JP2005192038A - Heat insulation waveguide - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロ波やミリ波の導波管回路において、断熱を目的として使用される断熱導波管に関するものである。 The present invention relates to a heat insulating waveguide used for heat insulation in a microwave or millimeter wave waveguide circuit.
レーダー等の高電力マイクロ波を給電する導波管回路において、該マイクロ波は損失のある回路を通過する際に熱に変換されるので、熱的に制限を受ける回路が近接して配置される時は、発熱する回路に対する「冷却」と、熱が近接回路に悪影響を与えないための「断熱」が必要不可欠な技術となっている。 In a waveguide circuit that feeds high-power microwaves such as radar, the microwaves are converted into heat when passing through a lossy circuit, so the circuits that are thermally limited are placed close together At times, “cooling” for heat-generating circuits and “heat insulation” to prevent heat from adversely affecting adjacent circuits are indispensable technologies.
例えば、図16乃至図18は従来の導波管回路の構成を示したもので、図16は従来の導波管回路の回路図、図17は従来の導波管回路の斜視図、図18は従来の接続導波管として用いた断熱導波管の斜視図である。 For example, FIGS. 16 to 18 show the configuration of a conventional waveguide circuit, FIG. 16 is a circuit diagram of the conventional waveguide circuit, FIG. 17 is a perspective view of the conventional waveguide circuit, and FIG. These are the perspective views of the heat insulation waveguide used as the conventional connection waveguide.
この導波管回路においては、図16に示すように、両端の端子1,2の間に導波管形マイクロ波増幅器3と導波管サーキュレータ4が接続導波管5を介して縦続接続されている。この場合には、導波管サーキュレータ4の損失と端子2からの反射に起因して導波管サーキュレータ4のダミーロード6に消費されるマイクロ波の発熱が、導波管形マイクロ波増幅器3に伝達されて熱雑音の増大や利得変動さらには寿命劣化などを引き起こすので、通常、発熱する回路(この場合には、導波管サーキュレータ4とダミーロード6)に対し、水冷や空冷などの強制冷却機構を設けていた。
In this waveguide circuit, as shown in FIG. 16, a waveguide
しかしながら、強制冷却機構を設けると、水の配管や冷却ファンの取り付け等、装置が大掛りになるだけでなく、コスト的にも不利となる問題点があった。 However, when the forced cooling mechanism is provided, there is a problem that not only the apparatus becomes large, such as the installation of a water pipe and a cooling fan, but also disadvantageous in terms of cost.
そこで、図17に示すように、発熱回路と近接回路とを熱的に遮断する目的で、接続導波管5として断熱効果のある材質を使った断熱導波管5Aを用いることが提案されている。断熱導波管5Aは、伝送方向の長さがLとなっている。この断熱導波管5Aの片側には、方形の電波通過孔7の長辺がAで、短辺がBの導波管形マイクロ波増幅器3が接続されている。断熱導波管5Aの反対側には、導波管サーキュレータ4が接続されている。
Therefore, as shown in FIG. 17, it has been proposed to use a
このような断熱導波管5Aの効果について説明する。ここでは、説明を簡単にする目的で、図16の端子2からの反射波はなしとしている。導波管サーキュレータ4は、その高周波損失に起因して発熱するが、この熱は熱伝導率の低いステンレス鋼で作られた断熱導波管5Aを介して導波管形マイクロ波増幅器3に伝達される。
The effect of such a
実例として、図18を用いて3GHz帯のステンレス鋼で作られた断熱導波管5Aの効果を説明する。この断熱導波管5Aの電波通過孔8の長辺Aは96mm、短辺Bは27mm、導波管の外形寸法は長辺Xが130mm、短辺Yが60mm、長さLが70mmで、ステンレス鋼の熱伝導率を27〔W/(m・K)〕、伝熱量を100Wとすると、この断熱導波管5Aにより50Kの温度差を付けることができる。即ち、断熱導波管5Aの導波管サーキュレータ4側端面温度が80℃の時、該断熱導波管5Aの導波管形マイクロ波増幅器3側端面の温度を30℃に抑えることができる。
As an example, the effect of the
このように、断熱導波管5Aを使うことで熱的効果は得られるものの、この断熱導波管5Aを構成するステンレス鋼等は加工が困難で、コスト高になるうえ、大型で重くなる等の問題点を有している。
As described above, although the thermal effect can be obtained by using the
以上説明したように、従来技術における断熱導波管5Aは熱伝導率の低い金属を材料として製作されるため、以下の問題点があった。
As described above, the
(イ)熱伝導率の低い金属として、その入手性から一般的に鉄系が選ばれるが、加工性が悪くコスト高になる。 (A) As a metal having low thermal conductivity, an iron-based material is generally selected from its availability, but the workability is poor and the cost is high.
(ロ)熱伝導率の低い金属は、一般的に比重が大きく重くなる。 (B) A metal having low thermal conductivity generally has a large specific gravity and is heavy.
(ハ)熱伝導率の低い金属を使っても、十分な断熱効果を得るためには断熱導波管5Aの長さを十分に長くする必要があり、大型化が避けられない。
(C) Even if a metal having low thermal conductivity is used, in order to obtain a sufficient heat insulating effect, it is necessary to sufficiently lengthen the
(ニ)断熱導波管5Aを利用してインピーダンス整合を行う場合、該断熱導波管5Aに整合素子として 金属ポストや金属アイリスなどを仕込む必要があるが、このような加工は困難なので一般的には行っていない。
(D) When impedance matching is performed using the
かかる問題点を解決する断熱導波管5Aとして、図19に示す構造のものが提案されている(特許文献1参照。)。
As a
この断熱導波管5Aは、プラスチックやセラミックス等の誘電体管9の内面に金属層10が支持され、誘電体管9の端部のフランジ部11の端面にも金属層10に連続させて金属層12を設けた構造になっている。
In this
このような誘電体管9を用いた断熱導波管5Aによれば、熱伝導率の低い金属を使用した断熱導波管5Aに比べて断熱性能が著しく良くなる利点がある。
しかしながら、誘電体管9を用いた断熱導波管5Aも、伝送方向の長さが長くなり、大型化し、設置面積を広く必要とし、且つ重量も重くなる問題点があった。
However, the
本発明の目的は、断熱性能が良く、しかも伝送方向の長さが短く、軽量化した小型の断熱導波管を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a small heat-insulating waveguide that has good heat insulating performance, is short in the transmission direction, and is lightweight.
上記の目的を達成する本発明の構成を示すと、次の通りである。 The configuration of the present invention that achieves the above object is as follows.
本発明の断熱導波管は、誘電体板の板厚方向に電波通過孔があけられ、該電波通過孔の内面及び誘電体板の両板面の全面または電波通過孔につながる一部の両板面に金属層が支持されていることを特徴とする。 In the heat insulating waveguide of the present invention, a radio wave passage hole is formed in the thickness direction of the dielectric plate, and both of the inner surface of the radio wave passage hole and the entire surface of both plates of the dielectric plate or a part of the radio wave passage hole are connected. A metal layer is supported on the plate surface.
この場合、電波通過孔の寸法は、接続される導波管の口径よりも小さくすることができる。 In this case, the size of the radio wave passage hole can be made smaller than the diameter of the waveguide to be connected.
また本発明の断熱導波管は、誘電体板の板厚方向に電波通過孔があけられ、該誘電体板の両板面の全面または電波通過孔につながる一部の両板面に金属層が支持され、誘電体板には電波通過孔の内壁に沿った周囲の部分に所定間隔で多数のスルーホールが板厚方向に設けられ、各スルーホール内の導体で誘電体板の両板面の金属層は電位を等しくするように電気的に接続されていることを特徴とする。 The heat insulating waveguide of the present invention has a radio wave passage hole in the thickness direction of the dielectric plate, and a metal layer on the entire plate surface of the dielectric plate or a part of both plate surfaces connected to the radio wave passage hole. The dielectric plate is provided with a plurality of through holes in the thickness direction at predetermined intervals in the peripheral portion along the inner wall of the radio wave passage hole, and both plate surfaces of the dielectric plate are formed by conductors in each through hole. The metal layers are electrically connected so as to have the same potential.
さらに本発明の断熱導波管は、誘電体板の両板面の相対応する空所部を除いた周囲の部分に金属層が支持され、誘電体板には空所部の周囲の部分に所定間隔で多数のスルーホールが板厚方向に設けられ、各スルーホール内の導体で誘電体板の両板面の金属層は電位を等しくするように電気的に接続されていることを特徴とする。 Furthermore, in the heat insulating waveguide according to the present invention, the metal layer is supported on the peripheral portion of the dielectric plate excluding the corresponding void portions on both plate surfaces, and the dielectric plate is provided on the peripheral portion of the void portion. A large number of through holes are provided in the plate thickness direction at predetermined intervals, and the metal layers on both surfaces of the dielectric plate are electrically connected by conductors in each through hole so as to equalize the potential. To do.
この場合、空所部内の誘電体板の板面には、該誘電体板の板面の金属層につながってインピーダンス整合用金属パターンが突設されていることが好ましい。 In this case, it is preferable that an impedance matching metal pattern is provided on the plate surface of the dielectric plate in the void portion so as to be connected to the metal layer on the plate surface of the dielectric plate.
また、各断熱導波管の金属層は、使用周波数帯の高周波電流の浸透厚さに対し5倍以上の厚さを有していることが好ましい。 Moreover, it is preferable that the metal layer of each heat insulation waveguide has the thickness of 5 times or more with respect to the penetration thickness of the high frequency current of a use frequency band.
以上説明したように本発明の断熱導波管は、誘電体板を用いて、その板厚方向に電波通過孔をあけ、該電波通過孔の内面及び誘電体板の両板面の全面または電波通過孔につながる一部の両板面に金属層を支持させた構造なので、断熱性能が良く、しかも伝送方向の長さが短く、軽量化した小型の断熱導波管を得ることができる。また、通常のプリント基板製造技術の流用で断熱導波管を製作できるので、加工性が容易で、コストも大幅に低減することができる。 As described above, the heat insulating waveguide of the present invention uses a dielectric plate and has a radio wave passage hole in its thickness direction, and the entire inner surface of the radio wave passage hole and both surfaces of the dielectric plate or the radio wave. Since the metal layer is supported on a part of both plate surfaces connected to the passage hole, it is possible to obtain a small heat-insulating waveguide with good heat insulation performance, short length in the transmission direction, and light weight. Further, since the heat insulating waveguide can be manufactured by diverting a normal printed circuit board manufacturing technique, the processability is easy and the cost can be greatly reduced.
この場合、電波通過孔の寸法を、接続される導波管の口径よりも小さくすると、接続される導波管に対するインピーダンス整合を必要とする時に、断熱導波管自身に整合部を付加することができて、容易にマッチングをとることができる。 In this case, if the size of the radio wave passage hole is made smaller than the diameter of the connected waveguide, a matching portion is added to the heat insulating waveguide itself when impedance matching with the connected waveguide is required. Can be easily matched.
また本発明の断熱導波管は、誘電体板を用いて、その板厚方向に電波通過孔をあけ、該誘電体板の両板面の全面または電波通過孔につながる一部の両板面に金属層を支持させ、誘電体板には電波通過孔の内壁に沿った周囲の部分に所定間隔で多数のスルーホールを板厚方向に設け、各スルーホール内の導体で誘電体板の両板面の金属層を電位を等しくするように電気的に接続したので、断熱性能が良く、しかも伝送方向の長さが短く、軽量化した小型の断熱導波管を得ることができる。また、通常のプリント基板製造技術の流用で断熱導波管を製作できるので、加工性が容易で、コストも大幅に低減することができる。 Further, the heat insulating waveguide of the present invention uses a dielectric plate, opens a radio wave passage hole in the thickness direction of the dielectric plate, and covers both plate surfaces of the dielectric plate or a part of both plate surfaces connected to the radio wave passage hole. The dielectric plate is provided with a large number of through holes in the thickness direction at predetermined intervals around the inner wall of the radio wave passage hole in the dielectric plate, and both conductors of the dielectric plate are formed by conductors in each through hole. Since the metal layers on the plate surfaces are electrically connected so as to have the same potential, it is possible to obtain a small heat-insulating waveguide with good heat insulation performance, short length in the transmission direction, and light weight. Further, since the heat insulating waveguide can be manufactured by diverting a normal printed circuit board manufacturing technique, the processability is easy and the cost can be greatly reduced.
さらに本発明の断熱導波管は、誘電体板を用いて、この誘電体板の両板面の相対応する空所部を除いた周囲の部分に金属層を支持させ、誘電体板には空所部の周囲の部分に所定間隔で多数のスルーホールを板厚方向に設け、各スルーホール内の導体で誘電体板の両板面の金属層は電位を等しくするように電気的に接続したので、断熱性能が良く、しかも伝送方向の長さが短く、軽量化した小型の断熱導波管を得ることができる。また、通常のプリント基板製造技術の流用で断熱導波管を製作できるので、加工性が容易で、コストも大幅に低減することができる。 Furthermore, the heat insulating waveguide of the present invention uses a dielectric plate to support a metal layer on the peripheral portion of the dielectric plate excluding the corresponding voids on both plate surfaces. A large number of through-holes are provided in the plate thickness direction at predetermined intervals around the void, and the metal layers on both sides of the dielectric plate are electrically connected by the conductor in each through-hole so that the potentials are equal. Therefore, it is possible to obtain a small heat-insulating waveguide that has good heat insulating performance, is short in the transmission direction, and is lightweight. Further, since the heat insulating waveguide can be manufactured by diverting a normal printed circuit board manufacturing technique, the processability is easy and the cost can be greatly reduced.
この場合、空所部内の誘電体板の板面に、該誘電体板の板面の金属層につながってインピーダンス整合用金属パターンを突設すると、接続される導波管に対するインピーダンス整合を必要とする時に、断熱導波管自身に整合部を付加することができて、容易にマッチングをとることができる。 In this case, if a metal pattern for impedance matching is projected on the plate surface of the dielectric plate in the void portion and connected to the metal layer on the plate surface of the dielectric plate, impedance matching to the connected waveguide is required. When this is done, a matching portion can be added to the heat insulating waveguide itself, and matching can be easily achieved.
本発明で金属層は、使用周波数帯の高周波電流の浸透厚さに対し5倍以上の厚さを有していることが好ましい。 In the present invention, the metal layer preferably has a thickness of 5 times or more the penetration thickness of the high-frequency current in the operating frequency band.
本発明では、断熱導波管材料として誘電体板を使う。この誘電体板の使用による優位性について説明する。 In the present invention, a dielectric plate is used as the heat insulating waveguide material. The superiority of this dielectric plate will be described.
断熱導波管の断熱効果は、該断熱導波管の接続端での温度差で評価できる。式1と式2は、該断熱導波管の物性定数と寸法及び伝熱量の間系を示すもので良く知られている。 The heat insulating effect of the heat insulating waveguide can be evaluated by the temperature difference at the connection end of the heat insulating waveguide. Equations (1) and (2) are well known to show the system between the physical constants, dimensions, and heat transfer amount of the heat insulating waveguide.
ΔT=Q・R 〔K〕 ……式1
R=L/(λ・S) 〔K/W〕 ……式2
ここで、ΔTは断熱導波管の接続端での温度差〔K〕、Qは伝熱量〔W〕、Rは断熱導波管の熱抵抗〔K/W〕、Lは断熱導波管の長さ〔m〕、λは断熱導波管の熱伝導率〔W/(m・K)〕、Sは断熱導波管の接続面の表面積である。
ΔT = Q · R [K] ...... Equation 1
R = L / (λ · S) [K / W] ......
Here, ΔT is the temperature difference [K] at the connection end of the adiabatic waveguide, Q is the heat transfer amount [W], R is the thermal resistance of the adiabatic waveguide [K / W], and L is the adiabatic waveguide. The length [m], λ is the thermal conductivity [W / (m · K)] of the heat insulating waveguide, and S is the surface area of the connection surface of the heat insulating waveguide.
1式と2式から3式を導出し、説明を分かり易くする。 3 formulas are derived from 1 formula and 2 formulas to make the explanation easy to understand.
ΔT=(Q・L)/(λ・S) 〔K〕 ……式3
断熱効果を評価する場合、一定の伝熱量を許容した時、断熱導波管の接続端間の温度差が大きいほど優れていると言える。式3から下記のことが明らかになる。
ΔT = (Q · L) / (λ · S) [K] ......
When the heat insulation effect is evaluated, when a certain amount of heat transfer is allowed, it can be said that the larger the temperature difference between the connection ends of the heat insulation waveguide, the better. From
(a)熱伝導率λは、小さいほど良い。 (A) The smaller the thermal conductivity λ, the better.
(b)表面積Sは、小さいほど良い。 (B) The smaller the surface area S, the better.
(c)長さLは、長いほど良い。(しかし、大型化を招く。)
まず、低熱伝導率は金属から誘電体に変更することで実現し、小表面積はほとんどの熱伝導に関与する金属導体の断面積が支配的になるので、該金属導体の厚さを薄くすることで実現できる。
(C) The longer the length L, the better. (However, it causes an increase in size.)
First, low thermal conductivity is realized by changing from metal to dielectric, and the small surface area is dominated by the cross-sectional area of the metal conductor that participates in most heat conduction, so the thickness of the metal conductor should be reduced. Can be realized.
上記2定数を決めることで、断熱導波管の接続端での温度差ΔTは十分大きくなるので、長さLは入手性の良い市販の誘電体基板等を使うことができる。 By determining the above two constants, the temperature difference ΔT at the connection end of the heat insulating waveguide becomes sufficiently large, so that a commercially available dielectric substrate having a highly available length L can be used.
次に、具体例について説明する。 Next, a specific example will be described.
図1及び図2は本発明に係る断熱導波管の最良の形態における第1例を示したもので、図1は本例の断熱導波管の使用状態の縦断面図、図2は本例の断熱導波管の斜視図である。なお、前述した図17及び図18と対応する部分には、同一符号を付けて示している。 1 and 2 show a first example of the best mode of the heat insulating waveguide according to the present invention. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of the heat insulating waveguide of this example in use, and FIG. It is a perspective view of the example heat insulation waveguide. Note that portions corresponding to those in FIGS. 17 and 18 described above are denoted by the same reference numerals.
この断熱導波管5Aは、誘電体板13が用いられている。誘電体板13の材質は本例ではガラスエポキシで、長辺(横方向)と短辺(縦方向)の寸法がX,Yで、板厚がLとなっている。この誘電体板13には、板厚方向に方形の電波通過孔14があけられている。該電波通過孔14の内面及び誘電体板13の両板面の全面または電波通過孔14につながる一部の両板面に銅製の導体膜で構成された金属層15,16が張りつけて支持されている。電波通過孔14の長辺寸法(横方向寸法)と短辺寸法(縦方向寸法)はA,B、金属層15,16の厚さはTとなっている。
A
このような断熱導波管5Aの両板面には、本例では導波管形マイクロ波増幅器3と導波管サーキュレータ4の各導波管がフランジ3F,4Fを介して接続されている。誘電体板13の方形の電波通過孔14は、両側の導波管形マイクロ波増幅器3と導波管サーキュレータ4の各導波管の方形の電波通過孔と同じ大きさになっている。
In this example, the waveguides of the waveguide
断熱導波管5Aの口径をA,B、金属層15,16の厚さをT、伝熱量をQとした時の温度差ΔTを求めるために式4を示す。
In order to obtain the temperature difference ΔT when the diameter of the
ΔT=(Q・L1)/(λ1・S1+λ2・S2) 〔K〕 ……式4
ここで、L1は誘電体板13の厚さ、λ1は誘電体板13の熱伝導率、S1は誘電体板13の接続面表面積、λ2は金属層15,16の熱伝導率、S2は金属層15,16の断面積である。
ΔT = (Q · L1) / (λ1 · S1 + λ2 · S2) [K].
Here, L1 is the thickness of the
式3は従来技術の断熱導波管5Aを用いた時の温度差ΔTであり、式4は本発明の断熱導波管5Aを用いた時の温度差ΔTである。両者を比較して、同一の温度差ΔTと伝熱量Qを得るために必要な断熱導波管5Aの長さLとL1を比較することで、本発明の効果がわかる。
この時、導波管形マイクロ波増幅器3と導波管サーキュレータ4の各導波管間を通過するマイクロ波は金属層15で構成された導波管を損失なく通過できるので、回路のマイクロ波特性は悪影響を受けることがない。
At this time, the microwave passing between the waveguides of the waveguide
この時の断熱効果を式4により求めると、温度差ΔTを50K得るために必要な誘電体板の厚さLは3.5mmで、従来技術の断熱導波管5Aの長さL=70mmに対し、大幅に小型化できる。
When the heat insulation effect at this time is obtained by
計算に用いた物性定数と寸法および伝熱量は、下記のとおりである。 The physical property constants, dimensions, and heat transfer used for the calculation are as follows.
λ1=0.4〔W/(m・K)〕、
λ2=398〔W/(m・K)〕、
S1=0.0052m2、
S2=0.0000123m2、
T=50μm、
Q=100W
図3乃至図5は本発明に係る断熱導波管の最良の形態における第2例を示したもので、図3は本例の断熱導波管の使用状態の縦断面図、図4は本例の断熱導波管の斜視図、図5は本例の断熱導波管の等価回路である。なお、前述した図1及び図2と対応する部分には、同一符号を付けて示している。
λ1 = 0.4 [W / (m · K)],
λ2 = 398 [W / (m · K)],
S1 = 0.0052m 2 ,
S2 = 0.0000123 m 2 ,
T = 50 μm,
Q = 100W
3 to 5 show a second example of the best mode of the heat insulating waveguide according to the present invention. FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the heat insulating waveguide of this example in use, and FIG. FIG. 5 is a perspective view of the heat insulating waveguide of the example, and FIG. 5 is an equivalent circuit of the heat insulating waveguide of the present example. The parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals.
本例の断熱導波管5Aの第1例の断熱導波管5Aとの違いは、本例の断熱導波管5Aはの導波管口径の短辺寸法(縦方向寸法)をCに縮小していることで、他は同じである。
The difference between the
このように導波管口径の短辺寸法を部分的に縮小し、伝送基本モードであるTE10モードに対し電磁界的不連続を発生させた時の等価回路は、図5のように容量性リアクタンスが分岐接続された回路になることは良く知られていることである。この容量性リアクタンスを装荷する目的は、導波管形マイクロ波増幅器3と導波管サーキュレータ4の各導波管のインピーダンスに整合させるためである。
In this way, when the short side dimension of the waveguide diameter is partially reduced and an electromagnetic discontinuity is generated with respect to the TE10 mode, which is the fundamental transmission mode, an equivalent circuit is shown in FIG. It is well known that the circuit becomes a branch-connected circuit. The purpose of loading this capacitive reactance is to match the impedance of each waveguide of the waveguide
図6乃至図8は本発明に係る断熱導波管の最良の形態における第3例を示したもので、図6は本例の断熱導波管の使用状態の縦断面図、図7は本例の断熱導波管の斜視図、図8は本例の断熱導波管の等価回路である。なお、前述した図1及び図2と対応する部分には、同一符号を付けて示している。 6 to 8 show a third example of the best mode of the heat insulating waveguide according to the present invention. FIG. 6 is a longitudinal sectional view of the heat insulating waveguide of this example in use, and FIG. FIG. 8 is a perspective view of the heat insulating waveguide of the example, and FIG. 8 is an equivalent circuit of the heat insulating waveguide of the present example. The parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals.
本例の断熱導波管5Aの第1例の断熱導波管5Aとの違いは、本例の断熱導波管5Aはの導波管口径の長辺寸法(横方向寸法)をDに縮小していることで、他は同じである。
The difference between the
このように導波管口径の長辺寸法を部分的に縮小し、伝送基本モードであるTE10モードに対し電磁界的不連続を発生させた時の等価回路は、図8のように誘導性リアクタンスが分岐接続された回路になることは良く知られていることである。この誘導性リアクタンスを装荷する目的は、導波管形マイクロ波増幅器3と導波管サーキュレータ4の各導波管のインピーダンスに整合させるためである。
In this way, when the long side dimension of the waveguide diameter is partially reduced and an electromagnetic discontinuity is generated with respect to the TE10 mode, which is a fundamental transmission mode, an equivalent circuit is shown in FIG. It is well known that the circuit becomes a branch-connected circuit. The purpose of loading this inductive reactance is to match the impedance of each waveguide of the waveguide
図9及び図10は本発明に係る断熱導波管の最良の形態における第4例を示したもので、図9は本例の断熱導波管の使用状態の縦断面図、図10は本例の断熱導波管の斜視図である。なお、前述した図1及び図2と対応する部分には、同一符号を付けて示している。 9 and 10 show a fourth example of the best mode of the heat insulating waveguide according to the present invention. FIG. 9 is a longitudinal sectional view of the heat insulating waveguide of this example in use, and FIG. It is a perspective view of the example heat insulation waveguide. The parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals.
本例の断熱導波管5Aの第1例の断熱導波管5Aとの違いは、電波通過孔14の内面に金属層15を設けずに、代わりに誘電体板13の電波通過孔14の内壁に沿った周囲の部分に、所定間隔で多数のスルーホール17が板厚方向に設けられ、各スルーホール17内の導体18で誘電体板13の両板面の金属層16が電位を等しくするように電気的に接続されている。即ち、スルーホール17内の導体18は、誘電体板13の両側に張られた金属層16同士を最短で接続し、高周波的に接地電位を同一にしている。
The difference between the
このため、比較的低い周波数では管内波長が長いので、マイクロ波特性は実用上問題なく伝送できる。なお、スルーホール17のピッチ(間隔)は、使用周波数帯に応じ細かくしたり、電波通過孔14の回りに2重、3重にするなど電気的要求性能によって最適化すれば良い。
For this reason, since the guide wavelength is long at a relatively low frequency, the microwave characteristics can be transmitted without any practical problem. Note that the pitch (interval) of the through
図11及び図12は本発明に係る断熱導波管の最良の形態における第5例を示したもので、図11は本例の断熱導波管の使用状態の縦断面図、図12は本例の断熱導波管の斜視図である。なお、前述した図1及び図2と対応する部分には、同一符号を付けて示している。 11 and 12 show a fifth example of the best mode of the heat insulating waveguide according to the present invention. FIG. 11 is a longitudinal sectional view of the heat insulating waveguide of this example in use, and FIG. It is a perspective view of the example heat insulation waveguide. The parts corresponding to those in FIGS. 1 and 2 described above are denoted by the same reference numerals.
本例の断熱導波管5Aの第1例の断熱導波管5Aとの違いは、誘電体板13に電波通過孔14を設けず、代わりに誘電体板13の両板面の相対応する方形の空所部19を除いた周囲の部分に銅製の導体膜で構成された金属層16が支持されている。誘電体板13には、空所部19の周囲の部分に所定間隔で多数のスルーホール17が板厚方向に設けられ、各スルーホール17内の導体18で誘電体板13の両板面の金属層16は電位を等しくするように電気的に接続されている。この場合、誘電体板13は誘電体損失が小さい例えばテトラフルオロエチレン等で形成されている。
The difference between the
このような断熱導波管5Aでは、誘電体板13がテトラフルオロエチレン等の誘電体損失が小さい材質の場合、動作周波数の管内波長に比べ十分小さい誘電体厚さLであれば、インピーダンスの不連続は実用上無視できる。 この時のLは、目安として管内波長の1/30程度とすればよい。
In such a
図13乃至図15は本発明に係る断熱導波管の最良の形態における第6例を示したもので、図13は本例の断熱導波管の使用状態の縦断面図、図14は本例の断熱導波管の斜視図、図15は本例の断熱導波管の等価回路である。なお、前述した本発明の第5例を示す図11及び図12と対応する部分には、同一符号を付けて示している。 FIGS. 13 to 15 show a sixth example of the best mode of the heat insulating waveguide according to the present invention. FIG. 13 is a longitudinal sectional view of the heat insulating waveguide of this example in use, and FIG. The perspective view of the heat insulation waveguide of an example and FIG. 15 are the equivalent circuits of the heat insulation waveguide of this example. Note that portions corresponding to those in FIGS. 11 and 12 showing the fifth example of the present invention described above are denoted by the same reference numerals.
本例の断熱導波管5Aの第5例の断熱導波管5Aとの違いは、誘電体板13の両板面のうち、片側(若しくは両側)の空所部19に、金属層16に連続させて金属層からなる四角形のインピーダンス整合用金属パターン20が突設されている。
The difference between the
この金属層からなるインピーダンス整合用金属パターン20の突出部が、伝送基本モードであるTE10モードに対し電磁界的不連続を発生させた時の等価回路は、図15のように容量性リアクタンスが分岐接続された回路になることは良く知られていることである。この容量性リアクタンスを装荷する目的は、導波管形マイクロ波増幅器3と導波管サーキュレータ4の各導波管のインピーダンスに整合させるためである。
The equivalent circuit when the protruding portion of the impedance matching
上記説明の誘電体板13は、通常プリント基板として使われているものをそのまま流用すると、外形加工やスルーホール形成およびパターン形成などは従来のプリント基板製造技術で対応できるので、特別な製造設備などは不要である。
When the
上記各例では、誘電体板13に方形の電波通過孔14をあけるか、誘電体板13の両板面の金属層16に方形の空所部19を設けた例について示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば誘電体板13に円形の電波通過孔14をあけるか、誘電体板13の両板面の金属層16に円形の空所部19を設ける等の構造の断熱導波管にも本発明を適用することができる。
In each of the above-described examples, a rectangular radio
1,2 端子
3 導波管形マイクロ波増幅器
4 導波管サーキュレータ
5 接続導波管
5A 断熱導波管
6 ダミーロード
7 電波通過孔
8 電波通過孔
9 誘電体管
10 金属層
11 フランジ部
12 金属層
13 誘電体板
14 電波通過孔
15,16 金属層
17 スルーホール
18 導体
19 空所部
20 インピーダンス整合用金属パターン
DESCRIPTION OF
Claims (6)
6. The heat insulating waveguide according to claim 1, wherein the metal layer has a thickness that is five times or more the penetration thickness of a high-frequency current in a use frequency band. .
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- 2003-12-26 JP JP2003432734A patent/JP2005192038A/en active Pending
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