JP7506534B2 - 同軸導波管変換器 - Google Patents

Description

本発明の実施形態は、同軸線路と導波管とに伝送路を変換する技術に関する。

従来、同軸線路と導波管とに高周波電力の伝送路を変換する同軸導波管変換器として、モノポール給電を用いたモノポール型同軸導波管変換器や、ループ型結合を用いたループ型同軸導波管変換器などが知られている。

図１３に示すように、モノポール型同軸導波管変換器８は、伝送方向一方が開口された中空の方形状に形成され、伝送方向に平行に相対向する２つの短辺壁部と、これら２つの短辺壁部を接続するように対向する長辺壁部とを有する方形導波管８０と、この方形導波管８０の一方の長辺壁部において伝送方向に直行するように、方形導波管８０内に突出される同軸線の中心導体であるプローブ８４とによって構成される。

また、図１４に示すように、ループ型同軸導波管変換器９は、方形導波管８０と、この方形導波管８０における開口部に対向する壁部において、伝送方向に沿うように方形導波管８０内に突出されるとともに、長辺壁部に接続されてループアンテナをなすプローブ９４とによって構成される。

なお、関連する技術として、端面を短絡した導波管と、中心導体に接続されたプローブを有する同軸線路とを備え、導波管の短絡面に直交する側面の挿入孔から導波管内部へ同軸線路のプローブを挿入する構成の導波管－伝送線路変換器において、導波管の側面と同軸線路との間に、プローブを中心とするラジアル線路を設け、このラジアル線路で導波管と同軸線路のインピーダンス整合を図ることを特徴とする導波管－伝送線路変換器、が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１９－２９８１５号公報

ループ型同軸導波管変換器には、真空環境における耐電力性はモノポール型同軸導波管変換器より高いものの、更なる耐電力性の向上が求められている。

本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、真空環境における耐電力性をより向上させる技術を提供することを目的とする。

上述した課題を解決するため、本実施形態の同軸導波管変換器は、高周波電力の伝送路を変換する同軸導波管変換器であって、前記伝送方向に平行して相対向する２つの短辺壁部と、該２つの短辺壁部に直行して相対向するとともに前記２つの短辺壁部より大きい幅に形成された２つの長辺壁部と、前記伝送方向の一方側を閉塞する閉塞壁部とを有して方形状の内部空間を画成するとともに、前記伝送方向の他方側において開口部が形成された方形導波管と、前記閉塞壁部において前記方形導波管の外部から前記内部空間に突出するように前記伝送方向に延在する導体である突出部と、前記２つの長辺壁部の対向方向に延在するとともに前記突出部と一方の長辺壁部とを接続する導体である第１接続部と、前記２つの短辺壁部の対向方向に延在するとともに前記突出部または前記第１接続部と前記２つの短辺壁部の少なくとも一方とを接続する導体である第２接続部とを備える。

本発明によれば、真空環境における耐電力性をより向上させることができる。

第１の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。 第１の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す側面図である。 第２の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。 第２の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す側面図である。 第３の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。 第３の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す側面図である。 第１の実施形態に係る同軸導波管変換器の反射特性を示す図である。 第３の実施形態に係る同軸導波管変換器の反射特性を示す図である。 第４の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。 第４の実施形態に係る同軸導波管変換器の反射特性を示す図である。 第５の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。 第５の実施形態に係る同軸導波管変換器の反射特性を示す図である。 従来のモノポール型同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。 従来のループ型同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態に係る同軸導波管変換器について説明する。図１、図２は、それぞれ、本実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図、側面図である。

図１及び図２に示すように、本実施形態に係る同軸導波管変換器１は、ミリ波、マイクロ波などの高周波電力の伝送方向（図１中ｙ方向）一方が開口された中空の方形状に形成された方形導波管１０と、方形導波管１０内に突出するように外部から挿入されたプローブ１１とを備える。

方形導波管１０は、２つの長辺壁部１０１ａ，１０１ｂと、２つの短辺壁部１０２ａ，１０２ｂと、基端壁部１０３とを有する。２つの長辺壁部１０１ａ，１０１ｂのそれぞれは、伝送方向に直行するｚ方向に対向するように設けられた壁部である。２つの短辺壁部１０２ａ，１０２ｂのそれぞれは、伝送方向及びｚ方向に直行するｘ方向に対向するとともに、ｚ方向に離間した２つの長辺壁部１０１ａ，１０１ｂを接続するように設けられた壁部である。２つの長辺壁部１０１ａ，１０１ｂと、２つの短辺壁部１０２ａ，１０２ｂとによって、伝送方向に直行する方向から伝送路が囲繞される。

２つの短辺壁部１０２ａ，１０２ｂのそれぞれは、ｚ方向の辺の長さが距離Ｌ１となるように形成されるのに対し、２つの長辺壁部１０１ａ，１０１ｂのそれぞれは、ｘ方向の辺の長さが距離Ｌ１より大きい距離Ｌ２となるように形成される。

基端壁部１０３は、２つの長辺壁部１０１ａ，１０１ｂと、２つの短辺壁部１０２ａ，１０２ｂとにより形成された方形筒形状の一方の底部を成すように、伝送方向の基端側に設けられた壁部である。伝送方向における基端壁部１０３の逆側には開口部１０４が形成される。

プローブ１１は、突出部１１０ａと、第１接続部１１０ｂと、２つの第２接続部１１１ａ，１１１ｂとを有する。突出部１１０ａは、基端壁部１０３に形成された孔１０３１から方形導波管１０内部に挿入され、伝送方向に延在する同軸ケーブルの中心導体である。第１接続部１１０ｂは、ｚ方向に延在し、長辺壁部１０１の一方、本実施形態においては長辺壁部１０１ｂと突出部１１０ａとを電気的に接続する導体である。本実施形態においては、突出部１１０ａ及び第１接続部１１０ｂは、略Ｌ字状に屈曲された中心導体として構成される。

２つの第２接続部１１１ａ，１１１ｂは、それぞれ、ｘ方向に延在するとともに、突出部１１０ａ及び第１接続部１１０ｂと短辺壁部１０２とを電気的に接続する円柱状の導体である。本実施形態においては、第２接続部１１１ａが短辺壁部１０２ａと接続され、第２接続部１１１ｂが短辺壁部１０２ｂと接続される。なお、２つの第２接続部１１１ａ，１１１ｂの接続位置は、求める特性に応じた計算に基づく突出部１１０ａまたは第１接続部１１０ｂ上の位置に決定される。

このような同軸導波管変換器１によれば、ループアンテナ構造における電界分布の集中を２つの第２接続部１１１ａ，１１１ｂ上に分散することができ、これによってループアンテナと比較して耐電力性をより向上させることができる。

＜第２の実施形態＞
第２の実施形態に係る同軸導波管変換器について説明する。図３、図４は、それぞれ、第２の実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図、側面図である。

図３及び図４に示すように、本実施形態に係る同軸導波管変換器２は、プローブ１１に代えてプローブ２１を備える点が第１の実施形態とは異なる。プローブ２１は、突出部２１０と、第１接続部２１１と、第２接続部２１２とを有する。

突出部２１０は、基端壁部１０３に形成された孔１０３１から方形導波管１０内部に挿入され、伝送方向に延在する同軸ケーブルの中心導体である。第１接続部２１１は、ｚ方向に延在し、長辺壁部１０１の一方、本実施形態においては長辺壁部１０１ｂと突出部２１０とを電気的に接続する導体である。

第２接続部２１２は、ｘ方向に延在するとともに、突出部２１０または第１接続部２１１と短辺壁部１０２ａ，１０２ｂとを電気的に接続する角柱上の導体である。第２接続部２１２は、短辺壁部１０２ａと短辺壁部１０２ｂとを接続するように設けられ、突出部２１０は、第２接続部２１２を介して第１接続部２１１と接続される。

このように、第２接続部２１２を角柱状に形成した同軸導波管変換器２によっても、第１の実施形態に係る同軸導波管変換器１と同様の効果を得ることができる。

＜第３の実施形態＞
第３の実施形態に係る同軸導波管変換器について説明する。図５、図６は、それぞれ、本実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図、側面図である。図７、図８は、それぞれ、第１、第３の実施形態に係る同軸導波管変換器の反射特性を示す図である。

図５、図６に示すように、本実施形態に係る同軸導波管変換器３は、プローブ２１に代えて、プローブ３１を備える点において第２の実施形態とは異なる。プローブ３１は、第１接続部２１１に代えて、第１接続部３１１を備える点においてプローブ２１とは異なる。

第１接続部３１１は、第１接続部２１１と同様に、第２接続部２１２を介して突出部２１０と接続されるとともに、長辺壁部１０１ｂと接続される全体として厚みのある板状に形成された導体である。第１接続部３１１は、伝送方向（ｙ方向）の開口部１０４側において傾斜部３１１１が形成され、側方（ｘ方向）から見て１辺が傾斜する略台形状に形成される。傾斜部３１１１は、ｚ方向における長辺壁部１０１ｂ側に向かって伝送方向の開口部１０４側に傾斜するように形成される。

このような傾斜部３１１１を有する第１接続部３１１によれば、図７に示す第１の実施形態に係る同軸導波管変換器１の反射特性と比較して、図８に示すように帯域を広くすることができ、反射特性を向上させることができる。

＜第４の実施形態＞
第４の実施形態に係る同軸導波管変換器について説明する。図９は、本実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。図１０は、本実施形態に係る同軸導波管変換器の反射特性を示す図である。

図９に示すように、本実施形態に係る同軸導波管変換器４は、プローブ１１に代えて、プローブ４１を備える点において第１の実施形態とは異なる。プローブ４１は、短辺壁部１０２ａと接続される第２接続部１１１ａを有さない点においてプローブ１１とは異なる。

このように、一方の第２接続部１１１ｂのみを有するプローブ４１を備える同軸導波管変換器４によっても、図１０に示すように、第１の実施形態に係る同軸導波管変換器１と同様な反射特性を達成することができる。

＜第５の実施形態＞
第５の実施形態に係る同軸導波管変換器について説明する。図１１は、実施形態に係る同軸導波管変換器の構成を示す斜視図である。図１２は、本実施形態に係る同軸導波管変換器の反射特性を示す図である。

図１１に示すように、本実施形態に係る同軸導波管変換器５は、プローブ１１に代えて、プローブ５１を備える点において第１の実施形態とは異なる。プローブ５１は、短辺壁部１０２ａと接続される第２接続部１１１ａに代えて、ｘ方向における短辺壁部１０２ａ側へ突出するように且つ短辺壁部１０２ａに接続されないように延在する延在部５１１ａを有する点においてプローブ１１とは異なる。

このように、一方に短辺壁部１０２ｂと接続する第２接続部１１１ｂを有し、他方に短辺壁部１０２ａと接続しない延在部５１１ａを有するプローブ５１を備える同軸導波管変換器５によっても、図１２に示すように、第１の実施形態に係る同軸導波管変換器１と同様な反射特性を達成することができる。

本発明の実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 同軸導波管変換器
１０ 方形導波管
１０１ａ，１０１ｂ 短辺壁部
１０２ａ，１０２ｂ 長辺壁部
１１ プローブ
１１０ａ 突出部
１１０ｂ 第１接続部
１１１ａ，１１１ｂ 第２接続部

Claims (2)

1. 高周波電力の伝送路を変換する同軸導波管変換器であって、
   前記高周波電力の伝送方向に平行して相対向する２つの短辺壁部と、該２つの短辺壁部に直交して相対向するとともに前記２つの短辺壁部より大きい幅に形成された２つの長辺壁部と、前記伝送方向の一方側を閉塞する閉塞壁部とを有して方形状の内部空間を画成するとともに、前記伝送方向の他方側において開口部が形成された方形導波管と、
   前記閉塞壁部において前記方形導波管の外部から前記内部空間に突出するように前記伝送方向に延在する導体である突出部と、
   前記２つの長辺壁部の対向方向に延在するとともに前記突出部と一方の長辺壁部とを接続する導体である第１接続部と、
   前記２つの短辺壁部の対向方向に延在するとともに前記突出部または前記第１接続部と前記２つの短辺壁部の少なくとも一方とを接続し、前記第１接続部が接続されている長辺壁部から離間する導体である第２接続部と
   を備える同軸導波管変換器。
2. 前記第１接続部は、該第１接続部が接続される長辺壁部側に向かって前記伝送方向における前記開口部側に傾斜するように形成される傾斜部を有することを特徴とする請求項１に記載の同軸導波管変換器。