JPS63283202A - マイクロ波線路装置 - Google Patents
マイクロ波線路装置Info
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- JPS63283202A JPS63283202A JP62117073A JP11707387A JPS63283202A JP S63283202 A JPS63283202 A JP S63283202A JP 62117073 A JP62117073 A JP 62117073A JP 11707387 A JP11707387 A JP 11707387A JP S63283202 A JPS63283202 A JP S63283202A
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Landscapes
- Waveguides (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の技術分野］
本発明は、マイクロ波およびミリ波の伝送線路として用
いられるマイクロ波線路装置に関する。
いられるマイクロ波線路装置に関する。
［従来技術とその欠点］
従来、マイクロ波またはミリ波帯の集積回路としては、
マイクロストリップ線路が一般に用いられている。これ
は誘電体基板上の導体膜をホトエツチングにより所望の
形状に加工したものであり、回路＠置の小形化に適する
反面、基本的に線路損失が導波管に比較して非常に大き
く、周波数が高くなる程、装置の性能が劣化するという
問題があった。特に問題となる装置の例としては、低雑
音増幅器、高出力増幅器、フィルタ、比較的長い伝送線
路などの場合である。このような場合、導波管を使用す
れば損失は十分少なくできるが、寸法、加工性、微細な
半導体素子との整合性などの面では前者のマイクロスト
リップ線路より著しく劣っている。上記のように従来の
手段ではいずれも大変不具合であるという問題があった
。
マイクロストリップ線路が一般に用いられている。これ
は誘電体基板上の導体膜をホトエツチングにより所望の
形状に加工したものであり、回路＠置の小形化に適する
反面、基本的に線路損失が導波管に比較して非常に大き
く、周波数が高くなる程、装置の性能が劣化するという
問題があった。特に問題となる装置の例としては、低雑
音増幅器、高出力増幅器、フィルタ、比較的長い伝送線
路などの場合である。このような場合、導波管を使用す
れば損失は十分少なくできるが、寸法、加工性、微細な
半導体素子との整合性などの面では前者のマイクロスト
リップ線路より著しく劣っている。上記のように従来の
手段ではいずれも大変不具合であるという問題があった
。
［発明の目的コ
本発明は上記の実情に鑑みてなされたもので、マイクロ
波線路として、立体回路である導波管並の線路損失に押
えることができ、且つマイクロストリップ線路と同様な
平面構造を採ることにより半導体素子などの組み込みを
容易にしたマイクロ波線路装置を提供することを目的と
する。
波線路として、立体回路である導波管並の線路損失に押
えることができ、且つマイクロストリップ線路と同様な
平面構造を採ることにより半導体素子などの組み込みを
容易にしたマイクロ波線路装置を提供することを目的と
する。
［発明の要点］
本発明は、導体表面に設けた溝の底の中央部を突起させ
た導波構造とし、溝の底部に電磁波を閉じ込めて伝搬さ
せる伝送路を構成する。すなわち、溝の断面構造によっ
て決まるカットオフ周波数に対して伝送信号周波数が高
くなるように突起の高さを伝送波の４分の１波長以上と
し、溝の上部の開口部の横幅を半波長より十分小さくし
て電磁波の伝搬をカットオフするようにしたものである
。
た導波構造とし、溝の底部に電磁波を閉じ込めて伝搬さ
せる伝送路を構成する。すなわち、溝の断面構造によっ
て決まるカットオフ周波数に対して伝送信号周波数が高
くなるように突起の高さを伝送波の４分の１波長以上と
し、溝の上部の開口部の横幅を半波長より十分小さくし
て電磁波の伝搬をカットオフするようにしたものである
。
［発明の実施例コ
以下、図面を今照して本発明の一実施例を説明する。第
１図は、本発明によるマイクロ波線路装置の基本的な線
路構造を示すもので、導体板１の表面２に１条の溝３が
設けられている。そして、溝３の底面４の中央部には、
その長手方向に沿って突起５が設けられ、開放型リッジ
線路６が形成される。
１図は、本発明によるマイクロ波線路装置の基本的な線
路構造を示すもので、導体板１の表面２に１条の溝３が
設けられている。そして、溝３の底面４の中央部には、
その長手方向に沿って突起５が設けられ、開放型リッジ
線路６が形成される。
しかして、上記開放型リッジ線路６において、第２図に
示すように溝３は全幅をＷ、深さをり。
示すように溝３は全幅をＷ、深さをり。
とし、突起５は厚さをｔ、高さをｈｌ、外周長を８９両
側の間隔をｂとする。従って、上記突起５の周面長さａ
の値は「ａ−２ｈｘ ＋ｔＪとなる。
側の間隔をｂとする。従って、上記突起５の周面長さａ
の値は「ａ−２ｈｘ ＋ｔＪとなる。
上記のように構成された開放型リッジ線路６は、電磁波
が溝３内部の導波構造を伝搬する際、突起５の高さｈｌ
を４分の１波長、つまり、突起５の左右側面の外周長ａ
を半波長以上とすると、伝搬する１ｌｉｆｉ波のエネル
ギは、突起５の周囲に集中し、突起５の両側の間隔すの
空隙に沿う電界強度ｅは、両側の底面で零となり、突起
５の上端で最大となる。すなわち、この伝搬モードは、
通常の導波管で横幅ａ−２ｈ１ ＋ｔ、高さｂの寸法の
ものを２つに折曲げたものに近似したものとなる。従っ
て、線路寸法設計の目安は、伝搬モードの波長λとカッ
トオフ波長λＣとの関係が λＣ〉λ λＣ−２８″Ｆ２ （２ｈｔ ＋ｔ）Ｊ＋Ｐ４ｈ１を満
足すればよく、突起５の高さｈｌは厚さｔが小さい場合
、前記説明に一致して決定できる。厚さｔが無視できな
い場合、上式を用いてｈｌを減じればよい。
が溝３内部の導波構造を伝搬する際、突起５の高さｈｌ
を４分の１波長、つまり、突起５の左右側面の外周長ａ
を半波長以上とすると、伝搬する１ｌｉｆｉ波のエネル
ギは、突起５の周囲に集中し、突起５の両側の間隔すの
空隙に沿う電界強度ｅは、両側の底面で零となり、突起
５の上端で最大となる。すなわち、この伝搬モードは、
通常の導波管で横幅ａ−２ｈ１ ＋ｔ、高さｂの寸法の
ものを２つに折曲げたものに近似したものとなる。従っ
て、線路寸法設計の目安は、伝搬モードの波長λとカッ
トオフ波長λＣとの関係が λＣ〉λ λＣ−２８″Ｆ２ （２ｈｔ ＋ｔ）Ｊ＋Ｐ４ｈ１を満
足すればよく、突起５の高さｈｌは厚さｔが小さい場合
、前記説明に一致して決定できる。厚さｔが無視できな
い場合、上式を用いてｈｌを減じればよい。
次に溝３の上部開口部では、電界分布ｅ′のモードに対
し、カットオフ波長λＣは λｃ−２ｗ＜＜λ となり、電磁波エネルギは上方の開口部へ伝搬できず、
突起５の周辺に閉じ込められる。これにより所期の目的
を達成することができる。また、溝３の開口幅Ｗを半波
長に対し十分小さくしておけば、突起５の高さｈｌを溝
３の深さり、に近づけてもよい。
し、カットオフ波長λＣは λｃ−２ｗ＜＜λ となり、電磁波エネルギは上方の開口部へ伝搬できず、
突起５の周辺に閉じ込められる。これにより所期の目的
を達成することができる。また、溝３の開口幅Ｗを半波
長に対し十分小さくしておけば、突起５の高さｈｌを溝
３の深さり、に近づけてもよい。
また、上記開放型リッジ線路６のマイクロ波線路の特性
インピーダンス及び線路損失は、前記等価導波管の寸法
から容易に求めることができる。
インピーダンス及び線路損失は、前記等価導波管の寸法
から容易に求めることができる。
次に上記開放型リッジ線路６の計算例を示す。
ａ−１９（ｍｍ） 、ｂ−１（ｍｍ）の時の特性インピ
ーダンスＺ１は Ｚｏ−５２，７（Ω） であり、導体として例えば銅を使用したときの線路損失
は、 Ｌ−０，９１（ｄＢ／ｍ） である。これは厚さが０．８ （ｍｍ）のテフロン系基
板を使用した同じ特性インピーダンスの線路損失 Ｌ−３〜４ （ｄＢ／ｍ） と比較すると、損失が約４分の１になっていることが分
かる。本発明の線路は、特性インピーダンスは＾めにす
るのがよく、ｂ−２（ｍｍ）では、Ｚａ ＝１０５．４
（Ω） 、Ｌ−０，４８（ｄＢ／ｍ）と大幅に改善さ
れる。
ーダンスＺ１は Ｚｏ−５２，７（Ω） であり、導体として例えば銅を使用したときの線路損失
は、 Ｌ−０，９１（ｄＢ／ｍ） である。これは厚さが０．８ （ｍｍ）のテフロン系基
板を使用した同じ特性インピーダンスの線路損失 Ｌ−３〜４ （ｄＢ／ｍ） と比較すると、損失が約４分の１になっていることが分
かる。本発明の線路は、特性インピーダンスは＾めにす
るのがよく、ｂ−２（ｍｍ）では、Ｚａ ＝１０５．４
（Ω） 、Ｌ−０，４８（ｄＢ／ｍ）と大幅に改善さ
れる。
次に本発明によるマイクロ波線路を固体増幅器に応用し
た場合について第３図及び第４図を参照して説明する。
た場合について第３図及び第４図を参照して説明する。
同図に於いて７は基板で、この基板７の上面に入力信号
を伝送するためのマイクロストリップ線路７ａが形成さ
れている。このマイクロストリップ線路７ａは、上記開
放型リッジ線路６で構成した入力線路１０の突起５の中
間の切欠き部８に接続され、基板７の裏面導体９は底面
４に接続されている。切欠き部８の高さはインピーダン
ス変換に関係しており、この場合にはマイクロストリッ
プ線路７ａｌｌが低インピーダンスである。また、導体
のスタブ１１．１２は、入力線路１０とＧａＡｓ （ガ
リュームひ素）ＦＥＴモジュール１５の入力側の整合を
取るためのもので、突起５に設けられたそれぞれの孔１
３．１４に貫通され、静電容量が調節できるようになっ
ている。また、上記ＦＥＴモジュール１５ニは、ＧａＡ
ＳＦＥＴチップ１６が取付けられている。そして、この
ＦＥＴチップ１６のゲート電極リード線１７は、突起５
の右端に取付けたチップコンデンサ１８に接続され、同
時にバイアス端子１９とも接続されている。また、ＦＥ
Ｔチップ１６のドレイン電極のリード線２９も同様に、
出力線路２０の突起２４の左端に取付けたチップコンデ
ンサ２１に接続され、同時にバイアス端子２２とも接続
されている。上記ＦＥＴチップ１６のソース電極は接地
されている。また、上記出力線路２０の突起２４に沿っ
て導体のスリーブ２３が装着されている。このスリーブ
２３は、出力線路２０の特性インピーダンスを静電容量
付加により部分的に変化させるもので、その長さを出力
線路２０の導波管に相当する管内波長の４分の１にする
ことで、インピーダンス変換器として動作させるもので
ある。
を伝送するためのマイクロストリップ線路７ａが形成さ
れている。このマイクロストリップ線路７ａは、上記開
放型リッジ線路６で構成した入力線路１０の突起５の中
間の切欠き部８に接続され、基板７の裏面導体９は底面
４に接続されている。切欠き部８の高さはインピーダン
ス変換に関係しており、この場合にはマイクロストリッ
プ線路７ａｌｌが低インピーダンスである。また、導体
のスタブ１１．１２は、入力線路１０とＧａＡｓ （ガ
リュームひ素）ＦＥＴモジュール１５の入力側の整合を
取るためのもので、突起５に設けられたそれぞれの孔１
３．１４に貫通され、静電容量が調節できるようになっ
ている。また、上記ＦＥＴモジュール１５ニは、ＧａＡ
ＳＦＥＴチップ１６が取付けられている。そして、この
ＦＥＴチップ１６のゲート電極リード線１７は、突起５
の右端に取付けたチップコンデンサ１８に接続され、同
時にバイアス端子１９とも接続されている。また、ＦＥ
Ｔチップ１６のドレイン電極のリード線２９も同様に、
出力線路２０の突起２４の左端に取付けたチップコンデ
ンサ２１に接続され、同時にバイアス端子２２とも接続
されている。上記ＦＥＴチップ１６のソース電極は接地
されている。また、上記出力線路２０の突起２４に沿っ
て導体のスリーブ２３が装着されている。このスリーブ
２３は、出力線路２０の特性インピーダンスを静電容量
付加により部分的に変化させるもので、その長さを出力
線路２０の導波管に相当する管内波長の４分の１にする
ことで、インピーダンス変換器として動作させるもので
ある。
しかして、上記ＦＥＴチップ１６には直流バイアスを与
え、マイクロ波信号の増幅動作を行なわせる。
え、マイクロ波信号の増幅動作を行なわせる。
そして、このＦＥＴチップ１６により増幅されたマイク
ロ波信号は、出力線路２０の底面２５に設けた凹型のス
ロット２６を介して裏面の導波管出力端子２７から導波
管３０に取出される。上記スロット２６の突起部の間隙
２８は、長さが４分の１管内波長で出力線路２０の特性
インピーダンスを導波管出力端子２７の特性インピーダ
ンスに変換する役割をもっている。
ロ波信号は、出力線路２０の底面２５に設けた凹型のス
ロット２６を介して裏面の導波管出力端子２７から導波
管３０に取出される。上記スロット２６の突起部の間隙
２８は、長さが４分の１管内波長で出力線路２０の特性
インピーダンスを導波管出力端子２７の特性インピーダ
ンスに変換する役割をもっている。
上記のように開放型リッジ線路６を用いて構成された固
体増幅器は、回路損失が少なく高利得高出力が得られ、
調整も容易であるなど多くの利点を有している。また、
上記実施例で示したように本発明による開放型リッジ線
路６は、従来のマイクロストリップ線路や導波管とも容
易に相互接続でき、高い汎用性が得られるものである。
体増幅器は、回路損失が少なく高利得高出力が得られ、
調整も容易であるなど多くの利点を有している。また、
上記実施例で示したように本発明による開放型リッジ線
路６は、従来のマイクロストリップ線路や導波管とも容
易に相互接続でき、高い汎用性が得られるものである。
なお、上記実施例では、スタブ１１．１２及びスリーブ
２３を金属導体により構成したが、誘電体を用いて構成
しても同様に静電容ｌ装荷の効果が得られる。
２３を金属導体により構成したが、誘電体を用いて構成
しても同様に静電容ｌ装荷の効果が得られる。
［発明の効果〕
以上詳記したように本発明によれば、伝送損失が少なく
、半導体素子や異種の線路との相互接続が容易であると
共に回路調整も容易な、マイクロ波集積回路に適した線
路を提供することができ、高性能なマイクロ波線路及び
回路装置を実現し得るものである。また、本発明による
線路装置は、胴体表面側からみて解放形の、加工の容易
な構造であるにも拘らず、電搬する電磁波を底部に閉じ
込めて電搬することができる。
、半導体素子や異種の線路との相互接続が容易であると
共に回路調整も容易な、マイクロ波集積回路に適した線
路を提供することができ、高性能なマイクロ波線路及び
回路装置を実現し得るものである。また、本発明による
線路装置は、胴体表面側からみて解放形の、加工の容易
な構造であるにも拘らず、電搬する電磁波を底部に閉じ
込めて電搬することができる。
第１図は本発明の一実施例によるマイクロ波線路の基本
構造を示す斜視図、第２図は同実施例の動作説明図、第
呻図は本発明を適用した固体増幅ヰ 器の実施例を示す平面図、第今図は同固体増幅器の断面
図である。 １・・・導体板、２・・・表面、３・・・溝、４・・・
底面、５・・・突起、６・・・開放型リッジ線路、７・
・・基板、７ａ・・・マイクロストリップ線路、１０・
・・入力線路、１１゜１２・・・スタブ、１５・ＧａＡ
ｓＦＥＴモジュール、１６・・・ＧａＡｓＦＥＴチップ
、１８・・・チップコンデンサ、１９、２２・・・バイ
アス端子、２０・・・出力線路、２３・・・スリーブ、
２６・・・スロット、２７・・・導波管出力端子、３０
・・・導波管。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図
第２図 第３図 第４図 手続補正書 昭和 ６争、６．２４ 日
構造を示す斜視図、第２図は同実施例の動作説明図、第
呻図は本発明を適用した固体増幅ヰ 器の実施例を示す平面図、第今図は同固体増幅器の断面
図である。 １・・・導体板、２・・・表面、３・・・溝、４・・・
底面、５・・・突起、６・・・開放型リッジ線路、７・
・・基板、７ａ・・・マイクロストリップ線路、１０・
・・入力線路、１１゜１２・・・スタブ、１５・ＧａＡ
ｓＦＥＴモジュール、１６・・・ＧａＡｓＦＥＴチップ
、１８・・・チップコンデンサ、１９、２２・・・バイ
アス端子、２０・・・出力線路、２３・・・スリーブ、
２６・・・スロット、２７・・・導波管出力端子、３０
・・・導波管。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦第１図
第２図 第３図 第４図 手続補正書 昭和 ６争、６．２４ 日
Claims (5)
- （１）導体表面に設けられたマイクロ波伝送用の溝と、
この溝の中央部に沿って設けられた伝送信号波長の４分
の１以上で且つ上記導体表面以下の高さを有する突起と
を具備したことを特徴とするマイクロ波線路装置。 - （２）上記溝の上部開口部の横幅を半波長より小さく設
定したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマ
イクロ波線路装置。 - （３）上記の溝内設けられたの突起部にマイクロ波半導
体素子のリード線を接続してなる特許請求の範囲第１項
記載のマイクロ波線路装置。 - （４）上記溝内の突起部に近接して局部的に線路の静電
容量を増加させるスタブを設け、インピーダンス整合機
能を付与したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載のマイクロ波線路装置。 - （５）上記溝内の突起部に沿って、導体または誘電体の
スリーブを装着することにより、線路の特性インピーダ
ンスを変化させることを特徴とする特許請求の範囲第１
項記載のマイクロ波線路装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117073A JPS63283202A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | マイクロ波線路装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62117073A JPS63283202A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | マイクロ波線路装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63283202A true JPS63283202A (ja) | 1988-11-21 |
Family
ID=14702740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62117073A Pending JPS63283202A (ja) | 1987-05-15 | 1987-05-15 | マイクロ波線路装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63283202A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008109197A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Japan Radio Co Ltd | リッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナ |
| JP4816726B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-11-16 | 日本電気株式会社 | 導波管結合器 |
| WO2013027268A1 (ja) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | 株式会社日立製作所 | 電磁波伝搬媒体 |
-
1987
- 1987-05-15 JP JP62117073A patent/JPS63283202A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4816726B2 (ja) * | 2006-03-31 | 2011-11-16 | 日本電気株式会社 | 導波管結合器 |
| JP2008109197A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Japan Radio Co Ltd | リッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナ |
| JP4531033B2 (ja) * | 2006-10-23 | 2010-08-25 | 日本無線株式会社 | リッジ導波路中央給電スロットアレーアンテナ |
| WO2013027268A1 (ja) * | 2011-08-23 | 2013-02-28 | 株式会社日立製作所 | 電磁波伝搬媒体 |
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