專利名稱：波導管功率分配器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在分配或合成微波波段、毫米波段的電磁波中使用的波導管功率分配 器及其制造方法。
背景技術：
在陣列天線的供電電路中使用的波導管功率分配器期待能夠?qū)⒐β史峙浔仍O定 為任意比率。作為與該要求相對應的現(xiàn)有的波導管功率分配器，已知有例如專利文獻1所 示的波導管功率分配器。S卩，能夠?qū)⒐β史峙浔仍O定為任意的比率的現(xiàn)有的波導管功率分配器構成為，平 行地重疊配置第一方形波導管(13)和第二方形波導管(12)，將兩個波導管用長尺寸方向 與管軸正交的耦合窗(14)連接，在第二方形波導管(12)設置高度低的薄壁部(15)。該現(xiàn)有的波導管功率分配器通過錯開耦合窗的中心和薄壁部的中心，從而能夠?qū)?功率分配比設定為任意的比率。專利文獻1 日本特開2005-159767號公報(圖6、圖7)

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明要解決的問題可是，在上述現(xiàn)有的波導管功率分配器中，為了在第二方形波導管中設置薄壁部， 需要復雜的加工，存在制造成本增高的問題。本發(fā)明正是鑒于所述問題而完成的，其目的在于獲得一種能夠以低成本、并且以 容易制造的結構將功率分配比設定為任意比率的波導管功率分配器及其制造方法。用于解決問題的方案為了實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明提供一種波導管功率分配器，堆疊配置第一方形波導 管和第二方形波導管，以使相互的管軸平行且共有寬壁，在所述共有的寬壁設置耦合縫隙， 所述第一方形波導管的管軸方向的一個側(cè)端側(cè)在沿管軸方向超過了所述耦合縫隙的位置 成為短路面，以所述第一方形波導管的管軸方向的另一個側(cè)端側(cè)、與所述第二方形波導管 的管軸方向兩側(cè)的各側(cè)端構成三個端口，其特征在于，所述耦合縫隙使其長尺寸方向朝向 管軸方向而形成，并且在所述第二方形波導管的一個側(cè)壁設置有向所述耦合縫隙的附近的 管路突出的匹配導體。發(fā)明的效果根據(jù)該發(fā)明，發(fā)揮如下效果，S卩，可獲得以低成本、并且以容易制造的結構能夠?qū)?功率分配比設定為任意的比率的波導管功率分配器。


圖1是表示使用波導管功率分配器的波導管縫隙陣列天線的一例的正視圖。圖2是圖1所示的波導管縫隙陣列天線的側(cè)視圖。
圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的波導管功率分配器的結構的立體圖。圖4是圖3所示的波導管功率分配器的上視圖。圖5是表示電磁場模擬的結果的特性圖。圖6是說明在圖3所示的波導管功率分配器的制造中適用擴散接合的情況下的結 構及制造方法的部分剖視圖。符號說明1放射縫隙2、3放射波導管4供電電路5、6耦合縫隙7波導管功率分配器8第一方形波導管9第二方形波導管10耦合縫隙11匹配導體12短路面
具體實施例方式下面，參照附圖，詳細說明本發(fā)明的波導管功率分配器及其制造方法的優(yōu)選實施 方式。圖1是表示使用波導管功率分配器的波導管縫隙陣列天線的一例的正視圖。圖2 是圖1所示的波導管縫隙陣列天線的側(cè)視圖。圖1和圖2所示的波導管縫隙陣列天線由放射縫隙1設置于一個寬壁面(正面) 的放射波導管2、3、和從另一個寬壁面(背面)向放射波導管2、3供電的供電電路4構成。 在圖1、圖2中，表示利用兩個放射波導管構成的例子，但是，也有以奇數(shù)個放射波導管構成 的情況。放射波導管2和供電電路4以耦合縫隙5被電磁連接，放射波導管3和供電電路 4以耦合縫隙6被電磁連接。供電電路4具有波導管功率分配器7和端口 A。另外，在圖示 例中，在放射波導管2的正面設置有6個元件的放射縫隙1，在放射波導管3的正面設置有 4個元件的放射縫隙1。另外，雖然表示了放射波導管2、3分離配置的情況，但也可以是一 體地連接。該情況下，在放射波導管2和放射波導管3之間以沒有電磁干涉的方式設置導 體壁、電磁屏蔽。在以上的結構中，輸入到端口 A的微波波段、毫米波段的電磁波通過波導管功率 分配器7而被分配到兩個方向。一方的電磁波通過耦合縫隙5向放射波導管2供電，激勵 設置于放射波導管2的正面的6個放射縫隙1。另一方的電磁波通過耦合縫隙6向放射波 導管3供電，激勵設置于放射波導管3的正面的4個放射縫隙1。在該情況下，雖然在放射波導管2、3中放射縫隙1的數(shù)量不同，但是在該情況下也 要求波導管功率分配器7能夠分配以同樣的振幅能夠激勵全部放射縫隙1的能力。該功率 分配能力即使在具有同樣數(shù)量的放射縫隙的放射波導管為奇數(shù)根的情況下也被要求。因此，期望用于供電電路4的波導管功率分配器7能夠設定為任意的功率分配比。下面，具體地說明能夠設定為任意的功率分配比的本實施方式的波導管功率分配 器。圖3是表示本發(fā)明的一個實施方式的波導管功率分配器的結構的立體圖。圖4是圖3 所示的波導管功率分配器的上視圖。(本實施方式的波導管功率分配器的結構)如圖3所示，在本實施方式的波導管功率分配器7中，堆疊配置第一方形波導管8 和第二方形波導管9，以使相互的管軸平行且共有寬壁。在圖3中，在第一方形波導管8上 載置有第二方形波導管9。在第一方形波導管8中，管軸方向的一側(cè)端開口并與端口 A連通，管軸方向的另一 側(cè)端是閉塞的短路面12。在第二方形波導管9中，管軸方向的兩端分別開口并成為端口 B、 C0而且，在共有的寬壁設置有耦合縫隙10。在圖3中，耦合縫隙10在共有的寬壁的 短尺寸方向的一端側(cè)，使其長尺寸方向朝向管軸方向而形成。如圖4所示，耦合縫隙10的 長尺寸方向中心設置于從第一方形波導管8的短路面12離開約λ g/4( λ g為管內(nèi)波長) 的位置。另外，在第二方形波導管9的內(nèi)部，將匹配導體11設置于耦合縫隙10的附近。具 體而言，在圖3所示的例中，匹配導體11在第二方形波導管9的寬壁的短尺寸方向的另一 端側(cè)的側(cè)壁，向耦合縫隙10側(cè)突出并設置。如圖4所示，匹配導體11設置于從耦合縫隙10 的長尺寸方向的中心偏移距離X的位置。匹配導體11只要向第二波導管9的管路內(nèi)突出 即可。在圖3中，表示匹配導體11具有槽的方式，但是，也可以沒有槽部分而是實心體。另外，當表示尺寸時，在76GHz波段用的波導管功率分配器的情況下，第一方形 波導管8和第二方形波導管9均例如是寬壁的短尺寸方向?qū)挾葹?. 6mm,側(cè)壁的高度為 1. 2mm。(以上述方式構成的波導管功率分配器的工作)輸入到端口 A的微波波段、毫米波段的電磁波在第一方形波導管8中朝向短路面 12在管軸方向上傳播，激勵耦合縫隙10。被激勵的耦合縫隙10在第二方形波導管9中使 電磁波產(chǎn)生。在第二方形波導管9中產(chǎn)生的電磁波在第二方形波導管9中向管軸方向的兩 側(cè)傳播，從端口 B和端口 C輸出。在此，端口 B和端口 C的功率比能夠通過匹配導體11的位置、即偏移距離X而設 定為任意的比率。即，如果將偏移距離X設定為0的話，也就是說當使匹配導體11的中心 位置與耦合縫隙10的長尺寸方向中心一致時，向端口 B和端口 C分配同等的功率。而且， 如果將偏移距離X設定為正值的話，也就是說當將匹配導體11的中心位置設為從耦合縫隙 10的長尺寸方向中心向端口 C側(cè)移位的位置時，向端口 B的分配比率變高。相反，如果將偏 移距離X設定為負值的話，也就是說當將匹配導體11的中心位置設為從耦合縫隙10的長 尺寸方向中心向端口 B側(cè)移位的位置時，向端口 C的分配比率變高。另外，優(yōu)選偏移距離X 在縫隙10的縫隙長度(長尺寸方向的長度)范圍內(nèi)進行調(diào)整。圖5是表示電磁場模擬的結果的特性圖。在圖5中，Sll是端口 A的反射特性、S21 是從端口 A向端口 B的透過特性、S31是從端口 A向端口 C的透過特性。Sll遍及部分帶寬 (fractional bandwidth)6%_20dB以下。另外，S21和S31相對于頻率為平坦的特性，S21為-1.6dB、S31為-5. ldB。將它們設定為功率比時為2. 2 1。可知獲得了所希望的 功率分配比。如上的工作是向端口 A輸入電磁波，向端口 B和端口 C分配的情況，一般而言，波 導管功率分配器是可逆的，因此，即使在合成功率的情況下也可以使用。S卩，如果向端口 B 和端口 C輸入同樣頻率的電磁波，則它們以規(guī)定的比率被合成，從端口 A輸出。另外，在該實施方式中，表示在匹配導體11中使用隔板(iris)的情況，但是，也可 以是導體柱(conductive post)或?qū)w塊等，可獲得同樣的效果。這樣的匹配導體11，通常 比現(xiàn)有技術的波導管薄壁部更容易加工。因此，該實施方式的波導管功率分配器與現(xiàn)有的 波導管功率分配器相比，能夠以更低的成本制造。(本實施方式的波導管功率分配器的結構及制造方法)圖3所示的波導管功率分配器7為第一方形波導管8和第二方形波導管9共有一 個寬壁的方式，因此，能夠劃分為設置有耦合縫隙10的共有寬壁的部分、從第一及第二方 形波導管8、9分別去除了共有寬壁的部分這三種。因此，在要制造圖3所示的方式的波導管功率分配器的情況下，例如考慮對3個鋁 板材分別切削加工第一方形波導管的二字狀槽、第二方形波導管的二字狀槽、以及耦合縫 隙，將它們硬釬焊接合的方法。但是，在該方法中，加工和接合的成本高，另外，存在硬釬焊 料的溢出、硬釬焊導致的尺寸變化等問題。因此，在本實施方式中，使用不利用硬釬焊料就能夠接合的擴散接合進行制造。所 謂擴散接合，是對接合的構件進行加熱/加壓，利用在接合面間產(chǎn)生的擴散現(xiàn)象進行冶金 學一體化的接合方法。擴散接合利用當使金屬表面彼此相互接近到原子級程度的距離時就 形成金屬鍵的原理，因此，在原理上如果能夠使兩種金屬接近的話就能夠?qū)崿F(xiàn)接合。因此，如果利用擴散接合進行制造的話，就能夠降低接合成本。而且，因為不使用 硬釬焊料，所以沒有溢出等問題，另外，也具有接合導致的變形少的優(yōu)點。圖6是說明在圖3所示的波導管功率分配器的制造中應用擴散接合的情況下的結 構及制造方法的部分剖視圖。(結構)如圖6所示，圖3所示的波導管功率分配器能夠以第一金屬板13、第二金屬板14、 第三金屬板15、第四金屬板16、第五金屬板17這5個金屬板構成。5個金屬板的大小是任 意的，只要是能夠確保寬壁的短尺寸方向的寬度、能夠確保必要的管路長度的大小以上的 話即可。對于上述尺寸例來說，只要是超過寬壁的短尺寸方向?qū)挾?. 6mm的大小即可。5個 金屬板例如也可以是不銹鋼的鋼板。第一金屬板13是成為與第一方形波導管8的共有寬壁相向的寬壁的金屬板。第 五金屬板17是與第二方形波導管9的共有寬壁相向的金屬板。第三金屬板15是成為第一 及第二方形波導管8、9共有的寬壁(共有寬壁)的金屬板，形成有耦合縫隙10。這3個金 屬板的板厚是任意的，也可以比第二金屬板14、第四金屬板16的板厚薄。第二金屬板14是用于形成第一方形波導管8的剖面方形狀管路中的除去兩寬壁 側(cè)后的管軸方向管路空間的金屬板，在管軸方向設置有將第一方形波導管8的兩側(cè)壁間的 間隔作為切口寬度的切口(slit)。如圖6所示的短路面12是該切口的終端，其右方所示的 符號14a的部分表示未形成切口的部分。決定側(cè)壁高度的第二金屬板14的板厚對上述尺寸例而言為1.2mm。另外，決定寬壁的短尺寸方向?qū)挾鹊那锌趯挾葘ι鲜龅某叽缋詾?2. 6mm。第四金屬板16是用于形成第二方形波導管9的剖面方形狀管路中的除去兩寬壁 側(cè)后的管軸方向管路空間的金屬板，在管軸方向設置有將第二方形波導管9的兩側(cè)壁間的 間隔作為切口寬度的切口。而且，雖然在圖6中未圖示，但是在切口的中途向切口內(nèi)突出形 成有匹配導體11。決定側(cè)壁的高度的第四金屬板16的板厚，對上述尺寸例而言為1. 2mm。 另外，決定寬壁的短尺寸方向?qū)挾鹊那锌趯挾葘ι鲜龅某叽缋詾?. 6mm。(制造方法)在圖6中，首先，分別準備上述結構的第一金屬板13、第二金屬板14、第三金屬板 15、第四金屬板16、第五金屬板17。這些全部的金屬板都是二維形狀，能夠應用蝕刻或沖壓 加工，因此，能夠以低成本準備必要構件。接著，以如下的方式進行定位設置于第三金屬板15的耦合縫隙10的長尺寸方 向與管軸方向平行，設置于第二金屬板14的切口和設置于第四金屬板16的切口相互與管 軸方向平行，設置于第四金屬板16的切口的匹配導體部分位于耦合縫隙10的附近，設置于 第二金屬板14的切口的終端成為從耦合縫隙10的長尺寸方向中心起離開管內(nèi)波長的大約 1/4的位置。然后，在進行了上述定位的狀態(tài)下，將第一金屬板13到第五金屬板17按該順序堆 疊進行擴散接合，由此形成圖3所示的波導管功率分配器7。另外，在圖6中表示構成第一方形波導管8和第二方形波導管9的金屬板是用一 枚的板厚能夠獲得必要的高度的金屬板的情況，但是，也可以將多枚金屬板重疊而獲得必 要的高度。以上為第一方形波導管8和第二方形波導管9的波導剖面尺寸同樣的情況，但 是，也可以是不同的剖面尺寸。在該情況下，第一方形波導管8和第二方形波導管9的高度 及寬壁側(cè)的寬度分別設定。如上述那樣，因為將波導管功率分配器分割為多枚金屬板而構成，所以各個金屬 板是二維形狀，能夠通過蝕刻或沖壓以低成本進行加工。另外，因為利用擴散接合來接合這 些金屬板，所以能夠以低成本且穩(wěn)定的品質(zhì)進行大量生產(chǎn)。工業(yè)上的可利用性如上述那樣，本發(fā)明的波導管功率分配器作為以低成本、并且以容易制造的結構 能夠?qū)⒐β史峙浔仍O定為任意的比率的波導管功率分配器是有用的。另外，本發(fā)明的波 導管功率分配器的制造方法作為以低成本、且穩(wěn)定的品質(zhì)進行大量生產(chǎn)的制造方法是有用 的。
權利要求
一種波導管功率分配器，堆疊配置第一方形波導管和第二方形波導管，以使相互的管軸平行且共有寬壁，在所述共有的寬壁設置耦合縫隙，所述第一方形波導管的管軸方向的一個側(cè)端側(cè)在管軸方向上超過了所述耦合縫隙的位置成為短路面，以所述第一方形波導管的管軸方向的另一個側(cè)端側(cè)、與所述第二方形波導管的管軸方向兩側(cè)的各側(cè)端構成三個端口，其特征在于，所述耦合縫隙使其長尺寸方向朝向管軸方向而形成，并且在所述第二方形波導管的一個側(cè)壁設置有向所述耦合縫隙的附近的管路突出的匹配導體。
2.根據(jù)權利要求1所述的波導管功率分配器，其特征在于，構成為包括第一金屬板，成為所述第一方形波導管的與所述共有寬壁相向的寬壁；第二金屬板，在管軸方向上設置有將所述第一方形波導管的兩側(cè)壁間的間隔設為切口 寬度的切口；第三金屬板，成為設置有所述耦合縫隙的所述共有寬壁；第四金屬板，在管軸方向上設置有將所述第二方形波導管的兩側(cè)壁間的間隔設為切口 寬度的切口，并且在中途向切口內(nèi)突出形成有所述匹配導體；以及第五金屬板。成為所述第二方形波導管的與所述共有寬壁相向的寬壁。
3.一種波導管功率分配器的制造方法，其特征在于，包括準備成為第一方形波導管的寬壁的第一金屬板的步驟；準備具有規(guī)定板厚的第二金屬板的步驟，該第二金屬板在管軸方向上形成有將所述第 一方形波導管的兩側(cè)壁間的間隔設為切口寬度的切口；準備形成有耦合縫隙的第三金屬板的步驟；準備具有規(guī)定板厚的第四金屬板的步驟，該第四金屬板在管軸方向上形成有將第二方 形波導管的兩側(cè)壁間的間隔設為切口寬度的切口，并且在中途形成有向切口內(nèi)突出的匹配 導體部分；準備成為所述第二方形波導管的寬壁的第五金屬板的步驟；進行定位的步驟，該定位以如下方式進行，即，設置于所述第三金屬板的所述耦合縫隙 的長尺寸方向與管軸方向平行，設置于所述第二金屬板的切口和設置于所述第四金屬板的 切口相互與管軸方向平行，設置于所述第四金屬板的切口的所述匹配導體部分位于所述耦 合縫隙的附近，設置于所述第二金屬板的切口的終端成為從所述耦合縫隙的長尺寸方向中 心起離開管內(nèi)波長的大約1/4的位置；以及在進行了所述定位的狀態(tài)下，將從所述第一金屬板到所述第五金屬板按該順序進行堆 疊并進行擴散接合的步驟。
全文摘要
一種波導管功率分配器，將在堆疊配置的第一方形波導管(8)和第二方形波導管(9)共有的寬壁設置的耦合縫隙(10)以使其長尺寸方向朝向管軸方向而形成，在第二方形波導管(9)的一個側(cè)壁設置有向耦合縫隙(10)的附近的管路突出的匹配導體(11)。設置匹配導體(11)的加工容易，可獲得能夠以低成本制造的結構，能夠?qū)⒐β史峙浔仍O定為任意比率。
文檔編號H01P5/12GK101978553SQ20098011039
公開日2011年2月16日 申請日期2009年3月9日 優(yōu)先權日2008年3月25日
發(fā)明者光桑野允, 宇田川重雄, 桐田滿 申請人:三菱電機株式會社