KR100407750B1

KR100407750B1 - 고주파용 도파로 및 그 제조방법

Info

Publication number: KR100407750B1
Application number: KR10-2001-0072848A
Authority: KR
Inventors: 아베신지; 코쿠보요시히로
Original assignee: 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 2001-08-23
Filing date: 2001-11-22
Publication date: 2003-12-01
Also published as: JP2003069312A; JP4658405B2; TW522266B; US20030038690A1; US6917263B2; KR20030017294A

Abstract

본 발명은 값싸고 전송 손실이 적은 포토닉·밴드 결정구조의 고주파 도파로를 제공하고자 한다. 이러한 본 발명에서, 중공의 알루미늄 원기둥(18)을, 이 알루미늄 원기둥(18)의 축 중심이 평면적인 삼각 격자 배열을 갖도록 층형으로 배치한 제 1 유전체 벽(12) 및 제 2 유전체 벽(14)을 공기(16a)를 통해서 서로 병행되게 대향시켜, 이 제 1 유전체 벽(12) 및 제 2 유전체 벽(14)을 구성하는 알루미늄 원기둥(18)의 양 단면을 통해서 금속판(20)을 서로 대향시킴과 동시에, 제 1 유전체 벽(12) 및 제 2 유전체 벽(14)과 금속판(20)을 접착함으로써, 방사 손실이 적고 값싸고 전송 손실이 적은 고주파용 도파로를 구성하였다.

Description

고주파용 도파로 및 그 제조방법{HIGH-FREQUENCY WAVEGUIDE AND MANUFACTURING METHOD THEREOF}

본 발명은 고주파용 도파로와 그 제조방법에 관한 것으로, 특히 마이크로파, 밀리파, 서브밀리파대의 전자파가 전송하는 도파로와 그 제조방법에 관한 것이다.

마이크로파, 밀리파, 서브밀리파대의 전자파(이하, 고주파라 함)의 도파로로서, 도파관이나 금속과 유전체를 조합한 하이브리드 도파로가 사용되고 있다. 금속과 유전체를 조합한 도파로로서 2장의 금속판 사이에 유전체를 끼운 NRD(nonradiative dielectric) 가이드가 사용되고 있다. 예를 들면, 공지 문헌으로서, IEEE TRANSACTIOS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES, VOL. MTT-29,NO.11, NOVEMBER 1981,PP.1188-1192와 IEEE TRANSACTIOS ON MICROWAVE THEORY ANDTECHNIQUES, VOL. MTT-32, NO.8,AUGUST 1984, PP.943-946이 있다.

이 NRD 가이드는, 도파로의 구부러진 부분에서의 방사 손실이 생기지 않는다는 특징을 갖고 있지만, 도파로의 차단 주파수 가까이에서 사용하기 때문에 전송 손실이 크다. 이밖에도 방사 손실이 적은 도파로로서 포토닉·밴드 결정 구조를 이용한 도파로가 연구되고 있다.

포토닉·밴드 결정 구조란, 결정이 전자를 콘트롤 하는 것과 같도록 높은 유전율비를 갖는 유전체 주기 구조를 갖는 인공적인 결정을 만들어, 소정 에너지 영역에서, 그 전송이 금지되는 사상을 일으킬 수 있는 구조라는 의미이다. 이 포토닉·밴드 결정 구조의 일부에 주기 구조를 흩뜨린 부분을 형성하면 이 결함 부분에만 에너지가 전송하여 에너지 전파로로 할 수 있다.

포토닉·밴드 결정 구조를 광전송 도파로로 하는 공지 문헌으로는, NATURE, VOL 386, 13 MARCH 1997이 있다.

또한, 일본국 특허 공개 2000-352631호 공보에는, 포토닉 결정 및 그 제조방법에 관하여 기재되어 있고, 이것은 광 전송 분야에서 이용되는 포토닉 결정인 2차원적 벌집 격자형으로 배열된 유전체로 이루어진 완전 밴드갭에, 기계적 강도를 높이기 위해 삼각 격자형으로 배열된 원기둥형 유전체를 조합한 것이다.

또한, 일본국 특개평 11-218627호 공보에는, 포토닉 결정 도파로 및 그 제조방법에 관하여 기재되어 있고, 이것은 광통신 분야에서 이용되는 포토닉 결정 도파로를 실리콘 기판 상에 석영 유리나 고분자 재료로 형성한 슬래브(slab) 광 도파로를 형성한 것이다. 이 슬래브 광 도파로는, 중앙 광 도파 영역의 양측에 삼각 격자형이나 육각 격자형으로 굴절율이 다른 재료를 배열하여 굴절율 변화 영역을 설치한 것이다. 그러나, 이 포토닉 결정 도파로들은, 광 도파에 관한 기술이다.

도 7은 포토닉·밴드 구조에 의한 종래의 고주파용 도파로의 사시도이다.

도 7에서, 100은 고주파 도파로로, 102는 세라믹 등의 유전체, 104는 공기 원기둥으로 이 공기중의 배열이 포토닉·밴드 결정 구조를 이루고 있고, 106은 공기 원기둥(104)에 직교하는 방향으로 유전체(102)의 양 단면에서 접합된 금속판이다. 도 7에서 금속판(106)에 해칭을 한 것은 단면을 나타낸 것이 아니고, 2장의 금속판(106)과 유전체(102)의 위치 관계를 명확히 하기 위한 것이다.

도 8은 도 7의 VIII-VIII 단면에서의 고주파 도파로(100)의 단면도이다. VIII-VIII 단면은 공기 원기둥(104)에 직교하는 단면이다.

도 8에서, 108은 고주파 반사영역, 110은 고주파 전송영역이다.

고주파가 고주파 도파로(100)내를 전송하면, 고주파 반사영역(108)은 포토닉·밴드 결정 구조에 대응한 고주파 전송을 금지하지만, 고주파 전송영역(110)은 공기 원기둥(104)이 없어 포토닉·밴드 결정 구조의 결함이 되기 때문에, 이 부분을 고주파가 전송 가능해진다.

전자파가 고주파 전송영역(110)을 전송하면 금속판(106)의 접선 방향의 전체 방향의 자계에 의한 고주파 전류가 흘러, 이것이 줄열(Joule's heat)의 전송 손실이 된다. 그러나, 자계가 주로 고주파 전송영역(110)의 고주파 전송방향을 갖는 모드에 관해서는, 전송 손실은 고주파가 높아짐에 따라 감소하기 때문에 통상적으로는 문제가 되지 않는다.

그러나, 고주파 전송영역(110)은, 유전율이 높은 유전체를 이용하고 있기 때문에 유전체 손실이 매우 커진다.

도 9는 다른 포토닉·밴드 구조에 의한 종래의 고주파용 도파로의 사시도이다. 도 7 및 도 8과 동일 부호는 동일하거나 그에 상당하는 것을 나타낸 것이다.

112는 고주파 도파로, 114, 116은 세라믹 등의 유전체이다.

또한, 도 10은 고주파 도파로(112)의 도 9의 X-X 단면의 부분 단면도, 도 11은 고주파 도파로(112)의 도 9의 XI-XI 단면에서의 단면도이다.

고주파 도파로(112)에서는, 고주파 반사영역(108)은 유전체(114, 116)에 공기 원기둥(104)이 규칙적으로 배열된 2개의 독립된 부분으로 나누어져 배치되고, 고주파 전송영역(110)은 공기가 채워진 공간이 되므로, 이 부분의 유전체 손실은 작게 할 수 있다.

그러나, 고주파 도파로 100과 고주파 도파로 112 중 어느 하나의 경우라도, 유전체에 원하는 공기 원기둥(104)을 형성하는 작업은 곤란하고, 고주파 도파로 112에서는 고주파 전송영역(110)을 공간으로 하기 때문에, 유전체를 제거하는 가공이 곤란하며, 대량 생산에 적합하지 않았다.

또한, 전자정보통신학회 논문지 Vol.J84-C No.4,pp.324-325, 2001년 4월에는 알루미늄을 발포 스티롤(polystyrol)로 덮인 원기둥 막대를 삼각 격자 배열로 한 포토닉 결정 도파로가 기재되어 있지만, 이것은 손실이 많은 것이다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 주어진 것으로, 제 1 목적은, 손실이 적고 구성이 간단하고 값싼 고주파 도파로를 제공하는데 있고, 제 2 목적은 손실이 적고 구성이 간단한 고주파 도파로를 간단한 공정으로 제조하는 제조방법을 제공하는데 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 일부를 투과한 부분 사시도,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 도 1의 II-II 단면의 부분 단면도,

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 도 1의 III-III 단면에서의 단면도,

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 일부를 투과한 부분 사시도,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 도 4의 V-V 단면의 부분 단면도,

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 도 4의 VI-VI 단면의 부분 단면도,

도 7은 종래의 고주파용 도파로의 일부를 투과한 부분 사시도,

도 8은 종래의 고주파용 도파로의 도 7의 VIII-VIII 단면의 부분 단면도,

도 9는 종래의 고주파용 도파로의 일부를 투과한 부분 사시도,

도 10은 종래의 고주파용 도파로의 도 9의 X-X 단면의 부분 단면도,

도 11은 종래의 고주파용 도파로의 도 9의 XI-XI 단면의 부분 단면도.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

18 : 알루미늄 원기둥 12 : 제 1 유전체 벽

14 : 제 2 유전체 벽 16a : 공기

20 : 금속판 32 : 금속 원기둥 열

32a : 금속 원기둥

본 발명에 따른 고주파용 도파로는, 유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측의 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대가, 이 유전체 막대의 축 중심이 평면적인 규칙성을 갖도록 복수층의 층형으로 배치된 제 1 고주파 반사벽과, 이 제 1 고주파 반사벽에 유전체를 통해서 병행되게 대향함과 동시에, 유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측의 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대가, 이 유전체 막대의 중심이 평면적인 규칙성을 갖도록 복수층의 층형으로 배치된 제 2 고주파 반사벽과, 이 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 단면을 통해서 서로 대향하고, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 양 단면 각각에 결합된 도체판을 구비한 것으로, 유전체 막대가 포토닉 결정 구조를 구성하고, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽이 유전체 막대의 축 방향에 대해서 수직한 전계 성분을 갖는 소정 주파수대의 고주파를 모두 반사하여, 방사 손실이 적고 전송 손실이 적은 고주파용 도파로로 할 수 있다.

또한, 유전체 막대를 원기둥형으로 하므로, 유전체 막대의 형상이 간단하여,제 1 및 제 2 고주파 반사벽의 구성을 간단한 구성으로 할 수 있다.

또한, 유전체 막대를 중공형으로 하므로, 유전체 막대의 축 중심측의 유전율이 낮은 재료를 공기로 함으로써 유전체 막대의 구성을 간단하게 할 수 있다.

또한, 제 1 고주파 반사벽과 제 2 고주파 반사벽 사이의 유전체를 공기로 하므로, 간단한 구성으로 전송 손실을 적게 할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽 각각의 최외층의 유전체 막대의 외측으로 금속벽을 또 배치하므로, 금속벽에 의해 유전체 막대의 축 방향으로 평행한 전계 성분을 갖는 고주파를 반사할 수 있다.

또한, 금속벽을, 유전체 막대와 동일 길이인 금속막대가 유전체 막대를 따라 배치된 금속막대로 구성하므로, 금속벽을 유전체 막대를 따라서 배열하기 쉽고 간단한 구성으로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 다른 고주파용 도파로의 제조방법은, 유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측에서 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대를, 이 유전체 막대의 중심이 평면적인 규칙성을 갖는 복수층의 층형으로 적층하여 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 형성하는 공정과, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 소정 간격을 두고 병행되게 대향시키고, 이 제 1 및 제 2 고주파 반사벽들을 구성하는 유전체 막대의 단면을 통해서 도체판을 대향시켜, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 양 단면 각각에 도체판을 결합하는 공정을 포함하므로, 방사 손실이 적고 전송 손실이 적은 고주파용 도파로를 간단한 공정으로 제조할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽 각각의 최외층 유전체 막대의 외측으로 금속벽을 형성하는 공정을 더 포함하므로, 유전체 막대의 축 방향으로 평행한 전계 성분을 갖는 고주파를 반사할 수 있는 고주파용 도파로를 간단한 공정으로 제조할 수 있다.

[발명의 실시예]

(실시예 1)

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 일부를 투과한 부분 사시도이다. 도 2는 도 1의 II-II 단면에서의 고주파용 도파로의 부분 단면도, 도 3은 도 1의 III-III 단면에서의 고주파용 도파로의 단면도이다.

도 1에서, 10은 고주파용 도파로로, 포토닉·밴드 결정 구조를 이용한 도파로로, 마이크로파, 밀리파, 서브밀리파대에서의 전자파를 전송하기 위한 도파로이다. 12는 제 1 고주파 반사벽인 제 1 유전체벽, 14는 제 2 고주파 반사벽인 제 2 유전체벽으로, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)은 포토닉·밴드 결정 구조를 이룬다.

16은 소정 간격을 두고서 병행되게 배치된 제 1 유전체벽(12)과 제 2 유전체벽(14) 사이에 끼운 고주파 전송영역이다. 본 실시예 1은, 이 고주파 전송영역(16)은 단순한 공간에서 유전체인 공기(16a)로 채워져 있지만, 반드시 공기(16a)는 아니어도 되고 유전율이 낮은 재료이면 고주파를 저손실로 전송할 수 있다.

18은 제 1 유전체벽(12)과 제 2 유전체벽(14)을 구성하는 기본 요소인 유전체 막대로서의 알루미늄 원기둥이다. 본 실시예에서는 중심이 공기 기둥(18a)과 그 외측을 감싸는 알루미늄 원통(18b)으로 구성된다. 중심측은, 공기 기둥(18a) 대신에 알루미늄 원통(18b)보다 유전율이 낮은 재료의 원기둥을 가져도 된다. 요컨대, 유전율이 낮은 중심측 원기둥의 외측을 유전율이 높은 재료의 원통으로 동심 원형으로 감싼, 복수층의 층 구조이면 좋고, 또한 반드시 원기둥이 아닌 다른 단면 형상을 갖는 기둥체이어도 된다.

제 1 유전체벽(12)과 제 2 유전체벽(14)은, 알루미늄 원기둥(18)을 이용하여 포토닉·밴드 결정 구조를 구성하기 위해서, 알루미늄 원기둥(18)의 축 중심이 삼각 격자 배열을 구성하도록 3층으로 배열되어 있다. 이 알루미늄 원기둥(18)의 격자 간격은 전송시키는 고주파의 주파수에 따라서 적절한 값이 결정된다. 이 격자 배열은 반드시 삼각 격자 배열이 아니어도 되고, 6각 격자 배열 등 다른 격자 배열이어도 된다. 또한, 반드시 3층일 필요는 없고, 더욱 층 수를 많게 하여도 상관없다.

20은 도체판인 금속판으로, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)을 통해서 대향하고, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)을 구성하는 알루미늄 원기둥(18)의 양단에서, 금속판(20) 각각이 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)과 접착된다. 도 1에서 금속판(20)에 해칭을 한 것은 단면을 나타낸 것이 아니라, 2장의 금속판(20)과 제 1 유전체벽(12)과 제 2 유전체벽(14)의 위치관계를 명확히 하기 위한 것이다. 후술할 도 4에서도 마찬가지이다.

도 2에서, 화살표로 도시된 치수 a는 격자 간격을 나타낸다.

다음으로, 고주파용 도파로(10)의 제조방법을 개략적으로 설명한다.

고주파 파장에 대응한 포토닉·밴드 결정 구조의 격자 간격 a와 동일 직경을 갖고, 소정 금속판(20) 간격에 해당하는 높이의 중공 알루미늄 원기둥(18)을 준비하고, 고주파용 도파로(10)의 금속판(20)의 평면 형상을 따라 간 형상으로 알루미늄 원기둥(18)의 중심을 나란히 하고, 알루미늄 원기둥(18)의 외주를 접함과 동시에 알루미늄(18)의 양단을 갖고서 제 1 층의 알루미늄 원기둥 열을 배열한다.

다음으로, 제 1 층의 알루미늄 원기둥 열을 구성하는 인접한 2개의 알루미늄 원기둥(18)에 함께 외주에서 접하도록 제 2 층의 알루미늄 원기둥(18)을 배열하면 제 2 층의 알루미늄 원기둥 열을 구성하는 알루미늄 원기둥도 서로 접한다. 이 2층에서 적어도 삼각 격자 배열이 구성된다.

또한, 제 2 층의 알루미늄 원기둥 열을 구성하는 인접한 2개의 알루미늄 원기둥(18)에 함께 외주에서 접하도록 제 3 층의 알루미늄 원기둥(18)을 배열하여 제 3 층의 알루미늄 원기둥 열을 형성하여, 이 제 1 층, 제 2 층 및 제 3 층의 알루미늄 원기둥 열을 접착재로 접착한다. 이것으로 제 1 유전체벽(12)을 형성한다.

이어서, 마찬가지 방법으로, 제 2 유전체벽(14)을 형성하고, 제 1 유전체벽(12)과 제 2 유전체벽(14)을 소정 간격을 두고, 유전체벽을 구성하는 알루미늄 원기둥(18)의 원기둥 단면이 금속판(20)에 접하도록 배치하고, 금속판(20)과 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)을 접착하고, 또 이 금속판(20)에 제 1 유전체벽(12), 제 2 유전체벽(14)을 통해서 또 한 장의 금속판(20)을 대향시키고, 이 금속판(20)도 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)과 접착한다.

또 다른 제조방법으로서는, 유전율이 낮은, 예를 들면 발포 스티롤과 같은 재료로 고주파 전송영역(16)을 형성하고, 이 고주파 전송영역(16)의 양측에 접하게 준비한 중공의 알루미늄 원기둥(18)을 외주를 접하도록 나란히 하고, 제 1 층의 알루미늄 원기둥 열을 배열한다.

이어서, 제 1 층의 알루미늄 원기둥 열을 구성하는 인접한 2개의 알루미늄 원기둥(18)에 함께 외주에서 접하도록 제 2 층의 알루미늄 원기둥(18)을 배열하면, 제 2 층의 알루미늄 원기둥 열을 구성하는 알루미늄 원기둥도 각각 서로 접한 원기둥 열이 되는 삼각 격자 배열이 형성된다.

또한, 제 2 층의 알루미늄 원기둥 열을 구성하는 인접한 2개의 알루미늄 원기둥(18)에 함께 외주에서 접하도록 제 3 층의 알루미늄 원기둥(18)을 배열하여 제 3 층의 알루미늄 원기둥 열을 형성한다.

이와 같이 하여, 고주파 전송영역(16)을 따라서, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)을 형성하고, 소정 도파로 형상이 되도록 고주파 전송영역(16)과 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)을 정형하고, 접착제로 고착함과 동시에, 제 1 유전체벽(12), 제 2 유전체벽(14)을 통해서 또 두 장의 금속판(20)을 대향시키고, 이 금속판(20)을 제 1 유전체벽(12), 제 2 유전체벽(14)과 접착한다.

이 제조방법들을 채용함으로써, 전송 손실이 적은 고주파용 도파로를 간단한 공정으로 제조할 수 있다.

즉, 포토닉·밴드 결정 구조는, 알루미늄 원기둥(18)을 배열하는 것에 의해 구성할 수 있으므로 제조방법이 간단하다. 마이크로파, 밀리파, 서브밀리파에서는,포토닉·밴드 결정구조의 결정 격자 간격은 mm 대형(order)으로 되므로, 광 포토닉·밴드 결정 구조와 달리 사진제판 기술과 에칭기술을 구사할 필요가 없고, 알루미늄 원기둥(18)을 주기적으로 배열하는 것만으로 포토닉·밴드 결정 구조를 제조할 수 있고, 수 십 cm와 수 m 등의 장거리 고주파용 도파로를 용이하게 제조할 수 있어, 대량 생산이 가능해진다.

다음으로, 고주파용 도파로(10)의 동작에 관해서 설명한다.

고주파용 도파로(10)의 입력·출력부에는 혼(horn)이 결합되어, 고주파가 입, 출력된다.

고주파용 도파로(10)의 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)은 중공의 알루미늄 원기둥(18)을 삼각 격자 배열로 배열한 포토닉·밴드 결정 구조를 하고 있다. 따라서, 이 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)에서는, 포토닉·밴드 결정 구조에 대응한 주파수 대역의 고주파 전송이 금지된다. 그러나, 고주파 전송영역(16)에서는, 포토닉·밴드 결정 구조가 흩뜨려진 상태의 결함 부분에 해당하므로, 이 고주파 전송영역(16)에서 입력된 고주파가 전송된다.

다시 말하면, 알루미늄 원기둥(18)의 축 방향에 대해서 수직한 전계 성분을 갖는 평면 전자파에 대해서는, 포토닉·밴드 결정 구조에 대응한 주파수 대역의 고주파에 대응하여 모두 반사하고, 고주파 전송영역(16)을 따라서 고주파의 전자파는 전송시키지 않을 수 없다. 그리고, 이 고주파 전송영역(16)은, 공기와 같은 유전율이 낮은 유전체로 채워져 있으므로, 고주파대에서도 전송 손실이 작아진다.

또한, 종래 있었던 유전율이 높은 원기둥의 둘레를 유전율이 낮은 원기둥으로 둘러싼 유전체 막대를 삼각 격자형으로 배열한 I형 도파로(임시로 이와 같이 이름을 부침)와, 이 실시예 1에 도시한 것과 같은 유전율이 낮은 원기둥의 둘레를 유전율이 높은 원기둥으로 둘러싼 유전체 막대를 구성요소로서 포토닉·밴드결정 구조를 구성한 II형 도파로(임시로 이와 같이 이름을 부침)를 비교하면, 종래 구성의 I형 도파로에서는, E파(전계 방향이 유전체 막대의 축 방향과 동일)에 대해서는 갭의 차이가 나고, 다시 말하면 전송하지 않은 주파수대가 존재하지만, H파(전계 방향이 유전체 막대의 축 방향과 직교하는 방향)에는 갭의 차이가 없다. 이 때문에 I형 도파로로 고주파용 도파로를 형성하여도 전송 손실이 커진다.

이에 대해서, 이 실시예 1에 도시한 II형 도파로에서는, E파 및 H파가 함께 갭의 차이가 나고, 또 고주파용 도파로(10)에 있어서는 포토닉·밴드 결정 구조의 격자 간격에 대응한 소정 특정 주파수에서, E파, H파가 함께 갭의 차이가 나서 전송 손실이 적은 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

이상과 같이 본 실시예 1의 고주파용 도파로는, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2유전체벽(14)은 중공의 알루미늄 원기둥(18)과 같은 유전체 막대를 기본요소로 하여 구성됨과 동시에, 고주파 전송 영역(16)을 유전율이 낮은 물질로 구성하였으므로, 전송 손실을 작게 할 수 있음과 동시에, 간단한 공정으로 대량 생산이 가능해지고, 값싸고 전송 효율이 좋은 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

(실시예 2)

도 4는 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 고주파용 도파로의 일부를 투과한부분 사시도이다. 도 5는 도 4의 V-V 단면에서의 고주파용 도파로의 부분 단면도, 도 6은 도 4의 VI-VI 단면에서의 고주파용 도파로의 단면도이다.

도 4에서, 30은 고주파용 도파로, 32는 금속벽인 금속 원기둥 열이고, 32a는 금속 원기둥 열(32)을 구성하는 금속 막대로서의 금속 원기둥이다. 이 실시예 2의 금속 원기둥 열(32)은, 알루미늄 원기둥(18)과 동일 직경, 동일 길이를 갖는 금속 원기둥(32a)을, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)의 외측에, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)의 최외층 알루미늄 원기둥(18)과 삼각 격자 배열을 이루도록 배열되어 있다.

이 고주파용 도파로(30)의 제조방법은, 실시예 1의 고주파용 도파로(10)의 제조방법과 기본적으로 동일하고, 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)을 형성할 때, 그 최외층에 알루미늄 원기둥(18)과 삼각 격자 배열을 구성하도록, 금속 원기둥(32a)을 한층 설치하면 좋다.

고주파 전송영역(16)의 양측에 배치된 제 1 유전체벽(12) 및 제 2 유전체벽(14)은, 포토닉·밴드 결정 구조에 대응한 주파수 대역의 고주파 전송이 금지된다. 즉, 알루미늄 원기둥(18)의 축 방향에 대해서 수직한 전계 성분을 갖는 평면 전자파에 대해서는, 포토닉·밴드 결정 구조에 대응한 주파수 대역의 고주파에 대해서 모두 반사하고, 고주파 전송영역(16)을 전송시키지 않을 수 없다.

그러나, 고주파 전송영역(16)을 전송하는 고주파는 알루미늄 원기둥(18)의 축 방향에 대해서 수직 방향의 전계 성분뿐만 아니라, 알루미늄 원기둥(18)의 축 방향으로 평행한 성분을 갖고 있고 이 성분은 중공의 알루미늄 원기둥(18)을 통과하게 된다.

이 알루미늄 원기둥(18)을 통과하는 고주파 성분을 금속 원기둥(32a)으로 전부 반사시키게 된다. 이때, 금속 원기둥 열(32)에는 전류가 흘러서 도체 손실이 되지만, 이것은 주파수가 높아짐에 따라서 감소하므로, 높은 주파수에서는 그다지 문제되지 않는다.

이 실시예 2에서는, 금속벽으로서 금속 원기둥 열(32)을 이용하였지만, 다른 형상의 단면을 갖는 금속 기둥 열이어도 되고, 판형 금속벽이어도 된다.

즉, 이 실시예 2의 고주파 도파로에서는, 포토닉·밴드 결정 구조를 구성하는 알루미늄 원기둥(18)의 축 방향에 대해서 수직 방향의 전계 성분뿐만 아니라, 축 방향으로 평행한 전계 성분도 반사하는 저손실 도파로벽을 설치하므로써, 고주파가 누설하지 않는 저손실 도파로를 구성할 수 있다. 나아가서는, 값싸고 전송효율이 좋은 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

본 발명에 따른 고주파용 도파로 및 그 제조방법은, 이상에 설명한 구성을 구비하고, 또한 공정을 포함하므로, 아래와 같은 효과를 갖는다.

본 발명에 따른 고주파용 도파로에 있어서는, 유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측의 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대가, 이 유전체 막대의 축 중심이 평면적인 규칙성을 갖도록 복수층의 층형으로 배치된 제 1 고주파 반사벽과, 이 제 1 고주파 반사벽에 유전체를 통해서 병행되게대향함과 동시에, 유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측의 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대가, 이 유전체 막대의 중심이 평면적인 규칙성을 갖도록 복수층의 층형으로 배치된 제 2 고주파 반사벽과, 이 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 단면을 통해서 서로 대향하고, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 양 단면 각각에 결합된 도체판을 구비하였으므로, 유전체 막대가 포토닉 결정구조를 구성하고, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽이 유전체 막대의 축 방향에 대해서 수직한 전계성분을 갖는 소정 주파수대의 고주파를 모두 반사하며, 방사 손실이 적고 전송 손실이 적은 고주파용 도파로로 할 수 있다. 나아가서는, 간단한 구성으로 전송 손실이 적고 값싼 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

또한, 유전체 막대를 원기둥형으로 하였으므로, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽의 구성요소인 유전체 막대의 형상을 간단하게 할 수 있다. 나아가서는 보다 간단하고 값싼 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

또한, 유전체 막대를 중공형으로 하였으므로, 유전체 막대의 축 중심측의 유전율이 낮은 재료를 공기로 함으로써 유전체 막대의 구성을 간단하게 할 수 있다. 나아가서는, 간단한 구성으로 값싼 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

또한, 제 1 고주파 반사벽과 제 2 고주파 반사벽 사이의 유전체를 공기로 하였으므로, 간단한 구성으로 전송 손실을 적게 할 수 있다. 나아가서는, 간단한 구성으로 전송 손실이 적고 값싼 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽 각각의 최외층의 유전체 막대의 외측에금속벽을 더 배치하였으므로, 금속벽에 의해 유전체 막대의 축 방향으로 평행한 전계 성분을 갖는 고주파를 반사할 수 있다. 나아가서는, 고주파의 누설이 적고 전송효율이 좋은 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

또한, 금속벽을, 유전체 막대와 동일 길이의 금속 막대가 유전체 막대를 따라서 배치된 금속 막대로 구성하였으므로, 금속벽을 유전체 막대를 따라 배열하기 쉬운 간단한 구성으로 할 수 있다. 나아가서는, 값싸고 전송 효율이 좋은 고주파용 도파로를 구성할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 고주파용 도파로의 제조방법에서는, 유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측에서 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대를, 이 유전체 막대의 중심이 평면적인 규칙성을 갖는 복수층의 층형으로 적층하고, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 형성하는 공정과, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 소정 간격을 두고서 병행되게 대향시키고, 이들 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 단면을 통해서 도체판을 대향시키고, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 양 단면 각각에 도체판을 결합하는 공정을 포함한 것으로, 방사 손실이 적고 전송 손실이 적은 고주파용 도파로를 간단한 공정으로 제조할 수 있다. 나아가서는, 전송 특성이 좋은 고주파용 도파로를 값싸게 제공할 수 있다.

또한, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽 각각의 최외층의 유전체 막대의 외측에 금속벽을 형성하는 공정을 더 포함한 것으로, 유전체 막대의 축 방향으로 평행한 전계 성분을 갖는 고주파를 반사할 수 있는 고주파용 도파로를 간단한 공정으로 제조할 수 있다. 나아가서는, 고주파 누설이 적고 전송 특성이 좋은 고주파용 도파로를 값싸게 제공할 수 있다.

Claims

유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측의 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대가, 이 유전체 막대의 축 중심이 평면적인 규칙성을 갖도록 복수층의 층형으로 배치된 제 1 고주파 반사벽과,

이 제 1 고주파 반사벽에 유전체를 통해서 병행되게 대향함과 동시에, 유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측의 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대가, 이 유전체 막대의 중심이 평면적인 규칙성을 갖도록 복수층의 층형으로 배치된 제 2 고주파 반사벽과,

이 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 단면을 통해서 서로 대향하고, 상기 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 양 단면 각각에 결합된 도체판을 구비한 것을 특징으로 하는 고주파용 도파로.
제 1 항에 있어서,

유전체 막대가 원기둥형인 것을 특징으로 하는 고주파용 도파로.
유전율이 다른 복수의 기둥체가 축 중심측에서 유전율이 낮게 되도록 동심형으로 배치된 소정 길이의 유전체 막대를, 이 유전체 막대의 중심이 평면적인 규칙성을 갖는 복수층의 층형으로 적층하고, 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 형성하는 공정과,

제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 유전체를 통해서 병행되게 대향시키고, 이들 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 단면을 통해서 도체판을 대향시키고, 상기 제 1 및 제 2 고주파 반사벽을 구성하는 유전체 막대의 양 단면 각각에 상기 도체판을 결합하는 공정을 포함한 것을 특징으로 하는 고주파용 도파로의 제조방법.