JP6274248B2 - Input / output connection structure of dielectric waveguide - Google Patents
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Description
本発明は、誘電体導波管と、それを実装するプリント基板との間の入出力接続構造に関するものであり、特にその広帯域化に係わる。 The present invention relates to an input / output connection structure between a dielectric waveguide and a printed circuit board on which the dielectric waveguide is mounted, and particularly relates to a wider band.
近年、移動体通信機器が普及し、それらの通信にはGHz帯の周波数が利用されてきている。そして、移動体通信機器間の通信を中継する基地局では、導波管共振器を組み合わせた導波管フィルタが用いられている。
誘電体導波管フィルタは、誘電体の波長短縮効果により、従来の空洞導波管と比べて飛躍的に小型化することができ、プリント基板に直接実装して利用することが可能になった。
In recent years, mobile communication devices have become widespread, and frequencies in the GHz band have been used for such communication. In a base station that relays communication between mobile communication devices, a waveguide filter combined with a waveguide resonator is used.
Dielectric waveguide filters can be drastically reduced in size compared to conventional hollow waveguides due to the wavelength shortening effect of the dielectric, and can be directly mounted on a printed circuit board for use. .
しかし、誘電体導波管とプリント基板で用いられるストリップ線路とでは、伝送される電磁波のモードが異なる。そのため、たとえば誘電体導波管フィルタのような誘電体導波管をプリント基板に直接実装して利用する場合には、ストリップ線路を誘電体導波管へ変換する広帯域な入出力接続構造が必要となる。 However, the mode of the transmitted electromagnetic wave differs between the dielectric waveguide and the strip line used in the printed circuit board. Therefore, for example, when a dielectric waveguide such as a dielectric waveguide filter is directly mounted on a printed circuit board and used, a broadband input / output connection structure that converts the stripline into a dielectric waveguide is required. It becomes.
図5は、特許文献1に記載されている、従来の誘電体導波管の入出力接続構造の一例を説明するための分解斜視図であり、誘電体導波管1をプリント基板4の表面上に実装した場合を示している。図5において、誘電体が露出する部位を斜線で示している。
FIG. 5 is an exploded perspective view for explaining an example of a conventional dielectric waveguide input / output connection structure described in
図5に示すように、誘電体導波管1は、外装を導体膜で被覆された略直方体形状の誘電体からなる。
誘電体導波管1の側面には、図示しない他の誘電体導波管と接続するための誘電体が露出する結合窓2が設けられ、誘電体導波管1の底面の中央には、導体膜に間隔をおいて囲繞された略四角形状の電極3が設けられている。
As shown in FIG. 5, the
A side surface of the
プリント基板4は、基材7の表面に表面グランドパターン5と、裏面に裏面グランドパターン6とを具える。
プリント基板4の表面には、表面グランドパターン5と間隔をおいて囲繞された略四角形状の電極5aが設けられ、プリント基板4の裏面には、裏面グランドパターン6と間隔をおいて配置されたストリップ線路6aが設けられている。
電極5aの中心とストリップ線路6aの先端とは、ビアホール7aで接続されている。
The printed
The surface of the printed
The center of the
誘電体導波管1は、誘電体導波管1に設けられた電極3とプリント基板4に設けられた電極5aとが対峙するように、プリント基板4に実装される。
The
上記した従来の誘電体導波管の入出力接続構造は、誘電体導波管とストリップ線路との間の結合の大きさに限界があり、広帯域な特性を得ることが困難であるという問題があった。 The conventional dielectric waveguide input / output connection structure described above has a problem in that it is difficult to obtain a wide band characteristic because there is a limit to the size of the coupling between the dielectric waveguide and the strip line. there were.
上記の問題を解決するために本発明の誘電体導波管の入出力接続構造は、
誘電体導波管の電極とプリント基板のストリップ線路とを接続し、他の誘電体導波管と接続される誘電体導波管の入出力接続構造において、前記誘電体導波管は、外装を導体膜で覆われた略直方体形状の誘電体からなり、一側面に他の誘電体導波管と接続するための結合部と、底面に、前記一側面を除く隣接する2つの側面にそれぞれ平行な2本の直線状のスロットが端部で交差するL字形状に誘電体が露出するスロットとを有し、
前記プリント基板は、表面には、前記スロットの対向する位置に、前記スロットの外形よりが大きな外形の開口部を有する表面グランドパターンと、裏面には、裏面グランドパターンと、前記裏面グランドパターンに囲まれ、前記スロットを横切るように配置されたストリップ線路とを有し、
前記ストリップ線路の先端と表面グランドパターンとがビアホールで接続され、
前記開口部は、周囲を前記表面グランドパターンと前記裏面グランドパターンとを接続するビアホール群で囲繞され、
前記誘電体導波管は、前記開口部と前記スロットとが対峙して配置されることを特徴とする。
In order to solve the above problem, the dielectric waveguide input / output connection structure of the present invention is:
In a dielectric waveguide input / output connection structure in which an electrode of a dielectric waveguide is connected to a strip line of a printed circuit board and is connected to another dielectric waveguide, the dielectric waveguide includes an exterior Is formed of a substantially rectangular parallelepiped dielectric covered with a conductor film, and has a coupling portion for connecting to another dielectric waveguide on one side surface, and two adjacent side surfaces excluding the one side surface, respectively. A slot in which the dielectric is exposed in an L-shape in which two parallel straight slots intersect at the ends;
The printed circuit board is surrounded by a front surface ground pattern having an opening having an outer shape larger than the outer shape of the slot at a position facing the slot on the front surface, a back surface ground pattern on the back surface, and the back surface ground pattern. A stripline disposed across the slot,
The end of the strip line and the surface ground pattern are connected by a via hole,
The opening is surrounded by a via hole group that connects the front surface ground pattern and the back surface ground pattern.
The dielectric waveguide is characterized in that the opening and the slot are opposed to each other.
本発明は、誘電体導波管とストリップ線路との間の結合を大きくすることができ、広帯域な誘電体導波管の入出力接続構造を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can increase the coupling between the dielectric waveguide and the strip line, and can provide a wide-band dielectric waveguide input / output connection structure.
以下、図面を参照して、本発明の誘電体導波管の入出力接続構造を説明する。
(第1の実施例)
図1は、本発明の第1の実施例による誘電体導波管の入出力接続構造の分解斜視図であり、誘電体導波管10をプリント基板40の表面上に実装された場合を示している。図1において、誘電体が露出する部位を斜線部で示している。
Hereinafter, an input / output connection structure of a dielectric waveguide according to the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is an exploded perspective view of an input / output connection structure of a dielectric waveguide according to a first embodiment of the present invention, and shows a case where the
図1に示すように、誘電体導波管10は、外装を導体膜で被覆された直方体形状の誘電体からなる。
誘電体導波管10の側面10aには、他の誘電体と接続するための、略四角形状に誘電体が露出する結合窓20が形成され、誘電体導波管10の底面11bには、L字形状に誘電体が露出するスロット30が設けられている。
スロット30は、側面10bの近傍の側面10bと平行な直線状のスロットと、側面10cの近傍の側面10cと平行な直線状のスロットからなり、側面10bと側面10cとの角部近傍で直交する。
As shown in FIG. 1, the
A
The
プリント基板40は、基材70の表面の略全面に設けられた、表面グランドパターン50と、裏面の略全面に設けられた、裏面グランドパターン60を具えている。
表面グランドパターン50には、スロット30の対峙する位置に、スロット30と略同一形状に基材70が露出する開口部51が設けられ、裏面グランドパターン60には、裏面グランドパターン60と間隔をおいて、開口部51の角部の内側から外側に開口部51を横切るストリップ線路61が設けられている。ストリップ線路61は、開口部51の両端からのL字形状に沿った距離が略等しい位置で横切っている。
ストリップ線路61の先端と表面グランドパターン50とは、ビアホール71で接続されている。
開口部51は、表面グランドパターン50と裏面グランドパターン60とを接続するビアホール群80で略四角形状に囲繞されている。以下、ビアホール群で囲繞された領域を囲繞領域という。
The printed
The front
The end of the
The opening 51 is surrounded in a substantially square shape by a
一般的に、誘電体共振器は、上面から見て、誘電体共振器の中央から同心円状に電界強度が強くなる。また、誘電体導波管10において、側面10a、10b、10c、10dに近いほど、側面の中央ほど、磁界強度が強い。そこで、本発明の誘電体導波管の入出力接続構造では、側面10b、10cにそれぞれ平行な2本の直線状のスロットが側面10b、10cの角部近傍で直交するL字形状のスロット30を、隣接する側面10b、10cに揃えて、その近傍に配置し、スロット30と平面視で交差するストリップ線路61と結合させている。その結果、スロットとストリップ線路との結合をより大きくすることができ、広帯域化することができる。
In general, when viewed from the top, a dielectric resonator has an electric field strength that increases concentrically from the center of the dielectric resonator. Further, in the
図2は本実施例の誘電体導波管の入出力接続構造と、従来の誘電体導波管の入出力接続構造の特性を、シミュレーションして比較したグラフである。
図2において、縦軸は挿入損失、横軸は周波数を示し、点線は第1の実施例の誘電体導波管の入出力接続構造、実線は本発明の誘電体導波管の入出力接続構造を示す。
図2の結果から、本発明の誘電体導波管の入出力接続構造は、従来の誘電体導波管の入出力接続構造に比べて、3倍以上の広帯域な特性を有していることが分かる。
FIG. 2 is a graph comparing the characteristics of the input / output connection structure of the dielectric waveguide of this embodiment and the input / output connection structure of the conventional dielectric waveguide by simulation.
In FIG. 2, the vertical axis indicates the insertion loss, the horizontal axis indicates the frequency, the dotted line indicates the input / output connection structure of the dielectric waveguide of the first embodiment, and the solid line indicates the input / output connection of the dielectric waveguide of the present invention. The structure is shown.
From the results shown in FIG. 2, the dielectric waveguide input / output connection structure of the present invention has a broadband characteristic more than three times that of the conventional dielectric waveguide input / output connection structure. I understand.
なお、上記した実施例では、スロット30は、結合窓20の設けられた側面10aを除く任意の隣接する2つの側面に揃えて設けることができる。つまり、スロット30は、側面10b、10cに揃えて配置してもよく、側面10c、10dに揃えて配置してもよい。
In the above-described embodiment, the
また、上記した誘電体導波管の入出力接続構造において、開口部51の外形とスロット30の外形とは略同一形状としたが、実際には、開口部51の外形は、開口部51の外形とスロット30の外形とが重なり合った形状により決まる。したがって、開口部51の外形をスロット30の外形より稍々大きくすることによって、誘電体導波管をプリント基板に実装する際の位置ずれによる特性の劣化を最小化できる。
In the input / output connection structure of the dielectric waveguide described above, the outer shape of the
(第2の実施例)
第1の実施例において、入出力接続構造を広帯域化するためには、スロットの大きさをある程度大きくしなければならず、それにともなって囲繞領域も広くしなければならない。しかし、囲繞領域90が広いと囲繞領域の共振周波数が下がって、誘電体導波管10の共振周波数f0に近づき、誘電体導波管の高域側の周波数特性に悪影響を及ぼす。
(Second embodiment)
In the first embodiment, in order to increase the bandwidth of the input / output connection structure, the size of the slot must be increased to some extent, and the surrounding area must be increased accordingly. However,
図3は、本発明の第2の実施例による誘電体導波管の入出力接続構造の分解斜視図である。本実施例は、図1の実施例において、囲繞領域の形状を変更したものである。図3において、図1と同一部品および同一部分には同じ符号を付して、詳しい説明を省略する。 FIG. 3 is an exploded perspective view of a dielectric waveguide input / output connection structure according to a second embodiment of the present invention. This embodiment is obtained by changing the shape of the surrounding area in the embodiment of FIG. In FIG. 3, the same components and the same parts as those in FIG.
図3に示すように、囲繞領域91は、略四角形状のスロット30のL字の角部と対向する一角が、3角形状に面取りされている。
As shown in FIG. 3, in the surrounding
図4は、図3に示した誘電体導波管の入出力接続構造の特性をシミュレーションしたグラフである。図4において、縦軸は挿入損失を示し、横軸は周波数を示し、実線は、第2の実施例の誘電体導波管の入出力接続構造、点線は比較のための第1の誘電体導波管の入出力接続構造を示す。 FIG. 4 is a graph simulating the characteristics of the input / output connection structure of the dielectric waveguide shown in FIG. In FIG. 4, the vertical axis indicates the insertion loss, the horizontal axis indicates the frequency, the solid line indicates the input / output connection structure of the dielectric waveguide of the second embodiment, and the dotted line indicates the first dielectric for comparison. An input / output connection structure of a waveguide is shown.
図4から明らかなように、本実施例の誘電体導波管の入出力接続構造は、第1の実施例の誘電体導波管の入出力接続構造に比べて、高域側の周波数特性が急峻になっていることが分かる。これは、囲繞領域の共振の影響を小さくできたためであると考えられる。 As is apparent from FIG. 4, the input / output connection structure of the dielectric waveguide of this example is higher in frequency characteristics than the input / output connection structure of the dielectric waveguide of the first example. It can be seen that is steep. This is considered to be because the influence of resonance in the go region was reduced.
このように、囲繞領域を略四角形状の一角を面取りした形状にすることにより、誘電体導波管の入出力接続構造の特性を改善することができる。 In this way, by making the surrounding region into a shape in which one corner of a substantially square shape is chamfered, the characteristics of the input / output connection structure of the dielectric waveguide can be improved.
以上述べたように、本発明の誘電体導波管の入出力接続構造を用いることで、結合が大きく、広帯域な誘電体導波管の入出力接続構造とすることができる。 As described above, by using the dielectric waveguide input / output connection structure according to the present invention, it is possible to obtain a wide-band dielectric waveguide input / output connection structure having a large coupling.
なお、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、変更や置換などが可能である。 In addition, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to embodiment mentioned above, A change, substitution, etc. are possible in the range which does not deviate from the summary of this invention.
たとえば、誘電体導波管は、他の誘電体導波管に接続するための結合部として結合窓を用いたが、結合部は結合窓に限らない。誘電体導波管の誘電率と異なる誘電率の誘電体板を用いても良い。また、棒状の誘電体の両側面に溝を設けて、誘電体導波管と他の誘電体導波管を一体に形成しても良い。 For example, the dielectric waveguide uses a coupling window as a coupling portion for connecting to another dielectric waveguide, but the coupling portion is not limited to the coupling window. A dielectric plate having a dielectric constant different from that of the dielectric waveguide may be used. Alternatively, the dielectric waveguide and the other dielectric waveguide may be formed integrally by providing grooves on both side surfaces of the rod-shaped dielectric.
1、10 誘電体導波管
4、40 プリント基板
5、50 表面グランドパターン
6、60 裏面グランドパターン
7、70 基材
3、5a 電極
30 スロット
51 開口部
6a、61 ストリップ線路
7a、71 ビアホール
80 ビアホール群
90、91 囲繞領域
1, 10
Claims (4)
前記誘電体導波管は、外装を導体膜で覆われた略直方体形状の誘電体からなり、
一側面に他の誘電体導波管と接続するための結合部と、
底面に、前記一側面を除く隣接する2つの側面にそれぞれ平行な2本の直線状のスロットが端部で交差するL字形状に誘電体が露出するスロットとを有し、
前記プリント基板は、
表面には、前記スロットの対向する位置に、前記スロットの外形よりも大きな外形の開口部を有する表面グランドパターンと、
裏面には、裏面グランドパターンと、前記裏面グランドパターンに囲まれ、前記スロットを横切るように配置されたストリップ線路とを有し、
前記ストリップ線路の先端と表面グランドパターンとがビアホールで接続され、
前記開口部は、周囲を前記表面グランドパターンと前記裏面グランドパターンとを接続するビアホール群で囲繞され、
前記誘電体導波管は、前記開口部と前記スロットとが対峙して配置される
ことを特徴とする誘電体導波管の入出力接続構造。 In the input / output connection structure of the dielectric waveguide that connects the electrode of the dielectric waveguide and the strip line of the printed circuit board and is connected to another dielectric waveguide,
The dielectric waveguide is made of a substantially rectangular parallelepiped dielectric whose exterior is covered with a conductor film,
A coupling for connecting to another dielectric waveguide on one side surface;
On the bottom surface, there is a slot in which the dielectric is exposed in an L shape in which two linear slots each parallel to two adjacent side surfaces excluding the one side surface intersect each other at the end,
The printed circuit board is
On the surface, a surface ground pattern having an opening having an outer shape larger than the outer shape of the slot at a position opposed to the slot;
The back surface has a back surface ground pattern, and a strip line surrounded by the back surface ground pattern and disposed across the slot,
The end of the strip line and the surface ground pattern are connected by a via hole,
The opening is surrounded by a via hole group that connects the front surface ground pattern and the back surface ground pattern.
The dielectric waveguide has an input / output connection structure for a dielectric waveguide, wherein the opening and the slot are arranged to face each other.
請求項1に記載の誘電体導波管の入出力接続構造。 2. The dielectric waveguide input / output connection structure according to claim 1, wherein the strip line and the slot cross at a position where distances along openings from both ends of the slot are substantially equal. 3.
請求項2に記載の誘電体導波管の入出力接続構造。 The dielectric waveguide input / output connection structure according to claim 2, wherein the via hole is disposed in the vicinity of the slot.
請求項2に記載の誘電体導波管の入出力接続構造。 The dielectric waveguide input / output connection structure according to claim 2, wherein the via hole group surrounds the opening in a shape in which a square corner is chamfered in a triangular shape.
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