JP5184560B2

JP5184560B2 - 偏波分離器および偏波分離器の製造方法

Info

Publication number: JP5184560B2
Application number: JP2010021505A
Authority: JP
Inventors: 淳竹内; 明彦枚田; 直哉久々津
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2010-02-02
Filing date: 2010-02-02
Publication date: 2013-04-17
Anticipated expiration: 2030-02-02
Also published as: JP2011160290A

Description

本発明は、偏波分離器および偏波分離器の製造方法に関するものである。

単方向通信や双方向通信の伝送容量増を実現する偏波多重方式では、水平偏波と垂直偏波を分離し異なるポートに出力する偏波分離器が必要となる。

図６は、従来の偏波分離器の構造を示す断面図である。同図の偏波分離器は、フィンライン型導波管構造を有するものであり、フィン体（フィン１０、２０）を導波管用の溝が形成された金属ブロック１Ａ、２Ａで挟み込んだ構成である。例えば、水平偏波はフィン間に閉じ込められ、垂直偏波に対して分離される。

電子情報通信学会技術研究報告. MW, マイクロ波IEICE technical report. Microwaves 107(421) pp.159-163 20080109 フィンラインを用いた40GHz帯低雑音ダウンコンバーター鈴木洋介タイングェン亀井利久内海要三 IEEE microwave magazine Volume: 7 Issue: 6 Date: Dec. 2006 Page(s): 74-84, Low-noise 6-8 GHz receiver, Pandian, J.D, Baker, L, Cortes, G, Goldsmith, P.F, Deshpande, A.A, Ganesan, R, Hagen, J, Locke, L, Wadefalk, N, Weinreb, S

上記の偏波分離器では、金属ブロック１Ａの溝の深さＨＵに加工誤差が３０μｍほど発生する。金属ブロック１Ｂの溝の深さＨＬにも加工誤差が３０μｍほど発生する。よって、導波管内部の高さ方向の中心である理想位置に対して、フィン体の位置の誤差は最大で６０μｍほどにもなる。また、溝を形成することにより、導波管内部の隅が丸くなる。

したがって、従来の偏波分離器にあっては、水平偏波をフィン間に閉じ込める効果が低下し、分離特性（アイソレーション）が悪化する。

また、フィンライン型導波管構造を有する導波管部品としては減衰器があるが、この減衰器もフィン体を導波管用の溝が形成された金属ブロックで挟み込んだ構成である。そのため、加工誤差により、この減衰器でもやはり特性の悪化がある。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、フィンライン型導波管構造を有する導波管部品の特性を向上させる技術を提供することにある。

上記の課題を解決するために、第１の本発明に係る偏波分離器は、第１フィン（１０）と、第２フィン（２０）と、前記第１フィン（１０）の一方の表面に配置される第１金属板（１０２Ｌ）および第２金属板（１０３Ｌ）と、前記第１フィン（１０）の他方の表面に配置される第３金属板（１０２Ｕ）および第４金属板（１０３Ｕ）と、前記第２フィン（２０）の一方の表面に配置される第５金属板（１０１Ｌ）と、前記第２フィン（２０）の他方の表面に配置される第６金属板（１０１Ｕ）と、前記第１金属板（１０２Ｌ）、前記第２金属板（１０３Ｌ）および前記第５金属板（１０１Ｌ）を掛け渡すように配置される第１金属ブロック（１）と、前記第３金属板（１０２Ｕ）、前記第４金属板（１０３Ｕ）および前記第６金属板（１０１Ｕ）を掛け渡すように配置される第２金属ブロック（２）とを備えることを特徴とする。

例えば、前記第１金属板（１０２Ｌ）、第２金属板（１０３Ｌ）、第３金属板（１０２Ｕ）、第４金属板（１０３Ｕ）、第５金属板（１０１Ｌ）および第６金属板（１０１Ｕ）の厚さが同一である。

例えば、前記第１金属板（１０２Ｌ）と第３金属板（１０２Ｕ）を貫くピン（Ｐ）、前記第２金属板（１０３Ｌ）と第４金属板（１０３Ｕ）を貫くピン（Ｐ）、前記第５金属板（１０１Ｌ）と第６金属板（１０１Ｕ）を貫くピン（Ｐ）を設ける。

第２の本発明に係る偏波分離器の製造方法は、請求項１記載の偏波分離器の製造方法であって、前記第１金属ブロック（１）に前記第１金属板（１０２Ｌ）、前記第２金属板（１０３Ｌ）および前記第５金属板（１０１Ｌ）を載置し、前記第１金属板（１０２Ｌ）および前記第２金属板（１０３Ｌ）に前記第１フィン（１０）を載置し、前記第５金属板（１０１Ｌ）に前記第２フィン（２０）を配置し、前記第１フィン（１０）に前記第３金属板（１０２Ｕ）および前記第４金属板（１０３Ｕ）を載置し、前記第２フィン（２０）に前記第６金属板（１０１Ｕ）を載置し、前記第３金属板（１０２Ｕ）、前記第４金属板（１０３Ｕ）および前記第６金属板（１０１Ｕ）に前記第２金属ブロック（２）を載置することを特徴とする。

例えば、前記第１金属板（１０２Ｌ）、第２金属板（１０３Ｌ）、第３金属板（１０２Ｕ）、第４金属板（１０３Ｕ）、第５金属板（１０１Ｌ）および第６金属板（１０１Ｕ）の厚さが同一である。
例えば、前記第１金属板（１０２Ｌ）と第３金属板（１０２Ｕ）を貫くピン（Ｐ）、前記第２金属板（１０３Ｌ）と第４金属板（１０３Ｕ）を貫くピン（Ｐ）、前記第５金属板（１０１Ｌ）と第６金属板（１０１Ｕ）を貫くピン（Ｐ）を設ける。

本発明によれば、各導波管構造は、フィン体の表面に配置される２つの金属板と、２つの金属板を掛け渡すように配置される金属ブロックとを備えることで、導波管内部の隅を直角にでき、フィンライン型導波管構造の特性を向上させることができる。

本実施の形態に係る偏波分離器の概略的な構造を示す平面図である。本実施の形態に係る偏波分離器の概略的な構造を示す断面図である。本実施の形態に係る偏波分離器の製造方法に係る説明図である。本実施の形態に係る偏波分離器の製造方法に係る説明図である。本実施の形態に係る偏波分離器の製造方法に係る説明図である。従来の偏波分離器の構造を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

図１、２は、本実施の形態に係る偏波分離器の概略的な構造を示す図である。図１は、図２のＢＢ線で示す面を矢印の方向に見た平面図である。図２は、図１のＡＡ線で示す面を見た断面図である。以下、かかる偏波分離器を単に偏波分離器という。

偏波分離器は、金属ブロック１、２と、金属板１０１Ｕ、１０１Ｌ、１０２Ｕ、１０２Ｌ、１０３Ｕ、１０３Ｌと、フィン１０、２０（以下、総称するときはフィン体という）とを備える。フィンは電気的抵抗を有する金属板などである。

なお、図示しないが、金属板１０１Ｕとフィン体と金属板１０１Ｌを貫くピンや、同様にフィンの両側表面に配置される部材とフィン体とを貫くピンが設けられる。

偏波分離器は、フィンの各表面に導波管構造を備えるフィンライン型導波管構造を有するものある。図２で上側の導波管構造は、フィン体の表面に配置される金属板１０１Ｕ、１０２Ｕと、金属板１０１Ｕ、１０２Ｕを掛け渡すように配置される金属ブロック２とを備える。図２で下側の導波管構造は、フィン体の表面に配置される金属板１０１Ｌ、１０２Ｌと、金属板１０１Ｌ、１０２Ｌを掛け渡すように配置される金属ブロック１とを備える。

図示しないが、金属ブロック２は、金属板１０１Ｕ、１０３Ｕを掛け渡すようにも配置される。また、金属ブロック２は、金属板１０２Ｕ、１０３Ｕを掛け渡すようにも配置される。また、金属ブロック１は、金属板１０１Ｌ、１０３Ｌを掛け渡すようにも配置される。また、金属ブロック１は、金属板１０２Ｌ、１０３Ｌを掛け渡すようにも配置される。

図１において、符号Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３で示す導波管内部の空間をそれぞれポートＰ１、Ｐ２、Ｐ３という。各ポートの幅は、ミリ波を扱う場合、数ミリメートルである。

次に、偏波分離器の製造方法を説明する。

まず、１つの金属板から金属板１００Ａ、１００Ｂを切り出す（図３（ａ））。次に、金属板１００Ａ、１００Ｂを重ね、治具Ｋ１、Ｋ２により固定する（図３（ｂ）。次に、金属板１００Ａ、１００ＢからドリルＤなどで金属板１０１Ｕ、１０１Ｌ、１０２Ｕ、１０２Ｌ、１０３Ｕ、１０３Ｌを切り出し、所定の箇所に孔Ｍを形成する（図３（ｃ）、図４（ａ））。

一方、電気的抵抗を有する金属板からフィン１０、２０を切り出し、所定の箇所に孔ｍを形成する（図４（ｂ））。

次に、金属ブロック１の所定の箇所に金属などのピンＰを立設する（図５（ａ））。

次に、ピンＰに孔Ｍを合わせるように、金属板１０１Ｌ、１０２Ｌ、１０３Ｌを金属ブロック１に載置し、ピンＰに孔ｍを合わせるように、フィン１０、２０を金属板１０１Ｌ、１０２Ｌ、１０３Ｌに載置し、ピンＰに孔Ｍを合わせるように、金属板１０１Ｕ、１０２Ｕ、１０３Ｕをフィン１０、２０に載置する（図５（ｂ））。

最後に、ピンＰに対応するように窪みを設けた金属ブロック２を金属板１０１Ｕ、１０２Ｕ、１０３Ｕに載置する（図５（ｃ））。

このようにして、フィン体は導波管内部の高さ方向の中心である理想位置に配置される。また、導波管内部の隅を直角にすることができる。また、図２でフィン体の上側表面に配置される金属板１０１Ｕなどとフィン体と図２でフィン体の下側表面に配置される金属板１０１ＬなどとをピンＰが貫くこととなる。

こうして、偏波分離器が完成する。

次に、偏波分離器の作用を説明する。

図１のポートＰ１には、方向Ｈの電界を有する水平偏波と方向Ｈに垂直な電界を有する垂直偏波とを含むミリ波などが導入される。垂直偏波は、フィン１０、２０を透過し、ポートＰ２へ伝播される。一方、水平偏波は、フィン体が導波管内部の高さ方向の中心位置に配置され、導波管内部の隅が直角なので、フィン１０、２０の間の隙間に確実に閉じ込められ、ポートＰ３へ伝播される。したがって、分離特性を向上させることができる。

以上説明したように、偏波分離器のフィンライン型導波管構造によれば、各導波管構造は、フィン体の表面に配置される２つの金属板（例えば、金属板１０１Ｕ、１０２Ｕ）と、２つの部材を掛け渡すように配置される金属ブロック（例えば、金属ブロック２）を備えることとなるので、導波管内部の隅を直角にでき、分離特性を向上させることができる。

また、各金属板の厚さを同一とすれば導波管内部の高さ方向の中心位置にフィンを配置できるので、分離特性を一層向上させることができる。

また、各金属板の厚さを同一とすることで、各金属板を同一の金属板から切り出すことができる。

また、フィン体の一方の表面に配置される金属板（例えば、金属板１０１Ｕ）とフィン体とフィン体の他方の表面に配置される金属板（例えば、金属板１０１Ｌ）とを貫くピンＰを備えることで、金属板やフィンの水平方向のズレを防止でき、分離特性を一層向上させることができる。

なお、本実施の形態では、偏波分離器について説明したが、同様の製造方法で、フィンライン型導波管構造を有する減衰器を製造してもよい。かかる減衰器にあっては、導波管内部の隅を直角にでき、特性を向上させることができる。

１、２…金属ブロック
１０、２０…フィン
１０１Ｌ、１０１Ｕ、１０２Ｌ、１０２Ｕ、１０３Ｌ、１０３Ｕ…金属板
Ｍ、ｍ…孔
Ｐ…ピン
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３…ポート

Claims

第１フィンと、
第２フィンと、
前記第１フィンの一方の表面に配置される第１金属板および第２金属板と、
前記第１フィンの他方の表面に配置される第３金属板および第４金属板と、
前記第２フィンの一方の表面に配置される第５金属板と、
前記第２フィンの他方の表面に配置される第６金属板と、
前記第１金属板、前記第２金属板および前記第５金属板を掛け渡すように配置される第１金属ブロックと、
前記第３金属板、前記第４金属板および前記第６金属板を掛け渡すように配置される第２金属ブロックと
を備えることを特徴とする偏波分離器。
前記第１金属板、第２金属板、第３金属板、第４金属板、第５金属板および第６金属板の厚さが同一であることを特徴とする請求項１記載の偏波分離器。
前記第１金属板と第３金属板を貫くピン、前記第２金属板と第４金属板を貫くピン、前記第５金属板と第６金属板を貫くピンを備えることを特徴とする請求項１または２記載の偏波分離器。
請求項１記載の偏波分離器の製造方法であって、
前記第１金属ブロックに前記第１金属板、前記第２金属板および前記第５金属板を載置し、
前記第１金属板および前記第２金属板に前記第１フィンを載置し、
前記第５金属板に前記第２フィンを配置し、
前記第１フィンに前記第３金属板および前記第４金属板を載置し、
前記第２フィンに前記第６金属板を載置し、
前記第３金属板、前記第４金属板および前記第６金属板に前記第２金属ブロックを載置する
ことを特徴とする偏波分離器の製造方法。
前記第１金属板、第２金属板、第３金属板、第４金属板、第５金属板および第６金属板の厚さが同一であることを特徴とする請求項４記載の偏波分離器の製造方法。
前記第１金属板と第３金属板を貫くピン、前記第２金属板と第４金属板を貫くピン、前記第５金属板と第６金属板を貫くピンを設けることを特徴とする請求項４または５記載の偏波分離器の製造方法。