(57)【要約】【課題】所望の伝搬特性を有し、低コストで量産することが容易な導波管を得ること。【解決手段】貫通孔により側壁が規定された導波路１１を有すると共に該導波路に整合用の突起部１３が形成された第１の金属板２０と、上記の導波路に連通する導波管孔がそれぞれ形成されていると共に第１の金属板の上下に積層されて導波路の上下面を構成する第２および第３の金属板２３，２５とを備えた導波管３０を構成するにあたり、突起部の先端領域に薄肉部１３ａを設けて当該突起部に先端側が薄い段差部を形成する。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔により側壁が規定された導波路を有すると共に該導波路に整合用の突起部が形成された第１の金属板と、前記導波路に連通する導波管孔がそれぞれ形成されていると共に前記第１の金属板の上下に積層されて前記導波路の上下面を構成する第２および第３の金属板とを備えた導波管であって、
前記突起部に先端側が薄い段差部を形成したことを特徴とする導波管。
【請求項２】
前記導波路は分岐導波路であり、前記突起部は前記分岐導波路の分岐部分に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の導波管。
【請求項３】
前記段差部は、前記第１の金属板における前記第２の金属板との対向側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の導波管。
【請求項４】
前記段差部は、前記第１の金属板における前記第２の金属板との対向側、および前記第３の金属板との対向側に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の導波管。
【請求項５】
前記導波路および前記突起部はプレス打ち抜き加工によって形成され、前記段差部はプレス潰し加工によって形成されることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の導波管。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気を媒体としてマイクロ波またはミリ波を伝搬させる導波管に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
レーダーや通信機器等で使用されるマイクロ波信号またはミリ波信号を送受信する送受信装置は、例えば、マイクロ波信号またはミリ波信号を送受信処理する送受信回路部、アンテナ部、および送受信回路部とアンテナ部とを繋ぐ導波管とによって構成することができ、上記の導波管としては、例えば空気を媒体としてマイクロ波信号またはミリ波信号を伝搬させるものが用いられる。
【０００３】
導波管を伝搬する過程でのマイクロ波信号またはミリ波信号の損失や反射等は、導波管による信号の伝搬特性を劣化させる原因となるので、送受信装置の性能の向上を図るうえからは、導波管での信号の損失を抑えると共に導波路での信号の反射を十分に低減させることが望まれる。複数の部品によって導波管を構成した場合には、部品同士の接合面で上記の損失が起こり易くなる。また、マイクロ波信号またはミリ波信号を合波または分波させる導波管では、信号を合波または分波させる部位、すなわち導波路形状が変化する屈曲部分や分岐部分等で信号の反射が生じ易くなる。
【０００４】
導波路形状が変化する部位およびその近傍では、当該部位での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性を整合させることが好ましく、そのために、上記の部位には必要に応じてアイリス（例えば特許文献１参照）が設けられる。このアイリスは、例えば導波路の形状を規定して絞り作用を発現する所定数の突起部によって構成される。
【０００５】
前述の構成を有する送受信装置では、信号の周波数に応じてアンテナの開口径や導波管のサイズ等が変動し、信号の周波数が低いときには装置全体が大型化する。一方、信号の周波数が高いときには装置全体が小型化する。大型の送受信装置は基地局等の特殊用途のものであることが多いので、製造コストよりも性能が重視される傾向にあり、導波管の製造方法としては、コスト的には割高であっても高精度の加工が可能な切削加工や放電加工等の方法が適用される。車載用レーダー等の一般用途向けの小型の送受信装置では、低コストの製造方法によって導波管を量産することが求められる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００５−１６７８７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
例えば、平板を所定形状に打ち抜いて得た部品を複数個積層して導波管を構成すれば、個々の部品をプレス加工（プレス打ち抜き加工）により製造することができるので、所望の導波管を安価に量産することが容易になる。ただし、素材の板厚が比較的厚い場合にはプレス加工時に抜きダレが生じ易く、当該抜きダレが例えばアイリスを構成する上述の突起部に生じると、積層相手の部品との間に不所望の隙間が生じてしまう。
【０００８】
この隙間は、導波路形状が変化する部位での信号の反射を増加させる原因となり、結果として導波管による信号の伝搬特性を低下させる原因となる。上記の抜きダレの形状や大きさ等を抑制することができれば信号の伝搬特性が良好な導波管を得ることが容易になるが、プレス加工では抜きダレが不可避的に生じ、当該抜きダレの形状や大きさが一定となるように加工条件を管理することは困難である。
【０００９】
本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、所望の信号伝搬特性を有するものを低コストで量産することが容易な導波管を得ることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の目的を達成する本発明の導波管は、貫通孔により側壁が規定された導波路を有すると共に該導波路に整合用の突起部が形成された第１の金属板と、上記の導波路に連通する導波管孔がそれぞれ形成されていると共に第１の金属板の上下に積層されて導波路の上下面を構成する第２および第３の金属板とを備えた導波管であって、上記の突起部に先端側が薄い段差部を形成したことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
導波路に形成される突起部の形状が上述のように選定されている第１の金属板は、上記の段差部が形成されていない以外は当該第１の金属板と同様の平面形状を有する中間品をプレス加工（プレス打ち抜き加工）により作製し、その後に当該中間品の所定箇所をプレス加工（プレス潰し加工）して段差部を形成することで作製可能である。中間品をプレス加工（プレス打ち抜き加工）により作製したときに生じた抜きダレを段差部の形成時に押し潰して消失させることにより、所望の信号伝搬特性を有する導波路が形成された第１の金属板を低コストで量産することができる。したがって、本発明によれば、所望の信号伝搬特性を有する導波管を低コストで量産することが容易になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の導波管の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明は以下に説明する実施の形態に限定されるものではない。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、車載用レーダーや通信機器等で使用されるマイクロ波信号またはミリ波信号の送受信装置の一例を示す概略図である。同図に示す送受信装置５０は、アンテナＡｎが所定のパターンで複数個配置されたアンテナ部１０と、アンテナ部１０に接続された導波管３０と、マイクロ波信号またはミリ波信号を送信処理または受信処理する送受信回路部４０とを備えている。各アンテナ部Ａｎで受信されたマイクロ波信号またはミリ波信号は導波管３０内を伝搬し、合分波部２０Ａで合波された後に送受信回路部４０に伝わる。また、送受信回路部４０で作成されたマイクロ波信号またはミリ波信号は導波管３０内を伝搬し、合分波部２０Ａで分波された後に各アンテナ部Ａｎに伝わる。
【００１４】
図２は、上述のアンテナ部１０および導波管３０それぞれの一例を概略的に示す斜視図であり、図３は、図２に示したアンテナ部１０および導波管３０それぞれの一例を概略的に示す分解斜視図である。図２に示すように、アンテナ部１０および導波管３０はいずれも平板状を呈しており、導波管３０上にアンテナ部１０が積層配置されている。アンテナ部１０の上面側には、図１に示したアンテナＡｎを構成するスロット３ａが２列に亘って複数個形成されている。
【００１５】
図３に示すように、アンテナ部１０は、上側部品３と管路部品５とを有する。導波管３０の一部品として後述する第２の金属板２３は、アンテナ部１０での下側部品を兼ねており、当該第２の金属板２３上に管路部品５と上側部品３とがこの順番で積層されている。上側部品３および管路部品５は、それぞれ、金属や合金等の導電性材料により形成され、上側部品３には上述した各スロット３ａが形成されている。管路部品５には、矩形を呈する２つの管路５ａ，５ｂが互いに平行に形成されている。上側部品３における１つのスロット列に一方の管路５ａが対応し、上側部品３における残りのスロット列に他方の管路５ｂが対応する。
【００１６】
導波管３０は、第１の金属板２０と第２の金属板２３と第３の金属板２５とを有し、第３の金属板２５（以下、「下側部品２５」という。）上に第１の金属板２０（以下、「合分波部品２０」という。）と第２の金属板２３（以下、「上側部品２３」という。）とがこの順番で積層されている。なお、本発明でいう「金属板」とは、単体金属または合金（金属間化合物を含む）により形成された所定形状の平板を意味する。
【００１７】
上記の合分波部品２０は、マイクロ波信号またはミリ波信号を合波または分波させる導波路１１と、整合用の突起部１３とを有している。導波路１１では、合分波部品２０をその厚さ方向に貫通する貫通孔によって側壁が規定されている。図示の導波路１１は、３つの導波路１１ａ〜１１ｃが１箇所から分岐したＹ字状の分岐導波路である。導波路１１で導波路形状が変化する部位、具体的には上記３つの導波路１１ａ〜１１ｃの分岐部分に、突起部１３が設けられている。この突起部１３は、導波路形状が変化する部位（分岐部分）での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性の整合を図るものである。導波路１１の高さ、すなわち合分波部品２０の厚みは、伝搬させるマイクロ波信号またはミリ波信号の周波数によって規定されるものであり、例えば７６ＧＨｚ帯のミリ波信号を伝搬させる場合には、１．３ｍｍ程度の高さが必要となる。
【００１８】
上側部品２３は、合分波部品２０上に積層されて導波路１１の上面を構成するものであり、当該上側部品２３は、アンテナ部１０内の管路５ａに対応して形成された導波管孔２３ａと、アンテナ部１０内の管路５ｂに対応して形成された導波管孔２３ｂとを有している。導波管孔２３ａは合分波部品２０での導波路１１ａに連通し、導波管孔２３ｂは合分波部品２０での導波路１１ｂに連通する。また、下側部品２５は導波路１１の下面を構成するものであり、当該下側部品２５上に合分波部品２０が積層される。この下側部品２５には、合分波部品２０での導波路１１ｃに連通する導波管孔２５ａが形成されている。
【００１９】
したがって、下側部品２５に形成された導波管孔２５ａは、合分波部品２０に形成されている導波路１１と上側部品２３に形成されている導波管孔２３ａとを介してアンテナ部１０の管路５ａに連通し、また、合分波部品２０に形成されている導波路１１と上側部品２３に形成されている導波管孔２３ｂとを介してアンテナ部１０の管路５ｂに連通する。
【００２０】
図４は、図３に示した合分波部品２０のうちで同図中に一点鎖線の円Ｃで示した領域を拡大して示す平面図である。なお、図４においては、便宜上、導波路１１にスマッジングを付してある。図４に示すように、突起部１３は各導波路１１ａ〜１１ｃの分岐部分に突出しており、当該突起部１３には薄肉部１３ａと厚肉部１３ｂとが形成されている。突起部１３に薄肉部１３ａを設けることで、当該突起部１３に先端側が薄い段差部が形成されている。また、導波路１１ｃにおける分岐部分側の端部には２つの凸部１５ａ，１５ｂが設けられて、突起部１３と共にアイリス１７を形成している。
【００２１】
図５は、上記の突起部１３を拡大して概略的に示す斜視図である。同図に示すように、突起部１３における薄肉部１３ａは当該突起部１３の先端領域に形成されており、突起部１３の基部から薄肉部１３ａの一端に亘って厚肉部１３ｂが形成されている。薄肉部１３の下面と厚肉部１３ｂの下面とは同一平面上にあり、薄肉部１３ａの上面と厚肉部１３ｂの上面との間には段差Ｓ1が形成されている。
【００２２】
突起部１３に上述の薄肉部１３ａが形成されていることから、導波管３０（図３参照）では合分波部品２０と上側部品２３との対向側に隙間が生じる。図６は、導波管３０を概略的に示す断面図である。同図に示すように、突起部１３における薄肉部１３ａの下面と厚肉部１３ｂの下面とは同一平面上にあり、これら薄肉部１３ａおよび厚肉部１３ｂの各々と下側部品２５とは密着する。一方、薄肉部１３ａの上面と厚肉部１３ｂの上面との間には段差Ｓ1が形成されているので、厚肉部１３ｂと上側部品２３とは密着するものの、薄肉部１３ａと上側部品２３との間には隙間ＩＳ1が生じる。
【００２３】
上記の隙間ＩＳ1は、導波路１１の分岐部分での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性を変動させる原因となり得るが、隙間ＩＳ1の深さと当該隙間ＩＳ1が形成される範囲とを適切に制御することにより、上記入射端側と出射端側とで信号の反射特性の整合を図ることができる。
【００２４】
例えば、薄肉部１３ａが形成されていない以外は合分波部品２０と同様の平面形状を有する中間品をプレス加工（プレス打ち抜き加工）により作製し、その後に当該中間品の所定箇所をプレス加工（プレス潰し加工）して薄肉部１３ａを形成するようにすれば、導波管３０における隙間ＩＳ1の深さと当該隙間ＩＳ1が形成される範囲とを容易に制御することができる。このとき、薄肉部１３ａを形成する際のプレス方向を中間品作製時の打ち抜き方向と同方向とし、中間品をプレス加工（プレス打ち抜き加工）により作製したときに生じた抜きダレを薄肉部１３ａの形成時に押し潰して消失させる。薄肉部１３ａを形成する際のプレス量、ひいては段差Ｓ1の大きさ（高さ）は、上記の抜きダレを消失させることができるように選定される。同様に、突起部１３に占める薄肉部１３ａの平面視上の割合も、上記の抜きダレを消失させることができるように適宜選定される。
【００２５】
合分波部品２０の材質にもよるが、多くの場合、上記の抜きダレの最大深さは厚肉部１３ｂの厚さの２０％程度以下となるので、段差Ｓ1の大きさ（高さ）も、多くの場合、厚肉部１３ｂの厚さの２０％程度以下となる。また、突起部１３の長手軸に沿った薄肉部１３ａの長さは、導波管３０を伝搬するマイクロ波信号またはミリ波信号の波長に応じてその最適値が変動するものの、少なくとも段差Ｓ1の大きさ（高さ）に相当する寸法よりも長くなる。
【００２６】
このようにして薄肉部１３ａを形成すると、当該薄肉部１３ａの上面と厚肉部１３ｂにおける薄肉部１３ａ側の側面との稜は、段差Ｓ1に比べて無視し得る程度の大きさで湾曲するものの略シャープエッジ形状となる。そのため、薄肉部１３ａの形状や大きさを比較的容易に制御することができる。したがって、上記の隙間ＩＳ1の深さと当該隙間ＩＳ1が形成される範囲とを比較的精密に制御することも容易である。結果として、導波路１１の分岐部分での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性の整合を図ることも容易になる。
【００２７】
これに対し、前述の中間品をそのまま合分波部品として用いると、図７に示すように、プレス加工（プレス打ち抜き加工）時に生じた抜きダレがそのまま残り、突起部Ｐとその上に積層される部品、例えば上側部品ＵＰとの間に隙間ＩＳ5が生じる。そして、抜きダレの大きさや量を制御することが困難であることから、上記の隙間ＩＳ5の深さと当該隙間ＩＳ5が形成される範囲とを制御することも困難となる。結果として、上記の中間品をそのまま合分波部品として用いた導波管では、導波路の分岐部分での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性の整合を図ることが困難となる。
【００２８】
以上説明したように、導波管３０は、上述の突起部１３を有する合分波部品２０を備え、導波路１１の分岐部分での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性の整合を容易に図ることができるものであるので、当該導波管３０では、マイクロ波信号やミリ波信号の伝搬特性を所望のものにすることが容易である。また、合分波部品２０の設計時に突起部１３の最適形状を求めておけば、当該最適形状に略合致した突起部１３を有する合分波部品２０をプレス加工により比較的容易に作製することができる。したがって、導波管３０では、所望の信号伝搬特性を有するものを低コストで量産することが容易である。
【００２９】
実施の形態２．
合分波部品の導波路に形成される整合用の突起部は、導波路を構成する上側部品との対向側、および下側部品との対向側それぞれに先端側が薄い段差部を形成したものであってもよい。
【００３０】
図８は、上側部品との対向側、および下側部品との対向側それぞれに先端側が薄い段差部を形成した突起部の一例を概略的に示す斜視図である。同図に示す突起部６３では、薄肉部６３ａの上面と厚肉部６３ｂの上面との間に段差Ｓ11が形成されており、薄肉部６３ａの下面と厚肉部６３ｂの下面との間に段差Ｓ12が形成されている。すなわち、突起部６３に薄肉部６３ａを設けることで、当該突起部６３での上側部品との対向側および下側部品との対向側それぞれに先端側が薄い段差部を形成している。段差Ｓ11の大きさ（高さ）と段差Ｓ12の大きさ（高さ）とは、互いに同じ値とすることもできるし、互いに異なる値とすることもできる。同様に、突起部６３の長手軸に沿った薄肉部６３ａの上面の長さと、突起部６３の長手軸に沿った薄肉部１３ａの下面の長さとは、互いに同じ値とすることもできるし、互いに異なる値とすることもできる。
【００３１】
図９は、合分波部品に上記の突起部が形成されている導波管の一例を概略的に示す断面図である。同図に示す導波管８０は、下側部品２５上に合分波部品７０と上側部品２３とがこの順番で積層された積層構造を有しており、突起部６３以外の形状は実施の形態１で説明した導波管３０（図３または図６参照）の形状と同様である。図９に示した構成要素のうちで図６に示した構成要素と共通するものについては、図６で用いた参照符号と同じ参照符号を付してその説明を省略する。
【００３２】
上記の導波管８０では、突起部６３での薄肉部６３ａの上面と厚肉部６３ｂの上面との間に段差Ｓ11が形成され、薄肉部６３ａの下面と厚肉部６３ｂの下面との間に段差Ｓ12が形成されていることから、薄肉部６３ａと上側部品２３との間には隙間ＩＳ11が生じており、薄肉部６３ａと下側部品２５との間には隙間ＩＳ12が生じている。実施の形態１で説明した導波管３０（図３参照）におけるのと同様に、各隙間ＩＳ11，ＩＳ12の深さと当該隙間ＩＳ11，ＩＳ12の各々が形成される範囲とを適切に制御することにより、導波路６１の導波路形状が変化する部位、すなわち分岐部分での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性の整合を図ることができる。
【００３３】
合分波部品７０は、実施の形態１で説明した合分波部品２０（図３参照）と同様に、薄肉部６３ａが形成されていない以外は合分波部品７０と同様の平面形状を有する中間品をプレス加工（プレス打ち抜き加工）により作製し、その後に当該中間品の所定箇所をプレス加工（プレス潰し加工）して段差Ｓ11，Ｓ12を形成することにより得られる。合分波部品７０の中間品を作製する際のプレス加工（プレス打ち抜き加工）を原板の上面および下面の両面から行うと、片面から行う場合に比べて抜きダレの発生を抑えることができる。また、片面からプレス加工（プレス打ち抜き加工）を行ったときには、抜きダレが生じる面とは反対側の面にバリが生じるが、両面からプレス加工（プレス打ち抜き加工）を行えばバリの発生もなくなる。さらには、薄肉部６３ａを形成するプレス加工（プレス潰し加工）でのプレス量を少なくすることができる。これらの結果として、薄肉部６３ａをプレス加工（プレス潰し加工）により形成する際の金型への負担が抑えられて、薄肉部６３ａをより高精度に形成することが容易になる。
【００３４】
このように、導波管８０では薄肉部６３ａを高精度に形成することが容易であるので、実施の形態１で説明した導波管３０に比べても、導波管６１（図９参照）の導波路形状が変化する部位、すなわち分岐部分での信号の入射端側と出射端側とで信号の反射特性の整合を図ることが容易である。その結果として、マイクロ波信号やミリ波信号の伝搬特性を所望のものにすることも容易である。また、突起部６３を有する合分波部品７０をプレス加工により比較的容易に作製することができる。したがって、導波管８０では、所望の信号伝搬特性を有するものを低コストで量産することが容易である。
【００３５】
以上、本発明の導波管について実施の形態を挙げて説明したが、前述のように、本発明は上述の形態に限定されるものではない。例えば、合分波部品（第１の金属板）に形成する導波路の数や、個々の導波路の平面形状をどのようにするかは、当該合分波部品を送信用、受信用、および送受信用のいずれの用途の導波管に用いるかに応じて、また送受信装置に求められるチャンネル数に応じて適宜選定可能である。同様に、導波管を構成する上側部品（第２の金属板）および下側部品（第３の金属板）に形成する導波管孔の形状、大きさ、配置パターンについても、これらの部品を送信用、受信用、および送受信用のいずれの用途の導波管に用いるかに応じて、また送受信装置に求められるチャンネル数に応じて適宜選定可能である。合分波部品の導波路に複数の突起部を設けてアイリスを形成する場合には、当該複数の突起部のうちのどの突起部に前述した段差部を形成するかについても適宜選択可能である。本発明の導波管については、上述したもの以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】車載用レーダーや通信機器等で使用されるマイクロ波信号またはミリ波信号の送受信装置の一例を示す概略図である。
【図２】図１に示したアンテナ部および導波管それぞれの一例を概略的に示す斜視図である。
【図３】図２に示したアンテナ部および導波管それぞれの一例を概略的に示す分解斜視図である。
【図４】図３に示した合分波部品のうちで同図中に一点鎖線の円で示した領域を拡大して示す平面図である。
【図５】図４に示した合分波部品に形成されている突起部を拡大して概略的に示す斜視図である。
【図６】図３に示した導波管を概略的に示す断面図である。
【図７】突起部に薄肉部が形成されていない以外は図６に示した合分波部品と同様の平面形状を有する中間品をそのまま合分波部品として用いた導波管を概略的に示す断面図である。
【図８】上側部品との対向側、および下側部品との対向側それぞれに先端側が薄い段差部を形成した突起部の一例を概略的に示す斜視図である。
【図９】図８に示した突起部が合分波部品に形成されている導波管の一例を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
【００３７】
１１，６１  導波路
１３，６３  突起部
１３ａ，６３ａ  薄肉部
１３ｂ，６３ｂ  厚肉部
２０，７０  第１の金属板（合分波部品）
２３  第２の金属板（上側部品）
２５  第３の金属板（下側部品）
３０，８０  導波管
Ｓ1，Ｓ11，Ｓ12  段差
【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】
2008252258.tif 000008
【図７】
2008252258.tif 000009
【図８】
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【図９】
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