JP2022189917A

JP2022189917A - Directional coupler, and microwave heating device including the same

Info

Publication number: JP2022189917A
Application number: JP2022169563A
Authority: JP
Inventors: 昌之久保; Masayuki Kubo; 浩二吉野; Koji Yoshino; 匡史貞平; Tadashi Sadahira; 秀樹中村; Hideki Nakamura
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-04-20
Filing date: 2022-10-24
Publication date: 2022-12-22
Anticipated expiration: 2039-04-15
Also published as: JP7178563B2; EP3783736A1; JPWO2019203170A1; CN111033889A; EP3783736A4; CN111033889B; JP7454770B2; EP3783736B1; WO2019203170A1

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a directional coupler capable of detecting while accurately separating traveling waves from reflected waves, and a microwave heating device including the same.

SOLUTION: The directional coupler has an opening and a coupled line. The opening has a first long hole and a second long hole crossing each other, which are placed at a position that does not intersect with a tube axis of a waveguide in a plan view. The coupled line includes a first transmission line and a second transmission line, and the first transmission line and the second transmission line are connected to each other. The first transmission line has a first intersection line portion, and the first intersection line portion extends away from the tube axis as it approaches a perpendicular line perpendicular to the tube axis through an opening intersection portion where the first long hole intersects with the second long hole from one end of the tube axis in a plan view, and intersects with the first long hole at a position separated from the tube axis than the opening intersection. The second transmission line has a second intersection line portion, and the second intersection line portion extends away from the tube axis as it approaches the perpendicular line from the other end of the tube axis in a plan view and intersects with the second long hole at a position separated from the tube axis than the opening intersection portion.

SELECTED DRAWING: Figure 4

Description

本開示は、導波管を伝搬するマイクロ波の電力レベルを検出する方向性結合器およびそれを備えたマイクロ波加熱装置に関する。 TECHNICAL FIELD The present disclosure relates to a directional coupler for detecting the power level of microwaves propagating through a waveguide and a microwave heating device including the same.

導波管を伝搬するマイクロ波の電力レベルを検出する装置として、方向性結合器が知られている。方向性結合器は、導波管を伝搬する進行波と反射波とを分離して、それぞれを検出する。 A directional coupler is known as a device for detecting the power level of microwaves propagating through a waveguide. The directional coupler separates the traveling wave propagating through the waveguide from the reflected wave and detects each.

従来の方向性結合器として、例えば、特許文献１に記載の方向性結合器が知られている。特許文献１の方向性結合器は、導波管の壁面に配置された開口部と、導波管の外側に配置された結合線路とを備える。開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置され、円偏波のマイクロ波を放射するように形成される。結合線路は、平面視において開口部を横切る第１伝送線路および第２伝送線路を備える。第１伝送線路と第２伝送線路とは、開口部の中央部を挟んで対向するように配置され、開口部の鉛直上方の領域から外れた位置で互いに接続される。 As a conventional directional coupler, for example, a directional coupler disclosed in Patent Document 1 is known. The directional coupler of Patent Document 1 includes an opening arranged in a wall surface of a waveguide and a coupling line arranged outside the waveguide. The opening is arranged at a position that does not intersect the tube axis of the waveguide in plan view, and is formed so as to radiate circularly polarized microwaves. The coupled line includes a first transmission line and a second transmission line that cross the opening in plan view. The first transmission line and the second transmission line are arranged so as to face each other across the center of the opening, and are connected to each other at a position outside the area vertically above the opening.

特許文献１の方向性結合器によれば、開口部から放射される円偏波の進行波の回転方向が円偏波の反射波のそれと逆になる。このような円偏波のマイクロ波の回転方向の違いを利用して、進行波と反射波とを分離してそれぞれを検出することができる。 According to the directional coupler of Patent Document 1, the direction of rotation of the traveling circularly polarized wave emitted from the aperture is opposite to that of the reflected circularly polarized wave. By utilizing the difference in the direction of rotation of such circularly polarized microwaves, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected.

特許第６１７６５４０号公報Japanese Patent No. 6176540

しかしながら、上記従来の方向性結合器では、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出するという観点において、未だ改善の余地がある。 However, the above conventional directional coupler still has room for improvement in terms of more accurately separating and detecting the traveling wave and the reflected wave.

従って、本開示は、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる方向性結合器およびそれを備えたマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present disclosure is to provide a directional coupler capable of separating and detecting traveling waves and reflected waves with higher accuracy, and a microwave heating device including the directional coupler.

前記従来の課題を解決するために、本開示における方向性結合器は、
導波管の壁面に配置された開口部と、前記導波管の外側に配置された結合線路とを備え、前記導波管を伝搬する進行波と反射波とを分離して検出する方向性結合器であって、
前記開口部は、平面視において前記導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第１長孔と第２長孔とを有し、
前記結合線路は、第１伝送線路と第２伝送線路とを備え、
前記第１伝送線路と前記第２伝送線路はつながっており、
前記第１伝送線路は第１交差線部を有し、第１交差線部は、平面視において前記管軸の一端側から前記第１長孔と前記第２長孔とが交差する開口交差部を通り前記管軸に直交する垂線に近づくにつれて、前記管軸から離れるように延在し、前記開口交差部よりも前記管軸から離れた位置で前記第１長孔と交差し、
前記第２伝送線路は第２交差線部を有し、第２交差線部は、平面視において前記管軸の他端側から前記垂線に近づくにつれて、前記管軸から離れるように延在し、前記開口交差
部よりも前記管軸から離れた位置で前記第２長孔と交差するように構成されている。 In order to solve the above conventional problems, the directional coupler in the present disclosure is
A directionality for separately detecting a traveling wave propagating through the waveguide and a reflected wave, comprising an opening arranged in a wall surface of the waveguide and a coupling line arranged outside the waveguide. a combiner,
The opening has a first elongated hole and a second elongated hole that intersect with each other and are arranged at positions that do not intersect the tube axis of the waveguide in plan view,
The coupling line comprises a first transmission line and a second transmission line,
The first transmission line and the second transmission line are connected,
The first transmission line has a first intersection line, and the first intersection line is an opening intersection where the first elongated hole and the second elongated hole intersect from one end side of the tube shaft in plan view. extends away from the tube axis as it approaches a perpendicular line perpendicular to the tube axis through and intersects the first long hole at a position farther from the tube axis than the opening intersection,
The second transmission line has a second intersection line portion, and the second intersection line portion extends away from the tube axis as it approaches the perpendicular line from the other end side of the tube axis in a plan view, It is configured to intersect the second long hole at a position farther from the tube axis than the opening intersecting portion.

本開示の方向性結合器によれば、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。 According to the directional coupler of the present disclosure, traveling waves and reflected waves can be separated and detected with higher accuracy.

本開示の実施の形態に係る方向性結合器の斜視図である。1 is a perspective view of a directional coupler according to an embodiment of the present disclosure; FIG. 実施の形態に係る方向性結合器の、プリント基板を取り外した状態の斜視図である。1 is a perspective view of a directional coupler according to an embodiment with a printed circuit board removed; FIG. 実施の形態に係る導波管の平面図である。1 is a plan view of a waveguide according to an embodiment; FIG. 実施の形態に係る方向性結合器に設けられたプリント基板の回路構成図である。3 is a circuit configuration diagram of a printed circuit board provided in the directional coupler according to the embodiment; FIG. クロス開口から円偏波のマイクロ波が放射される原理を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining the principle of radiation of circularly polarized microwaves from cross apertures; マイクロストリップ線路を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the direction and amount of microwaves that propagate through a microstrip line and change over time; マイクロストリップ線路を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。FIG. 2 is a diagram for explaining the direction and amount of microwaves that propagate through a microstrip line and change over time; マイクロストリップ線路の第１変形例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a first modified example of the microstrip line; マイクロストリップ線路の第２変形例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a second modification of the microstrip line; マイクロストリップ線路の第３変形例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a third modification of the microstrip line; マイクロストリップ線路の第４変形例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a fourth modification of the microstrip line; マイクロストリップ線路の第５変形例を示す平面図である。FIG. 12 is a plan view showing a fifth modification of the microstrip line; マイクロストリップ線路の第６変形例を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a sixth modification of the microstrip line; 実施の形態に係るマイクロ波加熱装置の概略図である。1 is a schematic diagram of a microwave heating device according to an embodiment; FIG.

本発明者らは、進行波と反射波とをより精度良く分離して検出するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。 The present inventors have made intensive studies to separate and detect the traveling wave and the reflected wave with higher accuracy, and as a result, have obtained the following findings.

従来の方向性結合器において、結合線路は、平面視で管軸に平行な複数の線路と、平面視で管軸に垂直な複数の線路とを一本の線路として直角に連結することで構成される。この構成により、導波管に接続された負荷のインピーダンスの影響を緩和して、進行波と反射波とを精度よく分離することができる。 In a conventional directional coupler, the coupling line consists of a plurality of lines that are parallel to the tube axis in plan view and a plurality of lines that are perpendicular to the tube axis in plan view and are connected at right angles as one line. be done. With this configuration, the influence of the impedance of the load connected to the waveguide can be mitigated, and the traveling wave and the reflected wave can be separated with high accuracy.

本発明者らは、結合線路が直角（または鋭角）に屈曲する箇所において、磁界が集中して、結合線路内の電流（マイクロ波）の流れが阻害され、進行波と反射波との分離度に影響することを知見した。本発明者らは、従来の方向性結合器では結合線路が直角に屈曲する箇所が多く、それらが進行波と反射波との分離度に大きく影響することを知見した。本発明者らは、結合線路が屈曲する箇所を、磁界から受ける影響が強くなる開口部の鉛直方向の領域から遠ざけることで、結合線路内の電流の流れが阻害されるのを抑制することを知見した。 The present inventors have found that the magnetic field concentrates at the point where the coupled line bends at a right angle (or acute angle), the flow of current (microwave) in the coupled line is hindered, and the degree of separation between the traveling wave and the reflected wave was found to affect The present inventors have found that the conventional directional coupler has many places where the coupling line bends at right angles, and that these bends greatly affect the degree of separation between the traveling wave and the reflected wave. The inventors of the present invention have attempted to suppress the obstruction of the current flow in the coupled lines by keeping the bent portion of the coupled lines away from the vertical region of the opening where the influence of the magnetic field is strong. I found out.

これらの知見に基づき、本発明者らは以下の発明を見出した。本発明者らは、これらの発明により、従来の方向性結合器に比べて、方向性（進行波と反射波との分離度）が５ｄＢ以上（約３倍以上）向上することを確認した。 Based on these findings, the present inventors have found the following inventions. The present inventors have confirmed that these inventions improve the directivity (the degree of separation between the traveling wave and the reflected wave) by 5 dB or more (approximately 3 times or more) compared to conventional directional couplers.

本開示の第１の態様の方向性結合器は、導波管の壁面に配置された開口部と、導波管の外側に配置された結合線路とを備え、導波管を伝搬する進行波と反射波とを分離して検出
する。 A directional coupler according to a first aspect of the present disclosure includes an opening arranged in a wall surface of a waveguide and a coupled line arranged outside the waveguide, and comprises a traveling wave propagating in the waveguide. and the reflected wave are separately detected.

開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第１長孔と第２長孔とを有する。結合線路は、第１伝送線路と第２伝送線路とを備え、第１伝送線路と第２伝送線路はつながっている。 The opening has a first elongated hole and a second elongated hole that intersect with each other and are arranged at positions that do not intersect the tube axis of the waveguide in plan view. The coupled line includes a first transmission line and a second transmission line, and the first transmission line and the second transmission line are connected.

第１伝送線路は第１交差線部を有する。第１交差線部は、平面視において管軸の一端側から第１長孔と第２長孔とが交差する開口交差部を通り管軸に直交する垂線に近づくにつれて、管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第１長孔と交差する。 The first transmission line has a first cross line portion. The first intersecting line portion extends away from the pipe axis as it approaches a perpendicular line orthogonal to the pipe axis passing through an opening intersection where the first elongated hole and the second elongated hole intersect from one end side of the pipe axis in a plan view. It extends and intersects the first elongated hole at a position farther from the tube axis than the opening intersecting portion.

第２伝送線路は第２交差線部を有する。第２交差線部は、平面視において管軸の他端側から上記垂線に近づくにつれて、管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第２長孔と交差する。 The second transmission line has a second cross line portion. The second intersecting line portion extends away from the pipe axis as it approaches the perpendicular from the other end of the pipe axis in a plan view, and the second long hole and the second long hole are at a position farther from the pipe axis than the opening intersecting portion. cross.

本開示の第２の態様の方向性結合器において、第１の態様に加えて、第１伝送線路と第２伝送線路とが、平面視において開口部に外接する矩形領域の外で、かつ、矩形領域よりも管軸から離れた位置で互いに接続される。 In the directional coupler of the second aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the first transmission line and the second transmission line are outside the rectangular area circumscribing the opening in plan view, and They are connected to each other at a position farther from the tube axis than the rectangular area.

本開示の第３の態様の方向性結合器において、第１の態様に加えて、第１交差線部または第２交差線部の少なくとも一方が、平面視において対応する第１長孔または第２長孔に開口交差部よりも開口先端部に近い位置で交差する。 In the directional coupler of the third aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, at least one of the first intersecting line portion and the second intersecting line portion corresponds to the first elongated hole or the second elongated hole in plan view. It intersects the long hole at a position closer to the tip of the opening than the intersection of the opening.

本開示の第４の態様の方向性結合器において、第１の態様に加えて、第１交差線部または第２交差線部の少なくとも一方が、平面視において対応する第１長孔または第２長孔に直交する。 In the directional coupler of the fourth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, at least one of the first intersecting line portion and the second intersecting line portion corresponds to the first elongated hole or the second elongated hole in plan view. Perpendicular to the slot.

本開示の第５の態様の方向性結合器において、第１の態様に加えて、結合線路が、第１交差線部と第２交差線部とを含む複数の直線部を有する。複数の直線部のうちの互いに隣接する二つの直線部が鈍角を成すように接続される。 In the directional coupler of the fifth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the coupling line has a plurality of straight portions including a first intersection line portion and a second intersection line portion. Two adjacent straight portions among the plurality of straight portions are connected so as to form an obtuse angle.

本開示の第６の態様の方向性結合器において、第５の態様に加えて、複数の直線部が、第１交差線部の他端と第１出力部とを接続する直線部と、第２交差線部と第２出力部とを接続する直線部とを含む。 In the directional coupler of the sixth aspect of the present disclosure, in addition to the fifth aspect, the plurality of straight portions connect the other end of the first intersection line portion and the first output portion; A straight line portion connecting the two crossed line portions and the second output portion is included.

本開示の第７の態様の方向性結合器において、第１の態様に加えて、平面視において第１交差線部と第１長孔との交差点である第１結合点と第２交差線部と第２長孔との交差点である第２結合点とを通る仮想直線よりも管軸から離れた第１伝送線路と第２伝送線路との合計距離が、実効長の１／４に設定される。 In the directional coupler of the seventh aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, a first coupling point and a second intersection line that are intersections of the first intersection line and the first long hole in plan view The total distance between the first transmission line and the second transmission line that is farther from the tube axis than the imaginary straight line passing through the second coupling point that is the intersection of the second long hole and the second long hole is set to 1/4 of the effective length be.

本開示の第８の態様の方向性結合器において、第１の態様に加えて、平面視において開口交差部を通り、かつ、管軸に平行である平行線よりも管軸から離れた第１伝送線路と第２伝送線路との合計距離が、実効長の１／２に設定される。 In the directional coupler of the eighth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the first A total distance between the transmission line and the second transmission line is set to 1/2 of the effective length.

本開示の第９の態様のマイクロ波加熱装置は、第１の態様の方向性結合器を備える。 A microwave heating device of a ninth aspect of the present disclosure comprises the directional coupler of the first aspect.

（実施の形態）
以下、本開示の実施の形態に係る方向性結合器およびそれを備えたマイクロ波加熱装置について、図面を参照しながら説明する。 (Embodiment)
A directional coupler and a microwave heating device including the same according to embodiments of the present disclosure will be described below with reference to the drawings.

図１は、本開示の実施の形態に係る方向性結合器５の斜視図である。図２は、方向性結合器５のプリント基板１２を取り外した状態の斜視図である。図３は、導波管３の平面図である。図４は、方向性結合器５に設けられたプリント基板１２の回路構成図である。 FIG. 1 is a perspective view of a directional coupler 5 according to an embodiment of the present disclosure. FIG. 2 is a perspective view of the directional coupler 5 with the printed circuit board 12 removed. FIG. 3 is a plan view of the waveguide 3. FIG. FIG. 4 is a circuit diagram of the printed circuit board 12 provided in the directional coupler 5. As shown in FIG.

図１～図３に示すように、方向性結合器５は、マイクロ波を伝送する導波管３の壁面に配置される。導波管３は方形導波管である。導波管３の管軸Ｌ１に直交する断面は長方形形状を有する。管軸Ｌ１は、幅方向の導波管３の中心軸である。 As shown in FIGS. 1 to 3, the directional coupler 5 is arranged on the wall surface of the waveguide 3 that transmits microwaves. Waveguide 3 is a rectangular waveguide. A cross section of the waveguide 3 perpendicular to the tube axis L1 has a rectangular shape. The tube axis L1 is the central axis of the waveguide 3 in the width direction.

方向性結合器５は、クロス開口１１とプリント基板１２と支持部１４とを備える。クロス開口１１は、導波管３の幅広面（ＷｉｄｅＰｌａｎｅ）３ａに配置されたＸ形状の開口部である。プリント基板１２は、クロス開口１１と対向するように導波管３の外側に配置される。支持部１４は、導波管３の外面上でプリント基板１２を支持する。 The directional coupler 5 comprises a cross opening 11 , a printed circuit board 12 and a support 14 . The cross opening 11 is an X-shaped opening arranged in a wide plane 3a of the waveguide 3. As shown in FIG. The printed circuit board 12 is arranged outside the waveguide 3 so as to face the cross opening 11 . The support portion 14 supports the printed circuit board 12 on the outer surface of the waveguide 3 .

図３に示すように、クロス開口１１は、平面視において導波管３の管軸Ｌ１と交差しない位置に配置される。クロス開口１１の開口中央部１１ｃは、平面視において導波管３の管軸Ｌ１から寸法Ｄ１だけ離れて配置される。寸法Ｄ１は、例えば、導波管３の幅の１／４である。クロス開口１１は、導波管３を伝搬するマイクロ波を円偏波のマイクロ波としてプリント基板１２に向けて放射する。 As shown in FIG. 3, the cross opening 11 is arranged at a position that does not cross the tube axis L1 of the waveguide 3 in plan view. The opening center portion 11c of the cross opening 11 is arranged apart from the tube axis L1 of the waveguide 3 by a dimension D1 in plan view. Dimension D1 is, for example, ¼ of the width of waveguide 3 . The cross opening 11 radiates the microwave propagating through the waveguide 3 toward the printed circuit board 12 as a circularly polarized microwave.

クロス開口１１の開口形状は、導波管３の幅および高さ、導波管３を伝搬するマイクロ波の電力レベルおよび周波数帯域、クロス開口１１から放射される円偏波のマイクロ波の電力レベルなどの条件に応じて決定される。 The shape of the cross aperture 11 depends on the width and height of the waveguide 3, the power level and frequency band of the microwave propagating through the waveguide 3, and the power level of the circularly polarized microwave radiated from the cross aperture 11. determined according to conditions such as

例えば、導波管３の幅が１００ｍｍ、高さが３０ｍｍ、導波管３の壁面の厚さが０．６ｍｍ、導波管３を伝搬するマイクロ波の最大電力レベルが１０００Ｗ、周波数帯域が２４５０ＭＨｚ、クロス開口１１から放射される円偏波のマイクロ波の最大電力レベルが約１０ｍＷである場合、クロス開口１１の長さ１１ｗおよび幅１１ｄは２０ｍｍ、２ｍｍにそれぞれ設定される。 For example, the width of the waveguide 3 is 100 mm, the height is 30 mm, the wall thickness of the waveguide 3 is 0.6 mm, the maximum power level of the microwave propagating through the waveguide 3 is 1000 W, and the frequency band is 2450 MHz. , if the maximum power level of the circularly polarized microwave emitted from the cross aperture 11 is about 10 mW, the length 11w and width 11d of the cross aperture 11 are set to 20 mm and 2 mm, respectively.

図４に示すように、クロス開口１１は、互いに交差する第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとを含む。クロス開口１１の開口中央部１１ｃは、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが交差する開口交差部と一致する。クロス開口１１は、垂線Ｌ２に対して線対称に形成される。垂線Ｌ２は管軸Ｌ１に直交し、開口中央部１１ｃを通る。 As shown in FIG. 4, the cross opening 11 includes a first elongated hole 11e and a second elongated hole 11f that intersect each other. An opening central portion 11c of the cross opening 11 coincides with an opening intersection portion where the first elongated hole 11e and the second elongated hole 11f intersect. The cross opening 11 is formed line-symmetrically with respect to the perpendicular L2. A perpendicular line L2 is perpendicular to the tube axis L1 and passes through the opening central portion 11c.

本実施の形態において、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとは９０度の角度で交差する。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが６０度または１２０度の角度で交差してもよい。 In this embodiment, the first elongated hole 11e and the second elongated hole 11f intersect at an angle of 90 degrees. However, the present disclosure is not so limited. The first elongated hole 11e and the second elongated hole 11f may intersect at an angle of 60 degrees or 120 degrees.

クロス開口１１の開口中央部１１ｃを平面視において管軸Ｌ１と重なる位置に配置した場合、電界は回転せずにマイクロ波の伝送方向に沿って往復する。この場合、クロス開口１１は直線偏波のマイクロ波を放射する。 When the opening center portion 11c of the cross opening 11 is arranged at a position overlapping the tube axis L1 in plan view, the electric field reciprocates along the microwave transmission direction without rotating. In this case, the cross aperture 11 emits linearly polarized microwaves.

開口中央部１１ｃが管軸Ｌ１から少しでもずれていれば、電界は回転する。しかし、開口中央部１１ｃが管軸Ｌ１に近いと（寸法Ｄ１が０ｍｍに近いほど）、いびつな回転の電界が発生する。この場合、クロス開口１１は楕円偏波のマイクロ波を放射する。 If the opening central portion 11c deviates even slightly from the tube axis L1, the electric field will rotate. However, when the opening central portion 11c is closer to the tube axis L1 (the closer the dimension D1 is to 0 mm), an erroneously rotating electric field is generated. In this case, the cross aperture 11 emits elliptically polarized microwaves.

本実施の形態において、寸法Ｄ１は導波管３の幅の約１／４に設定される。この場合、ほぼ真円状の回転の電界が発生する。クロス開口１１はほぼ真円状の円偏波のマイクロ波を放射する。このため、円偏波のマイクロ波の回転方向がより明確になる。その結果、進行波と反射波とを精度よく分離して検出することができる。 In this embodiment, dimension D1 is set to approximately 1/4 the width of waveguide 3 . In this case, a substantially perfect circular rotating electric field is generated. The cross aperture 11 radiates a substantially circularly polarized microwave. Therefore, the direction of rotation of the circularly polarized microwave becomes clearer. As a result, the traveling wave and the reflected wave can be accurately separated and detected.

プリント基板１２は、クロス開口１１に対向する基板裏面１２ｂと、基板裏面１２ｂとは反対側の基板表面１２ａを有する。基板表面１２ａは、マイクロ波反射部材の一例として基板表面１２ａ全体を覆うように形成された銅箔（図示せず）を有する。この銅箔が、クロス開口１１から放射された円偏波のマイクロ波がプリント基板１２を透過するのを防止する。 The printed circuit board 12 has a substrate back surface 12b facing the cross opening 11 and a substrate front surface 12a opposite to the substrate back surface 12b. The substrate surface 12a has a copper foil (not shown) formed so as to cover the entire substrate surface 12a as an example of a microwave reflecting member. This copper foil prevents the circularly polarized microwaves emitted from the cross opening 11 from passing through the printed circuit board 12 .

図４に示すように、基板裏面１２ｂには、結合線路の一例であるマイクロストリップ線路１３が配置される。マイクロストリップ線路１３は、例えば、ほぼ５０Ωの特性インピーダンスを有する伝送線路で構成される。マイクロストリップ線路１３は、クロス開口１１の開口中央部１１ｃを取り囲むように配置される。 As shown in FIG. 4, a microstrip line 13, which is an example of a coupled line, is arranged on the back surface 12b of the substrate. The microstrip line 13 is composed of, for example, a transmission line having a characteristic impedance of approximately 50Ω. Microstrip line 13 is arranged to surround opening center portion 11 c of cross opening 11 .

以下、マイクロストリップ線路１３の実効長λｒｅについて説明する。マイクロストリップ線路１３の幅をｗ、プリント基板１２の厚さをｈ、光の速度をｃ、電磁波の周波数をｆ、プリント基板の比誘電率をεｒとすると、マイクロストリップ線路１３の実効長λｒｅは次式で表される。実効長λｒｅとは、マイクロストリップ線路１３を伝搬する電磁波の波長である。 The effective length λre of the microstrip line 13 will be described below. Assuming that the width of the microstrip line 13 is w, the thickness of the printed circuit board 12 is h, the speed of light is c, the frequency of the electromagnetic wave is f, and the dielectric constant of the printed circuit board is εr, the effective length λre of the microstrip line 13 is It is represented by the following formula. The effective length λre is the wavelength of electromagnetic waves propagating through the microstrip line 13 .

具体的には、マイクロストリップ線路１３は、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとを備える。第１伝送線路１３ａは、第１交差線部の一例である第１直線部１３ａａを有する。第１直線部１３ａａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも管軸Ｌ１から離れた位置で第１長孔１１ｅと交差する。第１直線部１３ａａは、垂線Ｌ２に近づくにつれて管軸Ｌ１から離れるように延在する。 Specifically, the microstrip line 13 includes a first transmission line 13a and a second transmission line 13b. The first transmission line 13a has a first straight portion 13aa, which is an example of a first intersection line portion. The first straight portion 13aa intersects the first elongated hole 11e at a position farther from the tube axis L1 than the opening central portion 11c in plan view. The first straight portion 13aa extends away from the tube axis L1 as it approaches the perpendicular L2.

第２伝送線路１３ｂは、第２交差線部の一例である第２直線部１３ｂａを有する。第２直線部１３ｂａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも管軸Ｌ１から離れた位置で第２長孔１１ｆと交差する。第２直線部１３ｂａは、垂線Ｌ２に近づくにつれて管軸Ｌ１から離れるように延在する。第１直線部１３ａａと第２直線部１３ｂａとは、垂線Ｌ２に対して線対称に配置される。 The second transmission line 13b has a second straight portion 13ba, which is an example of a second intersection line portion. The second straight portion 13ba intersects the second elongated hole 11f at a position farther from the tube axis L1 than the opening central portion 11c in plan view. The second straight portion 13ba extends away from the tube axis L1 as it approaches the perpendicular L2. The first straight portion 13aa and the second straight portion 13ba are arranged line-symmetrically with respect to the perpendicular line L2.

第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとは、平面視において矩形領域Ｅ１の外、かつ、矩形領域Ｅ１よりも管軸Ｌ１から離れた位置で互いに接続される。第１直線部１３ａａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｅａに近い位置で第１長孔１１ｅと交差する。 The first transmission line 13a and the second transmission line 13b are connected to each other at a position outside the rectangular area E1 and further from the tube axis L1 than the rectangular area E1 in plan view. The first straight portion 13aa intersects the first elongated hole 11e at a position closer to the opening tip portion 11ea than the opening central portion 11c in plan view.

第１直線部１３ａａは、平面視において第１長孔１１ｅに直交する。第２直線部１３ｂａは、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｆａに近い位置で第２長孔
１１ｆと交差する。第２直線部１３ｂａは、平面視において第２長孔１１ｆに直交する。 The first straight portion 13aa is orthogonal to the first long hole 11e in plan view. The second straight portion 13ba intersects the second elongated hole 11f at a position closer to the opening front end portion 11fa than the opening center portion 11c in plan view. The second straight portion 13ba is orthogonal to the second long hole 11f in plan view.

第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端とは、平面視においてクロス開口１１と重なる領域の外で互いに接続される。第１直線部１３ａａの一端は、クロス開口１１に外接する矩形領域Ｅ１の外で第２直線部１３ｂａの一端に接続される。 One end of the first transmission line 13a and one end of the second transmission line 13b are connected to each other outside the region overlapping the cross opening 11 in plan view. One end of the first straight portion 13aa is connected to one end of the second straight portion 13ba outside the rectangular area E1 circumscribing the cross opening 11 .

第１結合点Ｐ１は、平面視において第１直線部１３ａａと第１長孔１１ｅとが互いに交差する点である。第２結合点Ｐ２は、平面視において第２直線部１３ｂａと第２長孔１１ｆとが互いに交差する点である。第１結合点Ｐ１と第２結合点Ｐ２とを結ぶ直線を仮想直線Ｌ３とする。本実施の形態では、仮想直線Ｌ３よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。 The first connecting point P1 is a point where the first straight portion 13aa and the first elongated hole 11e intersect each other in plan view. The second connecting point P2 is a point where the second straight portion 13ba and the second elongated hole 11f intersect each other in plan view. A straight line connecting the first connecting point P1 and the second connecting point P2 is assumed to be a virtual straight line L3. In the present embodiment, the total distance between the first transmission line 13a and the second transmission line 13b, which are farther from the tube axis L1 than the imaginary straight line L3, is set to 1/4 of the effective length λre.

平面視において開口中央部１１ｃを通り、かつ、管軸Ｌ１に平行な線を平行線Ｌ４とする。本実施の形態では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／２に設定される。 A parallel line L4 is a line that passes through the opening central portion 11c in plan view and is parallel to the tube axis L1. In the present embodiment, the total distance between the first transmission line 13a and the second transmission line 13b, which are farther from the tube axis L1 than the parallel line L4, is set to 1/2 of the effective length λre.

第１伝送線路１３ａは、第１直線部１３ａａの他端と第１出力部１３１とを接続する第３直線部１３ａｂを備える。第１直線部１３ａａと第３直線部１３ａｂとは、鈍角（例えば１３５度）を成すように接続される。 The first transmission line 13 a includes a third straight portion 13 ab that connects the other end of the first straight portion 13 aa and the first output portion 131 . The first straight portion 13aa and the third straight portion 13ab are connected so as to form an obtuse angle (for example, 135 degrees).

第２伝送線路１３ｂは、第２直線部１３ｂａの他端と第２出力部１３２とを接続する第４直線部１３ｂｂを備える。第２直線部１３ｂａと第４直線部１３ｂｂとは、鈍角（例えば１３５度）を成すように接続される。第３直線部１３ａｂと第４直線部１３ｂｂとは、垂線Ｌ２に平行に配置される。 The second transmission line 13b includes a fourth straight portion 13bb that connects the other end of the second straight portion 13ba and the second output portion 132 . The second straight portion 13ba and the fourth straight portion 13bb are connected so as to form an obtuse angle (for example, 135 degrees). The third linear portion 13ab and the fourth linear portion 13bb are arranged parallel to the perpendicular line L2.

第１出力部１３１および第２出力部１３２は、平面視において支持部１４（図１、図２参照）の外に配置される。第１出力部１３１には第１検波回路１５が接続される。第１検波回路１５は、マイクロ波信号のレベルを検出し、検出したマイクロ波信号のレベルを制御信号として出力する。第２出力部１３２には第２検波回路１６が接続される。第２検波回路１６は、マイクロ波信号のレベルを検出し、検出したマイクロ波信号のレベルを制御信号として出力する。 The first output section 131 and the second output section 132 are arranged outside the support section 14 (see FIGS. 1 and 2) in plan view. The first detection circuit 15 is connected to the first output section 131 . The first detection circuit 15 detects the level of the microwave signal and outputs the detected level of the microwave signal as a control signal. The second detection circuit 16 is connected to the second output section 132 . The second detection circuit 16 detects the level of the microwave signal and outputs the detected level of the microwave signal as a control signal.

本実施の形態において、第１検波回路１５および第２検波回路１６は、いずれもチップ抵抗およびショットキーダイオードにより構成された平滑回路（図示せず）を備える。第１検波回路１５は、第１出力部１３１からのマイクロ波信号を整流し、整流されたマイクロ波信号を直流電圧に変換する。変換された直流電圧は第１検波出力部１８に出力される。 In the present embodiment, both the first detection circuit 15 and the second detection circuit 16 have a smoothing circuit (not shown) composed of a chip resistor and a Schottky diode. The first detection circuit 15 rectifies the microwave signal from the first output section 131 and converts the rectified microwave signal into a DC voltage. The converted DC voltage is output to the first detection output section 18 .

同様に、第２検波回路１６は、第２出力部１３２からのマイクロ波信号を整流し、整流されたマイクロ波信号を直流電圧に変換する。変換された直流電圧は第２検波出力部１９に出力される。 Similarly, the second detector circuit 16 rectifies the microwave signal from the second output 132 and converts the rectified microwave signal to a DC voltage. The converted DC voltage is output to the second detection output section 19 .

プリント基板１２は、プリント基板１２を導波管３に取り付けるための四つの穴（穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ）を有する。基板裏面１２ｂにおける穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄの周辺には、グランドとなる銅箔が形成される。この銅箔が形成された部分は、基板表面１２ａと同じ電位を有する。 The printed circuit board 12 has four holes (holes 20 a, 20 b, 20 c, 20 d) for attaching the printed circuit board 12 to the waveguide 3 . A copper foil serving as a ground is formed around the holes 20a, 20b, 20c, and 20d on the back surface 12b of the substrate. The portion on which this copper foil is formed has the same potential as the substrate surface 12a.

プリント基板１２は、穴２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄを通してネジ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄ（図１参照）で支持部１４にねじ止めすることによって、導波管３に固定される。 The printed board 12 is fixed to the waveguide 3 by screwing it to the support 14 with screws 201a, 201b, 201c, 201d (see FIG. 1) through holes 20a, 20b, 20c, 20d.

図２に示すように、支持部１４は、ネジ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃ、２０１ｄをそれぞれねじ止めするためのネジ部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄを有する。ネジ部２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄは、支持部１４に設けられたフランジ部に形成される。 As shown in FIG. 2, the support portion 14 has screw portions 202a, 202b, 202c, and 202d for screwing the screws 201a, 201b, 201c, and 201d, respectively. The screw portions 202 a , 202 b , 202 c , 202 d are formed on flange portions provided on the support portion 14 .

支持部１４は、導電性を有し、平面視においてクロス開口１１を取り囲むように配置される。支持部１４は、クロス開口１１から放射された円偏波のマイクロ波が支持部１４の外に漏洩するのを防ぐシールドとして機能する。 The support portion 14 has conductivity and is arranged to surround the cross opening 11 in plan view. The support portion 14 functions as a shield that prevents the circularly polarized microwave radiated from the cross opening 11 from leaking outside the support portion 14 .

支持部１４は、マイクロストリップ線路１３の第３直線部１３ａｂおよび第４直線部１３ｂｂが通る溝１４１、溝１４２を有する。この構成により、マイクロストリップ線路１３の第１出力部１３１および第２出力部１３２を支持部１４の外に配置することができる。溝１４１、１４２は、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波信号を支持部１４の外に取り出すための取出し部として機能する。溝１４１、１４２は、プリント基板１２から離れるように支持部１４のフランジ部を凹ませることにより形成することができる。 The support portion 14 has grooves 141 and 142 through which the third straight portion 13ab and the fourth straight portion 13bb of the microstrip line 13 pass. With this configuration, the first output section 131 and the second output section 132 of the microstrip line 13 can be arranged outside the support section 14 . The grooves 141 and 142 function as extracting portions for extracting microwave signals propagating through the microstrip line 13 to the outside of the supporting portion 14 . The grooves 141 and 142 can be formed by recessing the flange portion of the support portion 14 away from the printed board 12 .

図１、図２は、図４に示す第１検波出力部１８、第２検波出力部１９にそれぞれ接続されたコネクタ１８ａ、コネクタ１９ａを図示する。 1 and 2 illustrate connectors 18a and 19a connected to the first detection output section 18 and the second detection output section 19 shown in FIG. 4, respectively.

次に、方向性結合器５の動作および作用について説明する。 Next, the operation and action of the directional coupler 5 will be described.

まず、図５を参照して、クロス開口１１から円偏波のマイクロ波が放射される原理について説明する。図５において、導波管３内に生じる磁界分布３ｄを点線の同心楕円で示す。磁界分布３ｄの磁界の向きを矢印で示す。磁界分布３ｄは、導波管３内を時間の経過とともにマイクロ波の伝送方向Ａ１に移動する。 First, the principle of radiation of circularly polarized microwaves from the cross aperture 11 will be described with reference to FIG. In FIG. 5, the magnetic field distribution 3d generated in the waveguide 3 is indicated by a dotted concentric ellipse. The direction of the magnetic field of the magnetic field distribution 3d is indicated by an arrow. The magnetic field distribution 3d moves in the microwave transmission direction A1 in the waveguide 3 over time.

図５の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０において、磁界分布３ｄが形成される。このとき、破線矢印Ｂ１で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。図５の（ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１において、破線矢印Ｂ２で示す磁界が、クロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起する。 At time t=t0 shown in FIG. 5(a), a magnetic field distribution 3d is formed. At this time, the magnetic field indicated by the dashed arrow B1 excites the first elongated holes 11e of the cross opening 11 . At time t=t0+t1 shown in FIG. 5(b), the magnetic field indicated by the dashed arrow B2 excites the second slots 11f of the cross opening 11. As shown in FIG.

図５の（ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２（Ｔはマイクロ波の管内波長の周期）において、破線矢印Ｂ３で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。図５の（ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１において、破線矢印Ｂ４で示す磁界が、クロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起する。時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔにおいて、時刻ｔ＝ｔ０と同様に、破線矢印Ｂ１で示す磁界が、クロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。 At time t=t0+T/2 (where T is the period of the microwave wavelength in the tube) shown in FIG. At time t=t0+T/2+t1 shown in (d) of FIG. At time t=t0+T, the magnetic field indicated by the dashed arrow B1 excites the first slot 11e of the cross opening 11, as at time t=t0.

これらの状態が順次繰り返されることで、反時計回り（マイクロ波の回転方向３２）に回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口１１から導波管３の外に放射される。 By sequentially repeating these states, circularly polarized microwaves rotating counterclockwise (rotational direction 32 of microwaves) are radiated from the cross opening 11 to the outside of the waveguide 3 .

ここで、図３に示す矢印３０に沿って伝搬するマイクロ波を進行波とし、矢印３１に沿って伝搬するマイクロ波を反射波とすると、進行波は図５に示す伝送方向Ａ１と同じ向きに伝搬する。このため、上述のように、反時計回りに回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口１１から導波管３の外に放射される。 Here, assuming that the microwave propagating along the arrow 30 shown in FIG. 3 is a traveling wave and the microwave propagating along the arrow 31 is a reflected wave, the traveling wave travels in the same direction as the transmission direction A1 shown in FIG. Propagate. Therefore, as described above, counterclockwise rotating circularly polarized microwaves are emitted from the cross opening 11 to the outside of the waveguide 3 .

一方、反射波は図５に示す伝送方向Ａ１と逆向きに伝搬する。このため、時計回りに回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口１１から導波管３の外に放射される。 On the other hand, the reflected wave propagates in the direction opposite to the transmission direction A1 shown in FIG. Therefore, clockwise rotating circularly polarized microwaves are emitted from the cross opening 11 to the outside of the waveguide 3 .

導波管３の外に放射された円偏波のマイクロ波は、クロス開口１１に対向するマイクロストリップ線路１３に結合する。マイクロストリップ線路１３は、矢印３０に沿って伝搬する進行波によりクロス開口１１から放射されるマイクロ波の大部分を、第１出力部１３１に出力する。 The circularly polarized microwave radiated out of the waveguide 3 is coupled to the microstrip line 13 facing the cross opening 11 . The microstrip line 13 outputs most of the microwaves emitted from the cross aperture 11 by the traveling wave propagating along the arrow 30 to the first output section 131 .

一方、マイクロストリップ線路１３は、矢印３１に沿って伝搬する反射波によりクロス開口１１から放射されるマイクロ波の大部分を、第２出力部１３２に出力する。これにより、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。このことについて、図６を参照してより詳しく説明する。 On the other hand, the microstrip line 13 outputs most of the microwave radiated from the cross opening 11 by the reflected wave propagating along the arrow 31 to the second output section 132 . As a result, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected with higher accuracy. This will be explained in more detail with reference to FIG.

図６は、マイクロストリップ線路１３を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。マイクロストリップ線路１３とクロス開口１１との間には隙間がある。本来、マイクロ波がマイクロストリップ線路１３に到達するのに要する時間は、マイクロ波がこの隙間を伝搬する時間だけ遅れる。しかし、便宜上、ここではこの時間遅れが無いものとする。 FIG. 6 is a diagram for explaining the direction and amount of microwaves that propagate through the microstrip line 13 and change over time. There is a gap between the microstrip line 13 and the cross opening 11 . Originally, the time required for the microwave to reach the microstrip line 13 is delayed by the time it takes for the microwave to propagate through this gap. However, for the sake of convenience, it is assumed here that there is no time delay.

ここで、平面視においてクロス開口１１とマイクロストリップ線路１３とが交差する領域を結合領域という。第１結合点Ｐ１は、第１長孔１１ｅとマイクロストリップ線路１３とが交差する結合領域のほぼ中心である。第２結合点Ｐ２は、第２長孔１１ｆとマイクロストリップ線路１３とが交差する結合領域のほぼ中心である。 Here, a region where the cross opening 11 and the microstrip line 13 intersect in plan view is called a coupling region. The first coupling point P1 is approximately the center of the coupling region where the first elongated hole 11e and the microstrip line 13 intersect. The second coupling point P2 is approximately the center of the coupling region where the second elongated hole 11f and the microstrip line 13 intersect.

図６において、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波の量（磁界の鎖交によって流れる電流）を実線矢印の線の太さで表現する。すなわち、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波の量が多い場合には線が太く、マイクロストリップ線路１３を伝搬するマイクロ波の量が少ない場合には線が細い。 In FIG. 6, the amount of microwave propagating through the microstrip line 13 (the current flowing due to the magnetic field linkage) is represented by the thickness of the solid arrow. That is, when the amount of microwaves propagating through the microstrip line 13 is large, the line is thick, and when the amount of microwaves propagating through the microstrip line 13 is small, the line is thin.

図６の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０において、破線矢印Ｂ１で示す磁界がクロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起し、第１結合点Ｐ１には太い実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、第２結合点Ｐ２に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。 At time t=t0 shown in FIG. 6(a), the magnetic field indicated by the dashed arrow B1 excites the first elongated hole 11e of the cross opening 11, and the microwave indicated by the thick solid arrow M1 is generated at the first coupling point P1. occur. This microwave propagates through the microstrip line 13 toward the second coupling point P2.

図６の（ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１において、破線矢印Ｂ２で示す磁界がクロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起し、第２結合点Ｐ２には太い実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波が生じる。 At time t=t0+t1 shown in FIG. 6(b), the magnetic field indicated by the dashed arrow B2 excites the second long hole 11f of the cross opening 11, and the microwave indicated by the thick solid arrow M2 is generated at the second coupling point P2. occur.

第１結合点Ｐ１と第２結合点Ｐ２との間のマイクロストリップ線路１３によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間ｔ１に設定すると、図６の（ａ）に示す時刻に第１結合点Ｐ１に生じたマイクロ波は、図６の（ｂ）に示す時刻に第２結合点Ｐ２に伝搬する。すなわち、図の６（ｂ）に示す時刻に、第２結合点Ｐ２には、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波と実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波とが生じる。 When the effective propagation time of the microwave through the microstrip line 13 between the first coupling point P1 and the second coupling point P2 is set to time t1, a The microwave propagates to the second coupling point P2 at the time shown in FIG. 6(b). That is, at the time shown in FIG. 6(b), the microwave indicated by the solid line arrow M1 and the microwave indicated by the solid line arrow M2 are generated at the second coupling point P2.

このため、二つのマイクロ波は加算されてマイクロストリップ線路１３を第２出力部１３２に向けて伝搬し、所定時間経過後、第２出力部１３２に出力される。本実施の形態では、上記実効伝搬時間を時間ｔ１に設定するため、仮想直線Ｌ３よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。この構成により、マイクロストリップ線路１３の設計を容易に行うことができる。 Therefore, the two microwaves are added together, propagate through the microstrip line 13 toward the second output section 132, and are output to the second output section 132 after a predetermined time has elapsed. In the present embodiment, since the effective propagation time is set to the time t1, the total distance between the first transmission line 13a and the second transmission line 13b, which are farther from the tube axis L1 than the virtual straight line L3, is the effective length λre. It is set to 1/4. With this configuration, the microstrip line 13 can be easily designed.

図６の（ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２において、破線矢印Ｂ３で示す磁界がクロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起し、第１結合点Ｐ１には細い実線矢印Ｍ３で示すマイク
ロ波が生じる。このマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３を第１出力部１３１に向けて伝搬し、所定時間経過後、第１出力部１３１に出力される。 At time t=t0+T/2 shown in (c) of FIG. 6, the magnetic field indicated by the dashed arrow B3 excites the first elongated hole 11e of the cross opening 11, and the first coupling point P1 has a microscopic magnetic field indicated by the thin solid arrow M3. waves are generated. This microwave propagates through the microstrip line 13 toward the first output section 131 and is output to the first output section 131 after a predetermined time has elapsed.

実線矢印Ｍ３の太さを実線矢印Ｍ１の太さに比べて細くした理由は、以下の通りである。クロス開口１１から、上述したように反時計回り（マイクロ波の回転方向３２）に回転する円偏波のマイクロ波が放射される。 The reason why the thickness of the solid-line arrow M3 is thinner than the thickness of the solid-line arrow M1 is as follows. Circularly polarized microwaves rotating counterclockwise (rotational direction 32 of microwaves) as described above are radiated from the cross aperture 11 .

図６の（ａ）に示す時刻に、第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波は、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向とほぼ同じ方向に伝搬する。このため、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波のエネルギは縮減されない。 At the time shown in (a) of FIG. 6, the microwave indicated by the solid arrow M1 generated at the first coupling point P1 propagates in substantially the same direction as the direction of rotation of the microwave radiated from the cross opening 11. As shown in FIG. Therefore, the microwave energy indicated by the solid arrow M1 is not reduced.

一方、図６の（ｃ）に示す時刻に、第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波は、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向とはほぼ逆方向に伝搬する。このため、結合したマイクロ波のエネルギは縮減される。従って、実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波の量は、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の量よりも少ない。 On the other hand, at the time shown in (c) of FIG. 6, the microwave indicated by the solid-line arrow M3 generated at the first coupling point P1 propagates in a direction substantially opposite to the direction of rotation of the microwave radiated from the cross opening 11 . Therefore, the energy of the coupled microwaves is reduced. Therefore, the amount of microwaves indicated by the solid line arrow M3 is smaller than the amount of microwaves indicated by the solid line arrow M1.

図６の（ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１において、破線矢印Ｂ４で示す磁界がクロス開口１１の第２長孔１１ｆを励起し、第２結合点Ｐ２には細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は第１結合点Ｐ１に向かって伝搬する。実線矢印Ｍ４の太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。 At time t=t0+T/2+t1 shown in (d) of FIG. 6, the magnetic field indicated by the dashed arrow B4 excites the second elongated hole 11f of the cross opening 11, and the microscopic magnetic field indicated by the thin solid arrow M4 is present at the second coupling point P2. waves are generated. This microwave propagates towards the first coupling point P1. The reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M4 is the same as the reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M3 described above.

時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔにおいて、図６の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０と同様に、破線矢印Ｂ１で示す磁界がクロス開口１１の第１長孔１１ｅを励起する。この場合、図６の（ａ）に示す時刻の場合には説明しなかった細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波がマイクロストリップ線路１３上に存在する。 At time t=t0+T, the magnetic field indicated by the dashed arrow B1 excites the first elongated hole 11e of the cross opening 11, as at time t=t0 shown in FIG. 6(a). In this case, the microwave indicated by the thin solid arrow M4 exists on the microstrip line 13 at the time shown in FIG. 6(a).

細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波は、時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ（すなわちｔ＝ｔ０）において、第１結合点Ｐ１に伝搬する。細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波は、太い実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第１出力部１３１に出力されない。 A microwave indicated by a thin solid arrow M4 propagates to the first coupling point P1 at time t=t0+T (that is, t=t0). The microwave indicated by the thin solid-line arrow M4 propagates in the opposite direction to the microwave indicated by the thick solid-line arrow M1. Therefore, the microwave indicated by the solid-line arrow M<b>4 is canceled and disappears, and is not output to the first output section 131 .

厳密には、時刻ｔ＝ｔ０において第１結合点Ｐ１から伝搬するマイクロ波の量は、太い実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の量から細い実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波の量を差分した量（Ｍ１－Ｍ４）となる。従って、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量は、第２結合点Ｐ２から伝搬するマイクロ波の量に太い実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波の量を加算した量（Ｍ１＋Ｍ２－Ｍ４）となる。 Strictly speaking, the amount of microwaves propagating from the first coupling point P1 at time t=t0 is the amount (M1 -M4). Therefore, the amount of microwaves output to the second output section 132 is the amount (M1+M2-M4) obtained by adding the amount of microwaves propagated from the second coupling point P2 to the amount of microwaves indicated by the thick solid arrow M2. Become.

このことを考慮しても、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量（Ｍ１＋Ｍ２－Ｍ４）は、第１出力部１３１に出力されるマイクロ波の量（Ｍ３）よりはるかに多い。従って、マイクロストリップ線路１３は、矢印３１に沿って伝搬する反射波によりクロス開口１１から反時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第２出力部１３２に出力する。一方、マイクロストリップ線路１３は、矢印３０に沿って伝搬する進行波によりクロス開口１１から時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第１出力部１３１に出力する。 Even taking this into account, the amount of microwaves output to the second output section 132 (M1+M2-M4) is much larger than the amount of microwaves output to the first output section 131 (M3). Therefore, the microstrip line 13 outputs most of the microwaves radiated counterclockwise from the cross opening 11 by the reflected waves propagating along the arrow 31 to the second output section 132 . On the other hand, the microstrip line 13 outputs most of the microwave radiated clockwise from the cross opening 11 by the traveling wave propagating along the arrow 30 to the first output section 131 .

導波管３を伝搬するマイクロ波の量に対するクロス開口１１から放射されるマイクロ波の量は、導波管３およびクロス開口１１の形状および寸法によって決まる。例えば、上述の形状および寸法に設定した場合、導波管３を伝搬するマイクロ波の量に対するクロス開口１１から放射されるマイクロ波の量は、約１／１０００００（約－５０ｄＢ）である。 The amount of microwaves emitted from cross-opening 11 relative to the amount of microwaves propagating through waveguide 3 is determined by the shape and dimensions of waveguide 3 and cross-opening 11 . For example, when set to the shape and dimensions described above, the amount of microwaves emitted from the cross opening 11 to the amount of microwaves propagating through the waveguide 3 is approximately 1/100000 (approximately -50 dB).

次に、本実施の形態において、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３
ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離を、実効長λｒｅの１／２に設定した理由について説明する。 Next, in the present embodiment, the first transmission line 13 farther from the tube axis L1 than the parallel line L4
The reason why the total distance between a and the second transmission line 13b is set to 1/2 of the effective length λre will be explained.

図７は、マイクロストリップ線路１３を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。図７の（ａ）～（ｄ）は、図６の（ａ）～（ｄ）からそれぞれｔ１／２の時間が経過した状態を示す図である。 FIG. 7 is a diagram for explaining the direction and amount of microwaves that propagate through the microstrip line 13 and change over time. (a) to (d) of FIG. 7 are diagrams showing states after the time t1/2 has elapsed from (a) to (d) of FIG. 6, respectively.

上記では説明を省略したが、磁界分布３ｄは、時間経過とともに導波管３内をマイクロ波の伝送方向Ａ１に移動する。このため、図７の（ａ）～（ｄ）に示すように、破線矢印Ｂ１２、Ｂ２３、Ｂ３４、Ｂ４１で示す磁界が、第１長孔１１ｅおよび第２長孔１１ｆを励起する。これにより、導波管３の外に放射された円偏波のマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３に結合する。 Although not described above, the magnetic field distribution 3d moves in the microwave transmission direction A1 in the waveguide 3 over time. Therefore, magnetic fields indicated by dashed arrows B12, B23, B34, and B41 excite the first elongated hole 11e and the second elongated hole 11f, as shown in (a) to (d) of FIG. As a result, the circularly polarized microwave radiated out of the waveguide 3 is coupled to the microstrip line 13 .

ここで、平面視において垂線Ｌ２および平行線Ｌ４とマイクロストリップ線路１３とが交差する領域を結合領域という。第３結合点Ｐ３は、垂線Ｌ２とマイクロストリップ線路１３とが交差する結合領域のほぼ中心である。第４結合点Ｐ４は、平行線Ｌ４と第１伝送線路１３ａとが交差する結合領域のほぼ中心である。第５結合点Ｐ５は、平行線Ｌ４と第２伝送線路１３ｂとが交差する結合領域のほぼ中心である。 Here, a region where the perpendicular line L2 and the parallel line L4 intersect with the microstrip line 13 in plan view is called a coupling region. The third coupling point P3 is approximately the center of the coupling area where the perpendicular L2 and the microstrip line 13 intersect. The fourth coupling point P4 is approximately the center of the coupling region where the parallel line L4 and the first transmission line 13a intersect. The fifth coupling point P5 is approximately the center of the coupling region where the parallel line L4 and the second transmission line 13b intersect.

図７の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ１２で示す磁界がクロス開口１１を励起し、第３結合点Ｐ３には太い実線矢印Ｍ１１で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、第５結合点Ｐ５に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。 At time t=t0+t1/2 shown in FIG. 7(a), the magnetic field indicated by the dashed arrow B12 excites the cross opening 11, and microwaves indicated by the thick solid arrow M11 are generated at the third coupling point P3. This microwave propagates through the microstrip line 13 toward the fifth coupling point P5.

図７の（ｂ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ２３で示す磁界がクロス開口１１を励起する。第５結合点Ｐ５には太い実線矢印Ｍ１２ａで示すマイクロ波が生じ、第４結合点Ｐ４には細い実線矢印Ｍ１２ｂで示すマイクロ波が生じる。実線矢印Ｍ１２ｂの太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。 At time t=t0+t1+t1/2 shown in FIG. 7B, the cross opening 11 is excited by the magnetic field indicated by the dashed arrow B23. A microwave indicated by a thick solid line arrow M12a is generated at the fifth coupling point P5, and a microwave indicated by a thin solid line arrow M12b is generated at the fourth coupling point P4. The reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M12b is the same as the reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M3 described above.

第３結合点Ｐ３と第５結合点Ｐ５との間のマイクロストリップ線路１３によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間ｔ１に設定すると、図７の（ａ）に示す時刻に第３結合点Ｐ３に生じたマイクロ波は、図７の（ｂ）に示す時刻に第５結合点Ｐ５に伝搬する。すなわち、図７の（ｂ）に示す時刻に、第５結合点Ｐ５には、太い実線矢印Ｍ１１で示すマイクロ波と太い実線矢印Ｍ１２ａで示すマイクロ波とが生じる。 When the effective propagation time of the microwave through the microstrip line 13 between the third coupling point P3 and the fifth coupling point P5 is set to time t1, a The microwave propagates to the fifth coupling point P5 at the time shown in FIG. 7(b). That is, at the time shown in FIG. 7B, the microwave indicated by the thick solid line arrow M11 and the microwave indicated by the thick solid line arrow M12a are generated at the fifth coupling point P5.

このため、二つのマイクロ波は加算されてマイクロストリップ線路１３を第２出力部１３２に向けて伝搬し、所定時間経過後、第２出力部１３２に出力される。上記実効伝搬時間を時間ｔ１に設定するため、本実施の形態では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａの距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。第４結合点Ｐ４に生じた細い実線矢印Ｍ１２ｂで示すマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３を第１出力部１３１に向けて伝搬し、所定時間経過後、第１出力部１３１に出力される。 Therefore, the two microwaves are added together, propagate through the microstrip line 13 toward the second output section 132, and are output to the second output section 132 after a predetermined time has elapsed. In order to set the effective propagation time to the time t1, in the present embodiment, the distance of the first transmission line 13a which is farther from the tube axis L1 than the parallel line L4 is set to 1/4 of the effective length λre. A microwave indicated by a thin solid arrow M12b generated at the fourth coupling point P4 propagates through the microstrip line 13 toward the first output section 131, and is output to the first output section 131 after a predetermined time has elapsed.

図７の（ｃ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ３４で示す磁界がクロス開口１１を励起し、第３結合点Ｐ３には細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、マイクロストリップ線路１３を第１出力部１３１に向けて伝搬する。実線矢印Ｍ１３ｂの太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。 At time t=t0+T/2+t1/2 shown in FIG. 7(c), the magnetic field indicated by dashed arrow B34 excites cross opening 11, and microwaves indicated by thin solid arrow M13b are generated at third coupling point P3. This microwave propagates through the microstrip line 13 toward the first output section 131 . The reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M13b is the same as the reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M3 described above.

図７の（ｄ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ／２＋ｔ１＋ｔ１／２において、破線矢印Ｂ４１
で示す磁界がクロス開口１１を励起する。第５結合点Ｐ５には細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波が生じ、第４結合点Ｐ４には太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波が生じる。細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は、第３結合点Ｐ３に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。実線矢印Ｍ１４ｂの太さを細くした理由は、上述した実線矢印Ｍ３の太さを細くした理由と同じである。 At time t=t0+T/2+t1+t1/2 shown in (d) of FIG.
A magnetic field denoted by excites the cross aperture 11 . A microwave indicated by a thin solid line arrow M14b is generated at the fifth coupling point P5, and a microwave indicated by a thick solid line arrow M14a is generated at the fourth coupling point P4. A microwave indicated by a thin solid arrow M14b propagates through the microstrip line 13 toward the third coupling point P3. The reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M14b is the same as the reason for thinning the thickness of the solid-line arrow M3 described above.

太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波は、第３結合点Ｐ３に向かってマイクロストリップ線路１３を伝搬する。第３結合点Ｐ３と第４結合点Ｐ４との間のマイクロストリップ線路１３によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間ｔ１に設定すると、図７の（ｃ）に示す時刻に第３結合点Ｐ３に生じたマイクロ波は、図７の（ｄ）に示す時刻に第４結合点Ｐ４に伝搬する。 The microwave indicated by the thick solid arrow M14a propagates through the microstrip line 13 toward the third coupling point P3. When the effective propagation time of the microwave through the microstrip line 13 between the third coupling point P3 and the fourth coupling point P4 is set to time t1, a The microwave propagates to the fourth coupling point P4 at the time shown in FIG. 7(d).

すなわち、図７の（ｄ）に示す時刻に、第４結合点Ｐ４には、細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波と太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波とが生じる。上記実効伝搬時間を時間ｔ１に設定するため、本実施の形態では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第２伝送線路１３ｂの距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。 That is, at the time shown in (d) of FIG. 7, the microwave indicated by the thin solid-line arrow M13b and the microwave indicated by the thick solid-line arrow M14a are generated at the fourth coupling point P4. In order to set the effective propagation time to time t1, in this embodiment, the distance of the second transmission line 13b, which is farther from the tube axis L1 than the parallel line L4, is set to 1/4 of the effective length λre.

すなわち、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／２に設定される。細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波は、太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、細い実線矢印Ｍ１３ｂで示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第１出力部１３１に出力されない。 That is, the total distance between the first transmission line 13a and the second transmission line 13b, which are farther from the tube axis L1 than the parallel line L4, is set to 1/2 of the effective length λre. The microwave indicated by the thin solid-line arrow M13b propagates in the opposite direction to the microwave indicated by the thick solid-line arrow M14a. Therefore, the microwave indicated by the thin solid-line arrow M13b is canceled and disappears, and is not output to the first output section 131. FIG.

時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ＋ｔ１／２において、図７の（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１／２と同様に、破線矢印Ｂ１２で示す磁界がクロス開口１１を励起する。この場合、図７の（ａ）に示す時刻の場合には説明しなかった細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波がマイクロストリップ線路１３上に存在する。 At time t=t0+T+t1/2, the magnetic field indicated by the dashed arrow B12 excites the cross opening 11, as at time t=t0+t1/2 shown in FIG. 7A. In this case, the microwave indicated by the thin solid line arrow M14b, which has not been described at the time shown in FIG. 7A, exists on the microstrip line 13.

細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は、時刻ｔ＝ｔ０＋Ｔ＋ｔ１／２において、第３結合点Ｐ３に伝搬する。細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は、太い実線矢印Ｍ１１および太い実線矢印Ｍ１４ａで示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第１出力部１３１に出力されない。 The microwave indicated by the thin solid arrow M14b propagates to the third coupling point P3 at time t=t0+T+t1/2. The microwave indicated by the thin solid-line arrow M14b propagates in the opposite direction to the microwaves indicated by the thick solid-line arrow M11 and the thick solid-line arrow M14a. Therefore, the microwave indicated by the thin solid-line arrow M14b is canceled and disappears, and is not output to the first output section 131. FIG.

厳密には、時刻ｔ＝ｔ０＋ｔ１／２において第３結合点Ｐ３から伝搬するマイクロ波の量は、太い実線矢印Ｍ１１、Ｍ１４ａで示すマイクロ波の量から細い実線矢印Ｍ１４ｂで示すマイクロ波の量を差分した量（Ｍ１１＋Ｍ１４ａ－Ｍ１４ｂ）となる。従って、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量は、第３結合点Ｐ３から伝搬するマイクロ波の量に太い実線矢印Ｍ１２ａで示すマイクロ波の量を加算した量（Ｍ１１＋Ｍ１２ａ＋Ｍ１４ａ－Ｍ１４ｂ）となる。 Strictly speaking, the amount of microwaves propagating from the third coupling point P3 at time t=t0+t1/2 is the difference between the amount of microwaves indicated by thick solid-line arrows M11 and M14a and the amount of microwaves indicated by thin solid-line arrow M14b. (M11+M14a-M14b). Therefore, the amount of microwaves output to the second output section 132 is the amount (M11+M12a+M14a-M14b) obtained by adding the amount of microwaves propagated from the third coupling point P3 to the amount of microwaves indicated by the thick solid-line arrow M12a. Become.

このことを考慮しても、第２出力部１３２に出力されるマイクロ波の量（Ｍ１１＋Ｍ１２ａ＋Ｍ１４ａ－Ｍ１４ｂ）は、第１出力部１３１に出力されるマイクロ波の量（Ｍ１２ｂ）よりはるかに多い。従って、マイクロストリップ線路１３は、矢印３１の方向に伝搬する反射波によりクロス開口１１から反時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第２出力部１３２に出力する。一方、マイクロストリップ線路１３は、矢印３０の方向に伝搬する進行波によりクロス開口１１から時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第１出力部１３１に出力する。 Even considering this, the amount of microwaves output to the second output section 132 (M11+M12a+M14a-M14b) is much larger than the amount of microwaves output to the first output section 131 (M12b). Therefore, the microstrip line 13 outputs most of the microwave radiated counterclockwise from the cross opening 11 by the reflected wave propagating in the direction of the arrow 31 to the second output section 132 . On the other hand, the microstrip line 13 outputs most of the microwave radiated clockwise from the cross opening 11 by the traveling wave propagating in the direction of the arrow 30 to the first output section 131 .

方向性結合器５は、平面視において導波管３の管軸Ｌ１と交差しない位置に配置された
、円偏波のマイクロ波を放射するクロス開口１１を有する。この構成により、クロス開口１１から放射される円偏波のマイクロ波の回転方向が進行波と反射波とで互いに逆になる。この円偏波のマイクロ波の回転方向の違いを利用して、進行波と反射波とを分離して検出することができる。 The directional coupler 5 has a cross opening 11 that radiates circularly polarized microwaves and is arranged at a position that does not cross the tube axis L1 of the waveguide 3 in plan view. With this configuration, the direction of rotation of the circularly polarized microwave emitted from the cross aperture 11 is opposite to that of the traveling wave and the reflected wave. By utilizing the difference in the direction of rotation of the circularly polarized microwave, the traveling wave and the reflected wave can be separately detected.

方向性結合器５では、第１伝送線路１３ａが第１直線部１３ａａを備えるとともに、第２伝送線路１３ｂが第２直線部１３ｂａを備える。この構成により、従来よりも、マイクロストリップ線路１３が屈曲する箇所を少なくすることができる。マイクロストリップ線路１３を直角に屈曲させる必要性を無くすことができる。マイクロストリップ線路１３が屈曲する箇所をクロス開口１１の鉛直方向の領域から離すことができる。その結果、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。 In the directional coupler 5, the first transmission line 13a has a first straight portion 13aa, and the second transmission line 13b has a second straight portion 13ba. With this configuration, it is possible to reduce the number of places where the microstrip line 13 bends compared to the conventional art. The need to bend the microstrip line 13 at right angles can be eliminated. The bending portion of the microstrip line 13 can be separated from the vertical region of the cross opening 11 . As a result, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected with higher accuracy.

方向性結合器５では、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが、平面視において矩形領域Ｅ１の外で、かつ、管軸Ｌ１から離れた位置で互いに接続される。この構成により、マイクロストリップ線路１３が屈曲する箇所をクロス開口１１の鉛直方向の領域からより一層離すことができる。第１直線部１３ａａおよび第２直線部１３ｂａをより長くすることができ、マイクロストリップ線路１３内の電流の流れが阻害されるのを抑制することができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。 In the directional coupler 5, the first transmission line 13a and the second transmission line 13b are connected to each other at a position outside the rectangular area E1 and away from the tube axis L1 in plan view. With this configuration, the bent portion of the microstrip line 13 can be further separated from the vertical region of the cross opening 11 . First straight portion 13aa and second straight portion 13ba can be made longer, and obstruction of current flow in microstrip line 13 can be suppressed. As a result, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected more accurately.

方向性結合器５では、第１直線部１３ａａが、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｅａに近い位置で第１長孔１１ｅと交差する。第２直線部１３ｂａが、平面視において開口中央部１１ｃよりも開口先端部１１ｆａに近い位置で第２長孔１１ｆに交差する。通常、開口中央部１１ｃの周辺に比べて開口先端部１１ｅａ、１１ｆａの周辺には、より強い磁界が発生する。上記構成により、より強い磁界がマイクロストリップ線路１３に結合する。このため、マイクロストリップ線路１３を流れる電流がより多くなる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。 In the directional coupler 5, the first linear portion 13aa intersects the first elongated hole 11e at a position closer to the opening tip portion 11ea than the opening central portion 11c in plan view. The second straight portion 13ba intersects the second long hole 11f at a position closer to the opening front end portion 11fa than the opening central portion 11c in plan view. Generally, a stronger magnetic field is generated around the opening tip portions 11ea and 11fa than around the opening central portion 11c. A stronger magnetic field is coupled to the microstrip line 13 by the above configuration. Therefore, more current flows through the microstrip line 13 . As a result, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected more accurately.

方向性結合器５では、第１直線部１３ａａが、平面視において第１長孔１１ｅに直交する。この構成により、第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と同じにする。これにより、実線矢印Ｍ１で示すマイクロ波の量をより大きくすることができる。 In the directional coupler 5, the first linear portion 13aa is orthogonal to the first long hole 11e in plan view. With this configuration, the direction of transmission of the microwave indicated by the solid arrow M1 generated at the first coupling point P1 is made the same as the direction of rotation 32 of the microwave radiated from the cross aperture 11. FIG. As a result, the amount of microwave indicated by the solid arrow M1 can be increased.

第１結合点Ｐ１に生じる実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と逆にする。これにより、実線矢印Ｍ３で示すマイクロ波の量をより小さくすることができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。 The direction of transmission of the microwave indicated by the solid-line arrow M3 generated at the first coupling point P1 is opposite to the direction of rotation 32 of the microwave radiated from the cross opening 11. FIG. This makes it possible to further reduce the amount of microwaves indicated by the solid arrow M3. As a result, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected more accurately.

方向性結合器５では、第２直線部１３ｂａが、平面視において第２長孔１１ｆに直交する。この構成により、第２結合点Ｐ２に生じる実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と同じにする。これにより、実線矢印Ｍ２で示すマイクロ波の量をより大きくすることができる。 In the directional coupler 5, the second straight portion 13ba is orthogonal to the second long hole 11f in plan view. With this configuration, the transmission direction of the microwave indicated by the solid-line arrow M2 generated at the second coupling point P2 is made the same as the rotation direction 32 of the microwave radiated from the cross aperture 11. FIG. As a result, the amount of microwave indicated by the solid arrow M2 can be increased.

第２結合点Ｐ２に生じる実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口１１から放射されるマイクロ波の回転方向３２と逆にする。これにより、実線矢印Ｍ４で示すマイクロ波の量をより小さくすることができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。 The direction of transmission of the microwave indicated by the solid arrow M4 generated at the second coupling point P2 is opposite to the direction of rotation 32 of the microwave radiated from the cross opening 11. FIG. As a result, the amount of microwave indicated by the solid arrow M4 can be further reduced. As a result, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected more accurately.

方向性結合器５では、マイクロストリップ線路１３が、第１直線部１３ａａと第２直線部１３ｂａと第３直線部１３ａｂと第４直線部１３ｂｂと有する。互いに隣接する第１直
線部１３ａａと第３直線部１３ａｂとは、鈍角を成すように接続される。互いに隣接する第２直線部１３ｂａと第４直線部１３ｂｂは、鈍角を成すように接続される。 In the directional coupler 5, the microstrip line 13 has a first straight portion 13aa, a second straight portion 13ba, a third straight portion 13ab, and a fourth straight portion 13bb. The first linear portion 13aa and the third linear portion 13ab adjacent to each other are connected to form an obtuse angle. The second linear portion 13ba and the fourth linear portion 13bb adjacent to each other are connected to form an obtuse angle.

この構成により、マイクロストリップ線路１３において直角に屈曲する箇所を少なくすることができる。これにより、結合線路内の電流の流れが阻害されるのを抑制することができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。 With this configuration, the number of right-angled bends in the microstrip line 13 can be reduced. Thereby, it is possible to suppress the obstruction of the current flow in the coupled line. As a result, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected more accurately.

方向性結合器５では、仮想直線Ｌ３よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／４に設定される。この構成により、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。上記合計距離は、実効長λｒｅのほぼ１／４に設定されていれば、必ずしも実効長λｒｅの１／４に設定される必要はない。 In the directional coupler 5, the total distance between the first transmission line 13a and the second transmission line 13b, which are farther from the tube axis L1 than the imaginary straight line L3, is set to 1/4 of the effective length λre. With this configuration, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected more accurately. If the total distance is set to approximately 1/4 of the effective length .lambda.re, it does not necessarily have to be set to 1/4 of the effective length .lambda.re.

方向性結合器５では、平行線Ｌ４よりも管軸Ｌ１から離れた第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとの合計距離が、実効長λｒｅの１／２に設定される。この構成により、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。上記合計距離は、実効長λｒｅのほぼ１／２に設定されていれば、必ずしも実効長λｒｅの１／２に設定される必要はない。 In the directional coupler 5, the total distance between the first transmission line 13a and the second transmission line 13b, which are farther from the tube axis L1 than the parallel line L4, is set to 1/2 of the effective length λre. With this configuration, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected more accurately. If the total distance is set to approximately 1/2 of the effective length λre, it does not necessarily have to be set to 1/2 of the effective length λre.

図４に示すように、本実施の形態では、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端とが、直角を成すように接続される。しかし、本開示はこれに限定されない。第１伝送線路１３ａの一端が、平面視でクロス開口１１の領域から外れた位置で第２伝送線路１３ｂの一端と接続されていればよい。この領域では、磁界による影響が大きい。 As shown in FIG. 4, in the present embodiment, one end of the first transmission line 13a and one end of the second transmission line 13b are connected so as to form a right angle. However, the present disclosure is not so limited. One end of the first transmission line 13a may be connected to one end of the second transmission line 13b at a position outside the area of the cross opening 11 in plan view. In this region, the influence of the magnetic field is large.

図８Ａ～図８Ｄはそれぞれ、マイクロストリップ線路１３の第１変形例～第６変形例を示す平面図である。図８Ａに示すように、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端との接続点が開口中央部１１ｃから離れるように、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが屈曲していてもよい。 8A to 8D are plan views showing first to sixth modifications of the microstrip line 13, respectively. As shown in FIG. 8A, the first transmission line 13a and the second transmission line 13b are bent such that the connection point between one end of the first transmission line 13a and one end of the second transmission line 13b is separated from the opening central portion 11c. You may have

図８Ｂに示すように、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端との接続点が開口中央部１１ｃに近づくように、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが屈曲していてもよい。図８Ｃに示すように、第１伝送線路１３ａの一端と第２伝送線路１３ｂの一端との接続点が開口中央部１１ｃに近づくように、第１伝送線路１３ａと第２伝送線路１３ｂとが湾曲していてもよい。 As shown in FIG. 8B, the first transmission line 13a and the second transmission line 13b are bent so that the connection point between one end of the first transmission line 13a and one end of the second transmission line 13b approaches the opening central portion 11c. You may have As shown in FIG. 8C, the first transmission line 13a and the second transmission line 13b are curved so that the connection point between one end of the first transmission line 13a and one end of the second transmission line 13b approaches the opening central portion 11c. You may have

本実施の形態では、第１直線部１３ａａ、第２直線部１３ｂａがそれぞれ第１交差線部、第２交差線部に対応する。しかし、本開示はこれに限定されない。図８Ｄに示すように、第１交差線部、第２交差線部がそれぞれ、円弧状部１３ａｃ、円弧状部１３ｂｃであってもよい。 In the present embodiment, the first straight portion 13aa and the second straight portion 13ba correspond to the first intersection line portion and the second intersection line portion, respectively. However, the present disclosure is not so limited. As shown in FIG. 8D, the first intersection line portion and the second intersection line portion may be the arc-shaped portion 13ac and the arc-shaped portion 13bc, respectively.

本実施の形態では、第３直線部１３ａｂおよび第４直線部１３ｂｂが垂線Ｌ２に平行である。しかし、本開示はこれに限定されない。図８Ｅに示すように、第３直線部１３ａｂおよび第４直線部１３ｂｂが平行線Ｌ４に平行であってもよい。 In the present embodiment, third straight portion 13ab and fourth straight portion 13bb are parallel to perpendicular L2. However, the present disclosure is not so limited. As shown in FIG. 8E, the third linear portion 13ab and the fourth linear portion 13bb may be parallel to the parallel line L4.

本実施の形態では、第１伝送線路１３ａおよび第２伝送線路１３ｂが複数の直線部を有する。しかし、本開示はこれに限定されない。図８Ｆに示すように、第１伝送線路１３ａおよび第２伝送線路１３ｂが、いずれも一本の直線部で構成されてもよい。 In the present embodiment, first transmission line 13a and second transmission line 13b have a plurality of straight portions. However, the present disclosure is not so limited. As shown in FIG. 8F, both the first transmission line 13a and the second transmission line 13b may be composed of a single straight portion.

本実施の形態では、クロス開口１１は、垂線Ｌ２に対して線対称に形成される。垂線Ｌ
２は、管軸Ｌ１に直交し、かつ、開口中央部１１ｃを通る。しかし、本開示はこれに限定されない。クロス開口１１は、垂線Ｌ２に対して線対称に形成されなくてもよい。例えば、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが、それぞれの長手方向の中央部からずれた位置で交差してもよい。第１長孔１１ｅの長さと第２長孔１１ｆの長さとが互いに異なってもよい。 In the present embodiment, the cross opening 11 is formed line-symmetrically with respect to the perpendicular L2. Perpendicular L
2 is perpendicular to the tube axis L1 and passes through the opening central portion 11c. However, the present disclosure is not so limited. The cross opening 11 does not have to be symmetrical with respect to the perpendicular L2. For example, the first elongated hole 11e and the second elongated hole 11f may intersect at a position deviated from the central portion in the longitudinal direction. The length of the first elongated hole 11e and the length of the second elongated hole 11f may be different from each other.

これらの場合、第１長孔１１ｅと第２長孔１１ｆとが交差する開口交差部は、開口中央部１１ｃからずれる。クロス開口１１は、平面視において垂線Ｌ２に対して僅かに傾斜する直線に対して線対称に形成されてもよい。 In these cases, the opening crossing portion where the first elongated hole 11e and the second elongated hole 11f intersect is shifted from the opening central portion 11c. The cross opening 11 may be formed symmetrically with respect to a straight line that is slightly inclined with respect to the perpendicular L2 in plan view.

以下、図９を参照して、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置１０の構成について説明する。図９に示すように、マイクロ波加熱装置１０は、加熱室１とマイクロ波発生部２と導波管３とマイクロ波放射部４とを備える。 Hereinafter, the configuration of microwave heating device 10 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 9 , microwave heating device 10 includes heating chamber 1 , microwave generator 2 , waveguide 3 , and microwave radiator 4 .

加熱室１は被加熱物を収容する。マイクロ波発生部２はマイクロ波を発生させる。導波管３は、マイクロ波発生部２が発生させるマイクロ波を伝搬させる。マイクロ波放射部４は、加熱室１の底面１ａの下方に配置され、導波管３を伝搬するマイクロ波を加熱室１に放射する。マイクロ波発生部２とマイクロ波放射部４との間の導波管３の幅広面３ａ（図１、図２参照）に、方向性結合器５が配置される。 A heating chamber 1 accommodates an object to be heated. The microwave generator 2 generates microwaves. The waveguide 3 propagates the microwave generated by the microwave generator 2 . The microwave radiation part 4 is arranged below the bottom surface 1 a of the heating chamber 1 and radiates microwaves propagating through the waveguide 3 to the heating chamber 1 . A directional coupler 5 is arranged on the wide surface 3 a (see FIGS. 1 and 2) of the waveguide 3 between the microwave generator 2 and the microwave radiator 4 .

方向性結合器５は、マイクロ波発生部２からマイクロ波放射部４に向けて導波管３を伝搬する進行波に応じて検出信号５ａを検出する。方向性結合器５は、マイクロ波放射部４からマイクロ波発生部２に向けて導波管３を伝搬する反射波に応じて検出信号５ｂを検出する。方向性結合器５は、検出信号５ａ、５ｂを制御部６に送信する。 The directional coupler 5 detects the detection signal 5 a according to the traveling wave propagating through the waveguide 3 from the microwave generator 2 toward the microwave radiator 4 . The directional coupler 5 detects the detection signal 5 b according to the reflected wave propagating through the waveguide 3 from the microwave radiation section 4 toward the microwave generation section 2 . The directional coupler 5 transmits detection signals 5 a and 5 b to the controller 6 .

制御部６は、検出信号５ａ、５ｂに加えて信号８を受信する。信号８は、マイクロ波加熱装置１０の入力部（図示せず）により設定された加熱条件と、センサ（図示せず）により検出された被加熱物の重量、蒸気の量とを含む。制御部６は、検出信号５ａ、５ｂと信号８とに基づいて、駆動電源７とモータ９とを制御する。駆動電源７は、マイクロ波を発生させるための電力をマイクロ波発生部２に供給する。モータ９はマイクロ波放射部４を回転させる。このようにして、マイクロ波加熱装置１０は、加熱室１に供給されたマイクロ波により、加熱室１に収容された被加熱物を加熱する。 The control unit 6 receives the signal 8 in addition to the detection signals 5a, 5b. The signal 8 includes the heating conditions set by the input section (not shown) of the microwave heating device 10 and the weight of the object to be heated and the amount of steam detected by sensors (not shown). The control unit 6 controls the driving power source 7 and the motor 9 based on the detection signals 5a and 5b and the signal 8. FIG. The drive power supply 7 supplies power for generating microwaves to the microwave generator 2 . A motor 9 rotates the microwave radiation part 4 . Thus, the microwave heating device 10 heats the object to be heated housed in the heating chamber 1 by the microwaves supplied to the heating chamber 1 .

被加熱物が加熱されるにつれて、被加熱物は物理的に変化する。この物理的変化に応じて、反射波の量が変化する。方向性結合器５を用いて反射波の量の変化を検出することにより、マイクロ波加熱装置１０は、被加熱物の加熱の進行状況を把握することができる。マイクロ波加熱装置１０は、被加熱物内の状態の変化、被加熱物の種類および量を把握することもできる。従って、本実施の形態によれば、利便性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。 As the object is heated, it physically changes. The amount of reflected waves changes according to this physical change. By detecting a change in the amount of reflected waves using the directional coupler 5, the microwave heating device 10 can grasp the progress of heating of the object to be heated. The microwave heating device 10 can also grasp changes in the state inside the object to be heated, and the type and amount of the object to be heated. Therefore, according to this embodiment, it is possible to provide a highly convenient microwave heating device.

本開示に係る方向性結合器は、民生用または業務用のマイクロ波加熱装置に適用可能である。 The directional coupler according to the present disclosure is applicable to consumer or commercial microwave heating devices.

１加熱室
１ａ底面
２マイクロ波発生部
３導波管
３ａ幅広面
３ｄ磁界分布
４マイクロ波放射部
５方向性結合器
５ａ、５ｂ検出信号
６制御部
７駆動電源
８信号
９モータ
１０マイクロ波加熱装置
１１クロス開口
１１ｃ開口中央部
１１ｄ幅
１１ｅ第１長孔
１１ｅａ、１１ｆａ開口先端部
１１ｆ第２長孔
１１ｗ長さ
１２プリント基板
１２ａ基板表面
１２ｂ基板裏面
１３マイクロストリップ線路
１３ａ第１伝送線路
１３ａａ第１直線部
１３ａｂ第３直線部
１３ａｃ、１３ｂｃ円弧状部
１３ｂ第２伝送線路
１３ｂａ第２直線部
１３ｂｂ第４直線部
１４支持部
１５第１検波回路
１６第２検波回路
１８第１検波出力部
１８ａ、１９ａコネクタ
１９第２検波出力部
２０ａ穴
３０矢印
３１矢印
１３１第１出力部
１３２第２出力部
１４１、１４２溝
２０１ａネジ
２０２ａネジ部
Ｅ１矩形領域
Ｌ１管軸
Ｌ２垂線
Ｌ３仮想直線
Ｌ４平行線
Ｐ１第１結合点
Ｐ２第２結合点
Ｐ３第３結合点
Ｐ４第４結合点
Ｐ５第５結合点 REFERENCE SIGNS LIST 1 heating chamber 1a bottom surface 2 microwave generator 3 waveguide 3a wide surface 3d magnetic field distribution 4 microwave radiator 5 directional coupler 5a, 5b detection signal 6 controller 7 drive power supply 8 signal 9 motor 10 microwave heating device REFERENCE SIGNS LIST 11 cross opening 11c opening central portion 11d width 11e first elongated hole 11ea, 11fa opening tip portion 11f second elongated hole 11w length 12 printed circuit board 12a substrate surface 12b substrate rear surface 13 microstrip line 13a first transmission line 13aa first straight line Part 13ab Third straight part 13ac, 13bc Arc-shaped part 13b Second transmission line 13ba Second straight part 13bb Fourth straight part 14 Supporting part 15 First detection circuit 16 Second detection circuit 18 First detection output part 18a, 19a Connector 19 Second detection output part 20a Hole 30 Arrow 31 Arrow 131 First output part 132 Second output part 141, 142 Groove 201a Screw 202a Screw part E1 Rectangular area L1 Tube axis L2 Perpendicular line L3 Virtual straight line L4 Parallel line P1 First coupling point P2 2nd connection point P3 3rd connection point P4 4th connection point P5 5th connection point

Claims

A directionality for separately detecting a traveling wave propagating through the waveguide and a reflected wave, comprising an opening arranged in a wall surface of the waveguide and a coupling line arranged outside the waveguide. a combiner,
The opening has a first elongated hole and a second elongated hole that intersect with each other and are arranged at positions that do not intersect the tube axis of the waveguide in plan view,
The coupling line comprises a first transmission line and a second transmission line,
The first transmission line and the second transmission line are connected,
The first transmission line has a first intersection line portion, and the first intersection line portion is an opening intersection portion where the first elongated hole and the second elongated hole intersect from one end side of the tube shaft in a plan view. extends away from the tube axis as it approaches a perpendicular line perpendicular to the tube axis through and intersects the first long hole at a position farther from the tube axis than the opening intersection,
The second transmission line has a second intersection line portion, and the second intersection line portion extends away from the tube axis as it approaches the perpendicular line from the other end side of the tube axis in a plan view, intersects the second elongated hole at a position farther from the tube axis than the opening intersecting portion;
Directional coupler.

wherein said first transmission line and said second transmission line are connected to each other outside a rectangular area circumscribing said opening in plan view and at a position further from said tube axis than said rectangular area. Item 2. The directional coupler according to Item 1.

At least one of the first intersecting line portion and the second intersecting line portion intersects the corresponding first elongated hole or the second elongated hole in a plan view at a position closer to the tip of the opening than the opening intersecting portion. A directional coupler according to claim 1.

2. The directional coupler according to claim 1, wherein at least one of said first intersecting line portion and said second intersecting line portion is orthogonal to said corresponding first elongated hole or said second elongated hole in plan view.

The coupling line has a plurality of straight line portions including the first cross line portion and the second cross line portion, and two straight line portions adjacent to each other among the plurality of straight line portions form an obtuse angle. The directional coupler of claim 1, connected.

The plurality of linear portions include a linear portion connecting the other end of the first intersection line portion and a first output portion, and a linear portion connecting the second intersection line portion and a second output portion, A directional coupler according to claim 5 .

In a plan view, an imaginary imaginary 2. The directional coupler according to claim 1, wherein a total distance between said first transmission line and said second transmission line, which is farther from said tube axis than a straight line, is set to 1/4 of an effective length.

The total distance between the first transmission line and the second transmission line passing through the opening crossing portion and further from the tube axis than a parallel line parallel to the tube axis in plan view is 1 of the effective length. 2. The directional coupler of claim 1, set to /2.

A microwave heating device comprising the directional coupler according to claim 1 .