KR20010033287A

KR20010033287A - 비방사성 유전체 선로 및 그 집적 회로

Info

Publication number: KR20010033287A
Application number: KR1020007006729A
Authority: KR
Inventors: 사이토아츠시; 니시다히로시; 다니자키도루; 다카쿠와이쿠오
Original assignee: 무라타 야스타카; 가부시키가이샤 무라타 세이사쿠쇼
Priority date: 1997-12-17
Filing date: 1998-12-15
Publication date: 2001-04-25
Also published as: DE69837815D1; CN1282450A; CA2315399A1; JPH11186817A; DE69837815T2; JP3221382B2; CN1233065C; KR100367861B1; CA2315399C; US6472961B1; EP1041666A4; WO1999031753A1; EP1041666A1; EP1041666B1

Abstract

본 발명에 따른 비방사성 유전체 선로에서, 두 개의 도체판과 유전체 스트립이 형성된 서로 대향하는 슬롯이 양 슬롯내에 배치되어 NRD 가이드를 형성한다. 측방향에서 전자파의 측방향으로 돌출되는 볼록부 "P"가 유전체 스트립(3)의 소정 위치에 형성되고, 오목부 "H"는 도체판(1, 2)에서 슬롯의 내면에 형성되어 양자를 서로 걸어 맞추게 된다. 유전체 스트립의 위치적인 미끄러짐에 의한 특성 변화 등을 방지할 수 있고, 절삭 가공 등에 의해 유전체 스트립을 제조하는 경우에도 그 가공을 용이하게 한다. 또한 송신 선로로써의 특성들은 전파할 모드의 전자계 분포를 흐트러뜨리지 않고 유지된다.

Description

비방사성 유전체 선로 및 그 집적 회로{Nonradioactive dielectric line and its integrated circuit}

종래부터 밀리미터파 주파수 대역 또는 마이크로파 주파수 대역에서의 유전체 선로로써, 도 26에 도시한 바와 같이, 2장의 거의 평행한 도전체판(1, 2)의 사이에 유전체 스트립(3)을 배치하여 이루어지는 유전체 선로가 이용되고 있다. 특히 도전체판의 간격을 전자파의 운반역으로 한 비방사성 유전체 선로(이하, NRD 가이드라고 한다)가 개발되어 있다.

이와 같은 NRD 가이드를 구성하는 경우, 유전체 스트립으로써 주로 PTFE가 이용되고, 도전체판으로써 주로 경질 알루미늄이 이용된다. 그러나 이들 재료의 선팽창계수가 크게 다르기 때문에, 온도 사이클이 일어난 동안 유전체 스트립이 도전체판으로부터 상대적으로 미끄러진다는 문제가 발생한다. 따라서 내환경성의 면에서, 도전체판에 대한 유전체 스트립의 고정 구조가 중요해진다.

NRD 가이드를 이용하여 몇개의 소자를 조합함으로써 밀리미터파 회로 모듈을 형성하는데, 소자 사이에서 NRD 가이드들이 서로 접속하는 경우, 서로 접속하기 위한 NRD 가이드 각각의 위치 결정이 필요해진다.

따라서, 종래는 도 27에 도시한 바와 같이, 유전체 스트립의 소정 위치에 돌기부를 형성하고, 그것에 대응하여 도전체판에 오목부를 형성해 두고, 양자를 결합시키도록 한 유전체 스트립의 고정 구조가 일본국 특허공개공보 8-8617호에 개시되어 있다.

한편, 도전체판의 서로 대향하는 면에 각각 슬롯(slot)을 형성하고, 슬롯의 사이에 유전체 스트립을 배치하여 LSM01 모드의 단일 모드만 전송할 수 있도록 한, NRD 가이드가 일본국 특허공개공보 9-102706호에 개시되어 있다.

도 27에 도시한 구조의 NRD 가이드에서는, 유전체 스트립 부분이 도전체판 사이에 사출 성형과 같은 방법에 의해 직접 형성되는 경우에는 유리하지만, 절삭 가공과 같은 방법에 의해 유전체 스트립을 제조하는 경우에는, 그 처리를 수행하기가 곤란해진다. 유전체 스트립(3)의 돌기부가 클 수록, 도전체판과 확실히 맞춰지게 되는데, 너무 크면 전자계 분포가 흐트러져 반사가 발생하여, 전송로로써의 특성면에서 문제가 되는 경우가 있다.

상술한 상부에 도전체판을 가지는 NRD 가이드의 경우, 유전체 스트립은, 도전체판의 슬롯과의 걸어 맞춤에 의해 전자파의 전파 방향으로 수직인 방향으로 위치 결정이 이루어진다. 그러나 전자파의 전파 방향으로는 유전체 스트립을 고정할 수 없고, 환경 온도의 변화 등에 의해, 유전체 스트립이 전자파의 전파 방향으로 미끄러질 우려가 있었다.

본 발명은 밀리미터파 주파수 대역 또는 마이크로파 주파수 대역에서 이용되는 전송 선로나 회로에 적합한 비방사성 유전체 선로 및 그 집적 회로에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 구현예에 따른 NRD 가이드의 단면 구조를 나타내는 도이다.

도 2a 및 도 2b는 본 발명의 제 1 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 3은 도 2a 및 도 2b에 도시한 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 4는 도 2a 및 도 2b에 도시한 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 5는 도 2a 및 도 2b에 도시한 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 6은 도 2a 및 도 2b에 도시한 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 7은 제 2 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 단면도이다.

도 8은 제 2 구현예에 따른 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 9a 및 도 9b는, 제 3 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 10은 제 3 구현예에 따른 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 11a 및 도 11b는 제 4 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 12는 제 4 구현예에 따른 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 13a 및 도 13b는 제 5 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 14는 제 5 구현예에 따른 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 15a 및 도 15b는 제 6 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 16a 및 도 16b는 제 7 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 17은 제 7 구현예에 따른 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 18a 및 도 18b는 제 8 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 19는 제 8 구현예에 따른 NRD 가이드의 반사 특성을 나타내는 도이다.

도 20은 본 발명의 제 9 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 21은 본 발명의 제 10 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다.

도 22는 제 11 구현예에 따른 유전체 스트립의 부분 구조를 나타내는 사시도이다.

도 23a 및 도 23b는 제 11 구현예에 따른 유전체 스트립의 부분 구조를 나타내는 도이다.

도 24a∼도 24c는 제 11 구현예에 따른 유전체 스트립의 접속면에 생기는 틈의 상태를 나타내는 도이다.

도 25는 밀리미터파 레이더용 집적 회로의 구조를 나타내는 도이다.

도 26은 종래의 NRD 가이드의 단면도이다.

도 27은 종래의 NRD 가이드의 단면도이다.

따라서, 본원 발명의 목적은, 상술한 문제를 해소함으로써 비방사성 유전체 선로 및 그를 이용한 집적 회로를 제공하는데 있다.

본 발명에 따른 비방사성 유전체 선로는, 서로 대략 평행하고 있으며, 서로 대향하는 슬롯(slot)이 각각 형성된 두 개의 도전체판; 및 상기 양 슬롯의 사이에 배치되는 유전체 스트립; 을 포함하는 비방사성 유전체 선로로써, 전자파의 전파 방향으로 측방향에서 돌출하는 볼록부 또는 전자파의 전파 방향으로 측방향에서 함몰하는 오목부는 상기 유전체 스트립의 소정 부위에 형성되고, 상기 유전체 스트립의 볼록부 또는 오목부와 걸어 맞추는 각각의 볼록부 또는 오목부는, 상기 두 개의 도체판에서 상기 슬롯의 내면에 형성된다.

이 구조에 의해, 전자파 전파 방향에서, 유전체 스트립은 도전체판의 슬롯의 내면을 유전체 스트립의 볼록부 또는 오목부와 걸어 맞추어 고정되고, 전자파 전파 방향으로 수직인 방향에서는 도전체판의 슬롯과의 걸어 맞춤에 의해 고정된다.

제 2 항에 따른 비방사성 유전체 선로는, 상기 유전체 스트립 또는 상기 두 도전체판의 슬롯에서, 상기 오목부 또는 상기 볼록부의 코너부를 곡면 형상으로 한다. 예를 들면, 도전체 스트립 또는 도전체판에서 오목부 또는 볼록부의 코너부를, 원통면의 일부에 상당하는 곡면 형상으로 형성하면, 엔드밀(end mill)을 이용하여 PTFE판으로부터 유전체 스트립을 잘라내는 경우, 엔드밀의 반경에 대해 코너부가 원통면이 된 오목부 또는 볼록부를 가지는 유전체 스트립을 용이하게 형성할 수 있게 된다. 마찬가지로, 엔드밀을 이용하여 도전체판의 슬롯을 형성하는 경우에도, 엔드밀의 반경에 대해 코너부가 원통면이 된 오목부 또는 볼록부를 도전체판의 슬롯 내면에 용이하게 형성할 수 있게 된다.

제 3 항에 따른 비방사성 유전체 선로에서는, 상기 유전체 스트립은 전자파(電磁波)의 전파 방향에 평행한 면을 따라 두 개로 분할되고, 상기 분할된 두 개의 유전체 스트립의 단면 사이의 간격은, 상기 유전체 스트립을 통해 전자파의 관내 파장(guide wavelength)의 대략 1/4의 홀수배의 길이를 가지며, 아울러 상기 분할된 두 개의 유전체 스트립은 상기 볼록부 또는 상기 오목부에 의해 상기 두 개의 도전체판에 각각 걸어 맞춘다.

이 구성에 의해, 비방사성 유전체 선로들의 접속부에서, 유전체 스트립 사이의 각 접속면에서의 반사파가 위상으로부터 합성되어 서로 지워지고, 그 반사에 의한 효과가 감소된다. 또한 분할된 두 개의 유전체 스트립이 온도 변화로 인해 도전체판에 대해 상대적으로 변위하여도, 내부에 발생한 틈의 길이가 동일하기 때문에, 환경 온도의 변화에 관계없이 반사 효과가 감소된다.

제 4 항에 따른 비방사성 유전체 선로 집적 회로는, 복수의 상기 비방사성 유전체 선로를 포함하며, 복수의 비방사성 유전체 선로들을 서로 접속한다. 이 구조에 의해, 복수의 비방사성 유전체 선로간의 위치 관계가 안정적으로 유지되기 때문에, 조립 정밀도의 변화에 기인하는 특성이나, 조립 후의 환경 온도 변화 등에 의한 특성의 변화가 적은 집적 회로를 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명의 구현예에 따른 NRD 가이드의 단면 구조를 나타내는 도이다. 동도에서 1, 2는 도전체판이며, 각각의 대향하는 면에 슬롯을 형성함과 함께, 양 슬롯 사이에는 유전체 스트립(3)을 배치하고 있다. 60㎓의 주파수 대역에 설계한 경우, 이 NRD 가이드의 각 부분의 치수는 다음과 같다: a=2.2㎜; b=1.8㎜; g=0.5㎜.

도 2a 및 도 2b는 각각 NRD 가이드의 단면도 및 상부의 도전체판을 제거한 상태에서의 평면도이다. 도 2a는 도2b의 A-A선의 단면도이다. 유전체 스트립(3)의 소정 위치에는, 측방향의 양측으로 돌출하고 곡률 반경이 "R"인 볼록부 "P"를 형성하고 있다. 도전체판(1)의 내면에는 볼록부와 함께 오목부 "H"를 형성하고 있다. 이 상부 도전체판의 슬롯의 형상은 도전체판(1)과 동일하다.

도 1 및 도 2a 및 도 2b에 도시한 NRD 가이드에서, 유전체 스트립(3)의 비유전율을 2.04로 하고, 유전체 스트립의 볼록부의 곡률 반경 "R"을 0.5㎜; 0.6㎜; 0.7㎜; 0.8㎜로 각각 변환했을 때, 전송 특성(반사 특성)을 3차원 유한요소법 해석에 의해 얻어진 결과를 도 3∼도 6에 도시한다. 이와 같이, 유전체 스트립의 볼록부의 크기가 작은 경우, 볼록부에는 그 영향을 거의 받는 일이 거의 없고, 설계상의 60㎓의 주파수 대역에서의 양호한 반사 특성을 얻을 수 있다는 것을 알 수 있다. 또한, 곡률 반경 "R"에 의해, 반사가 적은 저손실 전송이 가능한 주파수 대역을 바꿀 수 있는 것을 알 수 있다. 즉, 유전체 스트립에 형성하는 볼록부의 곡률 반경 "R"이 커질수록, 반사가 가장 작아지는 주파수 대역이 저하하는 경향을 나타낸다. 그러나 이 예와 같이 곡률 반경 "R"을 0.8㎜까지 크게 하여도 NRD 가이드를 60㎓의 주파수 대역에서도 또한 사용할 수 있다.

다음으로 도 7 및 도 8을 참조하여, 제 2 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 설명한다.

두 개의 도전체판의 사이에 유전체 스트립을 배치한 밀리미터파용 전송 선로에서 제 1 구현예를 도시하였는데, 제 2 구현예에서 두 개의 도전체판 사이에 유전체 스트립과 함께 기판을 배치하여 밀리미터파 회로를 구성한다. 도 7은 그 단면도이다. 도면에서 4는 유전체기판, 31, 32는 각각 유전체 스트립을 나타내며, 유전체 스트립(31, 32)를 사이에 두고, 2장의 도전체판(1, 2)사이에 유전체 기판(4)을 끼워 넣도록 배치하고 있다. 이 예에서 중간 위치에 유전체 기판(4)을 배치하기 위해, 상부 및 하부 유전체 스트립(31, 32)은 동일 형상을 하고 있다.

도 7에서 a2=2.2㎜; b2=1.8㎜; g2=0.5㎜; t=0.1㎜이고, 유전체 스트립(31, 32)의 비유전율을 2.04, 유전체 기판(4)의 비유전율을 3.5로 하고, 유전체 스트립(31, 32)에 형성한 볼록부를 도 2a 및 도 2b에 도시한 것과 마찬가지의 형상으로 하고, 그 곡률 반경 "R"을 0.55㎜로 했을 때, 3차원 유한 요소법의 해석 결과를 도 8에 도시한다. 이 결과로부터, 기판을 형성한 NRD 가이드에 대해서도, 소정의 주파수 대역에서 반사 특성을 열화시키지 않고 유전체 스트립을 고정할 수 있는 것을 알 수 있다.

다음으로, 제 3 구현예에 따른 NRD 가이드의 구성을 도 9a 및 도 9b, 및 도 10을 참조하여 설명한다.

제 1 및 제 2 구현예에는 유전체 스트립으로부터 반원 형상으로 돌출하는 볼록부가 형성되어 있는데, 이 제 3 구현예에는 유전체 스트립의 볼록부 및 도전체판의 슬롯 내면의 오목부의 코너부를 매끄러운 곡면 형상으로 하고 있다. 도 9a 및 도 9b에서 유전체 스트립(3)의 볼록부 "P"는 곡률 반경 "R1" 및 "R2"를 가지는 두 개의 원호를 접속하는 곡면(원통면)으로 한다. 유전체 스트립(3)을 PTFE판으로부터 엔드밀로 잘라 낼 때, 곡률 반경 "R2"를 엔드밀의 반경과 거의 동일하게 하거나, 엔드밀의 반경보다 크게 함으로써 밀링(milling)을 행할 수 있게 된다. "R2"를 엔드밀의 반경과 거의 동일하게 함으로써 가공 시간을 단축할 수 있고, 가공 비용이 억제된다. 한편, 도전체판의 슬롯 커팅에 의해, 오목부 "H"의 코너부 부분을 원통면의 일부를 구성하도록 형성함으로써, 엔드밀에 의한 밀링을 용이하게 행할 수 있다. 이는 곡률 반경 "R1"을 엔드밀의 반경과 동일하게 하거나 그보다 크게 하여 달성할 수 있다.

도 9a 및 도 9b에서 a=2.2㎜; b=1.8㎜; g=0.5㎜이고, 유전체 스트립(3)의 비유전율을 2.04, 곡률 반경 "R1"을 0.8㎜, "R2"를 1.0㎜로 했을 때, 3차원 유한 요소법의 해석 결과를 도 10에 나타낸다. 이와 같이 유전체 스트립 및 도전체판의 슬롯에 각각 형성된 오목부 및 볼록부의 코너부를 곡면으로 했을 경우에도, 원하는 반사 특성을 얻을 수 있다.

다음으로 제 4 및 제 5의 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 도 11a 및 도 11b∼도 14를 참조하여 설명한다.

제 1∼제 3의 구현예는 유전체 스트립의 볼록부 및 도전체판의 슬롯 내면의 오목부를 곡면이 되도록 하였지만, 도 11a 및 도 11b에 나타내는 바와 같이, 평면 형상이 직사각형인 볼록부 "P"를 형성해도 되고, 도전체판의 슬롯의 내면에 대응하는 오목부 "H"를 형성하여도 된다. 도 13a 및 도 13b에 도시한 바와 같이, 평면 형상이 3각형인 볼록부 "P"를 형성하고, 대응하는 오목부 "H"를 도전체판의 슬롯 내면에 형성하여도 된다.

도 11a, 도 11b 및 도 13a 및 도 13b에서 a=2.2㎜; b=1.8㎜; g=0.5㎜이고, 유전체 스트립(3)의 비유전율을 2.04, 도 11a 및 도 11b에 도시한 유전체 스트립의 볼록부의 치수를 c=0.6㎜, d=0.8㎜로 했을 경우, 3차원 유한 요소법에 따른 해석 결과를 도 12에 나타낸다. 도 13a 및 도 13b에서 유전체 스트립의 볼록부의 치수를 e=2.0㎜, f=0.8㎜로 했을 경우, 3차원 유한 요소법의 해석 결과를 도 14에 나타낸다. 이와 같이 어떤 경우에도 소정의 주파수 대역에서 양호한 반사 특성을 얻을 수 있다.

도 15a 및 도 15b는 제 6 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다. 이 구현예에서, 유전체 스트립에 형성한 볼록부 "P"와 도전체판(1, 2)의 슬롯 내면에 형성한 오목부 "H"와의 사이에, 유전체 스트립(3)의 측방향으로 틈이 생긴다. 상기 가이드가 이와 같은 구조를 가지더라도, 유전체 스트립(3)은 도전체판(1, 2)에 대해 고정할 수 있다.

도 16a 및 도 16b은 제 7 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다. 제 1∼제 6 구현예에서 유전체 스트립(3)의 측방향으로 돌출하는 볼록부를 형성하였지만, 제 7 구현예에서 유전체 스트립(3)의 측방향으로 대향하게 함몰하는 오목부 "H"를 형성함과 함께, 그에 대응하여 도전체판(1, 2)의 슬롯 내면에 볼록부 "P"를 형성하고 있다. 상기 가이드가 이와 같은 구조를 가지더라도, 유전체 스트립(3)의 오목부 "H"의 크기(곡률 반경)를 일정 범위내로 결정함으로써, 반사 특성을 효과적으로 유지할 수 있다.

도 16a 및 도 16b에서 a=2.2㎜; b=1.8㎜; g=0.5㎜; i=3.0㎜; j=1.4㎜이고, 유전체 스트립(3)의 비유전율을 2.04로 했을 경우, 3차원 유한 요소법에 의한 해석 결과를 도 17에 나타낸다. 이와 같이, 소정의 주파수 대역에서 양호한 반사 특성을 얻을 수 있다.

도 18a 및 도 18b은 제 8 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 나타내는 도이다. 이 구현예에서 도 16a 및 도 16b에 도시한 유전체 스트립의 오목부의 평면 형상을 3각형으로 한다. 도 18a 및 도 18b에서 a=2.2㎜; b=1.8㎜; g=0.5㎜; i=3.0㎜; j=1.4㎜이고, 유전체 스트립(3)의 비유전율을 2.04로 했을 경우, 3차원 유한 요소법에 의한 해석 결과를 도 19에 나타낸다. 이 경우도 소정의 주파수 대역에서 양호한 반사 특성을 얻을 수 있다.

도 20 및 도 21은 제 9 및 제 10 구현예에 따른 NRD 가이드를 나타내는 도이고, 각각 상부의 도전체판을 제거한 상태에서의 평면도를 나타내고 있다. 제 1∼제 8에 도시한 구현예에서는 유전체 스트립에 형성한 볼록부 또는 오목부에 대해 도전체판의 슬롯 내면에 오목부 또는 볼록부를 형성하였는데, 양자가 동일 또는 유사한 형상일 필요는 없고, 도 20 및 도 21에 도시하는 바와 같이 서로 달라도 된다. 도 20의 경우, 유전체 스트립(3)에 평면 형상이 직사각형인 볼록부 "P"를 형성하고, 도전체판(1)의 슬롯 내면에 평면 형상이 거의 반원 형상인 오목부 "H"를 형성하여, 유전체 스트립(3)의 볼록부의 일부가 도전체판의 오목부와 걸어 맞추도록 하고 있다. 도 21에 도시하는 예에서는, 유전체 스트립(3)에 평면 형상이 반원인 볼록부 "P"를 형성하고, 도전체판의 슬롯의 내면에 단면 형상이 직사각형인 오목부 "H"를 형성하고 있다. 이 경우, 유전체 스트립(3)의 볼록부(P)의 뿌리 부분은 도전체판의 슬롯에 형성한 오목부(H)와 걸어 맞추게 된다.

다음으로, 제 11에 구현예에 따른 NRD 가이드의 구조를 도 22∼도 24c를 참조하여 설명한다.

이 구현예에서, 유전체 스트립 사이의 접속부에서 반사에 따른 효과가 감소된다. 도 23a 및 도 23b는 유전체 스트립의 부분 사시도 및 측면도이다. 도면에서 도시한 바와 같이, 유전체 스트립을 전자파의 전파 방향으로 평행한 면을 따라 두 부분으로 분할하고, 유전체 스트립(31a, 32a)과 유전체 스트립(31b, 32b) 사이의 각 간격의 길이를 관내 파장의 1/4 또는 그 홀수배로 하여, 반사파를 서로 지우도록 하고 있다.

도 22는 도전체판에 대한 유전체 스트립의 고정 부분의 구조를 나타내는 사시도이다. 상하 유전체 스트립(31b, 32b)의 소정 부분에서, 측방향으로 돌출하는 볼록부 "P"를 형성하고, 이에 대응하여 상하 도전체판의 슬롯 내면에 오목부 "H"를 각각 형성한다. 이 구조에 의해, 상하 두 개의 유전체 스트립은 도전체판에 대해 소정 위치에 고정되게 된다.

도 24a∼도 24c는 도 22에 도시한 바와 같은 쌍의 유전체 스트립의 복수조가 서로 접속한 경우의 위치적 미끄러짐의 상태를 나타내는 도이다. 도 24a는 유전체 스트립(31a, 32a)의 단면과 유전체 스트립(31b, 32b)의 단면 사이의 각 간격이 0이 되는 기준 온도에서의 상태를 나타낸다. 만약 각 유전체 스트립이 고정되지 않으면, 도 24b에 도시한 바와 같이, 접속 단면에서 유전체 스트립 사이의 각 간격이 동일하지 않아, 반사 정도에 차이가 생기므로, 상기 위상 합성에 따른 반사파의 지움이 항상 효과적으로 작용하는 것은 아니다. 그리고 도 24c에 도시한 바와 같이, 각 유전체 스트립이, 유전체 스트립의 대략 중간 부분에서 도전체판에 고정되면, 접속 단면에서 유전체 스트립들 사이의 두 간격의 길이 "ΔL"은 온도가 변화하더라도 동일하고, 위상 합성에 의해 반사파의 지워짐이 효과적으로 작용한다. 더욱이, 도 22는 예를 들면 도면에 도시한 고정된 참조 선로에서 유전체 스트립을 도전체판에 고정하는 구조를 나타낸다.

다음으로, 도 23a 및 도 23b을 참조하여 밀리미터파 레이다용 집적 회로의 구조를 설명한다.

도 25는 상면측의 도전체판을 제거한 상태에서의 평면도이다. 이 밀리미터파용 집적 회로는, 오실레이터부, 아이솔레이터부, 커플러부, 서큘레이터부, 믹서부, 1차 방사기부 및 유전체 렌즈와 같은 각종 부품으로 구성하고 있다. 오실레이터부에서 51은 건 다이오드(Gunn diode) 블록을 나타내며, 건 다이오드의 한쪽 전극은 기판상에 형성된 선로에 접속되어 있다. 오실레이터부에서, 유전체 스트립(53)은 부선로, 유전체 스트립(54)은 주선로를 각각 구성한다. 52는 양 선로에 접속하는 유전체 공진기를 나타낸다. 도면에는 생략되어 있지만, 유전체 스트립(53)에는 버랙터(varactor) 다이오드를 결합시켜, 건 다이오드의 발진 주파수를 제어 가능하게 하고 있다. 아이솔레이터부는 유전체 스트립(55, 56, 57) 및 종단기(59)를 형성하고 있다. 세 개의 유전체 스트립(55, 56, 57)의 중심부에는 페라이트 공진기(70)를 형성하여 서큘레이터를 구성하고 있다. 이 서큘레이터와 종단기(59)에 의해 아이솔레이터를 구성하고 있다. 커플러부에서, 유전체 스트립(60, 61)에 의해 커플러를 구성하고 있다. 서큘레이터부에서 유전체 스트립(62, 63, 66) 및 페라이트 공진기(71)에 의해 서큘레이터를 구성하고 있다. 1차 방사기부에서 유전체 스트립(64)과, 1차 방사기로써의 유전체 공진기(65)를 형성하고 있다. 더욱이, 믹서부에서는 유전체 스트립(67, 68, 72)을 형성하고 있고, RF신호(수신 신호)와 Lo신호(로컬 신호)를 서로 혼합하여 IF신호(중간 주파 신호)를 생성하는 도전체 패턴, 및 믹서 다이오드를 기판상에 형성하고 있다. 건 다이오드 블록(51)에 의해 발생된 발진 신호는 유전체 스트립(54)→아이솔레이터부→유전체 스트립(60)→서큘레이터부→1차 방사기부의 선로를 통해 전송되고, 유전체 렌즈를 통해 방사된다. 수신 주파 신호는 유전체 렌즈→1차 방사기부→서큘레이터부→믹서부의 경로를 통해 전송되고, Lo신호는 커플러부→믹서부의 경로를 통해 전송된다.

도 25에 도시한 바와 같이, 각 유전체 스트립 및 각 종단기에는, 소정 부분에 도전체판의 슬롯의 내면과 걸어 맞추는 걸어맞춤부(볼록부)를 형성하고, 상하 도전체판의 슬롯의 내면에는 그에 따른 오목부를 형성하고 있다. 따라서 이들 유전체 스트립 및 종단기는 전자파의 전파 방향으로 위치 결정되고 고정된다. 환경 온도의 변화에 따라 유전체 스트립 및 종단기가 팽창 및 수축할 때, 부품들 사이의 접속부에서의 유전체 스트립간의 간격이 발생하여, 직접 한 가지로 결정되게 된다. 따라서, 조립 정밀도의 변화 및 온도 변화에 따른 특성의 변화를 소정 범위내에서 용이하게 유지할 수 있다.

게다가, 각 유전체 스트립에 형성하는 걸어맞춤부의 위치는, 유전체 스트립의 생산성과 온도 변화에 따른 특성 변화를 고려하여 설계하면 된다. 또한, 유전체 스트립의 측방향으로 볼록부를 형성할지 오목부를 형성할지는 생산성과 특성 변화를 고려하여 결정하면 된다. 예를 들면, 밴드부에서 측방향으로 돌출하는 볼록부를 형성하면, 그 부분이 LSE01 모드의 전파역이 된다. LSM01 모드에서 LSE01 모드로의 모드 전환에 따른 손실을 방지하기 위해, 도 25의 "A"로 나타내는 바와 같이, 유전체 스트립의 측방향으로 함몰하는 오목부를 형성하면 된다. 밴드부를 제외한 위치에 걸어맞춤부를 형성하는 경우, 도전체판의 슬롯의 가공이 용이하고 아울러 유전체 스트립의 강도를 유지할 수 있도록, 유전체 스트립의 폭 방향으로 돌출하는 볼록부를 형성하면 된다.

제 1 항에 관한 발명에 따르면, 전자파 전파 방향에서, 유전체 스트립은 도전체판의 슬롯의 내면을 유전체 스트립의 볼록부 또는 오목부와 걸어 맞추어 고정되고, 전자파 전파 방향으로 수직인 방향에서는 도전체판의 슬롯과의 걸어맞춤에 의해 고정되기 때문에, 절삭 가공 등에 의해 유전체 스트립 및 도전체판의 슬롯을 제조하는 경우에도 그 가공이 용이해진다. 유전체 스트립(3)의 볼록부 또는 오목부는 그 폭 방향으로 형성되므로, 전파할 모드의 전자계 분포를 흐트러뜨리는 일이 거의 없다.

제 2 항에 관한 발명에 따르면, 예를 들면 엔드밀을 이용하여 유전체판으로부터 유전체 스트립을 잘라내는 경우, 엔드밀의 반경에 맞추어, 코너부가 곡면 형상이 된 오목부 또는 볼록부를 가지는 유전체 스트립을 용이하게 가공할 수 있다. 마찬가지로, 엔드밀을 이용하여 도전체판의 슬롯을 형성하는 경우에는, 엔드밀의 반경에 맞추어, 코너부가 곡면 형상이 된 오목부 또는 볼록부를 도전체판의 슬롯의 내면에 용이하게 형성할 수 있게 된다.

제 3 항에 관한 발명에 따르면, 비방사성 유전체 선로의 접속부에서, 유전체 스트립의 각 접속면에서의 반사파가 역위상에서 합성되어 서로 지워지고, 그 반사의 영향이 감소된다. 분할된 두 개의 유전체 스트립이 온도 변화에 따라 도전체판에 대해 상대적으로 변위하여도, 각 간격부에 생기는 길이가 동일하기 때문에, 환경 온도의 변화에 관계없이 반사의 효과를 감소시킬 수 있다.

제 4 항에 관한 발명에 따르면, 복수의 비방사성 유전체 선로 사이의 위치적 관계를 안정적으로 유지할 수 있으므로, 조립 정밀도에 기인하는 특성의 변화나, 조립 후의 환경 온도 변화에 따른 특성 변화가 적은 집적 회로를 얻을 수 있다.

상기 기재로부터 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 비방사성 유전체 선로 및 그 집적 회로는, 예를 들면 밀리미터파 주파수 대역 무선 통신 장치 및 마이크로파 주파수 대역 무선 통신 장치와 같은 광범위의 전자 장치의 제조에 적용된다.

Claims

서로 대략 평행하고 있으며, 서로 대향하는 슬롯(slot)이 각각 형성된 두 개의 도전체판; 및

상기 양 슬롯의 사이에 배치되는 유전체 스트립; 을 포함하는 비방사성 유전체 선로로써,

전자파의 전파 방향으로 측방향에서 돌출하는 볼록부 또는 전자파의 전파 방향으로 측방향에서 함몰하는 오목부는 상기 유전체 스트립의 소정 부위에 형성되고, 상기 유전체 스트립의 볼록부 또는 오목부와 걸어 맞추는 각각의 볼록부 또는 오목부는, 상기 두 개의 도체판에서 상기 슬롯의 내면에 형성되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체 선로.
제 1 항에 있어서, 상기 유전체 스트립 또는 상기 두 도전체판의 슬롯에서, 상기 오목부 또는 상기 볼록부의 코너부를 곡면 형상으로 한 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체 선로.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 유전체 스트립은 전자파(電磁波)의 전파 방향에 평행한 면을 따라 두 개로 분할되고, 상기 분할된 두 개의 유전체 스트립의 단면 사이의 간격은, 상기 유전체 스트립을 통해 전자파의 관내 파장(guide wavelength)의 대략 1/4의 홀수배의 길이를 가지며, 아울러 상기 분할된 두 개의 유전체 스트립은 상기 볼록부 또는 상기 오목부에 의해 상기 두 개의 도전체판에 각각 걸어 맞춘 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체 선로.
제 1 항∼제 3 항의 어느 한 항 또는 복수의 비방사성 유전체 선로를 포함하는 비방사성 유전체 선로의 집적 회로로써,

상기 복수의 각 비방사성 유전체 선로는 서로 접속되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체 선로 집적 회로.