JP2010187420A - 導波管ダイプレクサ及び導波管 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、簡便にして容易に高精密な製作を実現して、高性能化を実現し得るようにすることにある。
【解決手段】導波管路１４を形成する第１乃至第３の直管部１４１、１４２、１４３を、第１乃至第７の板状体１０１〜１０７の複数の板材をそれぞれ積重配置して所望の導波管路形状を形成するように積層構成し、所期の目的を達成したものである。
【選択図】 図２

Description

この発明は、例えば通信機器やレーダ装置等に用いられる導波管ダイプレクサ及び導波管に関する。

一般に、導波管ダイプレクサは、図１０に示すようにダイプレクサー本体の外周壁に送信ポート、受信ポート及びアンテナポートが形成される。これら送信ポート１、受信ポート２及びアンテナポート３は、ダイプレクサー本体４内に穿設された導波管路４ａを介して連通される。このような導波管ダイプレクサは、そのダイプレクサー本体４の送信ポート１、受信ポート２及びアンテナポート３に対して図示しない送信機、受信機及びアンテナが連結されて所望の通信システムが構成される。

ところで、このような導波管ダイプレクサは、送信ポート１及び受信ポート２の形成される第１の金属ブロック４ｂと、アンテナポート３の形成される第２の金属ブロック４ｃとを図１１に示す第３の金属ブロック４ｄで挟持して形成される。これら第１乃至第３の金属ブロック４ｂ、４ｃ、４ｄは、切削加工等の機械加工を施して形成されて、相互間で連通する所望のフィルター構造や、インピーダンス整合器構造等の所望の形状の導波管路が形成される。

上記導波管路４ａは、第１乃至第３の金属ブロック４ｂ、４ｃ、４ｄで形成される第１乃至第３の管路５ａ、５ｂ、５ｃが連通されて構成され、その第１及び第２の金属ブロック４ｂ、４ｃの第１及び第２の管路５ａ、５ｂが上記送信ポート１と受信ポート２及びアンテナポート３に連通される。そして、このような導波管路４ａは、その第３の金属ブロック４ｄの第３の管路５ｃのうち第１の金属ブロック４ｂの第１の管路５ａ及び第２の金属ブロック４ｃの第２の管路５ｂに連通される側壁Ａ（図１０参照）を所望の傾斜角を有して形成し、その第３の金属ブロック４ｄの第３の管路５ｃの四隅角Ｒ（図１１参照）を直角形状に形成することにより、挿入された信号の反射が抑制されて挿入損失が軽減され、高精度な分路・結合特性が確保される。

しかしながら、上記導波管ダイプレクサでは、その機械加工精度の関係から、第３の金属ブロック４ｄの第３の管路５ｃの四隅角Ｒを直角に切削することが困難で、図１１に示すように若干の弧を描いてしまうために、導波管特性が低下されるという問題を有する。また、機械加工の製作性により、第３の金属ブロック４ｄの第３の管路５ｃの側壁Ａを、挿入された信号の反射を抑制するように所定の傾斜角を有して形成するのが困難で、略垂直形状となってしまうために（図１０参照）、入射した信号が側壁Ａで反射して信号損出を招くという問題を有する。特に、これらの問題は、小形化の促進を図ると、顕著となる。

また、その導波管路４ａの構造上、管路をオーバーハング形状等の複雑な形状に切削加工するのが困難なために、高精度なフィルター構造を形成するのが困難で、設計に自由度が劣るという問題を有する。

係る事情は、上記導波管ダイプレクサに限ることなく、例えばレーダ装置等に設けられ、送信機からの電波をアンテナに導き、あるいはアンテナで受信した信号を受信機に供給するのに用いられる導波管においても同様である。

即ち、導波管には、その途中管路にフィルタを構成したり、インピーダンス整合器を構成したりする場合、その管路内を、上記オーバーハング形状等に複雑な形状に切削加工を施すことが要求される。

しかしながら、上記導波管では、同様に複雑な形状の切削加工が困難であり、高精密な製作が困難なために、挿入損失が低下されると共に、その製作の困難性から設計の自由度が劣るという問題を有する。

以上述べたように、従来の導波管ダイプレクサでは、高精度な加工が困難で、挿入損失の低下を招いたり、設計の自由度が劣るという問題を有する。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、簡便にして容易に高精密な製作を実現し得るようにして、高性能化を実現した導波管ダイプレクサ及び導波管を提供することを目的とする。

この発明は、板面に貫通する孔加工が施された複数の板状体を、前記孔加工部位を対向させて積重し、送信ポート、受信ポート及びアンテナポートに連通される導波管路が形成された導波管を備えて導波管ダイプレクサを構成した。

上記構成によれば、導波管路の直管部を、信号伝搬方向あるいは信号伝搬方向と交叉する方向のいずれか一方方向に、複数の板状体を積重配置した積層構造に形成していることにより、これら複数の板状体が協働して所望の形状を構成する。これにより、機械加工の板状体の厚さ方向の寸法誤差の抑制が可能となり、導波管路の直管部における形状寸法の高精密化が図れると共に、複雑な形状の加工処理が可能となり、高性能化を図ることができる。

また、この発明は、板面に貫通する孔加工が施された複数の板状体を、前記孔加工部位を対向させて積重し、導波管路が形成される導波管を構成した。

上記構成によれば、導波管路の少なくとも一部を、信号伝搬方向あるいは信号伝搬方向と交叉する方向のいずれか一方方向に、複数の板状体を積重配置した積層構造に形成していることにより、これら複数の板状体が協働して所望の形状を構成する。これにより、機械加工の板状体の厚さ方向の寸法誤差の抑制が可能となり、導波管路の形状寸法の高精密化が図れると共に、複雑な形状の加工処理が可能となり、高性能化を図ることができる。

以上詳述したように、この発明によれば、簡便にして容易に高精密な製作を実現し得るようにして、高性能化を実現した導波管ダイプレクサ及び導波管を提供することができる。

この発明の一実施の形態に係る導波管ダイプレクサのアンテナポート側を示した平面図である。 図１の要部を断面して示した断面図である。 図１の送信ポート及び受信ポート側を示した平面図である。 この発明の他の実施の形態に係る導波管ダイプレクサの要部を断面して示した断面図である。 図４の板状体を取り出して示した平面図である。 図４を分解して示した分解斜視図である。 この発明の一実施の形態に係る導波管を示した断面図である。 この発明の他の実施の形態に係る導波管を示した断面図である。 この発明の他の実施の形態に係る導波管を示した断面図である。 従来の導波管ダイプレクサを示した断面図である。 図１０の一部を取り出して示した平面図である。

以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１乃至図３は、この発明の一実施の形態に係る導波管ダイプレクサを示すもので、図１は、アンテナポート側から見た状態を示し、図２は、側面から見た状態を示し、図３は、送信ポート及び受信ポート側から見た状態を示す。

即ち、ダイプレクサ本体１０は、例えば略０．３ｍｍの金属材料で形成される複数枚、例えば第１乃至第７の板状体１０１〜１０７が積重されて所定の厚さ寸法を有した積層構造に形成される。金属材料としては、例えばアルミニウム、ステンレス、銅、真鍮や、インバー及びスーパインバー等の低熱膨張材、低炭素鋼系材料及び極低炭素鋼系材料等の低熱膨張鍛造材等が用いられる。

このうち最上層の第１の板状体１０１には、アンテナ接続用のアンテナポート１１が形成され、最下層の第７の板状体１０７には、送信機接続用の送信ポート１２及び受信機接続用の受信ポート１３が形成される。そして、第１及び第７の板状体１０１、１０７には、上記アンテナポート１１、送信ポート１２及び受信ポート１３を連通する導波管路１４が形成される。

この導波管路１４は、その第１及び第２の板状体１０１、１０２でアンテナポート１１に連通する第１の直管部１４１を構成し、その第３及び第４の板状体１０３、１０４で信号を分離・結合するためのフィルタ構造が形成される第２の直管部１４２を構成し、その第５乃至第７の板状体１０５、１０６、１０７で送信ポート１２及び受信ポート１３に連通する第３の直管部１４３を構成する。このうち第３及び第４の板状体１０３、１０４は、その信号伝搬方向を略９０°変換する第１の直管部１４１及び第３の直管部１４３に連続する側壁が所望の傾斜角となるように階段状に形成される。

また、上記第１乃至第７の板状体１０１〜１０７には、例えば図示しない位置合わせ用マーカがそれぞれ設けられ、そのマーカ（図示せず）に基づいて板裏表を確認しながら積重配置される。

さらに、上記第１乃至第７の板状体１０１〜１０７には、それぞれ複数、例えば３個の位置決め孔１５（図の都合上、図１及び図３において、第１及び第７の板状体１０１、１０７のみを図示）が互いに対応する所定の間隔に形成される。この第１乃至第７の板状体１０１〜１０７の位置決め孔１５には、板状体積重状態で、位置決めピン１６が挿入される。これにより、第１乃至第７の板状体１０１〜１０７は、その位置決め孔１５と位置決めピン１６とにより協働して相互間の位置決めが行われる。この際、位置決めピン１６は、第１乃至第７の板状体１０１〜１０７の相互間を導通して同電位に設定する。

なお、上記第１乃至第７の板状体１０１〜１０７の積重方向としては、導波管路１４の形状等に応じて、信号伝搬方向あるいは信号伝搬方向と交叉する方向のいずれか一方方向に適宜に設定される。

上記構成において、第１乃至第７の板状体１０１〜１０７は、切削加工、プレス加工、エッチング加工、レーザ加工等の機械加工により、設計により定められた形状寸法に形成される。この際、これら第１乃至第７の板状体１０１〜１０７には、相互間の位置決めを行うための上記位置合わせ用マーカ（図示せず）及び位置決め孔１５がそれぞれ形成される。

そして、これら第１乃至第７の板状体１０１〜１０７は、そのマーカ（図示せず）に基づいて表裏等が判定されて積重配置されて、その位置決め孔１５に対して位置決めピン１６を挿入されて位置決めされ、拡散接合、ろう付け接合、グラッド材接合等の接合処理手段により、接合されて積層構造に形成される。

ここで、第１乃至第７の板状体１０１〜１０７で形成された導波管路１４は、送信ポート１２に入力された送信信号を第３の直管部１４３、第２の直管部１４２、第１の直管部１４１を経由してアンテナポート１１に案内し、アンテナポート１１に入力された受信信号を第１の直管部１４１、第２の直管部１４２、第３の直管部１４３を経由して受信ポート１３に案内する。

このように、上記導波管ダイプレクサは、導波管路１４を形成する第１乃至第３の直管部１４１、１４２、１４３を、第１乃至第７の板状体１０１〜１０７の複数の板材をそれぞれ積重配置して所望の導波管路形状を形成するように積層構成した。

これによれば、第１乃至第３の直管部１４１、１４２、１４３を、それぞれ第１乃至第７の板状体１０１〜１０７の複数枚を積重した積層構造に形成していることにより、第１乃至第７の板状体１０１〜１０７の厚さ方向の寸法誤差や加工時の熱変形を抑制することができるため、第１乃至第３の直管部１４１、１４２、１４３における形状寸法の高精密化が図れる。

また、これによれば、比較的厚さ寸法の薄い第１乃至第７の板状体１０１〜１０７を用いて第１乃至第３の直管部１４１、１４２、１４３を形成していることにより、複雑な形状の加工処理が容易に実現され、ダイプレクサ性能の高性能化を図ることができる。

例えば第３及び第４の板状体１０３、１０４は、その信号伝搬方向を略９０°変換する第１の直管部１４１及び第３の直管部１４３に連続する側壁が階段状に形成することにより、信号反射の抑制に最適な所望の傾斜角に形成することができて、信号の反射を効果的に抑制した損失の殆どない伝送が可能となる。この場合、第２の直管部をさらに多くの板状体を積重した積層構造に形成することにより、略傾斜角θを有した面状に形成することも可能となる。

なお、上記実施の形態では、フィルタ構造に形成した場合で説明したが、これに限ることなく、その他、インピーダンス整合器構造等の所望の特性を確保するための各種の形状に形成することが可能である。

また、上記実施の形態では、導波管路を構成する第１乃至第３の直管部１４１、１４２、１４３の全てを第１乃至第７の板状体１０１〜１０７を積重配置した積層構造に形成するように構成した場合で説明したが、これに限ることなく、例えば図４乃至図６に示すように導波管路２０を形成する第１乃至第３の直管部２０１、２０２、２０３のうち第２の直管部２０２のみを４枚の板状体２１を積重配置した積層構造に構成するようにしてもよい。但し、図４乃至第６においては、便宜上、上記図１乃至図３と同一部分については、同一符号を付して、その説明を省略する。

この第２の直管部２０２を形成する４枚の板状体２１は、積重配置されて上記実施の形態と略同様の手法により接合処理が施されて積層構造に形成される。この場合、導波管路２０の第１の直管部２０１及び第３の直管部２０３は、それぞれ一つのブロック体２２、２３に機械加工を施して形成されて、上記４枚の板状体２１を積層形成した第２の直管部２０２を挟持する如く積重配置されて接合される。

この実施の形態においても、第２の直管部２０２を構成する４枚の板状体２１の積重方向としては、上記実施の形態と略同様に導波管路２０の形状等に応じて、信号伝搬方向あるいは信号伝搬方向と交叉する方向のいずれか一方方向に設定される。

また、図４乃至図６の実施の形態においても、例えば上記実施の形態と同様に４枚の板状体２１及びブロック体２２、２３には、図の都合上、図示していないが、位置合わせ用マーカ及び位置決め孔１５（図１参照）がそれぞれ設けられ、その積層作業時に、そのマーカに基づいてそれぞれの板面の表裏等を判定して積重配置される。同時に、複数の板状体２１は、その各位置決め孔１５が対向するように形成され、その各位置決め孔１５に対して位置決めピン１６（図１参照）を挿入することにより、相互間の位置決めが行われる。

次に、この発明の一実施の形態に係る導波管について説明する。この発明の特徴は、その一方から入力された信号を他方に案内する導波管路３０の直管部の一部を、例えば図７、図８及び図９に示すように複数の板状体３０、３１、３２をそれぞれ信号伝搬方向に積重した積層構造に形成したことにある。

即ち、図７は、積重配置した複数の板状体３０を、協働して信号の位相を所望の値に制御するように管路長を長く設定するように形成配置するように構成したものである。

また、図８及び図９は、複数の板状体３１、３２をそれぞれ所望の周波数の信号を選択するためのフィルタ構造を形成するように形成配置するように構成したものである。

ここで、上記図７乃至図９に示す複数の板状体３０、３１、３２は、積重配置した状態で、上記ダイプレクサ構成の実施の形態と略同様の手法により接合されて積層構造に形成される。

これらの導波管構成の場合においても、例えば上記ダイプレクサ構成の実施の形態と同様に複数の板状体３０、３１、３２には、図の都合上、図示していないが、位置合わせ用マーカ及び位置決め孔がそれぞれ設けられ、その積層作業時に、そのマーカに基づいてそれぞれの板面の表裏等を判定して積重配置される。同時に、複数の板状体３０、３１、３２は、その各位置決め孔１５（図１参照）が対向するように形成され、その各位置決め孔１５に対して上記位置決めピン１６（図１参照）を挿入することにより、相互間の位置決めが行われる。

なお、この導波管構成の実施の形態においても、複数の板状体３０、３１、３２の積重方向としては、信号伝搬方向あるいは信号伝搬方向と交叉する方向のいずれか一方方向に設定される。

よって、この発明は、上記実施の形態に限ることなく、その他、実施段階ではその要旨を逸脱いない範囲で種々の変形を実施し得ることが可能である。さらに、上記実施形態には、種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜な組合せにより種々の発明が抽出され得る。

例えば実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、発明が解決しようとする課題の欄で述べた課題が解決でき、発明の効果で述べられている効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。

１０…ダイプレクサ本体、１０１…第１の板状体、１０２…第２の板状体、１０３…第３の板状体、１０４…第４の板状体、１０５…第５の板状体、１０６…第６の板状体、１０７…第７の板状体、１１…アンテナポート、１２…送信ポート、１３…受信ポート、１４…導波管路、１４１…第１の直管部、１４２…第２の直管部、１４３…第３の直管部、１５…位置決め孔、１６…位置決めピン、２０…導波管路、２０１…第１の直管部、２０２…第２の直管部、２０３…第３の直管部、２１…板状体、２２…ブロック、２３…ブロック、３０…板状体、３１…板状体、３２…板状体。

Claims (8)

1. 板面に貫通する孔加工が施された複数の板状体を、前記孔加工部位を対向させて積重し、送信ポート、受信ポート及びアンテナポートに連通される導波管路が形成された導波管を備えることを特徴とする導波管ダイプレクサ。
2. 複数の板状体が積重され、それぞれの板状体には前記積重方向に貫通する孔が設けられていることにより送信ポート、受信ポート及びアンテナポートに連通される導波管路が形成された導波管を備えることを特徴とする導波管ダイプレクサ。
3. 前記複数の板状体は、位置合わせ用マーカがそれぞれ設けられ、各マーカに基づいて面方向を揃えて積重することを特徴とする請求項１又は２記載の導波管ダイプレクサ。
4. 前記複数の板状体は、位置決め孔がそれぞれ設けられ、これら位置決め孔に対して位置決めピンが挿入されて相互間が位置決めされることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の導波管ダイプレクサ。
5. 板面に貫通する孔加工が施された複数の板状体を、前記孔加工部位を対向させて積重し、導波管路が形成されることを特徴とする導波管。
6. 複数の板状体が積重され、それぞれの板状体には前記積重方向に貫通する孔が設けられていることにより導波管路が形成されることを特徴とする導波管。
7. 前記複数の板状体は、位置合わせ用マーカがそれぞれ設けられ、各マーカに基づいて面方向を揃えて積重することを特徴とする請求項５又は６記載の導波管。
8. 前記複数の板状体は、位置決め孔がそれぞれ設けられ、これら位置決め孔に対して位置決めピンが挿入されて相互間が位置決めされることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか記載の導波管。

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