JP4825250B2

JP4825250B2 - Waveguide bend

Info

Publication number: JP4825250B2
Application number: JP2008232257A
Authority: JP
Inventors: 徹也大庭
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-09-10
Filing date: 2008-09-10
Publication date: 2011-11-30
Anticipated expiration: 2028-09-10
Also published as: JP2010068215A

Description

この発明は所謂マイクロ波帯、ミリ波帯を含む高周波伝送線路、特に導波管線路、導波管回路を構成する導波管ベンドに関するものである。 The present invention relates to a high-frequency transmission line including a so-called microwave band and millimeter wave band, in particular, a waveguide line and a waveguide bend constituting a waveguide circuit.

一般に導波管線路の伝送方向を直角に屈曲させたい場合には、管軸方向が互いに異なる導波管線路を接続した導波管ベンドが用いられる。このような導波管ベンドでは、屈曲部における不連続により不要な反射波が発生して伝送特性が劣化してしまうことを抑制するため、インピーダンス整合を図るための整合構造を付加して所望の伝送特性を確保する。例えば、特許文献１に示されるように、導波管ベンドにおける導波管屈曲部の外側内面に整合構造としてステップを付加することにより、伝送特性の確保を図る。
特開平９−２４６８０１号公報 In general, when it is desired to bend the transmission direction of a waveguide line at a right angle, a waveguide bend in which waveguide lines having different tube axis directions are connected is used. In such a waveguide bend, a matching structure for impedance matching is added in order to prevent unnecessary reflected waves from being generated due to discontinuities in the bent portion and thereby deteriorating transmission characteristics. Ensure transmission characteristics. For example, as shown in Patent Document 1, transmission characteristics are ensured by adding a step as a matching structure to the outer inner surface of the bent portion of the waveguide in the waveguide bend.
JP-A-9-246801

しかしながら、このインピーダンス整合用ステップによる整合構造をマイクロ波帯、ミリ波帯で実現する場合には、零コンマ数ミリ程度の寸法のステップを形成することが要求されるため、高精度だが高コストの切削加工が必要となる。また、導波管ベンドを、例えば複数枚の導体板を積層して構成した場合、積層の分割面からの伝送波損失を抑える必要から、分割面近傍にチョーク構造を設け、さらにインピーダンス整合を図るためのステップを設ける必要があるが、チョークにしてもステップにしても、低コストのダイキャスト成型などの加工方法により製造することが精度上から困難となり、高精度だが高コストの製造方法である切削などの加工方法を選択せざるを得なくなる。さらに、分割隙間による性能劣化を抑えるため、導波管線路を取り囲むようにチョーク構造を設けなくてはならないため、回路構造が大型化して、限られたレイアウトの中で線路を引き回すことが困難となる。 However, when this matching structure using the impedance matching step is realized in the microwave band and the millimeter wave band, it is required to form a step having a dimension of about zero commas. Cutting is required. In addition, when the waveguide bend is configured by, for example, laminating a plurality of conductor plates, it is necessary to suppress transmission wave loss from the division surface of the lamination. Therefore, a choke structure is provided in the vicinity of the division surface to further achieve impedance matching. However, it is difficult to manufacture by a low cost die-casting method or the like, whether it is a choke or a step, it is a highly accurate but high cost manufacturing method. A processing method such as cutting must be selected. In addition, a choke structure must be provided to surround the waveguide line in order to suppress performance degradation due to the split gap, and the circuit structure becomes large, making it difficult to route the line in a limited layout. Become.

この発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、管軸方向が互いに異なる導波管線路を接続する導波管ベンドにおいて、上記導波管ベンドは、導波管孔が設けられた少なくとも一つの導体板と、上記導波管孔と連通して水平部導波管路を形成する導波管溝が設けられた少なくとも他の一つの導体板を積層することにより構成され、上記導体板には、上記導体板積層部の分割隙間からの伝送波漏洩を防止するチョーク構造を付加し、上記チョーク構造は、上記導波管溝を囲うように設けられたチョーク溝と、該チョーク溝と上記導波管溝の間に介在するチョーク壁とから構成され、上記チョーク壁は、自由空間中の伝搬波長の概略１／４の壁厚を有するとともに、上記水平部導波管路の管軸方向と直交する部分が、上記導波管ベンドの屈曲部外端から上記チョーク壁厚だけ上記水平部導波管路側に突出していることを特徴とするものである。 The present invention has been made to solve the above-described problems. In the waveguide bend connecting waveguide lines having different tube axis directions, the waveguide bend has a waveguide hole. It is configured by laminating at least one conductor plate provided and at least one other conductor plate provided with a waveguide groove communicating with the waveguide hole to form a horizontal waveguide. In addition, a choke structure for preventing transmission wave leakage from the division gap of the conductor plate laminated portion is added to the conductor plate, and the choke structure includes a choke groove provided so as to surround the waveguide groove; The choke groove is formed between the choke groove and the waveguide groove, and the choke wall has a wall thickness of approximately ¼ of a propagation wavelength in free space, and the horizontal waveguide. The portion perpendicular to the tube axis direction of the path is the waveguide. It is characterized in that the bent outer edge of the bend protrudes above the horizontal portion waveguide roadside only the choke wall thickness.

この発明は、上記の手段を採用することにより、導波管ベンドの製作時に、導波管溝やチョーク構造に、より大きな加工Ｒが付加されても所望の性能が確保でと同時に、分割隙間による性能劣化を抑えるチョーク構造を導波管ベンド屈曲部のインピーダンス整合素子と兼ねさせることによって、スペースを削減して小型化を実現できる。これにより、製造コストの低減と性能の向上を図ることが出来る。 By adopting the above means, the present invention ensures the desired performance even when a larger processing radius R is added to the waveguide groove or choke structure at the time of manufacturing the waveguide bend, and at the same time, the dividing gap. By combining the choke structure that suppresses performance deterioration due to the impedance matching element at the bent portion of the waveguide bend, space can be reduced and downsizing can be realized. Thereby, the manufacturing cost can be reduced and the performance can be improved.

導波管ベンド、特に複数の導体を積層することにより構成した導波管ベンドについて、構成並びに動作原理を先ず図６〜図８により説明する。図６は２個の導体を積層して構成した導波管ベンドの分解斜視図であり、（ａ）は導波管ベンドを構成する上側の導体板１
を、（ｂ）は下側の導体板２をそれぞれ示す。なお、以下に詳細に説明する上側及び下側の導体板に設けられている導波管孔、導波管溝、チョーク構造等は、その加工の際、角に加工上の丸み（以下これを加工Ｒと呼ぶ）が生じるが、以下の図にはこの加工Ｒを省略せずに図示している。 The structure and operation principle of a waveguide bend, particularly a waveguide bend configured by laminating a plurality of conductors, will be described first with reference to FIGS. FIG. 6 is an exploded perspective view of a waveguide bend configured by laminating two conductors, and FIG. 6A is an upper conductor plate 1 constituting the waveguide bend.
(B) shows the lower conductor plate 2, respectively. Note that the waveguide holes, waveguide grooves, choke structures, etc. provided in the upper and lower conductor plates described in detail below are rounded on the corners (hereinafter referred to as “this”). However, this processing R is shown without being omitted in the following drawings.

図において、上側の導体板１には垂直方向を伝送させるための導波管孔３が設けられている。また、上側の導体板１の下面には、上記導波管孔３に連なり、水平方向を伝送させる水平部導波管路４（なお、ここで水平部導波管路とは必ずしも水平方向に配置されることを意味するものではなく、導波管孔３から屈曲している部分の導波管線路を表す便宜上の名称である）の上半分を構成する導波管溝４１が設けられている。下側の導体板２の上面には、上側の導体板１に形成された導波管溝４１に対応する導波管溝４２が設けられている。上側の導体板１と下側の導体板２は重ね合わされて導波管溝４１と４２とにより水平部導波管路４を形成する。水平部導波管路４は垂直方向へ伝送する導波管孔３と連通し、管軸方向を直角に屈曲させて高周波信号を伝送する導波管ベンドが形成される。 In the figure, the upper conductor plate 1 is provided with a waveguide hole 3 for transmitting in the vertical direction. Further, a horizontal waveguide 4 connected to the waveguide hole 3 and transmitting in the horizontal direction is provided on the lower surface of the upper conductor plate 1 (here, the horizontal waveguide is not necessarily in the horizontal direction). It is not meant to be disposed, and is provided with a waveguide groove 41 that constitutes the upper half of the waveguide line that is a part of the waveguide line that is bent from the waveguide hole 3. Yes. A waveguide groove 42 corresponding to the waveguide groove 41 formed in the upper conductor plate 1 is provided on the upper surface of the lower conductor plate 2. The upper conductor plate 1 and the lower conductor plate 2 are overlapped to form the horizontal waveguide 4 by the waveguide grooves 41 and 42. The horizontal waveguide 4 communicates with the waveguide hole 3 that transmits in the vertical direction, and a waveguide bend that transmits a high-frequency signal by bending the tube axis direction at a right angle is formed.

図６に示すように、水平方向と垂直方向を伝送する導波管が交わる導波管ベンドを構成しようとした場合、屈曲部にインピーダンス整合を図る部材が必要で、これがステップ５として、屈曲部外端の下側の導体板２に形成される。また、下側の導体板２には、水平部導波管路４を形成する導波管溝４１と４２との分割隙間（積層隙間）により導波管の伝送特性が劣化するのを防止するために、導波管の分割面において導波管線路すなわち導波管孔３と水平部導波管路４を取り囲むようにチョーク構造６が形成されている。このチョーク構造６は、チョーク溝６０とその内側に形成されたチョーク壁６１とからなる。 As shown in FIG. 6, when trying to construct a waveguide bend where waveguides that transmit in the horizontal direction and the vertical direction intersect, a member for impedance matching is required at the bent portion. It is formed on the conductor plate 2 below the outer end. Further, the lower conductor plate 2 prevents the transmission characteristics of the waveguide from deteriorating due to the division gap (lamination gap) between the waveguide grooves 41 and 42 forming the horizontal waveguide 4. Therefore, the choke structure 6 is formed so as to surround the waveguide line, that is, the waveguide hole 3 and the horizontal waveguide path 4 on the dividing surface of the waveguide. The choke structure 6 includes a choke groove 60 and a choke wall 61 formed inside the choke groove 60.

図７は図６に示す導波管ベンドの上側の導体板１と下側の導体板２をそれぞれ示す平面図であり、（ａ）は上側の導体板１、（ｂ）は下側の導体板２を示す。図７に示すように、水平方向に伝送させるための水平部導波管路４は、導波管溝４１と４２が上側の導体板１、下側の導体板２にそれぞれまたがって形成されているため、この分割隙間により導波管の伝送特性が劣化するのを防止するために導波管の分割面において導波管線路を取り囲むようにチョーク構造６を形成することは上述の通りである。このチョーク構造６のチョーク溝６０は、水平部導波管路４及び導波管孔３で形成される導波管線路の側壁から外側に自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４の壁厚のチョーク壁６１を介して形成される。
チョーク壁６１の壁厚を自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４とすることにより、チョ
ーク壁６１に生じる隙間は１／４波長インピーダンス変成器として作用することになる。チョーク壁６１のチョーク溝６０側の端部は分割隙間とチョーク溝６０により開放点ＯＰとなるため、逆に導波管線路の側壁では等価的な短絡点ＣＬを得ることができる。よって、導波管溝４１と４２との分割隙間が導波管側壁を流れる電流を分断することを防止でき、分割隙間による性能劣化を最小限に抑えることが可能となる。 FIG. 7 is a plan view showing the upper conductor plate 1 and the lower conductor plate 2 of the waveguide bend shown in FIG. 6, where (a) is the upper conductor plate 1 and (b) is the lower conductor plate. The plate 2 is shown. As shown in FIG. 7, the horizontal waveguide 4 for horizontal transmission has waveguide grooves 41 and 42 formed so as to straddle the upper conductor plate 1 and the lower conductor plate 2, respectively. Therefore, as described above, the choke structure 6 is formed so as to surround the waveguide line on the division surface of the waveguide in order to prevent the transmission characteristics of the waveguide from being deteriorated by the division gap. . The choke groove 60 of the choke structure 6 is approximately 1/4 of the propagation wavelength λ ₀ in the free space outward from the side wall of the waveguide formed by the horizontal waveguide path 4 and the waveguide hole 3. It is formed through a chalk wall 61 having a wall thickness.
By setting the wall thickness of the choke wall 61 to approximately ¼ of the propagation wavelength λ ₀ in free space, the gap generated in the choke wall 61 acts as a ¼ wavelength impedance transformer. Since the end of the choke wall 61 on the choke groove 60 side becomes an open point OP due to the dividing gap and the choke groove 60, an equivalent short-circuit point CL can be obtained on the side wall of the waveguide line. Therefore, the division gap between the waveguide grooves 41 and 42 can be prevented from dividing the current flowing through the waveguide side wall, and the performance degradation due to the division gap can be minimized.

さらに図８を用いて詳細に説明する。図８は図７のＡ−Ａ’面での断面を示す。図８において、７は上側の導体板１と下側の導体板２との間に生じている導波管線路の分割面隙間を示す。図８において、インピーダンス整合を図るために下側の導体板２に付加するステップ５の形状としては、例えばＷバンド（７５ＧＨｚ〜１１０ＧＨｚ）において用いられる導波管寸法は２.５４ｍｍ×１.２７ｍｍ（ＷＲ−１０）であるため、この周波数帯で用いる導波管ベンドに付加するステップ形状としては、１ｍｍ程度のステップ幅５ａと１ｍｍ程度のステップ高さ５ｂが必要となる。従って、図６〜８に示す例のように、水平方向に伝送させる導波管の導波管断面の短辺に平行な面で導波管を分割する場合には、この分割による伝送特性の劣化を最小限とするために導波管断面の長辺の中点を通るように分割面を選ぶため、整合構造であるステップ５の上面から分割面までの間には非常に僅かな段差しか設けることができなくなってしまう。このためのこの段差部には大きな加工Ｒを付加することができない。以上の理由より、上記ステップ５の形成のために、低コストの
製造方法であるが加工上大きなＲが付加され、精度があまり期待できないダイキャスト成型などの加工方法により製造することが困難となり、高精度だが高コストの製造方法である切削などの加工方法を選択せざるを得なくなってしまう。また、図６〜８に示すように、分割隙間による性能劣化を抑えるために設けるチョーク構造６を、導波管線路を取り囲むように設けなくてはならないため大型化してしまい、限られたレイアウトの中で線路を引き回すことが困難となってしまう。 Furthermore, it demonstrates in detail using FIG. FIG. 8 shows a cross section taken along the plane AA ′ of FIG. In FIG. 8, reference numeral 7 denotes a gap between the division planes of the waveguide line generated between the upper conductor plate 1 and the lower conductor plate 2. In FIG. 8, as the shape of step 5 added to the lower conductor plate 2 for impedance matching, for example, the waveguide size used in the W band (75 GHz to 110 GHz) is 2.54 mm × 1.27 mm ( WR-10), the step shape added to the waveguide bend used in this frequency band requires a step width 5a of about 1 mm and a step height 5b of about 1 mm. Therefore, when the waveguide is divided by a plane parallel to the short side of the waveguide cross section of the waveguide to be transmitted in the horizontal direction as in the examples shown in FIGS. In order to minimize the deterioration, the dividing surface is selected so as to pass through the midpoint of the long side of the waveguide cross section, so that there is only a very small step between the upper surface of the matching structure step 5 and the dividing surface. It can no longer be provided. For this reason, a large machining R cannot be added to the stepped portion. For the above reasons, for the formation of the above step 5, it is a low-cost manufacturing method, but a large R is added on the processing, and it is difficult to manufacture by a processing method such as die-cast molding in which accuracy is not expected so much. A processing method such as cutting, which is a high-precision but high-cost manufacturing method, must be selected. Moreover, as shown in FIGS. 6-8, since the choke structure 6 provided in order to suppress the performance degradation by a division | segmentation gap must be provided so that a waveguide line may be enclosed, it will enlarge and a limited layout It becomes difficult to route the track inside.

以上は上側の導体板と下側の導体板とを積層することによって構成した導波管ベンドの原理的な説明であるが、以下にその具体例を説明する。 The above is the principle description of the waveguide bend configured by laminating the upper conductor plate and the lower conductor plate. Specific examples thereof will be described below.

実施の形態１．
図１〜図５はこの発明の実施の形態１を示すもので、図１は本実施の形態の導波管ベンドを示す分解斜視図、図２はその平面図、図３、図４は断面図、図５は特性図である。なお、先に説明した図６〜図８に示す要素に相当する要素には同一符号を付している。 Embodiment 1 FIG.
1 to 5 show a first embodiment of the present invention. FIG. 1 is an exploded perspective view showing a waveguide bend according to the present embodiment, FIG. 2 is a plan view thereof, and FIGS. 3 and 4 are sectional views. FIG. 5 and FIG. 5 are characteristic diagrams. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the element corresponded to the element shown in FIGS. 6-8 demonstrated previously.

図１において、（ａ）は導波管ベンドを構成する上側の導体板１、（ｂ）は下側の導体板２を示す。上側の導体板１には垂直方向を伝送させるための導波管孔３が設けられている。また、上側の導体板１の下面には、上記導波管孔３に連なり、水平方向を伝送させる水平部導波管路４の上半分を構成する導波管溝４１が設けられている。下側の導体板２の上面には、上側の導体板１に形成された導波管溝４１に対応する導波管溝４２が設けられている。上記上側の導体板１および下側の導体板２は重ね合わされて、水平方向を伝送する水平部導波管路４から垂直方向へ伝送する導波管孔３へと管軸方向を屈曲させて高周波信号を伝送する導波管ベンドが形成される。 In FIG. 1, (a) shows the upper conductor plate 1 constituting the waveguide bend, and (b) shows the lower conductor plate 2. The upper conductor plate 1 is provided with a waveguide hole 3 for transmitting in the vertical direction. A waveguide groove 41 is provided on the lower surface of the upper conductor plate 1 to form the upper half of the horizontal waveguide path 4 that is connected to the waveguide hole 3 and transmits in the horizontal direction. A waveguide groove 42 corresponding to the waveguide groove 41 formed in the upper conductor plate 1 is provided on the upper surface of the lower conductor plate 2. The upper conductor plate 1 and the lower conductor plate 2 are overlapped, and the tube axis direction is bent from the horizontal waveguide 4 transmitting in the horizontal direction to the waveguide hole 3 transmitting in the vertical direction. A waveguide bend transmitting a high frequency signal is formed.

図１に示すように、上記水平方向と垂直方向を伝送する導波管が交わる導波管ベンドを構成しようとした場合、インピーダンス整合を図るための部材として、原理的には図６〜図８に示すように、ステップ５を下側の導体板に形成する必要があるが、本実施の形態では、後述するように、上記ステップをチョーク壁で代用する。 As shown in FIG. 1, when an attempt is made to construct a waveguide bend in which the waveguides transmitting in the horizontal direction and the vertical direction intersect, in principle, as members for impedance matching, FIGS. As shown in FIG. 5, the step 5 needs to be formed on the lower conductor plate. In the present embodiment, the step is replaced by a choke wall as described later.

図１に示すように、下側の導体板２には、水平部導波管路４を形成する導波管溝４１と４２の分割隙間（積層隙間）により導波管の伝送特性が劣化することを防止するために、導波管の分割面において導波管線路である導波管孔３の一部と水平部導波管路４を取り囲むようにチョーク構造６が形成されている。このチョーク構造６は、平面から見てほぼコ字形に配置されたチョーク溝６０とコ字形の内側に形成されたチョーク壁６１とからなる。 As shown in FIG. 1, the transmission characteristics of the waveguide deteriorate in the lower conductor plate 2 due to the division gap (lamination gap) between the waveguide grooves 41 and 42 forming the horizontal waveguide path 4. In order to prevent this, the choke structure 6 is formed so as to surround a part of the waveguide hole 3 which is a waveguide line and the horizontal waveguide path 4 on the dividing surface of the waveguide. The choke structure 6 includes a choke groove 60 arranged in a substantially U-shape when viewed from above and a choke wall 61 formed inside the U-shape.

水平部導波管路４及び導波管孔３と、チョーク構造６の関係について説明する。チョーク構造６のチョーク壁６１は、自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４の壁厚を持ち、水
平部導波管路４の両側面を形成する。また、水平部導波管路４と導波管孔３とが交叉する屈曲部では、上記壁厚を持つチョーク壁６１が、導波管孔３の断面の一部と重なる位置に配設される。図２（ｂ）に示す下側の導体板２の平面図に破線ハッチングを施した部分は、上側の導体板１に形成された導波管孔３の水平断面形状を下側の導体板２の上面に投影したエリア３’を示す。図７（ｂ）の説明では、エリア３’がチョーク壁６１のエリアとは全く重畳しない位置関係であるのに対し、図２（ｂ）に示すこの発明の実施の形態におけるエリア３’は、チョーク壁６１のエリアと一部重畳する構成となる。すなわち、チョーク壁６１は、導波管ベンド屈曲部外端からチョーク壁の厚さ（λ₀／４）だけ導波管通路側に位置している。よってこの発明の実施の形態においては、エリア３’と重なるチョーク壁６１部分が、本来担っている分割隙間による性能劣化を抑制するために付加されるチョーク構造の機能以外に、導波管ベンド部においてインピーダンス整合を図るために付加される整合用のステップ（図６〜図８のステップ５に相当する）の機能を併せ持つ。 The relationship between the horizontal waveguide path 4 and the waveguide hole 3 and the choke structure 6 will be described. The choke wall 61 of the choke structure 6 has a wall thickness of approximately ¼ of the propagation wavelength λ _{0 in} free space, and forms both side surfaces of the horizontal waveguide 4. Further, at the bent portion where the horizontal waveguide path 4 and the waveguide hole 3 intersect, the choke wall 61 having the above wall thickness is disposed at a position overlapping a part of the cross section of the waveguide hole 3. The The portion of the plan view of the lower conductor plate 2 shown in FIG. 2 (b) that is hatched with broken lines indicates that the horizontal sectional shape of the waveguide hole 3 formed in the upper conductor plate 1 is the lower conductor plate 2. The area 3 ′ projected on the upper surface of FIG. In the description of FIG. 7B, the area 3 ′ is in a positional relationship that does not overlap the area of the choke wall 61 at all, whereas the area 3 ′ in the embodiment of the present invention shown in FIG. It is configured to partially overlap the area of the chalk wall 61. Namely, the choke wall 61, the thickness of the choke wall from waveguide bend bent outer end only (λ _0/4) are located in the waveguide aisle. Therefore, in the embodiment of the present invention, in addition to the function of the choke structure in which the choke wall 61 portion overlapping the area 3 ′ is added to suppress performance degradation due to the originally divided gap, the waveguide bend portion 2 also has a function of a matching step (corresponding to step 5 in FIGS. 6 to 8) added for impedance matching.

次に図３、図４と併せて導波管ベンドにおけるインピーダンス整合機能と、分割隙間による特性劣化の抑制機能を併せ持つ構造部分について詳細に説明する。図３は、図２のＡ−Ａ'面での断面図である。図４は、図２のＢ−Ｂ'面での断面図である。図１〜図４の導波管ベンドは、いずれも導波管内の伝搬モードにおけるＨ面内にて伝送方向を屈曲させるベンド回路であるためいわゆるＨ面ベンドと呼ばれる。Ｈ面ベンドを分割により構成する場合、水平方向に伝送させるための水平部導波管路４内で上下の導体板により分割形成し、導波管断面の長辺のほぼ中点で分割することが一般的である。これは、一般的な対称形状の導波管断面であれば、導波管断面の長辺の中央で分割することにより、分割隙間が壁面を流れる電流を分断することがないため、隙間が原因となって導波管孔３の内部を伝搬する電磁波の伝搬モードが乱されることはないからである。従って、導波管断面の長辺の中央で分割するようにすれば、隙間による性能悪化を最小限に抑えることができるものであり、この分割方法は一般的にＥ面分割と呼ばれる。 Next, the structure portion having both the impedance matching function in the waveguide bend and the function of suppressing characteristic deterioration due to the division gap will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a cross-sectional view taken along plane AA ′ of FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the plane BB ′ of FIG. Each of the waveguide bends in FIGS. 1 to 4 is a so-called H-plane bend because it is a bend circuit that bends the transmission direction in the H-plane in the propagation mode in the waveguide. When the H-plane bend is divided, it is divided into upper and lower conductor plates in the horizontal waveguide 4 for transmission in the horizontal direction, and is divided at substantially the midpoint of the long side of the waveguide cross section. Is common. This is because if the waveguide section has a general symmetrical shape, the division gap does not divide the current flowing through the wall surface by dividing it at the center of the long side of the waveguide section. This is because the propagation mode of the electromagnetic wave propagating through the waveguide hole 3 is not disturbed. Therefore, if division is performed at the center of the long side of the waveguide cross section, performance degradation due to the gap can be minimized, and this division method is generally called E-plane division.

以上より、水平方向に伝送させるストレート導波管の区間においては、上下の導体板により分割形成されていながらも前述の通りＥ面分割により分割されているため、伝送性能の劣化はほぼ最小限に抑制可能である。よって、分割隙間による性能劣化を抑制するためのチョーク構造を付加する必要はない。しかしながら、Ｈ面ベンドの区間においては、分割隙間が導波管壁面を流れる電流を分断してしまうため、隙間による性能劣化を抑制するためのチョーク構造が必要となる。なお、上記で言う中点とは、機械的な中点だけでなく、電気的な中点も指す場合がある。上側の導電板１と下側の導電板２との材質が異なり、導電率が異なる場合には、機械的中点と電気的中点がずれるからである。 As described above, the straight waveguide section that is transmitted in the horizontal direction is divided by the E-plane division as described above even though it is divided by the upper and lower conductor plates, so that the degradation in transmission performance is almost minimized. It can be suppressed. Therefore, it is not necessary to add a choke structure for suppressing performance deterioration due to the division gap. However, in the section of the H-plane bend, since the dividing gap divides the current flowing through the waveguide wall surface, a choke structure for suppressing performance deterioration due to the gap is necessary. Note that the above-described midpoint may refer to not only a mechanical midpoint but also an electrical midpoint. This is because when the upper conductive plate 1 and the lower conductive plate 2 are made of different materials and different in conductivity, the mechanical midpoint and the electrical midpoint are shifted.

図３、図４に示すように、チョーク溝６０は、溝深さとして自由空間中の伝搬波長λ₀
の概略１／４の深さ、溝幅として自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４以上の幅を有し
ている。ここで、チョーク溝６０は本実施の形態で示すように所定の幅の溝形状であってもよいし、自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４以上であれば可能な限り広げてもよい
。 As shown in FIGS. 3 and 4, the choke groove 60 has a propagation wavelength λ _{0 in} free space as the groove depth.
The depth is approximately 1/4 and the groove width is approximately 1/4 or more of the propagation wavelength λ _{0 in} free space. Here, the choke groove 60 may have a groove shape with a predetermined width as shown in the present embodiment, or is expanded as much as possible if it is approximately 1/4 or more of the propagation wavelength λ ₀ in the free space. Also good.

図２（ｂ）に示すように、チョーク構造６は導波管ベンドの屈曲部を含む導波管線路部分を取り囲むように下側の導体板２に形成されている。図３に示す破線部分は水平方向を伝送させるための導波管溝４２の側面に沿うように下側の導体板２に設けられたチョーク溝６０の形状を参考までに示しており、その先端は導波管ベンドの屈曲部内端から距離Ｄの区間に伸びている。距離Ｄとしては、分割隙間による伝送性能の劣化を抑制するために、水平部導波管路４における管内波長λｇの１／４程度の長さを確保しておく。距離Ｄは水平部導波管路４における管内波長λｇの１／４程度以上の長さを確保しておいた方が好ましいが、導波管線路の引き回し等によりレイアウトの制約がある場合には水平部導波管路４における管内波長λｇの１／４程度だけを確保してあれば分割隙間による伝送性能の劣化を最小限に抑えることができる。 As shown in FIG. 2B, the choke structure 6 is formed on the lower conductor plate 2 so as to surround the waveguide line portion including the bent portion of the waveguide bend. The broken line portion shown in FIG. 3 shows the shape of the choke groove 60 provided in the lower conductor plate 2 along the side surface of the waveguide groove 42 for transmitting in the horizontal direction for reference. Extends from the inner end of the bent portion of the waveguide bend to a distance D. As the distance D, a length of about ¼ of the in-tube wavelength λg in the horizontal waveguide 4 is secured in order to suppress the deterioration of transmission performance due to the division gap. It is preferable that the distance D has a length of about ¼ or more of the guide wavelength λg in the horizontal waveguide 4, but if there is a layout restriction due to the routing of the waveguide line, etc. If only about ¼ of the in-tube wavelength λg in the horizontal waveguide 4 is secured, it is possible to minimize the deterioration of the transmission performance due to the division gap.

図３、図４に示すように、チョーク壁６１は、自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４
の壁厚を有している。また図３、図４に示すとおり、チョーク壁６１は、導波管線路部（導波管孔３と水平部導波管路４）とチョーク溝６０との間に介在しており、上側の導体板１と下側の導体板２との分割隙間により導波管の伝送特性が劣化することを防止するという重要な機能を有している。さらに、前述のように、上記水平部導波管路４の管軸方向と直交する部分のチョーク壁６１は、図２（ｂ）に示したエリア３’の一部に重畳している。つまり、チョーク壁６１の上記直交する部分は、導波管ベンド屈曲部外端からチョーク壁厚だけ導波管路側にとびだして位置している。このため、エリア３’に重畳している部分のチョーク壁６１は、図６に示す導波管ベンドにおけるステップ５と同様、ステップ幅が自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４となる導波管ベンドの整合素子として機能する。このように、エリア３’に重畳している部分のチョーク壁６１は、分割隙間により導波管の伝送特性が劣化することを防止するための機能だけでなく、導波管ベンド部におけるインピーダンス整合を図るための整合素子としての機能をも併せ持つ。 As shown in FIGS. 3 and 4, the choke wall 61 is approximately 1/4 of the propagation wavelength λ _{0 in} free space.
Has a wall thickness of As shown in FIGS. 3 and 4, the choke wall 61 is interposed between the waveguide line section (the waveguide hole 3 and the horizontal waveguide path 4) and the choke groove 60. It has an important function of preventing the transmission characteristics of the waveguide from deteriorating due to the gap between the conductor plate 1 and the lower conductor plate 2. Further, as described above, the choke wall 61 in a portion orthogonal to the tube axis direction of the horizontal waveguide 4 is overlapped with a part of the area 3 ′ shown in FIG. That is, the orthogonal portion of the choke wall 61 is located so as to protrude from the outer end of the bent portion of the waveguide bend toward the waveguide path by the thickness of the choke wall. For this reason, the choke wall 61 in the portion overlapping the area 3 ′ has a step width of approximately ¼ of the propagation wavelength λ ₀ in the free space, similar to the step 5 in the waveguide bend shown in FIG. Functions as a waveguide bend matching element. As described above, the choke wall 61 of the portion overlapping the area 3 ′ has not only a function for preventing the transmission characteristics of the waveguide from being deteriorated by the division gap, but also impedance matching at the waveguide bend portion. It also has a function as a matching element for achieving the above.

ここで、この発明の実施の形態におけるステップ構造では、ステップ高さ（ステップにおける分割断面法線方向の寸法）が水平方向に伝送するための導波管溝４２の溝深さと一致するように形成されているため、加工Ｒ数が最小数の１箇所となり、より大きな加工Ｒを許容でき、ステップをより低コストで形成することが可能になる。 Here, in the step structure in the embodiment of the present invention, the step height (dimension in the normal direction of the divided cross section in the step) is formed so as to coincide with the groove depth of the waveguide groove 42 for transmission in the horizontal direction. As a result, the number of machining Rs becomes the minimum number of one place, a larger machining R can be allowed, and steps can be formed at a lower cost.

次に、上記の構成が導波管ベンドにおけるインピーダンス整合機能と、分割隙間による特性劣化の抑制機能を併せ持つことが可能な作用について詳細に説明する。まず、インピーダンス整合のための上記ステップ（つまりチョーク壁６１）の上面を導体板１、２の分割面と共用化しているため、分割による隙間量とは無関係に図２（ｂ）におけるＢ−Ｂ’線と、Ｃ−Ｃ’線及びＤ−Ｄ’が交わる点を常に等価的な短絡点としておくことができれば、分割隙間により導波管側壁を流れる電流分布が大きく乱れ、隙間からの漏れや反射特性の悪化から、通過特性やアイソレーション特性が悪化してしまうことを防ぐことができる。これに対し、この発明の実施の形態におけるステップ構造では、図４（図２のＢ−Ｂ’断面図）で示すように、導体板１と導体板２との間に生じる分割隙間のうち、チョーク壁６１により形成される隙間部分は、自由空間中の伝搬波長λ₀で伝搬する伝送線路とみなすことができる。チョーク壁６１はその壁厚として自由空間中の伝搬波長λ₀の概略１／４の厚さを有しているため、上記分割隙間であるみなし伝送線路は１／４波長インピーダンス変成器として作用することになる。さらに、上記みなし伝送線路のチョーク溝６０側の端部（図２の矢印ＯＰ部分）は、チョーク溝６０により掘り下げられた空間であるため、上側の導体１と下側の導体２との隙間量とは無関係に良好な開放点を得ることができる。従って、上記みなし伝送線路の導波管線路側の端部（図２の矢印ＣＬ部分）は等価的に短絡点となる。 Next, an operation in which the above configuration can have both the impedance matching function in the waveguide bend and the function of suppressing characteristic deterioration due to the division gap will be described in detail. First, since the upper surface of the above-described step for impedance matching (that is, the choke wall 61) is shared with the divided surfaces of the conductor plates 1 and 2, BB in FIG. If the point where the 'line, CC' line and DD 'intersect can always be set as an equivalent short-circuit point, the current distribution flowing through the side wall of the waveguide is greatly disturbed by the divided gap, and leakage from the gap It is possible to prevent the transmission characteristics and the isolation characteristics from deteriorating due to the deterioration of the reflection characteristics. On the other hand, in the step structure in the embodiment of the present invention, as shown in FIG. 4 (BB ′ cross-sectional view in FIG. 2), among the divided gaps generated between the conductor plate 1 and the conductor plate 2, The gap formed by the choke wall 61 can be regarded as a transmission line that propagates at a propagation wavelength λ ₀ in free space. Since the wall thickness of the choke wall 61 is approximately ¼ of the propagation wavelength λ ₀ in the free space, the transmission line which is the division gap acts as a ¼ wavelength impedance transformer. It will be. Furthermore, since the end portion (arrow OP portion in FIG. 2) of the deemed transmission line on the choke groove 60 side is a space dug down by the choke groove 60, the gap amount between the upper conductor 1 and the lower conductor 2. A good opening point can be obtained regardless of the above. Therefore, the end of the deemed transmission line on the waveguide line side (arrow CL in FIG. 2) is equivalently a short circuit point.

図４の断面図を用いて説明した上記チョーク構造の作用は、図２（ｂ）の上面図においてＢ−Ｂ’線上でのインピーダンス変換を指すものであり、同様の作用が水平方向に伝送する導波管線路の端部に沿ったＣ−Ｃ’線及びＤ−Ｄ’上でも生じることになる。以上の理由により、Ｂ−Ｂ’線と、Ｃ−Ｃ’線及びＤ−Ｄ’が交わる点において、より強固な等価的短絡点ＣＬを得ることができる。 The action of the choke structure described with reference to the cross-sectional view of FIG. 4 indicates impedance conversion on the line BB ′ in the top view of FIG. 2B, and the same action is transmitted in the horizontal direction. It will also occur on the CC ′ line and DD ′ along the end of the waveguide line. For the above reasons, a stronger equivalent short-circuit point CL can be obtained at the point where the B-B ′ line, the C-C ′ line, and the D-D ′ intersect.

以上述べたように、導波管ベンドのインピーダンス整合上、および分割隙間による性能劣化の抑制上で必要とされる要所において、上下導体の分割による隙間量とは無関係に良好な等価的短絡点を得ることができる。これにより、この発明の実施の形態における導波管ベンドでは、管路屈曲部における整合機能と、分割隙間による特性劣化の抑制機能をチョーク構造のチョーク壁に持たせることができるため、精密度の高い作業を要せず、製造コストを低減することができる。また、チョーク構造の平面的な配置面積を小さくできる。 As described above, a good equivalent short-circuit point regardless of the gap amount due to the division of the upper and lower conductors at the important points required for impedance matching of the waveguide bend and suppression of performance deterioration due to the division gap. Can be obtained. Thus, in the waveguide bend according to the embodiment of the present invention, the choke wall of the choke structure can be provided with a matching function in the pipe bending portion and a function of suppressing characteristic deterioration due to the division gap. High cost is not required and the manufacturing cost can be reduced. Further, the planar arrangement area of the choke structure can be reduced.

この発明の実施の形態における導波管ベンドの反射係数の隙間特性を図５に示す。図５において、縦軸は導波管ベンド入力ポートにおける反射係数、横軸は分割隙間量を示す。また、パラメータとして周波数をＷ帯の周波数信号と、上記周波数の±１％の周波数における反射係数を併記する。図５に示されるように、この発明の実施の形態における導波管ベンドの反射特性では、隙間を３００μｍまで考慮しても反射係数は−２０ｄＢ以下を確保でき、隙間量の増大に対して非常にロバストな特性が得られていることが確認できる。さらに、以上の実施の形態においてはＨ面ベンドにおける適用例を示したが、Ｅ面ベンドであっても適用可能である。また、上記例では、導体板を上下の２枚として説明したが、２枚に限定するものではない。 FIG. 5 shows the gap characteristics of the reflection coefficient of the waveguide bend according to the embodiment of the present invention. In FIG. 5, the vertical axis represents the reflection coefficient at the waveguide bend input port, and the horizontal axis represents the division gap amount. In addition, as a parameter, a frequency signal having a frequency in the W band and a reflection coefficient at a frequency of ± 1% of the above frequency are shown together. As shown in FIG. 5, in the reflection characteristics of the waveguide bend according to the embodiment of the present invention, the reflection coefficient can be ensured to be −20 dB or less even when the gap is considered up to 300 μm. It can be confirmed that robust characteristics are obtained. Furthermore, in the above embodiment, the application example in the H-plane bend has been shown, but the present invention can also be applied to the E-plane bend. In the above example, the two conductor plates are described above and below, but the number is not limited to two.

この発明の実施の形態１に係る導波管ベンドを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the waveguide bend which concerns on Embodiment 1 of this invention. 図１の平面図である。It is a top view of FIG. 図２のＡ−Ａ’線における拡大断面図であるIt is an expanded sectional view in the A-A 'line of FIG. 図２のＢ−Ｂ’線における拡大断面図である。It is an expanded sectional view in the B-B 'line of FIG. この発明の実施の形態１に係る導波管ベンドの特性図である。It is a characteristic view of the waveguide bend which concerns on Embodiment 1 of this invention. この発明に係る導波管ベンドの動作原理を説明するための導波管ベンドを示す分解斜視図である。It is a disassembled perspective view which shows the waveguide bend for demonstrating the principle of operation of the waveguide bend based on this invention. 図６の平面図である。FIG. 7 is a plan view of FIG. 6. 図７のＡ−Ａ’線における拡大断面図である。It is an expanded sectional view in the A-A 'line of FIG.

Explanation of symbols

１上側の導体板、
２下側の導体板、
３導波管孔、
４水平部導波管路、
６チョーク構造、
７分割面隙間、
４１導波管溝、
４２導波管溝、
６０チョーク溝、
６１チョーク壁。 1 Upper conductor plate,
2 Lower conductor plate,
3 Waveguide hole,
4 Horizontal waveguide,
6 Choke structure,
7 Dividing surface gap,
41 waveguide groove,
42 waveguide grooves,
60 choke groove,
61 Chalk wall.

Claims

In a waveguide bend that connects waveguide lines having different tube axis directions, the waveguide bend communicates with at least one conductor plate provided with a waveguide hole and the waveguide hole. It is constituted by laminating at least one other conductor plate provided with a waveguide groove forming a horizontal waveguide path, and the transmission wave from the division gap of the conductor plate laminate is formed on the conductor plate. A choke structure for preventing leakage is added, and the choke structure includes a choke groove provided so as to surround the waveguide groove, and a choke wall interposed between the choke groove and the waveguide groove. The choke wall has a wall thickness of approximately ¼ of the propagation wavelength in free space, and a portion perpendicular to the tube axis direction of the horizontal waveguide path is a bent portion of the waveguide bend. The horizontal waveguide from the outer end by the thickness of the choke wall Waveguide bends, characterized in that protrudes.

2. The waveguide bend according to claim 1 , wherein an upper surface of the choke wall disposed so as to protrude from the outer end of the bent portion of the waveguide bend toward the waveguide line is a dividing surface of the conductor plate laminated portion. A waveguide bend characterized by being consistent with

3. The waveguide bend according to claim 1, wherein the choke structure is provided only in a predetermined section with the waveguide bend bent portion as a base point. 4. Waveguide bend.

4. The waveguide bend according to claim 3 , wherein an end portion of the choke structure is formed in the waveguide portion of the horizontal portion waveguide path formed by the waveguide groove with the inner end of the bent portion of the waveguide bend as a base point. A waveguide bend characterized by being provided only in a section having a length of 1/4 or more of a wavelength.

The waveguide bend according to any one of claims 1-4, the depth of the choke groove forming the choke structure is characterized in that it is a schematic 1/4 of the propagation wavelength in free space Waveguide bend.

The waveguide bend according to any one of claims 1 to 4 , wherein a width of the choke groove constituting the choke structure is approximately 1/4 or more of a propagation wavelength in free space. Waveguide bend.

The waveguide bend according to any one of claims 1 to 6 , wherein the waveguide bend is an H-plane bend intended to bend the transmission direction of the waveguide line within the H-plane. Tube bend.

8. The waveguide bend according to claim 7 , wherein the dividing plane of the conductor plate laminated portion is a plane passing through a mechanical midpoint of the long cross-section of the waveguide whose tube axis direction is parallel to the dividing plane. A waveguide bend characterized by that.

8. The waveguide bend according to claim 7 , wherein the dividing surface of the conductor plate laminated portion is a surface passing through an electrical midpoint of a long side of the waveguide whose tube axis direction is parallel to the dividing surface. A waveguide bend characterized by that.

The waveguide bend according to any one of claims 1 to 6 , wherein the waveguide bend is an E-plane bend intended to bend the transmission direction of the waveguide line within the E-plane. Tube bend.

11. The waveguide bend according to claim 10 , wherein the dividing surface of the conductor plate is a surface that passes through an end of a long side of the cross section of the waveguide whose tube axis direction is parallel to the dividing surface. Waveguide bend.