特許 7345962 導波管スイッチ

(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】2023-09-08

(45)【発行日】2023-09-19

(54)【発明の名称】導波管スイッチ

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/12 20060101AFI20230911BHJP

【ＦＩ】

H01P1/12

【請求項の数】 1

(21)【出願番号】P 2019037268

(22)【出願日】2019-03-01

(65)【公開番号】P2020141356

(43)【公開日】2020-09-03

【審査請求日】2022-02-24

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000004330

【氏名又は名称】日本無線株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100126561

【弁理士】

【氏名又は名称】原嶋 成時郎

(72)【発明者】

【氏名】夏原 啓一

(72)【発明者】

【氏名】渋谷 裕三

(72)【発明者】

【氏名】芦田 克敏

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】特公昭３０－００７２６６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開昭５３－０７０６４７（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭４９－０３８１４７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０４９６７１７０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ １／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円柱状を成し、円柱を横切って外周面に開口する導波路が少なくとも２つ以上形成されたロータと、
前記ロータを回動自在に支持する円筒状の空間が形成され、該空間の内周面に前記導波路の開口と対向して連通する導波管接続口を有するステータと、を備え、
前記ロータの所定角の回動により、前記導波路の開口が前記ステータの導波管接続口に対向するようにして切り替わる導波管スイッチであって、
隣接する２つの前記開口の周方向における間隔が伝送電磁波の実効波長λの３／４倍以上の場合に、前記ロータの外周面には、前記ステータと前記ロータとの間のギャップによる伝送電磁波の漏洩を抑制するチョーク溝を、前記ロータの前記開口と該開口に隣接する開口との間の外周面に少なくとも３つ、共振の発生を防止できる間隔で、形成し、
前記チョーク溝のうち、前記開口に隣接するチョーク溝をそれぞれ端側チョーク溝、該２つの端側チョーク溝の間に形成されたチョーク溝を中間チョーク溝とし、前記端側チョーク溝の中心から前記開口の開口縁までの距離が、伝送電磁波の実効波長λの１／４倍に設定され、前記２つの端側チョーク溝の間であって前記共振の発生を防止できる間隔で前記中間チョーク溝が形成されている、
ことを特徴とする導波管スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電磁波などを効率よく伝送させるために従来から導波管が用いられ、この導波管を用いた各種装置（送受信機、アンテナ、計測機器など）において電磁波の伝送経路を切り替えるのに用いられる導波管スイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

この導波管スイッチには、ロータリ方式のものが知られている。

【0003】

図７～図９はロータリ方式の従来の導波管スイッチを示す。図７（ａ）は外観を示す正面図、図７（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。図８（ａ）は要部の側面図、図８（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【0004】

導波管スイッチ１００のステータ１１０は、金属製の直方体の本体部の中心に円筒状の空間１１１を有し、この空間１１１と本体部の４つの側面とにそれぞれ開口する４つの導波管接続口１１２、１１２、・・・が形成され、前記空間１１１には、後述する円柱状のロータ１２０が僅かな隙間を介して回動自在に収納されている。

【0005】

ステータ１１０の本体部の上部にはロータ１２０を回動するためのロータ駆動部１０１が設けられ、また、ロータ駆動部１０１の上部にはロータ１２０を手動で回動するための手動切替ノブ１０２が設けられている。

【0006】

ロータ１２０は、やや扁平な円柱状を呈し、円柱を横切ってロータ１２０の外周面１２２に開口する導波路１２１、１２１が２つ形成されている。

【0007】

導波路１２１は平面から見て緩やか屈曲しており、ロータ１２０の外周面１２２において中心角でほぼ９０度ずれた位置に開口されており、外周面１２２に４つの開口１２３、１２３、・・・が形成されている。

【0008】

ロータ１２０の外周面１２２には中心軸に平行に延び、半径方向に所定の深さで形成されたスリット状のチョーク溝１２４、１２４、・・・が形成されている（例えば、特許文献１参照）。

【0009】

このチョーク溝１２４は前記開口１２３と開口１２３との間に２本形成され、共に、チョーク溝１２４の中心から前記開口１２３の中心軸に平行な開口縁までの距離が伝送電磁波の実効波長λの１／４倍に形成されている。

【0010】

また、チョーク溝１２４の半径方向の深さは、伝送電磁波の実効波長λの１／４倍の寸法で形成されている。

【0011】

このようにチョーク溝１２４の開口１２３からの距離、深さを共に伝送電磁波の実効波長λの１／４倍に形成することにより、前記ステータ１１０と前記ロータ１２０との間のギャップによる伝送電磁波の漏洩が抑制される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0012】

【文献】特開昭５７－１７４９０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0013】

しかしながら、上記従来の導波管スイッチ１００にあっては、ロータ１２０の直径が比較的小さい場合良いが、ロータ１２０の直径が大きくなると、前記２つのチョーク溝１２４、１２４との間隔が大きくなってしまう。

【0014】

すなわち、これら２つチョーク溝１２４、１２４は前記ロータ１２０の導波路１２１の開口１２３からの距離がλ／４倍と一定であるため、ロータ１２０の直径が大きくなれば、チョーク溝１２４と１２４との間隔は大きくなってしまう。

【0015】

そして、２つチョーク溝１２４、１２４の間隔が大きくなると、共振が発生してしまい、隣接ポート結合量が劣化する。特に、８．６５ＧＨｚの伝送電磁波、１０．３０ＧＨｚの伝送電磁波にその劣化が顕著に表れることが分かった（図９（ａ）参照）。

【0016】

更に、これら周波数帯域の伝送電磁波にあっては耐電力の劣化することも分かった（図９（ｂ）参照）。

【0017】

そこで本発明は、ロータの直径が大きくなっても、共振による隣接ポート結合量の劣化を防止し、耐電力性能の劣化も防止することができる導波管スイッチ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】

【0018】

上記課題を解決するために、請求項１の発明は、円柱状を成し、円柱を横切って外周面に開口する導波路が少なくとも２つ以上形成されたロータと、前記ロータを回動自在に支持する円筒状の空間が形成され、該空間の内周面に前記導波路の開口と対向して連通する導波管接続口を有するステータと、を備え、前記ロータの所定角の回動により、前記導波路の開口が前記ステータの導波管接続口に対向するようにして切り替わる導波管スイッチであって、隣接する２つの前記開口の周方向における間隔が伝送電磁波の実効波長λの３／４倍以上の場合に、前記ロータの外周面には、前記ステータと前記ロータとの間のギャップによる伝送電磁波の漏洩を抑制するチョーク溝を、前記ロータの前記開口と該開口に隣接する開口との間の外周面に少なくとも３つ、共振の発生を防止できる間隔で、形成し、前記チョーク溝のうち、前記開口に隣接するチョーク溝をそれぞれ端側チョーク溝、該２つの端側チョーク溝の間に形成されたチョーク溝を中間チョーク溝とし、前記端側チョーク溝の中心から前記開口の開口縁までの距離が、伝送電磁波の実効波長λの１／４倍に設定され、前記２つの端側チョーク溝の間であって前記共振の発生を防止できる間隔で前記中間チョーク溝が形成されている、ことを特徴とする。

【発明の効果】

【0020】

請求項１に記載の発明によれば、ロータの直径が大きくなって外周面の周方向の長さが長くなって、隣接する２つの前記開口の周方向における間隔が伝送電磁波の実効波長λの３／４倍以上になった場合でも、少なくとも３つのチョーク溝を、共振の発生を防止できる間隔で、形成したため、ロータとステータとのギャップによる伝送電磁波の漏洩を有効に抑制することができるとともに、共振の発生を防止することができ、その分、隣接ポート結合量の劣化及び耐電力性能の劣化を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】図２～図４と共にこの発明の実施の形態１に係る導波管スイッチを示し、本図（ａ）は外観を示す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【図2】要部を拡大して示す斜視図である。

【図3】導波管スイッチを図１より拡大して示すもので、（ａ）は要部の側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【図4】（ａ）は使用周波数と隣接ポート結合量との関係を示すグラフ図、（ｂ）は使用周波数と耐電力との関係を示すグラフ図である。

【図5】この発明の実施の形態２に係る導波管スイッチを示し、要部の断面図である。

【図6】この発明の実施の形態３に係る導波管スイッチを示す要部の断面図であり、（ａ）は１つの状態を示し、（ｂ）は（ａ）の状態からロータを６０度回転させた状態を示す。

【図7】図８及び図９と共に従来の導波管スイッチを示し、本図（ａ）は外観を示す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【図8】（ａ）は要部の側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図である。

【図9】（ａ）は使用周波数と隣接ポート結合量との関係を示すグラフ図、（ｂ）は使用周波数と耐電力との関係を示すグラフ図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

以下、この発明を図示の各実施の形態に基づいて説明する。

【0024】

（実施の形態１）
図１～図４はこの発明の実施の形態１に係る導波管スイッチを示すものである。図１（ａ）は外観を示す正面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図で、図２は、要部の斜視図で、図３は、図１より拡大して示し、（ａ）は要部の側面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ－Ａ断面図、図４（ａ）は使用周波数と隣接ポート結合量とを示すグラフ図、図４（ｂ）は使用周波数と耐電力とを示すグラフ図である。

【0025】

なお、この実施の形態１に係る導波管スイッチ１と上述した図７～図９に示した従来の導波管スイッチ１００とが相違する点は、チョーク溝の数であり、他の部分についてはほぼ同様な構成をしている。

【0026】

導波管スイッチ１は、金属製の直方体の本体部１１の中心に円筒状の空間１２を有し、この空間１２の内周面と本体部１１の４つの側面とにそれぞれ開口する４つの導波管接続口１３、１３、・・・が形成され、前記空間１２には、後述する円柱状のロータ２０が僅かな隙間（ギャップ）を介して回動自在に収納されている。

【0027】

ステータ１０の本体部１１の上部にはロータ２０を回動するためのロータ駆動部２が設けられ、また、ロータ駆動部２の上部にはロータ２０を手動で回動するための手動切替ノブ３が設けられている。

【0028】

導波管接続口１３は断面形状は縦長なほぼ矩形を呈し、図示しない各種装置、例えば送受信機とアンテナ、送受信機と測定機器などと接続される。

【0029】

ロータ２０は、金属製で全体形状がやや扁平な円柱状を呈し、前記ステータ１０の空間１２に回動自在に収納され、前記ロータ駆動部２により所定角、適宜回動するようになっている。

【0030】

ロータ２０には、円柱を横切ってロータ２０の外周面２２に開口する導波路２１、２１が２つ形成され、このような導波路２１、２１は平面から見て緩やか曲げられており、ロータ２０の外周面２２において中心角でほぼ９０度ずれた位置にそれぞれ開口し、外周面２２に４つの開口２３、２３、・・・が形成されて、これら導波路２１、２１は互いに重ならないようになっている。

【0031】

また、導波路２１は断面形状は縦長なほぼ矩形を呈し、上記ステータ１０の導波管接続口１３の断面形状と同じ形状に形成されていて、後述するようにロータ２０が回動して導波路２１の前記開口２３がステータ１０の導波管接続口１３に対向すると、導波路２１と導波管接続口１３とが連通するようになっている。

【0032】

ロータ２０の隣接する２つの開口２３、２３の間隔は、伝送電磁波の実効波長λの３／４倍以上で、この実施の形態１ではほぼλと同じ長さに形成されている。

【0033】

ロータ２０の外周面２２には、中心軸に平行に延び、半径方向に所定の深さＤで形成されたスリット状のチョーク溝２４、２４、・・・が形成されている。

【0034】

このチョーク溝２４は隣接する２つの前記開口２３間に３本形成され、開口２３、２３にそれぞれ隣接するチョーク溝を端側チョーク溝２４ａ、２４ａと、また、この２つの端側チョーク溝２４ａ、２４ａ間に形成されたチョーク溝を中間チョーク溝２４ｂと称する。

【0035】

前記端側チョーク溝２４ａの中心から前記開口２３の中心軸に平行な開口縁までの距離ａが伝送電磁波の実効波長λの１／４倍に形成されている（図３参照）。

【0036】

従って、２つの端側チョーク溝２４ａと２４ａとの間の間隔は伝送電磁波の実効波長λのほぼ１／２倍となっており、その中間に上記中間チョーク溝２４ｂが形成され、該中間チョーク２４ｂと端側チョーク溝２４ａ、２４ａとの間の間隔ｂも伝送電磁波の実効波長λのほぼ１／４倍に形成されている。

【0037】

また、チョーク溝２４の半径方向の深さＤは、伝送電磁波の実効波長λの１／４倍の寸法で形成されている。

【0038】

このように端側チョーク溝２４ａの開口２３からの距離ａ、深さＤを共に伝送電磁波の実効波長λの１／４倍に形成することにより、前記ステータ１０と前記ロータ２０との間のギャップによる伝送電磁波の漏洩が抑制される。

【0039】

更に、端側チョーク２４ａと２４ａとの間に中間チョーク溝２４ｂを形成したので、端側チョーク２４ａと２４ａとの間の間隔が伝送電磁波の実効波長λのほぼ１／２倍となっているが、共振の発生を防止することができ、隣接ポート結合量の劣化及び耐電力性能の劣化をすることができる（図４（ａ）（ｂ）参照）。

【0040】

なお、この実施の形態１に係る導波管スイッチ１にあっては、ロータ２０の開口２３と開口２３との間隔を伝送電磁波の実効波長λと同じにしたことで、２つの端側チョーク溝２４ａと２４ａとの間隔が伝送電磁波の実効波長λのほぼ１／２倍となったが、ロータ２０の開口２３と開口２３との間隔を伝送電磁波の実効波長λの３／４倍にした場合にもほぼ同様に共振の発生を抑制し、隣接ポート結合量の劣化及び耐電力性能の劣化をすることができた。

【0041】

（実施の形態２）
この実施の形態２に係る導波管スイッチ３０について説明する。図５は要部の断面図である。なお、この実施の形態２に係る導波管スイッチ３０が上記実施の形態に係る導波管スイッチ１と相違する点は、ロータの直径が更に大きくなりチョーク溝が増えた点である。

【0042】

ロータ３５には２つの導波路３６、３６が形成され、これら導波路３６、３６の外周面に形成された４つの開口３７、３７、・・・が形成され、ロータ３５の直径が大きくなった分、隣接する２つの開口３７と３７との間の間隔が伝送電磁波の実効波長λのほぼ５／４倍となっている。

【0043】

ステータ３１は、ロータ３５が大きくなった分、これを回動自在に支持する空間も実施の形態１における空間１２よりも大きく形成され、また、ロータ３５の各開口３７、３７、・・・に対向するように導波管接続口３２、３２、・・・が形成されている。

【0044】

ロータ３５の隣接する開口３７と３７との間には４つのチョーク溝３８、３８、・・・が形成され、４つのチョーク溝のうち開口に隣接する端側チョーク溝３８ａ、３８ａとこれら端側チョーク溝３８ａと３８ａとの間の２つの中間チョーク溝３８ｂ、３８ｂが形成されている。

【0045】

このように、隣接する２つの開口３７と３７との間の間隔が、伝送電磁波の実効波長λのほぼ５／４倍であるところ、４つのチョーク溝３８、３８、・・・が形成されているため、開口３７と端側チョーク溝３８ａとの間隔、端側チョーク溝３８ａと中間チョーク溝３８ｂとの間隔及び中間チョーク溝３８ｂと中間チョーク溝３８ｂとの間隔はほぼ伝送電磁波の実効波長λのほぼ１／４倍に形成されている。

【0046】

この実施の形態２に係る導波管スイッチ３０にあっても、隣接する２つの開口３７と３７との間に４つのチョーク溝３８ａ、３８ｂ、３８ｂ、３８ａを形成したので、共振の発生を抑制し、隣接ポート結合量の劣化及び耐電力性能の劣化を防止することができる。

【0047】

（実施の形態３）
この実施の形態３に係る導波管スイッチ４０について説明する。図６（ａ）（ｂ）は要部の断面図である。なお、この実施の形態３に係る導波管スイッチ４０が上記実施の形態に係る導波管スイッチ１と相違する点は、ロータの直径が更に大きくなりロータに形成された導波路が３本に増えた点である。

【0048】

ロータ４５には３つの導波路４６、４６、４６が形成され、これら導波路４６、４６、４６の外周面に形成された６つの開口４７、４７、・・・が形成され、隣接する２つの開口４７と４７との間の間隔は伝送電磁波の実効波長λのほぼ同じ長さとなっている。

【0049】

ステータ４１は、ロータ４５が大きくなった分、これを回動自在に支持する空間も実施の形態１における空間１２よりも大きく形成され、また、ロータ４５の開口４７、４７、・・・が６つになった分、全体が水平断面形状が六角形を呈し、各側面に内周面と連通する導波管接続口４２、４２、・・・が形成されている。

【0050】

ロータ４５の隣接する開口４７と４７との間には３つのチョーク溝４８、４８、・・・が形成され、３つのチョーク溝のうち、開口４７、４７に隣接する端側チョーク溝４８ａ、４８ａとこれら端側チョーク溝４８ａと４８ａとの間の１つの中間チョーク溝４８ｂが形成されている。

【0051】

このような実施の形態３にかかる導波管スイッチ４０にあっても、隣接する開口４７と開口４７との間に３つのチョーク溝４８ａ、４８ｂ、４８ａを形成したので、共振の発生を抑制し、隣接ポート結合量の劣化及び耐電力性能の劣化を防止することができる。

【0052】

以上、この発明の各実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の各実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。

【符号の説明】

【0053】

１ 導波管スイッチ
１０ ステータ
１１ 本体部
１２ 空間
１３ 導波管接続口
２０ ロータ
２１ 導波路
２２ 外周面
２３ 開口
２４ チョーク溝
２４ａ チョーク溝
２４ｂ チョーク溝
３０ 導波管スイッチ
３１ ステータ
３２ 導波管接続口
３５ ロータ
３６ 導波路
３７ 開口
３８ａ チョーク溝
３８ｂ チョーク溝
４０ 導波管スイッチ
４１ ステータ
４２ 導波管接続口
４５ ロータ
４６ 導波路
４７ 開口
４８ａ チョーク溝
４８ｂ チョーク溝

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】