JP5043134B2 - 導波管接続方法 - Google Patents

Description

本発明は、導波管接続方法に関し、さらに詳細には、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続する際に用いて好適な導波管接続方法に関する。

従来より、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続するには、当該導波管同士を接続する接続部として、直角に曲がった導波管（以下、「直角に曲がった導波管」を「直角曲導波管」と適宜に称することとする。）を用いて接続する方法が知られている。

図１には、こうした従来の技術の導波管接続方法において用いられる接続部として、Ｈ面（磁界面）に沿って曲げられた直角曲導波管（Ｈ面タイプの直角曲導波管）１００（図１（ａ）を参照する。）とＥ面（電界面）に沿って曲げられた直角曲導波管（Ｅ面タイプの直角曲導波管）１１０（図１（ｂ）を参照する。）とが示されている。

この直角曲導波管１００においては、開口部１０２、１０４に異なる位置に配置される導波管が接続されるものであるが、開口部１０２と開口部１０４との寸法は互いに同じ寸法に設計されており、かつ、接続される導波管の開口部も同じ寸法に設計されている。

同様に、直角曲導波管１１０においては、開口部１１２、１１４に異なる位置に配置される導波管が接続されるものであるが、開口部１１２と開口部１１４との寸法は互いに同じ寸法に設計されており、かつ、接続される導波管の開口部も同じ寸法に設計されている。

さらに、対象となる異なる位置に配置される導波管同士の配置位置によっては、直角曲導波管１００同士を複数接続した形状の接続部や、直角曲導波管１１０同士を複数接続した形状の接続部を用いなければならない。

ここで、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続する接続部として、導波管内を伝播する電磁波を磁界面に沿って屈曲させて接続する場合には、例えば、直角導波管１００を２つ用いて形成した接続部２００（図２（ａ）（ｂ）を参照する。）が用いられる。

この接続部２００は、直角曲導波管１００の開口部１０４と直角曲導波管１００と同じ寸法で形成された直角曲導波管１００’の開口部１０４’とを接続し、接続していない開口部１０２と開口部１０２’とが互いに逆方向に向くようにして形成されている。

こうした接続部２００においては、入射するマイクロ波などの反射波を生じさせるために屈曲部分が必要となり、当該屈曲部分の屈曲角度を確保するために所定の長さの直線部分が必要となっていた（図２（ｂ）を参照する。）。

このため、開口部１０２の中心から開口部１０２’の中心までの長さＬ１を短くすることができなかった。

また、接続部２００は、２つの直角曲導波管１００、１００’とを接続して形成されているため、直線部分における長さＬ２は開口部１０４、１０４’の長辺の長さと等しい長さとなっていた。

このように、直角曲導波管１００、１００’を接続して形成される接続部２００においては、開口部１０２の中心から開口部１０２’の中心までの長さＬ１や直線部分における長さＬ２を短くすることできず、異なる位置に配置される導波管を接続する接続部自体を小型化することができないことが問題点として指摘されていた。

このため、異なる位置に配置される導波管を接続する際には、接続部の大きさを考慮しなければならず、導波管の配置位置が限定されてしまうことも問題点として指摘されていた。

また、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続する接続部として、導波管内を伝播する電磁波を電界面に沿って屈曲させて接続する場合には、例えば、直角曲導波管１１０を２つ用いて形成した接続部３００（図３（ａ）（ｂ）を参照する。）が用いられる。

この接続部３００は、直角曲導波管１１０の開口部１１４と直角曲導波管１１０と同じ寸法で形成された直角曲導波管１１０’の開口部１１４’とを接続し、接続していない開口部１１２と開口部１１２’とが互いに逆方向に向くようにして形成されている。

こうした接続部３００においては、接続部２００と同様に、入射するマイクロ波などの反射波を生じさせないための屈曲部分が必要となり、当該屈曲部分の屈曲角度を確保するために所定の長さの直線部分が必要となっていた（図３（ｂ）を参照する。）。

このため、開口部１１２の中心から開口部１１２’の中心までの長さＬ９を短くすることができなかった。

また、接続部３００は、２つの直角曲導波管１１０、１１０’とを接続して形成されているため、直線部分における長さＬ１４は開口部１１４、１１４’の短辺の長さと等しい長さとなっていた。

このように、直角曲導波管１１０、１１０’を接続して形成される接続部３００においては、開口部１１２の中心から開口部１１２’の中心までの長さＬ９や直線部分における長さＬ１４を短くすることができず、異なる位置に配置される導波管を接続する接続部自体を小型化することができないことが問題点として指摘されていた。

このため、接続部２００と同様に、異なる位置に配置される導波管を接続する際には、接続部の大きさを考慮しなければならず、導波管の配置限定されてしまうことも問題点として指摘されていた。

また、接続部２００や接続部３００においては、入射されるマイクロ波などが屈曲部分が増えることによってその分だけ反射波が増えることになり、反射損失の周波数帯域が狭帯域となってしまうことも問題点として指摘されていた。

さらに、接続部２００や接続部３００において、例えば、開口部１０２や開口部１１２と接続される導波管の開口部の寸法が、開口部１０２や開口部１１２の寸法と異なっている場合には、テーパー導波管１２０（図４（ａ）を参照する。）やステップ変成器１３０（図４（ｂ）を参照する。）を介して接続しなければならなかった。

こうしたテーパー導波管１２０においては、テーパー部の長さＬ３はλｇ×２ｎ（λｇ：管内波長、ｎ：整数）の長さとなっており、ステップ変成器１３０においては、変成器部分の長さＬ４はλｇ／４の長さとなっている。

上記したように、接続部２００や接続部３００の開口部と当該開口部と接続する導波管の開口部との寸法が異なっている場合には、テーパー導波管１２０やステップ変成器１３０を介して接続しなければならず、接続部の構成がより大型化してしてしまうことが問題点として指摘されていた。

なお、本願出願人が特許出願のときに知っている先行技術は、文献公知発明に係る発明ではないため、本願明細書に記載すべき先行技術文献情報はない。

本発明は、上記したような従来の技術の有する種々の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続する接続部の寸法を小さくするとともに、当該接続部における反射損失の周波数帯域の狭帯域化を抑止するようにした導波管接続方法を提供しようとするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続する接続部として、ＴＥ_１０Ｎモード共振器を用いるようにしたものである。

こうした本発明によれば、互いに異なる位置に配置される導波管同士を、該導波管内を伝播する電磁波の磁界面あるいは電界面に沿って屈曲させながら接続する接続部の寸法を、小さく形成することができるとともに、従来の技術による接続部に比べて反射損失の周波数帯域を広帯域とすることができる。

即ち、本発明は、幅方向に延長して形成された端面に、上記幅方向に延長して形成された第１の開口部を有する第１の導波管と、上記幅方向に延長して形成された端面に、上記幅方向に延長して形成された第２の開口部を有し、上記第１の導波管と中心軸が一致することなく平行に配設されるとともに、該端面と上記第１の導波管の端面とが所定の間隔を開けて配設される第２の導波管とを導波管内を伝播する電磁波の磁界面に沿って接続する導波管接続方法において、磁界面と直交する所定の面に上記第１の開口部と上記幅方向の寸法および上記幅方向と直交する高さ方向の寸法が一致する第３の開口部が設けられるとともに、上記所定の面と対向する面に上記第２の開口部と上記幅方向の寸法および上記高さ方向の寸法が一致する第４の開口部が設けられ、上記高さ方向の寸法が、上記第１の導波管および上記第２の導波管の上記高さ方向の寸法のうち大きい方の寸法と同じ寸法に設定されたＴＥ_１０Ｎモード、ＴＥ_２０ＮモードまたはＴＥ_３０Ｎモードの矩形共振器により、上記第３の開口部に上記第１の開口部を接続するとともに上記第４の開口部に上記第２の開口部を接続して、上記第１の導波管と上記第２の導波管とを接続するようにしたものである。

また、本発明は、高さ方向に延長して形成された端面に、上記高さ方向に延長して形成された第１の開口部を有する第１の導波管と、上記高さ方向に延長して形成された端面に、上記高さ方向に延長して形成された第２の開口部を有し、上記第１の導波管と中心軸が一致することなく平行に配設されるとともに、該端面と上記第１の導波管の端面とが所定の間隔を開けて配設される第２の導波管とを導波管内を伝播する電磁波の電界面に沿って接続する導波管接続方法において、電界面と直交する所定の面に上記第１の開口部と上記高さ方向の寸法および上記高さ方向と直交する幅方向の寸法が一致する第３の開口部が設けられるとともに、上記所定の面と対向する面に上記第２の開口部と上記高さ方向の寸法および上記幅方向の寸法が一致する第４の開口部が設けられ、上記高さ方向の寸法が、上記第１の導波管および上記第２の導波管の上記高さ方向の寸法のうち大きい方の寸法と同じ寸法に設定されたＴＥ_１０Ｎモード、ＴＥ_２０ＮモードまたはＴＥ_３０Ｎモードの矩形共振器により、上記第３の開口部に上記第１の開口部を接続するとともに上記第４の開口部に上記第２の開口部を接続して、上記第１の導波管と上記第２の導波管とを接続するようにしたものである。

即ち、本発明は、上記した発明において、上記矩形共振器は、管内波長をλｇとすると、上記幅方向および上記高さ方向のそれぞれと直交する方向の長さはλｇ／２の整数倍に寸法設定されるようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記矩形共振器は、上記第１の導波管および上記第２の導波管の少なくともどちらか一方と、接続用矩形共振器を介して接続するようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記第１の導波管と上記矩形共振器とを接続する上記接続用矩形共振器に設けられた開口部は、幅方向の寸法および高さ方向の寸法を上記第１の開口部と同様に寸法設定され、上記第２の導波管と上記矩形共振器とを接続する上記接続用矩形共振器に設けられた開口部は、幅方向の寸法および高さ方向の寸法を上記第２の開口部と同様に寸法設定されるようにしたものである。

また、本発明は、上記した発明において、上記接続用矩形共振器は、管内波長をλｇとすると、上記幅方向および上記高さ方向のそれぞれと直交する方向の長さはλｇ／２の整数倍に寸法設定されるようにしたものである。

本発明は、以上説明したように構成されているので、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続する接続部の寸法を小さくすることができるとともに、当該接続部における反射損失の周波数帯域の狭帯域化を抑止することができるという優れた作用効果を奏するものである

図１（ａ）は、Ｈ面タイプの直角曲導波管を示す概略構成斜視説明図であり、また、図１（ｂ）は、Ｅ面タイプの直角曲導波管を示す概略構成斜視説明図である。 図２（ａ）は、従来の技術による導波管接続方法において、異なる位置に配置された導波管同士を磁界面に沿って屈曲させながら接続する際に用いられる接続部を示す概略構成斜視説明図であり、また、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ矢視図である。 図３（ａ）は、従来の技術による導波管接続方法において、異なる位置に配置された導波管同士を電界面に沿って屈曲させながら接続する際に用いられる接続部を示す概略構成斜視説明図であり、また、図３（ｂ）は、図３（ａ）のＢ矢視図である。 図４（ａ）は、テーパー導波管を示す概略構成斜視説明図であり、また、図４（ｂ）は、ステップ変成器を示す概略構成斜視説明図である。 図５（ａ）は、本発明による導波管接続方法において、異なる位置に配置された導波管同士を磁界面に沿って屈曲させながら接続する際に用いられる接続部を示す概略構成斜視説明図であり、また、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示す接続部の各構成部材を示す概略構成斜視説明図であり、また、図５（ｃ）は、図５（ａ）のＣ矢視図である。 図６（ａ）は、図５（ａ）に示す接続部と当該接続部により接続される導波管とを示す概略斜視説明図であり、また、図６（ｂ）は、図５（ａ）に示す接続部におけるＴＥ_１０Ｎモード共振器を示す概略構成斜視説明図であり、また、図６（ｃ）（ｄ）は、図５（ａ）に示す接続部における導波管接続部分を示す概略構成斜視説明図である。 図７（ａ）は、異なる位置に配置される導波管の配置位置を示す説明図であり、また、図７（ｂ）は、異なる位置に配置される導波管を本発明による導波管接続方法によって接続した状態を示す説明図である。 図８（ａ）（ｂ）は、接続部の変形例を示す概略構成斜視説明図である。 図９は、反射損失をシミュレーションする際の接続部の構成を示す説明図であり、図９（ａ）は、本発明の導波管接続方法による接続部を示す概略構成斜視説明図であり、また、図９（ｂ）は、従来の技術の導波管接続方法による接続部を示す概略構成斜視説明図である。 図１０（ａ）は、本発明の導波管接続方法により接続した導波管における反射損失のシミュレーションの結果を示すグラフであり、また、図１０（ｂ）は、従来の技術の導波管接続方法により接続した導波管における反射損失のシミュレーションの結果を示すグラフである。 図１１（ａ）は、本発明による導波管接続方法において、異なる位置に配置された導波管同士を電界面に沿って屈曲させながら接続する際に用いられる接続部を示す概略構成斜視説明図であり、また、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す接続部の各構成部材を示す概略構成斜視説明図であり、また、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）のＤ矢視図である。 図１２（ａ）は、図１１（ａ）に示す接続部と当該接続部により接続される導波管とを示す概略斜視説明図であり、また、図１２（ｂ）は、図１１（ａ）に示す接続部におけるＴＥ_１０Ｎモード共振器を示す概略構成斜視説明図であり、また、図１１（ａ）に示す接続部における図１２（ｃ）（ｄ）は、導波管接続部分を示す概略構成斜視説明図である。 図１３（ａ）（ｂ）は、接続部の変形例を示す概略構成斜視説明図である。 図１４は、本発明による導波管接続方法の変形例を示す概略構成斜視説明図である。

以下、添付の図面を参照しながら、本発明による導波管接続方法の実施の形態の一例を詳細に説明するものとする。

まず、図５乃至図６を参照しながら、互いに異なる位置に配置される導波管同士を、導波管内を伝播する電磁波の磁界面に沿って屈曲させながら接続する際の本発明による導波管接続方法の実施の形態について説明する。

接続部１０は、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２と、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ａに設けられた矩形共振器である導波管接続部分１４と、側面１２ａと対向するＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ｂに設けられた矩形共振器である導波管接続部分１６とを有して構成されている（図５（ａ）を参照する。）。

より詳細には、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ａには、側面１２ａの右方側端部から所定の大きさの開口部１２ａａが設けられ、この開口部１２ａａに略四角筒形状の導波管接続部分１４をその開口部１４ａと連通するようにして固定的に配設する（図５（ａ）（ｂ）を参照する。）。

さらに、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ｂには、側面１２ｂの左方側端部から所定の大きさの開口部１２ｂａが設けられ、この開口部１２ｂａに略四角筒形状の導波管接続部分１６をその開口部１６ａと連通するようにして固定的に配設する（図５（ａ）（ｂ）を参照する。）。

なお、導波管接続部分１４の開口部１４ａ、１４ｂとＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ａに設けられた開口部１２ａａとは、導波管接続部分１４と接続する導波管の開口部と同じ寸法に設計されている。

また、導波管接続部分１６の開口部１６ａ、１６ｂとＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ｂに設けられた開口部１２ｂａとは、導波管接続部分１６と接続する導波管の開口部と同じ寸法に設計されている。

このＴＥ_１０Ｎモード共振器１２は、導波管２０の側面２０ａの延長上に位置するように側面１２ｃが形成され、導波管２２の側面２２ａの延長上に位置するように側面１２ｄが形成されるようにして、その幅Ｗ１の寸法が設定されている（図６（ａ）および図６（ｂ）を参照する。）。

そして、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の高さＨ１については、互いに異なる位置に配置される導波管２０、２２のそれぞれの高さｈ１、ｈ２のうち大きい方の寸法と同じ寸法に設定されており、また、その長さＬ５については、λｇ／２の整数倍（λｇ／２×ｎ、λｇ：管内波長、ｎ：整数）の寸法に設定されている（図６（ａ）および図６（ｂ）を参照する。）。

なお、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ａに設けられる開口部１２ａａについては、図６（ａ）（ｂ）に示すように、導波管２２の開口部２２ｂの高さｈ２とＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の高さＨ１とが同じ大きさであるならば、単に、側面１２ａの右方側端部から所定の大きさで設けられるものであるが、導波管２２の開口部２２ｂの高さｈ２がＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の高さＨ１より小さいときには、導波管２２の開口部２２ｂの配置位置に合わせて高さ方向の配置位置が設定される。

同様に、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の側面１２ｂに設けられる開口部１２ｂａについては、図６（ａ）（ｂ）に示すように、導波管２０の開口部２０ｂの高さｈ１とＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の高さＨ１とが同じ大きさであるならば、単に、側面１２ｂの左方側端部から所定の大きさで設けられるものであるが、導波管２０の開口部２０ｂの高さｈ１がＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の高さＨ１より小さいときには、導波管２０の開口部２０ｂの配置位置に合わせて高さ方向の配置位置が設定される。

また、矩形共振器である導波管接続部分１４は、その幅Ｗ２を、接続する導波管２２の開口部２２ｂの幅ｗ２と等しくなるように寸法を設定されており、また、その高さＨ２を、導波管２２の開口部２２ｂの高さｈ２と等しくなるように寸法を設定されており、また、その長さＬ６を、λｇ／２の整数倍（λｇ／２×ｎ、λｇ：管内波長、ｎ：整数）となるように寸法を設定されている（図６（ａ）および図６（ｃ）を参照する。）。

さらに、矩形共振器である導波管接続部分１６は、その幅Ｗ３を、接続する導波管２０の開口部２０ｂの幅ｗ１と等しくなるように寸法を設定されており、また、その高さＨ３を、導波管２０の開口部２０ｂの高さｈ１と等しくなるように寸法を設定されており、また、その長さＬ７を、λｇ／２の整数倍（λｇ／２×ｎ、λｇ：管内波長、ｎ：整数）となるように寸法を設定されている（図６（ａ）および図６（ｄ）を参照する。）。

以上の構成において、図７（ａ）（ｂ）を参照しながら、互いに異なる位置に配置されるマジックＴ型導波管３０と導波管３２とを接続する場合、マジックＴ型導波管３０と導波管３４とを接続する場合について説明する。

この図７（ａ）（ｂ）には、開口部３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄが設けられたマジックＴ型導波管３０と、開口部３０ａの寸法と同じ寸法の開口部３２ａが設けられた導波管３２と、開口部３０ｂの寸法と同じ寸法の開口部３４ａが設けられた導波管３４とが、それぞれ異なる位置に配置されている。

ここで、マジックＴ型導波管３０と当該マジックＴ型導波管３０と異なる位置に配置される導波管３２とを接続するには、マジックＴ型導波管３０の開口部３０ａに合わせて寸法を設定された導波管接続部分１４と、マジックＴ型導波管３０と異なる位置に配置される導波管３２の開口部３２ａに合わせて寸法を設定された導波管接続部分１６と、マジックＴ型導波管３０と導波管３２との開口部３０ａ、３２ａや配置位置に合わせて寸法を設定されたＴＥ_１０Ｎモード共振器１２とにより形成される接続部１０を、導波管接続部分１４の開口部１４ｂとマジックＴ型導波管３０の開口部３０ａとが連通するように固定的に接続するとともに、導波管接続部分１６の開口部１６ｂと導波管３２の開口部３２ａとが連通するように固定的に接続する。

また、マジックＴ型導波管３０と当該マジックＴ型導波管３０とは異なる位置に配置される導波管３４とを接続するには、マジックＴ型導波管３０の開口部３０ｂに合わせて寸法を設定設計された導波管接続部分１４’と、マジックＴ型導波管３０と異なる位置に配置される導波管３４の開口部３４ａに合わせて寸法を設定された導波管接続部分１６’と、マジックＴ型導波管３０と導波管３４との開口部３０ｂ、３４ａや配置位置に合わせて寸法を設定されたＴＥ_１０Ｎモード共振器１２’とにより形成される接続部１０’を、導波管接続部分１４’の開口部１４’ｂとマジックＴ型導波管３０の開口部３０ｂとが連通するように固定的に配設するとともに、導波管接続部分１６’の開口部１６’ｂと導波管３４の開口部３４ａとが連通するように固定的に接続する。

このとき接続部１０においては、導波管３２の開口部３２ａの寸法がマジックＴ型導波管３０の開口部３０ａの寸法と同じ寸法なため、導波管接続部分１４と導波管接続部分１６とは同一寸法で形成されることとなる。

また、接続部１０’においては、導波管３４の開口部３４ａの寸法がマジックＴ型導波管３０の開口部３０ｂの寸法より小さいため、導波管接続部分１４’より導波管接続部分１６’の方が小さい寸法で形成されることとなる。

このように、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２を用い、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の対向する側面において導波管接続部分１４、１６を配設して接続部１０を形成することにより、導波管接続部分１４の中心から導波管接続部分１６の中心までの長さＬ８を、接続部２００における開口部１０２の中心から開口部１０２’の中心までの長さＬ１に比べて短くすることが可能となる（図２（ｂ）および図５（ｃ）を参照する。）。

さらに、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の長さＬ５、導波管接続部分１４の長さＬ６ならびに導波管接続部分１６の長さＬ７は（図６（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照する。）、それぞれλｇ／２の整数倍の長さとなり、それぞれ最小のものでλｇ／２とすることができる。

このため、接続部１０を用いるようにした本発明による導波管接続方法においては、接続部２００を用いるようにした従来の技術による導波管接続方法と比べて、導波管同士を接続する領域の寸法を小さくすることができる。

また、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２を用い、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の対向する側面において導波管接続部分１４、１６を配設して接続部１０を形成することにより、接続する導波管の開口部の大きさに合わせて導波管接続部分１４、１６およびＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の開口部の大きさの寸法が設定されるため、互いに異なる位置に配置される導波管同士の開口部の寸法が異なる場合であっても、テーパー導波管やステップ変成器などを用いることなく接続することができる。

このため、互いに異なる位置に配置される導波管同士の開口部の大きさが異なっている場合、接続部１０を用いるようにした本発明による導波管接続方法においては、接続部２００などを用いるようにした従来の技術による導波管接続方法と比べて、新たな構成を設ける必要がなく、接続部１０の全体の構成を小型化することができる。

さらに、接続部２００を用いるようにした従来の技術による導波管接続方法と比較すると、接続部１０を用いるようにした本発明による導波管接続方法においては、互いに異なる位置に配置される導波管同士の開口部の寸法や配置位置に応じて、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の寸法や開口部の大きさ、導波管接続部分１４、１６の寸法や開口部の大きさなどを、比較的自由に設計することができるため、接続部をＴＥ_１０Ｎモード共振器が共振器としての寸法が最適であるならば、例えば、図８（ａ）に示すように、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２”の対向する側面の右下方側と左上方側とに開口部を設け、当該開口部に導波管接続部分１４”、１６”を配設するように形成したり、図８（ｂ）に示すように、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２”の隣り合う側面に開口部を設け、当該開口部に導波管接続部分１４”、１６”を配設するように形成することもでき、異なる位置に配置される導波管同士の配置位置の自由度が広がり、当該導波管同士の配置位置を容易に設計することができるようになる。

次に、上記した接続部１０を用いた導波管接続方法により、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続した際の、接続部１０における反射損失について発明者が行ったシミュレーションの結果について説明する。

このシミュレーションは、図９（ａ）に示す接続部１０を用いた本発明による導波管接続方法において、接続部１０に入射する電磁波の周波数の変化に対する反射損失の変化について、ａｎｓｏｆｔ社製の高性能高周波三次元電磁界シミュレータＨＦＳＳを用いて有限要素法により行った。

また、比較のため、図９（ｂ）に示す接続部２００を用いた従来の技術による導波管接続方法において、接続部２００に入射する電磁波の周波数の変化に対する反射損失の変化について、ａｎｓｏｆｔ社製の高性能高周波三次元電磁界シミュレータＨＦＳＳを用いて有限要素法によりシミュレーションした。

ここで、図１０（ａ）には、本発明による導波管接続方法によるシミュレーションの結果が示されており、図１０（ｂ）には、従来の技術による導波管接続方法によるシミュレーションの結果が示されている。

この図１０（ａ）（ｂ）に示されているように、図１０（ａ）においては、−４０ｄＢ以下の帯域が１．０００ＧＨｚ〜１．０３２ＧＨｚであるのに対し、図１０（ｂ）においては、−４０ｄＢ以下の帯域が１．００８〜１．０２７ＧＨｚとなっている。

このように、接続部２００を用いた従来の技術による導波管接続方法によって互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続した場合に比べ、接続部１０を用いた本発明による導波管接続方法によって互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続した場合では、−４０ｄＢ以下で帯域が広くなっており、反射損失の周波数帯域が同等以上となっている。

以上において説明したように、本発明による導波管接続方法においては、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の対向する側面に導波管接続部分１４、１６を配設して接続部１０を形成するようにしたため、直角曲導波管１００を２つ接続して接続部２００を形成する従来の技術による導波管接続方法と比べて、その寸法を小さくすることが可能である。

また、接続する導波管の開口部の大きさに合わせて導波管接続部分１４、１６およびＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の開口部の大きさの寸法が設定されるため、異なる位置に配置される導波管同士の開口部の寸法が異なる場合であっても、テーパー導波管やステップ変成器といった新たな構成を設ける必要がなく、接続部１０の全体の寸法を小さくすることができる。

さらに、直角曲導波管１００を２つ接続して接続部２００を形成するようにした従来の技術による導波管接続方法に比べ、接続部１０を形成する本発明による導波管接続方法においては、互いに異なる位置に配置される導波管の開口部の寸法に応じて、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２の寸法や開口部の寸法、導波管接続部分１４、１６の寸法やそれぞれの開口部の寸法を設定することができるので、比較的自由に接続部１０を形成することができる。

このため、異なる位置に配置される導波管同士の配置位置の自由度が広がり、当該導波管同士の配置位置を容易に設計することができるようになる。

次に、図１１乃至図１２を参照しながら、互いに異なる位置に配置される導波管同士を、導波管内を伝播する電磁波の電界面に沿って屈曲させながら接続する際の本発明による導波管接続方法の実施の形態について説明する。

図１１（ａ）には、本発明による導波管接続方法において、異なる位置に配置される導 接続部５０は、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２と、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ａに設けられた矩形共振器である導波管接続部分５４と、側面５２ａと対向するＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ｂに設けられた矩形共振器である導波管接続部分５６とを有して構成されている（図１１（ａ）を参照する。）。

より詳細には、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ａには、側面５２ａの右方側端部から所定の大きさの開口部５２ａａが設けられ、この開口部５２ａａに略四角筒形状の導波管接続部分５４をその開口部５４ａと連通するようにして固定的に配設する（図１１（ａ）（ｂ）を参照する。）。

さらに、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ｂには、側面５２ｂの左方側端部から所定の大きさの開口部５２ｂａが設けられ、この開口部５２ｂａに略四角筒形状の導波管接続部分５６をその開口部５６ａと連通するようにして固定的に配設する（図１１（ａ）（ｂ）を参照する。）。

なお、導波管接続部分５４の開口部５４ａ、５４ｂとＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ａに設けられた開口部５２ａとは、導波管接続部分５４と接続する導波管の開口部と同じ寸法に設計されている。

また、導波管接続部分５６の開口部５６ａ、５６ｂとＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ｂに設けられた開口部５２ｂａとは、導波管接続部分５６と接続する導波管の開口部と同じ寸法の設計されている。

このＴＥ_１０Ｎモード共振器５２は、導波管６０の側面６０ａの延長上に位置するように側面５２ｃが形成され、導波管６２の側面６２ａの延長上に位置するように側面５２ｄが形成されるようにして、その幅Ｗ４の寸法が設定されている（図１２（ａ）および図１２（ｂ）を参照する。）。

そして、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の高さＨ４については、互いに異なる位置に配置される導波管６０、６２のそれぞれの高さのうち大きい方の寸法と等しくなるように寸法が設定されており、また、その長さＬ１１については、λｇ／２の整数倍（λｇ／２×ｎ、λｇ：管内波長、ｎ：整数）の寸法に設定されている（図１２（ａ）および図１２（ｂ）を参照する。）。

なお、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ａに設けられる開口部５２ａａについては、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、導波管６２の開口部６２ｂの高さｈ４とＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の高さＨ４とが同じ大きさであるならば、単に、側面５２ａの右方側端部から所定の大きさで設けられるものであるが、導波管６２の開口部６２ｂの高さｈ４がＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の高さＨ４より小さいときには、導波管６２の開口部６２ｂの配置位置に合わせて高さ方向の配置位置が設定される。

同様に、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の側面５２ｂに設けられる開口部５２ｂａについては、図１２（ａ）（ｂ）に示すように、導波管６０の開口部６０ｂの高さｈ３とＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の高さＨ４とが同じ大きさであるならば、単に、側面５２ｂの左方側端部から所定の大きさで設けられるものであるが、導波管６０の開口部６０ｂの高さｈ３がＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の高さＨ４より小さいときには、導波管６０の開口部６０ｂの配置位置に合わせて高さ方向の配置位置が設定される。

また、矩形共振器である導波管接続部分５４は、その幅Ｗ５を、接続する導波管６２の開口部６２ｂの幅ｗ４と等しくなるように寸法を設定されており、また、その高さＨ５を、導波管６２の開口部６２ｂの高さｈ４と等しくなるように寸法を設定されており、また、その長さＬ１２を、λｇ／２の整数倍（λｇ／２×ｎ、λｇ：管内波長、ｎ：整数）となるように寸法を設定されている（図１２（ａ）および図１２（ｃ）を参照する。）。

さらに、矩形共振器である導波管接続部分５６は、その幅Ｗ６を、接続する導波管６０の開口部６０ｂの幅ｗ３と等しくなるように寸法を設定されており、また、その高さＨ６を、導波管６０の開口部６０ｂの幅ｗ３と等しくなるように寸法を設定されており、また、その長さＬ１３を、λｇ／２の整数倍（λｇ／２×ｎ、λｇ：管内波長、ｎ：整数）となるように寸法を設定されている（図１２（ａ）および図１２（ｄ）を参照する。）。

以上の構成において、互いに異なる位置に配置される導波管同士を、導波管内を伝播する電磁波の電界面に沿って屈曲させながら接続する場合には、上記した接続部１０と同様にして、異なる位置に配置される導波管の配置位置や開口部の寸法に合わせて、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２および導波管接続部分５４、５６の寸法の設定を行って接続部５０を形成し、導波管接続部分５４の開口部５４ｂを互いに異なる位置に配置される導波管のうちの一方の導波管の開口部と連通するように固定的に接続するとともに、導波管接続部分５６の開口部５６ｂを互いに異なる位置に配置される導波管のうち他方の導波管の開口部が連通するように固定的に接続する。

このようにして接続部５０を形成することにより、導波管接続部分５４の中心から導波管接続部分５６の中心までの長さＬ１０を、直角曲導波管１１０を２つ接続して形成した接続部３００における開口部１１２の中心から開口部１１２’の中心までの長さＬ９に比べて短くすることが可能となる（図１０（ｂ）および図１１（ｃ）を参照する。）。

さらに、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の長さＬ１１、導波管接続部分５４の長さＬ１２ならびに槽は間接続部分５６の長さＬ１３は（図１２（ｂ）（ｃ）（ｄ）を参照する。）、それぞれλｇ／２の整数倍の長さとなり、それぞれ最小のものでλｇ／２とすることができる。

このため、接続部５０を用いるようにした本発明による導波管接続方法においては、直角曲導波管１１０を２つ接続して形成する接続部３００を用いるようにした従来の技術による導波管接続方法に比べて、その寸法を小さくすることができる。

また、接続する導波管の開口部の大きさに合わせて導波管接続部分５４、５６およびＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の開口部の大きさの寸法が設定されるため、互いに異なる位置に配置される導波管同士の開口部の寸法が異なる場合であっても、テーパー導波管やステップ変成器などを用いることなく接続することができる。

このため、互いに異なる位置に配置される導波管同士の開口部の大きさが異なっている場合、接続部５０を用いるようにした本発明による導波管接続方法においては、接続部３００を用いるようにした従来の技術による導波管接続方法に比べて、新たな構成を設ける必要がなく、その接続部５０の全体の構成を小型化することができる。

さらに、接続部３００を用いるようにした従来の技術による導波管接続方法と比較すると、接続部５０を用いるようにした本発明による導波管接続方法においては、互いに異なる位置に配置される導波管同士の開口部の寸法や配置位置に応じて、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２の寸法や開口部の大きさ、導波管接続部分５４、５６の寸法や開口部の大きさなどを、比較的自由に設計することができるため、接続部をＴＥ_１０Ｎモード共振器が共振器としての寸法が最適であれば、例えば、図１３（ａ）に示すように、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２’の対向する側面の右下方側と左下方側とに開口部を設け、当該開口部に導波管接続部分５４’、５６’を配設するように形成したり、図１３（ｂ）に示すように、ＴＥ_１０Ｎモード共振器５２’の隣り合う側面に開口部を設け、当該開口部に導波管接続部分５４’、５６’を配設するように形成することもでき、異なる位置に配置される導波管同士の配置位置の自由度が広がり、当該導波管同士の配置位置を容易に設計することができるようになる。

なお、上記した実施の形態は、以下の（１）乃至（４）に示すように変形することができるものである。

（１）上記した実施の形態においては、接続部１０（５０）をＴＥ_１０Ｎモード共振器１２（５２）と矩形共振器である導波管接続部分１４（５４）、１６（５６）とにより形成するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、導波管接続部分１４（５４）、１６（５６）を設けることなく、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２（５２）に互いに異なる位置に配置される導波管を直接接続するようにしてもよいし、導波管接続部分１４（５４）または導波管接続部分１６（５６）のどちらか一方だけ設けるようにしてもよい。

つまり、導波管接続部分１４（５４）ならびに導波管接続部分１６（５６）は、接続部１０（５０）が互いに異なる位置に配置される導波管と接続する際に、構造的に設けた方が接続しやすい場合に設けるようにすればよい。

（２）上記した実施の形態においては、ＴＥ_１０Ｎモード共振器１２（５２）と矩形共振器である導波管接続部分１４（５４）、１６（５６）とにより接続部１０（５０）を成形するようにしたが、これに限られるものではないことは勿論であり、ＴＥ_１０Ｎモード共振器以外の共振器を用いて接続部を形成するようにしてもよい。

具体的には、ＴＥ_１０Ｎモード共振器に変えて、矩形共振器であれば、ＴＥ_２０Ｎモード共振器またはＴＥ_３０Ｎモード共振器などを用いて接続部を形成するようにしてもよく、また、円形共振器であれば、ＴＭ_０１モード共振器などを用いて接続部を形成するようにしてもよい。

（３）上記した実施の形態においては、互いに異なる位置に配置される導波管同士を、導波管内を伝播する電磁波の磁界面や電界面に沿って屈曲させながら接続する際に、当該導波管の開口部の寸法が異なる場合に、テーパー導波管などを用いることなく接続することができることを説明した。

しかしながら、互いに異なる位置に配置される導波管同士を、導波管内を伝播する電磁波の磁界面や電界面に沿って接続する際に用いるようにして、テーパー導波管と同様の効果を有する接続部を構成するようにしてもよい。

具体的には、図１４に示すように、ＴＥ_１０Ｎモード共振器７２の側面７２ａの略中心位置に導波管接続部分７４を設けるとともに、ＴＥ_１０Ｎモード共振器７２の側面７２ｂの略中心位置に導波管接続部分７６を設けるようにして、テーパー導波管と同様の効果を有しつつ、小型化が可能な接続部７０を形成することができる。

（４）上記した実施の形態ならびに上記した（１）乃至（３）に示す変形例は、適宜に組み合わせるようにしてもよい。

本発明は、互いに異なる位置に配置される導波管同士を接続する際に用いて好適な導波管接続方法である。

１０、５０、２００、３００ 接続部
１２、５２、７２ ＴＥ_１０Ｎモード共振器
１４、１６、５４、５６、７４、７６ 導波管接続部分
２０、２２、３２、３４、６０、６２ 導波管
３０ マジックＴ型導波管
１００、１１０ 直角曲導波管
１２０ テーパー導波管
１３０ ステップ変成器

Claims (6)

1. 幅方向に延長して形成された端面に、前記幅方向に延長して形成された第１の開口部を有する第１の導波管と、
   前記幅方向に延長して形成された端面に、前記幅方向に延長して形成された第２の開口部を有し、前記第１の導波管と中心軸が一致することなく平行に配設されるとともに、該端面と前記第１の導波管の端面とが所定の間隔を開けて配設される第２の導波管と
   を導波管内を伝播する電磁波の磁界面に沿って接続する導波管接続方法において、
   磁界面と直交する所定の面に前記第１の開口部と前記幅方向の寸法および前記幅方向と直交する高さ方向の寸法が一致する第３の開口部が設けられるとともに、前記所定の面と対向する面に前記第２の開口部と前記幅方向の寸法および前記高さ方向の寸法が一致する第４の開口部が設けられ、前記高さ方向の寸法が、前記第１の導波管および前記第２の導波管の前記高さ方向の寸法のうち大きい方の寸法と同じ寸法に設定されたＴＥ_１０Ｎモード、ＴＥ_２０ＮモードまたはＴＥ_３０Ｎモードの矩形共振器により、前記第３の開口部に前記第１の開口部を接続するとともに前記第４の開口部に前記第２の開口部を接続して、前記第１の導波管と前記第２の導波管とを接続する
   ことを特徴とする導波管接続方法。
2. 高さ方向に延長して形成された端面に、前記高さ方向に延長して形成された第１の開口部を有する第１の導波管と、
   前記高さ方向に延長して形成された端面に、前記高さ方向に延長して形成された第２の開口部を有し、前記第１の導波管と中心軸が一致することなく平行に配設されるとともに、該端面と前記第１の導波管の端面とが所定の間隔を開けて配設される第２の導波管と
   を導波管内を伝播する電磁波の電界面に沿って接続する導波管接続方法において、
   電界面と直交する所定の面に前記第１の開口部と前記高さ方向の寸法および前記高さ方向と直交する幅方向の寸法が一致する第３の開口部が設けられるとともに、前記所定の面と対向する面に前記第２の開口部と前記高さ方向の寸法および前記幅方向の寸法が一致する第４の開口部が設けられ、前記高さ方向の寸法が、前記第１の導波管および前記第２の導波管の前記高さ方向の寸法のうち大きい方の寸法と同じ寸法に設定されたＴＥ_１０Ｎモード、ＴＥ_２０ＮモードまたはＴＥ_３０Ｎモードの矩形共振器により、前記第３の開口部に前記第１の開口部を接続するとともに前記第４の開口部に前記第２の開口部を接続して、前記第１の導波管と前記第２の導波管とを接続する
   ことを特徴とする導波管接続方法。
3. 請求項１または２のいずれか１項に記載の導波管接続方法において、
   前記矩形共振器は、管内波長をλｇとすると、前記幅方向および前記高さ方向のそれぞれと直交する方向の長さはλｇ／２の整数倍に寸法設定される
   ことを特徴とする導波管接続方法。
4. 請求項１、２または３のいずれか１項に記載の導波管接続方法において、
   前記矩形共振器は、前記第１の導波管および前記第２の導波管の少なくともどちらか一方と、接続用矩形共振器を介して接続する
   ことを特徴とする導波管接続方法。
5. 請求項４に記載の導波管接続方法において、
   前記第１の導波管と前記矩形共振器とを接続する前記接続用矩形共振器に設けられた開口部は、幅方向の寸法および高さ方向の寸法を前記第１の開口部と同様に寸法設定され、
   前記第２の導波管と前記矩形共振器とを接続する前記接続用矩形共振器に設けられた開口部は、幅方向の寸法および高さ方向の寸法を前記第２の開口部と同様に寸法設定される
   ことを特徴とする導波管接続方法。
6. 請求項４または５のいずれか１項に記載の導波管接続方法において、
   前記接続用矩形共振器は、管内波長をλｇとすると、前記幅方向および前記高さ方向のそれぞれと直交する方向の長さはλｇ／２の整数倍に寸法設定される
   ことを特徴とする導波管接続方法。