JPS61248203A - 誘電体回転結合器 - Google Patents
誘電体回転結合器Info
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- JPS61248203A JPS61248203A JP8748385A JP8748385A JPS61248203A JP S61248203 A JPS61248203 A JP S61248203A JP 8748385 A JP8748385 A JP 8748385A JP 8748385 A JP8748385 A JP 8748385A JP S61248203 A JPS61248203 A JP S61248203A
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- Japan
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- dielectric
- line
- dielectric line
- rotating body
- electric power
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/06—Movable joints, e.g. rotating joints
- H01P1/062—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation
- H01P1/066—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation
- H01P1/068—Movable joints, e.g. rotating joints the relative movement being a rotation with an unlimited angle of rotation the energy being transmitted in at least one ring-shaped transmission line located around the axis of rotation, e.g. "around the mast" rotary joint
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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。
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、誘電体線路を利用した結合器にかかわり、
特に、回転体に対して電気信号を送信する場合、または
、回転体から出力される電気信号を受信する場合に有用
な誘電体回転結合器に関するものである。
特に、回転体に対して電気信号を送信する場合、または
、回転体から出力される電気信号を受信する場合に有用
な誘電体回転結合器に関するものである。
リング状に形成されている第１の誘電体線路を回転体に
設け、第２の誘電体線路を前記第１の誘電体線路と近接
して非回転体に配置し、前記回転体と非回転体との間で
無接触の状態で高帯域の信号の結合ができるようにした
誘電体回転結合器。
設け、第２の誘電体線路を前記第１の誘電体線路と近接
して非回転体に配置し、前記回転体と非回転体との間で
無接触の状態で高帯域の信号の結合ができるようにした
誘電体回転結合器。
誘電体線路で構成されている２木の伝送路を近接して配
置し、一方の誘電体線路ｉこ信号を供給すると、この誘
電体線路を伝播する信号エネルギーが他方の誘電体線路
に結合することが知られている（参照 電子通信学会
技術研究報告 マイクロ波ＶＯＬ１８．Ｎ０９３．１９
８１．７．２４．ＭＷ８１−３７）。
置し、一方の誘電体線路ｉこ信号を供給すると、この誘
電体線路を伝播する信号エネルギーが他方の誘電体線路
に結合することが知られている（参照 電子通信学会
技術研究報告 マイクロ波ＶＯＬ１８．Ｎ０９３．１９
８１．７．２４．ＭＷ８１−３７）。
以下、この点について詳述する。
第３図は誘電体（誘電率ε）で作られている線路の一例
を示したもので、断面が方形（ａ、ｂ）とされている誘
電体線路は自己の比誘電率εＩより低い比誘電率ε２を
もつ媒質（空気を含む）中におかれている。（媒質は２
種類以上の場合もある） この誘電体線路（以下、単に線路という）ｌの一端１ａ
より電力Ｐ１なるマイクロ波、またはミリ波（ＩＧＨｚ
〜数１００ＧＨｚ帯）の電磁波を入力すると、この電磁
波は線路ｌに閉じ込められてＺ軸方向に伝播し、端子ｌ
ｂ側より電力Ｐ２として取り出すことができる。
を示したもので、断面が方形（ａ、ｂ）とされている誘
電体線路は自己の比誘電率εＩより低い比誘電率ε２を
もつ媒質（空気を含む）中におかれている。（媒質は２
種類以上の場合もある） この誘電体線路（以下、単に線路という）ｌの一端１ａ
より電力Ｐ１なるマイクロ波、またはミリ波（ＩＧＨｚ
〜数１００ＧＨｚ帯）の電磁波を入力すると、この電磁
波は線路ｌに閉じ込められてＺ軸方向に伝播し、端子ｌ
ｂ側より電力Ｐ２として取り出すことができる。
この場合、誘電体で形成されている線路１が曲がってい
ても、電磁波は線路ｌにそって伝播する。
ても、電磁波は線路ｌにそって伝播する。
線路１内を伝播する電磁波のモードは入力した信号の周
波数と、線路１の、断面形状９寸法、および線路１の比
誘電率（ε１）を囲む媒質の比誘電率９２等によって異
なり、これらを適当な値に定めると線路１内を伝播する
電磁波の横モードを単一の伝播波形にすることができる
。
波数と、線路１の、断面形状９寸法、および線路１の比
誘電率（ε１）を囲む媒質の比誘電率９２等によって異
なり、これらを適当な値に定めると線路１内を伝播する
電磁波の横モードを単一の伝播波形にすることができる
。
また、その伝播波長は数ｃｍ〜０．１ｍｍのオーダに設
定できる。
定できる。
次に、かかる線路によって形成される結合器について説
明する。
明する。
第４図に示すように第１の線路１と間隔ｄなる距離をお
いて、誘電体からなる第２の線路２を平行に配置する。
いて、誘電体からなる第２の線路２を平行に配置する。
第１の線路１の一端１ａから入力された電力ＰＩ の電
磁波は、前述したようにＺ軸方向に伝播することになる
が、２＝２．の位置に第２の線路２が配置されていると
、この点から伝播されてきた電磁波（細線で示す）が第
２の線路２に結合され始める。この結合は後述するよう
伝播モードの変化に基づいており、第１の線路ｌ内を伝
播する電磁波が第２の線路２に徐々にしみ出す現象とみ
ることができる。第２の線路２に結合される電力Ｐ２は
ｚ＝ｚ２の点で最大となり、さらに、電磁波が進行する
と逆に第２の線路２から第１の線路１に結合され、ｚ＝
ｚ３の点で結合された電力Ｐ２の大部分が第１の線路１
に戻される。
磁波は、前述したようにＺ軸方向に伝播することになる
が、２＝２．の位置に第２の線路２が配置されていると
、この点から伝播されてきた電磁波（細線で示す）が第
２の線路２に結合され始める。この結合は後述するよう
伝播モードの変化に基づいており、第１の線路ｌ内を伝
播する電磁波が第２の線路２に徐々にしみ出す現象とみ
ることができる。第２の線路２に結合される電力Ｐ２は
ｚ＝ｚ２の点で最大となり、さらに、電磁波が進行する
と逆に第２の線路２から第１の線路１に結合され、ｚ＝
ｚ３の点で結合された電力Ｐ２の大部分が第１の線路１
に戻される。
Ｃ（７）とき１、Ｚ２−Ｚｌ ＝Ｚ３−Ｚ２ ＝ＬＯ
を誘電体線路の結合長と呼ぶ。
を誘電体線路の結合長と呼ぶ。
このような電磁波エネルギーの遷移は誘電体線路内を伝
播している偶モードの伝播波と奇モードの伝播波の位相
定数の差によって発生する。
播している偶モードの伝播波と奇モードの伝播波の位相
定数の差によって発生する。
例えば、第５図に示すように、第１の線路ｌと第２の線
路２を近接して１個の誘電体線路とすると、偶モード波
Ｓと奇モード波Ａの２つのモードが振動しながら進行し
ているものとみられる。
路２を近接して１個の誘電体線路とすると、偶モード波
Ｓと奇モード波Ａの２つのモードが振動しながら進行し
ているものとみられる。
このとき、偶モード波ＳのＺ軸方向の位相定数をβｚｓ
、奇モード波ＡのＺ軸方向の位相定数をβ２Ａとすると
、前記した結合長ＬＯは、ＬＯ＝− βｌｓ−β７八 で表わされる。
、奇モード波ＡのＺ軸方向の位相定数をβ２Ａとすると
、前記した結合長ＬＯは、ＬＯ＝− βｌｓ−β７八 で表わされる。
第１の線路１から第２の線路２に結合される電磁波エネ
ルギーが最大となるようにするためには、双方の重なり
部分が結合長ＬＯになるように設定すればよいが、急激
に第２の線路２を結合長り。
ルギーが最大となるようにするためには、双方の重なり
部分が結合長ＬＯになるように設定すればよいが、急激
に第２の線路２を結合長り。
で折り曲げたり、切断したりすると、この点で電磁波の
伝播モードが乱れ、良好な結合状態が得られない。
伝播モードが乱れ、良好な結合状態が得られない。
第６図に示すように、間隔ｄで平行に配量されている第
１．第２の線路１，２を２＝２．の点からＺ＝Ｚｌ の
点までとし、Ｚ＝Ｚ＋ から徐々に平行性がくずれるよ
うに配置すると、Ｚ＝Ｚ＋からあとは、位相定数β２Ｓ
、βｌへも変化することになる。すなわち位相定数βＩ
ｓ、β２Ａは距ｇｉＺの関数となる。
１．第２の線路１，２を２＝２．の点からＺ＝Ｚｌ の
点までとし、Ｚ＝Ｚ＋ から徐々に平行性がくずれるよ
うに配置すると、Ｚ＝Ｚ＋からあとは、位相定数β２Ｓ
、βｌへも変化することになる。すなわち位相定数βＩ
ｓ、β２Ａは距ｇｉＺの関数となる。
そのため、Ｚ＝ＺｏからＺ＝Ｚｌ までの結合長文に加
えて、Ｚ＝Ｚ＋から間隔ｄがかなり広くなるＺ＝２３
までの結合長文３を加えたものが実際の結合長りとなる
が、第１．第２の線路１．２の間隔が大きくなると結合
は急激に減少するので、せいぜいＺ＝Ｚ＋からＺ＝Ｚ２
までの結合長６文を前記Ｚ＝Ｚｌ までの結合長文に
加えればよく、この結合長６文は、 によって算出される。
えて、Ｚ＝Ｚ＋から間隔ｄがかなり広くなるＺ＝２３
までの結合長文３を加えたものが実際の結合長りとなる
が、第１．第２の線路１．２の間隔が大きくなると結合
は急激に減少するので、せいぜいＺ＝Ｚ＋からＺ＝Ｚ２
までの結合長６文を前記Ｚ＝Ｚｌ までの結合長文に
加えればよく、この結合長６文は、 によって算出される。
したがって、第６図の場合は実効結合長りはＬ＝１＋Δ
文となり、この実効結合長りが前記した結合長Ｌｏ と
一致したとき、最大の電力が第１の線路１から第２の線
路２へ結合される。
文となり、この実効結合長りが前記した結合長Ｌｏ と
一致したとき、最大の電力が第１の線路１から第２の線
路２へ結合される。
この発明は、かかる実効結合長を回転体と非回転体の間
に実現したもので、回転体に設けられているリング状の
第１の誘電体線路に近接して非回転体に第２の誘電体線
路を設け、結合方向性を利用して誘電体回転結合器の構
造を簡易化し、かつ、高帯域の信号を回転体にたいして
供給できるようにしたものである・ 〔問題点を解決するための手段〕 回転体に設けられているリング状の第１の誘電体線路に
近接して第２の誘電体線路を非回転体側に配置し、誘電
体回転結合器を構成する。
に実現したもので、回転体に設けられているリング状の
第１の誘電体線路に近接して非回転体に第２の誘電体線
路を設け、結合方向性を利用して誘電体回転結合器の構
造を簡易化し、かつ、高帯域の信号を回転体にたいして
供給できるようにしたものである・ 〔問題点を解決するための手段〕 回転体に設けられているリング状の第１の誘電体線路に
近接して第２の誘電体線路を非回転体側に配置し、誘電
体回転結合器を構成する。
リング状の第１の誘電体線路に設けられているアンテナ
から入力された電磁波はリング内を左右に分かれて進行
し、第２の誘電体線路に結合されるが、第２の誘電体線
路の両端を無反射終端とすると、第２の誘電体線路の一
端に設けられているアンテナによって結合された大部分
の電磁波を出力することができるようになる。
から入力された電磁波はリング内を左右に分かれて進行
し、第２の誘電体線路に結合されるが、第２の誘電体線
路の両端を無反射終端とすると、第２の誘電体線路の一
端に設けられているアンテナによって結合された大部分
の電磁波を出力することができるようになる。
第１図は元本出願人が提案した（特願昭５９−２１７３
７０号）誘電体回転結合器を改良したこの発明の実施例
を示す斜視図である。
７０号）誘電体回転結合器を改良したこの発明の実施例
を示す斜視図である。
この図で１０はリング状に形成されている回転体側の第
１の誘電体線路、２０は前記第１の誘電体線路１０と間
隔ｄを介して配置されている非回転体側の第２の誘電体
線路である。
１の誘電体線路、２０は前記第１の誘電体線路１０と間
隔ｄを介して配置されている非回転体側の第２の誘電体
線路である。
１１は前記第１の誘電体線路に植設されているアンテナ
、１２は回転体、例えばＶＴＲの回転ドラムに固定する
ための支持板、１３は図示しない回転ヘッド等の再生信
号を増幅、及び変調する電子回路（混成ＩＣ＠路）であ
る。
、１２は回転体、例えばＶＴＲの回転ドラムに固定する
ための支持板、１３は図示しない回転ヘッド等の再生信
号を増幅、及び変調する電子回路（混成ＩＣ＠路）であ
る。
２１は非回転体側に設けられている第２の誘電体線路２
０の一端に植設されているアンテナを示し、このアンテ
ナ２１の出力は復調器、増幅器等が設けられている電子
回路２２に整合した状態で供給される。２３Ａ、２３Ｂ
は無反射終端、２４は第２の誘電体線路２０に固定され
ている支持片で、この支持片２４の他端には調整ネジ２
５に噛み合う歯２４Ａが形成されている。
０の一端に植設されているアンテナを示し、このアンテ
ナ２１の出力は復調器、増幅器等が設けられている電子
回路２２に整合した状態で供給される。２３Ａ、２３Ｂ
は無反射終端、２４は第２の誘電体線路２０に固定され
ている支持片で、この支持片２４の他端には調整ネジ２
５に噛み合う歯２４Ａが形成されている。
このような誘電体回転結合器をＶＴＲの回転ドラムに適
用する場合は、回転ヘッドから得られた信号を例えば電
子回路１３においてマイクロ波（ミリ波）によって変調
し、アンテナ１１に供給すると、反時計方向１こ伝ばん
する電力Ｐ１の電磁波は前記した実効結合長りの範囲で
大部分が第２の誘電体線路２０に結合され、電力Ｐ３と
してアンテナ２１から取り出される。
用する場合は、回転ヘッドから得られた信号を例えば電
子回路１３においてマイクロ波（ミリ波）によって変調
し、アンテナ１１に供給すると、反時計方向１こ伝ばん
する電力Ｐ１の電磁波は前記した実効結合長りの範囲で
大部分が第２の誘電体線路２０に結合され、電力Ｐ３と
してアンテナ２１から取り出される。
又、時計方向に伝播する電力Ｐ２の電磁波は同様に実効
結合長りの範囲で第２の誘電体線路２０に結合されるが
、この場合は電力Ｐ４で示すように無反射終端２３Ａ側
え進行し、無反射終端２３Ａで吸収される。 なお、実
効結合長りの区間で結合されなかった一部の電磁波は第
１の誘電体線路１０内を１周して互いに干渉作用を引き
起し共振を生じることになるので、第１の誘電体線路１
０と第２の誘電体線路２０の結合はできる限り強くなる
ように構成することが好ましい。
結合長りの範囲で第２の誘電体線路２０に結合されるが
、この場合は電力Ｐ４で示すように無反射終端２３Ａ側
え進行し、無反射終端２３Ａで吸収される。 なお、実
効結合長りの区間で結合されなかった一部の電磁波は第
１の誘電体線路１０内を１周して互いに干渉作用を引き
起し共振を生じることになるので、第１の誘電体線路１
０と第２の誘電体線路２０の結合はできる限り強くなる
ように構成することが好ましい。
又、第１の誘電体線路ｌＯを構成する材料のＴａｎδを
誘電体損失が許容できる範囲で大きく設定し、共振Ｑ特
性を抑圧するようにしてもよい。共振Ｑ特性を抑圧する
ことは、結合周波数の帯域を広くする点からも効果的で
ある。
誘電体損失が許容できる範囲で大きく設定し、共振Ｑ特
性を抑圧するようにしてもよい。共振Ｑ特性を抑圧する
ことは、結合周波数の帯域を広くする点からも効果的で
ある。
非回転体から回転体へ電力を供給する場合は。
電子回路２２によってマイクロ波を変調した信号をアン
テナ２１に供給すれば前述した逆の経路たどり回転体側
のアンテナ１１に電力を供給することができる。無反射
終端２３Ａ、２３Ｂは反射の影響が少ないときは必ずし
も必要とするものではない。
テナ２１に供給すれば前述した逆の経路たどり回転体側
のアンテナ１１に電力を供給することができる。無反射
終端２３Ａ、２３Ｂは反射の影響が少ないときは必ずし
も必要とするものではない。
調整ネジ２５によって、第１、第２の訪電体線路間隔ｄ
を調整することによって実効結合長りを変化し、結合度
が最適になるように設定することができる。
を調整することによって実効結合長りを変化し、結合度
が最適になるように設定することができる。
この実施例の場合は、誘電体線路の誘電率を１０（例え
ばアルミナ）とし、搬送周波数を２０ＧＨｚ、線路の幅
を２ ｍ ｍ 、第１、第２の線路間隔を約０．４ｍｍ
程度に選ぶと、実効結合長りは約２０ｍｍとなり磁気記
録再生装置のロータリトランスに代えて充分使用するこ
とができるようになる。
ばアルミナ）とし、搬送周波数を２０ＧＨｚ、線路の幅
を２ ｍ ｍ 、第１、第２の線路間隔を約０．４ｍｍ
程度に選ぶと、実効結合長りは約２０ｍｍとなり磁気記
録再生装置のロータリトランスに代えて充分使用するこ
とができるようになる。
第２図は、この発明の他の実施例を示す誘電体回転結合
器で、前記した第１図と同様に回転体側にはリング状の
第１の誘電体線路１０Ａ、ＩＯＢが２段に構成されてお
り、又、非回転体側には間隔ｄ、、ｄ２ を介して第２
の誘電体線路２０Ａ、２０Ｂが設けられている。そのた
め、この実施例の場合は２系統の信号が回転体に対して
送信（又は受信）することができ、２ヘッド番ヘリカル
スキャン方式の回転ヘッドにビデオ信号を供給するとき
に有用である。上下の誘電体回転結合器はクロストーク
を少なくするために、少なくとも線路幅より大きな間隔
をとることが好ましいが、シールド板を中間に介在して
クロストークをなくするようにしてもよい。 なお、第
２の誘電体線路は直線に限ことなく曲線状にすることも
できる。
器で、前記した第１図と同様に回転体側にはリング状の
第１の誘電体線路１０Ａ、ＩＯＢが２段に構成されてお
り、又、非回転体側には間隔ｄ、、ｄ２ を介して第２
の誘電体線路２０Ａ、２０Ｂが設けられている。そのた
め、この実施例の場合は２系統の信号が回転体に対して
送信（又は受信）することができ、２ヘッド番ヘリカル
スキャン方式の回転ヘッドにビデオ信号を供給するとき
に有用である。上下の誘電体回転結合器はクロストーク
を少なくするために、少なくとも線路幅より大きな間隔
をとることが好ましいが、シールド板を中間に介在して
クロストークをなくするようにしてもよい。 なお、第
２の誘電体線路は直線に限ことなく曲線状にすることも
できる。
又、この発明の誘電体回転結合器は回転ヘッドに限らず
、例えば、レーダーの回転アンテナ等にも使用すること
ができる。
、例えば、レーダーの回転アンテナ等にも使用すること
ができる。
以上説明したように、この発明の誘電体回転結合器は回
転体側にリング状の第１の誘電体線路を設け、非回転体
側に間隙を介して第２の誘電体線路を配置しているので
、回転体に対して無接触の状態で信号の送受を行う誘電
体回転結合器をきわめて簡単に構成することができ、誘
電体線路の加工が容易になるという効果がある。さらに
、この発明の誘電体回転結合器は高い周波数の信号を高
帯域で結合することができるので、周波数多重、および
周波数分割等の伝送技術によって高帯域、かつ多チャン
ネルの信号を回転体に対して送受することができるとい
う効果がある。
転体側にリング状の第１の誘電体線路を設け、非回転体
側に間隙を介して第２の誘電体線路を配置しているので
、回転体に対して無接触の状態で信号の送受を行う誘電
体回転結合器をきわめて簡単に構成することができ、誘
電体線路の加工が容易になるという効果がある。さらに
、この発明の誘電体回転結合器は高い周波数の信号を高
帯域で結合することができるので、周波数多重、および
周波数分割等の伝送技術によって高帯域、かつ多チャン
ネルの信号を回転体に対して送受することができるとい
う効果がある。
第１図はこの発明の誘電体回転結合器の一実施例を示す
斜視図、第２図はこの発明の他の実施例を示す斜視図、
第３図は誘電体線路の一例を示す斜視図、第４図は伝播
波形の説明図、第５図は遇モード波の伝播波形と奇モー
ド波の伝播波形の説明図、第６図は実効結合長の説明図
である。 図中、１０は誘電体からなる第１の誘電体線路、１１は
アンテナ、１２は支持板、１３は電子回路、２０は回転
側に設けられている誘電体からなる第２の誘電体線路、
２１はアンテナ、２２は電子回路、２３Ａ、２３Ｂは無
反射終端、２４は支持片、２５は調整ネジを示す。 ｂ’ｌ−一−二二ｊ 第１図 第３図
斜視図、第２図はこの発明の他の実施例を示す斜視図、
第３図は誘電体線路の一例を示す斜視図、第４図は伝播
波形の説明図、第５図は遇モード波の伝播波形と奇モー
ド波の伝播波形の説明図、第６図は実効結合長の説明図
である。 図中、１０は誘電体からなる第１の誘電体線路、１１は
アンテナ、１２は支持板、１３は電子回路、２０は回転
側に設けられている誘電体からなる第２の誘電体線路、
２１はアンテナ、２２は電子回路、２３Ａ、２３Ｂは無
反射終端、２４は支持片、２５は調整ネジを示す。 ｂ’ｌ−一−二二ｊ 第１図 第３図
Claims (3)
- （１）回転体に設けられている第１の誘電体線路と、非
回転体に設けられている第２の誘電体線路を、所定の間
隙で近接した位置に配置し、前記第１の誘電体線路がリ
ング状の誘電体線路とされていることを特徴とする誘電
体回転結合器。 - （２）回転体が磁気記録再生装置の回転ドラムとされて
いることを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の
誘電体回転結合器。 - （３）第１、第２、の誘電体線路がそれぞれ回転軸方向
に多段に配置されていることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項記載の誘電体回転結合器。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748385A JPS61248203A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 誘電体回転結合器 |
| CA000493187A CA1241075A (en) | 1984-10-18 | 1985-10-17 | Dielectric rotary coupler |
| US06/788,726 US4692721A (en) | 1984-10-18 | 1985-10-17 | Dielectric rotary coupler |
| DE8585113243T DE3581582D1 (de) | 1984-10-18 | 1985-10-18 | Dielektrische drehkopplung. |
| AT85113243T ATE60690T1 (de) | 1984-10-18 | 1985-10-18 | Dielektrische drehkopplung. |
| EP85113243A EP0179413B1 (en) | 1984-10-18 | 1985-10-18 | Dielectric rotary coupler |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8748385A JPS61248203A (ja) | 1985-04-25 | 1985-04-25 | 誘電体回転結合器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61248203A true JPS61248203A (ja) | 1986-11-05 |
Family
ID=13916188
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8748385A Pending JPS61248203A (ja) | 1984-10-18 | 1985-04-25 | 誘電体回転結合器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61248203A (ja) |
-
1985
- 1985-04-25 JP JP8748385A patent/JPS61248203A/ja active Pending
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