JPH04109702A

JPH04109702A - マイクロストリップライン・導波管結合装置

Info

Publication number: JPH04109702A
Application number: JP22658490A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Furukawa; 雄一古川; Kazuo Maehara; 前原　和雄
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-08-30
Filing date: 1990-08-30
Publication date: 1992-04-10

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野１本発明は、マイクロストリップラインと導波管の結合装
置に関するものである。

［従来の技術１マイクロ波の伝送線路として、マイクロストリップライ
ンと導波管は代表的な線路としてよ（知られており、こ
れら両者を結合する必要もしばしば生じる。この結合構
造として最も一般的に用いられているのは、第５図（Ａ
）および第５図（Ｂ）に示すように、給電プローブを用
いる方式である。ここで、第５図（Ａ）は給電プローブ
の断面構成（導波管の管軸に沿いＥ面に平行な面で切断
した縦断面図）を、第５図（Ｂ）はその底面構成（マイ
クロストリップラインの側から見た平面図）を模式的に
示している。

第５図（Ａ）および第５図（Ｂ）において、導電体の薄
い層状の地導体４と、所定厚さの板状の誘電体である誘
電体層３と、導電性の細い帯状をしたマイクロストリッ
プライン２とが、この順に密着して３層構造をなし、て
伝送線路を形成し、地導体４は矩形の導波管１のＨ面で
ある幅広面１−ａに密着している。そしてこの幅広面１
−ａと地導体４を貫いて円形の孔である挿入孔８が形成
され、この挿入孔８には誘電体７が満たされている。

さらに、挿入孔８の中心部に誘電体７．誘電体層３およ
びマイクロストリップライン２を貫いて、円柱状の導体
である給電プローブ６が一端はマイクロストリップライ
ン２に電気的に接し、他端は導波管１の中に突出するよ
うに設けられている。また導波管１の一端は短絡板５で
閉塞されている。

かかる構造において、導波管１のサイズ（断面の縦、横
内側寸法）およびマイクロストリップライン２の特性イ
ンピーダンスに応じて給電プローブ６の幅広面１−ａに
おける位置（つまり幅広面１−ａの側端からの距離）、
給電プローブ６と短絡板５との距離、給電プローブ６の
導波管１内への突出長さ、給電プローブ６の太さおよび
挿入孔８の内径を選択（実際には、誘電体７の誘電率も
関係する）ことによって、導波管１とマイクロストリッ
プライン２とを電力反射なく結合できることが良く知ら
れている。

［発明が解決しようとする課題１しかしながら、かかる従来の結合方式において、低電力
反射での結合を実現するためには、製作時に先の寸法条
件各々を精度良く守ることが必要である。特に、給電プ
ローブ６の導波管１内への突出長さを高い精度で製作す
ることが重要であるが、実際上は、給電プローブ６自身
の製作精度の問題や、幅広面１−ａと地導体４との密着
の問題などのために、この精度の確保は難しい。

そこで、この現実の問題を改善するために、給電プロー
ブ６の導波管１に突出している部分の先端部分を他の部
分よりも太くしたり、あるいは、挿入孔８を設けた幅広
面１−ａの反対側の幅広面に調整ねじを設けて寸法のば
らつきをこの調整ねじの突出量の調整で吸収するなどの
対策が採られているが、いずれにしてもコスト的にかな
り高いものとなる。

また、もともとこの構造は給電プローブ６、誘電体７な
どの部品が必要な上、挿入孔８の加工や、給電プローブ
６とマイクロストリップライン２との接合など、コスト
的には相当不利である。

よって本発明の目的は、従来の不都合な点を大幅に改善
し、導波管とマイクロストリップラインを安定かつ安価
に結合できるようにした結合装置を提供することにある
。

［課題を解決するための手段１本発明は、導波管の一方の幅広面（Ｈ面）に細長い結合
スロットを設け、この幅広面に沿って配置したマイクロ
ストリップラインが、前記結合スロットの上を交差する
ように位置せしめる。

［作　用１本発明によれば、上記構成をとることにより、前記導波
管と前記マイクロストリップラインとを電磁的に結合せ
しめることができる。

［実施例１本発明の実施例を詳細に説明する。

第１図（Ａ）および第１図ＣＢ）は、それぞれ本発明の
基本的な実施例を示す断面構成図（導波管の管軸に沿い
Ｅ面に平行な面で切断した縦断面図）および底面構成図
（マイクロストリップラインの側から見た平面図）であ
る。これら両図において、地導体４と誘電体層３とマイ
クロストリップライン２とがこの順に密着して３層構造
をなしてマイクロ波伝送線路を形成し、この地導体４は
矩形の導波管１の一方のＨ面である幅広面１−ａに密着
している。また、幅広面１−ａと地導体４を貫いて長方
形の孔である結合スロット９が、その長平方向が導波管
の管軸に直交する方向でかつ幅広面ｌａの幅のほぼ中央
になるよう、形成されている。さらに、導波管１の一端
は導電体である短絡板５で閉塞されている。そして、マ
イクロストノツプライン２は結合スロット９と、誘電体
３の厚さを隔てながら直交（すなわち、結合スロット９
の長手方向とマイクロストリップライン２の長平方向と
が直交）するような位置関係にあり、マイクロストリッ
プライン２は、結合スロット９を越えて所定の長さで開
放端となっている。

かかる構造において、導波管１のサイズおよびマイクロ
ストリップライン２の特性インピーダンスに応じて、結
合スロット９のサイズ（縦・横寸法）、結合スロット９
と短絡板５との距離およびマイクロストリップライン２
が結合スロット９を越えて開放端に至るまでの距離を適
切に設定することによって、導波管１とマイクロストリ
ップライン２とを完全に電磁的に結合させることができ
る。

特に、結合スロット９のサイズに関しては、導波管ｌの
サイズと結合スロット９周辺の誘電体の状況によって決
まる、概ね共振特性を持つような縦・横寸法の組み合わ
せの周辺で良好な結合特性が得られる。

しかし、必ずしも結合スロット９は第１図（Ｂ）に示し
た破線のように正確な長方形である必要はなく、例えば
加工上、角部に丸みを持たせることも可能である。

また、結合スロット９は、導波管１内の磁界と効率良く
結合できれば良い訳で、本実施例のように、その長手方
向が導波管１の管軸方向と直交するものから平行に位置
するものまで任意の角度が可能である。ただし、前記磁
界と強く結合するためには、先の角度によって結合スロ
ット９の幅広面１−ａにおける位置を適切に選ぶべきで
ある。例えば、前記角度が平行の場合には、幅広面１−
ａの端に位置させるべきである。

結合スロット９の長手方向と、マイクロストリップライ
ン２の長手方向との交差角度は直角の場合に最も強く結
合する。

さらに、本実施例ではマイクロストリップライン２の一
端を開放（インピーダンスが無限大）としたが、当然短
絡（インピーダンスが零）とじてもほとんど同様の結合
性能が得られる（結合スロト９から、短絡端あるいは開
放端までの距離は略１／４波長ずれる）。すなわち、構
造的には開放端のほうが単純であるが、位置を確定する
など他の目的のために短絡端が有効な場合もある。

以上は本発明の基本的な実施例であり、勿論これ自身満
足な性能で実施可能な構造であり、従来構造に較べて明
らかに単純化され、従って安価な製造を可能にするもの
であるが、さらに好ましい具体的な実施例について次に
述べる。

第１図（Ａ）および第１図（Ｂ）に示した実施例では、
結合スロット９は導波管ｌの幅広面１−ａと地導体４の
双方に設けられ、この双方の結合スロット９を精度良（
位置合わせする必要があり、組み立て上やや面倒な面が
ある。この点を改善した実施例を、第２図（Ａ）に示す
断面構成（導波管の管軸に添いＥ面に平行な面で切断し
た縦断面図）および第２図（Ｂ）に示す底面構成（マイ
クロストリップラインの側から見た平面図）によって説
明する。

第２図（Ａ）および（Ｂ）に示した実施例は、第１図（
Ａ）および第１図（Ｂ）に示した実施例における誘電体
層３の一部を取り去り、さらに結合スロット９の周辺の
地導体４を取り去った構造である。

これは、地導体４の機能を幅広面１−ａが肩代わりした
ものであって、本質的な構造は全く変わっていない。従
って勿論、幅広面１−ａの全域に亘って地導体４を取り
去ることも可能である。

このようにすることによって、実際には結合スロット９
の厳密な位置合わせの必要がなくなり、マイクロストリ
ップライン２と結合スロット９との位置合わせの必要は
残るものの、許容の幅は広がり、組み立ては格段に容易
になる。

さて、これまでの構造で性能上やや問題となるのが放射
による損失である。これは第５図（Ａ）および第５図（
Ｂｌ　に示した従来の結合構造においても生じていた問
題であるが、原則的にはマイクロストリップライン２が
単純に空間に開放されているために生じる。

そこで第１図（Ａ）および第１図（Ｂｌの構造において
、マイクロス］・す・・ノブライン２の上に新たに誘電
体の層を置き、さらに導体の層を配置して、この導体の
層と地１体４とでマイクロストリップライン２を挾む構
造（いわゆるトリブレー）・構造）とすることによって
、放射管１とマイクロストリップライン２との結合は依
然可能（勿論、諸条件は改めて設定）であり、しかも放
射損失を低減することができる。しかし、このトリプレ
ート構造の場合もマイクロストリップライン２の開放端
付近からの放射は起こり、前記導体の層と地導体４の間
を伝わって拡散し、損失となる。

平面アンテナ等では受信効率が極めて重要であり、損失
を極力抑える回路か要求されるが、このような場合には
第３図（Ａｌ　８よび第３図（Ｂｌに示した構造が可能
である。この第３図（Ａ）は、導波管の管軸に沿い断面
に平行な面で切断した縦断面図である。第３図（Ｂ）は
、マイクロストリップラインを含む平面で断面した横断
面間である。

すなわち第３図（Ａ）８よび第３図（Ｂ）においては、
一端が開放端となっている薄い帯状の導体のマイクロス
トリップライン２の両面を誘電体層３−　ａと３−ｂで
挾み、この周囲を導体壁１１が囲んでいる。これらを導
波管１の一方の１（面である幅広面１−ａの外面と導体
の板であるアース体１０が挾み込み、それぞれ密着して
いる。一方、導波管ｌの一端は導体の短絡板５で閉塞さ
れ、また幅広面１−ａには長方形の孔である結合スロッ
ト９が形成されている。この結合スロット９ば、誘電体
層３−ａを隔ててマイクロストリップライン２と交差す
るように位雪する。

この構造によって、導波管１とマイクロストリップライ
ン２とは、これまでの実施例同様電磁気的な結合をする
。この場合、導体壁１１がマイクロストリップライン２
．誘電体層３−ａ、　３−ｂを囲む部分の寸法として、
マイクロストリップライン２を挾む部分の幅をＣ１結合
スロット９を囲む部分のうち、この結合スロット９の長
手方向に沿う長さをす、これと直交する方向の幅をａと
すると、Ｃをこの領域での波長の１７２以下、ｂを結合
スロット９の長手方向の長さ以」−１そしてａを好まし
２（は１／２波長以下の長さとすることによって、放射
損失を極めて小さなものにできる。

第４図（Ａ）および第４図（Ｂ）は本発明を具体的に製
品化した一例を示す。本図に示し５た例は基本的には第
３図（Ａ＞および第３図（Ｂ）の通りであるが、第３図
（Ｂ）のストリップライン２の先端に対している導体壁
が本図に示すように空間になっており、その幅は第３図
（ＢｌのＣに等しい。

本図中の各部分の寸法は、図中および以下に示すとおり
である。

導ｊｊ【上高さ　　５゜Ｏｍｍ幅　　　　１５．５ｍｍ結合スロットから短絡板までの距離　２２．０　ｍｍ仁
含スユユ止長さ　　１４．０　＋ｎ＋。

幅　　　　３．６ｍｍトリプレートトリプレート部の高さ　３．０ｍｍストリップラインの幅　３．７ｍｍスロット中心位置からストリップライン先端までの距離
　２．２ｍｍストリップラインを挟む部分の＠　（ｃ）　１０．０　
ｍｍストリップラインの先端付近の幅（ｂ）　１５．０
　ｍｍ幅広になっている部分の長さ（ａｌ　　　１０．
０　ｍｍ幅広部から導体壁までの長さ　　　　２５．０
ｍｍ・誘電体３−ａ、　３−ｂ・・・発泡ポリエチレン
（ε、＝１．０２）・ストリップライン２・・・銅・その他の導体　・・・しんちゅうかかる構造の製品を試作してみたところ、１２ＧＨｚ周
辺で、反射損失が一２０ｄＢ以下となる帯域として約Ｉ
Ｇ）ｌｚ、結合部の損失−０，１５ｄＢ以下という好ま
しい性能が得られた。

［発明の効果Ｊ以上説明したとおり本発明によれば、導波管とマイクロ
ストリップライン回路との結合をきわめて単純な構造で
実現することができ、従って安価なマイクロ波回路の実
現が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａｌは本発明の一実施例を示す断面構成であっ
て導波管の管軸に沿いＥ面に平行な面で切断した縦断面
図、第１図ＣＢ）は第１図（Ａ）に示した構成を底面のマイ
クロストリップラインの側から見た平面図、第２図ｆＡ）は本発明のその他の実施例を示す断面構成
であって導波管の管軸に沿いＥ面に平行な面で切断した
縦断面図、第２図（Ｂ）は第２図（Ａ）に示した構成を底面のマイ
クロストリップラインの側から見た平面図、第３図（Ａ）は本発明のさらにその他の実施例を示す断
面構成であって導波管の管軸に沿いＥ面に平行な面で切
断した縦断面図、第３図（Ｂ）は第３図（Ａ）に示したマイクロストリッ
プラインを含む平面で切断した横断面図、第４図（Ａ）
は本発明のさらにその他の実施例を示す断面構成であっ
て導波管の管軸に沿いＥ面に平行な面で切断した縦断面
図、第４図（Ｂ）は第４図（Ａ）に示したマイクロストリッ
プラインを含む平面で切断した横断面図、第５図（Ａ）
および第５図（Ｂ）は従来がら知られている給電プロー
ブを用いた結合の一例を示す図である。１・・・導波管、２・・・マイクロストリップライン、３・・・誘電体層、４・・・地導体、５・・・短絡板、６・・・給電プローブ、７・・・誘電体、８・・・挿入孔、９・・・結合スロット、ｌＯ・・・アース体、１１・・・導体壁。第１図（Ｂ）第２図（Ｂ） −０Ｌ第３図（Ｂ）第４図（Ａ）第４図（Ｂ　）

Claims

【特許請求の範囲】

１）導波管の幅広面に細長の結合スロットを設け、該幅
広面に沿って配置したマイクロストリップラインが、該
結合スロットの上を交差するように位置せしめて、前記
導波管と前記マイクロストリップラインとを電磁気的に
結合せしめたことを特徴とするマイクロストリップライ
ン・導波管結合装置。