JP4047504B2

JP4047504B2 - ロータリジョイント

Info

Publication number: JP4047504B2
Application number: JP31820699A
Authority: JP
Inventors: 宜一松井
Original assignee: Ｄｘアンテナ株式会社
Priority date: 1999-11-09
Filing date: 1999-11-09
Publication date: 2008-02-13
Anticipated expiration: 2019-11-09
Also published as: JP2001136001A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば回転するアンテナ等からの高周波信号を伝送するために使用するロータリジョイントに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ロータリジョイントとしては、例えば２つの同軸型コネクタの中心導体が容量結合するように、これら同軸型コネクタを相対回転可能に結合したものがあった。両コネクタが相対回転しても、結合容量の変化が少なくなるように両コネクタの中心導体の先端には、それぞれスパイラルコイルが設けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のようなロータリジョイントでは、両コネクタの中心導体の先端にスパイラルコイルを設けなければならず、その構成が複雑になっていた。また、容量結合を使用しているので、使用周波数が低く、例えば１ＧＨｚ帯程度の周波数でしか使用することができなかった。
【０００４】
本発明は、簡単な構成で、かつ高い周波数でも損失が少なく使用することができるロータリジョイントを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の一態様のロータリジョイントは、第１乃至第３の部材を有している。第１の部材は、例えば矩形状または円板状のような平板状である。第２の部材は、一面側に開口した凹所を有している。この凹所が第１の部材によって閉塞されてキャビティが形成されている。第１の部材の中心軸が前記キャビティ内を通っている。第３の部材は、第２の部材が前記中心軸の回りに回転可能なように、第１の部材と共同して第２の部材を挟んでいる。第１の部材と第３の部材とは、着脱可能に結合手段によって結合されている。第１の部材に第１のプローブが取り付けられている。第１のプローブは、第１の部材側から前記中心軸を通って前記キャビティ内に侵入している。第２の部材に第２のプローブが取り付けられている。第２のプローブは、第２の部材側から前記キャビティ内に第１のプローブと平行に侵入している。
【００１０】
このロータリジョイントは、第２の部材側に取り付けられたアンテナが回転可能であって、かつ第１及び第２のプローブ間において少ない損失で高い周波数の信号を伝送することができる。しかも、キャビティの１つの面だけが第１の部材によって構成されており、他の面は第２の部材によって構成されている。従って、第２の部材を前記中心軸の回りに回転させても、キャビティの形状が崩れることがない。また、第２の部材が回転可能なように、第３の部材が設けられているので、第２の部材を容易に回転させることができる。
【００１１】
前記第３の部材は、前記中心軸上に中心がある円形の凹所を有している。この凹所に面接触している接触部を第２の部材が有している。凹所は、接触部が接触する窪みとすることもできるし、接触部が接触する貫通孔とすることもできる。接触部が凹所と接触して、回転の案内を行うので、第２の部材の回転を容易に行うことができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施の態様のロータリジョイント１は、例えばＸバンド（８乃至１２．４ＧＨｚ）またはＫｕバンド（１２．４ＧＨｚ乃至１８ＧＨｚ）の周波数帯の信号、具体的には１１．７ＧＨｚ乃至１２ＧＨｚの衛星放送の受信周波数帯の信号を伝送する場合に使用されるものである。このロータリジョイント１は、図１及び図２に示すように、第１乃至第３の部材２、４、６を有している。
【００１３】
第１の部材２は、導電金属製の平板状、例えば円板状のものである。第２の部材４も、導電金属製の平板状のものである。但し、その直径は、第１の部材２よりも一回り小さい。
【００１４】
第１の部材２と第２の部材４とは、図２（ｂ）に示すように、それぞれの一面が面接触するように重ねて配置されている。この場合、第１及び第２の部材２、４の中心が互いに一致するように、両者は重ねられている。この重ねた状態においてキャビティを形成するように、第２の部材４には、図１及び図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の部材２側に開口した凹所８が形成されている。キャビティは、偏平な直方体状をなしている。即ち、６つの面を有している。これら６つの面のうち、５つの面は第２の部材４の凹所８にあり、残りの１つの面が、第１の部材２にある。このように、第１及び第２の部材２、４は、キャビティ形成部材として機能する。
【００１５】
凹所８は、図１に示すように、その平面形状が矩形、例えば正方形状をなすように形成されている。重ね合わせた第１及び第２の部材２、４の中心が凹所８内に位置するように、凹所８の位置が選択されている。凹所８は、一辺の長さが例えば約λ_g／２（λ_gは、このロータリジョイント１によって伝送される信号の管内波長）に形成されている。これら各辺の周囲には、これを囲うように第１の部材２側に向かう壁部１０が形成されている。
【００１６】
壁部１０の上端部は、第１の部材２との間に隙間１２を有している。この壁部１０の周囲を囲うように溝１４が形成されている。この隙間１２と溝１４とが、チョークを形成している。この隙間１２の幅寸法（壁部１０の幅寸法）ａと溝１４の深さ寸法ｂとの和は、図３（ｂ）に示すように、約λ_g／４に選択され、そのうちａが約λg／８乃至λg／９の長さである。このような寸法に形成されているので、凹所８から第１の部材２の接合面部を見たインピーダンスが無限大となる。従って、第１及び第２の部材２、４を接触させることによってキャビティを形成しても、見かけ上、一体に形成したキャビティと等価となり、キャビティを第１及び第２の部材２、４によって構成しても、不要な損失が生じることがない。
【００１７】
第３の部材６も、導電性金属製で、第１の部材２とほぼ同一の直径を有する円板状に形成されている。第３の部材６の一方の面側に、凹所、例えば第２の部材４の直径にほぼ等しい直径を有する円形の窪み１６が、形成されている。この窪み１６は、その中心が第１の部材２の中心と一致するように形成されている。窪み１６の周面に、接触部、例えば第２の部材４の周面が接触するように、窪み１６内に第２の部材４が配置されている。窪み１６の底面には、凹所、例えば窪み１６と同心に形成された貫通孔１８が形成されている。この貫通孔１８の周面に接触するように、第２の部材４における第１の部材２とは反対側の面に、接触部、例えば短円筒状の接触部２０が形成されている。
【００１８】
第１の部材２と第３の部材６とは、第１の部材２の中心を通る円上に例えば９０度間隔に４つ設けられた結合手段、例えばボルト２２を、第１の部材２側から第３の部材６に挿入し、これらを、第３の部材６における第１の部材２の中心を通る円上に設けたねじ孔２４にそれぞれ螺合させることによって、第１の部材２と第３の部材６とが固定されている。第１及び第３の部材２、６間に第２の部材４が挟まれているので、第２の部材４も固定されている。なお、ボルト２２をねじ孔２４から外すことによって、第１の部材２と第３の部材６とは分離できる。
【００１９】
ボルト２２を若干緩めることによって、第２の部材４の固定が解除される。この解除状態では、第２の部材４の周面と窪み１６の周面とが接触し、かつ第２の部材４の接触部２０が貫通孔１８の周面に接触しているので、窪み１６及び貫通孔１８が案内部として機能し、第２の部材４は、第１の部材２の中心を回転中心として回転可能となる。
【００２０】
第１の部材２における第２の部材４とは反対側の面には、同軸型コネクタ２８がネジ止めされている。この同軸型コネクタ２８の直線状のピン３０は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の部材２の中心を通り凹所８内に侵入している。ピン３０は、プローブとして機能する。また第２の部材４における第１の部材２とは反対側の面、即ち接触部２０には、同軸型コネクタ３２が取り付けられている。このコネクタ３２のピン３４は、凹所８内に侵入し、ピン３０と所定の間隔をおいて平行に位置している。ピン３２も、プローブとして機能している。従って、一方の同軸型コネクタ、例えば同軸型コネクタ２８にＸバンドまたはＫｕバンドの信号を供給すると、キャビティ内で共振して、他の同軸型コネクタ３２に現われる。キャビティを利用して上記の信号を伝送しているので、生じる損失は非常に少ない。
【００２１】
上記のような位置に同軸型コネクタ２８、３２を配置しているので、例えば図４（ａ）に示すような状態から、図４（ｂ）に示すように第２の部材４を第１の部材２の中心の回りに回転させても、図４（ａ）、（ｂ）の比較から明らかなように、キャビティ内における同軸型コネクタ２８のピン３０と同軸型コネクタ３２のピン３４との距離や相対的な位置に変化はない。従って、第２の部材４を回転させても、損失が増大したり、減少したりすることはない。
【００２２】
上述したように第２の部材４の凹所８がキャビティの６つの面のうち５つを構成し、第１部材２が残りの１つの面を形成している。そして、第２の部材４が回転した場合、上記５つの面がそのまま回転する。のこりの１つの面として、第２の部材４が回転した位置にある第１の部材２の面が機能する。従って、第２の部材４が回転しても、キャビティの形状や面積には変動は生じないので、第２の部材４の回転によって、損失に変動が生じることはない。また、チョークも第２の部材４側に設けられているので、チョークとキャビティとの位置にも変動が生じない。
【００２３】
このように構成したロータリジョイント１は、例えば図５（ａ）、（ｂ）に示すように使用することができる。即ち、ロータリジョイント１を２つ準備し、それぞれの第３の部材６の同軸型コネクタ３２にアンテナ３６ａ、３６ｂを接続する。各ロータリジョイント１の第１の部材２の同軸型コネクタ２８、２８を位相合成器３８に接続する。この位相合成器３８の出力信号は、例えばチューナ（図示せず）に供給される。各アンテナ３６ａ、３６ｂを同図（ｂ）に示すように回転させる場合には、ボルト２２を緩めて、第２の部材４、４を回転させる。これによってアンテナ３６ａ、３６ｂのビームを所望の方位角に指向させることができる。なお、アンテナ３６ａ、３６ｂは所望仰角に相当するチルト角に設定してある。
【００２４】
図１乃至図４に示したロータリジョイント１の損失と周波数との関係を図６に示す。衛星放送受信周波数帯（１１．７ＧＨｚ乃至１２ＧＨｚ）において最悪の損失値が約０．６ｄＢであり、このような高い周波数において非常に少ない損失となった。
【００２５】
上記の実施の形態では、キャビティは、偏平な直方体状としたが、円柱状とすることもできる。また、キャビティは、第２の部材４側に５つの面を形成し、残りの面を第１の部材２に形成したが、キャビティをその高さ方向の中途で二分割し、その一方に対応する凹所を第１の部材２に形成し、その他方に対応する凹所を第２の部材４に形成してもよい。この場合、キャビティは、円柱状とするのが望ましい。この場合、チョークを２つの凹所の接合面に設けることが望ましい。上記の実施の形態では、プローブとして、同軸型コネクタ２８、３２の直線状のピン３０、３４を使用したが、これに代えてフック状のプローブを使用することもできる。また、上記の実施の形態では、第３の部材６内に案内を形成したが、第３の部材６を省略し、例えば第１の部材の周縁部に第２の部材４の周縁部と接触する筒状部を設けてもよい。また、上記の実施の形態では、凹所１６と第２の部材４の周面とを接触させ、かつ貫通孔１８と第２の部材４の接触部２０とを接触させ、貫通孔１８と凹所１６を共に案内として使用したが、凹所１６と第２の部材４の周面との接触のみ、或いは貫通孔１８と接触部２０との接触のみとしてもよい。即ち、１つだけ案内部を設けてもよい。
【００２６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によるロータリジョイントでは、高い周波数帯の信号であっても、大きな損失を生じることなく伝送することができる上に、回転時に損失が大きくなることもない。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のロータリジョイントの組み立て図である。
【図２】図１のロータリジョイントの平面図、側面図及び底面図である。
【図３】図２（ａ）におけるＡ−Ａ線に沿う断面図及びＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図４】図１のロータリジョイントの第２の部材を回転させる前後の状態を示す底面図である。
【図５】図１のロータリジョイントの使用状態を示す図である。
【図６】図１のロータリジョイントの損失と周波数との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ロータリジョイント
２第１の部材（キャビティ形成部材）
４第２の部材（キャビティ形成部材）
６第３の部材
８凹所
１２隙間（チョーク）
１４溝（チョーク）
２２ボルト（結合手段）
３０ピン（第１のプローブ）
３２ピン（第２のプローブ）

Claims

平板状の第１の部材と、
一面側に開口した凹所を有し、前記凹所が第１の部材によって閉塞されてキャビティを形成し、第１の部材の中心軸が前記キャビティ内を通る第２の部材と、
第２の部材が前記中心軸の回りに回転可能に、第１の部材と共同して第２の部材を挟んでいる第３の部材と、
第１の部材と第３の部材とを着脱可能に結合する結合手段と、
第１の部材に取り付けられ、第１の部材側から前記中心軸を通って前記キャビティ内に侵入した第１のプローブと、
第２の部材に取り付けられ、第２の部材側から前記キャビティ内に第１のプローブと平行に侵入した第２のプローブとを、
具備し、前記第３の部材は、前記中心軸上に中心がある円形の凹所を有し、この凹所に面接触している接触部を第２の部材が有するロータリジョイント。