專利名稱：非輻射性電介質波導部件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及非輻射性電介質波導部件，特別是涉及利用非輻射性電介質波導來承擔工作在微波頻段或毫米波頻段的集成電路的部分功能的非輻射性電介質波導部件。
過去曾經有這樣的非輻射性電介質波導，平行設置一對導體板使其相互之間的間隔為指定的間隔，使LSM 01模式或LSE 01模式的電磁波沿著配置在兩導體板之間的電介質條傳播。當將該電介質條設計成傳播60GHz的電磁波時，例如，用聚四氟乙烯等的電介質材料(相對介電常數εr＝2)形成寬為b(例如2.5mm)、高為a(例如2.25mm)的電介質條。當用導體板將電介質條夾住時，波長為其高度a的2倍以上的電磁波在沒有電介質條的部分內大體上能被截止掉。另一方面，在電介質條的部分則沒有這種截止效果。因此，LSM 01模式或LSE 01模式的電磁波便沿著電介質條以沒有輻射和低損耗的方式進行傳播。因而，非輻射性電介質波導適用于微波和毫米波的傳送線路。
該非輻射性電介質波導由于通過在其一對導體板之間配置電介質條的同時還配置磁性體和半導體等可以形成環(huán)行器和振蕩器等，所以適用于微波頻段和毫米波頻段的集成電路。
這樣的集成電路，在例如形成FM-CW方式的雷達的高頻部分時，過去是通過在可以連接測試用端子的一對測試用導體板之間配置電介質條、磁性體和半導體等，首先分別做成承擔集成電路部分功能的環(huán)行器、振蕩器等，然后對環(huán)行器、振蕩器等的特性進行測試。再其次，將在形成集成電路時構成環(huán)行器、振蕩器等的電介質條、磁性體、半導體等重新配置在與測試用有別的另外的一對集成電路用的導體板之間以合并為各自的電路結構。
但是，當用這樣的方法形成集成電路時，由于再現(xiàn)集成電路各部即環(huán)行器、振蕩器等的特性是困難的，而且不可能對集成電路的某一部分即環(huán)行器、振蕩器等單獨進行特性測試，從而不能進一步進行單獨調整，所以作為電路進行工作是困難的。其結果，存在缺乏集成電路可批量生產性這樣的問題。此外，當集成電路出現(xiàn)故障，有必要替換部分部件、例如環(huán)行器和振蕩器等時，存在著當替換一部分部件時會給其他部分帶來影響的問題。
本發(fā)明的目的是解決上述技術課題，提供可提高批量生產能力的非輻射性電介質波導部件。
本發(fā)明是一種利用非輻射性電介質波導來承擔工作在微波頻段和毫米波頻段的集成電路的部分功能的非輻射性電介質波導部件，該非輻射性電介質波導部件具有以相互之間的間隔為指定的間隔而平行配置的、該部件所固有的一對導體；配置在兩導體之間以指定模式傳播高頻電磁波的該部件所固有的電介質條；在兩導體的至少一側上形成的平面狀的安裝面；和在兩導體的端部形成的、與從電介質條的端部輸入或輸出的電磁波行進方向垂直的、而且包含電介質條附近區(qū)域的垂直端面。
本發(fā)明中，使該部件所固有的一對導體平行地配置，從而該一對導體相互之間的間隔為指定的間隔，在兩導體之間配置使高頻電磁波以指定模式傳播的該部件所固有的電介質條，在兩導體的至少一側上形成平面狀的安裝面，在兩導體的端部形成垂直端面使其與從電介質條的端部輸入或輸出的電磁波的行進方向垂直并且包含電介質條的端部附近區(qū)域。其結果是，可以個別地做成部件，可以用測試夾具對部件的特性單獨進行測試，可以將部件在原有的測試狀態(tài)下在集成電路內裝入或取出，因而提高了非輻射性電介質波導部件和使用該部件的集成電路的作業(yè)性能和批量生產性能。
還有，非輻射性電介質波導的傳送模式(LSM 01模式)沒有與電磁波傳播方向平行的電流成份、而且?guī)缀鯖]有電場成份，所以，在部件之間的連接等方面不需要象波導管那樣用法蘭盤來牢固地固定，而且也不需要電介質條的端部對接連接等。因而，垂直端面的結構可以簡單，能夠構成安裝簡單、廉價的集成電路。
圖1是本發(fā)明的一個實施例的振蕩器的結構的圖。
圖2是圖1的A-A′線的剖面圖。
圖3是示出在取出了導體10的狀態(tài)下圖1的振蕩器1的電介質條12的端部12附近的結構例子的平面圖。
圖4是表示圖1的振蕩器1的特性的圖。
圖5是表示經過波導管傳播的TE 10模式的電磁波的圖。
圖6是表示經過非輻射性電介質波導傳播的LSM 01模式的電磁波的圖。
圖7是表示當導體和電介質條之間的間隙d為“0”時的特性的圖。
圖8是表示當導體和電介質條之間存在d為0.1mm的間隙時的特性的圖。
圖9是表示當導體和電介質條之間的間隙d為“0”時的特性的圖。
圖10是表示只在導體之間存在d為0.1mm的間隙時的特性的圖。
圖11是表示只在導體之間存在d為0.2mm的間隙時的特性的圖。
圖12是示出本發(fā)明的其他實施例的環(huán)行器的結構的圖。
圖13是表示圖12的環(huán)行器2的特性的圖。
1……振蕩器2……環(huán)行器10、11、20、21……導體12、22、23、24……電介質條12a、22a……端部19a、29a……安裝面19b、29b……垂直端面下面，根據


本發(fā)明的實施例。圖1是表示本發(fā)明的一個實施例的振蕩器的結構的圖。圖1a是俯視立體圖，圖1b是將圖1a的一部分切去后的圖。這樣的振蕩器1承擔工作于毫米波頻段的集成電路、例如FM-CW方式雷達的高頻部分的部分功能。
圖1中的振蕩器1具有一對平板狀導體10、11；放置在導體10、11之間的電介質條12；耿氏振蕩器13和變容二極管15等；用于向耿氏振蕩器13供給直流電的電源端16和用于向變容二極管15供給調制信號的調制端17。
導體10、11由鋁、銅等導電性材料形成。此外，用來使導體10、11相互之間的間隔保持一定的高度a的襯墊11b與導體11一體地形成。例如由聚四氟乙烯等電介質材料(相對介電常數εr＝2)形成高度為a(例如，2.25mm)、寬度為b(例如，2.5mm)的電介質條12。還有，在導體10、11的四角上形成螺絲孔18a。通過在該螺絲孔18a上分別擰上帶十字孔的盆頭螺釘18b可以使電介質條12、耿氏振蕩器13、變容二極管15與導體10、11形成一體，使之不能移動。
圖2是圖1的A-A′線剖面圖。在圖2(a)～(d)中分別示出導體10、11和介質條12的結構例子。在圖2(a)中，通過用導體10、11將介質條12夾持住使介質條12不能移動。再有，也可以通過用粘接劑將電介質條貼在導體11上使電介質條12不能移動。在圖2(b)中，在導體10、11上分別形成溝槽10a、10b，通過將電介質條鑲在溝槽10a、11b內使其不能移動。
在圖2(c)中，通過在電介質條12的上下兩側分別形成凸緣12b使電介質條12不能移動。在圖2(d)中，通過在電介質條12的上下兩側分別形成凸緣12b、同時在導體10上形成凸緣12b使電介質條12不能移動?？梢允褂脠D2(a)～(d)等任何一種結構。
在圖1中，在導體11的底面形成平面狀的安裝面19。此外，在導體10、11的一個端部上形成與從電介質條12的端部12a輸出的高頻電磁波的行進方向垂直的、且包含端部12a附近區(qū)域的垂直端面19b。
圖3是表示在取出了導體10的狀態(tài)下圖1的振蕩器1的電介質條12的端部12a附近的結構例子的圖。在圖3(a)～(c)中，分別示出例如在與其他的非輻射性電介質波導部件的電介質條12的端部12a彼此對接狀態(tài)的例子。在圖3(a)中，使電介質條12的端部12與電磁波的行進方向垂直且與垂直端面19b形成共平面、與端部12a彼此對接。
在圖3(b)中，端部12a彼此間分別形成可以對接的楔形。為此，一個端部12a從垂直端面19b稍微突出一些。在圖3(c)中，端部12a彼此間分別形成可以對接的圓弧狀。為此，(c)中的一個端部12a也從垂直面19b稍微突出一些。如圖3(b)、(c)所示那樣，如果電介質條12的端部12a之間可以對接，可不一定形成與電磁波的行進方向垂直的端部12a。此外，即使端部12a與電磁波行進方向垂直，也可以讓端部12a分別從垂直端面19b稍微突出一些，端部12a彼此對接。
下面，說明其工作情況。在向電源端16供給直流電的同時向調制端17供給調制信號的情況下，從耿氏振蕩器13向電介質條12輸入高頻電磁波。當導體10、11間的間隔設為a、需傳送的毫米波電磁波的波長設為λ時，若a＜λ/2，在沒有電介質條12的部分平行于導體部10、11的電磁波的傳播就會被截止。另一方面，在插入了電介質條12的部分，截止狀態(tài)被解除，電磁波沿電介質條12傳播，從端部12a輸出該電磁波。再有，非輻射性電介質波導的傳送模式大致區(qū)分為LSE模式和LSM模式。在最低階模式的LSE 01模式和LSM 01模式中，從低損耗這一點出發(fā)，通常使用LSM01模式。
本發(fā)明的申請人使用振蕩器1的專用夾具和頻譜分析儀對該振蕩器進行了測試。圖4為表示圖1的振蕩器的振蕩特性的圖。由圖4可知，從介質條12的端部12a中輸出以60GHz為中心的特性良好的振蕩信號。
這里對經過波導管傳播的電磁波和經過非輻射性電介質波導傳播的電磁波的差別進行了研究。圖5為表示波導管傳播的TE10模式的電磁波的圖，圖6為表示經過非輻射性電介質波導傳播的LSM 01模式的電磁波的圖。圖5(a)示出電場分量E和磁場分量H，圖5(b)示出表面電流I。此外，圖6(a)示出電場分量E和磁場分量H，圖6(b)示出表面電流I，圖6(c)示出沿B-B′線切斷后的狀態(tài)。
如圖5(b)所示，在波導管中的表面電流I具有和電磁波的傳播方向同方向的成分。為此，為了使波導管彼此連接，要消除間隙，為了使表面電流I流過兩波導管，有必要用法蘭盤來進行牢固地固定。
另一方面，如圖6(b)所示，在非輻射性電介質波導中，LSM01模式的表面電流I只具有與電磁波的傳播方向垂直的成分。為此，可以認為即使在導體10、11沿電磁波傳播方向分別被垂直切斷、各導體10、11之間存在間隙的情況下也不會影響電磁波的傳播。
為了確認這一點，本發(fā)明人將導體10、11和電介質條12沿與電磁波的傳播方向垂直的方向切斷，對這種情況下的特性進行了測試。圖7為表示導體10、11和電介質條12的間隙d為“0”時的特性。即是示出了在圖3(a)中垂直端面19b和端部12a與對應的另一垂直端面19b和端部12a分別對接時的特性的圖。圖8為示出導體10、11和電介質條12之間存在的間隙d為0.1mm時的特性的圖。即是示出了在圖3(a)中垂直端面19b和端部12a與對應的另一垂直端面19b和端部12a之間離開0.1mm的情況下的特性的圖。從圖7、圖8可以確認即使導體10、11和電介質條12之間存在間隙d，其反射損耗、插入損耗只增加一點點。
為此，在部件間的連接等中，不需要象波導管那樣用法蘭盤來牢固地固定，而且不需要端部12a的對接連接等。從而，可以使垂直面的構造簡單、小型化。而且可以構成安裝簡單、價格低廉的集成電路。
這樣，在按照圖1的振蕩器1中，振蕩器1固有的一對導體10、11以相互之間的間隔為指定的間隔平行配置，以指定的模式傳播高頻電磁波的該部件固有的電介質條12配置在兩導體10、11之間，在導體11上形成平面狀的安裝面19a，在兩導體10、11的端部形成與從電介質條12的端部12a輸出的電磁波的行進方向垂直的、且包含電介質條12的端部12a附近區(qū)域的垂直端面19b。結果可以個別地做成振蕩器1、可以用振蕩器1專用的夾具單獨對振蕩器1進行特性測試、可以在原有的測試狀態(tài)下將其向集成電路安裝或取出，因而提高了作業(yè)性能和批量生產能力。
為了對使端部12a分別從垂直端面19b稍微突出一些的、使端部12a彼此對接情況下的特性進行測試，本發(fā)明申請人對在與電磁波的傳播方向垂直地將導體10、11和電介質條12切斷情況下和在對接情況下的特性進行了測試。圖9是表示導體10、11和電介質條12之間的間隙d為“0”時的特性的圖。即，是表示在圖3(a)中，垂直端面19b和端部12a與對應的垂直端面19a和端部12a分別對接時的特性的圖。圖10是表示只在導體10、11之間存在d為0.1mm的間隙時的特性的圖。即，是表示讓端部12a從垂直端面各突出0.05mm、端部12a彼此對接、垂直端面19b和對應的垂直端面19b之間離開0.1mm時的特性的圖。從圖9、圖10和圖11可以確認即使導體10、11和對應的導體10、11之間存在間隙，只要端部12a對接在一起、就幾乎不會出現(xiàn)反射損耗和插入損耗的性能變壞。
圖12是表示本發(fā)明的另一實施例的環(huán)行器的結構的圖。圖12(a)是俯視立體圖，圖12(b)是將圖12(a)的一部分切去后從另一角度觀察的視圖。這樣的環(huán)行器2承擔工作于毫米波段的集成電路(例如FM-CW方式雷達的高頻部分)的部分功能。
圖12中的環(huán)行器具有一對平板狀導體20、21；放置在導體部20、21之間的3根電介質條22、23、24；二塊鐵氧體圓片25和用于將直流磁場加于鐵氧體圓片25上的磁鐵(末圖示)。
導體20、21由鋁、銅等導電性材料形成。在導體20、21之間的三個角上設有襯墊26用來使其相互之間的間隔保持一定的高度a。分別用例如聚四氟乙烯等電介質材料(相對介電系數εr＝2)形成高為a(例如2.25mm)、寬為b(例如2.5mm)的電介質條22、23、24。另外，在鐵氧體圓片25附近的電介質條22、23、24的端部形成模式抑制器28。在導體20、21的三個角上還形成與襯墊28連通的螺絲孔(未圖示)。通過在該螺絲孔上分別擰上帶十字的盆頭螺釘27，可以將電介質條22、23、24；鐵氧體圓片25和磁鐵與導體20、21形成一體，使其不能移動。
在導體20的底面形成平面狀的安裝面29a。此外，在導體20、21的3個端部分別形成與分別從電介質條22、23、24的端部22a輸入或輸出的高頻電磁波的行進方向垂直且包含端部22a附近區(qū)域的垂直端面29b。
導體20、21和電介質條22、23、24也可以如圖2(a)～(d)等的任何一個所示那樣來構成。此外，各電介質條22、23、24的端部22a如圖3(a)～(c)等的任何一個所示那樣來構成，例如，也可以構成為與其他的非輻射性電介質波導部件的電介質條12的端部12a彼此對接的形式。
下面說明其工作情況。例如，當把電介質條22的端部22a作為高頻電磁波的輸入口時，由于在加上了直流磁場的鐵氧體圓片25上電磁波向一個方向旋轉，所以電磁波向電介質條24的端部22a傳送，而不向電介質條23的端部22a傳送。對于把電介質條23、24的端部22a作為輸入12的情況也是一樣的。
為此，本發(fā)明申請人使用專用的夾具和網絡分析儀，讓1個端部22a成為無反射終端的狀態(tài)，使環(huán)行器2作為隔離器來工作的情況下對環(huán)行器2進行了測試。圖13示出了圖12的環(huán)行器2的特性。圖13(a)示出了隔離性能和插入損耗，圖13(b)示出了反射損耗。從圖13可知環(huán)行器2具有良好的隔離性、插入損耗、反射損耗特性。
這樣，在按照圖12所示的環(huán)行器2中，環(huán)行器2固有的一對導體20、21以相互之間的間隔為指定的間隔平行配置，以指定的模式傳播高頻電磁波的環(huán)行器2固有的電介質條22、23、24配置在兩導體20、21之間，在導體21上形成平面狀的安裝面29a，在兩導體20、21的端部形成與從電介質條22、23、24的端部22a輸入或輸出的電磁波的行進方向垂直、且包含電介質條22、23、24的端部22a附近區(qū)域的垂直端面29b。其結果，可以個別地做成環(huán)行器2，可以使用環(huán)行器2專用的夾具對環(huán)行器2的特性單獨進行測試，可以在原有的測試狀態(tài)下進行向集成電路的安裝或取出，因此提高了作業(yè)性能和批量生產能力。
雖然把非輻射性電介質波導部件作為振蕩器1和環(huán)行器2進行了說明，但是也可以在耦合器、混頻器、無反射終端器等其他非輻射性電介質波導部件中實施。另外，雖然把集成電路作為FM-CW方式雷達的高頻部分進行了說明，但是也可以對其他用途的集成電路進行實施。進而，雖然對毫米波進行了說明，但是也可以適用于微波。
作為本發(fā)明的非輻射性電介質波導部件，該部件固有的一對導體以相互之間的間隔為指定的間隔平行配置，按指定模式傳播高頻電磁波的該部件固有的電介質條配置在兩導體之間，在兩導體和至少一側上形成平面狀的安裝面，在兩導體的端部形成與從電介質條的端部輸入或輸出的電磁波的行進方向垂直、且包含電介質條的端部附近區(qū)域的垂直端面，所以，可以個別地做成部件、可以使用測試夾具對部件單獨進行特性測試，可以在原有的測試狀態(tài)下進行向集成電路的安裝或取出，因此提高了作業(yè)性能和批量生產能力。
權利要求
1.一種非輻射性電介質波導部件，利用非輻射性電介質波導承擔工作于微波段或毫米波段的集成電路的部分功能，其特征在于，上述非輻射電介質波導部件具有以相互之間的間隔為指定間隔而平行配置的、該部件所固有的一對導體；配置在兩導體之間以指定模式傳播高頻電磁波的該部件所固有的電介質條；在兩導體的至少一側上形成的平面狀的安裝面；和在兩導體的端部形成的、與從電介質條的端部輸入或輸出的電磁波行進方向垂直、而且包含電介質條附近區(qū)域的垂直端面。
全文摘要
一種提高了批量生產能力的非輻射性電介質波導部件。在振蕩器1中，振蕩器1固有的一對導體10、11以相互之間的間隔為指定的間隔平行配置，以指定模式傳播高頻電磁波的該部件固有的電介質條12配置在兩導體10、11之間，在導體11上形成平面狀的安裝面，在兩導體10、11的端部形成與從電介質條12的端部12a輸出的電磁波的行進方向垂直、且包含電介質條12的端部12a附近區(qū)域的垂直端面19b。
文檔編號H01P1/383GK1128906SQ9511691
公開日1996年8月14日 申請日期1995年8月30日 優(yōu)先權日1994年8月30日
發(fā)明者石川容平, 谷崎透, 西田浩 申請人:株式會社村田制作所