JP4263630B2

JP4263630B2 - マイクロ波変換器

Info

Publication number: JP4263630B2
Application number: JP2004026507A
Authority: JP
Inventors: スコラーマイケル
Original assignee: ケルヴィンヒューズリミテッド
Priority date: 2003-02-05
Filing date: 2004-02-03
Publication date: 2009-05-13
Anticipated expiration: 2024-02-03
Also published as: GB0400287D0; DE102004002505A1; US20040183620A1; GB0302584D0; GB2398178A; JP2004242307A; GB2398178B; US7030826B2

Description

本発明は、第１の狭い壁と、第２の狭い壁と、２つの広い壁とを持つ長方形断面を持つ導波路(4)を含むマイクロ波変換器の一種に関するものである。

レーダーアンテナ用などの導波路は、一般的に長方形断面を持ち、通常、接続は広い方の壁、或いは、同軸接続で導波路の端面になされるものである。このような構成では、良好な性能及び広い帯域幅を生成するのに何ら特別な困難性はない。しかしながら、一部の状況では狭い壁に接続させることがコンパクトな構成を作り出すためなどに有利である。接続が狭い壁に行われる場合は、性能が低くなり、狭い帯域幅となってしまう。

本発明の目的は、代替し得るマイクロ波変換器(transitions)及びアンテナを提供することである。

本発明によれば、上述した仕様の種類のマイクロ波変換器が提供され、この変換器は、スロットが設けられた第１の狭い壁からエネルギーが伝搬し、導波路の第２の狭い壁を通って延在し、その内側の端部が変換プレートに装着された第１の導体を含み、前記変換プレートは前記導波路の中央に位置合わせされ、前記広い壁の一方の内面に接触して長手方向且つ前記第１の狭い壁と並行に延在し、前記変換プレートの高さは、前記第１の導体に隣接する部分が前記第１の導体から離れた部分よりも大きい。

前記変換プレートは、導体から離れるのに応じて階段状に高さを減少させることが好適であり、１／４波長区画を設けることができる。或いは、前記変換プレートが、前記第１の導体から離れる方へ高さがテーパー状に徐々に低くすることもできる。円筒状外側導体を、前記第１の導体の全長の一部の周りに延在させることもできる。また、このマイクロ波変換器は、前記第１の導体と前記円筒状外側導体との間に配置された誘電体部材を含むこともできる。このマイクロ波変換器において、前記第１の導体は、互いに同軸線となるように配置された２つの部分を含み、誘電体は、前記第１の導体の２つの部分の間にある前記第２の狭い壁にある穴で支持されるようにすることもできる。また、マイクロ波変換器において、前記第１の導体が、前記第２の狭い壁に並行に延在する部分を有することもできる。

このマイクロ波アンテナには、第２の狭い壁の反対にスロット、即ち細長い溝を設けた壁、及び、導波路の外部のスロットを設けた壁に隣接して配置した分極グリッド(polarisation grid)を設けることが好適である。

本発明による変換器を含むレーダーアンテナを例示として付属の諸図面を参照しながら説明する。
はじめに図１を参照すると、EP1313167で説明したものに似た航海用レーダーアンテナを図示してあり、第１の水平方向１に延在し、ビーム放射が第２の水平方向２に向かうように構成されており、第２の水平方向は第１の水平方向にほぼ直行している。アンテナは、垂直軸３で回転し放射ビームが方位角で操作するようにマウント部（図示せず）によって支持されている。

アンテナは、その背部でアンテナの幅の全体に延在する導波路４を含む。導波管４は中空の金属構造であり、長方形断面を持つ。導波路４は、短絡壁(short circuit wall)６０によってその一端を終端させてあり、その反対の端部は対応する負荷(matched load)６１で終端させる。導波路４の前方に向いた垂直面５は、通常の方法でスロット即ち溝が設けられており、よって、エネルギーがこの面から伝搬する。この面５は、分極グリッド６(polarisation grid)の背面と少しの隙間で離間されている。エネルギーは、同軸の伝送線路入力を持つ全体として符号１０で示した、変換器を介して通常のソース（図示せず）から導波路４の左側の端部から、或いはそこへ供給される。

また、図２−４を参照すると、変換器１０は、導波路４の背部にある垂直の壁１１に装着されている。壁１１は、上面、或いは下面の壁６２、６３に比べて狭い。変換器１０は、狭い壁１１に装着された外側に円筒状金属外側導体１２と、外側導体のなかで軸方向に延在し同軸伝送線路を形成するようなロッド状の金属の第１、即ち、内側導体１３を含む。短絡壁６０と変換器１０との距離は、動作している周波数によって決定される。その内部端１１５では、導体１３は、導波路壁１１にある円形穴１７にはめ込まれた環状誘電体台１６で支持される。導体１３の内部端１５は、直径を減少させて階段１８を形成し、入力伝送線路と同じインピーダンスを保持する。導体１３の接合部(matching section)は、背部の壁１１から少しの距離を離したフランジ状の拡大した断面によって提供される。これは、第２の誘電体台２０によって囲まれており、内側導体１３が外側導体１２内に支持することに役立つ。接合部１９、２０は、接続部分における残りのずれた部分を適合させる。外側導体、即ち、外側導体の階段を通って挿入されたネジを調整することなどの入力同軸接続を適合させることによる様々な代替の構成がある。

内側導体１３の前方端部は、軸方向の構成で、ロッド状の第２の導体２１に電気的に接続される。第２の導体２１の後部を階段状にし、それゆえに誘電体台１６は、２つの導体の間に固定される。第２の導体２１は、導波路４を越えて前方にその高さの中間まで延在し、その前端が変換プレート即ちベイン(vane)に電気的に接続される。プレート２３は、Ｌ字型であり、導体２１に直角で横に延在する。プレート２３の厚さは、導体２１の直径と同程度である。プレート２３の下端２５は、平坦であり、導波路４の下側の壁６３の内面に電気的に接続され、導波路の長手方向で右に、その幅全体にわたり中央で延在している。プレート２３の上端２６は、プレートを異なる高さの２つの区画２８、２９に分割する階段２７を持つ。低い区画２９は、導体２１との接合部から離れた方に配置され、１／４波長区画を提供する。従って、プレート２３は、導波路４の狭い壁１１を伴う同軸入力の変換器として機能する。この構成が、典型的には、１．０５を超えるＶＳＷＲのための６％の帯域幅、また、１．２を超えるＶＳＷＲのための１１％の帯域幅を与えるような、広帯域幅で非常に効率的な変換を提供すること見い出したものである。

図５、６に示すように変換プレートの形状には様々な代替がある。図５は、２つの１／４波長区画２９’,３９’を形成する２つの階段２７’,３７’を持つ変換プレート２３’を示す。図６は、ロッド状導体２１’’が接続された結合部のすぐ右の位置からその長手方向に沿ってテーパー処理、即ち徐々に低くされた上端２６’’を持つ変換プレート２３’’を示す。

図７−９を参照すると、同軸接続が導波路１０４の長手方向に平行に延在しているような、代替の変換器１１０を示す。図１−４に示した構成における部材に相当する要素は、同じ番号に１００を加えたもので示す。同軸入力の内側導体１１３は、９０度の曲がりを持ち、隣接した面４３、４４を金属の立方体４５に接続させた２つの円筒状導体４１、４２の組み合わせによって形成されている。変換器１１０の面４６と内側の導体４１とを構成して、標準７／８’’ＥＩＡコネクターとのインターフェイスを提供する。その他の点では、変換器１１０の構造は、入力コネクターとそれに接続されたケーブルが導波路を平行に延在し、それによって特にコンパクトな構成を可能にするという利点を持つ。

本アンテナの背部を一端から見た斜視図である。図１のII−II線に沿ったアンテナの断面図である。本変換器を含むアンテナの一端を平面図である。図１のIV−IV線に沿って前方から見た横断立面図である。変換プレートし示す横断立面図である。代替の変換プレートを示す横断立面図である。代替の変換器の端面図である。代替の変換器の平面図である。代替の変換器の直角導体の斜視図である。

Claims

第１の狭い壁(5)と、第２の狭い壁(11)と、２つの広い壁(62,63)とを持つ長方形断面を持つ導波路(4)を含むマイクロ波変換器(10)であって、
前記第１の狭い壁(5)にスロットを設けてアンテナとし、且つ、当該第１の狭い壁(5)からエネルギーが伝搬し、
前記導波路(4)の前記第２の狭い壁(11)を通って延在し、その中の方の端部が変換プレート(22,23’,23’’)に装着されている第1の導体(13,21)を含み、
前記変換プレートは前記導波路の中央に位置合わせされ、前記広い壁の一方(63)の内面に接触して長手方向且つ前記第１の狭い壁(5)と並行に延在し、
前記変換プレート(22,23’,23’’)の高さは、前記第１の導体(13,21)に隣接する部分が前記第１の導体から離れた部分よりも大きい、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。
請求項１に記載のマイクロ波変換器において、
前記変換プレート(22,23’,23’’)は、前記第１の導体から離れる方へ高さが階段状に低くなっている、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。
請求項２に記載のマイクロ波変換器において、
前記変換プレートは、１／４波長区画を具える、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。
請求項１に記載のマイクロ波変換器において、
前記変換プレート(23’’)は、前記第１の導体から離れる方へ高さが徐々に低くなっている、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。
請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波変換器において、
円筒状外側導体(12)は、前記第１の導体(13,21)の全長の一部の周りに延在する、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。
請求項５に記載のマイクロ波変換器において、
前記第１の導体(13,21)と前記円筒状外側導体(12)との間に配置された誘電体部材を含む、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。
請求項１〜６のいずれか１項に記載のマイクロ波変換器において、
前記第１の導体は、互いに同軸線となるように配置された２つの部分（13と21）を含み、
誘電体(16)は、前記第１の導体の２つの部分の間にある前記第２の狭い壁(11)にある穴(17)で支持されている、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。
請求項１〜７のいずれか１項に記載のマイクロ波変換器において、
前記第１の導体(41,42)は、前記第２の狭い壁(11)に並行に延在する部分(41)を有する、
ことを特徴とするマイクロ波変換器。