特許 7629662 誘電体導波路変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-02-05

(45)【発行日】2025-02-14

(54)【発明の名称】誘電体導波路変換器

(51)【国際特許分類】

   H01P 5/08 20060101AFI20250206BHJP

【ＦＩ】

H01P5/08 G

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024031359

(22)【出願日】2024-03-01

【審査請求日】2024-03-01

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 令和５年度、総務省、「アクティブ空間無線リソース制御技術に関する研究開発」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

【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）令和５年度、総務省、「アクティブ空間無線リソース制御技術に関する研究開発」委託事業、産業技術力強化法第１７条の適用を受ける特許出願

(73)【特許権者】

【識別番号】000232287

【氏名又は名称】日本電業工作株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104880

【弁理士】

【氏名又は名称】古部 次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100149113

【弁理士】

【氏名又は名称】加藤 謹矢

(72)【発明者】

【氏名】陸田 裕子

(72)【発明者】

【氏名】東 右一郎

(72)【発明者】

【氏名】萩原 弘樹

【審査官】佐藤 当秀

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２３／０６５９１８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０１９／０３１２３２７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１８－０６１２４９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－０３２３０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ ５／０８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円柱形状の内側誘電体と、当該内側誘電体の外周を被覆するように配置された誘電率の異なる円筒形状の外側誘電体とからなる誘電部の端部またはその近傍に、先端に向けて徐々にまたは段階的に小径となる第１テーパ部を有する誘電体導波路と、
前記誘電部の少なくとも一部を挿入または貫通可能とする断面形状が円形状の第１円形貫通孔に、当該誘電部が挿入される方向の第１側から反対側の第２側に向けて徐々にまたは段階的に小径となる第２テーパ部を有する第１円形導波管と、
を備え、
前記第１円形貫通孔に挿入された状態の前記誘電体導波路の前記第１テーパ部と、前記第１円形貫通孔の前記第２テーパ部とが対向して接触する誘電体導波路変換器。

【請求項2】

前記誘電部の前記第１テーパ部のうち前記第１円形貫通孔に挿入された部分の軸方向の長さに応じて伝送時の損失の大きさが変化する、
請求項１に記載の誘電体導波路変換器。

【請求項3】

前記第１円形貫通孔を貫通した前記誘電部を挿入可能とする断面形状が円形状の第２円形貫通孔を有し、当該第２円形貫通孔に当該誘電部が挿入された状態で前記第１円形導波管に接続可能な第２円形導波管をさらに備える、
請求項１に記載の誘電体導波路変換器。

【請求項4】

前記誘電部の前記第１テーパ部のうち前記第２円形貫通孔に挿入された部分の軸方向の長さに応じて伝送時の損失の大きさが変化する、
請求項３に記載の誘電体導波路変換器。

【請求項5】

断面形状が楕円形状である楕円形貫通孔を有し、前記第２円形貫通孔に当該楕円形貫通孔を連通させた状態で前記第２円形導波管に接続可能とし、
断面形状が方形状である方形貫通孔を有する方形導波管に前記楕円形貫通孔を連通させた状態で当該方形導波管に接続可能とする、
楕円形導波管をさらに備える、
請求項３に記載の誘電体導波路変換器。

【請求項6】

前記楕円形導波管の軸方向の長さに応じて伝送時の損失の大きさが変化する、
請求項５に記載の誘電体導波路変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、誘電体導波路変換器に関する。

【背景技術】

【0002】

誘電体導波路は、円柱形状の誘電体の周囲に誘電率の異なる円筒形状の誘電体が配置された有線伝送媒体である。また、同軸ケーブルは、円柱形状の内部導体の周囲に円筒形状の絶縁体が配置され、その周囲に円筒形状の外部導体がさらに配置された有線伝送媒体である。誘電体導波路および同軸ケーブルは、いずれも電波を内側に閉じ込めて伝送可能とし、周波数が高くなるほど損失が増加する。ただし、同軸ケーブルよりも誘電体導波路の方が損失の増加が少ないため、高周波数帯の有線伝送媒体として誘電体導波路が用いられることが多く、関連する技術も存在する（例えば、特許文献１）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０２３－１０２９３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、誘電体導波路を導波管に接続する場合には、伝搬モードの違い等により損失が増大することがあるため、誘電体導波路を導波管に低損失で接続可能とする技術の開発が望まれていた。
本発明の目的は、誘電体導波路を導波管に低損失で接続できるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

かかる目的のもと完成させた本発明は、円柱形状の内側誘電体と、当該内側誘電体の外周を被覆するように配置された誘電率の異なる円筒形状の外側誘電体とからなる誘電部の端部またはその近傍に、先端に向けて徐々にまたは段階的に小径となる第１テーパ部を有する誘電体導波路と、前記誘電部の少なくとも一部を挿入または貫通可能とする断面形状が円形状の第１円形貫通孔に、当該誘電部が挿入される方向の第１側から反対側の第２側に向けて徐々にまたは段階的に小径となる第２テーパ部を有する第１円形導波管と、を備え、前記第１円形貫通孔に挿入された状態の前記誘電体導波路の前記第１テーパ部と、前記第１円形貫通孔の前記第２テーパ部とが対向して接触する誘電体導波路変換器である。
ここで、前記誘電部の前記第１テーパ部のうち前記第１円形貫通孔に挿入された部分の軸方向の長さに応じて伝送時の損失の大きさが変化してもよい。
また、前記第１円形貫通孔を貫通した前記誘電部を挿入可能とする断面形状が円形状の第２円形貫通孔を有し、当該第２円形貫通孔に当該誘電部が挿入された状態で前記第１円形導波管に接続可能な第２円形導波管をさらに備えてもよい。
また、前記誘電部の前記第１テーパ部のうち前記第２円形貫通孔に挿入された部分の軸方向の長さに応じて伝送時の損失の大きさが変化してもよい。
また、断面形状が楕円形状である楕円形貫通孔を有し、前記第２円形貫通孔に当該楕円形貫通孔を連通させた状態で前記第２円形導波管に接続可能とし、断面形状が方形状である方形貫通孔を有する方形導波管に前記楕円形貫通孔を連通させた状態で当該方形導波管に接続可能とする、楕円形導波管をさらに備えてもよい。
また、前記楕円形導波管の軸方向の長さに応じて伝送時の損失の大きさが変化してもよい。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、誘電体導波路を導波管に低損失で接続できる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本実施の形態にかかる誘電体導波路変換器の構成の一例を示す図である。

【図2】図１の誘電体導波路変換器により実現される第１乃至第３変換の順序を示す図である。

【図3】図１の誘電体導波路変換器のＳパラメータである。

【図4】（Ａ）は、誘電体導波路の端部の構成の一例を示す図である。（Ｂ）は、同軸ケーブルの端部の構成の一例を示す図である。

【図5】（Ａ）および（Ｂ）は、誘電体導波路を電波が伝送される様子を模式化した図である。

【図6】（Ａ）は、誘電体導波路に方形導波管が直接接続された場合の構成の一例を示す図である。（Ｂ）は、（Ａ）の構成のＳパラメータである。

【図7】（Ａ）は、図１の誘電体導波路変換器において図２の第１変換を行う部分の構成の一例を示す図である。（Ｂ）は、第１変換を行う部分の構成のＳパラメータである。

【図8】（Ａ）は、図１の誘電体導波路変換器において図２の第２変換を行う部分の構成の一例を示す図である。（Ｂ）は、第２変換を行う部分の構成のＳパラメータである。

【図9】（Ａ）は、図１の誘電体導波路変換器において図２の第３変換を行う部分の構成の一例を示す図である。（Ｂ）は、第３変換を行う部分の構成のＳパラメータである。

【発明を実施するための形態】

【0008】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
＜誘電体導波路変換器１の構成＞
図１は、本実施の形態にかかる誘電体導波路変換器１の構成の一例を示す図である。
図２は、図１の誘電体導波路変換器１により実現される第１乃至第３変換の順序を示す図である。
図３は、図１の誘電体導波路変換器１のＳパラメータ（Scattering parameter）である。
図４（Ａ）は、誘電体導波路の端部の構成の一例を示す図である。図４（Ｂ）は、同軸ケーブルの端部の構成の一例を示す図である。
図５（Ａ）および（Ｂ）は、誘電体導波路を電波が伝送される様子を模式化した図である。
図６（Ａ）は、誘電体導波路に方形導波管が直接接続された場合の構成の一例を示す図である。図６（Ｂ）は、図６（Ａ）の構成のＳパラメータである。

【0009】

図１に示す誘電体導波路変換器１は、３段階の変換を経ることで誘電体導波路１０を方形導波管３０に変換するためのコネクタである。３段階の変換とは、図２に示すように、誘電体導波路１０を第１円形導波管２１に変換する第１変換と、第１円形導波管２１を第２円形導波管２２に変換する第２変換と、第２円形導波管２２を方形導波管３０に変換する第３変換とをその順番で行うことをいう。

【0010】

図１に示すように、誘電体導波路変換器１は、軸方向の第２側の端部またはその近傍に第１テーパ部１１４を有する誘電体導波路１０と、破線の領域Ａ１で示された第１円形導波管２１と、破線の領域Ａ２で示された第２円形導波管２２と、破線の領域Ａ３で示された楕円形導波管２３と、方形導波管３０とを有する。このうち、第１円形導波管２１は、図２の第１変換を行うために誘電体導波路１０に接続された導波管である。また、第２円形導波管２２は、図２の第２変換を行うために第１円形導波管２１に接続された導波管である。また、楕円形導波管２３は、図２の第３変換を行うために第２円形導波管２２および方形導波管３０に接続された導波管である。

【0011】

（誘電体導波路１０）
誘電体導波路変換器１を構成する誘電体導波路１０は、円柱形状の内側誘電体１２と、内側誘電体１２の外周を被覆するように配置された外側誘電体１１とからなる誘電部１３を有する有線伝送媒体である。内側誘電体１２と、外側誘電体１１とは、誘電率が異なる誘電体でそれぞれ構成されている。このうち、内側誘電体１２は、例えば、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）等の誘電体で構成されている。また、外側誘電体１１は、例えば、ｅＰＴＦＥ（延伸ポリテトラフルオロエチレン）等の誘電体で構成されている。誘電体導波路１０は、主に誘電部１３の内側誘電体１２に高周波数帯の電波を閉じ込めて伝送する。誘電体導波路１０の伝搬モードはＨＥ１１モードであるものとする。

【0012】

誘電体導波路１０は、誘電部１３の端部またはその近傍に第１テーパ部１１４を有する。第１テーパ部１１４は、テーパ形状の領域を少なくとも一部に含む部分であり、具体的には、誘電部１３の軸方向の第２側の端部またはその近傍において、第２側の先端に向けて徐々にまたは段階的に小径となるように設計された部分である。これにより、第１テーパ部１１４は、全体としてテーパ形状または略テーパ形状を呈する。

【0013】

図１の例において、第１テーパ部１１４は、外側誘電体１１の端部の近傍に形成されたテーパ領域１１１と、誘電体導波路１０の軸方向に対して平行になるように形成された非テーパ領域１１２と、内側誘電体１２の先端部分に形成されたテーパ領域１１３とが連続する部分であり、全体として略テーパ形状を呈している。

【0014】

誘電体導波路変換器１は、図２の第１変換として、誘電体導波路１０のＨＥ１１モードを、第１円形導波管２１のＴＥ１１モードに変換する。また、誘電体導波路変換器１は、図２の第２変換として、第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０に挿入された誘電体導波路１０の誘電部１３を、第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０に変換する。

【0015】

また、誘電体導波路変換器１は、図２の第３変換として、第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０を、楕円形導波管２３の楕円形貫通孔２３０に変換し、さらに、方形導波管３０の方形貫通孔３００に変換する。なお、本実施の形態では、方形導波管３０の一例として、２８ＧＨｚのＥＩＡ（Electronic Industries Alliance、米国電子工業会）規格のＷＲ－３４が採用されている。

【0016】

図１の誘電体導波路変換器１が、図２の第１乃至第３変換を行うと、図３に示す解析結果としてのＳパラメータが得られる。図３のＳパラメータにおいて、横軸は周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［ＧＨｚ］）であり、縦軸（左側）は反射特性を示すＳ１１［ｄＢ］、縦軸（右側）は透過特性を示すＳ２１［ｄＢ］である。図３のＳパラメータにおいて、線Ｌ１はＳ２１、線Ｌ２はＳ１１をそれぞれ示している。図３に示すように、誘電体導波路変換器１によれば、誘電体導波路１０から方形導波管３０まで電波を伝送する際、０．１ｄＢ程度の損失のみで伝送することが可能となる。

【0017】

図４（Ａ）には、テーパ部を有しない誘電体導波路の構成の一例が示されている。図４（Ａ）に示す誘電体導波路は、円柱形状の内側誘電体と、内側誘電体の周囲に配置された、誘電率の異なる円筒形状の外側誘電体とを有し、電波を内側に閉じ込めて伝送する有線伝送媒体である。外側誘電体および内側誘電体は誘電部を構成する。誘電部は、軸方向の第２側の端部またはその近傍の部分を除いた部分が、円筒形状の絶縁体からなるジャケットにより被覆されており、ジャケットの軸方向の第２側の端部から外側誘電体の一部が露出し、外側誘電体の軸方向の第２側の端部から内側誘電体の一部が露出した構成になっている。

【0018】

図４（Ｂ）には、比較対象としての同軸ケーブルが示されている。図４（Ｂ）に示す同軸ケーブルは、円柱形状の内部導体と、その周囲に配置された円筒形状の絶縁体と、さらにその周囲に配置された円筒形状の外部導体とを有し、電波を内側に閉じ込めて伝送する有線伝送媒体である。外部導体は、軸方向の第２側の端部またはその近傍の部分を除いた部分が、円筒形状の絶縁体からなるジャケットにより被覆されており、ジャケットの軸方向の第２側の端部から外部導体の一部が露出し、外部導体の軸方向の第２側の端部から絶縁体の一部が露出し、さらに、絶縁体の軸方向の第２側の端部から内部導体の一部が露出した構成になっている。

【0019】

図４（Ａ）に示す誘電体導波路、および図４（Ｂ）に示す同軸ケーブルは、電波を内側に閉じ込めて伝送する有線伝送媒体であり、いずれも周波数が高くなるほど損失が増加する。ただし、同軸ケーブルよりも誘電体導波路の方が、周波数が高くなったときの損失の増加が少ない。このため、高周波数帯の有線伝送媒体として誘電体導波路が用いられることが多い。

【0020】

図５（Ａ）には、誘電率（ε_ｒ）が外側誘電体よりも内側誘電体の方が大きい場合における電波の伝送の様子が示されている。また、図５（Ｂ）には、誘電率（ε_ｒ）が内側誘電体よりも外側誘電体の方が大きい場合における電波の伝送の様子が示されている。なお、図５（Ａ）および（Ｂ）において、矢印の太さは電波の大きさを示し、矢印の向きは電波の向きを示している。

【0021】

図５（Ａ）の例では、内側誘電体の誘電率（ε_ｒ）が「２．２」であり、外側誘電体の誘電率（ε_ｒ）が「１．３」であるため、誘電率（ε_ｒ）は外側誘電体よりも内側誘電体の方が大きい。この場合、誘電体導波路の半径方向の内側の軸心に向かって電波が集芯されるように電波が伝送されるため、周波数が高くなっても損失の増加が抑制される。このため、誘電体導波路は、上述のように高周波数帯の有線伝送媒体として用いられることが多い。

【0022】

これに対して、図５（Ｂ）の例では、内側誘電体の誘電率（ε_ｒ）が「１．３」であり、外側誘電体の誘電率（ε_ｒ）が「２．２」であるため、誘電率（ε_ｒ）は内側誘電体よりも外側誘電体の方が大きい。この場合、誘電体導波路の半径方向の外側に向かって電波が拡散されてしまい、効率よく電波が伝送されない。また、誘電体導波路は、単独使用されるだけではなく、用途に応じて導波管や同軸ケーブルに接続される場合がある。

【0023】

図６（Ａ）の例において、方形導波管は、２８ＧＨｚのＥＩＡ規格のＷＲ－３４であるものとする。また、方形導波管の伝搬モードはＴＥｍｎモードであり、インピーダンスは５０Ωであるものとする。

【0024】

また、図６（Ｂ）のＳパラメータにおいて、横軸は周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［ＧＨｚ］）であり、縦軸（左側）は反射特性を示すＳ１１［ｄＢ］、縦軸（右側）は透過特性を示すＳ２１［ｄＢ］である。また、線Ｌ１１は図６（Ａ）の構成（誘電体導波路と方形導波管とを直接接続させた構成）のＳ１１、線Ｌ１２は図６（Ａ）の構成のＳ２１の各々を示している。

【0025】

例えば、図６（Ｂ）の線Ｌ１１、および線Ｌ１２に示すように、図６（Ａ）の構成では、Ｓ１１が－３０ｄＢ未満であり、Ｓ２１が約－３ｄＢである。すなわち、図６（Ａ）の構成では放射による損失が３ｄＢ程度あるため、一般的なケーブル接続としては好ましくない特性となる。このように、図６（Ａ）に示す構成では、電波の通り道である伝搬モードの違いにより損失が増大する。これに対して、上述の図１の誘電体導波路変換器１によれば、上述の図２の３段階の変換の手法により、方形導波管に対する誘電体導波路の接続を低損失で実現させることができる。

【0026】

（第１円形導波管２１）
図１に戻り、第１円形導波管２１は、断面形状が円形状の第１円形貫通孔２１０を有する導波管である。第１円形導波管２１は、例えば、真鍮、青銅、銅、銀、アルミニウム等の金属で構成される。第１円形貫通孔２１０は、誘電体導波路１０の誘電部１３の少なくとも一部を軸方向の第１側から第２側に挿入または貫通可能とする貫通孔である。第１円形貫通孔２１０には、誘電体導波路１０の誘電部１３が挿入される軸方向の第１側から第２側に向けて徐々にまたは段階的に小径となる第２テーパ部２１１が形成されている。

【0027】

第１円形貫通孔２１０に誘電体導波路１０が挿入されると、誘電体導波路１０の誘電部１３の第１テーパ部１１４のうちテーパ領域１１１と、第１円形貫通孔２１０の第２テーパ部２１１とが対向して接触して電波の伝送が可能となる。なお、図１の例において、第１円形導波管２１の外周には円筒形状の保護部材４１が配置されている。

【0028】

（第２円形導波管２２）
第２円形導波管２２は、断面形状が円形状の第２円形貫通孔２２０を有する導波管である。第２円形導波管２２は、例えば、真鍮、青銅、銅、銀、アルミニウム等の金属で構成される。第２円形貫通孔２２０は、第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０を貫通した誘電体導波路１０の誘電部１３の先端部分を挿入可能とする貫通孔である。第２円形導波管２２は、第２円形貫通孔２２０に誘電体導波路１０の誘電部１３の先端部分が挿入された状態で第１円形導波管２１に接続される。

【0029】

第２円形導波管２２を第１円形導波管２１に接続する手法は特に限定されず、溶接や接着等の手法を用いて接合させることで常時接続させてもよいし、着脱可能な他の手法を用いて一時的に接続させてもよい。なお、図１の例において、第２円形導波管２２の外周には円筒形状の保護部材４２が配置されている。

【0030】

（楕円形導波管２３）
楕円形導波管２３は、断面形状が楕円形状である楕円形貫通孔２３０を有する導波管である。楕円形導波管２３は、例えば、真鍮、青銅、銅、銀、アルミニウム等の金属で構成される。楕円形貫通孔２３０は、第２円形導波管２２と楕円形導波管２３とが接続され、さらに楕円形導波管２３と方形導波管３０とが接続された状態で、第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０と連通し、さらに方形導波管３０の方形貫通孔３００と連通する貫通孔である。

【0031】

楕円形導波管２３を第２円形導波管２２に接続する手法、および楕円形導波管２３を方形導波管３０に接続する手法は特に限定されない。例えば、溶接や接着等の手法を用いて接合させることで常時接続させてもよいし、着脱可能な他の手法を用いて一時的に接続させてもよい。なお、図１の例において、楕円形導波管２３の外周には円筒形状の保護部材４３が配置されている。

【0032】

（方形導波管３０）
方形導波管３０は、断面形状が方形状である方形貫通孔３００を有する導波管である。方形導波管３０は、例えば、真鍮、青銅、銅、銀、アルミニウム等の金属で構成される。方形貫通孔３００は、方形導波管３０が楕円形導波管２３に接続された状態で、第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０と連通する貫通孔である。なお、図１の例において、方形導波管３０の外周には円筒形状の保護部材５３が配置されている。

【0033】

以下、図７乃至図９を参照して、図１の誘電体導波路変換器１において行われる図２の第１乃至第３変換の詳細について説明する。
＜第１変換＞
図７（Ａ）は、図１の誘電体導波路変換器１において図２の第１変換を行う部分の構成の一例を示す図である。
第１変換は、誘電部１３に第１テーパ部１１４を有する誘電体導波路１０を、第１円形貫通孔２１０に第２テーパ部２１１を有する第１円形導波管２１に変換するものである。誘電体導波路１０の伝搬モードがＨＥ１１モードであるのに対して、第１円形導波管２１の伝搬モードはＴＥ１１モードであるため、第１変換が行われる。ＨＥ１１モードおよびＴＥ１１モードは同じ円形の電磁界分布を有しているため、ＨＥ１１モードをＴＥ１１モードに変換することで伝送時の損失を抑制できる。

【0034】

図７乃至図９に示す例において、誘電部１３の径（すなわち、第１円形貫通孔２１０の軸方向の第１側の端部の径）ｒ１の大きさは２１．４ｍｍ（ミリメートル）であるものとする。また、誘電部１３を構成する内側誘電体１２の径ｒ２の大きさは６．４ｍｍ（ミリメートル）であるものとする。また、誘電部１３のテーパ領域１１１の軸方向の第２側の端部の径（すなわち、第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０の軸方向の第２側の端部の径）ｒ３の大きさは、周波数が２８ＧＨｚである場合に最適とされる８ｍｍ（ミリメートル）であるものとする。

【0035】

図７（Ｂ）は、第１変換を行う部分の構成のＳパラメータである。
第１変換は、誘電部１３のテーパ領域１１１の軸方向の長さＤ１の値に応じて伝送時の損失の大きさが変化する。このため、テーパ領域１１１の設計上、図７（Ａ）の長さＤ１の値として伝送時の損失が抑制されやすい値が選択される。

【0036】

例えば、図７（Ｂ）のＳパラメータにおいて、横軸は周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［ＧＨｚ］）であり、縦軸は透過特性を示すＳ２１［ｄＢ］である。図７（Ｂ）のＳパラメータにおいて、線Ｌ２１は、図７（Ａ）の長さＤ１の値が５ｍｍ（ミリメートル）、線Ｌ２２は、長さＤ１の値が１０ｍｍ（ミリメートル）、線Ｌ２３は、長さＤ１の値が１５ｍｍ（ミリメートル）をそれぞれ示している。また、線Ｌ２４は、長さＤ１の値が２０ｍｍ（ミリメートル）、線Ｌ２５は、長さＤ１の値が２５ｍｍ（ミリメートル）をそれぞれ示している。

【0037】

図７（Ｂ）に示すように、図７（Ａ）の長さＤ１の値が２０ｍｍ（ミリメートル）のときの損失が－０．０５ｄＢ以下となる。このため、図７（Ａ）のテーパ領域１１１の軸方向の長さＤ１の値として２０ｍｍ（ミリメートル）を選択することで伝送時の損失を最も抑制できる。

【0038】

＜第２変換＞
図８（Ａ）は、図１の誘電体導波路変換器１において図２の第２変換を行う部分の構成の一例を示す図である。
第２変換は、第１円形導波管２１を第２円形導波管２２に変換するものである。具体的には、第２変換は、第２円形導波管２２に挿入された誘電部１３の軸方向の第２側の先端部分のテーパ領域１１３を、第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０に変換するものである。

【0039】

図８（Ｂ）は、第２変換を行う部分の構成のＳパラメータである。
第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０に挿入されたテーパ領域１１３は、軸方向の長さＤ２の値に応じて伝送時の損失の大きさが変化する。このため、テーパ領域１１３の設計上、図８（Ａ）の長さＤ２の値として伝送時の損失が抑制されやすい値が選択される。

【0040】

例えば、図８（Ｂ）のＳパラメータにおいて、横軸は周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［ＧＨｚ］）であり、縦軸は透過特性を示すＳ２１［ｄＢ］である。図８（Ｂ）のＳパラメータにおいて、線Ｌ３１は、図８（Ａ）の長さＤ２の値が５ｍｍ（ミリメートル）、線Ｌ３２は、長さＤ２の値が１０ｍｍ（ミリメートル）、線Ｌ３３は、長さＤ２の値が１５ｍｍ（ミリメートル）をそれぞれ示している。また、線Ｌ３４は、長さＤ２の値が２０ｍｍ（ミリメートル）、線Ｌ３５は、長さＤ２の値が２５ｍｍ（ミリメートル）をそれぞれ示している。

【0041】

図８（Ｂ）に示すように、図８（Ａ）の長さＤ２の値が２０ｍｍ（ミリメートル）のときの損失が－０．０１ｄＢ未満となる。このため、テーパ領域１１３の軸方向の長さＤ２の値として２０ｍｍ（ミリメートル）を選択することで伝送時の損失を最も抑制できる。

【0042】

＜第３変換＞
図９（Ａ）は、図１の誘電体導波路変換器１において図２の第３変換を行う部分の構成の一例を示す図である。
第３変換は、図９（Ａ）に示す楕円形導波管２３を介して、図１に示す第２円形導波管２２を方形導波管３０に変換するものである。具体的には、第３変換は、第２円形導波管２２と方形導波管３０との間に、図９（Ａ）に示す軸方向の長さＤ３の値が約１／４波長（λ）である楕円形導波管２３を配置することで、第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０を、楕円形導波管２３の楕円形貫通孔２３０に変換し、さらに、方形導波管３０の方形貫通孔３００に変換する。

【0043】

図９（Ｂ）は、第３変換を行う部分の構成のＳパラメータである。
第２円形導波管２２と方形導波管３０との間に配置された楕円形導波管２３は、上述の図９（Ａ）に示す軸方向の長さＤ３の値に応じて伝送時の損失の大きさが変化する。このため、楕円形導波管２３の設計上、図９（Ａ）の長さＤ３の値として伝送時の損失が抑制されやすい値が選択される。なお、本実施の形態にかかる楕円形導波管２３の楕円形貫通孔２３０の径の大きさは、図９（Ａ）に示す径ｒ４の大きさが２．７ｍｍ（ミリメートル）であり、径ｒ５の大きさが５．６ｍｍ（ミリメートル）であるものとする。

【0044】

例えば、図９（Ｂ）のＳパラメータにおいて、横軸は周波数（Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ［ＧＨｚ］）であり、縦軸は透過特性を示すＳ２１［ｄＢ］である。図９（Ｂ）のＳパラメータにおいて、線Ｌ４１は、図９（Ａ）の長さＤ３の値が３．７ｍｍ（ミリメートル）（１／４λ）のときに、損失が－０．０１ｄＢ未満になることを示している。このため、楕円形導波管２３の軸方向の長さＤ３の値として３．７ｍｍ（ミリメートル）を選択することで伝送時の損失を抑制できる。

【0045】

以上まとめると、本発明の第１の実施の形態にかかる誘電体導波路変換器１は、次のような構成を取れば足り、各種各様な実施の形態を取ることができる。
すなわち、誘電体導波路変換器１は、円柱形状の内側誘電体１２と、内側誘電体１２の外周を被覆するように配置された誘電率の異なる円筒形状の外側誘電体１１とからなる誘電部１３の端部またはその近傍に、先端に向けて徐々にまたは段階的に小径となる第１テーパ部１１４を有する誘電体導波路１０と、誘電部１３の少なくとも一部を挿入または貫通可能とする断面形状が円形状の第１円形貫通孔２１０に、誘電部１３が挿入される方向の第１側から反対側の第２側に向けて徐々にまたは段階的に小径となる第２テーパ部２１１を有する第１円形導波管２１と、を備え、第１円形貫通孔２１０に挿入された状態の誘電体導波路１０の第１テーパ部１１４のテーパ領域１１１と、第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０の第２テーパ部２１１とが対向して接触する誘電体導波路変換器である。

【0046】

これにより、第１円形貫通孔２１０に挿入された状態の誘電体導波路１０の第１テーパ部１１４のテーパ領域１１１と、第１円形貫通孔２１０の第２テーパ部２１１とが対向して接触する。その結果、伝搬モードを変換させる第１変換が可能となり、伝送時の損失を抑制できる。

【0047】

ここで、誘電部１３の第１テーパ部１１４のうち第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０に挿入された部分の軸方向の長さＤ１に応じて伝送時の損失の大きさが変化してもよい。
これにより、誘電部１３の第１テーパ部１１４のうち第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０に挿入された部分の軸方向の長さＤ１に応じて伝送時の損失の大きさが変化する。その結果、誘電部１３の第１テーパ部１１４のうち第１円形貫通孔２１０に挿入される部分の軸方向の長さＤ１を、伝送時の損失がより抑制される長さに設計できる。

【0048】

また、第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０を貫通した誘電部１３を挿入可能とする断面形状が円形状の第２円形貫通孔２２０を有し、第２円形貫通孔２２０に誘電部１３が挿入された状態で第１円形導波管２１に接続可能な第２円形導波管２２をさらに備えてもよい。
これにより、第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０を貫通した誘電部１３が第２円形貫通孔２２０に挿入された状態で第１円形導波管２１に接続可能な第２円形導波管２２を備える。その結果、第１円形導波管２１を第２円形導波管２２に変換する第２変換が可能となる。

【0049】

また、誘電部１３の第１テーパ部１１４のうち第２円形貫通孔２２０に挿入された部分の軸方向の長さＤ２に応じて伝送時の損失の大きさが変化してもよい。
これにより、誘電部１３の第１テーパ部１１４のうち第２円形貫通孔２２０に挿入された部分の軸方向の長さＤ２に応じて伝送時の損失の大きさが変化する。その結果、誘電部１３の第１テーパ部１１４のうち第２円形貫通孔２２０に挿入される部分の軸方向の長さＤ２を、伝送時の損失がより抑制される長さに設計できる。

【0050】

また、断面形状が楕円形状である楕円形貫通孔２３０を有し、第２円形貫通孔２２０に楕円形貫通孔２３０を連通させた状態で第２円形導波管２２に接続可能とし、断面形状が方形状である方形貫通孔３００を有する方形導波管３０に楕円形貫通孔２３０を連通させた状態で方形導波管３０に接続可能とする、楕円形導波管２３をさらに備えてもよい。
これにより、第２円形導波管２２の第２円形貫通孔２２０と、方形導波管３０の方形貫通孔３００とを連通させる楕円形貫通孔２３０を有する楕円形導波管２３を備える。その結果、楕円形導波管２３を介して第２円形導波管２２を方形導波管３０に変換する第３変換が可能となる。

【0051】

また、楕円形導波管２３の軸方向の長さＤ３に応じて伝送時の損失の大きさが変化してもよい。
これにより、楕円形導波管２３の軸方向の長さＤ３に応じて伝送時の損失の大きさが変化する。その結果、楕円形導波管２３の軸方向の長さＤ３を、伝送時の損失がより抑制される長さに設計できる。

【0052】

＜他の実施の形態＞
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限るものではない。また、本発明による効果も、上述の実施の形態に記載されたものに限定されない。例えば、図１に示す誘電体導波路変換器１の構成は、本発明の目的を達成するための例示に過ぎず、特に限定されない。

【0053】

また、例えば、図１の誘電体導波路変換器１の誘電体導波路１０の誘電部１３に形成された第１テーパ部１１４は、テーパ領域１１１と、非テーパ領域１１２と、テーパ領域１１３とで構成されている。このため、誘電部１３は、先端に向けて２段階のテーパ領域（テーパ領域１１１および１１３）を有しているが、これに限定されない。例えば、図示はしないが、誘電部１３は、先端に向けて段階のない１つのテーパ領域を有するものであってもよい。

【符号の説明】

【0054】

１…誘電体導波路変換器、１０…誘電体導波路、１１…外側誘電体、１２…内側誘電体、１３…誘電部、２１…第１円形導波管、２２…第２円形導波管、２３…楕円形導波管、３０…方形導波管、１１１、１１３…テーパ領域、１１２…非テーパ領域、１１４…第１テーパ部、２１０…第１円形貫通孔、２１１…第２テーパ部、２２０…第２円形貫通孔、２３０…楕円形貫通孔、３００…方形貫通孔

【要約】

【課題】誘電体導波路を導波管に低損失で接続できるようにする。
【解決手段】誘電体導波路変換器１は、内側誘電体１２と、誘電率の異なる外側誘電体１１とからなる誘電部１３の端部またはその近傍に第１テーパ部１１４を有する誘電体導波路１０と、誘電部１３の少なくとも一部を挿入または貫通可能とする第１円形貫通孔２１０に第２テーパ部２１１を有する第１円形導波管２１とを備え、第１円形貫通孔２１０に挿入された状態の誘電体導波路１０の第１テーパ部１１４と、第１円形導波管２１の第１円形貫通孔２１０の第２テーパ部２１１とが対向して接触する。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】