(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が接続導波管と接続され、他端が入出力導波管と接続される変成導波管を備え、
前記変成導波管は、管軸方向に対して垂直な断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状であり、
前記切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも長い第１の領域が前記接続導波管又は前記入出力導波管と接続され、前記切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも短い第２の領域が前記入出力導波管又は前記接続導波管と接続されることを特徴とする導波管方向性結合器は、
管幅方向に３つに分割されている金属ブロックを組み合わせることで形成されるものであり、
前記３つに分割されている金属ブロックは、組み合わされる前に切削加工されている導波管方向性結合器の製造方法。
【請求項２】
前記導波管方向性結合器は、管幅方向に３つに分割されている金属ブロックと、管高方向に２つに分割されている金属ブロックとを組み合わせることで形成されるものであり、
前記３つに分割されている金属ブロック及び前記２つに分割されている金属ブロックは、組み合わされる前に切削加工されていることを特徴とする請求項１記載の導波管方向性結合器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電力を入出力する導波管方向性結合器と、導波管方向性結合器の製造方法とに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、衛星通信用、衛星管制用などのアンテナ給電回路は、直交する２つの偏波を分離又は合成する偏波分離合成回路を実装することがある。また、偏波分離合成回路は、電力を入出力する導波管方向性結合器を実装することがある。
偏波分離合成回路に用いられる導波管方向性結合器として、ブランチラインカプラが知られている。【０００３】
以下の非特許文献１に開示されているブランチラインカプラは、２つの入出力導波管の広壁面が向かい合うように配置されており、２つの入出力導波管の広壁面は、細い枝であるブランチによって接続されている。
このブランチラインカプラを備えた導波管方向性結合器を偏波分離合成回路に実装した場合、２つの入出力導波管の広壁面が向かい合っているため、他の導波管の干渉を避けるレイアウトを比較的容易に実現することができる。また、アンテナから見た専有断面積を小さくすることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】A Review of Multibeam Antenna Solutions and their Applications
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の導波管方向性結合器は以上のように構成されているので、他の導波管の干渉を避けるレイアウトを比較的容易に実現することができる。しかし、加工コストの低減を図る目的で、エンドミルによって切削加工された複数の金属ブロックを組み合わせることで、導波管方向性結合器を形成しようとする場合、ブランチラインカプラについても、金属ブロックを事前に切削加工しておく必要がある。
しかし、ドリル径が小さいドリルを用いて、ブランチラインカプラを構成する複数の金属ブロックを切削加工する場合、ドリルによって掘り込める長さが短いため、所望の位置まで掘り込めないことがある。また、一度に掘り込める量が少ないため、切削加工が完了するまでに多くの時間を要することがある。
一方、ドリル径が大きいドリルを用いて、ブランチラインカプラを構成する複数の金属ブロックを切削加工する場合、細かい部分を高精度に切削することが困難であるため、導波管方向性結合器の反射特性が劣化してしまうことがあるという課題があった。【０００６】
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、ドリルのドリル径を大きくしても、反射特性の劣化を招くことがない導波管方向性結合器を得ることを目的とする。
また、この発明は、上記の導波管方向性結合器を得ることができる製造方法を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る導波管方向性結合器の製造方法は、一端が接続導波管と接続され、他端が入出力導波管と接続される変成導波管を備え、変成導波管は、管軸方向に対して垂直な断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状であり、切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも長い第１の領域が接続導波管又は入出力導波管と接続され、切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも短い第２の領域が入出力導波管又は接続導波管と接続されることを特徴とする導波管方向性結合器は、管幅方向に３つに分割されている金属ブロックを組み合わせることで形成されるものであり、３つに分割されている金属ブロックは、組み合わされる前に切削加工されるようにしたものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、変成導波管における管軸方向に対して垂直な断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状であり、切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも長い第１の領域が接続導波管又は入出力導波管と接続され、切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも短い第２の領域が入出力導波管又は接続導波管と接続されるように構成したので、加工に用いるドリルのドリル径を大きくしても、ドリル径が小さいドリルを用いる場合と同等の反射特性を得ることができる効果がある。また、管軸方向が小形になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による導波管方向性結合器を示す斜視図である。
【図２】この発明の実施の形態１による導波管方向性結合器の接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃを示す斜視図である。
【図３】接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
【図４】ショートスロットカプラを示す斜視図である。
【図５】非特許文献１に開示されているブランチラインカプラを示す斜視図である。
【図６】この発明の実施の形態１による導波管方向性結合器の製造方法を示す説明図である。
【図７】この発明の実施の形態１による導波管方向性結合器の製造方法を示す説明図である。
【図８】この発明の実施の形態１による他の導波管方向性結合器を示す斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態１による他の導波管方向性結合器の製造方法を示す説明図である。
【図１０】この発明の実施の形態１による他の導波管方向性結合器の製造方法を示す説明図である。
【図１１】接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
【図１２】接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
【図１３】図１３Ａはショートスロットカプラの導波管Ａ寸法を示す説明図、図１３Ｂは入出力端（Ｄ１の断面）及び中央部に近い位置（Ｄ２の断面）において、電界が最も強くなる位置を示す説明図である。
【図１４】導波管方向性結合器における軸比の電磁界計算結果を示す説明図である。
【図１５】導波管方向性結合器における反射特性の電磁界計算結果を示す説明図である。
【図１６】接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面にしたがって説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による導波管方向性結合器を示す斜視図である。
図１の導波管方向性結合器は、例えば、偏波分離合成回路に実装される。
図１において、ｘ方向は管軸方向、ｙ方向は管幅方向、ｚ方向は管高方向である。
中央導波管２１は接続導波管２３ａの２倍程度の幅を有する。中央導波管２１は、幅が接続導波管２３ａの２倍程度の導波管としてＴＥ１０モードとＴＥ２０モードが存在するものである。
【００１２】
分岐導波管２２ａは中央導波管２１の一端と接続される第１の管口を有し、ｘ方向で第１の管口と反対側に第２の管口及び第３の管口を有している第１の分岐導波管である。
図１の例では、分岐導波管２２ａの第１の管口は＋ｘ方向側、分岐導波管２２ａの第２の管口及び第３の管口は−ｘ方向側である。
また、分岐導波管２２ａのｙ方向の長さは、中央導波管２１のｙ方向の長さよりも長く、分岐導波管２２ａのｚ方向の長さは、中央導波管２１のｚ方向の長さよりも長くなっている。
【００１３】
分岐導波管２２ｂは中央導波管２１の他端と接続される第１の管口を有し、ｘ方向で第１の管口と反対側に第２の管口及び第３の管口を有している第２の分岐導波管である。
図１の例では、分岐導波管２２ｂの第１の管口は−ｘ方向側、分岐導波管２２ａの第２の管口及び第３の管口は＋ｘ方向側である。
また、分岐導波管２２ｂのｙ方向の長さは、中央導波管２１のｙ方向の長さよりも長く、分岐導波管２２ｂのｚ方向の長さは、中央導波管２１のｚ方向の長さよりも長くなっている。
【００１４】
接続導波管２３ａは一端が分岐導波管２２ａにおける第２の管口と接続される第１の接続導波管である。
接続導波管２３ｂは一端が分岐導波管２２ａにおける第３の管口と接続される第２の接続導波管である。
接続導波管２３ｃは一端が分岐導波管２２ｂにおける第２の管口と接続される第３の接続導波管である。
接続導波管２３ｄは一端が分岐導波管２２ｂにおける第３の管口と接続される第４の接続導波管である。
【００１５】
変成導波管２４ａは一端が接続導波管２３ａの他端と接続される第１の変成導波管である。
変成導波管２４ｂは一端が接続導波管２３ｂの他端と接続される第２の変成導波管である。
変成導波管２４ｃは一端が接続導波管２３ｃの他端と接続される第３の変成導波管である。
変成導波管２４ｄは一端が接続導波管２３ｄの他端と接続される第４の変成導波管である。
【００１６】
入出力導波管２５ａは一端が変成導波管２４ａの他端と接続される第１の入出力導波管である。
入出力導波管２５ｂは一端が変成導波管２４ｂの他端と接続される第２の入出力導波管である。
図１の例では、入出力導波管２５ａの広壁面２６と入出力導波管２５ｂの広壁面２６とが向かい合っている。
【００１７】
入出力導波管２５ｃは一端が変成導波管２４ｃの他端と接続される第３の入出力導波管である。
入出力導波管２５ｄは一端が変成導波管２４ｄの他端と接続される第４の入出力導波管である。
図１の例では、入出力導波管２５ｃの広壁面２６と入出力導波管２５ｄの広壁面２６とが向かい合っている。
【００１８】
図２はこの発明の実施の形態１による導波管方向性結合器の接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃを示す斜視図である。
図３は接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
図３において、点線は変成導波管２４ｃの断面形状を示している。
また、実線は接続導波管２３ｃの断面形状を示し、破線は入出力導波管２５ｃの断面形状を示している。
変成導波管２４ｃは、図３に示すように、ｘ方向に対して垂直な断面の形状、即ち、ｙ−ｚ断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状となっている。
変成導波管２４ｃにおける切欠き形状の中で、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも長い第１の領域（図３中、斜線が施されている領域）が接続導波管２３ｃと接続される第１の管口である。
また、変成導波管２４ｃにおける切欠き形状の中で、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも短い第２の領域（図３中、網掛けが施されている領域）が入出力導波管２５ｃと接続される第２の管口である。
接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の中心軸と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の中心軸とが一致しており、●は一致している中心軸を示している。
【００１９】
図３では、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ寸法と、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ寸法とが同じであり、接続導波管２３ｃにおけるｚ方向の長さであるＢ寸法と、入出力導波管２５ｃにおけるｙ方向の長さであるＢ寸法とが同じである例を示している。
図２及び図３では、接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃを図示しているが、接続導波管２３ａ、変成導波管２４ａ及び入出力導波管２５ａについても図２及び図３と同様である。
また、接続導波管２３ｂ、変成導波管２４ｂ及び入出力導波管２５ｂについても図２及び図３と同様であり、接続導波管２３ｄ、変成導波管２４ｄ及び入出力導波管２５ｄについても図２及び図３と同様である。
【００２０】
次に動作について説明する。
この実施の形態１の導波管方向性結合器は、図１〜図３に示すように、ｙ−ｚ断面の形状が切欠き形状になっている変成導波管２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄを備えている。
また、接続導波管２３ａ〜２３ｄと接続される変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける第１の領域（図３中、斜線が施されている領域）と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄと接続される変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける第２の領域（図３中、網掛けが施されている領域）とが直交している。
そして、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおける電力の入出力端の形状が、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも長い形状であり、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおける電力の入出力端の形状が、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも短い形状である。
このため、接続導波管２３ａ〜２３ｄ、変成導波管２４ａ〜２４ｄ及び入出力導波管２５ａ〜２５ｄによって、電力の向きを９０度回転させるツイスト構造が構成されている。
【００２１】
ここで、図４はショートスロットカプラを示す斜視図である。図４において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
変成導波管２７ａは接続導波管２３ａと入出力導波管２８ａの間に接続されており、変成導波管２７ａのｙ方向の長さは、接続導波管２３ａのｙ方向の長さよりも長く、入出力導波管２８ａのｙ方向の長さよりも短くなっている。
変成導波管２７ｂは接続導波管２３ｂと入出力導波管２８ｂの間に接続されており、変成導波管２７ｂのｙ方向の長さは、接続導波管２３ｂのｙ方向の長さよりも長く、入出力導波管２８ｂのｙ方向の長さよりも短くなっている。
変成導波管２７ｃは接続導波管２３ｃと入出力導波管２８ｃの間に接続されており、変成導波管２７ｃのｙ方向の長さは、接続導波管２３ｃのｙ方向の長さよりも長く、入出力導波管２８ｃのｙ方向の長さよりも短くなっている。
変成導波管２７ｄは接続導波管２３ｄと入出力導波管２５ｄの間に接続されており、変成導波管２７ｄのｙ方向の長さは、接続導波管２３ｄのｙ方向の長さよりも長く、入出力導波管２８ｄのｙ方向の長さよりも短くなっている。
【００２２】
入出力導波管２８ａは一端が変成導波管２７ａと接続されている。
入出力導波管２８ｂは一端が変成導波管２７ｂと接続されている。
入出力導波管２８ｃは一端が変成導波管２７ｃと接続されている。
入出力導波管２８ｄは一端が変成導波管２７ｄと接続されている。
入出力導波管２８ａ〜２８ｄの広壁面２９は、図中、＋ｚ方向を向いている。
【００２３】
図４のショートスロットカプラは、４つの入出力導波管２８ａ〜２８ｄを有する導波管方向性結合器であり、例えば、入出力導波管２８ａから入力された電力は、入出力導波管２８ｃ及び入出力導波管２８ｄに出力される。
図４のショートスロットカプラは、接続導波管２３ａ〜２３ｄと入出力導波管２８ａ〜２８ｄの間に接続される変成導波管２７ａ〜２７ｄのｘ方向、ｙ方向及びｚ方向の長さを適正な長さにすることで、この実施の形態１における図１の導波管方向性結合器の反射特性に近い反射特性を得ることが可能である。
【００２４】
ただし、図４のショートスロットカプラが、この実施の形態１における図１の導波管方向性結合器の反射特性に近い反射特性を得るには、変成導波管２７ａ〜２７ｄのｘ方向の長さを、変成導波管２４ａ〜２４ｄのｘ方向の長さよりも長くする必要がある。そのため、図４のショートスロットカプラは、この実施の形態１における図１の導波管方向性結合器よりも大きさが大きくなる。
また、図４のショートスロットカプラは、入出力導波管２８ａ〜２８ｄの広壁面２９が、図中、＋ｚ方向を向いている。このため、この実施の形態１における図１の導波管方向性結合器のように、入出力導波管２８ａの広壁面２９と入出力導波管２８ｂの広壁面２９とを向かい合わせることができない。また、入出力導波管２８ｃの広壁面２９と入出力導波管２８ｄの広壁面２９とを向かい合わせることができない。
【００２５】
図５は非特許文献１に開示されているブランチラインカプラを示す斜視図である。
図５のブランチラインカプラは、４つの入出力導波管３１ａ〜３１ｄを有する導波管方向性結合器である。
図５のブランチラインカプラは、この実施の形態１における図１の導波管方向性結合器と同様に、入出力導波管３１ａの広壁面３２と入出力導波管３１ｂの広壁面３２とを向かい合わせることができる。また、入出力導波管３１ｃの広壁面３２と入出力導波管３１ｄの広壁面３２とを向かい合わせることができる。
しかし、金属ブロックを切削加工して図５のブランチラインカプラを製造する場合、ブランチラインカプラは、ブランチ３３などの細かい部分があるため、ドリル径が大きいドリルを用いると、高精度に切削加工することができない。このため、図５のブランチラインカプラは、この実施の形態１における図１の導波管方向性結合器の反射特性に近い反射特性を得ることが困難である。
ドリル径が小さいドリルを用いて、ブランチラインカプラを切削加工する場合、ドリルによって掘り込める長さが短いため、所望の位置まで掘り込めないことがある。また、一度に掘り込める量が少ないため、切削加工が完了するまでに多くの時間を要することがある。
【００２６】
図６及び図７はこの発明の実施の形態１による導波管方向性結合器の製造方法を示す説明図である。
特に、図６は図１の導波管方向性結合器におけるｘ−ｙ面を示し、図７は図１の導波管方向性結合器におけるｘ−ｚ面を示している。
図１の導波管方向性結合器は、事前に切削加工された複数の金属ブロックを組み合わせることで形成される。
【００２７】
図１の導波管方向性結合器におけるｘ−ｙ面は、図６に示すように、３つに分割されている金属ブロックＢＬ１，ＢＬ２，ＢＬ３が組み合わされる。図６において、Ｆは＋ｙ方向側の切削加工が済んでいる金属ブロックＢＬ１と、−ｘ方向側及び＋ｘ方向側の切削加工が済んでいる金属ブロックＢＬ２とを組み合わせる面を示している。
Ｇは金属ブロックＢＬ２と−ｙ方向側の切削加工が済んでいる金属ブロックＢＬ３とを組み合わせる面を示している。
図１の導波管方向性結合器におけるｘ−ｚ面は、図７に示すように、２つに分割されている金属ブロックＢＬ４，ＢＬ５が組み合わされる。図７において、Ｈは＋ｚ方向側の切削加工が済んでいる金属ブロックＢＬ４と、−ｚ方向側の切削加工が済んでいる金属ブロックＢＬ５とを組み合わせる面を示している。
【００２８】
図６に示す金属ブロックＢＬ１の切削加工は、−ｙ方向から＋ｙ方向に向かって切削することで、導波管方向性結合器における＋ｙ方向側の面を形成する。
図６に示す金属ブロックＢＬ２の切削加工は、−ｙ方向から＋ｙ方向と、＋ｙ方向から−ｙ方向とに向かって切削する。
また、図６に示す金属ブロックＢＬ３の切削加工は、＋ｙ方向から−ｙ方向に向かって切削することで、導波管方向性結合器における−ｙ方向側の面を形成する。
【００２９】
図７に示す金属ブロックＢＬ４の切削加工は、−ｚ方向から＋ｚ方向に向かって切削することで、導波管方向性結合器における＋ｚ方向側の面を形成する。
図７に示す金属ブロックＢＬ５の切削加工は、＋ｚ方向から−ｚ方向に向かって切削することで、導波管方向性結合器における−ｚ方向側の面を形成する。
【００３０】
金属ブロックＢＬ１〜ＢＬ５の切削加工は、面を形成するだけの単純な切削加工であり、図５のブランチラインカプラのように、ブランチ３３などの細かい部分の切削加工がないため、ドリル径が大きいドリルを用いても、高精度に切削することができる。
なお、ドリルを用いる切削加工では、金属ブロックＢＬ１〜ＢＬ５の角部分において、完全な直角にならずに、ドリル径に応じた隅Ｒがつくが、隅Ｒを考慮した設計は容易であるため、導波管方向性結合器の反射特性に対する隅Ｒの影響をなくすことができる。
【００３１】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける管軸方向に対して垂直な断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状である。そして、切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも長い第１の領域が接続導波管２３ａ〜２３ｄ又は入出力導波管２５ａ〜２５ｄと接続され、切欠き形状の中で、管幅方向の長さが管高方向の長さよりも短い第２の領域が入出力導波管２５ａ〜２５ｄ又は接続導波管２３ａ〜２３ｄと接続されるように構成している。これにより、加工に用いるドリルのドリル径を大きくしても、ドリル径が小さいドリルを用いる場合と同等の反射特性を得ることができる効果を奏する。また、管軸方向が小形になる効果を奏する。
【００３２】
この実施の形態１では、導波管方向性結合器が４つの変成導波管２４ａ〜２４ｄを備えているものを示したが、図８に示すように、導波管方向性結合器が、変成導波管２４ｃ，２４ｄの代わりに、図４に示すような変成導波管２７ｃ，２７ｄを備え、入出力導波管２５ｃ，２５ｄの代わりに、図４に示すような入出力導波管２８ｃ，２８ｄを備えているものであってもよい。
図８はこの発明の実施の形態１による他の導波管方向性結合器を示す斜視図である。
図９及び図１０はこの発明の実施の形態１による他の導波管方向性結合器の製造方法を示す説明図である。
図８の導波管方向性結合器の製造方法は、図１の導波管方向性結合器の製造方法と同様であるため詳細な説明を省略する。
【００３３】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、図３に示すように、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の長さであるＡ寸法と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｚ方向の長さであるＡ寸法とが同じであり、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｚ方向の長さであるＢ寸法と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の長さであるＢ寸法とが同じである例を示している。
この実施の形態２では、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法とが異なり、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｚ方向の長さであるＢ１寸法と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の長さであるＢ２寸法とが異なる例を説明する。
【００３４】
図１１は接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
図１１において、点線は変成導波管２４ｃの断面形状を示している。
また、実線は接続導波管２３ｃの断面形状を示し、破線は入出力導波管２５ｃの断面形状を示している。
変成導波管２４ｃは、図１１に示すように、ｘ方向に対して垂直な断面の形状、即ち、ｙ−ｚ断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状となっている。
変成導波管２４ｃにおける切欠き形状の中で、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも長い第１の領域（図１１中、斜線が施されている領域）が接続導波管２３ｃと接続される第１の管口である。
また、変成導波管２４ｃにおける切欠き形状の中で、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも短い第２の領域（図１１中、網掛けが施されている領域）が入出力導波管２５ｃと接続される第２の管口である。
【００３５】
図１１では、接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃを図示しているが、接続導波管２３ａ、変成導波管２４ａ及び入出力導波管２５ａについても図１１と同様である。
また、接続導波管２３ｂ、変成導波管２４ｂ及び入出力導波管２５ｂについても図１１と同様であり、接続導波管２３ｄ、変成導波管２４ｄ及び入出力導波管２５ｄについても図１１と同様である。
【００３６】
図１１では、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも長く（Ａ１＞Ａ２）、接続導波管２３ｃにおけるｚ方向の長さであるＢ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｙ方向の長さであるＢ２寸法とが異なる（Ｂ１≠Ｂ２）例を示している。図１１では、Ｂ１とＢ２がほぼ同じ長さに見えるが、Ｂ１≠Ｂ２である。なお、Ｂ１＞Ｂ２であってもよいし、Ｂ１＜Ｂ２であってもよい。
図１１では、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも長い（Ａ１＞Ａ２）例を示しているが、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも短く（Ａ１＜Ａ２）てもよい。
【００３７】
この実施の形態２によれば、上記実施の形態１と同様の効果が得られるほか、接続導波管２３ａ〜２３ｄのＡ寸法，Ｂ寸法と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄのＡ寸法，Ｂ寸法とを揃える必要がないため、接続導波管２３ａ〜２３ｄのＡ寸法，Ｂ寸法を、所望の入出力導波管２５ａ〜２５ｄのＡ寸法，Ｂ寸法に変成することにより、設計の自由度を高めて、より良好な反射特性を実現することができる。
【００３８】
実施の形態３．
上記実施の形態１では、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける２つの切欠きの大きさが同じである例を示したが、この実施の形態３では、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける２つの切欠きの大きさが異なる例を説明する。
【００３９】
図１２は接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
図１２において、点線は変成導波管２４ｃの断面形状を示している。
また、実線は接続導波管２３ｃの断面形状を示し、破線は入出力導波管２５ｃの断面形状を示している。
変成導波管２４ｃは、図１２に示すように、ｘ方向に対して垂直な断面の形状、即ち、ｙ−ｚ断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状となっている。
ただし、図１２の例では、Ｃ１＜Ｃ２であるため、図中右上の切欠きの大きさが、図中左下の切欠きの大きさよりも大きくなっている。
【００４０】
変成導波管２４ｃにおける切欠き形状の中で、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも長い第１の領域（図１１中、斜線が施されている領域）が接続導波管２３ｃと接続される第１の管口である。
また、変成導波管２４ｃにおける切欠き形状の中で、ｙ方向の長さがｚ方向の長さよりも短い第２の領域（図１１中、網掛けが施されている領域）が入出力導波管２５ｃと接続される第２の管口である。
【００４１】
図１２では、接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃを図示しているが、接続導波管２３ａ、変成導波管２４ａ及び入出力導波管２５ａについても図１２と同様である。
また、接続導波管２３ｂ、変成導波管２４ｂ及び入出力導波管２５ｂについても図１２と同様であり、接続導波管２３ｄ、変成導波管２４ｄ及び入出力導波管２５ｄについても図１２と同様である。
ここでは、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおいて、＋ｙ方向かつ＋ｚ方向と、−ｙ方向かつ−ｚ方向とに切欠きを設けているものを示したが、−ｙ方向かつ＋ｚ方向と、＋ｙ方向かつ−ｚ方向とに切欠きを設けるようにしてもよい。
【００４２】
図１２では、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも長く（Ａ１＞Ａ２）、接続導波管２３ｃにおけるｚ方向の長さであるＢ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｙ方向の長さであるＢ２寸法とが異なる（Ｂ１≠Ｂ２）例を示している。図１２では、Ｂ１とＢ２がほぼ同じ長さに見えるが、Ｂ１≠Ｂ２である。なお、Ｂ１＞Ｂ２であってもよいし、Ｂ１＜Ｂ２であってもよい。
図１２では、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも長い（Ａ１＞Ａ２）例を示しているが、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも短く（Ａ１＜Ａ２）てもよい。
図１２では、２つの切欠きの大きさがｙ方向で異なるものを示したが、ｚ方向で異なっていてもよい。
【００４３】
以下、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける２つの切欠きの大きさが異なることによる効果を説明する。
図１３は導波管方向性結合器であるショートスロットカプラを示す説明図である。
図１３Ａはショートスロットカプラの導波管Ａ寸法を示す説明図であり、図１３Ｂは入出力端（Ｄ１の断面）及び中央部に近い位置（Ｄ２の断面）において、電界が最も強くなる位置を示す説明図である。
図１３Ａに示すように、導波管方向性結合器の入出力端（Ｄ１の断面）では、中央部から離れているため、図１３Ｂに示すように、電界が最も強くなる位置が、導波管Ａ寸法（Ａ３）の中心になる。
これに対して、中央部に近い位置（Ｄ２の断面）では、図１３Ｂに示すように、導波管Ａ寸法（Ａ４）の中心からずれた位置で電界が強くなる。
【００４４】
このため、図１の導波管方向性結合器に実装される変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける２つの切欠きの大きさが同じである場合よりも、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける２つの切欠きの大きさが異なる方が、電力の流れをよりスムーズにして、反射特性の向上を図ることができる。
【００４５】
ここで、図１４は導波管方向性結合器における軸比の電磁界計算結果を示す説明図である。図１５は導波管方向性結合器における反射特性の電磁界計算結果を示す説明図である。
図１４及び図１５の横軸は、周波数が設計中心周波数で規格化している規格化周波数である。
図１４及び図１５において、点線は、導波管方向性結合器が図５のブランチラインカプラである場合を示し、破線は、図１１に示す変成導波管２４ａ〜２４ｄが実装されている導波管方向性結合器を示している。
また、実線は、図１２に示す変成導波管２４ａ〜２４ｄが実装されている導波管方向性結合器を示している。
いずれの導波管方向性結合器も、金属ブロックが同じドリル径のドリルで切削加工されることで製造されている。
【００４６】
図１４から明らかなように、図１１又は図１２に示す変成導波管２４ａ〜２４ｄが実装されている導波管方向性結合器は、図５のブランチラインカプラと比べて、軸比の特性が向上していることが分かる。
また、図１５から明らかなように、図１１又は図１２に示す変成導波管２４ａ〜２４ｄが実装されている導波管方向性結合器は、図５のブランチラインカプラと比べて、反射特性が向上していることが分かる。
なお、２つの切欠きの大きさが同じである図１１に示す変成導波管２４ａ〜２４ｄが実装されている導波管方向性結合器と比べて、２つの切欠きの大きさが異なる図１２に示す変成導波管２４ａ〜２４ｄが実装されている導波管方向性結合器の方が、より軸比の特性及び反射特性が向上している。
【００４７】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける２つの切欠きの大きさが異なるように構成したので、上記実施の形態１と同様の効果が得られるほか、軸比の特性及び反射特性をさらに高めることができる効果が得られる。
【００４８】
実施の形態４．
上記実施の形態１では、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける第１の管口と接続される接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の中心軸と、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける第２の管口と接続される入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の中心軸とが一致している導波管方向性結合器を説明している。
この実施の形態４では、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の中心軸と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の中心軸とがずれている導波管方向性結合器を説明する。
【００４９】
図１６は接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃにおけるｙ−ｚ断面を示す透過図である。
図１６において、点線は変成導波管２４ｃの断面形状を示している。
また、実線は接続導波管２３ｃの断面形状を示し、破線は入出力導波管２５ｃの断面形状を示している。
変成導波管２４ｃは、図１６に示すように、ｘ方向に対して垂直な断面の形状、即ち、ｙ−ｚ断面の形状が、四角形における１つの対角線上の２隅が切り欠けられている切欠き形状となっている。
【００５０】
図１６では、接続導波管２３ｃ、変成導波管２４ｃ及び入出力導波管２５ｃを図示しているが、接続導波管２３ａ、変成導波管２４ａ及び入出力導波管２５ａについても図１６と同様である。
また、接続導波管２３ｂ、変成導波管２４ｂ及び入出力導波管２５ｂについても図１６と同様であり、接続導波管２３ｄ、変成導波管２４ｄ及び入出力導波管２５ｄについても図１６と同様である。
ここでは、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおいて、＋ｙ方向かつ＋ｚ方向と、−ｙ方向かつ−ｚ方向とに切欠きを設けているものを示したが、−ｙ方向かつ＋ｚ方向と、＋ｙ方向かつ−ｚ方向とに切欠きを設けるようにしてもよい。
【００５１】
図１６では、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも長く（Ａ１＞Ａ２）、接続導波管２３ｃにおけるｚ方向の長さであるＢ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｙ方向の長さであるＢ２寸法とが異なる（Ｂ１≠Ｂ２）例を示している。図１６では、Ｂ１とＢ２がほぼ同じ長さに見えるが、Ｂ１≠Ｂ２である。なお、Ｂ１＞Ｂ２であってもよいし、Ｂ１＜Ｂ２であってもよい。
図１６では、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも長い（Ａ１＞Ａ２）例を示しているが、接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の長さであるＡ１寸法が、入出力導波管２５ｃにおけるｚ方向の長さであるＡ２寸法よりも短く（Ａ１＜Ａ２）てもよい。
【００５２】
この実施の形態４では、変成導波管２４ａ〜２４ｄにおける２つの切欠きの大きさが異なっており、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の中心軸と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の中心軸とがずれている。
即ち、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の中心軸は、接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の中心軸より、Ｅ１だけオフセットされている。
図１６では、●は接続導波管２３ｃにおけるｙ方向の中心軸を示し、〇は入出力導波管２５ｃにおけるｙ方向の中心軸を示している。
【００５３】
接続導波管２３ａ〜２３ｄにおけるｙ方向の中心軸と、入出力導波管２５ａ〜２５ｄにおけるｙ方向の中心軸とをずらすことで、例えば、偏波分離合成回路との接続位置を変えることができるため、設計の自由度を高めることができる。
【００５４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
この発明は、電力を入出力する導波管方向性結合器に適している。
また、この発明は、電力を入出力する導波管方向性結合器の製造方法に適している。
【符号の説明】
【００５６】
２１  中央導波管、２２ａ  分岐導波管（第１の分岐導波管）、２２ｂ  分岐導波管（第２の分岐導波管）、２３ａ  接続導波管（第１の接続導波管）、２３ｂ  接続導波管（第２の接続導波管）、２３ｃ  接続導波管（第３の接続導波管）、２３ｄ  接続導波管（第４の接続導波管）、２４ａ  変成導波管（第１の変成導波管）、２４ｂ  変成導波管（第２の変成導波管）、２４ｃ  変成導波管（第３の変成導波管）、２４ｄ  変成導波管（第４の変成導波管）、２５ａ  入出力導波管（第１の入出力導波管）、２５ｂ  入出力導波管（第２の入出力導波管）、２５ｃ  入出力導波管（第３の入出力導波管）、２５ｄ  入出力導波管（第４の入出力導波管）、２６  入出力導波管２５ａ〜２５ｄの広壁面、２７ａ，２７ｂ，２７ｃ，２７ｄ  変成導波管、２８ａ，２８ｂ，２８ｃ，２８ｄ  入出力導波管、２９  入出力導波管２８ａ〜２８ｄの広壁面、３１ａ〜３１ｄ  入出力導波管、３２  入出力導波管３１ａ〜３１ｄの広壁面、３３  ブランチ。
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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