JP2768409B2 - 誘電体導波管型方向性結合器 - Google Patents

誘電体導波管型方向性結合器

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JP2768409B2 JP7372291A JP7372291A JP2768409B2 JP 2768409 B2 JP2768409 B2 JP 2768409B2 JP 7372291 A JP7372291 A JP 7372291A JP 7372291 A JP7372291 A JP 7372291A JP 2768409 B2 JP2768409 B2 JP 2768409B2
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郁雄 粟井
良造 鬼頭
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はUHF帯やSHF帯で使
用される導波管型の方向性結合器に関するものであり、
特にセラミックスなどの誘電体材料の外面の一部に導体
を被覆して導波管を構成してなる誘電体導波管型方向性
結合器に関するものである。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】図7は
従来の導波管型方向性結合器の例を示し、(a)は外観
図であり、(b)は断面図である。主導波管と副導波管
とを図示される様に管壁どうし接合し、該接合部におい
て導波管の管内波長λg の1/4だけ離して開孔Aと開
孔Bとが形成されている。主導波管開口部11から入射
した波は大部分主導波管開口部13へ通過するが、一部
は開孔A,Bを通過し副導波管内へと伝播する。2つの
開孔A,Bを通過した波のうち、右向きに副導波管開口
部14の方へと伝播する波は、開孔Bに対応するB’位
置より右方で伝播経路差がないため同位相となり、加わ
りあって副導波管開口部14へ到達する。これに対し、
左向きに副導波管開口部12の方へと伝播する波は、開
孔Aに対応するA’位置より左方で1/2波長の伝播経
路差があるため逆位相となり、打ち消しあって副導波管
開口部12には到達しない。
【0003】この様な従来の導波管型方向性結合器で
は、周波数の低い波の場合には、導波管サイズが大きく
なり、実用上好ましくないという難点がある。例えば、
1.5GHzでは、導波管の大きさは、165×82.
5mmとなり、管内波長λg の1/4の長さ(上記開孔
A,B間の距離)は250mmとなる。また、上記従来
の導波管型方向性結合器では、必要に応じて特性を変化
させることができない。
【0004】そこで、本発明は、上記従来の技術に鑑
み、小型化が可能で所望の特性が容易に得られる導波管
型方向性結合器を提供することを目的とするものであ
る。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記目
的を達成するものとして、それぞれ誘電体の表面に導体
を形成してなる主導波管部分と副導波管部分とがそれら
の長手方向どうしが平行となるように並列配置されてお
り、これら主導波管部分及び副導波管部分は互いに他方
と対向し長手方向に延びている側面を除く他の長手方向
に延びている側面に前記導体が形成されていることを特
徴とする、誘電体導波管型方向性結合器、が提供され
る。
【0006】本発明においては、前記主導波管部分及び
副導波管部分に別々の誘電体ブロックを用い、これらを
所望の間隔に維持する手段を備えることができる。ここ
で、前記主導波管部分及び副導波管部分を所望の間隔に
維持する手段として、前記主導波管部分及び副導波管部
分の間にこれらと別の誘電体ブロックを挟み込むことが
できる。
【0007】また、本発明においては、前記主導波管部
分と副導波管部分とに単一の誘電体ブロックの異なる部
分を用いることができる。
【0008】
【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の具体的実
施例を説明する。
【0009】図1は本発明による方向性結合器の第1の
実施例を示す概略斜視図である。図において、2は主導
波管部分であり、4は副導波管部分であり、これらは直
方体形状のブロック(長さL、幅W、高さH)を長手方
向どうしが平行となるように並列配置した形態とされて
いる。主導波管部分2は直方体形状の高誘電率誘電体ブ
ロック2aの長手方向に延びている4つの側面のうち副
導波管部分4と対向せる1つの側面を除く3つの側面
(副導波管部分4と対向せる側面とは反対側の側面と、
上側の側面[上面]と、下側の側面[下面])に導体膜
(例えば銀膜)2bが付与されており、更に長手方向に
関して両端に位置する面(即ち、長手方向と直交する2
つの端面:長手方向両端面)には前記誘電体ブロック上
面に付与された導体膜2bと導通する様に電極膜(例え
ば銀膜)2cが付与されている。但し、該電極膜2cの
下縁部は、前記誘電体ブロック2aの下面に付与された
導体膜とは導通しておらず分離されている。即ち、誘電
体ブロック2aの下面には、この分離のために部分的に
導体膜2bを形成していない領域がある。主導波管部分
2はその誘電体ブロック2aよりは低い誘電率の誘電体
基板3上に取付けられている。該誘電体基板3の表面に
は前記電極膜2cの下縁部と導通せる入出力用のマイク
ロストリップラインパターン(例えば銅膜)3aが形成
されており、裏面には接地導体膜(図示されていない)
が形成されている。
【0010】副導波管部分4側は、前記主導波管部分2
側と同様の構成を面対称的に配置してなるものであり、
ここで、4aは高誘電率誘電体ブロックであり、4bは
導体膜であり、4cは電極膜である。また、5は誘電体
基板であり、5aはマイクロストリップラインパターン
である。前記誘電体基板3と前記誘電体基板5とは、誘
電体ブロック2a,4aの対向する面が間隔(ギャッ
プ)Gをもって平行となる様に、不図示のギャップ調整
手段を用いて配置されている。
【0011】前記寸法L、W、H及びGは所望の特性に
応じて適宜設定することができる。特に、寸法Gはギャ
ップ調整手段により変化させることができる。
【0012】本実施例において、誘電体ブロック2a,
4aとして比誘電率εr が約93のものを用い、誘電体
基板3,5として比誘電率εrが約4のものを用い、L
=19mm、W=6mm、H=4mm、G=1mmとし
たときの特性測定結果を図2に示す。これは、図1に示
されるように主導波管部分2側の2つのラインパターン
3aの端部をP1,P2とし、副導波管部分4側の2つ
のラインパターン5aの端部をP3,P4として、P1
から信号電力を入力し、P2,P3,P4からそれぞれ
出力される電力S21,S31,S41及びP1に反射され出
力される電力S11を測定した結果である。図2から分か
る様に、P1から入力された電力は約500MHzの帯
域幅でP2,P4には出力されるがP3には実質上出力
されず、方向性結合器の機能が発揮されている。P2,
P3,P4から信号電力を入力させた場合も同様であ
る。
【0013】本実施例において、前記寸法Lが19m
m、10mm、及び5mmの3通りのものを用い、前記
寸法Gを変化させた時の、結合量(前記S41)の変化を
図3に示す。
【0014】以上の様に、寸法Lや寸法Gを変えること
により結合量を変化させることができ、所望の特性の方
向性結合器を製作することができる。尚、例えば、Lが
10mmの場合には帯域幅約1000MHzで方向性結
合機能を発揮することができ、Lが5mmの場合には帯
域幅約150MHzで方向性結合機能を発揮することが
できた。Lが5mmの場合には帯域幅が比較的狭いが、
この帯域幅は入出力手段を適宜変更することにより広げ
ることができる。
【0015】図4は本発明による方向性結合器の第2の
実施例を示す概略斜視図である。図において、2は主導
波管部分であり、4は副導波管部分であり、これらは前
記第1の実施例と同様に直方体形状である。但し、本実
施例では、誘電体ブロックは主導波管部分2a’と副導
波管部分4a’とが中間部分6で連結された形態の一体
型である。即ち、誘電体ブロックは全体として幅Wの直
方体形状であり、その一部が主導波管部分を構成し、ま
たその一部が副導波管部分を構成し、そして、これらの
間の中間部分により主導波管部分及び副導波管部分の間
隔を一定に維持している。更に、この中間部分の上部に
は幅Gで深さDの溝6aが形成されている。また、主導
波管部分2及び副導波管部分4は共通の誘電体基板7上
に取付けられている。3a,5aはマイクロストリップ
ラインパターンである。
【0016】本実施例において、誘電体ブロックとして
比誘電率εr が約93のものを用い、誘電体基板7とし
て比誘電率εr が約4のものを用い、L=10mm、W
=12mm、H=5mm、G=0.6mm、D=3.5
mmとしたときの特性測定結果を図5に示す。この測定
は、前記第1の実施例の場合と同様にして行われた。図
5から分かる様に、P1から入力された電力は約100
0MHzの帯域幅でP2,P4には出力されるがP3に
は実質上出力されず、方向性結合器の機能が発揮されて
いることが分かる。P2,P3,P4から信号電力を入
力させた場合も同様である。
【0017】本実施例では、前記溝6aの形状寸法を適
宜設定することによっても、結合量を変化させることが
できる。尚、例えば、Lが19mmの場合には帯域幅約
1000MHzで方向性結合機能を発揮することができ
た。
【0018】本実施例の様に一体ものの誘電体ブロック
を用いることにより、コストが安く、特性のばらつきが
より少ない方向性結合器が得られる。
【0019】図6は本発明による方向性結合器の第3の
実施例を示す部分概略斜視図である。本図では、誘電体
基板及びマイクロストリップラインパターンは図示を省
略されているが、これは前記第2の実施例と同様であ
る。
【0020】本実施例では、主導波管部分の誘電体ブロ
ック2aと副導波管部分の誘電体ブロック4aとの間に
誘電体ブロック8が介在せしめられた形態をなしてい
る。即ち、誘電体ブロック8は主導波管部分2及び副導
波管部分4の間隔を一定に維持している。本実施例で
は、この誘電体ブロックの8の厚さを適宜選択して主導
波管部分の誘電体ブロック2aと副導波管部分の誘電体
ブロック4aとの間の間隔を設定することによっても、
結合量を変化させることができる。
【0021】この実施例の変形として、上記誘電体ブロ
ック8として主導波管部分の誘電体ブロック2a及び副
導波管部分の誘電体ブロック4aと同一の誘電体を用い
たものがある。これは、主導波管部分2、副導波管部分
4及び中間部分の誘電体を共通にして一体化し直方体形
状となしたものを用いることにより構成でき、前記第2
の実施例において溝の形成されていないものに相当す
る。
【0022】これらの例では、誘電体ブロック8に長手
方向に沿って適宜の径の貫通孔を1つまたは複数設ける
ことにより結合量を変化させることもできる。
【0023】以上の実施例では、マイクロストリップラ
インが用いられており、更に主導波管部分2及び副導波
管部分4の長手方向両端面に電極膜2c,4cが形成さ
れているが、本発明では、入出力のための手段はこれら
に限定されることはなく、その他の各種の入出力手段を
接続することができる。
【0024】
【発明の効果】以上の様に、本発明の導波管型方向性結
合器によれば、誘電体の表面に導体を形成してなる主導
波管部分及び副導波管部分を用いることにより小型化が
可能で、更にこれら主導波管部分及び副導波管部分の形
状及び配置更にはそれらの間の介在物を適宜設定するこ
とにより容易に所望の特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による方向性結合器の第1の実施例を示
す概略斜視図である。
【図2】図1の方向性結合器の特性測定結果のグラフで
ある。
【図3】図1の方向性結合器の特性測定結果のグラフで
ある。
【図4】本発明による方向性結合器の第2の実施例を示
す概略斜視図である。
【図5】図4の方向性結合器の特性測定結果のグラフで
ある。
【図6】本発明による方向性結合器の第3の実施例を示
す概略斜視図である。
【図7】従来の導波管型方向性結合器の例を示す図であ
る。
【符号の説明】
2 主導波管部分 2a 誘電体ブロック 2a’誘電体ブロック主導波管部分 2b 導体膜 2c 電極膜 3 誘電体基板 3a マイクロストリップラインパターン 4 副導波管部分 4a 誘電体ブロック 4a’誘電体ブロック副導波管部分 4b 導体膜 4c 電極膜 5 誘電体基板 5a マイクロストリップラインパターン 6 誘電体ブロック中間部分 6a 溝 7 誘電体基板 8 誘電体ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−270501(JP,A) 特開 昭61−77403(JP,A) 実開 昭64−13802(JP,U) 米国特許4232401(US,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 5/18 H01P 5/107

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれ誘電体の表面に導体を形成して
    なる主導波管部分と副導波管部分とがそれらの長手方向
    どうしが平行となるように並列配置されており、これら
    主導波管部分及び副導波管部分は互いに他方と対向し長
    手方向に延びている側面を除く他の長手方向に延びてい
    る側面に前記導体が形成されていることを特徴とする、
    誘電体導波管型方向性結合器。
  2. 【請求項2】 前記主導波管部分及び副導波管部分が別
    々の誘電体ブロックを用いてなり、これらを所望の間隔
    に維持する手段を備えている、請求項1に記載の誘電体
    導波管型方向性結合器。
  3. 【請求項3】 前記主導波管部分及び副導波管部分を所
    望の間隔に維持する手段として、前記主導波管部分及び
    副導波管部分の間にこれらと別の誘電体ブロックを挟み
    込んでなる、請求項2に記載の誘電体導波管型方向性結
    合器。
  4. 【請求項4】 前記主導波管部分と副導波管部分とが単
    一の誘電体ブロックの異なる部分を用いてなる、請求項
    1に記載の誘電体導波管型方向性結合器。
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