(57)【要約】【課題】調整ビス等を使用することなく無調整で生産性および電気的特性の改善された同軸導波管変換器を提供する。【解決手段】同軸伝送線路である同軸コネクタ２１が設けられる第１導波管部分１１、標準素管である第３導波管部分１３およびこれらの間の中間部である第２導波管部分１２がステップ状に形成されている。そして、第１導波管部分１１の特性インピーダンスを、同軸コネクタ２１の特性インピーダンスと実質的に等しく選定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸伝送線路を導波管に変換して、前記同軸伝送線路および前記導波管を介して高周波信号を伝送する同軸導波管変換器において、
前記導波管は、前記同軸伝送線路が接続される一端から標準素管である他端にかけて寸法がステップ状に変化する複数の導波管部分により構成されることを特徴とする同軸導波管変換器。
【請求項２】
前記同軸伝送線路は、一端が短絡面である導波管部分の前記短絡面の近傍に接続されることを特徴とする請求項１に記載の同軸導波管変換器。
【請求項３】
前記同軸伝送線路が接続される前記導波管部分の寸法は、前記同軸伝送線路と同軸コネクタを介して整合がとれるように選定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の同軸導波管変換器。
【請求項４】
前記導波管は、片面が平坦で他面のみがステップ状に変化することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の同軸導波管変換器。
【請求項５】
前記導波管は、対向する両面がステップ状に変化することを特徴とする請求項１、２又は３に記載の同軸導波管変換器。
【請求項６】
同軸伝送線路を導波管に変換して、同軸伝送線路および導波管を介して高周波信号を伝送する同軸導波管変換器において、
前記導波管は、前記同軸伝送線路が接続される第１導波管部分、標準素管の寸法を有する第３導波管部分および前記第１および第３導波管部分間の第２導波管部分の異なる寸法の３つの導波管部分によりステップ状に形成され、前記第１導波管部分の特性インピーダンスは、前記同軸伝送線路と同軸コネクタを介して整合がとれるように選定されることを特徴とする同軸導波管変換器。
【請求項７】
前記同軸伝送線路は、前記第１導波管部分の短絡面の近傍の壁面に設けられる同軸コネクタであることを特徴とする請求項６に記載の同軸導波管変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は同軸導波管に関し、特にマイクロ波等の高周波信号の伝送に使用される同軸伝送線路（又は同軸コネクタ）を導波管に変換し、斯かる信号を効率的に伝送する同軸導波管変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
マイクロ波等の超高周波信号の伝送には同軸伝送線路又は同軸ケーブル（Coaxial Cable）および導波管（Waveguide）が使用されるのが一般的である。同軸伝送線路又は同軸コネクタは、中心導体およびその周囲の外部導体が同軸状に形成されて、信号が伝送される。一方、導波管は、中空の金属で形成された伝送線路であって、その中を特定モードの電磁波が伝播される。
【０００３】
これら同軸ケーブルおよび導波管は、伝送効率が優れている、即ち最小伝送損失で伝送可能であるので、マイクロ波等の高周波信号を扱う電子計測機器および電気通信機器等（以下、総称して電子機器という）において広く使用されている。斯かる電子機器において、同軸伝送線路（又は同軸コネクタ）を導波管に効率的に接続又は結合するために同軸導波管変換器が使用される。
【０００４】
同軸導波管変換器を構成する場合に、その同軸導波管変換器の導波管寸法（ａ寸法×ｂ寸法）を、その同軸導波管変換器と接続される相手側の導波管寸法に合わせるのが一般的である（所謂、標準素管寸法といわれる寸法）。このような寸法の導波管を使用しているため、同軸端のプローブ形状を工夫しても、同軸伝送線路と導波管の特性インピーダンスの整合を取ることが困難である。
【０００５】
斯かる同軸導波管変換器の従来技術は、幾つかの技術文献に開示されている。導波管内に複数のビスを使用して誘導性領域から容量性領域まで広い範囲にわたってインピーダンス調整ができる導波管同軸変換器および導波管整合回路が開示されている（例えば、特許文献１参照。）。また、ステップ形導波管インピーダンス変換器を使用する同軸導波管変換器が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。
【０００６】
【特許文献１】特開平８−１４８９１１号公報（第３−４頁、第１図）
【特許文献２】実開昭６１−５７７０１号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述の如き従来技術によると、同軸伝送線路と導波管のインピーダンス整合用の複数の調整ビスを導波管側に設置しなければならない。一般的に、同軸導波管変換器のような導波管機器は、機密構造が必要である。よって、インピーダンス整合用の調整ビスを設置することにより、インピーダンス調整および調整ビスのねじ孔部分の機密性を保持するためのシール工事の追加が余儀なくされる。そのために、それぞれの工事を実施するための工数が増加して、生産原価が高くなるという課題乃至欠点があった。更に、従来は、標準素管にインピーダンス調整用のビスを使用していたために、同軸導波管変換器そのもののリターンロス等の電気的特性が制約され、例えば比帯域１３％程度でリターンロスが約−３０ｄBであった。
【０００８】
本発明は、従来技術の上述した課題に鑑みなされたものであり、従来技術の課題を克服又は軽減した、即ち生産性および電気的特性を改善した同軸導波管変換器を提供することを主たる目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するため本発明による同軸導波管変換器は、次のような特徴的な構成を採用している。
【００１０】
（１）同軸伝送線路を導波管に変換して、前記同軸伝送線路および前記導波管を介して高周波信号を伝送する同軸導波管変換器において、
前記導波管は、前記同軸伝送線路が接続される一端から標準素管である他端にかけて寸法がステップ状に変化する複数の導波管部分により構成される同軸導波管変換器。
（２）前記同軸伝送線路は、一端が短絡面である導波管部分の前記短絡面の近傍に接続される上記（１）の同軸導波管変換器。
（３）前記同軸伝送線路が接続される前記導波管部分の寸法は、前記同軸伝送線路と同軸コネクタを介して整合がとれるように選定される上記（１）又は（２）の同軸導波管変換器。
（４）前記導波管は、片面が平坦で他面のみがステップ状に変化する上記（１）、（２）又は（３）の同軸導波管変換器。
（５）前記導波管は、対向する両面がステップ状に変化する上記（１）、（２）又は（３）の同軸導波管変換器。
（６）同軸伝送線路を導波管に変換して、同軸伝送線路および導波管を介して高周波信号を伝送する同軸導波管変換器において、
前記導波管は、前記同軸伝送線路が接続される第１導波管部分、標準素管の寸法を有する第３導波管部分および前記第１および第３導波管部分間の第２導波管部分の異なる寸法の３つの導波管部分によりステップ状に形成され、前記第１導波管部分の特性インピーダンスは、前記同軸伝送線路と同軸コネクタを介して整合がとれるように選定される同軸導波管変換器。
（７）前記同軸伝送線路は、前記第１導波管部分の短絡面の近傍の壁面に設けられる同軸コネクタである上記（６）の同軸導波管変換器。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の同軸導波管変換器によると、次の如き実用上の顕著な効果が得られる。即ち、無調整であるので生産性が優れている。また、無調整の状態において、優れた電気的特性が得られる。例えば、比帯域約３２％でリターンロスが−２０ｄB、比帯域１９％でリターンロスが−３０ｄBを実現可能である。
【実施例１】
【００１２】
以下、本発明による同軸導波管変換器の好適実施例の構成および動作を、添付図面を参照して詳細に説明する。尚、以下の各実施例において、説明の便宜上、対応する構成要素には同様の参照符号を使用することとする。
【００１３】
先ず、図１は、本発明による第１実施例の同軸導波管変換器の第１実施例を示し、（Ａ）は正面図および（Ｂ）は縦断面図である。この第１実施例の同軸導波管変換器１０において、説明の便宜上、幅方向（即ち、図１（Ａ）の横方向）をＸ方向、高さ（即ち、図１（Ａ）の縦方向）をＹ方向、そして長さ（即ち、図１（Ｂ）の横方向）をＺ方向とする。
【００１４】
この同軸導波管変換器１０は、Ｚ方向に順次形成された第１導波管部分１１、第２導波管部分１２および第３導波管部分１３を備えている。第１導波管部分１１の一端（図１（Ｂ）中の右端）は短絡面１４であり、他端である短絡面１４から最も離れた第３導波管部分１３の一端にはフランジ１５が形成されている。これら第１導波管部分１１乃至第３導波管部分１３の内部は中空であり、開口部１６を形成する。そして、第１導波管部分１１の短絡面１４近傍の外部に同軸コネクタ２１が取り付けられ、この同軸コネクタ２１には、開口部１６の内部プローブ２２が配置されている。
【００１５】
ここで、第１導波管部分１１は、Ｚ方向の０からＺ０まで延びる。第２導波管部分１２は、Ｚ方向のＺ０からＺ１まで延びる。そして、第３導波管部分１３は、Ｚ方向のＺ１からＺ２まで延びている。ここで、第１導波管部分１１から第３導波管部分１３は、順次高さが増加するよう構成されている。即ち、第２導波管部分１２は第１導波管部分１１より高く、第３導波管部分１３は第２導波管部分１２より高い。また、この第１実施例の同軸導波管変換器１０において、第１導波管部分１１乃至第３導波管部分１３は、上壁が平坦であるので、第１導波管部分１１および第２導波管部分１２の境界には段状部（ステップ）１７が形成され、また第２導波管部分１２および第３導波管部分１３の境界には段状部１８が形成されている。
【００１６】
図１に示す同軸導波管変換器１０において、第１導波管部分１１の開口部１４の寸法、即ち幅（ｘ）と高さ（ｙ）は、同軸コネクタ２１のインピーダンスと無調整で最も整合が取れるように選定される。中間部分である第２導波管部分１２の長さ（Ｚ方向）は、適宜選定可能であるが、約０．２５λｇである。そして、第３導波管部分１３の寸法は、上述した標準素管の寸法に選定される。ここで、好ましくは、第１導波管部分１１の寸法は、同軸伝送線路と同軸コネクタ２１を介して整合がとり易いように選定される。また、同軸コネクタ２１は、第１導波管部分１１と同軸伝送路の整合がとり易いように短絡面からの距離が選定される。経験的には、同軸伝送路の特性インピーダンスが５０オームの場合、第1導波管部分の特性インピーダンスが約２８０オーム程度になるように選定すると整合がとり易くなる。
【００１７】
次に、図２乃至図４を参照して、同軸導波管変換器の電気的特性について説明する。これら図２乃至図４において、（Ａ）は周波数（横軸：ＧＨｚ）対リターンロス（縦軸：ｄＢ）特性図であり、（Ｂ）はスミスチャートである。
【００１８】
図２は、従来の標準素管の導波管寸法（即ち、全体が第３導波管部分１３と同一）のみの場合のリターンロス特性を示す。また、図３は、第１導波管部分１１のリターンロス特性を示す。一方、図４は、図１に示す本発明による同軸導波管変換器１０全体のリターンロス特性を示す。
【００１９】
図２乃至図４を対比すると明らかな如く、標準素管のみでは十分な電気的特性が得られないので、複数の調整ビスを複数箇所に設け、これらの調整ビスを調整することにより所望の特性を得ている。その特性としては、比帯域約５．４％でリターンロスが−２０ｄＢ、比帯域約１％でリターンロスが約−３０ｄＢである。これに対して、本発明にあっては、無調整状態において、比帯域約３２％でリターンロスが−２０ｄＢ、比帯域約１９％でリターンロスが−３０ｄＢを実現する。
【実施例２】
【００２０】
次に、図５は、本発明による第２実施例の同軸導波管変換器１０Ａの構成を示し、（Ａ）は正面図および（Ｂ）は縦断面図である。この同軸導波管変換器１０Ａにおいても第１導波管部分１１、第２導波管部分１２および第３導波管部分１３の異なる寸法の３つの部分によりステップ状に形成されている。しかし、この同軸導波管変換器１０Ａの段状部１７、１８は、上述した第１実施例の同軸導波管変換器１０が−Ｙ方向であるのに対して、＋Ｙ方向に形成されている点で相違する。
【実施例３】
【００２１】
図６は、本発明による第３実施例の同軸導波管変換器１０Ｂの構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は縦断面図である。この第３実施例では、±Ｙ方向の対向する両面に段状部１７、１８が形成されている点で上述した第１実施例および第２実施例と相違する。
【実施例４】
【００２２】
図７は、本発明による第４実施例の同軸導波管変換器１０Ｃの構成を示す。この第４実施例は、図６に示す第３実施例と同様に、±Ｙ方向の対向する両面に段状部１７、１８が形成されるが、第１導波管部分１１、第２導波管部分１２および第３導波管部分１３の順に寸法が小さくなる点で相違する。
【実施例５】
【００２３】
次に、図８は、本発明による第５実施例の同軸導波管変換器１０Ｄの構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）および（Ｃ）はそれぞれ異なる方向の縦断面図である。この第５実施例の同軸導波管変換器１０Ｄは、＋／−Ｘ方向に段状部１７、１８が形成されている点で、上述した第１実施例又は第２実施例と相違する。
【実施例６】
【００２４】
図９は、本発明による第６実施例の同軸導波管変換器１０Ｅの構成を示し、（Ａ）〜（Ｃ）は、図８（Ａ）〜（Ｃ）と同様の図である。この第６実施例の同軸導波管変換器１０Ｅは、±Ｘ方向の対向する両面に段状部１７、１８が形成されている点で、上述した図６の第３実施例と相違する。
【実施例７】
【００２５】
最後に、図１０は、本発明による第７実施例の同軸導波管変換器１０Ｆの構成を示し、（Ａ）〜（Ｃ）は、図９（Ａ）〜（Ｃ）と対応する。この第７実施例の同軸導波管変換器１０Ｆは、＋Ｘ方向の片面に段状部１７、１８が形成されている点で、図８に示す第５実施例と同様であるが、図７に示す第４実施例と同様に第１導波管部分１１、第２導波管部分１２および第３導波管部分１３の順に寸法が小さくなる。尚、第２〜第７実施例の同軸導波管変換器１０Ａ〜１０Ｆの動作および特性は、第１実施例の同軸導波管変換器１０と同様である。
【００２６】
以上、本発明による同軸導波管変換器の種々の実施例の構成および動作を詳述した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明による第１実施例の同軸導波管変換器の構成を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は縦断面図である。
【図２】従来構成の同軸導波管変換器の電気的特性を示す図である。
【図３】図１に示す同軸導波管変換器の第１導波管部分の電気的特性を示す図である。
【図４】図１に示す同軸導波管変換器の全体の電気的特性を示す図である。
【図５】本発明の第２実施例の同軸導波管変換器の構成を示す図である。
【図６】本発明の第３実施例の同軸導波管変換機の構成を示す図である。
【図７】本発明の第４実施例の同軸導波管変換器の構成を示す図である。
【図８】本発明の第５実施例の同軸導波管変換器の構成を示す図である。
【図９】本発明の第６実施例の同軸導波管変換器の構成を示す図である。
【図１０】本発明の第７実施例の同軸導波管変換器の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０、１０Ａ〜１０Ｆ  同軸導波管変換器
１１  第１導波管部分
１２  第２導波管部分
１３  第３導波管部分
１４  短絡面
１７、１８  段状部（ステップ）
２１  同軸コネクタ
２２  プローブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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