(57)【要約】【課題】円形導波管を伝送する不要モードＴＥ１１を抑圧する。【解決手段】一端に短絡面１１を有し、他端に開放面１２を有する矩形導波管１と、中心軸が矩形導波管１の中心軸上且つ当該矩形導波管１の短絡面１１と開放面１２との間に位置し、一端面が当該矩形導波管１の幅広面１３に当該短絡面１１よりはみ出して接続され、当該接続された面を介して管内が矩形導波管１内と連なった円形導波管２と、中心軸に対して回転対称な形状であり、矩形導波管１内に円形導波管２に対向して配置された突起物３とを備えた。【選択図】図１
2017005533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端に短絡面を有し、他端に開放面を有する矩形導波管と、
中心軸が前記矩形導波管の中心軸上且つ当該矩形導波管の短絡面と開放面との間に位置し、一端面が当該矩形導波管の幅広面に当該短絡面よりはみ出して接続され、当該接続された面を介して管内が前記矩形導波管内と連なった円形導波管と、
中心軸に対して回転対称な形状であり、前記矩形導波管内に前記円形導波管に対向して配置された突起物と
を備えたモード変換器。
【請求項２】
前記突起物は、中心軸が、前記矩形導波管の中心軸上且つ前記円形導波管の中心軸上に位置する
ことを特徴とする請求項１記載のモード変換器。
【請求項３】
前記突起物は、円錐状に構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモード変換器。
【請求項４】
前記突起物は、異なる直径の円柱を前記円形導波管に向かって径が小さくなるように２段以上積み重ねた形状に構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモード変換器。
【請求項５】
前記突起物は、円錐台状に構成された
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のモード変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイクロ波帯及びミリ波帯において、矩形導波管の基本モードＴＥ１０を円形導波管の対称モードＴＭ０１に変換するモード変換器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、マイクロ波の高周波数の電磁波を伝送する２本の矩形導波管を、回転結合面を有する円形導波管を介して回転可能に連結したロータリージョイントが知られている。このロータリージョイントは、矩形導波管を伝送する基本モードＴＥ１０を円形導波管を伝送する対称モードＴＭ０１に変換するモード変換器を有している（例えば特許文献１参照）。このモード変換器は、一端に短絡面を有し他端に開放面を有する矩形導波管に対し、当該矩形導波管の短絡面側に垂直に円形導波管を接続することで構成されている。また、上記円形導波管に対して、径の異なる円形導波管をさらに接続することで、伝送モードではない不要モードＴＥ１１の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−１８８１８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のモード変換器では、不要モードＴＥ１１の抑制が不十分であり、対称モードＴＭ０１の伝送特性が劣化してしまうという課題があった。
【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、従来構成に対し、円形導波管を伝送する不要モードＴＥ１１の発生を抑圧することが可能なモード変換器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るモード変換器は、一端に短絡面を有し、他端に開放面を有する矩形導波管と、中心軸が矩形導波管の中心軸上且つ当該矩形導波管の短絡面と開放面との間に位置し、一端面が当該矩形導波管の幅広面に当該短絡面よりはみ出して接続され、当該接続された面を介して管内が矩形導波管内と連なった円形導波管と、中心軸に対して回転対称な形状であり、矩形導波管内に円形導波管に対向して配置された突起物とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明によれば、上記のように構成したので、従来構成に対し、円形導波管を伝送する不要モードＴＥ１１の発生を抑圧することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１に係るモード変換器の構成例を示す斜視図である。
【図２】図１の円形導波管の中心軸を通るｘ−ｚ面断面図である。
【図３】図１の円形導波管の中心軸を通るｙ−ｚ面断面図である。
【図４】矩形導波管を伝送するＴＥ１０モードと円形導波管を伝送するＴＭ０１モードの電界の向き示す図である。
【図５】円形導波管を伝送する不要モードＴＥ１１の電界の向き示す図である。
【図６】この発明の実施の形態１に係るモード変換器の動作を示すｘ−ｚ面断面図である。
【図７】この発明の実施の形態１に係るモード変換器において、突起物の有無による不要モードＴＥ１１の発生量を示す図である。
【図８】この発明の実施の形態２に係るモード変換器の構成例を示す図であり、円形導波管の中心軸を通るｘ−ｚ面断面図と、突起物を示す拡大斜視図である。
【図９】この発明の実施の形態３に係るモード変換器の構成例を示す図であり、円形導波管の中心軸を通るｘ−ｚ面断面図と、突起物を示す拡大斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るモード変換器の構成例を示す斜視図であり、図２は図１の円形導波管２の中心軸を通るｘ−ｚ面断面図であり、図３は図１の円形導波管２の中心軸を通るｙ−ｚ面断面図である。
モード変換器は、矩形導波管１を伝送する基本モードＴＥ１０を円形導波管２を伝送する対称モードＴＭ０１に変換するものである。このモード変換器は、図１〜３に示すように、矩形導波管１、円形導波管２及び突起物３を備えている。
【００１０】
矩形導波管１は、一端に短絡面１１を有し、他端に開放面１２を有する矩形状の導波管である。また、矩形導波管１は、短絡面１１側の一方の幅広面１３に、管内が円形導波管２内と連なるための開口を有している。また、矩形導波管１の幅広面１３の短手方向の幅は、円形導波管２の直径よりも小さく構成されている。
【００１１】
円形導波管２は、矩形導波管１に対して垂直（略垂直の意味を含む）に接続され、管内が当該矩形導波管１内と連なった円形状の導波管である。この円形導波管２は、一端に矩形導波管１と接続される結合面２１を有している。そして、この結合面２１が矩形導波管１の幅広面１３に短絡面１１よりはみ出して接続され、この結合面２１を介して円形導波管２内と矩形導波管１内とが連なる。なお、円形導波管２の中心軸は、矩形導波管１の中心軸上且つ当該矩形導波管１の短絡面１１と開放面１２との間に位置している。
【００１２】
突起物３は、中心軸に対して回転対称であり、矩形導波管１内に円形導波管２に対向して配置されたものである。なお、突起物３の高さは、円形導波管２に入らない高さに設計されている。また、図１の例では、突起物３は円錐状に構成されている。また、図１の例では、突起物３は、中心軸が、矩形導波管１の中心軸上且つ円形導波管２の中心軸上に位置している。なお、図１に示す突起物３の位置は一例であり、円形導波管２の中心軸から矩形導波管１の開放面１２方向にオフセットされていてもよい。
【００１３】
次に、上記のように構成されたモード変換器の動作について、図４〜７を参照しながら説明する。なお図４〜６に示す実線矢印は、電界の向きを示している。
ここでは、矩形導波管１から、図４（ａ）に示すような基本モードＴＥ１０が入力された場合を想定する。この場合、矩形導波管１内に円形導波管２に対向して突起物３を配置することで、図６に示すように、矩形導波管１を伝送する基本モードＴＥ１０が、突起物３部分で、円形導波管２の径方向に広がるような電界の向きとなる。これにより、円形導波管２において、図４（ｂ）に示すような対称モードＴＭ０１が発生しやすくなる。したがって、矩形導波管１から基本モードＴＥ１０が入力された場合、突起物３を介して円形導波管２に対称モードＴＭ０１が伝送される。このとき、円形導波管２に発生する図５に示すようなＴＥ１１は不要なモードとなる。
【００１４】
次に、本発明の有効性について、図７に示す突起物３の有無による不要モードＴＥ１１の発生量の特性を例に説明する。ここで、不要モードＴＥ１１の発生量とは、矩形導波管１から基本モードＴＥ１０が入力された場合に、円形導波管２を伝送する不要モードＴＥ１１の発生量である。なお図７に示す特性は、電磁界解析により求めたものである。また、図７において、破線は突起物３がない場合（従来構成の場合）の解析結果を示し、実線は突起物３がある場合（本発明の構成の場合）の解析結果を示している。
【００１５】
図７に示す解析結果から、周波数ｆ／ｆ０が０．９８〜１．０３の範囲において、従来構成の場合には−２０ｄＢ以下であるのに対し、本発明の構成の場合には−２５ｄＢ以下となっている。すなわち、本発明のように突起物３を設けることで、不要モードＴＥ１１の発生量を抑圧できていることがわかる。なお図７は一例であり、上記の有効性については実施の形態１及び後述の実施の形態においても同様である。
【００１６】
以上のように、この実施の形態１によれば、中心軸に対して回転対称な形状であり、矩形導波管１内に円形導波管２に対向して配置した突起物３を設けたので、従来構成に対し、円形導波管２を伝送する不要モードＴＥ１１の発生を抑圧することが可能である。
【００１７】
実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２に係るモード変換器の構成例を示す図である。この図８に示す実施の形態２に係るモード変換器は、図１に示す実施の形態１に係るモード変換器の突起物３を突起物３ｂに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００１８】
実施の形態１では、図１に示すように、円錐状の突起物３を用いた場合を示した。それに対し、実施の形態２では、図８に示すように、異なる直径の円柱を円形導波管２に向かって径が小さくなるように２段以上積み重ねた形状である突起物３ｂを用いている。これにより、実施の形態１と同様に、円形導波管２を伝送する不要モードＴＥ１１を抑圧することが可能となる。また、突起物３ｂを直径の異なる円柱を積み重ねた形状とすることで、実施の形態１で示した円錐状の突起物３に対し、側壁の精度が必要ではなくなるため、製造が容易となる。
なお図８の例では、直径の異なる円柱を２段積み重ねた場合を示したが、３段以上積み重ねてもよい。
【００１９】
以上のように、この実施の形態２によれば、突起物３ｂを、異なる直径の円柱を円形導波管２に向かって径が小さくなるように２段以上積み重ねた形状としたので、実施の形態１における効果に加え、実施の形態１に対して突起物３ｂの製造が容易となる。
【００２０】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態２に係るモード変換器の構成例を示す図である。この図９に示す実施の形態３に係るモード変換器は、図１に示す実施の形態１に係るモード変換器の突起物３を突起物３ｃに変更したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
【００２１】
実施の形態１では、図１に示すように、円錐状の突起物３を用いた場合を示した。それに対し、実施の形態３では、図９に示すように、円錐台状の突起物３ｃを用いている。これにより、実施の形態１と同様に、円形導波管２を伝送する不要モードＴＥ１１を抑圧することが可能となる。また、先端を尖らせずに突起物３ｃを構成することができるため、実施の形態１で示した円錐状の突起物３に対し、製造が容易となる。
なお図９の例では、突起物３ｃを、１つの円錐台から構成しているが、円錐台を２段以上積み重ねて構成してもよい。
【００２２】
以上のように、この実施の形態３によれば、突起物３ｃを円錐台状としたので、実施の形態１における効果に加え、実施の形態１に対して突起物３ｃの製造が容易となる。
【００２３】
なお、実施の形態２では複数段の円柱から突起物３ｂを構成し、実施の形態３では円錐台から突起物３ｃを構成する場合を示した。それに対し、円柱と円錐台を組み合わせて突起物３を構成してもよい。
また、突起物３は、中心軸に対して回転対称な形状であればよく、また、輪郭は直線状でなくてもよく曲線状でもよい。
【００２４】
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】
【００２５】
１  矩形導波管、２  円形導波管、３  突起物、１１  短絡面、１２  開放面、１３  幅広面、２１  結合面。
【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】
2017005533.tif 000009
【図８】
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【図９】
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