JPH10107515A - 導波管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 溶接を用いずに導波管本体を製作できるよう
にし、金属テープの薄肉化が図れるようにするほか、漏
洩導波管として用いた場合でも短軸、長軸のいずれの方
向にも曲げ易くできるようにする。 【解決手段】 金属テープ３を用いて突き合わせ部が電
流分布の最も小さくなる位置になるように筒状に本体を
成形加工し、更に、その突き合わせ部に所定の隙間が形
成された状態で間隙部４を形成する。これにより、突き
合わせ部を溶接せず、隙間が形成された状態であっても
電気的な特性に影響を与えることがないので、曲げ加工
を施しても間隙部４に外部応力に対する逃げが生じ、容
易に曲げ加工を施すことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を伝送
する導波管、特に、漏洩機能を有する漏洩導波管に最適
な導波管に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】マイクロ波の伝送に用いられるケーブル
状の導波管は、一般に、断面が楕円、長円、繭形等の形
状を有している。以下に、代表的な構成例を図を示して
説明する。図８は従来の導波管の第１例の概略構成を示
す斜視図である。

【０００３】銅等による金属テープ（導体テープとも言
う）１を筒状に加工し、端部を突き合わせ、この状態の
まま溶接２により接合する。この後、接合部が楕円周上
で長径の中心線上に位置するように、また、断面が楕円
形になるように加工すれば、導波管本体が完成する（あ
るいは、金属テープ１から１度に楕円形断面を有する形
状に加工してもよい）。ついで、図示を省略している
が、金属テープ１の表面を熱可塑性樹脂等の絶縁シース
で被覆し、金属テープ１を保護する。

【０００４】また、路車間通信システム等に用いられる
漏洩導波管の場合、完成時に側部となる部分に一定間隔
に漏洩孔が設けられた金属テープを用い、上記したマイ
クロ波伝送用の導波管と同一の手順で導波管本体を完成
させる。更に、上記したように絶縁シースで被覆する。
なお、路車間通信システムとは、道路利用の効率化や安
全性の向上等を目的として自動車等の車両と地上側との
間で情報を送受できるようにする通信システムであり、
等価的に連続的なアンテナと見なすことのできる漏洩導
波管が道路に沿って布設される。

【０００５】図９は従来の導波管の第２例の概略構成を
示す斜視図である。この場合の製作手順、使用材料は図
８と同じであるが、図８が突き合わせによる接続であっ
たのに対し、接合部に所定幅の重なりを持たせ、この部
分を溶接して接合し、溶接部２を形成したところに相違
がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の導波管
によると、接合に溶接を用いているため、金属テープの
肉厚はある程度の厚みを必要とするが、厚くすると現場
での曲げ加工がし難くなる。特に、道路に布設される漏
洩導波管の場合、楕円断面形状であるため、短軸方向に
は容易に曲がるものの、長軸方向には曲げ難く、現場で
の作業性が低下する。

【０００７】更に、漏洩導波管の場合、漏洩孔が設けら
れるが、この漏洩孔を金属テープに打ち抜き加工するこ
とにより設けようとすれば、テープの肉厚は薄い方が良
い。このように、厚すぎても薄すぎても最適な導波管は
得られず、溶接性と加工性が適度に得られる厚みにせざ
るを得なかった。そこで本発明は、溶接を用いずに導波
管本体を製作できるようにし、金属テープの薄肉化が図
れるようにした導波管を提供することを目的としてい
る。

【０００８】また、本発明の他の目的は、漏洩導波管と
して用いた場合でも短軸、長軸のいずれの方向にも曲げ
易くする導波管を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、筒状に成形される金属テープの突き合
わせ部が電流分布の最も小さくなる位置になるように構
成した導波管本体を備えたことを構成にしている。この
構成によれば、電流分布が最も小さくなる位置で金属テ
ープの端部の突き合わせを行っているため、突き合わせ
部を溶接せず、隙間が形成された状態であっても電気的
な特性に影響を与えることがない。しかも、曲げ加工を
施しても応力の逃げが間隙部に生じ、容易に曲げ加工を
施すことができる。

【００１０】前記突き合わせ部は、その隙間がλ／１０
以下に設定され、前記導波管本体のＨ面に形成されるこ
とが望ましい。この構成によれば、間隙部の隙間が広く
なると本来電流が流れる領域に入るために電気的特性の
劣化を招き、Ｈ面以外の部位に設けても伝送特性に影響
を与える。したがって、間隙部の隙間及び設置部位は、
特定する必要がある。

【００１１】前記突き合わせ部は、隙間を塞ぐように固
定用テープを貼着した構成にすることができる。この構
成によれば、現場での据え付け時に導波管を曲げても、
間隙部の隙間が拡大するのを防止でき、導波管の電気的
特性の劣化を防止することができる。上記の目的は、筒
状に成形される金属テープの突き合わせ部が電流分布の
最も小さくなる位置になるように構成した導波管本体を
備え、前記突き合わせ部は、λ／４の奇数倍の高さに曲
げ加工した一対の並行部を備えた構成の導波管によって
も達成される。

【００１２】この構成によれば、突き合わせ部に所定の
条件で形成した隙間と一対の並行部は、先端開放スタブ
として機能し、この波長に相当する周波数では電気的に
短絡回路として機能し、溶接を行った場合と同等の電気
的動作を得ることができる。したがって、突き合わせ部
に溶接を行う必要が無くなり、生産設備の簡略化及びコ
ストダウンが図れる。また、溶接を行わないので金属テ
ープを肉薄にすることもでき、漏洩孔を設ける加工が容
易になるほか、曲げ処理も容易になる。

【００１３】前記一対の並行部は、その隙間内に設けら
れた絶縁体で固定された構成にすることができる。この
構成によれば、並行部間の隙間が常に一定に保持され、
外部から応力が加わっても並行部の変形が防止され、並
行部による短絡回路の機能を維持することができる。

【００１４】前記導波管本体及び前記一対の並行部は、
可撓性の樹脂材による被覆層で被覆された構成にするこ
とができる。この構成によれば、金属テープの保護が図
れ、変形防止や外気の影響による劣化の防止を図ること
ができる。前記被覆層は、内部にテンションメンバーが
内挿された吊架部を有する構成にすることができる。

【００１５】この構成によれば、テンションメンバーが
曲げ剛性を高めるように機能し、並行部に変形が生じる
のを防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を基に説明する。図１は本発明による導波管の第
１の実施の形態を示す斜視図である。銅等の金属材料を
用いてテープ状に作られた金属テープ３（導体テープ）
は、楕円形に成形加工する際、その両端を従来のように
接続せず、間隔ｄの間隙部４を設けて非接触にする。こ
の間隙部４はＨ面で、かつ電流分布が小さくなる管幅又
は管径の中心に来るように金属テープ３を成形加工す
る。なお、この構成のまま導波管として用いることがで
きるが、図１の導波管を導波管本体として、その表面に
絶縁シースを設けることもできる。

【００１７】また、漏洩導波管として用いる場合、金属
テープ３に成形加工を施す前に、Ｅ面又はＨ面となる部
分に漏洩孔５が一定間隔に形成される。この漏洩孔５
は、上記したように打ち抜き加工によって設けることが
できる。図１に示すように、漏洩孔５は長孔であり、導
波管の長手方向に対し傾斜を有し、かつ隣接する漏洩孔
５の向きが逆になるように設けられている。

【００１８】伝送モードがＴＥ₁₀の導波管の場合、管内
面には図２に示すような方向の電流が流れる。実際の電
流分布はもっと複雑であるが、ここでは説明の便宜上、
簡単に示した。図２からわかるように、楕円周上の長軸
中心線を横切る方向には、電流成分が存在しないことが
わかる。したがって、図１の構成において、間隙部４を
溶接で接合しなくとも、対面配置のまま離間していて
も、λ／１０（ただし、λは電波の波長）以下の間隙で
あれば電気的には何ら問題はない。つまり、管面を流れ
る電流は、突き合わせ部が非接触であることによる阻害
を受けることはない。

【００１９】図１の構成において、図３に示すように導
波管６に曲げ応力が加わると、間隙部４に沿って、矢印
Ａ方向及びＢ方向に互いに向きの異なる応力が発生す
る。このような逃げが生じることによって導波管６は容
易に曲げることができる。したがって、曲げ処理を施す
機会が多い路車間通信システムの漏洩導波管に用いた場
合、曲げ加工がし易いために作業性が向上する。

【００２０】ところで、間隙部４の間隔が広くなると、
間隙部４の中心と導波管の長軸方向の中心とのずれが大
きくなり、電流の流れは阻害され、不要な電波の漏洩及
び導波管内の伝送損失の増加を招くことになる。そこ
で、図４に示すように、間隙部４の部分を押さえテープ
７（粘着テープ等）で固定すれば、導波管の特性を保持
しながら曲げ性を向上させることができる。

【００２１】なお、図１の漏洩導波管における動作を説
明すると、管内に電波が伝播されることにより、漏洩孔
５の各々から電波が周囲に漏れ出る。これは漏洩電波と
呼ばれ、路車間通信システムではアンテナとして機能
し、道路を走る車両に情報を送信することができる。更
には、漏洩導波管に双方向通信装置を接続すれば、地上
と車両間の双方向通信を行うことができる。

【００２２】図５は本発明による導波管の第２の実施の
形態を示す斜視図である。上記したように、並行部８
ａ，８ｂに曲げが加わったり、曲げが加わらないときで
も製造上の誤差が生じた場合、突き合わせ部と管の中心
線にずれが生じ、電流の流れは阻害され、不要な電波の
漏洩及び導波管内の伝送損失の増加を招くことになる。

【００２３】そこで、図５の導波管では、金属テープ３
の端部を折り曲げて並行部８ａ，８ｂを形成している。
更に、並行部８ａ，８ｂを間隔ｔをもって対面配置し、
かつ並行部８ａ，８ｂの高さｈを使用する電波の波長λ
に対し、λ／４の奇数倍に設定している。このような構
成により、並行部８ａ，８ｂの部分が分布定数回路にお
ける先端開放のλ／４回路と同じになり、電気的には短
絡状態で、恰も機械的に完全接触した状態と等価にな
る。

【００２４】このように、図５の構成によれば、突き合
わせ部が中心線上からずれることがあっても、並行部８
ａ，８ｂの寸法及び間隔を設定することにより溶接を行
わないことによる弊害を解決できる。この結果、溶接を
用いずに導波管を製作でき、溶接機が不要になるので、
設備コストを低減することができる。また、溶接を行わ
ないために金属テープ３の肉厚を薄くすることができ、
漏洩導波管として用いた場合でも漏洩孔の加工が容易に
なる。

【００２５】図６は図５の導波管を漏洩導波管に採用し
た場合の構成を示す斜視図である。なお、図６において
は、図５に示したと同一であるものには同一引用数字を
用いたので、以下においては重複する説明を省略する。
図５に示した構成に対し、金属テープ３に成形加工を施
す前に、加工後に長軸方向となる部分に漏洩孔９が一定
間隔に施されている。この漏洩孔９は、上記したように
打ち抜き加工によって設けることができる。図６に示す
ように、漏洩孔９は長孔であり、導波管の長手方向に対
し傾斜を有し、かつ隣接する漏洩孔９の向きが逆になる
ように設けられている。このように、漏洩導波管は通常
の導波管に漏洩孔９を設けるのみで構成することができ
る。

【００２６】図７は本発明による導波管の第３の実施の
形態を示す断面図である。図７に示す構成は、図５に示
した構成の導波管（又は図６に示した漏洩導波管）の並
行部８ａ，８ｂ間に絶縁体１０（例えば、接着材）を介
在させて導波管本体１１とし、この導波管本体１１を取
り巻き、かつ円筒形を形成するように保護層１２を設け
ている。また、テンションメンバー１３が並行部８ａ，
８ｂの上部に設けられている。更に、テンションメンバ
ー１３を取り囲むようにして、保護層１４が保護層１２
に連結した状態で被覆されている。この保護層１２及び
保護層１４には、熱可塑性の樹脂材を用いることができ
る。

【００２７】図５及び図６に示した導波管及び漏洩導波
管は、巻き枠に巻かれたり、設置後に曲げ応力が加わる
と、並行部８ａ，８ｂが溶接されていないため、この並
行部８ａ，８ｂの間隙が開く方向に変形し易いという構
造上の弱点がある。しかし、図７の構成によれば、保護
層１２，１４及びテンションメンバー１３が設けられて
いるため、曲げ剛性が高くなり、変形し難くなる。更
に、テンションメンバー１３と並行部８ａ，８ｂが導波
管本体１１の中心点に対し一直線上に並ぶため、図７に
示すＥ方向から応力を受けた場合、並行部８ａ，８ｂが
曲げの中心上に来るようになり、変形を招くような歪み
は殆ど受けないので、変形がし難い。また、図６に示す
Ｈ方向から応力を受けた場合、テンションメンバー１３
が持つ突っ張り力によって並行部８ａ，８ｂは歪みを殆
ど受けることがなく、変形は生じ難い。変形が生じない
ことにより、導波管としての特性の劣化を防止すること
ができる。

【００２８】このように、図７の構成によれば、曲げに
対する変形に強く、曲げて使われる機会の多い漏洩導波
管への使用に適している。なお、図７の構成において、
テンションメンバー１３及び保護層１４を有しない構成
にすることもできる。このような構成であっても、Ｈ方
向からの応力に対する曲げ剛性は高められる。

【００２９】また、図７の構成において、保護層１２，
１４は直円断面形状にしたが、この形状に限定されるも
のではなく、例えば、楕円、角形などであってもよい。
更に、本発明においては、楕円形の導波管を例に説明し
たが、楕円形に限らず方形であってもよい。

【００３０】

【発明の効果】以上より明らかな如く、本発明によれ
ば、金属テープを用いて突き合わせ部が電流分布の最も
小さくなる位置になるように導波管本体を筒状に成形
し、前記突き合わせ部が所定の隙間を有するように間隙
部を形成して導波管を構成したので、隙間が形成された
状態であっても電気的な特性に影響を与えることがない
ので突き合わせ部を溶接せずに済ませることができ、製
造設備の簡略化及びコストダウンが可能になる。また、
曲げ加工に対して応力の逃げが間隙部に生じるので、容
易に曲げ加工を施すことができる。

【００３１】また、本発明によれば、突き合わせ部が電
流分布の最も小さくなる位置になるように金属テープを
筒状に成形して導波管本体とし、前記突き合わせ部の両
端に所定の隙間が形成されるようにして所定の高さに曲
げ加工して一対の並行部を立設した構成の導波管にした
ので、並行部は先端開放スタブとして機能し、溶接を行
った場合と同等の電気的動作を得ることができる結果、
突き合わせ部に溶接を行う必要が無くなり、生産設備の
簡略化及びコストダウンが図れる。また、溶接を行わな
いので金属テープを肉薄にすることもでき、漏洩孔を設
ける加工が容易になるほか、曲げ処理も容易になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による導波管の第１の実施の形態を示す
斜視図である。

【図２】伝送モードがＴＥ₁₀の導波管の場合に管内面に
生じる電流の流れを示す説明図である。

【図３】図１の構成の導波管に曲げを加えた場合に間隙
部に生じるずれ方向を示す説明図である。

【図４】図１の導波管の改良例を示す斜視図である。

【図５】本発明による導波管の第２の実施の形態を示す
斜視図である。

【図６】図５の導波管を漏洩導波管に採用した場合の構
成を示す斜視図である。

【図７】本発明による導波管の第３の実施の形態を示す
断面図である。

【図８】従来の導波管の第１例の概略構成を示す斜視図
である。

【図９】従来の導波管の第２例の概略構成を示す斜視図
である。

【符号の説明】 ３ 金属テープ ４ 間隙部 ５，９ 漏洩孔 ６ 導波管 ７ 押さえテープ ８ａ，８ｂ 並行部 １０ 絶縁体 １１ 導波管本体 １２，１４ 保護層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 日下 眞二 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社日高工場内 (72)発明者 池田 幸雄 茨城県日立市日高町５丁目１番１号 日立 電線株式会社オプトロシステム研究所内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒状に成形される金属テープの突き合わ
   せ部が電流分布の最も小さくなる位置になるように構成
   した導波管本体を備えたことを特徴とする導波管。
2. 【請求項２】 前記突き合わせ部は、その隙間がλ／１
   ０以下に設定され、前記導波管本体のＨ面に形成される
   ことを特徴とする請求項１記載の導波管。
3. 【請求項３】 前記突き合わせ部は、隙間を塞ぐように
   固定用テープが貼着されていることを特徴とする請求項
   １又は２記載の導波管。
4. 【請求項４】 筒状に成形される金属テープの突き合わ
   せ部が電流分布の最も小さくなる位置になるように構成
   した導波管本体を備え、 前記突き合わせ部は、λ／４の奇数倍の高さに曲げ加工
   した一対の並行部を備えたことを特徴とする導波管。
5. 【請求項５】 前記一対の並行部は、その隙間内に設け
   られた絶縁体で固定されていることを特徴とする請求項
   ４記載の導波管。
6. 【請求項６】 前記導波管本体及び前記一対の並行部
   は、可撓性の樹脂材による被覆層で被覆されていること
   を特徴とする請求項４又は５記載の導波管。
7. 【請求項７】 前記被覆層は、内部にテンションメンバ
   ーが内挿された吊架部を有することを特徴とする請求項
   ４乃至７記載の導波管。