JP3899187B2 - Non-radioactive dielectric guide circuit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、発振器を内蔵した非放射性誘電体ガイド回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
非放射性誘電体ガイド回路(NRDガイド回路:Non Radiative Dielectic Wave Guide)は、マイクロ波ストリップ線路に比べて伝搬損失が低く、導波管に比べて伝搬路の制作が容易であるところから、マイクロ波、特に30GHz以上のミリ波帯の伝送線路として注目されている。
【0003】
このNRDガイド回路は、電磁波が伝搬する誘電体ストリップ線路を金属の2枚の平行平板で挟んだ構造であり、この平行平板の対面間隔が使用周波数波長の1/2以下に設定されているので、この誘電体ストリップ線路以外の場所では、電磁波が遮断されてその放射が抑制されるため、誘電体ストリップ線路に沿って電磁波を低損失で伝搬させることができる。
【0004】
一方、導波管は前記したように製作が困難ではあるが、損失が少なく信頼性が高いという長所があり、また多くのノウハウの蓄積があるところから、ミリ波以上の高周波の伝送線路としては主流となっている。
【0005】
そこで、NRDガイド回路と導波管を接続することが要求される場合が多く発生し、NRDガイド回路−導波管のモード変換器が必要となってくる。
【0006】
図5は従来のNRDガイド回路−導波管のモード変換器の構造を示す図である。ここで、NRDガイド回路の伝送モードは現在主流であるLSM01モード、導波管の伝送モードはTE10モードである。NRDガイド回路Aは2枚の金属の平行平板1,2の間に誘電体ストリップ線路3を挟んだ構造であり、この誘電体ストリップ線路3には先端がテーパ形状の誘電体ストリップ線路4が連続している。Bはホーン型導波管であり、その内部にテーパ形状の誘電体ストリップ線路4が挿入されている。LSM01モードの電磁界分布はTE10モードの電磁界分布を90度ひねったものに似ているので、平行平板1,2と導波管BのE面が平行になるように設置すると電磁波はスムーズに変換される。導波管BのH面と平行平板1,2とを平行にするときは、90度のねじり導波管Cを使用する。
【0007】
このようなNRDガイド回路−導波管のモード変換器では、図6の(a)に示すように、平行平板1,2に垂直方向の磁力線面S1がNRDガイド回路Aとホーン導波管Bで平行な関係にあり、電気力線S2は平行平板1,2に平行であり、スムーズに伝搬モードの変換が行われていることがわかる。
【0008】
一方、NRDガイド回路を使用した35GHz帯および60GHz帯の発振器として、図7の(a)に示すようにガンダイオードと組み合わせた構造のものがある。これは、平行平板1,2の間のスペースに、誘電体ストリップ線路3と共にガンダイオード5を搭載したマウント6を設置したものであり、ガンダイオード5で発振した高周波出力が、共振器7を経由して誘電体ストリップ線路3に導出される。ガンダイオード5には、電源系への高周波信号漏洩を遮断するチョーク8を介してバイアス電圧が印加される。図7の(b)は共振器7の代表的な例を示す図であり、テフロン銅張積層基板の銅箔をエッチングでパターニングした銅箔部分7aを有するようにしたものである。この銅箔部分7aの幅や長さを調整することにより発振周波数を調整することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記したNRDガイド回路−導波管のモード変換器では、NRDガイド回路Aの誘電体ストリップ線路3から連続して外部に延長するテーパ状の誘電体ストリップ線路4を設けて、この部分を導波管Bに結合するものであり、全体形状が大型化するという問題がある。
【0010】
また、NRDガイド回路を使用した発振器では、一旦組み立ててしまうと周波数を変更する手段がなく、再度平行平板1,2を開いて共振器7を調整しなければならない。また、特定の周波数で発振させたいときは、共振器7の銅箔部分7aの調整だけで周波数調整することは非常に困難であった。
【0011】
本発明は以上のような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、NRDガイド回路の内部に導波管部分を作り込むようにして、周波数調整が簡単にできるようにした発振器を提供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】
第1の発明は、2枚の金属板からなる平行平板を使用周波数帯の波長の1/2以下の間隔で配置し、該平行平板の間に誘電体ストリップ線路を挟持してなる非放射性誘電体ガイド回路において、前記平行平板の一方に垂直に、内側が前記誘電体ストリップ線路で閉じられる貫通孔を形成し、該貫通孔内に発振素子を装填し、該貫通孔の外側を周波数調整部材で閉じて構成した。
【0016】
第2の発明は、第1の発明において、前記周波数調整部材が、前記貫通孔に挿入される金属又は誘電体であるよう構成した。
【0017】
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記発振素子がガンダイオードであるよう構成した。
【0018】
【発明の実施の形態】
[参考例]
図1は本発明の参考例のNRDガイド回路−導波管のモード変換器の構造を示す図である。NRDガイド回路A1は2枚の金属の平行平板1,2の間に誘電体ストリップ線路線路3を挟んだ構造であり、従来と同じである。本実施の形態では、一方(下側)の平板2に垂直方向に貫通する断面形状が導波管形状の貫通孔11を形成し、その開口の内側(上側)を誘電体ストリップ線路3の底面により閉じたものである。貫通孔11の外側の開口には別の導波管12が連続するように取り付けられている。
【0019】
したがって、このモード変換器では、導波管12を伝搬してきたTE10モードの電磁波が、同じTE10モードで貫通孔11を通じて誘電体ストリップ線路3に到達し、ここでNRDガイド回路A1のLSM01モードに変換されて、その誘電体ストリップ線路3内を伝搬していく。
【0020】
図2は導波管11から誘電体ストリップ線路3への電磁波の変化の様子を示す図である。まず、図2の(a)は図1のa−a線断面図であり磁力線面S1の様子を示し、(b)は図1のb−b線断面図であり電気力線S2の様子を示している。磁力線S1はNRDガイド回路A1、貫通孔11、導波管12ともに導波管12のH面に平行であり、電気力線S2はいずれも平行平板1,2に平行である。したがって、電磁波は、導波管12から誘電体ストリップ線路3にスムーズに伝搬モードを移行できる。
【0021】
なお、NRDガイド回路A1と貫通孔11の間のインピーダンス整合は、誘電体ストリップ線路3の一方の端部を開放し(平行平板1,2より短くする)、その端部から導波管穴11の形成位置までの距離L(図2の(a)参照)を調節することによって行う。
【0022】
[実施例]
図3は本発明の実施例の発振器の構成を示す図である。ここでは、前記した貫通孔11内にガンダイオード21を装填している。図4の(a)は図3のa−a線断面図、(b)は図3のb−b線断面図であり、その部分を具体的に表した図である。ガンダイオード21は台座22と押座23とで挟持された状態で貫通孔11内に位置し、バイアスポスト24からバイアス電圧が押座23を介して印加されるようになっている。25は貫通孔11内へ挿入量を調整可能な金属板(又は誘電体板)である。26はビームリード型のPINダイオード27をマウントした変調用プリント基板であり、誘電体ストリップ線路3の途中にPINダイオード27が位置するよう、その誘電体ストリップ線路3に挟持されている。このプリント基板26のPINダイオード27には、図4の(c)に示すように、高周波信号を遮断するためのチョーク28を介して被変調信号が印加されるようになっている。
【0023】
さて、本実施の形態では貫通孔11に空洞共振器が構成されるので、ガンダイオード21にバイアスを印加することにより発振を開始し、そこで発生した電磁波が貫通孔11から誘電体ストリップ線路3の底面に到達し、ここでNRD線路の伝搬モードLSM01に変換されてから、誘電体ストリップ線路3を伝播し、PINダイオード27に到達する。したがって、このPINダイオード27をパルス信号でオン/オフ制御してやれば、この部分を電磁波が透過したり、あるいは反射するので、パルス変調された電磁波を誘電体ストリップ線路3の端部に得ることができるようになる。
【0024】
以上において、発振周波数の調整は、貫通孔11に挿入した金属板25の挿入量の調整によって行う。貫通孔11はこの金属板25で閉じられた空洞共振器を構成しており、金属板25の挿入量を調整することで空洞共振周波数が変化し、発振周波数が変化する。
【0025】
【発明の効果】
以上から本発明によれば、非放射性誘電体ガイド回路を構成する平板に導波管形状の貫通孔を形成し、この部分において非放射性誘電体ガイド回路と導波管のモード変換器を構成したので、そのモード変換器を小さなスペースで実現できる。また、発振器においては、この貫通孔に発振素子を装填し、発振周波数はその空洞容積を周波数調整部材で調整するので、組立後であっても周波数調整を連続的に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の参考例のNRDガイド回路−導波管のモード変換器の概略構成を示す図である。
【図2】 (a)は図1のモード変換器の磁界分布の説明図、(b)は電界分布の説明である。
【図3】 本発明の実施例の形態のNRDガイド回路発振器の概略構成を示す図である。
【図4】 (a)は図3のa−a線断面図、(b)は図3のb−b線断面図、(c)は変調用プリント基板の平面図である。
【図5】 従来のNRDガイド回路−導波管のモード変換器の概略構成を示す図である。
【図6】 (a)は図5の磁界分布の説明図、(b)は電界分布の説明図である。
【図7】 従来のNRDガイド回路発振器の概略構成を示す図である。
【符号の説明】
1,2:金属の平行平板、3,4:誘電体ストリップ線路、5:ガンダイオード、6:マウント、7:共振器、8:チョーク、
11:貫通孔、12:導波管、
21:ガンダイオード、22:台座、23:受座、24:バイアスポスト、25:金属板、26:変調用プリント基板、27:PINダイオード、28:チョーク。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a nonradiative dielectric guide circuit with a built-in oscillators.
[0002]
[Prior art]
The non-radiative dielectric guide circuit (NRD guide circuit: Non Radiative Dielectic Wave Guide) has a lower propagation loss than a microwave strip line and is easier to produce a propagation path than a waveguide. In particular, it is attracting attention as a transmission line in the millimeter wave band of 30 GHz or more.
[0003]
This NRD guide circuit has a structure in which a dielectric strip line through which electromagnetic waves propagate is sandwiched between two parallel flat plates of metal, and the facing distance between the parallel flat plates is set to 1/2 or less of the operating frequency wavelength. In other places than the dielectric strip line, the electromagnetic wave is blocked and the radiation thereof is suppressed, so that the electromagnetic wave can be propagated along the dielectric strip line with low loss.
[0004]
On the other hand, although waveguides are difficult to manufacture as described above, they have the advantages of low loss and high reliability, and since there is a lot of know-how accumulated, as a high-frequency transmission line of millimeter waves or more, It has become mainstream.
[0005]
Therefore, there are many cases where it is required to connect the NRD guide circuit and the waveguide, and an NRD guide circuit-waveguide mode converter is required.
[0006]
FIG. 5 is a diagram showing the structure of a conventional NRD guide circuit-waveguide mode converter. Here, the transmission mode of the NRD guide circuit is the currently mainstream LSM 01 mode, and the transmission mode of the waveguide is the TE 10 mode. The NRD guide circuit A has a structure in which a
[0007]
In such an NRD guide circuit-waveguide mode converter, as shown in FIG. 6 (a), the magnetic force lines S1 perpendicular to the
[0008]
On the other hand, as a 35 GHz band and 60 GHz band oscillator using an NRD guide circuit, there is a structure combined with a Gunn diode as shown in FIG. In this structure, a
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described NRD guide circuit-waveguide mode converter, a tapered
[0010]
Further, in an oscillator using an NRD guide circuit, once assembled, there is no means for changing the frequency, and the
[0011]
The present invention has been made in view of the points mentioned above, and its object is as fabricated the waveguide section in the interior of the NRD guide circuit, the oscillator to be able to easily frequency adjustment Is to provide.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
The first invention is a non-radiative dielectric in which parallel plates made of two metal plates are arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the used frequency band, and a dielectric strip line is sandwiched between the parallel plates. In the body guide circuit, a through hole is formed perpendicular to one of the parallel plates, the inside is closed by the dielectric strip line, an oscillation element is loaded in the through hole, and the frequency adjustment member is disposed outside the through hole. Closed and configured.
[0016]
According to a second aspect , in the first aspect , the frequency adjusting member is a metal or a dielectric that is inserted into the through hole.
[0017]
According to a third invention, in the first or second invention, the oscillation element is a Gunn diode.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[ Reference example ]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of an NRD guide circuit-waveguide mode converter of a reference example of the present invention. The NRD guide circuit A1 has a structure in which a
[0019]
Therefore, in this mode converter, the TE 10 mode electromagnetic wave propagating through the
[0020]
FIG. 2 is a diagram showing a state of change of electromagnetic waves from the
[0021]
For impedance matching between the NRD guide circuit A1 and the through-
[0022]
[ Example ]
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the oscillator according to the embodiment of the present invention . Here, the
[0023]
In this embodiment, since a cavity resonator is formed in the through
[0024]
In the above, the adjustment of the oscillation frequency is performed by adjusting the insertion amount of the
[0025]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a waveguide-shaped through hole is formed in the flat plate constituting the nonradiative dielectric guide circuit, and the mode converter of the nonradiative dielectric guide circuit and the waveguide is configured in this portion. Therefore, the mode converter can be realized in a small space. In the oscillator, an oscillation element is loaded into the through hole, and the oscillation frequency is adjusted by adjusting the cavity volume by the frequency adjusting member. Therefore, the frequency can be continuously adjusted even after assembly.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an NRD guide circuit-waveguide mode converter according to a reference example of the present invention.
2A is an explanatory diagram of a magnetic field distribution of the mode converter of FIG. 1, and FIG. 2B is an explanatory diagram of an electric field distribution.
3 is a diagram showing a schematic configuration of a NRD guide circuit oscillator according to the embodiment of the present invention.
4A is a cross-sectional view taken along line aa in FIG. 3, FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line bb in FIG. 3, and FIG. 4C is a plan view of a modulation printed board.
FIG. 5 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional NRD guide circuit-waveguide mode converter;
6A is an explanatory diagram of the magnetic field distribution of FIG. 5, and FIG. 6B is an explanatory diagram of the electric field distribution.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a conventional NRD guide circuit oscillator.
[Explanation of symbols]
1, 2: parallel plate of metal, 3, 4: dielectric strip line, 5: Gunn diode, 6: mount, 7: resonator, 8: choke
11: Through hole, 12: Waveguide,
21: Gunn diode, 22: Pedestal, 23: Seat, 24: Bias post, 25: Metal plate, 26: Printed circuit board for modulation, 27: PIN diode, 28: Choke.
Claims (3)
前記平行平板の一方に垂直に、内側が前記誘電体ストリップ線路で閉じられる貫通孔を形成し、
該貫通孔内に発振素子を装填し、該貫通孔の外側を周波数調整部材で閉じた、
ことを特徴とする非放射性誘電体ガイド回路。In a non-radiative dielectric guide circuit in which parallel plates made of two metal plates are arranged at intervals of 1/2 or less of the wavelength of the used frequency band, and a dielectric strip line is sandwiched between the parallel plates,
Perpendicular to one of said parallel plates, a through hole is formed inside that closed in the dielectric strip line,
An oscillation element was loaded in the through hole, and the outside of the through hole was closed with a frequency adjusting member .
A non-radiative dielectric guide circuit.
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