JPS588161B2 - チヨウジヤクカトウドウハカン - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はマイクロ波の伝送用線路として用いられる略矩
形断面を有する長尺可撓導波管に関し、その目的とする
処は、広周波帯域性、減衰特性、加工性に優れ、しかも
リジツドな矩形導波管との整合が簡単に行える導波管を
提供せんとするものである。

従来からマイクロ波の伝送用線路として用いられる導波
管としては、円形、矩形、楕円形等種々の断面形状を有
するものがあり、又これ等をドラム型の巻取器に巻取る
ようにしだ長尺可撓導波管が、工事の簡素化、接続点の
減少による信頼性の向上を目的として多用されるように
なってきた。

而して前記導波管中楕円形や楕円近似形の断面形状を有
するものは、比較的加工性が良好であると共に巻取機に
巻取った際の曲げ変形に対しても電圧定在波比（ＶＳＷ
Ｒ）特性がそれほど損われないが送受信機の入力端子お
よびアンテナ近辺の給電線側に矩形の導波管を用いるた
め、この矩形と前記の楕円形又は楕円近似形状の導波管
とのインピーダンス整合をとる場合のインピーダンス変
換比が大きくなり、広周波帯域性が損われる欠点があっ
た。

しかも基本モード帯域が狭く、高次モードが矩形に比し
て早く発生することから帯域が狭くなる不都合があり、
又第１図イおよびロで示す楕円形の導波管と矩形の導波
管との比較において、高次モードの発生周波数を一致さ
せた場合では、第２図で示すように矩形導波管の方が減
衰量の低い値をとることがわかる。

従って第２図よりわかる減衰特性や前述のインピーダン
ス整合の面では、矩形導波管の方が格段有利となるので
あるが、この矩形導波管の場合、矩形状態での波付が非
常に難かしく、しかも巻取り可能な長尺物にした場合の
曲げ変形に対し、その電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性が
著しく損われる等の問題点があった。

因みに従来の可撓矩形導波管ではリジツドな矩形導波管
との整合を計るため、波付ピツチを小さくし、且つ矩形
角部の面取り半径を極力小さくするようにしていたが、
この場合において波付ピッチを小さくした薄肉パイプを
成形するには内型としての心金が必要となり、しかもこ
の心金内挿方式によっても加工性並びに電気特性を兼備
した矩形形態が具体化されておらず、長尺化した際の精
度が確保できない難点があった。

本発明は、広周波数帯域性、減衰特性、加工性に優れ、
しかもリジツドな矩形導波管との整合が簡単に行える導
波管を提供せんとするもので、以下その構成を１実施例
として示した図面について説明する。

第３図および第４図において１は断面円形の薄肉管を波
付けし、該薄肉波付管を断面口形が略矩形となるよう成
形した長尺可撓導波管である。

而してこの導波管１はその管内波長をλｇ、波付ピッチ
をＰ、比例定数をＫ、該管１の波付前の外径をＤ、該管
１の内厚をｔとした場合の前記波付ピツチＰをλｇ／１
０＜Ｐ＜２Ｋ√Ｄ・ｔの範囲とし、且つ該管１の波の深
さをｈ、該管１の内側角部２の曲率半径をＲ、該管１の
矩軸側寸法をｂとした場合の前記曲率半径Ｒを、ｈ≦Ｒ
≦０．４６ｂの範囲とし、波付けした略矩形部３，４を
形成したものである。

一般に導波管における波付加工は縦突合溶接した薄肉管
に可撓性を与えるために行うが長尺のものを製作する場
合には外側からの力を加えるのみで波付加工できること
が好都合であり、このため薄肉管に内接するリング状の
治具を使用することが通常行なわれている。

この際管の内径を均一に加工するにはリング状治具の内
周で管の外周壁を単にその半径方向に押しつけて加工す
ることにより精度のよいものが得られるが、このような
方法で得られる波形形状に限界があることは、この種の
技術分野における実公昭４０−３５４０１号公報、特公
昭４６−３１４４９号公報などで述べられている通りで
あり、第４図において、加工の変形範囲ｄは波の深さｈ
に殆ど関係なく、ほゞ次式により表わせる。

（但し、Ｋは比例定数、Ｄは管の外径、ｔは管の肉厚）
尚Ｋは１〜１．５の値を取るがこの比例定数は前記各公
報の技術内容から容易に求め得る値であって管の材質に
より定まる。

従ってこのような状態で波付ピツチを小さくすると波付
管外径が縮小するのであり、このことは波形山部を加工
硬化させることになり、後で述べる成形を行った際の波
形山部の変形を少なくする効果を奏するが、この効果が
得られる波付ピツチの上限は前記特公昭４６−３１４４
９号公報で示唆されている通り、である。

又波付ピッチをあまり小さくすると波形深さも小さくな
り、曲げに対する電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性はかえ
って悪くなるので工事上および巻取器へ巻付ける等の取
扱上必要な曲げ半径を考慮に入れると波付ピツチの下限
は管内波長をλｇとしてλｇ／１０程度となる。

従って波付ピツチＰは にあることが波形山部に加工硬化を生じさせると同時に
曲げ特性も良好となる。

前記により波付ピツチＰは定ったが、このＰがにある断
面円形の 波付薄肉管を、入口形状が円形で出口形状が略矩形の金
型内に導入して成形する場合、成形前の波付薄肉管は前
記のように断面円形であるので理想的な矩形形状を得る
ことができず、前記第３図で示した管の内側角部２の曲
率半径Ｒを適正に定めなければならない。

このＲの値は電気的にはできるだけ小さい方がよいので
あるが、あまり小さくすると製造上において成形に要す
る力が大きくなり、しかも寸法精度が悪くなって導波管
として使用できなくなる。

従って該曲率半径Ｒの最小値は、波付ピツチＰを
範囲とした波 付け時にできる波形深さｈと等しい値になることが製造
可能な限度である。

このようにして曲率半径Ｒの最小値は定まるが、該曲率
半径Ｒの値が大きくなると、特性インピーダンスが大き
くなり矩形導波管と接続した際の電圧定在波比（ＶＳＷ
Ｒ）特性が第５図のように悪くなる。

このインピーダンスの違いを整合させるために変換器を
用いる必要があるが、この変換器として構造の簡単な４
分の１波長一段変換器が設計製作上の難易度において有
利である。

従って変換器を用いて整合をとる必要がある場合におい
ては、この変換器を用いることにより特性の安定なもの
が製作でき、安価となる。

ここで曲率半径Ｒの値を変えて４分の１波長一段変換器
で整合をとった際の比帯域と電圧定在波比（ＶＳＷＲ）
特性の関係は実験の結果から第６図、第７図に示すよう
になる。

また一般通信用マイクロ波給電用リジツド矩形導波管と
しては、比帯域２０％、他導波管との接続部での劣化量
が電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性の値において０．０２
以内程度に要求されている。

この条件と第６図、第７図に示す実測結果により曲率半
径の値を短軸側寸法ｂで割って得られる値の最大値は０
．４６となるから、この０．４６を前記短軸側寸法ｂに
乗ずれば曲率半径Ｒの最大値が定まり従って該曲率半径
Ｒはｈ≦Ｒ≦０．４６ｂの範囲に定め得ることになる。

次に具体的数値に基づく実施例について説明すると、６
ＧＨｚ用の長尺可撓導波管（銅製）において、λｇ÷６
４ｍｍ、Ｋ÷１．３、Ｄ＝４２ｍｍφｔ＝０．５ｍｍと
するとＰは６．４＜Ｐ＜１１．９の範囲となる。

ここでＰ＝８ｍｍとするとｈ＝２．５〜３．０となる。

又Ｒ／ｂ＝０．４６であるからｂ＝２０とした場合、Ｒ
＝９．２となり、２．５≦Ｒ≦９．２となる。

なおこのような略矩形形状の長尺可撓導波管と楕円導波
管との比帯域および電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の関係は
、第６図に示すように比帯域を２０％にとるとすると、
楕円導波管では１．０６５となり、略矩形導波管ではＲ
／ｂ＝０．４６で１．０２となる。

実際には波付けおよび成形による不整がこの値に加わる
ため最終的な電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性は更に悪く
なり、変換部で生ずる電圧反射量は極力小さくする必要
がある。

第７図でこの点を見ると電圧反射量１．０２とすると、
楕円形状では比帯域６％になり、略矩形のものではＲ／
ｂ＝０．４６で２０％となる。

上記のように本発明は縦突合溶接した薄肉管を波付けし
、略矩形に成形して長尺の可撓導波管を得る際、導波管
として必要な均一性を保つための波付けピツチＰを の範囲に設定して波付後の管径を波付前よりも小さくす
ると共に波形山部を加工硬化させ、又このようにして波
付けされた断面円形の管を入口が円形で出口が略矩形の
金型内で成形する場合において、導波管として必要な均
一性と良好な電気特性を保つために矩形内側角部の曲率
半径Ｒをｈ≦Ｒ≦０．４６ｂとしたから、次のような特
徴効果が得られる。

（１）リジツドな矩形導波管との整合のとり易い広帯域
の可撓導波管が簡単に得られる。

（２）楕円断面を有する導波管より減衰量の小さい導波
管が得られる。

（３）広帯域のものを得られるため製造装置の種類を楕
円形状のものよりも少なくできる。

（４）波付ピッチを波形山部も加工硬化できる値とした
から従来不可能とされていた上記効果をもつ略矩形断面
への成形が導波管としての精度を確保して具現できる。

（５）リジツドな矩形導波管との整合をとる変換器の構
造が簡単且つ安価にできる。

叙上の通り本発明は各種の特徴効果を有する断面略矩形
の長尺可撓導波管を提供し得た次第である。

【図面の簡単な説明】

第１図イ，ロは楕円導波管と矩形導波管の断面形状を示
す線図、第２図は同上の両導波管の減衰量比較図、第３
図は本発明導波管の矩形形状を示す断面図、第４図は同
上の波形形状を示す断面図、第５図は矩形内側角部の曲
率半径と電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性との関係を示す
図表、第６図は比帯域と電圧定在波比（ＶＳＷＲ）特性
との関係を示す図表、第７図は矩形内側角部の曲率半径
と比帯域との関係を示す図表である。 １・・・・・・導波管、２・・・・．・・内側角部、３
，４・・・・・・略矩形部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 縦突合溶接された断面円形の薄肉管を波付けし、且
   つ該薄肉波付管の断面口形を略矩形に成形すると共にそ
   の波形深さを周方向に略一定とした長尺可撓導波管であ
   って、該管の管内波長をλｇ、波付ピッチをＰ、比例定
   数をＫ（Ｋの値は１〜１．５）、該管の波付前の外径を
   Ｄ、該管の肉厚をｔとした場合の前記波付ピツチＰを、
   λｇ／１０＜Ｐ＜２Ｋ√Ｄｆ・ｔの範囲とし、且つ該管
   の前記波形深さをｈ、該管の内側角部の曲率半径をＲ、
   該管の短軸側寸法をｂとした場合の前記曲率半径Ｒをｈ
   ≦Ｒ≦０．４６ｂの範囲としたことを特徴とする略矩形
   断面を有する長尺可撓導波管。