(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板厚方向にミリ波帯の高周波信号を伝送させるために形成された複数の導波管をそれぞれ有し、当該導波管の接続端面に隙間を有して相互接続された第１、第２のプレート、を備えた導波管プレートにおいて、
上記第１のプレートは、上記各々の導波管長辺の導波管端から信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４ずらした位置に、信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４の幅と深さと少なくとも導波管長辺よりも大きい長さをもって、上記各々の導波管における両短辺の導波管端から端部が外側に突出するように掘り込まれた、直方体形状のチョーク構造を有したことを特徴とする導波管プレート。
【請求項２】
上記請求項１に記載の導波管プレートを搭載し、導波管プレートとの間で入力もしくは出力されるミリ波やマイクロ波等の高周波信号を送信または受信する手段を備えた高周波装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ＵＨＦ,ＶＨＦ帯、マイクロ波帯及びミリ波帯等の高周波信号を伝送する単一もしくは複数導波管接続構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３は、従来の導波管プレートの一例を示す上面図である。図４は、図３のＡ部の詳細図である。図において、１a，１bは対向する導波管プレート、２は２つの導波管プレートの当たり面、３は当たり面に掘り込みを設けることにより構成したチョーク構造、４は２つの導波管プレートの隙間、１０a〜１２a，１０bは複数の導波管を示している。
【０００３】
次に動作について説明する。導波管プレート１a及び１bは板厚方向にＵＨＦ,ＶＨＦ帯、マイクロ波帯及びミリ波帯等の各周波数帯の高周波信号を導波管モードで伝送する導波管１０a及び１０bが対向して単一もしくは複数設けられており、例えば、図示しない高周波帯のモジュールとアンテナ、高周波モジュール同士、あるいは高周波モジュールと導波管治具などの一部に導波管接続構造として用いられ、導波管１０aから１０ｂへ高周波信号を伝送させる。この際、２つの導波管プレートの隙間４が発生した場合に、導波管１０aから１０ｂへの高周波信号の伝送特性が劣化するため、導波管プレート１ｂの当たり面側には、２つの導波管プレートの密着性を高めるために、例えば機械加工により当たり面２及び当たり面に掘り込みを形成したチョーク構造３（以下、チョーク構造とする）が設けられている。
【０００４】
上記の当たり面は、２つの導波管プレートに単一あるいは複数設けられた導波管同士の密着性を高め、導波管内を伝送する高周波信号の良好な通過・反射特性を得るために、例えば精度の高い機械加工により形成される。しかし、十分な電気特性を得るためには、当たり面の面粗度、平坦度の要求が厳しく、非常に精度の高い機械加工が必要となり、高価な加工費がかかってしまうという問題がある。また一般に、図示のチョーク構造は導波管周囲の当たり面の密着性を高めるために用いられているが、導波管周囲の当たり面の外周寸法（図３の上面から見た場合の当たり面とチョークの境界の長さ）によって決まる特定の周波数において共振を生じて、当該周波数において２つの導波管プレート間の導波管内を伝送する高周波信号の良好な通過・反射特性が得られないという問題がある。また、図３のように同一面内に複数の導波管接続構造が設けられていた場合、上記共振によって例えば２つの導波管１０b，１１ｂの結合が生じて、隣接する導波管同士のアイソレーション特性が得られないという問題も生じる。特に、伝送線路の通過損失を低減するために、ミリ波帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）では導波管が用いられるが、回路の小型化を図るために上記チョーク構造は機械加工の限界値となる数mm程度の寸法が選ばれるケースが多く、この数mmの寸法はミリ波帯の信号周波数における自由空間伝搬波長の寸法に近接してくるため、チョーク構造により共振が発生しやすい。
図５は、導波管を伝送する信号周波数ｆ0がチョーク構造により発生する共振周波数となる場合の、伝送線路の通過および反射特性を示す図であり、Ｓ１１は反射損失、Ｓ２１は通過損失、Ｓ４１はアイソレーションを示す。図において、信号周波数ｆ0がチョーク構造により発生する共振周波数となる前後において、通過、反射及びアイソレーション特性が急峻に劣化するのが判る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
従来の導波管プレートは以上のように構成されており、必要な電気特性を得るために、各導波管プレートの当たり面に対して機械的に非常に高い加工精度、平坦度が要求されていたため、加工費が非常に高価であるという問題があった。また、複数の導波管を同一平面内で接続する場合、隣接する導波管において結合や共振によりアイソレーション特性が得られないという問題があった。
【０００６】
この発明は、上記のような問題点を解決するために為されたもので、当該構造によって発生する信号帯域での共振を避け、隣接間の導波管の結合を抑圧することができ、かつ、電気特性確保のために要求される機械加工精度を大幅に緩和させることができる導波管接続構造を得ることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の導波管プレートは、板厚方向にミリ波帯の高周波信号を伝送させるために形成された複数の導波管を有し、当該導波管の接続端面に隙間を有して相互接続された第１、第２のプレート、を備えた導波管プレートにおいて、
上記第１のプレートは、上記各々の導波管長辺の導波管端から信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４ずらした位置に、信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４の幅と深さと少なくとも導波管長辺よりも大きい長さをもって、上記各々の導波管の両短辺における導波管端から端部が外側に突出するように掘り込まれた、直方体形状のチョーク構造を有したものである。
【０００９】
また、この発明による高周波装置は、上記導波管プレートを搭載し、導波管プレートとの間で入力もしくは出力されるミリ波を送信または受信する手段を備えたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１を示す導波管プレートの上面図である。図において、１a，１bは対向する導波管プレート、２は２つの導波管プレートの当たり面、４は２つの導波管プレートの隙間、１０a，１０bはそれぞれの導波管プレートの板厚方向に形成された導波管、１００はチョークを示している。
【００１１】
次に動作について説明する。図１において、導波管プレート１a及び１bは板厚方向にＵＨＦ,ＶＨＦ帯、マイクロ波帯及びミリ波帯等の各周波数帯の高周波信号を導波管モードで伝送する導波管１０a及び１０bが対向して設けられており、異なる導波管を有する筐体管の接続構造として用いられ、導波管１０aから１０ｂへ高周波信号を伝送させる。この際、２つの導波管プレートの隙間４が発生した場合に、導波管１０aから１０ｂへの高周波信号の伝送特性が劣化するため、導波管プレート１aの当たり面側には、２つの導波管１０aおよび１０bの接続端面において電気的に短絡とするために、導波管１０ｂの長辺方向にチョーク１００が設けられている。
【００１２】
上記チョークは、導波管長辺の導波管端から信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４オフセットさせた位置に、信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４の幅と深さと少なくとも長辺以上の長さをもつ掘り込みを設けた構造となっており、当該構造により２つの導波管１０aおよび１０bの接続端面において導波管長辺の導波管端を等価的に電気的短絡点とする寸法となっている。この構造によって、２つの導波管の接続面で生じる共振を避け、良好な通過・反射特性を得ることができる。図１では、導波管長辺からのオフセット長Ｄが伝搬波長λの概略１／４、掘り込みの幅Ｗ、及び深さＨが伝搬波長λの概略１／４、長さＬが導波管長辺よりも長くなるように設定し（例えば、信号周波数が７６．５ＧＨｚ、伝搬波長λが３．９ｍｍの場合、Ｄ,Ｗ,Ｈの長さを、各々１ｍｍ、Ｌを３ｍｍとして）、上記チョーク構造により２つの導波管１０aおよび１０bの接続端面において導波管長辺の導波管端を等価的に信号周波数での電気的短絡点として、信号周波数付近での良好な通過・反射特性が得られるようにしている。
【００１３】
実施の形態２．
図２はこの発明の実施の形態２を示す導波管プレートの上面図である。図において１０a〜１２a，１０bはそれぞれの導波管プレートの板厚方向に形成された複数の導波管を示している。また、図１に示した例と同一部分には同一符号を付している。
【００１４】
次に動作について説明する。図２において、導波管プレート１a及び１bは板厚方向にＵＨＦ,ＶＨＦ帯、マイクロ波帯及びミリ波帯等の各周波数帯の高周波信号を導波管モードで伝送する導波管１０a〜１２a及び１０b〜１２ｂが対向して複数設けられており、例えば、図示しない同一平面内に複数の導波管を持つ高周波モジュールとアンテナ、高周波モジュール同士、あるいは高周波モジュールと導波管治具などの一部に導波管接続構造として用いられ、各々のプレートに設けられた対向する複数の導波管間の高周波信号を伝送させる。この際、２つの導波管プレートの隙間４が発生した場合に、特定の周波数おける共振による伝送特性の劣化や、導波管１０b，１１ｂの結合による隣接する導波管同士のアイソレーション特性劣化が発生するため、導波管プレート１aの当たり面側には、２つの対向する導波管同士の接続端面において電気的に短絡とするために、導波管１０a〜１２aの長辺方向にチョーク１００が設けられている。
【００１５】
上記チョークは、導波管長辺の導波管端から信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４オフセットさせた位置に、信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４の幅と深さと少なくとも長辺以上の長さをもつ掘り込みを設けた構造となっており、当該構造により対向する複数の導波管同士の接続端面において導波管長辺の導波管端を等価的に電気的短絡点とする寸法となっている。この構造によって、信号周波数において共振を避け、また、対向する複数の導波管同士の結合を抑圧し、良好な通過・反射、アイソレーション特性を得ることができる。
【００１６】
また、複数の導波管を同一平面内に構成することで、導波管プレートとしては広い面積を要したため、従来の導波管プレートは各々の導波管同士の接続における良好な電気特性を確保するために非常に精度の高い平坦度が要求されたが、上記チョーク構造を採用することにより、機械加工精度の要求を大幅に緩和させることができ、ダイカスト成型やプレス加工などの安価な加工法で良好は電気特性を得る導波管プレートを製造することも可能である。
【００１７】
実施の形態３．
この発明の実施の形態３では、実施の形態１或いは２の導波管プレートとの間で、入力もしくは出力されるミリ波やマイクロ波等の高周波電波を、送信または受信する高周波装置について述べる。この高周波装置として、例えばミリ波帯のＲＦ信号を送信し、周囲からの反射波を受信することによって周囲に存在する物体までの距離や方向を計測するミリ波レーダや、マイクロ波の通信信号を送信する送信機或いはマイクロ波の通信信号を受信する受信機を備えたマイクロ波通信装置や、ミリ波帯の送信ビームを走査し、受信波から画像を生成して、周囲に存在する物体のビデオ画像を得るミリ波画像装置等がある。
【００１８】
図１或いは図２に示した導波管プレートにおいて、高周波のＲＦ信号を入出力する入出力端子１０a〜１２ａ，１０ｂ〜１２ｂを、図示しないアンテナ素子等や高周波モジュールに接続する。特に、ミリ波帯（３０ＧＨｚ〜３００ＧＨｚ）ではマイクロストリップ線路などの伝送損失の多い平面線路ではなく、低損失な導波管が用いられるが、上記のように複数の導波管を有する導波管プレートをミリ波レーダやミリ波通信装置等の高周波装置の外部インタフェースとして活用することにより、導波管接続部における良好な通過・反射特性、隣接導波管のアイソレーション特性が得られるため、アレイ（送受信チャネルの複数化）化やモジュール構造の多彩化に大きく貢献できる。また、機械加工精度の要求が緩和されるために、従来の機械加工品に比べて、高周波装置全体として低コストな装置を構成することが可能である。
【００２０】
【発明の効果】
この発明によれば、板厚方向にミリ波帯の高周波信号を伝送させるために形成された複数の導波管を有し、当該導波管の接続端面に隙間を有して相互接続された第１、第２のプレート、を備えた導波管プレートにおいて、上記第１のプレートは、各々の導波管長辺の導波管端から信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４ずらした位置に、信号周波数における自由空間伝搬波長の概略１／４の幅と深さと少なくとも導波管長辺よりも大きい長さをもって、上記各々の導波管の両短辺における導波管端から端部が外側に突出するように掘り込まれた、直方体形状の直方体形状のチョーク構造を有することにより、信号周波数において共振を避け、また、対向する複数の導波管同士の結合を抑圧し、良好な通過・反射、アイソレーション特性を持つ導波管プレートを得ることができるとともに、ダイカスト成型やプレス加工などの安価な加工法で良好な電気特性を得る導波管プレートを製造することが可能となる。
【００２１】
さらにまた、より安価で安定に動作する高周波装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の実施の形態１を示す導波管プレートの上面図である。
【図２】  この発明の実施の形態２を示す導波管プレートの上面図である。
【図３】  従来の導波管プレートの一例を示す上面である。
【図４】  従来の導波管プレートの一例を示す上面詳細図である。
【図５】  従来の導波管プレート上に形成された導波管の接続面部における通過、反射およびアイソレーション特性の一例である。
【符号の説明】
１ａ,１ｂ  導波管プレート、２  当たり面、３  従来のチョーク、４  導波管接合面の隙間、１０ａ〜１２ａ、１０ｂ〜１２ｂ  導波管、１００  チョーク
【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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