6750801 高周波窓及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6750801

(24)【登録日】2020年8月17日

(45)【発行日】2020年9月2日

(54)【発明の名称】高周波窓及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/08 20060101AFI20200824BHJP

   H01J 23/40 20060101ALI20200824BHJP

【ＦＩ】

   H01P1/08

   H01J23/40 A

【請求項の数】10

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2019-507005(P2019-507005)

(86)(22)【出願日】2018年3月23日

(86)【国際出願番号】JP2018011575

(87)【国際公開番号】WO2018174221

(87)【国際公開日】20180927

【審査請求日】2019年9月20日

(31)【優先権主張番号】特願2017-59345(P2017-59345)

(32)【優先日】2017年3月24日

(33)【優先権主張国】JP

【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成２８年度、総務省、「テラヘルツ波デバイス基盤技術の研究開発−３００ＧＨｚ帯増幅器技術−」委託研究、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】599161890

【氏名又は名称】ＮＥＣネットワーク・センサ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100080816

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 朝道

(74)【代理人】

【識別番号】100098648

【弁理士】

【氏名又は名称】内田 潔人

(72)【発明者】

【氏名】笠原 明彦

(72)【発明者】

【氏名】中野 隆

【審査官】 岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１１−１７７３０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第３１０１４６１（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｐ １／０８

Ｈ０１Ｊ ２３／４０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

断面が円形状の円形管路を有する円形筒部と、前記円形筒部の軸方向両側に接続された側壁部と、を有する円形導波管と、
断面が矩形状の第１矩形管路を有するとともに、前記第１矩形管路が前記円形管路に通ずるように一方の前記側壁部に接続された第１矩形導波管と、
断面が矩形状の第２矩形管路を有するとともに、前記第２矩形管路が前記円形管路に通ずるように他方の前記側壁部に接続された第２矩形導波管と、
板状に構成されるとともに、前記円形管路内に配され、かつ、前記円形筒部に気密に保持された誘電体板と、
を備え、
前記円形導波管は、少なくとも前記円形導波管の軸方向の長さを変えられるように塑性変形を許容する塑性変形許容部を有する、
高周波窓。

【請求項2】

前記塑性変形許容部は、前記円形導波管の内側と外側との気圧差が生じても前記円形導波管の軸方向の長さを維持するように構成された、
請求項１記載の高周波窓。

【請求項3】

前記塑性変形許容部は、前記円形筒部の少なくとも一部にて全周に渡って前記円形導波管の径方向外側に膨んだダイヤフラムである、
請求項１又は２記載の高周波窓。

【請求項4】

前記ダイヤフラムは、前記円形筒部における前記円形筒部と前記側壁部との接続部分の近傍に配設されている、
請求項３記載の高周波窓。

【請求項5】

前記塑性変形許容部は、前記側壁部の一方又は両方の少なくとも一部にて全周に渡って前記円形導波管の軸方向外側に膨んだダイヤフラムである、
請求項１又は２記載の高周波窓。

【請求項6】

前記ダイヤフラムは、前記側壁部における前記側壁部と前記円形筒部との接続部分の近傍に配設されている、
請求項５記載の高周波窓。

【請求項7】

前記ダイヤフラムの厚さは、前記円形導波管における前記ダイヤフラム以外の部分の厚さよりも薄い、
請求項３乃至６のいずれか一に記載の高周波窓。

【請求項8】

前記円形導波管は、
断面が円形状の第１円形管路を有する第１円形筒部と、前記第１円形筒部の軸方向外側に第１側壁部を有する第１円形導波管と、
断面が円形状の第２円形管路を有する第２円形筒部と、前記第２円形筒部の軸方向外側に第２側壁部を有する第２円形導波管と、
を備え、
前記誘電体板は、前記誘電体板の軸方向両側から前記第１円形筒部と前記第２円形筒部とによって挟み込まれることによって前記第１円形導波管及び前記第２円形導波管に気密に保持され、
前記第１円形管路及び前記第２円形管路は、前記円形管路に対応し、
前記第１円形筒部及び前記第２円形筒部は、前記円形筒部に対応し、
前記第１側壁部及び前記第２側壁部は、前記側壁部に対応する、
請求項１乃至７のいずれか一に記載の高周波窓。

【請求項9】

前記誘電体板は、接合部を介して前記円形筒部の内周面と接合する、
請求項１乃至７のいずれか一に記載の高周波窓。

【請求項10】

第１矩形導波管と第２矩形導波管との間に円形導波管が接続されるとともに、前記円形導波管に誘電体板が前記第１矩形導波管側の空間と前記第２矩形導波管側の空間を仕切るように保持され、かつ、前記円形導波管において少なくとも前記円形導波管の軸方向に塑性変形を許容する塑性変形許容部を有する高周波窓の製造方法であって、
前記第１矩形導波管側の空間及び前記第２矩形導波管側の空間をそれぞれ所定圧力とし、かつ、前記第２矩形導波管から前記第１矩形導波管へ所定周波数の電磁波を送信したときのＳ１１の値が極小となるように、前記円形導波管の軸方向の長さを調節する工程を含み、
前記円形導波管の軸方向の長さを調節する際、前記塑性変形許容部を塑性変形する、
高周波窓の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願についての記載）
本発明は、日本国特許出願：特願２０１７−０５９３４５号（２０１７年 ３月２４日出願）の優先権主張に基づくものであり、同出願の全記載内容は引用をもって本書に組み込み記載されているものとする。
本発明は、高周波窓及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

進行波管やクライストロン等のマイクロ波管の信号（電磁波）の入出力部には、高周波窓が設けられている。高周波窓は、外部（例えば、大気圧又はガスが充填された外部）に対してマイクロ波管の内部（例えば、真空）の気密を保ったまま電磁波の入出力を行うために用いられる。高周波窓には、主として同軸型高周波窓とピルボックス型高周波窓がある。

【0003】

ピルボックス型高周波窓は、一般的に、矩形導波管（方形導波管）、円形導波管（円筒導波管）、円板状誘電体（円形誘電体）、円形導波管、矩形導波管の順に配された構成となっている（例えば、特許文献１参照）。円形誘電体は、円形誘電体の軸方向の両側からメタライズ層を介して２つの円形導波管で挟み込まれたり、円形誘電体の外周面でメタライズ層を介して円形導波管の内周面に支持されたりしている。これにより、円形誘電体及び円形導波管の接続部分の気密性が保たれる。ピルボックス型高周波窓は、インピーダンスの異なるものが多段接続された構成となっており、多重反射により帯域を生じるため、各部品の寸法や誘電率を調整することにより所望の帯域（共振周波数、Ｓ１１）が得られる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００７−２８７３８２号公報

【特許文献2】実開平２−３０６０８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

以下の分析は、本願発明者により与えられる。

【0006】

ピルボックス型高周波窓の帯域（共振周波数、Ｓ１１）は、各部品の寸法や誘電率によって決定されるため、部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラつき等により、設計値（帯域の設計値）とのずれが生じやすい。また、ピルボックス型高周波窓の帯域は、部品寸法が波長程度のときに（部品寸法が小さくなると）広くなるため、波長が短い高周波数では部品寸法が小さくなる。従って、高周波数では、わずかな部品寸法のズレでも設計値とのずれが大きくなってしまう。

【0007】

このような設計値とのずれに柔軟に対応するためには、設計値どおりに修正できるようにすることが望まれる。設計値どおりに修正できるようにするために、ピルボックス型高周波窓の円形導波管の代わりに特許文献２に開示された可撓性導波管を用いることが考えられる。特許文献２に記載の可撓性導波管は、可撓性導波管の外周をさらに可撓性の真空ベローズで被って導波管自体に外力が加わらない構造となっており、導波管内を真空にした際に元の形が保たれる。しかしながら、特許文献２のような蛇腹構造の導波管をピルボックス型高周波窓の円形導波管に適用しただけでは所望の帯域を得られるわけではない。

【0008】

本発明の主な課題は、部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラつき等により設計値とのずれが生じても、設計値どおりに修正して維持することができる高周波窓及びその製造方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

第１の視点に係る高周波窓は、断面が円形状の円形管路を有する円形筒部と、前記円形筒部の軸方向両側に接続された側壁部と、を有する円形導波管と、断面が矩形状の第１矩形管路を有するとともに、前記第１矩形管路が前記円形管路に通ずるように一方の前記側壁部に接続された第１矩形導波管と、断面が矩形状の第２矩形管路を有するとともに、前記第２矩形管路が前記円形管路に通ずるように他方の前記側壁部に接続された第２矩形導波管と、板状に構成されるとともに、前記円形管路内に配され、かつ、前記円形筒部に気密に保持された誘電体板と、を備え、前記円形導波管は、少なくとも前記円形導波管の軸方向の長さを変えられるように塑性変形を許容する塑性変形許容部を有する。

【0010】

第２の視点に係る高周波窓の製造方法は、第１矩形導波管と第２矩形導波管との間に円形導波管が接続されるとともに、前記円形導波管に誘電体板が前記第１矩形導波管側の空間と前記第２矩形導波管側の空間を仕切るように保持され、かつ、前記円形導波管において少なくとも前記円形導波管の軸方向に塑性変形を許容する塑性変形許容部を有する高周波窓の製造方法であって、前記第１矩形導波管側の空間及び前記第２矩形導波管側の空間をそれぞれ所定圧力とし、かつ、前記第２矩形導波管から前記第１矩形導波管へ所定周波数の電磁波を送信したときのＳ１１の値が極小となるように、前記円形導波管の軸方向の長さを調節する工程を含み、前記円形導波管の軸方向の長さを調節する際、前記塑性変形許容部を塑性変形する。

【発明の効果】

【0011】

前記第１の視点によれば、部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラツキ等があっても、設計値からのずれを修正し維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。

【図2】実施形態１に係る高周波窓の構成を模式的に示した（Ａ）図１のＸ−Ｘ´間の断面図、（Ｂ）図１のＹ−Ｙ´間の断面図、（Ｃ）図１のＺ−Ｚ´間の断面図である。

【図3】実施例１に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。

【図4】実施例２に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。

【図5】実施形態２に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。

【図6】実施形態２に係る高周波窓の構成を模式的に示した（Ａ）図５のＸ−Ｘ´間の断面図、（Ｂ）図５のＹ−Ｙ´間の断面図、（Ｃ）図５のＺ−Ｚ´間の断面図である。

【図7】実施例３に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。

【図8】実施例４に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。

【図9】実施形態３に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。

【図10】実施形態４に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。

【図11】実施形態５に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。

【図12】実施形態５に係る高周波窓の構成を模式的に示した（Ａ）図１１のＸ−Ｘ´間の断面図、（Ｂ）図１１のＹ−Ｙ´間の断面図、（Ｃ）図１１のＺ−Ｚ´間の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本出願において図面参照符号を付している場合は、それらは、専ら理解を助けるためのものであり、図示の態様に限定することを意図するものではない。なお、下記の実施形態は、あくまで例示であり、本発明を限定するものではない。

【0014】

［実施形態１］
実施形態１に係る高周波窓について図面を用いて説明する。図１は、実施形態１に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。図２は、実施形態１に係る高周波窓の構成を模式的に示した（Ａ）図１のＸ−Ｘ´間の断面図、（Ｂ）図１のＹ−Ｙ´間の断面図、（Ｃ）図１のＺ−Ｚ´間の断面図である。

【0015】

高周波窓１００は、外部（例えば、大気圧又はガスが充填された外部）に対してマイクロ波管の内部（例えば、真空）の気密を保ったまま信号（電磁波）の入出力を行うための装置である。高周波窓１００は、ＲＦ（Radio Frequency）窓、ピルボックス型高周波窓とも呼ばれる。高周波窓１００は、真空管装置の入出力部に設けられる。高周波窓１００は、中心軸８０に沿った方向に、第１矩形導波管１０、第１円形導波管２０、誘電体板３０、第２円形導波管４０、第２矩形導波管５０の順に接続された構成となっている。高周波窓１００は、円形導波管７０（第１円形導波管２０、第２円形導波管４０）と、第１矩形導波管１０と、第２矩形導波管５０と、誘電体板３０と、を備える。

【0016】

円形導波管７０は、円形筒部（第１円形筒部２１、第２円形筒部４１）と、側壁部（第１側壁部２３、第２側壁部４３）と、を有する管状部材である。円形導波管７０は、第１矩形導波管１０と第２矩形導波管５０との間に配されている。円形導波管７０は、第１円形導波管２０と、第２円形導波管４０と、が組み立てられた構成となっている。

【0017】

第１円形導波管２０は、第１円形筒部２１と、第１側壁部２３と、を有する管状部材である。

【0018】

第１円形筒部２１は、内側に断面が円形状の第１円形管路２２を有する筒状部分である。第１円形管路２２は、外周が第１円形筒部２１によって囲まれた空間であり、断面が円形状の管路となる。第１円形筒部２１は、第２円形筒部４１側の端部から第１円形筒部２１の径方向外側に延在した第１フランジ部２４を有する。第１フランジ部２４は、接合部６０を介して誘電体板３０と接合している。第１円形筒部２１は、第１フランジ部２４の外周端部から全周に渡って第２円形筒部４１側に突出した装着部２５を有する。装着部２５は、第２円形筒部４１の第２フランジ部４４の外周面に装着可能である。装着部２５は、誘電体板３０の径方向の移動を規制する。装着部２５は、接合部６０を介して第２フランジ部４４及び誘電体板３０と接合している。

【0019】

第１側壁部２３は、第１円形筒部２１の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の外側（第１矩形導波管１０側）を塞ぐように第１円形筒部２１に接続されている。第１側壁部２３は、第１ダイヤフラム２６を有する。

【0020】

第１ダイヤフラム２６は、少なくとも第１円形導波管２０の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の長さ（第１円形管路２２の軸方向の長さＬ’）を変えられるように塑性変形を許容する塑性変形許容部である。第１ダイヤフラム２６は、第１側壁部２３の少なくとも一部にて全周に渡って第１円形導波管２０の軸方向の外側（第１矩形導波管１０側）に膨んでいる。第１ダイヤフラム２６は、第１円形導波管２０の内側と外側との気圧差が生じても第１円形導波管２０の軸方向の長さを維持するように構成されている。第１ダイヤフラム２６によって囲まれた内側の空間は、第１環状膨らみ部２８となる。第１環状膨らみ部２８は、第１円形管路２２と接続されている。第１ダイヤフラム２６は、第１側壁部２３における第１側壁部２３と第１円形筒部２１との接続部分の近傍（外周寄りの位置）に配設されていることが好ましい。なお、第１ダイヤフラム２６は外周寄りの位置に限るものではない。第１ダイヤフラム２６は、塑性変形を許容するために、第１ダイヤフラム２６の厚さを第１円形導波管２０における第１ダイヤフラム２６以外の部分の厚さよりも薄くすることが好ましい。

【0021】

第２円形導波管４０は、第２円形筒部４１と、第２側壁部４３と、を有する管状部材である。

【0022】

第２円形筒部４１は、内側に断面が円形状の第２円形管路４２を有する筒状部分である。第２円形管路４２は、外周が第２円形筒部４１によって囲まれた空間であり、断面が円形状の管路となる。第２円形筒部４１は、第２円形筒部４１側の端部から第２円形筒部４１の径方向外側に延在した第２フランジ部４４を有する。第２フランジ部４４は、外周面にて装着部２５の内側に装着可能である。第２フランジ部４４は、接合部６０を介して装着部２５及び誘電体板３０と接合している。

【0023】

第２側壁部４３は、第２円形筒部４１の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の外側（第２矩形導波管５０側）を塞ぐように第２円形筒部４１に接続されている。第２側壁部４３は、第２ダイヤフラム４６を有する。

【0024】

第２ダイヤフラム４６は、少なくとも第２円形導波管４０の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の長さ（第２円形管路４２の軸方向の長さＬ）を変えられるように塑性変形を許容する塑性変形許容部である。第２ダイヤフラム４６は、第２側壁部４３の少なくとも一部にて全周に渡って第２円形導波管４０の軸方向の外側（第２矩形導波管５０側）に膨んでいる。第２ダイヤフラム４６は、第２円形導波管４０の内側と外側との気圧差が生じても第２円形導波管４０の軸方向の長さを維持するように構成されている。第２ダイヤフラム４６によって囲まれた内側の空間は、第２環状膨らみ部４８となる。第２環状膨らみ部４８は、第２円形管路４２と接続されている。第２ダイヤフラム４６は、第２側壁部４３における第２側壁部４３と第２円形筒部４１との接続部分の近傍（外周寄りの位置）に配設されていることが好ましい。なお、第２ダイヤフラム４６は外周寄りの位置に限るものではない。第２ダイヤフラム４６は、塑性変形を許容するために、第２ダイヤフラム４６の厚さを第１円形導波管２０における第２ダイヤフラム４６以外の部分の厚さよりも薄くすることが好ましい。第２ダイヤフラム４６は、第２側壁部４３の内壁面を軸方向にシフト量Ｓだけ移動させると、第２ダイヤフラム４６の外面の軸方向の頂点がＳ／２だけ移動するように設定することができる。この点は、第１ダイヤフラム２６についても同様である。

【0025】

なお、実施形態１に係る高周波窓１００では、第１ダイヤフラム２６及び第２ダイヤフラム４６を設けているが、第１ダイヤフラム２６及び第２ダイヤフラム４６のどちらか一方だけ設けるようにしてもよい。

【0026】

第１矩形導波管１０は、断面が矩形状の第１矩形管路１１を有する管状部材である。第１矩形導波管１０は、第１矩形管路１１が第１円形管路２２に通ずるように第１側壁部２３に接続されている。第１矩形導波管１０は、第１円形導波管２０と一体的に構成されてもよい。

【0027】

第２矩形導波管５０は、断面が矩形状の第２矩形管路５１を有する管状部材である。第２矩形導波管５０は、第２矩形管路５１が第２円形管路４２に通ずるように第２側壁部４３に接続されている。第２矩形導波管５０は、第２円形導波管４０と一体的に構成されてもよい。

【0028】

第１円形導波管２０、第２円形導波管４０、第１矩形導波管１０、及び、第２矩形導波管５０の材料には、例えば、銅、ニッケル等の金属、丹銅、黄銅、リン青銅、アルミニウム青銅、洋白、白銅等の銅合金、ＦｅＮｉＣｏ合金、コバール、モネル、ハステロイ、ニクロム、インコネル、パーマロイ、コンスタンタン、ジュラニッケル、アルメル、クロメル、インバー、エリンバー等のニッケル合金を用いることができる

【0029】

矩形導波管１０、５０の寸法は、ＥＩＡＪ（Electronic Industries Association of Japan/日本電子機械工業会）規格に従って、使用する周波数帯域に応じて設定される。例えば、電磁波の周波数が０．３ＴＨｚである場合、矩形導波管１０、５０の寸法は、周波数帯域２１７〜３３０ＧＨｚに適用されるＥＩＡＪ規格ＴＴ−３００６のＥＩＡＪ形名ＷＲＩ−２６００の内径呼寸法０．８６４ｍｍ×０．４３２に従う。なお、円形導波管２０、４０の寸法は、調整対象であるため、規格になっていない。円形導波管２０、４０及び矩形導波管１０、５０の壁の厚さは０．１ｍｍ未満とすることができる。

【0030】

誘電体板３０は、円板状に構成された誘電体よりなる部材である。誘電体板３０は、第１円形管路２２の気圧（例えば、真空）と第２円形管路４２の気圧（例えば、大気圧）とを仕切る役割がある。また、誘電体板３０は、電磁波の多重反射を防止する役割もある。さらに、誘電体板３０は、所定周波数の電磁波を選択的に通す役割もある。誘電体板３０は、誘電体板３０の軸方向両側から第１フランジ部２４と第２フランジ部４４との間に挟み込まれることによって第１円形筒部２１及び第２円形筒部４１に気密に保持される。誘電体板３０は、接合部６０を介して第１フランジ部２４及び第２フランジ部４４並びに装着部２５と接合している。誘電体板３０の材料には、例えば、サファイア、クォーツ等を用いることができ、導波管１０、２０、４０、５０に用いられる材料の熱膨張率に近い熱膨張率の誘電体材料を用いることが好ましい。なお、誘電体板３０の寸法は、調整対象であるため、規格になっていない。

【0031】

接合部６０は、第１フランジ部２４と誘電体板３０との間の接合面、装着部２５と誘電体板３０との間の接合面、第２フランジ部４４と誘電体板３０との間の接合面、及び、装着部２５と第２フランジ部４４との間の接合面に介在する部分である。接合部６０は、各接合面を密着して接合させる。接合部６０は、例えば、メタライズ部、溶接部、ろう付け部（例えば、融点が８００〜１０００℃のろう材）等とすることができる。各接合面の接合部６０は、全て同じ手法の接合部６０でもよく、それぞれ別々の手法の接合部６０でもよい。

【0032】

以上のような高周波窓１００は、円形導波管２０、４０にダイヤフラム２６、４６を形成する以外は、従来の方法で組み立てることができる。その後、第１矩形導波管１０側の空間（第１矩形管路１１、第１円形管路２２；例えば、真空）及び第２矩形導波管５０側の空間（第２矩形管路５１、第２円形管路４２；例えば、大気圧）をそれぞれ所定圧力とし、かつ、第２矩形導波管５０から第１矩形導波管１０へ所定周波数の電磁波を送信し、設計値どおりの共振周波数が得られるか否かを検査する。部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラツキ等により、設計値どおりの共振周波数が得られない場合は、Ｓ１１の値が極小となるように、円形導波管２０、４０の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の長さ（円形管路２２、４２の軸方向の長さＬ、Ｌ’）を調節する。円形導波管２０、４０の軸方向の長さを調節する際、ダイヤフラム２６、４６が塑性変形される。

【0033】

実施形態１によれば、円形導波管２０、４０にダイヤフラム２６、４６を設けることで、部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラつき等により設計値とのずれが生じても、ダイヤフラム２６、４６を塑性変形させて円形導波管２０、４０の軸方向の長さを調節することができるので、組立後においても設計値とのずれを修正することができ、高周波窓１００としての最適な特性が得られる。また、高周波窓１００をマイクロ波管に組み込んだ後において、真空気密を保ったままでも、帯域（共振周波数、Ｓ１１）を調整することができる。したがって、実施形態１によれば、部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラつき等があっても、ダイヤフラム２６、４６により、所望の帯域を得ることができるため、高周波窓１００を再作製する必要がなくなり、コストダウンにつながる。また、実施形態１によれば、ダイヤフラム２６、４６は、円形導波管２０、４０の内側と外側との気圧差が生じても円形導波管２０、４０の軸方向の長さを維持するように構成されているので、構造による悪影響を最小限にすることができる。

【0034】

［実施例１、２］
実施例１、２に係る高周波窓の３次元電磁界解析について図面を用いて説明する。図３は、実施例１に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。図４は、実施例２に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。

【0035】

実施例１、２に係る高周波窓の構成については、実施形態１（図１、図２参照）に係る高周波窓の基本構成と同様であるが、第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当；誘電体板３０の影にある）の大きさ（寸法）が異なり、その他の構成部（第１矩形管路１１、第１円形管路２２、誘電体板３０、誘電体板３０の影にある第２円形管路（図１の４２に相当）、第２矩形管路５１）の寸法は同じである。なお、図３（Ａ）及び図４（Ｂ）では、導波管（図１の１０、２０、４０、５０に相当するもの）の壁面（例えば、Ｃｕ等の金属）を省略している。

【0036】

各構成部の寸法について、共振周波数が２５０ＧＨｚ程度になるように設定した。つまり、第１矩形管路１１の断面寸法は縦０．４３２ｍｍ×横０．８６４ｍｍ、第１円形管路２２の寸法は直径１．３ｍｍ×厚さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ（中央値０．２５ｍｍ）、誘電体板３０の寸法は直径２ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ、第２円形管路（図１の４２に相当）の寸法は直径１．３ｍｍ×厚さ０．２ｍｍ〜０．３ｍｍ（中央値０．２５ｍｍ）、第２矩形管路５１の断面寸法は縦０．４３２ｍｍ×横０．８６４ｍｍに設定した。図３（Ａ）の第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）の寸法は、外径１．３ｍｍ、内径１．２５ｍｍ、断面直径０．０５ｍｍに設定した。図４（Ａ）の第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）の寸法は、外径１．３ｍｍ、内径１．２ｍｍ、Ｚ方向の突出量０．１ｍｍ（図３（Ａ）の第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）の断面直径の２倍）に設定した。

【0037】

高周波窓の３次元電磁界解析には、ＣＳＴ社製ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ−ＳＴＵＤＩＯを用いた。実施例１に係る高周波窓の３次元電磁界解析結果は、図３（Ｂ）のとおりであり、実施例２に係る高周波窓の３次元電磁界解析結果は、図４（Ｂ）のとおりである。図３（Ｂ）及び図４（Ｂ）では、横軸が周波数、縦軸がＳ１１（リターンロス）のゲインの値を示している。なお、第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）は、図１と同様に、第１円形管路２２、第２円形管路（図１の４２に相当）の軸方向の長さ（図１のＬ、Ｌ’に相当）が軸方向にシフト量Ｓ変化した場合、第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）の頂点は軸方向にＳ／２変化するとして計算している。なお、シフト量Ｓの変化のさせ方は、第１円形管路及び第２円形管路の両方を変化させている。

【0038】

図３（Ｂ）を参照すると、実施例１ではシフト量Ｓが変化するにつれて共振周波数（グラフでゲインが極小になっている部分の周波数）が変化している。Ｓ１１に関しては、それほど変化していないが、最適な値を共振周波数との組み合わせで選択することができる。

【0039】

図４（Ｂ）を参照すると、実施例２ではシフト量Ｓが変化するにつれて共振周波数が変化していることがわかる。Ｓ１１に関しては、それほど変化していないが、最適な値を共振周波数との組み合わせで選択することができる。また、実施例２では、実施例１の第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）の断面直径の２倍にしているが、特性の傾向に大きな差は認められず、第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）の大きさによる設計値のずれは小さく、第１環状膨らみ部２８、第２環状膨らみ部（図１の４８に相当）の設計が厳密でなくともよいことがわかる。この点も、実施形態１の構成のメリットといえる。

【0040】

［実施形態２］
実施形態２に係る高周波窓について図面を用いて説明する。図５は、実施形態２に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。図６は、実施形態２に係る高周波窓の構成を模式的に示した（Ａ）図５のＸ−Ｘ´間の断面図、（Ｂ）図５のＹ−Ｙ´間の断面図、（Ｃ）図５のＺ−Ｚ´間の断面図である。

【0041】

実施形態２は、実施形態１の変形例であり、ダイヤフラム２７、４７を、側壁部２３、４３に設けるのをやめて、円形筒部２１に設けたものである。

【0042】

第１ダイヤフラム２７は、少なくとも第１円形導波管２０の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の長さ（第１円形管路２２の軸方向の長さＬ’）を変えられるように塑性変形を許容する塑性変形許容部である。第１ダイヤフラム２７は、第１円形筒部２１の少なくとも一部にて全周に渡って第１円形導波管２０の径方向の外側に膨んでいる。第１ダイヤフラム２７は、第１円形導波管２０の内側と外側との気圧差が生じても第１円形導波管２０の軸方向の長さを維持するように構成されている。第１ダイヤフラム２７によって囲まれた内側の空間は、第１環状膨らみ部２９となる。第１環状膨らみ部２９は、第１円形管路２２と接続されている。第１ダイヤフラム２７は、第１円形筒部２１における第１円形筒部２１と第１側壁部２３との接続部分の近傍（軸方向の第１矩形導波管１０寄りの位置）に配設されていることが好ましい。なお、第１ダイヤフラム２７は第１矩形導波管１０寄りの位置に限るものではない。第１ダイヤフラム２７は、塑性変形を許容するために、第１ダイヤフラム２７の厚さを第１円形導波管２０における第１ダイヤフラム２７以外の部分の厚さよりも薄くすることが好ましい。

【0043】

第２ダイヤフラム４７は、少なくとも第２円形導波管４０の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の長さ（第２円形管路４２の軸方向の長さＬ）を変えられるように塑性変形を許容する塑性変形許容部である。第２ダイヤフラム４７は、第２円形筒部４１の少なくとも一部にて全周に渡って第２円形導波管４０の径方向の外側に膨んでいる。第２ダイヤフラム４７は、第２円形導波管４０の内側と外側との気圧差が生じても第２円形導波管４０の軸方向の長さを維持するように構成されている。第２ダイヤフラム４７によって囲まれた内側の空間は、第２環状膨らみ部４９となる。第２環状膨らみ部４９は、第２円形管路４２と接続されている。第２ダイヤフラム４７は、第２円形筒部４１における第２円形筒部４１と第２側壁部４３との接続部分の近傍（軸方向の第２矩形導波管５０寄りの位置）に配設されていることが好ましい。なお、第２ダイヤフラム４７は第２矩形導波管５０寄りの位置に限るものではない。第２ダイヤフラム４７は、塑性変形を許容するために、第２ダイヤフラム４７の厚さを第１円形導波管２０における第２ダイヤフラム４７以外の部分の厚さよりも薄くすることが好ましい。第２ダイヤフラム４７は、第２側壁部４３の内壁面を軸方向にシフト量Ｓだけ移動させると、第２ダイヤフラム４７の軸方向の外側（第２矩形導波管５０側）の端部がＳだけ移動するように設定することができる。この点は、第１ダイヤフラム２７についても同様である。

【0044】

その他の構成、製造方法については、実施形態１と同様である。

【0045】

実施形態２によれば、実施形態１と同様に、円形導波管２０、４０にダイヤフラム２７、４７を設けることで、部品寸法精度や組み立て精度、誘電率のバラつき等があっても、ダイヤフラム２７、４７により、所望の帯域を得ることができるため、再作製する必要がなくなり、コストダウンにつながる。また、実施形態２によれば、円形導波管２０、４０の軸方向の矩形導波管１０、５０側にスペースがない場合に適用することができる。

【0046】

［実施例３、４］
実施例３、４に係る高周波窓の３次元電磁界解析について図面を用いて説明する。図７は、実施例３に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。図８は、実施例４に係る高周波窓の（Ａ）電磁界解析用の構成を模式的に示した斜視図、（Ｂ）Ｓ１１とシフト量Ｓ及び周波数との関係を示したグラフである。

【0047】

実施例３、４に係る高周波窓の構成については、実施形態２（図５、図６参照）に係る高周波窓の基本構成と同様であるが、第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の大きさ（寸法）が異なり、その他の構成部（第１矩形管路１１、第１円形管路２２、誘電体板３０、第２円形管路４２、第２矩形管路５１）の寸法は同じである。なお、図７（Ａ）及び図８（Ｂ）では、導波管（図５の１０、２０、４０、５０に相当するもの）の壁面（例えば、Ｃｕ等の金属）を省略している。

【0048】

各構成部の寸法について、共振周波数が２００ＧＨｚ程度になるように設定した。つまり、第１矩形管路１１の断面寸法は縦０．４３２ｍｍ×横０．８６４ｍｍ、第１円形管路２２の寸法は直径１ｍｍ×厚さ０．０８５ｍｍ〜０．１８５ｍｍ（中央値０．１３５ｍｍ）、誘電体板３０の寸法は径２ｍｍ×厚さ０．１ｍｍ、第２円形管路４２の寸法は径１ｍｍ×厚さ０．０８５ｍｍ〜０．１８５ｍｍ（中央値０．１３５ｍｍ）、第２矩形管路５１の断面寸法は縦０．４３２ｍｍ×横０．８６４ｍｍに設定した。図７（Ａ）の第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の寸法は、外径１ｍｍ、内径０．９５ｍｍ、断面直径０．０５ｍｍに設定した。図８（Ａ）の第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の寸法は、外径１ｍｍ、内径０．９ｍｍ、断面直径０．１ｍｍ（図７（Ａ）の第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の断面直径の２倍）になるように設定した。

【0049】

高周波窓の３次元電磁界解析には、ＣＳＴ社製ＭＩＣＲＯＷＡＶＥ−ＳＴＵＤＩＯを用いた。実施例３に係る高周波窓の３次元電磁界解析結果は、図７（Ｂ）のとおりであり、実施例４に係る高周波窓の３次元電磁界解析結果は、図８（Ｂ）のとおりである。図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）では、横軸が周波数、縦軸がＳ１１（リターンロス）のゲインの値を示している。なお、第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９は、図５と同様に、第１円形管路２２、第２円形管路４２の軸方向の長さ（図５のＬ、Ｌ’に相当）が軸方向にシフト量Ｓだけ変化した場合、第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の軸方向外側の端部は軸方向にＳだけ変化するとして計算している。なお、シフト量Ｓの変化のさせ方は、第１円形管路及び第２円形管路の両方を変化させている。

【0050】

図７（Ｂ）を参照すると、実施例３ではシフト量Ｓが変化するにつれて共振周波数（グラフでゲインが極小になっている部分の周波数）が変化している。Ｓ１１に関しては、それほど変化していないが、最適な値を共振周波数との組み合わせで選択することができる。

【0051】

図８（Ｂ）を参照すると、実施例４ではシフト量Ｓが変化するにつれて共振周波数が変化していることがわかる。Ｓ１１に関しては、それほど変化していないが、最適な値を共振周波数との組み合わせで選択することができる。また、実施例４では、実施例３と比べて第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の断面直径を２倍にしているが、特性の傾向に大きな差は認められず、第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の大きさによる設計値のずれは小さく、第１環状膨らみ部２９、第２環状膨らみ部４９の設計が厳密でなくともよいことがわかる。この点も、実施形態２の構成のメリットといえる。

【0052】

［実施形態３］
実施形態３に係る高周波窓について図面を用いて説明する。図９は、実施形態３に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。

【0053】

実施形態３は、実施形態１の変形例であり、フランジ部（図１の２４、４４）及び装着部（図１の２５）をやめて、誘電体板３０が円形筒部７１の内周面にて接合部６０を介して気密に保持されるようにしたものである。ダイヤフラム７６ａ、７６ｂは、実施形態１と同様に、側壁部７３ａ、７３ｂに形成されている。その他の構成は、実施形態１と同様である。

【0054】

実施形態３によれば、実施形態１と同様に、円形導波管７０にダイヤフラム７６ａ、７６ｂを設けることで、部品寸法精度や組み立て精度、誘電率のバラつき等があっても、ダイヤフラム７６ａ、７６ｂにより、所望の帯域を得ることができるため、再作製する必要がなくなり、コストダウンにつながる。また、実施形態３によれば、円形導波管７０の径方向外側にスペースがない場合に適用することができる。

【0055】

［実施形態４］
実施形態４に係る高周波窓について図面を用いて説明する。図１０は、実施形態４に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。

【0056】

実施形態４は、実施形態２の変形例であり、フランジ部（図５の２４、４４）及び装着部（図５の２５）をやめて、誘電体板３０が円形筒部７１の内周面にて接合部６０を介して気密に保持されるようにしたものである。ダイヤフラム７７ａ、７７ｂは、実施形態２と同様に、円形筒部７１に形成されている。その他の構成は、実施形態２と同様である。

【0057】

実施形態４によれば、実施形態２と同様に、円形導波管７０にダイヤフラム７７ａ、７７ｂを設けることで、部品寸法精度や組み立て精度、誘電率のバラつき等があっても、ダイヤフラム７７ａ、７７ｂにより、所望の帯域を得ることができるため、再作製する必要がなくなり、コストダウンにつながる。また、実施形態４によれば、円形導波管７０の軸方向の矩形導波管１０、５０側にスペースがない場合に適用することができる。

【0058】

［実施形態５］
実施形態５に係る高周波窓について図面を用いて説明する。図１１は、実施形態５に係る高周波窓の構成を模式的に示した軸方向に沿った断面図である。図１２は、実施形態５に係る高周波窓の構成を模式的に示した（Ａ）図１１のＸ−Ｘ´間の断面図、（Ｂ）図１１のＹ−Ｙ´間の断面図、（Ｃ）図１１のＺ−Ｚ´間の断面図である。

【0059】

高周波窓１００は、円形導波管７０と、第１矩形導波管１０と、第２矩形導波管５０と、誘電体板３０と、を備える。

【0060】

円形導波管７０は、断面が円形状の円形管路７２ａ、７２ｂを有する円形筒部７１と、円形筒部７１の軸方向（中心軸８０に沿った方向）両側に側壁部７３ａ、７３ｂを有する管状部材である。円形導波管７０は、少なくとも円形導波管７０の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の長さを変えられるように塑性変形を許容する塑性変形許容部７５ａ、７５ｂを有する。

【0061】

第１矩形導波管１０は、断面が矩形状の第１矩形管路１１を有するとともに、第１矩形管路１１が円形管路７２ａに通ずるように側壁部７３ａに接続された管状部材である。

【0062】

第２矩形導波管５０は、断面が矩形状の第２矩形管路５１を有するとともに、第２矩形管路５１が円形管路７２ｂに通ずるように他方の側壁部７３ｂに接続された管状部材である。

【0063】

誘電体板３０は、板状に構成されるとともに、円形管路７２ａ、７２ｂ内に配され、かつ、円形筒部７１に気密に保持された誘電体よりなる部材である。

【0064】

以上のような高周波窓１００は、円形導波管７０に塑性変形許容部７５ａ、７５ｂを形成する以外は、従来の方法で組み立てることができる。その後、第１矩形導波管１０側の空間（第１矩形管路１１、円形管路７２ａ）及び第２矩形導波管５０側の空間（第２矩形管路５１、円形管路７２ｂ）をそれぞれ所定圧力とし、かつ、第２矩形導波管５０から第１矩形導波管１０へ所定周波数の電磁波を送信し、設計値どおりの共振周波数が得られるか否かを検査する。部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラツキ等により、設計値どおりの共振周波数が得られない場合は、Ｓ１１の値が極小となるように、円形導波管７０の軸方向（中心軸８０に沿った方向）の長さを調節する。円形導波管７０の軸方向の長さを調節する際、塑性変形許容部７５ａ、７５ｂが塑性変形される。

【0065】

実施形態５によれば、円形導波管７０に塑性変形許容部７５ａ、７５ｂを設けることで、部品寸法精度、組み立て精度、誘電率のバラつき等により設計値とのずれが生じても、塑性変形許容部７５ａ、７５ｂを塑性変形させて円形導波管７０の軸方向の長さを調節することができるので、組立後においても設計値とのずれを修正することができる。

【0066】

（付記）
本発明では、前記第１の視点に係る高周波窓の形態が可能である。

【0067】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記塑性変形許容部は、前記円形導波管の内側と外側との気圧差が生じても前記円形導波管の軸方向の長さを維持するように構成される。

【0068】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記塑性変形許容部は、前記円形筒部の少なくとも一部にて全周に渡って前記円形導波管の径方向外側に膨んだダイヤフラムである。

【0069】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記ダイヤフラムは、前記円形筒部における前記円形筒部と前記側壁部との接続部分の近傍に配設されている。

【0070】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記塑性変形許容部は、前記側壁部の一方又は両方の少なくとも一部にて全周に渡って前記円形導波管の軸方向外側に膨んだダイヤフラムである。

【0071】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記ダイヤフラムは、前記側壁部における前記側壁部と前記円形筒部との接続部分の近傍に配設されている。

【0072】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記ダイヤフラムの厚さは、前記円形導波管における前記ダイヤフラム以外の部分の厚さよりも薄い。

【0073】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記円形導波管は、断面が円形状の第１円形管路を有する第１円形筒部と、前記第１円形筒部の軸方向外側に第１側壁部を有する第１円形導波管と、断面が円形状の第２円形管路を有する第２円形筒部と、前記第２円形筒部の軸方向外側に第２側壁部を有する第２円形導波管と、を備え、前記誘電体板は、前記誘電体板の軸方向両側から前記第１円形筒部と前記第２円形筒部とによって挟み込まれることによって前記第１円形導波管及び前記第２円形導波管に気密に保持され、前記第１円形管路及び前記第２円形管路は、前記円形管路に対応し、前記第１円形筒部及び前記第２円形筒部は、前記円形筒部に対応し、前記第１側壁部及び前記第２側壁部は、前記側壁部に対応する。

【0074】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記第１円形筒部は、前記第２円形筒部側の端部から前記第１円形筒部の径方向外側に延在した第１フランジ部を有し、前記第２円形筒部は、前記第１円形筒部側の端部から前記第２円形筒部の径方向外側に延在した第２フランジ部を有し、前記誘電体板は、前記誘電体板の軸方向両側から前記第１フランジ部と前記第２フランジ部とによって挟み込まれることによって前記第１円形導波管及び前記第２円形導波管に気密に保持される。

【0075】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記第１円形筒部は、前記第１フランジ部の外周端部から全周に渡って前記第２円形筒部側に突出した装着部を有し、前記装着部は、前記第２フランジ部の外周面に装着可能である。

【0076】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記装着部は、前記誘電体板の径方向の移動を規制する。

【0077】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記装着部は、接合部を介して前記第２フランジ部及び前記誘電体板と接合し、前記誘電体板は、接合部を介して前記第１フランジ部及び前記第２フランジ部と接合する。

【0078】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記誘電体板は、接合部を介して前記円形筒部の内周面と接合する。

【0079】

前記第１の視点に係る高周波窓において、前記接合部は、メタライズ部、溶接部及びろう付け部のいずれかである。

【0080】

本発明では、前記第２の視点に係る高周波窓の製造方法の形態が可能である。

【0081】

なお、上記の特許文献の開示を、本書に引用をもって繰り込むものとする。本発明の全開示（特許請求の範囲及び図面を含む）の枠内において、さらにその基本的技術思想に基づいて、実施形態ないし実施例の変更・調整が可能である。また、本発明の全開示の枠内において種々の開示要素（各請求項の各要素、各実施形態ないし実施例の各要素、各図面の各要素等を含む）の多様な組み合わせないし選択（必要により不選択）が可能である。すなわち、本発明は、請求の範囲及び図面を含む全開示、技術的思想にしたがって当業者であればなし得るであろう各種変形、修正を含むことは勿論である。また、本願に記載の数値及び数値範囲については、明記がなくともその任意の中間値、下位数値、及び、小範囲が記載されているものとみなされる。

【符号の説明】

【0082】

１０ 第１矩形導波管
１１ 第１矩形管路
２０ 第１円形導波管
２１ 第１円形筒部
２２ 第１円形管路
２３ 第１側壁部
２４ 第１フランジ部
２５ 装着部
２６、２７ 第１ダイヤフラム（塑性変形許容部）
２８、２９ 第１環状膨らみ部
３０ 誘電体板
４０ 第２円形導波管
４１ 第２円形筒部
４２ 第２円形管路
４３ 第２側壁部
４４ 第２フランジ部
４６、４７ 第２ダイヤフラム（塑性変形許容部）
４８、４９ 第２環状膨らみ部
５０ 第２矩形導波管
５１ 第２矩形管路
６０ 接合部
７０ 円形導波管
７１ 円形筒部
７２ａ、７２ｂ 円形管路
７３ａ、７３ｂ 側壁部
７５ａ、７５ｂ 塑性変形許容部
７６ａ、７６ｂ、７７ａ、７７ｂ ダイヤフラム（塑性変形許容部）
７８ａ、７８ｂ、７９ａ、７９ｂ 環状膨らみ部
８０ 中心軸
１００ 高周波窓

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】