JP2009225098A

JP2009225098A - 導波管結合器

Info

Publication number: JP2009225098A
Application number: JP2008067274A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Oyama; 隆幸大山
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-03-17
Filing date: 2008-03-17
Publication date: 2009-10-01
Also published as: CN101971415A; WO2009116473A1; US20110006854A1

Abstract

【課題】ショートスロット型方向性結合器において、広帯域化を実現する導波管結合器を提供する。
【解決手段】複数の導波管部と、複数の導波管部を結合する結合部とを有する、ショートスロット型方向性の導波管結合器であって、複数の導波管部のうち少なくとも１つは、結合部に対して所定の角度傾ける。所定の角度は、結合部に対して平行である第１の仮想直線と、導波管に対して平行である第２の仮想直線とによってなされる角度とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、ショートスロット型方向性の導波管結合器に関する。

本発明に関連するショートスロット型方向性結合器の一例を図５に示す。この例では、図５に示すように、導波管１１と導波管１２とが隣り合っており、導波管１３と導波管１４とが隣り合っている。また、導波管１１及び導波管１３と、導波管１２及び導波管１４とは並行に設けられている。さらに、導波管１１及び導波管１３と、導波管１２及び導波管１４とを結合するための結合部２１が設けられている。結合部分２１には整合素子２２が設けられている。なお、図５に示す構成は、例えば、特許文献１の図９や特許文献２の図６に開示されている。
特開平９−３２１５０８号公報特開平１０−１２６１１８号公報

しかしながら、上述した図５に示すショートスロット型方向性結合器では、広帯域に動作させる事ができないという問題があった。広帯域に動作させる事ができなかったため、広帯域の要求を満足する性能が得られなかった。また、分配比率を大きくすると更に広帯域性が劣化してしまうので、−３ｄＢの等分配結合器として採用される事が多く、−１０ｄＢ等の分配比が比較的大きい導波管結合器として採用されることは少なかった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ショートスロット型方向性結合器において、広帯域化を実現する導波管結合器を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の導波管結合器は、複数の導波管部と、複数の導波管部を結合する結合部とを有する、ショートスロット型方向性の導波管結合器であって、複数の導波管部のうち少なくとも１つは、結合部に対して所定の角度傾けたことを特徴とする。

また、本発明の導波管結合器において、所定の角度は、結合部に対して平行である第１の仮想直線と、導波管に対して平行である第２の仮想直線とによってなされる角度であるようにしてもよい。

また、本発明の導波管結合器において、所定の角度は、１５度以上９０度以下であるようにしてもよい。

また、本発明の導波管結合器において、結合部を伝搬する高周波数信号のＴＥ１０モード成分とＴＥ２０モード成分との移相差に応じて、出力される高周波数信号の分配比が決定されるようにしてもよい。

また、本発明の導波管結合器において、複数の導波管は、高周波数信号を入力及び出力するためのポートをそれぞれ有するようにしてもよい。

また、本発明の導波管結合器において、複数の導波管は矩形状であるようにしてもよい。

また、本発明の導波管結合器において、結合部には、整合素子が配置されるようにしてもよい。

本発明によれば、ショートスロット型方向性結合器において、広帯域に動作することが可能となる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。

本発明の導波管結合器は、ショートスロット型方向性結合器において、矩形導波管部を結合部に対して傾けていることを特徴とする。矩形導波管部を結合部に対して傾けることにより、本発明の導波管結合器は、広帯域に動作できる。

本発明の導波管結合器の一実施形態を説明する。図１は、本実施形態の導波管結合器の構成を示す斜視図である。図１に示すように、本実施形態の導波管結合器（統合導波管１０）は、４つの導波管部１１〜１４と、１つの結合部２１とを有して構成されている。図２は、図１に示す本実施形態の導波管結合器の断面を真上から見た図である。

導波管１１〜１４はそれぞれ、高周波数信号を入力／出力するためのポート１〜４を有する。また、導波管１１〜１４はそれぞれ、矩形状である。なお、形状は矩形に限定されるものでない。

結合部２１は、４つの導波管部１１〜１４を相互に結合する部分である。結合部２１には、整合素子２２が配置される。

本実施形態の導波管結合器の形状について、図３を参照して説明する。本実施形態の導波管結合器は、図５に示すショートスロット型方向性結合器の構成において、各導波管１１〜１４を結合部２１に対して所定の角度傾けた構成である。図３（ａ）は、図５に示すショートスロット型方向性結合器の断面を真上から見た図である。図３（ａ）に示すように、導波管１１及び１３と、導波管１２及び導波管１４とは平行に配置されている。ここで、例として、導波管１３を傾ける場合を説明する。図３（ａ）に示す状態から、導波管１３を、結合部２１に対して反時計回り方向にα度回転させると、図３（ｂ）に示す形状になる。これと同様にして、導波管１３以外の導波管もα度回転させる。すなわち、導波管１１の場合は、結合部２１に対して時計回り方向にα度回転させる。また、導波管１２の場合は、結合部２１に対して反時計回り方向にα度回転させる。さらに、導波管１４の場合は、結合部２１に対して時計回り方向にα度回転させる。このようにすると、図２に示すように、本実施形態の導波管結合器の形状となる。

なお、図２、図３に示す角度αは、直線ＡＡ’（又は直線Ａ’Ａ）と、直線ＢＢ’（又は直線Ｂ’Ｂ）あるいは直線ＣＣ’（又は直線Ｃ’Ｃ）とによって為される角度である。この角度αは、例として４０度としたが、１５度以上９０度以下であればよい。また、直線ＡＡ’（又は直線Ａ’Ａ）は仮想の線であり、結合部２１上を通り、結合部２１に対して平行な直線（第１の仮想直線）である。また、直線ＢＢ’（又は直線Ｂ’Ｂ）あるいは直線ＣＣ’（又は直線Ｃ’Ｃ）は仮想の線であり、結合部２１上を通り、各導波管に対して平行な直線（第２の仮想直線）である。また、本実施形態の導波管結合器では、複数の導波管のうち少なくとも１つが結合部に対して所定の角度傾けた構成であればよい。

次に、上記のように構成された本実施形態の導波管結合器の電気的動作について説明する。例えば導波管１１に入力される場合を例とすると、高周波数信号は、ポート１から入力され、結合部２１を介して、ポート３及びポート４に分配される。なお、高周波数信号は、ポート２には出力されない。

この高周波数信号の伝送時において、結合部２１を伝搬する高周波数信号のＴＥ１０モード成分とＴＥ２０モード成分との移相差に応じて、ポート３及びポート４に出力される高周波数信号の分配比が決定する。結合部２１を伝搬する高周波数信号のＴＥ１０モード成分とＴＥ２０モード成分との移相差を広帯域に一定に近い値に補償することにより、この導波管結合器は広帯域化される。また、インピーダンス整合が悪い場合、通過損失が増大する現象や高周波数信号が入力側に反射してしまう現象が生じる。すなわち、伝搬する高周波数信号レベルが減少してしまう。

上記と同様に、ポート３から入力した高周波数信号は、ポート１及びポート２に分配され、ポート４には出力されない。また、ポート２から入力した高周波数信号は、ポート３及びポート４に分配され、ポート１には出力されない。また、ポート４から入力した高周波数信号は、ポート１及びポート２に分配され、ポート３には出力されない。

このように、本実施形態の導波管結合器では、各導波管部１１〜１４を結合部２１に対して所定角度傾けることにより、広帯域化を行っている。

なお、上記で説明した本実施形態の導波管結合器では、結合部２１を伝搬する高周波数信号のＴＥ１０モード成分とＴＥ２０モード成分との移相差を９０度とすると、ポート１から入力された高周波数信号は、ポート３及びポート４に等分配され、−３ｄＢの導波管結合器になる。また、移相差を１８０度とすると、ポート１から入力された高周波数信号は、ポート４へのみ出力され、０ｄＢの導波管結合器になる。

以上説明したように、本実施形態によれば、矩形導波管部を結合部に対して所定角度傾けることにより、広帯域に動作する導波管結合器を実現することが可能になる。

実例を説明する。比帯域幅１０％の−１０ｄＢ導波管結合器において、図５に示す構成では、結合量；−１０±１ｄＢ，ＶＳＷＲ１．２以下となった。一方、図１に示す本実施形態の構成において、矩形導波管部傾き角；α＝４０度とした場合は、結合量；−１０±０．１ｄＢ，ＶＳＷＲ１．０７以下となり、広帯域化が実現できた。

なお、本実施形態の導波管結合器は、図１に示す構成から、結合部２１の整合素子２２を除いた構成であってもよい。その構成を図２に示す。図２に示すように、整合素子を除く事により、ＶＳＷＲ特性は劣化するが、より安価に製造できる利点がある。

以上、本発明の実施形態について説明したが、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。

本発明は、複数の導波管を結合する装置・機器に適用できる。

本発明の一実施形態である導波管結合器の構成を示す斜視図である。図１に示す本実施形態の導波管結合器の断面を真上から見た図である。（ａ）は、図５に示すショートスロット型方向性結合器の断面を真上から見た図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す導波管１３を所定角度傾けた状態を示す図である。本発明の一実施形態である導波管結合器の構成の別例を示す斜視図である。本発明に関連するショートスロット型方向性結合器の構成を示す斜視図である。

符号の説明

１、２、３、４ポート
１０統合導波管
１１、１２、１３、１４導波管
２１結合部
２２整合素子

Claims

複数の導波管部と、前記複数の導波管部を結合する結合部とを有する、ショートスロット型方向性の導波管結合器であって、
前記複数の導波管部のうち少なくとも１つは、前記結合部に対して所定の角度傾けたことを特徴とする導波管結合器。
前記所定の角度は、前記結合部に対して平行である第１の仮想直線と、前記導波管に対して平行である第２の仮想直線とによってなされる角度であることを特徴とする請求項１記載の導波管結合器。
前記所定の角度は、１５度以上９０度以下であることを特徴とする請求項１又は２記載の導波管結合器。
前記結合部を伝搬する高周波数信号のＴＥ１０モード成分とＴＥ２０モード成分との移相差に応じて、出力される高周波数信号の分配比が決定されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の導波管結合器。
前記複数の導波管は、前記高周波数信号を入力及び出力するためのポートをそれぞれ有することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の導波管結合器。
前記複数の導波管は矩形状であることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の導波管結合器。
前記結合部には、整合素子が配置されることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の導波管結合器。