JPH0220101A - モード変換回路 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波伝送回路においてマイクロストリ
ップ線路とスロット線路相互間の信号伝送を行う際に使
用されるモード変換回路に関する。

（従来の技術） 誘電体基板を用いたマイクロ波伝送回路では、誘電体基
板の一方の板面（例えば表面）にマイクロストリップ線
路を、他方の板面である裏面にスロット線路をそれぞれ
形成し、両線路間の接続をモード変換回路によって行う
ようにしている。

従来、この種のモード変換回路としては、例えば第２図
ないしは第３図に示すものが知られている。

第２図において、４１は誘電体基板の表面に形成された
マイクロストリップ線路であり、このマイクロストリッ
プ線路４１は一端（図中下方）が信号入出力端、他端（
図中上方）が開放端であり、その特性インピーダンスは
２４１である。一方、誘電体基板の裏面には線路幅の異
なる３つのスロワ１へ線路４２、同４３および同４４が
直列的に、かつ電磁的接続点４５でマイクロストリップ
線路４１と直交するように配設されるとともに、空胴４
６が形成されている。

電磁的接続点４５は、マイクロストリップ線路４１の開
放端から信号入出力端へ向かい１／４波長離隔した位置
、即ち当該マイクロストリップ線路４１が電磁界的に短
絡される点である。この電磁的接続点４５で一端が直交
交差するスロワ１〜！！路４２はその特性インピーダン
スＺ４□がマイクロストリップ線路４１の特性インピー
ダンスＺ４１と略等しい値（Ｚ４２≠７４１）となって
いる、なお、空胴４５はスロット線路４２の一端を等価
的に開放とみなさせるようにするために設けである。

即ち、電磁的接続点４５においてはスロット線路４２は
開放でなければならないが、図示例では一端がその電磁
的接続点４５と略一致しているので、空胴４５を設けた
のである。

スロット線路４４は図中左方の一端が信号入出力端であ
り、その特性インピーダンスはｚ４４である。そして、
スロット線路４２の他端と同４４の他端間に介在するス
ロット線路４３は線路長が１／４波長、特性インピーダ
ンスがＺ４Ｂである。

以上の構成において、マイクロストリップ線路４１とス
ロット線路４４相互間で信号伝送が行えるためには、両
線路の特性インピーダンスを等しくする必要がある。そ
こで、特性インピーダンスＺ４４を同Ｚ４２にインピー
ダンス変換するために、スロット線路４３の特性インピ
ーダンスＺ４３は、Ｚ　４３”　Ｚ　４２・Ｚ４４を満
足するように選定される。

このように、第２図に示すものは、スロット線路側でイ
ンピーダンス変換を行うのであるが、逆に第３図に示す
ものはマイクロストリップ線路側でインピーダンス変換
を行うようにしている。

第３図において、誘電体基板の表面には線路幅が異なる
３つのマイクロストリップ線路５１．同５２、同５３が
図中上下方向に直列的に配設しである。マイクロストリ
ップ線路５１は特性インピーダンスが２５□で、図中上
方の一端が開放端であり、この開放端から他端へ向かい
１７４波長離隔した位置が電磁的接点５４となっている
。また、マイクロストリップ線路５３は一端（図中下方
端）が信号入出力端であり、その特性インピーダンスは
Ｚ５３である。そして、マイクロストリップ線路５１の
他端と同５３の他端間に介在するマイクロストリップ線
路５２は線路長が１／４波長、特性インピーダンスが２
５２である。

一方、誘電体基板の裏面には、一端が電磁的接続点５４
でマイクロストリップ線路５１と直交交差する１つのス
ロット線路５５および前記と同目的の空胴５６を設けで
ある。このスロット線路５５は他端（図中左方）が信号
入出力端であり、その特性インピーダンスＺ５５はマイ
クロストリップ線路５１の特性インピーダンスＺ５１と
略等しい値（Ｚ５５ζＺ５１）となっている。

このモード変換回路においても、前記と同様の考えで、
マイクロストリップ線路５２の特性インピーダンスＺ５
２は、Ｚ　５２＝　Ｚ　５３・ＺＳｔを満足するように
選定される。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、前述した従来のモード変換回路では次の
ような問題がある。

まず、スロット線路は低インピーダンスになる捏練路幅
（ギャップ幅）が小さくなるので、第２図において、ス
ロット線路４２の線路幅は特性インピーダンスＺ４１（
２４１″ｒＺ４２）の値によっては実現困難な程に小さ
な値となる場合がある。

また、マイクロストリップ線路は高インピーダンスにな
る捏練路幅が小さくなるので、第３図においてマイクロ
ストリップ線路５１の線路幅は特性インピーダンスＺ　
５５（Ｚ　５５≠２５１）の値によっては実現困難な程
に小さな値となる場合がある。

さらに、必要線路数が多いので、回路全体の占有面積が
大きくなり、高周波特性に悪影響を与える。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、その目的は、スロット線路やマイクロストリップ線
路の線路幅を実現可能な範囲内で設定でき、かつ回路全
体の占有面積を縮小化して高周波特性の向上を図り得る
モード変換回路を提供することにある。

（課題を解決するための手段） 前記目的を達成するために、本発明のモード変換回路は
次の如き構成を有する。

即ち、本発明のモード変換回路は、誘電体基板の一方の
板面に、一端が電磁界的に開放または短絡され他端が信
号入出力端であり特性インピーダンスが２１である第１
のマイクロストリップ線路；　または一端が信号入出力
端であり特性インピーダンスがＺＩである第２のマイク
ロストリップ線路およびこの第２のマイクロストリップ
線路の他端に延設されその先端が電磁界的に開放または
短絡であり特性インピーダンスが７２である第３のマイ
クロストリップ線路；　のいずれか一方を形成し、誘電
体基板の他方の板面に、前記第１のマイクロストリップ
線路が電磁界的に短絡される点で該第１のマイクロスト
リップ線路と直交しかつその交点で電磁界的に開放とな
るように一端が電磁界的に開放または短絡され他端がそ
の交点がら１／４波長離隔した位置にあり特性インピー
ダンスが２２である第１のスロット線路およびこの第１
のスロット線路の他端に延設されその先端が信号入出力
端であり特性インピーダンスが２３である第２のスロッ
ト線路：　または前記第３のマイクロストリップ線路内
であって前記第２の々イクロストリップ線路の他端から
１／４波長離隔した位置で該第３のマイクロストリップ
線路と直交しかつその交点で電磁界的に開放となるよう
に一端が電磁界的に開放または短絡され他端が信号入出
力端であり特性インピーダンスが７３である第３のスロ
ット線路；　のいずれか一方を形成し、かつ特性インピ
ーダンスＺ１．同Ｚ２＋同Ｚ、は概略Ｚ２＝Ｚｔ・Ｚ３
を満足するように選定してあることを特徴とするもので
ある。

（作　用） 次に、本発明のモード変換回路の作用を説明する。

本発明のモード変換回路は、１つのマイクロストリップ
線路（第１のマイクロストリップ線路）と２つのスロッ
ト線路（第１および第２のスロット線路）で、あるいは
２つのマイクロストリップ線路（第２および第３のマイ
クロストリップ線路）と１つのスロット線路（第３のス
ロット線路）で構成される。そして、いずれの構成にお
いても、インピーダンス変換をなす線路（第２のスロッ
ト線路、第３のマイクロストリップ線路）の特性インピ
ーダンスＺ２は、信号伝送路である２つの線路（第１の
マイクロストリップ線路（Ｚｌ）と第３のスロット線路
（Ｚ３）あるいは第２のマイクロストリップ線（ＺＩ）
と第１のスロット線路（Ｚ　３））の特性インピーダン
スＺ１と同Ｚ３の関係で定められる。

従って、本発明のモード変換回路によれば、第２のスロ
ット線路の特性インピーダンスＺ２を極端に小さくしな
ければならない事態、あるいは第３のマイクロストリッ
プ線路の特性インピーダンスＺ２を極端に大きくしなけ
ればならない事態を避は得、これらの線路幅を実現可能
な範囲内のものとすることができる。

また、構成が２つのスロット線路と１つのマイクロスト
リップ線路、あるいは１つのスロット線路と２つのマイ
クロストリップ線路という簡素なものとなるので、回路
全体の占有面積を従来例よりも小さくすることができ、
高周波特性を向上させることができる。

（実　　施　　例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図は本発明のモード変換回路の各種実施例回路を示
す、第１実施例に係るものは、第１図（ａ）に示すよう
に、１つのマイクロストリップ線路１と２つのスロット
線路（２，３）を中心に構成される。マイクロストリッ
プ線路１は第１のマイクロストリップ線路として誘電体
基板の例えば表面に形成されるもので、図中下方端が信
号入出力端、図中上方端が開放端であり、その特性イン
ピーダンスはＺｌである。

一方、スロット線路２と同３は第１および第２のスロッ
ト線路として誘電体基板の裏面に形成されるものである
。スロット線路２は線路長が１／４波長で、特性インピ
ーダンスがＺ２であるが、その一端が電磁的接続点４で
マイクロストリップ線路１と直交交差して形成される。

空胴５は従来例と同様に構成され機能するものであり、
また電磁的接続点４はマイクロストリップ線路１の開放
端から信号入出力端へ向かい１／４波長離隔した位置で
あることも従来例と同様である。また、このスロット線
路２の他端に延設されるスロット線路３はその先端（図
中左方端）が信号入出力端であり、特性インピーダンス
はＺｌである。

そして、特性インピーダンスＺ０．同ｚ２．同Ｚ。

間には概略 Ｚ２＝ＺヒＩ４　　　　　　　　　　　　　　（１）が
成立するように、各線路は形成される。即ち、インピー
ダンス不整合を生ずることなくマイクロストリップ線路
１とスロット線路３間で相互に信号伝送が行われる。

ここに、前記式（１）の関係を満足するように形成され
るスロット線ｉｉ！８２と同３は、特性インピーダンス
が比較的近い値となるので５使用するスロット線路の線
路幅（ギャップ幅）の最大値と最小値との隔差は従来例
（第２図）に比べて非常に小さくなる。つまり、実現が
容易である。また、従来例に比べて使用するスロット線
路の個数が減るので、回路の占有面積が減少し、高周波
特性を向上させ得る。

次に、第２実施例に係るものは、第１図（ｂ）に示すよ
うに、２つのマイクロストリップ線路（６，７）と１つ
のスロット線路８を中心に構成される。（第２の）マイ
クロストリップ線路６は図中下方端が信号入出力端、特
性インピーダンスが７１であり、その図中上方端に（第
３の）マイクロストリップ線路７が延設される。マイク
ロストリップ線路７はその図中上方端が開放端であり、
特性インピーダンスはｚ２である。なお、電磁的接続点
９は開放端から１／４波長の位置にあるが、この電磁的
接続点９からマイクロストリップ線路６との連接点まで
の距離も１／４波長である。

一方、（第３の）スロット線路８は図中右方端が電磁的
接続点９でマイクロストリップ線路７と直交交差するよ
うになされ、図中左方端が信号入出力端、特性インピー
ダンスはＺｌである。なお、空胴１０は前述した通りの
ものである。

そして、これらの線路は、特性インピーダンスＺ１．同
Ｚ２．同Ｚ、が前記式（１）を満足するように形成され
ており、前記第１実施例回路と同様の作用効果が得られ
ることになる。

以上は第２図および第３図に示す従来例回路にそれぞれ
対応するものであるが、第１図（ｃ）に示す第３実施例
回路は電磁的接点における短絡状態、開放状態の形成態
様の変更例を示す。即ち、（第１の）マイクロストリッ
プ線路１１は図中下方端が信号入出力端であるが、図中
上方端が裏面導体に接続されて電気的にも電磁界的にも
短絡状態となっており、ここが電磁的接続点１４となっ
ている。そして、（第１の）スロット線路１２は一端が
電磁的接続点１４でマイクロストリップ線路１１と直交
交差するが、その一端が電磁的接続点１４で開放となる
ようにスロット線路１５を延設しである。即ち、スロッ
ト線路１５は先端短絡の１／４波長線路である。スロッ
ト線路１２の他端は電磁的接続点１４から１／４波長離
隔した位置にあって、そこに（第２の）スロット線路１
３が延設される。

この第３実施例においても、マイクロストリ・ンプ線路
１１の特性インピーダンスがＺｌ、スロット線路１２の
特性インピーダンスがＺ２．スロット線路１３の特性イ
ンピーダンスが７３であって、これらの特性インピーダ
ンスが前記式（１）を満足するように、各線路は形成さ
れ、前記第１実施例と同様の作用効果が得られる。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明のモード変換回路によれば
、インピーダンス変換を行う線路（第２のスロット線路
、第３のマイクロストリップ線路）の特性インピーダン
スＺ２は信号伝送路である２つの伝送路の特性インピー
ダンスＺ、と同Ｚ３の関係で定められるようにしたので
、第２のスロット線路の特性インピーダンスＺ２を極端
に小さくしなければならない事態、あるいは第３のマイ
クロストリップ線路の特性インピーダンスＺ２を極端に
大きくしなければならない事態を避は得、これらの線路
幅を実現可能な範囲内のものとすることができる６ また、構成が２つのスロット線路と１つのマイクロスト
リップ線路、あるいは１つのスロット線路と２つのマイ
クロストリップ線路という簡素なものとなるので、回路
全体の占有面積を従来例よりも小さくすることができ、
高周波特性を向上させることかできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のモード変換回路の各種実施例回路の構
成図、第２図および第３図は従来例回路の構成図である
。 １．６，７，１．１・・・・・マイクロストリップ線路
、２．３．８，１２，１．３，１．５・・・・・スロワ
ｌ−線路４．９．１４・・・・・・電磁的接続点、　５
，１０空胴。 代理人　弁理士　　八　幡　　義　博 ６一

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 誘電体基板の一方の板面に、一端が電磁界的に開放また
   は短絡され他端が信号入出力端であり特性インピーダン
   スがＺ＿１である第１のマイクロストリップ線路；また
   は一端が信号入出力端であり特性インピーダンスがＺ＿
   １である第２のマイクロストリップ線路およびこの第２
   のマイクロストリップ線路の他端に延設されその先端が
   電磁界的に開放または短絡であり特性インピーダンスが
   Ｚ＿２である第３のマイクロストリップ線路；のいずれ
   か一方を形成し、誘電体基板の他方の板面に、前記第１
   のマイクロストリップ線路が電磁界的に短絡される点で
   該第１のマイクロストリップ線路と直交しかつその交点
   で電磁界的に開放となるように一端が電磁界的に開放ま
   たは短絡され他端がその交点から１／４波長離隔した位
   置にあり特性インピーダンスがＺ＿２である第１のスロ
   ット線路およびこの第１のスロット線路の他端に延設さ
   れその先端が信号入出力端であり特性インピーダンスが
   Ｚ＿３である第２のスロット線路；または前記第３のマ
   イクロストリップ線路内であって前記第２のマイクロス
   トリップ線路の他端から１／４波長離隔した位置で該第
   ３のマイクロストリップ線路と直交しかつその交点で電
   磁界的に開放となるように一端が電磁界的に開放または
   短絡され他端が信号入出力端であり特性インピーダンス
   がＺ＿３である第３のスロット線路；のいずれか一方を
   形成し、かつ特性インピーダンスＺ＿１，同Ｚ＿２，同
   Ｚ＿３は概略Ｚ＿２＾２＝Ｚ＿１・Ｚ＿３を満足するよ
   うに選定してあることを特徴とするモード変換回路。