JPH0329402A - ビーム伝送用方向性結合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、核融合実験装置等に用いられる大電力ミリ
波の偏向部に使用されるビーム伝送用方向性結合器に関
するものである。

〔従来の技術〕

第４図釦よび第５図はそれぞれ従来のミリ波ビーム伝送
系の偏向部を示す断面図で゜あシ、第４図にかいてｓｅ
ｍはくり波ガウスビーム（以下、ガウスビームという。

）の入射側焦点、１ｂはガウスビームの反射側焦点，２
ａは入射側ガウスビーム（以下、入射波という。）、２
ｂは反射側ガウスビーム（以下、反射ビームという。）
、３は入射波２ａを反射する反射板、４は反射板３の中
央部に設けられた開口部、５ａ．５ｂはそれぞれ入射波
２ａまたは反射ビーム２ｂをモニタするために開口部４
に接続された導波管、６ａＦｉ入射波測定用の検波器、
６ｂは反射波測定用の検波器、１５は反射側焦点１ｂ方
向から反射板３に反射してくる反射波である。また、第
５図にかいて、７ａは入射波２ａをモニタするためのホ
ーンアンテナ、１ｂは反射ビーム２ｂをモニタするため
のホーンアンテナである。

次に動作について説明する。１００ＧＨｚ程度以上の大
電力ミリ波は、導波管で伝送するとオーミックロスによ
る損失が大きく、筐た、オーパサイズ導波管を使用する
ために不要モードへの変換による損失も大きいので、ガ
ウスビームによるビーム伝送が行われている。反射板３
は入射側焦点１ａおよび反射側焦点１ｂの２点を焦点と
する回転楕円体の一部となってｈで、光学的には、入射
側焦点１ａから出た光は反射板３で反射され、反射側焦
点１ｂに収束する。ミリ波ガウスビームに対しても、光
の場合とほぼ同様に取シ扱うことができ、反射板３と次
の反射板（図示せず）のほぼ中間に収束するように集点
距離を選んで反射板３の形状を決めている。このような
ビーム伝送系にシいても、導波管による立体回路伝送系
の場合と同様に入射電力および反射電力を測定する必要
がある。

第４図にかいて、入射側焦点１ａの方向から入射した入
射波２ａの一部は、反射板３の中央部に設けられた開口
部４から導入され、導波管５ａを通過して検波器６ａで
検出される。導波管５ａは入射波２ａの入力方向に向い
ているので、検波器６ａは主として入射波２ａによる入
射電力を検出している。一方、反射側焦点１ｂの方向か
ら反射板３に反射してくる反射波１５の一部は、検波器
６ｂで検出される。導波ＩＦ５ｂは反射波１５の入力方
向に向いているので、検波器６ｂは主として反射波１５
による反射電力を検出している。ここで、開口部４と導
波管５ａ，５ｂとでそれぞれ方向性結合器が構成されて
いる。

また、第５図に示した構成では、反射板３の外側にホー
ンアンテナ７　ａ　ｅ　７　ｂを設け、それぞれ入射側
焦点１ａまたは反射側焦点１ｂの方向に向けてある。こ
のように設けられているので、入射波測定用の検波器６
ａは主として入射波２ａによる入射電力を、反射波測定
用の検波器６ｂは主として反射波１５による反射電力を
検出している。ここでは、ホーンアンテナ７ａ．７ｂで
それぞれ方向性結合器が構成されている。

なか、第６図はガウスビームを９０’偏向させる場合を
示す説明図であｂ１第７図はガウスビームを任意の角度
に偏向させる場合を示す説明図である。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のビーム伝送用方向性結合器は以上のように構成さ
れているので、反射板３に開口部４を設けた場合には、
反射板３における損失を小さくするために、および大電
力のミリ波が入射するために開口部４の径を大きくでき
ず、また、開口部４が導波管５ａ＝５ｂに対して斜めで
あることによｂ方向性が良くないという課題があった。

そして、ホーンアンテナ７ａ．７ｂを用ｂた場合には、
ビーム伝送系全体を外部からシールドする必要があるこ
とから、ホーンアンテナ７ａ．７ｂの開口部を大きくで
きず、方向性が良くないという課題に加えて、入射波２
ａまたは反射波１５のサイドロープが大きい時には実際
の電力の測定が難しいという課題があった。

この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、さらに方向性を向上させることができるビーム
伝送用方向性結合器を得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係るビーム伝送用方向性結合器は、１たは反
射波の一部である導入波を合成するピーム合底部とを設
け、これらビーム導入部の設置位置を、入射方向の距離
差と反射方向の距離差との差がガウスビームの半波長の
奇数倍の関係になる位置としたものである。

〔作用〕

この発明にかけるビーム合成部は、複数のビーム導入部
から導入したそれぞれの導入波に含まれる入射波かよび
反射波の一部のうち、一方の波に対しては位相を重ねて
合成し、他方の波に対しては位相を打消し合うように合
成する。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図にかいて、８ａは入射波２ａの入力方向に向けて反射
板３に設けられた開口部であシ、８ｂは反射波１５の入
力方向に向けて設けられた開口部である。ここで、中央
部に設けられた開口部４と開口部８ａとは、入射波２ａ
に対するビーム導入部であシ、開口部４と開口部８ｂと
は反射波１５に対するビーム導入部である。また、９ａ
，９ｂはそれぞれ、開口部４から導入した入射波２ａｌ
たは反射波１５の一部である導入波の振＠調整を行う可
変減衰器ｓ　　ｌ　Ｏａ　＃　１　０ｂはそれぞれ導入
波の位相調整を行う移相器％　１２ａ．１２ｂはそれぞ
れ開口部８ａ，８ｂから導入した導入波が通過する導波
管、１１ａ．１ｌｂはそれぞれ双方の導入波を合成する
マジックＴである。ここで、可変減衰器９ａ，９ｂ，移
相器１０ａ．１０ｂ＞よびマジックＴ１１ａ，１ｌｂは
２つのビーム合成部を構成している。そして、２１は入
射側焦点１ａから開口部４ｔでの距離と入射側焦点１ａ
から開口部８ａｔでの距離との距離差、２２ぱ反射側焦
点１ｂから開口部４ｉでの距離と反射側焦点１ｂから開
口部８ａｔでの距離との距離差であシ、同様に、２３は
反射側焦点１ｂに関する開口部４，８ｂ間の距離差、２
４は入射側焦点１ａに関する開口部４．８ｂ間の距離差
である。その他のものは、同一符号を付して第４図に示
したものと同一のものである。

次に動作について説明する。入射側焦点１ａから放射さ
れたものとみなせる入射波２ａの一部は、反射板３に設
けられた開口部４，８ａからそれぞれ導波管５ａｉ２ａ
に導入される。筐た、反射側焦点１ｂから放射されたも
のとみなせる反射波１５の一部は、入射波２ａによる導
入波よシも結合度は小さいが、やはｂ開口部４，８ａか
らそれぞれ導波管５ａ　．　１２ａに導入される。この
時に、入射側焦点１ａに関する距離差２１と反射側焦点
１ｂに成するミリ波の自由空間波長）の奇数倍となるよ
うに、開口部４，８ａの位置を決めてかき、かつ、可変
減衰器９ａと移相器１０ａとの設定値を適当に選んで訃
くと、マジックＴ１１ａの出力は、導波管５ａ．１２ａ
に導入された導入波のうち入射波．２ａの一部が同相で
重ね合わせられたものとなる。同時に、反射波１５の一
部が逆相で重ね合わせられたものとなう、結局、打消し
合うことになる。このように構成して得られる方向性は
、従来の場合は２０〜３０　ｄＢであったのに対して、
４０ｄＢ以上とすることが可能である。

奇数倍にしてシくと、反射波１５に関して方向性が良い
方向性結合器を構或できる。

なか、上記実施例では、反射板３に開口部４，８ａおよ
び開口部４．８ｂを設けたものを示したが、開口部８ａ
．８ｂに換えて、ホーンアンテナＴ＆，７ｂを設けても
よい。第２図は、ホーンアンテナ７ａを、入射側焦点１
ａに関する距離差３１と反奇数倍となる位置に、入射波
２ａの入力方向に向けて設け、ホーンアンテナ７ｂを、
反射側焦点１ｂに関する距離差３３と入射側焦点１ａに
関する距射波１５の入力方向に向けて設けたものである
。

このように構成しても、上記実施例と同様の効果を期待
できる。この場合には、開口部４かよびホーンアンテナ
７ａ＋７ｂがビーム導入部を構成している。

また、上記各実施例では、開口部８ａ＊８ｂまたはホー
ンアンテナ７ａ．７ｂを反射面上に設けたも置であれば
どこでもよい。

第３図（４），　０３）は、それぞれ第１図、第２図に
示した反射板３の中心の垂直方向から見た図である。

第３図Ｃ），０も同方向から見た図であるが、両図にお
いて、２つの開口部１３または２つのホーンアンテナ１
４を、反射板３の中心に対して対称となる位置に追加し
たものが示されている。このように構成すれば、それら
に入射する入射電力の差を求めることによシ、入射ビー
ムの軸ずれを同時に測定することもできる。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればビーム伝送用方向性結
合器を、複数個のビーム導入部から導入した導入波をビ
ーム合成部で合成するように構或したので、従来に比べ
てよシ方向性がよいものを安価に得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例によるビーム伝送用方向性
結合器を含むビーム偏向部を示す断面図、第２図はこの
発明の他の実施例によるビーム伝送用方向性結合器を含
むビーム偏向部を示す断面図、第３図（４）．Φ）はそ
れぞれ第１図、第２図に示したものを反射板の中心の垂
直方向から見た場合の外形図、第３図０．０はそれぞれ
この発明のさらに他の実施例によるビーム伝送用方向性
結合器の一部を示す外形図、第４図ｋよび第５図はそれ
ぞれ従来のビーム伝送用方向性結合器を含むビーム偏向
部を示す断面図、第６図釦よび第７図はそれぞれ反射板
の使用例を示す説明図である。 ２ａは入射側ガウスビーム，２ｂは反射側ガウスビーム
、３は反射板、４は開口部（ビーム導入部）、５ａ．５
ｂは導波管、７ａ．７ｂはホーンアンテナ（ビーム導入
部Ｌ８ａ−６ｂは開口部（ビーム導入部）、９ａ．９ｂ
は可変減衰器（ビーム合成部）、１０ａ＝１０ｂは移相
器（ビーム合成部）、１１ａ．１ｌｂはマジックＴ（ビ
ーム合成部）、１２ａ．１２ｂは導波管、１５は反射波
。 なか、図中、同一符号は同一　または相当部分を示す。 ７ｏ，入射傅ｔ］カウスビ゛一乙 ９ａ．９ｂ 町秀員秀器 第３図 ８ａ，８ｂ：間口浄 ｔＡｌ （Ｃｌ ナ１０ Ｔ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　ガウスビームを偏向させる反射板の、入射方向の距離
   差と反射方向の距離差との差が前記ガウスビームの半波
   長の奇数倍となる位置に設けられた複数個のビーム導入
   部と、これらビーム導入部に導入された前記ガウスビー
   ムの一部を合成するビーム合成部とを備えたビーム伝送
   用方向性結合器。