JP2013207391A

JP2013207391A - 方形導波管の接続構造

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Publication number: JP2013207391A
Application number: JP2012071973A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Udagawa; 重雄宇田川; Mitsuru Kirita; 満桐田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2012-03-27
Filing date: 2012-03-27
Publication date: 2013-10-07
Anticipated expiration: 2032-03-27
Also published as: JP5780995B2

Abstract

【課題】２本の方形導波管を管軸及び電界の方向を直交させて直接接続することができる方形導波管の接続構造を得ること。
【解決手段】第１の方形導波管１ａは、短絡面３が形成される長手方向の一端側における一方の広壁面に、第２の方形導波管２の接続端開口と略同じ寸法の第１の方形開口４がその短辺を該第１の方形導波管１ａの狭壁面に直交させて形成され、かつ他方の広壁面において第１の方形開口４に対向する箇所に、第２の方形導波管２と略同じ断面寸法であって一端が短絡面７である第３の方形導波管６の他端開口端を接続するための第２の方形開口５がその短辺を該第１の方形導波管１ａの狭壁面に直交させて形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、マイクロ波帯やミリ波帯の電磁波信号を伝送する方形導波管の接続構造に関するものである。

マイクロ波帯やミリ波帯にて用いる方形導波管は、実用的な寸法となる。この方形導波管は、伝送損失が小さく、伝送できる電力容量が大きいという特長を有しており、送信機とアンテナとの間、アンテナと受信機との間を接続する伝送路として使用されるほか、アンテナ給電回路など、各種機能を備えた無線周波回路を構成する際にも主要な回路要素として使用される。

ところで、方形導波管を用いた伝送路や無線周波回路は、断面寸法が同じ或いは異なる方形導波管同士を、管軸の方向、電界の方向を異ならせて接続することで構成されるが、従来の接続構造は、例えば非特許文献１に示されるように、管軸の方向を異ならせて配置する方形導波管同士の接続ではベンド導波管が使用され、電界の方向を異ならせて配置する方形導波管同士の接続ではひねり導波管が使用され、断面寸法が異なる方形導波管同士の接続ではテーパ導波管が使用される、という単機能の接続構造であった。

特開２０１１−２０５４３８号公報（図２参照）

電子通信学会編"改版マイクロ波回路"コロナ社（１９７６年）の図８・１５〜図８・１８参照

そのため、例えば、管軸の方向と電界の方向とを同時に異なる配置となる方形導波管同士は直接接続できないという問題があった。この場合、ベンド導波管とひねり導波管とを組み合わせて使用すれば、管軸の方向と電界の方向とが同時に異なる配置となる方形導波管同士の接続は可能になるが、その場合には接続構造が大型化するという問題があった。

この問題に対し例えば特許文献１では、２本の方形導波管を略直角に接続し、一方の方形導波管に変成部を設け、接続部に半波長共振器を並列接続して構成することにより、断面寸法が異なる方形導波管同士を管軸の方向を異ならせて接続できる接続構造が提案されている。

しかし、特許文献１に記載の接続構造では、さらに電界の方向も同時に異なる配置となる場合には対応できない。また、変成部と半波長共振器を設ける必要があり、特に変成部は方形導波管に段差を設けるように機械加工して形成するため、製造コストが増加する。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、２本の方形導波管を直接接続することにより管軸及び電界の各方向を直交させて配置した構成とすることができる方形導波管の接続構造を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、マイクロ波帯またはミリ波帯の電磁波信号を伝送する第１及び第２の方形導波管を互いの管軸及び電界の方向を直交させて直接接続する構造であって、前記第１の方形導波管は、短絡面が形成される長手方向の一端側における一方の広壁面に、前記第２の方形導波管の接続端開口と略同じ寸法の第１の方形開口がその短辺を該第１の方形導波管の狭壁面に直交させて形成され、かつ他方の広壁面において前記第１の方形開口に対向する箇所に、前記第２の方形導波管と略同じ断面寸法であって一端が短絡面である第３の方形導波管の他端開口端を接続するための第２の方形開口がその短辺を該第１の方形導波管の狭壁面に直交させて形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、２本の方形導波管を直接接続することにより管軸及び電界の各方向を直交させて配置した構成とすることができるので、「管軸及び電界の各方向を直交させて配置した構成とする」方形導波管の接続構造を、大型化せずに、かつ低コスト化の下で実現できるという効果を奏する。そのとき、２本の方形導波管は、互いの断面寸法を異ならせることができる。

図１は、本発明の実施の形態１による方形導波管の接続構造を示す外観図である。図２は、本発明の実施の形態２による方形導波管の接続構造を示す外観図である。図３は、本発明の実施の形態３による方形導波管の接続構造を示す外観図である。

以下に、本発明にかかる方形導波管の接続構造の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１による方形導波管の接続構造を示す外観図である。本実施の形態１では、断面寸法が同じ２本の方形導波管を管軸及び電界の各方向を直交させて接続する場合の構成例を示す。図１では、第１の方形導波管１ａに、第２の方形導波管２を管軸及び電界の各方向を直交させて接続する構造を形成した例が示されている。

図１において、第１の方形導波管１ａは、長手方向の一端が短絡面３になっていて、長手方向の他端側からマイクロ波帯やミリ波帯の電磁波信号が入出力される。この第１の方形導波管１ａは、短絡面３が形成される長手方向の一端側における一方の広壁面に第１の方形開口４が形成され、他方の広壁面における第１の方形開口４に対向する箇所に第２の方形開口５が第１の方形開口４とほぼ同じ寸法で形成されている。

第１の方形開口４は、第２の方形導波管２を接続するための開口であり、その開口寸法は、第２の方形導波管２の断面寸法とほぼ同じ寸法である。また、第２の方形開口５は、第３の方形導波管６を接続するための開口であり、その開口寸法は、第３の方形導波管６の断面寸法とほぼ同じ寸法である。つまり、第３の方形導波管６は、第２の方形導波管２を延伸した部分に相当し、その先端面は、短絡面７になっている。そして、第１の方形開口４と第２の方形開口５は、それぞれ、その短辺が第１の方形導波管１ａの狭壁面に直交する配置となるように形成されている。

次に、動作について説明する。
第１の方形導波管１ａに入射されるマイクロ波帯やミリ波帯の電磁波信号は、電気的遮断面である短絡面３にて反射される。反射波は、第１の方形開口４を通り第２の方形導波管２へ導かれ、第２の方形開口５を通り第３の方形導波管６へ導かれる。

このとき、第３の方形導波管６は、その先端端が短絡面７であるため、第３の方形導波管６へ導かれた電磁波信号は、短絡面７にて反射され第１の方形導波管１ａへ戻される。第３の方形導波管６の管軸長を適切に設計することにより、短絡面３による反射波の一部が第１の方形導波管１ａを逆行しようとしても、それを短絡面７による反射波により打ち消すことができる。したがって、第１の方形導波管１ａに入射される電磁波の大部分をすべて第２の方形導波管２へ通過させることができる。

また、第１の方形開口４は、その短辺が第１の方形導波管１ａの狭壁面と直交する向きに配置されるため、第１の方形導波管１ａの狭壁面と第２の方形導波管２の狭壁面とが直交している。したがって、第１の方形導波管１ａを伝搬する電磁波信号の電界方向８と第２の方形導波管を伝搬する電磁波信号の電界方向９とは直交している。

以上のように本実施の形態１によれば、２本の方形導波管を、互いに管軸が直交し、かつ狭壁面すなわち電界の方向が直交する状態で直接接続することができる。また、従来のように単機能のベンド導波管とひねり導波管とを組み合わせて使用する必要がなく、直接接続という１つの接続構造で実現できるため、接続構造の小型化が図れる。

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２による方形導波管の接続構造を示す外観図である。本実施の形態２では、断面寸法すなわち特性インピーダンスが異なる２本の方形導波管を管軸及び電界の方向を直交させて接続する場合の構成例を示す。なお、図２では、図１（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないし同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

図２に示す本実施の形態２による方形導波管の接続構造では、図１（実施の形態１）に示した構成において、第１の方形導波管１ａに代えて第１の方形導波管１ａとは断面寸法が異なる第１の方形導波管１ｂが設けられている。その他の構成は、図１と同様である。

図２では、断面寸法が異なる例として、第１の方形導波管１ｂの断面寸法のうち短辺の長さが図１の第１の方形導波管１ａよりも短くなっている例が示されている。

以上の構成において、第１の方形導波管１ｂに入射されるマイクロ波帯やミリ波帯の電磁波信号は、電気的遮断面である短絡面３にて反射される。反射波は、第１の方形開口４を通り第２の方形導波管２へ、第２の方形開口５を通り第３の方形導波管６へ、それぞれ導かれる。

このとき、第１の方形導波管１ｂと第２の方形導波管２とは、断面寸法すなわち特性インピーダンスが異なることにより反射波が第１の方形導波管１ｂを逆行しようとするが、第３の方形導波管６を接続する第２の方形開口の形成位置と第３の方形導波管６の管軸長とを適切に設計することにより、第１の方形導波管１ｂを逆行しようとする反射波を短絡面７での反射波によって打ち消すことができる。したがって、第１の方形導波管１ｂに入射される電磁波の大部分を実施の形態１と同様にすべて第２の方形導波管２へ通過させることができる。

よって、本実施の形態２によれば、断面寸法すなわち特性インピーダンスが異なる２本の方形導波管を、実施の形態１と同様に、互いに管軸が直交し、かつ狭壁面すなわち電界の方向が直交する状態で直接接続することができる。また、実施の形態１と同様に、従来のように単機能のベンド導波管とひねり導波管とを組み合わせて使用する必要がなく、１つの接続構造で直接接続できるため、接続構造の小型化が図れる。

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３による方形導波管の接続構造を示す外観図である。なお図３では、図２（実施の形態２）に示した構成要素と同一ないし同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、本実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

図３に示す本実施の形態３による方形導波管の接続構造では、図２（実施の形態２）に示した構成において、第１の方形導波管１ｂに代えて、第１の方形導波管１ｃが設けられている。その他の構成は、図２と同様である。

第１の方形導波管１ｃでは、第１の方形開口４及び第２の方形開口５が、対応する広壁面において、第１の方形導波管１の短絡面３と、第２の方形導波管の一方の狭壁面と、第３の方形導波管の一方の狭壁面とが、互いに面一の配置となるように、形成されている。

したがって、本実施の形態３においては、実施の形態２と同様の作用効果が得られる。加えて、接続構造の一面が、平坦面となるので、製造が容易となり、接続構造の低コスト化が図れる。

なお、実施の形態３では、実施の形態２への適用例を示したが、実施の形態１にも同様に適用できることは言うまでもない。

以上のように、本発明にかかる方形導波管の接続構造は、２本の方形導波管を管軸及び電界の各方向を直交させて直接接続することができる方形導波管の接続構造として有用である。

１ａ，１ｂ，１ｃ第１の方形導波管
２第２の方形導波管
３，７短絡面
４第１の方形開口
５第２の方形開口
６第３の方形導波管
８，９電界方向

Claims

マイクロ波帯またはミリ波帯の信号を伝送する第１及び第２の方形導波管を互いの管軸及び電界の方向を直交させて直接接続する構造であって、
前記第１の方形導波管は、
短絡面が形成される長手方向の一端側における一方の広壁面に、前記第２の方形導波管の接続端開口と略同じ寸法の第１の方形開口がその短辺を該第１の方形導波管の狭壁面に直交させて形成され、かつ他方の広壁面において前記第１の方形開口に対向する箇所に、前記第２の方形導波管と略同じ断面寸法であって一端が短絡面である第３の方形導波管の他端開口端を接続するための第２の方形開口がその短辺を該第１の方形導波管の狭壁面に直交させて形成されている
ことを特徴とする方形導波管の接続構造。
前記第１及び第２の方形導波管は、
断面寸法が互いに異なる
ことを特徴とする請求項１に記載の方形導波管の接続構造。
前記第１の方形導波管の短絡面と、前記第２の方形導波管の一方の狭壁面と、前記第３の方形導波管の一方の狭壁面とは、互いに面一に配置されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方形導波管の接続構造。