(57)【要約】【課題】分岐の間隔を大きくした場合でもラジアル線路において異常なモードが発生せず、合成・分配を正常かつ良好に行う。【解決手段】マイクロ波電力を合成又は分配する電力合成・分配器であって、半径Ｒのラジアル線路５、このラジアル線路５の円周上に等間隔で接続されたＮ本のリッジ導波管８を備え、ラジアル線路５の半径Ｒの位置でのマイクロ波の波長をλとすると、Ｒ＜（Ｎ／４π）λの関係を満たすように設定する。即ち、隣接する分岐同士の間隔が２分の１波長よりも小さくなるようにする。また、リッジ導波管８のリッジ部分をラジアル線路側に延出させた部分に変成器９を設け、ラジアル線路とリッジ導波管のインピーダンス整合を図る。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波電力を合成又は分配する電力合成・分配器であって、
半径Ｒのラジアル線路と、
このラジアル線路の円周上に接続されたＮ本のリッジ導波管と、を有し、
上記ラジアル線路の半径Ｒの位置でのマイクロ波の波長をλとすると、
Ｒ＜（Ｎ／４π）λ
の関係を満たす電力合成・分配器。
【請求項２】
上記リッジ導波管のリッジ部分をラジアル線路側に延出させ、その延出部を変成器とすることにより、上記ラジアル線路とリッジ導波管とのインピーダンス整合を図ることを特徴とする請求項１記載の電力合成・分配器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電力合成・分配器、特にラジアル線路を備え、マイクロ波電力を複数に分岐し又は複数の電力を合成する電力合成・分配器の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、従来の電力合成・分配器である２０合成・分配器の構成が示されており、この図５において、１ａは中央同軸端子、１ｂは円周上に等間隔で設けられた周辺同軸端子、２ａ，２ｂは変換素子、４ａは天板、４ｂは底板、４ｃは側板、５はラジアル線路である。この例では、中央同軸端子１ａと２０個の周辺同軸端子１ｂがラジアル線路５により結合され、合成と分岐が可能となる。なお、上記ラジアル線路長は合成・分配器の所望の外形に合わせて調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２７０９１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、電力合成・分配器の各分岐に、更に他の合成・分配器又はアイソレータ等、寸法の大きな回路を取り付ける場合、それに応じて、各分岐（周辺同軸端子１ｂ同士）の間隔を広くする必要があるが、その場合、ラジアル線路５の径Ｒ４（図５）も大きくなることになり、ラジアル線路５において異常なモードが発生し、電力の合成・分配が思うように実行できない場合があった。
【０００５】
この異常モードに関して検討した結果、異常モードはラジアル線路５の分岐部分で円周方向に電界強度の疎密が生じることが原因であることが分った。
即ち、例えばラジアル線路５を用いてＮ分岐される分配器の場合、円盤形状のラジアル線路の中心部分から給電したマイクロ波は、半径方向に均一に広がり、等間隔に配置された分岐部分に等位相、等振幅で到達し、Ｎ分割される。
【０００６】
しかしながら、実際の分配器では給電位置又は分岐位置が機械加工等の精度によって、理想的な位置から微妙にずれており、このずれによって、半径方向に同心円状に均一に広がるべきマイクロ波も微妙にずれて、異常な電磁界が生じてしまう。このとき、分岐端子（周辺同軸端子１ｂ）間の間隔が２分の1波長よりも長い場合、この分岐端子間において円周方向に２分の1波長の電磁界の疎密が生じるモードが発生し、分配器の動作に異常をもたらす場合があった。また、合成器の場合もマイクロ波の伝送方向が逆になるだけで、同様の異常モードが生じる。
【０００７】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、分岐の間隔を大きくした場合でもラジアル線路において異常なモードが発生せず、合成・分配を正常かつ良好に行うことのできる電力合成・分配器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、マイクロ波電力を合成又は分配する電力合成・分配器であって、半径Ｒのラジアル線路と、このラジアル線路の円周上に接続されたＮ本のリッジ導波管と、を有し、上記ラジアル線路の半径Ｒの位置でのマイクロ波の波長をλとすると、Ｒ＜（Ｎ／４π）λの関係を満たすことを特徴とする。
請求項２の発明は、上記リッジ導波管のリッジ部分をラジアル線路側に延出させ、その延出部を変成器とすることにより、上記ラジアル線路とリッジ導波管とのインピーダンス整合を図ることを特徴とする。
【０００９】
上記の構成によれば、ラジアル線路にリッジ導波管を結合すると共に、ラジアル線路の半径Ｒを（ｎ／４π）λよりも小さく、即ち隣接する分岐同士の間隔を２分の１波長よりも小さくなるようにしたので、分岐部分において円周方向の電界強度の疎密による異常モードは発生せず、均一な分配・合成を行うことが可能となる。
【００１０】
また、リッジ導波管のリッジ部分をラジアル線路側に適当な寸法で延出させ、この延出部を概略４分の１波長の長さの階段形状や２分の１波長の長さのテーパー形状等として変成器を設けることにより、ラジアル線路とリッジ導波管の接続部分におけるインピーダンスの整合を図ることが可能となり、この部分の不整合を解消することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、分岐の間隔を大きくし、給電位置、分岐位置の機械加工精度が理想的な位置から微妙にずれた場合でも、ラジアル線路において異常なモードが発生せず、合成・分配を正常かつ良好に行うことが可能となる。
従来の合成・分配器では、分岐部分（分岐端子）に比較的大きな回路を接続する場合、ラジアル線路に同軸線路を接続することが一般的であるが、このような構成では、各分岐の同軸線路の長さを均一に加工することは困難で、合成・分配にバラツキが生じ易く、かつ同軸線路の通過損失は、導波管やリッジ導波管に比べて大きいという欠点があり、特に大電力での使用の場合、発熱等の問題もあった。そこで、本発明は、ラジアル線路にリッジ導波管を接続することで、上記の問題を解消して分岐端子間の間隔を容易に大きくできるようにしたものである。なお、リッジ導波管は、通常の矩形導波管に比べてカットオフ波長を大きくでき、分岐端子間の間隔を２分の１波長よりも小さくした場合でも、マイクロ波を良好に通過させることが可能である。
【００１２】
また、リッジ導波管のリッジ部分をラジアル線路側に延出させた変成器を設けることにより、リッジ導波管とラジアル線路とのインピーダンス整合を良好に図り、良好な合成特性、分配特性を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例の電力合成・分配器の中心部から周辺部の一部の構成（天板を除いた部分）を示す斜視図である。
【図２】実施例の電力合成・分配器の全体の構成（右半分の天板を除いた状態）を示す斜視図である。
【図３】実施例の電力合成・分配器の反射特性を示すグラフ図である。
【図４】従来例の電力合成・分配器の反射特性を示すグラフ図である。
【図５】従来の電力合成・分配器の構成を示し、図（Ａ）は一部断面図、図（Ｂ）は断面部分の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
図１及び図２に、実施例の電力合成・分配器の構成が示されており、実施例は７．２ＧＨｚ帯を対象とし、円板体の周辺に２０個の分岐を設けたものである。各図において、１ａは円板の中心部分に配置された中央同軸端子（同軸線路）、１ｂは円板の周辺に配置された周辺同軸端子（同軸線路）、２ａは中心同軸端子１ａに対する変換素子（コニカル線路）、２ｂは周辺同軸端子１ｂに対する変換素子、７ａは筐体の天板、７ｂは底板、７ｃは側板、５は半径Ｒ1 のラジアル線路である。
【００１５】
実施例では、半径Ｒ1 のラジアル線路５の円周上に等間隔（又は所定の間隔）で２０本（Ｎ本）のリッジ導波管８が接続され、このそれぞれのリッジ導波管８の外側端部に周辺同軸端子１ｂが設けられており、円板体の中心に中央同軸端子１ａ、周辺に周辺同軸端子１ｂが配置された構成とされる。上記同軸線路（１ａ，１ｂ）は、特性インピーダンスが５０Ωで、図示していないが、この先端に他のケーブルを接続するためのコネクタが取り付けられる。上記変換素子（コニカル線路）２ａは、中央同軸線路（１ａ）とラジアル線路５のインピーダンスマッチングを行うための変換回路、上記変換素子２ｂは、周辺同軸線路（１ｂ）とリッジ導波管８のインピーダンスマッチングを行うための変換回路である。
【００１６】
また、実施例では、上記ラジアル線路５の半径Ｒ1 （図１）を６０ｍｍとし、この半径Ｒ1 が（Ｎ／４π）λよりも小さくなるように設定している。即ち、ラジアル線路５の半径Ｒ1 の位置でのマイクロ波７．２ＧＨｚの波長：４１．７ｍｍ、分岐数Ｎ：２０となるので、（２０／４π）×４１．７≒６６．４ｍｍとなり、上記関係式を満たす値となる。このことは、隣接する分岐の間隔２πＲ／Ｎが２分の１波長よりも小さいことを意味しており、これによって、Ｒ1 位置において円周方向での高次の異常モードが発生せず、良好な電力の合成及び分配が行われる。
【００１７】
この電力の合成及び分配について、図３及び図４により詳細に説明する。
本実施例では、中央同軸端子１ａと周辺同軸端子１ｂの間隔Ｒ2 は１１５ｍｍであるが、図５の従来の電力合成・分配器において、実施例と同じ構成とし、中央同軸端子１ａと周辺同軸端子１ｂの間隔Ｒ4 を１１５ｍｍとした場合、組立時の組立精度によっては、図４に示されるように、７．４ＧＨｚや８．４５ＧＨｚの近傍で異常モードを伴った反射特性となる。この異常モードは、円周方向に電磁界の疎密を持った上述の高次モードであり、合成・分配が乱れることになる。即ち、各分岐である周辺同軸端子１ｂと中央同軸端子１ａの間での電力伝送が等振幅、等位相からずれて、電力合成・分配の特性が悪化する結果となる。
【００１８】
これに対し、実施例では、合成・分配器の組立精度が悪く、各分岐が軸対称の位置から多少ずれたとしても、図３に示される良好な反射特性となり、異常モードは発生しない。
【００１９】
また、実施例では、リッジ導波管８をラジアル線路５の半径Ｒ1 ＝６０ｍｍの位置に接続すると、この接続位置において、隣接するリッジ導波管８の間隔は１８．８ｍｍとなり、動作周波数７．２ＧＨｚの２分の１波長＝２０．８ｍｍよりも小さくなる。例えば、このリッジ導波管８の代わりに、通常の矩形導波管を接続すると、矩形導波管の幅が２分の１波長よりも小さくなってしまい、７．２ＧＨｚのマイクロ波はカットオフとなり、伝搬しない。従って、本発明の電力合成・分配器では、リッジ導波管８を用いることで、それらの間隔が２分の１波長よりも小さい場合でも、カットオフにしないように設計することが可能になる。なお、実施例のリッジ導波管の幅Ｗ（図１）は、約１３ｍｍである。
【００２０】
更に、実施例では、リッジ導波管８のリッジ部分をラジアル線路５側に延出し、その延出部に変成器９を設けており、この変成器９は、リッジ部分に４分の１波長の長さの階段形状を付設したものからなり（４分の１波長変成器）、ラジアル線路５とリッジ導波管８とのインピーダンスマッチングを行っている。この４分の１波長変成器９は、通常知られている４分の１波長変成器とは異なり、リッジ部分のみに段差を設けた構造であり、ラジアル線路５自体に段差を設ける構造とはしていない。即ち、実施例のようにリッジ部分に階段形状を付設する方が、ラジアル線路５自体に階段形状を付設するよりも、インピーダンス調整を広帯域に行うことができ、かつ機械加工も容易な構造となる。なお、上記変成器９として、リッジ部分に２分の１波長の長さのテーパー形状を付けたものを用いてもよい。
【００２１】
上記実施例のリッジ導波管８では、底板７ｂ側にリッジ部及び変成器９を設けた例を示したが、これに加えて天板７ａ側にもリッジ部及び変成器９を設ける構成（ダブルリッジ）としてもよい。
【符号の説明】
【００２２】
１ａ…中央同軸端子、    １ｂ…周辺同軸端子、
２ａ，２ｂ…変換素子、
４ａ，７ａ…天板、      ４ｂ，７ｂ…底板、
４ｃ，７ｃ…側板、      ５…ラジアル線路、
８…リッジ導波管、      ９…４分の1波長変成器。
【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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