JPH07105654B2 - IC-based magic T using deformable coupling slot line - Google Patents

IC-based magic T using deformable coupling slot line

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JPH07105654B2
JPH07105654B2 JP60173640A JP17364085A JPH07105654B2 JP H07105654 B2 JPH07105654 B2 JP H07105654B2 JP 60173640 A JP60173640 A JP 60173640A JP 17364085 A JP17364085 A JP 17364085A JP H07105654 B2 JPH07105654 B2 JP H07105654B2
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JP
Japan
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slot line
line
modified
coupling slot
microstrip
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正義 相川
博世 小川
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/19Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port of the junction type
    • H01P5/20Magic-T junctions

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、マイクロ波IC化したマジックTに関するもの
である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] The present invention relates to a magic T in the form of a microwave IC.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

マイクロ波IC化したマジックTは、従来からいくつか提
案されている。第4図は結合スロットラインを用いたマ
ジックTの1例で、2は基板表面の結合スロットライ
ン、1は1端をそれぞれ結合スロットライン2に接続さ
れた1/4波長のスロットラインの他端同士を接続して形
成した基板表面の1/4波長スロットライン、Hは前記接
続点に直交して結合された基板裏面のマイクロストリッ
プ11に設けた第1入出力端子、Eは結合スロットライン
2と1/4波長スロットライン1の接続部に直交して結合
された基板裏面のマイクロストリップ12に設けた第2入
出力端子、P1,P2は結合スロットライン2の先端出力ポ
ート部において、これと直交するように基板裏面に形成
されたマイクロストリップライン13に設けた第3,第4の
入出力端子、8,9は表裏短絡導体、10は接合スロットラ
イン2のインピーダンスを高めるために、その先端に設
けた空洞である(特願昭52−92762参照)。なお、以上
において1/4波長部分はその奇数倍であってもよいこと
は周知のとおりである(以下の説明においても同様であ
る)。
Several Magic Ts that have been converted to microwave ICs have been proposed in the past. FIG. 4 shows an example of a magic T using a coupling slot line, 2 is a coupling slot line on the surface of the substrate, 1 is the other end of a 1/4 wavelength slot line connected to the coupling slot line 2 at one end. A quarter-wavelength slot line on the front surface of the substrate formed by connecting them to each other, H is a first input / output terminal provided on the microstrip 11 on the back surface of the substrate which is coupled orthogonally to the connection point, and E is a coupling slot line 2 The second input / output terminals P 1 and P 2 provided on the microstrip 12 on the back surface of the substrate that are orthogonally coupled to the connection portion of the 1/4 wavelength slot line 1 and Third and fourth input / output terminals provided on the microstrip line 13 formed on the back surface of the substrate so as to be orthogonal thereto, 8 and 9 are front-back short-circuit conductors, and 10 is for increasing the impedance of the junction slot line 2. Beyond A cavity provided in (see Japanese Patent Application No. Sho 52-92762). It is well known that the 1/4 wavelength portion may be an odd multiple thereof (the same applies to the following description).

第2a図はこのマジックTを入出力端子Hから給電した時
にスロットライン1及び2励振される電界の状態を示す
平面図であり、第2b図はその時のマイクロストリップ12
の部分の厚さ方向の励振電界の状態、第2c図はマイクロ
ストリップ13の部分の励振電界の状態である。裏面のマ
イクロストリップから入力された電磁波は短絡導体8に
よって表面のスロットライン1及び2の上を第2a図のよ
うな電界で右方向に伝わっていく。端子Eの部分では第
2b図のようにスロットライン2の上及び厚さ方向で電界
は逆方向を向くから、スロットライン2と裏面のマイク
ロストリップ12は高周波的に短絡され、さらにマイクロ
ストリップ12はスロットライン2の上部で長さλ/4(又
はその奇数倍)で開放されているからスロットライン2
の中心からみると短絡されることになり、このマイクロ
ストリップ12には電磁波は励振されず、入出力端子Eか
らは出力生じない。また、マイクロストリップ13の部分
では第2c図のように、短絡導体9があるために厚さ方向
で電界が同一方向に向くためP1,P2から同相で出力され
る。第2a図のような励振モードを奇モードという。
FIG. 2a is a plan view showing a state of electric fields excited by the slot lines 1 and 2 when the magic T is fed from the input / output terminal H, and FIG. 2b is a microstrip 12 at that time.
2c shows the state of the excitation electric field in the thickness direction of the portion, and FIG. 2c shows the state of the excitation electric field of the portion of the microstrip 13. The electromagnetic wave input from the microstrip on the back side is transmitted to the right by the short-circuit conductor 8 over the slot lines 1 and 2 on the front side by an electric field as shown in FIG. 2a. At the terminal E part,
As shown in FIG. 2b, the electric field is directed in the opposite direction above and along the thickness direction of the slot line 2, so that the slot line 2 and the microstrip 12 on the back surface are short-circuited at high frequency, and the microstrip 12 is located above the slot line 2. Slot line 2 because it is opened with length λ / 4 (or an odd multiple of it)
When viewed from the center of the, the electromagnetic waves are not excited in the microstrip 12, and no output is generated from the input / output terminal E. Further, in the portion of the microstrip 13, as shown in FIG. 2c, since the electric field is directed in the same direction in the thickness direction due to the presence of the short-circuit conductor 9, P 1 and P 2 output in phase. The excitation mode shown in Fig. 2a is called the odd mode.

入出力端子Eから給電した時の上記と同様の電界の状態
を第3a図,第3b図,第3c図に示す。第3a図は平面図であ
り、端子Eから給電されるためにスロットライン1及び
2の上では図面上で上向きの方向の電界となり、左側の
スロットラインの円弧状の部分で電界が少しずつ向きを
変え、端子Hからのマイクロストリップ11の部分では逆
方向になる。したがって、短絡導体8の部分で高周波的
に短絡され、端子Hからは出力されない。一方、マイク
ロストリップ13の部分では第3c図のように短絡導体9の
両側で電界が逆方向となるためP1,P2には互いに逆相で
出力される。この励振モードを偶モードという。
The state of the electric field similar to the above when electric power is supplied from the input / output terminal E is shown in FIGS. 3a, 3b and 3c. FIG. 3a is a plan view. Since electric power is supplied from the terminal E, the electric field is directed upward in the drawing above the slot lines 1 and 2, and the electric field is gradually directed in the arc-shaped portion of the left slot line. , The direction of the microstrip 11 from the terminal H is reversed. Therefore, the short-circuit conductor 8 is short-circuited at a high frequency and is not output from the terminal H. Meanwhile, in the portion of the microstrip 13 is outputted to each other in opposite phases in the P 1, P 2 the electric field on both sides of the short-circuit conductor 9 as the 3c view becomes reverse. This excitation mode is called an even mode.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problems to be solved by the invention]

このような、マジックTは、図からもあきらかなよう
に、表裏短絡導体8,9を設けるための基板の穴あけが必
要であり、このため製造誤差が大となって平衡性が劣化
し、またインピーダンスの不連続を生ずるために高周波
帯での線路の交換特性が劣化する欠点がある。
As is apparent from the figure, such a magic T needs to make holes in the substrate for providing the front and back short-circuit conductors 8 and 9, which causes a large manufacturing error and deteriorates the balance. Since the impedance discontinuity is generated, the exchange characteristic of the line in the high frequency band is deteriorated.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明は、これらの欠点を解決するために、第5a図の変
形結合スロットラインならびに第5b図の変形スロットラ
インを活用したマイクロ波ICマジックTを提案したもの
であり、以下図面について詳細に説明する。
The present invention proposes a microwave IC magic T utilizing the modified coupling slot line of FIG. 5a and the modified slot line of FIG. 5b in order to solve these drawbacks. To do.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は本発明の実施例であり、21は誘電体基板の図面
に導体を配した1/4波長の奇数倍の長さをもつ変形スロ
ットラインであり、この変形スロットライン21の構造を
第5b図に示す。一般のスロットラインは構成導体が同一
面に配置されているのに対し、この変形スロットライン
の構成導体は誘電体基板の両面に配置されている。両導
体の端部は誘電体基板を介して空隙即ちスロットを構成
し、スロットラインとして動作する。即ち、通常のスロ
ットラインも変形スロットライン21も基本伝送モードは
TEモードであり、本質的に同種の伝送線路である。22は
変形結合スロットラインであり、この変形スロットライ
ンの構造を第5a図に示す。一般の結合スロットラインは
中心導体と両サイドの接地導体は同一面にあるのに対し
て、変形結合スロットライン22の中心導体は接地導体と
は異なる面に配置している。この変形結合スロットライ
ン22の伝送モードは、従来の結合スロットラインの2つ
の直交モード(偶/奇モード)と本質的に同一であり、
第5a図の構造においても結合スロットラインとして動作
する。23と25はスロットライン22に直交するように配設
されたマイクロトストリップラインである。ここで、マ
イクロストリップライン25は、マイクロストリップライ
ン26の延長上の変形スロットライン21と変形結合スロッ
トライン22の接続部において、交差するが、これらの導
体はエアブリッジ構造等により互いに電気的に絶縁され
ており、第1図においては26の延長上の導体の上をリボ
ンボンディングによってクロスオーバーした構造を示し
ている。これは言うまでもなく、25と26の上下関係が逆
でもよく、さらにリボンボンディングの代りにワイヤボ
ンディング等の接続方法でも実現できる。24は、変形ス
ロットライン22に結合した1/4波長の奇数倍の長さをも
つスロットラインである。
FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. Reference numeral 21 denotes a modified slot line having a length of an odd multiple of 1/4 wavelength in which conductors are arranged in the drawing of a dielectric substrate. Shown in Figure 5b. The constituent conductors of a general slot line are arranged on the same surface, whereas the constituent conductors of this modified slot line are arranged on both surfaces of the dielectric substrate. The ends of both conductors form a gap or slot through the dielectric substrate and operate as a slot line. That is, both the normal slot line and the modified slot line 21 have the basic transmission mode.
TE mode, which is essentially the same type of transmission line. Reference numeral 22 denotes a modified coupling slot line, and the structure of this modified slot line is shown in FIG. 5a. In a general coupling slot line, the center conductor and the ground conductors on both sides are on the same plane, whereas the center conductor of the modified coupling slot line 22 is arranged on a plane different from the ground conductor. The transmission mode of this modified combined slot line 22 is essentially the same as the two orthogonal modes (even / odd mode) of the conventional combined slot line,
The structure of FIG. 5a also operates as a combined slot line. Reference numerals 23 and 25 denote microtostrip lines arranged so as to be orthogonal to the slot line 22. Here, the microstrip line 25 intersects at the connecting portion of the deformation slot line 21 and the deformation coupling slot line 22 on the extension of the microstrip line 26, but these conductors are electrically insulated from each other by an air bridge structure or the like. FIG. 1 shows a structure in which 26 conductors on the extension are crossed over by ribbon bonding. Needless to say, the vertical relationship between 25 and 26 may be reversed, and a connection method such as wire bonding may be used instead of ribbon bonding. 24 is a slot line coupled to the modified slot line 22 and having a length that is an odd multiple of 1/4 wavelength.

第6図は本発明のマジックTを第1の入出力端子Hから
給電したときの励振電界の状態である。H端子からマイ
クロストリップ26を伝播した信号は1/45波長変形スロッ
トライン21に並列分岐され、図示のような方向の電界状
態でライン22に伝わる。これは奇モード伝播であり、第
2b図と同一の原理で端子Eには出力は現われず、また第
2c図と同一の原理で端子P1とP2へは同相分配される。
FIG. 6 shows the state of the excitation electric field when the magic T of the present invention is fed from the first input / output terminal H. The signal propagating through the microstrip 26 from the H terminal is branched in parallel to the 1/45 wavelength modification slot line 21, and is transmitted to the line 22 in the electric field state in the direction as shown in the figure. This is an odd mode propagation,
The same principle as in Fig. 2b shows that no output appears at terminal E, and
In-phase distribution is applied to terminals P 1 and P 2 according to the same principle as in Fig. 2c.

第7図は、入出力端子Eから給電した場合であり、変形
結合スロットライン22の上で偶モード伝播となるためH
端子からは出力は現われず、またP1,P2へは逆相分配さ
れる。
FIG. 7 shows a case where electric power is supplied from the input / output terminal E, and since even mode propagation occurs on the modified coupling slot line 22, H
No output appears from the terminal, and reverse phase distribution is made to P 1 and P 2 .

なお、先端短絡のスロットライン24は図1では1/4波長
の場合を示しており、マイクロストリップライン23との
交差している分岐点から見たインピーダンスは理論上無
限大となり、図4の空洞10を設けた場合と同じ目的で設
けたものである。一般的には、1/4波長のスロットライ
ンの方が空洞のサイズよりも小型となり有利である。ま
た、先端短絡の分布定数線路であるスロットライン24
は、1/4波長の奇数倍の長さとすれば分岐点から見たイ
ンピーダンスは、理論上、無限大となるので特に設計周
波数が高い場合には1/4波長の奇数倍の長さとすること
も可能である。
The short-circuited slot line 24 shows the case of 1/4 wavelength in FIG. 1, and the impedance seen from the branch point where the microstrip line 23 intersects is theoretically infinite, and the cavity of FIG. It is provided for the same purpose as when 10 is provided. Generally, a quarter-wavelength slot line is advantageous because it is smaller than the cavity size. In addition, the slot line 24
Is theoretically infinite if the length is an odd multiple of 1/4 wavelength, so the length should be an odd multiple of 1/4 wavelength, especially when the design frequency is high. Is also possible.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明によれば、製作精度劣化の
要因となる基板穴あけ加工を不要にすることができるか
ら、以下のような利点がある。
As described above, according to the present invention, it is possible to eliminate the substrate drilling process that causes the deterioration of the manufacturing accuracy, and therefore the following advantages can be obtained.

(1) マジックTのインピーダンス特性、アイソレー
ション特性が向上できる。
(1) The impedance characteristic and isolation characteristic of the magic T can be improved.

(2) 穴あけ加工がないので、製作も簡易化できる。(2) Manufacturing can be simplified because there is no drilling process.

(3) 製作上のバラツキが少ないため、Xバンド以上
の高周波帯でも実現可能である。
(3) Since there is little variation in manufacturing, it can be realized in a high frequency band higher than the X band.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は本発明の実施例、第2a図,第2b図,第2c図は従
来のマジックTをH端子から給電した時の励振電界図、
第3a図,第3b図,第3c図は従来のマジックTをE端子か
ら給電した時の励振電界図,第4図は従来のマイクロ波
マジックTの構成図、第5a図は変形結合スロットライン
の断面図、第5b図は変形スロットラインの断面図、第6
図は本発明のマジックTをH端子から給電した時の励振
電界図、第7図は本発明のマジックTをE端子から給電
した時の励振電界図である。 1……1/4波長スロットライン、2……結合スロットラ
イン、8,9……表裏短絡導体、10……スロットライン空
洞、11,12,13……マイクロストリップライン、21……1/
4変形スロットライン、22……変形結合スロットライ
ン、23,25,26……マイクロストリップライン、24……1/
4波長スロットライン。
FIG. 1 is an embodiment of the present invention, and FIGS. 2a, 2b and 2c are excitation electric field diagrams when a conventional magic T is fed from the H terminal,
Figures 3a, 3b, and 3c are excitation electric field diagrams when a conventional magic T is fed from the E terminal, Fig. 4 is a block diagram of a conventional microwave magic T, and Fig. 5a is a modified coupling slot line. 5b is a cross-sectional view of the modified slot line, FIG.
FIG. 7 is an excitation electric field diagram when the magic T of the present invention is fed from the H terminal, and FIG. 7 is an excitation electric field diagram when the magic T of the present invention is fed from the E terminal. 1 …… 1/4 wavelength slot line, 2 …… Coupling slot line, 8,9 …… Short-sided conductor, 10 …… Slot line cavity, 11,12,13 …… Microstrip line, 21 …… 1 /
4 Deformed slot line, 22 …… Deformed coupled slot line, 23,25,26 …… Microstrip line, 24 …… 1 /
4-wavelength slot line.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】誘電体基板の一方の面に中心導体を配置
し、他方の面に接地導体を配置し、誘電体基板を介して
結合スロットラインを構成した第1の変形結合スロット
ラインの一端に、誘電体基板の両面に導体を配し、誘電
体基板を介してスロットラインを構成した第2の変形ス
ロットライン2本を、1/4波長の奇数倍の長さにして接
続し、前記2本の第2の変形スロットラインの他端同士
を接続し、該接続点に第1のマイクロストリップ入出力
端子を結合し、前記第1の変形結合スロットラインと第
2の変形スロットラインとの接続部において、前記第1
の変形結合スロットラインの中心導体から1/4波長の奇
数倍の長さにて先端開放となっている第2のマイクロス
トリップ入出力端子を前記第1の変形結合スロットライ
ンの中心導体と互いに電気的に絶縁された状態で交差す
るよう配置されながら結合し、前記第1の変形結合スロ
ットラインの他端を2本のマイクロストリップラインに
分岐して第3、第4の入出力端子とし、さらに前記分岐
点に1/4波長の奇数倍の長さのストットラインを前記マ
イクロストリップラインと直交して結合するよう構成し
たことを特徴とする変形結合スロットラインを用いたIC
化マジックT。
1. One end of a first modified coupling slot line in which a center conductor is disposed on one surface of a dielectric substrate and a ground conductor is disposed on the other surface, and a coupling slot line is formed via the dielectric substrate. , The conductors are arranged on both sides of the dielectric substrate, and two second modified slot lines having slot lines formed through the dielectric substrate are connected to each other with a length of an odd multiple of 1/4 wavelength, The other ends of the two second modified slot lines are connected to each other, and the first microstrip input / output terminal is connected to the connection point, and the first modified coupling slot line and the second modified slot line are connected. In the connection part, the first
The second microstrip input / output terminal whose tip is open at a length of an odd multiple of 1/4 wavelength from the center conductor of the modified coupling slot line is electrically connected to the center conductor of the first modified coupling slot line. Of the first deformable coupling slot line is branched into two microstrip lines to form third and fourth input / output terminals, An IC using a modified coupling slot line characterized in that a Stott line having an odd length of 1/4 wavelength is coupled to the branch point orthogonally to the microstrip line.
Magic T.
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