JP2928154B2 - Waveguide-microstrip line converter - Google Patents
Waveguide-microstrip line converterInfo
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Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は導波管−マイクロス
トリップ線路変換器に関し、特にミリ波帯等の高い周波
数における導波管−マイクロストリップ線路変換器に関
する。The present invention relates to a waveguide-to-microstrip line converter, and more particularly to a waveguide-to-microstrip line converter at a high frequency such as a millimeter wave band.
【０００２】[0002]
【従来の技術】ミリ波帯等の高い周波数帯では、導波管
とマイクロストリップ線路との間で伝送信号を変換する
ための導波管−マイクロストリップ線路変換器が必要と
される。このような変換器としては、例えば、電子通信
学会「アンテナ光学ハンドブック」昭和５５年１０月３
０日，Ｐ．２６４，図４・１０（ａ）に記載されている
ようにプローブを利用したものがある。これは、図３に
示すように、導波管１１の管壁に穴１１ｂを開け、この
穴１１ｂを通してプローブ１２を導波管１１の内部に侵
入位置させたものである。プローブ１２の外端部は、導
波管１１に沿って延設した誘電体基板１３に形成された
マイクロストリップ線路１４に半田等のろう材１５によ
り接続されている。2. Description of the Related Art In a high frequency band such as a millimeter wave band, a waveguide-microstrip line converter for converting a transmission signal between a waveguide and a microstrip line is required. Such a converter is described in, for example, IEICE “Antenna Optics Handbook”, October 3, 1980.
Day 0, p. 264, there is a probe utilizing a probe as described in FIGS. As shown in FIG. 3, a hole 11b is made in the tube wall of the waveguide 11, and the probe 12 is inserted into the inside of the waveguide 11 through the hole 11b. The outer end of the probe 12 is connected to a microstrip line 14 formed on a dielectric substrate 13 extending along the waveguide 11 by a brazing material 15 such as solder.
【０００３】また、同様に導波管とマイクロストリップ
線路との間で高周波信号の変換を行うための技術とし
て、特開平０２−２９２９０２号公報に記載されたもの
があり、この技術では導波管の電波の伝搬方向の端部内
にリッジが設けられ、このリッジにストリップ線路が近
接配置されて電磁結合されたものがある。A technique for similarly converting a high-frequency signal between a waveguide and a microstrip line is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 02-292902. A ridge is provided in an end portion of the radio wave in the propagation direction, and a strip line is arranged close to the ridge and electromagnetically coupled.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】このような従来の技術
において、前者の文献に記載された技術は、導波管１１
内にプローブ１２を挿入して同軸構造を構成し、その上
でこのプローブ１２をマイクロストリップ線路１４に対
して物理的に接続して導波管１１とマイクロストリップ
線路１４との電気的な接続を行っている。このため、プ
ローブ１２とマイクロストリップ線路１４とを半田やそ
の他のろう材により接続しているが、ろう材による接続
はその接続寸法精度が低いために、プローブ１２とマイ
クロストリップ線路１４との間、あるいは導波管１１と
マイクロストリップ線路１４との間のそれぞれの位置精
度が低下され、この精度誤差によって変換効率が低下さ
れ、かつ信頼性が低下されるという問題がある。また、
ろう付け作業を高精度に行うことが要求されるために変
換器の製造が困難なものになり、生産性が低下される原
因となっている。In such a conventional technique, the technique described in the former document is related to the waveguide 11.
A probe 12 is inserted into the inside to form a coaxial structure. Then, the probe 12 is physically connected to the microstrip line 14 to electrically connect the waveguide 11 and the microstrip line 14. Is going. For this reason, the probe 12 and the microstrip line 14 are connected by solder or other brazing material. However, the connection by the brazing material has a low connection dimensional accuracy. Alternatively, there is a problem that the positional accuracy between the waveguide 11 and the microstrip line 14 is reduced, and the conversion error and reliability are reduced due to the accuracy error. Also,
Since it is required to perform the brazing operation with high precision, it is difficult to manufacture the converter, which causes a decrease in productivity.
【０００５】また、後者の公報に記載された技術は、導
波管の電波の伝搬方向の開口にリッジが設けられ、かつ
これと垂直に向けてストリップ線路が設けられているた
め、導波管の管軸とストリップ線路とが直交配置される
ことになる。このため、ストリップ線路の線路長が長い
場合には、導波管の長さ方向の寸法とストリップ線路の
長さ寸法とで変換器全体が三次元方向に大きくなり、小
型の変換器を構成することが難しいという問題がある。In the technique described in the latter publication, a ridge is provided in an opening of a waveguide in a propagation direction of a radio wave, and a strip line is provided perpendicularly to the ridge. And the strip line are orthogonally arranged. For this reason, when the line length of the strip line is long, the entire converter becomes large in the three-dimensional direction by the dimension in the length direction of the waveguide and the length dimension of the strip line, thereby forming a small converter. There is a problem that it is difficult.
【０００６】本発明の目的は、変換器の製造を容易に行
うことを可能にし、かつその一方で変換器の信頼性の向
上、生産性の向上を可能にし、しかも小型化を可能にし
た導波管−マイクロストリップ線路変換器を提供するこ
とにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to make it easier to manufacture a converter, and at the same time to improve the reliability and productivity of the converter and to reduce the size. It is to provide a waveguide-microstrip line converter.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明の導波管−マイク
ロストリップ変換器は、導波管の電界に垂直な管壁に、
導波管の内外に貫通されるスロットを有し、このスロッ
トにその一部が臨ませられたマイクロストリップ線路を
前記管壁の外面に沿って管長方向に配置して両者を電磁
結合したことを特徴とする。ここで、マイクロストリッ
プ線路を構成する誘電体基板の裏面は導波管の管壁外面
に密接固定され、この管壁がマイクロストリップ線路の
グラウンドとして構成され、かつ導波管内にはスロット
に対向して導波管とは別体に構成されたブロックからな
るリッジが固定設置され、このリッジに階段状のインピ
ーダンス変換ステップが形成される。また、スロット
は、導波管の短絡面から管内波長の１／２またはその整
数倍の長さ位置に設けられる。SUMMARY OF THE INVENTION A waveguide-to-microstrip converter according to the present invention is provided on a tube wall perpendicular to the electric field of the waveguide.
It has a slot penetrating inside and outside the waveguide, and a microstrip line, a part of which faces this slot, is arranged along the outer surface of the pipe wall in the pipe length direction to electromagnetically couple the two. Features. Here, the back surface of the dielectric substrate constituting the microstrip line is closely fixed to the outer surface of the waveguide wall of the waveguide, and this tube wall is configured as the ground of the microstrip line and faces the slot in the waveguide. From a block constructed separately from the waveguide.
The ridge is fixedly installed, and a step-like impedance conversion step is formed on the ridge. Further, the slot is provided at a position from the short-circuit surface of the waveguide to a length of １ ／ of the guide wavelength or an integral multiple thereof.
【０００８】[0008]
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１は本発明の第１の実施形態の平
面図とＡＡ線断面図である。導波管１の電界に垂直な方
向に対向された一対の管壁の一方の内面には導電材から
なるブロック２が固定されている。このブロック２は、
その一方の端面は前記導波管１の短絡面１ａに接触さ
れ、他方の端面は管軸方向に向かって高さ寸法が階段状
に小さくされたインピーダンス変換ステップ３として構
成され、かつその管軸方向の長さは導波管の管内波長の
１／２の長さよりも十分に長く形成されている。そし
て、ブロック２の上面と前記導波管１の他方の管壁との
間には微小な空隙が画成されている。Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a plan view and a cross-sectional view taken along line AA of a first embodiment of the present invention. A block 2 made of a conductive material is fixed to one inner surface of a pair of tube walls opposed to each other in a direction perpendicular to the electric field of the waveguide 1. This block 2
One end face thereof is in contact with the short-circuit face 1a of the waveguide 1, and the other end face is configured as an impedance conversion step 3 whose height dimension is reduced stepwise in the tube axis direction. The length in the direction is formed sufficiently longer than の 長 of the guide wavelength of the waveguide. A minute gap is defined between the upper surface of the block 2 and the other tube wall of the waveguide 1.
【０００９】そして、前記導波管１の他方の管壁には、
前記ブロック２の上面に対向する位置に、導波管の内外
を貫通させる管軸方向に垂直なスロット４が設けられて
いる。このスロット４は、導波管１の短絡面１ａから管
内波長の約１／２の長さの位置に設けられている。Then, on the other tube wall of the waveguide 1,
At a position facing the upper surface of the block 2, there is provided a slot 4 perpendicular to the tube axis direction that penetrates the inside and outside of the waveguide. The slot 4 is provided at a position which is about の of the guide wavelength from the short-circuit surface 1 a of the waveguide 1.
【００１０】さらに、前記スロット４が形成される導波
管１の他方の管壁の外面には、誘電体基板５に形成され
たマイクロストリップ線路６が配置される。前記誘電体
基板５はその裏面が前記導波管１の管壁の外面に密接状
態に固定されており、これによりこの管壁は誘電体基板
５の表面に形成されたマイクロストリップ線路６のＧＮ
Ｄとして機能することになる。また、マイクロストリッ
プ線路６では、その一部が適当な長さのスタブ７として
形成され、このスタブ７が前記スロット４に対向位置さ
れるように構成される。Further, a microstrip line 6 formed on a dielectric substrate 5 is arranged on the outer surface of the other tube wall of the waveguide 1 in which the slot 4 is formed. The back surface of the dielectric substrate 5 is fixed in close contact with the outer surface of the tube wall of the waveguide 1, whereby the tube wall is formed by the GN of the microstrip line 6 formed on the surface of the dielectric substrate 5.
It will function as D. In the microstrip line 6, a part thereof is formed as a stub 7 having an appropriate length, and the stub 7 is configured so as to face the slot 4.
【００１１】この構成によれば、導波管１の短絡面１ａ
から管内波長の約１／２の長さ位置にスロット４が設け
られているため、スロット４における磁界は最大とな
り、スロット４が効率よく励振される。その励振された
磁界がスタブ７を介してマイクロストリップ線路６に電
磁的に結合される。これにより、導波管１とマイクロス
トリップ線路６とがスロット４を介して非接触で電磁的
に結合することができる。このとき、前記ブロック２に
設けられたインピーダンス変換ステップ３は、スロット
４よりも手前に位置されているため、導波管１の特性イ
ンピーダンスをマイクロストリップ線路７の特性インピ
ーダンスに合わせ、インピーダンスマッチングを取るこ
とができる。According to this configuration, the short-circuit surface 1a of the waveguide 1
Since the slot 4 is provided at a position of about 1/2 of the guide wavelength, the magnetic field in the slot 4 is maximized, and the slot 4 is efficiently excited. The excited magnetic field is electromagnetically coupled to the microstrip line 6 via the stub 7. Thereby, the waveguide 1 and the microstrip line 6 can be electromagnetically coupled via the slot 4 in a non-contact manner. At this time, since the impedance conversion step 3 provided in the block 2 is located before the slot 4, the impedance matching is performed by matching the characteristic impedance of the waveguide 1 with the characteristic impedance of the microstrip line 7. be able to.
【００１２】したがって、この実施形態の変換器では、
従来のようにプローブをマイクロストリップ線路に物理
的に接続する必要がなくなり、その接続作業が不要とな
って、変換器の製造を容易なものにでき、生産性を高め
るとともに、位置精度の低下が原因とされる特性や信頼
性の低下を改善することが可能となる。また、マイクロ
ストリップ線路は導波管の電波の伝搬方向に沿って配置
されるため、マイクロストリップ線路の線路長が長い場
合でも変換器の寸法は導波管の寸法内に納めることがで
き、小型化が可能となる。Therefore, in the converter of this embodiment,
It is no longer necessary to physically connect the probe to the microstrip line as in the past, making the connection work unnecessary, making it easier to manufacture the transducer, increasing productivity and reducing positional accuracy. It is possible to improve the cause of the characteristics and the decrease in reliability. Also, since the microstrip line is arranged along the propagation direction of the radio wave of the waveguide, even if the line length of the microstrip line is long, the dimensions of the converter can be kept within the dimensions of the waveguide, and the size is small. Is possible.
【００１３】図２（ａ），（ｂ）は本発明の導波管−マ
イクロストリップ線路変換器の第２の実施形態の平面図
とＢＢ線断面図である。なお、第１の実施形態と等価な
部分には同一符号を付してある。この実施形態では、導
波管１の一方の管壁内面に固定されたブロック２Ａはそ
の幅方向の寸法が導波管の内側寸法よりも小さくされ、
かつその一方の端面が導波管の短絡面に対して所要の間
隔をおいて対向される管軸方向と垂直な面として形成さ
れたリッジとして形成されている点が第１の実施形態と
は相違している。FIGS. 2A and 2B are a plan view and a sectional view taken along the line BB of a second embodiment of the waveguide-microstrip line converter according to the present invention. Note that parts equivalent to those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In this embodiment, the block 2A fixed to the inner surface of one tube wall of the waveguide 1 has its width dimension smaller than the inner dimension of the waveguide,
The first embodiment is different from the first embodiment in that one end face is formed as a ridge formed as a plane perpendicular to the tube axis direction facing a short-circuit plane of the waveguide at a required interval. Are different.
【００１４】この第２の実施形態においても、導波管１
の短絡面１ａから管内波長の約１／２の長さ位置にスロ
ット４が設けられているため、スロット４における磁界
は最大となり、スロット４が効率よく励振され、スタブ
７を介してマイクロストリップ線路７に電磁的に結合さ
れる。これにより、導波管１とマイクロストリップ線路
７とがスロット４を介して非接触で電磁的に結合するこ
とができる。このとき、リッジ２Ａのインピーダンス変
換ステップ３により導波管１の特性インピーダンスとマ
イクロストリップ線路６の特性インピーダンスに合わせ
てインピーダンスマッチングを取ることができる。In the second embodiment, the waveguide 1
Since the slot 4 is provided at a position about half the guide wavelength from the short-circuiting surface 1a, the magnetic field in the slot 4 is maximized, the slot 4 is efficiently excited, and the microstrip line is 7 is electromagnetically coupled. Thereby, the waveguide 1 and the microstrip line 7 can be electromagnetically coupled via the slot 4 in a non-contact manner. At this time, impedance matching can be performed in accordance with the characteristic impedance of the waveguide 1 and the characteristic impedance of the microstrip line 6 by the impedance conversion step 3 of the ridge 2A.
【００１５】したがって、第２の実施形態においても、
従来のようなプローブをマイクロストリップ線路に物理
的に接続することが不要となり、第１の実施形態と同様
に接続作業を容易化して生産性を高めることができると
ともに、位置精度の低下が原因とされる特性や信頼性を
改善することができる。また、マイクロストリップ線路
の線路長が長い場合でも変換器の小型化が可能となる。Therefore, also in the second embodiment,
It is not necessary to physically connect the probe to the microstrip line as in the related art, so that the connection operation can be facilitated and the productivity can be increased similarly to the first embodiment, and the position accuracy is lowered. Characteristics and reliability can be improved. Further, even when the length of the microstrip line is long, the converter can be downsized.
【００１６】[0016]
【発明の効果】以上説明したように本発明は、導波管の
電界と垂直な管壁にスロットを設け、このスロットに臨
んでマイクロストリップ線路を配置して両者を電磁結合
し、かつ導波管内に導波管とは別体に構成されたブロッ
クからなるリッジを固定設置しているので、マイクロス
トリップ線路に対するインピーダンス整合が可能にされ
るとともに、マイクロストリップ線路に対してプローブ
を物理的に接続する必要がなく、製造を容易にして生産
性を高めるとともに、ろう付けによる位置精度誤差が防
止でき、信頼性の向上を図ることができる。また、マイ
クロストリップ線路は導波管の管長方向に沿って配設さ
れ、かつその裏面が管壁の外面に密接固定されているた
め、マイクロストリップ線路を導波管の管長範囲内に納
めることができ、小型の変換器を実現することが可能と
なる。As described above, according to the present invention, a slot is provided in a tube wall perpendicular to the electric field of the waveguide, a microstrip line is arranged facing the slot, and the two are electromagnetically coupled to each other. A block formed separately from the waveguide in the tube
The ridge is fixedly installed, which enables impedance matching to the microstrip line and eliminates the need to physically connect the probe to the microstrip line, facilitating manufacturing and improving productivity. In addition, the positional accuracy error due to brazing can be prevented, and the reliability can be improved. Also, since the microstrip line is disposed along the length of the waveguide and the back surface is tightly fixed to the outer surface of the tube wall, the microstrip line can be accommodated within the length of the waveguide. It is possible to realize a small converter.
【図１】本発明の変換器の第１の実施形態の平面図とＡ
Ａ線断面図である。1 is a plan view of a first embodiment of a converter according to the invention and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line A.
【図２】本発明の変換器の第２の実施形態の平面図とＢ
Ｂ線断面図である。FIG. 2 is a plan view of a second embodiment of the converter according to the invention and FIG.
It is a B sectional view.
【図３】従来の変換器の一例を示す断面図である。FIG. 3 is a sectional view showing an example of a conventional converter.
１ 導波管 ２ ブロック ２Ａ リッジ ３ インピーダンス変換ステップ ４ スロット ５ 誘電体基板 ６ マイクロストリップ線路 ７ スタブ Reference Signs List 1 waveguide 2 block 2A ridge 3 impedance conversion step 4 slot 5 dielectric substrate 6 microstrip line 7 stub
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−202520（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−75249（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−358401（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−230802（ＪＰ，Ａ) 実開 昭48−72839（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01P 5/107 H01P 5/02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (56) References JP-A-7-202520 (JP, A) JP-A-52-75249 (JP, A) JP-A-4-358401 (JP, A) JP-A-2- 230802 (JP, A) Actually open 48-72839 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01P 5/107 H01P 5/02
Claims (1)
内外に貫通されるスロットを有し、このスロットにその
一部が臨ませられたマイクロストリップ線路を前記管壁
の外面に沿って管長方向に配置して両者を電磁結合し、
前記マイクロストリップ線路を構成する誘電体基板の裏
面は前記導波管の管壁外面に密接固定され、この管壁が
マイクロストリップ線路のグラウンドとして構成され、
かつ前記導波管内には前記スロットに対向して前記導波
管とは別体に構成されたブロックからなるリッジが固定
設置され、このリッジに階段状のインピーダンス変換ス
テップが形成され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。1. A microstrip line having a slot penetrating into and out of a waveguide in a tube wall perpendicular to an electric field of a waveguide, and a microstrip line partially exposed to the slot is formed in the tube wall. It is arranged along the outer surface in the pipe length direction and electromagnetically couples both,
The back surface of the dielectric substrate constituting the microstrip line is closely fixed to the outer surface of the tube wall of the waveguide, and the tube wall is configured as a ground of the microstrip line,
And the waveguide is opposed to the slot in the waveguide.
A waveguide-microstrip line converter, wherein a ridge composed of a block formed separately from a tube is fixedly installed, and a step-like impedance conversion step is formed on the ridge.
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Publications (2)
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