JP2913636B2 - 回転結合器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、回転部の回転を中心とする同心円周上に配
置形成され互いに対向し一端が無反射終端抵抗にて終端
されたマイクロストリップを回転部と固定部との対向面
に設け、回転部側のマイクロストリップラインと固定部
側のマイクロストリップラインとの間で高周波信号の授
受を行うようにした回転結合器に関し、例えば回転磁気
ヘッド型ビデオテープレコーダー等に適用される。 〔発明の概要〕 本発明は、誘電体からなる回転部の回転中心を中心と
する同心円周上に配置形成されたマイクロストリップを
上記回転部側と誘電体からなる固定部との各々に対応面
に対して一方につき上記同心円周の略半周分設け、他方
につき上記同心円周の回転対称位置に分散して設けると
ともに、これらマイクロストリップの一端が無反射終端
抵抗にて終端されかつ上記分散して設けられたマイクロ
ストリップの各地端が信号分配／合成器に接続されるこ
とにより、回転部と固定部との上記対向面と反対側の面
に設けられた各導体層と上記各マイクロストリップとで
構成された回転部側のマイクロストリップラインと固定
部側のマイクロストリップラインとの間で高周波信号の
授受を行うようにした回転結合器において、上記回転部
側あるいは固定部側の少なくとも一方側にマイクロスト
リップを形成することによりマイクロストリップライン
を上記同心円周の略全周に亘って形成し、近似的に閉ル
ープと成すことにより、回転部の回転に伴う回転部側の
マイクロストリップラインと固定部側のマイクロストリ
ップラインとの結合状態の変化を抑えて、広帯域の信号
伝送を安定に行い得るようにしたものである。 〔従来の技術〕 一般に、回転磁気ヘッド型ビデオテープレコーダーで
は、回転部に設けられている回転磁気ヘッドに対する記
録ビデオ信号や再生ビデオ信号の授受を行うのに、ロー
タリートランスが広く用いられている。従来、コイル間
の磁気結合を利用して信号伝送を行うロータリートラン
スでは、コイルのインダクタンスや浮遊容量の影響によ
り、伝送できる信号帯域巾が狭く、60MHz程度が限界で
あった。 近来、デジタルVTR、データレコーダー、高品位テレ
ビジョン等の開発に伴い取り扱う信号の広帯域化が進
み、広帯域の伝送特性を有する回転結合器が必要とされ
ている。 本件出願人は、方向性結合器として働くマイクロスト
リップラインにおけるマイクロストリップを回転部と固
定部の対向面に形成して、広帯域の信号伝送を行い得る
ようにした回転結合器を先に提案している。 例えば、実開昭61−168703号公報に開示されている回
転結合器では、第10図に示すように、それぞれ誘導体材
料にて形成された回転部51および固定部52を備え、上記
回転部51の内周面が全面に亘って導体層53で覆れてお
り、また上記固定部52の外周面が全面に亘って導体層54
で覆れており、上記回転部51および固定部52の互いに対
向する各周面にマイクロストリップ55、56A,56Bが互い
に対向するように設けられており上記各マイクロストリ
ップ55,56A,56Bと上記各導体層53、54によってそれぞれ
マイクロストリップラインが形成されている。なお、上
記各マイクロストリップ55、56A,56Bからは、外部接続
用の引出線として同軸ケーブル57、58A,58Bがそれぞれ
導出されている。上記回転部51側のマイクロストリップ
55は、伝送する高周波信号の信号波長λの整数倍の長さ
ｎ・λに形成され、上記回転部51の外周に半周だけ設け
られている。また、上記マイクロストリップ55は、第11
図に模式的に示してあるように、その一端が無反射終端
抵抗59にて終端されているとともに、他端に変調器60が
接続されている。上記変調器60は、回転磁気ヘッド61か
ら再生増幅器62を介して再生ビデオ信号が供給されると
ともに、高周波発振器63から例えば周波数が10GHz程度
の高周波信号が供給され、上記高周波信号を上記再生ビ
デオ信号にて変調して、その変調出力信号を上記マイク
ロストリップ55に供給するようになっている。また、上
記固定部52側に形成されているマイクロストリップ56A,
56Bは、第11図に模式的に示してあるように、上記回転
部51の回転中心に対する回転対称位置すなわち互いに18
0゜ずれた位置に配設されており、各一端がそれぞれ無
反射終端抵抗64A、64Bにて終端されているとともに、各
他端が信号合成器65を介して復調器66に接続されてい
る。 すなわち、上記実開昭61−168703号公報に開示されて
いる回転結合器では、回転部と固定部の対向面に形成す
るマイクロストリップの一方を複数に分割して分散配設
することにより、高周波帯域で信号伝送を連続的に行う
ように構成している。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところで、信号入力端と無反射終端を有するマイクロ
ストリップを分散配設することにより連続的な伝送出力
を得るようにした上記第10図および第11図に示した従来
の回転結合器では、回転部51側の各マイクロストリップ
56A,56Bと固定部52側のマイクロストリップ55との各対
向面積すなわち各マイクロストリップライン間の結合長
が上記回転部51の回転に伴い相反的に変化する。マイク
ロストリップラインのインピーダンス特性は他のマイク
ロストリップとの間に結合の有る部分と無い部分とで異
なるために、回転部と固定部とのマイクロストリップラ
イン間の結合長が上記回転部の回転に伴い変化すること
により、例えば第12図に示す信号伝送特性のように目的
の帯域外に共振ピークが現れる等、信号伝送特性に変動
を生じてしまい、帯域広帯域の信号伝送を安定に行うこ
とが困難であるという問題点があった。 そこで、本発明は、上述の如きマイクロストリップラ
インによる従来の回転結合器における問題点に鑑み、広
帯域の信号伝送を連続的に且つ安定に伝送できるように
した新規な構成の回転結合器を提供することを目的とす
る。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る回転結合器は、円周上に配置形成された
複数のマイクロストリップと、これら各マイクロストリ
ップと誘導体層を介して平行に設けられた導体層とによ
り構成された複数のマイクロストリップラインを有し、
上記円周の中心を回転中心として回転自在な回転部と、
上記回転部の回転中心を中心とする円周上で上記回転部
側の各マイクロストリップと近接対応する位置に配置形
成された複数のマイクロストリップと、これら各マイク
ロストリップと誘導体層を介して平行に設けられた導体
層とにより構成された複数のマイクロストリップライン
を有する成る固定部と、上記回転部側のマイクロストリ
ップライン及び上記固定部側の各マイクロストリップラ
インのうちの一方のマイクロストリップラインの他端に
接続され、高周波信号を入力するための入力回路と、上
記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定部
側の各マイクロストリップのうちの他方のマイクロスト
リップラインの他端に接続され、上記入力回路により入
力された高周波信号を取り出すための出力回路とを備
え、上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記
固定部側の各マイクロストリップラインのうちの一方の
マイクロストリップラインは、複数に分割したマイクロ
ストリップを回転対称位置に分散配置し、分割した各マ
イクロストリップの各一端をそれぞれ無反射終端抵抗で
終端するとともに、各他端を入力回路を構成する信号分
配器又は出力回路を構成する信号合成器に接続してな
り、上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記
固定部側の各マイクロストリップラインのうちの他方の
マイクロストリップラインは、複数に分解したマイクロ
ストリップにより略全周に亘って形成し、１のマイクロ
ストリップの一端を無反射終端抵抗で終端するととも
に、他端を入力回路又は出力回路に接続するとともに、
他のマイクロストリップの両端をそれぞれ無反射終端抵
抗で終端してなり、上記回転部側のマイクロストリップ
ラインと上記固定部側のマイクロストリップラインとの
電磁結合部分における電磁的な結合により、上記回転部
側のマイクロストリップラインと上記固定部側のマイク
ロストリップライントとの間で高周波信号の授受を行う
ようにしたことを特徴とする。 また、本発明に係る回転結合器は、円周上に配置形成
された複数のマイクロストリップと、これら各マイクロ
ストリップと誘導体層を介して平行に設けられた導体層
とにより構成された複数のマイクロストリップラインを
有し、上記円周の中心を回転中心として回転自在な回転
部と、上記回転部の回転中心を中心とする円周上で上記
回転部側の各マイクロストリップと近接対向する位置に
配置形成された複数のマイクロストリップと、これら各
マイクロストリップと誘導体層を介して平行に設けられ
た導体層とにより構成された複数のマイクロストリップ
ラインを有する成る固定部と、上記回転部側のマイクロ
ストリップライン及び上記固定部側の各マイクロストリ
ップラインのうちの一方のマイクロストリップラインの
他端に接続され、高周波信号を入力するための入力回路
と、上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記
固定部側の各マイクロストリップラインのうちの他方の
マイクロストリップラインの他端に接続され、上記入力
回路により入力された高周波信号を取り出すための出力
回路とを備え、上記回転部側のマイクロストリップライ
ン及び上記固定部側の各マイクロストリップラインのう
ちの一方のマイクロストリップラインは、複数に分割し
たマイクロストリップを回転対称位置に分散配置し、分
割した各マイクロストリップの各一端をそれぞれ無反射
終端抵抗で終端するとともに、各他端を入力回路を構成
する信号分配器又は出力回路を構成する信号合成器に接
続してなり、上記回転部側のマイクロストリップライン
及び上記固定部側の各マイクロストリップラインのうち
の他方のマイクロストリップラインは、複数に分割した
マイクロストリップにより略全周に亘って形成し、分割
した各マイクロストリップの各一端をそれぞれ無反射終
端抵抗で終端するとともに、各他端を出力回路を構成す
る信号合成器又は入力回路を構成する信号分配器に接続
してなり、上記回転部側のマイクロストリップラインと
上記固定部側のマイクロストリップラインとの電磁結合
部分における電磁的な結合により、上記回転部側のマイ
クロストリップラインと上記固定部側のマイクロストリ
ップラインとの間で高周波信号の授受を行うようにした
ことを特徴とする。 〔作用〕 本発明では、回転部側あるいは固定部側の少なくとも
一方のマイクロストリップが略全周に亘って分散配設さ
れているので、上記回転部と固定部とのマイクロストリ
ップライン間の結合長が常に略一定となる。 〔実施例〕 以下、本発明の一実施例について、図面に従い詳細に
説明する。 第１図の一部断面外観斜視図に示す回転結合器は、そ
れぞれ誘導体材料にて同軸の円筒形状に形成された回転
部１および固定部２を備え、上記回転部１の内周面が全
面に亘って導体層３で覆れており、また上記固定部２の
外周面が全面に亘って導体層４で覆れており、上記回転
部１および固定部２の互いに対向する各周面にマイクロ
ストリップ5A,5B,6A,6Bが互いに対向するように設けら
れており上記各マイクロストリップ5A,5B,6A,6Bと上記
各導体層３、４によってそれぞれマイクロストリップラ
インが形成されている。 上記回転部１側の一方のマイクロストリップ5Aは、伝
送する高周波信号の信号波長λの整数倍の長さｎ・λに
形成され、上記回転部１の外周に半周だけ設けられてお
り、その一端が無反射終端抵抗７にて終端されていると
ともに、他端に外部接続用の同軸ケーブル８が接続され
ている。また、上記回転部１側の一方のマイクロストリ
ップ5Aは、上記回転部１の外周の略半周分設けられてお
り、その両端が無反射終端抵抗9A,9Bにて終端されてい
る。また、上記固定部２側のマイクロストリップ6A、6B
は、上記回転部１の回転中心に対する回転対称位置すな
わち互いに180゜ずれた位置に配設されており、各一端
がそれぞれ無反射終端抵抗10A、10Bにて終端されている
とともに、各他端に外部接続用の同軸ケーブル11A、11B
が接続されている。 上記回転結合器は、ビデオテープレコーダの回転磁気
ヘッド装置に適用する場合、例えば第２図に示すよう
に、その回転部１のマイクロストリップ5Aに上記同軸ケ
ーブル８を介して変調器12が接続される。上記変調器12
は、回転磁気ヘッド13から再生増幅器14を介して再生ビ
デオ信号が供給されるとともに、高周波発振器15から例
えば周波数が10GHz程度の高周波信号が供給され、上記
高周波信号を上記再生ビデオ信号にて変調して、その変
調出力信号を上記マイクロストリップ5Aに供給する。ま
た、上記固定部２側のマイクロストリップ6A、6Bには、
上記各同軸ケーブル11A,11Bを介して信号合成器16が接
続され、この信号合成器16の出力側が復調器17に接続さ
れる。 すなわち、上記回転磁気ヘッド13にて得られる再生ビ
デオ信号が、上記変調器12により上記高周波信号を変調
した変調出力信号として、上記回転部１側の上記マイク
ロストリップ5Aの一端に供給される。上記変調出力信号
は、上記マイクロストリップ5Aの終端側に向かって一方
向に伝播され、その一部が該マイクロストリップ5Aと対
向している上記固定部２側のマイクロストリップ6A,6B
に伝播され、上記マイクロストリップ6A,6Bの各一端か
ら取り出されて上記信号合成器16にて加算合成してから
上記復調器17により再生ビデオ信号に復調される。 上記回転結合器では、回転部１側に設けた両端を終端
した略半周分のマイクロストリップ5Bは、信号伝送に直
接作用することのないダミーマイクロストリップとし
て、上記固定部２側の各マイクロストリップ6A,6Bと結
合している。上記固定部２側の各マイクロストリップ6
A,6Bは、上記回転部１側の各マイクロストリップ5A,5B
との対向面積の各和が上記回転部１の回転により変化す
ることなく常に略一定の結合長となっており、インピー
ダンス特性も安定している。 この回転結合器について、上述の第10図乃至第12図に
示した従来の回転結合器と同じ条件で伝送特性を求めた
ところ、第３図に示すように、不要な共振ピークが現れ
ることなく、安定した伝送特性を得ることができた。 ここで、マイクロストリップラインにより形成した方
向性結合器では、10％以上の比帯域巾の信号伝送特性を
呈する。従って、上記回転結合器を適用して周波数が10
GHz程度の高周波信号を再生ビデオ信号にて変調して伝
送するようにした回転磁気ヘッド装置では、数100MHz程
度の極めて広帯域な信号伝送特性にて連続的に信号伝送
を安定に行うことができる。 上記第１図に示した回転結合器では、信号伝送に直接
作用することのないダミーマイクロストリップとして、
両端を終端したマイクロストリップ5Bを回転部１側に設
けて、回転部１側のマイクロストリップラインだけを疑
似的に閉ループ状にしたが、第４図に示す回転結合器の
ように、固定部側の各マイクロストリップ6A,6Bの間に
それぞれ両端を終端抵抗10C,10D,10E,10Fにて終端した
マイクロストリップ6C,6Dを配設して、固定部側のマイ
クロストリップラインも疑似的に閉ループ状にすれば、
回転部と固定部の各マイクロストリップライン間の結合
状態をさらに安定することができる。 また、上記第１図に示した回転結合部では、回転部１
側のマイクロストリップラインを疑似的に閉ループ状に
するのに両端を終端したマイクロストリップ5Bを信号伝
送に直接作用することのないダミーマイクロストリップ
として回転部１側に設けたが、上記両端を終端したマイ
クロストリップ5Bに代えて、第５図に示す回転結合器の
ように、一端だけを終端抵抗9Cにて終端したマイクロス
トリップ5Cを回転部側に設けて、このマイクロストリッ
プ5Cと他のマイクロストリップ5Aにて回転部側に疑似的
に閉ループ状のマイクロストリップラインを形成するよ
うにし、上記各マイクロストリップ5A,5Cの各他端に信
号分配器20を介して高周波信号を供給するようにすれ
ば、上記マイクロストリップ5Cも信号伝送に寄与させて
伝送効率を向上させることができる。 この回転結合器について伝送特性を求めたところ第６
図に示すように、上記第１図に示した回転結合器よりも
目的の帯域において略3dB程高い信号レベルが得られ
た。 さらに、上記第１図に示した回転結合器は、それぞれ
誘導体材料にて同軸の円筒形状に形成された回転部１お
よび固定部２を備えるものであるが、本発明は、上述の
実施例にのみ限定されるものでなく、例えば第７図に示
すように、それぞれ誘導体材料にて円板形状に形成した
回転部および固定部を有する回転結合器に適用すること
もできる。 第７図に示す回転結合器は、それぞれ誘導体材料にて
形成した回転円板21および固定円板22を備え、上記回転
円板21の上面が全面に亘って導体層23で覆れており、ま
た上記固定円板22の下面が全面に亘って導体層24で覆れ
ており、上記回転円板21および固定円板22の対向面に、
上記回転円板21の回転中心を中心する同一半径の円周上
にマイクロストリップラインが次のように形成されてい
る。 すなわち、上記回転円板21には、第８図に示すよう
に、その回転中心を中心とする円周上にそれぞれ略半周
に亘り各一端が終端抵抗25A,25Bにて終端されたマイク
ロストリップ26A,26Bが設けられ、さらに、上記各マイ
クロストリップ26A,26Bの各他端間に所謂ウイルキンソ
ン型の電力分配器を構成するマイクロストリップ27が設
けられている。また、上記固定円板22には、第９図に示
すように、上記回転円板21側のマイクロストリップ26A,
26Bと対向する位置に、各一端が終端抵抗28A,28Bにて終
端されたマイクロストリップ29A,29Bが分散して設けら
れ、さらに、上記各マイクロストリップ29A,29Bの各他
端間に所謂ウイルキンソン型の電力合成器を構成するマ
イクロストリップ30が設けられている。 この回転結合器では、マイクロストリップラインによ
るウイルキンソン型の電力分配器27や電力合成器30を上
記回転板21や固定板22上に形成したことにより、外部の
信号分配器や信号合成器を外部に設置する必要がなくな
り、小型軽量化を図ることができる。 〔発明の効果〕 本発明では、回転部側あるいは固定部側の少なくとも
一方のマイクロストリップが略全周に亘って分散配設さ
れているので、上記回転部と固定部とのマイクロストリ
ップライン間の結合長が常に一定となり、上記回転部の
回転に伴うインピーダンス特性の変動が極めて少なく、
広帯域な信号伝送を安定に行うことができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は回転結合器の構成を示す一部断面外観斜視図、
第２図は上記回転結合器を適用したビデオテープレコー
ダの回転磁気ヘッド装置の概略構成を示す模式図、第３
図は上記回転結合器の伝送特性を示す特性線図、第４図
は他の回転結合器の構成を示す模式図、第５図はさらに
他の回転結合器の構成を示す模式図、第６図は上記第５
図に示した回転結合器の伝送特性を示す特性線図、第７
図はさらに他の回転結合器の構成を示す外観斜視図、第
８図および第９図は上記第７図に示した回転結合器の各
マイクロストリップラインの形状をそれぞれ示す回転板
および固定板の模式的な平面図である。 第10は従来の回転結合器の構成を示す一部断面外観斜視
図、第11図は上記回転結合器を用いてビデオテープレコ
ーダの回転磁気ヘッド装置の概略構成を示す模式図、第
12図は上記回転結合器の伝送特性を示す特性線図であ
る。 １……回転部、２……固定部 3,4,23,24……導体層 5A,5B,5C,6A,6B,6C,6D,26A,26B,29A,29A……マイクロス
トリップ 7,9A,9B,9C,10A,10B,10C,10D,25A,25B,28A,28B……終端
抵抗 21……回転板 22……固定板

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．円周上に配置形成された複数のマイクロストリップ
   と、これら各マイクロストリップと誘電体層を介して平
   行に設けられた導体層とにより構成された複数のマイク
   ロストリップラインを有し、上記円周の中心を回転中心
   として回転自在な回転部と、 上記回転部の回転中心を中心とする円周上で上記回転部
   側の各マイクロストリップと近接対向する位置に配置形
   成された複数のマイクロストリップと、これら各マイク
   ロストリップと誘電体層を介して平行に設けられた導体
   層とにより構成された複数のマイクロストリップライン
   を有する成る固定部と、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの一方のマイ
   クロストリップラインの他端に接続され、高周波信号を
   入力するための入力回路と、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの他方のマイ
   クロストリップラインの他端に接続され、上記入力回路
   により入力された高周波信号を取り出すための出力回路
   とを備え、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの一方のマイ
   クロストリップラインは、複数に分割したマイクロスト
   リップを回転対称位置に分散配置し、分割した各マイク
   ロストリップの各一端をそれぞれ無反射終端抵抗で終端
   するとともに、各他端を入力回路を構成する信号分配器
   又は出力回路を構成する信号合成器に接続してなり、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの他方のマイ
   クロストリップラインは、複数に分割したマイクロスト
   リップにより略全周に亘って形成し、１のマイクロスト
   リップの一端を無反射終端抵抗で終端するとともに、他
   端を入力回路又は出力回路に接続するとともに、他のマ
   イクロストリップの両端をそれぞれ無反射終端抵抗で終
   端してなり、 上記回転部側のマイクロストリップラインと上記固定部
   側のマイクロストリップラインとの電磁結合部分におけ
   る電磁的な結合により、上記回転部側のマイクロストリ
   ップラインと上記固定部側のマイクロストリップライン
   との間で高周波信号の授受を行うようにしたことを特徴
   とする回転結合器。 ２．円周上に配置形成された複数のマイクロストリップ
   と、これら各マイクロストリップと誘電体層を介して平
   行に設けられた導体層とにより構成された複数のマイク
   ロストリップラインを有し、上記円周の中心を回転中心
   として回転自在な回転部と、 上記回転部の回転中心を中心とする円周上で上記回転部
   側の各マイクロストリップと近接対向する位置に配置形
   成された複数のマイクロストリップと、これら各マイク
   ロストリップと誘電体層を介して平行に設けられた導体
   層とにより構成された複数のマイクロストリップライン
   を有する成る固定部と、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの一方のマイ
   クロストリップラインの他端に接続され、高周波信号を
   入力するための入力回路と、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの他方のマイ
   クロストリップラインの他端に接続され、上記入力回路
   により入力された高周波信号を取り出すための出力回路
   とを備え、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの一方のマイ
   クロストリップラインは、複数に分割したマイクロスト
   リップを回転対称位置に分散配置し、分割した各マイク
   ロストリップの各一端をそれぞれ無反射終端抵抗で終端
   するとともに、各他端を入力回路を構成する信号分配器
   又は出力回路を構成する信号合成器に接続してなり、 上記回転部側のマイクロストリップライン及び上記固定
   部側の各マイクロストリップラインのうちの他方のマイ
   クロストリップラインは、複数に分割したマイクロスト
   リップにより略全周に亘って形成し、分割した各マイク
   ロストリップの各一端をそれぞれ無反射終端抵抗で終端
   するとともに、各他端を出力回路を構成する信号合成器
   又は入力回路を構成する信号分配器に接続してなり、 上記回転部側のマイクロストリップラインと上記固定部
   側のマイクロストリップとの電磁結合部分における電磁
   的な結合により、上記回転部側のマイクロストリップラ
   インと上記固定部側のマイクロストリップラインとの間
   で高周波信号の授受を行うようにしたことを特徴とする
   回転結合器。