JP2014082751A - 直交した導波管を接続するための小型ツイスト - Google Patents

Abstract

【課題】入力導波管と出力導波管の間の電磁場を回転させるための小型インタフェース装置を提供すること。
【解決手段】入力導波管と出力導波管の間の電磁場を回転させるための小型インタフェース装置は、枠の対向する側面の間に延在する支持棒と、支持棒によって分割される内部空間を取り囲んだ枠と、支持棒に直交して向けられるダイポール棒を備える。入力導波管が、枠の入力側に連結し、入力導波管の入力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第１の角度で向けられるように配置されるとき、および出力導波管が、枠の出力側に連結し、出力導波管の出力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度で向けられるように配置されるとき、入力幅の広がりに垂直に整合される入力電場は、小型インタフェース装置を通じて伝播すると回転させられる。
【選択図】図１

Description

[0001]本発明は、Ｆ２２米国空軍により授与された契約番号Ｆ３３６５７−０２−Ｄ−０００９の下で政府による支援を受けて行われた。政府は、本発明において一定の権利を有する。

[0002]導波管システムのパッケージングでは、導波管の方向の長さに沿って９０度だけ導波管の軸方向の向きを変えることが時々必要とされる。例えば、導波管の軸方向の向きは、Ｈ平面の向きからＥ平面の向きに、またはその逆に、変えることが必要とされ得る。直線偏波アンテナの場合、Ｅ平面は、最大放射方向の電場ベクトルを含む平面である。Ｈ平面は、最大放射方向の磁場ベクトルを含む平面である。磁場すなわちＨ平面は、Ｅ平面に直交する。

[0003]電場またはＥ平面は、電波の偏波および向きを決定する。垂直偏波アンテナの場合、Ｅ平面は通常、垂直／仰角平面と一致し、Ｈ平面は、水平／方位平面と一致する。水平偏波アンテナの場合、Ｅ平面は通常、水平／方位平面と一致し、Ｈ平面は、垂直／仰角平面と一致する。

[0004]いくつかのシステムは、Ｈ平面の向きからＥ平面の向きへの電磁場の回転を必要とする。電磁（ＥＭ）放射が導波管の長さに沿って伝播するときに、電場のツイスト（ｔｗｉｓｔ）または回転が、電場（および磁場）の向きの９０度の回転を物理的に強制する導波管によってなされる。電場の向きの回転を物理的に強制する導波管は、比較的長い導波管の長さを必要とする。

[0005]アンテナアレイ向けの電力分配ネットワークなどの一部のシステムは、とても短い距離にわたって生じるＨ平面の向きからＥ平面の向きへの回転を必要とし、そこでツイスト（電場の回転）は、可能な最短長さで行われる。いくつかのより短い長さのツイストが、現在利用可能である。一例では、４５度で向けられた４分の１の波長のセクションが、直交した導波管同士の間に置かれる。別の例では、４５度で向けられた共振絞り（ｒｅｓｏｎａｎｔ ｉｒｉｓ）が、直交した導波管の間に置かれる。共振絞りは、様々な形態をとることができるが、典型的には所望の周波数でおよそ半波長のスロットであり、導波管の入力部分と出力部分を分ける。４分の１の波長のセクションと共振絞りの両方は、狭帯域幅を有し、帯域幅に影響を受ける。共振絞りは、絞りが狭いギャップであるので、機械加工公差にやはり影響を受ける。

[0006]本出願は、入力導波管と出力導波管の間の電磁場を回転させるための小型インタフェース装置に関する。インタフェース装置は、枠の対向する側面の間に延在し、枠の対向する側面に接続される支持棒を備える。支持棒は、支持棒の長さおよび支持棒の太さを有する。枠は、支持棒によって分割される内部空間を取り囲む。枠は、枠の厚さを有する。インタフェース装置は、支持棒に直交して向けられるダイポール棒も備える。ダイポール棒は、ダイポール棒の太さと、支持棒の長さ未満であるダイポール棒の長さとを有する。入力導波管が、枠の入力側に連結し、入力導波管の入力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第１の角度で向けられるように配置されるとき、および出力導波管が、枠の出力側に連結し、出力導波管の出力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度で向けられるように配置されるとき、入力幅の広がりに垂直に整合される入力電場は、小型インタフェース装置を通じて伝播すると回転させられ、それによって出力幅の広がりに垂直に整合される出力電場が、出力導波管に結合される。第２の角度は、第１の角度に等しくかつ反対である。

[0007]本発明による、小型インタフェース装置、入力導波管、および直交配置された出力導波管を含む導波管システムの一実施形態の斜視図である。 [0008]図１の導波管システムの上面図である。 [0009]図１の小型インタフェース装置の上面図である。 [0010]図１の導波管システムの側面図である。 図１の導波管システムの側面図である。 図１の導波管システムの側面図である。 [0011]本発明による、小型インタフェース装置、入力導波管、および出力導波管を含む導波管システムの一実施形態の上面図である。 [0012]本発明による小型インタフェース装置を作製する方法の一実施形態の流れ図である。 [0013]本発明による小型インタフェース装置の一実施形態の斜視図である。

[0014]一般的な手法に従い、様々な記載の特徴は、原寸に比例して描かれておらず、本発明に関連した特徴を強調するように描かれる。同じ参照符号は、図面および文書全体にわたって同じ要素を示す。

[0015]以下の詳細な説明では、その一部を形成する添付図面の参照がなされ、本発明を実施できる特定の例示的な実施形態は、例示によって示される。これらの実施形態は、当業者が本発明を実施するのに十分詳細に説明されており、他の実施形態が利用されてもよく、本発明の範囲から逸脱することなく変更がなされてもよいことを理解されたい。したがって、以下の詳細な説明は、限定する意味でとらえられるべきではない。

[0016]本明細書に記載の「小型インタフェース装置」は、本明細書中では「小型ツイスト」とも呼ばれる。一実施形態では、小型ツイストは、短い距離にわたって電磁場を回転させるように入力導波管と直交配置された出力導波管との間に動作可能に配置されて、Ｈ平面に向いた入力導波管から放たれる電磁放射をＥ平面に向いた出力導波管（または逆もまた同様に）に結合させるようになっている。電磁放射のこの回転は、本明細書では、電磁場のねじれと呼ばれる。本実施形態の別の実施では、小型ツイストは、入力導波管の最大の広がりと出力導波管の最大の広がりの間で角度θで配置される入力導波管と出力導波管の間に動作可能に位置し、それによって小型ツイストは、短い距離にわたって角度θだけ電磁場を回転させる。本実施形態の一実施では、小型ツイストは、互いに対して角度θで配置された入力導波管と出力導波管の間に動作可能に位置し、ただしθは、０度または９０度に等しくない。後者の場合には、小型ツイストは、短い距離にわたって角度θだけ電磁場を回転させるように動作可能である。以下、図６を参照して本実施形態を説明する。

[0017]本明細書に定義される場合、「短い距離」は、小型ツイストへ入射する電磁放射および小型ツイストによって回転させられる電磁放射を支持する入力導波管の最短寸法よりずっと小さく、または案内された波長の４分の１よりずっと小さい。本実施形態の一実施では、短い距離は、小型ツイストへ入射する電磁放射および小型ツイストによって回転させられる電磁放射を支持する入力導波管の最短寸法の２５％未満である。本実施形態の別の実施では、短い距離は、案内された波長の４分の１の２５％未満である。本実施形態のさらに別の実施では、短い距離は、小型ツイストへ入射する電磁放射および小型ツイストによって回転させられる電磁放射を支持する入力導波管の最短寸法の１０％未満である。本実施形態のさらに別の実施では、短い距離は、案内された波長の４分の１の１０％未満である。

[0018]図１は、本発明による、小型インタフェース装置１００、入力導波管１３０、および直交配置された出力導波管１４０を含む導波管システム１０の一実施形態の斜視図である。図２Ａは、図１の導波管システムの上面図である。図２Ｂは、図１の小型インタフェース装置の上面図である。入力導波管１３０および出力導波管１４０は、図２Ｂに示されていない。図３〜図５は、図１の導波管システムの様々な側面図である。図３は、ｙ軸に沿って見たときの導波管システム１０の側面図である。図４は、図１および図２Ａの導波管システム１０の第１の側断面図である。図４の断面図をとる平面は、図２Ａ中の断面線４−４によって示される。図５は、図１および図２Ａの導波管システム１０の第２の側断面図である。図５の断面図をとる平面は、図２Ａ中の断面線５−５によって示される。「小型インタフェース装置１００」は、本明細書中では「小型ツイスト１００」とも呼ばれる。

[0019]小型インタフェース装置１００は、枠１０５と、支持棒１１０と、ダイポール棒１１５とを備える。支持棒１１０は、枠１０５の対向する側面１０５−１および１０５−２（図２Ｂ）の間に延在すると共にそれらに接続される。支持棒１１０の第１の端部１１０−１は、枠１０５の側面１０５−１に接続する。支持棒１１０の第２の端部１１０−２は、枠１０５の側面１０５−２に接続する。支持棒１１０は、支持棒の長さＬ_ＳＢ（図２Ａ、図２Ｂ、および図４）、および支持棒の太さｔ_ＳＢ（図３および図４）を有する。

[0020]ダイポール棒１１５は、支持棒１１０に直交して向けられ、ダイポール棒の太さｔ_ＤＢ（図３および図５）、および支持棒の長さＬ_ＳＢ未満であるダイポール棒の長さＬ_ＤＢ（図２Ａ、図２Ｂ、および図５）を有する。図２Ｂに示されるように、ダイポール棒１１５は、支持棒の長さＬ_ＳＢの半分の位置で支持棒１１０に交差する。同様に、支持棒１１０は、ダイポール棒の長さＬ_ＤＢの半分の位置でダイポール棒１１５に交差する。ダイポール棒１１５は、金属または金属で被覆されたプラスチックなどの導電性材料から形成される。ダイポール棒１１５のダイポール棒の長さＬ_ＤＢは、小型インタフェース装置１００によって回転させられる電磁放射の波長λの半分程度である。ダイポール棒１１５へ入射する電磁放射は、ダイポール棒１１５内に自由電子を引き起こして振動する。具体的には、およそλ＝２Ｌ_ＤＢの波長を有する電磁放射が、ダイポール棒１１５へ入射するときに、入射放射が、ダイポール棒１１５内に交流電流Ｉ＝Ｉ_０ｅ^ｉωを発生させる。ただし、ω＝２πｆが角周波数であり、電磁波の波長がλ＝ｃ／ｆである。入力導波管１３０からダイポール棒１１５へ入射する信号は、ダイポール棒１１５上に交流電流を誘導し、これはダイポール棒１１５から出力導波管１４０へ結合される。

[0021]枠１０５は、２００で全体的に表される内部空間を取り囲む（図２Ａおよび図２Ｂ）。内部空間２００は、支持棒１１０によって半分に分割される。図２Ｂに示されるように、支持棒１００は、内部空間２００を２０２で全体的に表される第１の空間と２０４で全体的に表される第２の空間とに分割する（図２Ｂ）。したがって、支持棒１００は、支持棒１００の両側で枠１０５内に２つのほぼ等しい開口区域２０２および２０４を形成する。２つの開口区域２０２および２０４は、ダイポール棒１１５のそれぞれの部分によってそれぞれ部分的に二分される。具体的には、第１の開口区域２０２（第１の空間２０２）は、ダイポール棒１１５の第１の部分１１５−１によって部分的に二分され、第２の開口区域２０４（第２の空間２０４）は、ダイポール棒１１５の第２の部分１１５−２によって部分的に二分される。

[0022]枠１０５の内部空間２００は、ダイポール棒１１５の第１の側面１１６および支持棒１１０の第１の側面１１１に挿入領域１５１（図４および図５）を含む。枠１０５の内部空間２００は、ダイポール棒１１５の第２の側面１１７および支持棒１１０の第２の側面１１２に出口領域１５２（図４および図５）を含む。ダイポール棒１１５の第２の側面１１７は、ダイポール棒１１５の第１の側面１１６に対向する。支持棒１１０の第２の側面１１２は、支持棒１１０の第１の側面１１１に対向する。

[0023]本実施形態の一実施では、小型インタフェース装置１００は、フランジ３０１および３０２も備え、図１、図２Ａおよび図３の複雑性を減少させるために、フランジ３０１および３０２は、図４および図５にのみ示される。図４および図５に示されるように、小型インタフェース装置１００は、枠１０５の３５１で全体的に表される入力側に入力導波管１３０の出力面を配置するための第１のフランジ３０１を備える。小型インタフェース装置１００は、枠１０５の３５２で全体的に表される出力側に出力導波管１４０の入力面を配置するための第２のフランジ３０２を備える。このように、入力導波管１３０は、枠１０５の入力側３５１に連結し、出力導波管１４０は、枠１０５の出力側３５２に連結する。

[0024]入力導波管１３０は、入力幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}、厚さｔ_{ｉｎｐｕｔ}、および長さＬ_ＩＷＧを有する。幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}は、図１、図２Ａおよび図３に示されるｙ軸に平行である広がりを有する。厚さｔ_{ｉｎｐｕｔ}は、図１、図２Ａおよび図３に示されるｘ軸に平行である広がりを有する。長さＬ_ＩＷＧは、ｚ軸に平行である広がりを有する。

[0025]出力導波管１４０は、出力幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}、厚さｔ_{ｏｕｔｐｕｔ}、および長さＬ_ＯＷＧを有する。幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}は、図１、図２Ａおよび図３に示されるｘ軸に平行である広がりを有する。厚さｔ_{ｏｕｔｐｕｔ}は、図１、図２Ａおよび図３に示されるｙ軸に平行である広がりを有する。長さＬ_ＯＷＧは、ｚ軸に平行である広がりを有する。

[0026]導波管システム１０は、図２Ａに示されるように、電磁場を角度θ_１の２倍だけ回転させるように動作可能に構成される。小型インタフェース装置１００は、入力導波管１３０と直交配置された出力導波管１４０の間の電磁場（Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}およびＥ_{ｏｕｔｐｕｔ}−Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}）を回転させるように構成される。具体的には、小型インタフェース装置１００は、入力導波管１３０から電磁場Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}を入力し、入力電磁場Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}を９０度だけ回転させて、それによって出力電磁場Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}−Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}が直交配置された出力導波管１４０に結合される。

[0027]図２Ａに示されるように、支持棒１１０の長さＬ_ＳＢは、ｙ軸に対して角度θ_１である広がりを有し、ダイポール棒１１５の長さＬ_ＤＢは、ｙ軸に対して角度−θ_１である広がりを有する。図２Ａに示されるように、入力導波管１３０の入力幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}は、入力幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}の広がりが、ダイポール棒１１５の広がり（ダイポール棒の長さＬ_ＤＢ）に対して第１の角度−θ_１で向けられるように配置される。出力導波管１４０の出力幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}は、出力幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}の広がりが、ダイポール棒１１５の広がり（ダイポール棒の長さＬ_ＤＢ）に対して第２の角度θ_２＝θ_１で向けられるように配置される。

[0028]図２Ａに示される例示的な実施形態では、角度θ_１は４５度であり、角度−θ_１は−４５度（角度θ_１度の負の量）である。図１、図２Ａおよび図３に示されるように、入力導波管１３０内を伝播する電場Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}は、ｘ軸に平行（例えば、入力導波管１３０の入力厚さｔ_{ｉｎｐｕｔ}の広がりに平行）に向けられる。したがって、図１、図２Ａおよび図３に示されるように、電場Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}は、支持棒１１０の支持棒の長さＬ_ＳＢの広がりに対して４５度の向きで、およびダイポール棒１１５の支持棒の長さＬ_ＤＢの広がりに対して４５度の向きで小型インタフェース装置１００に入力される。

[0029]入力電磁放射（Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}）は、小型ツイスト１００の入力側３５１（図３および図５）に向かってｚ方向に伝播する。入力磁場（Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}）が、小型インタフェース装置１００に入力される。小型ツイスト１００は、入力磁場（Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}）の９０度の回転（すなわち、ダイポール棒の長さＬ_ＳＢの広がりに対する４５度の２倍の向きの回転）を引き起こし、それによって出力磁場（Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}）は、出力導波管１４０に結合される。

[0030]出力電磁放射（Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}−Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}）は、小型ツイスト１００の出力側３５２（図３および図５）から離れるようにｚ方向に伝播する。出力導波管１４０は、出力導波管１４０の出力厚さｔ_{ｏｕｔｐｕｔ}の広がりに平行に整合される出力磁場（Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}）の伝播を支持する。

[0031]本実施形態の一実施では、支持棒の太さｔ_ＳＢは、ダイポール棒の太さｔ_ＤＢにほぼ等しく、枠の厚さｔ_ｆは、支持棒の太さｔ_ＳＢおよびダイポール棒の太さｔ_ＤＢより大きい。枠の厚さｔ_ｆは、電磁場を回転させるための小型インタフェース装置１００の挿入長である。ダイポール棒の太さｔ_ＤＢは、入力導波管１３０の入力幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}、および出力導波管１４０の出力幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}よりずっと小さい。本実施形態のさらに別の実施では、入力導波管１３０の入力幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}は、出力導波管１４０の出力幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}にほぼ等しい。本実施形態のさらに別の実施では、入力導波管１３０はシングルモードの導波管である。本実施形態のさらに別の実施では、出力導波管１４０はシングルモードの導波管である。

[0032]図６は、本発明による、２θ_３の向きで配置される入力導波管１３０からの結合のためおよび出力導波管１４０への結合のための２θ_３だけ電磁場を回転させる小型インタフェース装置１０１の一実施形態の斜視図である。図６に示されるように、入力導波管１３０の幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}の広がりは、ダイポール棒１１５の広がりから角度θ_３度で配置され、および出力導波管１４０の幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}の広がりは、ダイポール棒１１５の広がりから角度−θ_３度（角度θ_３度の負の量）で配置される。小型インタフェース装置１０１は、入力導波管１３０から電磁場Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}を入力し、入力電磁場Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}をθ_３度の２倍だけ回転させて、それによって出力電磁場Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}−Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}が、入力導波管１３０の幅Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}から２θ_３度で向けられる幅Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}を有する出力導波管１４０に結合される。角度θ_３または−θ_３度は常に、ダイポール棒１１５の広がりから測定され、θ_３の絶対値は、０度より大きくかつ９０度未満であることに留意されたい。

[0033]図７は、小型インタフェース装置１００を作製する方法７００の流れ図である。ブロック７０２は任意である。ブロック７０２では、小型インタフェース装置１００の寸法が、動作周波数に最適化される。この最適化は、経験的にまたはモデリングによって行うことができる。方法７００を図２Ｂを参照して説明する。

[0034]ブロック７０４では、２つの開口区域２０２および２０４は、枠１０５に接続した２つの端部を有する支持棒の両側で枠１０５内に形成される。ブロック７０６では、２つの開口区域２０２および２０４は、ダイポール棒１１５のそれぞれの部分１１５−１および１１５−２によって部分的に二分される。本実施形態の一実施では、ダイポール棒１１５によって部分的に二分される枠１０５内の２つの開口区域２０２および２０４を形成することは、金属ディスクを機械加工してダイポール棒のそれぞれの部分によって部分的に二分される２つの開口区域を形成することを含む。

[0035]本実施形態の別の実施では、ダイポール棒１１５によって部分的に二分される枠１０５内の２つの開口区域２０２および２０４を形成することは、枠、支持棒、および支持棒に直交して向けられるダイポール棒を形成するように構成される鋳型を形成することを含む。次いで、溶融プラスチックが、鋳型に送り込まれて、枠、支持棒、およびダイポール棒を形成する。プラスチックは、プラスチックが固まった後、鋳型から外される。成型プラスチックは、金属で被覆される。本実施形態では、２つの開口区域２０２および２０４が、ダイポール棒１１５の部分１１５−１および１１５−２が形成されるのとほぼ同時に形成されるので、ブロック７０４および７０６は、同時に行われる。

[0036]本実施形態のさらに別の実施では、ダイポール棒１１５によって部分的に二分される枠１０５内の２つの開口区域２０２および２０４を形成することは、枠、支持棒、およびダイポール棒を金属に３次元（３Ｄ）で印刷することを含む。

[0037]本実施形態のさらに別の実施では、ダイポール棒１１５によって部分的に二分される枠１０５内の２つの開口区域２０２および２０４を形成することは、枠、支持棒、およびダイポール棒をプラスチックに３次元（３Ｄ）で印刷することを含む。印刷したプラスチックの枠、プラスチックの支持棒、およびプラスチックのダイポール棒は、金属で被覆される。

[0038]図８は、本発明による小型インタフェース装置１０１の一実施形態の斜視図である。図８に示されるように、小型インタフェース装置１０１は、支持構造８５内に形成される。枠１０５は、支持構造８５内部に懸架されており（懸架装置の特徴は図示されていない）、開口区域９５は、少なくとも一部が小型インタフェース装置１００を囲む。本実施形態の一実施では、枠１０５は、支持構造８５の一部である。スタッド９６−１および９６−２は、入力導波管１３０および出力導波管１４０のための位置合わせピンである。フランジ穴９７が、小型インタフェース装置１００への入力導波管１３０および出力導波管１４０の位置合わせを助けるためにも使用される。
例示の実施形態
[0039]例１は、入力導波管と出力導波管の間の電磁場を回転させるための小型インタフェース装置を含み、インタフェース装置は、枠の対向する側面の間に延在し、枠の対向する側面に接続される支持棒であって、支持棒が、支持棒の長さおよび支持棒の太さを有する支持棒と、支持棒によって分割される内部空間を取り囲み、枠の厚さを有する枠と、支持棒に直交して向けられるダイポール棒であって、ダイポール棒が、ダイポール棒の太さと、支持棒の長さ未満であるダイポール棒の長さとを有するダイポール棒を備え、入力導波管が、枠の入力側に連結し、入力導波管の入力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第１の角度で向けられるように配置されるとき、および出力導波管が、枠の出力側に連結し、出力導波管の出力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度で向けられるように配置され、第２の角度が、第１の角度に等しくかつ反対であるとき、入力幅の広がりに垂直に整合される入力電場は、小型インタフェース装置を通じて伝播すると回転させられ、それによって出力幅の広がりに垂直に整合される出力電場が、出力導波管に結合される。

[0040]例２は、例１の小型インタフェース装置を含み、入力導波管の出力面を枠の入力側に配置するための第１のフランジと、出力導波管の入力面を枠の出力側に配置するための第２のフランジとをさらに備える。

[0041]例３は、例１〜２のいずれかの小型インタフェース装置を含み、ダイポール棒が、支持棒の長さの半分の位置で支持棒に交差する。
[0042]例４は、例１〜３のいずれかの小型インタフェース装置を含み、支持棒の太さは、ダイポール棒の太さにほぼ等しく、枠の厚さは、支持棒の太さおよびダイポール棒の太さより大きく、枠の厚さは、電磁場を回転させるための小型インタフェース装置の挿入長であり、ダイポール棒の太さは、入力幅および出力幅よりずっと小さい。

[0043]例５は、例１〜４のいずれかの小型インタフェース装置を含み、第１の角度が４５度であり、第２の角度が−４５度である。
[0044]例６は、例１〜５のいずれかの小型インタフェース装置を含み、ダイポール棒の長さが、回転した電磁場の波長の半分程度である。

[0045]例７は、例１〜６のいずれかの小型インタフェース装置を含み、入力幅は出力幅にほぼ等しい。
[0046]例８は、例１〜７のいずれかの小型インタフェース装置を含み、入力導波管は、シングルモードの導波管である。

[0047]例９は、例１〜８のいずれかの小型インタフェース装置を含み、出力導波管は、シングルモードの導波管である。
[0048]例１０は、小型インタフェース装置を作製する方法を含み、この方法は、枠に接続した２つの端部を有する支持棒の両側で枠内の２つの開口区域を形成するステップと、ダイポール棒のそれぞれの部分によって２つの開口区域を部分的に二分するステップとを含む。

[0049]例１１は、例１０の方法を含み、枠の２つの開口区域を形成するステップは、金属ディスクを機械加工してダイポール棒のそれぞれの部分によって部分的に二分される２つの開口区域を形成するステップを含む。

[0050]例１２は、例１０の方法を含み、枠の２つの開口区域を形成するステップは、枠、枠の対向する側面の間に延在し、枠の対向する側面に接続される支持棒、および支持棒に直交して向けられ、枠に接続されていないダイポール棒を形成するように構成される鋳型を形成するステップと、溶融プラスチックを枠、支持棒、およびダイポール棒を形成するための鋳型に送り込むステップと、プラスチックが固まった後、鋳型からプラスチックを外すステップと、成型プラスチックを金属で被覆するステップとを含む。

[0051]例１３は、例１０の方法を含み、枠の２つの開口区域を形成するステップが、枠、支持棒、およびダイポール棒を金属に３次元（３Ｄ）で印刷するステップを含む。
[0052]例１４は、例１０の方法を含み、枠の２つの開口区域を形成するステップは、枠、支持棒、およびダイポール棒を３次元（３Ｄ）でプラスチックに印刷するステップと、印刷したプラスチックの枠、プラスチックの支持棒、およびプラスチックのダイポール棒を金属で被覆するステップとを含む。

[0053]例１５は、導波管システムにおいて、入力導波管であって、入力導波管の長さに沿って伝播する入力電場を支持するように構成され、入力電場が、入力導波管の入力幅の広がりに垂直である、入力導波管と、出力導波管であって、出力導波管の長さに沿って伝播する出力電場を支持するように構成され、出力電場が、出力導波管の出力幅の広がりに垂直であり、入力幅の広がりが、出力幅の広がりに対して第１の角度で向けられる、出力導波管と、入力導波管と出力導波管の間に配置される小型インタフェース装置であって、小型インタフェース装置が、第１の角度によって入力電場を回転させるように構成され、小型インタフェース装置が、入力導波管の最短寸法よりずっと小さく、且つ出力導波管の最短寸法よりずっと小さい挿入長を有する小型インタフェース装置とを備える導波管システムを含む。

[0054]例１６は、例１５の導波管システムを含み、インタフェース装置は、枠の対向する側面の間に延在し、枠の対向する側面に接続される支持棒であって、支持棒の長さおよび支持棒の太さを有する支持棒と、支持棒に直交して向けられるダイポール棒であって、ダイポール棒の太さ、および支持棒の長さ未満であるダイポール棒の長さを有するダイポール棒と、支持棒によって分割される内部空間を取り囲み、枠の厚さを有する枠とを備え、ダイポール棒の太さが、支持棒の太さより大きいと共に、枠の厚さより大きく、入力幅の広がりがダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度で向けられ、第２の角度が第１の角度の半分であるとき、および出力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度の負の量で向けられるとき、入力導波管内に支持される入力電場は、インタフェース装置によって第１の角度を通じて回転させられ、それによって出力電場が、出力導波管内に支持される。

[0055]例１６は、例１５の導波管システムを含み、インタフェース装置は、枠の対向する側面の間に延在し、枠の対向する側面に接続される支持棒であって、支持棒の長さおよび支持棒の太さを有する支持棒と、支持棒に直交して向けられるダイポール棒であって、ダイポール棒の太さ、および支持棒の長さ未満であるダイポール棒の長さを有するダイポール棒と、支持棒によって分割される内部空間を取り囲み、枠の厚さを有する枠とを備え、枠の厚さが、支持棒の太さより大きいと共に、ダイポール棒の太さより大きく、入力幅を有する入力導波管が、入力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度で向けられ、第２の角度が、第１の角度の半分であるように配置されるとき、および出力幅を有する出力導波管が、出力幅の広がりが、ダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度の反対で向けられるように配置されるとき、入力導波管内に支持され、および入力幅の広がりに垂直に伝播するように整合された入力電場が、出力導波管に結合され、出力導波管内に支持された出力電場が、出力幅の広がりに垂直に伝播するように整合される。

[0056]例１７は、例１５〜１６のいずれかの導波管システムを含み、枠の内部空間が、支持棒によって第１の開口領域および第２の開口領域に分割され、ダイポール棒の第１の部分が、第１の開口領域を部分的に二分し、ダイポール棒の第２の部分が、第２の開口領域を部分的に二分する。

[0057]例１８が、例１５〜１７のいずれかの導波管システムを含み、枠の内部空間は、ダイポール棒の第１の側面および支持棒の第１の側面の挿入領域と、ダイポール棒の第２の側面および支持棒の第２の側面の出口領域とを含み、ダイポール棒の第２の側面は、ダイポール棒の第１の側面に対向し、支持棒の第２の側面は、支持棒の第１の側面に対向する。

[0058]例１９が、例１５〜１８のいずれかの導波管システムを含み、ダイポール棒が、支持棒の長さの半分で支持棒に交差する。
[0059]例２０が、例１５〜１６のいずれかの導波管システムを含み、支持棒の太さが、入力幅および出力幅よりずっと小さく、枠の厚さが、入力幅および出力幅よりずっと小さい。

[0060]特定の実施形態を本明細書に例示および説明してきたが、同じ目的を実現すると考えられる任意の構成が、図示した特定の実施形態の代わりにされてもよいことが当業者によって理解されよう。本出願は、本発明の任意の適応形態または変形形態を包含することが意図される。したがって、本発明は、特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定されることを意図することが明らかである。

Claims (3)

1. 入力導波管（１３０）と出力導波管（１４０）の間の電磁場（Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ}、Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}−Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}）を回転させるための小型インタフェース装置（１００）であって、
   枠（１０５）の対向する側面（１０５−１、１０５−２）の間に延在し、前記枠（１０５）の対向する側面（１０５−１、１０５−２）に接続される支持棒（１１０）であって、支持棒の長さ（Ｌ_ＳＢ）および支持棒の太さ（ｔ_ＳＢ）を有する支持棒と、
   前記支持棒によって分割される内部空間（２００）を取り囲み、枠の厚さ（ｔ_ｆ）を有する前記枠（１０５）と、
   前記支持棒（１１０）に直交して向けられるダイポール棒（１１５）であって、ダイポール棒の太さ（ｔ_ＤＢ）、および前記支持棒の長さ未満であるダイポール棒の長さ（Ｌ_ＤＢ）を有するダイポール棒（１１５）と、を備え、
   前記入力導波管（１３０）が、前記枠の入力側（３５１）に連結し、前記入力導波管の入力幅（Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}）の広がりが、前記ダイポール棒の長さの広がりに対して第１の角度（θ_１）で向けられるように配置されるとき、および
   前記出力導波管（１４０）が、前記枠の出力側（３５２）に連結し、前記出力導波管の出力幅（Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}）の広がりが、前記ダイポール棒の長さの前記広がりに対して第２の角度（−θ_１）で向けられるように配置され、前記第２の角度（−θ_１）が、前記第１の角度（θ_１）に等しくかつ反対であるとき、
   前記入力幅の前記広がりに垂直に整合される入力電場（Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}）は、前記小型インタフェース装置を通じて伝播すると回転させられ、それによって前記出力幅の前記広がりに垂直に整合される出力電場（Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}）が、前記出力導波管に結合される小型インタフェース装置（１００）。
2. 前記支持棒の太さ（ｔ_ＳＢ）が、前記ダイポール棒の太さ（ｔ_ＤＢ）にほぼ等しく、前記枠の厚さ（ｔ_ｆ）が、前記支持棒の太さ（ｔ_ＳＢ）および前記ダイポール棒の太さ（ｔ_ＤＢ）より大きく、前記枠の厚さが、前記小型インタフェース装置（１００）の挿入長（ｔ_ｆ）であり、電磁場（Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}−Ｈ_{ｉｎｐｕｔ、}Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}−Ｈ_{ｏｕｔｐｕｔ}）を回転させるようになっており、前記ダイポール棒の太さが、前記入力幅および前記出力幅よりずっと小さい、請求項１に記載の小型インタフェース装置（１００）。
3. 入力導波管（１３０）であって、前記入力導波管の長さ（Ｌ_ＩＷＧ）に沿って伝播する入力電場（Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}）を支持するように構成され、前記入力電場が、前記入力導波管の入力幅（Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}）の広がりに垂直である、入力導波管（１３０）と、
   出力導波管（１４０）であって、前記出力導波管の長さ（Ｌ_ＯＷＧ）に沿って伝播する出力電場（Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}）を支持するように構成され、前記出力電場が、前記出力導波管の出力幅（Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}）の広がりに垂直であり、前記入力幅の前記広がりが、前記出力幅の前記広がりに対して第１の角度（２θ_３）で向けられる、出力導波管（１４０）と
   前記入力導波管（１３０）と前記出力導波管（１４０）の間に配置される小型インタフェース装置（１００）であって、小型インタフェース装置が、前記第１の角度（２θ_３）だけ前記入力電場を回転させるように構成され、前記小型インタフェース装置が、前記入力導波管の最短寸法よりずっと小さく、且つ前記出力導波管の最短寸法よりずっと小さい挿入長（ｔ_ｆ）を有する小型インタフェース装置（１００）と
   を備える導波管システム（１０）であって、前記インタフェース装置（１００）が、
   枠（１０５）の対向する側面（１０５−１、１０５−２）の間に延在し、枠（１０５）の対向する側面（１０５−１、１０５−２）に接続される支持棒（１００）であって、支持棒の長さ（Ｌ_ＳＢ）および支持棒の太さ（ｔ_ＳＢ）を有する支持棒と、
   前記支持棒（１１０）に直交して向けられるダイポール棒（１１５）であって、ダイポール棒の太さ（ｔ_ＤＢ）、および前記支持棒の長さ未満であるダイポール棒の長さ（Ｌ_ＤＢ）を有する前記ダイポール棒と、
   前記支持棒によって分割される内部空間（２００）を取り囲み、枠の厚さ（ｔ_ｆ）を有し、前記枠の厚さが、前記支持棒の太さより大きく、且つ前記ダイポール棒の太さより大きい前記枠（１０５）と、を備え
   前記入力幅（Ｗ_{ｉｎｐｕｔ}）の前記広がりが、前記ダイポール棒の長さの広がりに対して第２の角度（θ_３）で向けられ、前記第２の角度が、前記第１の角度（２θ_３）の半分であるとき、および
   前記出力幅（Ｗ_{ｏｕｔｐｕｔ}）の前記広がりが、前記ダイポール棒の長さの前記広がりに対して前記第２の角度の負の量（−θ_３）で向けられるとき、
   前記入力導波管（１３０）内に支持される前記入力電場（Ｅ_{ｉｎｐｕｔ}）が、前記インタフェース装置（１００）によって前記第１の角度（２θ_３）を通じて回転させられ、それによって前記出力電場（Ｅ_{ｏｕｔｐｕｔ}）が、前記出力導波管（１４０）内に支持される、導波管システム（１０）。

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