(57)【要約】  【課題】  高周波領域でも好適に使用可能な導波管型ラットレース回路およびそれを用いたミキサを提供する。  【解決手段】  第１〜第４のポート11〜14が設けられ、第１，第２のポート間を接続する第１の導波部21、第２，第３のポート間を接続する第２の導波部22、第３，第４のポート間を接続する第３の導波部23および、第４，第１のポート間を接続する第４の導波部24に区分される環状導波管部30を備え、第１〜第３の導波部の移相量は（２ｎ＋１）π／２であり、第１〜第３の導波部の移相量の和と第４の導波部の移相量との差は２（ｍ−１）πである導波管型ラットレース回路である。高周波領域でも好適に使用可能な導波管型ラットレース回路である。【選択図】  図１
2010130153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状導波管部の管壁に第１のポート，第２のポート，第３のポートおよび第４のポートがそれぞれ間隔を開けて設けられ、前記環状導波管部は、前記第１のポートと前記第２のポートとの間を接続する第１の導波部、前記第２のポートと前記第３のポートとの間を接続する第２の導波部、前記第３のポートと前記第４のポートとの間を接続する第３の導波部および、前記第４のポートと前記第１のポートとの間を接続する第４の導波部に区分されており、
使用する周波数において、ｎ，ｍをそれぞれ自然数とすると、前記第１の導波部，前記第２の導波部および前記第３の導波部の移相量は全て等しく（２ｎ＋１）π／２であり、前記第１の導波部，前記第２の導波部および前記第３の導波部の移相量の和と前記第４の導波部の移相量との差は２（ｍ−１）πであることを特徴とする導波管型ラットレース回路。
【請求項２】
前記環状導波管部は環状である上側および下側の管壁がＨ面とされており、前記第１乃至第４のポートのうち少なくとも１つのポートが前記環状導波管部の前記上側の管壁または前記下側の管壁に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波管型ラットレース回路。
【請求項３】
前記環状導波管部の前記上側の管壁または前記下側の管壁に形成された前記ポートは、前記環状導波管部の前記管壁に形成された貫通孔と、前記環状導波管部の前記管壁と絶縁されて前記貫通孔を通過して前記環状導波管部の外部から前記環状導波管部内に挿入されている信号伝送用導体からなることを特徴とする請求項２に記載の導波管型ラットレース回路。
【請求項４】
前記環状導波管部は、導波管用誘電体層の上面に配置されて前記環状導波管部の前記上側の管壁となる上側主導体層と、前記導波管用誘電体層の下面に配置されて前記環状導波管部の前記下側の管壁となる下側主導体層と、前記環状導波管部を伝播する高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された、前記環状導波管部の内周側の側壁となる側壁用内周側貫通導体群および前記環状導波管部の外周側の側壁となる側壁用外周側貫通導体群とを具備し、前記上側主導体層，前記下側主導体層，前記側壁用内周側貫通導体群および前記側壁用外周側貫通導体群で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する誘電体導波管線路であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の導波管型ラットレース回路。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかの導波管型ラットレース回路において、前記第１のポートおよび前記第３のポートの２つのポートまたは前記第２のポートおよび前記第４のポートの２つのポートのいずれか一方の前記２つのポートが内部出力ポートとされ、２つの該内部出力ポートの少なくとも一方に非線形素子の一方端が接続されて該非線形素子の他方端が外部出力ポートに接続され、前記第１乃至第４のポートのうちの２つの前記内部出力ポート以外の２つの前記ポートが入力ポートとされており、２つの該入力ポートからそれぞれ入力された前記高周波信号を混合して前記外部出力ポートから出力する機能を有することを特徴とするミキサ。
【請求項６】
請求項１乃至請求項４のいずれかの導波管型ラットレース回路において、前記第１のポートおよび前記第３のポートの２つのポートまたは前記第２のポートおよび前記第４のポートの２つのポートのいずれか一方の前記２つのポートが内部出力ポートとされ、２つの該内部出力ポートに２つの非線形素子の一方端がそれぞれ接続されて該２つの非線形素子の他方端同士が接続されて外部出力ポートに接続され、前記第１乃至第４のポートのうちの２つの前記内部出力ポート以外の２つの前記ポートが入力ポートとされており、２つの該入力ポートからそれぞれ入力された前記高周波信号を混合して前記外部出力ポートから出力する機能を有することを特徴とするミキサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波回路で多く用いられるラットレース回路に関するものであり、特に導波管型の伝送線路を用いた導波管型ラットレース回路およびそれを用いたミキサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高周波回路において移相回路や方向性結合回路として用いられる回路としてラットレース回路が知られている。ラットレース回路は、特定の長さを有する環状伝送線路の特定の位置に４つの入出力ポートを設けることによって移相回路や方向性結合回路としての機能を実現するものであり、環状伝送線路としてストリップラインやマイクロストリップラインを用いて構成したものが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。また、環状伝送線路上の４つの入出力ポートの位置が限定されていることによって、ラットレース回路に対して電気信号を入力または出力する伝送線路の配置が限定されてしまうというラットレース回路に特有の問題を改善するために、立体配線構造を採用したラットレース回路が提案されている（特許文献２を参照。）。
【特許文献１】特開2001−292012号公報
【特許文献２】特開平11−308026号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１，２にて提案されたような従来のラットレース回路は以下のような幾つかの問題点を有していた。
【０００４】
第１の問題点は、使用する電気信号の高周波化にともなって特性が劣化してしまうことである。従来のラットレース回路はストリップラインやマイクロストリップラインを用いて環状伝送線路を形成していたため、高周波化に伴って環状伝送線路における伝送損失が増大し、これによってラットレース回路における損失が増大してしまうという問題があった。
【０００５】
第２の問題点は、ラットレース回路に対して電気信号を入力または出力する伝送線路の配置が限定されてしまうことである。ラットレース回路は環状伝送線路を有し、且つ環状伝送線路上の４つの入出力ポートの位置が限定されているため、ラットレース回路に対して電気信号を入力または出力する伝送線路の配置も限定されてしまい、信号入出力用の伝送線路を特定の方向にしか引き出せないという問題があった。また、この問題を改善するために、立体配線構造を採用した特許文献２に記載のラットレース回路においても、依然として信号入出力用の伝送線路の配置は限定されているとともに、立体配線によるインピーダンスの変化によって電気信号の反射が生じて電気特性が劣化してしまうという問題があった。
【０００６】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ミリ波帯以上の高周波領域でも好適に使用可能な導波管型ラットレース回路およびそれを用いたミキサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の導波管型ラットレース回路は、環状導波管部の管壁に第１のポート，第２のポート，第３のポートおよび第４のポートがそれぞれ間隔を開けて設けられ、前記環状導波管部は、前記第１のポートと前記第２のポートとの間を接続する第１の導波部、前記第２のポートと前記第３のポートとの間を接続する第２の導波部、前記第３のポートと前記第４のポートとの間を接続する第３の導波部および、前記第４のポートと前記第１のポートとの間を接続する第４の導波部に区分されており、使用する周波数において、ｎ，ｍをそれぞれ自然数とすると、前記第１の導波部，前記第２の導波部および前記第３の導波部の移相量は全て等しく（２ｎ＋１）π／２であり、前記第１の導波部，前記第２の導波部および前記第３の導波部の移相量の和と前記第４の導波部の移相量との差は２（ｍ−１）πであることを特徴とするものである。
【０００８】
また、本発明の導波管型ラットレース回路は、上記構成において、前記環状導波管部は環状である上側および下側の管壁がＨ面とされており、前記第１乃至第４のポートのうち少なくとも１つのポートが前記環状導波管部の前記上側の管壁または前記下側の管壁に形成されていることを特徴とするものである。
【０００９】
さらに、本発明の導波管型ラットレース回路は、上記構成において、前記環状導波管部の前記上側の管壁または前記下側の管壁に形成された前記ポートは、前記環状導波管部の前記管壁に形成された貫通孔と、前記環状導波管部の前記管壁と絶縁されて前記貫通孔を通過して前記環状導波管部の外部から前記環状導波管部内に挿入されている信号伝送用導体からなることを特徴とするものである。
【００１０】
またさらに、本発明の導波管型ラットレース回路は、上記各構成において、前記環状導波管部は、導波管用誘電体層の上面に配置されて前記環状導波管部の前記上側の管壁となる上側主導体層と、前記導波管用誘電体層の下面に配置されて前記環状導波管部の前記下側の管壁となる下側主導体層と、前記環状導波管部を伝播する高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された、前記環状導波管部の内周側の側壁となる側壁用内周側貫通導体群および前記環状導波管部の外周側の側壁となる側壁用外周側貫通導体群とを具備し、前記上側主導体層，前記下側主導体層，前記側壁用内周側貫通導体群および前記側壁用外周側貫通導体群で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する誘電体導波管線路であることを特徴とするものである。
【００１１】
本発明のミキサは、上記各構成のいずれかの導波管型ラットレース回路において、前記第１のポートおよび前記第３のポートの２つのポートまたは前記第２のポートおよび前記第４のポートの２つのポートのいずれか一方の前記２つのポートが内部出力ポートとされ、２つの該内部出力ポートの少なくとも一方に非線形素子の一方端が接続されて該非線形素子の他方端が外部出力ポートに接続され、前記第１乃至第４のポートのうちの２つの前記内部出力ポート以外の２つの前記ポートが入力ポートとされており、２つの該入力ポートからそれぞれ入力された前記高周波信号を混合して前記外部出力ポートから出力する機能を有することを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のミキサは、上記各構成のいずれかの導波管型ラットレース回路において、前記第１のポートおよび前記第３のポートの２つのポートまたは前記第２のポートおよび前記第４のポートの２つのポートのいずれか一方の前記２つのポートが内部出力ポートとされ、２つの該内部出力ポートに２つの非線形素子の一方端がそれぞれ接続されて該２つの非線形素子の他方端同士が接続されて外部出力ポートに接続され、前記第１乃至第４のポートのうちの２つの前記内部出力ポート以外の２つの前記ポートが入力ポートとされており、２つの該入力ポートからそれぞれ入力された前記高周波信号を混合して前記外部出力ポートから出力する機能を有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の導波管型ラットレース回路によれば、環状導波管部を備えることから、ラットレース回路の環状伝送線路として高周波領域における伝送損失が少ない導波管型の伝送線路が用いられているので、高周波領域における電気特性が優れた導波管型ラットレース回路を得ることができる。
【００１４】
また、本発明の導波管型ラットレース回路によれば、ｎ，ｍをそれぞれ自然数とすると、第１の導波部，第２の導波部および第３の導波部の移相量は全て等しく（２ｎ＋１）π／２であり、第１の導波部，第２の導波部および第３の導波部の移相量の和と第４の導波部の移相量との差は２（ｍ−１）πであることから、第１のポートと第２のポートとの間隔および第２のポートと第３のポートとの間隔および第３のポートと第４のポートとの間隔を大きくすることができるとともに、第４のポートと第１のポートとの間隔を小さくすることが可能になるので、導波管型の環状伝送線路を無理なく且つ不必要に大型化することなく構成できる。これにより、小型の導波管型ラットレース回路を得ることができる。
【００１５】
さらに、本発明の導波管型ラットレース回路によれば、環状導波管部は環状である上側および下側の管壁がＨ面とされており、第１乃至第４のポートのうち少なくとも１つのポートが環状導波管部の上側の管壁または下側の管壁に形成されているときには、各ポートの位置の自由度が大きくなるため、ラットレース回路に対して高周波信号を入力または出力する伝送線路の配置の自由度を大きくすることができる。
【００１６】
またさらに、本発明の導波管型ラットレース回路によれば、環状導波管部の上側の管壁または下側の管壁に形成されたポートは、環状導波管部の管壁に形成された貫通孔と、環状導波管部の管壁と絶縁されて貫通孔を通過して環状導波管部の外部から環状導波管部内に挿入されている信号伝送用導体からなることから、高周波信号の入力または出力用の伝送線路を信号伝送用導体から任意の方向に引き出すことが可能になるので、高周波信号を入力または出力する伝送線路の配置の自由度を更に大きくすることができる。
【００１７】
さらにまた、本発明の導波管型ラットレース回路によれば、環状導波管部は、導波管用誘電体層の上下面および内部に配置された、上側主導体層，下側主導体層，側壁用内周側貫通導体群および側壁用外周側貫通導体群を具備する誘電体導波管線路であることから、環状導波管部を小型化することができるとともに誘電体中に容易に形成することができるので、小型化が可能で量産性に優れた導波管型ラットレース回路を得ることができる。
【００１８】
本発明のミキサによれば、高周波領域での電気特性に優れる本発明の導波管型ラットレース回路を用いることから、高周波領域での電気特性に優れたミキサを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の導波管型ラットレース回路を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態の第１の例）
図１（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路の実施の形態の第１の例を模式的に示す斜視図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。図２（ａ）は図１（ａ）に示す導波管型ラットレース回路の変形例を模式的に示す斜視図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。
【００２１】
本例の導波管型ラットレース回路は、図１（ａ）および図１（ｂ）に示すように、環状導波管部30に第１のポート11，第２のポート12，第３のポート13および第４のポート14がそれぞれ間隔を開けて設けられている。そして、環状導波管部30は、第１のポート11と第２のポート12との間を接続する第１の導波部21、第２のポート12と第３のポート13との間を接続する第２の導波部22、第３のポート13と第４のポート14との間を接続する第３の導波部23および、第４のポート14と第１のポート11との間を接続する第４の導波部24に区分され、本例の導波管型ラットレース回路が使用する周波数において、第１の導波部21，第２の導波部22および第３の導波部23の移相量はそれぞれ３π／２に設定されており、第４の導波部24の移相量は９π／２に設定されている。よって、第１の導波部21，第２の導波部22および第３の導波部23の移相量の和と第４の導波部24の移相量との差は０となっている。このような移相量を実現するために、ラットレース回路が使用する周波数における環状導波管部30内部の高周波信号の波長をλとすると、第１の導波部21，第２の導波部22および第３の導波部23の長さは、実質的にそれぞれ３λ／４に設定されており、第４の導波部24の長さは実質的に９λ／４に設定されている。
【００２２】
また、本例の導波管型ラットレース回路においては、環状導波管部30は環状である上側および下側の管壁がＨ面とされており、第１のポート11および第３のポート13は、環状導波管部30の上側の管壁の管壁に形成された貫通孔41と、環状導波管部30の管壁と絶縁されて貫通孔41を通過して環状導波管部30の外部から環状導波管部30内に挿入されている信号伝送用導体42によって構成されている。また、環状導波管部30の第１のポート11および第３のポート13上には、それぞれのポートに対して高周波信号を入力または出力するための第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73が配置されている。なお、第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73は導波管で構成されている。そして、第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73の下側の管壁に形成された貫通孔を介して、第１のポート11および第３のポート13の信号伝送用導体42が第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73の内部に挿入されており、信号伝送用導体42を介して高周波信号が伝送される。なお、信号伝送用導体42は第１の入出力用伝送線路71および第２の入出力用伝送線路72を構成する導波管の管壁と絶縁されている。
【００２３】
また、第２のポート12および第４のポート14は環状導波管部30の外周側の側壁に形成された開口によって構成されており、第２のポート12および第４のポート14には、それぞれのポートに対して高周波信号を入力または出力するための第２の入出力用伝送線路72および第４の入出力用伝送線路74が接続されている。なお、第２の入出力用伝送線路72および第４の入出力用伝送線路74は導波管で構成されており、環状導波管部30と一体的に形成されている。
【００２４】
さらに、本例の導波管型ラットレース回路においては、環状導波管部30の第２のポート12および第４のポート14が形成された位置の内周側に、上側の管壁および下側の管壁を接続する柱状導体からなる整合ピン81が配置されており、これによって、第２の入出力用伝送線路72および第４の入出力用伝送線路74と環状導波管部30との第２のポート12および第４のポート14におけるインピーダンス整合を良好にしている。この他、第２のポート12および第４のポート14の環状導波管との接続部において、管幅を調整することにより、インピーダンス整合を良好にすることもできる。
【００２５】
このような構成を備える本例の導波管型ラットレース回路においては、例えば、第１の入出力用伝送線路71を介して第１のポート11に入力された高周波信号は、環状導波管部30を互いに逆向きに第１の導波部21へ向けて伝送する高周波信号と第４の導波部24へ向けて伝送する信号との２つの高周波信号に分離される。そしてこの２つの高周波信号は、第２のポート12および第４のポート14では互いに同相になるが、第３のポート13では互いに逆相になる。よって、第２の入出力用伝送線路72および第４の入出力用伝送線路74からは高周波信号が出力されるが、第３の入出力用伝送線路73からは高周波信号は出力されない。このようにして、本例の導波管型ラットレース回路は、ラットレース回路として機能する。
【００２６】
本例の導波管型ラットレース回路によれば、ラットレース回路を構成する環状伝送線路として高周波領域における伝送損失が少ない導波管が用いられているので、高周波領域における電気特性が優れた導波管型ラットレース回路を得ることができる。
【００２７】
また、本例の導波管型ラットレース回路によれば、使用する周波数において、第１の導波部21，第２の導波部22および第３の導波部23の移相量はそれぞれ３π／２に設定されており、第４の導波部24の移相量は９π／２に設定されていることから、環状導波管部30内部における高周波信号の波長をλとすると、第１の導波部21，第２の導波部22および第３の導波部23の長さは、実質的にそれぞれ３λ／４に設定されており、第４の導波部24の長さは実質的に９λ／４に設定されている。これにより、従来知られている４つのポートの間に３本のλ／４線路と１本の３λ／４線路で構成されたラットレース回路と比較して、第１のポート11と第２のポート12との間隔および第２のポート12と第３のポート13との間隔および第３のポート13と第４のポート14との間隔を大きくすることができるので、導波管型の環状伝送線路を無理なく形成することができるとともに、導波管型の環状伝送線路の外周に形成されたポートに導波管からなる入出力用の伝送線路を接続することができる。また、第４の導波管部24の移相量を５π／２に設定し、第１の導波部21，第２の導波部22および第３の導波部23の移相量の和と第４の導波部24の移相量との差を２πとすることもでき、この場合、３本のλ／４線路と１本の３λ／４線路で構成された従来のラットレース回路を３倍に拡大したものと比較すると、第４のポート14と第１のポート11との間隔を小さくすることができるので、小型の導波管型ラットレース回路を得ることができる。
【００２８】
また、本例の導波管型ラットレース回路によれば、環状導波管部30は環状である上側および下側の管壁がＨ面とされており、第１のポート11および第３のポート13が環状導波管部30の上側の管壁に形成されていることから、第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73の位置および方向の自由度を大きくすることができる。
【００２９】
さらに、本例の導波管型ラットレース回路によれば、第１のポート11および第３のポート13が、環状導波管部30の管壁に形成された貫通孔41と、環状導波管部30の管壁と絶縁されて貫通孔41を通過して環状導波管部30の外部から環状導波管部30内に挿入されている信号伝送用導体42からなり、信号伝送用導体42を介して高周波信号が入力または出力されることから、第１のポート11および第３のポート13に接続される第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73の方向を任意に設定することが可能になる。例えば、第１の入出力用伝送線路71および第２の入出力用伝送線路72の方向を、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、第２の入出力用伝送線路72と全く同じ方向にすることができるとともに、全く反対方向にすることも容易にできる。これによって導波管型ラットレース回路の周囲における伝送線路および部品の配置の自由度を飛躍的に大きくすることができる。
【００３０】
（実施の形態の第２の例）
図３（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路の実施の形態の第２の例を模式的に示す斜視図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００３１】
本例の導波管型ラットレース回路においては、環状導波管部30，第２の入出力用伝送線路72および第４の入出力用伝送線路74の上に、下面に接地導体層（図示せず）が形成された誘電体基板82が配置されている。そして、第１のポート11および第３のポート13にそれぞれ接続された第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73は、図示しない接地導体，誘電体基板82および誘電体基板82の上面に配置された線路導体によって構成されるマイクロストリップラインで構成されている。このような構成を備える本例の導波管型ラットレース回路によれば、導波管型ラットレース回路の周囲における伝送線路および部品の配置の自由度を更に向上させることができる。
【００３２】
（実施の形態の第３の例）
図４（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路の実施の形態の第３の例を模式的に示す斜視図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。なお、導波管型ラットレース回路の内部構造をわかり易くするために、図４（ａ）および図４（ｂ）においては導波管型ラットレース回路を構成する導波管用誘電体層の図示を省略しており、さらに、図４（ａ）においては部分的に上側主導体層51ａを取り除いた状態を示している。また、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００３３】
本例の導波管型ラットレース回路においては、環状導波管部30は、導波管用誘電体層（図示せず）の上面に配置されて環状導波管部30の上側の管壁となる上側主導体層51ａと、導波管用誘電体層の下面に配置されて環状導波管部30の下側の管壁となる下側主導体層51ｂと、環状導波管部30を伝播する高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層51ａおよび下側主導体層51ｂの間を電気的に接続するように配置された、環状導波管部30の内周側の側壁となる側壁用内周側貫通導体群52ａおよび環状導波管部30の外周側の側壁となる側壁用外周側貫通導体群52ｂとを具備し、上側主導体層51ａ，下側主導体層51ｂ，側壁用内周側貫通導体群52ａおよび側壁用外周側貫通導体群52ｂで囲まれた領域によって高周波信号を伝送する誘電体導波管線路で構成されている。また、側壁用内周側貫通導体群52ａおよび側壁用外周側貫通導体群52ｂからの高周波信号の漏洩を防止するために、側壁用内周側貫通導体群52ａを構成する各々の貫通導体および側壁用外周側貫通導体群52ｂを構成する各々の貫通導体をそれぞれ接続する副導体層51ｃが上側主導体層51ａと下側主導体層51ｂとの間に設けられている。
【００３４】
同様に、第１〜第４の入出力用伝送線路71〜74は、導波管用誘電体層（図示せず）の上面に配置されて上側の管壁となる上側主導体層51ａと、導波管用誘電体層の下面に配置されて下側の管壁となる下側主導体層51ｂと、伝送線路を伝播する高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層51ａおよび下側主導体層51ｂの間を電気的に接続するように配置された、伝送線路の側壁となる２列の側壁用貫通導体群52とを具備し、上側主導体層51ａ，下側主導体層51ｂ，および２列の側壁用貫通導体群52で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する誘電体導波管線路で構成されている。なお、第１〜第４の入出力用伝送線路71〜74を構成する誘電体導波管線路においても、２列の側壁用貫通導体群52を構成する各々の貫通導体をそれぞれ接続する副導体層51ｃが設けられている。また、第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73の終端部には、伝送線路を伝播する高周波信号の波長の１／２未満の繰り返し間隔で上側主導体層51ａおよび下側主導体層51ｂの間を電気的に接続するように配置された端面用貫通導体群53が設けられている。
【００３５】
そして、環状導波管部30および第１〜第４の入出力用伝送線路71〜74は一体的に形成されている。すなわち、環状導波管部30，第２の入出力用伝送線路72および第４の入出力用伝送線路74においては、それぞれの上側主導体層51ａおよび下側主導体層51ｂが一体的に形成されている。また、環状導波管部30の上側主導体層51ａと第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73の下側主導体層51ｂとが一体的に形成されている。
【００３６】
このような構成を備える本例の導波管型ラットレース回路によれば、環状導波管部30および第１〜第４の入出力用伝送線路71〜74を小型化することができるとともに誘電体中に容易に形成することができるので、小型化が可能で量産性に優れた導波管型ラットレース回路を得ることができる。
【００３７】
（実施の形態の第４の例）
図５（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路を用いたミキサの実施の形態の例を模式的に示す斜視図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）に示すミキサを模式的に示す平面図である。なお、ミキサの構造をわかり易くするために、図４（ａ）および図４（ｂ）においては導波管型ラットレース回路を構成する導波管用誘電体層および導波管型ラットレース回路の上面に配置された誘電体基板の図示を省略している。また、本例においては前述した第３の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００３８】
本例のミキサにおいては、環状導波管部30，第２の入出力用伝送線路72および第４の入出力用伝送線路74の上面に、下面に接地導体層が形成された誘電体基板（図示せず）が配置されている。そして、第１のポート11および第３のポート13にそれぞれ接続された第１の入出力用伝送線路71および第３の入出力用伝送線路73は、図示しない誘電体基板およびその上面に配置された線路導体によって構成されるマイクロストリップラインで構成されている。
【００３９】
そして、第１の入出力用伝送線路71にダイオード60ａのアノードが接続され、第３の入出力用伝送線路73にダイオード60ｂのカソードが接続されるとともに、ダイオード60ａのカソードとダイオード60ｂのアノードとが接続用伝送線路75で接続されており、さらに、接続用伝送線路75に出力用伝送線路76が接続されている。なお、接続用伝送線路75および出力用伝送線路76は、下面に接地導体層が形成された図示しない誘電体基板およびその上面に配置された線路導体によって構成されるマイクロストリップラインで構成されている。
【００４０】
このような構成を備える本例のミキサによれば、例えば、第２の入出力用伝送線路72を介して第２のポート12に周波数ｆ１の高周波信号を入力し、第４の入出力用伝送線路74を介して第４のポート14に周波数ｆ２の高周波信号を入力すると、出力用伝送線路76から周波数｜ｆ１−ｆ２｜の電気信号を出力することができるので、ミキサとして機能させることができる。
【００４１】
また、本例のミキサによれば、出力用伝送線路76における接続用伝送線路75との接続点近傍の領域である、環状導波管部30の側壁用内周側貫通導体群52ａよりも内側の領域において、マイクロストリップラインを構成する上側主導体層51ａが配置されていないことから、当該領域のインピーダンスが高くなるので、環状導波管部30を伝送する高周波信号が出力用伝送線路76を介して漏洩するのを防止することができる。
【００４２】
さらに、本例のミキサによれば、ラットレース回路を構成する環状伝送線路が積層型導波管線路で構成された環状導波管部30からなり、ダイオード60ａ，60ｂと環状導波管部30とが、環状導波管部30に対して電磁気的に結合する信号伝送用導体42を介して接続されている。よって、ダイオード60ａ，60ｂとラットレース回路とが直流の導通が可能な状態で接続されていないので、ダイオード60ａ，60ｂに直流バイアスを加える場合においても、直流バイアスがラットレース回路に流入するのを防止することができる。よって、直流バイアスの流入防止のために用いられる結合器等が不要になるので、小型のミキサを得ることができる。また、直流バイアス回路へ高周波信号が漏洩するのを防止するために、環状導波管部30を形成する上側主導体層51ａ以外の部分において、直流バイアス回路を構成する伝送線路の一部の直下における図示しない誘電体層の下面に配置された接地導体層を切除してもよい。これにより、その部分のインピーダンスが高くなることで高周波信号の直流バイアス回路への漏洩が防止できるので、高周波信号漏洩防止のためのフィルター等が不要になるので、小型のミキサを得ることができる。
【００４３】
本発明の導波管型ラットレース回路において、積層型導波管線路を用いる場合には、導波管用誘電体層の比誘電率は、例えば２〜20程度とされる。導波管用誘電体層の材質としては、高周波信号の伝送を妨げない特性を有するものであれば特に限定するものではなく、ガラスエポキシ等の樹脂を使用することも可能であるが、積層型導波管線路を形成する際の精度および製造の容易性の点からは誘電体セラミックスを使用することが望ましい。上側主導体層51ａ，下側主導体層51ｂおよび副導体層11ｃは、良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば、３μｍ〜50μｍ程度とされる。側壁用内周側貫通導体群52ａ，側壁用外周側貫通導体群52ｂおよび側壁用貫通導体群52は積層型導波管線路の両側面の管壁としてする。それぞれの繰り返し間隔は、高周波信号の漏洩を防止する観点から、積層型導波管線路を伝送する高周波信号の波長の１／２未満であることが必要であり、１／４未満であることが好ましい。このような側壁用内周側貫通導体群52ａ，側壁用外周側貫通導体群52ｂおよび側壁用貫通導体群52としてはビアホールやスルーホールを用いることができ、その直径は、例えば0.05ｍｍ〜0.5ｍｍ程度とされる。
【００４４】
本発明の導波管型ラットレース回路を積層型導波管線路で構成する場合には、例えば、次のようにして作製することができる。まず、ガラス，アルミナ，窒化アルミニウム等を主成分とするセラミック原料粉末に適当な有機溶剤と溶媒とを添加混合して得た泥漿を用いて、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によってセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて側壁用内周側貫通導体群52ａ，側壁用外周側貫通導体群52ｂおよび側壁用貫通導体群52を形成するための貫通孔を形成し、金属粉末に適当なアルミナ・シリカ・マグネシア等の酸化物や有機溶剤等を添加混合してペースト状にしたものを、厚膜印刷法により貫通孔に充填するとともにセラミックグリーンシートの表面に塗布して導体ペースト付きセラミックグリーンシートを作製する。次に、得られた導体ペースト付きセラミックグリーンシートを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着して積層体を形成する。そして、得られた積層体を、誘電体層がガラスセラミックスの場合は850℃〜1000℃程度、アルミナ質セラミックスの場合は1500℃〜1700℃程度、窒化アルミニウム質セラミックスの場合は1600℃〜1900℃程度のピーク温度で焼成することによって作製される。なお、金属粉末としては、誘電体層がガラスセラミックスの場合は銅，金または銀が、誘電体層がアルミナ質セラミックスまたは窒化アルミニウム質セラミックスの場合にはタングステンまたはモリブデンが好適である。
【００４５】
（変形例）
本発明は前述した実施の形態の例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において種々の変更，改良が可能である。
【００４６】
例えば、前述した実施の形態の例においては、第１のポート11および第３のポート13が環状導波管部30の上側の管壁に形成された例を示したが、他のポートが上側の管壁に形成されるようにしてもよく、下側の管壁にポートが形成されるようにしても構わない。また、全てのポートが環状導波管部30の側壁に形成されるようにしても構わない。
【００４７】
また、前述した実施の形態の例においては、環状導波管部30の上側の管壁に形成されたポートが、環状導波管部30の管壁に形成された貫通孔41と、環状導波管部30の管壁と絶縁されて貫通孔41を通過する信号伝送用導体42とからなる例を示したが、これに限定されることはない。例えば、導波管の管壁に形成されたスロットによってポートが構成されるようにしても構わない。
【００４８】
さらに、前述した実施の形態の第３の例および第４の例においては、積層型導波管線路が副導体層51ｃを備える例を示したが、副導体層51ｃを有さない積層型導波管線路としても構わない。
【００４９】
またさらに、前述した実施の形態の第４の例においては、第１のポート11および第３のポート13を内部出力ポートとしてダイオード60ａ，60ｂに接続した例を示したが、第２のポート12および第４のポート14を内部出力ポートとしてダイオード60ａ，60ｂに接続するようにしても構わない。この場合には、第１のポート11および第３のポート13に２つの高周波信号を入力するようにすればよい。
【００５０】
さらにまた、前述した実施の形態の第４の例においては、第１のポート11および第３のポート13を内部出力ポートとしてダイオード60ａ，60ｂに接続した例を示したが、第１のポート11および第３のポート13の一方のみを内部出力用ポートとして使用して、そのポートのみを非線形素子の一方端に接続し、非線形素子の他方端を出力用ポートとして出力用伝送線路76に接続するようにしても構わない。この場合、第１のポート11および第３のポート13の他方は無反射終端に接続するのが望ましい。
【００５１】
またさらに、前述した実施の形態の第４の例においては、ダイオード60ａ，60ｂを非線形素子として用いた例を示したが、これに限定されることはなく、トランジスタ等の他の非線形素子を用いてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路の実施の形態の第１の例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。
【図２】（ａ）は図１（ａ）に示す導波管型ラットレース回路の変形例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。
【図３】（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路の実施の形態の第２の例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。
【図４】（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路の実施の形態の第３の例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示す導波管型ラットレース回路を模式的に示す平面図である。
【図５】（ａ）は本発明の導波管型ラットレース回路を用いたミキサの実施の形態の例を模式的に示す斜視図であり、（ｂ）は（ａ）に示すミキサを模式的に示す平面図である。
【符号の説明】
【００５３】
11：第１のポート
12：第２のポート
13：第３のポート
14：第４のポート
21：第１の導波部
22：第２の導波部
23：第３の導波部
24：第４の導波部
30：環状導波管部
41：貫通孔
42：信号伝送用導体
51ａ：上側主導体層
51ｂ：下側主導体層
52ａ：側壁用内周側貫通導体群
52ｂ：側壁用外周側貫通導体群
【図１】
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【図２】
2010130153.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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