CN109478705A - 同轴线-波导管转换器 - Google Patents

同轴线-波导管转换器 Download PDF

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Abstract

同轴线‑波导管转换器(1)具备：波导管(10)；同轴线(20)，其具有与波导管(10)的宽壁面(16)结合的端部；以及条形导体(30)，其配置在波导管(10)的中空路(10h)内。同轴线(20)包括向波导管(10)的中空路(10h)内突出的导体芯线(22)。条形导体(30)被配置为使同轴线(20)的导体芯线(22)与波导管(10)的终端面(12)短路。

Description

同轴线-波导管转换器
技术领域
本发明涉及在同轴线与波导管之间进行传输模式的转换的转换器。
背景技术
为了传输VHF(Very High Frequency)波段、UHF(Ultra High Frequency)波段、毫米波段或者微波波段等高频波段的信号，广泛使用了同轴线-波导管转换器。
例如，专利文献1(日本实开平5-25804号公报)中公开了以下这样的同轴线-波导管转换器，其具备：波导管，其在规定的位置开设有孔；电介质，其插入该孔；以及金属探针，其被配置为经由该电介质向该波导管的内部突出。此外，在专利文献2(日本昭62-173803号公报)中公开了以下这样的同轴线-波导管转换器，其具备：波导管部；同轴的芯线，其从该波导管部的短路面向该波导管部的内部突出；以及磁场耦合型的转换部，其由将该芯线的前端与该波导管部的内部的壁面(H面)结合的金属板构成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本实开平5-25804号公报
专利文献2：日本实昭62-173803号公报
发明内容
发明要解决的课题
在上述专利文献1公开的同轴线-波导管转换器的结构中，同轴线的传输模式(同轴模式)与波导管的传输模式(波导管模式)彼此电场耦合，因此能够实现宽带的电气特性。然而，在对该同轴线-波导管转换器输入了大功率的情况下，如果向该波导管的内部突出的金属探针的前端部分发热而变形，则存在该同轴线-波导管转换器的电气特性大幅度劣化的课题。
另一方面，在专利文献2所公开的同轴线-波导管转换器的结构中，在输入了大功率的情况下，向波导管部的内部突出的芯线的前端部分中产生的热也能够传递到该波导管部的壁面。因此，抑制了该同轴线-波导管转换器的电气特性的劣化。然而，通过磁场耦合来转换传输模式，因此存在该电气特性变为窄带特性的课题。
鉴于上述内容，本发明的目的在于提供在输入了大功率的情况下也能够实现稳定的宽带特性的同轴线-波导管转换器。
用于解决课题的手段
本发明的一个方面的同轴线-波导管转换器的特征在于，其具备：波导管，其在与自身的管轴方向垂直的截面内具有彼此对置的一对长边及彼此对置的一对短边，并具有形成所述一对长边的一对宽壁面和形成所述一对短边的一对窄壁面作为内部壁面；至少一条同轴线，其配置在所述波导管的外部，具有与所述一对宽壁面中的一个宽壁面结合的端部；以及条形导体，其配置在所述波导管的中空路内，所述波导管在该波导管的所述管轴方向上的一端部的内部具有终端面，所述至少一条同轴线包括从该至少一条同轴线的该端部向所述波导管的中空路内突出的至少一条导体芯线，所述条形导体使所述至少一条导体芯线与所述终端面或所述一对窄壁面中的至少一个窄壁面短路。
发明效果
根据本发明，在输入有大功率的情况下，导体芯线的前端部中产生的热也经由条形导体被排出，因此能够实现稳定的宽带特性。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的同轴线-波导管转换器的示意结构的俯视图。
图2是图1所示的同轴线-波导管转换器的II-II线处的示意剖视图。
图3是图1所示的同轴线-波导管转换器的III-III线处的示意剖视图。
图4是示出实施方式1的同轴线-波导管转换器内的电场分布的一例的示意剖视图。
图5是示出比较例的同轴线-波导管转换器内的电场分布的一例的示意剖视图。
图6是本发明的实施方式2的同轴线-波导管转换器的示意剖视图。
图7是本发明的实施方式3的同轴线-波导管转换器的示意剖视图。
图8是图7所示的同轴线-波导管转换器3的VIII-VIII线处的示意剖视图。
图9是本发明的实施方式4的同轴线-波导管转换器的示意剖视图。
图10是图9所示的同轴线-波导管转换器的X-X线处的示意剖视图。
图11是本发明的实施方式5的同轴线-波导管转换器的示意剖视图。
图12是图11所示的同轴线-波导管转换器的XII-XII线处的示意剖视图。
图13是示出本发明的实施方式6的同轴线-波导管转换器的结构的示意剖视图。
图14是示出作为实施方式6的变形例的同轴线-波导管转换器的结构的示意剖视图。
图15是示出本发明的实施方式7的同轴线-波导管转换器的示意结构的俯视图。
图16是图15所示的同轴线-波导管转换器的XVI-XVI线处的示意剖视图。
图17是图15所示的同轴线-波导管转换器的XVII-XVII线处的示意剖视图。
图18是示出作为实施方式1的变形例的实施方式8的同轴线-波导管转换器的结构的示意剖视图。
图19是示出作为实施方式1的另一个变形例的实施方式9的同轴线-波导管转换器的结构的示意剖视图。
图20是示出作为实施方式1的又一个变形例的同轴线-波导管转换器的结构的示意剖视图。
图21是示出作为实施方式1的又一个变形例的同轴线-波导管转换器的截面结构的示意图。
具体实施方式
以下参照附图，对本发明的各种实施方式详细地进行说明。另外，在整个附图中，标注了同一标号的构成要素具有同一结构及同一功能。此外，附图所示的X轴、Y轴及Z轴彼此垂直。
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的同轴线-波导管转换器1的示意结构的俯视图。图2是图1所示的同轴线-波导管转换器1的II-II线处的示意剖视图。图3是图1所示的同轴线-波导管转换器1的III-III线处的示意剖视图。
如图1～图3所示，同轴线-波导管转换器1具备：波导管10，其具有用于高频信号的输入输出的输入输出端11；同轴线20，其具有与该波导管10结合的端部；以及条形导体30，其是配置在波导管10的中空路10h内的条形线路。该同轴线-波导管转换器1具有以下功能：在波导管10与同轴线20之间，相互进行VHF波段、UHF波段、毫米波段或微波波段等预先确定的使用频段的高频信号的传输模式的转换，并且还具有这样的功能：在波导管10与同轴线20之间，相互进行特性阻抗的转换。同轴线-波导管转换器1例如能够将传输模式从同轴线20的传输模式、即TEM(Transverse Electro Magnetic)模式和波导管10的传输模式、即TE(Transverse Electric)模式中的一方向另一方进行转换。
如图2所示，波导管10是在与该波导管10的管轴方向(X轴方向)垂直的平面(包括Y轴及Z轴的Y-Z平面)内具有矩形截面的金属制矩形波导管。波导管10例如具有几mm左右的厚度。如图3所示，波导管10的中空路10h沿着该管轴方向延伸。
此外，波导管10具有：形成其矩形截面的短边的一对窄壁面13、14；以及形成其矩形截面的长边的一对宽壁面15、16。这些窄壁面13、14及宽壁面15、16是沿着管轴方向延伸的内部壁面，并形成波导管10的中空路10h。窄壁面13、14是与电场平行的E面，宽壁面15、16是与磁场平行的H面。波导管10的宽壁面15、16间的间隔、即内径D1例如为几mm～几百mm。并且，波导管10在该波导管10的X轴正方向一端部具有封闭状态的终端部，在该终端部的内部壁面、即终端面设置有短路面12。在波导管10的X轴负方向侧端部设置有输入输出端11。
另外，波导管10的中空路10h的截面形状为矩形，因此，该矩形的4个角部的形状是2条长边与2条短边彼此以90°垂直的直角形状。如后所述，可以使用具有固定曲率的圆弧状或局部楕圆形状等曲线形状的角部的波导管，代替具有这样的直角形状的角部的波导管10。
接下来，如图2及图3所示，同轴线20配置在波导管10的外部，在Z轴负方向侧的端面具有输入输出端21，在Z轴正方向侧具有与波导管10的宽壁面16物理结合的端部。此外，同轴线20构成为包括：铜线等导体芯线22，其作为信号线发挥功能；环状的外导体24，其以同心圆状包围该导体芯线22；以及电绝缘性的电介质23，其介于这些导体芯线22与外导体24之间。导体芯线22的端部22p(以下也称作“插入端部22p”)插入中空路10h内，被配置为从同轴线20的端部向Z轴正方向突出。
接下来，如图1～图3所示，条形导体30是以沿管轴方向(X轴方向)延伸的方式配置在波导管10的中空路10h内的金属制板状部件。条形导体30为了使得向中空路10h内突出的导体芯线22的插入端部22p与短路面12短路，具有：连接端部(第1连接端部)31，其与插入端部22p的前端连接；以及连接端部(第2连接端部)32，其与波导管10的短路面12以接触的状态连接。条形导体30的连接端部31例如使用焊料等导电性接合剂与插入端部22p的前端连接即可。由该连接端部31与插入端部22p构成同轴线-波导管转换器1的探针。
此外，条形导体30具有：朝向一个宽壁面15的方向的正面；以及朝向另一个宽壁面16的方向的背面。该正面与背面以分别与宽壁面15、16平行的方式配置。即，条形导体30的正面和背面与包含X轴及Y轴的X-Y平面平行。并且，条形导体30的厚度与宽壁面15、16间的内径D1相比要薄。具体而言，其厚度能够设为例如内径D1的五分之一以下。条形导体30具有这样的配置及厚度，因此能够抑制扰乱中空路10h内的电场分布。
此外，构成探针的连接端部31的中心与连接端部32相对于短路面12的接触面之间的条形导体30的长度L1被设计成大致等于该条形导体30中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。
接下来，对上述同轴线-波导管转换器1的动作进行说明。以下，考虑这样的情况：向同轴线20的输入输出端21输入高频功率，从波导管10的输入输出端11输出转换后的高频功率。
图4是示出同轴线-波导管转换器1内的电场分布的一例的示意剖视图。在图4中，电场的方向如箭头所示。如图4所示，产生了从构成探针的连接端部31朝向波导管10的宽壁面15的电场分布、以及从宽壁面16朝向连接端部31附近的电场分布。这样的电场分布与在波导管10中传播的TE10模式的电场分布一致，因此，按同轴模式在同轴线20中传播的高频信号能够在探针附近与波导管10的TE10模式电场耦合。
另一方面，图5是示出具有去除了条形导体30的波导管10和同轴线20的同轴线-波导管转换器100内的电场分布的一例的示意剖视图。在该同轴线-波导管转换器100中，产生了从导体芯线22的探针(插入端部22p)朝向波导管10的宽壁面15的电场分布、以及从宽壁面16朝向探针附近的电场分布。这样的电场分布与在波导管10中传播的TE10模式的电场分布一致。
如图4所示，本实施方式的条形导体30的正面及背面以分别与宽壁面15、16平行的方式配置。此外条形导体30的厚度与波导管10的内径D1相比要薄。因此，本实施方式在波导管10的中空路10h内能够创建与图5的同轴线-波导管转换器100的内部中产生的电场分布几乎同样的电场分布。此外，条形导体30的连接端部31与波导管10的短路面12短路(短接)。因此，观察从形成探针的连接端部31离开λg/4的奇数倍(相当于90度的电气长度)处的短路面12时的阻抗几乎达到无穷大(开路状态)。因此，能够电气性地创建与未连接条形导体30的状态等效的状态。因此，条形导体30不会电气性地影响波导管10内部的电场分布及探针的阻抗。本实施方式的同轴线-波导管转换器1能够与图5的同轴线-波导管转换器100的情况同样地，将同轴模式下传播的高频信号与波导管10的传输模式(例如TE10模式)电场耦合，并从波导管10的输入输出端11输出该传输模式的高频信号。由此，能够实现宽带特性。
在图5的同轴线-波导管转换器100的情况下，当对同轴线20的输入输出端21输入有大功率时，难以使导体芯线22的前端部分产生的热逸散，因此该前端部分的形状受热而变形，可能使同轴线-波导管转换器100的电气特性劣化。与此相对，在本实施方式1的同轴线-波导管转换器1的情况下，即使对同轴线20的输入输出端21输入有大功率，探针中产生的热也在条形导体30中传递而从波导管10的壁面排出。因此，防止了探针受热而变形。因此，同轴线-波导管转换器1的电气特性不会劣化，能够维持良好的宽带特性。
如以上所说明的那样，实施方式1的同轴线-波导管转换器1具有以下这样的结构：即使输入大功率，也不会使电气特性劣化，能够维持良好的宽带特性。
此外，如上所述，条形导体30不会电气性地影响波导管10内部的电场分布及探针的阻抗。仅仅将该条形导体30加入到图5的同轴线-波导管转换器100中，就能够构成本实施方式的同轴线-波导管转换器1。此时，不改变图5的同轴线-波导管转换器100的各种物理尺寸即可，因此，本实施方式的同轴线-波导管转换器1具有非常容易设计的结构。
实施方式2
图6是本发明的实施方式2的同轴线-波导管转换器2的示意剖视图。本实施方式的同轴线-波导管转换器2的结构除了具有图6的条形导体30A及紧固部件41来代替上述实施方式1的条形导体30这一点，与实施方式1的同轴线-波导管转换器1的结构相同。
本实施方式的条形导体30A为了使导体芯线22的插入端部22p与短路面12短路，具有：连接端部(第1连接端部)31，其与该插入端部22p的前端连接；以及连接端部(第2连接端部)32A，其利用紧固部件41固定于波导管10的短路面12。条形导体30A的结构除了连接端部32A的形状，与上述实施方式1的条形导体30的结构相同。
如图6所示，紧固部件41的轴部贯穿插入到形成于连接端部32A的贯通孔中，与形成于短路面12的安装孔螺合。此外，紧固部件41的头部被向X轴正方向按压于连接端部32A的表面。与实施方式1的情况同样地，此外，构成探针的连接端部31的中心与连接端部32A相对于短路面12的接触面之间的条形导体30A的长度被设计成大致等于该条形导体30A中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。
在实施方式2中也与上述实施方式1同样地，即使输入大功率，电气特性也会不劣化，能够维持良好的宽带特性。此外，条形导体30A使用紧固部件41固定于短路面12。由此，条形导体30A可靠地与短路面12接触，因此能够减小制造偏差引起的特性劣化。
实施方式3
图7是本发明的实施方式3的同轴线-波导管转换器3的示意剖视图。此外，图8是图7所示的同轴线-波导管转换器3的VIII-VIII线处的示意剖视图。本实施方式的同轴线-波导管转换器3的结构除了具有图7的波导管10A及紧固部件42来代替上述实施方式1的波导管10这一点，与实施方式1的同轴线-波导管转换器1的结构相同。
如图7及图8所示，本实施方式的波导管10A在X轴正方向一端部具有封闭状态的终端部，在该终端部的内部壁面(终端面)设置有短路面12A。该短路面12A的一部分向X轴负方向突起，从而构成安装部17。条形导体30的连接端部32利用紧固部件42固定于该安装部17。该波导管10A的结构除了具有图7的短路面12A来代替图3的短路面12这一点，与实施方式1的波导管10的结构相同。条形导体30与上述实施方式1的情况同样地，配置在波导管10A的中空路10Ah内。
如图7及图8所示，紧固部件42的轴部贯穿插入到形成于条形导体30的连接端部32的贯通孔中，与形成于安装部17的安装孔螺合。此外，紧固部件42的头部被向Z轴负方向按压于条形导体30的正面。与实施方式1的情况同样地，构成探针的连接端部31的中心与连接端部32相对于短路面12A的接触面之间的条形导体30的长度被设计成大致等于该条形导体30中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。
在实施方式3中也与上述实施方式1同样地，即使输入大功率，电气特性也不会劣化，能够维持良好的宽带特性。此外，条形导体30使用紧固部件42固定于短路面12A。由此，条形导体30可靠地与短路面12A接触，因此能够减小制造偏差引起的特性劣化。
实施方式4
图9是本发明的实施方式4的同轴线-波导管转换器4的示意剖视图。此外，图10是图9所示的同轴线-波导管转换器4的X-X线处的示意剖视图。本实施方式的同轴线-波导管转换器4的结构除了具有图9的条形导体30B来代替上述实施方式3的条形导体30(图7和图8)这一点，与实施方式3的同轴线-波导管转换器3的结构相同。
本实施方式的条形导体30B为了使导体芯线22的插入端部22p与短路面12A短路，具有：连接端部(第1连接端部)31B，其与该插入端部22p的前端连接；连接端部(第2连接端部)32，其利用紧固部件42固定于波导管10的短路面12A；以及直线状的线路部33，其对这些连接端部31B、32间进行物理连接。该条形导体30B的结构除了构成探针的连接端部31B，与上述实施方式1的条形导体30的结构相同。连接端部31B例如使用焊料等导电性接合剂与插入端部22p的前端连接即可。由该连接端部31B与插入端部22p构成同轴线-波导管转换器4的探针。
如图10所示，构成探针的连接端部31B与连接端部32相对于短路面12A的接触面之间的条形导体30B的长度(即线路部33的长度)L2被设计成大致等于该条形导体30B中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。因此，与实施方式1的情况同样地，从连接端部31B观察短路面12A时的阻抗几乎达到无穷大(开路状态)。因此，能够电气性地创建与未连接条形导体30B的状态等效的状态。
此外，如图10所示，从Z轴方向观察时，构成探针的连接端部31B的外形尺寸与连接于短路面12A的连接端部32的外形尺寸相比要大。此外，如图8所示，在实施方式1、3中，连接端部31的外形尺寸与导体芯线22的插入端部22p的外形尺寸大致相同。与此相对，如图10所示，本实施方式的连接端部31B的外形尺寸与导体芯线22的插入端部22p的外形尺寸相比，明显大。这样，通过使用外形尺寸大的连接端部31B，从Z轴方向观察时的探针的前端部的尺寸增大。由此，能够进一步实现宽带的电气特性。
如以上所说明的那样，在实施方式4中也与上述实施方式1同样地，即使输入大功率，电气特性也不会劣化，能够维持良好的宽带特性。此外，与上述实施方式1～3相比，能够进一步实现宽带的电气特性。
实施方式5
如图3所示，在实施方式1中，条形导体30的端部与波导管10的终端面连接。也可以使用与波导管10的窄壁面13、14中的至少一方连接的条形导体，来代替这样与终端面连接的条形导体30。以下，对具有这样的条形导体的实施方式5进行说明。
图11是本发明的实施方式5的同轴线-波导管转换器5的示意剖视图。此外，图12是图11所示的同轴线-波导管转换器5的XII-XII线处的示意剖视图。本实施方式的同轴线-波导管转换器5的结构除了具有图11及图12所示的条形导体30C来代替上述实施方式1的条形导体30这一点，与实施方式1的同轴线-波导管转换器1的结构相同。
如图11及图12所示，本实施方式的条形导体30C是为了使导体芯线22的插入端部22p与窄壁面13短路而具有以下部分的金属制板状部件：连接端部(第1连接端部)31，其与插入端部22p的前端连接；连接端部(第2连接端部)32C，其与波导管10的窄壁面13以接触的状态连接；以及弯曲部(屈曲部)34，其是对这些连接端部31、32C间进行物理连接的条形线路。弯曲部34由沿着X轴方向延伸的部分和沿着Y轴方向延伸的部分构成。条形导体30C的连接端部31例如使用焊料等导电性接合剂与插入端部22p的前端连接即可。由该连接端部31与插入端部22p构成同轴线-波导管转换器5的探针。
条形导体30C与实施方式1的条形导体30同样地具有：朝向一个宽壁面15的方向的正面；以及朝向另一个宽壁面16的方向的背面。该正面与背面以分别与宽壁面15、16平行的方式配置。此外，条形导体30C的厚度与实施方式1的条形导体30的厚度相同。条形导体30C具有这样的配置及厚度，因此能够抑制扰乱中空路10h内的电场分布。
并且，如图12所示，构成探针的连接端部31的中心与连接端部32C相对于窄壁面13的接触面之间的条形导体30C的长度L3被设计成大致等于该条形导体30C中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。因此，与实施方式1的情况同样地，从连接端部31观察窄壁面13时的阻抗几乎达到无穷大(开路状态)。因此，能够电气性地创建与未连接条形导体30C的状态等效的状态。因此，条形导体30C不会电气性地影响波导管10内部的电场分布及探针的阻抗。本实施方式的同轴线-波导管转换器5能够将同轴模式下传播的高频信号与波导管10的传输模式电场耦合，并从波导管10的输入输出端11输出该传输模式的高频信号。由此，能够实现宽带特性。
此外，即使对同轴线20的输入输出端21输入有大功率，探针中产生的热也在条形导体30C中传递而从波导管10的窄壁面13排出。因此，探针不会受热而变形。因此，同轴线-波导管转换器5的电气特性不会劣化，能够维持良好的宽带特性。
如以上所说明的那样，实施方式5的同轴线-波导管转换器5具有以下这样的结构：即使输入大功率，也不会使电气特性劣化，能够维持良好的宽带特性。
另外，可以将本实施方式的结构变形为像上述实施方式2(图6)或上述实施方式3(图7及图8)那样，使用紧固部件41或42将条形导体的端部固定于窄壁面13。此外，可以使用上述实施方式4的连接端部31B(图9及图10)，来代替本实施方式的连接端部31。
实施方式6
在上述实施方式5中，条形导体30C与窄壁面13在一处连接，但并不限于此。为了提高散热性能，条形导体30C的结构可以变更为与波导管10的窄壁面13、14在多处连接。由此，能够构成对大功率具有高耐久性的同轴线-波导管转换器。
图13是示出本发明的实施方式6的同轴线-波导管转换器5A的结构的示意剖视图。该同轴线-波导管转换器5A的结构除了具有图13的条形导体30D来代替图12的条形导体30C这一点，与实施方式5的同轴线-波导管转换器5的结构相同。
本实施方式的条形导体30D为了使导体芯线22的插入端部22p与窄壁面13、14短路而具有以下部分：连接端部(第1连接端部)31，其与该插入端部22p的前端连接；连接端部32Da，其与一个窄壁面13以接触的状态连接；连接端部32Db，其与另一个窄壁面14以接触的状态连接；以及分支线路部35，其是对这些连接端部31、32Da、32Db间进行物理连接的T字状的条形线路。由连接端部31与插入端部22p构成同轴线-波导管转换器5A的探针。
条形导体30D与实施方式1的条形导体30同样地具有分别朝向宽壁面15、16的方向的正面及背面，该正面与背面以分别与宽壁面15、16平行的方式配置。条形导体30D的厚度与实施方式1的条形导体30的厚度相同。条形导体30D具有这样的配置及厚度，因此能够抑制扰乱中空路10h内的电场分布。
此外，如图13所示，构成探针的连接端部31的中心与连接端部32Db相对于窄壁面14的接触面之间的条形导体30D的长度L4被设计成大致等于该条形导体30D中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。连接端部31的中心与连接端部32Da相对于窄壁面13的接触面之间的条形导体30D的长度也等于长度L4。因此，与实施方式1的情况同样地，从连接端部31观察窄壁面13、14时的阻抗几乎达到无穷大(开路状态)。因此，能够电气性地创建与未连接条形导体30D的状态等效的状态。本实施方式的同轴线-波导管转换器5A能够将同轴模式下传播的高频信号与波导管10的传输模式电场耦合，并从波导管10的输入输出端11输出该传输模式的高频信号。由此，能够实现宽带特性。
并且，即使输入有大功率，探针中产生的热也在条形导体30D中传递而从波导管10的窄壁面13、14排出。因此，防止了探针受热而变形。因此，同轴线-波导管转换器5A的电气特性不会劣化，能够维持良好的宽带特性。
图14是示出作为实施方式6的变形例的同轴线-波导管转换器5B的结构的示意剖视图。该同轴线-波导管转换器5B的结构除了具有与图13的条形导体30D不同形状的条形导体30E这一点，与实施方式6的同轴线-波导管转换器5A的结构相同。
如图14所示，条形导体30E具有：连接端部(第1连接端部)31E，其与导体芯线22的插入端部22p的前端连接；连接端部32Ea，其与一个窄壁面13以接触的状态连接；连接端部32Eb，其与另一个窄壁面14以接触的状态连接；屈曲部36a，其对该连接端部31E与一个连接端部32Ea之间进行物理连接；以及屈曲部36b，其对该连接端部31E与另一个连接端部32Eb之间进行物理连接。如图14所示，构成探针的连接端部31E的中心与连接端部32Eb相对于窄壁面14的接触面之间的条形导体30E的长度L5被设计成大致等于该条形导体30E中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。同样地，连接端部31E的中心与连接端部32Ea相对于窄壁面13的接触面之间的条形导体30E的长度也等于长度L5。这样的同轴线-波导管转换器5B也能够起到与实施方式6同样的效果。
另外，可以将本实施方式的结构变形为像上述实施方式2(图6)或上述实施方式3(图7及图8)那样，使用紧固部件41或42将条形导体的多个端部固定于窄壁面13、14。此外，可以使用上述实施方式4的连接端部31B(图9及图10)，来代替本实施方式的连接端部31E。
实施方式7
在上述实施方式1～6的各实施方式中，与波导管结合的同轴线的个数为1个，但并不限于此。以下，对具备2条同轴线的实施方式7的同轴线-波导管转换器6进行说明。
图15是示出本发明的实施方式7的同轴线-波导管转换器6的示意结构的俯视图。图16是图15所示的同轴线-波导管转换器6的XVI-XVI线处的示意剖视图。图17是图15所示的同轴线-波导管转换器6的XVII-XVII线处的示意剖视图。
如图15～图17所示，同轴线-波导管转换器6具备：波导管10B，其具有用于高频信号的输入输出的输入输出端11；2条同轴线20A、20B，它们分别具有与该波导管10B结合的端部；以及条形导体30F、30G，它们是并排配置在波导管10B的中空路10Bh内的2条条形线路。该同轴线-波导管转换器6具有以下功能：在波导管10B与同轴线20A、20B之间，相互进行预先确定的使用频段的高频信号的传输模式的转换，并且还具有这样的功能：在波导管10B与同轴线20A、20B之间，相互进行特性阻抗的转换。
此外，同轴线20A、20B分别具有输入输出端21A、21B。同轴线-波导管转换器6具有以下作为功率合成器的功能：对分别输入到这些输入输出端21A、21B的高频信号的功率进行合成，并将具有该合成功率的高频信号从波导管10B的输入输出端11输出。此外，同轴线-波导管转换器6能够作为以下这样的功率分配器发挥功能：将输入到波导管10B的输入输出端11的高频信号的功率分配为2个功率，将具有一个功率的高频信号从同轴线20A的输入输出端21A输出，且将具有另一个功率的高频信号从同轴线20B的输入输出端21B输出。
波导管10B的结构除了在宽壁面16B结合有2条同轴线20A、20B这一点，与上述实施方式1的波导管10的结构相同。本实施方式的波导管10B具有：形成该波导管10B的矩形截面的短边的一对窄壁面13、14；以及形成该矩形截面的长边的一对宽壁面15、16B。这些窄壁面13、14和宽壁面15、16B形成波导管10B的中空路10Bh。窄壁面13、14是与电场平行的E面，宽壁面15、16B是与磁场平行的H面。
如图16及图17所示，一条同轴线20A配置在波导管10B的外部，在Z轴负方向侧的端面具有输入输出端21A，在Z轴正方向侧具有与波导管10B的宽壁面16B物理结合的端部。此外，同轴线20A构成为包括：铜线等导体芯线22A，其作为信号线发挥功能；环状的外导体24A，其以同心圆状包围该导体芯线22A；以及电绝缘性的电介质23A，其介于这些导体芯线22A与外导体24A之间。导体芯线22A的端部22Ap(以下也称作“插入端部22Ap”)插入中空路10Bh内，被配置为从同轴线20A的端部向Z轴正方向突出。
另一条同轴线20B具有与同轴线20A相同的结构。即，同轴线20B配置在波导管10B的外部，在Z轴负方向侧的端面具有输入输出端21B，在Z轴正方向侧具有与波导管10B的宽壁面16B物理结合的端部。此外，同轴线20B构成为包括：铜线等导体芯线22B，其作为信号线发挥功能；环状的外导体24B，其以同心圆状包围该导体芯线22B；以及电绝缘性的电介质23B，其介于这些导体芯线22B与外导体24B之间。导体芯线22B的端部22Bp(以下也称作“插入端部22Bp”)插入中空路10Bh内，被配置为从同轴线20B的端部向Z轴正方向突出。
接下来，如图15～图17所示，条形导体30F、30G分别是以沿管轴方向(X轴方向)延伸的方式配置在波导管10B的中空路10Bh内的金属制板状部件。一个条形导体30F为了使得向中空路10Bh内突出的导体芯线22A的插入端部22Ap与波导管10B的短路面12短路，具有：连接端部(第1连接端部)31F，其与插入端部22Ap的前端连接；以及连接端部(第2连接端部)32F，其与波导管10B的短路面12以接触的状态连接。另一个条形导体30G为了使得向中空路10Bh内突出的导体芯线22B的插入端部22Bp与波导管10B的短路面12短路，具有：连接端部(第1连接端部)31G，其与插入端部22Bp的前端连接；以及连接端部(第2连接端部)32G，其与波导管10B的短路面12以接触的状态连接。这些条形导体30F、30G的连接端部31F、31G例如使用焊料等导电性接合剂分别与插入端部22Ap、22Bp的前端连接即可。由这些连接端部31F、31G与插入端部22Ap、22Bp构成同轴线-波导管转换器6的探针。
此外，条形导体30F、30G各自具有：朝向一个宽壁面15的方向的正面；以及朝向另一个宽壁面16B的方向的背面。该正面与背面以分别与宽壁面15、16B平行的方式配置。并且，条形导体30F、30G的厚度与宽壁面15、16B间的内径D1相比要薄。具体而言，其厚度能够设为例如内径D1的五分之一以下。条形导体30具有这样的配置及厚度，因此能够抑制扰乱中空路10Bh内的电场分布。
此外，构成探针的连接端部31F、31G的中心与连接端部32F、32G相对于短路面12的接触面之间的条形导体30F、30G的长度L1被设计成大致等于该条形导体30F、30G中的高频信号的波长λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。
条形导体30F、30G的连接端部31F、31G与波导管10B的短路面12短路(短接)。因此，观察从形成探针的连接端部31F、31G离开λg/4的奇数倍(相当于90度的电气长度)处的短路面12时的阻抗几乎达到无穷大(开路状态)。因此，能够电气性地创建与未连接条形导体30F、30G的状态等效的状态。因此，条形导体30F、30G不会电气性地影响波导管10B内部的电场分布及探针的阻抗。本实施方式的同轴线-波导管转换器6能够将同轴模式下在同轴线20A、20B内传播的高频信号与波导管10B的传输模式(例如TE10模式)电场耦合，并从波导管10B的输入输出端11输出该传输模式的高频信号。由此，能够实现宽带特性。
此外，即使对同轴线20A、20B的输入输出端21A、21B输入有大功率，探针中产生的热也在条形导体30F、30G中传递而从波导管10B的壁面排出。因此，防止了探针受热而变形。因此，同轴线-波导管转换器6的电气特性不会劣化，能够维持良好的宽带特性。
另外，可以将本实施方式的结构变形为像上述实施方式2(图6)或上述实施方式3(图7及图8)那样，使用紧固部件41或42将条形导体的端部固定于窄壁面13。此外，可以使用上述实施方式4的连接端部31B(图9及图10)，来代替本实施方式的连接端部31F、31G。
如以上所说明的那样，实施方式7的同轴线-波导管转换器6具有以下这样的结构：即使输入大功率，也不会使电气特性劣化，能够维持良好的宽带特性。此外，本实施方式的同轴线-波导管转换器6能够作为双输入且单输出的功率合成器工作，并能够作为单输入且双输出的功率分配器工作。
另外，在本实施方式中，在1个波导管10B结合有2个同轴线20A、20B。代替此，也可以是在1个波导管10B结合有M个(M为3以上的整数)同轴线的同轴线-波导管转换器。该同轴线-波导管转换器能够作为M输入且单输出的功率合成器工作，并能够作为单输入且M输出的功率分配器工作。
实施方式8
在上述实施方式1～7中，条形导体30、30A～30G的线路宽度固定，但并不限于此。上述条形导体30、30A～30G中的任意方的线路宽度的一部分可以变更为更宽或更窄。线路宽度的一部分的变更使得能够在确保90度(相当于λg/4的奇数倍)作为电气长度的同时，变更条形导体的物理长度，因此得到了设计的自由度增加的效果。以下，对具备在整个长度上具有不固定的线路宽度的条形导体的实施方式8、9进行说明。
图18是示出作为上述实施方式1的变形例的实施方式8的同轴线-波导管转换器1A的结构的示意剖视图。该同轴线-波导管转换器1A的结构除了具有与图1的条形导体30不同形状的条形导体30H这一点，与实施方式1的同轴线-波导管转换器1的结构相同。
如图18所示，该条形导体30H具有：连接端部(第1连接端部)31H，其与导体芯线22的插入端部22p的前端连接；连接端部32E，其与短路面12以接触的状态连接；以及线路部33H，其在这些连接端部31H、32E之间具有比连接端部31H的线路宽度大的线路宽度。此外，构成探针的连接端部31H的中心与连接端部32H相对于短路面12的接触面之间的条形导体30H的长度L6被设计成大致等于该条形导体30H中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。
实施方式9
图19是示出作为上述实施方式1的另一个变形例的实施方式9的同轴线-波导管转换器1B的结构的示意剖视图。该同轴线-波导管转换器1B的结构除了具有与图1的条形导体30不同形状的条形导体30J这一点，与实施方式1的同轴线-波导管转换器1的结构相同。
如图19所示，该条形导体30J具有：连接端部(第1连接端部)31J，其与导体芯线22的插入端部22p的前端连接；以及连接端部32J，其与短路面12及窄壁面13、14均以接触的状态连接。构成探针的连接端部31J的中心与连接端部32J之间的条形导体30J的长度L7被设计成大致等于该条形导体30J中的高频信号的波长(传输线路上的波长)λg的四分之一(＝λg/4)的奇数倍。因此，与实施方式1的情况同样地，能够电气性地创建与未连接条形导体30J的状态等效的状态。
此外，连接端部32J的Y轴方向上的宽度比连接端部31J的宽度大。连接端部32J的X轴正方向侧端面与短路面12接触，连接端部32J的Y轴方向上的两端面分别与窄壁面13、14接触。这样的连接端部31J与波导管10的内部壁面的接触面积大，因此得到了高散热性。因此，对大功率的耐久性能够进一步提高。
以上，参照附图，对本发明的各种实施方式1～9进行了叙述，但这些实施方式1～9是本发明的示例，还可以采用这些实施方式1～9以外的各种方式。
例如，在上述实施方式1中，条形导体30的连接端部31与插入端部22p的前端连接。代替于此，可以像图20的同轴线-波导管转换器1C那样，将条形导体30的连接端部31在比插入端部22p的前端接近同轴线20的部位处与插入端部22p连接。图20的同轴线-波导管转换器1C的结构除了条形导体30的连接端部31与插入端部22p连接的部位不同这一点，与实施方式1的同轴线-波导管转换器1的结构相同。
此外，上述实施方式1～9的波导管10、10A、10B的中空路的截面形状均为矩形，因此，该矩形的4个角部的形状是2条长边与2条短边彼此以90°垂直的直角形状。也可以使用具有固定曲率的圆弧状或局部楕圆形状等曲线形状的角部的波导管，来代替具有这样的直角形状的角部的波导管10、10A、10B。图21是示出具备具有这样的曲线形状的角部的波导管10D的同轴线-波导管转换器1D的截面结构的示意图。图21所示的波导管10D具有：彼此对置的一对窄壁面13D、14D；以及彼此对置的一对宽壁面15D、16D。在中空路10Dh的四角，窄壁面13D、14D与宽壁面15D、16D交叉的角部具有曲线形状。
另外，在本发明的范围内，可以进行上述实施方式1～9的自由组合、各实施方式的任意构成要素的变形、或各实施方式的任意构成要素的省略。
产业上的可利用性
本发明的同轴线-波导管转换器使用在传输VHF波段、UHF波段、毫米波段或微波波段等高频波段的信号的高频传输路中，因此适合在例如天线装置、雷达装置及通信装置中使用。
标号说明
1、1A～1D、2～5、5A、5B、6：同轴线-波导管转换器；10、10A、10B、10D：波导管；11：输入输出端；12、12A：短路面(终端面)；13、13D、14、14D：窄壁面；15、15D、16、16B、16D：宽壁面；17：安装部；20、20A、20B：同轴线；21、21A、21B：输入输出端；22、22A、22B：导体芯线；22p、22Ap、22Bp：插入端部；23、23A、23B：电介质；24、24A、24B：外导体；30、30A～30H、30J：条形导体；31、31B、31F、31G、31E、31H：连接端部；32、32A、32C、32Da、32Db、32Ea、32Eb、32F～32H、32J：连接端部；33、33H：线路部；34：弯曲部；35：分支线路部；36a、36b：屈曲部；41、42：紧固部件。

Claims (11)

1.一种同轴线-波导管转换器，其特征在于，所述同轴线-波导管转换器具备：
波导管，其在与自身的管轴方向垂直的截面内具有彼此对置的一对长边及彼此对置的一对短边，并具有形成所述一对长边的一对宽壁面和形成所述一对短边的一对窄壁面作为内部壁面；
至少一条同轴线，其配置在所述波导管的外部，具有与所述一对宽壁面中的一个宽壁面结合的端部；以及
条形导体，其配置在所述波导管的中空路内，
所述波导管在该波导管的所述管轴方向上的一端部的内部具有终端面，
所述至少一条同轴线包括从该至少一条同轴线的该端部向所述波导管的中空路内突出的至少一条导体芯线，
所述条形导体使所述至少一条导体芯线与所述终端面或所述一对窄壁面中的至少一个窄壁面短路。
2.根据权利要求1所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述条形导体包括：
第1连接端部，其与所述至少一条导体芯线连接；以及
第2连接端部，其与所述终端面或所述至少一个窄壁面连接，
所述第1连接端部与所述第2连接端部之间的所述条形导体的长度是该条形导体中的高频信号的波长的四分之一的奇数倍。
3.根据权利要求1所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述条形导体是具有分别朝向所述一对宽壁面的方向的正面及背面的板状部件，
所述正面及所述背面被配置为分别与所述一对宽壁面平行。
4.根据权利要求3所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述条形导体的厚度为所述一对宽壁面在与所述一对短边平行的方向上的间隔的五分之一以下。
5.根据权利要求4所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述第1连接端部具有比所述至少一条导体芯线的外形尺寸大的外形尺寸。
6.根据权利要求4所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述条形导体还包括线路部，该线路部在所述第1连接端部与所述第2连接端部之间具有比所述第1连接端部的宽度大的宽度。
7.根据权利要求4所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述第2连接端部的宽度比所述第1连接端部的宽度大。
8.根据权利要求1所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述条形导体包括：
第1连接端部，其与所述至少一条导体芯线连接；以及
第2连接端部，其与所述至少一个窄壁面连接。
9.根据权利要求1所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述条形导体包括：
第1连接端部，其与所述至少一条导体芯线连接；以及
多个连接端部，它们在多处分别与所述一对窄壁面连接。
10.根据权利要求1所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述至少一条同轴线由分别具有与所述一对宽壁面连接的多个端部的多条同轴线构成，
所述至少一条导体芯线由从所述多条同轴线的该多个端部分别向所述中空路内突出的多个导体芯线构成。
11.根据权利要求1所述的同轴线-波导管转换器，其特征在于，
所述同轴线-波导管转换器还具备紧固部件，该紧固部件将所述条形导体的端部固定于所述终端面或所述至少一个窄壁面。
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