特許 7597556 同軸導波管変換器及び導波路

(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】2024-12-02

(45)【発行日】2024-12-10

(54)【発明の名称】同軸導波管変換器及び導波路

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/103 20060101AFI20241203BHJP

【ＦＩ】

H01P5/103 B

【請求項の数】 11

(21)【出願番号】P 2020189386

(22)【出願日】2020-11-13

(65)【公開番号】P2022078596

(43)【公開日】2022-05-25

【審査請求日】2023-10-31

(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】110000970

【氏名又は名称】弁理士法人 楓国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】石野 祥太郎

(72)【発明者】

【氏名】箟 耕治

(72)【発明者】

【氏名】坂井 敏文

(72)【発明者】

【氏名】山本 淳弘

【審査官】麻生 哲朗

(56)【参考文献】

【文献】特開平０５－０２２０１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６２－１９３３０１（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２００８－２４４８７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０２２０７８４５（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ ５／１０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部空間を形成する外導体と、導波管が接続される導波管接続部と、同軸線路が接続される同軸コネクタと、当該同軸コネクタの内導体に接続されて前記内部空間内に突出するプローブと、を備え、同軸線路と導波管との伝送路変換を行う同軸導波管変換器であって、
前記外導体の、同軸導波管変換器の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部を備え、前記外導体の内面に撥水性の表面処理層を有する、
同軸導波管変換器。

【請求項2】

内部空間を形成する外導体と、導波管が接続される導波管接続部と、同軸線路が接続される同軸コネクタと、当該同軸コネクタの内導体に接続されて前記内部空間内に突出するプローブと、を備え、同軸線路と導波管との伝送路変換を行う同軸導波管変換器であって、
前記外導体の、同軸導波管変換器の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部を備え、前記自由落下方向以外の面に、水を通さず空気を通す通気口を有する、
同軸導波管変換器。

【請求項3】

内部空間を形成する外導体と、導波管が接続される導波管接続部と、同軸線路が接続される同軸コネクタと、当該同軸コネクタの内導体に接続されて前記内部空間内に突出するプローブと、を備え、同軸線路と導波管との伝送路変換を行う同軸導波管変換器であって、
前記外導体の、同軸導波管変換器の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部を備え、前記外導体の内面に前記開口部への方向に先細りとなる先細り形状部を備える、
同軸導波管変換器。

【請求項4】

内部空間を形成する外導体と、導波管が接続される導波管接続部と、同軸線路が接続される同軸コネクタと、当該同軸コネクタの内導体に接続されて前記内部空間内に突出するプローブと、を備え、同軸線路と導波管との伝送路変換を行う同軸導波管変換器であって、
前記外導体の、同軸導波管変換器の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部を備え、
前記同軸コネクタが接続される同軸線路部と、当該同軸線路部と前記導波管接続部との間で伝送モードを変換する伝送モード変換部と、を備え、前記同軸線路部は前記プローブに導通する中心導体と前記外導体とで構成され、前記伝送モード変換部は前記プローブと前記外導体とで構成され、前記伝送モード変換部の前記外導体に先細り形状部を備える、
同軸導波管変換器。

【請求項5】

内部空間を形成する外導体と、導波管が接続される導波管接続部と、同軸線路が接続される同軸コネクタと、当該同軸コネクタの内導体に接続されて前記内部空間内に突出するプローブと、を備え、同軸線路と導波管との伝送路変換を行う同軸導波管変換器であって、
前記外導体の、同軸導波管変換器の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部を備え、
前記同軸コネクタが接続される同軸線路部と、当該同軸線路部と前記導波管接続部との間で伝送モードを変換する伝送モード変換部と、を備え、前記同軸線路部は前記プローブに導通する中心導体と前記外導体とで構成され、前記伝送モード変換部は前記プローブと前記外導体とで構成され、前記プローブは、前記導波管接続部の方向に先細りの形状である、
同軸導波管変換器。

【請求項6】

内部空間を形成する外導体と、導波管が接続される導波管接続部と、同軸線路が接続される同軸コネクタと、当該同軸コネクタの内導体に接続されて前記内部空間内に突出するプローブと、を備え、同軸線路と導波管との伝送路変換を行う同軸導波管変換器であって、
前記外導体の、同軸導波管変換器の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部を備え、
前記開口部の上部は電波の漏洩を阻止する等価的開放端であり、
前記同軸コネクタが接続される同軸線路部と、当該同軸線路部と前記導波管接続部との間で伝送モードを変換する伝送モード変換部と、中心導体を支持する中心導体支持具と、を備え、前記同軸線路部は前記プローブに導通する前記中心導体と前記外導体とで構成され、前記伝送モード変換部は前記プローブと前記外導体とで構成され、前記中心導体支持具は前記等価的開放端に設けられた、
同軸導波管変換器。

【請求項7】

請求項１から５のいずれかに記載の同軸導波管変換器であって、前記開口部の上部は電波の漏洩を阻止する等価的開放端である、同軸導波管変換器。

【請求項8】

請求項６又は７に記載の同軸導波管変換器であって、前記等価的開放端は、前記外導体の内面から概ね１／２管内波長離れた位置に短絡端を有するチョーク構造部で形成される、同軸導波管変換器。

【請求項9】

請求項１から８のいずれかに記載の同軸導波管変換器であって、前記外導体の内面に腐食防止処理層を有する、同軸導波管変換器。

【請求項10】

請求項１から９のいずれかに記載の同軸導波管変換器であって、前記同軸コネクタの内導体の周囲に入水を阻止し、撥水性を有する入水阻止部を備える、同軸導波管変換器。

【請求項11】

請求項１から１０のいずれかに記載の前記同軸導波管変換器と、当該同軸導波管変換器の前記導波管接続部に接続された導波管と、で構成される導波路。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、同軸線路及び導波管が接続されて伝送モードの変換を行う同軸導波管変換器及びそれを備える導波路に関する。

【背景技術】

【0002】

同軸導波管変換器は同軸線路と導波管との間で伝送モードの変換を行うために用いられる。具体的には、同軸モードと導波管モードとの伝送モードの変換及び伝送路のインピーダンス変換を行う。同軸線路と導波管とでは伝送波の電磁界分布が異なるため、電界エネルギー・磁界エネルギーの比率を表す特性インピーダンスが伝送路により異なる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開平０８－１８６４１０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特性インピーダンスの不連続部分では反射波が生じるため、信号を効率よく伝送することができない。また、反射波によって導波管内部で定在波が生じるので、導波管アンテナを用いた通信システムでは、その定在波によってフェージング現象が発生し、無線通信の伝送特性を著しく劣化させる。

【0005】

このように導波管アンテナを用いた通信システムでは、反射波の改善が核となる技術となる。また、同軸導波管変換器及び導波管内に異物が混入した場合も問題がある。金属片が混入した場合、金属片に電流が流れることで導波管の伝送モードがいびつなものとなり、特性インピーダンスも変化するため反射波が著しく生じる。場合によっては遮断導波管となり、全反射となることもある。また、その他の異物の場合、発泡体など空気の比率が高いものは反射波を増やさないこともある。しかし、特に誘電率が大きな異物であれば、同軸導波管変換器及び導波管内の電界・磁界エネルギーの比率を変化させるため、特性インピーダンスも変化させてしまう。また、液滴である場合はそれが溜まる問題がある。

【0006】

図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、同軸線路と矩形導波管との接続部の構造を示す部分斜視図である。図１４（Ａ）に示すように、導波管のＥ面又はＨ面に同軸変換部を有する場合、電気壁ＥＷの面に水ＷＡが溜まると、この水ＷＡの誘電率は空気の誘電率より高いため、同軸変換部から電気壁ＥＷまでの実効的な寸法が変化する。そのことで、同軸変換部と導波管との間の入出力特性に影響がでるため、同軸変換部で著しい反射波が生じる。また、図１４（Ｂ）に示すように、電気壁ＥＷに同軸変換部を有する場合、同軸変換部に水ＷＡが溜まると、水ＷＡがそこにあることで特性インピーダンスが大きく変化して更に著しい反射波が生じる。

【0007】

そのため、上記水のような異物が同軸導波管変換器内部にそもそも混入しないよう設計する必要がある。最も混入が懸念される箇所は同軸線路と導波管との接続部である。通常、導波管の接続にはフランジ同士をねじで固定するが、間にＯリングを挟むことで防水性を高めることができる。

【0008】

しかし、建設現場のような環境において使用されるシステムでは、フランジ接合において、小さなねじをドライバーで取り付けるということは難しい。つまり、現場の職人は１０ミリほどのボルト（Ｍ１０ボルト）をインパクトドライバーで一気に締め上げる作業は日常的に行っており、Ｍ１０ボルトのビットは身に着けている。Ｍ１０ボルトに合わせた設計となるとフランジは巨大なものとなり、取り扱いが難しく高額なものとなる。一方、小さなプラスねじを扱うことには慣れておらず、ビットも持ち合わせていないほか、取り付けたとしてもインパクトドライバーで一気に締め上げる作業となり、指定したトルクで締められる保証もない。高所作業では小さなねじであれば作業中に落とす可能性もあり、事故につながりかねない。工場で組み立てて建設現場に運ぶこともできず、建設現場では作業中に降雨となることもしばしあり、作業中に導波管内に雨水が入ることもある。トンネルや船舶内も同様の環境である。

【0009】

このような理由から防水用のフランジは使えず、また雨水等が混入することを完全に防ぐこともできない。

【0010】

また、同軸導波管変換器及び導波管内が高湿度となれば、その結露によって同軸導波管変換器内に水滴が生じることもある。

【0011】

本発明の目的は、液滴や塵埃等の異物の残留や発生を抑制して、電気的特性に大きな影響を与えない同軸導波管変換器及びそれを備える導波路を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

本開示の一例としての同軸導波管変換器は、内部空間を形成する外導体と、導波管が接続される導波管接続部と、同軸線路が接続される同軸コネクタと、当該同軸コネクタの内導体に接続されて前記内部空間内に突出するプローブと、を備え、同軸線路と導波管との伝送路変換を行う同軸導波管変換器であって、前記外導体の、同軸導波管変換器の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部を備える。

【0013】

本開示の一例としての導波路は、前記同軸導波路変換器と、当該同軸導波管変換器の前記導波管接続部に接続された導波管と、当該導波管に接続された同軸導波管変換器と、で構成される。

【0014】

この構成によれば、同軸導波管変換器の内部に入った又は生じた液滴や塵埃は、同軸導波管変換器の設置状態で開口部から外部へ排出される。また、同軸導波管変換器内は密閉されないので結露が生じにくい。

【発明の効果】

【0015】

この発明によれば、液滴や塵埃等の異物の残留や発生を抑制して、電気的特性に大きな影響を与えない同軸導波管変換器及びそれを備える導波路が得られる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】図１は第１の実施形態に係る同軸導波管変換器１０１の斜視図である。

【図2】図２は第１の実施形態に係る同軸導波管変換器１０１の斜視図である。

【図3】図３は、図１に示した状態から２つのビス及び１つのナットと共に中心導体支持具２５を取り外した状態の斜視図である。

【図4】図４は、図３に示した状態から端面板２４を取り除いた状態での斜視図である。

【図5】図５は、図４に示した状態から発泡体２３を取り除いた状態での斜視図である。

【図6】図６は、図５に示した状態から外導体２１を取り除いた状態での斜視図である。

【図7】図７は同軸導波管変換器１０１及び導波管の一部の断面図である。

【図8】図８（Ａ）は同軸線路部１を伝搬するＴＥＭモードの伝搬方向に対する直交面における電磁界の分布を示す図である。図８（Ｂ）は導波管２０１を伝搬するＴＭ０１モードの電磁界分布を示す図であり、上部は伝搬方向に対する直交面における電磁界分布、下部は伝搬方向に対する平行面における電磁界分布である。

【図9】図９は、図７に示した導波管２０１の先の構造を含む、導波路３０１の構成を示す正面図である。

【図10】図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）は、同軸導波管変換器１０１に水を入れ、同軸導波管変換器１０１の内面及び入水阻止部２７を十分に濡らした後、同軸導波管変換器１０１を２個向かい合わせにした状態で、時間経過に伴う伝送効率Ｓ２１及び反射率Ｓ１１の変化を示す図である。

【図11】図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は図１０（Ｂ）に続く、伝送効率Ｓ２１及び反射率Ｓ１１の変化を示す図である。

【図12】図１２は、図１１（Ｂ）に続く、伝送効率Ｓ２１及び反射率Ｓ１１の変化を示す図である。

【図13】図１３は、第２の実施形態に係る同軸導波管変換器１０２と、それに接続された導波管２０１の一部を示す断面図である。

【図14】図１４（Ａ）、図１４（Ｂ）は、同軸線路と矩形導波管との接続部の構造を示す部分斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

《第１の実施形態》
第１の実施形態では、導波管の電磁波伝搬方向と自由落下方向とが平行関係にある同軸導波管変換器及び導波路について例示する。

【0018】

図１及び図２は本発明の第１の実施形態に係る同軸導波管変換器１０１の斜視図である。図３から図６までは、同軸導波管変換器１０１の構成部品を順に取り除いた状態での説明用の斜視図である。

【0019】

同軸導波管変換器１０１は、外導体２１と、同軸コネクタ１０と、を備える。外導体２１は、導波管が接続される導波管接続部２Ｃを備える。また、同軸導波管変換器１０１は端面板２４と、この端面板２４に固定された中心導体支持具２５を備える。

【0020】

本実施形態では、同軸コネクタ１０は同軸プラグ（メスコンタクト）であり、この同軸プラグに、図外の同軸線路の端部に設けられた同軸ジャック（オスコンタクト）が接続される。また、導波管接続部２Ｃにはフランジ部２１Ｆが形成されていて、このフランジ部２１Ｆに、図外の導波管の端部に形成されているフランジ部が接続される。

【0021】

同軸導波管変換器１０１は、同軸コネクタ１０に接続される同軸線路と、導波管接続部２Ｃに接続される導波管との伝送路変換を行う。

【0022】

図３は、図１に示した状態から２つのビス及び１つのナットと共に中心導体支持具２５を取り外した状態の斜視図である。詳細は後に示すが、中心導体２２の一端は中心導体支持具２５によって支持されている。端面板２４の中心部には、中心導体２２の直径より内径の大きな開口部３Ａが形成されている。

【0023】

図４は、図３に示した状態から端面板２４を取り除いた状態での斜視図である。外導体２１の端面にはチョーク溝２１Ｃが形成されている。このチョーク溝２１Ｃには絶縁性樹脂の発泡体２３が設けられている。

【0024】

図５は、図４に示した状態から発泡体２３を取り除いた状態での斜視図である。発泡体２３はチョーク溝２１Ｃを埋める部材であり、チョーク溝２１Ｃに水滴などが入るのを阻止する。この発泡体２３は絶縁体又は誘電体であり、電波は伝搬する。

【0025】

発泡体２３はチョーク溝２１Ｃの全体を充填する形状ではなく、部分的にくり抜いた形状である。この例では、４箇所をそれぞれ扇形状にくり抜いている。そのため、チョーク溝２１Ｃの実効誘電率を低くできる。つまり、発泡体２３を設けることによる、チョーク溝２１Ｃ内の実効誘電率を大きくすることがなく、発泡体２３は電磁界的には悪影響を与えない。

【0026】

図６は、図５に示した状態から外導体２１を取り除いた状態での斜視図である。中心導体２２の中央部はビス２６を介して同軸コネクタ１０の内導体１２に接続されている。外導体２１には、ビス２６を同軸コネクタ１０の内導体１２にねじ留めするドライバーを差し込むための通気口が形成されている。キャップ２８は、ビス２６を同軸コネクタ１０の内導体１２にねじ留めした後に上記通気口を塞ぐための部材である。このキャップ２８は、通気性はあるが水滴を遮断する部材である。中心導体２２の一部は導波管接続部の方向に先細りの形状のプローブ２２Ｐである。同軸コネクタ１０の内導体１２の周囲には入水阻止部２７が設けられている。

【0027】

図７は同軸導波管変換器１０１及び導波管の一部の断面図である。同軸導波管変換器１０１の外導体２１には同軸コネクタ１０の外導体１１が接続されている。同軸導波管変換器１０１の導波管接続部２１Ｊにはフランジ部２１Ｆが形成されている。このフランジ部２１Ｆに、導波管２０１の端部に形成されているフランジ部２０１Ｆが対向する状態で、フランジ部２１Ｆとフランジ部２０１Ｆとが、図外のボルト・ナットによってねじ留めされる。

【0028】

同軸導波管変換器１０１は、同軸コネクタ１０と、この同軸コネクタ１０が接続される同軸線路部１と、同軸線路部１と導波管接続部２Ｃとの間で伝送モードを変換する伝送モード変換部２と、チョーク構造部３とを備える。

【0029】

同軸線路部１の主要部は、外導体２１の円筒形の部分と、この外導体２１の中心部に配置された中心導体２２とで構成されている。同軸線路部１の下端部２１Ｈ２は開口部３Ａ方向に先細りとなるホーン形状である。同軸線路部１の、同軸導波管変換器１０１の設置状態での自由落下方向の位置には（後に示すチョーク構造部に）、排液排塵のための開口部３Ａを備える。

【0030】

同軸線路部１において、中心導体２２に対する同軸コネクタの内導体１２の接続位置（同軸線路部１の下端部２１Ｈ２からの距離）は、同軸線路部１の線路のインピーダンスが同軸コネクタ１０及びそれに接続される同軸ケーブルの特性インピーダンスに整合するように定めればよい。

【0031】

伝送モード変換部２は外導体２１の内面２１Ｈ１とプローブ２２Ｐとで構成されている。この伝送モード変換部２の外導体２１の内面２１Ｈ１は開口部３Ａ方向に内径が次第に先細りとなるホーン形状である。また、プローブ２２Ｐは導波管接続部方向に先細りの形状である。

【0032】

チョーク構造部３の主要部は、外導体２１に形成されている開口部３Ａ、外導体２１に形成されているチョーク溝２１Ｃ及び端面板２４で構成されている。

【0033】

中心導体２２は中心導体支持具２５及び同軸コネクタの内導体１２の２点で支持されている。そのことにより、中心導体２２は同軸線路部１及び伝送モード変換部２の中心位置に配置されている。

【0034】

同軸線路部１とチョーク構造部３のチョーク溝２１Ｃの短絡端（奥行端）Ａまでの電気長は、管内波長をλｇで表すと概ねλｇ／２である。また、この例では、同軸線路部１とチョーク構造部３のチョーク溝２１Ｃまでの電気長は、約λｇ／４であり、チョーク溝２１Ｃの中心から外周までの電気長も約λｇ／４である。上記λｇ／２の長さ部分には波が乗るが、チョーク溝２１Ｃの短絡端Ａで短絡されているので、同軸線路部１の下端部２１Ｈ２は等価的短絡端Ｃ（電気壁）として作用する。

【0035】

伝送モード変換部２、同軸線路部１及びチョーク構造部３の内面（外導体２１の内面）には撥水性の表面処理層が形成されている。この表面処理層は例えば水の接触角が９０°以上となる撥水性の膜である。また、この表面処理層は粗面化により微細な凹凸パターンが形成された層である。

【0036】

また、伝送モード変換部２、同軸線路部１及びチョーク構造部３の内面（外導体２１の内面）には腐食防止処理層が形成されている。外導体２１は銅であり、腐食防止処理層は例えば亜鉛めっき膜、錫めっき膜等である。上記表面処理層は腐食防止処理層の表面に形成されている。

【0037】

何らかの原因で、導波管２０１又は同軸導波管変換器１０１内に液滴や塵埃等の異物の残留や発生があっても、これら異物は自然落下により、開口部３Ａから外部へ落下放出される。導波管２０１、伝送モード変換部２、同軸線路部１、チョーク構造部３には異物が溜まる箇所がないので、異物は開口部３Ａから外部へ速やかに落下放出される。

【0038】

特に、外導体２１の内面に撥水性の表面処理層が形成されているので、水滴等の液滴が滑り落ちて外部へ速やかに排出される。また、外導体２１の内面に腐食防止処理層が形成されているので、水滴等の液滴による腐食が予防される。

【0039】

なお、図４に示したように、チョーク溝２１Ｃに絶縁性樹脂の発泡体２３が設けられているので、上記異物がチョーク溝２１Ｃ内に拡がって残留することはない。また、既に記述したとおり、発泡体２３はチョーク溝２１Ｃ内の全体を充填するわけではなく、中心導体２２の周囲を囲む中心部と、チョーク溝２１Ｃの外周に接する外周部と、この中心部と外周部とを繋ぐスポーク状部とで構成されている。そのため、チョーク溝２１Ｃ内を低実効誘電率に保つことができる。

【0040】

同軸コネクタ１０の内導体１２と同軸導波管変換器１０１の外導体２１との間に設けられている入水阻止部２７は絶縁性樹脂の発泡体である。このように、同軸コネクタ１０の内導体１２と同軸導波管変換器１０１の外導体２１との間に入水阻止部２７が形成されているので、この部分から同軸導波管変換器１０１内部への入水が阻止される。また、逆に、同軸導波管変換器１０１の内部に一時的に溜まった水が同軸コネクタ１０の取付部から同軸コネクタ側へ漏洩することが防止される。

【0041】

また、同軸導波管変換器１０１の外導体２１に形成されている通気口２１Ｖは、ビス２６を同軸コネクタ１０の内導体１２にねじ留めするドライバーを差し込むための口としてだけでなく。通気口として作用する。つまり、この通気口２１Ｖには、通気性はあるが水滴を遮断する部材であるキャップ２８が設けられているので、同軸導波管変換器１０１及び導波管２０１の内部空間２１Ｓの除湿のために効果的に作用する。

【0042】

図８（Ａ）は同軸線路部１を伝搬するＴＥＭモードの伝搬方向に対する直交面における電磁界の分布を示す図である。図８（Ｂ）は導波管２０１を伝搬するＴＭ０１モードの電磁界分布を示す図であり、上部は伝搬方向に対する直交面における電磁界分布、下部は伝搬方向に対する平行面における電磁界分布である。これらの図において、実線は電界の方向及び分布、破線は磁界の方向及び分布をそれぞれ示している。

【0043】

図７に示した伝送モード変換部２は上記ＴＥＭモードとＴＭ０１モードとの変換を相互に行う。

【0044】

ここで、上記チョーク構造部３の有無及び開口部３Ａの隙間寸法による電気的特性の変化について示す。表１において、「チョーク構造あり」は図７に示した本実施形態の同軸導波管変換器１０１の特性であり、「チョーク構造なし」は図７に示したチョーク溝２１Ｃが無い構造の比較例としての同軸導波管変換器の特性である。また、この表１は、２つの同軸導波管変換器１０１を向かい合わせに接続し、開口部３Ａの隙間寸法を変化させた場合の伝送効率（ＳパラメータのＳ２１）の実測値である。表１においては、隙間の最小値を規格値ｄで表している。

【0045】

表１に表れているように、チョーク構造がなければ、開口部３Ａの隙間寸法が大きくなるほど電波の漏洩が急激に大きくなるが、チョーク構造部３があれば、開口部３Ａからの電波の漏洩が軽減され、隙間寸法を大きくしても伝送効率の低下は小さい。そのため、開口部３Ａの隙間寸法を大きくできるため、高い排液排塵性能が得られる。

【0046】

【表1】

【0047】

図９は、図７に示した導波管２０１の先の構造を含む、導波路３０１の構成を示す正面図である。導波管２０１はその両端にフランジ部２０１Ｆを有し、一方に同軸導波管変換器１０１が接続されていて、他方に同軸導波管変換器１０２が接続されている。この導波路は例えば建築中の建物内や船舶内に鉛直方向に配置される。

【0048】

他方の同軸導波管変換器１０２の構造は同軸導波管変換器１０２の構造と基本的に同じである。但し、同軸導波管変換器１０２については、同軸導波管変換器１０１の開口部３Ａに相当する開口部は無く、防水処理が施されている。そのため、同軸導波管変換器１０２の開口部から異物が内部に入ることはない。

【0049】

図９において、導波管２０１にはスロットアレイが形成されて、導波管アンテナが構成されている。このアンテナは例えば工事中現場の建物内や船舶内で無線通信のために用いられる。

【0050】

次に、同軸導波管変換器内部への入水後の時間経過に伴う伝送効率の回復特性について示す。

【0051】

図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）及び図１２は、同軸導波管変換器１０１に水を入れ、同軸導波管変換器１０１の内面及び入水阻止部２７を十分に濡らした後、同軸導波管変換器１０１を２個向かい合わせにした状態で、時間経過に伴う伝送効率（ＳパラメータのＳ２１）及び反射率（ＳパラメータのＳ１１）の変化を示す図である。

【0052】

図１０（Ａ）は入水前の特性、図１０（Ｂ）は２０ｍｌの水を注入して同軸導波管変換器１０１の内面及び入水阻止部２７を十分に濡らした直後の特性である。図１１（Ａ）は入水してから１２時間経過後の特性であり、図１１（Ｂ）は入水してから２４時間経過後の特性である。図１２は入水してから３６時間経過後の特性である。この結果から次のことが分かる。

【0053】

入水直後は反射率Ｓ１１が－１．７ｄＢ（全反射状態）であって通信不可能状態である。
１２時間経過後は伝送効率Ｓ２１が－３ｄＢとなって通信可能状態となる。
２４時間経過後は伝送効率Ｓ２１が－０．６ｄＢとなってほぼ正常状態となる。
３６時間経過後は伝送効率Ｓ２１が－０．４ｄＢとなって正常状態となる。

【0054】

この実験結果から、通信不可（全反射）となる時間は限定的で降雨が収まれば通信が復旧することが分かる。

【0055】

なお、入水阻止部２７（発泡体）を十分に濡らした状態で実験しても同軸導波管変換器の電気的特性は所定の特定に戻るので、入水阻止部２７が撥水性であれば、復旧時間は更に短くなる。

【0056】

なお、以上に示した各図では、データ処理量の都合により、円や円弧を多角形的に表したが、実際には円形である。あるいは、実際に多角形的であってもよい。

【0057】

《第２の実施形態》
第２の実施形態では、導波管の電磁波伝搬方向と自由落下方向とが直交する同軸導波管変換器について例示する。

【0058】

図１３は、第２の実施形態に係る同軸導波管変換器１０２と、それに接続された導波管２０１の一部を示す断面図である。

【0059】

同軸導波管変換器１０２は、内部空間２１Ｓを形成する外導体２１と、導波管２０１が接続される導波管接続部２１Ｊと、同軸線路が接続される同軸コネクタ１０と、当該同軸コネクタ１０の内導体に接続されて内部空間２１Ｓ内に突出するプローブ２２Ｐと、を備える。

【0060】

同軸導波管変換器１０２の導波管接続部２１Ｊにはフランジ部２１Ｆが形成されている。このフランジ部２１Ｆに、導波管２０１の端部に形成されているフランジ部２０１Ｆが対向する状態で、フランジ部２１Ｆとフランジ部２０１Ｆとが、図外のボルト・ナットによってねじ留めされる。

【0061】

同軸導波管変換器１０２はチョーク構造部３を備える。外導体２１の、同軸導波管変換器１０２の設置状態での自由落下方向の位置に、排液排塵埃のための開口部３Ａを備える。

【0062】

チョーク構造部３には、外導体２１の内部空間２１Ｓの下面に円錐状の面２１Ｈを有する口と、その位置から放射方向に拡がる円板状の空間とでチョーク溝２１Ｃが形成されている。円錐状の面２１Ｈの中間位置とチョーク溝２１Ｃの短絡端（奥行端）Ａまでの電気長は概ねλｇ／２である。このλｇ／２の長さ部分には波が乗るが、チョーク溝２１Ｃの短絡端Ａで短絡されているので、円錐状の面２１Ｈの中間位置は等価的短絡端Ｃ（電気壁）として作用する。

【0063】

上記円錐状の面２１Ｈは、開口部３Ａへの方向に先細りとなる先細り形状部である。本実施形態では、円錐状の面２１Ｈの中心線はプローブ２２Ｐの中心線と重なる。

【0064】

上記開口部３Ａは電波の漏洩を阻止する等価的開放端Ｂの位置に設けられている。

【0065】

第１の実施形態で示した例と同様に、外導体の内面には撥水性の表面処理層及び腐食防止処理層が設けられている。

【0066】

上記プローブ２２Ｐは同軸コネクタ１０の内導体を兼ねている。このプローブ２２Ｐの周囲に、入水を阻止し、撥水性を有する入水阻止部２７が設けられている。

【0067】

内部空間２１Ｓのうちプローブ２２Ｐ近傍とプローブ２２ＰとでＴＥＭモードとＴＭ０１モードとの伝送モード変換がなされる。

【0068】

チョーク構造部３の上面の等価的短絡端Ｃは外導体２１の内面と等価的に同電位であり、短絡面であるので、開口部３ＡはＴＥＭモード及びＴＭ０１モードに影響を与えない。

【0069】

何らかの原因で、導波管２０１又は同軸導波管変換器１０２内に液滴や塵埃等の異物の残留や発生があっても、これら異物は自然落下により、開口部３Ａから外部へ落下放出される。また、プローブ２２Ｐの結露によって水滴が自然落下しても、その水滴は開口部３Ａから速やかに外部へ放出される。

【0070】

最後に、本発明は上述した実施形態に限られるものではない。当業者によって適宜変形及び変更が可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変形及び変更が含まれる。

【0071】

例えば、本発明においての「円形導波管」とは、管内に円形導波管モードの電磁界が生じる導波管のことであり、必ずしも真円に限らない。例えば、軸に直交する面での断面が多角形であってもよい。

【0072】

また、以上に示した各図では、ＴＭ０１モードの電磁波を伝搬させる導波管を接続する同軸導波管変換器及び、この同軸導波管変換器と導波管とで構成される導波路について示したが、導波管を伝搬する電磁波はＴＭ０１モードに限らない。例えば方形導波管を用いて、ＴＥ１０モード、ＴＥ１１モード、ＴＭ１１モード等各種モードの電磁波を伝搬する導波管を用いてもよい。

【符号の説明】

【0073】

Ａ…短絡端
Ｂ…等価的開放端
Ｃ…等価的短絡端
ＥＷ…電気壁
ＷＡ…水
１…同軸線路部
２…伝送モード変換部
３…チョーク構造部
３Ａ…開口部
１０…同軸コネクタ
１１…同軸コネクタの外導体
１２…同軸コネクタの内導体
２１…外導体
２１Ｃ…チョーク溝
２１Ｆ…フランジ部
２１Ｈ…円錐状の面
２１Ｈ１…伝送モード変換部２の外導体２１の内面
２１Ｈ２…同軸線路部１の下端部
２１Ｊ…導波管接続部
２１Ｓ…内部空間
２１Ｖ…通気口
２２…中心導体
２２Ｐ…プローブ
２３…発泡体
２４…端面板
２５…中心導体支持具
２６…ビス
２７…入水阻止部
２８…キャップ
１０１，１０２…同軸導波管変換器
２０１…導波管
２０１Ｆ…フランジ部
３０１…導波路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】