(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の波長λに対して間隔がλ／２以下である平行平板導体の間に、上下面を挟持した複数の誘電体線路を設け、これら誘電体線路間に導体層が介装され、前記導体層には誘電体線路の長手方向に延び且つ導体層の上側及び下側の双方に、前記導体層の上下方向において完全に対称な位置又は対称的な位置に一対の切欠を形成し、前記平行平板導体間の間隔をＨとした時、前記切欠の誘電体線路長手方向に垂直な方向における幅ｄがＨ／１２〜Ｈ／３を満足することを特徴とする非放射性誘電体線路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばミリ波集積回路等に組み込まれて、高周波信号のガイドとして用いられる非放射性誘電体線路であって、その中途で高周波信号を分岐、結合させる方向性結合器型のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の非放射性誘電体線路Ｓ１の基本構成を図５に示す。非放射性（Non Radiative Dielectricで、以下、ＮＲＤという）誘電体線路Ｓ１は、誘電体線路２の上下に平行平板導体１，３を配置し、平行平板導体１，３の間隔がλ／２（λは空間を伝搬する高周波信号の波長）以下のとき、波長がλより大きい高周波信号は遮断されて平行平板導体１，３間の空間には侵入できない。そして、平行平板導体１，３の間に誘電体線路２を挿入すると、その誘電体線路２に沿って高周波信号が伝搬でき、その高周波信号からの放射波は平行平板導体１，３の遮断効果によって抑制される。
【０００３】
また、ＮＲＤ誘電体線路Ｓ１を応用した、従来の方向性結合器型のＮＲＤ誘電体線路Ｓ２を図６に示す。このＮＲＤ誘電体線路Ｓ２は、一対の平行平板導体１０，１１間に２つの誘電体線路１２，１３が配設されてあり、これらの誘電体線路１２，１３のうち少なくとも一方を曲線状に形成するものである（特開平６−２６８４４６号公報参照）。同図では、両方の誘電体線路１２，１３を曲線状とし、それらの中央部分で最接近するように構成している。そして、誘電体線路１２，１３の最近接部の間隔ｘを所定値に設定することで、一方の誘電体線路１２，１３に入力された高周波信号が他方に空間的に結合して、両方の出力端から出力させることができる。尚、同図において、上側の平行平板導体１１は内部が透視できるように描いた。
【０００４】
例えば、図６のＮＲＤ誘電体線路Ｓ２において、誘電体線路１２の入力ポート１２ａから入力された高周波信号は、最近接部で誘電体線路１３と空間的な結合を生じ、分離（分岐）される。そして、高周波信号は出力ポート１２ｂ，１３ｂからそれぞれ出力され、入力ポート１３ａからは出力しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のＮＲＤ誘電体線路Ｓ２では、最近接部の間隔ｘが高周波信号の分離特性に大きな影響を与える。例えば、誘電体線路１２，１３が比誘電率εr ＝５，幅１ｍｍ×高さ２ｍｍの場合、間隔ｘを０．１ｍｍ以下の精度で制御する必要がある。このように、２つの誘電体線路１２，１３を高精度に一対の平行平板導体１０，１１間に設置するのはきわめて困難であり、そのため量産性が低下し、位置調整の作業性が悪く製品コストも高くなっていた。
【０００６】
また、図８に示すように、誘電体線路１２，１３の出力ポート１２ｂ，１３ｂからそれぞれ出力される信号強度Ｓ２１，Ｓ３１がほぼ一致する周波数帯域（図８では約６０ＧＨｚ付近）が非常に狭いという問題があった。
【０００７】
従って、本発明は上記事情に鑑みて完成されたものであり、その目的は広帯域にわたってほぼ同じレベルで高周波信号を分離でき、また組み立て時に格別な位置精度が不要なため、量産性に優れ低コストで製造可能なものとすることにある。
【０００８】
【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は、高周波信号の波長λに対して間隔がλ／２以下である平行平板導体の間に、上下面を挟持した複数の誘電体線路を設け、これら誘電体線路間に導体層が介装され、前記導体層には誘電体線路の長手方向に延び且つ導体層の上側及び下側の双方に、前記導体層の上下方向において完全に対称な位置又は対称的な位置に一対の切欠を形成し、前記平行平板導体間の間隔をＨとした時、前記切欠の誘電体線路長手方向に垂直な方向における幅ｄがＨ／１２〜Ｈ／３を満足することを特徴とする。
【０００９】
本発明は、上記構成により、高精度の位置調整が不要な簡易化された構造となるため、組み立て時に格別な位置精度が不要になり、その結果量産性に優れ低コストで製造可能となる。また、広帯域にわたってほぼ同じレベルで高周波信号を分離できるという作用効果を有する。
【００１０】
また、本発明の誘電体線路は導体層を介して設置されているため、導体層から隣の誘電体線路へは高周波信号が放射、漏洩することがない、所謂イメージＮＲＤガイドを形成する。従って、複数の誘電体線路は導体層により完全に遮断されており、これは高周波信号が結合しないように空間的に離れて設置することと同等である。即ち、本発明の非放射性誘電体線路は、複数の誘電体線路をきわめてコンパクトに配置でき、非常に小型になるという効果も有する。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明のＮＲＤ誘電体線路Ｓを図１，図２に示す。図１において、２０，２１は誘電体線路２２，２３を上下から挟持する平行平板導体、２４は誘電体線路２２，２３の密接した側面部に介装された導体層、２５ａ，２５ｂは誘電体線路２２，２３の長手方向Ａに延び且つ導体層の上側及び下側の双方に形成した切欠（スリット）である。
【００１２】
本発明において、誘電体線路２２，２３はテフロン等の低損失の有機樹脂材料、有機−無機複合材料、コーディエライト，アルミナ，ガラスセラミックス等の低誘電率のセラミックス材料から成るのが好ましく、これらは低損失で加工が容易であり、量産に適している。
【００１３】
前記平行平板導体２０，２１は、高い電気伝導度及び加工性の点で、Ｃｕ，Ａｌ，Ｆｅ，ＳＵＳ（ステンレス），Ａｇ，Ａｕ，Ｐｔ等の導体板、あるいはこられの導体層を表面に形成した絶縁板でもよい。導体層２４は、Ｃｕ，Ａｌ，Ａｇ，Ｗ，Ｍｏ等の導体板、プラスチック板，ガラス板，セラミックス板等の絶縁板の表面にメタライズ，メッキ等の処理を施したもので良く、予め平行平板導体２０，２１に立設させておいても良い。
【００１４】
本発明のＮＲＤ誘電体線路Ｓは、誘電体線路２２，２３がセラミックス材料から成る場合、以下のようにして製造できる。所定の寸法に成形された誘電体線路２２，２３の成形体を各々作製し、これらの一方の成形体の側面部に切欠２５ａ，２５ｂが形成されるように金属ペーストを印刷塗布する、又は予め切欠２５ａ，２５ｂが形成された薄い金属箔又は金属板を２つの成形体の間に挟み積層した後、それらを一体的に焼結することによって作製する。
【００１５】
また、誘電体線路２２，２３が有機樹脂材料、有機−無機複合材料の場合は、公知のプレス成形法，射出成形法，印刷塗布法等によって製造できる。
【００１６】
本発明の導体層２４に設ける切欠２５ａ，２５ｂは、図２に示すように、誘電体線路２２，２３の長手方向Ａに沿って延び且つ導体層２４の上側及び下側の双方に形成するもの、好ましくは上下方向において対称的な位置にある略一対のものとすることにより、誘電体線路２２，２３を伝搬する高周波信号を電磁的に結合させる機能を有する。これら切欠２５ａ，２５ｂを設ける位置は、誘電体線路２２，２３の長さ方向においてはどこにあっても良く、また上側の切欠２５ａは導体層２４の上端部に、下側の切欠２５ｂは導体層２４の下端部に、上下方向において対称的に形成するのが良い。これは、切欠２５ａ，２５ｂを介した誘電体線路２２，２３間の電磁的結合を強くすると共に、誘電体線路２２，２３から平行平板導体２０，２１への漏洩波の発生を抑制することができるからである。
【００１７】
そして、切欠２５ａ，２５ｂを、長手方向Ａにおいて複数対設けることもできるが、高周波信号を分離させるには一対で十分である。
【００１８】
更に、切欠２５ａ，２５ｂの長手方向Ａにおける長さは、高周波信号の周波数，誘電体線路２２，２３の比誘電率，誘電体線路２２，２３の幅，平行平板導体２０，２１の間隔等によって決定されるが、例えば周波数＝７７ＧＨｚ，比誘電率＝４．８，誘電体線路２２，２３の幅＝０．４ｍｍ，平行平板導体２０，２１の間隔＝１．８ｍｍの場合、例えば高周波信号を半々に分離する３ｄＢ方向性結合器とするには、切欠２５ａ，２５ｂの長手方向Ａにおける長さは２．４〜２．４４ｍｍが好ましい。前記範囲から外れると、３ｄＢ方向性結合器を構成できない。このように、切欠２５ａ，２５ｂの長手方向Ａにおける長さを制御することにより、誘電体線路２２，２３間の結合の強さを調整でき、例えば１０ｄＢ方向性結合器等を構成することもできる。
【００１９】
また、切欠２５ａ，２５ｂの長手方向Ａに垂直な方向（上下方向）における幅ｄは、平行平板導体２０，２１間の間隔Ｈに対して、Ｈ／１２〜Ｈ／３とされている。Ｈ／１２より小さいと誘電体線路２２，２３間の結合が弱く、Ｈ／３よりも大きいと、入力ポート２２ａへの反射波が大きくなる。例えば、上記３ｄＢ方向性結合器の場合、０．１８〜０．２２ｍｍに設定するのが良い。
【００２０】
更に、切欠２５ａ，２５ｂは図２に示すように長手方向Ａに垂直な方向において完全に対称な位置に一対設けることが好ましく、その場合漏洩波の発生が最も抑制される。しかし、誘電体線路２２，２３はイメージＮＲＤガイドを構成しているため、漏洩波を生じにくい特性を有しており、その結果図３に示すように切欠２５ａ，２５ｂが長手方向Ａに垂直な方向において少なくとも７０％程度重複（オーバーラップ。図３のＢが重複部）するような位置に設けても、完全に対称な位置に一対設ける場合（図２）とほぼ同様の効果が得られる。即ち、切欠２５ａ，２５ｂを上下方向において完全対称な位置ではなく、対称的な位置に略一対設けることもできる。
【００２１】
このようなＮＲＤ誘電体線路Ｓは、図６のものと同様に機能する。例えば、誘電体線路２２の入力ポート２２ａから入力された高周波信号は、切欠２５ａ，２５ｂを介して誘電体線路２３側に電磁的に結合し分離される。そして、出力ポート２２ｂ，２３ｂからそれぞれ出力され、入力ポート２３ａからは出力されない。
【００２２】
本発明のＮＲＤ誘電体線路Ｓは、図４に示すように３本の誘電体線路２２，２３，２６を設けたＮＲＤ誘電体線路Ｓa とすることもできる。この場合、例えば入力ポート２３ａから入力された高周波信号を、出力ポート２２ｂ，２３ｂ，２６ｂから出力させるように機能させることができる。従って、本発明では３本以上の誘電体線路を設けても構わない。尚、同図において、２６は誘電体線路、２７は導体層、２８ａ，２８ｂは切欠である。
【００２３】
本発明のＮＲＤ誘電体線路Ｓは、自動車のミリ波レーダ等に使用されるものであり、例えば自動車の周囲の障害物及び他の自動車に対しミリ波を誘電体線路２２で導波して照射し、反射波を誘電体線路２３で受信すると共に誘電体線路２２側から分離してきた高周波信号と合成してビート信号を得、このビート信号を分析することにより前記障害物及び他の自動車までの距離、それらの移動速度、移動方向等が得られる。また、本発明のＮＲＤ誘電体線路Ｓは、数１０〜数１００ＧＨｚ帯の高周波信号を利用する高周波回路であれば適用できる。
【００２４】
かくして、本発明は、広帯域にわたってほぼ同じレベルで高周波信号を分離でき、また組み立て時に格別な位置精度が不要なため、量産性に優れ低コストで製造可能になるという作用効果を有する。
【００２５】
尚、本発明は上記の実施形態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内で種々の変更は何等差し支えない。
【００２６】
【実施例】
本発明の実施例を以下に説明する。
【００２７】
（実施例）
図１及び図２のＮＲＤ誘電体線路Ｓを、以下の工程〔１〕〜〔５〕により作製した。
【００２８】
〔１〕比誘電率＝４．８，誘電損失＝２．７×１０-4（測定周波数７７ＧＨｚ）のコーディエライトセラミックスから成り、断面が幅０．４ｍｍ×高さ１．８ｍｍの長方形の２つの誘電体線路２２，２３を作製した。
【００２９】
〔２〕誘電体線路２２，２３のうち一方の側面部（貼り合わせ面）に、Ｃｕメッキによって導体層２４を形成した。
【００３０】
〔３〕レジストを塗布しそれをエッチングすることにより、上下方向の幅０．２ｍｍ×長さ２．４２ｍｍの切欠２５ａ，２５ｂを、導体層２４の上下の端縁（エッジ）に接するように、平行して形成した。
【００３１】
〔４〕導体層２４を介して２つの誘電体線路２２，２３を接着剤により貼り合わせ、一体化した。
【００３２】
〔５〕一体化した誘電体線路２２，２３の上下面を、Ｃｕから成り縦１００ｍｍ×横１００ｍｍ×厚さ８ｍｍの２枚の平行平板導体２０，２１間に挟持して、ＮＲＤ誘電体線路Ｓを作製した。
【００３３】
このＮＲＤ誘電体線路Ｓについて、ネットワークアナライザにより高周波信号の伝送特性を測定した結果を図７に示す。同図において、Ｓ１１は入力ポート２２ａにおける反射損失、Ｓ２１は出力ポート２２ｂでの挿入損失、Ｓ３１は出力ポート２３ｂでの挿入損失、Ｓ４１は入力ポート２３ａでの挿入損失である。同図に示すように、Ｓ２１とＳ３１がほぼ同じ損失であり且つ半々に分離されるレベル（−３ｄＢ）となる周波数範囲が、約７２ＧＨｚ〜約８２ＧＨｚと広帯域にわたっているのが判る。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は、平行平板導体の間に、上下面を挟持した複数の誘電体線路を設け、これら誘電体線路間に導体層が介装され、導体層には誘電体線路の長手方向に延び且つ導体層の上側及び下側の双方に切欠を形成したことにより、高精度の位置調整が不要な簡易化された構造となるため、組み立て時に格別な位置精度が不要になり、その結果量産性に優れ低コストで製造可能となる。また、広帯域にわたってほぼ同じレベルで高周波信号を分離できるという効果を有する。
【００３５】
また、本発明の誘電体線路はイメージＮＲＤガイドを形成しており、複数の誘電体線路は導体層により完全に遮断されるため、複数の誘電体線路をきわめてコンパクトに配置でき、非常に小型になるという効果も有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のＮＲＤ誘電体線路Ｓの部分透明斜視図である。
【図２】図１のＮＲＤ誘電体線路Ｓにおいて、切欠２５ａ，２５ｂ部を拡大した断面図である。
【図３】図１のＮＲＤ誘電体線路Ｓにおいて、切欠２５ａ，２５ｂが部分的にオーバーラップした場合に、切欠２５ａ，２５ｂ部を拡大した断面図である。
【図４】本発明の３本の誘電体線路を有するＮＲＤ誘電体線路Ｓａの部分透明斜視図である。
【図５】従来のＮＲＤ誘電体線路Ｓ１の部分切欠斜視図である。
【図６】従来のＮＲＤ誘電体線路Ｓ２の部分透明斜視図である。
【図７】本発明のＮＲＤ誘電体線路Ｓについて、高周波信号の伝送特性を測定したグラフである。
【図８】従来のＮＲＤ誘電体線路Ｓ２について、高周波信号の伝送特性を測定したグラフである。
【符号の説明】
１：下側の平行平板導体
２：誘電体線路
３：上側の平行平板導体
１０：下側の平行平板導体
１１：上側の平行平板導体
１２：誘電体線路
１２ａ：入力ポート
１２ｂ：出力ポート
１３：誘電体線路
１３ａ：入力ポート
１３ｂ：出力ポート
２０：下側の平行平板導体
２１：上側の平行平板導体
２２：誘電体線路
２２ａ：入力ポート
２２ｂ：出力ポート
２３：誘電体線路
２３ａ：入力ポート
２３ｂ：出力ポート
２４：導体層
２５ａ：切欠
２５ｂ：切欠
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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