伝送路変換器
【課題】 加工バラツキなどによる特性のバラツキが生じても、設計周波数にて確実に動作する伝送路変換器を高歩留まりにて提供する。
【解決手段】 マイクロストリップ線路からなる給電線パターン１５に接続された導波管励振アンテナ１８を、片端が短絡された導波管の短絡位置から所定間隔ｓ（≒λｇｗ／４）だけ離れた位置に挿入する。また、給電線パターン１５は、上面基板露出部１３の長辺方向（Ｙ軸方向）の中心からずれ量ｄだけＹ軸方向に外れた位置に配設され、誘電体基板１０の上面グランドパターン１４は、基板露出部１３の長辺に沿った一方の境界部分が導波管の固定部位より突出量ｐだけ導波管の中空部側に突出するように形成されている。これら突出量ｐ及びずれ量ｄを、ＭＳＬ−ＷＧ変換器の反射特性に二つの共振点を生じ広い動作周波数帯域が得られるような大きさに設定する。
【解決手段】 マイクロストリップ線路からなる給電線パターン１５に接続された導波管励振アンテナ１８を、片端が短絡された導波管の短絡位置から所定間隔ｓ（≒λｇｗ／４）だけ離れた位置に挿入する。また、給電線パターン１５は、上面基板露出部１３の長辺方向（Ｙ軸方向）の中心からずれ量ｄだけＹ軸方向に外れた位置に配設され、誘電体基板１０の上面グランドパターン１４は、基板露出部１３の長辺に沿った一方の境界部分が導波管の固定部位より突出量ｐだけ導波管の中空部側に突出するように形成されている。これら突出量ｐ及びずれ量ｄを、ＭＳＬ−ＷＧ変換器の反射特性に二つの共振点を生じ広い動作周波数帯域が得られるような大きさに設定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体基板上に形成された平面線路と導波管とを接続する伝送路変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量高速通信や自動車レーダなどにおいて、ミリ波を用いた各種システムの開発が進められている。このようなミリ波システムの実現に必要な要素技術の一つとして、導波管とマイクロストリップ線路等の誘電体基板上に形成された平面線路とを接続し、導波管により伝送される電力と平面線路により伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器が知られている。
【０００３】
具体的には、導波管を、誘電体基板を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管と伝送用部分導波管とで構成し、これら両部分導波管を、誘電体基板に形成されたストリップ線路の先端（開放端）が、導波管の内部に位置するように配置し、これにより導波管内に突出したストリップ線路の先端を、導波管励振用アンテナとして用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２６１３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ミリ波を扱うシステムでは、システムを構成する各構成部品が非常に小さなものとなるため、装置を小型化ができる反面、部品製造時や部品組立時の加工バラツキにより、特性のばらつきが生じやすい。
【０００５】
しかも、上述した伝送路変換器は一般的に動作周波数帯域が狭いため、製造時や部品組立時の加工バラツキ等によって動作周波数帯域がばらつくと、伝送すべき信号の周波数（設計周波数）が、動作周波数帯域から外れてしまい、設計周波数にて必要な性能を得ることができない場合があるという問題があった。
【０００６】
これに対して、加工バラツキを小さくすることが考えられるが、そのためには、部品製造や部品組立を非常に高い加工精度で行うことが要求され、膨大な手間とコストを要するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、加工バラツキなどによる特性のバラツキが生じても、設計周波数にて確実に動作する伝送路変換器を高歩留まりにて提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の伝送路変換器は、誘電体基板上に形成される平面線路と、一端が短絡された導波管と、前記平面線路に接続されると共に前記導波管の短絡端から予め設定された所定間隔だけ離れた前記導波管内部のアンテナ設定位置に配置される導波管励振アンテナとを備えている。
【０００９】
そして、導波管励振アンテナの先端部とその先端部に対向する導波管の内壁との間隔が予め設定された設定長となるように、前記アンテナ設定位置での導波管の内部空間の断面形状を整形する整形用グランド板を設けると共に、前記導波管励振アンテナを、前記導波管の中心から予め設定されたずれ量だけ外れた位置に配置している。
【００１０】
このように構成された本発明の伝送路変換器では、導波管を伝搬する高周波が短絡端で反射することにより、導波管内に定在波が生じる。そして、この定在波の腹の部分がアンテナ設定位置となるように導波管励振アンテナを配置することにより、導波管を伝搬する電力は 平面線路を伝搬する電力へと効率良く変換され、また、その逆も同様に効率良く変換される。
【００１１】
また、本発明の伝送路変換器では、設定長およびずれ量を調整することにより、導波管励振アンテナや導波管のインピーダンスが変化し、ひいては、導波管と平面線路との間の変換特性（特に反射特性）が変化する。具体的には、反射特性において共振点を二つ発生させること、及び、その二つの共振点間の周波数幅を適宜調整することが可能となる。
【００１２】
つまり、伝送路変換器では、反射特性に現れる共振点を中心として、反射量が予め設定された閾値以下となる周波数領域を動作周波数領域とするため、二つの共振点を発生させ、その共振点を中心とする二つの動作周波数領域が一体となった反射特性が得られるように、設定長及びずれ量を調整することにより、広い動作周波数帯域を実現することができるのである。なお、ここで言う反射特性は、導波管の短絡端に向けて入力した高周波と、その反射波との入出力電力比のことを表す。
【００１３】
そして、伝送路変換器が広い動作周波数帯域を有することにより、設計周波数に対する動作周波数領域のシフト、即ち、加工バラツキ等に基づく反射特性のバラツキの許容範囲が広がるため、加工精度を向上させるという膨大な手間とコストを要する手法を使用しなくても、設計周波数にて確実に動作する伝送路変換器を高歩留まりにて提供することができる。
【００１４】
また、換言すれば、動作周波数領域がシフトしないように高い加工精度で製造することが可能である場合には、設計周波数帯を広く設定することができるため、広帯域を用いた高速通信に好適な伝送路変換器を提供することができる。
【００１５】
ところで、導波管として、断面形状が長方形の方形導波管を用いた場合、その長方形の長辺を形成する一対の導波管壁面のうち、一方の側から導波管内に向けて導波管励振アンテナを挿入し、他方の側から整形用グランド板を延設すると共に、導波管励振アンテナの配置は、導波管の長辺方向の中心から外れるように構成することが望ましい。
【００１６】
この場合、整形用グランド板の突出量を調整することにより、設定長（導波管励振アンテナの先端部とその先端部に対向する導波管の内壁との間隔）を調整することができる。
ここで、図６（ａ），図７（ａ）は、反射特性における共振周波数を計算（シミュレーション）と実験とにより求めた結果を示したグラフである。但し、図６（ｂ），図７（ｂ）に示すように、整形用グランド板の突出量をｐ、導波管励振アンテナのずれ量をｄとして、方形導波管の長辺が３．１ｍｍ、短辺が１．５５ｍｍのもの（ＥＩＡ規格ＷＲ−１２）を使用し、導波管励振アンテナの長さ（長辺に沿った壁面からの突出量）ｌを０．７ｍｍとして求めたものである。
【００１７】
図６に示すように、ずれ量をｄ＝０．４５ｍｍに固定して突出量ｐを変化させた場合、突出量ｐをある程度大きく（即ち、設定長をある程度小さく）すると、二つの共振点が現れ、突出量ｐを更に大きくすると、二つの共振点間の周波数幅が広がる。また、図７に示すように、突出量をｐ＝０．５ｍｍに固定してずれ量ｄを変化させた場合、すこしずらしただけで共振点が二つ発生し、ずれ量ｄを更に大きくしていくと、二つの共振点間の周波数幅が狭くなり、共振点が一つになることがわかる。
【００１８】
これらの測定結果からわかるように、整形用グランド板の突出量ｐは、０．４８ｍｍ〜０．５６ｍｍの範囲、即ち、導波管の短辺方向の内寸の３０〜４０％程度であることが望ましく、また、導波管励振アンテナのずれ量ｄは、０．３０ｍｍ〜０．４５ｍｍの範囲、即ち、導波管の長辺方向の内寸の１０〜１５％程度であることが望ましい。
【００１９】
また、二つの共振点間の周波数幅は、ずれ量ｄを調整する方が突出量ｐを調整するより変化の割合が小さく、より細かな調整が可能となるため、簡易的な調整方法としては、まず、共振点が二つ発生するように突出量ｐを調整し、その後、ずれ量ｄを調整することで、二つの共振点間の周波数幅を最適化することが考えられる。
【００２０】
次に、アンテナ設定位置を規程する所定間隔は、定在波の腹となる位置であればよいため、導波管内波長をλとして、λ／４＋ｎ×λ／２とすればよい。但し、伝送路変換器の小型化のためには、導波管が必要最小限の大きさとなること、即ち、所定間隔は、伝送信号の導波管内波長の１／４であることが望ましい。但し、必ずしも正確に１／４である必要はない。
【００２１】
また、平面線路は、例えば、スロット線路、コプレナ線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、トリプレート型の線路など、誘電体基板上に形成されるものであれば何でもよいが、特に、構造が簡単なマイクロストリップ線路であることが望ましい。
【００２２】
ところで、導波管励振アンテナが、平面線路と共に誘電体基板上に形成されている場合、導波管は、誘電体基板を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管と伝送用部分導波管とで構成し、平面線路の形成面に固定される一方の部分導波管には、誘電体基板への固定端に、平面線路を通過させるための切欠きを形成し、更に、誘電体基板の両面には、短絡導波管及び伝送用導波管を固定する部位に、互いに導通する一対のグランド板を設け、これら一対のグランド板のうち、導波管励振アンテナの形成面に形成された側のグランド板が、整形用グランド板を兼ねるようにしてもよい。
【００２３】
つまり、伝送路変換器の変換特性（反射特性ひいては動作周波数帯域）は、図６に示すように、整形用グランド板の突出量、換言すれば導波管励振アンテナの先端から整形用グランド板までの間隔（設定長）に依存して大きく変化するため、安定した変換特性を得るためには、アンテナ設定位置における導波管の内部空間の断面形状が常に一定となるように、部分導波管を高い精度で誘電体基板に組み付ける必要がある。
【００２４】
これに対して、本発明の伝送路変換器によれば、グランド板が整形用グランド板を兼ねているため、部分導波管の固定位置（部品組立精度）がばらつくことにより、整形用グランド板を突出させた側で、部分導波管の位置が内部空間側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナと整形用グランド板との間隔（設定長）は全く変化しないため、安定した変換特性を得ることができる。
【００２５】
なお、誘電体基板の両面に形成される一対のグランド板は、導波管の内部空間を形成する部位を囲うように配置された複数のスルーホールを介して導通していることが望ましい。
【００２６】
この場合、部分導波管に挟まれた誘電体基板からの電磁界の漏出を抑制できるため、伝送路変換器の変換効率が低下してしまうことを防止できる。
なお、上記発明では、整形用グランド板を設け、且つ導波管励振アンテナを、導波管の中心から外れた位置に配置するものとして説明したが、本発明は、導波管励振アンテナを導波管の中心（ずれ量がゼロ）に配置したもの、即ち、整形用グランド板を設けことのみを特徴とするものであってもよい。
【００２７】
即ち、導波管励振アンテナのずれ量がゼロであっても、整形用グランド板によって、導波管励振アンテナの先端部と、その先端部に対向する導波管の内壁との間隔を調整することで、反射特性に二つの共振点を発生させ、しかも、その共振点間の周波数幅を調整することができるため、上記発明と同様に、広い動作周波数帯域を実現することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用されたマイクロストリップ線路−導波管変換器（以下、「ＭＳＬ−ＷＧ変換器」と称する。）の構造を示す斜視図、図２は、図１中に点線で示したｙ−ｚ平面の断面を、図１中の手前方向から見た断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。但し、図２，３において、誘電体基板の厚さや誘電体基板上に形成されたパターンの厚さは、図面を見易くして構造を理解し易くするために、実際のものより強調（厚く）して示している。
【００２９】
図１乃至図３に示すように、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１は、導電性材料（例えば金属薄膜等）からなるパターンが両面に形成された誘電体基板１０と、誘電体基板を挟んで固定される短絡用部分導波管２０ａ及び伝送用部分導波管２０ｂからなる導波管２０とを備えている。
【００３０】
このうち、導波管２０は、一端が短絡し他端が開放された断面長方形の方形導波管を、予め設定された所定間隔ｓだけ離れた位置で切断した形状を有している。なお、これら二つの部分導波管のうち、短絡端を含む側が短絡用部分導波管２０ａ、他方の側が伝送用部分導波管２０ｂである。また、本実施形態において、所定間隔ｓは、伝送信号（設計周波数）の導波管管内波長（以下単に「管内波長」と称する。）をλｇｗとして、ｓ≒λｇｗ／４となるように設定されている。
【００３１】
また、短絡用部分導波管２０ａには、誘電体基板１０上に形成された後述する給電線パターン１５と接触することがないように、誘電体基板１０への固定端に切欠部２１が形成されている。
【００３２】
ここで、図４は、（ａ）が誘電体基板１０を短絡用部分導波管２０ａの固定側から見た上面図、（ｂ）が誘電体基板１０を伝送用部分導波管２０ｂの固定側から見た下面図である。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、誘電体基板１０の下面には、導波管２０の中空部に対応する長方形の部位（下面基板露出部）１１を除く全面に、グランド板としての下面グランドパターン１２が形成されている。
【００３４】
また、図４（ａ）に示すように、誘電体基板１０の上面において、導波管２０が固定される部位の周辺（以下「導波管固定部」と称する。）１０ａには、導波管２０の中空部に相当する長方形の部位（上面基板露出部）１３を除くほぼ全面に、グランド板としての上面グランドパターン１４が形成され、また、導波管固定部１０ａ以外の部位（以下「給電線配線部」と称する。）１０ｂには、下面グランドパターン１２と共にマイクロストリップ線路を構成し、上面基板露出部１３の短辺方向（以下「Ｚ軸方向」とも称する。）に沿って配線された給電線パターン１５が形成されている。
【００３５】
なお、短絡用部分導波管２０ａを誘電体基板１０に固定した際に、短絡用部分導波管２０ａの切欠部２１に対応する誘電体基板１０上の部位には、上面基板露出部１３と給電線配線部１０ｂの基板露出部１６とが上面グランドパターン１４によって遮られることなく、互いに連通するように、上面グランドパターン１４が形成されていない連通部１７が設けられており、この連通部１７を介して、給電線パターン１５は上面基板露出部１３内に至るように配線されている。そして、上面基板露出部１３内に突出した給電線パターン１５の先端部分が、導波管励振アンテナ１８を形成するようにされている。
【００３６】
但し、給電線パターン１５は、上面基板露出部１３の長辺方向（Ｙ軸方向）の中心ではなく、この中心から、予め設定されたずれ量ｄだけＹ軸方向に外れた位置に配設されている。
【００３７】
また、上面グランドパターン１４は、上面基板露出部１３の長辺に沿った部分のうち、連通部１７が形成された側とは反対側の部分が、導波管２０の固定部位より予め設定された突出量ｐだけ導波管２０の中空部側に突出して形成されている。以下では、この突出部位、即ち、図中点線で区切られた上面グランドパターン１４の一部をグランドはみ出し部１４ａとも称する。
【００３８】
このグランドはみ出し部１４ａは、誘電体基板１０の上面（以下「アンテナ設定位置」とも称する。）における導波管２０中空部の断面形状を整形（制限）するものであり、グランドはみ出し部１４ａを設けることによって、導波管励振アンテナ１８の先端と、上面グランドパターン１４との設定長ｇが短くなるようにされている。
【００３９】
なお、グランドはみ出し部１４ａの突出量ｐと、導波管励振アンテナ１８のずれ量ｄとは、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１の反射特性に二つの共振点が発生し、しかも、各共振点を中心とした反射特性が良好な周波数領域（反射量が予め設定された閾値以下の周波数領域）が一体となるような大きさに設定され、即ち、広い動作周波数帯域が得られるように設定されている。
【００４０】
なお、導波管２０内において、導波管励振アンテナ１８のＸ軸方向における配置位置（アンテナ設定位置）での局所的な電界と磁界との比は、Ｙ軸方向の中心で高く、その中心から離れるに従って低くなる。つまり、導波管励振アンテナ１８をＹ軸方向の中心からずらすと、導波管２０の特性インピーダンスは、導波管励振アンテナ１８をＹ軸方向の中心に配置した場合（数百Ω程度）より低下することになるため、マイクロストリップ線路の特性インピーダンス（５９．５Ω）を有する給電線パターン１５との整合も取り易くなる。
【００４１】
また、下面グランドパターン１２と上面グランドパターン１４とは、下面基板露出部１１及び上面基板露出部１３とグランドはみ出し部１４ａとからなる部分を囲うように配置された複数のスルーホール１９によって、互いに導通するように構成されている。
【００４２】
このスルーホール１９の配置間隔は、上面グランドパターン１４と下面グランドパターン１２との間からの電磁界の漏洩が効果的に抑制されるように、伝送信号の基板内波長をλｐとして、使用周波数の電波がカットオフになるλｐ／２以下となるように設定されている。
【００４３】
そして、短絡用部分導波管２０ａは、その中空部が上面基板露出部１３とグランドはみ出し部１４ａとからなる長方形部分と一致するように、上面グランドパターン１４上にハンダ付け等によって固定され、また、伝送用部分導波管２０ｂは、その中空部分が下面基板露出部１１と一致するように、下面グランドパターン１２上にハンダ付け等によって固定される。
【００４４】
なお、図４（ａ）中の一点鎖線は、誘電体基板１０に固定された短絡用部分導波管２０ａの外周の位置を示すものであり、また、図４（ｂ）中の一点鎖線は、誘電体基板１０に固定された伝送用部分導波管２０ｂの外周の位置を示すものである。
【００４５】
このように構成されたＭＳＬ−ＷＧ変換器１は、マイクロストリップ線路（ＭＳＬ）からなる給電線パターン１５に接続された導波管励振アンテナ１８を、片端が短絡された導波管２０の短絡位置から所定間隔ｓ（≒λｇｗ／４）だけ離れた位置（アンテナ設定位置）に挿入した構造を有することになる。
【００４６】
このため、導波管２０を伝搬し短絡端で反射した高周波が導波管２０内で定在波を発生させ、その腹の部分に導波管励振アンテナ１８が位置することになるため、導波管を伝搬する電力は 平面線路を伝搬する電力へと効率良く変換され、また、その逆も同様に効率良く変換される。
【００４７】
また、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１は、グランドはみ出し部１４ａの突出量ｐと、導波管励振アンテナ１８のずれ量ｄとが、広い動作周波数帯域が得られるような大きさに設定されている。このように広い動作周波数帯域を有することにより、設計周波数に対する動作周波数領域のシフト、即ち、加工バラツキ等に基づく反射特性のバラツキの許容範囲が広がるため、加工精度を向上させるという膨大な手間とコストを要する手法を使用しなくても、設計周波数にて確実に動作するＭＳＬ−ＷＧ変換器１を高歩留まりにて提供することができる。
【００４８】
また、動作周波数領域がシフトしないように、高い加工精度で製造することが可能である場合には、設計周波数帯を広く設定することができるため、広帯域を用いた高速通信に好適なＭＳＬ−ＷＧ変換器１を提供することができる。
【００４９】
更に、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１では、グランドはみ出し部１４ａが、導波管励振アンテナ１８と共に、誘電体基板１０上に予め形成されている。このため、グランドはみ出し部１４ａ側で、部分導波管２０ａ，２０ｂの固定位置が内部空間側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナ１８とグランドはみ出し部１４ａとの間隔（設定長）ｇは全く変化することがなく、即ち、加工バラツキによって変換特性（反射特性）が大きく劣化してしまうことがないため、安定した変換特性を得ることができる。
【００５０】
また、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１では、上面グランドパターン１４と下面グランドパターン１２とを導通させる複数のスルーホール１９が、導波管２０の中空部に対応する部分、即ち、上面基板露出部１３とグランドはみ出し部１４ａとからなる長方形部分、及び下面基板露出部１１からなる長方形部分を包囲するように配置されている。このため、誘電体基板１０を介して電磁界が漏洩すること、ひいては、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１での変換効率が漏れ損失によって低下してしまうことを防止することができる。
【００５１】
なお、本実施形態において、下面グランドパターン１２と共にマイクロストリップ線路を構成する給電線パターン１５が平面線路、グランドはみ出し部１４ａが整形用グランド板、下面グランドパターン１２及び上面グランドパターン１４が一対のグランド板に相当する。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例について説明する。
導波管２０として、ＥＩＡ規格ＷＲ−１２の方形導波管（長辺内寸ａ＝３．０９９ｍｍ，短辺内寸ｂ＝１．５５０ｍｍ）を使用し、誘電体基板１０として、εγ＝２.２のものを使用した。
【００５３】
また、設計周波数を７６.５ＧＨｚ、グランドはみ出し部１４ａの突出量をｐ＝０．５ｍｍとして、導波管励振アンテナ１８のアンテナ長ｌ、導波管２０の短絡端からアンテナ設定位置までの所定間隔ｓ、導波管励振アンテナ１８のずれ量ｄの３つのパラメータを、反射量が−２０ｄＢ以下となる帯域幅が可能な限り大きくなり、且つ、その帯域幅のほぼ中央付近に設計周波数が位置するように計算（シミュレーション）によって最適化を行った。その結果として、ｌ＝０.７０ｍｍ、ｓ＝０.５０ｍｍ、ｄ＝０.４５ｍｍが得られた。
【００５４】
このようにして最適化されたパラメータを適用したＭＳＬ−ＷＧ変換器１について、反射特性Ｓ１１と透過特性Ｓ２１とを求めた計算結果（破線で表示）、及び実物を使用した測定結果（実線で表示）を図５に示す。
【００５５】
図示されているように、設計周波数における損失（透過特性）は、測定結果では０.３５ｄＢ(計算では０.２４ｄＢ)となり、低損失な特性が得られた。
また、反射量（反射特性）が−２０ｄＢ以下の帯域幅は１９.４ＧＨｚ（６６.８ＧＨｚ〜８７.０ＧＨｚ、計算では、１９.１ＧＨｚ）となり、広帯域な特性が得られた。
［他の実施形態］
上記実施形態では、導波管励振アンテナ１８が形成された誘電体基板１０の上面に短絡用部分導波管２０ａを固定し、誘電体基板１０の下面に伝送用部分導波管２０ｂを固定しているが、上面と下面とを入れ替えて、これら部分導波管２０ａ，２０ｂを固定してもよい。但し、この場合、誘電体基板１０の厚さも考慮して、所定間隔ｓを設定する必要がある。
【００５６】
上記実施形態では、グランドはみ出し部１４ａを設けると共に、導波管励振アンテナ１８をずれ量ｄだけＹ軸方向に中心から外れた位置に配設したが、導波管励振アンテナ１８を中心（即ちずれ量ｄ＝０）に配置し、グランドはみ出し部１４ａの突出量ｐを（場合によっては、導波管励振アンテナ１８のアンテナ長Ｉ，導波管２０の短絡端からアンテナ設定位置までの所定間隔ｓも）最適化することにより、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１の反射特性に二つの共振点を発生させ、広い動作周波数帯域を得るように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器の構造を示す斜視図である。
【図２】図１中の点線で示すｙ−ｚ平面を図中手前側から見た断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は誘電体基板を短絡用部分導波管の固定側から見た上面図、（ｂ）は誘電体基板を伝送用部分導波管の固定側から見た下面図である。
【図５】実施例に示したＭＳＬ−ＷＧ変換について、反射特性と透過特性とを求めた計算結果及び測定結果を示すグラフである。
【図６】整形用グランド板の突出量と共振点との関係を示すグラフである。
【図７】導波管励振アンテナのずれ量と共振点との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…ＭＳＬ−ＷＧ変換器、１０…誘電体基板、１０ａ…導波管固定部、１０ｂ…給電線配線部、１１…下面基板露出部、１２…下面グランドパターン、１３…上面基板露出部、１４…上面グランドパターン、１４ａ…グランドはみ出し部、１５…給電線パターン、１６…基板露出部、１７…連通部、１８…導波管励振アンテナ、１９…スルーホール、２０…導波管、２０ａ…短絡用部分導波管、２０ｂ…伝送用部分導波管、２１…切欠部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電体基板上に形成された平面線路と導波管とを接続する伝送路変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、大容量高速通信や自動車レーダなどにおいて、ミリ波を用いた各種システムの開発が進められている。このようなミリ波システムの実現に必要な要素技術の一つとして、導波管とマイクロストリップ線路等の誘電体基板上に形成された平面線路とを接続し、導波管により伝送される電力と平面線路により伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器が知られている。
【０００３】
具体的には、導波管を、誘電体基板を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管と伝送用部分導波管とで構成し、これら両部分導波管を、誘電体基板に形成されたストリップ線路の先端（開放端）が、導波管の内部に位置するように配置し、これにより導波管内に突出したストリップ線路の先端を、導波管励振用アンテナとして用いるものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１１−２６１３１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、ミリ波を扱うシステムでは、システムを構成する各構成部品が非常に小さなものとなるため、装置を小型化ができる反面、部品製造時や部品組立時の加工バラツキにより、特性のばらつきが生じやすい。
【０００５】
しかも、上述した伝送路変換器は一般的に動作周波数帯域が狭いため、製造時や部品組立時の加工バラツキ等によって動作周波数帯域がばらつくと、伝送すべき信号の周波数（設計周波数）が、動作周波数帯域から外れてしまい、設計周波数にて必要な性能を得ることができない場合があるという問題があった。
【０００６】
これに対して、加工バラツキを小さくすることが考えられるが、そのためには、部品製造や部品組立を非常に高い加工精度で行うことが要求され、膨大な手間とコストを要するという問題があった。
【０００７】
本発明は、上記問題点を解決するために、加工バラツキなどによる特性のバラツキが生じても、設計周波数にて確実に動作する伝送路変換器を高歩留まりにて提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するためになされた本発明の伝送路変換器は、誘電体基板上に形成される平面線路と、一端が短絡された導波管と、前記平面線路に接続されると共に前記導波管の短絡端から予め設定された所定間隔だけ離れた前記導波管内部のアンテナ設定位置に配置される導波管励振アンテナとを備えている。
【０００９】
そして、導波管励振アンテナの先端部とその先端部に対向する導波管の内壁との間隔が予め設定された設定長となるように、前記アンテナ設定位置での導波管の内部空間の断面形状を整形する整形用グランド板を設けると共に、前記導波管励振アンテナを、前記導波管の中心から予め設定されたずれ量だけ外れた位置に配置している。
【００１０】
このように構成された本発明の伝送路変換器では、導波管を伝搬する高周波が短絡端で反射することにより、導波管内に定在波が生じる。そして、この定在波の腹の部分がアンテナ設定位置となるように導波管励振アンテナを配置することにより、導波管を伝搬する電力は 平面線路を伝搬する電力へと効率良く変換され、また、その逆も同様に効率良く変換される。
【００１１】
また、本発明の伝送路変換器では、設定長およびずれ量を調整することにより、導波管励振アンテナや導波管のインピーダンスが変化し、ひいては、導波管と平面線路との間の変換特性（特に反射特性）が変化する。具体的には、反射特性において共振点を二つ発生させること、及び、その二つの共振点間の周波数幅を適宜調整することが可能となる。
【００１２】
つまり、伝送路変換器では、反射特性に現れる共振点を中心として、反射量が予め設定された閾値以下となる周波数領域を動作周波数領域とするため、二つの共振点を発生させ、その共振点を中心とする二つの動作周波数領域が一体となった反射特性が得られるように、設定長及びずれ量を調整することにより、広い動作周波数帯域を実現することができるのである。なお、ここで言う反射特性は、導波管の短絡端に向けて入力した高周波と、その反射波との入出力電力比のことを表す。
【００１３】
そして、伝送路変換器が広い動作周波数帯域を有することにより、設計周波数に対する動作周波数領域のシフト、即ち、加工バラツキ等に基づく反射特性のバラツキの許容範囲が広がるため、加工精度を向上させるという膨大な手間とコストを要する手法を使用しなくても、設計周波数にて確実に動作する伝送路変換器を高歩留まりにて提供することができる。
【００１４】
また、換言すれば、動作周波数領域がシフトしないように高い加工精度で製造することが可能である場合には、設計周波数帯を広く設定することができるため、広帯域を用いた高速通信に好適な伝送路変換器を提供することができる。
【００１５】
ところで、導波管として、断面形状が長方形の方形導波管を用いた場合、その長方形の長辺を形成する一対の導波管壁面のうち、一方の側から導波管内に向けて導波管励振アンテナを挿入し、他方の側から整形用グランド板を延設すると共に、導波管励振アンテナの配置は、導波管の長辺方向の中心から外れるように構成することが望ましい。
【００１６】
この場合、整形用グランド板の突出量を調整することにより、設定長（導波管励振アンテナの先端部とその先端部に対向する導波管の内壁との間隔）を調整することができる。
ここで、図６（ａ），図７（ａ）は、反射特性における共振周波数を計算（シミュレーション）と実験とにより求めた結果を示したグラフである。但し、図６（ｂ），図７（ｂ）に示すように、整形用グランド板の突出量をｐ、導波管励振アンテナのずれ量をｄとして、方形導波管の長辺が３．１ｍｍ、短辺が１．５５ｍｍのもの（ＥＩＡ規格ＷＲ−１２）を使用し、導波管励振アンテナの長さ（長辺に沿った壁面からの突出量）ｌを０．７ｍｍとして求めたものである。
【００１７】
図６に示すように、ずれ量をｄ＝０．４５ｍｍに固定して突出量ｐを変化させた場合、突出量ｐをある程度大きく（即ち、設定長をある程度小さく）すると、二つの共振点が現れ、突出量ｐを更に大きくすると、二つの共振点間の周波数幅が広がる。また、図７に示すように、突出量をｐ＝０．５ｍｍに固定してずれ量ｄを変化させた場合、すこしずらしただけで共振点が二つ発生し、ずれ量ｄを更に大きくしていくと、二つの共振点間の周波数幅が狭くなり、共振点が一つになることがわかる。
【００１８】
これらの測定結果からわかるように、整形用グランド板の突出量ｐは、０．４８ｍｍ〜０．５６ｍｍの範囲、即ち、導波管の短辺方向の内寸の３０〜４０％程度であることが望ましく、また、導波管励振アンテナのずれ量ｄは、０．３０ｍｍ〜０．４５ｍｍの範囲、即ち、導波管の長辺方向の内寸の１０〜１５％程度であることが望ましい。
【００１９】
また、二つの共振点間の周波数幅は、ずれ量ｄを調整する方が突出量ｐを調整するより変化の割合が小さく、より細かな調整が可能となるため、簡易的な調整方法としては、まず、共振点が二つ発生するように突出量ｐを調整し、その後、ずれ量ｄを調整することで、二つの共振点間の周波数幅を最適化することが考えられる。
【００２０】
次に、アンテナ設定位置を規程する所定間隔は、定在波の腹となる位置であればよいため、導波管内波長をλとして、λ／４＋ｎ×λ／２とすればよい。但し、伝送路変換器の小型化のためには、導波管が必要最小限の大きさとなること、即ち、所定間隔は、伝送信号の導波管内波長の１／４であることが望ましい。但し、必ずしも正確に１／４である必要はない。
【００２１】
また、平面線路は、例えば、スロット線路、コプレナ線路、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、トリプレート型の線路など、誘電体基板上に形成されるものであれば何でもよいが、特に、構造が簡単なマイクロストリップ線路であることが望ましい。
【００２２】
ところで、導波管励振アンテナが、平面線路と共に誘電体基板上に形成されている場合、導波管は、誘電体基板を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管と伝送用部分導波管とで構成し、平面線路の形成面に固定される一方の部分導波管には、誘電体基板への固定端に、平面線路を通過させるための切欠きを形成し、更に、誘電体基板の両面には、短絡導波管及び伝送用導波管を固定する部位に、互いに導通する一対のグランド板を設け、これら一対のグランド板のうち、導波管励振アンテナの形成面に形成された側のグランド板が、整形用グランド板を兼ねるようにしてもよい。
【００２３】
つまり、伝送路変換器の変換特性（反射特性ひいては動作周波数帯域）は、図６に示すように、整形用グランド板の突出量、換言すれば導波管励振アンテナの先端から整形用グランド板までの間隔（設定長）に依存して大きく変化するため、安定した変換特性を得るためには、アンテナ設定位置における導波管の内部空間の断面形状が常に一定となるように、部分導波管を高い精度で誘電体基板に組み付ける必要がある。
【００２４】
これに対して、本発明の伝送路変換器によれば、グランド板が整形用グランド板を兼ねているため、部分導波管の固定位置（部品組立精度）がばらつくことにより、整形用グランド板を突出させた側で、部分導波管の位置が内部空間側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナと整形用グランド板との間隔（設定長）は全く変化しないため、安定した変換特性を得ることができる。
【００２５】
なお、誘電体基板の両面に形成される一対のグランド板は、導波管の内部空間を形成する部位を囲うように配置された複数のスルーホールを介して導通していることが望ましい。
【００２６】
この場合、部分導波管に挟まれた誘電体基板からの電磁界の漏出を抑制できるため、伝送路変換器の変換効率が低下してしまうことを防止できる。
なお、上記発明では、整形用グランド板を設け、且つ導波管励振アンテナを、導波管の中心から外れた位置に配置するものとして説明したが、本発明は、導波管励振アンテナを導波管の中心（ずれ量がゼロ）に配置したもの、即ち、整形用グランド板を設けことのみを特徴とするものであってもよい。
【００２７】
即ち、導波管励振アンテナのずれ量がゼロであっても、整形用グランド板によって、導波管励振アンテナの先端部と、その先端部に対向する導波管の内壁との間隔を調整することで、反射特性に二つの共振点を発生させ、しかも、その共振点間の周波数幅を調整することができるため、上記発明と同様に、広い動作周波数帯域を実現することができるのである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、本発明が適用されたマイクロストリップ線路−導波管変換器（以下、「ＭＳＬ−ＷＧ変換器」と称する。）の構造を示す斜視図、図２は、図１中に点線で示したｙ−ｚ平面の断面を、図１中の手前方向から見た断面図、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面図である。但し、図２，３において、誘電体基板の厚さや誘電体基板上に形成されたパターンの厚さは、図面を見易くして構造を理解し易くするために、実際のものより強調（厚く）して示している。
【００２９】
図１乃至図３に示すように、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１は、導電性材料（例えば金属薄膜等）からなるパターンが両面に形成された誘電体基板１０と、誘電体基板を挟んで固定される短絡用部分導波管２０ａ及び伝送用部分導波管２０ｂからなる導波管２０とを備えている。
【００３０】
このうち、導波管２０は、一端が短絡し他端が開放された断面長方形の方形導波管を、予め設定された所定間隔ｓだけ離れた位置で切断した形状を有している。なお、これら二つの部分導波管のうち、短絡端を含む側が短絡用部分導波管２０ａ、他方の側が伝送用部分導波管２０ｂである。また、本実施形態において、所定間隔ｓは、伝送信号（設計周波数）の導波管管内波長（以下単に「管内波長」と称する。）をλｇｗとして、ｓ≒λｇｗ／４となるように設定されている。
【００３１】
また、短絡用部分導波管２０ａには、誘電体基板１０上に形成された後述する給電線パターン１５と接触することがないように、誘電体基板１０への固定端に切欠部２１が形成されている。
【００３２】
ここで、図４は、（ａ）が誘電体基板１０を短絡用部分導波管２０ａの固定側から見た上面図、（ｂ）が誘電体基板１０を伝送用部分導波管２０ｂの固定側から見た下面図である。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、誘電体基板１０の下面には、導波管２０の中空部に対応する長方形の部位（下面基板露出部）１１を除く全面に、グランド板としての下面グランドパターン１２が形成されている。
【００３４】
また、図４（ａ）に示すように、誘電体基板１０の上面において、導波管２０が固定される部位の周辺（以下「導波管固定部」と称する。）１０ａには、導波管２０の中空部に相当する長方形の部位（上面基板露出部）１３を除くほぼ全面に、グランド板としての上面グランドパターン１４が形成され、また、導波管固定部１０ａ以外の部位（以下「給電線配線部」と称する。）１０ｂには、下面グランドパターン１２と共にマイクロストリップ線路を構成し、上面基板露出部１３の短辺方向（以下「Ｚ軸方向」とも称する。）に沿って配線された給電線パターン１５が形成されている。
【００３５】
なお、短絡用部分導波管２０ａを誘電体基板１０に固定した際に、短絡用部分導波管２０ａの切欠部２１に対応する誘電体基板１０上の部位には、上面基板露出部１３と給電線配線部１０ｂの基板露出部１６とが上面グランドパターン１４によって遮られることなく、互いに連通するように、上面グランドパターン１４が形成されていない連通部１７が設けられており、この連通部１７を介して、給電線パターン１５は上面基板露出部１３内に至るように配線されている。そして、上面基板露出部１３内に突出した給電線パターン１５の先端部分が、導波管励振アンテナ１８を形成するようにされている。
【００３６】
但し、給電線パターン１５は、上面基板露出部１３の長辺方向（Ｙ軸方向）の中心ではなく、この中心から、予め設定されたずれ量ｄだけＹ軸方向に外れた位置に配設されている。
【００３７】
また、上面グランドパターン１４は、上面基板露出部１３の長辺に沿った部分のうち、連通部１７が形成された側とは反対側の部分が、導波管２０の固定部位より予め設定された突出量ｐだけ導波管２０の中空部側に突出して形成されている。以下では、この突出部位、即ち、図中点線で区切られた上面グランドパターン１４の一部をグランドはみ出し部１４ａとも称する。
【００３８】
このグランドはみ出し部１４ａは、誘電体基板１０の上面（以下「アンテナ設定位置」とも称する。）における導波管２０中空部の断面形状を整形（制限）するものであり、グランドはみ出し部１４ａを設けることによって、導波管励振アンテナ１８の先端と、上面グランドパターン１４との設定長ｇが短くなるようにされている。
【００３９】
なお、グランドはみ出し部１４ａの突出量ｐと、導波管励振アンテナ１８のずれ量ｄとは、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１の反射特性に二つの共振点が発生し、しかも、各共振点を中心とした反射特性が良好な周波数領域（反射量が予め設定された閾値以下の周波数領域）が一体となるような大きさに設定され、即ち、広い動作周波数帯域が得られるように設定されている。
【００４０】
なお、導波管２０内において、導波管励振アンテナ１８のＸ軸方向における配置位置（アンテナ設定位置）での局所的な電界と磁界との比は、Ｙ軸方向の中心で高く、その中心から離れるに従って低くなる。つまり、導波管励振アンテナ１８をＹ軸方向の中心からずらすと、導波管２０の特性インピーダンスは、導波管励振アンテナ１８をＹ軸方向の中心に配置した場合（数百Ω程度）より低下することになるため、マイクロストリップ線路の特性インピーダンス（５９．５Ω）を有する給電線パターン１５との整合も取り易くなる。
【００４１】
また、下面グランドパターン１２と上面グランドパターン１４とは、下面基板露出部１１及び上面基板露出部１３とグランドはみ出し部１４ａとからなる部分を囲うように配置された複数のスルーホール１９によって、互いに導通するように構成されている。
【００４２】
このスルーホール１９の配置間隔は、上面グランドパターン１４と下面グランドパターン１２との間からの電磁界の漏洩が効果的に抑制されるように、伝送信号の基板内波長をλｐとして、使用周波数の電波がカットオフになるλｐ／２以下となるように設定されている。
【００４３】
そして、短絡用部分導波管２０ａは、その中空部が上面基板露出部１３とグランドはみ出し部１４ａとからなる長方形部分と一致するように、上面グランドパターン１４上にハンダ付け等によって固定され、また、伝送用部分導波管２０ｂは、その中空部分が下面基板露出部１１と一致するように、下面グランドパターン１２上にハンダ付け等によって固定される。
【００４４】
なお、図４（ａ）中の一点鎖線は、誘電体基板１０に固定された短絡用部分導波管２０ａの外周の位置を示すものであり、また、図４（ｂ）中の一点鎖線は、誘電体基板１０に固定された伝送用部分導波管２０ｂの外周の位置を示すものである。
【００４５】
このように構成されたＭＳＬ−ＷＧ変換器１は、マイクロストリップ線路（ＭＳＬ）からなる給電線パターン１５に接続された導波管励振アンテナ１８を、片端が短絡された導波管２０の短絡位置から所定間隔ｓ（≒λｇｗ／４）だけ離れた位置（アンテナ設定位置）に挿入した構造を有することになる。
【００４６】
このため、導波管２０を伝搬し短絡端で反射した高周波が導波管２０内で定在波を発生させ、その腹の部分に導波管励振アンテナ１８が位置することになるため、導波管を伝搬する電力は 平面線路を伝搬する電力へと効率良く変換され、また、その逆も同様に効率良く変換される。
【００４７】
また、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１は、グランドはみ出し部１４ａの突出量ｐと、導波管励振アンテナ１８のずれ量ｄとが、広い動作周波数帯域が得られるような大きさに設定されている。このように広い動作周波数帯域を有することにより、設計周波数に対する動作周波数領域のシフト、即ち、加工バラツキ等に基づく反射特性のバラツキの許容範囲が広がるため、加工精度を向上させるという膨大な手間とコストを要する手法を使用しなくても、設計周波数にて確実に動作するＭＳＬ−ＷＧ変換器１を高歩留まりにて提供することができる。
【００４８】
また、動作周波数領域がシフトしないように、高い加工精度で製造することが可能である場合には、設計周波数帯を広く設定することができるため、広帯域を用いた高速通信に好適なＭＳＬ−ＷＧ変換器１を提供することができる。
【００４９】
更に、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１では、グランドはみ出し部１４ａが、導波管励振アンテナ１８と共に、誘電体基板１０上に予め形成されている。このため、グランドはみ出し部１４ａ側で、部分導波管２０ａ，２０ｂの固定位置が内部空間側に多少ずれて固定されたとしても、導波管励振アンテナ１８とグランドはみ出し部１４ａとの間隔（設定長）ｇは全く変化することがなく、即ち、加工バラツキによって変換特性（反射特性）が大きく劣化してしまうことがないため、安定した変換特性を得ることができる。
【００５０】
また、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１では、上面グランドパターン１４と下面グランドパターン１２とを導通させる複数のスルーホール１９が、導波管２０の中空部に対応する部分、即ち、上面基板露出部１３とグランドはみ出し部１４ａとからなる長方形部分、及び下面基板露出部１１からなる長方形部分を包囲するように配置されている。このため、誘電体基板１０を介して電磁界が漏洩すること、ひいては、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１での変換効率が漏れ損失によって低下してしまうことを防止することができる。
【００５１】
なお、本実施形態において、下面グランドパターン１２と共にマイクロストリップ線路を構成する給電線パターン１５が平面線路、グランドはみ出し部１４ａが整形用グランド板、下面グランドパターン１２及び上面グランドパターン１４が一対のグランド板に相当する。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例について説明する。
導波管２０として、ＥＩＡ規格ＷＲ−１２の方形導波管（長辺内寸ａ＝３．０９９ｍｍ，短辺内寸ｂ＝１．５５０ｍｍ）を使用し、誘電体基板１０として、εγ＝２.２のものを使用した。
【００５３】
また、設計周波数を７６.５ＧＨｚ、グランドはみ出し部１４ａの突出量をｐ＝０．５ｍｍとして、導波管励振アンテナ１８のアンテナ長ｌ、導波管２０の短絡端からアンテナ設定位置までの所定間隔ｓ、導波管励振アンテナ１８のずれ量ｄの３つのパラメータを、反射量が−２０ｄＢ以下となる帯域幅が可能な限り大きくなり、且つ、その帯域幅のほぼ中央付近に設計周波数が位置するように計算（シミュレーション）によって最適化を行った。その結果として、ｌ＝０.７０ｍｍ、ｓ＝０.５０ｍｍ、ｄ＝０.４５ｍｍが得られた。
【００５４】
このようにして最適化されたパラメータを適用したＭＳＬ−ＷＧ変換器１について、反射特性Ｓ１１と透過特性Ｓ２１とを求めた計算結果（破線で表示）、及び実物を使用した測定結果（実線で表示）を図５に示す。
【００５５】
図示されているように、設計周波数における損失（透過特性）は、測定結果では０.３５ｄＢ(計算では０.２４ｄＢ)となり、低損失な特性が得られた。
また、反射量（反射特性）が−２０ｄＢ以下の帯域幅は１９.４ＧＨｚ（６６.８ＧＨｚ〜８７.０ＧＨｚ、計算では、１９.１ＧＨｚ）となり、広帯域な特性が得られた。
［他の実施形態］
上記実施形態では、導波管励振アンテナ１８が形成された誘電体基板１０の上面に短絡用部分導波管２０ａを固定し、誘電体基板１０の下面に伝送用部分導波管２０ｂを固定しているが、上面と下面とを入れ替えて、これら部分導波管２０ａ，２０ｂを固定してもよい。但し、この場合、誘電体基板１０の厚さも考慮して、所定間隔ｓを設定する必要がある。
【００５６】
上記実施形態では、グランドはみ出し部１４ａを設けると共に、導波管励振アンテナ１８をずれ量ｄだけＹ軸方向に中心から外れた位置に配設したが、導波管励振アンテナ１８を中心（即ちずれ量ｄ＝０）に配置し、グランドはみ出し部１４ａの突出量ｐを（場合によっては、導波管励振アンテナ１８のアンテナ長Ｉ，導波管２０の短絡端からアンテナ設定位置までの所定間隔ｓも）最適化することにより、ＭＳＬ−ＷＧ変換器１の反射特性に二つの共振点を発生させ、広い動作周波数帯域を得るように構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】実施形態のＭＳＬ−ＷＧ変換器の構造を示す斜視図である。
【図２】図１中の点線で示すｙ−ｚ平面を図中手前側から見た断面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】（ａ）は誘電体基板を短絡用部分導波管の固定側から見た上面図、（ｂ）は誘電体基板を伝送用部分導波管の固定側から見た下面図である。
【図５】実施例に示したＭＳＬ−ＷＧ変換について、反射特性と透過特性とを求めた計算結果及び測定結果を示すグラフである。
【図６】整形用グランド板の突出量と共振点との関係を示すグラフである。
【図７】導波管励振アンテナのずれ量と共振点との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５８】
１…ＭＳＬ−ＷＧ変換器、１０…誘電体基板、１０ａ…導波管固定部、１０ｂ…給電線配線部、１１…下面基板露出部、１２…下面グランドパターン、１３…上面基板露出部、１４…上面グランドパターン、１４ａ…グランドはみ出し部、１５…給電線パターン、１６…基板露出部、１７…連通部、１８…導波管励振アンテナ、１９…スルーホール、２０…導波管、２０ａ…短絡用部分導波管、２０ｂ…伝送用部分導波管、２１…切欠部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板上に形成される平面線路と、
一端が短絡された導波管と、
前記平面線路に接続されると共に前記導波管の短絡端から予め設定された所定間隔だけ離れた前記導波管内部のアンテナ設定位置に配置される導波管励振アンテナと、
を備え、前記導波管により伝送される電力と、前記給電線により伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器において、
前記導波管励振アンテナの先端部と該先端部に対向する前記導波管の内壁との間隔が予め設定された設定長となるように、前記アンテナ設定位置での前記導波管の内部空間の断面形状を整形する整形用グランド板を設けると共に、
前記導波管励振アンテナを、前記導波管の中心から予め設定されたずれ量だけ外れた位置に配置したことを特徴とする伝送路変換器。
【請求項２】
前記導波管は断面形状が長方形の方形導波管からなり、その長方形の長辺を形成する一対の導波管壁面のうち、一方の側から前記導波管内に向けて前記導波管励振アンテナが挿入され、他方の側から前記整形用グランド板が延設されていると共に、前記導波管励振アンテナの配置は、前記導波管の長辺方向の中心から外れていることを特徴とする請求項１に記載の伝送路変換器。
【請求項３】
前記所定間隔は、伝送信号の導波管内波長の１／４であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝送路変換器。
【請求項４】
前記平面線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の伝送路変換器。
【請求項５】
前記導波管励振アンテナを、前記平面線路と共に前記誘電体基板上に形成し、
前記導波管は、前記誘電体基板を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管と伝送用部分導波管とからなり、前記平面線路の形成面に固定される一方の部分導波管には、前記誘電体基板への固定端に、前記平面線路を通過させるための切欠きを形成し、
更に、前記誘電体基板の両面には、前記短絡導波管及び伝送用導波管を固定する部位に、互いに導通する一対のグランド板を設け、
前記導波管励振アンテナの形成面に形成された側のグランド板が、前記整形用グランド板を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の伝送路変換器。
【請求項６】
前記一対のグランド板は、前記導波管の内部空間を形成する部位を囲うように配置された複数のスルーホールを介して導通していることを特徴とする請求項５に記載の伝送路変換器。
【請求項７】
誘電体基板上に形成される平面線路と、
一端が短絡された導波管と、
前記平面線路に接続されると共に前記導波管の短絡端から予め設定された所定間隔だけ離れた前記導波管内部のアンテナ設定位置に配置される導波管励振アンテナと、
を備え、前記導波管により伝送される電力と、前記給電線により伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器において、
前記導波管励振アンテナの先端部と該先端部に対向する前記導波管の内壁との間隔が予め設定された設定長となるように、前記アンテナ設定位置での前記導波管の内部空間の断面形状を整形する整形用グランド板を設けることを特徴とする伝送路変換器。
【請求項１】
誘電体基板上に形成される平面線路と、
一端が短絡された導波管と、
前記平面線路に接続されると共に前記導波管の短絡端から予め設定された所定間隔だけ離れた前記導波管内部のアンテナ設定位置に配置される導波管励振アンテナと、
を備え、前記導波管により伝送される電力と、前記給電線により伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器において、
前記導波管励振アンテナの先端部と該先端部に対向する前記導波管の内壁との間隔が予め設定された設定長となるように、前記アンテナ設定位置での前記導波管の内部空間の断面形状を整形する整形用グランド板を設けると共に、
前記導波管励振アンテナを、前記導波管の中心から予め設定されたずれ量だけ外れた位置に配置したことを特徴とする伝送路変換器。
【請求項２】
前記導波管は断面形状が長方形の方形導波管からなり、その長方形の長辺を形成する一対の導波管壁面のうち、一方の側から前記導波管内に向けて前記導波管励振アンテナが挿入され、他方の側から前記整形用グランド板が延設されていると共に、前記導波管励振アンテナの配置は、前記導波管の長辺方向の中心から外れていることを特徴とする請求項１に記載の伝送路変換器。
【請求項３】
前記所定間隔は、伝送信号の導波管内波長の１／４であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の伝送路変換器。
【請求項４】
前記平面線路は、マイクロストリップ線路であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の伝送路変換器。
【請求項５】
前記導波管励振アンテナを、前記平面線路と共に前記誘電体基板上に形成し、
前記導波管は、前記誘電体基板を挟んで一体に固定される短絡用部分導波管と伝送用部分導波管とからなり、前記平面線路の形成面に固定される一方の部分導波管には、前記誘電体基板への固定端に、前記平面線路を通過させるための切欠きを形成し、
更に、前記誘電体基板の両面には、前記短絡導波管及び伝送用導波管を固定する部位に、互いに導通する一対のグランド板を設け、
前記導波管励振アンテナの形成面に形成された側のグランド板が、前記整形用グランド板を兼ねていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の伝送路変換器。
【請求項６】
前記一対のグランド板は、前記導波管の内部空間を形成する部位を囲うように配置された複数のスルーホールを介して導通していることを特徴とする請求項５に記載の伝送路変換器。
【請求項７】
誘電体基板上に形成される平面線路と、
一端が短絡された導波管と、
前記平面線路に接続されると共に前記導波管の短絡端から予め設定された所定間隔だけ離れた前記導波管内部のアンテナ設定位置に配置される導波管励振アンテナと、
を備え、前記導波管により伝送される電力と、前記給電線により伝送される電力とを相互に変換する伝送路変換器において、
前記導波管励振アンテナの先端部と該先端部に対向する前記導波管の内壁との間隔が予め設定された設定長となるように、前記アンテナ設定位置での前記導波管の内部空間の断面形状を整形する整形用グランド板を設けることを特徴とする伝送路変換器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００６−８１１６０（Ｐ２００６−８１１６０Ａ）
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１６０４２（Ｐ２００５−２１６０４２）
【出願日】平成１７年７月２６日（２００５．７．２６）
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
【公開日】平成１８年３月２３日（２００６．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２６日（２００５．７．２６）
【出願人】（３０４０２１２７７）国立大学法人 名古屋工業大学 (784)
【出願人】（０００００４２６０）株式会社デンソー (27,639)
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