JP2007104156A - Converter and antenna element equipped with converter - Google Patents

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青 韓
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宗久 藪崎
Makoto Taroumaru
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a converter which can enhance transmission characteristics of power. <P>SOLUTION: The converter 10 comprises a waveguide 1 and a feeding material 2. The feeding material 2 includes a dielectric 21, a microstrip line 22, and a conductor 23. The waveguide 1 has suppression posts 11 and 12, and a tapered structure 13. Each suppression post 11, 12 comprises a metal rod and the tapered structure 13 has a surface subjected to metal plating. The dielectric 21 is arranged in contact with the waveguide 1 and the microstrip line 22 is provided on a surface opposing the surface of the dielectric 21 in contact with the waveguide 1. The surface of the dielectric 21 in contact with the waveguide 1 is grounded. The conductor 23 has one end coupled with the tapered structure 13 and the other end coupled with the microstrip line 22. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

この発明は、給電回路からの電力をアンテナ素子に給電する変換器およびそれを備えたアンテナ装置に関するものである。   The present invention relates to a converter that feeds power from a power feeding circuit to an antenna element and an antenna device including the converter.

従来、給電回路からの電力をアンテナ素子に給電する変換器として同軸ケーブルを介して給電する変換器が知られている(非特許文献1,2)。図22は、従来の変換器の構成を示す斜視図である。また、図23は、図22に示す線XXIII−XXIII間における変換器の断面図である。   Conventionally, a converter that feeds power via a coaxial cable is known as a converter that feeds power from a feeding circuit to an antenna element (Non-Patent Documents 1 and 2). FIG. 22 is a perspective view showing a configuration of a conventional converter. FIG. 23 is a cross-sectional view of the converter taken along line XXIII-XXIII shown in FIG.

従来の変換器300は、導波管310と、同軸ケーブル320と、マイクロストリップ線路330と、誘電体340とを備える。導波管310には、抑制ポスト311,312およびテーパ構造313が形成される。抑制ポスト311,312は、導波管310と同軸ケーブル320との間で整合を取るために用いられる。   The conventional converter 300 includes a waveguide 310, a coaxial cable 320, a microstrip line 330, and a dielectric 340. Suppression posts 311 and 312 and a tapered structure 313 are formed in the waveguide 310. Suppression posts 311 and 312 are used for matching between the waveguide 310 and the coaxial cable 320.

マイクロストリップ線路330は、誘電体340の導波管310側の面に対向する面に配置される。同軸ケーブル320は、内導体321と外導体322とを含む。そして、同軸ケーブル320の内導体321は、一方端が導波管310のテーパ構造313に連結され、他方端がマイクロストリップ線路330に連結される。また、同軸ケーブル320の外導体322は、その両端がそれぞれ導波管310および誘電体340に接する。   The microstrip line 330 is disposed on a surface of the dielectric 340 facing the surface on the waveguide 310 side. The coaxial cable 320 includes an inner conductor 321 and an outer conductor 322. The inner conductor 321 of the coaxial cable 320 has one end connected to the tapered structure 313 of the waveguide 310 and the other end connected to the microstrip line 330. Further, both ends of the outer conductor 322 of the coaxial cable 320 are in contact with the waveguide 310 and the dielectric 340, respectively.

変換器300においては、マイクロストリップ線路330は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を同軸ケーブル320を介して導波管310へ供給する。   In the converter 300, the microstrip line 330 receives power from the power feeding circuit and supplies the received power to the waveguide 310 via the coaxial cable 320.

導波管310は、マイクロストリップ線路330から受けた電力を伝搬させ、アンテナ素子へ供給する。   The waveguide 310 propagates the power received from the microstrip line 330 and supplies it to the antenna element.

このように、従来の変換器300は、給電回路から受けた電力を同軸ケーブル320を介して導波管310へ供給する構造を採用する。
加藤,広川,安藤,“ミリ波帯ポスト壁導波管の同軸給電構造の基礎検討”,信学技報,AP2003−259(2004−1). 東,広川,安藤,“同軸構造を介したミリ波RF平面回路とラジアル導波管の低損失接続”,信学技報,AP2002−121(2003−1).
Thus, the conventional converter 300 employs a structure that supplies the power received from the power feeding circuit to the waveguide 310 via the coaxial cable 320.
Kato, Hirokawa, Ando, “Basic study on coaxial feed structure of millimeter-wave band post-wall waveguide”, IEICE Technical Report, AP2003-259 (2004-1). Higashi, Hirokawa, Ando, “Low-loss connection of millimeter-wave RF planar circuit and radial waveguide via coaxial structure”, IEICE Technical Report, AP2002-121 (2003-1).

しかし、従来の変換器は、給電回路からアンテナ素子への電力の伝達特性を向上させることが困難であるという問題がある。また、従来の変換器は、広帯域化が困難であるという問題がある。   However, the conventional converter has a problem that it is difficult to improve the transfer characteristic of power from the feeding circuit to the antenna element. Further, the conventional converter has a problem that it is difficult to increase the bandwidth.

そこで、この発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、その目的は、電力の伝達特性を向上可能な変換器を提供することである。   Therefore, the present invention has been made to solve such a problem, and an object of the present invention is to provide a converter capable of improving the power transfer characteristic.

また、この発明の別の目的は、広帯域化が容易な変換器を提供することである。   Another object of the present invention is to provide a converter that can easily be widened.

さらに、この発明の別の目的は、量産に適した変換器を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide a converter suitable for mass production.

さらに、この発明の別の目的は、電力の伝達特性を向上可能な変換器を備えるアンテナ装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an antenna device including a converter capable of improving the power transfer characteristic.

さらに、この発明の別の目的は、広帯域化が容易な変換器を備えるアンテナ装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an antenna device including a converter that can easily be widened.

さらに、この発明の別の目的は、量産に適したアンテナ装置を提供することである。   Furthermore, another object of the present invention is to provide an antenna device suitable for mass production.

この発明によれば、変換器は、給電回路とアンテナ素子との間に配置される変換器であって、導波管と、給電部材とを備える。導波管は、アンテナ素子側に配置される。給電部材は、給電回路側に配置され、給電回路からの電力を導波管に直接給電する。   According to this invention, a converter is a converter arrange | positioned between a feed circuit and an antenna element, Comprising: A waveguide and a feed member are provided. The waveguide is disposed on the antenna element side. The power supply member is disposed on the power supply circuit side and directly supplies power from the power supply circuit to the waveguide.

好ましくは、給電部材は、誘電体と、マイクロストリップ線路と、導体とを含む。誘電体は、導波管に接して配置される。マイクロストリップ線路は、誘電体の導波管に接する面に対向する面に設けられる。導体は、一方端が導波管に連結され、他方端がマイクロストリップ線路に連結される。   Preferably, the power supply member includes a dielectric, a microstrip line, and a conductor. The dielectric is disposed in contact with the waveguide. The microstrip line is provided on the surface facing the surface in contact with the dielectric waveguide. The conductor has one end connected to the waveguide and the other end connected to the microstrip line.

好ましくは、給電部材は、他の導波管と、導体とを含む。他の導波管は、導波管に接して配置される。導体は、一方端が導波管に連結され、他方端が他の導波管に連結される。   Preferably, the power supply member includes another waveguide and a conductor. The other waveguide is disposed in contact with the waveguide. The conductor has one end connected to the waveguide and the other end connected to the other waveguide.

また、この発明によれば、アンテナ装置は、アンテナ素子と、変換器とを備える。変換器は、アンテナ素子に連結され、給電回路からの電力をアンテナ素子に給電する。そして、変換器は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の変換器からなり、導波管は、アンテナ素子に連結される。   According to the invention, the antenna device includes an antenna element and a converter. The converter is connected to the antenna element, and supplies power from the power feeding circuit to the antenna element. And a converter consists of a converter of any 1 paragraph of Claims 1-3, and a waveguide is connected with an antenna element.

この発明においては、給電回路とアンテナ素子との間に配置される変換器は、給電回路から電力を受ける給電部材がアンテナ素子側に配置された導波管に電力を直接給電する構成からなる。その結果、接続部が相対的に少なくなる。   In the present invention, the converter disposed between the power feeding circuit and the antenna element has a configuration in which a power feeding member that receives power from the power feeding circuit directly feeds power to the waveguide disposed on the antenna element side. As a result, the number of connection portions is relatively reduced.

従って、この発明によれば、変換器の伝達特性を向上できる。また、変換器の帯域を広くできる。   Therefore, according to the present invention, the transfer characteristics of the converter can be improved. In addition, the bandwidth of the converter can be widened.

また、この発明によれば、アンテナ装置は、伝達特性が向上した変換器または帯域が広い変換器を備える。   According to the present invention, the antenna device includes a converter having improved transfer characteristics or a converter having a wide band.

従って、この発明によれば、アンテナ装置の伝達特性を向上できる。また、アンテナ装置の帯域を広くできる。   Therefore, according to the present invention, the transfer characteristics of the antenna device can be improved. In addition, the band of the antenna device can be widened.

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。   Embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals and description thereof will not be repeated.

[実施の形態1]
図1は、この発明の実施の形態1による変換器の構成を示す斜視図である。図2は、図1に示す線II−II間における変換器の断面図である。この発明の実施の形態1による変換器10は、導波管1と、給電部材2とを備える。給電部材2は、誘電体21と、マイクロストリップ線路22と、導体23とを含む。なお、変換器10は、ミリ波帯の電波を送受信するアンテナ素子に給電する。
[Embodiment 1]
1 is a perspective view showing a configuration of a converter according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view of the converter taken along line II-II shown in FIG. A converter 10 according to Embodiment 1 of the present invention includes a waveguide 1 and a feeding member 2. The power feeding member 2 includes a dielectric 21, a microstrip line 22, and a conductor 23. The converter 10 supplies power to an antenna element that transmits and receives millimeter wave radio waves.

導波管1は、比誘電率が2.08である誘電体からなり、抑制ポスト11,12と、テーパ構造13とを有する。そして、導波管1の長さLは、例えば、11.0mmであり、導波管1の幅W1は、例えば、3.08mmであり、導波管1の厚さD1は、例えば、1.2mmである。   The waveguide 1 is made of a dielectric having a relative dielectric constant of 2.08, and includes suppression posts 11 and 12 and a taper structure 13. The length L of the waveguide 1 is, for example, 11.0 mm, the width W1 of the waveguide 1 is, for example, 3.08 mm, and the thickness D1 of the waveguide 1 is, for example, 1 .2 mm.

抑制ポスト11,12は、金属棒からなる。そして、抑制ポスト11,12の直径は、例えば、0.3mmである。テーパ構造13は、略V字形状の断面形状を有し、その表面13Aが金属メッキされている。そして、テーパ構造13は、その中心が導波管1の一方端1Aから距離L1の位置に設けられ、距離L1は、例えば、3.0mmに設定される。その結果、テーパ構造13の中心と導波管1の他方端1Bとの距離L2は、例えば、8.0mmに設定される。また、テーパ構造13は、主面1Dにおいて、例えば、2.0mmの直径r1を有し、主面1Eにおいて、例えば、0.3mmの直径r2を有する。   The suppression posts 11 and 12 are made of metal bars. And the diameter of the suppression posts 11 and 12 is 0.3 mm, for example. The taper structure 13 has a substantially V-shaped cross-sectional shape, and the surface 13A is metal-plated. The center of the taper structure 13 is provided at a distance L1 from one end 1A of the waveguide 1, and the distance L1 is set to 3.0 mm, for example. As a result, the distance L2 between the center of the taper structure 13 and the other end 1B of the waveguide 1 is set to 8.0 mm, for example. The tapered structure 13 has a diameter r1 of, for example, 2.0 mm on the main surface 1D, and has a diameter r2 of, for example, 0.3 mm on the main surface 1E.

抑制ポスト11,12は、直径が0.3mmである孔を導波管1に開け、その開けた孔に挿入することによって導波管1に形成される。また、テーパ構造13は、断面形状が略V字形状である凹部を導波管1に形成し、その形成した凹部の表面を金属メッキすることによって導波管1に形成される。   The suppression posts 11 and 12 are formed in the waveguide 1 by opening a hole having a diameter of 0.3 mm in the waveguide 1 and inserting the hole into the opened hole. The tapered structure 13 is formed in the waveguide 1 by forming a recess having a substantially V-shaped cross section in the waveguide 1 and metal plating the surface of the formed recess.

誘電体21は、主面21Aが導波管1の主面1Cに接するように配置され、その主面21Aは、接地される。そして、誘電体21は、例えば、0.12mmの厚さD2を有する。マイクロストリップ線路22は、導体からなり、誘電体21の導波管1に接する主面21Aに対向する主面21Bに配置される。そして、マイクロストリップ線路22は、延長部221を有し、延長部221の長さh_lineは、例えば、1.4mmに設定される。   The dielectric 21 is disposed such that the main surface 21A is in contact with the main surface 1C of the waveguide 1, and the main surface 21A is grounded. The dielectric 21 has a thickness D2 of 0.12 mm, for example. The microstrip line 22 is made of a conductor and is disposed on a main surface 21B facing the main surface 21A in contact with the waveguide 1 of the dielectric 21. The microstrip line 22 has an extension part 221, and the length h_line of the extension part 221 is set to 1.4 mm, for example.

導体23は、直径がr2である円形の断面形状を有し、同軸ケーブルの内導体からなる。そして、導体23は、その一方端が導波管1のテーパ構造13に連結され、他方端が誘電体21を介してマイクロストリップ線路22に連結される。   The conductor 23 has a circular cross-sectional shape with a diameter r2, and is made of an inner conductor of a coaxial cable. The conductor 23 has one end connected to the tapered structure 13 of the waveguide 1 and the other end connected to the microstrip line 22 via the dielectric 21.

図3は、図1および図2に示す変換器10の平面図である。図3の(a)は、図1に示すA方向から見た変換器10の平面図であり、図3の(b)は、図1に示すB方向から見た変換器10の平面図である。   FIG. 3 is a plan view of the converter 10 shown in FIGS. 1 and 2. 3A is a plan view of the converter 10 viewed from the direction A shown in FIG. 1, and FIG. 3B is a plan view of the converter 10 viewed from the direction B shown in FIG. is there.

抑制ポスト11,12は、テーパ構造13の中心から距離q、および中心線AX1から距離L3の位置に設けられる。そして、距離qは、例えば、0.7mmに設定され、距離L3は、例えば、1.2mmに設定される。その結果、抑制ポスト11,12は、中心線AX1に対して対称に配置される(図3の(a)参照)。   The suppression posts 11 and 12 are provided at a distance q from the center of the taper structure 13 and a distance L3 from the center line AX1. The distance q is set to 0.7 mm, for example, and the distance L3 is set to 1.2 mm, for example. As a result, the suppression posts 11 and 12 are arranged symmetrically with respect to the center line AX1 (see FIG. 3A).

誘電体21は、例えば、3.3mmの幅W2と、導波管1の長さLと同じ長さLとを有する。マイクロストリップ線路22は、幅方向において誘電体21の中央部に配置され、例えば、0.3mmの幅W3を有する。   The dielectric 21 has, for example, a width W2 of 3.3 mm and a length L that is the same as the length L of the waveguide 1. The microstrip line 22 is disposed at the center of the dielectric 21 in the width direction, and has a width W3 of 0.3 mm, for example.

なお、抑制ポスト11,12およびマイクロストリップ線路22の延長部221は、インピーダンス整合を取るために設けられる。   The suppression posts 11 and 12 and the extension 221 of the microstrip line 22 are provided for impedance matching.

図4は、図1に示す導波管1の具体例を示す斜視図である。導波管30は、抑制ポスト11,12と、テーパ構造13と、誘電体31と、ビアホール32〜55と、孔56とを含む。抑制ポスト11,12およびテーパ構造13は、図1から図3において説明したのと同じように、誘電体31に形成される。   FIG. 4 is a perspective view showing a specific example of the waveguide 1 shown in FIG. The waveguide 30 includes suppression posts 11 and 12, a tapered structure 13, a dielectric 31, via holes 32 to 55, and a hole 56. The suppression posts 11 and 12 and the tapered structure 13 are formed on the dielectric 31 in the same manner as described with reference to FIGS.

誘電体31は、例えば、テフロン(登録商標)からなる。そして、誘電体31は、出射面31Aを有する。ビアホール32〜55は、金属棒からなり、出射面31Aを除く側面に沿って配列されるように誘電体31に形成される。   The dielectric 31 is made of, for example, Teflon (registered trademark). The dielectric 31 has an emission surface 31A. The via holes 32 to 55 are made of metal rods, and are formed in the dielectric 31 so as to be arranged along the side surfaces excluding the emission surface 31A.

孔56は、直径r2の円形からなる断面形状を有し、誘電体31の底面31Bとテーパ構造13との間に形成される。そして、孔56は、図1に示す導体23の一方端をテーパ構造13に連結させるための孔である。   The hole 56 has a circular cross section having a diameter r <b> 2, and is formed between the bottom surface 31 </ b> B of the dielectric 31 and the taper structure 13. The hole 56 is a hole for connecting one end of the conductor 23 shown in FIG.

図5は、図4に示すC方向から見た導波管30の平面図である。誘電体31中を伝搬する電波の波長をλとすると、ビアホール32〜55の各々は、0.08λの直径r3を有する。そして、隣接する2つのビアホールの間隔dは、0.16λに設定される。   FIG. 5 is a plan view of the waveguide 30 as viewed from the direction C shown in FIG. If the wavelength of the radio wave propagating through the dielectric 31 is λ, each of the via holes 32 to 55 has a diameter r3 of 0.08λ. The interval d between two adjacent via holes is set to 0.16λ.

このように、所定の直径r3を有する複数のビアホール32〜55が所定の間隔dで略コの字形状に誘電体31に形成されることによって、導波管30は、テーパ構造13に供給された電波を矢印3の方向へ伝搬させ、出射面31Aから放射する。   Thus, the waveguide 30 is supplied to the tapered structure 13 by forming the plurality of via holes 32 to 55 having the predetermined diameter r3 in the dielectric 31 in a substantially U-shape with the predetermined interval d. The transmitted radio wave is propagated in the direction of the arrow 3 and radiated from the emission surface 31A.

図6は、図1に示す導波管1の他の具体例を示す斜視図である。導波管60は、抑制ポスト11,12と、テーパ構造13と、空洞導体61と、孔62とを含む。抑制ポスト11,12は、図1から図3において説明したのと同じように、空洞導体61に形成される。   FIG. 6 is a perspective view showing another specific example of the waveguide 1 shown in FIG. The waveguide 60 includes suppression posts 11 and 12, a taper structure 13, a hollow conductor 61, and a hole 62. The suppression posts 11 and 12 are formed on the hollow conductor 61 in the same manner as described with reference to FIGS.

空洞導体61は、断面形状が矩形であり、内部に空洞部63を有する。そして、空洞導体61は、出射口61Aを有する。孔62は、テーパ構造13に対向するように空洞導体61の底面61Bに設けられる。そして、孔62は、図1に示す導体23の一方端をテーパ構造13に連結するために導体23を空洞導体61の内部へ導入するための孔である。   The hollow conductor 61 has a rectangular cross-sectional shape and has a hollow portion 63 inside. The hollow conductor 61 has an emission port 61A. The hole 62 is provided on the bottom surface 61 </ b> B of the hollow conductor 61 so as to face the taper structure 13. The hole 62 is a hole for introducing the conductor 23 into the hollow conductor 61 in order to connect one end of the conductor 23 shown in FIG.

図7は、図6に示すD方向から見た導波管60の平面図である。導波管60は、テーパ構造13に供給された電波を空洞部63へ伝搬させ、更に、空洞部63を矢印4の方向へ伝搬させて出射口61Aから放射する。   FIG. 7 is a plan view of the waveguide 60 viewed from the direction D shown in FIG. The waveguide 60 propagates the radio wave supplied to the taper structure 13 to the cavity 63, and further propagates the cavity 63 in the direction of the arrow 4 and radiates it from the emission port 61A.

なお、導波管60においては、テフロン(登録商標)等の誘電体を空洞導体61の空洞部63に充填するようにしてもよい。   In the waveguide 60, the cavity 63 of the hollow conductor 61 may be filled with a dielectric such as Teflon (registered trademark).

変換器10においては、導波管1は、上述した導波管30,60のいずれかからなる。導波管1が導波管30からなる場合、導体23は、その一方端が誘電体31の孔56に挿入されてテーパ構造13に連結される。また、導波管1が導波管60からなる場合、導体23は、その一方端が空洞導体61の孔62から空洞部63に挿入されてテーパ構造13に連結される。   In the converter 10, the waveguide 1 includes any of the waveguides 30 and 60 described above. When the waveguide 1 includes the waveguide 30, one end of the conductor 23 is inserted into the hole 56 of the dielectric 31 and is connected to the tapered structure 13. When the waveguide 1 is composed of the waveguide 60, one end of the conductor 23 is inserted into the cavity 63 through the hole 62 of the cavity conductor 61 and connected to the taper structure 13.

変換器10がアンテナ装置に用いられる場合、導波管1は、アンテナ素子側に配置され、給電部材2(主に誘電体21およびマイクロストリップ線路22)は、給電回路側に配置される。そして、マイクロストリップ線路22は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を導体23を介して導波管1のテーパ構造13へ供給する。即ち、誘電体21、マイクロストリップ線路22および導体23からなる給電部材2は、給電回路から受けた電力を導波管1へ直接給電する。   When the converter 10 is used in an antenna device, the waveguide 1 is disposed on the antenna element side, and the power feeding member 2 (mainly the dielectric 21 and the microstrip line 22) is disposed on the power feeding circuit side. The microstrip line 22 receives power from the power supply circuit and supplies the received power to the tapered structure 13 of the waveguide 1 through the conductor 23. That is, the power supply member 2 including the dielectric 21, the microstrip line 22 and the conductor 23 directly supplies power received from the power supply circuit to the waveguide 1.

テーパ構造13は、給電部材2から受けた電力を誘電体31または空洞導体61へ伝搬させ、導波管1は、電力を出射面31Aまたは出射口61Aからアンテナ素子へ供給する。   The taper structure 13 propagates the electric power received from the power supply member 2 to the dielectric 31 or the hollow conductor 61, and the waveguide 1 supplies electric power to the antenna element from the emission surface 31A or the emission port 61A.

変換器10においては、導体23がテーパ構造13とマイクロストリップ線路22とに連結されることにより、誘電体21は、導波管1に接して配置される。その結果、導波管1は、誘電体21によって支えられるため、変換器10の機械的強度を増加できる。また、変換器10においては、マイクロストリップ線路22が用いられているため量産に適している。   In the converter 10, the dielectric 21 is disposed in contact with the waveguide 1 by connecting the conductor 23 to the taper structure 13 and the microstrip line 22. As a result, since the waveguide 1 is supported by the dielectric 21, the mechanical strength of the transducer 10 can be increased. The converter 10 is suitable for mass production because the microstrip line 22 is used.

図8は、図1に示す変換器10の周波数特性を示す図である。図8に示す周波数特性は、マイクロストリップ線路22の延長部221の長さh_lineおよび抑制ポスト11,12の位置(=q)を変化させて、62.5GHzにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性である。そして、図8に示す周波数特性は、有限要素法シミュレータによって解析された。   FIG. 8 is a diagram showing frequency characteristics of the converter 10 shown in FIG. The frequency characteristics shown in FIG. 8 are matched so that the transfer characteristics are optimized at 62.5 GHz by changing the length h_line of the extension 221 of the microstrip line 22 and the positions (= q) of the suppression posts 11 and 12. It is a frequency characteristic when taking. The frequency characteristics shown in FIG. 8 were analyzed by a finite element method simulator.

図8の(a)は、入力反射特性を示すS11および伝達特性を示すS21の振幅の周波数依存性を示す。図8の(a)において、縦軸は、S11,S21の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図8の(b)は、S11,S21の位相の周波数依存性を示す。図8の(b)において、縦軸は、S11,S21の位相を表し、横軸は、周波数を表す。 FIG. 8A shows the frequency dependence of the amplitudes of S 11 indicating input reflection characteristics and S 21 indicating transfer characteristics. In FIG. 8A, the vertical axis represents the amplitudes of S 11 and S 21 , and the horizontal axis represents the frequency. FIG. 8B shows the frequency dependence of the phases S 11 and S 21 . In FIG. 8B, the vertical axis represents the phases of S 11 and S 21 and the horizontal axis represents the frequency.

図8の(a)に示す結果から、反射特性S11が−15dB以下の比帯域は、3.84%であり、伝達特性S21が−0.5dB以上の比帯域は、3.2%である。また、図8の(b)に示す結果から、反射特性S11および伝達特性S21の位相特性は、62GHz〜63GHzの周波数範囲において非線形になるが、それ以外の周波数範囲においては、線形になる。 From the results shown in (a) of FIG. 8, the reflection characteristic S 11 is less fractional bandwidth -15dB is 3.84% fractional band transmission characteristic S 21 is not less than -0.5dB is 3.2% It is. Further, from the results shown in FIG. 8 (b), the phase characteristics of reflection characteristics S 11 and transmission characteristic S 21 is becomes non-linear in the frequency range of 62GHz~63GHz, in other frequency ranges, it becomes linear .

図9は、図22および図23に示す変換器300の周波数特性を示す図である。図9に示す周波数特性も、マイクロストリップ線路330の延長部の長さh_lineおよび抑制ポスト311,312の位置(=q)を変化させて、62.5GHzにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性であり、有限要素法シミュレータによって解析された。そして、図9に示す周波数特性の解析においては、q=2.6mm、h_line=1.95mmに設定された。   FIG. 9 is a diagram showing the frequency characteristics of converter 300 shown in FIGS. 22 and 23. The frequency characteristics shown in FIG. 9 are also matched by changing the length h_line of the extension portion of the microstrip line 330 and the positions (= q) of the suppression posts 311 and 312 so that the transmission characteristics are optimal at 62.5 GHz. This is the frequency characteristic when taken, and was analyzed by a finite element method simulator. In the analysis of the frequency characteristics shown in FIG. 9, q = 2.6 mm and h_line = 1.95 mm were set.

図9の(a)は、反射特性S11および伝達特性S21の振幅の周波数依存性を示す。図9の(a)において、縦軸は、S11,S21の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図9の(b)は、S11,S21の位相の周波数依存性を示す。図9の(b)において、縦軸は、S11,S21の位相を表し、横軸は、周波数を表す。 FIG. 9A shows the frequency dependence of the amplitudes of the reflection characteristic S 11 and the transfer characteristic S 21 . In FIG. 9A, the vertical axis represents the amplitudes of S 11 and S 21 , and the horizontal axis represents the frequency. FIG. 9B shows the frequency dependence of the phases S 11 and S 21 . In FIG. 9B, the vertical axis represents the phases of S 11 and S 21 , and the horizontal axis represents the frequency.

図9の(a)に示す結果から、反射特性S11が−15dB以下の比帯域は、2.56%であり、伝達特性S21が−0.5dB以上の比帯域は、0%である。また、図9の(b)に示す結果から、反射特性S11および伝達特性S21の位相特性は、62GHz〜63GHzの周波数範囲において非線形になる。 From the results shown in (a) of FIG. 9, the reflection characteristic S 11 is less fractional bandwidth -15dB is 2.56% fractional band transmission characteristic S 21 is not less than -0.5dB is 0% . Further, from the results shown in FIG. 9 (b), the phase characteristics of reflection characteristics S 11 and transmission characteristic S 21 becomes nonlinearly in the frequency range of 62GHz~63GHz.

図8および図9に示す結果から、マイクロストリップ線路22から導波管1へ直接給電する変換器10は、マイクロストリップ線路330から同軸ケーブル320を介して導波管310へ給電する変換器300よりも反射特性S11および伝達特性S21の比帯域が広くなる。 From the results shown in FIGS. 8 and 9, the converter 10 that feeds power directly from the microstrip line 22 to the waveguide 1 is more than the converter 300 that feeds power from the microstrip line 330 to the waveguide 310 via the coaxial cable 320. even a fractional bandwidth of the reflection characteristic S 11 and transmission characteristic S 21 is widened.

これは、従来の変換器300においては、同軸ケーブル320が用いられるため接続部が相対的に多くなり、整合を取る箇所が相対的に多くなるのに対し、変換器10においては、マイクロストリップ線路22から導波管1へ直接給電するため、接続部が相対的に少なくなり、整合を取る箇所が相対的に少なくなるからである。即ち、変換器10は、従来の変換器300における同軸ケーブル320の長さを零に設定したのと同じ構造からなるため、マイクロストリップ線路22と同軸ケーブルとの整合および同軸ケーブルと導波管1との整合を取る必要がないからである。   This is because, in the conventional converter 300, the coaxial cable 320 is used, so that the number of connection portions is relatively large, and the number of locations for matching is relatively large. This is because power is directly supplied from 22 to the waveguide 1, so that the number of connection portions is relatively small and the number of locations for matching is relatively small. That is, since the converter 10 has the same structure as that of the conventional converter 300 in which the length of the coaxial cable 320 is set to zero, the matching between the microstrip line 22 and the coaxial cable and the coaxial cable and the waveguide 1 are performed. This is because there is no need to match with the above.

従って、マイクロストリップ線路22から導波管1へ直線給電する構造を採用することによって、伝達特性を向上できるとともに、比帯域を広くできる。   Therefore, by adopting a structure in which the microstrip line 22 is linearly fed to the waveguide 1, the transmission characteristics can be improved and the specific band can be widened.

[実施の形態2]
図10は、実施の形態2による変換器の構成を示す斜視図である。また、図11は、図10に示す線XI−XI間における変換器の断面図である。実施の形態2による変換器20は、図1に示す変換器10の給電部材2を給電部材70に代えたものであり、その他は、変換器10と同じである。なお、変換器20も、ミリ波帯の電波を送受信するアンテナ素子に給電する。
[Embodiment 2]
FIG. 10 is a perspective view showing the configuration of the converter according to the second embodiment. FIG. 11 is a cross-sectional view of the converter taken along line XI-XI shown in FIG. The converter 20 according to the second embodiment is the same as the converter 10 except that the power supply member 2 of the converter 10 shown in FIG. The converter 20 also feeds power to an antenna element that transmits and receives millimeter wave radio waves.

給電部材70は、導波管71と、導体72とを含む。導波管71は、抑制ポスト73,74およびテーパ構造75を有する。抑制ポスト73,74は、金属棒からなる。テーパ構造75は、略V字形状の断面形状を有し、その表面75Aが金属メッキされている。抑制ポスト73,74およびテーパ構造75は、それぞれ、抑制ポスト11,12およびテーパ構造13が導波管1に形成されるのと同じ方法によって導波管71に形成される。   The power supply member 70 includes a waveguide 71 and a conductor 72. The waveguide 71 has suppression posts 73 and 74 and a taper structure 75. The suppression posts 73 and 74 are made of metal bars. The taper structure 75 has a substantially V-shaped cross-sectional shape, and the surface 75A thereof is metal-plated. The suppression posts 73 and 74 and the tapered structure 75 are formed in the waveguide 71 by the same method as the suppression posts 11 and 12 and the tapered structure 13 are formed in the waveguide 1, respectively.

そして、導体72は、導波管71が導波管1に接するように導波管1のテーパ構造13と導波管71のテーパ構造75とを連結する。その結果、導波管1は、導波管71によって支えられ、変換器20の機械的強度を向上できる。   The conductor 72 connects the tapered structure 13 of the waveguide 1 and the tapered structure 75 of the waveguide 71 so that the waveguide 71 is in contact with the waveguide 1. As a result, the waveguide 1 is supported by the waveguide 71, and the mechanical strength of the transducer 20 can be improved.

導波管71は、より具体的には、導波管30(図4および図5参照)または導波管60(図6および図7参照)からなる。   More specifically, the waveguide 71 includes the waveguide 30 (see FIGS. 4 and 5) or the waveguide 60 (see FIGS. 6 and 7).

なお、変換器20においては、抑制ポスト11,12は、テーパ構造13の中心からq=1.7mmの位置に配置され、抑制ポスト73,74は、テーパ構造75の中心からq=1.7mmの位置に配置される。   In the converter 20, the suppression posts 11 and 12 are disposed at a position of q = 1.7 mm from the center of the taper structure 13, and the suppression posts 73 and 74 are q = 1.7 mm from the center of the taper structure 75. It is arranged at the position.

変換器20においては、導波管71は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を導体72を介して導波管1へ給電する。即ち、給電部材70は、給電回路から受けた電力を導波管1へ直接給電する。そして、導波管1は、導波管71から受けた電力を伝搬させて放射する。従って、変換器20においては、電力は、矢印8の方向および矢印9の方向へ順次伝搬する。   In the converter 20, the waveguide 71 receives power from the power feeding circuit and feeds the received power to the waveguide 1 through the conductor 72. That is, the power supply member 70 directly supplies the power received from the power supply circuit to the waveguide 1. The waveguide 1 propagates and radiates the power received from the waveguide 71. Therefore, in the converter 20, power propagates sequentially in the direction of the arrow 8 and the direction of the arrow 9.

図12は、従来の変換器の構成を示す斜視図である。また、図13は、図12に示す線XIII−XIII間における変換器の断面図である。従来の変換器400は、図10および図11に示す変換器20の導体72を同軸ケーブル410に代えたものであり、その他は、変換器20と同じである。   FIG. 12 is a perspective view showing a configuration of a conventional converter. FIG. 13 is a cross-sectional view of the converter taken along line XIII-XIII shown in FIG. The conventional converter 400 is the same as the converter 20 except that the conductor 72 of the converter 20 shown in FIGS. 10 and 11 is replaced with a coaxial cable 410.

同軸ケーブル410は、内導体411と、外導体412とからなる。内導体411の直径は、例えば、0.3mmであり、外導体412の直径は、例えば、1.03mmである。そして、同軸ケーブル410は、例えば、2.2の比誘電率を有する。   The coaxial cable 410 includes an inner conductor 411 and an outer conductor 412. The diameter of the inner conductor 411 is, for example, 0.3 mm, and the diameter of the outer conductor 412 is, for example, 1.03 mm. The coaxial cable 410 has, for example, a relative dielectric constant of 2.2.

同軸ケーブル410の内導体411は、導波管1のテーパ構造13および導波管71のテーパ構造75に連結され、外導体412は、その両端部がそれぞれ導波管1および導波管71に接するように配置される。   The inner conductor 411 of the coaxial cable 410 is connected to the taper structure 13 of the waveguide 1 and the taper structure 75 of the waveguide 71, and both ends of the outer conductor 412 are connected to the waveguide 1 and the waveguide 71, respectively. Arranged to touch.

なお、変換器400においては、抑制ポスト11,12は、テーパ構造13の中心からq=2.0mmの位置に配置され、抑制ポスト73,74は、テーパ構造75の中心からq=2.0mmの位置に配置される。   In the converter 400, the suppression posts 11 and 12 are arranged at a position of q = 2.0 mm from the center of the taper structure 13, and the suppression posts 73 and 74 are q = 2.0 mm from the center of the taper structure 75. It is arranged at the position.

変換器400においては、導波管71は、給電回路から電力を受け、その受けた電力を同軸ケーブル410を介して導波管1へ給電する。そして、導波管1は、導波管71から受けた電力を伝搬させて放射する。従って、変換器400においては、電力は、矢印14の方向および矢印15の方向へ順次伝搬する。   In the converter 400, the waveguide 71 receives power from the power feeding circuit and feeds the received power to the waveguide 1 through the coaxial cable 410. The waveguide 1 propagates and radiates the power received from the waveguide 71. Therefore, in converter 400, power propagates sequentially in the direction of arrow 14 and the direction of arrow 15.

図14は、図10および図11に示す変換器20の周波数特性を示す図である。図14に示す周波数特性は、抑制ポスト11,12,73,74の位置(=q)を変化させて、62.5GHzにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性であり、有限要素法シミュレータによって解析された。   FIG. 14 is a diagram illustrating frequency characteristics of the converter 20 illustrated in FIGS. 10 and 11. The frequency characteristics shown in FIG. 14 are frequency characteristics when the positions (= q) of the suppression posts 11, 12, 73, and 74 are changed and matching is performed so that the transfer characteristics are optimum at 62.5 GHz. It was analyzed by a finite element simulator.

図14の(a)は、入力反射特性を示すS11および伝達特性を示すS21の振幅の周波数依存性を示す。図14の(a)において、縦軸は、S11,S21の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図14の(b)は、S11,S21の位相の周波数依存性を示す。図14の(b)において、縦軸は、S11,S21の位相を表し、横軸は、周波数を表す。 FIG. 14A shows the frequency dependence of the amplitudes of S 11 indicating input reflection characteristics and S 21 indicating transfer characteristics. In FIG. 14A, the vertical axis represents the amplitudes of S 11 and S 21 , and the horizontal axis represents the frequency. Further, (b) of FIG. 14 shows the frequency dependence of the phase of S 11, S 21. In FIG. 14B, the vertical axis represents the phases of S 11 and S 21 , and the horizontal axis represents the frequency.

図14の(a)に示す結果から、反射特性S11が−15dB以下の比帯域は、6.72%であり、伝達特性S21が−0.5dB以上の比帯域は、9.6%である。また、図14の(b)に示す結果から、反射特性S11および伝達特性S21の位相特性は、57GHz〜67GHzの周波数範囲において線形である。 From the results shown in (a) of FIG. 14, the reflection characteristic S 11 is less fractional bandwidth -15dB is 6.72% fractional band transmission characteristic S 21 is not less than -0.5dB is 9.6% It is. Further, the phase characteristic from the results shown in (b) of FIG. 14, the reflection characteristic S 11 and transmission characteristic S 21 is linear in the frequency range of 57GHz~67GHz.

図15は、図12および図13に示す変換器400の周波数特性を示す図である。図15に示す周波数特性も、抑制ポスト11,12,73,74の位置(=q)を変化させて、62.5GHzにおいて伝達特性が最適になるように整合を取ったときの周波数特性であり、有限要素法シミュレータによって解析された。   FIG. 15 is a diagram illustrating frequency characteristics of converter 400 shown in FIGS. 12 and 13. The frequency characteristics shown in FIG. 15 are also the frequency characteristics when the positions (= q) of the suppression posts 11, 12, 73, and 74 are changed and matching is performed so that the transfer characteristics are optimized at 62.5 GHz. It was analyzed by a finite element simulator.

図15の(a)は、反射特性S11および伝達特性S21の振幅の周波数依存性を示す。図15の(a)において、縦軸は、S11,S21の振幅を表し、横軸は、周波数を表す。また、図15の(b)は、S11,S21の位相の周波数依存性を示す。図15の(b)において、縦軸は、S11,S21の位相を表し、横軸は、周波数を表す。 FIG. 15A shows the frequency dependence of the amplitudes of the reflection characteristic S 11 and the transfer characteristic S 21 . In FIG. 15A, the vertical axis represents the amplitudes of S 11 and S 21 , and the horizontal axis represents the frequency. FIG. 15B shows the frequency dependence of the phases S 11 and S 21 . In FIG. 15B, the vertical axis represents the phases S 11 and S 21 , and the horizontal axis represents the frequency.

図15の(a)に示す結果から、反射特性S11が−15dB以下の比帯域は、4,32%であり、伝達特性S21が−0.5dB以上の比帯域は、8%である。また、図15の(b)に示す結果から、反射特性S11および伝達特性S21の位相特性は、63GHz〜64GHzの周波数範囲において非線形になる。 From the result shown in FIG. 15A, the ratio band where the reflection characteristic S 11 is −15 dB or less is 4,32%, and the ratio band where the transfer characteristic S 21 is −0.5 dB or more is 8%. . Further, from the results shown in FIG. 15 (b), the phase characteristics of reflection characteristics S 11 and transmission characteristic S 21 becomes nonlinearly in the frequency range of 63GHz~64GHz.

図14および図15に示す結果から、導波管71から導波管1へ直接給電する変換器20は、導波管71から同軸ケーブル410を介して導波管1へ給電する変換器400よりも反射特性S11および伝達特性S21の比帯域が広くなる。 From the results shown in FIGS. 14 and 15, the converter 20 that feeds power directly from the waveguide 71 to the waveguide 1 is more than the converter 400 that feeds power from the waveguide 71 to the waveguide 1 via the coaxial cable 410. even a fractional bandwidth of the reflection characteristic S 11 and transmission characteristic S 21 is widened.

これは、従来の変換器400においては、同軸ケーブルが用いられるため接続部が相対的に多くなり、整合を取る箇所が相対的に多くなるのに対し、変換器20においては、導波管71から導波管1へ直接給電するため、接続部が相対的に少なくなり、整合を取る箇所が相対的に少なくなるからである。即ち、変換器20は、従来の変換器400における同軸ケーブル410の長さを零に設定したのと同じ構造からなるため、導波管71と同軸ケーブルとの整合および同軸ケーブルと導波管1との整合を取る必要がないからである。   This is because, in the conventional converter 400, since coaxial cables are used, the number of connecting portions is relatively large and the number of locations for matching is relatively large. This is because power is directly supplied to the waveguide 1 so that the number of connection portions is relatively small and the number of locations for matching is relatively small. That is, the converter 20 has the same structure as that of the conventional converter 400 in which the length of the coaxial cable 410 is set to zero. Therefore, the matching between the waveguide 71 and the coaxial cable and the coaxial cable and the waveguide 1 are performed. This is because there is no need to match with the above.

従って、導波管71から導波管1へ直線給電する構造を採用することによって、伝達特性を向上できるとともに、比帯域を広くできる。   Therefore, by adopting a structure in which linear feeding is performed from the waveguide 71 to the waveguide 1, it is possible to improve transfer characteristics and widen the specific band.

表1は、実施の形態1による変換器10、実施の形態2による変換器20および従来の変換器300,400の比帯域および位相特性の比較表である。   Table 1 is a comparison table of the ratio band and phase characteristics of converter 10 according to Embodiment 1, converter 20 according to Embodiment 2, and conventional converters 300 and 400.

Figure 2007104156
Figure 2007104156

なお、表1において、MSLは、マイクロストリップ線路を表す。   In Table 1, MSL represents a microstrip line.

マイクロストリップ線路330から同軸ケーブル320を介して導波管310へ給電する変換器300を、マイクロストリップ線路22から導波管1へ直接給電する変換器10と比較すると、変換器10は、一部が非線形である位相特性を有する点で変換器300と共通するが、反射特性S11および伝達特性S21の比帯域が変換器300よりも広くなることが解る。 When the converter 300 that feeds power from the microstrip line 330 to the waveguide 310 via the coaxial cable 320 is compared with the converter 10 that feeds power directly from the microstrip line 22 to the waveguide 1, the converter 10 is partially Is common to the converter 300 in that it has a non-linear phase characteristic, but it is understood that the ratio band of the reflection characteristic S 11 and the transfer characteristic S 21 is wider than that of the converter 300.

また、導波管71から同軸ケーブル410を介して導波管1へ給電する変換器400を、導波管71から導波管1へ直接給電する変換器20と比較すると、変換器20は、位相特性が変換器400よりも改善され、反射特性S11および伝達特性S21の比帯域が変換器400よりも広くなることが解る。 Further, when the converter 400 that feeds power from the waveguide 71 to the waveguide 1 via the coaxial cable 410 is compared with the converter 20 that feeds power directly from the waveguide 71 to the waveguide 1, the converter 20 It can be seen that the phase characteristic is improved over the converter 400 and the ratio band of the reflection characteristic S 11 and the transfer characteristic S 21 is wider than the converter 400.

従って、給電回路からの電力をマイクロストリップ線路22および導波管71のいずれで受けた場合も、その受けた電力を導波管1へ直接給電する構成を採用することによって反射特性S11および伝達特性S21の比帯域を広くできる。 Accordingly, even when receiving the power from the power supply circuit in any of the microstrip line 22 and waveguide 71, reflection characteristics S 11 and transmitted by adopting the structure for feeding directly the received power to the waveguide 1 the fractional bandwidth characteristic S 21 can be widened.

以下、この発明による変換器10,20を用いたアンテナ装置について説明する。図16は、実施の形態1による変換器10を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。また、図17は、図16に示す線XVII−XVII間におけるアンテナ装置の断面図である。アンテナ装置100は、変換器10と、ホーンアンテナ80とを備える。   Hereinafter, an antenna apparatus using the converters 10 and 20 according to the present invention will be described. FIG. 16 is a perspective view showing a configuration of an antenna device using the converter 10 according to the first embodiment. FIG. 17 is a cross-sectional view of the antenna device taken along line XVII-XVII shown in FIG. The antenna device 100 includes a converter 10 and a horn antenna 80.

ホーンアンテナ80は、変換器10の導波管1の出射面に連結される。より具体的には、導波管1が導波管30(図4および図5参照)からなる場合、ホーンアンテナ80は、出射面31Aに連結され、導波管1が導波管60(図6および図7参照)からなる場合、ホーンアンテナ80は、出射口61Aに連結される。   Horn antenna 80 is coupled to the exit surface of waveguide 1 of transducer 10. More specifically, when the waveguide 1 includes the waveguide 30 (see FIGS. 4 and 5), the horn antenna 80 is connected to the emission surface 31A, and the waveguide 1 is connected to the waveguide 60 (see FIG. 6 and FIG. 7), the horn antenna 80 is connected to the exit 61A.

変換器10は、給電回路から電力をマイクロストリップ線路22に受け、その受けた電力を導体23を介して導波管1へ直接給電し、導波管1からホーンアンテナ80へ給電する。そして、ホーンアンテナ80は、変換器10から受けた電力を放射する。従って、アンテナ装置100においては、電力は、矢印5の方向および矢印6の方向へ変換器10中を順次伝搬し、ホーンアンテナ80から矢印7の方向へ放射される。   The converter 10 receives power from the power feeding circuit on the microstrip line 22, feeds the received power directly to the waveguide 1 through the conductor 23, and feeds power from the waveguide 1 to the horn antenna 80. Horn antenna 80 radiates the electric power received from converter 10. Therefore, in antenna device 100, power propagates through converter 10 sequentially in the directions of arrows 5 and 6 and is radiated from horn antenna 80 in the direction of arrow 7.

これによって、アンテナ装置100は、矢印7の方向に指向性を有する指向性ビームを放射する。   Thus, the antenna device 100 radiates a directional beam having directivity in the direction of the arrow 7.

上述したように、変換器10においては、反射特性S11および伝達特性S21の比帯域を同軸ケーブルを用いる従来の変換器300よりも広くできるので、アンテナ装置100において、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできる。 As described above, in the converter 10, since the fractional bandwidth of the reflection characteristic S 11 and transmission characteristic S 21 may be wider than a conventional converter 300 using a coaxial cable, the antenna device 100, a band in the millimeter wave band Can be relatively wide.

また、変換器10は、同軸ケーブルを用いる従来の変換器300よりも強い機械的強度を有し、量産性に適しているので、アンテナ装置100の機械的強度および量産性を向上できる。   Moreover, since the converter 10 has a mechanical strength stronger than that of the conventional converter 300 using a coaxial cable and is suitable for mass production, the mechanical strength and mass productivity of the antenna device 100 can be improved.

図18は、実施の形態1による変換器10を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。アンテナ装置110は、アンテナ装置100において、導波管1を角度θだけ回転させた構造からなる。   FIG. 18 is another perspective view showing the configuration of the antenna device using the converter 10 according to the first embodiment. The antenna device 110 has a structure in which the waveguide 1 is rotated by an angle θ in the antenna device 100.

アンテナ装置110においては、抑制ポスト11,12の位置を最適化して整合を取ることによって特性の低下を防止できる。従って、導波管1を角度θだけ回転させたアンテナ装置110においても、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできるとともに、機械的強度および量産性を向上できる。   In the antenna device 110, it is possible to prevent deterioration in characteristics by optimizing the positions of the suppression posts 11 and 12 and achieving matching. Therefore, even in the antenna device 110 in which the waveguide 1 is rotated by the angle θ, the band in the millimeter wave band can be relatively widened, and the mechanical strength and mass productivity can be improved.

図19は、実施の形態2による変換器20を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。また、図20は、図19に示す線XX−XX間におけるアンテナ装置の断面図である。実施の形態2によるアンテナ装置200は、変換器20と、ホーンアンテナ80とを備える。   FIG. 19 is a perspective view showing a configuration of an antenna device using the converter 20 according to the second embodiment. 20 is a cross-sectional view of the antenna device taken along line XX-XX shown in FIG. The antenna device 200 according to the second embodiment includes a converter 20 and a horn antenna 80.

ホーンアンテナ80は、変換器20の導波管1の出射面に連結される。より具体的には、導波管1が導波管30(図4および図5参照)からなる場合、ホーンアンテナ80は、出射面31Aに連結され、導波管1が導波管60(図6および図7参照)からなる場合、ホーンアンテナ80は、出射口61Aに連結される。   Horn antenna 80 is connected to the exit surface of waveguide 1 of converter 20. More specifically, when the waveguide 1 includes the waveguide 30 (see FIGS. 4 and 5), the horn antenna 80 is connected to the emission surface 31A, and the waveguide 1 is connected to the waveguide 60 (see FIG. 6 and FIG. 7), the horn antenna 80 is connected to the exit 61A.

変換器20は、給電回路から電力を導波管71に受け、その受けた電力を導体72を介して導波管1へ直接給電し、導波管1からホーンアンテナ80へ給電する。そして、ホーンアンテナ80は、変換器20から受けた電力を放射する。従って、アンテナ装置200においては、電力は、矢印16の方向および矢印17の方向へ変換器20中を順次伝搬し、ホーンアンテナ80から矢印18の方向へ放射される。   The converter 20 receives power from the feeding circuit in the waveguide 71, feeds the received power directly to the waveguide 1 through the conductor 72, and feeds power from the waveguide 1 to the horn antenna 80. Horn antenna 80 radiates the electric power received from converter 20. Therefore, in antenna device 200, power propagates sequentially through converter 20 in the direction of arrow 16 and in the direction of arrow 17, and is radiated from horn antenna 80 in the direction of arrow 18.

これによって、アンテナ装置200は、矢印18の方向に指向性を有する指向性ビームを放射する。   As a result, the antenna device 200 radiates a directional beam having directivity in the direction of the arrow 18.

上述したように、変換器20においては、反射特性S11および伝達特性S21の比帯域を同軸ケーブルを用いる従来の変換器400よりも広くできるので、アンテナ装置200において、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできる。 As described above, the converter 20, since the fractional bandwidth of the reflection characteristic S 11 and transmission characteristic S 21 may be wider than a conventional converter 400 using a coaxial cable, the antenna device 200, a band in the millimeter wave band Can be relatively wide.

また、変換器20は、同軸ケーブルを用いる従来の変換器400よりも強い機械的強度を有しているので、アンテナ装置200の機械的強度を向上できる。   Moreover, since the converter 20 has stronger mechanical strength than the conventional converter 400 using a coaxial cable, the mechanical strength of the antenna device 200 can be improved.

図21は、実施の形態2による変換器20を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。アンテナ装置210は、アンテナ装置200において、導波管1を角度θだけ回転させた構造からなる。   FIG. 21 is another perspective view showing the configuration of the antenna device using the converter 20 according to the second embodiment. The antenna device 210 has a structure in which the waveguide 1 is rotated by an angle θ in the antenna device 200.

アンテナ装置210においては、抑制ポスト11,12,73,74の位置を最適化して整合を取ることによって特性の低下を防止できる。従って、導波管1を角度θだけ回転させたアンテナ装置210においても、ミリ波帯における帯域を相対的に広くできるとともに、機械的強度を向上できる。   In the antenna device 210, it is possible to prevent deterioration in characteristics by optimizing the positions of the suppression posts 11, 12, 73, and 74 to achieve matching. Therefore, even in the antenna device 210 in which the waveguide 1 is rotated by the angle θ, the band in the millimeter wave band can be relatively widened and the mechanical strength can be improved.

なお、上記においては、抑制ポスト11,12は、金属棒からなると説明したが、この発明においては、これに限らず、抑制ポスト11,12は、誘電体31にホールを形成し、その形成したホールの壁を金属メッキすることによって作製されてもよい。   In the above description, the suppression posts 11 and 12 are made of metal rods. However, the present invention is not limited to this, and the suppression posts 11 and 12 are formed by forming holes in the dielectric 31. It may be produced by metal plating the wall of the hole.

また、ビアホール32〜55は、金属棒からなると説明したが、この発明においては、これに限らず、ビアホール32〜55は、誘電体31の出射面31Aを除く側面に沿って複数のホールを形成し、その形成した複数のホールの側壁に金属メッキすることによって作製されてもよい。   In addition, although it has been described that the via holes 32 to 55 are made of a metal rod, in the present invention, the via holes 32 to 55 are not limited to this, and the via holes 32 to 55 form a plurality of holes along the side surfaces of the dielectric 31 excluding the emission surface 31A. And it may be produced by metal plating the side walls of the formed holes.

更に、変換器10における導体23および変換器20における導体72は、ホールと、ホールの側壁に形成された金属メッキとから構成されていてもよい。   Furthermore, the conductor 23 in the converter 10 and the conductor 72 in the converter 20 may be composed of holes and metal plating formed on the side walls of the holes.

更に、テーパ構造13およびテーパ構造75は、その表面13A,75Aに形成された金属メッキを削除し、略V字形状の凹部に嵌合するように配置された導体により構成されていてもよい。   Furthermore, the taper structure 13 and the taper structure 75 may be configured by a conductor disposed so as to be fitted into a substantially V-shaped recess by removing the metal plating formed on the surfaces 13A and 75A.

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   The embodiment disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description of the embodiments but by the scope of claims for patent, and is intended to include meanings equivalent to the scope of claims for patent and all modifications within the scope.

この発明は、電力の伝達特性を向上可能な変換器に適用される。また、この発明は、広帯域化が容易な変換器に適用される。さらに、この発明は、量産に適した変換器に適用される。さらに、この発明は、電力の伝達特性を向上可能な変換器を備えるアンテナ装置に適用される。さらに、この発明は、広帯域化が容易な変換器を備えるアンテナ装置に適用される。さらに、この発明は、量産に適したアンテナ装置に適用される。   The present invention is applied to a converter capable of improving power transfer characteristics. Further, the present invention is applied to a converter that can easily be widened. Furthermore, the present invention is applied to a converter suitable for mass production. Furthermore, the present invention is applied to an antenna device including a converter capable of improving the power transfer characteristic. Furthermore, the present invention is applied to an antenna device including a converter that can easily be widened. Furthermore, the present invention is applied to an antenna device suitable for mass production.

この発明の実施の形態1による変換器の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the converter by Embodiment 1 of this invention. 図1に示す線II−II間における変換器の断面図である。It is sectional drawing of the converter between the lines II-II shown in FIG. 図1および図2に示す変換器の平面図である。FIG. 3 is a plan view of the converter shown in FIGS. 1 and 2. 図1に示す導波管の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the specific example of the waveguide shown in FIG. 図4に示すC方向から見た導波管の平面図である。It is a top view of the waveguide seen from the C direction shown in FIG. 図1に示す導波管の他の具体例を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the other specific example of the waveguide shown in FIG. 図6に示すD方向から見た導波管の平面図である。It is a top view of the waveguide seen from the D direction shown in FIG. 図1に示す変換器の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the converter shown in FIG. 図22および図23に示す変換器の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the converter shown to FIG. 22 and FIG. 実施の形態2による変換器の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the converter by Embodiment 2. FIG. 図10に示す線XI−XI間における変換器の断面図である。It is sectional drawing of the converter between the lines XI-XI shown in FIG. 従来の変換器の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional converter. 図12に示す線XIII−XIII間における変換器の断面図である。It is sectional drawing of the converter between the lines XIII-XIII shown in FIG. 図10および図11に示す変換器の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the converter shown to FIG. 10 and FIG. 図12および図13に示す変換器の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of the converter shown to FIG. 12 and FIG. 実施の形態1による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna apparatus using the converter by Embodiment 1. FIG. 図16に示す線XVII−XVII間におけるアンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the antenna apparatus between the lines XVII-XVII shown in FIG. 実施の形態1による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。It is another perspective view which shows the structure of the antenna apparatus using the converter by Embodiment 1. FIG. 実施の形態2による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the antenna apparatus using the converter by Embodiment 2. FIG. 図19に示す線XX−XX間におけるアンテナ装置の断面図である。It is sectional drawing of the antenna apparatus between the lines XX-XX shown in FIG. 実施の形態2による変換器を用いたアンテナ装置の構成を示す他の斜視図である。It is another perspective view which shows the structure of the antenna apparatus using the converter by Embodiment 2. FIG. 従来の変換器の構成を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the structure of the conventional converter. 図22に示す線XXIII−XXIII間における変換器の断面図である。It is sectional drawing of the converter between the lines XXIII-XXIII shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1,30,60,71,310 導波管、1A 一方端、1B 他方端、1C,1D,1E,21A,21B 主面、2,70 給電部材、3〜9,14〜18 矢印、10,20,300,400 変換器、11,12,73,74 抑制ポスト、13,75 テーパ構造、13A,75A 表面、21,31,340 誘電体、22,330 マイクロストリップ線路、23,72 導体、31A 出射面、31B 底面、32〜55 ビアホール、56,62 孔、61 空洞導体、61A 出射口、63 空洞部、80 ホーンアンテナ、100,110,200,210 アンテナ装置、221 延長部、320,410 同軸ケーブル、321,411 内導体、322,412 外導体。   1,30,60,71,310 Waveguide, 1A One end, 1B The other end, 1C, 1D, 1E, 21A, 21B Main surface, 2,70 Feed member, 3-9, 14-18 Arrow 10, 20, 300, 400 Converter, 11, 12, 73, 74 Suppression post, 13, 75 Tapered structure, 13A, 75A Surface, 21, 31, 340 Dielectric, 22, 330 Microstrip line, 23, 72 Conductor, 31A Output surface, 31B bottom surface, 32-55 via hole, 56, 62 hole, 61 hollow conductor, 61A output port, 63 cavity, 80 horn antenna, 100, 110, 200, 210 antenna device, 221 extension, 320, 410 coaxial Cable, 321, 411 inner conductor, 322, 412 outer conductor.

Claims (4)

給電回路とアンテナ素子との間に配置される変換器であって、
前記アンテナ素子側に配置された導波管と、
前記給電回路側に配置され、前記給電回路からの電力を前記導波管に直接給電する給電部材とを備える変換器。
A converter disposed between the feeding circuit and the antenna element,
A waveguide disposed on the antenna element side;
A converter comprising: a power supply member that is disposed on the power supply circuit side and that directly supplies power from the power supply circuit to the waveguide.
前記給電部材は、
前記導波管に接して配置された誘電体と、
前記誘電体の前記導波管に接する面に対向する面に設けられたマイクロストリップ線路と、
一方端が前記導波管に連結され、他方端が前記マイクロストリップ線路に連結された導体とを含む、請求項1に記載の変換器。
The power supply member is
A dielectric disposed in contact with the waveguide;
A microstrip line provided on a surface of the dielectric facing the surface in contact with the waveguide;
The converter according to claim 1, further comprising: a conductor having one end connected to the waveguide and the other end connected to the microstrip line.
前記給電部材は、
前記導波管に接して配置された他の導波管と、
一方端が前記導波管に連結され、他方端が前記他の導波管に連結された導体とを含む、請求項1に記載の変換器。
The power supply member is
Another waveguide disposed in contact with the waveguide;
The converter of claim 1 including a conductor having one end coupled to the waveguide and the other end coupled to the other waveguide.
アンテナ素子と、
前記アンテナ素子に連結され、給電回路からの電力を前記アンテナ素子に給電する変換器とを備え、
前記変換器は、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の変換器からなり、
前記導波管は、前記アンテナ素子に連結される、アンテナ装置。
An antenna element;
A converter connected to the antenna element and supplying power from the feeding circuit to the antenna element;
The converter comprises the converter according to any one of claims 1 to 3,
The said waveguide is an antenna apparatus connected with the said antenna element.
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