JPH06326505A

JPH06326505A - フレキシブル導波管

Info

Publication number: JPH06326505A
Application number: JP5133937A
Authority: JP
Inventors: Hideki Furubayashi; 秀樹古林
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1993-05-12
Filing date: 1993-05-12
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2013-09-21
Also published as: US5528208A; JP2800636B2

Abstract

(57)【要約】【目的】衛星搭載用に供し得る十分な強度を有しなが
ら所望のミリ波周波数帯で使用できるフレキシブル導波
管を構成する。【構成】導波管内に誘電体４を設け、通過損失の大き
い帯域をシフトさせて周波数特性を改善する。誘電体の
比誘電率は、略２以上とする。【効果】ある程度口径の大きな導波管で所望の周波数
特性が得られるため、導波管の強度をある程度高く保て
ると共に、ジャバラ部１の加工も容易になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はフレキシブル導波管に関
し、特に衛星に搭載して使用するために十分な強度を有
する導波管回路接続用フレキシブル導波管に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、ミリ波周波数帯の矩形導波管寸
法は、４０［ＧＨｚ］帯で長径５．７［ｍｍ］，短形
２．８５［ｍｍ］と、非常に小さい。したがって、十分
な強度を有するフレキシブル導波管を、この周波数帯で
製作することは困難であり、実現されていない。特に、
衛星搭載用導波管接続回路は、打上げ時等の振動環境に
十分耐え得る強度が必要であり、ランダム波振動レベル
で１９．６［ｇｒｍｓ］の苛酷な振動条件を満足しなけ
ればならない。フレキシブル導波管の強度を十分とする
ために製作された矩形導波管の口径は長径が７．１［ｍ
ｍ］、短形が３．５５［ｍｍ］であり、使用する周波数
帯に限界があるため、２６．５〜４０［ＧＨｚ］帯で使
用される。

【０００３】従来の組立フレキシブル導波管の外観図を
図８に示し、導波管の長径の中心線に沿って切断した断
面図を図９に示す。

【０００４】図８に示されているように、従来のフレキ
シブル導波管は、ジャバラ部１の両端部に矩形管部２が
設けられ、さらにフランジ５が設けられ図示せぬ他の導
波管と接続されるものである。そして、ジャバラ部１が
設けられているため、図中の矢印Ｙ１に示されている方
向に屈曲自在であり、また矢印Ｙ２に示されている方向
にも屈曲自在である。なお、６は取付け用孔部である。

【０００５】さらに、断面図である図９を参照すると、
ジャバラ部１の断面は波状になっており、波の幅Ｈは
０．５［ｍｍ］程度である。

【０００６】この波の幅Ｈがあまり大きいと、導波管の
特性に影響がでてしまうので、幅Ｈはできるだけ小さく
することが望ましい。しかしながら、加工の都合上、幅
Ｈを０．５［ｍｍ］程度より小さくすることは困難であ
る。

【０００７】この組立フレキシブル導波管を４２〜４４
［ＧＨｚ］帯で評価し、通過損失対周波数特性を測定し
た。その結果を図１０に示す。図において、通過損失は
１．５［ｄＢ］、帯域幅２００［ＭＨｚ］における通過
損失偏差（ピーク値と最小値との差）は、１．３［ｄ
Ｂ］であるが、この性能は、要求性能である通過損失
０．５［ｄＢ］以内、帯域幅２００［ＭＨｚ］における
通過損失偏差０．２［ｄＢ］以内を満足することはでき
ない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のフレキ
シブル導波管は、４０［ＧＨｚ］以上のミリ波周波数帯
において、通過損失及び帯域内通過損失偏差が大きく、
衛星搭載用導波管接続回路に使用できないという欠点が
あった。

【０００９】本発明は上述した従来の欠点を解決するた
めになされたものであり、その目的は衛星搭載用に供し
得る十分な強度を有しながら希望するミリ波周波数帯で
使用できるフレキシブル導波管を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明によるフレキシブ
ル導波管は、ジャバラ部を有し、該ジャバラ部において
屈曲自在なフレキシブル導波管であって、誘導体が管内
に設けられてなることを特徴とする。

【００１１】

【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。

【００１２】図２は本発明によるフレキシブル導波管の
一実施例の構成を示す外観図であり、図８と同等部分は
同一符号により示されている。また、図１は、図２のフ
レキシブル導波管の長径の中心線に沿って切断した断面
図であり、図９と同等部分は同一符号により示されてい
る。

【００１３】図１に示されているように、本実施例のフ
レキシブル導波管は、管内に誘電体４が設けられてい
る。そして、この誘電体４を設けることで導波管の特性
が改善されるのである。ここで、図３に実施例のフレキ
シブル導波管の内部構成を示す。図において、フレキシ
ブル導波管１は、ジャバラ部の両端に矩形管部２及び図
示せぬフランジが接続され、誘電体４が４つの誘電体サ
ポート３の凹部で支持された構成になっている。

【００１４】すなわち、本実施例のフレキシブル導波管
は、導波管の内部に低損失特性を有する誘電体４を備え
ており、衛星搭載用に供し得る十分な強度を有しなが
ら、４０［ＧＨｚ］以上の周波数で使用することが可能
である。本実施例の誘電体４は、フレキシブル導波管の
ジャバラ部１の前後に接続される矩形管部２に用意され
ている誘電体サポート３により支持されており、導波管
の長径に対する中心部に配置される。

【００１５】誘電体４は、ミリ波周波数帯で電気的低損
失材料が選定され、テフロン，あるいはレクソライト１
４２２（アメリカンエンカコーポレーションの商品名）
を用いる。より比誘電率の大きなもの（例えば、セラミ
ックやフェライト）を用いることもできるが、あまり大
きいとインピーダンスが大きく変化してしまうので、比
誘電率は約２〜１０程度のものを用いるのが望ましい。

【００１６】この構成による誘電フレキシブル導波管の
通過損失特性が図４に示されている。従来の導波管にお
いて図１０に示されているように発生していた不要モー
ドに起因する通過損失のピークは、２［ＧＨｚ］低い周
波数に移行して４１．３［ＧＨｚ］及び４１．５［ＧＨ
ｚ］に現れ、通過損失も増加し、２［ｄＢ］となった。
ところが図示されているように４２〜４４［ＧＨｚ］の
周波数範囲では、通過損失が減少し、０．３［ｄＢ］で
あった。そして、帯域幅２００［ＭＨｚ］における通過
損失偏差も０．０［ｄＢ］となり、４２〜４４［ＧＨ
ｚ］のミリ波周波数帯導波管接続回路に十分使用できる
ことが判明した。

【００１７】この原因は、誘電体の誘電率の影響によ
り、導波管の遮断周波数が低い周波数に移行し、ＴＥ₁₀
モードからＴＥ₂₀モードに変換するモード変換周波数も
低い周波数に移動したためである。

【００１８】ここで、テフロンの比誘電率εr は２であ
るが、比誘電率の大きな材料を用いると、周波数の移動
幅も大きくなる。同じ誘電率の材料を用いて、形状を小
さくすると、周波数の移動幅も少なくなる。誘電体を設
ける位置は、ジャバラ部１内に限られず、矩形管部２内
に設けても良い。

【００１９】誘電体４の形状は、矩形棒で示したが、一
例であり、丸棒でも他の形状（例えば、リッジ導波管）
でも、効果に変わりはないのは勿論である。誘電体サポ
ート３についても、誘電体を固定するのに都合の良い形
状で良い。

【００２０】次に、誘電体を導波管管内に設けると導波
管の特性が変化する理由、すなわち伝達信号の周波数帯
域が移動する理由を説明する。

【００２１】長径ａで誘電率ε１の導波管内に、長径ｄ
で誘電率ε２の誘電体を設けた場合、導波管の横断面は
図５（ａ）又は同図（ｂ）に示されているようになる。
図中のａが導波管の内径，ｄが誘電体の幅である。ここ
で、誘電率ε１による特性インピーダンスをＺ₀₁、誘電
率ε２による特性インピーダンスをＺ₀₂とすると、等価
回路は同図（ｃ），（ｄ）に夫々示されているようにな
る。なお、図中のλｃ１及びλｃ２は遮断周波数であ
る。

【００２２】図５（ａ）又は（ｂ）のように管内に誘電
体を設けた場合の周波数特性が図６及び図７に示されて
いる。図中には波長で示されているので、実際は周波数
＝光速／波長の関係にある。なお、比誘電率ε２／ε１
＝２．４５であり、テフロンに近い値になっている。

【００２３】ここで、遮断周波数を求める。図６の中の
λ１が誘電率ε１に対する波長であり、λ１＝２ａのと
きの周波数が誘電体を設けないときの周波数である。図
６において、ａ／λ１＝０．５のとき、ｄ／ａ＝０が誘
電体を設けない状態であり、図中のＰ１で示されてい
る。このとき、λ１／λｇ＝０であるから管内波長λｇ
が∞となり、周波数は直流に近くなって波動は伝搬しな
い。これが遮断周波数である。

【００２４】λ１＝２ａのときの周波数においてもｄ／
ａ＝０．５とすれば、λ１／λｇ＝１．１となり、Ｐ２
で示されている。このとき、λｇ＝λ１／１．１＝２ａ
／１．１であり、管内波長λｇはλ１より小さくなり、
導波管内に波動が伝搬する。

【００２５】図７には、誘電体を片側に寄せて設けた場
合の特性が示されており、図６に近似したものが示され
ている。ここでは、ＴＥ₂₀モードに対する遮断周波数が
○で示されている。ｄ／ａ＝０のときａ／λ１＝１であ
るが、ｄ／ａ＝１．０のときａ／λ１＝０．６４であ
り、Ｐ３で示されている。このとき、λ１＝ａ／０．６
４＝１．５６×ａとなる。したがって、遮断波長が長く
なり、よって遮断周波数は低い方に移動する。これらの
関係は、Ｚ₀₁tan （２π／λc1）（ａ−ｄ）＝−Ｚ₀₂tan （２π／λc2）ｄとなる。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、フレキシ
ブル導波管内に誘電体を設けたことにより、モード変換
周波数を低い周波数に移行させ、希望するミリ波周波数
帯で誘電フレキシブル導波管を使用することができると
いう効果がある。そして、ある程度口径の大きな導波管
で所望の周波数特性が得られるため、導波管の強度を高
く保つことができると共に、ジャバラ部の加工も容易で
あるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例によるフレキシブル導波管の内
部構造を示す断面図である。

【図２】本発明の実施例によるフレキシブル導波管の構
成を示す外観図である。

【図３】本発明の実施例によるフレキシブル導波管の内
部構成図である。

【図４】本発明の実施例によるフレキシブル導波管の周
波数特性図である。

【図５】導波管内に誘電体を設けた場合の内部構成を示
す横断面図及びその等価回路であり、（ａ）は中央に設
けた場合における横断面図、（ｂ）は片側に寄せて設け
た場合における横断面図、（ｃ）は（ａ）の場合の等価
回路、（ｄ）は（ｂ）の場合の等価回路である。

【図６】図５（ａ）のように誘電体を設けた場合の導波
管の特性を示す図である。

【図７】図５（ｂ）のように誘電体を設けた場合の導波
管の特性を示す図である。

【図８】従来のフレキシブル導波管の構成を示す外観図
である。

【図９】従来のフレキシブル導波管の内部構成を示す断
面図である。

【図１０】従来のフレキシブル導波管の周波数特性図で
ある。

【符号の説明】

１ジャバラ部２矩形管部３誘電体サポート４誘電体５フランジ６孔部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ジャバラ部を有し、該ジャバラ部におい
て屈曲自在なフレキシブル導波管であって、誘導体が管
内に設けられてなることを特徴とするフレキシブル導波
管。
【請求項２】前記誘電体の比誘電率は、略２以上であ
ることを特徴とする請求項１記載のフレキシブル導波
管。