JPH06506570A - マイクロ波接続器 - Google Patents

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】 マイクロ波接続器 本発明は、直角又はほぼ直角に交わる平面上の電気的に接続されていない２つの 基板の間のマイクロ波エネルギを接続するためのマイクロ波接続器に関する。

この種の接続器は例えば、多数のアンテナモジュールが同等又はほぼ同等の振幅 及び位相で単一の局部発振器から駆動されなければならないフェーズドアレイレ ーダシステムで使用される。これは一連の除算器によって達成される。

除算器網をストリップ線路（トリプレート）又はマイクロストリップで製造する 場合には、ストリップ線路から各モジュールまでの表面放射直角接続器（ｓｕｒ ｆａｃｅ　１ａｕｎｃｈ、ｒｉｇｈｔ　ａｎｇｌｅ、ｃｏｎｎｅｃｔｏｒｓ）を 使用する必要がある。これはコストが高く、時間がかかり、時には実現が難しい 。

マイクロストリップ回路は公知のタイプの装置である。

この種の回路は、片面に導電トラックを担持し且つ反対側の面が接地電極（ｇｒ ｏｕｎｄ　ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）で被覆されている平板状絶縁性基板を含む、導 電トラックは、カップラ、サーキュレータ、除算器等を形成するための多くの標 準的形状に形成できる。スロット線路（ｓｌｏｔｌｉｎｅ）回路は公知のりイブ の装置である。この種の回路は、基板を細いスロット状に露出させるために選択 的に除去されるシート電極で片面が被覆された板状絶縁性基板を含み、逆形マイ クロストリップに類似している。マイクロストリップの一変形例は、実際には２ つのマイクロストリップ回路の面同士を接着したものからなるトリプレート（ｔ ｒｉｐｌａｔｅ）である、トリプレートは、導電ストリップ回路を間に挟んで面 同士を接合した２つの絶縁性基板を含む９反対側の面はそれぞれ接地シート電極 を担持する。

公知のマイクロ波接続器には簡単な表面放射接続器がある。この種のマイクロ波 接続器はねじ又はボルトを用いてストリップ線路の基板上にしっかりと固定しな ければならないため、製造コストの高い構成方法であり得る。このような構造は 極めて剛性であり、応力が緩和されない、別の公知の接続器として、Ｓ、Ｓ、Ｈ ｏｒｗｋｔｚ及びＧ、１１．ＢｕｌｌによってＨｉｃｒｏｗａｖｅｓ　ａｎｄ　 ＲＦ、１９８９年８月、１３７〜１４３ページに記述されているように、注文製 造の表面放射接続器を使用するものもある。該接続器は、接続ビンと、ストリッ プ線路トラックから前記ビンまでの金リボンの溶接とを必要とするビン接続を使 用する。該接続器は、ストリップ線路トラックに設けられた孔を通り単一ナツト によって固定されるＵ字形ボディを有する。前述の接続器はどちらも同軸線路に マイクロ波信号を出力し、信号をマイクロストリップ中に放射する場合には別の 接続器の使用が必要となる。前述の接続器は更に、コストの高い金属加工を大量 に必要とし得る。

本発明の接続器は、電気的接続を必要とせず、振幅及び位相が振動及び応力変形 （５ｔｒａｉｎ　）に左右されない単純な構造のマイクロ波接続器を提供する。

本発明のマイクロ波接続器は、第１基板と第２基板とを含んでおり、第１基板が 、実質的に直角に交わる平面上で第２基板の孔の中に挿入されており、第１基板 が、マイクロストリップコンポーネントから、基平面（ｇｒｏｕｎｄ　ｐｌａｎ ｅ）への短絡内で終端する約１７２波長の長さの疑似平行板伝送線路まで延びる テーパセクションを含むマイクロストリップ回路であり、第２基板が、短絡エレ メント内で終端するスロット線路コンポーネントと、第１基板の疑似平行板伝送 線路を収容するのに十分なスロット線路波長の約半分の長さを有すると共にスロ ット線路の幅よりも狭い幅を有する前記短絡エレメントに隣接したスロット孔と を含むスロット線路回路であり、前記２つの基板が電気的に接続されず、平行板 伝送線路とスロット線路との間の電磁結合に起因して２つの基板の間てエネルギ 伝達が生じるような構成になり２つの基板は直角に交わる平面上にあるのが好ま しいが、この条件から土４５°までの誤差を有し得、その場合は性能が低下する 。

第２基板は更に、マイクロ波接続器全体がマイクロストリップシステムに挿入さ れ得るように、一般的なスロット線路−マイクロストリップ又はトリブレーン（ ｔｒｉｐｌａｎｅ　）遷移（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ）を含み得る。第２基板はま た、一般的なスロット線路−マイクロ波遷移の周囲にトリプレート構造を形成す るために、第２のスロット線路コンポーネントを反対側の面に含み得る。

軽い締り嵌めによって互いに保持されるように、即ち２つの基板の組立て及び分 離が容易であり且つこれらの基板が自己支持性を有するように調整し得る。

添付図面中、第１図は本発明の接続器の斜視図である。

第２図は第１図の接続器の正面図である。

第３図は第１図の接続器の背面図である。

第４図は第１図の接続器の平面図である。

第５図は遷移の電界を示す平面図である。

第６図はトリプレートを用いる変形例の接続器の正面図である。

第７図は１つのスロット線路内に複数の接続を含む接続器の正面図である。

第８、第９図及び第１０図はそれぞれ、１つのスロット線路コンポーネント基板 内に複数のマイクロストリップコンポーネントを担持している接続器の正面図、 側面図及び平面図である。

図面に示すように、マイクロ波接続器１は、マイクロストリップコンポーネント ３と、これに続＜１７４波長テーバセクシヨン４と、疑似平行板伝送線路５とを 担持する第１基板２を含んでいる。前記伝送線路は長さが約１７２波長であり、 基板２の裏面に取付けられた接地シート電極７へのラップアラウンド短絡６　（ ｗｒａｐ　ａｒｏｕｎｄ　５ｈｏｒｔ　ｃｉｒｃｕｉｔ）内で終端している。

りで形成された厚さ０．７１ｍｍ、幅７ＩＩＩＩ、誘電率２．５〜１０のプレー ト、例えばＲＴ／Ｄｕｒｏｉｄ　（登録商標）である、マイクロストリップは、 エツチングによって基板２に設けられた厚さ５ＧＨｚであり、従ってテーパ４の 長さは約２．８ｍｍ、伝送線路５の長さは約５．８ｍｍ、伝送線路５の幅は約５ ．２５ｓ＋ｓである。

基板２はマイクロストリップコンポーネント３等と協働してマイクロストリップ 線路８を構成する。

スロット線路システム９は第２基板１０を含み、上面にスロット線路回路コンポ ーネント１１を担持している。スロット線路はシート電極１４に設けられたスロ ット１３で構成されている。スロット線路の両端はスロット線路短絡１５内で終 端している。短絡１５には、基板１０の厚さを貫通するスロット１６が隣接して いる。基板１０の底には、スロット１６の他端から距離をおいて、マイクロスト リップ線路１２が一般的な伝送フィードを形成するように設けられている。フィ ード１２とスロット１５の隣接端部との間の間隙はスロット線路波長の約１７４ であり、フィード１２の自由端とスロット線路１３の中心との間の距離はストリ ップ線路波長の約１７４である。第１基板２は、組立てが容易であり且つ自己支 持性が保持されるように、前記スロット内に軽く締り嵌めされるか又は滑り嵌め される。スロット１６の寸法が少し変化しても遷移の性能には影響ないと思われ る。第１基板は、４つの可能な方向のうちいずれか１つの方向でスロット１６内 に挿入し得る。

基板１０は通常ＲＴ／Ｄｕｒｏｉｄ　（登録商標）プレートであり、１．２６＋ ａｍの厚さと、任意の適当な幅と、２．５〜１０の誘電率とを有する。電極１４ は厚さ１８μ−の銅又は金の層である。

スロット線路はホトリソグラフィによって決定され、エツチングによって幅１■ まで露出される。スロット１６は長さが７．２ｍｍ、幅が０．８−である、これ は、マイクロストリ・ンプ伝送線路５及び裏面電極（ｂａｃｋ　ｅｌｅｃｔｒｏ ｄｅ）　７がスロット線路電極１４から約０．１４５ｗｎ離れていることを意味 する。

従って、マイクロストリップ回路８とスロット線路９回路との間には電気的接続 が存在しない、特に、１つのフェーズドアレイ内の多数のエレメントに給電する 場合には、１つの大基板上に多数のスロット線路を形成し得る。

マイクロストリップ８とスロット線路９との間のエネルギ結合は電磁結合によっ て行われる。第５図に示すように、イクロストリップースロット線路ＩＩ移でス ロット線路９内のスロット１３を励起する。スロット１３の長さを符号しで示す 、該スロットの電気ベクトルは約半分のコサインパターンを形成する。平行板伝 送線路５は前記電界の一部分を２断する。ｔｔ４１１５の位置を符号Ｘで示す、 スロット内の総エネルギは 下行板１云送＆ｉ詫によって遮断されたエネルギはで示される。即ち、移送され るエネルギの１は、平行板伝送Ｕ路５の幅である（ａ（Ｌ−ｘ）に伴って変化す る。

マイクロストリップ８とスロット線路９との間のエネルギ移送又は（云送は、池 の点では完全に整合されたシステムを想定すれば、前記２つの量の比、即ち（ス ロット内の総エネルギ）７′（プレートによって３Ｊ！断されたエネルギ）によ って表される。

第６図に示すように、第１図の第２基板１０に代えてトリプレート構造２０を使 用することもできる。該トリプレート構造は実際には、共通伝送フィード２５を 囲んで面同士を接着した２つのスロット線路基板２１．２２及び裏面電極２３． ２４からなる。このような構造では、両方の基板２１．２２にスロット２６が設 けられ、両方の裏面電極２３．２４から材料が除去される。マイクロストリップ 伝送線路８は両方のトリプレート基板を貫通する。１７４波長スロット線路短絡 回路のうちの１つを選択的に被覆すれば（即ち、フィード２５に隣接する電極２ ３又は２４に設けられているスロット１３のうちの１つを被覆すれば）、遷移を より狭い周波数帯を通るように実施することができ、前記範囲外の周波数が著し く減衰する。

接続器１は、互いに類似した性能を有するマイクロストリップ又はスロット線路 を用いて励起し得る。

マイクロストリップ及びトリプレートを用いた接続器は８００Ｍｔｌｚ〜１０Ｇ Ｈｚの周波数で十分な性能を示すことが判明した。

下記の表は典型的な結果を示している。

表　１ 最大伝送　−１，８ｄＢ 中心周波数　８．５ＧＨｚ ３ｄＢ周波数帯域幅　１．０ＧＨｚ 最大反射 マイクロス１〜リツプを入力とした場合　−１５，０ｄＢスロツト線路を入力と した場合　−１０，０ｄＢ表　２ 特性インピーダンス： マイクロストリップ　５０オーム スロツト線路　１００オーム 基板の厚さ マイクロストリ・ノブ　０．７１論細 スロツト線路　１．２６論− 下行板線路の幅　５．２５＋ａｍ 第７図に示す変形例では、第２基板１０及びスロット線路１３の長さが延長され ている。スロット線路１３内には複数のスロワｌ〜１６１〜１６．が設けられて おり、各スロットは第１図のスロワｌ−１６と類似している。これらのスロット １６３．１６□・・・・・１６ｏにはマイクロストリ・ノブ回路８１．８２・・ ・・・８ｏが嵌め込まれている。スロット線路１３の電力は前述のようにマイク ロスｌ−リップフィード１２から供給される。各マイクロストリップ回路８１〜 ８ｏはスロット線路１３からエネルギの一部分を抽出する。

スロット線路１３は、マイクロストリップ８１〜８ｏが一直線に並置されるか又 は装置（ｓｔａｇｇｅｒ　）され得るように、直線又は曲線であり得る。マイク ロストリップ８１〜８ｏは互いに類似した又は異なる回路であり得る。

複数の回路を互いに接続するための別の方法を第８図、第９図及び第１０図に示 した。スロット線路の第２基板３０は複数のマイクロストリップ線路８１・・・ ・・８．ｔ−担持している。各マイクロストリップ８゜は、狭い端部３１を有す る基板２を含んでいる。基板２は、１７４波長テーバセクシヨン４につながるマ イクロストリップコンポーネント３と、裏面に取付けられている接地電極へのラ ップラウンド回路（ｗｒａｐ　ｒｏｕｎｄ　ｃｉｒｃｕｉｔ）　６内で終端して いる疑似平行板伝送線５とを担持している。

第２基板３１は、各々が共通マイクロストリップフィード１２によって給電され る複数のスロット線路１３１．１３７１．、．１３．、を含んでいる。各スロッ トライン１３゜〜１３、内にはマイクロストリップ線路８１〜１３．を担持する ためのスロット１６．〜１６．が存在する。スロット線路１３１〜１３１は、必 要に応じて、図示のように一直線に並置するか又は装置し得る。

補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成５年７月１−

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. １．第１基板（２）と第２基板（１０）とを含んでおり、第１基板（２）が、実 質的に直角又はほぼ直角に交わる平面上で第２基板（１０、２１、２２、３１） の孔（１６）の中に配置されており、第１基板（２）が、マイクロストリップコ ンポーネント（８）から、基平面への短絡（６）内で終端する約１／２波長の長 さの疑似平行板伝送線路（５）まで延びるテーパセクション（４）を含むマイク ロストリップ回路（８）であり、第２基板（１０、２１、２２、３１）が、短絡 エレメント（１５）内で終端するスロット線路コンポーネント（１３）と、第１ 基板の疑似平行板伝送線路（１５）を収容するのに十分なスロット線路波長の約 半分の長さを有すると共にスロット線路（１３）の幅よりも狭い幅を有する短絡 エレメント（１５）に隣接したスロット孔（１６）とを含むスロット線路回路で あり、前記２つの基板（２、１０、２１、２２、３１）が電気的に接続されず、 平行板伝送線路（５）とスロット線路（１３）との間の電磁結合に起因して２つ の基板（２、１０、２１、２２、３１）の間でエネルギ伝達が生じるような構成 になっているマイクロ波接続器。
2. ２．第２基板（２１）に、トリプレート構造を形成するための別の基板（２２） とスロット線路コンポーネント（２５）とが接着されている請求項１に記載の接 続器。
3. ３．別のマイクロストリップ回路への接続を行うための、マイクロストリップエ レメント（１２）へのスロット線路（１３）が第２基板（１０）上に形成されて いる請求項１に記載の接続器。
4. ４．第２基板（１０）が複数のスロット孔１６１〜１６ｎを有しており、各スロ ット孔が、マイクロストリップコンポーネント（８）の疑似平行板伝送線路（５ ）を担持するためのスロット線路コンポーネント内に設けられている請求項１に 記載の接続器。
5. ５．第２基板（３１）に複数のスロット線路１３１〜１３ｎが設けられており、 各スロット線路がマイクロストリップ回路８１〜８ｎの基板を担持するためのス ロット孔１６１〜１６ｎを有している請求項１に記載の接続器。