(57)【要約】【課題】完全な遮蔽と所望の信号の伝送とを確実に行うことができるＮＲＤガイド結合器およびこれを用いた送受信器を提供すること。【解決手段】平行な導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満とする誘電体線路によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの誘電体線路１，２，３と、誘電体線路１，３と誘電体線路２との間を遮蔽する導電板５と、導体板５を貫通し、誘電体線路１と誘電体線路２との間を結合する同軸線路４と、を備え、誘電体線路１，３の間隙ｇを調整して誘電体線路１から誘電体線路２への伝送量と誘電体線路１から誘電体線路３への伝送量とを所定の比率で分割出力するようにしている。【選択図】      図１
2004260614.tif 000002
【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によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１、第２、および第３の誘電体線路と、
前記第１および第３の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を遮蔽する導電板と、
前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合する同軸線路と、を備え、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の間隙を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量と前記第１の誘電体線路から前記第３の誘電体線路への伝送量とを所定の比率で分割出力することを特徴とするＮＲＤガイド結合器。
【請求項２】
平行導体板に挟まれ、その間隔が１／２波長未満とする誘電体線路によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１および第２の誘電体線路と、
前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を遮蔽する導電板と、
前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合する同軸線路と、
前記第１の誘電体線路に近接配置され、一端が終端された第３の誘電体線路と、を備え、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の結合量を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量を調整することを特徴とするＮＲＤガイド結合器。
【請求項３】
前記第１および第２の誘電体線路と前記導体板との間は、１／４波長離隔していることを特徴とする請求項１または２に記載のＮＲＤガイド結合器。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一つに記載されたＮＲＤガイド結合器を用い、前記導体板によって遮蔽された送信器または受信器側の発振源を共有することを特徴とする送受信器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、超高速・大容量無線通信を実現する要素技術であるＮＲＤガイド（非放射性誘電体線路：Ｎｏｎｒａｄｉａｔｉｖｅ  Ｄｉｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｗａｖｅ  Ｇｕｉｄｅ）を用いたＮＲＤガイド結合器およびこれを用いた送受信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、電波法での免許が不要なミリ波帯が有用である。特に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７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（Ｒ）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を流れ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】
この誘電体線路１０１を用いた回路において入力された信号を２分するには、方向性結合器などが用いられていた。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−３４１００３号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、一般的な送受信器では、送信器側と受信器側とが隣接して配置されるが、互いに干渉しないために、送信器側と受信器側とは金属板などで遮蔽されるようにしていた。
【０００７】
一方、送信器あるいは受信器のいずれか一方で用いた信号発振器などは共用できることが望ましく、これによって送受信器全体の軽量小型化を促進することができる。しかし、この信号発振器などの共有化を図ると、上述した送信器側と受信器側との遮蔽が不完全になる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、完全な遮蔽と所望の信号の伝送とを確実に行うことができるＮＲＤガイド結合器およびこれを用いた送受信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ガイド結合器は、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によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１、第２、および第３の誘電体線路と、前記第１および第３の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を遮蔽する導電板と、前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合する同軸線路と、を備え、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の間隙を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量と前記第１の誘電体線路から前記第３の誘電体線路への伝送量とを所定の比率で分割出力することを特徴とする。
【００１０】
この請求項１の発明によれば、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によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１、第２、および第３の誘電体線路とを有し、遮蔽板によって、前記第１および第３の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間が遮蔽され、同軸線路が、前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合し、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の間隙を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量と前記第１の誘電体線路から前記第３の誘電体線路への伝送量とを所定の比率で分割出力できるようにしている。
【００１１】
また、請求項２にかかるＮＲＤガイド結合器は、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によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１および第２の誘電体線路と、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を遮蔽する導電板と、前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合する同軸線路と、前記第１の誘電体線路に近接配置され、一端が終端された第３の誘電体線路と、を備え、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の結合量を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量を調整することを特徴とする。
【００１２】
この請求項２の発明によれば、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によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１および第２の誘電体線路を有し、導体板によって、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間が遮蔽され、同軸線路によって、前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合し、さらに前記第１の誘電体線路に近接配置され、一端が終端された第３の誘電体線路を備え、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の結合量を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量を調整するようにしている。
【００１３】
また、請求項３にかかるＮＲＤガイド結合器は、上記の発明において、前記第１および第２の誘電体線路と前記導体板との間は、１／４波長離隔していることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４にかかる送受信器は、請求項１〜３のいずれか一つに記載されたＮＲＤガイド結合器を用い、前記導体板によって遮蔽された送信器または受信器側の発振源を共有することを特徴とする。
【００１５】
【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ガイド結合器およびこれを用いた送受信器の好適な実施の形態を詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、この発明の実施の形態１であるＮＲＤガイド結合器の概要構成を示す模式図である。図１において、このＮＲＤガイド結合器は、大きくは、導体板５で２つの領域Ｅ１，Ｅ２に分割されている。領域Ｅ１には、ＮＲＤガイドを形成する誘電体線路１および誘電体線路３が設けられ、誘電体線路１，３は、間隙ｇを介して直列的に長手方向に配置される。一方、領域Ｅ２には、ＮＲＤガイドを形成する誘電体線路２が設けられる。各誘電体線路１〜３は、それぞれ導体板５との間隙ｄを１／４波長としている。
【００１７】
誘電体線路１の一端と誘電体線路２の一端とは、導体板５を貫く同軸線路４によって結合されている。同軸線路４は、各誘電体回路１，３との間との結合を、内部導体４ａのみを剥き出しにして結合している。また、同軸線路４は、導体板５との間を、同軸線路４が有する絶縁材によって電気的に絶縁している。
【００１８】
このような構成のＮＲＤガイド結合器は、誘電体線路１の他端のポートＰ１から信号が入力され、誘電体線路２，３に分割出力され、それぞれポートＰ２，Ｐ３から取り出される。
【００１９】
図２は、ポートＰ１からポートＰ２への出力（｜Ｓ２１｜）およびポートＰ１からポートＰ３への出力（｜Ｓ３１｜）の間隙ｇの依存性を示す図である。ここでは、動作周波数ｆ＝６０ＧＨｚとし、導体板５と各誘電体線路１〜３との間隙を１／４波長（ｄ＝１．２５ｍｍ）としている。ここで、間隙ｇを変化させると、出力（｜Ｓ２１｜）および出力（｜Ｓ３１｜）の比率が変化する。すなわち、間隙ｇを増大させると、ポートＰ３への出力が低下し、ポートＰ２への出力が増加する。
また、間隙ｇが０．５ｍｍのときに、各ポートＰ２，Ｐ３への出力が等しくなる。すなわち、３ｄＢ結合器を形成する。
【００２０】
図３は、ポート２への出力（｜Ｓ２１｜）およびポート３への出力（｜Ｓ３１｜）の周波数依存性を示す図であり、それぞれ３ｄＢ出力である。図３に示すように、各ポートＰ２，Ｐ３からの出力は、４ＧＨｚという広い周波数帯域で、ほぼ一定であり、安定した３ｄＢ出力を得ることができる。
【００２１】
（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、間隙ｇを変化させることによって、各ポートＰ２，Ｐ３に対する出力比率を変えていたが、この実施の形態２では、誘電体線路間の方向性結合器を用いて分岐出力するようにしている。
【００２２】
図４は、この発明の実施の形態２であるＮＲＤガイド結合器の概要構成を示す模式図である。このＮＲＤガイド結合器は、図１に示した誘電体線路３を削除し、新たに湾曲した誘電体線路１３を、領域Ｅ１内において誘電体線路１に近接配置される。その他の構成は実施の形態１と同じであり、同一構成部分には同一符号を付している。誘電体線路１３の一端には終端部６が設けられ、反射を防止している。他端には、信号の出力ポートが設けられている。この誘電体線路１３と誘電体線路１とは、方向性結合器として機能する。
【００２３】
誘電体線路１３のポートＰ３から入力された信号は、この方向性結合器によって分岐され、分岐された電力は、誘電体線路１から誘電体線路２のポートＰ２に出力され、残部はポートＰ１に分岐出力する。なお、この配置にするとポートＰ１の反射がポートＰ２に出力しない。
【００２４】
（実施の形態３）
つぎに、この発明の実施の形態３について説明する。この実施の形態３では、実施の形態２に示したＮＲＤガイド結合器を用いた送受信器を実現している。
【００２５】
図５は、この発明の実施の形態３である送受信器の構成を示す図である。図５において、この送受信器は、大きく、送信器の領域Ｅ１と受信器の領域Ｅ２とを有する。送信器の領域Ｅ１には、実施の形態２で示した誘電体線路１，１３の他に、発振器２７、変調器２１、および誘電体線路１４を有する。一方、受信器の領域Ｅ２には、実施の形態２で示した誘電体線路２の他に、誘電体線路１５およびミキサ２２を有する。また、各領域Ｅ１，Ｅ２の誘電体線路１４，１５の先端には、アンテナＡ１，Ａ２がそれぞれ設けられている。また、領域Ｅ１，Ｅ２の間は、実施の形態１，２と同様に、同軸線路４によって誘電体線路１，４間を接続している。
【００２６】
発振器２７から送信された信号は、誘電体線路１に結合される誘電体線路１３を介して変調器２１に入力され、変調され、誘電体線路１４を介してアンテナＡ１から出力される。一方、誘電体線路１を通った信号の一部、たとえば３ｄＢ出力は、同軸線路４を介して、他の領域Ｅ２内の誘電体線路２に入力され、アンテナＡ２および誘電体線路１５を介して入力された受信信号とミキシングされて出力される。
【００２７】
これによって、発振器２７から出力された信号は、送信器側と受信器側とが共有することになり、同期が容易になるとともに、送受信器自体の構成が小型軽量化される。なお、図５において変調器とミキサを入れ替えても全く同様に動作する。
【００２８】
なお、図６に示すように、アンテナＡ１，Ａ２に相当するアンテナＡ１１，Ａ１２を導波管３１，３２を介して設け、アンテナＡ１１，Ａ１２間を離隔し、アンテナ間結合が小さくなるようにしている。アンテナＡ１１，Ａ１２間は十分離隔し、５０ｄＢ以下の結合量となることが好ましい。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、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によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１、第２、および第３の誘電体線路とを有し、遮蔽板によって、前記第１および第３の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間が遮蔽され、同軸線路が、前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合し、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の間隙を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量と前記第１の誘電体線路から前記第３の誘電体線路への伝送量とを所定の比率で分割出力できるようにしているので、電磁波の遮蔽と所望の信号の伝送とを簡易な構成で確実に行うことができるという効果を奏する。
【００３０】
また、この発明によれば、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によって電磁波を伝搬するＮＲＤガイドの第１および第２の誘電体線路を有し、導体板によって、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間が遮蔽され、同軸線路によって、前記導体板を貫通し、前記第１の誘電体線路と前記第２の誘電体線路との間を結合し、さらに前記第１の誘電体線路に近接配置され、一端が終端された第３の誘電体線路を備え、前記第１の誘電体線路と前記第３の誘電体線路との間の結合量を調整して前記第１の誘電体線路から前記第２の誘電体線路への伝送量を調整するようにしているので、電磁波の遮蔽と所望の信号の伝送とを簡易な構成で確実に行うことができるという効果を奏する。
【００３１】
また、この発明によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載されたＮＲＤガイド結合器を用い、前記導体板によって遮蔽された送信器または受信器側の発振源を共有するようにしているので、送受信器の構造を簡易な構造とすることができ、しかも小型軽量化を促進することが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ガイド結合器の構成を示す図である。
【図２】間隙ｇによる各ポートＰ２，Ｐ３出力比率変化を示す図である。
【図３】間隙ｇを０．５ｍｍとして３ｄＢ結合とした場合における各ポートＰ２，Ｐ３出力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ガイド結合器の構成を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態３である送受信器の構成を示す図である。
【図６】この発明の実施の形態３の変形例である送受信器の構成を示す図である。
【図７】ＮＲＤガイドの概要構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１，２，３，１３，１４，１５  誘電体線路
４  同軸線路
４ａ  内部導体
５  導体板
６，２６  終端部
２１  変調器
２２  ミキサ
２７  発振器
Ａ１，Ａ２，Ａ１１，Ａ１２  アンテナ
Ｐ１〜Ｐ３  ポート
【図１】
2004260614.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2004260614.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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