２０ｅが設けられており、導波管２０の他端には、導体壁によって構成された短絡部２０ｆが設けられている。

この導波管２０は、半波長領域２０ｇと半波長領域２０ｈとを有している。半波長領域２０ｇは、短絡部２０ｅに一端を有し、当該一端から管内波長の半波長の長さを有する領域である。半波長領域２０ｈは、短絡部２０ｆに一端を有し、当該一端から管内波長の半波長の長さを有する領域である。

半波長領域２０ｈにおける第１の導体部２０ａには、矩形の第１の開口２０ｉが設けられている。半波長領域２０ｈにおける第２の導体部２０ｂには、矩形の第２の開口２０ｊが設けられている。

半波長領域２０ｇにおける第１の導体部２０ａには、第３の開口２０ｎが設けられている。なお、第３の開口２０ｎは、半波長領域２０ｇの第２の導体部２０ｂに設けられていてもよい。

導波管２０には、複数の柱状電極２０ｐと、複数の柱状電極２０ｑが設けられている。柱状電極２０ｐは、半波長領域２０ｈと２０ｇとの境界近傍の領域であって半波長領域２０ｈ側の領域において、導波管１２の幅方向に配列されている。柱状電極１２ｑは、上記境界近傍の領域であって半波長領域１２ｇ側の領域において、導波管１２の幅方向に配列されている。これら柱状電極１２ｐ及び１２ｑは、入力側と出力側の結合の度合いを設定するための結合窓を構成している。

同軸ケーブル２２は、第１の信号線路２２ｃとしての中心導体を有している。この第１の信号線路２２ｃの先端には、第１の電極２８ａが取り付けられている。第１の信号線路２２ｃと第１の電極２８ａとは、電気的に接続されている。

同様に、同軸ケーブル２４は、第２の信号線路２４ｃとしての中心導体を有している。この第２の信号線路２４ｃの先端には、第２の電極２８ｂが取り付けられている。第２の信号線路２４ｃと第２の電極２８ｂとは、電気的に接続されている。

また、同様に、同軸ケーブル２６は、第３の信号線路２６ｃとしての中心導体を有している。この第３の信号線路２６ｃの先端には、第３の電極２８ｃが取り付けられている。第３の信号線路２６ｃと第３の電極２８ｃとは、電気的に接続されている。

なお、第１の電極２８ａ、第２の電極２８ｂ、及び第３の電極２８ｃは、例えば、樹脂製の柱状部材の表面を導体膜で覆うことによって構成される。

第１の電極２８ａの先端面２８ｄは、第１の開口２０ｉ内、又は第１の開口２０ｉより導波管の内部において、Ｈ面に沿って設けられている。第２の電極２８ａの先端面２８ｅは、第２の開口２０ｊ内、又は第２の開口２０ｊより導波管の内部において、別のＨ面に沿って設けられている。また、第１の電極２８ａの中心及び第２の電極２８ｂの中心は、半波長領域２０ｈの中心軸線Ｙ上に設けられている。

また、第３の電極２８ｃの先端面２８ｆは、第３の開口２０ｎ内、又は第３の開口２０ｎより導波管の内部においてＨ面に沿って設けられている。

かかる導波管ユニット１０Ｃによっても、第１の実施の形態の導波管ユニット１０及びその変形例の導波管ユニット１０Ｂと同様に、バランス入力又はバランス出力の構造が提供される。

［第３の実施の形態］

図６は、本発明の第３の実施の形態に係る導波管ユニットを示す断面図である。図６に示す導波管ユニット１０Ｄは、導波管３２、第１の配線基板３４、第２の配線基板３６、及び第３の配線基板３８を備えている。

導波管３２は、１の導体部３２ａ、第２の導体部３２ｂ、及び誘電体３２ｃを有している。第１の導体部３２ａ及び第２の導体部３２ｂは、導体材料から構成されている。第１の導体部３２ａは、誘電体３２ｃの一方の主面上に設けられており、第２の導体部３２ｂは、誘電体３２ｃの他方の主面上に設けられている。

この導波管３２の周縁部には、複数のビア電極３２ｄが設けられており、当該ビア電極３２ｄによって、第１の導体部３２ａと第２の導体部３２ｂが短絡されている。

導波管３２は、第１の領域３２ｘ及び第２の領域３２ｙを有している。第１の領域３２ｘは、第１の半波長領域３２ｈと第２の半波長領域３２ｇとを有している。第１の半波長領域３２ｈは、短絡部３２ｆに一端を有する領域であって、当該一端から管内波長の半波長の長さを有する領域である。なお、短絡部３２ｆは、第１の領域３２ｘの一端における縁部に沿って設けられた複数のビア電極３２ｄによって構成されている。第２の半波長領域３２ｇは、第１の半波長領域３２ｈの他端に一端を有する領域であって、当該一端から上記半波長の長さを有する領域である。

上記の第２の領域３２ｙは、第２の半波長領域３２ｇと隣接している。本実施の形態では、第１の半波長領域３２ｈから第２の半波長領域３２ｇへ向かう方向に交差する方向において、第２の領域３２ｙと第２の半波長領域３２ｇが隣接している。この第２の領域３２ｙと第２の半波長領域３２ｇとの境界には、結合窓を構成する複数のビア電極３２ｐが配列されている。

第１の半波長領域３２ｈにおける第１の導体部３２ａには、第１の開口３２ｉが設けられている。この第１の開口３２ｉ内の誘電体３２ｃの一方の主面上には、第１の電極３２ｋが設けられている。また、第２の半波長領域３２ｇにおける第１の導体部３２ａには、第２の開口３２ｊが設けられている。この第２の開口３２ｊ内の誘電体３２ｃの一方の主面上には、第２の電極３２ｍが設けられている。なお、本実施の形態においては、第１の開口３２ｉ、第２の開口３２ｊ、第１の電極３２ｋ、及び第２の電極３２ｍは、矩形の平面形状を有している。また、第１の電極３２ｋ、及び第２の電極３２ｍは、実質的に同一の面積を有している。さらに、第１の電極３２ｋの中心は、第１の半波長領域３２ｈにおける中心軸線上に設けられており、第２の電極３２ｍの中心は第２の半波長領域３２ｇにおける中心軸線上に設けられている。

第１の配線基板３４は、基板部３４ａ、電極層３４ｂ、第１の伝送線路３４ｃ、及びビア電極３４ｄを有している。基板部３４ａは、多層の誘電体からなり、その一方の主面には、電極層３４ｂが設けられている。基板部３４ａの中間層には、第１の伝送線路３４ｃが設けられている。第１の伝送線路３４ｃには、ビア電極３４ｄの一端が接続されている。このビア電極３４ｄの他端は、基板部３４ａの他方の主面まで延びており、第１の電極３２ｋに電気的に接続されている。

同様に、第２の配線基板３６は、基板部３６ａ、電極層３６ｂ、第２の伝送線路３６ｃ、及びビア電極３６ｄを有している。基板部３６ａは、多層の誘電体からなり、その一方の主面には、電極層３６ｂが設けられている。基板部３６ａの中間層には、第２の伝送線路３６ｃが設けられている。第２の伝送線路３６ｃには、ビア電極３６ｄの一端が接続されている。このビア電極３６ｄの他端は、基板部３６ａの他方の主面まで延びており、第２の電極３２ｍに電気的に接続されている。

また、同様に、第３の配線基板３８は、基板部３８ａ、電極層３８ｂ、第３の伝送線路３８ｃ、及びビア電極３８ｄを有する。基板部３８ａは、多層の誘電体からなり、その一方の主面に電極層３８ｂが設けられている。基板部３８ａの中間層には、第３の伝送線路３８ｃが設けられている。この第３の伝送線路３８ｃには、ビア電極３８ｄの一端が接続されている。このビア電極３８ｄの他端は、基板部３８ａの他方の主面まで延びており、第３の電極３２ｏに電気的に接続されている。

以下、本実施の形態の導波管ユニット１０Ｄの作用・効果について説明する。導波管３２においては、第１の半波長領域３２ｈに第１の電極３２ｋが設けられており、第２の半波長領域３２ｇに第２の電極３２ｍが設けられている。したがって、第１の電極３２ｋに対するＴＥ_１０モードの電界の向きと、第２の電極３２ｍに対する当該電界の向きは１８０度異なる。

また、第１の電極３２ｋは、その中心が第１の半波長領域３２ｈの中心軸線上に位置するようにもうけられており、第２の電極３２ｍは、その中心が第２の半波長領域３２ｇの中心軸線上に位置するように設けられている。したがって、第１の電極３２ｋ及び第２の電極３２ｍには、強度の大きい電界が結合される。

更に、第１の電極３２ｋの面積と第２の電極３２ｍにおける面積が実質的に同一であるので、導波管内のＴＥ_１０モードの電磁波が第１の電極３２ｋ及び第２の電極３２ｍに実質的に等しく結合される。その結果、第１の電極３２ｋにおけるパワーと第２の電極３２ｍにおけるパワーが略同一になる。

このように、導波管ユニット１０Ｄによれば、第１の電極３２ｋ及び第２の電極３２ｍを出力に用い、第３の電極３２ｏを入力に用いる場合に、アンバランス入力とバランス出力とが実現される。また、第１の電極３２ｋ及び第２の電極３２ｍを入力に用い、第３の電極３２ｏを出力に用いる場合には、バランス入力とアンバランス出力とが実現される。

以上、本発明の第１の実施の形態、その変形例、第２の実施の形態、及び第３の実施の形態について説明したが、本発明は、これらの実施の形態に限定されるものではない。例えば、第１の電極の面積及び第２の電極の面積は異なっていてもよく、第１の電極の中心及び第２の電極の中心は、対応の中心軸線上から変位していてもよい。ここで、本発明の導波管ユニットにおいては、第１の電極及び第２の電極が出力に用いられる場合に、入力伝送線路から第１の伝送線路へ出力される信号のパワーと、入力伝送線路から第２の伝送線路へ出力される信号のパワーが実質的に等しくなっていればよい。また、第１の電極及び第２の電極が入力に用いられる場合には、第１の伝送線路から出力伝送線路へ出力される信号のパワーと、第２の伝送線路から出力伝送線路へ出力される信号のパワーが実質的に等しくなっていればよい。これは、第１の電極及び第２の電極の中心軸線Ｙからの変位量、第１の電極の面積及び第２の電極の面積等の調整によって実現可能である。

また、第１〜第３の伝送線路には、ＴＥＭモードの信号を伝送可能なストリップ線路、同軸線路、マイクロストリップ線路等の種々の伝送線路を適用可能である。

また、以上の実施の形態は、バランス入力とアンバランス出力とを有する導波管ユニット、又はアンバランス入力とバランス出力を有する導波管ユニットの一方を実現するものであるが、本発明はバランス入力及びバランス出力を有する導波管ユニットにも適用可能である。具体的に、上述した第１の電極及び第２の電極に係わる構成を入力側と出力側の両者に設けることによって、バランス入力及びバランス出力を有する導波管ユニットが実現される。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管ユニットを示す分解斜視図である。 図２は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管ユニットを示す断面図である。 図３は、本発明の第１の実施の形態に係る導波管ユニットの他の例を一部破断して示す拡大斜視図である。 図４は、本発明の第２の実施の形態に係る導波管ユニットを示す分解斜視図である。 図５は、本発明の第２の実施の形態に係る導波管ユニットを示す断面図である。 図６は、本発明の第３の実施の形態に係る導波管ユニットを示す断面図である。

符号の説明

１０…導波管ユニット、導波管…１２、１２ａ…第１の導体部、１２ｂ…第２の導体部、１２ｃ…誘電体、１２ｇ…半波長領域、１２ｉ…第１の開口、１２ｊ…第２の開口、１２ｎ…第３の開口、１２ｋ…第１の電極、１２ｍ…第２の電極、１２ｏ…第３の電極、１４…配線基板、１４ｃ…第１の伝送線路、１６…配線基板、１６ｃ…第２の伝送線路。

Claims (6)

1. 所定の平面に沿って設けられた第１の導体部と、該第１の導体部に対向する第２の導体部と、前記第１の導体部及び第２の導体部に交差する方向に延びており該第１の導体部及び該第２の導体部を短絡する短絡部とを有し、前記短絡部に一端を有し該一端から管内波長の半波長の長さを有する半波長領域において前記第１の導体部に第１の開口が設けられており、該半波長領域における前記第２の導体部に第２の開口が設けられている導波管と、
   前記第１の開口内又は第１の開口より前記導波管内部の領域においてＨ面に沿って設けられた第１の電極と、
   前記第２の開口内又は第２の開口より前記導波管内部の領域において別のＨ面に沿って設けられた第２の電極と、
   前記第１の電極に電気的に接続された第１の伝送線路と、
   前記第２の電極に電気的に接続された第２の伝送線路と、
   を備える導波管ユニット。
2. 前記第１の電極の中心及び前記第２の電極の中心が、前記半波長領域における中心軸線上に設けられている、請求項１記載の導波管ユニット。
3. 前記第１の電極及び前記第２の電極は、前記導波管の内部に設けられている、請求項１又は２に記載の導波管ユニット。
4. 前記第１の開口内に設けられた第１の補助電極と、
   前記第２の開口内に設けられた第２の補助電極と、
   前記第１の電極の周縁部と前記第１の補助電極の周縁部とを電気的に接続する第１の接続部と、
   前記第２の電極の周縁部と前記第２の補助電極の周縁部とを電気的に接続する第２の接続部と、
   を更に備え、
   前記第１の伝送線路は前記第１の補助電極を介して前記第１の電極に電気的に接続されており、
   前記第２の伝送線路は前記第２の補助電極を介して前記第２の電極に電気的に接続されている、
   請求項３に記載の導波管ユニット。
5. 前記第１の接続部は、複数の第１の柱状電極を有しており、該複数の第１の柱状電極は、前記第１の電極及び前記第１の補助電極に交差する方向に延びており、且つ、該第１の電極と該第１の補助電極とを電気的に接続しており、
   前記第２の接続部は、複数の第２の柱状電極を有しており、該複数の第２の柱状電極は、前記第２の電極及び前記第２の補助電極に交差する方向に延びており、且つ、該第２の電極と該第２の補助電極とを電気的に接続しており、
   前記第１の柱状電極それぞれの径をｄ１、隣り合う第１の柱状電極の側面間の距離をｇ１とした場合に、ｄ１≧ｇ１となっており、
   前記第２の柱状電極それぞれの径をｄ２、隣り合う第２の柱状電極の側面間の距離をｇ２とした場合に、ｄ２≧ｇ２となっている、
   請求項４に記載の導波管ユニット。
6. 所定の平面に沿って設けられた第１の導体部と、該第１の導体部に対向する第２の導体部と、前記第１の導体部及び第２の導体部に交差する方向に延びており該第１の導体部と該第２の導体部とを短絡する短絡部とを有し、前記短絡部に一端を有し該一端から管内波長の半波長の長さを有する第１の半波長領域における前記第１の導体部に第１の開口が設けられており、前記第１の半波長領域の他端に一端を有し該一端から前記半波長の長さを有する第２の半波長領域における前記第１の導体部に第２の開口が設けられている導波管と、
   前記第１の開口内又は第１の開口より前記導波管内部の領域においてＨ面に沿って設けられた第１の電極と、
   前記第２の開口内又は第２の開口より前記導波管内部の領域においてＨ面に沿って設けられた第２の電極と、
   前記第１の電極に電気的に接続された第１の伝送線路と、
   前記第２の電極に電気的に接続された第２の伝送線路と、
   を備える導波管ユニット。
   

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