JP3023874B2 - High frequency transmission line - Google Patents

High frequency transmission line

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JP3023874B2 JP33445589A JP33445589A JP3023874B2 JP 3023874 B2 JP3023874 B2 JP 3023874B2 JP 33445589 A JP33445589 A JP 33445589A JP 33445589 A JP33445589 A JP 33445589A JP 3023874 B2 JP3023874 B2 JP 3023874B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、放送用アンテナへの給電線、あるいはマイ
クロ波中継施設やレーダー施設など、主としてVHF帯以
上の高周波を伝送する導波管や高周波同軸ケーブルの如
き高周波伝送線路の改良に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial application field] The present invention relates to a feed line to a broadcasting antenna, or a waveguide or a high frequency wave mainly transmitting a VHF band or higher, such as a microwave relay facility or a radar facility. The present invention relates to improvement of a high-frequency transmission line such as a coaxial cable.

[従来の技術] マイクロ波からミリ波に及ぶ周波数領域においては、
伝送損失が同軸管に比べて小さく、しかも同軸管よりも
大きな電力を伝送できる導波管が広範囲に使用されてい
る。
[Prior Art] In the frequency range from microwave to millimeter wave,
Waveguides that have smaller transmission loss than coaxial waveguides and that can transmit more power than coaxial waveguides are widely used.

一方、VHF〜UHF帯では、伝送周波数帯域を広くとるこ
とができ、導波管よりも寸法を小さくすることのできる
同軸管ないし同軸ケーブルが多用されている。
On the other hand, in the VHF to UHF band, a coaxial tube or a coaxial cable that can have a wide transmission frequency band and can be smaller in size than a waveguide is frequently used.

第1図は、導波管の一形態である楕円形可撓導波管10
の構成を示す説明斜視図であり、導体11がコルゲート加
工されて可撓性を有するように成型され、ポリエチレン
等よりなる防食シース12が施されて、ドラム巻運搬が可
能であり、ベンド部品を用いることなく曲げ布設するこ
とができるなど優れた布設配線作業性を有するものであ
る。
FIG. 1 shows an elliptical flexible waveguide 10 which is an embodiment of a waveguide.
It is an explanatory perspective view showing the configuration of, the conductor 11 is corrugated and molded so as to have flexibility, is provided with an anticorrosion sheath 12 made of polyethylene or the like, can be transported by drums, and bend parts It has excellent laying and wiring workability such as being able to bend and lay without using.

一方、第3図は、可撓性高周波同軸ケーブル20の構成
を示す説明斜視図であり、内部導体21とコルゲート加工
された外部導体(コルゲート加工はサイズによっては内
部導体21にも施される場合がある)23とをスパイラル状
の絶縁体22を介し同軸状に配置し、その外周にポリエチ
レン等よりなる防食シース24を施した構成よりなる。こ
のような同軸ケーブルもドラム巻運搬を可能とし、曲げ
布設が容易であるところから、放送用アンテナへの給電
線などとして広く使用されている。
On the other hand, FIG. 3 is an explanatory perspective view showing the configuration of the flexible high-frequency coaxial cable 20, and shows the inner conductor 21 and the corrugated outer conductor (when corrugating is also performed on the inner conductor 21 depending on the size). 23) are arranged coaxially with a spiral insulator 22 interposed therebetween, and an anticorrosion sheath 24 made of polyethylene or the like is provided on the outer periphery thereof. Such a coaxial cable is also widely used as a feeder to a broadcast antenna or the like because it can be transported by a drum and can be easily bent and laid.

[発明が解決しようとする課題] 従来の上記可撓性導波管あるいは可撓性同軸ケーブル
は、導体としていずれも電気的特性に優れている無酸素
銅が使用されている。
[Problems to be Solved by the Invention] In the above-mentioned conventional flexible waveguide or flexible coaxial cable, oxygen-free copper having excellent electrical characteristics is used as a conductor.

しかし、最近は例えばテレビ放送等の送信電力は益々
増大される傾向にあり、これを送信アンテナに給電する
上記高周波伝送線路等への給電電力容量も大きくなり、
それに伴う給電線の発熱が問題視されるようになってき
た。
However, recently, for example, the transmission power of television broadcasts and the like tends to be further increased, and the power supply power capacity to the high-frequency transmission line and the like for supplying the power to a transmission antenna also increases.
Heat generation of the feeder line accompanying this has been regarded as a problem.

このため、大容量送信電力に対応するために、給電線
の大サイズ化を図ったり、給電線を空冷あるいは水冷し
たりして冷却を図ったりすることも行なわれているが、
大サイズ化すれば当然コストが大巾に上昇することにな
るし、前記空冷や水冷をするにしても、そのために要す
る設備費用は非常に大きなものとなる。
For this reason, in order to cope with large-capacity transmission power, an attempt is made to increase the size of the power supply line, or to cool the power supply line by air cooling or water cooling.
If the size is increased, the cost naturally rises greatly. Even if the air cooling or the water cooling is performed, the equipment cost required for the cooling becomes very large.

このように、給電線の大サイズ化や冷却装置による冷
却を余儀なくされるのは、導体がいずれも無酸素銅によ
って構成されていることが大きな理由の一つとなってい
る。
One of the major reasons why the size of the power supply line is increased and the cooling by the cooling device is forced is that all the conductors are made of oxygen-free copper.

すなわち、第5図は純銅の等時軟化曲線の一例を示す
ものであるが、たとえ硬銅を用いたとしても、その引張
強さは、温度150℃において常温における引張強さの1/2
程度にまで低下してしまうことがわかる。
That is, FIG. 5 shows an example of an isochronous softening curve of pure copper. Even if hard copper is used, its tensile strength is half of the tensile strength at room temperature at 150 ° C.
It turns out that it falls to the extent.

このように、温度上昇により引張強さが大巾に低下す
れば、長尺に及び布設されている給電線の構造寸法に変
化を来すようになり、VSWR(定存波比)等の電気的特性
の低下を招く結果となり、実用上甚だ好ましくない。
In this way, if the tensile strength is greatly reduced due to the temperature rise, the structural dimensions of the long and laid feeder line will change, and the electric power such as VSWR (standing wave ratio) will be changed. This results in a decrease in the mechanical characteristics, which is extremely undesirable in practical use.

本発明の目的は、上記したような実情にかんがみ、高
温領域での導体の強度を保持し、しかも電気的特性にお
いては従来における場合と余り差がなく、従って同一サ
イズにおいては送信電力容量の増加を図ることが可能で
あり、また同一送信電力容量であれば給電線のサイズダ
ウンを可能とし、それだけコストダウンおよび軽量化を
達成することができる新規な高周波伝送線路を提供しよ
うとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above-mentioned circumstances, an object of the present invention is to maintain the strength of a conductor in a high-temperature region, and furthermore, there is not much difference in electric characteristics from the conventional case, and therefore, the transmission power capacity increases in the same size It is also an object of the present invention to provide a new high-frequency transmission line capable of reducing the size of the power supply line if the transmission power capacity is the same, thereby achieving cost reduction and weight reduction. .

[課題を解決するための手段] 本発明の要旨は、導波管型の高周波伝送線路におい
て、導体を構成する材料として、黄銅の表面に純銅が形
成されてなる材料を用いたことにある。
[Means for Solving the Problems] The gist of the present invention resides in that a material in which pure copper is formed on the surface of brass is used as a material of a conductor in a waveguide type high-frequency transmission line.

また、内部導体と外部導体を同軸状に配置してなる高
周波伝送線路において、内部導体および外部導体を共に
黄銅を材料として使用し、内部及び外部導体の少くとも
相対向する表面に純銅が形成されていることにある。
In a high-frequency transmission line in which an inner conductor and an outer conductor are coaxially arranged, both the inner conductor and the outer conductor are made of brass, and pure copper is formed on at least opposing surfaces of the inner and outer conductors. Is to be.

[作用] 銅−亜鉛合金である黄銅そのものは、電気的特性は余
りよくないが機械的特性は非常に優れており、高温おい
ても前記純銅のように容易に軟化するようなことはな
い。
[Action] Brass itself, which is a copper-zinc alloy, has poor electrical properties but very good mechanical properties, and does not soften as easily as pure copper even at high temperatures.

一方、高周波電流は、その周波数が高ければ高い程、
所謂表皮効果により導体の表面の極く浅い層のみを集中
的に流れるという性質を有しており、VHF周波数帯域で
は表面積の10μm前後のところを、そして導波管が使用
される10GHz帯域になれば精々表面層の2〜3μm程度
の部分が関与するにすぎない。
On the other hand, the higher the frequency, the higher the frequency,
Due to the so-called skin effect, it has the property of intensively flowing only in a very shallow layer on the surface of the conductor, and in the VHF frequency band, it can be around 10 μm in the surface area and the 10 GHz band where the waveguide is used. At most, only a portion of about 2 to 3 μm of the surface layer is involved.

この程度の深さであれば、黄銅の表面より亜鉛を蒸発
させ、純銅化させることが容易であり、高周波電流がこ
のようにして純銅化され電気的特性がほぼ無酸素銅と等
価なものとなった表面層を流れる結果となれば、材料と
して黄銅を使用しても電気的特性において支障を来すお
それはないのである。
With this depth, it is easy to evaporate zinc from the surface of brass and make it pure copper, and the high-frequency current is made pure copper in this way, and the electrical characteristics are almost equivalent to oxygen-free copper. If brass is used as the material as long as it flows through the changed surface layer, there is no risk that the electrical characteristics will be affected.

[実施例] 以下に、本発明について実施例を参照し説明する。[Example] Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

亜鉛は大気圧における沸点が930℃であり、これに比
べ銅の大気圧における沸点は2582℃であるから、前記亜
鉛との温度差は非常に大きい。従って、黄銅を加熱し亜
鉛のみをその表面層より蒸発させその後に純銅層を形成
することは可能である。
Since the boiling point of zinc at atmospheric pressure is 930 ° C., and the boiling point of copper at atmospheric pressure is 2582 ° C., the temperature difference between zinc and zinc is very large. Therefore, it is possible to heat brass, evaporate only zinc from its surface layer, and then form a pure copper layer.

実用面からすると、上記930℃以上に加熱することは
やや高温に過ぎる。従って、加熱室温内の気圧を10-2
10-4Torr程度に真空引きし、真空加熱するようにすれ
ば、上記の10-2〜10-4Torr程度の高真空下では沸点が低
下し、亜鉛を500〜900℃程度の加熱で十分に蒸発させる
ことができる。
From a practical point of view, heating above 930 ° C. is slightly too high. Therefore, the pressure within the heating room temperature should be 10 -2 ~
If the vacuum is drawn to about 10 -4 Torr and the vacuum heating is performed, the boiling point is lowered under the above high vacuum of about 10 -2 to 10 -4 Torr, and heating of zinc at about 500 to 900 ° C is sufficient. Can be evaporated.

発明者らの実験によれば、4mm厚さの黄銅条を用い、
上記真空加熱炉内において加熱し、脱亜鉛したところ、
第2図にその拡大断面図を示したように、表面に3〜10
μm程度の純銅層3が形成され、ついで黄銅から純銅へ
の遷移層2が形成され、内部は黄銅1の状態のままの材
料を得ることができた。
According to the experiments of the inventors, using a brass strip having a thickness of 4 mm,
When heated and dezinced in the above vacuum heating furnace,
As shown in the enlarged sectional view of FIG.
A pure copper layer 3 having a thickness of about μm was formed, a transition layer 2 from brass to pure copper was formed, and a material having a state of brass 1 inside could be obtained.

先に説明したように、導波管あるいは同軸ケーブルが
伝送線路として使用されるような高周波帯域において
は、高周波電流は極く表面層のみを流れ、実際に関与す
る深さは前述の通り、3〜10μm程度である。この深さ
は、上記脱亜鉛させることにより形成された純銅層3の
厚さと合致するものであり、脱亜鉛させ表面を純銅化さ
せた黄銅材を例えば第1図に示したような楕円導波管10
あるいは例えば第3図に示したような高周波同軸ケーブ
ル20の導体として十分に適用することが可能であること
がわかる。
As described above, in a high-frequency band in which a waveguide or a coaxial cable is used as a transmission line, a high-frequency current flows only through the surface layer, and the depth at which it actually participates is 3 as described above. About 10 μm. This depth matches the thickness of the pure copper layer 3 formed by the above-described dezincing. The brass material whose surface has been dezincified and made pure copper is, for example, an elliptical waveguide as shown in FIG. Tube 10
Alternatively, for example, it can be seen that the present invention can be sufficiently applied as a conductor of the high-frequency coaxial cable 20 as shown in FIG.

なお、第3図における同軸ケーブルの場合には、上記
表皮効果以外に近接効果の作用により、内部導体21は外
表面のみを、そして外部導体23については内表面のみを
電流が流れるから、内部導体21については、第4図に示
すようにパイプ状導体の少くとも外表面のみを純銅化処
理3してあればよく、また外部導体23についてもそれと
対向する少くとも内側面のみを純銅化処理してあればよ
いことになる。しかし、それは実用上そのように導体の
対向する面が純銅化処理されていればよいということで
あり、それに限定せねばならないという意味ではない。
In the case of the coaxial cable shown in FIG. 3, current flows only through the outer surface of the inner conductor 21 and only through the inner surface of the outer conductor 23 due to the proximity effect other than the skin effect. As for 21, at least only the outer surface of the pipe-shaped conductor needs to be subjected to pure copper treatment 3 as shown in FIG. 4, and at least only the inner surface facing the outer conductor 23 has to be pure copper treated. It would be good if it was. However, this means that the opposing surface of the conductor may be subjected to pure copper treatment in practice, and does not mean that the conductor must be limited to that.

尚、純銅化処理された表面の純銅層3は脱亜鉛により
多孔質状となり、そのままの状態ではその後の加工によ
る応力負荷により応力腐食割れの起点となることが憂慮
される。
It is to be noted that the pure copper layer 3 on the surface subjected to the pure copper treatment becomes porous by dezincification, and there is a concern that, as it is, it becomes a starting point of stress corrosion cracking due to a stress load due to subsequent processing.

これに対しては、純銅化処理した表面について、スキ
ンパス圧延程度の圧延を行ない前記多孔質層を封孔変形
させ充実体層化するなど適当な処理により純銅層3を充
実体層としておくことが望ましく、そのように充実体化
することにより電気的特性の向上をも図ることができ
る。
On the other hand, it is preferable that the pure copper layer 3 is formed into a solid layer by an appropriate treatment such as performing rolling such as skin pass rolling on the surface subjected to the pure copper treatment to form a solid layer by sealing deformation of the porous layer. Desirably, such a solid body can improve electrical characteristics.

上記のようにして表面に純銅層3を形成した黄銅を用
いて導波管あるいは高周波同軸ケーブル又は同軸管の如
き高周波伝送線路を構成すれば、高周波電流が表皮効果
により流れる導体の深さ部分には電気的特性に優れた純
銅層が存在し、従来の無酸素銅のみを使用した場合と電
気的特性において大きな差がなくなる。一方、表面層以
外の大部分は機械的強度に優れた黄銅によって構成され
ることとなるから、送信電力容量を増大させ伝送線路の
温度が上昇しても無酸素銅のように容易に軟化するおそ
れがなく、高い機械的強度を保持し続ける。従って、例
えばVSWR等の電気的特性の劣化するおそれもなく、信頼
性の高い高周波伝送線路を構成することができる。
If a high-frequency transmission line such as a waveguide or a high-frequency coaxial cable or a coaxial tube is formed by using brass having a pure copper layer 3 formed on the surface as described above, a high-frequency current flows through the depth of the conductor due to the skin effect. Has a pure copper layer having excellent electrical characteristics, and there is no great difference in electrical characteristics from the case where only conventional oxygen-free copper is used. On the other hand, most of the parts other than the surface layer are made of brass having excellent mechanical strength, so that even if the transmission power capacity is increased and the temperature of the transmission line rises, it is easily softened like oxygen-free copper. It keeps high mechanical strength without fear. Therefore, a highly reliable high-frequency transmission line can be configured without a risk of deterioration of electrical characteristics such as VSWR.

[発明の効果」 以上詳記した通り、本発明に係る伝送線路によれば、
高温領域での導体の強度を保持し、しかも電気的特性に
おいては従来における場合と余り差がなく、同一サイズ
においては送信電力容量の増加を図り得る一方、同一送
信電力容量においては給電線のサイズダウンを可能と
し、それだけコストダウンおよび軽量化を達成し得ると
いう大きな特徴を発揮することができる。
[Effects of the Invention] As described in detail above, according to the transmission line of the present invention,
Maintains the strength of the conductor in the high-temperature region, and there is not much difference in the electric characteristics from the conventional case, and the transmission power capacity can be increased for the same size, while the size of the power supply line for the same transmission power capacity This makes it possible to achieve a significant feature that the cost can be reduced and the cost and the weight can be reduced accordingly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は可撓楕円導波管の構成を示す説明斜視図、第2
図は脱亜鉛させ表面に純銅層を形成させた黄銅条の拡大
断面図、第3図は高周波同軸ケーブルの構成を示す説明
斜視図、第4図は黄銅パイプの外表面を脱亜鉛させ純銅
層とした同軸ケーブルの内部導体の横断面図、第5図は
純銅の等時軟化曲線図である。 1:黄銅層、 2:黄銅−純銅遷移層、 3:純銅層、 10:楕円導波管、 11:導体、 12:防食シース、 20:高周波同軸ケーブ、 21:内部導体、 22:絶縁体、 23:外部導体、 24:防食シース。
FIG. 1 is an explanatory perspective view showing the configuration of a flexible elliptical waveguide, and FIG.
The figure is an enlarged sectional view of a brass strip with a pure copper layer formed on the surface after dezincification, FIG. 3 is an explanatory perspective view showing the configuration of a high frequency coaxial cable, and FIG. 4 is a pure copper layer obtained by dezincing the outer surface of a brass pipe. FIG. 5 is an isochronous softening curve diagram of pure copper. 1: Brass layer, 2: Brass-pure copper transition layer, 3: Pure copper layer, 10: Elliptical waveguide, 11: Conductor, 12: Anticorrosive sheath, 20: High frequency coaxial cable, 21: Inner conductor, 22: Insulator, 23: outer conductor, 24: anticorrosion sheath.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大橋 晴志郎 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社日高工場内 (72)発明者 八木 隆 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社日高工場内 (72)発明者 大西 満 茨城県日立市日高町5丁目1番1号 日 立電線株式会社日高工場内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Harushiro Ohashi 5-1-1, Hidaka-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hidaka Works, Hitachi Cable Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Yagi Hidaka, Hitachi City, Ibaraki Prefecture (1-1) Mitsu Onishi 5-1-1, Hidakacho, Hitachi City, Ibaraki Pref.

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】導波管型の高周波伝送線路において、導体
を構成する材料として、黄銅の表面に純銅が形成されて
なる材料を用いた高周波伝送線路。
1. A high-frequency transmission line of a waveguide type using a material in which pure copper is formed on the surface of brass as a material forming a conductor.
【請求項2】内部導体と外部導体を同軸状に配置してな
る高周波伝送線路において、内部導体およひ外部導体を
共に黄銅を材料として使用し、内部及び外部導体の少く
とも相対向する表面に純銅が形成されてなる高周波伝送
線路。
2. A high-frequency transmission line in which an inner conductor and an outer conductor are coaxially arranged, wherein both the inner conductor and the outer conductor are made of brass and at least opposing surfaces of the inner and outer conductors. High-frequency transmission line made of pure copper.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7030198B2 (en) 2018-08-03 2022-03-04 三菱電機エンジニアリング株式会社 Exercise therapy device

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