JPS588763B2 - マイクロ波装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は導波管と、該導波管の電気力線および導波管の
長手方向に平行に前記導波管内に配置した概して平担な
基体と、該基体の片側面に付着した導電性の基板と前記
基体の前記基板とは反対側の面に付着し、前記基体およ
び前記基板と共にマイクロストリップラインを構成する
第１導体と、前記基体の前記第１導体と同じ面に付着し
た第２導体とを具えており、前記第１導体と第２導体と
の間の接合部にて前記両導体を接続し、前記第２導体を
前記接合部から前記導波管の第１壁部にまで延在させて
、前記第１導体を前記第１壁部に接続するようにしたマ
イクロ波装置に関するものである。

斯種のマイクロ波装置はオランダ国特許願第７４０２６
９３号に記載されており、この場合には基板に結合させ
る別のストリップ状導体を設け、これを導波管の中心線
に対し鏡対称にして、マイクロストリップ導体に接続す
る。

このような鏡対称的導体構造は導波管のインピーダンス
（抵抗）を導電性のマイクロストリップ構体のインピー
ダンスに変換するインピーダンス変成器および電界力向
を９０°に亘って回転させるモード変成器を構成するだ
けでなく、導電性のマイクロストリップ構体の近くに、
対称一非対称変成器によってこのマイクロストリツブ構
体に結合される対称の帯域通過導体も形成する。

上記マイクロ波装置の順方向減衰度および反射係数は比
較的低いが、実際上斯種マイクロ波装置に対する上記謝
特性は尚一層良好なものとする必要がある。

本発明の目的は上記要求に適うように適切に構成配置し
た新規の概念に基づくマイクロ波装置を提供せんとする
にある。

本発明は導波管と、該導波管の電気力線および導波管の
長手力向に平行に前記導波管内に配置した概して平担な
基体と、該基体の片側面に付着した導電性の基板と、前
記基体の前記基板とは反対側の面に付着し、前記基体お
よび前記基板と共にマイクロストリップラインを構成す
る第１導体と、前記基体の前記第１動体と同じ面に付着
した第２導体とを具えており、前記第１導体と第２導体
との間の接合部にて前記両導体を接続し、前記第２導体
を前記接合部から前記導波管の第１壁部にまで延在させ
て、前記第１導体を前記第１壁部に接続するようにした
マイクロ波装置において、前記基板の一部分を前記接合
部とは前記基体を挾んで反対側の点から延在させて、前
記導波管の前記第１壁部とは反対側に位置する第２壁部
に接続し、前記基板の他の部分を前記接合部とは反対側
の点から前記第１壁部にまで延在させ、前記第２導体２
よび前記基板の他の部分の各々１つの縁部を前記接合部
および基体を挾んだその反対側の点から前記第１壁部に
までそれぞれ延在させると共に、前記縁部が前記接合部
とその反対側の点の個所にて高インピーダンスを呈する
伝送路を画成するように前記第２導体および前記基板の
他の部分を構成したことを特徴とする。

本発明は斯種マイクロ波装置の導体構造は必ずしも対称
とする必要がないと云う認識に基づくものであり、斯る
装置には対称の導体構造による従来装置に生ずる損失、
例えば基板とこの基板に結合させるストリップ状の導体
七によって画成される空所によって形成されるインピー
ダンスに生ずる損失がなくなると云う利点および信号通
路内に配置され、かつ対称の帯域通過導体のために必要
とされる周波数選択性の対称−非対称変成器を省くこと
もできるため、損失を一層少なくすることができると云
う利点がある。

図面につき本発明を説明する。

第１図に示す本発明によるマイクロ波装置は導電材料製
の２個のブロックから、例えばフライス削りによって得
た矩形導波管を具えている。

この図に見え、かつ導波管の壁部を形成する上記ブロッ
ク１および２の面を符号３および４にて示す。

組立状態にてフロック１と２との間の中央に位置する平
面は導波管の対称平面にふって形成され、この平面は電
界（電気力線）力向および導波管の長手力向軸線に平行
である。

上記対称平面内には、例えば誘電材料または磁気回転材
料製の基体６を配置する。

マイクロ波装置の組立時においては、上記基体６をブロ
ック１と２との間に配置すると共に、本例ではこの基体
とその上に設ける導電性の構体とを、例えば誘電箔等（
図示せず）によって互いに接触しないように基体６を配
置する。

さらに本例では基体６を導波管を越して突出させるが、
これは導波管の高さに画成されるような寸法とすること
もでき、或いは導波管の長さをこの方向にて基体が導波
管内に完全に位置するような長さきすることもできる。

基体６の両側には導体パターンを設ける。

これらの導体パターンは金属を選択的に成長させること
によって得るが、或いは両側面全体に元々被着してある
金属層を選択的にエッチングして除去することによって
得ることができる。

これらの導体パターンを、第１図に示すマイクロ波装置
の断面Ａ−ＡおよびＢ−Ｂから見た正面図をそれぞれ示
す第２および３図につき詳細に説明する。

これらの図では基体６の前側に位置する導体パターンを
実線にて示し、裏側に位置する導体パターンを破線にて
示す。

また、基体の背後に位置する導波管部分を一点鎖線によ
って示してある。

一方の導体パターンは基体６の片側を部分的に覆う基板
７によって形成し、他力の導体パターンは基板７とは反
対側に設けるマイクロストリップ導体８によって形成す
る。

マイクロストリップ導体８は基板７および基体６と共に
導電性のマイクロストリップ構体を構成する。

第２図の上記マイクロストリップ構体は左側、下方およ
び上方に向ってずつと延長しており、才た第３図のマイ
クロストリップ構体も右側、下方および上方に向って延
在しており、マイクロストリップ導体８は任意形状とす
ることができる。

しかし、上記マイクロストリップ構体の寸法は各マイク
ロ波装置毎に相違するように選定することができる。

導電性のマイクロストリップ構体を導波管に最適に結合
させるために、少なくともＨＦ信号に対してはマイクロ
ストリップ導体（第１導体）８を拡張ストリップ状導体
（第２導体）９を経て導波管の下側壁（第１壁部）３に
導電的に接続し、かつ基板７を導電性のマイクロストリ
ップ構体の第１導体８と第２導体９との接続点（接合部
）１０とは基体６を挾んで反対側の点１１から延在させ
、この基板７を一力ではその幅狭部分１２を経て導波管
の下側壁３とは反対側の上側壁（第２壁部）５まで、他
力では下側壁３まで延在させる。

孔１５は基板７の縁部の一部分１３とストリップ状導体
９の縁部の一部分１４とによって囲まれる。

ＨＰ信号に対して臨界的でなく、しかも簡単な方法で実
施し得る良好な導電結合を得るために、導体部分９およ
び１２における導波管の下側および上側壁３および５に
対応する個所の構成を櫛歯（鋸歯波）状構造１６とする
。

慣例の方法でこの櫛歯の高さをマイクロ波装置の作動周
波数における波長の約１／４とする。

片側が開放している櫛歯間の空所によって１／４波長変
成器を構成し、これらの変成器により導波管の下側およ
び上側壁の個所にて開放端の高インピーダンスを低イン
ピーダンスに変換するようにして、組立時に基体６が導
波管に対して理想的な位置から多少偏位していても、導
波管の壁部と導体部分９および１２との間にて極めて良
好なＨＦ結合が得られるようにする。

本発明によるマイクロ波装置の作動はつぎの通りである
。

ＴＥ１０モードの導波管で生ずるＥ．Ｍ．振動の電界方
向は導波管の上側および下側壁３および５に垂直、すな
わち電界方向は第２および３図の図面の平面内に位置す
る。

斯種の振動は基体の個所にで最大電界強度を呈するため
、上記電界は導体ヨおよび１２レこ強く結合される。

第２および３図に矢１７にて示す振動伝播方向に電界が
導体９および１２の縁部に沿って移動し、かつこの電界
はその強度が導電性マイクロストリッブ構体７，８の個
所における上述した構成の振動モードの電界強度に相当
する才では区面の平面以外で回転するっ導体９および１
２は導波管の振動モードをマイクロストリップ構体の振
動セードに変換すると云うこと以外に、上記導体は約４
００オームの導波管インピーダンスを約５０オームのマ
イクロストリップ導体のインピーダンスに変換するイン
ピーダンス変成器も形成する。

マイクロ波装置の相反的な構造により、この装置が失１
７で示す方向とは反対のエネルギー伝播力向に対しても
同様に作動することは明らかである。

導体９および１２の対向縁部をそれぞれ２つの連続部分
１８，１９；２０，２１に亘って位置させ、これらの縁
部の長さをマイクロ波装置の作動周波数の約１／４波長
とし、才だこれらの対向縁部を導波管の壁部３および５
に平行とすると共に、これらの壁部からは適当な距離離
間させて、上述したような長さの２連続区分を有するリ
ブルが最小のインピーダンス変成器を得るようにする。

このような構造の最も重要な利点は導波管の長手力向に
おけるマイクロ波装置の寸法が極めて短かくなると云う
ことである。

既に述べたように、孔１５はストリップ状導体９の縁部
分１４七基板７の縁部分１３とによって囲まれる。

これらの２部分１３および１４は孔１５と共に伝送線路
を構成し、この伝線路は接続点１０および１１の個所に
て導波管構体に並列に接続される。

斯かる伝送線路の特性インピーダンスはこの伝送線路を
成す２つの導体部分間の距離に依存し、この伝送線路の
（孔１５の頂部と底部との間の）平均特性インピーダン
スは、部分１３と１４との間の距離が相対的に大きくな
る（孔１５の頂部からの孔の底部に向って次第に大きく
なっている）ため高く、特に例えば導体８と７とによっ
て形成されるストリップライン構造の特性インピーダン
スは高い。

相対的に高い特性インピーダンスによって（三角形の孔
１５の基底部にて短絡される上記伝送線の長さを１／４
波長とすることはさておき）入力インピーダンスも相対
的に高くなる。

上記高インピーダンスにより導電性の非対称マイクロス
トリッブ構体のアースと対称導波管構体とが絶縁される
。

しかしこのインピーダンスは何等かの損失をまねく。

アースの絶縁性を一層改善すると共に損失をさらに減少
させるために、不均等の伝送線路１３，１４．１５の長
さを、マイクロ波装置の作動周波数に２ける１／４波長
の均等伝送線路の長さにほぼ相当するように選定し、か
つその伝送線路を少なくともＨＦ信号に対して導波管壁
部の個所で短絡させる。

図面から明らかなように、本例に８ける孔１５は三角形
であるが、その形状はこれに限定されるものではない。

上記三角形状の伝送線路１３，１４．１５は底部（導波
管壁部）の個所における良好な高インピーダンス特性と
頂部（接続点１０および１１）における電界の乱れが低
い低インピーダンス特性とを組合わせる。

導体９にはストリップ２２も設け、また基板７にもスト
リップ２３を設け、これらのストリップを基体６の互い
に反対の位置に設ける。

本例ではこれらのストリッブを導波管部分１と２の壁部
間のスロット内に位置させる。

しかしこれらのストリップは必ずしも上記スロット内に
位置させる必要がないことは明らかである。

ストリップ２２および２３の位置は接続点１０および１
１と伝送線路１３，１４．１５の長さとによって定まる
。

ストリップ２２および２３はマイクロ波装置の作動周波
数の波長の約１／４の長さの開放伝送線路も構成し、こ
れは上記ストリップの寸法により低インピーダンス特性
を呈する。

上記伝送線路２２ ．２３によって伝送線路１３，１４
．１５の短絡インピーダンスを構造的に簡単に表現する
ことができる。

実際上無限大とはならない伝送線路２２，２３の開放端
のインピーダンス値は長さが１／４波長の伝送線路２２
，２３および１３，１４，１５によって接続点１０およ
び１１の個所にて高インピーダンスに変換され、このイ
ンピーダンスは伝送線路１３，１４．１５の高インピー
ダンス特性と伝送線路２２．２３の低インピーダンス特
性との比の２乗に相当するファクターだけ伝送線路２２
．２３の開放端のインピーダンス値よりも高くなる。

上述した所から明らかなように、本発明によるマイクロ
波装置は、できるだけ広い周波数範囲に亘りできるだけ
損失を少なくするように設計した僅か１個の孔１５を有
するだけである。

これがため、マイクロ波装置の伝送損は１８〜２ ６
ＧＨｚの周波数範囲内で約０．１４ｄＢであり、反射係
数は上記周波数範囲全体に亘り１．１６以下となる。

導波管内に振動を発生させる電界の方向が基体に平行と
なる限り、導波管は矩形状のもの以外に例えば円形或い
は楕円形のものを使用することもできることは明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマイクロ波装置の一例を分解して
示す斜視図、第２図は第１図のＡ−Ａ断面から見た正面
図、第３図は第１図のＢ−Ｂ断面から見た正面図である
。 １，２…導波管，３，４，５…導波管壁部、６…基体、
７…基板、８…マイクロストリップ導体、６，７．８…
導電性マイクロストリップ構体、９…拡張ストリップ状
導体、１０．１１…マイクロストリップ構体の接続点、
１２…幅狭導体部分、１３，１４，１５…伝送線路、１
６…櫛歯、１７…振動伝播力向、２２．２３…導体スト
リッブ（伝送線路）。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 導波管と、該導波管の電気力線および導波管の長手
   力向に平行に前記導波管内に配置した概して平坦な基体
   と、該基体の片側面に付着した導電性の基板と、前記基
   体の前記基板とは反対側の面に付着し、前記基体および
   前記基板と共にマイクロストリップラインを構成する第
   １導体と、前記基体の前記第１導体と同じ面に付着した
   第２導体とを具えており、前記第１導体と第２導体との
   間の接合部にて前記両導体を接続し、前記第２導体を前
   記接合部から前記導波管の第１壁部にまで延在させて、
   前記第１導体を前記第１壁部に接続するようにしたマイ
   クロ波装置において、前記基板の一部分を前記接合部と
   は前記基体を挾んで反対側の点から延在させて、前記導
   波管の前記第１壁部とは反対側に位置する第２壁部に接
   続し、前記基板の他の部分を前記接合部とは反対側の点
   から前記第１壁部にまで延在させ、前記第２導体および
   前記基板の他の部分の各々１つの縁部を前記接合部およ
   び基体を挾んだその反対側の点から前記第１壁部にまで
   それぞれ延在させると共に、前記縁部が前記接合部とそ
   の反対側の点の個所にて高インピーダンスを呈する伝送
   路を画成するように前記第２導体および前記基板の他の
   部分を構成したことを特徴とするマイクロ波装置。 ２ 特許請求の範囲１記載のマイクロ波装置において、
   前記接合部とその反対側の点との個所から遠く隔たって
   いる前記伝送線路の端部を前記第１壁部によって短絡し
   、かつ前記伝送線路の長さを作動周波数の約１／４波長
   の長さとしたことを特徴とするマイクロ装置。 ３ 特許請求の範囲１記載のマイクロ波装置において、
   前記伝送線路を画成する前記縁部分と第１壁部とが三角
   形を成すようにしたことを特徴とするマイクロ波装置。 ４ 特許請求の範囲１記載のマイクロ波装置において、
   作動周波数にて伝送線路の電気長が約１／４波長となる
   ような位置にて前記伝送線路を短絡せしめるようにした
   ことを特徴とするマイクロ装置。 ５ 特許請求の範囲４記載のマイクロ波装置において、
   基体の両面に付着した一対の導電細条によって前記伝送
   線路を短絡せしめ、これらの導電細条と前記基体とによ
   って開放伝送線路を成すようにし、該開放伝送線路を、
   作動周波数にて最初に称した伝送線路の電気長が約１／
   ４波長となるような位置にて前記最初の伝送線路に接続
   すると共に、前記開放伝送線路の長さを作動周波数の約
   １／４波長となるようにしたことを特徴とするマイクロ
   波装置。 ６ 特許請求の範囲１記載のマイクロ波装置において、
   前記基板の前記最初に述べた部分が、前記接合部とは反
   対側の点から延長している縁部を有し、前記第２導体が
   前記接合部から延長している別の縁部を有しており、該
   第２導体の別の縁部を前記最初に述べた部分の前記縁部
   に平行とすると共に，互いに離間させて、これらの縁部
   が１／４波長インピーダンス変成器を成すようにしたこ
   とを特徴とするマイクロ波装置。