JP3646443B2

JP3646443B2 - Mode converter, multiplexer / demultiplexer, mixer, and swirling polarization radiator

Info

Publication number: JP3646443B2
Application number: JP33131596A
Authority: JP
Inventors: 透谷崎; 浩西田
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1996-12-11
Filing date: 1996-12-11
Publication date: 2005-05-11
Anticipated expiration: 2016-12-11
Also published as: JPH10173412A

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、誘電体線路を伝搬する電磁波のモードを変換する誘電体線路のモード変換器、異なった２つのモードを用いて合分波を行う誘電体線路の合分波器、異なった２つのモードを用いて周波数変換を行う誘電体線路のミキサ、および誘電体線路を伝搬する異なった２つのモードを用いて旋回偏波の送波または受波を行う放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平行な２つの導電体平面の間隔を半波長以下にして遮断域を構成するとともに、その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ようにした非放射性誘電体線路（以下「ＮＲＤガイド」という。）を用いたミリ波モジュールが従来より開発されている。ＮＲＤガイドの伝送モードは、磁界が誘電体ストリップと空気との境界面に平行なＬＳＭモードと、電界が誘電体ストリップと空気との境界面に平行なＬＳＥモードとに大別される。また、これらのモードはモード次数に応じてさらに細分される。これらのモードはともに非放射性でＮＲＤガイド中に共存できるが、低損失性の点から、動作モードとしては専らＬＳＭ₀₁モードが選ばれている。そして、ＬＳＥモードはＮＲＤガイドにおける不要モードとして扱われていて、むしろＬＳＥモードをいかに抑圧するか、或いはＬＳＭモードからＬＳＥモードへのモード変換をいかに抑制するかが設計上のポイントにもなっていた。後述するように、本願発明はＬＳＭモードとともにＬＳＥモードを積極的に用いて機能性の高いミリ波モジュールを構成できるようにするものであるが、従来より提案されているモード変換器としては、ＬＳＭモードを伝搬させる誘電体ストリップに対して、ＬＳＭモードが伝搬しない幅の誘電体ストリップを垂直に配置した、(1) 黒木、本郷、西田、米山「ＮＲＤガイドおよび高次モード対称ストリップ線路におけるモード変換器とその応用」信学技報ＭＷ８６−８７、および誘電体ストリップの断面内に形成した電極パターンによりＬＳＭモードとＬＳＥモードとの変換を行う、(2) 玉置、米山「直交非放射性モードを利用したＮＲＤガイドＦＥＴ増幅器」信学９５総全大，Ｃ−９５が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記(1) に示されているモード変換器によれば、▲１▼その変換効率を高めるために整合用金属片を取り付けなければならない。▲２▼ＬＳＥモードを伝搬させる線路へのＬＳＭモードの伝搬を防ぐために誘電体ストリップの幅を細くしているため、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとを同時に伝搬させることができない。▲３▼上記誘電体ストリップの幅を広くして、ＬＳＭモードも伝搬できるようにしたとしても、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとの変換割合を任意に定めるようなことは困難である。
【０００４】
また、上記(2) に示されているモード変換器においても、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとの変換割合を任意に定めることは設計上容易ではない。
【０００５】
この発明の目的は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換を単純な構成で、且つ確実に行えるようにした誘電体線路のモード変換器を提供することにある。
【０００６】
この発明の他の目的は、上記ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換の割合を任意に設定できるようにした誘電体線路のモード変換器を提供することにある。
【０００７】
また、従来のＮＲＤガイドおよびＮＲＤガイドを用いた装置では、ＬＳＥモードを不要モードとして扱っていて、両モードを用いて合分波器、ミキサ、または円偏波や楕円偏波のような旋回偏波を送波または受波する旋回偏波放射器を構成することはできなかった。
【０００８】
この発明の他の目的は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとを用いた機能性の高い合分波器、ミキサ、および旋回偏波放射器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明のモード変換器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換を行うため、請求項１に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１と第２の２つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとの間で伝搬する電磁波のモードを変換する。この構成により、第１の誘電体ストリップからＬＳＭモードの電磁波が伝搬されて、誘電体共振器が例えばＨＥ₁₁₁モードで励振され、この誘電体共振器に結合する第２の誘電体ストリップと誘電体共振器のＨＥ₁₁₁モードの電界成分の向きとのなす角度に応じてＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波が第２の誘電体ストリップに伝搬することになる。
【００１０】
ここで、上記モード変換器の構成例を図１〜図５に示す。図１の（Ａ）は該モード変換器で用いる誘電体線路の部分斜視図、（Ｂ）はその断面図であり、図中の１，２は２つの導電体平面をなすそれぞれ導電体板であり、その間に誘電体ストリップ３を配置している。図２の（Ａ）はＬＳＭ₀₁モード、（Ｂ）はＬＳＥ₀₁モードのそれぞれの電磁界分布を示す。ここで実線が電界、破線が磁界である。
【００１１】
図３はモード変換器の構成例を示す図であり、（Ａ）は部分斜視図、（Ｂ）は断面図であり、（Ａ）においては上下の導電体板を省略している。このように、導電体板１，２の間に誘電体共振器４を配置するとともに、その誘電体共振器４の位置を中心として所定角度（この例では１８０°）をなして第１の誘電体ストリップ３ａと第２の誘電体ストリップ３ｂとを配置している。
【００１２】
図４は上記誘電体共振器４の励振モードの例を示す図であり、実線は電界、破線は磁界を示す。この例では、ＨＥ₁₁₁モードの電界成分がＡ−Ａ面に平行にある。
【００１３】
図５は誘電体共振器４に対する第１・第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂの配置関係の例を示す平面図である。（Ａ）または（Ｂ）に示すように、第１と第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂを誘電体共振器４を中心として１８０度の角度をなして配置すれば、ＬＳＭ₀₁モードの電磁波は誘電体共振器４を例えばＨＥ₁₁₁モードで励振し、この誘電体共振器４を介してそのままＬＳＭ₀₁モードの電磁波として伝搬され、ＬＳＥ₀₁モードの電磁波もそのままＬＳＥ₀₁モードの電磁波として伝搬される。
【００１４】
ここで、請求項２に記載したとおり、すなわち図５の（Ｃ）に示すように、第１の誘電体ストリップ３ａと第２の誘電体ストリップ３ｂとのなす角度を９０度にすれば、第１の誘電体ストリップ３ａからＬＳＭ₀₁モードの電磁波が伝搬されると、誘電体共振器４が例えばＨＥ₁₁₁モードで励振されるが、第１の誘電体ストリップ３ａに対し直交する方向に第２の誘電体ストリップ３ｂを配置しているため、誘電体共振器４のＨＥ₁₁₁モードと結合して誘電体ストリップ３ｂにはＬＳＥ₀₁モードとして伝搬されることになる。
【００１５】
また、請求項３に記載したとおり、すなわち図５の（Ｄ）に示すように、２つの誘電体ストリップのなす角度θを９０度、１８０度、２７０度以外の角度とすれば、角度θに応じて、ＬＳＭ₀₁モードが１００−ｘ％、ＬＳＥ₀₁モードがｘ％の割合で変換されることになる。ここでｘは角度θによって定まり、θ＝１８０度の時ｘ＝０％となり、θ＝９０度または２７０度の時ｘ＝１００％となる。
【００１６】
図６は図５（Ｄ）の変形例であり、複数の誘電体共振器を設けている。このように、第１と第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂを複数の誘電体共振器に向けて所定の角度θをなして配置すれば、誘電体共振器の段数に応じて通過帯域が広帯域化されて適用帯域が広くなる。
【００１７】
この発明の合分波器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて合波または分波を行うため、請求項４に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第３の誘電体ストリップへ合波するか、または第３の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第１および第２の誘電体ストリップへ分波する。
【００１８】
また、上記第１の誘電体ストリップに対する第２・第３の誘電体ストリップのなす角度を請求項５に記載のとおりに設定することにより、第１，第２，第３の誘電体ストリップをそれぞれポート１，ポート２，ポート３とし、例えばポート１からの信号がＬＳＭモードで入力すると、その信号は誘電体共振器を介してポート３へＬＳＭモードの電磁波としてそのまま出力され、ポート２から信号がＬＳＭモードの電磁波として入力すると、その信号は誘電体共振器を介してポート３へＬＳＥモードの電磁波として出力される。一方、ポート１から入力した信号は、誘電体共振器を介してポート２へＬＳＥモードの電磁波として出力されようとするが、ポート２にＬＳＥモードのモードサプレッサを設けることによって、ポート１からの信号がポート２へ伝搬されることはない。同様に、ポート２から入力した信号は、誘電体共振器を介してＬＳＥモードの電磁波としてポート１方向へ出力されようとするが、ポート１にＬＳＥモードのモードサプレッサを設けることによって、ポート２からの信号がポート１へ伝搬されることはない。これによりポート１とポート２とのアイソレーションが保たれ、合波器として作用する。また、逆にポート３から信号がＬＳＭモードの電磁波として入力されると、その信号がポート１へＬＳＭモードの電磁波としてそのまま出力されるが、ポート２へは出力されず、ポート３から信号がＬＳＥモードの電磁波として入力されると、その信号がポート２へＬＳＭモードの電磁波として出力され、ポート１へは出力されない。これにより分波器として作用する。
【００１９】
また、上記第１の誘電体ストリップに対する第２・第３の誘電体ストリップのなす角度を請求項６に記載のとおりに設定することにより、第１，第２，第３の誘電体ストリップをそれぞれポート１，ポート２，ポート３とし、例えばポート１からの信号がＬＳＭモードで入力すると、その信号は誘電体共振器を介してポート３へＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波として出力される。同様に、ポート２から信号がＬＳＭモードの電磁波として入力すると、その信号も誘電体共振器を介してポート３へＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波として出力される。また、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとのなす角度を請求項７に記載のとおりに略９０°に設定すると、ポート１と結合する共振器のモードとポート２と結合する共振器のモードは直交する。このとき、ポート１とポート２にＬＳＥモードサプレッサを設けているため、ポート１とポート２との間のアイソレーションをとることができる。
【００２０】
この発明のミキサは、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて周波数変換を行うため、請求項８に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第３の誘電体ストリップへ合波する合波器を構成するとともに、第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＥモードの信号と結合する第１の導体を設け、該導体の両脇に第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＭモードの信号と結合する第２の導体を設け、第１の導体と第２の導体との間にミキサダイオードを設ける。この構成により、第１・第２・第３の誘電体ストリップをポート１，ポート２，ポート３とし、例えばポート１とポート２からＲＦ信号とＬｏ信号がそれぞれＬＳＭモードで入力されると、各誘電体ストリップのなす角度に応じてポート３にはＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在したＲＦ信号とＬｏ信号が合波される。そして、第１の導体は第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＥモードの信号と結合するため、そのＬＳＥモードの信号が上記ミキサダイオードに印加される。また、第２の導体はスロットラインを構成し、第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＭモードの信号と結合するため、そのＬＳＭモードの信号が上記ミキサダイオードに印加される。結局、ミキサダイオードには第３の誘電体ストリップを伝搬するＲＦ信号とＬｏ信号がそれぞれミキサダイオードに印加されて、第１の導体からＩＦ信号を取り出せるようになる。なお、上記誘電体共振器は単一である必要はなく、隣接する誘電体共振器間が結合するように複数の誘電体共振器を配列すれば、広帯域化が図れる。
【００２１】
この発明の旋回偏波放射器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて円偏波や楕円偏波の電磁波を送波または受波するために、請求項９に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に第１の誘電体共振器を配置し、互いの一方の端部を第１の誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２の２つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとの間でモード変換を行うモード変換器を構成するとともに、第２の誘電体ストリップの他方の端部に第２の誘電体共振器を設けて成り、第１の誘電体ストリップから第２の誘電体共振器へ伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとの混在信号によって円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体共振器より放射させるか、または第２の誘電体共振器に入射する円偏波または楕円偏波の電磁波を前記モード変換器を介して第１の誘電体ストリップへＬＳＭモードまたはＬＳＥモードとして伝搬させる。この構成により、第１の誘電体ストリップから第１の誘電体共振器へＬＳＭモードまたはＬＳＥモードの電磁波が伝搬された際に、第２の誘電体ストリップにはＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在した電磁波が伝搬され、この電磁波が第２の誘電体共振器を励振する際、第２の誘電体共振器に対するＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波の位相差に応じて円偏波または楕円偏波の電磁波を放射することになる。逆に、第２の誘電体共振器に対して円偏波または楕円偏波の電磁波が入射すると、その電磁波が第２の誘電体ストリップを伝搬し、第１の誘電体共振器を介して第１の誘電体ストリップへ伝搬する際、偏波の回転方向に応じてＬＳＭモードまたはＬＳＥモードで単一モードの信号として伝搬されることになる。なお、上記第１の誘電体共振器は単一である必要はなく、隣接する誘電体共振器間が結合するように複数の誘電体共振器を配列すれば、広帯域化が図れる。同様に、上記第２の誘電体共振器も単一の誘電体共振器で構成する必要はなく、放射器としての誘電体共振器を含む複数の誘電体共振器で構成し、放射器としての誘電体共振器と第２の誘電体ストリップの端部との間に他の誘電体共振器が介在していてもよい。
【００２２】
また、この発明の旋回偏波放射器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて円偏波や楕円偏波の電磁波を送波受波するために、請求項１０に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に第１の誘電体共振器を配置し、それぞれの一方の端部を第１の誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１および第２の誘電体ストリップと第３の誘電体ストリップとの間でそれぞれモード変換を行うモード変換器を構成するとともに、第３の誘電体ストリップの他方の端部に第２の誘電体共振器を設けて成り、第１の誘電体ストリップから第３の誘電体共振器へ伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとの混在信号によって円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体共振器より放射させ、第２の誘電体共振器に入射する円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体ストリップへＬＳＭモードまたはＬＳＥモードとして伝搬させる。この構成により、第１の誘電体ストリップから第１の誘電体共振器へＬＳＭモードまたはＬＳＥモードの電磁波が伝搬された際に、第２の誘電体ストリップにはＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在した電磁波が伝搬され、この電磁波が第２の誘電体共振器を励振する際、第２の誘電体共振器に対するＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波の位相差に応じて円偏波または楕円偏波の電磁波が放射され、第２の誘電体共振器に対して円偏波または楕円偏波の電磁波が入射されると、その電磁波が第２の誘電体ストリップを伝搬し、第１の誘電体共振器を介して第１の誘電体ストリップへ伝搬する際、偏波の回転方向に応じてＬＳＭモードまたはＬＳＥモードで単一モードの信号として伝搬されることになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
先ず、第１の実施形態に係る合分波器の構成を図７に示す。各誘電体ストリップおよび誘電体共振器の構成は図１〜図４に示したものと同様であり、図７においては、上下の導電体板を省略している。（Ａ）に示す例では上記のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器４を配置し、互いの端部を誘電体共振器４に向けるとともに、誘電体共振器４の位置を中心として所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃを配置して、それぞれポート１，ポート２，ポート３とし、ポート１とポート２から誘電体共振器４方向へ伝搬する電磁波をポート３へ合波するか、またはポート３から誘電体共振器４方向へ伝搬する電磁波をポート１とポート２へ分波する。例えば、ポート１から信号（ａ）をＬＳＭ₀₁モードで入力すると、誘電体共振器４が例えばＨＥ₁₁₁モードで励振し、この誘電体共振器４を介して信号（ａ）がポート３へＬＳＭ₀₁モードの電磁波としてそのまま出力される。ポート２から信号（ｂ）をＬＳＭ₀₁モードの電磁波として入力すると、誘電体共振器４が例えばＨＥ₁₁₁モードで励振し、この誘電体共振器４を介して信号（ｂ）が誘電体共振器４を介してポート３へＬＳＥ₀₁モードの電磁波として出力される。一方、ポート１から入力した信号（ａ）は、誘電体共振器４を介してポート２へＬＳＥ₀₁モードの電磁波として出力されようとするが、ポート２にＬＳＥ₀₁モードのモードサプレッサを設けることによって、（ａ）の信号がポート２へ伝搬されることはない。同様に、ポート２から入力した信号（ｂ）は、誘電体共振器４を介してＬＳＥ₀₁モードの電磁波としてポート１方向へ出力されようとするが、ポート１にＬＳＥ₀₁モードのモードサプレッサを設けることによって、（ｂ）の信号がポート１へ伝搬されることはない。これによりポート１とポート２とのアイソレーションが保たれ、合波器として作用する。また、逆にポート３から信号（ａ）がＬＳＭ₀₁モードの電磁波として入力されると、ポート１へＬＳＭ₀₁モードの電磁波として信号（ａ）がそのまま出力されるが、ポート２へは出力されず、ポート３から信号（ｂ）がＬＳＥ₀₁モードの電磁波として入力されると、信号（ｂ）はポート２へＬＳＭ₀₁モードの電磁波として出力され、ポート１へは出力されない。これにより分波器として作用する。
【００２４】
図７の（Ｂ）に示す例では、誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃの端部を誘電体共振器４ａ，４ｂ，４ｃに向けて配置している。この場合、誘電体ストリップ３ａと３ｃとの間に３段の共振器が介在し、誘電体ストリップ３ｂと３ａとの間および３ｂと３ｃとの間にそれぞれ２段の共振器が介在し、隣接する誘電体共振器間がそれぞれ例えばＨＥ₁₁₁モードで結合する。その他の作用は（Ａ）の場合と同様である。また、図７の（Ｃ）に示す例では、誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃの端部を誘電体共振器４ａ，４ｂに向けて配置している。この場合、誘電体ストリップ３ａと３ｃとの間に１段の共振器が介在し、誘電体ストリップ３ｂと３ａとの間および３ｂと３ｃとの間にそれぞれ２段の共振器が介在し、誘電体共振器４ａ，４ｂ間が例えばＨＥ₁₁₁モードで結合する。このように複数段の共振器を帯域通過フィルタとして作用させることによって、広帯域化が図れる。
【００２５】
次に第２の実施形態に係る合分波器の構成を図８に示す。この第２の実施形態では、第１・第２・第３の誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃの角度関係を図７に示したものとは異ならせている。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。この図８に示す例では、第３の誘電体ストリップ３ｃに対する第１・第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂのなす角度をそれぞれ１３５°としている。ポート１から信号（ａ）がＬＳＭ₀₁モードで入力されると、誘電体共振器４が例えばＨＥ₁₁₁モードで励振し、この誘電体共振器４を介して信号（ａ）がポート３へＬＳＭ₀₁モードとＬＳＥ₀₁モードの信号として出力される。同様に、ポート２から信号（ｂ）がＬＳＭ₀₁モードで入力されると、その信号もＬＳＭ₀₁モードとＬＳＥ₀₁モードの混在する信号としてポート３へ出力される。このとき第３の誘電体ストリップに対する第１と第２の誘電体ストリップのなす角度が等しいため、ポート１とポート２からの入力信号は均等に合波されることになり、均等合波の合波器として用いることができる。逆に、ポート３からＬＳＭ₀₁モードまたはＬＳＥ₀₁モードの信号が入力されると、誘電体共振器４は例えばＨＥ₁₁₁モードで励振され、この誘電体共振器４を介してポート１とポート２から等分配されたＬＳＭ₀₁モードの信号がそれぞれ出力されることになり、等分配の分波器として用いることができる。なお、図８に示した誘電体共振器４は複数段に構成してもよい。
【００２６】
図９は第３の実施形態に係る３ｄＢカップラとして用いることのできる合分波器の構成を示す図である。各誘電体ストリップおよび誘電体共振器の構成は先に示した実施形態の場合と同様であり、図９においては、上下の導電体板を省略している。図９において誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃおよび誘電体共振器４ａの構成は図７に示した合分波器と同様である。また、図９において誘電体ストリップ３ｃ，３ｄ，３ｅおよび誘電体共振器４ｂから成る部分の構成は、図８に示した合分波器を左右反転させたものと同様であり、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を等しくするとともに、誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を９０°としている。ポート１およびポート２から信号（ａ）および（ｂ）がそれぞれＬＳＭ₀₁モードで入力されると、誘電体共振器４ａを介して信号（ａ）がＬＳＭ₀₁モードで、信号（ｂ）がＬＳＥ₀₁モードでそれぞれ誘電体ストリップ３ｃを伝搬する。この２つの信号が誘電体共振器４ｂを介してそれぞれＬＳＭ₀₁モードおよびＬＳＥ₀₁モードとして誘電体ストリップ３ｄ，３ｅに伝搬しようとするが、ＬＳＥ₀₁モードの成分はＬＳＥモードサプレッサ５により打ち消されるので、信号（ａ）と信号（ｂ）のＬＳＭ₀₁モードの成分のみがポート３とポート４に出力される。これによりポート１とポート２からそれぞれ入力された信号（ａ），（ｂ）が合波されてポート３とポート４にそれぞれ分波出力されることになり、３ｄＢカップラとして機能する。なお、誘電体ストリップ３ｄと３ｅにそれぞれＬＳＥ₀₁モードサプレッサ５を設けているため、ポート３から入射されるＬＳＭ₀₁モードの信号がＬＳＥ₀₁モードの信号としてポート４から出力されることはなく、逆にポート４から入射されるＬＳＭ₀₁モードの信号がＬＳＥ₀₁モードの信号としてポート３から出力されることもない。
【００２７】
上記の例では、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を等しくしたが、誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を９０°としたまま、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を変えることにより、結合量（分配比）を変えることができる。同様に、誘電体ストリップ３ａ，３ｂのなす角度を９０°としたまま、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ａ，３ｂのなす角度を変えることにより、結合量を変えることができる。
【００２８】
図１０は第４の実施形態に係るバランス型ミキサの構成を示す図である。この場合も先の実施例の場合と同様に上下の導電体板は省略している。誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃおよび誘電体共振器４の構成は図７に示したものと同様であるが、少なくとも誘電体ストリップ３ｃ部分については同図の（Ｂ）に示す断面図のように、上下の導電体板１，２の間に上下に２分割した誘電体ストリップ３ｃ−１，３ｃ−２を設けるとともに、その間に挟み込むように誘電体板６を配置している。そして誘電体板６には、（Ａ）に示すようにコプレーナガイドを設けている。図１０の（Ｃ）はその部分の拡大図であり、第１の導体７とその両脇に示す第２の導体９とによってコプレーナガイドを構成している。第１の導体７と第２の導体９との間にはミキサダイオード（ショットキーバリアダイオード）８ａ，８ｂをマウントしている。
【００２９】
さて、図１０においてポート１からＬｏ信号がＬＳＭ₀₁モードで入射され、ポート２からＲＦ信号がＬＳＭ₀₁モードで入射されると、第１の実施形態で示した合波器の作用で、ＬＳＭ₀₁モードのＬｏ信号とＬＳＥ₀₁モードのＲＦ信号とが誘電体ストリップ３ｃを伝搬することになる。このうちＬＳＥ₀₁モードのＲＦ信号と第１の導体７とが磁界結合するため、２つのミキサダイオード８ａ，８ｂに対して逆相関係でＲＦ信号が印加される。また、ＬＳＭ₀₁モードのＬｏ信号が、第２の導体９にスロットラインモードで結合し、ミキサダイオード８ａ，８ｂに同相のＬｏ信号が印加されることになる。これにより第１の導体７からＩＦ信号を取り出すことが可能となる。なお、ミキサダイオード８ａ，８ｂに対しバイアス電圧を印加する場合には、第２の導体９，９間にバイアス電圧を印加すればよいが、これは必須ではない。
【００３０】
図１１は第５の実施形態に係る旋回偏波放射器の構成を示す図であり、上下の導電体板は図において省略している。誘電体ストリップ３ａと３ｂとは、第１の誘電体共振器４ａを中心として９０°の角度をなし、誘電体ストリップ３ｃと３ａとのなす角度および３ｃと３ｂとのなす角度をそれぞれ略１３５°の関係としている。また誘電体ストリップ３ｃの端部には円柱状の第２の誘電体共振器４ｂを配置するとともに、上下の何れか一方の導電体板の、誘電体共振器４ｂの対向する部分に開口部を設けている。このような構成で、ポート１からＴｘ（送信）信号がＬＳＭ₀₁モードで入力されると、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｃにＬＳＭ₀₁モードとＬＳＥ₀₁モードの混在するＴｘ信号が伝搬し、誘電体共振器４ｂを励振させる。その際、誘電体共振器４ｂに対するＬＳＭ₀₁モードとＬＳＥ₀₁モードの電磁波の位相差に応じて電界ベクトルは時間的・空間的に伝搬軸の周りを旋回する。これにより誘電体共振器４ｂは垂直１次放射器として作用し、上記導電体板に設けた開口部から誘電体共振器４ｂの軸方向に円偏波や楕円偏波の電磁波が放射されることになる。この誘電体共振器４ｂを励振するＬＳＭ₀₁モードとＬＳＥ₀₁モードの位相差は誘電体ストリップ３ｃの長さＬによって設定および調整することができる。また逆に、放射波とは逆旋回の電磁波が上記開口部から誘電体共振器４ｂに対してその軸方向に入射すると、その電磁波がＬＳＭ₀₁モードおよびＬＳＥ₀₁モードとして誘電体ストリップ３ｃを伝搬し、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｂへ伝搬する際、ＬＳＭ₀₁モードとして伝搬し、ポート２からＲｘ信号が出力される。衝突防止レーダ等で旋回偏波を用いた場合、送信波とターゲットで反射してきた受信波とは旋回方向が逆となっているため、この図１１に示す部分は、垂直１次放射器と誘電体線路を用いたアンテナ共用器として用いることができる。
【００３１】
図１２は第６の実施形態に係る旋回偏波放射器の他の構成例を示す図である。図１１に示した例では、送受を共に行う場合について示したが、この第６の実施形態では送波器または受波器として用いる。すなわち、図１２の（Ａ）は送波器であり、図１１における誘電体ストリップ３ａ，３ｃと、誘電体共振器４ａ，４ｂ部分の構成に等しい。従って、誘電体ストリップ３ａを介してＴｘ（送信）信号がＬＳＭ₀₁モードで入力されると、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｃにＬＳＭ₀₁モードとＬＳＥ₀₁モードの混在するＴｘ信号が伝搬し、誘電体共振器４ｂを励振させる。これにより上記導電体板に設けた開口部から誘電体共振器４ｂの軸方向に円偏波や楕円偏波の電磁波が放射される。また、（Ｂ）は、受波器であり、図１１における誘電体ストリップ３ｂ，３ｃと、誘電体共振器４ａ，４ｂ部分の構成に等しい。従って、旋回偏波の電磁波が誘電体共振器４ｂに対してその軸方向に入射すると、その電磁波が誘電体ストリップ３ｃを伝搬し、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｂへ伝搬する際、ＬＳＭ₀₁モードとして伝搬し、ポート２からＲｘ信号が出力される。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、第１の誘電体ストリップからＬＳＭモードの電磁波が伝搬されて、誘電体共振器が例えばＨＥ₁₁₁モードで励振され、この誘電体共振器に結合する第２の誘電体ストリップと誘電体共振器のＨＥ₁₁₁モードの電界成分の向きとのなす角度に応じてＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波が第２の誘電体ストリップに伝搬することになり、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換を単純な構成で、且つ確実に行えるようになる。
【００３３】
特に請求項２に係る発明によれば、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとの略完全な相互変換が確実に行えるようになる。
【００３４】
また、請求項３に係る発明によれば、２つの誘電体ストリップのなす角度に応じて、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの変換割合を任意に定めることが可能となる。
【００３５】
請求項４に係る発明によれば、誘電体線路を伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとを用いた合分波器が容易に構成できる。
【００３６】
請求項５，６，７に係る発明によれば、それぞれがＬＳＭモードの信号である２つの信号と、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在した信号との間で合波または分波が可能となる。また、合波用の信号が入力される、または、分波された信号が出力される２つのポート間のアイソレーションが確保される。
【００３７】
請求項８に係る発明によれば、誘電体線路を伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードを共に用いたミキサが容易に構成できる。
【００３８】
請求項９，１０に係る発明によれば、誘電体線路を伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードを共に用いて円偏波や楕円偏波の電磁波を送波または受波する放射器が容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明で用いられる誘電体線路の構成例を示す図である。
【図２】同誘電体線路における２つのモードを示す図である。
【図３】誘電体ストリップと誘電体共振器との関係を示す図である。
【図４】誘電体共振器の励振モードの例を示す図である。
【図５】誘電体共振器に対する誘電体ストリップの配置関係の例を示す平面図である。
【図６】誘電体共振器に対する誘電体ストリップの配置関係の他の例を示す平面図である。
【図７】第１の実施形態に係る合分波器の構成を示す平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る合分波器の構成を示す平面図である。
【図９】第３の実施形態に係る合分波器の構成を示す平面図である。
【図１０】第４の実施形態に係るバランス型ミキサの構成を示す平面図である。
【図１１】第５の実施形態に係る旋回偏波放射器の構成を示す平面図である。
【図１２】第６の実施形態に係る旋回偏波放射器の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１，２−導電体板
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，（３ｃ−１），（３ｃ−２），３ｄ，３ｅ−誘電体ストリップ
４，４ａ，４ｂ−誘電体共振器
５−ＬＳＥ₀₁モードサプレッサ
６−誘電体板
７−第１の導体
８ａ，８ｂ−ミキサダイオード
９−第２の導体[0001]
[Technical field to which the invention belongs]
The present invention relates to a dielectric line mode converter that converts modes of electromagnetic waves propagating through a dielectric line, a dielectric line multiplexer / demultiplexer that performs multiplexing / demultiplexing using two different modes, The present invention relates to a dielectric line mixer that performs frequency conversion using a mode, and a radiator that transmits or receives a circularly polarized wave using two different modes that propagate through the dielectric line.
[0002]
[Prior art]
Propagation of electromagnetic waves along a dielectric strip by inserting a dielectric strip between the two conductor planes while forming a cut-off zone with the interval between two parallel conductor planes being less than half a wavelength. Millimeter wave modules using nonradiative dielectric lines (hereinafter referred to as “NRD guides”) that have been made to be developed have been developed. The transmission mode of the NRD guide is roughly classified into an LSM mode in which the magnetic field is parallel to the interface between the dielectric strip and air, and an LSE mode in which the electric field is parallel to the interface between the dielectric strip and air. These modes are further subdivided according to the mode order. Both of these modes are non-radioactive and can coexist in the NRD guide, but from the viewpoint of low loss, the operation mode is exclusively LSM. ₀₁ The mode is selected. The LSE mode is treated as an unnecessary mode in the NRD guide. Rather, how to suppress the LSE mode or how to suppress the mode conversion from the LSM mode to the LSE mode has been a design point. . As will be described later, the present invention makes it possible to construct a highly functional millimeter-wave module by actively using the LSE mode together with the LSM mode. (1) Kuroki, Hongo, Nishida, Yoneyama “Mode conversion in NRD guide and higher-order mode symmetric stripline” Transformer LSM mode and LSE mode with electrode pattern formed in cross section of dielectric strip MW86-87 and Dielectric Technical Report MW86-87, (2) Tamaki, Yoneyama “Use orthogonal non-radioactive mode NRD guide FET amplifier ", Science 95 Total, C-95 is known.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, according to the mode converter shown in the above (1), (1) a matching metal piece must be attached in order to increase the conversion efficiency. (2) Since the width of the dielectric strip is narrowed to prevent the propagation of the LSM mode to the line through which the LSE mode propagates, the LSM mode and the LSE mode cannot be propagated simultaneously. (3) Even if the width of the dielectric strip is increased so that the LSM mode can be propagated, it is difficult to arbitrarily determine the conversion ratio between the LSM mode and the LSE mode.
[0004]
In the mode converter shown in (2) above, it is not easy in design to arbitrarily determine the conversion ratio between the LSM mode and the LSE mode.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a dielectric line mode converter that can perform mode conversion between an LSM mode and an LSE mode with a simple configuration and with certainty.
[0006]
Another object of the present invention is to provide a dielectric line mode converter in which the ratio of mode conversion between the LSM mode and the LSE mode can be arbitrarily set.
[0007]
In addition, the conventional NRD guide and the apparatus using the NRD guide handle the LSE mode as an unnecessary mode, and both modes are used for a multiplexer / demultiplexer, a mixer, or a swirl polarization such as a circular polarization or an elliptical polarization. It was not possible to construct a swirling polarization radiator that transmits or receives waves.
[0008]
Another object of the present invention is to provide a highly functional multiplexer / demultiplexer, mixer, and swirling polarization radiator using the LSM mode and the LSE mode.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
Since the mode converter of the present invention performs mode conversion between the LSM mode and the LSE mode, as described in claim 1, a dielectric resonator is disposed between two substantially parallel conductor planes, The end portion is directed to the dielectric resonator, and the first and second dielectric strips are arranged at a predetermined angle between the first dielectric strip and the second dielectric strip. Converts the mode of propagating electromagnetic waves. With this configuration, an electromagnetic wave in the LSM mode is propagated from the first dielectric strip, and the dielectric resonator is, for example, HE. ₁₁₁ A second dielectric strip excited in the mode and coupled to the dielectric resonator and the HE of the dielectric resonator ₁₁₁ The electromagnetic waves in the LSM mode and the LSE mode propagate to the second dielectric strip according to the angle formed by the direction of the electric field component of the mode.
[0010]
Here, the structural example of the said mode converter is shown in FIGS. 1A is a partial perspective view of a dielectric line used in the mode converter, FIG. 1B is a cross-sectional view thereof, and reference numerals 1 and 2 in the figure denote conductor plates that form two conductor planes, respectively. There is a dielectric strip 3 between them. 2A shows LSM. ₀₁ Mode, (B) is LSE ₀₁ The electromagnetic field distribution of each mode is shown. Here, the solid line is the electric field, and the broken line is the magnetic field.
[0011]
3A and 3B are diagrams showing a configuration example of the mode converter. FIG. 3A is a partial perspective view, FIG. 3B is a cross-sectional view, and upper and lower conductor plates are omitted in FIG. In this manner, the dielectric resonator 4 is disposed between the conductor plates 1 and 2 and the first dielectric is formed at a predetermined angle (180 ° in this example) with the position of the dielectric resonator 4 as the center. A body strip 3a and a second dielectric strip 3b are arranged.
[0012]
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of the excitation mode of the dielectric resonator 4. The solid line indicates an electric field, and the broken line indicates a magnetic field. In this example, HE ₁₁₁ The electric field component of the mode is parallel to the AA plane.
[0013]
FIG. 5 is a plan view showing an example of the positional relationship between the first and second dielectric strips 3a and 3b with respect to the dielectric resonator 4. FIG. As shown in (A) or (B), if the first and second dielectric strips 3a and 3b are arranged at an angle of 180 degrees with the dielectric resonator 4 as the center, the LSM ₀₁ The mode electromagnetic wave passes through the dielectric resonator 4 such as HE. ₁₁₁ Excited in the mode, and directly through the dielectric resonator 4 to the LSM ₀₁ Propagated as a mode electromagnetic wave, LSE ₀₁ The electromagnetic wave of the mode is also LSE ₀₁ Propagated as a mode electromagnetic wave.
[0014]
Here, as described in claim 2, that is, as shown in FIG. 5C, if the angle formed between the first dielectric strip 3a and the second dielectric strip 3b is 90 degrees, 1 dielectric strip 3a to LSM ₀₁ When the mode electromagnetic wave is propagated, the dielectric resonator 4 is, for example, HE. ₁₁₁ Although excited in the mode, the second dielectric strip 3b is arranged in a direction orthogonal to the first dielectric strip 3a. ₁₁₁ In combination with the mode, the dielectric strip 3b has LSE ₀₁ It will be propagated as a mode.
[0015]
Further, as described in claim 3, that is, as shown in FIG. 5D, if the angle θ formed by the two dielectric strips is an angle other than 90 degrees, 180 degrees, and 270 degrees, the angle θ In response, LSM ₀₁ Mode is 100-x%, LSE ₀₁ The mode is converted at a rate of x%. Here, x is determined by the angle θ, x = 0% when θ = 180 degrees, and x = 100% when θ = 90 degrees or 270 degrees.
[0016]
FIG. 6 shows a modification of FIG. 5D, in which a plurality of dielectric resonators are provided. In this way, if the first and second dielectric strips 3a and 3b are arranged at a predetermined angle θ toward the plurality of dielectric resonators, the pass band becomes wide according to the number of stages of the dielectric resonators. To widen the applicable bandwidth.
[0017]
Since the multiplexer / demultiplexer according to the present invention performs multiplexing or demultiplexing using both the LSM mode and the LSE mode, a dielectric material is provided between two substantially parallel conductor planes as claimed in claim 4. The first dielectric strip is disposed by disposing the resonator, with the ends thereof facing the dielectric resonator, and the first, second, and third dielectric strips disposed at a predetermined angle. And electromagnetic waves propagating in the direction of the dielectric resonator from the second dielectric strip to the third dielectric strip, or electromagnetic waves propagating in the direction of the dielectric resonator from the third dielectric strip. Splits into first and second dielectric strips.
[0018]
Further, by setting the angle formed by the second and third dielectric strips with respect to the first dielectric strip as described in claim 5, the first, second and third dielectric strips are respectively set. For example, when the signal from port 1 is input in the LSM mode, the signal is output as it is to the port 3 via the dielectric resonator as the LSM mode electromagnetic wave. When an LSM mode electromagnetic wave is input, the signal is output as an LSE mode electromagnetic wave to the port 3 via the dielectric resonator. On the other hand, the signal input from the port 1 is about to be output as an LSE mode electromagnetic wave to the port 2 via the dielectric resonator. However, by providing the port 2 with an LSE mode mode suppressor, the signal from the port 1 is output. Is not propagated to port 2. Similarly, the signal input from the port 2 tries to be output in the direction of the port 1 as an LSE mode electromagnetic wave via the dielectric resonator, but by providing the port 1 with the LSE mode mode suppressor, the port 2 Are not propagated to port 1. Thereby, the isolation between the port 1 and the port 2 is maintained, and it acts as a multiplexer. Conversely, when a signal is input from port 3 as an LSM mode electromagnetic wave, the signal is output as it is to port 1 as an LSM mode electromagnetic wave, but is not output to port 2, but the signal from port 3 is LSE. When input as a mode electromagnetic wave, the signal is output to the port 2 as an LSM mode electromagnetic wave and not output to the port 1. This acts as a duplexer.
[0019]
Further, by setting the angle formed by the second and third dielectric strips with respect to the first dielectric strip as described in claim 6, the first, second and third dielectric strips are respectively set. For example, when a signal from port 1 is input in the LSM mode, the signal is output as an electromagnetic wave in the LSM mode and the LSE mode to port 3 through the dielectric resonator. Similarly, when a signal is input from port 2 as an LSM mode electromagnetic wave, the signal is also output as an LSM mode and LSE mode electromagnetic wave to port 3 via a dielectric resonator. Further, when the angle formed by the first dielectric strip and the second dielectric strip is set to approximately 90 ° as described in claim 7, the mode of the resonator coupled to the port 1 and the port 2 are coupled. The resonator modes are orthogonal. At this time, since the LSE mode suppressor is provided in the port 1 and the port 2, the isolation between the port 1 and the port 2 can be taken.
[0020]
Since the mixer according to the present invention performs frequency conversion using both the LSM mode and the LSE mode, a dielectric resonator is disposed between two substantially parallel conductor planes as described in claim 8, The first dielectric strip and the second dielectric are arranged such that their ends are directed to the dielectric resonator and the first, second, and third dielectric strips are arranged at a predetermined angle. Forming a multiplexer for combining the electromagnetic wave propagating from the strip in the direction of the dielectric resonator to the third dielectric strip, and combining with the LSE mode signal propagating through the third dielectric strip; A conductor is provided, a second conductor coupled to an LSM mode signal propagating through the third dielectric strip is provided on both sides of the conductor, and a mixer diode is provided between the first conductor and the second conductor. . With this configuration, the first, second, and third dielectric strips are designated as port 1, port 2, and port 3, for example, when RF signals and Lo signals are respectively input from the port 1 and port 2 in the LSM mode, Depending on the angle formed by the dielectric strip, the RF signal and Lo signal mixed in the LSM mode and the LSE mode are combined in the port 3. Then, since the first conductor is coupled with the LSE mode signal propagating through the third dielectric strip, the LSE mode signal is applied to the mixer diode. The second conductor constitutes a slot line and is coupled to the LSM mode signal propagating through the third dielectric strip, so that the LSM mode signal is applied to the mixer diode. Eventually, an RF signal and a Lo signal propagating through the third dielectric strip are applied to the mixer diode, respectively, so that the IF signal can be extracted from the first conductor. Note that the dielectric resonator does not have to be a single one, and if a plurality of dielectric resonators are arranged so that adjacent dielectric resonators are coupled to each other, a wide band can be achieved.
[0021]
According to the ninth aspect of the present invention, the swirling polarization radiator transmits and receives circularly polarized waves and elliptically polarized electromagnetic waves using both the LSM mode and the LSE mode. The first dielectric resonator is disposed between the two conductor planes, one end of the first dielectric resonator faces the first dielectric resonator, and the first and second 2 are formed at a predetermined angle. Two dielectric strips are arranged to form a mode converter that performs mode conversion between the first dielectric strip and the second dielectric strip, and at the other end of the second dielectric strip A second dielectric resonator is provided, and a circularly polarized wave or an elliptically polarized electromagnetic wave is generated by a mixed signal of the LSM mode and the LSE mode propagating from the first dielectric strip to the second dielectric resonator. Radiation from the second dielectric resonator, or Of propagating circularly polarized or electromagnetic wave elliptically polarized incident on the dielectric resonator as an LSM mode or LSE mode to the first dielectric strip via the mode converter. With this configuration, when an LSM mode or LSE mode electromagnetic wave is propagated from the first dielectric strip to the first dielectric resonator, the second dielectric strip has an electromagnetic wave in which the LSM mode and the LSE mode are mixed. When this electromagnetic wave excites the second dielectric resonator, a circularly polarized wave or an elliptically polarized electromagnetic wave is generated according to the phase difference between the LSM mode electromagnetic wave and the LSE mode electromagnetic wave with respect to the second dielectric resonator. Will radiate. Conversely, when a circularly or elliptically polarized electromagnetic wave is incident on the second dielectric resonator, the electromagnetic wave propagates through the second dielectric strip and passes through the first dielectric resonator. When propagating to one dielectric strip, it is propagated as a single mode signal in the LSM mode or LSE mode depending on the direction of polarization rotation. Note that the first dielectric resonator does not have to be single, and a wide band can be achieved by arranging a plurality of dielectric resonators so that adjacent dielectric resonators are coupled. Similarly, the second dielectric resonator need not be composed of a single dielectric resonator, but is composed of a plurality of dielectric resonators including a dielectric resonator as a radiator. Another dielectric resonator may be interposed between the dielectric resonator and the end of the second dielectric strip.
[0022]
Further, the swirling polarized wave radiator of the present invention transmits and receives a circularly polarized wave and an elliptically polarized electromagnetic wave using both the LSM mode and the LSE mode. A first dielectric resonator is disposed between two parallel conductor planes, one end of each is directed to the first dielectric resonator, and the first, second, and second are formed at a predetermined angle. The third three dielectric strips are arranged to form a mode converter that performs mode conversion between the first and second dielectric strips and the third dielectric strip, and the third dielectric strip. The second dielectric resonator is provided at the other end of the body strip, and the circularly polarized wave is generated by the mixed signal of the LSM mode and the LSE mode propagating from the first dielectric strip to the third dielectric resonator. Or elliptically polarized electromagnetic waves in the second dielectric Vessels were from radiation propagating electromagnetic waves circularly polarized or elliptically polarized incident on the second dielectric resonator as LSM mode or LSE mode to the second dielectric strip. With this configuration, when an LSM mode or LSE mode electromagnetic wave is propagated from the first dielectric strip to the first dielectric resonator, the second dielectric strip has an electromagnetic wave in which the LSM mode and the LSE mode are mixed. When this electromagnetic wave excites the second dielectric resonator, a circularly polarized wave or an elliptically polarized electromagnetic wave is generated according to the phase difference between the LSM mode electromagnetic wave and the LSE mode electromagnetic wave with respect to the second dielectric resonator. When radiated and a circularly or elliptically polarized electromagnetic wave is incident on the second dielectric resonator, the electromagnetic wave propagates through the second dielectric strip and passes through the first dielectric resonator. When propagating to the first dielectric strip, the signal is propagated as a single mode signal in the LSM mode or the LSE mode depending on the rotation direction of the polarization.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, the configuration of the multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment is shown in FIG. The configuration of each dielectric strip and dielectric resonator is the same as that shown in FIGS. 1 to 4, and the upper and lower conductor plates are omitted in FIG. In the example shown in (A), as described above, the dielectric resonator 4 is disposed between two substantially parallel conductor planes, the ends of the dielectric resonator 4 face the dielectric resonator 4, and the dielectric resonator 4 The first, second, and third dielectric strips 3a, 3b, and 3c are arranged at a predetermined angle with respect to the position of port 1 as port 1, port 2, and port 3, respectively, and port 1 and port 2 The electromagnetic wave propagating from the port 3 toward the dielectric resonator 4 is multiplexed to the port 3, or the electromagnetic wave propagating from the port 3 toward the dielectric resonator 4 is demultiplexed to the port 1 and the port 2. For example, the signal (a) from port 1 is LSM ₀₁ When the mode is input, the dielectric resonator 4 is, for example, HE. ₁₁₁ Excited in mode, signal (a) is sent to port 3 via this dielectric resonator 4 ₀₁ It is output as a mode electromagnetic wave. Signal (b) from port 2 to LSM ₀₁ When input as a mode electromagnetic wave, the dielectric resonator 4 is, for example, HE. ₁₁₁ The signal (b) passes through the dielectric resonator 4 and is transmitted to the port 3 via the dielectric resonator 4. ₀₁ Output as mode electromagnetic waves. On the other hand, the signal (a) input from the port 1 is sent to the port 2 via the dielectric resonator 4 as LSE. ₀₁ Is going to be output as a mode electromagnetic wave, but the port 2 has LSE ₀₁ By providing the mode suppressor of the mode, the signal of (a) is not propagated to the port 2. Similarly, the signal (b) input from the port 2 is transmitted through the dielectric resonator 4 to the LSE. ₀₁ It is going to be output in the direction of port 1 as an electromagnetic wave of mode, but LSE is sent to port 1 ₀₁ By providing the mode suppressor of the mode, the signal (b) is not propagated to the port 1. Thereby, the isolation between the port 1 and the port 2 is maintained, and it acts as a multiplexer. Conversely, the signal (a) from port 3 is LSM. ₀₁ LSM to port 1 when input as mode electromagnetic wave ₀₁ The signal (a) is output as it is as the mode electromagnetic wave, but is not output to the port 2, and the signal (b) is output from the port 3 to the LSE. ₀₁ When input as a mode electromagnetic wave, the signal (b) is sent to port 2 as LSM. ₀₁ It is output as a mode electromagnetic wave and is not output to port 1. This acts as a duplexer.
[0024]
In the example shown in FIG. 7B, the end portions of the dielectric strips 3a, 3b, 3c are arranged facing the dielectric resonators 4a, 4b, 4c. In this case, a three-stage resonator is interposed between the dielectric strips 3a and 3c, and a two-stage resonator is interposed between the dielectric strips 3b and 3a and between the dielectric strips 3b and 3c. For example, HE between the dielectric resonators ₁₁₁ Combine by mode. Other operations are the same as in the case of (A). In the example shown in FIG. 7C, the end portions of the dielectric strips 3a, 3b, and 3c are arranged facing the dielectric resonators 4a and 4b. In this case, a single-stage resonator is interposed between the dielectric strips 3a and 3c, and a two-stage resonator is interposed between the dielectric strips 3b and 3a and between 3b and 3c, respectively. Between the body resonators 4a and 4b is, for example, HE ₁₁₁ Combine by mode. In this way, by using a plurality of stages of resonators as a band pass filter, a wider band can be achieved.
[0025]
Next, the configuration of the multiplexer / demultiplexer according to the second embodiment is shown in FIG. In the second embodiment, the angular relationship between the first, second, and third dielectric strips 3a, 3b, and 3c is different from that shown in FIG. Other configurations are the same as those in the first embodiment. In the example shown in FIG. 8, the angle formed by the first and second dielectric strips 3a and 3b with respect to the third dielectric strip 3c is 135 °. Signal (a) from port 1 is LSM ₀₁ When input in mode, the dielectric resonator 4 is, for example, HE. ₁₁₁ Excited in mode, signal (a) is sent to port 3 via this dielectric resonator 4 ₀₁ Mode and LSE ₀₁ Output as a mode signal. Similarly, signal (b) from port 2 is LSM. ₀₁ When input in mode, the signal is also LSM ₀₁ Mode and LSE ₀₁ It is output to port 3 as a signal with mixed modes. At this time, since the angles formed by the first and second dielectric strips with respect to the third dielectric strip are equal, the input signals from the port 1 and the port 2 are evenly multiplexed. It can be used as a waver. Conversely, LSM from port 3 ₀₁ Mode or LSE ₀₁ When a mode signal is input, the dielectric resonator 4 is, for example, HE. ₁₁₁ LSM excited in the mode and equally distributed from port 1 and port 2 through the dielectric resonator 4 ₀₁ Each mode signal is output, and can be used as an equally distributed duplexer. The dielectric resonator 4 shown in FIG. 8 may be configured in a plurality of stages.
[0026]
FIG. 9 is a diagram illustrating a configuration of an multiplexer / demultiplexer that can be used as a 3 dB coupler according to the third embodiment. The configurations of the dielectric strips and the dielectric resonator are the same as those of the above-described embodiment, and the upper and lower conductor plates are omitted in FIG. 9, the configurations of the dielectric strips 3a, 3b, 3c and the dielectric resonator 4a are the same as those of the multiplexer / demultiplexer shown in FIG. Also, in FIG. 9, the configuration of the portion composed of the dielectric strips 3c, 3d, 3e and the dielectric resonator 4b is the same as that obtained by horizontally inverting the multiplexer / demultiplexer shown in FIG. Are made equal to each other, and the angle between the dielectric strips 3d and 3e is 90 °. Signals (a) and (b) from port 1 and port 2 are respectively LSM ₀₁ When input in the mode, the signal (a) is transmitted through the dielectric resonator 4a to the LSM. ₀₁ Mode, signal (b) is LSE ₀₁ Each propagates through the dielectric strip 3c in the mode. These two signals are respectively transmitted through the dielectric resonator 4b to the LSM. ₀₁ Mode and LSE ₀₁ It tries to propagate to the dielectric strips 3d and 3e as a mode, but LSE ₀₁ Since the mode component is canceled by the LSE mode suppressor 5, the LSM of the signals (a) and (b) ₀₁ Only the mode component is output to port 3 and port 4. As a result, the signals (a) and (b) respectively input from the port 1 and the port 2 are multiplexed and demultiplexed and output to the port 3 and the port 4, respectively, thereby functioning as a 3 dB coupler. Note that the dielectric strips 3d and 3e have LSE ₀₁ Since the mode suppressor 5 is provided, the LSM incident from the port 3 ₀₁ Mode signal is LSE ₀₁ LSM that is not output from port 4 as a mode signal and is incident from port 4 ₀₁ Mode signal is LSE ₀₁ It is not output from the port 3 as a mode signal.
[0027]
In the above example, the angles formed by the dielectric strips 3d and 3e with respect to the dielectric strip 3c are made equal, but the dielectric strips 3d and 3e with respect to the dielectric strip 3c are kept at an angle of 90 ° with the dielectric strips 3d and 3e. By changing the angle formed by 3e, the coupling amount (distribution ratio) can be changed. Similarly, the coupling amount can be changed by changing the angle formed by the dielectric strips 3a and 3b with respect to the dielectric strip 3c while keeping the angle formed by the dielectric strips 3a and 3b at 90 °.
[0028]
FIG. 10 is a diagram illustrating a configuration of a balanced mixer according to the fourth embodiment. Also in this case, the upper and lower conductor plates are omitted as in the previous embodiment. The configurations of the dielectric strips 3a, 3b, 3c and the dielectric resonator 4 are the same as those shown in FIG. 7, but at least the portion of the dielectric strip 3c is as shown in the cross-sectional view of FIG. In addition, the dielectric strips 3c-1 and 3c-2 which are divided into upper and lower parts are provided between the upper and lower conductor plates 1 and 2, and the dielectric plate 6 is disposed so as to be sandwiched therebetween. The dielectric plate 6 is provided with a coplanar guide as shown in FIG. FIG. 10C is an enlarged view of the portion, and the first conductor 7 and the second conductor 9 shown on both sides thereof constitute a coplanar guide. Mixer diodes (Schottky barrier diodes) 8 a and 8 b are mounted between the first conductor 7 and the second conductor 9.
[0029]
Now, in FIG. 10, the Lo signal from port 1 is LSM. ₀₁ Mode and the RF signal from port 2 is LSM ₀₁ When the light is incident in the mode, the LSM is operated by the multiplexer shown in the first embodiment. ₀₁ Mode Lo signal and LSE ₀₁ The mode RF signal propagates through the dielectric strip 3c. Of these, LSE ₀₁ Since the mode RF signal and the first conductor 7 are magnetically coupled, the RF signal is applied to the two mixer diodes 8a and 8b in a reverse phase relationship. LSM ₀₁ The mode Lo signal is coupled to the second conductor 9 in the slot line mode, and the Lo signal having the same phase is applied to the mixer diodes 8a and 8b. As a result, the IF signal can be extracted from the first conductor 7. In addition, when a bias voltage is applied to the mixer diodes 8a and 8b, a bias voltage may be applied between the second conductors 9 and 9, but this is not essential.
[0030]
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a swirling polarization radiator according to the fifth embodiment, and upper and lower conductor plates are omitted in the drawing. The dielectric strips 3a and 3b form an angle of 90 ° with respect to the first dielectric resonator 4a, and the angle formed by the dielectric strips 3c and 3a and the angle formed by 3c and 3b are approximately 135 °. As a relationship. A cylindrical second dielectric resonator 4b is disposed at the end of the dielectric strip 3c, and an opening is formed in a portion of the upper or lower conductor plate facing the dielectric resonator 4b. Provided. With this configuration, the Tx (transmission) signal from port 1 is LSM. ₀₁ When the mode is input, the LSM is applied to the dielectric strip 3c via the dielectric resonator 4a. ₀₁ Mode and LSE ₀₁ The Tx signal in which the modes are mixed propagates and excites the dielectric resonator 4b. At that time, the LSM for the dielectric resonator 4b ₀₁ Mode and LSE ₀₁ The electric field vector swirls around the propagation axis in time and space according to the phase difference of the electromagnetic wave of the mode. As a result, the dielectric resonator 4b acts as a vertical primary radiator, and circularly or elliptically polarized electromagnetic waves are radiated in the axial direction of the dielectric resonator 4b from the opening provided in the conductor plate. become. LSM for exciting the dielectric resonator 4b ₀₁ Mode and LSE ₀₁ The mode phase difference can be set and adjusted by the length L of the dielectric strip 3c. On the other hand, when an electromagnetic wave swirling opposite to the radiation wave enters the dielectric resonator 4b in the axial direction from the opening, the electromagnetic wave is LSM. ₀₁ Mode and LSE ₀₁ When propagating through the dielectric strip 3c as a mode and propagating to the dielectric strip 3b via the dielectric resonator 4a, the LSM ₀₁ Propagation as a mode and an Rx signal is output from port 2. When swirl polarized waves are used in an anti-collision radar or the like, the swivel direction is opposite between the transmitted wave and the received wave reflected by the target. Therefore, the portion shown in FIG. It can be used as an antenna duplexer using a body line.
[0031]
FIG. 12 is a diagram illustrating another configuration example of the swirling polarization radiator according to the sixth embodiment. In the example shown in FIG. 11, the case where both transmission and reception are performed is shown, but in the sixth embodiment, it is used as a transmitter or a receiver. That is, FIG. 12A shows a wave transmitter, which is equivalent to the configuration of the dielectric strips 3a and 3c and the dielectric resonators 4a and 4b in FIG. Therefore, the Tx (transmit) signal is transmitted through the dielectric strip 3a to the LSM. ₀₁ When the mode is input, the LSM is applied to the dielectric strip 3c via the dielectric resonator 4a. ₀₁ Mode and LSE ₀₁ The Tx signal in which the modes are mixed propagates and excites the dielectric resonator 4b. As a result, circularly or elliptically polarized electromagnetic waves are emitted in the axial direction of the dielectric resonator 4b from the opening provided in the conductor plate. (B) is a wave receiver, which is equivalent to the configuration of the dielectric strips 3b and 3c and the dielectric resonators 4a and 4b in FIG. Therefore, when a circularly polarized electromagnetic wave is incident on the dielectric resonator 4b in the axial direction, the electromagnetic wave propagates through the dielectric strip 3c and propagates to the dielectric strip 3b via the dielectric resonator 4a. , LSM ₀₁ Propagation as a mode and an Rx signal is output from port 2.
[0032]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the LSM mode electromagnetic wave is propagated from the first dielectric strip, and the dielectric resonator is, for example, HE. ₁₁₁ A second dielectric strip excited in the mode and coupled to the dielectric resonator and the HE of the dielectric resonator ₁₁₁ The electromagnetic wave of the LSM mode and the LSE mode propagates to the second dielectric strip according to the angle formed by the direction of the electric field component of the mode, and the mode conversion between the LSM mode and the LSE mode is simple, and It will surely be possible.
[0033]
In particular, according to the second aspect of the invention, it is possible to reliably perform substantially complete mutual conversion between the LSM mode and the LSE mode.
[0034]
According to the invention of claim 3, the conversion ratio between the LSM mode and the LSE mode can be arbitrarily determined according to the angle formed by the two dielectric strips.
[0035]
According to the invention which concerns on Claim 4, the multiplexer / demultiplexer using the LSM mode and LSE mode which propagate a dielectric material line can be comprised easily.
[0036]
According to the fifth, sixth, and seventh aspects, multiplexing or demultiplexing is possible between two signals, each of which is an LSM mode signal, and a signal in which the LSM mode and the LSE mode are mixed. Further, isolation between two ports to which a signal for multiplexing is input or from which a demultiplexed signal is output is ensured.
[0037]
According to the eighth aspect of the present invention, a mixer using both the LSM mode and the LSE mode propagating through the dielectric line can be easily configured.
[0038]
According to the ninth and tenth aspects of the present invention, it is possible to easily configure a radiator that transmits or receives a circularly polarized wave or an elliptically polarized electromagnetic wave by using both the LSM mode and the LSE mode propagating through the dielectric line. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a dielectric line used in the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing two modes in the same dielectric line.
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a dielectric strip and a dielectric resonator.
FIG. 4 is a diagram illustrating an example of an excitation mode of a dielectric resonator.
FIG. 5 is a plan view showing an example of an arrangement relationship of dielectric strips with respect to a dielectric resonator.
FIG. 6 is a plan view showing another example of the positional relationship of the dielectric strip with respect to the dielectric resonator.
FIG. 7 is a plan view showing the configuration of the multiplexer / demultiplexer according to the first embodiment.
FIG. 8 is a plan view showing a configuration of a multiplexer / demultiplexer according to a second embodiment.
FIG. 9 is a plan view showing a configuration of a multiplexer / demultiplexer according to a third embodiment.
FIG. 10 is a plan view showing a configuration of a balanced mixer according to a fourth embodiment.
FIG. 11 is a plan view showing the configuration of a swirling polarization radiator according to a fifth embodiment.
FIG. 12 is a plan view showing a configuration of a swirling polarization radiator according to a sixth embodiment.
[Explanation of symbols]
1,2-conductor plate
3, 3a, 3b, 3c, (3c-1), (3c-2), 3d, 3e-dielectric strips
4,4a, 4b-dielectric resonator
5-LSE ₀₁ Mode suppressor
6-dielectric plate
7-first conductor
8a, 8b-Mixer diode
9-second conductor

Claims

A dielectric resonator is disposed between two substantially parallel conductor planes, the ends of the dielectric resonator are directed to the dielectric resonator, and the first and second dielectric strips are formed at a predetermined angle. A mode converter arranged to convert a mode of an electromagnetic wave propagating between a first dielectric strip and a second dielectric strip.

2. The mode conversion according to claim 1, wherein the predetermined angle is approximately 90 °, and mode conversion between the LSM mode and the LSE mode is performed between the first dielectric strip and the second dielectric strip. vessel.

The predetermined angle is set to an angle other than 90 °, 180 °, and 270 °, and LSM mode power propagated from the first dielectric strip is converted into LSM mode power and LSE mode power at a predetermined ratio. The mode converter according to claim 1.

A dielectric resonator is disposed between two substantially parallel conductor planes, the ends of the dielectric resonator are directed to the dielectric resonator, and the first, second, and third dielectrics form a predetermined angle. An electromagnetic wave propagating in the direction of the dielectric resonator from the first dielectric strip and the second dielectric strip is multiplexed to the third dielectric strip, or the third dielectric An multiplexer / demultiplexer characterized in that an electromagnetic wave propagating from a strip in the direction of the dielectric resonator is demultiplexed into first and second dielectric strips.

The angle formed by the second dielectric strip with respect to the first dielectric strip is approximately 90 °, and the angle formed by the third dielectric strip with respect to the first dielectric strip is approximately 180 °. 5. The multiplexer / demultiplexer according to claim 4, wherein each of the dielectric strips is provided with an LSE mode suppressor.

The angle formed by the first dielectric strip with respect to the third dielectric strip and the angle formed by the second dielectric strip with respect to the third dielectric strip are made substantially equal to each other. The multiplexer / demultiplexer according to claim 4, further comprising an LSE mode suppressor.

7. The multiplexer / demultiplexer according to claim 6, wherein an angle formed by the first dielectric strip and the second dielectric strip is set to approximately 90 degrees.

A dielectric resonator is disposed between two substantially parallel conductor planes, the ends of the dielectric resonator are directed to the dielectric resonator, and the first, second, and third dielectrics form a predetermined angle. A body strip is disposed to constitute a multiplexer for multiplexing the electromagnetic wave propagating from the first dielectric strip and the second dielectric strip toward the dielectric resonator to the third dielectric strip; A first conductor coupled to an LSE mode signal propagating through the third dielectric strip is provided, and a second conductor coupled to an LSM mode signal propagating through the third dielectric strip is provided on both sides of the conductor. And a mixer diode provided between the first conductor and the second conductor.

The first dielectric resonator is disposed between two substantially parallel conductor planes, one end of the first dielectric resonator faces the first dielectric resonator, and the first and second are formed at a predetermined angle. The two dielectric strips are arranged to form a mode converter that performs mode conversion between the first dielectric strip and the second dielectric strip, and the other end of the second dielectric strip The second dielectric resonator is provided in the part, and the electromagnetic wave of circular polarization or elliptical polarization is generated by the mixed signal of the LSM mode and the LSE mode propagating from the first dielectric strip to the second dielectric resonator. Is radiated from the second dielectric resonator, or circularly or elliptically polarized electromagnetic waves incident on the second dielectric resonator are transmitted to the first dielectric strip via the mode converter in the LSM mode. Or propagate as LSE mode Turning polarization radiator, characterized in that.

The first dielectric resonator is disposed between two substantially parallel conductor planes, one end of each is directed to the first dielectric resonator, and the first and second are formed at a predetermined angle. , A third converter strip is arranged to form a mode converter for performing mode conversion between the first and second dielectric strips and the third dielectric strip, respectively, A second dielectric resonator is provided at the other end of the dielectric strip, and is circularly polarized by a mixed signal of the LSM mode and the LSE mode propagating from the first dielectric strip to the third dielectric resonator. A wave or elliptically polarized electromagnetic wave is radiated from the second dielectric resonator, and the circularly or elliptically polarized electromagnetic wave incident on the second dielectric resonator is transmitted to the second dielectric strip in the LSM mode or LSE mode. Propagating as a mode Turning polarization radiator characterized.