(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
４つの矩形状の導波管と、それぞれ矩形状の２つの開口部が並列に形成されていると共に対向配置された２つの面を備えた中空の結合部と、を備え、
前記４つの導波管のそれぞれ一方の開口面は前記開口部にそれぞれ連結され、
前記並列している開口部に連結されることによって近接する２つの壁面である２つの内壁と、前記結合部における前記２つの内壁を連結している前記面と、に沿って形成された２つの溝を備え、
前記２つの溝は互いに独立していることを特徴とする導波管結合器。
【請求項２】
前記内壁に対向する外壁に沿って形成された溝をさらに備える、請求項１に記載の導波管結合器。
【請求項３】
前記内壁に対向する外壁と並列に形成された２つの側面を備えた溝をさらに備える、請求項１に記載の導波管結合器。
【請求項４】
前記溝を多段的に形成することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の導波管結合器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管結合器に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
従来の導波管結合器は、例えば図１で図示される形状を有し、比較的小型でも広い帯域にわたり良い特性を得てきた。しかし近年、より一層の広帯域化の要求が求められる傾向にあり、従来の導波管結合器では対応することが難しくなってきている。このような電気特性の改善が求められている。【０００３】
また、導波管結合器には様々な周波数メニューがあるが、異なる周波数メニューであっても同じサイズの導波管インターフェイスを使用していることがある。このような場合、それぞれの周波数特性に対応する導波管結合器を製造するよりは、広帯域化設計をしてひとつの導波管結合器を製造した方が、コストパフォーマンスが高まる。このような生産性の改善が求められている。【０００４】
特許文献１の場合、リッジを付加することにより導波管の内径を変えることなくＴＥ１０モード（ＴＥ：Transverse electric）のカットオフ周波数を下げている。これにより導波管自体の周波数特性を広帯域化している。このような導波管を用いた結合器も周波数特性を広げている。
特許文献２の場合、リッジを付加することにより結合部の導波管の内径を変えることなくＴＥ１０モード、ＴＥ２０モードのカットオフ周波数を下げている。ただしこの場合、リッジの形状から特性を変化させられるモードはＴＥ２０モードが支配的であり、ＴＥ１０モードは副次的になる。つまり変化の少ないＴＥ１０モードの周波数特性に対してＴＥ２０モードの周波数特性を調整することにより結合器自体の周波数特性を広げている。
本案件では結合部の導波管壁に溝を掘ることによりリッジを形成することと同等の効果を発揮するが、溝の掘り方によりＴＥ１０モードとＴＥ２０モードのカットオフ特性をほぼ同等に調整することができる。このことにより周波数特性の調整方法が増えるため、周波数特性を広げた上に、その特性を実現するための導波管を、製造し易い形状に選択することが可能となる。このことにより結合器の製造コストも抑えることができようになる。
【特許文献１】実開平０３−０５３００７号公報
【特許文献２】特開平１０−１２６１１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記事情を鑑みて、本発明は、電気特性及び生産性を向上する導波管結合器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】
【０００６】
上記目的を達成する本発明の態様は、４つの矩形状の導波管と、それぞれ矩形状の２つの開口部が並列に形成されていると共に対向配置された２つの面を備えた中空の結合部と、を備え、前記４つの導波管のそれぞれ一方の開口面は前記開口部にそれぞれ連結され、前記並列している開口部に連結されることによって近接する２つの壁面である２つの内壁と、前記結合部における前記２つの内壁を連結している前記面と、に沿って形成された２つの溝を備え、前記２つの溝は互いに独立していることを特徴とする導波管結合器に関するものである。
【０００７】
ここで、前記内壁に対向する外壁に沿って形成された溝や前記内壁に対向する外壁と並列に形成された２つの側面を備えた溝をさらに備えても良いし、前記溝を多段的に形成しても良い。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の導波管結合器は、結合部近傍において、導波管に沿った溝を形成することにより、結合部近傍にリッジが存在するのと同等の機能を発揮するので、種々の周波数特性の広帯域化を実現することができ、種々の周波数メニューにおける電気特性を向上することができる。またリッジよりも溝を掘る方が製造作業性もよく、溝の掘り方も増えるのでコストパフォーマンスは高まり、生産性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の導波管結合器を実施するための最良の形態について説明する。説明する際には、本明細書と同時に提出する図面を適宜参照する。【００１１】
図２は、本形態の導波管結合器１０の構成を図示したものである。この導波管結合器１０は４つのポート１、ポート２、ポート３、ポート４と、結合部付近の導波管壁に沿った溝２１、２２、２３、２４を有して構成される。溝２１、２２は内壁に沿って形成され、溝２３、２４は外壁に沿って形成されている。また、ポート１、ポート２は伝送された電磁波を入力する入ポートであり、ポート３、ポート４は伝送された電磁波を出力する出ポートである。【００１２】
図３は、導波管結合器１０でなされる電磁波の伝送の様子を図示したものである。溝２１〜２４の図示は省略してある。領域Iのポート１より（１）ＴＥ１０モードを入力すると、領域IIでは（２）ＴＥ１０モードと（３）ＴＥ２０モードが励起される。さらに領域IIIでは（４）ＴＥ１０モードがポート３へ、（５）ＴＥ１０モードがポート４へ励起される。図４は、各モード（１）〜（５）の電磁波の波形を図示したものである。【００１３】
このとき、導波管壁等において生じる電流損失を除いた理想的な状態を考えると、各領域I、II、IIIにおけるエネルギーは等しいため、
（１）ＴＥ１０モード
＝  （２）ＴＥ１０モード  ＋  （３）ＴＥ２０モード
＝  （４）ＴＥ１０モード  ＋  （５）ＴＥ１０モード
となる。ここで、ポート３の（４）ＴＥ１０モードとポート４の（５）ＴＥ１０モードはほぼ等しい値となり、ポート１から入力されたエネルギーがポート３とポート４にほぼ等しく分配されることになる。【００１４】
また、各領域で使用される矩形導波管には周波数特性が存在することは周知の事実であり、またこの矩形導波管の周波数特性が導波管結合器の周波数特性を支配しているともいえる。【００１５】
一般に図５（ａ）のような矩形導波管の周波数特性を広げる手段として、図５（ｂ）のようなリッジ導波管がある。リッジ導波管はリッジを設けることにより、導波管のカットオフ周波数を低くするため、広い周波数特性を実現する。本発明はこのリッジ導波管の特性を導波管結合器の結合部である、図３の領域IIに応用して結合特性を広帯域化したものである。製品に応用する場合は、領域O、IVにおいて各ポート１〜４に接続し、導波管の形状を任意に変換できる接続用導波管を設ける場合もある。そして、ポート１〜４の領域O、IVにおける、つまり、入ポートの入口近傍、出ポートの出口近傍における溝２１〜２４の幅、位置、深さの少なくとも１つを調節して接続用導波管と連続的に接続する。【００１６】
本形態の導波管結合器１０を実施することにより以下の効果を奏する。図６〜図８を参照してその効果の内容を説明する。【００１７】
図６は従来の導波管結合器（図１の構成のもの）の基本特性をグラフとして図示したものである。比帯域約１０％で結合量（Ｓ４１、Ｓ３１）は−３．１±０．３ｄＢであり、リターンロス（Ｓ１１、Ｓ２１）は−２４ｄＢとなる。【００１８】
一方、図７は本形態の導波管結合器１０の基本特性をグラフとして図示したものである。図８は、図７において結合量（Ｓ４１、Ｓ３１）付近を拡大して図示したものである。比帯域約２６％で結合量（Ｓ４１、Ｓ３１）は−３．１±０．３ｄＢであり、リターンロス（Ｓ１１、Ｓ２１）は−２１ｄＢとなり、従来に比べ広帯域な導波管結合器を実現して生産性を向上することができる。そして、溝２１〜２４が結合部近傍において、導波管壁に沿って形成されているので、結合部近傍にリッジが存在するのと同等の機能を発揮し、ＴＥ１０モード、ＴＥ２０モードのカットオフ特性をほぼ同等に調整することができる。このことにより周波数特性の調整方法が増えるため、周波数特性を広げた上に、その特性を実現するための導波管を、製造し易い形状に選択することが可能となる。よってリッジよりも溝を掘る方が製造作業性もよく、溝の掘り方も増えるのでコストパフォーマンスは高まり、生産性を向上することができる。【００１９】
なお、上述した形態は、本発明の導波管結合器を実施するための最良のものであるがかかる実施形式に限定する趣旨ではなく、本発明の要旨を変更しない範囲内においてその実施形式を種々変形することが可能である。【００２０】
図２に図示したもの以外にも、溝を加える位置、量等を種々変形して周波数特性を変えることができる。図９は、図２の構成に対して、内壁に沿って形成された溝２１、２２が存在しないものの構成を図示したものである。図１０は、図２の構成に対して、外壁に沿って形成された溝２３、２４の側壁が内壁に近い側だけでなく、外壁に近い側も外壁に沿って形成された構成を図示したものである。図１１は、図２の構成に対して、外壁に沿って形成された溝２３、２４に加えて、溝の深さがより小さな溝２５、２６を設けて多段的な溝が形成された構成を図示したものである。なお、これらの構成は例示列挙したものにすぎない。【００２１】
上記のような構成においても、結合部近傍にリッジが存在するのと同等の機能を発揮し、種々に周波数特性の広帯域化をより精密に実現することができ、種々の周波数メニューにおける電気特性を向上することができる。またこれらの導波管結合器は、その特性を実現するための導波管を、製造し易い形状に選択することが可能となるため、製造作業性も上がるのでコストパフォーマンスは高まり、生産性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】従来の導波管結合器の構成を図示したものである。
【図２】本形態の導波管結合器１０の構成を図示したものである。
【図３】導波管結合器１０でなされる電磁波の伝送の様子を図示したものである。
【図４】各モード（１）〜（５）の電磁波の波形を図示したものである。
【図５】矩形導波管（ａ）、リッジ導波管（ｂ）の構成を図示したものである。
【図６】従来の導波管結合器の基本特性をグラフとして図示したものである。
【図７】本形態の導波管結合器１０の基本特性をグラフとして図示したものである。
【図８】図７において結合量（Ｓ４１、Ｓ３１）付近を拡大して図示したものである。
【図９】導波管結合器１０の他の構成を図示したものである。
【図１０】導波管結合器１０の他の構成を図示したものである。
【図１１】導波管結合器１０の他の構成を図示したものである。
【符号の説明】
【００２３】
１０    導波管結合器
１、２、３、４    ポート
２１、２２、２３、２４、２５、２６    溝
【図１】
0004816726.tif 000002
【図２】
0004816726.tif 000003
【図３】
0004816726.tif 000004
【図４】
0004816726.tif 000005
【図５】
0004816726.tif 000006
【図６】
0004816726.tif 000007
【図７】
0004816726.tif 000008
【図８】
0004816726.tif 000009
【図９】
0004816726.tif 000010
【図１０】
0004816726.tif 000011
【図１１】
0004816726.tif 000012