(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
同軸伝送線のための終端器（１０）であって、
上端部分を有する内側フローチャンバ（２５）及びそれぞれ前記内側フローチャンバの前記上端部分と連通する上端部分を有する複数の外側流路（２６，２７，２８，２９）を備えて、中心線を有するハウジング（１０）と、
前記内側フローチャンバ内に配置され且つ前記伝送線の内側導体に電気的に接続される細長い中央導体（４０）と、
前記中央導体の周囲に一様に間隔をあけるようにして前記内側フローチャンバ内に配置され且つ前記伝送線の外側導体に電気的に接続される複数の細長い抵抗体エレメント（５１）と、
前記複数の外側流路のそれぞれの下端部分内に１つずつ位置し、前記複数の抵抗体エレメント（５１）を冷却するために、前記複数の外側流路の中にそれぞれの前記上端部分に向かって上方向に向かい、その次に前記内側フローチャンバ（２５）を通って下方に向かう乱れた渦となる空気流を発生させるように、前記ハウジング内に配置された複数の送風機（１６，１７，１８，１９）とを具備する同軸伝送線のための終端器。
【請求項２】
前記中央導体（４０）は、前記中心線を中心とする周回表面を備えており、しかも前記中心線に沿った断面で見ると上端から底部に向かって増加する対数テーパを有している請求項１に記載の終端器。
【請求項３】
前記中央導体（４０）は内側空間を形成する薄い外壁を備えている請求項２に記載の終端器。
【請求項４】
前記薄い壁にはそれを通って空気が流れるのを許容する複数の孔が形成されている請求項３に記載の終端器。
【請求項５】
前記複数の細長い抵抗体エレメント（５１）は筒形であり、互いに平行になっている請求項１に記載の終端器。
【請求項６】
前記複数の抵抗体エレメント（５１）は管状である請求項１に記載の終端器。
【請求項７】
前記複数の送風機（１６，１７，１８，１９）は遠心送風機である請求項１に記載の終端器。
【請求項８】
前記複数の遠心送風機（１６，１７，１８，１９）のそれぞれが後方に傾斜したインペラーを有している請求項７に記載の終端器。
【請求項９】
前記ハウジング（２０）は、前記ハウジングの内部を4つの外側流路（２６，２７，２８，２９）と１つの中央フローチャンバ（２５）とに区切る４枚の縦の仕切り板（２１，２２，２３，２４）を備えている請求項１に記載の終端器。
【請求項１０】
前記仕切り板（２１，２２，２３，２４）のそれぞれは上端に対応する前記外側流路（２６，２７，２８，２９）から前記内側フローチャンバへ空気が流れるようにするために開口部（３１）を有している請求項９に記載の終端器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の背景
本発明は高周波電力伝送及び一般的にTEM線と呼ばれる同軸伝送線のための無反射終端器(reflectionless termination)すなわち特にダミーロードに関するものである。とりわけ、本発明は空冷型の終端器（air cooled type termination)に関するものである。
【０００２】
しばしば、テスト用の送信機において、またはRF電力の計測において、TEM線を終端反射のない終端器すなわち、ダミーロードで終端させることが必要になる。終端器は、送られてくるRF電力を熱の形で吸収し且つ散逸させることができなければならない。終端器がキロワット台の電力を散逸しなければならない場合に、無反射の終端器を提供することは、非常に複雑な問題である。例えば、同軸線またはTEM線は、無線周波数の電波の好ましくない反射を防ぐために終端器によって合わされなければならない電気的特性を決定する予め定められた物理的な寸法を有している。
【０００３】
現在採用されているTEM伝送線の終端器のタイプの中で、多くのものはテーパの付いた導体またはホーン（horn)を用いている。このホーンは、同軸線の外側の導体に接続されていて、対数的なテーパが付けられている。このホーンの一端は、同軸線の内側導体に接続されている筒状の抵抗器と接触している。対数的にテーパが付けられていることと、ホーンが抵抗器に接続されていることとにより、この組み合わせは、得られるかもしれない高電力周波数応答を制限する。
【０００４】
同軸形状の内側導体及び外側導体の大きさが、カットオフ周波数及び伝播のTEMメインモードのインピーダンスを決定するので、装置の使用可能な高周波応答を拡張するためには、全体の直径はできる限り小さくなければならない。
【０００５】
空冷を用いる終端器においては、十分な熱の散逸を行うためには、加熱されたエレメントの周囲を通過する空気のために、かなりの流量が必要である。従来技術の装置においては、抵抗体が伝送線の内側導体に接続されており、熱伝導媒体と接触するために限られた表面積しか与えられていない。
【０００６】
しかしながら本発明の装置は、これら従来技術に比べ、特に、比較的大量の電磁パワーを吸収し、結果的に出る熱を効率良く散逸し、しかも高周波応答を維持する能力に関して、大きな改善を提供する。
【０００７】
発明の概要
大量の電磁パワーを散逸できる改善された無反射同軸線終端器を提供することが本発明の目的の一つである。
【０００８】
本発明のもう一つの目的は、キロワット台の高周波電磁パワーを散逸させることができる比較的小型の同軸線終端器を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別な目的の一つは、必要な熱移動を達成するために、より効率的な空気流を用いて、比較的大量の電磁パワーを散逸できる同軸線終端器を提供することである。
【００１０】
本発明の新しい同軸線終端器によって、これら及びその他の目的及び利点が達成できる。本発明の装置は、内側フローチャンバ(inner flow chamber)とそれらの上端部分で内側フローチャンバと連通する複数の外側流路(outer flow passages)すなわち複数のプレナム（plenums)を備えるハウジングとを含んでいる。内側フローチャンバ内には、中心線を中心とする周回表面(a surface of revolution)を備え且つほぼ対数形(a generally logarithmic form)を有する細長い導電部材がある。
【００１１】
この導電部材は、伝送線の内側導体に電気的に接続されている。この中央の部材を囲んで、電気的抵抗材料により形成されてそれぞれ平行に配置された複数の細長い筒状のエレメントがある。これらの部材は、中心線の周りに環状パターンで一様の間隔をあけて設けられ、そしてこれらの部材は伝送線の外部導体に電気的に接続されている。
【００１２】
複数の遠心送風機がハウジングの下端部分に取り付けられており、複数の遠心送風機は対応する外側流路（プレナム）を通って上方向への空気の流れを作り出すように配置されている。複数の送風機のそれぞれの軸線は、概ね中心線に対して接線方向に向いている。複数の外側流路内の空気の流れが、それら流路の上端部分まで達すると、空気の流れは複数の接続口(connecting ports)を通って内側フローチャンバに向かって径方向内側に仕向けられ、この空気の流れは中心線に対する接線方向に向かって内側フローチャンバ内に導入される。これによって内側フローチャンバの下端部分に向かう渦（vortex)の形の乱流（turbulent flow)が発生し、その結果、複数の抵抗体エレメントのアセンブリと熱移動との関係が作られる。
【００１３】
この乱れた渦（turbulent vortex)は、熱の形での電磁エネルギーの効率的な吸収を提供する複数の抵抗体の列との効率的な熱移動接触を提供する。内側フローチャンバの下端部分において、加熱された空気が終端器の底部を通って排出される。
【００１４】
好ましい実施例の詳細な説明
図面を参照しながら、同軸伝送線の電力を散逸するための空冷ライン終端器１０を説明する。この装置は板状金属で形成された底部１１を備えており、また底部には一様な断面を持つ空気流路１２が設けられており、この空気流路は下方向への空気の流れを縦の流路から横の流路へと変更する。この流路１２は、底部１１の上端から加熱された空気が排出される吐出し口を構成する側面の開口部１４まで延びている。
【００１５】
終端器１０は、主要な要素として、ハウジング２０、細長い中央導体４０及び電気抵抗材料で形成された複数の細長い筒状のエレメントで組み立てられた外側コンダクタ・アセンブリ５０を有している。
【００１６】
複数の抵抗体エレメントは、内側コンダクタ部材４０の周囲に、一様の間隔をあけて、環状のパターンに配置されている。ハウジング２０の上部には、同軸伝送線の端部上のカップリングが接続される同軸カップリング１５が設けられている。
【００１７】
ハウジング２０は、概ね横断面が正方形をしており、また４つの縦方向に延びる外部側壁３０を有している。それぞれの側壁３０は、後方に傾斜したインペラー（backward inclined impeller)を備えた遠心力送風機１６，１７，１８及び１９を有している。それぞれの送風機の回転軸は水平に延びており、概ねハウジング２０の中心線に対して接線方向に延びている。ハウジングは、外部側壁及び天板を含むシート状金属パネルにより概ね形成されている。
【００１８】
ハウジング２０の中には４枚の縦方向に延びる仕切り板２１，２２，２３及び２４（図面２及び図面３）が配置されていて、これらの仕切り板はハウジングの内部を内側フローチャンバ２５と４つの外側流路またはプレナム２６，２７，２８及び２９とに分けている。これらプレナムのそれぞれは、ハウジングの外側の側壁、前記複数の仕切り板の一枚、及び別の仕切り板の一部によって囲まれて形成されている。
【００１９】
このようにして、図面３に最も良く示されているように、これらのプレナムはハウジング２０の中心線の周囲に一様に間隔をあけて配置されているものの、中心線に対してはオフセットされている。遠心送風機１６，１７，１８及び１９が１つずつプレナム２６，２７，２８及び２９の底部に設けられており、各遠心送風機はプレナムの底部の近くから上端まで延びる上方向への空気の流れを発生させるようになっている。
【００２０】
それぞれのプレナムの上端で仕切り板２１，２２，２３及び２４には、内側フローチャンバ２５と連通する開口部またはポート３１が設けられている。これらの開口部は、ハウジングの中心線に対して接線方向（tangential direction)に向いている。従って、それぞれのプレナム内で送風機によって上方向に押し上げられた空気は、プレナムの上部から内側フローチャンバ２５の上部へとそれぞれの開口部３１を通って流れ込む。
【００２１】
中央導体４０は、周回の表面(surface of revolution)を形成するように形作られている。この表面は、中央線に沿う断面で見ると、概ね対数形状（logarithmic shape）を有していて、導電性材料により形成されている。従って、この導体の横断面は、対数的な態様でその上端からその下端に向かって大きくなる。
【００２２】
この実施例における中央導体は、内部空間を形成するように、比較的薄い金属シート材料を用いて形成されている。またこのシート材料には、結果として形成される壁を通して空気が流れるのを許容するように、複数の孔が形成されている。このようにすることによって、上端から下端に向かって中央導体の直径が大きくなることから、中央のフローチャンバの低い部分における空気の流れに対する制限を最小のものとする。
【００２３】
また内側フローチャンバ２５の内部には、外側コンダクタ・アセンブリ５０が配置されている。このアセンブリは、平行に並ぶ複数の抵抗エレメント５１の列から構成されている。これら複数のエレメントは、環状のパターンで配置されており、そして互いに一様に且つ対称的に（uniformly and symmetrically)間隔をあけられている。これら複数のエレメントは、中央の分散器（spreader)５２及び下部の分散器５３によって所定の位置に保持されている。
【００２４】
図示された実施例において、このアセンブリには、１２本の平行する抵抗体エレメント５１があり、それらは管形状をしている。これらの抵抗体は、周知のさまざまなタイプの電気抵抗材料により形成することができる。複数の抵抗体エレメントのそれぞれの表面から周囲の空気の流れへの熱の伝達のために、抵抗体エレメントは比較的大きな表面積を有している。表面積を最大限にすることにより、比較的低い熱移動率（heat transfer coefficient)であっても、また全体の直径を最小限にしつつも、大量の電力を散逸することができる。
【００２５】
複数の抵抗体エレメント５１のそれぞれの下端を導電性部材（conductive member)４０に接続するようにしてもよいし、また複数の抵抗体エレメントをそれから絶縁することもできる。複数の抵抗体エレメントのそれぞれの上端及び下端は、同軸伝送線の外側導体に中央の分散器５２及び下方の分散器５３を介して電気的に接続されている。
【００２６】
中央導体４０の外側表面及び仕切り板２１，２２，２３及び２４の内側に向く表面が、抵抗体エレメント５１が流れの経路内に置かれているチャンバ２５内の内側流路を形成している。複数の開口部３１を通ってプレナム２６，２７，２８及び２９からこの内側流路に入りこむ空気の流れは、概ね接線方向（generally tangential direction)に取り入れられる。これは内側流路内に乱れた渦（turbulent vortex)を発生させ、この乱れた渦はチャンバ２５の下端部分に向かって渦状の経路(swirling path)を通って下方に進んでいく。そして流れはベース１１の吐出し口１２を通って出ていく。乱れた渦状の流れのために、複数の抵抗体エレメントが非常に効率よく冷却されるように最適な熱移動が達成される。
【００２７】
抵抗体エレメント５１を同軸構成の外側に配置することにより、冷却空気の流入は、熱移動を改善するように複数の抵抗体エレメントの列と直接接することになる。従来技術における構成では、冷媒(cooling medium)が抵抗性の内側導体に達するためには外側導体の周囲を流れなければならず、そのために効果が減少していた。
【００２８】
空気絶縁された包囲体（air insulated enclosure)の内側に抵抗体エレメント５１を配置することによる本配列の利点は、抵抗体そのもの、内側フローチャンバの壁、外側のプレナムの壁の全てが互いに作用して、最初の外側導体として働く複数の抵抗体エレメント５１の相互間の複数の間隙を通って広がるいかなる電磁場をも減衰させるという事実によって、さらに高いレベルの電磁シールディングが起きることである。
【００２９】
この空気絶縁包囲体は、チャンバ２５の中で散逸される熱に対する十分な熱遮蔽体（thermal barrier)としても作用する。従って、ハウジング２０の外側の壁は比較的に低温に保たれる。
【００３０】
上記に示されたように、特にこの配列においては、それぞれのプレナムから流入する４つの空気流がチャンバ２５で集まるために、空気流の渦巻きまたは渦の効果を生み出す。結果的に環状に配列された抵抗体の周囲で乱れた流れが起こることは、空気流が一般的に層流(laminar)である場合より、熱移動の係数が改善される。この渦を巻いた乱れた流れは、各抵抗体が瞬時電力の方向性（orientation of instant power)のために最も熱くなった場合に、抵抗体エレメントの配列の前方で特に効果的である。
【００３１】
本発明は特定の実施例によって図示及び説明がなされたが、このことは実施例に限定するというよりもむしろ例示するためであり、本発明の中で図示され、説明された特定の装置の他の変形または改良版についても、本発明の精神と範囲のうちにおいては、本発明の属する技術分野において通常の知識を有するものにとっては明白であろう。従って、特許は発明の範囲と効果においてここに図示され、また説明された特定の装置に限られるべきではなく、また本発明によって推進された本発明の属する技術分野進歩の程度と不釣合いな程度に限定されてはならない。
【図面の簡単な説明】
図面１は、図示の目的のために一部を破断にして示した本発明の同軸線終端器の等角投象図である。
図面２は図面１の同軸線終端器の破断側面図である。
図面３は図面２の３−３線断面図である。
【図１】
0004167396.tif 000002
【図２】
0004167396.tif 000003
【図３】
0004167396.tif 000004