(57)【要約】【課題】マイクロストリップ線路を同軸線路に変換する入力構造を有する誘電体導波管デュプレクサでは、共振器群とは別の誘電体導波管が必要となる。【解決手段】略立方体形状の誘電体ブロックからなる複数の誘電体導波管共振器と同軸コネクタとを接続するための入出力構造において、第１の誘電体導波管共振器と第２の誘電体導波管共振器とが、それぞれの一側面に設けられた結合窓を除く外装を導体膜で被覆され、前記結合窓には、一端が前記一側面の縁部に形成された前記導体膜とは絶縁された給電点に接続されるとともに他端が前記結合窓の外周の導体膜に接続された導体膜からなる直線形状のプローブが形成され、第１の誘電体導波管共振器と第２の誘電体導波管共振器とは、前記それぞれの結合窓の位置が合うように、それぞれの一側面が対峙して配置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略立方体形状の誘電体ブロックからなる複数の誘電体導波管共振器と同軸コネクタとを接続するための入出力構造において、
第１の誘電体導波管共振器と第２の誘電体導波管共振器とが、それぞれの一側面に設けられた結合窓を除く外装を導体膜で被覆され、
前記結合窓には、一端が前記一側面の縁部に形成された前記導体膜とは絶縁された給電点に接続されるとともに他端が前記結合窓の外周の導体膜に接続された導体膜からなる直線形状のプローブが形成され、
第１の誘電体導波管共振器と第２の誘電体導波管共振器とは、前記それぞれの結合窓の位置が合うように、それぞれの一側面が対峙して配置されたことを特徴とする誘電体導波管入出力構造。
【請求項２】
前記プローブに、スタブを設けた請求項１に記載の誘電体導波管入出力構造。
【請求項３】
前記プローブは、前記第１の誘電体導波管共振器の結合窓に設けられ、
前記スタブは、前記第２の誘電体導波管共振器の結合窓に設けられた請求項２に記載の誘電体導波管入出力構造。
【請求項４】
前記第１の誘電体導波管共振器の一側面と前記第２の誘電体導波管共振器の一側面との横方向の長さが異なる請求項１乃至請求項３に記載の誘電体導波管入出力構造。
【請求項５】
前記第１の誘電体導波管共振器の一側面に隣接する他側面と、
前記第２の誘電体導波管共振器の一側面に隣接し、前記第１の誘電体導波管共振器の一側面と同じ側の他側面とが同一平面となるように、
前記第１の誘電体導波管共振器の結合窓が、前記第１の誘電体導波管共振器の一側面の中心からずれ、および、または、
前記第２の誘電体導波管共振器の結合窓が、前記第２の誘電体導波管共振器の一側面の中心からずれている請求項４記載の誘電体導波管入出力構造。
【請求項６】
請求項１乃至請求項６記載の誘電体導波管入出力構造を用いた誘電体導波管デュプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アンテナと誘電体導波管とを接続するための入出力構造に関わるものであり、特に送信路と受信路とを分離するために用いるデュプレクサに関する。
【背景技術】
【０００２】
アンテナを介して所望の周波数帯域の信号のみを送受信するために、複数の誘電体導波管共振器を結合窓を介して接続した、送信用の共振器群と受信用の共振器群とを一体とした誘電体導波管デュプレクサがある。一般的にデュプレクサは、異なる送信周波数帯域と受信周波数帯域とをカバーするために、広帯域な周波数特性を有する入出力構造が求めれる。
【０００３】
図８は、特許文献１に記載された誘電体導波管の入出力構造を用いた、従来の誘電体導波管デュプレクサを下方から透視して見た分解斜視図である。
図８に示すように、誘電体導波管デュプレクサ９０は、誘電体導波管９１ａと、誘電体導波管共振器９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ、９１ｆと、プリント基板９９とからなる。
誘電体導波管９１ａ、誘電体導波管共振器９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ、９１ｆは、外装を導体膜９４で被覆され、誘電体導波管共振器９１ｂ、９１ｃは、誘電体が露出する結合窓９２ｂを介して直列に接続され、誘電体導波管共振器９１ｄ、９１ｅ、９１ｆは、誘電体が露出する結合窓９２ｄと結合窓９２ｅとを介して直列に接続されている。
誘電体導波管９１ａと、９０ａと誘電体導波管共振器９１ｂとは、誘電体が露出する結合窓９２ａを介して接続され、
誘電体導波管９１ａと、誘電体導波管共振器９１ｄとは、誘電体が露出する結合窓９２ｃを介して接続されている。
【０００４】
誘電体導波管９１ａの底面には、一部が導体膜９４と接続された略円形の島状電極９３が設けられている。
プリント基板９９の主面上には、グランドパターン９６と、グランドパターン９６とは絶縁された略円形の入出力電極９５が設けられ、裏面上にはマイクロストリップ線路９７が設けられている。マイクロストリップ線路９７の一端は、入出力電極９５の中心とスルーホール９８で接続され、他端は、図示しない同軸コネクタを介してアンテナ等に接続される。
誘電体導波管デュプレクサ９０は、導体膜９４と島状電極９３とが、それぞれプリント基板９９のグランドパターン９６と入出力電極９５とに対峙するように配置される。
【０００５】
上記した誘電体導波管デュプレクサ９０は、島状電極９３と導体膜９４とを一部接続して、誘電体露出部をＣ字形状とすることにより、周波数特性を広帯域化している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１２−１４７２８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記した誘電体導波管デュプレクサは、誘電体導波管−マイクロストリップ変換構造を用いているので、ある程度の長さのマイクロストリップ線路が必要なため、占有面積を小さくすることができない。また、マイクロストリップ線路からの放射による電磁界の漏洩対策のため、マイクロストリップ線路上に金属製のケースカバーが必要になる場合がある。さらに、誘電体導波管−マイクロストリップ変換構造は、不要放射や、その構造上、誘電体導波管共振器とプリント基板との間に電界が集中することによる損失が避けられない。
また、誘電体導波管共振器９１ｂ、９１からなる共振器群と、誘電体導波管共振器９１ｄ、９１ｅ、９１ｆからなる共振器群とを接続するため、共振器群とは別に、入出力のための誘電体導波管（図８において９０ａ）が必要となる。
【０００８】
本発明は、上記した問題を顧みてなされたものであり、同軸線路の入出力構造を有し、余計な誘電体導波管が必要ない、占有面積および体積が小さい、安価で小型な誘電体導波管入出力構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の誘電体導波管入出力構造は、略立方体形状の誘電体ブロックからなる複数の誘電体導波管共振器と同軸コネクタとを接続するための入出力構造において、第１の誘電体導波管共振器と第２の誘電体導波管共振器とが、それぞれの一側面に設けられた結合窓を除く外装を導体膜で被覆され、前記結合窓には、一端が前記一側面の縁部に形成された前記導体膜とは絶縁された給電点に接続されるとともに他端が前記結合窓の外周の導体膜に接続された導体膜からなる直線形状のプローブが形成され、第１の誘電体導波管共振器と第２の誘電体導波管共振器とは、前記それぞれの結合窓の位置が合うように、それぞれの一側面が対峙して配置されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の誘電体導波管入出力構造によれば、同軸線路をマイクロストリップ線路に変換する必要がないので、電磁界の漏洩対策が必要ない誘電体導波管入出力構造、および、それを用いた誘電体導波管デュプレクサを提供することができ、また、余計な誘電体導波管が不要なので、誘電体導波管デュプレクサの部品点数を減らして、占有面積および体積を減らすとともに、安価で小型な誘電体デュプレクサとすることができる誘電体導波管入出力構造、および、それを用いた誘電体導波管デュプレクサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の誘電体導波管入出力構造を説明するための分解斜視図である。
【図２】本発明の誘電体導波管入出力構造を詳しく説明するための図である。
【図３】本発明の誘電体導波管入出力構造を説明するための平面図である。
【図４】本発明の誘電体導波管入出力構造の周波数特性を正規化したグラフである。
【図５】本発明の誘電体導波管デュプレクサを説明するための分解斜視図である。
【図６】本発明の誘電体導波管入出力構造を用いた誘電体導波管デュプレクサの周波数特性を正規化したグラフである。
【図７】本発明の誘電体導波管入出力構造の変形実施例を説明するための図である。
【図８】従来の誘電体導波管デュプレクサの例の分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（入出力構造の実施例）
以下、図１〜３を用いて本願発明の誘電体導波管入出力構造を説明する。図１は、本発明の誘電体導波管入出力構造を説明するための透視して見た分解斜視図であり、図２（ａ）は誘電体導波管共振器２０ａの側面２０ａ１を図１の矢印Ａで示した方向から見た正面図であり、図２（ｂ）は誘電体導波管共振器２０ｂの側面２０ｂ１を図１の矢印Ｂで示した方向から見た正面図であり、図３は誘電体導波管入出力構造の平面図である。図１〜３において、斜線部は誘電体露出部を示す。
【００１３】
図１〜３に示すように、本発明の誘電体導波管入出力構造１０は、
長さＬ２０ａ、幅Ｗ２０ａ、厚さＨ２０ａの略直方体形状の誘電体の外装を導体膜で被覆された、低域側の誘電体導波管共振器２０ａと、
長さＬ２０ｂ、幅Ｗ２０ｂ、厚さＨ２０ｂの略直方体形状の誘電体の外装を導体膜で被覆された、高域側の誘電体導波管共振器２０ｂと、
同軸コネクタ７０からなり、
誘電体導波管共振器２０ａと誘電体導波管共振器２０ｂとの一側面２０ａ１、２０ｂ１とには、誘電体が露出する幅Ｗ４０、高さＨ４０の結合窓４０ａ、４０ｂがそれぞれ設けられ、結合窓４０ａと結合窓４０ｂとの位置が一致するように、側面２０ａ１と側面２０ｂ１とが対峙して配置される。
【００１４】
結合窓４０ａ、４０ｂには、導体膜からなる直線形状のプローブ５０が設けられている。プローブ５０の一端は、側面２０ａ１と側面２０ｂ１の縁部に設けられた、導体膜と絶縁された給電点６０に接続され、他端は、結合窓４０ａ、４０ｂの外周の導体膜に接続されている。同軸コネクタ７０は、給電点６０の上に配置される。
【００１５】
結合窓４０ａは、側面２０ａ１の左側の側面２０ａ２から距離Ｄ４０ａ離れ、
結合窓４０ｂは、側面２０ｂ１の右側の側面２０ｂ２から距離Ｄ４０ｂ離れている。すなわち、誘電体導波管共振器２０ａと誘電体導波管共振器２０ｂとは、側面２０ａ２と側面２０ｂ２とが、Δｄ（＝Ｄ４０ａ−Ｄ４０ｂ）ずれて配置される。
【００１６】
図４は、上記した誘電体導波管入出力構造の周波数特性を正規化したグラフである。図４において、点線は低域側の特性、実線は高域側の特性を示し、縦軸はｄＢ、横軸は周波数ＧＨｚである。
【００１７】
上記した実施例において、距離Ｄ４０ａ、Ｄ４０ｂにより外部Ｑを調整可能である。
外部Ｑは、送信路側と受信路側のそれぞれの帯域により最適値が決まり、一般的に結合窓の幅等で外部Ｑを調整をする。本願発明の誘電体導波管入出力構造は、結合窓の幅だけなく、側面２０ａ１、２０ｂ１の幅方向（図中ｘ軸方向）の中心からずらして配置することによっても調整可能である。
【００１８】
外部Ｑは、結合窓４０ａ、４０ｂが、それぞれ側面２０ａ１、２０ｂ１の幅方向の中心に配置された時に最も小さくすることができる。しかし、誘電体導波管共振器２０ａと誘電体導波管共振器２０ｂとは、周波数帯域が異なるために、誘電体導波管共振器２０ａの長さＬ２０ａと誘電体導波管共振器２０ｂの長さＬ２０ｂとが異なる。そのため、それぞれの側面に結合窓を配置した場合に、側面２０ａ２と側面２０ｂ２とが同一平面になるとは限らない。誘電体導波管共振器２０ａと誘電体導波管共振器２０ｂとは、結合窓４０ａ、４０ｂが、重なるように配置しなければならないので、その結果、位置合わせがし難くなる。
そこで、結合窓４０ａ、および、または、結合窓４０ｂを、Ｄ４０ａ、Ｄ４０ｂが同じ（すなわち、Δｄを０）になるように配置することで、組み立て時の位置合わせをし易くすることも可能である。
【００１９】
上記した誘電体導波管入出力構造は、共振器群とは別に、入出力のための誘電体導波管がなく、共振器群のみで誘電体導波管入出力構造を構成しているので、誘電体導波管デュプレクサの部品点数を減らして、占有面積および体積を減らすとともに安価な誘電体デュプレクサを実現することができる。なお、プローブの他端を、結合窓の外周の導体膜に接続しないと広帯域な周波数特性は得られないので、デュプレクサの入出力構造としては不適である。
【００２０】
（デュプレクサの実施例）
図５は、図１に示した誘電体導波管入出力構造を用いた誘電体導波管デュプレクサの実施例であり、下方から見た斜視図である。図５において、斜線部は誘電体露出部を示す。なお、図１〜３に示した誘電体導波管入出力構造と同じ構成要素には同じ番号を付し、説明を省略する。
【００２１】
図５に示すように、誘電体導波管デュプレクサ１１は、低域側受信用の共振器群１１ａと、高域側送信用の共振器群１１ｂと、同軸コネクタ７０からなり、
共振器群１１ａは、結合窓３０ａ、３１ａ、３２ａで直列に接続された誘電体共振器２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａからなり、
共振器群１１ｂは、結合窓３０ｂ、３１ｂ、３２ｂで直列に接続された誘電体共振器２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂからなる。
誘電体導波管共振器２０ａと誘電体導波管共振器２０ｂとの一側面２０ａ１、２０ｂ１とには、結合窓４０ａ、４０ｂがそれぞれ設けられ、結合窓４０ａと結合窓４０ｂとの位置が一致するように、側面２０ａ１と側面２０ｂ１とが対峙して配置される。
同軸コネクタ７０は、図示しないアンテナに接続される。
【００２２】
上記した誘電体導波管デュプレクサ１１は、アンテナから受信した低域側の受信信号Ｒｘを共振器群１１ａでフィルタするとともに、高域側の送信信号を共振器群１１ｂでフィルタしてアンテナＡＮＴから送信することができる。
【００２３】
図６は、図５に示した誘電体導波管デュプレクサ１１の実施例の周波数特性を示すグラフであり、図において、細線は受信側Ｒｘ、太線は送信側Ｔｘを示し、リターンロスを点線、インサーションロスを実線で示している。
なお、誘電体導波管デュプレクサは、
受信側の中心周波数ｆ０ａ＝１．９３ＧＨｚ、受信側の帯域幅Ｗａ＝２０ＭＨｚ、
送信側の中心周波数ｆ０ｂ＝２．１２ＧＨｚ、送信側の帯域幅Ｗｂ＝２０ＭＨｚ、
として設計したものであり、
誘電体共振器２０ａは、
長さＬ２０ａ＝２５．１５ｍｍ、幅Ｗ２０ａ＝２２ｍｍ、高さＨ２０ａ＝４ｍｍ、
誘電体共振器２１ａは、
長さＬ２１ａ＝２４．９６ｍｍ、幅Ｗ２１ａ＝２２ｍｍ、高さＨ２１ａ＝４ｍｍ、
誘電体共振器２２ａは、
長さＬ２２ａ＝２４．９６ｍｍ、幅Ｗ２２ａ＝２２ｍｍ、高さＨ２２ａ＝４ｍｍ、
誘電体共振器２３ａは、
長さＬ２３ａ＝２４．７１ｍｍ、幅Ｗ２３ａ＝２２ｍｍ、高さＨ２３ａ＝４ｍｍ、
誘電体共振器２０ｂは、
長さＬ２０ｂ＝２０．７０ｍｍ、幅Ｗ２０ｂ＝２２ｍｍ、高さＨ２０ｂ＝４ｍｍ、
誘電体共振器２１ｂは、
長さＬ２１ｂ＝２０．５７ｍｍ、幅Ｗ２１ｂ＝２２ｍｍ、高さＨ２１ｂ＝４ｍｍ、
誘電体共振器２２ｂは、
長さＬ２２ｂ＝２０．５７ｍｍ、幅Ｗ２２ｂ＝２２ｍｍ、高さＨ２２ｂ＝４ｍｍ、
誘電体共振器２３ｂは、
長さＬ２３ｂ＝２０．３５ｍｍ、幅Ｗ２３ｂ＝２２ｍｍ、高さＨ２３ｂ＝４ｍｍ、
結合窓３０ａは、幅Ｗ３０ａ＝５．４７ｍｍ、高さＨ３０ａ＝３ｍｍ、
結合窓３１ａは、幅Ｗ３１ａ＝４．６７ｍｍ、高さＨ３１ａ＝３ｍｍ、
結合窓３２ａは、幅Ｗ３２ａ＝５．４７ｍｍ、高さＨ３２ａ＝３ｍｍ、
結合窓３０ｂは、幅Ｗ３０ｂ＝４．５１ｍｍ、高さＨ３０ｂ＝３ｍｍ、
結合窓３１ｂは、幅Ｗ３１ｂ＝３．９６ｍｍ、高さＨ３１ｂ＝３ｍｍ、
結合窓３２ｂは、幅Ｗ３２ｂ＝４．５１ｍｍ、高さＨ３２ｂ＝３ｍｍ、
結合窓４０は、  幅Ｗ４０  ＝７．６０ｍｍ、高さＨ４０  ＝３．６ｍｍ、
結合窓４０の位置は、Ｄ４０ａ＝６．４５ｍｍ、Ｄ４０ｂ＝６．４５ｍｍ、
プローブ５０の幅Ｗ５０＝１．１ｍｍ、
誘電体共振器２０ａ〜２３ａ、２０ｂ〜２３ｂの比誘電率は２１、
である。
【００２４】
（変形実施例）
図７は、本発明の変形実施例を説明するための結合窓を示す図である。
図７に示すように、プローブ５１の先端部５１ａの幅Ｗ５１ａをプローブの幅Ｗ５１より広く（Ｗ５１ａ＞Ｗ５１）することにより、インピーダンス整合させて、外部Ｑを下げることができる。
【００２５】
また、図７に示すように、プローブ５１の両側に、長さＬ８０のスタブ８０を設けることにより、３倍高調波の抑制をすることも可能である。Ｌ８０は、管内波長λの１／４が好適である。
【００２６】
なお、プローブ５１およびスタブ８０は、結合窓４０ａ、４０ｂの両方に設けても、どちらか一方にのみに設けてもよく、結合窓４０ａにはプローブ５０を設け、結合窓４０ｂにはスタブ８０を設け、誘電体導波管共振器２０ａと誘電体導波管共振器２０ｂとを対峙して配置した時に、組み合わされて所望の形状となるようにしてもよい。
【００２７】
また、上記した実施例では、同軸コネクタは誘電体導波管共振器に直接配置したが、同軸コネクタの接続強度を確保するために、同軸コネクタの占有面積よりやや大きいプリント基板を挟んで同軸コネクタを配置してもよい。
【符号の説明】
【００２８】
１０  誘電体導波管入出力構造
１１、９０  誘電体導波管デュプレクサ
１１ａ、１１ｂ  共振器群
２０ａ、２１ａ、２２ａ、２３ａ、２０ｂ、２１ｂ、２２ｂ、２３ｂ、９１ｂ、９１ｃ、９１ｄ、９１ｅ、９１ｆ  誘電体導波管共振器
３０ａ、３１ａ、３２ａ、３０ｂ、３１ｂ、３２ｂ、４０ａ、４０ｂ、９２ａ、９２ｂ、９２ｃ、９２ｄ、９２ｅ  結合窓
５０、５１  プローブ
６０  給電点
７０  同軸コネクタ
８０  スタブ
９１ａ  誘電体導波管
９３  島状電極
９４  導体膜
９５  入出力電極
９６  グランドパターン
９７  マイクロストリップ線路
９８  スルーホール
９９  プリント基板
【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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