(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するように配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップの近傍に配置された共振器との結合構造において、
前記共振器周辺の、前記二つの導体板の少なくとも一方の内面に、凹部が設けられていることを特徴とする非放射性誘電体線路と共振器との結合構造。
【請求項２】
前記凹部が、前記共振器を挟んで、前記二つの導体板の両方の内面に設けられ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と共振器との結合構造。
【請求項３】
前記誘電体ストリップを挟んで、前記凹部の対称の位置にある前記導体板に、もう一つの凹部が設けられていることを特徴とする請求項1または2記載の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造。
【請求項４】
平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するように配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップの近傍に配置された共振器と、前記誘電体ストリップに接続された負性抵抗回路と、前記誘電体ストリップの一端に接続された終端抵抗とからなる発振器であって、
前記請求項1〜3記載の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用していることを特徴とする発振器。
【請求項５】
平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するように配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電体線路で構成される入出力接続用手段と、該入出力接続用手段間にあって、前記誘電体ストリップの近傍に配置された共振器とからなるフィルタであって、
前記請求項1〜3記載の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用していることを特徴とするフィルタ。
【請求項６】
少なくとも二つのフィルタと、該フィルタのそれぞれに接続される入出力接続用手段と、前記フィルタに共通的に接続されるアンテナ接続用手段とを含んでなるデュプレクサであって、
前記フィルタの少なくとも一つが前記請求項5記載のフィルタであることを特徴とするデュプレクサ。
【請求項７】
前記請求項6記載のデュプレクサと、該デュプレクサの少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続用手段と異なる少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される受信用回路と、前記デュプレクサのアンテナ接続用手段に接続されるアンテナとを含んでなることを特徴とする通信機装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ミリ波やマイクロ波帯の車載レーダや、無線LAN等に使用される非放射性誘電体線路と共振器との結合構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図14は、従来の非放射性誘電体線路と、その近傍に配置された共振器の斜視図である。また、図15は図14におけるW−W線断面図である。
図14、15に示すように、従来の非放射性誘電体線路においては、平面状の略平行な二つの導電板111の対向する位置に溝を設け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップ112を二つの導電板111の間に挟み込んでいる。また、誘電体ストリップ112の近傍には、TE01δ誘電体共振器113を配置している。
【０００３】
一般に非放射性誘電体線路は、LSEモードとLSMモードを利用して信号を伝播するが、その中でも低損失ということからLSM01モードを利用するのがよい。そこで従来の非放射性誘電体線路では導体板111に溝を設けて、その溝に嵌合するように誘電体ストリップ112を挟み込むことによって、LSM01モードが最低次モードとなるようにしている。こうすることにより、所望の周波数においてLSE01モードが生じなくなり、低損失に信号を伝播することが可能となる。また、LSM01モードのみを使用するので、誘電体ストリップ112にベンド部を設けるなどの設計上の自由度が増すという利点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の非放射性誘電体線路では、導体板の対向する位置に溝を設けて、その溝に嵌合するように誘電体ストリップを二つの導体板で挟み込んでいた。このようにすると、電磁界は誘電体ストリップの部分に集中し、誘電体ストリップから漏れる範囲は小さくなる。
【０００５】
したがって、誘電体ストリップの近傍に共振器を配置して誘電体ストリップと共振器との結合を取る場合、誘電体ストリップからの電磁界の漏れる範囲が小さいという理由により、共振器との結合が取り難くなる。
【０００６】
この誘電体ストリップと共振器との結合度kと、距離dとの関係を図16に示す。なお、図16の実線で示すグラフは図14、15に示す導体板に溝を設けた非放射性誘電体線路、破線で示すグラフは図17に示す溝を設けていない導体板111a、111aに誘電体ストリップ112を挟み込んだ非放射性誘電体線路についてのグラフである。また、横軸の距離ｄは図15、17のｄ、すなわち誘電体ストリップの端部と、共振器の端部との間の距離である。
【０００７】
図16に示されているように、導体板に溝を設けた非放射性誘電体線路では、距離ｄが大きくなると急峻に共振器との結合度が小さくなる。このため、共振器の位置を少しずらしただけでも共振器との結合が急激に小さくなったり、大きくなったりする。
【０００８】
したがって、必要な結合度を得るための共振器の位置決めも、かなりの精度が要求されるという問題があった。さらに、一つ一つの共振器について精度の高い位置決めが要求されるため、量産することが困難であるという問題があった。
【０００９】
本発明は、上述の問題を鑑みてなされたものであり、これらの問題を解決し、低損失で、かつ誘電体ストリップと共振器との間の位置決めの精度が緩やかである、非放射性誘電体線路と共振器との結合構造、およびそれを利用した発振器、フィルタ、デュプレクサ、通信機装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項1に係る非放射性誘電体線路と共振器との結合構造は、平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するように配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップの近傍に配置された共振器との結合構造において、前記共振器周辺の、前記二つの導体板の少なくとも一方に、凹部を設けている。
【００１１】
また、本発明の請求項2に係る非放射性誘電体線路と共振器との結合構造は、前記凹部を、前記共振器を挟んで、前記二つの導体板の両方の内面に設けている。
【００１２】
さらに、本発明の請求項3に係る非放射性誘電体線路と共振器との結合構造は、前記誘電体ストリップを挟んで、前記凹部の対称の位置にある前記導体板に、もう一つの凹部が設けている。
【００１３】
さらにまた、請求項4に係る発明によれば、平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するように配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電体線路と、前記誘電体ストリップの近傍に配置された共振器と、前記誘電体ストリップに接続された負性抵抗回路と、前記誘電体ストリップの一端に接続された終端抵抗とからなる発振器であって、前記請求項1〜3記載の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用している。
【００１４】
さらにまた、請求項5に係る発明によれば、平面状の二つの略平行な導体板と、該二つの導体板の対向する位置に設けられた溝と、該溝に嵌合するように配置された誘電体ストリップとからなる非放射性誘電体線路で構成される入出力接続用手段と、該入出力接続用手段間にあって、前記誘電体ストリップの近傍に配置された共振器とからなるフィルタであって、前記請求項1〜3記載の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用している。
【００１５】
さらにまた、請求項6に係る発明は、少なくとも二つのフィルタと、該フィルタのそれぞれに接続される入出力接続用手段と、前記フィルタに共通的に接続されるアンテナ接続用手段とを含んでなるデュプレクサであって、前記フィルタの少なくとも一つが前記請求項5記載のフィルタである。
【００１６】
さらにまた、請求項7に係る発明は、前記請求項6記載のデュプレクサと、該デュプレクサの少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される送信用回路と、該送信用回路に接続される前記入出力接続用手段と異なる少なくとも一つの入出力接続用手段に接続される受信用回路と、前記デュプレクサのアンテナ接続用手段に接続されるアンテナとを含んでなる。
【００１７】
これらにより、信号の伝播には、LSM01モードを利用したままなので、設計上の自由度は維持される。かつ共振器と誘電体ストリップとの結合部分においては、誘電体ストリップへの電磁界の集中が緩和され、電磁界の漏れの範囲が広くなり、共振器の誘電体ストリップからの距離と結合度との関係の急峻性が弱まる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例である非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を図1、2に基づいて説明する。なお、図1は、本発明における非放射性誘電体線路と、その近傍に配置された共振器の斜視図である。また、図2は図1におけるX−X線断面図である。
図1、2に示すように本発明においては、略平行な二つの導体板11の互いに対向する位置に溝を設け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップ12を二つの導体板11で挟み込んでいる。導体板11はAlやCuなどにより形成され、誘電体ストリップ12はポリテトラフルオロエチレンやポリエチレンなどにより形成されている。このような形状に非放射性誘電体線路を形成することにより、導体板11に溝を設けない非放射性誘電体線路に比べ、電磁界は誘電体ストリップ12の部分に集中する。そして、LSM01モードが最低次モードとなるため、使用周波数においてはLSE01モードは生じなくなり、LSM01モードのみを利用することができる。したがって、ベンド部を設けるなどの設計上の自由度が高いという利点がある。
【００１９】
二つの導体板11に挟まれた誘電体ストリップ12の近傍には、TE01δ誘電体共振器13が配置されている。そして、誘電体共振器13が配置されている位置の上下の導体板11には、凹部14が設けられている。このようにすることで凹部14を形成した部分では、誘電体ストリップ12への電磁界の集中が緩和され、電磁界の漏れの範囲が大きくなる。
【００２０】
図3は誘電体ストリップと共振器との結合度kと距離dとの関係を示す図である。なお、図3において、実線は図1、2に示した本発明の共振器周辺の導体板に凹部を設けたものの特性であり、破線は図14、15に示した従来の導体板に溝を設けるが、凹部は設けないものの特性である。図3に示すように、誘電体ストリップ12からの誘電体共振器13の距離ｄに関して、誘電体共振器13との結合度の急峻性が従来のものに比べて緩和される。このため、所定の共振周波数で所望の結合度を得るために必要とされる誘電体共振器13を配置する位置決めの精度は、従来に比べて低いもので構わなくなる。
【００２１】
誘電体共振器13が配置されている位置の上下の導電体11に凹部14を設けると、その部分においてはLSM01モードのみが生じるという規定は崩れる。しかしながら、誘電体共振器13が配置されている位置の前後の範囲においては凹部は存在していない。すなわち、従来の非放射性誘電体線路と同じ構造をしているため、電磁界は誘電体ストリップの部分に集中し、かつLSM01モードのみが生じている。したがって、LSM01モード以外の不要モードが伝播することはなく、誘電体共振器13周辺の導体板11に形成された凹部14による損失も無視できる程度のものとなる。
【００２２】
また、この実施例においては、誘電体共振器13の上下の導体板11に凹部14を設けたが、上下どちらか一方であっても、本発明の効果は得ることはできる。しかしながら、上下導体板11間での電磁界の対称性を考えると、上下対称に凹部14がある方が好ましい。
【００２３】
次に、本発明の第二の実施例を、図4、5に基づいて説明する。なお、図4は、第二の実施例における非放射性誘電体線路と、その近傍に配置された共振器の斜視図である。また、図5は図4におけるY−Y線断面図である。
図4、5に示すように本実施例においては、略平行な二つの導体板11aの対向する位置に溝を設け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップ12を二つの導体板11aで挟み込んでいる。そして、誘電体ストリップ12の近傍にTE01δ誘電体共振器13を配置し、誘電体共振器13が配置されている位置の上下の導体板11aに凹部14を設けている。さらに、この実施例においては誘電体ストリップ12を挟んで対称の位置の上下の導体板11aにも、先の凹部14とほぼ同形状の凹部15を設けている。このように、非放射性誘電体線路の両側で対称性を持たせることで、さらに不要なモードの波の発生を抑えることができる。したがって、さらに低損失に信号を伝播し、良好な非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を得ることができる。
【００２４】
さらに、本発明の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用した発振器を、図6、7に基づいて説明する。なお、図6は、発振器の平面図であり、内部の様子をよく示すために、上側の導体板を取り除いた図を用いている。また、図7は図6におけるZ−Z線断面図である。
図6、7に示すように、誘電体ストリップ12a、12bは中央において、上下に分離しており、その間には絶縁基板21が挟みこまれている。絶縁基板21上には、発振素子としてのガンダイオード22の上端が現れており、絶縁基板21に形成されたストリップライン23aにワイヤによって接続されている。そして、そのストリップライン23aが、発振器の主線路である誘電体ストリップ12aと結合している。また、ガンダイオード22は絶縁基板21上に形成された電圧供給用ストリップライン23bに接続されている。主線路である誘電体ストリップ12aの一端は、絶縁基板21上に形成された膜状の終端抵抗24と接続されている。このようなガンダイオード22や電圧供給用ストリップライン23bなどにより、負性抵抗回路を構成している。
【００２５】
図7に示すように、主線路の誘電体ストリップ12aの近傍には、TE01δ誘電体共振器13が配置されており、その上下の導体板11bには凹部14が設けられている。そして、誘電体共振器13を挟んで主線路の誘電体ストリップ12aの反対側には、副線路としての誘電体ストリップ12bが形成されている。副線路の誘電体ストリップ12bには、可変容量素子としてバラクタダイオード25が結合しており、また電圧供給用ストリップライン23cが、副線路の誘電体ストリップ12bと結合している。そして、副線路の誘電体ストリップ12bの他端は開放端となっている。
【００２６】
電圧供給用ストリップライン23bからガンダイオード22に電圧が供給されるとガンダイオード22が発振し、その信号が誘電体ストリップ12aに伝播される。主線路の誘電体ストリップ12aに伝播された信号は誘電体共振器13と結合し、主線路の誘電体ストリップ12aの終端抵抗24とは反対の側から出力される。副線路の誘電体ストリップ12b側においては、電圧供給用ストリップライン23cから電圧が供給されるとバラクタダイオード25の容量が変化する。これにより誘電体共振器13との結合の度合いが変化し、周波数を調整することができる。
【００２７】
なお、本実施例においては電圧制御発振器に基づいて説明したが、主線路側の回路と誘電体共振器で構成される発振器についても本発明の結合構造は適用できる。また、本実施例においてはガン発振器を用いたが、電界効果トランジスタを用いた発振器などにも本発明の結合構造は適用できる。
【００２８】
さらに、本発明の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用したフィルタを、図8、9に基づいて説明する。なお、図8はフィルタの平面図であり、内部の様子をよく示すために上側の導体板を取り除いた図を用いている。また、図9は図8におけるA−A線断面図である。
図8、9に示すように本発明のフィルタ30は、略平行な二つの導体板11cの互いに対向する位置に溝を設け、その溝に嵌合するように挟み込まれた誘電体ストリップ12c、12dからなる入出力接続用手段31c、31dと、入出力接続用手段31c、31d間に配置されたTE01δ誘電体共振器13c、13dとから構成されている。また、誘電体共振器13c、13dが配置されている位置の上下の導体板11cには凹部14が設けられている。また、凹部14、14間には結合凹部17が形成され、この結合凹部17によって誘電体共振器13c、13dが結合する。
【００２９】
このような構成を有するフィルタ30では入出力接続用手段31cから信号が入力されると、誘電体ストリップ12cと誘電体共振器13cが結合し、さらに誘電体共振器13c、13dが結合する。そして、誘電体共振器13dと出力側の誘電体ストリップ12dが結合して信号が出力され、帯域通過フィルタとして機能する。
【００３０】
本発明のフィルタ30では、誘電体共振器13c、13dが配置された位置の上下の導体板11cに凹部14が設けられているので、誘電体ストリップ12c、12dと誘電体共振器13c、13dとの結合度の急峻性が緩和され、誘電体共振器13c、13dの位置決め精度も低いものでよくなる。
【００３１】
さらに、本発明の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を利用したデュプレクサを、図10、11に基づいて説明する。なお、図10はデュプレクサの平面図であり、内部の様子をよく示すために上側の導体板を取り除いた図を用いている。また、図11は図10におけるB−B線断面図である。
図10、11に示すように本発明のデュプレクサ40は、略平行な二つの導体板11dの互いに対向する位置に溝を設け、その溝に嵌合するように挟み込まれた誘電体ストリップ12e、12f、12gからなる入出力接続用手段31e、31fおよびアンテナ接続用手段32gと、入出力接続用手段31e、31fおよびアンテナ接続用手段32g間に配置されたTE01δ誘電体共振器13e〜13hとから構成されている。また、誘電体共振器13e〜13hが配置されている位置の上下の導体板11dには凹部14が設けられている。また、凹部14間にはそれぞれ結合凹部17a、17bが形成されている。
【００３２】
このような構成を有するデュプレクサ40では、誘電体共振器13e、13fから構成される第一フィルタ部41が所定の周波数を通過させ、誘電体共振器13g、13hから構成される第二フィルタ部42が、第一フィルタ部41とは異なる周波数を通過させて、帯域通過デュプレクサ装置として機能する。
【００３３】
本発明のデュプレクサ40では、誘電体共振器13e〜13hが配置された位置の上下の導体板11dに凹部14が設けられているので、誘電体ストリップ12e、12f、12gと誘電体共振器13e〜13hとの結合度の急峻性が緩和され、誘電体共振器13e〜13hの位置決め精度も低いものでよくなる。
【００３４】
さらにまた、本発明の実施例である通信機装置を、図12に基づいて説明する。なお、図12は本実施例の通信機装置の概略図である。
図12に示すように、本実施例の通信機装置50は、デュプレクサ40と、送信用回路51と、受信用回路52と、アンテナ53とから構成されている。ここでデュプレクサ40は先の実施例で示したものであり、図10、11における第一フィルタ部41と接続される入出力接続用手段31eが送信用回路51に接続されており、第二フィルタ部42と接続される入出力接続用手段31fが受信用回路52に接続されている。また、アンテナ接続用手段32gはアンテナ53に接続されている。
【００３５】
上述の実施例では略平行な二つの導体板に溝を設け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップを、その溝に挟まれる部分にのみ存在するように二つの導体板で挟み込んだ。しかしながら、本発明の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造、あるいはそれを利用した発振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信機装置は、図13の断面図に示すような導体板11全面に広がるように誘電体16を形成したタイプの非放射性誘電体線路においても適用できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、導体板に溝を設け、その溝に嵌合するように誘電体ストリップを挟み込んで、誘電体ストリップの近傍に共振器を配置した構造において、共振器周辺の導体板に凹部を設けた。これにより、電磁界が誘電体ストリップに集中するのが緩和され、電磁界の漏れの範囲が大きくなる。したがって、誘電体ストリップからの共振器の距離により結合度が急峻に変化するのが緩和される。よって、全体においては上下導体板に溝を設けてLSM01モードを利用するので、低損失でありながら共振器の配置位置の位置精度の条件が緩やかになる。このため、製造過程における条件も緩やかになるので量産性が増し、品質的にもおしなべて良好なものを得ることができる。
【００３７】
また、前記結合構造を発振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信機装置に利用した。これにより、誘電体共振器の配置位置について高い精度が要求されず、周波数の調整などを簡易に行うことが可能となる発振器、フィルタ、デュプレクサおよび通信機装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を示す斜視図である。
【図２】図1におけるＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】本発明における誘電体ストリップと共振器との距離と、結合度との関係を示す関係図である。
【図４】第二の実施例である非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を示す斜視図である。
【図５】図4におけるＹ−Ｙ線断面図である。
【図６】本発明の結合構造を利用した発振器の平面図である。
【図７】図6におけるＺ−Ｚ線断面図である。
【図８】本発明の結合構造を利用したフィルタの平面図である。
【図９】図8におけるA−A線断面図である。
【図１０】本発明の結合構造を利用したデュプレクサの平面図である。
【図１１】図10におけるB−B線断面図である。
【図１２】本発明の通信機装置の概略図である。
【図１３】本発明の結合構造が利用される、他の実施例を示す断面図である。
【図１４】従来の非放射性誘電体線路と共振器との結合構造を示す斜視図である。
【図１５】図14におけるＷ−Ｗ線断面図である。
【図１６】従来の誘電体ストリップと共振器との距離と、結合度との関係を示す関係図である。
【図１７】導体板に溝を設けない非放射性誘電体線路の断面図である。
【符号の説明】
11,11a〜11d 導体板
12,12a〜12g 誘電体ストリップ
13,13c〜13h 誘電体共振器
14,15       凹部
16          誘電体
17,17a,17b  結合凹部
20          発振器
21          絶縁基板
22          ガンダイオード
23a,23b,23c ストリップライン
24          終端抵抗
25          バラクタダイオード
30          フィルタ
31c〜31f    入出力接続用手段
32g         アンテナ接続用手段
40          デュプレクサ
41          第一フィルタ部
42          第二フィルタ部
50          通信機装置
51          送信用回路
52          受信用回路
53          アンテナ
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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