JP2008109500A - 導波管型９０度ハイブリットカプラー - Google Patents

Abstract

【課題】電波の伝送損失を抑制する上で有利な導波管型９０度ハイブリットカプラーを提供する。
【解決手段】本体３２の周面は、互いに９０度の角度を持って順次交差する第１側面４２、第２側面４４、第３側面４６、第４側面４８とで構成されている。第１側面４２、第２側面４４、第３側面４６、第４側面４８にそれぞれ導波管接続用のフランジ４０が突出形成され、第１側面４２のフランジ４０の中央には第１ポート５０が形成され、第２側面４４のフランジ４０の中央には第２ポート５２が形成され、第３側面４６のフランジ４０の中央には第４ポート５６が形成され、第４側面４８のフランジ４０の中央には第３ポート５８が形成されている。第１の導波路３４は第１ポート５０と第２ポート５２を接続し、第２の導波路３６は第３ポート５４と第４ポート５６を接続している。
【選択図】図２

Description

本発明は導波管型９０度ハイブリットカプラーに関する。

２つの入力電波を結合するとともに互いに位相が９０度異なる２つの出力電波として分岐して出力する９０度ハイブリットカプラーがある（特許文献１参照）。
９０度ハイブリットカプラーは、第１の導波路と、第２の導波路と、第１の導波路と第２の導波路とを結合する結合部とを有している。
第１の導波路は、第１の入力電波が入力される第１ポートと、第１の出力電波が出力される第２ポートを有し、第２の導波路は、第２の入力電波が入力される第３ポートと、第２の出力電波が出力される第４ポートを有している。
そして、第１ポートに第１の入力電波を入力し、第３ポートに第２の入力電波を入力すると、第１、第２の入力電波が結合部によって結合され、互いに位相が９０度異なる第１の出力電波と第２の電波が生成され第２、第４ポートからそれぞれ出力されるものである。

図４は従来の９０度ハイブリッドカプラーの斜視図、図５は図４の断面図である。
図４に示すように、９０度ハイブリッドカプラー１０は、導電材料から形成された直方体状の本体１２を有している。
本体１２の互いに対向する長方形状の２つの側面のうち、一方の側面１２０２に２つの導波管接続用のフランジ１３が長辺方向に間隔をおいて２つ突出形成され、他方の側面１２０４に２つの導波管接続用のフランジ１３が長辺方向に間隔をおいて２つ突出形成されている。
一方の側面１２０２の２つのフランジ１３に第１ポート１４と第２ポート１６がそれぞれ形成されている。
他方の側面１２０４の２つのフランジ１３に第３ポート１８と第４ポート２０がそれぞれ形成されている。
図５に示すように、第１ポート１４と第２ポート１６は第１の導波路２２によって接続され、第３ポート１８と第４ポート２０は第２の導波路２４によって接続されている。
第１の導波路２２の中間部２２Ａと、第２の導波路２４の中間部２４Ａは互いに間隔をおいて平行をなして延在し、これら中間部２２Ａ、２４Ａの間が複数の開口２６を介して接続されることで結合部２８が構成されている。
特開平１１−４１２２号公報

このような９０度ハイブリッドカプラー１０では、第１、第２ポート１４、１６の双方が同一の側面１２０２に配置されているため、隣接するフランジ１３同士が干渉しないように、第１、第２ポート１４、１６の間隔を確保しなくてはならない。
また、同様に、第３、第４ポート１８、２０の双方が同一の側面１２０４に配置されているため、隣接するフランジ１３同士が干渉しないように、第１、第２ポート１４、１６の間隔を確保しなくてはならない。
したがって、従来の９０度ハイブリッドカプラー１０では、第１の導波路２２と第２の導波路２４の双方の長さが大きくなってしまうため、電波の伝送損失を抑制する上で不利があった。
本発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、その目的は、電波の伝送損失を抑制する上で有利な導波管型９０度ハイブリットカプラーを提供することにある。

上述の目的を達成するため、本発明の導波管型９０度ハイブリットカプラーは、互いに９０度の角度を持って順次交差する第１側面、第２側面、第３側面、第４側面を有する導電材料から形成された本体と、前記本体に設けられた第１の導波路と、前記本体に設けられた第２の導波路と、前記第１側面、第２側面、第３側面、第４側面にそれぞれ突出形成された導波管接続用のフランジとを備え、前記第１の導波路は、第１の入力電波が入力される第１ポートと、第１の出力電波が出力される第２ポートを有し、前記第２の導波路は、第２の入力電波が入力される第３ポートと、第２の出力電波が出力される第４ポートを有し、前記第１ポートは前記第１側面の前記フランジに設けられ、前記第２ポートは前記第２側面の前記フランジに設けられ、前記第３ポートは前記第４側面の前記フランジに設けられ、前記第４ポートは前記第３側面の前記フランジに設けられ、前記第１の導波路の延在方向の中間部と前記第２の導波路の延在方向の中間部とを結合する結合部が設けられていることを特徴とする。

本発明によれば、従来のような隣接するフランジ同士の干渉を防止できることは無論のこと、第１の導波路および第２の導波路の双方の長さを短縮することができる。

次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は本実施の形態の９０度ハイブリッドカプラー３０の斜視図、図２は図１のＡＡ線断面図、図３は９０度ハイブリッドカプラー３０の結合部３８の拡大平面図である。
図１、図２に示すように、９０度ハイブリッドカプラー３０（導波管型９０度ハイブリットカプラー）は、本体３２と、第１の導波路３４と、第２の導波路３６と、結合部３８などを含んで構成されている。
図１に示すように、本体３２は導電材料から形成され、本実施の形態では立方体状を呈している。
本体３２の周面は、互いに９０度の角度を持って順次交差する第１側面４２、第２側面４４、第３側面４６、第４側面４８とで構成されている。
第１側面４２、第２側面４４、第３側面４６、第４側面４８にそれぞれ導波管接続用のフランジ４０が突出形成され、本実施の形態では、フランジ４０は円形を呈している。
フランジ４０にはその周方向に間隔をおいて複数の導波管取り付け用のねじ孔４１が形成されている。

図１、図２に示すように、第１側面４２のフランジ４０の中央には第１ポート５０が形成され、第２側面４４のフランジ４０の中央には第２ポート５２が形成され、第３側面４６のフランジ４０の中央には第４ポート５６が形成され、第４側面４８のフランジ４０の中央には第３ポート５８が形成されている。

第１の導波路３４は第１ポート５０と第２ポート５２を接続している。
第１の導波路３４は断面が矩形状を呈し、第１ポート５０に開口する第１直線部３４Ａと、第２ポート５２に開口する第２直線部３４Ｂと、それら直線部３４Ａ，３４Ｂの端部を接続する中間部３４Ｃとで構成されている。
第１直線部３４Ａは、第１側面４２と直交する方向に直線状に延在し、第２直線部３４Ｂは、第２側面４４と直交する方向に直線状に延在している。

第２の導波路３６は第３ポート５４と第４ポート５６を接続している。
第２の導波路３６は断面が矩形状を呈し、第３ポート５４に開口する第３直線部３６Ａと、第４ポート５６に開口する第４直線部３６Ｂと、それら直線部３６Ａ，３６Ｂの端部を接続する中間部３６Ｃとで構成されている。
第３直線部３６Ａは、第４側面４８と直交する方向に直線状に延在し、第４直線部３６Ｂは、第３側面４６と直交する方向に直線状に延在している。

結合部３８は、第１の導波路３４の中間部３４Ｃと第２の導波路３６の中間部３６Ｃとを結合するものである。
本実施の形態では、図３に示すように、第１の導波路３４の中間部３４Ｃと第２の導波路３６の中間部３６Ｃは互いに間隔をおいて平行をなして直線状に延在し、これら第１の導波路３４の中間部３４Ｃと第２の導波路３６の中間部３６Ｃの間が複数の開口６０を介して接続されることで結合部３８が構成されている。
本実施の形態では、中間部３４Ｃ、３６Ｃは、第１側面４２と第４側面４８とが交わる角部と、第２の側面４４と第３側面４６とが交わる角部とを結んだ対角線に沿って延在している。

次に、本実施の形態の９０度ハイブリッドカプラー３０の作用について説明する。
第１ポート５０に第１の入力電波が入力されると同時に、第３ポート５４に第２の入力電波が入力されると、第１、第２の入力電波が結合部３８によって結合され、互いに位相が９０度異なり振幅が同じ第１の出力電波と第２の電波が生成され、第１の出力電波が第２ポート５２から、第２の出力電波が第４ポート５６からそれぞれ出力される。

本実施の形態によれば、互いに９０度の角度を持って順次交差する本体３２の第１側面４２、第２側面４４、第３側面４６、第４側面４８にそれぞれフランジ４０を形成するとともに、各フランジ４０に第１乃至第４ポート４２、４４、４６、４８を形成した。
そのため、従来のような隣接するフランジ４０同士の干渉を防止できることは無論のこと、第１の導波路３４および第２の導波路３６の双方の長さを短縮することができ、したがって、第１の導波路３４および第２の導波路３６で生じる電波の伝送損失を抑制する上で有利となる。

次に、本実施の形態の９０度ハイブリッドカプラー３０の応用例について説明する。
図６は本実施の形態の９０度ハイブリッドカプラー３０を用いたバランスドミクサの一例を示すブロック図である。
図６に示すバランスドミクサ７０では、９０度ハイブリッドカプラー３０には、ミリ波、サブミリ波、テラヘルツ波などの受信信号が第１の信号として供給され、局部発振信号ＬＯが第２の信号として供給され、９０度ハイブリッドカプラー３０の出力には、２つのシングルエンドミクサ６０、６２が接続され、各シングルエンドミクサ６０、６２の出力はＩＦ１８０度ハイブリッドカプラー６４に接続されている。
前記の受信信号と局部発振信号ＬＯが９０度ハイブリッドカプラー３０を介して２つのシングルエンドミクサ６０、６２にそれぞれ供給されることによって、シングルエンドミクサ６０、６２によって信号が混合され、混合された信号がＩＦ１８０度ハイブリッドカプラー６４にそれぞれ供給される。
これにより、ＩＦ１８０度ハイブリッドカプラー６４から周波数変換された信号出力と、局部発振信号ＬＯのサイドバンド雑音とが得られる。
このようなバランスドミクサ７０では、ＬＯサイドバンドノイズを抑制できるので、ＬＯパワーの弱いサブミリ波やテラヘルツ波を扱う場合に特に有利である。
また、９０度ハイブリッドカプラー３０、シングルエンドミクサ６０，６２、ＩＦ１８０度ハイブリッドカプラー６４を個別に試験できるようにバランスドミクサ７０をモジュラー方式で構成することによって、性能のよいバランスドミクサ７０を製作することが可能となる。
また、９０度ハイブリッドカプラー３０とシングルエンドミクサを組み合わせてイメージ分離型ミクサを構成した場合には、ミリ波、サブミリ波、テラヘルツ波を高精度に検出する上で有利となる。
この場合も、９０度ハイブリッドカプラー３０、増幅器を個別に試験できるようにイメージ分離型ミクサをモジュラー方式で構成することによって、性能のよいイメージ分離型ミクサを製作することが可能となる。
また、ミリ波、サブミリ波、テラヘルツ波などの周波数帯域の信号を扱う９０度ハイブリッドとしては図３のような導波管型ブランチラインカプラーが適している。
また、従来の９０度ハイブリッドカプラーを用いて上述のバランスドミクサ７０やイメージ分離型ミクサを構成した場合には、前記ハイブリッドカプラーの伝送損失が大きいため、バランスドミクサ７０やイメージ分離型ミクサの特性の向上を図る上で不利がある。
これに対して、本実施の形態の９０度ハイブリッドカプラー３０は上述したように伝送損失を低減することができるため、上述のバランスドミクサ７０やイメージ分離型ミクサの特性を確保する上で極めて有利となる。

本実施の形態の９０度ハイブリッドカプラー３０の斜視図である。 図１のＡＡ線断面図である。 ９０度ハイブリッドカプラー３０の結合部３８の拡大平面図である。 従来の９０度ハイブリッドカプラーの斜視図である。 図４の断面図である。 本実施の形態の９０度ハイブリッドカプラー３０を用いたバランスドミクサ７０の一例を示すブロック図である。

符号の説明

３０……９０度ハイブリッドカプラー、３２……本体、３４……第１の導波路、３６……第２の導波路、３８……結合部、４０……フランジ、４２……第１側面、４４……第２側面、４６……第３側面、４８……第４側面、５０……第１ポート、５２……第２ポート、５４……第３側面、５６……第４ポート。

Claims (5)

1. 互いに９０度の角度を持って順次交差する第１側面、第２側面、第３側面、第４側面を有する導電材料から形成された本体と、
   前記本体に設けられた第１の導波路と、
   前記本体に設けられた第２の導波路と、
   前記第１側面、第２側面、第３側面、第４側面にそれぞれ突出形成された導波管接続用のフランジとを備え、
   前記第１の導波路は、第１の入力電波が入力される第１ポートと、第１の出力電波が出力される第２ポートを有し、
   前記第２の導波路は、第２の入力電波が入力される第３ポートと、第２の出力電波が出力される第４ポートを有し、
   前記第１ポートは前記第１側面の前記フランジに設けられ、
   前記第２ポートは前記第２側面の前記フランジに設けられ、
   前記第３ポートは前記第４側面の前記フランジに設けられ、
   前記第４ポートは前記第３側面の前記フランジに設けられ、
   前記第１の導波路の延在方向の中間部と前記第２の導波路の延在方向の中間部とを結合する結合部が設けられている、
   ことを特徴とする導波管型９０度ハイブリットカプラー。
2. 前記本体は立方体を呈していることを特徴とする請求項１記載の導波管型９０度ハイブリットカプラー。
3. 前記第１ポートに接続する第１の導波路の部分は前記第１側面に直交する方向に延在し、前記第２ポートに接続する第１の導波路の部分は前記第２側面に直交する方向に延在し、前記第３ポートに接続する第２の導波路の部分は前記第４側面に直交する方向に延在し、前記第４ポートに接続する第２の導波路の部分は前記第３側面に直交する方向に延在していることを特徴とする請求項１記載の導波管型９０度ハイブリットカプラー。
4. 前記結合部により結合される前記第１の導波路の延在方向の中間部と前記第２の導波路の延在方向の中間部は、前記第１側面と前記第４側面とが交わる角部と、前記第２の側面と前記第３側面とが交わる角部とを結んだ対角線に沿って延在していることを特徴とする請求項３記載の導波管型９０度ハイブリットカプラー。
5. ミリ波、サブミリ波、テラヘルツ波を含む高周波帯域の信号結合用であることを特徴とする請求項１記載の導波管型９０度ハイブリットカプラー。

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