(57)【要約】【課題】マイクロストリップ線路Ｔ分岐回路の分岐点における不要放射を少なくする。【解決手段】マイクロストリップ線路１２のＡ端からの入力をマイクロストリップ線路１３および１４に分岐する分岐点Ｄにおいて、上向きの変成器１５と対称に下向きに４分の１波長線路１を設け、その先端に短絡手段（図１においては４分の１波長ラジアルスタブ２）を設け、４分の１波長線路１の入力マイクロ波インピーダンスを開にするとともに、分岐点Ｄにおける変成器１５の接続部分と４分の１波長線路１の接続部分における電流強度分布がマイクロストリップ線路１２の幅中心線に関して対称になるようにして、それぞれによる電界を相殺させることにより不要放射を少なくする。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力マイクロストリップ線路の分岐点から直進方向と直角方向へそれぞれ４分の１波長変成器を設け、その先にそれぞれ第１および第２の出力マイクロストリップ線路が接続されるＴ型分岐回路において、前記分岐点から前記直角方向と反対側の直角方向へ４分の１波長線路を設け、その先端に半径が４分の１波長のラジアルスタブを設けたことを特徴とする十字型Ｔ分岐回路。
【請求項２】
入力マイクロストリップ線路の分岐点から直進方向と直角方向へそれぞれ４分の１波長変成器を設け、その先にそれぞれ第１および第２の出力マイクロストリップ線路が接続されるＴ型分岐回路において、前記分岐点から前記直角方向と反対側の直角方向へ４分の１波長線路を設け、その先端に４分の１波長オープンスタブを設けたことを特徴とする十字型Ｔ分岐回路。
【請求項３】
入力マイクロストリップ線路の分岐点から直進方向と直角方向へそれぞれ４分の１波長変成器を設け、その先にそれぞれ第１および第２の出力マイクロストリップ線路が接続されるＴ型分岐回路において、前記分岐点から前記直角方向と反対側の直角方向へ４分の１波長線路を設け、その先端が誘電体基板裏面の地導体へ接地されていることを特徴とする十字型Ｔ分岐回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波アンテナの電力分配器などに用いられる、マイクロストリップ線路で構成されたＴ分岐回路の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
図６に、本発明の対象となる、マイクロストリップ線路による従来のＴ分岐回路を示す。
この分岐回路は、端部Ａから入力し、直進方向の端部Ｃと直角方向の端部Ｂに分岐されて出力されたり或いは端部Ｂと端部Ｃからの入力が合成されて端部Ａに出力されるという動作をする。
【０００３】
このような分岐回路は図７の分岐回路６のように、マイクロ波アンテナ９の分配器７などに用いられる。
図中の電力の流れを示す矢印は送信の場合を示しているが、受信の場合は矢印の向きは逆となる。
図６において、変成器５と変成器１５は、マイクロストリップ線路１２の右端（分岐点Ｄ）にマイクロストリップ線路１３とマイクロストリップ線路１４が並列に接続された場合の、前記右端から見たインピーダンスがマイクロストリップ線路１２の特性インピーダンスに等しくなるようにインピーダンス整合をとるために挿入されているものである。長さは４分の１波長である（例えば特許文献１および非特許文献１参照。）。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−１３５０１５号公報
【非特許文献１】
ジェー・アール・ジェームス（Ｊ．Ｒ．ＪＡＭＥＳ）他２名、アイイーイー  エレクトロマグネティックウェーヴズシリーズ１２（ＩＥＥ  ＥＬＥＣＴＲＯＭＡＧＮＥＴＩＣ  ＷＡＶＥＳＳＥＲＩＥＳ  １２）、「マイクロストリップアンテナ  セオリーアンドデザイン（ＭＩＣＲＯＳＴＲＩＰ  ＡＮＴＥＮＮＡ  ＴＨＥＯＲＹ  ＡＮＤ  ＤＥＳＩＧＮ）」、（英国）、インスティシューション  オブ  エレクトリカル  エンジニアズ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）、１９８１年、ｐ．１５３、ｐ．１６９
【０００５】
今、各マイクロストリップ線路１２，１３，１４の特性インピーダンスをＺｇ、各変成器５，１５の特性インピーダンスをＺ０、マイクロストリップ線路１２の右端から変成器５或いは変成器１５の入力を見た入力インピーダンスをＺｂとするとこれらの間には数式１の関係がある。
【０００６】
【数１】
2004236085.tif 000003
【０００７】
この数式１から入力インピーダンスＺｂは数式２のようになる。
【０００８】
【数２】
2004236085.tif 000004
【０００９】
また、電力を２等分する場合のインピーダンス整合は、マイクロストリップ線路１２に対して並列的に接続されている変成器５の入力インピーダンスＺｂと同じく変成器１５の入力インピーダンスＺｂの合成インピーダンス、即ちＺｂ／２がマイクロストリップ線路１２の特性インピーダンスＺｇと一致しているときに整合がとれていることになる。
従って整合がとれているときには、数式３が成立することになる。
【００１０】
【数３】
2004236085.tif 000005
【００１１】
これより、数式４が成立する。
【００１２】
【数４】
2004236085.tif 000006
【００１３】
今具体的に、各マイクロストリップ線路１２，１３，１４の特性インピーダンスＺｇを５０Ωとすると変成器５および１５の特性インピーダンスＺ０は、
５０×√２＝７０．７１Ωとなる。これが図６の例である。
変成器５，１５のストリップ幅はこの特性インピーダンスが得られるよう各マイクロストリップ線路１２，１３，１４の幅より狭くなっている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図６のような従来の分岐回路においては、分岐点Ｄの近傍の表面空間に強い電界が生じ、これにより、不要放射が生じ、図７のような本来のマイクロ波アンテナ９の放射素子８からの放射による放射指向性を乱してしまうという問題点があった。
【００１５】
このような不要放射が生ずる原因は、マイクロストリップ線路内を流れる電流強度の分布がアンバランスになることによって生ずるものと考えられる。
通常、マイクロストリップ線路内を流れる電流は、線路の幅方向の両側、即ち図６のマイクロストリップ線路１２について言えば、上辺寄りと下辺寄りの部分に強い電流が流れており、この電流強度のバランスがとれていることによって外部空間への放射が殆どないようになっている。
【００１６】
ところが図６の分岐回路のように、端部Ａから端部Ｃへの直進マイクロストリップ線路の途中に上方に向う変成器１５のような線路が接続されると、その接続部分の電流強度が弱くなるのに対して、この部分に対向する下側の部分には変成器１５に対応するような分岐線路がないため、電流強度はあまり弱くならないため、上側と下側で電流強度がアンバランスとなる。
このためこの部分に不要放射電界が生ずることになる。
【００１７】
図８は直進マイクロストリップ線路１０に対して、その上側辺に直角方向の分岐線路１１を設けた場合の線路内電流強度の分岐部の電流が最も強くなる時刻における分布を計算した一例を示す図である。
分岐線路１１の左右の直進マイクロストリップ線路１０においては、上側辺寄りと下側辺寄りの電流強度が強くなっており、上下幅中心線に対し、大体上下対称に分布しているのに対し、分岐線路１１が接続されている部分およびその近傍は電流強度が小さくなっており、下辺側とはアンバランスになっている。
【００１８】
図９は図８の電流強度分布に基づいて、マイクロストリップ線路基板表面から所定の距離の面における電界強度のＹ軸方向成分を計算したものである。
分岐線路１１の接続点の下側辺を中心として最大表示９０００ｖ／ｍの強い電界が現れている。これが不要放射のもととなり、アンテナの指向性に悪影響を及ぼすこととなる。
【００１９】
その結果、このような分岐回路で構成された電力分配器を用いるマイクロ波アンテナでは、電力分配器にシールドカバーを設けるとか、アンテナ放射素子の配列面とは別の面に電力分配器を配置する多層構造とするため、構造が複雑となり、薄型化、低コスト化が困難であるという問題があった。
【００２０】
なお、直進マイクロストリップ線路１０の、分岐線路接続点以外の部分の上下にも電界は現れているが、電流強度分布のアンバランスの程度が接続点に比べ小さいものであるため電界強度は弱く、これによる不要放射は実用上問題にならない程度のものとなっている。
【００２１】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑みて、分岐点における電流強度分布をできるだけ対称にすることにより、不要放射の少ないマイクロストリップ線路のＴ分岐回路を提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は以下の各構成を有する。
本発明の第１の構成は、入力マイクロストリップ線路の分岐点から直進方向と直角方向へそれぞれ４分の１波長変成器を設け、その先にそれぞれ第１および第２の出力マイクロストリップ線路が接続されるＴ型分岐回路において、前記分岐点から前記直角方向と反対側の直角方向へ４分の１波長線路を設け、その先端に半径が４分の１波長のラジアルスタブを設けたことを特徴とする十字型Ｔ分岐回路である。
【００２３】
本発明の第２の構成は、入力マイクロストリップ線路の分岐点から直進方向と直角方向へそれぞれ４分の１波長変成器を設け、その先にそれぞれ第１および第２の出力マイクロストリップ線路が接続されるＴ型分岐回路において、前記分岐点から前記直角方向と反対側の直角方向へ４分の１波長線路を設け、その先端に４分の１波長オープンスタブを設けたことを特徴とする十字型Ｔ分岐回路である。
【００２４】
本発明の第３の構成は、入力マイクロストリップ線路の分岐点から直進方向と直角方向へそれぞれ４分の１波長変成器を設け、その先にそれぞれ第１および第２の出力マイクロストリップ線路が接続されるＴ型分岐回路において、前記分岐点から前記直角方向と反対側の直角方向へ４分の１波長線路を設け、その先端が誘電体基板裏面の地導体へ接地されていることを特徴とする十字型Ｔ分岐回路である。
【００２５】
【発明の実施の形態】
本発明の基本形態は、従来のＴ分岐回路の分岐点に分岐回路（図６の変成器１５）と対称に反対側に、丁度十字を形成するように追加線路を設けて、分岐線路の接続部分の電流強度分布と追加線路の接続部分の電流強度分布が分岐点より前のマイクロストリップ線路の幅中心線に関してできるだけ対称になるようにするとともに、追加線路を設けたことにより損失が生じないようにするため、追加線路を接続点から見た場合に開放になるように、追加線路は、先端が短絡状態の４分の１波長線路としている。
【００２６】
先端が短絡状態になるようにする手段としては、その先端部分に、半径が４分の１波長のラジアルスタブを設ける形態や、４分の１波長オープンスタブを設ける形態や、或いは追加線路の先端を直接、ストリップ線路基板裏面側の地導体へスルーホールなどを通じて接地する形態が考えられる。
【００２７】
【実施例】
以下、本発明の十字型Ｔ分岐回路の実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の実施例の平面図である。図６の従来の構成に対して、４分の１波長線路１と４分の１波長ラジアルスタブ２が設けられている。
半径が４分の１波長のラジアルスタブの円中心点におけるマイクロ波インピーダンスは短絡となるので、４分の１波長線路１の先端は短絡されたと同様となり、マイクロストリップ線路との接続点から見たマイクロ波インピーダンスは開放となり、マイクロ波電力は４分の１波長線路１の方へは行かず電力損失は生じない。
【００２８】
図２は、本発明の第２の実施例の平面図である。
これは、図１の４分の１波長ラジアルスタブ２の部分を４分の１波長オープンスタブ３としたものである。
先端オープンの４分の１波長線路の元側から見たマイクロ波インピーダンスは短絡状態となるので、図２の４分の１波長線路１の先端が短絡されたと同様になり、その接続点から見たマイクロ波インピーダンスは図１の場合と同様に開放となる。
【００２９】
４分の１波長オープンスタブは、先端部分の浮遊容量（ｓｔｒａｙ  Ｃ）  のフリンジング効果により、４分の１波長より若干短い長さで４分の１波長のオープンスタブとして機能する。
【００３０】
図３は、本発明の第３の実施例である。
この例では４分の１波長線路の先端をスルーホールで基板裏面の地導体箔に接続して短絡状態にしたものである。
【００３１】
以上の実施例を比較すると図２の例は図１の例に較べ実装面積が少なくて済む一方、周波数帯域が狭くなる。
図３の例は更に実装面積が少なくて済む一方、スルーホールの加工工程が増える。結局、具体的ケースに応じ、利害得失を考慮していずれか適した構成を選択することになる。
【００３２】
図４は、本発明の如く追加線路として先端短絡の４分の１波長線路１を設けた場合の電流強度を、分岐部の強度が最大となる時刻における分布を計算して図示した電流強度分布図である。
４分の１波長線路１を設けることにより、マイクロストリップ線路１２に対する変成器１５の接続点の電流強度分布と４分の１波長線路１の接続点の電流強度分布が、従来型の図８の直進マイクロストリップ線路１０における電流強度分布に較べマイクロストリップ線路の幅中心線に対する対称性が大幅に対称に近づいていることが分かる。
【００３３】
図５は、図４の電流強度分布に基づいて、マイクロストリップ線路基板表面から所定の距離の面における電界強度のＹ軸方向成分の分岐部の値が最大となる時刻の値を算出し電界強度分布を図示したものである。図９の従来の電界強度分布に較べ大幅に低くなっていることが分かる。即ち、分岐接続点からの不要放射が大幅に低減していることになる。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の十字型Ｔ分岐回路はマイクロストリップ線路の分岐点において、直角方向の分岐線路の反対側に対称に先端短絡の４分の１波長線路を設けたので、分岐点におけるマイクロストリップ線上の電流強度分布がマイクロストリップ線路の幅中心線に関して対称に近くなり、非対称（アンバランス）に起因する不要放射が減少するので、本発明の分岐回路を電力分配器に用いたマイクロ波アンテナにおいては、不要放射によってアンテナ放射指向特性が乱されることがないので、電力分配器にシールドカバーを設けたり、或いは電力分配器をアンテナ放射素子の配列面とは別の面に設けたりする必要がなくなり、１つの平面に電力分配器とアンテナ放射素子を配置することが可能となり薄型化、低コスト化が可能になるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の平面図である。
【図２】本発明の第２の実施例の平面図である。
【図３】本発明の第３の実施例の平面図である。
【図４】本発明の如く、追加線路として、先端短絡の４分の１波長線路を設けた場合の電流強度分布を計算して図示した電流強度分布図である。
【図５】図４の電流強度分布図に基づいて、マイクロストリップ基板面から所定距離の面における電界強度を算出した電界強度分布図である。
【図６】本発明の対象となる、従来のマイクロストリップ線路によるＴ分岐回路の平面図である。
【図７】図６に示すＴ分岐回路からなる電力分配器を用いたマイクロ波アンテナの構成図である。
【図８】マイクロストリップ線路に対し直角方向に分岐線路を設けた場合の線路内電流強度（計算値）分布図である。
【図９】図８の電流強度分布に基づいて、マイクロストリップ基板表面から所定の距離の面における電界強度を算出した電界強度分布図である。
【符号の説明】
１  ４分の１波長線路
２  ４分の１波長ラジアルスタブ
３  ４分の１波長オープンスタブ
４  スルーホール接地
５  変成器
６  分岐回路
７  分配器
８  放射素子
９  マイクロ波アンテナ
１０  直進マイクロストリップ線路
１１  分岐線路
１２  マイクロストリップ線路
１３  マイクロストリップ線路
１４  マイクロストリップ線路
１５  変成器
【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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