(57)【要約】本発明では、高周波を伝送ないしは放射するための装置が提供されている。該装置では、高周波の有効信号を伝送するために、端部（１０’）を有するマイクロストリップ線路（１０）が基板（１１）に設けられており、該マイクロストリップ線路（１０）の相互に対向する側に設けられた第１のグラウンド面（１２）および第２のグラウンド面（１３）が設けられて、ＴＥＭ導波回路が形成されており、高周波の信号を出力結合するために、該第１のグラウンド面（１２）に該マイクロストリップ線路の端部（１０’）に対して所定の間隔（ｄ）で開口（１４）が設けられており、該第１のグラウンド面（１２）と第２のグラウンド面（１３）とを導電接続するために、貫通接触接続装置（１５）が該マイクロストリップ線路（１０）の横方向の周辺に設けられており、高周波信号を受信および伝送ないしは放射するためにプレーナ型結合装置（１６）が設けられている。該貫通接触接続装置（１５）は、有効信号の所定の周波数（ｆ）の場合に導波管モードの伝搬を阻止し、かつ使用周波数帯（Ｆ）において導波管モード共振の励起を阻止するように構成されている。
2006500835.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波を伝送ないしは放射するための装置であって、
端部（１０’）を有するマイクロストリップ線路（１０）が、高周波の有効信号を伝送するために基板（１１）に設けられており、
第１のグラウンド面（１２）および第２のグラウンド面（１３）が、該マイクロストリップ線路（１０）の相互に対向する側に設けられて、ＴＥＭ導波回路が形成されており、
高周波信号を出力結合するために、開口（１４）が該第１のグラウンド面（１２）に、該マイクロストリップ線路（１０’）の端部に対して所定の間隔で設けられており、
該第１のグラウンド面（１２）と第２のグラウンド面（１３）とを導電接続するため、貫通接触接続装置（１５）が、マイクロストリップ線路（１０）の横方向の周辺に設けられており、
高周波の有効信号を受信および伝送ないしは放射するため、プレーナ型の結合装置（１６）が設けられている形式のものにおいて、
該貫通接触接続装置（１５）は、有効信号の所定の周波数（ｆ）の場合に、導波管モードの伝搬と、使用周波数帯（Ｆ）における導波管モード共振の励起とが阻止されるように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項２】
該貫通接触接続装置（１５）の形状は、前記結合開口（１４）の領域に展開されている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
該マイクロストリップ線路（１０）の領域に設けられた相互に対向する貫通接触接続装置間の間隔（ａ）は、
【数１】
2006500835.tif 000009
より小さく、
ここでは、ｃ０は真空内の光速を表し、εｒは該基板（１１）の誘電率を表し、ｆは有効信号の周波数（ｆ）を表している、請求項１または２記載の装置。
【請求項４】
該結合開口（１４）の領域に設けられた相互に対向する貫通接触接続装置（１５）間の幅（Ｂ）と、該結合開口（１４）の領域に設けられた貫通接触接続装置の長さ（Ｌ）との間には、
【数２】
2006500835.tif 000010
の関係が成立し、
ここでは、ｃ０は真空内の光速を表し、εｒは該基板（１１）の誘電率を表し、ｆｒｅｓは、励振される可能性のある導波管モードの共振周波数（ｆｒｅｓ）を表しており、
前記共振周波数（ｆｒｅｓ）は、使用信号周波数帯（Ｆ）より上回って設定すべきである、請求項１から３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
前記共振周波数（ｆｒｅｓ）は、数％より大きな間隔をもって、使用信号周波数帯（Ｆ）を上回る、請求項４記載の装置。
【請求項６】
２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの間の周波数帯（Ｆ）にある有効信号のために寸法決めされている、請求項１から５までのいずれか１項記載の装置。
【請求項７】
該貫通接触接続装置（１５）は、離散的な貫通接触接続エレメント（１５’）から構成されており、
前記貫通接触接続エレメント（１５’）は、横方向に相互に隣接して配置されており、たとえば壁を形成する、請求項１から６までのいずれか１項記載の装置。
【請求項８】
前記離散的な貫通接触接続エレメント（１５’）は、円形および／または筒形に形成されている、請求項７記載の装置。
【請求項９】
該貫通接触接続装置（１５）は、切れ目のない壁を形成する、請求項１から８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１０】
該貫通接触接続装置（１５）は、該マイクロストリップ線路（１０）の端部（１０’）に長手方向に隣接する領域に、切れ目なく設けられている、請求項１から９までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１１】
該マイクロストリップ線路（１０）の端部（１０’）に長手方向に隣接する領域に設けられた該貫通接触接続装置（１５）に、ギャップが設けられている、請求項１から１０までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１２】
該マイクロストリップ線路（１０）は、結合開口（１４）が設けられていないグラウンド面（１３）よりも結合開口（１４）が設けられているグラウンド面（１２）の方に近接して、該基板（１１）内に配置されているか、またはその逆である、請求項１から１１までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１３】
該マイクロストリップ線路（１０）は、結合開口（１４）が設けられたグラウンド面（１２）と他方のグラウンド面（１３）との間でほぼ等間隔に、該基板（１１）内に配置されている、請求項１から１２までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１４】
該マイクロストリップ線路（１０）は前記結合開口（１４）の領域に、組み込まれたインピーダンス変成器（１７）を有する、請求項１から１３までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１５】
該プレーナ型の結合装置（１６）は、他方の面に第２のマイクロストリップ線路（１０）を形成し、
前記第２のマイクロストリップ線路（１０）は、この他方のマイクロストリップ線路（１０）を電磁的に結合するために、ガルバニック分離されて設けられている、請求項１から１４までのいずれか１項記載の装置。
【請求項１６】
該プレーナ型の結合装置（１６）は、前記結合開口（１４）によって共振されて放射する、請求項１４または１５記載の装置。
【請求項１７】
前記結合開口（１４）自体が共振されて放射する、請求項１４または１５記載の装置。
【請求項１８】
両マイクロストリップ線路は実質的に同様に形成されており、長手方向に所定の間隔（ｄ）の２倍だけ重なっており、
前記所定の間隔（ｄ）はたとえば、結合する有効信号の波長の約半分に相応する、請求項１５記載の装置。
【請求項１９】
前記結合開口（１４）は該グラウンド面（１２，１３）に対して平行に、スロット形および／または矩形に設けられている、請求項１から１８までのいずれか１項記載の装置。
【請求項２０】
該基板（１１）はセラミック材料、たとえば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）を含んでいる、請求項１から１９までのいずれか１項記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波を伝送ないしは放射するための装置に関する。
【０００２】
スロットを介して励振されて高周波を放射する電磁波放射装置は、たとえば指向性無線技術、衛星無線技術またはレーダ技術において幅広く利用されている。この装置は、たとえばプレーナ型アンテナ素子等である。有利にはこの装置は、マイクロ波領域で適用される。というのも、構成のサイズが小さくなり、ひいては低コストで簡単に実現することができるからだ。
【０００３】
通常のプレーナ型アンテナ装置を、図６Ａと関連して説明する。ここでは、スロット結合部がマイクロストリップ線路（ＭＳＬ）１０を介して励起される。このマイクロストリップ線路１０はここでは、中断的な端部１０’を有しており、これによって開放的な線路を形成する。この中断端部１０’に対して線路波長の約１／４の間隔ｄをおいて、基板１１によって分離されたグラウンド面１２に、マイクロストリップ線路１０に対して垂直にスロット１４が配置されている。このスロット１４を介して、この場所で最大の磁界の貫通すなわち結合が行われる。電界成分も含むこの磁界によってプレーナ型放射素子１６が励起され、共振が発生し、グラウンド面１２に対して直交的な主伝播方向で高周波エネルギーがほぼ完全に放射される。このプレーナ型放射素子１６は、パッチ素子とも称される。図６Ｂは、図６Ａに示された断面図の装置を平面図で示している。
【０００４】
このような構成の欠点は、周波数が高くなるとマイクロストリップ線路基板１１が非常に薄くなり、構造の耐久性が取り付けのために十分でないことである。たとえばショートレンジレーダ（ＳＲＲ）の適用事例では、マイクロストリップ線路基板１１は２４ＧＨｚで２５４μｍになる。したがってこの基板１１を、図７Ａに示されているように、頑強な支持材料１８に結合しなければならない。このような支持材料１８はコスト上の理由から、高周波に適していない。この支持材料１８はグラウンド面１２上に、該グラウンド面１２に固定的に結合されて取り付けられ、アンテナの機能を保証するため、支持材料１８の結合スロット１４ないしは放射素子１６の領域に、コストを要する凹部１９を設け、該結合スロット１４を介して放射素子１６を電磁的に結合できるようにしなければならない。
【０００５】
スロット結合式のアンテナの別の従来の実施形態では、個別の放射器１６に給電するためにいわゆる「埋入式」の信号伝送線路１０が使用される。このような信号伝送線路１０は、いわゆるトリプレート線路の形態で構成されており、この信号伝送線路１０もまた、スロット１４を介して個別放射器１６を励起して放射させる。信号線路１０は、２つのグラウンド面１２，１３の間に実質的に面平行で配置されている。図８Ａないしは図８Ｂに示された事例では、マイクロストリップ線路１０は両グラウンド面１２，１３のうち一方に、より近接して設けられ、非対称的なトリプレート給電が行われるアンテナ装置が実現されている。これとは逆に、対称的な給電部を有する装置を実現することもできる。すなわち、埋め込まれた信号線路１０と外側のグラウンド面１２，１３との間の間隔が等しい装置を実現することもできる。対称的または非対称的であるこのトリプレート回路は、より大きな出力エレメントを下方の層（layer）に埋入式構造として収容することができ、ひいては取り付け空間を削減できるという利点を有する。とりわけ、アンテナの指向性作用を改善するために、複数のこのような個別放射器１６から成る比較的大きなアンテナを実現すべき場合、さらに下方にある層に高周波線路回路をこのように移すことによって、コンパクトな構成が実現される。というのもアンテナアレイの給電網は、必要な取り付け空間のうち著しく大きな割合を占めるからだ。
【０００６】
さらに埋入式給電網は、とりわけ比較的高い周波数の場合、寄生放射に大きく寄与する「オープン」な配電網ないしは給電網と異なり、このような回路の放射特性に悪影響を及ぼさない。さらに有利には、簡単に製造できる多層回路ないしはマルチレイヤ回路を提供することができる。というのも、このような回路の個々の層ないしはレイヤは良好な高周波特性を有し、埋め込むべき線路構造をそれぞれ支持しているからだ。たとえばセラミックス等の、適切なレイヤ材料ないしは基板材料を使用すると、付加的な機械的支持体との結合を省略することができる。というのも、このようなマルチレイヤ回路は十分な構造安定性を有するからである。とりわけ、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）基板がこの領域に適している。
【０００７】
しかし、図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明したアンテナ装置は、トリプレート構造の中間の信号伝送線路１０の中断端部１０’において波形の大きな分離が引き起こされるという欠点を有する。その際、信号の著しく大きな出力成分が基板材料１１にて、たとえば平行板モードまたは導波管モードの形態で不所望に伝搬してしまう。マルチレイヤ回路が横方向に金属性の支持体ないしはケーシングに囲まれている場合、さらに導波管モードの励起も引き起こされる。導波管モードの伝搬は遮断周波数ｆｇによって決定され、この遮断周波数ｆｇの値は、境界となっている金属性の壁の間隔に直接依存する。
【０００８】
一般的に、導電性の壁の間隔たとえば金属性の壁の間隔が拡大されると、導波管モードの遮断周波数ｆｇはより下方の周波数にシフトされるという関係が適用される。それと同時に、所定の周波数帯で伝搬可能なモードの数が連続的に増加する。ここで基板１１にて、このようなモードが開放的な線路端部によって励起されると、一方では、放射素子１６を介して放射される出力が低減され、他方では、該基板１１に設けられた他の回路部分との結合が促進され、この結合によって、アンテナ特性および全体のシステムの特性に悪影響が及ぼされる。前記他の回路部分は、たとえば別のアンテナ素子である。
【０００９】
本発明の利点
請求項１の構成を有する本発明の高周波伝送装置ないしは高周波放射装置は従来の解決アプローチに対して、対称的または非対称的であるトリプレート線路を備えたスロット結合式のアンテナ回路において基板または導波管モードの励起を阻止し、ないしは、アンテナないしはシステムの特性に影響しない程度に低減でき、かつ、スロット結合式の放射装置の基本的な作用にもはや悪影響を与えずに済むという利点を有する。
【００１０】
本発明による装置によって、アンテナの機能を低コストで改善することができる。というのも、基板モードまたは導波管モードの前記励起を抑圧することによって、アンテナの効率を改善し、ひいてはシステム特性を改善できるからである。
【００１１】
本発明の基礎となっている思想は基本的に、遮蔽手段を信号線路の領域にも結合スロットの領域にも設け、該遮蔽手段の寸法時にこれら２つの要求を適合することである。
【００１２】
換言すると、高周波を伝送ないしは放射するための次のような装置が提案される。すなわち、高周波の有効信号を伝送するために、端部が設けられたマイクロストリップ線路を基板に有し、該マイクロストリップ線路の相互に対向する側に設けられた第１のグラウンド面および第２のグラウンド面が該マイクロストリップ線路を遮蔽するために設けられており、高周波信号を出力結合するために、前記第１のグラウンド面に該マイクロストリップ線路の端部に対して所定の間隔で開口が設けられており、第１のグラウンド面と第２のグラウンド面とを導電接続するための貫通接触接続装置が、マイクロストリップ線路の周辺に該マイクロストリップ線路を（たとえば、いわゆる通路によって）保護するために設けられて、高周波の有効信号を受信および伝送するためのプレーナ型結合装置が実現されており、前記貫通接触接続装置は、有効信号の所定の周波数の場合、伝搬可能ないしは共振可能な導波管モードが基板に実質的に発生しないように構造および／または寸法決めされている装置が提案される。
【００１３】
請求項１に記載された装置の有利な発展形態および改善形態が、従属請求項に記載されている。
【００１４】
有利な発展形態では、貫通接触接続部装置の構造は結合開口の領域に展開されている。こうすることによって、結合開口の領域において放射素子（パッチ）との結合が、遮蔽となっている貫通接触接続装置によって阻止されないという利点が得られる。
【００１５】
別の有利な発展形態では、マイクロストリップ線路の領域に設けられた相互に対向する貫通接触接続装置間の間隔ａは、
【００１６】
【数１】
2006500835.tif 000003
の商より小さい。ここでは、ｃ０は真空内の光速を表し、εｒは基板の誘電率を表し、ｆは有効信号の周波数を表している。これによって有利には、ここでは近似的になっている方形導波管の第１の伝搬可能な導波管モード（ＴＥ１０モード）、断面に横方向電界（ＴＥ）を有するモードが形成されるのが阻止される。
【００１７】
別の有利な発展形態では、結合開口の領域に設けられた相互に対向する貫通接触接続装置間の幅Ｂと該結合開口の領域に設けられた貫通接触接続装置の長さＬとの間に、以下の関係が存在する。
【００１８】
【数２】
2006500835.tif 000004
ここでは、ｃ０は真空内の光速を表し、εｒは基板の誘電率を表し、ｆｒｅｓは、励起される可能性のある導波管モードの共振周波数を表しており、この共振周波数は使用信号周波数帯より上回って設定されている。これは、結合スロットの領域内の貫通接触接続壁ないしは通路壁を寸法決めするのに有利である。というのもこのようにして、結合スロットの領域にある遮蔽壁内部において、不所望の共振周波数による空洞共振の発生が回避されるからだ。
【００１９】
別の有利な発展形態では前記共振周波数は、数％より大きな間隔をもって使用信号周波数帯を上回っている。このようにすると、共振の発生をより確実に回避できる。
【００２０】
別の有利な発展形態では該装置は、２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの間の周波数帯にある使用信号のために寸法決めされている。該装置はたとえば、ＳＲＲ（short range radar）適用事例において使用するのに適している。
【００２１】
別の有利な発展形態によれば、貫通接触接続装置は離散的な貫通接触接続エレメントから形成されている。これらの貫通接触接続エレメントは相互に横方向に隣り合って配置されており、有利には、電磁波を遮蔽する壁を形成するように配置されている。こうすることにより良好に遮蔽することができ、かつ貫通接触接続エレメントを低コストで製造できるという利点が得られる。間隔の選択は、周波数に依存して行われる。
【００２２】
別の有利な発展形態では、前記離散的な貫通接触接続エレメントは円形および／または筒形に形成されている。こうすることによって、簡単に製造できる。
【００２３】
別の有利な発展形態によれば、貫通接触接続装置は切れ目のない壁を形成する。これによって閉鎖的な遮蔽装置が実現され、どのような電磁的な入出力結合もほぼ防止されるという利点が得られる。前記閉鎖的な遮蔽装置は、たとえば金属層の形態で形成される。
【００２４】
別の有利な発展形態では、マイクロストリップ線路の端部の長手方向に隣接する領域に、貫通接触接続装置が切れ目なく設けられている。こうすることで有利には、マイクロストリップ線路の完全な遮蔽が実現される。
【００２５】
別の有利な発展形態によれば、マイクロストリップ線路の端部の長手方向に隣接する領域において貫通接触接続装置に、ギャップが設けられている。こうすることによって、製造の手間が容易に最小になると同時に、電磁放射がほとんど出力されず、ないしは取り込まれない。
【００２６】
別の有利な発展形態ではマイクロストリップ線路は、結合開口が設けられていないグラウンド面よりも、結合開口が設けられているグラウンド面の方に近接して基板内に配置されているか、またはその逆である。こうすることによって、たとえば結合開口を介して別のマイクロストリップ線路を結合する際に不可欠な非対称的な構造が実現されるという利点が得られる。
【００２７】
別の有利な発展形態ではマイクロストリップ線路は、結合開口が設けられたグラウンド面と他方のグラウンド面との間にほぼ等間隔で、基板に配置されている。こうすることによって簡単に配置できるという利点が得られる。
【００２８】
別の有利な実施形態によれば、プレーナ型結合装置は第２のマイクロストリップ線路を別の平面に形成する。この平面は、この別のマイクロストリップ線路を電磁的に結合するために、ガルバニック分離されて設けられている。このようにして、ガルバニック分離された信号伝送装置が有利に実現される。
【００２９】
別の有利な実施形態では、両マイクロストリップ線路は実質的に同様に構成されており、長手方向に所定の間隔の２倍だけ重ね合わされている。この間隔は有利には、結合する有効信号の波長の約半分に相応する。こうすることによって、２つのマイクロストリップ線路間の電磁的結合を最大にすることができる。
【００３０】
別の有利な実施形態によれば、結合開口はグラウンド面に対して平行に、スロット形および／または矩形形に設けられている。こうすることによって、グラウンド面において結合開口を低コストで製造し、かつ簡単にレイアウトすることができ、スロットによる出入力結合が良好になる。
【００３１】
図面
本発明の実施例が図面に示されており、以下の説明において詳述される。
【００３２】
図１        本発明の第１の実施形態の説明用の一部分の斜視図である。
【００３３】
図２        本発明の第１の実施形態の説明用の斜視図である。
【００３４】
図３        本発明の第２の実施形態の説明用の放射装置の概略的な平面図である。
【００３５】
図４        図３に関連して説明された放射装置の機能の説明用のシミュレーショングラフである。
【００３６】
図５Ａ，Ｂ  本発明の第３の実施形態の説明用の、ガルバニック分離された結合装置の概略図であり、Ａは縦断面図であり、Ｂは切断面Ａに沿った横断面図である。
【００３７】
図６Ａ，Ｂ  通常のスロット結合式プレーナ放射器の概略図であり、Ａは縦断面図であり、Ｂは平面図である。
【００３８】
図７Ａ，Ｂ  図６Ａ，Ｂに関連して示された、機械的に補強された構成の概略図であり、Ａは縦断面図であり、Ｂは平面図である。
【００３９】
図８Ａ，Ｂ  非対称的なトリプレート線路給電部を有する通常のスロット結合式プレーナ放射器の概略図であり、Ａは縦断面図であり、Ｂは切断面Ａに沿った横断面図である。
【００４０】
実施例の説明
図中、同一の参照記号は同一の構成要素または同機能の構成要素を指す。
【００４１】
図１は、本発明の第１の実施形態の説明用のスロット結合式放射装置の概略的な斜視図である。
【００４２】
図１では、マイクロストリップ線路１０が基板１１に埋め込まれている。この基板は、有利には高周波に適しており、たとえば低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）を有している。この低温同時焼成セラミックスは、良好な誘電特性を有するとともに、減衰が小さい。マイクロストリップ線路１０の上方に、有利には該マイクロストリップ線路１０に対して平行に、基板１１によって分離されて第１のグラウンド面１２が設けられている。
【００４３】
図示された回路の下方の端面は、第２のグラウンド面１３によって形成されている。この第２のグラウンド面は、第１のグラウンド面と同様に導電性の材料から成り、この導電性の材料は、有利には金属を含んでいる。第１のグラウンド面１２は結合開口１４を有している。この結合開口１４は、有利には矩形および／またはスロット形に設けられており、マイクロストリップ線路１０の中断端部１０’を基準として、所定の間隔ｄ（図示されていない）を有する。この結合開口１４はＹ方向に、マイクロストリップ線路１０ないしは該マイクロストリップ線路の端部１０’に対して中間に、かつこれに対して直角に延在して、十字のように方向付けされている。スロット開口１４とマイクロストリップ線路１０の端部１０’との間のＸ方向の所定の間隔は、線路波長の約１／４に相応する。すなわち、マイクロストリップ線路１０上で伝送される有効信号ｆのλ／４に相応する。この有効信号はこの実施例では、２０ＧＨｚ〜３０ＧＨｚの間の領域にある周波数帯Ｆの帯域幅を有する。
【００４４】
開口スロット１４が設けられた上方のグラウンド面１２と下方のグラウンド面１３との間には、貫通接触接続装置１５が設けられている。この貫通接触接続装置１５はこの実施形態によれば、個々の貫通接触接続エレメント１５’から成る。これらの個々の貫通接触接続エレメント１５’は有利には、ほぼ円形および／または筒形に形成されており、柵状の遮蔽装置として形成されている。
【００４５】
プレーナ形結合装置１６はこの場合、プレーナ放射器として使用され、結合開口１４によって出力結合された電磁界を使用して共振される。プレーナ形結合装置１６は有利には、結合開口１４に対して平行に方向付けされる。ここでは矩形に設けられたプレーナ放射器１６の側縁部もまた、有利には結合開口１４の縁部に対して平行に、すなわちＸ方向およびＹ方向に方向付けされている。この実施形態によれば、マイクロストリップ線路１０は結合スロット１４の領域において、該マイクロストリップ線路の中断端部１０’の前方にインピーダンス変換器１７を有する。このインピーダンス変換器１７は、必要な場合にインピーダンス整合のために使用される。結合スロット１４の領域には貫通接触接続装置１５が分布され、マイクロストリップ線路１０の終端部分１０’に長手方向に隣接してことにより、閉鎖的な遮蔽装置を形成している。
【００４６】
このようなトリプレート線路を遮蔽し、ひいては基板１１において伝搬可能ないしは共振可能な導波管モードを回避するためには、マイクロストリップ線路１０を囲む貫通接触接続装置１５または切れ目のない閉鎖的な遮蔽壁が適している。実際にはひとかたまりの壁を設ける代わりに、貫通接触接続装置１５を個々の貫通接触接続部１５’（通路）の形態で設けるのが有利である。これらの貫通接触接続部１５’は高周波側で、該通路相互間に十分に小さい横方向の間隔が設けられていることにより、ほとんど切れ目のない導電性の壁を形成する。最大の遮蔽作用は、個々の貫通接触接続エレメント１５’の間隔および直径を適切に寸法決めすることによって決定される。ここで伝搬可能ないしは共振可能な導波管モードを阻止するためには、壁相互の間隔、すなわちマイクロストリップ線路１０の一方の側に設けられた貫通接触接続装置１５と、Ｙ方向に該マイクロストリップ線路１０の他方の側に設けられた貫通接触接続装置１５との間の間隔が、所定の値を超えてはならない。
【００４７】
ここでは近似的になっている方形導波管の伝搬可能な第１の導波管モードは、ＴＥ１０モード、断面に横方向電界（ＴＥ）を伴うモードとされている。このモードの遮断周波数は、次のようになっている。
【００４８】
【数３】
2006500835.tif 000005
ここでは、ｃ０は真空内の光速（ｃ０＝３・１０８ｍ／ｓ）に相当し、ａは貫通接触接続装置１５ないしは通路壁間の間隔に相当し、εｒは基板材料の誘電率に相当する。したがって、周波数ｆｇまで導波管モードが励起されないようにするには、以下の不等式を満たさなくてはならない：
【００４９】
【数４】
2006500835.tif 000006
間隔ａは、通路の成形の電気的作用に応じて、ないしは該通路の間隔および信号路１０の付加的な（比較的小さい）影響に応じて縮小される。
【００５０】
ここでこの通路壁１５を、信号線路１０に対して平行に適切な間隔ａで案内すると、この通路壁１５は結合開口１４の領域において、直交に方向付けられた結合開口１４と交差することになり、結合スロット１４の機能ひいてはアンテナないしは伝送装置の機能が保証されなくなってしまう。それゆえ結合スロット１４の周辺では、通路壁間の間隔を格段に拡大して、開放的な信号線路１０’の領域内でスロット１４の後ろ側で初めて、たとえば本来の値にまで低減する必要がある。マイクロストリップ線路１０の開放的な端部１０’を通り過ぎた後、通路壁１５をまとめることもできるが、このことは必須ではない。というのも、ここに設けられた通路壁間の間隔は小さいので、基板の励振ないしは導波管モードは不可能であるからだ。また、最大の遮蔽作用を実現して外部から該回路への電磁波の入力結合も阻止するために有利なのは、貫通接触接続装置１５すなわち壁を、開放的な信号路１０’の長手方向に隣接してまとめることである。
【００５１】
結合開口１４の領域における貫通接触接続装置１５ないしは通路壁の寸法決めないしは構造化に関しては、この壁の間隔ａを拡大すると導波管モードの遮断周波数ｆｇが低減し、しかも一般的には、アンテナ自体の使用周波数ｆを下回って低減することを考慮しなければならない。こうすることによって、通路壁１５による結合開口１４の機能の妨害が最小になり、ないしは該回路の設計時に考慮することができるようになる。このことはさらに、この遮蔽壁１５の中で間隔Ｂを格段に拡大すると、結合開口１４の領域において空洞共振が生成される危険性もはらんでいる。場合によって発生するこの不所望の共振周波数が使用周波数領域にあると、この空洞共振はアンテナの機能を著しく損なってしまう。このことを所期のように阻止するためには、遮蔽壁１５間のＹ方向の間隔Ｂを拡大する際に、結合開口の領域において通路壁１５のＸ方向の長さＬを相応に選択しなければならない。
【００５２】
理想的な導電性の壁を備えた、幅Ｂおよび高さＨおよび長さＬを有する方形導波管共振器が完全に閉鎖され、誘電体によって充填されている場合、可能性のある離散的な共振周波数は以下の関係にしたがって求められる：
【００５３】
【数５】
2006500835.tif 000007
ここでは、ｐ，ｍおよびｎは整数の指数であり、ｃ０は真空光速を表し、εｒは非導電性の充填材料の誘電率を表している。ここで関連するＴＥ１０モードでは、ｍ＝１およびｎ＝０が適用されるので、可能性のある共振周波数は特に幅Ｂに依存し、高さＨには依存しない。整数の指数ｐはＴＥモードでは、ゼロより大きくなければならない。このことから、ＴＥ１０モードの励振可能な第１の空洞共振は以下の数式にしたがって得られる：
【００５４】
【数６】
2006500835.tif 000008
ここでスロット結合部および信号線路１０の通路遮蔽部１５を備えたアンテナを設計する際に、伝送装置１６および／またはアンテナの機能の妨害を阻止するためには、導波管に類する共振の遮断周波数は数式（１）にしたがって、特に使用信号周波数帯Ｆより下回っていなければならず、かつ、第１の共振周波数は数式（４）にしたがい、使用信号周波数帯Ｆを上回っていなければならないことを考慮すべきである。ここでは数式（１）では、ａ＝Ｂと設定される。
【００５５】
さらに図１に示されたこの実施形態では、遮蔽装置ないしは貫通接触接続装置１５を寸法決めする際に、閉鎖的な金属壁を使用する代わりに、ある程度の横方向の間隔を有する離散的な貫通接触接続エレメント１５’を使用すると導波管モードの遮断周波数に影響が及ぼされることも考慮しなければならない。また、共振器は結合スロットの領域内に、理論的なモデルのように完全に閉鎖的な壁を有さず、たとえば通路壁１５の展開領域において広範囲で入出力結合が行われ、これが共振周波数に相応に影響することも考慮しなければならない。結合スロット１４自体も共振周波数に影響を及ぼし、また、結合開口１４の下方を開放的な信号線路１０，１０’自体も共振周波数を変更してしまうこともある。
【００５６】
図２は、本発明の第１の実施形態の説明用の概略的な斜視図である。
【００５７】
図２には、図１に示された回路の一部が示されている。マイクロストリップ線路１０は誘電性の基板に埋め込まれて、第１のグラウンド面１２と第２のグラウンド面１３との間に設けられている。両グラウンド面１２，１３は、貫通接触接続装置１５ないしは遮蔽装置を形成する導電性の貫通接触接続エレメント１５’を介して相互に接続されている。ここに図示された実施形態によればマイクロストリップ線路１０は、平行な両グラウンド面１２と１３との間に面平行かつ対称的に、すなわち対称的なトリプレート配置で設けられている。有利には、マイクロストリップ線路１０はほぼ矩形の断面を有しており、それぞれ横方向に隣接する個々の貫通接触接続エレメント１５’は、とりわけ筒形に構成されている。
【００５８】
図３は、本発明の第２の実施形態の説明用の放射装置の概略的な平面図である。
【００５９】
図３には、本発明による放射装置が示されている。この放射装置が図１に示された実施形態と基本的に異なる点は、貫通接触接続装置１５はこの場合、個々の貫通接触接続エレメント１５’から成るのではなく、切れ目のない導電性の壁から成ることである。この壁は第１のグラウンド面と第２のグラウンド面との間に配置され、両グラウンド面を電気的に接触接続している。ここでは使用周波数帯Ｆは、有利には２２ＧＨｚ〜２６ＧＨｚの領域内にある。
【００６０】
図３に示されたトリプレート構造は非対称的である。すなわち、信号線路１０上方における第１のグラウンド面１２までの基板１１の高さは１５０μｍであり、信号線路１０下方における第２のグラウンド面１３までの基板１１の高さは、たとえば４５０μｍである（両グラウンド面は図３の平面図には示されていない）。結合スロットの長さ、すなわち結合スロットのＹ方向の長さは、たとえば２．６ｍｍであり、セラミック基板材料の誘電率定数εｒは、εｒ＝７．７である。ここで、貫通接触接続装置１５ないしは通路壁間の間隔ａが小さい信号線路１０の領域における導波管モードＴＥ１０の遮断周波数が、使用周波数帯Ｆより上回るようにするためには、間隔ａを数式（２）にしたがって、２．４６ｍｍより小さくしなければならない。たとえば間隔ａは、ａ＝１．９ｍｍに選択される。
【００６１】
結合開口１４による電磁的結合が遮蔽装置１５によって妨害されないようにするため、結合スロット１４の領域において通路壁の間隔Ｂを、たとえば３．６ｍｍまで増加させる。こうすることにより、ＴＥ１０モードの遮断周波数ｆｇは数式（１）にしたがって、約１５ＧＨｚまで低減する。ここでこのモードの第１の共振周波数ｆｒｅｓが、たとえば２７ＧＨｚを上回るようにし、使用周波数Ｆに対して１ＧＨｚの周波数間隔を保証するためには、数式（４）にしたがい、長さＬを２．４ｍｍより小さく選択しなければならない。さらに共振周波数ｆｒｅｓの上記の影響を補償するためには、この実施例ではＬを、有利には１．２ｍｍに選択する。
【００６２】
図４には反射係数の大きさの経過が、図３に示されたアンテナ回路全体の全波形分析のシミュレーション結果として示されている。約２７．７ＧＨｚにおいて明らかに共振が現れている。というのもここでは、反射係数の大きさは高くなっているからだ。この大きさは、関連の電磁界分布イメージ（図示されていない）を分析することによって導き出された、ここに記載されているＴＥ１０モードの導波管共振にちょうど相応する。また２２ＧＨｚ〜２６ＧＨｚの間の使用周波数帯において、１２ｄＢを上回る良好な反射減衰も現れている。さらに、整合の経過も非常に平滑になっており、このことからこの周波数領域において、共振に類する別の作用による妨害が排除されている。反射係数の経過は要望に応じて、プレーナ型結合装置１６ないしはプレーナ型放射器と、結合開口１４ないしは結合スロットと、信号線路１０とインピーダンス変成器１７とを適切に寸法決めないしは構造化することによって、大きな領域で調整することができる。
【００６３】
図５Ａには、ガルバニック分離された電磁的信号の結合装置が示されている。本発明のこの第３の実施形態では、誘電性基板１１に設けられた２つのマイクロストリップ線路１０が、結合開口１４を備えたグラウンド面１２によって分離されている。下方のマイクロストリップ線路１０は、この図では左方へ延在しており、結合開口１４に隣接する領域において開放的な端部１０’を有する。それに対して上方のマイクロストリップ線路１０は、この図では右方へ延在しており、結合スロット１４に隣接する領域に該マイクロストリップ線路の左側の自由端部１０’が設けられている。この回路は、結合スロット１４の中心を対称点として点対称的に構成されている。
【００６４】
基本的に、該回路の下方の領域は、非対称的なトリプレート給電部に相応する。しかしこのトリプレート給電部は、出力される電磁界をプレーナ型放射器（１６，ここでは図示されていない）へ伝送するのではなく、さらに先のマイクロストリップ線路１０へ伝送する。このようにして実現されるのはアンテナ素子ではなく、１つの平面上のマイクロストリップ線路の信号を電磁的に結合することによって、信号をガルバニック分離によって別の平面上にある第２のマイクロストリップ線路１０へ伝送する結合装置である。図５Ａに示されていない貫通接触接続装置ないしは遮蔽壁は、マイクロストリップ線路の領域において、とりわけ結合開口１４の領域において、上記のように構造化ないしは寸法決めされる。
【００６５】
図５Ｂには、図５Ａに示された結合装置の横断面が示されている。ここでも貫通接触接続装置は、全体的に見やすくするために図示されていないが、上記のように配置されている。
【００６６】
本発明を上記で、有利な実施例に基づいて説明したが、本発明はこれらの実施例に制限されず、多様に変更することができる。
【００６７】
とりわけ、誘電性基板、グラウンド面およびマイクロストリップ線路の上記の材料は一例であると解釈すべきである。さらに、結合スロット、プレーナ型結合装置およびマイクロストリップ線路の形状は、必ずしも矩形である必要はなく、円形、長円形、または多角形の断面ないしは上から見た概観を有することもできる。とりわけ貫通接触接続装置ないしは遮蔽壁は、相互に直角に延在しなくてもよく、曲線の移行部を有してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】本発明の第１の実施形態の説明用の一部分の斜視図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の説明用の斜視図である。
【図３】本発明の第２の実施形態の説明用の放射装置の概略的な平面図である。
【図４】図３に関連して説明された放射装置の機能の説明用のシミュレーショングラフである。
【図５Ａ】本発明の第３の実施形態の説明用の、ガルバニック分離された結合装置の概略的な縦断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第３の実施形態の説明用の、ガルバニック分離された結合装置の概略的な横断面図である。
【図６Ａ】通常のスロット結合式プレーナ放射器の概略的な縦断面図である。
【図６Ｂ】通常のスロット結合式プレーナ放射器の概略的な平面図である。
【図７Ａ】図６Ａ，Ｂに関連して示された、機械的に補強された構成の概略的な縦断面図である。
【図７Ｂ】図６Ａ，Ｂに関連して示された、機械的に補強された構成の概略的な平面図である。
【図８Ａ】非対称的なトリプレート線路給電部を有する通常のスロット結合式プレーナ放射器の概略的な縦断面図である。
【図８Ｂ】非対称的なトリプレート線路給電部を有する通常のスロット結合式プレーナ放射器の概略的な横断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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