WO2015145989A1 - 導波管変換器および導波管変換方法 - Google Patents

導波管変換器および導波管変換方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2015145989A1
WO2015145989A1 PCT/JP2015/001051 JP2015001051W WO2015145989A1 WO 2015145989 A1 WO2015145989 A1 WO 2015145989A1 JP 2015001051 W JP2015001051 W JP 2015001051W WO 2015145989 A1 WO2015145989 A1 WO 2015145989A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
waveguide
conductor plate
antenna
waveguide converter
microwave
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/001051
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
直行 折橋
Original Assignee
日本電気株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日本電気株式会社 filed Critical 日本電気株式会社
Priority to US15/129,243 priority Critical patent/US10050327B2/en
Publication of WO2015145989A1 publication Critical patent/WO2015145989A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
    • H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
    • H01P1/062—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/001—Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P11/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing waveguides or resonators, lines, or other devices of the waveguide type
    • H01P11/001—Manufacturing waveguides or transmission lines of the waveguide type
    • H01P11/002—Manufacturing hollow waveguides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/04—Coupling devices of the waveguide type with variable factor of coupling
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide converter and a waveguide conversion method, and more particularly to a waveguide converter and a waveguide conversion method capable of adjusting an output impedance.
  • the waveguide converter is a converter between a waveguide that is a microwave transmission path and a planar line such as a strip line that is also a microwave transmission path.
  • a waveguide is generally used in a wireless communication device in a microwave band. That is, a converter that performs mode conversion is required in connection between two types of microwave transmission lines having different propagation modes. Examples of such waveguide converters are described in Patent Documents 1 to 3 listed below.
  • FIGS. 8A and 8B a probe is arranged in a direction parallel to the electric field of the microwave propagating through the waveguide, and the distance from the probe to the short-circuit surface of the waveguide is set.
  • An associated waveguide transducer with a movable screw 78 to adjust is described.
  • 8A is a top view of the waveguide converter
  • FIG. 8B is a cross-sectional view of the waveguide converter.
  • impedance matching between the waveguide and the amplifier can be achieved by setting the length and thickness of the probe and adjusting the distance by the movable screw.
  • a strip antenna is arranged on a substrate, and an ellipsoidal recess having the same width and height as the inner shape of the waveguide is formed on the carrier on the back surface of the antenna.
  • a waveguide converter having another configuration in which a short-circuit mechanism portion in which is formed is provided and a fine adjustment screw 79 is provided in the center of the oval recess.
  • 9A is a top view showing another configuration of the waveguide converter
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing another configuration of the waveguide converter. According to this related configuration waveguide converter, it is possible to easily process the short-circuit mechanism and set the electrical length.
  • the related waveguide converters described in Patent Document 1 and Patent Document 2 have the following problems.
  • the waveguide converter relays the waveguide that propagates the microwave and the high-frequency circuit that transmits and receives the microwave. Then, when the high-frequency circuit transmits and receives the microwave propagating through the waveguide, the waveguide converter is often located at the first stage of the output end or input end of the high-frequency circuit. For example, when the high-frequency circuit is a receiving circuit of a wireless communication device, the waveguide converter is disposed immediately before the LNA (LOW Noise Amplifier).
  • LNA Low Noise Amplifier
  • the noise figure NF (Noise Figure) in the receiving circuit such as the LNA is required to be reduced as much as possible, and the output impedance of the electric element in the previous stage of the receiving circuit needs to be adjusted so that the NF is minimized. . Therefore, it is necessary to optimally adjust (match) the output impedance of the waveguide converter corresponding to the preceding electrical element.
  • the output impedance matching method of the waveguide converter will be described.
  • the impedance is designed to match at the time of design.
  • the impedance may change due to a manufacturing error or assembly error of the member at the time of production.
  • the noise figure NF deteriorates in the receiving circuit.
  • NF deteriorates during production, it is generally handled by changing the electrical constant of the electrical element immediately before the IC (Integrated Circuit) on the printed circuit board or by processing the adjustment pattern.
  • changing the constants of the electric elements on the printed circuit board or adjusting the pattern requires disassembly of the apparatus, and therefore requires adjustment man-hours.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 provide solutions to this problem.
  • impedance adjustment means in the waveguide converter related to the description of these documents can achieve sufficient impedance matching. could not. The reason is that unnecessary resonance occurs due to the wraparound of the microwave in the screw portion for adjustment.
  • the conversion characteristic of the waveguide converter arranged immediately before the LNA greatly affects the reception characteristic of the receiving circuit, and the waveguide converter is required to optimally adjust the impedance.
  • the waveguide converter is required to optimally adjust the impedance.
  • the object of the present invention is a waveguide converter and a waveguide that solve the above-described problem that it is difficult to perform optimum impedance adjustment in a microwave band waveguide converter.
  • An object is to provide a conversion method.
  • the waveguide converter of the present invention includes a waveguide provided to introduce a microwave to an antenna that performs input and output in a microwave planar circuit, and is connected to the waveguide so as to face the waveguide across the antenna.
  • the waveguide conversion method of the present invention introduces a microwave toward an antenna that performs input and output in a microwave planar circuit, and terminates and reflects the microwave that has passed through the antenna with a conductor plate. This is realized by making the interval of the variable.
  • the impedance of the waveguide converter can be optimally adjusted.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another configuration of the waveguide converter according to the third exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 5A is a cross-sectional view on the short side showing the configuration of the waveguide converter according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of
  • FIG. 5B is a cross-sectional view on the long side showing the configuration of the waveguide converter according to the fourth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6A is a cross-sectional view on the short side showing the configuration of the waveguide converter according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 6B is a cross-sectional view on the long side showing the configuration of the waveguide converter according to the fifth exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the waveguide converter according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 8A is a top view showing a configuration of a related waveguide converter.
  • FIG. 8B is a cross-sectional view showing a configuration of a related waveguide converter.
  • FIG. 9A is a top view showing another configuration of the related waveguide converter.
  • FIG. 9B is a cross-sectional view showing another configuration of the related waveguide converter.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to a first embodiment of the present invention.
  • the waveguide converter 100 according to the present embodiment includes the following components. That is, a waveguide 2 provided so as to introduce microwaves to an antenna 11 that inputs and outputs microwaves, and a termination that terminates by connecting to the waveguide 2 facing the waveguide 2 across the antenna 11.
  • a waveguide 3 and a conductor plate 4 disposed opposite the antenna 11 are included.
  • the printed circuit board 1 is sandwiched from both sides by a waveguide 2 and a termination waveguide 3. Most of the printed circuit board is covered with a conductor, but a part of the printed circuit board 1 has a portion not covered with a conductor, and an antenna 11 having a conductor pattern is formed there. The antenna 11 is connected to a transmission line on the printed circuit board 1 such as a microstrip line.
  • the conductor plate 4 may be connected to an adjustment mechanism 5 that can be moved up and down, for example. Thereby, the conductor plate 4 can change the space
  • FIG. It should be noted that the conductor plate 4 is electrically connected directly to the inner wall of the terminal waveguide 3 without using the adjusting mechanism 5. That is, high-frequency grounding is performed at the place where the conductor plate 4 is located.
  • the portion where the conductor plate 4 and the inner wall of the termination waveguide 3 are in direct contact with each other does not have to be all four sides around the conductor plate 4, and the two opposite sides around the conductor plate 4 are the inner walls of the termination waveguide 3. As long as it touches at least.
  • the conductor plate 4 acts as a short-circuit end, so that the position of a short-circuit surface (not shown) in the termination waveguide 3 can be effectively changed. Since the conductor plate 4 is a short-circuit end, leakage of microwaves from the conductor plate to the short-circuit surface is reduced, so that parasitic oscillation caused between the conductor plate and the short-circuit surface is suppressed.
  • the adjusting mechanism 5 has a configuration in which, for example, a conductor plate 4 is provided at a block-shaped end portion that slides on the inner wall of the terminal waveguide 3, and the direction in which the conductor plate 4 approaches and separates from the printed circuit board 1. It is intended to move straight. In addition to such a continuous interval adjustment, a semi-fixed adjustment, an adjustment position that is discrete, or the like may be used. Next, the effect brought about by this interval adjustment will be described.
  • FIG. 7 is a diagram for explaining the effect of the waveguide converter according to the first embodiment of the present invention.
  • the change in impedance of the waveguide converter is shown on the Smith chart.
  • the reflection coefficient of the waveguide converter with respect to microwaves in a predetermined frequency range is shown for three cases where H is 1.7 mm, 2.2 mm, and 2.7 mm.
  • the locus of the impedance change on the Smith chart is changed, and it can be confirmed that the impedance characteristic is improved when H is 2.2 mm.
  • the impedance of the waveguide converter can be optimally adjusted.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to the second embodiment of the present invention.
  • the difference between the configuration of the waveguide converter 100 according to the first embodiment and the configuration of the waveguide converter 200 according to the present embodiment is a mechanism for adjusting the position of the conductor plate 4. That is, the semi-fixed mechanism 72 that is an adjusting mechanism according to the present embodiment includes a mechanism that converts the adjustment of the interval by the linear movement into the adjustment by the rotational motion.
  • Other configurations of the waveguide converter 200 according to the present embodiment are the same as those of the waveguide converter 100.
  • the semi-fixing mechanism 72 will be described in detail.
  • a mechanism capable of moving the conductor plate 4 up and down is provided on the short-circuit surface 41 at the end of the end waveguide 3.
  • the mechanism for moving up and down may be, for example, a mechanism in which a screw is inserted into a screw hole formed in the terminal waveguide 3 and the conductor plate 4 is attached to the tip of the screw. By this mechanism, the conductor plate 4 constituting the short-circuit end moves up and down, and the distance between the conductor plate 4 and the printed board 1 is adjusted.
  • a high frequency signal is input to the printed circuit board 1 through the waveguide 2.
  • a part of the high-frequency signal input to the printed circuit board 1 is directly input to the antenna 11 formed in the opening of the printed circuit board 1, and the remaining signal passes through the printed circuit board 1 and passes through the termination waveguide 3.
  • the light is reflected on the conductor plate 4 which is a short-circuited end, and is input to the antenna 11 on the printed circuit board 1.
  • This termination waveguide 3 functions in the same manner as a stub circuit in a high-frequency circuit.
  • the distance between the conductor plate 4 and the printed circuit board 1 corresponds to the length of the stub, and determines the frequency characteristics of the waveguide converter 200.
  • the distance between the printed board 1 and the conductor plate 4 constituting the short-circuit surface is changed by the semi-fixing mechanism 72, and the output impedance of the waveguide converter 200 can be adjusted.
  • the impedance of the waveguide converter can be optimally adjusted.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a configuration of a waveguide converter according to the third embodiment of the present invention.
  • the difference between the configuration of the waveguide converter 100 according to the first embodiment and the configuration of the waveguide converter 300 according to the present embodiment is a mechanism for adjusting the position of the conductor plate 4. That is, the locking mechanism 61 that is an adjusting mechanism according to the present embodiment is a plurality of grooves provided in the inner wall portion of the terminal waveguide 3, and is a concave portion in the cross-sectional view of FIG. By this locking mechanism 61, the interval between the conductor plate 4 and the printed circuit board 1 can be changed stepwise.
  • Other configurations of the waveguide converter 300 according to the present embodiment are the same as those of the waveguide converter 100.
  • the waveguide converter 300 terminates the conductor plate 4 in parallel with the printed circuit board 1. It is a structure that is locked to the inner wall portion of the wave tube 3. Specifically, a plurality of grooves are cut on both sides of the short side or the long side of the terminating waveguide 3, and the conductor plate 4 is inserted into any of the grooves to lock the conductor plate 4. Let That is, the distance between the printed circuit board 1 and the conductor plate 4 acting as a short-circuit plane is changed, and the output impedance of the waveguide converter can be adjusted as in the first embodiment.
  • the conductor plate 4 is preferably connected to the entire circumference of the cavity in the termination waveguide 3. For example, if the short side direction of the conductor plate 4 and the termination waveguide 3 is electrically connected, In the long side direction of the cavity in the termination waveguide 3, about half of the long side direction may be covered with the conductor plate 4.
  • the distance between the conductor plate 4 constituting the short-circuited end and the printed circuit board 1 can be reduced by appropriately selecting the groove for locking the conductor plate 4. Can be changed finely. Therefore, the output impedance of the waveguide converter 300 can be finely adjusted, and the optimum adjustment of the impedance of the waveguide converter can be performed.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another configuration of the waveguide converter according to the third embodiment of the present invention.
  • the waveguide converter 310 having another configuration includes a plurality of convex portions provided on the inner wall portion of the terminal waveguide 3 as the locking mechanism 62 that is an adjustment mechanism.
  • the conductor plate 4 is inserted into any of the convex portions to lock the conductor plate 4. That is, this convex portion has a structure for holding the conductor plate 4.
  • the interval between the conductor plate 4 and the printed circuit board 1 can be changed stepwise by the locking mechanism 62 having such a configuration.
  • the waveguide converter 310 can obtain the same operations and effects as the waveguide converter 300.
  • FIG. 5A and 5B are cross-sectional views showing a configuration of a waveguide converter according to a fourth embodiment of the present invention, in which FIG. 5A is a short side and FIG. 5B is a long side.
  • the difference between the configuration of the waveguide converter 300 according to the third embodiment and the configuration of the waveguide converter 400 according to the present embodiment is that a slit 8 that is an elongated opening is provided in the terminal waveguide 3.
  • the waveguide converter 400 according to the present embodiment is at the same position as the groove 61 provided on the short side or the long side of the terminal waveguide 3 and is perpendicular to the side surface on which the groove 61 is provided.
  • the waveguide converter 400 can obtain the same operations and effects as the waveguide converter 300.
  • FIG. 6A and 6B are cross-sectional views showing a configuration of a waveguide converter according to a fifth embodiment of the present invention, in which FIG. 6A is a short side and FIG. 6B is a long side.
  • the difference between the configuration of the waveguide converter 310 of another configuration of the third embodiment and the configuration of the waveguide converter 500 of the present embodiment is that the slit 8 which is an elongated opening is a termination waveguide. 3 and the end of the terminating waveguide 3 is not the short-circuit surface 41 but the opening surface 31.
  • the waveguide converter 500 is at the same position as the convex portion provided on the short side or the long side of the termination waveguide 3 and orthogonal to the side surface provided with the convex portion. It is the structure by which the slit 8 was provided in the side part to perform. Then, the conductor plate 4 is inserted from the slit 8 and is inserted following the convex portions provided on both sides of the inner wall of the terminal waveguide 3 that communicates with the slit 8. Finally, the conductor plate 4 is grasped and locked to any one of the convex portions. As described above, the interval between the conductor plate 4 and the printed circuit board 1 can be changed stepwise by the locking mechanism 62 further provided with the slit 8.
  • the waveguide converter 500 can obtain the same operations and effects as the waveguide converter 310. And there exists an effect that attachment / detachment of the conductor plate 4 and adjustment of an installation position can be performed further easily.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Waveguides (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)

Abstract

マイクロ波帯の導波管変換器において、インピーダンスの最適調整を行うことが困難である。そこで、マイクロ波平面回路において入出力を行うアンテナにマイクロ波を導入するように設けられる導波管と、アンテナを挟んで導波管と対向し導波管と接続して終端する終端導波管と、アンテナに対向して設置されている導体板を含み、導体板は終端導波管の内壁の少なくとも一部と電気的に接続する。

Description

導波管変換器および導波管変換方法
　本発明は、導波管変換器および導波管変換方法に関し、特に、出力インピーダンスの調整が可能である導波管変換器および導波管変換方法に関する。
　導波管変換器は、マイクロ波の伝送路である導波管と、同じくマイクロ波の伝送路であるストリップ線路等の平面線路との間の変換器である。例えば、マイクロ波帯の無線通信装置において、アンテナもしくは導波管と高周波回路とを接続する場合などに広く採用されている。その理由は、無線通信装置内部の高周波回路においてはマイクロストリップ線路等の分布定数線路や同軸線路等が一般に用いられている一方で、無線通信装置外部との入出力においては中空の金属管である導波管が一般に使用されていることにある。つまり、異なる伝搬モードを有する２種類のマイクロ波伝送路間の接続において、モード変換を行う変換器が必要となるからである。このような導波管変換器の例が、次に挙げる特許文献１～３に記載されている。
　例えば、特許文献１には図８Ａ，図８Ｂに示すように、導波管を伝搬するマイクロ波の電界と平行な向きにプローブを配置し、このプローブから導波管の短絡面までの距離を調整する可動ネジ７８を設けた関連する導波管変換器が記載されている。なお、図８Ａは導波管変換器の上面図、図８Ｂは導波管変換器の断面図である。この関連する導波管変換器によれば、プローブの長さおよび太さの設定と可動ネジによる距離の調整によって、導波管と増幅器とのインピーダンス整合を図ることができるとしている。
　また、特許文献２には図９Ａ，図９Ｂに示すように、基板上にストリップアンテナを配置し、このアンテナの背面にあるキャリアに導波管の内側形状の横幅と高さの等しい長円凹部が穿設された短絡機構部を設け、この長円凹部の中央に微調ネジ７９を設けた、別の構成の導波管変換器が記載されている。なお、図９Ａは導波管変換器の別の構成を示す上面図、図９Ｂは導波管変換器の別の構成を示す断面図である。この関連する構成導波管変換器によれば、短絡機構部の加工および電気長の設定が容易にできるとしている。
特開２００４－２５４２２３号公報 特開昭５９－１１７８０４号公報 実開平０２－０２１９０６号公報
　しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の関連する導波管変換器には、次のような問題があった。上述のように導波管変換器は、マイクロ波を伝搬させる導波管と、そのマイクロ波を送受する高周波回路とを中継している。すると、導波管を伝搬するマイクロ波を高周波回路が送受信する際、導波管変換器は高周波回路の出力端あるいは入力端の初段に位置する場合が多くなる。例えば、高周波回路が無線通信装置の受信回路である場合、導波管変換器はＬＮＡ（ＬＯＷ　Ｎｏｉｓｅ　Ａｍｐｌｉｆｉｅｒ）の直前に配置されることになる。そして、ＬＮＡ等の受信回路における雑音指数ＮＦ（Ｎｏｉｓｅ　Ｆｉｇｕｒｅ）は可能な限り低減することが求められ、受信回路の前段にある電気素子の出力インピーダンスをＮＦが最小となるように調整する必要がある。従って、前段の電気素子に相当する導波管変換器について、その出力インピーダンスを最適調整する（整合させる）必要がある。
　ここで、導波管変換器の出力インピーダンス整合の方法について説明する。設計時においてインピーダンスが整合するようにもちろん設計されているが、生産時において部材の作製誤差や組み立ての誤差等によってインピーダンスが変化する場合がある。すると、受信回路における雑音指数ＮＦの劣化が発生する。生産時にＮＦが劣化した場合、一般的にはプリント基板上のＩＣ（Integrated Circuit）直前にある電気素子の電気定数を変更するか、もしくは調整パターンを加工することにより対応する。しかしながら、プリント基板上の電気素子の定数変更やパターン調整は、装置の分解が必要なため、調整の工数が必要となる。そこで、装置の組み立て後であっても、分解することなく簡便な方法で、電気特性の調整機構を有する導波管変換器が望まれる。この課題に対して、例えば特許文献１および特許文献２において解決方法が提示されているが、これら文献の記載に関連する導波管変換器におけるインピーダンス調整手段では、十分なインピーダンス整合を図ることができなかった。その理由は、調整のためのネジ部においてマイクロ波の回り込みによる不要な共振が生じるからである。
　以上のように、ＬＮＡの直前に配置された導波管変換器の変換特性は、受信回路の受信特性に大きく影響し、導波管変換器にはインピーダンスの最適調整が求められる。しかし、関連する導波管変換器ではインピーダンスの最適調整を行うことが困難であった。
　本発明の目的は、上述した課題である、マイクロ波帯の導波管変換器においては、インピーダンスの最適調整を行うことが困難である、という課題を解決する導波管変換器および導波管変換方法を提供することを目的とする。
　本発明の導波管変換器は、マイクロ波平面回路において入出力を行うアンテナにマイクロ波を導入するように設けられる導波管と、アンテナを挟んで導波管と対向し導波管と接続して終端する終端導波管と、終端導波管内にアンテナに対向して設置されている導体板を含み、導体板は終端導波管の内壁の少なくとも一部と電気的に接続している。
　本発明の導波管変換方法は、マイクロ波平面回路において入出力を行うアンテナに向けてマイクロ波を導入し、アンテナを通過したマイクロ波を導体板で終端して反射し、導体板とアンテナとの間隔を可変とすることで実現する。
　本発明の導波管変換器および導波管変換方法によれば、導波管変換器のインピーダンスの最適調整を行うことができる。
図１は、本発明の第１の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図である。 図２は、本発明の第２の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図である。 図３は、本発明の第３の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図である。 図４は、本発明の第３の実施形態にかかる導波管変換器の別の構成を示す断面図である。 図５Ａは、本発明の第４の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す短辺側の断面図である。 図５Ｂは、本発明の第４の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す長辺側の断面図である。 図６Ａは、本発明の第５の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す短辺側の断面図である。 図６Ｂは、本発明の第５の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す長辺側の断面図である。 図７は、本発明の第１の実施形態にかかる導波管変換器の効果を説明するための図である。 図８Ａは、関連する導波管変換器の構成を示す上面図である。 図８Ｂは、関連する導波管変換器の構成を示す断面図である。 図９Ａは、関連する導波管変換器の別の構成を示す上面図である。 図９Ｂは、関連する導波管変換器の別の構成を示す断面図である。
　次に、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、以下の説明では、同じ機能を有するものには同じ符号をつけ、その説明を省略する場合がある。
　（第１の実施形態）
　図１は、本発明の第１の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図である。本実施形態にかかる導波管変換器１００には以下の構成要素が含まれる。すなわち、マイクロ波の入出力を行うアンテナ１１にマイクロ波を導入するように設けられる導波管２、アンテナ１１を挟んで導波管２と対向して導波管２と接続して終端する終端導波管３、そしてアンテナ１１に対向して設置されている導体板４が含まれる。
　プリント基板１は、導波管２および終端導波管３によって両面から挟まれている。プリント基板の大部分は導体によってその表裏が覆われているがプリント基板１の一部には導体で覆われていない部分があり、そこには導体パターンによるアンテナ１１が形成されている。このアンテナ１１は、プリント基板上１の伝送線路、例えばマイクロストリップライン等と接続されている。
　また、導体板４は、例えば上下に動かすことができる調整機構５と連結されていてもよい。これにより、導体板４は、アンテナ１１を含むプリント基板１に対する間隔を変化させることができる。ここで留意すべきことは、導体板４は、調整機構５を介さずに、終端導波管３の内壁と電気的に直接接続されている点にある。つまり、高周波的な接地が、導体板４が位置する場所においてなされる。この導体板４と終端導波管３の内壁が直接接する箇所は、導体板４の周囲の４辺全てでなくともよく、導体板４の周囲において対向する２辺が終端導波管３の内壁と少なくとも接していればよい。このような構成によって、導体板４は短絡端として作用するので、終端導波管３における図示しない短絡面の位置を実効的に変化させることができる。なお、導体板４は短絡端であるので、導体板から短絡面へのマイクロ波の漏えいが低減されるので、導体板から短絡面の間に起因する寄生発振が抑圧される。
　次に、導体板４とプリント基板１との間隔を調整する調整機構５の構成について説明する。調整機構５は、例えば、終端導波管３の内壁を摺動するブロック形状の端部に導体板４を設けた構成であって、導体板４をプリント基板１に対して接近および離間する方向に直線移動させるものである。このような連続的な間隔調整の他、半固定的な調整、調整位置が離散的であるもの等であっても構わない。続いて、この間隔調整がもたらす効果について説明する。
　図７は、本発明の第１の実施形態にかかる導波管変換器の効果を説明するための図である。終端導波管３における短絡面４１の位置が変化して、短絡面４１とプリント基板1との距離であるＨが変化する場合について、導波管変換器のインピーダンスの変化がスミス図表上に示されている。具体的には、Ｈが１．７ｍｍ、２．２ｍｍ、２．７ｍｍの３段階の場合について、所定の周波数範囲のマイクロ波に対する導波管変換器の反射係数を示す。図７に示されるとおり、スミス図表上におけるインピーダンス変化の軌跡が変化しており、Ｈが２．２ｍｍの場合にインピーダンス特性が向上していることが確認できる。このように、導体板４が構成する短絡面と、プリント基板との距離を変化させることによって、インピーダンスの不整合等によって起こる反射係数の増加を防ぎ、インピーダンス特性が向上することがわかる。
　（効果）
　以上のように、本実施形態の導波管変換器によれば、導波管変換器のインピーダンスの最適調整を行うことができる。
　（第２の実施形態）
　（構成）
　図２は、本発明の第２の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図である。第１の実施形態にかかる導波管変換器１００の構成と、本実施形態にかかる導波管変換器２００との構成の相違は、導体板４の位置を調整する機構にある。すなわち、本実施形態にかかる調整機構である半固定機構７２は、直線移動による間隔の調整を、回転運動による調整に変換する機構を含んでいる。本実施形態にかかる導波管変換器２００のその他の構成は、導波管変換器１００の構成と同一である。
　半固定機構７２について詳細に説明する。終端導波管３の終端にある短絡面４１に、導体板４を上下に動かすことができる機構が備えられている。上下に動かす機構は、例えば終端導波管３に形成したネジ穴にネジを挿入し、このネジの先端に導体板４を取り付けた機構であってもよい。この機構によって、短絡端を構成する導体板４が上下し、導体板４とプリント基板１との間隔が調節される。
　（動作）
　高周波信号が導波管２を介してプリント基板１へ入力される。プリント基板１へと入力された高周波信号の一部は、プリント基板１の開口内に形成されたアンテナ１１に直接入力され、残りの信号はプリント基板１を通過し終端導波管３を経由したあと短絡端である導体板４を反射してプリント基板１上のアンテナ１１に入力される。この終端導波管３が、高周波回路におけるスタブ回路と同等の働きをしている。導体板４とプリント基板１の距離がスタブの長さに相当し、導波管変換器２００の周波数特性を決定する。半固定機構７２によってプリント基板１と短絡面を構成する導体板４との距離が変更され、導波管変換器２００の出力インピーダンスを調整することができる。
　（効果）
　以上のように、本実施形態の導波管変換器によれば、導波管変換器のインピーダンスの最適調整を行うことができる。
　（第３の実施形態）
　図３は、本発明の第３の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図である。第１の実施形態にかかる導波管変換器１００の構成と、本実施形態にかかる導波管変換器３００との構成の相違は、導体板４の位置を調整する機構にある。すなわち、本実施形態にかかる調整機構である係止機構６１は、終端導波管３の内壁部分に設けられている複数の溝であり、図３の断面図における凹形状の部分である。この係止機構６１によって、導体板４とプリント基板１との間隔を段階的に変化させることができる。本実施形態にかかる導波管変換器３００のその他の構成は、導波管変換器１００の構成と同一である。
　このように、導波管変換器３００は、導体板４が上下に動く第１の実施形態および第２の実施形態における調整機構とは違って、導体板４をプリント基板１と平行に終端導波管３の内壁部分に係止する構造である。具体的には、終端導波管３の短辺側もしくは長辺側の側面両側に複数の溝が切られており、その溝のいずれかに導体板４を挿入して導体板４を係止させる。すなわち、短絡面として作用する導体板４とプリント基板１との距離が変わり、第１の実施形態と同様、導波管変換器の出力インピーダンスを調整することができる。
　なお、導体板４は終端導波管３内の空洞の全周と接続していることが望ましいが、例えば導体板４と終端導波管３の短辺方向が電気的に接続していれば、終端導波管３内の空洞の長辺方向はその半分程度が導体板４に覆われていればよい。
　（効果）
　以上のように、本実施形態の導波管変換器３００によれば、導体板４を係止する溝を適宜選択することによって、短絡端を構成する導体板４とプリント基板１との距離を細かく変更できる。従って、導波管変換器３００の出力インピーダンスを細かく調整することができ、導波管変換器のインピーダンスの最適調整を行うことができる。
　また、図４は、本発明の第３の実施形態にかかる導波管変換器の別の構成を示す断面図である。この別の構成である導波管変換器３１０は、調整機構である係止機構６２として、終端導波管３の内壁部分に設けられている複数の凸部を備える。この凸部のいずれかに導体板４を挿入して導体板４を係止させる。すなわち、この凸部が導体板４を把持する構造である。このような構成の係止機構６２によって、導体板４とプリント基板１との間隔を段階的に変化させることができる。そして、導波管変換器３１０は、導波管変換器３００と同様の作用および効果を得ることができる。
　（第４の実施形態）
　図５は、本発明の第４の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図で、図５Ａは短辺側、図５Ｂは長辺側の断面図である。第３の実施形態にかかる導波管変換器３００の構成と、本実施形態にかかる導波管変換器４００との構成の相違は、細長い開口であるスリット８が終端導波管３に設けられている点にある。すなわち、本実施形態にかかる導波管変換器４００は、終端導波管３の短辺側もしくは長辺側に設けられた溝６１と同じ位置であって、溝６１が設けられた側面に垂直な側面部分に、スリット８が設けられた構成である。そして、導体板４がスリット８より挿入され、そのスリット８と連絡している終端導波管３の内壁両側に切られた溝６１に続いて挿入される。最終的に、いずれかの溝に導体板４が挿入されて係止される。このように、スリット８をさらに設けた係止機構６１によって、導体板４とプリント基板１との間隔を段階的に変化させることができる。そして、導波管変換器４００は、導波管変換器３００と同様の作用および効果を得ることができる。
　（第５の実施形態）
　図６は、本発明の第５の実施形態にかかる導波管変換器の構成を示す断面図で、図６Ａは短辺側、図６Ｂは長辺側の断面図である。第３の実施形態の別の構成の導波管変換器３１０にかかる構成と、本実施形態にかかる導波管変換器５００との構成の相違は、細長い開口であるスリット８が終端導波管３に設けられている点、および終端導波管３の終端が短絡面４１ではなく開口面３１となっている点にある。すなわち、本実施形態にかかる導波管変換器５００は、終端導波管３の短辺側もしくは長辺側に設けられた凸部と同じ位置であって、凸部が設けられた側面と直交する側面部分に、スリット８が設けられた構成である。そして、導体板４がスリット８より挿入され、そのスリット８と連絡している終端導波管３の内壁両側に設けられた凸部に続いて挿入される。最終的に、いずれかの凸部に導体板４が把持されて係止される。このように、スリット８をさらに設けた係止機構６２によって、導体板４とプリント基板１との間隔を段階的に変化させることができる。そして、導波管変換器５００は、導波管変換器３１０と同様の作用および効果を得ることができる。そして、導体板４の着脱および設置位置の調整がさらに容易に行えるという効果を奏する。
　本発明は上記実施形態に限定されることなく、請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能である。そして、これらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。
　１　　プリント基板
　２　　導波管
　３　　終端導波管
　４　　導体板
　５　　調整機構
　６、６１、６２　　係止機構
　７、７２　　半固定機構
　８　　スリット
　１１　　アンテナ
　３１　　開口面
　４１　　短絡面
　１００、２００、３００、３１０、４００、５００　　導波管変換器

Claims (10)

  1. 　マイクロ波平面回路において、
    入出力を行うアンテナに前記マイクロ波を導入するように設けられる導波管と、
    　前記アンテナを挟んで前記導波管と対向し、前記導波管と接続して終端する終端導波管と、
    　前記アンテナに対向して設置されている導体板を含み、
    　前記導体板は、前記終端導波管の内壁の少なくとも一部と電気的に接続している
    ことを特徴とする導波管変換器。
  2. 　前記導体板と前記終端導波管の終端面との間は、前記マイクロ波において電気的経路を形成しない
    ことを特徴とする請求項１に記載の導波管変換器。
  3. 　前記導体板は、前記終端導波管において前記マイクロ波に対する短絡端となっている
    ことを特徴とする請求項１または２に記載の導波管変換器。
  4. 　前記導体板と前記アンテナとの間隔を調整する調整機構を含む
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の導波管変換器。
  5. 　前記調整機構は、前記導体板が前記アンテナに対して接近および離間する方向に直線移動する機構を含む
    ことを特徴とする請求項４に記載の導波管変換器。
  6. 　前記調整機構は、前記直線移動による前記間隔の調整を、回転運動による調整に変換する機構を含む
    ことを特徴とする請求項５に記載の導波管変換器。
  7. 　前記調整機構は、前記終端導波管の内壁の一部に設けられている凹部である
    ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の導波管変換器。
  8. 　前記調整機構は、前記終端導波管の内壁の一部に設けられている凸部である
    ことを特徴とする請求項４乃至６のいずれか一項に記載の導波管変換器。
  9. 　前記終端導波管は、前記導体板を該終端導波管の外に取り出し可能な開口を前記内壁の一部に備える
    ことを特徴とする請求項７または８に記載の導波管変換器。
  10. 　マイクロ波平面回路において入出力を行うアンテナに向けて前記マイクロ波を導入し、
    　前記アンテナを通過した前記マイクロ波を導体板で終端して反射し、
    　前記導体板と前記アンテナとの間隔を可変とする
    ことを特徴とする導波管変換方法。
PCT/JP2015/001051 2014-03-27 2015-02-27 導波管変換器および導波管変換方法 WO2015145989A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US15/129,243 US10050327B2 (en) 2014-03-27 2015-02-27 Waveguide converter including a waveguide and antenna terminated by a terminal waveguide having an adjustable conductor plate

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014066040 2014-03-27
JP2014-066040 2014-03-27

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015145989A1 true WO2015145989A1 (ja) 2015-10-01

Family

ID=54194545

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/001051 WO2015145989A1 (ja) 2014-03-27 2015-02-27 導波管変換器および導波管変換方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10050327B2 (ja)
WO (1) WO2015145989A1 (ja)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3111478B1 (fr) * 2020-06-11 2023-07-28 Thales Sa Amplificateur hyperfréquences de puissance à état solide et combineur de puissance comprenant quatre tels amplificateurs à état solide

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929803U (ja) * 1982-08-18 1984-02-24 島田理化工業株式会社 同軸導波管変換器
JPH02288501A (ja) * 1989-04-03 1990-11-28 American Teleph & Telegr Co <Att> 導波管とマイクロストリップと間の変換装置

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US2829348A (en) * 1952-04-02 1958-04-01 Itt Line-above-ground to hollow waveguide coupling
US3638148A (en) * 1970-06-25 1972-01-25 Collins Radio Co Lid interaction protected shield enclosed dielectric mounted microstrip
US4144506A (en) * 1977-09-23 1979-03-13 Litton Systems, Inc. Coaxial line to double ridge waveguide transition
JPS5929803A (ja) 1982-08-10 1984-02-17 Iseki & Co Ltd 油圧シリンダ等の伸縮状態検出装置
JPS59117804A (ja) 1982-12-25 1984-07-07 Fujitsu Ltd Ｍｉｃ・導波管結合回路
JPH0221906A (ja) 1988-07-07 1990-01-24 Dai Ichi Kogyo Seiyaku Co Ltd 消泡剤
JP2004254223A (ja) 2003-02-21 2004-09-09 New Japan Radio Co Ltd 導波管入出力マイクロ波回路
JP5486363B2 (ja) 2010-03-23 2014-05-07 新日本無線株式会社 非導波管線路−導波管変換器

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5929803U (ja) * 1982-08-18 1984-02-24 島田理化工業株式会社 同軸導波管変換器
JPH02288501A (ja) * 1989-04-03 1990-11-28 American Teleph & Telegr Co <Att> 導波管とマイクロストリップと間の変換装置

Also Published As

Publication number Publication date
US20170104258A1 (en) 2017-04-13
US10050327B2 (en) 2018-08-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9166300B2 (en) Slot antenna
EP2979321B1 (en) A transition between a siw and a waveguide interface
US8089327B2 (en) Waveguide to plural microstrip transition
EP2109180B1 (en) A directional coupler and a receiving or transmitting device
EP1592082B1 (en) Contact-free element of transition between a waveguide and a microstrip line
EP2079127B1 (en) Waveguide connection structure
EP2381526A1 (en) Directional coupler and wireless communication apparatus comprising thereof
US11303004B2 (en) Microstrip-to-waveguide transition including a substrate integrated waveguide with a 90 degree bend section
JP2010192987A (ja) 同軸コネクタ、同軸コネクタ・平面線路接続構造
JP2005027299A (ja) 信号変換装置及び多ポートデバイス
CN114188686B (zh) H面波导/微带探针转换装置
US10811753B2 (en) Hollow-waveguide-to-planar-waveguide transition including a coupling conductor having one or more conductors branching therefrom
EP3146589B1 (en) Tuning element for radio frequency resonator
WO2015145989A1 (ja) 導波管変換器および導波管変換方法
KR20050089078A (ko) 직사각형 도파로와 마이크로스트립 라인 사이의 전이부
JPH11284412A (ja) マイクロストリップ線路から導波路への変換器及びその使用方法
US20070146100A1 (en) Dual-band filter
US7576628B2 (en) Low-pass filter
KR101493328B1 (ko) 가변 금속필터판을 포함하는 도파관 필터
US10992285B2 (en) Group delay compensation filter
JP2008079085A (ja) 伝送線路導波管変換器
US8138850B2 (en) Feeding apparatus for a semi-circular shape waveguide with feeding segments offset from the midpoint of the semi-circular waveguide
US10651524B2 (en) Planar orthomode transducer
JP2006081160A (ja) 伝送路変換器
JP2004254223A (ja) 導波管入出力マイクロ波回路

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15768596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 15129243

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15768596

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP