JPS60500594A - 矩形導体を有する同軸カプラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 矩形導体を有する同軸カプラ 技術分野 本発明はマイクロウェーブ回路に係シ、特にマイクロウェーブ回路の電磁エネル ギーの結合に用いる矩マイクロウェーブ回路の重要な用途は、地表面の種々のス テーションと地球軌道上のサテライトとの間で通信リンクを形成することに見い 出せる。このようなマイクロウェーブ回路はサテライトと地球ステーションとの 間の受信、再送信に用いられる。マイクロウェーブ回路は、またサテライトの位 置を追尾する信号およびステーションとの通信のために必要な方向へアンテナ全 指向するために用いる。追尾モードのひとつの形態では、地球からのビーコンビ ーム全サテライトへ送信する。サテライトはアンテナでビーコン信号を受信し、 信号演算回路はアジマスを得、エレペーシーン誤差信号によシサテライトはその 位置を修正することができる。全てのチャンネルの演算操作は、位置誤差信号を 得る際にチャンネルおよびエレベーションチャンネルをマイクロウェーブ回路で 達成する。サテライトの建設では、その物理的な構造が長期間の信頼性を保証で きるようにマイクロウェーブ回路を組立てることが重要である。また回路を離陸 時の力、振動およびサテライトへ与えられる他の原因による物理的なストレスに 耐え得るものでなければならない。

好んで用いられかつ成功した組立形態のマイクロウェーブ回路の構造は、特に軽 重量のアルミニウムのような導電体物質の平板を用いたものである。マイクロウ ェーブ構造は、たとえば４−６　ＧＨｚでは他のバンドと同様に、一部の金属板 の表面の電磁波を導く外側のチャンネルをミーリングによって形成する。カバー プレートはペースプレートの上部に位置してミーリングしだチャンネルをふでき 、該ナヤンネル全電磁エネルギーを伝播する導路に形成する。

電磁路の物理的な構造のひとつの形態は、外側導体が矩形断面全形成する同軸ラ インで、同様に矩形断面の内側導体を有するものである。内・外側の両導体は、 金属で形成する。このタイプの構造は広いバンド幅、コンパクトな寸法、低い伝 播損失および分配回路の付加性、および複数エレメントのアンテナへの給電では サテライトに好都合である。

上述の矩形の同軸ラインの使用に際しての問題は、電磁エネルギーの適当な送出 全保証するために部品が注意深く組立てられなければならないことにおる。部品 は、また剛に固定し、それらが指定した位置からサテライトが受けるストレスに よって動かないことを保証しなければならない。過去において、それらの装着に 対する要求は、特別に作成した支持構造を用いて要求を満たしていたが、それは マイクロウェーブ回路に挿入し、位置決めする支持構造として望まれるものに比 して多くの時間上必要とするものであった。加えて、物理的な構造は、良好なイ ンピーダンス整合または所望の同じスペクトラルバンドで電磁エネルギー全結合 することができなかった。

発明の開示 上述の問題を圧倒し、他の利益は、矩形導体の同軸ラインのハイブリッドカプラ の素子の位置決めの構成を提供することにある。この構成はまたカプラの同調を 促進し、所望のスペクトラルバンドの中心周波数のインピーダンス整合全該スペ クトンルバンド内で所望の値に保ち、結合機能の最小の変化を提供する。特に、 結合およびインピーダンス両特性は所′望の広い周波数範囲で最適化することが できる。カプラは電力の分配および合計回路を用いて、受信した地球表面からの ビーコンに従ってサテライトの位置決めの追尾信号の開発、そしてまた通信の送 受パターンビームの複数エレメントのアンテナのために用い得る。カプラの物理 的構成は、結合する周波数が広い周波数範囲で高くなると、高い周波数程、正確 に動作する。

４ カプラは代表的にはアルミニウムの金属板の表面にミーリングしたチャンネルを 作成する。チャンネルは矩形断面全提供し、該チャンネルはミール加工のチャン ネルを持つペースプレートと組合せたカバープレートによって塞ぐ２カプラは４ 個のポート金層し、各ポートは同軸ラインを形成し、中の中心導体は、アルミニ ウムのような金属で作成した断面が矩形の棒である。中心導体は、誘電体のスス ーザによシチャンネル内に位置し、バンドの中心周波数の約１／４波長離れて配 置される。ひとつのポートがら他のポートへの電磁エネルギーのカップリングは 、ポートの軸かう約４５゜の方向の位置する窓によってなされる。一対のポート 全接続する中心導体は、他の一対のポート全接続する中心導体に窓の部分で近接 される。中心導体で接続した上述の各ポートは、一対のポートの各ポートの中心 導体から約４５°の角度の角棒の一部分をもって完成される。

本発明によれは、整合特注の向上は、たとえば、棒の部分と、一対のポートの各 中心導体との間の内部の曲部の刻み目による。窓の部分の中心導体間の間隙は、 空間を有する枠に形成した誘電体のスペーサによって保たれるので、窓の主たる 部分は、空気または真空である。誘電体の保持部材は各一対のポートの中心導体 に当接し、伝送ライン間を適正な間隙に保持する５　特表昭ＧＯ−５００５９４ （３） 誘電体のスペーサに対して窓の部分を締め付ける。締め付は力は、スプリングし て作用する薄い膜の金属筒の手段全もって行ない、該手段はペースプレートの電 磁揚玉の低い機械加工の刻み目に位置する。したがって、円筒形のスプリングは 、カプラ内で電磁エネルギーの伝播に無視し得る効果金有するに過ぎない。

さらに本発明によれば、保持部材および円筒形のスプリングは、チャンネルの上 部開口から容易に挿入することができる。このようにして、中心導体、スペーサ 、セパレータ、保持部材および円筒形スプリングは、全てカバープレートでチャ ンネル金高ぐのに先だって、チャンネルの開口側から挿入できる。上述の配置は 全体の構成金剛な構造にでき、この点でマイクロウェーブ特性はそれぞれに製造 されたカプラで容易に再現できる。

図面の簡単な説明 本発明の上述せる事柄および他の特徴は添付図面に関連してなされた以下の記載 で詳述する。

第１図は本発明の原理に従って構成したハイブリッドカプラ全仮想的に切断した 等火陥、第２図は第１図のハイブリッドカブ２の平面図、第３図は第１図および 第２図のセパレータの立面図である。

発明を実施するための最良の形態 図面を参照して、発明で具体化したハイブリッドカプラ１０は、ペースプレート １２およびカバープレート１４で構成される。チャンネル１６はペースプレート １２ｆミール、加工して形成した電磁エネルギーを伝送する通路である。プレー ト１２，１４は金属で構成され、アルミニウムのような望ましくは軽量の金属で 、また電気的な導体である。チャンネル１６は矩形断面で、チャンネル１６の壁 は、同軸伝送ラインの外側導体として作用する。中心導体１８．１９はチャンネ ル１６内に設けられ各導体１８．１９は矩形断面でかつアルミニウムのような軽 量の電気の導電物質で形成している。

ハイブリッドカプラ１０は４１固のポート２１．２２゜２３．２４に有する。第 １のポート２１へ入力した電力は、第３のポート２３から実質的に全く電力を出 力することなく第２のポート２２と第４のポート２４との間で所望の比率に分割 する。第２のポート２２における出力電圧の測定は、反射のない負荷でちるとこ ろの全ての周波数で９０°進んだ第４のポート２４で測定した出力電圧に対応す る。無反射はこれらの周波数で入力ポート２１にも現われる。このようなカプラ の設計の実際の事実は、実際に測定した結果は従来の考えから外れた結果となシ 、なぜならば横断面は電磁エネルギーの波長に比して無視できる程小さくない。

電磁エネルギーの結合は、中央のセグメント２６．２７（Ｄ近接した、特に断面 が棒状に形成した各セグメント２６．２７によってなし遂げられる。それぞれチ ャンネル１６内の導体１８．１９の位置決めは、中心周波数の約１７４波長の間 隙金もって導体１８．１９に沿って位置する誘電体のスペーサ２８の援助によっ て達成される。

セグメント２６．２７間の電磁エネルギーの結合は、ベースプレート１２および カバープレート１４のミール加工の領域の底部間に形成した窓３ｏによってなさ れる。窓３０の側部は、チャンネル１６の軸に約４５°の角度で拡がる金属製の はね３２によって終端する。はね３２間の間隙は、窓３ｏの幅でお）、実験的に 選択され、中心バンドの周波数の波長の１／４よシも大きな長さを有する。セグ メン）、？６．２７間の間隙Ｓは、フレームの部材間に実質的にエアースペース を有する誘電材のフレームで形成したセパレータ３４にょ）正確に保持し、実質 的にセグメント２６．２７間で空気全誘電体とする。

セグメント２６．２７は、セパレータ３４に対してセグメント２６．２７の端部 を調節する導体１８゜１９の一部に接触するアーチ形状を有する誘電体の保持部 材３６によって締め付ける。はね３８は、ツイン８ 一ウオールの金属円筒に設計し、セグメント２６．２７に対向して位置する保持 部材３６′ｔ−押圧する。ばね３８は、ペースプレート１２のポート２１．２４ の一対のチャンネル１６およびポート２２．２３の一対のチャンネル１６間の角 の領域にミル加工したノツチ４０内に位置する。

本発明の特長によれば、導電材のスプリング３８の製造およびセパレータ３４か らのスプリング３８を収める距離および金属壁で囲まれたノツチ４０は、チャン ネル１６に二る電磁場の伝達に重大な変化を生じることなくセグメント２６．２ ７に対して押圧することを行なう。ノツチ４０の一対の壁４０は、ばね３８の円 筒壁と協同してカプラ１０の組立時にノツチ４０内へばね３８を容易に挿入する ことを許容する。保持部材３６．セパレータ３４そしてスペーサ２８を伴なう導 体１８．１９は、チャンネル１６の開口内へ同様の形で容易に挿入することがで きる。上述の部材の挿入後にペースプレート１２のミル加工した領域に、カバー プレート１４全、プレート１２，１４の角の細い穴４１のネジに工）締め付ける 。

さらにまた本発明によれば、ノツチ４２はセグメント２６，２７の端部の導体１ ８．１９の曲げによって提供され、ノツチ４２は曲げの内側になる。ノツチはカ プラ１０の調整に供せられ窓３０を介してスペク９１楕Ｉｌｌ肛０〜５００５９ ４　（４）トラルパンドの同じ截置のバンドの中心で最適なインピーダンス整合 をなし得る。周波数バンドが４〜６ＧＨｚに拡がっている場合、最大の結合およ び最適なインピーダンス整合は、周波数バンドを越えてなし得る。同様に、継ぎ 材４４は、セグメント２６．２７’ｃ基点として上述のｌ９の外側の部分に設け られ、さらに上述の整合およびマツチング特性全改善する。窓３０を介しての結 合は、空気または真空全誘電体とする領域で主に生じ、セ・やレータ３４の枠４ ６および関口の空気または真空のスペースをもってなされる。フレーム４６の部 材は、はね３８の労金しのぐために十分に剛である。したがって、導体１１１． １９の位置は、確実に保持される。カプラ１０が、そこからの電磁エネルギーの 漏洩について全きことを保証するように溝５０は、チャンネル１６のエツジを背 にして短い距離、代衣値は１７１６インチに設けることが有利である。溝１５は 、ペースプレート１２内にミル加工する。微′小な金属を含むゴム材のガスケッ ト５２は、カバーグレート１４で閉じることに先だって溝５０内に位置する。プ レート１２．１４間の圧力はガスケット５２を圧縮するので、プレート１２．１ ４間に導路を形成する。この導路は、電磁エネルギーを短絡するように作用し、 そしてカブ２１０からの該エネルギーの漏洩をはばむ。

チャンネル１６および導体１８．１９の物理的な寸法０ に関しては、チャンネル１６の断面が導体１８．１９の断面に対して５：２の比 率とする。このようにして、例として４ＧＪ（ｚで動作するように調整したカプ ラでは、チャンネル１６の壁と称する同軸の他の導体は、０．５インチ角で、導 体１８．１９の断面の大きさは０．２インチ角である。約ＩＱＧＨｚの周波数で は、上述の例め大きさは半分に短縮し、したがってチャンネル１６の断面の寸法 は０．２５インチ角で、導体１８．１９の断面の寸法は０．１インチ角となる。

セグメント３６．２７間の間隙は、およそ十分の２０〜３０インチで周波数およ び所望の結会量に依存する。最良の実施例の結合比は、３　ｄＢ乃至１２　ａＢ の範囲である。はね３２間の間隔の寸法は約０．８インチである。カプラ１０は 、また各ポート２１〜２４に対応して各プレート１２，１４に設けた孔５４で確 実にネジ止めした同軸コネクタ（図示せず）を有する。同軸コネクタの中心導体 は、直径が約０．１２インチ、長さ約０．０５インチの導体１８．１９の頭ｓ５ ６に接触する。頭部５６は、同軸コネクタからの電磁波を最少の反射で整合する 構造として有用でｓｂ、７５）つそれら全電気的に接続する。このようなコネク タは、ターミナル３；１，２４として利用し、ダミーロード（図示せず）はポー ト２３に接続する。ポート２１は、入カポ−にシ１．イ田いみ、１−たがって、 構成の概要ニヨレハ、ハイブリッドカプラは、インピーダンス整合を向上し、広 い範囲のバンドで振幅および位相の両方に関して一定の結合関係であシ、構成を 保つことは容易で、そして振動およびサテライトと連合した他のカに十分に耐え 得る剛性金層する。

上述の記述は単に発明の説明であることは理解されよう。種々の方途および変形 を、発明全逸脱することなく技量および技術で工夫することができる。したがっ て、本発明は従続する請求の範囲に含まれる全ての方途、変形例および変化全包 含することを意図する。

Ｆｉｇ、　２゜ 手続補正書 特許庁長官　志　賀　学　殿 ■、事件の表示 ＰＣＴ／ＵＳ　８３１０１９９１ 、発明の名称 矩形導体を有する同軸カブラ ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 名称　ヒユーズ・エアクラフト・カンパニー明細書及び請求の範囲の翻訳文（浄 書したもの）７、補正の内容　別紙の通り（内容に震災なし）国際調査報告

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　（ａ）　配置したポートは、断面が矩形の内側および外側導体を有し、上 記ポートは同軸伝送ラインを形成し、 （ｂ）　一対の上記ホートラ接続する内側および外側導体を有する伝送ラインの セグメントと、（ｃ）　上記セグメントの間のマイクロウェーブエネルギー全結 合するように伝送ラインの幅よシも狭い距離で、上記伝送ラインのセグメントの 内側導体を分離する手段と、 （ｄ）　上記ラインセグメントの側壁に最小の電場の歪で配置した導電体のばね と、 （、）　上記分離手段に対して上記距離を保持して、上記ラインセグメントの上 記内側導体に上記ラインセグメントの内側導体を一体にするように強いる上記ラ インセグメントの内側導体とともに上記はねに接続する手段 とからなるマイクロウェーブカプラ。 ２、特許請求の範囲第１項記載のものにおいて、上記スプリングはツイン−ウオ ールの円筒に構成し、一対の上記ポート間に位置する筒状のノツチ内に位置する カプラ。 ３、請求の範囲第２項記載のものにおいて、上記断面は矩形であるカプラ。 ４、請求の範「第３項記載のものにおいて、２組のポートが有シ、各組は２個の ｙＪｅ−）を有し、上記分離手段は上記ポートに斜めに位置し、上記カプラは、 さらに上記分離手段の位置の窓、上記分離手段は上記窓に位置してなるカプラ。 ５、請求の範囲第４項記載のものにおいて、窓の側部に位置する一対のはねを含 み、上記ばねの間の窓の長さは、上記カプラを経由して伝送する放射エネルギー ｏ、該放射エネルギーのスペクトル領域の中央部分の波長の１／４乃至１／２で あるカプラ。 ６、請求の範囲第５項記載のものにおいて、上記カプラはハイブリッドカプラで 、上記ポートの中心導体は、インピーダンス整合の頭部で終端するカプラ。 ７、請求の範囲第５項記載のものにおいて、上記結合手段は誘電物質で形成し、 上記分離手段は、空気を誘電体とする空所領域で定義される誘電体の枠で形成し たカプラ。 ８、請求の範囲第１項記載のものにおいて、上記分離手段は上記ポートの軸に関 して斜に位置し、上記ラインセグメントの中心導体は上記ポートの上記軸に斜に 、かつ上記分離手段に平行に位置し、上記ラインセグメントおよびポートの中心 導体の接合点の外側の曲シは、この曲シの外側のカーブは留め継ぎし、上記曲シ の内側のカーブは、上記分離手段を経由する放射工１４ ネルギーの結合のスペクトフル部分に一致した伝送する放射エネルギーのスペク トフル部分の範囲でインピーダンス整合する刻み目を設けたカプラ。 ９、請求の範囲第８項記載のものにおいて、上記低側壁の上記ノツチ内に位置す るツイン−ウオールに形成したばねと、上記分離手段に位置する窓からなシ、さ らに上記カプラは上記窓の側部に沿って位置するばね全含み、上記はねの間を、 上記カプラの特性がハイブリッドカプラであることを許容する放射エネルギーの 波長の約１／４乃至１／２の距離としたカプラ。 浄書（内りに変更なし）