JP6168904B2

JP6168904B2 - 導波管平面線路変換器

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Publication number: JP6168904B2
Application number: JP2013163658A
Authority: JP
Inventors: 剛奥長; 彰中津
Original assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Current assignee: Nippon Pillar Packing Co Ltd
Priority date: 2013-08-06
Filing date: 2013-08-06
Publication date: 2017-07-26
Anticipated expiration: 2033-08-06
Also published as: JP2015033099A

Description

本発明は、導波管平面線路変換器に係り、更に詳しくは、矩形導波管とマイクロストリップ線路との間で電磁波を伝達する導波管平面線路変換器の改良に関する。

マイクロストリップアンテナは、誘電体基板上に形成されたＭＳＬ（マイクロストリップ線路）を利用して、マイクロ波帯やミリ波帯の電波を送受信する平面アンテナである。この様な平面アンテナに導波管を用いて給電する場合、導波管平面線路変換器が用いられる。

例えば、特許文献１に記載の導波管平面線路変換器は、矩形導波管に連通する矩形形状の貫通孔が形成された接地板と、当該貫通孔内に配置された整合素子と、誘電体基板と、導波管の広壁と交差する方向に延びるＭＳＬと、ＭＳＬを配置するための切り込みが形成された短絡板により構成される。誘電体基板は、一方の主面が矩形導波管を閉鎖し、他方の主面上にＭＳＬ及び短絡板が形成される。ＭＳＬは、接地板の貫通孔と重複する誘電体基板上の領域内で誘電体基板を挟んで整合素子と対向し、整合素子と電磁的に結合する。この様な構成により、矩形導波管によって伝送された電磁波をＭＳＬへ、或いは、それとは逆に、ＭＳＬによって伝達された電磁波を矩形導波管へ効率良く伝達することができる。

しかしながら、上述した様な従来の導波管平面線路変換器では、接地板の貫通孔及び整合素子が誘電体基板上に形成した導体層をエッチング加工によってパターニングすることにより形成される。このため、導体層のエッチング加工に高い精度が要求され、接地板の貫通孔や整合素子のパターニング精度が低ければ、伝送損失が増大してしまうという問題があった。

なお、特許文献２及び３には、整合素子及び短絡板を備えない導波管平面線路変換器が開示されている。これらの特許文献２，３に記載の導波管平面線路変換器は、スロット励振型の変換器であり、接地板に形成された細長い矩形形状からなる貫通孔がスロット励振器を構成する。しかしながら、この種の導波管平面線路変換器は、整合素子及び短絡板を備えた導波管平面線路変換器に比べ、反射量が多く伝送損失が大きいという問題があった。

特開２０１１−２２３２０３号公報特開２００２−７６７２３号公報特開２００２−９５１２号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、伝送損失が増大するのを抑制しつつ、製造を容易化した導波管平面線路変換器を提供することを目的とする。また、従来の導波管平面線路変換器よりも広い周波数帯域で反射量を抑制することができる導波管平面線路変換器を提供することを目的とする。

第１の本発明による導波管平面線路変換器は、矩形導波管に連通する導波路を有し、上記導波路の広壁を傾斜させて先端開口を上記矩形導波管の断面よりも狭くしたテーパー導波管と、一方の主面が上記テーパー導波管を閉鎖し、他方の主面上にマイクロストリップ線路及び短絡板が形成された誘電体基板とを備え、上記短絡板が、領域全体が上記先端開口と重複している上記誘電体基板上の閉鎖領域を覆うとともに、上記マイクロストリップ線路を配置するための切り込みが形成された連続領域からなり、上記マイクロストリップ線路が、上記閉鎖領域の長辺を跨いでいるように構成される。

この様な構成によれば、導波路の広壁を傾斜させたテーパー導波管を介在させることにより、反射量が抑えられるので、矩形導波管を誘電体基板によって直接に閉鎖する場合に比べ、導波管平面線路変換器の伝送損失が増大するのを抑制することができる。また、テーパー導波管の先端開口は、矩形導波管の断面よりも狭く、誘電体基板によって閉鎖されたテーパー導波管の先端部をスロット励振器として機能させ、テーパー導波管全体をグランドとして機能させることができる。また、マイクロストリップ線路は、領域全体が先端開口と重複している誘電体基板上の閉鎖領域の長辺を跨いでおり、誘電体基板を挟んでスロット励振器と電磁的に結合する。このため、マイクロストリップ線路と電磁的に結合させる整合素子が不要になるので、導波管平面線路変換器の製造を容易化することができる。

第２の本発明による導波管平面線路変換器は、上記構成に加え、上記テーパー導波管及び上記誘電体基板間に配置され、孔全体が上記先端開口と重複している細長い矩形形状の貫通孔を有する接地板を備えて構成される。

この様な構成によれば、テーパー導波管及び誘電体基板間に配置された接地板の貫通孔がスロット励振器として機能する。つまり、接地板の貫通孔と誘電体基板との重複領域が閉鎖領域になり、その様な閉鎖領域の長辺を跨ぐようにマイクロストリップ線路を形成することにより、整合素子及び短絡板を備えない導波管平面線路変換器に比べ、伝送損失を低減させることができる。

第３の本発明による導波管平面線路変換器は、上記構成に加え、上記短絡板が、上記閉鎖領域の長辺と略平行であって、上記閉鎖領域の上記長辺から管内波長の略１／４倍だけ外側に形成された外縁を有し、上記マイクロストリップ線路が、管内波長の０．４倍以上かつ０．６倍以下の距離だけ上記外縁から内側に挿入されているように構成される。

この様な構成によれば、誘電体基板上の短絡板が閉鎖領域の長辺から管内波長の略１／４倍だけ外側に形成された外縁を有するので、電磁波が閉鎖領域の長辺と交差する方向に誘電体基板内を伝搬する場合に、短絡板の外縁を境界として電磁波が反射される。また、閉鎖領域から進入する入射波が短絡板の外縁で反射された反射波と打ち消し合うので、誘電体基板内を伝搬する電磁波が短絡板の外側へ漏出するのを抑制することができる。

さらに、本発明の発明者らによる伝送特性の実験では、テーパー導波管を備えた導波管平面線路変換器において、マイクロストリップ線路が管内波長の０．４倍以上かつ０．６倍以下の距離だけ短絡板の外縁から内側に挿入されている場合に、良好な伝送特性が得られた。例えば、従来の導波管平面線路変換器よりも広い周波数帯域で反射量が抑制される。一方、マイクロストリップ線路の上記外縁に対する挿入長が管内波長の０．４倍以上０．６倍以下の範囲から外れれば、伝送損失が著しく増大することが確かめられた。従って、上述した構成を採用することにより、従来の導波管平面線路変換器よりも広い周波数帯域で反射量を抑制することができる。

本発明によれば、伝送損失が増大するのを抑制しつつ、製造を容易化した導波管平面線路変換器を提供することができる。また、従来の導波管平面線路変換器よりも広い周波数帯域で反射量を抑制することができる。

本発明の実施の形態１による導波管平面線路変換器１の一構成例を分解して示した斜視図である。図１の導波管平面線路変換器１の構成例を示した図であり、導波管平面線路変換器１を上方から見た様子が示されている。図２の導波管平面線路変換器１の構成例を示した断面図である。図２の導波管平面線路変換器１の構成例を示した断面図であり、導波管平面線路変換器１をＢ−Ｂ切断線により切断した場合の切断面が示されている。図２の導波管平面線路変換器１の伝送特性の一例を従来例と比較して示した図である。図２の導波管平面線路変換器１の他の構成例を示した断面図であり、テーパー導波管１０の長さＬｗを異ならせた場合が示されている。図６の導波管平面線路変換器１の伝送特性の一例を示した図である。本発明の実施の形態２による導波管平面線路変換器１の一構成例を示した断面図であり、導波路１０ａの一方の広壁Ｗｗ１だけを傾斜させた場合が示されている。

実施の形態１．
＜導波管平面線路変換器１＞
図１は、本発明の実施の形態１による導波管平面線路変換器１の一構成例を分解して示した斜視図である。図中には、矩形導波管２に連結される導波管平面線路変換器１が矩形導波管２の管軸方向を鉛直方向と一致させて描画されている。ここでは、水平面内で矩形導波管２の広壁Ｗｗ及び狭壁Ｗｎと直交する方向をそれぞれｘ方向及びｙ方向と呼び、鉛直方向をｚ方向と呼ぶことにする。

この導波管平面線路変換器１は、スロット励振型の変換器であり、矩形導波管２に連通するテーパー導波管１０と、励振スロット１１ａが形成された接地板１１と、ＭＳＬ１３及び短絡板１４が形成された誘電体基板１２により構成される。

矩形導波管２は、ｚ方向に延びる導波路２ａを有する方形導波管であり、ｚ方向の任意の位置で水平面により切断した場合の切断面が矩形形状からなる。導波路２ａは、水平方向の幅が広く、互いに対向する２つの広壁Ｗｗと、水平方向の幅が狭く、互いに対向する２つの狭壁Ｗｎとで囲まれた空間からなる。矩形導波管２では、広壁Ｗｗ及び狭壁Ｗｎがいずれもｚ方向に概ね等幅である。この矩形導波管２は、金属、例えば、アルミニウムからなる直方体形状のブロック体からなり、当該ブロック体に形成された中空部が導波路２ａとなる。

テーパー導波管１０は、矩形導波管２の導波路２ａに連通する導波路１０ａを有し、導波路１０ａの広壁を傾斜させることにより、先端開口１０ｂを矩形導波管２の断面よりも狭くした導波管である。つまり、導波路１０ａを水平面により切断した場合の切断面は、その面積が上方ほど小さくなっており、テーパー導波管１０の下端面では、導波路２ａの開口と略一致し、上端面では、ｙ方向に細長い矩形形状からなる。このテーパー導波管１０は、互いに対向する２つの広壁がいずれも鉛直面（ｙｚ面）に対し傾斜した傾斜面からなる。

この様なテーパー導波管１０を介在させることにより、矩形導波管２を誘電体基板１２によって直接に閉鎖する場合に比べ、反射量を低減させることができる。テーパー導波管１０は、矩形導波管２の上端面に接合される。テーパー導波管１０も、矩形導波管２と同様に、金属、例えば、アルミニウムからなる直方体形状のブロック体からなり、当該ブロック体に形成された中空部が導波路１０ａとなる。なお、矩形導波管２とテーパー導波管１０とは、別体ではなく、一体で作製しても良い。

接地板１１は、誘電体基板１２を挟んでＭＳＬ１３及び短絡板１４のグランドを構成する導体板であり、テーパー導波管１０及び誘電体基板１２間に配置される。励振スロット１１ａは、孔全体が先端開口１０ｂと重複している細長い矩形形状の貫通孔からなる。この励振スロット１１ａは、先端開口１０ｂと略同一の形状及びサイズからなる。

誘電体基板１２は、誘電体、例えば、エポキシ樹脂等に比べて、比誘電率が小さいフッ素樹脂からなる絶縁性の樹脂基板であり、下面がテーパー導波管１０を閉鎖し、上面にＭＳＬ１３及び短絡板１４が形成されている。

短絡板１４は、矩形導波管２を終端させるための導体板であり、ＭＳＬ１３を配置するための切り込み１４ａが形成された連続領域からなる。切り込み１４ａは、ｘ方向に概ね等幅で延びる溝形状からなり、短絡板１４のｙ方向の中央部に形成されている。ＭＳＬ１３は、電磁波をｘ方向に伝送する伝送線路であり、切り込み１４ａの内部からｘ方向に概ね等幅で延伸し、誘電体基板１２の側端面に到達している導体パターンからなる。このＭＳＬ１３は、励振スロット１１ａのｙ方向における中央部に配置されている。

接地板１１、短絡板１４及びＭＳＬ１３は、誘電体基板１２上に、金属薄膜、例えば、銅箔を貼り付けた後、その金属薄膜をエッチング加工によってパターニングすることによって製作される。接地板１１、短絡板１４及びＭＳＬ１３が形成された誘電体基板１２をテーパー導波管１０の上端面に接合することにより、この導波管平面線路変換器１が完成する。

図２は、図１の導波管平面線路変換器１の構成例を示した図であり、導波管平面線路変換器１を上方から見た様子が示されている。短絡板１４は、励振スロット１１ａを覆うとともに、切り込み１４ａが形成された連続領域からなる。より詳細に説明すれば、短絡板１４は、ｙ方向に延伸し、励振スロット１１ａの長辺と略平行な外縁１４ｂと、ｘ方向に延伸し、励振スロット１１ａの短辺と略平行な外縁１４ｃとを有する連続領域からなる。

ＭＳＬ１３が露出している誘電体基板１２の側端面を前端面と呼び、反対側の側端面を後端面と呼ぶことにすれば、外縁１４ｂは、励振スロット１１ａよりも前端面側と、励振スロット１１ａよりも後端面側とにそれぞれ形成されている。これらの外縁１４ｂは、いずれも励振スロット１１ａの長辺から管内波長λｇの略１／４倍だけ外側に形成されている。

テーパー導波管１０及び誘電体基板１２間に配置された接地板１１の励振スロット１１ａは、孔全体がテーパー導波管１０の先端開口１０ｂと重複しており、スロット励振器として機能する。つまり、誘電体基板１２上における励振スロット１１ａとの重複領域が、導波路１０ａを閉鎖する閉鎖領域Ｒｃ（図３，４に示す）になる。

一般に、誘電体基板の実効誘電率は、材質等が均一であっても、誘電体基板の表面状態によって変化する。また、誘電体基板内を電磁波が伝搬する場合、電磁波は、実効誘電率の変化点で反射される。このため、短絡板１４が形成された誘電体基板１２では、短絡板１４の外縁１４ｂ，１４ｃを境界として実効誘電率が変化し、電磁波が反射される。

電磁波が上記閉鎖領域Ｒｃの長辺と交差する方向に誘電体基板１２内を伝搬する場合、外縁１４ｂを境界として電磁波が反射される。また、閉鎖領域Ｒｃから進入する入射波は、外縁１４ｂまでの距離がλｇ／４であることから、外縁１４ｂで反射された反射波と打ち消し合う。このため、誘電体基板１２内をｘ方向に伝搬する電磁波が短絡板１４の外側へ漏出するのを抑制することができ、電磁波を効率良くＭＳＬ１３に伝達することができる。

電磁波の漏れが抑えられる理由を別の観点から説明すれば、テーパー導波管１０の端面に接続するスタブとして、スタブ長がλｇ／４からなるオープンスタブを設けたことにより、テーパー導波管１０の端面が全て電気的に短絡され、スルーホールがある場合と等価になる。このため、テーパー導波管１０がスルーホールに囲まれている場合と同様の原理によって、誘電体基板１２内への電磁波の漏れを抑えることができる。

一方、外縁１４ｃは、励振スロット１１ａよりも左端面側と、励振スロット１１ａよりも右端面側とにそれぞれ形成されている。これらの外縁１４ｃは、いずれも励振スロット１１ａの短辺から管内波長λｇの略１／４倍だけ外側に形成されている。電磁波が閉鎖領域Ｒｃの短辺と交差する方向に誘電体基板１２内を伝搬する場合には、短絡板１４の外縁１４ｃを境界として電磁波が反射される。また、閉鎖領域Ｒｃから進入する入射波は、外縁１４ｃまでの距離がλｇ／４であることから、外縁１４ｃで反射された反射波と打ち消し合う。このため、誘電体基板１２内をｙ方向に伝搬する電磁波が短絡板１４の外側へ漏出するのを抑制することができる。

なお、電磁波が誘電体基板１２内をｙ方向に伝搬して短絡板１４の外側へ漏れる割合は、非常に小さいので、励振スロット１１ａの短辺から外縁１４ｃまでの距離は、λｇ／４でなくても良い。

ＭＳＬ１３は、誘電体基板１２の前端面からｘ方向に延伸し、励振スロット１１ａの長辺を跨いでおり、誘電体基板１２を挟んで励振スロット１１ａと電磁的に結合する。このため、ＭＳＬ１３と電磁的に結合させる整合素子が不要になるので、導波管平面線路変換器１の製造を容易化することができる。

テーパー導波管１０及び誘電体基板１２間に配置された接地板１１の励振スロット１１ａは、孔全体がテーパー導波管１０の先端開口１０ｂと重複しており、スロット励振器として機能する。つまり、励振スロット１１ａと誘電体基板１２との重複領域が閉鎖領域Ｒｃになり、その様な閉鎖領域Ｒｃの長辺を跨ぐようにＭＳＬ１３を形成することにより、整合素子及び短絡板１４を備えない導波管平面線路変換器に比べ、伝送損失を低減させることができる。

より詳しく説明すれば、ＭＳＬ１３は、管内波長λｇの０．４倍以上かつ０．６倍以下の距離だけ外縁１４ｂから内側に挿入されている。すなわち、ＭＳＬ１３の外縁１４ｂに対する挿入長Ｌｍは、０．４λｇ≦Ｌｍ≦０．６λｇの関係を満たしている。

この導波管平面線路変換器１では、矩形導波管２の広壁Ｗｗの幅をａ、狭壁Ｗｎの幅をｂとし、概ねａ＝２ｂの関係を満たしている。また、励振スロット１１ａのｙ方向の長さ、すなわち、スロット長は、広壁Ｗｗの幅ａと同程度であり、ｘ方向の幅、すなわち、スロット幅Ｗｓは、狭壁Ｗｎの幅ｂよりも狭い。また、ＭＳＬ１３の幅、すなわち、線路幅Ｗｍは、広壁Ｗｗの幅ａよりも十分に狭い。

図３は、図２の導波管平面線路変換器１の構成例を示した断面図である。図中の（ａ）には、導波管平面線路変換器１をＡ１−Ａ１切断線により切断した場合の切断面が示され、（ｂ）には、導波管平面線路変換器１をＡ２−Ａ２切断線により切断した場合の切断面が示されている。

テーパー導波管１０は、導波路１０ａの両広壁Ｗｗ１を傾斜させることにより、先端開口１０ｂのｘ方向の幅を矩形導波管２の狭壁Ｗｎの幅ｂよりも狭くしている。広壁Ｗｗ１は、傾きが一定の傾斜面からなる。接地板１１の励振スロット１１ａは、導波路１０ａと連通する貫通孔からなる。

短絡板１４は、領域全体が励振スロット１１ａと重複している誘電体基板１２上の閉鎖領域Ｒｃを覆っており、励振スロット１１ａの長辺から外縁１４ｂまでの距離Ｄ１は、概ねλｇ／４である。

図４は、図２の導波管平面線路変換器１の構成例を示した断面図であり、導波管平面線路変換器１をＢ−Ｂ切断線により切断した場合の切断面が示されている。導波路１０ａの両狭壁Ｗｎ１は、水平面に垂直な壁面からなり、先端開口１０ｂのｙ方向の長さは、矩形導波管２の広壁Ｗｗの幅ａと同程度である。

短絡板１４は、領域全体が励振スロット１１ａと重複している誘電体基板１２上の閉鎖領域Ｒｃを覆っており、励振スロット１１ａの短辺から外縁１４ｃまでの距離Ｄ２は、概ねλｇ／４である。

図５は、図２の導波管平面線路変換器１の伝送特性の一例を従来例と比較して示した図である。図中には、横軸を正規化周波数とし、縦軸を反射量ＲＬ及び透過量ＩＬとしてこれらの対応関係を示す特性曲線ＲＬ１，ＲＬ２，ＩＬ１，ＩＬ２が描画されている。正規化周波数は、ターゲットとする周波数ｆ_０を用いて正規化した周波数ｆ／ｆ_０である。例えば、ｆ_０＝７６．５ＧＨｚである。

反射量ＲＬは、反射損失（リターンロス）をｄＢ単位で示す。透過量ＩＬは、挿入損失（インサーションロス）をｄＢ単位で示す。特性曲線ＲＬ１及びＩＬ１は、本発明による導波管平面線路変換器１を用いた場合の反射量ＲＬ及び透過量ＩＬをそれぞれ表している。また、特性曲線ＲＬ２及びＩＬ２は、整合素子及び短絡板を備えた従来の導波管平面線路変換器を用いた場合の反射量ＲＬ及び透過量ＩＬをそれぞれ表している。

本発明の発明者らによる伝送特性のシミュレーション実験によれば、ＭＳＬ１３の挿入長Ｌｍが０．４λｇ以上０．６λｇ以下の範囲内にある場合に、良好な伝送特性が得られた。一方、ＭＳＬ１３の挿入長Ｌｍが上記範囲から外れれば、伝送損失が著しく増大することが確かめられた。

図５に示す特性曲線ＲＬ１及びＩＬ１は、広壁Ｗｗの幅ａ＝３．２ｍｍ、狭壁Ｗｎの幅ｂ＝１．５５ｍｍの矩形導波管２に対し、広壁Ｗｗ１の傾斜角度＝５°、先端開口１０ｂの幅（スロット幅Ｗｓに相当）＝０．２ｍｍのテーパー導波管１０を用いるとともに、ＭＳＬ１３の挿入長ＬｍがＬｍ＝０．４７λｇ（１．３３ｍｍに相当）である場合のシミュレーション結果である。挿入長Ｌｍ＝０．４７λｇは、他のパラメータを固定した場合の最適値である。

特性曲線ＩＬ１は、０．９以上１．１以下の範囲内において、正規化周波数＝１付近をピークとして概ね一定である。透過量ＩＬのピーク値は、−０．５ｄＢである。特性曲線ＩＬ２は、特性曲線ＩＬ１とほぼ近似した傾向を示しているが、低周波数側において透過量ＩＬが若干落ち込んでいる。従って、導波管平面線路変換器１は、透過量ＩＬにおいて、従来の導波管平面線路変換器と同程度以上の性能を有していることが判る。

これに対し、特性曲線ＲＬ１は、０．９以上１．１以下の範囲内において、正規化周波数＝１付近で急激に減少し、反射量ＲＬの最小値は、−２７ｄＢ程度となっている。また、反射量ＲＬが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域の帯域幅Ｗｂ１は、１４％である。一方、特性曲線ＲＬ２の最小値は、−２２ｄＢ程度であり、反射量ＲＬが−１０ｄＢ以下となる周波数帯域の帯域幅Ｗｂ２は、４．６％である。つまり、導波管平面線路変換器１では、従来の導波管平面線路変換器よりも広い周波数帯域で反射量ＲＬが抑制されることが判る。

本実施の形態によれば、導波路１０ａの広壁Ｗｗ１を傾斜させたテーパー導波管１０を介在させることにより、反射量ＲＬが抑えられるので、矩形導波管２を誘電体基板１２によって直接に閉鎖する場合に比べ、導波管平面線路変換器１の伝送損失が増大するのを抑制することができる。また、ＭＳＬ１３は、領域全体が先端開口１０ｂと重複している誘電体基板１２上の閉鎖領域Ｒｃの長辺を跨いでおり、誘電体基板１２を挟んで励振スロット１１ａと電磁的に結合する。このため、ＭＳＬ１３と電磁的に結合させる整合素子が不要になるので、導波管平面線路変換器１の製造を容易化することができる。

図６は、図２の導波管平面線路変換器１の他の構成例を示した断面図であり、テーパー導波管１０の長さＬｗを異ならせた場合が示されている。図中の（ａ）には、テーパー導波管１０の長さＬｗを図３に示したテーパー導波管１０の１／２程度にした場合が示され、（ｂ）には、図３のテーパー導波管１０の１／３程度にした場合が示されている。長さＬｗは、ｚ方向の管長である。

このテーパー導波管１０は、導波路１０ａの両広壁Ｗｗ１を傾斜させることにより、先端開口１０ｂのｘ方向の幅を矩形導波管２の狭壁Ｗｎの幅ｂよりも狭くしている。広壁Ｗｗ１の傾斜角度は、図３のテーパー導波管１０と同程度である。また、励振スロット１１ａの長辺から外縁１４ｂまでの距離Ｄ１は、概ねλｇ／４である。

図６（ａ）のテーパー導波管１０の場合、先端開口１０ｂの幅、すなわち、スロット幅Ｗｓは、０．７５ｍｍであり、ＭＳＬ１３の挿入長Ｌｍは、０．４８λｇ（１．３７ｍｍに相当）である。

図６（ｂ）のテーパー導波管１０の場合、先端開口１０ｂの幅、すなわち、スロット幅Ｗｓは、１．２５ｍｍであり、ＭＳＬ１３の挿入長Ｌｍは、０．４９λｇ（１．４０ｍｍに相当）である。

図７は、図６の導波管平面線路変換器１の伝送特性の一例を示した図である。図中の（ａ）には、図６（ａ）に示したテーパー導波管１０の場合が示されている。特性曲線ＲＬ３及びＩＬ３は、反射量ＲＬ及び透過量ＩＬをそれぞれ表している。

特性曲線ＩＬ３は、０．９以上１．１以下の範囲内において、正規化周波数＝１付近をピークとし、正規化周波数１までの範囲内で緩やかに増加する一方、１を越えれば、急激に減少している。透過量ＩＬのピーク値は、−１．６ｄＢである。特性曲線ＲＬ３は、０．９以上１．１以下の範囲内において、正規化周波数＝１付近で最小となり、反射量ＲＬの最小値は、−８ｄＢ程度となっている。

図中の（ｂ）には、図６（ｂ）に示したテーパー導波管１０の場合が示されている。特性曲線ＲＬ４及びＩＬ４は、反射量ＲＬ及び透過量ＩＬをそれぞれ表している。特性曲線ＩＬ４は、０．９以上１．１以下の範囲内において、正規化周波数＝１付近をピークとし、正規化周波数１までの範囲内で緩やかに増加する一方、１を越えれば、急激に減少している。透過量ＩＬのピーク値は、−２．６ｄＢである。特性曲線ＲＬ４は、０．９以上１．１以下の範囲内において、正規化周波数＝１付近で最小となり、反射量ＲＬの最小値は、−６ｄＢ程度となっている。

これらのシミュレーション結果から、テーパー導波管１０の長さＬｗを変更してスロット幅Ｗｓを異ならせた場合であっても、ＭＳＬ１３の挿入長Ｌｍが０．４λｇ以上０．６λｇ以下の範囲内であれば、概ね良好な伝送特性が得られていることが判る。

実施の形態２．
実施の形態１では、導波管平面線路変換器１が導波路１０ａの両広壁Ｗｗ１を傾斜させたテーパー導波管１０を備える場合の例について説明した。これに対し、本実施の形態では、導波路１０ａの一方の広壁Ｗｗ１だけを傾斜させたテーパー導波管１０を備える場合について説明する。

図８は、本発明の実施の形態２による導波管平面線路変換器１の一構成例を示した断面図であり、導波路１０ａの一方の広壁Ｗｗ１だけを傾斜させたテーパー導波管１０を備える場合が示されている。このテーパー導波管１０は、前側の広壁Ｗｗ１が水平面に垂直な壁面からなるのに対し、後側の広壁Ｗｗ１は、前側へ傾斜している。

広壁Ｗｗ１の傾斜角度は、図３に示したテーパー導波管１０の広壁Ｗｗ１と同程度であり、長さＬｗは、図３のテーパー導波管１０の２倍程度である。この様に構成することにより、先端開口１０ｂの幅、すなわち、スロット幅Ｗｓが０．２ｍｍのテーパー導波管１０を得ることができる。

接地板１１の励振スロット１１ａは、導波路１０ａと連通する貫通孔からなる。短絡板１４における励振スロット１１ａの長辺から外縁１４ｂまでの距離Ｄ１は、概ねλｇ／４である。この様な構成であっても、伝送損失が増大するのを抑制しつつ、製造を容易化した導波管平面線路変換器１を提供することができる。

なお、実施の形態１及び２では、導波管平面線路変換器１が励振スロット１１ａを有する接地板１１を備える場合の例について説明したが、本発明は、その様な接地板１１を備えないものにも適用することができる。例えば、誘電体基板１２をテーパー導波管１０の上端面に貼り付けて導波路１０ａを閉鎖することにより、テーパー導波管１０の先端部をスロット励振器として機能させ、テーパー導波管１０全体をグランドとして機能させることができる。この場合、テーパー導波管１０の先端開口１０ｂに対向する誘電体基板１２上の領域が閉鎖領域Ｒｃになる。また、短絡板１４は、テーパー導波管１０の先端開口１０ｂを覆い、ＭＳＬ１３は、先端開口１０ｂの長辺を跨ぐように形成される。

また、実施の形態１及び２では、励振スロット１１ａがテーパー導波管１０の先端開口１０ｂと略同一の形状及びサイズからなる場合の例について説明したが、本発明は励振スロット１１ａの構成をこれに限定するものではない。例えば、励振スロット１１ａのスロット長やスロット幅Ｗｓは、先端開口１０ｂの長さや幅よりも短くても良い。

１導波管平面線路変換器
１０テーパー導波管
１０ａ導波路
１０ｂ先端開口
１１接地板
１１ａ励振スロット
１２誘電体基板
１３ＭＳＬ
１４短絡板
１４ａ切り込み
１４ｂ，１４ｃ外縁
２矩形導波管
Ｒｃ閉鎖領域
Ｗｎ矩形導波管２の狭壁
Ｗｗ矩形導波管２の広壁
Ｗｎ１テーパー導波管１０の狭壁
Ｗｗ１テーパー導波管１０の広壁

Claims

矩形導波管に連通する導波路を有し、上記導波路が中空部からなり、上記導波路の広壁を傾斜させて先端開口を上記矩形導波管の断面よりも狭くしたテーパー導波管と、
一方の主面が上記テーパー導波管を閉鎖し、他方の主面上にマイクロストリップ線路及び短絡板が形成された誘電体基板とを備え、
上記短絡板は、領域全体が上記先端開口と重複している上記誘電体基板上の閉鎖領域を覆うとともに、上記マイクロストリップ線路を配置するための切り込みが形成された連続領域からなり、
上記マイクロストリップ線路は、上記閉鎖領域の長辺を跨いでいることを特徴とする導波管平面線路変換器。
上記テーパー導波管及び上記誘電体基板間に配置され、孔全体が上記先端開口と重複している細長い矩形形状の貫通孔を有する接地板を備えたことを特徴とする請求項１に記載の導波管平面線路変換器。
上記短絡板は、上記閉鎖領域の長辺と略平行であって、上記閉鎖領域の上記長辺から管内波長の略１／４倍だけ外側に形成された外縁を有し、
上記マイクロストリップ線路は、管内波長の０．４倍以上かつ０．６倍以下の距離だけ上記外縁から内側に挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の導波管平面線路変換器。