(57)【要約】【課題】より広い周波数帯域に亘って反射波を低減し、周波数特性を広帯域にすることができる折返し導波管を提供する。【解決手段】入力側導波管３の出力端部および出力側導波管４の入力端部には、狭壁面１ａ，１ｂの表面部にその対向間隔を小さくするようにして深さＬｚ、幅Ｌｙからなる凹部５が形成され、いわゆるアイリス構造が構成されている。凹部５の幅Ｌｙは中空導波管の広壁面幅Ｌの略１／５の幅になるように設定されており、深さＬｚは広壁面幅Ｌの略１／２０の深さになるように設定されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する狭壁面対と対向する広壁面対からなる断面方形の中空導波管を並設して構成した入力側導波管および出力側導波管と、
前記入力側導波管の出力端部および前記出力側導波管の入力端部の前記狭壁面の表面部に前記狭壁面の対向間隔を小さくするように凹部を形成した接続端部と、
前記接続端部の開口部を介して前記入力側導波管および前記出力側導波管と連通するように接続された中空の折返し部と、
を具備することを特徴とする折返し導波管。
【請求項２】
前記折返し部は、前記中空導波管を両端部の端部開口部のそれぞれが前記入力側導波管および前記出力側導波管の前記開口部と連通するように折返すとともに、折返された外側の前記広壁面を半円形状に形成して構成したことを特徴とする請求項１項記載の折返し導波管。
【請求項３】
前記折返し部は、前記中空導波管を両端部の端部開口部のそれぞれが前記入力側導波管および前記出力側導波管の前記開口部と連通するように折返すとともに、折返し部の狭壁面を前記入力側導波管および前記出力側導波管側に長い下底を有する台形状に形成して構成したことを特徴とする請求項１項記載の折返し導波管。
【請求項４】
前記折返し部は、前記中空導波管を両端部の端部開口部のそれぞれが前記入力側導波管および前記出力側導波管の前記開口部と連通するように折返すとともに、折返された外側の前記広壁面を階段状に形成して構成したことを特徴とする請求項１項記載の折返し導波管。
【請求項５】
前記中空導波管は、前記広壁面の広壁面幅を前記狭壁面の狭壁面幅の２倍の長さとし、前記凹部の管軸方向の長さを前記広壁面幅の５分の１の長さとし、かつ、前記凹部の深さを前記広壁面幅の２０分の１の長さにしたことを特徴とする請求項２から請求項４のうちのいずれか１項記載の折返し導波管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、折返し導波管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、方形導波管を広壁面同士が対向するように１８０°折返してなる折返し導波管が用いられている。
【０００３】
従来の折返し導波管は、折返し部の外側の広壁面に４５°カットの反射面を設けることで、入力側導波管から入射した電波を出力側導波管へ導いている。また、反射面に反射波打消し用の調整ネジを設けて、折返し部からの反射波を打ち消すことで、入力側導波管および出力側導波管と折返し部とのインピーダンスの整合を図っている。
【０００４】
このように構成された従来の折返し導波管は、構成が複雑であるとともに高い寸法精度が要求され、製造コストが高く量産に適さないという課題があった。また、調整ネジによるものは、狭い周波数帯域の反射波しか打ち消すことができないため、周波数特性が狭帯域となり、しかも１台１台毎に調整ネジによって打ち消す反射波の調整作業が必要であるという課題があった。
【０００５】
これに対し、特許文献１および特許文献２には、折返し部の開口窓の寸法を適切な値にすることで、４５°カットの反射面および調整ネジを不要とした折返し導波管が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１９９９０１号公報
【特許文献２】特開２００１−２８４９１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１および特許文献２の折返し導波管は、従来のものに比べて構造が簡単で安価であるが、電波の波長に応じて開口窓の寸法の値を定めているため、依然として周波数特性が狭帯域であるという課題があった。
【０００８】
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、より広い周波数帯域に亘って反射波を低減し、周波数特性を広帯域にすることができる折返し導波管を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明の折返し導波管は、対向する狭壁面対と対向する広壁面対からなる断面方形の中空導波管を並設して構成した入力側導波管および出力側導波管と、入力側導波管の出力端部および出力側導波管の入力端部の狭壁面の表面部に狭壁面の対向間隔を小さくするように凹部を形成した接続端部と、接続端部の開口部を介して入力側導波管及び出力側導波管と連通するように接続された中空の折返し部と、を具備するものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明の折返し導波管によれば、より広い周波数帯域に亘って反射波を低減し、周波数特性を広帯域にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】この発明の実施の形態１の折返し導波管の斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１の折返し導波管の上面図である。
【図３】この発明の実施の形態１の折返し導波管の側面図である。
【図４】この発明の実施の形態１の折返し導波管のスミスチャートである。
【図５】この発明の実施の形態１の折返し導波管のアイリス構造寸法に対する比帯域の関係を示す特性図である。
【図６】この発明の実施の形態１および従来の折返し導波管の周波数に対する電圧定在波比の関係を示す特性図である。
【図７】この発明の実施の形態２の折返し導波管の斜視図である。
【図８】この発明の実施の形態２の折返し導波管の上面図である。
【図９】この発明の実施の形態２の折返し導波管の側面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３の折返し導波管の斜視図である。
【図１１】この発明の実施の形態３の折返し導波管の上面図である。
【図１２】この発明の実施の形態３の折返し導波管の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
実施の形態１．
図１〜図３を参照して、実施の形態１の折返し導波管について説明する。
図中、１ａ，１ｂは対向する狭壁面である。狭壁面１ａ，１ｂの対の両側面部に設けられた対向する広壁面２ａ，２ｂの対とにより断面方形の入力側導波管３を構成する中空導波管が形成されている。同様に、狭壁面１ａ，１ｂと広壁面２ａ，２ｂとにより出力側導波管４となる中空導波管が並設されている。
ここで、中空導波管は広壁面２ａ，２ｂの広壁面幅Ｌが狭壁面１ａ，１ｂの狭壁面幅Ｒに対して２倍の長さになっている。
【００１３】
入力側導波管３の出力端部および出力側導波管４の入力端部には、狭壁面１ａ，１ｂの表面部にその対向間隔を小さくするようにして深さＬｚ、幅Ｌｙからなる凹部５が形成され、いわゆるアイリス構造が構成されている。
ここで、凹部５の幅Ｌｙは中空導波管の広壁面幅Ｌの略１／５の幅になるように設定されており、深さＬｚは広壁面幅Ｌの略１／２０の深さになるように設定されている。
【００１４】
アイリス構造を設けた入力側導波管３の出力側の接続端部および出力側導波管４の入力側の接続端部には、その開口部を介して入力側導波管３および出力側導波管４と連通するようにして中空の折返し部６が接続されている。
ここで、折返し部６は、中空導波管を両端部の端部開口部のそれぞれが入力側導波管３および出力側導波管４の開口部と連通するように折返して構成されている。また、折返された中空導波管の外側の広壁面２０ａは半円形状になっており、この半円形状の広壁面２０ａによって外壁部が構成されている。
【００１５】
なお、入力側導波管３および出力側導波管４は折返し部６に一体に連通するように接続されている。すなわち、図３に示すごとく、折返し部６と入力側導波管３および出力側導波管４との接続端面は、アイリス構造の装荷位置Ｄまでの距離が０である。
【００１６】
このように構成した折返し導波管１０の動作について説明する。
入力側導波管３の内部を伝送してきた電波は、折返し部６へ入力される。入力された電波は折返し部６の外壁部で偏向され、出力側導波管４へ伝送される。
【００１７】
このとき、折返し部６の特性インピーダンスと入力側導波管３および出力側導波管４の特性インピーダンスとが、アイリス構造によって生じる抵抗成分および誘導成分によって整合され、反射特性の周波数帯域が改善される。
【００１８】
図４〜図６を参照して、この折返し導波管１０の効果について説明する。
図４（ｂ）は、アイリス構造を設けた折返し導波管１０のスミスチャートを示している。
また、図４（ａ）は、比較対象としてアイリス構造を有さない折返し導波管のスミスチャートを示している。
スミスチャート内の丸印（○）は、計算周波数のうちの最低周波数ｆlоwを基準周波数ｆ0で除した規格化周波数ｆlоw／ｆ0＝０．８における折返し導波管のインピーダンスを示している。三角印（△）は、中間周波数ｆmiddleを基準周波数ｆ0で除した規格化周波数ｆmiddle／ｆ0＝１．０における折返し導波管のインピーダンスを示している。四角印（□）は、最高周波数ｆhighを基準周波数ｆ0で除した規格化周波数ｆhigh／ｆ0＝１．２における折返し導波管のインピーダンスを示している。
図４（ａ）および図４（ｂ）示すごとく、各印（○，△，□）からスミスチャートの中心点までの軌跡の長さが反射振幅の大きさを示している。最低周波数、中間周波数、最高周波数のすべての計算周波数において、図４（ｂ）に示すアイリス構造を設けた折返し導波管１０のほうが、図４（ａ）に示すアイリス構造を設けない折返し導波管よりも各印（○，△，□）から中心部までの軌跡が短くなっている。すなわち、反射特性の周波数帯域が改善していることが分かる。
【００１９】
図５および図６は、電磁界シミュレーションによる数値計算を行った結果を示している。
図５（ａ）は、アイリス構造の凹部５の幅Ｌｙと広壁面幅Ｌとの比Ｌｙ／Ｌを横軸にとり、比帯域を縦軸にとった特性図を示している。図５（ａ）に示すごとく、Ｌｙ／Ｌ＝０．２に構成したときに比帯域が最も広くなっている。すなわち、アイリス構造の幅Ｌｙを広壁面幅Ｌの１／５の幅に規定することで、反射振幅の周波数特性が最も広帯域となっている。
また、図５（ｂ）は、折返し部６からアイリス構造の装荷位置Ｄまでの距離と広壁面幅Ｌとの比Ｄ／Ｌを横軸にとり、比帯域を縦軸にとった特性図を示している。図５（ｂ）に示すごとく、Ｄ／Ｌ＝０に構成したときに比帯域が最も広くなっている。すなわち、入力側導波管３および出力側導波管４は折返し部６に一体に連通するように接続してアイリス構造の装荷位置Ｄまでの距離を０とすることで、反射振幅の周波数特性が最も広帯域となっている。
【００２０】
図６（ｂ）は、この折返し導波管１０の電圧定在波比（Ｖｏｌｔａｇｅ  Ｓｔａｎｄｉｎｇ  Ｗａｖｅ  Ｒａｔｉｏ，ＶＳＷＲ）の値を縦軸にとり、周波数ｆを基準周波数ｆ0で除した規格化周波数ｆ／ｆ0の値を横軸にとった特性図を示している。一方、図６（ａ）は、比較対象としてアイリス構造を有さない従来の折返し導波管の特性図を示している。
実施の形態１の折返し導波管１０は、図６（ｂ）に示すごとく、規格化周波数ｆ／ｆ0の値が０．９〜１．１の広い範囲に亘って電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値がほぼ１．０であり、図６（ａ）に示す従来の折返し導波管よりも電圧定在波比（ＶＳＷＲ）の値が低くなっている。すなわち、広帯域に亘って反射波が低減されている。
【００２１】
以上のように、この折返し導波管１０は、入力側導波管３の出力端部および出力側導波管４の入力端部にアイリス構造を有している。このアイリス構造の凹部５の幅Ｌｙは方形導波管の広壁面幅Ｌの略１／５の幅になるように設定され、深さＬｚは広壁面幅Ｌの略１／２０の深さになるように設定されている。
その結果、より広い周波数帯域に亘って反射波を低減し、周波数特性を広帯域にすることができる。
【００２２】
実施の形態２．
図７〜図９を参照して、折返し導波管の外壁部を台形状に構成した折返し導波管について説明する。
なお、入力側導波管３および出力側導波管４は実施の形態１と同様の構成を有しており、説明を省略する。
アイリス構造を設けた入力側導波管３の出力側の接続端部および出力側導波管４の入力側の接続端部には、その開口部を介して入力側導波管３および出力側導波管４と連通するようにして中空の折返し部６１が接続されている。
ここで、折返し部６１は、中空導波管を両端部の端部開口部のそれぞれが入力側導波管３および出力側導波管４の開口部と連通するように折返して構成されている。また、折返された中空導波管の狭壁面１ａ，１ｂは入力側導波管３および出力側導波管４側に長い下底を有する台形状になっている。この台形の上底および脚を構成する広壁面２１ａ〜２３ａによって、外壁部が構成されている。
【００２３】
このように構成された折返し導波管１１は、実施の形態１の折返し導波管１０と同様に、折返し部６１の特性インピーダンスと入力側導波管３および出力側導波管４の特性インピーダンスとが、アイリス構造によって生じる抵抗成分および誘導成分によって整合される。
その結果、より広い周波数帯域に亘って反射波を低減し、周波数特性を広帯域にすることができる。
【００２４】
実施の形態３．
図１０〜図１２を参照して、折返し導波管の外壁部を階段状に構成した折返し導波管について説明する。
なお、入力側導波管３および出力側導波管４は実施の形態１と同様の構成を有しており、説明を省略する。
アイリス構造を設けた入力側導波管３の出力側の接続端部および出力側導波管４の入力側の接続端部には、その開口部を介して入力側導波管３および出力側導波管４と連通するようにして中空の折返し部６２が接続されている。
ここで、折返し部６１は、中空導波管を両端部の端部開口部のそれぞれが入力側導波管３および出力側導波管４の開口部と連通するように折返して構成されている。また、折返された中空導波管の外側の広壁面２４ａ〜２６ａは階段状になっており、この階段状の広壁面２４ａ〜２６ａによって外壁部が構成されている。
【００２５】
このように構成した折返し導波管１２は、実施の形態１の折返し導波管１０と同様に、折返し部６２の特性インピーダンスと入力側導波管３および出力側導波管４の特性インピーダンスとが、アイリス構造によって生じる抵抗成分および誘導成分によって整合される。
その結果、より広い周波数帯域に亘って反射波を低減し、周波数特性を広帯域にすることができる。
【００２６】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００２７】
１ａ，１ｂ  狭壁面、２ａ，２ｂ  広壁面、２０ａ，２１ａ，２２ａ，２３ａ，２４ａ，２５ａ，２６ａ  広壁面（外壁部）、３  入力側導波管（方形導波管）、４  出力側導波管（方形導波管）、５  凹部（アイリス構造）、６，６１，６２  折返し部（方形導波管）、１０，１１，１２  折返し導波管。
【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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【図１１】
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【図１２】
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