JP2007266867A - 導波管変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】高周波線路からの外部空間への放射がなく、高効率な導波管変換器を提供する。
【解決手段】 第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、この誘電体基板の第１の面またはこの誘電体基板内に形成された第1のグランド層と、この第1のグランド層と誘電体基板の第２の面との間の層に形成された信号導体とからなる高周波線路と、第1のグランド層が設けられた層に形成されており、高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、誘電体基板の内部に形成されているとともに、スロットと第２の面との間の誘電体領域を囲むシールド導体を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波やミリ波の領域において使用される、高周波回路を形成するマイクロストリップ線路、トリプレート線路等の高周波線路を導波管に変換し、高周波回路とアンテナあるいは高周波回路間を導波管で接続することにより、システムの実装を容易に行なえる導波管変換器に関するものである。

情報通信技術の高度化に伴い高周波信号は、１〜３０ＧＨｚのマイクロ波領域から３０〜３００ＧＨｚのミリ波領域の周波数までを活用することが検討されており、例えば、車間レーダーのようなミリ波の高周波信号を用いた応用システムも提案されるようになっている。

このような高周波用のシステムにおいては、高周波線路のグランド層にスロットを形成し、このグランド層に導波管を電気的に接続して高周波線路のグランド層を導波管の短絡終端として機能させるとともに、このグランド層に形成したスロットを用いて導波管を励振することにより、導波管の短絡終端と励振部の位置関係を固定し、かつ励振源であるスロットと導波管の間に誘電体整合器を介在させて変換特性を安定化させた導波管変換器が提案されている。
特開２００１−１７７３１２号公報 特開平１１−１１２２０９号公報

しかしながらこのタイプの導波管変換器においては高周波線路の信号導体はスロットが形成されているグランド層と同一面あるいはグランド層をはさんで誘電体整合器の反対側にあり、高周波信号を高周波線路から誘電体整合器に伝送するにあたり、高周波線路を伝送してきた高周波信号の一部が誘電体整合器とは反対の方向に放射してしまい、導波管への変換効率が下がってしまうことがあった。

本発明は上記問題点に鑑み案出されたもので、その目的は、高周波線路からの外部空間への放射がなく、高効率な導波管変換器を提供することにある。

本発明の導波管変換器は、第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、この誘電体基板の第１の面またはこの誘電体基板内に形成された第1のグランド層と、この第1のグランド層と誘電体基板の第２の面との間の層に形成された信号導体とからなる高周波線路と、第1のグランド層が設けられた層に形成されており、高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、誘電体基板の内部に形成されているとともに、スロットと第２の面との間の誘電体領域を囲むシールド導体を備えていることを特徴とするものである。

本発明の導波管変換器において、好ましくは、第1のグランド層と第２の面との距離が信号波長の１／４であることを特徴とするものである。

本発明の導波管変換器において、好ましくは、誘電体基板の内部に形成されており、信号導体と第２の面との間の誘電体領域を囲む第２のグランド層を備えていることを特徴とするものである。

本発明の導波管変換器は、第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、
この誘電体基板の第１の面またはこの誘電体基板内に形成された第1のグランド層と、この第1のグランド層と誘電体基板の第２の面との間の層に形成された信号導体とからなる高周波線路と、第1のグランド層が設けられた層に形成されており、高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、誘電体基板の内部に形成されているとともに、スロットと第２の面との間の誘電体領域を囲むシールド導体を備えていることにより、高周波線路が誘電体整合器の内部に直接挿入され、高周波信号が高周波線路から誘電体整合器に伝送するにあたり、高周波線路から外部空間に高周波信号を放射することがなく、高効率な導波管変換器を提供することができる。

本発明の導波管変換器において、好ましくは、第1のグランド層と第２の面との距離が信号波長の１／４であることにより、第1のグランド層に形成されたスロットから励振され誘電体基板の第2の面に到達してそのまま導波管に伝送する高周波信号（以降直接信号と呼ぶ）と、第2の面で反射し第1のグランド層で再度反射して第2の面に到達した高周波信号（以降反射信号と呼ぶ）の位相が合い強め合って導波管に伝送し、高効率な導波管変換器を提供することができる。

本発明の導波管変換器において、好ましくは、誘電体基板の内部に形成されており、信号導体と第２の面との間の誘電体領域を囲む第２のグランド層を備えていることにより、高周波線路が誘電体整合器に挿入される部分で高周波信号が外部空間に放射することを抑制しさらに高効率な導波管変換器を提供することができる。

本発明の導波管変換器を図面に基づき詳述する。図１は、本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−ＡＡ断面図である。

図１において、１は誘電体基板、２は第1のグランド層、３は信号導体、４は高周波線路、５はスロット、６はシールド導体、７は誘電体整合器、８は導波管である。

この本発明の導波管変換器の例では、誘電体基板１と、誘電体基板１の第1の面（上面）に形成された第1のグランド層２と、誘電体基板１の内部に形成された信号導体３から高周波線路４が構成されている。第1のグランド層２には高周波線路４と電磁気的に結合するスロット５が形成されている。スロット５と誘電体基板１の第２の面との間の層にスロット５と誘電体基板１の第２の面（下面）との間の領域を囲むようにシールド導体６が形成され、これにより厚さがＴの誘電体整合器７が形成されている。導波管８の開放端を誘電体基板１の第2の面においてシールド導体６と電気的に接続することにより、高周波線路４が導波管８に変換される。

この場合高周波線路４の先端は開放され、高周波線路４とスロット５は先端開放により電磁気的に結合されている。グランド層２は導波管８の短絡終端として機能し、スロット５は導波管８の短絡終端面から導波管８を励振する。誘電体整合器７は導波管８の励振源であるスロット５と導波管８との整合をとる整合器として機能する。高周波線路４は誘電体整合器７の内部に挿入されており、高周波信号が高周波線路４から誘電体整合器７に伝送するにあたり、高周波信号が高周波線路４から外部空間に放射されることがない。すなわち高周波線路４を伝送してきた高周波信号のすべてを一旦誘電体整合器７に伝送することができるので高効率な導波管変換器を提供できる。

図１に示した導波管変換器において、信号導体３の先端部は、誘電体基板１の内層における中央領域に位置する。誘電体基板１の平面透視において、信号線路３とスロット５とが重なっている。

誘電体整合器７の厚さＴを信号波長の１／４倍にすると、スロット５から励振され、誘電体基板１の第2の面で反射しグランド層２で再度反射して第2の面に到達した反射信号の光路長は信号波長の１／２倍になり位相が反転する。またグランド層２における反射は導体による反射なので位相が反転する。反射信号の位相はこれら光路長と反射による位相変化を合計すると元の位相に戻ることになり、スロット５で励振され第2の面に到達しそのまま導波管８に伝送する直接信号と同じ位相になりお互いに強め合って導波管８に伝送し、高効率な導波管変換器を提供することができる。

この導波管変換器の構造は先に述べた従来の導波管変換器の構造に似ているがその動作原理上まったく異なるものである。従来の導波管変換器の導波管の励振源は信号導体である。したがって導波管変換特性を良好にするには信号導体と短絡終端面との距離を信号波長の1／４倍に調整する必要がある。本発明の導波管変換器において励振源は短絡終端面に形成したスロットである。したがって励振源と短絡終端面との距離は０である。本発明の導波管変換器では誘電体整合器を用いており、この整合作用を発現するためにその厚さを信号波長の1／４倍にするのが良い。

図２は、本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−ＢＢ断面図である。

図２において、図１と同じ部位には図1と同じ記号を付けており、９は第２のグランド層である。

この本発明の導波管変換器の例は高周波線路４がトリプレート線路の場合である。この例では誘電体基板１と、信号導体３と、第1のグランド層２と、第2のグランド層９で高周波線路４としてトリプレート線路が形成されている。このトリプレート線路とスロット５は信号導体３の先端開放により電磁気的に結合している。このように誘電体基板１の内部に、信号導体３と第２の面との間の誘電体領域を囲む第２のグランド層９を備えることにより、高周波線路４が誘電体整合器６に挿入される部分で高周波信号が外部空間に放射することを抑制し、高効率な導波管変換器を提供することができる。

本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ−ＡＡ断面図である。 本発明の導波管変換器の一例を説明するための概略図であり（ａ）は上面図、（ｂ）はＢ−ＢＢ断面図である。

符号の説明

１：誘電体基板
２：第1のグランド層
３：信号導体
４：高周波線路
５：スロット
６：シールド導体
７：誘電体整合器
８：導波管

Claims (3)

1. 第１および第２の面を有し、複数の層からなる誘電体基板と、
   該誘電体基板の前記第１の面または該誘電体基板内に形成された第1のグランド層と、該第1のグランド層と前記誘電体基板の前記第２の面との間の層に形成された信号導体とからなる高周波線路と、
   前記第1のグランド層が設けられた層に形成されており、前記高周波線路に電磁気的に結合されたスロットと、
   前記誘電体基板の内部に形成されているとともに、前記スロットと前記第２の面との間の誘電体領域を囲むシールド導体を備えていることを特徴とする導波管変換器。
2. 前記第1のグランド層と前記第２の面との距離が信号波長の１／４であることを特徴とする請求項１記載の導波管変換器。
3. 前記誘電体基板の内部に形成されており、前記信号導体と前記第２の面との間の前記誘電体領域を囲む第２のグランド層を備えていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の導波管変換器。

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