(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状の外部導体と当該外部導体内に配設された内部導体とによって整合器本体が構成されると共に、当該整合器本体内に収容された入力端側誘電体および出力端側誘電体を少なくとも備え、前記両誘電体は、当該両誘電体間の中心位置と前記整合器本体における信号入力側端部または信号出力側端部との距離、および当該両誘電体における互いの対向面間の距離を調整可能に前記信号入力側端部および前記信号出力側端部の間でスライド可能に構成された同軸型インピーダンス整合器であって、
前記入力端側誘電体は、その対向面同士がＮλ／４（λは前記整合器本体内における入力信号の管内波長で、Ｎは奇数）と等しいまたはほぼ等しい所定距離だけ固定的に互いに離間させられた第１の誘電体および第２の誘電体を少なくとも備えて構成され、前記出力端側誘電体は、その対向面同士が前記所定距離だけ固定的に互いに離間させられた第３の誘電体および第４の誘電体を少なくとも備えて構成されている同軸型インピーダンス整合器。
【請求項２】
前記入力端側誘電体は、前記第１および第２の誘電体を前記所定距離だけ離間させた状態で第１の連結具によって連結して構成され、前記出力端側誘電体は、前記第３および第４の誘電体を前記所定距離だけ離間させた状態で第２の連結具によって連結して構成されている請求項１記載の同軸型インピーダンス整合器。
【請求項３】
前記各連結具をそれぞれ移動させる移動機構を備えている請求項２記載の同軸型インピーダンス整合器。
【請求項４】
前記第１および第２の誘電体は、前記所定距離としてλ／４（λは前記整合器本体内における入力信号の管内波長）と等しいまたはほぼ等しい距離だけ離間させられ、前記第３および第４の誘電体は、前記所定距離としてλ／４（λは前記整合器本体内における入力信号の管内波長）と等しいまたはほぼ等しい距離だけ離間させられている請求項１から３のいずれかに記載の同軸型インピーダンス整合器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、外部導体および内部導体によって構成された整合器本体内に誘電体がスライド可能に収容されている同軸型インピーダンス整合器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
この種の同軸型インピーダンス整合器として、図５に示すスラグチューナ５１を出願人は既に開発している。このスラグチューナ５１は、図４に示すように、一例としてアンプ４１およびアンテナ４２の間に配設されて、アンプ４１およびアンテナ４２間のインピーダンスを整合する。このスラグチューナ５１は、図５，６に示すように、その中心部に長手方向に沿って丸孔が形成された角筒状（管状）の外部導体６１と、外部導体６１における丸孔内に収容された丸棒状の内部導体６２とによって同軸構造の整合器本体５２が構成されると共に、入力端側スラグ５３および出力端側スラグ５４（以下、「スラグ５３，５４」ともいう）が整合器本体５２内にスライド可能に収容されている。この場合、整合器本体５２の入力端５２ａおよび出力端５２ｂには、それぞれアンプ４１およびアンテナ４２に接続するための同軸ケーブルを接続可能なコネクタ（図示せず）が取り付けられている。また、外部導体６１には、スラグ５３，５４に固定された金具（スライド用摘み金具）５３ａ，５４ａの先端部を整合器本体５２の外部に突出させるためのスリットが長手方向に沿って形成されている。一方、スラグ５３，５４は、その厚みＬ１がλ／４（λは、整合器本体５２内における信号Ｓの管内波長）となるように誘電体材料で円筒状にそれぞれ構成されている。
【０００３】
このスラグチューナ５１を用いたインピーダンスの整合に際しては、金具５３ａ，５４ａを摘んでスラグ５３，５４を整合器本体５２の長手方向に沿ってそれぞれスライドさせる。この際に、スラグ５３，５４間の中心位置Ｏと、整合器本体５２における出力端５２ｂとの距離Ｌ１３を調整することにより、スラグ５３，５４によって反射される反射信号の位相が調整される。また、スラグ５３，５４の対向面間の距離Ｌ１４を調整することにより、スラグ５３，５４による反射信号の振幅が調整される。したがって、スラグ５３，５４をそれぞれスライドさせて距離Ｌ１３，Ｌ１４を調整してスラグ５３，５４による反射信号の位相および振幅を適宜調整することにより、アンプ４１およびアンテナ４２間のインピーダンスが整合（マッチング）される。これにより、アンプ４１によって出力された信号Ｓが殆ど反射することなくアンテナ４２に出力される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、出願人が開発したこのスラグチューナ５１には、以下の改善すべき課題がある。すなわち、このスラグチューナ５１では、整合器本体５２内でスラグ５３，５４をスライドさせて距離Ｌ１３，Ｌ１４を調整することによってインピーダンスが整合されている。しかしながら、このスラグチューナ５１では、インピーダンス整合範囲が、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio ）１からＶＳＷＲ１０程度までの狭い範囲内しか確保できず、インピーダンス整合範囲の拡大化が望まれている。一方、スラグの数を増やすことでインピーダンス整合範囲を拡げることは可能である。しかし、かかる構成を採用した場合、スラグの位置調整が極めて煩雑になるという問題が生じる。
【０００５】
本発明は、かかる改善点に鑑みてなされたものであり、調整が容易でありながらインピーダンス整合可能範囲を拡大し得る同軸型インピーダンス整合器を提供することを主目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく請求項１記載の同軸型インピーダンス整合器は、管状の外部導体と当該外部導体内に配設された内部導体とによって整合器本体が構成されると共に、当該整合器本体内に収容された入力端側誘電体および出力端側誘電体を少なくとも備え、前記両誘電体は、当該両誘電体間の中心位置と前記整合器本体における信号入力側端部または信号出力側端部との距離、および当該両誘電体における互いの対向面間の距離を調整可能に前記信号入力側端部および前記信号出力側端部の間でスライド可能に構成された同軸型インピーダンス整合器であって、前記入力端側誘電体は、その対向面同士がＮλ／４（λは前記整合器本体内における入力信号の管内波長で、Ｎは奇数）と等しいまたはほぼ等しい所定距離だけ固定的に互いに離間させられた第１の誘電体および第２の誘電体を少なくとも備えて構成され、前記出力端側誘電体は、その対向面同士が前記所定距離だけ固定的に互いに離間させられた第３の誘電体および第４の誘電体を少なくとも備えて構成されている。
【０００７】
この場合、前記第１および第２の誘電体を前記所定距離だけ離間させた状態で第１の連結具によって連結して前記入力端側誘電体を構成し、前記第３および第４の誘電体を前記所定距離だけ離間させた状態で第２の連結具によって連結して前記出力端側誘電体を構成するのが好ましい。また、前記各連結具をそれぞれ移動させる移動機構を備えているのがさらに好ましい。
【０００８】
また、前記所定距離としてλ／４（λは前記整合器本体内における入力信号の管内波長）と等しいまたはほぼ等しい距離だけ前記第１および第２の誘電体を離間させ、前記所定距離としてλ／４（λは前記整合器本体内における入力信号の管内波長）と等しいまたはほぼ等しい距離だけ前記第３および第４の誘電体を離間させるのが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明に係る同軸型インピーダンス整合器の好適な実施の形態について説明する。
【００１０】
図１，２に示すスラグチューナ１は、本発明に係る同軸型インピーダンス整合器の一例であって、整合器本体２、入力端側スラグ３、出力端側スラグ４および移動機構５，６を備えている。このスラグチューナ１は、図４に示すように、一例としてアンプ４１およびアンテナ４２の間に配設されて、アンプ４１およびアンテナ４２間のインピーダンスを整合することにより、アンプ４１から出力された信号Ｓ（一例として、その周波数が２．４５ＧＨｚ）を殆ど反射させることなくアンテナ４２にほぼ完全に出力する。整合器本体２は、図１，２に示すように、その中心部に長手方向に沿って丸孔が形成された角筒状（管状）の外部導体１１と、外部導体１１における丸孔内に収容された丸棒状の内部導体１２とを備えている。この場合、整合器本体２の入力端２ａおよび出力端２ｂには、アンプ４１およびアンテナ４２に接続するための同軸ケーブルを接続可能なコネクタ（図示せず）が取り付けられている。また、外部導体１１には、入力端側スラグ３および出力端側スラグ４を移動機構５，６にそれぞれ取り付けるための連結金具３ｃ（第１の連結具）３ｃおよび連結金具４ｃ（第２の連結具）を整合器本体２の外部に突出させるためのスリットが長手方向に沿って形成されている。
【００１１】
入力端側スラグ３は、本発明における入力端側誘電体に相当し、図２，３に示すように、誘電体材料で形成されたスラグ３ａ，３ｂと、スラグ３ａ，３ｂを連結した状態で移動機構５に取り付ける連結金具３ｃとを備えている。この場合、スラグ３ａ，３ｂは、それぞれ本発明における第１および第２の誘電体に相当し、その厚みＬ１がλ／４（λは、整合器本体２内における信号Ｓの管内波長）と等しくまたはほぼ等しくなるように規定されて円筒状に構成されている。また、スラグ３ａ，３ｂは、その対向面間の離間距離Ｌ２がＮλ／４（Ｎは奇数）と等しくまたはほぼ等しくなるように予め調整された状態で連結金具３ｃによって固定的に連結されている。したがって、両スラグ３ａ，３ｂ間の離間距離Ｌ２をＮλ／４またはほぼＮλ／４に規定したことにより、スラグ３ａの入力端２ａ側の端面で反射して入力端２ａ側に出力される信号Ｓと、スラグ３ａの出力端２ｂ側の端面で反射してスラグ３ａを通過して入力端２ａ側に出力される信号Ｓと、スラグ３ｂの入力端２ａ側の端面で反射してスラグ３ａを通過して入力端２ａ側に出力される信号Ｓと、スラグ３ｂの出力端２ｂ側の端面で反射してスラグ３ｂおよびスラグ３ａを通過して入力端２ａ側に出力される信号Ｓとの各位相が互いにほぼ等しくなる。このため、入力端側スラグ３全体として入力端２ａ側に反射する反射量は、スラグチューナ５１における１つのスラグ５３と比較して十分大きくなる。
【００１２】
出力端側スラグ４は、本発明における出力端側誘電体に相当し、図２，３に示すように、誘電体材料で形成されたスラグ４ａ，４ｂと、スラグ４ａ，４ｂを連結した状態で移動機構６に取り付ける連結金具４ｃとを備えている。この場合、スラグ４ａ，４ｂは、それぞれ本発明における第３および第４の誘電体に相当し、その厚みＬ１がλ／４と等しくまたはほぼ等しくなるように規定されて円筒状に構成されている。また、スラグ４ａ，４ｂは、その対向面間の離間距離Ｌ２がＮλ／４と等しくまたはほぼ等しくなるように予め調整された状態で連結金具４ｃによって固定的に連結されている。したがって、両スラグ４ａ，４ｂ間の離間距離Ｌ２をＮλ／４またはほぼＮλ／４に規定したことにより、スラグ４ａの入力端２ａ側の端面で反射して入力端側スラグ３を通過して入力端２ａ側に出力される信号Ｓと、スラグ４ａの出力端２ｂ側の端面で反射してスラグ４ａおよび入力端側スラグ３を通過して入力端２ａ側に出力される信号Ｓと、スラグ４ｂの入力端２ａ側の端面で反射してスラグ４ａおよび入力端側スラグ３を通過して入力端２ａ側に出力される信号Ｓと、スラグ４ｂの出力端２ｂ側の端面で反射してスラグ４ｂ，４ａおよび入力端側スラグ３を通過して入力端２ａ側に出力される信号Ｓとの各位相が互いにほぼ等しくなる。このため、出力端側スラグ４全体として入力端２ａ側に反射する反射量も、スラグチューナ５１における１つのスラグ５３と比較して十分大きくなる。なお、本発明の実施の形態では、一例として、スラグ３ａ，３ｂ間の距離Ｌ２、およびスラグ４ａ，４ｂ間の距離Ｌ２をλ／４に規定したものとする。
【００１３】
移動機構５，６は、図１に示すように、入力端側スラグ３および出力端側スラグ４を整合器本体２に対して別個独立してスライドさせるためのものであって、移動機構５が入力端側スラグ３をスライドさせ、移動機構６が出力端側スラグ４をスライドさせる。具体的には、移動機構５は、入力端側スラグ３の連結金具３ｃが固定されたワイヤーロープ２１ａと、ワイヤーロープ２１ａを回転させることによって入力端側スラグ３をスライドさせるモータ２２ａと、ワイヤーロープ２１ａが掛け渡されたプーリー２３ａ，２４ａとを備えて構成されている。また、移動機構６は、出力端側スラグ４の連結金具４ｃが固定されたワイヤーロープ２１ｂと、ワイヤーロープ２１ｂを回転させることによって出力端側スラグ４をスライドさせるモータ２２ｂと、ワイヤーロープ２１ｂが掛け渡されたプーリー２３ｂ，２４ｂとを備えて構成されている。この場合、モータ２２ａ，２２ｂは、一例としてステッピングモータが採用され、図外の制御装置の制御下でワイヤーロープ２１ａ，２１ｂを回転させる。
【００１４】
このスラグチューナ１を用いたインピーダンスの整合に際しては、整合器本体２に対して入力端側スラグ３および出力端側スラグ４をスライドさせる。この際に、入力端側スラグ３および出力端側スラグ４間の中心位置Ｏ（図３参照）と、整合器本体２における出力端２ｂとの距離Ｌ３を調整することにより、両スラグ３，４によってそれぞれ反射される各反射信号の位相が調整される。この場合、両スラグ３，４間の中心位置Ｏと、整合器本体２における入力端２ａとの距離を調整することによっても、両スラグ３，４によってそれぞれ反射される各反射信号の位相を同様にして調整することができる。また、入力端側スラグ３におけるスラグ３ｂの出力端２ｂ側の端面と、出力端側スラグ４におけるスラグ４ａの入力端２ａ側の端面との間の距離Ｌ４（本発明における対向面間の距離）を調整することにより、出力端側スラグ４によって入力端２ａ側に反射される反射信号の振幅が調整される。したがって、スラグ３ａ，３ｂ（入力端側スラグ３）およびスラグ４ａ，４ｂ（出力端側スラグ４）の整合器本体２内における位置を適宜調整することにより、入力端側スラグ３によって入力端２ａ側に反射される信号Ｓの位相と、出力端側スラグ４によって入力端２ａ側に反射される信号Ｓの位相とを互いに反転させ、かつ入力端側スラグ３によって入力端２ａ側に反射される信号Ｓの振幅と、出力端側スラグ４によって入力端２ａ側に反射される信号Ｓの振幅とを互いに等しくさせることで、アンプ４１およびアンテナ４２間のインピーダンスを完全に整合させることができる。
【００１５】
具体的には、制御装置が制御信号を出力してモータ２２ａ，２２ｂを駆動させる。この場合、ワイヤーロープ２１ａ，２１ｂが回転することにより、入力端側スラグ３および出力端側スラグ４が整合器本体２の長手方向に沿ってそれぞれスライドさせられる。この際に、入力端側スラグ３のスラグ３ａ，３ｂが連結金具３ｃによって連結されてワイヤーロープ２１ａに固定されているため、ワイヤーロープ２１ａの回転に応じてスラグ３ａ，３ｂの双方が同時にスライドさせられる。また、出力端側スラグ４のスラグ４ａ，４ｂも連結金具４ｃによって連結されてワイヤーロープ２１ｂに固定されているため、ワイヤーロープ２１ｂの回転に応じてスラグ４ａ，４ｂの双方が同時にスライドさせられる。したがって、モータ２２ａ，２２ｂの２つを駆動するだけで、スラグ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂの４つの誘電体を移動させて、距離Ｌ３，Ｌ４をそれぞれ調整することができる。この場合、このスラグチューナ１では、入力端側スラグ３がその対向面同士の距離Ｌ２をλ／４に調整されたスラグ３ａ，３ｂの２つを備えているため、入力端側スラグ３が信号Ｓを効率良く反射する。また、出力端側スラグ４がその対向面同士の距離Ｌ２をλ／４に調整されたスラグ４ａ，４ｂの２つを備えているため、入力端側スラグ３と同様にして、出力端側スラグ４が信号Ｓを効率良く反射する。このため、スラグチューナ５１と比較して、そのインピーダンス調整可能範囲が十分に拡大される（具体的には２乗倍に拡大される）。したがって、例えば、スラグチューナ５１ではインピーダンス整合可能な範囲がＶＳＷＲ１〜ＶＳＷＲ１０であったのに対して、このスラグチューナ１によれば、インピーダンス整合可能な範囲をＶＳＷＲ１〜１００まで拡大することができる。
【００１６】
このように、このスラグチューナ１によれば、その対向面同士がλ／４だけ離間させられた２つのスラグ３ａ，３ｂを有する入力端側スラグ３と、その対向面同士がλ／４だけ離間させられた２つのスラグ４ａ，４ｂを有する出力端側スラグ４とを備えて、入力端側スラグ３および出力端側スラグ４の２つの位置を調整することにより、インピーダンス整合可能な範囲を十分に拡大することができる。また、スラグ３ａ，３ｂ間およびスラグ４ａ，４ｂ間の距離Ｌ２をそれぞれλ／４に規定したことにより、例えば距離Ｌ２を３λ／４に規定する構成と比較して、入力端側スラグ３および出力端側スラグ４の各全長をそれぞれ短縮することができるため、スラグチューナ１を全体として十分に小形化することができる。
【００１７】
また、このスラグチューナ１によれば、入力端側スラグ３のスラグ３ａ，３ｂをλ／４だけ離間させて連結金具３ｃによって連結すると共に、出力端側スラグ４のスラグ４ａ，４ｂをλ／４だけ離間させて連結金具４ｃによって連結したことにより、連結金具３ｃを移動させるだけでスラグ３ａ，３ｂの双方を同時にスライドさせることができ、かつ連結金具４ｃを移動させるだけでスラグ４ａ，４ｂの双方を同時にスライドさせることができる。したがって、入力端側スラグ３および出力端側スラグ４がそれぞれ２つのスラグ（誘電体）を備えているにも拘わらず、スラグチューナ５１と同様にして、両スラグ３，４の位置調整、すなわちインピーダンス整合を容易に行うことができる。この場合、４つの移動機構によって４つのスラグ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂをそれぞれ別個独立してスライドさせる構成とは異なり、２つの移動機構５，６を配設するだけで４つのスラグ３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂをスライドさせることができるため、スラグチューナ１全体としての製造コストを十分に低減することができる。
【００１８】
なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、本発明の実施の形態では、スラグ３ａ，３ｂ間およびスラグ４ａ，４ｂ間の距離Ｌ２をそれぞれλ／４に規定したが、本発明はこれに限定されず、Ｎλ／４またはほぼＮλ／４を満たす各種距離に調整することができる。また、本発明の実施の形態では、２つのスラグ３ａ，３ｂを有する入力端側スラグ３と、２つのスラグ４ａ，４ｂを有する出力端側スラグ４とを備えたスラグチューナ１を例に挙げて説明したが、本発明における入力端側誘電体および出力端側誘電体をそれぞれ構成する誘電体（スラグ）の数はこれに限定されず、互いにＮλ／４またはほぼＮλ／４だけ離間して連結された３つ以上の誘電体を備えて入力端側誘電体および出力端側誘電体をそれぞれ構成することができる。さらに、上記の実施の形態では、ワイヤーロープ２１ａ（または２１ｂ）、モータ２２ａ（または２２ｂ）およびプーリー２３ａ，２４ａ（または２３ｂ，２４ｂ）を有する移動機構５（または６）によって入力端側スラグ３（または出力端側スラグ４）をスライド移動させる構成について説明したが、本発明における入力端側誘電体および出力端側誘電体をスライド移動させる構成はこれに限定されず、出願人が開発しているスラグチューナ５１のように手動でスライドさせる構成を採用することもできる。また、本発明における移動機構は、ワイヤーロープに代えて、タイミングベルト、スチールベルト、Ｖベルト、平ベルトおよびギヤ（ラックとピニオン）などを使用して構成することもできる。また、ベルト類を使用することなくボールねじを使用して移動機構を構成することもできる。さらに、連結金具３ｃ，４ｃに代えて樹脂製等の絶縁材料を用いて本発明における連結具を構成することもできる。加えて、本発明の実施の形態では、アンプ４１およびアンテナ４２間のインピーダンスを整合する例について説明したが、本発明に係る同軸型インピーダンス整合器の用途はこれに限定されず、各種装置間のインピーダンス整合に利用することができる。
【００１９】
【発明の効果】
以上のように、本発明に係る同軸型インピーダンス整合器によれば、その対向面同士がＮλ／４と等しいまたはほぼ等しい所定距離だけ固定的に互いに離間させられた第１の誘電体および第２の誘電体を少なくとも備えて入力端側誘電体を構成し、その対向面同士が所定距離だけ固定的に互いに離間させられた第３の誘電体および第４の誘電体を少なくとも備えて出力端側誘電体を構成したことにより、インピーダンス整合可能範囲を十分に拡大することができる。
【００２０】
また、本発明に係る同軸型インピーダンス整合器によれば、第１および第２の誘電体を所定距離だけ離間させた状態で連結具によって連結して入力端側誘電体を構成し、第３および第４の誘電体を所定距離だけ離間させた状態で連結具によって連結して出力端側誘電体を構成したことにより、各連結具を移動させるだけで第１および第２の誘電体（または、第３および第４の誘電体）の双方をスライドさせることができるため、入力端側誘電体および出力端側誘電体がそれぞれ２つの誘電体を備えているにも拘わらず、インピーダンス整合を容易に行うことができる。
【００２１】
さらに、各連結具をそれぞれ移動させる移動機構を備えたことにより、移動機構を制御することで、インピーダンス整合を容易に行うことができる。この場合、４つの移動機構によって４つの誘電体をそれぞれ別個独立してスライドさせる構成とは異なり、入力端側誘電体用の移動機構および出力端側誘電体用の移動機構の２つの移動機構を配設するだけで４つの誘電体をスライドさせることができるため、同軸型インピーダンス整合器全体としての製造コストを十分に低減することができる。
【００２２】
また、本発明に係る同軸型インピーダンス整合器によれば、λ／４と等しいまたはほぼ等しい距離だけ第１および第２の誘電体を離間させ、かつλ／４と等しいまたはほぼ等しい距離だけ第３および第４の誘電体を離間させたことにより、例えば３λ／４に規定する構成と比較して、入力端側スラグおよび出力端側スラグの各全長をそれぞれ短縮することができるため、同軸型インピーダンス整合器を全体として十分に小形化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るスラグチューナ１を入力端２ａ側から見た正面図である。
【図２】スラグチューナ１の側面断面図である。
【図３】スラグチューナ１の使用方法について説明するための概念図である。
【図４】スラグチューナ１（５１）とアンプ４１およびアンテナ４２との接続状態の一例を示すブロック図である。
【図５】出願人が開発しているスラグチューナ５１を入力端５２ａ側から見た正面図である。
【図６】スラグチューナ５１の側面断面図である。
【符号の説明】
１  スラグチューナ
２  整合器本体
２ａ  入力端
２ｂ  出力端
３  入力端側スラグ
３ａ，３ｂ  スラグ
３ｃ  連結金具
４  出力端側スラグ
４ａ，４ｂ  スラグ
４ｃ  連結金具
５，６  移動機構
１１  外部導体
１２  内部導体
２１ａ，２１ｂ  ワイヤーロープ
２２ａ，２２ｂ  モータ
２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ  プーリー
Ｌ１  厚み
Ｌ２〜Ｌ４  距離
Ｏ  中心位置
【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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