(57)【要約】【課題】電子デバイスからの高周波信号を導波管に結合させ、機械的な不安定性、低い分離損失及び反射減衰量、及び高すぎる製造コストの問題を解消する信号変換装置の提供。【解決手段】信号変換装置１００は、第１導波管１０２、第２導波管１０３及び第３導波管１０４を具備する。第１、第２及び第３導波管間の変換は、実質的に共インピーダンス整合されている。信号変換装置は、多ポートデバイスであってもよく、多様な用途において一部品からの高周波信号を他に変換するのに使用される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１導波管、第２導波管及び第３導波管を具備し、
前記第１、第２及び第３導波管の間の変換は、実質的に共インピーダンス整合されていることを特徴とする信号変換装置。
【請求項２】
前記第３導波管は、前記第１導波管に対して所定角度で配向されていることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項３】
前記角度は、約０°から約９０°の範囲内であることを特徴とする請求項２記載の信号変換装置。
【請求項４】
前記第２導波管及び前記第３導波管の間に、第４導波管をさらに具備することを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項５】
前記第１導波管は信号伝送線に結合されており、
前記第３導波管は円形導波管であることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項６】
単一部品であることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項７】
一体部品であることを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項８】
空気より大きな誘電定数を有する誘電材料を含まないことを特徴とする請求項１記載の信号変換装置。
【請求項９】
金属又は合金製であることを特徴とする請求項８記載の信号変換装置。
【請求項１０】
リッジ導波管、矩形導波管及び円形導波管を具備することを特徴とする信号変換。
【請求項１１】
前記矩形導波管及び前記円形導波管は、互いに対して所定角度で配向されていることを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項１２】
前記角度は、約０°から約９０°の範囲内であることを特徴とする請求項１１記載の信号変換装置。
【請求項１３】
前記リッジ導波管及び前記矩形導波管の間に、別の矩形導波管をさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項１４】
前記リッジ導波管は、前記別の矩形導波管と隣接しており、
前記矩形導波管は、前記円形導波管と隣接しており、
前記別の矩形導波管は、前記矩形導波管と隣接しており、
前記導波管は共インピーダンス整合されていることを特徴とする請求項１３記載の信号変換装置。
【請求項１５】
前記リッジ導波管は、前記矩形導波管と隣接しており、
前記矩形導波管は、前記円形導波管と隣接しており、
前記導波管は共インピーダンス整合されていることを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項１６】
前記矩形導波管は、前記別の矩形導波管よりも大きな高さを有することを特徴とする請求項１３記載の信号変換装置。
【請求項１７】
前記リッジ導波管はデバイスに結合されていることを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項１８】
前記デバイスはマイクロストリップ伝送線を有することを特徴とする請求項１７記載の信号変換装置。
【請求項１９】
前記リッジ導波管及び前記マイクロストリップ伝送線の間に、スタブが配置されていることを特徴とする請求項１８記載の信号変換装置。
【請求項２０】
底板、及び該底板上の部材をさらに具備することを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項２１】
前記部材は、前記リッジ導波管、前記円形導波管、及び前記矩形導波管の一部を具備することを特徴とする請求項２０記載の信号変換装置。
【請求項２２】
前記底板は、前記リッジ導波管、前記円形導波管、及び前記矩形導波管の一部を具備することを特徴とする請求項２０記載の信号変換装置。
【請求項２３】
前記装置は一体部品であることを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項２４】
前記装置は単一部品であることを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項２５】
前記装置は、空気より大きな誘電定数を有する誘電材料を含まないことを特徴とする請求項１０記載の信号変換装置。
【請求項２６】
前記装置は、金属又は合金製であることを特徴とする請求項２５記載の信号変換装置。
【請求項２７】
複数の信号変換装置を具備する多ポートデバイスであって、
前記各信号変換装置が、リッジ導波管、矩形導波管、及び円形導波管を具備することを特徴とする多ポートデバイス。
【請求項２８】
各ポートに対して１個の前記信号変換装置があることを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【請求項２９】
複数の前記信号変換装置の各々は、互いに固定された個別の信号変換装置からなることを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【請求項３０】
前記複数の信号変換装置は一体要素であることを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【請求項３１】
前記リッジ導波管の各々は、各デバイスに結合されていることを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【請求項３２】
前記各デバイスはマイクロストリップ伝送線を有することを特徴とする請求項３１記載の多ポートデバイス。
【請求項３３】
前記多ポートデバイスは、底板上に配置された少なくとも１個の部材を有することを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【請求項３４】
前記複数の信号伝送装置の少なくとも一つは、他と異なることを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【請求項３５】
前記複数の信号変換装置の各々は、金属又は合金製であることを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【請求項３６】
前記複数の信号変換装置の各々は、空気以外の誘電材料を含まないことを特徴とする請求項２７記載の多ポートデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号変換装置及び多ポートデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
無線周波数（ＲＦ）、マイクロ波、ミリ波及び他の高周波（ＨＦ）の電磁放射は、通信システム、家電及び自動車の用途において広く使用されている。
【０００３】
一素子から他素子に高周波電磁信号を変換することは、最終的には部品又はシステムの性能に衝撃を与えうる顕著なノイズ及び損失という結果になる。高周波用途において、顕著な損失の原因は、高周波信号の伝搬に影響を与えるよう結合された部品間のインピーダンス及びリアクタンスの不整合（単にインピーダンス不整合と称されることが多い）である。
【０００４】
自律車速設定装置（Autonomous Cruise Control：以下、ＡＣＣと称する）は、ミリ波レーダベースであり、自動車の速度を安全に制御するのに使用される。このＡＣＣは、車両及び車両に近接した物体から反射された信号に基づいて車速を調整する。この装置は、車両に実装されたＡＣＣ電子機器からの高周波信号を良好に集束したアンテナを要する。このため、ＡＣＣ信号が電気機器からアンテナ構造への変換することが必要である。この信号変換は、電磁波導波管であるマイクロストリップ伝送線（マイクロストリップ）をアンテナ給電装置に結合することにより、実行されることが多い。作動周波数において、ＡＣＣアンテナ給電装置は、矩形及び円形の導波管であることが多い。
【０００５】
マイクロストリップ及びアンテナ給電装置間のインピーダンス不整合は、信号強度、延いてはＡＣＣの性能を劣化させる無視できない挿入損失及び反射減衰になり得る。
【特許文献１】特開昭６２−１３３８０１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
電子デバイスからＡＣＣのアンテナに変換するのに使用される公知の装置及び技法は、機械的な不安定性、低い分離損失及び反射減衰量、及び高すぎる製造コストの問題があった。
【０００７】
従って、電子デバイスからの高周波信号を導波管に結合させ、少なくとも上述の装置の欠点を克服する装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書で使用されているように、「単一」の用語は、３個以上の部品から構成されて共に固定され、一部品を形成することを意味する。「一体」の用語は、分割できない一部品からなることを意味する。例えば、単一要素は、共に固定された複数の部品を有してもよく、一体部品は成形品から成型されてもよい。
【０００９】
本発明の典型的な実施形態によれば、信号変換装置は、第１導波管、第２導波管及び第３導波管を具備する。第１、第２及び第３導波管間の変換は、実質的に共インピーダンス整合されている。
【００１０】
本発明の別の典型的な実施形態によれば、信号変換装置は、リッジ導波管、第１矩形導波管及び円形導波管を具備する。
【００１１】
本発明の別の典型的な実施形態によれば、多ポートデバイスは複数の信号変換装置を具備し、各信号変換装置は、リッジ導波管、第１矩形導波管及び円形導波管を具備する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は、添付図面と共に読むと、以下の詳細な説明から最もよく理解される。種々の特徴は必ずしも寸法通りに図示されていないことを強調する。実際、説明を明確にするために、寸法は適宜拡大又は縮小される。
【００１３】
以下の詳細な説明において、限定目的ではなく説明目的のために、本発明の完全な理解を与えるべく、特定の詳細を開示する典型的な実施形態が述べられる。しかし、本発明の開示を得た当業者にとって、本発明は本明細書に開示された特定の詳細から逸脱した別の実施形態で実践可能であることが理解されよう。さらに、周知のデバイス、方法及び材料の説明は、本発明の説明が不明確とならぬよう省略される。最後に、どこで適用及び実践される場合であっても、同様の要素については同様の参照符号を付している。
【００１４】
図１は、本発明の典型的な一実施形態に従った信号変換装置（以下、ＳＴＡと称する）１００を示す。ＳＴＡ１００は、底板１０８上に配置された部材１０９を有する。後により明確になるが、ＳＴＡ１００は、デバイスから部品（図示せず）にインピーダンスを変換し、デバイスのモードを部品のモードに変換する。この部品は、アンテナ等の受動部品である。
【００１５】
デバイス１０１は、底板１０８上に配置され、高周波集積回路、受動又は能動高周波部品、又はそれらの組合せを有してもよい。また、デバイス１０１は、非対称ストリップ／マイクロストリップ信号伝送線（マイクロストリップ又はマイクロストリップライン）等の１以上の平面（プレーナ）伝送線を有してもよく、この場合、底板が伝送線の接地平面（グラウンドプレーン）として機能する。
【００１６】
部材１０９は、第１導波管１０２、第２導波管１０３及び第３導波管１０４を有する。第１導波管１０２は、デバイス１０１に結合するよう構成され、デバイス１０１のモードを第１導波管１０２の導波管モードにモード変換する。例えば、デバイスへの接続部がマイクロストリップを経由する場合、第１導波管１０２は、マイクロ波の準ＴＥＭモードを第１導波管のモードに変換する。また、第１導波管１０２は、信号を第２導波管１０３に結合するよう構成される。同様に、第２導波管１０３は信号を第３導波管１０４に結合するよう構成され、第３導波管１０４は信号を別のデバイス（図示せず）に結合する。ＳＴＡ１００の隣接する要素は、実質的に共通インピーダンスが整合されている。すなわち、ＳＴＡの連続する導波管を横切る変換は共に整合されている。この整合により、ＳＴＡ１００の結果として得られる構造は、比較的小型になり、十分な性能特性を有することが可能になる。
【００１７】
第２導波管１０３及び第３導波管１０４は、第２導波管１０３（延いてはデバイス１０１）の軸１０５及び第３導波管１０４の軸１０６が交差する角度１０７で配置されている。図１に示される実施形態において、この角度１０７はほぼ９０°である。このため、デバイス１０１からの信号は最終的には、伝搬の最初の方向に対して正規直交する方向に進行する。
【００１８】
後により明確になるが、伝搬方向の正規直交変換は、ＡＣＣデバイス内でアンテナに給電する等の或る用途の実施形態では有利であろう。しかし、他の用途において、伝搬方向を他の方向に変更するか、或いは全く変更しない場合も有用であろう。このため、角度１０７は、約０°から約９０°の範囲内である。
【００１９】
図示された実施形態によれば、第４の導波管１１０は、第２及び第３導波管１０３，１０４間に配置してもよく、実質的な１／４波長変換器であってもよい。第４導波管１１０は、第２及び第３導波管間のインピーダンス整合及びモード整合を与えるので、伝送特性を改善する。例えば、デバイス１０１からＳＴＡ１００への接続部がマイクロストリップの場合、第３導波管１０４は円形導波管であり、第４導波管は、第１及び第２導波管の高次元モードの効率的変換を円形導波管の支配モードへ促進できる。
【００２０】
部材１０９及び底板１０８は、高周波信号伝送用途での使用に適切な材料製である。例えば、約74.0ＧHz〜約79.0ＧHzの周波数での信号伝送用途において、ＳＴＡ１００はアルミニウム、黄銅、銅又は他の金属又は合金製であってもよい。言及された周波数範囲及び材料は例示目的で示したものであり、実施形態の範囲を限定することを意図していない。例えば、ＳＴＡ１００は、信号が約数百ＭHzから約200ＧHz未満までの範囲の周波数であるデバイス１０１から部品へのモード及びインピーダンスを変換するのに有用であり、選択された特定周波数範囲での信号伝送に適する材料製であってもよい。
【００２１】
図示される部材１０９は一体要素であり、適当な金属又は合金等の適当な材料で成型されてもよい。或いは、部材１０９は、ねじ等の適当な固定物、導電性接着剤、半田、又はそれらの組合せにより共に固定された個別部品からなる単一要素であってもよい。別の典型的な実施形態によれば、部材１０９及び底板１０８は一体とすることができる。或いは、部材１０８及び底板１０８は、ねじ、半田又は導電性接着剤等の適当な固定物で共に固定された別体の要素であってもよい。
【００２２】
特徴として、ＳＴＡ１００及び構成する部品は導波管構造であり、（空気以外には）誘電材料を含まない。このため、特に77ＧHz等の高い周波数で誘電材料の正接損失により通常支配されるオーミック損失は、ＳＴＡ１００の使用により実質的に零にならなくても最小になる。容易に理解できるように、正接損失が実質的になくなること及び典型的実施形態の隣接する導波管を横切る共インピーダンスの実質的な整合の結果、デバイス１０１からアンテナ給電装置等の案内構造への信号変換における挿入損失及び反射減衰が改善される。さらに、本明細書でより詳細に説明されるように、本実施形態及び他の実施形態において、ＳＴＡ１００は、実質的に小型の構造でデバイスから導波管へ信号を変換できる。これは、ＳＴＡ１００の導波管の共整合に起因する。
【００２３】
有益なことに、上述の実施形態のＳＴＡ１００は、デバイスの軸に対して約０°から約９０°までの角度を向くデバイス１０１及び第３導波管１０４間のインピーダンス及びモード変換器として機能する。
【００２４】
他の実施形態の説明を続ける前に、ＳＴＡ１００の種々の材料、特性、特徴及び使用は、以下に説明する実施形態にも取り入れることが可能であることに留意されたい。同様に、以下に説明する実施形態の種々の材料、特性、特徴及び使用は、ＳＴＡ１００にも取り入れることが可能である。
【００２５】
図２ないし図５は、典型的な一実施形態に従ったＳＴＡ２００を示す。図示されるＳＴＡ２００は、公知のデバイスと比較して性能特性が改善された小型構造の円形導波管２１１の支配モード（例えば、Ｈ11モード）にマイクロストリップ２１４の準ＴＥＭモードを変換する。
【００２６】
一実施形態において、ＳＴＡ２００は、アンテナ給電装置を介してＡＣＣ回路をＡＣＣアンテナに結合するのに有用である。ＡＣＣ回路は、アンテナにより送信された信号を生成する信号源を有する。信号源は、ガン（Gunn）発振器、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）ベースの発振器、又は仮像電子移動度トランジスタ（ｐＨＥＭＴ）ベースの発振器を有してもよい。しかし、ＡＣＣ内にＳＴＡ２００を実施することは単に例示に過ぎず、ＳＴＡ２００は、他の多くの用途において他の高周波部品を導波管に結合するのに使用可能である。例えば、ＳＴＡ２００は、点対点、点対多点及び多点対多点の通信システム等の他の用途において要素間の高周波電磁信号を結合するのに使用可能である。
【００２７】
典型的な一実施形態において、ＳＴＡ２００は、底板２１０上に配置された部材２０１を具備する。底板２１０は、信号線導体２０２を有するマイクロストリップ２１４を例示として有する。マイクロストリップ２１４は、その一端が、高周波回路（図示せず）に使用可能な受動部品（図示せず）と同様に１個以上の電子デバイス（図示せず）に結合され、他端が点２０３で部材２０１に結合されている。後により明確になるように、ＳＴＡ２００は、インピーダンス及びモード変換器として機能し、ＡＣＣアンテナ（図示せず）への給電装置として機能する、マイクロストリップライン２１４からの信号の円形導波管２１１への効率的結合を強化する。
【００２８】
図２ないし図５の種々の図に示されるように、部材２０１は、リッジ導波管２０５、領域２０６の第１矩形導波管２０７、及び円形導波管２０９を有する。さらに、結合される際に、部材２０１及び底板２１０は、上側部分２０８及び下側部分２１２からなる第２矩形導波管２１５を有する。また、部材２０１及び底板２１０が結合されると、部材２０１の円形導波管２０９は、底板２１０の円形導波管２１１に結合され、円形導波管２１１と実質的に電気的に連続する。従って、底板２１０及び部材２０１が結合されると、円形導波管２０９，２１１は実質的に単一の円形導波管として考えることができる。
【００２９】
リッジ導波管２０５は、２段デバイスであり、マイクロストリップ２１４及び第１矩形導波管２０７巻の主インピーダンス変換器として機能する。また、リッジ導波管２０５は、マイクロストリップ２１４の準ＴＥＭモードを第１矩形導波管２０７のモードにより効率的に変換する。リッジ導波管２０５は、マイクロストリップ２１４と部材２０１及び底板２１０の導波管との間に、小型の実質的な１／４波長インピーダンス変換を提供する。すなわち、マイクロストリップライン２１４から円形導波管２１１へ小型で効率的な方法で信号変換するのを補助するために、リッジ導波管２０５が使用される。
【００３０】
しかし、リッジ導波管２０５は図示されたものより多い又は少ない段を有してもよく、この最初の変換を達成するために他の導波管を使用してもよいことに留意されたい。特定の導波管の選択は、マイクロストリップ２１４、円形導波管及びＳＴＡ２００の導波管のインピーダンス特性に依存し、インピーダンス整合及び一導波管から他の導波管への導波管モード変換を実質的に最適化するために選択される。
【００３１】
マイクロストリップ２１４及び導波管２０５間が実質的に電気的に不連続にならないようにするために、導波管２０５の底段２０４が、導電性エポキシ等の適当な導電性接着又は半田を使用して、単一接触点２０３で信号線２０２に取り付けられる。信号コンタクトも最終的には、公知構造と比較して特定の周波数範囲にわたる挿入損失及び反射減衰の改善を強化する。
【００３２】
上述したように、リッジ導波管２０５は、マイクロストリップライン２１４からの信号を第１矩形導波管に結合する。矩形導波管２０７は、上側部分２０８及び下側部分２１２からなる第２矩形導波管２１５に結合される。図示されるように、第２矩形導波管２１５は、（例えば、図５に示されるように）第１矩形導波管２０７の高さと比較して高い高さを有する。さらに、第１矩形導波管２０７の長さは、第２矩形導波管２１５の長さより小さくてもよいことに留意されたい。実際、典型的な一実施形態において、第１矩形導波管２０７の長さは比較的小さくてもよく、或いは第１矩形導波管２０７は全体を省略してもよい。
【００３３】
第２矩形導波管２１５は、第１矩形導波管２０７及び円形導波管２０９／２１１の間のインピーダンスを整合させる実質的な１／４波長変換器として作用する。また、第２矩形導波管２１５は、第１導波管２０７及び円形導波管２０９間の角度変換を提供する。また、多様なより高次の導波管モードは、ＳＴＡ２００の導波管により支持される。第２矩形導波管２１５は、これらモードの円形導波管２０９の支配モードへの変換を促進する。
【００３４】
次に、第２矩形導波管２１５からの信号は、円形導波管２０９に結合された後、円形導波管２１１に結合される。円形導波管２１１の出力部２１３は、アンテナ給電装置又は他の円形導波管デバイスに給電されてもよい。さらに、円形導波管２０９／２１１は、それ自身がアンテナのアンテナ給電装置であってもよい。これは単に例示に過ぎず、出力部は、円形でない他の導波管に結合してもよいことに留意されたい。
【００３５】
ＳＴＡ２００の隣接する導波管は、互いにほぼ共インピーダンスが整合しており、有用である。このため、リッジ導波管２０５から第１矩形導波管２０７への変換、第１矩形導波管２０７から第２矩形導波管２１５への変換、第２矩形導波管２１５から円形導波管２０９／２１１への変換は共に整合する。これにより、反射が低減し、公知構造と比較して限定された空間や小型デバイス内での挿入損失及び反射減衰を改善する。
【００３６】
部材２０１及び底板の各々は、一体要素であってもよい。或いは、部材２０１は、単一要素構造であってもよい。ＳＴＡ２００は、特定周波数範囲での信号伝送用に適当な金属又は合金製であってもよい。例えば、ＳＴＡ２００は、銅、黄銅、アルミニウム又はそれらの合金製であってもよい。いずれにせよ、ＳＴＡ２００は、無視できない正接損失の原因である誘電材料（空気を除く）を含まない導波管ベースの信号伝送デバイスである。また、このことは、公知構造と比較して挿入損失特性を改善する。さらに、本明細書で説明される典型的実施形態において、ＳＴＡ２００の種々の要素の寸法は、所望の共インピーダンス整合及びモード整合を与えるよう選択される。もちろん、このことは、図１及び図６ないし図１１に関連して説明した実施形態にも同様に適用される。最後に、この構造は、ＡＣＣ等の多くの用途で有利になり得る小型寸法であり有用である。このことは、部分的には、ＳＴＡ２００の導波管を単一部品にし、導波管が一つから次に変換することにより、及び導波管間で重合することにより、実行される。
【００３７】
ＳＴＡ２００の導波管は、実施形態の例示であり、それに限定することを意図するものではないことに留意されたい。このため、上述した以外の導波管及びインピーダンス変換デバイスを使用可能である。例えば、円形導波管の代わりに、楕円形導波管が使用可能である。さらに、より少ない又は多い導波管及び変換器が使用可能である。最後に、整合を改善するのに必要であるなら、チューニング要素（図示せず）も使用可能である。
【００３８】
図６は、本発明の典型的一実施形態に従った３チャンネルＳＴＡ３００を示す。ＳＴＡ３００は、実質的に同一の要素及び材料からなる点で図２ないし図５に示されたＳＴＡ２００と実質的に同一であるが、単一の部材３０１内に３個の個別ＳＴＡデバイスを有し、３信号が伝送可能である。このため、説明を不明確にしないよう可能な限り、図２ないし図５及び図６の実施形態に共通の要素、材料、特徴及び使用の説明は、上述の通りである。ＳＴＡ３００は、上述した図１及びここに説明する図７ないし図１１に関連して説明した複数の信号変換装置からなってもよいことにさらに留意されたい。
【００３９】
ＳＴＡ３００は、３個の個別の信号変換装置３０２，３０３，３０４を有する部材３０１を具備する。各信号変換装置は特定のチャンネル（信号）を伝送する。また、ＳＴＡは底板３０８を有する。各変換装置３０２ないし３０４は、デバイス（図示せず）に接続されたマイクロストリップライン３０７の各信号線３０６にＳＴＡ３００を接続するリッジ導波管３０５を有する。マイクロストリップライン３０７は、部材３０１の各円形導波管に結合する円形導波管３０９を有する底板３０８上に配置される。個別の変換装置３０２ないし３０４間を十分に分離するために、分割器３１０が個別の変換装置３０２ないし３０４の間に配置される。
【００４０】
ＳＴＡ３００は、単一部品でもよく、上述したような適当な導電性固定物を使用して共に固定された個別のＳＴＡからなる。或いは、ＳＴＡ３００は一体部品であってもよい。いずれの場合でも、ＳＴＡ３００は、上述した金属及び合金から製造でき、（空気を除く）誘電材料を含まない。ＳＴＡ３００は、別の典型的実施形態で説明されたＳＴＡからなってもよく、１個以上の個別信号変換装置３０２ないし３０４が異なっていてもよい。例えば、信号変換装置３０２ないし３０４の１個は、図１１の実施形態であってもよく、他は図２の実施形態であってもよい。さらに、２個のポートＳＴＡ３００は単に例示であるので、より多い又は少ないポートを使用してもよい。例えば、あるＡＣＣは、より広い角度検知のために５ビーム又は７ビームアンテナを組み込む。このため、図６の実施形態の５ポート又は７ポートの変形は、それぞれ５信号又は７信号に容易に変換するであろう。
【００４１】
例示されるＳＴＡ３００は、ＡＣＣ（図示せず）の３個の個別チャンネル用のアンテナ給電装置として使用される。ＡＣＣは車両に設置され、アンテナが放射する信号の反射の基づき、車両の所定の制御を有用に提供する。典型的な本実施形態のアンテナは、車両の前及び両側の決められた面積をカバーするアンテナパターン（ローブ）を形成する３個のアンテナ素子を有する。周知なように、車両のレーン及び車両の片側の所定量をカバーするために、十分に大きなアーク長でＡＣＣ信号のビームを伝送することが必要である。しかし、アーク長が長すぎる場合、路側又は他の車両からの不要な反射の結果、ＡＣＣの誤読み込み及び誤反応が生じ得る。さらに、ＡＣＣは、実質的に影すなわちノードを有しないビームを放射しなければならない。
【００４２】
部材３０１及び個別の信号変換装置３０２ないし３０４の小型構造のため、アンテナパターンは、車両及び車両路の物体の正確な検知を可能にするが、車両路外部の遠いところの車両を検知するほど大きな幅ではない。さらに、アンテナ給電装置としての円形導波管の使用は、限定された空間のアンテナで垂直及び水平の両方に鋭い信号ビームを形成するのに有用である。さらに、円形導波管３０９の形状により、分割器３１０の壁が底板３０８に実装される際に底板３０８に接触する大きな接触面積が提供される。これにより、付近のチャンネルからの１チャンネルの信号の十分な分離が強化される。もちろん、これにより、アンテナパターンのチャンネル分離、延いてはＡＣＣの性能を改善することができる。
【００４３】
図７ないし図９は別の典型的実施形態を示す。本実施形態において、多くの特徴、材料、特性及び使用は、典型的実施形態に関連して上述した特徴等と同じである。また、本実施形態の説明を不明確にしないように、共通の要素、構造及び材料の説明は可能な限り繰り返さない。
【００４４】
図８及び図９で最もよく見えるように、ＳＴＡ４００は、底板４１５上に配置された部材４０１を有する。マイクロストリップライン２１４が底板４１５上に配置され、半田又は適当な導電性エポキシ（図示せず）等の導電性接着剤を使用して底板に直接固定されている状態が図示されている。単一点４０３においてマイクロストリップライン２１４の信号線２０２に、及び別の点４１７においてリッジ導波管４１０に、スタブ４０２が導電性エポキシ、半田等の導電性材料を使用して接続される。リッジ導波管４１０は、図示されるように底板４１５の下側部分に配列される。底板４１５の上面４０６及びリッジ導波管４１０の上段４１８間の高さ違いに適合するために、下側レベル４０５及び上面４０６間に段４０４を設けてもよい。これにより、スタブ４０２が信号線２０２及びリッジ導波管４１０の上段４１８と実質的に同じ水準で方向付けることができ、他方、リッジ導波管の上面が上面４０６の水準より垂直方向に低い水準になることができる。
【００４５】
スタブ４０２に使用される材料及びスタブ４０２の寸法は、マイクロストリップライン２１４からリッジ導波管４１０への適当なインピーダンス変換を達成するよう選択される。特に、スタブ４０２は、マイクロストリップライン２１４及びリッジ導波管間を実質的にインピーダンス整合する実質的な同軸状伝送線である。さらに、スタブ４０２は、マイクロストリップの準ＴＥＭモードをリッジ導波管４１０のモードに効率的に変換する。
【００４６】
図９に最もよく見えるように、リッジ導波管４１０は少なくとも１段４０７を有する。リッジ導波管４１０はスタブ４０２及び第１矩形導波管４０８間のインピーダンス変換器として作用し、部材４０１はリッジ導波管４１０及び第１矩形導波管４０８にわたる領域４１６を有する。第２矩形導波管４０９は、第１矩形導波管４０８の高さより高いものであり、部材４０１及び底板４１５に部分４１１，４１２をそれぞれ有する。第２矩形導波管４０９の寸法は、第１矩形導波管４０８及び円形導波管４１３間のインピーダンスを整合するために、第１矩形導波管４０８より垂直方向に大きな寸法を有する。さらに、第２矩形導波管４０９は、リッジ導波管４１０及び第１矩形導波管４０８の１次モード及び高次モードを円形導波管４０９の支配モードにモード変換するのを促進する。
【００４７】
上述の実施形態と同様に、ＳＴＡ４００の隣接する導波管間の各変換は、共インピーダンスに整合されており、性能を改善すると共に小型構造を提供する。さらに、スタブ４０２、リッジ導波管４１０及び第１及び第２矩形導波管４０８，４０９からなるインピーダンス及びモード変換器により、マイクロストリップ２１４からの高周波電磁信号を、出力部に現わさせ、マイクロストリップ２１４に沿った最初の伝搬方向にほぼ直交する方向に放射することができる。最後に、出力部４１４は、アンテナ又は他の要素（図示せず）に結合される。
【００４８】
図７ないし図９に示される典型的実施形態において、部材４０１は、ねじ等の適当な固定物、半田又は導電性エポキシを使用して、底板４１５に固定してもよい。図７ないし図９に示される実施形態は図２ないし図５の実施形態と実質的に同じ電気的性能を提供するが、ＳＴＡ４００の一面にエポキシ又は半田で部品が固定されるので、本典型的実施形態は、組立がより容易である。特に、マイクロストリップ２１４及び円形導波管４１３間の接続は、同一部品すなわち底板４１５上にスタブを半田付けすることが必要なだけである。その後、部材４０１は、上述のように固定される。便利なことに、このことは、より簡単な組立工程でより高い製造許容差を達成することができる。ＳＴＡ４００は、一体部品又は単一部品であってもよいし、選択された周波数に適当な金属／合金製であってもよいことに留意されたい。別の実施形態と同様に、ＳＴＡ４００は、空気を除き、誘電材料を含まない。
【００４９】
図１０は、本発明の別の典型的実施形態に従ったＳＴＡ５００を示す。ＳＴＡ５００は部材５０１を有し、インピーダンス変換に使用されるリッジ導波管が湾曲したリッジ導波管５０２である点を除き、図２ないし図５の典型的実施形態のＳＴＡ２００と実質的に同一である。
【００５０】
図１１は、本発明の別の典型的実施形態に従ったＳＴＡ６００を示す。ＳＴＡ６００は、インピーダンス変換に使用されるリッジ導波管の形状を除き、図２ないし図５及び図１０の実施形態と実質的に同一である。特に、テーパ形状のリッジ導波管６０２が部材６０１内に配置される。
【００５１】
図１２ないし図１４は、上述した典型的実施形態の性能データ、及び公知デバイスに対して説明した典型的実施形態の性能データの比較を示す。作動及び性能の範囲は、単に例示であることに留意されたい。
【００５２】
図１２は、典型的実施形態７０１に従ったＳＴＡ及び公知デバイス７０２の挿入損失対周波数のシミュレーション結果を示すグラフ７００である。グラフ７００から容易に理解できるように、公知デバイスの挿入損失は、典型的実施形態のＳＴＡよりも大きい約0.10dB〜約0.70dBのオーダーである。
【００５３】
図１３は、典型的実施形態８０１に従ったＳＴＡ及び公知デバイス８０２の反射減衰対周波数のシミュレーション結果を示すグラフ８００である。グラフ８００から容易に理解できるように、公知デバイスの反射減衰は、典型的実施形態のＳＴＡの15dB反射減衰帯域幅の0.5倍よりも小さいオーダーである。
【００５４】
図１４は、各々が公称値76.5ＧHzで作動する、ＡＣＣ（９０１）の典型的な３ポートＳＴＡ及びＡＣＣの公知の３ポートデバイス（９０２）の測定出力電力データを示す表９００である。表から容易に理解されるように、典型的実施形態のＳＴＡ及び公知デバイスの出力電力の違いは、約0.22dB及び約0.78dBの範囲にある。
【００５５】
以上、本発明の実施形態を説明したが、当業者が本開示の便益を有する多くの方法で本発明を変更、変更できることは明白であろう。このような変更は、本発明の真髄及び範囲から逸脱するものとして見なされず、このような変形は、特許請求の範囲及びその等価物の範囲に含まれることが意図されていることは当業者に明白であろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施形態に従った信号変換装置の概念図である。
【図２】本発明の一実施形態に従った信号変換装置を示す斜視図である。
【図３】図２の信号変換装置の部分分解斜視図である。
【図４】図２の信号変換装置の部分分解斜視図である。
【図５】図２の５−５線に沿った断面図である。
【図６】本発明の一実施形態に従った、複数の信号結合装置を有する信号変換装置の部分分解斜視図である。
【図７】本発明の一実施形態に従った信号変換装置を示す斜視図である。
【図８】本発明の一実施形態に従った信号変換装置を示す部分分解斜視図である。
【図９】図８の９−９線に沿った断面図である。
【図１０】本発明の一実施形態に従った信号変換装置を示す部分分解斜視図である。
【図１１】本発明の一実施形態に従った信号変換装置を示す部分分解斜視図である。
【図１２】本発明の一実施形態に従った信号変換装置及び公知デバイスの挿入損失対周波数のグラフである。
【図１３】本発明の一実施形態に従った信号変換装置及び公知デバイスのＳ１１パラメータ（反射減衰）対周波数のグラフである。
【図１４】本発明の一実施形態に従った３ポートデバイス及び公知デバイスの出力電力の表である。
【符号の説明】
【００５７】
１００，２００，３００，４００，５００，６００  信号変換装置
１０２  第１導波管
１０３  第２導波管
１０４  第３導波管
１０７  角度
１０８，２１０，３０８，４１５  底板
１０９，２０１，３０１，４０１，５０１，６０１  部材
１１０  第４導波管
２０５，３０５，４１０，５０２，６０２  リッジ導波管
２０７，４０８  矩形導波管
２０９，３０９，４０９  円形導波管
２１５，４１３  別の矩形導波管
【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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