TW202147680A - 導波管用閉止構件及附閉止構件之導波管 - Google Patents

Abstract

本發明之導波管用閉止構件係閉止導波管之端部的導電性之導波管用閉止構件，該導波管具備：介電層，其內部為空腔；及金屬層，其覆蓋上述介電層之外側；且該導波管用閉止構件具有：平板狀之基底部；及突出部，其自上述基底部之主面突出設置；且上述突出部自上述端部插入至上述空腔之內部並安裝於上述導波管。

Description

導波管用閉止構件及附閉止構件之導波管

本揭示係關於一種導波管用閉止構件及附閉止構件之導波管。

於無線寬頻帶通信即下一代5G(5th Generation：第5代)系統中，使用毫米波段之頻帶之電波。

作為傳輸毫米波段之頻帶之電波的機構，例如使用導波管(專利文獻1、專利文獻2)。 [先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利特開平08-195605號公報 專利文獻2：日本專利特開2017-228839號公報

[發明所欲解決之問題]

於設置導波管時，有必要配合導波管之設置，調整導波管之長度。於切斷導波管調整長度之情形時，有必要進行導波管之終端處理。於進行導波管之終端處理時，有必要防止電波自端部洩漏，且保證自端部之反射特性而進行。

本揭示提供一種不損害導波管之性能而進行導波管之終端處理之技術。 [解決問題之技術手段]

本揭示之導波管用閉止構件係閉止導波管之端部的導電性之導波管用閉止構件，該導波管具備：介電層，其內部為空腔；及金屬層，其覆蓋上述介電層之外側；且該導波管用閉止構件具有：平板狀之基底部；及突出部，其自上述基底部之主面突出設置；且上述突出部自上述端部插入至上述空腔之內部並安裝於上述導波管。 [發明之效果]

根據本揭示，可提供一種不損害導波管之性能而進行導波管之終端處理之技術。

以下，參照圖式對用以實施本發明之形態進行說明。下文，於各圖式中，有對同一或對應之構成部分標註同一或對應之符號，並省略重複之說明的情形。另，為了容易理解，有圖式之各部之比例尺與實際不同之情形。於平行、直角、正交、水平、垂直、上下、左右等方向，容許不損害實施形態之效果之程度之偏離。角部之形狀不限定於直角，亦可以弓狀帶弧度。對於平行、直角、正交、水平、垂直，亦可包含大致平行、大致直角、大致正交、大致水平、大致垂直。

《第1實施形態》 ＜閉止構件10＞ 第1實施形態之閉止構件10係使導波管20之端部短路之導波管用閉止構件。圖1係顯示將第1實施形態之閉止構件10安裝於導波管20之狀態之立體圖。圖2係顯示將第1實施形態之閉止構件10安裝於導波管20之前之狀態之立體圖。有將安裝有閉止構件10之狀態之導波管20稱為附閉止構件之導波管之情形。

另，圖中為了便於說明，設定有XYZ正交座標系。關於相對於圖式之紙面垂直之座標軸，座標軸之圓中十字標記表示相對於紙面後側為正，圓中黑圓標記表示相對於紙面近前側為正。但，該座標系為用以說明而定義者，並非對閉止構件或導波管之姿勢進行限定者。另，於本揭示中，只要未特別說明，則Z軸為導波管20之延伸方向，X軸與Y軸為與導波管20之延伸方向垂直之方向。

第1實施形態之閉止構件10與導波管20例如於傳輸下一代5G系統所使用之毫米波段之頻帶之電波時使用。例如，導波管20自基地台連接至設置於使用者所在空間之天線。

天線例如可為由可撓性基板形成之貼片天線或偶極天線。於使用可撓性基板之情形時，作為線路，可使用微條線或共面線，亦可使用SIW(substrate integrated waveguide：基板積體波導)。可撓性基板之厚度較佳為0.8 mm以下。藉由使可撓性基板較薄，而可提高可撓性基板之可撓性。又，可撓性基板之介電質藉由氟系樹脂或液晶、聚醯亞胺等形成。作為氟系樹脂，例如可使用全氟烷氧基烷烴(PFA(Perfluoroalkoxy alkane))。

於使用可撓性基板之情形時，亦可於可撓性基板上配備放大器。天線例如亦可為於導波管設置插槽之插槽天線。又，於導波管20之前端，亦可連接有其他導波管。例如，亦可經由可撓性基板連接有其他導波管。

由第1實施形態之導波管20傳輸之電波之頻帶例如為27.5 GHz~29 GHz。例如中心頻率為28 GHz。該頻帶按各業者以每400 MHz分割而使用。另，頻率頻帶不限定於27.5 GHz~29 GHz，例如亦可為以26 GHz或39 GHz為中心之頻率頻帶。又，頻率頻帶不限定於毫米波段，亦可為其他頻帶。

第1實施形態之閉止構件10固定於導波管20之+Z側之端部。閉止構件10例如藉由軟焊、硬焊、導電性膏之塗佈等，機械性、電性連接於導波管20。另，關於後述之第2實施形態之閉止構件110、第3實施形態之閉止構件210、第4實施形態之閉止構件310，亦與閉止構件10同樣地固定於導波管20之+Z側端部。

＜導波管20＞ 首先，對供安裝閉止構件10之導波管20進行說明。圖3係供安裝第1實施形態之閉止構件10之導波管20之部分立體圖。

導波管20係成為毫米波段之頻帶之電波傳播之導波路的導波管。導波管20係於電波傳播之方向延伸之圓筒狀之管。另，於圖3中，電波傳播之方向為Z方向。導波管20之內部成為空腔20h。導波管20具有外表面20s1、與內面20s2。於導波管20之+Z側，具有端面20e。於端面20e，安裝閉止構件10，由閉止構件10覆蓋。

導波管20具備內部為空腔之介電管21、與覆蓋介電管21之外側之金屬被覆22。介電管21之空腔成為導波管20之空腔20h。由導波管20之空腔20h與介電管21傳播電波。又，金屬被覆22之外表面成為導波管20之外表面20s1。介電管21之內面成為導波管20之內面20s2。

[介電管21] 介電管21係作為電波傳播之傳輸路徑發揮功能之構件。於導波管20中，由空腔20h與介電管21傳播電波。

介電管21由介電質例如氟系樹脂形成。作為氟系樹脂，可使用聚四氟乙烯(PTFE(Polytetrafluoroethylene))或全氟烷氧基烷烴(PFA)。

另，例如頻率頻帶為28 GHz之情形時，介電管21之外徑為5 mm~9 mm。介電管21之內徑較佳為較外徑細1 mm~2 mm。介電管21之尺寸因於導波管20傳播之頻率頻帶或介電質之材料而異。

[金屬被覆22] 金屬被覆22為劃定傳輸路徑之構件。金屬被覆22藉由導電性構件例如銅形成。金屬被覆22例如藉由鍍覆形成。另，不限定於藉由鍍覆形成金屬被覆22，例如亦可於形成金屬被覆22時，捲繞銅箔或金屬網而形成。另，亦可於導波管20之金屬被覆22之外側，進而設置絕緣物之被覆。

由於導波管20藉由介電管21與金屬被覆22形成，故具有R1000程度之可撓性。

另，介電管21為介電層之一例，金屬被覆22為金屬層之一例。

＜閉止構件10＞ 接著，對第1實施形態之閉止構件10進行說明。圖4係第1實施形態之閉止構件10之立體圖。圖5係將第1實施形態之閉止構件10安裝於導波管20之狀態之剖視圖。圖5具體而言，係於將閉止構件10安裝於導波管20之狀態，以通過導波管20之中心之垂直於X軸之平面切斷之剖視圖。

第1實施形態之閉止構件10係將導波管20之端部閉止之構件。閉止構件10藉由導電性構件例如銅形成。閉止構件10具備基底部10a、與突出部10b。另，閉止構件10亦可為以僅表面具有導電性之方式，於樹脂成膜鍍銅等之導電材料者。即，閉止構件10亦可由表面成膜有導電材料之樹脂形成。另，關於後述之第2實施形態之閉止構件110、第3實施形態之閉止構件210、第4實施形態之閉止構件310亦同樣。

基底部10a為圓盤狀(平板狀)之構件。基底部10a之面10s1(主面)係於閉止構件10安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e之面。即，基底部10a於閉止構件10安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e。

突出部10b自基底部10a突出設置。突出部10b於閉止構件10安裝於導波管20時，設置於導波管20之空腔20h之內側。突出部10b形成為與導波管20之空腔20h之形狀相仿之形狀。突出部10b之面10s2係將朝+Z方向傳播於導波管20之空腔20h之電波，朝-Z方向反射之反射面。

由於導波管20由介電管21形成，故因介電管21變形，而有形狀追隨性。因此，若將具有突出部10b之閉止構件10插入至導波管20之介電管21，則由樹脂形成之介電管21相對於變形具有追隨性。因此，即便突出部10b之公差變大，亦可由介電管21之變形而吸收。

閉止構件10與導波管20可由軟焊或硬焊、利用導電性膏之接著等而電性連接。

另，基底部10a之形狀不限定於圓盤狀。例如，基底部10a若可覆蓋導波管20之端面20e，則可為矩形狀，亦可為其他形狀。關於基底部之形狀，於後述之實施形態中亦為同樣。

《第2實施形態》 ＜閉止構件110＞ 對第2實施形態之閉止構件110進行說明。第2實施形態之閉止構件110係將導波管20之端部短路之構件。圖6係第2實施形態之閉止構件110之立體圖。圖7係將第2實施形態之閉止構件110安裝於導波管20之狀態之剖視圖。圖7具體而言係於將閉止構件110安裝於導波管20之狀態下，於導波管20之中心在垂直於X軸之平面切斷之剖視圖。

第2實施形態之閉止構件110係將導波管20之端部閉止之構件。閉止構件110藉由導電性構件例如銅形成。閉止構件110具備基底部110a、突出部110b、及簷部110c。

基底部110a為圓盤狀(平板狀)之構件。基底部110a之面110s1係於閉止構件110安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e之面。即，基底部110a於閉止構件110安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e。

突出部110b自基底部110a突出設置。突出部110b於閉止構件110安裝於導波管20時，設置於導波管20之空腔20h之內側。突出部110b形成為與導波管20之空腔20h之形狀相仿之形狀。突出部110b之面110s2係將朝+Z方向傳播於導波管20之空腔20h之電波，朝-Z方向反射之反射面。

簷部110c自基底部110a突出設置。簷部110c設置成於閉止構件110安裝於導波管20時，位於導波管20之外側。簷部110c於-Z方向之端部具有面110cs3。

閉止構件110與導波管20可由軟焊或硬焊、利用導電性膏之接著等而電性連接。又，藉由具備簷部110c，例如可自簷部110c之外側鉚接閉止構件110而電性連接。

《第3實施形態》 ＜閉止構件210＞ 對第3實施形態之閉止構件210進行說明。第3實施形態之閉止構件210係使導波管20之端部短路之構件。圖8係第3實施形態之閉止構件210之立體圖。圖9係將第3實施形態之閉止構件210安裝於導波管20之狀態之剖視圖。圖9具體而言，係於將閉止構件210安裝於導波管20之狀態，於導波管20之中心於垂直於X軸之平面切斷之剖視圖。

第3實施形態之閉止構件210係將導波管20之端部閉止之構件。閉止構件210藉由導電性構件例如銅形成。閉止構件210具備基底部210a、與突出部210b。

基底部210a為圓盤狀(平板狀)之構件。基底部210a之面210s1係於閉止構件210安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e之面。即，基底部210a於閉止構件210安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e。

突出部210b自基底部210a突出設置。突出部210b於閉止構件210安裝於導波管20時，設置於導波管20之空腔20h之內側。突出部210b形成為與導波管20之空腔20h之形狀相仿之形狀。突出部210b係基底部210a側(+Z側)較粗、基底部210a之相反側(-Z側)較細之圓錐台狀。突出部210b之面210s2係將於導波管20之空腔20h朝+Z方向傳播之電波朝-Z方向反射之反射面。

藉由將突出部210b設為圓錐台狀，介電管21具有彎曲或壓潰之性質，因此可物理性與電性提高閉止構件210與導波管20之連接可靠性。另，亦可使突出部210b之徑大於導波管20之空腔20h地壓入。

閉止構件210與導波管20可由軟焊或硬焊、利用導電性膏之接著等而電性連接。

《第4實施形態》 ＜閉止構件310＞ 對第4實施形態之閉止構件310進行說明。第4實施形態之閉止構件310係使導波管20之端部短路之構件。圖10係第4實施形態之閉止構件310之立體圖。圖11係將第4實施形態之閉止構件310安裝於導波管20之狀態之剖視圖。圖11具體而言，係於將閉止構件310安裝於導波管20之狀態，於導波管20之中心於垂直於X軸之平面切斷之剖視圖。

第4實施形態之閉止構件310係將導波管20之端部閉止之構件。閉止構件310藉由導電性構件例如銅形成。閉止構件310具備基底部310a、突出部310b、及簷部310c。

基底部310a為圓盤狀(平板狀)之構件。基底部310a之面310s1係於閉止構件310安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e之面。即，基底部310a於閉止構件310安裝於導波管20時，覆蓋導波管20之端面20e。

突出部310b自基底部310a突出設置。突出部310b於閉止構件310安裝於導波管20時，設置於導波管20之空腔20h之內側。突出部10b成為與導波管20之空腔20h之形狀相仿之形狀。突出部310b之面310s2係將朝+Z方向傳播於導波管20之空腔20h之電波，朝-Z方向反射之反射面。

另，亦可將突出部31b設為圓錐台狀。藉由將突出部310b設為圓錐台狀，介電管21具有彎曲或壓潰之性質，因此可物理性與電性提高閉止構件210與導波管20之連接可靠性。另，亦可使突出部310b之徑大於導波管20之空腔20h地壓入。

簷部310c自基底部310a突出設置。簷部310c設置成於閉止構件110安裝於導波管20時，位於導波管20之外側。簷部310c於-Z方向之端部具有面310cs3。簷部310c係基底部310a側(+Z側)較粗，基底部310a之相反側(-Z側)較細。即，簷部310c之前端較細。又，簷部310c之內側(導波管20側)之面朝向-Z側朝外側傾斜。

藉由使簷部310之內側之面傾斜，介電管21具有彎曲或壓潰之性質，因此可物理性與電性提高閉止構件310與導波管20之連接可靠性。另，亦可使簷部310c之內側之徑小於導波管20之外徑地壓入。

閉止構件310與導波管20可由軟焊或硬焊、利用導電性膏之接著等而電性連接。又，藉由具備簷部310c，例如可自簷部310c之外側鉚接閉止構件310而電性連接。

《本揭示之實施形態之閉止構件之反射特性》

關於上述之第1實施形態至第4實施形態之閉止構件，根據反射特性之觀點對尺寸進行研討。另，於本研討中，對圖7之第2實施形態之閉止構件110進行研討。

將閉止構件10之面10s1至面10s2之距離設為距離L1。另，關於距離L1，對第1實施形態、第3實施形態、第4實施形態亦同樣。將閉止構件110之面110s1至面112s3之距離設為距離L2。另，關於距離L2，對第4實施形態亦同樣。

自導波管20之-Z側向+Z方向傳播而來之電波，大部分被面110s2反射而向-Z方向傳播。另一方面，一部分電波自面110s2之外側通過介電管21傳播至面110s1，由面110s1反射而返回。期望該反射而返回之電波對由面110s2反射之電波無影響。即，由面110s2反射之電波、與通過面110s2之外側由面110s1反射而返回之電波使相位一致。具體而言，距離L1滿足下述式1。藉由距離L1滿足下述式1，可使由面110s2反射之電波、與通過面110s2之外側由面110s1反射而返回之電波之相位一致。

[數1]

其中，λ_g 為於導波管20之介電管21傳播之電磁波之波長，n1為0以上之整數，即非負整數。且，例如，α1為0.35及α2為0.65，較佳為α1為0.4及α2為0.6，更佳為α1為0.45及α2為0.55。另，關於n1，較佳為較小。

接著對距離L2進行研討。關於距離L2，對在面110s3被焊接於金屬被覆22進行研討。於該情形時，期望由面110s1反射而朝面110s3之方向洩漏之電波進而由焊料反射而返回時，對由面110s1反射之電波無影響。即，由面110s1反射之電波、與自面110s1洩漏而由焊料反射之電波使相位一致。具體而言，藉由滿足下述式2，可使由面110s1反射之電波、與自面110s1洩漏而由焊料反射之電波之相位一致。

[數2]

其中，λ₀ 為於空氣中傳播之電磁波之波長，n2為0以上之整數，即非負整數。且，α3為0.35及α4為0.65，較佳為α3為0.4及α4為0.6，更佳為α3為0.45及α4為0.55。另，關於n2，較佳為較小。另，由於導波管20之空腔20h可視為空氣，故可視為λ₀ 與於導波管20之空腔20h傳播之電磁波之波長相等。

此處，顯示對效果確認之結果。圖12係說明本揭示之實施形態之閉止構件之反射特性之圖。圖13係說明參考例之閉止構件之反射特性之圖。圖12、圖13之反射強度、反射相位之圖表之橫軸為頻率。圖12、圖13之反射強度之圖表之縱軸表示相對於入射至導波管之電磁波，由閉止構件反射而返回之電磁波之強度之比。較為理想的是，反射強度為0 dB。圖12、圖13之反射相位之圖表之縱軸表示相對於入射至導波管之電磁波，由閉止構件反射而返回之電磁波之相位之變化。此處較為理想的是，相位基準設為閉止構件110之面110s2，該情形之反射相位為180 deg。

藉由模擬進行確認。關於尺寸，將電磁波之頻率設為28 GHz而計算出α1、α2。將介電管21之內徑設為6 mm，將外徑設為7 mm。於模擬中，對包含該頻率28 GHz之頻率25 GHz至31 GHz之間之頻率進行模擬。電磁波之傳播模式以基本模式進行。於圖12之閉止構件中，關於距離L1、距離L2，將α1及α2設為0.5。具體而言，距離L1設為3.7 mm，距離L2設為5 mm。於比較例之圖13之閉止構件中，關於距離L1，將α1設為0.67，關於距離L2，將α2設為0.5。具體而言，距離L1設為5.6 mm，距離L2設為5 mm。再者，於模擬中，對面110s1與端面20e密接之情形、及面110s1與端面20e隔開0.2 mm之情形進行模擬。另，圖12、圖13之實線顯示密接之情形，虛線顯示隔開之情形。

於圖12之本揭示之實施形態中，反射強度、反射相位皆於較寬之頻率內大致為一定。又，可抑制在閉止構件中衰減。再者，無論面110s1與端面20e密接/未密接，皆無顯著差異。

另一方面，關於圖13之參考例，反射強度、反射相位皆於特定之頻率下反射強度變小。又，根據面110s1與端面20e密接/未密接，特性大為不同。

＜作用、效果＞ 根據本揭示之導波管用閉止構件，可簡單進行導波管之終端處理。藉由將本揭示之導波管用閉止構件之突出部插入至導波管之空腔，可安裝於導波管20。又，可藉由將本揭示之導波管用閉止構件電性連接於導波管之金屬被膜而使之短路。再者，根據本揭示之導波管用閉止構件，可抑制衰減而使於導波管傳播之電波反射。

＜變化例＞ 關於導波管之形狀，不限定於圓筒狀。例如，導波管亦可為角筒狀。閉止構件之突出部之形狀較佳匹配導波管之形狀而設為與導波管之空腔相仿之形狀。

另，應理解本次揭示之實施形態係於所有點為例示，而非限制性者。上述實施形態亦可於不脫離隨附之申請專利範圍及其主旨之情況下，以各種形態省略、置換、變更。

本申請案係主張2020年3月27日向日本專利局申請之日本基礎專利申請案2020-058877號之優先權者，該申請案之全部內容作為參照而援引於本文中。

10:閉止構件 10a:基底部 10b:突出部 10s1:面 10s2:面 20:導波管 20e:端面 20h:空腔 20s1:外表面 20s2:內面 21:介電管 22:金屬被覆 110:閉止構件 110a:基底部 110b:突出部 110c:簷部 110s1:面 110s2:面 110s3:面 210:閉止構件 210a:基底部 210b:突出部 210s1:面 210s2:面 310:閉止構件 310a:基底部 310b:突出部 310c:簷部 310s1:面 310s2:面 310s3:面 L1:距離 L2:距離

圖1係顯示將第1實施形態之閉止構件安裝於導波管之狀態之立體圖。 圖2係顯示將第1實施形態之閉止構件安裝於導波管之前之狀態之立體圖。 圖3係供安裝第1實施形態之閉止構件之導波管之部分立體圖。 圖4係第1實施形態之閉止構件之立體圖。 圖5係將第1實施形態之閉止構件安裝於導波管之狀態之剖視圖。 圖6係第2實施形態之閉止構件之立體圖。 圖7係將第2實施形態之閉止構件安裝於導波管之狀態之剖視圖。 圖8係第3實施形態之閉止構件之立體圖。 圖9係將第3實施形態之閉止構件安裝於導波管之狀態之剖視圖。 圖10係第4實施形態之閉止構件之立體圖。 圖11係將第4實施形態之閉止構件安裝於導波管之狀態之剖視圖。 圖12係說明本揭示之實施形態之閉止構件之反射特性之圖。 圖13係說明參考例之閉止構件之反射特性之圖。

10:閉止構件

10a:基底部

10b:突出部

10s1:面

10s2:面

Claims (10)

1. 一種導波管用閉止構件，其係閉止導波管之端部且具有導電性之導波管用閉止構件，該導波管具備：介電層，其內部為空腔；及金屬層，其覆蓋上述介電層之外側；且該導波管用閉止構件具有： 平板狀之基底部；及 突出部，其自上述基底部之主面突出設置；且 上述突出部自上述端部插入至上述空腔之內部並安裝於上述導波管。
2. 如請求項1之導波管用閉止構件，其中 上述突出部與上述空腔之形狀相仿而形成。
3. 如請求項1或2之導波管用閉止構件，其中 上述突出部為圓筒狀。
4. 如請求項1之導波管用閉止構件，其中 上述突出部為圓錐台狀。
5. 如請求項1至4中任一項之導波管用閉止構件，其中 於將上述主面至上述突出部之端面之距離設為L1，將於上述介電層中傳播之電磁波之波長設為λg，將n1設為非負整數之情形時， 滿足： [數1]

   

   。
6. 如請求項1至5中任一項之導波管用閉止構件，其具備： 簷部，其自上述主面突出設置，位於上述突出部之外側；且 上述簷部被安裝於上述導波管之情形時，設置於上述金屬層之外側。
7. 如請求項6之導波管用閉止構件，其中 上述簷部之前端較細。
8. 如請求項6或7之導波管用閉止構件，其中 於將上述主面至簷部之端面之距離設為L2，將於上述空腔中傳播之電磁波之頻率設為λo，將n2設為非負整數之情形時， 滿足 [數2]

   

   。
9. 如請求項1至8中任一項之導波管用閉止構件， 其由表面成膜有導電材料之樹脂形成。
10. 一種附閉止構件之導波管，其係具備以下構件者： 導波管，其具備內部為空腔之介電層、及覆蓋上述介電層之外側之金屬層；及 導電性之導波管用閉止構件，其閉止上述導波管之端部；且 上述導波管用閉止構件具有： 平板狀之基底部；及 突出部，其自上述基底部之主面突出設置；且 上述突出部自上述端部插入至上述空腔之內部並安裝於上述導波管。

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