JP4516883B2 - 導波管とマイクロストリップ給電線との間の非接触移行部素子 - Google Patents

Description

本発明は、マイクロストリップ技術ライン回路と、導波管回路との間の移行部素子に関し、より詳細には、マイクロストリップ技術給電線と、金属化成形体に基づく技術を用いることによって実現される矩形の導波管との間の非接触移行部に関する。

高ビット速度を伝送し得る無線通信システムが現在大きく発達している。開発されているシステム、特に、ＬＭＤＳ（ローカル・マルチ・ポイント・ディストリビューション・システム）のようなポイント・トゥ・マルチポイントシステム、ＷＬＡＮ（ワイヤレス・ローカル・エリア・ネットワーク）は、極めて高周波、即ち、数十ギガヘルツのオーダで稼動している。これらのシステムは複雑であるが、大衆消費者向けであるが故に、ますます低コストで実現されなければならない。現在、ＬＴＣＣ（低温焼結セラミック）又はＨＴＣＣ（高温焼結セラミック）技術のような技術があり、平面基板上に低コストで実現されるべき上記周波数で動作する受動的及び能動的機能を統合する装置を可能とする。

しかしながら、一部の機能は、特に、フィルタリング機能は、ミリ波帯域において実現するのが困難である。なぜならば、この場合に用いられるべき基板はミリ波帯域レベルで要求される品質を有さないからである。従って、この種の機能は導波管のような従来技術の基板を用いて実現されなければならない。そこで、問題として生じるのは、システムの他の機能によって用いるために設計されたマイクロストリップ技術を用いて実現される導波管とプリント基板との相互接続である。

他方、主としてミリメートル周波数に関連した同一の理由のために、アンテナ及びそれらの関連要素、例えば、フィルター、分極器又は正モード器(orthomode)は、導波管技術を用いて実現される。従って、導波管技術を用いて実現された回路を従来技術のプリント基板技術を用いて実現された平面構造に接続可能であることが必要であり、この最新技術は大量生産のために適切に構成されている。

この結果、マイクロストリップ技術における導波管構造と平面構造との間の接続に関する多くの研究がなされてきた。それ故に、Ｍｕｌｌｅｒ ｅｔ ａｌ，, ＥＡＤＳ「大量生産に適した、表面実装可能なメッキプラスチック導波管フィルタ」と題する、２００３年にミュンヘンで行われた第３３回欧州マイクロ波会議の論文の１２５５頁は、ＳＭＤ（表面実装部品）技術を用いることによって複層ＰＣＢ（プリント回路基板）に接続され得る導波管フィルタを記載している。この場合、導波管フィルタの入力及び出力はプリント基板上に実現されたフットプリント上に直接半田付けされている。これらのフットプリントはマイクロストリップ給電線への直接的な接続を供給する。それ故に、導波管モードの励起はマイクロストリップアクセス給電線と導波管構造との間の直接的な接触によって実行される。従って、この移行部は実現するのが複雑であることが分かっており、厳格な製造及び位置決め公差を要求する。

矩形の導波管とマイクロストリップ給電線との間の移行部も２００３年１月３日にトムソン・ライセンシングＳ．Ａ．名義で出願された仏国特許出願第０３０００４５号において提案されている。この移行部は導波管の端部を特別な方法で型どり、マイクロストリップ給電線を成形体基板上に実現することを要求し、リブ付き導波管が実現されているフォーム構造に延ばす。この場合、導波管を形成する成形体棒材はマイクロストリップ給電線用の基板としても用いられる。この種の基板は受動又は能動回路の実現と必ずしも常時適合するものではない。

全ての場合において、上述の実施態様は複雑であり柔軟性に欠ける。

従って、本発明は、マイクロストリップ技術を用いて実現される導波管構造と移行部との間の新規な非接触型の移行部を提案する。この移行部は実現容易であり、広い製造公差及び組立公差を許容する。さらに、本発明の移行部はＳＭＤ実装技術に適合する。

本発明は、導波管回路と、誘電性基板上に実現されたマイクロストリップ技術給電線との間の非接触接続のための移行部素子に関する。移行部素子は、基板への固定ために、導波管の端部をフランジによって拡大し、基板は、前記フランジの下面との接続のための導電性フットプリントを有する。加えて、移行部の適用を実現するために、特別の寸法を示すキャビティが、基板の下方で、導波管の端部に対向して実現される。

導波管回路及び固定フランジは、キャビティに対向するゾーン以外は金属化された外面を備えた成形体のような、合成材料のブロックにおいて実現される。

固定フランジは導波管の端部と一体的であるのが好ましい。しかしながら、幾つかの実施態様に関しては、固定フランジは導波管の端部に固着された独立した素子である。

第一実施態様によれば、固定フランジは、少なくともマイクロストリップ給電線の方向において、フランジの幅ｄが共振モードを有用帯域から離れる方向に移動するように選択されるような寸法とされ、フランジは、導波管の端部に対して少なくとも直交している。この場合、キャビティはλ／４と同一の深さを有し、ここで、λは前記導波管内の導波長に対応しており、マイクロストリップ給電線はプローブで終端する。

第二実施態様によれば、固定フランジは、導波管の延長部において実現される。この場合、マイクロストリップ給電線は容量性のプローブで終端し、キャビティはλ／４とλ／２との間の深さを有し、ここで、λは前記導波管内の導波長に対応する。電気漏洩を防止するために、導電性フットプリントが基板上に実現されてＣ字形状フランジと接続可能とし、Ｃ字形状の枝部間の開放部は、短絡を阻止しつつ、電界漏洩を制限するような寸法とされる。

第三実施態様によれば、導波管は、外面が金属化された誘電性ブロックをくり抜くことによって形成される。この場合、基板上に実現されたＣ字形状の導電性フットプリントは導波管方向に延び、導波管の下部を形成する。フットプリントは、導波管が溶接される第一金属化ゾーンと、該第一金属化ゾーン内部に位置し、導波管のためのカバーを形成する第二金属化ゾーンとを含むのが好ましい。

本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面を参照して、多様な実施態様の記述を読むことで明らかになろう。

図１乃至４を参照して、導波管回路と誘電性基板上に実現されるマイクロストリップ給電線との間の移行部素子の第一実施態様に関する第一の記述を行う。

移行部素子の展開図に関する図１に図式的に示されているように、参照番号１０は矩形の導波管を図式的に示している。この導波管は合成材料で実現されているのが好ましく、より具体的には、空気の誘電率と著しく類似する誘電率を備える成形体で実現されているのが好ましい。１１によって参照されるように、成形体の矩形ブロックは全ての外面が金属化されることで、マイクロ波導波管を実現している。

図１及び３に特に示されるように、顕著なＣ形状を示すフランジ２０が導波管１０の一端に実現されており、好ましくは、同時に、成形体技術導波管として実現されている。このフランジ２０はその２つの短側辺及び１つの長側辺で導波管１０の矩形端部を囲んでいるのに対し、他の長側辺は開口２２を有し、この開口は誘電性基盤３０上に実現されたマイクロストリップ給電線３１との如何なる短絡も防止するよう位置している。

図３により明瞭に示されているように、矩形の導波管と、フランジによって構成されている移行部とによって形成されているアセンブリは、１１及び２３で金属化されている。しかしながら、垂直方向でフランジ２０の切断部のレベルにあるゾーンと共に矩形ゾーンを形成する導波管の出力部に対応する端部は、２４によって示されるように金属化されていない。

部分的に金属化された成形体構造によって構成されたこのフランジは、移行性能を害し且つ低下し得る過剰周波数キャビティを形成する。この問題を防止するために、本発明に従って、フランジ２０は、後述のように、マイクロストリップ技術回路を搭載する基板との信頼性のある電気接触を得るような特別な寸法とされているのに加えて、共振モードを排除することによってアセンブリのための良好な機械的支持を保証している。

それ故に、マイクロストリップ給電線の反対側の部分に対応する、非金属化部分の反対側のフランジ２０の一部は、フランジの共振周波数を有用帯域外に移動するような寸法とされている。要求される機械的強度に従って選択されるフランジの厚さ、即ち、フランジのこの部分の寸法ｄは、発生される共振周波数が有用帯域の外側にあるよう選択されている。さらに、図１に示されるように、マイクロストリップ技術回路は誘電性基板３０上に実現されている。より具体的には、図２に示されるように、誘電性基板３０は金属層３０ａを含むことで、下面に接地平面を形成している。接地平面は、導波管１０の矩形の出力部に対応する矩形の非金属化ゾーン３０ｂを備え、非金属化ゾーンは、基板３０を支持するボックス又はベース４０内に実現されたキャビティ４０に隣接している。以下にこれらを詳述する。

図２ａに示される基板の頂面は、マイクロストリップ技術を用いてインピーダンス整合給電線３１ｂによって延長されているマイクロストリップ技術給電線３１ａと、導波管１０によって放出されるエネルギーを回収するための接続素子又はプローブ３１ｃとを含む。この素子は英語の「プローブ」という専門用語で知られている。

導波管出力部とプローブ３１ｃとの間の接続を可能とするために、フランジ２０下面のフットプリント３０ｃ、が基板３０の頂面上の導電性材料において実現されている。図２ａに明瞭に示されているように、プローブ３１ｃの延長部に見られるフットプリントの部分は、図１に示されているフランジ２０の部分の幅ｄに対応する幅ｄを有する。

金属化ゾーン３０ｃは、溶接、より具体的には、半田付けによって接続されているフランジの対応面を受け入れるために用いられ、この金属化ゾーンは、図示されていない金属孔によって下方の接地平面３０ａに電気的に接続されている。

さらに、図１に示されるように、マイクロストリップ技術回路を受け入れる誘電性基板は、導波管に面する部分にキャビティ４１を有する金属ベース又は金属ボックス４０上に装着されている。このキャビティは、矩形の導波管の開口と同一の大きさの開口と、導波管内の導波長の４分の１と顕著に同一の深さとを有する。これは移行部のためのインピーダンス整合を提供するためである。

本発明に関しては、マイクロストリップ技術給電線と同一の方向に見られる移行部のフランジの部分の幅のみが共振現象との関係で重要である。正に、図１に示されるような矩形の導波管に関しては、基本モードＴＥ１０が励起され、電界がアクセス給電線の軸において最大であり、導波管の短側辺上で横方向に準ゼロである。それ故に、マイクロストリップ給電線のいずれかの側に位置し且つフランジの横方向部材の近傍に形成されたキャビティは、性能に対して殆ど影響を及ぼさず、フランジのこれらの部分の大きさは、アセンブリの機械的剛性を与えるためにのみ選択される。これに対し、後方のフランジ部に関しては、それは給電線によって励起され、この部分の大きさに依存して共振周波数を生成する。この周波数は有用帯域内にある。従って、幅ｄは、この周波数を有用帯域から移動するために選択され、高さは機械的制限に従って選択される。

上記の概念を確認するために、有限要素法を用いた「Ａｎｓｏｆｔ／ＨＦＳＳ」という名称で知られるシミュレーションソフトウェアを用いることによって、図１の形式の平面構造及び矩形の導波管に関連する移行部素子を３Ｄで電磁的にシミュレートした。この場合、３．５５６ｍｍ×７．１１２ｍｍの管断面を有するＷＲ２８という名称の導波管が、図１に示されるようなフランジによって拡げられている。１．５ｍｍの厚さ、２ｍｍの短側辺の幅及び４ｍｍ又は２．３ｍｍと同一の幅を有するフランジが、上述のように、ＲＯ４００３という商品名で知られている０．２ｍｍの厚さの低コストのマイクロ波基板に装着され、この基板上にマイクロストリップ給電線が実現されている。

さらに、導波管は「Ｒｏｈａｃｅｌｌ／ＨＦ７１」という商品名で知られる成形体材料を金属化することによって実現されている。この材料は極めて低い比誘電率及び低い誘電損失を示し、ここで、εｒ＝１．０９，ｔｇ、δ＝０．００１、最大６０ＧＨｚである。このシミュレーションの結果は図４ａ及び４ｂに示されており、ここで、図４ａにおいて、ｄ＝４ｍｍであり、図４ｂにおいて、ｄ＝２．３ｍｍである。

ｄ＝４ｍｍに関しては、１８ｄＢ近辺の優れたインピーダンス整合が２７〜３２ＧＨｚの周波数帯域に亘って得られるのが観察されるのに対し、ｄ＝２．３ｍｍに関しては、破滅的な共振が２９ＧＨｚ近辺で観察される。

図５において、本発明の他の実施例が示されている。この場合、参照番号１０１によって示されるように、導波管１００は９０°に屈曲した管であり、端部にフランジ１０２を含み、アセンブリは成形体技術を用いて、即ち、上述のように、成形体ブロックを圧延し、それを金属層で被覆することによって実現されている。フランジ１０２は図１に示されているフランジと同一種類である。フランジ１０２は「Ｃ」形状を有し、導波管に結合されるべきマイクロストリップ技術給電線に面しなければならない部分に開口１０３を有する。

図５に示されるように、図１及び２の基板３０と同一種類の基板１１０は、マイクロストリップ技術給電線１１１と、フランジ１０２を固定するための導電性フットプリント１１２とを有する。このフットプリント１１２は、給電線１１１の反対側において、この部分の共振周波数を有用帯域外に移動するような方法で上述のように決定された値を備える寸法ｄを示す。

図１の実施態様と同一の方法で、この基板は金属ベース又は金属ボックス上に取り付けられており、その高さはλ／４と同一であり、ここで、λは導波管内における導波長である。

この種のシステムは、基板及び導波管のために同一の材料を用いて、上記と同一のソフトウェアを用いることによってシミュレートされた。屈曲部１０１の寸法は、３０ＧＨｚ近辺での適用のために最適化された。周波数の関数としてのインピーダンス整合に関する曲線が図６に示されている。それは３０ＧＨｚ近辺の帯域幅で２０ｄＢ以上のインピーダンス整合を示している。

図７において、２つの導波管／平面基板移行部を備えた他の実施態様が示されている。より具体的には、成形体技術を用いて実現された直線の導波路２００は、各端部で９０°の屈曲部２０１ａ及び２０１ｂによって延びている。各曲線端部は、図５を参照して記述されたものと同様に、フランジ１０２ａ，１０２ｂによって延びている。このフランジは、導波管２００を、マイクロ波誘電性材料の平面基板上にマイクロストリップ技術で実現された入力回路及び出力回路に接続するために用いられている。基板上にマイクロストリップ給電線を備えた各導波管端部の移行部のレベルで、図５のフットプリント１１２と同一種類のフットプリント２１１ａ，２１１ｂが実現されている。これらのフットプリントは非金属化部分２１３ａ，２１３ｂを囲み、平面技術を用いて実現される回路を供給するために用いられるマイクロストリップ給電線２１２ａ，２１２ｂの端部（又はプローブ）が非金属化部分内に達している。基板２１０は金属ベース又は金属ボックス２２０上に装着され、図５に関してと同様に、金属ベースは、導波管２００の端部２０１ａ，２０１ｂに対向するキャビティを有する。キャビティは図１の実施態様と同様な寸法とされている。

この種の構造は上述のようにシミュレートされ、インピーダンス整合に関するシミュレーションの結果が図８に示されている。

この場合、損失のレベルは、３０ＧＨｚで単一の移行部のために得られる損失に近く、４２ｍｍの波長に関して、シミュレートされた挿入損失は１．５ｄＢである。

上述のように、寸法ｄは、マイクロストリップ給電線に対応する部分に対向するフランジの部分によって形成されるキャビティが、有用帯域の周波数外の周波数で共振するように選択されている。これを達成するために、この部分の共振周波数は、ｄの値のみならず、フランジのこの部分の高さ及び幅にも依存する。これらの最後の２つの寸法は、フランジが機械的に剛的であるように選択されている。従って、ｄは選択された高さ及びベース幅のための周波数に反比例する値である。図９の曲線は、フランジの幅ｄの関数としての共振周波数における変化を示している。例えば、２７〜２９ＧＨｚの帯域幅で動作するシステムのために、共振周波数が有用帯域幅から相当離れて移動されるよう、ｄの値は２．５ｍｍよりもかなり上でなければならない。

次に、図１０乃至１７を参照して、本発明に従った移行部素子の他の実施態様を記述する。この場合、導波管回路５０は矩形の導波管５１を含み、平面技術回路、具体的には、マイクロストリップを有する基板６０に固定するために、導波管の端部はフランジ５２によって拡げられている。

この実施態様では、導波管の全体が基板６０上に位置するよう、フランジ５２の下面５２ａは矩形の導波管の下部５１ａを拡張している。さらに、矩形の導波管の端部は傾斜部５３で終端している。第一の実施態様に関しては、矩形の導波管５０は合成繊維の成形体の中実ブロックにおいて実現されており、図１の実施例で用いられているものと同一種類であり得る。ゾーン５４及びゾーン５５を除いて、導波管及びフランジの外面は、金属化されている。如何なる短絡を阻止するために、ゾーン５４は、図示の実施態様では矩形であり且つ後に詳述されるインピーダンス整合キャビティ７１の上に位置し、ゾーン５５は、マイクロストリップ技術給電線と成形体ブロックとの間のインターフェイスで垂直方向に位置している。

平面技術回路、より具体的には、マイクロストリップ技術との非接触接続を実現するために、図１、２ａ及び２ｂに示されるように、誘電性材料の基板６０は下部接地平面６０ａを含み、下部接地平面はキャビティ７１に対向して位置する部分に非金属化ゾーン６０ｂを有する。

基板の上面６０ｃには、プローブ６０ｅで終端するアクセス給電線６０ｄがマイクロストリップ技術で実現されており、この場合では、容量性があるようような寸法とされている。

さらに、基板６０への導波管５０の装着を実現するために、プローブ６０ｅは、フランジ５２の下面に対応する成形体を備えた導電性のフットプリント６０ｆによって囲まれている。フランジのフットプリントへの取り付けは、溶接、より具体的には、半田付け又は任意の他の均等手段によってなされる。フットプリントの形状は以下に詳述される。さらに、フットプリント６０ｆは、図示されていない金属化された孔によって、接地平面６０ａに電気的に接続されている。

さらに、基板６０は金属ベース又は金属ユニット７０に装着されている。本発明のために、金属ベースは、移行部のレベルにおいて、ベース７０内で型どられた或いは圧延されたキャビティ７１を含む。キャビティ７１は、矩形の導波管と同一の断面と、λ／４とλ／２との間の深さを有するのが好ましく、ここで、λは導波管内の導波長を表わしている。深さの正確な寸法は移行部素子の反応を最適化するように選択される。

この実施態様において、フランジの寸法は、基板上で導波管を正しくオフセットするのを容易にするのみならず、信頼性のあるプリント回路との電気的接触を提供して、移行部のレベルでの動力漏洩を回避しながら、アセンブリ全体のための接地結合をもたらすように実現されている。ところで、フランジは、移行部の性能に干渉し且つ移行部の性能を低下し得る余剰周波数キャビティを含む。従って、フランジは正しい寸法とされなければならない。

この場合、ＴＥ１０モードが励起される。従って、電界の構造はアクセス給電線の軸において最大であり、導波管の短側辺上で横方向に殆どゼロである。

従って、アクセス給電線のいずれかの側に位置するキャビティを形成するフランジの部分は、システムの性能に対してスプリアス効果(spurious effect)を殆ど有さない。しかしながら、マイクロストリップ給電線６０ｄの入力にとって本質的なフランジ５２内の開口５５の寸法は重要である。マイクロストリップアクセス給電線とフランジの金属化ゾーンとの間の結合に関連した外乱を阻止するためには、十分な空間を提供することが必要である。反対に、大き過ぎる開口は、電界の高集中ゾーン内に位置することで、漏洩の顕著な増大の直接的な原因となる。

下記の実施態様は図１の実施態様のために記述されたものと同一の方法を用いてシミュレートされた。それ故に、０．２ｍｍの厚さのＲＯＧＥＲＳ ＲＯ４００３という名称の誘電性材料で形成された低コストの基板上に実現されたマイクロストリップ給電線と、標準断面ＷＲ２８： ３．５５６ｍｍ×７．１１２ｍｍで高さが１ｍｍの（ＲＯＨＡＣＥＬＬ ＨＦ７１という商品名で知られている成形体のような）低損失材料で実現された図１０に示されるような導波管との間の移行部素子に関して、３０ＧＨｚ近辺で動作するよう設計された導波管の寸法を用いたシミュレーションの結果が図１２に示されている。

この場合、次の結果が得られた。

・２２．２〜３０．８ＧＨｚに亘る極めて広範な帯域幅における２０ｄＢ以上のインピーダンス整合。

・２８．９〜３０．１ＧＨｚの２５ｄＢ以上のインピーダンス整合。

・２５ｄＢのオーダの相当に低い挿入損失

移行部の最適化に対するフランジ５２寸法の影響を図１３乃至１７を参照して以下に記述する。図１３は、導波管が基板上に装着されたときの移行部素子を図式的に示す頂面図である。この場合、フランジ５２は、導波管５１自体の横壁に対して横方向に突出する２つのキャビティ５２ｂを含む。これらの２つのキャビティは、中央部に開口５２ｃを有する垂直方向のキャビティ５２ａの近傍に延び、マイクロストリップ給電線の通路に対応している。この実施態様において、上述のように、開口５２ｃの寸法は、挿入損失（Ｓ２１）及び反射減衰量（Ｓ１１）のような、移行部の電気的な性能に対して影響を有する。

それ故に、図１４に示されるように、図１４は開口５２ａの幅の関数としての挿入損失Ｓ２１を示し、次の３つの明確なゾーンがあるのが分かる。

・８ｍｍ以下の開口に関しては、損失は大きく、給電線と導波管の金属化された壁との間の結合の現象を反映している。

・８ｍｍ〜２ｍｍの間の開口に関しては、移行部損失が−０．２５ｄＢのオーダと最低限である最適値の範囲が観察される。

・２ｍｍ以上の開口に関しては、損失は増大し始め、その結果、電界漏洩が増大している。

さらに、図１５は、前記３つのゾーンの各々に関して見られる、開口の幅ｄの関数としての反射減衰量を示している。従って、下記の点が観察される。

・８ｍｍ以下の開口に関しては、構造の反射減衰量応答は完全に阻害されている。接近しすぎているキャビティの端部の存在が、顕著な不整合を導入している。

・８〜２ｍｍの間の開口に関しては、インピーダンス整合が最適化され、動作帯域幅をカバーしている。

・２ｍｍ以上の開口に関しては、広すぎる開口による漏洩に関連するレベルの隆起が開始している。

図１６及び１７は、フランジを形成するキャビティ５２ａ，５２ｂの幅ａ及びｂが移行部の性能に対して及ぼす影響を示している。

・キャビティａに関して、図１６は、このキャビティの幅は移行部の反射減衰量応答に対して僅か少しの影響しか有さないことを示している。広い周波数帯域において、０．２〜１．５ｍｍの広範囲の幅に関して、損失は常時−１５ｄＢ以下のままである。

・キャビティｂの幅に関して、図１７は、その値を１ｍｍ〜２ｍｍに倍増することによって、反射減衰量は、極めて広範な周波数帯域において、常時−１７ｄＢ以下のままであるので、それは移行部の性能をより少しだけしか阻害しないことを示している。

図１８及び１９は、図１０を参照して記述された種類の移行部素子で用いられる導波管回路の他の２つの実施態様を図式的に示している。

図１８に関しては、導波管５００は、チェビシェフ型の応答を示す３つのオーダの絞り導波管フィルタである。導波管５００は上記のような移行部素子を用いることによって平面技術回路に接続されている。それ故に、図１８ａは、接続フットプリント及びアクセス給電線を有することを特徴とする基板５０１と、フィルタ５００の出力部に対向するキャビティを有することを特徴とするベース５０２とを図式的に示している。

この実施態様に関連する性能は図１８ｂに示されている。以下の結果が分かる。

・３０ＧＨｚ近辺の９００ＭＨｚの範囲の周波数に関して、１．２ｄＢのオーダの低い挿入損失。

・同一の周波数の範囲で−２３ｄＢ以下の反射減衰量。

図１９は図１８と類似しており、導波管の各入力部に位置する２つのスタブを含む擬楕円のフィルタを包含する導波管６００を示している。この装置の目的は、帯域通過の局地的な外側に伝達零点を生成することによって、フィルタの選択性を増大することである。基板６０１（ＲＯ４００３）と、キャビティを有することを特徴とし且つ２つのマイクロストリップ給電線によって励起されるベース６０２との上に表面装着されたフィルタ６００が、３Ｄで完全にシミュレートされた。図１８ｂは得られた性能を示している。

・３０ＧＨｚ近辺の１ＧＨｚの通過帯域における１．２ｄＢのオーダの挿入損失。

・２９．５〜３０．０ＧＨｚの帯域幅で−３０ｄＢ以下の反射減衰量

・２８．５５ＧＨｚでの６０ｄＢ以上の減衰であり、２８．５５ＧＨｚは拒絶するスプリアス周波数に対応する周波数。

図２０乃至２２を参照して、本発明に従った移行部素子の他の実施例を以下に記述する。この場合、導波管回路８０は矩形の導波管８１を含み、端部は固定フランジを形成する素子８２によって拡がっている。この実施態様において、導波管は誘電性材料のブロックによって形成されており、このブロックは空気と同一の誘電率の合成繊維の成形体であり得る。ブロックはくり抜かれてキャビティ８３を形成し、ブロックの外面は完全に金属化されている。さらに、フランジ８２はスロット８４を有し、その役割は後述される。実施態様において、導波管が平面技術回路、特に、マイクロストリップ給電線を受け入れる基板９０上に位置するよう、フランジ８２の下面は矩形の導波管８１のくり抜かれた部分に延びている。

図２０及び２１に示されるように、マイクロ波誘電性材料の基板９０は、図２１ａで９４と印されている成形体平面を含み、この接地平面は、移行部のレベルにおいて、導波管出力部に対向して位置する部分に非金属化領域９５を有する。さらに、この実施態様において、基板９０の上面は、導波管８０をオフセットするために用いられる第一金属化ゾーン９３ｂを含む。

このゾーン９３ｂは図示されていない金属化された孔によって接地平面９４に電気的に接続されている。さらに、基板９０は、ゾーン９３ｂ内に位置する第二金属化ゾーン９３ａを含み、導波管の開口８３をカバーするよう、導波管８０の開口全体の下に延びている。

基板９０の上面は、ゾーン９５に対応する非金属化ゾーン９６も含む。このゾーン９６は、プリント回路技術、特に、マイクロストリップによって実現された給電線９１の端部９２又は「プローブ」を受け入れる。この給電線は、フランジ８２内の間隙８４に対応するゾーン９３ａ内の非金属化ゾーンを横断している。

アセンブリは金属ベース又は金属ボックス７２上に装着される。本発明に関して、金属ベースは、ベース内に型どられ或いは圧延された移行部のレベルにおいて、キャビティ７３を含む。キャビティは導波管の端部の断面と顕著に同一の断面を有する。すなわち、非金属化ゾーン９５及びλ／４とλ／２との間の深さに対応し、ここで、λは導波管における導波長を表わしている。

上述の実施態様は前記の実施態様のために記述されたものと同一の方法を用いてシミュレートされた。それ故に、基板は、０．２ｍｍの厚さのＲＯＧＥＲＳ ＲＯ４００３という名称で知られている誘電性材料によって構成されている。導波管の内部断面が標準ＷＲ２８： ３．５５６ｍｍ×７．１１２ｍｍと同等であり且つ２ｍｍの厚さを示すような方法で、導波管は圧延された誘電性材料のブロック内に実現されている。導波管は錫、銅等のような導電性材料で金属化されている。システムは３０ＧＨｚで動作するよう設定されている。

この場合、単一のマイクロストリップ給電線／導波管移行部に関する図２２に示されているように、次の結果が得られる。

・２６ＧＨｚ〜３６ＧＨｚの範囲の極めて大きな帯域における１５ｄＢ以上のインピーダンス整合。

・この周波数帯域における０．４ｄＢのオーダの相当に低い反射減衰量。

上記の導波管８０は、図１８に示された種類のチェビシェフ型応答を有することを特徴とする絞り導波管フィルタ又は図１９において示された種類の導波管の各入力部に位置する２つのスタブを備えた擬楕円のフィルタを実現するよう変形され得ることは当業者にとって自明である。

上記の実施態様に対して多くの変形がなされ得ることは当業者にとって自明である。具体的には、幾つかの実施態様のための独立の移行部素子に導波管の端部を挿入することが想定されるであろう。重要な点は、スプリアス共振モードを示さない非接触移行部を実現することである。

本発明に従った導波管回路とマイクロストリップ技術給電線との間の移行部素子の第一実施態様を示す展開斜視図である。 （ａ）は、第一実施態様において用いられるマイクロストリップ技術給電線を含む基板の頂面図であり、（ｂ）は、第一実施態様において用いられるマイクロストリップ技術給電線を含む基板の底面図である。 導波管と一体化された移行部素子を示す斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、図１の実施態様に関し、マイクロストリップ給電線方向のフランジの寸法ｄのための周波数の関数としての適用を示す曲線グラフであり、例えば、各々ｄ＝４ｍｍ及びｄ＝２．３ｍｍである。 第二実施態様に従って、マイクロストリップ給電線と９０°に屈曲する導波管との間の素子を示す展開斜視図である。 図５の実施態様に関する周波数の関数としてのインピーダンス整合及び移行部損失を示す曲線グラフである。 ２つの９０°屈曲部を備える導波管に関し、第一実施態様の他の変形を示す展開斜視図である。 図７の実施態様に関する周波数の関数としてのインピーダンス整合及び移行部損失を示す曲線グラフである。 寸法ｄの関数としての共振周波数の変化を示す曲線グラフであり、ｄの限界値を決定可能にしている。 本発明に従った導波管回路とマイクロストリップ技術給電線との間の移行部素子の第二実施態様を示す展開斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、各々、第二実施態様において用いられているマイクロストリップ技術給電線を含む基板の頂面図及び底面図である。 図１０に従った導波管とマイクロストリップ給電線との間の移行部に関してシミュレートされた挿入損失及び反射減衰量を示す曲線グラフである。 図１０の実施態様のための基板上の導電性フットプリントとマイクロストリップ給電線を示す拡大底面図である。 ３０ＧＨｚで図１０の実施態様のためのフットプリントの開口幅の関数としての挿入損失を示す曲線グラフである。 異なるフットプリント寸法に関する反射減衰量を示す曲線グラフである。 異なるフットプリント寸法に関する反射減衰量を示す曲線グラフである。 異なるフットプリント寸法に関する反射減衰量を示す曲線グラフである。 （ａ）は、ＳＭＤフィルタを含む導波管回路に関する図１０の実施態様の変形を示す展開斜視図であり、（ｂ）は、この変形に関してシミュレートされたインピーダンス整合及び反射減衰量を示す曲線グラフである。 （ａ）は、ＳＭＤ擬楕円フィルタを含む導波管回路に関する図１０の実施態様の他の変形を示す展開斜視図であり、（ｂ）は、この変形に関してシミュレートされたインピーダンス整合及び反射減衰量を示す曲線グラフである。 本発明に従った導波管回路とマイクロストリップ技術給電線との間の移行部素子の第二実施態様を示す展開斜視図である。 （ａ）及び（ｂ）は、各々、第三実施態様において用いられるマイクロストリップ技術給電線を含む基板を示す底面図及び頂面図である。 図２０に従った移行部に関してシミュレートされた挿入損失及び反射減衰量を示す曲線グラフである。

符号の説明

１０ 導波管
２０ フランジ
３０ 基板
３０ａ 接地平面
３０ｂ 非金属化ゾーン
３０ｃ フットプリント
３１ マイクロストリップ技術給電線
３１ａ マイクロストリップ技術給電線
３１ｂ インピーダンス整合給電線
３１ｃ プローブ
３２ フットプリント
４１ キャビティ
５０ 導波管
５１ａ 下部
５２ フランジ
５２ａ キャビティ
５２ｂ キャビティ
５２ｃ 開口
５３ 傾斜部
５４ 非金属化ゾーン
５５ 非金属化ゾーン
６０ 基板
６０ａ 下部接地平面
６０ｂ 非金属化ゾーン
６０ｃ 上面
６０ｄ アクセス給電線
６０ｅ プローブ
６０ｆ フットプリント
７０ 金属ベース
７１ キャビティ
８０ 導波管回路
８１ 導波管
８２ フランジ
８３ キャビティ
８４ スロット
９０ 基板
９３ａ 第一金属化ゾーン
９３ｂ 第二金属化ゾーン
９４ 接地平面
９５ 非金属化領域
９６ 非金属化ゾーン
１００ 導波管
１０１ 屈曲部
１０２ フランジ
１１０ 基板
１１１ マイクロストリップ技術給電線
１１２ フットプリント
２００ 導波管
２０１ａ 屈曲部
２０１ｂ 屈曲部
２１０ 基板
２１１ａ フットプリント
２１１ｂ フットプリント
２１２ａ マイクロストリップ給電線
２１２ｂ マイクロストリップ給電線
２１３ａ 非金属化部分
２１３ｂ 非金属化部分
６００ 導波管
６０１ 基板
６０２ ベース

Claims (7)

1. 導波管回路と、誘電性の基板の上に実現されるマイクロストリップ技術給電線との間の垂直な非接触接続のための移行部素子であって、
   当該移行部素子は、前記基板への固定ために、前記導波管回路の端部を固定フランジによって拡大し、前記基板は、前記固定フランジの下面との接続のための導電性フットプリントと、前記導波管回路とのインピーダンス整合を実現するような寸法とされるキャビティとを含み、該キャビティは、前記基板の下方で前記導波管の前記端部に対向して実現され、
   マイクロ波キャビティを形成する前記固定フランジは、少なくともマイクロストリップ給電線の方向において、前記固定フランジの幅ｄが、共振モードを有用周波数帯域から離れる方向に移動するよう選択されるような寸法とされ、前記幅ｄは、前記固定フランジの所与の高さ及び幅のための共振周波数と反比例する値であり、前記固定フランジは、前記導波管の端部と一体的であるか、或いは、前記導波管の端部に固着される別体の素子であることを特徴とする、
   移行部素子。
2. 前記導波管回路及び前記固定フランジは、前記キャビティに対向するゾーン以外は金属化された外面を備えた成形体のような、合成材料のブロックにおいて実現されていることを特徴とする、請求項１に記載の移行部素子。
3. 前記キャビティは、λ／４とλ／２との間の深さを有し、ここで、λは前記導波管内の導波長に対応していることを特徴とする、請求項１又は２のうちのいずれか１項に記載の移行部素子。
4. 前記導電性フットプリントはＣ字形状を有し、該Ｃ字形状の枝部間の開放部は、短絡を阻止しつつ、電界の漏洩を制限するような寸法とされていることを特徴とする、請求項１乃至３のうちのいずれか１項に記載の移行部素子。
5. 前記導波管回路は、外面が金属化された誘電性ブロックをくり抜くことによって形成されていることを特徴とする、請求項１乃至４のうちいずれか１項に記載の移行部素子。
6. 前記導電性フットプリントは、前記導波管のくり抜き部分の下方で延びることにより、カバーを形成していることを特徴とする、請求項５に記載の移行部素子。
7. 前記基板上に実現された前記導電性フットプリントは、前記導波管が固定される第一金属化ゾーンと、該第一金属化ゾーン内の第二金属化ゾーンとを含み、該第二金属化ゾーンは、前記導波管のためのカバーを形成することを特徴とする、請求項５又は６に記載の移行部素子。

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