KR100291767B1 - 비방사성 유전체선로를 구비하고 있는 전자부품 및 이를사용하는 집적회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 노말(normal) NRD(non-radiative dielectric waveguide: NRD) 가이드와 하이퍼(hyper) NRD 가이드의 각 특성을 이용하여, 전체적으로 소형이고 특성이 우수한 비방사성 유전체선로 부품 및 이를 사용하는 집적회로를 제공한다. 유전체 공진기와 결합되는 부분에는 노말 NRD 가이드가 구성되어 있고, 분기형 서큘레이터 부분에는 LSM01 모드를 간단하게 전송하는 하이퍼 NRD 가이드가 구성되어 있다. 또한, 커플러 부분에는 노말 NRD 가이드가 구성되어 있고, 믹서 부분에는 하이퍼 NRD 가이드가 구성되어 있으며, 유전체선로 스위치 부분 및 부품간의 접속부에는 노말 NRD 가이드가 구성되어 있다.

Description

비방사성 유전체선로를 구비하고 있는 전자부품 및 이를 사용하는 집적회로

본 발명은 전자부품에 관한 것이다. 보다 상세히하면, 본 발명은 예를 들어 마이크로파 또는 밀리미터파 레이다(radar)에 사용되는 비방사성 유전체선로를 구비하고 있는 전자부품 및 이를 사용하는 집적회로에 관한 것이다.

도 2에 도시된 바와 같이, 마이크로파 또는 밀리미터파에 사용하는 종래 전송선로는 대향하고 있는 2개의 평행한 도전체판 1, 2 및 이 도전체판들 사이에 배치된 유전체 스트립(strip) 3을 가지고 있다. 노말(normal) 형태의 비방사성 유전체선로(non-radiative dielectric waveguide: ″normal NRD″)는 전송 선로의 일종이다. 이 도전체판들 간의 거리 a2를 전자파(electromagnetic wave: 電磁波)의 파장의 반파장 이하로 조정함으로써, 유전체 스트립 선로 3에서만 전자파가 전파한다.

NRD 가이드를 사용하는 밀리미터파 모듈(module)은 오실레이터(oscillator), 믹서(mixer), 커플러(coupler) 등의 각 부품들을 집적시킴으로써 구성되지만, 처음에는 각 부품의 NRD 가이드로서 노말 NRD 가이드가 사용되었다.

그러나, 상술한 노말 NRD 가이드에서는, 굴곡부(bend part)에서 LSM01 모드와 LSE01 모드와의 모드 변환에 의해 전송 손실이 발생되기 때문에, 임의의 곡률 반경을 가지고 있는 굴곡을 설계할 수 없고, 상술한 모드 변환에 의한 전송 손실을 방지할 수가 없으며, 굴곡부에서의 굴곡 반경을 줄일 수가 없어서, 모듈을 전체적으로 소형화 시킬 수 없다는 문제점이 있다. 따라서, 도 1에 도시된 바와 같이, 도전체판 1, 2의 대향하는 평면 각각에 홈을 형성하고, 이 홈들의 사이에 유전체 스트립 3을 배치하며, 이에 의해 LSM01 모드의 단일 모드를 전송하도록 구성되는 NRD 가이드(이하, 하이퍼(hyper) NRD 가이드라 한다)가 개발되고 있고, 이것은 일본특허공개 9-102706호 공보에 개시되어 있다.

상술한 하이퍼 NRD 가이드에서는, 임의의 굴곡 반경을 가지고 있고 전송 손실이 적은 굴곡을 설계할 수 있고, 이에 의해 모듈을 전체적으로 소형화시킬 수 있다는 이점이 있다. 그러나, 굴곡부에서 상술한 모드 변환에 의한 전송 손실을 고려하지 않는다면, 일반적으로 노말 NRD 가이드에서의 전송 손실도 적다.

또한, 상술한 부품들을 조합시켜 단일 밀리미터파 모듈을 구성하는 경우, 각 부품에 대한 각 치수 정밀도 및 각 부품의 조립 정밀도에 따라서, 도전체판과 유전체 스트립과의 접속면에서, 전자파의 전파 방향 또는 전자파의 전파 방향에 수직한 방향에 중의 어느 한 방향으로 필연적으로 위치 변위(displacement)가 발생되고, 또한, 이 위치 디스플레이(display)의 양이 변화된다. 노말 NRD 가이드에서는 하이퍼 NRD 가이드와 비교하여 접속 부분에서 반사손실이 낮다. 유사하게, 이 접속 부분에서 전자파의 투과율은 높다.

또한, 예를 들어 커플러에서는, 소정 간격으로 배치된 2개의 NRD 가이드로서, 하이퍼 NRD 가이드를 사용하는 경우보다 노말 NRD 가이드를 사용하는 것이 전계 에너지 분포가 보다 넓게 퍼져있기 때문에, 높은 치수 정밀도가 요구되지 않는 우수한 특성을 얻을 수 있다.

또한, 비방사성 유전체선로와 유전체 공진기를 결합시켜 오실레이터를 구성하는 경우, 노말 NRD 가이드가 유전체 공진기와 비방사성 유전체선로를 용이하고 강하게 결합시킬 수 있으므로, 일반적으로 노말 NRD 가이드가 보다 적합하다.

본 발명의 목적은 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드의 각 특성을 이용하여 전체적으로 소형이고 특성이 우수한 비방사성 유전체선로 부품을 제공하는 것이다.

도 1은 한 구현예에서 하이퍼(hyper) NRD 가이드(guide)의 단면 구조를 도시한다.

도 2는 상기 구현예에서 노말(normal) NRD 가이드의 단면 구조를 도시한다.

도 3a 내지 도 3c는 하이퍼 NRD 가이드와 노말 NRD 가이드의 선로 변환부의 구조를 도시한다.

도 4는 밀리미터파 레이다 모듈의 구성을 도시한다.

도 5는 오실레이터(oscillator)와 아이솔레이터(isolator)를 포함하고 있는 부품의 분해 사시도이다.

도 6은 커플러(coupler) 부분의 구성을 도시한다.

도 7은 믹서(mixer) 부분에서의 하이퍼 NRD 가이드의 단면 구조를 도시한다.

도 8은 믹서 부분의 구성을 도시하는 평면도이다.

도 9는 밀리미터파 레이다 모듈의 전체 구조를 도시하는 단면도이다.

도 10은 회전유닛(unit)의 구성을 도시하는 사시도이다.

도 11a 및 도 11b는 1차 방사기(radiator) 부분의 구성을 도시한다.

도 12는 회전유닛측과 회로부측 각각에서의 NRD 가이드의 접속부의 구조를 도시한다.

도 13은 레이다 모듈에서의 회전유닛의 등가회로도이다.

도 14는 부품(component)들 간의 접속부의 구성을 도시하는 부분사시도이다.

도 15는 부품들 간의 접속부의 구성을 도시한다.

도 16a 및 도 16b는 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드에서의 전계 에너지 분포의 예를 도시한다.

도 17a 내지 17c는 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드에서의 스위치(switch) 작동에 따른 특성 변화의 예를 도시한다.

〈도면의 주요 부호에 대한 설명〉

1, 2 ... 도전체판 3 ... 유전체 스트립

6, 7, 9 ... 필터회로 31∼33 ... 유전체 스트립

34 ... 종단기 35 ... 페라이트 공진기

36 ... 건 다이오드 블록 37 ... 유전체 공진기

38 ... 유전체판 39 ... 프로브

40, 41 ... 유전체 스트립 42 ... 종단기

43 ... 페라이트 공진기 44∼46 ... 유전체 스트립

51, 52 ... 도체패턴 81, 82 ... 쇼트키 장벽 다이오드

본 발명의 목적은, 대략 평행한 2개의 도전체 평면들 사이에 유전체 스트립을 형성하고; 상기 유전체 스트립의 영역을 전자파의 전파 영역으로서, 상기 유전체 스트립의 영역 이외의 영역을 전자파의 비전파 영역으로서 가지고 있는 비방사성 유전체선로를 사용하며; 상기 도전체 평면들 사이의 간격이 상기 유전체 스트립의 높이와 대략 동일한 제 1종의 비방사성 유전체선로, 및 상기 비전파 영역에서의 도전체 평면들 사이의 간격이 전파 영역에서의 도전체 평면들 사이의 간격보다 작으며, 상기 전파 영역으로 전파되는 LSM01 모드의 차단주파수가 LSE01 모드의 차단주파수 보다 낮고, LSM01 모드만이 사용주파수에서 전파하는 제 2종의 비방사성 유전체선로를 포함하고 있는, 비방사성 유전체선로 부품을 통해, 달성될 수 있다.

바람직하게, 상기 제 1종의 비방사성 유전체선로는 유전체 공진기에 결합하는 부분에 형성되어 있다.

보다 바람직하게, 상기 제 2종의 비방사성 유전체선로는 분기형 서큘레이터(multipointed circulator)의 전송선로에 사용된다.

또한, 상기 제 1종의 비방사성 유전체선로들을 서로 근접시킴으로써, 상기 유전체 선로들을 상호 결합시키는 커플러가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 제 2종의 비방사성 유전체선로 2개를 대략 직교하는 위치로 배치함으로써, 믹서가 형성되는 것이 바람직하다.

상기 2개의 제 1종의 비방사성 유전체선로의 대향하여 배치된 위치관계를 변화시킴으로써, 선로 상에 전자파의 전파/비전파를 전환시키는 비방사성 유전체선로 스위치(switch)가 바람직하게 형성된다.

바람직하게, 상기 제 1종의 비방사성 유전체선로가 다른 비방사성 유전체선로 부품과 인접하는 접속부에 형성된다.

본 발명의 다른 목적은, 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드의 각 특성을 이용하여 우수한 특성을 가지고 있는 비방사성 유전체선로의 집적회로를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 상기 비방사성 유전체선로 부품들을 조합시켜 구성되는 비방사성 유전체선로 집적회로에 의해 달성될 수 있다.

본 발명의 구현예인 밀리미터파 레이다 모듈의 구성을 도 1∼도 13을 참조하여 상세히 설명할 것이다.

이미 설명한 바와 같이, 도 1은 하이퍼 NRD 가이드 부분의 단면도이고, 도 2는 노말 NRD 가이드 부분의 단면도이다. 양쪽의 NRD 가이드에서는, 상하 2개의 도전체판 1, 2 사이에 유전체 스트립 3이 배치되어 있다. 도 2에 도시된 노말 NRD 가이드에서는 유전체 스트립 3의 높이 치수 a2가 도전체판 1, 2 사이의 간격과 동일하지만, 도 1에 도시된 하이퍼 NRD 가이드에서는 도전체판 1, 2 각각에 깊이 g의 홈이 형성되어 있으므로, 유전체 스트립 3이 존재하지 않는 영역에서 도전체판 1, 2 사이의 간격이 유전체 스트립 3의 높이 치수 a1 보다 짧고, 이에 의해 유전체 스트립이 존재하는 영역은 LSM01 모드의 단일 모드가 전파하는 전파 영역이 되도록 설정된다.

도 3a∼도 3c는 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드의 선로 변환부의 구조를 도시한다. 도 3a는 상부 도전체판이 제거된 상태의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 선 A-A' 부분의 단면도이며, 도 3c는 도 3a의 선 B-B' 부분의 단면도이다. 상기 도면들에 도시된 바와 같이, 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드의 중간 부분에서, 제 1 변환부는 하이퍼 NRD 가이드 부분에서 유전체 스트립 3의 폭 b1을, 거리 L1을 걸쳐서 노말 NRD 가이드 부분의 폭 b2까지 변화시킨다. 유전체 스트립의 폭을 테이퍼(taper) 형태로 변화시키는 것과 연관하여, 상하 도전체판 1, 2에 형성된 홈의 폭도 또한 거리 L1을 걸쳐서 b1으로부터 b2까지 변화된다. 제 2 변환부는 하이퍼 NRD 가이드 부분에서의 홈과 동일한 깊이의 홈을 가지고 있으며, 이 홈의 폭은 제 1 변환부로부터 거리 L2를 걸쳐서 연속적으로 테이퍼 형태(또는 혼(horn) 형태)로 퍼져있는 형상이 되고, 제 3 변환부에서는 W까지 퍼져있다. 또한, 이 제 2 변환부에 있어서, 유전체 스트립 3은 노말 NRD 가이드 부분에서의 유전체 스트립과 동일한 폭 b2를 가지고 있다. 제 3 변환부에 있어서, 상하 도전체판 1, 2에서의 홈의 폭은 전자파의 전파 방향에 대략 직교하는 평면 방향과 도전체판 1, 2의 평면 방향으로 퍼져있도록 구성되어 있다.

상술한 구조에 의해, 제 1 변환부에서의 반사파와 제 3 변환부에서의 반사파가 역위상으로 합성되는 식으로, 제 2 변환부의 길이 L2를 설정함으로써, 소정의 주파수 대역에서 저반사의 다른 종류의 비방사성 유전체선로 변환부 구조를 얻을 수 있게 된다.

도 4는 밀리미터파 레이다 모듈의 상면(밀리미터파의 송신 및 수신을 행하는 평면)에서 유전체 렌즈(lens) 부분이 제거되고, 상부 도전체판도 또한 제거된 상태를 도시한다. 이 밀리미터파 레이다 모듈은 부품 101, 102, 회전유닛 103, 모터 104, 이들을 수납하는 케이싱(casing) 105 및 도면에 도시되지 않은 유전체 렌즈 등으로 구성된다. 부품 101에는, 오실레이터, 아이솔레이터(isollator) 및 종단기(terminator)가 형성되어 있다. 부품 102에는 커플러, 서큘레이터(circulator) 및 믹서가 형성되어 있다.

도 5는 상술한 부품 101의 구성을 보여주는 분해사시도이다. 도 5에서, 1은 하부 도전체판을 나타내고, 도 5에는 생략되어 있는 상부 도전체판과 하부 도전체판의 사이에 유전체 스트립 31, 32, 33, 46이 배열되어 있다. 38은 유전체판을 나타내고, 이 유전체판의 표면에 여진 프로브(excitation probe) 39 등의 각종 도체패턴(pattern)이 형성되어 있다. 이 유전체판 38은 유전체 스트립 31, 31' 사이에 끼워서 배치되어 있다. 또한, 37은 유전체 공진기를 나타내고, 이 유전체 공진기 37은 유전체 스트립 31, 31'과 결합하는 소정 부분에 배치되어 있다. 36은 건 다이오드 블록(Gunn diode block)을 나타내고, 건 다이오드 블록 내의 전극 중의 하나를 유전체판 38 상의 여진 프로브 39에 접속시킨다. 35는 페라이트(ferrite) 공진기를 나타내고, 이 페라이트 공진기, 3개의 유전체 스트립 및 도면에 도시되지 않은 마그네트(magnet)로 서큘레이터가 구성된다. 또한, 유전체 스트립 33의 단부에는 종단기 34가 형성되어, 전체적으로 아이솔레이터를 구성한다. 상술한 바와 같은 유전체 공진기를 사용하여 오실레이터를 구성하는 경우, 유전체 공진기 37에 결합하는 부분에서 NRD 가이드가 노말 NRD 가이드가 되게 함으로써, 양자의 결합을 보다 강하게 할 수 있다. 게다가, 유전체 스트립 46은 부품 102의 커플러를 구성하는 유전체 스트립 중의 하나에 접속되고, 이 유전체 스트립의 단부에 종단기 42가 형성된다.

여기에서, 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드에 대한, 유전체 스트립의 중심으로부터 선로 단면의 횡방향으로 퍼져있는 전계 에너지 분포는 도 16a 및 도 16b에 도시되어 있다. 양자의 비교로 확실해진 바와 같이, 노말 NRD 가이드에서는 하이퍼 NRD 가이드에 비해, 동일한 거리로 간격을 두고 유전체 스트립을 배치하는 경우, 보다 강한 결합을 얻을 수 있고, 따라서 이 거리 변화에 대한 결합 강도의 변화가 평탄해지고, 이에 의해 도 5에 도시된 유전체 공진기 37과 유전체 스트립 31, 31' 사이의 상대적인 위치관계에 요구되는 치수 정밀도가 낮아진다.

도 5에서, 서큘레이터 부분은, LSE01 모드의 모드 변환에 의해 발생하는 문제를 방지하기 위해서, 또한 굴곡을 형성할 필요가 있기 때문에, 이 유전체 선로를 하이퍼 NRD 가이드가 되게 한다. 또한, 이 부품 101에 인접하고 있는 부분에는 상술한 부품 102가 배치되어 있고, 유전체 스트립 32는 이 부품 102의 유전체 스트립에 대향함으로써 선로의 접속을 행한다. 따라서, 이 부분은 노말 NRD 가이드의 구성 부분이 된다. 도면에 도시된 바와 같이, 이들 2 부분에는 노말 NRD 가이드와 하이퍼 NRD 가이드의 선로 변환부들이 형성된다.

도 6은 도 4에 도시된 커플러 부분의 구성을 도시하고, 이 도면은 상부 도전체판이 제거된 상태로의 평면도이다. 도면에 도시된 바와 같이, 유전체 스트립 40, 41 사이의 간격 g를 노말 NRD 가이드에 의해 길이 L을 걸쳐서 근접시키는 부분에서 2개의 선로간을 결합시키는 커플러가 구성된다. 이 커플러의 입력측 또는 출력측에서는, 각각 선로 변환부가 형성되어, 하이퍼 NRD 가이드로 변환한다. 60㎓ 대역에서 3㏈의 커플러를 설계하는 경우, L=12.8㎜, g=1.0㎜가 된다. 또한, g=0.5㎜인 경우, L=7.7㎜가 된다. 도 16a 및 16b에 도시된 바와 같이, 노말 NRD 가이드는 하이퍼 NRD 가이드에 비해, 동일한 거리로 간격을 두고 유전체 스트립을 배치하는 경우, 보다 강한 결합을 얻을 수 있고, 따라서 거리 변화에 대한 결합 강도의 변화가 평탄해지고, 이에 의해 도 6에 도시된 유전체 스트립들 간의 간격 g에 요구되는 치수 정밀도는 낮아진다.

도 7은 도 4에 도시된 믹서 부분의 구성을 도시하는 단면도이다. 도 7에서, 47은 유전체로 구성된 기판을 나타내고, 상하의 도전체판 1, 2 사이에서 상하 둘로 분할된 유전체 스트립 41a, 41b 사이에 이 기판 47을 끼운 위치로 배치되어 있다. 상하의 도전체판 1, 2에 형성된 홈의 깊이, 유전체 스트립 41a, 41b의 높이 치수, 기판 47의 두께 치수, 유전체 스트립 41a, 41b의 비유전율 및 기판 47의 비유전율은 유전체 스트립 41a, 41b 및 기판 부분에서의 이들 양자의 유전체 스트립에 의해 끼워진 부분에서 LSM01 모드의 차단주파수가 LSE01 모드의 차단주파수 보다 낮고, LSM01 모드만이 사용 주파수에 전파하는 식으로 정해진다.

도 8은 상술한 믹서 부분에서 상부 도전체판이 제거된 상태로의 평면도이다. 6a, 6b, 7a, 7b, 9a, 9b는 각각 대략 λ/4의 오픈 스터브(open stub)를 나타내고, 6a-6b 사이의 간격, 7a-7b 사이의 간격 및 9a-9b 사이의 간격은 각각 대략 λ/4로 설정된다. 이 λ/4의 오픈 스터브가 λ/4의 간격을 두고 떨어져 형성되어 있는 부분은 파장이 λ인 주파수 신호를 소거하는 대역소거필터(band ejection filter: BEF)로서 작용한다. 또한, 필터회로 6, 7의 중앙으로부터 양 필터회로까지의 간격 L11, L12의 전기 길이를, 각각 유전체 스트립 41a, 41b에 전파하는 밀리미터파의 주파수에 있어서 대략 1/2파장의 정수배로서 설정함으로써, 이 부분(필터회로 6-7 사이의 서스펜디드 라인(suspended line))은 양단이 단락되는 공진회로로서 작용한다. 또한, 필터회로 6, 7의 중앙으로부터 오픈 스터브 9a까지의 간격 L2의 전기 길이를, 각각 유전체 스트립 45a, 45b에 전파하는 밀리미터파의 주파수에 있어서 대략 1/2파장의 정수배가 되는 관계로 설정한다. 상술한 L11, L12의 전기 길이가 대략 1/2파장이 되므로, 필터회로 6, 7의 중앙은 등가적으로 단락된다. 그러므로, 이 부분(필터회로 6-7의 중앙 위치와 필터 9 사이의 서스펜디드 라인)도 양단이 단락되는 공진회로로서 작용한다. 또한, 도체패턴 51과 필터회로 6, 7에 의한 공진회로 내에 도체패턴 51에 대해서 직렬로 2개의 쇼트키 장벽 다이오드(Schottcky barrier diode) 81, 82가 실장되어 있으므로, 유전체 스트립 41a, 41b의 NRD 가이드와 다이오드 81, 82가 정합되며, 유전체 스트립 41a, 41b에 전파하는 Lo 신호가 서스펜디드 라인의 모드로 변환되어, 다이오드 81, 82에 인가된다. 한편, 도체패턴 52에 의한 공진회로가 유전체 스트립 45a, 45b와 상하의 도전체판으로 구성된 NRD 가이드와 자계적으로 결합되기 때문에, 이 NRD 가이드로부터 RF신호가 입력됨에 의해, 이 신호가 서스펜디드 라인의 모드로 변환되며, 이에 의해 2개의 다이오드 81, 82에 역위상으로 가해진다. 도체패턴 51에는 Lb, Rb, Vb로 표시된 바이어스 전압 공급회로가 접속되어 있으며, 이 도체패턴 51의 단부는 커패시터 Cg와 함께 고주파적으로 접지되어 있다. 이 구조에 의해, RF신호와 Lo신호와의 차이의 주파수 성분들이 동일상으로 합성하며, 커패시터 Ci를 통해 IF 신호로서 나오게된다. 또한, 상술한 유전체 스트립 41a, 41b에 의한 NRD 가이드는 LSE01 모드를 전송하지는 않지만, LSM01 모드의 단일 모드를 전송되므로, 이 NRD 가이드와 도체패턴 52에 의한 서스펜디드 라인은 LSE01 모드에서 결합하지 않는다.

도 4에 도시된 부품 102에 있어서 서큘레이터 부분의 구성은 부품 101에서의 아이솔레이터와 거의 동일하고, 커플러 부분으로부터 연속적인 유전체 스트립 40, 믹서 부분으로부터 연속적인 유전체 스트립 45, 또 다른 유전체 스트립 44, 페라이트 공진기 43 및 도면에 도시되지 않은 마그네트로 구성된다.

도 9는 도 4에 도시된 회전유닛과 유전체 렌즈와의 위치관계를 도시하고, 밀리미터파 레이다 모듈 전체의 종단면도를 도시한다. 도 10은 상술한 회전유닛의 구성을 도시하는 사시도이다.

이 예에서, 정오각주 형상의 금속 블록 14의 각 측면과 이들에 평행한 도전체판과의 사이에 유전체 스트립을 배치함으로써, 노말 NRD 가이드가 구성된다. 또한, 금속 블록 14의 각 측면과 이들에 평행한 도전체판과의 사이에 유전체 공진기의 형성으로 1차 방사기를 구성한다. 이 유전체 공진기의 위치는 회전유닛의 회전축 방향으로 위치되는 각 위치에 형성되고, 모터가 회전유닛을 회전시킴으로써, 유전체 렌즈의 초점 위치에서 1차 방사기의 위치가 회전축에 평행한 방향으로 순차적으로 전환하게 구성된다.

도 11a 내지 도 11b는 회전유닛의 유전체 렌즈 중의 1개 및 1차 방사기의 구성을 도시하고, 도 11a는 상면도이고, 도 11b는 단면도이다. 여기에서, 61은 원통 형상의 HE111 모드의 유전체 공진기를 나타내고, 유전체 스트립 60의 단부로부터 소정 거리를 두고 떨어져 있는 위치에 형성되어 있다. 이 유전체 공진기 61의 도면에서의 상부로부터 전자파의 방사 및 입사가 행해지도록, 도전체판 5의 일부에 원뿔 형상으로 개구되어 있는 윈도우부(window unit)가 형성되어 있다. 유전체 공진기 61과 도전체판 5와의 사이에 슬릿판 62를 형성하고, 이 슬릿판 62의 슬릿 63에 의해 방사 패턴이 제어된다.

도 12는 상술한 회전유닛측과 회로부측 각각의 NRD 가이드의 접속부의 구조를 도시한다. 도면과 같이, 회전유닛측의 NRD 가이드 및 이 NRD 가이드에 선택적으로 접속하는 부분에서의 NRD 가이드를 노말 NRD 가이드로 하고, 회로부측에는 하이퍼 NRD 가이드 및 이 하이퍼 NRD 가이드와 노말 NRD 가이드와의 선로 변환부가 형성되어 있다.

도 13은 상술한 회전유닛 부분의 등가회로도이다. 이와 같이, 도 4에 도시된 회전유닛 103과 부품 102와의 사이의 갭(gap)이 유전체 선로 스위치로서 작용한다. 회전유닛에 복수개의 유전체 선로 및 1차 방사기를 형성하고 그 다음에 회전시킴으로써, 1차 방사기가 순차적으로 전환하고, 유전체 렌즈에 대한 상대적인 위치를 변화시킴으로써, 빔(beam)의 지향성(directivity)이 순차적으로 변화된다.

여기에서, 하이퍼 NRD 가이드에 따른 유전체 선로 스위치와 노말 NRD 가이드에 따른 유전체 선로 스위치의 특성예를 도 17a 내지 도 17c에 도시한다. 도 17a는 노말 NRD 가이드에 따른 유전체 선로 스위치에 대해서, NRD 가이드 중의 하나와 다른 NRD 가이드와의 회전 위치관계를 도시한다. 또한, 도 17b는 하이퍼 NRD 가이드에 따른 유전체 선로 스위치와 노말 NRD 가이드에 따른 유전체 선로 스위치의 삽입손실 특성을 도시하고, 도 17c는 상술한 유전체 선로 스위치 양자의 반사특성을 도시한다. 이 예에서, 하이퍼 NRD 가이드의 치수가 도 1에서 a1=2.2㎜, b1=1.8㎜, g=0.5㎜로 설정되어 있고, 노말 NRD 가이드의 치수가 도 2에서 a2=2.2㎜, b2=3.0㎜로 설정되어 있고, 회전반경 r은 6.1㎜로 설정되어 있는 경우가 도시되어 있다. 이러한 경우에, 노말 NRD 가이드가 하이퍼 NRD 가이드 보다, 동일한 회전각에서의 삽입손실이 적고, 반사도 또한 적다. 이에 의해, 보다 광범위한 회전각도에 걸쳐서 접속상태를 유지하면서, 전환을 행하는 것이 가능하다.

도 14는 제 2 구현예에 따른 2개의 부품 사이에서 NRD 가이드들의 접속부의 구조를 도시하는 사시도이고, 도 15는 이 접속부의 평면도이다. 도 14 및 도 15 양자는, 상부 도전체판이 제거된 상태로 도시되어 있다. 제 1 구현예에서는, 2개의 유전체 스트립이 단일 접속면에 대향하고 있다. 그러나, 도 14 및 도 15에 도시된 바와 같이, 유전체 스트립의 접속면을 2곳에 형성함으로써, 이 접속면의 거리는 사용되는 주파수에서의 관내(in-tube) 파장의 1/4의 기수배로 설정된다. 이 구조에 의해, 온도변화에 따라 접속면에 발생하는 갭이 변화하더라도, 2개의 평면 각각에 발생되는 반사파가 역위상으로 합성되고, 온도변화에 상관없이 전송 특성은 약화되지 않는다. 또한, 유전체 스트립 3a, 3b의 길이 방향으로의 치수가 다소 짧더라도, 전송 특성이 약화되지 않기 때문에, 유전체 스트립의 치수 공차는 완화될 수 있다. 따라서, 접속부가 노말 NRD 가이드가 되므로, 상하 도전체판에 다소의 갭이 있다하더라도, 전송 특성은 약화되지 않을 것이다. 그 결과, 도전체판에 있어서 치수 공차가 완화될 수 있고, 이에 의해 부품의 조립에 요구되는 정밀도가 낮아지게 될 것이다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 있어서, 제 1종의 비방사성 유전체선로(노말 NRD 가이드)와 제 2종의 비방사성 유전체선로(하이퍼 NRD 가이드) 각각의 특성에 적합한 위치에서 각 비방사성 유전체선로를 사용함으로써, 전체적으로 소형이고 특성이 우수한 비방사성 유전체선로 부품을 얻게 된다.

본 발명에 있어서, 비방사성 유전체선로에 유전체 공진기가 강하게 결합될 수 있고, 비방사성 유전체선로와 유전체 공진기와의 위치 정밀도가 그다지 크게 요구되지 않기 때문에, 제조가 용이할 수 있다.

본 발명에 있어서, 분기형 서큘레이터에서 LSE01 모드 서프레서(suppresser)를 사용하지 않고도 LSE01 모드의 전파를 방지할 수 있고, 그 결과 부품 개수가 감소될 수 있다. 이에 의해, LSM01 모드와 LSE01 모드와의 모드 변환에 의한 전송 손실이 발생하지 않게 된다.

본 발명에 있어서, 비방사성 유전체선로들이 짧은 거리로 강하게 결합될 수 있으므로, 커플러는 소형화될 수 있다.

본 발명에 있어서, 믹서에서 LSE01 모드 서프레서를 사용하지 않고도, LSE01 모드와의 결합이 방지될 수 있고, 부품 개수가 감소될 수 있다.

본 발명에 있어서, 비방사성 유전체선로들의 대향하는 위치를 변화시킴으로써 야기되는 전송 특성의 약화가 작아지므로, 삽입손실 및 반사특성이 우수한 특성을 얻을 수 있게 된다.

본 발명에 있어서, 비방사성 유전체선로 부품의 접속부에서 위치 변위에 의해 야기되는 특성의 약화와 불균일의 문제가 해소될 수 있다.

본 발명에 있어서, 제 1종의 비방사성 유전체선로와 제 2종의 비방사성 유전체선로 각각의 특성이 이용되는 집적회로를 얻게 된다.

본 발명의 비방사성 유전체선로 부품은, 대략 평행한 2개의 도전체 평면들 사이에 유전체 스트립을 형성하고, 상기 유전체 스트립의 영역을 전자파의 전파 영역으로서, 상기 유전체 스트립의 영역 이외의 영역을 전자파의 비전파 영역으로서 가지고 있는 비방사성 유전체선로를 사용하고 있으며, 상기 도전체 평면들 사이의 간격이 상기 유전체 스트립의 높이와 대략 동일한 제 1종의 비방사성 유전체선로; 및 상기 비전파 영역에서의 도전체 평면들 사이의 간격이 상기 전파 영역에서의 도전체 평면들 사이의 간격보다 작으며, 상기 전파 영역으로 전파되는 LSM01 모드의 차단주파수가 LSE01 모드의 차단주파수 보다 낮고, LSM01 모드만이 사용주파수에 전파하는 제 2종의 비방사성 유전체선로를 포함하고 있다.

이러한 구성으로, 제 1종의 비방사성 유전체선로(노말 NRD 가이드)와 제 2종의 비방사성 유전체선로(하이퍼 NRD 가이드) 각각의 특성에 적합한 위치에서 각 비방사성 유전체선로를 사용함으로써, 전체적으로 소형이고 특성이 우수한 비방사성 유전체선로 부품을 얻게 된다.

본 발명의 비방사성 유전체선로 부품에 있어서, 제 1종의 비방사성 유전체선로는 유전체 공진기에 결합하는 부분에 형성되어 있다. 그 결과, 비방사성 유전체선로에 유전체 공진기가 강하게 결합될 수 있고, 비방사성 유전체선로와 유전체 공진기와의 위치 정밀도가 그다지 크게 요구되지 않기 때문에, 제조가 용이할 수 있다.

본 발명의 비방사성 유전체선로 부품에 있어서, 제 2종의 비방사성 유전체선로는 분기형 서큘레이터의 전송선로로 사용된다. 분기형 서큘레이터를 구성하는 경우, 다른 방향들(통상적으로, 120。로 상호 분리되어 있는 세 방향)로부터 페라이트 공진기 부분들에 유전체 공진기의 단부들이 대향하도록 배치하므로, 사용되는 전파 모드가 LSM01 모드가 되더라도, 한 포트(port)로부터 다른 포트로 출력될 때에, 유전체 스트립의 방향이 변화됨에 따라 LSE01 모드로 변환하는 경향이 있지만, 유전체 선로로서 제 2종의 비방사성 유전체선로를 사용함으로써, LSE01 모드 서프레서를 사용하지 않고도, LSE01 모드의 전파가 방지될 수 있다.

또한, 여러개의 유전체 선로들이 평행하게 배치되는 유전체 선로를 분기형 서큘레이터에 접속시키는 경우, 서큘레이터의 각 포트에 대해 입출력되는 유전체 선로 부분에 필연적으로 굴곡부가 발생되고, 이 부분을 서큘레이터로부터 연속적인 제 2종의 비방사성 유전체선로가 되게 함으로써, 굴곡부에서 LSM01 모드와 LSE01 모드와의 모드 변환에 의한 전송 손실이 발생하지 않게 된다.

본 발명의 비방사성 유전체선로 부품에 있어서, 제 1종의 비방사성 유전체선로들을 서로 근접시킴으로써, 이 유전체선로들을 상호 결합시키는 커플러가 형성된다. 그 결과, 비방사성 유전체선로들이 짧은 거리로 강하게 결합될 수 있으므로, 커플러가 소형화될 수 있다.

본 발명의 비방사성 유전체선로 부품에는, 제 2종의 비방사성 유전체선로 2개를 대략 직교하는 위치관계로 배치함으로써 믹서가 형성되어 있다. 2개의 비방사성 유전체선로가 대략 직교하는 위치관계로 배치되는 믹서의 경우, 유전체 스트립 중의 하나에 결합하는 도체패턴이, 다른 유전체 스트립의 길이 방향을 따라 형성되어 있으므로, 그 부분에서의 LSE01 모드와 결합하는 경향이 있지만, 이 비방사성 유전체선로로서 제 2종의 비방사성 유전체선로를 사용한 결과, LSE01 모드의 전파가 없어지고, 이에 의해 LSE01 모드의 모드 서프레서를 유전체 스트립에 형성할 필요가 없게 된다.

본 발명의 비방사성 유전체선로에는, 2개의 제 1종의 비방사성 유전체선로의 대향하여 배치된 위치관계를 변화시킴으로써, 선로 상에 전자파의 전파/비전파를 전환시키는 비방사성 유전체선로 스위치가 형성되어 있다. 이러한 비방사성 유전체선로들의 대향하는 위치관계를 변화시킴으로써, 유전체선로 상에서 전자파의 전파/비전파가 전환될 수 있지만, 제 1종의 비방사성 유전체선로에서는, 전자파의 전파 방향으로 도체 표면에 흐르는 전류가 없기 때문에, 비방사성 유전체선로들의 대향하는 위치관계를 변화시킴으로써 야기되는 전송 특성의 약화가 작아지고, 이에 의해 삽입손실 및 반사특성이 우수한 특성을 얻을 수 있게 된다.

본 발명의 비방사성 유전체선로에는, 제 1종의 비방사성 유전체선로가 다른 비방사성 유전체선로 부품과 인접하는 접속부에 형성되어 있다. 그 결과, 비방사성 유전체선로 부품의 접속부에, 상술한 유전체 선로 스위치에서의 경우와 유사하게, 위치 변위에 의해 야기되는 특성의 약화와 불균일의 문제가 해소될 수 있다.

본 발명의 비방사성 유전체선로 집적회로는 상술한 비방사성 유전체선로 부품들을 조합시켜 구성한다. 이 구성으로, 제 1종의 비방사성 유전체선로와 제 2종의 비방사성 유전체선로 각각의 특성이 이용되는 집적회로를 얻게 된다.

Claims (8)

1. 대략 평행한 2개의 도전체 평면들 사이에 유전체 스트립(strip)을 형성하고, 상기 유전체 스트립의 영역을 전자파의 전파 영역으로서, 상기 유전체 스트립의 영역 이외의 영역을 전자파의 비전파 영역으로서 가지고 있는 비방사성 유전체선로를 사용하는 비방사성 유전체선로 부품에 있어서,

   상기 도전체 평면들 사이의 간격이 상기 유전체 스트립의 높이와 대략 동일한 제 1종의 비방사성 유전체선로; 및

   상기 비전파 영역에서의 상기 도전체 평면들 사이의 상기 간격이 상기 전파 영역에서의 상기 도전체 평면들 사이의 간격보다 작으며, 상기 전파 영역으로 전파하는 LSM01 모드의 차단주파수가 LSE01 모드의 차단주파수 보다 낮고, LSM01 모드만이 사용주파수에서 전파하는 제 2종의 비방사성 유전체선로를 포함하고 있는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 부품.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제 1종의 비방사성 유전체선로는 유전체 공진기에 결합하는 부분에 형성되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 부품.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제 2종의 비방사성 유전체선로는 분기형 서큘레이터(multipointed circulator)의 전송선로에 사용되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 부품.
4. 제 1항에 있어서, 상기 제 1종의 비방사성 유전체선로들을 서로 근접시킴으로써, 상기 유전체 선로들을 상호 결합시키는 커플러(coupler)가 형성되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 부품.
5. 제 1항에 있어서, 상기 제 2종의 비방사성 유전체선로 2개를 대략 직교하는 위치로 배치함으로써, 믹서(mixer)가 형성되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 부품.
6. 제 1항에 있어서, 상기 2개의 제 1종의 비방사성 유전체선로의 대향하여 배치된 위치관계를 변화시킴으로써, 선로 상에 전자파의 전파/비전파를 전환시키는 비방사성 유전체선로 스위치(switch)가 형성되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 부품.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1종의 비방사성 유전체선로가 다른 비방사성 유전체선로 부품과 인접하는 접속부에 형성되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 부품.
8. 제 1항에 따른 상기 비방사성 유전체선로 부품들을 조합시켜 구성되는 것을 특징으로 하는 비방사성 유전체선로 집적회로.