JP5289401B2

JP5289401B2 - 導波管プレート

Info

Publication number: JP5289401B2
Application number: JP2010201857A
Authority: JP
Inventors: 徹也大庭
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2010-09-09
Filing date: 2010-09-09
Publication date: 2013-09-11
Anticipated expiration: 2030-09-09
Also published as: JP2012060430A

Description

この発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波信号を伝送する導波管線路を構成する導波管プレートに関するものである。

従来の導波管線路を構成する導波管プレートとしては、特許文献１に示されるような構造が知られている。特許文献１に示される導波管プレートについて、図１１を参照しながら説明する。
図１１は、２つの導波管プレート部品を接続して導波管線路を構成する導波管プレートの構造の一例を示し、図１１（ａ）は上面図、図１１（ｂ）は断面図である。

図１１（ａ）、（ｂ）において、それぞれ対向して設置される２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂには、それぞれ導波管プレートの板厚方向を電磁波の伝送方向とするように形成された導波管線路１０ａ、１０ｂの貫通孔が設けられている。２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂの接触面２を互いに接続することにより、導波管線路１０ａ、１０ｂによる導波管が構成される。２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂは互いに接続しても、その間には僅かな隙間３が生じる。この隙間３による伝送特性の劣化を防ぐため、一方の導波管プレート部品１ａには接触面２に掘り込み形状で形成されたチョーク構造４が設けられている。

次に図１１に示す従来の導波管プレートの動作について説明する。
図１１において、導波管プレート部品１ａ、１ｂには、それぞれの板厚方向にマイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波信号を導波管モードにより伝送する導波管線路１０ａ、１０ｂが対向して形成されており、図１１に示す導波管線路１０ａ、１０ｂの接続部は、導波管プレート部品１ａ、１ｂにそれぞれ別々に設けられた導波管線路間同士を低損失で良好な伝送特性となるように接続する役割を担っている。
ここで、従来の導波管プレートにおいては、導波管線路１０ａから１０ｂへの高周波信号の伝送特性が、導波管プレート部品１ａ、１ｂ間の隙間３によって劣化することをチョーク構造４により抑制するようにしている。

上記チョーク構造４は、導波管端から自由空間中での信号波長の概略１／４の長さＬだけオフセット（オフセット距離Ｌ）した位置に、自由空間中での信号波長の概略１／４の幅と深さの掘り込みを設けた構造であり、上記チョーク構造４を設けることによって、導波管線路１０ａ、１０ｂの接続端面において機構的に開放点としつつも、電気的な短絡点を得ることができる。
このように従来の導波管プレートにおいては、上述のようなチョーク構造４を付加することによって、隙間３による反射損失の増大、及び隙間３から外部への高周波電力の漏れによる通過損失の増大を防ぐことによって、導波管線路１０ａと１０ｂの接続部分において良好な通過・反射特性を得ることができた。

特開２００３−１８８６０１号公報

先の従来技術において述べたように、チョーク構造４を付加することによって、隙間３による伝送特性の悪化については最小限に抑えることができるが、導波管プレート部品１ａ、１ｂの導波管線路１０ａ、１０ｂの導波管径は同じであるため、接触面２面内で位置ズレを起こした場合に発生する伝送特性の劣化に関しては、チョーク構造４を付加していても抑えることができず、急激に反射特性、通過特性が悪化させてしまう。
まず、位置ズレにより発生する導波管線路内壁面の段差により特性インピーダンスの不連続性が生じるため、チョーク構造４の有無に関わらず、反射特性及び外部への漏れによる通過特性の悪化が避けられない。

次に、チョーク構造４を付加していても、上述したように位置ズレが生じた場合に伝送特性が急激に悪化してしまうメカニズムを図１２に基づいて説明する。
図１２は、図１１に示す従来の導波管プレートにおいて、導波管プレート部品１ａ、１ｂが、接触面２面内で位置ズレを起こした場合を示す断面図である。
まず、チョーク構造４は、導波管プレート部品１ａ、１ｂのいずれかの側の接触面２に設けられており、導波管線路１０ａと１０ｂのいずれかの導波管端から自由空間中での信号波長の概略１／４の長さＬだけオフセットした位置に設けられた掘り込み構造であるため、図１２で示すように導波管プレート１ａ、１ｂとの間で位置ズレが生じた場合においては、導波管端からチョーク構造４の位置までのオフセット距離Ｌは、チョーク構造が設けられていない側の導波管プレート部品１ｂにおいては、位置ズレを起こした長さ分だけ本来意図した長さから外れて（Ｌ_２）しまうことになる。

このために、導波管プレート部品１ａ、１ｂの間で生じた位置ズレによって、導波管端を電気的な短絡点と見なすことができなくなる。したがって、図１２で示すように、特に導波管線路を管軸方向に垂直な面で分割する場合には、仮にチョーク構造４を付加していたとしても、位置ズレによる伝送特性の悪化を十分に抑制することはできない。

この発明は、上記の課題を解決するもので、導波管プレート部品に位置ズレ及び隙間が生じた場合の伝送特性の悪化量を最小限とし、導波管プレート部品組み付け時の製造誤差に対してもロバスト（ｒｏｂｕｓｔ）な伝送特性を有した導波管接続構造の導波管プレートを得ることを目的とする。

この発明に係る導波管プレートは、導波管線路の管軸に垂直な面で分割して２つの部品にて導波管線路を形成する導波管プレートであって、２つの導波管プレート部品の接触面を互いに直接接続することにより導波管を構成する導波管プレートにおいて、導波管線路の形状は略矩形とし、分割面を境にして一方の導波管プレート部品側の導波管線路の長径ａ_Ｕおよび短径ｂ_Ｕと、他方の導波管プレート部品側の導波管線路の長径ａ_Ｌおよび短径ｂ_Ｌは、下式になるように夫々両方の径を互いに異ならせ、且つ、導波管線路の長径のうち短い方の寸法を使用周波数における自由空間波長の１／２よりも長くなるように選択し、導波管線路の長径のうち長い方の寸法を使用周波数における自由空間波長よりも短くなるように選択したものである。
ａ_Ｕ＝ａ_０＋ａ_０×Ｋa
ｂ_Ｕ＝ｂ_０＋ｂ_０×Ｋb
ａ_Ｌ＝ａ_０−ａ_０×Ｋa
ｂ_Ｌ＝ｂ_０−ｂ_０×Ｋb
但し、ａ_０、ｂ_０は基準とする導波管径、Ｋa、Ｋbは段差係数（％）

この発明に係る導波管プレートにおいては、分割面を境にして一方の導波管プレート部品側の導波管径と、他方の導波管プレート部品側の導波管径とを互いに異ならせているから、導波管プレート部品に位置ズレ及び隙間が生じても伝送特性の悪化量を最小限にすることができ、また導波管プレート部品組み付け時の製造誤差に対してもロバスト（堅調）な伝送特性を有した導波管プレート構造とすることができる。それにより、低コストに量産することが容易な導波管プレートを得ることができる。

この発明の実施形態１における導波管プレートの導波管線路の断面図を示し、（ａ）は位置ズレなし、（ｂ）は位置ズレありの場合を示す。この発明の実施形態１における導波管プレートの導波管線路の接続構造を示す鳥瞰図である。この発明の実施形態１における導波管プレートの導波管線路の接続部における、ｘ方向位置ズレによる通過損失の特性を示す図である。この発明の実施形態１における導波管プレートの導波管線路の接続部における、ｙ方向位置ズレによる通過損失の特性を示す図である。この発明の実施形態１における導波管プレートの導波管線路の接続部における動作説明の為の断面図である。従来の導波管プレートの導波管線路の接続部における動作説明の為の断面図である。この発明の実施形態２における導波管プレートの導波管線路の図を示し、（ａ）は位置ズレなしの場合の断面図、（ｂ）は位置ズレありの場合の断面図、（ｃ）は上面図を示す。この発明の実施形態２における導波管プレートの導波管線路の接続部における、ｘ方向位置ズレによる通過損失の特性を示す図である。この発明の実施形態２における導波管プレートの導波管線路の接続部における、ｙ方向位置ズレによる通過損失の特性を示す図である。この発明の実施形態３における導波管プレートの導波管線路の上面図、正断面図および側断面図である。従来の導波管プレートにおける導波管線路の接続構造を示し、（ａ）は上面図、（ｂ）は断面図を示す。従来の導波管プレートにおける導波管線路の位置ズレが生じた時の断面図を示す。

実施の形態１．
以下、この発明の実施形態１における導波管プレートについて図に基づいて説明する。
図１はこの発明の実施形態１における導波管プレートの導波管線路の断面図で、（ａ）は導波管プレートの位置ズレがない状態、（ｂ）は導波管プレートの位置ズレがある状態を示している。図２はこの発明の実施形態１における導波管プレートの導波管線路の鳥瞰図を示す。なお、図中において同じ構成または相当する部分には同じ符号を付して説明している。

図１において、それぞれ対向して設置される２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂには、それぞれ導波管プレートの板厚方向を電磁波の伝送方向とするように形成された導波管線路１０ａ、１０ｂの貫通孔が設けられている。導波管線路１０ａ、１０ｂの導波管径は、導波管線路１０ａ、１０ｂの管軸に垂直な面で分割した分割による接触面２を境にして、互いに異なる長さとなるようにしている。
即ち、導波管プレート部品１ａ、１ｂの導波管線路１０ａ、１０ｂの形状は概ね矩形とし、その導波管径の長径と短径とも、導波管プレート部品１ａの導波管線路１０ａの方が導波管プレート部品１ｂの導波管線路１０ｂよりも大きくされている。この導波管径については図２で詳しく説明する。

そして２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂの接触面２を互いに接続することにより、導波管線路１０ａ、１０ｂによる導波管が構成される。２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂは互いに接続しても、その間には僅かな隙間３が生じている。
このように、この発明における導波管プレートにおいては、その導波管線路１０ａ、１０ｂの導波管径が、分割による接触面を境にして、互いに異なる長さとなるようにしている。このため、導波管プレート部品に位置ズレが生じていない状態（図１（ａ））においても既に導波管線路中に不連続箇所が生じているため、伝送特性の悪化については、ある程度発生している状態となる。しかしながら、導波管径に段差構造を設けることにより、位置ズレが生じたことによる伝送特性悪化量を最小限に留めることができる。この伝送特性についても後述する図３、図４で詳しく説明する。

次に、この発明の実施の形態１に係る導波管プレートについて、図２により詳しく説明する。
図２において、それぞれ対向して設置される２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂは接触面２で接続され、その間には隙間３も生じている。導波管プレート部品１ａ、１ｂにはそれぞれ２つの導波管プレートの接触面に直交する方向を伝搬方向とする導波管線路１０ａ、１０ｂが形成されている。

ここで、導波管線路１０ａの接触面における導波管径のうち、長径をａ_Ｕ、短径をｂ_Ｕとし、導波管線路１０ｂの接触面における導波管径のうち、長径をａ_Ｌ、短径をｂ_Ｌとし、それぞれ下式（１）で表されるとする。

ａ_Ｕ＝ａ_０＋ａ_０×Ｋa
ｂ_Ｕ＝ｂ_０＋ｂ_０×Ｋb
（１）
ａ_Ｌ＝ａ_０−ａ_０×Ｋa
ｂ_Ｌ＝ｂ_０−ｂ_０×Ｋb

図２において、導波管線路１０ａ、１０ｂの接触面における導波管径は、長径及び短径のいずれにおいても、互いに異なる大きさとして段差が生じるようにしてあり、いずれも導波管線路１０ａ側の寸法の方が大きくなるようにしている。
ここで、係数Ｋa及びＫbは、対応する導波管線路１０ａ、１０ｂの側の２組の導波管径（ａ_Ｕとａ_Ｌ、ｂ_Ｕとｂ_Ｌ）の間に段差を与えるための段差係数であり、基準とする導波管径（長径：ａ_０、短径：ｂ_０）を基準とした百分率（単位：％）で与えられる。
したがって、段差係数（Ｋa及びＫb）の値が大きくなるにつれて、導波管線路１０ａ、１０ｂにおける導波管径（ａ_Ｕとａ_Ｌ、ｂ_Ｕとｂ_Ｌ）の間の段差は拡大し、導波管線路１０ａ側の導波管径の方が大きくなる。また、逆に段差係数の値が０の場合においては段差がないことを意味する。

この実施例においては、一例として、基準とする導波管径をＷ帯で用いられるＷＲ１０規格に則り、長径をａ_０＝２．５４ｍｍ、短径をｂ_０＝１．２７ｍｍとした場合について述べる。
次に、段差係数Ｋa及びＫbを、それぞれＫa＝２０％、Ｋb＝４０％とした場合の実施例について示す。
上式において、段差係数をそれぞれＫa＝２０％、Ｋb＝４０％とした場合の導波管径は、ａ_Ｕ＝３．０５ｍｍ、ａ_Ｌ＝２．０３ｍｍ、ｂ_Ｕ＝１．７８ｍｍ、ｂ_Ｌ＝０．７６ｍｍとなり、上述したように、導波管線路１０ａ側の導波管径（ａ_Ｕ、ｂ_Ｕ）の方が導波管線路１０ｂ側の導波管径（ａ_Ｌ、ｂ_Ｌ）より大きな寸法値を有した段差構造を形成することとなる。

次に、この実施形態１において、Ｋa＝２０％、Ｋb＝４０％とした場合に、導波管プレート部品１ａ、１ｂ間にｘ方向の位置ズレが発生した場合の伝送特性の変化を図３に示す。
図３（ａ）において、横軸はｘ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸は通過損失［ｄＢ］を示し、図３（ｂ）において、横軸はｘ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸はズレなし時で規格化した通過損失［ｄＢ］を示す。
なお比較の為に、導波管径に段差を設けない場合（段差係数が０の場合）の特性を破線で併記する。

図３（ａ）において、通過損失そのものの変化としては、まず位置ズレが生じていない段階においては、導波管径に段差を設けない場合に比べ、通過損失の値が僅かではあるが０．０２ｄＢ程度だけ大きくなっている。しかしながら、位置ズレ量が増大するに従ってその差は縮まり、位置ズレ量が０．１５ｍｍを超えた場合には、超える前に比べて段差の有無による優劣関係が逆転して導波管径に段差を設けた場合の方が通過損失の値が小さくなる領域に遷移する。例えば、位置ズレ量が０．３ｍｍにまで拡大した場合においては、通過損失は導波管径に段差を設けた場合が、段差を設けない場合に比べて０．５ｄＢ以上も通過損失が減少する。

このため、導波管プレート部品１ａ、１ｂの製造方法、工作上の理由等により、０．３ｍｍ以上の比較的大きな位置ズレが生じることが予め想定されている場合においては、その製造誤差、組みつけ誤差の範囲内において、導波管径に段差を設けることによって導波管プレート部品間の位置ズレによる伝送特性の悪化をトータルとして最小限に抑えることができる。

図３（ｂ）では、図３（ａ）におけるそれぞれの伝送特性の変化をズレなし時の値で規格化して表示しているため、位置ズレによる特性変化だけを抽出して段差の効果を評価することができる。
図３（ｂ）に示されているように、導波管径に段差を設けた方がズレ量増加に伴う損失増加の勾配が比較的緩やかになっていることを確認することができる。導波管径に段差を設けない場合においては、０．２ｍｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加するのであるが、一方、導波管径に段差を設ける場合においては、０．３ｍｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加しており、より広い位置ズレの範囲において損失増加が少ないフラットな損失特性を保持することができていることがわかる。言い換えれば、導波管径に段差を設けることによって、位置ズレに対する伝送特性のロバスト性が向上できていると言える。

次に導波管プレート部品１ａ、１ｂ間にｙ方向の位置ズレが発生した場合の伝送特性の変化を図４に示す。
図４（ａ）において、横軸はｙ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸は通過損失［ｄＢ］を示し、図４（ｂ）において、横軸はｙ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸はズレなし時で規格化した通過損失［ｄＢ］を示す。
なお比較の為に、導波管径に段差を設けない場合（段差係数が０の場合）の特性を破線で併記する。

図４（ａ）において、通過損失そのものの変化としては、まず位置ズレが生じていない段階においては、導波管径に段差を設けない場合に比べ、通過損失の値が僅かではあるが０．０２ｄＢ程度だけ大きくなっている。しかしながら、位置ズレ量が増大するに従って
その差は縮まり、位置ズレ量が０．１５ｍｍを超えた場合には、超える前に比べて段差の有無による優劣関係が逆転して導波管径に段差を設けた場合の方が通過損失の値が小さくなる領域に遷移する。

また図４（ｂ）において、導波管径に段差を設けた方がズレ量増加に伴う損失増加の勾配が比較的緩やかになっていることを確認することができる。導波管径に段差を設けない場合においては、０．１３ｍｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加するのであるが、一方、導波管径に段差を設ける場合においては、０．２２ｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加しており、より広い位置ズレの範囲において損失増加が少ないフラットな損失特性を保持することができていることがわかる。言い換えれば、導波管径に段差を設けることによって、位置ズレに対する伝送特性のロバスト性が向上できていると言える。
このように、ｙ方向の位置ズレにおいても、ｘ方向の位置ズレの場合と同様、位置ズレに対する伝送特性のロバスト性が向上できていることがわかる。

次に、上述のように位置ズレに対するロバスト性が達成される動作メカニズムについて図５、図６を参照しながら定性的に説明する。図５は、この実施形態１における導波管プレートの導波管線路の接続部における動作説明の為の断面図、図６は従来の段差を設けない導波管線路の接続部における動作説明の為の断面図を示す。
図５、図６において、ともに位置ズレなしの時を（ａ）、位置ズレありの時を（ｂ）に示す。図５は図２におけるｘ-ｚ断面であるため、長径であるａ_Ｕ、ａ_Ｌの段差構造だけを確認できるが、短径であるｂ_Ｕ、ｂ_Ｌの段差構造についても、動作メカニズムの説明を容易にするために表示を省いているが、この実施形態の場合は備えている。

まず、比較のために図６を用いて従来の段差がない場合の動作について述べる。
図６（ａ）に示す位置ズレなし時においては、もともと長径であるａ_Ｕ、ａ_Ｌに段差構造が設けられていないため、２つの導波管線路１０ａ、１０ｂの接触面を境に導波管線路の特性インピーダンスに差異が生じない。このため、高周波電力の反射は隙間３による影響のみであり、他に伝送特性を劣化させる要因はないと言える。
しかしながら、図６（ｂ）に示すように位置ズレが発生した場合においては、互いの導波管線路１０ａ、１０ｂの接触面においてステップ構造が生じるため、上記インピーダンス不整合によって、位置ズレに伴った伝送特性の急激な悪化が進行してしまう。

一方、この発明の実施形態１による導波管プレートにおいては、図５（ａ）に示す位置ズレなし時においては、もともと長径であるａ_Ｕ、ａ_Ｌに段差構造が設けられているため、２つの導波管線路１０ａ、１０ｂの接触面を境に導波管線路の特性インピーダンスには最初から差異が生じており、上記インピーダンス不整合によって段差による相応の損失が発生している。

しかしながら、図５（ｂ）に示すように位置ズレが発生した場合においては、もともと互いの導波管線路の接触面においてステップ構造が存在しているため、位置ズレに応じてこのステップ構造の位置が変位するだけでステップの大きさが変化することはないため大きな特性インピーダンスの変化はない。したがって、導波管径に予め段差が設けられている場合においては、位置ズレに伴った伝送特性の急激な悪化は発生しない。
したがって、図３、図４の位置ズレによる伝送特性の変化グラフで示したように、導波管径に段差を設けた方が、位置ズレに対する伝送特性の劣化量をより広いズレ範囲でフラットに抑えることが可能となる。

以上より、この発明の実施形態１に係る導波管プレートにおいては、導波管プレート部品が位置ズレを起こした場合の伝送特性の悪化量を最小限とし、導波管プレート部品組み付け時の製造誤差に対してロバストな伝送特性を有した導波管プレート構造とすることにより、低コストに量産することが容易な導波管プレートを得ることができる。
また、より広い位置ズレの範囲において損失増加が少ないフラットな損失特性を保持するためには、前述した段差係数の値をできるだけ大きく確保すればよい。ただし、段差係数を大きくしすぎると位置ズレなしの状態において既に許容できないほどの損失を生じてしまう場合があるので、この場合は位置ズレなし時の性能か、位置ズレに対するロバスト性かのどちらを優先させるかのトレードオフ問題となり、導波管プレートに求められる性能・コスト・品質を勘案して適した段差係数を選択すればよい。

ただし、この発明の導波管プレートにおける導波管内の電磁波伝搬に関しては、導波管線路１０ａ、１０ｂのいずれにおいても、基本モードであるＴＥ１０モードでの伝搬が前提であり、使用（伝搬）する周波数においてＴＥ１０モードが遮断する、或いは最低次モードであるＴＥ１０モードよりも高次のモードが伝搬するような場合には適用することができない。したがって、導波管の長径ａに関しては、使用波長λに対して下式（２）の制約が生じるため、下式（２）の範囲内で段差係数を決定する。

即ち、導波管線路の長径のうち短い方の寸法を使用周波数における自由空間波長の１／２よりも長くなるように選択し、導波管線路の長径のうち長い方の寸法を使用周波数における自由空間波長よりも短くなるように選択する。
ただし、下式（２）は短径ｂが長径ａの１／２のアスペクト比である前提においての制約であり参考式である。

また、この実施形態１においては、構造および特性については導波管構造に関して加工により付加されるＲ形状を一切考慮してこなかったが、加工またはその他の理由により導波管形状に加工Ｒを付加してもよい。特に、この実施形態にて示すように、導波管径の段差構造において大きい方の導波管径を形成する導波管プレート部品１ａにおいては、導波管線路１０ａを構成する貫通穴に加工によるＲ形状を付加することによって、導波管端面における導波管径をより大きくすることができるので、Ｒ形状の付加はこの発明による効果をより大きく発揮するのに好適である。

また、導波管プレートのより安価な製造方法として、ダイキャスト成型などの成型方法は、工法上抜き勾配を設定することによって、導波管端面における導波管径をより大きくすることができるので、ダイキャスト成型などの成型方法によって製造することはこの発明による効果をより大きく発揮するのに好適な製造方法である。
特に、互いに異ならせた導波管径のうち、長径、短径ともに長い寸法を形成させる側の導波管プレート部品をダイキャストや樹脂成型などの成型による製造方法により製作すると一層効果がある。
また、導波管径の段差構造において、小さい方の導波管径を形成する導波管プレート部品においては、導波管構造そのものを小型化することができるので、多数のチャンネルの導波管線路を引き回しレイアウトする必要性のある部位などに適用するのが好適である。

実施の形態２
次にこの発明における実施の形態２の導波管プレートについて図７により説明する。
図７はこの発明の実施形態２における導波管プレートの導波管線路の接続部における動作説明の為の図を示し、図７（ａ）は導波管プレート部品１ａ、１ｂとの間で位置ズレが生じていない場合の断面図、図７（ｂ）は導波管プレート部品１ａ、１ｂとの間で位置ズレが生じている場合の断面図、図７（ｃ）は導波管プレート部品１ａの上面図を示す。
実施の形態１においては、２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂ間の隙間３による伝送特性劣化を抑制するためのチョーク構造を設けない条件について述べてきたが、実施の形態２では、実施の形態１で述べた段差構造を有する導波管接続部に、従来例と同様のチョーク構造を付加したものである。

図７において、それぞれ対向して設置される２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂには、それぞれ導波管プレートの板厚方向を電磁波の伝送方向とするように形成された導波管線路１０ａ、１０ｂの貫通孔が設けられている。導波管線路１０ａ、１０ｂの導波管径は、導波管線路１０ａ、１０ｂの管軸に垂直な面で分割した分割による接触面２を境にして、互いに異なる長さとし、その導波管径の長径と短径とも、導波管プレート部品１ａの導波管線路１０ａの方が導波管プレート部品１ｂの導波管線路１０ｂよりも大きくされている。そして２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂの接触面２を互いに接続することにより、導波管線路１０ａ、１０ｂによる導波管が構成される。

また、図７（ａ）（ｂ）に示す断面図は、いずれも長径に並行な面による断面であり、導波管プレート部品１ａ、１ｂの断面内での導波管径はａ_Ｕ、ａ_Ｌとなり、それぞれ実施形態１の場合と同様に、式（１）で表される。
また実施形態２においては、図７に示すように、導波管線路１０ａから１０ｂへの高周波信号の伝送特性が、導波管プレート部品１ａ、１ｂ間の隙間３によって劣化することを抑制するために、互いに異なる長さとしている導波管径のうち、径の大きい方の導波管線路１０ａが形成されている導波管プレート部品１ａ側に、しかも導波管径の長径の辺に沿ってチョーク構造４を付加している。導波管端からチョーク構造４の端部までの距離（オフセット距離Ｌ）が自由空間中での信号波長の概略１／４の長さとしており、チョーク構造４は、従来例で述べたのと同様、自由空間中での信号波長の概略１／４の幅と深さの掘り込みを設けた構造としている。

これにより、図７（ｂ）に示すように、導波管プレート部品１ａ、１ｂとの間で位置ズレが生じた場合においても、チョーク構造４の位置は導波管端から自由空間中での信号波長の概略１／４の長さだけオフセットした位置に常に配置されていることになる。このため、位置ズレが生じたとしても、双方の導波管端を電気的短絡点と見なすことができ、図７（ｂ）に示すように、導波管線路１０ａ、１０ｂの互いの断面が重畳している範囲内においては、チョーク構造４の本来意図した機能が発揮されることによって、隙間３による導波管線路１０ａ、１０ｂの伝送特性劣化を最小限に抑制することができる。

したがって、導波管径に段差を設けることによって、位置ズレに対する伝送特性のロバスト性が向上できていることに加えて、さらに導波管径に段差を設けることによって、チョーク構造４の機能が位置ズレによって劣化してしまうことを抑制することも可能となる。
また、上記したように互いに異なる長さとしている導波管径のうち、径の大きい方の導波管線路が形成されている導波管プレート部品１ａ側にチョーク構造４を設けることにより、位置ズレが生じた場合においても、チョーク構造４の位置は導波管端から自由空間中での信号波長の概略１／４の長さだけオフセットした位置に常に配置されていることになるため、双方の導波管端を電気的短絡点と見なすことができ、位置ズレが生じた場合においてもチョーク構造４としての機能を損ねずに、隙間３による伝送特性劣化を最小限に抑えることができる。

次に、この実施形態２において、Ｋa＝２０％、Ｋb＝４０％とした場合に、導波管プレート部品１ａ、１ｂ間にｘ方向の位置ズレが発生した場合の伝送特性の変化を図８に示す。
図８（ａ）において、横軸はｘ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸は通過損失［ｄＢ］を示し、図８（ｂ）において、横軸はｘ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸はズレなし時で規格化した通過損失［ｄＢ］を示す。
なお比較の為に、導波管径に段差を設けない場合（段差係数が０の場合）の特性を破線で併記する。

図８（ａ）において、通過損失そのものの変化としては、まず位置ズレが生じていない段階においては、導波管径に段差を設けない場合に比べ、通過損失の値が僅かではあるが０．０３ｄＢ程度だけ大きくなっている。しかしながら、位置ズレ量が増大するに従ってその差は縮まり、位置ズレ量が０．３ｍｍを超えた場合には、超える前に比べて段差の有無による優劣関係が逆転して導波管径に段差を設けた場合の方が通過損失の値が小さくなる領域に遷移する。

図８（ｂ）では、図８（ａ）におけるそれぞれの伝送特性の変化をズレなし時の値で規格化して表示しているため、位置ズレによる特性変化だけを抽出して段差の効果を評価することができる。
図８（ｂ）に示されているように、導波管径に段差を設けた方がズレ量増加に伴う損失増加の勾配が比較的緩やかになっていることを確認することができる。導波管径に段差を設けない場合においては、０．３２ｍｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加するのであるが、一方、導波管径に段差を設ける場合においては、０．４２ｍｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加しており、より広い位置ズレの範囲において損失増加が少ないフラットな損失特性を保持することができていることがわかる。言い換えれば、導波管径に段差を設けることによって、位置ズレに対する伝送特性のロバスト性が向上できていると言える。

次に導波管プレート部品１ａ、１ｂ間にｙ方向の位置ズレが発生した場合の伝送特性の変化を図９に示す。
図９（ａ）において、横軸はｙ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸は通過損失［ｄＢ］を示し、図９（ｂ）において、横軸はｙ方向の位置ズレ量[ｍｍ]、縦軸はズレなし時で規格化した通過損失［ｄＢ］を示す。
なお比較の為に、導波管径に段差を設けない場合（段差係数が０の場合）の特性を破線で併記する。

図９（ａ）において、通過損失そのものの変化としては、まず位置ズレが生じていない段階においては、導波管径に段差を設けない場合に比べ、通過損失の値が僅かではあるが０．０３ｄＢ程度だけ大きくなっている。しかしながら、位置ズレ量が増大するに従って
その差は縮まり、位置ズレ量が０．２ｍｍを超えた場合には、超える前に比べて段差の有無による優劣関係が逆転して導波管径に段差を設けた場合の方が通過損失の値が小さくなる領域に遷移する。

また図９（ｂ）において、導波管径に段差を設けた方がズレ量増加に伴う損失増加の勾配が比較的緩やかになっていることを確認することができる。導波管径に段差を設けない場合においては、０．２６ｍｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加するのであるが、一方、導波管径に段差を設ける場合においては、０．３５ｍの位置ズレで通過損失が０．０５ｄＢ増加しており、より広い位置ズレの範囲において損失増加が少ないフラットな損失特性を保持することができていることがわかる。言い換えれば、導波管径に段差を設けることによって、位置ズレに対する伝送特性のロバスト性が向上できていると言える。
このように、ｙ方向の位置ズレにおいても、ｘ方向の位置ズレの場合と同様、位置ズレに対する伝送特性のロバスト性が向上できていることがわかる。

以上より、この発明の実施形態２に係る導波管プレートにおいては、導波管プレート部品が位置ズレ、及び隙間を生じさせた場合の伝送特性の悪化量を最小限とし、導波管プレート部品組み付け時の製造誤差に対してロバストな伝送特性を有した導波管プレート構造とすることにより、低コストに量産することが容易な導波管プレートを得ることができる。

実施の形態３
次にこの発明における実施の形態３の導波管プレートについて図１０により説明する。
図１０はこの発明の実施形態３における導波管プレートの導波管線路の（ａ）上面図、（ｂ）正断面図および（ｃ）側断面図である。
実施の形態２においては、２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂ間の隙間３による伝送特性劣化を抑制するためのチョーク構造４を、導波管線路の導波管径の長辺のみに沿って付加したものについて説明したが、実施の形態３の発明はチョーク構造４を導波管径の長辺および短辺に付加して、導波管の周囲をチョーク構造４で取り囲んだものである。

図１０において、２つの導波管プレート部品１ａ、１ｂは導波管線路１０ａ、１０ｂである両方の導波管径（長径ａ、短径ｂ）に対して段差構造を設け、さらに一方の導波管プレート部品１ａの導波管の周囲をチョーク構造４で取り囲んだ導波管プレートを示す。
図１０に示すように、導波管線路１０ａの接触面における導波管径のうち、長径をａ_Ｕ、短径をｂ_Ｕとし、導波管線路１０ｂの接触面における導波管径のうち、長径をａ_Ｌ、短径をｂ_Ｌとし、それぞれ実施の形態１の場合と同様に、式（１）で表されるものとする。

また、上述した導波管線路１０ａ、１０ｂそのものは、実施の形態１で述べた構造と同じであるが、導波管径の大きい導波管プレート部品１ａ側の導波管線路１０ａの周囲をチョーク構造４で取り囲んでいることだけが実施の形態１とは異なる。
また、チョーク構造４は、４辺の導波管径（長径ａ、短径ｂ）の導波管端から、それぞれ自由空間中での信号波長の概略１／４の長さだけオフセットした位置（オフセット距離Ｌ）に、自由空間中での信号波長の概略１／４の幅と深さの掘り込みを設けた構造である。

このように導波管線路１０ａの周囲にチョーク構造４を設けることによって、図１０に示すｘ方向、ｙ方向のいずれの方向の位置ズレが生じたとしても、双方の導波管端を電気的短絡点と見なすことができ、導波管線路１０ａ、１０ｂの互いの断面が重畳している範囲内においては、チョーク構造４の本来意図した機能が発揮されることによって、隙間３による導波管線路１０ａ、１０ｂの伝送特性劣化を最小限に抑制することができる。

なお、実施の形態２および３においても、構造および特性については導波管線路１０ａ、１０ｂの導波管構造に関して加工により付加されるＲ形状を一切考慮してこなかったが、実施の形態１と同様、加工またはその他の理由により導波管形状に加工Ｒを付加してもよい。
また以上の実施形態１〜３では、導波管線路１０ａ、１０ｂの導波管径の長径ａ、短径ｂ両方に段差構造を設けた構造について説明したが、この発明は導波管径の長径ａ、短径ｂのどちらか一方を異ならせて段差構造を設けた場合でもよい。

この発明は、主としてマイクロ波帯、ミリ波帯等の高周波信号を伝送する導波管線路を形成する導波管プレートに適用できる。

１ａ、１ｂ：導波管プレート部品２：導波管プレート部品の接触面
３：導波管プレート１ａ、１ｂの間に生じる隙間
４：チョーク構造１０ａ、１０ｂ：導波管線路（導波管）
Ｌ：導波管端からチョーク構造４の端部までの距離（オフセット距離）

Claims

導波管線路の管軸に垂直な面で分割して２つの部品にて導波管線路を形成する導波管プレートであって、前記２つの導波管プレート部品の接触面を互いに直接接続することにより導波管を構成する導波管プレートにおいて、前記導波管線路の形状は略矩形とし、分割面を境にして一方の導波管プレート部品側の導波管線路の長径ａ_Ｕおよび短径ｂ_Ｕと、他方の導波管プレート部品側の導波管線路の長径ａ_Ｌおよび短径ｂ_Ｌは、下式になるように夫々両方の径を互いに異ならせ、且つ、導波管線路の長径のうち短い方の寸法を使用周波数における自由空間波長の１／２よりも長くなるように選択し、導波管線路の長径のうち長い方の寸法を使用周波数における自由空間波長よりも短くなるように選択したことを特徴とする導波管プレート。
ａ_Ｕ＝ａ_０＋ａ_０×Ｋa
ｂ_Ｕ＝ｂ_０＋ｂ_０×Ｋb
ａ_Ｌ＝ａ_０−ａ_０×Ｋa
ｂ_Ｌ＝ｂ_０−ｂ_０×Ｋb
但し、ａ_０、ｂ_０は基準とする導波管径、Ｋa、Ｋbは段差係数（％）
請求項１に記載の導波管プレートにおいて、導波管径が大きい方の導波管プレート部品の導波管線路にＲ形状の加工を付加したことを特徴とする導波管プレート。
請求項１または請求項２に記載の導波管プレートにおいて、互いに異ならせた導波管径のうち、長径、短径ともに長い寸法を形成させる側の導波管プレート部品をダイキャストや樹脂成型などの成型による製造方法により製作したことを特徴とする導波管プレート。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導波管プレートにおいて、導波管径の大きい寸法を形成させる側の導波管プレート部品側に、導波管長辺の導波管端から使用周波数における自由空間波長の概略１／４の長さだけオフセットした位置に、使用周波数における自由空間波長の概略１／４の幅と深さの掘り込みを設けたチョーク構造を付加したことを特徴とする導波管プレート。
請求項１〜３のいずれか１項に記載の導波管プレートにおいて、導波管径の長径、短径ともに大きい寸法を形成させる側の導波管プレート部品側に、導波管長辺および短辺の導波管端から、使用周波数における自由空間波長の概略１／４の長さだけオフセットした位置に、使用周波数における自由空間波長の概略１／４の幅と深さの掘り込みを設けたチョーク構造を付加したことを特徴とする導波管プレート。