(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の平行平板により誘電体ストリップを挟み込んで構成したＬＳＥ01モード伝送型のＮＲＤガイドを使用する超高周波回路において、
前記平行平板に直交する前記誘電体ストリップの側面に共平面線路を形成し、該共平面線路に表面実装型のマイクロ波回路素子を実装したことを特徴とする超高周波回路。
【請求項２】
前記共平面線路を一対の接地導体と該両接地導体の間に配置した中心ストリップ導体とから構成し、該中心ストリップ導体の端部を開放端として、前記ＮＲＤガイドに結合させたことを特徴とする請求項１に記載の超高周波回路。
【請求項３】
前記誘電体ストリップをセラミックスで形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の超高周波回路。
【請求項４】
前記マイクロ波回路素子に電圧を供給する電源供給部を、前記共平面線路に形成したことを特徴とする請求項１乃至３に記載の超高周波回路。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＬＳＥ01モード伝送型のＮＲＤガイド（Nonradiative Dielectic  Waveguide ：非放射性誘電体ガイド）にマイクロ波回路素子を搭載して構成した超高周波回路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超高周波回路では、その量産性の良さ等からマイクロストリップ線路が従来から広く使われてきたが、周波数の高い例えば３０ＧＨｚ以上のミリ波領域では伝送損失が大きくなり、使用に不向きであるところから、そのミリ波領域での伝送損失の小さな線路として、誘電体線路、特に不要輻射を抑制したＮＲＤガイド（IEEE MTT-29,11,pp1188-1192,Nov.1981)が注目されている。
【０００３】
このＮＲＤガイドは、図３に示すように、電磁波が伝搬する誘電体ストリップ１を導電性金属からなる２枚の平行平板２，３で挟んだ構造であり、この平行平板２，３の対面間隔を使用周波数の波長の1/2以下に設定することにより、この誘電体ストリップ１以外の場所での電磁波を遮断してその放射を抑制し、その電磁波を誘電体ストリップ１に沿って低損失で伝搬させることができる。
【０００４】
従来では、このＮＲＤガイドの主要伝送波として、その低伝送損失性から、ＬＳＭ01モードが使用されてきたが、誘電体ストリップとして近年発展の目覚ましいセラミックス等の高誘電率材料を用いた場合には、予想以上に伝送損失が大きく、また不要モードが発生し易いという問題が明らかになってきた。
【０００５】
しかし、セラミック等の高誘電率材料を効果的に使用できれば、回路の小型化や伝送損失の低減が実現可能であり、そのメリットが大きいところから、近年の研究において、伝送損失が大きいと一般的に考えられ、使用されることの少なかったＬＳＥ01モードが注目されてきた。
【０００６】
このＬＳＥ01モードは、ＬＳＭ01モードよりも遮断周波数が低く、ＮＲＤガイドの非放射モードとしては最低次のモードであり、他モードとのモード結合を起こしにくく、その取り扱いは比較的容易であるが、従来一般に使用されてきたテフロン、ポリスチレン等の低誘電率材料を誘電体ストリップとして用いた場合には、伝送帯域が狭いという問題があった。
【０００７】
ところが、近年研究が進み、誘電体ストリップとして前記したセラミック等の高誘電率材料を用いた場合には、ＬＳＥ01モードの伝送帯域幅や損失等は、ＬＳＭ01モードにまさる特性を有することが判明してきた。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このようなＬＳＥ01モードを伝送波としたＮＲＤガイドを使用して超高周波回路を構成する場合、半導体デバイス、ＭＭＩＣ等のマイクロ波回路素子をいかに装着して回路を構成するかが重要な課題となる。
【０００９】
ＬＳＥ01モード伝送ＮＲＤガイドは、図４に示すような電磁界分布を持っているので、ＮＲＤガイドとマイクロ波回路素子の結合方法として、マイクロ波回路素子の出力を同軸出力とし、図５に示すように誘電体ストリップ１の側面に同軸線路２１の中心導体２１１を押し当てるようにした構造が考えられている。２２は同軸線路２１の取付用及びインピーダンスマッチング用として働く金属ブロックである。
【００１０】
しかしながら、この構造は、マイクロ波回路素子の入出力線路に同軸線路を使用するものであり、バラツキやコスト高を招き、量産性が悪く現実的でない。
【００１１】
本発明の課題は、マイクロ波回路素子を生産性良くＬＳＥ01モード伝送ＮＲＤガイドに装着可能にした超高周波回路を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するための第１の発明は、導電性の平行平板により誘電体ストリップを挟み込んで構成したＬＳＥ01モード伝送型のＮＲＤガイドを使用する超高周波回路において、前記平行平板に直交する前記誘電体ストリップの側面に共平面線路を形成し、該共平面線路に表面実装型のマイクロ波回路素子を実装して構成した。
【００１３】
第２の発明は、第１の発明において、前記共平面線路を一対の接地導体と該両接地導体の間に配置した中心ストリップ導体とから構成し、該中心ストリップ導体の端部を開放端として、前記ＮＲＤガイドに結合させるよう構成した。
【００１４】
第３の発明は、前記誘電体ストリップをセラミックスで形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の超高周波回路。
【００１５】
第４の発明は、第１乃至第３の発明において、前記マイクロ波回路素子に電圧を供給する電源供給部を、前記共平面線路に形成して構成した。
【００１６】
【発明の実施の形態】
［実施形態１］
図１は本発明の超高周波回路をガン発振器に適用した実施形態１の構成を示す図である。図３と同様に、１は誘電体ストリップ、２、３はこの誘電体ストリップ１を両側から挟持する導電性金属からなる平行平板であり、これらによりＮＲＤガイドが構成されている。
【００１７】
４は誘電体ストリップ１の側面に金属薄膜により形成した共平面線路であり、インピーダンスマッチング用のテーパ部４１１、４２１を有する接地導体４１，４２、その接地導体４１，４２の中間に配置され一端が開放端４３１に形成された中心ストリップ導体４３から構成されている。接地導体４１，４２と中心ストリップ導体４３は同一平面内に形成されている。なお、接地導体４１，４２は平行平板２，３と導通する。
【００１８】
そして、その接地導体４１，４２、中心ストリップ導体４３には表面実装型のガンダイオード５が搭載されている。６は直流電源導入部、７はこの直流電源導入部６と中心ストリップ導体４３の他端との間に配置したチョークである。
【００１９】
本実施形態のガン発振器では、ＮＲＤガイドの寸法（平行平板２，３の対向間隔等）を、使用周波数帯域でＬＳＥ01モードが伝送可能で、且つＬＳＭ01モードが遮断される寸法に設定する。なお、共平面線路４の接地導体４１，４２、中心ストリップ導体４３の金属薄膜の形成には、どのような方法でも適用でき、例えば、誘電体ストリップ１の側面をメタライズしてそれにエッチング技術を用いてパターン描画して形成する方法がある。
【００２０】
以上のように構成されたガン発振器では、ガンダイオード５に対して直流電源導入部６から所定の直流電圧が印加され発振動作が開始する。そして、ここで発振したマイクロ波は、共平面線路４からその中心ストリップ導体４３の開放端４３１においてＮＲＤガイドと結合し、伝送損失の少ないＮＲＤガイドによって他の図示しない素子に伝送される。このとき、直流電源導入部６の方向へ漏洩するマイクロ波は、チョーク７によって大きく抑制され、その直流電源部６の保護が図られる。
【００２１】
このように、本実施形態１では、ＮＲＤガイドの誘電体ストリップ１の側面に共平面線路４を構成し、そこに表面実装型のガンダイオード５を搭載することで、ＮＲＤガイドのＬＳＥ01モードにそのガンダイオード５を結合可能であり、よってガン発振器の量産性に向き、その製造コストを低く抑えることができる。
【００２２】
また、ＮＲＤガイドの誘電体ストリップ１として、セラミックス等（例えばアルミナでは比誘電率が９程度）の高誘電率材料を用いることで小形化が可能であり、このセラミックス等の高誘電率材料は低誘電率材料であるテフロンやポリスチレン等（比誘電率が２〜４）に比べて熱伝導率が高いので、ガンダイオード５で発生した熱を誘電体ストリップ１を経由させて平行平板２，３に効率良く伝達させることができ、そのガンダイオード５の温度上昇を効果的に抑えることができる。
【００２３】
［実施形態２］
図２は本発明の超高周波回路を低雑音増幅器に適用した実施形態２の構成を示す図である。
【００２４】
８は誘電体ストリップ１の側面に金属薄膜により形成した共平面線路であり、インピーダンスマッチング用のテーパ部８１１、８１２を両端に有する接地導体８１、同様にインピーダンスマッチング用のテーパ部８２１、８２２を両端に有する接地導体８２、その接地導体８１，８２の中間に配置され両端が開放端８３１、８３２に形成された中心ストリップ導体８３から構成されている。９は表面実装型の低雑音増幅素子であり、共平面線路８上に搭載され、接地導体８１に分離形成された直流電源導入部１０から電源が供給されるようになっている。
【００２５】
この低雑音増幅器では、共平面線路８の中心ストリップ導体８３の一方の開放端８３１がマイクロ波の入力端子（又は出力端子）、他方の開放端８３２が出力端子（又は入力端子）として、ＮＲＤガイドと結合している。なお、接地導体８１，８２は平行平板２，３と導通する。低雑音増幅素子９への電圧は、平板２に形成した貫通孔から直流電源導入部１０にリード線で供給する。この電圧供給経路にはチョーク（図示せず）を設けて電源を保護することが好ましい。
【００２６】
このように、２個の端子を持つ低雑音増幅素子９であっても、ＮＲＤガイドに容易に搭載可能である。また、この低雑音増幅器でも、誘電体ストリップ１にセラミックス等の高誘電率材料を使用することで、低雑音増幅素子９に発生する熱を平板２，３に効果的に放熱できる。
【００２７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ＬＳＥ01モード伝送型のＮＲＤガイドの誘電体ストリップに共平面線路を形成し、そこに表面実装型のマイクロ波回路素子を実装するので、同軸線路を使用することなく、共平面線路を介してマイクロ波回路素子とＮＲＤガイドとを結合することができ、製造が容易で量産性に適する構成を実現できる。
【００２８】
また、誘電体ストリップにセラミック等の高誘電率材料を使用することで、ＮＲＤガイドを小型化させたり、共平面線路に表面実装したマイクロ波回路素子で発生する熱を効果的に平行平板に放熱させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態１のガン発振器の構成を示す図である。
【図２】  本発明の実施形態２の低雑音増幅器の構成を示す図である。
【図３】  ＮＲＤガイドの構成を示す図である。
【図４】  ＬＳＥ01モード伝送型のＮＲＤガイドの電磁界分布の説明図である。
【図５】  ＬＳＥ01モード伝送型のＮＲＤガイドと同軸線路との結合の構成を示す図である。
【符号の説明】
１：誘電体ストリップ
２，３：導電性金属の平行平板
４：共平面線路、４１、４２：接地導体、４１１，４２１：テーパ部、４３：中心ストリップ導体、４３１：開放端
５：ガンダイオード（表面実装型のマイクロ波回路素子）
６：直流電源導入部
７：チョーク
８：共平面線路、８１：接地導体、８１１，８１２：テーパ部、８２：接地導体、８２１，８２２：テーパ部、８３：中心ストリップ導体、８３１，８３２：開放端
９：低雑音増幅素子（表面実装型のマイクロ波回路素子）
１０：直流電源導入部
【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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