專(zhuān)利名稱(chēng)：具有不輻射介質(zhì)波導(dǎo)的電子部件和使用它的集成電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子部件。本發(fā)明尤其涉及一種具有不輻射介質(zhì)波導(dǎo)的電子部件和使用這種電子部件的集成電路，它們用于例如微波或毫米波雷達(dá)中。
如圖2中所示，傳統(tǒng)的用于毫米波或微米波的傳輸線(xiàn)具有兩個(gè)平行相對(duì)的導(dǎo)電板1、2以及設(shè)置在導(dǎo)電板之間的介質(zhì)帶3。正常類(lèi)型的不輻射介質(zhì)波導(dǎo)(“正常NRD”)是一種傳輸線(xiàn)。將導(dǎo)電板之間的距離a2調(diào)節(jié)得等于或小于電磁波波長(zhǎng)的半波長(zhǎng)，從而電磁波只在帶狀線(xiàn)3中傳播。
通過(guò)集成每一個(gè)部件(諸如振蕩器、混頻器和耦合器)來(lái)構(gòu)成使用NRD波導(dǎo)的毫米波模件，但最初，正常NRD波導(dǎo)被用作每一個(gè)部件的NRD波導(dǎo)。
另一方面，如上所述，在正常NRD波導(dǎo)中，有這樣一個(gè)問(wèn)題，即，由于在彎曲部分中出現(xiàn)LSM01模式和LSE01模式的模式變換引起的傳輸損耗，因此不可能設(shè)計(jì)一種具有任意的曲率半徑的彎曲，并且，為了防止由于上述模式變換引起的傳輸損耗，不可將彎曲部分中的曲率半徑制得更小，因此不能將整個(gè)模件小型化。相應(yīng)地，如

圖1中所示，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種NRD波導(dǎo)(下面它被稱(chēng)為超NRD波導(dǎo))，這種波導(dǎo)做得在導(dǎo)電板1、2的相對(duì)的平面中形成各自的凹槽，并在凹槽之間設(shè)置介質(zhì)帶3，由此傳輸單個(gè)LSM01模式，這揭示在第9-102706號(hào)日本專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)中。
根據(jù)上述超NRD波導(dǎo)，可以設(shè)計(jì)一種傳輸損耗小，并具有任意曲率半徑的彎曲，由此帶來(lái)使整個(gè)模件小型化的好處。但是，如果不考慮彎曲部分中的上述模式變換的傳輸損耗，通常在正常NRD波導(dǎo)中傳輸損耗更小。
另外，當(dāng)通過(guò)組合上述部件構(gòu)成單個(gè)毫米波模件時(shí)，根據(jù)每個(gè)有關(guān)部件的尺寸準(zhǔn)確度和各個(gè)部件的安裝準(zhǔn)確度，必然在導(dǎo)電板和介質(zhì)帶的連接平面處，沿電磁波的傳播方向或垂直于電磁波傳播方向的方向上出現(xiàn)位移，并且還有位移量的改變。在標(biāo)準(zhǔn)的NRD波導(dǎo)中，在連接部分處的反射損耗比超NRD波導(dǎo)的要低。類(lèi)似地，電磁波的傳輸率在連接部分處較高。
還有，例如在耦合器中，由于使用正常NRD波導(dǎo)作為兩個(gè)以預(yù)定間隔放置的NRD波導(dǎo)，電場(chǎng)能量分布擴(kuò)展得比使用超NRD波導(dǎo)情況的更寬，故不需高的尺寸準(zhǔn)確度就可以得到極好的特性。
另外，通常，當(dāng)通過(guò)將介質(zhì)諧振器和不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)耦合構(gòu)成振蕩器時(shí)，由于正常NRD波導(dǎo)能夠容易地而強(qiáng)烈地耦合介質(zhì)諧振器和不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，故正常NRD波導(dǎo)更適用。
本發(fā)明的一個(gè)目的是通過(guò)使用正常NRD波導(dǎo)和超NRD波導(dǎo)的各自的特性，提供一種不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，這種部件整個(gè)地被小型化，并具有極好的特性。
本發(fā)明的一個(gè)目的可以通過(guò)不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件達(dá)到，該部件在兩個(gè)大致平行的導(dǎo)電板之間提供介質(zhì)帶，使用不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，介質(zhì)帶的一個(gè)區(qū)域作為電磁波的傳播區(qū)域，并且介質(zhì)帶區(qū)域外的另一區(qū)域作為不傳播區(qū)域，包括第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，其中導(dǎo)電板之間的間隔做作得大致上等于介質(zhì)帶的高度；以及第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，其中不傳播區(qū)域中的導(dǎo)電板之間的間隔做得比傳播區(qū)域中的導(dǎo)電板的間隔小，其中在傳播區(qū)域中傳播的LSM01模式的截止頻率低于LSE01模式的截止頻率，并且其中只有LSM01模式以使用頻率傳播。
在耦合到介質(zhì)諧振器的部分中設(shè)置第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)較好。
把第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)用于多點(diǎn)環(huán)行器的傳輸線(xiàn)更好。
另外，通過(guò)使所述第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)更靠近，形成將它們耦合的耦合器較好。
較好通過(guò)以大致為直角的關(guān)系放置兩個(gè)所述第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，形成混頻器。
通過(guò)改變兩個(gè)所述第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的相對(duì)對(duì)準(zhǔn)，提供不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)變換器來(lái)變換線(xiàn)上的電磁波的傳播/不傳播較好。
把第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)設(shè)置在和其他不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件的連接部分中較好。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是使用正常NRD波導(dǎo)和超NRD波導(dǎo)的各自的特性，提供不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件的集成電路，它具有良好的特性。
通過(guò)不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)集成電路能夠達(dá)到本發(fā)明的另一個(gè)目的，該集成電路通過(guò)組合不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件而構(gòu)成。
圖1是示出一個(gè)實(shí)施例中的超NRD波導(dǎo)的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是示出相同實(shí)施例中的正常NRD波導(dǎo)的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖3A到3C是示出超NRD波導(dǎo)和正常NRD波導(dǎo)的傳輸線(xiàn)變換部分的結(jié)構(gòu)的圖。
圖4是示出毫米波雷達(dá)模件的結(jié)構(gòu)的示圖。
圖5是包括振蕩器和隔離器的部件的部件分解透視圖。
圖6是示出耦合器部分的結(jié)構(gòu)的圖。
圖7是示出混頻器部分中的超NRD波導(dǎo)的截面結(jié)構(gòu)的圖。
圖8是示出混頻器部分的結(jié)構(gòu)的平面圖。
圖9是示出毫米波雷達(dá)模件整件結(jié)構(gòu)的截面圖。
圖10是示出旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。
圖11A和11B是示出主輻射器部分的結(jié)構(gòu)的圖。
圖12是示出在旋轉(zhuǎn)裝置一側(cè)和電路部件一側(cè)上各個(gè)NRD波導(dǎo)的連接部分的結(jié)構(gòu)的圖。
圖13是雷達(dá)模件中旋轉(zhuǎn)裝置的等效電路圖。
圖14是示出部件之間的連接部分的結(jié)構(gòu)的局部透視圖。
圖15是示出部件之間連接部分的結(jié)構(gòu)的圖。
圖16A和16B是示出正常NRD波導(dǎo)和超NRD波導(dǎo)中電場(chǎng)的能量分布的例子的示意圖。
圖17A到17C是示出根據(jù)在正常NRD波導(dǎo)和在超NRD波導(dǎo)中的開(kāi)關(guān)操作的特性變化例子的示意圖。
參照?qǐng)D1到13，將詳細(xì)描述本發(fā)明的實(shí)施例的毫米雷達(dá)模件的結(jié)構(gòu)。
如上所述，圖1是超NRD波導(dǎo)部分的截面圖，圖2是正常NRD波導(dǎo)部分的截面圖。在任何一種NRD波導(dǎo)中，介質(zhì)帶3設(shè)置在上下兩個(gè)導(dǎo)電板1、2之間。在圖2所示的正常NRD波導(dǎo)中，介質(zhì)帶3的高度尺寸a2等于導(dǎo)電板1、2之間的間隔，但在圖1所示的超NRD波導(dǎo)中，在導(dǎo)電板1、2中分別形成深度為g的凹槽，從而在沒(méi)有介質(zhì)帶3之處的導(dǎo)電板1、2之間的間隔做得比介質(zhì)帶3的高度尺寸a1短，因此，把有介質(zhì)帶的區(qū)域設(shè)定為傳播LSM01單模的傳播區(qū)域。
圖3A到3C是示出正常NRD波導(dǎo)和超NRD波導(dǎo)的傳輸線(xiàn)變換部分的結(jié)構(gòu)圖，而圖3A是在去掉上導(dǎo)電板的狀態(tài)下的平面圖，圖3B是圖3A的A-A’部分的截面圖，而圖3C是圖3A的B-B’部分的截面圖。如圖所示，在超NRD波導(dǎo)和正常NRD波導(dǎo)的中間部分，第一變換部分在距離L1內(nèi)改變超NRD波導(dǎo)部分中的介質(zhì)帶3的寬度b1高至正常NRD波導(dǎo)中的寬度b2。在將介質(zhì)帶的寬度改變?yōu)殄F形的同時(shí)，設(shè)置在上下導(dǎo)電板1、2中的凹槽的寬度也在距離L1內(nèi)從b1變化到b2。在第二變換部分中，有一個(gè)和超NRD波導(dǎo)部分相同深度的凹槽，而該凹槽的寬度側(cè)做成在距離d2內(nèi)從第一變換部分以錐形(或者喇叭形)連續(xù)擴(kuò)展的形狀，并且可以在第三變換部分中擴(kuò)展到W。另外，在這個(gè)第二變換部分中，介質(zhì)帶3具有和正常NRD波導(dǎo)部分中的介質(zhì)帶相同寬度2b。在第三變換部分中，上下導(dǎo)電板1、2內(nèi)的凹槽的寬度做得沿大致上垂直于電磁波的傳播方向以及導(dǎo)電板1、2方向的平面方向擴(kuò)展。
有了上述結(jié)構(gòu)，以使第一變換部分中的反射波和第三變換部分中的反射波反相地合并的方式確定L2的長(zhǎng)度，可以得到不同種類(lèi)的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)變換部分的結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)在預(yù)定的頻帶中具有低的反射。
圖4是示出去掉了毫米波雷達(dá)模件的上平面(執(zhí)行發(fā)射和接收毫米波的平面)中的介質(zhì)透鏡部分，并去掉上導(dǎo)電板的狀態(tài)。這個(gè)毫米波雷達(dá)模件由部件101、102、旋轉(zhuǎn)裝置103、電機(jī)104、容納它們的外殼105，以及圖中未示出的介質(zhì)透鏡等等構(gòu)成。在部件101中，設(shè)置振蕩器隔離器和終端負(fù)載。在部件102中，設(shè)置耦合器、環(huán)行器和混頻器。
圖5是示出上述部件101的結(jié)構(gòu)的部件分解透視圖。圖中，1表示下導(dǎo)電板，雖然圖中省略了上導(dǎo)電板，介質(zhì)帶31、32、33、46設(shè)置在上下導(dǎo)電板中間。38表示介質(zhì)板，在其表面上有諸如激勵(lì)探針之類(lèi)的各種導(dǎo)電圖案。介質(zhì)基片38設(shè)置得夾在介質(zhì)帶31和31’之間。另外，37表示介質(zhì)諧振器，并將它設(shè)置在與介質(zhì)帶31’和31的預(yù)定部分耦合的地方。36表示耿氏二極管部件，將耿氏二極管中的一個(gè)電極連接到介質(zhì)基片38上的激勵(lì)探針39。35表示鐵氧體諧振器，而環(huán)行器由這個(gè)鐵氧體諧振器、三個(gè)介質(zhì)帶和磁鐵(圖中未示出)構(gòu)成。另外，終端負(fù)載34設(shè)置在介質(zhì)帶33的端部，從而做成整個(gè)的隔離器。當(dāng)使用如上所述的介質(zhì)諧振器做成振蕩器時(shí)，通過(guò)讓耦合到介質(zhì)諧振器37的這部分NRD波導(dǎo)為正常NRD波導(dǎo)，能夠使它們的耦合更強(qiáng)。另外，介質(zhì)帶46是連接到構(gòu)成部件102的耦合器的介質(zhì)帶中的一個(gè)介質(zhì)帶，并且終端負(fù)載42設(shè)置在其端部。
這里，正常NRD波導(dǎo)和超NRD波導(dǎo)的沿傳輸線(xiàn)截面的橫向從介質(zhì)帶的中心擴(kuò)展的電場(chǎng)能量分布示于圖16A和16B。如通過(guò)對(duì)它們進(jìn)行比較顯而易見(jiàn)的，當(dāng)將介質(zhì)帶放置得隔開(kāi)相同的距離時(shí)，則和超NRD波導(dǎo)相比，在正常NRD波導(dǎo)中可以得到強(qiáng)的耦合，于是距離改變引起的耦合強(qiáng)度的改變較為平滑，因此圖5中所示的介質(zhì)諧振器37和介質(zhì)帶31、31’之間相對(duì)對(duì)準(zhǔn)所需的尺寸準(zhǔn)確度較低。
圖5中，為了避免由至LSE01的模式變換引起的問(wèn)題，并且還由于必需提供彎曲，圓形部分設(shè)置其介質(zhì)傳輸線(xiàn)為超NRD波導(dǎo)。另外，在在和這個(gè)部件101相鄰的部分，設(shè)置上述部件102，并且在介質(zhì)帶32面對(duì)部件102的介質(zhì)帶時(shí)由它執(zhí)行傳輸線(xiàn)的連接。因此，這一部分將是正常NRD波導(dǎo)的結(jié)構(gòu)。如圖所示，正常NRD波導(dǎo)和超NRD波導(dǎo)的傳輸線(xiàn)變換部分設(shè)置在這兩個(gè)部分中。
圖6是示出圖4所示的耦合器部分配置的圖，并且是在去掉上導(dǎo)電板情況下的平面圖。如圖所示，通過(guò)在使介質(zhì)帶40、41之間的間隙g在長(zhǎng)度L上以正常NRD波導(dǎo)靠近的部分耦合兩個(gè)傳輸線(xiàn)來(lái)構(gòu)造耦合器。在這個(gè)耦合器的輸入側(cè)或輸出側(cè)，分別設(shè)置傳輸變轉(zhuǎn)換部分，從而轉(zhuǎn)換到超NRD波導(dǎo)。當(dāng)用60GHz波段設(shè)計(jì)3dB耦合器時(shí)，L=12.8mm，并且g=1.0mm。還有，當(dāng)讓g=0.5mm時(shí)，則L=7.7mm。如圖16A和16B所示，當(dāng)將介質(zhì)帶放置得隔開(kāi)相等的距離時(shí)，和超NRD波導(dǎo)相比，在正常NRD波導(dǎo)中可以得到更強(qiáng)的耦合，因此隨距離的變化耦合強(qiáng)度的變化變得平滑，因此對(duì)于圖6中所示的介質(zhì)帶之間的間隙g所需的尺寸準(zhǔn)確度較低。
圖7是示出圖4所示的混頻器部分的結(jié)構(gòu)的截面圖。在圖中，47表示由介質(zhì)制成的基片，并且放置得用介質(zhì)帶41a、41b將基片47夾在中間，所述介質(zhì)帶41a、41b在上導(dǎo)電板1和下導(dǎo)電板2之間被分為上下兩部分。如此確定設(shè)置在上下導(dǎo)電板1、2中的凹槽的深度、介質(zhì)帶41a、41b的高度尺寸、基片47的厚度尺寸，及介質(zhì)帶41a、41b和基片47的相對(duì)介電常數(shù)，從而在介質(zhì)帶41a、41b中和在被它們夾在中間的基片部分中的LSM01的截止頻率低于LSE01模式的截止頻率，因而只有LSM01模式以使用頻率傳播。
圖8是去掉上述混頻器部分中的上導(dǎo)電板的情況下的平面圖。6a、6b、7a、7b、9a和9b分別表示大致為λ/4的開(kāi)路短截線(xiàn)，而6a-6b之間的間隔，以及7a-7b之間的間隔和9a-9b之間的間隔分別設(shè)定為大致λ/4。相隔開(kāi)λ/4設(shè)置的λ/4開(kāi)路短截線(xiàn)的部分用作帶且濾波器(BRF)，該濾波器阻止波長(zhǎng)為λ的頻率信號(hào)。另外，通過(guò)分別設(shè)置從濾波器電路6、7的中心到兩個(gè)濾波器電路的間隔L11、L12的電長(zhǎng)度為在介質(zhì)帶41a、41b上傳播的毫米波頻率的大致1/2的波長(zhǎng)的整數(shù)倍，這一部分(濾波器電路6-7之間的懸置傳輸線(xiàn))作為諧振電路，其兩端短路。另外，從濾波器電路6、7的中心到開(kāi)路短截線(xiàn)9a的間隔L2的電長(zhǎng)度按在介質(zhì)帶45a、45b上傳播的毫米波頻率大致1/2波長(zhǎng)的整數(shù)倍的關(guān)系。由于上述L11、L12的電長(zhǎng)度大致為1/2波長(zhǎng)，故濾波器電路6、7的中心等效地短路。因此，這一部分(濾波器6-7的中心位置和濾波器9的之間懸置傳輸線(xiàn))也作為諧振電路，其兩端短路。另外，由于對(duì)于導(dǎo)體圖案51串聯(lián)地安裝兩個(gè)肖特基勢(shì)壘二極管81、82，故在由導(dǎo)體圖案51和濾波器電路6、7構(gòu)成的諧振電路中，具有介質(zhì)帶41a、41b的NRD波導(dǎo)和二極管81、82匹配，并且在介質(zhì)帶41a、41b上傳播的Lo信號(hào)變換為懸置線(xiàn)模式，并施加給二極管81、82。另一方面，由于由導(dǎo)體圖案52構(gòu)成的諧振電路是與由介質(zhì)帶45a、45b和上下導(dǎo)電板構(gòu)成的NRD波導(dǎo)通過(guò)磁場(chǎng)耦合的，當(dāng)RF信號(hào)從這個(gè)NRD波導(dǎo)輸入時(shí)，該信號(hào)被變換為懸置線(xiàn)模式，因此反相地施加到兩個(gè)二極管81、82。連接由Lb、Rb和Vb表示的偏置電壓供給電路連接至導(dǎo)電圖案51，并且該導(dǎo)體圖案51的端部用電容器Cg高頻地接地。有了這個(gè)結(jié)構(gòu)，RF信號(hào)和Lo信號(hào)之間差的頻率成分被同相合并，并通過(guò)電容器Ci作為IF信號(hào)提取出來(lái)。另外，由上述介質(zhì)帶41a、41b構(gòu)成的NRD波導(dǎo)不傳輸LSE01模式，但傳輸LSM01單個(gè)模式，從而由導(dǎo)體圖案52構(gòu)成的NDR波導(dǎo)和懸置線(xiàn)不以L(fǎng)SE01模式相耦合。
圖4所示的部件102中圓形部分的結(jié)構(gòu)幾乎和部件101中的隔離器相同，并由與耦合器部分連續(xù)的介質(zhì)帶40、與混頻器部分連續(xù)的介質(zhì)帶45、另一個(gè)介質(zhì)帶44、鐵氧體諧振器43和未在圖中示出的磁鐵構(gòu)成。
圖9是示出圖4所示的介質(zhì)透鏡和旋轉(zhuǎn)裝置的安排的圖，并示出整個(gè)毫米雷達(dá)模件的垂直截面圖。圖10是示出上述旋轉(zhuǎn)裝置的結(jié)構(gòu)的透視圖。
在這個(gè)例子中，通過(guò)將介質(zhì)帶放置在正五邊形金屬塊14的各個(gè)側(cè)平面和與之平行導(dǎo)電板之間而做成正常NRD波導(dǎo)。另外，將介質(zhì)諧振器設(shè)置在金屬塊14的各個(gè)側(cè)平面和與之平行導(dǎo)電板之間，做成主輻射器。介質(zhì)諧振器的位置分別設(shè)置在沿旋轉(zhuǎn)裝置的旋轉(zhuǎn)軸方向的位移位置，當(dāng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)裝置時(shí)，它如此做成，在介質(zhì)透鏡焦點(diǎn)位置處的從而主輻射器的位置依次沿平行于旋轉(zhuǎn)軸方向切換。
圖11A到11B是示出介質(zhì)傳輸線(xiàn)中的一個(gè)以及旋轉(zhuǎn)裝置的主輻射器的結(jié)構(gòu)的圖，圖11A是俯視圖，圖11B是截面圖。這里，61表示圓柱形HE111模式的介質(zhì)諧振器，它設(shè)置在離開(kāi)介質(zhì)帶60的端部一預(yù)定距離的位置處。在導(dǎo)電板5的一部分中設(shè)置以圓錐形狀開(kāi)口的窗口單元，從而在介質(zhì)諧振器61圖中的上部產(chǎn)生電磁波的輻射和入射。在介質(zhì)諧振器61和導(dǎo)電板5之間提供縫隙板62，輻射圖案由該縫隙板62的縫隙63控制。
圖12是分別示出上述旋轉(zhuǎn)裝置側(cè)以及電路部分側(cè)的NRD波導(dǎo)連接部分的結(jié)構(gòu)的圖。這樣，旋轉(zhuǎn)裝置側(cè)的NRD波導(dǎo)和選擇連接到這些NRD波導(dǎo)的部分中的NRD波導(dǎo)設(shè)置為正常NRD波導(dǎo)，而超NRD波導(dǎo)和正常NRD波導(dǎo)的傳輸線(xiàn)變換部分以及正常NRD波導(dǎo)設(shè)置在電路側(cè)。
圖13是上述旋轉(zhuǎn)裝置部分的等效電路圖。這樣，圖4所示的旋轉(zhuǎn)裝置103和部件102之間的間隙用作介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)，并且通過(guò)在旋轉(zhuǎn)裝置中設(shè)置多個(gè)介質(zhì)傳輸線(xiàn)和一個(gè)主輻射器，然后通過(guò)旋轉(zhuǎn)、依次切換主輻射器，以及通過(guò)改變介質(zhì)透鏡的相對(duì)位置，依次改變束的方向性。
這里，圖17A到17C示出根據(jù)超NRD波導(dǎo)的介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)和根據(jù)正常NRD波導(dǎo)的介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)的例子。圖17A是示出對(duì)于根據(jù)正常NRD波導(dǎo)的介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)，一個(gè)NRD波導(dǎo)和另一個(gè)NRD波導(dǎo)旋轉(zhuǎn)定向的圖。另外，圖17B是示出根據(jù)超NRD波導(dǎo)的介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)和根據(jù)正常NRD波導(dǎo)介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)的插入損耗特性的圖，而圖17C是示出上述兩個(gè)介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)的反射特性的圖。在這個(gè)例子中，示出將圖1中的超NRD波導(dǎo)的尺寸設(shè)定為a1=2.2mm,b1=1.8mm,g=0.5mm，以及將圖2中的正常NRD波導(dǎo)的尺寸設(shè)定為a2=2.2mm,b2=3.0mm，并且旋轉(zhuǎn)半徑r設(shè)定為6.1mm的情況。這樣，在相同的旋轉(zhuǎn)角下，正常NRD波導(dǎo)的插入損耗比超NRD波導(dǎo)的小，并且正常NRD波導(dǎo)的反射也比超NRD波導(dǎo)的小，因此能夠執(zhí)行切換，并在更寬的旋轉(zhuǎn)角范圍內(nèi)保持連接狀態(tài)。
圖14是示出在根據(jù)第二實(shí)施例的兩個(gè)部件中間的NRD波導(dǎo)的連接部分的結(jié)構(gòu)的透視圖。圖15是同一連接部分的平面圖。在任何一種情況下，都是在去掉上導(dǎo)電板的狀態(tài)下示出。在第一實(shí)施例中，兩個(gè)介質(zhì)帶在單個(gè)連接平面處相對(duì)，但如圖14和15中所示，通過(guò)將介質(zhì)帶的連接面設(shè)置在兩個(gè)地方，并且連接平面的距離設(shè)定為所使用的頻率的波導(dǎo)波長(zhǎng)的四分之一的奇數(shù)倍。有了這個(gè)結(jié)構(gòu)，即使在連接平面中由于溫度變換而產(chǎn)生的縫隙，但無(wú)論溫度如何變化，在兩個(gè)平面處中分別產(chǎn)生的反射波反相組合，因而傳輸特性不會(huì)變劣。另外，由于即使介質(zhì)帶3a、3b沿長(zhǎng)度方向的尺寸或多或少變短，傳輸特性也不會(huì)變劣，故可以放松介質(zhì)帶的尺寸容差。因此，由于連接部分是正常NRD波導(dǎo)，即使在上下導(dǎo)電板中或多或少有縫隙，傳輸特性也不會(huì)變劣。結(jié)果，可以放松對(duì)于導(dǎo)電板尺寸容差，因此將降低在部件的裝配中所需的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明中，將各個(gè)不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)用于適合于第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)(正常NRD波導(dǎo))和第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)(超NRD波導(dǎo))各自的特性的地方，得到整體小型化，并具有良好特性的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件。
在本發(fā)明中，介質(zhì)諧振器可以強(qiáng)耦合到不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，并且由于不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)和介質(zhì)諧振器的位置準(zhǔn)確度要求不再如此嚴(yán)格，故便于制造。
在本發(fā)明中，不需在多點(diǎn)環(huán)行器中使用LSE01模式抑制器就可以防止其LSE01模式的傳播，結(jié)果能夠?qū)е虏考?shù)量減少，因此無(wú)因LSM01模式和LSE01模式的模式變換產(chǎn)生的變換損失。
在本發(fā)明中，不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)可在短距離內(nèi)強(qiáng)耦合，因此可以使耦合器小型化。
本發(fā)明中，由于不需在混頻器中使用LSE01模式抑制器，也能夠防止和其LSE01的耦合，故可以減少部件數(shù)量。
本發(fā)明中，由不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)的變化引起的傳輸特性的變劣較小，因此在插入損耗和反射特性方面可以得到良好的特性。
本發(fā)明中，可以解決由不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件的連接部分的位置移動(dòng)引起的特性的劣化和不均勻問(wèn)題。
本發(fā)明中，可以得到利用第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)和第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)各自的特性的集成電路。
本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件在兩個(gè)大致平行的導(dǎo)電板之間提供介質(zhì)帶，(其中將一個(gè)介質(zhì)帶區(qū)域用作電磁波的傳播區(qū)域，并將該介質(zhì)帶區(qū)域外的另一區(qū)域用作不輻射區(qū)域)包括第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)(其中，導(dǎo)電板中間的間隔大致上等于介質(zhì)帶的高度)和第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)(其中，所述不傳播區(qū)域中的導(dǎo)電板中間的間隔做得比傳播區(qū)域中的導(dǎo)電板的間隔更小)，其中，在傳播區(qū)域中傳播的LSM01模式的截止頻率比LSE01模式的截止頻率更低，并且在其中只有LSM01模式以使用頻率傳播。
采用這結(jié)構(gòu)，通過(guò)將各個(gè)不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)用于適合于第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)(正常NRD波導(dǎo))和第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)(超NRD波導(dǎo))的各自的特性的地方，得到整個(gè)被小型化，并具有良好特性的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件。
在本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件中，把第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)設(shè)置在耦合到介質(zhì)諧振器的部分。結(jié)果，介質(zhì)諧振器可以強(qiáng)聯(lián)合到不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，并且由于不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)和介質(zhì)諧振器的位置準(zhǔn)確度要求不是如此嚴(yán)格，故便于制造。
在本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件中，把第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)用于多點(diǎn)環(huán)行器的傳輸線(xiàn)。當(dāng)構(gòu)造多點(diǎn)環(huán)行器時(shí)，介質(zhì)傳輸線(xiàn)的端部設(shè)置得從不同方向(通常是從相互隔開(kāi)120度的三個(gè)方向)面對(duì)鐵氧體諧振器部件，因此當(dāng)從一個(gè)端口輸出至另一個(gè)端口時(shí)，即使要使用的傳播模式是LSM01模式，當(dāng)介質(zhì)帶方向變化時(shí)，有變換為L(zhǎng)SE01模式的趨向，但是通過(guò)使用第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)作為介質(zhì)傳輸線(xiàn)，不需使用LSE01模式抑制器就可防止其LSE01模式的傳播。
另外，當(dāng)將其中平行地放置了幾個(gè)介質(zhì)傳輸線(xiàn)的介質(zhì)傳輸線(xiàn)連接到多點(diǎn)環(huán)行器時(shí)，在作為環(huán)行器各個(gè)端口的輸入/輸出的介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件中必然產(chǎn)生彎曲部分，通過(guò)將這個(gè)部分設(shè)定為從循環(huán)器延續(xù)的第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，就沒(méi)有因彎曲部分中LSM01模式和LSE01模式的模式變換而產(chǎn)生的變換損耗。
在本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件中，通過(guò)使第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)靠近，形成使它們相互耦合的耦合器。結(jié)果，不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)可以在短距離內(nèi)強(qiáng)耦合，因此可使耦合器小型化。
本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件通過(guò)將兩個(gè)第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)大致成直角地放置而形成了混頻器。對(duì)兩個(gè)不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)放置得大致上成直角的混頻器的情況，沿另一個(gè)介質(zhì)帶長(zhǎng)度方向設(shè)置耦合到一個(gè)介質(zhì)帶的導(dǎo)電圖案，從而趨向于和該部分中的LSE01模式耦合，但是由于使用第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)作為其不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，沒(méi)有LSE01模式傳播，因此不必提供帶有LSE01模式的模式抑制器的介質(zhì)帶。
本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件提供了不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)，該開(kāi)關(guān)通過(guò)改變所述兩個(gè)第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)，切換在傳輸線(xiàn)上的電磁波的傳播/不傳播。通過(guò)這樣改變不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)，可以切換介質(zhì)傳輸線(xiàn)上的電磁波的傳播/不傳播，但由于在第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)中，沿電磁波的傳播方向在導(dǎo)體表面上沒(méi)有電流流過(guò)，從而由不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)變化引起的傳輸特性的劣化較小，因此能夠在插入損耗和反射特性方向得到良好的特性。
本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件在和其他相鄰的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件連接的連接部分提供第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)。結(jié)果，在不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的連接部分中，類(lèi)似于上述介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)的情況，可以解決由位置的移動(dòng)引起的特性劣化和不均勻的問(wèn)題。
組合不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，構(gòu)成本發(fā)明的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)集成電路。采用這種結(jié)構(gòu)，得到利用第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)和第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的集成電路的各自的特性的集成電路。
權(quán)利要求
1．在一種不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件中，在兩個(gè)大致上平行的導(dǎo)電板之間提供介質(zhì)帶，使用所述不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，將所述介質(zhì)帶區(qū)域用作電磁波的傳播區(qū)域，并將所述介質(zhì)帶的所述區(qū)域之外的另一區(qū)域用作不傳播區(qū)域，其特征在于所述不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件包括第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，其中所述導(dǎo)電板之間的間隔做得大致上等于所述介質(zhì)帶的高度；及第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)，其中所述不傳播區(qū)域中的所述導(dǎo)電板之間的間隔小于所述傳播區(qū)域中所述導(dǎo)電板的空間，其中沿傳播區(qū)域傳播的LSM01，模式的截止頻率低于LSE01模式的截止頻率，并且其中只有LSM01模式以使用頻率傳播。
2．如權(quán)利要求1所述的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，其特征在于把所述第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)設(shè)置在耦合到介質(zhì)諧振器的部分。
3．如權(quán)利要求1所述的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，其特征在于把所述第二類(lèi)型的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)用于多點(diǎn)環(huán)行器的傳輸線(xiàn)。
4．如權(quán)利要求1所述的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，其特征在于通過(guò)使所述第一類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)靠近，形成使它們相互耦合的耦合器。
5．如權(quán)利要求1所述的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，其特征在于通過(guò)將兩個(gè)所述第二類(lèi)型不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)設(shè)置得大致成直角，形成混頻器。
6．如權(quán)利要求1所述的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，其特征在于提供不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)，所述開(kāi)關(guān)通過(guò)改變兩個(gè)所述不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)的對(duì)準(zhǔn)，切換在傳輸線(xiàn)上的電磁波的傳播/不傳播。
7．如權(quán)利要求1所述的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件，其特征在于把所述第一類(lèi)型的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)設(shè)置在和相鄰的另一個(gè)不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件連接的連接部分。
8．一種不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)集成電路，其特征在于所述集成電路通過(guò)組合如權(quán)利要求1所述的不輻射介質(zhì)傳輸線(xiàn)部件而構(gòu)成。
全文摘要
在和介質(zhì)諧振器耦合的部分形成正常NRD波導(dǎo),在多點(diǎn)環(huán)行器部件中形成只傳輸LSM01模式的超NRD波導(dǎo),在耦合器部分中形成正常NRD波導(dǎo),在混頻器部分中形成超NRD波導(dǎo),并且在介質(zhì)傳輸線(xiàn)開(kāi)關(guān)部分和部件之間的連接部分形成正常NRD波導(dǎo)。
文檔編號(hào)H01P3/00GK1221230SQ9812622
公開(kāi)日1999年6月30日 申請(qǐng)日期1998年12月25日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月25日
發(fā)明者齊藤篤, 谷崎透, 西田浩, 高桑郁夫, 田口義規(guī) 申請(qǐng)人:株式會(huì)社村田制作所