專利名稱：線路轉(zhuǎn)換器,高頻模塊,以及通信設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于微波段和毫米波段至少之一的傳輸線路的線路轉(zhuǎn)換器，包括該線路轉(zhuǎn)換器的高頻模塊，以及通信設(shè)備。
背景技術(shù)：
過去，用于在平面電路和三維波導(dǎo)器之間進(jìn)行線路轉(zhuǎn)換的線路轉(zhuǎn)換器已經(jīng)被專利文獻(xiàn)1(日本未審專利申請公開No.60-192401)和專利文獻(xiàn)2(日本未審專利申請公開No.2001-111310)所公開，其中平面電路通過利用電介質(zhì)襯底形成，三維波導(dǎo)器用于在三維空間傳播電磁波。
在專利文獻(xiàn)1的線路轉(zhuǎn)換器中，形成為一部分平面電路的微波傳輸帶線路的一端插入到被波導(dǎo)管平面E分成為兩部分的終端短路波導(dǎo)管中。該終端短路波導(dǎo)管的兩部分穿過形成在該電介質(zhì)襯底中的凹槽并夾住期間的電介質(zhì)襯底。
在專利文獻(xiàn)2的線路轉(zhuǎn)換器中，電介質(zhì)襯底以與預(yù)定距離差不多的距離且正交于電磁波傳播方向的預(yù)定方向設(shè)置在遠(yuǎn)離終端短路波導(dǎo)管的短路平面的位置。
在專利文獻(xiàn)1的線路轉(zhuǎn)換器的情況下，需要在電介質(zhì)襯底上形成穿透槽，以穿透被分成兩部分的部分波導(dǎo)管。因此，在電介質(zhì)襯底由包括鋁或類似的陶瓷襯底形成的情況下，電介質(zhì)襯底難以使用機器加工。此外，微波傳輸帶線路在由波導(dǎo)管的終端產(chǎn)生的駐波所產(chǎn)生的電場強度高的位置進(jìn)行耦合。其耦合特性取決于包括有微波傳輸帶線路的電介質(zhì)襯底與波導(dǎo)管之間的位置關(guān)系。因此，耦合特性受電介質(zhì)襯底與波導(dǎo)管的組裝精度的影響，這使得難以沒有偏差地得到預(yù)定設(shè)計的線路變換特性。
在專利文獻(xiàn)2的線路轉(zhuǎn)換器中，電介質(zhì)襯底以正交于波導(dǎo)管的電磁波傳播方向的預(yù)定方向設(shè)置。因此，以較低的靈活性確定由波導(dǎo)管形成的三維波導(dǎo)器與由電介質(zhì)襯底形成的平面電路之間的位置關(guān)系。從而，平面電路不能以平行于波導(dǎo)管的電磁波傳播方向的預(yù)定方向設(shè)置。
本發(fā)明的目的在于提供一種線路轉(zhuǎn)換器，包括該線路轉(zhuǎn)換器的高頻模塊，以及通信設(shè)備，該線路轉(zhuǎn)換器中平面電路能夠以平行于電磁波穿透三維波導(dǎo)管的方向的預(yù)定方向設(shè)置，電介質(zhì)襯底能夠很容易地機器加工，并且防止形成在電介質(zhì)襯底上的平面電路與三維波導(dǎo)管之間的耦合特性受平面電路與三維波導(dǎo)管組裝精度的影響，使得很容易實現(xiàn)預(yù)定設(shè)計的線路轉(zhuǎn)換特性。
發(fā)明的公開為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具備線路轉(zhuǎn)換器，其包括用于在三維空間傳播電磁波的三維波導(dǎo)器和具有形成在電介質(zhì)襯底上的預(yù)定導(dǎo)電分布圖的平面電路，以便在該平面電路和三維波導(dǎo)器之間進(jìn)行線路轉(zhuǎn)換。
該線路轉(zhuǎn)換器的特征在于，設(shè)置有電介質(zhì)襯底，使得與三維波導(dǎo)器的平面E平行并且位于該三維波導(dǎo)器的接近中心部分，并且電介質(zhì)襯底的導(dǎo)電分布圖包括形成三維波導(dǎo)器屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分，電磁耦合到該屏蔽區(qū)中出現(xiàn)的駐波的耦合線路部分，以及從該耦合線路部分延續(xù)的傳輸線路部分。
因此，用于將三維波導(dǎo)器電磁耦合到平面電路上的傳輸線路上的駐波由設(shè)置在電介質(zhì)襯底上的導(dǎo)電分布圖形成的屏蔽區(qū)產(chǎn)生。從而，形成三維波導(dǎo)器的屏蔽區(qū)的電介質(zhì)襯底側(cè)上的導(dǎo)體部分與電磁耦合到屏蔽區(qū)產(chǎn)生的駐波的耦合線路部分之間的位置關(guān)系僅僅取決于在電介質(zhì)襯底上形成導(dǎo)電分布圖的精度。因此，能夠得到穩(wěn)定的耦合特性而不受三維波導(dǎo)器與平面電路的組裝精度的影響，并且能夠得到預(yù)定設(shè)計的線路轉(zhuǎn)換特性。
此外，本發(fā)明的特征在于，形成屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分形成為形成在電介質(zhì)襯底的兩個面上的接地導(dǎo)體。
此外，本發(fā)明的特征在于，具有多個穿透電介質(zhì)襯底并且排列在兩側(cè)的至少一側(cè)上的導(dǎo)電通路，從而以與預(yù)定距離差不多的距離遠(yuǎn)離傳輸線路，這樣實現(xiàn)形成在電介質(zhì)襯底的兩個面上的接地導(dǎo)體之間的導(dǎo)電性。
此外，本發(fā)明的特征在于三維波導(dǎo)器的導(dǎo)體被平行于平面E的平面分成為包括上部和下部的兩部分并且在三維波導(dǎo)器的導(dǎo)體中設(shè)置空間，使得通過該空間形成閉塞部分，其中空間設(shè)置在遠(yuǎn)離三維波導(dǎo)器與預(yù)定距離差不多距離的位置，使得與三維波導(dǎo)器的電磁波傳播方向平行。
此外，本發(fā)明的特征在于，包括線路轉(zhuǎn)換器和連接到線路轉(zhuǎn)換器的每個平面電路和三維波導(dǎo)器的高頻電路。
此外，本發(fā)明的特征在于在用于傳輸和接收電磁波的單元中形成有包括高頻模塊的通信設(shè)備。
附圖的簡要描述

圖1示出了本發(fā)明第一實施例的線路轉(zhuǎn)換器的截面圖和平面圖。
圖2示出了所示線路轉(zhuǎn)換器的分解平面圖。
圖3示出了三維波導(dǎo)器的電場強度分布實例的截面圖，其描述了線路轉(zhuǎn)換器的三維磁場解析仿真結(jié)果。
圖4示出了線路轉(zhuǎn)換器的三維磁場解析仿真結(jié)果的平面圖。
圖5示出了線路轉(zhuǎn)換器的三維磁場解析仿真結(jié)果的另一平面圖。
圖6示出了本發(fā)明第二實施例的線路轉(zhuǎn)換器。
圖7示出了線路轉(zhuǎn)換器的分解平面圖。
圖8是示出本發(fā)明第三實施例的高頻模塊的結(jié)構(gòu)圖。
圖9是示出本發(fā)明第四實施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖。
實現(xiàn)發(fā)明的優(yōu)選實施例現(xiàn)在將參考圖1到5對本發(fā)明第一實施例的線路轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
圖1示出了線路轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)。圖1(C)示出了移除上部導(dǎo)電板2和上部絕緣帶7之后的線路轉(zhuǎn)換器的平面圖。圖1(A)是圖1(C)所示的線路轉(zhuǎn)換器的A-A′截面圖，其上安裝有上部導(dǎo)電板2。圖1(B)是圖1(C)所示的線路轉(zhuǎn)換器的B-B′截面圖，其上安裝有上部導(dǎo)電板2，與圖1(A)中的情形相同。
這里，附圖標(biāo)記1表示下部導(dǎo)電板，附圖標(biāo)記2表示上部導(dǎo)電板，附圖標(biāo)記3表示電介質(zhì)襯底，以及附圖標(biāo)記6和7表示絕緣帶。設(shè)置電介質(zhì)襯底3，使得其夾在下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2，以及絕緣帶6和7之間。
圖2示出了圖1所示線路轉(zhuǎn)換器每個部分的結(jié)構(gòu)分解平面圖。圖2(A)示出的是上部導(dǎo)電板2的頂面。圖2(B)示出的是電介質(zhì)襯底3的頂面，圖2(C)示出的是電介質(zhì)襯底3的底面上的導(dǎo)電分布圖，圖2(D)是下部導(dǎo)電板1的平面圖。
三維波導(dǎo)槽G11設(shè)置在下部導(dǎo)電板1上并且三維波導(dǎo)槽G21設(shè)置在上部導(dǎo)電板2上。下部絕緣帶6插入在三維波導(dǎo)槽G11中。上部絕緣帶7插入在三維波導(dǎo)槽G21中。通過將兩個導(dǎo)電板1和2相互重疊，兩個絕緣帶6和7彼此相對。從而，形成絕緣填充的波導(dǎo)器(DFWG)(下文簡稱“波導(dǎo)器”)。
波導(dǎo)器的預(yù)定平面設(shè)定為平面E(與電磁波的傳播模式的TE10模式的電場平行的導(dǎo)電平面)，其中平面E與下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2平行。從而，電介質(zhì)襯底3設(shè)置在與波導(dǎo)器的平面E平行并且與接近波導(dǎo)器的中心部分對應(yīng)(下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2之間的部分)的位置。
導(dǎo)電板1和2由包括例如鋁或類似的金屬板加工而形成。此外，絕緣帶6和7通過注模法或者加工氟塑料樹脂而形成。電介質(zhì)襯底3通過利用包括鋁或類似的陶瓷襯底而形成。
傳輸線路導(dǎo)體4a以及從其延續(xù)的耦合線路導(dǎo)體4k形成在電介質(zhì)襯底3的底面上(面向下部導(dǎo)電板1的側(cè)面)。接地導(dǎo)體5g形成在電介質(zhì)襯底3的頂面上(面向上部導(dǎo)電板2的側(cè)面)。形成在電介質(zhì)襯底3上的傳輸線路導(dǎo)體4a和形成在面向傳輸線路導(dǎo)體4a的表面上的接地導(dǎo)體5g形成微波傳輸帶線路。
在電介質(zhì)襯底3的頂面上的接地導(dǎo)體5g上形成有凹槽部分，如圖2(B)所示的參考符號N所標(biāo)記。面向凹槽部分N的耦合線路導(dǎo)體4k，電介質(zhì)襯底3，下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2形成暫停線路。傳輸線路導(dǎo)體4a和耦合線路導(dǎo)體4k形成在電介質(zhì)襯底3的底面?zhèn)炔⑶医拥貙?dǎo)體4g以與預(yù)定距離差不多的距離形成在遠(yuǎn)離傳輸線路的預(yù)定區(qū)域內(nèi)。
如圖2(D)所示，下部導(dǎo)電板1具有形成于其上并且沿傳輸線路4a的傳輸線路槽G12。傳輸線路槽G12具有在上述微波傳輸帶線路的火線側(cè)的預(yù)定空間并且充當(dāng)屏蔽罩。
此外，用于實現(xiàn)電介質(zhì)襯底3的頂面和底面上的接地導(dǎo)體4g和5g之間連續(xù)性的多個導(dǎo)電通路(通孔)V排列在傳輸線路導(dǎo)體4a和耦合線路導(dǎo)體4k的兩側(cè)，使得以與預(yù)定距離差不多的距離遠(yuǎn)離。從而，平行平板，即，其間夾住電介質(zhì)襯底3的上部和下部接地導(dǎo)體4g和5g之間所形成的象平行平板模式這樣的偽模式與由傳輸線路導(dǎo)體4a和接地導(dǎo)體5g所形成的微波傳輸帶線路模式之間的不必要耦合得以屏蔽。此外，由耦合線路導(dǎo)體4k，電介質(zhì)襯底3以及導(dǎo)電板1和2所形成的暫停線路模式和上述偽模式之間的不必要耦合得以屏蔽。此外，導(dǎo)電通路(通孔)V可以排列在傳輸線路導(dǎo)體4a和耦合線路導(dǎo)體4k的一個側(cè)面，使得以與預(yù)定距離差不多的距離遠(yuǎn)離。
由于將具有其上形成有各種導(dǎo)電分布圖的電介質(zhì)襯底3以上述方式夾在兩個導(dǎo)電板1和2之間，所以電介質(zhì)襯底3位于導(dǎo)電板1和2的預(yù)定位置使得耦合線路導(dǎo)體4k以正交于波導(dǎo)器的電磁傳播方向的預(yù)定方向插入在波導(dǎo)器中。接地導(dǎo)體4g和5g形成在電介質(zhì)襯底3上使得每個接地導(dǎo)體4g和5g部分插入在波導(dǎo)器中。如圖1所示，部分接地導(dǎo)體4g和5g由參考符號S表示。該部分形成波導(dǎo)器的屏蔽區(qū)。就是說，通過在接近波導(dǎo)器中心部分形成平行于平面E的接地導(dǎo)體，波導(dǎo)器被平行于平面E的平面分割開，其中波導(dǎo)器的屏蔽波長減小并且屏蔽區(qū)形成在波導(dǎo)器中。尤其是，參考符號S所指的部分作為形成為本發(fā)明屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分。
如圖2(A)所示，上部導(dǎo)電板2具有扼流槽G22，該扼流槽G22平行于波導(dǎo)器的電磁波傳播方向并且以與預(yù)定距離差不多的距離遠(yuǎn)離波導(dǎo)器(三維波導(dǎo)槽G21)。因此，在導(dǎo)電板1放置在上部導(dǎo)電板2上的地方，接合面處出現(xiàn)的間隙形成為非連續(xù)部分。但是，可能從該間隙泄漏的電磁波在扼流槽G22的空間中釋放。在參考符號Co所指的部分和參考符號Cs所指的部分之間的距離相當(dāng)于圖1(B)中傳播波長的基部四分之一的地方，Co部分作為開口端。因此，Cs部分等效充當(dāng)短路端。因此，幾乎不會發(fā)生由相互疊放的兩個導(dǎo)電板1和2形成的間隙產(chǎn)生輻射損耗的情況。
形成上述屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分S與耦合線路導(dǎo)體4k之間的位置關(guān)系取決于電介質(zhì)襯底3的導(dǎo)電分布圖的尺寸精度。電介質(zhì)襯底的導(dǎo)電分布圖的形成精度明顯高于導(dǎo)體1和2的電介質(zhì)襯底3的組裝精度。因此，三維波導(dǎo)器的駐波的相對位置相對于耦合線路導(dǎo)體4k總是根據(jù)預(yù)定設(shè)計進(jìn)行維持，該相對位置是屏蔽區(qū)出現(xiàn)駐波的地方。因此，波導(dǎo)器與平面電路之間的線路變換特性總是能夠根據(jù)預(yù)定設(shè)計得到。
接下來，將根據(jù)圖3到5對實現(xiàn)實例設(shè)計的仿真的結(jié)果進(jìn)行描述。設(shè)計詳情如下。
頻率76-GHz波段三維波導(dǎo)槽G11和G21的寬度Wg＝1.2mm
三維波導(dǎo)槽G11和G21的深度Hg＝0.9mm絕緣帶6和7的介電常數(shù)2絕緣帶6和7的寬度Wd＝1.1mm絕緣帶6和7的高度Hd＝0.9mm電介質(zhì)襯底3的介電常數(shù)10電介質(zhì)襯底3的厚度t＝0.2mm傳輸線路導(dǎo)體4a和耦合線路導(dǎo)體4k的線路寬度Wc＝0.2mm圖3示出了波導(dǎo)器和平面電路之間的線路轉(zhuǎn)換的三維電磁場分析仿真結(jié)果。圖4示出了波導(dǎo)器部分的橫截面圖。圖3中，白色和間歇示出的圖案表示電場強度分布。圖4中，環(huán)形圖案表示電場強度分布。當(dāng)相互比較圖3，4，1(A)和1(C)時，顯然駐波由波導(dǎo)屏蔽區(qū)產(chǎn)生在駐波的電場強度增加到最大值的位置，該波導(dǎo)屏蔽區(qū)由導(dǎo)體部分S形成并且電磁耦合到由耦合線路導(dǎo)體4k形成的暫停線路。就是說，形成為屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分S與耦合線路導(dǎo)體4k之間的距離Ld這樣確定使得耦合線路導(dǎo)體4k位于駐波的電場強度分布顯示為最大值的預(yù)定位置。
上述駐波的出現(xiàn)受絕緣帶6和7的端部位置的影響。因此，絕緣帶6和7的端部與耦合線路導(dǎo)體4k之間的距離這樣確定使得耦合線路導(dǎo)體4k位于駐波的電場強度分布顯示為最大值的位置。但是，絕緣帶6和7的端部，與耦合線路導(dǎo)體4k之間的距離變化對于駐波的出現(xiàn)影響較小。從而，導(dǎo)電板1和2的絕緣帶6和7，與電介質(zhì)襯底3的組裝精度可能很低。
將上述暫停線路模式變換為由傳輸線路導(dǎo)體4a形成的微波傳輸帶線路模式使得電磁波依次傳播。
圖5示出了線路轉(zhuǎn)換部分中反射特性S11的結(jié)果。如圖所示，在76-GHz波段得到-40dB以下的低反射特性。因此，可以得到具有高線路轉(zhuǎn)換效率的線路轉(zhuǎn)換器。
接下來，參考圖6和7對本發(fā)明第二實施例的線路轉(zhuǎn)換器進(jìn)行描述。
第二實施例的線路轉(zhuǎn)換器執(zhí)行空心矩形波導(dǎo)管與平面電路之間的線路轉(zhuǎn)換。圖6(C)是移除上部導(dǎo)電板之后的線路轉(zhuǎn)換器的平面圖。圖6(A)是線路轉(zhuǎn)換器的右側(cè)正視圖，其上安裝有上部導(dǎo)電板，圖6(B)是圖6(C)所示的線路轉(zhuǎn)換器的B-B′部分剖視圖，其中線路轉(zhuǎn)換器上安裝有上部導(dǎo)電板，與圖6(A)的情況相同。
這里，附圖標(biāo)記1表示下部導(dǎo)電板，附圖標(biāo)記2表示上部導(dǎo)電板，附圖標(biāo)記3表示電介質(zhì)襯底。將電介質(zhì)襯底3設(shè)置為夾在下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2之間。
圖7示出了線路轉(zhuǎn)換器每個部分結(jié)構(gòu)的分解平面圖。圖7(A)示出的是上部導(dǎo)電板2的頂面，圖7(B)示出的是電介質(zhì)襯底3的頂面，圖7(C)示出的是電介質(zhì)襯底3的底面?zhèn)壬系膶?dǎo)電分布圖，圖7(D)是下部導(dǎo)電板1的平面圖。
三維波導(dǎo)槽G11設(shè)置在下部導(dǎo)電板1上并且三維波導(dǎo)槽G21設(shè)置在上部導(dǎo)電板2上。通過兩個導(dǎo)電板1和2相互交疊，兩個三維波導(dǎo)槽彼此相對。從而，形成了空心矩形波導(dǎo)管(下文簡稱“波導(dǎo)管”)。
與第一實施例不同，波導(dǎo)管具有如圖6和7所示的預(yù)定區(qū)域上的貫通結(jié)構(gòu)使得其中沒有絕緣材料填充。
波導(dǎo)管的預(yù)定平面規(guī)定為平面E(與傳播電磁波模式的TE10模式的電場方向平行的導(dǎo)體平面)，其中平面E平行于下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2。從而，電介質(zhì)襯底3位于這樣的位置，該位置與波導(dǎo)管的平面E平行并且與在波導(dǎo)管的接近中心部分對應(yīng)(下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2之間的部分)。
傳輸線路導(dǎo)體4a和從其延續(xù)的耦合線路導(dǎo)體4k形成在電介質(zhì)襯底3的底面上(面向下部導(dǎo)電板1的側(cè)面)。接地導(dǎo)體5g形成在電介質(zhì)襯底3的頂面上(面向上部導(dǎo)電板2的側(cè)面)。形成在電介質(zhì)襯底3上的傳輸線路導(dǎo)體4a和形成在面向傳輸線路導(dǎo)體4a的平面上的接地導(dǎo)體5g形成了微波傳輸帶線路。本實施例中，接地導(dǎo)體5g僅僅形成在電介質(zhì)襯底3的頂面?zhèn)壬稀?br> 接地導(dǎo)體5g上形成有凹槽部分，如圖2(B)所示的參考符號N所指。面向凹槽部分N的耦合線路導(dǎo)體4k，電介質(zhì)襯底3，下部導(dǎo)電板1和上部導(dǎo)電板2形成了暫停(suspended)線路。
其中電介質(zhì)襯底3夾在兩個導(dǎo)電板1和2之間，如第一實施例的情況，電介質(zhì)襯底3設(shè)置在導(dǎo)電板1和2的預(yù)定位置使得耦合線路導(dǎo)體4k以正交于波導(dǎo)管的電磁波傳播方向的預(yù)定方向插入到波導(dǎo)器中。同時，電介質(zhì)襯底3設(shè)置在預(yù)定位置使得接地導(dǎo)體5g插入在波導(dǎo)管的接近中心部分，從而與平面E平行。波導(dǎo)器的波導(dǎo)屏蔽區(qū)由接地導(dǎo)體5g的圖6所示的參考符號S所表示的預(yù)定部分形成。參考符號S所表示的部分是形成屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分。
根據(jù)上述結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)中空波導(dǎo)管與平面電路之間的線路轉(zhuǎn)換。
此外，根據(jù)第一和第二實施例，耦合線路導(dǎo)體，傳輸線路導(dǎo)體，以及接地導(dǎo)體形成在電介質(zhì)襯底3的表面上。但是，這些導(dǎo)體的部分或全部也可以形成在電介質(zhì)襯底的內(nèi)部(內(nèi)層)。
此外，第一實施例中采用絕緣填充的波導(dǎo)器作為三維波導(dǎo)器，而第二實施例中采用中空波導(dǎo)管作為三維波導(dǎo)器。但是，也可以形成包括夾在平行導(dǎo)體平面之間的絕緣帶的絕緣線路。尤其是，可以形成非輻射絕緣線路。
接下來，參考圖8對第三實施例的高頻模塊的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
圖8是示出高頻模塊的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。
圖8中，參考符號ANT表示發(fā)射/接收天線，參考符號Cir表示循環(huán)器，每個參考符號BPFa和BPFb表示帶通濾波器，每個參考符號AMPa和AMPb表示放大器電路，每個參考符號MIXa和MIXb表示混頻器，參考符號OSC表示振蕩器，參考符號SYN表示合成器，參考符號IF表示中頻信號。
MIXa將輸入IF信號和來自SYN的信號輸出混合，BPFa只允許從MIXa發(fā)射的混合輸出信號中的預(yù)定信號通過，其中預(yù)定信號對應(yīng)于發(fā)射頻率波段。AMpa放大信號的電功率并且通過Cir輸送來自ANT的信號。AMPb放大取自Cir的接收信號。BPFb只允許從AMPb發(fā)射的接收信號中的預(yù)定信號通過，其中預(yù)定信號對應(yīng)于接收頻率波段。MIXb將從SYN發(fā)射的頻率信號與接收信號混合，并且輸出中頻信號IF。
可以采用包括第一實施例，或者第二實施例的線路轉(zhuǎn)換器的預(yù)定高頻元件作為圖8所示的放大器電路AMPa和AMPb。就是說，采用絕緣填充的波導(dǎo)器或中空的波導(dǎo)器作為傳輸線路，并且采用包括有設(shè)置在電介質(zhì)襯底上的放大器電路的平面電路。由于采用了包括有放大器電路和線路轉(zhuǎn)換器的高頻元件，所以得到具有低損耗和良好通信性能的高頻模塊。
接下來，參考圖9對本發(fā)明第四實施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)進(jìn)行描述。
圖9是示出第四實施例的通信設(shè)備的結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)圖。通信設(shè)備包括圖8所示的高頻模塊和預(yù)定信號處理電路。圖9所示的信號處理電路包括編碼和解碼電路，合成控制電路，調(diào)制器，解調(diào)器，CPU，等等，并進(jìn)一步包括用于輸入和輸出發(fā)送和接收信號到信號處理電路并且從信號處理電路輸入和輸出發(fā)送和接收信號的電路。從而，形成了包括高頻模塊的通信設(shè)備，其中采用高頻模塊作為發(fā)送和接收電磁波的單元。
因此，通過采用進(jìn)行三維波導(dǎo)器和平面電路之間的線路轉(zhuǎn)換的上述線路轉(zhuǎn)換器，以及利用該線路轉(zhuǎn)換器的高頻模塊，形成了具有低損耗和良好通信性能的通信設(shè)備。
如所述，本發(fā)明通過利用電介質(zhì)襯底的導(dǎo)電分布圖形成三維波導(dǎo)器的屏蔽區(qū)。從而，電介質(zhì)襯底側(cè)面上的導(dǎo)體部分與電磁耦合到屏蔽區(qū)產(chǎn)生的駐波的耦合線路部分之間的位置關(guān)系可以只取決于電介質(zhì)襯底的導(dǎo)電分布圖的形成精度，其中導(dǎo)體部分形成為三維波導(dǎo)器的屏蔽區(qū)。因此，根據(jù)預(yù)定設(shè)計能夠得到穩(wěn)定的耦合特性和線路轉(zhuǎn)換特性，而不受三維波導(dǎo)器和平面電路組裝精度的影響。
此外，根據(jù)本發(fā)明，形成了產(chǎn)生屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分，作為形成在電介質(zhì)襯底的兩個表面上的接地導(dǎo)體。因此，三維波導(dǎo)器的屏蔽效果增強并且線路轉(zhuǎn)換器的尺寸減小。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過利用導(dǎo)電通路在接地導(dǎo)體之間建立導(dǎo)電性。導(dǎo)電通路形成在傳輸線路的兩個側(cè)面的至少一個側(cè)面上，從而以與預(yù)定距離差不多的距離遠(yuǎn)離傳輸線路，并且位于電介質(zhì)襯底的兩個表面上，從而沿著傳輸線路設(shè)置。因此，耦合線路和傳輸線路幾乎不以偽模式耦合，使得能夠得到良好的偽特性。
此外，根據(jù)本發(fā)明，在三維波導(dǎo)器的導(dǎo)體中設(shè)置空間，從而形成閉塞部分，其中空間設(shè)置為以預(yù)定的距離遠(yuǎn)離三維波導(dǎo)器，從而與三維波導(dǎo)器的電磁波傳播方向平行。因此，在兩個導(dǎo)電板結(jié)合在一起并且形成三維波導(dǎo)器的地方，使得三維波導(dǎo)器的輻射電功率損耗降低。
此外，本發(fā)明提供一種低損耗高頻模塊，其包括線路轉(zhuǎn)換器和連接到平面電路和線路轉(zhuǎn)換器的三維波導(dǎo)器的高頻電路。
此外，本發(fā)明提供一種通信設(shè)備，其因線路轉(zhuǎn)換而使得損耗降低并且具有穩(wěn)定的通信特性。
工業(yè)實用性如所述，根據(jù)本發(fā)明的線路轉(zhuǎn)換器，形成在電介質(zhì)襯底上的平面電路和三維波導(dǎo)器之間的耦合特性不受平面電路和三維波導(dǎo)器的組裝精度的影響使得很容易得到預(yù)定設(shè)計的線路轉(zhuǎn)換特性。因此，線路轉(zhuǎn)換器能夠用于例如，高頻模塊以及采用微波段和毫米波段至少之一的通信設(shè)備。
權(quán)利要求
1.一種線路轉(zhuǎn)換器，包括用于在三維空間傳播電磁波的三維波導(dǎo)器和具有形成在電介質(zhì)襯底上的預(yù)定導(dǎo)體圖案的平面電路，該線路轉(zhuǎn)換器的特征在于電介質(zhì)襯底設(shè)置為與三維波導(dǎo)器的平面E平行并且位于三維波導(dǎo)器的接近中心部分，而且電介質(zhì)襯底的導(dǎo)體圖案包括形成為三維波導(dǎo)器的屏蔽區(qū)的導(dǎo)體部分、電磁耦合到在屏蔽區(qū)發(fā)生的駐波的耦合線路部分以及從耦合線路部分延續(xù)的傳輸線路部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的線路轉(zhuǎn)換器，線路轉(zhuǎn)換器的特征在于導(dǎo)體部分形成為形成在電介質(zhì)襯底的兩個面上的接地導(dǎo)體。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的線路轉(zhuǎn)換器，線路轉(zhuǎn)換器的特征在于具有多個導(dǎo)電通路，該導(dǎo)電通路穿透電介質(zhì)襯底并且排列在傳輸線路兩側(cè)的至少一側(cè)上，以與預(yù)定距離差不多的距離遠(yuǎn)離傳輸線路，使得在形成在電介質(zhì)襯底的兩個面上的接地導(dǎo)體之間建立導(dǎo)電性。
4.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的線路轉(zhuǎn)換器，線路轉(zhuǎn)換器的特征在于三維波導(dǎo)器的導(dǎo)體被平行于平面E的平面分成為包括上部和下部的兩個部分并且在三位波導(dǎo)器的導(dǎo)體中設(shè)置空間，以由該空間形成閉塞部分，其中該空間以與預(yù)定距離差不多的距離設(shè)置在遠(yuǎn)離三維波導(dǎo)器的位置，以便與三維波導(dǎo)器的電磁波傳播方向平行。
5.根據(jù)權(quán)利要求1，2或3的線路轉(zhuǎn)換器，線路轉(zhuǎn)換器的特征在于傳輸線路部分形成為微波傳輸帶線路，該微波傳輸帶線路包括形成在電介質(zhì)襯底的一個面上的接地導(dǎo)體和形成在其相對面上的線路導(dǎo)體，而且耦合線路部分形成為暫停(suspended)線路，該暫停(suspended)線路包括形成在電介質(zhì)襯底的一個面上的線路導(dǎo)體和三維波導(dǎo)器的導(dǎo)體。
6.一種高頻模塊，包括權(quán)利要求1，2或3的線路轉(zhuǎn)換器和連接到該線路轉(zhuǎn)換器的每個平面電路和三維波導(dǎo)器的高頻電路。
7.一種高頻模塊，包括權(quán)利要求4的線路轉(zhuǎn)換器和連接到該線路轉(zhuǎn)換器的每個平面電路和三維波導(dǎo)器的高頻電路。
8.一種高頻模塊，包括權(quán)利要求5的線路轉(zhuǎn)換器和連接到該線路轉(zhuǎn)換器的每個平面電路和三維波導(dǎo)器的高頻電路。
9.一種通信設(shè)備，包括用于發(fā)送和接收電磁波的單元中的根據(jù)權(quán)利要求6的高頻模塊。
10.一種通信設(shè)備，包括用于發(fā)送和接收電磁波的單元中的根據(jù)權(quán)利要求7的高頻模塊。
11.一種通信設(shè)備，包括用于發(fā)送和接收電磁波的單元中的根據(jù)權(quán)利要求8的高頻模塊。
全文摘要
接地導(dǎo)體4g和5g，傳輸線路導(dǎo)體4a和耦合線路導(dǎo)體4k形成在電介質(zhì)襯底3上。絕緣填充的波導(dǎo)器包括下部導(dǎo)電板1，上部導(dǎo)電板2，下部絕緣帶6和上部絕緣帶7，其中電介質(zhì)襯底3夾在下部導(dǎo)電板1和下部絕緣帶6之間，以及上部導(dǎo)電板2和上部絕緣帶7之間，使得作為電介質(zhì)襯底的接地導(dǎo)體一部分的導(dǎo)體部分S形成絕緣填充的波導(dǎo)器的屏蔽區(qū)。耦合線路導(dǎo)體4k在駐波的電場強度很高的位置耦合到由屏蔽區(qū)所產(chǎn)生的駐波。因此，能夠?qū)⑵矫骐娐吩O(shè)置為平行于電磁波通過三維波導(dǎo)器傳播的方向。此外，電介質(zhì)襯底能夠很容易地機器加工并且防止平面電路與設(shè)置在電介質(zhì)襯底上的三維波導(dǎo)器之間的耦合特性受平面電路與三維波導(dǎo)器的組裝精度的影響，從而容易得到預(yù)定設(shè)計的線路轉(zhuǎn)換器特性。
文檔編號H01P5/10GK1701462SQ03820340
公開日2005年11月23日 申請日期2003年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月27日
發(fā)明者斉藤篤 申請人:株式會社村田制作所