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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024019776
(43)【公開日】2024-02-14
(54)【発明の名称】電力合成・分配器
(51)【国際特許分類】
H01P 5/12 20060101AFI20240206BHJP
【ＦＩ】
H01P5/12 B
【審査請求】有
【請求項の数】4
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022122445
(22)【出願日】2022-08-01
(11)【特許番号】
(45)【特許公報発行日】2023-06-29
(71)【出願人】
【識別番号】391020986
【氏名又は名称】日本高周波株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100094536
【弁理士】
【氏名又は名称】高橋 隆二
(74)【代理人】
【識別番号】100129805
【弁理士】
【氏名又は名称】上野 晋
(74)【代理人】
【識別番号】100189315
【弁理士】
【氏名又は名称】杉原 誉胤
(72)【発明者】
【氏名】有住 豊
(72)【発明者】
【氏名】角野 智士
(57)【要約】
【課題】高周波数帯、高電力での使用が可能であり、且つ省スペースで設置可能な電力合成・分配器を提供する。
【解決手段】電力合成・分配器W１であって、内部に空隙が形成された本体部１と、本体部１の内部の空隙に形成されたラジアル線路２と、ラジアル線路２の外周部にラジアル線路２の中心に対して同心円状に並べられ且つ本体部１の外周部側に設置される複数の同軸端子３と、一端が同軸端子３に接続され且つ他端がラジアル線路２の外周部に接続された同軸線路４と、本体部１の中央部に垂直に設けられたＴＭ０１モードの円形導波管５とを備え、ラジアル線路２にインピーダンス変換部が設けられ、ラジアル線路２の中央部にモード変換部６が設置され、モード変換部６により、円形導波管にＴＭ０１モードが励振され且つラジアル線路２と円形導波管５とのインピーダンス整合が行われるようになっている。
【選択図】図１
【解決手段】電力合成・分配器W１であって、内部に空隙が形成された本体部１と、本体部１の内部の空隙に形成されたラジアル線路２と、ラジアル線路２の外周部にラジアル線路２の中心に対して同心円状に並べられ且つ本体部１の外周部側に設置される複数の同軸端子３と、一端が同軸端子３に接続され且つ他端がラジアル線路２の外周部に接続された同軸線路４と、本体部１の中央部に垂直に設けられたＴＭ０１モードの円形導波管５とを備え、ラジアル線路２にインピーダンス変換部が設けられ、ラジアル線路２の中央部にモード変換部６が設置され、モード変換部６により、円形導波管にＴＭ０１モードが励振され且つラジアル線路２と円形導波管５とのインピーダンス整合が行われるようになっている。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
内部に空隙が形成された本体部と、
前記本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、
前記ラジアル線路の外周部に該ラジアル線路の中心に対して同心円状に並べられ且つ前記本体部の外周部側に設置される複数の同軸端子と、
一端が前記同軸端子に接続され且つ他端が前記ラジアル線路の外周部に接続された同軸線路と、
前記本体部の中央部に垂直に設けられ且つ前記ラジアル線路と連通しているＴＭ０１モードの円形導波管とを備え、
前記同軸線路は、前記同軸端子毎に設けられており、
前記円形導波管を出力端子とし且つ前記同軸端子を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、
前記円形導波管を入力端子とし且つ前記同軸端子を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている電力合成・分配器であって、
前記ラジアル線路に１又は複数段のインピーダンス変換部が設けられ、
前記ラジアル線路の中央部にモード変換部が設置され、
前記モード変換部により、前記円形導波管にＴＭ０１モードが励振され且つ前記ラジアル線路と該円形導波管とのインピーダンス整合が行われるようになっていることを特徴とする電力合成・分配器。
前記本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、
前記ラジアル線路の外周部に該ラジアル線路の中心に対して同心円状に並べられ且つ前記本体部の外周部側に設置される複数の同軸端子と、
一端が前記同軸端子に接続され且つ他端が前記ラジアル線路の外周部に接続された同軸線路と、
前記本体部の中央部に垂直に設けられ且つ前記ラジアル線路と連通しているＴＭ０１モードの円形導波管とを備え、
前記同軸線路は、前記同軸端子毎に設けられており、
前記円形導波管を出力端子とし且つ前記同軸端子を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、
前記円形導波管を入力端子とし且つ前記同軸端子を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている電力合成・分配器であって、
前記ラジアル線路に１又は複数段のインピーダンス変換部が設けられ、
前記ラジアル線路の中央部にモード変換部が設置され、
前記モード変換部により、前記円形導波管にＴＭ０１モードが励振され且つ前記ラジアル線路と該円形導波管とのインピーダンス整合が行われるようになっていることを特徴とする電力合成・分配器。
【請求項2】
内部に空隙が形成された本体部と、
前記本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、
前記ラジアル線路の外周部に該ラジアル線路の中心に対して同心円状に並べられ且つ前記本体部の外周部側に設置される複数の同軸端子と、
一端が前記同軸端子に接続され且つ他端が前記ラジアル線路の外周部に接続された同軸線路と、
前記本体部の中央部に垂直に設けられ且つ前記ラジアル線路と連通しているＴＭ０１モードの円形導波管とを備え、
前記同軸線路は、前記同軸端子毎に設けられており、
前記円形導波管を出力端子とし且つ前記同軸端子を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、
前記円形導波管を入力端子とし且つ前記同軸端子を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている電力合成・分配器であって、
前記ラジアル線路に１又は複数段のインピーダンス変換部が設けられ、
前記ラジアル線路の中央部にモード変換部が設置され、
前記円形導波管の他端部に、円形導波管モードであるＴＭ０１モードから矩形導波管モードであるＴＥ１０モードに変換する変換器が接続され、
前記円形導波管の内壁に、ＴＭ０１モードからＴＥ１０モードに円滑にモード変換するためのモード抑制器が配置され、移相歪み及び伝送損失が抑えられるようになっていることを特徴とする電力・合成分配器。
前記本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、
前記ラジアル線路の外周部に該ラジアル線路の中心に対して同心円状に並べられ且つ前記本体部の外周部側に設置される複数の同軸端子と、
一端が前記同軸端子に接続され且つ他端が前記ラジアル線路の外周部に接続された同軸線路と、
前記本体部の中央部に垂直に設けられ且つ前記ラジアル線路と連通しているＴＭ０１モードの円形導波管とを備え、
前記同軸線路は、前記同軸端子毎に設けられており、
前記円形導波管を出力端子とし且つ前記同軸端子を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、
前記円形導波管を入力端子とし且つ前記同軸端子を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている電力合成・分配器であって、
前記ラジアル線路に１又は複数段のインピーダンス変換部が設けられ、
前記ラジアル線路の中央部にモード変換部が設置され、
前記円形導波管の他端部に、円形導波管モードであるＴＭ０１モードから矩形導波管モードであるＴＥ１０モードに変換する変換器が接続され、
前記円形導波管の内壁に、ＴＭ０１モードからＴＥ１０モードに円滑にモード変換するためのモード抑制器が配置され、移相歪み及び伝送損失が抑えられるようになっていることを特徴とする電力・合成分配器。
【請求項3】
前記同軸線路と前記ラジアル線路との接続部には、該同軸線路と並列に高インピーダンス部が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の電力合成・分配器。
【請求項4】
前記ラジアル線路に設けられたインピーダンス変換部が、１／４波長型のインピーダンス変換部であることを特徴とする請求項１又は２に又は３に記載の電力合成・分配器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電力合成・分配器に関し、例えば、マイクロ波帯或いはミリ波帯において、高電力の合成或いは分配に用いられる電力合成・分配器に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、高電力の出力を得るための手段の一つとして、複数の入力電力を合成し、高出力電力を得る電力合成器が知られている。この電力合成器は、電力を入力するための複数の入力端と、合成した電力を出力するための出力端とを備えている。また、電力合成器は、入力端を出力端とし且つ出力端を入力端として用いれば、電力分配器として機能する。そのため、本明細書中では、「電力合成器」及び「電力分配器」の両者を「電力合成・分配器」という。
【0003】
上記の電力合成・分配器は、様々な構成のものが提案されている。
例えば、特許文献１には、合成した電力を出力するための出力端（或いは、分配させる電力を入力するための入力端）への接続線路に中央同軸線路を採用した構成の電力合成・分配器が提案されている。特許文献１に開示された電力合成・分配器は、内部に空隙が形成された本体部と、本体部の略中央に設けられた中央同軸接栓と、中央同軸接栓を中心にした同心円上に並べられ、本体部に設置される複数の周辺同軸接栓と、本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、一端が中央同軸接栓に接続され且つ他端がラジアル線路の中央部に接続された中央同軸線路と、一端が周辺同軸接栓に接続され且つ他端がラジアル線路の外周部に接続された周辺同軸線路とを備えている。この電力合成・分配器は、中央同軸接栓を出力端子とし且つ周辺同軸接栓を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、中央同軸接栓を入力端子とし且つ周辺同軸接栓を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている。
例えば、特許文献１には、合成した電力を出力するための出力端（或いは、分配させる電力を入力するための入力端）への接続線路に中央同軸線路を採用した構成の電力合成・分配器が提案されている。特許文献１に開示された電力合成・分配器は、内部に空隙が形成された本体部と、本体部の略中央に設けられた中央同軸接栓と、中央同軸接栓を中心にした同心円上に並べられ、本体部に設置される複数の周辺同軸接栓と、本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、一端が中央同軸接栓に接続され且つ他端がラジアル線路の中央部に接続された中央同軸線路と、一端が周辺同軸接栓に接続され且つ他端がラジアル線路の外周部に接続された周辺同軸線路とを備えている。この電力合成・分配器は、中央同軸接栓を出力端子とし且つ周辺同軸接栓を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、中央同軸接栓を入力端子とし且つ周辺同軸接栓を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている。
【0004】
また、例えば、特許文献２には、同軸線路に比べて伝送損失が小さい導波管線路を用いた導波管型電力合成・分配器の構成が提案されている。
特許文献２に開示された導波管型電力合成・分配器は、複数のＴＥ１０モードの矩形導波管が、その軸方向が放射状になるように配置され、その放射状の中心にＴＭ０１モードの円形導波管が当該放射状面に対して垂直に配置されている。また、この導波管型電力合成・分配器では、複数の矩形導波管は、それぞれ、一端部が円形導波管の一端側の外周側面に接続され、矩形導波管の軸方向と、円形導波管の軸方向とが垂直になっている。
特許文献２に開示された導波管型電力合成・分配器は、複数のＴＥ１０モードの矩形導波管が、その軸方向が放射状になるように配置され、その放射状の中心にＴＭ０１モードの円形導波管が当該放射状面に対して垂直に配置されている。また、この導波管型電力合成・分配器では、複数の矩形導波管は、それぞれ、一端部が円形導波管の一端側の外周側面に接続され、矩形導波管の軸方向と、円形導波管の軸方向とが垂直になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許５６３０９１６号公報
【特許文献2】特許５８１６７６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
ところで、上述した従来技術は、以下に示す課題を有している。
特許文献１に記載の電力合成・分配器は、合成した電力を出力するための出力端子（或いは、分配させる電力を入力するための入力端子）への接続線路に中央同軸線路を用いた構成を採用しているため、対応できる「周波数、電力」が制限され、高周波数帯、高電力の使用に限度があるという課題を有している。
特許文献１に記載の電力合成・分配器は、合成した電力を出力するための出力端子（或いは、分配させる電力を入力するための入力端子）への接続線路に中央同軸線路を用いた構成を採用しているため、対応できる「周波数、電力」が制限され、高周波数帯、高電力の使用に限度があるという課題を有している。
【0007】
一方、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器は、合成した電力を出力するための出力端子（或いは、分配させる電力を入力するための入力端子）への接続線路に円形導波管を用いた構成が採用されているため、特許文献1に記載のものと比べ、高周波数帯、高電力の使用に適している。
しかし、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器は、例えば電力合成器として用いた場合、複数の矩形導波管と、電力増幅器の導波管出力端とを接続用導波管でそれぞれ接続しなければならず、その引き回しが複雑となり、広い設置スペースが必要になるという課題を有している。
また、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器を組み込んだ装置の小型化にも不向きである。
しかし、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器は、例えば電力合成器として用いた場合、複数の矩形導波管と、電力増幅器の導波管出力端とを接続用導波管でそれぞれ接続しなければならず、その引き回しが複雑となり、広い設置スペースが必要になるという課題を有している。
また、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器を組み込んだ装置の小型化にも不向きである。
【0008】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、高周波数帯、高電力での使用が可能であり、且つ省スペースで設置可能な電力合成・分配器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記課題を解決するためになされた本発明の第１態様は、内部に空隙が形成された本体部と、前記本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、前記ラジアル線路の外周部に該ラジアル線路の中心に対して同心円状に並べられ且つ前記本体部の外周部側に設置される複数の同軸端子と、一端が前記同軸端子に接続され且つ他端が前記ラジアル線路の外周部に接続された同軸線路と、前記本体部の中央部に垂直に設けられ且つ前記ラジアル線路と連通しているＴＭ０１モードの円形導波管とを備え、前記同軸線路は、前記同軸端子毎に設けられており、前記円形導波管を出力端子とし且つ前記同軸端子を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、前記円形導波管を入力端子とし且つ前記同軸端子を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている電力合成・分配器であって、前記ラジアル線路に１又は複数段のインピーダンス変換部が設けられ、前記ラジアル線路の中央部にモード変換部が設置され、前記モード変換部により、前記円形導波管にＴＭ０１モードが励振され且つ前記ラジアル線路と該円形導波管とのインピーダンス整合が行われるようになっていることを特徴とする。
【0010】
このように、本発明の第１態様の電力合成・分配器は、ラジアル線路に接続される「合成した電力の出力側（或いは、分配させる電力の入力側）」がＴＭ０１モードの円形導波管により構成され、ラジアル線路の中央部にモード変換部が設置されている。このモード変換部により、円形導波管にＴＭ０１モードが励振され且つラジアル線路と円形導波管とのインピーダンス整合が行われるようになっている。
すなわち、本発明の第１態様の電力合成・分配器は、特許文献１に記載の電力・合成分配器のように、ラジアル線路に接続される「合成した電力の出力側（或いは、分配させる電力の入力側）」の接続線路に中央同軸線路ではなく、ＴＭ０１モードの円形導波管が採用された構成になっている。
そのため、本発明の第１態様によれば、特許文献１に記載の電力合成・分配器の「周波数、電力が制限される」という課題が解消され、より高周波数帯、高電力での使用が可能な電力合成・分配器が提供される。
また、本発明の第１態様の電力合成・分配器は、合成する電力を入力するための入力端子（或いは、分配させる電力を出力するための出力端子）が同軸端子になっており、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器のように、複数の矩形導波管を備えた構成になっていない。そのため、本発明によれば、同軸端子に対してフレキシブル性のある同軸ケーブルを接続することができ、引き回しが容易になるとともに、省スペースでの設置が可能になる。
すなわち、本発明の第１態様の電力合成・分配器は、特許文献１に記載の電力・合成分配器のように、ラジアル線路に接続される「合成した電力の出力側（或いは、分配させる電力の入力側）」の接続線路に中央同軸線路ではなく、ＴＭ０１モードの円形導波管が採用された構成になっている。
そのため、本発明の第１態様によれば、特許文献１に記載の電力合成・分配器の「周波数、電力が制限される」という課題が解消され、より高周波数帯、高電力での使用が可能な電力合成・分配器が提供される。
また、本発明の第１態様の電力合成・分配器は、合成する電力を入力するための入力端子（或いは、分配させる電力を出力するための出力端子）が同軸端子になっており、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器のように、複数の矩形導波管を備えた構成になっていない。そのため、本発明によれば、同軸端子に対してフレキシブル性のある同軸ケーブルを接続することができ、引き回しが容易になるとともに、省スペースでの設置が可能になる。
【0011】
また、本発明の第２態様は、内部に空隙が形成された本体部と、前記本体部の内部の空隙に形成されたラジアル線路と、前記ラジアル線路の外周部に該ラジアル線路の中心に対して同心円状に並べられ且つ前記本体部の外周部側に設置される複数の同軸端子と、一端が前記同軸端子に接続され且つ他端が前記ラジアル線路の外周部に接続された同軸線路と、前記本体部の中央部に垂直に設けられ且つ前記ラジアル線路と連通しているＴＭ０１モードの円形導波管とを備え、前記同軸線路は、前記同軸端子毎に設けられており、前記円形導波管を出力端子とし且つ前記同軸端子を入力端子とした場合に電力合成器として機能し、前記円形導波管を入力端子とし且つ前記同軸端子を出力端子とした場合に電力分配器として機能するようになっている電力合成・分配器であって、前記ラジアル線路に１又は複数段のインピーダンス変換部が設けられ、前記ラジアル線路の中央部にモード変換部が設置され、前記円形導波管の他端部に、円形導波管モードであるＴＭ０１モードから矩形導波管モードであるＴＥ１０モードに変換する変換器が接続され、前記円形導波管の内壁に、ＴＭ０１モードからＴＥ１０モードに円滑にモード変換するためのモード抑制器が配置され、移相歪み及び伝送損失が抑えられるようになっていることを特徴とする。
【0012】
本発明の第２態様の電力合成・分配器は、上述した第１態様と同様、ラジアル線路に接続される「合成した電力の出力側（或いは、分配させる電力の入力側）」の接続線路に中央同軸線路ではなく、ＴＭ０１モードの円形導波管が採用された構成になっている。そのため、本発明の第２態様によれば、特許文献１に記載の電力合成・分配器の「周波数、電力が制限される」という課題が解消され、より高周波数帯、高電力での使用が可能な電力合成・分配器が提供される。
また、本発明の第２態様の電力合成・分配器は、上述した第１態様と同様、合成する電力を入力するための入力端子（或いは、分配させる電力を出力するための出力端子）が同軸端子になっているため、同軸端子に対してフレキシブル性のある同軸ケーブルを接続することができ、引き回しが容易になるとともに、省スペースでの設置が可能になる。
また、本発明の第２態様の電力合成・分配器は、上述した第１態様と同様、合成する電力を入力するための入力端子（或いは、分配させる電力を出力するための出力端子）が同軸端子になっているため、同軸端子に対してフレキシブル性のある同軸ケーブルを接続することができ、引き回しが容易になるとともに、省スペースでの設置が可能になる。
【0013】
また、本発明の第２態様の電力合成・分配器では、円形導波管の他端部に、円形導波管モードであるＴＭ０１モードから矩形導波管モードであるＴＥ１０モードに変換する変換器が接続されている。
この構成を採用したのは、通常、電力の伝送路は矩形導波管により構成されているためである。
本発明の上記構成によれば、矩形導波管により構成されている伝送路に、本発明の電力合成・分波器を容易に組み込むことができる。
この構成を採用したのは、通常、電力の伝送路は矩形導波管により構成されているためである。
本発明の上記構成によれば、矩形導波管により構成されている伝送路に、本発明の電力合成・分波器を容易に組み込むことができる。
【0014】
また、前記同軸線路と前記ラジアル線路との接続部には、該同軸線路と並列に高インピーダンス部が設けられていることが望ましい。
このように、高インピーダンス部を設けることにより、不要なリアクタンスが生じることを防止することができ、その結果、製造誤差により生じる影響（性能のバラツキ等）を抑えることができる。
このように、高インピーダンス部を設けることにより、不要なリアクタンスが生じることを防止することができ、その結果、製造誤差により生じる影響（性能のバラツキ等）を抑えることができる。
【0015】
また、前記ラジアル線路に設けられたインピーダンス変換部が、１／４波長型のインピーダンス変換部であることが望ましい。
この構成を採用したのは、１／４波長型のインピーダンス変換部の構成を採用することにより、必要とする周波数帯域幅内における整合条件が得られるように設計することができるためである。
この構成を採用したのは、１／４波長型のインピーダンス変換部の構成を採用することにより、必要とする周波数帯域幅内における整合条件が得られるように設計することができるためである。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、高周波数帯、高電力での使用が可能であり、且つ省スペースで設置可能な電力合成・分配器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第１実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための断面を示した模式図である。
【図2】本発明の第１実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための模式図である。
【図3】本発明の第１実施形態の電力合成・分配器のラジアル線路と円形導波管との接続部におけるモードの状態を示した模式図である。
【図4】本発明の第２実施形態の電力合成・分配器の断面を示した模式図である。
【図5】本発明の第２実施形態のモード抑制器の構成を説明するための模式図である。
【図6】本発明の第３実施形態の電力合成・分配器の断面を示した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
《第１実施形態》
先ず、本発明の第１実施形態の電力合成・分配器について、図１～３を用いて説明する。
ここで、図１は、第１実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための断面を示した模式図である。図２は、第１実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための模式図である。図３は、第１実施形態の電力合成・分配器のラジアル線路と円形導波管との接続部におけるモードの状態を示した模式図である。
先ず、本発明の第１実施形態の電力合成・分配器について、図１～３を用いて説明する。
ここで、図１は、第１実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための断面を示した模式図である。図２は、第１実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための模式図である。図３は、第１実施形態の電力合成・分配器のラジアル線路と円形導波管との接続部におけるモードの状態を示した模式図である。
【0019】
図１、２に示すように、第１実施形態の電力合成・分配器Ｗ１は、内部に空隙が形成された本体部１と、本体部１の内部の空隙により形成されたラジアル線路２と、ラジアル線路２の外周部にラジアル線路２の中心に対して同心円状に並べられ且つ本体部１の外周部側に等間隔で設置される複数の同軸端子３と、一端が同軸端子３に接続され且つ他端がラジアル線路２の外周部に接続された同軸線路４と、本体部１の中央部に垂直に設けられ且つラジアル線路２と連通しているＴＭ０１モードの円形導波管５とを備えている。
なお、同軸線路４は、同軸端子３毎に設けられている。また、本体部１の内部の空隙は、本体部１の中心部から外周部にかけて平面視円形に形成されている。
なお、同軸線路４は、同軸端子３毎に設けられている。また、本体部１の内部の空隙は、本体部１の中心部から外周部にかけて平面視円形に形成されている。
【0020】
なお、電力合成・分配器Ｗ１は、円形導波管５を出力端子とし且つ同軸端子３を入力端子とした場合に電力合成器として機能する。また、電力合成・分配器Ｗ１は、円形導波管５を入力端子とし且つ同軸端子４を出力端子とした場合に電力分配器として機能する。
【0021】
また、ラジアル線路２には、１又は複数段のインピーダンス変換部（図１、２に示す例では３段のインピーダンス変換部）が設けられている。
また、ラジアル線路２の中央部（円状中央部）には、モード変換部６が設けられている。このモード変換部６は、ラジアル線路２（或いは円形導波管５）から円形導波管５（或いはラジアル線路３）への伝送モードの変換を行う。
以下、各構成部を順番に説明する。
また、ラジアル線路２の中央部（円状中央部）には、モード変換部６が設けられている。このモード変換部６は、ラジアル線路２（或いは円形導波管５）から円形導波管５（或いはラジアル線路３）への伝送モードの変換を行う。
以下、各構成部を順番に説明する。
【0022】
本体部１は、導体により形成された「蓋体部１ａ及び箱体部１ｂ」により構成されている。また、蓋体部１ａは、平面視円形状に形成され、上面側の中央部に、開口１ａ１が形成されている。
なお、開口部１ａ１の内径寸法は、円形導波管５の内径寸法と同じ寸法になっている。この開口部１ａ１の外縁部に円形導波管５が接続されている。
なお、開口部１ａ１の内径寸法は、円形導波管５の内径寸法と同じ寸法になっている。この開口部１ａ１の外縁部に円形導波管５が接続されている。
【0023】
また、箱体部１ｂは、平面視円形状になされており（蓋体部１ａと同径の円形状になされており）、一方面（上面）が凹状に凹んで形成され、他方面（下面）が平坦に形成された底部となっている。この凹状の上面には、中心部から同心円状に段差部が形成されている。第１実施形態では、前記上面の中心部に円状中央部が形成され、その円状中央部の外周に同心円状に３段の段差部が形成されている。
【0024】
そして、箱体部１ｂの上面と、蓋体部１ａの下面とを相対向させ、且つ箱体部１ｂの上面に蓋体１ａを載置・固定することにより平面視円形の箱状の本体部１が形成され、蓋体部１ａの下面と、箱体部１ｂの上面（段差部が形成された上面）とにより、本体部１の内部に段差部を有する空隙が形成されるようになっている。この段差部を有する空隙がラジアル線路２になると共に、インピーダンス変換部が形成され、このインピーダンス変換部が同軸端子３と円形導波管５のインピーダンス整合を行う。なお、図２の符号「Ｒ」がラジアル線路２の中心部からの距離を示している。また、図２の符号「Ｌ２」で示す範囲が、ラジアル線路２に設けられたインピーダンス変換部の径方向の範囲を示している。
【0025】
また、ラジアル線路２に設けられるインピーダンス変換部の構成について特に限定しないが、「チェビシェフ１／４波長多段型」、「マキシマリー・フラット１／４波長多段型」等の構成のものを用いることが望ましい。これは、１／４波長多段型のインピーダンス変換部の構成を採用することにより、必要とする周波数帯域幅内における整合条件が得られるように設計することができるためである。なお、第１実施形態では、１／４波長３段でインピーダンス変換部を構成している。
また、１／４波長多段型のインピーダンス変換部の原理は、周知技術であるため、詳細な説明を省略する。
また、１／４波長多段型のインピーダンス変換部の原理は、周知技術であるため、詳細な説明を省略する。
【0026】
なお、ラジアル線路２のインピーダンス（Ｚ）は、ラジアル線路２の中心部より外周部に向かって、ラジアル線路２の中心部からの距離Ｒに反比例して小さくなる。そのため、ラジアル線路２に複数段のインピーダンス変換部を設ける場合、インピーダンス変換部の各段共にその「１／４波長」の範囲内においてインピーダンスが一定にならず、インピーダンス変換部の設計が複雑になるという課題が生じる。
【0027】
そのため、第１実施形態では、各段のインピーダンスが「１／４波長」の範囲内において一定になるように、「ラジアル線路２の高さ（Ｈ）」を「ラジアル線路２の中心部からの距離Ｒ」に比例して大きくなるようにして、インピーダンス変換部の設計及び製作の簡素化を図り、上記課題を解消している。
【0028】
具体的には、図２に示すように、ラジアル線路２の中央部に隣接する一段目の段差部において、その高さ（Ｈ１）が、ラジアル線路２の中央部からの距離Ｒに比例して大きくなるようにしている。また、ラジアル線路２の中央部から２段目の段差部も、その高さ（Ｈ２）が、ラジアル線路２の中央部からの距離Ｒに比例して大きくなるように設計している。同様に、また、ラジアル線路２の中央部から３段目の段差部も、その高さ（Ｈ３）が、ラジアル線路２の中央部からの距離Ｒに比例して大きくなるように設計している。このように、第１実施形態では、段毎に、距離（Ｒ）に対応させて高さ（Ｈ（Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３））を設定することにより、上記課題を解消している。
【0029】
また、モード変換部６は、半円球体又は半楕円球体の金属体により形成されており、その中心線が、ラジアル線路２の中心と一致するように、ラジアル線路２の円状中央部に設けられている。このモード変換部６により、円形導波管２にＴＭ０１モードが励振され且つラジアル線路２と円形導波管５とのインピーダンス整合が行われるようになっている。
また、このモード変換部６により、ラジアル線路２から円形導波管５への伝送モードの変換と、円形導波管５からラジアル線路２への伝送モードの変換が滑らかに行われる。
また、このモード変換部６により、ラジアル線路２から円形導波管５への伝送モードの変換と、円形導波管５からラジアル線路２への伝送モードの変換が滑らかに行われる。
【0030】
また、円形導波管５は、両端が貫通している直管であり、両端にフランジが形成されている。
そして、円形導波管５は、その内周側面が、蓋体部１の開口１ａ１の内周側面と略面一になるように、一端側（下端側）のフランジが、蓋体部１ａの上面の中央部の開口１ａ１の外縁部に載置されて、蓋体部１ａの上面に接続・固定されている。このように、円形導波管２の筒内は、ラジアル線路２と連通している。
そして、円形導波管５は、その内周側面が、蓋体部１の開口１ａ１の内周側面と略面一になるように、一端側（下端側）のフランジが、蓋体部１ａの上面の中央部の開口１ａ１の外縁部に載置されて、蓋体部１ａの上面に接続・固定されている。このように、円形導波管２の筒内は、ラジアル線路２と連通している。
【0031】
上記のように構成された電力合成・分配器W１は、ラジアル線路２に設けられたモード変換部６により、ラジアル線路２と、円形導波管５との接続部におけるモードの状態が、図３に示すようになる。
図示するように形状が半円球体又は半楕円球体の金属体のモード変換部６を配置することにより、その滑らかな表面に沿って電界の円滑な流れを生じ、円滑なモード変換が行われる。
また、形状を球体にすることにより、モード変換部６の耐電力が高くなり、高電力での使用を可能とする。
図示するように形状が半円球体又は半楕円球体の金属体のモード変換部６を配置することにより、その滑らかな表面に沿って電界の円滑な流れを生じ、円滑なモード変換が行われる。
また、形状を球体にすることにより、モード変換部６の耐電力が高くなり、高電力での使用を可能とする。
【0032】
このように、第１実施形態の電力合成・分配器Ｗ１は、ラジアル線路２に接続される「合成した電力の出力側（或いは、分配させる電力の入力側）」がＴＭ０１モードの円形導波管５により構成され、ラジアル線路２の中央部にモード変換部６が設置されている。また、このモード変換部６により、円形導波管５にＴＭ０１モードが励振され且つラジアル線路２と円形導波管５とのインピーダンス整合が行われるようになっている。
すなわち、第１実施形態の電力合成・分配器Ｗ１は、特許文献１に記載の電力・合成分配器のように、ラジアル線路２に接続される「合成した電力の出力側（或いは、分配させる電力の入力側）」の接続線路に中央同軸線路ではなく、ＴＭ０１モードの円形導波管５が採用された構成になっている。そのため、第１実施形態によれば、特許文献１に記載の電力合成・分配器の「周波数、電力が制限される」という課題が解消され、より高周波数帯、高電力での使用が可能な電力合成・分配器Ｗ１が提供される。
すなわち、第１実施形態の電力合成・分配器Ｗ１は、特許文献１に記載の電力・合成分配器のように、ラジアル線路２に接続される「合成した電力の出力側（或いは、分配させる電力の入力側）」の接続線路に中央同軸線路ではなく、ＴＭ０１モードの円形導波管５が採用された構成になっている。そのため、第１実施形態によれば、特許文献１に記載の電力合成・分配器の「周波数、電力が制限される」という課題が解消され、より高周波数帯、高電力での使用が可能な電力合成・分配器Ｗ１が提供される。
【0033】
また、第１実施形態の電力合成・分配器Ｗ１は、合成する電力を入力するための入力端子（或いは、分配させる電力を出力するための出力端子）が同軸端子になっており、特許文献２に記載の導波管型電力合成・分配器のように、複数の矩形導波管を備えた構成になっていない。そのため、第１実施形態によれば、同軸端子３に対してフレキシブル性のある同軸ケーブルを接続することができ、引き回しが容易になるとともに、省スペースでの設置が可能になる。
【0034】
《第２実施形態》
次に、本発明の第２実施形態の電力合成・分配器について、図４、５を用いて説明する。
ここで、図４は、第２実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための模式図である。図５は、第２実施形態のモード抑制器の構成を説明するための模式図である。
次に、本発明の第２実施形態の電力合成・分配器について、図４、５を用いて説明する。
ここで、図４は、第２実施形態の電力合成・分配器の構成を説明するための模式図である。図５は、第２実施形態のモード抑制器の構成を説明するための模式図である。
【0035】
第２実施形態の電力合成・分配器Ｗ２は、第１実施形態の電力合成分配器Ｗ１の円形導波管５の上端部に、円形／矩形導波管変換器８を接続するとともに、円形導波管５の筒内に、モード抑制器７を付加したものであり、円形／矩形導波管変換器８及びモード抑制器７を付加している以外は、第１実施形態の構成と同じである。
そのため、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
そのため、第２実施形態の説明では、第１実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
【0036】
第２実施形態の電力合成・分配器Ｗ２は、図４に示すように、円形導波管５の上端部に、円形／矩形導波管変換器（以下、単に「変換器」）８が接続されているとともに、円形導波管５の筒内の内壁に、円形導波管５の内径寸法と略同じ長さの幅寸法に形成された平板状のモード抑制器７（図５参照）が取り付けられている。
このように、変換器８を設けたのは、通常、電力の伝送路は矩形導波管により構成されているためである。
このように、変換器８を設けたのは、通常、電力の伝送路は矩形導波管により構成されているためである。
【0037】
また、上記の変換器８は、円形導波管５と同じ径寸法の円形導波管部８ａと、円形導波管部８ａの上端の外周側面に接続される矩形導波管部８ｂとを備えた断面視・略Ｌ字状に形成されており、両端に開口が形成されて両端が貫通している。具体的には、変換器８は、円形導波管部８ａにより構成された一端部（下端部）に開口が形成されているとともに、矩形導波管部８ｂにより構成された他端部（図中に向かって左端部）に開口が形成されている。また、変換器８は、円形導波管部８ａの軸方向と、矩形導波管部８ｂの軸方向とが垂直になっている。なお、変換器８は、両端部にフランジが形成されている。
【0038】
また、変換器８は、円形導波管部８ａにより構成された一端部（下端部）のフランジが、円形導波管５の上端部のフランジと位置合わせされ、円形導波管５の上端部に接続されている。なお、矩形導波管部８ｂにより構成された変換器８の他端部には、電力の伝送路である矩形導波管（図示せず）を接続できるようになっている。
【0039】
そして、第２実施形態の電力合成・分配器Ｗ２が電力合成器として機能する場合には、この変換器８により、変換器８を通る電力が、円形導波管モードであるＴＭ０１モードから矩形導波管モードであるＴＥ１０モードに変換される。また、電力合成・分配器Ｗ２が電力分配器として機能する場合には、この変換器８により、変換器８を通る電力が、矩形導波管モードであるＴＥ１０モードから円形導波管モードであるＴＭ０１モードに変換される。
【0040】
また、円形導波管５の筒内に設けられたモード抑制器７は、ＴＭ０１モードからＴＥ１０モード（或いは、ＴＥ１０モードからＴＭ０１モード）に円滑にモード変換するためのものであり、移相歪み及び伝送損失を抑えられるようになっている。すなわち、モード抑制器７は、ＴＭ０１モードとＴＥ１０モードとの間で円滑にモード変換を行わせるための構成部であり、移相歪み及び伝送損失を抑える機能を果たしている。
【0041】
なお、モード抑制器７は、金属板により形成されている。
また、モード抑制器７は、円形導波管５の伝送方向と矩形導波管部８bの伝送方向の両方に平行で、且つ円形導波管５の中心に設置されている（図５参照）。
また、モード抑制器７は、円形導波管５の伝送方向と矩形導波管部８bの伝送方向の両方に平行で、且つ円形導波管５の中心に設置されている（図５参照）。
【0042】
このように、第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の作用効果に加えて、さらに、矩形導波管により構成されている伝送路に、電力合成・分波器Ｗ２を容易に組み込むことができる。また、第２実施形態では、ＴＭ０１モードからＴＥ１０モード（或いは、ＴＥ１０モードからＴＭ０１モード）に変換する変換器８が設けられているが、モード抑制器７により円滑なモード変換が可能になり、移相歪み及び伝送損失を最小限に抑えることができる。
【0043】
【0044】
第３実施形態の電力合成・分配器Ｗ３は、第２実施形態の電力合成・分配器Ｗ２の同軸線路４とラジアル線路２との接続部に、同軸線路４と並列に高インピーダンス部９を設けたものであり、高インピーダンス部９の構成が付加された以外は、第２実施形態のものと同じである。
そのため、第３実施形態の説明では、第２実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
そのため、第３実施形態の説明では、第２実施形態と同じ構成には同じ符号を付して、説明を省略或いは簡略化する。
【0045】
第３実施形態の電力合成・分配器Ｗ３は、図６に示すように、本体部１を構成する箱体部１ｂの上面の外周部近傍であって、同軸線路４とラジアル線路２との接続部に、上面から底部に向けて延びる間隙部（高インピーダンス部）９が形成されている。
【0046】
具体的には、第３実施形態の電力合成・分配器Ｗ３では、間隙部９の高さ寸法（ｈ）が、マイクロ波又はミリ波の「１／４波長」の奇数倍になっている。また、間隙部（高インピーダンス部）９は、その開口部が電気的に開放状態になっている。このように間隙部９を構成することで、同軸線路４とラジアル線路２との接続部分において、接地部のインピーダンスが無視できるような高インピーダンス部が設けられ、その開口部が電気的に開放状態になっていることで、不要なリアクタンスが生じることを防止することができ、製造誤差により生じる影響（性能のバラツキ）を抑制することができる。
すなわち、第３実施形態によれば、上述した第１、２実施形態の作用効果に加えて、さらに、製造誤差により生じる「性能のバラツキ」を抑制することができる。
すなわち、第３実施形態によれば、上述した第１、２実施形態の作用効果に加えて、さらに、製造誤差により生じる「性能のバラツキ」を抑制することができる。
【0047】
以上、説明したように、本発明の実施形態（第１～３実施形態）によれば、高周波数帯、高電力での使用が可能であり、且つ省スペースで設置可能な電力合成・分配器を提供することができる。
【0048】
なお、本発明は、上述した実施形態（第１～３実施形態）に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変更が可能である。
【0049】
例えば、上述した第１実施形態の電力合成・分配器Ｗ１の構成に、第３実施形態の高インピーダンス部９を付加するようにしても良い。
【符号の説明】
【0050】
Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３…電力合成・分配器
１…本体部
１ａ…蓋体部（本体部）
１ｂ…箱体部（本体部）
２…ラジアル線路
３…同軸端子
４…同軸線路
５…円形導波管
６…モード変換部
７…モード抑制器
８…円形／矩形導波管変換器（変換器）
８ａ…円形導波管部（変換器）
８ｂ…矩形導波管部（変換器）
９…間隙部（高インピーダンス部）
１…本体部
１ａ…蓋体部（本体部）
１ｂ…箱体部（本体部）
２…ラジアル線路
３…同軸端子
４…同軸線路
５…円形導波管
６…モード変換部
７…モード抑制器
８…円形／矩形導波管変換器（変換器）
８ａ…円形導波管部（変換器）
８ｂ…矩形導波管部（変換器）
９…間隙部（高インピーダンス部）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】