WO2010098191A1 - 導波管マイクロストリップ線路変換器 - Google Patents

導波管マイクロストリップ線路変換器 Download PDF

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line converter
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明道 廣田
田原　志浩
米田　尚史
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Mitsubishi Electric Corp
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a waveguide microstrip line converter that can be used in circuits such as microwaves and millimeter waves. More specifically, the present invention relates to a power that propagates through a waveguide and a power that propagates through a microstrip line. The present invention relates to a waveguide microstrip line converter for conversion.
  • Waveguide microstrip line converters are widely used to connect waveguides and microstrip lines.
  • a configuration is proposed in which a dielectric-filled waveguide formed of a dielectric substrate is connected to the waveguide cross section, and slots and conductor patterns are provided in the dielectric-filled waveguide. (For example, refer to Patent Document 1).
  • a dielectric-filled waveguide formed by a conductor pattern and a connecting conductor connecting each conductor pattern in a dielectric substrate, or a slot or conductor pattern provided in the dielectric substrate Impedance matching is performed by adjusting the dimensions.
  • the conventional techniques have the following problems.
  • the post wall waveguide is constituted by the conductor pattern and the connection conductor, the connection conductor row is substantially straight. For this reason, when the post-wall waveguide cross section is large, radiation from the connection portion where the microstrip line and the waveguide are connected cannot be suppressed. Therefore, the radiation of the waveguide microstrip line converter is large. Become.
  • the present invention has been made in order to solve the above-described problems, and provides a waveguide microstrip line converter that can suppress radiation from a connection portion where a microstrip line and a waveguide are connected.
  • the purpose is to obtain.
  • a waveguide microstrip line converter is provided at the end of one surface of a waveguide, a dielectric substrate connected to cover one end of the waveguide, and the dielectric substrate.
  • the dielectric excluding a strip conductor, a conductor plate provided at substantially the center of one surface of the dielectric substrate, connected to the strip conductor, and a connection region between the waveguide and the dielectric substrate
  • a ground conductor provided on the other surface of the substrate; and a plurality of connection conductors connecting the periphery of the conductor plate and the ground conductor, excluding a portion connecting the strip conductor and the conductor plate;
  • An opening is provided in the ground conductor in a connection region between the tube and the dielectric substrate, the conductor plate is provided so as to cover the opening through the dielectric substrate, and a microstrip line is formed by the strip conductor and the ground conductor.
  • connection conductor is arranged so as to be.
  • the row spacing of the two rows of connecting conductors arranged in the longitudinal direction of the microstrip line and provided on the opposite sides of the conductor plate is made larger than the vicinity of the opening.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. It is a top view which shows the structure of the waveguide microstrip line converter based on Example 2 of this invention. It is a top view which shows the structure of the waveguide microstrip line converter based on Example 3 of this invention.
  • FIG. 5 is a sectional view taken along line BB ′ in FIG. 4. It is a top view which shows the structure of the waveguide microstrip line converter based on Example 4 of this invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ in FIG.
  • FIGS. 1 is a plan view showing a configuration of a waveguide microstrip line converter according to Embodiment 1 of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. In the following, in each figure, the same reference numerals indicate the same or corresponding parts.
  • a waveguide microstrip line converter includes a rectangular (rectangular) dielectric substrate 101, a strip conductor 102 formed on the surface of the dielectric substrate 101, and the like.
  • the strip conductor 102 and the conductor plate 103 are connected by a connecting portion 105.
  • a rectangular opening 108 is provided in the ground conductor 104 in the waveguide 107.
  • the input / output end 109 of the waveguide 107 is shown on the lower side of FIG.
  • the input / output end 110 of the microstrip line formed by the strip conductor 102 and the ground conductor 104 is shown on the left side of FIG.
  • the post wall waveguide 111 includes a conductor plate 103, a ground conductor 104, and a connection conductor 106.
  • the row interval D1 of the connection conductors 106 near the connection portion 105 is narrower than the row interval D2 of the connection conductors 106 near the opening 108 (D1 ⁇ D2).
  • the high-frequency signal input from the input / output end 109 of the waveguide 107 is output to the post wall waveguide 111 through the opening 108.
  • the high-frequency signal output to the post wall waveguide 111 is output from the input / output end 110 of the microstrip line via the connection unit 105.
  • the arrangement of the connection conductors 106 is determined so as to be impedance matched.
  • the first embodiment operates as a waveguide microstrip line converter.
  • the column spacing D1 between the two rows of connection conductors 106 in the longitudinal direction of the microstrip line in the vicinity of the connection portion 105 is narrower than that in the vicinity of the opening 108. This has the effect of reducing the power radiated from the vicinity of 105 to the outside of the waveguide microstrip line converter.
  • the size (shape) of the opening 108 is the same as that of the cross section of the waveguide 107.
  • the present invention is not limited to this, and the opening 108 is disposed on the inner side of the cross section of the waveguide 107. It may be on the outside so as to cover the cross section of the waveguide 107. That is, the size (shape) of the opening 108 may be smaller or larger than the cross section of the waveguide 107.
  • the conductor plate 103 is rectangular has been described.
  • the present invention is not limited to this, and other shapes such as a circle and a polygon may be used.
  • the present invention is not limited to this, and other shapes such as a circle and a polygon may be used.
  • connection conductor 106 has a cylindrical shape
  • connection conductor 106 has a cylindrical shape
  • other shapes such as a quadrangular prism shape and a polygonal column shape may be used.
  • the column spacing D 1 of the two rows of connection conductors 106 in the longitudinal direction of the microstrip line is smaller than that in the vicinity of the opening 108 of the waveguide 107.
  • FIG. 3 is a plan view showing the configuration of the waveguide microstrip line converter according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the two notches 201 are provided in the conductor plate 103.
  • Other configurations are the same as those of the first embodiment.
  • the operation of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. However, since impedance matching can be performed by adjusting the position and shape of the notch 201, there is an effect of facilitating impedance matching.
  • FIGS. 4 is a plan view showing a configuration of a waveguide microstrip line converter according to Embodiment 3 of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view taken along line BB ′ in FIG.
  • This waveguide microstrip line converter has three input / output ends: an input / output end 109 of the waveguide 107 and input / output ends 306 and 307 of the microstrip line.
  • the post wall waveguides 308 and 309 are constituted by the connection conductor 106, the ground conductor 104, and the conductor plate 103.
  • a high-frequency signal input from the input / output end 109 of the waveguide 107 is output to the post wall waveguides 308 and 309 through the opening 108.
  • the waveguide microstrip line converter according to the third embodiment has a symmetric structure in the section taken along the line CC ′ in FIG. 4, an electric wall can be assumed in the section taken along the line CC ′.
  • High-frequency signals are output in opposite phases to the wall waveguides 308 and 309.
  • the high-frequency signals output to the post wall waveguides 308 and 309 are output to the input / output ends 306 and 307 of the microstrip line via the connection portions 304 and 305, respectively.
  • connection conductors 106 and the dimensions of the notches 201 are determined so as to be impedance matched.
  • the third embodiment has an effect of realizing a waveguide microstrip line converter that outputs in opposite phase from two microstrip lines.
  • the waveguide microstrip line converter according to the third embodiment passes through a plane parallel to the center of the signal propagation direction in the waveguide 107 and the tube wall, and through a plane perpendicular to the dielectric substrate 101.
  • the cross section passes through a plane perpendicular to the longitudinal direction of the microstrip line (cross section taken along the line CC ′).
  • a high-frequency signal is input from the input / output end 109 of the waveguide 107 and output to the input / output ends 306 and 307 of the microstrip line.
  • high-frequency signals having opposite phases are input from 306 and 307 and output to the input / output end 109 of the waveguide 107.
  • the opening 108 is rectangular has been described.
  • the present invention is not limited to this, and other shapes such as a circle and a polygon may be used.
  • FIG. 6 is a plan view showing a configuration of a waveguide microstrip line converter according to Embodiment 4 of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line DD ′ in FIG.
  • the opening 408 is provided in the ground conductor 104 so as to be inside the cross section perpendicular to the propagation direction of the high-frequency signal in the waveguide 107.
  • the operation of the fourth embodiment is the same as that of the third embodiment.
  • the opening 408 is provided so as to be on the inner side of the cross section of the waveguide 107, the opening 408 is not affected even when the dielectric substrate 101 and the waveguide 107 are connected to be shifted from the design position at the time of manufacture. Since it exists in the cross section of the waveguide 107, there exists an effect that characteristic degradation is small.

Landscapes

  • Waveguides (AREA)
  • Waveguide Connection Structure (AREA)

Abstract

　導波管と、導波管の一端を覆うように接続された誘電体基板と、誘電体基板の表面に設けられたストリップ導体と、誘電体基板の表面に設けられ、ストリップ導体に接続された導体板と、誘電体基板の裏面に設けられた地導体と、導体板の周辺と地導体を接続する複数の接続導体とを備え、接続領域の地導体に開口を設け、ストリップ導体と地導体でマイクロストリップ線路を形成し、前記マイクロストリップ線路の長手方向に並び、かつ導体板の対抗する両側に設けられた２列の接続導体の列間隔を、開口付近よりも接続部付近の方が狭くなるように接続導体を配置する。

Description

導波管マイクロストリップ線路変換器
　この発明は、マイクロ波やミリ波などの回路に用いることができる導波管マイクロストリップ線路変換器に関し、より詳細には、導波管を伝搬する電力とマイクロストリップ線路を伝搬する電力を相互に変換する導波管マイクロストリップ線路変換器に関するものである。
　導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管とマイクロストリップ線路を接続するために広く用いられる。導波管マイクロストリップ線路変換器として、導波管断面に誘電体基板により形成した誘電体充填導波管を接続し、この誘電体充填導波管内にスロットや導体パターンを設ける構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
　従来の導波管マイクロストリップ線路変換器では、誘電体基板内に導体パターンと各導体パターンを接続する接続導体により形成した誘電体充填導波管や誘電体基板内に設けられたスロットや導体パターンの寸法を調整することで、インピーダンス整合を行う。
特許第３６７２２４１号公報（図１など）
　しかしながら、従来技術には、以下のような課題がある。従来の導波管マイクロストリップ線路変換器では、導体パターンと接続導体によりポスト壁導波管を構成しているため、接続導体列はほぼ一直線である。このため、ポスト壁導波管断面が大きい場合、マイクロストリップ線路と導波管が接続される接続部からの放射を抑制することができないため、導波管マイクロスストリップ線路変換器の放射が大きくなる。
　本発明は、前記のような課題を解決するためになされたものであり、マイクロストリップ線路と導波管が接続される接続部からの放射を抑えることができる導波管マイクロストリップ線路変換器を得ることを目的とする。
　本発明に係る導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管と、前記導波管の一端を覆うように接続された誘電体基板と、前記誘電体基板の一方の面の端部に設けられたストリップ導体と、前記誘電体基板の一方の面の略中央に設けられ、前記ストリップ導体に接続された導体板と、前記導波管と前記誘電体基板の接続領域を除く、前記誘電体基板の他方の面に設けられた地導体と、前記ストリップ導体と前記導体板を接続する部分を除く、前記導体板の周辺と前記地導体を接続する複数の接続導体とを備え、前記導波管と前記誘電体基板の接続領域の前記地導体に開口を設け、前記導体板は前記誘電体基板を介して前記開口を覆うように設け、前記ストリップ導体と前記地導体でマイクロストリップ線路を形成し、前記マイクロストリップ線路の長手方向に並び、かつ前記導体板の対抗する両側に設けられた２列の接続導体の列間隔を、前記開口付近よりも前記ストリップ導体と前記導体板の接続部付近の方が狭くなるように接続導体を配置するものである。
　本発明に係る導波管マイクロストリップ線路変換器によれば、マイクロストリップ線路の長手方向に並び、かつ導体板の対抗する両側に設けられた２列の接続導体の列間隔を、開口付近よりもストリップ導体と導体板の接続部付近の方が狭くなるように接続導体を配置することにより、接続部でのポスト壁導波管の断面が小さくなるため、放射量を抑えることができる。
この発明の実施例１に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。 図１におけるＡ－Ａ'線の断面図である。 この発明の実施例２に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。 この発明の実施例３に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。 図４におけるＢ－Ｂ'線の断面図である。 この発明の実施例４に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。 図６におけるＤ－Ｄ'線の断面図である。
　以下、本発明の導波管マイクロストリップ線路変換器の好適な実施例につき図面を用いて説明する。
　この発明の実施例１に係る導波管マイクロストリップ線路変換器について図１及び図２を参照しながら説明する。図１は、この発明の実施例１に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。また、図２は、図１におけるＡ－Ａ'線の断面図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。
　図１及び図２において、この発明の実施例１に係る導波管マイクロストリップ線路変換器は、長方形（矩形）の誘電体基板１０１と、誘電体基板１０１の表面に形成されたストリップ導体１０２と、誘電体基板１０１の表面に形成された漢字「凸」字状の導体板１０３と、誘電体基板１０１の裏面全体（開口１０８を除く）に形成された地導体１０４と、ストリップ導体１０２と導体板１０３を接続する辺を除く、導体板１０３の辺（縁）付近の周辺と地導体１０４を接続する円柱状の１３本（複数）の接続導体１０６と、矩形の導波管１０７とが設けられ、導波管１０７を伝搬する電力と、誘電体基板１０１の裏面に設けられた地導体１０４及び表面に設けられたストリップ導体１０２からなるマイクロストリップ線路を伝搬する電力とを相互に変換する。
　また、ストリップ導体１０２及び導体板１０３は、接続部１０５で接続されている。矩形の開口１０８は、導波管１０７内で地導体１０４に設けられている。導波管１０７の入出力端１０９は、図２の下側に示されている。ストリップ導体１０２と地導体１０４で形成されたマイクロストリップ線路の入出力端１１０は、図１の左側に示されている。ポスト壁導波管１１１は、導体板１０３、地導体１０４及び接続導体１０６により構成される。接続部１０５付近の接続導体１０６の列の間隔Ｄ１は、開口１０８付近の接続導体１０６の列の間隔Ｄ２よりも狭くなっている（Ｄ１＜Ｄ２）。
　つぎに、この実施例１に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の動作について図面を参照しながら説明する。
　導波管１０７の入出力端１０９から入力された高周波信号は、開口１０８を介して、ポスト壁導波管１１１に出力される。ポスト壁導波管１１１に出力された高周波信号は、接続部１０５を介して、マイクロストリップ線路の入出力端１１０から出力される。ここで、インピーダンス整合されるように接続導体１０６の並び方を決定する。以上のように、この実施例１は導波管マイクロストリップ線路変換器として動作する。
　上記のように、この実施例１では、接続部１０５付近における、マイクロストリップ線路の長手方向の２列の接続導体１０６の列間隔Ｄ１が、開口１０８付近よりも狭くなっていることから、接続部１０５付近から導波管マイクロストリップ線路変換器外へ放射される電力が小さくなる効果がある。
　なお、この実施例１では、開口１０８の大きさ（形状）は導波管１０７の断面と同じであるがこれに限るものではなく、開口１０８は導波管１０７の断面よりも内側に配置されても良く、導波管１０７の断面を覆うように外側にあっても良い。つまり、開口１０８の大きさ（形状）は導波管１０７の断面より小さくても良いし、大きくても良い。
　また、この実施例１では、導体板１０３が矩形の場合を説明したがこれに限るものではなく、円形や多角形など他の形状でも良い。
　さらに、この実施例１では、開口１０８が矩形の場合を説明したがこれに限るものではなく、円形や多角形など他の形状でも良い。接続導体１０６が円柱状の場合を説明したがこれに限るものではなく、四角柱状や多角柱状など他の形状でも良い。
　以上のように、この実施例１によれば、接続部１０５付近における、マイクロストリップ線路の長手方向の２列の接続導体１０６の列間隔Ｄ１を、導波管１０７の開口１０８付近よりもマイクロストリップ線路と導波管１０７の接続部１０５付近の方が狭くなるように接続導体１０６を配置することにより、接続部１０５でのポスト壁導波管１１１の断面が小さくなるため、放射量を抑えることができる。
　この発明の実施例２に係る導波管マイクロストリップ線路変換器について図３を参照しながら説明する。図３は、この発明の実施例２に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。
　図３において、２つの切り欠き２０１は、導体板１０３に設けられている。他の構成は、上記の実施例１と同様である。
　つぎに、この実施例２に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の動作について説明する。
　この実施例２の動作は、上記の実施例１と同様である。ただし、切り欠き２０１の位置及び形状を調整することでインピーダンス整合が行えるため、インピーダンス整合が容易となる効果がある。
　この発明の実施例３に係る導波管マイクロストリップ線路変換器について図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、この発明の実施例３に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。また、図５は、図４におけるＢ－Ｂ'線の断面図である。
　図４及び図５において、２つのストリップ導体３０２、３０３と導体板１０３はそれぞれ接続部３０４、３０５により接続されている。この導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管１０７の入出力端１０９と、マイクロストリップ線路の入出力端３０６、３０７の３つの入出力端がある。ポスト壁導波管３０８、３０９は、接続導体１０６、地導体１０４及び導体板１０３により構成される。
　つぎに、この実施例３に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の動作について説明する。
　導波管１０７の入出力端１０９から入力された高周波信号は、開口１０８を介して、ポスト壁導波管３０８、３０９に出力される。ただし、この実施例３に係る導波管マイクロストリップ線路変換器は、図４におけるＣ－Ｃ'線の断面で対称構造であるためＣ－Ｃ'線の断面に電気壁を仮定できることから、ポスト壁導波管３０８、３０９へは高周波信号が互いに逆相で出力される。そして、ポスト壁導波管３０８、３０９に出力された高周波信号は、接続部３０４、３０５を介してマイクロストリップ線路の入出力端３０６、３０７へそれぞれ出力される。ここで、インピーダンス整合されるように接続導体１０６の並び方、及び切り欠き２０１の寸法を決定する。以上のように、この実施例３では、２つのマイクロストリップ線路から逆相で出力されるような、導波管マイクロストリップ線路変換器を実現できる効果がある。
　つまり、この実施例３の導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管１０７内の信号伝搬方向の中心及び管壁に並行な面を通り、誘電体基板１０１に対して垂直な面を通り、マイクロストリップ線路の長手方向に対して垂直な面を通る断面（Ｃ－Ｃ'線の断面）について対称構造である。
　なお、以上の説明では、導波管１０７の入出力端１０９から高周波信号を入力し、マイクロストリップ線路の入出力端３０６、３０７へ出力される場合についてであるが、マイクロストリップ線路の入出力端３０６、３０７から逆相の高周波信号を入力し、導波管１０７の入出力端１０９へ出力される場合も同様である。
　また、この実施例３では、開口１０８が矩形の場合を示したが、これに限るものではなく、円形や多角形など他の形状でも良い。
　この発明の実施例４に係る導波管マイクロストリップ線路変換器について図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、この発明の実施例４に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の構成を示す平面図である。また、図７は、図６におけるＤ－Ｄ'線の断面図である。
　図６及び図７において、開口４０８は、導波管１０７の高周波信号の伝搬方向に垂直な断面よりも内側となるように地導体１０４に設けられている。
　つぎに、この実施例４に係る導波管マイクロストリップ線路変換器の動作について説明する。
　この実施例４の動作は、上記の実施例３と同様である。ただし、開口４０８は導波管１０７の断面よりも内側となるように設けられているため、誘電体基板１０１と導波管１０７が製造時に設計の位置とずれて接続されても、開口４０８は導波管１０７の断面内に存在するため、特性劣化が小さいという効果がある。
　１０１　誘電体基板、１０２　ストリップ導体、１０３　導体板、１０４　地導体、１０５　接続部、１０６　接続導体、１０７　導波管、１０８　開口、１０９　入出力端、１１０　入出力端、１１１　ポスト壁導波管、３０２、３０３　ストリップ導体、３０４、３０５　接続部、３０６、３０７　入出力端、３０８、３０９　ポスト壁導波管、４０８　開口。

Claims (4)

  1. 　導波管と、
    　前記導波管の一端を覆うように接続された誘電体基板と、
    　前記誘電体基板の一方の面の端部に設けられたストリップ導体と、
    　前記誘電体基板の一方の面の略中央に設けられ、前記ストリップ導体に接続された導体板と、
    　前記導波管と前記誘電体基板の接続領域を除く、前記誘電体基板の他方の面に設けられた地導体と、
    　前記ストリップ導体と前記導体板を接続する部分を除く、前記導体板の周辺と前記地導体を接続する複数の接続導体とを備え、
    　前記導波管と前記誘電体基板の接続領域の前記地導体に開口を設け、
    　前記導体板は前記誘電体基板を介して前記開口を覆うように設け、
    　前記ストリップ導体と前記地導体でマイクロストリップ線路を形成し、
    　前記マイクロストリップ線路の長手方向に並び、かつ前記導体板の対抗する両側に設けられた２列の接続導体の列間隔を、前記開口付近よりも前記ストリップ導体と前記導体板の接続部付近の方が狭くなるように接続導体を配置する
    　ことを特徴とする導波管マイクロストリップ線路変換器。
  2. 　前記ストリップ導体と前記導体板の接続部付近の前記導体板に切り欠きを設けた
    　ことを特徴とする請求項１記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。
  3. 　前記導波管内の信号伝搬方向の中心及び管壁に並行な面を通り、前記誘電体基板に対して垂直な面を通り、前記マイクロストリップ線路の長手方向に対して垂直な面を通る断面について対称構造である
    　ことを特徴とする請求項１又は２記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。
  4. 　前記開口は、前記導波管の信号伝搬方向に垂直な断面よりも内側に配置される
    　ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれかに記載の導波管マイクロストリップ線路変換器。
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