JP2663166B2 - 高周波ロータリジョイント - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、同軸ケーブル同士を接続するのに用いるジ
ョイントに関し、特に双方の同軸ケーブルがねじれない
ようにそれぞれの同軸ケーブルに接続されているコネク
タ部が相対的に回転するように構成したものに関する。

〔従来技術〕

一般に、車両や船舶等の移動体において衛星通信や衛
星放送等を受信する場合、移動体が移動しても受信用ア
ンテナであるマイクロストリップアンテナやパラボラア
ンテナ等が放送衛星の方向を常に向くように、受信用ア
ンテナの方位角や仰角を調整することが行なわれてい
る。このような場合、受信用アンテナの方位角等が頻繁
に変化するので、受信用アンテナに付属しているコンバ
ータと別の場所に設置されたチューナとを接続している
同軸ケーブルが受信用アンテナの方位角等を変化させる
ための駆動装置に巻き付くのを防止するために、ロータ
リジョイントが用いられる。

このようなロータリジョイントとしては、例えば２つ
の導電性外殻がそれぞれの接触面で接触した状態におい
て、両者を相対的に回転させるように両者を結合し、外
殻にそれぞれ同軸ケーブルの編組を電気的に接続し、同
軸ケーブルの芯線に電気的に接続された雄型ピンを一方
の外殻に設け、別の同軸ケーブルの芯線に電気的に接続
された雌型ピンを他方の外殻に設け、両外殻の接触面を
接触させると共に、雄型ピンを雌型ピンに挿通して電気
的に接続されるものがある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このようなロータリジョイントでは、２つの
同軸ケーブルの芯線の接続が雄型ピンと雌型ピンとの接
触によってなされているので、両者が完全に接触せず、
相対的に外殻が回転したときに雄型ピンと雌型ピンとの
間に形成される浮遊容量も一定せず、各々の接触抵抗も
定まらず中継損失が一定になりにくいという問題点があ
った。雄型ピンと雌型ピンとを完全に接触させるには、
例えばスプリング等を用いた構成を採用することも考え
られるが、これでは構成が複雑になる上に、コストが高
くなり、雄型ピンと雌型ピンの接触部の摩耗のため、耐
久性が弱いという新たな問題点が発生する。

本発明は、上記の各問題点を解決した高周波ロータリ
ジョイントを提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の目的を達成するため、本発明では、上述した従
来のものと同様に、２つの導電性外殻を有し、これら外
殻は、互いに対向する対向面を有している。そして、こ
れら外殻にそれぞれ同軸線路の基準電位外部導体が接続
される。これら両外殻は、対向面において対向した状態
にて上記両外殻を相対的に回転可能に結合手段によって
結合されている。両外殻内には、同軸線路の中心導体に
それぞれ電気的に接続される電極素子が互いに対向した
状態に固定されている。各電極素子は、各同軸線路の各
中心導体に中心が接続され、その中心から外方に向かう
スパイラル素子である。各スパイラル素子は、少なくと
も両者の間に分布容量を形成し、上記両外殻が相対的に
回転しても上記両スパイラル素子間の対向面積がほぼ一
定である。

本発明によれば、電極素子としてスパイラル素子が使
用されているので、これらはインダクタンスを有してい
る。また、各スパイラル素子間の対向面積は、両外殻が
相対的に回転してもほぼ一定であるので、各スパイラル
素子間に形成される分布容量の値も一定である。この分
布容量と、各スパイラル素子のインダクタンスとによっ
て帯域通過フィルタが形成される。しかも、この帯域通
過フィルタの周波数特性は、両外殻が相対的に回転して
も、一定である。

〔実施例〕 第１の実施例を第１図乃至第７図に示す。この実施例
は、移動体に搭載された衛星放送受信用アンテナに付属
している衛星放送受信用コンバータに接続されている同
軸ケーブルと、衛星放送受信用チューナに接続されてい
る同軸ケーブルとを、接続する高周波ロータリジョイン
トに、本発明を実施したものである。

この実施例は、第１図に示すようにコネクタ部2a、2b
と、これらコネクタ部2a、2bを相対的に回転自在に結合
している結合手段３とを有している。コネクタ部2a、2b
は、大部分が同様に構成されているので、コネクタ部2
a、2bの対応する構成要素には、同一の番号を付し、コ
ネクタ部2aのものについては、その番号の末尾にアルフ
ァベットのａを付して、詳細に説明し、コネクタ部2bの
ものについては、その番号の末尾にアルファベットのｂ
を付して、説明を省略し、異なる部分についてのみ、後
に説明する。

コネクタ部2aは、例えば導電金属性の外殻4aを備えて
いる。この外殻4aは、内部が中空である円筒状部6aを有
し、その先端部には開口が形成され、この開口の周縁に
はフランジ7aが形成されている。この円筒状部6aの後部
中央には、円筒状部6aよりも小径の首部8aが形成されて
いる。この首部8aの後部には結合部10aが形成されてい
る。この結合部10aは、衛星放送受信用アンテナに付属
している衛星放送受信用コンバータに一端が接続されて
いる同軸ケーブル12aの他端をコネクタ部2aに固定する
ためのものである。首部8a及び結合部10aの内部には、
結合部10aの後端部で開口し円筒状部6a内に連通した同
軸ケーブル挿通孔14aが形成されている。結合部10aに
は、挿通孔14aを挟んで対向した状態に雌ねじ部16aが２
つ形成されている。

同軸ケーブル挿通孔14aには、外被20aの先端部を除去
して先端部の編組22aを露出させた同軸ケーブル12aが挿
通され、この編組22aは同軸ケーブル挿通孔14aの内面に
接触し、外殻4aと電気的に接続されている。そして、雌
ねじ部16a、16aには、それぞれ雄ねじ24a、24aが螺合
し、その先端部が同軸ケーブル12aの外被20aを押圧し、
同軸ケーブル12aがコネクタ部2aから抜けるのを阻止し
ている。

円筒状部6aの内奥から開口部の近傍まで、例えばフッ
素樹脂等からなる誘電体26aが充填され接着されてい
る。この誘電体26aの開口近傍の面上には円形のプリン
ト基板28aが接着されている。このプリント基板28aにお
ける誘電体26aと反対側の面には、第２図に示すよう
に、渦巻状のパターン30aがエッチング等によって形成
されている。このパターン30aは所定のインダクタンス
を呈するように長さや幅が選択されている。即ち、この
パターン30aはインダクタンス素子として機能する。こ
のパターン30aの中央部には、誘電体26aを貫通した同軸
ケーブル12aの芯線31aがはんだ付等によって電気的に接
続されている。なお、第２図はパターン30aを円筒状部6
aの開口側から見た状態を示す。そして、プリント基板2
8aのパターン30aの形成面と円筒状部6aの開口面との間
を埋めるように薄い絶縁フィルム32aが固定されてい
る。

コネクタ部2bも、コネクタ部2aと同様に構成されてい
るが、プリント基板28bに形成されているパターン30bが
第３図に示すように、パターン30aを180゜時計方向に回
転させた形状である点と、このコネクタ2bに接続されて
いる同軸ケーブル12bが衛星放送受信用のチューナに接
続されている点とが異なる。なお、第３図はパターン30
bを円筒状部6bの開口側から見た状態を示す。

そして、これら両コネクタ部2a、2bは、それぞれの円
筒状部6a、6bの開口面側を対向させて、それぞれのフラ
ンジ7a、7bを接触させた状態に配置される。すなわち、
円筒状部6a、6bの開口面が対向面となる。このように両
コネクタ部2a、2bを接触させた状態で、両者を相対的に
回転自在に結合するために結合手段３が設けられてい
る。この結合手段は、フランジ7a、7bを接触させた状態
において、フランジ7a、7bと若干の隙間をあけてこれら
を包囲すると共に互いに接触しているフランジ固定具36
a、36bと、これら両フランジ固定具36a、36bを結合する
ボルト38、38とナット40、40とからなる。このような結
合手段３によって両コネクタ部2a、2bが結合されている
ので、例えばコネクタ部2aは同軸ケーブル12aが、その
中心軸線の回りに回転した場合、これと共に回転し、同
様にコネクタ2bは、同軸ケーブル12bが、その中心軸線
の回りに回転した場合、これと共に回転する。従って、
例えば衛星放送受信用アンテナが回転しても、このアン
テナに付属している衛星放送受信用コンバータに接続さ
れている同軸ケーブル12aが衛星放送受信用アンテナの
駆動装置等にからみつくことはない。

同軸ケーブル12a、12bの芯線31a、31bは、第４図に示
すようにパターン30a、30bによるインダクタンス素子
と、これらインダクタンス素子間に形成された、パター
ン30a、30bを電極とし、絶縁フィルム32a、32bを誘電体
とするコンデンサ42とを介して接続される。また、パタ
ーン30aと外殻4aとの間には浮遊容量44aが形成され、同
様にパターン30bと外殻4bとの間にも浮遊容量44bが形成
される。これら浮遊容量44a、44bを小さくするために、
フッ素樹脂の誘電体26a、26bを用いている。これらによ
って第４図から明らかなように帯域通過フィルタが構成
され、この帯域通過フィルタを介して同軸ケーブル12
a、12bは、接続されていることになる。なお、第４図に
示す46は、フランジ7a、7b間の若干の隙間によって形成
された浮遊容量である。

ここで、コンデンサ42の容量はコネクタ部2a、2bが相
対的に回転しても常にほぼ一定である。即ち、第５図は
プリント基板28aのパターン形成面からプリント基板28b
側を透視した状態を示すが、ここで黒く塗りつぶした部
分は、パターン30a、30bが重なりあっている部分であ
る。一方、第６図は第５図の状態からプリント基板28b
が反時計方向に90゜回転した状態を示し、やはり黒く塗
りつぶした部分はパターン30a、30bが重なりあっている
部分である。第５図と第６図との比較から明らかなよう
に、パターン30a、30bを渦巻状とし、互いに逆向きに配
置した場合、パターン30a、30bが重なりあっている面積
は、一方が回転してもほぼ一定値である。また、パター
ン30a、30b間の間隔は一定である。従って、コンデンサ
42は、対向している電極となる部分の面積はほぼ一定で
あり、両者の間隔は一定であるので、その容量はコネク
タ部2a、2bが相対的に回転しても一定である。

このようにコンデンサ42の容量は一定であり、パター
ン30a、30bによるインダクタンス、浮遊容量44a、44bも
それぞれ一定であるので、帯域通過フィルタの特性も一
定となる。そして、プリント基板28a、28b間の間隔、絶
縁フィルム32a、32bの材質、パターン30a、30bの形状等
を考慮することによって、例えば第７図に示すように同
軸ケーブル12a、12bを介して衛星放送受信用アンテナに
付属する衛星放送受信用コンバータから衛星放送受信用
チューナに伝送される第１中間周波信号（1035MHz〜133
5MHz）を通過帯域とする帯域通過フィルタを構成するこ
とができる。なお、浮遊容量46によりインピーダンスが
増加するが、パターン30a、30bのリアクタンスを調整す
ることによって逆に帯域通過フィルタの特性を良好にす
ることができる。

第２の実施例を第８図に示す。第１の実施例ではイン
ダクタンス素子をプリント基板28a、28bをエッチングす
ることによって形成したのに対し、この実施例では巻線
コイル48a、48bを用いている点が異なるだけであり、他
は第１の実施例と同様に構成されている。

第３の実施例を第９図に示す。この実施例は、プリン
ト基板28a、28bに形成されるパターンの形状が第１の実
施例と異なる以外、第１の実施例と同様に構成されてい
る。このパターンは、その中央部分50でリアクタンスを
構成し、周縁部分52でコンデンサ42の電極部分を構成し
たものである。

第１または第３の実施例では、結合手段３としてフラ
ンジ固定具36a、36bとボルト38、ナット40を用いたもの
を示したが、他の構成のものを使用することもできる。
なお、上記の各実施例ではコネクタ部に同軸ケーブルが
各々接続されていたか、各々ばらばらにプリント基板で
構成された同軸線路や筒状導体で形成された同軸線路な
どをコネクタ部に接続してもよい。また、上記の各実施
例では、コネクタ部2a、2bには直接に同軸ケーブルを接
続したが、例えば結合部10a、10bを除去し、その代りに
同軸ケーブル接続用の接栓座を設け、衛星放送受信用コ
ンバータやチューナに接続された同軸ケーブルに接栓を
設け、これら接栓を接栓座に接続する構成としてもよ
い。さらに、上記の実施例では絶縁フィルム32a、32bを
用いてコンデンサ42の誘電体としたが、場合によっては
これらを除去し、コンデンサ42の誘電体として空気を用
いてもよいし、絶縁フィルムに代えて絶縁シリコングリ
スを用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によるロータリジョイントに
よれば、同軸線路の中心導体同士は、外殻内に設けた電
極素子によって形成された分布容量とインダクタンスと
によって構成された帯域通過フィルタによって接続され
ている。従って、不要な信号が伝送されることがなく、
本来必要な信号のみを良好に伝送することができる。さ
らに、上記分布容量は、外殻が回転しても一定になるよ
うに構成されているので、外殻が回転しても、帯域通過
フィルタの特性が変動することはない。しかも、接触部
分がないので、構成が簡単でコストを安くできるうえに
耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のよるロータリジョイントの第１の実施
例の縦断面図、第２図は同第１の実施例の外殻4a内に設
けられるプリント基板の平面図、第３図は同第１の実施
例の外殻4b内に設けられるプリント基板の平面図、第４
図は同第１の実施例の等価回路図、第５図は同第１の実
施例における２つのプリント基板の重なりあった状態を
示す図、第６図は同第１の実施例における２つのプリン
ト基板の重なりあった他の状態を示す図、第７図は同第
１の実施例の周波数特性図、第８図は同第２の実施例に
用いるコネクタ部2aの部分省略縦断面図、第９図は同第
３の実施例に用いるプリント基板の平面図である。 ３……結合手段、4a、4b……外殻、30a、30b……パター
ン（電極素子）。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】同軸線路の基準電位外部導体にそれぞれ接
   続されると共に互いに対向する対向面をそれぞれ有する
   ２つの導電性外殻と、これら両外殻が上記対向面におい
   て対向した状態にて上記両外殻を相対的に回転可能に結
   合している結合手段と、上記両外殻内に互いに対向した
   状態に固定されると共に上記同軸線路の中心導体にそれ
   ぞれ電気的に接続されている電極素子とを具備し、上記
   各電極素子は、上記各中心導体に中心が接続されその中
   心から外方に向かうスパイラル素子であって、上記各ス
   パイラル素子は、少なくとも両者の間に分布容量を形成
   し、上記両外殻が相対的に回転しても上記両スパイラル
   素子間の対向面積がほぼ一定である高周波ロータリジョ
   イント。