JP4111237B2 - 導波管コーナおよび無線装置 - Google Patents

Description

本発明は、例えば無線装置の一次放射器等に接続され、２本の導波管を屈曲した状態で接続する導波管コーナおよび該導波管コーナを用いた無線装置に関する。

一般に、導波管コーナとして、例えば矩形導波管を屈曲させたＨコーナやＥコーナが知られている（例えば、非特許文献１参照）。このとき、Ｈコーナは、磁界Ｈに平行な状態で曲げるために、矩形導波管の長辺側となるＨ面管壁を９０°屈曲させる構成となっている。一方、Ｅコーナは、電界Ｅに平行な状態で曲げるために、矩形導波管の短辺側となるＥ面管壁を９０°屈曲させる構成となっている。

小西良弘著，「マイクロ波回路の基礎とその応用」，総合電子出版社，１９９０年８月，ｐ．１８１

ところで、上述した従来技術によるＨコーナではＨ面管壁を屈曲させているから、Ｈコーナの入力側と出力側とでは電界Ｅの偏波面は直交しているものの、Ｈ面管壁に平行な方向（Ｅ面管壁に垂直する方向）にしか矩形導波管を屈曲させることができない。一方、ＥコーナではＥ面管壁を屈曲させているから、Ｅ面管壁に垂直する方向に矩形導波管を屈曲させることができるものの、Ｈコーナの入力側と出力側とでは電界Ｅの偏波面は平行となり、偏波面を自由に選択することができない。この結果、従来技術では、複数の導波管を組み合わせた導波管立体回路のレイアウト自由度が低く、導波管回路が大型化するという問題があった。

本発明は上述した従来技術の問題に鑑みなされたもので、本発明の目的は、導波管回路のレイアウト自由度を高めて、導波管回路を小型化することができる導波管コーナおよび無線装置を提供することにある。

上述した課題を解決するために、請求項１の発明は、２本の導波管を屈曲した状態で接続する導波管コーナにおいて、前記２本の導波管は、管軸に直交する長い縦寸法を有し互いに対向すると共に、磁界と平行な一対のＨ面管壁と、管軸に直交する短い横寸法を有し該Ｈ面管壁の両端側に位置して一対のＨ面管壁間を接続すると共に、電界と平行な一対のＥ面管壁と、からなる断面矩形状の矩形導波管によってそれぞれ構成し、前記２本の導波管のうち一方の矩形導波管のＨ面管壁には、前記２本の導波管のうち他方の矩形導波管の端面を開口させると共に、該他方の矩形導波管のＨ面管壁が前記一方の矩形導波管の管軸に平行である構成とし、前記他方の矩形導波管のＨ面管壁は、前記一方の矩形導波管のＥ面管壁に対して同一平面を形成する構成としたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、一方の導波管をなすＨ面管壁には他方の導波管の端面を開口させるから、一方の導波管のＨ面管壁に対して例えば垂直な方向に向けて他方の導波管を接続することができる。また、Ｈ面管壁、Ｅ面管壁は管軸に対してそれぞれ直交した方向に延びる構成となっているのに対して、他方の導波管のＨ面管壁は一方の導波管の管軸に平行に延びる構成としたから、他方の導波管のＨ面管壁を一方の導波管のＨ面管壁に垂直な方向に延伸させることができる。このため、一方の導波管の偏波面と他方の導波管の偏波面とを互いに直交させることができるから、偏波面の変換作用をもたせることができる。また、２本の導波管のＨ面管壁はそれぞれ異なる平面を形成するから、例えば一方の導波管のＨ面管壁に対して垂直な方向に向けて他方の導波管を伸長させることができる。この結果、導波管回路のレイアウト自由度を高めて、導波管回路を小型化することができる。

また、請求項１の発明では、前記２本の導波管は、磁界と平行なＨ面管壁と電界と平行なＥ面管壁とからなる断面矩形状の矩形導波管によってそれぞれ構成し、一方の矩形導波管のＨ面管壁には他方の矩形導波管の端面を開口させると共に、該他方の矩形導波管のＨ面管壁は一方の矩形導波管の管軸に平行に延びる構成とした。

このように構成したことにより、２本の矩形導波管の間で例えば電界成分を互いに直交させることができ、偏波面の変換作用をもたせつつ、例えば一方の矩形導波管のＨ面管壁に対して垂直な方向に向けて他方の矩形導波管を伸長させることができる。この結果、導波管回路のレイアウト自由度を高めて、導波管回路を小型化することができる。

また、請求項１の発明では、前記他方の矩形導波管のＨ面管壁は、前記一方の矩形導波管のＥ面管壁に対して同一平面を形成する構成とした。

本発明によれば、他方の矩形導波管のＨ面管壁は一方の矩形導波管のＥ面管壁に対して同一平面を形成する構成としたから、他方の矩形導波管の２つのＨ面管壁のうち他側のＨ面管壁を一方の矩形導波管のＥ面管壁に連続させることができ、一側のＨ面管壁を一方の矩形導波管のＨ面管壁の中心軸付近に配置することができる。そして、２つの矩形導波管が重なる領域（他方の矩形導波管が一方の矩形導波管に開口した領域）においては、他方の矩形導波管の開口端面をなす４辺のうち一方の矩形導波管のＨ面管壁の中心軸に近い辺に対して、電界は垂直になるように入射される。この電界の方向は、互いの矩形導波管を伝搬するモードの電界を合成する方向であり、これにより偏波面の変換が可能となる。この結果、２つの矩形導波管の間で偏波面の変換を行い、一方の矩形導波管と他方の矩形導波管との間で電界成分を直交させることができる。また、他方の矩形導波管のＨ面管壁は一方の矩形導波管のＥ面管壁に対して同一平面を形成する構成としたから、他方の矩形導波管のＨ面管壁と一方の矩形導波管のＥ面管壁とを一緒に形成することができ、成形性、生産性を高めることができる。

請求項２の発明では、前記一方の矩形導波管には、前記他方の矩形導波管の開口端面の近傍に位置して２つの導波管のモードを整合させるための整合用導波素子を設ける構成とした。

この場合、２本の導波管の間で偏波面が異なる２つのモードが相互に変換されるのに対し、２つのモード間で不整合が生じる傾向がある。これに対し、他方の矩形導波管の開口端面の近傍に整合用導波素子を設けたから、整合用導波素子を用いて整合帯域を広帯域化して２つのモードの整合性を高めることができ、２本の導波管間での反射損失を低減することができる。

請求項３の発明では、前記整合用導波素子は、前記一方の矩形導波管の内部に突出した導体凸部によって構成している。

このように構成したことにより、例えば導体凸部の先端側に電界を集中させて２本の導波管のモード整合性を高めることができる。また、整合用導波素子を導体凸部によって構成したから、導波管の管壁を加工するときに一緒に導体凸部を形成することができ、加工性、量産性を高めることができる。

また、請求項４の発明では、本発明の導波管コーナを用いて無線装置を構成している。

これにより、例えば無線装置の放射器の接続部分等に偏波面の変換が可能な導波管コーナを適用することができ、無線装置のレイアウト自由度を高めることができると共に、装置全体を小型化することができる。

以下、本発明の好ましい実施の形態による導波管コーナおよび無線装置を、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

まず、図１ないし図３は本発明の参考例を示している。図において、１は参考例による導波管コーナを示している。導波管コーナ１は、後述する２本の矩形導波管２，４によって構成され、これらの矩形導波管２，４が屈曲した状態で接続されるものである。

２は例えば管軸がＹ軸方向に向けて延びた中空な導体の方形管からなる第１の矩形導波管（Ｈ面導波管）を示している。矩形導波管２は、管軸に直交する長い縦寸法（Ｘ軸方向寸法）を有して互いに対向した一対のＨ面管壁２Ａ，２Ｂと、管軸に直交する短い横寸法（Ｚ軸方向寸法）を有し該Ｈ面管壁２Ａ，２Ｂの両端側に位置して一対のＨ面管壁２Ａ，２Ｂ間を接続するＥ面管壁２Ｃ，２Ｄとによって断面矩形状に形成されている。ここで、Ｈ面管壁２Ａ，２Ｂは、内部の磁界と平行な方向としてＸ軸方向に延びて矩形断面の長辺を形成している。一方、Ｅ面管壁２Ｃ，２Ｄは、内部の電界と平行な方向としてＺ軸方向に延びて矩形断面の短辺を形成している。また、矩形導波管２のＹ軸方向の終端側は導体板からなる終端管壁３によって閉塞されている。そして、矩形導波管２内には、Ｚ軸に平行な電界Ｅ（電界ベクトル）が形成され、例えばＴＥ１０モードの電磁波（例えばマイクロ波、ミリ波等の高周波信号）が管軸（Ｙ軸方向）に沿って伝搬する。このとき、Ｈ面管壁２Ａ，２ＢのうちＸ軸方向（幅方向）の中心に位置する中心軸Ｏ1付近で２つの矩形導波管２，４が重なる領域において、後述する開口５の辺５Ａに垂直になるように電界Ｅが入射している。

４は管軸がＺ軸方向に向けて延びた中空な導体の方形管からなる第２の矩形導波管（Ｅ面導波管）を示している。第２の矩形導波管４は、第１の矩形導波管２とほぼ同様に、管軸に直交する長い縦寸法（Ｙ軸方向寸法）を有して互いに対向した一対のＨ面管壁４Ａ，４Ｂと、管軸に直交する短い横寸法（Ｘ軸方向寸法）を有し該Ｈ面管壁４Ａ，４Ｂの両端側に位置して一対のＨ面管壁４Ａ，４Ｂ間を接続するＥ面管壁４Ｃ，４Ｄとによって断面矩形状に形成されている。

また、矩形導波管４のＺ軸方向の端面は、矩形導波管２のＨ面管壁２Ａに開口している。このとき、矩形導波管２のＨ面管壁２Ａには、矩形導波管４の断面形状とほぼ同じ形状の矩形の開口５が形成されている。そして、開口５は、管壁４Ａ〜４Ｄに沿った４辺５Ａ〜５Ｄを有すると共に、２本の矩形導波管２，４は、該開口５を通じてそれぞれの内部が連通している。

また、第２の矩形導波管４のＨ面管壁４Ａ，４Ｂは、内部の磁界と平行な方向として第１の矩形導波管２の管軸をなすＹ軸方向に平行に延び、矩形断面の長辺を形成している。一方、Ｅ面管壁４Ｃ，４Ｄは、内部の電界と平行な方向としてＸ軸方向に延びて矩形断面の短辺を形成している。ここで、第２の矩形導波管４のＥ面管壁４Ｃ，４Ｄは、当該Ｅ面管壁４Ｃ，４ＤのＸ軸方向の中心に位置する中心軸Ｏ2が第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1に対して位置ずれした状態で配置されている。これにより、第２の矩形導波管４の一方のＨ面管壁４Ａは、第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1近傍に位置し、他方のＨ面管壁４Ｂは、第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1から離れてＥ面管壁２Ｄ近傍に位置している。

そして、矩形導波管４内には、Ｘ軸に平行な電界Ｅ（電界ベクトル）が形成され、例えばＴＥ１０モードと直交する偏波面を有するＴＥ０１モードの電磁波が管軸（Ｚ軸方向）に沿って伝搬する。このとき、２つの矩形導波管２，４が重なる領域（矩形導波管４が矩形導波管２に開口した領域）において、図３に示すように、Ｈ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1近傍に位置して中心軸Ｏ1に沿った辺５Ａに対して、垂直になるように電界Ｅが入射している。

参考例による導波管コーナ１は上述の如き構成を有するもので、次にその作動について説明する。

まず、第１の矩形導波管２に対してＺ軸方向に平行な電界ＥをもったＴＥ１０モードの電磁波（マイクロ波等）を入力すると、該電磁波は、矩形導波管２内を伝搬して開口５が設けられた終端側に到達する。そして、矩形導波管２の終端側に到達した電磁波は、その一部が開口５を通じて第２の矩形導波管４内に進入し、矩形導波管４に沿ってＺ軸方向に伝搬する。

然るに、参考例によれば、第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａには第２の矩形導波管４の端面を開口させるから、第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａに対して例えば垂直な方向に向けて第２の矩形導波管４を接続することができる。また、第２の矩形導波管４のＨ面管壁４Ａ，４ＢとＥ面管壁４Ｃ，４Ｄとは、その管軸（Ｚ軸方向）に対してそれぞれ直交したＹ軸方向とＸ軸方向とに延びる構成となっている。これに対して、第２の矩形導波管４のＨ面管壁４Ａ，４Ｂは第１の矩形導波管２の管軸（Ｙ軸方向）に沿って延びる構成としたから、第２の矩形導波管４のＨ面管壁４Ａ，４Ｂを、第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａに対して垂直な方向に延伸させることができる。

このため、第１の矩形導波管２の偏波面と第２の矩形導波管４の偏波面とを互いに直交させることができるから、導波管コーナ１に偏波面の変換作用をもたせることができる。また、２本の矩形導波管２，４のＨ面管壁２Ａ，４Ａはそれぞれ異なる平面を形成するから、第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａに対して例えば垂直な方向に向けて第２の矩形導波管４を伸長させることができる。この結果、偏波面の変換作用と矩形導波管２，４の屈曲方向との組み合わせとして、従来技術によるＨコーナ、Ｅコーナには存在しない組み合わせを実現することができ、導波管回路のレイアウト自由度を高めて、導波管回路を小型化することができる。

特に、参考例では、第２の矩形導波管４のＥ面管壁４Ｃ，４Ｄの中心軸Ｏ2を第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1に対して位置ずれした状態で配置している。このとき、第２の矩形導波管４の端面は第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａに開口する。このため、第２の矩形導波管４をなす２つのＨ面管壁４Ａ，４Ｂのうち一側のＨ面管壁４Ａを第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1に近い位置に配置し、他側の（残余の）Ｈ面管壁４Ｂを第１の矩形導波管２のＨ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1から離れたＥ面管壁２Ｄ近傍に配置することができる。

このとき、２つの矩形導波管２，４が重なる領域においては、矩形導波管４の開口５をなす４辺５Ａ〜５Ｄのうち矩形導波管２のＨ面管壁２Ａの中心軸Ｏ1に近い辺５Ａに対して、垂直になるように電界Ｅが入射している。この電界Ｅの方向は、互いの矩形導波管２，４を伝搬するモードの電界Ｅを合成する方向であり、これにより偏波面の変換が可能となる。この結果、第１，第２の矩形導波管２，４の間で偏波面の変換を行うことができ、互いの電界成分を直交させることができる。

次に、図４ないし図７は本発明の第１の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、第２の矩形導波管のＨ面管壁が、第１の矩形導波管のＥ面管壁に対して同一平面を形成する構成としたことにある。

１１は第１の実施の形態による導波管コーナを示している。導波管コーナ１１は、後述する２本の矩形導波管１２，１４によって構成され、これらの矩形導波管１２，１４が屈曲した状態で接続されるものである。

１２は例えば管軸がＹ軸方向に向けて延びた中空な導体の方形管からなる第１の矩形導波管（Ｈ面導波管）を示している。矩形導波管１２は、参考例による矩形導波管２とほぼ同様に、管軸に直交する長い縦寸法（Ｘ軸方向寸法）を有して互いに対向した一対のＨ面管壁１２Ａ，１２Ｂと、管軸に直交する短い横寸法（Ｚ軸方向寸法）を有し該Ｈ面管壁１２Ａ，１２Ｂの両端側に位置して一対のＨ面管壁１２Ａ，１２Ｂ間を接続するＥ面管壁１２Ｃ，１２Ｄとによって断面矩形状に形成されている。

ここで、Ｈ面管壁１２Ａ，１２Ｂは、内部の磁界と平行な方向としてＸ軸方向に延びて矩形断面の長辺を形成している。一方、Ｅ面管壁１２Ｃ，１２Ｄは、内部の電界と平行な方向としてＺ軸方向に延びて矩形断面の短辺を形成している。また、矩形導波管１２のＹ軸方向の終端側は導体板からなる終端管壁１３によって閉塞されている。そして、矩形導波管１２内には、Ｚ軸に平行な電界Ｅ（電界ベクトル）が形成され、例えばＴＥ１０モードの電磁波が管軸（Ｙ軸方向）に沿って伝搬する。

１４は管軸がＺ軸方向に向けて延びた中空な導体の方形管からなる第２の矩形導波管（Ｅ面導波管）を示している。第２の矩形導波管１４は、参考例による矩形導波管４とほぼ同様に、管軸に直交する長い縦寸法（Ｙ軸方向寸法）を有して互いに対向した一対のＨ面管壁１４Ａ，１４Ｂと、管軸に直交する短い横寸法（Ｘ軸方向寸法）を有し該Ｈ面管壁１４Ａ，１４Ｂの両端側に位置して一対のＨ面管壁１４Ａ，１４Ｂ間を接続するＥ面管壁１４Ｃ，１４Ｄとによって断面矩形状に形成されている。

また、矩形導波管１４のＺ軸方向の端面は、矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａに開口している。このとき、矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａの角隅には、矩形導波管１４の断面形状とほぼ同じ形状の矩形の開口１５が形成されている。そして、開口１５は、管壁１４Ａ〜１４Ｄに沿った４辺１５Ａ〜１５Ｄを有すると共に、２本の矩形導波管１２，１４は、該開口１５を通じてそれぞれの内部が連通している。

また、第２の矩形導波管１４のＨ面管壁１４Ａ，１４Ｂは、内部の磁界と平行な方向として第１の矩形導波管１２の管軸をなすＹ軸方向に沿って延び、矩形断面の長辺を形成している。一方、Ｅ面管壁１４Ｃ，１４Ｄは、内部の電界と平行な方向としてＸ軸方向に延びて矩形断面の短辺を形成している。

ここで、第２の矩形導波管１４のＥ面管壁１４Ｃ，１４Ｄは、当該Ｅ面管壁１４Ｃ，１４ＤのＸ軸方向の中心に位置する中心軸Ｏ2が第１の矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａの中心軸Ｏ1に対して位置ずれした状態で配置されている。また、第２の矩形導波管１４の２つのＨ面管壁１４Ａ，１４Ｂのうち一方のＨ面管壁１４Ａは、第１の矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａの中心軸Ｏ1付近に位置し、他方のＨ面管壁１４Ｂは、第１の矩形導波管１２の２つのＥ面管壁１２Ｃ，１２Ｄのうち一方のＥ面管壁１２Ｄに連続して同一平面を形成している。

そして、矩形導波管１４内には、Ｘ軸に平行な電界Ｅ（電界ベクトル）が形成され、例えばＴＥ１０モードと直交する偏波面を有するＴＥ０１モードの電磁波が管軸（Ｚ軸方向）に沿って伝搬するものである。

かくして、本実施の形態でも参考例と同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、第２の矩形導波管１４のＨ面管壁１４Ｂは第１の矩形導波管１２のＥ面管壁１２Ｄに対して同一平面を形成する構成とした。このため、第２の矩形導波管１４のＨ面管壁１４Ｂと第１の矩形導波管１２のＥ面管壁１２Ｄとを一緒に形成することができる。この結果、導波管コーナ１１を、例えば金属の切削加工、射出成形、プレス加工等のような種々の成形工法を用いて成形、加工することができ、成形性、生産性、量産性を高めることができる。

また、第２の矩形導波管１４のＨ面管壁１４Ｂは第１の矩形導波管１２のＥ面管壁１２Ｄに対して同一平面を形成する構成としたから、第２の矩形導波管１４のＨ面管壁１４Ｂを第１の矩形導波管１２のＥ面管壁１２Ｄに連続させることができ、残余のＨ面管壁１２Ａを矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａの中心軸Ｏ1付近に配置することができる。このとき、２つの矩形導波管１２，１４が重なる領域（矩形導波管１４が矩形導波管１２に開口した領域）においては、図６に示すように、矩形導波管１４の開口１５をなす４辺１５Ａ〜１５Ｄのうち矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａの中心軸Ｏ1に近い辺１５Ａ（エッジ部分）に対して、垂直になるように電界Ｅは入射している。この電界Ｅの方向は、互いの矩形導波管１２，１４を伝搬するモードの電界Ｅを合成する方向であり、これにより偏波面の変換が可能となる。この結果、第１の矩形導波管１２と第２の矩形導波管１４との間で偏波面の変換を行い、電界成分を直交させることができる。

特に、一般的な矩形導波管（例えばＷＲ−１０等）では、矩形開口のうち長辺側（Ｈ面管壁側）の縦寸法Ａが短辺側（Ｅ面管壁側）の横寸法Ｂに対して２倍の値（Ａ＝２×Ｂ）となっている。本実施の形態による矩形導波管１２，１４に対して、このような一般的な矩形導波管を適用した場合には、第２の矩形導波管１４の２つのＨ面管壁１４Ａ，１４ＢのうちＨ面管壁１４Ｂが第１の矩形導波管１２のＥ面管壁１２Ｄに連続して同一平面を形成するから、残余のＨ面管壁１４Ａは第１の矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａのうち中心軸Ｏ1上に配置されることになる。このとき、第１の矩形導波管１２内にはＴＥ１０モードの電磁波が伝搬するから、エッジ部分（辺１５Ａ部分）では電界ベクトルがエッジ部分に直交するように入射される。このため、エッジ部分の周囲では互いに接続したＨ面管壁１４ＢとＥ面管壁１２Ｄとの電界ベクトルを合成したベクトル方向となるから、第１，第２の矩形導波管１２，１４間でモードの変換が可能となると共に、反射損失が低減される。

ここで、導波管コーナ１１の反射損失を検討した。第１，第２の矩形導波管１２，１４としては標準的な矩形導波管ＷＲ−１０を用いた場合を想定し、この場合の反射損失を電磁界シミュレーション等を用いて算出した。この結果を図７に示す。なお、第１，第２の矩形導波管１２，１４の矩形開口のうち長辺側の縦寸法Ａは２．５４ｍｍ、短辺側の横寸法Ｂは１．２７ｍｍとしている。図７の結果より、７３ＧＨｚ以下の周波数帯域では反射損失が−１５ｄＢよりも低減でき、第１，第２の矩形導波管１２，１４間で損失を低減しつつ、モード変換を伴った電磁波の伝送が可能となることが確認できた。

次に、図８ないし図１１は本発明の第２の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、第１の矩形導波管には第２の矩形導波管の開口端面の近傍に位置して２つの矩形導波管のモードを整合させるための整合用導波素子を設けたことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

２１は第１の矩形導波管１２の終端側に設けられた整合用導波素子としての導体凸部を示している。導体凸部２１は、例えば管壁１２Ａ〜１２Ｄと同様な導体材料（導電性材料）によって形成され、第２の矩形導波管１４の開口端面をなす開口１５の近傍として、Ｅ面管壁１２Ｄ、終端管壁１３、Ｈ面管壁１２Ｂが交わる角隅に設けられている。そして、導体凸部２１は、略直方体形状をなして矩形導波管１２の内部に突出している。これにより、導体凸部２１の突出端側に電界が集中するから、第１，第２の矩形導波管１２，１４間でモード変換が容易となり、整合帯域を広帯域化することができる。

ここで、導体凸部２１による効果を検討した。第１，第２の矩形導波管１２，１４としては標準的な矩形導波管ＷＲ−１０を用いた場合を想定し、この場合の反射損失を電磁界シミュレーション等を用いて算出した。この結果を図１１に示す。なお、第１，第２の矩形導波管１２，１４の矩形開口のうち長辺側の縦寸法Ａは２．５４ｍｍ、短辺側の横寸法Ｂは１．２７ｍｍとしている。また、導体凸部２１のＸ軸方向寸法Ｃ1、Ｙ軸方向寸法Ｃ2、Ｚ軸方向寸法Ｃ3は、０．８０ｍｍ（Ｃ1＝０．８０ｍｍ）、０．８０ｍｍ（Ｃ2＝０．８０ｍｍ）、０．９０ｍｍ（Ｃ3＝０．９０ｍｍ）としている。図１１の結果より、６５ＧＨｚから９０ＧＨｚの周波数帯域では反射損失が−１５ｄＢよりも低減でき、導体凸部２１を設けない場合（図７参照）に比べて整合帯域が広帯域化できることが分かった。

かくして、本実施の形態でも第１の実施の形態および参考例と同様の作用効果を得ることができる。特に、本実施の形態では、第１の矩形導波管１２内には第２の矩形導波管１４の開口端面（開口１５）の近傍に位置して導体凸部２１を設けた。このため、例えば導体凸部２１の先端側に電界を集中させて第１の矩形導波管１２内を伝搬するＴＥ１０モードと第２の矩形導波管１４内を伝搬するＴＥ１０モードとの間の整合性を高めることができる。これにより、２本の矩形導波管１２，１４間での反射損失を低減することができ、整合帯域を広帯域化することができる。

また、整合用導波素子を第１の矩形導波管１２の内部に突出した導体凸部２１によって構成したから、第１の矩形導波管１２の管壁１２Ａ〜１２Ｄ等を加工するときに一緒に導体凸部２１を形成することができ、加工性、量産性を高めることができる。

なお、前記第２の実施の形態では、整合用導波素子として導体凸部２１を用いるものとした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば整合用導波素子として第１の矩形導波管１２内に突出した金属製のボルト等を用いてもよい。この場合、ボルトの突出寸法を適宜変化させることによって、整合性等の調整が可能となる。

次に、図１２は本発明の第３の実施の形態を示している。そして、本実施の形態の特徴は、導波管コーナを用いて無線装置としてのレーダ装置を構成したことにある。なお、本実施の形態では、第１の実施の形態と同一の構成要素に同一の符号を付し、その説明を省略するものとする。

３１は本実施の形態による無線装置としてのレーダ装置を示している。レーダ装置３１は、電圧制御発振器３２と、該電圧制御発振器３２に増幅器３３、サーキュレータ３４を介して接続されたアンテナ３５（放射器）と、該アンテナ３５から受信した信号を中間周波信号ＩＦにダウンコンバートするためにサーキュレータ３４に接続されたミキサ３６とによって概略構成されている。また、増幅器３３とサーキュレータ３４との間には方向性結合器３７が接続して設けられている。そして、この方向性結合器３７によって電力分配された信号は、ミキサ３６にローカル信号として入力される。また、サーキュレータ３４とアンテナ３５との間は、矩形導波管１２，１４を用いて接続されると共に、矩形導波管１２，１４の屈曲部分には導波管コーナ１１が設けられている。

本実施の形態によるレーダ装置３１は、上述の如き構成を有している。電圧制御発振器３２から出力された発振信号は、増幅器３３によって増幅され、方向性結合器３７およびサーキュレータ３４を経由して、送信信号としてアンテナ３５から送信（放射）される。一方、アンテナ３５から受信された受信信号は、サーキュレータ３４を通じてミキサ３６に入力されると共に、方向性結合器３７によるローカル信号を用いてダウンコンバートされ、中間周波信号ＩＦとして出力される。

かくして、本実施の形態によれば、導波管コーナ１１を用いてレーダ装置３１を構成したから、アンテナ３５の接続部分等に偏波面の変換（モード変換）が可能な導波管コーナ１１を適用してレーダ装置３１のレイアウト自由度を高めることができると共に、装置全体を小型化することができる。

なお、前記第３の実施の形態では、本発明による導波管コーナ１１をレーダ装置３１に適用した場合を例を挙げて説明したが、例えば無線装置としての通信装置等に適用してもよい。

また、前記第３の実施の形態では、第１の実施の形態による導波管コーナ１１を用いるものとしたが、第２の実施の形態による導波管コーナ１１を用いる構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、導波管として断面矩形状の矩形導波管１２，１４を用いる構成とした。しかし、本発明はこれに限らず、例えば図１３に示す変形例のように、第１管壁４１Ａ，４１Ｂ（Ｈ面管壁）と第２管壁４１Ｃ，４１Ｄ（Ｅ面管壁）とからなり、角隅にＣ面、Ｒ面等の面取り部４１Ｅを形成された断面略矩形状の矩形導波管４１を用いる構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、矩形導波管１２，１４内は中空に形成するものとしたが、例えば内部に誘電体が装荷（挿入）された導波管を用いる構成としてもよい。

また、前記各実施の形態では、第２の矩形導波管１４は第１の矩形導波管１２のＨ面管壁１２Ａに対して垂直方向に延びる構成としたが、垂直方向に限らず垂直方向から斜めに傾斜した方向に延びる構成としてもよい。

図１は参考例による導波管コーナを示す斜視図である。 図２は導波管コーナを図１中の矢示II−II方向からみた断面図である。 図３は導波管コーナを図２中の矢示III−III方向からみた断面図である。 図４は第１の実施の形態による導波管コーナを示す斜視図である。 図５は導波管コーナを図４中の矢示V−V方向からみた断面図である。 図６は導波管コーナを図５中の矢示VI−VI方向からみた断面図である。 図７は図４中の導波管コーナによる反射損失の周波数特性を示す特性線図である。 図８は第２の実施の形態による導波管コーナを示す斜視図である。 図９は導波管コーナを図８中の矢示IX−IX方向からみた断面図である。 図１０は導波管コーナを図９中の矢示X−X方向からみた断面図である。 図１１は図８中の導波管コーナによる反射損失の周波数特性を示す特性線図である。 図１２は第３の実施の形態によるレーダ装置を示すブロック図である。 図１３は変形例による導波管を示す断面図である。

符号の説明

１，１１ 導波管コーナ
２，４，１２，１４，４１ 矩形導波管
２Ａ，２Ｂ，４Ａ，４Ｂ，１２Ａ，１２Ｂ，１４Ａ，１４Ｂ Ｈ面管壁
２Ｃ，２Ｄ，４Ｃ，４Ｄ，１２Ｃ，１２Ｄ，１４Ｃ，１４Ｄ Ｅ面管壁
３，１３ 終端管壁
５，１５ 開口
２１ 導体凸部（整合用導波素子）
３１ レーダ装置
４１Ａ，４１Ｂ 第１管壁（Ｈ面管壁）
４１Ｃ，４１Ｄ 第２管壁（Ｅ面管壁）

Claims (4)

1. ２本の導波管を屈曲した状態で接続する導波管コーナにおいて、
   前記２本の導波管は、管軸に直交する長い縦寸法を有し互いに対向すると共に、磁界と平行な一対のＨ面管壁と、管軸に直交する短い横寸法を有し該Ｈ面管壁の両端側に位置して一対のＨ面管壁間を接続すると共に、電界と平行な一対のＥ面管壁と、からなる断面矩形状の矩形導波管によってそれぞれ構成し、
   前記２本の導波管のうち一方の矩形導波管のＨ面管壁には、前記２本の導波管のうち他方の矩形導波管の端面を開口させると共に、該他方の矩形導波管のＨ面管壁が前記一方の矩形導波管の管軸に平行である構成とし、
   前記他方の矩形導波管のＨ面管壁は、前記一方の矩形導波管のＥ面管壁に対して同一平面を形成する構成としたことを特徴とする導波管コーナ。
2. 前記一方の矩形導波管には、前記他方の矩形導波管の開口端面の近傍に位置して２つの導波管のモードを整合させるための整合用導波素子を設けてなる請求項１に記載の導波管コーナ。
3. 前記整合用導波素子は、前記一方の矩形導波管の内部に突出した導体凸部によって構成してなる請求項２に記載の導波管コーナ。
4. 前記請求項１ないし３のうちいずれかに記載の導波管コーナを用いた無線装置。

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