JPS6216004Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案はマイクロ波帯の可変減衰器に用いるマ
イクロ波損失体に関し、特にインピーダンス整合
の良好なマイクロ波損失体に係るものである。

マイクロ波帯の通信装置等に於いては、いたる
ところで可変減衰器が必要である。例えば周波数
変換器に供給される局部発振信号電力の調整、或
いは装置やユニツトの出力レベルの規定値設定
等、極めて多くの場合についてその必要が生じる
ものである。その理由は、信号発生器の出力電力
の可変が難かしいことと、又多くの部分回路を縦
続接続するときは個々の部分の損失あるいは利得
のバラツキが集積されて、信号などのレベルを規
定値に設定するためにはその補償が必要とされる
からである。

上記のような可変減衰器としては、マイクロ波
領域で使用可能なものはその種類が非常に限定さ
れている。まず導波管径のものについて説明する
と、この形式の可変減衰器は、使用する周波数帯
域の最大値がそこに使用されている導波管口径か
ら決定される周波数範囲に限定されるという欠点
を有し、それにも増してサイズが非常に大きくな
るという重大な欠点をも有している。一方、サイ
ズの小型化は時代の要請であり、それに応じて同
軸線路、ストリツプライン線路等が多用される傾
向をみせている。従つて可変減衰器をこの種の伝
送線路に適合できるものが要求され、実際には後
に詳しく説明するような、軸方向に垂直な断面が
コの字形をしているマイクロ波損失体が多く使わ
れている。しかしこのマイクロ波損失体は、イン
ピーダンスの整合について若干の配慮はなされて
いるが充分ではなく、したがつて単一の素子によ
る使用周波数範囲が限定かれ、好ましいものでは
なかつた。

したがつて本考案は低い周波数から高い周波数
まで広いマイクロ波領域をカバーし、十分な減衰
量と良好なインピーダンス整合が得られる可変減
衰器のマイクロ波損失体を提供しようとするもの
である。

本考案によれば、相対する対向部分とこれら対
向部分を一方の側においてつなぐ側壁部分が、長
軸方向に垂直な面内において他方の側に開口する
コの字形をなして構成されるマイクロ波損失体に
おいて、前記対向部分における内側面の前記長軸
方向の両端部および前記開口している側の端部な
らびに前記側壁部分における内側面の前記長軸方
向の両端部が、いずれもテーパ状をなしているこ
とを特徴とするマイクロ波損失体が得られる。

以上のようにして構成されたマイクロ波損失体
は、従来のものに比べて使用周波数範囲が広く、
適当な損失体移動用駆動装置と組合わせることに
より、優れた可変減衰器を得ることができる。

次に図面を参照して詳細に説明する。

第１図は従来のマイクロ波損失体を斜めから見
た図である。上下に相対する対向部分１１と１２
はいずれも台形状の平板をなしており、両部分の
図の右側に１３で示された側壁部分は対向部分１
１および１２と一体となつてコの字状をなしてい
る。そしてこのマイクロ波損失体は、粉径が数ミ
クロンないし数十ミクロンのカーボニル鉄粉を樹
脂を用いて固めたものである。マイクロ波を伝播
するストリツプラインの中心導体（図示せず）
は、コの字形の凹部に図の左側の開口部から挿入
できるようになつている。これにより伝送線路の
内外導体間の媒質が伝送損失の大きいマイクロ波
損失体に満されることになり、伝播信号は大きな
減衰を受けるようになる。しかしこのような構造
のマイクロ波損失体は、対向部分１１と１２を図
示されているように台形にすることによりインピ
ーダンス整合を改良してあるが、このようにして
も先にも述べたようにインピーダンス整合が不充
分であり、使用周波数範囲が充分広くとれなかつ
た。たとえば或る資料によれば、第１図のような
形状で長さ約９cmのあるマイクロ波損失体におい
ては、インピーダンス不整合をあらわす電圧定在
波比（VSWR）は3.5ないし8.5GHzの範囲で1.5程
度の値を示し、その範囲外では非常に大きくなつ
て使用に堪えなかつた。なお図は損失体を一体と
してあらわしてあるが、実際には側壁部分の上下
方向の中央部で上下対称に２つに分割し、上方片
と下方片を別々に形成しこれらを接着材で貼り合
せて構成するのがふつうである。

第２図は本考案の一実施例の２分割方式の構成
を示した図であつて、Ａは正面図、Ｂは上面図、
Ｃは側面図、Ｄは２分割した下方片をとり出して
斜めに見た図である。以下これら４つの図を併せ
参照して説明する。このマイクロ波損失体の材質
は、従来のものと全く同様に粒径が数ミクロンな
いし数十ミクロンのカーボニル鉄粒を樹脂を用い
て固めたものである。しかしその形状は、相対す
る対向部分２１ならびに２２と側壁部分２３（上
下に分割されている）がコの字形をなしている点
では第１図の従来のものと基本的には同じである
が、上記３つの部分の内側面がその端部でいずれ
もテーパを有している点で従来のものと全く異つ
ている。すなわち対向部分２１と２２は長さ方向
の端部に基本テーパともいうべき合計４つのテー
パ面ａを有し、同じく開口部側には合計２つのテ
ーパ面ｂを有している。又側壁部分２３には長さ
方向の端部に合計２つのテーパ面ｃを有してい
る。但しテーパ面ｃはいずれも上下２つに分割し
た形になつているが、実質的には上下一体とみて
よい。本考案のマイクロ波損失体は以上のように
３種のテーパ面を有しており、これらのテーパ面
が特にコの字の内側に形成されていることが特徴
である。なお合計２つのｄ面はテーパを有しない
面である。

次に上記構成のマイクロ波損失体の減衰器とし
ての働きを説明する。本考案の損失体はストリツ
プライン形伝送線路と組み合せて可変減衰として
使用される。

第３図はこの本考案のマイクロ波損失体を使用
した可変減衰器の動作を説明するための図であ
り、Ａは減衰量が最小の状態を表わすときの断面
図、Ｂは減衰量が最大の状態を表わすときの断面
図である。図において３１は本考案のマイクロ波
損失体、３２はストリツプラインの中心導体、３
３はその外導体である。ストリツプライン形伝送
線路はその長さが少なくともマイクロ波損失体の
長さ以上である。

ストリツプライン形伝送線路はその特性インピ
ーダンスがその両側に接続される回路に適合する
ような値、一般的には50Ωになるように寸法が決
められてある。第３図Ａのように、ストリツプラ
インの中心導体３２がマイクロ波損失体３１から
離れている場合に於いては、伝送線路を伝播する
マイクロ波帯の信号は、そのほとんどの成分が中
心導体３２の近傍に集中するので、その電界はマ
イクロ波損失体３１までほとんど及ばず、従つて
信号はほとんど減衰しない、しかるに、第３図Ｂ
のように、ストリツプラインの中心導体３２がマ
イクロ波損失体３１のコの字の内側になるように
マイクロ波損失体を移動させると、伝送線路の内
外導体３２と３３の間の媒質が伝送損失の大きい
マイクロ波損失体３１により満たされることにな
り、伝播信号は大きな減衰を受けることになる。
この状態のとき最大の信号減衰量が得られる。す
なわち、マイクロ波損失体３１とストリツプライ
ン形伝送線路の位置関係を第３図Ａで示される状
態と第３図Ｂで示される状態の間で連続的に変え
ることにより、減衰量も最小値から最大値の間で
連続的に変化させることができる。

以上は従来のマイクロ波損失体においても全く
同じことが言えるが、次に本考案の特徴について
述べる。ストリツプライン形伝送線路はマイクロ
波損失体が存在しないときに規定の特性インピー
ダンスに適合するように設計されるが、マイクロ
波損失体が存在する場合に於いてはその特性イン
ピーダンスとは異なることになる。そこでこの差
異を補償するために設けたのが本考案のいくつか
の内側面のテーパである。これらテーパ面はマイ
クロ波損失体をストリツプラインに挿入したとき
に特性インピーダンスの急激な変化を防ぎ、それ
により信号のインピーダンス整合による反射を避
けるのに大きな効果がある。３種のテーパ面はイ
ンピーダンス整合上それぞれ独立の効果を呈する
というわけでなく相互干渉も若干あるが、その効
果はほぼ次のように分けるとができる。第２図及
び第３図ｄを参照して、軸方向のテーパ面ａは基
本的にマイクロ波損失体３１をストリツプライン
の媒質として挿入したときの特性インピーダンス
の低下に対応してインピーダンスを徐々に変える
ものであり、基本テーパ面とも呼ぶことができ
る。テーパ面ｂはマイクロ波損失体３１をストリ
ツプライン伝送線路に挿入していく途中でコの字
形の開口部付近がストリツプラインの中心導体３
２にかかる前後に於けるインピーダンス整合に寄
与している。テーパ面ｃは減衰量最大値の得られ
る付近に於いて中心導体とマイクロ波損失体がそ
の両端部で近づかないようにしている。このテー
パの働きで減衰量最大値が得られる領域でもイン
ピーダンス不整合による反射は小さい値に押える
ことができる。なおマイクロ波損失体３１の外側
面はストリツプラインの外導体３３の内側の形状
によつてきまるが、ふつうの場合は図示されてい
るように平面であることが好ましい場合が多い。

本考案のマイクロ波損失体は以上説明したよう
な形状により非常に小型であるにもかかわらず、
インピーダンスの不整合による反射が小さく、ま
た減衰量も大きな値が得られている。さらに詳し
く説明すれば、減衰量最小の状態から最大の状態
のすべての範囲に於いて不整合反射を小さい値に
押えているうえに、マイクロ波帯の広い周波数範
囲に於いてインピーダンス不整合による反射を小
さくしている。以上の効果を端的に示すために実
例によつて説明する。

第４図及び第５図は本考案のマイクロ波損失体
を用いた可変減衰器の、最大減衰量および電圧定
在波比（VSWR）をそれぞれ使用周波数に対して
画いた特性曲線をあらわした図である。マイクロ
波損失体は前述のものと同じようにカーボニル鉄
粉をエポキシ系材料で固めたものであり、長さは
約40mm、比誘電率は約30、比透磁率は約0.7、tan
δεは約８×10^-2、tanδμは約２のものを用い
た。図から分かるように、最大減衰量は4GHzで
16dB、6GHzで27dB、12GHzで50dB以上が得られ
ており、インピーダンスの不整合は電圧定在波比
VSWRで表わし4GHzから12.4GHzの周波数範囲で
最悪値は1.22また２〜4GHzの範囲で最悪値1.40と
なつている。最大減衰量の大きさは、ストリツプ
ラインの中心導体の断面の形状やマイクロ波損失
体の材質などの如何によつて変ることから、これ
を従来のものと比較することを差し置き、電圧定
在波比VSWRの値が従来のものと比較して非常に
改善されていることが分る。すなわち従来のもの
が3.5〜8.5GHzの範囲においてVSWRが1.4ないし
1.5を示すのに、本考案のものにおいては４〜
1.2GHzにおいて約1.2以下であり、極めて優れて
いることが分る。約1.4を限界値とするならば、
2GHzから13GHz以上までの広い使用可能周波数範
囲を得ることができる。

本考案は以上の如くサイズが非常に小型である
にもかかわらず大きな減衰量が確保できると同時
に、広い周波数にわたりインピーダンス整合の良
好なマイクロ波損失体を提供する。

尚、本考案はその精神を著しく変形し失なわな
い範囲で種々の変形が考えられる。実施例ではそ
の平面形は第２図に示したように長方形とした
が、第１図の従来例のような台形の平面形も可能
であり、これによりその特性は一層向上する。ま
たテーパ部の全体寸法に占める比率は要求される
性能によりさまざまに変化しうる。またテーパは
製作上の容易さやコスト等の点から直線とした
が、直線と限らず例えば余弦曲線の形のカーブで
も良く、あるいはテーパが一様でなく、途中で傾
斜度が変化しても良い。製作上は多少複雑になる
が、電気特性とくにインピーダンス整合がより良
好になる。またテーパ面と他のテーパ面が交差す
る個所およびテーパ面が終わり水平面と交わる個
所は稜線となるので、この稜線を鋭くならないよ
うに角を丸めるとインピーダンス整合の点で一層
好ましい結果が得られる。更に材質についていえ
ば、カーボニル鉄粉以外のものを用いてもいうま
でもない。ただこのときは使用周波数の領域はふ
つう変化する。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のマイクロ波損失体の斜視図、第
２図は本考案の一実施例の構成を示した図であつ
て、Ａは正面図、Ｂは上面図、Ｃは側面図、Ｄは
下方片の斜視図をそれぞれあらわしており、第３
図は本考案のマイクロ波損失体を用いた可変減衰
器の動作を説明するための図であり、Ａは減衰量
が最小の状態を、Ｂは減衰量が最大の状態をそれ
ぞれあらわしている断面図を示しており、第４図
および第５図は本考案のマイクロ波損失体を用い
た可変減衰器の減衰量および電圧定在波比をそれ
ぞれ使用周波数に対して画いた特性曲線をあらわ
した図である。 記号の説明：２１と２２は対向部分、２３は側
壁部分をあらわし、又ａ，ｂおよびｃはいずれも
テーパ面を示している。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 相対する対向部分とこれら対向部分を一方の側
   においてつなぐ側壁部分が、長軸方向に垂直な面
   内において他方の側に開口するコの字形をなして
   構成されるマイクロ波損失体において、前記対向
   部分における内側面の前記長軸方向の両端部およ
   び前記開口している側の端部ならびに前記側壁部
   分における内側面の前記長軸方向の両端部が、い
   ずれもテーパ状をなしていることを特徴とするマ
   イクロ波損失体。