KR100826489B1 - Ｎｒｄ 가이드 변환기, 및 유전체와 도체와의 결합 구조 - Google Patents
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Abstract
전송부분에 NRD 가이드를 사용해서, 회로 소자 장착 부분에 마이크로 스트립 선로를 사용한 하이브리드 구조를 저손실로 실현하기 위한, 평행 도체판에 협지되고 그 간격이 1/2 파장 미만인 유전체 선로 (1) 와, 이 전체선로 (1) 에 평행하게 인접 배치된 금속 로드 (3) 상에 유전체 선로 (1) 의 반대측 측면에 형성된 마이크로 스트립 선로 (4) 와, 금속 로드 (3) 을 관통하고, 유전체 선로 (1) 과 마이크로 스트립 선로 (4) 를 접속하는 동축 선로 (5) 를 구비한다.
마이크로 스트립 선로, 동축 선로, 변환 출력, 반사 손실, 전송 특성 열화
Description
기술분야
본 발명은 전송 손실이 극히 작은 NRD 가이드 (비방사성 유전체 선로: Nonradiative Dielectric Wave Guide) 와 여러 종류의 회로를 유연하게 구성할 수 있는 마이크로 스트립 선로를 접속하는 NRD 가이드 변환기 및 이 유전체 선로와 도체의 결합 혹은 마이크로 스트립 선로와 동축 선로의 결합에 있어서의 유전체와 도체의 결합을 포함하는 일반적인 유전체와 도체의 결합 구조에 관한 것이다.
배경기술
최근, 초고속·대용량 무선 통신의 실현이 크게 요망되고 있고, 이 실현에는 밀리파대의 이용이 유효하다. 특히 면허가 필요없는 59∼66 GHz 대를 커버하는 광대역의 회로소자의 개발이 중요하다. 이것에 의해서, 초고속무선 LAN, 홈링크, 텔레비전 실내 무선 전송, 차간 통신 시스템 등이, 예를 들어 400 Mbps 이상의 전송 속도로 실현될 수 있다.
이러한 밀리파, 마이크로파의 전송 회로로서 종래부터 NRD 가이드가 사용되고 있다. 이 NRD 가이드는 도 11 에 나타낸 바와 같이, 평행한 한 쌍의 도체판(102a, 102b) 사이에, 예를 들어 비유전율εr= 2.04의 테플론 (등록상표) 등의 유전체 선로 (101) 가 형성된다. 이 도체판 (102a, 102b) 의 폭 즉, 유전체 선로 (101) 의 높이는 밀리파 파장의 1/2 미만으로 하고 유전체 선로 (101) 의 폭을 1/2 파장 정도로 하고 있다. 예를 들어, 동작 주파수가 60 GHz 인 경우, 유전체 선로 (101) 의 높이를 2. 25 mm으로 하고, 유전체 선로 (101) 의 폭을 2. 5 mm로 하고 있다. 이 결과, 유전체 선로 (101) 에는 동작 주파수의 밀리파가 전파될 수 있지만, 이 유전체 선로 (101) 외에는 동작 주파수의 밀리파는 전파되지 못하여, 이른바 밀리파가 유전체 선로 (101) 내에 갖혀서 전파하게 된다.
이 유전체 선로 내를 전파하는 밀리파의 동작 모드 (LSM 모드) 는 도 11 에 나타낸 바와 같은 단면 내의 전계가 발생하지만, 한 쌍의 도체판 (102a, 102b) 사이에 유전체 선로 (101) 의 휨이나 분기 등이 있는 경우, 도 12 에 나타낸 바와 같이, 불필요한 기생모드인 LSE 모드가 발생한다.
이 LSE 모드를 억제하기 위해서, 종래에는 도 15 에 나타낸 바와 같이, 유전체 선로 (101) 내에 1/4 파장 초크 구조의 모드 서프레서 (103) 를 삽입하였다. (일본 공개 특허 공보 2000-341003호 참조).
그러나, 상기 기술한 종래의 모드 서프레서 (103) 는, 유전체 선로 (101) 에 삽입하는 경우, 한번 작성된 유전체 선로 (101) 를 길이 방향으로 절개하고, 이 절개된 부분에 모드 서프레서 (103) 를 삽입하고, 점착하는 시간과 노동력이 드는 번잡한 작업이 필요하다는 문제점이 있었다. 그래서, 본 발명자들은 유전체 선로 (101) 의 근방에, 또는 밀착시켜 도체를 배치함으로써, 기생 모드인 LSE 모드를 효과적으로 제어할 수 있는 것을 알아내었다. (일본 특허출원 2003-49953호 참조).
그런데, 유전체 선로 (10l) 와 도체를 접촉시키는 경우, 설계대로의 전송 특 성이 얻어지지 않은 경우가 발생하고, 그 격차가 크다는 문제점이 있었다.
또한, NRD 가이드를 사용한 회로에서는 마이크로 스트립 선로를 병용하는 경우가 있고, 이 경우 NRD 가이드와 마이크로 스트립 선로는 동축 선로에 의해 결합하면 그 전송 특성의 열화를 작게 할 수 있다. 그러나, 마이크로 스트립 선로와 동축 선로의 결합에 있어서도, 설계대로의 전송 특성이 얻어지지 않은 경우가 발생하고, 그 격차가 크다는 문제점이 있었다.
여기서, 이 NRD 가이드는 전술한 바와 같이, 밀리파대에서 매우 전송 손실이 낮고 유전체 선로의 휨부나 불연속부 등에 있어서 불필요한 밀리파의 방사가 전혀 발생하지 않는다는 우수한 특성을 갖고 있다. 그러나, NRD 가이드는 다이오드 등의 2단자 소자를 장착하기에는 적합하지만, 트랜지스터 등의 3단자 소자의 장착에는 적합하지 않다는 문제점이 있었다.
한편, 마이크로 스트립 선로는 3단자 소자의 장착 등에도 적절하여 유연한 각종 회로를 구성할 수 있다. 그러나, 마이크로 스트립 선로는 밀리파대에서는 큰 전송 손실을 보인다는 문제점이 있었다.
그래서 전송 부분에 관해서는 NRD 가이드를 사용하고, 3단자 소자 등의 회로 소자 장착 부분에 관해서는 마이크로 스트립 선로를 사용한다는 하이브리드 구조가 생각되지만, NRD 가이드와 마이크로 스트립 선로를 효율적으로 결합시킬 수 없다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로, 전송 부분에 NRD 가이드를 사용하고, 회로 소자 장착 부분에 마이크로 스트립 선로를 사용하는 하이브리드 구조를 저손실로 실현할 수 있는 NRD 가이드 변환기를 제공하는 것을 목적으로 함과 동시에, 간이한 구성으로 설계대로의 전송 특성을 확실히 얻을 수 있는 유전체와 도체의 결합 구조를 제공하는 것을 목적으로 한다.
발명의 개시
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 평행 도체판에 협지되고, 그 높이가 1/2 파장 미만인 유전체 선로와, 상기 유전체 선로에 대략 평행하게 인접 배치된 도체 로드 상에 있고 상기 유전체 선로의 반대측 측면에 형성된 마이크로 스트립 선로와, 상기 도체 로드를 관통하여 상기 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로를 접속하는 동축 선로를 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관련된 NRD 가이드 변환기는 평행 도체판에 협지되고, 그 높이가 1/2 파장 미만인 제 1 유전체 선로와, 상기 제 1 유전체 선로에 대하여, 길이 방향으로 종렬 배치된 제 2 유전체 선로와, 상기 제 1 및 제 2 유전체 선로에 대략 평행하게 인접 배치된 도체 로드 위에 있고, 상기 제 1 및 제 2 유전체 선로의 반대 측면에 형성된 마이크로 스트립 선로와, 상기 도체 로드의 일단부 근방에서 관통하고, 상기 제 1 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 일단부 근방을 접속하는 제 1 동축 선로와, 상기 도체 로드의 타단부 근방으로 관통하여, 상기 제 2 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 타단부 근방을 접속하는 제 2 동축 선로를 구비하여, 상기 제 1 유전체 선로, 상기 마이크로 스트립 선로 및 상기 제 2 유전체 선로를 종렬 접속한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 평행 도체판에 협지되고, 그 높이가 1/2 파장 미만인 제 1 및 제 2 유전체 선로와, 상기 제 1 및 제 2 유전체 선로 사이에 형성되고, 그 제 1 및 제 2 유전체 선로에 대략 평행 배치된 제 1 및 제 2 도체 로드와, 상기 제 1 및 제 2 도체 로드 사이에 형성된 마이크로 스트립 선로와 상기 제 1 도체 로드를 관통하여, 상기 제 1 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 일단을 접속하는 제 1 동축 선로와, 상기 제 2 도체 로드를 관통하여, 상기 제 2 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 타단을 접속하는 제 2 동축 선로를 구비하여, 상기 제 1 유전체 선로, 상기 마이크로 스트립 선로, 및 상기 제 2 유전체 선로를 종렬 접속한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 유전체 선로에 접속되는 제 1 동축 선로의 일단과 상기 제 1 유전체 선로와의 사이를 접속하는 제 1 수직 스트립 선로와, 상기 제 2 유전체 선로에 접속되는 제 2 동축 선로의 일단과 상기 제 2 유전체 선로와의 사이를 접속하는 제 2 수직 스트립 선로를 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 상기 발명에 있어서, 상기 도체 로드, 상기 제 1 도체 로드 및 상기 제 2 도체 로드는 그 상하면에 1/4 파장 초크 구조를 형성한 것을 특징으로 한다.
그리고 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 상기 발명에 있어서, 상기 제 1 동축 선로 및 상기 제 2 동축 선로와 상기 마이크로 스트립 선로와의 접촉면에 액상 유전체를 충전한 것을 특징으로 한다.
또, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 상기 발명에 있어서, 상기 액상 유전체는 건조 경화성 액상 유전체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 상기 발명에 있어서, 상기 건조 경화성 액상 유전체는 에나멜인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 유전체와 도체의 결합 구조는 상기 발명에 있어서, 동축 선로의 내부 도체를 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판에 관통시켜, 상기 마이크로 스트립 선로와 상기 동축 선로가 결합된 결합 구조에 있어서, 상기 내부 도체와 상기 유전체 기판의 접촉면에 액상 유전체를 충전한 것을 특징으로 한다. 또, 본 발명에 관한 유전체와 도체의 결합 구조는 평행 도체판에 협지되고, 그 간격이 1/2 파장 미만인 유전체 선로에 의해서 밀리파를 전파하는 NRD 가이드의 그 유전체 선로에 도체를 밀착 배치하여, 그 유전체 선로와 그 도체와의 사이에 액상 유전체를 충전한 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 유전체와 도체의 결합 구조는 상기 발명에 있어서, 상기 액상 유전체는 건조 경화성 액상 유전체인 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 관한 유전체와 도체의 결합 구조는 상기 발명에 있어서, 상기 건조 경화성 액상 유전체는 에나멜인 것을 특징으로 한다.
도면의 간단한 설명
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태인 NRD 가이드 변환기의 일부를 절단한 사시도이다. 도 2 는 도 1 에 나타낸 NRD 가이드 변환기의 요부를 나타낸 평면도이다. 도 3 은 도 1 에 나타낸 NRD 가이드 변환기의 변환 출력과 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸 도면이다. 도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태인 NRD 가이드 변환기의 요부를 나타낸 평면도이다. 도 5 는 도 4 에 나타낸 NRD 가이드 변환기의 변환 출력과 반사 손실의 주파수 특성을 나타낸 도면이다. 도 6 은 본 발명의 제 3 실시형태인 NRD 가이드 변환기의 일부를 절단한 사시도이다. 도 7 은 본 발명의 제 3 실시형태인 NRD 가이드 변환기의 변형예의 일부를 절단한 사시도이다. 도 8 은 본 발명의 제 4 실시형태인 마이크로 스트립 선로와 동축 선로의 결합 구조를 나타낸 비스듬히 본 일부 절단도이다. 도 9 는 에나멜의 충전 유무에 의한 전송 특성의 차이를 나타낸 도면이다. 도 10 은 본 발명의 제 5 실시형태인 NRD 가이드 모드 서프레서의 개요 구성을 나타낸 비스듬히 본 일부 절단도이다. 도 11 은 동작 모드의 전계 분포를 나타낸 도면이다. 도 12 는 기생 모드의 전계 분포를 나타낸 도면이다. 도 13 은 NRD 가이드의 굴곡에 수반되는 전자계 분포의 변화를 나타낸 도면이다. 도 14 는 에나멜의 충전 유무에 의한 전송 특성의 차이를 나타낸 도면이다. 도 15 는 종래의 NRD 가이드 모드 서프레스의 구성을 나타낸 개요도이다.
발명을 실시하기
위한 최선의 형태
이하의 첨부 도면을 참조하여, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기 및 유전체와 도체의 결합 구조의 바람직한 실시형태를 상세히 설명한다.
(제 1 실시형태)
도 1 은 본 발명의 제 1 실시형태인 NRD 가이드 변환기의 일부를 파단한 사시도이다. 도 1 에서, 이 NRD 가이드 변환기는 평행한 도체판 (2a, 2b) 에 협 지된 유전체 선로 (1) 와, 이 유전체 선로 (1) 에 근접하여 평행하게 배치된 도체인 금속 로드 (3) 를 갖는다. 이 금속 로드 (3) 의 유전체 선로 (1) 측의 반대측 측면에는 마이크로 스트립 선로 (4) 가 형성되어 있다. 동축 선로 (5) 는 유전체 선로 (1) 와의 접속이 용이함과 동시에, 마이크로 스트립 선로 (4) 와의 접속도 용이하기 때문에, 이 유전체 선로 (1) 와 마이크로 스트립 선로 (4) 를 동축 선로 (5) 를 개재하여 접속하도록 하고 있다. 또한, 금속 로드 (3) 는 유전체 선로 (1) 과 같이 도체판 (2a, 2b) 에 끼워져 있다. 그리고 유전체 선로 (1) 는 비유전율εr= 2.04, tan6= 1.5×10-4 정도의 테플론 (등록상표) 에 의해서 실현되고, 높이 a는 2.25 mm, 폭 b는 2.5 mm이다. 유전체 선로 (1) 를 전파하는 밀리파의 동작 주파수를 60 GHz로 하면, 그 파장λ는 약 5 mm이고, 높이 a는, 1/2 파장 이하가 되고, 유전체 선로 (1) 이외의 도체판 (2a, 2b) 사이에는 동작 주파수의 밀리파는 전파하지 않는다. 이에 비하여, 유전체 선로 (1) 내에는 파장이 단축되어 동작 주파수인 밀리파를 전파할 수 있다. 이 결과, 동작 주파수대에서 밀리파가 유전체 선로 (1) 안쪽만을 전파하는 NRD 가이드가 형성된다.
여기서, 도 2 를 참조하여 동축 선로 (5) 근방의 구성에 관해서 설명한다. 도 2 에 있어서, 동축 선로 (5) 는 금속 로드 (3) 에 원통형상의 구멍을 형성하고, 이 구멍에 테플론 (등록상표) 등에 의해서 실현되는 유전체 (5b) 를 충전하고, 이 유전체 (5b) 의 축으로, 중심 도체 (5a) 가 관통함으로써 형성된다. 중심 도체 (5a) 의 유전체 선로 (1) 측의 일단은 유전체 선로 (1) 의 측면에 압착된 상태로 결합되고, 중심 도체 (5a) 의 스트립 (4a) 측의 타단은 스트립 (4a) 에 접속된다.
마이크로 스트립 선로 (4) 는 금속 로드 (3) 상에 유전체 (4b) 를 형성하여, 이 유전체 (4b) 상에 스트립 형상의 스트립 (4a) 을 형성함으로써 실현된다. 마이크로 스트립 선로 (4) 는 예를 들어 기판 두께 0.2 mm, 비유전율 εr= 2.3의 유전체 (4b) 와 선폭 0.5 mm의 스트립 (4a) 에 의해서 실현된다. 스트립 (4a) 은 중심 도체 (5a) 와의 결합점에서 λ/4 격리된 위치에서 금속 로드 (3) 에 접지된다.
금속 로드 (3) 와 유전체 선로 (1) 사이의 중심 도체 (5a) 의 길이는 예를 들어, λ/4로 할 수 있고, 일반적으로는 λ/4+n·(λ/2) 로 해도 된다. 또, n은 0,1,2, ···이고, 0을 포함하는 정수이다. 또한, 금속 로드 (3) 는 그 단면형상을 H 형으로 하여, 중심 도체 (5a) 방향의 변의 길이는 각각 1/4 파장으로 설정되고, 유전체 선로 (1) 측과 마이크로 스트립 선로 (4) 측 사이에서의 동작 주파수대의 전파 누설을 방지하는 초크 구조로 하고 있다.
도 3 은 도 1 및 도 2 에 나타낸 NRD 가이드 변환기의 포트 P1로부터 입력된 전력의 포트 P2로의 출력 ｜S21｜과 포트 P1에서의 반사 손실 ｜S11｜의 주파수 특성을 나타낸 도면이다. 도 3 에 나타낸 바와 같이, 반사 손실 ｜S11｜은 60 GHz를 중심으로 2 GHz의 대역에 걸쳐 20 dB 이하가 되고, 유전체 선로 (1) 로부터 동축 선로 (5) 를 개재시킨 마이크로 스트립 선로 (4) 로의 출력 ｜S21｜은 효율이 좋은 변환 출력으로 되어 있다. 즉, 충분히 실용적으로 견디는 유전체 선로 (1) 와 마이크로 스트립 선로 (4) 사이의 변환기를 실현하고 있다.
(제 2 실시형태)
이어서 본 발명의 제 2 실시형태에 관해서 설명한다. 상기 기술한 제 1 실시형태에서는 1개의 유전체 선로 (1) 와 1개의 마이크로 스트립 선로 (4) 를 결합하는 것이었지만, 이 제 2 실시형태에서는 마이크로 스트립 선로의 양단에 각각 유전체 선로를 결합하도록 하고 있다.
도 4 는 본 발명의 제 2 실시형태인 NRD 가이드 변환기의 요부를 나타낸 평면도이다. 도 4 에 나타낸 바와 같이, 마이크로 스트립 선로 (14) 의 스트립 (14a) 의 양단에서 동축 선로 (5) 에 대응하는 동축 선로 (15a, 15b) 가 형성되어, 각각 유전체 선로 (11a, 11b) 에 접속된다. 또, 중심 도체 (15a-1, 15b-1) 는 중심 도체 (5a) 에 상당하고, 유전체 (14b) 는 유전체 (4b) 에 상당하며, 유전체 (15a-2, 15b-2) 는 유전체 (5b) 에 상당한다.
도 5 는 도 4 에 나타낸 NRD 가이드 변환기의 포트 P1로부터 입력된 전력 포트 P2에의 출력 ｜S21｜과 포트 P1 에서의 반사 손실 ｜S21｜의 주파수 특성을 나타낸 도면이다. 또, 포트 P1 은 유전체 선로 (11b) 측의 포트이고, 포트 P2는 유전체 선로 (11a) 측의 포트이다. 도 5 에 나타낸 바와 같이, 반사 손실 ｜S21｜은 60 GHz를 중심으로 2 GHz의 대역에 걸쳐 약 10 dB 이하로 되고, 유전체 선로 (11b) 에서 동축 선로 (15b), 마이크로 스트립 선로 (14), 동축 선로 (15a) 를 개재시킨 유전체 선로 (11a) 로의 출력 ｜S21｜은 효율이 좋은 변환 출력으로 되어 있 다.
이 제 2 실시형태에서는, 마이크로 스트립 선로 (14) 를 3단자 디바이스의 마운트로써 사용할 수 있다.
(제 3 실시형태)
상기 기술한 제 1 및 2 실시형태에서는 도체판 (2a, 2b) 의 사이에 형성되는 공간을 유효하게 이용하기 위해서, 금속 로드 (3),(13) 의 측면을 유효하게 이용하여, 이 측면에 마이크로 스트립 선로 (4), (14) 를 형성하도록 하였지만, 이 제 3 실시형태에서는, 더욱 큰 장착 면적을 얻을 수 있는 NRD 가이드 변환기를 실현하고 있다.
도 6 은 본 발명의 제 3 실시형태인 NRD 가이드 변환기의 일부를 절단한 사시도이다. 도 6 에 있어서, 이 NRD 가이드 변환기는 도체판 (22a, 22b) 에 협지된 2개의 유전체 선로 (21a, 21b) 를 갖고, 이들은 유전체 선로 (1, 11a, 11b) 에 상당한다. 유전체 선로 (21a, 21b) 의 사이에는, 금속 로드 (3, 13) 에 대응하는 로드부 (23a, 23b) 를 갖는 금속판 (23) 이 형성된다. 그리고, 금속판 (23) 의 중앙의 오목부 상에 유전체 (24b) 가 형성되고, 추가로 스트립 (24a) 이 형성된다. 즉, 중앙 오목부와 유전체 (24b) 와 스트립 (24a) 에 의하여 마이크로 스트립 선로 (24) 가 형성된다.
로드부 (23a, 23b) 의 중앙에는, 유전체 (5b) 에 상당하는 유전체 (25a-2, 25b-2) 가 형성되고, 이들을 관통하도록 중심 도체 (5a) 에 상당하는 중심 도체 (25a-1, 25b-1) 가 형성된다. 중심 도체 (25a-1, 25b-1) 는 스트립 (24a) 의 양단에 접속됨과 동시에, 각각 유전체 선로 (21a, 21b) 의 측면에 압착된다. 즉, 유전체 선로 (21a, 21b) 와 마이크로 스트립 선로 (24) 가 동축 선로 (5) 에 대응하는 동축 선로 (25a, 25b) 에 의하여 결합 접속된다.
여기서, 금속판 (23) 의 중앙 오목부는 도체판 (22a, 22b) 에 평행한 평면을 형성하기 때문에, 큰 장착 면적을 갖는 마이크로 스트립 선로 (24) 를 형성할 수 있다. 즉, 이 제 3 실시형태에 나타낸 NRD 가이드 변환기는 큰 회로 면적을 필요로 하는 마이크로 스트립 선로 (24) 에 대해서 사용할 수 있다.
도 7 은 도 6 에 나타난 NRD 가이드 변환기의 변형예를 도시하는 일부를 절단한 사시도이다. 이 NRD 가이드 변환기로서는, 중심 도체 (35a-1, 35b-1) 를 유전체 선로 (31a, 31b) 에 직접 접속하지 않고, 수직 스트립 선로 (36a, 36b) 를 개재시키고 있다. 이 수직 스트립 선로 (36a, 36b) 의 개재에 의해서, 유전체 선로 (31a, 31b) 의 결합 부분에는 필요없는 기생 모드인 LSE 모드를 억제하는 모드 서프레서 (37a, 37b) 가 형성된다. 수직 스트립 선로 (36a, 36b) 는 유전체 선로 (31a, 31b) 와 로드부 (33a, 33b) 를 물리적으로 이격하고, 유전체 선로 (31a, 31b) 에 대하여 결합 부분 근방으로부터의 동작 모드 전파의 영향을 저감시킴과 동시에, 유전체 선로 (31a, 31b) 와 중심 도체 (35a-1, 35b-1) 를 각각 저손실로 결합하고 있다.
이 제 3 실시형태에서는, 넓은 장착 면적을 필요로 하는 마이크로 스트립 선로의 형성을 저손실로 실현할 수 있다.
이상 설명하였듯이, 본 발명에 의하면 도체 로드를 관통하는 동축 선로에 의 해서 극히 작은 손실의 유전체 선로와 유연한 회로 구성을 실현할 수 있는 마이크로 스트립 선로를 접속하고, 전송 부분에 유전체 선로를 사용하여, 회로 소자 장착 부분에 마이크로 스트립 선로를 사용한 하이브리드 구성을 용이하게 실현할 수 있다는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 의하면 제 1 유전체 선로, 마이크로 스트립 선로, 및 제 2 유전체 선로를 종렬 접속하도록 하고 있기 때문에, 마이크로 스트립 선로에 3단자 회로를 장착할 수 있는 하이브리드 구성을 실현할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 의하면 제 1 및 제 2 도체 로드 사이에 마이크로 스트립 선로를 형성하도록 하여, 예를 들어, 평행 도체판에 평행한 면을 형성하여, 큰 장착 면적을 갖는 마이크로 스트립 선로를 탑재한 하이브리드 구성을 실현할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 의하면 제 1 및 제 2 수직 스트립 선로에 의해서, 제 1 및 제 2 도체 로드와 제 1 및 제 2 유전체 선로와의 사이를 각각 격리하도록 하고, 제 1 및 제 2 유전체 선로에 대한 전파의 혼란을 저감시킨 하이브리드 구성을 실현할 수 있는 효과를 나타낸다.
또한, 본 발명에 의하면, 유전체 선로 측과 마이크로 스트립 측을 전기적으로 분리하도록 하고 있기 때문에, 고성능인 하이브리드 구성을 실현할 수 있는 효과를 나타낸다.
(제 4 실시형태)
이어서, 본 발명의 제 4 실시형태에 관해서 설명한다. 이 제 4 실시형태 는 마이크로 스트립 선로와 동축 선로를 결합하는 경우에 관해서 설명한다. 특히 이 제 4 실시형태는 상기 기술한 제 1 실시형태 등에 적용함으로써, 더욱 전송 손실의 열화를 방지할 수 있다.
도 8 은 본 발명의 제 4 실시형태인 마이크로 스트립 선로와 동축 선로와의 결합 구조를 나타낸 비스듬히 본 일부 절단도이다. 도 8 에 나타낸 바와 같이, 마이크로 스트립 선로 (60) 는 도체판 (61) 상에 유전체 기판 (62) 을 개재시켜 스트립 (63) 이 형성된다. 이 마이크로 스트립 선로 (63) 에 결합하는 동축 선로 (50) 는 동축 유전체 (52) 가 도체판을 관통하고, 동축 유전체 (52) 내의 내부 도체 (51) 는 추가로 유전체 기판 (62) 을 관통하여 스트립 (63) 에 결합한다. 이 경우, 도체판 (61) 은 외부 도체로서 기능한다.
여기서, 내부 도체 (51) 와 유전체 기판 (62) 과의 사이에는, 완전히 빈틈이 없는 구조를 형성하는 것은 곤란하고, 도 9 의 파선으로 나타낸 바와 같이, 전송 특성이 열화한다. 그래서, 내부 도체 (51) 와 유전체 기판 (62) 과의 사이의 틈을 완전히 메우도록, 에나멜 (70) 을 충전하면, 도 9 의 실선으로 나타낸 바와 같이 5 dB 이상의 특성 향상을 얻을 수 있다.
이처럼, 전자계 분포가 강한 곳에 생긴 틈을 메우는 것에 의해, 전송 특성은 설계 시의 특성을 확실히 얻을 수 있다. 또, 실선으로 나타낸 전송 특성은 에나멜 (70) 을 충전한 상태이더라도, 2 dB 정도의 손실이 있지만, 이 손실은 마이크로 스트립 선로 (60) 와 동축 선로 (50) 와의 변환에 의한 손실이 아니라, 마이크로 스트립 선로 (60) 자체의 전송 손실이다.
이 제 4 실시형태에 의하면, 단지, 마이크로 스트립 선로 (60) 와 동축 선로 (50) 를 결합하는 경우이더라도, 전자계가 집중하는 유전체 기판 (62) 과 내부 도체 (51) 와의 사이에 생기는 틈을 에나멜 (70) 로 충전하도록 하여, 이것에 의해서 전송 특성의 열화를 없앨 수 있다.
(제 5 실시형태)
이 제 5 실시형태는 제 4 실시형태에 있어서의 액상 유전체 충전방법을 NRD 가이드 모드 서프레서 프레셋서에 적용한 것이다.
도 10 은 본 발명의 제 5 실시형태인 NRD 가이드 모드 서프레서의 개요 구성을 나타낸 비스듬하게 본 일부 절단도이다. 도 10 에서, 이 NRD 가이드 모드 서프레서는 평행한 도체판 (2a, 2b) 에 끼여진 유전체 선로 (l) 를 갖는다. 유전체 선로 (1) 는 비유전율εr= 2.04, tan6= 1.5× 10 -4 정도의 테플론 (R) 에 의해서 실현되고, 높이 a는 2.25 mm, 폭 b는 2.5 mm이다. 유전체 선로 (1) 를 전파하는 전자파의 동작 주파수를 60 GHz로 하면 그 파장 λ는 약 5 mm이고, 높이 a는 λ/2 미만으로 되어, 유전체 선로 (1) 이외의 도체판 (2a, 2b) 사이에는, 동작 주파수의 밀리파는 전파하지 않는다. 이에 비하여, 유전체 선로 (1) 안에는 파장 λ이 단축되어, 동작 주파수의 밀리파가 전파될 수 있다. 이 결과, 동작 주파수대에서 밀리파가 유전체 선로 (1) 안쪽만을 전파하는 NRD 가이드를 형성한다.
여기서, 유전체 선로 (1) 는 곡률반경 R=12 mm의 굴곡된 구조로 되어 있고, 이 경우, 도 11 및 도 12 에 나타낸 바와 같이, 동작 모드인 LSM 모드 이외에, 기생모드인 LSE 모드가 발생한다. 여기서, 유전체 선로 (1) 의 굴곡 안쪽에, 도체인 금속 링 (43) 을 밀착시키면 LSE 모드가 억제된다. 이 금속링 (43) 과 유전체 선로 (1) 를 밀착시키기 위해서, 금속링 (43) 과 유전체 선로 (1) 와의 사이에, 건조 경화성 액상 유전체로서 에나멜 (40) 을 충전하여 밀착시킨다.
도 13 에 나타낸 바와 같이, 유전체 선로 (1) 가 직선상인 경우와 비교하여, 유전체 선로 (1) 가 굴곡되어 있으면, 전자계가 굴곡 안쪽으로 시프트하여, 굴곡 안쪽의 전자계 강도가 커진다. 여기서, 도 14 에 나타낸 바와 같이, 유전체 선로 (1) 와 금속 링 (43) 과의 사이에 생기는 틈에 더하여 전자계 강도 세기가 증대됨에 따라서 스파이크 형상이 열화되지만, 에나멜 (40) 을 충전함으로써, 이 스파이크 형상의 열화를 제거할 수 있다. 즉, 유전체 선로 (1) 와 금속링 (43) 과의 사이의 틈이 생기지 않도록 설계하여 제조하지만, 이 미소한 틈의 존재를 제거하는 것은 곤란하고, 에나멜 (40) 의 충전에 의해서 이 틈의 영향을 없앨 수 있다.
이 제 5 실시형태에 의하면, 유전체 (1) 와 금속링 (43) 과의 사이에 생기는 틈을 에나멜 (40) 의 충전에 의해서 확실히 없앨 수 있고, 이 결과, 스파이크 형상으로 생기는 전송 특성의 열화를 확실히 없앨 수 있다. 또, 에나멜 (40) 은 건조 경화성 액상 유전체이지만, 이것에 한하지 않고, 액상 유전체이면 되고, 오일이라도 된다. 다만, 에나멜 (40) 과 같이 경화하여 접착성을 갖는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기술한 제 4 및 5 실시형태에서는, 마이크로 스트립 선로와 동축 선로와의 결합과, NRD 가이드 서프레서의 경우에 관해서 설명하였지만, 이것에 한하지 않고, 유전체와 금속 (도체) 를 밀착시켜 결합하는 경우의 틈을 없애는 구조에 전체적으로 적용할 수 있다. 예를 들어, 도 8 에 있어서, 유전체 기판 (62) 과 도체판 (61) 과의 사이에도 적용할 수 있고, 완전히 틈을 없애는 것이 용이하게 가능하고, 전송 특성의 개선에 효과를 나타낸다.
산업상이용가능성
이상과 같이, 본 발명에 관한 NRD 가이드 변환기는 도체 로드를 관통하는 동축 선로에 의해서 극히 작은 손실의 유전체 선로와 유연한 회로 구성이 실현되는 마이크로 스트립 선로를 접속하여, 전송 부분에 유전체 선로를 사용하여, 회로 소자 장착 부분에 마이크로 스트립 선로를 사용한 하이브리드 구성을 용이하게 실현할 수 있기 때문에, 초고속 무선 LAN, 홈링크, 실내 텔레비전 무선 전송, 차간 통신 시스템에 적용할 수 있다. 또한, 본 발명에 관한 액상 유전체를 충전하여 실현되는 유전체와 도체와의 결합 구조는 유전체와 도체를 밀착시켜 결합시키는 구조의 모두에 적용되어 특히, 전송 특성 열화를 방지하는 통신 기기 전반에 적용할 수 있다.
Claims (21)
- 평행 도체판에 협지되고 그 간격이 1/2 파장 미만인 유전체 선로;상기 유전체 선로에 대략 평행하게 인접 배치된 도체 로드;상기 도체 로드에 대하여 상기 유전체 선로와 반대측 측면을 지도체 (ground plate) 로 한 마이크로 스트립 선로; 및상기 도체 로드의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 또한 상기 평행 도체판에 평행하게 상기 도체 로드와 상기 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판을 관통하고 상기 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로를 접속하는 동축 선로를 구비하는 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 평행 도체판에 협지되고 그 간격이 1/2 파장 미만인 제 1 유전체 선로;상기 제 1 유전체 선로에 대하여 원하는 간격으로 길이 방향으로 종렬 배치된 제 2 유전체 선로;상기 제 1 및 제 2 유전체 선로에 대략 평행하게 인접 배치된 도체 로드;상기 도체 로드에 대하여 상기 제 l 및 제 2 유전체 선로의 반대측 측면을 지도체 (ground plate) 로 한 마이크로 스트립 선로;상기 도체 로드의 일단부 근방에서, 상기 도체 로드의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 또한 상기 평행 도체판에 평행하게 상기 도체 로드와 상기 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판을 관통하고 상기 제 1 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 일단부 근방을 접속하는 제 1 동축 선로; 및상기 도체 로드의 타단부 근방에서, 상기 도체 로드의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 또한 상기 평행 도체판에 평행하게 상기 도체 로드와 상기 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판을 관통하고 상기 제 2 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 타단부 근방을 접속하는 제 2 동축 선로를 구비하고,상기 제 1 유전체 선로, 상기 마이크로 스트립 선로, 및 상기 제 2 유전체 선로를 종렬 접속하는 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 평행 도체판에 협지되고 그 간격이 1/2 파장 미만인 제 1 및 제 2 유전체 선로;상기 제 1 및 제 2 유전체 선로 사이에 형성되고, 그 제 1 및 제 2 유전체 선로에 대략 평행하게 배치된 제 1 및 제 2 도체 로드;상기 제 1 및 제 2 도체 로드 사이에 형성된 마이크로 스트립 선로;상기 제 1 도체 로드 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 또한 상기 평행 도체판에 평행하게 상기 도체 로드를 관통하고 상기 제 1 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 일단을 접속하는 제 1 동축 선로; 및상기 제 2 도체 로드의 길이 방향에 대하여 직각 방향으로 또한 상기 평행 도체판에 평행하게 상기 도체 로드를 관통하고 상기 제 2 유전체 선로와 상기 마이크로 스트립 선로의 타단을 접속하는 제 2 동축 선로를 구비하고,상기 제 1 유전체 선로, 상기 마이크로 스트립 선로, 및 상기 제 2 유전체 선로를 종렬 접속하는 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 제 3 항에 있어서,상기 제 1 유전체 선로에 접속되는 제 1 동축 선로의 일단과 상기 제 1 유전체 선로의 사이를 접속하는 제 1 수직 스트립 선로; 및상기 제 2 유전체 선로에 접속되는 제 2 동축 선로의 일단과 상기 제 2 유전체 선로의 사이를 접속하는 제 2 수직 스트립 선로를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 제 3 항 또는 제 4 항에 있어서,상기 제 1 도체 로드, 및 상기 제 2 도체 로드는 상기 평행 도체판과의 접촉면의 가로폭이 3/4 파장이고 그 중앙부에 길이방향으로 폭 1/4 파장의 홈을 형성하고 초크 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 제 1 항에 있어서,상기 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판과 상기 동축 선로를 구성하는 원통 유전체의 접촉면에 생긴 틈, 및 이 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판과 상기 도체 로드의 접촉면에 생긴 틈에 액상 유전체를 충전하는 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 제 6 항에 있어서,상기 액상 유전체는 건조 경화성 액상 유전체인 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 제 7 항에 있어서,상기 건조 경화성 액상 유전체는 에나멜인 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
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- 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,상기 제 1 동축 선로를 구성하는 원통 유전체 및 상기 제 2 동축 선로를 구성하는 원통 유전체와 상기 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판의 접촉면에 생긴 틈에 액상 유전체를 충전한 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 제 12 항에 있어서,상기 액상 유전체는 건조 경화성 액상 유전체인 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 제 13 항에 있어서,상기 건조 경화성 액상 유전체는 에나멜인 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
- 평행 도체판에 협지되고 그 간격이 1/2 파장 미만인 유전체 선로에 의해서 전자파를 전파하는 NRD 가이드의 그 유전체 선로의 휨부에 도체를 밀착 배치하고 이 유전체 선로와 그 도체의 접촉면에 생긴 틈에 액상 유전체를 충전한 것을 특징으로 하는 소형 NRD 가이드 밴드.
- 제 15 항에 있어서,상기 액상 유전체는 건조 경화성 액상 유전체인 것을 특징으로 하는 소형 NRD 가이드 밴드.
- 제 16 항에 있어서,상기 건조 경화성 액상 유전체는 에나멜인 것을 특징으로 하는 소형 NRD 가이드 밴드.
- 동축 선로의 내부 도체를 마이크로 스트립 선로의 유전체 기판에 관통시키고 상기 마이크로 스트립 선로와 상기 동축 선로가 결합된 결합 구조에 있어서, 상기 내부 도체와 상기 유전체 기판의 접촉면에 액상 유전체를 충전하는 것을 특징으로 하는 유전체와 도체의 결합 구조.
- 제 18 항에 있어서,상기 액상 유전체는 건조 경화성 액상 유전체인 것을 특징으로 하는 유전체 와 도체의 결합 구조.
- 제 19 항에 있어서,상기 건조 경화성 액상 유전체는 에나멜인 것을 특징으로 하는 유전체와 도체의 결합 구조.
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 도체 로드는 상기 평행 도체판과의 접촉면의 가로폭이 3/4 파장이고 그 중앙부에 길이방향으로 폭 1/4 파장의 홈을 형성하고 초크 구조를 형성하는 것을 특징으로 하는 NRD 가이드 변환기.
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