(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平行な２つの導電体平面の間に誘電体ストリップを配するとともに、誘電体ストリップの側部における導電体平面の間隔を前記誘電体ストリップの位置における導電体平面の間隔より狭くした誘電体線路において、
前記導電体平面に垂直な方向についての前記誘電体ストリップの中央位置から前記導電体平面に垂直な方向にずれた位置に電波吸収体を挿入して成る誘電体線路減衰器。
【請求項２】
前記電波吸収体を前記誘電体ストリップの側部における前記導電体平面にほぼ接する平面内に配した請求項１に記載の誘電体線路減衰器。
【請求項３】
前記電波吸収体を、前記２つの導電体平面に垂直な方向の対称位置のうち少なくとも一対の対称位置に配置した請求項１または２に記載の誘電体線路減衰器。
【請求項４】
請求項１、２または３に記載の誘電体線路減衰器を前記誘電体ストリップの端部付近に設けて成る誘電体線路終端器。
【請求項５】
請求項１、２または３のうちいずれかに記載の誘電体線路減衰器または請求項４に記載の誘電体線路終端器を用いた無線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミリ波帯などで用いられる誘電体線路減衰器、誘電体線路終端器、およびそれらを用いた無線装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
非放射性誘電体線路（以下「ＮＲＤガイド」という。）を用いたミリ波集積回路が、電子情報通信学会論文誌C-1 Vol.J73-C-I No.3  p.87〜94 1990.3 に示されている。
【０００３】
ＮＲＤガイドは、２つの平行な導電体平面の間に誘電体ストリップを配置して、誘電体ストリップ部分を電磁波の伝搬域とし、その両側部の導電体平面で挟まれる空間を電磁波の遮断域としたものである。このようなＮＲＤガイドにおいて終端器としては、上記文献に示されているように、電磁波を吸収する抵抗膜を誘電体ストリップ部分に設けるようにしていた。
【０００４】
図１２はその終端器部分の構成を示す斜視図である。ただし図１２においては上下の導電体板は省略している。図１２に示す誘電体ストリップは上下の導電体板で挟まれて電磁波の伝搬域を構成するが、上下等分割した誘電体ストリップの間に抵抗シートと誘電体シートを挟み込んでいる。図に示すように抵抗シートの一部と誘電体シートとはテーパー状に形成していて、この部分で誘電体線路のインピーダンス変換を行うとともに、誘電体線路を伝搬するＬＳＭ０１モードのエネルギーを抵抗シートで消費させて、電磁波を吸収するようにしている。従って図におけるＡ方向から伝搬する電磁波は、この終端器部分で抵抗終端され、逆方向へは殆ど反射しない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図１２に示したような従来の誘電体線路終端器においては、電界の最も集中する部分に抵抗体が存在しないために、単位長あたりで大きな信号の減衰が得られない。したがって、十分に抵抗終端させるためには終端器の全長が長くなるという問題があった。このような誘電体線路終端器は、例えばサーキュレータの所定ポートの終端に用いたり、カップラの所定ポートの終端に用いたりするが、終端器の全長が長くなることにより、アイソレータや方向性結合器を用いた誘電体線路モジュール全体が大型化することになる。なお、例えば全長の長い終端器がモジュール全体を大きくしない位置に配置されるように、誘電体線路にベンドを設けることも小型化の上では有効であるが、ベンド部においてＬＳＭモードとＬＳＥモードとの間でのモード変換が生じて損失が増大するという問題が生じる。
【０００６】
また、誘電体線路途中の誘電体ストリップ部分に抵抗膜を設ければ、誘電体線路減衰器を構成することができるが、このような誘電体線路減衰器についても上述と同様の問題が生じる。
【０００７】
この発明の目的は、誘電体線路の電磁波伝搬方向の長さを短縮化して、全体に小型化を図った誘電体線路減衰器、誘電体線路終端器およびそれらを用いた無線装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明の誘電体線路減衰器は、略平行な２つの導電体平面の間に誘電体ストリップを配するとともに、誘電体ストリップの側部における導電体平面の間隔を前記誘電体ストリップ位置における導電体平面の間隔より狭くした誘電体線路において、導電体平面に垂直な方向についての前記誘電体ストリップの中央位置から前記導電体平面に垂直な方向にずれた位置に電波吸収体を挿入することによって構成する。
【０００９】
後述するように、上記の誘電体線路においては、誘電体ストリップの導電体平面に沿った等分割面すなわち誘電体ストリップの中央高さの位置において、使用する伝搬モードであるＬＳＭ０１モードの電界強度が弱く、そこからずれる程、その電界強度が一旦高くなって、誘電体ストリップの側部における導電体平面の高さを超えると再び弱くなる。そのため、導電体平面に垂直な方向についての前記誘電体ストリップの中央位置から前記導電体平面に垂直な方向にずれた位置に電波吸収体を挿入することによって、限られた長さの電波吸収体を用いて大きな電磁波減衰量を確保する。
【００１０】
また、この発明の誘電体線路減衰器は、前記電波吸収体を誘電体ストリップの側部における導電体平面にほぼ接する平面内に配する。この構造により、電波吸収体による電磁波の減衰効率を高くして、減衰器の小型化を図る。
【００１１】
また、この発明の誘電体線路減衰器は、前記電波吸収体を２つの導電体平面の間隙方向の対称位置の複数箇所に配置する。電波吸収体が存在しない時、誘電体線路を伝搬する電磁波の電界強度分布は誘電体ストリップの中央高さを中心として導電体平面の間隙方向に対称となるため、対称関係に複数の電波吸収体を配することによって、電磁波伝搬モードの電界分布の対称性を乱さず、反射損失特性の劣化を抑え、さらにスプリアスモードの発生を抑える。
【００１２】
この発明の誘電体線路終端器は、上記誘電体線路減衰器を誘電体ストリップの端部付近に設けることにより構成する。
【００１３】
さらに、この発明の無線装置は、上記の誘電体線路減衰器または誘電体線路終端器を設けて構成する。例えば、ミリ波送受信信号を伝搬するアイソレータやカップラ部分に誘電体線路終端器を構成して、ミリ波レーダモジュールを構成する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る誘電体線路終端器の構成を図１〜図４を参照して説明する。
図１は誘電体線路終端器の主要部の分解斜視図である。ここで１，２はそれぞれ導電体板、３はこの上下の導電体板１，２の間に配置する誘電体ストリップである。また、４は表面に抵抗体膜５を形成した基板であり、この基板４も導電体板１，２の間に配置する。
【００１５】
誘電体ストリップ３には、図に示すように段差を形成していて、その部分で上部の誘電体ストリップ３′との間に基板４を挟み込むようにしている。
【００１６】
図１において、導電体板１，２にはＡｌ等の高い導電率を有し加工性の比較的高い金属材料を用いる。または、絶縁体板にＡｌやＡｕ等の金属層を形成したものを用いる。誘電体ストリップ３，３′には、たとえば高周波特性に優れたフッ素系樹脂を用いる。またはコージュライト等の低誘電率セラミクスを用いる。基板４には、たとえば厚さ０．１〜０．３ｍｍ程度のポリエステル系樹脂のシートを用い、抵抗体膜には、たとえばＮｉ−Ｃｒ等の比較的抵抗率の高い金属、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）等の半導体またはカーボン等をスパッタリング等によって薄膜形成する。この抵抗体膜の面抵抗値は１０〜数百Ω／□程度とする。
【００１７】
図２の（Ａ）は図１に示した基板４部分の上面図、（Ｂ）は図１に示した各部を組み立てた状態での誘電体ストリップの長手方向を通り且つ導電体板に垂直な面での断面図である。
導電体板１，２には、それぞれ所定深さの溝を形成していて、これらの溝に誘電体ストリップ３，３′を嵌め込んでいる。また下部の導電体板１には、基板４を装着する凹部を形成していて、この部分で基板４を導電体板１，２の間および誘電体ストリップ３，３′の間に保持している。基板４の厚みは誘電体ストリップの厚みに比べて十分に薄いので、この基板４を挟み込むための導電体板の凹部は電磁波伝搬特性に殆ど影響を与えない。
【００１８】
図２の（Ａ）に示すように、基板４は、上下の導電体板による導電体平面の中央（１点鎖線で示す位置）より下方にｅだけずれた位置に配置している。
なお、この図２に示した例では、基板４を上下の導電体板で挟み込むために、誘電体ストリップの側面に平行な導電体板からなる側壁が遮断域に生じるが、この側壁と誘電体スリップの側面との距離ｄをある一定値以上とすることにより、誘電体線路の伝送モードに対する影響を小さくすることができる。
【００１９】
また、この第１の実施形態では、終端器の端を短絡端としているが、抵抗体膜５による電波の吸収量が十分であれば、そこを開放端としてもよい。
【００２０】
図３は誘電体線路の電磁波伝搬方向に垂直な断面における伝搬モードの電界強度分布を２次元ＦＥＭにより求めた結果を示している。ここで、電波吸収体として、厚さ０．１ｍｍのポリエステルフィルム上に面抵抗値３００〔Ω／□〕のＮｉ−Ｃｒ（抵抗体膜）を成膜したものを用いるものと仮定している。この図に示すように、導電体板に形成した溝のエッジ部分に電界が集中するため、誘電体ストリップ内における電界強度は、上下の導電体平面の中央高さの位置に比べて誘電体ストリップの側部における導電体平面に近い位置である程電界強度が高い。
【００２１】
図４は、図２に示した抵抗体膜の中央高さからのずれ（上記ｅ寸法）と減衰定数との関係を、図３に示した電界強度分布から求めた結果を示している。ここで上記ずれ量は、誘電体線路の遮断域における導電体平面の位置まで抵抗体膜の高さをずらせた時を１００％、抵抗体膜が上下２つの導電体平面の中央高さにある時を０％としている。また減衰定数は、抵抗体膜が上記中央高さにある時を１とする比例係数で表している。この図３に示すように、抵抗体膜の高さを中央高さからずらせる程、減衰定数が大きくなる。
【００２２】
次に、電波吸収体の保持形態のいくつかの例を第２〜第７の実施形態として図５〜図１０を参照して説明する。
第１の実施形態では、抵抗体膜を形成した単一の基板を用いたが、図５は抵抗体膜を形成した２つの基板を上下の導電体板の間に、上下の導電体板の間隙方向について対称関係となるように配置したものである。ここで６ａ，６ｂはそれぞれ抵抗体シートである。これらの抵抗体シート６ａ，６ｂは、第１の実施形態で示したように、基板に抵抗体膜の所定のパターンを形成したものであるが、図においては単にシートとして表している。
【００２３】
このように、２つの抵抗体シートを上下の導電体板の間に配置するために、誘電体ストリップ部分も３，３′，３″のように３つの領域に分けている。この例では、抵抗体シートを対称位置に１対だけ設けたが、２対以上の抵抗体シートをそれぞれ対称位置に配置してもよい。なお、抵抗体シートとしては、文字どおり、抵抗体材料をシート状に成形したものを用いてもよい。
【００２４】
このように、電波吸収体を２つの導電体平面の間隙方向の対称位置に配置することにより、誘電体線路を伝搬するモードの対称性が保たれ、反射損失特性の劣化が抑えられ、さらにスプリアスモードの発生が抑えられる。
【００２５】
図６に示す例は、上下の導電体板１，２の、誘電体ストリップ３，３′を挿入すべき溝のエッジ部分を面取りしたものである。この構造により、導電体板１，２に対する誘電体ストリップ３，３′の嵌め込みが容易となり、組立性が向上する。
【００２６】
図７に示す例では、導電体板１に、抵抗体シート６の厚み分の溝を、誘電体ストリップ３を嵌め込む溝の両側部に広がるように形成し、その溝に抵抗体シート６を嵌め込んで、この抵抗体シートを導電体板１，２の間によって挟み込むようにしたものである。この構造により、抵抗体シート６が誘電体ストリップ３，３′の側部の遮断域における導電体平面にほぼ接する平面内に位置することになり、大きな減衰定数が得られる。また、抵抗体シートが接する側の導電体板の構造が簡単となる。
【００２７】
図８に示す例では、誘電体ストリップを嵌め込む溝のエッジ部を面取りするとともに、上下の導電体板１，２に設けた溝深さの合計が、誘電体ストリップ３，３′および抵抗体シート６を重ねた高さに略等しくしたものである。この場合には、上記面取り部分による空間が遮断域となる。このような場合にも、抵抗体シート６を中央高さよりずれた位置に配置することにより、所定の大きな減衰定数が得られる。
【００２８】
以上に示した例では、いずれも抵抗体シート６を上下の導電体板１，２で挟み込むようにしたが、図９に示すように、抵抗体シート６を誘電体ストリップ３，３′に対して接着剤などを用いて固定してもよい。
【００２９】
次に、第８の実施形態としての誘電体線路減衰器の２つの構成例を図１０を参照して説明する。
図１０の（Ａ），（Ｂ）はそれぞれ上部の導電体板および上部の誘電体ストリップ部分を取り除いた状態での平面図である。いずれの例も基板４の上面に、誘電体ストリップ３の長手方向の両端部から中央方向にかけて幅が次第に広くなるように抵抗体膜５のパターンを形成している。これにより、誘電体線路の伝搬モードであるＬＳＭ０１モードの電磁波に抵抗体膜５が結合して、これを減衰させる。したがって、ポート＃Ａからポート＃Ｂ方向へ電磁波が伝搬する際、または逆にポート＃Ｂからポート＃Ａ方向へ電磁波が伝搬する際に、電磁波が所定量だけ減衰する。
【００３０】
次に、第９の実施形態に係る無線装置の構成を図１１を参照して説明する。  図１１はミリ波レーダモジュールのブロック図である。ここでＶＣＯはガンダイオード発振器とバラクタダイオードなどの可変リアクタンス素子による電圧制御発振器であり、変調信号に応じたミリ波信号を発振する。サーキュレータＡと終端器ＡはＶＣＯの出力信号をカップラ方向へ伝送するとともに、ＶＣＯ方向へ戻る反射波を終端器Ａで吸収する。このサーキュレータＡと終端器Ａとによってアイソレータを構成する。カップラはサーキュレータＡからの信号を送信信号ＴｘとしてサーキュレータＢ方向へ伝搬させるとともに、その一部をローカル信号Ｌｏとして取り出す。終端器ＢはサーキュレータＢからカップラ方向へ戻る反射波を吸収する。このカップラと終端器Ｂとにより方向性結合器を構成する。サーキュレータＢは送信信号Ｔｘをアンテナへ伝搬させ、アンテナからの受信信号Ｒｘをミキサーへ伝搬させる。ミキサーはこの受信信号Ｒｘと上記ローカル信号Ｌｏとをミキシングして、そのビート信号を中間周波信号ＩＦとして出力する。  図１１に示した終端器Ａ，終端器Ｂとして、第１〜第７の実施形態で示した、いずれかの誘電体線路終端器を用いる。また、例えばローカル信号Ｌｏを減衰させるためには、そのローカル信号が伝搬する箇所に第８の実施形態で示した誘電体線路減衰器を用いる。
【００３１】
なお、各実施形態では誘電体ストリップの一部に段差を設けて、その部分に基板を配置し、段差部分を埋める誘電体ストリップとその段差との間に基板を挟み込むようにした構造を示したが、誘電体ストリップの長手方向の全長にわたって誘電体ストリップを上下に分割し、その間に、抵抗体膜パターンを形成した基板を配置するようにしてもよい。
【００３２】
【発明の効果】
請求項１，４に記載の発明によれば、限られた長さの電波吸収体でも大きな電磁波減衰量が確保でき、誘電体線路の電磁波伝搬方向の長さを短縮化でき、全体に小型化を図ることができる。
【００３３】
請求項２に記載の発明によれば、電波吸収体による電磁波の減衰効率が最も高くなり、大きな減衰量を得ることができる。また、電波吸収体が接する側の導電体平面の構造が単純となり、製作が容易となる。
【００３４】
請求項３に記載の発明によれば、電波吸収体部分での反射損失特性の劣化が抑えられ、スプリアスモードの発生も抑えられる。
【００３５】
請求項５に記載の発明によれば、例えば、ミリ波送受信信号を伝搬するアイソレータやカップラ部分に誘電体線路終端器を構成して、ミリ波レーダモジュール等を容易に小型化するできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る誘電体線路終端器の構成を示す分解斜視図
【図２】同誘電体線路終端器の主要部の断面図
【図３】同誘電体線路終端器における電波吸収体の中心からの相対ずれ量と減衰定数との関係を示す図
【図４】同誘電体線路終端器における誘電体線路の伝搬方向の垂直面での電界強度の分布を示す図
【図５】第２の実施形態に係る誘電体線路終端器の断面図
【図６】第３の実施形態に係る誘電体線路終端器の断面図
【図７】第４の実施形態に係る誘電体線路終端器の断面図
【図８】第５の実施形態に係る誘電体線路終端器の断面図
【図９】第６の実施形態に係る誘電体線路終端器の断面図
【図１０】第７の実施形態に係る誘電体線路減衰器の主要部の平面図
【図１１】第８の実施形態に係るミリ波レーダモジュールのブロック図
【図１２】従来の誘電体線路終端器の構成を示す斜視図
【符号の説明】
１，２−導電体板
３，３′３″−誘電体ストリップ
４−基板
５−抵抗体膜（電波吸収体）
６−抵抗体シート
【図１】
0004032592.tif 000002
【図２】
0004032592.tif 000003
【図３】
0004032592.tif 000004
【図４】
0004032592.tif 000005
【図５】
0004032592.tif 000006
【図６】
0004032592.tif 000007
【図７】
0004032592.tif 000008
【図８】
0004032592.tif 000009
【図９】
0004032592.tif 000010
【図１０】
0004032592.tif 000011
【図１１】
0004032592.tif 000012
【図１２】
0004032592.tif 000013