JP2005311978A - 同軸導波管変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 導波管の短絡面から給電でき、多層化した導波管構造においても小型化を図ることが可能な同軸導波管変換器を提供する。
【解決手段】 導波管広壁面との間で容量構造を持つ励振素子と、前記励振素子に接続され、導波管短絡面から延びるマイクロストリップ構造の給電線路とを有する。前記励振素子は、前記導波管短絡面に沿って延長され、一端が前記給電線に接続される第１の部分と、前記導波管広壁面に沿って延長されるとともに、一端が前記第１の部分の他端に接続され、他端が開放端とされる第２の部分とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、同軸導波管変換器に係り、特に、マイクロ波等の送受信器に使用され、線路構造を同軸線路から導波管線路へと変換する同軸導波管変換器に関する。

図５は、従来の磁界結合形の同軸導波管変換器を説明するための図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。
図５において、２７は給電素子、２８は調整用スタブ、２９はフランジ、導波管広壁面方向に多層化した断面構造を採用する場合には、３２は導波管、３４は高周波コネクタ、３５は短絡用ネジである。
一般に、図５に示すように、磁界結合形の同軸導波管変換器は、導波管３２の短絡面から伸ばした給電素子２７を、導波管３２の広壁面に短絡させて、その給電素子２７に流れる電流により発生する磁界と、導波管伝播モードの磁界とを結合することで、同軸線路から導波管線路への変換を行うものである。
図６は、従来の電界結合型の同軸導波管変換器を説明するための図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。
同図において、３６は給電素子、３７は調整用スタブ、３８はフランジ、４１は導波管、４３は高周波コネクタである。
一般に、図６に示すように、電界結合形の同軸導波管変換器は、導波管４１の広壁面から伸ばした先端開放の給電素子３６を、導波管伝播モードの電界成分の最大点に挿入し、給電素子３６により発生する電界と、導波管伝播モードの電界とを結合することで、同軸線路から導波管線路への変換を行うものである。

前述の図５に示す磁界結合形の同軸導波管変換器では、給電素子２７を導波管３２の広壁面に短絡する必要があり、導波管３２と給電素子２７の両方に短絡用の加工が必要であり、電界結合型の同軸導波管変換器と比較して加工が多く調整が難しいという問題点があった。
一方、前述の図６に示す電界結合形の同軸導波管変換器では、給電素子３６が導波管４１の広壁面から挿入され、かつ、給電素子３６が挿入される広壁面と反対側の広壁面に調整用スタブ３７を形成する必要がある為、導波管広壁面方向に多層化した断面構造をとる同軸導波管変換器では給電できないという問題があった。
以上説明したように、導波管広壁面方向に多層化した断面構造をとる同軸導波管変換器は短絡面からのみ給電が可能であり、そのため、従来、導波管広壁面方向に多層化した断面構造を採用する場合には、図７に示すように、磁界結合形の同軸導波管変換器が使用されていた。
図７は、従来の導波管広壁面方向に多層化した断面構造を採用した磁界結合形の同軸導波管変換器を説明するための図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図である。
図５において、２７は給電素子、２８は調整用スタブ、２９はフランジ、３２は導波管、３４は高周波コネクタ、３５は短絡用ネジである。
図７において、４４，４５，４６，４７は給電素子、４８，４９，５０，５１は調整用スタブ、５２はフランジ、５７は導波管、５９，６０は高周波コネクタである。

しかしながら、この図７に示す同軸導波管変換器では、調整用スタブ（４８〜５１）を取り付ける関係上、給電素子（４４，４５）と、給電素子（４６，４７）とを、それぞれ逆方向に導波管に短絡する必要があった。
そのため、給電素子（４４，４５）と、給電素子（４６，４７）とを流れる電流が逆方向となり、その結果、高周波コネクタ５９と、高周波コネクタ６０とから入力される高周波信号の位相を、フランジ面において同相とするために、給電素子（４６，４７）の位置を、管内波長（λｇ）の１／２の奇数倍となるオフセット長分長くする必要があり、全長が大きく、構造が複雑になるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、導波管の短絡面から給電でき、導波管広壁面方向に多層化した断面構造を採用する場合においても小型化を図ることが可能な同軸導波管変換器を提供することにある。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
前述の目的を達成するために、本発明の同軸導波管変換器は、導波管広壁面との間で容量構造を持つ励振素子と、前記励振素子に接続され、導波管短絡面から延びるマイクロストリップ構造の給電線路とを有することを特徴とする。
ここで、前記励振素子は、前記導波管短絡面に沿って延長され、一端が前記給電線に接続される第１の部分と、前記導波管広壁面に沿って延長されるとともに、一端が前記第１の部分の他端に接続され、他端が開放端とされる第２の部分とを有する。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明の同軸導波管変換器によれば、導波管の短絡面から給電でき、導波管広壁面方向に多層化した断面構造を採用する場合においても小型化を図ることが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
［実施例１］
図１は、本発明の実施例１の同軸導波管変換器の概略構成を示す斜視図であり、図２は、図１に示す同軸導波管変換器の側面図である。
図１、図２において、１は励振素子、１ａは励振素子１の第１の部分、１ｂは励振素子１の第２の部分、２は給電線、３は導波管、４はフランジ、５は高周波コネクタである。
また、図２に示すように、励振素子１は、導波管３の短絡面に沿って延長され、一端が給電線２に接続される第１の部分（１ａ）と、導波管３の広壁面に沿って延長されるとともに、一端が第１の部分（１ａ）の他端に接続され、他端が開放端とされる第２の部分（１ｂ）とで構成される。
本実施例の同軸導波管変換器において、高周波コネクタ５から入力された高周波信号は、給電線２を通り励振素子１を励振する。励振された励振素子１からは、導波管３の広壁面に垂直な電界が発生する。
励振素子１の第２の部分（１ｂ）を、導波管３の広壁面中心に配置すれば、同様に広壁面中心部が最も電界の強い導波管基本モード（ＴＥ_１０モード）を励起できる。
従って、導波管短絡面からの給電においても、電界結合による導波管モードの励起が可能となる。

図３は、図１に示す同軸導波管変換器に無反射終端器を取付けた場合の、反射減衰量と周波数の関係を示すグラフである。
この図３から分かるように、本実施例の同軸導波管変換器では、入力された高周波信号は、使用中心周波数（４．５ＧＨｚ）において、ほとんど導波管に伝達されていることがわかる。
なお、導波管３の短絡面から励振素子１までの距離をＬ１、励振素子１の長さ（すなわち、第１の部分（１ａ）と第２の部分（１ｂ）とを加算した長さ）をＬ２とするとき、Ｌ１，Ｌ２は、下記（１）、（２）式を満足する値とされる。
［数１］
０．８×（λｏ／４）≦Ｌ１≦１．２×（λｏ／４）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （１）
０．８×（λｇ／４）≦Ｌ２≦１．２×（λｇ／４）
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ （２）
但し、λｏは、使用中心周波数の自由空間波長、λｇは、管内波長である。また、使用中心周波数とは、使用が予定されている周波数帯域における中心の周波数を意味する。
以上説明したように、本実施例の同軸導波管変換器では、導波管内にマイクロストリップ給電による励振素子１（所謂、容量装荷アンテナ）を設け、この励振素子１により導波管基本モード（ＴＥ_１０モード）を励起するようにしたので、導波管短絡面から給電することが可能となる。
さらに、本実施例では、磁界結合形の様に給電素子を短絡する必要が無い為、簡素な構造の同軸導波管変換器を得ることができる。

［実施例２］
図４は、本発明の実施例２の同軸導波管変換器を説明するための図であり、同図（ａ）は正面図、同図（ｂ）は側面図、同図（ｃ）は下平面図である。
図４において、１０，１１，１２，１３は励振素子、１６，１８は給電線、１９は導波管、１４はフランジ、２１，２２，２３は高周波コネクタである。
本実施例は、導波管広壁面方向に多層化した断面構造を採用した同軸導波管変換器であり、前述の実施例と同様の構造を２行、２列に、導波管広壁面方向に多層化したものである。
本発明の同軸導波管変換器では、導波管の短絡面から給電することが可能であるので、導波管の広壁面方向に多層化した断面構造を採用することが可能であり、かつ、従来の磁界結合形の様に給電素子を短絡する必要が無い為、導波管の広壁面方向に多層化した断面構造を採用する場合においても小型化を図ることが可能となる。
このため、本実施例では、簡素な構造で導波管広壁面に多層化した同軸導波管変換器を得ることができる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例１の同軸導波管変換器の概略構成を示す斜視図である。 図１に示す同軸導波管変換器の側面図である。 図１に示す同軸導波管変換器において、無反射終端器を接続した場合の周波数と反射減衰量の関係を示すグラフである。 本発明の実施例２の同軸導波管変換器を説明するための図である。 従来の磁界結合形の同軸導波管変換器を説明するための図である。 従来の電界結合型の同軸導波管変換器を説明するための図である。 従来の導波管広壁面方向に多層化した断面構造を採用した磁界結合形の同軸導波管変換器を説明するための図である。

符号の説明

１，１０，１１，１２，１３ 励振素子
１ａ 励振素子１の第１の部分
１ｂ 励振素子１の第２の部分
２，１６，１８ 給電線
３，１９，３２，４１，５７ 導波管
４，１４，２９，３８，５２ フランジ
５，２１，２２，２３，３４，４３，５９，６０ 高周波コネクタ
２７，４４，４５，４６，４７ 給電素子
２８，３７，４８，４９，５０，５１ 調整用スタブ
３５ 短絡用ねじ

Claims (3)

1. 導波管広壁面との間で容量構造を持つ励振素子と、
   前記励振素子に接続され、導波管短絡面から延びるマイクロストリップ構造の給電線路とを有することを特徴とする同軸導波管変換器。
2. ｍ、ｎを２以上の整数とするとき、導波管広壁面との間で容量構造を持つ（ｍ×ｎ）個の励振素子と、
   前記各励振素子に接続され、導波管短絡面から延びるマイクロストリップ構造の（ｍ×ｎ）個の給電線路とを有し、
   導波管広壁面方向において、前記励振素子と前記給電線路とを、ｍ行ｎ列に多層化したことを特徴とする同軸導波管変換器。
3. 前記励振素子は、前記導波管短絡面に沿って延長され、一端が前記給電線に接続される第１の部分と、
   前記導波管広壁面に沿って延長されるとともに、一端が前記第１の部分の他端に接続され、他端が開放端とされる第２の部分とを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の同軸導波管変換器。
   

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