(57)【要約】【課題】製造が容易で、コンパクトであり、かつ広範囲に位相調整が可能な移相器を提供する。【解決手段】２つの一端を短絡板で閉鎖した導波管を、開口端を反対方向として上下２段に重ねて構成した移相器において、上下導波管の間に、導波管の長手方向に直交する方向で、導波管の幅と同じ長さの一つ以上の細隙を設け、上下導波管の細隙に対向する各壁面の所定の位置に、各所定の深さ、幅の一つ以上の溝を設け、溝装荷による速波を生じさせて上側から下側導波管へ、または下側から上側導波管への経路において位相を調整する。【選択図】図１
2005072665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの一端を短絡板で閉鎖した導波管を、開口端を反対方向として上下２段に重ねて構成した移相器において、
上下導波管の間に、導波管の長手方向に直交する方向で、導波管の幅と同じ長さの一つ以上の細隙を設け、上下導波管の細隙に対向する各壁面の適切な位置に、各所定の深さ、幅の一つ以上の溝を設け、
上側から下側導波管へ、または下側から上側導波管への経路において位相を調整することを特徴とする移相器。
【請求項２】
２つの一端を短絡板で閉鎖した導波管を、開口端を反対方向として上下２段に重ねて構成した移相器において、
上下導波管の間に、導波管の長手方向に直交する方向で、導波管の幅と同じ長さの一つ以上の細隙を設け、上下導波管の細隙に対向する各壁面の適切な位置に、各所定の高さ、幅の一つ以上のステップ（突部）を設け、
上側から下側導波管へ、または下側から上側導波管への経路において位相を調整することを特徴とする移相器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は導波管を用いた簡易な構造で移相器を構成することで、製造が容易で、かつ広範囲に位相の調整が可能な移相器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のハイブリッドおよび移相器１の構成を図４に示す。
ハイブリッドおよび移相器１は、導波管同士を横方向に接続し、その間を空洞で繋いで金属ポストを立てることにより構成する（特許文献１）。なお、ｉ１，ｉ２は入力部、ｏ１，ｏ２は出力部を示す。ハイブリッドおよび移相器として正確に動作させるには、多くのパラメータを解析的に決定し、さらにそれを非常に高い工作精度で実現しなければならない。このため、製造コストが高いものとなる。
【０００３】
この点を解決するために、図５に示された移相器２が提案された（非特許文献１）。
移相器は、２つの短絡方形導波管１，２（方形導波管の一端を開口させ、他端を短絡板で閉鎖した導波管）の開口側を反対方向として上下に重ね合わせ、重ね合わせた壁面（短絡方形導波管１の上壁面と短絡方形導波管２の下壁面）に細隙（スリット１，２）を設け、スリットの周囲に沿って信号波長の１／２未満の間隔で接続部材を介して接続する。また、各スリットの長さ（導波管の幅方向）を違わせても実現できる。
図６にこの構造でのパラメータ長と位相量との関係を示す。短絡方形導波管形状はａ（長辺）＝５８．１７ｍｍ、ｂ（短辺）＝１４．５ｍｍ、ｔ（２つの短絡方形導波管の間隔）＝０．１５ｍｍである。周波数は４ＧＨｚである。位相量は、スリット幅（ｍ１）を変化させても変化しないが、スリットと短絡板の位置（すなわちｓ０）を変化させることにより変えること（調整）ができる。これらは加工限界最小値０．５ｍｍ以上でなくてはならず、移相範囲が２０度程度（図６において、−６０〜−４０度）で、例えば８分岐バトラーマトリックスを構成する場合に必要となる−２２．５度の速波と−６７．５度の遅波が得られていない。ここで、  速波（遅波）とは入力された信号に対して等価的に波長が長く（短く）なり位相速度ｖ（＝λ（距離）／Ｔ（時間））が速く（遅く）なることをいう。
すなわち、この移相器は適切なパラメータを従来と同じように設計する必要があり、位相を大きく振ることが難しく、また細かい位相調整をするには非常に高い精度が必要であった。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００３−１８８６１５（図６、段落０００５）
【非特許文献１】
広川他「方形形導波管ハイブリッドの広壁面結合スロット複数配列による広帯域化」２００２年  信学会ソサエティ大会、Ｂ−１−１８３、２００２年３月
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の移相器は非常に高い工作精度が要求され、位相の可変範囲は狭いものであった。
本発明は、上記の欠点を克服するもので、導波管を用いた簡易な構造で移相器を構成することで、製造が容易でコンパクトであり、損失が少なく、かつ広範囲に位相の調整が可能な移相器を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、２つの一端を短絡板で閉鎖した導波管を、開口端を反対方向として上下２段に重ねて構成した移相器において、上下導波管の間に、導波管の長手方向に直交する方向で、導波管の幅と同じ長さの一つ以上の細隙を設け、上下導波管の細隙に対向する各壁面の所定の位置に、各所定の深さ、幅の一つ以上の溝を設け、溝装荷による速波を生じさせて、あるいは各所定高さ、幅の一つ以上のステップ（突部）を設け、ステップ装荷による遅波を生じさせて上側から下側導波管へ、または下側から上側導波管への経路において位相を調整する。
【０００７】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の第１実施例の溝を装荷した移相器の構成を図１に示す。
移相器（溝装荷）は、２つの短絡方形導波管１，２の開口端を反対方向として上下に重ね合わせて接続し、重ね合わせ面（短絡方形導波管１の上広壁面と短絡方形導波管２の下広壁面）に細隙（スリット）を設け、各スリットの長さは導波管の広壁面の幅（長辺）と同じ長さ、すなわち幅一杯にスリットが切ってある。さらにスリットと対向する導波管の広壁面（短絡方形導波管１の下広壁面と短絡方形導波管２の上広壁面）、二面に溝が切ってあり、各溝の長さは導波管の広壁面の幅（長辺）と同じ長さ、すなわち幅一杯に溝が切ってある。
これらの移相器は、スリット／溝の位置など適切なパラメータ（ｓ０，ｓ１，ｍ１，ｄ１等）を従来と同じように設計する必要があるが、従来（図４）のように細いポストの系や位置の設計ではなく、方形のスリット／溝で、かつ壁面の端から端までいっぱいに切るため、その工作精度はそれほど高いものである必要はない。さらに、同図に示すように複数のスリット／溝を設けてあるため、結果的に広い帯域特性を得られる。
図１のように溝を装荷した構造となっているため、溝を横切る波の速さが速くなり、速波が期待できる。そのため、位相速度が速くなり、ある距離を通過する時の位相の変化が少なくなる。従って、位相量−２０（ｄｅｇ）を実現することができる。
１．９〜４．１ＧＨｚの帯域で反射が−４０ｄＢ以下、位相量偏差が±３度以内を目標に２個のスリットを用いて、例えば８分岐バトラーマトリックスを構成する場合に必要となる−２２．５度移相器を設計した。モード整合法（Ｆ．Ａｒｎｄｔ，  Ｂ．Ｋｏｃｈ，  Ｈ．−Ｊ．Ｏｒｌｏｋ  ａｎｄ  Ｎ．Ｓｃｈｒｏｅｄｅｒ，  ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  Ｔｅｃｈ．，  ｖｏｌ．３３，  ｎｏ．２，  ｐｐ９５−１０４，  Ｆｅｂ．１９８５    参照）で解析した。遺伝的アルゴリズムと修正Ｐｏｗｅｌｌ法を併用してパラメータを決定した（Ｍ．Ｏｋａｍｏｔｏ，  Ｔ．Ｎｏｎａｋａ，  Ｓ．Ｏｃｈｉａｉ  ａｎｄ  Ｄ．Ｔｏｍｉｎａｇａ，  Ａｐｐｌ．  Ｍａｔｈ．  Ｃｏｍｐ．，  ｖｏｌ．９１，  ｐｐ．６３−７２，  １９９８）。  ｓ０（スリットと短絡板間の距離）＝１．２０ｍｍ、ｓ１（溝間の距離）＝１．５２ｍｍ、ｍ１（スリットの幅）＝０．８１ｍｍ、ｄ１（溝の深さ）＝５．７１ｍｍ、ｔ（２つの短絡方形導波管間の距離）＝０．１５ｍｍである。
【０００８】
図２に周波数に対する反射量と透過位相を示す。帯域内（３．９〜４．１ＧＨｚ）で十分反射が抑圧され（−４０ｄＢ以下）、位相量偏差は±１．１度であり、上記目標を達成でき、溝装荷による速波を確認した。同様に本構成に９０度移相器を付加することで、容易に−６７．５度（＝９０度−２２．５度）の位相も得ることができる。さらにスリット間の対向する広壁面に溝を装荷しても同様な効果が得られると推定される。
このような構成とすることで、製造が容易でコンパクトであり、損失が少なく、かつ広範囲に位相の調整が可能な移相器を提供できる。
【０００９】
（実施例２）
本発明の第２実施例で、ステップ（突部）を装荷した移相器を図３に示す。
移相器（ステップ装荷）は、２つの短絡方形導波管の開口端を反対方向として上下に重ね合わせて接続して、重ね合わせ面に細隙（スリット）を設け、各スリットの長さは導波管の広壁面の幅（長辺）と同じ長さ、すなわち幅一杯にスリットが切ってある。その上にさらにスリットと対向する（反対の）導波管の広壁面、二面にステップ（突部）が設けられ、各ステップの長さは導波管の広壁面の幅と同じ長さ、すなわち幅一杯にステップが設けられる。
これらの移相器は、スリット／ステップ（突部）の位置など適切なパラメータ（ｓ０，ｓ１，ｍ１，ｈ１（ステップ高さ）等）を従来と同じように設計する必要があるが、従来のように細いポストの系や位置の設計ではなく、方形のスリット／ステップ（突部）で、且つ壁面の端から端までいっぱいに切るため、その工作精度はそれほど高いものである必要はない。さらに、同図に示すように複数のスリット／ステップを設けてあるため、結果的に広い帯域特性も得られる。
【００１０】
図３のようにステップ（突部）を装荷した構造となっているため、ステップを横切る波の速さが遅くなり、すなわち、位相速度が遅くなることにより、遅波が期待できる。
この場合は、位相を遅らせる場合において実施例１と同様の効果がある。すなわち＋２２．５度移相器を同様にして設計できる。また−６７．５度移相器も実施例１と同様に実現できる。またスリット間の対向する広壁面にステップ（突部）を装荷しても同様な効果が得られると推測される。
このような構成とすることで、実施例１と同様に製造が容易でコンパクトであり、損失が少なく、かつ広範囲に位相の調整が可能な移相器を提供できる。
【００１１】
【発明の効果】
本発明の移相器は、２つの一端を短絡板で閉鎖した導波管を、開口端を反対方向として上下２段に重ねて構成した移相器において、上下導波管の間に、導波管の長手方向に直交する方向で、導波管の幅と同じ長さの一つ以上の細隙を設け、上下導波管の細隙に対向する各壁面の所定の位置に、各所定の深さ、幅の一つ以上の溝、あるいは各所定の高さ、幅の一つ以上の突部を設け、上側から下側導波管へ、または下側から上側導波管への経路において位相を調整することにより、製造が容易で、かつ広範囲に位相の調整が可能な移相器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１の移相器（溝装荷）の構成を示す図。
【図２】実施例１の移相器の反射と透過位相特性を示す図。
【図３】本発明の実施例２の移相器（ステップ装荷）の構成を示す図。
【図４】従来のハイブリッドおよび移相器１の構成を示す図。
【図５】従来の移相器２の構成を示す図。
【図６】従来の移相器２のパラメータ長と位相量の関係を示す図。
【図１】
2005072665.tif 000003
【図２】
2005072665.tif 000004
【図３】
2005072665.tif 000005
【図４】
2005072665.tif 000006
【図５】
2005072665.tif 000007
【図６】
2005072665.tif 000008