JP2011024176A - Electromagnetic wave transfer unit for dielectric waveguide - Google Patents
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本発明は、同軸ケーブル、2心平行線、コプレナーラインなどの伝送路から誘電体導波路へ電磁波を伝達したり、またはその逆方向に伝達することに関するものである。 The present invention relates to transmission of electromagnetic waves from a transmission line such as a coaxial cable, two-core parallel lines, and a coplanar line to a dielectric waveguide or vice versa.
ミリ波、テラヘルツ波及び光領域の波を伝送する場合、誘電体導波路(ここではイメージラインや表面波ラインなどもこれに含める。)など金属部分のエネルギー布の少ない伝送モードが重要になってきた。これは誘電体導波路の挿入損失が金属導波路に比べ数分の1程度に減少することでわかる。なお、回路部分はストリップライン、マイクロストリップライン、コプレナーライン及び同軸ケーブルで構成される場合が多い。すなわちこれら2つの伝送路を接続する必要がでてきた。
なお、今までは金属導波管と誘電体導波路との結合が主であった。When transmitting millimeter waves, terahertz waves, and waves in the optical region, transmission modes with less energy distribution in the metal part such as dielectric waveguides (here, image lines and surface wave lines are also included) are becoming important. It was. This can be seen from the fact that the insertion loss of the dielectric waveguide is reduced to about a fraction of that of the metal waveguide. The circuit portion is often composed of a strip line, a microstrip line, a coplanar line, and a coaxial cable. That is, it has become necessary to connect these two transmission lines.
Until now, the coupling between the metal waveguide and the dielectric waveguide has been the main.
ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレナーライン及び同軸ケーブルから誘電体導波路へ電磁波を伝達する手段を開発する必要がでてきた。 There has been a need to develop means for transmitting electromagnetic waves from striplines, microstriplines, coplanar lines and coaxial cables to dielectric waveguides.
プリント基板アンテナは厚さが薄く、しかも、ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレナーライン及び同軸ケーブルとの接続が容易であり、一方アンテナからの電磁波の放射を誘電体導波路に集束させれば良い。
なお、テーパードスロットラインはプリント基板の基板と平行方向に電波が放射される。しかもゲインの高い設計をすれば、90%以上の電磁波は誘電体導波路に入射する。さらにフェルミアンテナを用いれば1オクターブ以上の広い周波数帯域で使用が可能である。
なお、フェルミアンテナの工業所有権番号は次の通りである。
特許第3434655号「平面アンテナ及びアンテナアレイ」
特許第3462959号「平面アンテナ」The printed circuit board antenna is thin, and can be easily connected to a strip line, microstrip line, coplanar line, and coaxial cable. On the other hand, it is only necessary to focus electromagnetic radiation from the antenna on a dielectric waveguide. .
The tapered slot line emits radio waves in a direction parallel to the printed circuit board. In addition, if a high gain design is used, 90% or more of the electromagnetic wave enters the dielectric waveguide. Furthermore, if a Fermi antenna is used, it can be used in a wide frequency band of 1 octave or more.
The industrial property numbers of Fermi antennas are as follows.
Japanese Patent No. 3434655 “Plane antenna and antenna array”
Japanese Patent No. 3462959 “Plane Antenna”
以下に実施例1を示す。プリント基板アンテナの1例として、図1に示すテーパードスロットアンテナについて説明する。斜線部分が導体パターンで、同軸ケーブル3の中心導体は上側の導体に接続している。また同軸ケーブルの外部導体は下側の導体に接続している。なお、同軸ケーブルはアンバランスケーブルなので、下側の導体部は垂直に下がる部分がバランの役割を果たしている。このアンテナは右側に行くに従い、ラッパ状に広がっていき、電波は右の方向に進んでいく。また、電界は4の方向である。なお、受信の場合は左から来る電波を受ける。また、このアンテナに接続できる伝送線路として、ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレナーラインなどがある。Example 1 is shown below. As an example of the printed circuit board antenna, a tapered slot antenna shown in FIG. 1 will be described. The hatched portion is a conductor pattern, and the central conductor of the
以下に実施例2を示す。プリント基板アンテナの1例として、図2に示すフェルミアンテナについて説明する。このアンテナの実施例1との違いは、1つの導体がプリント基板の裏側にあることと、導体の両翼に凹凸のコルゲートがあることである。なお、コルゲートは周波数帯域を広くする役割をしている。テーパードスロットアンテナもフェルミアンテナも、電波は右の方向に放射する。これらのアンテナを誘電体で挟んだら誘電体の部分に電波が集束して進んでいく。Example 2 is shown below. A Fermi antenna shown in FIG. 2 will be described as an example of a printed circuit board antenna. The difference between this antenna and the first embodiment is that one conductor is on the back side of the printed circuit board and there are corrugated corrugations on both wings of the conductor. Note that the corrugate serves to widen the frequency band. Both tapered slot antennas and Fermi antennas radiate in the right direction. When these antennas are sandwiched between dielectrics, radio waves are focused on the dielectrics and travel.
以下に実施例3を示す。誘電体導波路の電界の一番強い部分にプリント基板アンテナを配設した例を図3に示した。誘電体導波路の幅方向の中央部に長方形の溝を掘って、この溝にアンテナを埋めると効率よく電磁波が右に進行していく。また、右から電磁波が進行してくると、アンテナは効率よく電磁波を受信する。なお、誘電体導波路8は電磁波の伝送部で、一般的にここをコア部分という。このコアをコアよりも誘電率の低い材料で包むとこの部分に触れても挿入損失に影響を与えない。ここをクラッドと言い、図には無いがクラッドを設けても良い。Example 3 is shown below. FIG. 3 shows an example in which a printed circuit board antenna is disposed at the strongest electric field portion of the dielectric waveguide. When a rectangular groove is dug in the center in the width direction of the dielectric waveguide, and the antenna is buried in this groove, the electromagnetic wave efficiently proceeds to the right. When the electromagnetic wave proceeds from the right, the antenna receives the electromagnetic wave efficiently. The dielectric waveguide 8 is an electromagnetic wave transmission part, and is generally called a core part. If this core is wrapped with a material having a dielectric constant lower than that of the core, even if this part is touched, the insertion loss is not affected. This is called a clad, and although not shown in the figure, a clad may be provided.
以下に実施例4を示す。誘電体導波路の壁面にプリント基板アンテナを配設した例を図4に示した。壁面に垂直に電界があり、電磁波の伝達はするが、導波路の電界強度の弱い部分なので、電磁波変換効率は悪い。しかし、導波路に溝を掘らなくても良いし、電磁波伝達部を移動させることも出来る。電磁波伝達部を走らせながら、電磁波を伝達することも出来る。Example 4 is shown below. An example in which a printed circuit board antenna is disposed on the wall surface of the dielectric waveguide is shown in FIG. There is an electric field perpendicular to the wall surface, and electromagnetic waves are transmitted. However, since the electric field strength of the waveguide is weak, the electromagnetic wave conversion efficiency is poor. However, it is not necessary to dig a groove in the waveguide, and the electromagnetic wave transmission unit can be moved. Electromagnetic waves can be transmitted while running the electromagnetic wave transmission unit.
以下に実施例5を示す。誘電体導波路の端部にプリント基板アンテナを配設した例を図5に示した。伝送線路と伝送線路を接続するには一般的にはこの方法が良い。Example 5 is shown below. FIG. 5 shows an example in which a printed circuit board antenna is disposed at the end of the dielectric waveguide. This method is generally good for connecting the transmission line and the transmission line.
以下に実施例6を示す。実施例4の場合で誘電体導波路の電界方向が1m以上である場合の例である。誘電体導波路の電界方向の幅が広くなるとプリント基板アンテナの方向を変えるとアンテナを向けた方向に電磁波が進行するようになる。対向にも同様のアンテナを置き、双方のアンテナを対向させると面上で1対1の通信が可能になる。Example 6 is shown below. This is an example where the electric field direction of the dielectric waveguide is 1 m or more in the case of the fourth embodiment. When the width of the dielectric waveguide in the direction of the electric field is increased, the electromagnetic wave travels in the direction toward the antenna when the direction of the printed circuit board antenna is changed. If a similar antenna is placed on the opposite side and both antennas are opposed, one-to-one communication on the surface becomes possible.
以下に実施例7を示す。誘電体導波路の外側に誘電体導波路よりも低い誘電率の層を設け、その部分にプリント基板アンテナを配設すると、誘電体導波路との伝達効率は悪くなる。しかし、誘電率の低い層の外側の電界強度は弱いので、そこに手を触れても、伝送路に影響を与えない。また、アンテナを移動させたり、アンテナの方向を変えたりすることも自由である。Example 7 is shown below. If a layer having a dielectric constant lower than that of the dielectric waveguide is provided outside the dielectric waveguide, and a printed circuit board antenna is provided in that portion, the transmission efficiency with the dielectric waveguide becomes poor. However, since the electric field strength outside the layer having a low dielectric constant is weak, touching it does not affect the transmission path. It is also free to move the antenna or change the direction of the antenna.
1.テーパードスロットアンテナ
2.プリント基板アンテナ
3.電界の方向
4.電磁界の進行方向
5.フェルミアンテナ
6.同軸ケーブル
7.プリント基板アンテナ
8.誘電体導波路1. 1. Tapered slot antenna 2. Printed
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JP2009182860A JP2011024176A (en) | 2009-07-14 | 2009-07-14 | Electromagnetic wave transfer unit for dielectric waveguide |
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2009
- 2009-07-14 JP JP2009182860A patent/JP2011024176A/en active Pending
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