JP3892339B2 - 曲り導波管 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯、ミリ波帯の伝送波の伝送路として利用され、特に伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、例えば著者・小口文一による「マイクロ波およびミリ波回路」（丸善、昭和３９年）の第３１４頁〜第３１５頁に記載されている方形導波管のＨ面曲りの斜視図である。ここに、磁界に平行な面内での曲りがＨ面曲がりといわれ、電界に平行な面内での曲りはＥ面曲りといわれている。図において、１は従来の曲り導波管、２は信号が入力される入力側直線部、３は入力側直線部２に接続されたＨ面曲り部、４はＨ面曲り部３に接続された出力側直線部、５は入力側直線部２とＨ面曲り部３の接続部、６はＨ面曲り部３と出力側直線部４の接続部である。
【０００３】
次に動作について説明する。従来の曲り導波管１において入力側直線部２に信号が入力すると、その信号はＨ面曲り部３で反射されることなく進行して出力側直線部４から出力する。即ち、従来の曲り導波管１のＨ面曲り部３の曲り角度は、入力側直線部２と出力側直線部４の相対角度を決定する。
【０００４】
このとき、入力側接続部５と出力側接続部６においてインピーダンスの不連続が生じる。この影響を減らすためには、入力側接続部５と出力側接続部６のインピーダンスの不連続を相互に打ち消すように、Ｈ面曲り部３の平均長をＨ面曲り部３の管内波長の半波長の整数倍として動作させればよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の曲り導波管１は以上のように構成されているので、入力側直線部２、曲り部３および出力側直線部４の断面形状を正方形とし、この曲り導波管１に電界方向が相互に直交する２つの偏波を入力した場合には、各偏波のＨ面曲り部３における管内波長が異なるため、これらの２つの偏波に対する同時に良好な反射特性を得ることが困難であるなどの課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、伝送波に対する反射特性を向上させることができる曲り導波管を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る曲り導波管は、伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管において、前記曲り部が前記伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有し、前記径路偏移部が、前記曲がり部の円弧状の外側の壁から内方に突出し、曲率半径が前記外側の壁の内面の曲率半径よりも大きい円弧状の内面を有する少なくとも１つのフィンであることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明に係る曲り導波管は、数が多い場合のフィンの内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係る曲り導波管は、伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管において、前記曲り部が前記伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有し、前記径路偏移部が、前記曲り部の円弧状の外側の壁から外方に膨出し、曲率半径が前記外側の壁の内面の曲率半径よりも小さい円弧状の内面を有する少なくとも１つの溝の底壁であることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係る曲り導波管は、数が多い場合の溝の底壁の内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１、図２および図３において、１０はアルミニウムなどの導電率の高い金属材料から形成された曲り導波管、１１は信号が入力される入力側直線部、１１ａは入力側直線部１１の入力端、１２は入力側直線部１１の出力端に接続された曲り部、１２ａは曲り部１２の円弧状に曲った外側の壁、１２ｂは曲り部１２の直角に曲った内側の壁、１２ｃは曲り部１２の平坦な上側の壁、１２ｄは曲り部１２の平坦な下側の壁、１３は曲り部１２の出力端に接続された出力側直線部、１３ａは出力側直線部１３の出力端、１４は入力側直線部１１と曲り部１２の接続部、１５は曲り部１２と出力側直線部１３の接続部である。
【００２３】
なお、曲り部１２の曲り角度は、入力側直線部１１と出力側直線部１３の相対角度を決定する。また、曲り導波管１０の断面形状は正方形とし、曲り導波管１０には方形導波管の基本モードであるＴＥ１０（ＴＥ１０）モードの電界方向が相互に直交する２つの偏波、つまり直交２偏波が入力するものとする。
【００２４】
ここで、１６は曲り部１２の外側の壁１２ａの内面から内方に向けて突設されたフィン（径路偏移部）である。フィン１６は平面形状が略三日月状とされ、外側の壁１２ａの内面の上下の中間にその長手が管軸に沿った方向を向くように設けられている。フィン１６の前端は入力側接続部１４まで延ばされ、後端は出力側接続部１５まで延ばされている。フィン１６の上面および下面は、それぞれ上側の壁１２ｃおよび下側の壁１２ｄに平行とされている。フィン１６の内面は円弧状とされ、フィン１６の内面の曲率半径は外側の壁１２ａの内面の曲率半径よりも大きくされている。
【００２５】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部１１から曲り部１２に入力すると、直交２偏波のうちの曲り部１２の外側の壁１２ａに平行な電界方向を有する偏波、つまり垂直偏波の電界成分はフィン１６の上面および下面に垂直であるので、フィン１６の影響を受けることが少ない。
【００２６】
一方、直交２偏波のうちの曲り部１２の外側の壁１２ａに垂直な電界方向を有する偏波、つまり水平偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けて中央に集中し、フィン１６を壁面として進行する。このため、曲り部１２における水平偏波の行路長が等価的に短くなる。したがって、外側の壁１２ａの内面の曲率半径とフィン１６の内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長が管内波長の半波長の整数倍になる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態１によれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることにより、入力側接続部１４における反射波と出力側接続部１５における反射波が互いに逆位相となり、反射波の影響を打ち消すことができる。すなわち、入力側接続部１４と出力側接続部１５におけるインピーダンスの不連続の発生を防止し、直交２偏波に対する良好な反射特性を有する曲り導波管１０を得ることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図４および図５において、２０は実施の形態１の曲り導波管１０と同様な材料から形成された曲り導波管、２１は実施の形態１の入力側直線部１１と同様な入力側直線部、２２は実施の形態１の曲り部１２とは異なる構造の曲り部、２２ａは曲り部２２の円弧状に曲った外側の壁、２２ｂは曲り部２２の直角に曲った内側の壁、２２ｃは曲り部２２の平坦な上側の壁、２２ｄは曲り部２２の平坦な下側の壁、２３は実施の形態１の出力側直線部１３と同様な出力側直線部、２４は入力側直線部２１と曲り部２２の接続部、２５は曲り部２２と出力側直線部２３の接続部である。
【００２９】
そして、２６，２６は曲り部２２の外側の壁２２ａの内面に設けられたフィン（径路偏移部）である。２つのフィン２６，２６は同形状とされ、上下方向に間隔をおいて設けられている。各フィン２６は実施の形態１のフィン１６とほぼ同様な形状とされ、実施の形態１と同様な向きで設けられている。ただし、各フィン２６の内面の曲率半径は実施の形態１と同様に外側の壁２２ａの内面の曲率半径よりも大きくされているが、実施の形態１のフィン１６の内面の曲率半径よりは小さくされている。この曲り導波管２０のその他の構成と機能は、実施の形態１の曲り導波管１０と同様である。なお、フィン２６の数は３つ以上であっても構わない。
【００３０】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部２１から曲り部２２に入力すると、垂直偏波の電界成分はフィン２６，２６の影響をあまり受けずに進行する。一方、水平偏波の電界成分はフィン２６，２６の影響を受けて中央に集中し、フィン２６，２６を壁面として進行する。このため、等価的に水平偏波の行路長が短くなる。したがって、外側の壁２２ａの内面の曲率半径とフィン２６，２６の内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることができる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態２によれば、曲り部２２に２つのフィン２６を設けることにより、各フィン２６の内面の曲率半径を実施の形態１のフィン１６の内面の曲率半径ほど大きくすることなく水平偏波の行路長を短くすることができる。したがって、垂直偏波の反射特性を劣化させずに水平偏波の反射特性を向上させることができ、直交２偏波に対する実施の形態１の曲り導波管１０よりも高い反射特性を有する曲り導波管２０を得ることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６、図７および図８において、３０は実施の形態１と同様な材料から形成された曲り導波管、３１は実施の形態１の入力側直線部１１と同様な入力側直線部、３２は実施の形態１とは異なる構造の曲り部、３２ａは曲り部３２の円弧状に曲った外側の壁、３２ｂは曲り部３２の直角に曲った内側の壁、３２ｃは曲り部３２の平坦な上側の壁、３２ｄは曲り部３２の平坦な下側の壁、３３は実施の形態１の出力側直線部１３と同様な出力側直線部、３４は入力側直線部３１と曲り部３２の接続部、３５は曲り部３２と出力側直線部３３の接続部である。
【００３３】
そして、３６は曲り部３２の外側の壁３２ａに設けられた溝である。溝３６の空間の平面形状は略三日月状とされ、溝３６は外側の壁３２ａの上下の中間にその長手が管軸に沿った方向を向くように設けられ、溝３６の底壁（径路偏移部）３６ａは外側の壁３２ａから外側に膨出されている。溝３６の前端は入力側接続部３４まで延ばされ、後端は出力側接続部３５まで延ばされている。溝３６の底壁３６ａの内面は円弧状とされ、溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径は外側の壁３２ａの内面の曲率半径よりも小さくされている。この曲り導波管３０のその他の構成と機能は、実施の形態１の曲り導波管１０と同様である。
【００３４】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部３１から曲り部３２に入力すると、水平偏波の電界成分は溝３６の影響をあまり受けずに進行する。一方、垂直偏波の電界成分は溝３６の内部に集中し、等価的に垂直偏波の行路長が長くなる。したがって、外側の壁３２ａの内面の曲率半径と溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長が管内波長の半波長の整数倍になる。
【００３５】
以上のように、この実施の形態３によれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることにより、入力側接続部３４における反射波と出力側接続部３５における反射波とが互いに逆位相となり、反射波の影響を打ち消すことができる。したがって、直交２偏波に対する良好な反射特性を有するうえに、実施の形態１の曲り導波管１０よりも加工が容易で耐電力性にも優れた曲り導波管３０を得ることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図９および図１０において、４０は実施の形態３の曲り導波管３０と同様な材料から形成された曲り導波管、４１は実施の形態３の入力側直線部３１と同様な入力側直線部、４２は実施の形態３の曲り部３２とは異なる構造の曲り部、４２ａは曲り部４２の円弧状に曲った外側の壁、４２ｂは曲り部４２の直角に曲った内側の壁、４２ｃは曲り部４２の平坦な上側の壁、４２ｄは曲り部４２の平坦な下側の壁、４３は実施の形態３の出力側直線部３３と同様な出力側直線部、４４は入力側直線部４１と曲り部４２の接続部、４５は曲り部４２と出力側直線部４３の接続部である。
【００３７】
そして、４６，４６は曲り部４２の外側の壁４２ａに設けられた溝である。２つの溝４６，４６は同形状とされ、上下方向に間隔をおいて設けられている。各溝４６は実施の形態３の溝４６とほぼ同様な形状とされ、実施の形態３と同様な向きで設けられている。ただし、各溝４６の底壁（径路偏移部）４６ａの内面の曲率半径は実施の形態３と同様に外側の壁４２ａの内面の曲率半径よりも小さくされているが、実施の形態３の溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径よりは大きくされている。この曲り導波管４０のその他の構成と機能は、実施の形態３の曲り導波管３０と同様である。なお、溝４６の数は３つ以上であっても構わない。
【００３８】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部４１から曲り部４２に入力すると、水平偏波の電界成分は溝４６，４６の影響をあまり受けずに進行する。一方、垂直偏波の電界成分は溝４６，４６の内部に集中し、等価的に垂直偏波の行路長が長くなる。したがって、曲り部４２の外側の壁４２ａの内面の曲率半径と溝４６の底壁４６ａの内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を両偏波の半波長の整数倍にすることができる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態４によれば、溝４６の底壁４６ａの内面の曲率半径を実施の形態３の溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径ほど小さくせずに、水平偏波の行路長を長くすることができる。したがって、垂直偏波の反射特性を劣化させることなく水平偏波の反射特性を向上させることができる曲り導波管４０を得ることができる。
【００４０】
参考例１．
図１１および図１２において、５０は実施の形態３の曲り導波管３０と同様な材料から形成された曲り導波管、５１は実施の形態３の入力側直線部３１と同様な入力側直線部、５２は実施の形態３の曲り部３２とは異なる構造の曲り部、５２ａは曲り部５２の円弧状に曲った外側の壁、５２ｂは曲り部５２の直角に曲った内側の壁、５２ｃは曲り部５２の平坦な上側の壁、５２ｄは曲り部１２の平坦な下側の壁、５３は実施の形態３の出力側直線部３３と同様な出力側直線部、５４は入力側直線部５１と曲り部５２の接続部、５５は曲り部５２と出力側直線部５３の接続部である。
【００４１】
そして、５６は上側の壁５２ｃに設けられた溝である。溝５６は上側の壁５２ｃの左右の中間にその長手が外側の壁５２ａに沿う円弧状に設けられ、溝５６の底を形成する壁（径路偏移部）５６ａは上側の壁５２ｃから外側に膨出されている。溝５６の底を形成する底壁５６ａの内面は平坦とされ、溝５６の前端は入力側接続部５４まで延ばされ、後端出力側接続部５５まで延ばされている。この曲り導波管５０のその他の構成と機能は、実施の形態３の曲り導波管３０と同様である。
【００４２】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部５１から曲り部５２に入力すると、水平偏波の電界成分は溝５６の内部に集中し、等価的に曲り部５２の縦幅が長くなり、管内波長が短くなる。したがって、曲り部５２の外側の壁５２ａの内面の曲率半径と溝５６の幅や深さを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の行路長の管内波長が等しくなり、行路長が両偏波の半波長の整数倍になる。
【００４３】
以上のように、この参考例１によれば、垂直偏波と水平偏波の行路長を両偏波の半波長の整数倍にすることにより、入力側接続部５４における反射波と出力側接続部５５における反射波とが互いに逆位相となり、反射波の影響を打ち消すことができ、直交２偏波に対する良好な反射特性を有する曲り導波管５０を得ることができる。
【００４４】
参考例２．
図１３において、６０は実施の形態１と同様な２つの曲げ導波管１０が連結部１７において連結されて成る曲げ導波管であり、双方の曲げ導波管１０はそれぞれの曲り部１２の外側の壁１２ａが直交するように連結されている。したがって、一方のフィン１６の内面は水平方向に向けられ、他方のフィン１６の内面は垂直方向に向けられている。曲り導波管６０のその他の構成と機能は実施の形態１の曲り導波管１０と同様である。
【００４５】
次に動作について説明する。
直交２偏波が一方の曲り導波管１０の入力側直線部１１から曲り部１２に入力すると、実施の形態１の場合と同様に垂直偏波の電界成分はフィン１６の影響をあまり受けずに進行するが、水平偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けて中央に集中し、等価的に水平偏波の行路長が短くなる。
【００４６】
そして、一方の曲り導波管１０の出力側直線部１３から出力した直交２偏波が他方の導波管１０の入力側直線部１１から曲り部１２に入力すると、水平偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けずに進行するが、垂直偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けて中央に集中し、等価的に垂直偏波の行路長が短くなる。したがって、曲り導波管６０では直交２偏波の行路長が等しくなる。
【００４７】
以上のように、参考例２によれば、２つの曲り導波管１０，１０を曲り部１２の外側の壁１２ａが直交するように接続することにより、直交２偏波が同じ行路長を持つようになるので、直交２偏波に対する同じ通過位相を持つ曲り導波管６０を得ることができる。
【００４８】
なお、上述の実施の形態１〜４および参考例１、２では曲り導波管１０，２０，３０，４０，５０，６０の断面形状を正方形として説明したが、それらは長方形または円形であってもよい。また、フィン１６，２６や溝３６，４６，５６を管軸に沿った方向に連続する形状としたが、不連続すなわち離散した形状であっても構わない。さらに、実施の形態１，２ではフィン１６，２６をそれぞれ外側の壁１２ａ，２２ａに設けたが、上側の壁１２ｃ，２２ｃ、下側の壁１２ｄ，２２ｄに設けることもできる。この場合に、フィン１６，２６の側面は曲り部１２，２２の外側の壁１２ａ，２２ａの内面に平行とする。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、曲り部が伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有する構成としたので、伝送波の行路長を等価的に変化させることができる。したがって、周壁の曲率半径と径路偏移部の曲率半径を所定値に設定することにより、伝送波の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることができ、伝送波に対する良好な反射特性を得ることができるという効果がある。
【００５２】
この発明によれば、径路偏移部が曲り部の周壁から内方に突出する少なくとも１つのフィンである構成としたので、フィンの内面に垂直な偏波の行路長を短くすることができるという効果がある。
【００５３】
この発明によれば、フィンが曲り部の円弧状の外側の壁から内方に突出し、円弧状の内面を有する構成としたので、フィンの内面に垂直な偏波の行路長を短くすることができるという効果がある。
【００５４】
この発明によれば、フィンの内面の曲率半径が外側の壁の内面の曲率半径よりも大きい構成としたので、フィンの内面を外側の壁から内方に突出させることができるという効果がある。
【００５５】
この発明によれば、数が多い場合のフィンの内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも小さい構成としたので、数が多い場合のフィンの加工を容易にするとともに、耐電力性を向上させることができるという効果がある。
【００５７】
この発明によれば、径路偏移部が曲り部の周壁から外方に膨出する少なくとも１つの溝の底壁である構成としたので、溝の底壁の内面に垂直な偏波の行路長を長くすることができるという効果がある。
【００５８】
この発明によれば、溝の底壁が曲り部の円弧状の外側の壁から外方に膨出し、円弧状の内面を有する構成としたので、溝の底壁の内面に垂直な偏波の行路長を長くすることができという効果がある。
【００５９】
この発明によれば、溝の底壁の内面の曲率半径が外側の壁の内面の曲率半径よりも小さい構成としたので、溝の底壁の内面を外側の壁の内面よりも外方に膨出させることができるという効果がある。
【００６０】
この発明によれば、数が多い場合の溝の底壁の内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも大きい構成としたので、数が多い場合の溝の加工を容易にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による曲り導波管の斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による曲り導波管の縦断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による曲り導波管の斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による曲り導波管の斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による曲り導波管の縦断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態３による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による曲り導波管の斜視図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図１１】 この発明の参考例１による曲り導波管の斜視図である。
【図１２】 この発明の参考例１による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図１３】 この発明の参考例２による曲り導波管の斜視図である。
【図１４】 従来の技術の曲げ導波管の斜視図である。
【発明の属する技術分野】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯、ミリ波帯の伝送波の伝送路として利用され、特に伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１４は、例えば著者・小口文一による「マイクロ波およびミリ波回路」（丸善、昭和３９年）の第３１４頁〜第３１５頁に記載されている方形導波管のＨ面曲りの斜視図である。ここに、磁界に平行な面内での曲りがＨ面曲がりといわれ、電界に平行な面内での曲りはＥ面曲りといわれている。図において、１は従来の曲り導波管、２は信号が入力される入力側直線部、３は入力側直線部２に接続されたＨ面曲り部、４はＨ面曲り部３に接続された出力側直線部、５は入力側直線部２とＨ面曲り部３の接続部、６はＨ面曲り部３と出力側直線部４の接続部である。
【０００３】
次に動作について説明する。従来の曲り導波管１において入力側直線部２に信号が入力すると、その信号はＨ面曲り部３で反射されることなく進行して出力側直線部４から出力する。即ち、従来の曲り導波管１のＨ面曲り部３の曲り角度は、入力側直線部２と出力側直線部４の相対角度を決定する。
【０００４】
このとき、入力側接続部５と出力側接続部６においてインピーダンスの不連続が生じる。この影響を減らすためには、入力側接続部５と出力側接続部６のインピーダンスの不連続を相互に打ち消すように、Ｈ面曲り部３の平均長をＨ面曲り部３の管内波長の半波長の整数倍として動作させればよい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の曲り導波管１は以上のように構成されているので、入力側直線部２、曲り部３および出力側直線部４の断面形状を正方形とし、この曲り導波管１に電界方向が相互に直交する２つの偏波を入力した場合には、各偏波のＨ面曲り部３における管内波長が異なるため、これらの２つの偏波に対する同時に良好な反射特性を得ることが困難であるなどの課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、伝送波に対する反射特性を向上させることができる曲り導波管を得ることを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る曲り導波管は、伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管において、前記曲り部が前記伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有し、前記径路偏移部が、前記曲がり部の円弧状の外側の壁から内方に突出し、曲率半径が前記外側の壁の内面の曲率半径よりも大きい円弧状の内面を有する少なくとも１つのフィンであることを特徴とするものである。
【０００８】
この発明に係る曲り導波管は、数が多い場合のフィンの内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも小さいことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明に係る曲り導波管は、伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管において、前記曲り部が前記伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有し、前記径路偏移部が、前記曲り部の円弧状の外側の壁から外方に膨出し、曲率半径が前記外側の壁の内面の曲率半径よりも小さい円弧状の内面を有する少なくとも１つの溝の底壁であることを特徴とするものである。
【００１０】
この発明に係る曲り導波管は、数が多い場合の溝の底壁の内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも大きいことを特徴とするものである。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の一形態を説明する。
実施の形態１．
図１、図２および図３において、１０はアルミニウムなどの導電率の高い金属材料から形成された曲り導波管、１１は信号が入力される入力側直線部、１１ａは入力側直線部１１の入力端、１２は入力側直線部１１の出力端に接続された曲り部、１２ａは曲り部１２の円弧状に曲った外側の壁、１２ｂは曲り部１２の直角に曲った内側の壁、１２ｃは曲り部１２の平坦な上側の壁、１２ｄは曲り部１２の平坦な下側の壁、１３は曲り部１２の出力端に接続された出力側直線部、１３ａは出力側直線部１３の出力端、１４は入力側直線部１１と曲り部１２の接続部、１５は曲り部１２と出力側直線部１３の接続部である。
【００２３】
なお、曲り部１２の曲り角度は、入力側直線部１１と出力側直線部１３の相対角度を決定する。また、曲り導波管１０の断面形状は正方形とし、曲り導波管１０には方形導波管の基本モードであるＴＥ１０（ＴＥ１０）モードの電界方向が相互に直交する２つの偏波、つまり直交２偏波が入力するものとする。
【００２４】
ここで、１６は曲り部１２の外側の壁１２ａの内面から内方に向けて突設されたフィン（径路偏移部）である。フィン１６は平面形状が略三日月状とされ、外側の壁１２ａの内面の上下の中間にその長手が管軸に沿った方向を向くように設けられている。フィン１６の前端は入力側接続部１４まで延ばされ、後端は出力側接続部１５まで延ばされている。フィン１６の上面および下面は、それぞれ上側の壁１２ｃおよび下側の壁１２ｄに平行とされている。フィン１６の内面は円弧状とされ、フィン１６の内面の曲率半径は外側の壁１２ａの内面の曲率半径よりも大きくされている。
【００２５】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部１１から曲り部１２に入力すると、直交２偏波のうちの曲り部１２の外側の壁１２ａに平行な電界方向を有する偏波、つまり垂直偏波の電界成分はフィン１６の上面および下面に垂直であるので、フィン１６の影響を受けることが少ない。
【００２６】
一方、直交２偏波のうちの曲り部１２の外側の壁１２ａに垂直な電界方向を有する偏波、つまり水平偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けて中央に集中し、フィン１６を壁面として進行する。このため、曲り部１２における水平偏波の行路長が等価的に短くなる。したがって、外側の壁１２ａの内面の曲率半径とフィン１６の内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長が管内波長の半波長の整数倍になる。
【００２７】
以上のように、この実施の形態１によれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることにより、入力側接続部１４における反射波と出力側接続部１５における反射波が互いに逆位相となり、反射波の影響を打ち消すことができる。すなわち、入力側接続部１４と出力側接続部１５におけるインピーダンスの不連続の発生を防止し、直交２偏波に対する良好な反射特性を有する曲り導波管１０を得ることができる。
【００２８】
実施の形態２．
図４および図５において、２０は実施の形態１の曲り導波管１０と同様な材料から形成された曲り導波管、２１は実施の形態１の入力側直線部１１と同様な入力側直線部、２２は実施の形態１の曲り部１２とは異なる構造の曲り部、２２ａは曲り部２２の円弧状に曲った外側の壁、２２ｂは曲り部２２の直角に曲った内側の壁、２２ｃは曲り部２２の平坦な上側の壁、２２ｄは曲り部２２の平坦な下側の壁、２３は実施の形態１の出力側直線部１３と同様な出力側直線部、２４は入力側直線部２１と曲り部２２の接続部、２５は曲り部２２と出力側直線部２３の接続部である。
【００２９】
そして、２６，２６は曲り部２２の外側の壁２２ａの内面に設けられたフィン（径路偏移部）である。２つのフィン２６，２６は同形状とされ、上下方向に間隔をおいて設けられている。各フィン２６は実施の形態１のフィン１６とほぼ同様な形状とされ、実施の形態１と同様な向きで設けられている。ただし、各フィン２６の内面の曲率半径は実施の形態１と同様に外側の壁２２ａの内面の曲率半径よりも大きくされているが、実施の形態１のフィン１６の内面の曲率半径よりは小さくされている。この曲り導波管２０のその他の構成と機能は、実施の形態１の曲り導波管１０と同様である。なお、フィン２６の数は３つ以上であっても構わない。
【００３０】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部２１から曲り部２２に入力すると、垂直偏波の電界成分はフィン２６，２６の影響をあまり受けずに進行する。一方、水平偏波の電界成分はフィン２６，２６の影響を受けて中央に集中し、フィン２６，２６を壁面として進行する。このため、等価的に水平偏波の行路長が短くなる。したがって、外側の壁２２ａの内面の曲率半径とフィン２６，２６の内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることができる。
【００３１】
以上のように、この実施の形態２によれば、曲り部２２に２つのフィン２６を設けることにより、各フィン２６の内面の曲率半径を実施の形態１のフィン１６の内面の曲率半径ほど大きくすることなく水平偏波の行路長を短くすることができる。したがって、垂直偏波の反射特性を劣化させずに水平偏波の反射特性を向上させることができ、直交２偏波に対する実施の形態１の曲り導波管１０よりも高い反射特性を有する曲り導波管２０を得ることができる。
【００３２】
実施の形態３．
図６、図７および図８において、３０は実施の形態１と同様な材料から形成された曲り導波管、３１は実施の形態１の入力側直線部１１と同様な入力側直線部、３２は実施の形態１とは異なる構造の曲り部、３２ａは曲り部３２の円弧状に曲った外側の壁、３２ｂは曲り部３２の直角に曲った内側の壁、３２ｃは曲り部３２の平坦な上側の壁、３２ｄは曲り部３２の平坦な下側の壁、３３は実施の形態１の出力側直線部１３と同様な出力側直線部、３４は入力側直線部３１と曲り部３２の接続部、３５は曲り部３２と出力側直線部３３の接続部である。
【００３３】
そして、３６は曲り部３２の外側の壁３２ａに設けられた溝である。溝３６の空間の平面形状は略三日月状とされ、溝３６は外側の壁３２ａの上下の中間にその長手が管軸に沿った方向を向くように設けられ、溝３６の底壁（径路偏移部）３６ａは外側の壁３２ａから外側に膨出されている。溝３６の前端は入力側接続部３４まで延ばされ、後端は出力側接続部３５まで延ばされている。溝３６の底壁３６ａの内面は円弧状とされ、溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径は外側の壁３２ａの内面の曲率半径よりも小さくされている。この曲り導波管３０のその他の構成と機能は、実施の形態１の曲り導波管１０と同様である。
【００３４】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部３１から曲り部３２に入力すると、水平偏波の電界成分は溝３６の影響をあまり受けずに進行する。一方、垂直偏波の電界成分は溝３６の内部に集中し、等価的に垂直偏波の行路長が長くなる。したがって、外側の壁３２ａの内面の曲率半径と溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長が管内波長の半波長の整数倍になる。
【００３５】
以上のように、この実施の形態３によれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることにより、入力側接続部３４における反射波と出力側接続部３５における反射波とが互いに逆位相となり、反射波の影響を打ち消すことができる。したがって、直交２偏波に対する良好な反射特性を有するうえに、実施の形態１の曲り導波管１０よりも加工が容易で耐電力性にも優れた曲り導波管３０を得ることができる。
【００３６】
実施の形態４．
図９および図１０において、４０は実施の形態３の曲り導波管３０と同様な材料から形成された曲り導波管、４１は実施の形態３の入力側直線部３１と同様な入力側直線部、４２は実施の形態３の曲り部３２とは異なる構造の曲り部、４２ａは曲り部４２の円弧状に曲った外側の壁、４２ｂは曲り部４２の直角に曲った内側の壁、４２ｃは曲り部４２の平坦な上側の壁、４２ｄは曲り部４２の平坦な下側の壁、４３は実施の形態３の出力側直線部３３と同様な出力側直線部、４４は入力側直線部４１と曲り部４２の接続部、４５は曲り部４２と出力側直線部４３の接続部である。
【００３７】
そして、４６，４６は曲り部４２の外側の壁４２ａに設けられた溝である。２つの溝４６，４６は同形状とされ、上下方向に間隔をおいて設けられている。各溝４６は実施の形態３の溝４６とほぼ同様な形状とされ、実施の形態３と同様な向きで設けられている。ただし、各溝４６の底壁（径路偏移部）４６ａの内面の曲率半径は実施の形態３と同様に外側の壁４２ａの内面の曲率半径よりも小さくされているが、実施の形態３の溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径よりは大きくされている。この曲り導波管４０のその他の構成と機能は、実施の形態３の曲り導波管３０と同様である。なお、溝４６の数は３つ以上であっても構わない。
【００３８】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部４１から曲り部４２に入力すると、水平偏波の電界成分は溝４６，４６の影響をあまり受けずに進行する。一方、垂直偏波の電界成分は溝４６，４６の内部に集中し、等価的に垂直偏波の行路長が長くなる。したがって、曲り部４２の外側の壁４２ａの内面の曲率半径と溝４６の底壁４６ａの内面の曲率半径とを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の双方の行路長を両偏波の半波長の整数倍にすることができる。
【００３９】
以上のように、この実施の形態４によれば、溝４６の底壁４６ａの内面の曲率半径を実施の形態３の溝３６の底壁３６ａの内面の曲率半径ほど小さくせずに、水平偏波の行路長を長くすることができる。したがって、垂直偏波の反射特性を劣化させることなく水平偏波の反射特性を向上させることができる曲り導波管４０を得ることができる。
【００４０】
参考例１．
図１１および図１２において、５０は実施の形態３の曲り導波管３０と同様な材料から形成された曲り導波管、５１は実施の形態３の入力側直線部３１と同様な入力側直線部、５２は実施の形態３の曲り部３２とは異なる構造の曲り部、５２ａは曲り部５２の円弧状に曲った外側の壁、５２ｂは曲り部５２の直角に曲った内側の壁、５２ｃは曲り部５２の平坦な上側の壁、５２ｄは曲り部１２の平坦な下側の壁、５３は実施の形態３の出力側直線部３３と同様な出力側直線部、５４は入力側直線部５１と曲り部５２の接続部、５５は曲り部５２と出力側直線部５３の接続部である。
【００４１】
そして、５６は上側の壁５２ｃに設けられた溝である。溝５６は上側の壁５２ｃの左右の中間にその長手が外側の壁５２ａに沿う円弧状に設けられ、溝５６の底を形成する壁（径路偏移部）５６ａは上側の壁５２ｃから外側に膨出されている。溝５６の底を形成する底壁５６ａの内面は平坦とされ、溝５６の前端は入力側接続部５４まで延ばされ、後端出力側接続部５５まで延ばされている。この曲り導波管５０のその他の構成と機能は、実施の形態３の曲り導波管３０と同様である。
【００４２】
次に動作について説明する。
直交２偏波が入力側直線部５１から曲り部５２に入力すると、水平偏波の電界成分は溝５６の内部に集中し、等価的に曲り部５２の縦幅が長くなり、管内波長が短くなる。したがって、曲り部５２の外側の壁５２ａの内面の曲率半径と溝５６の幅や深さを所定値に設定すれば、垂直偏波と水平偏波の行路長の管内波長が等しくなり、行路長が両偏波の半波長の整数倍になる。
【００４３】
以上のように、この参考例１によれば、垂直偏波と水平偏波の行路長を両偏波の半波長の整数倍にすることにより、入力側接続部５４における反射波と出力側接続部５５における反射波とが互いに逆位相となり、反射波の影響を打ち消すことができ、直交２偏波に対する良好な反射特性を有する曲り導波管５０を得ることができる。
【００４４】
参考例２．
図１３において、６０は実施の形態１と同様な２つの曲げ導波管１０が連結部１７において連結されて成る曲げ導波管であり、双方の曲げ導波管１０はそれぞれの曲り部１２の外側の壁１２ａが直交するように連結されている。したがって、一方のフィン１６の内面は水平方向に向けられ、他方のフィン１６の内面は垂直方向に向けられている。曲り導波管６０のその他の構成と機能は実施の形態１の曲り導波管１０と同様である。
【００４５】
次に動作について説明する。
直交２偏波が一方の曲り導波管１０の入力側直線部１１から曲り部１２に入力すると、実施の形態１の場合と同様に垂直偏波の電界成分はフィン１６の影響をあまり受けずに進行するが、水平偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けて中央に集中し、等価的に水平偏波の行路長が短くなる。
【００４６】
そして、一方の曲り導波管１０の出力側直線部１３から出力した直交２偏波が他方の導波管１０の入力側直線部１１から曲り部１２に入力すると、水平偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けずに進行するが、垂直偏波の電界成分はフィン１６の影響を受けて中央に集中し、等価的に垂直偏波の行路長が短くなる。したがって、曲り導波管６０では直交２偏波の行路長が等しくなる。
【００４７】
以上のように、参考例２によれば、２つの曲り導波管１０，１０を曲り部１２の外側の壁１２ａが直交するように接続することにより、直交２偏波が同じ行路長を持つようになるので、直交２偏波に対する同じ通過位相を持つ曲り導波管６０を得ることができる。
【００４８】
なお、上述の実施の形態１〜４および参考例１、２では曲り導波管１０，２０，３０，４０，５０，６０の断面形状を正方形として説明したが、それらは長方形または円形であってもよい。また、フィン１６，２６や溝３６，４６，５６を管軸に沿った方向に連続する形状としたが、不連続すなわち離散した形状であっても構わない。さらに、実施の形態１，２ではフィン１６，２６をそれぞれ外側の壁１２ａ，２２ａに設けたが、上側の壁１２ｃ，２２ｃ、下側の壁１２ｄ，２２ｄに設けることもできる。この場合に、フィン１６，２６の側面は曲り部１２，２２の外側の壁１２ａ，２２ａの内面に平行とする。
【００４９】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、曲り部が伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有する構成としたので、伝送波の行路長を等価的に変化させることができる。したがって、周壁の曲率半径と径路偏移部の曲率半径を所定値に設定することにより、伝送波の行路長を管内波長の半波長の整数倍にすることができ、伝送波に対する良好な反射特性を得ることができるという効果がある。
【００５２】
この発明によれば、径路偏移部が曲り部の周壁から内方に突出する少なくとも１つのフィンである構成としたので、フィンの内面に垂直な偏波の行路長を短くすることができるという効果がある。
【００５３】
この発明によれば、フィンが曲り部の円弧状の外側の壁から内方に突出し、円弧状の内面を有する構成としたので、フィンの内面に垂直な偏波の行路長を短くすることができるという効果がある。
【００５４】
この発明によれば、フィンの内面の曲率半径が外側の壁の内面の曲率半径よりも大きい構成としたので、フィンの内面を外側の壁から内方に突出させることができるという効果がある。
【００５５】
この発明によれば、数が多い場合のフィンの内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも小さい構成としたので、数が多い場合のフィンの加工を容易にするとともに、耐電力性を向上させることができるという効果がある。
【００５７】
この発明によれば、径路偏移部が曲り部の周壁から外方に膨出する少なくとも１つの溝の底壁である構成としたので、溝の底壁の内面に垂直な偏波の行路長を長くすることができるという効果がある。
【００５８】
この発明によれば、溝の底壁が曲り部の円弧状の外側の壁から外方に膨出し、円弧状の内面を有する構成としたので、溝の底壁の内面に垂直な偏波の行路長を長くすることができという効果がある。
【００５９】
この発明によれば、溝の底壁の内面の曲率半径が外側の壁の内面の曲率半径よりも小さい構成としたので、溝の底壁の内面を外側の壁の内面よりも外方に膨出させることができるという効果がある。
【００６０】
この発明によれば、数が多い場合の溝の底壁の内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも大きい構成としたので、数が多い場合の溝の加工を容易にすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明の実施の形態１による曲り導波管の斜視図である。
【図２】 この発明の実施の形態１による曲り導波管の縦断面図である。
【図３】 この発明の実施の形態１による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図４】 この発明の実施の形態２による曲り導波管の斜視図である。
【図５】 この発明の実施の形態２による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図６】 この発明の実施の形態３による曲り導波管の斜視図である。
【図７】 この発明の実施の形態３による曲り導波管の縦断面図である。
【図８】 この発明の実施の形態３による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図９】 この発明の実施の形態４による曲り導波管の斜視図である。
【図１０】 この発明の実施の形態４による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図１１】 この発明の参考例１による曲り導波管の斜視図である。
【図１２】 この発明の参考例１による曲り導波管の曲り部の横断面図である。
【図１３】 この発明の参考例２による曲り導波管の斜視図である。
【図１４】 従来の技術の曲げ導波管の斜視図である。
Claims (4)
- 伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管において、前記曲り部が前記伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有し、
前記径路偏移部が、前記曲がり部の円弧状の外側の壁から内方に突出し、曲率半径が前記外側の壁の内面の曲率半径よりも大きい円弧状の内面を有する少なくとも１つのフィンであることを特徴とする曲り導波管。 - 数が多い場合のフィンの内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも小さいことを特徴とする請求項１記載の曲り導波管。
- 伝送波を曲げるための円弧状の曲り部を有する曲り導波管において、前記曲り部が前記伝送波の径路を偏移させるための径路偏移部を有し、
前記径路偏移部が、前記曲り部の円弧状の外側の壁から外方に膨出し、曲率半径が前記外側の壁の内面の曲率半径よりも小さい円弧状の内面を有する少なくとも１つの溝の底壁であることを特徴とする曲り導波管。 - 数が多い場合の溝の底壁の内面の曲率半径が、数が少ない場合の曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の曲り導波管。
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