(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】
(24)【登録日】2022-11-30
(45)【発行日】2022-12-08
(54)【発明の名称】合成分配器
(51)【国際特許分類】
H01P 5/18 20060101AFI20221201BHJP
H01P 5/04 20060101ALI20221201BHJP
H01P 5/12 20060101ALI20221201BHJP
【ＦＩ】
H01P5/18 P
H01P5/04 601A
H01P5/12 D
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2018144702
(22)【出願日】2018-08-01
(65)【公開番号】P2020022074
(43)【公開日】2020-02-06
【審査請求日】2021-05-11
(73)【特許権者】
【識別番号】000166247
【氏名又は名称】古野電気株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100118784
【弁理士】
【氏名又は名称】桂川 直己
(72)【発明者】
【氏名】飯尾 憲一
(72)【発明者】
【氏名】岸田 武紘
【審査官】鈴木 肇
(56)【参考文献】
【文献】特開平１０－１２６１１８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第０５０４７７３８（ＵＳ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１２／００８６５１８（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２００６／０２７８２８（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開昭６３－２４５１０２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｐ ５／００－５／２２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
ショートスロット方向性結合器を複数接続することで、電波を合成又は分配する合成分配器であって、
それぞれの前記ショートスロット方向性結合器は、
第１結合領域を含む第１伝送路を有する第１方形導波管部と、
第２結合領域を含む第２伝送路を有する第２方形導波管部と、
前記第１結合領域と前記第２結合領域を互いにＨ面で接続することで、前記第１伝送路と前記第２伝送路とを接続する結合部と、
を備え、
前記第１伝送路、前記第２伝送路、及び前記結合部の上下の導体壁面がそれぞれ略面一であり、
前記第１結合領域は、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成された第１電波調整部を有し、当該第１電波調整部は、上下方向から見たときに細長状であって長手方向が電波伝送方向に沿う形状であり、
前記第２結合領域は、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成された第２電波調整部を有し、当該第２電波調整部は、上下方向から見たときに細長状であって長手方向が電波伝送方向に沿う形状であり、
前記ショートスロット方向性結合器同士の接続箇所には、第６電波調整部が形成されており、
前記第６電波調整部は、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成されており、前記導体壁面から突出する凸形状、又は、前記導体壁面に対して凹んだ凹形状であり、
前記第６電波調整部の電波伝送方向の長さは、伝送する電波の略λ／４であることを特徴とする合成分配器。
【請求項2】
請求項１に記載の合成分配器であって、前記第１電波調整部は、前記導体壁面から突出する凸形状、又は、前記導体壁面に対して凹んだ凹形状であり、
前記第２電波調整部は、前記導体壁面から突出する凸形状、又は、前記導体壁面に対して凹んだ凹形状であり、
前記第１電波調整部から、当該第１電波調整部と上下方向で対向する前記導体壁面までの距離と、前記第２電波調整部から、当該第２電波調整部と上下方向で対向する前記導体壁面までの距離と、が同じであることを特徴とする合成分配器。
【請求項3】
請求項１又は２に記載の合成分配器であって、上下方向から見たときに、前記結合部を通り、前記第１電波調整部の長手方向に平行な直線に対して、前記第１電波調整部と、前記第２電波調整部と、が線対称であることを特徴とする合成分配器。
【請求項4】
請求項３に記載の合成分配器であって、前記第１電波調整部及び前記第２電波調整部は、上下の前記導体壁面の同じ側に配置されることを特徴とする合成分配器。
【請求項5】
請求項２から４までの何れか一項に記載の合成分配器であって、上下方向から見たときに、前記第１電波調整部の長手方向に直交する方向を管幅方向と称したときに、
前記第１電波調整部は、前記第１結合領域の前記管幅方向の中央に配置されており、
前記第２電波調整部は、前記第２結合領域の前記管幅方向の中央に配置されていることを特徴とする合成分配器。
【請求項6】
請求項２から５までの何れか一項に記載の合成分配器であって、前記結合部は、前記導体壁面から突出する凸形状、又は、前記導体壁面に対して凹んだ凹形の第３電波調整部を有し、
前記第３電波調整部は、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成されており、
前記第３電波調整部は上下方向から見たときに細長状であり、当該第３電波調整部の長手方向は、前記第１電波調整部の長手方向と同じ方向であり、
前記第３電波調整部から当該第３電波調整部と上下方向で対向する前記導体壁面までの距離は、
前記第１電波調整部から当該第１電波調整部と上下方向で対向する前記導体壁面までの距離と異なるとともに、
前記第２電波調整部から当該第２電波調整部と上下方向で対向する前記導体壁面までの距離とも異なることを特徴とする合成分配器。
【請求項7】
請求項６に記載の合成分配器であって、上下方向から見たときに、前記第１電波調整部の長手方向に直交する方向を管幅方向と称したときに、
前記第３電波調整部は、前記結合部の前記管幅方向の中央に配置されることを特徴とする合成分配器。
【請求項8】
請求項１から７までの何れか一項に記載の合成分配器であって、前記第１電波調整部及び前記第２電波調整部の長手方向の長さは、伝送する電波の周波数の略λ／４の長さであることを特徴とする合成分配器。
【請求項9】
請求項１から８までの何れか一項に記載の合成分配器であって、前記第１結合領域に接続され、当該第１結合領域とは管長さ方向が異なる第１入出力部と、
前記第２結合領域に接続され、当該第２結合領域とは管長さ方向が異なる第２入出力部と、
前記第１結合領域と前記第１入出力部に跨って配置され、長手方向が前記第１入出力部の管長さ方向に沿う形状であり、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成されており、前記導体壁面から突出する凸形状、又は、前記導体壁面に対して凹んだ凹形状である第４電波調整部と、
前記第２結合領域と前記第２入出力部に跨って配置され、長手方向が前記第２入出力部の管長さ方向に沿う形状であり、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成されており、前記導体壁面から突出する凸形状、又は、前記導体壁面に対して凹んだ凹形状である第５電波調整部と、
を備えることを特徴とする合成分配器。
【請求項10】
請求項９に記載の合成分配器であって、前記第４電波調整部と前記第１電波調整部が長手方向で接続され、
前記第５電波調整部と前記第２電波調整部が長手方向で接続されることを特徴とする合成分配器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、主として、電波を合成又は分配する合成分配器に関する。
【背景技術】
【0002】
特許文献１には、複数のポートを有する方向性結合器が開示されている。特許文献１の方向性結合器は、複数のポートから入力された電波を合成して１つのポートから出力する。また、方向性結合器は、１つのポートから入力された電波を分配して複数のポートから出力することもできる。
【0003】
特許文献２には、アルミニウム合金の板を切削加工して作成される高周波装置が開示されている。この高周波装置は、切削加工を行う際に、複数の導波管を形成するとともに、導波管同士の間にサーキュレータとして動作するために必要な形状を形成する。特許文献２には、切削加工により方向性結合器を作成することは記載されているが、その具体的な形状については記載されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特許第２５７４９２６号公報
【文献】特開２０１７－９２５３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
方向性結合器は、所定割合で電波を合成又は分配する。この所定割合は一般的には均等であるが、入出力される電波等によっては、均等ではない所定割合で電波を合成又は分配することが望まれることもある。何れにせよ、電波を合成又は分配する割合は方向性結合器にとって重要な性能の１つである。しかし、例えば対称形状の方向性結合器であっても電波を均等に合成又は分配できない等、正確な所定割合を有する方向性結合器を作成することは困難である。また、特許文献１及び２には、これらの課題を解決する構成が記載されていない。
【0006】
本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その主要な目的は、電波を合成又は分配する割合が正確に所望の割合と一致するように作成されたショートスロット方向性結合器を提供することにある。
【課題を解決するための手段及び効果】
【0007】
本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。
【0008】
本発明の観点によれば、以下の構成の合成分配器が提供される。即ち、合成分配器は、ショートスロット方向性結合器を複数接続した構成であり、電波を合成又は分配する。それぞれの前記ショートスロット方向性結合器は、第１方形導波管部と、第２方形導波管部と、結合部と、を備える。前記第１方形導波管部は、第１結合領域を含む第１伝送路を有する。前記第２方形導波管部は、第２結合領域を含む第２伝送路を有する。前記結合部は、前記第１結合領域と前記第２結合領域を互いにＨ面で接続することで、前記第１伝送路と前記第２伝送路とを接続する。前記第１伝送路、前記第２伝送路、及び前記結合部の上下の導体壁面がそれぞれ略面一である。前記第１結合領域は、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成された第１電波調整部を有し、当該第１電波調整部は、上下方向から見たときに細長状であって長手方向が電波伝送方向に沿う形状である。前記第２結合領域は、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成された第２電波調整部を有し、当該第２電波調整部は、上下方向から見たときに細長状であって長手方向が電波伝送方向に沿う形状である。前記ショートスロット方向性結合器同士の接続箇所には、第６電波調整部が形成されている。前記第６電波調整部は、上下の前記導体壁面のうち少なくとも一方の前記導体壁面に形成されており、前記導体壁面から突出する凸形状、又は、前記導体壁面に対して凹んだ凹形状である。前記第６電波調整部の電波伝送方向の長さは、伝送する電波の略λ／４である。
【0009】
これにより、第１電波調整部と第２電波調整部との形状に応じて、電波の伝送モードが変換される割合が変化する。従って、電波の合成割合又は分配割合が所望の割合となるように調整された方向性結合器を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0010】
【図1】第１実施形態の方向性結合器の斜視図。
【図2】第１実施形態の方向性結合器の３つの結合領域を示す平面模式図。
【図3】第１及び第２結合領域の突出高さ／凹み深さを変化させたときの第３及び第４ポートの出力割合の変化を示すグラフ。
【図4】第１凹部及び第２凹部が形成されている構成の方向性結合器の斜視図。
【図5】第３結合領域の突出高さ／凹み深さを変化させたときの第３及び第４ポートの出力割合の変化を示すグラフ。
【図6】第３凹部が形成されている構成の方向性結合器の斜視図。
【図7】第２実施形態の方向性結合器の第１凸部及び調整機構を示す側面断面図。
【図8】第３実施形態の方向性結合器の平面模式図。
【図9】第４実施形態の方向性結合器の平面模式図。
【図10】第５実施形態の合成分配器の平面模式図。
【図11】第６実施形態の合成分配器の平面模式図。
【発明を実施するための形態】
【0011】
次に、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。初めに、図１及び図２を参照して、第１実施形態のショートスロット方向性結合器１について説明する。図１は、ショートスロット方向性結合器１の斜視図である。図２は、ショートスロット方向性結合器１の３つの結合領域を示す平面模式図である。また、以下の説明において、長さ又は方向等が同じと記載している部分では、長さ又は方向等が厳密に同じ構成を示すだけでなく、製造上の誤差及びその他の事情等で長さ又は方向等が僅かに異なっている構成も示している。
【0012】
第１実施形態のショートスロット方向性結合器１は、レーダ装置に設けられる。具体的には、円偏波を発生させる円偏波発生装置や、送信波が物標で反射した反射波（マイクロ波）を受信する受信回路等に設けられる。なお、ショートスロット方向性結合器１は、レーダ装置に限られず、高周波の信号の分配又は合成を行う装置（例えば通信装置）に設けられていても良い。図１に示すように、ショートスロット方向性結合器１は、第１方形導波管部１０と、第２方形導波管部２０と、結合部３０と、を備えている。
【0013】
第１方形導波管部１０は、複数の平板状の導体を組み合わせることで内部空間が形成された導波管である。第１方形導波管部１０の内部空間は第１伝送路１１として機能し、電波を伝送することができる。電波伝送方向は管長さ方向と同じ方向である。また、第１方形導波管部１０の管長さ方向の一端には第１ポート１２が形成され、他端には第３ポート１３が形成されている。第１ポート１２及び第３ポート１３は、電波が入出力される部分である。本実施形態では、第１方形導波管部１０は直線状の導波管であるが、湾曲又は屈曲する部分を含んでいてもよい。この場合、管長さ方向は位置に応じて異なることとなる。
【0014】
第１方形導波管部１０を管長さ方向に垂直な平面で切った断面は長方形となる。この長方形のうち長辺を構成する部分（図１の上面及び下面）は第１方形導波管部１０内に発生する磁界の向きと平行な面（Ｈ面）である。以下の説明では、これらの面を導体壁面と称し、符号１００を付して説明する。
【0015】
また、第１方形導波管部１０を管長さ方向に垂直な平面で切った断面の長方形のうち短辺を構成する部分（図１の両側面）は、第１方形導波管部１０内に発生する電界の向きと平行な面（Ｅ面）である。これらの２つの側面のうち内側（第２方形導波管部２０側）の側面には、壁面が構成されずに開放されている部分（開放部分）が存在する。第１方形導波管部１０は、この開放部分及び結合部３０を介して、第２方形導波管部２０に結合されている。図２に示すように、第１方形導波管部１０のうち、この開放部分から、反対側の側面までの領域を第１結合領域と称し、符号１４を付して説明する。
【0016】
また、長辺同士が対向する方向（言い換えれば短辺に沿う方向）を図１に示すように管高さ方向と称する。なお、管高さ方向を上下方向と称することもある。なお、「上下」とは、ショートスロット方向性結合器１の向きを示すものであり、ショートスロット方向性結合器１の上下方向と鉛直方向とを一致させて配置することを示すものではない。また、短辺同士が対向する方向（言い換えれば長辺に沿う方向）を図１に示すように管幅方向と称する。
【0017】
第１方形導波管部１０の導体壁面１００であって、かつ、第１結合領域１４である部分の一部には、第１凸部（第１電波調整部）１５が形成されている。第１凸部１５は、下側の導体壁面１００である下面から、当該下面に対向する面である上面に向かって管高さ方向に沿って突出している部分である。以下では、第１凸部１５がその周囲から突出している高さ（言い換えれば管高さ方向の長さ）を「突出高さ」と称する。
【0018】
また、第１凸部１５は、直方体状である。従って、第１凸部１５は、上下方向から見たとき（言い換えれば視点方向を上下方向としたとき、即ち図２のような平面図）において、細長状である。細長状とは、長手方向と短手方向とが認識できればよく、短手方向に対して長手方向が極端に長い必要はない。第１凸部１５は、この長手方向が管長さ方向（電波伝送方向）に沿うように形成されている。なお、第１凸部１５は、直方体以外の形状（例えば角部が面取りされた形状）であってもよい。ただし、第１凸部１５は、上下方向から見たときに長手方向が特定できる形状であることが好ましい。また、本実施形態では、第１凸部１５の長手方向の長さをＬとして、伝送される電波の波長をλとした場合、図２に示すように、Ｌ＝λ／４が成り立つ。このように、第１凸部１５の長手方向の長さは、伝送される電波の波長に基づいた（言い換えれば波長に整数を積算したり整数で除算したりした）値である。
【0019】
第１凸部１５の製造方法は様々であるが、例えば第１凸部１５以外の部分を切削することで、第１凸部１５を形成してもよい。あるいは、導体壁面１００に対して別部材である第１凸部１５を取り付ける構成であってもよい。図２に示すように、第１凸部１５は、第１結合領域１４の管長さ方向における中央に形成されている。また、第１凸部１５は、第１結合領域１４の管幅方向における中央に形成されている。なお、第１凸部１５は、第１結合領域１４の管長さ方向の中央以外に形成されていてもよいし、第１結合領域１４の管幅方向の中央以外に形成されていてもよい。
【0020】
第２方形導波管部２０は、当該第２方形導波管部２０の管長さ方向と、第１方形導波管部１０の管長さ方向と、が一致するように配置されている。第２方形導波管部２０は、図２に示すように平面視において、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０の間に引かれた（即ち結合部３０上に引かれた）所定の対称線１０１に対して線対称な形状である。そのため、第２方形導波管部２０の形状に関する説明を簡略化する。なお、対称線１０１は、詳細には結合部３０の管幅方向の中央を通る直線である。また、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０は、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０の間に配置された、管長さ方向と管高さ方向の両方に平行な平面に対して対称でもある。
【0021】
第２方形導波管部２０の内部空間は第２伝送路２１として機能する。第２方形導波管部２０の管長さ方向の一端には第２ポート２２が形成され、他端には第４ポート２３が形成されている。また、第１方形導波管部１０の第１結合領域１４に対応する領域として、第２結合領域２４が形成されている。第２結合領域２４には、第２凸部（第２電波調整部）２５が形成されている。また、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０とは、共通の導体壁面１００を有している。
【0022】
また、第１凸部１５の突出高さと第２凸部２５の突出高さは同じである。言い換えれば、下面に形成されている第１凸部１５から、対向する上面の導体壁面１００までの距離と、下面に形成されている第２凸部２５から、対向する上面の導体壁面１００までの距離と、が同じである。なお、第１凸部１５及び第２凸部２５は、ともに下面に形成されているが、ともに上面に形成されていてもよいし、一方が下面に形成され他方が上面に形成されていてもよい。
【0023】
結合部３０は、管幅方向において、第１方形導波管部１０（詳細には第１結合領域１４）と第２方形導波管部２０（詳細には第２結合領域２４）との間に形成されている。結合部３０の上面（導体壁面１００）は、第１方形導波管部１０の上面及び第２方形導波管部２０の上面と連続しており、上下方向の位置も略同じ（即ち略面一）である。なお結合部３０の下面についても同様である。従って、結合部３０は、Ｈ面で第１方形導波管部１０及び第２方形導波管部２０と接続されている。
【0024】
また、第１方形導波管部１０の内側の側面の開放部分と、第２方形導波管部２０の内側の側面の開放部分と、で囲まれる領域を第３結合領域３４と称する。第３結合領域３４の下面には、第３凸部（第３電波調整部）３５が形成されている。第３凸部３５は、管長さ方向の中央であって管幅方向の中央に形成されているが、異なる位置に形成されていてもよい。また、第３凸部３５は、管長さ方向及び管幅方向における長さが、第１凸部１５及び第２凸部２５と同じである。また、第３凸部３５の長手方向は、第１凸部１５及び第２凸部２５の長手方向と同じである。しかし、第３凸部３５の突出高さは、第１凸部１５及び第２凸部２５の両方の突出高さと異なる。言い換えれば、下面に形成されている第３凸部３５から、対向する上面の導体壁面１００までの距離は、第１凸部１５及び第２凸部２５における距離とは異なる。なお、第３凸部３５は下面ではなく上面に形成されていてもよい。また、本実施形態では、第３凸部３５は上面及び下面のうち、第１凸部１５及び第２凸部２５と同じ側の面に形成されているが、第１凸部１５又は第２凸部２５とは異なる側の面に形成されていてもよい。なお、後述の実施形態の第４凸部４、第５凸部５、及び第６凸部６についても、上記と同様に、形成される面を変更してもよい。
【0025】
ショートスロット方向性結合器１では、第１ポート１２から入力された電波は、第１伝送路１１に沿って伝送されるとともに、一部が結合部３０を介して第２伝送路２１に沿って伝送される。これにより、第１ポート１２から入力された電波は第３ポート１３及び第４ポート２３から出力される。なお、他の１つのポートから入力された電波も同様に分配される。この分配割合は、第１ポート１２から第１結合領域１４までの長さと波長の関係等に依存する。
【0026】
具体的に説明すると、第１ポート１２から入力された電波は、第１結合領域１４に到達するまでの間においてＴＥ10モードで伝送する。そして、第１から第３結合領域においては、電波は、ＴＥ10モードとＴＥ20モードの両方の伝送モードで伝送する。ここで、第１ポート１２から第１結合領域１４までの長さを変化させることで、第１から第３結合領域における２つの伝送モードの位相差が変化する。この位相差を９０°にすることで、理想的には、第３ポート１３と第４ポート２３では、同振幅かつ位相差が９０°のＴＥ10モードで電波が励起される。しかし、現実には、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０との間には避けられない空間（結合部３０）が存在するため、第３ポート１３及び第４ポート２３から均等に電波が出力されるとは限らない。
【0027】
また、例えば第３ポート１３及び第４ポート２３の両方から電波が入力された場合、これらの電波は合成されて第１ポート１２から出力される。この場合であっても、第３ポート１３から入力された電波と第４ポート２３から入力された電波とが均等に合成されるとは限らない。
【0028】
このような分配割合及び合成割合はショートスロット方向性結合器１において重要な値であるため、要求に応じた分配割合及び合成割合のショートスロット方向性結合器１を製造することが望まれる。また、ショートスロット方向性結合器１の分配割合と合成割合とは基本的には同じ値となるため、以下では、要求に応じた分配割合を有するショートスロット方向性結合器１を製造する方法について説明する。
【0029】
【0030】
図３は、第３凸部３５の突出高さを一定としたときにおいて、第１結合領域１４及び第２結合領域２４のそれぞれの一部の突出高さを変化させたときの第３ポート１３と第４ポート２３から出力される電波の割合を示すグラフである。また、図３では、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の突出高さは同じである。また、第１結合領域１４及び第２結合領域２４が内部空間側に突出する方向の突出高さを正とし、外側に凹む方向の突出高さを負としてグラフを記載している。従って、突出高さが正の場合、ショートスロット方向性結合器１には、図１に示すように、第１凸部１５及び第２凸部２５が形成されることとなる。また、突出高さが負の場合、ショートスロット方向性結合器１には、図４に示すように、第１電波調整部としての第１凹部１６及び第２電波調整部としての第２凹部２６が形成されることとなる。なお、負の突出高さは凹み深さと称することもできる。
【0031】
図３に示すように、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の突出高さが高くなるに従って、第３ポート１３から出力される電波の割合が低くなるとともに、第４ポート２３から出力される電波の割合が高くなる。一方、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の突出高さが低くなるに従って、第３ポート１３から出力される電波の割合が高くなるとともに、第４ポート２３から出力される電波の割合が低くなる。
【0032】
上述したように、ショートスロット方向性結合器１には、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０との間に避けられない隙間が存在する。そのため、第１から第３結合領域における２つの伝送モードの割合が異なることにより、第３ポート１３と第４ポート２３から出力される電波の割合が同じにならない。この点、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の突出高さを高くすることで、ＴＥ20モードがより強く励起されるため、第４ポート２３から出力される電波の割合が高くなる。一方、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の突出高さを低くすることで、ＴＥ10モードがより強く励起されるため、第３ポート１３から出力される電波の割合が高くなる。
【0033】
以上により、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の突出高さを変化させることで、ショートスロット方向性結合器１の合成割合及び分配割合を変化させることができる。従って、要求に応じた合成割合及び分配割合を有するショートスロット方向性結合器１を製造できる。
【0034】
次に、図５及び図６を参照して、第３結合領域３４の突出高さが、ショートスロット方向性結合器１の分配割合に及ぼす影響について説明する。図５は、第１凸部１５及び第２凸部２５の突出高さを一定としたときにおいて、第３結合領域３４の突出高さを変化させたときの第３ポート１３と第４ポート２３から出力される電波の割合を示すグラフである。第３結合領域３４の突出高さが正の場合、ショートスロット方向性結合器１には、図１に示すように、第３凸部３５が形成されることとなる。また、第３結合領域３４の突出高さが負の場合、ショートスロット方向性結合器１には、図６に示すように、第３電波調整部としての第３凹部３６が形成されることとなる。
【0035】
図５に示すように、第３結合領域３４の突出高さが高くなるに従って、第３ポート１３から出力される電波の割合が高くなるとともに、第４ポート２３から出力される電波の割合が低くなる。一方、第３結合領域３４の突出高さが低くなるに従って、第３ポート１３から出力される電波の割合が低くなるとともに、第４ポート２３から出力される電波の割合が高くなる。
【0036】
つまり、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の高さに対する、第３結合領域３４の相対高さに応じて、どの伝送モードが強く励起されるかが定まる。従って、第３結合領域３４の突出高さのみを変化させた場合であっても、ショートスロット方向性結合器１の分配割合を変化させることができる。
【0037】
また、第１結合領域１４及び第２結合領域２４が全体にわたって平坦である場合であっても、第３結合領域３４の突出高さを変化させることで、ショートスロット方向性結合器１の分配割合を変化させることができる。逆に、第３結合領域３４が全体にわたって平坦である場合であっても、第１結合領域１４及び第２結合領域２４の突出高さを変化させることで、ショートスロット方向性結合器１の分配割合を変化させることができる。
【0038】
以上により、第１結合領域１４、第２結合領域２４、及び第３結合領域３４の何れか１つの領域について、少なくとも一部に凹部又は凸部を形成することで、製品に要求される分配割合又は合成割合を満たすショートスロット方向性結合器１を製造することができる。なお、分配割合又は合成割合は均等であってもよいし、不均等（例えば１：２）であってもよい。
【0039】
次に、図７を参照して、第２実施形態を説明する。図７は、第２実施形態のショートスロット方向性結合器１の第１凸部１５及び調整機構１５ａを示す側面断面図である。なお、第２実施形態及びそれ以降の説明においては、第１実施形態と同一又は類似の部材には図面に同一の符号を付し、説明を省略する場合がある。
【0040】
第１実施形態では、要求に応じた高さの第１凸部１５等を形成し、その後は突出高さを変更することは想定されていない。これに対し、第２実施形態では、第１凸部１５等の突出高さを調整可能に構成されている。第２実施形態では、導体壁面１００に切削等により凹部が形成されており、当該凹部に直方体状の第１凸部１５が配置されている。また、第１凸部１５は、ネジ等で構成される調整機構１５ａに支持されている。この構成により、ネジを回転させることで第１凸部１５の支持高さを変化させることができるので、第１凸部１５の突出高さを変化させることができる。
【0041】
これにより、要求される仕様に応じて調整機構１５ａを用いて第１凸部１５の突出高さを調整することで、１つのショートスロット方向性結合器１で異なる分配割合及び合成割合を実現できる。また、図７には、第１凸部１５の突出高さを調整する調整機構１５ａしか記載されていないが、第２結合領域２４には、第２凸部２５の突出高さを調整する調整機構が配置されている。また、これらの調整機構に代えて又は加えて、第３凸部３５の突出高さを調整する調整機構が配置されていてもよい。
【0042】
次に、図８を参照して、第３実施形態を説明する。図８は、第３実施形態の方向性結合器の平面模式図である。第３実施形態のショートスロット方向性結合器１において、第１方形導波管部１０は、第１入出力部１７を備える。第１入出力部１７は、第１結合領域１４の管長さ方向の両端にそれぞれ接続される部分である。また、第１入出力部１７は、第１ポート１２又は第３ポート１３が形成されている部分である。第１入出力部１７の管長さ方向は、第１結合領域１４の管長さ方向とは異なる。具体的には、第１入出力部１７の管長さ方向は外側に開く向きである。言い換えれば、第１入出力部１７の管長さ方向は、第１結合領域１４から当該１４の管長さ方向に沿って離れるほど第３凸部３５から管幅方向に離れる向きとなっている。そのため、第１結合領域１４と第１入出力部１７の間において、管が湾曲又は屈曲している。
【0043】
また、第１方形導波管部１０には、第１結合領域１４と第１入出力部１７に跨るように（両方の領域上に）第４凸部４が形成されている。第４凸部４は、第１凸部１５等と同様に直方体状である。図８の平面視において、第４凸部４の長手方向は、第１入出力部１７の管長さ方向と同じである。この構成により、第１結合領域１４と第１入出力部１７とで管長さ方向が異なる場合であっても、伝送される電波が反射しにくくなるように誘導することができる。
【0044】
なお、第４凸部４は凸形状に代えて凹形状であってもよい。また、本実施形態では第４凸部４と第１凸部１５とは分離されているが、図９の第４実施形態に示すように、第４凸部４と第１凸部１５とが連続するように（長手方向で接続されるように）形成されていてもよい。更に、第４凸部４と第１凸部１５とが連続するように形成される場合において、両者の突出高さを同じにすることもできる。
【0045】
第３実施形態においても第１実施形態と同様に、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０が対称形状であるため、第２方形導波管部２０の説明を簡略化する。第２方形導波管部２０は、第２入出力部２７を備える。第２入出力部２７には、第５凸部５が形成されている。第４凸部４と第５凸部５は突出高さ（凹み深さ）が同じであってもよいし異なっていてもよい。
【0046】
次に、図１０を参照して、第５実施形態の合成分配器２００を説明する。第５実施形態の合成分配器２００は、第１実施形態で説明したショートスロット方向性結合器１を３つ備える構成である。第５実施形態の説明では、合成分配器２００に含まれるショートスロット方向性結合器１を、方向性結合部と称し、符号１ａ，１ｂ，１ｃを付して説明する。
【0047】
第５実施形態の合成分配器２００は、方向性結合部１ａの第２ポート２２に方向性結合部１ｂの第３ポート１３を接続するとともに、方向性結合部１ａの第１ポート１２に方向性結合部１ｃの第４ポート２３を接続した構成である。第５実施形態の合成分配器２００では、方向性結合部１ｂの第１ポート１２及び第２ポート２２と、方向性結合部１ｃの第１ポート１２及び第２ポート２２の合計４つに入力された電波を合成して、方向性結合部１ａの第３ポート１３から出力することができる。また、同様に１つの電波を４つに分配することでもきる。
【0048】
３つの方向性結合部１ａ，１ｂ，１ｃには、第１実施形態のショートスロット方向性結合器１と同様に、それぞれ第１凸部１５、第２凸部２５、及び第３凸部３５が形成されている。これらの凸部を形成する効果は第１実施形態と同じである。
【0049】
また、第５実施形態の合成分配器２００には、第６凸部６が形成されている。第６凸部６は、方向性結合部１ａと方向性結合部１ｂの接続箇所、及び、方向性結合部１ａと方向性結合部１ｃの接続箇所にそれぞれ形成されている。第６凸部６は、第１凸部１５、第２凸部２５、第４凸部４、及び第５凸部５等と同様に直方体状である。また、図１０の平面視において、第６凸部６の長手方向は、管長さ方向と同じである（言い換えれば、第４凸部４及び第５凸部５の長手方向と同じである）。また、第６凸部６の長手方向の長さＬは、第１凸部１５及び第２凸部２５と同様に、伝送される電波の波長をλとした場合、Ｌ＝λ／４が成り立つことが好ましい。
【0050】
ここで、方向性結合部同士の接続箇所の長さを短くすることで、合成分配器２００のサイズを小さくすることができるが、この接続箇所において電界及び磁界の乱れが発生するため電波の出力が低下する等の問題が生じる。この点、第５実施形態では、この接続箇所に第６凸部６が形成されているため、電界及び磁界の乱れの発生を抑えることができるので、電界及び磁界の乱れを発生させることなく、合成分配器２００のサイズを小さくすることができる。
【0051】
なお、第６凸部６は凸形状に代えて凹形状であってもよい。また、本実施形態では第６凸部６は、第４凸部４及び第５凸部５の両方と分離されているが、図１１の第６実施形態に示すように、第４凸部４及び第５凸部５の両方と第６凸部６とが連続するように（長手方向で接続されるように）形成されていてもよい。更に、第４凸部４、第５凸部５、及び第６凸部６が連続するように形成される場合において、全ての突出高さを同じにすることもできる。
【0052】
以上に説明したように、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１は、第１方形導波管部１０と、第２方形導波管部２０と、結合部３０と、を備える。第１方形導波管部１０は、第１結合領域１４を含む第１伝送路１１を有する。第２方形導波管部２０は、第２結合領域２４を含む第２伝送路２１を有する。結合部３０は、第１結合領域１４と第２結合領域２４を互いにＨ面で接続することで、第１伝送路１１と第２伝送路２１とを接続する。第１伝送路１１、第２伝送路２１、及び結合部３０の上下の導体壁面１００がそれぞれ略面一である。第１結合領域１４は、上下の導体壁面１００のうち少なくとも一方の導体壁面１００に形成された、上下方向から見たときに細長状であって長手方向が電波伝送方向に沿う形状の第１凸部１５を有する。第２結合領域２４は、上下の導体壁面１００のうち少なくとも一方の導体壁面１００に形成された、上下方向から見たときに細長状であって長手方向が電波伝送方向に沿う形状の第２凸部２５を有する。
【0053】
これにより、第１凸部１５と第２凸部２５との形状に応じて、電波の伝送モードが変換される割合が変化する。従って、電波の合成割合又は分配割合が所望の割合となるように調整された方向性結合器を得ることができる。
【0054】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、第１凸部１５は、導体壁面１００から突出する凸形状である。第２凸部２５は、導体壁面１００から突出する凸形状である。第１凸部１５から当該第１凸部１５と上下方向で対向する導体壁面１００（上面）までの距離と、第２凸部２５から当該第２凸部２５と上下方向で対向する導体壁面１００（上面）までの距離と、が同じである。
【0055】
これにより、第１電波調整部及び第２電波調整部が簡単な構成で実現できる。
【0056】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、上下方向から見たときに、結合部３０を通り、第１凸部１５の長手方向に平行な直線（対称線１０１）に対して、第１凸部１５と、第２凸部２５と、が線対称である。
【0057】
これにより、効率的に電波を分配又は合成したり、伝送モードを適切に変換したりすることができる。
【0058】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、第１凸部１５及び第２凸部２５は、上下の導体壁面１００のうち同じ側に配置される。
【0059】
これにより、第１方形導波管部１０と第２方形導波管部２０が更に対称的な形状となるため、上記の効果を一層確実に発揮させることができる。
【0060】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、上下方向から見たときに、第１凸部１５の長手方向に直交する方向を管幅方向と称したときに、第１凸部１５は、第１結合領域１４の管幅方向の中央に配置されている。第２凸部２５は、第２結合領域２４の管幅方向の中央に配置されている。
【0061】
これにより、第１凸部１５又は第２凸部２５が管幅方向の端部に配置されている構成と比較して、より確実に伝送モードを変換できる。
【0062】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、結合部３０は、上下の導体壁面１００のうち少なくとも一方の導体壁面１００に形成された、上下方向から見たときに細長状であって長手方向が第１凸部１５の長手方向と同じ方向であり、導体壁面１００から突出する凸形状の第３凸部３５を有する。第３凸部３５から当該第３凸部３５と上下方向で対向する導体壁面１００（上面）までの距離は、第１凸部１５から当該第１凸部１５と上下方向で対向する導体壁面１００までの距離と異なる。第２凸部２５から当該第２凸部２５と上下方向で対向する導体壁面１００までの距離とも異なる。
【0063】
これにより、より確実に伝送モードを変換できる。
【0064】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、上下方向から見たときに、第３凸部３５は、結合部３０の管幅方向の中央に配置される。
【0065】
これにより、第３凸部３５が管幅方向の端部に配置されている構成と比較して、より確実に伝送モードを変換できる。
【0066】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、第１凸部１５及び第２凸部２５の長手方向の長さは、伝送する電波の周波数帯域幅に基づく長さである。
【0067】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、第１凸部１５及び第２凸部２５の長手方向の長さは、伝送する電波の周波数の略λ／４の長さである。
【0068】
これにより、伝送する電波が変換され易いような第１凸部１５及び第１凹部１６を適用することができる。
【0069】
また、ショートスロット方向性結合器１は、第１入出力部１７と、第２入出力部２７と、第４凸部４と、第５凸部５と、を備える。第１入出力部１７は、第１結合領域１４に接続され、当該第１結合領域１４とは管長さ方向が異なる。第２入出力部２７は、第２結合領域２４に接続され、当該第２結合領域２４とは管長さ方向が異なる。第４凸部４は、第１結合領域１４と第１入出力部１７に跨って配置され、長手方向が第１入出力部１７の管長さ方向に沿う形状であり、導体壁面１００から突出する凸形状、又は、導体壁面１００に対して凹んだ凹形状である。第５凸部５は、第２結合領域２４と第２入出力部２７に跨って配置され、長手方向が第２入出力部２７の管長さ方向に沿う形状であり、導体壁面１００から突出する凸形状、又は、導体壁面１００に対して凹んだ凹形状である。
【0070】
これにより、第１結合領域１４と第１入出力部１７とで管長さ方向が異なる場合であっても、伝送される電波が反射しにくくなるように誘導することができる。
【0071】
また、上記実施形態のショートスロット方向性結合器１において、第４凸部４は、第１凸部１５と連続するように配置される。第５凸部５は、第２凸部２５と連続するように配置される。
【0072】
これにより、ショートスロット方向性結合器１の製造が容易になるとともに、電界及び磁界の乱れを抑制できる可能性がある。
【0073】
また、上記実施形態の合成分配器２００は、方向性結合部１ａ，１ｂ，１ｃを複数接続することで、電波を合成又は分配する。方向性結合部１ａ，１ｂ，１ｃ同士の接続箇所において、導体壁面１００から突出する凸形状である第６凸部６が形成されている。
【0074】
これにより、方向性結合部１ａ，１ｂ，１ｃ同士の接続箇所における電界及び磁界の乱れを抑制できる。
【0075】
また、上記実施形態の合成分配器２００においては、ショートスロット方向性結合器１の接続箇所において、導体壁面１００から突出する凸形状、又は、導体壁面１００に対して凹んだ凹形状である第６凸部６が形成されている。第６凸部６は、第４凸部４及び第５凸部５と、連続するように配置されている。
【0076】
これにより、ショートスロット方向性結合器１の製造が容易になるとともに、電界及び磁界の乱れを一層抑制できる可能性がある。
【0077】
また、上記実施形態の合成分配器２００においては、第６凸部６の電波伝送方向の長さは、伝送する電波の略λ／４である。
【0078】
これにより、伝送する電波に応じた形状の第６凸部６を適用することができる。
【0079】
以上に本発明の好適な実施の形態を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。
【0080】
第１から第６実施形態に記載した特徴は、矛盾が生じない範囲で適宜組み合わせることができる。例えば第４実施形態と第６実施形態の特徴を組み合わせて、第１凸部１５、第２凸部２５、第４凸部４、第５凸部５、及び第６凸部６を全て連続させてもよい。
【0081】
第５及び第６実施形態の合成分配器２００は、３つの方向性結合部１ａ，１ｂ，１ｃを有する構成であるが、合成分配器２００は、４以上の方向性結合部を有する構成であってもよい。
【0082】
上記実施形態では、ショートスロット方向性結合器１及び合成分配器２００の内部は空洞であるが、内部に誘電体が含まれていてもよい。
【符号の説明】
【0083】
１ ショートスロット方向性結合器
１ａ，１ｂ，１ｃ 方向性結合部
１０ 第１方形導波管部
２０ 第２方形導波管部
３０ 結合部
１００ 導体壁面
２００ 合成分配器
１ａ，１ｂ，１ｃ 方向性結合部
１０ 第１方形導波管部
２０ 第２方形導波管部
３０ 結合部
１００ 導体壁面
２００ 合成分配器
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】