JP2001077607A - 高周波伝送線路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 計測対象物などが相対的に移動する場合
にも大がかりな設備を必要とせず、構成部材を無理に折
り曲げる必要がなく、三次元的に任意の方向ないし部位
に高周波を伝送可能な高周波伝送線路を提供すること。 【解決手段】 リジッド同軸ケーブル２１、２３と回転
ジョイント２２とを任意の数だけ組み合わせて三次元的
な移動を可能とすることに着目し、第１の内部導体２、
第１の誘電体３および第１の外部導体７を有する第１の
リジッド同軸ケーブル２１と、第２の内部導体２、第２
の誘電体３および第２の外部導体７を有する第２のリジ
ッド同軸ケーブル２３と、第１のリジッド同軸ケーブル
２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３を接続する
回転ジョイント２２と、を有し、回転ジョイント２２に
おいて第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリ
ジッド同軸ケーブル２３が互いに回転可能であることを
特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波伝送線路にか
かるもので、とくに相対的に移動する機器に対して、良
好な特性で高周波信号を送受することができる高周波伝
送線路に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から高周波信号を伝送するときに
は、その伝送線路として同軸ケーブルが使用される。同
軸ケーブルには、可撓性がある可撓性同軸ケーブルと、
可撓性がない（あるいは可撓性が小さい）リジッド同軸
ケーブルと、がある。同軸ケーブルは、接続する機器
（図示せず）との間で高周波電力の反射を防ぎ、最大電
力を伝送する必要があることから、インピーダンスマッ
チングを行って、特性インピーダンスが５０オームある
いは７５オームとなるように作成されている。たとえば
５０オームの同軸ケーブルが一般に使用され、７５オー
ムの同軸ケーブルは、テレビなどの映像信号の伝送に多
用されている。伝送する高周波信号が比較的小さく（小
パワー）、信号伝送対象物が移動する場合や、敷設が容
易である必要性がある場合などでは、可撓性がある同軸
ケーブルが採用される。

【０００３】図４は、可撓性同軸ケーブル１の構造を示
す一部破断斜視図であって、可撓性同軸ケーブル１は、
内部導体２と、誘電体３と、外部導体４と、ケーブル保
護被覆５と、を有する。

【０００４】内部導体２は、中心導体となるもので、た
とえば銅材あるいは銅材に銀メッキをしたものを採用す
る。誘電体３は、内部導体２のまわりを囲むように内部
導体２と外部導体４との間にこれを配置し、高周波に対
して損失の小さな絶縁体となるもので、たとえばポリエ
チレンやＰＴＦＥなどを採用する。外部導体４は、内部
導体２と同様のたとえば銅材などを採用し、可撓性を得
るために袋網線としてこれを構成する。ケーブル保護被
覆５は、外部導体４の外側を保護するために必要に応じ
てこれを設けるもので、たとえばビニールなどのプラス
チック材料を採用する。

【０００５】しかしながら、この可撓性同軸ケーブル１
は、可撓性がある反面、外部導体４が袋網線で作成され
ているため、信号減衰率が大きく、ノイズを拾いやす
く、また、外部に対して高周波信号の漏洩を起こし、寸
法変化のため特性インピーダンスも変化しやすい。した
がって、微少信号を取り扱う場合、あるいは大電力や精
密な高周波信号処理を行う場合などには、この可撓性同
軸ケーブル１を使用することが困難であるという問題が
ある。

【０００６】このような場合には、リジッド同軸ケーブ
ル、あるいはセミリジッド同軸ケーブルが使われる。図
５は、可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケ
ーブル６（あるいはセミリジッド同軸ケーブル）の構造
を示す一部破断斜視図であって、リジッド同軸ケーブル
６は、前記内部導体２および誘電体３と、袋網線で作成
した外部導体４（図４）に代わって銅管により構成した
外部導体７と、を有する。

【０００７】外部導体７は、銅管によりこれを構成する
ことにより、高周波信号に対する特性を良好としている
反面、その製作後には折り曲げることができず、固定し
た状態で使用されることになる。すなわち一度その配置
が決定すると、あとは固定ケーブルと同様であって、ほ
とんど動かすことができない。また、無理に繰り返し動
かすと、リジッド同軸ケーブル６は曲げ応力あるいはね
じり応力により、疲労破壊するという問題がある。

【０００８】しかして、たとえば高周波デバイスの特性
について精密な測定を行う必要があるときなど、高周波
計測装置と計測対象物とを高周波伝送特性が良好なリジ
ッド同軸ケーブル６により接続する必要がある。図６
は、高周波デバイス８およびその高周波計測装置９の概
略斜視図であって、高周波デバイス８は、複数枚のシリ
コンウェハーなどからなり、たとえば低温におけるその
フィルター特性を高周波計測装置９により計測する。高
周波デバイス８の載置台１０をＧＭ冷凍機１１などによ
り極低温まで冷却可能としてある。なお、高周波デバイ
ス８および載置台１０部分を断熱容器１２に収容してあ
る。高周波計測装置９は、計測装置本体１３と、前記リ
ジッド同軸ケーブル６（高周波伝送線路）と、プローブ
１４と、を有し、プローブ１４を高周波デバイス８のそ
れぞれのシリコンウェハーに当てることにより所定電力
の高周波信号を高周波デバイス８に供給し、高周波デバ
イス８の低温時における高周波特性を計測可能としてい
る。

【０００９】こうした構成の高周波デバイス８および高
周波計測装置９において、各機器間がリジッドあるいは
セミリジッドのリジッド同軸ケーブル６により接続され
ているため、互いに固定され、相対的にほとんど動かす
ことができない。相対的な移動が必要な場合には、計測
装置本体１３側は動かすことができないので、プローブ
１４などで測定ポイントを次々と切り替え移動するか、
あるいは、その対象物である高周波デバイス８自体を動
かすことになる。しかしながら、測定対象である高周波
デバイス８が単独で小さい場合はよいが、他の大きな基
板に取り付けられていて移動範囲が大きい場合、あるい
は計測対象物が大きな装置である場合、また高周波デバ
イス８の温度特性を計測する際に加熱や冷却が必要であ
る場合などには、これらの装置ごと可動構造にするため
には大がかりな設備が必要になり、現実的には実施不可
能であるという問題がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような
諸問題にかんがみなされたもので、計測対象物が相対的
に移動する場合にも、大がかりな設備を必要とせずに高
周波を伝送することができる高周波伝送線路を提供する
ことを課題とする。

【００１１】また本発明は、従来の可撓性同軸ケーブ
ル、あるいはリジッドなないしセミリジッドなリジッド
同軸ケーブルに代わって、二次元的あるいは三次元的に
任意の方向ないし部位に高周波を伝送可能な高周波伝送
線路を提供することを課題とする。

【００１２】また本発明は、構成部材を無理に折り曲げ
る必要がなく二次元的あるいは三次元的に任意の方向な
いし部位に高周波を伝送可能な高周波伝送線路を提供す
ることを課題とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、リジ
ッドな同軸ケーブルと回転ジョイントとの組み合わせに
よるリンク機構を採用すること、これらの同軸ケーブル
および回転ジョイントを任意の数だけ組み合わせること
により二次元的あるいは三次元的な操作ないし移動を可
能とすることに着目したもので、内部導体および外部導
体と、これら内部導体および外部導体の間に配置する誘
電体と、を有し、高周波信号を伝送するための高周波伝
送線路であって、第１の内部導体、第１の誘電体および
第１の外部導体を有する第１のリジッド同軸ケーブル
と、第２の内部導体、第２の誘電体および第２の外部導
体を有する第２のリジッド同軸ケーブルと、これら第１
のリジッド同軸ケーブルおよび第２のリジッド同軸ケー
ブルを接続する回転ジョイントと、を有するとともに、
この回転ジョイントの部分において上記第１のリジッド
同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルが
互いに回転可能であることを特徴とする高周波伝送線路
である。

【００１４】上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上
記第２のリジッド同軸ケーブルは、少なくとも一ヶ所の
折れ曲がり部を有することができる。

【００１５】上記回転ジョイントは、上記第１の内部導
体および上記第２の内部導体を電気的に接続する内部導
体ジョイントと、上記第１の外部導体および上記第２の
外部導体を電気的に接続する外部導体ジョイントと、上
記第１の誘電体および上記第２の誘電体を接続する誘電
体接続部と、上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上
記第２のリジッド同軸ケーブルを互いに回転可能に支持
するベアリングと、を有することができる。

【００１６】上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上
記第２のリジッド同軸ケーブルの特性インピーダンス
が、５０オームあるいは７５オームであることができ
る。

【００１７】本発明による高周波伝送線路においては、
リジッドな同軸ケーブルと回転ジョイントとの組み合わ
せによるリンク機構を採用し、これらの同軸ケーブルお
よび回転ジョイントを任意の数だけ組み合わせることに
より三次元的な移動を可能にしたので、従来の同軸ケー
ブルのように可撓性に限界がある場合とは異なり、任意
の三次元位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに
高周波信号を伝送可能である。また、リジッド同軸ケー
ブルのように固定的でほとんど撓ませることができない
ような構成とは異なり、任意の三次元位置に相対的に移
動する高周波デバイスなどに高周波信号を伝送可能であ
る。したがって、従来の特性の良好な高周波信号伝送線
路が固定的で非常に大がかりな装置となりやすいのに代
わって、高周波特性の良好なリジッド同軸ケーブルを採
用するとともに可動とすることができるので、たとえば
固定的に設置されている高周波装置から、相対的に移動
するデバイスあるいは装置への可動的な伝送線路による
連結が可能となり、小型で自由度の高い、かつ良好な効
率で高周波伝送を行うことができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による
高周波伝送線路２０を図１ないし図３にもとづき説明す
る。ただし、図４ないし図６と同様の部分には同一符号
を付し、その詳述はこれを省略する。図１は、高周波伝
送線路２０の斜視図であり、高周波伝送線路２０は、固
定端側に位置する第１のリジッド同軸ケーブル２１と、
第１の回転ジョイント２２と、第２のリジッド同軸ケー
ブル２３と、第２の回転ジョイント２４と、第３のリジ
ッド同軸ケーブル２５と、第３の回転ジョイント２６
と、可動端側に位置する第４のリジッド同軸ケーブル２
７と、を有する。第１のリジッド同軸ケーブル２１は、
これを前記計測装置本体１３（図６）側（あるいは前記
断熱容器１２の壁面）に固定するとともに、第４のリジ
ッド同軸ケーブル２７には前記プローブ１４（図６）を
接続する。

【００１９】すなわち、高周波伝送線路２０の基本型と
しては、３個所の回転ジョイント（第１の回転ジョイン
ト２２、第２の回転ジョイント２４、第３の回転ジョイ
ント２６）と、２本の可動直線部（第２のリジッド同軸
ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブル２５）と、
固定端線路（第１のリジッド同軸ケーブル２１）と、可
動端線路（第４のリジッド同軸ケーブル２７）と、を有
するリンク機構により同軸ケーブルユニットを形成して
いる。ただし本発明における必要最小限の構成として
は、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョ
イント２２、および第２のリジッド同軸ケーブル２３の
構成でよい。

【００２０】第１のリジッド同軸ケーブル２１、第２の
リジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブ
ル２５および第４のリジッド同軸ケーブル２７は、事実
上同一の構成とすることができるため、また、第１の回
転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４および第
３の回転ジョイント２６は、事実上同一の構成とするこ
とができるため、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第
１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケー
ブル２３の構成について図２にもとづき説明する。

【００２１】図２は、第１のリジッド同軸ケーブル２
１、第１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同
軸ケーブル２３における要部の断面図であって、第１の
リジッド同軸ケーブル２１は、前記リジッド同軸ケーブ
ル６（図５）と同様に、内部導体２と、誘電体３と、外
部導体７と、を有し、第１の回転ジョイント２２との接
続部近傍において折れ曲がり部２１Ａを形成している。
第２のリジッド同軸ケーブル２３も同様に、内部導体２
と、誘電体３と、外部導体７と、を有し、第１の回転ジ
ョイント２２との接続部近傍において折れ曲がり部２３
Ａを形成している。

【００２２】第１の回転ジョイント２２は、第１のリジ
ッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブ
ル２３を接続するとともに、第１の回転ジョイント２２
の部分において、その軸線のまわりに第１のリジッド同
軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３
が互いに全方向（３６０度）に回転可能となるものであ
る。すなわち第１の回転ジョイント２２は、内部導体ジ
ョイント２８と、誘電体接続部２９と、外部導体ジョイ
ント３０と、ベアリング３１と、を有する。

【００２３】内部導体ジョイント２８は、誘電体接続部
２９にまたがってこれを設け、第１のリジッド同軸ケー
ブル２１の内部導体２および第２のリジッド同軸ケーブ
ル２３の内部導体２のそれぞれの表面を流れる高周波電
流が途切れることなく相手側に流れるように、これらを
互いに電気的に接続し、リジッド同軸ケーブルが有する
良好な高周波特性を損なうことがないようにする。

【００２４】誘電体接続部２９において、第１のリジッ
ド同軸ケーブル２１の誘電体３および第２のリジッド同
軸ケーブル２３の誘電体３を接続する。

【００２５】外部導体ジョイント３０は、第１のリジッ
ド同軸ケーブル２１の外部導体７および第２のリジッド
同軸ケーブル２３の外部導体７のそれぞれの表面を流れ
る高周波電流が途切れることなく相手側に流れるよう
に、これらを互いに電気的に接続するもので、第１のリ
ジッド同軸ケーブル２１の外部導体７を内側端部３２と
し、第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７を外
側端部３３として両部分を電気的に接続し、リジッド同
軸ケーブルが有する良好な高周波特性を損なうことがな
いようにする。

【００２６】ベアリング３１は、内側端部３２と外側端
部３３との間にこれを設けることにより、第１のリジッ
ド同軸ケーブル２１と第２のリジッド同軸ケーブル２３
とを互いに第１の回転ジョイント２２の軸線を中心に回
転可能に支持する。このベアリング３１としては任意の
構成を採用可能であるが、第１のリジッド同軸ケーブル
２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３の各位置を
保持して、高周波特性が変化ないし劣化しないようにす
る。なお、内側端部３２に係合用段部３２Ａを形成し、
外側端部３３に係合用段部３３Ａを形成するとともに、
誘電体接続部２９における誘電体３に係合用段部３Ａを
それぞれ形成して、これらを互いに係合することによ
り、第１の回転ジョイント２２の軸方向には第１のリジ
ッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブ
ル２３は移動しないように制限し、第１の回転ジョイン
ト２２の軸線のまわりの回転が可能であるようにしてい
る。

【００２７】第１のリジッド同軸ケーブル２１および第
２のリジッド同軸ケーブル２３は、リジッドな同軸線路
であるため高周波信号特性は良好である。なお、第１の
リジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケ
ーブル２３の特性インピーダンスは、５０オームあるい
は７５オームにこれを設定してある。すなわち、それぞ
れの長い主要直線部、さらに折れ曲がり部２１Ａおよび
折れ曲がり部２３Ａから第１の回転ジョイント２２まで
の間のそれぞれの短い直線部も高周波特性が良好な寸法
に決定し、たとえば特性インピーダンスが５０オームあ
るいは７５オームとなるようにその寸法を決定してあ
る。第１の回転ジョイント２２の構造および寸法も同様
に、その特性インピーダンスを５０オームあるいは７５
オームとし、高周波特性が良好な値にこれを決定する。

【００２８】こうした構成の高周波伝送線路２０におい
て、図１に示すように、固定端側の第１のリジッド同軸
ケーブル２１に対して可動端側の第４のリジッド同軸ケ
ーブル２７は、リンク機構としての高周波伝送線路２０
に制限された範囲内ではあるが、図示の矢印のように平
面的な範囲を任意の位置に移動可能であり、第４のリジ
ッド同軸ケーブル２７の先端部に取り付けたプローブ１
４を高周波伝送線路２０の寸法範囲内の任意の平面部位
に移動することができる。図３は、この移動可能範囲を
示した平面図である。図中、ハッチングを施した部分が
移動可能範囲である。第１のリジッド同軸ケーブル２
１、第２のリジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド
同軸ケーブル２５および第４のリジッド同軸ケーブル２
７の長さ、ならびに組み合わせ状態、さらには第１の回
転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４、第３の
回転ジョイント２６の数などを変更することにより、そ
れぞれの部分に大きな歪みをもたらすことなく、任意の
二次元的範囲の位置に第４のリジッド同軸ケーブル２７
を移動可能である。もちろん、リジッド同軸ケーブルお
よび回転ジョイントの数や組み合わせ構成を変えて、高
周波伝送線路２０のユニットとしての構成を変更するこ
とにより、所望の範囲に高周波電力ないし信号を伝送可
能である。

【００２９】さらに、高周波伝送線路２０のリンク機構
として、上述の回転ジョイントの軸線に任意の角度で交
差する軸線を有する他の回転ジョイント、あるいは直交
する軸線を有する他の回転ジョイントを組み込むことに
より、すなわち、可動な平面の方向を変更可能な回転ジ
ョイントを組み込むことにより、あるいは可動な平面の
方向を変更可能なリジッド同軸ケーブルと二組以上のユ
ニット（高周波伝送線路２０）を組み合わせることによ
り、三次元空間内の任意の位置（可動位置）に高周波電
力を供給可能である。なお本発明は、比較的小さな電力
の信号を扱う場合はもちろん、大電力の装置、たとえ
ば、高周波空洞、高周波素子試験装置、あるいは高周波
信号処理装置などその他の装置にも適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１のリ
ジッド同軸ケーブル、回転ジョイントおよび第２のリジ
ッド同軸ケーブルの組み合わせにより、任意の平面ない
し空間位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに高
周波電力ないし信号を供給可能とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態による高周波伝送線路２０
の斜視図である。

【図２】同、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の
回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケーブル
２３における要部の断面図である。

【図３】同、第４のリジッド同軸ケーブル２７の先端部
に取り付けたプローブ１４が移動可能な範囲を示した平
面図である。

【図４】従来の可撓性同軸ケーブル１の構造を示す一部
破断斜視図である。

【図５】従来の可撓性がない（あるいは小さい）リジッ
ド同軸ケーブル６（あるいはセミリジッド同軸ケーブ
ル）の構造を示す一部破断斜視図である。

【図６】従来の高周波デバイス８およびその高周波計測
装置９の概略斜視図である。

【符号の説明】

１ 可撓性同軸ケーブル（図４） ２ 内部導体 ３ 誘電体 ３Ａ 誘電体接続部２９における誘電体３の係合用段部
（図２） ４ 外部導体 ５ ケーブル保護被覆 ６ 可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケー
ブル（図５） ７ 外部導体 ８ 高周波デバイス（図６） ９ 高周波計測装置（図６） １０ 高周波デバイス８の載置台 １１ ＧＭ冷凍機 １２ 断熱容器 １３ 計測装置本体 １４ プローブ ２０ 高周波伝送線路（実施の形態、図１） ２１ 第１のリジッド同軸ケーブル ２１Ａ 第１のリジッド同軸ケーブル２１の折れ曲がり
部（図２） ２２ 第１の回転ジョイント（回転ジョイント） ２３ 第２のリジッド同軸ケーブル ２３Ａ 第２のリジッド同軸ケーブル２３の折れ曲がり
部（図２） ２４ 第２の回転ジョイント ２５ 第３のリジッド同軸ケーブル ２６ 第３の回転ジョイント ２７ 第４のリジッド同軸ケーブル ２８ 内部導体ジョイント ２９ 誘電体接続部 ３０ 外部導体ジョイント ３１ ベアリング ３２ 第１のリジッド同軸ケーブル２１の外部導体７に
おける内側端部 ３２Ａ 内側端部３２の係合用段部 ３３ 第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７に
おける外側端部 ３３Ａ 外側端部３３の係合用段部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内部導体および外部導体と、 これら内部導体および外部導体の間に配置する誘電体
   と、を有し、高周波信号を伝送するための高周波伝送線
   路であって、 第１の内部導体、第１の誘電体および第１の外部導体を
   有する第１のリジッド同軸ケーブルと、 第２の内部導体、第２の誘電体および第２の外部導体を
   有する第２のリジッド同軸ケーブルと、 これら第１のリジッド同軸ケーブルおよび第２のリジッ
   ド同軸ケーブルを接続する回転ジョイントと、 を有するとともに、 この回転ジョイントの部分において前記第１のリジッド
   同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルが
   互いに回転可能であることを特徴とする高周波伝送線
   路。
2. 【請求項２】 前記第１のリジッド同軸ケーブルおよ
   び前記第２のリジッド同軸ケーブルは、少なくとも一ヶ
   所の折れ曲がり部を有することを特徴とする請求項１記
   載の高周波伝送線路。
3. 【請求項３】 前記回転ジョイントは、 前記第１の内部導体および前記第２の内部導体を電気的
   に接続する内部導体ジョイントと、 前記第１の外部導体および前記第２の外部導体を電気的
   に接続する外部導体ジョイントと、 前記第１の誘電体および前記第２の誘電体を接続する誘
   電体接続部と、 前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジ
   ッド同軸ケーブルを互いに回転可能に支持するベアリン
   グと、を有することを特徴とする請求項１記載の高周波
   伝送線路。
4. 【請求項４】 前記第１のリジッド同軸ケーブルおよ
   び前記第２のリジッド同軸ケーブルの特性インピーダン
   スが、５０オームあるいは７５オームであることを特徴
   とする請求項１記載の高周波伝送線路。