JP4588648B2

JP4588648B2 - 導波管／マイクロストリップ線路変換器

Info

Publication number: JP4588648B2
Application number: JP2006043910A
Authority: JP
Inventors: 雅之齊藤; 志浩田原; 英征大橋
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-02-21
Filing date: 2006-02-21
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-02-21
Also published as: JP2007228036A

Description

この発明は、短絡面とプローブ導体が形成された誘電体基板との間の距離を従来のものよりも短くでき、かつ、その距離を任意に設定することができる導波管／マイクロストリップ線路変換器に関するものである。

従来の導波管／マイクロストリップ変換器は、先端開放型のプローブ導体と、それに接続されるマイクロストリップ線路が形成された誘電体基板を、導波管短絡面から導波管管内波長の約１／４となる距離、すなわち、導波管内の磁界が最大となる位置の前記導波管側壁に設けた誘電体基板挿入口から挿入することにより、導波管の伝搬モードとマイクロストリップ線路の伝搬モードを良く結合させることができ、導波管を伝搬してきたマイクロ波は、大きな反射を生じることなくマイクロストリップ線路に伝搬させることができる（例えば、特許文献１及び２参照）。

特開平６−１４０８１６号公報特開２００３−２９８３２２号公報

従来の導波管／マイクロストリップ線路変換器は、短絡面とプローブ導体が形成された誘電体基板との間に導波管管内波長の約１／４の距離を有する空間が必ず必要であり、この空間を確保することが困難な装置への搭載が難しいという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、短絡面とプローブ導体が形成された誘電体基板との間の距離を従来の導波管／マイクロストリップ変換器よりも短くでき、かつ、その距離を任意に設定することができる導波管／マイクロストリップ線路変換器を得るものである。

さらに、導波管管内波長の約１／４の距離を有する空間の確保が困難な装置へも搭載可能で、Ｔ分岐回路と組み合わせることで導波管出力を２分配する機能を持ち、小型化することができる導波管／マイクロストリップ線路変換器を得るものである。

この発明に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器は、短絡面とこの短絡面に対抗する面に設けられた出力開口部を持つ方形の導波管と、前記導波管の短絡面に直交する第１の管壁に設けられた窓から、前記短絡面及び前記第１の管壁に直交する第２の管壁に平行に、長手方向が挿入された誘電体基板とを備え、前記導波管は、前記短絡面及び前記第２の管壁に直交し前記第１の管壁に対抗する第３の管壁から、前記短絡面及び前記第２の管壁に平行な内部方向に突出し、かつ前記第２の管壁に直交する方向の内部方向に突出した隔壁導体を有し、前記隔壁導体は、前記導波管に挿入された誘電体基板より出力開口部側に配置され、前記誘電体基板は、一方の面の長手方向に形成されたストリップ導体及び前記一方の面の長手方向に形成され前記ストリップ導体と電気的に接続される先端開放型のプローブ導体を有するとともに、前記一方の面の反対側の面に形成された地導体を有し、前記誘電体基板に形成されたプローブ導体は、前記導波管の内部に配置されるように、かつ前記短絡面から導波管管内波長の１／４よりも短い位置に設けられように、前記導波管内に挿入され、前記誘電体基板に形成された地導体は、前記導波管と電気的に接続され、前記ストリップ導体と前記地導体によりマイクロストリップ線路を構成したものである。

この発明に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器は、短絡面とプローブ導体が形成された誘電体基板との間の距離を従来の導波管／マイクロストリップ変換器よりも短くでき、かつ、その距離を任意に設定することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器について図１を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この実施の形態１に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器は、短絡面６と出力開口部７を持つ導波管１と、導波管１の管壁を一部取り除いた窓３から挿入された誘電体基板２と、誘電体基板２の一方の面に形成されたストリップ導体４ａと、誘電体基板２のストリップ導体４ａが形成された面の反対側の面に形成された地導体４ｂと、誘電体基板２のストリップ導体４ａが形成された面と同一の面に形成され、ストリップ導体４ａと電気的に接続される先端開放型のプローブ導体５と、導波管１の管壁から導波管１の内部に突出した隔壁導体８とが設けられている。

誘電体基板２は、誘電体基板２に形成されたプローブ導体５が導波管１の内部に配置されるように、窓３から導波管１内に挿入される。また、誘電体基板２に形成された地導体４ｂは、導波管１と電気的に接続されている。隔壁導体８は、導波管１に挿入された誘電体基板２と対向する導波管１の管壁で、かつ、誘電体基板２より出力開口部７側に配置される。さらに、誘電体基板２の一方の面に形成されたストリップ導体４ａと、ストリップ導体４ａが形成された面の反対側の面に形成された地導体４ｂにより、マイクロストリップ線路４を構成している。なお、図１において、導波管の肉厚、誘電体基板２の支持用部材などは、説明の便宜上省略している。

つぎに、この実施の形態１に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の動作について図面を参照しながら説明する。

マイクロストリップ線路４からマイクロ波を入力する場合を考える。マイクロストリップ線路４から入力されたマイクロ波は、プローブ導体５により導波管１内に電界を形成する。その電界が隔壁導体８に集中し、これを波源として導波管１内にマイクロ波が放射され、導波管１内をマイクロ波が伝搬する。

プローブ導体５により形成される電界が隔壁導体８に集中することにより、プローブ導体５と導波管１との接続部のインピーダンスに対して、コンダクタンス分（実部）を大きく変えることなく、サセプタンス分（虚部）を付加することができるため、プローブ導体５と隔壁導体８の寸法および位置関係を適切に選ぶことにより、プローブ導体５からみて導波管管内波長の約１／４よりも短くなる位置に設けられた短絡面６からの反射をプローブ導体５と導波管１との接続部のインピーダンスに付加したサセプタンス分で打ち消すことができ、マイクロストリップ線路４から導波管１へ線路変換が可能になる。

以上のような構成とすることにより、従来必要であった導波管管内波長の約１／４という、誘電体基板２から短絡面６まで距離を短くした、従来よりも小型な導波管／マイクロストリップ線路変換器を得ることができる。また、隔壁導体８の配置位置、および、寸法を調整することにより、誘電体基板２からみた短絡面６までの距離を任意の距離とすることが可能であることは云うまでもない。例えば、誘電体基板２と隔壁導体８の距離を、導波管１における管内波長の１／１０以下としたり、誘電体基板２と短絡面６の距離を、導波管１における管内波長の１／８以下としたりしてもよい。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器について図２を参照しながら説明する。図２は、この発明の実施の形態２に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。

図２において、この実施の形態２に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器は、上記の実施の形態１の構成に加えて、隔壁導体８と対向する導波管１の管壁から突出する導体板９と、出力開口部１１ａ、１１ｂを持ち、隔壁導体８および導体板９をその管壁の一部とするように導波管１に接続される分岐導波管１０とが設けられている。分岐導波管１０は、隔壁導体８および導体板９をその管壁の一部として導波管１と接続されることにより、Ｔ分岐回路を構成している。なお、導波管の肉厚などは説明の便宜上省略している。また、上記の実施の形態１と同じものに関しては、同一の符号を付している。

このような構成とすることにより、隔壁導体８を導波管／マイクロストリップ線路変換の誘電体基板から導波管短絡面までの距離を短くするための部材として用いるとともに、導体板９と組み合わせて、Ｔ分岐回路の特性調整用部材として用いることができるため、小型で、かつ、導波管１の出力を２分配する機能を有する導波管／マイクロストリップ線路変換器を得ることができる。

また、隔壁導体８の配置位置、および、寸法を調整することにより、誘電体基板２からみた短絡面６までの距離を任意の距離とすることが可能であることは云うまでもない。また、導体板９の寸法を調整することにより、Ｔ分岐回路の分配特性を調整することが可能であることは云うまでもない。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器について図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施の形態３に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。

図３において、この実施の形態３に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器は、ストリップ導体４ａ、地導体４ｂ、プローブ導体５を持つ誘電体基板２と、出力開口部７と隔壁導体８を持つ第１の導波管１２と、短絡面６を持ち、かつ、第１の導波管１２と同じ大きさの開口を持つ第２の導波管１３とが設けられている。

誘電体基板２には、マイクロストリップ線路４と同一の面上で、かつ、第１の導波管１２の肉厚に相当する部分（斜線部）に形成される接地導体１４と、接地導体１４と地導体４ｂを電気的に接続するためのスルーホール１５とが設けられている。また、ストリップ導体４ａを跨ぐように、切り欠き１６が第１の導波管１２に設けられている。誘電体基板２が表裏逆になった場合には、ストリップ導体４ａを跨ぐように、同様に切り欠き１６が第２の導波管１３に設けられる。図３において、導波管の肉厚などは説明の便宜上省略している。また、上記の実施の形態１と同じものに関しては、同一の符号を付している。

地導体４ｂは、第２の導波管１３の開口形状に相当する部分の導体を除くように形成され、接地導体１４、スルーホール１５及び地導体４ｂにより、第１の導波管１２と第２の導波管１３が電気的に接続されるように第１の導波管１２と第２の導波管１３で誘電体基板２を挟むことで、導波管／マイクロストリップ線路変換器を構成している。

このような構成とすることにより、上記の実施の形態１で示した導波管１に設けられた窓３が小さくなり、窓３から挿入する誘電体基板２の微細加工が困難となる高周波領域においても、上記の実施の形態１と同様の効果を持つ導波管／マイクロストリップ線路変換器を容易に得ることができる。また、隔壁導体８の配置位置、および、寸法を調整することにより、誘電体基板２からみた短絡面６までの距離を任意の距離とすることが可能であることは云うまでもない。例えば、誘電体基板２と隔壁導体８の距離を、第１の導波管１２における管内波長の１／１０以下としたり、誘電体基板２と短絡面６の距離を、第１の導波管１２における管内波長の１／８以下としたりしてもよい。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器について図４を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態４に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。

図４において、この実施の形態４に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器は、ストリップ導体４ａ、地導体４ｂ、プローブ導体を持つ５誘電体基板２と、出力開口部７と隔壁導体８を持つ第１の導波管１２と、短絡面６を持ち、かつ、第１の導波管１２と同じ大きさの開口を持つ第２の導波管１３と、隔壁導体８と対向する第１の導波管１２の管壁から突出する導体板９と、出力開口部１１ａ、１１ｂを持ち、第１の導波管１２に接続され、かつ、隔壁導体８および導体板９をその管壁の一部とする分岐導波管１０とが設けられている。なお、導波管の肉厚などは説明の便宜上省略している。また、上記の実施の形態２、および、実施の形態３と同じものに関しては、同一の符号を付している。

分岐導波管１０は、隔壁導体８および導体板９をその管壁の一部として第１の導波管１２と接続されることにより、Ｔ分岐回路を構成している。

このような構成とすることにより、隔壁導体８を導波管／マイクロストリップ線路変換の誘電体基板２から短絡面６までの距離を短縮するための部材として用いるとともに、導体板９と組み合わせて、Ｔ分岐回路の特性調整用部材として用いることができるため、小型で、かつ、第１の導波管１２の出力を２分配する機能を有する導波管／マイクロストリップ線路変換器を得ることができる。また、隔壁導体８の配置位置、および、寸法を調整することにより、誘電体基板２からみた短絡面６までの距離を任意の距離とすることが可能であることは云うまでもない。さらに、導体板９の寸法を調整することにより、Ｔ分岐回路の分配特性を調整することが可能であることは云うまでもない。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器について図５を参照しながら説明する。図５は、この発明の実施の形態５に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。

上記の実施の形態１では、プローブ導体５および誘電体基板２上に形成されるストリップ導体４ａに、それぞれに均一な幅の導体を用いているが、この実施の形態５では、複数の幅の導体を用いることで、周波数帯域幅を調整することが可能となる。

図５において、この実施の形態５に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器は、短絡面６と出力開口部７を持つ導波管１と、導波管１の管壁を一部取り除いた窓３から挿入された誘電体基板２と、誘電体基板２のストリップ導体１７が形成された面の反対側の面に形成された地導体４ｂと、誘電体基板２のストリップ導体１７が形成された面と同一の面に形成され、ストリップ導体１７と電気的に接続されるプローブ導体１８と、導波管１の管壁から導波管１の内部に突出した隔壁導体８とが設けられている。なお、導波管の肉厚などは説明の便宜上省略している。また、上記の実施の形態１と同じものに関しては、同一の符号を付している。

ストリップ導体１７は、複数の導体幅によって構成され、プローブ導体１８も、複数の導体幅によって構成される。

このような構成とすることにより、隔壁導体８で導波管／マイクロストリップ線路変換の誘電体基板２から短絡面６までの距離を短縮するとともに、複数の導体幅でストリップ導体１７およびプローブ導体１８を構成することにより、周波数帯域幅を調整することができ、かつ、小型の導波管／マイクロストリップ線路変換器を得ることができる。

また、上記の実施の形態２〜４の導波管／マイクロストリップ線路変換器でも、ストリップ導体４ａおよびプローブ導体５を、複数の幅の導体をもつストリップ導体１７およびプローブ導体１８で置き換えることにより、同様の効果を得られることは云うまでもない。また、ストリップ導体１７およびプローブ導体１８ともに複数の導体幅をもつ構成としたが、どちらか一方でも構わない。さらに、隔壁導体８の配置位置、および、寸法を調整することにより、誘電体基板２からみた短絡面６までの距離を任意の距離とすることが可能であることは云うまでもない。

この発明の実施の形態１に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態２に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態３に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態４に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。この発明の実施の形態５に係る導波管／マイクロストリップ線路変換器の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１導波管、２誘電体基板、３窓、４マイクロストリップ線路、４ａストリップ導体、４ｂ地導体、５プローブ導体、６短絡面、７出力開口部、８隔壁導体、９導体板、１０分岐導波管、１１ａ、１１ｂ出力開口部、１２第１の導波管、１３第２の導波管、１４接地導体、１５スルーホール、１７ストリップ導体、１８プローブ導体。

Claims

短絡面とこの短絡面に対抗する面に設けられた出力開口部を持つ方形の導波管と、
前記導波管の短絡面に直交する第１の管壁に設けられた窓から、前記短絡面及び前記第１の管壁に直交する第２の管壁に平行に、長手方向が挿入された誘電体基板とを備え、
前記導波管は、前記短絡面及び前記第２の管壁に直交し前記第１の管壁に対抗する第３の管壁から、前記短絡面及び前記第２の管壁に平行な内部方向に突出し、かつ前記第２の管壁に直交する方向の内部方向に突出した隔壁導体を有し、
前記隔壁導体は、前記導波管に挿入された誘電体基板より出力開口部側に配置され、
前記誘電体基板は、一方の面の長手方向に形成されたストリップ導体及び前記一方の面の長手方向に形成され前記ストリップ導体と電気的に接続される先端開放型のプローブ導体を有するとともに、前記一方の面の反対側の面に形成された地導体を有し、
前記誘電体基板に形成されたプローブ導体は、前記導波管の内部に配置されるように、かつ前記短絡面から導波管管内波長の１／４よりも短い位置に設けられように、前記導波管内に挿入され、
前記誘電体基板に形成された地導体は、前記導波管と電気的に接続され、
前記ストリップ導体と前記地導体によりマイクロストリップ線路を構成した
ことを特徴とする導波管／マイクロストリップ線路変換器。
前記誘電体基板と前記隔壁導体の距離は、前記導波管における管内波長の１／１０以下である
ことを特徴とする請求項１記載の導波管／マイクロストリップ線路変換器。
前記誘電体基板と前記短絡面の距離は、前記導波管における管内波長の１／８以下である
ことを特徴とする請求項１又は２記載の導波管／マイクロストリップ線路変換器。
短絡面を持つ方形の導波管と、
前記導波管の短絡面に直交する第１の管壁に設けられた窓から、前記短絡面及び前記第１の管壁に直交する第２の管壁に平行に、長手方向が挿入された誘電体基板と、
前記短絡面に対抗する面で長手方向が前記第１の管壁に直交する方向に前記導波管に接続され、長手方向に直交し前記第１の管壁に平行な両端面に出力開口部を有する方形の分岐導波管とを備え、
前記導波管は、前記短絡面及び前記第２の管壁に直交し前記第１の管壁に対抗する第３の管壁から、前記短絡面及び前記第２の管壁に平行な内部方向に突出し、かつ前記第２の管壁に直交する方向の内部方向に突出した隔壁導体を有し、
前記隔壁導体は、前記導波管に挿入された誘電体基板より前記短絡面に対抗する側に配置され、
前記誘電体基板は、一方の面の長手方向に形成されたストリップ導体及び前記一方の面の長手方向に形成され前記ストリップ導体と電気的に接続される先端開放型のプローブ導体を有するとともに、前記一方の面の反対側の面に形成された地導体を有し、
前記誘電体基板に形成されたプローブ導体は、前記導波管の内部に配置されるように、かつ前記短絡面から導波管管内波長の１／４よりも短い位置に設けられように、前記導波管内に挿入され、
前記誘電体基板に形成された地導体は、前記導波管と電気的に接続され、
前記ストリップ導体と前記地導体によりマイクロストリップ線路を構成し、
前記導波管は、前記第１の管壁から、前記短絡面及び前記第２の管壁に平行な内部方向に突出し、かつ前記第２の管壁に直交する方向の内部方向に突出し、前記隔壁導体と対向する導体板をさらに有し、
前記隔壁導体と前記導体板が前記分岐導波管の管壁の一部を構成するように、前記導波管と前記分岐導波管を接続した
ことを特徴とする導波管／マイクロストリップ線路変換器。
出力開口部とこの出力開口部が設けられた面に対抗する面に設けられた第１の開口を持つ方形の第１の導波管と、
短絡面とこの短絡面に対抗する面に設けられた前記第１の開口と同じ大きさの第２の開口を持つ方形の第２の導波管と、
前記第１の開口と前記第２の開口が対抗するように、前記第１の導波管及び前記第２の導波管により挟まれた誘電体基板とを備え、
前記第１の導波管は、前記出力開口部を囲む４つの管壁を順に第１、第２、第３、第４の管壁とし、前記出力開口部が設けられた面及び前記第２の管壁に直交する第１の管壁から、前記出力開口部が設けられた面及び前記第２の管壁に平行な内部方向に突出し、かつ前記第２の管壁に直交する方向の内部方向に突出した隔壁導体を有し、
前記誘電体基板は、一方の面に形成されたストリップ導体及び前記一方の面に形成され前記ストリップ導体と電気的に接続される先端開放型のプローブ導体を有するとともに、前記一方の面の反対側の面に形成された地導体を有し、
前記地導体は、前記第２の導波管の第２の開口の形状に相当する部分の導体を除くように形成され、
前記誘電体基板は、一方の面かつ前記第１の導波管の肉厚に相当する部分に形成され、前記プローブ導体を囲むように形成された方形形状の接地導体をさらに有するとともに、前記接地導体と前記地導体を電気的に接続する複数のスルーホールをさらに有し、
前記ストリップ導体と前記地導体によりマイクロストリップ線路を構成し、
前記隔壁導体が設けられた第１の管壁に対抗する前記第１の導波管の第４の管壁、あるいは前記誘電体基板を挟んで前記第４の管壁に対応する前記第２の導波管の管壁に、前記ストリップ導体を跨ぐように、切り欠きを設けた
ことを特徴とする導波管／マイクロストリップ線路変換器。
前記誘電体基板と前記隔壁導体の距離は、前記第１の導波管における管内波長の１／１０以下である
ことを特徴とする請求項５記載の導波管／マイクロストリップ線路変換器。
前記誘電体基板と前記短絡面の距離は、前記第１の導波管における管内波長の１／８以下である
ことを特徴とする請求項５又は６記載の導波管／マイクロストリップ線路変換器。
第１の開口を持ち、前記第１の開口を囲む４つの管壁を順に第１、第２、第３、第４の管壁とする方形の第１の導波管と、
短絡面とこの短絡面に対抗する面に設けられた前記第１の開口と同じ大きさの第２の開口を持つ方形の第２の導波管と、
前記第１の開口と前記第２の開口が対抗するように、前記第１の導波管及び前記第２の導波管により挟まれた誘電体基板と、
前記第１の開口に対抗する面で長手方向が前記第１の管壁に直交する方向に前記第１の導波管に接続され、長手方向に直交し前記第１の管壁に平行な両端面に出力開口部を有する方形の分岐導波管とを備え、
前記第１の導波管は、前記第１の開口が設けられた面及び前記第２の管壁に直交する第１の管壁から、前記第１の開口が設けられた面及び前記第２の管壁に平行な内部方向に突出し、かつ前記第２の管壁に直交する方向の内部方向に突出した隔壁導体を有し、
前記誘電体基板は、一方の面に形成されたストリップ導体及び前記一方の面に形成され前記ストリップ導体と電気的に接続される先端開放型のプローブ導体を有するとともに、前記一方の面の反対側の面に形成された地導体を有し、
前記地導体は、前記第２の導波管の第２の開口の形状に相当する部分の導体を除くように形成され、
前記誘電体基板は、一方の面かつ前記第１の導波管の肉厚に相当する部分に形成され、前記プローブ導体を囲むように形成された方形形状の接地導体をさらに有するとともに、前記接地導体と前記地導体を電気的に接続する複数のスルーホールをさらに有し、
前記ストリップ導体と前記地導体によりマイクロストリップ線路を構成し、
前記隔壁導体が設けられた第１の管壁に対抗する前記第１の導波管の第４の管壁、あるいは前記誘電体基板を挟んで前記第４の管壁に対応する前記第２の導波管の管壁に、前記ストリップ導体を跨ぐように、切り欠きを設け、
前記第１の導波管は、前記第４の管壁から、前記第１の開口面及び前記第２の管壁に平行な内部方向に突出し、かつ前記第２の管壁に直交する方向の内部方向に突出し、前記隔壁導体と対向する導体板をさらに有し、
前記隔壁導体と前記導体板が前記分岐導波管の管壁の一部を構成するように、前記第１の導波管と前記分岐導波管を接続した
ことを特徴とする導波管／マイクロストリップ線路変換器。
前記誘電体基板上に形成される前記プローブ導体は、複数の導体幅を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項８までのいずれかに記載の導波管／マイクロストリップ線路変換器。
前記誘電体基板上に形成される前記ストリップ導体は、複数の導体幅を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項９までのいずれかに記載の導波管／マイクロストリップ線路変換器。