JP4752057B2 - Electromagnetic wave transmission circuit and electromagnetic wave transmission control device - Google Patents

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本発明は、ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路を用いた電磁波伝送回路、及びこの電磁波伝送回路を備えた電磁波伝送制御装置に関するものである。   The present invention relates to an electromagnetic wave transmission circuit using a microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor are opposed to each other via a dielectric, and an electromagnetic wave transmission control device including the electromagnetic wave transmission circuit.

携帯電話や無線ＬＡＮシステムなどの情報通信分野において、発振器や受信器などの様々な装置に高周波回路が搭載されている。このような高周波回路としては、その周波数帯域が１ＧＨｚから１０ＧＨｚのものが特によく利用されている。ここでいう高周波とは、広くは電磁波として総称できる。   In the information communication field such as cellular phones and wireless LAN systems, high frequency circuits are mounted on various devices such as oscillators and receivers. As such a high-frequency circuit, one having a frequency band of 1 GHz to 10 GHz is particularly often used. The high frequency referred to here can be generically referred to as an electromagnetic wave.

高周波回路における高周波の伝送線路としては、これまで様々な提案や実用化がなされてきたが、その中でも、複数の平板導体と誘電体とを用いた伝送線路が広く利用されており、特にマイクロストリップ線路と呼ばれるものが一般的である。   Various proposals and practical applications have been made as high-frequency transmission lines in high-frequency circuits. Among them, transmission lines using a plurality of plate conductors and dielectrics are widely used, and in particular, microstrip. What is called a track is common.

マイクロストリップ線路は、図２０（ａ）に示すように、平板状の誘電体１０１の一方の平面全体に面状導体１０２が設けられ、他方の平面に線路状のストリップ導体１０３が設けられることにより構成される（非特許文献１参照）。   As shown in FIG. 20A, the microstrip line is provided with a planar conductor 102 on one entire plane of the flat dielectric 101 and a line-shaped strip conductor 103 on the other plane. It is comprised (refer nonpatent literature 1).

上記マイクロストリップ線路１０では、通常、上記ストリップ導体１０３は電磁波のガイドとして機能し、ストリップ導体１０３の一端は電磁波の入力部、他端は出力部として機能する。そして、上記入力部には電力給電部が接続され、上記出力部には電力取出部が接続される。   In the microstrip line 10, the strip conductor 103 normally functions as an electromagnetic wave guide, one end of the strip conductor 103 functions as an electromagnetic wave input unit, and the other end functions as an output unit. A power feeding unit is connected to the input unit, and a power extraction unit is connected to the output unit.

なお、マイクロストリップ線路には、図２０（ｂ）に示すように、ストリップ導体１０３が誘電体１０１の内部に埋設されたものや、図２０（ｃ）に示すように、誘電体１０１がストリップ導体１０３と面状導体１０２との間に部分的に介在するものもある（非特許文献１参照）
マイクロストリップ線路１０における伝送線路の途中に、フィルタ、分配（例えばＴ分岐）、結合などの機能をもつ素子を搭載するには、ストリップ導体１０３の周辺（マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際にストリップ導体から発生する電界の分布する空間）に、それぞれの機能に応じた形状や大きさを有する別の導体を設置すればよい（非特許文献２，３参照）。
中島将光著 「森北電気工学シリーズ３ マイクロ波工学−基礎と原理−」第１版 森北出版株式会社 １９７５年４月１５日発行 １７３〜１７６頁 David M. Pozar "Microwave Engineering Third Edition" Johon Wiley & Sons, Inc. 森栄二 著「マイクロウェーブ技術入門講座［基礎編］」ＣＱ出版株式会社 ２００３年発行 In the microstrip line, the strip conductor 103 is embedded in the dielectric 101 as shown in FIG. 20B, or the dielectric 101 is the strip conductor as shown in FIG. 20C. Some intervene partially between 103 and the planar conductor 102 (see Non-Patent Document 1).
In order to mount an element having functions such as a filter, distribution (for example, T-branch) and coupling in the middle of the transmission line in the microstrip line 10, the periphery of the strip conductor 103 (strip when electromagnetic waves propagate through the microstrip line) Another conductor having a shape and a size corresponding to each function may be installed in a space where an electric field generated from the conductor is distributed (see Non-Patent Documents 2 and 3).
Masamitsu Nakajima "Morikita Electrical Engineering Series 3 Microwave Engineering-Fundamentals and Principles" 1st Edition, published by Morikita Publishing Co., Ltd. April 15, 1975, pages 173-176 David M. Pozar "Microwave Engineering Third Edition" Johon Wiley & Sons, Inc. Eiji Mori "Introduction to Microwave Technology [Basics]" CQ Publishing Co., Ltd. 2003

上記別の導体は、ストリップ導体１０３と同一平面上、すなわち平板状の誘電体１０１上に設置してもよく、ストリップ導体１０３とは異なる平面上に立体的に設置してもよい。   The another conductor may be installed on the same plane as the strip conductor 103, that is, on the flat dielectric 101, or may be installed three-dimensionally on a different plane from the strip conductor 103.

上記別の導体は２次元的に形成することができ（立体的に配置する場合でも、形状自体は２次元的に形成することができる）、上記別の導体を備えたマイクロストリップ線路は、通常必要となる機能素子の大部分を２次元的な設計によって実現できるという利点を有する。   The another conductor can be formed two-dimensionally (even when arranged three-dimensionally, the shape itself can be formed two-dimensionally), and a microstrip line provided with the other conductor is usually This has the advantage that most of the necessary functional elements can be realized by two-dimensional design.

しかしながら、上記別の導体を備えたマイクロストリップ線路では、機能素子を構成することになる上記別の導体は金属などの固体材料によって形成されているため、いったん機能素子を形成するとその形状や大きさを動的に変化させることは不可能である。すなわち、上記別の導体を備えたマイクロストリップ線路では、いったん機能素子を形成すると、機能素子そのものを置き換えない限り、その機能を変化させることはできない。   However, in the microstrip line provided with the other conductor, since the another conductor that constitutes the functional element is formed of a solid material such as metal, once the functional element is formed, its shape and size Cannot be changed dynamically. That is, in the microstrip line provided with the other conductor, once the functional element is formed, its function cannot be changed unless the functional element itself is replaced.

つまり、上記別の導体を備えたマイクロストリップ線路では、伝送線路の途中に様々な機能素子を搭載可能であるものの、いったん形成された機能素子の機能は固定されてしまうという欠点がある。   That is, in the microstrip line provided with the other conductor, various functional elements can be mounted in the middle of the transmission line, but the function of the functional element once formed is fixed.

なお、マイクロストリップ線路１０において、より高い機能を有する素子、例えば伝送すべき電磁波の変調を行う素子を搭載するためには、上記別の導体では実現することができず、半導体素子として別途パッケージングされた素子をストリップ導体１０３と接続するようにして搭載せざるを得ない。   In order to mount an element having a higher function, for example, an element that modulates an electromagnetic wave to be transmitted, in the microstrip line 10, it cannot be realized with the above-described another conductor, and is separately packaged as a semiconductor element. The element thus formed must be mounted so as to be connected to the strip conductor 103.

本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、伝送すべき電磁波に対する制御機能を容易に変化させることのできる電磁波伝送回路を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electromagnetic wave transmission circuit capable of easily changing a control function for an electromagnetic wave to be transmitted.

本発明に係る電磁波伝送回路は、上記課題を解決するために、ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路と、前記マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際に前記ストリップ導体から発生する電界の分布する空間に対してプラズマを生成するためのプラズマ生成電極とを備えることを特徴としている。   In order to solve the above problems, an electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention includes a microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor face each other via a dielectric, and the strip when the electromagnetic wave propagates through the microstrip line. A plasma generation electrode for generating plasma in a space in which an electric field generated from a conductor is distributed is provided.

上記の構成では、マイクロストリップ線路における伝送線路の途中において、プラズマ生成電極により、マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際にストリップ導体から発生する電界の分布する空間に対してプラズマを生成することができる。   In the above configuration, in the middle of the transmission line in the microstrip line, the plasma generation electrode can generate plasma in the space where the electric field generated from the strip conductor is distributed when the electromagnetic wave propagates through the microstrip line. .

このプラズマは、伝搬する電磁波に対して抵抗体又は完全導体として機能させることができるので、発明が解決しようとする課題欄において説明した「別の導体」と同等の機能を上記プラズマによって実現することができる。これにより、マイクロストリップ線路における伝送線路の途中において、伝送すべき電磁波に対する制御機能をプラズマによって実現することができる。   Since this plasma can function as a resistor or a complete conductor with respect to the propagating electromagnetic wave, the plasma can realize a function equivalent to “another conductor” described in the column of problems to be solved by the invention. Can do. Thereby, in the middle of the transmission line in a microstrip line, the control function with respect to the electromagnetic wave which should be transmitted can be implement | achieved by plasma.

さらに上記の構成では、プラズマ生成電極に供給する電力を制御することによって、プラズマのオン／オフを制御することができる。したがって、上記の構成では、上記伝送すべき電磁波に対する制御機能を容易に変化させることができることになる。   Further, in the above configuration, the on / off state of the plasma can be controlled by controlling the power supplied to the plasma generation electrode. Therefore, in the above configuration, the control function for the electromagnetic wave to be transmitted can be easily changed.

例えば、伝送すべき電磁波に対してプラズマを減衰器として機能させることができ、このプラズマをオン／オフすることによって、伝送すべき電磁波の透過率を変化させる、すなわちスイッチングを行うことができる。また、上記プラズマのオン／オフを周期的に変化させることによって、伝送すべき電磁波のエネルギーを周期的に変化させる、すなわち変調を行うことができる。   For example, the plasma can function as an attenuator for the electromagnetic wave to be transmitted, and by switching on / off the plasma, the transmittance of the electromagnetic wave to be transmitted can be changed, that is, switching can be performed. Further, by periodically changing the on / off state of the plasma, the energy of the electromagnetic wave to be transmitted can be periodically changed, that is, modulation can be performed.

以上のように、上記の構成では、伝送すべき電磁波に対する制御機能を容易に変化させることができる電磁波伝送回路を実現することができる。   As described above, with the above configuration, it is possible to realize an electromagnetic wave transmission circuit that can easily change the control function for the electromagnetic wave to be transmitted.

なお、プラズマはプラズマ生成電極を設けなくとも生成させることができる。これは一般に無電極放電と呼ばれるプラズマ生成の形態であり、高周波によるプラズマ生成やレーザ集光によるプラズマ生成などが該当する。   Note that plasma can be generated without providing a plasma generation electrode. This is a form of plasma generation generally called electrodeless discharge, and corresponds to plasma generation by high frequency, plasma generation by laser focusing, and the like.

したがって、本発明に係る電磁波伝送回路は、ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路と、前記マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際に前記ストリップ導体から発生する電界の分布する空間に生成されたプラズマとを備える構成であればよい。   Therefore, the electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention includes a microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor face each other via a dielectric, and an electric field generated from the strip conductor when an electromagnetic wave propagates through the microstrip line. What is necessary is just a structure provided with the plasma produced | generated in the space to distribute.

本発明に係る電磁波伝送回路では、上記電磁波伝送回路において、前記プラズマ生成電極は、前記ストリップ導体との間で前記プラズマを生成するように配置することができる。そのためには、ストリップ導体との間でプラズマを生成できる程度の間隙を設けてプラズマ生成電極を配置すればよい。   In the electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention, in the electromagnetic wave transmission circuit, the plasma generation electrode can be disposed so as to generate the plasma between the strip conductor. For this purpose, the plasma generation electrode may be disposed with a gap sufficient to generate plasma with the strip conductor.

本発明に係る電磁波伝送回路は、前記プラズマ生成電極において、前記ストリップ導体との距離が前記マイクロストリップ線路を伝搬する電磁波の１／４波長以上となる位置に配置されていることが望ましい。   The electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention is preferably arranged in the plasma generating electrode at a position where a distance from the strip conductor becomes a quarter wavelength or more of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line.

上記の構成では、生成されるプラズマの長さが伝搬する電磁波の１／４波長以上となるので、伝送すべき電磁波に対する制御機能をより効果的に実現することができる。   In the above configuration, since the length of the generated plasma is ¼ wavelength or more of the propagating electromagnetic wave, the control function for the electromagnetic wave to be transmitted can be more effectively realized.

本発明に係る電磁波伝送回路は、上記電磁波伝送回路において、前記ストリップ導体は屈曲部を有しており、前記ストリップ導体の上流側から前記屈曲部に向かう第１方向に対して、前記屈曲部から前記ストリップ導体の下流側に向かう第２方向のなす角度よりも、前記屈曲部から前記プラズマ生成電極へ向かう第３方向のなす角度の方が小さくなるように、前記プラズマ生成電極が配置されていてもよい。ここで、上流側及び下流側とは、電磁波の伝送される向きを基準とした上流側及び下流側を意味する。   In the electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention, in the electromagnetic wave transmission circuit, the strip conductor has a bent portion, and from the bent portion to the first direction from the upstream side of the strip conductor toward the bent portion. The plasma generating electrode is arranged such that the angle formed by the third direction from the bent portion toward the plasma generating electrode is smaller than the angle formed by the second direction toward the downstream side of the strip conductor. Also good. Here, the upstream side and the downstream side mean the upstream side and the downstream side based on the direction in which the electromagnetic wave is transmitted.

電磁波はできるだけ直進しようとする特性がある。上記の構成のように、ストリップ導体の上流側から屈曲部に向かう第１方向に対して、屈曲部からストリップ導体の下流側に向かう第２方向のなす角度よりも、屈曲部から前記プラズマ生成電極へ向かう第３方向のなす角度の方が小さくなるようにプラズマ生成電極が配置しておくと、電磁波はプラズマ生成電極側へより流れやすくなる。   Electromagnetic waves have the property of going straight as much as possible. As in the above configuration, the plasma generation electrode is formed from the bent portion with respect to the first direction from the upstream side of the strip conductor toward the bent portion, than the angle formed by the second direction from the bent portion toward the downstream side of the strip conductor. If the plasma generation electrode is arranged so that the angle formed by the third direction toward the head becomes smaller, the electromagnetic wave is more likely to flow to the plasma generation electrode side.

したがって、プラズマ生成電極側へ流れる電磁波の割合を増大させたい場合に上記構成は有効である。   Therefore, the above configuration is effective when it is desired to increase the proportion of electromagnetic waves flowing toward the plasma generation electrode side.

なお、プラズマ生成電極を用いない構成については、前記ストリップ導体の上流側から前記屈曲部に向かう第１方向に対して、前記屈曲部から前記ストリップ導体の下流側に向かう第２方向のなす角度よりも、前記プラズマの長手方向のなす角度の方が小さくなるように、前記プラズマが生成されるようにすればよい。   Note that, in the configuration not using the plasma generation electrode, the angle formed by the second direction from the bent portion toward the downstream side of the strip conductor with respect to the first direction from the upstream side of the strip conductor toward the bent portion. However, the plasma may be generated so that the angle formed by the longitudinal direction of the plasma becomes smaller.

本発明に係る電磁波伝送回路は、上記電磁波伝送回路において、前記ストリップ導体に沿って前記プラズマ生成電極が周期的に複数設けられていてもよい。   In the electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention, in the electromagnetic wave transmission circuit, a plurality of the plasma generation electrodes may be periodically provided along the strip conductor.

上記の構成では、ストリップ導体に沿って周期的にプラズマを生成することができる。このように周期的に配置されたプラズマにより、伝送すべき電磁波に対するフィルタ機能を実現することができる。   In the above configuration, plasma can be periodically generated along the strip conductor. A filter function for electromagnetic waves to be transmitted can be realized by the plasma periodically arranged in this way.

なお、プラズマ生成電極を用いない構成については、前記ストリップ導体に沿って前記プラズマが周期的に複数生成されるようにすればよい。   In addition, about the structure which does not use a plasma production | generation electrode, what is necessary is just to make it produce multiple said plasmas periodically along the said strip conductor.

本発明に係る電磁波伝送回路は、上記電磁波伝送回路において、前記プラズマ生成電極から前記ストリップ導体までの距離よりも、前記プラズマ生成電極からの距離が小さくなる位置に設けられた予備電極をさらに備えることが望ましい。   The electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention further includes a spare electrode provided at a position where a distance from the plasma generation electrode is smaller than a distance from the plasma generation electrode to the strip conductor in the electromagnetic wave transmission circuit. Is desirable.

上記の構成では、プラズマ生成電極と予備電極との間に電圧を印加することにより、相対的に距離の小さいプラズマ生成電極と予備電極との間でまずプラズマが生成され、ここで生成されたプラズマの影響によって、プラズマ生成電極とストリップ導体との間でもプラズマが生成されやすくなるとともに、生成されたプラズマが安定化する。   In the above configuration, by applying a voltage between the plasma generating electrode and the spare electrode, plasma is first generated between the plasma generating electrode and the spare electrode having a relatively small distance, and the plasma generated here is generated. As a result, plasma is easily generated between the plasma generating electrode and the strip conductor, and the generated plasma is stabilized.

本発明に係る電磁波伝送回路は、上記電磁波伝送回路において、前記プラズマを生成するための電離対象となるガスを、前記プラズマを生成する空間に保持するガス保持部材をさらに備えていてもよい。   The electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention may further include a gas holding member that holds, in the electromagnetic wave transmission circuit, a gas to be ionized for generating the plasma in a space for generating the plasma.

プラズマを生成するための電離対象となるガスを充填した容器中に上記電磁波伝送回路を設置すれば必ずしも上記ガス保持部材は必要ではないが、上記の構成のように電磁波伝送回路に上記ガス保持部材を備えておいてもよい。   If the electromagnetic wave transmission circuit is installed in a container filled with a gas to be ionized for generating plasma, the gas holding member is not necessarily required, but the gas holding member is included in the electromagnetic wave transmission circuit as described above. May be provided.

本発明に係る電磁波伝送回路は、上記電磁波伝送回路において、前記ストリップ導体及びプラズマ生成電極は、前記誘電体の表面に設けられていてもよい。   In the electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention, in the electromagnetic wave transmission circuit, the strip conductor and the plasma generation electrode may be provided on a surface of the dielectric.

上記の構成では、誘電体の表面に導体の層を形成しておき、これをパターニングすることによってストリップ導体及びプラズマ生成電極を一括して形成することができるので、製造が容易になる。   In the above configuration, the conductor layer is formed on the surface of the dielectric, and the strip conductor and the plasma generating electrode can be formed in a lump by patterning this, so that the manufacture becomes easy.

本発明に係る電磁波伝送制御装置は、上記何れかの電磁波伝送回路と、前記プラズマを生成するために前記プラズマ生成電極に対して供給する電力を制御する電力制御手段とを備えることを特徴としている。   An electromagnetic wave transmission control device according to the present invention includes any one of the above electromagnetic wave transmission circuits and power control means for controlling power supplied to the plasma generation electrode in order to generate the plasma. .

上記の構成では、電力制御手段により上述したプラズマのオン／オフを制御することができる。   In the above configuration, the above-described plasma on / off can be controlled by the power control means.

本発明に係る電磁波伝送回路は、以上のように、ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路と、マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際にストリップ導体から発生する電界の分布する空間に対してプラズマを生成するためのプラズマ生成電極とを備える構成である。   As described above, the electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention includes a microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor face each other via a dielectric, and an electric field generated from the strip conductor when electromagnetic waves propagate through the microstrip line. And a plasma generation electrode for generating plasma in a space in which is distributed.

上記の構成では、マイクロストリップ線路における伝送線路の途中において、プラズマ生成電極によりプラズマを生成することができ、このプラズマは、伝搬する電磁波に対して抵抗体又は完全導体として機能させることができるので、伝送すべき電磁波に対する制御機能をプラズマによって実現することができる。   In the above configuration, plasma can be generated by the plasma generation electrode in the middle of the transmission line in the microstrip line, and this plasma can function as a resistor or a complete conductor against the propagating electromagnetic wave. A control function for electromagnetic waves to be transmitted can be realized by plasma.

さらに上記の構成では、プラズマのオン／オフを制御することができるので伝送すべき電磁波に対する制御機能を容易に変化させることができることになる。   Further, in the above configuration, since the on / off state of the plasma can be controlled, the control function for the electromagnetic wave to be transmitted can be easily changed.

以上のように、上記の構成では、伝送すべき電磁波に対する制御機能を容易に変化させることができるという効果を奏する。   As described above, the above configuration has an effect that the control function for the electromagnetic wave to be transmitted can be easily changed.

〔プラズマの性質〕
本発明の実施の一形態について図１から図１９に基づいて説明すると以下の通りである。 [Characteristics of plasma]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 19 as follows.

本実施形態の電磁波伝送回路では、伝送すべき電磁波を制御するためにプラズマを用いる。そこで、まず、プラズマの性質について説明する。   In the electromagnetic wave transmission circuit of this embodiment, plasma is used to control the electromagnetic wave to be transmitted. First, the nature of plasma will be described.

一般に、プラズマが発生すると、その部分を通過する電磁波に対する比誘電率εｒは次の式（１）によって表されることが知られている。 In general, it is known that when plasma is generated, a relative dielectric constant ε r with respect to an electromagnetic wave passing through the portion is expressed by the following equation (1).

ここで、ωｐｅは電子プラズマ周波数（「電子プラズマ振動数」ともいう）、ω／２πはプラズマを通過する電磁波の周波数であり、比誘電率εｒと屈折率ｎとの間の関係は、ｎ＝εｒ １／２である。 Here, ω pe is the electron plasma frequency (also referred to as “electron plasma frequency”), ω / 2π is the frequency of the electromagnetic wave passing through the plasma, and the relationship between the relative dielectric constant ε r and the refractive index n is n = ε r 1/2 .

式（１）より、比誘電率εｒは、１よりも小さな値をもち、かつ、ωがωｐｅよりも大きい場合には正の値をとる。したがって、ωがωｐｅよりも大きい場合には、プラズマは誘電体と見なしうる。 From the equation (1), the relative dielectric constant ε r has a value smaller than 1 and takes a positive value when ω is larger than ω pe . Therefore, if ω is larger than ω pe , the plasma can be regarded as a dielectric.

また、式（１）より、ωがωｐｅよりも小さい場合には、比誘電率εｒは負の値となり、電磁波はプラズマ中には表皮厚さと呼ばれるごく薄い領域にしか侵入できなくなるため、電磁波はプラズマ中をほぼ伝播不可能とみなすことができる。したがって、ωがωｐｅよりも小さい場合には、プラズマは金属と同様に振舞う。 Further, according to the equation (1), when ω is smaller than ω pe , the relative permittivity ε r becomes a negative value, and the electromagnetic wave can only penetrate into a very thin region called skin thickness in the plasma. Electromagnetic waves can be regarded as almost impossible to propagate in plasma. Therefore, when ω is smaller than ω pe , the plasma behaves like a metal.

したがって、プラズマを発生させたり消滅させたりすると、その場所での比誘電率εｒは大きく変化する。また、プラズマが存在している状態でも、そのωｐｅを変化させることにより、電磁波がプラズマ中を伝播できる状態とほとんど伝播できない状態とを切り換えることができる。 Therefore, when plasma is generated or extinguished, the relative permittivity ε r at that location changes greatly. Even in the presence of plasma, by changing its ω pe , it is possible to switch between a state in which electromagnetic waves can propagate in the plasma and a state in which almost no propagation is possible.

なお、ωｐｅはプラズマ中の電子密度（プラズマ強度）の関数であり、電子密度の１／２乗に比例する。より具体的には、電子密度とプラズマ周波数との関係は次の式（２）によって表される。 Note that ω pe is a function of the electron density (plasma intensity) in the plasma, and is proportional to the 1/2 power of the electron density. More specifically, the relationship between the electron density and the plasma frequency is expressed by the following equation (2).

ここで、ｎｅは電子密度、ｅは素電荷量、ｍｅは電子の質量、ε０は真空中の誘電率である。また、電子密度とプラズマ周波数との関係を具体的数値例によって示すと、次の表１のようになる。 Here, ne is the electron density, e is the elementary charge amount, me is the mass of the electron, and ε 0 is the dielectric constant in vacuum. The relationship between the electron density and the plasma frequency is shown in the following Table 1 by a specific numerical example.

したがって、プラズマの電子密度を変化させることにより、電磁波がプラズマ中を伝播できる状態とほとんど伝播できない状態とを切り換えることができる。   Therefore, by changing the electron density of the plasma, it is possible to switch between a state in which electromagnetic waves can propagate in the plasma and a state in which the electromagnetic waves can hardly propagate.

このことは、電子密度を変化させることにより、電磁波に対して誘電体相当のものから金属相当のものまで、様々な屈折率を設定可能であるといえる。   This can be said that various refractive indices can be set for electromagnetic waves from those corresponding to dielectrics to those corresponding to metals by changing the electron density.

このようなプラズマの屈折率の制御は、次のようにして行うことができる。プラズマ中の電子密度は、プラズマの生成用電力を制御することによってその調整が可能である。したがって、プラズマの生成用電力を制御することによって、プラズマ中の電子密度を制御することができ、その結果としてプラズマの屈折率を制御することができる。   Such control of the refractive index of the plasma can be performed as follows. The electron density in the plasma can be adjusted by controlling the power for generating the plasma. Therefore, by controlling the power for generating plasma, the electron density in the plasma can be controlled, and as a result, the refractive index of the plasma can be controlled.

また、比誘電率εｒは、より正確には、プラズマ部に存在する中性粒子とプラズマ中の電子との間での衝突周波数（以下、単に「衝突周波数」という）νｍを考慮することにより、複素数として次の式（３）によって表現される。 The relative dielectric constant ε r more accurately considers the collision frequency (hereinafter simply referred to as “collision frequency”) ν m between the neutral particles present in the plasma portion and the electrons in the plasma. Therefore, it is expressed by the following equation (3) as a complex number.

中性粒子と電子との間での衝突がある程度頻繁になって衝突性プラズマという領域になると、ωがωｐｅよりも小さい場合であっても表皮厚さが厚くなり、電磁波はある程度プラズマ中に侵入するようになる。 When collisions between neutral particles and electrons occur to a certain extent and become a region called collisional plasma, even when ω is smaller than ωpe, the skin thickness increases, and electromagnetic waves are in the plasma to some extent. To invade.

このことから、プラズマ中の中性粒子密度を変化させて衝突周波数を変化させることによっても、プラズマの屈折率を制御することができることになる。プラズマ中の中性粒子密度は、プラズマを生成するために電離対象となるガスの圧力によって制御でき、このガス圧力は、ガスを閉空間に充填するときの量を調整することによって容易に制御可能である。   Therefore, the refractive index of the plasma can be controlled also by changing the collision frequency by changing the neutral particle density in the plasma. The neutral particle density in the plasma can be controlled by the pressure of the gas to be ionized to generate the plasma, and this gas pressure can be easily controlled by adjusting the amount of gas filled into the closed space. It is.

また、このような衝突性プラズマの領域を利用すると、プラズマを等価的に抵抗としてみなすことができる。つまり、上記式（３）において、衝突の効果を表すνｍはεｒに虚数成分を生じせしめるので、電磁波はνｍによりそのエネルギーを減ずることになるため、このようなプラズマは抵抗と等価とみなせるのである。なお、プラズマが抵抗と等価とみなせることについては、〔シミュレーション結果〕において詳述する。 In addition, when such a collisional plasma region is used, the plasma can be equivalently regarded as a resistance. In other words, in the above equation (3), ν m representing the effect of collision causes an imaginary component in ε r , so that the electromagnetic wave reduces its energy by ν m , and thus such plasma is equivalent to resistance. It can be seen. Note that the fact that plasma can be regarded as equivalent to resistance will be described in detail in [Simulation results].

ここで、発明が解決しようとする課題欄において説明したように、マイクロストリップ線路における伝送線路の途中に、フィルタ、分配（例えばＴ分岐）、結合などの機能をもつ素子を搭載するために、それぞれの機能に応じた形状や大きさを有する別の導体を設置すればよいが、上述のとおりプラズマは抵抗とみなすことができるので、上記別の導体の代わりにプラズマを用いることができる。この場合、プラズマは、プラズマ中の電子密度やガス圧力の調整によりプラズマの屈折率等の物性値を大きく変化させることができ、高周波回路素子としての機能を随時制御可能となる。   Here, as described in the problem column to be solved by the invention, in order to mount elements having functions such as a filter, distribution (for example, T-branch), and coupling in the middle of the transmission line in the microstrip line, Although another conductor having a shape and a size corresponding to the function may be provided, plasma can be regarded as resistance as described above, and thus plasma can be used instead of the other conductor. In this case, the plasma can greatly change the physical property values such as the refractive index of the plasma by adjusting the electron density and gas pressure in the plasma, and the function as a high-frequency circuit element can be controlled at any time.

〔電磁波伝送回路の構成〕
図１（ａ）（ｂ）に基づいて、本実施形態の電磁波伝送回路１の構成について説明する。電磁波伝送回路１は、マイクロストリップ線路１０と、マイクロストリップ線路１０上に設けられたプラズマ生成電極１１とを備えている。 [Configuration of electromagnetic wave transmission circuit]
A configuration of the electromagnetic wave transmission circuit 1 of the present embodiment will be described based on FIGS. The electromagnetic wave transmission circuit 1 includes a microstrip line 10 and a plasma generation electrode 11 provided on the microstrip line 10.

マイクロストリップ線路１０は、背景技術欄において説明したように、高周波回路における高周波の伝送線路として知られており、本実施形態の電磁波伝送回路１においても、従来のマイクロストリップ線路１０を用いることができる。   As described in the background art section, the microstrip line 10 is known as a high-frequency transmission line in a high-frequency circuit, and the conventional microstrip line 10 can also be used in the electromagnetic wave transmission circuit 1 of the present embodiment. .

すなわち、マイクロストリップ線路１０は、平板状の誘電体１０１の一方の平面全体に面状導体１０２が設けられ、他方の平面に線路状のストリップ導体１０３が設けられることにより構成される。なお、マイクロストリップ線路１０として、ストリップ導体１０３が誘電体１０１の内部に埋設されたもの（図２０（ｂ）参照）や、誘電体１０１がストリップ導体１０３と面状導体１０２との間に部分的に介在するもの（図２０（ｃ）参照）を用いることもできる。   That is, the microstrip line 10 is configured by providing the planar conductor 102 on one entire plane of the flat dielectric 101 and providing the line-shaped strip conductor 103 on the other plane. As the microstrip line 10, a strip conductor 103 is embedded in the dielectric 101 (see FIG. 20B), or the dielectric 101 is partially between the strip conductor 103 and the planar conductor 102. It is also possible to use one interposed between the two (see FIG. 20C).

プラズマ生成電極１１は、上記マイクロストリップ線路１０を電磁波Ｗが伝搬する際にストリップ導体１０３から発生する電界の分布する空間（以下、「電界分布空間」という。）に対してプラズマＰを生成するための電極である。   The plasma generating electrode 11 generates plasma P in a space in which an electric field generated from the strip conductor 103 when the electromagnetic wave W propagates through the microstrip line 10 (hereinafter referred to as “electric field distribution space”). Electrode.

なお、本実施形態のプラズマ生成電極１１は、ストリップ導体１０３との間でプラズマＰを生成するものである。この構成では、プラズマ生成電極１１として１つの電極を追加すればよいことになる。ただし、プラズマ生成電極は、上記電界分布空間に対してプラズマＰを生成できればよく、上記構成に限られるものではない。例えば、プラズマ生成電極として、ストリップ導体１０３に対し線対称に配置される１対の電極を設けてもよい。   Note that the plasma generation electrode 11 of the present embodiment generates plasma P with the strip conductor 103. In this configuration, one electrode may be added as the plasma generation electrode 11. However, the plasma generation electrode is not limited to the above configuration as long as the plasma P can be generated in the electric field distribution space. For example, a pair of electrodes arranged in line symmetry with respect to the strip conductor 103 may be provided as plasma generation electrodes.

この電磁波伝送回路１においてプラズマＰを生成するには、ストリップ導体１０３とプラズマ生成電極１１との間にプラズマ生成用電源５０を接続する。プラズマ生成用電源５０は、ストリップ導体１０３とプラズマ生成電極１１との間に所定の電圧を印加することによってプラズマＰを生成するとともに、プラズマＰを維持するための電力を供給する。プラズマ生成用電源５０によって印加する電圧の波形を制御することによって、プラズマＰのオン／オフや、プラズマＰにおける電子密度を制御することができる。   In order to generate plasma P in the electromagnetic wave transmission circuit 1, a plasma generation power source 50 is connected between the strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11. The plasma generation power source 50 generates plasma P by applying a predetermined voltage between the strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11 and supplies power for maintaining the plasma P. By controlling the waveform of the voltage applied by the plasma generating power supply 50, the plasma P can be turned on / off and the electron density in the plasma P can be controlled.

なお、ストリップ導体１０３には、電磁波伝送回路１によって伝送すべき電磁波が伝搬することになるので、この電磁波がプラズマ生成用電源５０側へ流れることを防ぐために、ストリップ導体１０３とプラズマ生成用電源５０との間に、上記電磁波を遮断するフィルタ５１を設けておく。   Since the electromagnetic wave to be transmitted by the electromagnetic wave transmission circuit 1 propagates to the strip conductor 103, the strip conductor 103 and the plasma generating power source 50 are prevented in order to prevent the electromagnetic wave from flowing to the plasma generating power source 50 side. A filter 51 for blocking the electromagnetic wave is provided between the two.

本実施形態では、電磁波伝送回路１によって伝送すべき電磁波として高周波を想定しているので、フィルタ５１としては低周波透過フィルタを用いる。このフィルタは、電源側への電磁波を遮断するとともに、電源出力電圧の基準電位をストリップ導体１０３とするためのものである。   In the present embodiment, since a high frequency is assumed as an electromagnetic wave to be transmitted by the electromagnetic wave transmission circuit 1, a low frequency transmission filter is used as the filter 51. This filter cuts off electromagnetic waves to the power supply side, and serves as a strip conductor 103 for the reference potential of the power supply output voltage.

プラズマＰを生成するためには、プラズマＰを生成すべき空間が電離対象となるガスで満たされている必要がある。そのためには、上記ガスを充填した密封容器の中に電磁波伝送回路１全体を配置すればよい。   In order to generate the plasma P, the space in which the plasma P is to be generated needs to be filled with a gas to be ionized. For this purpose, the entire electromagnetic wave transmission circuit 1 may be arranged in a sealed container filled with the gas.

あるいは、図２に示すように、マイクロストリップ線路１０上に、ガス保持部材５２を設けておき、マイクロストリップ線路１０の表面とガス保持部材５２とによって囲まれた閉空間に上記ガスを充填するようにしてもよい。   Alternatively, as shown in FIG. 2, a gas holding member 52 is provided on the microstrip line 10, and the gas is filled in a closed space surrounded by the surface of the microstrip line 10 and the gas holding member 52. It may be.

ガス保持部材５２は、例えば次のようにして構成することができる。   The gas holding member 52 can be configured as follows, for example.

まず、上面板５２ａは、気体を封入可能な絶縁板（誘電体板）よりなる。この材質としては、真空容器や照明用ランプ、プラズマディスプレイパネル等で実績のある、各種ガラスや各種弗素樹脂が好適である。   First, the upper surface plate 52a is made of an insulating plate (dielectric plate) capable of enclosing gas. As this material, various types of glass and various types of fluororesins that have a proven record in vacuum containers, lighting lamps, plasma display panels, and the like are suitable.

次に、側面壁５２ｂの材質としては、上記各種の材質の上面板５２ａに対して、弗素ゴムや接着剤型真空シール材が有効である。また、誘電体１０１及び上面板５２ａの材質がガラスである場合には、側面壁５２ｂの材質として、ガラスフリット材が有効である。   Next, as the material of the side wall 52b, fluorine rubber or an adhesive-type vacuum seal material is effective for the upper surface plate 52a made of various materials. Further, when the material of the dielectric 101 and the upper surface plate 52a is glass, a glass frit material is effective as the material of the side wall 52b.

側面壁５２ｂの高さとしては、プラズマＰの厚みが数百μｍであるため、１ｍｍあれば十分である。側面壁５２ｂによって囲まれる領域の面積は、プラズマＰを十分に内包できるものであればよい。   As the height of the side wall 52b, 1 mm is sufficient because the thickness of the plasma P is several hundred μm. The area of the region surrounded by the side wall 52b may be any as long as it can sufficiently contain the plasma P.

上面板５２ａの面積は、側面壁５２ｂとの密着性が保てるような大きさであればよい。上面板５２ａが、内外の気圧差によって湾曲する場合には、側面壁５２ｂと同じ高さの柱状又はビーズ状の支持物を閉空間内部に挿入すればよい。   The area of the upper surface plate 52a may be a size that can maintain the adhesion to the side wall 52b. When the upper surface plate 52a is curved due to a difference in pressure between the inside and outside, a columnar or beaded support having the same height as the side wall 52b may be inserted into the closed space.

なお、閉空間内部には内部構成部材から不純物ガスが徐々に放出されることもあるので、必要に応じてそれら不純物ガスを吸着除去するゲッター材を、閉空間内部のいずれかの場所、あるいは側面壁５２ｂ等に含有する形で挿入するとよい。   In addition, since the impurity gas may be gradually released from the internal components inside the closed space, a getter material that adsorbs and removes the impurity gas as needed may be placed anywhere in the closed space or on the side surface. It is good to insert in the form contained in the wall 52b etc.

以上のような構成の電磁波伝送回路１では、上記電界分布空間にプラズマＰを生成することができる。プラズマは、上述のとおり、抵抗体（つまり導体）とみなすことができるため、プラズマＰが生成された状態では、そのプラズマＰは、発明が解決しようとする課題欄において説明した「別の導体」と同じ機能を果たすことになる。すなわち、マイクロストリップ線路１０における伝送線路の途中に、フィルタ、分配（例えばＴ分岐）、結合などの機能をプラズマＰによって実現することができる。   In the electromagnetic wave transmission circuit 1 configured as described above, the plasma P can be generated in the electric field distribution space. Since the plasma can be regarded as a resistor (that is, a conductor) as described above, when the plasma P is generated, the plasma P is “another conductor” described in the problem column to be solved by the invention. Will perform the same function. That is, functions such as filtering, distribution (for example, T branching), and coupling can be realized by the plasma P in the middle of the transmission line in the microstrip line 10.

したがって、上記電界分布空間は、その空間内に導体とみなすことができるプラズマＰが存在することにより、マイクロストリップ線路１０を伝搬する電磁波の伝搬状態が変化するような空間である必要があり、そのためには、ストリップ導体１０３の近傍空間Ｖ（図１（ｂ）参照）である必要がある。具体的には、マイクロストリップ線路１０の端部からの距離が、当該マイクロストリップ線路１０の幅の２倍程度以内の空間であれば、上記の条件を満たすことになる（例えば、森栄二 著「マイクロウェーブ技術入門講座［基礎編］」ＣＱ出版株式会社 ２００３年発行 ４５頁参照）。なお、プラズマＰがストリップ導体１０３と接していてもよい。   Therefore, the electric field distribution space needs to be a space in which the propagation state of the electromagnetic wave propagating through the microstrip line 10 changes due to the presence of the plasma P that can be regarded as a conductor in the space. In this case, it is necessary that the adjacent space V of the strip conductor 103 (see FIG. 1B). Specifically, the above condition is satisfied if the distance from the end of the microstrip line 10 is a space within about twice the width of the microstrip line 10 (for example, “Eiji Mori” Microwave Technology Introductory Course [Fundamentals], CQ Publishing Co., Ltd., published in 2003 (see page 45)). Note that the plasma P may be in contact with the strip conductor 103.

さらに、電磁波伝送回路１では、プラズマ生成用電源５０によって印加する電圧及び供給する電力を制御することによって、上記電界分布空間にプラズマＰを生成させたり生成させなかったりする、あるいはプラズマＰの特性（特に電子密度）を変化させることができる。これにより、上記フィルタ、分配（例えばＴ分岐）、結合などの機能を動的に変化させることができるようになる。   Furthermore, in the electromagnetic wave transmission circuit 1, the plasma P is generated or not generated in the electric field distribution space by controlling the voltage applied by the plasma generation power supply 50 and the supplied power, or the characteristics of the plasma P ( In particular, the electron density) can be changed. Thereby, functions such as the filter, distribution (for example, T-branch), and coupling can be dynamically changed.

上記各機能を実現するための形態について説明する。   An embodiment for realizing the above functions will be described.

まず、上記フィルタ機能については、従来、電磁波の伝送方向に沿って周期的な導体を配置することによって実現できることが知られているので（例えば、David M. Pozar "Microwave Engineering Third Edition" Johon Wiley & Sons, Inc. 参照）、この導体に代えてプラズマＰを配置する図３に示すような構成によって実現できる。   First, it is known that the filter function can be realized by arranging periodic conductors along the transmission direction of electromagnetic waves (for example, David M. Pozar “Microwave Engineering Third Edition” Johon Wiley & Sons, Inc.), and can be realized by a configuration as shown in FIG.

図３の電磁波伝送回路２は、ストリップ導体１０３に沿ってプラズマＰが周期的に生成されるように、プラズマ生成電極１１をストリップ導体１０３に沿って周期的に複数設けたものである。なお、図３では、プラズマ生成電極１１及びプラズマＰを２つしか図示していないが、実際にはより多くのプラズマ生成電極１１を配置し、これに対応する数のプラズマＰを生成することになる。   The electromagnetic wave transmission circuit 2 in FIG. 3 is provided with a plurality of plasma generation electrodes 11 periodically along the strip conductor 103 so that the plasma P is periodically generated along the strip conductor 103. In FIG. 3, only two plasma generation electrodes 11 and plasmas P are shown, but in actuality, more plasma generation electrodes 11 are arranged and a corresponding number of plasmas P are generated. Become.

この構成では、複数のプラズマ生成電極１１に対して選択的にプラズマ生成用電源５０からの電圧を印加することにより、プラズマＰの周期を変更することができ、その結果、フィルタによって透過させる又は遮断する電磁波の周波数帯を変更することができる。   In this configuration, the period of the plasma P can be changed by selectively applying a voltage from the plasma generation power supply 50 to the plurality of plasma generation electrodes 11, and as a result, transmitted or blocked by the filter. The frequency band of the electromagnetic wave to be changed can be changed.

また、上記分配機能については、図１（ａ）（ｂ）に示す構成によって実現できる。すなわち、電磁波伝送回路１に入力される電磁波Ｗは、そのエネルギーの一部はプラズマＰを介してプラズマ生成電極１１側に流れることになり、他はそのままストリップ導体１０３に沿って流れることになる。このことは、入力された電磁波ＷがプラズマＰによって分配されることになる。   Further, the above distribution function can be realized by the configuration shown in FIGS. That is, part of the energy of the electromagnetic wave W input to the electromagnetic wave transmission circuit 1 flows to the plasma generation electrode 11 side through the plasma P, and the rest flows along the strip conductor 103 as it is. This means that the input electromagnetic wave W is distributed by the plasma P.

また、プラズマＰのオン／オフを周期的に繰り返すと、上記分配機能により、プラズマ生成電極１１側に流れる電磁波のエネルギー、及びストリップ導体１０３に沿って流れる電磁波のエネルギーも周期的に変動することになる。このことは、入力された電磁波を変調してプラズマ生成電極１１側、又はストリップ導体１０３の出力端へ出力するという、変調機能に相当する。   In addition, when the on / off of the plasma P is periodically repeated, the energy of the electromagnetic wave flowing toward the plasma generation electrode 11 and the energy of the electromagnetic wave flowing along the strip conductor 103 are also periodically changed by the distribution function. Become. This corresponds to the modulation function of modulating the input electromagnetic wave and outputting it to the plasma generation electrode 11 side or the output end of the strip conductor 103.

なお、上記分配機能及び変調機能を実現するにあたって、プラズマ生成電極１１側へのエネルギー配分を大きくするためには、図４（ａ）に示すように、プラズマ生成電極１１側への電磁波の進行が、ストリップ導体１０３の出力端側への電磁波の進行よりも、より直線に近い状態になるように、ストリップ導体１０３及びプラズマ生成電極１１を配置すればよい。   In order to increase the energy distribution to the plasma generation electrode 11 side in realizing the distribution function and the modulation function, as shown in FIG. 4A, the propagation of electromagnetic waves to the plasma generation electrode 11 side is progressed. The strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11 may be arranged so as to be closer to a straight line than the electromagnetic wave travels toward the output end of the strip conductor 103.

マイクロストリップ線路１０を伝搬する電磁波は、方向を変えて進行するよりも同一方向に進行する方が進行しやすいので、上記のように配置することにより、プラズマ生成電極１１側へ流れる電磁波のエネルギーの割合が増大することになる。   The electromagnetic wave propagating through the microstrip line 10 is more likely to travel in the same direction than traveling in a different direction. Therefore, by arranging as described above, the energy of the electromagnetic wave flowing toward the plasma generation electrode 11 side is increased. The proportion will increase.

図４（ａ）の電磁波伝送回路３は、屈曲部１０３ａを有するようにストリップ導体１０３が形成されており、この屈曲部１０３ａにおいて、ストリップ導体１０３の上流（電磁波Ｗの入力端側）から見た延長方向にプラズマ生成電極１１が配置されている。   In the electromagnetic wave transmission circuit 3 of FIG. 4A, the strip conductor 103 is formed so as to have a bent portion 103a, and the bent portion 103a is viewed from the upstream side of the strip conductor 103 (the input end side of the electromagnetic wave W). A plasma generating electrode 11 is arranged in the extending direction.

さらに、図５に示すように、ストリップ導体１０３に２カ所の屈曲部１０３ａ・１０３ｂを設けるようにしてもよい。これにより、プラズマ生成電極１１側へ流れる電磁波のエネルギーの割合がより増大することになる。   Further, as shown in FIG. 5, the strip conductor 103 may be provided with two bent portions 103a and 103b. Thereby, the ratio of the energy of the electromagnetic wave flowing to the plasma generation electrode 11 side is further increased.

なお、ここでは上記屈曲部１０３ａを直角に曲がる屈曲部としているが、他の角度に曲がるものであってもよく、ストリップ導体１０３の上流側から屈曲部１０３ａに向かう方向（第１方向）に対して、屈曲部１０３ａからストリップ導体１０３の下流側に向かう方向（第２方向）のなす角度よりも、屈曲部１０３ａからプラズマ生成電極１１へ向かう方向（第３方向）のなす角度の方が小さくなるように、プラズマ生成電極１１が配置されておればよい。   Here, the bent portion 103a is a bent portion that bends at a right angle. However, the bent portion 103a may be bent at other angles, and may be bent from the upstream side of the strip conductor 103 toward the bent portion 103a (first direction). Thus, the angle formed by the direction from the bent portion 103a toward the plasma generating electrode 11 (third direction) is smaller than the angle formed by the direction from the bent portion 103a toward the downstream side of the strip conductor 103 (second direction). Thus, the plasma generation electrode 11 should just be arrange | positioned.

また、上記分配機能では、ストリップ導体１０３の一端から電磁波を入力し、ストリップ導体１０３の他端及びプラズマ生成電極１１から電磁波を出力することになるが、例えば、ストリップ導体１０３の両端から電磁波を入力し、プラズマ生成電極１１から電磁波を出力させることにより、上記結合機能を実現することができる。   In the distribution function, an electromagnetic wave is input from one end of the strip conductor 103 and an electromagnetic wave is output from the other end of the strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11. For example, the electromagnetic wave is input from both ends of the strip conductor 103. The coupling function can be realized by outputting an electromagnetic wave from the plasma generation electrode 11.

なお、プラズマ生成電極１１にはプラズマ生成用の低周波電圧信号が印加されているので、高周波電力の取出しには低周波遮断フィルターを通して行うことが有効である。あるいは、図４（ｂ）に示すように、高周波取り出し用の専用電極１１ａを設けることも有効である。この場合、高周波取り出し用電極１１ａにはプラズマ生成用の低周波電圧信号は印加されず、したがって高周波取り出し用電極１１ａは直流的には接地電位とほぼ同電位となる。   Since a low frequency voltage signal for plasma generation is applied to the plasma generation electrode 11, it is effective to take out high frequency power through a low frequency cutoff filter. Alternatively, as shown in FIG. 4B, it is also effective to provide a dedicated electrode 11a for high frequency extraction. In this case, the low-frequency voltage signal for plasma generation is not applied to the high-frequency extraction electrode 11a, and therefore the high-frequency extraction electrode 11a has substantially the same potential as the ground potential in terms of DC.

次に、プラズマＰの生成をより容易にするための変形例について、図６に基づいて説明する。図６に示す電磁波伝送回路５は、図１（ａ）（ｂ）に示した電磁波伝送回路１に加えて、予備電極１２を備えている。   Next, a modification for facilitating the generation of the plasma P will be described with reference to FIG. The electromagnetic wave transmission circuit 5 shown in FIG. 6 includes a spare electrode 12 in addition to the electromagnetic wave transmission circuit 1 shown in FIGS.

予備電極１２は、プラズマ生成電極１１からストリップ導体１０３までの距離よりも、プラズマ生成電極１１からの距離が小さくなる位置に設けられている。図６では、プラズマ生成電極１１と予備電極１２とがストリップ導体１０３の長手方向に沿って並ぶように配置した状態を示しているが、ストリップ導体１０３の長手方向と垂直方向に沿ってプラズマ生成電極１１と予備電極１２とが並ぶように配置してもよく、他の方向に並ぶように配置してもよい。   The preliminary electrode 12 is provided at a position where the distance from the plasma generation electrode 11 is smaller than the distance from the plasma generation electrode 11 to the strip conductor 103. FIG. 6 shows a state in which the plasma generation electrode 11 and the spare electrode 12 are arranged so as to be aligned along the longitudinal direction of the strip conductor 103, but the plasma generation electrode is aligned along the longitudinal direction of the strip conductor 103. 11 and the spare electrode 12 may be arranged in a line, or may be arranged in a different direction.

予備電極１２を設けておき、プラズマ生成電極１１と予備電極１２との間に電圧を印加するようにすると、相対的に距離の小さいプラズマ生成電極１１と予備電極１２との間でまずプラズマＰが生成され、ここで生成されたプラズマＰの影響によって、プラズマ生成電極１１とストリップ導体１０３との間でもプラズマＰが生成されやすくなるとともに、生成されたプラズマＰが安定化する。   When the preliminary electrode 12 is provided and a voltage is applied between the plasma generation electrode 11 and the preliminary electrode 12, the plasma P is first generated between the plasma generation electrode 11 and the preliminary electrode 12 having a relatively small distance. Due to the influence of the generated plasma P, the plasma P is easily generated between the plasma generation electrode 11 and the strip conductor 103, and the generated plasma P is stabilized.

〔電磁波伝送回路の用途〕
次に、本実施形態の電磁波伝送回路１の適用例について説明する。なお、以下では電磁波伝送回路１を適用する場合について説明するが、電磁波伝送回路１に限らず、電磁波伝送回路２〜５も適宜適用可能である。 [Use of electromagnetic wave transmission circuit]
Next, an application example of the electromagnetic wave transmission circuit 1 of the present embodiment will be described. In addition, although the case where the electromagnetic wave transmission circuit 1 is applied is demonstrated below, not only the electromagnetic wave transmission circuit 1 but the electromagnetic wave transmission circuits 2-5 are applicable suitably.

まず、無線通信機器などにおける変調回路として電磁波伝送回路１を適用する例について、図７（ａ）〜（ｃ）及び図８に基づいて説明する。   First, an example in which the electromagnetic wave transmission circuit 1 is applied as a modulation circuit in a wireless communication device or the like will be described based on FIGS. 7A to 7C and FIG.

従来の無線通信機器の基本構成は、図７（ａ）に示すような構成となっている。すなわち、ＧＨｚ帯の搬送波に対する変調回路は、設計が困難、かつ、部品が高価であるので、約１桁低い周波数であるベースバンド回路２０４の搬送波を変調し、その後ミキサ２０６でＧＨｚ帯に周波数を上げるという手法をとっている。そのためには、従来の変調回路２０５に加えて、ベースバンド回路２０４やミキサ２０６、バンドパスフィルタ２０７などを備える必要があった。   The basic configuration of a conventional wireless communication device is as shown in FIG. That is, since the modulation circuit for the carrier wave in the GHz band is difficult to design and the parts are expensive, the carrier wave of the baseband circuit 204, which is a frequency lower by about one digit, is modulated, and then the frequency is shifted to the GHz band by the mixer 206. The technique of raising is taken. For this purpose, it is necessary to provide a baseband circuit 204, a mixer 206, a bandpass filter 207 and the like in addition to the conventional modulation circuit 205.

一方、電磁波伝送回路１を使用すると、電磁波伝送回路１の上記変調機能はＧＨｚ帯に対しても有効に機能するので、ＧＨｚ帯の搬送波についても直接的に変調を行うことができる。その上、電磁波伝送回路１は、上述したような簡単な構成によって実現することができる。そのため、図７（ｂ）又は図７（ｃ）に示すように、局部発信器２０１からの信号を直接、電磁波伝送回路１に入力して変調を行うことができるようになり、ベースバンド回路２０４やミキサ２０６、バンドパスフィルタ２０７などを設ける必要がなくなる。   On the other hand, when the electromagnetic wave transmission circuit 1 is used, the modulation function of the electromagnetic wave transmission circuit 1 functions effectively even for the GHz band, and therefore, the carrier wave in the GHz band can be directly modulated. In addition, the electromagnetic wave transmission circuit 1 can be realized by a simple configuration as described above. Therefore, as shown in FIG. 7B or FIG. 7C, a signal from the local oscillator 201 can be directly input to the electromagnetic wave transmission circuit 1 to be modulated, and the baseband circuit 204 can be modulated. It is not necessary to provide the mixer 206, the band pass filter 207, and the like.

また、従来のＧＨｚ帯の変調回路は、半導体素子などを使用している関係上、大電力に耐えることは困難であった。このため、比較的大きい電力の搬送波を制御する変調回路を実現することは困難であった。したがって、低出力の局部発信器２０１からの搬送波を変調した後にパワーアンプ２０２によって増幅する必要があった。   Also, the conventional GHz band modulation circuit is difficult to withstand high power because of the use of semiconductor elements. For this reason, it has been difficult to realize a modulation circuit that controls a carrier wave with relatively large power. Therefore, it is necessary to modulate the carrier wave from the low-power local transmitter 201 and then amplify it by the power amplifier 202.

一方、電磁波伝送回路１は、半導体素子などを用いていないので、大電力に対しても十分な耐性を有している。したがって、電磁波伝送回路１を使用することにより、図７（ｄ）に示すように、高出力の局部発信器２１１からの搬送波についても直接的に変調を行うことができるようになる。ここで、高出力の局部発信器２１１は、マグネトロンと呼ばれる素子であり、例えば電子レンジに使用されるものでは出力１ｋＷのものでも安価（数千円）であり、これを減衰器２１２によって所望の出力（例えば数１０Ｗ）に落とした上で、電磁波伝送回路１によって変調を行うことができる。   On the other hand, since the electromagnetic wave transmission circuit 1 does not use a semiconductor element or the like, the electromagnetic wave transmission circuit 1 has sufficient resistance against large power. Therefore, by using the electromagnetic wave transmission circuit 1, as shown in FIG. 7D, it is possible to directly modulate the carrier wave from the high-output local oscillator 211. Here, the high-power local transmitter 211 is an element called a magnetron. For example, a high-power local transmitter 211 having a power output of 1 kW is inexpensive (several thousand yen). After being reduced to an output (for example, several tens of watts), the electromagnetic wave transmission circuit 1 can perform modulation.

このように、電磁波伝送回路１を用いることにより、高出力の高周波の制御にも問題なく動作するので、電磁波伝送回路１を用いた無線通信機としては、無線中継局のような高出力（数１０Ｗ）が求められるものに対して特に有効である。   As described above, since the electromagnetic wave transmission circuit 1 operates without any problem in controlling high output high frequency, a wireless communication device using the electromagnetic wave transmission circuit 1 has a high output (several numbers) such as a wireless relay station. 10W) is particularly effective for those requiring.

次に、高出力マイクロ波源の変調（パルス変調）を行うために電磁波伝送回路１を適用する例について説明する。   Next, an example in which the electromagnetic wave transmission circuit 1 is applied to perform modulation (pulse modulation) of a high-power microwave source will be described.

近年、ＧＨｚ帯のマイクロ波は、各種の材料改質や半導体デバイス製造用のプラズマ生成に使用されている。これらの分野で、マイクロ波を変調させる（オンオフさせる）ことにより、それらの用途の性能向上を図る場合がある。これらのマイクロ波は、数１０〜数１００Ｗの出力のものを利用することが多い。電磁波伝送回路１は、上述のとおり大電力に対しても十分な耐性を有しているので、このような高出力のマイクロ波に対する変調を行う場合にも好適に利用することができる。   In recent years, microwaves in the GHz band have been used for various material modifications and plasma generation for manufacturing semiconductor devices. In these fields, by modulating (turning on and off) microwaves, the performance of those applications may be improved. These microwaves often use those having an output of several tens to several hundreds of watts. Since the electromagnetic wave transmission circuit 1 has sufficient resistance to large power as described above, the electromagnetic wave transmission circuit 1 can be suitably used even when performing modulation on such a high output microwave.

あるいは、電磁波伝送回路１を電力分配器として使用することにより、マイクロ波出力を複数化することや、オンオフ化することも可能となり、各種用途の最適化へ利用できる。   Alternatively, by using the electromagnetic wave transmission circuit 1 as a power distributor, it is possible to make a plurality of microwave outputs and to turn them on and off, which can be used for optimization of various applications.

また、ごく最近、ＧＨｚ帯のマイクロ波で微小プラズマを生成し、汚水や血液等の評価サンプルを通してその場成分分析を行う技術が提案されている。この場合、マイクロ波に正弦波で変調をかけることにより、分析検出信号の周期的変調が行え、ロックインアンプ等の汎用解析装置が適用可能となっている。このような分野においても電磁波伝送回路１を好適に用いることができる。   Very recently, a technique has been proposed in which minute plasma is generated by microwaves in the GHz band and in-situ component analysis is performed through evaluation samples such as sewage and blood. In this case, by modulating the microwave with a sine wave, the analysis detection signal can be modulated periodically, and a general-purpose analysis device such as a lock-in amplifier can be applied. The electromagnetic wave transmission circuit 1 can be suitably used also in such a field.

次に、整合回路として電磁波伝送回路１を用いる例について説明する。   Next, an example in which the electromagnetic wave transmission circuit 1 is used as a matching circuit will be described.

高周波回路の中の重要な回路部品の１つに、整合回路がある。これは、高周波源等の特性インピーダンスからインピーダンスがずれる素子の手前に設置して、高周波電力が有効に素子に投入されるようにするインピーダンス変換器である。マイクロストリップ線路の場合、短絡終端又は開放終端のＴ分岐回路の長さ調整によってインピーダンス変換器の役割を容易に果たすことができる。   One of important circuit components in a high-frequency circuit is a matching circuit. This is an impedance converter that is installed in front of an element whose impedance deviates from the characteristic impedance of a high-frequency source or the like so that high-frequency power is effectively input to the element. In the case of a microstrip line, the role of an impedance converter can be easily achieved by adjusting the length of a T-branch circuit having a short-circuit termination or an open termination.

上記Ｔ分岐回路として電磁波伝送回路１を適用すると、Ｔ分岐回路を構成するプラズマＰの強度調整（電子密度の調整）によって、Ｔ分岐回路の長さ調整と同等の調整を行うことができるので、動的なインピーダンス調整が可能となる。   When the electromagnetic wave transmission circuit 1 is applied as the T branch circuit, it is possible to perform the same adjustment as the length adjustment of the T branch circuit by adjusting the intensity of the plasma P constituting the T branch circuit (adjusting the electron density). Dynamic impedance adjustment becomes possible.

具体的には、各種無線発信器のアンテナ手前の整合回路部分に電磁波伝送回路１を適用可能であり、ワイドバンドと呼ばれるような広周波数帯の出力が要求される場合に、各周波数に応じて整合状態の精密な調整が可能となる。   Specifically, when the electromagnetic wave transmission circuit 1 can be applied to the matching circuit portion in front of the antennas of various wireless transmitters and a wide frequency band output called a wide band is required, according to each frequency Precise adjustment of the alignment state is possible.

〔実験結果〕
図８に示す実験装置を用いて、本実施形態の電磁波伝送回路の特性を確認する実験を行った。以下において、実験内容及び実験結果を説明する。 〔Experimental result〕
An experiment for confirming the characteristics of the electromagnetic wave transmission circuit of the present embodiment was performed using the experimental apparatus shown in FIG. In the following, the experimental contents and experimental results will be described.

実験に用いた電磁波伝送回路は、図６に示した電磁波伝送回路５に相当するものである。電磁波伝送回路５の具体的構成は次のとおりである。   The electromagnetic wave transmission circuit used in the experiment corresponds to the electromagnetic wave transmission circuit 5 shown in FIG. The specific configuration of the electromagnetic wave transmission circuit 5 is as follows.

誘電体１０１（図６参照）として、厚み１．６ｍｍのガラスエポキシ基板（εｒ＝４．５）を用いた。この誘電体１０１の上に、銅厚膜層からなるストリップ導体１０３、プラズマ生成電極１１及び予備電極１２を、レーザー微細加工及びウェットエッチングによって一括でパターニング形成した。ストリップ導体１０３及びプラズマ生成電極１１は、幅を３ｍｍとし、特性インピーダンスが５０Ωになるように設計した。なお、プラズマ生成電極１１の幅とは、プラズマ生成電極１１からストリップ導体１０３に向かう方向に対して直交する方向の長さを意味する。 A glass epoxy substrate (ε r = 4.5) having a thickness of 1.6 mm was used as the dielectric 101 (see FIG. 6). On this dielectric 101, a strip conductor 103 made of a copper thick film layer, a plasma generation electrode 11 and a spare electrode 12 were collectively formed by patterning by laser micromachining and wet etching. The strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11 were designed to have a width of 3 mm and a characteristic impedance of 50Ω. The width of the plasma generation electrode 11 means the length in a direction orthogonal to the direction from the plasma generation electrode 11 toward the strip conductor 103.

また、ストリップ導体１０３とプラズマ生成電極１１との距離を３ｍｍとし、プラズマ生成電極１１と予備電極１２との距離を０．２ｍｍとした。また、プラズマを生成するための電離対象となるをネオン（Ｎｅ）とするために、電磁波伝送回路５をネオンの充填された真空チャンバの中に設置した。   The distance between the strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11 was 3 mm, and the distance between the plasma generation electrode 11 and the spare electrode 12 was 0.2 mm. Moreover, in order to make neon (Ne) the ionization target for generating plasma, the electromagnetic wave transmission circuit 5 was installed in a vacuum chamber filled with neon.

電磁波伝送回路５におけるストリップ導体１０３の入力端には、発信器３０１から出力され、増幅器３０２によって増幅された電磁波（周波数８〜１２ＧＨｚ、最大電力３Ｗ）を、ハイパスフィルタ３０３（遮断周波数ｆｃ＝７５ＭＨｚ）を介して入力させた。また、ストリップ導体１０３の出力端には、ハイパスフィルタ３１３（遮断周波数ｆｃ＝７５ＭＨｚ）を介して、方向性結合器３１２を接続し、方向性結合器３１２の出力に終端抵抗器３１１を接続した。 At the input end of the strip conductor 103 in the electromagnetic wave transmission circuit 5, an electromagnetic wave (frequency 8 to 12 GHz, maximum power 3 W) output from the transmitter 301 and amplified by the amplifier 302 is passed through a high-pass filter 303 (cutoff frequency f c = 75 MHz). ). A directional coupler 312 is connected to the output end of the strip conductor 103 via a high pass filter 313 (cutoff frequency f c = 75 MHz), and a termination resistor 311 is connected to the output of the directional coupler 312. .

なお、ハイパスフィルタ３０３・３１３は、プラズマの生成による雑音信号が増幅器３０２及び方向性結合器３１２に入るのを防ぐために設けている。発信器３０１から終端抵抗３１１までの回路では、ハイパスフィルタ３０３・３１３を除いて、特性インピーダンスが５０Ωに設定されている。ストリップ導体１０３は、このハイパスフィルタ３０３・３１３内の抵抗１００オームを通して接地電位につながっている。すなわち、低周波領域の信号に対しては、ほぼ接地電位にあるのと等価である。   The high-pass filters 303 and 313 are provided to prevent noise signals due to plasma generation from entering the amplifier 302 and the directional coupler 312. In the circuit from the transmitter 301 to the termination resistor 311, the characteristic impedance is set to 50Ω except for the high-pass filters 303 and 313. The strip conductor 103 is connected to the ground potential through a resistance of 100 ohms in the high pass filters 303 and 313. That is, it is equivalent to being at the ground potential for a signal in the low frequency region.

プラズマ生成電極１１（カソードＫ）には、プラズマ生成用電源５０により負の矩形パルスＶｋを印加できるようにするとともに、予備電極１２（アノードＡ）には、直流電源５３により直流電位Ｖａを設定できるようにした。また、ストリップ導体１０３（コンダクタＣ）は、浮遊電位（Ｃ：floating）又は接地電位（Ｖｃ＝０）に設定できるようにした。   A negative rectangular pulse Vk can be applied to the plasma generation electrode 11 (cathode K) by the plasma generation power source 50, and a DC potential Va can be set to the spare electrode 12 (anode A) by the DC power source 53. I did it. The strip conductor 103 (conductor C) can be set to a floating potential (C: floating) or a ground potential (Vc = 0).

上記各電位及びガス圧力と、生成されたプラズマの可視発光像との関係を図９に示す。   FIG. 9 shows the relationship between each potential and gas pressure and the visible light emission image of the generated plasma.

ストリップ導体１０３（コンダクタＣ）が浮遊電位（Ｃ：floating）の場合、放電電流Ｉａはプラズマ生成電極１１（カソードＫ）と予備電極１２（アノードＡ）との間で流れ、明るく発光しているのはカソードＫの表面（シース部近傍）である。   When the strip conductor 103 (conductor C) is at a floating potential (C: floating), the discharge current Ia flows between the plasma generation electrode 11 (cathode K) and the spare electrode 12 (anode A) and emits bright light. Is the surface of the cathode K (near the sheath).

ストリップ導体１０３（コンダクタＣ）が接地電位（Ｖｃ＝０）の場合、プラズマ生成電極１１からストリップ導体１０３に向かってごく弱い発光が観測され、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）と予備電極１２（アノードＡ）との間の放電が若干広がっていることが確認できた。   When the strip conductor 103 (conductor C) is at the ground potential (Vc = 0), very weak light emission is observed from the plasma generation electrode 11 toward the strip conductor 103, and the plasma generation electrode 11 (cathode K) and the spare electrode 12 (anode). It was confirmed that the discharge between A) was slightly spread.

さらに、予備電極１２（アノードＡ）の電位を負にすると（Ｖａ＝−４０Ｖ）、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）と予備電極１２（アノードＡ）との間よりも、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）とストリップ導体１０３（コンダクタＣ）との間の方が電位差が大きくなり、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）とストリップ導体１０３（コンダクタＣ）との間に強い発光が観測されるとともに、その部分に有意な大きさの放電電流Ｉｃが流れていることが確認できた。   Further, when the potential of the preliminary electrode 12 (anode A) is made negative (Va = −40 V), the plasma generating electrode 11 (cathode) is more than between the plasma generating electrode 11 (cathode K) and the preliminary electrode 12 (anode A). K) and the strip conductor 103 (conductor C) have a larger potential difference, and strong light emission is observed between the plasma generating electrode 11 (cathode K) and the strip conductor 103 (conductor C). It was confirmed that a discharge current Ic having a significant magnitude flows in the portion.

予備電極１２（アノードＡ）を浮遊電位の場合、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）とストリップ導体１０３（コンダクタＣ）との間にはアーク放電状の不安定な放電となりやすかった。   When the preliminary electrode 12 (anode A) was at a floating potential, an unstable arc-like discharge was easily generated between the plasma generation electrode 11 (cathode K) and the strip conductor 103 (conductor C).

以上のことから、予備電極１２を備えた３電極構造を用いてプラズマ生成電極１１（カソードＫ）と予備電極１２（アノードＡ）との間の放電で予備電離を起こすことによって、ネオンの圧力が３０〜１２０Ｔｏｒｒの雰囲気では通常安定的にプラズマを生成させることが困難な長尺放電を容易に実現できることが確認できた。   From the above, by using the three-electrode structure including the preliminary electrode 12 and causing the preliminary ionization by the discharge between the plasma generating electrode 11 (cathode K) and the preliminary electrode 12 (anode A), the neon pressure is reduced. It was confirmed that long discharge, which is difficult to generate plasma normally stably in an atmosphere of 30 to 120 Torr, can be easily realized.

放電電圧Ｖｋ及び放電電流Ｉａ・Ｉｃ、並びに周波数１１ＧＨｚの電磁波に対する電磁波伝送回路５の透過特性の時間変化を図１０及び図１１に示す。図１０及び図１１は、それぞれＶａ＝−５０Ｖ及びＶａ＝−２０Ｖの場合を示し、何れもネオンの圧力は１２０Ｔｏｒｒである。   FIGS. 10 and 11 show temporal changes in the transmission characteristics of the electromagnetic wave transmission circuit 5 with respect to the discharge voltage Vk, the discharge currents Ia and Ic, and the electromagnetic wave having a frequency of 11 GHz. FIGS. 10 and 11 show the case where Va = −50V and Va = −20V, respectively, and the pressure of neon is 120 Torr in both cases.

図１０の場合は、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）とストリップ導体１０３（コンダクタＣ）との間の放電電流Ｉｃが流れてこの間にプラズマが生成され、Ｔ分岐構造が動的に形成される。すなわち、Ｉｃの変化に呼応して電磁波の透過率が減少する（約１０％）。   In the case of FIG. 10, a discharge current Ic flows between the plasma generation electrode 11 (cathode K) and the strip conductor 103 (conductor C), plasma is generated during this time, and a T-branch structure is dynamically formed. That is, the electromagnetic wave transmittance decreases in response to the change in Ic (about 10%).

一方、図１１の場合は、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）と予備電極１２（アノードＡ）との間の放電電流Ｉａが流れて放電電流Ｉｃが流れず、電磁波の透過率の変化もほとんど観測されない。   On the other hand, in the case of FIG. 11, the discharge current Ia flows between the plasma generation electrode 11 (cathode K) and the auxiliary electrode 12 (anode A), the discharge current Ic does not flow, and almost no change in the electromagnetic wave transmittance is observed. Not.

この結果より、図１０の場合はプラズマの生成によってＴ分岐構造が形成され、図１１の場合はプラズマが生成されずにＴ分岐構造が形成されていないと考えられる。このように、プラズマのオン／オフによってＴ分岐構造を動的に形成できることがわかった。   From this result, it is considered that the T-branch structure is formed by generating plasma in the case of FIG. 10, and the T-branch structure is not formed without generating plasma in the case of FIG. Thus, it was found that a T-branch structure can be dynamically formed by turning on / off the plasma.

図１０の場合、プラズマのオン／オフはプラズマ生成用電源５０からの矩形パルスによって実現されることになる。この矩形パルスの立ち下がり及び立ち上がり時間（約０．５μｓ）に対し、透過率変化の立ち下がり及び立ち上がり時間は約３μｓであった。この結果より、約３３０ｋＨｚ以下の周期であれば透過率の変化は追随できることになる。   In the case of FIG. 10, on / off of plasma is realized by a rectangular pulse from the plasma generation power source 50. The fall and rise time of the transmittance change was about 3 μs with respect to the fall and rise time (about 0.5 μs) of this rectangular pulse. From this result, the change in transmittance can be followed if the period is about 330 kHz or less.

このときのプラズマの導電率は１〜４×１０−３Ｓ／ｃｍであり、この値から電子密度の平均値を概算すると約１〜３×１０１２ｃｍ−３となり、ω／２π＝１１ＧＨｚの電磁波のカットオフ密度（ω＝ωｐｅ：電子プラズマ周波数）をほぼ満足することがわかった。 The plasma conductivity at this time is 1 to 4 × 10 −3 S / cm, and an average value of the electron density is approximately 1 to 3 × 10 12 cm −3 from this value, and ω / 2π = 11 GHz. It was found that the electromagnetic wave cutoff density (ω = ω pe : electron plasma frequency) was substantially satisfied.

なお、ガス種をアルゴンに変更したところ、プラズマの電子密度は約１×１０１３ｃｍ−３となり、このときの電磁波の透過率は約４０％減少した。これは、この周波数帯での通常の導体のみで構成されたＴ分岐素子における最大の減衰量に相当する。 When the gas type was changed to argon, the electron density of the plasma was about 1 × 10 13 cm −3 , and the electromagnetic wave transmittance at this time was reduced by about 40%. This corresponds to the maximum amount of attenuation in a T-branch element composed of only ordinary conductors in this frequency band.

以上のように、本実験では、電磁波伝送回路５は単純には減衰器として作用し、かつ、プラズマ生成用電源５０からの矩形パルスを３００ｋＨｚ程度までの正弦波とすると変調器としても作用することが確認できた。これは、構造が単純な電磁波伝送回路５でありながら極めて高い周波数での変調作用を実現していることになる。   As described above, in this experiment, the electromagnetic wave transmission circuit 5 simply functions as an attenuator, and also functions as a modulator when the rectangular pulse from the plasma generation power supply 50 is a sine wave up to about 300 kHz. Was confirmed. This means that the electromagnetic wave transmission circuit 5 having a simple structure realizes a modulation action at an extremely high frequency.

また、本実験においては、電磁波伝送回路５に入力する電磁波の最大電力は３Ｗとしたが、原理的には、プラズマ生成用電源５０からプラズマに供給されている電力（２０Ｗ程度）までの電力であれば制御が可能である。   In this experiment, the maximum power of the electromagnetic wave input to the electromagnetic wave transmission circuit 5 is 3 W. However, in principle, the power is up to the power (about 20 W) supplied to the plasma from the plasma generation power source 50. If there is, control is possible.

次に、ネオンの圧力と、放電開始電圧（Sparking Voltage）との関係を図１２に示す。図１２より、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）と予備電極１２（アノードＡ）との間の放電開始電圧は、ネオンの圧力が１５０〜２００Ｔｏｒｒで最小となることがわかる。また、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）とストリップ導体１０３（コンダクタＣ）との間の放電は、予備電極１２（アノードＡ）が浮遊電位であると、ネオンの圧力が１００Ｔｏｒｒ以下でしか発生しないことがわかる（アーク放電状の不安定性を伴う）。また、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）とストリップ導体１０３（コンダクタＣ）との間の放電は、予備電極１２（アノードＡ）が接地電位であると、プラズマ生成電極１１（カソードＫ）と予備電極１２（アノードＡ）との間の放電開始電圧とほぼ一致することがわかる。   Next, FIG. 12 shows the relationship between the neon pressure and the discharge start voltage (Sparking Voltage). From FIG. 12, it can be seen that the discharge start voltage between the plasma generating electrode 11 (cathode K) and the auxiliary electrode 12 (anode A) is minimum when the neon pressure is 150 to 200 Torr. Further, the discharge between the plasma generating electrode 11 (cathode K) and the strip conductor 103 (conductor C) is generated only when the preliminary electrode 12 (anode A) is at a floating potential and the neon pressure is 100 Torr or less. (With arc discharge instability). Further, the discharge between the plasma generating electrode 11 (cathode K) and the strip conductor 103 (conductor C) is such that when the spare electrode 12 (anode A) is at ground potential, the plasma generating electrode 11 (cathode K) and the spare electrode are discharged. It can be seen that the voltage substantially coincides with the discharge start voltage with respect to 12 (anode A).

また、直流電位Ｖａの変化による放電電流Ｉｃの変化に対する電磁波の透過率の減少量の変化は、図１３に示すように、単調に変化することがわかった。   It was also found that the change in the amount of decrease in the electromagnetic wave transmittance with respect to the change in the discharge current Ic due to the change in the DC potential Va changes monotonously as shown in FIG.

また、ネオンの圧力変化による放電電流Ｉｃの変化に対する電磁波の透過率の変化は、図１４に示すように、ほぼ比例の関係にあることがわかった。   Further, it was found that the change in the transmittance of the electromagnetic wave with respect to the change in the discharge current Ic due to the change in the pressure of neon has a substantially proportional relationship as shown in FIG.

〔シミュレーション結果〕
図１５に示すシミュレーションモデルを用いて、本実施形態の電磁波伝送回路の特性を確認するシミュレーションを行った。以下において、シミュレーション内容及びシミュレーション結果を説明する。 〔simulation result〕
A simulation for confirming the characteristics of the electromagnetic wave transmission circuit of the present embodiment was performed using the simulation model shown in FIG. In the following, the simulation contents and simulation results will be described.

シミュレーションに用いたシミュレーションモデルは、ストリップ導体１０３からプラズマ生成電極１１に向かう方向をｘ方向、面状導体１０２からストリップ導体１０３に向かう方向をｙ方向として、図１５に示す形状及びサイズを想定した。   The simulation model used for the simulation assumed the shape and size shown in FIG. 15 where the direction from the strip conductor 103 to the plasma generation electrode 11 is the x direction and the direction from the planar conductor 102 to the strip conductor 103 is the y direction.

すなわち、誘電体１０１は厚み１．６ｍｍ、比誘電率εｒ＝４．５とし、ストリップ導体１０３はｘ方向の幅３ｍｍ、厚み０．１ｍｍ、プラズマ生成電極１１はｘ方向の幅１．８ｍｍ、厚み０．１ｍｍ、ストリップ導体１０３とプラズマ生成電極１１との間隙３．０ｍｍ、プラズマＰの厚み０．５ｍｍ、ストリップ導体１０３及びプラズマ生成電極１１とプラズマＰとの間に生じるシースの厚み０．１ｍｍとした。 That is, the dielectric 101 has a thickness of 1.6 mm and a relative dielectric constant ε r = 4.5, the strip conductor 103 has a width of 3 mm in the x direction and a thickness of 0.1 mm, and the plasma generation electrode 11 has a width of 1.8 mm in the x direction. A thickness of 0.1 mm, a gap between the strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11 of 3.0 mm, a thickness of the plasma P of 0.5 mm, and a sheath thickness of 0.1 mm generated between the strip conductor 103 and the plasma generation electrode 11 and the plasma P It was.

プラズマＰを生成するための電離対象となるガスをネオンとし、その圧力を１２０Ｔｏｒｒとするとともに、プラズマＰの密度分布をスラブ形状とした。また、誘電体１０１、面状導体１０２及びストリップ導体１０３からなる伝送線路（伝送方向はｘ方向及びｙ方向と直交する方向）には周波数１１ＧＨｚの電磁波が伝搬しているものとした。   The gas to be ionized for generating the plasma P was neon, the pressure was 120 Torr, and the density distribution of the plasma P was a slab shape. Further, it is assumed that an electromagnetic wave having a frequency of 11 GHz propagates on a transmission line (transmission direction is a direction orthogonal to the x direction and the y direction) including the dielectric 101, the planar conductor 102, and the strip conductor 103.

上記シミュレーションモデルを用い、次の式（４）によって表される波動方程式を、弾性衝突の効果を考慮して数値解析した。   Using the simulation model, the wave equation represented by the following equation (4) was numerically analyzed in consideration of the effect of elastic collision.

具体的には、差分法により（Ｅｘ，Ｅｙ）を複素数として解いた。ここで、Ｅｘ及びＥｙは、それぞれｘ方向及びｙ方向の電界を複素数として表示したものである。上記（Ｅｘ，Ｅｙ）の解析結果をグラフ化して図１６から図１８に示す。なお、図１６から図１８において、上段（Ｉｍ（Ｅ））及び下段（Ｒｅ（Ｅ））は電界の虚数成分及び実数成分をそれぞれ示している。また、図１６から図１８の各グラフは電界強度に関する等電界線を示している。 Specifically, (E x , E y ) was solved as a complex number by the difference method. Here, E x and E y represent the electric fields in the x direction and the y direction as complex numbers, respectively. The analysis results of the above (E x , E y ) are graphed and shown in FIGS. 16 to 18, the upper stage (Im (E)) and the lower stage (Re (E)) indicate the imaginary number component and the real number component of the electric field, respectively. In addition, each graph in FIGS. 16 to 18 shows an isoelectric line relating to the electric field strength.

図１６は、プラズマＰの電子密度を３×１０１０ｃｍ−３としたときの結果であり、この場合には伝搬する電磁波の振動数ωが電子プラズマ振動数ωｐｅよりも十分大きくなる。この場合、電界の虚数成分Ｉｍ（Ｅ）はプラズマＰの影響をほとんど受けておらず、電界の実数成分Ｒｅ（Ｅ）も存在していないことから、プラズマＰは伝搬する電磁波に対してほとんど影響を及ぼさないことになる。 FIG. 16 shows the results when the electron density of the plasma P is 3 × 10 10 cm −3 . In this case, the frequency ω of the propagating electromagnetic wave is sufficiently larger than the electron plasma frequency ω pe . In this case, since the imaginary number component Im (E) of the electric field is hardly affected by the plasma P and the real number component Re (E) of the electric field is not present, the plasma P has almost no influence on the propagating electromagnetic wave. Will not be affected.

図１７は、プラズマＰの電子密度を３×１０１２ｃｍ−３としたときの結果であり、この場合には電子プラズマ振動数ωｐｅが伝搬する電磁波の振動数ωと同程度又はやや上回ることになる。この場合、電界の実数成分Ｒｅ（Ｅ）が存在していることから、プラズマＰは伝搬する電磁波に対して抵抗体として働くことになる。 FIG. 17 shows the results when the electron density of the plasma P is 3 × 10 12 cm −3 , and in this case, the electron plasma frequency ω pe is approximately equal to or slightly higher than the frequency ω of the electromagnetic wave propagating. become. In this case, since the real component Re (E) of the electric field exists, the plasma P acts as a resistor against the propagating electromagnetic wave.

図１８は、プラズマＰの電子密度を３×１０１４ｃｍ−３としたときの結果であり、この場合には伝搬する電磁波の振動数ωが電子プラズマ振動数ωｐｅよりも十分小さくなる。この場合、電界はプラズマＰを避けるように分布しているから、プラズマＰは伝搬する電磁波に対して金属のような完全導体として働くことになる。 FIG. 18 shows the results when the electron density of the plasma P is 3 × 10 14 cm −3 . In this case, the frequency ω of the propagating electromagnetic wave is sufficiently smaller than the electron plasma frequency ω pe . In this case, since the electric field is distributed so as to avoid the plasma P, the plasma P acts as a perfect conductor such as a metal against the propagating electromagnetic wave.

プラズマＰの電子密度の変化に対する、プラズマＰ内でのＩｍ（Ｅ）２の積分値及びＲｅ（Ｅ）２の積分値の変化を図１９に示す。図１９より、電子プラズマ振動数ωｐｅが伝搬する電磁波の振動数ωと同程度以上の領域ではＲｅ（Ｅ）２が増大することから、プラズマＰは伝搬する電磁波に対して抵抗体として働くことになり、さらに電子プラズマ振動数ωｐｅが大きくなるとＩｍ（Ｅ）２及びＲｅ（Ｅ）２がほぼ０になることから、プラズマＰは伝搬する電磁波に対して完全導体として働くことがわかる。 FIG. 19 shows changes in the integrated value of Im (E) 2 and the integrated value of Re (E) 2 in the plasma P with respect to the change in the electron density of the plasma P. From FIG. 19, since Re (E) 2 increases in a region where the electron plasma frequency ω pe is equal to or higher than the frequency ω of the electromagnetic wave propagating, the plasma P acts as a resistor against the propagating electromagnetic wave. When the electron plasma frequency ω pe is further increased, Im (E) 2 and Re (E) 2 become almost 0, so that it can be understood that the plasma P acts as a perfect conductor for the propagating electromagnetic wave.

以上より、プラズマＰの電子プラズマ振動数ωｐｅを、伝搬する電磁波の振動数ω以上に設定することにより、伝搬する電磁波に対してプラズマＰは抵抗体又は完全導体として機能することがわかった。 From the above, it was found that by setting the electron plasma frequency ω pe of the plasma P to be greater than or equal to the frequency ω of the propagating electromagnetic wave, the plasma P functions as a resistor or a complete conductor with respect to the propagating electromagnetic wave.

なお、上述した実験結果やシミュレーション結果において説明した各種パラメータは、本発明を適用した電磁波伝送回路を実現する際の一具体例にすぎない。本発明を適用した電磁波伝送回路を実現するにあたっての好適なパラメータの例を示すと以下のとおりである。   The various parameters described in the experimental results and simulation results described above are only specific examples when an electromagnetic wave transmission circuit to which the present invention is applied is realized. Examples of suitable parameters for realizing the electromagnetic wave transmission circuit to which the present invention is applied are as follows.

電磁波伝送回路によって伝送すべき電磁波は、周波数が１〜２０ＧＨｚのものが望ましい。周波数が１ＧＨｚ以上であればその１／４波長（すなわちプラズマＰの必要長さ）はマイクロストリップ線路上では４ｃｍ以下となり、本発明を適用した電磁波伝送回路のサイズを、携帯可能な機器へ搭載できる程度に小型化することができる。また、周波数が２０ＧＨｚ以下であれば、一般的な誘電体を用いた場合でも誘電損失によるエネルギーロスを抑えることができる。   The electromagnetic wave to be transmitted by the electromagnetic wave transmission circuit preferably has a frequency of 1 to 20 GHz. If the frequency is 1 GHz or more, the quarter wavelength (that is, the required length of the plasma P) is 4 cm or less on the microstrip line, and the size of the electromagnetic wave transmission circuit to which the present invention is applied can be mounted on a portable device. It can be reduced in size. If the frequency is 20 GHz or less, energy loss due to dielectric loss can be suppressed even when a general dielectric is used.

なお、プラズマＰの必要長さは伝送すべき電磁波の１／４波長以上であることが望ましい。プラズマＰが電磁波の１／４波長以下であればプラズマＰが存在することによる合成インピーダンスの変化は生じるもののその変化はそれほど大きくならないのに対し、１／４波長以上であれば合成インピーダンスを有意に変化させることができるからである。   The required length of the plasma P is preferably not less than ¼ wavelength of the electromagnetic wave to be transmitted. If the plasma P is ¼ wavelength or less of the electromagnetic wave, the synthetic impedance changes due to the presence of the plasma P, but the change is not so great, whereas if the plasma P is ¼ wavelength or more, the synthetic impedance is significantly increased. This is because it can be changed.

プラズマＰの電子密度は、伝送すべき電磁波の周波数によって異なるが、周波数が１１ＧＨｚの場合は３×１０１２ｃｍ−３以上であることが望ましく、周波数がｆＧＨｚの場合は、（ｆ／１１）２×（３×１０１２）ｃｍ−３以上であることが望ましい。 The electron density of the plasma P varies depending on the frequency of the electromagnetic wave to be transmitted, but is desirably 3 × 10 12 cm −3 or more when the frequency is 11 GHz, and (f / 11) 2 when the frequency is fGHz. It is desirable that it is x (3 × 10 12 ) cm −3 or more.

プラズマＰを生成するための電力や、電離対象となるガスの種類及び圧力に関しては、上記電子密度を実現できるように適宜設定すればよい。   What is necessary is just to set suitably about the electric power for producing | generating plasma P, and the kind and pressure of the gas used as ionization object so that the said electron density can be implement | achieved.

なお、本実施形態では、プラズマ生成電極１１によってプラズマＰを生成させる構成について説明したが、プラズマＰはプラズマ生成電極を設けなくとも生成させることができる。これは一般に無電極放電と呼ばれるプラズマ生成の形態であり、高周波によるプラズマ生成やレーザ集光によるプラズマ生成などが該当する。本発明に係る電磁波伝送回路は、このような無電極放電によってプラズマＰを生成させるものであってもよい。   In the present embodiment, the configuration in which the plasma P is generated by the plasma generation electrode 11 has been described. However, the plasma P can be generated without providing the plasma generation electrode. This is a form of plasma generation generally called electrodeless discharge, and corresponds to plasma generation by high frequency, plasma generation by laser focusing, and the like. The electromagnetic wave transmission circuit according to the present invention may generate the plasma P by such electrodeless discharge.

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。   The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.

本発明は、通信分野などにおける電磁波の伝送回路に適用でき、特に高周波の伝送回路に好適に適用できる。   The present invention can be applied to an electromagnetic wave transmission circuit in the communication field and the like, and can be particularly suitably applied to a high-frequency transmission circuit.

（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る電磁波伝送回路を示すそれぞれ斜視図及び平面図である。(A) And (b) is the perspective view and top view which respectively show the electromagnetic wave transmission circuit which concerns on this invention. （ａ）及び（ｂ）は、図１の電磁波伝送回路に対してガス保持部材を追加した状態を示すそれぞれ斜視図及び平面図である。(A) And (b) is the perspective view and top view which respectively show the state which added the gas holding member with respect to the electromagnetic wave transmission circuit of FIG. 本発明に係る他の電磁波伝送回路を示す平面図である。It is a top view which shows the other electromagnetic wave transmission circuit which concerns on this invention. （ａ）及び（ｂ）は、本発明に係るさらに他の電磁波伝送回路を示す平面図である。(A) And (b) is a top view which shows the further electromagnetic wave transmission circuit which concerns on this invention. 本発明に係るさらに他の電磁波伝送回路を示す平面図である。It is a top view which shows the other electromagnetic wave transmission circuit which concerns on this invention. 本発明に係るさらに他の電磁波伝送回路を示す平面図である。It is a top view which shows the other electromagnetic wave transmission circuit which concerns on this invention. （ａ）は従来の無線通信機器の基本構成を示すブロック図であり、（ｂ）〜（ｄ）は本発明に係る電磁波伝送回路を適用した無線通信機器の基本構成を示すブロック図である。(A) is a block diagram which shows the basic composition of the conventional radio | wireless communication apparatus, (b)-(d) is a block diagram which shows the basic composition of the radio | wireless communication apparatus to which the electromagnetic wave transmission circuit which concerns on this invention is applied. 図６の電磁波伝送回路の特性を調べるために行った実験の装置構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the apparatus structure of the experiment conducted in order to investigate the characteristic of the electromagnetic wave transmission circuit of FIG. 図８の実験装置によりプラズマを生成させたときのプラズマの発光状態を示す図である。It is a figure which shows the light emission state of plasma when plasma is produced | generated by the experimental apparatus of FIG. 図８の実験装置を用いて行った実験の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the experiment conducted using the experimental apparatus of FIG. 図８の実験装置を用いて行った実験の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the experiment conducted using the experimental apparatus of FIG. 図８の実験装置を用いて行った実験の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the experiment conducted using the experimental apparatus of FIG. 図８の実験装置を用いて行った実験の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the experiment conducted using the experimental apparatus of FIG. 図８の実験装置を用いて行った実験の実験結果を示すグラフである。It is a graph which shows the experimental result of the experiment conducted using the experimental apparatus of FIG. プラズマの特性を調べるためのシミュレーションモデルを示す図である。It is a figure which shows the simulation model for investigating the characteristic of plasma. 図１５のシミュレーションモデルを用いて行ったシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result performed using the simulation model of FIG. 図１５のシミュレーションモデルを用いて行ったシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result performed using the simulation model of FIG. 図１５のシミュレーションモデルを用いて行ったシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result performed using the simulation model of FIG. 図１５のシミュレーションモデルを用いて行ったシミュレーション結果を示すグラフである。It is a graph which shows the simulation result performed using the simulation model of FIG. （ａ）〜（ｃ）は、従来のマイクロストリップ線路の構成を示す斜視図である。(A)-(c) is a perspective view which shows the structure of the conventional microstrip line.

符号の説明Explanation of symbols

１ 電磁波伝送回路
２ 電磁波伝送回路
３ 電磁波伝送回路
４ 電磁波伝送回路
５ 電磁波伝送回路
１０ マイクロストリップ線路
１１ プラズマ生成電極
１２ 予備電極
５２ ガス保持部材
１０１ 誘電体
１０２ 面状導体
１０３ ストリップ導体
１０３ａ 屈曲部
１０３ｂ 屈曲部
Ｐ プラズマ
Ｗ 電磁波 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electromagnetic wave transmission circuit 2 Electromagnetic wave transmission circuit 3 Electromagnetic wave transmission circuit 4 Electromagnetic wave transmission circuit 5 Electromagnetic wave transmission circuit 10 Microstrip line 11 Plasma generation electrode 12 Spare electrode 52 Gas holding member 101 Dielectric body 102 Planar conductor 103 Strip conductor 103a Bending part 103b Bending Part P Plasma W Electromagnetic wave

Claims (12)

ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際に前記ストリップ導体から発生する電界の分布する空間に対してプラズマを生成するためのプラズマ生成電極とを備え、
前記プラズマ生成電極は、前記ストリップ導体との間で前記プラズマを生成するように配置されると共に、
前記プラズマ生成電極は、前記ストリップ導体との距離が前記マイクロストリップ線路を伝搬する電磁波の１／４波長以上となる位置に配置されていることを特徴とする電磁波伝送回路。 A microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor face each other with a dielectric therebetween,
A plasma generating electrode for generating plasma in a space in which an electric field generated from the strip conductor is distributed when electromagnetic waves propagate through the microstrip line ;
The plasma generating electrode is arranged to generate the plasma with the strip conductor;
The electromagnetic wave transmission circuit according to claim 1, wherein the plasma generation electrode is disposed at a position where a distance from the strip conductor becomes a quarter wavelength or more of an electromagnetic wave propagating through the microstrip line . ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際に前記ストリップ導体から発生する電界の分布する空間に対してプラズマを生成するためのプラズマ生成電極とを備え、
前記プラズマ生成電極は、前記ストリップ導体との間で前記プラズマを生成するように配置されると共に、
前記ストリップ導体は屈曲部を有しており、
前記ストリップ導体の上流側から前記屈曲部に向かう第１方向に対して、前記屈曲部から前記ストリップ導体の下流側に向かう第２方向のなす角度よりも、前記屈曲部から前記プラズマ生成電極へ向かう第３方向のなす角度の方が小さくなるように、前記プラズマ生成電極が配置されていることを特徴とする電磁波伝送回路。 A microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor face each other with a dielectric therebetween,
A plasma generating electrode for generating plasma in a space in which an electric field generated from the strip conductor is distributed when electromagnetic waves propagate through the microstrip line ;
The plasma generating electrode is arranged to generate the plasma with the strip conductor;
The strip conductor has a bent portion,
With respect to the first direction from the upstream side of the strip conductor toward the bent portion, the angle from the bent portion toward the plasma generation electrode is larger than the angle formed by the second direction from the bent portion toward the downstream side of the strip conductor. The electromagnetic wave transmission circuit , wherein the plasma generation electrode is arranged so that an angle formed by the third direction is smaller . ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際に前記ストリップ導体から発生する電界の分布する空間に対してプラズマを生成するためのプラズマ生成電極とを備え、
前記プラズマ生成電極は、前記ストリップ導体との間で前記プラズマを生成するように配置されると共に、
前記プラズマ生成電極から前記ストリップ導体までの距離よりも、前記プラズマ生成電極からの距離が小さくなる位置に設けられた予備電極をさらに備えることを特徴とする電磁波伝送回路。 A microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor face each other with a dielectric therebetween,
A plasma generating electrode for generating plasma in a space in which an electric field generated from the strip conductor is distributed when electromagnetic waves propagate through the microstrip line ;
The plasma generating electrode is arranged to generate the plasma with the strip conductor;
An electromagnetic wave transmission circuit , further comprising: a spare electrode provided at a position where a distance from the plasma generation electrode is smaller than a distance from the plasma generation electrode to the strip conductor . 前記ストリップ導体は屈曲部を有しており、
前記ストリップ導体の上流側から前記屈曲部に向かう第１方向に対して、前記屈曲部から前記ストリップ導体の下流側に向かう第２方向のなす角度よりも、前記屈曲部から前記プラズマ生成電極へ向かう第３方向のなす角度の方が小さくなるように、前記プラズマ生成電極が配置されていることを特徴とする請求項１又は３に記載の電磁波伝送回路。 The strip conductor has a bent portion,
With respect to the first direction from the upstream side of the strip conductor toward the bent portion, the angle from the bent portion toward the plasma generation electrode is larger than the angle formed by the second direction from the bent portion toward the downstream side of the strip conductor. electromagnetic wave transmission circuit according to claim 1 or 3 towards the angle between the third direction so that smaller, wherein the plasma generating electrode is disposed. 前記ストリップ導体に沿って前記プラズマ生成電極が周期的に複数設けられていることを特徴とする請求項１から４の何れか１項に記載の電磁波伝送回路。 Electromagnetic wave transmission circuit according to claim 1, any one of 4, wherein the plasma generating electrode along the strip conductors are cyclically a plurality. 前記プラズマ生成電極から前記ストリップ導体までの距離よりも、前記プラズマ生成電極からの距離が小さくなる位置に設けられた予備電極をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電磁波伝送回路。 Than the distance from the plasma generating electrode to said strip conductor, electromagnetic wave transmission circuit according to claim 1 or 2, further comprising a preliminary electrode provided at a distance smaller position from the plasma generating electrode . 前記プラズマを生成するための電離対象となるガスを、前記プラズマを生成する空間に保持するガス保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の電磁波伝送回路。   The electromagnetic wave transmission circuit according to any one of claims 1 to 6, further comprising a gas holding member that holds a gas to be ionized for generating the plasma in a space for generating the plasma. . 前記ストリップ導体及びプラズマ生成電極は、前記誘電体の表面に設けられていることを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の電磁波伝送回路。   The electromagnetic wave transmission circuit according to any one of claims 1 to 7, wherein the strip conductor and the plasma generation electrode are provided on a surface of the dielectric. 請求項１から８の何れか１項に記載の電磁波伝送回路と、
前記プラズマを生成するために前記プラズマ生成電極に対して供給する電力を制御する電力制御手段とを備えることを特徴とする電磁波伝送制御装置。 The electromagnetic wave transmission circuit according to any one of claims 1 to 8,
An electromagnetic wave transmission control device comprising: power control means for controlling power supplied to the plasma generation electrode in order to generate the plasma. ストリップ導体と面状導体とが誘電体を介して対向するマイクロストリップ線路と、
前記マイクロストリップ線路を電磁波が伝搬する際に前記ストリップ導体から発生する電界の分布する空間に生成されたプラズマとを備え、
前記ストリップ導体は屈曲部を有しており、
前記ストリップ導体の上流側から前記屈曲部に向かう第１方向に対して、前記屈曲部から前記ストリップ導体の下流側に向かう第２方向のなす角度よりも、前記プラズマの長手方向のなす角度の方が小さくなるように、前記プラズマが生成されることを特徴とする電磁波伝送回路。 A microstrip line in which a strip conductor and a planar conductor face each other with a dielectric therebetween,
Plasma generated in a space in which an electric field generated from the strip conductor is distributed when electromagnetic waves propagate through the microstrip line ,
The strip conductor has a bent portion,
The angle formed by the longitudinal direction of the plasma with respect to the first direction from the upstream side of the strip conductor toward the bent portion is greater than the angle formed by the second direction from the bent portion toward the downstream side of the strip conductor. The electromagnetic wave transmission circuit is characterized in that the plasma is generated so as to be small . 前記ストリップ導体に沿って前記プラズマが周期的に複数生成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電磁波伝送回路。   The electromagnetic wave transmission circuit according to claim 10, wherein a plurality of the plasmas are periodically generated along the strip conductor. 前記プラズマを生成するための電離対象となるガスを、前記プラズマを生成する空間に保持するガス保持部材をさらに備えることを特徴とする請求項１０又は１１の何れか１項に記載の電磁波伝送回路。
Electromagnetic wave transmission circuit according to any one of claims 10 or 11, further comprising a gas holding member for holding the gas to be ionized target for generating the plasma, the space for generating the plasma .
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