JP6279977B2 - 導波体 - Google Patents

Description

本発明は、導波体に関するものである。

従来、導電線の周囲を誘電体で取囲むことにより、マイクロ波、ミリ波等の高い周波数帯の電磁波を伝送するとともに、電力も伝送することができるようにした導波体が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

図６は従来の導波体の断面図である。

図において、８９１は、中心に配設された導電線としての中心導体であり、８５１、８５２及び８５３は、誘電率の異なる誘電体である。また、８９２は他の導体である。誘電体８５２の誘電率が最も高くなるように選択することにより、電磁波は前記誘電体８５２内に閉込められた状態で伝送される。また、前記中心導体８９１と導体８９２との間に直流電圧をかけ、電力を伝送することができる。

特公昭５７−１９８８３号公報

しかしながら、前記従来の導波体においては、断面形状を方形とすることができず、したがって、マイクロ波、ミリ波等の導波体として一般的なものである断面形状が方形の方形導波体を提供することができなかった。

本発明は、前記従来の導波体の問題点を解決して、誘電体の長方形の横断面における長手方向外側に一対の給電線を配設することによって、柔軟性が高く、電力も伝送することができ、製造が容易で、構成が簡素でコストが低く、信頼性の高い導波体を提供することを目的とする。

そのために、本発明の導波体においては、横断面が長方形の中実の誘電体と、該誘電体の横断面における長手方向外側に配設された一対の給電線と、前記誘電体の周囲を囲繞（にょう）する外部導電体とを備え、前記誘電体の外面は、前記外部導電体の内面に、摺（しゅう）動可能に、密着し、前記外部導電体は、前記誘電体の横断面における短手方向外側に配設された一対の平板状の外部導体部材を含み、該外部導体部材は前記給電線の両面に接着される。

本発明の更に他の導波体においては、さらに、前記誘電体及び給電線は、前記誘電体の横断面における長手方向に一列に並んで配設され、前記外部導体部材は、前記誘電体及び給電線の並び方向両側の面に積層される。

本発明の更に他の導波体においては、さらに、前記外部導電体は、前記誘電体と給電線との間に配設された調整部材を含む。

本発明によれば、誘電体の長方形の横断面における長手方向外側に一対の給電線が配設される。これにより、導波体は、柔軟性が高く、電力も伝送することができる。また、導波体は、製造が容易で、構成が簡素でコストが低く、信頼性を高めることができる。

本発明の実施の形態における導波体の第１の斜視図である。 本発明の実施の形態における導波体の第２の斜視図である。 本発明の実施の形態における導波体の横断面図である。 本発明の実施の形態における導波体の製造方法における積層工程を説明する横断面図である。 本発明の実施の形態における枠部の横断面図である。 従来の導波体の断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は本発明の実施の形態における導波体の第１の斜視図、図２は本発明の実施の形態における導波体の第２の斜視図、図３は本発明の実施の形態における導波体の横断面図である。

図において、５０は本実施の形態における導波体であり、マイクロ波、ミリ波等の高い周波数帯の電磁波を伝送するための伝送路として機能する。前記導波体５０は、通常、長尺の部材であるが、図１に示される例では、図示の都合上、その途中が削除され、両端のみが示され、かつ、一端においては、内部構造を示すために、外側に位置する構成部材が段々に剥（はぎ）取られており、他端においては単純に切断されている。また、図２は、図１に示される一端を別の角度から視た図であり、図１に示される他端部分の図示は省略されている。前記導波体５０は、幅方向（図３における左右方向）の寸法が、例えば、約５〔ｍｍ〕、厚さ方向（図３における上下方向）の寸法が、例えば、約０．５〔ｍｍ〕の扁（へん）平な帯状の長尺部材であるが、その寸法は、適宜変更することができる。

なお、本実施の形態において、導波体５０及びその他の部材の構成及び動作を説明するために使用される上、下、左、右、前、後等の方向を示す表現は、絶対的なものでなく相対的なものであり、導波体５０及びその他の部材が図に示される姿勢である場合に適切であるが、導波体５０及びその他の部材の姿勢が変化した場合には姿勢の変化に応じて変更して解釈されるべきものである。

前記導波体５０は、扁平な長方形の横断面形状を有する中実の誘電体５１と、前記導波体５０の幅方向に関して前記誘電体５１の両側に配設された長方形の横断面形状を有する一対の調整部材５３と、前記導波体５０の幅方向に関して各調整部材５３の外側に配設された一対の給電線としての給電部材９１と、前記導波体５０の厚さ方向に関して前記誘電体５１、調整部材５３及び給電部材９１の両側に配設された一対の平板状の外部導体部材６１とを備える。前記調整部材５３、給電部材９１及び外部導体部材６１は、前記誘電体５１の周囲を囲繞する外部導電体として機能する。なお、前記誘電体５１、調整部材５３及び給電部材９１の前記導波体５０の厚さ方向に関する寸法、すなわち、厚さは、同一である。また、前記誘電体５１、調整部材５３、給電部材９１及び外部導体部材６１は、細長い棒状、線状乃至帯状の長尺部材である。

そして、前記誘電体５１は、合成樹脂等の柔軟性を備える誘電性材料、例えば、ポリテトラフルオロエチレンのようなフッ素樹脂、シクロオレフィンポリマ（ＣＯＰ）樹脂、環状オレフィンコポリマ（ＣＯＣ）樹脂、ポリプロピレン（ＰＰ）樹脂、ポリエチレン（ＰＥ）樹脂等から成る。なお、前記誘電体５１は、例えば、溶融した誘電性材料をダイスの所定形状の開口から押出して所定の横断面形状を与えて固化させる押出成形法によって製造された連続する中実の棒状乃至線状の部材である。前記誘電体５１の横断面形状は、図３に示されるように、互いに対向する一対の長辺５１ａと、互いに対向する一対の短辺５１ｂとを備える長方形である。

また、前記調整部材５３は、金属等の良好な導電性を備える導電性材料、例えば、銅、金、銀、又は、アルミニウム及びそれらの合金等から成る。なお、前記調整部材５３は、例えば、誘電性材料の周囲に金属等の良好な導電性を備える導電性材料を被覆した部材であってもよい。すなわち、前記調整部材５３は、その長方形の横断面における４辺のうちの少なくとも、誘電体５１及び外部導体部材６１に対向する３辺に相当する部分が金属等の良好な導電性を備える導電性材料から成る部材であればよい。そして、前記調整部材５３の導波体５０の幅方向に関する寸法は、一対の給電部材９１間の距離が所与である場合に、誘電体５１の長辺５１ａの寸法を、例えば、電磁波の伝送に適した値とするために、又は、誘電体５１の長辺５１ａの寸法が所与である場合に、一対の給電部材９１間の距離を、例えば、図示されない電気コネクタとの接続に適した値とするために、適宜調整することができる。さらに、前記調整部材５３は、省略することもできる。

さらに、前記給電部材９１は、誘電体５１の横断面における長手方向外側に配設された一対の部材である。そして、前記給電部材９１の各々は、金属等の良好な導電性を備える導電性材料、例えば、銅、金、銀、又は、アルミニウム及びそれらの合金等から成る芯（しん）金部９１ａと、接着性及び柔軟性を備える誘電性材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のポリエステルから成り、前記芯金部９１ａを被覆する被覆部９１ｂとを備える。

さらに、前記外部導体部材６１は、誘電体５１の横断面における短手方向外側に配設された一対の部材である。そして、前記外部導体部材６１の各々は、金属等の良好な導電性を備える導電性材料、例えば、銅、金、銀、又は、アルミニウム及びそれらの合金等から成り、フィルム状又は箔（はく）状の導体膜部６１ａと、柔軟性を備える誘電性材料、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルから成るフィルム状又は箔状の部材であって、前記導体膜部６１ａの一方の表面を被覆する被膜部６１ｂとを備える。なお、前記外部導体部材６１としては、銅箔等の金属箔とポリエチレンテレフタレートフィルム等のポリエステルフィルムとをあらかじめ貼（はり）合せて得られた複合フィルムを使用することもできる。

本実施の形態において、前記給電部材９１の被覆部９１ｂは、それ自体が有する接着性によって、外部導体部材６１の導体膜部６１ａに接着される。つまり、一対の給電部材９１は、その上下に位置する一対の外部導体部材６１と接着される。

しかし、前記誘電体５１は、その周囲に位置するいずれの部材とも接着されない。つまり、前記誘電体５１の一対の長辺５１ａは、対向する外部導体部材６１における導体膜部６１ａに対し、導波体５０の軸方向（図１における左右方向）に関して変位可能であり、前記誘電体５１の一対の短辺５１ｂは、対向する調整部材５３に対し、導波体５０の軸方向に関して変位可能である。したがって、前記導波体５０をその厚さ方向に曲げるような外力が付与された場合でも、誘電体５１、外部導体部材６１及び調整部材５３は、互いに拘束されていないので、破損してしまうことがない。

仮に、誘電体５１、外部導体部材６１及び調整部材５３が接着によって互いに拘束されているとすると、前記誘電体５１、外部導体部材６１及び調整部材５３は異なる材料から成り、曲げ特性が互いに異なるのであるから、前記導波体５０をその厚さ方向に曲げるような外力が付与された場合、例えば、外部導体部材６１にクラックが生じるような事態が発生するので、電磁波の伝送損失が大きくなり、電磁波を安定的に伝送することができなくなってしまう。特に、長方形の横断面形状の誘電体５１の場合、伝送される電磁波の電界の方向は、短辺５１ｂに平行な方向（導波体５０の厚さ方向）であるので、上下の長辺５１ａの外面に位置する外部導体部材６１にクラックが発生すると、電界が不安定になって伝送損失が大きくなる。

そこで、本実施の形態における導波体５０の誘電体５１は、外部導体部材６１及び調整部材５３に接着されず、誘電体５１、外部導体部材６１及び調整部材５３は、互いに拘束されない状態となっている。したがって、前記導波体５０を厚さ方向に曲げられた場合であっても、外部導体部材６１及び調整部材５３は、誘電体５１の外面上を密着しながら摺動することができ、前記誘電体５１、外部導体部材６１及び調整部材５３が破損してしまうことがないので、前記導波体５０は、電磁波を安定的に伝送することができる。

次に、前記導波体５０の製造方法について説明する。

図４は本発明の実施の形態における導波体の製造方法における積層工程を説明する横断面図、図５は本発明の実施の形態における枠部の横断面図である。

誘電体５１は、前述のように、誘電性材料から成る細長い棒状、線状乃至帯状の長尺部材であり、その横断面形状は、互いに対向する一対の長辺５１ａと、互いに対向する一対の短辺５１ｂとを備える長方形である。

また、調整部材５３は、少なくとも誘電体５１及び外部導体部材６１に対向する３辺に相当する部分が金属等の良好な導電性を備える導電性材料から成る部材であり、その横断面形状は長方形である。なお、前記調整部材５３の導波体５０の厚さ方向に関する寸法は、前記誘電体５１とほぼ同一であり、前記短辺５１ｂの寸法とほぼ同一である。そして、各調整部材５３は、導波体５０の幅方向に関して前記誘電体５１の両側にそれぞれ配設される。この場合、前記調整部材５３における導波体５０の幅方向内側の側面は、前記誘電体５１の短辺５１ｂに当接する。

さらに、給電部材９１は、金属等の良好な導電性を備える導電性材料から成る芯金部９１ａと、接着性及び柔軟性を備える誘電性材料から成り、前記芯金部９１ａを被覆する被覆部９１ｂとを備える部材であり、その横断面形状は長方形である。なお、前記給電部材９１の導波体５０の厚さ方向に関する寸法は、前記誘電体５１及び調整部材５３とほぼ同一であり、前記短辺５１ｂの寸法とほぼ同一である。そして、各給電部材９１は、導波体５０の幅方向に関して一対の調整部材５３の外側にそれぞれ配設される。この場合、前記給電部材９１における導波体５０の幅方向内側の側面は、前記調整部材５３における導波体５０の幅方向外側の側面に当接する。

このようにして、誘電体５１、調整部材５３及び給電部材９１が誘電体５１の横断面における長手方向に一列に並んで配設されると、前記誘電体５１、調整部材５３及び給電部材９１の並び方向の両側の面に、図４に示されるように、一対の外部導体部材６１がラミネート、すなわち、積層される。具体的には、前記誘電体５１、調整部材５３及び給電部材９１における導波体５０の厚さ方向両側の側面の各々に、各外部導体部材６１の導体膜部６１ａを当接させ、前記誘電体５１、調整部材５３及び給電部材９１を、一対の外部導体部材６１によって、導波体５０の厚さ方向両側から挟込む。

この際に、プレヒータ（ｐｒｅｈｅａｔｅｒ）等の加熱装置を使用し、加熱しながら外部導体部材６１を導波体５０の厚さ方向中心に向けて加圧することにより、給電部材９１が備える接着性を有する材料から成る被覆部９１ｂを、外部導体部材６１の導体膜部６１ａに接着する。これにより、一対の給電部材９１における導波体５０の厚さ方向外側の両側面が一対の外部導体部材６１における導波体５０の厚さ方向内側の側面に密着し、図５に示されるような角筒状の枠部６０を得ることができる。該枠部６０は、中央の空間６０ａの周囲を囲繞する一体的な電磁シールドとして機能する。そして、前記誘電体５１及び調整部材５３は、前記空間６０ａ内に、該空間６０ａの周面と接着されずに収容された状態となる。

これにより、図１〜３に示されるような導波体５０を得ることができる。なお、該導波体５０は、長尺の誘電体５１、調整部材５３及び給電部材９１を並べて連続的に搬送しながら供給するとともに、一対の外部導体部材６１を連続的に供給して積層することによって、連続生産することが可能となる。

また、このようにして得られた導波体５０は、長尺のまま、図示されないロールに巻付けられた状態で保管されてもよいし、所定の長さに切断されて保管されてもよい。なお、前記導波体５０を切断する際には、給電部材９１のみが誘電体５１及び調整部材５３よりも数ミリメートル程度長くなるように切断することにより、切断面に給電部材９１の端面のみを露出させ、誘電体５１及び調整部材５３の端面を露出させないようにすることができる。すなわち、誘電体５１及び調整部材５３の端面をオフセットさせることができる。これにより、前記切断面を、前記導波体５０を他の導波体又はコネクタに接続させる場合の接続端面としてそのまま利用することができる。これは、前記誘電体５１の端面と、他の導波体又はコネクタが備える図示されない誘電体の対向する端面との間に、短距離の空間が存在しても、電磁波の伝送が可能であるからである。

このように、本実施の形態において、導波体５０は、横断面が長方形の中実の誘電体５１と、誘電体５１の横断面における長手方向外側に配設された一対の給電部材９１と、誘電体５１の周囲を囲繞する外部導電体とを備え、誘電体５１の外面は、外部導電体の内面に、摺動可能に、密着している。

これにより、誘電体５１と外部導電体との密着性が良好となり、伝送損失を安定化及び低下させることができるとともに、電力も伝送することができる。また、導波体５０の製造が容易であるとともに、導波体５０の構成が簡素化されているので、コストを低減することができる。さらに、信頼性の高い導波体５０を提供することができる。

また、外部導電体は、誘電体５１の横断面における短手方向外側に配設された一対の平板状の外部導体部材６１を含んでいる。したがって、高品質の外部導電体を安価に、かつ、安定的に提供することができる。

さらに、誘電体５１及び給電部材９１は、誘電体５１の横断面における長手方向に一列に並んで配設され、外部導体部材６１は、誘電体５１及び給電部材９１の並び方向両側の面に積層される。したがって、扁平な断面形状を有し、柔軟性に優れ、電力も伝送することができる導波体５０を提供することができる。

さらに、外部導体部材６１は、給電部材９１の両面に接着される。これにより、製造工程を簡素化することができ、製造コストが低く、安価な導波体５０を提供することができる。

さらに、外部導電体は、誘電体５１と給電部材９１との間に配設された調整部材５３を含んでいる。したがって、誘電体５１の横断面における長手方向の寸法を適宜調整することができる。

なお、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。

本発明は、導波体に適用することができる。

５０ 導波体
５１、８５１、８５２、８５３ 誘電体
５１ａ 長辺
５１ｂ 短辺
５３ 調整部材
６０ 枠部
６０ａ 空間
６１ 外部導体部材
６１ａ 導体膜部
６１ｂ 被膜部
９１ 給電部材
９１ａ 芯金部
９１ｂ 被覆部
８９１ 中心導体
８９２ 導体

Claims (3)

1. （ａ）横断面が長方形の中実の誘電体と、
   （ｂ）該誘電体の横断面における長手方向外側に配設された一対の給電線と、
   （ｃ）前記誘電体の周囲を囲繞する外部導電体とを備え、
   （ｄ）前記誘電体の外面は、前記外部導電体の内面に、摺動可能に、密着し、
   （ｅ）前記外部導電体は、前記誘電体の横断面における短手方向外側に配設された一対の平板状の外部導体部材を含み、該外部導体部材は前記給電線の両面に接着されることを特徴とする導波体。
2. 前記誘電体及び給電線は、前記誘電体の横断面における長手方向に一列に並んで配設され、前記外部導体部材は、前記誘電体及び給電線の並び方向両側の面に積層される請求項１に記載の導波体。
3. 前記外部導電体は、前記誘電体と給電線との間に配設された調整部材を含む請求項１又は２に記載の導波体。