JPH04358401A

JPH04358401A - 導波管

Info

Publication number: JPH04358401A
Application number: JP13435191A
Authority: JP
Inventors: Yuichi Furukawa; 雄一古川; Kazuo Maehara; 前原　和雄
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1991-06-05
Filing date: 1991-06-05
Publication date: 1992-12-11

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、導波管に関し、詳しく
は、マイクロストリップラインと電磁気的に結合される
導波管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波の伝送線路として、マイクロ
ストリップラインと導波管とは共に代表的な導波路とし
てよく知られており、マイクロストリップラインと導波
管とを結合する必要がしばしば生じる。このような結合
構造として最も一般的に用いられているものに例えば図
５に示すように、給電プローブを用いたものが知られて
いる。ここで、図５の（Ａ）は給電プローブを含み、導
波管の管軸に沿ってＥ面に平行な面で切断した結合部の
近傍断面図を示し、また、その（Ｂ）はマイクロストリ
ップラインの側からみた平面図である。

【０００３】図５において、１はその一端が短絡板２で
閉塞された矩形断面を有する導波管、３は導電性の細い
帯状に形成されたマイクロストリップライン、４は導波
管１のマイクロストリップライン３が設けられる側の幅
広面１Ａに配設された導電体の薄い層からなる地導体で
ある。しかして、本例では幅広面１Ａおよび地導体４を
貫通する貫通孔５が設けられると共に、地導体４とマイ
クロストリップライン３との間に誘電体層６が介装され
ていて、地導体４，誘電体層６およびマイクロストリッ
プライン３により３層からなる伝送線路を構成している
。また、７は一端がマイクロストリップライン３に電気
的に接続された給電プローブであり、このような給電プ
ローブ７の他端を貫通孔５から導波管１の中空部に突出
させるようになし、更に貫通孔５の給電プローブ７の周
りには誘電体８を充填させるようになして導波管１とマ
イクロストリップライン３とが電気的に結合されるよう
に構成されている。

【０００４】かかる構造においては、導波管１のサイズ
（断面の縦横内側寸法）及びマイクロストリップライン
３の特性インピーダンスに応じて給電プローブ７の幅広
面１Ａにおける位置（つまり幅広面１Ａの側の端部から
の距離）、給電プローブ７と短絡板２との距離、給電プ
ローブ７の導波管１中空部への突出長さ、給電プローブ
７の太さ及び貫通孔５の内径等を適切に選択（実際には
、誘電体６の誘電率も関係）することによって、導波管
１とマイクロストリップライン３とを電力反射なく結合
することができる。

【０００５】しかし、このように給電プローブを用いる
形態の結合構造において低電力反射での結合を実現する
ためには、製作時に先の寸法条件各々を精度良く守るこ
とが必要とされる。特にその中でも、給電プローブ７の
導波管１内への突出長さを高い精度で製作することが重
要であるが、実際には、給電プローブ７自身の製作精度
の問題や、幅広面１Ａと地導体４との間の密着性の問題
などのために、かかる各部での精度の確保は難しい。

【０００６】そこで、本願の発明者は、かかる従来の問
題に着目し、先に導波管とマイクロストリップラインと
を結合スロットを介して結合する提案を行った（特願平
２−２２６５８４号参照）。図６はこの提案に基づく結
合構造を示す。なお、図６において、その（Ａ）は結合
スロットを含み導波管の管軸に沿ってＥ面に平行な面で
切断した結合部近傍の縦断面を示し、またその（Ｂ）は
マイクロストリップラインの側から見た平面図である。

【０００７】本例においても導波管１の一方の幅広面１
ＡであるＨ面に地導体４と誘電体層６およびマイクロス
トリップライン３とで構成された３層構造のマイクロ波
伝導線路を密着させて設ける点については図５の例と変
わらない。ただし、本例の場合、図５の貫通孔５に対応
してその位置に長方形の結合スロット９が設けられてい
る。なお、この結合スロット９はその長辺が導波管１の
幅方向と一致する向きで穿設されており、（Ｂ）に示す
如く、長辺の中央部で結合スロット９とマイクロストリ
ップライン３とが誘電体層の６の厚さを介して互いに直
交するように構成されており、かくしてマイクロストリ
ップライン３の端部は結合スロット９を跨ぐ位置にまで
延在される。

【０００８】そこで、このように構成された結合構造で
は導波管１及びマイクロストリップライン３の有する特
性インピーダンスに応じて、結合スロット９のサイズ（
縦・横寸法）、結合スロット９から短絡板２までの距離
及びマイクロストリップライン３が結合スロット９を跨
いで延在される端部までの長さ等を適切に設定すること
によって、導波管１とマイクロストリップライン３とを
完全に電磁気的に結合させることができる。特に、結合
スロット９のサイズに関しては導波管１自体のサイズと
結合スロット９周辺の誘電体の状況とによって決まるが
、概ね共振特性を持つような縦横寸法の組合せとその周
辺部が得られ、それによって良好な結合特性が得られる
。

【０００９】なお、ここで図示はしないが、マイクロス
トリップライン３の上に新たな誘電体層を設け、更にそ
の上に導体層を配置して、この導体の層と地導体４とで
マイクロストリップライン３を挾持する形のいわゆるト
リプレート構造にした場合も導波管１とマイクロストリ
ップライン３との良好な結合状態が得られ、しかも放射
損失を低減させることが可能である。

【００１０】かくして上記の結合スロットを用いる結合
構造は、先に述べた給電プローブを用いる構造に比べて
、きわめて単純な構造で実現できるため廉価なマイクロ
波回路を実現できるという特色が得られる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような結合スロットを用いた構造としても、なお低電
力反射の完全な結合を実現するためには、製作時に先の
寸法条件の各々を精度良く守ることが必要となる。特に
、マイクロストリップライン３が結合スロット９を跨い
で延在されるその端部までの延在長を精度よく守ること
が必要であるが、マイクロストリップライン３と誘電体
層６との間の密着性や、誘電体層６の導波管幅広面１Ａ
側の密着性の問題もあるために、位置精度の確保が難し
く、安定した結合を得ることが容易でない点が残されて
いた。

【００１２】本発明の目的は、かかる従来の製作上の難
点を解消し、マイクロストリップラインとの間で安定し
た結合状態が得られる導波管を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めに、本発明は、一方の幅広面に幅方向が長手の長方形
の結合スロットを有し、該結合スロットと交差するよう
に前記幅広面に沿い周囲よりも高誘電率の誘電体を介し
て配設されたマイクロストリップラインとの間に電磁気
的結合が得られるようにしたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】本発明によれば、結合スロットに配設した高誘
電率の誘電体を介して導波管とマイクロストリップライ
ンとの間の電磁気的結合が得られるようにしたことによ
って、マイクロストリップラインの結合側の端部を結合
スロットを跨せて延在するにあたりその設定延在長の許
容誤差範囲を広める効果が得られ、それだけ製作が容易
となり、かつ結合スロットと相俟って放射損失の少ない
良好な結合状態を実現することができる。

【００１５】

【実施例】以下に、図面を参照しつつ本発明の実施例を
具体的に説明する。

【００１６】図１は本発明の第１実施例を示す。なお、
以下で図５および図６に示したと同様の個所あるいは部
材については同一符号を用いてその詳細な説明を省略す
る。本例においても地導体４と誘電体層６およびマイク
ロストリップライン３とによって３層構造のマイクロ波
伝送線路を構成し、これを導波管１のＨ面である幅広面
１Ａに密着接合する。ただし、その（Ｂ）に示すように
、誘電体層６は結合スロット９の手前でとどめられ、こ
の誘電体層６と密着させるようにして更にあらたな誘電
体１０が長方形の結合スロット９を埋める形で設けられ
る。そして、マイクロストリップライン３はこの誘電体
１０を跨ぐようにしてその端部が所定の長さ延在される
。

【００１７】なおかかる構造においても、導波管１のサ
イズ及びマイクロストリップライン３の特性インピーダ
ンス及び誘電体１０のサイズならびにその誘電率に応じ
て、結合スロット９のサイズ（縦横寸法）、結合スロッ
ト９と短絡板２との間の距離及びマイクロストリップラ
イン３が結合スロット９を跨いで延在される延在長を適
切に設定することによって、導波管１とマイクロストリ
ップライン３とを完全に結合させるようにすることは従
来の技術と同様である。ただし、本発明においては、結
合スロット９に装填される誘電体の誘電率を周囲の誘電
体の誘電率よりも高いものとすることによって、結合ス
ロット９に電界を集中し易くすることができる。そのた
めに、周囲の諸条件が結合状態に及ぼす影響を少なくす
ることができ、従って良好な結合状態を実現するための
諸条件の許容範囲を広くすることができ、特にマイクロ
ストリップライン３の結合スロットを跨いで延在される
延在長の寸法許容範囲が広げられることによって組立が
容易となり、製作費の低減に貢献することができる。

【００１８】なおこのときに、良好な結合状態を実現す
るためには、結合スロット９と短絡板２との間の距離を
概ね導波管内の波長の二分の一のｎ倍（ｎは０または正
の整数）とするが、距離が長くなると長線路効果のため
良好な結合状態が実現できる周波数領域が狭くなるため
、ｎ＝０の状態がもっとも好ましい。

【００１９】また、放射損失を抑制するためにトリプレ
ート構造のストリップラインが伝送線路としてしばしば
使用される。そこでこのようなトリプレート線路と導波
管とを結合スロットを用いて結合させるようにする場合
にも、本発明の構造を用いることにより、良好な結合状
態を実現するための諸条件、特にマイクロストリップラ
インを結合スロットを越えて延在させる延在長の許容範
囲を広くできる。図２の（Ａ），（Ｂ）はこのようなト
リプレート構造のマイクロストリップラインとした例で
、本例ではストリップライン３に平行してその両側に適
当な距離をおいて導体壁１２を配置した例を示す。この
場合も図１に示した実施例と同じようにして誘電体１０
を結合スロット９に装填することによりマイクロストリ
ップライン３が導波管の幅広面１Ａと地導体４および導
体壁１２とにより囲まれるため、放射による損失をきわ
めて少なくすることができる。

【００２０】なお、以上説明した実施例においては、結
合スロット９の形状を長方形としたが、その形状は必ず
しも厳格な長方形である必要はなく、例えば、加工上、
角に丸みをつけるようにしてもよいことは従来の技術と
同様である。

【００２１】以上が本発明の基本的な実施例であり、従
来の技術に比べて諸条件の許容範囲を広くすることが可
能なため製作が容易になり、従って廉価で製造すること
ができる。

【００２２】なお、図２に示した実施例では、マイクロ
ストリップライン３と誘電体層６との間の密着性および
誘電体層６と導波管幅広面１Ａとの間の密着性の点で組
立の際その間に位置ずれの生じる虞が残されており、こ
の点で、組立上更に容易であり、かつ正確性の保たれる
構造が望ましい。図３はかかる点を配慮した第２の実施
例を示す。図３に示す実施例は、図２に示した実施例に
おける誘電体１０の厚さを下方に増してマイクロストリ
ップライン３との係合が得られるようにしたものである
。すなわち、本実施例では、マイクロストリップライン
３を図４の（Ａ）に示すような形状となし、その誘電体
１０と交差する部分の両側を円弧状に切欠いて切欠部３
Ａを形成し、一方、図４の（Ｂ）および（Ｃ）に示すよ
うに、マイクロストリップライン３と誘電体１０の交差
部分にマイクロストリップライン３が嵌め合わされるよ
うなｘ型の溝１３を設ける。かくして、誘電体１０とマ
イクロストリップライン３とを組合せたときに、双方の
交差部同士が係合し合うことによって固定されるように
する。なお誘電体１０は結合スロット９に挿入されてい
ることにより、結合スロット９に対して固定されており
、結局マイクロストリップライン３を結合スロット９に
対して正確に位置決めし固定することができる。このよ
うに構成することによって、マイクロストリップライン
３の結合スロット９に対する位置の精度を確保すること
が可能となり、組立を一層格段に容易になし、廉価に製
作することが可能となる。

【００２３】本発明者は比較実験のために、図６に示し
た従来の構造と図３に示した本発明による構造との製品
を同じ寸法条件で試作したところ、従来の技術による構
造（結合スロット９に誘電体をいれない場合）では、反
射電力が−２０ｄＢ以下となる場合のマイクロストリッ
プライン３が結合スロット９を跨いで延在される延在長
Ｌ１の許容範囲が±０．０５ｍｍであったのに対し、本
発明による構造で誘電体１０を結合スロット９に装填し
た場合の延在長Ｌ２の許容範囲は±０．４ｍｍとなり、
その許容範囲が大きく広がり、その結果組立が格段に容
易になった。なおこの時の誘電体層６，６の材質は発泡
ポリエチレン（誘電率１．０２）であり、誘電体１０の
材質はＰＴＦＥ（誘電率２．１）であった。

【００２４】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、一
方の幅広面に幅方向が長手の長方形の結合スロットを有
し、該結合スロットと交差するように前記幅広面に沿い
誘電体を介して配設されたマイクロストリフプラインと
の間に電磁気的結合が得られるようにした導波管におい
て、前記結合スロットに前記誘電体より誘電率が高く、
前記マイクロストリフプラインに一端が結合される高誘
電率の誘電体を配設したので、結合スロットによるマイ
クロストリップラインと導波管の結合において、良好な
結合状態を得るための諸条件、特にマイクロストリップ
ラインを結合スロットを跨がせて延在する延在長の許容
範囲を広げることができるために組立が容易になり、廉
価なマイクロ波回路の提供に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を導波管の管軸に平行な面で
切断した縦断面（Ａ）および底面のマイクロストリップ
ラインの側からみた平面（Ｂ）でそれぞれ示す構成図で
ある。

【図２】本発明のその他の実施例を導波管の管軸に平行
な面で切断した縦断面（Ａ）および底面のマイクロスト
リップラインの下面に沿った面（Ｂ）でそれぞれ示す構
成図である。

【図３】本発明の第２の実施例として、導波管の管軸に
平行な面で切断した縦断面（Ａ）および底面のマイクロ
ストリップラインの下面に沿った面（Ｂ）でそれぞれ示
す構成図である。

【図４】図３に示す実施例にかかるマイクロストリップ
ラインの幅広面からみた平面（Ａ）と、誘電体のマイク
ロストリップラインと係合する側の平面（Ｂ）および側
面（Ｃ）とを示す説明図である。

【図５】従来の給電プローブを用いた結合装置の一例を
導波管の管軸に平行な面で切断した縦断面（Ａ）および
底面のマイクロストリップラインの側からみた平面（Ｂ
）でそれぞれ示す構成図である。

【図６】従来の結合スロットを用いた結合装置の一例を
導波管の管軸に平行な面で切断した縦断面（Ａ）および
底面のマイクロストリップラインの側からみた平面（Ｂ
）でそれぞれ示す構成図である。

【符号の説明】

１　　導波管１Ａ　　幅広面２，１２　　短絡板３　　マイクロストリップライン、４　　地導体６　　誘電体９　　結合スロット１０　　誘電体１２　　導体壁

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　一方の幅広面に幅方向が長手の長方形
の結合スロットを有し、該結合スロットと交差するよう
に前記幅広面に沿い周囲よりも高誘電率の誘電体を介し
て配設されたマイクロストリップラインとの間に電磁気
的結合が得られるようにしたことを特徴とする導波管。