JP4854622B2 - Connection structure of rectangular waveguide section and differential line section - Google Patents
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Description
本発明は、ミリ波等の高周波帯で多く用いられる方形導波管とストリップライン等との接続構造に関するものであり、特に差動信号が伝送される差動線路と導波管との接続構造に関するものである。 The present invention relates to a connection structure between a rectangular waveguide frequently used in a high frequency band such as a millimeter wave and a strip line, and more particularly to a connection structure between a differential line through which a differential signal is transmitted and the waveguide. It is about.
ミリ波等の高周波帯で多く用いられる方形導波管とストリップライン等との接続構造に関しては、従来から様々な構造が提案されており、例えば、方形導波管の管壁に形成したスロットに対向し、かつスロットの長辺に直交するようにマイクロストリップラインを配置して、マイクロストリップラインの周囲に発生する磁界がスロットを介して方形導波管の内部に進入するようにしてマイクロストリップラインと導波管とを接続する構造が提案されている(例えば、特許文献1を参照。)。
しかしながら、従来提案された方形導波管とストリップライン等との接続構造においては、方形導波管に接続されるストリップライン等の線路はいずれも不平衡線路であり、差動信号が伝送される一対の線路導体からなる差動線路と方形導波管とを直接接続して差動信号をそのまま方形導波管に入力することはできなかった。このため、外部からのノイズの影響が小さく、かつ外部へのノイズの放射も少ない差動線路を方形導波管に接続する場合においても、差動線路をラットレース回路等へ接続して一本の不平衡線路に変換した後に方形導波管に接続する必要があり、差動線路から不平衡線路への変換ロスが発生するという問題や、不平衡線路において外部からのノイズの混入や外部へのノイズの放射が発生するという問題があった。 However, in the conventionally proposed connection structure between the rectangular waveguide and the stripline, the lines such as the stripline connected to the rectangular waveguide are all unbalanced lines, and a differential signal is transmitted. A differential line composed of a pair of line conductors and a rectangular waveguide cannot be directly connected and a differential signal cannot be directly input to the rectangular waveguide. For this reason, even when connecting a differential line that is less affected by external noise and that emits less external noise to a rectangular waveguide, connect the differential line to a rat race circuit, etc. It is necessary to connect to a rectangular waveguide after converting to an unbalanced line, and there is a problem that conversion loss from the differential line to the unbalanced line occurs. There was a problem that radiation of noise occurred.
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、方形導波管と差動線路とを直接接続することを可能にする方形導波管部と差動線路部との接続構造を提供することにある。 The present invention has been devised in view of such problems in the prior art, and an object of the present invention is to provide a rectangular waveguide section that enables direct connection between a rectangular waveguide and a differential line. And providing a connection structure between the differential line section and the differential line section.
本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造は、方形導波管部と、該方形導波管部の上側の管壁に配置された、誘電体層の下面に接地導体を、上面または内部に差動信号が伝送される一対の線路導体を有する差動線路部とを、前記方形導波管部の上側の管壁および前記接地導体を貫通する矩形状のスロットを設けるとともに、前記一対の線路導体のそれぞれの端部を前記スロットの一対の長辺の中央部に隣接する前記接地導体にそれぞれ接続する一対の貫通導体を設けて接続して構成されており、前記一対の線路導体が前記スロットの一対の長辺にそれぞれ平行に形成されていることを特徴とするものである。
The connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion according to the present invention includes a rectangular waveguide portion and a ground conductor on the lower surface of the dielectric layer disposed on the upper tube wall of the rectangular waveguide portion. And a differential line portion having a pair of line conductors through which differential signals are transmitted on the upper surface or inside, and a rectangular slot penetrating the upper tube wall of the rectangular waveguide portion and the ground conductor. And a pair of through conductors connecting the respective end portions of the pair of line conductors to the ground conductors adjacent to the center portions of the pair of long sides of the slot, respectively , The line conductors are formed in parallel to the pair of long sides of the slot .
さらに、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造は、上記各構成において、前記スロットは、前記方形導波管部の幅方向の中央部に前記一対の長辺が前記方形導波管部の幅方向に平行になるように形成されていることを特徴とするものである。 Furthermore, in the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion according to the present invention, in each of the above configurations, the slot has the pair of long sides at the center in the width direction of the rectangular waveguide portion. It is formed so as to be parallel to the width direction of the rectangular waveguide portion.
またさらに、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造は、上記構成において、前記スロットは、前記方形導波管部の長手方向における端面に隣接する位置または該端面から前記方形導波管部を伝送する高周波信号の波長の1/2の整数倍だけ離れた位置に形成されていることを特徴とするものである。 Still further, according to the connection structure of the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, in the above configuration, the slot is located at a position adjacent to an end surface in the longitudinal direction of the rectangular waveguide portion or from the end surface. It is characterized in that it is formed at a position separated by an integral multiple of ½ of the wavelength of the high-frequency signal transmitted through the rectangular waveguide portion.
さらにまた、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造は、上記各構成において、前記接地導体と前記方形導波管部の前記上側の管壁とが一体的に形成されていることを特徴とするものである。 Furthermore, in the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, the ground conductor and the upper tube wall of the rectangular waveguide portion are integrally formed in each of the above configurations. It is characterized by that.
またさらに、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造は、上記各構成において、前記方形導波管部は金属導波管であることを特徴とするものである。 Furthermore, the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion according to the present invention is characterized in that, in each of the above configurations, the rectangular waveguide portion is a metal waveguide.
さらにまた、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造は、上記各構成において、前記方形導波管部が、導波管用誘電体層の上面に配置されて前記上側の管壁となる上側主導体層と、前記導波管用誘電体層の下面に配置されて下側の管壁となる下側主導体層と、前記高周波信号の伝送方向に前記高周波信号の波長の1/2未満の繰り返し間隔で、かつ前記伝送方向と直交する方向に所定の間隔をあけて、前記上側主導体層および前記下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された長手方向の2列の側壁用貫通導体群とを具備して成り、前記上側主導体層,前記下側主導体層および前記2列の側壁用貫通導体群で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する誘電体導波管であることを特徴とするものである。 Furthermore, in the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion according to the present invention, the rectangular waveguide portion is arranged on the upper surface of the dielectric layer for the waveguide in each of the above-described configurations. An upper main conductor layer serving as a tube wall; a lower main conductor layer serving as a lower tube wall disposed on the lower surface of the waveguide dielectric layer; and a wavelength of the high-frequency signal in the transmission direction of the high-frequency signal. The upper main conductor layer and the lower main conductor layer are arranged so as to be electrically connected at a repetition interval of less than 1/2 and at a predetermined interval in a direction orthogonal to the transmission direction. A high-frequency signal is transmitted by a region surrounded by the upper main conductor layer, the lower main conductor layer, and the two rows of through-hole conductor groups. It is characterized by being a dielectric waveguide.
本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によれば、方形導波管部と、方形導波管部の上側の管壁に配置された、誘電体層の下面に接地導体を、上面または内部に差動信号が伝送される一対の線路導体を有する差動線路部とを、方形導波管部の上側の管壁および接地導体を貫通する矩形状のスロットを設けるとともに、一対の線路導体のそれぞれの端部をスロットの一対の長辺の中央部に隣接する接地導体にそれぞれ接続する一対の貫通導体を設けて接続したことから、差動線路部と方形導波管部とを直接接続することができ、差動信号を不平衡信号に変換することなく、差動信号のままで方形導波管部に入力することができる。これにより、差動信号が伝送される一対の線路導体からなる差動線路を方形導波管に接続する場合において、差動線路をラットレース回路等へ接続して一本の不平衡線路に変換した後に方形導波管部に接続する必要がなくなるので、差動線路から不平衡線路への変換に伴う損失が発生するという問題や、不平衡線路において外部からのノイズの混入や外部へのノイズの放射が発生するという問題を解消することができる。 According to the connecting structure of the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, the rectangular waveguide portion and the lower surface of the dielectric layer disposed on the upper tube wall of the rectangular waveguide portion are grounded. The conductor is provided with a differential line part having a pair of line conductors through which differential signals are transmitted on the upper surface or inside, and a rectangular slot penetrating the upper wall of the rectangular waveguide part and the ground conductor. The differential line section and the rectangular waveguide are connected by providing a pair of through conductors that connect the end portions of the pair of line conductors to the ground conductors adjacent to the center portions of the pair of long sides of the slot. The differential signal can be directly input to the rectangular waveguide unit without converting the differential signal into an unbalanced signal. As a result, when connecting a differential line consisting of a pair of line conductors that transmit differential signals to a rectangular waveguide, the differential line is connected to a rat race circuit or the like and converted to a single unbalanced line. Since there is no need to connect to the rectangular waveguide after the operation, there is a problem of loss due to the conversion from the differential line to the unbalanced line. The problem of generation of radiation can be solved.
なお、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によって方形導波管部と差動線路部とが電気的に接続されるメカニズムとしては、差動線路部の一対の線路導体を流れる差動信号が一対の貫通導体を介してスロットの一対の長辺の中央部に隣接する接地導体に供給されることによって、スロットの一対の長辺の中央部の間に振動電界が発生し、この振動電界によって発生する電磁波が方形導波管部の内部に伝わるためではないかと考えられる。 In addition, as a mechanism in which the rectangular waveguide portion and the differential line portion are electrically connected by the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, a pair of lines of the differential line portion is used. The differential signal flowing through the conductor is supplied to the ground conductor adjacent to the center portion of the pair of long sides of the slot through the pair of through conductors, so that an oscillating electric field is generated between the center portions of the pair of long sides of the slot. It is thought that the electromagnetic wave generated and generated by this oscillating electric field is transmitted to the inside of the rectangular waveguide portion.
また、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によれば、差動線路部の一対の線路導体がスロットの一対の長辺にそれぞれ平行に形成されていることから、一対の線路導体の周囲に発生する磁界がスロットを介して方形導波管部の内部へ進入することを最小限に抑制できるので、方形導波管部の内部の電磁界の乱れを防止することができる。 Further, according to the connection structure of the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, since the pair of line conductors of the differential line portion are formed in parallel to the pair of long sides of the slot, Since the magnetic field generated around the pair of line conductors can be suppressed to the minimum through the slot and enter the rectangular waveguide section, it is possible to prevent disturbance of the electromagnetic field inside the rectangular waveguide section. Can do.
さらに、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によれば、スロットは、方形導波管部の幅方向の中央部に一対の長辺が方形導波管部の幅方向に平行になるように形成されていることから、スロットの一対の長辺の中央部の間に発生する振動電界が導波管部の幅方向において方形導波管の基本モード(TE10モード)の電界強度が最も高い位置に発生し、振動電界の方向が導波管部の長手方向に一致し、かつ基本モードのスロットの形成位置における磁界の向きと直交するので、方形導波管部と差動線路部との接続における損失を小さくすることができる。 Furthermore, according to the connection structure of the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, the slot has a pair of long sides at the center portion in the width direction of the rectangular waveguide portion and the width of the rectangular waveguide portion. Therefore, the oscillating electric field generated between the center portions of the pair of long sides of the slot is formed in the fundamental mode (TE 10 mode) of the rectangular waveguide in the width direction of the waveguide portion. ) Is generated at the position where the electric field strength is the highest, the direction of the oscillating electric field coincides with the longitudinal direction of the waveguide section, and is orthogonal to the direction of the magnetic field at the position where the slot of the fundamental mode is formed. Loss in the connection between and the differential line portion can be reduced.
またさらに、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によれば、スロットが方形導波管部の長手方向における端面に隣接する位置または端面から方形導波管部を伝送する高周波信号の波長の1/2の整数倍だけ離れた位置に形成されていることから、スロットが導波管部の長手方向において基本モード(TE10モード)の電界強度が最も高い位置に形成されているので、方形導波管部と差動線路部との接続における損失をさらに小さくすることができる。なお、方形導波管部の長手方向における端面とは、方形導波管部の長手方向における端面を形成する管壁の内側の壁面を意味し、スロットの位置とはスロットの中心の位置を意味する。また、当然のことながら、方形導波管部を伝送する高周波信号の波長とは方形導波管部の管内における波長であり、方形導波管部の管内が誘電体で満たされている場合には、空気中における波長よりも短くなる。 Still further, according to the connection structure of the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, the slot is transmitted from the position adjacent to or in the longitudinal direction of the rectangular waveguide portion to the rectangular waveguide portion. The slot is formed at a position where the electric field intensity of the fundamental mode (TE 10 mode) is the highest in the longitudinal direction of the waveguide portion because it is formed at a position separated by an integral multiple of 1/2 of the wavelength of the high-frequency signal to be transmitted. Therefore, the loss in the connection between the rectangular waveguide portion and the differential line portion can be further reduced. The end face in the longitudinal direction of the rectangular waveguide portion means the inner wall surface of the tube wall forming the end face in the longitudinal direction of the rectangular waveguide portion, and the slot position means the position of the center of the slot. To do. Of course, the wavelength of the high-frequency signal transmitted through the rectangular waveguide section is the wavelength within the rectangular waveguide section, and when the rectangular waveguide section is filled with a dielectric. Becomes shorter than the wavelength in air.
さらにまた、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によれば、接地導体と方形導波管部の上側の管壁とが一体的に形成されていることから、接地導体と方形導波管部の上側の管壁との位置ずれに起因してスロットの形状寸法がばらつくのを防止することができるので、量産性に優れた方形導波管部と差動線路部との接続構造を得ることができる。なお、接地導体と方形導波管部の上側の管壁とが一体的に形成されているとは、1つの導体が接地導体および方形導波管部の上側の管壁の両方の機能を有していることを意味する。 Furthermore, according to the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, since the ground conductor and the upper tube wall of the rectangular waveguide portion are integrally formed, Since it is possible to prevent variation in the shape of the slot due to the displacement between the conductor and the upper tube wall of the rectangular waveguide portion, the rectangular waveguide portion and differential line portion excellent in mass productivity Connection structure can be obtained. Note that the ground conductor and the upper tube wall of the rectangular waveguide portion are integrally formed. One conductor has the functions of both the ground conductor and the upper tube wall of the rectangular waveguide portion. Means that
またさらに、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によれば、方形導波管部が金属導波管であることから、導波管部の内部に誘電体が存在しないため、誘電体の誘電損失が発生しないので、方形導波管部における伝送損失を小さくすることができる。 Furthermore, according to the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, since the rectangular waveguide portion is a metal waveguide, there is a dielectric inside the waveguide portion. Therefore, the dielectric loss of the dielectric does not occur, and the transmission loss in the rectangular waveguide portion can be reduced.
さらにまた、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造によれば、方形導波管部が、導波管用誘電体層の上面に配置されて上側の管壁となる上側主導体層と、導波管用誘電体層の下面に配置されて下側の管壁となる下側主導体層と、高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長の1/2未満の繰り返し間隔で、かつ伝送方向と直交する方向に所定の間隔をあけて、上側主導体層および下側主導体層の間を電気的に接続するように配置された長手方向の2列の側壁用貫通導体群とを具備して成り、上側主導体層,下側主導体層および2列の側壁用貫通導体群で囲まれた領域によって高周波信号を伝送する誘電体導波管であることから、誘電体セラミックの積層体の内部に容易に導波管部を形成することができるので、量産性に優れた方形導波管部と差動線路部との接続構造を得ることができる。 Furthermore, according to the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention, the rectangular waveguide portion is disposed on the upper surface of the waveguide dielectric layer and becomes the upper tube wall. A main conductor layer, a lower main conductor layer which is disposed on the lower surface of the waveguide dielectric layer and serves as a lower tube wall, and a repetition interval of less than half of the wavelength of the high frequency signal in the transmission direction of the high frequency signal And two rows of through conductors for side walls in the longitudinal direction arranged so as to electrically connect the upper main conductor layer and the lower main conductor layer with a predetermined interval in a direction orthogonal to the transmission direction A dielectric waveguide that transmits a high-frequency signal by a region surrounded by an upper main conductor layer, a lower main conductor layer, and two rows of through conductor groups for side walls. Since the waveguide section can be easily formed inside the laminated body, rectangular guides with excellent mass productivity It is possible to obtain a connection structure between the tube portion and the differential line portion.
以下、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, a connection structure between a rectangular waveguide portion and a differential line portion according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
(実施の形態の第1の例)
図1は本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造の実施の形態の一例を模式的に示す斜視図である。図2は図1に示す方形導波管部と差動線路部との接続構造を模式的に示す上から見た透視図である。図3は図1のX−X’線断面図である。
(First example of embodiment)
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an example of an embodiment of a connection structure between a rectangular waveguide portion and a differential line portion of the present invention. FIG. 2 is a top perspective view schematically showing a connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion shown in FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line XX ′ of FIG.
本例の方形導波管部と差動線路部との接続構造は、図1〜図3に示すように、方形導波管部10と、方形導波管部10の上側の管壁11に配置された、誘電体層21の下面に接地導体22を、上面に差動信号が伝送される一対の線路導体23a,23bを有する差動線路部20とを、方形導波管部10の上側の管壁11および接地導体22を貫通する矩形状のスロット30を設けるとともに、一対の線路導体23a,23bのそれぞれの端部をスロット30の一対の長辺31a,31bの中央部に隣接する接地導体22にそれぞれ接続する一対の貫通導体24a,24bを設けて接続している。
As shown in FIG. 1 to FIG. 3, the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion in this example is formed on the
また、差動線路部20の一対の線路導体23a,23bはスロット30の一対の長辺31a,31bにそれぞれ平行に形成されている。スロット30は、方形導波管部10の幅方向の中央部に一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の幅方向に平行になるように形成されており、かつ方形導波管部10の長手方向における端面12の内側の壁面から方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2倍だけ離れた位置に形成されている。なお、本例における方形導波管部10は金属導波管である。
The pair of
このような構造を有する本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造においては、差動線路部20の一対の線路導体23a,23bを流れる差動信号が一対の貫通導体24a,24bを介してスロット30の一対の長辺31a,31bの中央部に隣接する接地導体22に供給されることによって、スロット30の一対の長辺31a,31bの中央部の間に振動電界が発生し、この振動電界によって方形導波管部10の内部を伝搬する電磁波を発生させることができる。
In the connection structure between the
本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造によれば、差動線路部20と方形導波管部10とが直接接続されて、差動信号のままで方形導波管部に入力できることから、差動線路部20をラットレース回路等へ接続して一本の不平衡線路に変換した後に方形導波管部10に接続する必要がないので、差動線路から不平衡線路への変換に伴う損失が発生するという問題や、不平衡線路において外部からのノイズの混入や外部へのノイズの放射が発生するという問題を解消することができる。
According to the connection structure of the
また、本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造によれば、差動線路部20の一対の線路導体23a,23bがスロット30の一対の長辺31a,31bにそれぞれ平行に形成されていることから、一対の線路導体23a,23bの周囲に発生する磁界がスロット30を介して方形導波管部10の内部へ進入することを最小限に抑制できるので、スロット30を介して方形導波管部10の内部に進入した磁界とスロット30に発生する振動電界により方形導波管部10の内部に生じる電磁界との干渉による方形導波管部10の内部の電磁界の乱れを防止することができる。
Further, according to the connection structure between the
さらに、本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造によれば、スロット30は、方形導波管部10の幅方向の中央部に一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の幅方向に平行になるように形成されていることから、スロット30の一対の長辺31a,31bの中央部の間に発生する振動電界が導波管部の幅方向において方形導波管の基本モード(TE10モード)の電界強度が最も高い位置に発生し、振動電界の方向が導波管部の長手方向に一致し、かつ基本モードのスロット30の形成位置における磁界の向きと直交するので、方形導波管部10と差動線路部20との接続における損失を小さくすることができる。
Furthermore, according to the connection structure between the
またさらに、本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造によれば、スロット30が方形導波管部10の長手方向における一方の端面12の内側の壁面から方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2倍だけ離れた位置に形成されていることから、スロット30が導波管部の長手方向において基本モード(TE10モード)の電界強度が最も高い位置に形成されているので、方形導波管部10と差動線路部20との接続における損失をさらに小さくすることができる。
Furthermore, according to the connection structure between the
さらにまた、本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造によれば、方形導波管部10が金属導波管であることから、導波管部の内部に誘電体が存在しないため、誘電体の誘電損失が発生しないので、方形導波管部10における伝送損失を小さくすることができる。
Furthermore, according to the connection structure of the
(実施の形態の第2の例)
図4は本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造の実施の形態の他の例を模式的に示す斜視図である。なお、本例においては前述した第1の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
(Second example of embodiment)
FIG. 4 is a perspective view schematically showing another example of the embodiment of the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention. Note that in this example, only differences from the first example described above will be described, and the same components will be denoted by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
図4に示すように、本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造は、方形導波管部10が、導波管用誘電体層(図示せず)の上面に配置されて上側の管壁11となる上側主導体層14aと、導波管用誘電体層(図示せず)の下面に配置されて下側の管壁となる下側主導体層14bと、高周波信号の伝送方向に高周波信号の波長λgの1/2未満の繰り返し間隔で、かつ伝送方向と直交する方向に所定の間隔をあけて、上側主導体層14aおよび下側主導体層14bの間を電気的に接続するように配置された長手方向の2列の側壁用貫通導体群15a,15bとを具備して成り、上側主導体層14a,下側主導体層14bおよび2列の側壁用貫通導体群15a,15bで囲まれた領域によって高周波信号を伝送する誘電体導波管である。なお、図4においては、方形導波管部10の内部構造をわかり易くするために、導波管用誘電体層の図示を省略し、方形導波管部10の上側の管壁11となる上側主導体層14aを部分的に取り除いた状態を示している。
As shown in FIG. 4, in the connection structure of the
本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造においては、上側主導体層14aが方形導波管部10の上側の管壁11を構成しており、下側主導体層14bが方形導波管部10の下側の管壁を構成しており、一対の側壁用貫通導体群15a,15bが方形導波管部10の両側面の管壁を構成している。
In the connection structure of the
また、方形導波管部10の長手方向における一方端部に、高周波信号の伝送方向と直交する方向に高周波信号の波長λgの1/2未満の繰り返し間隔で上側主導体層14aおよび下側主導体層14bの間を電気的に接続するように端面用貫通導体群16が配置されており、この端面用貫通導体群16が方形導波管部10の端面12の管壁を構成している。
Further, at one end in the longitudinal direction of the
また、本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造においては、方形導波管部10の内部に導波管用誘電体層13が存在しているため、方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgは前述した第1の例と異なるが、本例の本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造においても、スロット30は、方形導波管部10の幅方向の中央部に一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の幅方向に平行になるように形成されており、かつ方形導波管部10の長手方向における一方の端面12の内側の壁面から方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2倍だけ離れた位置に形成されている。
Further, in the connection structure between the
本例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造によれば、方形導波管部10が誘電体導波管であることから、誘電体セラミックの積層体の内部に容易に導波管部を形成することができるので、量産性に優れた方形導波管部10と差動線路部20との接続構造を得ることができる。
According to the connection structure of the
本発明の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造において、誘電体層21および導波管用誘電体層13としては、高周波信号の伝送を妨げることのない特性を有するものであればとりわけ限定するものではなく、ガラスエポキシ等の樹脂を使用することも可能であるが、伝送線路を形成する際の精度および製造の容易性の点からは誘電体セラミックスを使用することが望ましく、その比誘電率は、例えば、2〜20程度とされる。このような誘電体層21および導波管用誘電体層13は、例えば、ガラスセラミックス、アルミナ質セラミックスや窒化アルミニウム質セラミックス等のセラミック原料粉末に適当な有機溶剤・溶媒を添加混合して泥漿状にした後に、ドクターブレード法やカレンダーロール法等によってシート状にすることによって複数枚のセラミックグリーンシートを作製し、しかる後に、これらセラミックグリーンシートの各々に適当な打ち抜き加工を施すとともにこれらを積層し、ガラスセラミックスの場合は850℃〜1000℃程度、アルミナ質セラミックスの場合は1500℃〜1700℃程度、窒化アルミニウム質セラミックスの場合は1600℃〜1900℃程度のピーク温度で焼成することによって作製される。また、誘電体層21の厚みは、例えば、0.02mm〜1mm程度とされる。導波管用誘電体層13の厚みは方形導波管部10の管壁の内側における高さに一致し、例えば、基本モード(TE10モード)を使用する場合には、方形導波管部10の長手方向(高周波信号の伝送方向)に直交する断面における管壁の内側の幅の1/2程度に設定され、方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/4〜1/2程度になる。
In the connection structure between the
一対の線路導体23a,23b、接地導体22、上側主導体層14aおよび下側主導体層14bは、良導電性の金属からなり、その厚みは、例えば、3μm〜50μm程度とされる。このような一対の線路導体23a,23b、接地導体22、上側主導体層14aおよび下側主導体層14bは、例えば、金属粉末に適当なアルミナ・シリカ・マグネシア等の酸化物や有機溶剤等を添加混合してペースト状にしたものを厚膜印刷法によりセラミックグリーンシート上に印刷した後に、1600℃程度の温度で焼成することによって形成することができる。なお、金属粉末としては、誘電体層21がガラスセラミックスの場合は銅,金または銀が、誘電体層21がアルミナ質セラミックスまたは窒化アルミニウム質セラミックスの場合にはタングステンまたはモリブデンが好適である。なお、一対の線路導体23a,23bのそれぞれの線路の幅は、例えば、0.05mm〜1mm程度とされ、線路同士の間隔は、例えば、0.05mm〜0.5mm程度とされる。
The pair of
方形導波管部10は、長方形状の断面を有し、基本モード(TE10モード)を用いる場合には、例えば、幅が方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2以上1未満とされ、高さは幅の1/2程度とされる。方形導波管部10が金属導波管の場合には、例えば、アルミニウムや真鍮などの良導電性の金属を用いて形成することができ、伝送する高周波信号の周波数に応じて、幅が、例えば2mm〜8mm程度、高さが、例えば1mm〜4mm程度とされる。また、金属導波管の管壁の厚みは、例えば、0.1mm〜1mm程度とされる。
When the
スロット30は、接地導体22および方形導波管部10の上側の管壁11を貫通するように、矩形状に形成される。また、スロット30は、方形導波管部10と差動線路部20とを接続する際の損失を小さくするためには、方形導波管部10の長手方向における端面12に隣接する位置または端面12から方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2の整数倍だけ離れた位置に形成されるのが望ましく、基本モード(TE10モード)を使用する場合には、方形導波管部10の幅方向の中央部に形成するのが望ましい。また、スロット30の一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の幅方向に平行になるように形成するのが望ましい。このようなスロット30は、方形導波管部10を伝送する高周波信号の周波数に応じて、例えば、幅が0.05mm〜0.5mm程度、長さが0.3mm〜4mm程度の矩形状に形成される。
The
一対の貫通導体24a,24bは、スロット30の一対の長辺31a,31bの中央部に極力近い部分に接続されるのが望ましく、スロット30の端部からの距離は、例えば、0.02mm〜0.5mm程度とされる。
The pair of through
一対の側壁用貫通導体群15a,15bは方形導波管部10の両側面の管壁として機能し、端面用貫通導体群16は方形導波管部10の端面12の管壁として機能する。それぞれの繰り返し間隔は、高周波信号の漏洩を防止する観点から、方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2未満の繰り返し間隔であることが必要であり、伝送する高周波信号の1/4未満であることが好ましい。
The pair of side wall through
このような一対の貫通導体24a,24bおよび一対の側壁用貫通導体群15a,15bとしては、一対の線路導体23a,23b、接地導体22、上側主導体層14aおよび下側主導体層14bと同様の金属材料からなるビアホールやスルーホールを用いることができ、その直径は、例えば0.05mm〜0.5mm程度とされる。また、一対の貫通導体24a,24bおよび一対の側壁用貫通導体群15a,15bは、例えば、誘電体層21および導波管用誘電体層13となるセラミックグリーンシートの各々に適当な打ち抜き加工を施した後に、厚膜印刷法等によってペースト状にした金属材料を充填し、その後にセラミックグリーンシートとともに1600℃程度の温度で焼成することによって形成することができる。
Such a pair of through
(変形例)
本発明は前述した実施の形態の第1および第2の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更,改良が可能である。
(Modification)
The present invention is not limited to the first and second examples of the embodiments described above, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
例えば、前述した実施の形態の例においては、一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の幅方向に平行になるようにスロット30が形成された例を示したが、方形導波管部10と差動線路部20とを接続する際の損失の増加を許容できる場合には、一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の幅方向に対して傾斜するようにスロット30が形成されるようにしてもよく、これにより、一対の線路導体23a,23bが方形導波管部10の幅方向に対して傾斜して形成されている場合においても、一対の線路導体23a,23bを曲げることなく一対の貫通導体24a,24bに接続することができる。場合によっては、一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の長手方向に平行になるようにスロット30が形成されるようにしてもよいが、そのときには、スロット30が方形導波管部10の両側面の一方の管壁に隣接するように形成されることが望ましい。
For example, in the example of the embodiment described above, an example in which the
また、前述した実施の形態の例においては、誘電体層21の下面に接地導体22が配置され、上面に一対の線路導体23a,23bが配置された例を示したが、一対の線路導体23a,23bが誘電体層21の内部に配置され、誘電体層21の上面にさらに別の接地導体が配置されるようにしても構わない。これにより、外部からの不要な電磁波による影響をさらに確実に防止することができる。
In the above-described embodiment, the
さらに、前述した実施の形態の例においては、接地導体22と方形導波管部10の上側の管壁11が別々に存在する例を示したが、接地導体22と方形導波管部10の上側の管壁11が一体的に形成されているようにしてもよい。これにより、接地導体22と方形導波管部10の上側の管壁11との位置ずれに起因してスロット30の形状寸法がばらつくのを防止することができるので、量産性に優れた方形導波管部10と差動線路部20との接続構造を得ることができる。
Furthermore, in the example of the above-described embodiment, an example in which the
またさらに、前述した実施の形態の第2の例においては、方形導波管部10の両側面の管壁が一対の側壁用貫通導体群15a,15bのみで構成された例を示したが、上側主導体層14aおよび下側主導体層14bに平行に形成され、一対の側壁用貫通導体群15a,15bをそれぞれ電気的に接続する一対の側壁用副導体層が、上側主導体層14aおよび下側主導体層14bの間に配置され、この一対の側壁用副導体層および一対の側壁用貫通導体群15a,15bによって、方形導波管部10の両側面の管壁が格子状に形成されるようにしても構わない。これにより、方形導波管部10の両側面からの高周波信号の漏洩をより確実に防止することができる。
Furthermore, in the second example of the above-described embodiment, an example is shown in which the tube walls on both sides of the
さらにまた、前述した実施の形態の例においては、スロット30が方形導波管部10の長手方向における一方の端面12から方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2倍だけ離れた位置に形成された例を示したが、方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2の整数倍であればよく、さらには、方形導波管部10の長手方向における一方の端面12に隣接するように形成してもかまわない。通常は、スロット30が方形導波管部10の長手方向における一方の端面12から方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2または1倍離れた位置に形成される場合が多いが、高周波信号を方形導波管部10の長手方向において両側に伝送し、かつ方形導波管部10の伝送損失が小さい場合には、例えば、スロット30が方形導波管部10の長手方向における一方の端面12から方形導波管部10を伝送する高周波信号の波長λgの1/2の100倍程度離れた位置に形成されるようにしてもよい。
Furthermore, in the example of the embodiment described above, the
次に、本発明の方形導波管部と差動線路部との接続構造の具体例について説明する。 Next, a specific example of the connection structure between the rectangular waveguide portion and the differential line portion of the present invention will be described.
図1〜図3に示した実施の形態の第1の例の方形導波管部10と差動線路部20との接続構造において、小型化のために金属導波管の内部に比誘電率が9.75の誘電体を存在させた構造における電気特性を有限要素法を用いた電磁場解析によりシミュレーションした。具体的な形状寸法としては、誘電体層21の厚みを0.15mmとし、誘電体層21の下面に配置される接地導体22の厚みを0.1mmとした。誘電体層21の上面に配置される一対の線路導体23a,23bの間の間隔を0.2mm,それぞれの幅を0.12mm,それぞれの厚みを0.01mmとした。一対の線路導体23a,23bの一方端部に接続される一対の貫通導体24a,24bのそれぞれの直径を0.1mm,長さを0.15mmとした。接地導体22の下面に配置される方形導波管部10の管壁の内側における幅を1.2mm,高さを0.45mmとした。方形導波管部10の長手方向における一方の端面12における管壁の内側から0.847mmの位置を中心として、幅が0.17mm,長さが0.636mmのスロット30を、方形導波管部10の幅方向の中央に、一対の長辺31a,31bが方形導波管部10の幅方向に平行になるように形成した。スロット30の一対の長辺31a,31bの中央部から両側に0.025mm離れた位置に一対の貫通導体24a,24bが接続されるようにした。
In the connection structure between the
そして、一対の線路導体23a,23bの他方端をポート1とし、方形導波管部10の長手方向における他方端をポート2として、ポート1から差動信号を入力したときの通過特性(S21)および反射特性(S11)を調べた。図5はその結果を示すグラフであり、横軸は周波数を表し、縦軸は利得を表している。
Then, the other end of the pair of
図5に示すグラフによれば、76.5GHzにおいて、S21は−0.91dB,S11は−18.29dBであるため、インピーダンスが良好に整合しており、かつ変換損失も少ない良好な接続特性が得られていることがわかる。これにより本発明の有効性が確認できた。 According to the graph shown in FIG. 5, since S21 is -0.91 dB and S11 is -18.29 dB at 76.5 GHz, the impedance is well matched and good connection characteristics with little conversion loss are obtained. I understand that. This confirmed the effectiveness of the present invention.
10:方形導波管部
11:上側の管壁
12:端面
13:導波管用誘電体層
14a:上側主導体層
14b:下側主導体層
15a,15b:側壁用貫通導体群
21:誘電体層
22:接地導体
23a,23b:一対の線路導体
24a,24b:一対の貫通導体
30:スロット
31a,31b:一対の長辺
10: Rectangular waveguide
11: Upper pipe wall
12: End face
13: Dielectric layer for waveguide
14a: Upper main conductor layer
14b: Lower main conductor layer
15a, 15b: Side wall through conductor group
21: Dielectric layer
22: Ground conductor
23a, 23b: a pair of line conductors
24a, 24b: a pair of through conductors
30: Slot
31a, 31b: a pair of long sides
Claims (6)
該方形導波管部の上側の管壁に配置された、誘電体層の下面に接地導体を、上面または内部に差動信号が伝送される一対の線路導体を有する差動線路部とを、
前記方形導波管部の上側の管壁および前記接地導体を貫通する矩形状のスロットを設けるとともに、前記一対の線路導体のそれぞれの端部を前記スロットの一対の長辺の中央部に隣接する前記接地導体にそれぞれ接続する一対の貫通導体を設けて接続して構成されており、前記一対の線路導体が前記スロットの一対の長辺にそれぞれ平行に形成されていることを特徴とする方形導波管部と差動線路部との接続構造。 A rectangular waveguide section;
A differential line section disposed on the upper wall of the rectangular waveguide section, having a ground conductor on the lower surface of the dielectric layer, and a pair of line conductors through which a differential signal is transmitted on the upper surface or inside;
A rectangular slot penetrating the tube wall on the upper side of the rectangular waveguide portion and the ground conductor is provided, and each end of the pair of line conductors is adjacent to a central portion of a pair of long sides of the slot. A rectangular conductor characterized by comprising a pair of through conductors connected to the ground conductor, respectively , wherein the pair of line conductors are formed in parallel to the pair of long sides of the slot, respectively. Connection structure between wave tube and differential line.
求項1乃至請求項4のいずれかに記載の方形導波管部と差動線路部との接続構造。 The rectangular waveguide portion is disposed on the upper surface of the waveguide dielectric layer and serves as the upper tube wall, and the lower tube is disposed on the lower surface of the waveguide dielectric layer. A lower main conductor layer serving as a wall, and the upper side with a predetermined interval in a direction orthogonal to the transmission direction at a repetition interval of less than ½ of the wavelength of the high frequency signal in the transmission direction of the high frequency signal The upper main conductor layer, the lower side conductor group, and the lower main conductor layer. square according to any one of claims 1 to 4, characterized in that the area surrounded by the side-wall through conductor group of the main conductor layer and the second column is a dielectric waveguide for transmitting a high-frequency signal Connection structure between the waveguide section and the differential line section.
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