JP2004221718A

JP2004221718A - 導波管変換器

Info

Publication number: JP2004221718A
Application number: JP2003004022A
Authority: JP
Inventors: Masayoshi Akiguchi; 正義秋口; Susumu Hamada; 益濱多; Hiroshi Kai; 広甲斐; Takuya Suzuki; 拓也鈴木
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-01-10
Filing date: 2003-01-10
Publication date: 2004-08-05
Anticipated expiration: 2023-01-10
Also published as: JP3843946B2

Abstract

【課題】二枚の金属板を結合して接合面に複数の導波管路を形成し、高周波信号の伝送を行う導波管変換器において、結合面に加工精度によって生ずる間隙が低インピーダンスの導波路となり、隣接する導波管路間で高周波信号が相互干渉し、伝搬特性の劣化を招くという懸念があった。
【解決手段】各導波管路７間に形成される隔壁９の第一の金属板１との接合面に第二の溝１０を設け、この第二の溝１０の深さを高周波信号の自由空間伝搬波長の概略１／４の奇数倍とした。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二枚の金属板を結合して結合面に複数の導波管路を形成し、高周波信号の伝送を行う導波管変換器に関し、特に、導波管路を伝搬する高周波信号の各導波管路間の相互干渉低減に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高周波の伝送路が設けられた隣接する空間同士の信号の漏れ込みによる高周波信号の相互干渉を低減する手段としては、筐体及びカバーにより形成される空間を仕切板で分離し、仕切板と筐体の間には導電性ゴム材を設け、カバーを筐体及び仕切板にネジ止めすることにより、導電性ゴム材の反発力によってカバーと仕切板を密着させるという従来技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
【特許文献１】
特開平８−１８６４０１号公報（第２−４頁、第１図）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術においては、カバーと仕切板の間は、導電性ゴム材の反発力によって密着されるとはいっても、金属面同士が接触するだけであり、金属面の加工精度によりわずかな間隙が発生することを解消できない。特に、マイクロ波もしくはミリ波といった高周波信号が伝送される場合は、この間隙が低インピーダンスの平行平板導波路となり、各空間の高周波信号がこの間隙を通って相互に漏れ込んで干渉し、十分なアイソレーションを確保できないことから、高周波信号の伝搬特性の劣化を招くという懸念がある。
【０００５】
又、上記従来技術は、各空間内に実装された誘電体基板上の伝送路を高周波が伝搬するものであり、空間自体の形状は厳しい精度が要求されない。しかし、上記従来技術を二枚の金属板を結合して結合面に複数の導波管路を形成し、高周波信号の伝送を行う導波管変換器に適用した場合、空間自体が、高周波信号が伝搬する導波管路として機能することから厳しい精度が要求され、複数の導波管路を寸法上の制約から密に配置しなければならない場合は、仕切板を別部品として、導電性ゴム材を介して組み込むのは、現実的ではない。仕切板に相当する隔壁を二枚の金属板の一方に一体で設け、導波管路を形成するのが現実的であるが、この場合でも、二枚の金属板の接合部に加工精度による間隙ができ、隣接する各導波管路間で高周波信号が相互干渉し、伝搬特性の劣化を招くという懸念があることは、先に述べたとおりである。
【０００６】
この発明は、上記の問題点を解消するためになされたものであり、隣接する各導波管路間の相互干渉を低減させ、良好な伝搬特性を有する導波管変換器を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係わる導波管変換器は、一方の金属板に他方の金属板と接合することにより高周波信号が伝搬する導波管路となる複数の溝を設け、各導波管路間に形成される隔壁の他方の金属板との接合面に溝を設け、この溝の深さを高周波信号の自由空間伝搬波長の概略１／４の奇数倍としたものである。
【０００８】
【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における導波管変換器を示す斜視図であり、図２は、図１のＡ−Ａ’断面図であり、図３は、図１のＢ−Ｂ’断面図であり、図４は、この発明の実施の形態１における第二の金属板３を示す平面図である。図において、第一の金属板１には複数の導波管開口部２が設けられ、第二の金属板３には、導波管開口部２とは異なる位置に、導波管開口部２と同数の導波管開口部４が設けられている。両者の導波管開口部２、４を連結する第一の溝５が第二の金属板３に設けられ、第一の金属板１と第二の金属板３をねじ６で連結することにより、高周波信号が伝搬する導波管路７が形成された導波管変換器となる。この導波管変換器の両面には、それぞれ導波管開口部２、４と対向する位置に導波管開口部を有する、図示していない高周波信号の送受信を行う高周波デバイスもしくはアンテナ等の機器が接続され、導波管開口部の位置が異なる機器間の高周波信号の伝送を可能とする。第一の金属板１と第二の金属板３をねじ６で連結する際には、加工精度により接合面に間隙８が生じる。隣接する第一の溝５の間の隔壁９には、深さが高周波信号の自由空間伝搬波長λの概略１／４の奇数倍の第二の溝１０が設けられている。
【０００９】
上記のように構成された導波管変換器においては、高周波信号が導波管路を伝搬する際、間隙８を通り、隣接する導波管路７の一方から他方に向かって、高周波信号の漏れ込みが起こる。この高周波信号の漏れ込みは、間隙８が低インピーダンスの平行平板導波路となり、間隙８の上下面に逆位相の電流が流れることによって生ずる。ここで、間隙８の上下面の一方にのみ、深さが高周波信号の自由空間伝搬波長λの概略１／４の奇数倍の第二の溝１０を設けることにより、第二の溝１０が設けられた側を流れる電流は、第二の溝１０の深さの２倍、すなわち、高周波信号の自由空間伝搬波長λの概略１／２の奇数倍長い距離を流れ、位相が反転する。従って、第二の溝１０までは、間隙８の上下面を流れる電流が逆位相であったものが、第二の溝１０を通過後は、一方のみ位相が反転し、間隙８の上下面を流れる電流は同位相となり、間隙８より先には高周波信号の漏れ込みがなくなり、隣接する導波管路７間の相互干渉を抑制できる。
【００１０】
実施の形態２．
この実施の形態２は、実施の形態１を示す図１〜図４と構成は全く同じであり、第二の溝１０の深さを、高周波信号の自由空間伝搬波長λの１／４未満で、間隙８の距離の少なくとも１０倍以上としたものである。
【００１１】
間隙８の上下面間に形成される並行平板導波路の特性インピーダンスは、第二の溝１０がある部分と第二の溝１０が無い部分とで異なる。特性インピーダンスは並行平板導波路の上下面の距離に比例するため、第二の溝１０の深さを間隙８の距離の少なくとも１０倍以上とすると、この倍率と同程度に、第二の溝１０がある部分と第二の溝１０が無い部分とで、特性インピーダンスの不整合が生ずる。そして、この特性インピーダンスの不整合により、第二の溝１０がある部分と第二の溝１０が無い部分との境界部において、間隙８に漏れ込んできた高周波信号は、特性インピーダンスの不整合に応じた量が反射され、通過する高周波信号を低減できる。例えば、第二の溝１０の深さを間隙８の距離の４０倍程度とすると、通過する高周波信号は、第二の溝１０がある部分と第二の溝１０が無い部分との境界部において、−１０ｄＢ程度、すなわち、１／１０程度に低減される。この境界部は第二の溝１０の両側面二箇所に形成されるため、隣接する導波管路７の一方から他方に漏れ込む高周波信号は、−２０ｄＢ程度、すなわち、１／１００程度に低減できる。このように、加工上の制約から、第二の溝１０の深さを、実施の形態１で示した高周波信号の自由空間伝搬波長λの概略１／４まで深く形成できない場合においても、間隙８の距離の少なくとも１０倍以上、好ましくは４０倍程度以上とすることにより、隣接する導波管路７の一方から他方に漏れ込む高周波信号を大幅に低減でき、隣接する導波管路７間の相互干渉を抑制できる。
【００１２】
実施の形態３．
図５は、この発明の実施の形態３における導波管変換器を示す斜視図であり、図６は、図５のＣ−Ｃ’断面図である。図において、第二の溝１０は第一の金属板１に設けられている。上記実施の形態１又は２においては、第二の溝１０を第二の金属板３の隔壁９に設けたが、第二の溝１０を第一の金属板１に設けても、同様に、隣接する導波管路７間の相互干渉を抑制できるという効果がある上に、隔壁９の幅が十分にとれなく、隔壁９に第二の溝１０を設けた場合に、第一の溝５と第二の溝１０の間の厚さが薄く、加工が困難、又は、強度が不足するという問題も解決することができる。
【００１３】
実施の形態４．
この実施の形態４は、実施の形態１〜３のいずれかにおいて、第二の溝１０の長さＬを高周波信号の自由空間伝搬波長λの概略１／２の整数倍からオフセットさせた寸法としたものである。
【００１４】
第二の溝１０の長さＬが高周波信号の自由空間伝搬波長λの概略１／２の整数倍となった場合には、一方の導波管路７から第二の溝１０に漏れ込んできた高周波信号が第二の溝１０の空間内で、長手方向に共振し、高周波信号が増幅されて、間隙８を逆流し戻ってくるため、この逆流してきた高周波信号が導波管路７内を伝搬する高周波信号と干渉し、伝搬特性を劣化させるが、上記の導波管変換器においては、第二の溝１０の長さＬを高周波信号の自由空間伝搬波長λの概略１／２の整数倍からオフセットさせた寸法とすることにより、第二の溝１０の空間内での長手方向の高周波信号の共振が起こらず、伝搬特性の劣化を招く恐れが無い。
【００１５】
実施の形態５．
図７は、この発明の実施の形態５における導波管変換器を示す斜視図であり、図８は、図７のＤ−Ｄ’断面図であり、図９は、この発明の実施の形態５における第二の金属板３を示す平面図である。第二の溝１０以外は実施の形態１又は２と同じである。本実施の形態においては、第二の溝１０の長さＬを高周波信号の自由空間伝搬波長λの１／２未満とし、この第二の溝１０を二列の千鳥配置としている。
【００１６】
上記の導波管変換器においては、第二の溝１０の長さＬを高周波信号の自由空間伝搬波長λの１／２未満とすることにより、実施の形態４と同様に、第二の溝１０の空間内での長手方向の高周波信号の共振が起こらず、伝搬特性の劣化を招く恐れが無いと共に、第二の溝１０を二列の千鳥配置とすることにより、一列目の第二の溝１０の間隙を通過した高周波信号も、二列目の第二の溝１０で高周波信号の漏れ込みが止まり、隣接する導波管路７間の相互干渉を抑制できる。
【００１７】
実施の形態６．
図１０は、この発明の実施の形態６における導波管変換器を示す斜視図であり、図１１は、図１０のＥ−Ｅ’断面図である。図において、二列に千鳥配置された第二の溝１０の内、片側一列を、第一の金属板１に設けている。上記実施の形態５においては、二列に千鳥配置された第二の溝１０を第二の金属板３の隔壁９に設けたが、二列に千鳥配置された第二の溝１０の内の少なくともいずれか一列を第一の金属板１に設けても、同様に、共振による伝搬特性の劣化を招く恐れが無く、かつ、隣接する導波管路７間の相互干渉を抑制できるという効果がある上に、隔壁９の幅が十分にとれなく、隔壁９に第二の溝１０を設けた場合に、第一の溝５と第二の溝１０の間の厚さ、及び、二列に千鳥配置された第二の溝１０の間の厚さが薄く、加工が困難、又は、強度が不足するという問題も解決することができる。特に、二列に千鳥配置された第二の溝１０の内のいずれか一列のみを第一の金属板１に設けると、第二の溝１０の間の隔壁は無くなり、加工上、強度上はより有利となる。
【００１８】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、各導波管路間に形成される隔壁の第一の金属板との接合面に溝を設け、この溝の深さを高周波信号の自由空間伝搬波長の概略１／４の奇数倍とすることにより、隣接する各導波管路間の相互干渉を低減させ、良好な伝搬特性を有する導波管変換器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１による導波管変換器の構成を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による導波管変換器の図１におけるＡ−Ａ’断面図である。
【図３】この発明の実施の形態１による導波管変換器の図１におけるＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による導波管変換器の第一の金属板を示す平面図である。
【図５】この発明の実施の形態３による導波管変換器の構成を示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態３による導波管変換器の図５におけるＣ−Ｃ’断面図である。
【図７】この発明の実施の形態５による導波管変換器の構成を示す斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態５による導波管変換器の図７におけるＤ−Ｄ’断面図である。
【図９】この発明の実施の形態５による導波管変換器の第一の金属板を示す平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態６による導波管変換器の構成を示す斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態６による導波管変換器の図１０におけるＥ−Ｅ’断面図である。
【符号の説明】
１第一の金属板、２導波管開口部、３第二の金属板、４導波管開口部、５第一の溝、６ねじ、７導波管路、８間隙、９隔壁、１０第二の溝

Claims

第一の金属板と第二の金属板との結合面に複数の導波管路を形成し、位置の異なる複数の導波管開口部を有し、高周波信号の送受信を行う高周波デバイスもしくはアンテナ等の機器間の高周波信号の伝送を行う導波管変換器において、
前記第一の金属板には、前記機器の一方の導波管開口部と対向する位置に複数の導波管開口部を設け、
前記第二の金属板には、前記機器のもう一方の導波管開口部と対向する位置に複数の導波管開口部を設け、前記第一の金属板と前記第二の金属板夫々の導波管開口部の間を連結する導波管路となる第一の溝を設け、この第一の溝が隣接する箇所において、隣接する前記第一の溝の間の隔壁の前記第一の金属板との接合面に、深さが前記導波管路を伝搬する高周波信号の自由空間伝搬波長の概略１／４の奇数倍の第二の溝を設けたことを特徴とする導波管変換器。
第一の金属板と第二の金属板との結合面に複数の導波管路を形成し、位置の異なる複数の導波管開口部を有し、高周波信号の送受信を行う高周波デバイスもしくはアンテナ等の機器間の高周波信号の伝送を行う導波管変換器において、
前記第一の金属板には、前記機器の一方の導波管開口部と対向する位置に複数の導波管開口部を設け、
前記第二の金属板には、前記機器のもう一方の導波管開口部と対向する位置に複数の導波管開口部を設け、前記第一の金属板と前記第二の金属板夫々の導波管開口部の間を連結する導波管路となる第一の溝を設け、この第一の溝が隣接する箇所において、隣接する前記第一の溝の間の隔壁の前記第一の金属板との接合面に、深さが前記導波管路を伝搬する高周波信号の自由空間伝搬波長の１／４未満で、前記第一の金属板と前記第二の金属板との接合面の間隙の少なくとも１０倍以上の第二の溝を設けたことを特徴とする導波管変換器。
前記第二の溝を、隣接する前記第一の溝の間の隔壁と対向する前記第一の金属板の接合面に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の導波管変換器。
前記第二の溝の長さを、前記導波管路を伝搬する高周波信号の自由空間伝搬波長の概略１／２の整数倍からオフセットさせた寸法としたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれかに記載の導波管変換器。
前記第二の溝の長さを、前記導波管路を伝搬する高周波信号の自由空間伝搬波長の１／２未満とし、二列の千鳥配置としたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の導波管変換器。
前記二列の千鳥配置とする前記第二の溝の内の少なくともいずれか一列を隣接する前記第一の溝の間の隔壁と対向する前記第一の金属板の接合面に設けたことを特徴とする請求項５記載の導波管変換器。