導波管変換器への低損失広帯域平面伝送路
平面誘電体基板に形成された伝送線路と中空導波管との間でマイクロ波信号を結合する変換器は、中空導波管の開放端部内に延びる誘電体基板の延長部に形成されたハーフノッチアンテナを含み得る。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［著作権およびトレードドレスの通知]
本特許文書の開示の一部は、著作権保護の対象となるものを含む。本特許文書は、所有者のトレードドレスである、または、所有者のトレードドレスになるかもしれない事項を示し、および／または、記述する。著作権およびトレードドレスの所有者は、米国特許商標庁の特許ファイルまたは特許記録において現れる本特許開示の誰による複製にも異議はないが、それ以外については、全ての著作権およびトレードドレスの権利を何であれ留保する。
【０００２】
本開示は、マイクロ波およびミリ波回路、特にマイクロストリップと導波管伝送線路との間の信号を結合する変換器に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波およびミリ波回路は、ストリップ線路、マイクロストリップおよびコプレーナ導波管等、長方形および／または円形導波管と平面伝送線路との組合せを使用し得る。導波管は一般的に、例えば、アンテナ給電ネットワークで使用される。マイクロ波回路モジュールは、典型的には、マイクロ波集積回路と平面基板に取り付けられた半導体デバイスとを相互に接続するために、マイクロストリップ伝送線路を使用する。変換装置が、マイクロストリップ伝送線路と導波管との間の信号を結合するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、ノッチアンテナの概略平面図である。
【図２】図２は、ハーフノッチアンテナの概略平面図である。
【図３】図３は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの斜視図である。
【図４】図４は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの断面図である。
【図５】図５は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの断面図である。
【図６】図６は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの断面図である。
【図７】図７は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの測定された性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
この説明全体にわたって、図面に現れる要素は、要素に固有の３桁の参照番号が割り当てられる。図面と一緒に説明されていない要素は、同じ参照番号を有する以前に記載された要素と同じ特性および機能を有するものと見なされ得る。
【０００６】
本明細書において、用語「導波管」は、電磁波を導くための中空内部通路を有する導電性パイプという比較的狭い定義を有する。内部通路の、伝播方向に垂直な、断面形状は、一般的に長方形または円形であり得るが、正方形、楕円形、または電磁波を導くように適合された任意の形状であってもよい。用語「平面伝送路」は、平面基板に形成された任意の伝送線路構造を意味する。平面伝送路は、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、スロット線路、および電磁波を導くことができるほかの構造を含む。
【０００７】
平面伝送路の様々な要素の導波管変換器に対する相対位置は、図に示されるように、上部、底部、上、下、左および右等の幾何学的な用語を使用して説明され得る。これらの用語は、検討中の描かれている図に関連するもので、導波管変換器への平面伝送路の如何なる絶対的な向きも意味するものではない。
【０００８】
図１を参照すると、ノッチアンテナ１００は、誘電体基板１０６に形成された第１のテーパ形導体１０２と第２のテーパ形導体１０４とを含み得る。本明細書において、用語「テーパ形」は、伝搬方向に沿ったより広い幅からより狭い幅への、幅（伝搬方向に垂直な導体の寸法）の漸進的な変化を意味する。図１では、伝搬方向は矢印１１８により示される。テーパ形導体１０２、１０４は、導体のテーパに起因するアンテナの自由空間側（図１に示される上面）に向かって広がるまたは開くギャップ１０８により隔てられ得る。ギャップ１０８は、線形または非線形に広くなり得る。ノッチアンテナは、代替的に「フレアノッチアンテナ」またはテーパ形スロットアンテナ」と呼ばれ得る。第１および第２電極１０２、１０４の端部１１０、１１２が放物線形状、楕円形状、または他の湾曲形状を有するノッチアンテナは一般的に「ビバルディアンテナ」と呼ばれる。
【０００９】
ノッチアンテナ１００の変形形態は、誘電体基板１０６の両面のテーパ形導体を含むことができ、第１のテーパ形導体１０２が基板１０６の一方の面にあるとともに第２のテーパ形導体１０４が導電性基板の反対側の面にある構造を含む。第１および第２のテーパ形導体１０２、１０４は、図１に示されるように中心線１１４に関して対称、または非対称であり得る。
【００１０】
ノッチアンテナ１００は、矢印１１８により示された伝播方向に中心を合わせられた対称のパターンで放射するエンドファイア進行波アンテナである。ノッチアンテナは広帯域および適度のゲインを提供することで知られている。テーパ形導体１０２、１０４の一方または両方への入力１１６は、適切なインピーダンス整合を通じて、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ導波管、または他の平面伝送線路から供給され得る。
【００１１】
図２は、本出願において「ハーフノッチ（ｈａｌｆ−ｎｏｔｃｈ）」アンテナと呼ばれるものの概略平面図である。ハーフノッチアンテナ２００は、誘電体基板２０６に形成された単一のテーパ形導体２０２と接地平面２２０とを含み得る。接地平面２２０は、仮想導体２０４を形成するように、テーパ形導体２０２を効果的に反射する。テーパ形導体２０２および仮想導体２０４は、前述のようにノッチアンテナを効果的に構成する。
【００１２】
テーパ形導体２０２の端部２１０は、線形（直線）または、図２に示されるように、湾曲され得る。端部２１０は、円形状、楕円形状、放物線形状、または他の湾曲形状に従い得る。端部２１０は、湾曲形状を近似する一連の線形部分または段に従い得る。テーパ形導体２０２への入力２１６は、適切なインピーダンス整合を通じて、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ導波管、または他の平面伝送線路から供給され得る。
【００１３】
図３乃至６は、例示的な導波管変換器への平面伝送路を示す。図３では、部分的にしか表示されていないハーフノッチアンテナ３００が、マイクロストリップ線路３３０と導波管３５０との間の変換器として使用され得る。ハーフノッチアンテナ３００は、導波管３５０の開放端部から挿入され得る。導波管３５０の壁は、ハーフノッチアンテナ３００の虚像（図示せず）を反映するために接地平面として作用する。ハーフノッチアンテナ３００および虚像は、前述のようにノッチアンテナを効果的に構成し得る。図３の例では、導波管３５０は長方形断面を有して示されているが、導波管３５０は長方形、正方形、円であり得る、或いは、何か他の幾何学的または任意の断面形状を有し得る。断面形状は導波管に沿って変化し得る。
【００１４】
マイクロストリップ線路３３０は誘電体基板３３２に形成され得る。誘電体基板３３２は、接地平面スラブ３４０に結合され得る。誘電体基板３３２は、例えば、接地平面スラブ３４０に接着され得る。接地平面スラブ３４０は、誘電体基板３３２に取り付けられた電子部品（図示せず）により発生した熱を拡散または除去するためのヒートシンクの役割を果たし得る。接地平面スラブ３４０は、例えば、銅、アルミニウム、または他の導電性および熱伝導性材料で形成され得る。接地平面スラブ３４０は、導波管３５０に電気的に接続される。
【００１５】
図４、５および６は、マイクロストリップ線路からの９５ＧＨｚの信号を０．０５インチ×０．１０インチの内部寸法を有するＷＧ１０長方形導波管に結合するように設計された、特定の例示的なハーフノッチアンテナ４００の断面図である。図４、５および６の寸法は、特定の例に関してインチで与えられるとともに、括弧内に信号波長の倍数として与えられる。図４、５および６のハーフノッチアンテナ４００は、他の波長および他の導波管寸法のために拡大縮小され得る。
【００１６】
ハーフノッチアンテナ４００等の導波管変換器へのマイクロストリップは、３次元電磁場問題を解くように適合されたソフトウェアツールを使用して、設計されるとともにシミュレートされ得る。ソフトウェアツールは、ＣＳＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ（商標）、Ａｇｉｌｅｎｔ’ｓ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ（商標）、またはＡｎｓｏｆｔ’ ＨＦＳＳ（商標）ツール等の市販の電磁場解析ツールであり得る。電磁場解析ツールは、有限差分時間領域解析、境界要素法、モーメント法、または電磁場問題を解くためのほかの方法等、任意の既知の数学的方法を使用する適切なツールであり得る。ソフトウェアツールは、所定の性能目標を満たすように設計を反復して最適化する能力を含み得る。図４、５および６の例は、他の波長および／または他の導波管形状のための導波管変換器への平面伝送路の設計用の出発点を提供し得る。
【００１７】
図４は、図３に規定された断面Ａ−Ａでの例示的な導波管変換器へのマイクロストリップの断面図を示す。マイクロストリップ線路４３０は、誘電体基板４３２の第１の表面４３１に形成され得る。接地平面４３４は、誘電体基板４３２の第２の表面４３３の少なくとも一部に形成され得る。誘電体基板４３２は、接地平面４３４と電気的に接触する接地平面スラブ４４０に結合され得るとともに、接地平面スラブ４４０により支持される。
【００１８】
ハーフノッチアンテナ４００は、接地平面スラブ４４０の端部４４２を超えて導波管４５０の開放端内に延びる誘電体基板４３２の延長部に形成され得る。接地平面スラブ４４０は導波管４５０と電気接続し得る。接地平面スラブ４４０は、導波管４５０の開放端の一部分４５４を塞ぎ得る。導波管４５０の開放端の他の部分４５２は閉塞されない。閉塞されない部分４５２は、開放部分４５２の高さ（この例では０．０３０インチ）が動作周波数での波長の半分より小さい場合に、マイクロストリップの動作周波数で導波管変換器４００に対して遮断され得る（エネルギが導波管に出ることを許さない）。閉塞されない部分４５２の高さは、導波管変換器へのマイクロストリップの設計を最適化する一部として調整され得る設計の自由度であり得る。
【００１９】
長い波長では、接地平面スラブは、導波管の開放端の中央部分（図４には示されていない）を閉鎖し、上部および下部の閉塞されない部分（図示せず）を残す。接地平面スラブの導電性が導波管の開放端を効果的に短絡させるのに十分である場合、導波管の開放端は依然として遮断され得る。
【００２０】
図５は、図４に規定された断面Ｂ−Ｂでの例示的な導波管変換器へのマイクロストリップの断面図を示す。図５は導波管４５０の断面図および誘電体基板４３２の第１の表面４３１の上面図を示す。マイクロストリップ線路４３０は第１の表面４３１上に形成され得る。ハーフノッチアンテナ４００は、誘電体基板４３２の延長部４０６に形成され得る。ハーフノッチアンテナは、延長部４０６の第１の表面４３１に形成された第１のテーパ形導体４０２を含み得る。
【００２１】
テーパ形導体４０２は、インピーダンス変成器４３６を通じてマイクロストリップ線路４３０に接続され得る。このインピーダンス変成器４３６は、例えば、第１の表面４３１に形成された（マイクロストリップ線路４３０に比べて）狭い導体４３８により、実現され得る。インピーダンス変成器４３６は、第１の表面４３１に形成された他の導体配置によっても実現され得る。インピーダンス変成器４３６は、マイクロストリップ線路４３０のインピーダンスをハーフノッチアンテナ４００に一致させ得る。
【００２２】
テーパ形導体４０２の端部４１０は、直線状であり得るまたは湾曲し得る。図５に示すように、端部４１０が湾曲する場合、テーパ形導体４０２は、ビバルディアンテナの半分を形成すると見なされ得る。端部４１０は、円形状、楕円形状、放物線形状、または他の湾曲形状に従い得る。端部４１０は、湾曲形状を近似する一連の線形部分または段に従い得る。
【００２３】
ハーフノッチアンテナ４００は、延長部４０６の第２の表面に形成された第２のテーパ形導体（見えない）を含み得る。テーパ形導体４０２は、１つまたは複数の導電性ビア４０８を通じて第２の導体に接続され得る。導電性ビア４０８は、例えば、めっきされたスルーホールであり得る。
【００２４】
図６は、図４に規定された断面Ｃ−Ｃでの例示的な導波管変換器へのマイクロストリップの断面図を示す。図６は導波管４５０および接地平面スラブ４４０の断面図、誘電体基板の延長部４０６の第２の表面４３３の平面図を示す。
【００２５】
ハーフノッチアンテナ４００は、延長部４０６の第２の表面４３３に形成された第２のテーパ形導体４１２を含み得る。第２のテーパ形導体４１２の端部４１４は、図５の第１の導体４０２の端部４１０と本質的に同じ輪郭を有し得る。
【００２６】
第２のテーパ形導体４１２は、複数の導電性ビア４０８を通じて第１のテーパ形導体４０２に接続され得る。接地平面４３４が誘電体基板の第２の表面４３３に形成され得る。接地平面４３４は、接地平面スラブ４４０の端部４４２を超えて誘電体基板の延長部４０６上に延び得る。第２のテーパ形導体４１２は、第２のテーパ形導体の幅の一部に及ぶギャップ４１６により接地平面４３４から隔てられ得るとともに、導体４１８により接地平面４３４に接続され得る。
【００２７】
図７は、図４、５、および６に示された導波管変換器へのマイクロストリップ４００のシミュレーションから得られた、導波管変換器へのマイクロストリップの予想されるＷバンドの性能のグラフを示す。破線７０２および実線７０４は、それぞれ、マイクロストリップから導波管変換器におよび導波管変換器からマイクロストリップに結合された信号の反射減衰量を示す。反射減衰量は、約８１ＧＨｚから１１０ＧＨｚ超の周波数バンドに渡って、１０ｄＢを超える。実線７０６は、マイクロストリップから導波管変換器に結合された信号の挿入減衰量を示す。挿入減衰量は、８１ＧＨｚから１１０ＧＨｚの周波数範囲に渡って、１ｄＢより少ない。挿入減衰量は、９０ＧＨｚから１００ＧＨｚで略０である。
【００２８】
終わりに
この説明全体を通して、示された実施形態および例は、開示されたまたは請求項に記載されている装置および手順の限定というよりむしろ、例示として見なされるべきである。本明細書に提示された例の多くは、方法の動作またはシステムの要素の特定の組み合わせを含んでいるが、これらの動作およびこれらの要素は、同じ目的を達成するために、他の方法で組み合わされ得ることを理解すべきである。フローチャートに関して、ステップの追加や減少が行われてもよく、本明細書に記載されている方法を達成するために、示されたステップを組み合わせる、または、さらに改良してもよい。１つの実施形態のみに関連して述べた、動作、要素および特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図していない。
【００２９】
本明細書で使用されている「複数」は２以上を意味する。本明細書で使用されている品目の「セット」は１つまたは複数のこのような品目を含む。明細書での記述或いは請求項での使用の如何にかかわらず、本明細書で使用されている用語「備える」「含む」、「保持する」、「有する」、「構成する」、「伴う」等はオープンエンド（制限のない）であり、即ち含んでいるがそれに限定されないことを意味するものと理解する。移行句「からなる」と「本質的に〜からなる」はそれぞれ請求項に関してクローズド（排他的）またはセミクローズド（半排他的）の移行句である。請求項記載の要素を修飾するために、請求項中の「第１」、「第２」、「第３」等の序数用語の使用は、それ自体、１つの請求項の要素が他の請求項の要素に対して優位であること、先行すること、又は順序を示唆しているのでも、或いは、方法の動作を行なう時間的順序を示唆しているのでもなく、請求項の要素を区別するために、特定の名称を有する１つの請求項の要素と、（使用されている序数を除いて）同じ名称を有する別の要素とを区別するラベルとして使用されているだけである。本明細書で使用されている「及び／又は」は、列挙されている事項が選択肢であることを意味しているが、列挙されている事項の任意の組み合わせも、選択肢に含まれることを意味している。
【技術分野】
【０００１】
［著作権およびトレードドレスの通知]
本特許文書の開示の一部は、著作権保護の対象となるものを含む。本特許文書は、所有者のトレードドレスである、または、所有者のトレードドレスになるかもしれない事項を示し、および／または、記述する。著作権およびトレードドレスの所有者は、米国特許商標庁の特許ファイルまたは特許記録において現れる本特許開示の誰による複製にも異議はないが、それ以外については、全ての著作権およびトレードドレスの権利を何であれ留保する。
【０００２】
本開示は、マイクロ波およびミリ波回路、特にマイクロストリップと導波管伝送線路との間の信号を結合する変換器に関する。
【背景技術】
【０００３】
マイクロ波およびミリ波回路は、ストリップ線路、マイクロストリップおよびコプレーナ導波管等、長方形および／または円形導波管と平面伝送線路との組合せを使用し得る。導波管は一般的に、例えば、アンテナ給電ネットワークで使用される。マイクロ波回路モジュールは、典型的には、マイクロ波集積回路と平面基板に取り付けられた半導体デバイスとを相互に接続するために、マイクロストリップ伝送線路を使用する。変換装置が、マイクロストリップ伝送線路と導波管との間の信号を結合するために使用される。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
【図１】図１は、ノッチアンテナの概略平面図である。
【図２】図２は、ハーフノッチアンテナの概略平面図である。
【図３】図３は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの斜視図である。
【図４】図４は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの断面図である。
【図５】図５は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの断面図である。
【図６】図６は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの断面図である。
【図７】図７は、例示的な導波管変換器への低損失広帯域マイクロストリップの測定された性能を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
この説明全体にわたって、図面に現れる要素は、要素に固有の３桁の参照番号が割り当てられる。図面と一緒に説明されていない要素は、同じ参照番号を有する以前に記載された要素と同じ特性および機能を有するものと見なされ得る。
【０００６】
本明細書において、用語「導波管」は、電磁波を導くための中空内部通路を有する導電性パイプという比較的狭い定義を有する。内部通路の、伝播方向に垂直な、断面形状は、一般的に長方形または円形であり得るが、正方形、楕円形、または電磁波を導くように適合された任意の形状であってもよい。用語「平面伝送路」は、平面基板に形成された任意の伝送線路構造を意味する。平面伝送路は、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路、スロット線路、および電磁波を導くことができるほかの構造を含む。
【０００７】
平面伝送路の様々な要素の導波管変換器に対する相対位置は、図に示されるように、上部、底部、上、下、左および右等の幾何学的な用語を使用して説明され得る。これらの用語は、検討中の描かれている図に関連するもので、導波管変換器への平面伝送路の如何なる絶対的な向きも意味するものではない。
【０００８】
図１を参照すると、ノッチアンテナ１００は、誘電体基板１０６に形成された第１のテーパ形導体１０２と第２のテーパ形導体１０４とを含み得る。本明細書において、用語「テーパ形」は、伝搬方向に沿ったより広い幅からより狭い幅への、幅（伝搬方向に垂直な導体の寸法）の漸進的な変化を意味する。図１では、伝搬方向は矢印１１８により示される。テーパ形導体１０２、１０４は、導体のテーパに起因するアンテナの自由空間側（図１に示される上面）に向かって広がるまたは開くギャップ１０８により隔てられ得る。ギャップ１０８は、線形または非線形に広くなり得る。ノッチアンテナは、代替的に「フレアノッチアンテナ」またはテーパ形スロットアンテナ」と呼ばれ得る。第１および第２電極１０２、１０４の端部１１０、１１２が放物線形状、楕円形状、または他の湾曲形状を有するノッチアンテナは一般的に「ビバルディアンテナ」と呼ばれる。
【０００９】
ノッチアンテナ１００の変形形態は、誘電体基板１０６の両面のテーパ形導体を含むことができ、第１のテーパ形導体１０２が基板１０６の一方の面にあるとともに第２のテーパ形導体１０４が導電性基板の反対側の面にある構造を含む。第１および第２のテーパ形導体１０２、１０４は、図１に示されるように中心線１１４に関して対称、または非対称であり得る。
【００１０】
ノッチアンテナ１００は、矢印１１８により示された伝播方向に中心を合わせられた対称のパターンで放射するエンドファイア進行波アンテナである。ノッチアンテナは広帯域および適度のゲインを提供することで知られている。テーパ形導体１０２、１０４の一方または両方への入力１１６は、適切なインピーダンス整合を通じて、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ導波管、または他の平面伝送線路から供給され得る。
【００１１】
図２は、本出願において「ハーフノッチ（ｈａｌｆ−ｎｏｔｃｈ）」アンテナと呼ばれるものの概略平面図である。ハーフノッチアンテナ２００は、誘電体基板２０６に形成された単一のテーパ形導体２０２と接地平面２２０とを含み得る。接地平面２２０は、仮想導体２０４を形成するように、テーパ形導体２０２を効果的に反射する。テーパ形導体２０２および仮想導体２０４は、前述のようにノッチアンテナを効果的に構成する。
【００１２】
テーパ形導体２０２の端部２１０は、線形（直線）または、図２に示されるように、湾曲され得る。端部２１０は、円形状、楕円形状、放物線形状、または他の湾曲形状に従い得る。端部２１０は、湾曲形状を近似する一連の線形部分または段に従い得る。テーパ形導体２０２への入力２１６は、適切なインピーダンス整合を通じて、ストリップ線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ導波管、または他の平面伝送線路から供給され得る。
【００１３】
図３乃至６は、例示的な導波管変換器への平面伝送路を示す。図３では、部分的にしか表示されていないハーフノッチアンテナ３００が、マイクロストリップ線路３３０と導波管３５０との間の変換器として使用され得る。ハーフノッチアンテナ３００は、導波管３５０の開放端部から挿入され得る。導波管３５０の壁は、ハーフノッチアンテナ３００の虚像（図示せず）を反映するために接地平面として作用する。ハーフノッチアンテナ３００および虚像は、前述のようにノッチアンテナを効果的に構成し得る。図３の例では、導波管３５０は長方形断面を有して示されているが、導波管３５０は長方形、正方形、円であり得る、或いは、何か他の幾何学的または任意の断面形状を有し得る。断面形状は導波管に沿って変化し得る。
【００１４】
マイクロストリップ線路３３０は誘電体基板３３２に形成され得る。誘電体基板３３２は、接地平面スラブ３４０に結合され得る。誘電体基板３３２は、例えば、接地平面スラブ３４０に接着され得る。接地平面スラブ３４０は、誘電体基板３３２に取り付けられた電子部品（図示せず）により発生した熱を拡散または除去するためのヒートシンクの役割を果たし得る。接地平面スラブ３４０は、例えば、銅、アルミニウム、または他の導電性および熱伝導性材料で形成され得る。接地平面スラブ３４０は、導波管３５０に電気的に接続される。
【００１５】
図４、５および６は、マイクロストリップ線路からの９５ＧＨｚの信号を０．０５インチ×０．１０インチの内部寸法を有するＷＧ１０長方形導波管に結合するように設計された、特定の例示的なハーフノッチアンテナ４００の断面図である。図４、５および６の寸法は、特定の例に関してインチで与えられるとともに、括弧内に信号波長の倍数として与えられる。図４、５および６のハーフノッチアンテナ４００は、他の波長および他の導波管寸法のために拡大縮小され得る。
【００１６】
ハーフノッチアンテナ４００等の導波管変換器へのマイクロストリップは、３次元電磁場問題を解くように適合されたソフトウェアツールを使用して、設計されるとともにシミュレートされ得る。ソフトウェアツールは、ＣＳＴ Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ Ｓｔｕｄｉｏ（商標）、Ａｇｉｌｅｎｔ’ｓ Ｍｏｍｅｎｔｕｍ（商標）、またはＡｎｓｏｆｔ’ ＨＦＳＳ（商標）ツール等の市販の電磁場解析ツールであり得る。電磁場解析ツールは、有限差分時間領域解析、境界要素法、モーメント法、または電磁場問題を解くためのほかの方法等、任意の既知の数学的方法を使用する適切なツールであり得る。ソフトウェアツールは、所定の性能目標を満たすように設計を反復して最適化する能力を含み得る。図４、５および６の例は、他の波長および／または他の導波管形状のための導波管変換器への平面伝送路の設計用の出発点を提供し得る。
【００１７】
図４は、図３に規定された断面Ａ−Ａでの例示的な導波管変換器へのマイクロストリップの断面図を示す。マイクロストリップ線路４３０は、誘電体基板４３２の第１の表面４３１に形成され得る。接地平面４３４は、誘電体基板４３２の第２の表面４３３の少なくとも一部に形成され得る。誘電体基板４３２は、接地平面４３４と電気的に接触する接地平面スラブ４４０に結合され得るとともに、接地平面スラブ４４０により支持される。
【００１８】
ハーフノッチアンテナ４００は、接地平面スラブ４４０の端部４４２を超えて導波管４５０の開放端内に延びる誘電体基板４３２の延長部に形成され得る。接地平面スラブ４４０は導波管４５０と電気接続し得る。接地平面スラブ４４０は、導波管４５０の開放端の一部分４５４を塞ぎ得る。導波管４５０の開放端の他の部分４５２は閉塞されない。閉塞されない部分４５２は、開放部分４５２の高さ（この例では０．０３０インチ）が動作周波数での波長の半分より小さい場合に、マイクロストリップの動作周波数で導波管変換器４００に対して遮断され得る（エネルギが導波管に出ることを許さない）。閉塞されない部分４５２の高さは、導波管変換器へのマイクロストリップの設計を最適化する一部として調整され得る設計の自由度であり得る。
【００１９】
長い波長では、接地平面スラブは、導波管の開放端の中央部分（図４には示されていない）を閉鎖し、上部および下部の閉塞されない部分（図示せず）を残す。接地平面スラブの導電性が導波管の開放端を効果的に短絡させるのに十分である場合、導波管の開放端は依然として遮断され得る。
【００２０】
図５は、図４に規定された断面Ｂ−Ｂでの例示的な導波管変換器へのマイクロストリップの断面図を示す。図５は導波管４５０の断面図および誘電体基板４３２の第１の表面４３１の上面図を示す。マイクロストリップ線路４３０は第１の表面４３１上に形成され得る。ハーフノッチアンテナ４００は、誘電体基板４３２の延長部４０６に形成され得る。ハーフノッチアンテナは、延長部４０６の第１の表面４３１に形成された第１のテーパ形導体４０２を含み得る。
【００２１】
テーパ形導体４０２は、インピーダンス変成器４３６を通じてマイクロストリップ線路４３０に接続され得る。このインピーダンス変成器４３６は、例えば、第１の表面４３１に形成された（マイクロストリップ線路４３０に比べて）狭い導体４３８により、実現され得る。インピーダンス変成器４３６は、第１の表面４３１に形成された他の導体配置によっても実現され得る。インピーダンス変成器４３６は、マイクロストリップ線路４３０のインピーダンスをハーフノッチアンテナ４００に一致させ得る。
【００２２】
テーパ形導体４０２の端部４１０は、直線状であり得るまたは湾曲し得る。図５に示すように、端部４１０が湾曲する場合、テーパ形導体４０２は、ビバルディアンテナの半分を形成すると見なされ得る。端部４１０は、円形状、楕円形状、放物線形状、または他の湾曲形状に従い得る。端部４１０は、湾曲形状を近似する一連の線形部分または段に従い得る。
【００２３】
ハーフノッチアンテナ４００は、延長部４０６の第２の表面に形成された第２のテーパ形導体（見えない）を含み得る。テーパ形導体４０２は、１つまたは複数の導電性ビア４０８を通じて第２の導体に接続され得る。導電性ビア４０８は、例えば、めっきされたスルーホールであり得る。
【００２４】
図６は、図４に規定された断面Ｃ−Ｃでの例示的な導波管変換器へのマイクロストリップの断面図を示す。図６は導波管４５０および接地平面スラブ４４０の断面図、誘電体基板の延長部４０６の第２の表面４３３の平面図を示す。
【００２５】
ハーフノッチアンテナ４００は、延長部４０６の第２の表面４３３に形成された第２のテーパ形導体４１２を含み得る。第２のテーパ形導体４１２の端部４１４は、図５の第１の導体４０２の端部４１０と本質的に同じ輪郭を有し得る。
【００２６】
第２のテーパ形導体４１２は、複数の導電性ビア４０８を通じて第１のテーパ形導体４０２に接続され得る。接地平面４３４が誘電体基板の第２の表面４３３に形成され得る。接地平面４３４は、接地平面スラブ４４０の端部４４２を超えて誘電体基板の延長部４０６上に延び得る。第２のテーパ形導体４１２は、第２のテーパ形導体の幅の一部に及ぶギャップ４１６により接地平面４３４から隔てられ得るとともに、導体４１８により接地平面４３４に接続され得る。
【００２７】
図７は、図４、５、および６に示された導波管変換器へのマイクロストリップ４００のシミュレーションから得られた、導波管変換器へのマイクロストリップの予想されるＷバンドの性能のグラフを示す。破線７０２および実線７０４は、それぞれ、マイクロストリップから導波管変換器におよび導波管変換器からマイクロストリップに結合された信号の反射減衰量を示す。反射減衰量は、約８１ＧＨｚから１１０ＧＨｚ超の周波数バンドに渡って、１０ｄＢを超える。実線７０６は、マイクロストリップから導波管変換器に結合された信号の挿入減衰量を示す。挿入減衰量は、８１ＧＨｚから１１０ＧＨｚの周波数範囲に渡って、１ｄＢより少ない。挿入減衰量は、９０ＧＨｚから１００ＧＨｚで略０である。
【００２８】
終わりに
この説明全体を通して、示された実施形態および例は、開示されたまたは請求項に記載されている装置および手順の限定というよりむしろ、例示として見なされるべきである。本明細書に提示された例の多くは、方法の動作またはシステムの要素の特定の組み合わせを含んでいるが、これらの動作およびこれらの要素は、同じ目的を達成するために、他の方法で組み合わされ得ることを理解すべきである。フローチャートに関して、ステップの追加や減少が行われてもよく、本明細書に記載されている方法を達成するために、示されたステップを組み合わせる、または、さらに改良してもよい。１つの実施形態のみに関連して述べた、動作、要素および特徴は、他の実施形態における同様の役割から除外されることを意図していない。
【００２９】
本明細書で使用されている「複数」は２以上を意味する。本明細書で使用されている品目の「セット」は１つまたは複数のこのような品目を含む。明細書での記述或いは請求項での使用の如何にかかわらず、本明細書で使用されている用語「備える」「含む」、「保持する」、「有する」、「構成する」、「伴う」等はオープンエンド（制限のない）であり、即ち含んでいるがそれに限定されないことを意味するものと理解する。移行句「からなる」と「本質的に〜からなる」はそれぞれ請求項に関してクローズド（排他的）またはセミクローズド（半排他的）の移行句である。請求項記載の要素を修飾するために、請求項中の「第１」、「第２」、「第３」等の序数用語の使用は、それ自体、１つの請求項の要素が他の請求項の要素に対して優位であること、先行すること、又は順序を示唆しているのでも、或いは、方法の動作を行なう時間的順序を示唆しているのでもなく、請求項の要素を区別するために、特定の名称を有する１つの請求項の要素と、（使用されている序数を除いて）同じ名称を有する別の要素とを区別するラベルとして使用されているだけである。本明細書で使用されている「及び／又は」は、列挙されている事項が選択肢であることを意味しているが、列挙されている事項の任意の組み合わせも、選択肢に含まれることを意味している。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面誘電体基板に形成された伝送線路と中空導波管との間でマイクロ波信号を結合する変換器であって、
前記誘電体基板の延長部に形成されたハーフノッチアンテナを有し、前記延長部は前記中空導波管の開放端部内への挿入に適合される、
変換器。
【請求項２】
前記ハーフノッチアンテナは、前記誘電体基板の第１の表面に形成された第１のテーパ形導体を有する、
請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記第１のテーパ形導体は、ビバルディアンテナの半分を形成する、
請求項２に記載の変換器。
【請求項４】
前記ハーフノッチアンテナはさらに：
前記誘電体基板の第２の表面に形成された第２のテーパ形導体と、
前記第１のテーパ形導体と前記第２のテーパ形導体とを接続する少なくとも１つの導電性ビアと、を有する、
請求項２に記載の変換器。
【請求項５】
前記第２のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第２の表面に形成された接地平面に結合される、
請求項４に記載の変換器。
【請求項６】
前記伝送線路は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、スロット線路およびコプレーナ導波管から成るグループから選択される、
請求項２に記載の変換器。
【請求項７】
前記伝送線路は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたマイクロストリップ線路であり、
前記第１のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたインピーダンス変成器を通じて前記マイクロストリップ線路に結合される、
請求項６に記載の変換器。
【請求項８】
前記誘電体基板は、前記中空導波管の前記開放端部を遮断するのに十分な厚さを有する接地平面スラブに結合される、
請求項１に記載の変換器。
【請求項９】
前記接地平面スラブに閉塞されない前記中空導波管の前記開放端部の一部の高さが、前記マイクロ波信号の波長の半分より小さい、
請求項８に記載の変換器。
【請求項１０】
開放端部と、前記開放端部から延びる中空通路とを有し、前記中空通路が電磁波を導くように適合される、細長い導電性導波管と、
前記導波管の前記開放端部に近接して配置された回路モジュールと、からなり、
前記回路モジュールは、
前記導波管の前記開放端部に隣接して配置された端部を有する導電性接地平面スラブと、
前記導電性接地平面スラブに結合され、前記接地平面スラブの前記端部を越えて前記導波管の前記中空通路内に延びる延長部を含む、誘電体基板と、
前記誘電体基板の前記延長部に形成され、前記誘電体基板上に形成された伝送線路に結合される、ハーフノッチアンテナと、を有する、
マイクロ波信号伝送システム。
【請求項１１】
前記導波管の前記中空通路は、長方形、正方形および円から選択される断面形状を有する、
請求項１０に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１２】
前記ハーフノッチアンテナは、前記誘電体基板の第１の表面に形成された第１のテーパ形導体を有する、
請求項１０に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１３】
前記第１のテーパ形導体は、ビバルディアンテナの半分を形成する、
請求項１２に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１４】
前記ハーフノッチアンテナはさらに：
前記誘電体基板の第２の表面に形成された第２のテーパ形導体と、
前記第１のテーパ形導体と前記第２のテーパ形導体とを接続する少なくとも１つの導電性ビアと、を有する、
請求項１２に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１５】
前記第２のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第２の表面に形成された接地平面に結合される、
請求項１４に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１６】
前記伝送線路は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、スロット線路およびコプレーナ導波管から成るグループから選択される、
請求項１２に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１７】
前記伝送線路は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたマイクロストリップ線路であり、
前記第１のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたインピーダンス変成器を通じて前記マイクロストリップ線路に結合される、
請求項１６に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１８】
前記接地平面スラブは、前記導波管の前記開放端部を遮断するように、前記導波管の前記開放端部の十分な部分を閉塞する、
請求項１０に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１９】
前記導波管の前記開放端部の閉塞されない部分の高さが、前記マイクロ波信号の波長の半分より小さい、
請求項１８に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１】
平面誘電体基板に形成された伝送線路と中空導波管との間でマイクロ波信号を結合する変換器であって、
前記誘電体基板の延長部に形成されたハーフノッチアンテナを有し、前記延長部は前記中空導波管の開放端部内への挿入に適合される、
変換器。
【請求項２】
前記ハーフノッチアンテナは、前記誘電体基板の第１の表面に形成された第１のテーパ形導体を有する、
請求項１に記載の変換器。
【請求項３】
前記第１のテーパ形導体は、ビバルディアンテナの半分を形成する、
請求項２に記載の変換器。
【請求項４】
前記ハーフノッチアンテナはさらに：
前記誘電体基板の第２の表面に形成された第２のテーパ形導体と、
前記第１のテーパ形導体と前記第２のテーパ形導体とを接続する少なくとも１つの導電性ビアと、を有する、
請求項２に記載の変換器。
【請求項５】
前記第２のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第２の表面に形成された接地平面に結合される、
請求項４に記載の変換器。
【請求項６】
前記伝送線路は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、スロット線路およびコプレーナ導波管から成るグループから選択される、
請求項２に記載の変換器。
【請求項７】
前記伝送線路は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたマイクロストリップ線路であり、
前記第１のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたインピーダンス変成器を通じて前記マイクロストリップ線路に結合される、
請求項６に記載の変換器。
【請求項８】
前記誘電体基板は、前記中空導波管の前記開放端部を遮断するのに十分な厚さを有する接地平面スラブに結合される、
請求項１に記載の変換器。
【請求項９】
前記接地平面スラブに閉塞されない前記中空導波管の前記開放端部の一部の高さが、前記マイクロ波信号の波長の半分より小さい、
請求項８に記載の変換器。
【請求項１０】
開放端部と、前記開放端部から延びる中空通路とを有し、前記中空通路が電磁波を導くように適合される、細長い導電性導波管と、
前記導波管の前記開放端部に近接して配置された回路モジュールと、からなり、
前記回路モジュールは、
前記導波管の前記開放端部に隣接して配置された端部を有する導電性接地平面スラブと、
前記導電性接地平面スラブに結合され、前記接地平面スラブの前記端部を越えて前記導波管の前記中空通路内に延びる延長部を含む、誘電体基板と、
前記誘電体基板の前記延長部に形成され、前記誘電体基板上に形成された伝送線路に結合される、ハーフノッチアンテナと、を有する、
マイクロ波信号伝送システム。
【請求項１１】
前記導波管の前記中空通路は、長方形、正方形および円から選択される断面形状を有する、
請求項１０に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１２】
前記ハーフノッチアンテナは、前記誘電体基板の第１の表面に形成された第１のテーパ形導体を有する、
請求項１０に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１３】
前記第１のテーパ形導体は、ビバルディアンテナの半分を形成する、
請求項１２に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１４】
前記ハーフノッチアンテナはさらに：
前記誘電体基板の第２の表面に形成された第２のテーパ形導体と、
前記第１のテーパ形導体と前記第２のテーパ形導体とを接続する少なくとも１つの導電性ビアと、を有する、
請求項１２に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１５】
前記第２のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第２の表面に形成された接地平面に結合される、
請求項１４に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１６】
前記伝送線路は、マイクロストリップ線路、ストリップ線路、スロット線路およびコプレーナ導波管から成るグループから選択される、
請求項１２に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１７】
前記伝送線路は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたマイクロストリップ線路であり、
前記第１のテーパ形導体は、前記誘電体基板の前記第１の表面に形成されたインピーダンス変成器を通じて前記マイクロストリップ線路に結合される、
請求項１６に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１８】
前記接地平面スラブは、前記導波管の前記開放端部を遮断するように、前記導波管の前記開放端部の十分な部分を閉塞する、
請求項１０に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【請求項１９】
前記導波管の前記開放端部の閉塞されない部分の高さが、前記マイクロ波信号の波長の半分より小さい、
請求項１８に記載のマイクロ波信号伝送システム。
【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】
【公表番号】特表２０１３−５１０４６６（Ｐ２０１３−５１０４６６Ａ）
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５３６８０７（Ｐ２０１２−５３６８０７）
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４７５７６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５６２８７
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５０３４５５３６３）レイセオン カンパニー (244)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年３月２１日（２０１３．３．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１日（２０１０．９．１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４７５７６
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０５６２８７
【国際公開日】平成２３年５月１２日（２０１１．５．１２）
【出願人】（５０３４５５３６３）レイセオン カンパニー (244)
【Ｆターム（参考）】
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