JP2007288568A - 導波管−マイクロストリップ線路変換装置及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本願の方法及び装置は、導波管−マイクロストリップ線路変換を目的としている。
【解決手段】本発明の第一の実施例は、先端が開放された導波管と、導波管と結合される基板と、基板と結合する共振器と、共振器と電磁界結合するマイクロストリップ線路と、基板と結合するバックショートとからなる導波管−マイクロストリップ線路変換装置である。本発明の別の実施例は、電磁波を受信し、電磁波の入射部を収集し、受信電磁波の入射部を使用する所望の周波数で共振する第一の波動を生成し、小型化バックショートで受信電磁波を収集器側へ反射し、受信電磁波の入射部を使用する所望の周波数で共振する第二の波動を生成し、第一と第二の電磁波を結合する、導波管−マイクロストリップ線路変換方法である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ波集積回路（ＭＩＣ）およびモノリシック変換装置に関し、特に、マイクロ波およびミリ波周波数において作動している変換装置のための導波管およびマイクロストリップ間の変換に関する。

従来、導波管およびマイクロストリップ間における効率的な変換を容易にするための設計・開発がなされていた。

これらの変換は、ＲＦ、マイクロ波およびミリ波周波数帯において、作動する様々な集積回路装置において、用いることができる。

上記変換は、電磁（ＥＭ）波を送受信するシステムのフロントエンドの間の結合や、ＥＭ波を有用な信号に調整、利用および／または変換する信号処理回路部として作用するのに効果的に役立つことができる。

図１５は、導波管およびマイクロストリップ間の変換を行う従来の変換装置１５００を示す（特許文献１の図８）。

この変換装置は、入出力端子である先端開放導波管１５１０、基板１５１２、終端短絡導波管（以下、バックショート）１５１４、マイクロストリップ１５１６、そして、電極１５１８からなる。

先端開放導波管１５１０（開口部の幅ａおよび高さｂ）は、ＥＭ波を送信または受信できる。

先端開放導波管１５１０の他端は、基板１５１２に取り付けられる。

基板１５１２はマイクロストリップ１５１６を有し、電極１５１８はその上に形成される。

バックショート１５１４は、先端開放導波管１５１０に対して反対側上の基板１５１２に取り付けられる。

ここで示されるように、バックショート１５１４はＥＭ波の最低４分の１波長（λ／４）の長さを有する終端短絡導波管である。

従来の変換装置では、最適な変換が行われるために、バックショート１５１４の長さが十分長いことが要求されていた。その例を以下に記す。

例えば、入って来るＥＭ波は、先端開放導波管１５１０の開放端で受信され、先端開放導波管１５１０のの長さ分だけ、基板１５１２の方へ伝播する。

基板１５１２の入射ＥＭ波の一部は、電極１５１８によって収集、すなわち変換される。

入射ＥＭ波のうち、基板１５１２を通過し、バックショート１５１４の短絡端で反射される部分もある。

その反射波は、電極１５１８の方へ戻ってきて、その電極で収集、すなわち変換される。

従来のバックショート１５１２の長さはλ／４、もしくはそれ以上であるので、反射波と入射ＥＭ波は、電極１５１８で同位相で合成される。

それから合成波は、電極１５１８で電流を誘発し、その電流はマイクロストリップ１５１６に沿って導通される。

図１６は、従来の変換装置１５００をモデル化した等価回路１６００を示す。

第一のサブサーキット１６１０は先端開放導波管１５１０をモデル化し、特性インピーダンスＺ１を有する。

第二のサブサーキット１６１６はマイクロストリップ１５１６をモデル化し、特性インピーダンスＺ２を有する。

パワー伝達が最大になるように、各等価サブサーキット間を接続する整合回路１６１４を用意することが望ましい。

整合回路１６１４を設計するために、先端開放導波管１５１０およびマイクロストリップ１５１６のパラメータを最適化することが望ましく、その結果、先端開放導波管１５１０からのＥＭエネルギー入力はマイクロストリップ１５１６に適切に変化される。

従来の変換装置１５００が持つ１つ目の課題は、インピーダンスの大きさが相対的に大きな差を持つ先端開放導波管１５１０およびマイクロストリップ１５１６との間で、インピーダンスマッチングすることが困難であるということである。

例えば、マイクロ波領域の中の周波数用の先端開放導波管１５１０の特性インピーダンスは通常ほぼ３００−５００Ωであり、同一周波数用のマイクロストリップ１５１６の特性インピーダンスは５０Ωである。

このようにインピーダンスが大きく異なり、導波管の内でＥＭ場が相互作用すると、適切な整合回路１６１４を実現することは困難であり、精巧な三次元回路設計を利用しなくてはならない。

従来の変換装置１５００が持つもう一つの課題は、バックショート１５１４が一般にλ／４より長くなければならないという制約である。

つまり、図１６に示すａ−ａ’からみて、バックショート１５１４が「開放回路」と等価であることが要求される。

周波数がより低くなるにつれて、バックショート長はより長くなる。そして周波数が１０ＧＨｚより低いとき、変換装置を設計する上で大きな問題になる。

従来の変換装置のサイズが大きかったので、小型の装置には適用できないとう問題があった。。

加えて、従来の変換装置は、構成要素が複雑でその部品点数も多いので、より高いコストと低い信頼性という問題があった。
特開２００３−２９８３２２

したがって本発明は、導波管−マイクロストリップ間の変換装置に関し、そのサイズを小型化し、上記課題を解決することを目的とする。

本発明の一実施例は、入出力端子である先端開放導波管と、該先端開放導波管と結合される基板と、該基板と結合する共振器と、該共振器と電磁界結合するマイクロストリップ線路と、 前記基板に対して、前記先端開放導波管の逆に位置するバックショートと、からなる導波管−マイクロストリップ線路変換装置である。

本発明の他の実施例は、電磁波を受信し、該受信電磁波の入射部を収集し、該受信電磁波の入射部を使用する所望の周波数で共振する第一の電磁波を生成し、小型化バックショートで該受信電磁波を収集器側へ反射し、該受信電磁波の入射部を使用する所望の周波数で共振する第二の電磁波を生成し、前記第一と前記第二の電磁波を結合する、導波管−マイクロストリップ線路変換方法である。

本発明のさらに別の実施例は、入出力端子である先端開放導波管と、該先端開放導波管と結合される基板と、該基板と結合する電極と、該電極と一体化に形成される共振器であって、前記電極は、該共振器の中心線からどちらかにずれた場所に設置され、前記共振器上で、前記電極に隣接する両横に、２つのスリットが設けられており、前記共振器と電磁界結合するマイクロストリップ線路と、前記基板に対して、前記先端開放導波管の逆に位置する終端短絡導波管と、からなることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。

異なる図面の同じ参照番号は、同じまたは同等の構成要素を意味する。

また、以下の詳細な説明は、本発明を限定せず、本発明の権利範囲は、添付の特許請求の範囲およびその均等物により定義される。

図１は導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００の第一実施例を示し、導波管およびマイクロストリップ間を電磁（ＥＭ）波が伝播する。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００は、入出力端子である先端開放導波管１１０、基板１１２、小型化バックショート１１４、マイクロストリップ１１６、共振器１１８、そして、電極１２０から構成される。

上記「小型化」とは、バックショート１１４の、ＥＭ波の伝播方向を含むあらゆる方向・次元におけるサイズの小型化を意味する。

例えば、小型化バックショート１１４とは、ＥＭ波の伝播の方向の次元において、ＥＭ波の４分の１波長（λ／４）以下の長さであるバックショート等である。

尚、小型化バックショート１１４を意味する縮尺は、１未満の任意の分数倍でもよく、波長（λ）の整数分数だけに限定されない。

本発明の実施例は、主にマイクロ波領域の周波数を有するＥＭ波で利用できる。

しかしながら、ＥＭ波は、マイクロ波周波数に制限されず、より高い、あるいはより低い周波数帯域においても動作可能である。

例えば、実施例は、ＲＦ周波数帯に属する周波数を持つＥＭ波にも適用できる。

基板１１２は、先端開放導波管１１０の遠位開口の反対側に、物理的に結合される。

先端開放導波管１１０に結合する基板１１２の反対側で、基板１１２は、バックショート１１４に物理的に結合される。

基板１１２と上記導波管の物理的な結合は、接着剤、締着具、それらの組み合わせ、並びに従来技術における他のいかなる方法で実現できる。

基板１１２は、先端開放導波管１１０およびバックショート１１４の開口部に略垂直に配置ので、基板１１２は先端開放導波管１１０および基板１１２の範囲内で伝播するＥＭ波の方向に対しても略垂直である。

しかし、基板１１２、バックショート１１４および先端開放導波管１１０の、他の相対位置関係は、本発明の他の実施例として可能である。

基板１１２は、支持構造１２２と結合されるが、この支持構造１２２は、例えばＥＭ波またはそれに関連する信号に対して処理操作および／または他の機能を実行するマイクロ波集積回路（ＭＩＣ）等、他の変換装置の一部および／または導線等である。

バックショート１１４は、ＥＭ波の伝播方向の次元に対して小型化することができ、その大きさはλ／４以下である。

バックショート１１４は、直方体、円柱、台形柱等、いかなる形状の導波管を用いて実現可能である。

加えてバックショート１１４は、一つ以上の層を有するプリント回路基板材料（ＰＣＢ）を使用して実現でき、それによって、小さく薄いバックショートがＭＩＣの他の回路と統合されて、変換装置・サイズの更なる小型化を可能にする。

一つ実施例として、多層ＰＣＢは、１枚の層内において、階段状の箇所を有することによって、バックショートを形成でき、その階段状の箇所で、ＥＭ波が適切に反射できる。

階段状層は、ＥＭ波の反射を引き起こすために、金属コーティング他の表層で形成できる。

他の層は、バックショート層の上に形成され、電極１２０および共振器１１８を含むようにできる。

ＰＣＢを用いたバックショートは、当業者なら知っている技術でも実現可能である。

先端開放導波管１１０は、一般に知られているどんな形状の導波管であってもよく、主に直方体導波管が用いられるが、他にも円柱形導波管、台形柱導波管その他公知技術のいかなる導波管も用いることが可能である。

実施例において、先端開放導波管１１０は、約２２ｍｍの幅および１０ｍｍの高さを有する矩形の開口を有し、その長さは約２５ｍｍの直方体である。

本実施例において、バックショート１１４は、λ／４に等しいかわずかに少ない長さである７.３ｍｍであり、開口の高さと幅は、先端開放導波管１１０と同じ寸法である。

基板１１２は、先端開放導波管１１０の開口部側の基体表面上に、マイクロストリップ１１６、共振器１１８および電極１２０を設ける。

基板１１２は、ＰＣＢ製造時に使用する材料（例えばＢＴ ＲｅｓｉｎまたはＦＲ４材料）等、従来技術において、当業者に知られているいかなる誘電物質からでも形成される。

実施例において、基板１１２の厚みは、約０.２５ｍｍであって、３.５の誘電率を有する。

マイクロストリップ１１６は、ＥＭ波の電界と平行に配置され、共振器１１８にタップ給電する。

ここでタップ給電は、直接コンポーネントを接続して、それらが電磁界的に結合されるようにすることとにもあてはまる。

本実施例において、共振器１１８は、電極１２０にタップ給電すできる。

マイクロストリップ１１６は、ＥＭ波と関連した信号をさらに処理するため、マイクロ波回路の他の部分と接続されることもある。

マイクロストリップ１１６、共振器１１８および電極１２０は、一般に銅から形成されるが、従来技術において、当業者に知られているアルミニウムまたは他の材料から形成されることもある。

マイクロストリップ１１６、共振器１１８および電極１２０は、基板１１２の表層にエッチングすることで構成することも可能なので、基板１１２の製作過程で、一度の構成することができるという利点もある。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００は、ＥＭ波の送受信に用いることができる。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００内を受信ＥＭ波がいかに伝播するかは、下記の理由からである。

従来、導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００を用いたＥＭ波の送信が、相互作用のため、ＥＭ波の受信の逆の方式で生じると考えられている。

まずＥＭ波は、先端開放導波管１１０の開口部で受信される。

ＥＭ波は、導波管内を伝播し、電極１２０を含む基板１１２の表層にぶつかる。

電極１２０は、ぶつかったＥＭ波の入射部分を収集して、それを共振器１１８と結合させる。

ぶつかった電磁波の残りの部分は、基板１１２を通過してバックショート１１４に向かう。

収集した部分は共振器１１８を通過し、そこで第一の共振が、収集した電磁波から受信したエネルギーを利用している所望の周波数で発生する。

共振周波数は、共振器の寸法および形状で決定される。

共振周波数は、共振器１１８の厚みを変えたり、その生成材料の選択によっても変えられることもできる。

基板１１２を通過したが電極１２０によって初めに収集されなかった衝突ＥＭ波の部分は、バックショート１１４まで到達し、その終端短絡箇所で反射する。

こうして反射したＥＭ波は、収集部１２０の方へ戻るように伝播する。

反射したＥＭ波は、上記の第一の反射波と同じ周波数を有する第二の反射波を生成するために、共振器１１８を通過する。

第一および第二の共振波は合成され、合成ＥＭ波は、マイクロストリップ１１６上を通過する。

マイクロストリップ１１６から、合成ＥＭ波は、信号処理回路要素（例えばマイクロ波集積回路）によって、更に処理される。

図２は、本発明の第一実施例で開示した典型的な、共振器１１８、電極１２０およびマイクロストリップ１１６の詳細図を示している。

本実施例において、マイクロストリップ１１６は、共振器１１８へのタップ給電を有する基板１１２上にパターン配置される。

共振器１１８は、Ｃ１の高さおよびＤ１の幅を有する。

電極１２０は、共振器１１８にタップ給電することができ、最大Ａ１の幅およびＢ１の高さを有する。

通常の従来技術において、同電極１２０と共振器１１８は、タップ給電以外の方法で、電磁界的に結合されると考えられている。

例えば、下記の他の実施例に示すように、これらの要素は、誘導的に結合されることも可能である。

Ｃ１およびＤ１の値で、共振器１１８の共振周波数がある程度決定される。

Ａ１およびＢ１の値により、どれくらいのエネルギーが共振器１１８に結合され、さらにエネルギーが共振器１１８にどれくらい効率的に結合されるかも、ある程度決定される。

例えば、図３のグラフで示すような周波数特性のシミュレーション結果を達成するために、共振器１１８の寸法は、Ｃ１=４ｍｍ（高さ）およびＤ１=８ｍｍ（幅）とし、電極１２０の寸法は、Ａ１=４ｍｍおよびＢ１=２.０８ ｍｍをすればよい。

電極１２０は、実質アンテナのような働きをし、ＥＭ波のエネルギーを電流に変換する。

電極１２０の形状は、三角形、円、楕円等も可能である。

電極１２０のの寸法および形状は、ＥＭ波のエネルギーを電流へ変換する効率を決定する。

導波管と結合しないようにするため、共振器１１８は先端開放導波管１１０内で、同導波管の開口方向を向くように配置される。

すなわち、導波管１１０を伝播するＥＭ波のエネルギーの実質部分は、直接共振器１１８と結合するが、電極１２０によって収集され、さらに共振器１１８上を通過する。

図３は、本発明の第一実施例の周波数特性を推定している典型的なシミュレーション結果を示している。

本願明細書において提示されるシミュレーション結果は、三次元ＥＭシミュレーションによってもたらされ、それは公知技術である。これらの実施例はＡｎｓｏｆｔによって提供される「ＨＦＦ」と呼ばれてるＰＣ用プログラムである。

図３に示されるグラフは、散乱行列Ｓ１１およびＳ２１のパラメータと関連したインピーダンスの大きさを、周波数の関数として示している。

Ｓ１１は反射ＥＭ波の大きさと考えてよく、Ｓ２１は導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００を通過するＥＭ波の大きさとと考えてよい。

図示したグラフにおいて、周波数応答は８.５〜１０.５ＧＨｚのマイクロ波範囲を示しているが、必要に応じて他の周波数帯域も示すことは可能である。

Ｓ１１およびＳ２１は、先端開放導波管１１０の端およびマイクロストリップ１１６の端との間で計測した値を表す。

図３から分かるように、Ｓ１１の大きさをシミュレートした曲線は９ＧＨｚ辺りでかなり「落ち込み」を示しており、これは所望の周波数を持つＥＭエネルギーが反射されない傾向にあることを意味する。

この例では、９ＧＨｚ近傍で反射は−３５ｄＢまで下がっていることが分かる。

Ｓ２１の大きさをシミュレートした曲線は、９ＧＨｚ近傍領域では周波数が通過し、望ましくない周波数を持つエネルギーは１０ＧＨｚ近傍で減衰している。

図４は、本発明の第一実施例に関連する等価回路モデルを示す。

この等価回路は、周波数応答を予測して、図３に示されるＳ１１およびＳ２１の曲線を描くために用いる。

ポート１は入出力端子である先端開放導波管１１０を表し、電極１２０を介して共振器１１８と電磁界的に結合する。

先端開放導波管１１０および電極１２０間の結合は、第一のコイル対４１０によって、モデル化される。

第一のコイル対４１０の各コイルは、Ｌ＝１ｅ−９ヘンリーのインダクタンス値および０Ωの抵抗値を有する。

第一のコイル対４１０は、等価な共振器４１２と物理的に結合されるようにモデル化される。

等価な共振器４１２は、第二のコイル対４１４と直列に接続され、共振器１１８およびマイクロストリップ１１６との間にタップ給電結合をモデル化する。

第二のコイル対の各コイルは、１ｅ−９ヘンリーのインダクタンスおよび０Ωの抵抗値を有する誘導子を有する。

最後に、等価回路４００のポート２は、マイクロストリップ１１６になる。

図５は、本発明の第二の実施例となる導波管−マイクロストリップ線路変換装置５００を示す。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置５００は、バックショート５１４、共振器５１８および電極５２０から構成される。

第一実施例と共通の要素も図示されているが、簡潔さのためここでは列挙しない。

本実施例においてバックショート５１４は、ＥＭ波の伝播方向の次元に対してλ／８の長さであり、第一実施例のほぼ半分のサイズである。

共振器パッド５１８のサイズを変えることによって、バックショートをさらに小型化することが可能である。

電極５２０は、共振器５１８に導波管５１０で受信するＥＭ波のパワーの伝達を効果的に調整するために、別のサイズを有する。

共振器５１８は、第一実施例に示される共振器１１８より小さめの高さおよび幅を有する。

図６は、図５に示される本発明の第二実施例の周波数特性を推定している典型的なシミュレーション結果を示している。

このグラフは、８.５ＧＨｚ〜１０.５ＧＨｚの周波数領域内で、散乱行列Ｓ１１およびＳ２１のパラメータと関連したインピーダンスの大きさを示している。

Ｓ１１は反射ＥＭ波の大きさと考えてよく、Ｓ２１は導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００を通過するＥＭ波の大きさとと考えてよい。

前述の如く、Ｓ１１およびＳ２１は、先端開放導波管１１０の端およびマイクロストリップ１１６の端との間で計測した値を表す。

図６から分かるように、Ｓ１１の大きさをシミュレートした曲線は９ＧＨｚ辺りでかなり「落ち込み」を示しており、これは所望の周波数を持つＥＭエネルギーが反射されない傾向にあることを意味する。

この例では、９ＧＨｚ近傍で反射は−１５ｄＢまで下がっていることが分かる。

この減衰レベルは、図３に示されている例に比べると小さいが、導波管−マイクロストリップ線路変換装置５００が使われるアプリケーションでは充分である。

Ｓ２１の大きさをシミュレートした曲線は、９ＧＨｚ近傍領域では周波数が通過し、望ましくない周波数を持つエネルギーは１０ＧＨｚ近傍で減衰している。

図７は、本発明の第三の実施例となる導波管−マイクロストリップ線路変換装置７００を示す。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置７００は、バックショート７１４、マイクロストリップ７１６および共振器７１８から構成される。

第一実施例と共通の要素も図示されているが、簡潔さのためここでは列挙しない。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置７００は、マイクロストリップ７１６および共振器７１８の構造を変えることによって、基板１１２上の電極が不要になる。

従来の実施例において、タップ給電は、共振器およびマイクロストリップを結合するために用いている。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置７００は、マイクロストリップ７１６および共振器７１８との間の電磁界結合を特徴とするので、両者間には直接の物理的結合がない。

図８は、本発明の第三実施例で開示した典型的な、共振器７１８およびマイクロストリップ７１６の詳細図を示している。

共振器７１８は、直接共振器と一体化するプローブ７１８ａを有する。

マイクロストリップ７１６は、直接マイクロストリップ線路と一体化する電磁界結合素子７１６ａを有し、それは共振器７１８の近傍に配置される。

電磁界結合素子７１６ａは、共振器７１８の近傍で、共振器７１８との間での電磁界結合が最大になるような向きで配置される。

プローブ７１８ａおよび電磁界結合素子７１６ａは、ＥＭ波からエネルギーを収集する電極として作用するように構成される。

図９は、本発明の第四の実施例となる導波管−マイクロストリップ線路変換装置９００を示す。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置９００は、バックショート９１４、マイクロストリップ９１６、第一共振器９１８ａ、第二共振器９１８ｂ、そして、収集装置９２０から構成される。

第一実施例と共通の要素も図示されているが、簡潔さのためここでは列挙しない。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置９００は、直接結合されるではなくて、その代わりに電磁界的に結合される一対の共振器をさらに含む。

電極９２０は、タップ給電によって、第一共振器９１８ａと結合する。

第一共振器９１８ａは、第二共振器９１８ｂに電磁界的に結合する。

第二共振器９１８ｂは、タップ給電によって、マイクロストリップ９１６に結合する。

本実施例において、２つの共振器は、２つの共振器フィルタとしてふるまう。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置９００において、共振器９１８ａおよび９１８ｂは、基板１１２の同じ側にエッチングされる。

あるいは各共振器は、単層基板１１２の裏表でも結合される。

電極のサイズは、第一共振器９１８ａ に結合するエネルギーを最大にするために変更する。

図１０は、本発明の第四の実施例となる導波管−マイクロストリップ線路変換装置１０００を示す。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置１０００は、多層基板１０１２、バックショート１０１４、マイクロストリップ１０１６、第一共振器１０１８ａ、第二共振器１０１８ｂ、そして、収集装置１０２０から構成される。

第一実施例と共通の要素も図示されているが、簡潔さのためここでは列挙しない。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置１０００は、直接結合されるではなくて、その代わりに電磁界的に結合される一対の共振器をさらに含む。

電極１０２０は、タップ給電によって、第一共振器１０１８ａと結合する。

第一共振器１０１８ａは、第二共振器１０１８ｂに電磁界的に結合する。

第二共振器１０１８ｂは、タップ給電によって、マイクロストリップ１０１６に結合する。

本実施例において、２つの共振器１０１８ａおよび１０１８ｂは、２つの共振器フィルタとしてふるまう。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置１０００において、共振器１０１８ａおよび１０１８ｂは、多層基板１０１２の異なる層に配置することも可能である。

第一共振器１０１８ａおよび電極１０２０は、多層基板１０１２からみて、先端開放導波管１１０の開口部に最も近い側にエッチングされる。

第二共振器１０１８ｂおよびマイクロストリップ１０１６は、多層基板１０１２からみて、バックショート１０１４に最も近い側にエッチングされる。

図１１は、本発明の第六の実施例となる導波管−マイクロストリップ線路変換装置１１００を示し、共振器１１１８およびオフセット電極１１２０から構成される。

本実施例において、オフセット電極１１２０は、共振器１１１８の中心線から、左右どちらかにずれた場所で、共振器１１１８と直接結合する。

具体的には、オフセット電極１１２０の配置位置は、共振器１１１８の横寸法において、中心線から少しだけずらされる。

共振器１１１８は、例えば、８ｍｍの幅Ｄ１１および４ｍｍの高さＣ１１を有する。

オフセット電極１１２０は、４ｍｍの最大幅および２.０８ｍｍの高さを有する。

オフセット電極１１２０のオフセットされる場所E１１は、共振器１１１８の中心線から１ｍｍであってもよい。

この構造にすることで、周波数帯の低い側での反射レベルを低下させるだけでなく、周波数帯の高い側で望ましくない周波数を減らすことができる。

これについては、以下で更に詳細に記載する。

図１２は、本発明の第六の実施例の周波数特性を推定している典型的なシミュレーション結果を示している。

８.５ＧＨｚ〜１０.５ＧＨｚの周波数範囲の上に、このグラフは、散乱行列、Ｓ１１およびＳ２１のパラメータと関連したインピーダンスの大きさを示す。

Ｓ１１は反射ＥＭ波の大きさと考えてよく、Ｓ２１は導波管−マイクロストリップ線路変換装置１００を通過するＥＭ波の大きさとと考えてよい。

前述の如く、Ｓ１１およびＳ２１は、先端開放導波管１１０の端およびマイクロストリップ１１６の端との間で計測した値を表す。

図１２から分かるように、Ｓ１１の大きさをシミュレートした曲線は９ＧＨｚ辺りでかなり「落ち込み」を示しており、これは所望の周波数を持つＥＭエネルギーが反射されない傾向にあることを意味する。

この例では、９ＧＨｚ近傍で反射を−４５ｄＢまで下げるだけでなく、１０ＧＨｚでＳ１１の「でっぱり」で示すように、望ましくない周波数を反射させるという効果もある。 Ｓ２１の大きさをシミュレートした曲線は、９ＧＨｚ近傍領域では周波数が通過し、望ましくない周波数を持つエネルギーは１０ＧＨｚ近傍で急激に減衰している。

図１３ａは、本発明の第七の実施例となる導波管−マイクロストリップ線路変換装置１３００を示す。

導波管−マイクロストリップ線路変換装置１３００は、バックショート１３１４、共振器１３１８およびオフセット電極１３２０を含む。

本実施例において、オフセット電極１３２０は、共振器１３１８の中心線から、左右どちらかにずれた場所で、共振器１３１８と直接結合する。

前述の実施例のように、オフセット電極１３２０の配置位置は、共振器１３１８の横寸法において、中心線から少しだけずらされる。

図１３ｂに示すように、共振器１３１８は、オフセット電極１３２０と接続される箇所の両横に２つの切込を有する。

第一の切込１３１８ａがオフセット電極１３２０の一方の側にあり、第二の切込１３１８ｂはオフセット電極１３２０のもう片方側にある。

この構造により、後述する図１４に示すようにカットオフ周波数の位置をシフトすることで、導波管−マイクロストリップ線路変換装置１３００の周波数特性を変えることができ、さらには周波数帯の低い側での反射レベルを低下させるだけでなく、周波数帯の高い側で望ましくない周波数を減らすことができるという効果を維持することができる。

図１４には、以下に詳しく説明する通り、曲線Ｓ１１およびＳ２１の周波数応答が示されている。

図１４は、本発明の第七の実施例の周波数特性を推定している典型的なシミュレーション結果を示している。

ここで、共振器１３１８を変更することで、曲線Ｓ１１およびＳ２１の大きさを変更することができる。

前述の如く、Ｓ１１およびＳ２１は、先端開放導波管１１０の端およびマイクロストリップ１１６の端との間で計測した値を表す。

図１４から分かるように、周波数応答曲線は、共振器１３１８に入れた切込１３１８ａおよび１３１８ｂによって変化する。

Ｓ１１の大きさをシミュレートした曲線は９ＧＨｚ〜９．５ＧＨｚ辺りでかなり「落ち込み」を示しており、これは所望の周波数を持つＥＭエネルギーが反射されない傾向にあることを意味する。

この実施例も、Ｓ１１の「でっぱり」で示すように、望ましくない周波数を反射する効果があり、この「でっぱり」は１０.５ＧＨｚへシフトされている。

Ｓ２１の大きさをシミュレートした曲線も、共振器１３１８に入れた切込１３１８ａおよび１３１８ｂの効果を示しており、９．５ＧＨｚ領域では周波数が透過し、不要な周波数を持つエネルギーは、１０．５ＧＨｚ近傍でおよそー２５ｄＢまで激減した。

本発明の他の実施例は、本願明細書において、開示される本発明の仕様および実行の考慮から、当業者にとって明らかである。

以下の請求項により示されている本発明の本当の範囲および趣旨については、仕様および実施例が典型的であると思われることが意図されている。

本発明の導波管−マイクロストリップ線路変換装置の第一の実施例を示す。 本発明の第一の実施例の典型的な共振器、電極およびマイクロストリップを表す。 本発明の第一実施例の周波数特性を推定している典型的なシミュレーションの結果を示す。 本発明の第一の実施例の等価回路モデルを示す。 本発明の第二の実施形態の導波管−マイクロストリップ線路変換装置を表す。 本発明の第二の実施形態の周波数特性を推定している典型的なシミュレーションの結果を示す。 本発明の第三の実施態様の導波管−マイクロストリップ線路変換装置を表す。 第三実施態様の典型的な共振器およびマイクロストリップを示す。 本発明の第四の実施態様の導波管−マイクロストリップ線路変換装置を表す。 本発明の第五の実施例と、整合した導波管−マイクロストリップ線路変換装置を表す。 本発明の第六の実施例の典型的な共振器および電極を示す。 本発明の第六の実施例と関連した周波数特性を推定している典型的なシミュレーションの結果を示す。 ａ 本発明の第七の実施例の導波管−マイクロストリップ線路変換装置を示す。 ｂ 本発明の第七の実施例の切込を有する共振器を示す。 本発明の第七の実施例と関連した周波数特性を推定している典型的なシミュレーションの結果を示す。 従来の技術と整合した導波管−マイクロストリップ間に従来の変換装置を表す。 図１５に示される変換装置をモデル化している等価回路を示す。

Claims (29)

1. 入出力端子である先端開放導波管と、
   該先端開放導波管と結合される基板と、
   該基板と結合する共振器と、
   該共振器と電磁界結合するマイクロストリップ線路と、
   前記基板に対して、前記先端開放導波管の逆に位置するバックショートと、
   からなることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
2. 請求項１記載のマイクロストリップは、前記先端開放導波管内を伝播する電磁波の伝播方向と略垂直であることを特徴とする請求項１記載の導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
3. 前記基板に設置され、前記共振器と電磁界的に結合する電極を具備することを特徴とする請求項１記載の導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
4. 請求項３記載の電極は、多角形もしくは円形であることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
5. 請求項３記載の電極は、共振器の中心線からどちらかにずれた場所に設置されることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置
6. 請求項３記載の共振器上で、電極に隣接する両横に、２つのスリットを設けることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
7. 請求項１記載のバックショートは、電磁波が伝播する方向で、該電磁波の波長の１／４よりも小さいサイズの終端短絡導波管であることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
8. 請求項１記載のバックショートは、階段状の箇所を設けた、少なくとも１層以上のプリント基板から成り立つことを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
9. 請求項１記載のバックショートは、電磁波が伝播する方向で、該電磁波の波長の１未満の任意の分数倍よりも小さいサイズの終端短絡導波管であることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
10. 請求項１記載の導波管−マイクロストリップ線路変換装置は、第一の共振器と結合する第二の共振器を備え、電極が該第二の共振器に結合することを特徴とする。
11. 請求項１０記載の２つの共振器は、前記基板に対して、互いに反対側で結合することを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
12. 多層のプリント基板を有することを特徴とする請求項１１記載の導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
13. 請求項１０記載の導波管−マイクロストリップ線路変換装置は、
    共振器と一体化するプローブと、
    マイクロストリップ線路と一体化する電磁界結合素子をさらに備え、
    先端に電磁界結合素子を備えたマイクロストリップ線路を、前記プローブを備えた共振器近傍に配置することにより、前記導波管からの入力を収集してマイクロストリップ線路へ変換することが容易になることを特徴とする。
14. 電磁波を受信し、
    該受信電磁波の入射部を収集し、
    該受信電磁波の入射部を使用する所望の周波数で共振する第一の電磁波を生成し、
    小型化バックショートで該受信電磁波を収集器側へ反射し、
    該受信電磁波の入射部を使用する所望の周波数で共振する第二の電磁波を生成し、
    前記第一と前記第二の電磁波を結合する、
    導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
15. 請求項１４記載の電極で、入射電磁波を収集することを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
16. 請求項１４記載のバックショートで電磁波が反射することを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
17. 請求項１５記載の共振器で、第一及び第二の電磁波が共振することを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
18. 請求項１７記載の基板上で、電極と共振器が電磁界的に結合することを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
19. 請求項１８記載の電極は、共振器の中心線からどちらかにずれた場所に設置されることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
20. 請求項１８記載の共振器上で、電極に隣接する両横に、２つのスリットを設けることを特徴とする請求項１９記載の導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
21. 請求項１６記載のバックショートは、電磁波が伝播する方向で、該電磁波の波長の１／４よりも小さいサイズの終端短絡導波管であることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換方法。
22. 入出力端子である先端開放導波管と、
    該先端開放導波管と結合される基板と、
    該基板と結合する電極と、
    該電極と一体化に形成される共振器であって、
    前記電極は、該共振器の中心線からどちらかにずれた場所に設置され、
    前記共振器上で、前記電極に隣接する両横に、２つのスリットが設けられており、
    前記共振器と電磁界結合するマイクロストリップ線路と、
    前記基板に対して、前記先端開放導波管の逆に位置する終端短絡導波管と、
    からなることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
23. 請求項２２記載のマイクロストリップは、前記先端開放導波管内を伝播する電磁波の伝播方向と略垂直であることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
24. 請求項２２記載の電極は、多角形もしくは円形であることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
25. 請求項２２記載の終端短絡導波管は、電磁波が伝播する方向で、該電磁波の波長の１／４よりも小さいサイズのバックショートであることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
26. 請求項２２記載の終端短絡導波管は、電磁波が伝播する方向で、該電磁波の波長の１未満の任意の分数倍よりも小さいサイズのバックショートであることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
27. 少なくとももう一つの共振器が、第一の共振器と結合することを特徴とする請求項２２記載の導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
28. 請求項２７記載の共振器及び少なくとももう一つの共振器は、前記基板に対して、互いに反対側で結合することを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。
29. 請求項２８記載の基板は多層基板であることを特徴とする導波管−マイクロストリップ線路変換装置。