JP5705035B2 - Waveguide microstrip line converter - Google Patents
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Description
本発明は、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と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。 The present invention relates to a waveguide microstrip line converter that mutually converts power propagating through a waveguide and power propagating through a microstrip line.
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とを接続するために広く用いられる。この導波管マイクロストリップ線路変換器としては、例えば、導波管のショート面を誘電体基板の一方の面に形成された地導体に接続し、その地導体に接続されたショート面内にショート面の長辺と平行にスロット(開口)を設け、誘電体基板の他方の面に形成された導体板とが複数の接続導体によりショート面を囲うように接続され、導体板にスロットに対して直交する方向に延びるマイクロストリップ線路を接続する構成が提案されている(例えば、特許文献1)。 Waveguide microstrip line converters are widely used to connect waveguides and microstrip lines. As this waveguide microstrip line converter, for example, a short surface of a waveguide is connected to a ground conductor formed on one surface of a dielectric substrate, and the short is connected to the short surface connected to the ground conductor. A slot (opening) is provided in parallel with the long side of the surface, and a conductor plate formed on the other surface of the dielectric substrate is connected to surround the short surface by a plurality of connecting conductors, and the conductor plate is connected to the slot. A configuration for connecting microstrip lines extending in an orthogonal direction has been proposed (for example, Patent Document 1).
しかしながら、上記従来技術を用いて導波管を伝搬する電力を導体板に互いに逆方向に接続された2つのマイクロストリップ線路に分配する分配器として応用した場合、一方のマイクロストリップ線路と導体板との接続部付近から放射される不要電波と、他方のマイクロストリップ線路と導体板との接続部付近から放射される不要電波とが同位相となり、導波管の管軸方向に平行する方向でそれぞれの不要電波が干渉し、不要電波の電波放射レベルが大きくなる、という問題があった。 However, when applied as a distributor that distributes power propagating through a waveguide to two microstrip lines connected in opposite directions to a conductor plate using the above-described prior art, one microstrip line and a conductor plate Unnecessary radio waves radiated from the vicinity of the connection portion of the other and the unnecessary radio waves radiated from the vicinity of the connection portion between the other microstrip line and the conductor plate have the same phase, respectively, in directions parallel to the tube axis direction of the waveguide There is a problem that unnecessary radio waves interfere with each other and the radio wave emission level of the unnecessary radio waves increases.
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、導波管の管軸方向に平行する方向に生じる不要電波の電波放射レベルを低減させ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提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above, and provides a waveguide microstrip line converter that can reduce the radiation level of unwanted radio waves generated in a direction parallel to the tube axis direction of the waveguide. The purpose is to do.
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明にかかる導波管マイクロストリップ線路変換器は、導波管を伝搬する電力と誘電体基板上に設けられた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導波管マイクロストリップ線路変換器であって、前記誘電体基板の一方の面に形成された導体地板、前記誘電体基板の他方の面に前記導体地板よりも小さい略長方形状に形成された導体板、および、前記導体板の長辺に沿って前記導体板と前記導体地板とを接続する複数のスルーホールを含み構成されるポスト壁導波路と、前記導体板の一方の短辺から、この短辺に直交する方向に延びて形成された第1のマイクロストリップ線路と、前記導体板の他方の短辺から、前記第1のマイクロストリップ線路と逆方向に延びて形成された第2のマイクロストリップ線路と、前記導体地板上に長手方向が前記第1のマイクロストリップ線路および前記第2のマイクロストリップ線路に直交する方向となるように設けられるスロットと、を備え、前記スロットは、前記ポスト壁導波路の一方の端部から前記スロットまでの距離と前記ポスト壁導波路の他方の端部から前記スロットまでの距離との距離差が前記ポスト壁導波路における伝搬波長の略1/2となるように形成され、前記スロットを囲うように、前記導波管のショート面と前記導体地板とが接して形成されることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems and achieve the object, a waveguide microstrip line converter according to the present invention includes a power propagating through a waveguide and a power propagating through a microstrip line provided on a dielectric substrate. A microstrip line converter for mutually converting between a conductor ground plane formed on one surface of the dielectric substrate and a substantially rectangular shape smaller than the conductor ground plane on the other surface of the dielectric substrate A conductor plate formed in a shape, a post wall waveguide configured to include a plurality of through-holes connecting the conductor plate and the conductor ground plate along the long side of the conductor plate, and one of the conductor plates A first microstrip line that extends in a direction perpendicular to the short side, and a second microside that extends in the opposite direction to the first microstrip line. The A second microstrip line, and a slot provided on the conductor ground plate so that a longitudinal direction thereof is perpendicular to the first microstrip line and the second microstrip line. Is a distance difference between the distance from one end of the post wall waveguide to the slot and the distance from the other end of the post wall waveguide to the slot is an approximate propagation wavelength in the post wall waveguide. The short-circuit surface of the waveguide is formed in contact with the conductive ground plane so as to surround the slot.
本発明によれば、導波管の管軸方向に平行する方向に生じる不要電波の電波放射レベルを低減させることができる、という効果を奏する。 According to the present invention, there is an effect that it is possible to reduce the radio wave radiation level of unnecessary radio waves generated in the direction parallel to the tube axis direction of the waveguide.
以下に添付図面を参照し、本発明の実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器について説明する。なお、以下に示す実施の形態により本発明が限定されるものではない。 A waveguide microstrip converter according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. In addition, this invention is not limited by embodiment shown below.
実施の形態.
図1は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の正面図である。また、図2は、図1に示す導波管マイクロストリップ変換器のA−A’線に沿う矢視断面図である。
Embodiment.
FIG. 1 is a front view of a waveguide microstrip converter according to an embodiment. 2 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of the waveguide microstrip converter shown in FIG.
実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器は、導波管7を伝搬する電力と誘電体基板1上に設けられた第1および第2のマイクロストリップ線路2a,2bを伝搬する電力を相互に変換する機能を有している。導波管7は、管軸方向の一端部である入出力端8と、管軸方向の他端部であり、誘電体基板1と接する面であるショート面9とを有している。
In the waveguide microstrip converter according to the embodiment, the power propagating through the waveguide 7 and the power propagating through the first and
図1および図2に示すように、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器は、誘電体基板1の一方の面に形成された導体地板4と、誘電体基板1の他方の面に導体地板4よりも小さい略長方形状に形成された導体板3と、導体板3の長辺に沿って導体板3と導体地板4とを接続する複数のスルーホール5と、導体板3の一方の短辺から、この短辺に直交する方向に誘電体基板1の端部に延びて形成された第1のマイクロストリップ線路2aと、導体板3の他方の短辺から、第1のマイクロストリップ線路2aと逆方向に誘電体基板1の端部に延びて形成された第2のマイクロストリップ線路2bとを備えている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the waveguide microstrip converter according to the embodiment includes a conductor ground plane 4 formed on one surface of a
第1のマイクロストリップ線路2aは、誘電体基板1の端部側に入出力端10aを有し、第2のマイクロストリップ線路2bは、誘電体基板1の端部側に入出力端10bを有している。
The
導体地板4、導体板3、および複数のスルーホール5は、ポスト壁導波路100を構成している。ポスト壁導波路100を構成する導体地板4には、長手方向が第1および第2のマイクロストリップ線路2a,2bに直交する方向となるように設けられるスロット6が設けられ、そのスロット6は、ポスト壁導波路100の一方の端部からスロット6までの距離L1とポスト壁導波路100の他方の端部からスロット6までの距離L2との距離差ΔLがポスト壁導波路100における伝搬波長λgの略1/2となるように形成される。そして、そのスロット6を囲うように、導体地板4と導波管7とがショート面9を接して接続され、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器が形成される。なお、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、このスロット6の長さおよび幅を調整することにより、ポスト壁導波路100の入力インピーダンスに対するインピーダンス整合を図る。
The conductor base plate 4, the conductor plate 3, and the plurality of through
導体板3と第1のマイクロストリップ線路2aとの接続部付近B、および導体板3と第2のマイクロストリップ線路2bとの接続部付近B’には、インピーダンス整合用の切り欠き11a,11bを有している。なお、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、切り欠き11a,11bの長さおよび幅、あるいはポスト壁導波路100を構成する各スルーホール5間の間隔を調整することにより、第1および第2のマイクロストリップ線路2a,2bの入力インピーダンスに対するインピーダンス整合を図る。
また、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、第1のマイクロストリップ線路2aおよび第2のマイクロストリップ線路2bの幅を調整することにより、第1のマイクロストリップ線路2aおよび第2のマイクロストリップ線路2bに伝搬する電力配分の均等化を図る。
In the waveguide microstrip converter according to the embodiment, the
つぎに、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の動作について、図1〜図4を参照して説明する。図3は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の水平方向の不要電波の放射パターンの一例を示す図である。また、図4は、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の垂直方向の不要電波の放射パターンの一例を示す図である。 Next, the operation of the waveguide microstrip converter according to the embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a radiation pattern of unnecessary radio waves in the horizontal direction of the waveguide microstrip converter according to the embodiment. FIG. 4 is a diagram illustrating an example of a radiation pattern of unnecessary radio waves in the vertical direction of the waveguide microstrip converter according to the embodiment.
図3に示す例では、導波管7の入出力端8から誘電体基板1を見て、第1および第2のマイクロストリップ線路2a,2bに対して平行な平面上の方向を垂直方向として、導波管7の管軸方向から垂直方向に振った角度に対する利得の関係を示している。また、図4に示す例では、第1および第2のマイクロストリップ線路2a,2bに対して直交する平面上の方向を水平方向として、導波管7の管軸方向から水平方向に振った角度に対する利得の関係を示している。図3および図4中に実線で示したグラフは、実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器の不要電波の放射パターンを示し、点線で示したグラフは、L1とL2とが等距離である場合の放射パターンを示している。
In the example shown in FIG. 3, when the
導波管7の入出力端8に高周波信号が入力されると、ショート面9では、導波管7の広壁面(方形の導波管7の管軸方向に平行な4つの壁面のうち、管軸方向に対して垂直方向の幅が広い2つの壁面)に対して垂直(広壁面を垂直に貫く方向)に電流が流れる。導波管7のショート面9が接する導体地板4に設けたスロット6は、ショート面9を流れる電流を垂直に遮断することから、導波管7とスロット6とが強く結合して、高周波信号がポスト壁導波路100に伝搬する。さらに、高周波信号は、ポスト壁導波路100内において2つに分波され、一方がポスト壁導波路100内の距離L1を伝搬して導体板3と第1のマイクロストリップ線路2aとの接続部に到達し、他方がポスト壁導波路100内の距離L2を伝搬して導体板3と第2のマイクロストリップ線路2bとの接続部に到達する。
When a high frequency signal is input to the input / output end 8 of the waveguide 7, the short surface 9 has a wide wall surface of the waveguide 7 (among four wall surfaces parallel to the tube axis direction of the rectangular waveguide 7, A current flows perpendicularly to (two wall surfaces having a wide width in the direction perpendicular to the tube axis direction) (in a direction penetrating the wide wall surface). Since the slot 6 provided in the conductor ground plane 4 with which the short surface 9 of the waveguide 7 is in contact blocks the current flowing through the short surface 9 vertically, the waveguide 7 and the slot 6 are strongly coupled to each other so that a high-frequency signal is generated. Propagates to the
このとき、導体板3と第1のマイクロストリップ線路2aとの接続部付近B、および導体板3と第2のマイクロストリップ線路2bとの接続部付近B’において、高周波信号の基本波成分の電波が放射される。例えば、スロット6をポスト壁導波路100の両短辺からの距離が等しくなる位置に設けた場合、つまり、距離L1と距離L2とが等距離である場合(|L1−L2|=ΔL≒0)には、各接続部付近B,B’から放射される電波の位相が同位相となり、図3および図4に示すように、電波放射レベルが水平方向および垂直方向ともに導波管7の管軸方向正面で大きくなる。
At this time, the radio wave of the fundamental wave component of the high-frequency signal in the vicinity B of the connection portion between the conductor plate 3 and the
本実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、距離L1と距離L2との距離差ΔLがポスト壁導波路100における伝搬波長λgの略1/2となる位置(|L1−L2|=ΔL≒λg/2)にスロット6を設けている。このため、各接続部付近B,B’からそれぞれ放射される各不要電波の位相が互いに逆位相となり、導波管7の管軸方向に平行する方向では各不要電波が互いに打ち消し合うため、図3および図4に示すように、水平角度0[deg]付近および垂直角度0[deg]付近における不要電波の電波放射レベルが小さくなる。 In the waveguide microstrip converter according to the present embodiment, the position where the distance difference ΔL between the distance L1 and the distance L2 is approximately ½ of the propagation wavelength λg in the post-wall waveguide 100 (| L1-L2 | = Slot 6 is provided at ΔL≈λg / 2). For this reason, the phases of the unnecessary radio waves radiated from the connection portions near B and B ′ are opposite to each other, and the unnecessary radio waves cancel each other in the direction parallel to the tube axis direction of the waveguide 7. As shown in FIG. 3 and FIG. 4, the radio wave radiation level of unnecessary radio waves is reduced around the horizontal angle 0 [deg] and near the vertical angle 0 [deg].
なお、本実施の形態にかかる導波管マイクロストリップ変換器では、距離L1と距離L2とが異なることによる第1のマイクロストリップ線路2aおよび第2のマイクロストリップ線路2bに伝搬する電力配分の不均衡は、第1のマイクロストリップ線路2aおよび第2のマイクロストリップ線路2bの線路幅を調整することにより解消することが可能である。
In the waveguide microstrip converter according to the present embodiment, the power distribution propagating to the
以上説明したように、実施の形態の導波管マイクロストリップ変換器によれば、ポスト壁導波路の一方の端部からスロットまでの距離とポスト壁導波路の他方の端部からスロットまでの距離との距離差がポスト壁導波路における伝搬波長の略1/2となるようにしたので、第1のマイクロストリップ線路と導体板との接続点付近から放射される不要電波の位相と、第2のマイクロストリップ線路と導体板との接続点付近から放射される不要電波の位相とが互いに逆位相となり、導波管の管軸方向正面において打ち消し合うので、導波管の管軸方向に平行する方向に生じる不要電波の電波放射レベルを低減させることができる。 As described above, according to the waveguide microstrip converter of the embodiment, the distance from one end of the post wall waveguide to the slot and the distance from the other end of the post wall waveguide to the slot. The distance difference between the first microstrip line and the conductor plate is approximately equal to the half of the propagation wavelength in the post-wall waveguide. The phases of unwanted radio waves radiated from the vicinity of the connection point between the microstrip line and the conductor plate are opposite to each other and cancel each other in front of the waveguide in the tube axis direction, so that they are parallel to the tube axis direction of the waveguide. The radio wave radiation level of unnecessary radio waves generated in the direction can be reduced.
また、第1のマイクロストリップ線路および第2のマイクロストリップ線路の線路幅を調整することにより、ポスト壁導波路の一方の端部からスロットまでの距離とポスト壁導波路の他方の端部からスロットまでの距離とが異なることによる電力配分の不均衡を解消することができる。 Further, by adjusting the line widths of the first microstrip line and the second microstrip line, the distance from one end of the post wall waveguide to the slot and the slot from the other end of the post wall waveguide It is possible to eliminate an imbalance in power distribution due to the difference in the distance to.
なお、上述した実施の形態では、距離L1と距離L2との距離差ΔLがポスト壁導波路における伝搬波長λgの略1/2となる位置(ΔL≒λg/2)にスロットを設ける場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、λg/2に対する当該距離差ΔLの許容範囲が数%から十数%の範囲にあれば許容されると考える。例えば、λg/2に対する当該距離差ΔLの許容範囲が±10%以内であれば好ましく、±5%以内であればより好ましい。 In the above-described embodiment, the case where the slot is provided at a position (ΔL≈λg / 2) where the distance difference ΔL between the distance L1 and the distance L2 is approximately ½ of the propagation wavelength λg in the post-wall waveguide is described. However, the present invention is not limited to this, and is considered to be permissible if the permissible range of the distance difference ΔL with respect to λg / 2 is in the range of several percent to several tens percent. For example, the allowable range of the distance difference ΔL with respect to λg / 2 is preferably within ± 10%, and more preferably within ± 5%.
また、以上の実施の形態に示した構成は、本発明の構成の一例であり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、一部を省略する等、変更して構成することも可能であることは言うまでもない。 The configurations described in the above embodiments are examples of the configurations of the present invention, and can be combined with other known techniques, and a part of the configurations is omitted without departing from the gist of the present invention. Needless to say, it is possible to change the configuration.
1 誘電体基板
2a 第1のマイクロストリップ線路
2b 第2のマイクロストリップ線路
3 導体板
4 導体地板
5 スルーホール
6 スロット(開口)
7 導波管
8 入出力端(導波管)
9 ショート面
10a 入出力端(第1のマイクロストリップ線路)
10b 入出力端(第2のマイクロストリップ線路)
11a,11b 切り欠き
100 ポスト壁導波路
DESCRIPTION OF
7 Waveguide 8 Input / output end (waveguide)
9
10b Input / output terminal (second microstrip line)
11a,
Claims (4)
前記誘電体基板の一方の面に形成された導体地板、前記誘電体基板の他方の面に前記導体地板よりも小さい略長方形状に形成された導体板、および、前記導体板の長辺に沿って前記導体板と前記導体地板とを接続する複数のスルーホールを含み構成されるポスト壁導波路と、
前記導体板の一方の短辺から、この短辺に直交する方向に延びて形成された第1のマイクロストリップ線路と、
前記導体板の他方の短辺から、前記第1のマイクロストリップ線路と逆方向に延びて形成された第2のマイクロストリップ線路と、
前記導体地板上に長手方向が前記第1のマイクロストリップ線路および前記第2のマイクロストリップ線路に直交する方向となるように設けられるスロットと、
を備え、
前記スロットは、前記ポスト壁導波路の一方の端部から前記スロットまでの距離と前記ポスト壁導波路の他方の端部から前記スロットまでの距離との距離差が前記ポスト壁導波路における伝搬波長の略1/2となるように形成され、
前記スロットを囲うように、前記導波管のショート面と前記導体地板とが接して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。 A waveguide microstrip line converter that mutually converts power propagating through a waveguide and power propagating through a microstrip line provided on a dielectric substrate,
A conductor ground plate formed on one surface of the dielectric substrate, a conductor plate formed in a substantially rectangular shape smaller than the conductor ground plate on the other surface of the dielectric substrate, and a long side of the conductor plate A post wall waveguide configured to include a plurality of through holes connecting the conductor plate and the conductor ground plane;
A first microstrip line formed extending from one short side of the conductor plate in a direction perpendicular to the short side;
A second microstrip line formed extending from the other short side of the conductor plate in a direction opposite to the first microstrip line;
A slot provided on the conductor ground plane so that a longitudinal direction thereof is perpendicular to the first microstrip line and the second microstrip line;
With
The slot is a propagation wavelength in the post wall waveguide, which is a distance difference between a distance from one end of the post wall waveguide to the slot and a distance from the other end of the post wall waveguide to the slot. Is formed to be approximately half of
A waveguide microstrip line converter characterized in that a short surface of the waveguide and the conductor ground plane are in contact with each other so as to surround the slot.
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