JP4712622B2 - 先端短絡（λ／４）同軸避雷器 - Google Patents

Description

本発明は、先端短絡（λ／４）同軸回路に係り、特に、移動通信の基地局等に使用される２周波共用の先端短絡（λ／４）同軸避雷器に適用して有効な技術に関する。

一般に、主伝送路に並列に接続される（λ／４）線路は、その先端が接地されている場合は、主伝送路と（λ／４）線路との接続点から見て、（λ／４）線路のインピーダンスが無限大となり、また、その先端が開放されている場合は、主伝送路と（λ／４）線路との接続点から見て、（λ／４）線路のインピーダンスが０となることは良く知られた事実である。（下記、非特許文献１参照）
前述した特性を利用し、先端短絡（λ／４）同軸回路を、同軸線路に並列に接続することにより、先端短絡（λ／４）同軸避雷器を構成することができる。
図５は、先端短絡（λ／４）同軸避雷器を説明するための断面図である。図５において、１は先端短絡（λ／４）同軸回路、２は同軸線路、１ａ，２ａは内部導体、１ｂ，２ｂは外部導体である。
図５に示すように、所定の波長（λｏ）の高周波成分の場合、同軸線路２と先端短絡（λ／４）同軸回路１との接続点から見て、先端短絡（λ／４）同軸回路１のインピーダンスが無限大となっているので、所定の波長（λｏ）の高周波成分（図５のＡ）は、先端短絡（λ／４）同軸回路１へ分岐されることなく、同軸線路２を伝搬する。
しかしながら、直流の場合、同軸線路２は、先端短絡（λ／４）同軸回路１により短絡されているので、同軸線路２の内部導体２ａを流れるサージ電流（図５のＢ）は、同軸線路２を伝搬せずに、先端短絡（λ／４）同軸回路１の内部導体１ａを介して短絡される。
同様に、同軸線路２の外部導体２ｂを流れるサージ電流（図５のＣ）も、同軸線路２を伝搬せずに、先端短絡（λ／４）同軸回路１の内部導体１ａを介して短絡される。

なお、本願発明に関連する先行技術文献としては以下のものがある。
狩原真彦著；「空中線系・電波伝搬の研究（下）」,近代科学社発行,ｐ433-435,「6.5.2 Ｌ型分岐による整合」

今、ｆ_Ｌを低帯域側の中心周波数、ｆ_Ｈ（ｆ_Ｈ＞ｆ_Ｌ）を高帯域側の中心周波数とするとき、(２ｎ＋１)×ｆ_Ｌ＝ｆ_Ｈ(ｎは整数)の条件を満たす場合に、１個の先端短絡（λ／４）同軸回路を共用し、低帯域側の中心周波数ｆ_Ｌと、高帯域側の中心周波数ｆ_Ｈの２つの周波数に対する先端短絡（λ／４）同軸避雷器を構成することができる。
しかしながら、低帯域側の中心周波数が、０．８ＧＨｚ（あるいは、０．９ＧＨｚ）帯の周波数で、高帯域側の中心周波数が、２．０ＧＨｚ帯の周波数である場合には、((２ｎ＋１)×ｆ_Ｌ≠ｆ_Ｈ）であるので、１個の先端短絡（λ／４）同軸回路を共用し、低帯域側の中心周波数ｆ_Ｌと、高帯域側の中心周波数ｆ_Ｈの２つの周波数に対する先端短絡（λ／４）同軸避雷器を構成することができない。
そのため、先端短絡（λ／４）同軸回路１の内部導体１ａに半径方向にそれぞれ厚みが異なる領域を設けて、高周波特性を確保するようにしているが、内部導体１ａの構造が複雑になる。

先端短絡（λ／４）同軸回路１の物理的な長さを短くするために、内部導体１ａと外部導体１ｂとの間に絶縁体を実装するのが一般的であるが、高周波特性を確保するために内部導体１ａの構造が複雑になると、絶縁体の実装が構造的に困難になるという問題点があった。
本発明は、前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、内部導体の構造が複雑でも、絶縁体の実装が容易な先端短絡（λ／４）同軸避雷器を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかにする。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記の通りである。
（１）同軸線路に並列に接続され、先端が短絡された先端短絡（λ／４）同軸避雷器であって、外部導体と、円柱状の内部導体と、前記外部導体と前記内部導体との間に配置される絶縁体とを有し、前記内部導体は、前記直径が不連続となる３つの領域を有し、前記３つの領域の中央の領域の直径は、他の２つの領域の直径よりも大きく、前記３つの領域の中央の領域は、前記円柱状の内部導体に円筒状の導電体が圧入されて構成され、前記絶縁体は、前記内部導体の直径の前記３つの領域に対応して、半径方向の厚みが異なる第１乃至第３の絶縁体で構成される。
（２）（１）において、前記第１乃至第３の絶縁体の中の２つは、同じ絶縁材料で構成されている。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記の通りである。
本発明によれば、内部導体の構造が複雑でも、絶縁体の実装が容易な先端短絡（λ／４）同軸避雷器を提供することが可能となる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
なお、実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
図１は、本発明の実施例の先端短絡（λ／４）同軸回路（本発明の先端短絡（λ／４）同軸避雷器）を説明するための図であり、同軸線路の外部導体の一部を取り除いた状態を示す図である。
図１において、２は高周波信号が伝搬する同軸線路であり、２ａは内部導体、２ｂは外部導体である。ここで、高周波信号には、低帯域側の高周波信号（例えば、０．８ＧＨｚ、あるいは、０．９ＧＨｚ帯の信号）と、高帯域側の高周波信号（例えば、２．０ＧＨｚ帯の信号）が含まれる。
また、１は先端短絡（λ／４）同軸回路であり、１ａは内部導体、１ｂは外部導体、１１は第１の絶縁体、１２は第２の絶縁体、１３は第３の絶縁体である。１４は微細調整用の第４の絶縁体である。なお、第４の絶縁体１４は省略される場合も有る。

図２ａは、図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路１の第１乃至第４の絶縁体（１１〜１４）を説明するための斜視図である。
図２ａに示すように、本実施例では、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）と、第４の絶縁体１４は、それぞれ円筒形状を有し、円筒形状の中心部に形成された貫通孔を内部導体１ａに挿入して、内部導体１ａの周囲に実装される。
ここで、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）は、先端短絡（λ／４）同軸回路１の短絡された先端側から、それぞれ第１乃至第３の順番に配置される。また、第４の絶縁体１４は、第３の絶縁体の外側に配置される。
なお、図２ａでは、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）は、それぞれ異なる絶縁材料で構成しているが、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）の幾つかは同じ絶縁材料であってもよい。
また、第１乃至第４の絶縁体（１１〜１４）の絶縁材料は、気体、固体、液体であってもよく、例えば、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）の幾つかは、空気であってもよい。

図２ｂは、図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路１の内部導体１ａを説明するための斜視図であり、図２ｃは、図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路１の作成方法を説明するための図である。
本実施例において、先端短絡（λ／４）同軸回路１の内部導体１ａは、内部導体１ａの延在方向において、直径（以下、半径方向の厚みという。）が不連続となる少なくとも２つの領域（図２ｂでは、１０ａ〜１０ｃの３個）を有する。なお、図２ｂ、図２ｃにおいて、１０ｄは、同軸線路２との分岐接続用コンタクト、１０ｅはストッパである。
そして、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）は、先端短絡（λ／４）同軸回路１の内部導体１ａの、半径方向の厚みが不連続となる３つの領域（１０ａ〜１０ｃ）毎に分割されている。
また、本実施例において、内部導体１ａの半径方向の厚みが不連続となる３つの領域、１０ａ、１０ｂ、１０ｃの半径方向の厚みを、それぞれ、ｄ１，ｄ２，ｄ３とするとき、ｄ３＜ｄ１＜ｄ２を満足する。

図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路１は、以下の方法により作成される。
（１）図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路１は、内部導体１ａの領域１０ａとなる導電体に、第１の絶縁体１１を差込む。
（２）次に、内部導体１ａの領域１０ｂとなる円筒状の導電体を、内部導体１ａの領域１０ａとなる導電体に圧入する。
（３）次に、第２の絶縁体１２、第３の絶縁体１３を差込み、内部導体１ａのコンタクト１０ｄとなる円筒状の導電体を、内部導体１ａの領域１０ｃとなる導電体に圧入する。
（４）最後に、第４の絶縁体１４を差込む。（前述したように、場合によっては、省略される場合もある。）
このように、先端短絡（λ／４）同軸回路１の内部導体１ａの、半径方向の厚みが不連続となる３つの領域（１０ａ〜１０ｃ）毎に、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）を実装することにより、２周波共用先端短絡（λ／４）同軸回路１の小型化を実現することができる。

その上、第１乃至第３の絶縁体（１１〜１３）の各絶縁体毎に、材料、長さ、半径方向の厚み等を変化させることにより、先端短絡（λ／４）同軸回路１の高周波特性をより細かく調整することが可能となる。さらに、最終的な微細調整は絶縁体１４の材質、厚さ、外径の調整により行なう。
図３は、本実施例の先端短絡（λ／４）同軸回路１の一例の反射減衰量特性を示すグラフであり、図４は、本実施例の先端短絡（λ／４）同軸回路１の一例の通過損失特性を示すグラフである。なお、図３、図４のグラフにおいて、横軸は周波数であり、両端が、０．６ＧＨｚと、２．４ＧＨｚである。また、縦軸は、減衰量を示し、図３では、１目盛りが、−１０ｄＢ、図４では、１目盛りが、−５ｄＢである。
図３、図４のグラフから、本実施例の先端短絡（λ／４）同軸回路によれば、０．８ＧＨｚ（あるいは、０．９ＧＨｚ）帯の周波数と、２．０ＧＨｚ帯の周波数において、反射減衰量が、−２５ｄＢ以下で、良好な通過特性が得られることが分かる。
以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施例に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の実施例の先端短絡（λ／４）同軸回路を説明するための図であり、同軸線路の外部導体の一部を取り除いた状態を示す図である。 図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路の第１乃至第４の絶縁体を説明するための斜視図である。 図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路の内部導体を説明するための斜視図である。 図１に示す先端短絡（λ／４）同軸回路の作成方法を説明するための図である。 本発明の実施例の先端短絡（λ／４）同軸回路１の一例の反射減衰量特性を示すグラフである。 本発明の実施例の先端短絡（λ／４）同軸回路の一例の通過損失特性を示すグラフである。 先端短絡（λ／４）同軸避雷器を説明するための断面図である。

符号の説明

１ 先端短絡（λ／４）同軸回路
１ａ，２ａ 内部導体
１ｂ，２ｂ 外部導体
２ 同軸線路
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ 内部導体の半径方向の厚みが不連続となる領域
１０ｄ コンタクト
１０ｅ ストッパ
１１〜１４ 絶縁体

Claims (2)

1. 同軸線路に並列に接続され、先端が短絡された先端短絡（λ／４）同軸避雷器であって、
   外部導体と、
   円柱状の内部導体と、
   前記外部導体と前記内部導体との間に配置される絶縁体とを有し、
   前記内部導体は、前記直径が不連続となる３つの領域を有し、
   前記３つの領域の中央の領域の直径は、他の２つの領域の直径よりも大きく、
   前記３つの領域の中央の領域は、前記円柱状の内部導体に円筒状の導電体が圧入されて構成され、
   前記絶縁体は、前記内部導体の直径の前記３つの領域に対応して、半径方向の厚みが異なる第１乃至第３の絶縁体で構成されることを特徴とする先端短絡（λ／４）同軸避雷器。
2. 前記第１乃至第３の絶縁体の中の２つは、同じ絶縁材料で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の先端短絡（λ／４）同軸避雷器。

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