JP2002076716A

JP2002076716A - 導波管および導波管フランジ

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Publication number: JP2002076716A
Application number: JP2000255295A
Authority: JP
Inventors: Morishige Hieda; 護重檜枝; Kenichi Miyaguchi; 賢一宮口; Kazuhiko Nakahara; 和彦中原; Sunao Takagi; 直高木; Osami Ishida; 修己石田; Kenji Kawakami; 憲司川上; Tomio Ito; 富美夫伊藤; Kazuhiko Tsutsumi; 和彦堤; Koichi Yamada; 康一山田; Tsukasa Matsuura; 司松浦
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】導波管または導波管フランジの接続面におけ
る隙間からの電磁波の漏れ出しを抑制し、高い加工精度
を要求することなく低損失な導波管および導波管フラン
ジを実現する。また、導波管の接続面における張合わせ
強度を高くすることを実現する。【解決手段】導波管を構成する溝の張り合わせ面の角
を面取りする。また、互いに対向するように張り合わさ
れたブロックで構成された導波管の張合わせ面に複数の
穴を設ける。さらに、この張り合わせるブロックの間に
誘電体を挟み込む。また、導波管を接続する導波管フラ
ンジにおいて、フランジ張合わせ面に複数の穴を設け
る。さらに、この張合わせるフランジ間に誘電体を挟み
込む。エッチングして加工した半導体基板をブロックに
マウントすること。また、マウントした半導体基板とブ
ロック壁面または端面にバネを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、マイクロ波帯、
ミリ波帯で信号を伝送する導波管および導波管を接続す
る導波管フランジに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図１４は、例えばIEEE Transaction on
Microwave Theory and Techniques,Vol. MTT-22, No.1
2, pp.1209-1216, Dec.1974に示された従来の導波管の
全体図、図１５は導波管の分解図である。図において、
１ａ、１ｂは金属ブロック、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは
溝、３は導波管である。

【０００３】次に構成について説明する。金属ブロック
１ａは、一方の面に溝２ａ、２ｂ、２ｃが設けられてい
る。また、金属ブロック１ｂは、一方の面に溝２ｄが設
けられている。溝２ａと溝２ｂの間隔および溝２ａと溝
２ｃの間隔は、λ/４（λ：自由空間波長）になってい
る。金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂは、溝を構成
した面を互いに対向させて張り合わせ、溝２ａと溝２ｄ
により導波管３が構成される。

【０００４】電磁波は導波管３の中を伝播するが、金属
ブロック１ａと金属ブロック１ｂの張り合わせ面に隙間
が生じている場合、導波管３の中を伝播する電磁波は、
隙間から漏れ出してしまい、導波管３の伝送損失が増加
する。そのため、導波管を構成する溝２ａと溝２ｂの間
隔、および導波管を構成する溝２ａと溝２ｃの間隔をλ
/４にしたチョーク構造を設けることにより、金属ブロ
ックの張り合わせ面の隙間からの電磁波の漏れを防ぎ、
伝送損失の防止を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の導波管では、金
属ブロックの張り合わせ面にλ/４のチョーク構造を設
けて張り合わせ面の隙間から電磁波が漏れ出ないように
していたが、漏れ出しを防止できる周波数範囲が狭く、
また、電磁波の漏れ出しを抑えるためには張り合わせ面
の高い加工精度が要求されるといった問題点があった。
さらに、従来の構造では、張り合わせ面の広い範囲に溝
を設ける必要があるため、張り合わせ面積が狭くなり、
機械強度が大きく出来ないという問題点があった。

【０００６】この発明は、上記のような問題点を解決す
るためになされたもので、高い加工精度を要求すること
なく低損失な導波管および導波管フランジを実現するこ
とを目的とするものである。

【０００７】また、張り合わせ強度が十分に高い導波管
を実現することを目的とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明に係る導波管
は、導波管を構成する溝の張り合わせ面の角を面取りし
たものである。

【０００９】また、他の発明に係る導波管は、互いに対
向するように張り合わされたブロックの接する面に複数
の穴を設けたものである。

【００１０】また、張り合わせるブロックの間に誘電体
を挟み込んだものである。

【００１１】また、この発明に係る導波管フランジは、
導波管を接続する導波管フランジにおいて、対向したフ
ランジの面に複数の穴を設けたものである。

【００１２】また、導波管を接続する導波管フランジの
対向した面の間に誘電体を挟み込んだものである。

【００１３】また、さらに他の発明に係る導波管は、半
導体基板をエッチングして溝を形成し、互いに張り合わ
せた半導体基板をブロックにマウントして構成したもの
である。

【００１４】さらに、半導体基板をブロックの壁面およ
び端面に押し出すバネを設けたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１に係る導波管を示す構成図である。また、
図２は、図１に示す導波管を構成する部品の構造を示す
構成図である。図において、１ａ、１ｂは金属ブロッ
ク、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは溝、３は導波管、４は面
取り部である。

【００１６】次に構成について説明する。金属ブロック
１ａには、一方の面に溝２ａ、２ｂ、２ｃが設けられて
いる。また、金属ブロック１ｂには、一方の面に溝２ｄ
が設けられている。溝２ａと溝２ｂの間隔および溝２ａ
と溝２ｃの間隔は、λ/４（λ：自由空間波長）になっ
ている。金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂは、溝を
構成した面を互いに対向させて張り合わせ、溝２ａと溝
２ｄにより導波管３が構成される。

【００１７】ここで、上記溝の張り合わせ面における角
の面取り４を行うことにより、張り合わせ部における導
波管３の金属壁間の対面距離が長くなるため、張り合わ
せ位置における導波管３内の電界強度が弱くなる。そし
て、張り合わせ位置における電界強度が弱くなることに
より、金属ブロックの張り合わせ面における高い加工精
度は要求されず、さらに金属ブロック間に隙間が生じて
いる場合においても、導波管３の中を伝播する電磁波の
張り合わせ部から漏れ出す量は小さくなり導波管の伝送
損失が小さくなる。

【００１８】実施の形態２．図３はこの発明の実施の形
態２に係る導波管を示す構成図である。また、図４は、
図３に示す導波管を構成する部品の構造を示す構成図で
ある。これらの図において、図１および図２と同一符号
は同一部分を示し、その説明は省略する。新たな符号と
して、５は穴である。

【００１９】次に構成について説明する。金属ブロック
１ａには、一方の面に溝２ａと、溝２ａが形成された面
の溝２ａの両側に複数の穴５が周期的に設けられてい
る。また、金属ブロック１ｂには、一方の面に溝２ｂが
設けられている。金属ブロック１ａと金属ブロック１ｂ
は、溝を構成した面を互いに対向させて張り合わせ、溝
２ａと溝２ｂにより導波管３が構成される。

【００２０】ここで、金属ブロックを張り合わせた面
の、導波管３を構成する溝２ａの両側に複数の穴５を周
期的に配置することにより、Photonic Band Gap効果に
て隙間から漏れ出す電磁波を遮断するため、金属ブロッ
クの張り合わせ面における高い加工精度は要求されず、
さらに金属ブロック間に隙間が生じている場合において
も、導波管３の中を伝播する電磁波の張り合わせ部から
漏れ出す量は小さくなり導波管の伝送損失が小さくな
る。

【００２１】また、複数の穴５を設けることにより、チ
ョーク構造に比べて金属ブロックの張り合わせ面積が大
きくなるために、張り合わせ強度も高くなり、機械的強
度が向上する。

【００２２】実施の形態３．図５はこの発明の実施の形
態３に係る導波管を示す構成図である。図において、図
１と同一符号は同一部分を示し、その説明は省略する。
新たな符号として、６は誘電体である。ここで、張り合
わせるブロック間に誘電体６を挟み込んだ導波管３を構
成する溝２ａ、２ｄと誘電体６と接する角の面取り４を
行うことにより、誘電体６と接する位置における導波管
３の金属壁間の対面距離が長くなるため、誘電体６位置
における導波管３内の電界強度が弱くなる。そして、電
界強度が弱くなることにより、導波管３の中を伝播する
電磁波が誘電体の中を伝播して漏れ出す量が小さくなり
導波管の伝送損失が小さくなる。

【００２３】実施の形態４．図６はこの発明の実施の形
態４に係る導波管を示す構成図である。図において、図
３または図５と同一符号は同一部分を示し、その説明は
省略する。

【００２４】ここで、張り合わせるブロック間に誘電体
６を挟み込んだ導波管３を構成する金属ブロック１ａと
誘電体６が接する面の溝２ａの両側に複数の穴５を周期
的に配置することにより、Photonic Band Gap効果にて
誘電体内を伝播する電磁波を遮断することが出来るた
め、金属ブロックの張り合わせ面における高い加工精度
は要求されず、さらに金属ブロック間に隙間が生じてい
る場合においても、導波管３の中を伝播する電磁波の張
り合わせ部から漏れ出す量は小さくなり導波管の伝送損
失が小さくなる。

【００２５】実施の形態５．図７はこの発明の実施の形
態５に係る導波管フランジを示す構成図である。また、
図８は導波管フランジにて接続した導波管の断面図であ
る。これらの図において、１は金属ブロック、３ａ、３
ｂは導波管、５は穴、７ａ、７ｂはフランジである。

【００２６】次に構成について説明する。金属ブロック
１は、内部に導波管３ａが構成されており、導波管の端
面がある面がフランジ７ａになっている。フランジ７ａ
には、導波管３ａの周囲に周期的に配置された複数の穴
５が設けられている。導波管３ａと導波管３ｂはフラン
ジ７ａとフランジ７ｂとが対向するように接続する。

【００２７】ここで、接続したフランジ７ａとフランジ
７ｂの間に隙間がある場合、フランジ７ａに複数の穴５
を周期的に配置することにより、Photonic Band Gap効
果にて隙間から漏れ出す電磁波が遮断されるため、導波
管３ａ、３ｂを伝播する電磁波は張り合わせ部から漏れ
出す量が小さくなり導波管の伝送損失は小さくなる。

【００２８】実施の形態６．図９はこの発明の実施の形
態６に係る誘電体を挟み込んだ導波管フランジを示す構
成図である。図において、図８と同一符号は同一部分を
示し、その説明は省略する。新たな符号として６は誘電
体を示す。

【００２９】次に構成について説明する。導波管３ａと
導波管３ｂとを接続する場合、誘電体６を間にはさんで
フランジ７ａとフランジ７ｂとが対向するように接続す
る。

【００３０】ここで、導波管３ａ、３ｂを伝播する電磁
波は、誘電体６の内部を伝播し伝送損失となるが、フラ
ンジ７ａに複数の穴５を設けることにより、Photonic B
andGap効果にて誘電体６内部を伝播する電磁波が遮断さ
れるため、導波管３ａ、３ｂを伝播する電磁波は張り合
わせ部から漏れ出す量が小さくなり導波管の伝送損失は
小さくなる。また、フランジ７ａ、７ｂの間に誘電体６
を挟むことにより、導波管接続部を気密にすることがで
きる。

【００３１】なお、上記各実施の形態１〜６では、導波
管を形成する材料として金属を用いた例について示した
が、誘電体やＳｉ等の半導体基板の表面を金属メッキな
どで覆ったもので形成しても同様の効果が得られる。

【００３２】実施の形態７．図１０はこの発明の実施の
形態７に係る導波管を示す構成図である。図において、
１は金属ブロック、３は導波管、８ａ、８ｂは半導体基
板である。

【００３３】次に構成について説明する。半導体基板８
ａおよび８ｂにエッチングにて溝を作成し、溝が対向す
るように半導体基板８ａと半導体基板８ｂを張り合わせ
て、導波管３を構成する。導波管を構成するために張り
合わせた半導体基板８ａおよび８ｂを金属ブロック１に
設けた穴にマウントする。

【００３４】ここで、導波管３は、半導体基板８ａ、８
ｂに作成された溝により構成されているため、写真製版
を用いた高精度な半導体加工プロセスにより高精度に作
成することが出来るため、導波管内の伝送損失は小さく
なる。また、導波管を構成した半導体基板８ａ、８ｂを
金属ブロック１にマウントすることにより、導波管およ
びコネクタを接続するための取り付け穴を金属ブロック
１上に作成可能になり、導波管の接続が容易になる。

【００３５】実施の形態８．なお、上記実施の形態７に
おいて、導波管を構成する溝を作成した半導体基板を金
属ブロックに設けた穴にマウントする際に、完全に固定
せず、バネで半導体基板を押す構造にしても同等の効果
が得られる。図１１はかかる発明の実施の形態８を示す
導波管の構成図である。また、図１２は、他の導波管と
接続した場合の断面図である。図において、図９または
１０と同一符号は同一部分を示し、その説明は省略す
る。新たな符号として９ａ、９ｂは金属バネ、１０ａ、
１０ｂはネジである。

【００３６】次に構成について説明する。導波管３ａを
構成する半導体基板８ａおよび８ｂを金属ブロック１に
設けた穴に挿入し、金属ブロック１に設けた穴の側面と
底面の半導体基板８ａ、８ｂとの隙間に金属バネ９ａお
よび９ｂを挿入する。導波管３ａに接続する導波管３ｂ
は、その端面にフランジが設けらており、フランジ７
は、金属ブロック１に、ネジ１０ａ、１０ｂにより固定
される。ここで、金属バネ９ａは、張り合わされた半導
体基板８ａ、８ｂを金属ブロックに押し当てる構造にな
っており、半導体基板を金属ブロックに固定する。ま
た、金属バネ９ｂは張り合わされた半導体基板８ａ、８
ｂを接続する導波管３ｂに設けられたフランジ７に押し
当てる構造になっており、半導体基板８ａ、８ｂとフラ
ンジ７との隙間を防ぐ。半導体基板８ａ、８ｂは金属ブ
ロックおよびフランジに固定されるが、金属バネ９ａ、
９ｂの弾力により、半導体基板８ａ、８ｂと金属ブロッ
ク１との線膨張係数が異なる場合でも、金属ブロックが
変形したり、半導体基板が割れたりすることを防ぐこと
が出来る。

【００３７】上記実施の形態では、金属バネを金属ブロ
ックに設けられた穴の一方の側面および底面に挿入した
が、複数の側面または、全側面に挿入しても同等の効果
が得られる。

【００３８】また、上記実施の形態では、金属バネを金
属ブロックに設けられた穴の一方の側面および底面に挿
入したが、側面にバネを挿入せず、底面だけにバネを挿
入しても同等の効果が得られる。

【００３９】図１３は上記実施の形態の導波管を他の導
波管と接続した場合の断面図である。図において、図１
２と同一符号は同一部分を示し、その説明は省略する。
新たな符号として１１ａ、１１ｂは金属ピンである。

【００４０】次に構成について説明する。導波管３ａを
構成する半導体基板８ａおよび８ｂを金属ブロック１に
設けた穴に挿入し、金属ブロック１に設けた穴の底面の
半導体基板８ａ、８ｂとの隙間に金属バネ９を挿入す
る。導波管３ａに接続する導波管３ｂは、その端面にフ
ランジが設けらており、フランジ７は、金属ブロック１
に、ネジ１０ａ、１０ｂにより固定される。また、金属
ピン１１ａ、１１ｂをフランジ７に設けた穴と半導体基
板８ａ、８ｂに設けた穴に差し込まれている。

【００４１】ここで、金属バネ９は、張り合わされた半
導体基板８ａ、８ｂを接続する導波管３ｂに設けられた
フランジ７に押し当てる構造になっており、半導体基板
８ａ、８ｂとフランジ７との隙間を防ぐ。また、金属ピ
ン１１ａ、１１ｂをフランジ７に設けた穴と半導体基板
８ａ、８ｂに設けた穴に差し込むことにより、フランジ
７と半導体基板８ａ、８ｂの位置関係が定まり、導波管
３ａと導波管３ｂが一定の位置関係に保たれるために、
接続作業が容易になる。また、金属バネ９の弾力によ
り、半導体基板８ａ、８ｂと金属ブロック１との線膨張
係数が異なる場合でも、金属ブロックが変形したり、半
導体基板が割れたりすることなく、半導体基板８ａ、８
ｂは金属フランジに固定される。

【００４２】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように構成さ
れているので、以下に示すような効果を奏する。

【００４３】導波管を構成する溝の張り合わせ面の角を
面取りすることにより、ブロック張り合わせ面の隙間か
らの電磁波が漏れ出すのを抑制させることができ、導波
管の張り合わせ面における高い加工精度を要求すること
なく、伝送損失を小さくすることができる。

【００４４】また、ブロックを張り合わせた面の溝の両
側に複数の穴を設けることにより、張り合わせ面の隙間
からの電磁波の漏れを抑制させることができ、導波管の
張り合わせ面における高い加工精度を要求することな
く、伝送損失を小さくすることができる。さらに、チョ
ーク構造に比べてブロックの張り合わせ面積が大きくな
るために、張り合わせ強度も高くなり、機械的強度が向
上する。

【００４５】さらに、ブロックを張り合わせる面の間に
誘電体を挟み込むことにより、張り合わせ面の隙間から
電磁波が漏れ出すのを抑制させることができ、導波管内
の伝送損失を小さくすることができる。

【００４６】また、導波管を接続する導波管フランジに
おいて、対向するフランジの面に複数の穴を設けること
により、張り合わせ面の隙間からの電磁波の漏れを抑制
させることができ、導波管内の伝送損失を小さくするこ
とができる。

【００４７】さらに、対向するフランジ間に誘電体を挟
み込むことにより、張り合わせ面の隙間からの電磁波の
漏れを抑制させることができ、また、導波管内の伝送損
失を小さくすることができる。

【００４８】また、半導体基板をエッチングして溝を形
成し、溝が形成された半導体基板をブロックに設けた穴
にマウントすることにより、高精度で伝送損失の低い導
波管が実現でき、ブロック上に設けた取り付け穴により
導波管の接続を容易にすることができる。

【００４９】さらに、半導体基板をブロックにマウント
する際に、半導体基板を壁面および端面に押し出すバネ
を設けることにより、フランジと半導体基板の隙間を防
ぎ、導波管内の伝送損失を小さくすることができる。ま
た、半導体基板とブロックのバネの弾力によりブロック
の変形、半導体基板の割れを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態１の導波管を示す構成
図である。

【図２】この発明の実施の形態１の導波管を構成する
部品である。

【図３】この発明の実施の形態２の導波管を示す構成
図である。

【図４】この明の実施の形態２の導波管を構成する部
品である。

【図５】この発明の実施の形態３の導波管を示す構成
図である。

【図６】この発明の実施の形態４の導波管を示す構成
図である。

【図７】この発明の実施の形態５の導波管フランジを
示す構成図である。

【図８】この発明の実施の形態５の導波管フランジの
断面図である。

【図９】この発明の実施の形態６の導波管フランジを
示す構成図である。

【図１０】この発明の実施の形態７の導波管を示す構
成図である。

【図１１】この発明の実施の形態８の導波管を示す構
成図である。

【図１２】この発明の実施の形態８の導波管を他の導
波管と接続した場合の断面図である。

【図１３】この発明の実施の形態８の導波管を他の導
波管と接続した場合の断面図である。

【図１４】従来の導波管を示す構成図である。

【図１５】従来の導波管を構成する部品である。

【符号の説明】

１金属ブロック、２ａ溝、２ｂ溝、２ｃ溝、２
ｄ溝、３導波管、４面取り部、５穴、６誘電
体、７フランジ、８ａ半導体基板、８ｂ半導体基
板、９ａバネ、９ｂバネ、１０ａネジ、１０ｂ
ネジ、１１ａ金属ピン、１１ｂ金属ピン。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中原和彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者高木直東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者石田修己東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者川上憲司東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者伊藤富美夫東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者堤和彦東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者山田康一東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者松浦司東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内 (72)発明者松本操一東京都千代田区丸の内二丁目２番３号三菱電機株式会社内Ｆターム(参考） 5J011 DA04 5J014 DA01 DA08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に溝を設けられ、かつ少なくとも表
面が金属で覆われたブロックを互いに溝が対向するよう
に張り合わせることにより構成した導波管において、上
記溝の張り合わせ面の角を面取りしたことを特徴とする
導波管。
【請求項２】表面に溝を設けられ、かつ少なくとも表
面が金属で覆われたブロックを互いに溝が対向するよう
に張り合わせることにより構成した導波管において、ブ
ロックの互いに接する少なくとも一方の面に複数の穴を
設けたことを特徴とする導波管。
【請求項３】請求項１または２に記載の導波管におい
て、張り合わせるブロック間に誘電体を挟み込んだこと
を特徴とする導波管。
【請求項４】導波管を接続する導波管フランジにおい
て、対向したフランジの少なくとも一方の面に、複数の
穴を設けたことを特徴とする導波管フランジ。
【請求項５】導波管を接続する導波管フランジにおい
て、対向したフランジの間に誘電体を挟み込んだことを
特徴とする導波管フランジ。
【請求項６】半導体基板をエッチングして溝を形成
し、溝が形成された半導体基板を少なくとも表面が金属
で覆われたブロックに設けた穴にマウントしたことを特
徴とする導波管。
【請求項７】請求項６に記載の導波管において、上記
半導体基板を少なくとも表面が金属で覆われたブロック
に設けた穴にマウントする際に、壁面と半導体基板との
間に上記半導体基板を壁面および端面に押し出すバネを
設けたことを特徴とする導波管。