JP2005269589A - 導波管ステップツイスト - Google Patents

Abstract

【課題】導波管ツイストにおいて、小型化するとともに、汎用工作機械で容易に製造する事を可能にする。
【解決手段】ツイスト回転角の半分の角度に傾けた直方体空洞３１を挿入する事により、電磁波を透過させることができるという性質を利用して、電磁波を進行方向軸回りに回転させる。挿入する直方体空洞３１は波長の数分の１と短尺で、製造も容易であり、さらに導波管フランジ一体型とする事で小型化できる。
【選択図】図３

Description

発明の詳細な説明

本発明は、マイクロ波等の高周波数の電磁波を伝送する導波管の途中に直列に接続し、その電磁波を進行方向軸回りに回転させる導波管ツイストに関する。

従来技術において、導波管の面を進行方向軸回りに回転させるためには、図４に示すようにＥコーナーとＨコーナーの導波管を組み合わせて使用する。これはＥコーナー４２Ａ、Ｈコーナー４３及びＥコーナー４２Ｂの、Ｅコーナー計２個とＨコーナー１個の組み合わせ、もしくはＨコーナー２個とＥコーナー１個の組み合わせにより可能である。この技術において電磁波の透過特性は、ＥコーナーとＨコーナーそれぞれの特性で決定される。

前記従来技術の他には図５に示すようなツイスト導波管の使用がある。この技術において、ツイスト導波管５１は緩やかにねじれており、導波管内で電磁波は進行方向軸回りに回転する。

発明が解決しようとする課題

しかしながら以上の従来技術によれば、図４のＥコーナーとＨコーナーの組み合わせは、同一軸で回転できないため配置について考慮が必要である。またＥコーナー、Ｈコーナーそれぞれは少なくとも波長の半分程度の長さを要し、組み合わせた結果全体では波長の数倍以上のスペースを必要とする問題点がある。

図５のツイスト導波管は緩やかにねじれている形状を要求されるため、徐々にねじ曲げる製造工程に特殊な治具や機械等の専用の設備を要する。ねじ曲げる工程は何度も重ねられるため製造コストが高い。特に大電力用の導波管は銅製で肉厚であり、ねじ曲げるのは至難である。また電磁波の透過特性に関しては繰り返しの試験を要する。さらにこのツイスト導波管は配置に波長の５〜１０倍程度の長さを必要とする問題点がある。

そこで本発明は上記問題点に鑑みなされたもので、長さは波長の数分の１〜波長程度と小型化が可能であると同時に、汎用工作機械のみでの加工が可能であり、整形用の特殊工具などの治具を必要とせず容易に製造できる導波管ツイストを提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

以上の課題を解決するために、請求項１にかかる本発明の導波管ステップツイストは、ツイスト回転角の半分の角度に傾けた直方体空洞を挿入する事を特徴としている。

図１は導波管を伝わるＴＥ１０モードの電磁波を進行方向軸線１３回りに９０度回転させる場合の斜視図である。導波管１２Ａを伝わるＴＥ１０モードの電磁波は、４５度傾けた直方体空洞１１に伝送される。

直方体空洞１１は前後の導波管である導波管１２Ａと導波管１２Ｂに対して半分の角度に傾けてあるため、この直方体空洞１１から見た前後の導波管との結合定数は等しくなる。

前記直方体空洞１１の長さを調節してＴＥ１０１モードの空洞共振器とする事で、対象の周波数の電磁波を導波管１２Ｂへ完全に透過させることができる。

また請求項２にかかる本発明の導波管ステップツイストは、導波管フランジと一体型とする事により小型化でき、汎用工作機械のみで容易に製造が可能であることを特徴とする。

図１の直方体空洞１１単体は汎用工作機械もしくは板金加工などの手段により製造できる。その直方体空洞を含む構造物に直接導波管フランジを加工、もしくは対称な２枚の導波管フランジと接合して一体型とする事により、波長の数分の１〜波長程度に小型化した導波管ツイストを製造できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。その説明ではさらなる実施例を取り上げる。

実施例１． 図２は本発明の実施例１の真空対応導波管ステップツイストの構成を示す斜視図である。この図に示すように導波管ステップツイストを小型化するため、直方体空洞を含む構造物に、真空対応導波管フランジと同様の真空シール２５及びボルト挿入孔２６Ａを直接加工して、真空対応導波管ステップツイスト２としている。

前記の構成により、導波管フランジ２４Ａ付の導波管２２Ａ、及び導波管フランジ２４Ｂ付の導波管２２Ｂを、ボルト挿入孔２６Ａ及びボルト挿入孔２６Ｂを用いて真空対応導波管ステップツイスト２に接続できるようになっている。

図２の実施例によれば、Ｃ−バンド帯（波長〜６ｃｍ）で軸線２３回りに９０度回転させる真空対応導波管ステップツイストを設計製作した場合、全長は２ｃｍ以下とすることが可能である。

またこの導波管ステップツイストは、汎用機械のみで加工できる形状であり、製造が容易である。電磁波の波長の長い場合についても、同様の形状で板金加工により簡便に製造する事が可能である。

このように製造した実施例１の導波管ステップツイストの電気的特性としては、中心周波数から１０％離れた周波数においても透過率が９９％以上と非常に良く、広い帯域において十分な透過率が得られる。

さらに計算機シミュレーションは本実施例のような電磁波機器の開発には必須であるが、この導波管ステップツイストは形状が単純であるため、シミュレーションのための形状作製が容易であると同時に、中心周波数を０．１％以下という非常に高い精度で求る事が可能である。

実施例２． 実施例１における図２の真空フランジでは超高真空大電力には対応できないため、図３に示すように２枚の超高真空大電力対応導波管フランジを別に用意して、直方体空洞の両側に直付けで接合を行った導波管ステップツイストがある。

図３は実施例２の超高真空大電力対応導波管ステップツイストの構成を示す斜視図である。この導波管ステップツイストでは真空ガスケット溝３５とボルト挿入孔３６が設けられた超高真空大電力対応フランジ３４Ａ及び３４Ｂを、ロウ付けなどの接合方法により、直方体空洞３１を含む構造体に接合を行っている。

前記の構成により、この導波管ステップツイストに超高真空大電力対応フランジを持つ導波管コンポーネントを接続することができる。

図３の実施例によれば、Ｃ−バンド帯（波長〜６ｃｍ）で軸線３３回りに９０度回転する超高真空大電力対応導波管ツイストを設計製作した場合、３４Ａ、３４Ｂの超高真空大電力対応導波管フランジを含めて全長は５ｃｍ以下とすることが可能である。

発明の効果

以上説明したように、本発明によれば、導波管を伝わるＴＥ１０モードの電磁波を進行方向軸回りに任意角度回転させる導波管ツイストにおいて、ツイスト回転角の半分の角度に傾けた直方体空洞を挿入することで、対象の周波数の電磁波を完全に透過させることが可能である。

また導波管ステップツイストにおいて挿入する直方体空洞は単純な形状であり、汎用工作機械のみで容易に製造が可能で、その結果製造コストが低減できる。また直方体空洞自体の長さは波長の数分の１と短尺であり、導波管フランジを直接加工もしくは直付けして一体型とする事で小型化できるという利点がある。

本発明である導波管ステップツイストの構成を示す斜視図である。 本発明の一実施例としての真空対応導波管ステップツイストを示す斜視図である。 本発明の他の実施例としての超高真空大電力対応導波管ステップツイストを示す斜視図である。 従来使用されていたＥコーナーとＨコーナーの組み合わせの斜視図である． 従来使用されていたツイスト導波管の斜視図である。

符号の説明

１１ 直方体空洞
１２Ａ，１２Ｂ 導波管
１３ 軸線
２ 真空対応導波管ステップツイスト
２１ 直方体空洞
２２Ａ，２２Ｂ 導波管
２３ 軸線
２４Ａ，２４Ｂ 導波管フランジ
２５ 真空シール
２６Ａ，２６Ｂ ボルト挿入孔
３ 超高真空大電力対応導波管ステップツイスト
３１ 直方体空洞
３２Ａ，３２Ｂ 導波管
３３ 軸線
３４Ａ，３４Ｂ 超高真空大電力対応導波管フランジ
３５ 真空ガスケット溝
３６ ボルト挿入孔
４１Ａ，４１Ｂ，４１Ｃ，４１Ｄ 導波管
４２Ａ，４２Ｂ Ｅコーナー
４３ Ｈコーナー
５１ ツイスト導波管
５２Ａ，５２Ｂ 導波管フランジ

Claims (2)

1. 導波管を伝わるＴＥ１０モードの電磁波を進行方向軸回りに任意角度回転させる導波管ツイストにおいて、対象の周波数の電磁波を透過させるために、ツイスト回転角の半分の角度に傾けた直方体空洞を間に挟む構成を持つことを特徴とする導波管ステップツイスト。
2. 導波管フランジと一体化する事により、小型化が可能であると同時に、汎用工作機械のみで加工が可能であることを特徴とする請求項１記載の導波管ステップツイスト。

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