JP3134781B2 - 多層誘電体線路回路 - Google Patents
多層誘電体線路回路Info
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- H01P3/16—Dielectric waveguides, i.e. without a longitudinal conductor
- H01P3/165—Non-radiating dielectric waveguides
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- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
- H01Q15/02—Refracting or diffracting devices, e.g. lens, prism
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
- H01Q9/00—Electrically-short antennas having dimensions not more than twice the operating wavelength and consisting of conductive active radiating elements
- H01Q9/04—Resonant antennas
- H01Q9/0485—Dielectric resonator antennas
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は平行な２つの導電
体平面の間に誘電体ストリップを配設してなる誘電体線
路を用いた集積回路に関する。
体平面の間に誘電体ストリップを配設してなる誘電体線
路を用いた集積回路に関する。
【０００２】
【従来の技術】平行な２つの導電体平面の間に誘電体ス
トリップを挿入することによって、その誘電体ストリッ
プに沿って電磁波を伝搬させる誘電体線路を用いた回路
がマイクロ波帯やミリ波帯における集積回路として開発
されている。このような誘電体線路を構成する場合、た
とえば、発振器、サーキュレータ、ミキサー等をそれぞ
れモジュール化して、これらを所定の位置関係に配置す
ることによって１つの集積回路を構成したり、２つの導
電体板の間にいくつかの回路要素を一体的に設けて集積
化する、といった構造が採られている。
トリップを挿入することによって、その誘電体ストリッ
プに沿って電磁波を伝搬させる誘電体線路を用いた回路
がマイクロ波帯やミリ波帯における集積回路として開発
されている。このような誘電体線路を構成する場合、た
とえば、発振器、サーキュレータ、ミキサー等をそれぞ
れモジュール化して、これらを所定の位置関係に配置す
ることによって１つの集積回路を構成したり、２つの導
電体板の間にいくつかの回路要素を一体的に設けて集積
化する、といった構造が採られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上述したいずれの構造
であっても、従来の誘電体線路回路においては、ほぼ同
一平面内に回路要素を配置して、１つの集積回路を構成
するものであるため、全体の回路規模が増大すれば回路
全体が平面方向に広がって全体に大面積化してしまう。
回路が多層化されれば面積の縮小化も可能であるが、従
来技術では、誘電体線路を伝搬する電磁波を誘電体線路
の導電体板に垂直な方向に伝送させることができない。
もし、従来より導波管回路で用いられている方法によっ
て誘電体線路回路を多層化すれば図１６に示すようにな
る。同図において６０，６１，６３，６４はそれぞれ導
電体板であり、２つの導電体板の間に６２，６５で示す
誘電体ストリップを設けることによって、この例では２
組の誘電体線路を構成し、誘電体ストリップ６２，６５
の先端部をテーパー形状とするとともに、導電体板６
１，６３もテーパー形状とすることによって、誘電体線
路と導波管との変換を行い、導波管６６によって上層と
下層間の接続を行う。
であっても、従来の誘電体線路回路においては、ほぼ同
一平面内に回路要素を配置して、１つの集積回路を構成
するものであるため、全体の回路規模が増大すれば回路
全体が平面方向に広がって全体に大面積化してしまう。
回路が多層化されれば面積の縮小化も可能であるが、従
来技術では、誘電体線路を伝搬する電磁波を誘電体線路
の導電体板に垂直な方向に伝送させることができない。
もし、従来より導波管回路で用いられている方法によっ
て誘電体線路回路を多層化すれば図１６に示すようにな
る。同図において６０，６１，６３，６４はそれぞれ導
電体板であり、２つの導電体板の間に６２，６５で示す
誘電体ストリップを設けることによって、この例では２
組の誘電体線路を構成し、誘電体ストリップ６２，６５
の先端部をテーパー形状とするとともに、導電体板６
１，６３もテーパー形状とすることによって、誘電体線
路と導波管との変換を行い、導波管６６によって上層と
下層間の接続を行う。
【０００４】しかしながら、図１６に示したように、誘
電体線路を一旦空胴導波管に変換して多層化する方法で
は、層間方向（厚み方向）の寸法を大きく必要とし、さ
らに誘電体線路と導波管との変換部にもスペースをとる
ため、結局全体に小型化できない、という問題が生じ
る。
電体線路を一旦空胴導波管に変換して多層化する方法で
は、層間方向（厚み方向）の寸法を大きく必要とし、さ
らに誘電体線路と導波管との変換部にもスペースをとる
ため、結局全体に小型化できない、という問題が生じ
る。
【０００５】この発明の目的は、このような従来技術に
よる問題を解消して、誘電体線路回路を多層化して全体
に容易に小型化できるようにした多層誘電体線路回路を
提供することにある。
よる問題を解消して、誘電体線路回路を多層化して全体
に容易に小型化できるようにした多層誘電体線路回路を
提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明の多層誘電体線
路回路は、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体スト
リップを配設してなる誘電体線路を用いた集積回路であ
って、請求項１に記載のとおり、複数の誘電体線路を複
数の層を成して配置し、層の異なる複数の誘電体線路の
それぞれを、ＴＥ０１１モードまたはＨＥ１１１モード
の誘電体共振器を介して結合させるとともに、前記層の
異なる誘電体線路の方向を互いに異ならせて、或る層の
誘電体線路を伝搬する信号の伝送方向から、別の層の誘
電体線路を伝搬する信号の伝送方向に、信号の伝送方向
を変換させる。この構成によって各層の誘電体線路は通
常の誘電体線路として作用し、誘電体共振器が異なる層
を成す誘電体線路にそれぞれ結合することによって、異
なる層の誘電体線路は誘電体共振器を介して結合すると
ともに信号の伝送方向を変換する。
路回路は、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体スト
リップを配設してなる誘電体線路を用いた集積回路であ
って、請求項１に記載のとおり、複数の誘電体線路を複
数の層を成して配置し、層の異なる複数の誘電体線路の
それぞれを、ＴＥ０１１モードまたはＨＥ１１１モード
の誘電体共振器を介して結合させるとともに、前記層の
異なる誘電体線路の方向を互いに異ならせて、或る層の
誘電体線路を伝搬する信号の伝送方向から、別の層の誘
電体線路を伝搬する信号の伝送方向に、信号の伝送方向
を変換させる。この構成によって各層の誘電体線路は通
常の誘電体線路として作用し、誘電体共振器が異なる層
を成す誘電体線路にそれぞれ結合することによって、異
なる層の誘電体線路は誘電体共振器を介して結合すると
ともに信号の伝送方向を変換する。
【０００７】誘電体ストリップと誘電体共振器との具体
的な配置としては、請求項２に記載のとおり、３つ以上
の略平行な導電体平板の間にそれぞれ誘電体ストリップ
およびＴＥ０１１モードまたはＨＥ１１１モードの誘電
体共振器を配設して複数層の誘電体線路を構成し、各層
の誘電体共振器同士を近接配置してこれらの誘電体共振
器同士を結合させ、該誘電体共振器を介して、層の異な
る複数の誘電体線路を結合させるとともに、前記層の異
なる誘電体線路の方向を互いに異ならせて、或る層の誘
電体線路を伝搬する信号の伝送方向から、別の層の誘電
体線路を伝搬する信号の伝送方向に、信号の伝送方向を
変換させる。この構成によって、隣接する誘電体線路の
層間に無駄なスペースを設けることなく多層化を図る。
的な配置としては、請求項２に記載のとおり、３つ以上
の略平行な導電体平板の間にそれぞれ誘電体ストリップ
およびＴＥ０１１モードまたはＨＥ１１１モードの誘電
体共振器を配設して複数層の誘電体線路を構成し、各層
の誘電体共振器同士を近接配置してこれらの誘電体共振
器同士を結合させ、該誘電体共振器を介して、層の異な
る複数の誘電体線路を結合させるとともに、前記層の異
なる誘電体線路の方向を互いに異ならせて、或る層の誘
電体線路を伝搬する信号の伝送方向から、別の層の誘電
体線路を伝搬する信号の伝送方向に、信号の伝送方向を
変換させる。この構成によって、隣接する誘電体線路の
層間に無駄なスペースを設けることなく多層化を図る。
【０００８】また、請求項３に記載のとおり、上記の誘
電体共振器に結合する誘電体線路を同一層に複数個設け
ることによって、層内でも複数の誘電体線路が誘電体共
振器を介して結合し、例えば３ポートまたはそれ以上の
多分枝回路を限られた空間内に構成できる。
電体共振器に結合する誘電体線路を同一層に複数個設け
ることによって、層内でも複数の誘電体線路が誘電体共
振器を介して結合し、例えば３ポートまたはそれ以上の
多分枝回路を限られた空間内に構成できる。
【０００９】上記誘電体共振器間の結合度は、請求項４
に記載のとおり誘電体共振器間に結合調整用の導電体パ
ターンを設けることによって設定・調整ができる。
に記載のとおり誘電体共振器間に結合調整用の導電体パ
ターンを設けることによって設定・調整ができる。
【００１０】また、請求項５に記載のとおり、層間の結
合をとる誘電体共振器を、隣接する誘電体共振器同士が
結合する複数段の少なくとも１つの誘電体共振器として
設けることによって、結合周波数帯域の広帯域化が図れ
る。
合をとる誘電体共振器を、隣接する誘電体共振器同士が
結合する複数段の少なくとも１つの誘電体共振器として
設けることによって、結合周波数帯域の広帯域化が図れ
る。
【００１１】
【発明の実施の形態】この発明の第１の実施形態である
多層誘電体線路回路の構成を図１および図２に示す。図
１は多層誘電体線路回路の主要部の断面図、（Ｂ）は主
要部の部分斜視図である。ただし（Ｂ）では３つの導電
体板を省略している。図１において１，２，３はそれぞ
れ導電体板であり、導電体板１と２とによって平行な２
つの導電体平面を構成し、導電体板２と３とによっても
う一つの平行な２つの導電体平面を構成している。図に
示すように導電体板１と２との間に誘電体ストリップ４
および円柱形状の誘電体共振器６を配置し、導電体板２
と３との間には誘電体ストリップ５および円柱形状の誘
電体共振器７を配置している。導電体板２の一部で、誘
電体共振器６と７とで挟まれる箇所には円形の開口部１
２を形成している。導電体板１，２と誘電体ストリップ
４とは下層部分の誘電体線路を構成し、導電体板２，３
と誘電体ストリップ５とが上層の誘電体線路を構成す
る。ここで導電体板１，２間の間隔および２，３間の間
隔は自由空間中の伝搬波長の半波長以下としていて、そ
れぞれの２つの導電体板間に誘電体ストリップを配置す
ることによって、それぞれ非放射性誘電体線路（ＮＲＤ
ガイド）として作用する。誘電体共振器６，７はＴＥ０
１１モードまたはＨＥ１１１モードの誘電体共振器であ
り、誘電体ストリップ４，５と誘電体共振器６，７とは
それぞれ磁界結合する。また誘電体共振器６，７同士も
磁界結合する。誘電体共振器６，７と誘電体ストリップ
４，５との距離など、誘電体共振器６，７に対する誘電
体ストリップ４，５の位置関係は、必要な外部Ｑが得ら
れるように定めて、全体として２段の帯域通過フィルタ
を構成している。
多層誘電体線路回路の構成を図１および図２に示す。図
１は多層誘電体線路回路の主要部の断面図、（Ｂ）は主
要部の部分斜視図である。ただし（Ｂ）では３つの導電
体板を省略している。図１において１，２，３はそれぞ
れ導電体板であり、導電体板１と２とによって平行な２
つの導電体平面を構成し、導電体板２と３とによっても
う一つの平行な２つの導電体平面を構成している。図に
示すように導電体板１と２との間に誘電体ストリップ４
および円柱形状の誘電体共振器６を配置し、導電体板２
と３との間には誘電体ストリップ５および円柱形状の誘
電体共振器７を配置している。導電体板２の一部で、誘
電体共振器６と７とで挟まれる箇所には円形の開口部１
２を形成している。導電体板１，２と誘電体ストリップ
４とは下層部分の誘電体線路を構成し、導電体板２，３
と誘電体ストリップ５とが上層の誘電体線路を構成す
る。ここで導電体板１，２間の間隔および２，３間の間
隔は自由空間中の伝搬波長の半波長以下としていて、そ
れぞれの２つの導電体板間に誘電体ストリップを配置す
ることによって、それぞれ非放射性誘電体線路（ＮＲＤ
ガイド）として作用する。誘電体共振器６，７はＴＥ０
１１モードまたはＨＥ１１１モードの誘電体共振器であ
り、誘電体ストリップ４，５と誘電体共振器６，７とは
それぞれ磁界結合する。また誘電体共振器６，７同士も
磁界結合する。誘電体共振器６，７と誘電体ストリップ
４，５との距離など、誘電体共振器６，７に対する誘電
体ストリップ４，５の位置関係は、必要な外部Ｑが得ら
れるように定めて、全体として２段の帯域通過フィルタ
を構成している。
【００１２】図２は図１に示した多層誘電体線路回路の
等価回路図である。ここで４′，５′は図１に示した誘
電体ストリップ４，５と導電体板１，２，３とによって
構成される２つの誘電体線路、６′，７′は図１に示し
た誘電体共振器６，７および導電体板１，２，３による
２つの共振回路である。このように誘電体線路４′と誘
電体共振器６′とが磁界結合し、誘電体共振器６′と
７′とが磁界結合し、誘電体共振器７′と誘電体線路
５′とが磁界結合するため、結局下層の誘電体線路４′
と上層の誘電体線路５′とが２段の帯域通過フィルタを
介して接続されることになる。したがってこの帯域通過
フィルタの通過帯域の周波数信号は図に示すポート＃１
とポート＃２との間で信号の伝送が可能となる。通過帯
域外の周波数信号は図に示すポート＃１とポート＃２間
で減衰または遮断されることになる。必要に応じて、こ
の帯域通過特性の通過域または遮断域を利用すればよ
い。
等価回路図である。ここで４′，５′は図１に示した誘
電体ストリップ４，５と導電体板１，２，３とによって
構成される２つの誘電体線路、６′，７′は図１に示し
た誘電体共振器６，７および導電体板１，２，３による
２つの共振回路である。このように誘電体線路４′と誘
電体共振器６′とが磁界結合し、誘電体共振器６′と
７′とが磁界結合し、誘電体共振器７′と誘電体線路
５′とが磁界結合するため、結局下層の誘電体線路４′
と上層の誘電体線路５′とが２段の帯域通過フィルタを
介して接続されることになる。したがってこの帯域通過
フィルタの通過帯域の周波数信号は図に示すポート＃１
とポート＃２との間で信号の伝送が可能となる。通過帯
域外の周波数信号は図に示すポート＃１とポート＃２間
で減衰または遮断されることになる。必要に応じて、こ
の帯域通過特性の通過域または遮断域を利用すればよ
い。
【００１３】図３は図１に示した多層誘電体線路回路の
変形例であり、それぞれ上層と下層の誘電体ストリップ
と誘電体共振器との配置関係を、図における上下にずら
せて平面図として示している。同図の（Ａ），（Ｂ）に
示す例では、誘電体共振器６，７を図１に示した場合と
同様に同軸上に配置するとともに、誘電体ストリップ４
と５との成す角度θを図１に示した例では０°としたの
に対し、図３の（Ａ），（Ｂ）ではある一定の角度をも
たせている。このような配置関係であっても、誘電体共
振器６，７をそれぞれＴＥ０１１モードで励振させ、誘
電体ストリップ４，５にＬＳＭ０１モードの電磁波を伝
搬させるようにすれば、この部分は層間接続器として作
用する。図３において矢印は電界分布（電気力線）であ
り、誘電体ストリップ４と誘電体共振器６とが磁界結合
し、誘電体共振器６，７間が磁界結合し、誘電体共振器
７と誘電体ストリップ５とが磁界結合する。図３の
（Ａ）に示す例は、ＴＥ０１１モードの誘電体共振器
６，７を用いた例であり、この場合、誘電体ストリップ
４を伝搬するＬＳＭ０１モードの電磁波が誘電体共振器
６，７を介して誘電体ストリップ５に同じくＬＳＭ０１
モードの電磁波として伝搬されることになる。図３の
（Ｂ）に示す例は、ＨＥ１１１モードの誘電体共振器
６，７を用いた例であり、この場合も誘電体ストリップ
と誘電体共振器６間、誘電体共振器６と７間、誘電体共
振器７と誘電体ストリップ６間がそれぞれ磁界結合す
る。（Ａ）に示した例では、誘電体共振器６，７の電磁
界分布が軸に対して回転対象であり、θを任意に定める
ことができるため、伝送方向に変換にも利用できる。
（Ｂ）の場合、θ＝０または１８０°の時最低損失で層
間接続がなされるが、θがそれ以外の角度であれば、そ
の角度に応じて、ＬＳＭ０１モードが１００−ｘ％、Ｌ
ＳＥ０１モードがｘ％の割合で変換されるため、ＬＳＭ
０１モードのみを利用する場合には損失が生じることに
なる。ここでｘは角度θによって定まり、θ＝０°また
は１８０°の時ｘ＝０％、θ＝９０°の時ｘ＝１００％
となる。このように、下層と上層の誘電体ストリップ
４，５の成す角度θによってＬＳＭ０１モードとＬＳＥ
０１モードとの変換割合が定まるため、層間接続と同時
にモード変換を行ったり、合分波器を構成することも可
能となる。
変形例であり、それぞれ上層と下層の誘電体ストリップ
と誘電体共振器との配置関係を、図における上下にずら
せて平面図として示している。同図の（Ａ），（Ｂ）に
示す例では、誘電体共振器６，７を図１に示した場合と
同様に同軸上に配置するとともに、誘電体ストリップ４
と５との成す角度θを図１に示した例では０°としたの
に対し、図３の（Ａ），（Ｂ）ではある一定の角度をも
たせている。このような配置関係であっても、誘電体共
振器６，７をそれぞれＴＥ０１１モードで励振させ、誘
電体ストリップ４，５にＬＳＭ０１モードの電磁波を伝
搬させるようにすれば、この部分は層間接続器として作
用する。図３において矢印は電界分布（電気力線）であ
り、誘電体ストリップ４と誘電体共振器６とが磁界結合
し、誘電体共振器６，７間が磁界結合し、誘電体共振器
７と誘電体ストリップ５とが磁界結合する。図３の
（Ａ）に示す例は、ＴＥ０１１モードの誘電体共振器
６，７を用いた例であり、この場合、誘電体ストリップ
４を伝搬するＬＳＭ０１モードの電磁波が誘電体共振器
６，７を介して誘電体ストリップ５に同じくＬＳＭ０１
モードの電磁波として伝搬されることになる。図３の
（Ｂ）に示す例は、ＨＥ１１１モードの誘電体共振器
６，７を用いた例であり、この場合も誘電体ストリップ
と誘電体共振器６間、誘電体共振器６と７間、誘電体共
振器７と誘電体ストリップ６間がそれぞれ磁界結合す
る。（Ａ）に示した例では、誘電体共振器６，７の電磁
界分布が軸に対して回転対象であり、θを任意に定める
ことができるため、伝送方向に変換にも利用できる。
（Ｂ）の場合、θ＝０または１８０°の時最低損失で層
間接続がなされるが、θがそれ以外の角度であれば、そ
の角度に応じて、ＬＳＭ０１モードが１００−ｘ％、Ｌ
ＳＥ０１モードがｘ％の割合で変換されるため、ＬＳＭ
０１モードのみを利用する場合には損失が生じることに
なる。ここでｘは角度θによって定まり、θ＝０°また
は１８０°の時ｘ＝０％、θ＝９０°の時ｘ＝１００％
となる。このように、下層と上層の誘電体ストリップ
４，５の成す角度θによってＬＳＭ０１モードとＬＳＥ
０１モードとの変換割合が定まるため、層間接続と同時
にモード変換を行ったり、合分波器を構成することも可
能となる。
【００１４】次に第２の実施形態に係る多層誘電体線路
回路の構成を図４および図５に示す。図４の（Ａ）は多
層誘電体線路回路の主要部の断面図、（Ｂ）は下層の誘
電体ストリップと誘電体共振器との配置関係および上層
の誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関係を図に
おける上下方向にずらせて平面図として示したものであ
る。第１の実施形態で示した例と異なり、この例では、
下層部分に下層の誘電体共振器６に結合する２つの誘電
体ストリップ４，８を設けている。その他の構成は図１
に示した構成と同様である。図５は図４に示した回路の
等価回路図であり、４′，５′，８′はそれぞれ図４に
示した誘電体ストリップ４，５，８による誘電体線路、
６′，７′は図４に示した誘電体共振器６，７と導電体
板１，２，３による共振器である。このように誘電体ス
トリップ４，８と誘電体共振器６とがそれぞれ磁界結合
し、誘電体共振器６と７とが磁界結合し、誘電体共振器
７と誘電体ストリップ５とが磁界結合することによっ
て、例えばポート＃１から入力される信号はポート＃２
とポート＃３とにそれぞれ出力されることになる。
回路の構成を図４および図５に示す。図４の（Ａ）は多
層誘電体線路回路の主要部の断面図、（Ｂ）は下層の誘
電体ストリップと誘電体共振器との配置関係および上層
の誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関係を図に
おける上下方向にずらせて平面図として示したものであ
る。第１の実施形態で示した例と異なり、この例では、
下層部分に下層の誘電体共振器６に結合する２つの誘電
体ストリップ４，８を設けている。その他の構成は図１
に示した構成と同様である。図５は図４に示した回路の
等価回路図であり、４′，５′，８′はそれぞれ図４に
示した誘電体ストリップ４，５，８による誘電体線路、
６′，７′は図４に示した誘電体共振器６，７と導電体
板１，２，３による共振器である。このように誘電体ス
トリップ４，８と誘電体共振器６とがそれぞれ磁界結合
し、誘電体共振器６と７とが磁界結合し、誘電体共振器
７と誘電体ストリップ５とが磁界結合することによっ
て、例えばポート＃１から入力される信号はポート＃２
とポート＃３とにそれぞれ出力されることになる。
【００１５】図６は第３の実施形態に係る多層誘電体線
路回路の構成を示す図であり、（Ａ）は主要部の断面
図、（Ｂ）は上層と下層の誘電体ストリップと誘電体共
振器との配置関係を、図における上下にずらせて平面図
として示したものである。このように層間接続を行うた
めの誘電体共振器６，７と誘電体ストリップ４，５との
間に誘電体共振器９，１０をそれぞれ配置したことによ
って、導電体板１，２と誘電体ストリップ４による下層
の誘電体線路と導電体板２，３と誘電体ストリップ５に
よる上層の誘電体線路との間に４段の誘電体共振器によ
る帯域通過フィルタを設けたことと等価となる。このよ
うに共振器の多段化により広帯域化が図れる。
路回路の構成を示す図であり、（Ａ）は主要部の断面
図、（Ｂ）は上層と下層の誘電体ストリップと誘電体共
振器との配置関係を、図における上下にずらせて平面図
として示したものである。このように層間接続を行うた
めの誘電体共振器６，７と誘電体ストリップ４，５との
間に誘電体共振器９，１０をそれぞれ配置したことによ
って、導電体板１，２と誘電体ストリップ４による下層
の誘電体線路と導電体板２，３と誘電体ストリップ５に
よる上層の誘電体線路との間に４段の誘電体共振器によ
る帯域通過フィルタを設けたことと等価となる。このよ
うに共振器の多段化により広帯域化が図れる。
【００１６】図７は第４の実施形態に係る多層誘電体線
路回路の構成を示す図であり、（Ａ）は主要部の断面
図、（Ｂ）は誘電体ストリップと誘電体共振器との位置
関係および結合関係を示す図である。導電体板１と２と
の間には誘電体ストリップ４および誘電体共振器６を設
け、導電体板２と３との間には誘電体ストリップ５およ
び誘電体共振器７を設けている。誘電体共振器６，７は
互いに同軸上に配置し、誘電体ストリップ４，５はその
側部に一定距離だけ離れる位置関係に配置している。こ
のことにより、図７の（Ｂ）の電気力線で示すように、
誘電体ストリップ４，５を伝搬するＬＳＭモードの電磁
波と、ＴＥ０１１モードの誘電体共振器６，７とがそれ
ぞれ電界結合する。また、上下の誘電体共振器６，７間
は磁界結合する。なお、誘電体ストリップと誘電体共振
器間を磁界結合させるか、電界結合させるかは任意に選
択することができ、たとえば下層の誘電体ストリップ４
と誘電体共振器６間を第１〜第３の実施形態と同様に磁
界結合させ、上層の誘電体ストリップ５と誘電体共振器
７間を電界結合させたり、あるいは逆に下層を電界結
合、上層を磁界結合としてもよい。
路回路の構成を示す図であり、（Ａ）は主要部の断面
図、（Ｂ）は誘電体ストリップと誘電体共振器との位置
関係および結合関係を示す図である。導電体板１と２と
の間には誘電体ストリップ４および誘電体共振器６を設
け、導電体板２と３との間には誘電体ストリップ５およ
び誘電体共振器７を設けている。誘電体共振器６，７は
互いに同軸上に配置し、誘電体ストリップ４，５はその
側部に一定距離だけ離れる位置関係に配置している。こ
のことにより、図７の（Ｂ）の電気力線で示すように、
誘電体ストリップ４，５を伝搬するＬＳＭモードの電磁
波と、ＴＥ０１１モードの誘電体共振器６，７とがそれ
ぞれ電界結合する。また、上下の誘電体共振器６，７間
は磁界結合する。なお、誘電体ストリップと誘電体共振
器間を磁界結合させるか、電界結合させるかは任意に選
択することができ、たとえば下層の誘電体ストリップ４
と誘電体共振器６間を第１〜第３の実施形態と同様に磁
界結合させ、上層の誘電体ストリップ５と誘電体共振器
７間を電界結合させたり、あるいは逆に下層を電界結
合、上層を磁界結合としてもよい。
【００１７】上述の各実施形態では層間接続用の誘電体
共振器が２つの導電体平面間に挟持されるように配置し
た例を示したが、図８の断面図に示すように、上下いず
れか一方の導電体板で誘電体共振器を支持するようにし
てもよい。（Ａ）に示す例では、誘電体板６，７をそれ
ぞれ導電体板１，３の内面に接着している。また（Ｂ）
の例では、誘電体共振器６，７を導電体板１，３の内面
に低誘電率の支持台を介して固定し、導電体板１，２の
ほぼ中間位置に誘電体共振器６を配置し、導電体板２と
３のほぼ中間位置に誘電体共振器７を配置している。こ
れにより誘電体共振器６，７はそれぞれＴＥ０１δモー
ドで励振することになる。この図８に示した例では、開
口部１２の内径を誘電体共振器の外形より大きくするこ
とができるため、上下の誘電体共振器間の結合度の設定
範囲が広いという特徴を備える。
共振器が２つの導電体平面間に挟持されるように配置し
た例を示したが、図８の断面図に示すように、上下いず
れか一方の導電体板で誘電体共振器を支持するようにし
てもよい。（Ａ）に示す例では、誘電体板６，７をそれ
ぞれ導電体板１，３の内面に接着している。また（Ｂ）
の例では、誘電体共振器６，７を導電体板１，３の内面
に低誘電率の支持台を介して固定し、導電体板１，２の
ほぼ中間位置に誘電体共振器６を配置し、導電体板２と
３のほぼ中間位置に誘電体共振器７を配置している。こ
れにより誘電体共振器６，７はそれぞれＴＥ０１δモー
ドで励振することになる。この図８に示した例では、開
口部１２の内径を誘電体共振器の外形より大きくするこ
とができるため、上下の誘電体共振器間の結合度の設定
範囲が広いという特徴を備える。
【００１８】図９は上述した各実施形態における導電体
板２に設ける開口部の各種形状の例を示す図であり、
（Ａ）に示すように丸穴を設けたり、（Ｂ）に示すよう
に角穴を設けて、これらの開口面積によって上下の誘電
体共振器間の結合度の設定を行う。また、（Ｃ）に示す
ように、スリット状の開口部１２を設けて、そのスリッ
トの幅および長さによって結合度を設定する。
板２に設ける開口部の各種形状の例を示す図であり、
（Ａ）に示すように丸穴を設けたり、（Ｂ）に示すよう
に角穴を設けて、これらの開口面積によって上下の誘電
体共振器間の結合度の設定を行う。また、（Ｃ）に示す
ように、スリット状の開口部１２を設けて、そのスリッ
トの幅および長さによって結合度を設定する。
【００１９】また、図１０に示すように、導電体板２に
単純な開口部１２を設けて、誘電体共振器６，７の対向
面の何れか一方または両方に結合調整用の基板１３を設
けて、その基板上の電極パターンによって結合度を設定
してもよい。図１０の（Ｂ）は基板１３の電極パターン
を示すものであり、ハッチング部分が電極、１４で示す
部分が電極のない円形リングスロットである。この円形
リングスロットの径および幅によって結合度を設定す
る。
単純な開口部１２を設けて、誘電体共振器６，７の対向
面の何れか一方または両方に結合調整用の基板１３を設
けて、その基板上の電極パターンによって結合度を設定
してもよい。図１０の（Ｂ）は基板１３の電極パターン
を示すものであり、ハッチング部分が電極、１４で示す
部分が電極のない円形リングスロットである。この円形
リングスロットの径および幅によって結合度を設定す
る。
【００２０】図１１および図１２は第５の実施形態に係
る多層誘電体線路回路の断面図および等価回路図であ
り、図１１の（Ａ）に示す例では、下層の誘電体ストリ
ップ４と上層の誘電体ストリップ５のそれぞれの端面の
近傍で、且つ上層と下層とのほぼ中間位置に１つの誘電
体共振器１１を配置している。たとえば導電体板１，
２，３のそれぞれの空隙内に低誘電率の樹脂を充填し
て、その樹脂によって誘電体共振器１１を固定する。
（Ｂ）に示す例では、導電体板２に設けた開口部１２を
貫通して導電体板１と３との間に誘電体共振器１１を配
置している。何れの構成であっても、等価回路は図１２
に示すようになり、誘電体ストリップ４，５と誘電体共
振器１１とはそれぞれ磁界結合し、下層の誘電体線路と
上層の誘電体線路とが１段の共振器（帯域通過フィル
タ）を介して結合することになる。
る多層誘電体線路回路の断面図および等価回路図であ
り、図１１の（Ａ）に示す例では、下層の誘電体ストリ
ップ４と上層の誘電体ストリップ５のそれぞれの端面の
近傍で、且つ上層と下層とのほぼ中間位置に１つの誘電
体共振器１１を配置している。たとえば導電体板１，
２，３のそれぞれの空隙内に低誘電率の樹脂を充填し
て、その樹脂によって誘電体共振器１１を固定する。
（Ｂ）に示す例では、導電体板２に設けた開口部１２を
貫通して導電体板１と３との間に誘電体共振器１１を配
置している。何れの構成であっても、等価回路は図１２
に示すようになり、誘電体ストリップ４，５と誘電体共
振器１１とはそれぞれ磁界結合し、下層の誘電体線路と
上層の誘電体線路とが１段の共振器（帯域通過フィル
タ）を介して結合することになる。
【００２１】次に、第６の実施形態に係るミリ波レーダ
用フロントエンド装置に適用した例を図１３に示す。同
図において（Ａ）は上層の誘電体線路回路、（Ｂ）は下
層の誘電体線路回路であり、（Ｃ）はこの２つの誘電体
線路回路をケース内に組み込んで構成したミリ波レーダ
用フロントエンド装置の断面図である。下層の誘電体線
路回路５０には発振器３２、層間接続器２６、垂直１次
放射器２０、回路ブロック２２を設けて構成している。
同図においては、上部の導電体板を省略している。発振
器３２にはガンダイオードなどによる発振回路を形成し
ていて、その発振信号は誘電体ストリップ３３、サーキ
ュレータ２８、誘電体ストリップ２９を介して垂直１次
放射器２０へ伝送される。２８はサーキュレータであ
り、その１つのポートである誘電体ストリップ３０の終
端に終端器３１を設けている。また誘電体ストリップ２
４の一方の端部に終端器２５を設け、他方の端部を層間
接続器２６に接続している。誘電体ストリップ２９と２
４との近接部はカプラ２３として構成している。垂直１
次放射器２０には誘電体共振器２１を設けていて、これ
をＨＥ１１１モードで励振させることによって、紙面に
垂直方向に直線偏波の電磁波を放射させる。一方、送信
信号はカプラ２３および誘電体ストリップ２４を介して
層間接続器２６へ供給される。層間接続器２６に設けら
れている誘電体共振器２７は上層の誘電体線路回路の層
間接続器に設けられている誘電体共振器と同軸上に配置
している。上層の誘電体線路回路５１には垂直１次放射
器４０、層間接続器３４およびミキサー３６を設けてい
る。
用フロントエンド装置に適用した例を図１３に示す。同
図において（Ａ）は上層の誘電体線路回路、（Ｂ）は下
層の誘電体線路回路であり、（Ｃ）はこの２つの誘電体
線路回路をケース内に組み込んで構成したミリ波レーダ
用フロントエンド装置の断面図である。下層の誘電体線
路回路５０には発振器３２、層間接続器２６、垂直１次
放射器２０、回路ブロック２２を設けて構成している。
同図においては、上部の導電体板を省略している。発振
器３２にはガンダイオードなどによる発振回路を形成し
ていて、その発振信号は誘電体ストリップ３３、サーキ
ュレータ２８、誘電体ストリップ２９を介して垂直１次
放射器２０へ伝送される。２８はサーキュレータであ
り、その１つのポートである誘電体ストリップ３０の終
端に終端器３１を設けている。また誘電体ストリップ２
４の一方の端部に終端器２５を設け、他方の端部を層間
接続器２６に接続している。誘電体ストリップ２９と２
４との近接部はカプラ２３として構成している。垂直１
次放射器２０には誘電体共振器２１を設けていて、これ
をＨＥ１１１モードで励振させることによって、紙面に
垂直方向に直線偏波の電磁波を放射させる。一方、送信
信号はカプラ２３および誘電体ストリップ２４を介して
層間接続器２６へ供給される。層間接続器２６に設けら
れている誘電体共振器２７は上層の誘電体線路回路の層
間接続器に設けられている誘電体共振器と同軸上に配置
している。上層の誘電体線路回路５１には垂直１次放射
器４０、層間接続器３４およびミキサー３６を設けてい
る。
【００２２】上記層間接続器２６と３４とは、誘電体共
振器２７および３５が同軸上となる関係で重ねる。この
層間接続器部分の断面図は図１４に示すとおりである。
図１４において、上層の層間接続器３４の下部導電体板
と下層の層間接続器２６の上部導電体板にそれぞれ開口
部を設けて、この開口部を介して上下２つの誘電体共振
器３５，２７を軸方向に対向配置している。これによ
り、下層の誘電体共振器２７と上層の誘電体共振器３５
とは磁界結合する。従って、図１３に示した上記発振信
号がローカル信号Ｌｏとしてミキサー３６へ供給され
る。一方、物体からの反射波が垂直１次放射器４０の誘
電体共振器４１を励振し、その受信信号（ＲＦ信号）が
ミキサー３６の他方のポートに入力される。両信号がカ
プラ３７で混合されて、９０°の位相差をもって２つの
ポートに出力される。両ポートには図外のショットキー
バリアダイオード等によるミキサー回路を構成してい
る。図１３の（Ｃ）に示すように、２つの誘電体線路回
路５０，５１をケース５４に装着することによって、垂
直１次放射器の誘電体共振器２１，４１の前方に誘電体
レンズ５２，５３がそれぞれ配置されることになる。
振器２７および３５が同軸上となる関係で重ねる。この
層間接続器部分の断面図は図１４に示すとおりである。
図１４において、上層の層間接続器３４の下部導電体板
と下層の層間接続器２６の上部導電体板にそれぞれ開口
部を設けて、この開口部を介して上下２つの誘電体共振
器３５，２７を軸方向に対向配置している。これによ
り、下層の誘電体共振器２７と上層の誘電体共振器３５
とは磁界結合する。従って、図１３に示した上記発振信
号がローカル信号Ｌｏとしてミキサー３６へ供給され
る。一方、物体からの反射波が垂直１次放射器４０の誘
電体共振器４１を励振し、その受信信号（ＲＦ信号）が
ミキサー３６の他方のポートに入力される。両信号がカ
プラ３７で混合されて、９０°の位相差をもって２つの
ポートに出力される。両ポートには図外のショットキー
バリアダイオード等によるミキサー回路を構成してい
る。図１３の（Ｃ）に示すように、２つの誘電体線路回
路５０，５１をケース５４に装着することによって、垂
直１次放射器の誘電体共振器２１，４１の前方に誘電体
レンズ５２，５３がそれぞれ配置されることになる。
【００２３】図１５は第７の実施形態に係るミリ波レー
ダ用フロントエンド装置の構成を示す図であり、（Ａ）
は上面図、（Ｂ）は正面図である。下層の誘電体線路回
路５０と上層の誘電体線路回路５１とは図１３に示した
例とほぼ同様にして積層しているが、ここでは垂直１次
放射器を用いないで、導電体板の間から誘電体ロッド５
５，５６をそれぞれ突出させて、誘電体線路の電磁波伝
搬方向に電磁波を送受波するようにしている。また、上
下の誘電体線路回路５０，５１を積層した状態で、ケー
スに対し斜め方向に配置することによって、誘電体レン
ズ５２，５３をケースの上下面に平行に配置するととも
に全体に小型化を図っている。
ダ用フロントエンド装置の構成を示す図であり、（Ａ）
は上面図、（Ｂ）は正面図である。下層の誘電体線路回
路５０と上層の誘電体線路回路５１とは図１３に示した
例とほぼ同様にして積層しているが、ここでは垂直１次
放射器を用いないで、導電体板の間から誘電体ロッド５
５，５６をそれぞれ突出させて、誘電体線路の電磁波伝
搬方向に電磁波を送受波するようにしている。また、上
下の誘電体線路回路５０，５１を積層した状態で、ケー
スに対し斜め方向に配置することによって、誘電体レン
ズ５２，５３をケースの上下面に平行に配置するととも
に全体に小型化を図っている。
【００２４】
【発明の効果】請求項１および２に記載の発明によれ
ば、空胴導波管などを用いることなく層間の接続が行わ
れ、層間の無駄なスペースも生じないため、全体に小型
化が図られる。しかも誘電体線路の層間で信号の伝送方
向を変換するようにしたため、全体の面積が大幅に縮小
化される。しかも、ＴＥ０１１モードまたはＨＥ１１１
モードの誘電体共振器を用いることで、前者では伝送方
向を任意に定めることができ、後者ではＬＳＭ→ＬＳＥ
のモード変換を行うことが可能になり、回路モジュール
を構成する上での設計の自由度が高まる。
ば、空胴導波管などを用いることなく層間の接続が行わ
れ、層間の無駄なスペースも生じないため、全体に小型
化が図られる。しかも誘電体線路の層間で信号の伝送方
向を変換するようにしたため、全体の面積が大幅に縮小
化される。しかも、ＴＥ０１１モードまたはＨＥ１１１
モードの誘電体共振器を用いることで、前者では伝送方
向を任意に定めることができ、後者ではＬＳＭ→ＬＳＥ
のモード変換を行うことが可能になり、回路モジュール
を構成する上での設計の自由度が高まる。
【００２５】請求項３に記載の発明によれば、例えば３
ポートまたはそれ以上の多分枝回路が限られた空間内に
容易に構成できるようになる。
ポートまたはそれ以上の多分枝回路が限られた空間内に
容易に構成できるようになる。
【００２６】請求項４に記載の発明によれば、層間接続
用の誘電体共振器間の結合度の設定・調整が容易にでき
る。
用の誘電体共振器間の結合度の設定・調整が容易にでき
る。
【００２７】また、請求項５に記載の発明によれば、複
数段の誘電体共振器を介して異なる層間の接続がなされ
るため、結合周波数帯域の広帯域化が図れる。
数段の誘電体共振器を介して異なる層間の接続がなされ
るため、結合周波数帯域の広帯域化が図れる。
【図１】第１の実施形態に係る多層誘電体線路回路の断
面図および部分斜視図である。
面図および部分斜視図である。
【図２】図１に示す多層誘電体線路回路の等価回路図で
ある。
ある。
【図３】誘電体ストリップの配置関係の変形例を示す図
である。
である。
【図４】第２の実施形態に係る多層誘電体線路回路の断
面図および誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関
係を示す図である。
面図および誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関
係を示す図である。
【図５】図４に示す回路の等価回路図である。
【図６】第３の実施形態に係る多層誘電体線路回路の断
面図および誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関
係を示す図である。
面図および誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関
係を示す図である。
【図７】第４の実施形態に係る多層誘電体線路回路の断
面図および誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関
係を示す図である。
面図および誘電体ストリップと誘電体共振器との配置関
係を示す図である。
【図８】層間接続用の誘電体共振器の配置例を示す断面
図である。
図である。
【図９】層間接続部における開口部の例を示す図であ
る。
る。
【図１０】層間接続部の他の構成例を示す図である。
【図１１】第５の実施形態に係る多層誘電体線路回路の
断面図である。
断面図である。
【図１２】図１１に示す回路の等価回路図である。
【図１３】第６の実施形態に係るミリ波レーダ用フロン
トエンド装置の構成を示す図である。
トエンド装置の構成を示す図である。
【図１４】図１３の部分断面図である。
【図１５】第７の実施形態に係るミリ波レーダ用フロン
トエンド装置の構成を示す図である。
トエンド装置の構成を示す図である。
【図１６】従来技術による誘電体線路回路の層間接続部
の構成例を示す断面図である。
の構成例を示す断面図である。
１，２，３−導電体板 ４，５，８−誘電体ストリップ ６，７，９，１０，１１−誘電体共振器 １２−開口部 １３−基板 １４−スロット ２０−垂直１次放射器 ２１−誘電体共振器 ２２−回路ブロック ２３−カプラ ２４−誘電体ストリップ ２５−終端器 ２６−層間接続器 ２７−誘電体共振器 ２８−サーキュレータ ２９，３０，３３−誘電体ストリップ ３１−終端器 ３２−発振器 ３４−層間接続器 ３５−誘電体共振器 ３６−ミキサー ３７−カプラ ３８，３９−誘電体ストリップ ４０−垂直１次放射器 ４１−誘電体共振器 ５０−下層誘電体線路回路 ５１−上層誘電体線路回路 ５２，５３−誘電体レンズ ５４−ケース ５５，５６−誘電体ロッド ６０，６１，６３，６４−導電体板 ６２，６５−誘電体ストリップ ６６−導波管
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−181502（ＪＰ，Ａ) 実開 平４−88104（ＪＰ，Ｕ) 特公 昭55−50602（ＪＰ，Ｂ２) 特公 平６−14601（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01P 3/16 H01P 5/08 H01P 7/10
Claims (5)
- 【請求項１】 略平行な２つの導電体平面の間に誘電体
ストリップを配設してなる誘電体線路を用いた集積回路
であって、 複数の誘電体線路を複数の層を成して配置し、層の異な
る複数の誘電体線路のそれぞれを、ＴＥ０１１モードま
たはＨＥ１１１モードの誘電体共振器を介して結合させ
るとともに、前記層の異なる誘電体線路の方向を互いに
異ならせて、或る層の誘電体線路を伝搬する信号の伝送
方向から、別の層の誘電体線路を伝搬する信号の伝送方
向に、信号の伝送方向を変換させたことを特徴とする多
層誘電体線路回路。 - 【請求項２】 ３つ以上の略平行な導電体平板の間にそ
れぞれ誘電体ストリップおよびＴＥ０１１モードまたは
ＨＥ１１１モードの誘電体共振器を配設して複数層の誘
電体線路を構成し、各層の誘電体共振器同士を近接配置
してこれらの誘電体共振器同士を結合させ、該誘電体共
振器を介して、層の異なる複数の誘電体線路を結合させ
るとともに、前記層の異なる誘電体線路の方向を互いに
異ならせて、或る層の誘電体線路を伝搬する信号の伝送
方向から、別の層の誘電体線路を伝搬する信号の伝送方
向に、信号の伝送方向を変換させたことを特徴とする多
層誘電体線路回路。 - 【請求項３】 前記誘電体共振器に結合する誘電体線路
を同一層に複数個設けたことを特徴とする請求項１また
は２に記載の多層誘電体線路回路。 - 【請求項４】 前記各層の誘電体共振器間に結合調整用
の導電体パターンを形成したことを特徴とする請求項２
または３に記載の多層誘電体線路回路。 - 【請求項５】 前記誘電体共振器を、隣接する誘電体共
振器同士が結合する複数段の誘電体共振器の少なくとも
１つとして設けたことを特徴とする請求項１〜４のいず
れか１項に記載の多層誘電体線路回路。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08190844A JP3134781B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 多層誘電体線路回路 |
| DE69716359T DE69716359T2 (de) | 1996-07-19 | 1997-07-08 | Mehrschichtige dielektrische Leitungsschaltung |
| EP97111554A EP0820114B1 (en) | 1996-07-19 | 1997-07-08 | Multilayer dielectric line circuit |
| US08/897,250 US5943005A (en) | 1996-07-19 | 1997-07-18 | Multilayer dielectric line circuit |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08190844A JP3134781B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 多層誘電体線路回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1041712A JPH1041712A (ja) | 1998-02-13 |
| JP3134781B2 true JP3134781B2 (ja) | 2001-02-13 |
Family
ID=16264719
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08190844A Expired - Fee Related JP3134781B2 (ja) | 1996-07-19 | 1996-07-19 | 多層誘電体線路回路 |
Country Status (4)
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| EP (1) | EP0820114B1 (ja) |
| JP (1) | JP3134781B2 (ja) |
| DE (1) | DE69716359T2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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