(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１と第２の２つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとの間で伝搬する電磁波のモードを変換することを特徴とするモード変換器。
【請求項２】
前記所定角度を略９０°として、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとの間でＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換を行うことを特徴とする請求項１に記載のモード変換器。
【請求項３】
前記所定角度を９０°、１８０°、２７０°以外の角度として、第１の誘電体ストリップから伝搬されるＬＳＭモードの電力をＬＳＭモードの電力とＬＳＥモードの電力とに所定の割合で変換することを特徴とする請求項１に記載のモード変換器。
【請求項４】
略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第３の誘電体ストリップへ合波するか、または第３の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第１および第２の誘電体ストリップへ分波することを特徴とする合分波器。
【請求項５】
第１の誘電体ストリップに対する第２の誘電体ストリップのなす角度を略９０°とし、第１の誘電体ストリップに対する第３の誘電体ストリップのなす角度を略１８０°とし、第１・第２の誘電体ストリップにそれぞれＬＳＥモードサプレッサを設けたことを特徴とする請求項４に記載の合分波器。
【請求項６】
第３の誘電体ストリップに対する第１の誘電体ストリップのなす角度と、第３の誘電体ストリップに対する第２の誘電体ストリップのなす角度を略等しくし、第１・第２の誘電体ストリップにそれぞれＬＳＥモードサプレッサを設けたことを特徴とする請求項４に記載の合分波器。
【請求項７】
第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとのなす角度を略９０°に設定したことを特徴とする請求項６に記載の合分波器。
【請求項８】
略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第３の誘電体ストリップへ合波する合波器を構成するとともに、第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＥモードの信号と結合する第１の導体を設け、該導体の両脇に第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＭモードの信号と結合する第２の導体を設け、第１の導体と第２の導体との間にミキサダイオードを設けたことを特徴とするミキサ。
【請求項９】
略平行な２つの導電体平面の間に第１の誘電体共振器を配置し、互いの一方の端部を第１の誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２の２つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとの間でモード変換を行うモード変換器を構成するとともに、第２の誘電体ストリップの他方の端部に第２の誘電体共振器を設けて成り、第１の誘電体ストリップから第２の誘電体共振器へ伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとの混在信号によって円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体共振器より放射させるか、または第２の誘電体共振器に入射する円偏波または楕円偏波の電磁波を前記モード変換器を介して第１の誘電体ストリップへＬＳＭモードまたはＬＳＥモードとして伝搬させることを特徴とする旋回偏波放射器。
【請求項１０】
略平行な２つの導電体平面の間に第１の誘電体共振器を配置し、それぞれの一方の端部を第１の誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１および第２の誘電体ストリップと第３の誘電体ストリップとの間でそれぞれモード変換を行うモード変換器を構成するとともに、第３の誘電体ストリップの他方の端部に第２の誘電体共振器を設けて成り、第１の誘電体ストリップから第３の誘電体共振器へ伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとの混在信号によって円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体共振器より放射させ、第２の誘電体共振器に入射する円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体ストリップへＬＳＭモードまたはＬＳＥモードとして伝搬させることを特徴とする旋回偏波放射器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
この発明は、誘電体線路を伝搬する電磁波のモードを変換する誘電体線路のモード変換器、異なった２つのモードを用いて合分波を行う誘電体線路の合分波器、異なった２つのモードを用いて周波数変換を行う誘電体線路のミキサ、および誘電体線路を伝搬する異なった２つのモードを用いて旋回偏波の送波または受波を行う放射器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平行な２つの導電体平面の間隔を半波長以下にして遮断域を構成するとともに、その２つの導電体平面の間に誘電体ストリップを挿入することによって、その誘電体ストリップに沿って電磁波を伝搬させるようにした非放射性誘電体線路（以下「ＮＲＤガイド」という。）を用いたミリ波モジュールが従来より開発されている。ＮＲＤガイドの伝送モードは、磁界が誘電体ストリップと空気との境界面に平行なＬＳＭモードと、電界が誘電体ストリップと空気との境界面に平行なＬＳＥモードとに大別される。また、これらのモードはモード次数に応じてさらに細分される。これらのモードはともに非放射性でＮＲＤガイド中に共存できるが、低損失性の点から、動作モードとしては専らＬＳＭ01モードが選ばれている。そして、ＬＳＥモードはＮＲＤガイドにおける不要モードとして扱われていて、むしろＬＳＥモードをいかに抑圧するか、或いはＬＳＭモードからＬＳＥモードへのモード変換をいかに抑制するかが設計上のポイントにもなっていた。後述するように、本願発明はＬＳＭモードとともにＬＳＥモードを積極的に用いて機能性の高いミリ波モジュールを構成できるようにするものであるが、従来より提案されているモード変換器としては、ＬＳＭモードを伝搬させる誘電体ストリップに対して、ＬＳＭモードが伝搬しない幅の誘電体ストリップを垂直に配置した、(1) 黒木、本郷、西田、米山「ＮＲＤガイドおよび高次モード対称ストリップ線路におけるモード変換器とその応用」信学技報ＭＷ８６−８７、および誘電体ストリップの断面内に形成した電極パターンによりＬＳＭモードとＬＳＥモードとの変換を行う、(2) 玉置、米山「直交非放射性モードを利用したＮＲＤガイドＦＥＴ増幅器」信学９５総全大，Ｃ−９５が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記(1) に示されているモード変換器によれば、▲１▼その変換効率を高めるために整合用金属片を取り付けなければならない。▲２▼ＬＳＥモードを伝搬させる線路へのＬＳＭモードの伝搬を防ぐために誘電体ストリップの幅を細くしているため、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとを同時に伝搬させることができない。▲３▼上記誘電体ストリップの幅を広くして、ＬＳＭモードも伝搬できるようにしたとしても、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとの変換割合を任意に定めるようなことは困難である。
【０００４】
また、上記(2) に示されているモード変換器においても、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとの変換割合を任意に定めることは設計上容易ではない。
【０００５】
この発明の目的は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換を単純な構成で、且つ確実に行えるようにした誘電体線路のモード変換器を提供することにある。
【０００６】
この発明の他の目的は、上記ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換の割合を任意に設定できるようにした誘電体線路のモード変換器を提供することにある。
【０００７】
また、従来のＮＲＤガイドおよびＮＲＤガイドを用いた装置では、ＬＳＥモードを不要モードとして扱っていて、両モードを用いて合分波器、ミキサ、または円偏波や楕円偏波のような旋回偏波を送波または受波する旋回偏波放射器を構成することはできなかった。
【０００８】
この発明の他の目的は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとを用いた機能性の高い合分波器、ミキサ、および旋回偏波放射器を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
この発明のモード変換器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換を行うため、請求項１に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１と第２の２つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとの間で伝搬する電磁波のモードを変換する。この構成により、第１の誘電体ストリップからＬＳＭモードの電磁波が伝搬されて、誘電体共振器が例えばＨＥ111 モードで励振され、この誘電体共振器に結合する第２の誘電体ストリップと誘電体共振器のＨＥ111 モードの電界成分の向きとのなす角度に応じてＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波が第２の誘電体ストリップに伝搬することになる。
【００１０】
ここで、上記モード変換器の構成例を図１〜図５に示す。図１の（Ａ）は該モード変換器で用いる誘電体線路の部分斜視図、（Ｂ）はその断面図であり、図中の１，２は２つの導電体平面をなすそれぞれ導電体板であり、その間に誘電体ストリップ３を配置している。図２の（Ａ）はＬＳＭ01モード、（Ｂ）はＬＳＥ01モードのそれぞれの電磁界分布を示す。ここで実線が電界、破線が磁界である。
【００１１】
図３はモード変換器の構成例を示す図であり、（Ａ）は部分斜視図、（Ｂ）は断面図であり、（Ａ）においては上下の導電体板を省略している。このように、導電体板１，２の間に誘電体共振器４を配置するとともに、その誘電体共振器４の位置を中心として所定角度（この例では１８０°）をなして第１の誘電体ストリップ３ａと第２の誘電体ストリップ３ｂとを配置している。
【００１２】
図４は上記誘電体共振器４の励振モードの例を示す図であり、実線は電界、破線は磁界を示す。この例では、ＨＥ111 モードの電界成分がＡ−Ａ面に平行にある。
【００１３】
図５は誘電体共振器４に対する第１・第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂの配置関係の例を示す平面図である。（Ａ）または（Ｂ）に示すように、第１と第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂを誘電体共振器４を中心として１８０度の角度をなして配置すれば、ＬＳＭ01モードの電磁波は誘電体共振器４を例えばＨＥ111 モードで励振し、この誘電体共振器４を介してそのままＬＳＭ01モードの電磁波として伝搬され、ＬＳＥ01モードの電磁波もそのままＬＳＥ01モードの電磁波として伝搬される。
【００１４】
ここで、請求項２に記載したとおり、すなわち図５の（Ｃ）に示すように、第１の誘電体ストリップ３ａと第２の誘電体ストリップ３ｂとのなす角度を９０度にすれば、第１の誘電体ストリップ３ａからＬＳＭ01モードの電磁波が伝搬されると、誘電体共振器４が例えばＨＥ111 モードで励振されるが、第１の誘電体ストリップ３ａに対し直交する方向に第２の誘電体ストリップ３ｂを配置しているため、誘電体共振器４のＨＥ111 モードと結合して誘電体ストリップ３ｂにはＬＳＥ01モードとして伝搬されることになる。
【００１５】
また、請求項３に記載したとおり、すなわち図５の（Ｄ）に示すように、２つの誘電体ストリップのなす角度θを９０度、１８０度、２７０度以外の角度とすれば、角度θに応じて、ＬＳＭ01モードが１００−ｘ％、ＬＳＥ01モードがｘ％の割合で変換されることになる。ここでｘは角度θによって定まり、θ＝１８０度の時ｘ＝０％となり、θ＝９０度または２７０度の時ｘ＝１００％となる。
【００１６】
図６は図５（Ｄ）の変形例であり、複数の誘電体共振器を設けている。このように、第１と第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂを複数の誘電体共振器に向けて所定の角度θをなして配置すれば、誘電体共振器の段数に応じて通過帯域が広帯域化されて適用帯域が広くなる。
【００１７】
この発明の合分波器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて合波または分波を行うため、請求項４に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第３の誘電体ストリップへ合波するか、または第３の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第１および第２の誘電体ストリップへ分波する。
【００１８】
また、上記第１の誘電体ストリップに対する第２・第３の誘電体ストリップのなす角度を請求項５に記載のとおりに設定することにより、第１，第２，第３の誘電体ストリップをそれぞれポート１，ポート２，ポート３とし、例えばポート１からの信号がＬＳＭモードで入力すると、その信号は誘電体共振器を介してポート３へＬＳＭモードの電磁波としてそのまま出力され、ポート２から信号がＬＳＭモードの電磁波として入力すると、その信号は誘電体共振器を介してポート３へＬＳＥモードの電磁波として出力される。一方、ポート１から入力した信号は、誘電体共振器を介してポート２へＬＳＥモードの電磁波として出力されようとするが、ポート２にＬＳＥモードのモードサプレッサを設けることによって、ポート１からの信号がポート２へ伝搬されることはない。同様に、ポート２から入力した信号は、誘電体共振器を介してＬＳＥモードの電磁波としてポート１方向へ出力されようとするが、ポート１にＬＳＥモードのモードサプレッサを設けることによって、ポート２からの信号がポート１へ伝搬されることはない。これによりポート１とポート２とのアイソレーションが保たれ、合波器として作用する。また、逆にポート３から信号がＬＳＭモードの電磁波として入力されると、その信号がポート１へＬＳＭモードの電磁波としてそのまま出力されるが、ポート２へは出力されず、ポート３から信号がＬＳＥモードの電磁波として入力されると、その信号がポート２へＬＳＭモードの電磁波として出力され、ポート１へは出力されない。これにより分波器として作用する。
【００１９】
また、上記第１の誘電体ストリップに対する第２・第３の誘電体ストリップのなす角度を請求項６に記載のとおりに設定することにより、第１，第２，第３の誘電体ストリップをそれぞれポート１，ポート２，ポート３とし、例えばポート１からの信号がＬＳＭモードで入力すると、その信号は誘電体共振器を介してポート３へＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波として出力される。同様に、ポート２から信号がＬＳＭモードの電磁波として入力すると、その信号も誘電体共振器を介してポート３へＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波として出力される。また、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとのなす角度を請求項７に記載のとおりに略９０°に設定すると、ポート１と結合する共振器のモードとポート２と結合する共振器のモードは直交する。このとき、ポート１とポート２にＬＳＥモードサプレッサを設けているため、ポート１とポート２との間のアイソレーションをとることができる。
【００２０】
この発明のミキサは、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて周波数変換を行うため、請求項８に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器を配置し、互いの端部を前記誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップから前記誘電体共振器方向へ伝搬する電磁波を第３の誘電体ストリップへ合波する合波器を構成するとともに、第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＥモードの信号と結合する第１の導体を設け、該導体の両脇に第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＭモードの信号と結合する第２の導体を設け、第１の導体と第２の導体との間にミキサダイオードを設ける。この構成により、第１・第２・第３の誘電体ストリップをポート１，ポート２，ポート３とし、例えばポート１とポート２からＲＦ信号とＬｏ信号がそれぞれＬＳＭモードで入力されると、各誘電体ストリップのなす角度に応じてポート３にはＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在したＲＦ信号とＬｏ信号が合波される。そして、第１の導体は第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＥモードの信号と結合するため、そのＬＳＥモードの信号が上記ミキサダイオードに印加される。また、第２の導体はスロットラインを構成し、第３の誘電体ストリップを伝搬するＬＳＭモードの信号と結合するため、そのＬＳＭモードの信号が上記ミキサダイオードに印加される。結局、ミキサダイオードには第３の誘電体ストリップを伝搬するＲＦ信号とＬｏ信号がそれぞれミキサダイオードに印加されて、第１の導体からＩＦ信号を取り出せるようになる。なお、上記誘電体共振器は単一である必要はなく、隣接する誘電体共振器間が結合するように複数の誘電体共振器を配列すれば、広帯域化が図れる。
【００２１】
この発明の旋回偏波放射器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて円偏波や楕円偏波の電磁波を送波または受波するために、請求項９に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に第１の誘電体共振器を配置し、互いの一方の端部を第１の誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２の２つの誘電体ストリップを配置して、第１の誘電体ストリップと第２の誘電体ストリップとの間でモード変換を行うモード変換器を構成するとともに、第２の誘電体ストリップの他方の端部に第２の誘電体共振器を設けて成り、第１の誘電体ストリップから第２の誘電体共振器へ伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとの混在信号によって円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体共振器より放射させるか、または第２の誘電体共振器に入射する円偏波または楕円偏波の電磁波を前記モード変換器を介して第１の誘電体ストリップへＬＳＭモードまたはＬＳＥモードとして伝搬させる。この構成により、第１の誘電体ストリップから第１の誘電体共振器へＬＳＭモードまたはＬＳＥモードの電磁波が伝搬された際に、第２の誘電体ストリップにはＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在した電磁波が伝搬され、この電磁波が第２の誘電体共振器を励振する際、第２の誘電体共振器に対するＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波の位相差に応じて円偏波または楕円偏波の電磁波を放射することになる。逆に、第２の誘電体共振器に対して円偏波または楕円偏波の電磁波が入射すると、その電磁波が第２の誘電体ストリップを伝搬し、第１の誘電体共振器を介して第１の誘電体ストリップへ伝搬する際、偏波の回転方向に応じてＬＳＭモードまたはＬＳＥモードで単一モードの信号として伝搬されることになる。なお、上記第１の誘電体共振器は単一である必要はなく、隣接する誘電体共振器間が結合するように複数の誘電体共振器を配列すれば、広帯域化が図れる。同様に、上記第２の誘電体共振器も単一の誘電体共振器で構成する必要はなく、放射器としての誘電体共振器を含む複数の誘電体共振器で構成し、放射器としての誘電体共振器と第２の誘電体ストリップの端部との間に他の誘電体共振器が介在していてもよい。
【００２２】
また、この発明の旋回偏波放射器は、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの両モードを用いて円偏波や楕円偏波の電磁波を送波受波するために、請求項１０に記載のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に第１の誘電体共振器を配置し、それぞれの一方の端部を第１の誘電体共振器に向けるとともに、所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップを配置して、第１および第２の誘電体ストリップと第３の誘電体ストリップとの間でそれぞれモード変換を行うモード変換器を構成するとともに、第３の誘電体ストリップの他方の端部に第２の誘電体共振器を設けて成り、第１の誘電体ストリップから第３の誘電体共振器へ伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとの混在信号によって円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体共振器より放射させ、第２の誘電体共振器に入射する円偏波または楕円偏波の電磁波を第２の誘電体ストリップへＬＳＭモードまたはＬＳＥモードとして伝搬させる。この構成により、第１の誘電体ストリップから第１の誘電体共振器へＬＳＭモードまたはＬＳＥモードの電磁波が伝搬された際に、第２の誘電体ストリップにはＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在した電磁波が伝搬され、この電磁波が第２の誘電体共振器を励振する際、第２の誘電体共振器に対するＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波の位相差に応じて円偏波または楕円偏波の電磁波が放射され、第２の誘電体共振器に対して円偏波または楕円偏波の電磁波が入射されると、その電磁波が第２の誘電体ストリップを伝搬し、第１の誘電体共振器を介して第１の誘電体ストリップへ伝搬する際、偏波の回転方向に応じてＬＳＭモードまたはＬＳＥモードで単一モードの信号として伝搬されることになる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
先ず、第１の実施形態に係る合分波器の構成を図７に示す。各誘電体ストリップおよび誘電体共振器の構成は図１〜図４に示したものと同様であり、図７においては、上下の導電体板を省略している。（Ａ）に示す例では上記のとおり、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体共振器４を配置し、互いの端部を誘電体共振器４に向けるとともに、誘電体共振器４の位置を中心として所定角度をなして第１，第２，第３の３つの誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃを配置して、それぞれポート１，ポート２，ポート３とし、ポート１とポート２から誘電体共振器４方向へ伝搬する電磁波をポート３へ合波するか、またはポート３から誘電体共振器４方向へ伝搬する電磁波をポート１とポート２へ分波する。例えば、ポート１から信号（ａ）をＬＳＭ01モードで入力すると、誘電体共振器４が例えばＨＥ111 モードで励振し、この誘電体共振器４を介して信号（ａ）がポート３へＬＳＭ01モードの電磁波としてそのまま出力される。ポート２から信号（ｂ）をＬＳＭ01モードの電磁波として入力すると、誘電体共振器４が例えばＨＥ111 モードで励振し、この誘電体共振器４を介して信号（ｂ）が誘電体共振器４を介してポート３へＬＳＥ01モードの電磁波として出力される。一方、ポート１から入力した信号（ａ）は、誘電体共振器４を介してポート２へＬＳＥ01モードの電磁波として出力されようとするが、ポート２にＬＳＥ01モードのモードサプレッサを設けることによって、（ａ）の信号がポート２へ伝搬されることはない。同様に、ポート２から入力した信号（ｂ）は、誘電体共振器４を介してＬＳＥ01モードの電磁波としてポート１方向へ出力されようとするが、ポート１にＬＳＥ01モードのモードサプレッサを設けることによって、（ｂ）の信号がポート１へ伝搬されることはない。これによりポート１とポート２とのアイソレーションが保たれ、合波器として作用する。また、逆にポート３から信号（ａ）がＬＳＭ01モードの電磁波として入力されると、ポート１へＬＳＭ01モードの電磁波として信号（ａ）がそのまま出力されるが、ポート２へは出力されず、ポート３から信号（ｂ）がＬＳＥ01モードの電磁波として入力されると、信号（ｂ）はポート２へＬＳＭ01モードの電磁波として出力され、ポート１へは出力されない。これにより分波器として作用する。
【００２４】
図７の（Ｂ）に示す例では、誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃの端部を誘電体共振器４ａ，４ｂ，４ｃに向けて配置している。この場合、誘電体ストリップ３ａと３ｃとの間に３段の共振器が介在し、誘電体ストリップ３ｂと３ａとの間および３ｂと３ｃとの間にそれぞれ２段の共振器が介在し、隣接する誘電体共振器間がそれぞれ例えばＨＥ111 モードで結合する。その他の作用は（Ａ）の場合と同様である。また、図７の（Ｃ）に示す例では、誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃの端部を誘電体共振器４ａ，４ｂに向けて配置している。この場合、誘電体ストリップ３ａと３ｃとの間に１段の共振器が介在し、誘電体ストリップ３ｂと３ａとの間および３ｂと３ｃとの間にそれぞれ２段の共振器が介在し、誘電体共振器４ａ，４ｂ間が例えばＨＥ111 モードで結合する。このように複数段の共振器を帯域通過フィルタとして作用させることによって、広帯域化が図れる。
【００２５】
次に第２の実施形態に係る合分波器の構成を図８に示す。この第２の実施形態では、第１・第２・第３の誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃの角度関係を図７に示したものとは異ならせている。その他の構成は第１の実施形態の場合と同様である。この図８に示す例では、第３の誘電体ストリップ３ｃに対する第１・第２の誘電体ストリップ３ａ，３ｂのなす角度をそれぞれ１３５°としている。ポート１から信号（ａ）がＬＳＭ01モードで入力されると、誘電体共振器４が例えばＨＥ111 モードで励振し、この誘電体共振器４を介して信号（ａ）がポート３へＬＳＭ01モードとＬＳＥ01モードの信号として出力される。同様に、ポート２から信号（ｂ）がＬＳＭ01モードで入力されると、その信号もＬＳＭ01モードとＬＳＥ01モードの混在する信号としてポート３へ出力される。このとき第３の誘電体ストリップに対する第１と第２の誘電体ストリップのなす角度が等しいため、ポート１とポート２からの入力信号は均等に合波されることになり、均等合波の合波器として用いることができる。逆に、ポート３からＬＳＭ01モードまたはＬＳＥ01モードの信号が入力されると、誘電体共振器４は例えばＨＥ111 モードで励振され、この誘電体共振器４を介してポート１とポート２から等分配されたＬＳＭ01モードの信号がそれぞれ出力されることになり、等分配の分波器として用いることができる。なお、図８に示した誘電体共振器４は複数段に構成してもよい。
【００２６】
図９は第３の実施形態に係る３ｄＢカップラとして用いることのできる合分波器の構成を示す図である。各誘電体ストリップおよび誘電体共振器の構成は先に示した実施形態の場合と同様であり、図９においては、上下の導電体板を省略している。図９において誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃおよび誘電体共振器４ａの構成は図７に示した合分波器と同様である。また、図９において誘電体ストリップ３ｃ，３ｄ，３ｅおよび誘電体共振器４ｂから成る部分の構成は、図８に示した合分波器を左右反転させたものと同様であり、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を等しくするとともに、誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を９０°としている。ポート１およびポート２から信号（ａ）および（ｂ）がそれぞれＬＳＭ01モードで入力されると、誘電体共振器４ａを介して信号（ａ）がＬＳＭ01モードで、信号（ｂ）がＬＳＥ01モードでそれぞれ誘電体ストリップ３ｃを伝搬する。この２つの信号が誘電体共振器４ｂを介してそれぞれＬＳＭ01モードおよびＬＳＥ01モードとして誘電体ストリップ３ｄ，３ｅに伝搬しようとするが、ＬＳＥ01モードの成分はＬＳＥモードサプレッサ５により打ち消されるので、信号（ａ）と信号（ｂ）のＬＳＭ01モードの成分のみがポート３とポート４に出力される。これによりポート１とポート２からそれぞれ入力された信号（ａ），（ｂ）が合波されてポート３とポート４にそれぞれ分波出力されることになり、３ｄＢカップラとして機能する。なお、誘電体ストリップ３ｄと３ｅにそれぞれＬＳＥ01モードサプレッサ５を設けているため、ポート３から入射されるＬＳＭ01モードの信号がＬＳＥ01モードの信号としてポート４から出力されることはなく、逆にポート４から入射されるＬＳＭ01モードの信号がＬＳＥ01モードの信号としてポート３から出力されることもない。
【００２７】
上記の例では、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を等しくしたが、誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を９０°としたまま、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ｄ，３ｅのなす角度を変えることにより、結合量（分配比）を変えることができる。同様に、誘電体ストリップ３ａ，３ｂのなす角度を９０°としたまま、誘電体ストリップ３ｃに対する誘電体ストリップ３ａ，３ｂのなす角度を変えることにより、結合量を変えることができる。
【００２８】
図１０は第４の実施形態に係るバランス型ミキサの構成を示す図である。この場合も先の実施例の場合と同様に上下の導電体板は省略している。誘電体ストリップ３ａ，３ｂ，３ｃおよび誘電体共振器４の構成は図７に示したものと同様であるが、少なくとも誘電体ストリップ３ｃ部分については同図の（Ｂ）に示す断面図のように、上下の導電体板１，２の間に上下に２分割した誘電体ストリップ３ｃ−１，３ｃ−２を設けるとともに、その間に挟み込むように誘電体板６を配置している。そして誘電体板６には、（Ａ）に示すようにコプレーナガイドを設けている。図１０の（Ｃ）はその部分の拡大図であり、第１の導体７とその両脇に示す第２の導体９とによってコプレーナガイドを構成している。第１の導体７と第２の導体９との間にはミキサダイオード（ショットキーバリアダイオード）８ａ，８ｂをマウントしている。
【００２９】
さて、図１０においてポート１からＬｏ信号がＬＳＭ01モードで入射され、ポート２からＲＦ信号がＬＳＭ01モードで入射されると、第１の実施形態で示した合波器の作用で、ＬＳＭ01モードのＬｏ信号とＬＳＥ01モードのＲＦ信号とが誘電体ストリップ３ｃを伝搬することになる。このうちＬＳＥ01モードのＲＦ信号と第１の導体７とが磁界結合するため、２つのミキサダイオード８ａ，８ｂに対して逆相関係でＲＦ信号が印加される。また、ＬＳＭ01モードのＬｏ信号が、第２の導体９にスロットラインモードで結合し、ミキサダイオード８ａ，８ｂに同相のＬｏ信号が印加されることになる。これにより第１の導体７からＩＦ信号を取り出すことが可能となる。なお、ミキサダイオード８ａ，８ｂに対しバイアス電圧を印加する場合には、第２の導体９，９間にバイアス電圧を印加すればよいが、これは必須ではない。
【００３０】
図１１は第５の実施形態に係る旋回偏波放射器の構成を示す図であり、上下の導電体板は図において省略している。誘電体ストリップ３ａと３ｂとは、第１の誘電体共振器４ａを中心として９０°の角度をなし、誘電体ストリップ３ｃと３ａとのなす角度および３ｃと３ｂとのなす角度をそれぞれ略１３５°の関係としている。また誘電体ストリップ３ｃの端部には円柱状の第２の誘電体共振器４ｂを配置するとともに、上下の何れか一方の導電体板の、誘電体共振器４ｂの対向する部分に開口部を設けている。このような構成で、ポート１からＴｘ（送信）信号がＬＳＭ01モードで入力されると、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｃにＬＳＭ01モードとＬＳＥ01モードの混在するＴｘ信号が伝搬し、誘電体共振器４ｂを励振させる。その際、誘電体共振器４ｂに対するＬＳＭ01モードとＬＳＥ01モードの電磁波の位相差に応じて電界ベクトルは時間的・空間的に伝搬軸の周りを旋回する。これにより誘電体共振器４ｂは垂直１次放射器として作用し、上記導電体板に設けた開口部から誘電体共振器４ｂの軸方向に円偏波や楕円偏波の電磁波が放射されることになる。この誘電体共振器４ｂを励振するＬＳＭ01モードとＬＳＥ01モードの位相差は誘電体ストリップ３ｃの長さＬによって設定および調整することができる。また逆に、放射波とは逆旋回の電磁波が上記開口部から誘電体共振器４ｂに対してその軸方向に入射すると、その電磁波がＬＳＭ01モードおよびＬＳＥ01モードとして誘電体ストリップ３ｃを伝搬し、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｂへ伝搬する際、ＬＳＭ01モードとして伝搬し、ポート２からＲｘ信号が出力される。衝突防止レーダ等で旋回偏波を用いた場合、送信波とターゲットで反射してきた受信波とは旋回方向が逆となっているため、この図１１に示す部分は、垂直１次放射器と誘電体線路を用いたアンテナ共用器として用いることができる。
【００３１】
図１２は第６の実施形態に係る旋回偏波放射器の他の構成例を示す図である。図１１に示した例では、送受を共に行う場合について示したが、この第６の実施形態では送波器または受波器として用いる。すなわち、図１２の（Ａ）は送波器であり、図１１における誘電体ストリップ３ａ，３ｃと、誘電体共振器４ａ，４ｂ部分の構成に等しい。従って、誘電体ストリップ３ａを介してＴｘ（送信）信号がＬＳＭ01モードで入力されると、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｃにＬＳＭ01モードとＬＳＥ01モードの混在するＴｘ信号が伝搬し、誘電体共振器４ｂを励振させる。これにより上記導電体板に設けた開口部から誘電体共振器４ｂの軸方向に円偏波や楕円偏波の電磁波が放射される。また、（Ｂ）は、受波器であり、図１１における誘電体ストリップ３ｂ，３ｃと、誘電体共振器４ａ，４ｂ部分の構成に等しい。従って、旋回偏波の電磁波が誘電体共振器４ｂに対してその軸方向に入射すると、その電磁波が誘電体ストリップ３ｃを伝搬し、誘電体共振器４ａを介して誘電体ストリップ３ｂへ伝搬する際、ＬＳＭ01モードとして伝搬し、ポート２からＲｘ信号が出力される。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１に係る発明によれば、第１の誘電体ストリップからＬＳＭモードの電磁波が伝搬されて、誘電体共振器が例えばＨＥ111 モードで励振され、この誘電体共振器に結合する第２の誘電体ストリップと誘電体共振器のＨＥ111 モードの電界成分の向きとのなす角度に応じてＬＳＭモードとＬＳＥモードの電磁波が第２の誘電体ストリップに伝搬することになり、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとのモード変換を単純な構成で、且つ確実に行えるようになる。
【００３３】
特に請求項２に係る発明によれば、ＬＳＭモードとＬＳＥモードとの略完全な相互変換が確実に行えるようになる。
【００３４】
また、請求項３に係る発明によれば、２つの誘電体ストリップのなす角度に応じて、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの変換割合を任意に定めることが可能となる。
【００３５】
請求項４に係る発明によれば、誘電体線路を伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードとを用いた合分波器が容易に構成できる。
【００３６】
請求項５，６，７に係る発明によれば、それぞれがＬＳＭモードの信号である２つの信号と、ＬＳＭモードとＬＳＥモードの混在した信号との間で合波または分波が可能となる。また、合波用の信号が入力される、または、分波された信号が出力される２つのポート間のアイソレーションが確保される。
【００３７】
請求項８に係る発明によれば、誘電体線路を伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードを共に用いたミキサが容易に構成できる。
【００３８】
請求項９，１０に係る発明によれば、誘電体線路を伝搬するＬＳＭモードとＬＳＥモードを共に用いて円偏波や楕円偏波の電磁波を送波または受波する放射器が容易に構成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明で用いられる誘電体線路の構成例を示す図である。
【図２】同誘電体線路における２つのモードを示す図である。
【図３】誘電体ストリップと誘電体共振器との関係を示す図である。
【図４】誘電体共振器の励振モードの例を示す図である。
【図５】誘電体共振器に対する誘電体ストリップの配置関係の例を示す平面図である。
【図６】誘電体共振器に対する誘電体ストリップの配置関係の他の例を示す平面図である。
【図７】第１の実施形態に係る合分波器の構成を示す平面図である。
【図８】第２の実施形態に係る合分波器の構成を示す平面図である。
【図９】第３の実施形態に係る合分波器の構成を示す平面図である。
【図１０】第４の実施形態に係るバランス型ミキサの構成を示す平面図である。
【図１１】第５の実施形態に係る旋回偏波放射器の構成を示す平面図である。
【図１２】第６の実施形態に係る旋回偏波放射器の構成を示す平面図である。
【符号の説明】
１，２−導電体板
３，３ａ，３ｂ，３ｃ，（３ｃ−１），（３ｃ−２），３ｄ，３ｅ−誘電体ストリップ
４，４ａ，４ｂ−誘電体共振器
５−ＬＳＥ01モードサプレッサ
６−誘電体板
７−第１の導体
８ａ，８ｂ−ミキサダイオード
９−第２の導体
【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】
0003646443.tif 000007
【図７】
0003646443.tif 000008
【図８】
0003646443.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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