JP7333518B2 - 導波管の接続構造、導波管コネクタ、及び、導波管ユニット - Google Patents

Description

本発明は、導波管の接続構造、導波管コネクタ、モード変換機、及び、導波管ユニットに関し、特に、組紐状の外導体を有する導波管の接続構造、導波管コネクタ、及び、導波管ユニットに関する。

近年、放送分野を皮切りに４Ｋ／８Ｋ画像に代表される映像の高精細化に向けた取り組みが広く進んでいる。４Ｋ／８Ｋ画像に代表される高精細な映像では、画素数の増加に起因して映像情報の容量が大きくなっているため、数十Ｇｂｐｓ以上の通信速度が求められるようになっている。

しかし、近距離の情報伝送において従来多く用いられてきた金属線による伝送方式、具体的には、同軸線路、ツイストペア線路、ツイナックス線路等を用いた伝送方式では、数十Ｇｂｐｓ以上の通信速度への対応は困難であった。

高精細な映像等の大容量情報の伝送には、従来から長距離伝送あるいはデータセンターでの高速通信において利用されてきた光通信技術を利用することも考えられる。しかし、光通信に用いられる送受信ユニットは非常に高価であり、近距離の情報通信における通信手段として、特に普及価格帯の製品では採用が難しいといった経済性の問題がある。

さらに、光通信の送受信ユニットは、線路の接続に数μｍ程度の高い精度での接続技術が必要であり、かつ、接続面に微細さ塵、埃が付着するだけで通信が断絶することがある。そのため、光通信の送受信ユニットは、特に繰り返しの接続が行われる製品において、信頼性を確保しにくいといった問題がある。すなわち、従来の近距離通信で用いられてきた金属線による伝送方式の代替として、光通信技術は利用することが困難であった。

このような状況から、数十Ｇｂｐｓ以上の高速通信、廉価性、及び、接続の信頼性を高いレベルで実現することができる有線通信手段として、可撓性導波管を用いてミリ波による高速通信を行う通信方式の開発が進められている。

例えば、特開２０１７－１４７５４８号公報には、中空の第１の筒状誘電体と、第１の筒状誘電体の外周に配置される筒状導電体と、筒状導電体の外周に配置される第２の筒状誘電体とを有する可撓性導波管が提案されている。

また、国際公開２０１４／１６２８３３号公報には、中空の筒状誘電体を配置するとともに、電界が交差する２面を覆う金属メッキ層と、金属メッキ層で覆われた２面を含む誘電体の周りを覆う保護層とを有する可撓性導波管が提案されている。

さらに、特許第６３４３８２７号公報には、中心に棒状の誘電体を配置するとともに、誘電体の外側表面に平箔糸を組紐状に組んだ外導体を有する可撓性導波管が提案されている。

本発明者は、上述した可撓性導波管の中で特に特許第６３４３８２７号公報に開示されている可撓性導波管に着目し、特に実用性が高いとして鋭意研究を進めている。

特開２０１７－１４７５４８号公報 国際公開２０１４／１６２８３３号公報 特許第６３４３８２７号公報

しかしながら、特許第６３４３８２７号公報に開示されている可撓性導波管は、外導体が組紐状の構造を有していることに起因して、従来の可撓性導波管と同等の接続構造では、特にミリ波帯域よりも高い周波数帯域の電波伝送において所望の性能を得ることが出来ないことが分かった。

より詳細には、組紐状の構造を持つ外導体を備えた可撓性導波管は、他の部材に接続する際に、特別な接続構造を施さないと接続点（あるいは接続面）において電波のロス（反射及び電波の漏出）が発生してしまう。この電波のロスは、周波数が上がるほど大きくなり、特にミリ波帯域よりも高い周波数帯域の電波伝送において実用上問題となる。そのため、組紐状の構造を持つ外導体を備えた可撓性導波管は、特にミリ波帯域よりも高い周波数帯域の電波伝送には事実上適用できないという問題があった。すなわち、特許第６３４３８２７号公報に開示されている可撓性導波管を有効に利用するためには、前記電波のロスを抑える特別な接続構造が必要となる。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、組紐状の構造を持つ外導体を備えた導波管を他の部材に接続する際に、電波のロスを防止することができる導波管の接続構造、導波管コネクタ、モード変換機、及び、導波管ユニットを提供することを目的とする。

本発明の一態様の導波管の接続構造は、ミリ波若しくはミリ波以上の周波数を有する電波の伝送に用いる導波管を他の部材に接続する接続構造であって、前記導波管は、棒状の誘電体と、前記棒状の誘電体の周囲に導電性を有する複数の平箔糸を組紐状に組んで形成された外導体と、を有し、前記他の部材である立体部品は、前記導波管との接続状態において前記外導体の接続拡大部が接続する導電性領域を少なくとも一部に有する接続面と、前記導波管との接続状態において前記導波管の接続拡大部において露出している棒状の誘電体が挿入される、前記接続面に開口し、内面全周に渡り導電性を有する挿入孔と、前記接続面における前記挿入孔の全周に渡る開口縁であり、前記挿入孔の内面と導通する導電性を有する角部と、を有し、前記導波管と前記他の部材の接続状態において、前記接続拡大部は前記接続面および前記角部に対する電気的接続を通じて前記挿入孔内面と電気的に導通し、かつ、前記角部における接続が滑らかであるように構成されている。

ここで角部における接続が滑らかの意味を説明する。導波路は、内壁が導電性を有する管路において、電磁波が当該管路の中を内壁で閉じ込められながら進行することにより実現する。本発明では、角部において、導波管の外導体の内面（によって形成される導波路）と、挿入孔の内面（によって形成される導波路）が、連続的に、搬送波の中心波長λの５０分の１の誤差の範囲で一致する態様で接続していることを「角部おける接続が滑らか」という。この範囲の誤差内で導波管側の導波路と立体部材側の導波路が連続していれば、両者の境界における端点反射も問題ないレベルに十分に抑えられ、信号のロスも少ない。

具体的には、角部において、導波管の外導体の内面と挿入孔の内面が接続境界において上記誤差を超える段差や溝が存在しない状態で連続していればよい。

また、本発明の一態様の導波管コネクタは、上記導波管の接続構造を備えている。

また、本発明の一態様の導波管ユニットは、扁平した断面形状を有する棒状の誘電体と、長手方向に導電性を有する複数の平箔糸を前記棒状の誘電体の周囲に組紐状に組んで形成された外導体とを有する導波管と、前記導波管の両端に、それぞれ中空の方形導波管に接続可能な上記導波管コネクタを有する。

本発明の導波管の接続構造、導波管コネクタ、及び、導波管ユニットによれば、組紐状の構造を持つ外導体を備えた導波管を他の部材に接続する際に、電波のロスを防止することができる。

ミリ波帯域の電波伝送に用いる可撓性導波管と、固定部材と、立体部品との外観を示し、可撓性導波管の端部を固定部材に組み合わせた状態を示す外観図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示す外観図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材とを組み合わせた組立後の状態を示す外観図である。 可撓性導波管における平箔糸を組紐形状に組んで形成された外導体の外観を示す外観図である。 平箔糸を組紐形状に組んで形成された外導体の断面を示す断面図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の断面を示す断面図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の接続箇所を拡大した断面を示す断面図である。 第２の実施形態の可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の断面を示す断面図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ａを示す側面図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ａを示す斜視図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｂを示す側面図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｂを示す斜視図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｃを示す側面図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｃを示す斜視図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｄを示す側面図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｄを示す斜視図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｅを示す側面図である。 誘電体の先端の形状の構成例Ｅを示す斜視図である。 誘電体の先端の形状の比較例を示す側面図である。 誘電体の先端の形状の比較例を示す斜視図である。 誘電体の先端の形状と反射の発生量を、実験的に確認した測定結果を示す図である。 第２の実施形態の変形例に係る可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の断面を示す断面図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示し、可撓性導波管の端部を固定部材に組み合わせた状態を示す外観図である。 固定部材を立体部品に組み合わせる前の状態を示す外観図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品との外観を示し、可撓性導波管の端部と固定部材と立体部品とを組み合わせた状態を示す外観図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示す外観図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示す外観図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示す外観図である。 可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材とから成る導波管ユニットの外観を示す外観図である。 誘電体の先端に構成例Ａの形状を採用した際の導波管ユニットの伝送特性測定値の例を示す図である。 誘電体の先端に構成例Ｅの形状を採用した際の導波管ユニットの伝送特性測定値の例を示す図である。 誘電体の先端に比較例の形状を採用した際の導波管ユニットの伝送特性測定値の例を示す図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
なお、図面は、模式的なものであり、各部材の厚みと幅との関係、各部材の比率等は、現実と異なることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても互いの寸法や比率が異なる部分が含まれている。

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態に係る導波管の接続構造の構成を図１から図４を用いて説明する。図１Ａは、ミリ波帯域の電波伝送に用いる可撓性導波管と、固定部材と、立体部品との外観を示し、可撓性導波管の端部を固定部材に組み合わせた状態を示す外観図であり、図１Ｂは、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示す外観図であり、図１Ｃは、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材とを組み合わせた組立後の状態を示す外観図である。

図２Ａは、可撓性導波管における平箔糸を組紐形状に組んで形成された外導体の外観を示す外観図であり、図２Ｂは、平箔糸を組紐形状に組んで形成された外導体の断面を示す断面図である。図３は、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の断面を示す断面図である。図４は、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の接続箇所を拡大した断面を示す断面図である。

図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示すように、導波管の接続構造は、可撓性を有する可撓性導波管１０と、可撓性導波管１０の端部に配置される固定部材２０と、可撓性導波管１０の端部が接続される立体部品３０と、固定部材２０と立体部品３０とを押圧する押圧補助部材４０とにより構成されている。なお、本実施形態の導波管の接続構造は、一例として可撓性を有する可撓性導波管１０を用いて説明するが、可撓性を有することに限定されるものではなく、組紐状の外導体を有していれば、半可撓性、あるいは、剛性等の他の材質の導波管を用いてもよい。

可撓性導波管１０は、長径ａと短径ｂとを有する扁平した断面形状の棒状可撓性の誘電体１１と、長手方向に導電性を有する複数の平箔糸１３を棒状可撓性の誘電体１１の周囲に組紐状に組んで形成される外導体１２とにより構成されている。

図２Ａ及び図２Ｂに示すように、外導体１２は、複数の平箔糸１３を組紐状に組んで形成される。具体的には、外導体１２は、棒状可撓性の誘電体１１の外周面に巻き付けられ、互いの平箔糸１３が組紐構造を形成するように編成されている。

帯状の平箔糸１３は、長手方向に垂直な断面が長方形断面を有し、非金属物質を含む樹脂フィルム１４と、金属物質を含む金属箔１５とを貼り合わせた構造を有する。組紐構造を構成する１つの平箔糸１３の厚さを２／ｄとした場合、外導体１２の厚さは２倍のｄとなる。

平箔糸１３は、金属箔１５側（図２Ｂ向かって下側）が可撓性導波管１０を構成する外導体１２の内側となるように組紐状に組まれて配置される。すなわち、外導体１２の金属箔１５側が棒状可撓性の誘電体１１の外側と接するように配置されている。

固定部材２０は、真鍮等により形成される金属部品であり、可撓性導波管１０が挿入される貫通孔２１を有する。ここで、可撓性導波管１０の端部は、固定部材２０の貫通孔２１に外導体１２ごと挿入される。外導体１２の端部は、組紐構造のまま固定部材２０に対して押し広げられる形で、接続拡大部２２を形成する。また、固定部材２０が有する貫通孔２１は、長径Ｃと短径Ｄを有する扁平した断面を有する。

立体部品３０は、真鍮等により形成される金属部品であり、棒状可撓性の誘電体１１を挿入可能な挿入孔３１と、挿入孔３１の挿入端となる角部３２と、角部３２に隣接する接続面３３とを有する。立体部品３０が有する挿入孔３１は、挿入端である角部３２において、長径Ａと短径Ｂを有する扁平した断面を有する。ここで、立体部品３０は、金属部品により形成されているため、挿入孔３１の内部表面、角部３２、及び、接続面３３が導電性を有し、電気的にも繋がっている。なお、立体部品３０は、金属部品に限定されることなく、樹脂成形品の表面に金属膜を形成した成型回路部品（MID：Molded Interconnect Device）であってもよい。

押圧補助部材４０は、例えばクリップである。本実施形態では、２つのクリップを用いて固定部材２０と立体部品３０と挟み込んで押圧する。なお、クリップは、特別な構造を備えている必要はなく、例えば市販されているものでもよい。なお、押圧補助部材４０の一例としてクリップを用いているが、クリップの限定されるものではなく、例えば、ねじやゴムなどの弾性体、あるいは、粘着剤を用いて同等の機能を実現してもよい。

可撓性導波管１０の端部の棒状可撓性の誘電体１１は、立体部品３０の挿入孔３１に挿入される。接続拡大部２２は、立体部品３０の有する接続面３３と、固定部材２０とで挟まれて固定される。

ここで、棒状可撓性の誘電体１１の長径ａおよび短径ｂは、それぞれ立体部品３０の挿入孔３１の長径Ａおよび短径Ｂと概略等しい。これにより、可撓性導波管１０の端部は、その位置が一意に決まる。

また、外導体１２の端部により形成される接続拡大部２２は、立体部品３０の接続面３３と固定部材２０とで挟まれ固定される。そして、接続拡大部２２は、立体部品３０が有する角部３２から接続面３３に沿って、組紐状の構成を広げ、組紐状の構成を広げた状態で固定される。この際、接続拡大部２２は、押圧補助部材４０により固定部材２０と立体部品３０との間で押圧される。

ここで、固定部材２０の扁平した貫通孔２１の長径Ｃおよび短径Ｄは、棒状可撓性の誘電体１１の断面における長径ａおよび短径ｂに外導体１２の厚さｄの２倍を加えた長径及び短径を有する。

次に、このように構成された可撓性導波管の接続構造の作用について説明する。

本実施形態の構成において、立体部品３０が有する挿入孔３１の内部表面は、全面が導電性を有するとともに、角部３２から接続面３３にわたって表面は全て導電性を有する。そのため、挿入孔３１は導波管として機能し、電波を伝送することが可能となっている。

また、可撓性導波管１０は、図２Ａ及び図２Ｂに示すように、組紐構造の外導体１２が機能することで、内部に電波を伝送する。すなわち、立体部品３０の挿入孔３１と可撓性導波管１０とは、いずれも電波を伝送し、接続が角部３２においてなされることになる。

棒状可撓性の誘電体１１の長径をａ、短径をｂとし、立体部品３０の有する挿入孔３１の長径をＡ、短径をＢとし、固定部材２０の有する貫通孔２１の長径をＣ、短径をＤとし、外導体１２の厚さをｄとしたとき、本実施形態のＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、棒状可撓性の誘電体寸法ａ、ｂを基準に以下のように設定される。

立体部品３０の挿入孔３１の長径Ａは、棒状可撓性の誘電体１１の長径ａに概略等しい。

立体部品３０の挿入孔３１の短径Ｂは、棒状可撓性の誘電体１１の短径ｂに概略等しい。

固定部材２０の貫通孔２１の長径Ｃは、棒状可撓性の誘電体１１の長径ａに外導体１２の厚さｄの２倍を足した長さ（ａ＋２ｄ）に概略等しい。

固定部材２０の貫通孔２１の短径Ｄは、棒状可撓性の誘電体１１の短径ｂに外導体１２の厚さｄの２倍を足した長さ（ｂ＋２ｄ）に概略等しい。

ここで、「概略等しい」は、立体部品３０の挿入孔３１に誘電体１１を挿入可能かつガタツキが無い寸法設定、及び、固定部材２０に可撓性導波管１０を挿入可能かつガタツキが無い寸法設定を指す。

この関係により、それぞれの寸法を設定すると、図３に示すように、可撓性導波管が有する外導体１２の内面寸法は、立体部品３０が有する挿入孔３１の端面である角部３２の内側寸法と一致する。すなわち、上述した「棒状可撓性の誘電体１１の長径ａおよび短径ｂは、挿入孔３１の長径Ａおよび短径Ｂに概略等しく、これにより可撓性導波管１０の端部は、その位置が一意に決まる」ことになる。更に、固定部材２０の貫通孔２１の長径Ｃおよび短径Ｄが棒状可撓性の誘電体１１の長径ａおよび短径ｂに外導体１２の厚さｄの２倍（２×ｄ）を加えた径に概略等しい寸法を有することで、外導体１２は立体部品３０の角部３２に接するまで形状を保ち、接続部における段差を発生することなく接続することができる。これにより、図４に示すように、接続拡大部２２は、立体部品３０の角部３２における接続が滑らかになり、立体部品３０の角部３２における接続において段差の発生を最小に抑えることができる。この段差の小ささは、導波管接続部における電波のロス（反射）を抑える要件である。特に、この段差は、可撓性導波管１０の内部を伝搬する電波の波長の５０分の１以下とすることで、導波管接続部における電波のロス（反射）を抑えることができる。

また、前述の通り、接続拡大部２２は、立体部品３０の接続面３３と固定部材２０との間で、押圧補助部材４０により押圧されることで固定される。このとき、接続拡大部２２は、角部３２から接続面３３に沿って、組紐状の構造を広げている。そして、組紐状の構造を有する平箔糸１３は、金属箔１５を有する面が接続面３３側を向いている。この結果、図４に示すように、可撓性導波管１０の外導体１２の金属（金属箔１５）と、導電性を有する立体部品３０の接続面３３とが、角部３２からの間に亘って接触し、両者の電気的導通が図られる。この電気的導通は、接続部における電波のロス（電波の漏出）を抑える要件である。

これら電波のロスは、特にミリ波若しくはミリ波よりも高い周波数帯域の電波において問題となりやすい。これは、ミリ波若しくはミリ波よりも高い周波数帯域の電波の波長が短いことに起因して、わずかな構造の凹凸でも電波の伝送に悪影響を与えることによる。より具体的には、電磁波に限らず波に対する媒体が有する構造（凹凸に限らず、媒質の不均質性なども含む）の影響は、構造の大きさが１／５０程度までに収まれば十分に小さく抑えられることが判っている（例えば特開２０１８－９９１７２号公報の段落番号［００９４］～［０１０２］参照）。例えば６０ＧＨｚのミリ波の電波伝送について考えると、６０ＧＨｚの電波の自由空間における波長は５ｍｍであり、この１／５０は０．１ｍｍとなるが、本案で考慮するような導波管の接続構造において外導体１２の段差を０．１ｍｍ以下に抑えることは容易ではない。これに対し、本案によれば、前記外導体１２の段差を容易に０．１ｍｍ以下にまで抑え、本案で言う角部３２における接続が滑らかな状態を実現することができる。

なお、接続拡大部２２と立体部品３０の接続面３３とを導通性接着剤により接着し、接続拡大部２２と立体部品３０の接続面３３との電気的な導通を図るようにしてもよい。この場合、可撓性導波管１０の接続構造は、固定部材２０及び押圧補助部材４０を有していなくてもよい。即ち、例えば接着作業時に前記固定部材２０及び押圧補助部材４０を用いれば、容易に固定部材２０及び押圧補助部材４０を用いた場合と同等に段差を抑え、電気的接合を図ることが可能であり、同等の効果を得ることが可能となる。

また、固定部材２０の貫通孔２１は本実施形態において、貫通孔２１のすべての断面において長径Ｃおよび短径Ｃを有したが、少なくとも貫通孔２１は立体部分３０に接する側端において前記貫通孔の径が最も細い部位を有し、この最も細い部位における貫通孔の断面の長径および短径が、前記の条件、すなわちＣ＝ａ＋２ｄ、Ｄ＝ｂ＋２ｄを満たせば、同様の効果を得ることができる。

以上の結果として、本実施形態の可撓性導波管１０の接続構造は、電波のロス（反射及び電波の漏出）を防ぐようになっている。よって、本実施形態によれば、組紐状の構造を持つ外導体を備えた可撓性導波管を他の部材に接続する際に、電波のロスを防止することができる。

また、本実施形態の構成では、立体部品３０の扁平した挿入孔３１の寸法は、扁平した誘電体１１の断面形状に合わせた寸法とすることで、正確な位置決めが可能であるため、組み立てが容易になっている。

さらに、組紐状に組まれた外導体１２を押し広げて接続拡大部２２を形成し、単に押圧するだけで立体部品３０との電気的導通を図ることで、従来の導波管から部材を増やさずに、電気的な導通を図ることができている。

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。

図５は、第２の実施形態の可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の断面を示す断面図である。

図５に示すように、本実施形態の立体部品３０の挿入孔３１は棒状可撓性の誘電体１１が挿入される面から反対側の開口３６に向かって径が広がるテーパー構造を備えている。挿入孔３１の接続面３３側の長径Ａ及び短径Ｂは、棒状可撓性の誘電体１１の長径ａ及び短径ｂと概略等しくすることで、可撓性導波管１０と立体部品３０との接続を容易にすることができる。

また、棒状可撓性の誘電体１１の先端（端部）は尖った形状、すなわち前記挿入孔３１の内部で、前記挿入孔３１の角部３２側の開口から、角部３２とは反対側の開口３６の間において、徐々にその断面積を減ずる形状を有している。このように、棒状可撓性の誘電体１１の先端を尖らすことで、誘電体１１の端部における電波のロス（反射）を抑え、可撓性導波管１０と立体部品３０との接続による電波のロスをより低減することができる。

なお、棒状可撓性の誘電体１１の先端（端部）の形状は、図５に示す形状に限定されるものではない。前記棒状可撓性の誘電体１１の先端（端部）として、例えば図６Ａ、図６Ｂ、図７Ａ、図７Ｂ、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、図９Ｂ、図１０Ａ、図１０Ｂに示す形状を採用し得る。これらの形状は、いずれも図１１Ａ、図１１Ｂに示す形状に対して大幅に電波のロスを低減できる。

ここで、図６Ａは、誘電体の先端の形状の構成例Ａを示す側面図であり、図６Ｂは、誘電体の先端の形状の構成例Ａを示す斜視図である。図７Ａは、誘電体の先端の形状の構成例Ｂを示す側面図であり、図７Ｂは、誘電体の先端の形状の構成例Ｂを示す斜視図である。図８Ａは、誘電体の先端の形状の構成例Ｃを示す側面図であり、図８Ｂは、誘電体の先端の形状の構成例Ｃを示す斜視図である。図９Ａは、誘電体の先端の形状の構成例Ｄを示す側面図であり、図９Ｂは、誘電体の先端の形状の構成例Ｄを示す斜視図である。図１０Ａは、誘電体の先端の形状の構成例Ｅを示す側面図であり、図１０Ｂは、誘電体の先端の形状の構成例Ｅを示す斜視図である。図１１Ａは、誘電体の先端の形状の比較例を示す側面図であり、図１１Ｂは、誘電体の先端の形状の比較例を示す斜視図である。

また、図１２は、誘電体の先端の形状と反射の発生量を、実験的に確認した測定結果を示す図である。図１２の測定結果（反射の大きさ）は、棒状可撓性の誘電体１１として延伸発泡ＰＴＦＥのロッド材の端部を、構成例Ａ～構成例Ｅ、比較例に示した形状に加工したうえで、ベクトルネットワークアナライザを用いたタイムドメインでの測定結果（49.8～75.8GHz帯域）から誘電体１１の端部での反射の大きさを算定したもので、値が小さい（絶対値が大きい）ほど反射が小さいことを示す。

この測定結果から、比較例の形状における反射の大きさに比べて、構成例Ａ～構成例Ｅの形状はそれぞれ大幅に反射の大きさ、即ち電波のロスを減じていることが判る。更には構成例Ｅにある形状、すなわち棒状可撓性の誘電体１１の先端に長径方向には一方の端から逆方の端に向けて断面積を減じ、短径方向にはその両端から中央に向けて断面積を減じる形状では、特に反射を減じることができることが判る。

更に角部３２とは反対側の開口３６は、中空の導波管に接続可能な開口形状を有することができる。この場合、開口３６側に接続フランジ３７を設けることで、適切な中空の導波管に接続可能な導波管コネクタとすることもできる。例えば可撓性導波管１０を６０ＧＨｚ帯域の電波を伝送可能なものとして、角部３２とは反対側の開口３６の内径寸法を長径が３．７５９ｍｍ、短径１．８８ｍｍの長方形とするならば、本案の可撓性導波管１０を４９．８～７５．８ＧＨｚ用の中空導波管に接続可能な導波管コネクタとして利用できる。同様に、例えば可撓性導波管１０を９０ＧＨｚ帯域の電波を伝送可能なものとして、角部３２とは反対側の開口３６の内径寸法を長径が２．５４ｍｍ、短径１．２７ｍｍの長方形とするならば、本実施形態の可撓性導波管１０を７３．８～１１２ＧＨｚ用の中空導波管に接続可能な導波管コネクタとして利用できる。加えて接続フランジ３７の形状を、一般にＵＧ－３８５／Ｕとして規格化された形状とするならば、規格化され、一般に販売されている中空方形導波管に接続可能な導波管コネクタとして利用できる。

なお、導波管コネクタ内部の誘電体１１は曲げる必要がないため、硬くてもよい。例えば、誘電体１１を成形する場合、可撓性導波管１０の誘電体１１を固定部材２０の貫通孔２１から延伸して、構成例Ａ～構成例Ｅのいずれかに示す形状にカットすることになる。このとき、誘電体１１が柔らかいと、構成例Ａ～構成例Ｅのいずれかに示す形状に成形するのが難しい。導波管コネクタの内部では、誘電体１１は曲がる必要がないため、むしろ硬い方が成形し易いというメリットがある。そのため、導波管コネクタへの要求によっては、導波管コネクタ内部の誘電体１１は硬い方が好まれる場面も想定できる。

なお、図５の構成の場合、外導体１２と接続面３３との間の接続部５０において、僅かな窪みが形成される虞がある。この僅かな窪みは、電波のロス（反射）を発生させる原因となる。そこで、可撓性導波管、固定部材、及び、立体部品を図１３に示す構成にしてもよい。

（変形例）
図１３は、第２の実施形態の変形例に係る可撓性導波管と、固定部材と、立体部品とを組み合わせた状態の断面を示す断面図である。

図１３に示すように、立体部品３０の挿入孔３１は、前記棒状可撓性の誘電体１１の断面における長径ａ及び短径ｂよりも大きい長径及び短径を有する孔形状を有するとともに接続面３３は前方に突出するエッジ部３４を備える。固定部材２０の貫通孔２１は前記立体部品３０に接する側端から離れた位置に孔径が最も細く前記長径Ｃおよび短径Ｄを有する部位を有するとともに前記エッジ部３４に外導体１２を滑らかに接続するための押さえ２７を備える。また、前記貫通孔２１に内挿された可撓性導波管１０の外導体１２は、その組紐構造を保ちながら滑らかに径が拡げられテーパー形状を成し、立体部品３０のエッジ部３４に接続される。

このような構成により、外導体１２の端部は、立体部品３０のエッジ部３４に沿ってカーブするように滑らかに曲げられ、接続されることになる。これにより、外導体１２の端部と立体部品３０との間の接続部５０において、窪みが発生し難い構造となっており、電波のロス（反射）を抑えるようにしている。

なお、棒状可撓性の誘電体１１の先端（端部）は、図５に示す形状と同様に尖った形状を有する。但しここでは、前記挿入孔３１および前記貫通孔２１の内部で、前記貫通孔２１における前記穴径が最も細い部位から、前記挿入孔３１が有する前記角部３２とは反対側の開口３６の間において、徐々にその断面積を減ずる形状を有している。ここでも図５の実施形態で示したように、棒状可撓性の誘電体１１の先端を尖らすことで誘電体１１の端部における電波のロス（反射）を抑え、接続による電波のロスをより低減することができる。

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。

第３の実施形態では、可撓性導波管１０を例えば測定器等の別の機器に接続するための導波管コネクタについて説明する。

図１４Ａは、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示し、可撓性導波管の端部を固定部材に組み合わせた状態を示す外観図であり、図７Ｂは、固定部材を立体部品に組み合わせる前の状態を示す外観図である。

図１４Ａ及び図１４Ｂに示すように、本実施形態の導波管コネクタ６０は、可撓性導波管１０と、固定部材２０と、立体部品３０と、押圧補助部材４０とにより構成されている。立体部品３０の接続面３３は、固定部材２０に接続する際に固定部材２０側に突出したテーパー構造を有している。また、固定部材２０の先端面には、立体部品３０の接続面３３が接するように埋没した、テーパー構造の接続面２３が形成されている。

また、立体部品３０には、２つの雄ねじにより構成された押圧補助部材４０が設けられている。固定部材２０の先端面には、立体部品３０の挿入孔３１に棒状可撓性の誘電体１１を挿入した際に、立体部品３０に設けられた押圧補助部材４０である２つの雄ねじ３４に対向する位置に２つの雌ねじ２４が設けられている。立体部品３０に設けられた押圧補助部材４０である雄ねじを固定部材２０に設けられた雌ねじ２４にねじ込むことで固定部材２０と立体部品３０とを押圧する。

本実施形態では、テーパー構造を有した接続面３３により、外導体１２の端部である接続拡大部２２が第１の実施形態よりも滑らかに広がるようになっている。これにより、固定部材２０と立体部品３０との接続部での段差が、第１の実施形態よりも生じ難くなっている。

そのため、本実施形態の導波管コネクタによれば、第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、接続拡大部２２が第１の実施形態よりも滑らかに広がるため、固定部材２０と立体部品３０との接続部での段差がより生じにくいことで、電波のロスの発生を第１の実施形態よりも抑えることができる。

（第４の実施形態）
次に、第４の実施形態について説明する。

図１５Ａは、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品との外観を示し、可撓性導波管の端部と固定部材と立体部品とを組み合わせた状態を示す外観図であり、図１５Ｂ及び図１５Ｃは、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示す外観図である。

図１５Ａ、図１５Ｂ及び図１５Ｃに示すように、本実施形態の導波管コネクタ７０は、可撓性導波管１０と、固定部材２０と、立体部品３０と、押圧補助部材４０とにより構成されている。本実施形態の固定部材２０は、複数、本実施形態では２つに分割された固定部材２０Ａ及び２０Ｂにより構成されている。なお、固定部材２０は、２つの固定部材２０Ａ及び２０Ｂにより構成されているが、３つ以上の固定部材により構成されていてもよい。また、押圧補助部材４０は、複数、本実施形態では２つに分割された押圧補助部材４０Ａ及び４０Ｂにより構成されている。

上述した各実施形態では、組み立て時に可撓性導波管１０を固定部材２０の貫通孔２１に予め挿入しておく必要があった。貫通孔２１の長径Ｃ及び短径Ｄは、棒状可撓性の誘電体１１の長径ａ及び短径ｂにそれぞれ外導体１２の厚さｄの２倍を足した長さに概略等しくなっている。そのため、組み立て時に可撓性導波管１０を固定部材２０の貫通孔２１に挿入することに手間を要する可能性がある。

これに対し、本実施形態では、組み立て時に可撓性導波管１０を２つの固定部材２０Ａ及び２０Ｂによって挟むことで、１つの固定部材２０を形成することができるため、組立性が大幅に向上する。

また、本実施形態では、押圧補助部材４０Ａ及び４０Ｂが立体部品３０と固定部材２０とを包み込む形でねじ部材４１により固定し、その弾性によって固定部材２０と立体部品３０の接続面３３との間で接続拡大部２２を挟む力を与えるようになっている。この結果、本実施形態の導波管コネクタは小型で自由な形状を採用することができる。

この結果、本実施形態の導波管コネクタによれば、第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、組立性の向上、小型化のし易さを実現することができる。

なお、本実施形態の導波管コネクタ７０は、図１５Ｃの導波管コネクタ７１と対となり、組み合わせて利用される。ここで導波管コネクタ７１は導波管コネクタ７０と概略同じ構造を有するが、導波管コネクタ７０が立体部品３０Ａを突出させた突出部７０１を有するのに対して、導波管コネクタ７１は立体部品３０Ｂを内側に下げた差込部７１１を有する点が異なる。すなわち、導波管コネクタ７０の突出部７０１を導波管コネクタ７１の差込部７１１に差し込むことで、導波管コネクタ７０が有する立体部品３０Ａと導波管コネクタ７１が有する立体部品３０Ｂとを互いに位置ずれなく接続できる。

なお、導波管コネクタ７０および導波管コネクタ７１における立体部品３０Ａおよび３０Ｂの挿入孔３１は、棒状可撓性の誘電体１１の外形と概略同じ断面形状に加工された貫通孔であり、導波管コネクタ７０および導波管コネクタ７１が前記突出部７０１および差込部７１１とを合わせて差し込むことで、前記挿入孔３１の孔位置がそれぞれ合致するように設計され、また前記挿入孔３１には棒状可撓性の誘電体１１が挿入孔３１の内部に隙間なく内挿されている。

このとき立体部品３０Ａと立体部品３０Ｂの挿入孔３１はそれぞれ導波管として機能しており、これが位置ずれも隙間もなく接することで、ここでも電波のロスが発生することが無い。即ち、本実施形態の導波管コネクタ７０、７１は、可撓性導波管と可撓性導波管とを接続するため導波管コネクタとして有効に機能する。

（第５の実施形態）
次に、第５の実施形態について説明する。

第５の実施形態では、可撓性導波管１０をモード変換器に接続するための接続構造について説明する。

図１６は、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材との外観を示す外観図である。

図１６に示すように、本実施形態のモード変換機８０は、可撓性導波管１０と、固定部材２０と、立体部品３０と、押圧補助部材４０とにより構成されている。本実施形態の固定部材２０は、第４の実施形態と同様に、複数、本実施形態では２つに分割された固定部材２０Ｃ及び２０Ｄにより構成されている。なお、固定部材２０は、２つの固定部材２０Ｃ及び２０Ｄにより構成されているが、３つ以上の固定部材により構成されていてもよい。

固定部材２０Ｃ及び２０Ｄには、ねじ穴２５及び２６が設けられており、押圧補助部材４０を構成する雄ねじがねじ穴２５及び２６を貫通し、立体部品３０が有する雌ねじ３５にねじ込まれ、固定されることにより、２つの固定部材２０Ｃ及び２０Ｄが結合して固定部材２０を形成する。

またここで、押圧補助部材４０を構成する雄ねじが雌ねじ３５にねじ込まれることにより、接続拡大部２２は固定部材２０と立体部品３０の接続面３３とで挟まれて固定される。

この結果、本実施形態のモード変換機によれば、第１の実施形態と同様の効果を有するとともに、組立性の向上、小型化のし易さを実現することができる。

（第６の実施形態）
次に、第６の実施形態について説明する。

第６の実施形態では、可撓性導波管１０の両端に、導波管コネクタを配した導波管ユニットについて説明する。

図１７は、可撓性導波管と、固定部材と、立体部品と、押圧補助部材により構成される導波管ユニットの外観を示す外観図である。

図１７に示すように、本実施形態の導波管ユニット９０は、可撓性導波管１０と、その両端に配置された、固定部材２０、立体部品３０、押圧補助部材４０とから成る導波管コネクタにより構成されている。本実施形態の導波管コネクタは、それぞれ第２の実施形態にある接続構造を有し、立体部品３０の挿入孔３１は棒状可撓性の誘電体１１が挿入される面から反対側の開口に向かって径が広がるテーパー構造を備えている。また、棒状可撓性の誘電体１１の先端（端部）は尖った形状、すなわち前記挿入孔３１の内部で、前記挿入孔の角部３２側の開口から、角部３２とは反対側の開口３６の間において、徐々にその断面積を減ずる形状を有している。

ここで可撓性導波管１０は、６０ＧＨｚ帯域の電波を伝送可能な特性を有し、立体部品３０は長径が３．７５９ｍｍ、短径１．８８ｍｍの長方形の開口３６と、一般にＵＧ－３８５／Ｕとして規格化された形状の接続フランジ３７を有する。

これにより、本実施形態の導波管ユニット９０は、規格化され、一般に販売されている中空方形導波管と同様に利用できる。

本実施形態の導波管ユニット９０の伝送特性測定値の例を図１８Ａ、図１８Ｂ及び図１８Ｃに示す。図１８Ａは、誘電体の先端に構成例Ａの形状を採用した際の導波管ユニットの伝送特性測定値の例を示す図であり、図１８Ｂは、誘電体の先端に構成例Ｅの形状を採用した際の導波管ユニットの伝送特性測定値の例を示す図であり、図１８Ｃは、誘電体の先端に比較例の形状を採用した際の導波管ユニットの伝送特性測定値の例を示す図である。

図１８Ａに示すように、棒状可撓性の誘電体１１の両端の形状として図６Ａ及び図６Ｂに示す構成例Ａの形状を採用した場合、反射特性（Ｓ１１）は概ね－２０ｄＢ程度、透過特性（Ｓ２１）はコネクタ部反射に起因する波打ちも十分に小さく、実用可能な導波管となっている。

また、図１８Ｂに示すように、棒状可撓性の誘電体１１の両端の形状として図１０Ａ及び図１０Ｂに示す構成例Ｅの形状を採用した場合、反射特性（Ｓ１１）は－２０ｄＢよりも小さく、また透過特性（Ｓ２１）におけるコネクタ部反射に起因する波打ちは更に小さく、より実用的な導波管となっている。

一方、図１８Ｃに示すように、棒状可撓性の誘電体１１の両端の形状に図１１Ａ及び図１１Ｂの比較例の形状を採用した場合、反射特性（Ｓ１１）は－１０ｄＢ程度にまで達し、透過特性（Ｓ２１）もコネクタ部反射に起因する波打ちが大きく、導波管として実用可能な特性とは言えない。

上述した各実施形態では、扁平の断面を有する棒状可撓性の誘電体１１と、誘電体１１の周囲に形成される組紐状の外導体１２とを有する可撓性導波管１０において、電波のロス（反射および電波の漏出）の小ささと、接続の容易さを両立しながら、他の部材に接続するための、現実的な構造を得ることができる。ここで、他の部材は、従来の導波管、導波管の太さを変換するテーパー導波管、導波管コネクタ、モード変換機等である。

本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変えない範囲において、種々の変更、改変等が可能である。

１０…可撓性導波管、１１…誘電体、１２…外導体、１３…平箔糸、１４…樹脂フィルタ、１５…金属箔、２０，２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ…固定部材、２１…貫通孔、２２…接続拡大部、２３…接続面、２４…雌ねじ、２５、２６…ねじ穴、２７…押さえ、３０…立体部品、３１…挿入孔、３２…角部、３３…接続面、３４…エッジ部、３５…雌ねじ、４０，４０Ａ，４０Ｂ…押圧補助部材、４１…ねじ部材、５０…接続部、６０、７０…導波管コネクタ、８０…モード変換機、９０…導波管ユニット。

Claims (13)

1. ミリ波若しくはミリ波以上の周波数を有する電波の伝送に用いる導波管を他の部材に接続する接続構造であって、
   前記導波管は、
   棒状の誘電体と、
   前記棒状の誘電体の周囲に導電性を有する複数の平箔糸を組紐状に組んで形成された外導体と、を有し、
   前記他の部材である立体部品は、
   前記導波管との接続状態において前記外導体の接続拡大部が接続する導電性領域を少なくとも一部に有する接続面と、
   前記導波管との接続状態において前記導波管の接続拡大部において露出している棒状の誘電体が挿入される、前記接続面に開口し、内面全周に渡り導電性を有する挿入孔と、
   前記接続面における前記挿入孔の全周に渡る開口縁であり、前記挿入孔の内面と導通する導電性を有する角部と、を有し、
   前記導波管と前記他の部材の接続状態において、前記接続拡大部は前記接続面および前記角部に対する電気的接続を通じて前記挿入孔内面と電気的に導通し、かつ、前記角部における接続が滑らかであるように構成されていることを特徴とする導波管の接続構造。
2. 前記導波管を前記立体部品に固定する固定部材と、
   前記固定部材と前記立体部品とを押圧する押圧補助部材と、を更に有し、
   前記固定部材は、貫通孔を有し、前記貫通孔は孔径が最も細い部位において、前記棒状の誘電体の断面における長径と短径よりも前記外導体の厚さの２倍の長さだけ大きい長径と短径を有する扁平した孔断面形状を有し、
   前記貫通孔に前記導波管が挿入され、かつ、前記挿入孔に前記誘電体が挿入された際に 、前記押圧補助部材によって前記固定部材が前記接続拡大部を前記接続面に押圧すること で、前記接続拡大部が前記角部から前記接続面において電気的に導通されることを特徴と する請求項１に記載の導波管の接続構造。
3. 前記固定部材は、複数の部材により構成され、
   前記複数の部材を組み合わせることで、前記貫通孔が形成されることを特徴とする請求項２に記載の導波管の接続構造。
4. 前記立体部品の前記挿入孔は、少なくとも前記角部側端において前記棒状の誘電体の断面における長径及び短径と略同一の長径及び短径を有する扁平した断面形状を有し、
   前記 固定部材の貫通孔は、少なくとも前記立体部品に接する側端において前記孔径が最も細い部位を有することを特徴とする請求項２に記載の導波管の接続構造。
5. 前記立体部品の前記挿入孔は、前記棒状の誘電体の断面における長径及び短径よりも大きい長径及び短径を有する扁平した断面形状を有し、前記固定部材が有する前記扁平した貫通孔は、前記立体部分に接する側端から離れた位置に前記孔径が最も細い部位を有し、
   前記貫通孔に挿入される前記導波管の外導体は、前記固定部材の貫通孔における前記孔径が最も細い部位から、前記立体部品が有する角部に向けて拡げられることを特徴とする請求項２に記載の導波管の接続構造。
6. 前記立体部品の前記接続面は、前方に突出するエッジ部を備え、
   前記外導体は、前記エッジ部に沿って滑らかに拡げられることを特徴とする請求項１に記載の導波管の接続構造。
7. 前記接続拡大部と前記立体部品が有する前記接続面とは、導電性接着剤により電気的な導通が図られることを特徴とする請求項１に記載の導波管の接続構造。
8. 前記立体部品は、成型回路部品により構成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波管の接続構造。
9. 請求項１から請求項８のいずれか１つに記載の導波管の接続構造を備えたことを特徴とする導波管コネクタ。
10. 中空の方形導波管に接続可能な導波管コネクタであって、
    請求項４に記載の導波管の接続構造を備えるとともに、前記立体部品が有する前記挿入孔が前記角部とは反対側の開口において中空の導波管に接続可能な開口形状を有し、前記棒状の誘電体が前記挿入孔の内部で、前記挿入孔における前記角部から前記角部とは反対側の開口の間において、徐々にその断面積を減ずる形状を有することを特徴とする導波管
    コネクタ。
11. 中空の方形導波管に接続可能な導波管コネクタであって、
    請求項５に記載の導波管の接続構造を備えるとともに、前記立体部品の前記挿入孔が前記角部とは反対側の開口が中空の導波管に接続可能な開口形状を有し、前記棒状の誘電体が前記挿入孔および前記貫通孔の内部で、前記貫通孔における前記穴径が最も細い部位から前記挿入孔が有する前記角部とは反対側の開口の間において、徐々にその断面積を減ずる形状を有することを特徴とする導波管コネクタ。
12. 前記徐々にその断面積を減ずる形状は、長径方向には一方の端から逆方の端に向けて断面積を減じ、短径方向にはその両端から中央に向けて断面積を減じる形状を有することを特徴とする請求項１０又は請求項１１に記載の導波管コネクタ。
13. 扁平した断面形状を有する棒状の誘電体と、長手方向に導電性を有する複数の平箔糸を前記棒状の誘電体の周囲に組紐状に組んで形成された外導体とを有する導波管と、前記導波管の両端に、それぞれ請求項１０又は請求項１１に記載の中空の方形導波管に接続可能な導波管コネクタを有することを特徴とする導波管ユニット。

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