JPS62260404A

JPS62260404A - 導波線路

Info

Publication number: JPS62260404A
Application number: JP10280886A
Authority: JP
Inventors: Kunitaka Arimura; 國孝有村
Original assignee: Arimura Giken KK
Current assignee: Arimura Giken KK
Priority date: 1986-05-02
Filing date: 1986-05-02
Publication date: 1987-11-12

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】〔産業上の利用分野〕本発明は、放送用アンテナ等に用いて好適の導波線路に
関し、特に円形の導波線路に関する。

〔従来の技術〕

従来の円形導波線路としては、第１１．１２図に示すよ
うなものがあり、この円形導波線路には、相互に離隔し
て対向するよう配設され一方に電力放射用開口ａを形成
された一対の金属板す、ｃと、これらの金属板ｂｖｃ周
縁部を連結する金ｍ製周壁ｄとでその内部に導波空間ｅ
が形成されて、この導波中ｎｎｅ内に周ｒ！！ｄとのｆ
ｌｌｌに給電電力迂回用隙間ｆを残すようにして、中間
金属板ｇが設けられており、これにより周ｆｊｉｄがら
矢印Ｐｆで示すごとく導波空間ｅにおける中火部へ向け
て給電電力を集中させることができるようにしたものが
提案されている。

ｈｔＪ内’ｔ１１−１９Ｆ７山Ｍａ８１．Ｉ＋ｒ；？Ｉ
＆ｈｊＪ３す＆、１．１は同軸線路りの外部導体、１１
２は同軸線路りの内部導体、ｉは終端抵抗体、ｊは導体
整合板、には隙間ｒを含む導波空間Ｃのコーナ一部を示
す。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、従来の円形導波線路では、中間金属板ｇ
で仕切られる導波空間部間のインピーダンス整合につい
ては、通常考慮されていないので、給電パワーを効率よ
く取り出せないという問題点がある。

さらに、従来の円形導波線路では、アンテナを大型のも
のとすることができないという問題点がある。

本発明は、これらの問題点を解決しようとするもので、
中ｔｍ金属板によって仕切らｈる導波空間部間のインピ
ーダンス整合をとって、給電パワーを有効に取り出せる
ようにするとともに、アンテナを大型化できるようにし
た、導波線路を提供することを目的とする。

〔問題、αを解決するための手段〕

このため、本発明の導波線路は、金属壁で囲まれた導波
空間と、同導波空間内においてその周壁との間に給電電
力迂回用隙間を残して配設された中間板と、上記導波空
間に形１１ｔされた給電用開口に接続される給電部とを
そなえ、上記中間板で仕切られる導？皮空間ａｒｍのイ
ンピーダンスが等しくなるよう上記中間板が上記導波空
間内に配設されるとともに、上記導波空間内に分岐導波
路が設けられたことを特徴としている。

また、本発明の導波線路は、金属壁で囲まれた導波空間
と、同導波空間内においてその周壁との間に給電電力迂
回用隙間を残して配設された中間板と、上記導波空間に
形成された給電用開口に接続される給電部とをそなえ、
上記中間板で仕切られる導波空間部間でのインピーダン
ス整合をはかるべく、上記導波空間部間の接続部の近く
（間接ａ部を含む）で所望のインピーダンスを有する整
合体が設けられるとともに、上記導波空間内に分岐導波
路が設けられたことを特徴としている。

〔作　用〕

上述の本発明の第１番目の導波線路では、給電部から導
波空間内に導入された給電電力が、分岐導波路により分
岐され、分岐された給電電力が導波空間から外部へ放出
される。

上述の本発明の第２番目の導波線路では、給電部から導
波空間内に導入された給電電力が、整合体によりインピ
ーダンス整合されるとともに、分岐導波路により分岐さ
れ、分岐された給電電力が導波空間から外部へ放出され
る。

〔実施例〕

以下図面により、本発明の実施例について説明すると、
第１〜７図は本発明の第１実施例として大型アンテナに
適用した場合における並列（クリスマストリー）式の同
軸型円形導波線路を示すもので、第１図はその中央縦断
斜視図、ｍ２図はその中央縦断面図、第３図はその反射
係数特性を示すグラフ、第４図はその内部異特性を示す
グラフ、ＰＩＳ５図はその上部空間の半径方向に沿った
電力密度特性を示すグラフ、第６．７図はいずれもその
変形例を示すもので、第６図はその要部断面図、あり、
ｔｐＪ８．９図は本発明の第２実施例として大型アンテ
ナに適用した場合における直列式の同軸型円形導波線路
を示すもので、Ｐｔ５８図はその中央縦断斜視図、第９
図はその中央縦断面図であり、１１０図（ａ）〜（１＋
）はいずれもその変形例における整合体を示す要部縦断
面図であり、各図中、既述の符号はほぼ同様の部分を示
している。

第１．２図に示すごとく、第１実施例では、相互に離隔
して対向するように一対の金属円板１゜２が配設されて
おり、一方の金属内＠１には、電力放射用開口としての
複数のスロット（又はスリット）１ａが同心円上あるい
は螺旋上等に形成されている。

また、他方の金属円板２には、給電部としての同軸線路
３に接続される給電用開口２ａが形成されている。

そして、これらの金属円板１，２の周縁部を連結する金
属製周壁４が設けられており、これらの金属円板１，２
および金属製周壁４で、その内部また、この導波空間Ｓ
内において、金属円板１゜２と平行な円形の中間金属板
６ａおよび円環状の中間金属板６ｂが、周！！！４との
間に給電電力迂回用隙間Ｄ　Ｉ−Ｄ　２を残して設けら
れており、さらに、円環状の中間金属板６ｂと同一平面
内において同心円で取り付けられた円形の中間金属板６
ｃが、中間金属板６ｂとの間に給電電力迂回用隙間り、
を残して設けられていて、これらの中間金属板６ａ〜６
ｃによって、導波空間Ｓが３つの下部導波空間部Ｓ、お
よび分岐導波路をなす上部導波空間ｓｉｔ中間導波空間
Ｓ、に分割される。

また、上部導波空間部Ｓ２は、円環状上部導波空間部Ｓ
２ａと、この上部導波空間部Ｓｅｔよりも内方に配設さ
れた円形上部導波空間部Ｓ２ｂとがら植成されている。

なお、この中間金属板６ｃおよび中間金属板６ｂの取付
けは、金属円板１に終端抵抗体７（これは円板の中心に
配設される）および円環状終端抵抗体７゛（これは終端
抵抗体７を中心とする円周上に配設される）を介して行
なわれたり、途中で絶縁板等を介して行なわれたりし、
更にその取付場所は適宜の個所が選ばれる。

また、中間金属板６ａの取付けは、中間金属板６ｃに金
属製周壁４゛を介して行なわれる。

そして、導波空間部Ｓ１内には、約４５°のテーパ面を
もった金属製の円錐形状をした整合体５が、その頂部を
開口２ａよりも下方へ向けて配設されている。すなわち
整合体５の底面部は中間金属板６ａにこれと同心円で取
り付けられて、整合体５の頂部が開口２ａの中心軸線上
に存在するようになっている。

なお、同軸線路３の外部導体３ａが開口２ａに接続され
、同軸線路３の内部導体３ｂが整合体５の頂部に接続さ
れている。

このようにして、円錐形状の整合体５により、同軸線路
３と導波空間Ｓ（下部導波空間ｆｆ５ｓ、）との接続部
での電力反射を防止することができ、しかも同軸線路３
と導波空間Ｓとで電界方向を第２図に矢印Ａ、Ｂで示す
ように正確に９０°だけ変換してモード変換をすること
ができるので、給電パワーを有効に下部導波空間部Ｓ１
内へ取り出すことができる。

第３図に開口２ａの部分（コネクタの部分）から見た反
射係数特性を示す、この図から反射が少な（なって給電
を有効に行なえることがわかる。

ところで、給電電力迂回用隙間り、〜Ｄ、をそれぞれ含
む導波空間Ｓのコーナ一部Ｃ＋　−Ｃ３の断面形状が、
いずれも正八角形の半断面形状として形成されているの
で、このコーナ一部Ｃ７〜Ｃ５での給電電力の反射を十
分に防止でき、このコーナ一部０１〜Ｃ５を通じての給
電を効果的に行なうことができる。

第４図は下部導波空間部Ｓ、での内部界特性（実線）と
上部導波空間部Ｓ２での内部界特性（破ｍ＞とを示すが
、この図から各導波中開部Ｓ、、Ｓ２での内部界がほぼ
等しくなっていることがわかるが、これはコーナ一部０
１〜Ｃ１での反射がないことを意味している。

また、中間金属板６ａおよび中間金属板ｆ３ｂ、６ｃイ
ンピーダンスＺ　＋　−Ｚ　２１　Ｚ　ｓが等しくなる
ような位Ｗ１１例えば金属板１．２開を３等分するよう
な位置に設けられており、これにより両導波空間部Ｓ　
ｌ？Ｓ　ｚ　−Ｓ　ｉ間のインビーグンス整合をとるこ
とができ、更に効果的な給電が可能となる。

したがって、上記のようにして下部導波空間部Ｓ、へ効
率よく給電された電力は、矢印Ｐｆで示すように、この
下部導波空間部Ｓ１を通り、周５！４と中間金属板６ａ
との隙間Ｄ１の部分、即ちコーナ一部Ｃ，を効率よく迂
回して、中間導波空間部Ｓ、へ至り、中間導波空間部Ｓ
３の中央部および外周部へ向けて分岐しながら伝播して
ゆくのである。

そして、給電電力が中間導波空間部Ｓ、から上部導波空
間部Ｓ２へ至り、下部導波空間部Ｓ２を通過するときに
、金属円板１に形成さ机たスロット１ａを通じて電力が
放射される。このときの電力密度特性を示すと、Ｐｔ５
Ｓ図に符号Ｍで示すような特性となる。この特性Ｍは略
鋸歯状になるがこれはスロット１＆を通じて電力が放射
されるときに’％　’Ｉｌｋ　ｌ−’Ｒ−ｈ　’ａ、　
ｍ　ＪＬ−τｕ＃Ｙ　　Ｔｈ、、ｗ４！　　Ｗ　　ｌ＋
　　　閏＋ｙ＋　　Ｌ　　Ｍ給電されているので、この
特性Ｍの全体としてのレベルは、終端からの距離Ｒと無
関係にほぼなだらかに同じになる。

すなわち、本実施例の円形導波線路によれば、導波中Ｉ
′ｌ１ＩＳ内へ効果的に給電電力を取り込んでから、更
にコーナ一部Ｃ８〜Ｃ１で効率よく給電電力を通過させ
て、しかも放射に際しては、放射電力がほぼ均一となる
ため、アンテナ利得も大幅に向上するのである。

また、隙間りを含むコーナ一部Ｃ，−Ｃ，の断面形状を
、半円形状に形成した場合には、このコーナ一部Ｃ３〜
Ｃ２での給電電力の反射を十分に防止できるが、半円形
に近いなだらかな曲線である方が反射が少ない。

なお、第６図に示すように、円環状終端抵抗体７′を設
けずに、中間金属板６ｂに給電電力迂回用隙間り、を給
電電力迂回用隙間Ｄ３からλ／４だけ外周側の位置に形
成してもよく、この場合、ｔ５７図に示すように、給電
電力Ｐが、給電電力迂回用隙間り、の下方において、給
電電力Ｐ、および給電電力Ｐ２に分割されて、給電電力
Ｐ１は給電電力迂回用隙間り、の上方において、左方給
電電力Ｐ、Ｌおよび右方給電電力Ｐｕｔに分割され、給
電電力Ｐ２は給電電力迂回用隙間り、の上方において、
左方給電電力Ｐ２Ｌおよび右方給電電力ＰＡＨに分割さ
れる。

したがって、上部導波空間Ｓｚ内の左方へ向かう給電電
力ＰＬは、はぼ（ＰＩＬ＋Ｐ２Ｌ）となって、この給電
電力Ｐ１Ｌと給電電力Ｐ２．どの位相はゼロであるので
、相互に打ち消し合うことはない。

また、上部導波申開Ｓ２内の右方へ向かう給電電力ＰＲ
は、はぼ（ＰＩＲ十Ｐ２Ｒ）となって、この給電電力ｐ
＋＋’ｔと給電電力Ｐ２Ｒとの位相（または内部界どう
しの位相）はλ／２であり、その強度はほばＰ／４であ
るので、相互に打ち消し合って、給電電力ＰＲがゼロま
たは小さな値となる。

なお、給電電力Ｐｕｔおよび給電電力Ｐルは中間導披空
闇Ｓ３内に一部入り込むが、その大きさは小さい。

また、本実施例の変形例において、導波空間部Ｓ　１−
　Ｓ　２ａ＋　Ｓ　ｚｂ−Ｓ　ｓのうち導波空間部Ｓ　
ｇａ＋　Ｓ　ｉ［第１０図（Ａ）参照１間のインピーダ
ンスＺ　２１１ｔ　Ｚ　３または導波空間部ｓ　２ｂ、
　ｓ、開のインピーダンスｚ　２ｂ。

Ｚ、が等しくない、すなわちＺ　２ａ；’　Ｚ　３ま６
たはｚ２ｂ≠Ｚ、であるものにおいては、中間金属板６
ｂの外周縁部および内周縁部に、インピーダンスがＺＭ
（このＺＭはＺＭ”　＝　Ｚ　２ａｚ　ｓ＝　Ｚ　ｚｂ
Ｚ　）を満足する）で長さｌが線路波長λの１７４の整
合部８ａを形成される。

なお、導波空間部ｓ　２ｂ、　ｓ　、間の整合部は、導
波空間部Ｓ　ｚｌＬｔ　Ｓ　ｓ間の整合部８ａ（後述の
整合Ｒ８ｂ〜８ｆ、９ａ、９ｂ、１０も同様）とほぼ同
様に構成される。これにより導波空間部Ｓ　２（１１Ｓ
　ｚ間および導波空間部ｓ　２ｂ、　ｓ　、間のインピ
ーダンス整合をとることができ、効果的な給電が行なえ
る。

また、両導波空開部Ｓ　２ａ、　Ｓ　ｊ間のインピーダ
ンス整合および両導波空間部５２））、３３間のインピ
ーダンス整合をとるため、中間金属板６ｂに第１０図（
ｂ）〜（ｄ）に示すような形状の整合部８１）〜８ｄを
形成してもよい。

Ｚ６はＺＭ”＝ＺｚａＺｓを満足するように決定せしめ
られ、長さ！は線路波長λの１７４に設定される。

さらに、ｆＩＳ１０図（ｅ）に示すように、金属円板２
から半円断面状の周壁４″へ至る長さｌが線路波長λの
１／４の部分９ａをコーナ一部０２′へ向けて狭くなる
よう段状に形成し、この部分９ａを整合部としてもよい
。この場合この整合部９ａのインピーダンスも前述のも
のと同様Ｚ　Ｍ２＝　Ｚ　ｚａ　Ｚ　ｙを満足するＺＨ
に設定される。

また、第１０図（ｆ）に示すごとく、長さｌが線路波長
λの１／４であるコーナ一部Ｃ２の隙間Ｄ２や寸法Ｇの
値を適宜１１５１！して、このコーナ一部Ｃ２のインピ
ーダンスがＺ　Ｍ”　＝　Ｚ　２ａ　Ｚ　ｓを満足する
ＺＭとなるようにしてもよい。

例えば、＠ｉｏ図（ａ）に示すものの場合、上部導波空
間部Ｓ２ａのインピーダンスはコーナーｆｆ１ｓｃ２の
部分も含めたものである。

また、第１０図（、）−（ｆ）ではＺ　２　ａ　＜　２
３の場合の例を示したが、第１０図（ｇ）、（ｈ）の場
合は２２　ａ　＞　Ｚ　ｓ第１０図（ｇ）のものでは、
中間金属板６１３の外周縁部に、インピーダンスがＺＭ
（このＺＭは２Ｍ２＝Ｚ２ａＺ、を満足する）で長さｌ
が線路波長λの１７４の整合部８ｅが形成されており、
これにより導波空間部Ｓ　ｆａｔ　Ｓ　３間のインピー
ダンス整合がとられている。

また、第１０図（ｈ）のものでは、金属円板２カ・ら牛
円断面状の周！！！４”へ至る長さｌが線路波長λの１
／４の部分９ｂをコーナ一部Ｃ２゛へ向けて広くなるよ
う段状に形成し、この部分９ｂのインピーダンスも２Ｍ
２＝Ｚ２ａＺ、を満足するＺＭが選ばれる。

なお、第１０図（１１）に示すものの場合、上部導波空
間部Ｓ２ａのインピーダンスはコーナ一部Ｃ２′の部分
も含めたものである。

また、導波空間部Ｓ、、Ｓ３間においても、ｆｐＪ２図
中に鎖線で示すような円環状整合体１０を設けて、イン
ピーダンス整合してもよい。

なお、図中の角度α、θは共に略４５°である。

また、第８，９図に示すように、本発明のｆｊＳ２寅施
例としての直列式の同軸型円形導波線路では、ｒｊＳ１
実施例における中間金属板６ａが設けられておらず、す
なわち、中間導波空間Ｓ、が形成されておらず、１段構
造の円形中間金属板６ｃとその外周に形成された円環状
中間金属板６ｂとが設けられており、さらに、下部導波
空間Ｓ１の外周側には分岐導波路をｖＩ處する円環状下
部導波空間部Ｓ、ａが形ｒ＆され、下部導波空間Ｓ、の
内周側には円形下部導波空間部Ｓｌｂが形Ｉ＆される。

また、他の構成は第１実施例とほぼ同様であり、第８．
９図中、ｆｊＳ１〜７図と同一の符号はほぼ同様の部分
を示しており、この１２実施例は第１実施例とほぼ同様
の作用効果を得ることができる。

なお、上述の各実施例を適宜組み合わせて、分岐導波路
を多段に構成してもよい。

また、コーナ一部の断面形状を、正八角形とは異なるよ
う角数を変えて形成してもよい。

なお、整合体５の形状を円錐形状ではなく、縦所面形状
の輪郭線りが指数関数等の変化をするような形状に設定
してもよい。そして、このとき同軸線路３の外部導体３
ａの開口２ａへの接続端部も指数関数等の変化をする形
状にしてもよい。

また、整合体５は内部が中空のものでも中実のものでも
よく、整合体５の全体が金属製でなくても、少なくとも
表面に金属層を有するものであればよい。

さらに、本発明は、給電部を、前述の各実施例のように
同軸線路３にする代わりに、導波管にしたものでも同様
にして適用できる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように、本発明の導波線路によれば、金属
壁で囲まれた導波空間と、同導波空間内においてその周
壁との間に給電電力迂回用隙間を残して配設された中間
板と、上記導波空間に形成された給電用開口−二接ｔ＆
される給電部とをそなえ、上記中間板で仕切られる導波
空間部間のインピーダンスが等しくなるよう上記中間板
が上記導波空間内に配設されるとともに、上記導波空間
内に分岐導波路が設けられるので、効果的な給電が可能
できる。

また、本発明の導波線路によれば、金属壁で囲まれた導
波空間と、同導波空間内においてその周壁との間に給電
電力迂回用隙間を残して配設された中間板と、上記導波
空間に形成された給電用開口に接続される給電部とをそ
なえ、上記中間板で仕切られる導波空間部間でのインピ
ーダンス整合をはかるべく、上記導波空間部間の接続部
の近く（同接続部を含む）で所望のインピーダンスを有
する整合体が設けられるとともに、上記導波空間内に分
岐導波路が設けられるという簡素な構成で、上記中間板
で仕切られる導波空間部間でのインピーダンス整合をは
かることができ、給電効率の向上をもたらすことができ
る利点があり、アンテナを大型化することができる。

【図面の簡単な説明】

ｆｊＳ１〜７図は本発明の第１実施例として大型アンテ
ナに適用した場合における並列（クリスマストリー）式
の同軸型円形導波線路を示すもので、縦断面図、第３図
はその反射係数特性を示すグラフ、第４図はその内部′
Ｉｌ特性を示すグラフ、第５図はその上部空間の半径方
向に沿った電力密度特性を示すグラフ、第６，７図はい
ずれもその変形例を示すもので、第６図はその要部断面
図、第７図はその給電電力の伝播状態を示す断面図であ
り、第８．９図は本発明の第２実施例として大型アンテ
ナに適用した場合における直列式の同軸型円形導波線路
を示すもので、第８図はその中央縦断斜視図、第９図は
その中央縦断面図、ｆｊＳ１０図（ａ）〜（１１）はい
ずれもその変形例における整合体を示す要部縦断面図で
あり、ｆｊＳｌｌ、１２図は従来の円形導波線路を示す
もので、第１１図はその中央縦断斜視図、第１２図はそ
の中央縦断面図である。１・・金属円板、１ａ・・スロット、２・・金属円板、
２ａ・・給電用開口、３・・同軸線路、３１Ｌ・・外部
導体、３ｂ・・内部導体、４．４’、４”・・周壁、５
．５’−−整合体、６ａ、６ｂ、６ｅ・・中間金属板、
７．７’−−１一端抵抗体、８　ａ−８ｆ−９ａ、９ｂ
、ｌ　Ｏ・−整合部（１！１合体）、Ｃ＋　＋　Ｃ２１
Ｃ２’　１Ｃ１・・コーナ一部、Ｄ　Ｉ−Ｄ　２　ｔＤ
　ｓ　−Ｄ　４・・給電電力迂回用隙間、Ｓ・・導波空
間、Ｓｌ・・上部導波空間、Ｓ、ａ・・円環状下部導波
空間部（分岐導波路）、Ｓ、ｂ・・円形下部導波空間部
、Ｓ２・・上部導波空間（分岐導波路）、Ｓｅａ・・円
環状上部導波空間（分岐導波路）、Ｓ２ｂ・・円形上部
導波空間部（分岐導波路）、Ｓ３・・中間導波路（分岐
導波路）。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属壁で囲まれた導波空間と、同導波空間内にお
いてその周壁との間に給電電力迂回用隙間を残して配設
された中間板と、上記導波空間に形成された給電用開口
に接続される給電部とをそなえ、上記中間板で仕切られ
る導波空間部間のインピーダンスが等しくなるよう上記
中間板が上記導波空間内に配設されるとともに、上記導
波空間内に分岐導波路が設けられたことを特徴とする、
導波線路。
（２）金属壁で囲まれた導波空間と、同導波空間内にお
いてその周壁との間に給電電力迂回用隙間を残して配設
された中間板と、上記導波空間に形成された給電用開口
に接続される給電部とをそなえ、上記中間板で仕切られ
る導波空間部間でのインピーダンス整合をはかるべく、
上記導波空間部間の接続部の近くで所望のインピーダン
スを有する整合体が設けられるとともに、上記導波空間
内に分岐導波路が設けられたことを特徴とする、導波線
路。