(57)【要約】【課題】  ＴＥ１１モードの発生を抑制することで、ＴＥ１１モードの共振を抑制することが可能なモード変換器及びそれを用いたロータリージョイントを得る。【解決手段】  モード変換器は、矩形導波管１と矩形導波管１に垂直に接続された円形導波管２と、円形導波管２に接続された半径の異なる円形導波管３とを備える。ロータリージョイントは、当該モード変換器を２つ組み合わせることにより構成される。具体的には、それら２つのモード変換器の円形導波管３同士が接続されており、その接続部にはチョークが設けられていて、一方のモード変換器が他方のモード変換器に対して円形導波管２及び半径の異なる円形導波管３の軸を回転軸として回転可能なように接続されている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形導波管と、
前記矩形導波管に垂直に接続された第１の円形導波管と、
前記第１の円形導波管に直列に接続され、前記第１の円形導波管とは直径の異なる第２の円形導波管と、
を備えたモード変換器。
【請求項２】
請求項１に記載のモード変換器が２つ接続されて構成されたロータリージョイントであって、
前記モード変換器の第２の円形導波管同士が接続され、それらの接続部にチョークが設けられるとともに、一方のモード変換器が、他方のモード変換器に対して、前記第２の円形導波管の軸を回転軸として回転可能に接続されたことを特徴とするロータリージョイント。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、矩形導波管を円形導波管に変換するモード変換器と、それを用いたロータリージョイントに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
無線通信において、例えば、指向方向を機械駆動により変えるアンテナでは、機械駆動部で給電線を切断する必要がある。この切断部での電波漏れを防止するため、切断部にロータリージョイントが用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
ロータリージョイントの給電部を導波管で構成する場合、一般的には、円形導波管の両端で、円形導波管を矩形導波管に変換するため、矩形導波管の基本モードであるＴＥ０１モードを円形導波管でＴＭ０１モードに変換するモード変換器が必要となる。モード変換器は、矩形導波管と円形導波管を垂直に接続することにより構成され、矩形導波管端面の位置をオフセットすることにより、矩形導波管と円形導波管の接続部で磁界結合が発生し、矩形導波管を伝搬するＴＥ１０モードが円形導波管でＴＭ０１モードに変換される。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】森智之他，”当社のマイクロ波ロータリージョイント”,島田理化技報  No.18，pp35-43，2006
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のモード変換器には次のような課題がある。
円形導波管にＴＭ０１モードの他に、基本モードであるＴＥ１１モードが発生するため、円形導波管の長さが概ねＴＥ１１モードの管内波長／２の整数倍になると、ＴＥ１１モードの共振が発生し、ロータリージョイントの伝送特性が劣化するという問題点があった。このため、使用周波数帯域でＴＥ１１モードの共振が発生しないように、円形導波管の長さに制約を持たせる必要があった。
【０００６】
本発明は、かかる問題を解決するためになされたものであり、ＴＥ１１モードの共振を抑制することが可能なモード変換器及びそれを用いたロータリージョイントを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明によるモード変換器は、矩形導波管と、前記矩形導波管に垂直に接続された第１の円形導波管と、前記第１の円形導波管に直列に接続され、前記第１の円形導波管とは直径の異なる第２の円形導波管とを備えたものである。
【０００８】
また、この発明によるロータリージョイントは、前記モード変換器が２つ接続されて構成されたロータリージョイントであって、前記モード変換器の第２の円形導波管同士が接続され、それらの接続部にチョークが設けられるとともに、一方のモード変換器が、他方のモード変換器に対して、前記第２の円形導波管の軸を回転軸として回転可能に接続されたものであっても良い。
【発明の効果】
【０００９】
この発明によれば、ＴＥ１１モードの発生を抑制することで、ＴＥ１１モードの共振を抑制することができる。また、ＴＥ１１モードの共振を抑制することで、ロータリージョイントの伝送特性の劣化を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の形態１によるモード変換器の構成を示した図である。
【図２】本発明の実施の形態１によるモード変換器の円形導波管に発生するＴＥ１１モードとＴＭ０１モードを示した説明図である。
【図３】本発明の実施の形態２によるロータリージョイントの構成を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るモード変換器の概略構成を示す図である。図において、本実施の形態１によるモード変換器は、矩形導波管１と円形導波管（第１の円形導波管）２を概ね垂直に接続し、円形導波管２と管内半径の異なる円形導波管（第２の円形導波管）３を円形導波管２に概ね直列に接続することで構成されている。図１の例では、円形導波管２の管内半径が円形導波管３の管内半径よりも大きくなっている。なお、図１においては、矩形導波管１、円形導波管２及び半径の異なる円形導波管３の厚みが無いかの如く図示されているが、これは説明の便宜上のことであり、実際には厚みが必要である。
【００１２】
本実施の形態１に係わるモード変換器は、以上のように構成されているので、矩形導波管１と円形導波管２との接続部で磁界結合が発生する。このため、矩形導波管１内で基本モードであるＴＥ１０モードで伝送された電磁界は、円形導波管２でＴＭ０１モードに変換される。このとき同時に、円形導波管２の基本モードであるＴＥ１１モードも発生する。
【００１３】
図２は、本発明の実施の形態１によるモード変換器の円形導波管に発生するＴＥ１１モードとＴＭ０１モードを示した説明図であり、図１に示したモード変換器の円形導波管２及び円形導波管３において、図２（ａ）はＴＥ１１モードの電磁界の断面図を示し、図２（ｂ）はＴＭ０１モードの電磁界の断面図を示す。
【００１４】
図２（ａ）、（ｂ）において、実線矢印が電界を示し、破線矢印が磁界を示している。図２（ａ）からわかるとおり、共振するＴＥ１１モードは、円形導波管２及び半径の異なる円形導波管３の半径に依存する。このことより、円形導波管２及び円形導波管３では半径が異なるため、共振するＴＥ１１モードの周波数帯が異なり、使用周波数帯での共振を抑制される。
【００１５】
半径の異なる円形導波管３では、ＴＥ１１モードの発生する周波数が円形導波管２と異なる。このため、円形導波管２で発生したＴＥ１１モードは半径の異なる円形導波管３では抑圧される。また、円形導波管３では電気長が変化し、円形導波管２に比べて電気長が短くなる。このため、円形導波管２と円形導波管３の長さの合計を、円形導波管２と円形導波管３が同一径となる従来のモード変換器に比べて、短くすることができる。
【００１６】
以上のように、本実施の形態１によるモード変換器は、矩形導波管１と、矩形導波管１に垂直に接続される円形導波管２と、円形導波管２に接続される半径の異なる円形導波管３を備えるようにしたので、ＴＥ１１モードの発生を半径の異なる円形導波管３で抑圧することができる。かくして、使用周波数帯でのＴＥ１１モードの共振を抑制することができる。また、従来のモード変換器においてＴＥ１１モードの発生を抑制するために必要であった円形導波管の長さの制約が本実施の形態ではなくなり、自由に長さを変えることができるので、モード変換器の設計性、利便性、及び汎用性に優れる。
【００１７】
実施の形態２．
図３に、本発明の実施の形態２に係るロータリージョイントの概略構成図を示す。図３のロータリージョイントにおいては、上記の実施の形態１で示したモード変換器を２つ用意し、モード変換器同士を、それらの円形導波管３の先端部分を当接させて接続させる。さらに、モード変換器の接続部にチョーク４を介在させ、２つのモード変換器の円形導波管３の間にチョーク４が挟み込まれるように構成する。チョーク４は、内部に鉤型状に直角に折れ曲がった空洞の溝が設けられており、直角に曲がった部分の空洞の溝の長さが伝播波長の４分の１になることで短絡点を形成する。
なお、説明の便宜上、各モード変換器を側面から見た図としており、図中、図１と同一符号のものは同一構成のものである。
【００１８】
このような構成においては、円形導波管３の切断面にチョーク４を介在させることにより、円形導波管３の切断部での電波漏れをチョーク４によって抑制できる。このため、チョーク４部分に駆動機構を設けることにより、円形導波管２及び半径の異なる円形導波管３の軸５を回転軸とすることができる。図３は、各モード変換器の矩形導波管１同士が１８０度回転した状態を示している。これにより、矩形導波管１が、円形導波管３の軸５を回転軸として相対的に回転するロータリージョイントを構成することができる。
【００１９】
このような構成において、従来技術のように半径の異なる円形導波管がない場合、円形導波管２の長さが概ねＴＥ１１モードの管内波長／２の整数倍になると、ＴＥ１１モードの共振が発生し、導波管の伝送特性が劣化する。これに対し本実施の形態においては、実施の形態１で説明したように軸５をあわせた半径の異なる円形導波管３を設けることによりＴＥ１１モードの発生が抑制されるため、ＴＥ１１の共振の発生が抑制される。
【００２０】
以上のように本実施の形態においては、実施の形態１で説明したモード変換器をロータリージョイントに用いるようにしたので、実施の形態１と同様の効果が得られるとともに、ＴＥ１１モードの共振が抑制ができるため、ロータリージョイントの伝送特性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【００２１】
１  矩形導波管、２  円形導波管、３  半径の異なる円形導波管、４  チョーク、５  円形導波管２及び半径の異なる円形導波管３の軸。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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