(57)【要約】【課題】導波管分割面からの漏れによる性能悪化の抑制を、より低いコストで実現することを目的とする。【解決手段】溝または貫通孔が設けられた複数の導体ブロックを積層することによって構成される導波管ブロックにおいて、前記導体ブロックがそれぞれ意図的に空けられた所定隙間量を保持するように固定されており、前記溝または貫通孔と前記意図的に空けられた隙間が積層されることによって導波管線路が形成されていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
溝または貫通孔が設けられた複数の導体ブロックを積層することによって構成した導波管ブロックにおいて、前記導体ブロックの少なくとも一つがそれぞれ意図的に空けられた所定隙間量を保持するように固定されており、前記溝または貫通孔と前記意図的に空けられた隙間が積層されることによって導波管線路が形成されていることを特徴とする導波管ブロック。
【請求項２】
請求項１に記載の導波管ブロックにおいて、前記導波管ブロックが表面に溝を設けた２つの導体ブロックを重ねることによって構成されており、前記導体ブロックの表面に設けられた溝が対向し、かつ、前記溝が所定隙間量を保持するように導体ブロックが固定されることにより、前記溝と前記意図的に空けられた隙間によって導波管線路が形成されていることを特徴とする導波管ブロック。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の導波管ブロックにおいて、前記導波管線路における断面形状の長辺が前記溝の深さ方向と一致し、かつ、前記溝の幅方向に平行な偏波が前記導体ブロックの面とは直交する方向に伝送するように前記導波管線路が形成されており、前記導波管線路における前記２つの導体ブロックによる分割面が、前記導波管線路の側壁に分布する電流を分断しないように、前記溝の深さと前記導体ブロックを固定する際に保持する所定隙間量が選択されていることを特徴とする導波管ブロック。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の導波管ブロックにおいて、対向する前記溝の深さを互いに同一にしたことを特徴とする導波管ブロック。
【請求項５】
請求項２または請求項３に記載の導波管ブロックにおいて、対向する前記溝の深さを互いに異ならせたことを特徴とする導波管ブロック。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の導波管ブロックにおいて、前記導体ブロックのうちいずれか一方の導体ブロックの表面に信号周波数における自由空間中の伝搬波長の概略１／４の深さを有した溝を前記導波管の端部から信号周波数における自由空間中の伝搬波長の概略１／４の壁厚を隔てて設けたことを特徴とする導波管ブロック。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の導波管ブロックにおいて、導体ブロックに設けられた台座によって所定隙間量を保持することを特徴とする導波管ブロック。
【請求項８】
請求項７に記載の導波管ブロックにおいて、いずれか一方の導体ブロックに設けられた台座によって所定隙間量を保持することを特徴とする導波管ブロック。
【請求項９】
請求項７に記載の導波管ブロックにおいて、両方の導体ブロックに設けられた台座によって所定隙間量を保持することを特徴とする導波管ブロック。
【請求項１０】
請求項１〜６のいずれかに記載の導波管ブロックにおいて、ネジ留め固定に用いる座面を使って所定隙間量を保持することを特徴とする導波管ブロック。
【請求項１１】
請求項１〜６のいずれかに記載の導波管ブロックにおいて、前記導体ブロックの間に挟んだスペーサよって所定隙間量を保持することを特徴とする導波管ブロック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は所謂マイクロ波帯、ミリ波帯を含む高周波伝送線路、特に導波管線路、導波管回路に用いられる導波管ブロックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の導波管ブロックの構成方法として、例えば、特許文献１に示されるようなものが知られている。
図６、図７は従来の導波管ブロックに設けられた導波管線路断面の一例を断面図で示したものである。図６において、１ａ、１ｂはそれぞれ積層により導波管を形成するための導体ブロックであり、２ａ、２ｂは導体ブロック１ａ、１ｂそれぞれの表面で対向するように設けられた溝である。３は、溝２ａ、２ｂにより形成される導波管線路であり、導波管線路３は、導体ブロック１ａ、１ｂの面とは直交する方向へと伝送されるものである。４は導体ブロック１ａと１ｂの組み付け誤差或いは導体ブロック１ａと１ｂのそれぞれの接触面での平面度の粗さから生じる隙間である。
【０００３】
図６に示すように、通常、導波管ブロックを製造上の理由により複数の導体ブロックで構成する場合、それぞれの導体ブロックの表面に設けた溝を対向させるように導体ブロックを積層させることによって中空の導波管を実現する。このように、導体表面に設けられた溝２ａ、２ｂについては、ダイキャスト成型を用いて製作できる形状であるため、製造コストを比較的安価に抑えることができると考えられる。
【０００４】
次に導波管を分割する方法としては、図６のように導波管断面の短辺に平行な分割面により導波管を分割する方法（この分割方法は、一般的にＥ面分割構造と呼ばれている）と、図７のように導波管断面の長辺に平行な分割面により導波管を分割する方法（この分割方法は、一般的にＨ面分割構造と呼ばれている）の大きくは２通りが考えられる。まず図６のように導波管断面の短辺に平行な分割面で導波管を分割する場合においては、導波管の側壁（この場合広壁面）を流れる電流が分断されないように分割面を選択することができるため、隙間４により、導波管線路３の内部を伝搬する電磁波の伝搬モードが乱されることはない。
【０００５】
一方、図７のように導波管断面の長辺に平行な分割面で導波管を分割する場合においては、隙間４により、導波管線路３の内部を伝搬する電磁波の伝搬モードが乱れることになり、伝送線路の反射特性が悪化することによって伝送損失が増大してしまう。
さらに、導波管線路３の内部を伝搬すべき電磁波が導波管線路３の外部へと漏れ出てしてしまうため、同一導波管ブロック内に構成された別の導波管線路に対するアイソレーション性能が悪化してしまう。これは、図７のように分割する場合は、分割面により導波管の側壁（この場合狭壁面）を流れる電流が分断されるからである。
【０００６】
上述のように、図６と図７の分割面の違いによって性能劣化に差異が生じるのは、伝送線路として使用する導波管側壁（狭壁面と広壁面）上の電流分布の差異に起因しており、原理的に生じるものである。したがって、分割構造により導波管線路を形成する場合には、図６のように導波管断面の短辺に平行な分割面により導波管を分割する方が導波管の伝送性能の悪化を最小限に抑えることができる。さらにこの場合、分割面の位置は、長辺のほぼ中点を通る面を選ぶことが好ましいと考えられている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００４−４８４８６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図６のように導波管断面の短辺に平行な分割面により導波管を分割する場合においては、溝深さが溝幅に対して深くなってしまう（溝深さ／溝幅のアスペクト比が１倍以上）。一般的に、溝深さが溝幅に対して深い場合、溝深さが深くなるほどダイキャスト成型時に用いる金型の寿命が短くなる傾向がある。したがって、図６のように導波管断面の短辺に平行な分割面により導波管を分割する場合においては、ダイキャスト成型時に用いる金型の寿命が短くなり、結果的に生産コストが高くなってしまう。
本発明は、上述した問題点を解決することを課題としてなされたものであり、導波管分割面からの漏れによる性能悪化の抑制を、より低いコストで実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明においては、溝または貫通孔が設けられた複数の導体ブロックを積層することによって構成した導波管ブロックにおいて、前記導体ブロックの少なくとも一つがそれぞれ意図的に空けられた所定隙間量を保持するように固定されており、前記溝または貫通孔と前記意図的に空けられた隙間が積層されることによって導波管線路が形成されていることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明においては、表面に溝あるいは貫通孔を設けた導体ブロックを重ねることにより中空の導波管を構成する導波管ブロックにおいて、対応する溝同士が所定隙間量を保持するように導体ブロックを意図的に離して固定し、導波管断面における実効的な長辺寸法を、溝深さと意図的に空けた隙間量の総和により決めるようにすることにより、隙間による特性劣化の少ない導波管ブロックをより低コストに実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
以下に添付の図面に示された具体例に基づいて本発明の実施の形態について詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態１を示す導波管ブロックの構成を示す断面図である。
図において、１ａ、１ｂはそれぞれ積層により導波管を形成するための導体ブロックであり、２ａ、２ｂは導体ブロック１ａ、１ｂの表面に対向するように設けられた溝である。３は、溝２ａ、２ｂにより形成される導波管線路であり、４０は溝２ａ、２ｂを積層する際に意図的に空けられた隙間である。８０は、隙間によって分割された導波管線路３の導波管断面における分割面である。
【００１２】
次に動作を説明する。
図１において、導波管線路３は、溝２ａ、２ｂの幅方向に平行な偏波面を有する電波が、導体ブロックの面とは直交する方向に伝送するように形成されている。また、溝２ａ、２ｂの幅方向が導波管断面の短辺方向、溝２ａ、２ｂの深さ方向が導波管断面の長辺方向に対応し、ここでは導波管断面の短辺に平行な分割面で導波管を分割していることになる。また、導体ブロック１ａと１ｂは、ともにダイキャスト成型によって製作されており、溝２ａ、２ｂはダイキャスト成型の型における突起部分で形成されている。
【００１３】
以下では、対向する溝２ａ、２ｂで形成される導波管形状が溝深さ方向に対して対称形状を有している場合について先に説明する。
隙間４０は意図的に空けてある隙間であり、導体ブロック１ａと１ｂの組み付け誤差、或いは導体ブロック１ａと１ｂのそれぞれの接触面での平面度の粗さから生じる隙間として図６、図７の従来例で示した隙間４とは異なるものである。従って実際には、隙間４０とは別に組み付け誤差等による隙間４が加わることになるが、以下では簡単のために隙間４が生じないように導体ブロック１ａと１ｂを固定できたものとして説明する。
【００１４】
また一般に、導波管線路３を伝搬する電波の管内波長は、導波管断面の長辺すなわち溝２ａ、２ｂの深さ方向の寸法の総和で決まる。したがって、ある所望の管内波長を保持するためには、導体ブロック１ａ、１ｂに設けている溝２ａ、溝２ｂの深さを、求められる導波管断面長辺の少なくとも１／２以上とする必要があるため、従来例で示したようにダイキャスト成型においては型寿命が減少して生産コストの増大を招いてしまう問題がある。
【００１５】
これに対し、本発明の実施の形態１を示す導波管ブロックでは、図１に示すように、溝２ａ、溝２ｂが所定の隙間４０だけ意図的に離されている。このため、導波管断面における実効的な長辺の寸法としては、溝２ａ、溝２ｂの深さ方向寸法と、意図的に空けられた隙間４０の隙間量の総和から決まるため、隙間４０がない場合に比べて、より浅い溝２ａ、溝２ｂの深さで同じ導波管の性能を得ることができる。これにより、隙間４０がない場合に比べて溝２ａ、溝２ｂを低コストに形成することができる。
また、同時に意図的に空けた隙間４０の分だけ材料が削減できるため、この分のコスト（材料費）の削減および軽量化を図ることもできる。
【００１６】
上記溝２ａ、溝２ｂを所定の隙間量だけ保持して固定する方法として、この実施の形態１では、溝２ａ、溝２ｂから導波管断面短辺方向に十分に離した位置に導体ブロック同士の当て面（接触面）となる台座７０を両側の導体ブロック１ａ、１ｂに形成することにより実現している。図１で示すように、溝２ａ、２ｂが共にダイキャスト成型など同一の加工方法で形成されており、かつ対向する溝２ａ、２ｂの形状が同一形状の場合は両方の導体ブロック１ａ、１ｂに台座７０を設ける方法が好適である。これにより型を共通化することができるため、更なる低コスト化を図ることができる。また、導体ブロック１ａと１ｂとの間で台座７０の高さについては、場合に応じて異ならせても良い。
【００１７】
実施の形態２．
図２は実施の形態２による溝２ａ、溝２ｂを所定の隙間量だけ保持して固定する他の方法を示しており、どちらか一方の導体ブロックだけに台座７０を設けている場合について示している。図から明らかなように、導体ブロック１ａには台座７０を設けず、導体ブロック１ｂのみに台座７０を設けたものである。この場合は、図１とは異なり、対向する溝２ａ、２ｂがそれぞれ例えば切削加工とダイキャストなど異なる加工方法で形成されている場合に好適である。
【００１８】
これにより、一方の導体ブロックには台座７０を設ける必要がないため、この分の加工費が不要となり、更なる低コスト化を図ることができる。また、ネジ留めで固定するための座面を流用して台座７０を実現してもよく、更に、別部材としてスペーサを挟むことによって、溝２ａ、溝２ｂの離間を所定の隙間４０だけ保持してもよい。
以上のようにこの発明によれば、意図的に空けられた隙間によって、型の長寿命化、生産コスト低減を図れるものである。
【００１９】
次に、意図的に空けられた隙間によって、所望の導波管性能を維持できる原理について説明する。
図１では、溝２ａ、溝２ｂの深さを等しくしてあるため、隙間４０の中央を通る分割面８０の位置は、導波管断面の長辺寸法に対して丁度５０％の位置を通ることになる。また、隙間４０は溝２ａ、溝２ｂの深さを浅くするために意図的に空けられたものであるから、導波管の長辺方向に対して所定の幅（厚さ）を持っている。
【００２０】
図３は、導波管線路の側壁（広壁面）における電流ベクトルの分布図である。図３において、５０は導波管線路３の側壁（広壁面）における電流ベクトルを示す。図３より、導波管断面における長辺のちょうど５０％の位置を流れる電流ベクトルは、いずれも管軸方向に対して平行に分布しており、導波管断面における長辺のちょうど５０％の位置には管軸方向に直交する電流ベクトルは分布しない。
【００２１】
したがって、導波管断面の長辺寸法に対して丁度５０％の位置を通るように分割すれば、分割によって側壁を流れる電流の流れを分断することはない。また、管軸方向に対して平行な電流ベクトルは導波管の長辺方向においてある程度の幅（厚さ）Ｗを持って分布しているため、分割による隙間としてはある程度の幅（厚さ）を許容するものである。従って、図３において、意図的に空けられた隙間はある程度許容できることが分る。
【００２２】
次に意図的に空けられた隙間の影響がどの程度であるのか定量的に解析した結果を図４のグラフにより説明する。図４は、意図的に空けられた隙間による分割面の位置と隙間の幅により、導波管からの漏れを抑えることができる条件が存在することを示す解析結果である。解析対象としては、図１に示すような、意図的に空けられた隙間４０を含む導波管線路３の断面形状が管軸方向に対して一様に６ｍｍだけ続く３次元形状とする。
【００２３】
また、ここでは導波管線路３の管軸方向において、一端のポート断面からもう一端のポート断面までの通過損失[ｄＢ]を解析する。ただし、全解析結果において入力ポートでの反射による通過損失分は０．０１ｄＢ以下であり、また解析ではモデル内で熱に変換されて生じる損失分を０としている。このため、ポート間の通過損失をみれば、隙間から外部へと漏れ出たことによる損失分を評価していることと等価となり、値が低いほど漏れ量が多いことに相当する。
【００２４】
また解析条件としては、信号周波数を７６．５ＧＨｚ、導波管線路３の短辺を１．２７ｍｍ、長辺（意図的に空けられた隙間４０の厚さと、溝２ａ、溝２ｂの深さを併せた合計値）を３．５ｍｍとし、組み付け誤差等によって生じる隙間４についてはこの段階では考慮しない。このため、意図的に空けられた隙間４０の位置、厚さをパラメータとして変化させたことは、溝２ａ、溝２ｂの深さをそれぞれ変化させたことに対応し、長辺は３．５ｍｍで常に一定となる。また、隙間４０の中央を通る分割面８０の位置を長辺３．５ｍｍに対する比率[％]で表すこととする。
【００２５】
すなわち、図４において、横軸は分割面８０の位置[％]、縦軸はポート間の通過損失[ｄＢ]を表す。ここで、分割面８０の位置としては３５〜６５[％]まで変化させ、隙間４０の厚さは０．１[ｍｍ]から最大０．５[ｍｍ]まで変化させている。
図４より、隙間４０による分割面の位置を５０[％]付近とすれば、隙間４０として０．５[ｍｍ]までの厚さとしても、隙間からの漏れが殆ど発生しないことがわかる（以下では、隙間からの漏れが殆ど発生しなくなるこの分割面の位置を理想分割面と呼ぶ）。この場合、それぞれの導体ブロックで０．２５ｍｍの溝深さを削減でき、低コスト化を図ることができる。
【００２６】
ただし、理想分割面の位置が５０[％]となるのは、対向する溝２ａ、２ｂで形成される導波管形状が溝深さ方向に対して対称形状を有している場合についてのみである。導波管形状が溝深さ方向に対して対称形状となっていない場合については、理想分割面の位置は対称形状の場合の５０[％]から、いずれか一方にオフセットして５０[％]とはならない。
このような場合には、図５に示すように、導波管形状が決まるとそれに対応して定まる理想分割面と一致するように分割面８０の位置を変更すればよい。
【００２７】
実施の形態３．
図５は、対向する溝２ａ、２ｂで形成される導波管形状が溝深さ方向に対して対称形状を有していない場合の導波管断面図である。図５において、溝２ｂは図１と同様のダイキャストによる成型を想定した形状であるが、溝２ａについては、切削などダイキャスト以外の製作方法により形成されているため、加工により付加される形状が溝２ｂとは異なり導波管断面として非対称形状となっている。前述したように、このような場合には理想分割面の位置が５０[％]からオフセットするため、意図的に空ける隙間４０の位置を理想分割面の存在する方向へオフセットさせる必要がある。
【００２８】
なお、これまでは簡単のために組み付け誤差等による隙間４が生じないように導体ブロック１ａと１ｂを固定できた場合を仮定して説明してきたが、実際には組み付け誤差等による隙間４が生じる。このため、標準的に空くと予想される隙間４の値を予め見積った上で、隙間４０と隙間４の厚さを考慮して決まる分割面の位置が理想分割面に一致する（近くなる）ように意図的に空ける隙間４０の位置と厚さを決定する必要がある。また、上記説明では二つの導体ブロック１aと１bを互いに対向状に積層して導波管を構成したものについて記載したが、これに限らず、例えば上記二つの導体ブロック１aと１bとの間に導波管断面の短径と同じ寸法の貫通孔を有する第３の導体ブロックを介在させて構成してもよい。
【００２９】
更に、上記説明では導体ブロックとして用いる導電体の物性パラメータについて記述しなかったが、溝２ａ、２ｂを形成する導電体の物性パラメータ（特に導電率）が異なる場合には、たとえ形状が対称であっても理想分割面の位置が５０％とならない場合がある。
また、各導波管線路の両脇に使用周波数における自由空間中の伝搬波長の概略１／４の長さの幅と深さを有したチョーク構造を使用周波数における自由空間中の伝搬波長の概略１／４だけ離して設置することによって、隙間４による性能劣化をさらに抑えることができる。なお、導体ブロックを表面を金属メッキした樹脂成形品などの異種材料で構成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の実施の形態１にかかる導波管ブロックの構成を示す断面図、
【図２】本発明の実施の形態２にかかる導波管ブロックの構成を示す断面図、
【図３】導波管側壁（広壁面）における電流分布図、
【図４】本発明の実施の形態１にかかる導波管ブロックにおいて、意図的に空けられた隙間による分割面の位置と隙間の幅により、導波管からの漏れを抑えることができる条件が存在することを示す解析結果を示すグラフ、
【図５】本発明の実施の形態３にかかる導波管ブロックの構成を示す断面図、
【図６】従来の導波管ブロックの構成例を示す断面図、
【図７】従来の導波管ブロックの他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００３１】
１a、１b    導体ブロック、  ２a、２b    溝、
３    導波管線路、  ４    隙間、  ４０    意図的に空けられた隙間、
５０    電流ベクトル、  ７０    台座、  ８０    分割面。
【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】
2009267713.tif 000007
【図６】
2009267713.tif 000008
【図７】
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