JPH05283915A - Waveguide-microstrip line converter - Google Patents
Waveguide-microstrip line converterInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、導波管とマイクロスト
リップ線路との相互間の伝送モード変換を行う導波管ー
マイクロストリップ線路変換器に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a waveguide-microstrip line converter for converting a transmission mode between a waveguide and a microstrip line.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロ波機器に使用されるマイクロ波
部のユニットは、小形化や高周波化という目的から、マ
イクロストリップ線路を誘電体基板上に形成したマイク
ロ波集積回路を使用することが多い。このようなマイク
ロ波集積回路を伝送した信号は、最終的には、指向性が
よく、損失の少ない導波管アンテナによって自由空間中
に放射され無線通信としての機能が成立する。2. Description of the Related Art Microwave units used in microwave equipment often use a microwave integrated circuit having a microstrip line formed on a dielectric substrate for the purpose of miniaturization and higher frequency. A signal transmitted through such a microwave integrated circuit is finally radiated into a free space by a waveguide antenna having good directivity and low loss, and a function as wireless communication is established.
【０００３】このような無線通信においては、そこを伝
送する信号は、マイクロストリップ線路から導波管へ
と、途中で伝送路が変わる。In such wireless communication, the transmission path of the signal transmitted therethrough changes from the microstrip line to the waveguide.
【０００４】この場合、マイクロストリップ線路と導波
管とは、伝送モードが異なるのでマイクロストリップ線
路と導波管との接続部で、マイクロストリップ線路モー
ドから導波管モードへと、モードの変換が必要となる。In this case, since the transmission modes of the microstrip line and the waveguide are different from each other, the mode is changed from the microstrip line mode to the waveguide mode at the connecting portion between the microstrip line and the waveguide. Will be needed.
【０００５】このようなモード変換の一つの例として、
同軸モードを介して行うことがある。As one example of such mode conversion,
May be done via coaxial mode.
【０００６】しかし同軸モードを介して行うと、その分
損失が増大し、また電圧定在波比（以下ＶＳＷＲとい
う。）も悪化する。このＶＳＷＲの悪化は、特にミリ波
帯以上の高い周波数になると著しくなる。However, when the coaxial mode is used, the loss increases correspondingly and the voltage standing wave ratio (hereinafter referred to as VSWR) deteriorates. This deterioration of VSWR becomes remarkable especially at high frequencies in the millimeter wave band and above.
【０００７】したがってマイクロストリップ線路モード
から導波管モードへの変換は、同軸モードを介さずに直
接変換することが望ましい。Therefore, it is desirable to directly convert the microstrip line mode to the waveguide mode without using the coaxial mode.
【０００８】なお導波管からマイクロストリップ線路に
直接モード変換する方法としては、（１）フインライン
形、（２）電界（Ｅ面）プローブ形、（３）リッジ導波
管形、などが提案されている。As a method of directly converting the mode from the waveguide to the microstrip line, (1) finline type, (2) electric field (E-plane) probe type, (3) ridge waveguide type, etc. are proposed. Has been done.
【０００９】これらの方法を、システム構成の上から見
るとそれぞれ一長一短がある。Each of these methods has advantages and disadvantages when viewed from the top of the system configuration.
【００１０】しかし直線的なレイアウトができること、
特性の調整作業の容易さなどを考えると、リッジ導波管
形が有利である。However, a linear layout is possible,
Considering the ease of adjusting the characteristics, the ridge waveguide type is advantageous.
【００１１】[0011]
【発明が解決しようとする課題】図３は、従来のリッジ
導波管形の導波管−マイクロストリップ線路変換器の一
例を示す図で、（ａ）は斜視図、（ｂ）は導波管の中心
軸における断面図である。 １１はリッジ導波管で、そ
の中央に階段状にリッジ２１、２２、２３が伸びてい
る。リッジ導波管１１の特性インピーダンスは、リッジ
の長さｄと幅ｓが関係する。なおリッジ導波管１１をマ
イクロストリップ線路に接続する場合、両線路間でイン
ピーダンス整合を取る必要があり、通常、導波管１１の
インピーダンスをマイクロストリップ線路４の一般的な
特性インピーダンス、５０オームに合わせている。FIG. 3 is a diagram showing an example of a conventional ridge waveguide type waveguide-microstrip line converter, in which (a) is a perspective view and (b) is a waveguide. It is sectional drawing in the central axis of a pipe. Reference numeral 11 is a ridge waveguide, and ridges 21, 22 and 23 extend in a stepwise manner in the center thereof. The characteristic impedance of the ridge waveguide 11 is related to the length d and the width s of the ridge. When connecting the ridge waveguide 11 to the microstrip line, it is necessary to match the impedance between the two lines. Normally, the impedance of the waveguide 11 is set to 50 ohms, which is a general characteristic impedance of the microstrip line 4. It is matched.
【００１２】文献によれば、導波管のリッジ部分、例え
ばリッジ２１部分の特性インピーダンスを５０オームに
する場合、その特性インピーダンスは長さｄと幅ｓから
計算で求められる。According to the literature, when the characteristic impedance of the ridge portion of the waveguide, for example, the ridge portion 21 is 50 ohms, the characteristic impedance can be calculated from the length d and the width s.
【００１３】例えばリッジ２１の長さｄが決まると、標
準導波管の高さＨが既に決まっており、またリッジ２１
とマイクロストリップ線路の線路導体４とを接続すると
いう構造上の面から、マイクロストリップ線路４側の誘
電体３の厚さｔが決まる。誘電体３の厚さｔが決まる
と、誘電体３の比誘電率εｒは既知であるから、特性イ
ンピーダンスが５０オームとなる線路幅Ｗは、非常に精
度の良い近似式で求められる。For example, if the length d of the ridge 21 is determined, the height H of the standard waveguide is already determined, and the ridge 21 is also determined.
The thickness t of the dielectric 3 on the microstrip line 4 side is determined from the structural surface of connecting the microstrip line and the line conductor 4 of the microstrip line. Once the thickness t of the dielectric 3 is determined, the relative permittivity ε r of the dielectric 3 is known, so the line width W with a characteristic impedance of 50 ohms can be obtained by an extremely accurate approximation formula.
【００１４】なおリッジ２１の端面とマイクロストリッ
プ線路４の端は金属箔５で接続される。The end face of the ridge 21 and the end of the microstrip line 4 are connected by a metal foil 5.
【００１５】上記の方法でマイクロストリップ線路４の
幅Ｗを求めると、この幅Ｗはリッジの幅ｓと一致せず、
一般にｓ＞Ｗとなる。When the width W of the microstrip line 4 is obtained by the above method, this width W does not match the width s of the ridge,
Generally, s> W.
【００１６】これはリッジ２１と導波管１１の底面１２
との間の空気を誘電体とし、線路幅がｄのマイクロスト
リップ線路４の特性インピーダンスがほぼ５０オームと
なるためで、その部分の媒体が、空気であるか誘電体で
あるかの差によるものである。This is the ridge 21 and the bottom surface 12 of the waveguide 11.
This is because the air between and is a dielectric, and the characteristic impedance of the microstrip line 4 having a line width of d is approximately 50 ohms, which is due to the difference in whether the medium in that part is air or a dielectric Is.
【００１７】したがってリッジ２１（幅ｓ）とマイクロ
ストリップ線路（幅Ｗ）の接続部において幅の不連続部
が生じる。これはマイクロ波回路的にサセプタンスが付
加されたことを意味する。Therefore, a width discontinuity occurs at the connection between the ridge 21 (width s) and the microstrip line (width W). This means that susceptance was added to the microwave circuit.
【００１８】サセプタンスが付加されると、導波管−マ
イクロストリップ線路変換器としてのＶＳＷＲ特性が劣
化し、また動作周波数帯域が狭くなる。When the susceptance is added, the VSWR characteristics of the waveguide-microstrip line converter deteriorate, and the operating frequency band becomes narrow.
【００１９】このような設計上の問題に対して、図４に
示されるようにいくつかの対策が考えられている。なお
図４においては図３と同一部分には同一番号を付して詳
細な説明は省略する。As shown in FIG. 4, some countermeasures have been considered for such a design problem. In FIG. 4, the same parts as those in FIG. 3 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００２０】一つの対策が図４（ａ）に示された構成で
ある。One measure is the configuration shown in FIG. 4 (a).
【００２１】リッジ２１の角２１ａ、２１ｂを一部削除
して、削除後のリッジの幅ｓ´がマイクロストリップ線
路４の幅Ｗと等しくなるようにして、付加サセプタンス
を軽減する例である。しかし角を削除したことによって
リッジ２１端部の特性インピーダンスの上昇は免れず、
特性インピーダンスの一部上昇による影響のため、モー
ドの変換特性はそれ程改善されない。In this example, the corners 21a and 21b of the ridge 21 are partially deleted so that the width s'of the ridge after deletion becomes equal to the width W of the microstrip line 4 to reduce the additional susceptance. However, the removal of the corners inevitably increases the characteristic impedance at the end of the ridge 21,
Due to the effect of a partial increase in the characteristic impedance, the conversion characteristics of the modes are not so improved.
【００２２】もう一つの対策が図４（ｂ）に示された構
成である。Another measure is the configuration shown in FIG. 4 (b).
【００２３】付加サセプタンスを逆付加サセプタンス成
分６で打ち消そうとしたものである。この構成では、逆
付加サセプタンス成分６が周波数特性を持つため帯域性
が失われるという欠点がある。The additive susceptance is to be canceled by the reverse additive susceptance component 6. In this configuration, the inversely-added susceptance component 6 has a frequency characteristic, so that the band property is lost.
【００２４】本発明は、上記した欠点を解決し、リッジ
の幅とマイクロストリップ線路の幅の設計上の問題から
起因するＶＳＷＲ特性や帯域特性の悪化を防止し得る導
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 solves the above-mentioned drawbacks and prevents the deterioration of the VSWR characteristic and the band characteristic caused by the design problem of the width of the ridge and the width of the microstrip line. The purpose is to provide a container.
【００２５】[0025]
【課題を解決するための手段】本発明は、リッジ導波管
のリッジ先端部と誘電体基板上に形成されるマイクロス
トリップ線路導体とを接続する導波管ーマイクロストリ
ップ線路変換器において、前記リッジ先端部に近いマイ
クロストリップ線路導体の下方に、前記リッジ先端部か
ら離れた部分のマイクロストリップ線路導体の下方にあ
る誘電体と誘電率の異なる誘電体の層または空気層を設
けている。The present invention provides a waveguide-microstrip line converter for connecting a ridge tip portion of a ridge waveguide to a microstrip line conductor formed on a dielectric substrate. Below the microstrip line conductor near the tip of the ridge, a dielectric layer or an air layer having a dielectric constant different from that of the dielectric below the microstrip line conductor at a portion apart from the tip of the ridge is provided.
【００２６】[0026]
【作用】リッジ導波管のリッジ先端部と誘電体基板上に
形成されるマイクロストリップ線路導体とを接続する場
合に、リッジ先端部に近いマイクロストリップ線路導体
の下方に、前記リッジ先端部から離れた部分のマイクロ
ストリップ線路導体の下方にある誘電体と誘電率の異な
る誘電体の層または空気層を設けているので、リッジの
幅とマイクロストリップ線路の幅との不連続な接続を防
止できる。When the ridge tip of the ridge waveguide is connected to the microstrip line conductor formed on the dielectric substrate, the ridge tip is separated from the ridge tip below the microstrip line conductor near the ridge tip. Since the dielectric layer or the air layer having a dielectric constant different from that of the dielectric material below the microstrip line conductor in the open portion is provided, discontinuous connection between the width of the ridge and the width of the microstrip line can be prevented.
【００２７】[0027]
【実施例】以下、本発明の一実施例を図１を参照して説
明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
【００２８】図１（ａ）は本発明の導波管−マイクロス
トリップ線路変換器の一実施例を示す平面図、図１
（ｂ）はその断面図である。なお図１では図３および図
４と同一部分には同一番号を付し詳細な説明は省略す
る。FIG. 1A is a plan view showing an embodiment of the waveguide-microstrip line converter of the present invention.
(B) is the sectional drawing. In FIG. 1, the same parts as those in FIGS. 3 and 4 are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
【００２９】導波管のリッジ部２１、２２、２３は従来
例と同じ構造であるが、マイクロストリップ線路との境
界の構造が異なっている。The ridges 21, 22 and 23 of the waveguide have the same structure as the conventional example, but the structure of the boundary with the microstrip line is different.
【００３０】図１（ａ）、（ｂ）に示すようにマイクロ
ストリップ線路４とリッジ２１との接続部分で誘電体３
の下側の一部を、例えば斜めに切り欠き、図１（ｂ）に
示すように、誘電体３の切り欠き部８を形成し、切り欠
いた部分を空気層７にしている。As shown in FIGS. 1 (a) and 1 (b), the dielectric 3 is formed at the connecting portion between the microstrip line 4 and the ridge 21.
A part of the lower side is cut, for example, obliquely to form a cutout portion 8 of the dielectric 3 as shown in FIG. 1B, and the cutout portion is used as an air layer 7.
【００３１】またマイクロストリップ線路４の幅Ｗは、
リッジ２１に向かって切り欠き部８の部分で徐々に広く
し、リッジ２１との接続部でリッジ２１の幅ｓと同じに
なるようにしている。The width W of the microstrip line 4 is
The width of the notch 8 is gradually widened toward the ridge 21, and the width s of the ridge 21 is made equal to the width of the connection with the ridge 21.
【００３２】なお切り欠き部８の部分のマイクロストリ
ップ線路４の線路幅Ｗ´は、その部分における誘電体３
の厚さｔ´を考慮し、特性インピーダンスが５０オーム
になるように選ばれる。この関係は、切り欠き部８の全
域について同じになっている。The line width W'of the microstrip line 4 in the cutout portion 8 is determined by the dielectric 3 in that portion.
In consideration of the thickness t'of, the characteristic impedance is selected to be 50 ohms. This relationship is the same throughout the cutout portion 8.
【００３３】即ち、特性インピーダンスが５０オームと
いう条件から、切り欠き部８における誘電体３の厚さｔ
´が決まれば、その部分のマイクロストリップ線路の幅
Ｗ´が決まる。That is, from the condition that the characteristic impedance is 50 ohms, the thickness t of the dielectric 3 in the notch 8 is
Once ′ is determined, the width W ′ of the microstrip line at that portion is determined.
【００３４】上記の構成によれば、リッジ２１部から境
界部１０を経て、マイクロストリップ線路４の端まで、
線路幅が急激に変わる不連続な部分がなく、また特性イ
ンピーダンスも連続的に５０オームを保つことができ
る。According to the above structure, from the ridge 21 to the boundary 10 to the end of the microstrip line 4,
There is no discontinuous portion where the line width changes abruptly, and the characteristic impedance can be continuously maintained at 50 ohms.
【００３５】なお切り欠き部８の斜めに切り欠かれた部
分の誘電体の表面７は導体膜などは施されていない。The surface of the dielectric 7 in the obliquely cut out portion of the cutout portion 8 is not provided with a conductor film or the like.
【００３６】したがって切り欠き８部における等価比誘
電率εｒ´は、空気の比誘電率をεａとすると、 εｒ´＝εｒ・εａ／（εｒ＋εａ） となる。この等価比誘電率εｒ´によって、切り欠き部
８のマイクロストリップ線路幅の幅Ｗ´が計算される。Therefore, the equivalent relative permittivity ε r ′ in the notch portion 8 is ε r ′ = ε r · ε a / (ε r + ε a ), where ε a is the relative permittivity of air. The width W ′ of the microstrip line width of the cutout portion 8 is calculated by the equivalent relative permittivity ε r ′.
【００３７】上記した導波管−マイクロストリップ線路
変換器によれば、リッジ２１とマイクロストリップ線路
４との境界部の誘電体を一部切り欠くことによって、リ
ッジの幅とマイクロストリップ線路の幅とを滑らかに連
続的に変化でき、しかも特性インピーダンスを変えるこ
となく、導波管からマイクロストリップ線路に変換でき
る。According to the above-described waveguide-microstrip line converter, the width of the ridge and the width of the microstrip line are adjusted by partially cutting out the dielectric at the boundary between the ridge 21 and the microstrip line 4. Can be smoothly and continuously changed, and the waveguide can be converted into a microstrip line without changing the characteristic impedance.
【００３８】図２（ａ），（ｂ）は本発明の他の実施例
を示すもので、図１と同一部分には同一番号を付し詳細
な説明は省略する。2 (a) and 2 (b) show another embodiment of the present invention. The same parts as those in FIG. 1 are designated by the same reference numerals and their detailed description will be omitted.
【００３９】図２（ａ）はリッジ９１の形状を曲線にし
た例で、図２（ｂ）はリッジ９２の形状をテーパにした
例である。この場合も同様な効果がある。FIG. 2A shows an example in which the shape of the ridge 91 is curved, and FIG. 2B shows an example in which the shape of the ridge 92 is tapered. Also in this case, the same effect can be obtained.
【００４０】また切り欠き部８の形状も直線に限らず曲
線でもよい。The shape of the cutout portion 8 is not limited to a straight line and may be a curved line.
【００４１】本実施例では、リッジとマイクロストリッ
プ線路導体との接続部分の誘電体を切り欠い部分に、低
誘電率の空気を残している。しかし切り欠いた部分に、
リッジ先端部から離れた部分の誘電体より低い誘電率の
他の誘電体を充填しても同等の効果を得ることができ
る。In this embodiment, air having a low dielectric constant is left in the notch of the dielectric at the connection between the ridge and the microstrip line conductor. But in the notch,
The same effect can be obtained by filling another dielectric substance having a lower dielectric constant than the dielectric substance in the portion away from the ridge tip portion.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明によれば、リッジの幅とマイクロ
ストリップ線路の幅とが不連続に接続することを防止で
き、ＶＳＷＲや広帯域化を改善した導波管−マイクロス
トリップ線路変換器が実現できる。According to the present invention, it is possible to prevent a discontinuous connection between the width of the ridge and the width of the microstrip line, and to realize a waveguide-microstrip line converter with improved VSWR and wider bandwidth. it can.
【図１】本発明の一実施例を示す平面図である。FIG. 1 is a plan view showing an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の他の実施例を示す断面図である。FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the present invention.
【図３】従来の例を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a conventional example.
【図４】他の従来の例を説明する図である。FIG. 4 is a diagram illustrating another conventional example.
３…誘電体 ４…マイクロストリップ線路 ５…金属箔 ７…空気層または低誘電率の誘電体 ８…切り欠き部 １０…境界部 １１…リッジ導波管 １２…導波管１１の底面 ２１、２２、２３…リッジ 3 ... Dielectric 4 ... Microstrip line 5 ... Metal foil 7 ... Air layer or low dielectric constant dielectric 8 ... Notch part 10 ... Boundary part 11 ... Ridge waveguide 12 ... Bottom surface of waveguide 11 21, 22 , 23 ... Ridge
Claims (1)
板上に形成されるマイクロストリップ線路導体とを接続
する導波管ーマイクロストリップ線路変換器において、
前記リッジ先端部に近いマイクロストリップ線路導体の
下方に、前記リッジ先端部から離れた部分のマイクロス
トリップ線路導体の下方にある誘電体と誘電率の異なる
誘電体の層または空気層を設けた導波管ーマイクロスト
リップ線路変換器。1. A waveguide-microstrip line converter for connecting a ridge tip portion of a ridge waveguide and a microstrip line conductor formed on a dielectric substrate,
A waveguide provided with a dielectric layer or an air layer having a dielectric constant different from that of the dielectric below the microstrip line conductor near the ridge tip end, below the microstrip line conductor near the ridge tip end. Tube-microstrip line converter.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7479492A JPH05283915A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Waveguide-microstrip line converter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7479492A JPH05283915A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Waveguide-microstrip line converter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05283915A true JPH05283915A (en) | 1993-10-29 |
Family
ID=13557569
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7479492A Pending JPH05283915A (en) | 1992-03-31 | 1992-03-31 | Waveguide-microstrip line converter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05283915A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6335664B1 (en) | 1998-04-28 | 2002-01-01 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Branch circuit and its designing method, waveguide-microstrip transition, and application to HF circuit, antenna and communication system |
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-
1992
- 1992-03-31 JP JP7479492A patent/JPH05283915A/en active Pending
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