JP7033433B2 - 導波管 - Google Patents

Description

本発明は、金属製の導波管に関する。

管壁が金属製の導波管は、以下の２つのタイプに大別される。

第１のタイプは、金属を筒状に一体成形することによって得られた筒状導体からなる導波管である。第１のタイプの導波管において、筒状導体の管壁によりその四方を取り囲まれた領域を導波領域として、電磁波は、その導波領域を伝搬する。

第２のタイプは、２枚の導体板（第１の導体板及び第２の導体板）の主面同士を貼り合わせることによって形成された導波管である。ここで、２枚の導体板同士が接触する主面を、それぞれ、第１の導体板の第１主面及び第２の導体板の第１主面と呼ぶ。第１の導体板の第１主面には、導波領域として機能する溝が形成されている。第２の導体板は、その第１主面が溝を覆うように、第１の導体板の第１主面の上に配置される。第２のタイプの導波管において、溝は、その四方を第１の導体板及び第２の導体板により取り囲まれている。したがって、電磁波は、溝を導波領域として、その導波領域を伝搬する。

特開２００２－３７４１０１号公報（２００２年１２月２６日公開）

第１のタイプの導波管の場合、管壁が筒状導体として一体成形されている。そのため、電磁波が導波領域を伝搬する過程において、電磁波が導波領域から導波管の外部へ漏洩する虞はない。したがって、第１のタイプの導波管は、アイソレーション性能を重視する場合に好適に用いることができる。

それに対して、第２のタイプの導波管は、第１の導体板及び第２の導体板により構成されているため、第１の導体板に形成された溝の内部に容易にアクセス可能だという利点を有する。したがって、第２のタイプの導波管は、調整のしやすさ及びコストを重視する場合に好適に用いることができる。

しかしながら、第２のタイプの導波管は、第１のタイプの導波管と比較した場合に、第１の導体板及び第２の導体板の第１主面同士が接触する界面から電磁波が漏洩しやすいという課題を有する。その理由について、以下に説明する。

一方、第２のタイプの導波管の場合、第１の導体板の第１主面及び第２の導体板の第１主面は、何れも平坦に仕上げられている。しかし、第１の導体板及び第２の導体板の第１主面同士が接触する界面には、制御できない（あるいは予測できない）隙間がわずかに生じる場合がある。

例えば、第１の導体板及び第２の導体板を機械加工により作製する場合、第１の導体板の第１主面及び第２の導体板の第１主面には、切削や研磨などに起因する微細な凹凸（例えば切削痕や研磨痕など）が生じる可能性がある。また、第１の導体板及び第２の導体板を作製した後に、第１の導体板及び第２の導体板の少なくとも一方に予期せぬ歪みが生じる可能性もある。第１主面に微細な凹凸が生じたり、第１の導体板及び第２の導体板の少なくとも一方に予期せぬ歪みが生じたりした場合、第１の導体板及び第２の導体板の第１主面同士が接触する界面にはわずかな隙間が生じる。このような隙間の形状及び形成される領域などは、制御あるいは予測することができない。そのため、このような隙間を完全に封じるように第１の導体板及び第２の導体板の第１主面同士を結合することは困難である。

このような隙間は、導波管が導波する電磁波を導波管の外部へ漏洩させるパスとなる。したがって、第２のタイプの導波管の伝送損失は、この隙間から電磁波が漏洩することに起因して増大する。

特許文献１の図１には、導波管結合用のチョークフランジが図示されている。このチョークフランジにおいて、結合される相手フランジと対向する面である結合面には、この結合面に露出した導波管の開口部を取り囲む円周溝（チョーク溝）が形成されている。特許文献１によれば、その図１に図示したチョークフランジは、円周溝（チョーク溝）を備えていることによって、チョークフランジと相手フランジとの結合部における不整合を生じることなくマイクロ波を伝送させることができる。

ただし、特許文献１は、円周溝（図１に記載のチョーク溝２ｂ）の外側領域においてチョークフランジと相手フランジとが密着していることを暗に想定している。すなわち、特許文献１は、外側領域においてチョークフランジと相手フランジとの間に生じ得る制御できない（あるいは予測できない）隙間を想定していない。したがって、特許文献１に記載の技術は、互いに接触する第１の導体板及び第２の導体板の界面に生じ得る制御できない（あるいは予測できない）隙間に起因する電磁波の漏洩を抑制することはできない。

本発明は、上述した課題に鑑みなされた発明であり、溝が形成された第１の導体板と、その溝を覆う第２の導体板とを貼り合わせることで構成された導波管において、第１の導体板と第２の導体板とが接触する界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を抑制することである。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る導波管は、その第１主面に導波領域として機能する第１の溝が形成された第１の導体板と、その第１主面が前記第１の溝を覆うように、前記第１の導体板の前記第１主面上に載置された第２の導体板と、を備えている。前記第１の導体板の前記第１主面又は前記第２の導体板の前記第１主面には、前記第１の溝が延伸された方向に交わる方向に沿って形成された１又は複数の第２の溝が形成されている。

前記第１の導体板と前記第２の導体板との界面に生じる制御できない隙間は、第１の導体板と第２の導体板との界面のうち第１の導体板と第２の導体板とが巨視的にみて接触している領域である接触領域内に生じ得る。

この構成によれば、前記第１の導体板の前記第１主面又は前記第２の導体板の前記第１主面に１又は複数の第２の溝が形成されているため、前記接触領域の面積である接触面積を縮小することができる。したがって、従来の導波管と比較して、第１の導体板と第２の導体板との界面に生じる制御できない隙間を減らすことができるので、前記界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る導波管において、当該導波管のカットオフ周波数を有する電磁波の管内波長を管内波長λ_ｗｇとして、前記１又は複数の第２の溝の幅及び深さの各々は、λ_ｗｇ／２以下である、ことが好ましい。

この構成によれば、前記第１の溝の内部を伝搬する電磁波は、前記１又は複数の第２の溝の内部を伝搬することができない。したがって、前記１又は複数の第２の溝の前記第１の溝側の端部が前記第１の溝に至るように形成されている場合であっても、前記第１の溝の内部を伝搬する電磁波が前記１又は複数の第２の溝を通過して導波管の外部へ漏洩することを抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る導波管において、前記深さは、前記幅の１／２以下である、ことが好ましい。

この構成によれば、前記界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を確実に抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る導波管において、前記第１の溝と前記１又は複数の第２の溝とは、当該第１の溝と当該１又は複数の第２の溝との間に介在する前記第１の導体板の一部により分け隔てられている、ことが好ましい。

この構成によれば、前記１又は複数の第２の溝の前記第１の溝側の端部は、前記第１の溝に至っていない。そのため、導波領域である第１の溝を構成する一対の広壁及び一対の狭壁の各々は、何れも平面により構成されており、その表面に凹凸を含まない。換言すれば、導波領域の連続性を乱すような構造が一対の広壁及び一対の狭壁には一切設けられていない。したがって、本導波管は、前記１又は複数の第２の溝を備えていても、前記１又は複数の第２の溝に起因して生じ得る反射損失を生じさせることがない。したがって、本導波管は、前記１又は複数の第２の溝の前記端部が前記第１の溝に至っている導波管と比較して、伝送損失を更に抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る導波管において、前記１又は複数の第２の溝の長さは、前記管内波長λ_ｗｇを上回る、ことが好ましい。

この構成によれば、前記界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を確実に抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る導波管において、前記１又は複数の第２の溝は、複数である、ことが好ましい。

第２の溝が複数形成されていることによって、前記接触面積を更に縮小することができる。したがって、前記界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を更に抑制することができる。

また、本発明の一態様に係る導波管において、前記第１の導体板の前記第１主面及び前記第２の導体板の前記第１主面を平面視した場合に、前記１又は複数の第２の溝が形成されている領域の面積の総和は、前記第１の導体板の前記第１主面と前記第２の導体板の前記第１主面とが重なっている領域の面積の総和以上である、ことが好ましい。

この構成によれば、前記接触面積を十分に縮小することができる。したがって、前記界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を確実に抑制することができる。

本発明の一態様に係る導波管は、溝が形成された第１の導体板と、その溝を覆う第２の導体板とを貼り合わせることで構成された導波管であって、第１の導体板と第２の導体板とが接触する界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を抑制可能である。

本発明の一実施形態に係る導波管の分解斜視図である。 図１に示した導波管の三面図である。 図１に示した導波管が備えている本体の第１の変形例の平面図である。 図１に示した導波管の第２の変形例の三面図である。 本発明の参考例である導波管の斜視図である。 （ａ）は、本発明の第１，第２の実施例及び参考例の反射特性を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の第１，第２の実施例及び参考例の透過特性を示すグラフである。

（導波管１の構成）
以下、本発明の一実施形態に係る導波管について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係る導波管１の分解斜視図である。図２は、導波管１の三面図である。図１及び図２に示すように、導波管１は、本体１１と、蓋２１とを備えている。

（本体１１）
第１の導体板の一例である本体１１は、導体製の板状部材である導体板をベースにし、その主面１２に溝３１が形成された導体板である。溝３１が形成される前の本体１１の形状は、底面が長方形である四角柱であるともいえる。

本体１１を構成する材料としては、例えば銅や真鍮などの金属が挙げられる。また、本体１１が銅のように表面が酸化しやすい金属により構成される場合には、その表面に酸化を防止するための金属薄膜を更に形成してもよい。この金属薄膜を構成する材料としては、例えば金が挙げられる。本実施形態では、本体１１を構成する材料として、真鍮を採用している。

図１に示すように、本体１１は、主面１２、主面１３、側面１４、及び、側面１５を有する。主面１２及び主面１３は、本体１１の表面を構成する６つの面のうち、最大の面積を有する２つの面である。主面１２は、それぞれ、特許請求の範囲に記載の第１主面に対応する。

また、側面１４及び側面１５は、本体１１の表面を構成する６つの面のうち、主面１２及び主面１３の長辺において、主面１２及び主面１３に直交する２つの面である。

ここで、図１及び図２に示した座標は、次のように定められている。主面１２及び主面１３の法線と平行な方向をｚ軸方向と定め、主面１２及び主面１３の長辺と平行な方向をｘ軸方向と定め、主面１２及び主面１３の短辺と平行な方向をｙ軸方向と定める。また、主面１３から主面１２に向かう方向をｚ軸正方向と定め、側面１５から側面１４に向かう方向をｙ軸正方向と定め、上述したｚ軸正方向及びｙ軸正方向とともに右手系の直交座標を構成する方向をｘ軸正方向と定める。

主面１２には、第１の溝である溝３１が形成されている。溝３１は、主面１２から主面１３へ向かう方向（ｚ軸負方向）に掘り込まれた溝であって、主面１２の長辺に沿う方向（ｘ軸方向）に延伸されている。溝３１の両端部は、本体１１におけるｘ軸正方向側の端面及びｘ軸負方向側の端面に至っている。溝３１は、後述する蓋２１の主面２２によって覆われることにより、電磁波を導波する導波領域を構成する。

溝３１を主面１２に形成することによって、本体１１は、底壁１６、側壁１７、及び側壁１８の３つの部分に分けて考えることができるようになる。なお、底壁１６と側壁１７との境界、及び、底壁１６と側壁１８との境界は、任意に定めることができる。そのため、図１には、これらの境界を図示していない。

側壁１７は、ｙ軸正方向側に位置する側壁であり、側壁１８は、ｙ軸負方向側に位置する側壁である。底壁１６のｚ軸正方向側の表面は、溝３１の底面を形成する。側壁１７のｙ軸負方向側の表面は、溝３１のｙ軸正方向側の側面を形成する。側壁１８のｙ軸正方向側の表面は、溝３１のｙ軸負方向側の側面を形成する。溝３１の底面は、導波領域を規定する一対の広壁のうち一方の広壁である広壁３２であり、溝３１の一対の側面は、導波領域を規定する一対の狭壁である狭壁３４及び狭壁３５である。

（溝４１～４９及び溝５１～５９）
図１及び図２に示すように、主面１２において、溝３１が形成されていない領域は、溝３１を挟んで２つに分かれている。ｙ軸正方向側の領域は、側壁１７の上面であり、ｙ軸負方向側の領域は、側壁１８の上面である。側壁１７の厚さ（ｙ軸方向に沿った長さ）を厚さｔとする。側壁１８の厚さは、側壁１７と等しくなるように構成されている。したがって、側壁１８の厚さも厚さｔである。

側壁１８の上面には、第２の溝の一部である溝４１～４９が形成されている。溝４１～４９の各々は、主面１２から主面１３へ向かう方向（ｚ軸負方向）に掘り込まれた溝であって、主面１２の短辺に沿う方向（ｙ軸方向）に延伸されている。すなわち、溝４１～４９の各々は、溝３１が延伸された方向（ｘ軸方向）に交わる方向（ｙ軸方向）に沿って形成されている。また、溝４１～４９の各々は、溝３１が延伸された方向（ｘ軸方向）に、等間隔で配置されている。

図１に示すように、溝４１～４９の各々の幅（ｘ軸方向に沿った長さ）を幅αとする。主面１２のうち、隣接する２つの溝（例えば溝４３及び溝４４）に挟まれた領域の幅を幅βとする。主面１２のうち、（１）溝４１と本体１１のｘ軸負方向側の端面とに挟まれた領域の幅、及び、（２）溝４９と本体１１のｘ軸正方向側の端面とに挟まれた領域の幅を、何れも幅γとする。溝４１～４９の各々の長さ（ｙ軸方向に沿った長さ）を長さＬとする。溝４１～４９の各々の深さ（ｚ軸方向に沿った長さ）を深さｄとする。

本実施形態において、長さＬは、厚さｔと等しくなるように構成されている。したがって、主面１２と主面２２とが接触している状態においても、溝４１～４９の各々は、そのｙ軸正方向側の端部が溝３１に至っており、そのｙ軸負方向側の端部が導波管１の外部空間に至っている。したがって、溝４１～４９の各々は、導波管１の導波領域である溝３１と、導波管１の外部空間とを連通する。

側壁１７の上面には、第２の溝の残りの一部である溝５１～５９が形成される。溝５１～５９の各々は、側壁１７の上面に形成されている点を除いて、溝４１～４９の各々と同じように構成されている。したがって、ここでは、溝５１～５９に関する説明を省略する。

溝４１～４９及び溝５１～５９は、導波領域である溝３１と連通しているため、導波領域を伝搬してきた電磁波からみると、あたかも溝３１に別の複数の導波管が接続されているようにも見える。ここで、溝３１が導波管１の外部空間へ電磁波が漏洩することを防ぐために、溝４１～４９及び溝５１～５９は、所定の動作帯域に含まれる電磁波を導波しないサイズに構成されている。

具体的には、溝３１のサイズに応じて定まる導波管１のカットオフ周波数を有する電磁波の導波領域内における波長（以下、管内波長と呼ぶ）を管内波長λ_ｗｇとして、幅α及び深さｄの各々は、λ_ｗｇ／２以下となるように構成されている。

また、深さｄは、幅αの１／２以下であることが好ましい。

また、長さＬは、管内波長λ_ｗｇを上回る事が好ましい。

また、本実施形態においては、主面１２及び主面２２を平面視した場合（例えばｚ軸正方向側から導波管１を見た場合）に、溝４１～４９及び溝５１～５９が形成されている領域の面積の総和は、主面１２と主面２２とが重なっている領域の面積の総和を下回っている。しかし、本発明の一態様において、主面１２及び主面２２を平面視した場合に、複数の第２の溝（例えば溝４１～４９及び溝５１～５９）が形成されている領域の面積の総和は、主面１２と主面２２とが重なっている領域の面積の総和以上であることが好ましい。

本実施形態においては、長さＬは、厚さｔと等しくなるように構成されている。したがって、側壁１７及び側壁１８の各々に形成されている第２の溝の数をＮとして、Ｎ×β≧（Ｎ－１）×α＋２γを満たすように幅α、幅β、幅γ、及びＮを定めることによって、上述した条件を満たすことができる。

別の言い方をすると、幅βを幅αより小さく設定したうえで、第２の溝の数Ｎを増やすことによって、主面１２に複数の第２の溝を密に形成することが好ましい。なおこのような構成は、あくまでも本発明の好ましい一態様であり、（１）幅βが幅αを上回る構成、及び、（２）図１に示したように、溝４１～４９及び溝５１～５９が形成されている領域の面積の総和は、主面１２と主面２２とが重なっている領域の面積の総和を下回っている構成も本発明の範疇に含まれる。

上述した各々の構成によって得られる効果は、効果の欄に後述する。

なお、本実施形態においては、長さＬと厚さｔとが等しい場合、すなわち、導波領域と導波管１の外部空間とが溝４１～４９及び溝５１～５９を介して連通している場合について説明した。しかし、長さＬは、厚さｔを下回るように構成されていてもよい。この態様については、図３を参照して後述する。

（蓋２１）
第１の導体板の一例である本体１１は、導体製の板状部材である導体板であり、その主面１２に溝３１が形成された導体板である。蓋２１は、主面２２、主面２３、側面２４、及び、側面２５を有する。主面２２及び主面２３は、蓋２１の表面を構成する６つの面のうち、最大の面積を有する２つの面である。側面２４及び側面２５は、蓋２１の表面を構成する６つの面のうち、ｘｚ平面に含まれる２つの面である。本実施形態では、蓋２１の主面２２及び主面２３の形状及びサイズは、本体１１の主面１２及び主面１３と同一である。ただし、主面２３の形状及びサイズは、主面２２によって主面１２全体を覆うことができる形状及びサイズであればよく、必ずしも同一でなくてもよい。

図２に示すように、蓋２１は、その主面２２が本体１１の主面１２と接触するように、主面１２の上に載置される。なお、図１においては、溝４１～４９の構成を見やすくするために、本体１１と蓋２１とを分解した状態の導波管１を示している。

蓋２１の主面２２のうち、溝３１を覆う部分は、広壁３２とともに導波領域を規定する広壁３３として機能する。すなわち、主面２２は、広壁３３としても機能する。

（導波管１の効果）
導波管１の効果を説明するために、本発明の参考例である導波管１０１を用いる（図５参照）。導波管１０１は、第１及び第２の実施例の導波管１の構成から溝４１～４９及び溝５１～５９を省略することによって得られる。導波管１０１を構成する各部材の部材番号は、導波管１を構成する各部材の部材番号を１００番台にすることによって得られる。例えば、導波管１０１の本体１１１及び蓋１２１の各々は、それぞれ、導波管１の本体１１及び蓋２１に代わる部材である。

導波管１０１において本体１１１と蓋１２１とが理想的な状態で接触している場合、すなわち、本体１１１の主面１１２及び蓋１２１の主面１２２のいずれもが完全な平坦面として成形されている場合、主面１１２と主面１２２とは、その全面において互いに接触する。したがって、主面１１２と主面１２２とが互いに接触する界面に制御できない（あるいは予測できない）隙間が生じる虞はない。

しかし、実際に導波管１０１を作製した場合、主面１１２と主面１２２とが互いに接触する界面には、上記隙間がわずかに生じる場合がある。これは、発明が解決しようとする課題の欄に記載した通りである。主面１１２と主面１２２との界面に上記隙間が生じた場合、導波領域を伝搬する電磁波は、上記隙間を通して導波管１０１の外部空間へ漏洩してしまう。したがって、導波管１０１の透過特性は、低下する。

導波管１０１の外部空間へ漏洩する電磁波の強度は、上記隙間の形状及びサイズに応じて変化する。しかし、漏洩する電磁波が存在する以上、導波管１０１の伝送損失は増大する。

発明者は、主面１１２と主面１２２との界面に生じた上記隙間に起因する電磁波の漏洩は、主面１１２と主面１２２とが接触する接触面積が大きすぎることが原因だと考えた。上記隙間は、主面１１２と主面１２２とが接触する領域である接触領域内に生じるためである。

導波管１は、導波管１０１と異なり第２の溝である溝４１～４９及び溝５１～５９を備えている。したがって、主面１１２と主面１２２とが接触する接触面積と比較して、導波管１は、主面１２と主面２２とが接触する接触面積を大幅に縮小することができる。また、溝４１～４９及び溝５１～５９の各々のサイズは、溝３１を伝搬する電磁波を透過させないサイズに定められている。そのため、溝４１～４９及び溝５１～５９の各々を通して電磁波が溝３１から導波管１の外部空間へ漏洩することもない。したがって、導波管１０１と比較して、上記隙間を減らすことができるので、上記界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を抑制することができる。

また、導波管１のカットオフ周波数を有する電磁波の管内波長を管内波長λ_ｗｇとして、溝４１～４９及び溝５１～５９の幅α及び深さｄの各々は、λ_ｗｇ／２以下である、ことが好ましい。この構成によれば、溝３１の内部を伝搬する電磁波は、溝４１～４９及び溝５１～５９の内部を伝搬することができない。したがって、溝４１～４９及び溝５１～５９の溝３１側の端部が溝３１に至るように形成されている場合であっても、溝３１の内部を伝搬する電磁波が溝４１～４９及び溝５１～５９を通過して導波管１の外部へ漏洩することを抑制することができる。

また、深さｄは、幅αの１／２以下である、ことが好ましい。溝４１～４９及び溝５１～５９は、主面１２と主面２２とが接触する接触面積を縮小することを目的として形成されている。したがって、その深さｄを無用に深くする必要はない。深さｄを幅αの１／２以下に設定することにより、上記界面から電磁波が漏洩することにより生じる伝送損失を確実に抑制することができる。

また、長さＬは、管内波長λ_ｗｇを上回ることが好ましい。この構成によれば、溝１３を伝搬する電磁波が溝４１～４９及び溝５１～５９をすり抜けて導波管１の外部空間へ漏洩することを抑制することができる。したがって、上記界面から電磁波が漏洩することにより生じ得る導波管１の伝送損失を確実に抑制することができる。

また、導波管１が備えている第２の溝は、１つであってもよいが、複数である事が好ましい。第２の溝が複数であることによって、上記接触面積を更に縮小することができる。したがって、上記界面から電磁波が漏洩することにより生じる導波管１の伝送損失を更に抑制することができる。

また、主面１２及び主面２２を平面視した場合に、溝４１～４９及び溝５１～５９が形成されている領域の面積の総和は、主面１２と主面２２とが重なっている領域の面積の総和以上である、ことが好ましい。この構成によれば、主面１２と主面２２とが巨視的にみて接触している領域である接触領域の面積、すなわち接触面積を十分に縮小することができる。したがって、主面１２と主面２２との界面から電磁波が漏洩することにより生じる導波管１の伝送損失を確実に抑制することができる。

〔第１の変形例〕
上述した実施形態では、本体１１に設けられた溝４１～４９及び溝５１～５９の各々が、溝３１から導波管１の外部空間まで連通するよう形成される例（長さＬと厚さｔとが等しい場合の例）について説明した。ただし、これらの第２の溝の長さＬは、厚さｔを下回り、溝３１と溝４１～４９及び溝５１～５９の各々との間に本体１１の一部が介在するように構成されていてもよい。すなわち、図１及び図２に示した導波管１において、溝４１～４９及び溝５１～５９の各々は、溝３１と溝４１～４９及び溝５１～５９の各々との間に介在する本体１１の一部により分け隔てられており、溝３１から導波管１の外部空間まで連通していなくてもよい。

以下では、本発明の第１の変形例である導波管１が備えている本体１１Ａについて、図３を参照して説明する。図３は、本体１１Ａの平面図である。図３に示すように、本体１１Ａは、その主面１２に形成された第２の溝として、溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａを備えている。本体１１Ａにおける溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａ以外の構成については、本体１１と同様であるため、詳細な説明を繰り返さない。

溝４１Ａ～５０Ａの各々は、長さＬが厚さｔを下回る。そのうえで、溝３１と溝４１Ａ～５０Ａの各々との間に本体１１Ａの一部が介在するように、溝４１Ａ～５０Ａの各々は、配置されている。すなわち、溝３１と溝４１Ａ～５０Ａの各々とは、本体１１Ａの一部により分け隔てられている。別の言い方をすれば、溝４１Ａ～５０Ａの各々の溝３１側（ｙ軸正方向側）の端部は、溝３１と連通しておらず、溝４１Ａ～５０Ａの各々の外部空間側（ｙ軸負方向側）の端部は、導波管１の外部空間と連通している。

このように、本体１１Ａにおいて、溝４１Ａ～５０Ａの各々の溝３１側（ｙ軸正方向側）の端部は、開放されていない。別の言い方をすれば、狭壁３５は、単一な平坦面により構成されている。したがって、狭壁３５には、溝３１により構成される導波領域の連続性を乱すような構造が一切設けられていない。

溝５１Ａ～６０Ａの各々は、溝４１Ａ～５０Ａの各々と同様に構成されている。したがって、ここでは、その説明を省略する。

また、本変形例では、導波管１と比較して第２の溝の数を１８個から２０個に増やしたことに伴い、幅βを狭く設定し、α＞βとなるように構成している。本体１１Ａのような構成を採用することによって、主面１２（及び主面２２）を平面視した場合に、溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａは、形成されている面積の総和が主面１２と主面２２とが重なっている領域の面積の総和以上となる。本体１１Ａのように、長さＬが厚さｔを下回る溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａを採用した場合であっても、幅α、幅β、及び第２の溝の数Ｎを適宜設定することによって、上述した条件を満たすことができる。

なお、本変形例において、主面１２を平面視した場合に、溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａの各々の長辺及び短辺は、直角に交わっている。しかし、これらの長辺及び短辺は、曲線によって滑らかに接続されていてもよいし、１又は複数の短い線分によって接続されていてもよい。

（第１の変形例の効果）
以上ように、本体１１の変形例である本体１１Ａにおいて、長さＬは、厚さｔ未満であり、溝３１と、溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａの各々との間には、本体１１Ａの一部が介在している。

この構成によれば、上述したように、導波領域である溝３１を規定する一対の広壁３２，３３及び一対の狭壁３４，３５の各々は、何れも単一な平坦面により構成されており、その表面に凹凸を含まない。したがって、広壁３２，３３のみならず狭壁３４，３５にも、溝３１により構成される導波領域の連続性を乱すような構造が設けられていない。したがって、導波管１は、第１の変形例に係る本体１１Ａを備えていても、溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａに起因して生じ得る反射損失を生じさせることがない。したがって、本体１１Ａを備えた導波管１は、溝４１～４９及び溝５１～５９が溝３１に至っている本体１１を備えた導波管１と比較して、伝送損失を更に抑制することができる。

〔第２の変形例〕
図１に示した導波管１では、第２の溝が本体１１の主面１２に形成されていた。図３に示した本体１１Ａを備えた導波管１においても同様である。ただし、これらの第２の溝は、必ずしも本体１１の主面１２に形成されていなくてもよく、蓋２１の主面２２に形成されていてもよい。第２の溝である溝４１Ｂ～４９Ｂ及び溝５１Ｂ～５９Ｂの各々を主面２２に形成した導波管１Ｂについて、図４を参照して説明する。導波管１Ｂは、本発明の第２の変形例である。

図４は、第２の変形例である導波管１Ｂの三面図である。図４に示すように、導波管１Ｂは、本体１１Ｂと、蓋２１Ｂとを含む。導波管１Ｂを構成する各部材に付した部材番号は、導波管１を構成する各部材に付した部材番号の末尾にＢを付けることによって得られる。例えば、導波管１Ｂの本体１１Ｂ及び蓋１２Ｂの各々は、それぞれ、導波管１の本体１１及び蓋２１に代わる部材である。

導波管１Ｂは、溝４１Ｂ～４９Ｂ及び溝５１Ｂ～５９Ｂの各々が蓋２１Ｂの主面２２Ｂに形成されている点を除いて、導波管１と同様に構成されている。したがって、本変形例では導波管１Ｂに関する詳しい説明を省略する。

（第２の変形例の効果）
導波管１Ｂのように、本発明の一態様が備える第２の溝は、蓋２１Ｂの主面２２Ｂに形成されていてもよい。このように構成された導波管１Ｂは、導波管１と同様の効果を奏する。

なお、導波管１Ｂにおいても、長さＬが厚さｔを下回り、溝３１Ｂと溝４１Ｂ～４９Ｂとの間には、蓋２２Ｂの一部が介在していることが好ましい。溝５１Ｂ～溝６０Ｂについても同様である。

また、上記の構成以外にも、導波管１に対して施すことができる様々な変形を、導波管１Ｂに対して施すことができる。すなわち、導波管１Ｂが備えている溝４１Ｂ～４９Ｂ及び溝５１Ｂ～５９Ｂの代わりに、図３の（ａ）に図示した溝４１Ａ～５０Ａ及び溝５１Ａ～６０Ａのような形状の第２の溝を採用してもよいし、図３の（ｂ）に図示した溝４１Ｂ～５０Ｂ及び溝５１Ｂ～６０Ｂのような形状の第２の溝を採用してもよい。

〔実施例〕
本発明の第１の実施例及び第２の実施例である導波管１について、反射特性及び透過特性をシミュレーションした結果について説明する。なお、反射特性は、ＳパラメータＳ１１の周波数依存性のことを意味し、透過特性は、ＳパラメータＳ２１の周波数依存性のことを意味する。

シミュレーションに用いた導波管の構成、すなわち、第１の実施例及び第２の実施例である導波管１の構成は、図１に図示した導波管１の構成を基本としている。以下、第１の実施例及び第２の実施例において採用した設計パラメータについて説明する。

第１の実施例の導波管１は、６０ＧＨｚ以上９０ＧＨｚ以下の帯域が所定の動作帯域となるように設計した。本体１１及び蓋２１は、金属製であり、導波領域（すなわち溝３１の内部）は、中空である。また、溝３１の横断面サイズを、導波管の規格の１つであるＷＲ１２に準じて３．１ｍｍ（ｙ軸方向の長さ）×１．５５（ｚ軸方向の長さ）ｍｍとした。このように設計した導波管１のカットオフ周波数は、４８．４ＧＨｚである。このカットオフ周波数を有する電磁波の管内波長λ_ｗｇは、λ_ｗｇ＝５．２３５ｍｍである。また、溝４１～４９、溝５１～５９の各々の幅αをα＝１ｍｍとし、深さｄをｄ＝０．２ｍｍとした。また、溝４１～４９、溝５１～５９の各々の長さＬ（すなわち、側壁１７及び１８の厚みｔ）を、Ｌ＝１７ｍｍとした。また、溝４１～４９、溝５１～５９における隣接する溝に挟まれた領域の幅βを０．２ｍｍとし、合計で９つの溝をｘ軸方向に配列した。

第２の実施例は、溝４１～４９、溝５１～５９の各々の幅αをα＝０．５ｍｍとし、その他の点については、第１の実施例と同様の構成とした。

また、参考例として、図５に示した導波管１０１を用いた。導波管１０１は、第１及び第２の実施例の導波管１の構成から溝４１～４９及び溝５１～５９を省略することによって得られる。導波管１０１を構成する各部材の部材番号は、導波管１を構成する各部材の部材番号を１００番台にすることによって得られる。例えば、導波管１０１の本体１１１及び蓋１２１の各々は、それぞれ、導波管１の本体１１及び蓋２１に代わる部材である。

（シミュレーションにおける仮定）
今回のシミュレーションでは、第１及び第２の実施例の導波管１、並びに、参考例の導波管１０１の何れにおいても、本体１１，１１１の主面１２，１１２と蓋２１，１２１の主面２２，１２２とが接触する界面に生じ得る制御できない（あるいは予測できない）隙間を考慮していない。すなわち、この界面は完全に封止されているものと仮定して、シミュレーションを実施した。これは、界面に生じ得る隙間が制御できない（あるいは予測できない）ものであり、実体に即した隙間のモデルを構築することが現実的ではないためである。

したがって、今回のシミュレーションは、上記界面において生じ得る、制御できない隙間に起因する反射特性及び透過特性の変化を評価したものではない。今回のシミュレーションは、導波領域である溝３１に連通する溝４１～４９及び溝５１～５９を本体１１の主面１２に形成することによって生じる反射特性及び透過特性の変化を評価したものである。

（反射特性及び透過特性）
図６（ａ）は、第１及び第２の実施例の導波管１、及び、参考例の導波管１０１についての反射特性を示すグラフである。図６の（ｂ）は、第１及び第２の実施例の導波管１、及び、参考例の導波管１０１についての透過特性を示すグラフである。

図６（ａ）に示すように、参考例の導波管１０１の反射特性は、動作帯域の全域において良好である。導波管１０１の導波領域である溝１３１を構成する広壁１３２，１３３及び狭壁１３４，１３５には、導波領域の連続性を乱すような構造が一切設けられていないためである。

それに対して、第１の実施例の導波管１では、導波管１０１と比較して、反射損失が増加している。これは、溝３１に連通する溝４１～４９、溝５１～５９が本体１１の主面１２に形成されていることにより、導波領域である溝３１の狭壁３４及び３５に凹凸が生じ、導波領域の連続性を乱すような構造となっていることに起因すると考えられる。

また、第２の実施例の導波管１では、第１の実施例の導波管１に比較して、反射特性が動作帯域のほぼ全域において改善されている。これは、溝４１～４９及び溝５１～５９の幅αを、第１の実施例のα＝１．０ｍｍから第２の実施例のα＝０．５ｍｍに変更したことに起因すると考えられる。換言すれば、導波領域を伝搬する電磁波から見た場合に、第１の実施例１の狭壁３４，３５と比較して、第２の実施例１の狭壁３４，３５の方が導波領域の連続性が良好だからと考えられる。

なお、幅αを１．０ｍｍから０．５ｍｍへ変更することによって、本体１１の主面１２と蓋２１の主面２２とにおける接触面積が大きくなり、結果として、制御できない隙間が生じる頻度が高まることが考えられる。この点については、溝４１～４９及び溝５１～５９の数であるＮを増やす（例えば倍にする）ことにより幅βを狭くすることによって解消できる。

第１の実施例の導波管１の反射特性と第２の実施例の導波管１の反射特性とを比較した場合において、実用上の観点における最も重要な改善は、８２．５ＧＨｚ以上の帯域、特には８５ＧＨｚ以上の帯域における反射特性の改善である（図６の（ａ）に付した矢印参照）。この改善は、幅αを１．０ｍｍから０．５ｍｍへ変更したことによって得られたと考えられる。

第１及び第２の実施例の導波管１は、溝４１～４９及び溝５１～５９を備えているので、主面１２，２２同士の界面から漏洩する電磁波を抑制することができる。

（１）溝４１～４９及び溝５１～５９を設けることによって溝４１～４９及び溝５１～５９により反射される電磁波と、（２）溝４１～４９及び溝５１～５９を設けることによって漏洩を抑制される電磁波とを比較して、（２）が（１）を上回る場合、本発明の技術は有効であるといえる。例えば、Ｅバンドに含まれる帯域のうちローバンド（７１ＧＨｚ以上７６ＧＨｚ以下）を主たる動作帯域とする導波管として用いる場合には、第１の実施例の導波管１であっても（２）が（１）を上回る。当然、ローバンドにおいて、第２の実施例の導波管１の（２）は、（１）を上回る。また、Ｅバンドに含まれる帯域のうちハイバンド（８１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下）を主たる動作帯域とする導波管として用いる場合には、第１の実施例の導波管１よりも第２の実施例の導波管１の方が好適である。第２の実施例の導波管１であれば、ハイバンドにおいても（２）が（１）を上回る。

したがって、溝４１～４９及び溝５１～５９を設けることによって反射特性がわずかに低下するとしても、第１及び第２の実施例の導波管１は、トータルでみた場合の透過特性（上記界面からの制御できない隙間に起因する電磁波の漏洩を含む透過特性）を改善することができる。

図６（ｂ）に示す透過特性は、図６の（ａ）に示した反射特性と整合する結果となった。すなわち、参考例の導波管１０１は、動作帯域の全域において良好な透過特性を示した。第１の実施例の導波管１は、７０ＧＨｚ以上８２．５ＧＨｚ未満の帯域において、参考例の導波管１０１と比較して遜色ない透過特性を示した。しかし、第１の実施例の導波管１は、８２．５ＧＨｚ以上の帯域、特には８５ＧＨｚ以上の帯域において、参考例の導波管１０１と比較して透過特性が低下することが分かった。

それに対して、第２の実施例の導波管１では、第１の実施例の導波管１と比較して、８５ＧＨｚ以上の帯域における透過特性が改善され（図６の（ｂ）に付した矢印参照）、参考例の導波管１０１と遜色ない透過特性を示している。

なお、７０ＧＨｚ以上８５ＧＨｚ以下の帯域において、第２の実施例の導波管１のＳパラメータＳ２１が参考例の導波管１０１のＳパラメータＳ２１を上回っている。これは、シミュレーションの方法に起因する差異であり、本質的なものではない。

以上のように、参考例の導波管１０１と比較して、第１の実施例の導波管１は、７０ＧＨｚ以上８２．５ＧＨｚ以下の帯域において遜色ない透過特性を示し、第２の実施例の導波管１は、動作帯域の全域において遜色ない透過特性を示すことが分かった。

実際に使用する場合には、参考例の導波管１０１においては主面１１２，１２２同士の界面において生じる隙間に起因して電磁波が漏洩し、第１及び第２の実施例の導波管１は、この電磁波の漏洩を抑制することができる。したがって、第１及び第２の実施例の導波管１は、参考例の導波管１と比較して、主面１２，２２同士の界面に起因する電磁波の漏洩を抑制することができ、結果として、透過特性トータルでみた場合の透過特性を改善することができる。

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

１，１Ｂ 導波管
１１，１１Ａ，１１Ｂ 本体（第１の導体板）
１２，１２Ｂ 主面（第１主面）
１３，１３Ｂ 主面（第２主面）
１４，１５，１４Ｂ，１５Ｂ 側面
１６，１６Ｂ 底壁
１７，１８，１７Ｂ，１８Ｂ 側壁
ｔ 側壁の厚さ
２１ 蓋（第２の導体板）
２２ 主面（第１主面）
２３ 主面（第２主面）
２４，２５ 側面
３１ 溝（第１の溝）
３２，３３，３２Ｂ，３３Ｂ 広壁
３４，３５，３４Ｂ，３５Ｂ 狭壁
４１～４９，５１～５９，４１Ａ～５０Ａ，５１Ａ～６０Ａ，４１Ｂ～５０Ｂ，５１Ｂ～６０Ｂ，４１Ｂ～５０Ｂ，５１Ｂ～６０Ｂ 溝（第２の溝）
α 第２の溝の幅
ｄ 第２の溝の深さ
Ｌ 第２の溝の長さ
β 隣接する２つの第２の溝に挟まれた領域の幅

Claims (6)

1. その第１主面に導波領域として機能する第１の溝が形成された第１の導体板と、
   その第１主面が前記第１の導体板の前記第１主面に接触し、且つ、その第１主面が前記第１の溝を覆う第２の導体板であって、前記第１の導体板の前記第１主面上に載置された第２の導体板と、を備えた導波管であって、
   前記第１の導体板の前記第１主面又は前記第２の導体板の前記第１主面には、前記第１の溝が延伸された第１方向に交わる第２方向に沿って延伸された複数の第２の溝が、前記第１方向に沿って並んで形成されている、
   ことを特徴とする導波管。
2. 当該導波管のカットオフ周波数を有する電磁波の管内波長を管内波長λｗｇとして、前記複数の第２の溝の幅及び深さの各々は、λｗｇ／２以下である、
   ことを特徴とする請求項１に記載の導波管。
3. 前記深さは、前記幅の１／２以下である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の導波管。
4. 前記複数の第２の溝の長さは、前記管内波長λｗｇを上回る、
   ことを特徴とする請求項２又は３に記載の導波管。
5. 前記第１の溝と前記複数の第２の溝とは、当該第１の溝と当該複数の第２の溝との間に介在する前記第１の導体板の一部により分け隔てられている、
   ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の導波管。
6. 前記第１の導体板の前記第１主面及び前記第２の導体板の前記第１主面を平面視した場合に、
   前記複数の第２の溝が形成されている領域の面積の総和は、前記第１の導体板の前記第１主面と前記第２の導体板の前記第１主面とが重なっている領域の面積の総和以上である、
   ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載の導波管。

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