(57)【要約】【課題】チョーク構造が薄型となるチョークフランジを提供する。【解決手段】本発明に係るチョークフランジ１は、信号を導波する第１導波管２と第２導波管１０との接続部において直角に延びると共に終端が開放されるよう形成された導波路６と、導波路の始端と導波路の終端との間において導波路に対して直角に延びると共に終端が短絡されるよう形成された第１チョーク４と、導波路において導波路の終端から第１チョークと同じ方向に導波路に対して直角に延びると共に終端が短絡されるよう形成された第２チョーク５と、を有し、第１チョークは、導波路の始端から１／４波長の位置に配置され、第１深長が１／４波長より小さく形成され第２チョークは、第１チョークから所定の距離で離間した位置に配置され第２深長が１／４波長より小さく形成され、所定の位置は、導波路の始端が短絡とみなせるよう配置された第２チョークと第１チョークとの間の距離である。【選択図】図１
2017139516.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号を導波する第１導波管と第２導波管とを接続する接続部において、
前記接続部は、前記第１導波管の一端に形成された第１フランジと前記第２導波管の一端に形成された第２フランジが接続されており、
前記第１フランジの第１フランジ面には、前記第１導波管の内部の導波管壁面から管軸方向に対して外方に向かって直角に延びると共に終端が開放されるよう形成された導波路と、
前記導波路の始端と前記導波路の前記終端との間において前記導波路に対して直角に延びると共に終端が短絡されるよう形成された第１チョークと、
前記導波路において前記導波路の前記終端から前記第１チョークと同じ方向に前記導波路に対して直角に延びると共に終端が短絡されるよう形成された第２チョークと、を有し、
前記第１チョークは、前記導波路の前記始端から１／４波長の位置に配置されると共に前記第１チョークの長さである第１深長が１／４波長より小さく形成され、
前記第２チョークは、前記第１チョークから所定の距離で離間した位置に配置されると共に前記第２チョークの長さである第２深長が１／４波長より小さく形成され、
前記所定の位置は、前記導波路の前記始端が短絡とみなせるよう配置された前記第２チョークと前記第１チョークとの間の距離である、
チョークフランジ。
【請求項２】
前記所定の距離は、１／２波長から前記第１深長の２倍を差し引いた値の距離であり、
前記第１深長と前記第２深長とは同一であるよう形成された、
請求項１に記載のチョークフランジ。
【請求項３】
前記第１深長をａ波長とし、前記所定の距離をｂ波長とし、前記第２深長をｃ波長とすると、
前記ａと前記ｂと前記ｃとは、式
−ｃｏｔ（２πａ）−ｃｏｔ｛２π（ｂ＋ｃ）｝＝０
の関係を満たすよう形成された、
請求項１又は２に記載のチョークフランジ。
【請求項４】
前記第１チョークは、前記第１フランジ面において、前記第１導波管の第１導波路である第１貫通孔の外周を囲んでいる第１溝に形成され、
前記第２チョークは、前記第１フランジ面において前記第１溝の外周を囲んでいる第２溝に形成されている、
請求項３項に記載のチョークフランジ。
【請求項５】
前記第１導波管と前記第２導波管とは、矩形断面導波路を有する導波管であり、
前記第１チョークは、前記第１導波管の第１フランジ面に形成された前記矩形断面の第１貫通孔の長辺に平行になるように形成され、
前記第２チョークは、前記第１フランジ面において前記第１チョークに隣接して前記長辺に平行になるように形成されている、
請求項１から４のいずれか１項に記載のチョークフランジ。
【請求項６】
前記第１導波管と前記第２導波管とは、円形断面導波路を有する導波管である、
請求項１から４のいずれか１項に記載のチョークフランジ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は導波管を接続するためのチョークフランジに関し、特にマイクロ波やミリ波帯の導波管に用いられるチョークフランジに関する。
【背景技術】
【０００２】
導波管と導波管とを接続するために、継手部分にチョーク構造を有するチョークフランジが用いられる。チョークフランジは、継手部分に生じた波を打ち消す効果がある。
【０００３】
図５に示されるように、矩形断面を有する導波管を接続するための一般的な構造を有するチョークフランジ８０が知られている。このチョークフランジ８０は、第１導波管６１と第２導波管７１との間が第１フランジ６２と第２フランジ７２とで接続されている。第１フランジ６２と第２フランジ７２との間には、点ＣＢ間において第１導波管６１と第２導波管７１とに対して外方に向かって直角方向に延びる導波路６３が形成されている。
【０００４】
導波路６３の始端（点Ｃ）および終端（点Ｂ）は開放されている。導波路６３の終端（点Ｂ）と第１フランジ６２の側面７３の位置（点Ｄ）との間には、隙間６５が生じている。１フランジ６２において、導波路６３の終端（点Ｂ）において、導波路６３に対して垂直方向に延びるチョーク６４が形成されている。チョーク６４の始端（点Ｂ）は開放されており、終端（点Ａ）は短絡されている。チョーク６４の幅は、波長に対して十分狭いとする。チョーク６４の幅が波長に対して十分狭くない場合には、規格化入力リアクタンスの条件が変わらないように寸法が調整される。
【０００５】
次にこのチョークフランジ８０の原理について説明する。一般的に、終端が短絡された長さｌ波長のスタブの規格化入力リアクタンスｘ＾は、
【数１】
2017139516.tif 000003
で与えられ、規格化入力サセプタンスｂ＾は、
【数２】
2017139516.tif 000004
で与えられる。ここで、ＡＢ間の距離（チョークの深さ）ａ波長を１／４波長とすると、点Ｂでの規格化入力リアクタンスｘ＾は∞となり開放と見なすことができる。これは、点Ｂで上下方向に導波路６３によって形成された隙間があっても開放の状態は変わらない。さらに、ＢＣの距離ｄ波長を１／４波長とすると、ＡＣの距離は１／２波長となり、点Ｃでの規格化入力リアクタンスｘ＾は０となり短絡と見なせる。これは、点Ｃで上下方向に導波路６３によって形成された隙間があっても上下の第１導波管６１と第２導波管７１とは接続されているのと等価になる。
【０００６】
図６に示されるように、導波管給電のフェイズドアレーアンテナでは、図において上下に位置するサブアレーアンテナ９０、９１内の導波管同士がチョークフランジ８０によって接続される。チョークフランジ８０のチョーク構造の部分には、サブアレーアンテナ９０、９１の放射部がないので、サブアレーアンテナ９０、９１によって生じるサイドローブレベルが上昇する。サイドローブレベルを抑圧するためには、チョークフランジ８０のチョーク構造の部分を薄くする必要がある。
【０００７】
チョークフランジのチョーク構造を薄くするものとして特許文献１に記載されたチョークフランジがある。このチョークフランジは、第１導波管と第２導波管との間に導波管の外部に向かって直角方向に延びるように設けられた導波路と、導波路の終端において導波路に対して垂直に延びるよう形成された垂直チョーク部と、垂直チョーク部の終端から導波路に対して平行に延びるよう形成された水平チョーク部とを有している。即ちこのチョークフランジのチョークは、一般的なチョークフランジのチョークを逆Ｌ字形に直角に折り曲げてチョーク構造が薄くなるように形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００９−１７１４８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
特許文献１に記載されたチョークフランジは、貫通孔が形成された金属板を積層して折り曲げられたチョーク構造を形成しており、構造が複雑となる。そして、このチョークフランジでは、垂直チョーク部が１／４波長として形成されており、垂直チョーク部を１／４波長以下にするようにチョーク構造を更に薄型に形成する場合について記載されていない。上述したサブアレーアンテナ９０、９１で生じるサイドローブレベルを抑圧するためには、垂直チョーク部を１／４波長以下の薄さにすることが望ましい。
本発明は、矩形断面を有する導波管同士を接続する際に、チョーク構造を薄型にすることができるチョークフランジ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】
【００１０】
本発明の一態様にかかるチョークフランジは、
信号を導波する第１導波管と第２導波管とを接続する接続部において、
前記接続部は、前記第１導波管の一端に形成された第１フランジと前記第２導波管の一端に形成された第２フランジが接続されており、
前記第１フランジの第１フランジ面には、前記第１導波管の内部の導波管壁面から管軸方向に対して外方に向かって直角に延びると共に終端が開放されるよう形成された導波路と、
前記導波路の始端と前記導波路の前記終端との間において前記導波路に対して直角に延びると共に終端が短絡されるよう形成された第１チョークと、
前記導波路において前記導波路の前記終端から前記第１チョークと同じ方向に前記導波路に対して直角に延びると共に終端が短絡されるよう形成された第２チョークと、を有し、
前記第１チョークは、前記導波路の前記始端から１／４波長の位置に配置されると共に前記第１チョークの長さである第１深長が１／４波長より小さく形成され、
前記第２チョークは、前記第１チョークから所定の距離で離間した位置に配置されると共に前記第２チョークの長さである第２深長が１／４波長より小さく形成され、
前記所定の位置は、前記導波路の前記始端が短絡とみなせるよう配置された前記第２チョークと前記第１チョークとの間の距離である。
【００１１】
本発明はこのような構成により、第１チョークと第２チョークとの配置関係によって、導波路の始端が開放されていても、あたかも短絡されているようになると共に第１チョークの第１深長と第２チョークの第２深長とをそれぞれ１／４波長以下に形成することができる。
【００１２】
更に、本発明にかかるチョークフランジは、
前記所定の距離は、１／２波長から前記第１深長の２倍を差し引いた値の距離であり、
前記第１深長と前記第２深長とは同一であるよう形成されていてもよい。
【００１３】
更に、本発明にかかるチョークフランジは、
前記第１深長をａ波長とし、前記所定の距離をｂ波長とし、前記第２深長をｃ波長とすると、
前記ａと前記ｂと前記ｃとは、式
−ｃｏｔ（２πａ）−ｃｏｔ｛２π（ｂ＋ｃ）｝＝０
の関係を満たすよう形成されていてもよい。
【００１４】
更に、本発明にかかるチョークフランジは、
前記第１チョークは、前記第１フランジ面において、前記第１導波管の第１導波路である第１貫通孔の外周を囲んでいる第１溝に形成され、
前記第２チョークは、前記第１フランジ面において前記第１溝の外周を囲んでいる第２溝に形成されていいてもよい。
【００１５】
更に、本発明にかかるチョークフランジは、
前記第１導波管と前記第２導波管とは、矩形断面導波路を有する導波管であり、
前記第１チョークは、前記第１導波管の第１フランジ面に形成された前記矩形断面の第１貫通孔の長辺に平行になるように形成され、
前記第２チョークは、前記第１フランジ面において前記第１チョークに隣接して前記長辺に平行になるように形成されていてもよい。
【００１６】
更に、本発明にかかるチョークフランジは、
前記第１導波管と前記第２導波管とは、円形断面導波路を有する導波管であるように形成されていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明係るチョークフランジによると、矩形断面を有する導波管同士を接続する際に、チョーク構造を薄型にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態にかかる矩形導波管のチョークフランジの構成を示した断面図である。
【図２】チョークフランジの構成を示した分解斜視図である。
【図３】チョークフランジの第１導波管側の断面の斜視図である。
【図４】本発明の実施形態にかかる円形導波管のチョークフランジの構成を示した分解斜視図である。
【図５】一般的なチョークフランジの構成を示した断面図である。
【図６】サブアレーアンテナの導波管同士を一般的なチョークフランジによって接続した部分を拡大した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明に係るチョークフランジの実施形態について説明する。以下の説明では、対称形の部分については一方の側の説明をし、同様の構成を有する他方の側については説明を省略する。
【００２０】
図１から図３に示されるように、チョークフランジ１は、矩形断面Ｑを有する第１導波管２および第２導波管１０と、第１導波管２と第２導波管１０とを接続するための第１フランジ３と第２フランジ１１とを有する。第２導波管１０の管軸線Ｌに直交するように第２導波管１０の一端１０ａに第２フランジ１１が設けられている。第２フランジ１１は、矩形の板状体である。第２フランジ１１の中央には矩形断面Ｑの第２貫通孔１２が形成されている。第２フランジ１１の第２フランジ面１１ａには、第１フランジ３の第１フランジ面３ａが対向して配置されている。
【００２１】
第１フランジ３の中央には、矩形断面Ｑの第１貫通孔（矩形断面導波路）７が形成されている。第２導波管１０と同様に、第１導波管２の管軸線Ｌに直交するように第１導波管２の一端２ａに第１フランジ３が設けられている。第１フランジ面３ａと第２フランジ面１１ａとは離間して配置されている。第１フランジ面３ａには、中央に矩形の開口部１３ａが形成されるように段差１３が設けられている。
【００２２】
これにより、第１フランジ面３ａと第２フランジ面１１ａとの間（点ＣＥ間）に導波路６が形成されている。第１フランジ３と第２フランジ１１とが接続された状態で、第１フランジ面３ａと第２フランジ面１１ａとの間（点ＥＦ間）には、隙間１４が生じている。接続状態により第１フランジ面３ａと第２フランジ面１１ａとは完全に接触しているとは限らないからである。導波路６の幅は、管内波長に対して十分に狭い。導波路６は、第１導波管２と第２導波管１０との導波管壁面２ｂ，１０ｂから管軸線Ｌ方向に対して外方に向かって直角に延びるよう形成されている。導波路６の始端（点Ｃ）と終端（点Ｅ）とは開放されている。
【００２３】
第１フランジ面３ａには、第１貫通孔７の外周を囲むように第１溝８が形成されている。第１溝８は、例えば、矩形に形成される。第１溝８の幅は、管内波長に対して十分に狭い。第１溝８には、第１貫通孔７の長辺７ａに平行になるように第１チョーク４が形成されている。第１チョーク４は、長辺７ａからｄ波長の距離の位置に形成されている。第１チョーク４の深さ（第１深長）は、ａ波長となるように形成されている。これにより、第１チョーク４の始端（点Ｂ）は開放されている。そして、第１チョーク４の終端（点Ａ）は短絡されている。
【００２４】
更に、第１フランジ面３ａには、第１溝８の外周を囲むように第２溝９が形成されている。第２溝９は、例えば、スペーサー１３の開口部１３ａに沿って矩形に形成される。第２溝９の幅は、管内波長に対して十分に狭い。第２溝９には、第１貫通孔７の長辺７ａに平行になるように第２チョーク５が形成されている。第２チョーク５は、導波路６の終端（点Ｅ）の位置に形成されている。即ち、第２チョーク５は、第１チョーク４からｂ波長の距離（所定の距離）の位置に形成されている。
【００２５】
また、第２チョーク５は、第１フランジ３の端面３ｂ（点Ｆ）からｅ波長の距離の位置に形成されている。第２チョーク５の深さ（第２深長）は、ｃ波長となるように形成されている。これにより、第２チョーク５の始端（点Ｅ）は開放されている。そして、第２チョーク５の終端（点Ｄ）は短絡されている。
【００２６】
次に、第１チョーク４および第２チョーク５の大きさおよび配置関係について説明する。
【００２７】
図１において、点Ａは短絡されており、ＡＢ間の距離（第１チョーク４の第１深長）をａ波長とすると、第１チョーク４の点Ｂでの規格化サセプタンスｂ１＾は、
【数３】
2017139516.tif 000005
で与えられる。また、点Ｄは短絡されており、ＤＥ間の距離（第２チョーク５の第２深長）をｃ波長とし、ＢＥ間の距離をｂ波長とすると，第２チョーク５の点Ｂでの規格化入力サセプタンスｂ２＾は、
【数４】
2017139516.tif 000006
で与えられる。なお、点Ｆは開放されており、ＥＦの距離を１／２波長とすると、点Ｅでは開放に見なせる。従って、導波路６によって隙間があっても開放の状態は変わらない。点Ｆの開放状態によっては、点Ｅが開放に見なせるようにＥＦ間の距離は調整される。
【００２８】
点Ｂでの第１チョーク４と第２チョーク５とは並列であるので、合成の規格化入力サセプタンスは、これらの和をとって、
【数５】
2017139516.tif 000007
となる。これが０となるようにａ、ｂ、ｃの値を選ぶと点Ｂは開放に見なせる。ＢＣ間の距離ｄ波長を１／４波長とすると、点Ｃは短絡と見なすことができる。よって、チョークフランジ１において導波路６によって上下方向に隙間があっても第１導波管２と第２導波管１０とは接続されているのと等価になる。
【００２９】
例えば、０＜ａ＜１／４波長とし、ｂ＝（１／２−２ａ）波長、ｃ＝ａとなるように数値を選ぶと、
【数６】
2017139516.tif 000008
を満足することができ、第１チョーク４と第２チョーク５とのそれぞれの深長を関連するチョークフランジの１／４波長より小さくすることができる。なお、ここでａ＝１／４波長とすると、ｂ＝０波長、ｃ＝１／４波長となり、関連するチョークフランジ構造と同じとなる。
【００３０】
上述したようにチョークフランジ１によると、第１フランジに形成された第１チョーク４と第２チョーク５との配置関係により、第１フランジに形成された第１チョーク４と第２チョーク５とのそれぞれの第１深長ａおよび第２深長ｃとを１／４波長以下に形成することができ、チョークフランジ１の構造を薄く形成することができる。これにより、サブアレーアンテナ間を接続する導波管にチョークフランジ１を適用すると、サブアレーアンテナで生じるサイドローブレベルを抑圧することができる。
【００３１】
なお、本発明は上記の実施形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、導波管が円形断面を有するものにチョークフランジ１と同様の構成を適用してもよい。以下の説明では上記実施形態と同様の構成については同一の名称を用い、適宜説明を省略する。
【００３２】
図４に示されるように、チョークフランジ５０は、円形断面Ｐを有する第１導波管３０および第２導波管４０と、第１導波管３０と第２導波管４０とを接続するための第１フランジ３１と第２フランジ４１とを有する。第１フランジ３１の中央には、円形断面Ｐの第１貫通孔（円形断面導波路）３７が形成されている。第１フランジ面３１ａには、中央に円形の開口部３３ａが形成されるように段差３３が設けられている。第１フランジ面３１ａには、第１貫通孔３７の外周を囲むように円形の第１チョーク３８が形成されている。
【００３３】
第１フランジ面３１ａには、第１チョーク３８の外周を囲むように円形の第２チョーク３９が形成されている。第１チョーク３８および第２チョーク３９の深長および配置関係は図１のチョークフランジ１の断面図における第１チョーク４と第２チョーク５との深長および配置関係と同様である。
【符号の説明】
【００３４】
１            チョークフランジ
２            第１導波管
２ｂ            導波管壁面
３            第１フランジ
３ａ            第１フランジ面
３ｂ            端面
４            第１チョーク
５            第２チョーク
６            導波路
７            第１貫通孔（矩形断面導波路）
７ａ            長辺
８            第１溝
９            第２溝
１０            第２導波管
１０ａ            一端
１１            第２フランジ
１１ａ            第２フランジ面
１２            第２貫通孔
１３            段差
１３ａ            開口部
１４            隙間
３０            第１導波管
３１            第１フランジ
３１ａ            第１フランジ面
３３            段差
３３ａ            開口部
３７            第１貫通孔（円形断面導波路）
３８            第１チョーク
３９            第２チョーク
４０            第２導波管
４１            第２フランジ
５０            チョークフランジ
Ｑ            矩形断面
Ｐ            円形断面
【図１】
2017139516.tif 000009
【図２】
2017139516.tif 000010
【図３】
2017139516.tif 000011
【図４】
2017139516.tif 000012
【図５】
2017139516.tif 000013
【図６】
2017139516.tif 000014