JP2016146590A - 偏分波器、及び、コネクタ装置 - Google Patents

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崇 熊谷
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Abstract

【課題】ケーブルやコネクタの劣化、破損を抑制した偏分波器、及び、コネクタ装置を提供する。【解決手段】偏分波器は、一端の開口部から伸延する円形導波路が形成される導波管と円形導波路の他端を閉じる壁部とを有する導波管本体と、壁部の円形導波路に面する第1面とは反対の第2面に取り付けられ、第1信号端子を有する第1コネクタと、壁部の第2面に取り付けられ、第2信号端子を有する第2コネクタと、円形導波路の内部で壁部から第1の距離だけ離間した位置に配設される第1放射素子と、円形導波路の内部で壁部から第2の距離だけ離間し、円形導波路の断面視で第1放射素子とは90度異なる位置に配設される第2放射素子と、一端が第1信号端子に接続され、他端が第1放射素子に接続される第1配線と、一端が第2信号端子に接続され、他端が第2放射素子に接続される第2配線とを含む。【選択図】図1

Description

本発明は、偏分波器、及び、コネクタ装置に関する。
従来より、使用周波数帯の信号を伝送し、互いに管軸が直交する1組の方形導波管を有する偏分波器がある(例えば、特許文献1参照)。
特開平07−022803号公報
しかしながら、従来の偏分波器は、互いに管軸が直交する1組の方形導波管にそれぞれ同軸ケーブルを接続すると、同軸ケーブルに余計なテンションがかかり、偏分波器のコネクタ、同軸ケーブルのコネクタ、同軸ケーブルのコネクタとケーブルの接続部、及び同軸ケーブルのケーブル等の劣化、破損の原因になりやすかった。特に、上方向に伸延する導波管に接続される同軸ケーブルでは、このような問題が顕著であった。
このように、従来の偏分波器は、ケーブルやコネクタの劣化、破損を招くという問題がある。
そこで、ケーブルやコネクタの劣化、破損を抑制した偏分波器、及び、コネクタ装置を提供することを目的とする。
本発明の実施の形態の偏分波器は、アンテナ装置に接続される一端の開口部から他端まで内部を伸延する円形導波路が形成される導波管と、前記導波管の前記他端に配設され、前記円形導波路の前記他端を閉じる壁部とを有する導波管本体と、前記壁部の前記円形導波路に面する第1面とは反対の第2面に取り付けられ、第1信号端子を有する第1コネクタと、前記壁部の前記第2面に取り付けられ、第2信号端子を有する第2コネクタと、前記導波管とは絶縁され、前記円形導波路の内部で前記壁部から第1の距離だけ離間した位置に配設される第1放射素子と、前記導波管とは絶縁され、前記円形導波路の内部で前記壁部から第2の距離だけ離間し、前記円形導波路の断面視で前記第1放射素子とは90度異なる位置に配設される第2放射素子と、一端が前記第1信号端子に接続され、前記導波管本体とは絶縁された状態で前記導波管を貫通し、他端が前記第1放射素子に接続される第1配線と、一端が前記第2信号端子に接続され、前記導波管本体とは絶縁された状態で前記導波管を貫通し、他端が前記第2放射素子に接続される第2配線とを含む。
ケーブルやコネクタの劣化、破損を抑制した偏分波器、及び、コネクタ装置を提供することができる。
実施の形態の偏分波器100に導波管210を接続した状態を示す側面図である。 偏分波器100の平面構成と断面構成を示す図である。 相手側のコネクタ装置300を示す図である。 コネクタ装置にケーブルとFPU送受信装置を接続した状態を示す図である。 コネクタ装置にケーブルとFPU送受信装置を接続した状態を示す図である。 コネクタ装置にケーブルとFPU送受信装置を接続した状態を示す図である。
以下、本発明の偏分波器、及び、コネクタ装置を適用した実施の形態について説明する。
<実施の形態>
図1は、実施の形態の偏分波器100に導波管210を接続した状態を示す側面図である。図2は、偏分波器100の平面構成と断面構成を示す図である。図1及び図2では、図示するようにXYZ座標系を定義する。
図2(A)は、X軸負方向側から偏分波器100のYZ平面構成を示す図であり、図2(C)は、X軸正方向側から偏分波器100のYZ平面構成を示す図であり、図2(B)は、図2(A)、(C)におけるA1−A2矢視断面の構成を示す図である。
偏分波器100は、導波管本体110、コネクタ120、130、ガイドピン140、サブガイドピン150、インナーカバー160、及びアウターカバー170を含む。偏分波器100は、所謂OMT(Orthogonal Mode Transducer:水平垂直偏波分波器)である。
導波管本体110は、X軸方向に長手方向を有する円筒状の部材であり、長手方向に垂直な断面が円形の円形導波路111が内部に形成されている。円形導波路111は、X軸正方向側に円形に開口された開口部111Aを有し、X軸負方向側の端部は壁部112で閉じられている。導波管本体110のX軸正方向側の端部の外周には、フランジ113が設けられている。フランジ113は、導波管210を接続するために用いられる。
また、円形導波路111の内部には、ピン114、115、反射部116が設けられている。ピン114は、水平偏波の電波を放射するために設けられており、ピン115は、垂直偏波の電波を放射するために設けられている。ピン114、115は、導波管本体110の外周壁部を貫通する孔部に通されており、導波管本体110とは絶縁されている。反射部116は、X軸正方向側から伝搬する垂直偏波の電波を反射するために設けられている。
このため、図2(C)に示すように、ピン114と115の位置は、円形導波路111の円形の断面内で、円形導波路111の中心軸に対して、円周方向に90度異なる位置に配設されている。
なお、導波管210は、X軸方向に長手方向を有する円筒状の部材であり、長手方向に垂直な断面が円形の円形導波路211が内部に形成されている。導波管210には、パラボラアンテナ用の放射器220、フランジ230、及びプレート240が取り付けられている。導波管210のフランジ230は、導波管本体110のフランジ113に取り付けられる。導波管210には、パラボラアンテナ用の反射鏡が取り付けられる。
コネクタ120は、ピン121と嵌合部122を有し、インナーカバー160のX軸負方向側の端面に配置されている。コネクタ120は、同軸コネクタであり、ピン121が信号線用で、嵌合部122はグランド電位(基準電位)用である。ピン121は配線180を介してピン114に接続されている。嵌合部122は、導波管本体110に接続されている。
コネクタ130は、ピン131と嵌合部132を有し、インナーカバー160のX軸負方向側の端面に配置されている。コネクタ130は、同軸コネクタであり、ピン131が信号線用で、嵌合部132はグランド電位(基準電位)用である。ピン131は配線190を介してピン115に接続されている。嵌合部132は、導波管本体110に接続されている。
なお、コネクタ120、130は、例えば、N型同軸コネクタ、又はSMA型同軸コネクタを用いることができる。
ガイドピン140は、インナーカバー160のX軸負方向側の端面に2本配置されており、サブガイドピン150は、インナーカバー160のX軸負方向側の端面に1本配置されている。
ガイドピン140とサブガイドピン150は、図2(A)に示すように、アウターカバー170の円形の開口部171をYZ平面視したときに、開口部171の中心に対して非対称に配設される。これは、コネクタ120と130の相手側の2本のコネクタが互い違いに接続されることを防ぐためである。
また、ガイドピン140とサブガイドピン150は、コネクタ120、130よりもX軸方向に長く、先端が突出していることが望ましい。コネクタ120、130が相手側のコネクタに係合する前に、ガイドピン140とサブガイドピン150を相手側のガイドホールに係合させるためである。
インナーカバー160は、導波管本体110の周囲を覆うように取り付けられている円柱状の部材である。インナーカバー160は、導波管本体110のフランジ113以外の部分を覆っている。また、インナーカバー160の外周部は、アウターカバー170の内周部と係合しており、インナーカバー160に対してアウターカバー170は、X軸方向に移動可能であるとともに、YZ平面内で回動自在に取り付けられている。
アウターカバー170は、コネクタ120及び130とインナーカバー160の外周を覆うように設けられる円柱状の部材である。アウターカバー170の開口部171の近傍の内周面には、ねじ山172が形成されている。
アウターカバー170は、インナーカバー160に対してX軸方向に移動可能であるとともに、YZ平面内で回動自在に取り付けられており、相手側のコネクタ装置にガイドピン140とサブガイドピン150を係合させた状態でコネクタ120及び130を接続し、さらにねじ山172を相手側のコネクタ装置の対応するねじ山と係合させることにより、コネクタ120及び130の接続部を覆うように構成されている。相手側のコネクタ装置については、図3を用いて後述する。
配線180は、コネクタ120のピン121と、円形導波路111の内部のピン114とを接続している。配線180は、導波管本体110から絶縁された状態で、ピン121とピン114を接続できる配線であればよく、ピン114側では導波管本体110の外周面に沿って設けられている。
配線190は、コネクタ130のピン131と、円形導波路111の内部のピン115とを接続している。配線190は、導波管本体110から絶縁された状態で、ピン131とピン115を接続できる配線であればよく、ピン115側では導波管本体110の外周面に沿って設けられている。
以上のような構成の偏分波器100は、水平偏波の電波と垂直偏波の電波とを分離し、コネクタ120と導波管210との間で水平偏波の電波を伝送することができるとともに、コネクタ130と導波管210との間で垂直偏波の電波を伝送することができる。
図3は、相手側のコネクタ装置300を示す図である。図3には、図1及び図2と同一のXYZ座標を示す。図3に示すコネクタ装置300は、図1及び図2に示す偏分波器100にX軸方向に沿って向かい合わせて取り付け可能な向きである。
図3(A)は、Y軸負方向側からコネクタ装置300の側面構成を示す図であり、図3(B)は、X軸正方向側からコネクタ装置300のYZ平面構成を示す図であり、図3(C)は、Z軸負方向側からコネクタ装置300の底面構成を示す図である。
コネクタ装置300は、コネクタ320、330、ガイドホール340、サブガイドホール350、本体部370を含む。
本体部370は、金属製であり、X軸正方向側に突出する突出部371を有する。突出部のX軸正方向側の端面には、コネクタ320、330が取り付けられるとともに、ガイドホール340とサブガイドホール350が形成されている。また、突出部371の外周面には、ねじ山372が形成されている。また、本体部370は、X軸負方向側の端面から円柱状にくり抜かれた凹部374を有する。
コネクタ320は、ピンホール321と嵌合部322を有する。コネクタ320は、コネクタ120の相手側になる同軸コネクタであり、ピンホール321が信号線用で、コネクタ120のピン121が挿入され、電気的に接続される。ピンホール321と嵌合部322は絶縁されている。
嵌合部322はグランド電位(基準電位)用である。嵌合部322は外周面にねじ山が形成されており、コネクタ120の嵌合部122の内部にねじ止めされる。嵌合部322は、本体部370に接続されている。
また、ピンホール321には、本体部370を貫通する信号線323が接続されている。信号線323は、本体部370とは絶縁された状態で、凹部374の内部に突出している。
コネクタ330は、ピンホール331と嵌合部332を有する。コネクタ330は、コネクタ130の相手側になる同軸コネクタであり、ピンホール331が信号線用で、コネクタ130のピン131が挿入され、電気的に接続される。ピンホール331と嵌合部332は絶縁されている。
嵌合部332はグランド電位(基準電位)用である。嵌合部332は外周面にねじ山が形成されており、コネクタ130の嵌合部132の内部にねじ止めされる。嵌合部332は、本体部370に接続されている。
また、ピンホール331には、本体部370を貫通する信号線333が接続されている。信号線333は、本体部370とは絶縁された状態で、凹部374の内部に突出している。
ガイドホール340は、2本のガイドピン140に対応して、突出部のX軸正方向側の端面からX軸負方向に2つ形成されている。2つのガイドホール340の開口径、深さ、位置は、2本のガイドピン140の太さ、長さ、位置に合わせられている。
サブガイドホール350は、サブガイドピン150に対応して、突出部のX軸正方向側の端面からX軸負方向に形成されている。サブガイドホール350の開口径、深さ、位置は、サブガイドピン150の太さ、長さ、位置に合わせられている。
サブガイドホール350は、突出部371のX軸正方向側の円形の端面の中心からオフセットして形成される。これは、ガイドホール340及びサブガイドホール350を突出部371のX軸正方向側の円形の端面の中心に対して非対称に配設することにより、コネクタ320がコネクタ120に接続されるとともに、コネクタ330がコネクタ130に接続されるようにし、コネクタ120、130、320、330が互い違いに接続されることを防ぐためである。
このようなコネクタ装置300は、2つのガイドホール340とサブガイドホール350に、それぞれ、2つのガイドピン140とサブガイドピン150の先端を挿入させて、コネクタ320にコネクタ120を押し込むとともに、コネクタ330にコネクタ130を押し込む。これにより、ピンホール321にピン121が挿入され、嵌合部322に嵌合部122が嵌合される。また、ピンホール331にピン131が挿入され、嵌合部332に嵌合部132が嵌合される。
そして、コネクタ320にコネクタ120をしっかりと押し込むとともに、コネクタ330にコネクタ130をしっかりと押し込んだ状態で、偏分波器100のアウターカバー170をX軸負方向側にスライドさせて、突出部371にアウターカバー170の先端の位置を合わせ、ねじ山372をねじ山172に係合させて、アウターカバー170を回転させて突出部371にねじ止めする。
このようにすることにより、偏分波器100にコネクタ装置300を接続することができる。偏分波器100にコネクタ装置300を完全に接続すると、コネクタ120とコネクタ320が接続されるとともに、コネクタ130とコネクタ330が接続された状態で、コネクタ120、130、320、330の周囲は、アウターカバー170と本体部370の突出部371とのねじ止めによって封止される。
図4乃至図6は、コネクタ装置にケーブルとFPU(Field Pick-up Unit)送受信装置を接続した状態を示す図である。
FPUは、例えば、緊急報道やスポーツ中継などで映像,音声を無線伝送するシステムとして用いられている装置である。映像信号をFPUで伝送する場合、中継車の屋上やビルの屋上に送信アンテナ(パラボラアンテナ)を設置して、ビルや山の上に設置した受信基地局に向けて映像音声信号を送信する。
コネクタ装置300Aは、図3に示すコネクタ装置300にN型同軸コネクタ380A、380Bを取り付けたものである。N型同軸コネクタ380A、380Bの信号ピンは、信号線323、333にそれぞれ接続されている。N型同軸コネクタ380A、380Bの嵌合部は、本体部370に取り付けられるとともに、電気的に接続されている。
N型同軸コネクタ380A、380Bには、それぞれ、同軸ケーブル390A、390BのN型同軸コネクタ390A1、390B1が接続されている。また、同軸ケーブル390A、390Bの反対側のN型同軸コネクタ390A2、390B2は、FPU送受信装置400A、400BのN型同軸コネクタ480A、480Bに接続されている。FPU送受信装置400A、400Bは、それぞれ、水平偏波の電波、垂直偏波の電波を利用して信号の送受信を行う装置である。
このように、コネクタ装置300AのN型同軸コネクタ380A、380Bに、同軸ケーブル390A、390Bを介して、FPU送受信装置400A、400Bを接続してもよい。
また、図5に示すコネクタ装置300Bは、図4に示すコネクタ装置300AのN型同軸コネクタ380A、380Bの代わりに、同軸ケーブル390A、390Bを直接接続した構造を有する。同軸ケーブル390A、390Bの信号線は、それぞれ、コネクタ装置300Bの信号線323、333に接続されている。また、コネクタ装置300Bの本体部370は、専用の形状を有する。
このように、コネクタ装置300Bに、同軸ケーブル390A、390Bを介して、FPU送受信装置400A、400Bを接続してもよい。
また、図6に示すように、コネクタ装置300を直接的にFPU送受信装置400に接続してもよい。
以上、実施の形態によれば、偏分波器100の壁部112の円形導波路111が位置する面(図2(B)の右側の面)とは逆の面(図2(B)の左側の面)側にコネクタ120、130を設けたので、コネクタ120、130の接続相手は、導波管本体110をX軸正方向側から見たときに、壁部112の反対側に伸延することになる。
すなわち、導波管本体110の外周方向に接続相手が伸延することがなくなり、導波管本体110の延伸方向に接続相手が存在することになる。
このため、コネクタ120、130に接続されるケーブルやコネクタに様々な方向のテンションがかかることを抑制することができ、ケーブルやコネクタの劣化、破損を抑制した偏分波器100を提供することができる。
また、偏分波器100の導波管本体110の延伸方向に接続されるコネクタ装置300は、コネクタ120、130に接続されるコネクタ320、330を有するので、コネクタ120、130に接続されるコネクタ320、330に様々な方向のテンションがかかることを抑制することができる。また、コネクタ装置300、300A、300Bに接続される同軸ケーブル390A、390Bに様々な方向のテンションがかかることを抑制することができる。
従って、実施の形態によれば、ケーブルやコネクタの劣化、破損を抑制したコネクタ装置300、300A、300Bを提供することができる。
また、水平偏波の電波と垂直偏波の電波との2系統の入出力コネクタ(コネクタ120、130)を1か所へ集約することにより、送受信装置とアンテナの直結が可能となり、給電線損失を最小化し、高効率な電波発射を実現できる。
また、ガイドピン140、サブガイドピン150を設けたことにより、コネクタ120、130とコネクタ320、330とをガイドピン140、サブガイドピン150に沿って、正対させながら接続することができ、着脱時のコネクタ劣化を軽減できる。
また、偏分波器100にコネクタ装置300を取り付ける際に、ガイドピン140、サブガイドピン150がガイドホール340、サブガイドホール350に先行して係合した状態で、コネクタ120、130とコネクタ320、330とを固定できるので、接続時に両手を離して、2系統のコネクタ120、130とコネクタ320、330を各手で締めることができる。
また、非対称性を実現するサブガイドピン150とサブガイドホール350を設けることにより、コネクタ120、130とコネクタ320、330の逆接続を防止できる。
また、偏分波器100のアウターカバー170のねじ山172と、コネクタ装置300、300A、300Bの突出部371のねじ山372とをねじ止めすれば、コネクタ120、130とコネクタ320、330との間には、荷重や力が掛からないので、コネクタ120、130、320、330の劣化、破損を効果的に抑制することができる。
また、この場合は、アウターカバー170と突出部371によって、偏分波器100に対して、導波管本体110の延伸方向にコネクタ装置300を強固かつ容易に取り付けることができる。
また、アウターカバー170と突出部371がねじ止めされて、全体を増し締めすることで抜けにくくするほか、コネクタ120、130とコネクタ320、330の露出を防ぎ、経年劣化を抑止できる。
また、コネクタ120とコネクタ320が接続されるとともに、コネクタ120とコネクタ320が接続された状態で、コネクタ120、130、320、330の周囲は、アウターカバー170と本体部370の突出部371とのねじ止めによって封止されるので、防塵や防水の効果も得られる。
なお、以上では、コネクタ120、130が雄型で、コネクタ320、330が雌型である形態について説明したが、逆であってもよい。また、どちらか一方を入れ替えてもよい。
また、ガイドピン140およびサブガイドピン150、ガイドホール340およびサブガイドホール350については、図1乃至3に示す配置は一例であり、非対称性を実現できる配置や本数であれば、どのような配置、本数にしてもよい。この場合に、図1乃至3に示すガイドピン140およびサブガイドピン150の代わりに、断面形状が非対称なガイドピン140を1本設け、サブガイドピン150を設けなくてもよい。このようにして非対称性を実現してもよい。ガイドホール340およびサブガイドホール350は、ガイドピン140およびサブガイドピン150の配置、本数の変形に合わせて変形すればよい。
また、偏分波器100がアウターカバー170を含まずに、コネクタ120、130に同軸ケーブル390A、390Bを直接的に接続してもよい。
また、以上では、偏分波器100が水平偏波・垂直偏波の電磁波を分波し、コネクタ120、130が水平偏波・垂直偏波の電磁波を伝送する形態について説明したが、例えば、右円偏波と左円偏波を分波してもよく、2チャンネルの信号を同時送受信するようにしてもよい。
以上、本発明の例示的な実施の形態の偏分波器、及び、コネクタ装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
100 偏分波器
110 導波管本体
111 円形導波路
112 壁部
113 フランジ
114、115 ピン
116 反射部
120、130 コネクタ
140 ガイドピン
150 サブガイドピン
160 インナーカバー
170 アウターカバー
210 導波管
220 放射器
230 フランジ
240 プレート
300、300A、300B コネクタ装置
320、330 コネクタ
340 ガイドホール
350 サブガイドホール
370 本体部
380A、380B N型同軸コネクタ
390A、390B 同軸ケーブル
390A1、390B1 N型同軸コネクタ
400、400A、400B FPU送受信装置

Claims (5)

  1. アンテナ装置に接続される一端の開口部から他端まで内部を伸延する円形導波路が形成される導波管と、前記導波管の前記他端に配設され、前記円形導波路の前記他端を閉じる壁部とを有する導波管本体と、
    前記壁部の前記円形導波路に面する第1面とは反対の第2面に取り付けられ、第1信号端子を有する第1コネクタと、
    前記壁部の前記第2面に取り付けられ、第2信号端子を有する第2コネクタと、
    前記導波管とは絶縁され、前記円形導波路の内部で前記壁部から第1の距離だけ離間した位置に配設される第1放射素子と、
    前記導波管とは絶縁され、前記円形導波路の内部で前記壁部から第2の距離だけ離間し、前記円形導波路の断面視で前記第1放射素子とは90度異なる位置に配設される第2放射素子と、
    一端が前記第1信号端子に接続され、前記導波管本体とは絶縁された状態で前記導波管を貫通し、他端が前記第1放射素子に接続される第1配線と、
    一端が前記第2信号端子に接続され、前記導波管本体とは絶縁された状態で前記導波管を貫通し、他端が前記第2放射素子に接続される第2配線と
    を含む、偏分波器。
  2. 前記壁部の前記第2面に取り付けられ、前記第2面から前記第1コネクタ及び前記第2コネクタの相手側の第3コネクタ及び第4コネクタの挿抜方向に伸延し、前記第3コネクタ及び前記第4コネクタを前記第1コネクタ及び前記第2コネクタに案内するガイド部をさらに含む、請求項1記載の偏分波器。
  3. 前記ガイド部は、前記第3コネクタ及び前記第4コネクタを前記第1コネクタ及び前記第2コネクタにそれぞれ案内するように、非対称に配置される複数のピンを有する、又は、非対称な形状を有する、請求項2記載の偏分波器。
  4. 前記導波管本体の前記他端に回動自在に取り付けられて前記第1コネクタ及び前記第2コネクタの側面側を覆い、先端側に形成されるねじ山を有する、カバー部をさらに含む、請求項1乃至3のいずれか一項記載の偏分波器。
  5. 前記第1コネクタ及び前記第2コネクタの相手側の第3コネクタ及び第4コネクタを有し、請求項1乃至4のいずれか一項記載の偏分波器に接続される、コネクタ装置。
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