JPS59146201A - 不均型ストリップライン整合器 - 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】 本発明は、マイクロ波線路においてインピーダンス整合
をとるためのストリップライン整合器に関する。

マイクロ波線路において］重用されていた従来のインピ
ーダンス整合器とし′ζは、１／４波長回路を用いたも
のや、久タフ゛（ｓｔｕｂ）を用いたものがある。

しかし、これらの従来のインピーダンス整合器は、いず
れもその特性が周波数に対して敏感であり、使用可能な
周波数帯紐が非常に狭し・と（・う問題点力ｆある。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、広い周波数帯域に亘って使用できる、不均型ストリッ
プライン整合器を提供することを目的とする。

このため、本発明の不均型ストリップライン整合器は、
板状の絶縁体基板と、同絶縁体基板の下面全体に被覆さ
れｒこ導電性の金属箔と、上記絶縁体基板の上面に配設
された導電性の帯状金属箔とをそなえて伝送線路を構成
するマイクロスト１ルンプラインにか）で、伝送線路に
接続されるターミナルが上記ストリ・ンプラインの両端
にそれぞれ設けられて、広０周波数帯域に亘り上記のタ
ーミナルに接続された伝送線路間を整合させるべく、」
二記帯状金属箔の幅がマイクロ波の伝搬方１引二対して
指数関数的に変化するよう設定されたことを特徴として
いる。

以下、図面により本発明の一実施例としての不均望Ａト
１）７７′ライン整１′Ｆ器に一〕いて説明・［ると、
第］Ｌシ［はそ広原Ｊ’ｌｌ説１ｊｌ珪＜１、第２図は
その要’、Ｉｊ’Ｇ斜視図、第３図ｉ、を乍の要部ｔｔ
：ｌｉ而し１、第４図はその使用状態を模式的に示Ａ−
分ｌＩｌ′１′二ｉ、（規し１、第５）、６図はいずれ
もその動作状態を小１説明ｌＸ１−ｒあ２）、第７図は
その変形例を示す要部斜（−１メ１て、トる５、 鳩？、：→図：二小すように、根状の絶縁体基板１の−
１・１ｒ１１全体が、導電・１４Ｉの金属？こ１として
の銅箔２で゛被覆されている。

なお、この絶縁１本基板１の厚さは１］、ぞの誘１１Ｌ
甲１．ｔε７、となってい、乙５、 また、ｋ’Ａ縁木括（ｔり］の−Ｊｌ而には心電性の；
＋ｉ’状金ス信ｊ）としての）１口１　’？　”　’ｔ
：’ｉＡ）、ｉ：ｊｉｉ　’１５３　カＫｍ　３　Ｌ　
テ）；　Ｑ、（）Ｉ’７．′−はｔて゛ある。

これらの都（・３１〜８：こより伝送線路を構成するマ
イクロ人トリ／ブラインヵ・構成されている。

さらに、第１１し１（５二示すように帯状銅箔３の入力
端３ａには、同軸ケーブル用コネクタ・・１が゛接続さ
れており、このコネクタ・１に同軸ケーブルが′接続さ
れること（こより、同軸ケーブルの芯線と入力端３ａと
か接続され、ｕＮｍ２は接地さｉ’１−る。

同時ｌ：、帯状銅箔３の出力端３ｂには、リッツ導波イ
［７相接続部１．（Ｓか設けられでいる。これにより、
リノンホンアンテナｌ〕がこのストリップライン型のイ
ンビータ′ンス整合器（ν）、下ｌｉ′Ｌに「ストリッ
プライン整合器」という。）ａと接続される。

ところで、帯状銅箔３の幅Ｗは、次のように設定される
。まず、第１図に示すように、マイクロ波の伝搬方向を
Ｘ方向とし、入力端３ａを×＝０．出力端３１）を〉、
＝ρ、入）ＥインピーダンスをＺｉ、出力インピーダン
スをＺｏとする。

ここで線路か無損失で、×＝ρで無反射終端されていれ
は、電圧、電流とも進行波のみが存在することになる。

いま、帯状銅箔３の幅Ｗを適当に変化させることにより
、電圧Ｖ（ｘ）が次式のように変化したとする。

＼’　（ｘ）＝＼パビｅｘｐ（（δ＋ｊβ）Ｘｉ　−・
（１）ただし、＼７ｉは送端ｘ＝Ｏでの電圧の振幅、＼
１１・ｅｘｐ（ｊβ×）は進行する波を表わし、ｅｘｐ
（−δＸ）は線路幅〜′の変化のために電圧が指数関数
的に変化する、ことを表わす。

このとき、線路は無損失だから、電流は（！　Ｘ　１１
　（δＸ）に従って変化することになり、 １　（ｘ）＝　Ｉ　１−ｅｘｐｉ（δ−１β）Ｘｌ　　
・・−・＜２）となる、たたし、丁１は送端ｘ＝Ｏでの
電流の振幅である。

次（ここのような電流、電圧のときのＸ点のインピーダ
ンスＺ（Ｘ）を求めると、 Ｚ（Ｘ）＝　Ｖ（ｘ）／　１　（Ｘ）＝＼’　ｉ　、ｃ
ｘｐ（−２δｘ）／ｌ１＝Ｚｉ、ｅｘｐ（−２δｘ）・
・（３）となる。したがって、×＝ρでのインピーダン
スはＺ（ρ）＝χｌ・ｅｘｐ（２δｃりである。

Ｚｏ＜Ｚｉならば、ρの長さを調整することによりＺ（
＋２）＝Ｚｏとすることかで外、このように調整できれ
ば゛、完全に入出力インピーダンスを整合させて終端さ
せることか可能となる。

また、マイクロストリップラインの特性インピーダンス
Ｚｃは、第３図に従って次のように示される。

２ ゴ ε 心／ ただし、’ｖＶ　ｅは帯状銅箔３の実効幅、εｒｅは絶
縁体基板］の実効誘電率である。

ｌユ上のことから、帯状銅箔３の幅Ｗを変化させること
で、マイクロストリップラインの特性インピーダンスＺ
ｃ、を自由：こ変化できることがわかる。ここでＷを第
１図に示すように、×に則して指数関数的に変化させれ
ば、マイクロストリップラインのインピーダンスＺ（ｘ
）を、式（３）のようにすることかでざる。、：のとき
の電圧・電流は式（１）、（２）のようになる。

ほかに、第１図において、電圧・電流は次の式を満たす
。

ただし、ｉ、　、　Ｃは線路の単位長さ当たりのイング
クタンスおよびキャパシタンスＣ１＼の関数である。こ
の式に式（１：）、（２）＝に代入して整理すると、次
のよ汀二なる６、 これらの２−）の式を末しると、 δ２＋β２＝ω２ＬＯ・・・・（７） となり、 β−ωＪ下ｊ戸（δ２／ω百刀−・（Ｓ）か１層、れる
。ωかある値より低くなるとβは虚数となってしまい、
ｌ＝＋断が起こることになる。しゃ額用周波数ω。は、 ω。−δ／ｆＴ　　　　・・・・・（９）となるので、
ω〉ω６すなわち、ω〉δ／Ｆもしくはδく２π／λと
なるようにしなければならなり）。

このように、））？状銅笥：３の幅Ｗを指数的（こ変化
させると、マイクロストリップラインのインピーダンス
がＺ（ｘ）＝Ｚ、ｉ−ｃｘｐ（−２δＸ）となる。した
がって、このス１．す／ブライン整合器ａを用いれば、
任意の異なる特性インピーダンスをもつ２つの伝送線路
の整合を正しくとって接続することができる。

しかも、式（４）より明らかなように、マイクロストリ
／ブラインの特性インピーダンスＺｏは周波数に無関係
に定４こるか呟広い周波数帯域に亘って、整合させるこ
とかできるのである。

第４図に示すように、整合器ａを用いてリッツホンアン
テナｂに同軸ケーブルを接続した場合、その定在波比（
＼ｌ　Ｓ　Ｗ　Ｒ）は第５図に示すようになる。すなわ
ち、１．５オクタ−７以−１−という広い帯域をもつこ
ととなる。

また、この場合のり７ノホンアンテナの利得は第６図に
示すようになり、４〜１４ＧＨｚに亘るリッジボンアン
テナｌ〕の広帯域性が認められる。

なお、第７図に示すように、帯状銅箔３の入力端３ａに
同軸う−プル用コネクタ６を設けるとともに、出力′ｊ
ａ３　ｂに異なる特性インピーダンスの同軸ケーブル用
フネクタ７を設けることもでき、この場合もこれらのコ
ネクタ６．７に同軸ケーブルを接続することにより、特
性インピーダンスの異なる同軸ケーブルを広周波数帯域
に直り整合させて接続することができる。

以上詳述したよう１、二、本発明の不拘型ストリップラ
イン整合器によれは、板状の絶縁本基板と、同絶縁本基
板の下ｉｒ０や木に被覆された導電性の金属箔と、上記
絶縁体ツメ、板の１−面に配設された導電性の・；））
状金属箔とをそなえて伝送線路を構成するマイクロスト
リップラインにおいて、伝送線路に接続されるターミナ
ルが上記ストす／プラインの両端にそれぞれ設けられて
、広い周波数帯域に亘り上記のターミナルに接続された
伝送線路間を整合させるべく、」−記帯状金属箔の幅が
マイクロ波の伝搬方向（こ対して指数関数的に変化する
よう設定されるという簡素な構成で、広い周波数帯域に
亘って使用可能な伝送線路の整合器が実現できるという
利点がある。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の−・実施例としての不拘型ストリ・７１９
４２代・各合冊を示すもので、第１図はその原理説明図
、第２し１はその要部斜視図、第３図はその要部断面図
、第４図はその使用状態を模式的に示す分解斜視図、第
５．６図はいずｊｔもその動作状態を示す説明図であり
、第７図はその変形例を示す要部斜視図である。 １・・絶縁体基板、２・・導電性金属箔としての銅箔、
３・・導電性帯状金属箔としての帯状銅箔、３ａ・・入
力端、３ｂ・・出力端、４・・同軸ケーブル用コネクタ
、５・・りンン導波管用接続部祠、６，７・・同軸ケー
ブル用コネクタ、ａ・・ストリップライン整合器、ｂ・
・りンジホンアンテナ。 代理人　弁理士　飯沼義彦 第１図　　　　　　第２［閾 第３図 ２ 第４図 第５図 古反れ（ＧＨｚ）峠 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 板状の絶縁体基板と、同絶縁体基板の下面全体に被覆さ
   れた導電性の金属箔と、上記絶縁体基板の上面に配設さ
   れた導電性の帯状金属箔とをそなえて伝送線路を構成す
   るマイクロスト１ノンプラインにおいて、伝送線路：こ
   接続されるターミナルが」−記ストリップラインの両端
   １こそｔＬぞれ設けられて、広い周波数帯域に亘すし、
   記のターミナル；、二接続された伝送線路間を整合させ
   るべく、上記・、゛１ν状金属箪の幅がマイクロ波の伝
   搬方向にス＝ｊ　して指数関数的（こ変化するよう設定
   されたことを’１．″Ｊ徴とする、イζ均型ストリンブ
   ライン整合器。