(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３以上の誘電体線路端にそれぞれ設けられる断面矩形状のモードサプレッサを、該モードサプレッサの上下面と平行となるように対向配置された一対のフェライト板に放射状に設けてなるとともに、前記モードサプレッサのフェライト板側の端面が、アイソレーション側のモードサプレッサの端面に対向するように上方から見て傾斜していることを特徴とする非放射性誘電体線路用サーキュレータ。
【請求項２】
モードサプレッサのフェライト板側端に、一対のフェライト板の間隔に略等しい厚みの係合突部をそれぞれ有しており、該係合突部に前記一対のフェライト板が挟むように配置され、前記係合突部のフェライト板側端が上方から見て傾斜していることを特徴とする請求項１記載の非放射性誘電体線路用サーキュレータ。
【請求項３】
係合突部が上方から見て台形形状であることを特徴とする請求項２記載の非放射性誘電体線路用サーキュレータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、非放射性誘電体線路（ＮＲＤガイド：Ｎｏｎｒａｄｉａｔｉｖｅｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｗａｖｅｇｕｉｄｅ）用サーキュレータに関し、特にマイクロ波、ミリ波帯用回路で使用される非放射性誘電体線路用サーキュレータに関するものである。
【０００２】
【従来技術】
マイクロ波、ミリ波の伝送に使用される誘電体線路として、図６に示されているように、上下に所定間隔を置いて平行配置された上導体板１０１と下導体板１０２との間に高さａ、線路幅ｂの角棒状の誘電体ストリップ線路１０３を配置してなる非放射性誘電体線路（以下、ＮＲＤガイドということもある）を原理とする遮蔽型の誘電体ストリップ線路が知られている。
【０００３】
このＮＲＤガイドでは、一般に、使用する信号周波数の自由空間波長をλとすると、誘電体ストリップ線路１０３の高さａは、ａ＜λ／２、線路幅ｂは概ねｂ＝λに設定される。
【０００４】
上述のようなＮＲＤガイドを原理とする誘電体ストリップ線路で使用される従来の非放射性誘電体線路用サーキュレータとしては、例えば、特開平９−１８６５０７号公報に開示されているようなものが知られている。図７（ａ）（ｂ）は、この公報に開示された非放射性誘電体線路用サーキュレータを示すもので、誘電体ストリップ線路１０３に接続されるモードサプレッサ１０５と、上下２枚のフェライト円盤１０７、１０８とにより構成されており、フェライト円盤１０７、１０８の上下間隔を保つために、モードサプレッサ１０５端には、係合突部１０９を有している。
【０００５】
係合突部１０９のフェライト円盤１０７、１０８側の端面は、上方から見て、モードサプレッサ１０５の側面と直角に形成され、即ち、係合突部１０９は上方からみて矩形状に形成され、フェライト円盤１０７、１０８は、モードサプレッサ１０５端に形成された係合突部１０９を挟むように配置され、これにより、フェライト円盤１０７、１０８が所定間隔をおいて保持固定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記した従来の非放射性誘電体線路用サーキュレータでは、十分なアイソレーション特性が得られず、特に、モードサプレッサ１０５やフェライト円盤１０７、１０８等の構成部品の寸法や物性値が設定値からずれた場合には十分なアイソレーション特性が得られなくなるという問題があった。
【０００７】
即ち、近年の電子デバイスの高周波化による部品の小型化により、量産時に部品ずれが現れやすくなる為、非放射性誘電体線路用サーキュレータにおいても余裕を持って所望のアイソレーション特性を満足できる設計が要求されるようになってきている。
【０００８】
本発明は、アイソレーション特性を向上できる非放射性誘電体線路用サーキュレータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の非放射性誘電体線路用サーキュレータは、３以上の誘電体線路端にそれぞれ設けられる断面矩形状のモードサプレッサを、該モードサプレッサの上下面と平行となるように対向配置された一対のフェライト板に放射状に設けてなり、前記モードサプレッサのフェライト板側端が、上方から見て傾斜していることを特徴とする。モードサプレッサのフェライト板側の端面は、アイソレーション側のモードサプレッサの端面に対向するように傾斜している。
【００１０】
本発明の非放射性誘電体線路用サーキュレータでは、モードサプレッサのフェライト板側の端面が、アイソレーション側のモードサプレッサの端面に対向するように上方から見て傾斜しているため、アイソレーションポートへのエネルギーの漏れを妨げると考えられ、これによりアイソレーション特性を向上できる。
【００１１】
サーキュレータはその動作自体ＮＲＤガイド導波方向に対して左右非対称なので、モードサプレッサのフェライト板側端の平面形状も適度に左右非対称にした方がＮＲＤガイドサーキュレータのアイソレーション特性は良くなる。
【００１２】
即ち、非放射性誘電体線路用サーキュレータは電磁波の進行するポートが決まっており、例えばＹ分岐である。この場合、それぞれ１２０度の角度をなして配置されており、いずれのポートから入射しても進行する方向は決まっている。よって、モードサプレッサのフェライト板側端は左右非対称である方が良い特性を示すと考えられる。
【００１３】
また、本発明では、モードサプレッサのフェライト板側端に、一対のフェライト板の間隔に略等しい厚みの係合突部をそれぞれ有しており、該係合突部に前記一対のフェライト板が挟むように配置され、前記係合突部のフェライト板側端が上方から見て傾斜していることが望ましい。このような構成を採用することにより、アイソレーション特性を向上できるとともに、一対のフェライト板をモードサプレッサ端に確実に精度良く容易に固定することができる。
【００１４】
さらに、本発明では、係合突部は上方から見て台形形状であることが望ましい。これにより、モードサプレッサのフェライト板側の端面を、アイソレーション側のモードサプレッサに向けて容易に傾斜させることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の非放射性誘電体線路用サーキュレータを詳細に説明する。図１（ａ）（ｂ）（ｃ）は、本発明の非放射性誘電体線路用サーキュレータを示すもので、例えば、ミリ波送受信器としてのミリ波レーダーモジュールに用いられる。
【００１６】
図１において、１ａ、１ｂ、１ｃはテフロン、ポリスチレン、例えばコーディエライト（２ＭｇＯ・２Ａｌ2Ｏ3・５ＳｉＯ2）等のセラミックスから成る３本の誘電体線路、２ａ、２ｂ、２ｃは各誘電体線路１ａ、１ｂ、１ｃの先端部に設けられ、ＬＳＥモードの電磁波を遮断するモードサプレッサ、３ａ、３ｂはモードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃの先端が１２０度の間隔で放射状に配置される２枚の円盤状のフェライト板、４はモードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃの内部に配置され、Ｃｕ箔等からなるストリップ線路導体であり、電界が平行平板導体の主面に垂直方向（図１では縦方向）であるＬＳＥモードの電磁波を遮断する機能を有する。
【００１７】
そして、本発明の非放射性誘電体線路用サーキュレータでは、図１（ｂ）に示したように、モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃのフェライト板３ａ、３ｂ側端が、上方から見て、アイソレーション側のモードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃに向けて傾斜している。即ち、モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃのフェライト板３ａ、３ｂ端には、一対のフェライト板３ａ、３ｂの間隔に略等しい厚みの係合突部７ａ、７ｂ、７ｃをそれぞれ有しており、該係合突部７ａ、７ｂ、７ｃに一対のフェライト板３ａ、３ｂが挟むように配置され、係合突部７ａ、７ｂ、７ｃのフェライト板３ａ、３ｂ側端が上方から見て、アイソレーション側のモードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃに向けて傾斜している。
【００１８】
即ち、モードサプレッサ２ｂがインプット側である場合、モードサプレッサ２ｂの係合突部７ｂの端面は、アイソレーション側のモードサプレッサ２ａの係合突部７ａに向けて（対向するように）傾斜している。具体的には、モードサプレッサ２ｃ側に形成された係合突部７ｂの辺長ｌが、モードサプレッサ２ａ側に形成された係合突部７ｂの辺長ｒよりも長く形成されている。
【００１９】
モードサプレッサ２ａがインプット側である場合、モードサプレッサ２ａの係合突部７ａの端面は、アイソレーション側のモードサプレッサ２ｃの係合突部７ｃに向けて（対向するように）傾斜している。具体的には、モードサプレッサ２ｂ側に形成された係合突部７ａの辺長ｌが、モードサプレッサ２ｃ側に形成された係合突部７ａの辺長ｒよりも長く形成されている。
【００２０】
さらに、モードサプレッサ２ｃがインプット側である場合、モードサプレッサ２ｃの係合突部７ｃの端面は、アイソレーション側のモードサプレッサ２ｂの係合突部７ｂに向けて（対向するように）傾斜している。具体的には、モードサプレッサ２ａ側に形成された係合突部７ｃの辺長ｌが、モードサプレッサ２ｂ側に形成された係合突部７ｃの辺長ｒよりも長く形成されている。
【００２１】
本発明においては、モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃのフェライト板３ａ、３ｂ側の端面が、アイソレーション側のモードサプレッサの端面に対向するように傾斜しているが、特にアイソレーション特性を向上させるという点から、モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃの側面に直交する方向（破線で示す）と、係合突部７ａ、７ｂ、７ｃの端面とのなす傾斜角θは３度以上であることが望ましい。
【００２２】
このようなサーキュレータでは、図２に示すように、例えば、モードサプレッサ２ｂがインプット側である場合、モードサプレッサ２ｂを伝搬してきた電磁波は、フェライト板３ａ、３ｂによって波面が回転され、係合突部７ｃを介して誘電体線路１ｃへ伝搬され、アイソレーション側である誘電体線路１ａには殆ど伝搬しない。
【００２３】
同様に、誘電体線路１ａ中を伝搬してきた電磁波は、誘電体線路１ｂへ伝搬され、誘電体線路１ｃ中を伝搬してきた電磁波は、誘電体線路１ａへ伝搬される。このようにして、電磁波の伝搬路が変換される。なお、フェライト板３ａ、３ｂの主面に略垂直に印加される直流磁界のＳ極とＮ極の位置を逆にすると、高周波信号の波面の回転方向も逆転することはいうまでもない。この場合、係合突部７ａ、７ｂ、７ｃのフェライト板３ａ、３ｂ側端の傾斜を逆にする必要がある。
【００２４】
本発明において、２枚の同一形状のフェライト板３ａ、３ｂは平行平板導体の内面に同心状に対向させて設置される。即ち、平行平板導体の内面にそれらの主面が接している。また、場合によっては平行平板導体の内面から所定の間隔をあけて設置してもよい。なお、図１では、２枚のフェライト板３ａ、３ｂの主面とモードサプレッサ２ａ、２ｂの主面とは同一面とされ、それらは平行平板導体の内面に接した状態であり、高周波信号の伝送損失を小さくするうえでこのような構成が好ましい。
【００２５】
このフェライト板３ａ、３ｂの厚さについては、例えば、自動車用のミリ波レーダーで使用される７７ＧＨｚ帯域において、比誘電率１３のフェライトを使用した場合、フェライト板３ａ、３ｂの厚さは０．１５〜０．３０ｍｍが良く、０．１５ｍｍ未満では、フェライト板３ａ、３ｂの強度が低下して取り扱いが困難になる。０．３０ｍｍを超えると、通過帯域のずれを防ぐためにその直径を小さくしなければならず、直径が小さくなるとサーキュレータのアイソレーションが劣化する傾向がある。
【００２６】
また、フェライト板３ａ、３ｂの直径は１〜３ｍｍがよく、１ｍｍ未満ではサーキュレータのアイソレーション特性が劣化する傾向があり、３ｍｍを超えると通過帯域がずれないようにその厚さを薄くする必要があるが、厚さが０．１５ｍｍ未満になり取り扱いが困難になる。
【００２７】
上記フェライト板３ａ、３ｂの代わりに正多角形のフェライト板を用いてもよく、その場合接続される誘電体線路の本数をｎ本（ｎは３以上の整数）とすると、その平面形状は正ｍ角形（ｍは４以上の整数）である。
【００２８】
なお、フェライト板３ａ、３ｂの主面に対して、平行平板導体の外側から３３５５００Ａ／ｍ程度の直流磁界を印加する磁石、電磁石等を設けることにより、フェライト板３ａ、３ｂはサーキュレータとして機能する。
【００２９】
また本発明において、モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃはフェライト板３ａ、３ｂに対して略放射状に接続される。モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃは、それらの伝送路方向のなす角が１２０度の等間隔で３本配置されている。図１では、誘電体線路１ａから誘電体線路１ｂ、誘電体線路１ｂから誘電体線路１ｃ、誘電体線路１ｃから誘電体線路１ａへの３方向の変換が可能である。その他、モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃは、９０度の間隔で４本、６０度の間隔で６本等設けることもできる。
【００３０】
さらに、本発明では、モードサプレッサ２ａ、２ｂ、２ｃのフェライト板３ａ、３ｂ側端に係合突部７ａ、７ｂ、７ｃを形成し、この係合突部７ａ、７ｂ、７ｃの端面を傾斜させた例について説明したが、係合突部を設けないで、モードサプレッサのフェライト板側端を傾斜させても同様の効果を得ることができる。尚、この場合、一対のフェライト板の間隔を保持するため、一対のフェライト板間に、誘電体スペーサチューブを設けることが望ましい。
【００３１】
本発明者は、モードサプレッサのフェライト板側端、即ち、モードサプレッサ端に形成された係合突部が、上方から見てアイソレーション側のモードサプレッサに向けて傾斜している場合（図１）、係合突部が矩形状の先端形状である場合（図７）、係合突部が、図１と逆方向に向けて傾斜している場合について、シミュレーションを行い、その結果を図３〜図５に記載した。
【００３２】
尚、シミュレーションの条件は、係合突部７ａ、７ｂの形状を台形形状とし、誘電体線路から係合突部側をみて右側の辺長をｒ、左側をｌとし、（ｒ＋ｌ）／２が０．２５ｍｍ（図３）、０．３０ｍｍ（図４）、０．３５ｍｍ（図５）について行った。尚、例えば、（ｒ＋ｌ）／２が０．２５ｍｍの図３の場合、ｌが０．１ｍｍである場合にはｒが０．４ｍｍであることを意味する。係合突部の幅はモードサプレッサの幅と同一とした。
【００３３】
図３〜図５から、本発明では、従来よりもアイソレーションが大きいことが判る。また、辺長ｌと辺長ｒとの差が大きくなれば、即ち係合突部の傾斜角θが大きくなればなるほどアイソレーション特性が向上することが判る。さらに、従来よりも一定のアイソレーションを確保できる帯域を広げることができる。
【００３４】
本発明の非放射性誘電体線路用サーキュレータでは、モードサプレッサのフェライト板側の端面が、アイソレーション側のモードサプレッサの端面に対向するように上方から見て傾斜している為、アイソレーション側への電磁波の漏れを抑制でき、アイソレーション特性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非放射性誘電体線路用サーキュレータを示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図、（ｃ）は断面図である。
【図２】電磁波の流れを説明するための説明図である。
【図３】（ｒ＋ｌ）／２が０．２５ｍｍの場合のアイソレーション特性を示す図である。
【図４】（ｒ＋ｌ）／２が０．３０ｍｍの場合のアイソレーション特性を示す図である。
【図５】（ｒ＋ｌ）／２が０．３５ｍｍの場合のアイソレーション特性を示す図である。
【図６】非放射性誘電体線路を示す斜視図である。
【図７】従来の非放射性誘電体線路用サーキュレータを示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【符号の説明】
１ａ、１ｂ、１ｃ・・・誘電体線路
２ａ、２ｂ、２ｃ・・・モードサプレッサ
３ａ、３ｂ・・・フェライト板
７ａ、７ｂ、７ｃ・・・係合突部
【図１】
0003659341.tif 000002
【図２】
0003659341.tif 000003
【図３】
0003659341.tif 000004
【図４】
0003659341.tif 000005
【図５】
0003659341.tif 000006
【図６】
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【図７】
0003659341.tif 000008