JP2021061474A - Structure - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ダイプレクサ又はデバイダとして利用可能な構造体に関する。 The present invention relates to structures that can be used as diplexers or dividers.
FDD(Frequency Division Duplex)方式を採用する無線通信機器や、レーダ装置などにおいては、1つのアンテナ回路を送信回路と受信回路とで共用した状態で、マイクロ波やミリ波である高周波信号を送受信することが求められる。この要望を満たすために、ダイプレクサが利用されている。 In wireless communication equipment and radar equipment that adopt the FDD (Frequency Division Duplex) method, high-frequency signals such as microwaves and millimeter waves are transmitted and received while one antenna circuit is shared by the transmission circuit and the reception circuit. Is required. Diplexers are used to meet this demand.
ダイプレクサは、送信回路、受信回路、及びアンテナ回路を接続するためのインターフェースである変換部と、一方の導波路と他方の導波路とを結合させる方向性結合部と、透過させる高周波信号の周波数帯域を特定するフィルタとにより構成されている。 The diplexer is a conversion unit that is an interface for connecting a transmission circuit, a reception circuit, and an antenna circuit, a directional coupling unit that connects one waveguide and the other waveguide, and a frequency band of a high-frequency signal to be transmitted. It is composed of a filter that identifies.
例えば、非特許文献1のFigure 18.35には、(1)並列に配列された2つのバンドパスフィルタ(Figure 18.35に記載のRx filter)からなるフィルタ対と、(2)そのフィルタ対の一方の側に配置された第1の方向性結合部(Figure 18.35に記載の90°hybrid)と、(3)そのフィルタ対の他方の側に配置された第2の方向性結合部(Figure 18.35に記載の90°hybrid)と、を組み合わせることによってダイプレクサを実現する技術が記載されている。 For example, Figure 18.35 of Non-Patent Document 1 shows (1) a filter pair consisting of two bandpass filters arranged in parallel (Rx filter shown in Figure 18.35) and (2) one side of the filter pair. The first directional junction (90 ° hybrid as shown in Figure 18.35) located in (3) and the second directional junction (as shown in Figure 18.35) located on the other side of the filter pair. 90 ° hybrid) and the technology to realize the diplexer by combining with are described.
しかしながら、非特許文献1のFigure 18.35に記載された従来のダイプレクサは、第1の方向性結合部と、フィルタ対と、第2の方向性結合部とを、この順番で配置することにより構成されているため、平面視した場合における最大長(以下において、全長とも称する)が長くならざるを得ない。 However, the conventional diplexer described in Figure 18.35 of Non-Patent Document 1 is configured by arranging the first directional coupling portion, the filter pair, and the second directional coupling portion in this order. Therefore, the maximum length (hereinafter, also referred to as the total length) in a plan view must be long.
本発明の一態様は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ダイプレクサ又はデバイダとして利用可能な構造体において、平面視した場合における最大長を従来よりも短くすることである。 One aspect of the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make the maximum length of a structure that can be used as a diplexer or a divider shorter than before in a plan view.
上記の課題を解決するために、本発明の第1の態様に係る構造体は、第1導体層、第1誘電体層、第2導体層、第2誘電体層、及び第3導体層がこの順に積層された構造体であって、前記第1誘電体層には、電磁気的に結合された複数の共振器からなる第1共振器群を含み、且つ、第1通過帯域を有する第1ポスト壁導波路を前記第1導体層及び前記第2導体層と共に構成する第1ポスト壁が形成されており、前記第2誘電体層には、電磁気的に結合された複数の共振器からなる第2共振器群を含み、且つ、第2通過帯域を有する第2ポスト壁導波路であって、少なくとも一部が前記第1ポスト壁導波路の少なくとも一部と平面視において重なり合う第2ポスト壁導波路を前記第2導体層及び前記第3導体層と共に構成する第2ポスト壁が形成されており、前記第2導体層には、前記第1ポスト壁導波路と前記第2ポスト壁導波路とに挟まれた領域において終端するコプレーナ線路が形成されている。 In order to solve the above problems, the structure according to the first aspect of the present invention includes a first conductor layer, a first dielectric layer, a second conductor layer, a second dielectric layer, and a third conductor layer. A first structure in which the structures are laminated in this order, the first dielectric layer includes a first resonator group composed of a plurality of electromagnetically coupled resonators, and has a first passage band. A first post wall is formed in which the post-wall waveguide is formed together with the first conductor layer and the second conductor layer, and the second dielectric layer is composed of a plurality of electromagnetically coupled resonators. A second post wall waveguide that includes a second resonator group and has a second pass band, and at least a part of which overlaps with at least a part of the first post wall waveguide in a plan view. A second post wall forming the waveguide together with the second conductor layer and the third conductor layer is formed, and the first post wall waveguide and the second post wall waveguide are formed in the second conductor layer. A coplanar line terminating in the region sandwiched between and is formed.
上記の構成によれば、コプレーナ線路により伝送された電磁波を、第1ポスト壁導波路及び第2ポスト壁導波路の両方に入力することができる。或いは、第1ポスト壁導波路を伝送された電磁波、及び、第2ポスト壁導波路を伝送された電磁波を、コプレーナ線路に入力することができる。そのうえで、本構造体は、少なくとも一部が重なり合った第1ポスト壁導波路及び第2ポスト壁導波路と、コプレーナ線路とを備えているだけなので、非特許文献1に記載のダイプレクサと比較して、平面視した場合における最大長を短くすることができる。 According to the above configuration, the electromagnetic wave transmitted by the coplanar line can be input to both the first post wall waveguide and the second post wall waveguide. Alternatively, the electromagnetic wave transmitted through the first post wall waveguide and the electromagnetic wave transmitted through the second post wall waveguide can be input to the coplanar line. In addition, since the present structure only includes a first post wall waveguide and a second post wall waveguide in which at least a part of the overlap is provided, and a coplanar line, the structure is compared with the diplexer described in Non-Patent Document 1. , The maximum length in a plan view can be shortened.
また、上記の構成によれば、第1ポスト壁導波路は、第1通過帯域を有するバンドパスフィルタとして機能し、第2ポスト壁導波路は、第2通過帯域を有するバンドパスフィルタとして機能する。したがって、本構造体は、異なる帯域に含まれる周波数を有する導波モードを合波又は分波することができる。 Further, according to the above configuration, the first post-wall waveguide functions as a bandpass filter having a first passband, and the second post-wall waveguide functions as a bandpass filter having a second passband. .. Therefore, the structure can combine or demultiplex the waveguide modes with frequencies included in different bands.
本発明の第2の態様に係る構造体は、上述した第1の態様において、前記コプレーナ線路のストリップ導体と前記コプレーナ線路のグランド導体との間の静電容量は、前記ストリップ導体と前記第1導体層との間の静電容量、及び、前記ストリップ導体と前記第3導体層との間の静電容量よりも大きい、構成を採用している。 In the structure according to the second aspect of the present invention, in the first aspect described above, the capacitance between the strip conductor of the coplanar line and the ground conductor of the coplanar line is the capacitance between the strip conductor and the first aspect. A configuration that is larger than the capacitance between the conductor layer and the capacitance between the strip conductor and the third conductor layer is adopted.
上記の構成によれば、ストリップ導体を、第1導体層及び第3導体層の少なくとも何れか一方と共に実現されるマイクロストリップ線路の信号線としてではなく、グランド導体と共に実現されるコプレーナ線路の信号線として機能させることができる。また、上記の構成によれば、第2導体層と第1導体層との間隔、及び、第2導体層と第3導体層との間隔を広く設定することができるので、第1ポスト壁導波路及び第2ポスト壁導波路の伝送特性を向上させることができる。 According to the above configuration, the strip conductor is not as a signal line of a microstrip line realized with at least one of the first conductor layer and the third conductor layer, but as a signal line of a coplanar line realized with a ground conductor. Can function as. Further, according to the above configuration, the distance between the second conductor layer and the first conductor layer and the distance between the second conductor layer and the third conductor layer can be set wide, so that the first post wall guide can be set. The transmission characteristics of the waveguide and the second post wall waveguide can be improved.
本発明の第3の態様に係る構造体は、上述した第1の態様又は第2の態様において、前記コプレーナ線路のストリップ導体と前記コプレーナ線路のグランド導体との間の一対の空隙の一方は、前記コプレーナ線路の終端点において前記コプレーナ線路の延伸方向に直交する第1方向に折れ曲がっており、前記一対の空隙の他方は、前記終端点において前記第1方向の反対方向である第2方向に折れ曲がっている、構成を採用している。 In the structure according to the third aspect of the present invention, in the first aspect or the second aspect described above, one of the pair of voids between the strip conductor of the coplanar line and the ground conductor of the coplanar line is At the end point of the coplanar line, it is bent in the first direction orthogonal to the extending direction of the coplanar line, and the other of the pair of voids is bent in the second direction opposite to the first direction at the end point. The configuration is adopted.
上記の構成によれば、前記コプレーナ線路を導波される導波モードから前記第1ポスト壁導波路を導波される導波モードへの変換効率、及び、前記コプレーナ線路を導波される導波モードから前記第2ポスト壁導波路を導波される導波モードへの変換効率を向上させることができる。 According to the above configuration, the conversion efficiency from the waveguide mode in which the coplanar line is waveguide to the waveguide mode in which the first post wall waveguide is guided, and the induction in which the coplanar line is guided. It is possible to improve the conversion efficiency from the wave mode to the waveguide mode in which the second post wall waveguide is guided.
本発明の第4の態様に係る構造体は、上述した第3の態様において、前記一対の空隙の一方のうち、折れ曲がった箇所から前記第1方向に延伸する部分の長さは、前記一対の空隙の他方のうち、折れ曲がった箇所から前記第2方向に延伸する部分の長さに等しい、構成を採用している。 In the structure according to the fourth aspect of the present invention, in the third aspect described above, the length of the portion extending in the first direction from the bent portion of one of the pair of voids is the pair. A configuration is adopted that is equal to the length of the portion extending in the second direction from the bent portion of the other of the voids.
上記の構成によれば、前記コプレーナ線路を導波される導波モードから前記第1ポスト壁導波路を導波される導波モードへの変換効率、及び、前記コプレーナ線路を導波される導波モードから前記第2ポスト壁導波路を導波される導波モードへの変換効率を更に向上させることができる。 According to the above configuration, the conversion efficiency from the waveguide mode in which the coplanar line is waveguide to the waveguide mode in which the first post wall waveguide is guided, and the induction in which the coplanar line is guided. The conversion efficiency from the wave mode to the waveguide mode in which the second post wall waveguide is guided can be further improved.
本発明の第5の態様に係る構造体は、上述した第3の態様又は第4の態様において、前記一対の空隙の一方の先端近傍は、前記第1方向から前記延伸方向に沿う方向に折れ曲がっており、前記一対の空隙の他方の先端近傍は、前記第2方向から前記延伸方向に沿う方向に折れ曲がっている、構成を採用している。 In the structure according to the fifth aspect of the present invention, in the third aspect or the fourth aspect described above, the vicinity of one tip of the pair of voids is bent from the first direction to the direction along the extending direction. The vicinity of the other tip of the pair of voids is bent in a direction along the stretching direction from the second direction.
上記の構成によれば、前記一対の空隙における、一方の空隙の先端近傍の長さ及び他方の空隙の先端近傍の長さを設計変更することにより、コプレーナ線路と、前記第1ポスト壁導波路及び前記第2ポスト壁導波路との結合量を変化させることができる。 According to the above configuration, the coplanar line and the first post wall waveguide can be obtained by changing the design of the length near the tip of one gap and the length near the tip of the other gap in the pair of gaps. And the amount of coupling with the second post wall waveguide can be changed.
本発明の第6の態様に係る構造体は、上述した第5の態様において、前記コプレーナ線路の終端点から、前記第1ポスト壁導波路のショート壁までの最短距離と、当該終端点から、前記第2ポスト壁導波路のショート壁までの最短距離とは、互いに異なっている、構成を採用している。 In the fifth aspect described above, the structure according to the sixth aspect of the present invention is based on the shortest distance from the end point of the coplanar line to the short wall of the first post wall waveguide and the end point. The configuration is different from the shortest distance to the short wall of the second post wall waveguide.
コプレーナ線路の終端点から、前記第1ポスト壁導波路のショート壁までの最短距離は、コプレーナ線路と第1ポスト壁導波路との間におけるインピーダンス整合に影響を与える。また、コプレーナ線路の終端点から、前記第2ポスト壁導波路のショート壁までの最短距離は、コプレーナ線路と第2ポスト壁導波路との間におけるインピーダンス整合に影響を与える。 The shortest distance from the end of the coplanar line to the short wall of the first post wall waveguide affects the impedance matching between the coplanar line and the first post wall waveguide. Further, the shortest distance from the end point of the coplanar line to the short wall of the second post wall waveguide affects the impedance matching between the coplanar line and the second post wall waveguide.
第1ポスト壁導波路及び第2ポスト壁導波路の各々が異なる帯域に含まれる周波数を有する導波モードを導波する場合、上述した2つの最短距離の各々を独立して設定できることによって、コプレーナ線路と第1ポスト壁導波路との間におけるインピーダンス整合、及び、コプレーナ線路と第2ポスト壁導波路との間におけるインピーダンス整合を高めることができる。 When waveguideing in a waveguide mode in which each of the first post-wall waveguide and the second post-wall waveguide has frequencies contained in different bands, the coplanar can be set by setting each of the two shortest distances described above independently. Impedance matching between the line and the first post wall waveguide and impedance matching between the coplanar line and the second post wall waveguide can be enhanced.
本発明の第7の態様に係る構造体は、上述した第1の態様〜第6の態様の何れかにおいて、前記第1ポスト壁導波路に含まれる複数の共振器のうち、前記コプレーナ線路の終端点に最も近い共振器は、前記第2ポスト壁導波路に含まれる複数の共振器のうち、前記コプレーナ線路の終端点に最も近い共振器と平面視において重なり合う、ように構成されている。 The structure according to the seventh aspect of the present invention is the structure of the coplanar line among the plurality of resonators included in the first post wall waveguide in any of the first to sixth aspects described above. The resonator closest to the end point is configured to overlap in plan view with the resonator closest to the end point of the coplanar line among the plurality of resonators included in the second post wall waveguide.
上記の構成によれば、コプレーナ線路と第1ポスト壁導波路との相対的な位置関係と、コプレーナ線路と第2ポスト壁導波路との相対的な位置関係とを同様にすることができる。したがって、前記コプレーナ線路を導波される導波モードから前記第1ポスト壁導波路を導波される導波モードへの変換効率、及び、前記コプレーナ線路を導波される導波モードから前記第2ポスト壁導波路を導波される導波モードへの変換効率を、同程度にすることができる。 According to the above configuration, the relative positional relationship between the coplanar line and the first post wall waveguide can be made similar to the relative positional relationship between the coplanar line and the second post wall waveguide. Therefore, the conversion efficiency from the waveguide mode in which the coplanar line is waveguide to the waveguide mode in which the first post-wall waveguide is waveguideed, and the waveguide mode in which the coplanar line is waveguideed to the first. The conversion efficiency of the two-post wall waveguide to the waveguide mode can be made similar.
本発明の第8の態様に係る構造体は、上述した第1の態様〜第7の態様の何れかにおいて、前記第2通過帯域は、前記第1通過帯域と異なる通過帯域である、構成を採用している。 The structure according to the eighth aspect of the present invention has a configuration in which the second pass band is a pass band different from the first pass band in any of the first to seventh aspects described above. It is adopted.
上記の構成によれば、第8の態様に係る構造体は、ダイプレクサとして動作する。 According to the above configuration, the structure according to the eighth aspect operates as a diplexer.
本発明の一態様によれば、ダイプレクサ又はデバイダとして利用可能な構造体において、平面視した場合における最大長を従来よりも短くすることができる。 According to one aspect of the present invention, in a structure that can be used as a diplexer or a divider, the maximum length in a plan view can be made shorter than before.
以下、本発明の一実施形態に係る構造体1について、図1〜図3を参照して説明する。図1は、構造体1の分解斜視図である。図2は、構造体1の平面図であって、コプレーナ線路130の終端点Ptの近傍を拡大した平面図である。図3は、構造体1の断面図であって、図2に示したA−A’線に沿った断面における断面図である。
Hereinafter, the structure 1 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3. FIG. 1 is an exploded perspective view of the structure 1. FIG. 2 is a plan view of the structure 1 and is an enlarged plan view of the vicinity of the end point Pt of the
〔構造体1の構成〕
図1に示すように、構造体1は、第1導体層11と、第1誘電体層12と、第2導体層13と、第2誘電体層14と、第3導体層15と、第1ポスト壁121と、第2ポスト壁141とを備えている。
[Structure of structure 1]
As shown in FIG. 1, the structure 1 includes a
構造体1において、第1導体層11、第1誘電体層12、第2導体層13、第2誘電体層14、及び第3導体層15の各々は、この順に積層されている。
In the structure 1, each of the
第1導体層11、第2導体層13、及び第3導体層15の各々を構成する導体は、限定されないが、銅や、アルミニウムや、アルミニウム合金など、導電率が高い金属であることが好ましい。本実施形態において、第1導体層11、第2導体層13、及び第3導体層15は、銅製である。また、第1導体層11、第2導体層13、及び第3導体層15の厚さは、限定されず、適宜定めることができる。
The conductor constituting each of the
第1誘電体層12及び第2誘電体層14の各々を構成する誘電体は、限定されないが、石英ガラスや、液晶ポリマーなど、高周波損失が小さい誘電体であることが好ましい。本実施形態において、第1誘電体層12及び第2誘電体層14は、石英ガラス製である。また、第1誘電体層12及び第2誘電体層14の厚さは、限定されず、適宜定めることができる。
The dielectric constituting each of the
<第1ポスト壁導波路120>
第1ポスト壁121は、第1誘電体層12の内部に形成されたn本の導体ポスト121iからなる導体ポスト群である。ここで、nは、任意の正の整数であり、iは、1≦i≦nの整数である。各導体ポスト121iは、第1誘電体層12を平面視した場合に予め定められた形状になるように、柵状に配置されている。本実施形態において、この予め定められた形状は、長方形状である。導体ポスト121iは、第1誘電体層12の一方の主面から他方の主面に貫通する。したがって、第1導体層11と第2導体層13とは、導体ポスト121iにより短絡されている。
<First
The
本実施形態において、各導体ポスト121iは、第1誘電体層12の予め定められた位置にn個の貫通孔を形成したうえで、その貫通孔の各々の内壁に導体膜を形成することによって得られる(図3参照)。ただし、各導体ポスト121iは、このように形成された導体膜に限定されず、貫通孔の各々の内部に充填された導体により構成されていてもよい。
In the present embodiment, each
互いに隣接する導体ポスト121iと導体ポスト121i+1との間隔は、予め定められた帯域(例えば82.5GHz近傍を中心周波数とする82.5GHz帯)に含まれる周波数を有する導波モードに対して、第1ポスト壁121が仮想的な導体壁として機能する範囲内において、適宜定めることができる。また、各導体ポスト121iの直径は、適宜定めることができる。
The distance between the conductor posts 121i and the conductor posts 121i + 1 adjacent to each other is the first with respect to the waveguide mode having a frequency included in a predetermined band (for example, an 82.5 GHz band having a center frequency near 82.5 GHz). It can be appropriately determined within the range in which the 1-
第1ポスト壁121は、仮想的な導体壁として機能し、第1導体層11及び第2導体層13と共に第1ポスト壁導波路120を構成する。すなわち、第1ポスト壁121は、第1ポスト壁導波路120の狭壁を構成し、第1導体層11及び第2導体層13は、第1ポスト壁導波路120の一対の広壁を構成する。
The
なお、上述したように長方形状に配置された第1ポスト壁121により実現される狭壁のうち、長方形状の短辺に対応する部分の仮想的な導体壁をショート壁と称する。なお、図2に示したA−A’線は、第1ポスト壁導波路120のショート壁を構成する6本の導体ポスト121iの中心を通る直線である。
Of the narrow walls realized by the
第1ポスト壁導波路120は、その導波領域が第1誘電体層12の内部に形成されている。換言すれば、第1ポスト壁導波路120の導波領域は、第1導体層11を平面視した場合に、第1ポスト壁121により取り囲まれた領域である。
The waveguide region of the first
第1ポスト壁導波路120は、N個の共振器からなる第1共振器群を含み、隣接する共振器同士は、結合窓を介して電磁気的に結合している。図1には、N個の共振器のうち、1段目の共振器である共振器1201及び2段目の共振器である共振器1202のみを示しており、3段目〜N段目の共振器は、図示を省略している。このように構成された第1ポスト壁導波路120は、共振器結合型のバンドパスフィルタとして機能する。第1ポスト壁導波路120の通過帯域である第1通過帯域は、限定されず適宜定めることができる。本実施形態において、第1通過帯域は、82.5GHz帯である。
The first
<第2ポスト壁導波路140>
第2ポスト壁141は、第2誘電体層14の内部に形成されたm本の導体ポスト141jからなる導体ポスト群である。ここで、mは、任意の正の整数であり、jは、1≦j≦mの整数である。各導体ポスト141jは、第2誘電体層14を平面視した場合に予め定められた形状(本実施形態においては長方形状)になるように、柵状に配置されている。
<Second
The
第2ポスト壁141は、仮想的な導体壁として機能し、第2導体層13及び第3導体層15と共に第2ポスト壁導波路140を構成する。すなわち、第2ポスト壁141は、第2ポスト壁導波路140の狭壁を構成し、第2導体層13及び第3導体層15は、第2ポスト壁導波路140の一対の広壁を構成する。また、第2導体層13は、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140に共通する広壁である。
The
なお、長方形状に配置された第2ポスト壁141により実現される狭壁のうち、長方形状の短辺に対応する部分の仮想的な導体壁をショート壁と称する。
Of the narrow walls realized by the
なお、第2ポスト壁導波路140のショート壁と、第1ポスト壁導波路120のショート壁とは、導波領域の長軸方向(図2に示した延伸方向と同じ方向)に沿ってみた場合に、同じ位置に設けられていてもよいし、異なる位置に設けられていてもよい。本実施形態において、第2ポスト壁導波路140のショート壁と、第1ポスト壁導波路120のショート壁とは、異なる位置に設けられている。
The short wall of the second
第2ポスト壁141は、第1誘電体層12ではなく第2誘電体層14の内部に形成されている点を除けば、第1ポスト壁121と同様に構成されている。したがって、本実施形態では、第2ポスト壁141の詳しい説明は、省略する。
The
また、第2ポスト壁導波路140は、その導波領域が第1誘電体層12の内部ではなく第2誘電体層14の内部に形成されている。換言すれば、第2ポスト壁導波路140の導波領域は、第3導体層15を平面視した場合に、第2ポスト壁141により取り囲まれた領域である。この点を除けば、第2ポスト壁導波路140は、第1ポスト壁導波路120と同様に構成されている。すなわち、第2ポスト壁導波路140は、M個の共振器からなる第2共振器群を含み、隣接する共振器同士は、結合窓を介して電磁気的に結合している。図1には、M個の共振器のうち、1段目の共振器である共振器1401及び2段目の共振器である共振器1402のみを示しており、3段目〜M段目の共振器は、図示を省略している。このように構成された第2ポスト壁導波路140は、共振器結合型のバンドパスフィルタとして機能する。なお、第2ポスト壁導波路140の通過帯域である第2通過帯域は、72.5GHz近傍を中心周波数とする72.5GHz帯である。なお、本実施形態において、第2通過帯域は、第1通過帯域と異なる通過帯域である。しかし、構造体1において、第2通過帯域は、第1通過帯域と同じ通過帯域であってもよい。この場合、構造体1は、同じ通過帯域に含まれる電磁波を合波したり分波したりすることができるデバイダとして機能する。
また、第1ポスト壁導波路120における共振器の段数N及び第2ポスト壁導波路140における共振器の段数Mは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。本実施形態においては、N=M=5とする。
Further, the waveguide region of the second
Further, the number of stages N of the resonator in the first
<第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の配置>
図2に示すように、第3導体層15を平面視した場合に、第1ポスト壁導波路120の導波領域は、第2ポスト壁導波路140の導波領域に包含されている。ただし、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の配置は、これに限定されない。第1ポスト壁導波路120と第2ポスト壁導波路140とは、平面視において、少なくとも、第1ポスト壁導波路120の一部と、第2ポスト壁導波路140の一部とが重なり合っていればよく、各々の1段目の共振器である共振器1201と共振器1401とが重なり合っていることが好ましく、本実施形態のように、第1ポスト壁導波路120と第2ポスト壁導波路140とがほぼ重なり合っていることがより好ましい。
<Arrangement of the first
As shown in FIG. 2, when the
<構造体1の機能>
上述したように、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の各々は、通過帯域の異なる共振器結合型のバンドパスフィルタとして機能する。このように構成された構造体1は、異なる帯域に含まれる周波数を有する導波モードを合波又は分波することができる。
<Function of structure 1>
As described above, each of the first
<コプレーナ線路130>
図1に示すように、第2導体層13には、一対の空隙である空隙134及び空隙135が形成されている。空隙134及び空隙135の各々は、第2導体層13の一方の主面から他方の主面に至る溝とも言える。
<
As shown in FIG. 1, the
第2導体層13に空隙134,135が形成されていることによって、第2導体層13の一部は、3つの領域に分断される。以下において、第2導体層13のうち、空隙134と空隙135とに挟まれた領域をストリップ導体131と称し、ストリップ導体131を挟み込む領域の各々を、それぞれ、グランド導体132及びグランド導体133と称する。
Since the
このように構成されたストリップ導体131、グランド導体132、及びグランド導体133は、コプレーナ線路130を構成する。コプレーナ線路130は、第1ポスト壁導波路120と第2ポスト壁導波路140とに挟まれた領域に形成されている。また、図2に示すように、コプレーナ線路130は、第3導体層15を平面視した場合に、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の各々のショート壁を横切るように延伸されている。以下において、ストリップ導体131が延伸されている方向を延伸方向と称する(図2参照)。したがって、コプレーナ線路130の終端点Ptは、平面視において、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の各々の導波領域の内部に位置する。すなわち、コプレーナ線路130は、第1ポスト壁導波路120と第2ポスト壁導波路140とに挟まれた領域において終端されている。
The
この構成によれば、コプレーナ線路130により伝送された電磁波を、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の両方に入力することができる。或いは、第1ポスト壁導波路120を伝送された電磁波、及び、第2ポスト壁導波路140を伝送された電磁波を、コプレーナ線路130に入力することができる。したがって、構造体1は、ダイプレクサとして機能する。そのうえで、構造体1は、少なくとも一部が重なり合った第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140と、コプレーナ線路130とを備えているだけなので、非特許文献1に記載のダイプレクサと比較して、平面視した場合における最大長を短くすることができる。
According to this configuration, the electromagnetic wave transmitted by the
なお、本実施形態のように、平面視において、一方のポスト壁導波路(本実施形態では第1ポスト壁導波路120)は、他方のポスト壁導波路(本実施形態では第2ポスト壁導波路140)に包含されていることが好ましい。
As in the present embodiment, in a plan view, one post wall waveguide (first
この構成によれば、平面視において、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の各々の大部分が重なり合っているため、平面視した場合における構造体1の最大長を更に短くすることができる。
According to this configuration, since most of the first
また、本実施形態において、第1ポスト壁導波路120は、単層の第1誘電体層12と、それを挟持する第1導体層11及び第2導体層13とにより構成されている。すなわち、第1ポスト壁導波路120に含まれている共振器1201〜1205は、同一層内に平面的に配置されている。しかし、本発明の一態様において、第1ポスト壁導波路120の一変形例は、複数層の誘電体層と、各誘電体層を挟持する導体層対とを積層することにより構成され、且つ、共振器1201〜1205の各々は、上記複数層の誘電体層のうち何れかの誘電体層内に配置されていてもよい。すなわち、共振器1201〜1205のうちいくつかの共振器は、積層して配置されていてもよい。この時、共振器1201〜1205の前段部分(例えば共振器1201〜1203)と、共振器1201〜1205の後段部分(例えば共振器1204,1205)とは、平面視において重なり合っていることが好ましい。この構成によれば、第1ポスト壁導波路120を共振器結合型のバンドパスフィルタとして機能させつつ、各共振器1201〜1205を重ねて配置することができるので、平面視において、第1ポスト壁導波路120の最大長を短くすることができる。
Further, in the present embodiment, the first
第2ポスト壁導波路140に含まれている共振器1401〜1405についても同様である。
The same applies to the
第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140をこのように構成することによって、平面視した場合における構造体1の最大長をより一層短くすることができる。
By configuring the first
図1に示すように、空隙134及び空隙135の各々の幅(延伸方向に直交する方向の長さ)は、何れも、第1誘電体層12及び第2誘電体層14の各々の厚さを有意に下回る。したがって、ストリップ導体131と、グランド導体132,133の各々との間に生じる静電容量は、ストリップ導体131と、第1導体層11との間に生じる静電容量、及び、ストリップ導体131と、第3導体層15との間に生じる静電容量よりも大きい。
As shown in FIG. 1, the widths of the
この構成によれば、ストリップ導体131を、第1導体層11及び第3導体層15の少なくとも何れか一方と共に実現されるマイクロストリップ線路の信号線としてではなく、グランド導体132,133と共に実現されるコプレーナ線路の信号線として機能させることができる。また、この構成によれば、第2導体層13と第1導体層11との間隔(すなわち第1誘電体層12の厚さ)、及び、第2導体層13と第3導体層15との間隔(すなわち第2誘電体層14の厚さ)を広く設定することができるので、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の伝送特性を向上させることができる。
According to this configuration, the
空隙134は、終端点Ptにおいて、延伸方向に直交する第1方向に折れ曲がっている。空隙135は、終端点Ptにおいて、延伸方向に直交する第2方向であって、第1方向の反対方向である第2方向に折れ曲がっている。
The
この構成によれば、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第1ポスト壁導波路120を導波される導波モードへの変換効率、及び、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第2ポスト壁導波路140を導波される導波モードへの変換効率を向上させることができる。
According to this configuration, the conversion efficiency from the waveguide mode in which the
そのうえで、空隙134のうち折れ曲がった箇所である終端点Ptから第1方向に延伸する部分の長さL1は、空隙135のうち折れ曲がった箇所である終端点Ptから第2方向に延伸する部分の長さL2に等しい。すなわち、空隙134及び135の各々は、延伸方向と平行且つ各々の中間を通る直線を対称軸として、線対称となるように形成されている。
In addition, the length L1 of the portion of the
この構成によれば、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第1ポスト壁導波路120を導波される導波モードへの変換効率、及び、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第2ポスト壁導波路140を導波される導波モードへの変換効率を更に向上させることができる。
According to this configuration, the conversion efficiency from the waveguide mode in which the
また、空隙134の先端近傍は、第1方向から延伸方向に沿う方向に折れ曲がっており、空隙135の先端近傍は、第2方向から延伸方向に沿う方向に折れ曲がっている。
Further, the vicinity of the tip of the
上記の構成によれば、空隙134の先端近傍の長さL3及び空隙135の先端近傍の長さL4を設計変更することにより、コプレーナ線路130と、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140との結合量を変化させることができる。なお、本実施形態において、長さL3と長さL4とは、等しい。しかし、本発明の一態様において、長さL3と長さL4とは、異なっていてもよい。
According to the above configuration, the
また、上述したように、第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の各々において、バンドパスフィルタとして機能する場合の通過帯域は、異なる。この場合、本実施形態のように、終端点Ptから、第1ポスト壁導波路120のショート壁までの最短距離(以下において、第1最短距離と称する)と、終端点Ptから、第2ポスト壁導波路140のショート壁までの最短距離(以下において、第2最短距離と称する)とは、互いに異なっていることが好ましい。
Further, as described above, the pass band when functioning as a bandpass filter is different in each of the first
第1最短距離は、コプレーナ線路130と第1ポスト壁導波路120との間におけるインピーダンス整合に影響を与える。また、第2最短距離は、コプレーナ線路130と第2ポスト壁導波路140との間におけるインピーダンス整合に影響を与える。
The first shortest distance affects impedance matching between the
第1ポスト壁導波路120及び第2ポスト壁導波路140の各々の通過帯域が異なる場合、第1最短距離及び第2最短距離の各々を独立して設定できることによって、コプレーナ線路130と第1ポスト壁導波路120との間におけるインピーダンス整合、及び、コプレーナ線路130と第2ポスト壁導波路140との間におけるインピーダンス整合を高めることができる。すなわち、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第1ポスト壁導波路120を導波される導波モードへの変換効率、及び、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第2ポスト壁導波路140を導波される導波モードへの変換効率をより一層向上させることができる。
When the pass bands of the first
また、第1ポスト壁導波路120に含まれる複数の共振器1201〜120Nのうち、終端点Ptに最も近い共振器である共振器1201は、第2ポスト壁導波路140に含まれる複数の共振器1401〜140Mのうち、終端点Ptに最も近い共振器である共振器1401と平面視において重なり合うことが好ましい。
Further, among the plurality of
別の言い方をすれば、共振器1201及び共振器1401の各々は、第2導体層13の一対の主面の各々と平行な面であって、該一対の主面の中間に位置する面を対称面として、概ね鏡映対称となるように構成されていることが好ましい。
In other words, each of the
この構成によれば、コプレーナ線路130と第1ポスト壁導波路120との相対的な位置関係と、コプレーナ線路130と第2ポスト壁導波路140との相対的な位置関係とを同様にすることができる。したがって、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第1ポスト壁導波路120を導波される導波モードへの変換効率、及び、コプレーナ線路130を導波される導波モードから第2ポスト壁導波路140を導波される導波モードへの変換効率を、同程度にすることができる。すなわち、ダイプレクサにおける分配率を1:1に近づけることができる。
According to this configuration, the relative positional relationship between the
〔反射特性及び透過特性〕
図1〜図3に示した構造体1の反射特性及び透過特性について、図4を参照して説明する。図4は、本実施例の構造体1における反射特性及び透過特性のシミュレーション結果を示すグラフである。なお、構造体1において、コプレーナ線路130の終端点Ptと反対側の端部を第1ポートと定め、第1ポスト壁導波路120の5段目の共振器1205を第2ポートと定め、第2ポスト壁導波路140の5段目の共振器1405を第3ポートと定めた。このようなポート配置において、SパラメータS11の周波数依存性のことを反射特性と称し、SパラメータS21及びSパラメータS31の周波数依存性のことを透過特性と称する。
[Reflection and transmission characteristics]
The reflection characteristics and transmission characteristics of the structure 1 shown in FIGS. 1 to 3 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a graph showing the simulation results of the reflection characteristics and the transmission characteristics in the structure 1 of this embodiment. In the structure 1, the end of the
図4を参照すれば、第1ポスト壁導波路120の通過帯域及び第2ポスト壁導波路140の通過帯域の各々において、SパラメータS11が−10dB以下であることが分かった。また、72.5GHz帯及び82.5GHz帯の何れにおいても、SパラメータS21とSパラメータS31との差であるアイソレーションが50dB以上であることが分かった。
With reference to FIG. 4, it was found that the S parameter S11 was -10 dB or less in each of the pass band of the first
〔付記事項〕
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
[Additional notes]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiment obtained by appropriately combining the technical means disclosed in each embodiment is also available. It is included in the technical scope of the present invention.
1 構造体
11 第1導体層
12 第1誘電体層
13 第2導体層
14 第2誘電体層
15 第3導体層
120 第1ポスト壁導波路
1201〜120N 共振器
121 第1ポスト壁
121i 導体ポスト
130 コプレーナ線路
Pt 終端点
131 ストリップ導体
132,133 グランド導体
134,135 空隙
140 第2ポスト壁導波路
1401〜140M 共振器
141 第2ポスト壁
141j 導体ポスト
1
Claims (8)
前記第1誘電体層には、電磁気的に結合された複数の共振器からなる第1共振器群を含み、且つ、第1通過帯域を有する第1ポスト壁導波路を、前記第1導体層及び前記第2導体層と共に構成する第1ポスト壁が形成されており、
前記第2誘電体層には、電磁気的に結合された複数の共振器からなる第2共振器群を含み、且つ、第2通過帯域を有する第2ポスト壁導波路であって、少なくとも一部が前記第1ポスト壁導波路の少なくとも一部と平面視において重なり合う第2ポスト壁導波路を前記第2導体層及び前記第3導体層と共に構成する第2ポスト壁が形成されており、
前記第2導体層には、前記第1ポスト壁導波路と前記第2ポスト壁導波路とに挟まれた領域において終端するコプレーナ線路が形成されている、
ことを特徴とする構造体。 A structure in which a first conductor layer, a first dielectric layer, a second conductor layer, a second dielectric layer, and a third conductor layer are laminated in this order.
The first dielectric layer includes a first resonator group composed of a plurality of electromagnetically coupled resonators, and has a first post-wall waveguide having a first pass band, and the first conductor layer. And the first post wall formed together with the second conductor layer is formed.
The second dielectric layer is a second post-wall waveguide containing a second resonator group composed of a plurality of electromagnetically coupled resonators and having a second pass band, at least a part thereof. A second post wall is formed in which a second post wall waveguide that overlaps with at least a part of the first post wall waveguide in a plan view is formed together with the second conductor layer and the third conductor layer.
In the second conductor layer, a coplanar line terminating in a region sandwiched between the first post wall waveguide and the second post wall waveguide is formed.
A structure characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載の構造体。 The capacitance between the strip conductor of the coplanar line and the ground conductor of the coplanar line is the capacitance between the strip conductor and the first conductor layer, and the capacitance between the strip conductor and the third conductor layer. Greater than the capacitance between
The structure according to claim 1.
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の構造体。 One of the pair of voids between the strip conductor of the coplanar line and the ground conductor of the coplanar line is bent in the first direction orthogonal to the extending direction of the coplanar line at the end point of the coplanar line, and the pair is bent. The other side of the void is bent in the second direction, which is the opposite direction of the first direction, at the end point.
The structure according to claim 1 or 2.
ことを特徴とする請求項3に記載の構造体。 The length of the portion of one of the pair of voids extending in the first direction from the bent portion is the length of the portion of the other of the pair of voids extending in the second direction from the bent portion. be equivalent to,
The structure according to claim 3.
ことを特徴とする請求項3又は4に記載の構造体。 The vicinity of one tip of the pair of voids is bent from the first direction in the direction along the stretching direction, and the vicinity of the other tip of the pair of voids is in the direction from the second direction along the stretching direction. Bent,
The structure according to claim 3 or 4.
ことを特徴とする請求項5に記載の構造体。 The shortest distance from the end point of the coplanar line to the short wall of the first post wall waveguide and the shortest distance from the end point to the short wall of the second post wall waveguide are different from each other. ,
The structure according to claim 5.
ことを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の構造体。 Of the plurality of resonators included in the first post wall waveguide, the resonator closest to the end point of the coplanar line is the coplanar line among the plurality of resonators included in the second post wall waveguide. Overlaps in plan view with the resonator closest to the end point of
The structure according to any one of claims 1 to 6, wherein the structure is characterized by the above.
ことを特徴とする請求項1〜7の何れか1項に記載の構造体。 The second pass band is a pass band different from the first pass band.
The structure according to any one of claims 1 to 7.
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