JPS58150301A - 導波管の改良 - 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】

本＠明は、低減衰、低分散モードで電磁波を伝送する導
波管及びこのモードの波を送射する装置１１ＣＨＪする
ものである。 空間絶縁された導波管として働く単−棒が、横断面に於
いて、ＥＱモード及びＨｇモードと称する同封装置、ま
たはＥＨ，モード及びＨＥｎモードとして描かれるグイ
材−ル雛をとる表面波をのせうろことは知られている（
パーロー、！ラワン共著、「ラジオ表面波」クラレンデ
ン・プレス、１９６２年刊−’　　Ｒｓｄｌｏ　　３ｕ
ｒｆａｃ＊　　Ｗａｖ＠ｓ　　’　　ｂｙ　　８ｓｒｌ
ｏｗ　　ａｎｄＢｒｏｗｎ、　　ＣＩａｒ＊ｎｄ＠ｎ　
Ｐｒ＠ｓｓ、　０ｘｆｏｒｄ　１９６２−参照）。伝播
媒体に関する１ｌｌＩ勺、これら波で周波数１蔽を持つ
もの嬬なく、原理的にはこれらは、すべてガイドの外側
に沿ってスペクトルのどの部分ても伝送される。 円対称

【０及びＮｏモードは遮断することができ、その
結果の同軸構体は、Ｅｅｌ　＠態を維持する均質誘電体
によって分けられる裸の金属表面を持つ場合、いわゆる
ＴＥＭ％−ドをとを普通の同軸ケーブル以外のものでな
いことはまた知られている。 昭和４７年８月２日に％願昭４７−７７５５２号として
出願されて特許された特許側１０５６４５６号の明細書
には、グイポールモードを維持する同軸導波管及びかか
る導波管内にダイポールモードを送射する装置が記載さ
れている。本発明は、前記４Ｉ杵の発明の改真に係わる
ものである。 本発明の第１の特徴によれげ、グイポールモードでの電
磁波の伝搬を支える中空の細長い構体を具備しており、
その構体は、伝搬方向に細長く且つ互Ｋ１１ｌｌ隔して
いる債数の導体による部分的に墳界含一定されておシ、
そして、それら導体は誘電体で囲まれているが、上記構
体ほか、ダイポールモードでの伝搬を支えることができ
る一切の構体は設けられていない、電磁波の伝搬を支え
るｉｆ＆筐が提供される。 本明細書に於いて用語「誘電体」は真空を含むものであ
る。 上記中空部材は、例えば横断面が円形又は矩形のもので
もよい。 内儒電（磁）界境界表面（例えは、上述した特許１ｊｊ
４１０３６４３６号の対象である導波管の中央電ａ５１
支持表１ｆｌ）を有しているか又は有していない中空導
波管がダイポールモードを維持するならば、その導波管
は、ｌイメージラインＩ技術によって例えば導波管の半
分の代）Ｋ導電面を置いて寸法を小さくすることができ
る。イメージライン社、対称縦方向面の内の、グイポー
ルモードと対応する電流が表面ＫＲれるような位置に置
かれる。 本明細書に於いて、用ｉＷ＃ダイポールモードＩは、ハ
イブリット置即ち混成［８，−波乃至ＨＥｎ−波のいづ
れも意味するものである。但し、文字Ｅ及びＨは、縦方
向に電界成分及び磁界成分があることを意味し、これら
の文字に＃見られた添字のｎから電は、その添字がつい
た文字が表わす界の横方向、すなわち円形４波管の場合
は局方向そして平行導電面を持つ導波管の場合は表面と
直角な横断方向に於ける外の変動周期数を表わしており
、更に＃字１１は、放射方向又は前記した面に直角な横
断方向に定在波がないことを表わしている。 導波管がイメージラインとして導電表面を使用する場合
、本明細書に於いては伝搬軸は導電表面上にあシ、写儂
界は、対称な界を完成するように実際の界から遠い方の
表面の側にある。従って、イメージラインを使用した時
起きる牛ダイポールモードは、本明細書の目的からダイ
ポールモードの形として考える。 ダイポールモードに於いて、電界の構成分は、装置の１
つの横方向軸全体に沿ってｎ＝ｉと同じ方向にある。 本明細膏に於いて述べるダイポールモードの形は、空間
中の絶縁された棒によって導かれるモードすなわち中空
導波管の内＠面上に波が支持されているため界が棒に対
する遮蔽タイプとして本来的に考えるモードとは異つ九
ものである。その棒は、棒が支える波及びその結果のそ
れに関連した界と共に無限に小さく作られていると見な
すことができる。 本発明は、適当な境界条件を持つ同軸導波管に於ける伝
搬以外に、導波管の内表面が適当な異方性インピーダン
スを有している時、円形横断面又は矩形横断面の中空導
波管の内側に主に沿ってそのモードが同様に伝播すると
いう発見に基づいてなされた。 １蔽ダイポールモード伝搬の効果は、正しく計算され九
導波管減衰が普通の導波管で生じる減衰よｐ相当少なく
することができ、更に分散をかなり減少させる仁とがで
きることである。更に、本発明から得られるであろう効
果は、導波管内を伝搬する波の効果的な遮蔽であシ、導
波管よシの放射を無視できるほどのものにできまた外部
からの波との干渉も無視できるほどのものにできること
である。そして導波管内の電力密度も従来のものに比べ
優れ九分布が得られ九。 更に、このモードではカットオフはなく、この点に関し
ては、ＴＥＭ伝搬に匹敵する。 中９の誘電体で満たされ九円ｍ部材を含む電磁波伝送４
１において、メイＩ−ルモードで角周波数−の電磁波を
電送できる時、 が成立する。 但し、本＃４細ｊＩＩにおいて、上記式（１）の谷紀号
は次の意味がある。 ｒ：縦方向伝搬係数 ｈ＝Ｉｕ＝Ｊ　（ａ−１ｂ　） ａ：放射方向減衰係数 ｂ＝放射方向位相変換係数 「２３円筒部材の内表面の半径 ξ　＝誘電体材料の誘電率 μ　＝誘電体材料の透磁率 一７ｘ□：伝送線路の縦方向軸に向って半径方向にみた
円筒部材の内表面の縦方 向表面インピーダンス ’１９２　　”伝送線路の縦方向軸に向って半径方向に
みた円筒部材の内表面の横方向 表面インピーダンス Ｊｎ：ｎ次の第１種Ｂｅ５ｓｅｌ関数 が満足される。 上述した特許＃１１０５６４５６号の明細書に於りて次
の式が与えられてお９、それらは内径「１及び外径「２
　の同軸伝送線に関するものである。 但し、 半径が１２とするとＦ２はＦｌにそしてＧ２はＧ１に対
応する。但し、＾及びｅＦｉ、それぞれ内側部材及び外
側部材に関係した電界振幅であり、Ｃ及びＤは、それぞ
れ内側部材及び外側部材に関連した磁界振幅である。 式３は「１；有限１直の時だけでな（（１２０の時従っ
てＢ＝＾、　Ｑ二Ｃ，Ｆ１＝Ｇｌ　　の時も満足される
ことが発見された。 その時、 Ｊｎ−１（ｈｒｚ） Ｆ２　＝　０２　＝□ Ｊｎ　　（ｈｒｚ） （８・＝＾、Ｏ＝Ｃの場合の外表面） それ故、式（１）は式（４）から導く仁とができる。 もし中空円部部材の内表面と誘電体とが式２式％（５） ｔ−満足するならば、式（１）は簡単にすることができ
、６厘計算を容易にすることができることがまたわかっ
た。 しかし、式（５）は必Ｉｌ１件ではなく、計算に都合の
よい１つの条件に過ぎない。式（５）は全く実―には普
通正確にできない。 もし式（５）の条件が用いられるならば、縦方向の円Ｉ
１１部材の内表面インピーダンスは、横方向インピーダ
ンスが抵抗性と容量性である時抵抗性と誘電性であり、
他方、縦方向ｔｊｅ面インピーダノスが抵抗性と容量性
である時、横方向表面インピーダンスは抵抗性と誘導性
でなければならない。 従って、細長く誘電体で満された円筒部材を有し、その
部材の内表面がそれぞれ−ｚｏ２ト’ｘ２の横方向表面
インピーダンス及び縦方向表面インピーダンスを有し、
それらインピーダンス−２０２と−ＺＸ２とが式 但し、Ｚｏ：＃電体材料の特性インピーダンスｍ　：１
と２の間の実数 をほぼ満足するグイメールモードで電磁波を導く伝送線
も提供できる。 ’ｍ’ｎ、実数部に比べ小さな虚数部を有しており、そ
して、実数部はしばしばｇｌすれるように壁構造が共振
性を有していない時のみ普通１よりわずかに大きｂｏあ
る反共儂−造の場合、Ｚｔ２ｔｊｚ３／ｚｘｚより非常
に大きい。 本明細書に於いて、Ｉ横方向表面インピーダンスＩは、
導波管中の波の伝搬方向に対して横断する電流に対する
表面でのインピーダンスを意味し、Ｉ縦方向表面インピ
ーダンスＩは、伝搬方向の電流に対する表面でのインピ
ーダンスを意味する。 電磁波伝搬のための実際的な＋４電体媒体は、１から５
０の範囲の比透磁率を有している。 円筒部材の内表面の表面インピーダンスが、縦方向で抵
抗性と誘導性であり横６向で抵抗性と容量性であるべき
時１円筒部材はＩＬに離間した多くの平行縦方向導体を
有していも。これら導体は、金属ス）　ＩＪツデ、ｔた
は円筒導水または捲り導体でもよい。そして、そのよう
４喀体が１乃至それ以上設けられる０円筒部材の代つに
、前述特許第１０５４４３６号の第３ｂ図及シ第３Ｃ図
に示す形のいずれでもよい。 本発明の第２の特徴によ名ｒｆ、＠１導電表面を有する
第１部材と、＠２導電表面を有する第２部材と、少くと
も１つの構体と１−備え、前記２つの部材は、互にほぼ
平行であり且つ誘電体で満され九空関によって別けられ
ており、１ＩｔＩ紀構体は前記表面の間に位置し、電磁
波の方向に抵抗性と誘導性の横方向インピーダンスと、
抵抗性と容量性の横方向インピーダンスとを有しており
、ダイ／　−ルモードの（磁波が構体に沿って伝搬する
ようになされた電磁波を導く製置が提供される。 構体は、伝搬方向に細長く且つ互に平行で互に離間し、
更に縦軸が導電表面に対してほぼ直交する面内にそれぞ
れある複数の導体を備えていてもよい。また、構体は、
各々隣接するものから離間し且つ各々縦軸がほかの１−
の導体の縦軸な含む面と平行な面内にある各々複数の導
体からなる複数の層を備えていてもよい。 本発明の第２の特徴による導波管は、導電表面間の距嶋
よりもしばしば大きい距端互に離間した２つの前記構体
を普通備えている。 本発明の第２の特徴によるもう１つの導波管は、前記構
体を１つだけ備え、更に他に、＠１及び第２導電表面に
対して直交する導電表ｒＭを有する第３部材を備え、構
体と第５部材の導電表面とが、第１及び第２４電表面間
の距離に好ましくは匹敵する距離互Ｋｌｌ関している。 一般的に言うならば、構体の位置を越えて導電表面を延
長させることが望ましい。これは、構体の外側の電界の
広が！ｌ！を小さくする。 好ましくは、第１及びＷ、２導電表面間の距離、＠配楕
体の２つのものの間の距離、そして前記構体とｇ５導電
表面との間の距離は、装置に沿って伝搬する波の波長に
比較して小さい。 その２つのほぼ平行なＳ、面は、はぼ平行な導電！［ｆ
ｉｅ有する矩形導波管の２つの対向壁でもよく、その場
合、ほかの壁の一方は、横方向インピーダンスｚｙ　　
及び縦方向インピーダンスＺｘ’を有Ｌ、残りの４１１
は、導電表面又は横方向インピーダンスｚｙ　　と縦方
向インピーダンスｚｘ　　を有しており、その構造が、
式 但し、容置は後述する意味を有している。これら式は、
同時に満足することができるようになっており、従って
、構体は、ダイポールモードの電磁波を導くことができ
る。 平行導電表面を有する＃！は、ほかの壁を越えて両方向
に延びていてもよい。 本発明の上述したいずれの特１１ｋＫよる装置も、ダイ
ポールモードの波を送射する手段を有してもよい。 様々な特徴に於いて本発明と前述し九特許第１０３６４
３６号の明細書に記載される発明とは、伝搬される波の
波長がマイクロ波やそれより低周波の（ａ波ではなくむ
しろ光の波長の数である。 ｌオデティ力ルウェイデガイドＩすなわち＃−）ｌｉ波
案内管Ｉに於ける電磁波の伝搬に効果的であると予想さ
れる。 以ＦＫ添付図ｒＩｊｉを参照して本発明のいくつかの実
施例ｔ−説明する。 纂１図に於いて１円筒導波管は、１本の実線によって便
宜的に示す外側部材】０を有している。 ［Ｈｌ　　ダイポールモードの電磁界パターンは、はぼ
示すようにであるが、電磁界の強さは、線の間の横線に
よって示されるように相対的に異っている。横方向面に
於ける電界はＥで示す実線によって示し、横方向面の磁
界はＨで示す点線によって示す。電界も磁界も共に縦方
向成分を有しているので、電界、磁界を完全に表わす線
は、図面の面に対して直角の成分も有している。電界は
第１図に示すような導波管の垂直方向直径に沿って導波
管の直径全体にわたって同一方向にあることがわかろう
、これは、電界が内部導体の両側に於いて反対向きであ
る円対称ＥＱモード及びＨ（ｌモードと対称的である。 円対称モードとダイポールモードとのも２．１つの違い
は、縦方向に於いて１円対称モーｙＦｉ電痒成分または
磁界成分のいずれか一方のみを有しているのに対して、
ダイポールモードは、１界成分と磁界成分の両方を有し
ていることである。 高次のダイポールモード、すなわちｎが１より大きい場
合では、ダイポール界が繰りもされる値域がｎ個ある。 例えばｎ　＝　２の場合、爾１図の半円周で生じている
界が、それぞれ四分の１円筒で生じる。 ダイポールモードに於ける低減衰と低分赦の両立理由は
、前述した特ｉｆＦ第１０３６４３６号の明細書に記載
されている。更に、円対称ＥＱ及びＨｇモードとダイポ
ールモードとの間のそしてＥＨ。 モードとＨＥｎ−モードとの間の区別も同様にその明細
書に記載されている。 ＥＨｌまたは１−ＩＥ１ダイポールモードｔｌ−保持す
る導波管をつくるに当って、円筒導波′＃１０の内表面
が縦方向に抵抗性と誘導性の表面インピーダンスを有す
ることができるような条件に導く上述した式（５）の条
件ｔ−満足することによって問題を間単にすることがで
きる。しかし、もしそうであるならば、導波ｆｒｉ、横
方向に抵抗性と８１１１性の衣面イノビ−ダンスを有し
ていなければならない。かかる導波管の横断ｒｊＨｔ−
第２畠図に示する。そこでは。 ワイヤ１１のような沢山の鋼線が誘電体材料の円１［１
１３の周表面のすぐ下に均一に離されて配置されている
。５　ＧＨｚでダイポールモードを保持することがわか
？たある導波管では１円筒体１３は３１の直径で、−１
６本の１８！ｉＷＧ綱線が内周表面のまわりに均一に配
置されている。ａ電体は、例えば、ポリテン、４リスチ
レン、４ｔリエチレン。 ＰＴＦＥ等のプラスチック材料の内の１つでもよい。ワ
イヤの間隔が狭くなると導波管はカットオフ性ｉ有する
普通の円形導波管に近くな）、反対にワイヤ間隔を広く
すると、導波管は不拘−エネルギ！Ｉｆ分布及び不均一
放射のために損失の大きな２本導体の伝送線に近くなる
ので、内表面のまわりのワイヤに最適間隔があるであろ
うことは予想されよう、１８３ＷＧワイヤを持つ３α直
径導波管の場合％　１６本のワイヤは、５Ｇｔｌｚ付近
の周波数に対して蛾適数にいくらか近いと思われる。 しかし、１１４ｍストリップも同じように好ましいこと
がわかる。なぜならば、それらの相互キヤ／４シタンス
はより小さくできる。 第２１図に於いて、Ｍ間縦方向鋼線の外＠環が更に示さ
れ、それらの鋼線の内の１本に参照番号１４が付されて
いる。仁の鋼線外ｉｉｍは、導波管の内部に対して更に
遮蔽を与え、放射による損失を防ぐ助けとなっている。 ワイヤの外側環は、導波管の機能に対して本質的な意味
はなく、外＠壊のワイヤは、図示するように置くことも
でき、また、内側ワイヤの放射方向でなく内側ワイヤの
間の中間に置いてもよい。 従って、纂２１図の円筒状導体は、せまい鋼ストリップ
と替える仁ともできる。 本発明によるもう１つの塵弐の導波管の構造を第２ｂ図
に示す、そこに於いて、その内１つを１５で示している
沢山の縦方向鋼ストリップが誘電体用ｉ＠ｉ１６の内表
面のまわ凱に離間配置されている。誘電体材料は、前述
したプラスチック材料の内のいずれでもよい、この構造
に於いても同様に、かかる導波管の縦方向表面インピー
ダンスが抵抗性と誘導性の場合、横方向表面インピーダ
ンスは抵抗性と容量性である。 上述した如く、ダイポールモードに適した導波管の半分
をイメージライン配置によってしばしば−えることがで
きる。第４図には、半円筒４５が多数の碑電ストリップ
４６を担持しており、従って、第２ｂ図の導波管の半分
と等価である。細長い導体４７Ｆｉ、イメージラインと
して働き、図示するメイポール界を支持する電流を流す
。このイメージラインは、＠５ｂ図に関連して後に詳述
する。 第５箇は、ダイポールモードを保持するように示した空
胴である。横断面は、外側導体環のない第２暑図に示す
ものと同じである一０縦方向導体は点線で示し、前のよ
うに導体１１と称する。空胴は、／リチン円藺１８に導
体が埋込まれた円筒である０ｇ！胴の両端で金属板１７
及び１８がグイポールモ、−ドで伝搬する波を反射する
。この空胴は、〜 長さ４’−、７１ｏｓ、直径５ｅｓｓで、３ｉ５〜３．
１８０ＨＸの同波数でダイポールモードで共振した。 波の送射は、同軸線２０の端部でなされる。同軸線の内
部部材２１は空胴内に突出している。この方法で、導波
管の内表面に直角の電界成分が。 槙１図の底部かられかるように生じ、この方向の電界２
＞１メイ４−ルモードのために必要とされるものであり
、空胴は励振する。横方向共振に依存したモードが伝搬
しないようＫするため、そのような波をカットオフする
に十分空胴の直径は小さくなされている。 更に、同軸線２２が空胴内の信号を感知するように使用
される。この同軸線の検知プローブ２３は、励振プロー
ブ２１と直径方向に対向して置かれる。励振プローブの
ように、同軸線２２の中心導体は空胴内に少し突出して
いる。ダイポールモードを送射するもう１つの方法とし
て１位相が１８０ｆずれた入力信号を導体端２１及び２
３に供給して、導体端２１と２３の間のｇ！胴にわ九っ
て電界を生ぜしめてもよい、ダイ４−ルモードを送射す
るほかの方法は、必要とされることが４波管の直径又は
直径の一部にわたって電界を加えることであるので、画
業技術者には明らかであろう。 電界を加える代りに、磁界のループを導波管の特定表１
１ｉ−域のまわりＫつくってもよい、第３図に関連して
説明した送射装置が１図示する空胴の場合のように導波
管にも同様Ｋｌ！！用できる。 半径２．５３．５０Ｈ！の周波数でダイＩ−ルモードが
導波管を伝搬した時の縦方向表面インピーダンスｚＸ２
−−５−１４Ｘ　１０２（１＋Ｉ　）　、横方向表面イ
ンピーダンスＺ＃２　”　−２，２６Ｘ　１０’　（１
−ｊ　）の場合に於ける本発明による導波管で生じる減
衰と位相変化の計算値例を次に示す。この条件に於いて
、減衰は、約５　、５　Ｘ　１０−！ＩＮ＠ｐ＠ｒｓ／
ｍｅｔｅｒそして位相変化は約６２　ｒａｄｉ＠ｎｓ／
ｍ＠ｔ＠ｒ　　である。 従って、減衰は、普通の円対称波を導く同軸導波管で生
じる減衰の約１７３であることがわかる。 第５ａ図に於いて、！ｇｌ示する矩形導波管は、上方及
びＦ方の平行導電４Ｉ５０及び５１を有し、それらの導
電壁は導波管の矩形横断ｆ部分を越えて延びている。任
意に４択し得るこの延長部は、導波管の外の消失しそう
な（・ｖａｎｅｓｃｅｎｔ　）　　界を制限する働きを
し、高周波数で社伝搬周波数の波長の約半分延長すべき
である。左側と右側の壁５２及び５３は、５６で示すよ
うな誘電体材料によって互Ｋ１１１関されたストップ５
４及び５５のような沢山の細長い導電トリップでつくら
れている・図には軸買、ｙ％χが水平寸法すなわち導波
管の幅Ｗ及び−直寸法３すなわち導波管の深さと共に示
されている。更にインピーダンスｚ８及びｚｙが使用さ
れる方向も示しである。これら座標及び寸法は、上述式
の誘導に今使用する。 ＠５−図の矩形導波管が均質誘電体媒体（定数μ、ｇ）
を封入していると考える。 ｘｚ面にある導波管の対向壁がＸ方向及び２方向の両方
で完全に導電性であＣ１ｘｙｆｆｉ［ある壁が（内表面
を見て）値ｚｘ及びＺ、０４方性インピーダンスを呈す
ると仮定する。 ＋真方向の前進波で、伝搬係数ｒ＝（ａ＋Ｉβ）、対応
空間従属変数・−ｒｘ、ｚ方向の横方向伝播係数ｕｍ（
ａ−１ｂ）そしてｙ方向の横方向伝搬係数６１ｔ ■、各々時間従属変数・　　を有している場合、ｙ２（
＝−７２（ ７２Ｈ票　ｙ２Ｈ 但しｈ２　ｚ　ｙ２−１−　＠２ｐｍ−−（１２＋　ｙ
２　）　＠＠１１＠（６）その結果、軸方肉界成分は、 Ｅ８−〜ｅ−ｒｘｅ１“ｔ（・−１＋８．＠＋ＩすＣｏ
−Ｑ　＋　Ｃ，＠＋ｖｙ））％　、、、％、−、ｒｘ　
　、ｌ＃ｔ　　（、−ｕｚ　＋　６．、＋ｕｘ　）（、
−Ｑ　＋Ｃ，，＋ＶＶ）である。 導波管の３寸法に沿って最低次モード分布がある時、 Ｖ冨＋ｊ（ｎ／Ｉ）。 ｙ　ｗ＝　Ｑ及びｙ項Ｓの両方で、（＝０及びＥよ−０
であるので Ｃ，！−１及びＣｒｎ”＋１６ 更に、ｘｚ［ＩＫ完全導電表面を持つ対称構造の場合、
これらの条件で！　ｍ　ｗ／２の時ＥＸ冨Ｑ　　及びＥ
、−０１ 、、＋ｕｗ　ｗａ−１ｇ（ｉ　輻＊＋ｕｗ　票＋１［Ｘ
及びＨｘは＾０、＾□、８０、輻、Ｃ０及びＣｒｒｌ　
　によって表わされ、Ｈｙ及びＥｙは同じ定数によって
て書くことができる。 ｚツ０及びｚ　ｍ　＠　（内側から表面を見た時）での
×ｙ面に於ける表面インピーダンスｚｘ及びｚｙは、 ・・・・・・（７） −・・・・・（勾 で表わされる。 代わって、条件！　Ｗ　Ｗ　／　２でＥｘｗｘ　Ｑ、ｔ
、　−＝＝ｇ　。 を導くことなくｘ−０及び！　！　＠で表面インピーダ
ンスをよ）一般的に計算し、続いて値ｚｘとχ。 を等しくすると、 となる。 真方向の導波管の波インピーダンス、すなわちすると、 式（＠に於いて、員符号は、本発明に於いて要求される
ように、小さな値のｚ８　　と対応的に大きな値のｚｙ
　　を与え、しかし式（・）で正符号を用いると、反対
のことが明らかに可能である０両符号は、軸方向電流に
対して抵抗と誘導リアクタンスを与え、横方向電ＲＫ対
して抵抗と容量性リアクタンスを式（７）及び式（８）
Ｋ代入する時本発明のｌ１Ｅ２の特徴の式を与える。 そして奄しΔａｘ　（ａ２−　ｂ２−１２７％２）　テ
あ、６＆うｔｆ、唱 とな〕、Δが正の時、夷１１に遍延波を与える。 良に低損失のときａ　Ｉ　Ｗ　＠　ｂが成立する。 全部で６つの界成分があり、それらの分布が！イ４−ル
型形状にほぼ適していることがわかる。 ＠５―図の導波の動作を説明する丸めに、＠１図を参照
する。上述しえ如く、円形導波管が低次のダイポールモ
ードを保持する時、電界は、１つの直径全体にわたって
、例えば水平方向直径にわたって同じ方向にある・さて
円形導波管を、電界に平行な平らな部分を持つようＫＪ
１球状にするとすると、その平らになった部分は、導電
表面によって置きかえることができ、さすればその導波
管は、第５・図に示す形のものである導波管にな９、電
界は、ｓｓｂ図に示すものに近いものが得られる。 １１４−図に於いて、縦方向導体の２つの層５７及び５
８が、第５・図の単一層の代りに導波管の両側ＪＩＣ９
Ｎ用、されている。かかる配置は、導体に越えて拡がる
損失しやすい（ＳＶａ口・５ａｉｎｔ　）　界を減少す
る。 もし１１５−図の導波管の一直壁関距離が縮められえな
らば、波の振幅は増大する傾向にある。そしてこの距離
が零まで纏められた時、第６ｂ図の導波管が得られ、そ
の導波管は、２つの導電壁ｓＯ及び５１と、縦方向導体
の単一列５９とを備え、それら導体の縦方向軸は、導電
壁と直交する面内にある。 第６ｃ図に於いて、−直導波管壁６１の１つが導電＄１
！ｆｆ１Ｋつくられ、その表面が反射器を形威し、菖６
ｃ図の導波管を！１６・図の導波管の半分と等価なもの
Ｋしている。導体が誘電体ストリップ６０の上にのせら
れ、上方及び下方壁が導体の面を越えて延びている。 第５ｂ図に於いて、界は水平寸法に沿つ九真中に位置す
る一直面を中心に対称であり、この−直面を横切って電
界が表面に対して直角にあることがわかる。従って、連
続する金属板は、その金属板を越えて界を分布すること
なくその一直面内に置くことができる。そして、半ダイ
４−ルモードがその金属板の各側に弾丸れる。これは、
イメージライン技術として知られてお夛、第６Ｃ図の半
ダイーールモード導波管を展開するのに使用で自るＯ ＠６Ｃ図に示す型式の矩形導波管に於けるグイ？−ル毫
−ドの伝搬は次の観点から考えることができる。すなわ
ち、ダイポールモードは、横方向面に於ける界の広が９
を防止する金属壁内に閉じ込められ走時は、自由に伝搬
することができない・しかじ、導体を界の中に置いて導
波管の長さＫｆ９つて延びる妨害物を形成すると、その
導体は、横方向の界の崩壊を妨げ、反射が生じ入射界と
同様な２次損失し中すい（・ｖａｎ＠ｓｃ＠ｎｔ　）　
界をつくる・導体の表面で入射電界の接線成分が大きく
逆転する。２つの損失し中すい（＊ｖｓｎ＠ｓｏ＠ｎｔ
　）　界は一結合され走時、限定された空間内に入る半
ダイＩ−ル界であ夛、実際構成する。１横方向軸に沿っ
た界の広がりを少くす′る金属妨害物すなわち導体グリ
ッドの本質的特徴は、隣接界に呈する異方向性インピー
ダンス、すなわち！イ４−ルモードの特徴１件である。 ある電界は必ず妨害物を越えて拡がるが、これは減少し
た振幅で損失し中すい（・ｖａｎ＠ｓｃ＠ｎｔ　）もの
である。 第６Ｃ図の横断面を持ち且つ導波管の開口端を導電−で
塞いだ好ましい形の試験用空胴共振器を構成することが
できる。かかる導波管すなわち空胴は、縦方向導体によ
って形成される壁と向い合う壁を通って直角に１！Ａ出
し九プローブの使用によって〆イポールモードで励振す
ることができる。 本発＠による導波管の構造を第７図に示す。２個のチャ
ンネル断面を持つＰ、　Ｔ、　Ｆ、　ｔ、部材６２及び
６３が互に向い合って接合され、その結果でき九がツク
ス断面のもののまわりに金属箔が貼り付けられる。又は
、金属層を一ツクス断面のものの外側を覆って沈着する
こともできる。そして、その金属箔又は金属層を一ツク
ス断面の＠［６Ｂ及び６６で縦方向線Ｋｅつてエツチン
グ又は建りングして、必要な縦方向導体を作る。その導
体の内のいくつかを６）で示し九、ダイポール篭−ドの
送射の１つの方法をＩＫ７図に示す、そこで同軸線６８
−１ＩＸチャンネル部分６２を通って央出し、そＯ中心
導体６９が一ツタス部分内に延びるプローブを形成する
。同軸線の外側導体７１は、中央の縦方向導体７２に＠
続され、導波管の一方の端と平行罠なされている拳従っ
て、プローブ６９から電界線、ダイーール峰−ド奮励振
する九めに正しい方向にある。同様な装置を、第５　ｍ
　％　ｇ　４・図、第６Ｃ図に示すほかの導波管に！イ
ポールモードを送射するために使用でき、第６ｂ図に於
いては、単一層の導体の中央に固定し九デローノを一方
の方向を指すように同軸線の中心導体と共に使用し、同
軸線の外側導体に固定し九もう１つのプローブを反対の
方向に向ける。 第８図に示す本発明によるもう１つの導波管では、好ま
しくは銅又社アル電ニウムの金属チャンネル７４が使用
されている。細長い発泡ぼりスチレン部材７５が、チャ
ンネルの一部を満たし、単一導体７６を支持している。 グイボールモードの波が同軸−によって形成され九デａ
　−ｆ　７７によって送〈られる、同軸線の外側部材は
、金属チャンネルに接続され、中心導体は導波管内に突
出している。こＯ導波管轄、第６Ｃ図ＯもＯと同じ方法
で働くが、１本の導体だけしか有していない。 複数の導体を代シに使用し、その複数の導体を発泡／　
ＩＪスチレンの内部を九は外側例えばなめらかな表ｍＫ
取シつけてもよい、導体の支持は、誘電体スペーサ、又
は＠泡材料等によってなされてもよい、更に％４リスチ
レンは、導波管全体を満九しても、又社、＠８図ｃｔ９
！ｏ部分だけを代りに満すようにしてもよい。 ゾスチレン又は他の一電体材料で―置的には導波管の１
／４の直径の牛用筒管又は欅が、第７図又はＩｌ＠８図
のプローブを覆って導波管壁［１１１ｉＩ！して、その
縦軸が細長い導体と平行に４り付けられてもよい。この
管又は棒は、導波管に沿って数半波長の長さ取り付けら
れ、送射を助けるように電界を集中するように働く・ 導電表面間に単一構体がある円筒、矩形導波管の場合、
伝搬する波の波長に対する寸法を考えねばならない。 縦方向導体で作られ九２つの壁を持つ本発明による矩形
導波管の特性計算例を示す６３ＱＨ，０１ｍ波数で、導
波管の導電壁が３．４３離間され、蝋は４ｃｘ＠関され
た縦方向導体から作られ、縦方向インビーダｙｘＺ、＝
（１＋３　）５．１４ｘ１０２　　ｔ−ム、横方向イン
ピーダンスＺｙ”−（１−ｊ）１．８８Ｘ１０４　　オ
ームと仮定すると、減衰車は、約８．２Ｘ　１０−３　
Ｎ７ｍそして位相変換車は、６２　、８　ｒａｄｌｓｎ
ｓ　／　ｍ＠電ｏｒよｐわずかに大きいことがわかった
。 ある量の分散が、上述し良導波管で生じる。しかし、そ
れら導波管を縦方向導体と組み合わせると、導波管のほ
かを満している酵導体の誘電率よシ相対的に高い鍔電率
を持つ一電体材料で導体を別々に又は１群又は数群に囲
むことにより、分散４ｔｉｔ答さｉ′ることができる。 伝搬する波の周波数が増大すると、導体ｔａれる電流の
表皮鑵さが浅くなり、界の導体への浸透が少なくなる。 そあ結果、波の位相速度が周波数と共に増大し、分散が
生じる。しかし位相速度は、導体を覆う誘電体に貯えら
れるエネルギーにも依存してお）、これは周波数と共に
増大する。従って、本発明による導波管の縦方向導体を
囲む比験的高鱒電皐の層は、周波数が上昇すると導体か
らの界の後退を補償し、従って分散を減少する。この周
囲層の最適厚さと誘電率は、実験から容易に決定できる
。しかし、空気充満導波管で／　ＩＪテンが導体を櫃っ
ている場合、その厚さはｉイクロ波周波数での導体のも
のと同じ厚さが適している。 纂９図は、３０Ｈ工波帯での動作の丸めの本発明による
低分散導波管の１実施例を示す。アルｉ＝ウムチャンネ
ルｓｏｈ、開放側に対し直角の深さ２．２０ｍ１であり
、開放側に対して平行な嘱１．０３１である・約０．１
１直径の５本の鋼製導体８１．８２．８３がチャンネル
内に置かれ、導体は各々、ＰＴＦＥ層で８すれ、約０．
２１の外径を持つようにされている。導体８１と８２の
中心間距離と導体８２と８３の中心間距離とは、ＰＴＦ
Ｅ層が接触するほど近くあるようになっている。しかし
、そのＰＴＦ区層間の間隔は臨界的な亀のではない。 導体が位置する面は、チャンネル８０の閉端側から０．
６ｃｌＩの位置にある。第９図の装置Ｋｔｋいて、ＰＴ
ＦＥは、導波管の残プの部分を満している空気−電体や
＃電車に比べ約２．４０比誘電率を有している。 誘電体被覆はほかの形てもよい。例えｄ％４体８１．８
２．８３を、１本の導体を囲むＰＴＦＥと厚さで等しく
且つ全導体を包むに十分な幅の横断面を持つ単一のポリ
テンまたはＰＴＦＥの細長い部材で包むこともできる。 更に一般的に言うならば、誘電体被積層は、ダイＩ−ル
モードの波を導（本発明による導波管のどの表面を覆う
ようＫＷいて屯よく、例えば、中空円筒導波管の外側構
体Ｏ内表面、同軸導波管の内側部材の外表面オ九は外側
部材の内表面、又は、縦方向電流を流す矩形４波管の内
表面の内の１つ、等に置くことがて自る・ 本発明による様々な形の導波管及び様々な形の送射装置
を説明して来えが、零発＠紘それも例に限定されるもの
ではなく、例えば、どんな中空導波管でもｔ良Ｉイ一−
ルモードを保持するＩＩＩ！ｂ図に示す導波管は、壁の
給金孔や給金スリットのように１導波管にダイ４−ルモ
ードを送るに必要な界を与えるどのような送射装置とし
て本発明を実施するに使用することができる。

【図面の簡単な説明】

＠１図は、本発明による円筒導波管の内部の横方向に於
けるＥＨＩダイ４−ルモードの電磁界）々ターンを示す
図、１１ｊ４２・図及び第２ｂ図紘、本発明による円筒
導波管の様々な形を示す断面図ｓｍｓ図は、氷見ｆ！ｉ
４による共振空胴の縦断面図、第４図はイメージライン
を纏み合せ九本発明による別の導波管の断面図、第５−
図は、本発明による矩形導波管を示す図、第５ｂ図は、
第５ａ図の導波管の横方向電界を示す図、１７４６ｍ図
、第６ｂ図及び＠６ｃ図は、本発明による導波管の様々
な形を示す図、第７図は、本発明による別の矩形導波管
を示す図、ｗ４Ｂ図は、５つの壁の各々が全方向に導電
性である本発明による矩形導波管を示す図、そして第９
図は、本発明による低分散矩形導波管を示す図である。 １１．１４−・・導体、１３・・・−電体円筒、１５・
・・導体ストリップ、１６−・・誘電体円筒、１７．１
Ｂ・・・端部板、２０．２２・・・同軸線、２１．２３
・・・プローブ、４５・・・誘電体半円筒、４６・・・
導体ストリップ、４７・・・導体板、５０．５１・・・
導電壁、５２．５３・・・側壁、５４．５５・・・導電
ストリップ、５６・・・誘電体、５７％　５８．５９・
・・導体、６０・・・誘電体ストリップ、６２．６３・
・・チャンネル状ＰＴＦＥ部材、６４・・・金属層、６
７・・・導体ス）　ＩＪッデ、６８・・・同軸線、６９
・・・プローブ、７１・・・外側導体、７４・・・金属
チャンネル、７５・・・発泡？リスチレン、７６・・・
導体、７７・・・プローブ、８０・・・金属チヤンネル
、８１．８２．８３・・・導体。 ＩＪ４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　グイポールモードでの電磁波の伝搬を支える
   中空の細長い構体を具備してお９、その構体は、伝搬方
   向に細長く且つ互に離隔している複数の導体により部分
   的に境界を画定されており、そしてそれら導体＃ｉ−電
   体で囲まれているが、上記構体のほか、グイポールモー
   ドでの伝搬を支えることができる一切の構体は設けられ
   ていない、電磁波の伝書を支える装置。
2. （２）　　第１の導電表面を有する第１部材と、第２導
   電表面を有する第２部材と、該両導電表面の間に位置す
   少くとも１つの構体とを備え、前記両部材は、互に＃ｔ
   ぼ平行であり且つ誘電体で充され九空関によって離され
   てお゛す、前記構体は。 導かれる電磁波の方向の抵抗性と誘電性の縦方向インピ
   ーダンスと抵抗性と容量性の横方向インピーダンスとを
   有しており、ダイ４−ルモー「の電磁波が構体に沿って
   伝搬するようになされていることを特徴とする電磁波を
   導く装置。
3. （３）第１導電表面を持つ第１部材と１、第２導電表面
   を持つ＠２部材と、導電表面を持つ第３部材と、少くと
   も１つの導体とを備えておプ、前記第１及び第２部材は
   、互にほぼ平行にあシ且つ誘電体で満された空間によっ
   て離間されてシシ。 前記第５部材の導電表面は、前記空間をほぼ横切って拡
   がっており且つ第１及び第２導電表面と直交しており、
   更に前記導体はｌｒ紀空関内でｗ！、３部材の導電表面
   と対しており、導体の軸Ｆｉ該該第線部材導電面と平行
   にあることを特徴とするグイポールモードで電磁波を導
   く装着。