JP5132406B2

JP5132406B2 - Ｔ分岐導波管

Info

Publication number: JP5132406B2
Application number: JP2008110173A
Authority: JP
Inventors: 雅之齊藤; 健一柿崎
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-04-21
Filing date: 2008-04-21
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2028-04-21
Also published as: JP2009260878A

Description

この発明は、マイクロ波、ミリ波帯における電力の分配及び合成に用いられるＴ分岐導波管に関するものである。

従来、主導波管(Ｔ字の縦棒部分)の一端を入力端子とし、他端が分岐導波管(Ｔ字の横棒部分)のＥ面(一つの側面)に接合され、分岐導波管の二つの端部(横棒部分の両端)を出力端子としたＴ分岐導波管において、その主導波管の入力端子側からのインピーダンス整合を行うため、主導波管と分岐導波管の接合部から、ある適切な距離、主導波管側に移動した位置に主導波管のＨ面に垂直な誘導性サセプタンスとして働くアイリスを有し、主導波管の一端である入力端子側からのインピーダンスを、この導電性アイリスの幅、長さ及び位置を調整することによってインピーダンス整合を行っているものがあった(例えば、下記非特許文献１参照)。

また、従来の別の整合方法としては、主導波管と分岐導波管の分岐導波管内に円形のポストを装荷する方法があった(例えば、下記非特許文献２参照)。

小口文一著、「マイクロ波及びミリ波回路」、丸善株式会社、昭和３９年、P.165 岸原充佳他、「平面回路方に基づく導波管Ｅ面不連続の解析」、電子情報通信学会論文誌(Ｃ),Vol.J83-C,No.1,pp.45-52,2000年１月

しかしながら、上述の従来の方法では、主導波管と分岐導波管の接合部より主導波管側にある距離だけ離れた位置に整合素子を設けることで整合を行っているため、周波数がずれるとその距離の分だけ位相がずれるため、広い帯域でインピーダンス整合できないという問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、例えば主導波管の入力端子側からのインピーダンスを広い帯域で整合できるＴ分岐導波管、より広義には、広い周波数帯域でインピーダンス整合が行える電力の分配器又は合成器として使用されるＴ分岐導波管を提供することを目的とする。

この発明は、一端を入出力端子、他端を接続端子とし、一対の幅広面と一対の幅狭面を有し長手方向と直交する断面が長方形の第１導波管と、一端を第１の入出力端子、他端を第２の入出力端子とし、一対の幅広面と一対の幅狭面を有し長手方向と直交する断面が長方形の第２導波管であって、前記第１導波管側のＥ面である前記第２導波管の幅広面に接続口を有するものとを備え、前記第１導波管の接続端子と前記第２導波管の接続口が接続された分配器又は合成器として使用されるＴ分岐導波管において、前記第１導波管の接続端子と前記第２導波管の接続口の接続部に、前記第１導波管の接続端子から管長手方向に沿った所定の長さ及び管長手方向と直交する方向に沿った所定の高さで管長手方向と直交する面内の全周に亘って前記第１導波管の内側に突出し、かつ前記第２導波管の前記接続口のある幅広面の、前記接続口を含む領域の管長手方向と直交する全幅に渡り、管長手方向に沿った前記第１導波管の内側への突出の高さに当たる所定の長さ及び管長手方向と直交する方向に沿った所定の高さで前記第２導波管の内側に突出する枠状の整合用突起部を設けた、ことを特徴とするＴ分岐導波管にある。

この発明では、広い周波数帯域でインピーダンス整合が行える電力の分配器又は合成器として使用されるＴ分岐導波管を提供できる。

この発明によるＴ分岐導波管は入出力の方向を切り換えることで分配器としても又は合成器としてでも使用可能であるが、以下では分配器として適用した場合について説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるＴ分岐導波管の構成を示す斜視図であり、図２は図１のＴ分岐導波管のＡ−Ａ線(分岐導波管２のＨ面に平行な方向)に沿った断面図である。図１及び図２において、１は一対の幅広面と一対の幅狭面を有し長手方向と直交する断面が長方形の主導波管、２は同様に一対の幅広面と一対の幅狭面を有し長手方向と直交する断面が長方形の分岐導波管、３は分岐導波管２の一方の幅広面(Ｅ面)に設けられた接続口、４は主導波管１の一方の端部で分岐導波管２に設けられた接続口３と接続される接続端子であり、主導波管１の接続端子４と分岐導波管２の接続口３が接続されることで、Ｔ分岐導波管９が構成される。

主導波管１には、接続端子４とは反対側の端部に入力端子５が設けられ、分岐導波管２には、一方の端部に第１の出力端子６が、他方の端部に第２の出力端子７が設けられている。８は主導波管１と分岐導波管２の接続部(接続口３と接続端子４)を管の内側に突出して狭めるように、かつ主導波管１の一部から分岐導波管２の一部にまたがるように主導波管１の管の全周(長手方向と直交する面内の全周)に渡って形成された枠状の整合用突起部であり、主導波管１及び分岐導波管２の幅広面で且つ第１の出力端子６側に設けられた第１の突起８ａ、主導波管１及び分岐導波管２の幅広面で且つ第２の出力端子７側に設けられた第２の突起８ｂ、主導波管１の幅狭面側に設けられた両側の第３の突起８ｃから形成される。

次に動作について説明する。入力端子５から入力されたミリ波もしくはマイクロ波帯のＲＦ信号は、第１の出力端子６と第２の出力端子７に分配されて出力される。ここで、図１及び図２に示したＴ分岐導波管９では、整合用突起部８の主導波管１側に延びる長さ及びその突き出し高さ(主導波管１の管長手方向に沿った長さ及び管長手方向と直交する方向に沿った高さ)、分岐導波管２側に延びる長さ及びその突き出し高さを調整することで(整合用突起部８の長さ及び高さを含めて突き出し量とする)、入力端子５側からのインピーダンス整合を行うことができる。また、整合用突起部８が、主導波管１と分岐導波管２の接続部の極近傍に設けられるため、広い帯域でインピーダンス整合を行うことができる特徴を有する。

図３は、図１に示すこの発明のＴ分岐導波管９と従来技術のＴ分岐導波管との入力端子からみた周波数特性(横軸が正規化周波数、縦軸が反射損(ｄＢ))の結果である。図３において、実線はこの発明の周波数特性を示し、丸記号は従来技術の周波数特性を示す。図３からこの発明のＴ分岐導波管９は従来技術のＴ分岐導波管に比べて広い帯域でインピーダンス整合できることがわかる。

以上の説明では、Ｔ分岐導波管を分配器として用いる例について説明しているが、Ｔ分岐導波管を合成器として用いても良く、インピーダンス整合に関し相当の効果が得られる。この場合、入力端子５は出力端子、第１及び第２の出力端子６、７はそれぞれ第１及び第２の入力端子となる。

以上のことから、主導波管１は第１導波管、入力端子５は第１導波管の入出力端子、分岐導波管２は第２導波管、第１及び第２の出力端子６，７は第２導波管の第１及び第２の入出力端子をそれぞれ構成する。

また以上の例では、整合用突起部８を管の面を管の内側に折り曲げた折り曲げ凸部として形成しているが、例えば図４に図２と同様の断面図で示すように、管の内側(管壁上)に管内側の形状が同じになるように突起部８０を設けて形成してもよい。

実施の形態２．
図５はこの発明の実施の形態２によるＴ分岐導波管の構成を示す斜視図であり、図６は図５のＴ分岐導波管のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図５及び図６において、上記実施の形態と同一もしくは相当部分は同一符号で示し説明は省略する。図５及び図６に示すようにこの実施の形態では、分岐導波管２の第１の出力端子６側の第１の突起８ａの突き出し量が、第２の出力端子７側の第２の突起８ｂの突き出し量よりも大きくなるように、整合用突起部８が形成されている。ここでは主導波管１での高さ、分岐導波管２での長さが第１の出力端子６側の第１の突起８ａの方が大きくなっている。

このような構成とすることで、入力端子５からみた場合、第１の出力端子６側の障壁と、第２の出力端子７側の障壁が非対称となるため、第１の出力端子６に出力される電力と第２の出力端子７に出力される電力が異なることを特徴とした、Ｔ分岐導波管９を構成することができる。

また、本実施の形態では、第１の突起８ａと第２の突起８ｂの主導波管１での高さ、分岐導波管２での長さを変えることで、障壁の非対称を実現しているが、主導波管１での長さ、分岐導波管２での高さを変えることでも、同様の効果を得ることができる。

また、上記実施の形態と同様、以上の説明では、Ｔ分岐導波管を分配器として用いる例について説明しているが、Ｔ分岐導波管を合成器として用いても良く、さらに、整合用突起部８を管の面を管の内側に折り曲げた折り曲げ凸部として形成しているが、図４に示したように、管の内側に管内側の形状が同じになるように突起部を設けて形成してもよい。

この発明の実施の形態１によるＴ分岐導波管の構成を示す斜視図である。図１のＴ分岐導波管のＡ−Ａ線に沿った断面図である。この発明の実施の形態１によるＴ分岐導波管の反射特性の一例を示す図である。この発明によるＴ分岐導波管の整合用突起部の別の形成例を説明するための断面図である。この発明の実施の形態２によるＴ分岐導波管の構成を示す斜視図である。図５のＴ分岐導波管のＡ−Ａ線に沿った断面図である。

符号の説明

１主導波管(第１導波管)、２分岐導波管(第２導波管)、３接続口、４接続端子、５入力端子(入出力端子)、６第１の出力端子(第１の入出力端子)、７第２の出力端子(第２の入出力端子)、８整合用突起部、８ａ第１の突起、８ｂ第２の突起、８ｃ第３の突起、９Ｔ分岐導波管、８０突起部。

Claims

一端を入出力端子、他端を接続端子とし、一対の幅広面と一対の幅狭面を有し長手方向と直交する断面が長方形の第１導波管と、
一端を第１の入出力端子、他端を第２の入出力端子とし、一対の幅広面と一対の幅狭面を有し長手方向と直交する断面が長方形の第２導波管であって、前記第１導波管側のＥ面である前記第２導波管の幅広面に接続口を有するものとを備え、
前記第１導波管の接続端子と前記第２導波管の接続口が接続された分配器又は合成器として使用されるＴ分岐導波管において、
前記第１導波管の接続端子と前記第２導波管の接続口の接続部に、
前記第１導波管の接続端子から管長手方向に沿った所定の長さ及び管長手方向と直交する方向に沿った所定の高さで管長手方向と直交する面内の全周に亘って前記第１導波管の内側に突出し、かつ前記第２導波管の前記接続口のある幅広面の、前記接続口を含む領域の管長手方向と直交する全幅に渡り、管長手方向に沿った前記第１導波管の内側への突出の高さに当たる所定の長さ及び管長手方向と直交する方向に沿った所定の高さで前記第２導波管の内側に突出する枠状の整合用突起部を設けた、
ことを特徴とするＴ分岐導波管。
前記整合用突起部の前記第２導波管での長さおよび前記第１導波管での高さが、前記接続口の前記第２導波管の第１入出力端子側と第２入出力端子側で異なることを特徴とする請求項１に記載のＴ分岐導波管。
前記第１導波管の入出力端子を入力端子、前記第２導波管の第１及び第２の入出力端子をそれぞれ出力端子とする分配器であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＴ分岐導波管。
前記第２導波管の第１及び第２の入出力端子をそれぞれ入力端子、前記第１導波管の入出力端子を出力端子とする合成器であることを特徴とする請求項１又は２に記載のＴ分岐導波管。
前記整合用突起部が、管の面を管の内側に折り曲げた折り曲げ凸部からなることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のＴ分岐導波管。
前記整合用突起部が、管の内側に設けられた突起部からなることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載のＴ分岐導波管。