JPWO2019203170A1 - Directional coupler and microwave heating device with it - Google Patents
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Abstract
方向性結合器は開口部と結合線路とを備える。開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第1長孔と第2長孔とを有する。結合線路は、第1伝送線路と第2伝送線路とを備える。第1伝送線路は第1交差線部を有する。第1交差線部は、平面視において管軸の一端から第1長孔と第2長孔とが交差する開口交差部を通り、管軸に直交する垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第1長孔と交差する。第2伝送線路は第2交差線部を有する。第2交差線部は、平面視において管軸の他端から上記垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第2長孔と交差する。第1伝送線路と第2伝送線路とは、平面視で開口部の領域から外れた位置で互いに接続される。The directional coupler comprises an opening and a coupling line. The opening has a first elongated hole and a second elongated hole that intersect each other and are arranged at positions that do not intersect the tube axis of the waveguide in a plan view. The coupling line includes a first transmission line and a second transmission line. The first transmission line has a first crossing line portion. The first crossing line passes through the opening crossing where the first and second long holes intersect from one end of the pipe axis in a plan view, and extends away from the pipe axis as it approaches the perpendicular line orthogonal to the pipe axis. It exists and intersects the first elongated hole at a position farther from the pipe axis than the opening intersection. The second transmission line has a second crossing line portion. The second crossing line extends away from the pipe axis as it approaches the vertical line from the other end of the pipe shaft in a plan view, and intersects the second elongated hole at a position farther from the pipe shaft than the opening intersection. .. The first transmission line and the second transmission line are connected to each other at a position outside the region of the opening in a plan view.
Description
本開示は、導波管を伝搬するマイクロ波の電力レベルを検出する方向性結合器およびそれを備えたマイクロ波加熱装置に関する。 The present disclosure relates to a directional coupler for detecting the power level of microwaves propagating in a waveguide and a microwave heating device including the directional coupler.
導波管を伝搬するマイクロ波の電力レベルを検出する装置として、方向性結合器が知られている。方向性結合器は、導波管を伝搬する進行波と反射波とを分離して、それぞれを検出する。 A directional coupler is known as a device for detecting the power level of microwaves propagating in a waveguide. The directional coupler separates the traveling wave and the reflected wave propagating in the waveguide and detects each of them.
従来の方向性結合器として、例えば、特許文献1に記載の方向性結合器が知られている。特許文献1の方向性結合器は、導波管の壁面に配置された開口部と、導波管の外側に配置された結合線路とを備える。開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置され、円偏波のマイクロ波を放射するように形成される。結合線路は、平面視において開口部を横切る第1伝送線路および第2伝送線路を備える。第1伝送線路と第2伝送線路とは、開口部の中央部を挟んで対向するように配置され、開口部の鉛直上方の領域から外れた位置で互いに接続される。
As a conventional directional coupler, for example, the directional coupler described in
特許文献1の方向性結合器によれば、開口部から放射される円偏波の進行波の回転方向が円偏波の反射波のそれと逆になる。このような円偏波のマイクロ波の回転方向の違いを利用して、進行波と反射波とを分離してそれぞれを検出することができる。
According to the directional coupler of
しかしながら、上記従来の方向性結合器では、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出するという観点において、未だ改善の余地がある。 However, in the above-mentioned conventional directional coupler, there is still room for improvement from the viewpoint of detecting the traveling wave and the reflected wave by separating them with higher accuracy.
従って、本開示は、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる方向性結合器およびそれを備えたマイクロ波加熱装置を提供することを目的とする。 Therefore, it is an object of the present disclosure to provide a directional coupler capable of more accurately separating and detecting a traveling wave and a reflected wave, and a microwave heating device including the directional coupler.
本開示の一態様の方向性結合器は、導波管の壁面に配置された開口部と、導波管の外側に配置された結合線路とを備え、導波管を伝搬する進行波と反射波とを分離して検出する。 The directional coupler of one aspect of the present disclosure comprises an opening located on the wall surface of the waveguide and a coupling line located outside the waveguide, with traveling waves and reflections propagating through the waveguide. Detects separately from the wave.
開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第1長孔と第2長孔とを有する。結合線路は、第1伝送線路と第2伝送線路とを備える。 The opening has a first elongated hole and a second elongated hole that intersect each other and are arranged at positions that do not intersect the tube axis of the waveguide in a plan view. The coupling line includes a first transmission line and a second transmission line.
第1伝送線路は第1交差線部を有する。第1交差線部は、平面視において管軸の一端から第1長孔と第2長孔とが交差する開口交差部を通り、管軸に直交する垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第1長孔と交差する。 The first transmission line has a first crossing line portion. The first crossing line passes through the opening crossing where the first and second long holes intersect from one end of the pipe axis in a plan view, and extends away from the pipe axis as it approaches the perpendicular line orthogonal to the pipe axis. It exists and intersects the first elongated hole at a position farther from the pipe axis than the opening intersection.
第2伝送線路は第2交差線部を有する。第2交差線部は、平面視において管軸の他端から上記垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第2長孔と交差する。 The second transmission line has a second crossing line portion. The second crossing line extends away from the pipe axis as it approaches the vertical line from the other end of the pipe shaft in a plan view, and intersects the second elongated hole at a position farther from the pipe shaft than the opening intersection. ..
第1伝送線路の一端は、平面視で開口部の領域から外れた位置で第2伝送線路の一端に接続される。 One end of the first transmission line is connected to one end of the second transmission line at a position outside the region of the opening in a plan view.
本態様の方向性結合器によれば、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。 According to the directional coupler of this embodiment, the traveling wave and the reflected wave can be separated and detected with higher accuracy.
本発明者らは、進行波と反射波とをより精度良く分離して検出するために鋭意検討した結果、以下の知見を得た。 The present inventors have obtained the following findings as a result of diligent studies in order to separate and detect the traveling wave and the reflected wave with higher accuracy.
従来の方向性結合器において、結合線路は、平面視で管軸に平行な複数の線路と、平面視で管軸に垂直な複数の線路とを一本の線路として直角に連結することで構成される。この構成により、導波管に接続された負荷のインピーダンスの影響を緩和して、進行波と反射波とを精度よく分離することができる。 In the conventional directional coupler, the coupling line is composed of a plurality of lines parallel to the tube axis in a plan view and a plurality of lines perpendicular to the tube axis in a plan view connected at right angles as one line. Will be done. With this configuration, the influence of the impedance of the load connected to the waveguide can be mitigated, and the traveling wave and the reflected wave can be separated accurately.
本発明者らは、結合線路が直角(または鋭角)に屈曲する箇所において、磁界が集中して、結合線路内の電流(マイクロ波)の流れが阻害され、進行波と反射波との分離度に影響することを知見した。本発明者らは、従来の方向性結合器では結合線路が直角に屈曲する箇所が多く、それらが進行波と反射波との分離度に大きく影響することを知見した。本発明者らは、結合線路が屈曲する箇所を、磁界から受ける影響が強くなる開口部の鉛直方向の領域から遠ざけることで、結合線路内の電流の流れが阻害されるのを抑制することを知見した。 The present inventors concentrate the magnetic field at a position where the coupled line bends at a right angle (or an acute angle), obstruct the flow of the current (microwave) in the coupled line, and separate the traveling wave from the reflected wave. It was found that it affects. The present inventors have found that in the conventional directional coupler, there are many places where the coupling line bends at a right angle, and these have a great influence on the degree of separation between the traveling wave and the reflected wave. The present inventors have stated that by keeping the bent portion of the coupling line away from the vertical region of the opening that is strongly affected by the magnetic field, it is possible to suppress the obstruction of the current flow in the coupling line. I found out.
これらの知見に基づき、本発明者らは以下の発明を見出した。本発明者らは、これらの発明により、従来の方向性結合器に比べて、方向性(進行波と反射波との分離度)が5dB以上(約3倍以上)向上することを確認した。 Based on these findings, the present inventors have found the following inventions. The present inventors have confirmed that these inventions improve the directional (separation degree between the traveling wave and the reflected wave) by 5 dB or more (about 3 times or more) as compared with the conventional directional coupler.
本開示の第1の態様の方向性結合器は、導波管の壁面に配置された開口部と、導波管の外側に配置された結合線路とを備え、導波管を伝搬する進行波と反射波とを分離して検出する。 The directional coupler of the first aspect of the present disclosure includes an opening arranged on the wall surface of the waveguide and a coupling line arranged outside the waveguide, and a traveling wave propagating in the waveguide. And the reflected wave are detected separately.
開口部は、平面視において導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第1長孔と第2長孔とを有する。結合線路は、第1伝送線路と第2伝送線路とを備える。 The opening has a first elongated hole and a second elongated hole that intersect each other and are arranged at positions that do not intersect the tube axis of the waveguide in a plan view. The coupling line includes a first transmission line and a second transmission line.
第1伝送線路は第1交差線部を有する。第1交差線部は、平面視において管軸の一端から第1長孔と第2長孔とが交差する開口交差部を通り、管軸に直交する垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第1長孔と交差する。 The first transmission line has a first crossing line portion. The first crossing line passes through the opening crossing where the first and second long holes intersect from one end of the pipe axis in a plan view, and extends away from the pipe axis as it approaches the perpendicular line orthogonal to the pipe axis. It exists and intersects the first elongated hole at a position farther from the pipe axis than the opening intersection.
第2伝送線路は第2交差線部を有する。第2交差線部は、平面視において管軸の他端から上記垂線に近づくにつれて管軸から離れるように延在し、開口交差部よりも管軸から離れた位置で第2長孔と交差する。 The second transmission line has a second crossing line portion. The second crossing line extends away from the pipe axis as it approaches the vertical line from the other end of the pipe shaft in a plan view, and intersects the second elongated hole at a position farther from the pipe shaft than the opening intersection. ..
第1伝送線路の一端は、平面視で開口部の領域から外れた位置で第2伝送線路の一端に接続される。 One end of the first transmission line is connected to one end of the second transmission line at a position outside the region of the opening in a plan view.
本開示の第2の態様の方向性結合器において、第1の態様に加えて、第1伝送線路と第2伝送線路とが、平面視において開口部に外接する矩形領域の外で、かつ、矩形領域よりも管軸から離れた位置で互いに接続される。 In the directional coupler of the second aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the first transmission line and the second transmission line are outside the rectangular region circumscribing the opening in a plan view, and They are connected to each other at a position farther from the tube axis than the rectangular area.
本開示の第3の態様の方向性結合器において、第1の態様に加えて、第1交差線部または第2交差線部の少なくとも一方が、平面視において対応する第1長孔または第2長孔に開口交差部よりも開口先端部に近い位置で交差する。 In the directional coupler of the third aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, at least one of the first crossing line portion and the second crossing line portion corresponds to the corresponding first elongated hole or the second in plan view. The long hole intersects the opening at a position closer to the tip of the opening than the intersection.
本開示の第4の態様の方向性結合器において、第1の態様に加えて、第1交差線部または第2交差線部の少なくとも一方が、平面視において対応する第1長孔または第2長孔に直交する。 In the directional coupler of the fourth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, at least one of the first crossing line portion and the second crossing line portion corresponds to the corresponding first elongated hole or the second in plan view. Orthogonal to the long hole.
本開示の第5の態様の方向性結合器において、第1の態様に加えて、結合線路が、第1交差線部と第2交差線部とを含む複数の直線部を有する。複数の直線部のうちの互いに隣接する二つの直線部が鈍角を成すように接続される。 In the directional coupler of the fifth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the coupling line has a plurality of straight sections including a first crossing line portion and a second crossing line portion. Two straight portions adjacent to each other among the plurality of straight portions are connected so as to form an obtuse angle.
本開示の第6の態様の方向性結合器において、第5の態様に加えて、複数の直線部が、第1交差線部の他端と第1出力部とを接続する直線部と、第2交差線部と第2出力部とを接続する直線部とを含む。 In the directional coupler of the sixth aspect of the present disclosure, in addition to the fifth aspect, a plurality of straight portions are a linear portion connecting the other end of the first crossing line portion and the first output portion, and a third. 2 Includes a straight line portion connecting the crossing line portion and the second output portion.
本開示の第7の態様の方向性結合器において、第1の態様に加えて、平面視において第1交差線部と第1長孔との交差点である第1結合点と第2交差線部と第2長孔との交差点である第2結合点とを通る仮想直線よりも管軸から離れた第1伝送線路と第2伝送線路との合計距離が、実効長の1/4に設定される。 In the directional coupler of the seventh aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, the first intersection and the second intersection, which are the intersections of the first intersection and the first elongated hole in a plan view, The total distance between the first transmission line and the second transmission line, which is farther from the tube axis than the virtual straight line passing through the second coupling point, which is the intersection of the second long hole, is set to 1/4 of the effective length. To.
本開示の第8の態様の方向性結合器において、第1の態様に加えて、平面視において開口交差部を通り、かつ、管軸に平行である平行線よりも管軸から離れた第1伝送線路と第2伝送線路との合計距離が、実効長の1/2に設定される。 In the directional coupler of the eighth aspect of the present disclosure, in addition to the first aspect, a first aspect that passes through the opening intersection in a plan view and is farther from the tube axis than a parallel line parallel to the tube axis. The total distance between the transmission line and the second transmission line is set to 1/2 of the effective length.
本開示の第9の態様のマイクロ波加熱装置は、第1の態様の方向性結合器を備える。 The microwave heating device of the ninth aspect of the present disclosure includes the directional coupler of the first aspect.
以下、本開示の実施の形態に係る方向性結合器およびそれを備えたマイクロ波加熱装置について、図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, a directional coupler and a microwave heating device including the directional coupler according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
図1は、本開示の実施の形態に係る方向性結合器5の斜視図である。図2は、方向性結合器5の、プリント基板12を取り外した状態の斜視図である。図3は、導波管3の平面図である。図4は、方向性結合器5に設けられたプリント基板12の回路構成図である。
FIG. 1 is a perspective view of the
図1〜図3に示すように、方向性結合器5は、マイクロ波を伝送する導波管3の壁面に配置される。導波管3は方形導波管である。導波管3の管軸L1に直交する断面は長方形形状を有する。管軸L1は、幅方向の導波管3の中心軸である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the
方向性結合器5は、クロス開口11とプリント基板12と支持部14とを備える。クロス開口11は、導波管3の幅広面(Wide Plane)3aに配置されたX形状の開口部である。プリント基板12は、クロス開口11と対向するように導波管3の外側に配置される。支持部14は、導波管3の外面上でプリント基板12を支持する。
The
図3に示すように、クロス開口11は、平面視において導波管3の管軸L1と交差しない位置に配置される。クロス開口11の開口中央部11cは、平面視において導波管3の管軸L1から寸法D1だけ離れて配置される。寸法D1は、例えば、導波管3の幅の1/4である。クロス開口11は、導波管3を伝搬するマイクロ波を円偏波のマイクロ波としてプリント基板12に向けて放射する。
As shown in FIG. 3, the
クロス開口11の開口形状は、導波管3の幅および高さ、導波管3を伝搬するマイクロ波の電力レベルおよび周波数帯域、クロス開口11から放射される円偏波のマイクロ波の電力レベルなどの条件に応じて決定される。
The opening shape of the
例えば、導波管3の幅が100mm、高さが30mm、導波管3の壁面の厚さが0.6mm、導波管3を伝搬するマイクロ波の最大電力レベルが1000W、周波数帯域が2450MHz、クロス開口11から放射される円偏波のマイクロ波の最大電力レベルが約10mWである場合、クロス開口11の長さ11wおよび幅11dは20mm、2mmにそれぞれ設定される。
For example, the width of the
図4に示すように、クロス開口11は、互いに交差する第1長孔11eと第2長孔11fとを含む。クロス開口11の開口中央部11cは、第1長孔11eと第2長孔11fとが交差する開口交差部と一致する。クロス開口11は、垂線L2に対して線対称に形成される。垂線L2は管軸L1に直交し、開口中央部11cを通る。
As shown in FIG. 4, the
本実施の形態において、第1長孔11eと第2長孔11fとは90度の角度で交差する。しかし、本開示はこれに限定されるものではない。第1長孔11eと第2長孔11fとが60度または120度の角度で交差してもよい。
In the present embodiment, the first
クロス開口11の開口中央部11cを平面視において管軸L1と重なる位置に配置した場合、電界は回転せずにマイクロ波の伝送方向に沿って往復する。この場合、クロス開口11は直線偏波のマイクロ波を放射する。
When the opening
開口中央部11cが管軸L1から少しでもずれていれば、電界は回転する。しかし、開口中央部11cが管軸L1に近いと(寸法D1が0mmに近いほど)、いびつな回転の電界が発生する。この場合、クロス開口11は楕円偏波のマイクロ波を放射する。
If the
本実施の形態において、寸法D1は導波管3の幅の約1/4に設定される。この場合、ほぼ真円状の回転の電界が発生する。クロス開口11はほぼ真円状の円偏波のマイクロ波を放射する。このため、円偏波のマイクロ波の回転方向がより明確になる。その結果、進行波と反射波とを精度よく分離して検出することができる。
In this embodiment, the dimension D1 is set to about 1/4 of the width of the
プリント基板12は、クロス開口11に対向する基板裏面12bと、基板裏面12bとは反対側の基板表面12aを有する。基板表面12aは、マイクロ波反射部材の一例として基板表面12a全体を覆うように形成された銅箔(図示せず)を有する。この銅箔が、クロス開口11から放射された円偏波のマイクロ波がプリント基板12を透過するのを防止する。
The printed
図4に示すように、基板裏面12bには、結合線路の一例であるマイクロストリップ線路13が配置される。マイクロストリップ線路13は、例えば、ほぼ50Ωの特性インピーダンスを有する伝送線路で構成される。マイクロストリップ線路13は、クロス開口11の開口中央部11cを取り囲むように配置される。
As shown in FIG. 4, a
以下、マイクロストリップ線路13の実効長λreについて説明する。マイクロストリップ線路13の幅をw、プリント基板12の厚さをh、光の速度をc、電磁波の周波数をf、プリント基板の比誘電率をεrとすると、マイクロストリップ線路13の実効長λreは次式で表される。実効長λreとは、マイクロストリップ線路13を伝搬する電磁波の波長である。Hereinafter, the effective length λ re of the
具体的には、マイクロストリップ線路13は、第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとを備える。第1伝送線路13aは、第1交差線部の一例である第1直線部13aaを有する。第1直線部13aaは、平面視において開口中央部11cよりも管軸L1から離れた位置で第1長孔11eと交差する。第1直線部13aaは、垂線L2に近づくにつれて管軸L1から離れるように延在する。
Specifically, the
第2伝送線路13bは、第2交差線部の一例である第2直線部13baを有する。第2直線部13baは、平面視において開口中央部11cよりも管軸L1から離れた位置で第2長孔11fと交差する。第2直線部13baは、垂線L2に近づくにつれて管軸L1から離れるように延在する。第1直線部13aaと第2直線部13baとは、垂線L2に対して線対称に配置される。
The
第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとは、平面視において矩形領域E1の外、かつ、矩形領域E1よりも管軸L1から離れた位置で互いに接続される。第1直線部13aaは、平面視において開口中央部11cよりも開口先端部11eaに近い位置で第1長孔11eと交差する。
The
第1直線部13aaは、平面視において第1長孔11eに直交する。第2直線部13baは、平面視において開口中央部11cよりも開口先端部11faに近い位置で第2長孔11fと交差する。第2直線部13baは、平面視において第2長孔11fに直交する。
The first straight line portion 13aa is orthogonal to the first
第1伝送線路13aの一端と第2伝送線路13bの一端とは、平面視においてクロス開口11と重なる領域の外で互いに接続される。第1直線部13aaの一端は、クロス開口11に外接する矩形領域E1の外で第2直線部13baの一端に接続される。
One end of the
第1結合点P1は、平面視において第1直線部13aaと第1長孔11eとが互いに交差する点である。第2結合点P2は、平面視において第2直線部13baと第2長孔11fとが互いに交差する点である。第1結合点P1と第2結合点P2とを結ぶ直線を仮想直線L3とする。本実施の形態では、仮想直線L3よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとの合計距離が、実効長λreの1/4に設定される。The first coupling point P1 is a point where the first straight line portion 13aa and the first
平面視において開口中央部11cを通り、かつ、管軸L1に平行な線を平行線L4とする。本実施の形態では、平行線L4よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとの合計距離が、実効長λreの1/2に設定される。In a plan view, a line that passes through the
第1伝送線路13aは、第1直線部13aaの他端と第1出力部131とを接続する第3直線部13abを備える。第1直線部13aaと第3直線部13abとは、鈍角(例えば135度)を成すように接続される。
The
第2伝送線路13bは、第2直線部13baの他端と第2出力部132とを接続する第4直線部13bbを備える。第2直線部13baと第4直線部13bbとは、鈍角(例えば135度)を成すように接続される。第3直線部13abと第4直線部13bbとは、垂線L2に平行に配置される。
The
第1出力部131および第2出力部132は、平面視において支持部14(図1、図2参照)の外に配置される。第1出力部131には第1検波回路15が接続される。第1検波回路15は、マイクロ波信号のレベルを検出し、検出したマイクロ波信号のレベルを制御信号として出力する。第2出力部132には第2検波回路16が接続される。第2検波回路16は、マイクロ波信号のレベルを検出し、検出したマイクロ波信号のレベルを制御信号として出力する。
The
本実施の形態において、第1検波回路15および第2検波回路16は、いずれもチップ抵抗およびショットキーダイオードにより構成された平滑回路(図示せず)を備える。第1検波回路15は、第1出力部131からのマイクロ波信号を整流し、整流されたマイクロ波信号を直流電圧に変換する。変換された直流電圧は第1検波出力部18に出力される。
In the present embodiment, the
同様に、第2検波回路16は、第2出力部132からのマイクロ波信号を整流し、整流されたマイクロ波信号を直流電圧に変換する。変換された直流電圧は第2検波出力部19に出力される。
Similarly, the
プリント基板12は、プリント基板12を導波管3に取り付けるための四つの穴(穴20a、20b、20c、20d)を有する。基板裏面12bにおける穴20a、20b、20c、20dの周辺には、グランドとなる銅箔が形成される。この銅箔が形成された部分は、基板表面12aと同じ電位を有する。
The printed
プリント基板12は、穴20a、20b、20c、20dを通してネジ201a、201b、201c、201d(図1参照)で支持部14にねじ止めすることによって、導波管3に固定される。
The printed
図2に示すように、支持部14は、ネジ201a、201b、201c、201dをそれぞれねじ止めするためのネジ部202a、202b、202c、202dを有する。ネジ部202a、202b、202c、202dは、支持部14に設けられたフランジ部に形成される。
As shown in FIG. 2, the
支持部14は、導電性を有し、平面視においてクロス開口11を取り囲むように配置される。支持部14は、クロス開口11から放射された円偏波のマイクロ波が支持部14の外に漏洩するのを防ぐシールドとして機能する。
The
支持部14は、マイクロストリップ線路13の第3直線部13abおよび第4直線部13bbが通る溝141、溝142を有する。この構成により、マイクロストリップ線路13の第1出力部131および第2出力部132を支持部14の外に配置することができる。溝141、142は、マイクロストリップ線路13を伝搬するマイクロ波信号を支持部14の外に取り出すための取出し部として機能する。溝141、142は、プリント基板12から離れるように支持部14のフランジ部を凹ませることにより形成することができる。
The
図1、図2は、図4に示す第1検波出力部18、第2検波出力部19にそれぞれ接続されたコネクタ18a、コネクタ19aを図示する。
1 and 2 show a
次に、方向性結合器5の動作および作用について説明する。
Next, the operation and operation of the
まず、図5を参照して、クロス開口11から円偏波のマイクロ波が放射される原理について説明する。図5において、導波管3内に生じる磁界分布3dを点線の同心楕円で示す。磁界分布3dの磁界の向きを矢印で示す。磁界分布3dは、導波管3内を時間の経過とともにマイクロ波の伝送方向A1に移動する。
First, with reference to FIG. 5, the principle of radiating circularly polarized microwaves from the
図5の(a)に示す時刻t=t0において、磁界分布3dが形成される。このとき、破線矢印B1で示す磁界が、クロス開口11の第1長孔11eを励起する。図5の(b)に示す時刻t=t0+t1において、破線矢印B2で示す磁界が、クロス開口11の第2長孔11fを励起する。
At time t = t0 shown in FIG. 5A, the
図5の(c)に示す時刻t=t0+T/2(Tはマイクロ波の管内波長の周期)において、破線矢印B3で示す磁界が、クロス開口11の第1長孔11eを励起する。図5の(d)に示す時刻t=t0+T/2+t1において、破線矢印B4で示す磁界が、クロス開口11の第2長孔11fを励起する。時刻t=t0+Tにおいて、時刻t=t0と同様に、破線矢印B1で示す磁界が、クロス開口11の第1長孔11eを励起する。
At the time t = t0 + T / 2 (T is the period of the in-tube wavelength of the microwave) shown in FIG. 5 (c), the magnetic field indicated by the broken line arrow B3 excites the first
これらの状態が順次繰り返されることで、反時計回り(マイクロ波の回転方向32)に回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口11から導波管3の外に放射される。
By repeating these states in sequence, a circularly polarized microwave rotating counterclockwise (microwave rotation direction 32) is radiated from the cross opening 11 to the outside of the
ここで、図3に示す矢印30に沿って伝搬するマイクロ波を進行波とし、矢印31に沿って伝搬するマイクロ波を反射波とすると、進行波は図5に示す伝送方向A1と同じ向きに伝搬する。このため、上述のように、反時計回りに回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口11から導波管3の外に放射される。
Here, assuming that the microwave propagating along the
一方、反射波は図5に示す伝送方向A1と逆向きに伝搬する。このため、時計回りに回転する円偏波のマイクロ波が、クロス開口11から導波管3の外に放射される。
On the other hand, the reflected wave propagates in the direction opposite to the transmission direction A1 shown in FIG. Therefore, a circularly polarized microwave rotating clockwise is radiated from the cross opening 11 to the outside of the
導波管3の外に放射された円偏波のマイクロ波は、クロス開口11に対向するマイクロストリップ線路13に結合する。マイクロストリップ線路13は、矢印30に沿って伝搬する進行波によりクロス開口11から放射されるマイクロ波の大部分を、第1出力部131に出力する。
Circularly polarized microwaves radiated out of the
一方、マイクロストリップ線路13は、矢印31に沿って伝搬する反射波によりクロス開口11から放射されるマイクロ波の大部分を、第2出力部132に出力する。これにより、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。このことについて、図6を参照してより詳しく説明する。
On the other hand, the
図6は、マイクロストリップ線路13を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。マイクロストリップ線路13とクロス開口11との間には隙間がある。本来、マイクロ波がマイクロストリップ線路13に到達するのに要する時間は、マイクロ波がこの隙間を伝搬する時間だけ遅れる。しかし、便宜上、ここではこの時間遅れが無いものとする。
FIG. 6 is a diagram for explaining the direction and amount of microwaves propagating through the
ここで、平面視においてクロス開口11とマイクロストリップ線路13とが交差する領域を結合領域という。第1結合点P1は、第1長孔11eとマイクロストリップ線路13とが交差する結合領域のほぼ中心である。第2結合点P2は、第2長孔11fとマイクロストリップ線路13とが交差する結合領域のほぼ中心である。
Here, the region where the
図6において、マイクロストリップ線路13を伝搬するマイクロ波の量(磁界の鎖交によって流れる電流)を実線矢印の線の太さで表現する。すなわち、マイクロストリップ線路13を伝搬するマイクロ波の量が多い場合には線が太く、マイクロストリップ線路13を伝搬するマイクロ波の量が少ない場合には線が細い。
In FIG. 6, the amount of microwaves propagating through the microstrip line 13 (current flowing due to the interlinking of magnetic fields) is represented by the thickness of the line indicated by the solid arrow. That is, when the amount of microwaves propagating in the
図6の(a)に示す時刻t=t0において、破線矢印B1で示す磁界がクロス開口11の第1長孔11eを励起し、第1結合点P1には太い実線矢印M1で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、第2結合点P2に向かってマイクロストリップ線路13を伝搬する。
At time t = t0 shown in FIG. 6A, the magnetic field indicated by the broken line arrow B1 excites the first
図6の(b)に示す時刻t=t0+t1において、破線矢印B2で示す磁界がクロス開口11の第2長孔11fを励起し、第2結合点P2には太い実線矢印M2で示すマイクロ波が生じる。
At the time t = t0 + t1 shown in FIG. 6B, the magnetic field indicated by the broken line arrow B2 excites the second
第1結合点P1と第2結合点P2との間のマイクロストリップ線路13によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間t1に設定すると、図6の(a)に示す時刻に第1結合点P1に生じたマイクロ波は、図6の(b)に示す時刻に第2結合点P2に伝搬する。すなわち、図の6(b)に示す時刻に、第2結合点P2には、実線矢印M1で示すマイクロ波と実線矢印M2で示すマイクロ波とが生じる。
When the effective propagation time of the microwave by the
このため、二つのマイクロ波は加算されてマイクロストリップ線路13を第2出力部132に向けて伝搬し、所定時間経過後、第2出力部132に出力される。本実施の形態では、上記実効伝搬時間を時間t1に設定するため、仮想直線L3よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとの合計距離が、実効長λreの1/4に設定される。この構成により、マイクロストリップ線路13の設計を容易に行うことができる。Therefore, the two microwaves are added and propagated along the
図6の(c)に示す時刻t=t0+T/2において、破線矢印B3で示す磁界がクロス開口11の第1長孔11eを励起し、第1結合点P1には細い実線矢印M3で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、マイクロストリップ線路13を第1出力部131に向けて伝搬し、所定時間経過後、第1出力部131に出力される。
At the time t = t0 + T / 2 shown in FIG. 6 (c), the magnetic field indicated by the broken line arrow B3 excites the first
実線矢印M3の太さを実線矢印M1の太さに比べて細くした理由は、以下の通りである。クロス開口11から、上述したように反時計回り(マイクロ波の回転方向32)に回転する円偏波のマイクロ波が放射される。 The reason why the thickness of the solid arrow M3 is made thinner than the thickness of the solid arrow M1 is as follows. Circularly polarized microwaves rotating counterclockwise (microwave rotation direction 32) are radiated from the cross opening 11 as described above.
図6の(a)に示す時刻に、第1結合点P1に生じる実線矢印M1で示すマイクロ波は、クロス開口11から放射されるマイクロ波の回転方向とほぼ同じ方向に伝搬する。このため、実線矢印M1で示すマイクロ波のエネルギは縮減されない。
At the time shown in FIG. 6A, the microwave indicated by the solid arrow M1 generated at the first coupling point P1 propagates in substantially the same direction as the rotation direction of the microwave radiated from the
一方、図6の(c)に示す時刻に、第1結合点P1に生じる実線矢印M3で示すマイクロ波は、クロス開口11から放射されるマイクロ波の回転方向とはほぼ逆方向に伝搬する。このため、結合したマイクロ波のエネルギは縮減される。従って、実線矢印M3で示すマイクロ波の量は、実線矢印M1で示すマイクロ波の量よりも少ない。
On the other hand, at the time shown in FIG. 6C, the microwave indicated by the solid arrow M3 generated at the first coupling point P1 propagates in a direction substantially opposite to the rotation direction of the microwave radiated from the
図6の(d)に示す時刻t=t0+T/2+t1において、破線矢印B4で示す磁界がクロス開口11の第2長孔11fを励起し、第2結合点P2には細い実線矢印M4で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は第1結合点P1に向かって伝搬する。実線矢印M4の太さを細くした理由は、上述した実線矢印M3の太さを細くした理由と同じである。
At the time t = t0 + T / 2 + t1 shown in FIG. 6 (d), the magnetic field indicated by the broken line arrow B4 excites the second
時刻t=t0+Tにおいて、図6の(a)に示す時刻t=t0と同様に、破線矢印B1で示す磁界がクロス開口11の第1長孔11eを励起する。この場合、図6の(a)に示す時刻の場合には説明しなかった細い実線矢印M4で示すマイクロ波がマイクロストリップ線路13上に存在する。
At time t = t0 + T, the magnetic field indicated by the broken line arrow B1 excites the first
細い実線矢印M4で示すマイクロ波は、時刻t=t0+T(すなわちt=t0)において、第1結合点P1に伝搬する。細い実線矢印M4で示すマイクロ波は、太い実線矢印M1で示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、実線矢印M4で示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第1出力部131に出力されない。
The microwave indicated by the thin solid arrow M4 propagates to the first coupling point P1 at time t = t0 + T (that is, t = t0). The microwave indicated by the thin solid arrow M4 propagates in the opposite direction to the microwave indicated by the thick solid arrow M1. Therefore, the microwave indicated by the solid arrow M4 is canceled and disappears, and is not output to the
厳密には、時刻t=t0において第1結合点P1から伝搬するマイクロ波の量は、太い実線矢印M1で示すマイクロ波の量から細い実線矢印M4で示すマイクロ波の量を差分した量(M1−M4)となる。従って、第2出力部132に出力されるマイクロ波の量は、第2結合点P2から伝搬するマイクロ波の量に太い実線矢印M2で示すマイクロ波の量を加算した量(M1+M2−M4)となる。
Strictly speaking, the amount of microwaves propagating from the first coupling point P1 at time t = t0 is the amount obtained by subtracting the amount of microwaves indicated by the thick solid arrow M1 from the amount of microwaves indicated by the thin solid arrow M4 (M1). -M4). Therefore, the amount of microwaves output to the
このことを考慮しても、第2出力部132に出力されるマイクロ波の量(M1+M2−M4)は、第1出力部131に出力されるマイクロ波の量(M3)よりはるかに多い。従って、マイクロストリップ線路13は、矢印31に沿って伝搬する反射波によりクロス開口11から反時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第2出力部132に出力する。一方、マイクロストリップ線路13は、矢印30に沿って伝搬する進行波によりクロス開口11から時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第1出力部131に出力する。
Even in consideration of this, the amount of microwaves (M1 + M2-M4) output to the
導波管3を伝搬するマイクロ波の量に対するクロス開口11から放射されるマイクロ波の量は、導波管3およびクロス開口11の形状および寸法によって決まる。例えば、上述の形状および寸法に設定した場合、導波管3を伝搬するマイクロ波の量に対するクロス開口11から放射されるマイクロ波の量は、約1/100000(約−50dB)である。
The amount of microwaves radiated from the cross opening 11 relative to the amount of microwaves propagating through the
次に、本実施の形態において、平行線L4よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとの合計距離を、実効長λreの1/2に設定した理由について説明する。Next, in the present embodiment, the reason why the total distance between the
図7は、マイクロストリップ線路13を伝搬し、時間経過とともに変化するマイクロ波の向きおよび量を説明するための図である。図7の(a)〜(d)は、図6の(a)〜(d)からそれぞれt1/2の時間が経過した状態を示す図である。
FIG. 7 is a diagram for explaining the direction and amount of microwaves propagating through the
上記では説明を省略したが、磁界分布3dは、時間経過とともに導波管3内をマイクロ波の伝送方向A1に移動する。このため、図7の(a)〜(d)に示すように、破線矢印B12、B23、B34、B41で示す磁界が、第1長孔11eおよび第2長孔11fを励起する。これにより、導波管3の外に放射された円偏波のマイクロ波は、マイクロストリップ線路13に結合する。
Although the description is omitted above, the
ここで、平面視において垂線L2および平行線L4とマイクロストリップ線路13とが交差する領域を結合領域という。第3結合点P3は、垂線L2とマイクロストリップ線路13とが交差する結合領域のほぼ中心である。第4結合点P4は、平行線L4と第1伝送線路13aとが交差する結合領域のほぼ中心である。第5結合点P5は、平行線L4と第2伝送線路13bとが交差する結合領域のほぼ中心である。
Here, the region where the perpendicular line L2 and the parallel line L4 intersect with the
図7の(a)に示す時刻t=t0+t1/2において、破線矢印B12で示す磁界がクロス開口11を励起し、第3結合点P3には太い実線矢印M11で示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、第5結合点P5に向かってマイクロストリップ線路13を伝搬する。
At the time t = t0 + t1 / 2 shown in FIG. 7A, the magnetic field indicated by the broken line arrow B12 excites the
図7の(b)に示す時刻t=t0+t1+t1/2において、破線矢印B23で示す磁界がクロス開口11を励起する。第5結合点P5には太い実線矢印M12aで示すマイクロ波が生じ、第4結合点P4には細い実線矢印M12bで示すマイクロ波が生じる。実線矢印M12bの太さを細くした理由は、上述した実線矢印M3の太さを細くした理由と同じである。
At the time t = t0 + t1 + t1 / 2 shown in FIG. 7B, the magnetic field indicated by the broken line arrow B23 excites the
第3結合点P3と第5結合点P5との間のマイクロストリップ線路13によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間t1に設定すると、図7の(a)に示す時刻に第3結合点P3に生じたマイクロ波は、図7の(b)に示す時刻に第5結合点P5に伝搬する。すなわち、図7の(b)に示す時刻に、第5結合点P5には、太い実線矢印M11で示すマイクロ波と太い実線矢印M12aで示すマイクロ波とが生じる。
When the effective propagation time of the microwave by the
このため、二つのマイクロ波は加算されてマイクロストリップ線路13を第2出力部132に向けて伝搬し、所定時間経過後、第2出力部132に出力される。上記実効伝搬時間を時間t1に設定するため、本実施の形態では、平行線L4よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aの距離が、実効長λreの1/4に設定される。第4結合点P4に生じた細い実線矢印M12bで示すマイクロ波は、マイクロストリップ線路13を第1出力部131に向けて伝搬し、所定時間経過後、第1出力部131に出力される。Therefore, the two microwaves are added and propagated along the
図7の(c)に示す時刻t=t0+T/2+t1/2において、破線矢印B34で示す磁界がクロス開口11を励起し、第3結合点P3には細い実線矢印M13bで示すマイクロ波が生じる。このマイクロ波は、マイクロストリップ線路13を第1出力部131に向けて伝搬する。実線矢印M13bの太さを細くした理由は、上述した実線矢印M3の太さを細くした理由と同じである。
At the time t = t0 + T / 2 + t1 / 2 shown in FIG. 7 (c), the magnetic field indicated by the broken line arrow B34 excites the
図7の(d)に示す時刻t=t0+T/2+t1+t1/2において、破線矢印B41で示す磁界がクロス開口11を励起する。第5結合点P5には細い実線矢印M14bで示すマイクロ波が生じ、第4結合点P4には太い実線矢印M14aで示すマイクロ波が生じる。細い実線矢印M14bで示すマイクロ波は、第3結合点P3に向かってマイクロストリップ線路13を伝搬する。実線矢印M14bの太さを細くした理由は、上述した実線矢印M3の太さを細くした理由と同じである。
At the time t = t0 + T / 2 + t1 + t1 / 2 shown in FIG. 7D, the magnetic field indicated by the broken line arrow B41 excites the
太い実線矢印M14aで示すマイクロ波は、第3結合点P3に向かってマイクロストリップ線路13を伝搬する。第3結合点P3と第4結合点P4との間のマイクロストリップ線路13によるマイクロ波の実効伝搬時間を時間t1に設定すると、図7の(c)に示す時刻に第3結合点P3に生じたマイクロ波は、図7の(d)に示す時刻に第4結合点P4に伝搬する。
The microwave indicated by the thick solid arrow M14a propagates on the
すなわち、図7の(d)に示す時刻に、第4結合点P4には、細い実線矢印M13bで示すマイクロ波と太い実線矢印M14aで示すマイクロ波とが生じる。上記実効伝搬時間を時間t1に設定するため、本実施の形態では、平行線L4よりも管軸L1から離れた第2伝送線路13bの距離が、実効長λreの1/4に設定される。That is, at the time shown in FIG. 7D, the microwave indicated by the thin solid arrow M13b and the microwave indicated by the thick solid arrow M14a are generated at the fourth coupling point P4. In order to set the effective propagation time to the time t1, in the present embodiment, the distance of the
すなわち、平行線L4よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとの合計距離が、実効長λreの1/2に設定される。細い実線矢印M13bで示すマイクロ波は、太い実線矢印M14aで示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、細い実線矢印M13bで示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第1出力部131に出力されない。That is, the total distance between the
時刻t=t0+T+t1/2において、図7の(a)に示す時刻t=t0+t1/2と同様に、破線矢印B12で示す磁界がクロス開口11を励起する。この場合、図7の(a)に示す時刻の場合には説明しなかった細い実線矢印M14bで示すマイクロ波がマイクロストリップ線路13上に存在する。
At time t = t0 + T + t1 / 2, the magnetic field indicated by the broken line arrow B12 excites the cross opening 11 as at time t = t0 + t1 / 2 shown in FIG. 7A. In this case, the microwave indicated by the thin solid arrow M14b, which was not described in the case of the time shown in FIG. 7A, exists on the
細い実線矢印M14bで示すマイクロ波は、時刻t=t0+T+t1/2において、第3結合点P3に伝搬する。細い実線矢印M14bで示すマイクロ波は、太い実線矢印M11および太い実線矢印M14aで示すマイクロ波とは逆向きに伝搬する。このため、細い実線矢印M14bで示すマイクロ波は打ち消されて消滅し、第1出力部131に出力されない。
The microwave indicated by the thin solid arrow M14b propagates to the third coupling point P3 at time t = t0 + T + t1 / 2. The microwave indicated by the thin solid arrow M14b propagates in the opposite direction to the microwave indicated by the thick solid arrow M11 and the thick solid arrow M14a. Therefore, the microwave indicated by the thin solid line arrow M14b is canceled and disappears, and is not output to the
厳密には、時刻t=t0+t1/2において第3結合点P3から伝搬するマイクロ波の量は、太い実線矢印M11、M14aで示すマイクロ波の量から細い実線矢印M14bで示すマイクロ波の量を差分した量(M11+M14a−M14b)となる。従って、第2出力部132に出力されるマイクロ波の量は、第3結合点P3から伝搬するマイクロ波の量に太い実線矢印M12aで示すマイクロ波の量を加算した量(M11+M12a+M14a−M14b)となる。
Strictly speaking, the amount of microwaves propagating from the third coupling point P3 at time t = t0 + t1 / 2 is the difference between the amount of microwaves indicated by the thick solid arrows M11 and M14a and the amount of microwaves indicated by the thin solid arrow M14b. (M11 + M14a-M14b). Therefore, the amount of microwaves output to the
このことを考慮しても、第2出力部132に出力されるマイクロ波の量(M11+M12a+M14a−M14b)は、第1出力部131に出力されるマイクロ波の量(M12b)よりはるかに多い。従って、マイクロストリップ線路13は、矢印31の方向に伝搬する反射波によりクロス開口11から反時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第2出力部132に出力する。一方、マイクロストリップ線路13は、矢印30の方向に伝搬する進行波によりクロス開口11から時計回りに放射されるマイクロ波の大部分を第1出力部131に出力する。
Even in consideration of this, the amount of microwaves (M11 + M12a + M14a-M14b) output to the
方向性結合器5は、平面視において導波管3の管軸L1と交差しない位置に配置された、円偏波のマイクロ波を放射するクロス開口11を有する。この構成により、クロス開口11から放射される円偏波のマイクロ波の回転方向が進行波と反射波とで互いに逆になる。この円偏波のマイクロ波の回転方向の違いを利用して、進行波と反射波とを分離して検出することができる。
The
方向性結合器5では、第1伝送線路13aが第1直線部13aaを備えるとともに、第2伝送線路13bが第2直線部13baを備える。この構成により、従来よりも、マイクロストリップ線路13が屈曲する箇所を少なくすることができる。マイクロストリップ線路13を直角に屈曲させる必要性を無くすことができる。マイクロストリップ線路13が屈曲する箇所をクロス開口11の鉛直方向の領域から離すことができる。その結果、進行波と反射波とをより精度よく分離して検出することができる。
In the
方向性結合器5では、第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとが、平面視において矩形領域E1の外で、かつ、管軸L1から離れた位置で互いに接続される。この構成により、マイクロストリップ線路13が屈曲する箇所をクロス開口11の鉛直方向の領域からより一層離すことができる。第1直線部13aaおよび第2直線部13baをより長くすることができ、マイクロストリップ線路13内の電流の流れが阻害されるのを抑制することができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
In the
方向性結合器5では、第1直線部13aaが、平面視において開口中央部11cよりも開口先端部11eaに近い位置で第1長孔11eと交差する。第2直線部13baが、平面視において開口中央部11cよりも開口先端部11faに近い位置で第2長孔11fに交差する。通常、開口中央部11cの周辺に比べて開口先端部11ea、11faの周辺には、より強い磁界が発生する。上記構成により、より強い磁界がマイクロストリップ線路13に結合する。このため、マイクロストリップ線路13を流れる電流がより多くなる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
In the
方向性結合器5では、第1直線部13aaが、平面視において第1長孔11eに直交する。この構成により、第1結合点P1に生じる実線矢印M1で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口11から放射されるマイクロ波の回転方向32と同じにする。これにより、実線矢印M1で示すマイクロ波の量をより大きくすることができる。
In the
第1結合点P1に生じる実線矢印M3で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口11から放射されるマイクロ波の回転方向32と逆にする。これにより、実線矢印M3で示すマイクロ波の量をより小さくすることができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
The transmission direction of the microwave indicated by the solid arrow M3 generated at the first coupling point P1 is reversed from the
方向性結合器5では、第2直線部13baが、平面視において第2長孔11fに直交する。この構成により、第2結合点P2に生じる実線矢印M2で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口11から放射されるマイクロ波の回転方向32と同じにする。これにより、実線矢印M2で示すマイクロ波の量をより大きくすることができる。
In the
第2結合点P2に生じる実線矢印M4で示すマイクロ波の伝送方向を、クロス開口11から放射されるマイクロ波の回転方向32と逆にする。これにより、実線矢印M4で示すマイクロ波の量をより小さくすることができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
The transmission direction of the microwave indicated by the solid arrow M4 generated at the second coupling point P2 is reversed from the
方向性結合器5では、マイクロストリップ線路13が、第1直線部13aaと第2直線部13baと第3直線部13abと第4直線部13bbと有する。互いに隣接する第1直線部13aaと第3直線部13abとは、鈍角を成すように接続される。互いに隣接する第2直線部13baと第4直線部13bbは、鈍角を成すように接続される。
In the
この構成により、マイクロストリップ線路13において直角に屈曲する箇所を少なくすることができる。これにより、結合線路内の電流の流れが阻害されるのを抑制することができる。その結果、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。
With this configuration, it is possible to reduce the number of places where the
方向性結合器5では、仮想直線L3よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとの合計距離が、実効長λreの1/4に設定される。この構成により、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。上記合計距離は、実効長λreのほぼ1/4に設定されていれば、必ずしも実効長λreの1/4に設定される必要はない。In the
方向性結合器5では、平行線L4よりも管軸L1から離れた第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとの合計距離が、実効長λreの1/2に設定される。この構成により、進行波と反射波とをより一層精度よく分離して検出することができる。上記合計距離は、実効長λreのほぼ1/2に設定されていれば、必ずしも実効長λreの1/2に設定される必要はない。In the
図4に示すように、本実施の形態では、第1伝送線路13aの一端と第2伝送線路13bの一端とが、直角を成すように接続される。しかし、本開示はこれに限定されない。第1伝送線路13aの一端が、平面視でクロス開口11の領域から外れた位置で第2伝送線路13bの一端と接続されていればよい。この領域では、磁界による影響が大きい。
As shown in FIG. 4, in the present embodiment, one end of the
図8A〜図8Dはそれぞれ、マイクロストリップ線路13の第1変形例〜第6変形例を示す平面図である。図8Aに示すように、第1伝送線路13aの一端と第2伝送線路13bの一端との接続点が開口中央部11cから離れるように、第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとが屈曲していてもよい。
8A to 8D are plan views showing first modification to sixth modification of the
図8Bに示すように、第1伝送線路13aの一端と第2伝送線路13bの一端との接続点が開口中央部11cに近づくように、第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとが屈曲していてもよい。図8Cに示すように、第1伝送線路13aの一端と第2伝送線路13bの一端との接続点が開口中央部11cに近づくように、第1伝送線路13aと第2伝送線路13bとが湾曲していてもよい。
As shown in FIG. 8B, the
本実施の形態では、第1直線部13aa、第2直線部13baがそれぞれ第1交差線部、第2交差線部に対応する。しかし、本開示はこれに限定されない。図8Dに示すように、第1交差線部、第2交差線部がそれぞれ、円弧状部13ac、円弧状部13bcであってもよい。 In the present embodiment, the first straight line portion 13aa and the second straight line portion 13ba correspond to the first crossing line portion and the second crossing line portion, respectively. However, this disclosure is not limited to this. As shown in FIG. 8D, the first crossing line portion and the second crossing line portion may be the arc-shaped portion 13ac and the arc-shaped portion 13bc, respectively.
本実施の形態では、第3直線部13abおよび第4直線部13bbが垂線L2に平行である。しかし、本開示はこれに限定されない。図8Eに示すように、第3直線部13abおよび第4直線部13bbが平行線L4に平行であってもよい。 In the present embodiment, the third straight line portion 13ab and the fourth straight line portion 13bb are parallel to the perpendicular line L2. However, this disclosure is not limited to this. As shown in FIG. 8E, the third straight line portion 13ab and the fourth straight line portion 13bb may be parallel to the parallel line L4.
本実施の形態では、第1伝送線路13aおよび第2伝送線路13bが複数の直線部を有する。しかし、本開示はこれに限定されない。図8Fに示すように、第1伝送線路13aおよび第2伝送線路13bが、いずれも一本の直線部で構成されてもよい。
In the present embodiment, the
本実施の形態では、クロス開口11は、垂線L2に対して線対称に形成される。垂線L2は、管軸L1に直交し、かつ、開口中央部11cを通る。しかし、本開示はこれに限定されない。クロス開口11は、垂線L2に対して線対称に形成されなくてもよい。例えば、第1長孔11eと第2長孔11fとが、それぞれの長手方向の中央部からずれた位置で交差してもよい。第1長孔11eの長さと第2長孔11fの長さとが互いに異なってもよい。
In the present embodiment, the
これらの場合、第1長孔11eと第2長孔11fとが交差する開口交差部は、開口中央部11cからずれる。クロス開口11は、平面視において垂線L2に対して僅かに傾斜する直線に対して線対称に形成されてもよい。
In these cases, the opening intersection where the first
以下、図9を参照して、本実施の形態に係るマイクロ波加熱装置10の構成について説明する。図9に示すように、マイクロ波加熱装置10は、加熱室1とマイクロ波発生部2と導波管3とマイクロ波放射部4とを備える。
Hereinafter, the configuration of the
加熱室1は被加熱物を収容する。マイクロ波発生部2はマイクロ波を発生させる。導波管3は、マイクロ波発生部2が発生させるマイクロ波を伝搬させる。マイクロ波放射部4は、加熱室1の底面1aの下方に配置され、導波管3を伝搬するマイクロ波を加熱室1に放射する。マイクロ波発生部2とマイクロ波放射部4との間の導波管3の幅広面3a(図1、図2参照)に、方向性結合器5が配置される。
The
方向性結合器5は、マイクロ波発生部2からマイクロ波放射部4に向けて導波管3を伝搬する進行波に応じて検出信号5aを検出する。方向性結合器5は、マイクロ波放射部4からマイクロ波発生部2に向けて導波管3を伝搬する反射波に応じて検出信号5bを検出する。方向性結合器5は、検出信号5a、5bを制御部6に送信する。
The
制御部6は、検出信号5a、5bに加えて信号8を受信する。信号8は、マイクロ波加熱装置10の入力部(図示せず)により設定された加熱条件と、センサ(図示せず)により検出された被加熱物の重量、蒸気の量とを含む。制御部6は、検出信号5a、5bと信号8とに基づいて、駆動電源7とモータ9とを制御する。駆動電源7は、マイクロ波を発生させるための電力をマイクロ波発生部2に供給する。モータ9はマイクロ波放射部4を回転させる。このようにして、マイクロ波加熱装置10は、加熱室1に供給されたマイクロ波により、加熱室1に収容された被加熱物を加熱する。
The control unit 6 receives the signal 8 in addition to the detection signals 5a and 5b. The signal 8 includes the heating conditions set by the input unit (not shown) of the
被加熱物が加熱されるにつれて、被加熱物は物理的に変化する。この物理的変化に応じて、反射波の量が変化する。方向性結合器5を用いて反射波の量の変化を検出することにより、マイクロ波加熱装置10は、被加熱物の加熱の進行状況を把握することができる。マイクロ波加熱装置10は、被加熱物内の状態の変化、被加熱物の種類および量を把握することもできる。従って、本実施の形態によれば、利便性の高いマイクロ波加熱装置を提供することができる。
As the object to be heated is heated, the object to be heated physically changes. The amount of reflected waves changes according to this physical change. By detecting the change in the amount of reflected waves using the
本開示に係る方向性結合器は、民生用または業務用のマイクロ波加熱装置に適用可能である。 The directional coupler according to the present disclosure is applicable to a consumer or commercial microwave heating device.
1 加熱室
1a 底面
2 マイクロ波発生部
3 導波管
3a 幅広面
3d 磁界分布
4 マイクロ波放射部
5 方向性結合器
5a、5b 検出信号
6 制御部
7 駆動電源
8 信号
9 モータ
10 マイクロ波加熱装置
11 クロス開口
11c 開口中央部
11d 幅
11e 第1長孔
11ea、11fa 開口先端部
11f 第2長孔
11w 長さ
12 プリント基板
12a 基板表面
12b 基板裏面
13 マイクロストリップ線路
13a 第1伝送線路
13aa 第1直線部
13ab 第3直線部
13ac、13bc 円弧状部
13b 第2伝送線路
13ba 第2直線部
13bb 第4直線部
14 支持部
15 第1検波回路
16 第2検波回路
18 第1検波出力部
18a、19a コネクタ
19 第2検波出力部
20a 穴
30 矢印
31 矢印
131 第1出力部
132 第2出力部
141、142 溝
201a ネジ
202a ネジ部
E1 矩形領域
L1 管軸
L2 垂線
L3 仮想直線
L4 平行線
P1 第1結合点
P2 第2結合点
P3 第3結合点
P4 第4結合点
P5 第5結合点1
Claims (9)
前記開口部は、平面視において前記導波管の管軸と交差しない位置に配置された、互いに交差する第1長孔と第2長孔とを有し、
前記結合線路は、第1伝送線路と第2伝送線路とを備え、
前記第1伝送線路は第1交差線部を有し、第1交差線部は、平面視において前記管軸の一端から前記第1長孔と前記第2長孔とが交差する開口交差部を通り、前記管軸に直交する垂線に近づくにつれて前記管軸から離れるように延在し、前記開口交差部よりも前記管軸から離れた位置で前記第1長孔と交差し、
前記第2伝送線路は第2交差線部を有し、第2交差線部は、平面視において前記管軸の他端から前記垂線に近づくにつれて前記管軸から離れるように延在し、前記開口交差部よりも前記管軸から離れた位置で前記第2長孔と交差し、
前記第1伝送線路の一端は、平面視で前記開口部の領域から外れた位置でと前記第2伝送線路の一端に接続された、方向性結合器。A directionality in which an opening arranged on the wall surface of the waveguide and a coupling line arranged outside the waveguide are provided to separate and detect a traveling wave and a reflected wave propagating in the waveguide. It ’s a coupler,
The opening has a first elongated hole and a second elongated hole that intersect each other and are arranged at positions that do not intersect the tube axis of the waveguide in a plan view.
The coupling line includes a first transmission line and a second transmission line.
The first transmission line has a first crossing line portion, and the first crossing line portion has an opening crossing portion where the first elongated hole and the second elongated hole intersect from one end of the pipe shaft in a plan view. As it approaches the vertical line orthogonal to the pipe axis, it extends away from the pipe axis and intersects the first elongated hole at a position farther from the pipe axis than the opening intersection.
The second transmission line has a second crossing line portion, and the second crossing line portion extends away from the pipe shaft as it approaches the perpendicular line from the other end of the pipe shaft in a plan view, and the opening thereof. It intersects with the second elongated hole at a position farther from the pipe axis than the intersection,
A directional coupler in which one end of the first transmission line is connected to one end of the second transmission line at a position outside the region of the opening in a plan view.
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