JP3052656B2 - 導波管接続部材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、導波管、あるいはア
ンテナを気密接続とするための構造に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来の導波管又はアンテナの気
密接続構造を示す部分断面斜視図であり、図において、
１，２は気密用誘電体板を挟み込むフランジ、３，４，
５はそれぞれ、気密用誘電体板を構成する導体層，誘電
体層，導体層であり、それぞれの導体層は導波管形状に
合わせて導体パターンが形成されている。８は本気密窓
を他の導波管フランジ等と接続するためのネジ穴、９は
他の導波管フランジ等と接続した際の気密をとるための
ガスケット溝、１０はフランジ２と気密用誘電体板の導
体層３との間の気密をとるためのガスケット溝、１１は
ガスケット溝１０に入れるガスケット、１４は導体層３
と導体層５の導通をとるためのスルーホールである。

【０００３】次に動作について説明する。気密用誘電体
板の両面の導体層３，５は導波管形状に合わせて銅箔が
取り除かれている。導体層３−５間は誘電体層４にて絶
縁されているが、スルーホール１４の部分にて電気的に
導通がとられている。その際スルーホールの穴で気密窓
自体の気密が損なわれるが、スルーホールの配列に合わ
せてガスケット１１を圧接し、その穴を塞ぐことによ
り、フランジ２と導体層３の間の気密もとっている。そ
して導波管内に伝送された電磁波は誘電体層４を通過す
るが、気体等は誘電体層４を通過できず導波管内の気密
が保たれる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の導波管又はアン
テナの気密接続構造は以上のように構成されているの
で、導体層３，５間の導通をとるためのスルーホール１
４の位置を、ガスケット１１と同位置に配列する必要が
あり、ガスケット１１の物理的寸法からスルーホール１
４の位置が限定され導波管内壁に十分近い位置に配列す
ることが困難であり、そのため電気的迂回路が長くなり
気密窓の電気的特性を悪化させたり、気密をとるための
ガスケット１１の断面形状が気密用誘電体板の導体層３
にガスケット１１の平面部分が接する必要のため特殊な
半円形（一般的には円形断面かつ環状）のものでなくて
はならず、一般的なものが使えない。さらには、ダブル
リッジ導波管等の特殊形状の導波管等には、ガスケット
の形状は、それに合わせたまゆ形等の特殊な形状のもの
が必要となるなどの問題点があった。

【０００５】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、気密用誘電体の両面の導通を導
波管内壁近くに配列できるとともに、フランジと気密用
誘電体板の導体層との間の気密をとるガスケットの位置
を任意に選べることを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明にかかる導波管
接続部材は、第１の中空孔を有し、第１の導波管に圧接
される第１の導体層と、第２の中空孔を有し、第２の導
波管に圧接される第２の導体層と、第１、第２の導体層
間に第１、第２の中空孔間を塞ぐように挿入される第
１、第２の誘電体層の積層体と、第３の中空孔を有し、
第１、第２の誘電体層間に挿入される第３の導体層と、
第１、第３の導体層間を電気的に接続するように第１の
誘電体層に設けられた第１のスルーホールと、第１のス
ルーホールとずれた位置に、第２、第３の導体層間を電
気的に接続するように第２の誘電体層に設けられた第２
のスルーホールとを備えるようにしたものである。

【０００７】この発明にかかる導波管接続部材は、前記
第２のスルーホールが、前記第１のスルーホールに対
し、前記第１の中空孔の周方向にずれた位置に設けられ
るようにしたものである。

【０００８】この発明にかかる導波管接続部材は、第１
の中空孔を有し、第１の導波管の開口部を取り囲む気密
用弾性部材を介在させて第１の導波管に圧接される第１
の導体層と、第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接
される第２の導体層と、第１、第２の導体層間に第１、
第２の中空孔間を塞ぐように挿入された気密用誘電体層
と、前記気密用弾性部材よりも前記開口部側に設けら
れ、第１、第２の導体層間を前記気密用誘電体層を貫い
て電気的に接続するとともに第１、第２の導波管間の気
密を保持するブラインドバイアホール（Ｂｌｉｎｄ Ｖ
ｉａ Ｈｏｌｅ）とを備えるようにしたものである。

【０００９】この発明にかかる導波管接続部材は、第１
の中空孔を有し、第１の導波管の開口部を取り囲む気密
用弾性部材を介在させて第１の導波管に圧接される第１
の導体層と、第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接
される第２の導体層と、第１、第２の導体層間に第１、
第２の中空孔間を塞ぐように挿入された気密用誘電体層
と、前記気密用弾性部材よりも前記開口部側に設けら
れ、第１、第２の導体層間を前記気密用誘電体層を貫い
て電気的に接続するスルーホールと、前記スルーホール
を塞ぐように第１の導体層上に設けられた気密用誘電体
板とを備えるようにしたものである。

【００１０】

【作用】この発明にかかる導波管接続部材は、第１の導
体層、第１の誘電体層、第３の導体層、第２の誘電体層
および第２の導体層を積層させてなる多層基板を有し、
第１、第２の導体層間の導通をとるために各誘電体層の
異なった位置にスルーホールを設け、貫通穴を作らずに
第１、第２の導体層間の導通をとり電気的性能を維持す
る。

【００１１】この発明にかかる導波管接続部材において
は、前記第２のスルーホールの位置を、前記第１のスル
ーホールに対して前記第１の中空孔の周方向にずれた位
置とし、第１の導波管内壁と第２の導波管内壁との間の
電気的迂回路を短くする。

【００１２】この発明にかかる導波管接続部材において
は、導波管と導波管接続部材との間に導波管開口部を取
り囲む気密用の弾性部材を介在させ、その弾性部材より
も導波管開口部側に二つの導波管を電気的に接続するブ
ラインドバイアホールを備え、導波管の気密を保持しな
がら電気的性能を向上させる。

【００１３】この発明にかかる導波管接続部材において
は、導波管と導波管接続部材との間に導波管開口部を取
り囲む気密用の弾性部材を介在させ、その弾性部材より
も導波管開口部側にスルーホールを有するとともに該ス
ルーホールを塞ぐための気密用誘電体板を備えて、二つ
の導波管を電気的に接続するとともに、それらの導波管
間の気密を維持する。

【００１４】

【実施例】実施例１．以下、この発明の一実施例を図に
ついて説明する。図１は部分断面斜視図であり、図にお
いて１，２は気密用誘電体板を挟み込む導波管又はアン
テナのフランジ、３，４，５，６，７はそれぞれ気密用
誘電体板を構成する導体層，誘電体層，導体層，誘電体
層，導体層であり、それぞれの導体層は導波管形状に合
わせて導体パターンが形成されている。８は気密窓を他
の導波管フランジ等と接続するためのネジ穴、９は他の
導波管フランジ等と接続した際の気密をとるためのガス
ケット溝、１０はフランジ２と気密用誘電体板の導体層
３との間の気密をとるためのガスケット溝、１１ａはガ
スケット溝１０に入れる通常の円形断面のガスケット、
１２は導体層３と導体層５の導通をとるためのブライン
ドバイアホールである。なおガスケット１１ａには小量
のグリスを塗るとより気密性が高まる。

【００１５】図２は、正面図であり、Ｉ−Ｉ間の切断面
を図３に示す。図３は、Ｉ−Ｉ間の切断面であり、図に
おいて、１２は導体層３と導体層５の導通をとるための
ブラインドバイアホール、１３は導体層５と導体層７の
導通をとるためのブラインドバイアホールでブラインド
バイアホール１２とは位置が互いに違っており導体層３
−７間は貫通穴が生じない構造となっている。

【００１６】次に動作について説明する。気密用誘電体
板の両面及び中間の導体層３，７，５は導波管断面形状
に合わせて銅箔が取り除かれている。導体層３−５間、
及び５−７間は、それぞれ誘電体層４，６にて絶縁され
ているが、電気的に導通をとるためブラインドバイアホ
ール１２，１３にて導通がとられている。その際ブライ
ンドバイアホールホール１２，１３は互いに違った位置
に配置されているため、導体層３−７間は貫通穴が生じ
なく、ブラインドバイアホール１２，１３はそれぞれ誘
電体層４，６にて遮断され気密信頼性が高く、かつ高い
圧力に耐えられる。このため導体層３とフランジ２間、
及び導体層７とフランジ１間の気密を保つためのガスケ
ット１１ａは、ブラインドバイアホールの位置に支配さ
れないため任意の位置にガスケット溝１０を置くことが
できる。そして導波管内に伝送された電磁波は誘電体層
４，６を通過するが、気体等は通過できず導波管内の気
密が保たれる。なお、予圧側の導波管で例えば連続して
コンプレッサ等で気体が漏れる分だけ供給し続けるよう
に構成するならば、ガスケット１１ａはなくてもよい。

【００１７】実施例２．図４は、請求項２によるもので
誘電体板単層でブラインドバイアホールを持つ場合の実
施例を示す部分断面斜視図である。上記実施例１では気
密用誘電体板は多層基板で形成されブラインドバイアホ
ール１２，１３は互いに違った位置に配置したが、気圧
が余りかからない用途では単層でブラインドバイアホー
ルを持つものを採用しても良く同様の効果が得られる。
図４において、１ａ，２ａはフランジ、１２ａはブライ
ンドバイアホールである。単層でブラインドバイアホー
ルを持つ基板は通常の両面スルーホール印刷配線板のス
ルーホールに樹脂を充填しその上を無電解パネルメッキ
を施しランドと一体化することによって得られる。ある
いは小さ目のスルーホールを厚めの無電解パネルメッキ
で塞ぎランドと一体化することによっても得られる。メ
ッキが薄いとピンホール等で気密の信頼性が悪くなる。
従来の構造では、多層基板で構造が複雑となったが本実
施例では簡単に構成でき気圧が余りかからない用途で実
施例１と電気的に同様の効果が得られる。導波管形状を
図４のようにダブルリッジ（ｄｏｕｂｌｅ ｒｉｄｇ
ｅ）等のリッジを持つ導波管とした場合、導波管内の電
界はリッジ５付近に集中するため、リッジ部分でのブラ
インドバイアホールによる電気的導通が重要となる。従
来の構造では、このリッジ部分のスルーホールをガスケ
ットで塞ぐことは、ガスケットの形状をリッジ部分での
ブラインドバイアホールの配置に合わせるため複雑にし
なければならないが、本構造ではスルーホールではなく
ブラインドバイアホールであるため、ガスケットの位置
を合わせて当てがって穴を塞ぐ必要がなく、ガスケット
の形状も簡単になるという利点もある。

【００１８】ここで電気的迂回路について考えてみる。
図５は、導波管形状を図４のようにクォッドリッジ（ｑ
ｕａｄ ｒｉｄｇｅ）導波管とした場合の、電気的迂回
路を説明する図である。図５ａは、導波管のリッジ付近
の誘電体板の拡大図で、図中、リッジ先端からＬ1の位
置に直径ｄのスルーホールを持つ。図５ｂは、リッジ付
近の誘電体板の断面図であり、図中、誘電体板の厚さが
Ｌ2であることを示す。図５ｃは、リッジ付近の誘電体
板の断面の電流経路を示す図であり、図中実線は電流経
路を、点線は誘電体板の断面を示す。ここで電気的迂回
距離Ｄ＝２Ｌ1−ｄ＋Ｌ2で表される。リッジを持つ導波
管では、導波管内の電界はリッジ付近に集中するため、
リッジ部分でのブラインドバイアホールによる導通が重
要となる。このリッジ付近の誘電体板の断面の電流経路
の長さ（電気的迂回距離Ｄ）による影響を図を使って説
明する。図６は誘電体板を使わないで導波管を接続した
状態でのＸ軸：ＶＳＷＲ、Ｙ軸：周波数、図７はスルー
ホールを持つ誘電体板の厚さＬ2＝λ／４０、電気的迂
回距離Ｄ＝λ／１０、図８はスルーホールを持つ誘電体
板の厚さＬ2＝λ／２０、電気的迂回距離Ｄ＝λ／８、
とした場合のそれぞれ導波管を接続した状態でのＸ軸：
ＶＳＷＲ、Ｙ軸：周波数を示す図である。図６、７、８
においてｆｗは設計周波数帯域を示し、上記Ｌ2、Ｄと
もｆｗ上限周波数による。ＶＳＷＲ＝１．６を設計目標
値とすると、電気的迂回距離Ｄ＝λ／１０位までは実用
上問題のないことが分かる。

【００１９】さらに図９は、接合面の絶縁距離、あるい
は凹凸による影響を調べるためスルーホールを持たない
誘電体板（厚さ６０μｍのポリイミドフィルム）のみを
導波管の接合面に挟んだ場合のＸ軸：ＶＳＷＲ、Ｙ軸：
周波数を示す図である。図においてＹの曲線は誘電体板
あり、Ｎの曲線は誘電体板なしを示す。これによると厚
さ６０μｍの絶縁を行っても周波数が十分高い場合フラ
ンジ間のキャパシティーで接続されたことになり、実用
上問題のないことが分かる。従来の構造では、このリッ
ジ部分のスルーホールをガスケットで塞ぐことは、ガス
ケットの形状をリッジ部分でのブラインドバイアホール
の配置に合わせるため複雑にしなければならないが、本
構造ではスルーホールではなくブラインドバイアホール
であるため、ガスケットで穴を塞ぐ必要がなくガスケッ
トの形状も簡単になるという利点もある。

【００２０】実施例３．図１０は請求項３によるもので
端面スルーホールを持つ気密用誘電体板を採用した場合
の実施例を示す部分断面斜視図である。図において４ａ
は誘電体層、１６，１７はこの誘電体層４ａの上に設け
られた導体層、１８はこの導体層１６，１７を接続する
端面スルーホールである。上記実施例のブラインドバイ
アホールを設けた多層基板を用いる構造よりも、本実施
例では電気的により導波管部分との整合性が良く構成で
き上記実施例と同様の効果が得られる。

【００２１】実施例４．図１１ は、請求項４によるもので通常の貫通スルーホー
ルを持つ誘電体板と極薄い気密用誘電体板を重ねて用い
た場合の実施例を示す部分断面斜視図である。図におい
て１９は厚さ６０μｍのポリイミドフィルムからなる誘
電体板である。上記図９の実験値から厚さ６０μｍのポ
リイミドフィルム製誘電体板を用いると電気的に実用上
十分な特性を得られることが分かる。図１２は、正面図
であり、Ｉ−Ｉ間の切断面を図１３に示す。図１３にお
いて矢印方向が予圧方向（高圧に耐える方向）である。
ここで１ａはフランジであり気密を必要としないフラン
ジ側を示す。上記の構造では、多層基板で構造が多少複
雑となったり、高い圧力に信頼が持てないことがあった
が、本実施例では通常の貫通スルーホールを持つ誘電体
板に大部分の圧力を分担させ、極薄い気密用誘電体板に
貫通スルーホールの面積に掛かる圧力のみを分担させた
ので簡単に構成でき上記と同様の効果が得られる。さら
にフィルムは表面の平滑性が優れるので気密の信頼性も
高くなる。なおフィルムに掛かる負圧がフィルム強度以
下で有れば通常の貫通スルーホールを持つ誘電体板の両
面にフィルムを設けて、接続されたフランジの両方を気
密に出来ることはいうまでもない。

【００２２】実施例６．図１４は、片側の導波管フラン
ジの代りにホーンアンテナを取り付けた場合の実施例を
示す部分断面斜視図である。図において２０はリッジホ
ーン形アンテナである。そして図のように導波管形状を
クォッドリッジにしても上記と同様の効果が得られるこ
とはいうまでもない。

【００２３】

【発明の効果】この発明にかかる導波管接続部材は、第
１の中空孔を有し、第１の導波管に圧接される第１の導
体層と、第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接され
る第２の導体層と、第１、第２の導体層間に第１、第２
の中空孔間を塞ぐように挿入される第１、第２の誘電体
層の積層体と、第３の中空孔を有し、第１、第２の誘電
体層間に挿入される第３の導体層と、第１、第３の導体
層間を電気的に接続するように第１の誘電体層に設けら
れた第１のスルーホールと、第１のスルーホールとずれ
た位置に、第２、第３の導体層間を電気的に接続するよ
うに第２の誘電体層に設けられた第２のスルーホールと
を備えたので、一方の導波管の内壁から他方の導波管の
内壁に至るまでの電気的迂回路を短くできるため電気的
性能が向上し、また同時に導波管の気密性を維持できる
という効果がある。

【００２４】この発明にかかる導波管接続部材は、前記
第２のスルーホールが、前記第１のスルーホールに対
し、前記第１の中空孔の周方向にずれた位置に設けられ
るようにしたので、より電気的迂回路を短くできるとい
う効果がある。

【００２５】この発明にかかる導波管接続部材は、第１
の中空孔を有し、第１の導波管の開口部を取り囲む気密
用弾性部材を介在させて第１の導波管に圧接される第１
の導体層と、第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接
される第２の導体層と、第１、第２の導体層間に第１、
第２の中空孔間を塞ぐように挿入された気密用誘電体層
と、前記気密用弾性部材よりも前記開口部側に設けら
れ、第１、第２の導体層間を前記気密用誘電体層を貫い
て電気的に接続するとともに第１、第２の導波管間の気
密を保持するブラインドバイアホールとを備えたので、
ガスケットなどの気密用弾性部材の物理的寸法に電気的
迂回路の位置が制限されず、導波管内壁により近い位置
に電気的迂回路を配置できるという効果がある。

【００２６】この発明にかかる導波管接続部材は、第１
の中空孔を有し、第１の導波管の開口部を取り囲む気密
用弾性部材を介在させて第１の導波管に圧接される第１
の導体層と、第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接
される第２の導体層と、第１、第２の導体層間に第１、
第２の中空孔間を塞ぐように挿入された気密用誘電体層
と、前記気密用弾性部材よりも前記開口部側に設けら
れ、第１、第２の導体層間を前記気密用誘電体層を貫い
て電気的に接続するスルーホールと、前記スルーホール
を塞ぐように第１の導体層上に設けられた気密用誘電体
板とを備えたので、スルーホールにかかる圧力を気密用
板全体に分散させることができ、信頼性が上がるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例による導波管の気密接続構
造を示す部分断面斜視図である。

【図２】図１の正面図である。

【図３】図２のＩ−Ｉ間の断面図である。

【図４】この発明の他の実施例を示す導波管の気密接続
構造の部分断面斜視図である。

【図５】ダブルリッジ導波管の電気的迂回路の説明図で
ある。

【図６】誘電体板を使わないで導波管を接続した状態の
ＶＳＷＲを示す図である。

【図７】スルーホールを持つ誘電体板の厚さＬ2＝λ／
４０で導波管を接続した状態のＶＳＷＲを示す図であ
る。

【図８】スルーホールを持つ誘電体板の厚さＬ2＝λ／
２０で導波管を接続した状態のＶＳＷＲを示す図であ
る。

【図９】厚さ６０μｍのポリイミドフィルムで導波管を
接続した状態のＶＳＷＲを示す図である。

【図１０】この発明の他の実施例を示す導波管の気密接
続構造の部分断面斜視図である。

【図１１】この発明の他の実施例を示す導波管の気密接
続構造を有するアンテナの部分断面斜視図である。

【図１２】図１１の正面図である。

【図１３】図１２のＩ−Ｉ間の断面図である。

【図１４】この発明の他の実施例を示す導波管とアンテ
ナの気密接続構造を有するアンテナの部分断面斜視図で
ある。

【図１５】従来の導波管の気密接続構造を示す部分断面
斜視図である。

【符号の説明】

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、２、２ａ、２ｂ、２ｃ フラン
ジ ３、５、７、１６、１７ 導体層 ４、４ａ、６、１９ 誘電体層 １２、１２ａ、１３ ブラインドバイアホール １４ スルーホール １８ 端面スルーホール ２０ アンテナ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の中空孔を有し、第１の導波管に圧
   接される第１の導体層と、 第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接される第２の
   導体層と、 第１、第２の導体層間に第１、第２の中空孔間を塞ぐよ
   うに挿入される第１、第２の誘電体層の積層体と、 第３の中空孔を有し、第１、第２の誘電体層間に挿入さ
   れる第３の導体層と、 第１、第３の導体層間を電気的に接続するように第１の
   誘電体層に設けられた第１のスルーホールと、 第１のスルーホールとずれた位置に、第２、第３の導体
   層間を電気的に接続するように第２の誘電体層に設けら
   れた第２のスルーホールとを備えたことを特徴とする導
   波管接続部材。
2. 【請求項２】 前記第２のスルーホールは、前記第１の
   スルーホールに対し、前記第１の中空孔の周方向にずれ
   た位置に設けられることを特徴とする請求項１に記載の
   導波管接続部材。
3. 【請求項３】 第１の中空孔を有し、第１の導波管の開
   口部を取り囲む気密用弾性部材を介在させて第１の導波
   管に圧接される第１の導体層と、 第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接される第２の
   導体層と、 第１、第２の導体層間に第１、第２の中空孔間を塞ぐよ
   うに挿入された気密用誘電体層と、 前記気密用弾性部材よりも前記開口部側に設けられ、第
   １、第２の導体層間を前記気密用誘電体層を貫いて電気
   的に接続するとともに第１、第２の導波管間の気密を保
   持するブラインドバイアホールとを備えたことを特徴と
   する導波管接続部材。
4. 【請求項４】 第１の中空孔を有し、第１の導波管の開
   口部を取り囲む気密用弾性部材を介在させて第１の導波
   管に圧接される第１の導体層と、 第２の中空孔を有し、第２の導波管に圧接される第２の
   導体層と、 第１、第２の導体層間に第１、第２の中空孔間を塞ぐよ
   うに挿入された気密用誘電体層と、 前記気密用弾性部材よりも前記開口部側に設けられ、第
   １、第２の導体層間を前記気密用誘電体層を貫いて電気
   的に接続するスルーホールと、 前記スルーホールを塞ぐように第１の導体層上に設けら
   れた気密用誘電体板とを備えたことを特徴とする導波管
   接続部材。