JP2022133082A

JP2022133082A - 伝送線結合構造

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Publication number: JP2022133082A
Application number: JP2021031939A
Authority: JP
Inventors: 孝彦水野; Takahiko Mizuno; 誠範待鳥; Shigenori Machitori; 佑紗武元; Yusa Takemoto
Original assignee: Anritsu Corp
Current assignee: Anritsu Corp
Priority date: 2021-03-01
Filing date: 2021-03-01
Publication date: 2022-09-13
Anticipated expiration: 2041-03-01
Also published as: JP7117409B1

Abstract

【課題】リッジが設けられた導波路と伝送線との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を従来よりも改善することができる伝送線結合構造を提供する。【解決手段】互いに対向する上壁部１１ａ及び下壁部１１ｂを含む金属壁１１で囲まれて形成された導波路１２と、下壁部１１ｂの導波路１２側の一面に形成された第１リッジ１３と、中心導体３００に接続される導体ピン１７０の先端部分、又は、中心導体３００の先端部分を第１リッジ１３において収容する収容部２０と、を備え、収容部２０は、導体ピン１７０又は中心導体３００の長さ方向に沿って第１リッジ１３内に形成された受け穴２０１と、受け穴２０１に連続し、導体ピン１７０又は中心導体３００の長さ方向に沿って受け穴２０１と反対の方向に延伸する延伸部２０２と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、リッジが設けられた導波路と伝送線とを結合するための伝送線結合構造に関する。

近年、マルチメディアの進展に伴い、セルラ、無線ＬＡＮ等の無線通信用のアンテナが実装された無線端末（スマートフォン等）が盛んに生産されるようになっている。今後は、特に、ミリ波帯の広帯域な信号を使用するＩＥＥＥ８０２．１１ａｄや５Ｇセルラ等に対応した無線信号を送受信する無線端末が求められている。

近年、このような無線端末の性能試験として、ダブルリッジホーンアンテナ（Double-Ridged Horn Antenna：ＤＲＨＡ）又はクアッドリッジホーンアンテナ（Quad-Ridged Horn Antenna：ＱＲＨＡ）などのアンテナを用いたＯＴＡ（Over The Air）試験が行われるようになっている。

従来、ＤＲＨＡ又はＱＲＨＡの少なくとも１つのリッジの内部に設けられたアンテナ給電領域（フィードポイント）において、同軸伝送線とリッジとの間のインピーダンス不整合を低減することにより、これらのアンテナの低周波数帯域における周波数特性を改善する試みがなされている（例えば、特許文献１参照）。

図１２に示すように、特許文献１に開示されたような従来のアンテナでは、同軸伝送線３１０の導電ピン３２０が、給電領域３３０において、同軸伝送線３１０とリッジ３４０との間に直列容量を形成している。この直列容量によって、動作周波数帯域の下端を改善するために必要とされるインピーダンス整合を得ることができる。

特許第５０３６７７２号公報

しかしながら、図１２に示すような従来のアンテナにおけるリッジと伝送線との結合部の構成では、ミリ波帯の広帯域にわたる測定で求められるインピーダンス整合を実現できないという問題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、リッジが設けられた導波路と伝送線との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を従来よりも改善することができる伝送線結合構造を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る伝送線結合構造は、中心導体を有する伝送線が結合される伝送線結合構造であって、互いに対向する上壁部及び下壁部を含む金属壁で囲まれて形成された導波路と、前記下壁部の前記導波路側の一面に形成された第１リッジと、前記中心導体に接続される導体ピンの先端部分、又は、前記中心導体の先端部分を前記第１リッジにおいて収容する収容部と、を備え、前記収容部は、前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿って前記第１リッジ内に形成された受け穴と、前記受け穴に連続し、前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿って前記受け穴と反対の方向に延伸する延伸部と、を有する構成である。

上記のように、本発明に係る伝送線結合構造は、導体ピン又は中心導体の長さ方向に沿って第１リッジ内に形成された受け穴に連続し、導体ピン又は中心導体の長さ方向に沿って受け穴と反対の方向に延伸する延伸部を有する。これにより、本発明に係る伝送線結合構造は、第１リッジが設けられた導波路と伝送線との結合部において、低周波数帯域におけるインピーダンス整合を従来よりも改善することができる。すなわち、本発明に係る伝送線結合構造は、低周波数帯域において低インピーダンスになりやすいリッジ導波路において、低周波数帯域におけるインピーダンスの補償を、小さい体積の延伸部を設けることで容易に実現できる。

また、本発明に係る伝送線結合構造においては、前記上壁部には、前記導体ピン又は前記中心導体が挿通される挿通穴が形成され、前記挿通穴は、前記第１リッジに対向する側の径が、前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿う所定長さにわたって前記延伸部の外径よりも大きい拡張穴を有する構成であってもよい。

上記のように、本発明に係る伝送線結合構造は、上壁部に延伸部の外径よりも大きい拡張穴を設けることで、導波路と伝送線との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を改善することができる。

また、本発明に係る伝送線結合構造は、前記上壁部の前記導波路側の一面に形成された第２リッジを更に備え、前記上壁部及び前記第２リッジには、前記導体ピン又は前記中心導体が挿通される挿通穴が形成され、前記挿通穴は、前記第１リッジに対向する側の径が、前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿う所定長さにわたって前記延伸部の外径よりも大きい拡張穴を有する構成であってもよい。

上記のように、本発明に係る伝送線結合構造は、上壁部及び第２リッジに、延伸部の外径よりも大きい拡張穴を設けることで、導波路と伝送線との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を改善することができる。

また、本発明に係る伝送線結合構造においては、前記延伸部は、前記拡張穴の内部に突出している構成であってもよい。

上記のように、本発明に係る伝送線結合構造は、延伸部が拡張穴の内部に突出していることにより、導体ピン又は中心導体の長さを短くすることができるため、導波路と伝送線との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を改善することができる。

本発明は、リッジが設けられた導波路と伝送線との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を従来よりも改善することができる伝送線結合構造を提供するものである。

（ａ）は本発明の実施形態に係る伝送線結合構造の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は本発明の実施形態に係る伝送線結合構造の要部の拡大断面図である。図１（ａ）に示した伝送線結合構造の導波路の他の構成例を示す断面図であって、（ａ）はシングルリッジ構造を示しており、（ｂ）はクアッドリッジ構造を示している。比較例に係る伝送線結合構造と、本発明の実施形態に係る伝送線結合構造の特徴をまとめた表である。比較例ａに係る伝送線結合構造の構成と、反射特性及び伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。比較例ｂに係る伝送線結合構造の構成と、反射特性及び伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。比較例ｃに係る伝送線結合構造の構成と、反射特性及び伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。実施例ｄ－１に係る伝送線結合構造の構成と、反射特性及び伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。実施例ｄ－２に係る伝送線結合構造の構成と、反射特性及び伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。実施例ｄ－３に係る伝送線結合構造の構成と、反射特性及び伝送特性のシミュレーション結果を示す図である。（ａ）は図１（ａ）に示した伝送線結合構造に接続されるマイクロストリップ線路の構成を示す斜視図であり、（ｂ）は図１（ａ）に示した伝送線結合構造とマイクロストリップ線路とが接続された状態を示す断面図である。図１（ａ）に示した伝送線結合構造にホーンアンテナが接続された状態を示す断面図である。従来のホーンアンテナにおけるリッジと伝送線との結合部を示す断面図である。

以下、本発明に係る伝送線結合構造の実施形態について図面を用いて説明する。なお、各図面上の各構成要素の寸法比は、実際の寸法比と必ずしも一致していない。

図１（ａ）及び（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る伝送線結合構造１０は、金属壁１１で囲まれて形成された導波路１２と、第１リッジ１３と、第２リッジ１４と、入出力端子１７と、収容部２０と、を備える。伝送線結合構造１０には、入出力端子１７を介して伝送線３０が結合されるようになっている。伝送線３０は、例えば、中心導体３００と外部導体３０２を有する同軸ケーブルである。

導波路１２は、互いに対向する上壁部１１ａ及び下壁部１１ｂと、互いに対向する左壁部１１ｃ及び右壁部１１ｄと、上壁部１１ａ、下壁部１１ｂ、左壁部１１ｃ、及び右壁部１１ｄに接続された後壁１１ｅとを含む金属壁１１で囲まれて形成されている。図１（ａ）は、下壁部１１ｂの導波路１２側の一面に第１リッジ１３が形成されるとともに、上壁部１１ａの導波路１２側の一面に第２リッジ１４が形成されてなるダブルリッジ構造を示している。すなわち、第１リッジ１３と第２リッジ１４の間隔ｈ１が、導波路１２全体の高さｈ２に対して小さく設定されている。

入出力端子１７は、第１リッジ１３及び第２リッジ１４に電力を供給するか、又は第１リッジ１３及び第２リッジ１４から電力を受けるために、金属壁１１の外側に設けられた端子である。入出力端子１７は、例えば、導体ピンとしての中心導体１７０と、中心導体１７０の周囲を取り囲む絶縁体１７１と、絶縁体１７１の周囲を取り囲む外部導体１７２と、外部導体１７２に電気的に接続されたフランジ１７３と、を有する同軸コネクタである。中心導体１７０、外部導体１７２、及びフランジ１７３は、例えばステンレスに金メッキ処理若しくはパッシベーション処理が施されてなる。パッシベーション処理とは、ステンレスの組成元素であるクロムによる酸化膜（不動態被膜）を生成する処理である。

中心導体１７０は、Ｙ軸方向に延伸し、第２リッジ１４を通って第１リッジ１３の内部に先端が突出するように配置される。中心導体１７０は、伝送線３０が入出力端子１７に取り付けられた際に、伝送線３０の中心導体３００と電気的に接続される。なお、本実施形態の伝送線結合構造１０は、入出力端子１７を省略し、伝送線３０が伝送線結合構造１０に直接接続される構成であってもよい。この場合は、入出力端子１７の中心導体１７０の代わりに、伝送線３０の中心導体３００の先端部分が収容部２０に直接収容されることになる。ただし、以降では、入出力端子１７がある場合について説明する。

伝送線３０を介して中心導体１７０に高周波信号が給電されると、中心導体１７０と金属壁１１との間に高周波の電圧が印加される。これにより、伝送線結合構造１０は、偏波面がＸＹ平面に平行な高周波信号の電波を外部に放射する。また、伝送線結合構造１０は、外部から導波路１２に入力された偏波面がＸＹ平面に平行な電波を中心導体１７０で受信し、受信した電波を伝送線３０に向けて出力する。

フランジ１７３は、金属壁１１の上壁部１１ａに入出力端子１７を取り付けるためのものであり、２つのねじ１７４ａ，１７４ｂにより、金属壁１１に電気的に接続するように固定される。フランジ１７３に電気的に接続された外部導体１７２は、伝送線３０が入出力端子１７に取り付けられた際に、伝送線３０の外部導体３０２と電気的に接続される。

収容部２０は、第１リッジ１３に形成され、中心導体１７０の先端部分を第１リッジ１３において収容するようになっている。収容部２０は、中心導体１７０の長さ方向に沿って第１リッジ１３内に形成された円柱状の受け穴２０１と、受け穴２０１に連続し、中心導体１７０の長さ方向に沿って受け穴２０１と反対の方向に延伸する円筒状の延伸部２０２と、を有する。例えば、延伸部２０２は、パイプ状の別部品として作製され、第１リッジ１３に嵌め込むことができるようになっている。なお、図１（ｂ）に示すように、受け穴２０１の径と延伸部２０２の穴の径とは等しくてもよく、あるいは異なっていてもよい。

なお、中心導体１７０の直径を小さくすると、受け穴２０１及び延伸部２０２の穴に対向する中心導体１７０の単位長さ当たりの実効的な表面積が小さくなる。したがって、入出力端子１７のフランジ１７３の金属壁１１に対する取り付け位置の高さなどを微調整して、受け穴２０１及び延伸部２０２と中心導体１７０との間のキャパシタンスを微調整することが容易になる。微小キャパシタンスの影響が大きなミリ波帯において、このような微調整の有用性はより顕著となる。

金属壁１１の上壁部１１ａ及び第２リッジ１４には、中心導体１７０が挿通される円柱状の挿通穴２０３が形成されている。なお、導波路１２がシングルリッジ構造を有する場合には、挿通穴２０３は上壁部１１ａのみに形成される。挿通穴２０３は、第１リッジ１３に対向する側の径が、中心導体１７０の長さ方向に沿う所定長さにわたって延伸部２０２の外径よりも大きい円柱状の拡張穴２０４を有していてもよい。なお、延伸部２０２は拡張穴２０４の内部に突出していてもよい。

上記の収容部２０及び拡張穴２０４は、伝送線３０と第１リッジ１３及び第２リッジ１４との間の低周波数帯域におけるインピーダンスの補償を行うインピーダンス整合部を構成する。

金属壁１１、第１リッジ１３、第２リッジ１４、及び延伸部２０２は、例えば、同一の金属部材により形成されている。なお、金属壁１１、第１リッジ１３、第２リッジ１４、及び延伸部２０２は、同一の金属部材により一体形成されていてもよい。金属部材としては、真鍮、アルミニウム、銅などの導電性材料を用いることができる。

なお、導波路１２は、ダブルリッジ構造を有するものに限定されず、図２（ａ）に示すようなシングルリッジ構造や、図２（ｂ）に示すようなクアッドリッジ構造などの任意のリッジ構造を有していてもよい。図２（ａ）のシングルリッジ構造では、下壁部１１ｂの導波路１２側の一面に第１リッジ１３のみが形成されている。また、図２（ｂ）のクアッドリッジ構造では、上壁部１１ａ、下壁部１１ｂ、左壁部１１ｃ、及び右壁部１１ｄのそれぞれに、第２リッジ１４、第１リッジ１３、リッジ１５、及びリッジ１６が形成されている。導波路１２がクアッドリッジ構造である場合には、左壁部１１ｃ及び右壁部１１ｄのそれぞれに形成されたリッジ１５，１６に電力を供給するか、又はリッジ１５，１６から電力を受けるための入出力端子が、金属壁１１の外側に更に設けられる。さらに、リッジ１５，１６は、金属壁１１、第１リッジ１３、第２リッジ１４、及び延伸部２０２と同一の金属部材で形成され、第１リッジ１３及び第２リッジ１４における収容部２０や挿通穴２０３と同様の収容部や挿通穴が設けられていてもよい。

次に、比較例ａ～ｃと、本実施形態に係る伝送線結合構造１０の実施例ｄ－１～ｄ－３の反射特性Ｓ_１１及び伝送特性Ｓ_２１をシミュレーションした結果について説明する。図３は、比較例ａ～ｃ及び実施例ｄ－１～ｄ－３について、中心導体１７０と受け穴２０１との間のクリアランス、中心導体１７０の長さ、延伸部２０２の有無をまとめた表である。伝送線３０から第１リッジ１３に向けて入力される高周波信号は、その一部が導波路１２において反射されて伝送線３０に戻るとともに、他の一部が図１（ａ）等に示すＸ軸正方向に伝搬して外部に放射される。反射特性Ｓ_１１は、伝送線３０から入力される高周波信号に対する、伝送線３０から出力される高周波信号の電力比である。また、伝送特性Ｓ_２１は、伝送線３０から入力される高周波信号に対する、Ｘ軸正方向に放射される電波の電力比である。ここでは、高周波信号として５ＧＨｚ～３５ＧＨｚの正弦波を用いている。

［比較例ａ］
図４に示す比較例ａは、クリアランスと中心導体１７０の長さが通常で、延伸部２０２が設けられていない従来の伝送線結合構造の反射特性Ｓ_１１及び伝送特性Ｓ_２１をシミュレーションした結果を示している。反射特性Ｓ_１１は、１３．５ＧＨｚ～２８ＧＨｚで－１０ｄＢよりも小さく、２０ＧＨｚで－１４．９ｄＢである。一方、伝送特性Ｓ_２１は、１２ＧＨｚ～３０ＧＨｚで－１ｄＢよりも大きく、２０ＧＨｚで－０．１４ｄＢである。

［比較例ｂ］
図５に示す比較例ｂは、クリアランスが比較例ａよりも小さく、中心導体１７０の長さは比較例ａと同じで、延伸部２０２が設けられていない伝送線結合構造の反射特性Ｓ_１１及び伝送特性Ｓ_２１をシミュレーションした結果を示している。反射特性Ｓ_１１は、１１ＧＨｚ～２９ＧＨｚで－１０ｄＢよりも小さく、２０ＧＨｚで－２７．８ｄＢである。つまり、比較例ｂは、比較例ａよりもより低周波数まで良好な反射特性Ｓ_１１を示している。一方、伝送特性Ｓ_２１は、９．５ＧＨｚ～３０ＧＨｚで－１ｄＢよりも大きく、２０ＧＨｚで－０．００７ｄＢである。つまり、比較例ｂは、比較例ａよりもより低周波数まで良好な伝送特性Ｓ_２１を示している。

上記の反射特性Ｓ_１１の低減は、受け穴２０１の直径を小さくしてクリアランスを小さくしたことにより、第１リッジ１３と中心導体１７０との間のキャパシタンスが増えたことによると考えられる。しかしながら、中心導体１７０と受け穴２０１との間のクリアランスが極小になるため、製造公差や組み立て公差が厳しくなるという問題がある。

［比較例ｃ］
図６に示す比較例ｃは、クリアランスが比較例ａと同じで、中心導体１７０の長さが比較例ａよりも長く、延伸部２０２が設けられていない伝送線結合構造の反射特性Ｓ_１１及び伝送特性Ｓ_２１をシミュレーションした結果を示している。反射特性Ｓ_１１は、１１．５ＧＨｚ～２８．５ＧＨｚで－１０ｄＢよりも小さく、２０ＧＨｚで－３０．０ｄＢである。つまり、比較例ｃは、比較例ａよりもより低周波数まで良好な反射特性Ｓ_１１を示している。一方、伝送特性Ｓ_２１は、１０．５ＧＨｚ～３０ＧＨｚで－１ｄＢよりも大きく、２０ＧＨｚで－０．００４ｄＢである。つまり、比較例ｃは、比較例ａよりもより低周波数まで良好な伝送特性Ｓ_２１を示している。

上記の反射特性Ｓ_１１の低減は、受け穴２０１と中心導体１７０を共に下方に長くしたことにより、受け穴２０１とそれに対向する中心導体１７０の表面積が大きくなり、第１リッジ１３と中心導体１７０との間のキャパシタンスが増えたことによると考えられる。しかしながら、受け穴２０１と中心導体１７０を共に下方に長くするには高アスペクトな加工が要求されるため、製造コストが高くなるという問題がある。また、受け穴２０１と中心導体１７０が共に下方に長くなる分、伝送線結合構造全体のサイズが大きくなる可能性がある。

［実施例ｄ－１］
図７に示す実施例ｄ－１は、クリアランスと中心導体１７０の長さが比較例ａと同じで、延伸部２０２が設けられた本実施形態の伝送線結合構造１０の反射特性Ｓ_１１及び伝送特性Ｓ_２１をシミュレーションした結果を示している。反射特性Ｓ_１１は、１２ＧＨｚ～２９ＧＨｚで－１０ｄＢよりも小さく、２０ＧＨｚで－２０．７ｄＢである。つまり、実施例ｄ－１は、比較例ａよりもより低周波数まで良好な反射特性Ｓ_１１を示している。一方、伝送特性Ｓ_２１は、１０ＧＨｚ～３１ＧＨｚで－１ｄＢよりも大きく、２０ＧＨｚで－０．０３７ｄＢである。つまり、実施例ｄ－１は、比較例ａよりもより低周波数まで良好な伝送特性Ｓ_２１を示している。

上記の反射特性Ｓ_１１の低減は、延伸部２０２を設けたことにより、延伸部２０２の穴及び受け穴２０１に対向する中心導体１７０の表面積が大きくなり、延伸部２０２を含めた第１リッジ１３と中心導体１７０との間のキャパシタンスが増えたことによると考えられる。実施例ｄ－１は、比較例ａ～ｃと比較して、中心導体１７０の長さを低減できるとともに、受け穴２０１の深さを浅くすることができるため、加工コスト及び製造コストを抑えることができる。また、実施例ｄ－１は、比較例ａ～ｃと比較して、伝送線結合構造全体のサイズを小さくすることができる。

［実施例ｄ－２］
図８に示す実施例ｄ－２は、クリアランスと中心導体１７０の長さが比較例ａと同じで、収容部２０に延伸部２０２が設けられた本実施形態の伝送線結合構造１０の反射特性Ｓ_１１及び伝送特性Ｓ_２１をシミュレーションした結果を示している。反射特性Ｓ_１１は、１１．５ＧＨｚ～２９ＧＨｚで－１０ｄＢよりも小さく、２０ＧＨｚで－２５．６ｄＢである。つまり、実施例ｄ－２は、比較例ａよりもより低周波数まで良好な反射特性Ｓ_１１を示している。一方、伝送特性Ｓ_２１は、１０．５ＧＨｚ～３０．５ＧＨｚで－１ｄＢよりも大きく、２０ＧＨｚで－０．０１２ｄＢである。つまり、実施例ｄ－２は、比較例ａよりもより低周波数まで良好な伝送特性Ｓ_２１を示している。

実施例ｄ－２は、実施例ｄ－１を改良したものである。実施例ｄ－１のように延伸部２０２を追加した構成では、延伸部２０２の上面と第２リッジ１４との間のインピーダンス整合が崩れることがある。そこで、実施例ｄ－２は、延伸部２０２の上面に相対する第２リッジ１４の挿通穴２０３に延伸部２０２の外径よりも大きい円筒状の拡張穴２０４を新たに設けることにより、インピーダンス整合を改善している。このことは、実施例ｄ－１の２０ＧＨｚにおける反射特性Ｓ_１１が－２０．７ｄＢであるのに対し、実施例ｄ－２の２０ＧＨｚにおける反射特性Ｓ_１１が－２５．６ｄＢに低減されていることから確認できる。

［実施例ｄ－３］
図９に示す実施例ｄ－３は、クリアランスが比較例ａと同じで、中心導体１７０の長さが比較例ａよりも短く、収容部２０に延伸部２０２が設けられた本実施形態の伝送線結合構造１０の反射特性Ｓ_１１及び伝送特性Ｓ_２１をシミュレーションした結果を示している。反射特性Ｓ_１１は、１１ＧＨｚ～２９ＧＨｚで－１０ｄＢよりも小さく、２０ＧＨｚで－２９．４ｄＢである。つまり、実施例ｄ－３は、比較例ａよりもより低周波数まで良好な反射特性Ｓ_１１を示している。一方、伝送特性Ｓ_２１は、９．５ＧＨｚ～３０．５ＧＨｚで－１ｄＢよりも大きく、２０ＧＨｚで－０．００５ｄＢである。つまり、実施例ｄ－３は、比較例ａよりもより低周波数まで良好な伝送特性Ｓ_２１を示している。

実施例ｄ－３は、実施例ｄ－２を改良したものであり、図１（ｂ）に示した構成に相当する。実施例ｄ－３は、延伸部２０２の上面に相対する第２リッジ１４の拡張穴２０４に延伸部２０２を突出させることにより、中心導体１７０の長さを短くすることが可能である。これにより、実施例ｄ－２と比較して受け穴２０１の深さを浅くすることができるため、製造コストを抑えることができる。また、実施例ｄ－２と比較して、伝送線結合構造全体のサイズを小さくすることができる。

以下、本実施形態の伝送線結合構造１０の適用例を説明する。図１０（ａ）は、本実施形態の伝送線結合構造１０に接続されるマイクロストリップ線路４０の構成を示している。図１０（ａ）に示すように、マイクロストリップ線路４０は、誘電体基板４１の一面側に帯状の主導体４２が一端から他端までパターン形成され、その反対面側はアース導体４３で被われている。マイクロストリップ線路４０は、誘電体基板４１の誘電率、厚さｔ、主導体４２の幅等によって伝送路のインピーダンスが決定される。

図１０（ｂ）に示すように、伝送線結合構造１０の導波路１２の端面１２ａは、マイクロストリップ線路４０の誘電体基板４１の端面４１ａに接合される。例えば、上壁部１１ａの第２リッジ１４よりも上側の端面は、マイクロストリップ線路４０の主導体４２の一端４２ａに接続され、下壁部１１ｂの第１リッジ１３よりも下側の端面は、アース導体４３に接続される。なお、ここでは、導波路１２の第１リッジ１３及び第２リッジ１４が形成されていない部分の高さｈ２が、マイクロストリップ線路４０の誘電体基板４１の厚さｔに等しいものとしたが、両者は相違していてもよい。また、導波路１２の幅ｗは、マイクロストリップ線路４０の誘電体基板４１の幅に等しくてもよく、両者は相違していてもよい。

このように、マイクロストリップ線路４０と伝送線結合構造１０とが接続される構造であれば、例えばマイクロストリップ線路４０の主導体４２の他端４２ｂ側から入力されて一端４２ａ側に伝搬されたミリ波帯の電波は、導波路１２の端面１２ａ側に入力され、導波路１２内を伝搬して伝送線３０に出力される。逆に、伝送線３０に入力された高周波信号は、導波路１２内を伝搬して導波路１２の端面１２ａ側からマイクロストリップ線路４０の主導体４２の一端４２ａ側に入力され、他端４２ｂ側から出力される。

図１１は、本実施形態の伝送線結合構造１０にＤＲＨＡ又はＱＲＨＡなどのホーンアンテナ５０が接続された構成を示している。ホーンアンテナ５０は、上側リッジ５１と、下側リッジ５２と、を備え、ミリ波の周波数帯域（例えば、約２０ＧＨｚ～４６ＧＨｚ）の電波を送受信するものである。

図１１に示すように、伝送線結合構造１０の導波路１２の端面１２ａは、ホーンアンテナ５０の後方の開口部５０ｂに接合される。上壁部１１ａの第２リッジ１４の端面は、ホーンアンテナ５０の上側リッジ５１の一端に接続され、下壁部１１ｂの第１リッジ１３の端面は、下側リッジ５２の一端に接続される。なお、ここでは、導波路１２における第１リッジ１３と第２リッジ１４の間隔ｈ１が、ホーンアンテナ５０の後方の開口部５０ｂにおける上側リッジ５１と下側リッジ５２の間隔に等しいものとしたが、両者は相違していてもよい。

このように、ホーンアンテナ５０と伝送線結合構造１０とが接続される構造であれば、例えばホーンアンテナ５０の前方の開口部５０ａ側から入力されたミリ波帯の電波は、導波路１２の端面１２ａ側に入力され、導波路１２内を伝搬して伝送線３０に出力される。逆に、伝送線３０に入力された高周波信号は、導波路１２内を伝搬して導波路１２の端面１２ａ側からホーンアンテナ５０の後方の開口部５０ｂ側に入力され、前方の開口部５０ａから出力される。

以上説明したように、本実施形態に係る伝送線結合構造１０は、入出力端子１７の中心導体１７０（又は伝送線３０の中心導体３００）の長さ方向に沿って第１リッジ１３内に形成された受け穴２０１に連続し、中心導体１７０（又は中心導体３００）の長さ方向に沿って受け穴２０１と反対の方向に延伸する延伸部２０２を有する。これにより、本実施形態に係る伝送線結合構造１０は、第１リッジ１３が設けられた導波路１２と伝送線３０との結合部において、低周波数帯域におけるインピーダンス整合を従来よりも改善することができる。すなわち、本実施形態に係る伝送線結合構造１０は、低周波数帯域において低インピーダンスになりやすいリッジ導波路において、低周波数帯域におけるインピーダンスの補償を、小さい体積の延伸部２０２を設けることで容易に実現できる。

また、本実施形態に係る伝送線結合構造１０は、上壁部１１ａ及び／又は第２リッジ１４に、延伸部２０２の外径よりも大きい拡張穴２０４を設けることで、導波路１２と伝送線３０との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を改善することができる。

また、本実施形態に係る伝送線結合構造１０は、延伸部２０２が拡張穴２０４の内部に突出していることにより、中心導体１７０（又は中心導体３００）の長さを短くすることができるため、導波路１２と伝送線３０との結合部の低周波数帯域におけるインピーダンス整合を改善することができる。

なお、本実施形態においては、伝送線結合構造１０にＤＲＨＡ又はＱＲＨＡなどのホーンアンテナ５０が接続された構成を示したが、ホーンアンテナ以外でもフィルタ、スイッチ、カップラなどの種々の導波管部品に対しても接続することが可能である。

１０伝送線結合構造
１１金属壁
１１ａ上壁部
１１ｂ下壁部
１２導波路
１３第１リッジ
１４第２リッジ
２０収容部
３０伝送線
１７０中心導体（導体ピン）
２０１受け穴
２０２延伸部
２０３挿通穴
２０４拡張穴
３００中心導体

Claims

中心導体（３００）を有する伝送線（３０）が結合される伝送線結合構造（１０）であって、
互いに対向する上壁部（１１ａ）及び下壁部（１１ｂ）を含む金属壁（１１）で囲まれて形成された導波路（１２）と、
前記下壁部の前記導波路側の一面に形成された第１リッジ（１３）と、
前記中心導体に接続される導体ピン（１７０）の先端部分、又は、前記中心導体の先端部分を前記第１リッジにおいて収容する収容部（２０）と、を備え、
前記収容部は、
前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿って前記第１リッジ内に形成された受け穴（２０１）と、
前記受け穴に連続し、前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿って前記受け穴と反対の方向に延伸する延伸部（２０２）と、を有することを特徴とする伝送線結合構造。
前記上壁部には、前記導体ピン又は前記中心導体が挿通される挿通穴（２０３）が形成され、
前記挿通穴は、前記第１リッジに対向する側の径が、前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿う所定長さにわたって前記延伸部の外径よりも大きい拡張穴（２０４）を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送線結合構造。
前記上壁部の前記導波路側の一面に形成された第２リッジ（１４）を更に備え、
前記上壁部及び前記第２リッジには、前記導体ピン又は前記中心導体が挿通される挿通穴（２０３）が形成され、
前記挿通穴は、前記第１リッジに対向する側の径が、前記導体ピン又は前記中心導体の長さ方向に沿う所定長さにわたって前記延伸部の外径よりも大きい拡張穴（２０４）を有することを特徴とする請求項１に記載の伝送線結合構造。
前記延伸部は、前記拡張穴の内部に突出していることを特徴とする請求項３に記載の伝送線結合構造。