JPS60109301A - マイクロウエ−ブ結合器 - 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】 （イ）利用分野 本発明は、結合線装置に関し、特に本発明の原理に従っ
て構成され、特に改善された指向性および許容電力量を
有する指向性結合器を含む横軸ハイブリッドおよび結合
器に関する。本発明によれば、本装置は高い指向性およ
び低い電力消費を有することが望ましい。

（ロ）背景技術及びその問題点 米国特許第３．３５８，２４８号は、１対の絶縁された
内側の導体と中心作動周波数における四分の一波長に実
質的に相当する距離だけ内側の導体を隔てた共通の外側
の導体とを含む結合線装置の従来の形式を示している。

もし並列の送電線の中心部の導体を均一な誘電材料（空
気又は他の月利のいずれにせよ）中に埋設することがで
きるならば、伝播速度は等しくなろう。しかし、実際に
おいては、この状態は生じないで、米国特許第３，３５
８，２４８号に記載される装置においては、導体は均一
な誘電率を有する材料中に埋設されていない。例えば、
電線上の被覆は、典型的には２．７程度でよい比較的高
い誘電率を有する。テフロン製の支持ビードを使用した
従来の構造においては、このテフロンは２．０程度の誘
電率を有する。このような誘電率における不均一性は、
偶数調波モードに比較して奇数調波モードの伝播を低下
させる。また、電線は、偶数調波モードの場合よりも奇
数調波モードにおける方が電気的長さを大きくすること
ができる撚れを有する。更に、電線と周囲のテフロン間
の空隙が存在しようとする傾向がある。

これらの空隙は、場所に応じて、偶数調波モードの速度
に比較して奇数調波モード速度を増減し得る。

（ハ）　目　的 従って、本発明の一目的は、偶数調波および奇数調波の
両モードの伝播遅れが実質的に等しくなる改善された小
型の結合線装置の提供にある。

本発明の別の目的は、前述の目的九従って広い周波数範
囲にわたる高い指向性を特徴とする改善された結合器の
提供にある。

本発明の他の目的は、ＴＥＭ指向性を有する結合器また
は５　ｄＢ　のハイブリッドとして構成することができ
、かつ比較的高い許容電力量を特徴とする結合線装置の
提供にある。

本発明の更に他の目的は、製造が比較的容易でありかつ
安価である高い性能の小型な結合線装置の提供にある。

本発明の更に他の目的は、全ての空隙を充填することが
でき、これにより作動を改善すると共に装置内への湿気
の侵入を阻止するマイクロウェーブ結合器のための改善
された製造技術の提供にある。

本発明の他の目的は、更に改善された中心導体の冷却を
行なうように構成される改善されたマイクロウェーブ結
合線装置の提供にある。

に）発明の概要 本発明の上記およびその他の目的を達成するために、予
め定めた中心周波数の前後の周波数範囲にわたって作動
するマイクロウェーブ結合線装置が提供される。この装
置は、１つの外側の導体と、その少なくとも一方がこれ
に対して結合された絶縁材を有する第１と第２の内側の
導線とからなる。本装置の構成においては、これらの内
側の導体は、中心周波数における四分の一波長に実質的
に相当する距離であることが望ましいその間の絶縁材の
肉厚だけ分離され、かつ他の場所において更に大きな距
離だけ分離されている。外側の導体中には前記の第１と
第２の内側の導体を収容するための絶縁スリーブが配置
されている。上記の均一な伝播速度の問題を克服するた
め、２．９の誘電率、望ましくは２．６乃至６．５の範
囲内の誘電率を有することが望ましい比較的高い誘電率
の羽村の選択的な旧設が行なわれる。中心部の導体間お
よび対をなす中心部の導体と外側の導体間に配置される
ことが望ましいこの比較的高い誘電率の材料の付設は、
２．６乃至６．５の誘電率により生じる奇数調波モード
の遅れと等しくなるように偶数調波モードの速度の低下
を生じる。中心部の導体間および対をなす中心部導体と
外側の導体間に配置されることが望ましいこのような比
較的高い誘電率の材料の付設により、電線の被覆および
電線の撚れにより生じる奇数調波モードの遅れと等しく
なるように偶数調波モードの速度低下を生じるものであ
る。この付設された高い誘電率の材料は、触媒で硬化し
た液体の形態にお（・て提供され、内側の導体の周囲に
配置される絶縁スリーブと内側の導体自体との間の孔隙
を充填するように、本装置内に注入されることが望まし
い。更に、以下本文においてポツティング材料とも呼ば
れるこの注入された材料は空隙を充填することにより装
置内への湿気の浸入を阻止し、中心部の導体の冷却作用
を改善し、更にこれらの空隙が伝播速度以上の効果を排
除する。

本文においては、以下において更に詳細に説明する方形
状の形態および円形状の形態を含む基本的に２つの異な
る形状の実施例について記述する。

本発明の他の多くの目的、特徴および長所については、
図面に関して以下の詳細な記述を読めば明らかになるで
あろう。

（ホ）実　施　例 図面に関して、特にその第１図にお（・ては、本発明の
一実施例、即ち本文において約６．６５（０，２５イン
チ）の方形の外側寸法および約５．６４（０，２２２イ
ンチ）の内側寸法を有する外側の方形状の黄銅のチュー
ブ１０を用いる方形状形態を示す断面図が示されている
。この方形の黄銅チューブ１０内には、内側の導体を収
受するための貫通路を有するテフロン製のブロック即ち
スリーブ１２が配置される。この負銅部材１０は外側の
導体を規定する。

テフロン製のスリーブ１２内の中空の中央部に置かれた
通路内には、その関連する絶縁体１６を施した第１の導
体１４を含む内側の導体が設けられている。同様に、関
連する被覆即ち絶縁層２０を有する第２の内側の導体１
８がある。

第１図において示される実施例においては、内側の導体
を密閉してこれを相互に離間された位置関係に保持する
ため使用される薄い肉厚のマイラまたはポリエステル・
チューブ２２が設けられている。以下に述べる第３図の
実施例においては、このチューブ２２は使用されないこ
とが判る。

第１図の装置の構成においては、一旦内側の導体がこの
チューブ２２内に配置されると、組立て全体がテフロン
・ブロック１２内に挿入され、次の工程で孔隙、特にチ
ューブ２２とテフロン・ブロック間に存在する孔隙な充
填する。

第１図においては、本文に記載する他の実施例と同様、
内側の導体はＡＷＧ規格２０番の銅線でよい。各導線の
絶縁はテフロン／キャブタン型のものでよい。前述の如
く、チューブ２２は熱収縮可能なマイラでよい。充填材
料は、第１図において領域２４と２６を充填するものと
して示されている。領域２４は、チューブ２２とテフロ
ン・スリーブ１２間に充填される。領域２６は内側の導
体の周囲および内側の導体とチューブ２２間に充填され
る。この充填材料はＳｙｌｇｕａｒｄ　１７０　Ａ／　
Ｂでよい。この材料は、その誘電率が比較的高いため使
用される。これは、その硬化を生じる触媒が添加される
液体であるシリコン基剤である。液体の状態においては
、この材料は非常に粘度が高く、このため第１図に示さ
れる領域に注入される時全ての孔隙を充填し、これによ
り奇数調波モードおよび偶数調波モードの速度を等しく
しようとする。この材料はまた、特に２．０程度である
テフロン・スリーブ１２の誘電率と比較して２．９程度
の比較的高い誘電率を呈する。この比較的高い誘電率の
利料を使用することにより、偶数調波モードと奇数調波
モードの伝播速度間に等化状態を提供するように奇数調
波モード速度の低下が生じる。

これら孔隙における充填材料はまたどんな空隙をも充填
して、湿気の侵入を操作し、中央部の導線の冷却効果を
改善する。

第１図は全ての孔隙を充填して、奇数調波モードおよび
偶数調波モードの速度を等しくしようとする。この材料
はまた、特に２．０程度であるテフロン・スリーブ１２
の誘電率と比較して２．９程度の比較的高い誘電率を呈
する。望ましい誘電率の範囲は２．６乃至６．５である
が、使用される誘電率の範囲は絶縁スリーブおよびこれ
に結合される絶縁材の誘電率に依存する。この比較的高
い誘電率の材料を使用することにより、偶数調波モード
および奇数調波モードの伝播速度間の等化を生じるよう
に偶数調波モード速度の低下を生じる。奇数調波モード
の速度はキャブトン（Ｋａｐ　ｔ　ｏｎ）　絶縁材およ
びマイラの絶縁材により低下させられる。これら孔隙内
の充填はまた全ての空隙を充填して湿気の侵入を阻止し
、中央部導線の冷却効果を改善する一 前述の如く、第１図の実施例は方形状の形態である。第
２図には、テフロン・スリーブ１２ａが円筒形状である
円形前のものが示されている。

第２図の実施例においては、金属製の外側の導体１０は
第１図において用いられたチューブと同じものでよい。

しかし、テフロンは円筒状であり、外側の導体は方形状
であるため、上記の材料Ｓ）’Ｉｇｕａｒｄ　１７０　
Ａ／Ｂである材料ｌ】により充填された孔隙域がある。

第２図の構造の他の部分は、第１因に関して示し本文に
論述したものと実質的に同じものである。このため、第
２図の実施例においては、内側の導体１４．１８および
その上に絶縁材１６．２０が提供されている。また、第
２図の実施例においては、熱収縮可能なマイラ・チュー
ブ２２が設けられている。第２図の実施例における他の
唯一の相違点は、誘電性を補償する絶縁材料であるＳｙ
ｌｇｕａｒｄｌ　７０　Ａ／Ｂ　カチューブ２２とテフ
ロン・ブロック間の外側の領域に配置されていることだ
けである。第１図の実施例においては、この比較的高い
誘電率の材料は領域２４と２６において使用されていた
。

本発明の更に他の実施例は第３図に示されている。第３
図においては、第１図および第２図において前に説明さ
れたものと同じ部分を識別するため同じ照合番号が使用
される。第３図の実施例は、熱収縮可能なマイラ・チュ
ーブ２２を使用することなく構成されている。この場合
には、その関連する絶縁材を一緒に接合した内側の導体
は、テフロン・スリーブ１２ａの開口内に略々強制的妃
嵌合されている。このため、本実施例においては、テフ
ロン・スリーブにおける開放通路は、適当な締り嵌めと
なりかつこの内側の導体のテフロン・スリーブ内への締
り嵌めがその整合状態を維持するように小さく作られて
いる。テフロン・スリーブ内に一旦整合されると、比較
的高い誘電率の材料が内側の導体とテフロン・スリーブ
間、ならびに外側の導体１０と絶縁スリーブ１２ａ間の
孔隙域内に注入される。

別の実施例においては、外側の導体１０は同様な断面の
ものでよい。充填材料１１は円形の導線ｌＯと円形の絶
縁スリーブ１２ａ間のどんな小さな孔隙でも充填するこ
とになる。

第４図は、４対のターミナルＡ、Ｂ、ＣおよびＤが設け
られている結合装置において実施される如き本発明の導
線構造を示す長手方向の断面図である。これらターミナ
ル対が夫々の特有のインピーダンスで終端しても・ると
き、ひとつのターミナル対に供給されるエネルギーは、
無視できるエネルギーが最も遠いターミナル対へ伝達さ
れる間、最も近い２つのターミナル対の間を分割する。

このように、ターミナルＡに供給されるエネルギーは、
実際にはエネルギーがターミナル対りに伝達され無い間
、位相積分においてターミナル対ＢとＣの間を分割する
。導体１４は前に示したように信号ターミナルＡと信号
ターミナルＣを内部接続する。導体１８は前に示したよ
うに信号ターミナルＢと信号ターミナルＤを内部接続す
る。絶縁体の薄い層１６と２０は夫々導体１４と１８に
結合されている。

これらの絶縁された部分は、導体１４と１８が絶縁体の
厚さによって分離されるように中心周波数で四分の一波
長の間、ライン２１と接触している。

本発明の概念は改良された指向性と許容電力量を与える
。構成される装置は、例えば１５０ＭＨｚ乃至２ＧＨｚ
の帯域内のオクターブ帯域幅にわたる使用に適する。こ
の結合器は、２ＧＨｚを充分に超える周波数に対する狭
い帯域の使用に適している。このような装置は図に示す
ように、約６、３５　ｍ＋＋１（０２５インチ）の方形
状もしくは約６．６５ｍｍ（０，２５インチ）の円形状
の断面のいずれかにおいて使用可能である。

ハイブリッド即ち結合器として、本装置は、１．１以下
のＶＳＷＲ値、３０ｄＢより大きな絶縁性およびＩ　Ｇ
Ｈｚにおいて５００ワツトの電力定格を提供する。典型
的には、長さが約６０．４５ｍｍ（２６８インチ）の方
形状の断面のハイブリッドは、周波数範囲７５０乃至９
５０　ＭＨｚにわたって作動し、重さは約１４．８　ｇ
　（０，５オンス）以下である。

指向性を有する結合器として使用される時は、本装置は
比較的狭い帯域にわたって等しく良好な性能を呈する。

典型的には、方形状の断面で２０ｄＢの指向性を有し長
さが約３３ｍｍ（１，３０インチ）の結合器は、８８乃
至１０８ＭＨｚの周波数範囲にわたって作動し、重さは
約１４．８ｇ（０，５オンス）以下である。

本発明の装置の主な用途は、面接術を用いて積分ハイブ
リッドまたは指向性を有する結合器の性能を達成するこ
とが好都合である印刷回路作業にある。装置の外部は、
軟質ソルダーリングおよびエポキシ・ボンディングにお
いて作業が容易となるようにスズ・メッキが行なわれる
。

導線は組立て作業を簡素化するため裁断されトリミング
が施される。

本発明のオクターブ帯域中の形態においては、２．７０
±０．１５　ｄＢの中間帯域において四分の一波長の結
合（損失を除く）が提供される。更に、ろ、ｏ：ｏ、１
ｓａｎの中間帯域の結合（損失を除く）を用いて、３０
％以下の周波数帯域１１］に対する狭い帯域の形態のも
のが適用可能である。所定長さに裁断されたモジュール
が供給される。インチ（約２５．４ｍｍ＞単位の）・イ
ブリッド長は、ＧＨｚ単位の中心周波数により１．９７
を除すことにより決定される。

本文においては本発明の制限された実施例について記述
したが、当業者には、頭書の特許請求の範囲に規定され
る如き本発明の範囲内に該当するものとして他の多くの
実施例が考えられることは明らかであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は方形状の本発明の一実施例を示す断面図、第２
図は円形状の実施例を示す断面図、第３図は別の実施例
を示す断面図、および第４図は電線が指向性を有する結
合装置を形成するよう構成される方法を示す第１図の実
施例の長手方向の断面図である。 １０・・・チューブ、１２・・・スリーブ、１２ａ・・
・テフロン・スリーブ、１４・・・導体、１６・・・絶
縁材、１８・・・導体、２０・・・絶縁層、２２・・・
チューブ、２４．２６・・・領域。 特許出願人　セージ・ラボラトリーズ・（外５名）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 】、予め定めた中心周波数を含むある周波数範囲にわた
   って作動するマイクロウェーブ結合線装置において、 外側の導体を画成する装置と、 その少なくとも一方がこれに絶縁材を結合しかつその間
   の前記絶縁材の厚さにより分離された第１と第２の内側
   の導体と、 前記の外側の導体内に配置され、前記の第１と第２の内
   側の導体を収容するために適合される絶縁スリーブと、 特に前記絶縁スリーブの誘電率と比較して２６乃至６．
   ５の範凹内の比較的高い誘電率を有する絶縁羽村により
   前記絶縁スリーブと外側の導体間の孔隙を充填する装置
   とを設けろことを特徴とするマイクロウェーブ結合線装
   置。 ２、前記の第１と第２の内側の導体がそれぞれ１つの絶
   縁層を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載のマイクロウェーブ結合線装置。 ３、前記第１と第２の内側の導体が、その間の前記絶縁
   材により前記の中心周波数における四分の一波長に実質
   的に相当する距離だけ分離され、かつ他において更に大
   きな距離だけ分離さ　゛れることを特徴とする特許請求
   の範囲第２項記載のマイクロウェーブ結合線装置。 ４、前記絶縁スリーブがテフロン材料からなることを特
   徴とする特許請求の範囲第３項記載のマイクロウェーブ
   結合線装置。 ５、前記の外側導体が金属製のチュニプーであることを
   特徴とする特許請求の範囲第４項記載のマイクロウェー
   ブ結合線装置。 ６、前記絶縁スリーブと内側の導体間に該内側導体を包
   囲するように配置されたポリエステル・スリーブを更に
   設けることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のマ
   イクロウェーブ結合線装置。 ７、前記充填装置が、前記絶縁スリーブの誘電率よりも
   大きな２．９程度の誘電率を有することを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のマイクロウェーブ結合線装置
   。 ８、前記の内側の導体がそれぞれ銅製ワイヤを含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第７項記載のマイクロウェ
   ーブ結合線装置。 ９、前記絶縁スリーブが方形であることを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のマイクロウェーブ結合線装置
   。 １０、前記絶縁スリーブが′円形であることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載のマイクロウェーブ結合線
   装置。 １１、外側の導体を画成する装置と、 その少なくとも一方がこれに絶縁材を接合しかつその間
   の前記絶縁材の厚さにより分離された第１と第２の内側
   の導体と、 前記の外側の導体内に配置され、前記の第１と第２の内
   側の導体を収容するための絶縁スリーブと、 特に前記絶縁スリーブの誘電率と比較して２．６乃至６
   ．５の範囲内の比較的高い誘電率を有する絶縁材料によ
   り前記絶縁スリーブと外側の導体間の孔隙な充填する装
   置とを設けることを特徴とするマイクロウェーブ電送線
   装置。 １２、マイクロウェーブ結合線装置を構成す２）方法に
   おいて、 外側の導体を設け、 第１と第２の内側の導体を設け、その少なくとも一方が
   これに対して結合され、主として該絶縁材により画成さ
   れる内側と外側の導体間に分離を行なう絶縁材を有し、 前記の外側の導体内に配置され、前記第１と第２の内側
   の導体を収容するための絶縁スリーブを設け、 前記絶縁スリーブと外側の導体間の孔隙を２．６乃至６
   ．５の範囲内にある誘電率を有する絶縁材料により充填
   することからなることを特徴とする方法。