JPH11330816A

JPH11330816A - 非放射性誘電体線路と共振器との結合構造、およびそれを利用した発振器、フィルタ、デュプレクサ、通信機装置

Info

Publication number: JPH11330816A
Application number: JP10126163A
Authority: JP
Inventors: Kazumasa Haruta; 一政春田; Sadao Yamashita; 貞夫山下
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1998-05-08
Filing date: 1998-05-08
Publication date: 1999-11-30
Anticipated expiration: 2018-05-08
Also published as: JP3713953B2

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体ストリップと共振器との間の距離に対す
る、両者の結合度の急峻な変化を緩和し、量産性に優れ
た非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を提供す
る。【解決手段】平面状の二つの略平行な導体板11と、該二
つの導体板11の対向する位置に設けられた溝と、該溝に
嵌合するように配置された誘電体ストリップ12とからな
る非放射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップ12の近
傍に配置された共振器13との結合構造において、前記共
振器13周辺の、前記二つの導体板11の少なくとも一方に
凹部14が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ミリ波やマイクロ
波帯の車載レーダや、無線LAN等に使用される非放射性
誘電体線路と共振器との結合構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】図14は、従来の非放射性誘電体線路と、
その近傍に配置された共振器の斜視図である。また、図
15は図14におけるW−W線断面図である。図14、15に示す
ように、従来の非放射性誘電体線路においては、平面状
の略平行な二つの導電板111の対向する位置に溝を設
け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップ112を二
つの導電板111の間に挟み込んでいる。また、誘電体ス
トリップ112の近傍には、TE₀₁δ誘電体共振器113を配置
している。

【０００３】一般に非放射性誘電体線路は、LSEモード
とLSMモードを利用して信号を伝播するが、その中でも
低損失ということからLSM₀₁モードを利用するのがよ
い。そこで従来の非放射性誘電体線路では導体板111に
溝を設けて、その溝に嵌合するように誘電体ストリップ
112を挟み込むことによって、LSM₀₁モードが最低次モー
ドとなるようにしている。こうすることにより、所望の
周波数においてLSE₀₁モードが生じなくなり、低損失に
信号を伝播することが可能となる。また、LSM₀₁モード
のみを使用するので、誘電体ストリップ112にベンド部
を設けるなどの設計上の自由度が増すという利点があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の非放射性誘電体
線路では、導体板の対向する位置に溝を設けて、その溝
に嵌合するように誘電体ストリップを二つの導体板で挟
み込んでいた。このようにすると、電磁界は誘電体スト
リップの部分に集中し、誘電体ストリップから漏れる範
囲は小さくなる。

【０００５】したがって、誘電体ストリップの近傍に共
振器を配置して誘電体ストリップと共振器との結合を取
る場合、誘電体ストリップからの電磁界の漏れる範囲が
小さいという理由により、共振器との結合が取り難くな
る。

【０００６】この誘電体ストリップと共振器との結合度
kと、距離dとの関係を図16に示す。なお、図16の実線で
示すグラフは図14、15に示す導体板に溝を設けた非放射
性誘電体線路、破線で示すグラフは図17に示す溝を設け
ていない導体板111a、111aに誘電体ストリップ112を挟
み込んだ非放射性誘電体線路についてのグラフである。
また、横軸の距離ｄは図15、17のｄ、すなわち誘電体ス
トリップの端部と、共振器の端部との間の距離である。

【０００７】図16に示されているように、導体板に溝を
設けた非放射性誘電体線路では、距離ｄが大きくなると
急峻に共振器との結合度が小さくなる。このため、共振
器の位置を少しずらしただけでも共振器との結合が急激
に小さくなったり、大きくなったりする。

【０００８】したがって、必要な結合度を得るための共
振器の位置決めも、かなりの精度が要求されるという問
題があった。さらに、一つ一つの共振器について精度の
高い位置決めが要求されるため、量産することが困難で
あるという問題があった。

【０００９】本発明は、上述の問題を鑑みてなされたも
のであり、これらの問題を解決し、低損失で、かつ誘電
体ストリップと共振器との間の位置決めの精度が緩やか
である、非放射性誘電体線路と共振器との結合構造、お
よびそれを利用した発振器、フィルタ、デュプレクサ、
通信機装置を提供することを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の請求項1に係る非放射性誘電体線路と共振
器との結合構造は、平面状の二つの略平行な導体板と、
該二つの導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝
に嵌合するように配置された誘電体ストリップとからな
る非放射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップの近傍
に配置された共振器との結合構造において、前記共振器
周辺の、前記二つの導体板の少なくとも一方に、凹部を
設けている。

【００１１】また、本発明の請求項2に係る非放射性誘
電体線路と共振器との結合構造は、前記凹部を、前記共
振器を挟んで、前記二つの導体板の両方の内面に設けて
いる。

【００１２】さらに、本発明の請求項3に係る非放射性
誘電体線路と共振器との結合構造は、前記誘電体ストリ
ップを挟んで、前記凹部の対称の位置にある前記導体板
に、もう一つの凹部が設けている。

【００１３】さらにまた、請求項4に係る発明によれ
ば、平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板
の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するよう
に配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電
体線路と、前記誘電体ストリップの近傍に配置された共
振器と、前記誘電体ストリップに接続された負性抵抗回
路と、前記誘電体ストリップの一端に接続された終端抵
抗とからなる発振器であって、前記請求項1〜3記載の非
放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用してい
る。

【００１４】さらにまた、請求項5に係る発明によれ
ば、平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板
の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するよう
に配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電
体線路で構成される入出力接続用手段と、該入出力接続
用手段間にあって、前記誘電体ストリップの近傍に配置
された共振器とからなるフィルタであって、前記請求項
1〜3記載の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を
利用している。

【００１５】さらにまた、請求項6に係る発明は、少な
くとも二つのフィルタと、該フィルタのそれぞれに接続
される入出力接続用手段と、前記フィルタに共通的に接
続されるアンテナ接続用手段とを含んでなるデュプレク
サであって、前記フィルタの少なくとも一つが前記請求
項5記載のフィルタである。

【００１６】さらにまた、請求項7に係る発明は、前記
請求項6記載のデュプレクサと、該デュプレクサの少な
くとも一つの入出力接続用手段に接続される送信用回路
と、該送信用回路に接続される前記入出力接続用手段と
異なる少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される
受信用回路と、前記デュプレクサのアンテナ接続用手段
に接続されるアンテナとを含んでなる。

【００１７】これらにより、信号の伝播には、LSM₀₁モ
ードを利用したままなので、設計上の自由度は維持され
る。かつ共振器と誘電体ストリップとの結合部分におい
ては、誘電体ストリップへの電磁界の集中が緩和され、
電磁界の漏れの範囲が広くなり、共振器の誘電体ストリ
ップからの距離と結合度との関係の急峻性が弱まる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例である非放
射性誘電体線路と共振器との結合構造を図1、2に基づい
て説明する。なお、図1は、本発明における非放射性誘
電体線路と、その近傍に配置された共振器の斜視図であ
る。また、図2は図1におけるX−X線断面図である。図
1、2に示すように本発明においては、略平行な二つの導
体板11の互いに対向する位置に溝を設け、その溝に嵌合
するように誘電体ストリップ12を二つの導体板11で挟み
込んでいる。導体板11はAlやCuなどにより形成され、誘
電体ストリップ12はポリテトラフルオロエチレンやポリ
エチレンなどにより形成されている。このような形状に
非放射性誘電体線路を形成することにより、導体板11に
溝を設けない非放射性誘電体線路に比べ、電磁界は誘電
体ストリップ12の部分に集中する。そして、LSM₀₁モー
ドが最低次モードとなるため、使用周波数においてはLS
E₀₁モードは生じなくなり、LSM₀₁モードのみを利用する
ことができる。したがって、ベンド部を設けるなどの設
計上の自由度が高いという利点がある。

【００１９】二つの導体板11に挟まれた誘電体ストリッ
プ12の近傍には、TE₀₁δ誘電体共振器13が配置されてい
る。そして、誘電体共振器13が配置されている位置の上
下の導体板11には、凹部14が設けられている。このよう
にすることで凹部14を形成した部分では、誘電体ストリ
ップ12への電磁界の集中が緩和され、電磁界の漏れの範
囲が大きくなる。

【００２０】図3は誘電体ストリップと共振器との結合
度kと距離dとの関係を示す図である。なお、図3におい
て、実線は図1、2に示した本発明の共振器周辺の導体板
に凹部を設けたものの特性であり、破線は図14、15に示
した従来の導体板に溝を設けるが、凹部は設けないもの
の特性である。図3に示すように、誘電体ストリップ12
からの誘電体共振器13の距離ｄに関して、誘電体共振器
13との結合度の急峻性が従来のものに比べて緩和され
る。このため、所定の共振周波数で所望の結合度を得る
ために必要とされる誘電体共振器13を配置する位置決め
の精度は、従来に比べて低いもので構わなくなる。

【００２１】誘電体共振器13が配置されている位置の上
下の導電体11に凹部14を設けると、その部分においては
LSM₀₁モードのみが生じるという規定は崩れる。しかし
ながら、誘電体共振器13が配置されている位置の前後の
範囲においては凹部は存在していない。すなわち、従来
の非放射性誘電体線路と同じ構造をしているため、電磁
界は誘電体ストリップの部分に集中し、かつLSM₀₁モー
ドのみが生じている。したがって、LSM₀₁モード以外の
不要モードが伝播することはなく、誘電体共振器13周辺
の導体板11に形成された凹部14による損失も無視できる
程度のものとなる。

【００２２】また、この実施例においては、誘電体共振
器13の上下の導体板11に凹部14を設けたが、上下どちら
か一方であっても、本発明の効果は得ることはできる。
しかしながら、上下導体板11間での電磁界の対称性を考
えると、上下対称に凹部14がある方が好ましい。

【００２３】次に、本発明の第二の実施例を、図4、5に
基づいて説明する。なお、図4は、第二の実施例におけ
る非放射性誘電体線路と、その近傍に配置された共振器
の斜視図である。また、図5は図4におけるY−Y線断面図
である。図4、5に示すように本実施例においては、略平
行な二つの導体板11aの対向する位置に溝を設け、その
溝に嵌合するように誘電体ストリップ12を二つの導体板
11aで挟み込んでいる。そして、誘電体ストリップ12の
近傍にTE₀₁δ誘電体共振器13を配置し、誘電体共振器13
が配置されている位置の上下の導体板11aに凹部14を設
けている。さらに、この実施例においては誘電体ストリ
ップ12を挟んで対称の位置の上下の導体板11aにも、先
の凹部14とほぼ同形状の凹部15を設けている。このよう
に、非放射性誘電体線路の両側で対称性を持たせること
で、さらに不要なモードの波の発生を抑えることができ
る。したがって、さらに低損失に信号を伝播し、良好な
非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を得ることが
できる。

【００２４】さらに、本発明の非放射性誘電体線路と共
振器との結合構造を利用した発振器を、図6、7に基づい
て説明する。なお、図6は、発振器の平面図であり、内
部の様子をよく示すために、上側の導体板を取り除いた
図を用いている。また、図7は図6におけるZ−Z線断面図
である。図6、7に示すように、誘電体ストリップ12a、1
2bは中央において、上下に分離しており、その間には絶
縁基板21が挟みこまれている。絶縁基板21上には、発振
素子としてのガンダイオード22の上端が現れており、絶
縁基板21に形成されたストリップライン23aにワイヤに
よって接続されている。そして、そのストリップライン
23aが、発振器の主線路である誘電体ストリップ12aと結
合している。また、ガンダイオード22は絶縁基板21上に
形成された電圧供給用ストリップライン23bに接続され
ている。主線路である誘電体ストリップ12aの一端は、
絶縁基板21上に形成された膜状の終端抵抗24と接続され
ている。このようなガンダイオード22や電圧供給用スト
リップライン23bなどにより、負性抵抗回路を構成して
いる。

【００２５】図7に示すように、主線路の誘電体ストリ
ップ12aの近傍には、TE₀₁δ誘電体共振器13が配置され
ており、その上下の導体板11bには凹部14が設けられて
いる。そして、誘電体共振器13を挟んで主線路の誘電体
ストリップ12aの反対側には、副線路としての誘電体ス
トリップ12bが形成されている。副線路の誘電体ストリ
ップ12bには、可変容量素子としてバラクタダイオード2
5が結合しており、また電圧供給用ストリップライン23c
が、副線路の誘電体ストリップ12bと結合している。そ
して、副線路の誘電体ストリップ12bの他端は開放端と
なっている。

【００２６】電圧供給用ストリップライン23bからガン
ダイオード22に電圧が供給されるとガンダイオード22が
発振し、その信号が誘電体ストリップ12aに伝播され
る。主線路の誘電体ストリップ12aに伝播された信号は
誘電体共振器13と結合し、主線路の誘電体ストリップ12
aの終端抵抗24とは反対の側から出力される。副線路の
誘電体ストリップ12b側においては、電圧供給用ストリ
ップライン23cから電圧が供給されるとバラクタダイオ
ード25の容量が変化する。これにより誘電体共振器13と
の結合の度合いが変化し、周波数を調整することができ
る。

【００２７】なお、本実施例においては電圧制御発振器
に基づいて説明したが、主線路側の回路と誘電体共振器
で構成される発振器についても本発明の結合構造は適用
できる。また、本実施例においてはガン発振器を用いた
が、電界効果トランジスタを用いた発振器などにも本発
明の結合構造は適用できる。

【００２８】さらに、本発明の非放射性誘電体線路と共
振器との結合構造を利用したフィルタを、図8、9に基づ
いて説明する。なお、図8はフィルタの平面図であり、
内部の様子をよく示すために上側の導体板を取り除いた
図を用いている。また、図9は図8におけるA−A線断面図
である。図8、9に示すように本発明のフィルタ30は、略
平行な二つの導体板11cの互いに対向する位置に溝を設
け、その溝に嵌合するように挟み込まれた誘電体ストリ
ップ12c、12dからなる入出力接続用手段31c、31dと、入
出力接続用手段31c、31d間に配置されたTE₀₁δ誘電体共
振器13c、13dとから構成されている。また、誘電体共振
器13c、13dが配置されている位置の上下の導体板11cに
は凹部14が設けられている。また、凹部14、14間には結
合凹部17が形成され、この結合凹部17によって誘電体共
振器13c、13dが結合する。

【００２９】このような構成を有するフィルタ30では入
出力接続用手段31cから信号が入力されると、誘電体ス
トリップ12cと誘電体共振器13cが結合し、さらに誘電体
共振器13c、13dが結合する。そして、誘電体共振器13d
と出力側の誘電体ストリップ12dが結合して信号が出力
され、帯域通過フィルタとして機能する。

【００３０】本発明のフィルタ30では、誘電体共振器13
c、13dが配置された位置の上下の導体板11cに凹部14が
設けられているので、誘電体ストリップ12c、12dと誘電
体共振器13c、13dとの結合度の急峻性が緩和され、誘電
体共振器13c、13dの位置決め精度も低いものでよくな
る。

【００３１】さらに、本発明の非放射性誘電体線路と共
振器との結合構造を利用したデュプレクサを、図10、11
に基づいて説明する。なお、図10はデュプレクサの平面
図であり、内部の様子をよく示すために上側の導体板を
取り除いた図を用いている。また、図11は図10における
B−B線断面図である。図10、11に示すように本発明のデ
ュプレクサ40は、略平行な二つの導体板11dの互いに対
向する位置に溝を設け、その溝に嵌合するように挟み込
まれた誘電体ストリップ12e、12f、12gからなる入出力
接続用手段31e、31fおよびアンテナ接続用手段32gと、
入出力接続用手段31e、31fおよびアンテナ接続用手段32
g間に配置されたTE₀₁δ誘電体共振器13e〜13hとから構
成されている。また、誘電体共振器13e〜13hが配置され
ている位置の上下の導体板11dには凹部14が設けられて
いる。また、凹部14間にはそれぞれ結合凹部17a、17bが
形成されている。

【００３２】このような構成を有するデュプレクサ40で
は、誘電体共振器13e、13fから構成される第一フィルタ
部41が所定の周波数を通過させ、誘電体共振器13g、13h
から構成される第二フィルタ部42が、第一フィルタ部41
とは異なる周波数を通過させて、帯域通過デュプレクサ
装置として機能する。

【００３３】本発明のデュプレクサ40では、誘電体共振
器13e〜13hが配置された位置の上下の導体板11dに凹部1
4が設けられているので、誘電体ストリップ12e、12f、1
2gと誘電体共振器13e〜13hとの結合度の急峻性が緩和さ
れ、誘電体共振器13e〜13hの位置決め精度も低いもので
よくなる。

【００３４】さらにまた、本発明の実施例である通信機
装置を、図12に基づいて説明する。なお、図12は本実施
例の通信機装置の概略図である。図12に示すように、本
実施例の通信機装置50は、デュプレクサ40と、送信用回
路51と、受信用回路52と、アンテナ53とから構成されて
いる。ここでデュプレクサ40は先の実施例で示したもの
であり、図10、11における第一フィルタ部41と接続され
る入出力接続用手段31eが送信用回路51に接続されてお
り、第二フィルタ部42と接続される入出力接続用手段31
fが受信用回路52に接続されている。また、アンテナ接
続用手段32gはアンテナ53に接続されている。

【００３５】上述の実施例では略平行な二つの導体板に
溝を設け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップ
を、その溝に挟まれる部分にのみ存在するように二つの
導体板で挟み込んだ。しかしながら、本発明の非放射性
誘電体線路と共振器との結合構造、あるいはそれを利用
した発振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信機装置
は、図13の断面図に示すような導体板11全面に広がるよ
うに誘電体16を形成したタイプの非放射性誘電体線路に
おいても適用できる。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、導体板に
溝を設け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップを
挟み込んで、誘電体ストリップの近傍に共振器を配置し
た構造において、共振器周辺の導体板に凹部を設けた。
これにより、電磁界が誘電体ストリップに集中するのが
緩和され、電磁界の漏れの範囲が大きくなる。したがっ
て、誘電体ストリップからの共振器の距離により結合度
が急峻に変化するのが緩和される。よって、全体におい
ては上下導体板に溝を設けてLSM₀₁モードを利用するの
で、低損失でありながら共振器の配置位置の位置精度の
条件が緩やかになる。このため、製造過程における条件
も緩やかになるので量産性が増し、品質的にもおしなべ
て良好なものを得ることができる。

【００３７】また、前記結合構造を発振器、フィルタ、
デュプレクサおよび通信機装置に利用した。これによ
り、誘電体共振器の配置位置について高い精度が要求さ
れず、周波数の調整などを簡易に行うことが可能となる
発振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信機装置を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の非放射性誘電体線路と共振器との結合
構造を示す斜視図である。

【図２】図1におけるＸ−Ｘ線断面図である。

【図３】本発明における誘電体ストリップと共振器との
距離と、結合度との関係を示す関係図である。

【図４】第二の実施例である非放射性誘電体線路と共振
器との結合構造を示す斜視図である。

【図５】図4におけるＹ−Ｙ線断面図である。

【図６】本発明の結合構造を利用した発振器の平面図で
ある。

【図７】図6におけるＺ−Ｚ線断面図である。

【図８】本発明の結合構造を利用したフィルタの平面図
である。

【図９】図8におけるA−A線断面図である。

【図１０】本発明の結合構造を利用したデュプレクサの
平面図である。

【図１１】図10におけるB−B線断面図である。

【図１２】本発明の通信機装置の概略図である。

【図１３】本発明の結合構造が利用される、他の実施例
を示す断面図である。

【図１４】従来の非放射性誘電体線路と共振器との結合
構造を示す斜視図である。

【図１５】図14におけるＷ−Ｗ線断面図である。

【図１６】従来の誘電体ストリップと共振器との距離
と、結合度との関係を示す関係図である。

【図１７】導体板に溝を設けない非放射性誘電体線路の
断面図である。

【符号の説明】

11,11a〜11d 導体板 12,12a〜12g 誘電体ストリップ 13,13c〜13h 誘電体共振器 14,15 凹部 16 誘電体 17,17a,17b 結合凹部 20 発振器 21 絶縁基板 22 ガンダイオード 23a,23b,23c ストリップライン 24 終端抵抗 25 バラクタダイオード 30 フィルタ 31c〜31f 入出力接続用手段 32g アンテナ接続用手段 40 デュプレクサ 41 第一フィルタ部 42 第二フィルタ部 50 通信機装置 51 送信用回路 52 受信用回路 53 アンテナ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｐ 5/08 Ｈ０１Ｐ 5/08 ＨＨ０３Ｂ 5/18 Ｈ０３Ｂ 5/18 Ｄ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平面状の二つの略平行な導体板と、該二つ
の導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合
するように配置された誘電体ストリップとからなる非放
射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップの近傍に配置
された共振器との結合構造において、前記共振器周辺の、前記二つの導体板の少なくとも一方
の内面に、凹部が設けられていることを特徴とする非放
射性誘電体線路と共振器との結合構造。
【請求項２】前記凹部が、前記共振器を挟んで、前記二
つの導体板の両方の内面に設けられていることを特徴と
する請求項1記載の非放射性誘電体線路と共振器との結
合構造。
【請求項３】前記誘電体ストリップを挟んで、前記凹部
の対称の位置にある前記導体板に、もう一つの凹部が設
けられていることを特徴とする請求項1または2記載の非
放射性誘電体線路と共振器との結合構造。
【請求項４】平面状の二つの略平行な導体板と、該二つ
の導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合
するように配置された誘電体ストリップとからなる非放
射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップの近傍に配置
された共振器と、前記誘電体ストリップに接続された負
性抵抗回路と、前記誘電体ストリップの一端に接続され
た終端抵抗とからなる発振器であって、前記請求項1〜3記載の非放射性誘電体線路と共振器との
結合構造を利用していることを特徴とする発振器。
【請求項５】平面状の二つの略平行な導体板と、該二つ
の導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合
するように配置された誘電体ストリップとからなる非放
射性誘電体線路で構成される入出力接続用手段と、該入
出力接続用手段間にあって、前記誘電体ストリップの近
傍に配置された共振器とからなるフィルタであって、前記請求項1〜3記載の非放射性誘電体線路と共振器との
結合構造を利用していることを特徴とするフィルタ。
【請求項６】少なくとも二つのフィルタと、該フィルタ
のそれぞれに接続される入出力接続用手段と、前記フィ
ルタに共通的に接続されるアンテナ接続用手段とを含ん
でなるデュプレクサであって、前記フィルタの少なくとも一つが前記請求項5記載のフ
ィルタであることを特徴とするデュプレクサ。
【請求項７】前記請求項6記載のデュプレクサと、該デ
ュプレクサの少なくとも一つの入出力接続用手段に接続
される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入
出力接続用手段と異なる少なくとも一つの入出力接続用
手段に接続される受信用回路と、前記デュプレクサのア
ンテナ接続用手段に接続されるアンテナとを含んでなる
ことを特徴とする通信機装置。