JP4542066B2 - 導波管電力分配器 - Google Patents

Description

この発明は、主としてマイクロ波帯およびミリ波帯で用いる電力分配器に関し、より詳細には導波管電力分配器に関するものである。

電力分配器は、高周波信号を分配および合成するために広く用いられている。低損失な電力分配器の構成としては、方形導波管の幅広面の管壁からプローブを挿入して結合させる導波管電力分配器の構成が報告されている（例えば、特許文献１参照）。

この特許文献１に記載された導波管電力分配器は、複数のプローブを方形導波管の管内波長に等しい間隔で配置し、さらにそれぞれのプローブに２本のマイクロストリップ線路を接続して高周波信号を等振幅で分配する導波管電力分配器を構成している。

特開平７−２２８３８号公報（図２）

しかしながら、上記のような従来の導波管電力分配器において、導波管の管軸方向に対して２本のマイクロストリップ線路の取り出し方向が平行な場合、導波管の伝搬方向から見た２本のマイクロストリップ線路の方向の違いにより、１つのプローブから２本のマイクロストリップ線路へ分配される部分の分配特性に偏差が生じるという問題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、分配偏差の小さな導波管電力分配器を得ることを目的とする。

この発明に係る導波管電力分配器は、一方の面に複数のストリップ導体パターンが形成され、他方の面に地導体パターン抜き部を有する地導体パターンが形成され、両面の間にスルーホールが形成された誘電体基板と、１つの側面が開口される掘り込みが一方の面に形成された導電性を有するシャーシと、プローブとを備え、前記誘電体基板の前記地導体パターンが形成された面と、前記シャーシの前記掘り込みが形成された面とを対向するように重ね合わせて前記開口される側面から入力される高周波信号が前記掘り込みの前記開口される側面に対向する側壁で反射されて定在波が形成される導波管を構成すると共に、前記誘電体基板と前記ストリップ導体パターンと前記地導体パターンからマイクロストリップ線路を構成し、前記スルーホールの一端は前記ストリップ導体パターンと接続され、他端は前記地導体パターン抜き部に位置し、前記スルーホールを介して前記マイクロストリップ線路に接続された前記プローブが前記導波管に挿入された導波管電力分配器であって、前記スルーホールに一端が接続された一方の前記ストリップ導体パターンは前記開口される側面から前記側壁を眺めたときの奥行き方向に延び、前記スルーホールに一端が接続された残りの前記ストリップ導体パターンのうちの１つは前記開口される側面から前記側壁を眺めたときの手前方向に延び、前記スルーホールは、前記地導体パターン抜き部の前記開口される側面から前記側壁を眺めたときの長さの中間に対して奥行き方向にずれた位置に形成されることを特徴とする。

この発明によれば、地導体パターンのプローブの位置に設けられた地導体パターン抜き部の形状がプローブに対して非対称であるため、導波管とマイクロストリップ線路を結合させて構成される導波管電力分配器において、分配偏差を小さくすることができる。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る導波管電力分配器を示す断面図である。また、図２は、図１における誘電体基板１の上面図、図３は、図１における誘電体基板１の下面図、図４は、図１における方形導波管１１のＡ−Ａ’断面図である。なお、図１は、図２ないし４におけるＢ−Ｂ’断面図となっている。

これらの図に示す導波管電力分配器は、誘電体基板１と、掘り込みが形成された導電性を有する金属シャーシ２と、プローブ７ａ、７ｂ、７ｃとを備えている。誘電体基板１の上面には、ストリップ導体パターン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆが形成され、下面には地導体パターン抜き部５ａ、５ｂ、５ｃを有する地導体パターン４が形成され、両面の間には、スルーホール６ａ、６ｂ、６ｃが形成されている。なお、金属シャーシ２は、金属の他、表面がめっきされた誘電体などの表面に導電性を有するものであればよい。

前記誘電体基板１の地導体パターン４が形成された面と、前記金属シャーシ２の掘り込みが形成された面とが対向するように重ね合わせて、つまり掘り込みを設けた金属シャーシ２の上に、地導体パターン４を設けた誘電体基板１を重ねることにより方形導波管１１を構成すると共に、前記誘電体基板１と前記ストリップ導体パターン３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆと前記地導体パターン４からそれぞれマイクロストリップ線路を構成している。なお、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆはマイクロストリップ端子である。

前記誘電体基板１にはスルーホール６ａ、６ｂ、６ｃが形成され、スルーホール６ａ、６ｂ、６ｃの一端は、それぞれ複数のストリップ導体パターン３ａおよび３ｆ、３ｂおよび３ｅ、３ｃおよび３ｄが接続されるとともに、プローブ７ａ、７ｂ、７ｃがそれぞれ挿入され、はんだや導電性接着剤などで固定されている。また、スルーホール６ａ、６ｂ、６ｃの他端は地導体パターン抜き部５ａ、５ｂ、５ｃに位置し、スルーホール６ａ、６ｂ、６ｃを介してマイクロストリップ線路に接続されたプローブ７ａ、７ｂ、７ｃが方形導波管１１に挿入されている。ここで、地導体パターン抜き部５ａ、５ｂ、５ｃは、プローブ７ａ、７ｂ、７に対して非対称な形状となっている。なお、８は方形導波管１１の導波管端子１２とは反対側の端部に設けられた導波管短絡部である。

この実施の形態１では、プローブ７ａ、７ｂ、７ｃを、方形導波管１１の幅広面から挿入することにより、方形導波管１１とマイクロストリップ線路との間で高周波信号を結合させる構造となっている。プローブ７ａ、７ｂ、７ｃは、使用周波数における方形導波管１１の管内波長のおよそ１／２の整数倍の間隔で配置されている。また、導波管短絡部８は、３つのプローブの中で導波管端子１２から最も遠い、換言すれば短絡部から最も近いプローブ７ｃから使用周波数における方形導波管１１の管内波長のおよそ１／４離れた位置に設けられている。

次に、実施の形態１の動作について説明する。導波管端子１２から方形導波管１１に入力された高周波信号は、一部がプローブ７ａ、７ｂ、７ｃに結合しながら方形導波管１１を伝搬し、方形導波管１１の反対側の端面に設けられた導波管短絡部８で反射されて方形導波管１１内に定在波を形成する。この定在波の電磁界分布に対して、プローブ７ａ、７ｂ、７ｃは、電界の強い位置（定在波の腹）に挿入されているため、方形導波管１１内を伝搬する高周波信号を効率よくプローブ７ａ、７ｂ、７ｃに結合させることができる。

さらに、地導体パターン４に設けられた地導体パターン抜き部５ａ、５ｂ、５ｃがプローブ７ａ、７ｂ、７ｃに対して非対称であり、導波管端子１２から見たときに順方向に接続されているストリップ導体パターン３ａ、３ｂ、３ｃ側に比べて導波管端子１２から見たときに逆方向に接続されているストリップ導体パターン３ｄ、３ｅ、３ｆ側の方が抜き部が大きくなっているため、導波管端子１２からストリップ導体パターンを見たときの接続方向の違いによる通過特性の差を補正することができる。したがって、方形導波管１１からマイクロストリップ端子１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆに対して等振幅で高周波信号を分配することができる。

以上のように、実施の形態１に係る導波管電力分配器によれば、地導体パターン４のプローブ７ａ、７ｂ、７ｃの位置に設けられた地導体パターン抜き部５ａ、５ｂ、５ｃの形状がプローブ７ａ、７ｂ、７ｃに対して非対称であるため、導波管とマイクロストリップ線路を結合させて構成される導波管電力分配器において、分配偏差が小さくなるという効果がある。

なお、実施の形態１では、１つのプローブに対して２つのストリップ導体パターンが接続された場合を示したが、３つ以上のストリップ導体パターンが接続された場合でも同様の効果を奏する。

また、実施の形態１では、地導体パターン抜き部５ａ、５ｂ、５ｃの形状を四角形としたが、円形や多角形としてもよい。

この発明の実施の形態１に係る導波管電力分配器を示す断面図である。 図１における誘電体基板１の上面図である。 図１における誘電体基板１の下面図である。 図１における方形導波管１１のＡ−Ａ’断面図である。

符号の説明

１ 誘電体基板、２ 金属シャーシ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ ストリップ導体パターン、４ 地導体パターン、５ａ、５ｂ、５ｃ 地導体パターン抜き部、６ａ、６ｂ、６ｃ スルーホール、７ａ、７ｂ、７ｃ プローブ、８ 導波管短絡部、１１ 方形導波管、１３ａ、１３ｂ、１３ｃ、１３ｄ、１３ｅ、１３ｆ マイクロストリップ端子。

Claims (4)

1. 一方の面に複数のストリップ導体パターンが形成され、他方の面に地導体パターン抜き部を有する地導体パターンが形成され、両面の間にスルーホールが形成された誘電体基板と、
   １つの側面が開口される掘り込みが一方の面に形成された導電性を有するシャーシと、
   プローブとを備え、
   前記誘電体基板の前記地導体パターンが形成された面と、前記シャーシの前記掘り込みが形成された面とを対向するように重ね合わせて前記開口される側面から入力される高周波信号が前記掘り込みの前記開口される側面に対向する側壁で反射されて定在波が形成される導波管を構成すると共に、
   前記誘電体基板と前記ストリップ導体パターンと前記地導体パターンからマイクロストリップ線路を構成し、
   前記スルーホールの一端は前記ストリップ導体パターンと接続され、他端は前記地導体パターン抜き部に位置し、前記スルーホールを介して前記マイクロストリップ線路に接続された前記プローブが前記導波管に挿入された導波管電力分配器であって、
   前記スルーホールに一端が接続された一方の前記ストリップ導体パターンは前記開口される側面から前記側壁を眺めたときの奥行き方向に延び、前記スルーホールに一端が接続された残りの前記ストリップ導体パターンのうちの１つは前記開口される側面から前記側壁を眺めたときの手前方向に延び、
   前記スルーホールは、前記地導体パターン抜き部の前記開口される側面から前記側壁を眺めたときの長さの中間に対して奥行き方向にずれた位置に形成される
   ことを特徴とする導波管電力分配器。
2. 請求項１に記載の導波管電力分配器において、
   前記スルーホールの一端に前記ストリップ導体パターンが３つ以上接続された
   ことを特徴とする導波管電力分配器。
3. 請求項１または２に記載の導波管電力分配器において、
   前記プローブは、前記導波管の管内波長の１／２の整数倍の間隔で複数個配置された
   ことを特徴とする導波管電力分配器。
4. 請求項１から３までのいずれか１項に記載の導波管電力分配器において、
   前記導波管の一方の端部に導波管短絡部を備え、
   前記導波管短絡部は、前記導波管短絡部に最も近い前記プローブから前記導波管の管内波長の１／４の奇数倍の位置に設けられた
   ことを特徴とする導波管電力分配器。

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