JP2012256967A - 導波管マイクロストリップ線路変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】導波管の管軸方向に平行する方向に生じる不要電波の電波放射レベルを低減させることができる導波管マイクロストリップ線路変換器を得ること。
【解決手段】誘電体基板１の一方の面に形成された導体地板、誘電体基板１の他方の面に導体地板よりも小さい略長方形状に形成された導体板３、および、導体板３の長辺に沿って導体板３と導体地板とを接続する複数のスルーホール５を含み構成されるポスト壁導波路１００と、導体板３の各短辺から互いに逆方向に延びて形成された第１および第２のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂと、導体地板上に長手方向が第１および第２のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂに直交する方向となるように設けられるスロット６と、を備え、ポスト壁導波路１００の一方の端部からの距離とポスト壁導波路１００の他方の端部からの距離との距離差がポスト壁導波路１００における伝搬波長の略１／２となるようにスロット６を形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、導波管を伝搬する電力とマイクロストリップ線路を伝搬する電力とを相互に変換する導波管マイクロストリップ線路変換器に関する。

導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管とマイクロストリップ線路とを接続するために広く用いられる。この導波管マイクロストリップ線路変換器としては、例えば、導波管のショート面を誘電体基板の一方の面に形成された地導体に接続し、その地導体に接続されたショート面内にショート面の長辺と平行にスロット（開口）を設け、誘電体基板の他方の面に形成された導体板とが複数の接続導体によりショート面を囲うように接続され、導体板にスロットに対して直交する方向に延びるマイクロストリップ線路を接続する構成が提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１０−０５６９２０号公報

しかしながら、上記従来技術を用いて導波管を伝搬する電力を導体板に互いに逆方向に接続された２つのマイクロストリップ線路に分配する分配器として応用した場合、一方のマイクロストリップ線路と導体板との接続部付近から放射される不要電波と、他方のマイクロストリップ線路と導体板との接続部付近から放射される不要電波とが同位相となり、導波管の管軸方向に平行する方向でそれぞれの不要電波が干渉し、不要電波の電波放射レベルが大きくなる、という問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導波管の管軸方向に平行する方向に生じる不要電波の電波放射レベルを低減させることができる導波管マイクロストリップ線路変換器を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管を伝搬する電力と誘電体基板上に設けられたマイクロストリップ線路を伝搬する電力とを相互に変換する導波管マイクロストリップ線路変換器であって、前記誘電体基板の一方の面に形成された導体地板、前記誘電体基板の他方の面に前記導体地板よりも小さい略長方形状に形成された導体板、および、前記導体板の長辺に沿って前記導体板と前記導体地板とを接続する複数のスルーホールを含み構成されるポスト壁導波路と、前記導体板の一方の短辺から、この短辺に直交する方向に延びて形成された第１のマイクロストリップ線路と、前記導体板の他方の短辺から、前記第１のマイクロストリップ線路と逆方向に延びて形成された第２のマイクロストリップ線路と、前記導体地板上に長手方向が前記第１のマイクロストリップ線路および前記第２のマイクロストリップ線路に直交する方向となるように設けられるスロットと、を備え、前記スロットは、前記ポスト壁導波路の一方の端部から前記スロットまでの距離と前記ポスト壁導波路の他方の端部から前記スロットまでの距離との距離差が前記ポスト壁導波路における伝搬波長の略１／２となるように形成され、前記スロットを囲うように、前記導波管のショート面と前記導体地板とが接して形成されることを特徴とする。

本発明によれば、導波管の管軸方向に平行する方向に生じる不要電波の電波放射レベルを低減させることができる、という効果を奏する。

図１は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の正面図である。 図２は、図１に示す導波管マイクロストリップ変換器のＡ−Ａ’線に沿う矢視断面図である。 図３は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の水平方向の不要電波の放射パターンの一例を示す図である。 図４は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の垂直方向の不要電波の放射パターンの一例を示す図である。

以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の正面図である。また、図２は、図１に示す導波管マイクロストリップ変換器のＡ−Ａ’線に沿う矢視断面図である。

実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器は、導波管７を伝搬する電力と誘電体基板１上に設けられた第１および第２のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂを伝搬する電力を相互に変換する機能を有している。導波管７は、管軸方向の一端部である入出力端８と、管軸方向の他端部であり、誘電体基板１と接する面であるショート面９とを有している。

図１および図２に示すように、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器は、誘電体基板１の一方の面に形成された導体地板４と、誘電体基板１の他方の面に導体地板４よりも小さい略長方形状に形成された導体板３と、導体板３の長辺に沿って導体板３と導体地板４とを接続する複数のスルーホール５と、導体板３の一方の短辺から、この短辺に直交する方向に誘電体基板１の端部に延びて形成された第１のマイクロストリップ線路２ａと、導体板３の他方の短辺から、第１のマイクロストリップ線路２ａと逆方向に誘電体基板１の端部に延びて形成された第２のマイクロストリップ線路２ｂとを備えている。

第１のマイクロストリップ線路２ａは、誘電体基板１の端部側に入出力端１０ａを有し、第２のマイクロストリップ線路２ｂは、誘電体基板１の端部側に入出力端１０ｂを有している。

導体地板４、導体板３、および複数のスルーホール５は、ポスト壁導波路１００を構成している。ポスト壁導波路１００を構成する導体地板４には、長手方向が第１および第２のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂに直交する方向となるように設けられるスロット６が設けられ、そのスロット６は、ポスト壁導波路１００の一方の端部からスロット６までの距離Ｌ１とポスト壁導波路１００の他方の端部からスロット６までの距離Ｌ２との距離差ΔＬがポスト壁導波路１００における伝搬波長λｇの略１／２となるように形成される。そして、そのスロット６を囲うように、導体地板４と導波管７とがショート面９を接して接続され、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器が形成される。なお、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、このスロット６の長さおよび幅を調整することにより、ポスト壁導波路１００の入力インピーダンスに対するインピーダンス整合を図る。

導体板３と第１のマイクロストリップ線路２ａとの接続部付近Ｂ、および導体板３と第２のマイクロストリップ線路２ｂとの接続部付近Ｂ’には、インピーダンス整合用の切り欠き１１ａ，１１ｂを有している。なお、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、切り欠き１１ａ，１１ｂの長さおよび幅、あるいはポスト壁導波路１００を構成する各スルーホール５間の間隔を調整することにより、第１および第２のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂの入力インピーダンスに対するインピーダンス整合を図る。

また、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、第１のマイクロストリップ線路２ａおよび第２のマイクロストリップ線路２ｂの幅を調整することにより、第１のマイクロストリップ線路２ａおよび第２のマイクロストリップ線路２ｂに伝搬する電力配分の均等化を図る。

つぎに、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の動作について、図１〜図４を参照して説明する。図３は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の水平方向の不要電波の放射パターンの一例を示す図である。また、図４は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の垂直方向の不要電波の放射パターンの一例を示す図である。

図３に示す例では、導波管７の入出力端８から誘電体基板１を見て、第１および第２のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂに対して平行な平面上の方向を垂直方向として、導波管７の管軸方向から垂直方向に振った角度に対する利得の関係を示している。また、図４に示す例では、第１および第２のマイクロストリップ線路２ａ，２ｂに対して直交する平面上の方向を水平方向として、導波管７の管軸方向から水平方向に振った角度に対する利得の関係を示している。図３および図４中に実線で示したグラフは、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の不要電波の放射パターンを示し、点線で示したグラフは、Ｌ１とＬ２とが等距離である場合の放射パターンを示している。

導波管７の入出力端８に高周波信号が入力されると、ショート面９では、導波管７の広壁面（方形の導波管７の管軸方向に平行な４つの壁面のうち、管軸方向に対して垂直方向の幅が広い２つの壁面）に対して垂直（広壁面を垂直に貫く方向）に電流が流れる。導波管７のショート面９が接する導体地板４に設けたスロット６は、ショート面９を流れる電流を垂直に遮断することから、導波管７とスロット６とが強く結合して、高周波信号がポスト壁導波路１００に伝搬する。さらに、高周波信号は、ポスト壁導波路１００内において２つに分波され、一方がポスト壁導波路１００内の距離Ｌ１を伝搬して導体板３と第１のマイクロストリップ線路２ａとの接続部に到達し、他方がポスト壁導波路１００内の距離Ｌ２を伝搬して導体板３と第２のマイクロストリップ線路２ｂとの接続部に到達する。

このとき、導体板３と第１のマイクロストリップ線路２ａとの接続部付近Ｂ、および導体板３と第２のマイクロストリップ線路２ｂとの接続部付近Ｂ’において、高周波信号の基本波成分の電波が放射される。例えば、スロット６をポスト壁導波路１００の両短辺からの距離が等しくなる位置に設けた場合、つまり、距離Ｌ１と距離Ｌ２とが等距離である場合（｜Ｌ１−Ｌ２｜＝ΔＬ≒０）には、各接続部付近Ｂ，Ｂ’から放射される電波の位相が同位相となり、図３および図４に示すように、電波放射レベルが水平方向および垂直方向ともに導波管７の管軸方向正面で大きくなる。

本実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、距離Ｌ１と距離Ｌ２との距離差ΔＬがポスト壁導波路１００における伝搬波長λｇの略１／２となる位置（｜Ｌ１−Ｌ２｜＝ΔＬ≒λｇ／２）にスロット６を設けている。このため、各接続部付近Ｂ，Ｂ’からそれぞれ放射される各不要電波の位相が互いに逆位相となり、導波管７の管軸方向に平行する方向では各不要電波が互いに打ち消し合うため、図３および図４に示すように、水平角度０［ｄｅｇ］付近および垂直角度０［ｄｅｇ］付近における不要電波の電波放射レベルが小さくなる。

なお、本実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、距離Ｌ１と距離Ｌ２とが異なることによる第１のマイクロストリップ線路２ａおよび第２のマイクロストリップ線路２ｂに伝搬する電力配分の不均衡は、第１のマイクロストリップ線路２ａおよび第２のマイクロストリップ線路２ｂの線路幅を調整することにより解消することが可能である。

以上説明したように、実施の形態の導波管マイクロストリップ変換器によれば、ポスト壁導波路の一方の端部からスロットまでの距離とポスト壁導波路の他方の端部からスロットまでの距離との距離差がポスト壁導波路における伝搬波長の略１／２となるようにしたので、第１のマイクロストリップ線路と導体板との接続点付近から放射される不要電波の位相と、第２のマイクロストリップ線路と導体板との接続点付近から放射される不要電波の位相とが互いに逆位相となり、導波管の管軸方向正面において打ち消し合うので、導波管の管軸方向に平行する方向に生じる不要電波の電波放射レベルを低減させることができる。

また、第１のマイクロストリップ線路および第２のマイクロストリップ線路の線路幅を調整することにより、ポスト壁導波路の一方の端部からスロットまでの距離とポスト壁導波路の他方の端部からスロットまでの距離とが異なることによる電力配分の不均衡を解消することができる。

なお、上述した実施の形態では、距離Ｌ１と距離Ｌ２との距離差ΔＬがポスト壁導波路における伝搬波長λｇの略１／２となる位置（ΔＬ≒λｇ／２）にスロットを設ける場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、λｇ／２に対する当該距離差ΔＬの許容範囲が数％から十数％の範囲にあれば許容されると考える。例えば、λｇ／２に対する当該距離差ΔＬの許容範囲が±１０％以内であれば好ましく、±５％以内であればより好ましい。

また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。

１ 誘電体基板
２ａ 第１のマイクロストリップ線路
２ｂ 第２のマイクロストリップ線路
３ 導体板
４ 導体地板
５ スルーホール
６ スロット（開口）
７ 導波管
８ 入出力端（導波管）
９ ショート面
１０ａ 入出力端（第１のマイクロストリップ線路）
１０ｂ 入出力端（第２のマイクロストリップ線路）
１１ａ，１１ｂ 切り欠き
１００ ポスト壁導波路

Claims (4)

1. 導波管を伝搬する電力と誘電体基板上に設けられたマイクロストリップ線路を伝搬する電力とを相互に変換する導波管マイクロストリップ線路変換器であって、
   前記誘電体基板の一方の面に形成された導体地板、前記誘電体基板の他方の面に前記導体地板よりも小さい略長方形状に形成された導体板、および、前記導体板の長辺に沿って前記導体板と前記導体地板とを接続する複数のスルーホールを含み構成されるポスト壁導波路と、
   前記導体板の一方の短辺から、この短辺に直交する方向に延びて形成された第１のマイクロストリップ線路と、
   前記導体板の他方の短辺から、前記第１のマイクロストリップ線路と逆方向に延びて形成された第２のマイクロストリップ線路と、
   前記導体地板上に長手方向が前記第１のマイクロストリップ線路および前記第２のマイクロストリップ線路に直交する方向となるように設けられるスロットと、
   を備え、
   前記スロットは、前記ポスト壁導波路の一方の端部から前記スロットまでの距離と前記ポスト壁導波路の他方の端部から前記スロットまでの距離との距離差が前記ポスト壁導波路における伝搬波長の略１／２となるように形成され、
   前記スロットを囲うように、前記導波管のショート面と前記導体地板とが接して形成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器。
2. 前記距離差の許容範囲は、前記ポスト壁導波路における伝搬波長の１／２に対して±１０％以内であることを特徴とする請求項１に記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。
3. 前記距離差の許容範囲は、前記ポスト壁導波路における伝搬波長の１／２に対して±５％以内であることを特徴とする請求項１に記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。
4. 前記第１のマイクロストリップ線路および前記第２のマイクロストリップ線路の線路幅は、それぞれに伝搬する電力配分が均等になるように決められたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。

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