(57)【要約】【課題】伝送部分にＮＲＤガイドを用い、回路装荷部分にマイクロストリップ線路を用いるハイブリッド構造を低損失で実現すること。【解決手段】平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満とする誘電体線路１と、誘電体線路１に平行に隣接配置された金属ロッド３上であって誘電体線路１の反対側側面に設けられたマイクロストリップ線路４と、金属ロッド３を貫通し、誘電体線路１とマイクロストリップ線路４とを接続する同軸線路５とを備える。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満とする誘電体線路と、
前記誘電体線路に略平行に隣接配置された導体ロッド上であって前記誘電体線路の反対側側面に設けられたマイクロストリップ線路と、
前記導体ロッドを貫通し、前記誘電体線路と前記マイクロストリップ線路とを接続する同軸線路と、
を備えたことを特徴とするＮＲＤガイド変換器。
【請求項２】
平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満である第１の誘電体線路と、
前記第１の誘電体線路に対し、長手方向に従属配置された第２の誘電体線路と、
前記第１および第２の誘電体線路に略平行に隣接配置された導体ロッド上であって前記第１および第２の誘電体線路の反対側側面に設けられたマイクロストリップ線路と、
前記導体ロッドの一端部近傍で貫通し、前記第１の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の一端部近傍とを接続する第１の同軸線路と、
前記導体ロッドの他端部近傍で貫通し、前記第２の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の他端部近傍とを接続する第２の同軸線路と、
を備え、前記第１の誘電体線路、前記マイクロストリップ線路、および前記第２の誘電体線路を従属接続したことを特徴とするＮＲＤガイド変換器。
【請求項３】
平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満である第１および第２の誘電体線路と、
前記第１および第２の誘電体線路間に設けられ、該第１および第２の誘電体線路に略平行配置された第１および第２の導体ロッドと、
前記第１および第２の導体ロッド間に設けられたマイクロストリップ線路と、
前記第１の導体ロッドを貫通し、前記第１の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の一端とを接続する第１の同軸線路と、
前記第２の導体ロッドを貫通し、前記第２の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の他端とを接続する第２の同軸線路と、
を備え、前記第１の誘電体線路、前記マイクロストリップ線路、および前記第２の誘電体線路を従属接続したことを特徴とするＮＲＤガイド変換器。
【請求項４】
前記第１の誘電体線路に接続される第１の同軸線路の一端と前記第１の誘電体線路との間を接続する第１の垂直ストリップ線路と、
前記第２の誘電体線路に接続される第２の同軸線路の一端と前記第２の誘電体線路との間を接続する第２の垂直ストリップ線路と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項３に記載のＮＲＤガイド変換器。
【請求項５】
前記導体ロッド、前記第１の導体ロッド、および／または前記第２の導体ロッドは、前記誘電体線路側、前記第１の誘電体線路側、および／または前記第２の誘電体線路側と、前記マイクロストリップ線路との間に、チョーク構造を形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載のＮＲＤガイド変換器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、伝送損失が極めて小さいＮＲＤガイド（非放射性誘電体線路：Ｎｏｎｒａｄｉａｔｉｖｅ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｇｕｉｄｅ）と種々の回路を柔軟に構成することができるマイクロストリップ線路とを接続するＮＲＤガイド変換器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、超高速・大容量無線通信の実現が強く要望されており、この実現には、ミリ波帯の利用が有効である。特に免許の不要な５９〜６６ＧＨｚ帯をカバーする広帯域な回路素子の開発が重要である。これによって、超高速無線ＬＡＮ、ホームリンク、ケーブルテレビ無線伝送、車車間通信システムなどが、たとえば４００Ｍｂｐｓ以上の伝送速度で実現することができる。
【０００３】
このようなミリ波、マイクロ波の伝送回路として従来からＮＲＤガイドが用いられている。このＮＲＤガイドは、図８に示すように、平行な一対の導体板１０２ａ，１０２ｂ間に、たとえば比誘電率εｒ＝２．０４のテフロン（登録商標）などの誘電体線路１０１が設けられる。この導体板１０２ａ，１０２ｂの幅すなわち誘電体線路１０１の高さは、この誘電体線路１０１を伝搬する電磁波の周波数の１／２波長未満にし、誘電体線路１０１の幅を１／２波長程度にしている。たとえば、動作周波数が６０ＧＨｚである場合、誘電体線路１０１の高さを２．２５ｍｍとし、誘電体線路１０１の幅を２．５ｍｍとしている。この結果、誘電体線路１０１には、動作周波数の電磁波が伝搬することができるが、誘電体線路１０１外であって誘電体線路１０１の幅方向には、動作周波数の電磁波が伝搬することができず、いわば動作周波数の電磁波が誘電体線路１０１内に閉じ込められて伝搬することになる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−３４１００３号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このＮＲＤガイドは、ミリ波帯において極めて伝送損失が低く、誘電体線路の曲がりや不連続部などにおいて不要な電磁波の放射が全く発生しないという優れた特性を有している。しかし、ＮＲＤガイドは、ダイオードなどの２端子素子を装荷するには適しているが、トランジスタなどの３端子素子の装荷には適していないという問題点があった。
【０００６】
一方、マイクロストリップ線路は、３端子素子の装荷などにも適し、柔軟な各種の回路を構成することができる。しかし、マイクロストリップ線路は、ミリ波帯では大きな伝送損失を呈するという問題点があった。
【０００７】
そこで、伝送部分については、ＮＲＤガイドを用い、３端子素子などの回路装荷部分については、マイクロストリップ線路を用いるという、ハイブリッド構造が考えられるが、ＮＲＤガイドとマイクロストリップ線路とを効率良く結合させることができないという問題点があった。
【０００８】
この発明は上記に鑑みてなされたもので、伝送部分にＮＲＤガイドを用い、回路装荷部分にマイクロストリップ線路を用いるハイブリッド構造を低損失で実現することができるＮＲＤガイド変換器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】
上記目的を達成するため、請求項１にかかるＮＲＤガイド変換器は、平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満とする誘電体線路と、前記誘電体線路に略平行に隣接配置された導体ロッド上であって前記誘電体線路の反対側側面に設けられたマイクロストリップ線路と、前記導体ロッドを貫通し、前記誘電体線路と前記マイクロストリップ線路とを接続する同軸線路と、を備えたことを特徴とする。
【００１０】
この請求項１の発明によれば、導体ロッドを貫通する同軸線路によって、極めて低損失の誘電体線路と柔軟な回路構成が実現できるマイクロストリップ線路とを接続し、伝送部分に誘電体線路を用い、装荷部分にマイクロストリップ線路を用いたハイブリッド構成を容易に実現している。
【００１１】
また、請求項２にかかるＮＲＤガイド変換器は、平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満である第１の誘電体線路と、前記第１の誘電体線路に対し、長手方向に従属配置された第２の誘電体線路と、前記第１および第２の誘電体線路に略平行に隣接配置された導体ロッド上であって前記第１および第２の誘電体線路の反対側側面に設けられたマイクロストリップ線路と、前記導体ロッドの一端部近傍で貫通し、前記第１の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の一端部近傍とを接続する第１の同軸線路と、前記導体ロッドの他端部近傍で貫通し、前記第２の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の他端部近傍とを接続する第２の同軸線路と、を備え、前記第１の誘電体線路、前記マイクロストリップ線路、および前記第２の誘電体線路を従属接続したことを特徴とする。
【００１２】
この請求項２の発明によれば、第１の誘電体線路、マイクロストリップ線路、および第２の誘電体線路を従属接続し、マイクロストリップ線路を利用して３端子回路を装荷できるハイブリッド構成を実現している。
【００１３】
また、請求項３にかかるＮＲＤガイド変換器は、平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満である第１および第２の誘電体線路と、前記第１および第２の誘電体線路間に設けられ、該第１および第２の誘電体線路に略平行配置された第１および第２の導体ロッドと、前記第１および第２の導体ロッド間に設けられたマイクロストリップ線路と、前記第１の導体ロッドを貫通し、前記第１の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の一端とを接続する第１の同軸線路と、前記第２の導体ロッドを貫通し、前記第２の誘電体線路と前記マイクロストリップ線路の他端とを接続する第２の同軸線路と、を備え、前記第１の誘電体線路、前記マイクロストリップ線路、および前記第２の誘電体線路を従属接続したことを特徴とする。
【００１４】
この請求項３の発明によれば、第１および第２の導体ロッド間にマイクロストリップ線路を設け、大きな装荷面積を確保できるようにしている。
【００１５】
また、請求項４にかかるＮＲＤガイド変換器は、請求項３の発明において、前記第１の誘電体線路に接続される第１の同軸線路の一端と前記第１の誘電体線路との間を接続する第１の垂直ストリップ線路と、前記第２の誘電体線路に接続される第２の同軸線路の一端と前記第２の誘電体線路との間を接続する第２の垂直ストリップ線路と、をさらに備えたことを特徴とする。
【００１６】
この請求項４の発明によれば、第１および第２の垂直ストリップ線路によって、第１および第２の導体ロッドと第１および第２の誘電体線路との間をそれぞれ離隔するようにし、第１および第２の誘電体線路に対する電波の乱れを低減している。
【００１７】
また、請求項５にかかるＮＲＤガイド変換器は、請求項１〜４の発明において、前記導体ロッド、前記第１の導体ロッド、および／または前記第２の導体ロッドは、前記誘電体線路側、前記第１の誘電体線路側、および／または前記第２の誘電体線路側と、前記マイクロストリップ線路との間に、チョーク構造を形成したことを特徴とする。
【００１８】
この請求項５の発明によれば、誘電体線路側とマイクロストリップ線路側とを電気的に離隔し、漏れ波を防ぐようにしている。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかるＮＲＤガイド変換器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００２０】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるＮＲＤガイド変換器の一部を破断した斜視図である。図１において、このＮＲＤガイド結合器は、平行な導体板２ａ，２ｂに挟まれた誘電体線路１と、この誘電体線路１に近接し、平行に配置された導体である金属ロッド３とを有する。この金属ロッド３の誘電体線路１側の反対側側面には、マイクロストリップ線路４が形成されており、このマイクロストリップ線路４は同軸線路５を介して接続される。同軸線路５は、誘電体線路１との結合が容易であるとともに、マイクロストリップ線路４との結合も容易であるため、誘電体線路１とマイクロストリップ線路４とを、同軸線路５を介して接続するようにしている。なお、金属ロッド３は、誘電体線路１と同様に、導体板２ａ，２ｂに挟まれている。また、誘電体線路１は、比誘電率εｒ＝２．０４、ｔａｎδ＝１．５×１０−４程度のテフロン（登録商標）によって実現され、高さａは２．２５ｍｍ、幅ｂは２．５ｍｍである。誘電体線路１を伝搬する電磁波の動作周波数を６０ＧＨｚとすると、その波長λは約５ｍｍであり、高さａは、λ／２以下となり、誘電体線路１以外の導体板２ａ，２ｂ間には動作周波数の電磁波は伝搬しない。これに対して、誘電体線路１内は、波長λが短縮され、動作周波数の電磁波が伝搬することができる。この結果、動作周波数帯において電磁波が誘電体線路１内のみを伝搬するＮＲＤガイドが形成される。
【００２１】
ここで、図２を参照して同軸線路５近傍の構成について説明する。図２において、同軸線路５は、金属ロッド３に円筒状の孔が設けられ、この孔にテフロン（登録商標）などによって実現される誘電体５ｂが充填され、この誘電体５ｂの軸に、中心導体５ａが貫通することによって形成される。中心導体５ａの誘電体線路１側の一端は、誘電体線路１の側面に当接した状態で結合し、中心導体５ａのストリップ４ａ側の他端は、ストリップ４ａに結合される。
【００２２】
マイクロストリップ線路４は、金属ロッド３上に誘電体４ｂを設け、この誘電体４ｂ上にストリップ状のストリップ４ａを形成することによって実現される。マイクロストリップ線路４は、たとえば基板厚さ０．２ｍｍ、比誘電率εｒ＝２．３の誘電体４ｂと線幅０．５ｍｍのストリップ４ａによって実現される。ストリップ４ａは、中心導体５ａとの結合点からλ／４離隔した位置で金属ロッド３に接地される。
【００２３】
金属ロッド３と誘電体線路１との間の中心導体５ａの長さは、例えばλ／４とすることができ、一般的には、λ／４＋ｎ・（λ／２）としてもよい。なお、ｎは、０，１，２，…であり、０を含む自然数である。また、金属ロッド３は、その断面形状をＨ型とし、中心導体５ａ方向の辺の長さはそれぞれλ／４に設定され、誘電体線路１側とマイクロストリップ線路４側との間における動作周波数帯の電波の漏れを防止するチョーク構造としている。
【００２４】
図３は、図１および図２に示したＮＲＤガイド変換器のポートＰ１から入力された電力のポートＰ２への出力｜Ｓ２１｜とポートＰ１への戻り出力｜Ｓ１１｜の周波数特性を示す図である。図３に示すように、リターンロスである戻り出力｜Ｓ１１｜は、６０ＧＨｚを中心に２ＧＨｚの帯域にわたって２０ｄＢ以下となっており、誘電体線路１から同軸線路５を介したマイクロストリップ線路４への出力｜Ｓ２１｜は、効率のよい変換出力となっている。すなわち、十分実用に耐える誘電体線路１とマイクロストリップ線路４との間の変換器を実現している。
【００２５】
（実施の形態２）
つぎに、この発明の実施の形態２について説明する。上述した実施の形態１では、１つの誘電体線路１と１つのマイクロストリップ線路４とを結合するものであったが、この実施の形態２では、マイクロストリップ線路の両端にそれぞれ誘電体線路を結合するようにしている。
【００２６】
図４は、この発明の実施の形態２であるＮＲＤガイド変換器の要部を示す平面図である。図４に示すように、マイクロストリップ線路１４のストリップ１４ａの両端において同軸線路５に対応する同軸線路１５ａ，１５ｂが形成され、それぞれ誘電体線路１１ａ，１１ｂに接続される。なお、中心導体１５ａ−１，１５ｂ−１は、中心導体５ａに相当し、誘電体１４ｂは、誘電体４ｂに相当し、誘電体１５ａ−１，１５ｂ−１は、誘電体５ｂに相当する。
【００２７】
図５は、図４に示したＮＲＤガイド変換器のポートＰ１から入力された電力のポートＰ２への出力｜Ｓ２１｜とポートＰ１への戻り出力｜Ｓ１１｜の周波数特性を示す図である。なお、ポートＰ１は、誘電体線路１ｂ側のポートであり、ポートＰ２は、誘電体線路１ａ側のポートである。図５に示すように、リターンロスである戻り出力｜Ｓ１１｜は、６０ＧＨｚを中心に２ＧＨｚの帯域にわたって約１０ｄＢ以下となっており、誘電体線路１１ｂから同軸線路１５ｂ、マイクロストリップ線路１４、同軸線路１５ａを介した誘電体線路１１ａへの出力｜Ｓ２１｜は、効率のよい変換出力となっている。
【００２８】
この実施の形態２では、マイクロストリップ線路１４を、３端子デバイスのマウントとして用いることができる。
【００２９】
（実施の形態３）
上述した実施の形態１，２では、導体板２ａ，２ｂの間に形成される空間を有効利用するために、金属ロッド３，１３の側面を有効利用し、この側面にマイクロストリップ線路４，１４を設けるようにしていたが、この実施の形態３では、さらに大きな装荷面積を獲得できるＮＲＤガイド変換器を実現している。
【００３０】
図６は、この発明の実施の形態３であるＮＲＤガイド変換器の一部を破断した斜視図である。図６において、このＮＲＤガイド変換器は、導体板２２ａ，２２ｂに挟まれた２つの誘電体線路２１ａ，２１ｂを有し、これらは、誘電体線路１，１１ａ，１１ｂに相当する。誘電体線路２１ａ，２１ｂの間には、金属ロッド３，１３に対応するロッド部２３ａ，２３ｂを有した金属板２３が設けられる。そして、金属板２３の中央の凹部上に誘電体２４ｂが形成され、さらにストリップ２４ａが設けられる。すなわち、中央凹部と誘電体２４ｂとストリップ２４ａとによってマイクロストリップ線路２４が形成される。
【００３１】
ロッド部２３ａ，２３ｂの中央には、誘電体５ｂに相当する誘電体２５ａ−２，２５ｂ−２が設けられ、これらを貫通するように中心導体５ａに相当する中心導体２５ａ−１，２５ｂ−１が設けられる。中心導体２５ａ−１，２５ｂ−１は、ストリップ２４ａの両端に接続されるとともに、それぞれ誘電体線路２１ａ，２１ｂの側面に当接される。すなわち、誘電体線路２１ａ，２１ｂとマイクロストリップ線路２４とが同軸線路５に対応する同軸線路２５ａ，２５ｂによって結合接続される。
【００３２】
ここで、金属板２３の中央凹部は、導体板２２ａ，２２ｂに平行な平面を形成するため、大きな装荷面積をもつマイクロストリップ線路２４を形成することができる。すなわち、この実施の形態３に示したＮＲＤガイド変換器は、大きな回路を形成するマイクロストリップ線路２４のデバイスマウントとして用いることができる。
【００３３】
図７は、図６に示したＮＲＤガイド変換器の変形例を示す一部を破断した斜視図である。このＮＲＤガイド変換器では、中心導体３５ａ−１，３５ｂ−１を誘電体線路３１ａ，３１ｂに直接接続せず、垂直ストリップ線路３６ａ，３６ｂを介在させている。この垂直ストリップ線路３６ａ，３６ｂの介在によって、誘電体線路３１ａ，３１ｂの結合部分には不要な寄生モードであるＬＳＥモードを抑制するモードサプレサ３７ａ，３７ｂが設けられる。垂直ストリップ線路３６ａ，３６ｂは、誘電体線路３１ａ，３１ｂとロッド部３３ａ，３３ｂとを物理的に離隔し、誘電体線路３１ａ，３１ｂに対して結合部分近傍からの動作モード電波の影響を低減するとともに、誘電体線路３１ａ，３１ｂと中心導体３５ａ−１，３５ｂ−１とをそれぞれ低損失で結合している。
【００３４】
この実施の形態３では、広い装荷面積を必要とするマイクロストリップ線路の形成を低損失で実現することができる。
【００３５】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、導体ロッドを貫通する同軸線路によって、極めて低損失の誘電体線路と柔軟な回路構成が実現できるマイクロストリップ線路とを接続し、伝送部分に誘電体線路を用い、装荷部分にマイクロストリップ線路を用いたハイブリッド構成を容易に実現することができるという効果を奏する。
【００３６】
また、この発明によれば、第１の誘電体線路、マイクロストリップ線路、および第２の誘電体線路を従属接続するようにしているので、マイクロストリップ線路に３端子回路を装荷できるハイブリッド構成を実現できるという効果を奏する。
【００３７】
また、この発明によれば、第１および第２の導体ロッド間にマイクロストリップ線路を設けるようにし、たとえば、平行導体板に平行な面を形成し、大きな装荷面積を有したマイクロストリップ線路を搭載したハイブリッド構成を実現できるという効果を奏する。
【００３８】
また、この発明によれば、第１および第２の垂直ストリップ線路によって、第１および第２の導体ロッドと第１および第２の誘電体線路との間をそれぞれ離隔するようにし、第１および第２の誘電体線路に対する電波の乱れを低減したハイブリッド構成を実現できるという効果を奏する。
【００３９】
また、この発明によれば、誘電体線路側とマイクロストリップ側とを電気的に離隔するようにしているので、コンパクトなハイブリッド構成を実現できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１であるＮＲＤガイド変換器の一部を破断した斜視図である。
【図２】図１に示したＮＲＤガイド変換器の要部を示す平面図である。
【図３】図１に示したＮＲＤガイド変換器の変換出力とリターンロスの周波数依存性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２であるＮＲＤガイド変換器の要部を示す平面図である。
【図５】図４に示したＮＲＤガイド変換器の変換出力とリターンロスの周波数依存性を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３であるＮＲＤガイド変換器の一部を破断した斜視図である。
【図７】この発明の実施の形態３であるＮＲＤガイド変換器の変形例の一部を破断した斜視図である。
【図８】ＮＲＤガイドの構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１，１１ａ，１１ｂ，２１ａ，２１ｂ，３１ａ，３１ｂ，１０１  誘電体線路
２ａ，２ｂ，２２ａ，２２ｂ，３２ａ，３２ｂ，１０２ａ，１０２ｂ  導体板
３，１３  金属ロッド
４，１４，２４，３４  マイクロストリップ線路
４ａ，１４ａ，２４ａ  ストリップ
４ｂ，５ｂ，１４ｂ，１５ａ−２，１５ｂ−２，２４ｂ，２５ａ−２，２５ｂ−２  誘電体
５，１５ａ，１５ｂ，２５ａ，２５ｂ  同軸線路
５ａ，１５ａ−１，１５ｂ−１，２５ａ−１，２５ｂ−１，３５ａ−１，３５ｂ−１  中心導体
２３，３３  金属板
２３ａ，２３ｂ，３３ａ，３３ｂ  ロッド部
３６ａ，３６ｂ  垂直ストリップ線路
３７ａ，３７ｂ  モードサプレサ
Ｐ１，Ｐ２  ポート
【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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