JP2007053440A - サスペンデッド線路装置および送受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 高周波信号の漏洩を抑制して低損失化することができると共に、設計自由度を高めることができるサスペンデッド線路装置および送受信装置を提供する。
【解決手段】 ２枚の導体板１，２の間に誘電体基板３を配置する。また、誘電体基板３の表面３Ａには高周波信号用の第１のサスペンデッド線路４を設ける。一方、誘電体基板３の裏面３Ｂには、第１のサスペンデッド線路４に交差して直流信号用または低周波信号用の第２のサスペンデッド線路５を設ける。そして、第２のサスペンデッド線路５には、第１のサスペンデッド線路４との交差位置Ｐの両側にオープンスタブ６を設ける。これにより、オープンスタブ６を用いて高周波信号を遮断することができ、第１のサスペンデッド線路４を低損失化することができる。
【選択図】 図３

Description

本発明は、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波の電磁波を伝送するサスペンデッド線路装置および該サスペンデッド線路装置を用いた送受信装置に関する。

一般に、サスペンデッド線路装置として、導電体平面の間に誘電体基板を配置すると共に、誘電体基板の両面に第１，第２の導体パターンをそれぞれ設け、これらの第１，第２の導体パターンを互いに交差させたものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、多層構造のマイクロストリップ線路として、誘電体基板の表面に互いに交差する第１，第２のストリップラインを設けると共に、第２のストリップラインのうち第１のストリップラインと交差する部位は、誘電体基板の裏面に設けた裏面ストリップラインを用いて迂回したものも知られている（例えば、特許文献２参照）。この場合、第２のストリップラインは、スルーホールを通じて裏面ストリップラインに接続されている。また、誘電体基板の表面には、スルーホールの位置から延びるオープンスタブを設けると共に、該オープンスタブは第２のストリップラインに接続している。

さらに、サスペンデッド線路を用いたバランス形ミキサも知られている（例えば、特許文献３参照）。この場合、周波数変換用のサスペンデッド線路に対して信号入力用の第１，第２の誘電体線路を接続すると共に、周波数変換用のサスペンデッド線路の幅方向両側には、ダイオードが接続された２個のフィルタ回路がそれぞれ設けている。

特開昭６３−２２１７０１号公報 特開平９−１８６５０８号公報 特開平１０−７５１２５号公報

ところで、上述した特許文献１に記載された従来技術では、第１，第２の導体パターンのうち一方または両方に高周波信号を伝送させる場合に、伝送する高周波信号が相手方の導体パターンに対して漏洩し、損失やノイズの増加につながるという問題がある。

これに対し、特許文献２に記載された従来技術では、第２のストリップラインにはオープンスタブを接続したから、オープンスタブを用いて第１のストリップラインから漏洩した信号の伝送を遮断することができる。ここで、第１のストリップラインを伝送する信号の波長λgに対して、スルーホールは、第１のストリップラインの中心位置からλg／４離間した位置に設けると共に、該スルーホールにオープンスタブを接続する構成としている。このため、第１のストリップラインに高周波信号を伝送させた場合には、スルーホールの位置、径寸法に応じてオープンスタブによる信号の遮断特性が変化する。この結果、スルーホールの位置、径寸法のばらつきが無視できなくなり、電気特性のばらつきが大きくなるという問題がある。

また、特許文献３に記載された従来技術では、バランス形ミキサの入力を誘電体線路とし、サスペンデッド線路を用いて周波数の変換を行うミキサ回路を構成している。しかし、このようなミキサ回路の構成では、周波数変換用のサスペンデッド線路は、信号入力用の誘電体線路と共に誘電体基板を２つの領域に分離している。これに対し、周波数変換用のサスペンデッド線路の幅方向両側には２個のフィルタ回路をそれぞれ設ける必要があるから、ミキサ回路に必要となるバイアス、グランド、中間周波信号のそれぞれの端子を取り出す箇所が誘電体基板内で限定されてしまい、設計自由度が低いという問題がある。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、高周波信号の漏洩を抑制して損失を低減することができると共に、設計自由度を高めることができるサスペンデッド線路装置および送受信装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために請求項１の発明は、２つの導電体平面の間に配置された誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられた第１のサスペンデッド線路と、該第１のサスペンデッド線路と交差して前記誘電体基板の裏面に設けられた第２のサスペンデッド線路とからなるサスペンデッド線路装置において、前記第１のサスペンデッド線路には高周波信号を伝送し、前記第２のサスペンデッド線路には直流信号または低周波信号を伝送し、前記第２のサスペンデッド線路には、前記高周波信号の伝送を遮断するオープンスタブを設ける構成としたことを特徴としている。

請求項２の発明では、前記オープンスタブは、前記第２のサスペンデッド線路のうち第１のサスペンデッド線路との交差位置を挟んで２箇所に設ける構成としている。

請求項３の発明では、前記２つのオープンスタブ間の中心位置は、前記第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置に配置し、前記第２のサスペンデッド線路を伝搬する高周波信号の波長をλgとしたときに、前記２つのオープンスタブの間の距離寸法はλg／２の奇数倍程度の値に設定し、前記各オープンスタブの長さ寸法はλg／４の奇数倍程度の値に設定している。

請求項４の発明では、前記第２のサスペンデッド線路は、スルーホールを用いて前記誘電体基板の表面側に接続され、該スルーホールは、前記第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置に対して前記オープンスタブよりも外側に配置している。

請求項５の発明では、前記第１のサスペンデッド線路は導波管に接続され、前記誘電体基板は、前記第１のサスペンデッド線路と導波管とによって少なくとも２つの領域に分割する構成とし、前記第２のサスペンデッド線路は、互いに分割された２つの領域の間を接続する構成としている。

請求項６の発明では、前記第１のサスペンデッド線路は、当該第１のサスペンデッド線路を伝送する高周波信号と中間周波信号との間で相互に周波数の変換を行うミキサ回路を構成し、前記第２のサスペンデッド線路は、直流信号を伝送し、または低周波信号としての前記中間周波信号を伝送する構成としている。

また、請求項７の発明のように、本発明のサスペンデッド線路装置を用いて送受信装置を構成してもよい。

請求項１の発明によれば、第２のサスペンデッド線路にはオープンスタブを設ける構成としたから、第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置でこれらが互いに結合するときでも、第１のサスペンデッド線路を伝送する高周波信号が第２のサスペンデッド線路に漏洩するのを抑制することができ、低損失化、低ノイズ化を図ることができる。

特に、サスペンデッド線路では誘電体基板にグランド電極が設けられていないため、例えば誘電体基板にグランド電極が設けられたマイクロストリップ線路等に比べて、誘電体基板に設けられた各種の回路をグランドに接続するのが難しい傾向があった。これに対し、本発明では、第１，第２のサスペンデッド線路を互いに交差して設けたから、第２のサスペンデッド線路を用いて誘電体基板上の回路をグランドに容易に接続することができ、設計自由度を高めることができる。

請求項２の発明によれば、オープンスタブは第２のサスペンデッド線路のうち第１のサスペンデッド線路との交差位置を挟んで２箇所に設ける構成としたから、交差位置を挟んで第２のサスペンデッド線路の両側に向う高周波信号を２つのオープンスタブを用いて遮断することができ、高周波信号の漏洩を抑制することができる。

請求項３の発明によれば、各オープンスタブの長さ寸法はλg／４の奇数倍程度の値に設定したから、第２のサスペンデッド線路のうちオープンスタブの基端側の位置（分岐する位置）を仮想的に短絡させることができる。このとき、２つのオープンスタブ間の中心位置を第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置に配置すると共に、２つのオープンスタブの間の距離寸法をλg／２の奇数倍程度の値に設定したから、第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置を仮想的に開放させることができる。これにより、高周波信号の漏洩を効果的に抑制することができるから、第１のサスペンデッド線路をさらに低損失化させることができる。

請求項４の発明によれば、スルーホールを第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置に対してオープンスタブよりも外側に配置したから、インダクタンスとして作用するスルーホールの影響を受けることなく、オープンスタブを用いて高周波信号の伝送を遮断することができる。この結果、スルーホールのばらつきの影響を受けないから、高周波信号の通過特性等が安定した回路を構成することができる。

請求項５の発明によれば、第２のサスペンデッド線路は第１のサスペンデッド線路と導波管とによって互いに分割された２つの領域の間を接続する構成としたから、高周波信号の漏洩を抑制しつつ、第２のサスペンデッド線路を用いて２つの領域の間で直流信号または低周波信号を伝送することができ、回路レイアウトの自由度を向上することができる。

請求項６の発明によれば、直流信号または中間周波信号を第２のサスペンデッド線路を用いて伝送することができるから、回路レイアウトの自由度が増加し、ミキサ回路の小型化が可能になる。また、オープンスタブを用いて第２のサスペンデッド線路への高周波信号の漏洩が効果的に抑制することができるから、ミキサ回路の低損失化、低ノイズ化を図ることができ、ミキサ回路を安定して動作させることができる。

また、請求項７の発明によれば、本発明のサスペンデッド線路装置を用いて通信装置、レーダ装置等の送受信装置を構成したから、第１，第２のサスペンデッド線路およびオープンスタブによって、例えばミキサ回路の低損失化、低ノイズ化を図ることができる。この結果、ミキサ回路を用いる送受信装置の受信感度を高めることができる。

以下、本発明の実施の形態によるサスペンデッド線路装置および送受信装置を、添付図面を参照して詳細に説明する。

ここで、図１ないし図７は第１の実施の形態によるサスペンデッド線路装置を示し、図において、１，２は後述する誘電体基板３の厚さ方向両側に設けられた導電体平面をなす導体板で、該各導体板１，２は、導電性材料を用いて平板状に形成され、誘電体基板３から離間してその表面３Ａと裏面３Ｂとを覆って設けられている。そして、導体板１，２は、例えばグランドに接続されている。

３は導体板１，２間に平行な状態で配置された誘電体基板で、該誘電体基板３は、例えば樹脂材料、セラミックス材料、またはこれらを混合して焼結した複合材料を用いて形成されている。そして、誘電体基板３は、例えば３．５程度の比誘電率εrで０．１０ｍｍ程度の厚さ寸法Ｔをもった平板状に形成され、その表面３Ａには後述する第１のサスペンデッド線路４が設けられると共に、裏面３Ｂには第２のサスペンデッド線路５が設けられている。

４は誘電体基板３の表面３Ａに形成された第１のサスペンデッド線路で、該第１のサスペンデッド線路４は、帯状をなす導体パターン（ストリップ導体）によって構成され、一定の幅寸法Ｗ1を有している。そして、サスペンデッド線路４は、図３中の矢示Ａ方向に向けて略直線状に延び、例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波信号を伝送する。

５は誘電体基板３の裏面３Ｂに形成された第２のサスペンデッド線路で、該第２のサスペンデッド線路５は、第１のサスペンデッド線路４と同様に、帯状をなす導体パターン（ストリップ導体）によって構成され、一定の幅寸法Ｗ2を有している。また、第２のサスペンデッド線路５は、第１のサスペンデッド線路４に対して交差し、例えば図３中の矢示Ａ方向と直交した方向に向けて略直線状に延びている。そして、サスペンデッド線路５は、例えばアース電圧を含む直流電圧、直流電流等の直流信号を伝送し、または第１のサスペンデッド線路４の高周波信号よりも例えば１／１０以下の周波数となった低周波信号を伝送する。

６は誘電体基板３の裏面３Ｂに位置して第２のサスペンデッド線路５に設けられたオープンスタブで、該オープンスタブ６は、第２のサスペンデッド線路５のうち第１のサスペンデッド線路４との交差位置Ｐを挟んで２箇所に設けられている。また、オープンスタブ６は、第２のサスペンデッド線路５と同様に、導体パターンによって構成され、基端側が第２のサスペンデッド線路５に接続されると共に、先端側が開放されている。また、２つのオープンスタブ６間の中心位置は、例えば第１，第２のサスペンデッド線路４，５の交差位置Ｐに配置されている。これにより、２つのオープンスタブ６は、第１のサスペンデッド線路４に対して略対称となる位置に配置されている。そして、第２のサスペンデッド線路５を伝搬する高周波信号の波長をλgとしたときに、２つのオープンスタブ６の中心の間の距離寸法Ｌ0はλg／２の奇数倍程度の値（Ｌ0＝（２ｎ−１）×λg／２、但し、ｎ＝１，２，３…）に設定されると共に、各オープンスタブ６の長さ寸法Ｌ1はλg／４の奇数倍程度の値（Ｌ1＝（２ｎ−１）×λg／４、但し、ｎ＝１，２，３…）に設定されている。

本実施の形態によるサスペンデッド線路装置は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

第１のサスペンデッド線路４に高周波信号を入力すると、高周波信号は、第１のサスペンデッド線路４に沿って図３中の矢示Ａ方向に伝搬する。一方、第２のサスペンデッド線路５に直流信号または低周波信号を入力すると、直流信号等は第２のサスペンデッド線路５に沿って図３中の矢示Ａ方向と直交する方向に伝搬する。

ここで、第１，第２のサスペンデッド線路４，５は交差位置Ｐ付近で互いに結合するから、第１のサスペンデッド線路４から第２のサスペンデッド線路５に向けて高周波信号が漏洩する傾向がある。このとき、第２のサスペンデッド線路５にはオープンスタブ６を設けたから、オープンスタブ６の長さ寸法Ｌ1を例えばλg／４に設定することによって、第２のサスペンデッド線路５のうちオープンスタブ６の基端側の位置（分岐する位置）を仮想的に短絡させることができる。これにより、交差位置Ｐに対して高周波信号がオープンスタブ６よりも外側に向けて伝搬するのを防止することができるから、第１のサスペンデッド線路４からの高周波信号の漏洩を抑制することができる。

そこで、本実施の形態によるサスペンデッド線路装置について、電磁界シミュレーションを用いてその通過特性、反射特性を解析した。その結果を図５ないし図７に示す。

ここで、第１のサスペンデッド線路４の両端をそれぞれポート＃１、ポート＃２とし、第２のサスペンデッド線路５の両端をそれぞれポート＃３、ポート＃４としている。また、図５ないし図７は、ポート＃１に高周波信号を入力した場合に、ポート＃１への反射量、ポート＃２への通過量、およびポート＃３またはポート＃４への通過量をそれぞれ示している。

また、この電磁界シミュレーションでは、誘電体基板３の厚さ寸法Ｔを０．１０ｍｍ、比誘電率εrを３．５とし、導体板１と誘電体基板３との間の離間寸法Ｄ1を０．４０ｍｍ、導体板２と誘電体基板３との間の離間寸法Ｄ2を０．３０ｍｍとした。また、第１のサスペンデッド線路４の幅寸法Ｗ1を０．５０ｍｍ、第２のサスペンデッド線路５の幅寸法Ｗ2を０．１ｍｍとし、オープンスタブ６の長さ寸法Ｌ1を０．７３ｍｍとし、オープンスタブ６の幅寸法Ｗ3を０．２０ｍｍとした。さらに、２つのオープンスタブ６間の距離寸法Ｌ0を２．９０ｍｍとし、各オープンスタブ６と第１のサスペンデッド線路４との間の離間寸法Ｄ3を１．２ｍｍとした。

図５および図６の結果より、使用帯域である７６〜７７ＧＨｚの高周波信号に対して、ポート＃１への反射量は−３０ｄＢ以下まで低減されると共に、ポート＃２への通過量は−０．５ｄＢ以上となる。このため、ポート＃１に入力された高周波信号は、ほぼ損失なくポート＃２に伝送されることが分かる。

また、図７の結果より、使用帯域である７６〜７７ＧＨｚの高周波信号に対して、ポート＃３，＃４への通過量（漏洩量）は−３０ｄＢ以下まで低減され、第２のサスペンデッド線路５に対する漏洩も抑制されることが分かる。

かくして、本実施の形態によれば、第２のサスペンデッド線路５にはオープンスタブ６を設ける構成としたから、第１，第２のサスペンデッド線路４，５の交差位置Ｐでこれらが互いに結合するときでも、第１のサスペンデッド線路４を伝送する高周波信号が第２のサスペンデッド線路５に漏洩するのを抑制することができ、高周波信号の低損失化、低ノイズ化を図ることができる。

特に、サスペンデッド線路４，５では誘電体基板３にグランド電極が設けられていないため、誘電体基板にグランド電極が設けられたマイクロストリップ線路等に比べて、誘電体基板３に設けられた各種の回路をグランドに接続するのが難しい傾向があった。これに対し、本実施の形態では、第１，第２のサスペンデッド線路４，５を互いに交差して設けたから、第２のサスペンデッド線路５を用いて誘電体基板３上の回路をグランドに容易に接続することができ、設計自由度を高めることができる。

また、オープンスタブ６は第２のサスペンデッド線路５のうち第１のサスペンデッド線路４との交差位置Ｐを挟んで２箇所に設けたから、交差位置Ｐを挟んで第２のサスペンデッド線路５の両側に向う高周波信号を２つのオープンスタブ６を用いて遮断することができ、高周波信号の漏洩を確実に抑制することができる。

さらに、各オープンスタブ６の長さ寸法Ｌ1をλg／４の奇数倍程度の値に設定したから、第２のサスペンデッド線路５のうちオープンスタブ６の基端側の位置を仮想的に短絡させることができる。このとき、２つのオープンスタブ６間の中心位置を第１，第２のサスペンデッド線路４，５の交差位置Ｐに配置すると共に、２つのオープンスタブ６間の距離寸法Ｌ0をλg／２の奇数倍程度の値に設定したから、第１，第２のサスペンデッド線路４，５の交差位置Ｐを仮想的に開放させることができる。これにより、高周波信号の漏洩を効果的に抑制することができるから、第１のサスペンデッド線路４をさらに低損失化させることができる。

次に、図８および図９は本発明による第２の実施の形態によるサスペンデッド線路装置を示し、本実施の形態の特徴は、スルーホールを第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置に対してオープンスタブよりも外側に配置したことにある。なお、本実施の形態では前記第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

２１は本実施の形態による第２のサスペンデッド線路で、該第２のサスペンデッド線路２１は、第１の実施の形態によるサスペンデッド線路５とほぼ同様に、誘電体基板３の裏面３Ｂに設けられ、帯状をなす導体パターン（ストリップ導体）によって構成されている。また、第２のサスペンデッド線路２１は、第１のサスペンデッド線路４に対して交差し、例えば第１のサスペンデッド線路４と直交した方向に向けて略直線状に延びている。そして、サスペンデッド線路２１は、例えばアース電圧を含む直流電圧、直流電流等の直流信号を伝送し、または第１のサスペンデッド線路４の高周波信号よりも例えば１／１０以下の周波数となった低周波信号を伝送する。

２２は誘電体基板３の裏面３Ｂに位置して第２のサスペンデッド線路２１に設けられたオープンスタブで、該オープンスタブ２２は、第２のサスペンデッド線路２１のうち第１のサスペンデッド線路４との交差位置Ｐを挟んで２箇所に設けられている。また、オープンスタブ２２は、帯状の導体パターンによって構成され、基端側が第２のサスペンデッド線路２１に接続されると共に、先端側が開放されている。また、２つのオープンスタブ２２間の中心位置は、例えば第１，第２のサスペンデッド線路４，２１の交差位置Ｐに配置されている。そして、第２のサスペンデッド線路２１を伝搬する高周波信号の波長をλgとしたときに、２つのオープンスタブ２２の中心の間の距離寸法Ｌ0はλg／２の奇数倍程度の値に設定されると共に、各オープンスタブ２２の長さ寸法Ｌ1はλg／４の奇数倍程度の値に設定されている。

２３は第２のサスペンデッド線路２１の両端に設けられたスルーホールで、該スルーホール２３は、例えば誘電体基板３に略円形の貫通孔を設けると共に、該貫通孔の内壁を導体膜で覆うことによって形成されている。また、スルーホール２３は、第１，第２のサスペンデッド線路４，２１の交差位置Ｐに対してオープンスタブ２２よりも外側に配置されている。そして、スルーホール２３は、第２のサスペンデッド線路２１を誘電体基板３の表面３Ａに設けた延長用のサスペンデッド線路２４に接続している。

かくして、本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、スルーホール２３を第１，第２のサスペンデッド線路４，２１の交差位置Ｐに対してオープンスタブ２２よりも外側（遠い位置）に配置したから、スルーホール２３の影響を受けることなく、オープンスタブ２２を用いて高周波信号の伝送を遮断することができる。

即ち、スルーホール２３は高周波信号に対してインダクタンスとして作用する。これにより、スルーホール２３の内径寸法等にばらつきが生じると、スルーホール２３のインダクタンスの値が変化する。このため、例えば交差位置Ｐに対してオープンスタブ２２よりも内側（近い位置）にスルーホール２３を配置したときには、スルーホール２３の形状等のばらつき、またはスルーホール２３の位置のばらつきによって、交差位置Ｐからオープンスタブ２２までの電気長が変化し、オープンスタブ２２による高周波信号の遮断特性も変化するという問題がある。

これに対し、本実施の形態では、スルーホール２３を交差位置Ｐに対してオープンスタブ２２よりも外側（遠い位置）に配置したから、高周波信号がスルーホール２３に到達する前にオープンスタブ２２を用いて遮断することができ、オープンスタブ２２よりも外側のスルーホール２３は電気的に殆ど影響しなくなる。この結果、スルーホール２３のばらつきの影響を受けないから、高周波信号の通過特性等が安定した回路を構成することができる。

なお、前記第２の実施の形態では、第２のサスペンデッド線路２１の両端にスルーホール２３を設ける構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１０に示す変形例のように、第２のサスペンデッド線路２１′の片方の端部にだけスルーホール２３′を設ける構成としてもよい。

次に、図１１ないし図１３は本発明の第３の実施の形態によるサスペンデッド線路装置を用いたミキサ回路を示し、本実施の形態の特徴は、第１のサスペンデッド線路と導波管とによって互いに分割された２つの領域の間を第２のサスペンデッド線路を用いて接続する構成としたことにある。

３１はシングルバランス形のミキサ回路で、該ミキサ回路３１は、後述する第１，第２のサスペンデッド線路３５，４７、導波管３６，３７、ダイオード４０，４１等によって構成されている。

３２，３３は導電体平面をなすケーシングで、該各ケーシング３２，３３は、導電性材料を用いて例えば四角形の箱を上，下に分割した形状に形成され、後述の誘電体基板３４を上，下方向（厚さ方向）から挟んだ状態でその表面３４Ａと裏面３４Ｂとを覆って設けられている。そして、ケーシング３２，３３は、例えばグランドに接続されている。

３４はケーシング３２，３３の間に配置された誘電体基板で、該誘電体基板３４は、第１の実施の形態による誘電体基板３と同様に、例えば樹脂材料等を用いて四角形の平板状に形成されている。そして、誘電体基板３４の表面３４Ａには後述する第１のサスペンデッド線路３５が設けられると共に、裏面３４Ｂには第２のサスペンデッド線路４７が設けられている。

３５は誘電体基板３４の中央側に位置して表面３４Ａに形成された第１のサスペンデッド線路で、該第１のサスペンデッド線路３５は、第１の実施の形態によるサスペンデッド線路４と同様に、帯状をなす導体パターン（ストリップ導体）によって構成されている。また、サスペンデッド線路３５は、略直線状に延びると共に、その両端には後述の導波管３６，３７がそれぞれ接続されている。さらに、サスペンデッド線路３５の基端側は略Ｔ字状に分岐し、サスペンデッド線路３５の幅方向両側には後述の分岐線路３８，３９がそれぞれ接続されている。そして、サスペンデッド線路３５は、例えば数ＧＨｚ〜数十ＧＨｚの周波数をもった高周波信号ＲＦを伝送する。

３６，３７はサスペンデッド線路３５の両端側にそれぞれ接続された導波管で、該各導波管３６，３７は、誘電体基板３４の外周側まで延びると共に、外部からサスペンデッド線路３５に向けて高周波信号ＲＦ、局部発振信号ＬＯをそれぞれ入力している。

ここで、導波管３６は、サスペンデッド線路３５の基端側に位置してサスペンデッド線路３５を延長した方向に向けて延び、ケーシング３２，３３に互いに対向した状態で形成された凹陥溝３６Ａ，３６Ｂによって形成されている。一方、導波管３７は、サスペンデッド線路３５の先端側に位置してサスペンデッド線路３５と直交した方向に向けて延び、ケーシング３２，３３に互いに対向した状態で形成された凹陥溝３７Ａ，３７Ｂによって形成されている。そして、導波管３６，３７およびサスペンデッド線路３５は、誘電体基板３４を２つの領域Ａ1，Ａ2に分割している。

３８，３９はサスペンデッド線路３５の基端側に位置してサスペンデッド線路３５の幅方向両側にそれぞれ分岐して設けられた分岐線路で、該各分岐線路３８，３９は、誘電体基板３４の表面３４Ａに位置してサスペンデッド線路３５に接続されると共に、誘電体基板３４の領域Ａ1，Ａ2にそれぞれ配置されている。

４０，４１は分岐線路３８，３９の先端にそれぞれ設けられたダイオードで、これらのダイオード４０，４１は、分岐線路３８，３９を通じて直列接続されている。また、ダイオード４０は、そのカソードが分岐線路３８に接続されると共に、アノードがスタブ４２Ａを含むフィルタ回路４２に接続されている。一方、ダイオード４１は、そのカソードが分岐線路３９に接続されると共に、アノードがスタブ４３Ａを含むフィルタ回路４３に接続されている。そして、ダイオード４０は、フィルタ回路４２を介して外部に設けられた駆動電源４４Ａ、コンデンサ４４Ｂを含むバイアス回路４４に接続されている。一方、ダイオード４１は、フィルタ回路４３を介して後述する第２のサスペンデッド線路４７に接続されている。

４５は第１のサスペンデッド線路３５の先端側に接続された出力線路で、該出力線路４５は、誘電体基板３４の表面３４Ａに設けられると共に、例えば分岐線路３８と同様に領域Ａ1に配置されている。また、出力線路４５は、その途中にチョーク用のスタブ４６が接続されると共に、誘電体基板３４の外周側まで延びている。これにより、出力線路４５は、例えば数十ＭＨｚ程度の周波数をもった中間周波信号ＩＦを出力している。

４７は誘電体基板３４の裏面３４Ｂに設けられた第２のサスペンデッド線路で、該第２のサスペンデッド線路４７は、第１の実施の形態によるサスペンデッド線路５とほぼ同様に、帯状をなす導体パターン（ストリップ導体）によって構成されている。また、第２のサスペンデッド線路４７は、第１のサスペンデッド線路３５に対して交差し、例えば第１のサスペンデッド線路３５と直交した方向に向けて略直線状に延びている。このため、第２のサスペンデッド線路４７は、第１のサスペンデッド線路３５を跨いで誘電体基板３４の領域Ａ1，Ａ2間を接続している。そして、サスペンデッド線路４７は、一端側がフィルタ回路４３に接続されると共に、他端側が外部のグランドに接続されている。これにより、サスペンデッド線路４７は、グランド用の配線を構成し、直流信号を伝送している。

４８は誘電体基板３４の裏面３４Ｂに位置して第２のサスペンデッド線路４７に設けられたオープンスタブで、該オープンスタブ４８は、第２のサスペンデッド線路４７のうち第１のサスペンデッド線路３５との交差位置Ｐを挟んで２箇所に設けられている。また、オープンスタブ４８は、帯状の導体パターンによって構成され、基端側が第２のサスペンデッド線路４７に接続されると共に、先端側が開放されている。また、２つのオープンスタブ４８間の中心位置は、例えば第１，第２のサスペンデッド線路３５，４７の交差位置Ｐに配置されている。そして、第２のサスペンデッド線路４７を伝搬する高周波信号の波長をλgとしたときに、２つのオープンスタブ４８の中心の間の距離寸法はλg／２の奇数倍程度の値に設定されると共に、各オープンスタブ４８の長さ寸法はλg／４の奇数倍程度の値に設定されている。

４９は第２のサスペンデッド線路４７の両端に設けられたスルーホールで、該スルーホール４９は、例えば誘電体基板３４に略円形の貫通孔を設けると共に、該貫通孔の内壁を導体膜で覆うことによって形成されている。また、スルーホール４９は、第１，第２のサスペンデッド線路３５，４７の交差位置Ｐに対してオープンスタブ４８よりも外側に配置されている。そして、スルーホール４９は、サスペンデッド線路４７の一端側を誘電体基板３４の表面３４Ａに設けられたフィルタ回路４３に接続すると共に、サスペンデッド線路４７の他端側を誘電体基板３４の表面３４Ａに設けられた延長用のサスペンデッド線路５０に接続している。

本実施の形態によるミキサ回路３１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

導波管３６，３７から高周波信号ＲＦと局部発振信号ＬＯとがそれぞれ入力されると、これらの信号ＲＦ，ＬＯに応じてダイオード４０，４１に電流が流れる。これにより、ダイオード４０，４１の非線型特性を利用して信号ＲＦ，ＬＯを混合することができるから、出力線路４５を用いて高周波信号ＲＦをダウンコンバートした中間周波信号ＩＦを出力することができる。

かくして、本実施の形態でも、第１の実施の形態とほぼ同様な作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、第２のサスペンデッド線路４７は第１のサスペンデッド線路３５と導波管３６，３７とによって互いに分割された２つの領域Ａ1，Ａ2間を接続する構成としたから、高周波信号ＲＦの漏洩を抑制しつつ、第２のサスペンデッド線路４７を用いて２つの領域Ａ1，Ａ2の間で直流信号を伝送することができる。この結果、回路レイアウトの自由度を向上することができるから、ミキサ回路３１を構成する２つのダイオード４０，４１がそれぞれ異なる領域Ａ1，Ａ2に配置されるときでも、バイアス回路４４用の端子、グランド端子、中間周波信号ＩＦ用の端子を全て同じ領域Ａ1に配置することができる。

また、直流信号を第２のサスペンデッド線路４７を用いて伝送することができるから、回路レイアウトの自由度が増加し、ミキサ回路３１の小型化が可能になる。また、オープンスタブ４８を用いて第２のサスペンデッド線路４７への高周波信号ＲＦの漏洩が効果的に抑制することができるから、ミキサ回路３１の低損失化、低ノイズ化を図ることができ、ミキサ回路３１を安定して動作させることができる。

なお、前記第３の実施の形態では、第２のサスペンデッド線路４７は直流信号を伝送するものとした。しかし、本発明はこれに限らず、第２のサスペンデッド線路は中間周波信号を伝送する構成としてもよい。

次に、図１４は本発明の第４の実施の形態を示し、本実施の形態の特徴は、本発明のサスペンデッド線路装置を備えたミキサ回路を用いて送受信装置としてのレーダ装置を構成したことにある。

６１は本実施の形態によるレーダ装置で、該レーダ装置６１は、後述の発振器装置６２、カプラ６４、ミキサ回路６７、信号処理回路６９等を用いて構成され、例えばミリ波レーダモジュールを構成している。

ここで、発振器装置６２は、例えば電圧制御発振回路（ＶＣＯ）等によって構成され、アイソレータ６３、カプラ６４およびサーキュレータ６５を介してアンテナ６６に接続されている。これにより、発振器装置６２から出力された高周波信号はアンテナ６６を通じて外部に送信される。

一方、アンテナ６６は、サーキュレータ６５を介して、第３の実施の形態によるミキサ回路３１と同様のミキサ回路６７に接続されている。そして、ミキサ回路６７の入力側はカプラ６４に接続され、ミキサ回路６７の出力側は低雑音増幅器６８（以下、ＬＮＡ６８という）を介して信号処理回路６９に接続されている。これにより、アンテナ６６から受信された高周波信号は、ミキサ回路６７によって中間周波信号にダウンコンバートされ、信号処理回路６９によって処理されるものである。

本実施の形態によるレーダ装置６１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、発振器装置６２から出力された高周波信号は、アイソレータ６３、カプラ６４、サーキュレータ６５を介してアンテナ６６に供給される。このとき、アンテナ６６は、ミリ波等の高周波信号を鋭いビームとして放射し、外部に送信する。そして、ミリ波信号が車両等の物標に当ったときには、車両等からの反射波がアンテナ６６に入射される。このとき、アンテナ６６は、この反射による受信信号をサーキュレータ６５を介してミキサ回路６７に導く。これにより、ミキサ回路６７には受信信号が入力されると共に、カプラ６４からの送信信号の一部であるローカル信号が入力されるから、ミキサ回路６７は、これらの信号の差の発振周波数信号であるビート信号を中間周波信号として出力する。この中間周波信号は、ＬＮＡ６８によって増幅され、信号処理回路６９に入力される。このとき、信号処理回路６９は、中間周波信号をディジタルデータ列変換すると共に、ＦＦＴ（高速フーリエ変換）処理して、ビート信号の発振周波数スペクトルを求める。この結果、信号処理回路６９へ与えた変調信号と中間周波信号との関係から、物標までの距離および相対速度を検知することができる。

かくして、本実施の形態によれば、本発明のサスペンデッド線路装置を備えたミキサ回路６７を用いて送受信装置を構成している。このとき、第１，第２のサスペンデッド線路およびオープンスタブ（いずれも図示せず）によって、ミキサ回路６７の低損失化、低ノイズ化を図ることができるから、例えばレーダ装置６１の受信感度を高めることができる。

なお、前記第４の実施の形態では、本発明によるサスペンデッド線路装置を用いたミキサ回路６７をレーダ装置６１に適用した場合を例を挙げて説明したが、例えば通信装置等に適用してもよい。

本発明の第１の実施の形態によるサスペンデッド線路装置を示す斜視図である。 図１中の矢示II−II方向からみたサスペンデッド線路装置を示す断面図である。 図１中の誘電体基板を単体で示す平面図である。 図１中の誘電体基板を単体で示す底面図である。 図１中の第１のサスペンデッド線路に対する高周波信号の反射量と周波数との関係を示す特性線図である。 図１中の第１のサスペンデッド線路に対する高周波信号の通過量と周波数との関係を示す特性線図である。 図１中の第２のサスペンデッド線路に対する高周波信号の通過量と周波数との関係を示す特性線図である。 第２の実施の形態によるサスペンデッド線路装置の誘電体基板を単体で示す平面図である。 図８中の誘電体基板を示す底面図である。 変形例による誘電体基板を示す平面図である。 第３の実施の形態によるミキサ回路を示す分解斜視図である。 上部のケーシングを取外した状態で図１１中のミキサ回路を示す平面図である。 図１２中の矢示XIII−XIII方向からみたミキサ回路を示す断面図である。 第４の実施の形態によるレーダ装置を示すブロック図である。

符号の説明

１，２ 導体板（導電体平面）
３，３４ 誘電体基板
４，３５ 第１のサスペンデッド線路
５，２１，２１′，４７ 第２のサスペンデッド線路
６，２２，４８ オープンスタブ
２３，２３′，４９ スルーホール
３１，６７ ミキサ回路
３２，３３ ケーシング（導電体平面）
３６，３７ 導波管
６１ レーダ装置（送受信装置）

Claims (7)

1. ２つの導電体平面の間に配置された誘電体基板と、該誘電体基板の表面に設けられた第１のサスペンデッド線路と、該第１のサスペンデッド線路と交差して前記誘電体基板の裏面に設けられた第２のサスペンデッド線路とからなるサスペンデッド線路装置において、
   前記第１のサスペンデッド線路には高周波信号を伝送し、
   前記第２のサスペンデッド線路には直流信号または低周波信号を伝送し、
   前記第２のサスペンデッド線路には、前記高周波信号の伝送を遮断するオープンスタブを設ける構成としたことを特徴とするサスペンデッド線路装置。
2. 前記オープンスタブは、前記第２のサスペンデッド線路のうち第１のサスペンデッド線路との交差位置を挟んで２箇所に設ける構成としてなる請求項１に記載のサスペンデッド線路装置。
3. 前記２つのオープンスタブ間の中心位置は、前記第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置に配置し、
   前記第２のサスペンデッド線路を伝搬する高周波信号の波長をλgとしたときに、前記２つのオープンスタブの間の距離寸法はλg／２の奇数倍程度の値に設定し、前記各オープンスタブの長さ寸法はλg／４の奇数倍程度の値に設定してなる請求項２に記載のサスペンデッド線路装置。
4. 前記第２のサスペンデッド線路は、スルーホールを用いて前記誘電体基板の表面側に接続され、
   該スルーホールは、前記第１，第２のサスペンデッド線路の交差位置に対して前記オープンスタブよりも外側に配置してなる請求項１，２または３に記載のサスペンデッド線路装置。
5. 前記第１のサスペンデッド線路は導波管に接続され、
   前記誘電体基板は、前記第１のサスペンデッド線路と導波管とによって少なくとも２つの領域に分割する構成とし、
   前記第２のサスペンデッド線路は、互いに分割された２つの領域の間を接続する構成としてなる請求項１，２，３または４に記載のサスペンデッド線路装置。
6. 前記第１のサスペンデッド線路は、当該第１のサスペンデッド線路を伝送する高周波信号と中間周波信号との間で相互に周波数の変換を行うミキサ回路を構成し、
   前記第２のサスペンデッド線路は、直流信号を伝送し、または低周波信号としての前記中間周波信号を伝送する構成としてなる請求項１，２，３，４または５に記載のサスペンデッド線路装置。
7. 請求項１ないし６のいずれかに記載のサスペンデッド線路装置を用いた送受信装置。

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