JP2002232201A - 非接触ロータリージョイント - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 同軸プローブの位置ずれが発生した場合でも
伝送損失の増加が少なくかつ小形の非接触ロータリージ
ョイントを提供する。 【解決手段】 内径または導波管幅が伝送信号の波長λ
の１／４より短く、少なくとも対向する一対の面を有す
る金属キャビティ５と、この金属キャビティの対向する
一対の面の一方に、同軸外導体が固定され同軸内導体が
上記金属キャビティ内に挿入され約λ／４の線路長の同
軸給電プローブを形成するように設けられた第１の同軸
線路と３、この第１の同軸線路と反対側から上記金属キ
ャビティの対向する一対の面の他方に、同軸外導体が回
転可能に、同軸内導体が上記第１の同軸線路の同軸給電
プローブと接触しないように軸芯をずらしかつ軸方向に
関して間隔をあけて重なるように上記金属キャビティ内
に挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成
するように設けられた第２の同軸線路９とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定部と、固定部
に回転自在に支持された回転部との間で高周波信号を伝
送する非接触ロータリージョイントに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＢＳ(Broadcasting Satellite)、
ＣＳ(Communication Satellite)等の衛星通信が普及
し、またデジタルＢＳ、デジタルＣＳ、さらに地上波デ
ジタル放送も計画されており、自動車などの移動体でも
放送受信あるいは通信を行う要望は今後益々高くなる。

【０００３】ここで、これらの放送、通信を十分な強度
で受信するためには、ビーム幅の狭い高利得のアンテナ
を用いなければならない。一方、自動車などの移動体で
は、衛星の方向が車両の走行に伴い変化する。そこで、
移動体において、放送を受信するためには、移動体の動
きに応じてビームの方位角および仰角を制御して、常に
ビームを衛星方向に保つ必要がある。

【０００４】このうち、方位角については水平面内の全
ての方向にビームを向ける必要があるため、アンテナ素
子を方位角面において機械的に回転させる方法が一般に
使用されている。従って、アンテナ素子で信号を受信あ
るいは送信するために、回転自在のロータリージョイン
トが必要になる。

【０００５】高周波信号を伝送するロータリージョイン
トには、大別して、 (１)機械的な接点によって信号を伝送するもの(接触型) (２)電磁結合によって非接触で信号を伝送するもの(非
接触型) の２種類がある。

【０００６】このうち(１)の接触型は、伝送特性は優れ
ているが接点の摩耗により使用回転数が制限される。こ
のため、移動体の走行に伴い始終ビームの方向を変更す
る移動体搭載用アンテナとしては限界がある。従って、
移動体用アンテナとしては、(２)の非接触型が好まし
い。

【０００７】一方、移動体用アンテナの非接触型のロー
タリージョイントに要求されることとして、 (１)伝送損失が少ない (２)回転によるレベル変動等の方向依存性が少ない (３)所望帯域内での伝送特性の周波数特性の変化が少な
い ことが重要である。

【０００８】従来例として、図１５に示すように、同軸
線路を非接触にて接続する構成がある。第１の同軸線路
内導体５０に凸部、第２の同軸線路内導体５１に凹部を
設け、両者を空気層、あるいは誘電体層を挟んで勘合さ
せることで非接触にて接続される。この凹凸部分５２の
長さは伝送信号の波長をλとすると約λ／４とすること
でチョークが構成されるため、非接触でありながら外部
への漏洩が少ない。

【０００９】又、第１の同軸線路外導体５３と第２の同
軸線路外導体５４も同様に相補うように凹凸部分５５
(切り欠き部)を設けることで非接触にて接続される。こ
のような非接触ロータリージョイントによれば、自由に
回転でき、高周波信号を非接触で伝送できる。特に、小
形化できる特徴を持っている。

【００１０】又、導波管を用いた従来例を図１６に示
す。円形キャビティ６０の中央部に両側から同軸プロー
ブを挿入した構成である。円形キャビティはＴＭ０１モ
ードにより励振されるため、磁界はプローブの回りに対
称に周回するように分布するため、プローブは非接触に
より結合される。６１は回転部を保持するチョーク構造
である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図１５
に示すの従来の構成では、凹凸部分の加工精度、組立て
精度が重要であり、同軸線路の中心軸ずれにより特性が
大きく変化する問題がある。軸ずれが大きくなると非接
触部に接触が生じ、特性が大きく変化する。特に低周波
数帯では、凹凸部分が長くなるため、軸ずれが大きな問
題となる。

【００１２】又、図１６に示した従来の構成では、ＴＭ
０１モードを利用するため、キャビティ直径が約λ(１
波長)程度になり(モードｋc＝２.４０)、更に回転部に
はチョーク構造が必要であるため、特に周波数が低くな
るに従い、装置全体の寸法が大幅に大きくなる問題があ
った。

【００１３】本発明は、上記問題点を解消するためにな
されたものであり、同軸プローブの位置ずれが発生した
場合でも伝送損失の増加が少なくかつ小形の非接触ロー
タリージョイントを提供することを目的とする。

【００１４】また、同軸線路外導体および内導体に凹凸
部を設ける非接触ロータリージョイントにおいて、特に
線路内導体を細径化できかつ加工が比較的容易な非接触
ロータリージョイントを提供することを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的に鑑み、この
発明は、内径または導波管幅が伝送信号の波長λの１／
４より短く、少なくとも対向する一対の面を有する金属
キャビティと、この金属キャビティの対向する一対の面
の一方に、同軸外導体が固定され同軸内導体が上記金属
キャビティ内に挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プ
ローブを形成するように設けられた第１の同軸線路と、
この第１の同軸線路と反対側から上記金属キャビティの
対向する一対の面の他方に、同軸外導体が回転可能に、
同軸内導体が上記第１の同軸線路の同軸給電プローブと
接触しないように軸芯をずらしかつ軸方向に関して間隔
をあけて重なるように上記金属キャビティ内に挿入され
約λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成するように
設けられた第２の同軸線路と、を備えたことを特徴とす
る非接触ロータリージョイントにある。

【００１６】また、内径または導波管幅が伝送信号の波
長λの１／４より短く、少なくとも対向する一対の面を
有する金属キャビティと、この金属キャビティの対向す
る一対の面の一方に、同軸外導体が固定され同軸内導体
が上記金属キャビティ内に挿入され約λ／４の線路長の
同軸給電プローブを形成するように設けられた第１の同
軸線路と、この金属キャビティの対向する一対の面の他
方の外側にこれにほぼ平行に回転可能に配置され金属キ
ャビティの面との間の隙間で約λ／４の長さのチョーク
構造を形成する金属板と、上記第１の同軸線路と反対側
から上記金属板に、同軸外導体がこの金属板と共に回転
可能なように固定され、同軸内導体が上記第１の同軸線
路の同軸給電プローブと接触しないように軸芯をずらし
かつ軸方向に関して間隔をあけて重なるように金属板を
貫通し上記金属キャビティ内に挿入され約λ／４の線路
長の同軸給電プローブを形成するように設けられた第２
の同軸線路と、を備えたことを特徴とする非接触ロータ
リージョイントにある。

【００１７】また、上記第２の同軸線路の同軸給電プロ
ーブを金属キャビティの中心に配置したことを特徴とす
る請求項１又は２に記載の非接触ロータリージョイント
にある。

【００１８】また、上記金属キャビティの面と金属板の
隙間に誘電体スペーサを全体に挿入したことを特徴とす
る請求項３に記載の非接触ロータリージョイントにあ
る。

【００１９】また、上記金属キャビティ形状が円柱形で
前記金属板が円盤形であり、上記金属板が、先端を延長
して金属キャビティ形状に沿って間に隙間を設けるよう
にして折り曲げた折り曲げ部を有し、この折り曲げ部と
金属キャビティの間に誘電体スペーサを設けたことを特
徴とする請求項２ないし４のいずれかに記載の非接触ロ
ータリージョイントにある。

【００２０】また、上記金属キャビティ形状が円柱形で
前記金属板が円盤形であり、上記金属板が、先端を延長
して金属キャビティ形状に沿って間に隙間を設けるよう
にして折り曲げた折り曲げ部を有し、上記金属キャビテ
ィが外側に上記金属板の折り曲げ部の外側に折り曲げら
れて延びる鍔部を有し、上記折り曲げ部と鍔部の隙間の
折り曲げ部の付け根側にベアリングが挿入され、上記第
２の同軸線路の同軸内導体の中心から上記ベアリングま
での距離を約λ／２としたことを特徴とする請求項２な
いし４のいずれかに記載の非接触ロータリージョイント
にある。

【００２１】また、上記同軸給電プローブの先端を太く
したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記
載の非接触ロータリージョイントにある。

【００２２】また、上記同軸給電プローブの先端に小金
属板を装荷し容量装荷したことを特徴とする請求項１な
いし６のいずれかに記載の非接触ロータリージョイント
にある。

【００２３】また、上記第１の同軸線路の同軸給電プロ
ーブの先端を上記金属キャビティ内部で短絡したことを
特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の非接触
ロータリージョイントにある。

【００２４】また、上記キャビティ内の空間形状を変え
るインピーダンス整合用機構を備えたことを特徴とする
請求項１ないし９のいずれかに記載の非接触ロータリー
ジョイントにある。

【００２５】また、互いに対向して填め合わされて内部
に内径が伝送信号の波長λの１／４より短い空間を形成
する、それぞれ円形の底面とその周囲に沿って延びる側
面からなる径の異なる２つの金属性カップ形状部材と、
一方の金属性カップ形状部材の底面に、同軸外導体が固
定され同軸内導体が上記金属キャビティ内に挿入され約
λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成するように設
けられた第１の同軸線路と、この第１の同軸線路と反対
側から他方の金属性カップ形状部材の底面に、同軸外導
体が回転可能に、同軸内導体が上記第１の同軸線路の同
軸給電プローブと接触しないように軸芯をずらしかつ軸
方向に関して間隔をあけて重なるように上記金属キャビ
ティ内に挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プローブ
を形成するように設けられた第２の同軸線路と、上記２
つの金属性カップ形状部材の側面同士の隙間に設けられ
た誘電体スペーサと、を備えたことを特徴とする非接触
ロータリージョイントにある。

【００２６】また、２本の同軸線路を軸芯を中心に回転
可能に接続する非接触ロータリージョイントであって、
双方の同軸線路の同軸外導体先端に互いに相補いかつ間
に隙間を設け回転可能なように切り欠き部が設けられ、
かつ回転しない同軸線路の同軸内導体の先端を、回転す
る同軸線路の同軸内導体の先端と近接させて電磁結合さ
せるように折り曲げたことを特徴とする非接触ロータリ
ージョイントにある。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係る非接触型ロ
ータリージョイントを各実施の形態に従って図面に基づ
いて説明する。

【００２８】実施の形態１．図１はこの発明の実施の形
態１を示す概略構成図であり、(ａ)は斜視図、(ｂ)上面
図、(ｃ)はＡ−Ａ’断面図である。図において、１は第
１の同軸外導体、２は第１の同軸内導体であり、両者で
３の第１の同軸線路を構成している。４は第１の同軸給
電プローブ、５は金属キャビティ、６は金属キャビティ
５と第１の同軸外導体１を接続する固定接続部である。

【００２９】７は第２の同軸外導体、８は第２の同軸内
導体であり、両者から９の第２の同軸線路を構成する。
１０は第２の同軸給電プローブ、１１は回転部である。

【００３０】次に動作について説明する。この例は、移
動体搭載用のアンテナに用いるロータリージョイントで
あり、第１の同軸線路３は移動体に固定された固定部側
に接続されるものであり、第２の同軸線路９は回転可能
に支持された回転部であり、回転するアンテナに接続さ
れる。

【００３１】第１の同軸線路３の外導体１は金属キャビ
ティ５に接続固定され、内導体２の先端はキャビティ５
内部に第１の同軸給電プローブ４として挿入される。プ
ローブの先端は開放されており、このプローブ長を伝送
信号の波長をλとすると約λ／４程度とすると、キャビ
ティ５内部に強く放射される。

【００３２】一方、対向した位置から同様に第２の同軸
線路９の内導体８が第２の同軸給電プローブ１０として
挿入される。第１と第２の同軸給電プローブ４，１０は
接触しないように軸芯をずらしかつ軸方向に関して間隔
をあけて重なるように配置する。軸方向に関してプロー
ブの先端同士が互いに重なるようにすることで、電磁結
合する配置となり、プローブ間の結合が強くなる特徴が
ある。

【００３３】ここで、着目すべき点はキャビティ５の内
径(内側の直径)をλ／４より短くすることである。従来
のような導波管キャビティを用いたロータリージョイン
トは基本的にキャビティ内の電磁界モードに対応した寸
法で構成したため、カットオフを避けるためには最低で
も内径がλ／２以上(ｋc＝１.８４)であり、従来使われ
ているＴＭ０１モードでは、内径が約λすなわち約１波
長程度になる。

【００３４】この実施の形態では、給電プローブの中心
位置を互いにずらすことで、このキャビティ寸法を小さ
くし内径を約λ／４〜約λ／６以下にすることができ
る。２つの給電プローブ間より近づけることで結合が大
きくなり、キャビティも対応して小さくすることができ
る。この場合、キャビティとしてはカットオフ以下にな
り、キャビティとしても共振モードが存在しない大きさ
であり、従来のようにキャビティの共振を利用したもの
とは動作が異なる。すなわち本発明は、給電プローブを
近接させたことで密結合させる方式であり、キャビティ
はこの結合を補助するためのものである。よってキャビ
ティ寸法には大きく依存しない特徴がある。

【００３５】２つの給電プローブ４、１０を近づけて配
置し、両プローブ間の重なり部分をλ／４に近づけるこ
とで、キャビティの共振を利用せずに、結合させること
ができ、電磁結合により高周波信号の伝送が行われる。
なお、第２の同軸線路９は外導体７だけを回転させるよ
うにしてもよい。

【００３６】よって、キャビティの共振を利用せずに、
電磁結合により高周波信号の伝送が行われるため、従来
に比べて同軸プローブの位置ずれが発生した場合でも伝
送損失の増加が少なく、また大幅に小形化できる効果が
ある。

【００３７】実施の形態２．図２および図３にこの発明
の実施の形態２の構成を示す。図２の(ａ)は斜視図、
(ｂ)はＡ−Ａ’断面図、図３の(ａ)は伝送特性、(ｂ)は
帯域幅を示しており、上記実施の形態と同一もしくは相
当部分は同一符号で示す。１２は金属板、１４はキャビ
ティ上面であり、両者間に隙間部分を支えるスペーサ１
３を設けている。１５はチョーク構造である。

【００３８】第２の同軸外導体７は金属板１２に固定さ
れ、これらは回転部となる。この金属板１２には同軸外
導体７とほぼ同等の寸法の穴が設けられており、同軸内
導体８は貫通してキャビティ５内部に挿入され、第２の
同軸給電プローブ１０として動作する。

【００３９】ここで、第２の同軸内導体８の中心から金
属板１２とキャビティ上面１４とで構成される隙間の端
部までの距離を約λ／４とすると、λ／４からなるチョ
ーク構造１５になる。すなわち、この隙間からの放射を
抑制することができる。チョーク構造の長さは約λ／４
であり、誘導体スペーサ等の構成によりチョーク部から
の放射を低減するように最適な寸法にすればよい。

【００４０】一例として、図に示した本実施の形態の非
接触ロータリージョイントの伝送特性の計算値と測定値
を図３の(ａ)に示す。キャビティの内径は約λ／４と小
さいが、良好な伝送特性が得られていることがわかる。
又、計算値と測定値はよく一致している。図３の(ａ)で
は一例を示したが、キャビティ内径をλ／６程度にして
も広帯域な特性が得られることを計算により確認してい
る。図３の(ｂ)は、キャビティ寸法を変えた場合の帯域
幅の計算値を示している。ここで帯域幅は、通過損が
０．５ｄB以下となる帯域を示している。図より、キャ
ビティ寸法を０．２５波長程度したときが最も広帯域と
なっている。ここ場合、約６０％と極めて広帯域な特性
が得られる。キャビティ寸法を０．３波長程度にしても
広帯域特性が得られるが、より小形化するためには、
０．２５波長以下が望ましい。

【００４１】図４は、方形キャビティ１７を用いた場合
の実施の形態を示している。この場合も方形導波管幅Ｗ
(２本の給電プローブを結ぶ線方向と直交する方向のキ
ャビティ内側の幅)をλ／４より短くすることでカット
オフになるが、プローブ間を近づけて配置することで電
磁界的な結合とすることで小形化を図ることができる。
又、方形導波管長Ｌも２つの給電プローブを近接させる
ことでλ／２より短くすることができる。

【００４２】よって、このチョーク構造により、隙間部
分からの放射を大幅に低減することができる効果があ
る。

【００４３】実施の形態３．図５にこの発明の実施の形
態３の構成を示す。第２の同軸外導体７、内導体８、給
電プローブ１０からなる第２の同軸線路９を金属キャビ
ティ５の中心部に配置する。これにより、第２の同軸内
導体８の中心から金属板１２とキャビティ上面１４とで
構成される隙間の端部までの距離を約λ／４とすること
で構成されたチョーク構造が対称になる。

【００４４】よって、第２の同軸線路をキャビティの中
心部にすることで、対称性が良くなり、回転に依存しな
い特性が得られる効果がある。

【００４５】実施の形態４．図６にこの発明の実施の形
態４の構成を示す。実施の形態２及び３では、チョーク
構造とするために、キャビティ内径よりも、チョーク構
造の直径の方が大きくなる。チョーク構造を得るために
は、直径で約λ／２程度になるため、このチョーク構造
で大きさが制限される。そこで、第２の同軸内導体８の
中心から金属板１２とキャビティ上面１４とで構成され
る隙間に誘電体スペーサ１８を全体に挿入したチョーク
構造１９とした。この誘電率を大きくすることでチョー
ク寸法を小さくすることができる。空気中等の自由空間
での伝送信号の波長をλとすると誘電体スペーサを挿入
した場合の波長はλｇでλｇはλより小さい。すなわち
λｇ＝λ／√εｒ(εｒ：誘電体の非導電率)となる。

【００４６】よって、チョーク構造に誘電体スペーサを
挿入することで小形化を図ることができる。

【００４７】実施の形態５．図７にこの発明の実施の形
態５の構成を示す。図において、２５は金属板１２先端
の折り曲げ部である。実施の形態４では、誘電体スペー
サ１８を全体に挿入することで小形化を図ったが、長期
間使用すると誘電体スペーサ１８との隙間のため、ガタ
ツキが生じ性能が変化することがある。そこで、金属板
１２の先端を延長して折り曲げ部２５を設け、第２の同
軸内導体８の中心から折り曲げ部２５の金属板の先端ま
での距離をλ／４程度とすることで小形化を図ることが
できる。

【００４８】なお、折り曲げ部２５と金属キャビティ５
の間にも隙間を設け、ここに誘電体スペーサ７２を挿入
している。また、金属キャビティ５の形状が円柱形で金
属板１２が円盤形である必要がある。

【００４９】よって、金属板１２の先端を折り曲げたチ
ョーク構造にすることで小形化することができ、隙間の
変化に対して性能が変化しない効果がある。

【００５０】実施の形態６．図８にこの発明の実施の形
態６の構成を示す。図において、２６はベアリングであ
る。実施の形態２から５では、第２の同軸内導体８の中
心からチョーク構造先端までの距離をλ／４とし、先端
を開放としたオープンチョークとした。この実施の形態
では、さらに先端を延ばして短絡したλ／２のショート
チョークとした。

【００５１】金属キャビティ５の形状は円柱形であり金
属板１２が円盤形である必要がある。金属板１２は先端
を延長して金属キャビティ５形状に沿って間に隙間を設
けるようにして折り曲げた折り曲げ部２５を有してい
る。また、金属キャビティ５が外側に金属板１２の折り
曲げ部２５の外側に折り曲げられて延びる鍔部８１を有
し、折り曲げ部２５と鍔部８１の隙間の折り曲げ部２５
の付け根側、すなわち短絡部分にはベアリングを挿入
し、回転を容易にする機能を兼ね備えている。第２の同
軸線路９の同軸内導体８の中心からベアリング２６まで
の距離は約λ／２とした。

【００５２】よって、λ／２長のショートチョークとす
ることで、完全に放射を抑制することができ、シールド
構造が得られ効果がある。

【００５３】実施の形態７．図９にこの発明の実施の形
態７の構成を示す。図において、２７は第１の先端を太
くした同軸給電プローブ、２８は第２の先端を太くした
同軸給電プローブである。プローブ先端を太くすること
で、伝送信号の周波数帯域幅を広くすることができ、広
帯域化を図ることができる。

【００５４】よって、先端を太くしたプローブとするこ
とで動作周波数帯域の広帯域化を図ることができる効果
がある。

【００５５】実施の形態８．図１０にこの発明の実施の
形態８の構成を示す。図１０の(ａ)において、３０は第
１の容量装荷給電プローブ、３１は第２の容量装荷給電
プローブである。図１０の(ｂ)、(ｃ)にこの容量装荷給
電プローブ３０、３１の拡大図と断面図を示す。図にお
いて、３４は各同軸線路３，９の同軸内導体、３５は容
量を装荷するための小金属板、３６、３７は整合用のシ
ョートピンである。

【００５６】一般的に金属キャビティ５内の給電プロー
ブ長としては伝送信号のλ／４の高さが必要であるが、
先端に小金属板３５等を装荷することで容量を増加さ
せ、全長を短くすることができる。全長を短くするとイ
ンピーダンスも小さくなるため、同軸線路３，９との整
合を取るためには、整合用のショートピン３６，３７を
設ける。

【００５７】よって、容量装荷給電プローブを用いるこ
とで、プローブ高を低くすることができ、従って金属キ
ャンビティ高も大幅に小さくできる効果がある。

【００５８】実施の形態９．図１１にこの発明の実施の
形態９の構成を示す。図において、３８は先端短絡型給
電プローブである。第１の同軸線路３の同軸給電プロー
ブは固定するため、先端を金属キャビティ５の内側に短
絡させて給電する。この給電により磁界が発生するた
め、第２の同軸給電プローブ１０が励振される。この第
１の同軸線路３の同軸給電プローブは金属キャビティ５
の内側側面に接近して構成でいるため、小形化しやす
い。

【００５９】よって、先端短絡型給電プローブを用いる
ことで、プローブ寸法を小さくすることができ、金属キ
ャビティを小さくできる効果がある。

【００６０】実施の形態１０．図１２にこの発明の実施
の形態１０の構成を示す。図において、４０ａ、４０
ｂ、４０ｃ、４０ｄは金属キャビティ５内に設けた整合
用ブロックである。キャビティを小さくすることで、同
軸給電プローブのインピーダンスが変化し、整合が取り
にくくなる。そこで、キャビティ内にインピーダンス整
合用の整合用ブロック４０ａ、４０ｂ、４０ｃ、４０ｄ
を設けたり、あるいは金属キャビティ５内側を段差構造
とすることで(これらをインピーダンス整合用機構とす
る)、整合を取り易くする。

【００６１】よって、整合用ブロック等のインピーダン
ス整合用機構をキャビティ内に設けることでキャビティ
を小さくしてもインピーダンス整合が取れる効果があ
る。

【００６２】実施の形態１１．図１３にこの発明の実施
の形態１１の構成を示す。図６の実施の形態４において
誘電体スペーサを用いてチョーク構造を小さくした装置
を示したが、図１３に示すような構成にしても同様に可
能である。

【００６３】図１３において、９１および９２は互いに
対向して填め合わされて内部に内径がλ／４より短い空
間を形成する、それぞれ円形の底面とその周囲に沿って
延びる側面からなる径の異なる２つの金属性カップ形状
部材であり、２つの金属性カップ形状部材９１，９２の
側面同士の隙間には誘電体スペーサ７０が挿入されてい
る。そして金属性カップ形状部材９１には第１の同軸線
路３が固定され、金属性カップ形状部材９２は第２の同
軸線路９に工程され同軸線路９と共に回転するように構
成されている。

【００６４】このように構成しても、誘電体スペーサを
用いて誘電率を大きくすることによりチョーク構造を小
さくすることができる。

【００６５】実施の形態１２．図１４にこの発明の実施
の形態１２の構成を示す。この実施の形態は同軸線路外
導体および内導体に凹凸部を設ける非接触ロータリージ
ョイントに関するもので、図において、４１は第１の同
軸給電プローブ、４２は第２の同軸給電プローブ、４３
は非接触部、４４は凹凸(切り欠き部)を設けた第１の同
軸外導体、４５は凹凸を設けた第２の同軸外導体、４６
はチョーク部である。

【００６６】第１の同軸外導体４４を固定し、第２の同
軸外導体４５を回転させる。よって、第２の同軸給電プ
ローブ４２は外導体の中心に位置している。一方、第１
の同軸給電プローブ４１は非接触とするために、先端を
折り曲げて、第２の給電プローブと接触しないように電
磁結合させている。

【００６７】言い換えると、２本の同軸線路を軸芯を中
心に回転可能に接続する非接触ロータリージョイントに
おいて、双方の同軸線路の同軸外導体先端に互いに相補
いかつ間に隙間を設け回転可能なようにチョーク構造を
構成する切り欠き部Ｋが設けられ、かつ回転しない同軸
線路の同軸内導体先端に、回転する同軸線路の同軸内導
体が接触しないように軸芯をずらしかつ軸方向に関して
間隔をあけて重なるようにクランク状に折り曲げられた
先端折り曲げ部Ｌを設けた。又、上述のキャビティを小
さくし、同軸外導体と同じ寸法にしたものとも考えられ
る。又ここでは、クランク状に折り曲げた例を示した
が、滑らかに折り曲げたものでもよく、ようするに２つ
の給電プローブを接触しないように、近接させて電磁結
合させるようにすればよい。

【００６８】よって、給電プローブ先端を折り曲げて非
接触で給電する構成であるため、同軸内導体ひいては同
軸線路の細径化が図れ、また製造が容易になる効果があ
る。

【００６９】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、内径ま
たは導波管幅が伝送信号の波長λの１／４より短く、少
なくとも対向する一対の面を有する金属キャビティと、
この金属キャビティの対向する一対の面の一方に、同軸
外導体が固定され同軸内導体が上記金属キャビティ内に
挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成す
るように設けられた第１の同軸線路と、この第１の同軸
線路と反対側から上記金属キャビティの対向する一対の
面の他方に、同軸外導体が回転可能に、同軸内導体が上
記第１の同軸線路の同軸給電プローブと接触しないよう
に軸芯をずらしかつ軸方向に関して間隔をあけて重なる
ように上記金属キャビティ内に挿入され約λ／４の線路
長の同軸給電プローブを形成するように設けられた第２
の同軸線路と、を備えたことを特徴とする非接触ロータ
リージョイントとしたので、キャビティの共振を利用せ
ずに、電磁結合により高周波信号の伝送が行われるた
め、同軸プローブの位置ずれが発生した場合でも伝送損
失の増加が少なく、また従来に比べて大幅に小形化でき
る効果がある。

【００７０】また、内径または導波管幅が伝送信号の波
長λの１／４より短く、少なくとも対向する一対の面を
有する金属キャビティと、この金属キャビティの対向す
る一対の面の一方に、同軸外導体が固定され同軸内導体
が上記金属キャビティ内に挿入され約λ／４の線路長の
同軸給電プローブを形成するように設けられた第１の同
軸線路と、この金属キャビティの対向する一対の面の他
方の外側にこれにほぼ平行に回転可能に配置され金属キ
ャビティの面との間の隙間で約λ／４の長さのチョーク
構造を形成する金属板と、上記第１の同軸線路と反対側
から上記金属板に、同軸外導体がこの金属板と共に回転
可能なように固定され、同軸内導体が上記第１の同軸線
路の同軸給電プローブと接触しないように軸芯をずらし
かつ軸方向に関して間隔をあけて重なるように金属板を
貫通し上記金属キャビティ内に挿入され約λ／４の線路
長の同軸給電プローブを形成するように設けられた第２
の同軸線路と、を備えたことを特徴とする非接触ロータ
リージョイントとしたので、このチョーク構造により、
隙間部分からの放射を大幅に低減することができる効果
がある。

【００７１】また、上記第２の同軸線路の同軸給電プロ
ーブを金属キャビティの中心に配置したので、対称性が
良くなり、回転に依存しない特性が得られる効果があ
る。

【００７２】また、上記金属キャビティの面と金属板の
隙間に誘電体スペーサを全体に挿入したので、誘電率を
大きくすることで小形化を図ることができる。

【００７３】また、上記金属キャビティ形状が円柱形で
前記金属板が円盤形であり、上記金属板が、先端を延長
して金属キャビティ形状に沿って間に隙間を設けるよう
にして折り曲げた折り曲げ部を有し、この折り曲げ部と
金属キャビティの間に誘電体スペーサを設けたので、小
形化することができ、特に金属板と金属キャビティの間
の隙間の変化に対して性能が変化しない効果がある。

【００７４】また、上記金属キャビティ形状が円柱形で
前記金属板が円盤形であり、上記金属板が、先端を延長
して金属キャビティ形状に沿って間に隙間を設けるよう
にして折り曲げた折り曲げ部を有し、上記金属キャビテ
ィが外側に上記金属板の折り曲げ部の外側に折り曲げら
れて延びる鍔部を有し、上記折り曲げ部と鍔部の隙間の
折り曲げ部の付け根側にベアリングが挿入され、上記第
２の同軸線路の同軸内導体の中心から上記ベアリングま
での距離を約λ／２としたので、λ／２長のショートチ
ョークとすることで、完全に放射を抑制することがで
き、シールド構造が得られ効果がある。

【００７５】また、上記同軸給電プローブの先端を太く
したので、動作周波数帯域の広帯域化を図ることができ
る効果がある。

【００７６】また、上記同軸給電プローブの先端に小金
属板を装荷し容量装荷したので、プローブ高を低くする
ことができ、従って金属キャンビティ高も大幅に小さく
できる効果がある。

【００７７】また、上記第１の同軸線路の同軸給電プロ
ーブの先端を上記金属キャビティ内部で短絡したので、
プローブ寸法を小さくすることができ、金属キャビティ
を小さくできる効果がある。

【００７８】上記キャビティ内の空間形状を変えるイン
ピーダンス整合用機構を備えたので、キャビティを小さ
くしてもインピーダンス整合が取れる効果がある。

【００７９】また、互いに対向して填め合わされて内部
に内径が伝送信号の波長λの１／４より短い空間を形成
する、それぞれ円形の底面とその周囲に沿って延びる側
面からなる径の異なる２つの金属性カップ形状部材と、
一方の金属性カップ形状部材の底面に、同軸外導体が固
定され同軸内導体が上記金属キャビティ内に挿入され約
λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成するように設
けられた第１の同軸線路と、この第１の同軸線路と反対
側から他方の金属性カップ形状部材の底面に、同軸外導
体が回転可能に、同軸内導体が上記第１の同軸線路の同
軸給電プローブと接触しないように軸芯をずらしかつ軸
方向に関して間隔をあけて重なるように上記金属キャビ
ティ内に挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プローブ
を形成するように設けられた第２の同軸線路と、上記２
つの金属性カップ形状部材の側面同士の隙間に設けられ
た誘電体スペーサと、を備えた非接触ロータリージョイ
ントとしたので、誘電体スペーサを用いて誘電率を大き
くすることによりチョーク構造を小さくすることができ
る。

【００８０】また、２本の同軸線路を軸芯を中心に回転
可能に接続する非接触ロータリージョイントであって、
双方の同軸線路の同軸外導体先端に互いに相補いかつ間
に隙間を設け回転可能なように切り欠き部が設けられ、
かつ回転しない同軸線路の同軸内導体の先端を、回転す
る同軸線路の同軸内導体の先端と近接させて電磁結合さ
せるように折り曲げたことを特徴とする非接触ロータリ
ージョイントとしたので、同軸内導体ひいては同軸線路
の細径化が図れ、また製造が容易になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による非接触ロータ
リージョイントを説明するための図である。

【図２】 この発明の実施の形態２による非接触ロータ
リージョイントを説明するための図である。

【図３】 この発明の実施の形態２による非接触ロータ
リージョイントを説明するための図である。

【図４】 この発明の実施の形態２による非接触ロータ
リージョイントの別の例の概略構成を示す図である。

【図５】 この発明の実施の形態３による非接触ロータ
リージョイントの概略構成を示す図である。

【図６】 この発明の実施の形態４による非接触ロータ
リージョイントの概略構成を示す図である。

【図７】 この発明の実施の形態５による非接触ロータ
リージョイントの概略構成を示す図である。

【図８】 この発明の実施の形態６による非接触ロータ
リージョイントの概略構成を示す図である。

【図９】 この発明の実施の形態７による非接触ロータ
リージョイントの概略構成を示す図である。

【図１０】 この発明の実施の形態８による非接触ロー
タリージョイントを説明するための図である。

【図１１】 この発明の実施の形態９による非接触ロー
タリージョイントの概略構成を示す図である。

【図１２】 この発明の実施の形態１０による非接触ロ
ータリージョイントの概略構成を示す図である。

【図１３】 この発明の実施の形態１１による非接触ロ
ータリージョイントの概略構成を示す図である。

【図１４】 この発明の実施の形態１２による非接触ロ
ータリージョイントの概略構成を示す図である。

【図１５】 同軸線路を非接触にて接続する構成からな
る従来の非接触ロータリージョイントの概略構成を示す
図である。

【図１６】 導波管を用いた従来の非接触ロータリージ
ョイントの概略構成を示す図である。

【符号の説明】

１ 第１の同軸外導体、２ 第１の同軸内導体、３ 第
１の同軸線路、４ 第１の同軸給電プローブ、５ 金属
キャビティ、６固定接続部、７ 第２の同軸外導体、８
第２の同軸内導体、９ 第２の同軸線路、１０ 第２
の同軸給電プローブ、１１ 回転部、１２ 金属板、１
３ スペーサ、１４ キャビティ上面、１５，１９ チ
ョーク構造、１７ 方形キャビティ、１８，７０，７２
誘電体スペーサ、２５ 折り曲げ部、２６ ベアリン
グ、２７，２８ 同軸給電プローブ、３０ 第１の容量
装荷給電プローブ、３１ 第２の容量装荷給電プロー
ブ、３４ 同軸線路、３５ 小金属板、３６，３７ シ
ョートピン、３８ 先端短絡型給電プローブ、４０ａ〜
４０ｄ 整合用ブロック、８１ 鍔部、９１，９２金属
性カップ形状部材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 昌孝 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 宮▲崎▼ 守▲泰▼ 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 森本 英嗣 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 EA02

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内径または導波管幅が伝送信号の波長λ
   の１／４より短く、少なくとも対向する一対の面を有す
   る金属キャビティと、 この金属キャビティの対向する一対の面の一方に、同軸
   外導体が固定され同軸内導体が上記金属キャビティ内に
   挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成す
   るように設けられた第１の同軸線路と、 この第１の同軸線路と反対側から上記金属キャビティの
   対向する一対の面の他方に、同軸外導体が回転可能に、
   同軸内導体が上記第１の同軸線路の同軸給電プローブと
   接触しないように軸芯をずらしかつ軸方向に関して間隔
   をあけて重なるように上記金属キャビティ内に挿入され
   約λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成するように
   設けられた第２の同軸線路と、 を備えたことを特徴とする非接触ロータリージョイン
   ト。
2. 【請求項２】 内径または導波管幅が伝送信号の波長λ
   の１／４より短く、少なくとも対向する一対の面を有す
   る金属キャビティと、 この金属キャビティの対向する一対の面の一方に、同軸
   外導体が固定され同軸内導体が上記金属キャビティ内に
   挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成す
   るように設けられた第１の同軸線路と、 この金属キャビティの対向する一対の面の他方の外側に
   これにほぼ平行に回転可能に配置され金属キャビティの
   面との間の隙間で約λ／４の長さのチョーク構造を形成
   する金属板と、 上記第１の同軸線路と反対側から上記金属板に、同軸外
   導体がこの金属板と共に回転可能なように固定され、同
   軸内導体が上記第１の同軸線路の同軸給電プローブと接
   触しないように軸芯をずらしかつ軸方向に関して間隔を
   あけて重なるように金属板を貫通し上記金属キャビティ
   内に挿入され約λ／４の線路長の同軸給電プローブを形
   成するように設けられた第２の同軸線路と、 を備えたことを特徴とする非接触ロータリージョイン
   ト。
3. 【請求項３】 上記第２の同軸線路の同軸給電プローブ
   を金属キャビティの中心に配置したことを特徴とする請
   求項１又は２に記載の非接触ロータリージョイント。
4. 【請求項４】 上記金属キャビティの面と金属板の隙間
   に誘電体スペーサを全体に挿入したことを特徴とする請
   求項３に記載の非接触ロータリージョイント。
5. 【請求項５】 上記金属キャビティ形状が円柱形で前記
   金属板が円盤形であり、上記金属板が、先端を延長して
   金属キャビティ形状に沿って間に隙間を設けるようにし
   て折り曲げた折り曲げ部を有し、この折り曲げ部と金属
   キャビティの間に誘電体スペーサを設けたことを特徴と
   する請求項２ないし４のいずれかに記載の非接触ロータ
   リージョイント。
6. 【請求項６】 上記金属キャビティ形状が円柱形で前記
   金属板が円盤形であり、上記金属板が、先端を延長して
   金属キャビティ形状に沿って間に隙間を設けるようにし
   て折り曲げた折り曲げ部を有し、上記金属キャビティが
   外側に上記金属板の折り曲げ部の外側に折り曲げられて
   延びる鍔部を有し、上記折り曲げ部と鍔部の隙間の折り
   曲げ部の付け根側にベアリングが挿入され、上記第２の
   同軸線路の同軸内導体の中心から上記ベアリングまでの
   距離を約λ／２としたことを特徴とする請求項２ないし
   ４のいずれかに記載の非接触ロータリージョイント。
7. 【請求項７】 上記同軸給電プローブの先端を太くした
   ことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の
   非接触ロータリージョイント。
8. 【請求項８】 上記同軸給電プローブの先端に小金属板
   を装荷し容量装荷したことを特徴とする請求項１ないし
   ６のいずれかに記載の非接触ロータリージョイント。
9. 【請求項９】 上記第１の同軸線路の同軸給電プローブ
   の先端を上記金属キャビティ内部で短絡したことを特徴
   とする請求項１ないし６のいずれかに記載の非接触ロー
   タリージョイント。
10. 【請求項１０】 上記キャビティ内の空間形状を変える
    インピーダンス整合用機構を備えたことを特徴とする請
    求項１ないし９のいずれかに記載の非接触ロータリージ
    ョイント。
11. 【請求項１１】 互いに対向して填め合わされて内部に
    内径が伝送信号の波長λの１／２より短い空間を形成す
    る、それぞれ円形の底面とその周囲に沿って延びる側面
    からなる径の異なる２つの金属性カップ形状部材と、 一方の金属性カップ形状部材の底面に、同軸外導体が固
    定され同軸内導体が上記金属キャビティ内に挿入され約
    λ／４の線路長の同軸給電プローブを形成するように設
    けられた第１の同軸線路と、 この第１の同軸線路と反対側から他方の金属性カップ形
    状部材の底面に、同軸外導体が回転可能に、同軸内導体
    が上記第１の同軸線路の同軸給電プローブと接触しない
    ように軸芯をずらしかつ軸方向に関して間隔をあけて重
    なるように上記金属キャビティ内に挿入され約λ／４の
    線路長の同軸給電プローブを形成するように設けられた
    第２の同軸線路と、 上記２つの金属性カップ形状部材の側面同士の隙間に設
    けられた誘電体スペーサと、 を備えたことを特徴とする非接触ロータリージョイン
    ト。
12. 【請求項１２】 ２本の同軸線路を軸芯を中心に回転可
    能に接続する非接触ロータリージョイントであって、双
    方の同軸線路の同軸外導体先端に互いに相補いかつ間に
    隙間を設け回転可能なように切り欠き部が設けられ、か
    つ回転しない同軸線路の同軸内導体の先端を、回転する
    同軸線路の同軸内導体の先端と近接させて電磁結合させ
    るように折り曲げたことを特徴とする非接触ロータリー
    ジョイント。