CN202817151U - 内导体、同轴波导管变换器以及天线装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种降低探针的制造成本并且不需要探针的装配工序、使探针以及同轴电缆等的布局自由度提高的内导体、同轴波导管变换器以及天线装置。同轴波导管变换器的内导体(21)具有传递部(32)和探针(33)。传递部(32)为与探针(33)形成一体的板状的部分，并将流经同轴电缆的电磁波向探针(33)传递。探针(33)将从传递部(32)传递来的电磁波由同轴模变更为波导管模。此外，在传递部(32)形成有曲折部。

Description

内导体、同轴波导管变换器以及天线装置

技术领域

本实用新型主要涉及一种同轴波导管变换器，该同轴波导管变换器对介由同轴电缆所传递的电磁波的模进行变换，并向波导管传递。

背景技术

以往，如专利文献1～3所示，已知具有同轴电缆、同轴波导管变换器和波导管的天线装置。

同轴电缆为用于将在天线装置外产生的电磁波传递到天线装置的电缆。同轴电缆从其中心部开始依次由内导线、绝缘部、编组线(外导线)和被覆部构成。

同轴波导管变换器具有内导体、外导体和探针(probe)。内导体的一端与同轴电缆的内导线连接，另一端连接于探针上。外导体以覆盖内导体的方式配置。通过此构成，同轴波导管变换器将从同轴电缆传递来的电磁波由同轴模(coaxial mode)向波导管模(waveguidemode)变换。变换为波导管模的电磁波向波导管传递。

波导管为金属制的管状的部件，在缝隙天线的情况下，在该波导管上形成缝隙。波导管将从所述同轴波导管变换器传递来的电磁波自缝隙等向外部放射。

此外，如专利文献1所示，探针一般为圆柱状，但如专利文献2以及3所示，板状的探针也是已知的。另外，在专利文献2中，探针构成为相对于中心导体(内导体)可拆卸。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2007-88797号公报

专利文献2：日本特开平9-130108号公报

专利文献3：日本特开平8-162804号公报

实用新型所要解决的问题

再者，为了阻抗的匹配性以及可靠的模变换等，对探针要求很高的尺寸精度。

因此，专利文献1中所示的圆柱状的探针需要高精度的切削加工等，探针的制造成本变高。此外，在专利文献2中，需要高精度地装配探针，浪费了用户的工时。

此外，同轴电缆虽然具有挠性，但是为了维持电缆的性能，需要将弯曲的程度控制在一定范围内。因此，不能有效地活用天线内的空间，需要大型的天线壳体，或将同轴电缆配设于天线壳体外，装置的小型化变得困难。

本实用新型是鉴于以上情况而完成的，其目的在于提供一种同轴波导管变换器用内导体，该同轴波导管变换器用内导体会降低探针的制造成本，并且不需要探针的装配工序，使探针以及同轴电缆等的布局自由度提高。

实用新型内容

本实用新型所要解决的课题如上所述，接下来，对用于解决该课题的方法及其效果加以说明。

根据本实用新型的第1观点，提供了一种以下构成的同轴波导管变换器用内导体。即，该同轴波导管变换器用内导体具有：探针和传递部。所述探针构成为板状，该探针将传递来的电磁波由同轴模变更为波导管模。所述传递部为与所述探针形成一体的板状的部分，该传递部将流经所述同轴电缆的电磁波向所述探针传递。

由此，由于探针为板状，所以通过由冲压加工来制作探针，能够降低制造成本。此外，探针与传递部形成一体，因此能够省略将探针装配于传递部的操作，并能够进一步降低制造成本。而且，在传递部和探针之间不产生晃动，因此能够良好地保持探针的位置精度。此外，由于传递部为板状，因此能够以简单的构成(例如衬垫和螺钉)来进行传递部的定位。

在所述同轴波导管变换器用内导体中，优选在所述传递部形成曲折部。

由此，因为本构成的内导体为板状，所以，与电缆等不同，能够无需考虑曲折半径地形成曲折部。因此，能够缩短曲折部之间的间隔，或能够在传递部的端部附近形成曲折部。所以，能够提高探针、传递部以及同轴电缆等的布局自由度，因此，能够使具有本构成的内导体的装置(天线装置等)小型化。

在所述同轴波导管变换器用内导体中，优选采用以下构成。即，在所述传递部形成作为所述曲折部的第1曲折部以及第2曲折部。若将流经所述传递部的电磁波的波长设为λg，则所述第1曲折部和所述第2曲折部之间的距离L1满足L1＝λg/4+mλg/2(m为正整数)。

由此，在第1曲折部以及第2曲折部所产生的反射波之间相互抵消，因此，能够防止电磁波的反射特性恶化。

在所述同轴波导管变换器用内导体中，优选采用以下构成。即，所述传递部通过第1固定件以及第2固定件来固定。若将流经所述传递部的电磁波的波长设为λg，则所述第1固定件和所述第2固定件之间的距离L2满足L2＝λg/4+mλg/2(m为正整数)。

由此，在第1固定件以及第2固定件所产生的反射波之间相互抵消，因此，能够防止电磁波的反射特性恶化。

在所述同轴波导管变换器用内导体中，优选采用以下构成。即，在探针上的所述传递部一侧的端部形成缩颈部。所述缩颈部的宽度比所述探针中与所述缩颈部连接的部分的宽度窄。

由此，易于使阻抗匹配，能够高效地从同轴电缆侧向波导管侧传送电磁波。

在所述同轴波导管变换器用内导体中，优选采用以下构成。即，在探针形成锥部。所述锥部随着远离所述传递部，宽度变大。

由此，能够拓宽探针的频带。所以，即使电磁波为高频率，也能够适当地传递至波导管。

在所述同轴波导管变换器用内导体中，优选采用以下构成。即，在所述探针形成向远离所述传递部的方向突出的突出部。所述突出部的宽度比所述探针中与所述突出部连接的部分的宽度窄。

由此，通过切削出该突出部，能够进行阻抗匹配等的微调。

在所述同轴波导管变换器用内导体中，优选第1假想线和第2假想线处于扭曲的位置关系，其中，第1假想线为沿着所述传递部的所述同轴电缆侧的端部附近延伸的假想直线，第2假想线为沿着所述传递部的所述探针侧的端部附近延伸的假想直线。

即，一直以来，为了有效地活用空间来配置零件，曾希望如上所述地以第1假想线和第2假想线形成扭曲的位置关系的方式来配置内导体。但是，以往，必须要考虑内导体的曲折半径，因此，以第1假想线和第2假想线形成扭曲的位置关系的方式来配置内导体是困难的。对于此点，本构成可以不考虑曲折半径，因此，能够很容易地满足上述希望。

根据本实用新型的第2观点，提供一种具有所述同轴波导管变换器以及覆盖所述同轴波导管变换器用内导体的周围的外导体的构成的同轴波导管变换器。

由此，能够在同轴波导管变换器中发挥降低制造成本等的上述效果。

根据本实用新型的第3观点，提供一种具有同轴波导管变换器和波导管的构成的天线装置。所述波导管将从所述同轴波导管变换器传递来的电磁波向外部放射。

由此，能够在所述天线装置发挥上述效果。

在所述天线装置中，优选采用以下构成。即，该天线装置具有至少覆盖所述同轴波导管变换器的天线壳体。所述波导管的长边方向与所述天线壳体内的所述同轴电缆平行。

由此，能够实现有效地活用了天线壳体内空间的布局，因此，能够使天线装置小型化。

在所述天线装置中，优选将所述天线装置用作发送电磁波并接收该电磁波的反射波的雷达天线。

由此，能够在雷达天线中发挥上述效果。

附图说明

图1为本实用新型的一个实施方式的天线装置的立体图。

图2为天线装置的侧面剖面图。

图3为同轴波导管变换器的立体图。

图4为表示传递部以及探针的构成的立体图。

图5为同轴波导管变换器的背面剖面图。

图6为表示探针形状的差异与反射特性的关系的曲线图。

图7为表示曲折部之间的距离以及螺钉之间的距离的图。

图8为表示验证改变了曲折部之间的距离时的反射特性的模拟结果的曲线图。

图9为表示验证改变了螺钉之间的距离时的反射特性的模拟结果的曲线图。

图中：

10 天线装置

11 天线壳体

12 同轴电缆

13 同轴波导管变换器

14 放射用波导管(波导管)

15 垂直极化波抑制部

16～19 电介质

21 内导体(同轴波导管变换器用内导体)

22 外导体

31 连接辅助部

32 传递部

33 探针

具体实施方式

接下来，对照附图说明本实用新型的实施方式。首先，对照图1以及图2，对本实施方式的天线装置10的整体构成加以说明。图1为本实用新型的一个实施方式的天线装置10的立体图。图2为天线装置10的侧面剖面图。

天线装置10为波导管型的缝隙阵列天线，能够向图2中箭头表示的方向放射电磁波。该天线装置10例如被用作搭载于船舶上的、发送电磁波并接收该电磁波的反射波的雷达天线。如图1所示，天线装置10具有天线壳体11、同轴电缆12、同轴波导管变换器13、放射用波导管(波导管)14、垂直极化波抑制部15和电介质16、17、18、19。

天线壳体11为用于壳体住构成天线装置10的各部件的壳体。从耐环境性和强度的观点出发，天线壳体11是由纤维强化塑料(FRP)构成的。另外，为了易于观察天线装置10的内部，在图1等中，仅示出天线壳体11的轮廓。

将同轴电缆12配设为连接天线装置10的内部和外部。同轴电缆12为用于将使用配置于天线装置10外部的磁控管(省略图示)等而产生的电磁波向天线装置10传递的电缆。如后述的图5所示，同轴电缆12从中心部分向外侧依次由内导线12a、绝缘部12b、编组线12c和被覆部12d构成。通过该构成，流经同轴电缆12的电磁波不易漏至外部，并且不易在流经同轴电缆12的电磁波中产生源于外部影响的噪声。

将同轴波导管变换器13配置成连接所述同轴电缆12和放射用波导管14。同轴波导管变换器13将流经同轴电缆12的电磁波由同轴模向波导管模变换并向放射用波导管14传递。另外，后面将对同轴波导管变换器13的详细构成加以记述。

放射用波导管14为金属制的管状部件。在放射用波导管14形成有多个(例如2个)图1所示的缝隙14a。将放射用波导管14构成为使从同轴波导管变换器13传递来的电磁波自该缝隙14a向电磁波放射方向放射。

垂直极化波抑制部15为金属制的管状部件。在垂直极化波抑制部15，沿该垂直极化波抑制部15的长边方向(图2的纸面表里方向，即、垂直纸面方向)排列形成有多个图1所示的格子15a。将垂直极化波抑制部15构成为使从放射用波导管14传递来的电磁波自该格子15a向外部放射。这样，电磁波通过格子15a，由此，能够抑制该电磁波的垂直极化波成分。

在垂直极化波抑制部15的电磁波放射侧(图2的右侧)配置有将发泡电介质等作为原材料的电介质16、17、18、19。具体地讲，在被隔开规定间隔并彼此平行地配置的电介质16、17的外侧分别配置有电介质18、19。天线装置10所放射的电磁波的方向角(垂直方向的波束宽度)能够根据该电介质16、17、18、19的间隔来调整。另外，不但通过改变电介质16、17、18、19的间隔能够调整方向角，通过改变介电常数也能够调整方向角。

通过以上构成，天线装置10能够将使用磁控管等而产生的电磁波以规定的方向角向外部射出。

接下来，对照图3至图5，对同轴波导管变换器13的详细构成加以说明。图3为同轴波导管变换器13的立体图。图4为表示同轴波导管变换器13的内导体21的一部分(传递部32以及探针33)的立体图。图5为同轴波导管变换器13的背面剖面图。

如图3所示，同轴波导管变换器13具有沿箭头所示方向传递电磁波的内导体(同轴波导管变换器用内导体)21和配置在该内导体21的外侧的外导体22。

外导体22由底座部22a和盖部22b构成。底座部22a及盖部22b均由金属构成，并以夹着内导体21的方式配置。通过该构成，流经内导体21的电磁波不易漏至外部，并且不易在流经内导体21的电磁波中产生噪声。

内导体21为用于将介由同轴电缆12所传递来的(流过同轴电缆12的)电磁波由同轴模向波导管模变换，并向放射用波导管14传递的部件。内导体21由连接辅助部31、传递部32和探针33构成。

连接辅助部31为金属制的棒状部件。连接辅助部31的一端与同轴电缆12的内导线12a电连接(对照图5)。另一方面，连接辅助部31的另一端与传递部32电连接。由此，能够将流经同轴电缆12的电磁波向传递部32传递。

另外，取代本构成，也可以不使用连接辅助部31，而是直接将传递部32和同轴电缆12连接起来。此外，也可以采用介由多个连接辅助部31来连接传递部32和同轴电缆12的构成。

通过对一块钣金进行冲压加工(冲裁加工以及曲折(弯曲)加工)来形成传递部32以及探针33。如图4等所示，在传递部32形成有第1曲折部和第2曲折部。第1曲折部是通过冲裁加工形成的，在水平方向(图5的纸面表里方向)上曲折。另一方面，第2曲折部是通过曲折加工形成的，在垂直方向(图5的上下方向)上曲折。另外，也可以表达为：第1曲折部以传递部32的板面朝向不变的方式曲折，第2曲折部以传递部32的板面朝向改变的方式曲折。通过该构成，作为沿着传递部32的同轴电缆12侧的端部附近延伸的假想直线的第1假想线S1和作为沿着探针33侧的端部附近延伸的假想直线的第2假想线S2形成扭曲的位置关系。

通过像这样在传递部32形成曲折部，如本实施方式，放射用波导管14以及垂直极化波抑制部15的长边方向与天线壳体11内的同轴电缆12能够形成平行的布局(对照图1)。通过该布局，能够利用放射用波导管14下方的空间来配设同轴电缆12，因此能够使天线装置10小型化。

此外，如图4所示，在传递部32的第1曲折部以及第2曲折部的附近，分别形成有用于插入树脂制的螺钉(第1固定件以及第2固定件)23、24的插入孔。另一方面，在底座部22a的与这些插入孔对应的位置上形成有螺孔。此外，在传递部32和底座部22a之间的、形成了插入孔以及螺孔的部分配置圆筒状的树脂制的衬垫25、26。而且，通过向这些孔装配螺钉23、24来将传递部32固定在外导体22上。

另外，在本实施方式中，螺钉23、24由PEEK(注册商标，聚醚醚酮树脂)构成，衬垫25、26由PTFE(聚四氟乙烯)构成。但是，螺钉23、24以及衬垫25、26也可以由上述原材料以外的适当的树脂构成。

探针33为如上所述地与传递部32形成一体的板状的部分。如图4所示，在探针33形成有缩颈部33a、锥部33b和突出部33c。

缩颈部33a形成于传递部32侧的端部。该缩颈部33a的宽度形成为比探针33中与缩颈部33a连接的部分(锥部33b的一端)的宽度还要窄。

锥部33b隔着缩颈部33a形成于传递部32的相反侧。锥部33b形成为随着远离传递部32而宽度变大。

突出部33c以向远离传递部32的方向突出的方式形成于探针33的一端部。突出部33c的宽度形成为比探针33中与突出部33c连接的部分的宽度还要窄。

通过将探针33形成为这样的形状，与其他的板状探针相比，能够使阻抗的匹配性以及频带的宽度等良好。图6为在使用了上述形状的探针33的情况和使用了以往的圆柱状的探针的情况下对反射特性进行比较的曲线图。如图6所示，在本实施方式和以往例中，曲线图的形状基本相同，所以，可知通过探针33能够得到与圆柱状的探针同等的反射特性。

接下来，对照图7～图9，对曲折部以及螺钉23、24的位置和反射特性的关系加以说明。图7为表示曲折部之间的距离(第1曲折部和第2曲折部之间的距离)L1以及螺钉之间的距离(螺钉23和螺钉24之间的距离)L2的图。图8为表示验证改变了曲折部之间的距离时的反射特性的模拟结果的曲线图。图9为表示验证改变了螺钉之间的距离时的反射特性的模拟结果的曲线图。

首先，对曲折部之间的距离L1和反射特性的关系加以说明。如本实施方式，若使内导体21(传递部32)急剧曲折，则流经内导体21的电磁波的一部分在该曲折部发生反射。该情况下，由于已反射的电磁波，反射特性有时会恶化。

对于这一点，在本实施方式中，使在第1曲折部反射的电磁波和在第2曲折部反射的电磁波相互抵消，从而防止反射特性的恶化。具体地讲，将流经传递部32的电磁波的波长设为λg时，以曲折部之间的距离L1满足“L1＝λg/4+mλg/2(m为正整数)”的方式来确定第1曲折部以及第2曲折部的位置。

在图8所示的模拟中，将使曲折部之间的距离L1变为0.234λg(约λg/4)、0.305λg、0.376λg时的反射特性表示成曲线图。如图8所示可知，在曲折部之间的距离L1为0.234λg(约λg/4)的情况下，表现出最好的反射特性。

接下来，对螺钉之间的距离L2和反射特性的关系加以说明。若如本实施方式这样以贯穿内导体21的方式装配螺钉23、24，则流经内导体21的电磁波的一部分通过该螺钉23、24发生反射。该情况下，由于已反射的电磁波，反射特性有时会恶化。如图7所示，螺钉之间的距离L2是以沿着同轴电缆12的方向的距离L21与俯视时垂直于同轴电缆12的方向的距离L22的和来表示的。

对于这一点，在本实施方式中，使在螺钉23反射的电磁波与在螺钉24反射的电磁波相互抵消，从而防止反射特性的恶化。具体地讲，若将流经传递部32的电磁波的波长设为λg，则以螺钉之间的距离L2满足“L2＝λg/4+mλg/2(m为正整数)]的方式来确定内导体21的装配位置。

在图9所示的模拟中，将使螺钉之间的距离L2变为0.111λg、0.162λg、0.213λg(约λg/4)时的反射特性表示成曲线图。如图9所示可知，在螺钉之间的距离L2为0.213λg的情况下，表现出最好的反射特性。

如以上所说明的，本实施方式的同轴波导管变换器13具有内导体21和外导体22。内导体21具有传递部32和探针33。传递部32为与探针33形成一体的板状的部分，并将流过同轴电缆12的电磁波向探针33传递。探针33将从传递部32传递来的电磁波由同轴模向波导管模变换。

由此，能够通过冲压加工形成探针33，所以，与需要切削加工的以往的构成(专利文献1中所示的圆柱状的探针等)相比，能够降低制造成本。此外，探针33和传递部32形成一体，因此，能够省略将探针装配于传递部的操作，能够进一步降低制造成本。而且，在传递部32和探针33之间不产生晃动，因此，能够很好地保持探针33的位置精度。

以上对本实用新型的优选实施方式进行了说明，但也可以对上述构成进行如下变更。

传递部32的形状(钣金的厚度以及宽度、曲折位置、曲折角度以及曲折数、螺钉的插入孔的位置等)并不限于上述构成，可以使用任意的形状。例如，可以根据探针的位置以及同轴电缆的位置等来确定形状，以实现有效地活用了天线壳体内的空间的布局。另外，对于曲折位置以及插入孔的位置，优选以满足上述说明的算式的方式来形成。

探针33的形状不限于上述构成，可以使用任意形状。例如，可以根据钣金的厚度以及宽度或波导管的形状等来确定形状，以适当地传递电磁波。

天线装置10不限于上述所示的缝隙阵列天线，只要是通过探针将从同轴电缆传递来的电磁波进行模变换并从波导管中放出的构成，则可以使用任意的天线装置。

天线装置10不限于上述所示的船舶用雷达天线，也可以为搭载于其他移动物体上的雷达天线，或设置于灯塔等上并监测移动物体的位置等的雷达装置用的雷达天线。此外，本实用新型也能够适用于雷达天线以外的天线，例如仅用于规定信息的发送的天线。

Claims (12)

1.一种同轴波导管变换器用内导体，其特征在于，具有：

板状的探针，该探针将传递来的电磁波由同轴模变更为波导管模；

传递部，该传递部为与所述探针形成一体的板状的部分，将流经同轴电缆的电磁波向所述探针传递。

2.根据权利要求1中所述的同轴波导管变换器用内导体，其特征在于，

在所述传递部形成曲折部。

3.根据权利要求2中所述的同轴波导管变换器用内导体，其特征在于，

在所述传递部形成作为所述曲折部的第1曲折部以及第2曲折部，

将流经所述传递部的电磁波的波长设为λg时，所述第1曲折部和所述第2曲折部之间的距离L1满足L1＝λg/4+mλg/2，该m为正整数。

4.根据权利要求1～3中的任一项所述的同轴波导管变换器用内导体，其特征在于，

所述传递部通过第1固定件以及第2固定件固定，

将流经所述传递部的电磁波的波长设为λg时，所述第1固定件和第2固定件之间的距离L2满足L2＝λg/4+mλg/2，该m为正整数。

5.根据权利要求1～3中的任一项所述的同轴波导管变换器用内导体，其特征在于，

在所述探针的所述传递部侧的端部形成缩颈部，

所述缩颈部的宽度比所述探针中与所述缩颈部连接的部分的宽度窄。

6.根据权利要求1～3中的任一项所述的同轴波导管变换器用内 导体，其特征在于，

在所述探针形成锥部，

所述锥部随着远离所述传递部，宽度变大。

7.根据权利要求1～3中的任一项所述的同轴波导管变换器用内导体，其特征在于，

在所述探针形成向远离所述传递部的方向突出的突出部，

所述突出部的宽度比所述探针中与所述突出部连接的部分的宽度窄。

8.根据权利要求1～3中的任一项所述的同轴波导管变换器用内导体，其特征在于，

沿着所述传递部的所述同轴电缆侧的端部附近延伸的假想直线与沿着所述传递部的所述探针侧的端部附近延伸的假想直线处于扭曲的位置关系。

9.一种同轴波导管变换器，其特征在于，具有：

根据权利要求1～3中的任一项所述的同轴波导管变换器用内导体；

覆盖所述同轴波导管变换器用内导体的周围的外导体。

10.一种天线装置，其特征在于，具有：

根据权利要求9中所述的同轴波导管变换器，

将从所述同轴波导管变换器传递来的电磁波向外部放射的波导管。

11.根据权利要求10中所述的天线装置，其特征在于，

具有至少覆盖所述同轴波导管变换器的天线壳体，

所述波导管的长边方向与所述天线壳体内的所述同轴电缆平行。

12.根据权利要求11中所述的天线装置，其特征在于， 

将所述天线装置用作发送电磁波并接收该电磁波的反射波的雷达天线。 

Images