JP5766971B2 - Waveguide transmission line converter - Google Patents
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Description
本発明は、導波管伝送線路変換器に関する。 The present invention relates to a waveguide transmission line converter.
導波管から入力された電磁波を伝送線路で伝達する電気信号に変換する、若しくはその逆方向の変換をするためには、導波管伝送線路変換器が用いられている（例えば、非特許文献１）。ここでの伝送線路とは、マイクロストリップ線路又は同軸線路等を意味する。
図６は、導波管伝送線路変換器９の構成例を示す概略図である。図６（ａ）は導波管伝送線路変換器９の透視斜視図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）において導波管伝送線路変換器９を方向Ａ６で見たときの透視図である。
A waveguide transmission line converter is used to convert an electromagnetic wave input from a waveguide into an electric signal transmitted through a transmission line, or in the opposite direction (for example, non-patent literature). 1). The transmission line here means a microstrip line or a coaxial line.
FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration example of the waveguide
同図に示すように、導波管伝送線路変換器９は、不図示の導波管と接続する開口部９１ａを有する直方体形状の筐体９１と、筐体９１において開口部９１ａと対向する面９１ｂ（バックショート板）に取り付けられているコネクタ９２と、一端がコネクタ９２に接続され他端が開口部９１ａ及びバックショート板９１ｂに対して垂直な２つの面（広壁面）のいずれかに接続されているプローブ導体９３とを備えている。ここで、広壁面とは、開口部９１ａが設けられている面に対して垂直な４つの面のうち、開口部９１ａが設けられている面の長い辺を共通にする面である。
As shown in the figure, the waveguide
コネクタ９２は、同軸ケーブルと接続され、同軸ケーブルの内導体をプローブ導体９３に接続して導通させ、同軸ケーブルの外導体を筐体９１に接続して導通させる。コネクタ９２において、同軸ケーブルの内導体と、外導体とは絶縁されている。
プローブ導体９３は、コネクタ９２に接続されている部分からバックショート板９１ｂに対して垂直な接続部９３ａと、管内波長λｇの１／４の距離を隔ててバックショート板９１ｂに対して平行な終端部９３ｃとを有し、接続部９３ａと終端部９３ｃとが垂直に接することによってＬ字形状をなしている。ここで、接続部９３ａ及び終端部９３ｃは、針金状、あるいは棒状の導体である。換言すると、プローブ導体９３は、屈曲部９３ｂにおいて直角に曲がっており、屈曲部９３ｂにより接続部９３ａと終端部９３ｃとに分けられている。ここで、管内波長λｇは、導波管を用いて伝送する電磁波の導波管内における波長、すなわち導波管管内波長である。
The
The
上記の構成を有する導波管伝送線路変換器９は、同軸ケーブルを介してコネクタ９２に入力された電気信号を電磁波に変換して筐体９１の開口部９１ａから出力する。また、導波管伝送線路変換器９は、開口部９１ａから入力された電磁波を電気信号に変換してコネクタ９２に接続された同軸ケーブルに出力する。
図６においては、同軸ケーブルにより電気信号が給電される構成を示したが、マイクロストリップ線路により給電される導波管伝送線路変換器もある（例えば、特許文献１）。
The waveguide
Although FIG. 6 shows a configuration in which an electrical signal is fed by a coaxial cable, there is also a waveguide transmission line converter that is fed by a microstrip line (for example, Patent Document 1).
しかしながら、製造工程において、低い加工精度で製造されると、導波管伝送線路変換器の周波数特性にずれが生じて、要求される周波数特性を満たすことができないことがある。例えば、図６に示した導波管伝送線路変換器９において、コネクタ９２とプローブ導体９３との取付け及び接続や、プローブ導体９３の他端と筐体９１との接続などの加工の精度が悪いと、特性インピーダンスに誤差が生じ、周波数特性がずれて、要求される周波数特性を満たせないことがある。
However, if the manufacturing process is performed with low processing accuracy, the frequency characteristics of the waveguide transmission line converter may be shifted, and the required frequency characteristics may not be satisfied. For example, in the waveguide
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、周波数特性を改善し、加工精度のばらつきにより生じる周波数特性のずれに対する許容範囲を広くした導波管伝送線路変換器を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a waveguide transmission line converter that improves the frequency characteristics and widens the allowable range with respect to frequency characteristic deviation caused by variations in processing accuracy. There is to do.
上記問題を解決するために、本発明は、一端に開口部が形成されかつ他端がバックショート板で閉塞された筒形状の金属筐体と、前記金属筐体において、前記開口部が形成された面以外の面を貫通して一端が外部の伝送線路に接続され、前記バックショート板に対して前記伝送線路から入力される信号の波長の１／４の距離を隔てて平行で、かつ前記開口部から入力又は出力される電磁波の電界が生じる方向に対して平行な導体部を有しているプローブ導体と、前記プローブ導体と電磁結合し、前記プローブ導体の共振周波数と異なる共振周波数を生じさせる寄生素子とを備えていることを特徴とする導波管伝送線路変換器である。 In order to solve the above problems, the present invention provides a cylindrical metal housing having an opening formed at one end and the other end closed by a back short plate, and the opening is formed in the metal housing. One end is connected to an external transmission line through a plane other than the plane, parallel to the back short plate at a distance of 1/4 of the wavelength of the signal input from the transmission line, and A probe conductor having a conductor portion parallel to the direction in which the electric field of the electromagnetic wave input or output from the opening is generated is electromagnetically coupled to the probe conductor to generate a resonance frequency different from the resonance frequency of the probe conductor. A waveguide transmission line converter characterized by comprising a parasitic element.
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記寄生素子は、前記信号の波長の１／４の長さを有する第１素子及び第２素子とからなり、前記第1素子と第２素子とによってＬ字形状をなしていることを特徴とする。
また、本発明は、上記に記載の発明において、前記寄生素子の前記第１素子及び第２素子のいずれか一方は、前記金属筐体の延在方向と平行な前記金属筐体の側面から所定の距離を隔てて、該側面と平行に配置されていることを特徴とする。
According to the present invention, in the above-described invention, the parasitic element includes a first element and a second element having a length of ¼ of the wavelength of the signal, and the first element and the second element. It is characterized by having an L shape.
Further, according to the present invention, in the invention described above, any one of the first element and the second element of the parasitic element is predetermined from a side surface of the metal casing parallel to an extending direction of the metal casing. It is characterized by being arranged in parallel with the side face with a distance of.
この発明によれば、導波管伝送線路変換器は、プローブ導体と電磁結合する寄生素子を設けたことにより、プローブ導体による共振周波数と、プローブ導体及び寄生素子による共振周波数との複数の共振周波数を有することになる。これにより、共振周波数が１つの場合に比べ、所望の周波数特性が得られる周波数帯域を広げることができ、加工精度にばらつきが生じて周波数特性がずれた場合においても、所望の周波数特性を満たすことが容易になる。 According to this invention, the waveguide transmission line converter is provided with a parasitic element that is electromagnetically coupled to the probe conductor, so that a plurality of resonance frequencies of the resonance frequency by the probe conductor and the resonance frequency by the probe conductor and the parasitic element are provided. Will have. As a result, the frequency band in which the desired frequency characteristic can be obtained can be expanded compared to the case where there is one resonance frequency, and the desired frequency characteristic can be satisfied even when the processing characteristics vary and the frequency characteristic shifts. Becomes easier.
以下、図面を参照して、本発明に係る各実施形態における導波管伝送線路変換器を説明する。 Hereinafter, a waveguide transmission line converter in each embodiment according to the present invention will be described with reference to the drawings.
（第１実施形態）
図１は、第１実施形態における導波管伝送線路変換器１の構成を示す概略図である。図１（ａ）は導波管伝送線路変換器１の透視斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）において方向Ａ１から見たときの透視図である。
同図に示すように、導波管伝送線路変換器１は、中空の直方体形状であり、いずれかの面に不図示の導波管と接続する開口部１１ａが設けられている金属製の筐体１１と、筐体１１において開口部１１ａと対向する面１１ｂ(バックショート板)に取り付けられているコネクタ１２と、筐体１１の内部に設置されている基板１３とを備えている。バックショート板１１ｂと対向する面は、面全体が開口部１１ａになっている。
また、筐体１１には狭壁面１１ｃと平行なスリット１１ｄが形成されており、基板１３がスリット１１ｄに差し込まれて固定されている。ここで、狭壁面１１ｃは、バックショート板１１ｂに対して垂直な４つの面のうち、バックショート板１１ｂの短い辺を共通にする２つの面のいずれかである。
(First embodiment)
FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a waveguide
As shown in the figure, the waveguide
In addition, a
コネクタ１２は、同軸ケーブルと接続され、同軸ケーブルの内導体を基板１３上に配置されるプローブ導体１４と接続して導通させ、同軸ケーブルの外導体を筐体１１に接続して導通させる。
基板１３は、誘電体からなり、一方の主面にプローブ導体１４としての配線が形成され、他方の主面に寄生素子１５としての配線が形成されている。また、基板１３は、上述のように筐体１１に固定され、筐体１１のバックショート板１１ｂに対して垂直に接するとともに、狭壁面１１ｃと平行になっており、バックショート板１１ｂから開口部１１ａへの方向と平行になるように固定されている。ここで、図１に示されているプローブ導体１４の配置は、開口部１１ａから入力又は出力される電磁波の電界が発生する方向が広壁面に垂直な方向である場合の配置である。
The
The
プローブ導体１４は、コネクタ１２を介して、コネクタ１２に接続される同軸ケーブルの内導体に接続される。また、プローブ導体１４は、管内波長λｇの１／４の距離を隔ててバックショート板１１ｂと平行、かつ狭壁面１１ｃと平行な配線１４ｂと、配線１４ｂの一端と直角に接するとともにコネクタ１２に接続されている配線１４ａと、配線１４ｂの他端と直角に接し長さが約（λｇ／４）の配線１４ｃとを有している。配線１４ｃは、その長手方向の長さが（λｇ／４）よりわずかに短く、バックショート板１１ｂと接しないようになっている。
The
プローブ導体１４は、配線１４ａ、配線１４ｂ、及び配線１４ｃによって、Ｕ字形状をなしている。ここで、λｇは、外部よりコネクタ１２を介して入力される信号の導波管内における波長、すなわち、導波管管内波長（以下、管内波長）である。
また、プローブ導体１４は、一端がコネクタ１２に接続され、他端が筐体１１に接続されることなくオープン（開放端）になっている。しかし、プローブ導体１４は、筐体１１の狭壁面１１ｃに沿って配置されている長さが約（λｇ／４）の配線１４ｃを有しているので、筐体１１と接続されていないが、筐体１１に接続（短絡）されているのと同じ特性を得ることができる。
The
The
寄生素子１５は、基板１３において、プローブ導体１４が形成されている主面と異なる他方の主面に形成されている。また、寄生素子１５は、長さが（λｇ／４）の２つの配線１５ａ、１５ｂとが直角に接することにより、Ｌ字形状をなしている配線パターンである。配線１５ａは筐体１１の狭壁面１１ｃに沿って配置され、配線１５ｂはバックショート板１１ｂ及び狭壁面１１ｃと平行に配置されている。また、寄生素子１５は、配線１５ｂがプローブ導体１４の配線１４ｂと距離Ｄの位置に配置される。また、寄生素子１５は、狭壁面１１ｃに沿って形成されている長さが約（λｇ／４）の配線１５ａを有することにより、筐体１１に接続されている場合と同じ特性を得ることができ、鏡像法により（λｇ／２）の長さを有する無給電素子とみなすことができる。
The
この距離Ｄは、シミュレーションや実測値などに基づいて、プローブ導体１４と寄生素子１５とに要求される結合量に応じて、０から（λｇ／２）の間のいずれかの値に決定される。また、この結合量は、給電点であるコネクタ１２からみたとき、プローブ導体１４及び寄生素子１５による共振周波数が所定の周波数になる結合量である。
This distance D is determined to be any value between 0 and (λg / 2) according to the amount of coupling required between the
図２は、本実施形態における導波管伝送線路変換器１の反射損失（Return Loss [ｄＢ]）のシミュレーション結果を示すグラフである。同図において、横軸は周波数［ＧＨｚ］を示し、縦軸は反射損失［ｄＢ］を示している。また、実線は寄生素子１５を設けた場合の反射損失を示し、破線は寄生素子１５を設けていない場合の反射損失を示している。
FIG. 2 is a graph showing a simulation result of the return loss (Return Loss [dB]) of the waveguide
導波管伝送線路変換器１は、寄生素子１５が設けられていることで、約９．６［ＧＨｚ］と約１０．６［ＧＨｚ］との２つの共振周波数を有することになり、反射損失の周波数特性が向上していることが分かる。例えば、反射損失が−２０［ｄＢ］の周波数帯域は、寄生素子１５を設けない場合、約９．４［ＧＨｚ］から約１０［ＧＨｚ］までの周波数帯域であるが、寄生素子１５を設けた場合、約９．２［ＧＨｚ］から約１０．７［ＧＨｚ］までの周波数帯域になり、給電特性（反射損失）が２倍以上広帯域化されている。
The waveguide
このように、本実施形態の導波管伝送線路変換器１は、寄生素子１５を備えていることにより、給電点であるコネクタ１２からみて、プローブ導体１４による第１の共振周波数と、プローブ導体１４及び寄生素子１５による第２の共振周波数との異なる共振周波数を有することになる。プローブ導体１４及び寄生素子１５における第２の共振周波数が、第１の共振周波数の近傍になるように、プローブ導体１４と寄生素子１５との結合量を定めることにより、第１の共振周波数と第２の共振周波数との間の反射量が低減されるので、共振周波数が１つの場合に比べ反射量を低減させることができる。
As described above, the waveguide
その結果、導波管伝送線路変換器１を製造する工程において、その製造の加工精度にばらつきが生じたとしても、所望の特性が得られる周波数帯域を広げているので、所望の特性を満たすことができる。
また、給電特性を広帯域化したことにより、導波管伝送線路変換器１を使用する環境の雰囲気温度の変化や、経年変化などによる周波数特性の変化により、要求される周波数特性を満たせなくなることを抑制することができる。
また、プローブ導体１４の配線１４ｃを狭壁面１１ｃに沿って配置したことにより、他端を筐体１１に接続することなく、プローブ導体１４の他端を筐体１１に接続したときと同じ特性を得られるようにしている。これにより、プローブ導体１４の他端を筐体１１に接続する加工を省くことができ、製造工程において生じるばらつきを低減させることができる。
As a result, in the process of manufacturing the waveguide
In addition, the widening of the feeding characteristics makes it impossible to satisfy the required frequency characteristics due to changes in the ambient temperature of the environment in which the waveguide
Further, by arranging the
なお、基板１３を固定する方向は、図１に示されている方向に限らず、プローブ導体１４の配線１４ｂが、バックショート板１１ｂから（λｇ／４）の距離を隔てて、バックショート板１１ｂと平行に配置され、かつ開口部１１ａから入力又は出力される電磁波の電界が発生する方向と平行な（一致する）方向であれば、基板１３をいずれの方向で固定してもよい。
また、本実施形態では、プローブ導体１４の配線パターンがＵ字形状をなしている場合について説明したが、配線１４ｃは、バックショート板１１ｂと反対の方向、すなわち開口部１１ａに向かって基板１３上にレイアウトされていてもよい。このとき、配線１４ｃの長さを（λｇ／４）よりわずかに短くせずに、（λｇ／４）としてもよい。
The direction in which the
In the present embodiment, the case where the wiring pattern of the
（第２実施形態）
第２実施形態の導波管伝送線路変換器は、プローブ導体を針金状、あるいは棒状の導体により形成して、基板を用いていない点が第１実施形態の導波管伝送線路変換器１と異なる。
(Second Embodiment)
The waveguide transmission line converter of the second embodiment is different from the waveguide
図３は、第２実施形態における導波管伝送線路変換器２の構成を示す概略図である。図３（ａ）は導波管伝送線路変換器２の透視斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）において方向Ａ３で見たときの透視図である。
同図に示すように、導波管伝送線路変換器２は、中空の直方体形状であり、いずれかの面に不図示の導波管と接続する開口部２１ａが設けられている金属製の筐体２１と、筐体２１において開口部２１ａと対向する面２１ｂ（バックショート板）に取り付けられているコネクタ２２と、一端がコネクタ２２に接続されているプローブ導体２４と、プローブ導体２４と電磁結合している寄生素子２５と、寄生素子２５をプローブ導体２４に固定し誘電体からなる固定部材２６とを備えている。バックショート板２１ｂに対向する面は、面全体が開口部２１ａになっている。
FIG. 3 is a schematic diagram showing the configuration of the waveguide
As shown in the figure, the waveguide
コネクタ２２は、第１実施形態のコネクタ１２と同様に、同軸ケーブルと接続され、同軸ケーブルの内導体をプローブ導体２４と接続して導通させ、同軸ケーブルの外導体を筐体２１に接続して導通させる。また、コネクタ２２において、同軸ケーブルの内導体と、外導体とは絶縁されている。
プローブ導体２４は、一端がコネクタ２２と接続されバックショート板２１ｂから開口部２１ａへの方向に伸びる接続部２４ａと、一端が接続部２４ａの他端と直角に接しバックショート板２１ｂに対して垂直な広壁面に向かって伸びる中間部２４ｂと、一端が中間部２４ｂの他端に接し筐体２１の広壁面と平行にバックショート板２１ｂに向かって伸びる終端部２４ｃとを有している。
Similar to the
The
また、プローブ導体２４は、接続部２４ａと中間部２４ｂとが直角に接し、中間部２４ｂと終端部２４ｃとが直角に接することによってＵ字形状をなしている。ここで、筐体２１の狭壁面は、第１実施形態と同様に、バックショート板２１ｂと垂直な面のうち、バックショート板２１ｂの短い辺を共通にする２つの面である。また、筐体２１の広壁面は、バックショート板２１ｂと垂直な面のうち、バックショート板２１ｂの長い辺を共通にする２つの面である。
The
プローブ導体２４の中間部２４ｂは、管内波長λｇの１／４の距離を隔ててバックショート板２１ｂ及び狭壁面と平行に配置されている。また、終端部２４ｃは、広壁面と所定の距離を隔てて平行に配置されている。ここで、図３に示されているプローブ導体２４の配置は、開口部２１ａから入力又は出力される電磁波の電界が発生する方向が広壁面に垂直な方向である場合の配置である。
The
接続部２４ａは長さが（λｇ／４）であり、終端部２４ｃは長さが約（λｇ／４）であり、バックショート板２１ｂに接しないようになっている。すなわち、プローブ導体２４は、一端がコネクタ２２に接続され、他端が筐体２１に接続されることなくオープン（開放端）になっており、筐体２１と接続されていない。しかし、プローブ導体２４は、第１実施形態と同様に、終端部２４ｃが筐体２１の広壁面から所定の距離を隔てて、当該広壁面と平行に配置され、その長さが約（λｇ／４）であるので、筐体２１の広壁面に接続（短絡）されているのと同じ特性を得ることができる。
また、プローブ導体２４は、例えば、上述のようにＵ字形状に加工された後に、筐体２１の内部において、コネクタ２２と接続されるとともに固定される。
The connecting
The
寄生素子２５は、長さが（λｇ／４）の垂直部２５ａと、長さが（λｇ／４）の平行部２５ｂとからなり、垂直部２５ａと平行部２５ｂとが直角に接しＬ字形状を有している。垂直部２５ａは、固定部材２６を介して、プローブ導体２４に固定されている。
また、寄生素子２５は、給電点であるコネクタ２２からみたとき、プローブ導体２４及び寄生素子２５が結合して得られる共振周波数が所定の周波数になる位置に固定されている。寄生素子２５を固定する位置は、図２において示したように、寄生素子２５を設けた際の共振周波数により、導波管伝送線路変換器２に要求される反射損失を満たす周波数帯域が広がるように決定される。
The
In addition, the
固定部材２６は、誘電体からなり、プローブ導体２４と寄生素子２５とを絶縁しつつ接着して寄生素子２５を固定する。
上述のように、寄生素子２５をプローブ導体２４から所定の間隔を離して配置することにより、プローブ導体２４の共振周波数に加えて、プローブ導体２４及び寄生素子２５の結合による共振周波数が得られ、図２に示したように、反射損失を改善することができ、製造における加工精度のばらつきにより周波数特性がずれた場合においても、所望の周波数特性を満たすことが容易になる。
The fixing
As described above, by disposing the
なお、プローブ導体２４が有する中間部２４ｂが配置される方向は、図３に示した向きに限らず、電磁波を伝送線で伝送する電気信号に変換する効率が高くなるように、開口部２１ａから入力される電磁波の電界が発生する方向と平行な方向に中間部２４ｂが配置されていればよい。あるいは、開口部２１ａから出力する電磁波の電界が発生する方向が予め定められた方向になるように、当該方向と平行な方向に中間部２４ｂが配置されていればよい。
また、終端部２４ｃを中間部２４ｂの他端からバックショート板２１ｂに向かって伸びるように配置する構成について説明したが、開口部２１ａに向かって伸びるように配置してもよい。この場合、終端部２４ｃの長さを（λｇ／４）よりわずかに短くせずに、（λｇ／４）としてもよい。
The direction in which the
Moreover, although the structure which arrange | positions the termination |
（第３実施形態）
第３実施形態の導波管伝送線路変換器は、マイクロストリップ線路を用いて給電する点と、マイクロストリップ線路とプローブ導体とを接続するために筐体の狭壁面を貫通している点とが第１実施形態の導波管伝送線路変換器１と異なる。
(Third embodiment)
In the waveguide transmission line converter according to the third embodiment, there is a point that feeds power using a microstrip line and a point that penetrates a narrow wall surface of the housing in order to connect the microstrip line and the probe conductor. Different from the waveguide
図４は、第３実施形態における導波管伝送線路変換器３の構成を示す概略図である。図４（ａ）は導波管伝送線路変換器３の透視斜視図であり、図４（ｂ）はマイクロストリップ線路を構成する基板３３を方向Ａ４で平面視した図である。
同図に示すように、導波管伝送線路変換器３は、中空の直方体形状であり、いずれかの面に不図示の導波管と接続する開口部３１ａが設けられている金属製の筐体３１と、開口部３１ａと平行に筐体３１内部に設けられた基板３３とを備えている。筐体３１において、開口部３１ａが設けられている面は、全面が開口部３１ａになっている。
また、筐体３１は、開口部３１ａを含む開口部側筐体３０ａと、開口部３１ａと対向する面（バックショート板）３１ｂを含むバックショート側筐体３０ｂとからなる。開口部側筐体３０ａとバックショート側筐体３０ｂとが基板３３を挟むことにより、基板３３を固定している。
FIG. 4 is a schematic diagram showing the configuration of the waveguide
As shown in the figure, the waveguide
Moreover, the housing | casing 31 consists of the opening part side housing | casing 30a containing the
基板３３は、第１実施形態の基板１３と同様に、誘電体からなり、バックショート板３１ｂと対向する一方の主面に、マイクロストリップ線路に接続されたプローブ導体３４としての配線３４ａ、３４ｂが形成され、他方の主面に寄生素子３５としての配線が形成されている。また、基板３３は、筐体３１のバックショート板３１ｂから管内波長λｇの１／４の距離を隔てて、バックショート板３１ｂと平行に設置されているとともに、筐体３１の開口部３１ａ及びバックショート板３１ｂと垂直な４つ面に接し固定されている。なお、プローブ導体３４及び寄生素子３５を設ける基板３３の主面は、逆であってもよい。
Similarly to the
プローブ導体３４は、筐体３１のバックショート板３１ｂに対して垂直な２つの狭壁面のいずれかに設けられている貫通孔３１ｃを通じて、筐体３１外部のマイクロストリップ線路と接続される。また、プローブ導体３４は、一端がマイクロストリップ線路と接続され筐体３１の外部から貫通孔３１ｃを通って筐体３１の内部に直線状に伸びる配線３４ａと、一端が配線３４ａの他端に接続され他端が貫通孔３１ｃが設けられた面及びバックショート板３１ｂに対して垂直な広壁面３１ｄに接続された配線３４ｂとからなる。また、プローブ導体３４は、配線３４ａの他端と、配線３４ｂの一端とが直角に接することにより、Ｌ字形状をなしている。ここで、広壁面３１ｄは、バックショート板３１ｂに対して垂直な４つの面のうち、バックショート板３１ｂの長い辺を共通にする２つの面のいずれかである。また、図４に示されているプローブ導体３４の配置は、開口部３１ａから入力又は出力される電磁波の電界が発生する方向が広壁面に垂直な方向である場合の配置である。配線３４ｂは、開口部３１ａから入力又は出力される電磁波の電界が生じる方向と平行な方向に配置される。
The
寄生素子３５は、基板３３において、プローブ導体３４が形成されている主面と異なる他方の主面に形成されている。また、寄生素子３５は、長さが（λｇ／４）の２つの配線３５ａ、３５ｂの端部が直角に接することにより、Ｌ字形状をなしている配線パターンである。配線３５ａは筐体３１の広壁面３１ｄに沿って配置されている。配線３５ｂは、プローブ導体３４の配線３４ｂと平行に配置されている。
また、寄生素子３５は、プローブ導体３４と所定の結合量が得られる位置に形成されている。また、寄生素子３５は、広壁面３１ｄに沿って形成されている配線３５ａを有することにより、筐体３１に接続されている場合と同じ特性を得ることができ、鏡像法により（λｇ／２）の長さを有する無給電素子とみなすことができる。
The
The
上述のように、基板３３において、プローブ導体３４と寄生素子３５とを異なる主面に形成して電磁結合させている。これにより、プローブ導体３４の共振周波数に加えて、プローブ導体３４及び寄生素子３５の結合による共振周波数が得られ、図２に示したように、反射損失を改善することができ、製造における加工精度のばらつきにより周波数特性がずれた場合においても、所望の周波数特性を満たすことが容易になる。
なお、基板３３を境にして、バックショート板３１ｂを有する部材と、開口部３１ａを有する管状の部材とから筐体３１を構成するようにしてもよい。この場合、２つの部材で基板３３を挟み込むため、筐体３１とプローブ導体３４の配線３４ｂとの導通を良好にすることができる。
As described above, in the
Note that the
（第４実施形態）
第４実施形態の導波管伝送線路変換器は、プローブ導体を筐体に接続しない点が第３実施形態の導波管伝送線路変換器３と異なる。
(Fourth embodiment)
The waveguide transmission line converter of the fourth embodiment is different from the waveguide
図５は、第４実施形態における導波管伝送線路変換器４の構成を示す概略図である。図５（ａ）は導波管伝送線路変換器４の透視斜視図であり、図５（ｂ）はマイクロストリップ線路を構成する基板３３を方向Ａ５で平面視した図である。ここで、導波管伝送線路変換器４は、マイクロストリップ線路に接続されたプローブ導体４４の構成が、第３実施形態の導波管伝送線路変換器３（図４）と異なる。以下、第３実施形態の導波管伝送線路変換器３と同じ構成については、同じ符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 5 is a schematic diagram showing the configuration of the waveguide
プローブ導体４４は、基板３３において、寄生素子３５が形成されている主面と異なる主面上に形成され、筐体３１のバックショート板３１ｂに対して垂直な２つの狭壁面のいずれかに設けられている貫通孔３１ｃを通じて、筐体３１外部のマイクロストリップ線路と接続される。
また、プローブ導体４４は、一端がマイクロストリップ線路に接続され筐体３１の外部から貫通孔３１ｃを通って筐体３１の内部に直線状に伸びる配線４４ａと、筐体３１の内側において一端が配線４４ａの他端に接続され貫通孔３１ｃが開けられている面と平行に形成された配線４４ｂと、一端が配線４４ｂの他端に接続され筐体３１の広壁面３１ｄに平行に形成され他端がオープン（開放端）になっている配線４４ｃとからなる。
The
In addition, the
また、プローブ導体４４は、配線４４ａ、配線４４ｂ、及び配線４４ｃによって、Ｕ字形状をなしている。配線４４ｃは、長さが約（λｇ／４）である。また、プローブ導体４４は、第３実施形態のプローブ導体３４と異なり、筐体３１に接続（短絡）されていないが、配線４４ｃが筐体３１の広壁面３１ｄから所定の距離を隔てて広壁面３１ｄに対して平行に形成され、その長さが約（λｇ／４）であるので、筐体３１に接続されている場合と同じ特性を得ることができる。
ここで、図５に示されているプローブ導体４４の配置は、開口部３１ａから入力又は出力される電磁波の電界が発生する方向が広壁面に垂直な方向である場合の配置である。配線４４ｂは、開口部３１ａから入力又は出力される電磁波の電界が発生する方向と平行な方向に配置される。
The
Here, the arrangement of the
これにより、プローブ導体４４と筐体３１とを接続させる必要がなくなり、接続させるための加工を省くことができ、その加工精度のばらつきにより周波数特性がずれた場合においても、所望の周波数特性を満たすことが容易になる。
As a result, it is not necessary to connect the
上記の各実施形態において説明したように、プローブ導体（１４、２４、３４、４４）と電磁結合する寄生素子（１５、２５、３５）を設けて、要求される反射損失などの特性が得られる周波数帯域を広帯域化することにより、製造工程において加工精度にばらつきが生じたとしても、周波数特性を満たすことができる。
また、寄生素子（１５、２５、３５）をＬ字形状にするとともに、各一辺の長さを（λｇ／４）にし、一辺を筐体（１１、２１、３１）と平行に配置することにより、寄生素子（１５、２５、３５）を筐体（１１、２１、３１）に接続させずとも、共振を生じさせることができるので、筐体（１１、２１、３１）に接続する加工を省くことができる。その結果、加工精度のばらつきにより生じる周波数特性の低下を防ぐことができる。
As described in the above embodiments, the parasitic elements (15, 25, 35) electromagnetically coupled to the probe conductors (14, 24, 34, 44) are provided to obtain required characteristics such as reflection loss. By widening the frequency band, the frequency characteristics can be satisfied even if the processing accuracy varies in the manufacturing process.
In addition, the parasitic elements (15, 25, 35) are formed in an L shape, the length of each side is set to (λg / 4), and one side is arranged in parallel with the casing (11, 21, 31). Since resonance can be generated without connecting the parasitic elements (15, 25, 35) to the casing (11, 21, 31), the processing for connecting to the casing (11, 21, 31) is omitted. be able to. As a result, it is possible to prevent a decrease in frequency characteristics caused by variations in processing accuracy.
なお、上述の各実施形態において、プローブ導体（１４、２４、３４、４４）における共振周波数は、シミュレーションの結果や、実測値などに基づいて、長さや幅、太さなどを決定することにより、所望の周波数に設定される。また、結合したプローブ導体（１４、２４、３４、４４）と寄生素子（１５、２５、３５）とによる共振周波数も同様に、シミュレーションの結果や、実測値などに基づいて、寄生素子の長さや幅、太さなどを決定することにより、所望の周波数に設定される。また、結合したプローブ導体（１４、２４、３４、４４）と寄生素子（１５、２５、３５）とによる共振周波数は、製造工程における加工精度にばらつきが生じても、特定の周波数又は周波数帯域で所望の特性が得られるように設定される。 In each of the above-described embodiments, the resonance frequency of the probe conductor (14, 24, 34, 44) is determined by determining the length, width, thickness, and the like based on the result of the simulation and the actual measurement value. A desired frequency is set. Similarly, the resonance frequencies of the coupled probe conductors (14, 24, 34, 44) and the parasitic elements (15, 25, 35) are calculated based on simulation results, actual measurement values, and the like. By determining the width, thickness, etc., the desired frequency is set. In addition, the resonance frequency due to the coupled probe conductors (14, 24, 34, 44) and the parasitic elements (15, 25, 35) is not limited to a specific frequency or frequency band even if the processing accuracy in the manufacturing process varies. It is set so that desired characteristics can be obtained.
また、上述の各実施形態では、プローブ導体（１４、２４、３４、４４）に対して、１つの寄生素子（１５、２５、３５）を設けた構成について説明したが、これに限ることなく、複数の寄生素子を設けることにより、複数の共振周波数を得られるようにしてもよい。また、筐体（１１、２１、３１）の一つの面全体が、開口部（１１ａ、２１ａ、３１ａ）となっている構成について説明したが、バックショート板（１１ｂ、２１ｂ、３１ｂ）と対向する面の一部分に開口部を設けるようにしてもよい。
また、第１及び第２実施形態では、コネクタ（１２、２２）がバックショート板（１１ｂ、２１ｂ）に取り付けられている構成を説明したが、これに限ることなく、筐体（１１、２１）の他の面にコネクタを取り付けるようにしてもよい。このとき、プローブ導体は、バックショート板から（λｇ／４）の距離を隔てて、バックショート板と平行な部分を有するように形成する。
In each of the above-described embodiments, the configuration in which one parasitic element (15, 25, 35) is provided for the probe conductor (14, 24, 34, 44) has been described. A plurality of resonance frequencies may be obtained by providing a plurality of parasitic elements. Moreover, although the structure where one whole surface of the housing | casing (11, 21, 31) became the opening part (11a, 21a, 31a) was demonstrated, it opposes a back short board (11b, 21b, 31b). You may make it provide an opening part in a part of surface.
In the first and second embodiments, the configuration in which the connectors (12, 22) are attached to the back short plates (11b, 21b) has been described. However, the present invention is not limited to this, and the housing (11, 21). You may make it attach a connector to the other surface. At this time, the probe conductor is formed so as to have a portion parallel to the back short plate at a distance of (λg / 4) from the back short plate.
また、上記の各実施形態において、筐体（１１、２１、３１）が中空の直方体形状である場合について説明したが、これに限ることなく、筐体は、一端に開口部が形成されかつ他端がバックショート板で閉塞された筒形状の金属筐体であって、延在方向の断面が円形、方形、又は矩形のいずれかである金属筐体でもよい。このとき、バックショート板は、金属筐体が延在する方向と垂直であればよい。また、プローブ導体１４は、開口部が形成された面以外の面を貫通していればよい。また、プローブ導体１４の配線１４ｃ、プローブ導体２４の終端部２４ｃ、及びプローブ配線４４の配線４４ｃは、開口部が設けられている面に対して垂直な金属筐体の筒形状の側面（延在方向）と平行に所定の距離を隔てて配置されていればよい。また、寄生素子（１５、３５）の配線（１５ａ、３５ａ）及び配線（１５ｂ、３５ｂ）のいずれか一方は、金属筐体の延在方向と平行な金属筐体の側面から所定の距離を隔てて、当該側面と平行に配置されていればよい。また、寄生素子２５の垂直部２５ａ及び平行部２５ｂのいずれか一方は、金属筐体の延在方向と平行な金属筐体の側面から所定の距離を隔てて、当該側面と平行に配置されていればよい。
In each of the above embodiments, the case has been described in which the casing (11, 21, 31) has a hollow rectangular parallelepiped shape. However, the present invention is not limited to this, and the casing has an opening at one end and the other. It may be a cylindrical metal casing whose end is closed by a back short plate, and the cross section in the extending direction may be either a circle, a square, or a rectangle. At this time, the back short plate may be perpendicular to the direction in which the metal casing extends. Moreover, the
なお、本発明に記載の導体部は、第１実施形態の配線１４ｂ、第２実施形態の中間部２４ｂ、第３実施形態の配線３４ｂ、及び第４実施形態の配線４４ｂが対応する。
The conductor portions described in the present invention correspond to the
１，２，３，４，９…導波管伝送線路変換器、１１，２１，３１，９１…筐体、１１ａ，２１ａ，３１ａ，９１ａ…開口部、１１ｂ，２１ｂ，３１ｂ，９１ｂ…バックショート板、１１ｃ…狭壁面、１１ｄ…スリット、１２，２２，９２…コネクタ、１３，３３…基板、１４，２４，３４，４４，９３…プローブ導体、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１５ａ，１５ｂ，３４ａ，３４ｂ，３４ｃ，３５ａ，３５ｂ，４４ａ，４４ｂ，４４ｃ…配線、１５，２５，３５…寄生素子、２４ｂ…中間部、３０ａ…開口部側筐体、３０ｂ…バックショート側筐体、３１ｃ…貫通孔、３１ｄ…広壁面、９３ｂ…屈曲部
1, 2, 3, 4, 9 ... waveguide transmission line converters, 11, 21, 31, 91 ... casing, 11a, 21a, 31a, 91a ... opening, 11b, 21b, 31b, 91b ... back short Plate, 11c ... Narrow wall surface, 11d ... Slit, 12, 22, 92 ... Connector, 13, 33 ... Substrate, 14, 24, 34, 44, 93 ... Probe conductor, 14a, 14b, 14c, 15a, 15b, 34a, 34b, 34c, 35a, 35b, 44a, 44b, 44c ... wiring, 15, 25, 35 ... parasitic elements, 24b ... intermediate part, 30a ... opening side case, 30b ... back short side case, 31c ... through
Claims (5)
前記金属筐体において前記開口部が形成された面以外の面を貫通し、一端が前記金属筐体の外部にある伝送線路に接続され、他端が前記金属筐体内にある第１導体部と、
前記伝送線路から入力される信号の波長の１／４の距離を隔てて前記バックショート板に対して平行で、かつ前記開口部から入力又は出力される電磁波の電界が生じる方向に対して平行な第２導体部であって一端が前記第１導体部の他端に接している第２導体部と、
前記開口部が設けられている面に対して垂直な前記金属筐体の延在方向と並行に配置され、一端が前記第２導体部の他端に接し、他端が前記金属筐体内で開放端になっている第３導体部と
を有しているプローブ導体と、
前記プローブ導体と電磁結合し、前記プローブ導体の共振周波数と異なる共振周波数を生じさせる寄生素子と
を備え、
前記第３導体部の長さは、前記波長の約１／４であり、前記波長の１／４よりわずかに短く前記バックショート板に接しない長さであり、
前記第３導体部は、前記第１導体部が貫通している面と他端との距離が、当該面と一端との距離より短くなるように配置されている
ことを特徴とする導波管伝送線路変換器。 A cylindrical metal casing having an opening formed at one end and the other end closed by a back short plate;
A first conductor portion that passes through a surface of the metal housing other than the surface on which the opening is formed, one end is connected to a transmission line outside the metal housing, and the other end is in the metal housing; ,
Parallel to the back short plate at a distance of 1/4 of the wavelength of the signal input from the transmission line and parallel to the direction in which the electric field of the electromagnetic wave input or output from the opening is generated. A second conductor portion, one end of which is in contact with the other end of the first conductor portion;
Arranged in parallel with the extending direction of the metal casing perpendicular to the surface on which the opening is provided, one end is in contact with the other end of the second conductor, and the other end is open in the metal casing A probe conductor having an end third conductor portion; and
A parasitic element that electromagnetically couples with the probe conductor and generates a resonance frequency different from the resonance frequency of the probe conductor;
The length of the third conductor section, Ri about 1/4 der of the wavelength, a length that does not contact with the back short plates slightly shorter than a quarter of the wavelength,
The waveguide is characterized in that the third conductor portion is disposed such that a distance between the surface through which the first conductor portion passes and the other end is shorter than a distance between the surface and the one end. Transmission line converter.
前記寄生素子は、前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の導波管伝送線路変換器。 The probe conductor is formed on a first main surface of a substrate provided in the metal casing and in contact with the back short plate perpendicularly,
The waveguide transmission line converter according to claim 1, wherein the parasitic element is formed on a second main surface of the substrate opposite to the first main surface.
前記寄生素子は、前記基板の前記第１主面とは反対側の第２主面に形成され、
前記金属筐体は、前記開口部側の第１筐体と前記バックショート板側の第２筐体とからなり、
前記基板は、前記第１筐体と前記第２筐体とで挟まれることにより固定されている
ことを特徴とする請求項１に記載の導波管伝送線路変換器。 The probe conductor is provided on the first main surface of a substrate provided in the metal casing and parallel to the back short plate,
The parasitic element is formed on a second main surface opposite to the first main surface of the substrate,
The metal casing includes a first casing on the opening side and a second casing on the back short plate side,
The substrate, the waveguide transmission line converter according to claim 1, characterized in that it is fixed by being sandwiched between the first housing and the second housing.
ことを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の導波管伝送線路変換器。 The parasitic element includes a first element and a second element having a length of ¼ of the wavelength of the signal, and the first element and the second element form an L shape. The waveguide transmission line converter according to any one of claims 1 to 3 .
ことを特徴とする請求項４に記載の導波管伝送線路変換器。 One of the first element and the second element of the parasitic element is arranged in parallel to the side surface at a predetermined distance from the side surface of the metal housing parallel to the extending direction of the metal housing. The waveguide transmission line converter according to claim 4 , wherein the waveguide transmission line converter is provided.
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