(57)【要約】【課題】円形同軸線路を１種類の矩形導波管に直接変換する構成で、良好な変換特性を実現することができる同軸導波管変換器を得ることを目的とする。【解決手段】矩形同軸線路４の外導体６、矩形リッジ導波管７の外導体９及び矩形導波管１０の外導体１１の寸法がすべて同一であり、円形同軸線路１の中心と矩形導波管１０の中心が一致しており、矩形同軸線路４における内導体５の一面と外導体６との間隔が、矩形リッジ導波管７におけるリッジ部と外導体９との間隔より狭くなっている。【選択図】図１
2012222438.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円形の内導体及び円形の外導体から構成されている円形同軸線路と、上記円形同軸線路の内導体と接続される矩形の内導体及び上記円形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形同軸線路と、上記矩形同軸線路の内導体と接続される内導体及び上記矩形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成され、上記内導体と上記外導体が一体化されているリッジ部を有しているリッジ導波管と、上記リッジ導波管の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形導波管とを備え、
上記矩形同軸線路の外導体、上記リッジ導波管の外導体及び上記矩形導波管の外導体の寸法がすべて同一であり、上記円形同軸線路の中心と上記矩形導波管の中心が一致しており、上記矩形同軸線路における内導体の一面と外導体との間隔が、上記リッジ導波管におけるリッジ部と外導体との間隔より狭くなっていることを特徴とする同軸導波管変換器。
【請求項２】
円形の内導体及び円形の外導体から構成されている円形同軸線路と、上記円形同軸線路の内導体と接続される矩形の内導体及び上記円形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形同軸線路と、上記矩形同軸線路の内導体と接続される内導体及び上記矩形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成され、上記内導体と上記外導体が一体化されているリッジ部を有しているリッジ導波管と、上記リッジ導波管の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形導波管とを備え、
上記矩形同軸線路の外導体、上記リッジ導波管の外導体及び上記矩形導波管の外導体の寸法がすべて同一であり、上記円形同軸線路の中心と上記矩形導波管の中心が一致しており、上記矩形同軸線路の内導体の長さが、上記円形同軸線路と上記矩形同軸線路の接続面から上記矩形同軸線路と上記リッジ導波管の接続面までの長さと、上記矩形同軸線路の内導体の高さとを合わせた長さであって、上記矩形同軸線路の内導体の長さが４分の１波長の長さであることを特徴とする同軸導波管変換器。
【請求項３】
円形の内導体及び円形の外導体から構成されている円形同軸線路と、上記円形同軸線路の内導体と接続される矩形の内導体及び上記円形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形同軸線路と、上記矩形同軸線路の内導体と接続される内導体及び上記矩形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成され、上記内導体と上記外導体が一体化されているリッジ部を有しているリッジ導波管と、上記リッジ導波管の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形導波管とを備え、
上記矩形同軸線路の外導体、上記リッジ導波管の外導体及び上記矩形導波管の外導体の寸法がすべて同一であり、上記円形同軸線路の中心と上記矩形導波管の中心が一致しており、上記円形同軸線路の内導体、上記矩形同軸線路の内導体及び上記リッジ導波管のリッジ部が一体的に加工され、上記円形同軸線路の外導体、上記矩形同軸線路の外導体、上記リッジ導波管の外導体及び上記矩形導波管の外導体が一体化的に加工され、一体的に加工された内導体及び外導体が接続されていることを特徴とする同軸導波管変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、主としてＶＨＦ帯、ＵＨＦ帯、マイクロ波帯及びミリ波帯で用いられるエンドランチ形の同軸導波管変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
エンドランチ形の同軸導波管変換器は、円形同軸線路から矩形導波管に変換されるものであって、その円形同軸線路と矩形導波管の向きが同じで、その円形同軸線路の内導体が矩形導波管内に延伸されて矩形導波管の外導体に接続されるものである。
エンドランチ形の同軸導波管変換器として、円形同軸線路の直近に矩形導波管と異なる矩形外導体を有する矩形同軸線路と矩形リッジ導波管を設け、その矩形同軸線路と矩形リッジ導波管でインピーダンス変成を行うとともに、矩形同軸線路において、外導体の一方の壁面を内導体に近接配置してモード変成を行うことで、良好な変換特性を実現する構成が知られている。
このような構成については、例えば、円形同軸線路を矩形のダブルリッジ導波管に変換する場合が以下の非特許文献１に開示されているが、矩形のダブルリッジ導波管ではなく、矩形導波管に変換する場合についても同様の効果が得られる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】An Over-Octave Compact Transition from Double -Ridge Waveguide to Coaxial Line for Phased Array Feed、 KOREA、 IEEE、 2007
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の同軸導波管変換器は以上のように構成されているので、外導体の大きさが異なる２種類以上の部材（矩形同軸線路、矩形リッジ導波管、矩形導波管など）が接続されて構成される。このため、１種類の矩形導波管で構成する場合と比べて加工作業が増える課題があった。
一方、円形同軸線路を１種類の矩形導波管に直接変換する構成では、加工作業が容易であるが、良好な変換特性を実現することが困難である。また、円形同軸線路の直近の矩形同軸線路で、良好なモード変成を実現するには、円形同軸線路の中心と矩形導波管の中心を一致させる必要があるが、円形同軸線路の中心と矩形導波管の中心を一致させることが困難である。また、回転させた場合には、円形同軸線路と矩形導波管の軸がぶれないことが望ましいロータリージョイントなどへの適用も困難である課題があった。
【０００５】
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、円形同軸線路を１種類の矩形導波管に直接変換する構成で、良好な変換特性を実現することができる同軸導波管変換器を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係る同軸導波管変換器は、円形の内導体及び円形の外導体から構成されている円形同軸線路と、その円形同軸線路の内導体と接続される矩形の内導体及び円形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形同軸線路と、その矩形同軸線路の内導体と接続される内導体及び矩形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成され、その内導体と外導体が一体化されているリッジ部を有しているリッジ導波管と、そのリッジ導波管の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形導波管とを備え、その矩形同軸線路の外導体、そのリッジ導波管の外導体及び矩形導波管の外導体の寸法がすべて同一であり、その円形同軸線路の中心と矩形導波管の中心が一致しており、その矩形同軸線路における内導体の一面と外導体との間隔が、そのリッジ導波管におけるリッジ部と外導体との間隔より狭くなっている。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、円形の内導体及び円形の外導体から構成されている円形同軸線路と、その円形同軸線路の内導体と接続される矩形の内導体及び円形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形同軸線路と、その矩形同軸線路の内導体と接続される内導体及び矩形同軸線路の外導体と接続される矩形の外導体から構成され、その内導体と外導体が一体化されているリッジ部を有しているリッジ導波管と、そのリッジ導波管の外導体と接続される矩形の外導体から構成されている矩形導波管とを備え、その矩形同軸線路の外導体、そのリッジ導波管の外導体及び矩形導波管の外導体の寸法がすべて同一であり、その円形同軸線路の中心と矩形導波管の中心が一致しており、その矩形同軸線路における内導体の一面と外導体との間隔が、そのリッジ導波管におけるリッジ部と外導体との間隔より狭くなるように構成したので、良好な変換特性を実現することができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１による同軸導波管変換器を示す構成図である。
【図２】図１の同軸導波管変換器のＡ−Ａ’断面図である。
【図３】図１の同軸導波管変換器のＢ−Ｂ’断面図である。
【図４】図１の同軸導波管変換器のＣ−Ｃ’断面図である。
【図５】図１の同軸導波管変換器のＤ−Ｄ’断面図である。
【図６】円形同軸線路１の入力信号が軸対称なＴＥＭモードで伝播する様子を示す説明図である。
【図７】矩形同軸線路４において、電界が上下左右方向に分布している様子を示す説明図である。
【図８】矩形リッジ導波管７において、電界が上方向と左右方向に分布している様子を示す説明図である。
【図９】矩形導波管１０の入力信号が上面への電界が分布するＴＥ１０モードで伝播する様子を示す説明図である。
【図１０】同軸導波管変換器の長さ方向の電界分布を示す説明図である。
【図１１】この発明の実施の形態２による同軸導波管変換器を示す構成図である。
【図１２】矩形同軸線路４の入り口で開放になっていることを示す説明図である。
【図１３】内導体５の高さを約４分の１波長としている矩形同軸線路４を示す断面図である。
【図１４】この発明の実施の形態３による同軸導波管変換器を示す構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１による同軸導波管変換器を示す構成図である。
図１において、円形同軸線路１は円形の内導体２と、円形の外導体３とから構成されている同軸線路である。
矩形同軸線路４は円形同軸線路１の内導体２と接続される矩形の内導体５と、円形同軸線路１の外導体３と接続される矩形の外導体６とから構成されている同軸線路である。
【００１０】
矩形リッジ導波管７は矩形同軸線路４の内導体５と接続される内導体８と、矩形同軸線路４の外導体６と接続される矩形の外導体９から構成されている導波管であり、矩形リッジ導波管７は内導体８と外導体９が一体化されているリッジ部（外導体９と一体化されている内導体８の部分）を有している。
矩形導波管１０は矩形リッジ導波管７の外導体９と接続される矩形の外導体１１から構成されている導波管である。
【００１１】
図２は図１の同軸導波管変換器のＡ−Ａ’断面図であり、図３は図１の同軸導波管変換器のＢ−Ｂ’断面図である。
また、図４は図１の同軸導波管変換器のＣ−Ｃ’断面図であり、図５は図１の同軸導波管変換器のＤ−Ｄ’断面図である。
【００１２】
円形同軸線路１の内導体２は円形で構成されており、矩形同軸線路４の内導体５は矩形で構成されている。
また、矩形リッジ導波管７の内導体８は、長さ方向にステップ状又はテーパ状に変化し、矩形導波管１０の外導体１１と接続されている。図１では、ステップ状に２段で変化している例を示している。
矩形リッジ導波管７の内導体８において、矩形の外導体９と接続されている部分では矩形リッジ導波管構成となり、外導体９と一体化している内導体部分がリッジ部となる。
【００１３】
したがって、図１の同軸導波管変換器は、円形同軸線路１、矩形同軸線路４、矩形リッジ導波管７及び矩形導波管１０で構成されることになる。
このとき、矩形同軸線路４、矩形リッジ導波管７及び矩形導波管１０の外導体は、すべて同一寸法で構成されており、円形同軸線路１の中心と矩形導波管１０の中心が一致している。
【００１４】
矩形同軸線路４の矩形の内導体５は、矩形リッジ導波管７におけるリッジ部の高さよりも高いため、矩形同軸線路４における内導体５の一面と外導体６の間隔Ｅが、矩形リッジ導波管７におけるリッジ部と外導体８の間隔Ｆよりも狭くなり、矩形同軸線路４の内導体５と外導体６が近接配置されている。
【００１５】
次に動作について説明する。
円形同軸線路１から入力された信号は、図６に示すように、軸対称なＴＥＭモードで伝播する。図６では、電界の生じる向きを矢印で示している。
矩形同軸線路４では、図７に示すように、ＴＥＭモードが変化して、電界が上下左右方向に分布する。
このとき、矩形同軸線路４の内導体５は、上面の外導体６と近接配置されているため、上面への電界が強くなる。
【００１６】
矩形リッジ導波管７では、図８に示すように、電界が上方向と左右方向に分布するが、上面への電界が強くなる。
矩形導波管１０では、図９に示すように、上面への電界が分布するＴＥ１０モードで信号が伝播する。
同軸導波管変換器の長さ方向の電界分布は、図１０に示すようになる。
【００１７】
エンドランチ形の同軸導波管変換器では、各構造でインピーダンス変成を行うとともに、円形導波管の軸対称なＴＥＭモードを、矩形導波管のＴＥ１０モードに効率よく変成することで良好な変換特性が得られるが、図１の同軸導波管変換器では、矩形同軸線路４の内導体５を外導体６と近接配置することで、電界の上面への分布が強くなり、矩形リッジ導波管７及び矩形導波管１０への電界分布と近くなるため、良好なモード変成が得られるという効果を奏する。
【００１８】
なお、矩形同軸線路部４、矩形リッジ導波管７及び矩形導波管１０の外導体はすべて同一寸法であり、加工が容易であるという効果も奏する。
また、円形同軸線路１と矩形導波管１０の中心が一致しているため、回転時に軸がぶれないという効果も奏する。
【００１９】
実施の形態２．
図１１はこの発明の実施の形態２による同軸導波管変換器を示す構成図であり、図において、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。
この実施の形態２でも、円形同軸線路１の中心と矩形導波管１０の中心を一致させている。
この実施の形態２では、矩形同軸線路４の内導体５の長さが、円形同軸線路１と矩形同軸線路４の接続面から、矩形同軸線路４と矩形リッジ導波管７の接続面までの長さと、矩形同軸線路４の内導体５の高さと合わせた長さであって、矩形同軸線路４の内導体５の長さが４分の１波長の長さとしている。
【００２０】
次に動作について説明する。
矩形同軸線路４の内導体５の長さ（＝（円形同軸線路１と矩形同軸線路４の接続面から矩形同軸線路４と矩形リッジ導波管７の接続面までの長さ）＋（矩形同軸線路４の内導体５の高さ））が４分の１波長の長さである場合、矩形リッジ導波管７におけるリッジ部の根元、即ち、内導体８と外導体９の接続面が短絡となるので、図１２に示すように、矩形同軸線路４の入り口では開放となる。
この場合、矩形同軸線路４の下面では、擬似的には外導体６あるいは内導体５がないことと等価になるため、矩形同軸線路４の下面への電界分布が弱くなる。
したがって、相対的に上面への電界が集中し、矩形同軸線路４の内導体５は外導体６と近接配置しなくても、良好なモード変成が得られるという効果を奏する。
【００２１】
このとき、矩形同軸線路４の内導体５は外導体６と近接配置しなくてもよいが、近接配置した場合には、より電界が上面に集中する効果が得られる。
また、矩形同軸線路４の内導体５は外導体６と近接配置しなくても、良好なモード変成を行うことができるため、良好なインピーダンス変成を実現するための設計の自由度が上がるという効果も奏する。
【００２２】
また、図１３に示すように、矩形同軸線路４の内導体５の高さを約４分の１波長とすることにより、長さを約４分の１波長とする場合と比べて、同軸導波管変換器としての長さ方向の寸法を小さくできるという効果を奏する。
【００２３】
実施の形態３．
図１４はこの発明の実施の形態３による同軸導波管変換器を示す構成図であり、図において、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。
ねじ１２は矩形リッジ導波管７の内導体８と外導体９を接続している部材である。
円形同軸線路１の内導体２、矩形同軸線路４の内導体５及び矩形リッジ導波管７のリッジ部は、一体化して加工することが可能である。
また、本内導体は、矩形導波管１０側から外導体の内側に挿入することも可能である。
このとき、矩形リッジ導波管７の内導体８と外導体９をねじ１２で止めることにより、容易に同軸導波管変換器を構成することができるという効果を奏する。
【００２４】
また、ねじ止めする際に内導体の位置をスライドさせることで、良好な変換特性が得られるように調整することができる効果も奏する。
なお、内導体８と外導体９の接続は、はんだ付けなどで行ってもよい。
【００２５】
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】
【００２６】
１  円形同軸線路、２  円形同軸線路の内導体、３  円形同軸線路の外導体、４  矩形同軸線路、５  矩形同軸線路の内導体、６  矩形同軸線路の外導体、７  矩形リッジ導波管、８  矩形リッジ導波管の内導体、９  矩形リッジ導波管の外導体、１０  矩形導波管、１１  矩形導波管の外導体、１２  ねじ。
【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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