JPH0851308A - Ｔ型マイクロストリップラインによって供給される空洞を背後に有する端部放射マイクロストリップと導波管の結合部 - Google Patents
Ｔ型マイクロストリップラインによって供給される空洞を背後に有する端部放射マイクロストリップと導波管の結合部Info
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- JPH0851308A JPH0851308A JP7124062A JP12406295A JPH0851308A JP H0851308 A JPH0851308 A JP H0851308A JP 7124062 A JP7124062 A JP 7124062A JP 12406295 A JP12406295 A JP 12406295A JP H0851308 A JPH0851308 A JP H0851308A
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P5/00—Coupling devices of the waveguide type
- H01P5/08—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices
- H01P5/10—Coupling devices of the waveguide type for linking dissimilar lines or devices for coupling balanced lines or devices with unbalanced lines or devices
- H01P5/107—Hollow-waveguide/strip-line transitions
Landscapes
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は、コンパクトで、製造が容易で、特
性の優れているマイクロストリップ対導波管結合部を提
供することを目的とする。 【構成】 導波管52の端部54を終端する誘電体基体62を
有する終端手段を備え、誘電体基体62の導波管の内部に
面する第１の表面上に導電性材料層64が、また反対側の
第２の表面上にマイクロストリップ導体58A が設けら
れ、導電性材料層64は接地平面を構成し、開口スロット
56を備え、マイクロストリップ導体58A はこのスロット
56まで延在し、反対方向に延びる２つの腕58B, 58Cを有
するＴ型マイクロストリップ結合点58で終端しており、
２つの腕58B, 58Cはマイクロストリップ導体58A の端部
からスロット67に沿って延在し、結合部58の動作周波数
の中心周波数においてほぼ１／４波長の電気的な長さを
有することを特徴とする。
性の優れているマイクロストリップ対導波管結合部を提
供することを目的とする。 【構成】 導波管52の端部54を終端する誘電体基体62を
有する終端手段を備え、誘電体基体62の導波管の内部に
面する第１の表面上に導電性材料層64が、また反対側の
第２の表面上にマイクロストリップ導体58A が設けら
れ、導電性材料層64は接地平面を構成し、開口スロット
56を備え、マイクロストリップ導体58A はこのスロット
56まで延在し、反対方向に延びる２つの腕58B, 58Cを有
するＴ型マイクロストリップ結合点58で終端しており、
２つの腕58B, 58Cはマイクロストリップ導体58A の端部
からスロット67に沿って延在し、結合部58の動作周波数
の中心周波数においてほぼ１／４波長の電気的な長さを
有することを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は導波管とマイクロストリ
ップラインまたはストリップラインの間の結合部に関す
る。
ップラインまたはストリップラインの間の結合部に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】マイクロストリップと導波管との結合部
はマイクロ波応用、例えばレーダ探知器でしばしば必要
とされる。新型のミリメートル波レーダとフェイズドア
レイはコンパクトであり、高性能結合部の製造が容易で
あることを必要条件とする。通常、アンテナとその供給
部は方形導波管から製造され、送信機と受信機の回路は
マイクロラインまたはストリップラインのような平面伝
送ラインを使用する。マイクロストリップと導波管結合
部は送信機または受信機とアンテナとの間でエネルギを
滑らかに（即ち最小のＲＦエネルギ損失で）変換しなけ
ればならないという臨界的な役割をする。従来のマイク
ロストリップと導波管結合部はかさばっており、これら
はマイクロストリップラインが導波管の幅の広い方の壁
を貫通することにより直接結合することを必要とする
が、このような結合部は現在の技術のレーダの薄い平面
構造とは十分に両立しない。
はマイクロ波応用、例えばレーダ探知器でしばしば必要
とされる。新型のミリメートル波レーダとフェイズドア
レイはコンパクトであり、高性能結合部の製造が容易で
あることを必要条件とする。通常、アンテナとその供給
部は方形導波管から製造され、送信機と受信機の回路は
マイクロラインまたはストリップラインのような平面伝
送ラインを使用する。マイクロストリップと導波管結合
部は送信機または受信機とアンテナとの間でエネルギを
滑らかに（即ち最小のＲＦエネルギ損失で）変換しなけ
ればならないという臨界的な役割をする。従来のマイク
ロストリップと導波管結合部はかさばっており、これら
はマイクロストリップラインが導波管の幅の広い方の壁
を貫通することにより直接結合することを必要とする
が、このような結合部は現在の技術のレーダの薄い平面
構造とは十分に両立しない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】通常のマイクロストリ
ップと導波管結合部はマイクロストリッププロ−ブを使
用し、マイクロストリッププロ−ブは導波管の中央に挿
入されなければならないので製造が困難である。プロ−
ブの貫通のために導波管壁に穴を切込まなければならな
い。約１／４波長のバックショートがプロ−ブの後部に
正確に位置付けられなければならない。バックショート
が正確に位置付けられた結合部の製造は困難である。さ
らに結合部はハーメチックシールを形成しないから、ア
ンテナとマイクロストリップにつながる導波管を分離す
ることは困難である。アンテナと送信機または受信機の
分離を可能にするために分離したフランジのセットがア
ンテナに組込まれなければならない。
ップと導波管結合部はマイクロストリッププロ−ブを使
用し、マイクロストリッププロ−ブは導波管の中央に挿
入されなければならないので製造が困難である。プロ−
ブの貫通のために導波管壁に穴を切込まなければならな
い。約１／４波長のバックショートがプロ−ブの後部に
正確に位置付けられなければならない。バックショート
が正確に位置付けられた結合部の製造は困難である。さ
らに結合部はハーメチックシールを形成しないから、ア
ンテナとマイクロストリップにつながる導波管を分離す
ることは困難である。アンテナと送信機または受信機の
分離を可能にするために分離したフランジのセットがア
ンテナに組込まれなければならない。
【０００４】別のタイプの結合部は端部放射マイクロス
トリップループ結合部である。この結合部はループの端
部が物理的に導波管の広い壁に取付けられなければなら
ないので製造が困難である。基体を正確に位置付け、固
定してその位置に保持することは困難である。密封は行
われず、導波管とマイクロストリップラインを分離する
にはこの結合部のマイクロストリップラインの破断を必
要とする。さらに基体は垂直の代りに導波管軸に平行に
整列されるが、このような構造はコンパクトな積層フェ
イズドアレイの構成を可能にしない。
トリップループ結合部である。この結合部はループの端
部が物理的に導波管の広い壁に取付けられなければなら
ないので製造が困難である。基体を正確に位置付け、固
定してその位置に保持することは困難である。密封は行
われず、導波管とマイクロストリップラインを分離する
にはこの結合部のマイクロストリップラインの破断を必
要とする。さらに基体は垂直の代りに導波管軸に平行に
整列されるが、このような構造はコンパクトな積層フェ
イズドアレイの構成を可能にしない。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、コンパクトな
マイクロストリップと導波管の結合部に関するものであ
り、これは導波管の端部を終端するための終端素子を具
備している。終端素子は対向する第１および第２の表面
を有する誘電体基体を具備し、導電性材料の層は導波管
の内部に面する第１の表面上の接地平面を構成する。導
電層はスロットの中心線により特徴づけられる開口スロ
ットを有する。マイクロストリップ導体はスロットに垂
直に第２の表面上に形成される。マイクロストリップ導
体は第１および第２の対向腕を具備するＴ型マイクロス
トリップ結合部で終端し、これはスロットの長手方向に
対して平行にマイクロマイクロストリップ導体の端部か
ら延在する。腕は結合部の動作中心周波数で実質上１／
４波長の実効的なマイクロストリップの電気的な長さを
有する。
マイクロストリップと導波管の結合部に関するものであ
り、これは導波管の端部を終端するための終端素子を具
備している。終端素子は対向する第１および第２の表面
を有する誘電体基体を具備し、導電性材料の層は導波管
の内部に面する第１の表面上の接地平面を構成する。導
電層はスロットの中心線により特徴づけられる開口スロ
ットを有する。マイクロストリップ導体はスロットに垂
直に第２の表面上に形成される。マイクロストリップ導
体は第１および第２の対向腕を具備するＴ型マイクロス
トリップ結合部で終端し、これはスロットの長手方向に
対して平行にマイクロマイクロストリップ導体の端部か
ら延在する。腕は結合部の動作中心周波数で実質上１／
４波長の実効的なマイクロストリップの電気的な長さを
有する。
【０００６】導電性空洞は終端素子のマイクロストリッ
プ導体の側面をカバーし、動作の周波数帯域で空洞モー
ドが共振しないような大きさである。
プ導体の側面をカバーし、動作の周波数帯域で空洞モー
ドが共振しないような大きさである。
【０００７】スロットの寸法および配置と、マイクロス
トリップ導体の配置はそれぞれ導波管およびマイクロス
トリップ特性インピーダンスに整合するように選択され
る。例えばスロットの幅は好ましくは少なくとも導波管
の高さの１／３である。Ｔ型マイクロストリップ結合部
の縁部はスロットの縦方向の縁部と整合される。
トリップ導体の配置はそれぞれ導波管およびマイクロス
トリップ特性インピーダンスに整合するように選択され
る。例えばスロットの幅は好ましくは少なくとも導波管
の高さの１／３である。Ｔ型マイクロストリップ結合部
の縁部はスロットの縦方向の縁部と整合される。
【０００８】本発明のこれらおよび他の特徴と利点は添
付図面を伴って示されているように実施例の後述の詳細
な説明からより明白になるであろう。
付図面を伴って示されているように実施例の後述の詳細
な説明からより明白になるであろう。
【０００９】
【実施例】本発明は、直接結合の代りに電磁結合を利用
する高さが低く小型マイクロストリップ導波管結合部で
ある。方形導波管52とマイクロストリップラインとの間
を変換するための結合部50の例示的な実施例は、図１に
示されている。導波管52の端部54は、Ｔ型のマイクロス
トリップライン結合部58によって励起される空洞を背後
に有するスロット56において終端されている。スロット
56およびマイクロストリップライン結合部58およびマイ
クロストリップ導体58Ａは、石英のような誘電体材料か
ら製造された誘電体基板62の対向する両表面にエッチン
グされる。それ故、通常の方法において、基板62の対向
する両表面は最初に銅のような導電材料の薄膜で被覆さ
れる。通常の薄膜フォトリソグラフエッチング技術を使
用して、スロットおよびマイクロストリップの寸法およ
びそれらの位置は正確に、容易に、および安価に形成さ
れることができる。スロット56は、スロットの輪郭の内
部の薄い銅の層64を除去することによって形成される。
層64は、導波管の端部を横切って延在する。マイクロス
トリップライン結合部58を定めるため、層64と反対側の
表面の薄い導電層はマイクロストリップ導体を定める材
料を除いて全て除去される。（通常の結合部において必
要とされる）マイクロストリップラインの後ろに４分の
１波長が位置されたバックショートは、この結合部にお
いては必要でない。
する高さが低く小型マイクロストリップ導波管結合部で
ある。方形導波管52とマイクロストリップラインとの間
を変換するための結合部50の例示的な実施例は、図１に
示されている。導波管52の端部54は、Ｔ型のマイクロス
トリップライン結合部58によって励起される空洞を背後
に有するスロット56において終端されている。スロット
56およびマイクロストリップライン結合部58およびマイ
クロストリップ導体58Ａは、石英のような誘電体材料か
ら製造された誘電体基板62の対向する両表面にエッチン
グされる。それ故、通常の方法において、基板62の対向
する両表面は最初に銅のような導電材料の薄膜で被覆さ
れる。通常の薄膜フォトリソグラフエッチング技術を使
用して、スロットおよびマイクロストリップの寸法およ
びそれらの位置は正確に、容易に、および安価に形成さ
れることができる。スロット56は、スロットの輪郭の内
部の薄い銅の層64を除去することによって形成される。
層64は、導波管の端部を横切って延在する。マイクロス
トリップライン結合部58を定めるため、層64と反対側の
表面の薄い導電層はマイクロストリップ導体を定める材
料を除いて全て除去される。（通常の結合部において必
要とされる）マイクロストリップラインの後ろに４分の
１波長が位置されたバックショートは、この結合部にお
いては必要でない。
【００１０】この実施例において、スロット56は導波管
52の端部54の中心に位置されており、スロットの中心軸
68は導波管の長手方向に平行な中心線と一致し、導波管
52の寸法の短い方向に沿った中心にスロットは位置して
いる。スロットは導波管の長手方向に沿って中心に位置
される。この配置は、特定の結合部が設計される導波管
の型式に依存する。例えば、スロットは円形導波管の端
部で中心にされる。マイクロストリップ導体58Ａは、ス
ロット中心軸68を横切って配置される。
52の端部54の中心に位置されており、スロットの中心軸
68は導波管の長手方向に平行な中心線と一致し、導波管
52の寸法の短い方向に沿った中心にスロットは位置して
いる。スロットは導波管の長手方向に沿って中心に位置
される。この配置は、特定の結合部が設計される導波管
の型式に依存する。例えば、スロットは円形導波管の端
部で中心にされる。マイクロストリップ導体58Ａは、ス
ロット中心軸68を横切って配置される。
【００１１】典型的な適用において、基板62は大きな基
板の１部分を構成し、その大きな基板は基板上に定めら
れた複数のマイクロストリップラインを具備している大
きなマイクロ波回路を具備し、別の導波管は導波管52お
よび結合部50と同じ方法における結合部を有する。
板の１部分を構成し、その大きな基板は基板上に定めら
れた複数のマイクロストリップラインを具備している大
きなマイクロ波回路を具備し、別の導波管は導波管52お
よび結合部50と同じ方法における結合部を有する。
【００１２】マイクロ波導体58Ａが励起されるとき、電
流はマイクロストリップライン58Ａおよびその直下の接
地面64中を流れる。例えばスロット56のようなスロット
がマイクロストリップライン結合部の通路における接地
面において切込まれる場合、図２に示されたように、電
流は乱され、電界は曲線76で示されたような分布された
大きさを有するスロット56において励起される。入力電
流は、マイクロストリップライン結合部58の２つのアー
ム58Ｂおよび58Ｃ中に流れる。各アームは約４分の１波
長であるので、アームの端部のＲＦ開回路は結合部にお
けるＲＦ短絡回路に変換する。それ故、最大電流はＴの
結合部において流れ、電流は各アームの端部では流れな
い。Ｔ型のマイクロストリップライン結合部58のアーム
58Ｂ、58Ｃの長さにわたるこの電流振幅プロフィルは、
スロット56における同様の電界プロフィルを励起する。
本発明は、Ｔの縁部とスロットの縁部との間の電磁結合
を使用する。方形または円形導波管の端部が図１に示さ
れたようにスロットに隣接して位置される場合、マイク
ロストリップのエネルギはスロット電界および導波管に
結合する。結合部50は、このエネルギ伝送特性を利用す
る。
流はマイクロストリップライン58Ａおよびその直下の接
地面64中を流れる。例えばスロット56のようなスロット
がマイクロストリップライン結合部の通路における接地
面において切込まれる場合、図２に示されたように、電
流は乱され、電界は曲線76で示されたような分布された
大きさを有するスロット56において励起される。入力電
流は、マイクロストリップライン結合部58の２つのアー
ム58Ｂおよび58Ｃ中に流れる。各アームは約４分の１波
長であるので、アームの端部のＲＦ開回路は結合部にお
けるＲＦ短絡回路に変換する。それ故、最大電流はＴの
結合部において流れ、電流は各アームの端部では流れな
い。Ｔ型のマイクロストリップライン結合部58のアーム
58Ｂ、58Ｃの長さにわたるこの電流振幅プロフィルは、
スロット56における同様の電界プロフィルを励起する。
本発明は、Ｔの縁部とスロットの縁部との間の電磁結合
を使用する。方形または円形導波管の端部が図１に示さ
れたようにスロットに隣接して位置される場合、マイク
ロストリップのエネルギはスロット電界および導波管に
結合する。結合部50は、このエネルギ伝送特性を利用す
る。
【００１３】スロット56はまた平行プレートおよび誘電
体表面波モードのような好ましくないモードにマイクロ
ストリップエネルギを結合することができ、このような
エネルギは、導波管に結合せず、変換エネルギの損失を
増加するということで浪費される。さらに、結合部は導
波管結合部と同様の複数のマイクロストリップを使用し
ているさらに大きくさらに複雑な回路において使用され
る場合には、結合部間の干渉が可能である。
体表面波モードのような好ましくないモードにマイクロ
ストリップエネルギを結合することができ、このような
エネルギは、導波管に結合せず、変換エネルギの損失を
増加するということで浪費される。さらに、結合部は導
波管結合部と同様の複数のマイクロストリップを使用し
ているさらに大きくさらに複雑な回路において使用され
る場合には、結合部間の干渉が可能である。
【００１４】これらの好ましくないモードへの結合を除
去するために、方形の空洞70はマイクロストリップライ
ン結合部58の側面の結合部を覆うために使用されること
ができる。空洞70は、実質上４つの側面の導電性容器で
あり、基板62に平行な閉じた端部を有する。空洞70は、
線58Ａが空洞壁と短絡することなしに空洞から出ること
ができるようにマイクロストリップ伝送ラインの周囲に
ついて定められた小さな開口部72を含む。開口部が線の
幅の約３倍に等しい幅を維持する場合、通常容量性負荷
は生じない。小さな開口部は、キャパシタンスの効果を
調整するために既知の方法の使用を必要とする。空洞の
寸法は、空洞モードが結合部の動作周波数帯域において
共振しないように選択されなければならない。この機能
を達成させるための空洞の寸法の選択は、当業者に良く
知られている。
去するために、方形の空洞70はマイクロストリップライ
ン結合部58の側面の結合部を覆うために使用されること
ができる。空洞70は、実質上４つの側面の導電性容器で
あり、基板62に平行な閉じた端部を有する。空洞70は、
線58Ａが空洞壁と短絡することなしに空洞から出ること
ができるようにマイクロストリップ伝送ラインの周囲に
ついて定められた小さな開口部72を含む。開口部が線の
幅の約３倍に等しい幅を維持する場合、通常容量性負荷
は生じない。小さな開口部は、キャパシタンスの効果を
調整するために既知の方法の使用を必要とする。空洞の
寸法は、空洞モードが結合部の動作周波数帯域において
共振しないように選択されなければならない。この機能
を達成させるための空洞の寸法の選択は、当業者に良く
知られている。
【００１５】マイクロストリップライン結合部58から導
波管52へ転送されたエネルギの量を最大にするために、
結合部50はスロットの長さおよび幅、マイクロストリッ
プライン結合部58のアーム58Ｂ、58Ｃの長さおよび幅、
およびスロット中のＴ形部分の侵入の深さの適当な選択
によって整合される。Ｔ形部分の侵入の深さＤ（図２参
照）は、スロット56上のアーム58Ｂ、58Ｃの重複部分の
尺度である。典型的な導波管特性インピーダンスは１０
０乃至３５０オーム程度であり、導波管の高さに依存す
る。これに対して、マイクロストリップラインの特性イ
ンピーダンスは殆どの適用に関して通常５０オームであ
る。これらのインピーダンスを整合させる１つの方法
は、マイクロストリップ側または導波管側の一方または
両方において４分の１波長インピーダンス変成器を使用
することである。これらの結合部は、結合部に長さおよ
び複雑さを付加する。本発明は、スロットの自然の変換
特性を利用することによってこれらの変成器の必要性を
除去する。
波管52へ転送されたエネルギの量を最大にするために、
結合部50はスロットの長さおよび幅、マイクロストリッ
プライン結合部58のアーム58Ｂ、58Ｃの長さおよび幅、
およびスロット中のＴ形部分の侵入の深さの適当な選択
によって整合される。Ｔ形部分の侵入の深さＤ（図２参
照）は、スロット56上のアーム58Ｂ、58Ｃの重複部分の
尺度である。典型的な導波管特性インピーダンスは１０
０乃至３５０オーム程度であり、導波管の高さに依存す
る。これに対して、マイクロストリップラインの特性イ
ンピーダンスは殆どの適用に関して通常５０オームであ
る。これらのインピーダンスを整合させる１つの方法
は、マイクロストリップ側または導波管側の一方または
両方において４分の１波長インピーダンス変成器を使用
することである。これらの結合部は、結合部に長さおよ
び複雑さを付加する。本発明は、スロットの自然の変換
特性を利用することによってこれらの変成器の必要性を
除去する。
【００１６】図２は、長さが共振するときのスロット56
の電界プロフィル76を示す。スロットの長さは、スロッ
ト中心線68に見られる入力インピーダンスが純粋な実数
値であるときに共振される。この共振特性は、スロット
に沿った電圧プロフィルが正弦波であり、一方電流が一
定のままであることが良く理解されている。それ故、結
合部の設計における第１のステップは、動作中心周波数
におけるスロット56の共振長さを決定することである。
スロット中心線または中心線から半波の任意の倍数の距
離において測定されたスロットのインピーダンスは、共
振長さにおいて純粋に実数であろう。次に、各アーム58
Ｂ、58Ｃの長さは、結合部の動作の中心周波数でおおよ
そ４分の１マイクロストリップ波長となるように設定さ
れる。マイクロストリップライン結合部58の結合インピ
ーダンスが５０オームであるので、各アームの特性イン
ピーダンスは約１００オームにすべきである。スロット
幅は、スロットの遠端部とマイクロストリップライン結
合部との間に相互作用がないように十分に広くすべきで
ある。導波管の高さの少なくとも３分の１の幅が満足す
べきものであり、スロット56を広くさせることは整合に
おいて無視できる程度の効果を有することは認められて
いる。
の電界プロフィル76を示す。スロットの長さは、スロッ
ト中心線68に見られる入力インピーダンスが純粋な実数
値であるときに共振される。この共振特性は、スロット
に沿った電圧プロフィルが正弦波であり、一方電流が一
定のままであることが良く理解されている。それ故、結
合部の設計における第１のステップは、動作中心周波数
におけるスロット56の共振長さを決定することである。
スロット中心線または中心線から半波の任意の倍数の距
離において測定されたスロットのインピーダンスは、共
振長さにおいて純粋に実数であろう。次に、各アーム58
Ｂ、58Ｃの長さは、結合部の動作の中心周波数でおおよ
そ４分の１マイクロストリップ波長となるように設定さ
れる。マイクロストリップライン結合部58の結合インピ
ーダンスが５０オームであるので、各アームの特性イン
ピーダンスは約１００オームにすべきである。スロット
幅は、スロットの遠端部とマイクロストリップライン結
合部との間に相互作用がないように十分に広くすべきで
ある。導波管の高さの少なくとも３分の１の幅が満足す
べきものであり、スロット56を広くさせることは整合に
おいて無視できる程度の効果を有することは認められて
いる。
【００１７】スロット上のアーム58Ｂおよび58Ｃの侵入
深さＤは、非常に敏感なパラメータである。整合は、マ
イクロストリップＴ結合部58に対する基板62を通るスロ
ット電界の１部分のフリンジングに非常に依存する。侵
入深さが変化するとき、フリンジングフィールドは変化
する。最良の結果は、Ｔ結合部58の上部縁部58Ｄがスロ
ット56の下縁部56Ａに関してほぼ平ら、すなわち数ミル
内であるときに達成される。
深さＤは、非常に敏感なパラメータである。整合は、マ
イクロストリップＴ結合部58に対する基板62を通るスロ
ット電界の１部分のフリンジングに非常に依存する。侵
入深さが変化するとき、フリンジングフィールドは変化
する。最良の結果は、Ｔ結合部58の上部縁部58Ｄがスロ
ット56の下縁部56Ａに関してほぼ平ら、すなわち数ミル
内であるときに達成される。
【００１８】結合部は、スロットの背後の空洞70を有す
ることなしに構成されることができ、導波管に整合さ
れ、良好に動作することもできる。しかしながら、結合
部が複数の結合部を含んでいるさらに複雑な装置の１部
である場合、１結合部からのエネルギは別の結合部から
のエネルギを干渉する可能性がある。しかしながら、こ
のような絶縁が特定の適用に必要とされない場合、結合
部は空洞70を除去することができる。
ることなしに構成されることができ、導波管に整合さ
れ、良好に動作することもできる。しかしながら、結合
部が複数の結合部を含んでいるさらに複雑な装置の１部
である場合、１結合部からのエネルギは別の結合部から
のエネルギを干渉する可能性がある。しかしながら、こ
のような絶縁が特定の適用に必要とされない場合、結合
部は空洞70を除去することができる。
【００１９】図３は、本発明によるＫａ帯域の半分の高
さの導波管対マイクロストリップ結合部100 の例示的な
実施例の概略図である。導波管102 は、７０×２８０ミ
ルである方形断面構造を有する。石英基板112 は２００
×１８６ミルで、厚さ１０ミルを有する。スロット106
は導波管の端部内の中心に位置され、長さ１２４ミル×
幅３０ミルである。マイクロストリップ導体108 Ａは幅
が２１．４ミルであり、マイクロストリップライン結合
部は１０８ミルの長さであり、５ミルの導体幅を有す
る。空洞120 は６０ミルの深さを有する。高さ９９ミル
×深さ１３０ミル×幅６５ミルのマイクロストリップラ
イン用のチャンネル130 が設けられている。
さの導波管対マイクロストリップ結合部100 の例示的な
実施例の概略図である。導波管102 は、７０×２８０ミ
ルである方形断面構造を有する。石英基板112 は２００
×１８６ミルで、厚さ１０ミルを有する。スロット106
は導波管の端部内の中心に位置され、長さ１２４ミル×
幅３０ミルである。マイクロストリップ導体108 Ａは幅
が２１．４ミルであり、マイクロストリップライン結合
部は１０８ミルの長さであり、５ミルの導体幅を有す
る。空洞120 は６０ミルの深さを有する。高さ９９ミル
×深さ１３０ミル×幅６５ミルのマイクロストリップラ
イン用のチャンネル130 が設けられている。
【００２０】図４は、方形導波管152 とストリップライ
ンとの間を変換し、空洞を背面に有するスロットを有す
るストリップラインＴ結合部を使用しているストリップ
ライン結合部150 への導波管を示す。この結合部は、ス
トリップライン導体156 が２つの誘電体層の間に挟まれ
ていることを除いては、図１のマイクロストリップ導波
管結合部50と同様である。結合部50におけるように、誘
電体基板160 は導波管152 の端部154 に配置されてい
る。導波管の内部に面している基板表面は導電層164 で
覆われており、スロット166 はスロットの輪郭内に導電
層を選択的に除去することによって定められる。基板16
0 の反対側の表面168 上のストリップライン導体156 お
よびＴ結合部170 は表面を覆っている導電層を選択的に
除去することによって定められる。マイクロストリップ
結合部50への導波管と対照的に、結合部150 は第１の基
板160 のストリップライン導体表面168 に隣接した誘電
体の層162 を含むので、表面168 は誘電体基板160 と誘
電体層162 との間に挟まれている。
ンとの間を変換し、空洞を背面に有するスロットを有す
るストリップラインＴ結合部を使用しているストリップ
ライン結合部150 への導波管を示す。この結合部は、ス
トリップライン導体156 が２つの誘電体層の間に挟まれ
ていることを除いては、図１のマイクロストリップ導波
管結合部50と同様である。結合部50におけるように、誘
電体基板160 は導波管152 の端部154 に配置されてい
る。導波管の内部に面している基板表面は導電層164 で
覆われており、スロット166 はスロットの輪郭内に導電
層を選択的に除去することによって定められる。基板16
0 の反対側の表面168 上のストリップライン導体156 お
よびＴ結合部170 は表面を覆っている導電層を選択的に
除去することによって定められる。マイクロストリップ
結合部50への導波管と対照的に、結合部150 は第１の基
板160 のストリップライン導体表面168 に隣接した誘電
体の層162 を含むので、表面168 は誘電体基板160 と誘
電体層162 との間に挟まれている。
【００２１】本発明が使用のために記載されている１つ
の特定の適用は、例えば、ターゲットにミサイルを誘導
するための探知器ヘッドを有する空対空ミサイルのよう
なミサイルのＲＦプロセッサにおける使用である。この
ような１つのミサイル200 は、図５において概略的な形
態で示されている。ミサイル200 は、アンテナ部分202
、送信機部分204 、ＲＦプロセッサを含んでいる受信
機モジュール210 、および探知器／サーボ部分206 を含
む。図６に示されるように受信機モジュールは、低雑音
増幅器214 を含んでいる幾つかの能動装置を支持するモ
ジュールシャシー212 を含む。モジュールは、ＬＯ入力
ポート216 および受信信号ポート218 を含む。ＬＯおよ
び受信信号は、ハウジングの裏側に接続された導波管
（図示されていない）を介して各ポートに出力される。
石英基板（図示されていない）は、本発明によってマイ
クロストリップ結合部への導波管またはストリップライ
ン結合部への導波管を定めるために使用されたマイクロ
ストリップまたはストリップライン回路（図６には示さ
れていない）を支持する。結合部の背面の空洞は、シャ
シーチャンネル217 および219 の側面およびモジュール
カバー220 によって定められている。この実施例におい
て、ＬＯポート216 から離れる方向に向いているマイク
ロストリップまたはストリップライン導体はシャシーの
区域222 に位置されたミキサ／制御回路に接続され、受
信信号ポート218 から離れる方向に向いているマイクロ
ストリップまたはストリップライン導体は低雑音増幅器
214 に接続される。受信機モジュール210 はポート開口
部を覆っている石英基板によって２つの入力ポート216
および218 にハーメチックシールされ、開口部の周縁の
周りのシャシーにシールされる。特定の導波管のマイク
ロストリップまたはストリップライン結合部は図１およ
び図４に示されている。
の特定の適用は、例えば、ターゲットにミサイルを誘導
するための探知器ヘッドを有する空対空ミサイルのよう
なミサイルのＲＦプロセッサにおける使用である。この
ような１つのミサイル200 は、図５において概略的な形
態で示されている。ミサイル200 は、アンテナ部分202
、送信機部分204 、ＲＦプロセッサを含んでいる受信
機モジュール210 、および探知器／サーボ部分206 を含
む。図６に示されるように受信機モジュールは、低雑音
増幅器214 を含んでいる幾つかの能動装置を支持するモ
ジュールシャシー212 を含む。モジュールは、ＬＯ入力
ポート216 および受信信号ポート218 を含む。ＬＯおよ
び受信信号は、ハウジングの裏側に接続された導波管
（図示されていない）を介して各ポートに出力される。
石英基板（図示されていない）は、本発明によってマイ
クロストリップ結合部への導波管またはストリップライ
ン結合部への導波管を定めるために使用されたマイクロ
ストリップまたはストリップライン回路（図６には示さ
れていない）を支持する。結合部の背面の空洞は、シャ
シーチャンネル217 および219 の側面およびモジュール
カバー220 によって定められている。この実施例におい
て、ＬＯポート216 から離れる方向に向いているマイク
ロストリップまたはストリップライン導体はシャシーの
区域222 に位置されたミキサ／制御回路に接続され、受
信信号ポート218 から離れる方向に向いているマイクロ
ストリップまたはストリップライン導体は低雑音増幅器
214 に接続される。受信機モジュール210 はポート開口
部を覆っている石英基板によって２つの入力ポート216
および218 にハーメチックシールされ、開口部の周縁の
周りのシャシーにシールされる。特定の導波管のマイク
ロストリップまたはストリップライン結合部は図１およ
び図４に示されている。
【００２２】ＲＦ探知器設計における現在の傾向はコス
トおよび容積の減少を強化し、高い性能を達成すること
である。ミリメートル波レーダおよび位相レーダに関し
て、探知器のパッケージングは大きな問題である。幾つ
かの場合において、部品は設計され組立てられることが
できるが、それら全てが探知器容器内に位置されること
は物理的にできない。送信機／受信機回路とアンテナを
一体化させることは、通常のかさばるマイクロストリッ
プ対導波管の結合部にとって難しい作業である。典型的
な活性位相アレイは、これらの数百の結合部を容易に要
求することができる。本発明は、著しいコストの削減お
よび容積の減少を提供し、目下実現できないレーダ設計
を実現させることができる。
トおよび容積の減少を強化し、高い性能を達成すること
である。ミリメートル波レーダおよび位相レーダに関し
て、探知器のパッケージングは大きな問題である。幾つ
かの場合において、部品は設計され組立てられることが
できるが、それら全てが探知器容器内に位置されること
は物理的にできない。送信機／受信機回路とアンテナを
一体化させることは、通常のかさばるマイクロストリッ
プ対導波管の結合部にとって難しい作業である。典型的
な活性位相アレイは、これらの数百の結合部を容易に要
求することができる。本発明は、著しいコストの削減お
よび容積の減少を提供し、目下実現できないレーダ設計
を実現させることができる。
【００２３】本発明は、存在しているマイクロストリッ
プ対導波管の結合部と比較した次の利点を有する低プロ
フィルの端部取付けされたマイクロストリップ対導波管
の結合部を提供する。
プ対導波管の結合部と比較した次の利点を有する低プロ
フィルの端部取付けされたマイクロストリップ対導波管
の結合部を提供する。
【００２４】１．マイクロストリップラインは導波管壁
を貫通する必要はない。
を貫通する必要はない。
【００２５】２．バックショートをマイクロストリップ
ラインの後方の４分の１波長の位置に配置する必要はな
い。
ラインの後方の４分の１波長の位置に配置する必要はな
い。
【００２６】３．結合部は小型であり、誘電体基板の単
一部材から容易に製造できる。
一部材から容易に製造できる。
【００２７】４．結合部は、位相アレイに使用された標
準的な送信機および受信機モジュールの平面構造と両立
できる。
準的な送信機および受信機モジュールの平面構造と両立
できる。
【００２８】５．アンテナと送信機または受信機とを物
理的に分離することは、部品を試験するためにしばしば
必要である。通常の結合部におけるこの分離の実行は、
マイクロストリップラインを破壊する必要がある。この
結合部は、何等回路を破壊することなしに装置を容易に
分離するために自然の平坦な表面（図１におけるスロッ
トを有する基板58）を供給する。
理的に分離することは、部品を試験するためにしばしば
必要である。通常の結合部におけるこの分離の実行は、
マイクロストリップラインを破壊する必要がある。この
結合部は、何等回路を破壊することなしに装置を容易に
分離するために自然の平坦な表面（図１におけるスロッ
トを有する基板58）を供給する。
【００２９】６．結合部基板62または160 は、典型的に
マイクロストリップ回路板上に配置された送信機および
受信機装置用のハーメティックシールを自動的に形成す
る。特に、典型的に受信機回路は繊細なワイヤ結合およ
び腐蝕に対する保護ハーメティックシールを必要とする
能動半導体素子を有する。
マイクロストリップ回路板上に配置された送信機および
受信機装置用のハーメティックシールを自動的に形成す
る。特に、典型的に受信機回路は繊細なワイヤ結合およ
び腐蝕に対する保護ハーメティックシールを必要とする
能動半導体素子を有する。
【００３０】上述された実施例が単に本発明の原理を表
す可能な特定の実施例を示すものであることが理解され
るべきである。別の構成は、本発明の技術的範囲を逸脱
することなしに当業者によってこれらの原理によって容
易に工夫されることができる。
す可能な特定の実施例を示すものであることが理解され
るべきである。別の構成は、本発明の技術的範囲を逸脱
することなしに当業者によってこれらの原理によって容
易に工夫されることができる。
【図１】本発明によるＴ型のマイクロストリップ対導波
管の結合部の概略斜視図。
管の結合部の概略斜視図。
【図２】結合部のマイクロストリップラインによって励
起された正弦波電界プロフィルを示している概略図。
起された正弦波電界プロフィルを示している概略図。
【図３】結合部の例示的な実施例の概略斜視図。
【図４】本発明による例証的な導波管対ストリップライ
ン結合部を示す概略斜視図。
ン結合部を示す概略斜視図。
【図５】本発明による結合部を含んでいるＲＦプロセッ
サを有する空対空ミサイルの概略図。
サを有する空対空ミサイルの概略図。
【図６】図５のミサイルのＲＦプロセッサの概略図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック・エル・ホルズマン アメリカ合衆国、ニュージャージ州 08055、メドフォード、ユージニア・ドラ イブ 411
Claims (18)
- 【請求項１】 導波管の端部を終端し、対向する第１お
よび第２の表面を有する誘電体基体を備えた終端手段を
具備するコンパクトなマイクロストリップと導波管の結
合部において、 前記誘電体基体は前記対向する表面の前記導波管の内部
に面する第１の表面上の導電性材料の層と、第２の表面
上のマイクロストリップ導体とを具備し、 前記第１表面上の導電性材料の層は接地平面を構成し、
スロットの中心線により特徴付けられる開口スロットを
設けられており、 前記第２の表面上のマイクロストリップ導体は前記スロ
ットに対して直交方向に延在し、反対方向に延在する第
１および第２の腕を具備するＴ型マイクロストリップ結
合点で終端しており、前記第１および第２の腕は前記マ
イクロストリップ導体の端部から前記スロットに沿って
延在し、前記結合部の動作周波数の中心周波数において
実質上１／４波長の電気的な長さを有することを特徴と
するマイクロストリップと導波管の結合部。 - 【請求項２】 前記導波管は導波管特性インピーダンス
を有し、前記マイクロストリップ導体と、誘電体基体
と、接地平面とはマイクロストリップ特性インピーダン
スを有するマイクロストリップ伝送ラインを構成し、前
記スロットの寸法および配置と前記マイクロストリップ
導体の配置は前記インピーダンスに整合するように選択
されている請求項１記載の結合部。 - 【請求項３】 前記スロットは幅は前記導波管の高さ方
向において前記導波管の高さの寸法の少なくとも１／３
である請求項２記載の結合部。 - 【請求項４】 前記Ｔ型マイクロストリップ結合部の縁
部は前記スロットの縦方向の縁部と本質的に一致してい
る請求項２記載の結合部。 - 【請求項５】 マイクロストリップと導波管の結合部に
おいて、 前記導波管の端部を終端し、対向する第１および第２の
表面を有する誘電体基体を備えた終端手段であって、前
記誘電体基体は前記対向する表面の前記導波管の内部に
面する第１の表面上の導電性材料の層と、第２の表面上
のマイクロストリップ導体とを具備し、導電性材料の層
はスロットの中心ラインにより特徴づけられる開口スロ
ットを設けられており、前記マイクロストリップ導体は
前記スロットに対して直交方向に配置され、スロットに
おいてＴ型マイクロストリップ結合部において終端し、
前記結合部は前記マイクロストリップ導体に対して垂直
に前記スロットに沿って反対方向に延在する第１および
第２の腕を具備し、前記腕は結合部の動作周波数の中心
周波数において実質上１／４波長の電気的長さを有して
いる終端手段と、 前記第２の表面の後部において導電性空洞を構成する手
段とを具備し、前記空洞の寸法は前記結合部の動作周波
数帯域において空洞モードの共振が生じない寸法にされ
ていることを特徴とするマイクロストリップと導波管の
結合部。 - 【請求項６】 前記導波管が方形導波管であり、導電性
空洞を構成する前記手段が方形空洞を定めている請求項
５記載の結合部。 - 【請求項７】 前記導波管が導波管特性インピーダンス
に有し、前記マイクロストリップ導体と誘電体基体と接
地平面とはマイクロストリップ特性インピーダンスを有
するマイクロ伝送ラインを構成し、前記スロットの寸法
および配置と前記マイクロストリップ導体の配置は前記
インピーダンスを整合させるように選択されている請求
項６記載の結合部。 - 【請求項８】 前記スロットの幅は前記導波管の高さ方
向において導波管の高さの寸法の少なくとも１／３であ
る請求項６記載の結合部。 - 【請求項９】 前記Ｔ型のマイクロストリップ結合部は
前記スロットの縦方向の縁部と本質的に一致する縁部を
有する請求項６記載の結合部。 - 【請求項１０】 電磁結合を使用する低プロフィルでコ
ンパクトなストリップラインと導波管の結合部におい
て、 前記導波管の端部を終端し、対向する第１および第２の
表面を有する誘電体基体を備えた終端手段を具備し、 前記誘電体基体は前記対向する表面の前記導波管の内部
に面する第１の表面上の導電性材料の層と、第２の表面
上のストリップライン導体とを具備し、導電性材料の層
は接地平面を構成し、スロットの中心ラインにより特徴
づけられる開口スロットを設けられており、前記ストリ
ップライン導体は前記スロットに対して直交方向に配置
され、Ｔ型ストリップライン結合部において終端し、前
記結合部は前記スロットに沿って反対方向に延在する第
１および第２の腕を具備していることを特徴とするスト
リップラインと導波管の結合部。 - 【請求項１１】 前記導波管が導波管特性インピーダン
スを有し、前記ストリップライン導体と誘電体基体と接
地平面とがストリップライン特性インピーダンスを有す
るストリップラインを構成し、前記スロットの寸法およ
び配置と、前記ストリップライン導体の配置が前記イン
ピーダンスを整合させるように選択されている請求項１
０記載の結合部。 - 【請求項１２】 前記スロットの幅は前記導波管の高さ
方向において導波管の高さの寸法の少なくとも１／３で
ある請求項１１記載の結合部。 - 【請求項１３】 前記Ｔ型マイクロストリップ結合部が
本質的に前記スロットの縦方向の縁部と一致する縁部を
具備している請求項１１記載の結合部。 - 【請求項１４】 マイクロストリップ回路と、導波管に
結合されるポートと、前記ポートに配置されるマイクロ
ストリップと導波管結合部の結合部とを含んでいる高周
波プロセッサ部分を具備する航空機搭載ミサイルにおい
て、 前記結合部は、導波管の端部を終端し、対向する第１お
よび第２の表面を有する誘電体基体を備えた終端手段を
具備し、 前記誘電体基体は前記対向する表面の前記導波管の内部
に面する第１の表面上の導電性材料の層と、第２の表面
上のマイクロストリップ導体とを具備し、導電性材料の
層は接地平面を構成し、スロットの中心ラインにより特
徴づけられる開口スロットを設けられており、前記マイ
クロストリップ導体は前記スロットに対して直交方向に
配置され、Ｔ型マイクロストリップ結合部において終端
し、前記結合部は前記マイクロストリップ導体の端部か
ら前記スロットに沿って反対方向に延在する第１および
第２の腕を具備し、前記腕は結合部の動作周波数の中心
周波数において実質上１／４波長の電気的長さを有して
いるていることを特徴とすることを特徴とするミサイ
ル。 - 【請求項１５】 前記導波管が導波管特性インピーダン
スを有し、前記マイクロストリップと誘電体基体と接地
平面とがマイクロストリップ特性インピーダンスを有す
るマイクロストリップ伝送ラインを構成し、前記スロッ
トの前記寸法および配置と前記マイクロストリップ導体
の配置が前記インピーダンスを整合させるように選択さ
れている請求項１４記載のミサイル。 - 【請求項１６】 前記スロットの幅は前記導波管の高さ
方向において導波管の高さの寸法の少なくとも１／３で
ある請求項１４記載のミサイル。 - 【請求項１７】 前記Ｔ型マイクロストリップ結合部は
その縁部が前記スロットの縦方向の周囲の縁部の僅かに
内側に位置している請求項１４記載のミサイル。 - 【請求項１８】 前記結合部がさらに前記第２の基体表
面の後部に導電性空洞を構成する手段を具備し、前記空
洞の寸法は空洞モードが前記結合部の動作周波数帯域に
おいて共振しないような寸法に選定されている請求項１
４記載のミサイル。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US247732 | 1994-05-23 | ||
| US08/247,732 US5726664A (en) | 1994-05-23 | 1994-05-23 | End launched microstrip or stripline to waveguide transition with cavity backed slot fed by T-shaped microstrip line or stripline usable in a missile |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0851308A true JPH0851308A (ja) | 1996-02-20 |
| JP2672283B2 JP2672283B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=22936133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7124062A Expired - Fee Related JP2672283B2 (ja) | 1994-05-23 | 1995-05-23 | マイクロストリップラインと導波管との結合部およびそれを使用するミサイル |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5726664A (ja) |
| EP (1) | EP0684658A1 (ja) |
| JP (1) | JP2672283B2 (ja) |
| AU (1) | AU676114B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5912598A (en) * | 1997-07-01 | 1999-06-15 | Trw Inc. | Waveguide-to-microstrip transition for mmwave and MMIC applications |
| US6121936A (en) * | 1998-10-13 | 2000-09-19 | Mcdonnell Douglas Corporation | Conformable, integrated antenna structure providing multiple radiating apertures |
| US6486748B1 (en) | 1999-02-24 | 2002-11-26 | Trw Inc. | Side entry E-plane probe waveguide to microstrip transition |
| US6850128B2 (en) | 2001-12-11 | 2005-02-01 | Raytheon Company | Electromagnetic coupling |
| KR20030086136A (ko) * | 2002-05-03 | 2003-11-07 | (주)텔레컴텍 | 표면 실장용 티_프로브형 유전체 내장 금속 도파관 여기구조 |
| US6917256B2 (en) * | 2002-08-20 | 2005-07-12 | Motorola, Inc. | Low loss waveguide launch |
| US6885343B2 (en) | 2002-09-26 | 2005-04-26 | Andrew Corporation | Stripline parallel-series-fed proximity-coupled cavity backed patch antenna array |
| JP4648292B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2011-03-09 | 日立オートモティブシステムズ株式会社 | ミリ波帯送受信機及びそれを用いた車載レーダ |
| JP4365852B2 (ja) * | 2006-11-30 | 2009-11-18 | 株式会社日立製作所 | 導波管構造 |
| US7498969B1 (en) * | 2007-02-02 | 2009-03-03 | Rockwell Collins, Inc. | Proximity radar antenna co-located with GPS DRA fuze |
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