JP6185455B2 - 導波管スイッチ - Google Patents

Description

本発明は、金属壁で囲まれた導波路を有する導波管の伝搬経路を切り替えるための導波管スイッチに関する。

ＧＨｚを越える領域の電磁波を効率よく伝搬させるために従来から導波管が用いられ、その導波管を用いた各種装置では電磁波の伝搬経路を切り替えるために導波管スイッチが必要となる。

この導波管スイッチとして従来から用いられている構造としては、図２１に示すロータリー方式のものが知られている。この導波管スイッチ１０は、円柱状でその円の中心を軸に回転可能に支持されたローター部１１と、ローター部１１の外周壁に僅かな隙間を開けて内周壁を対向させたステータ部１５とを有している。

ローター部１１には、その回転中心軸に直交する方向に沿って外周壁から中心を通り反対側の外周壁まで直線的に貫通する第１内側導波路１２と、第１内側導波路１２の一方の側方において、第１内側導波路１２の両端から中心角が４５度ずつずれた外周壁の間を円弧状に貫通する第２内側導波路１３と、第１内側導波路１２の他方の側方において、第１内側導波路１２の両端から中心角が４５度ずつずれた外周壁の間を円弧状に貫通する第３内側導波路１４とが設けられている。これら３つの内側導波路１２〜１４は、同一高さに形成されているものとする。

また、ステータ部１５には、ローター部１１の回転中心軸に直交する方向に沿って外周壁から内周壁まで貫通する第１外側導波路１６、第２外側導波路１７が設けられ、それらと直交するように第３外側導波路１８、第４外側導波路１９が設けられている。これら４つの外側導波路１６〜１９も内側導波路１２〜１４と同じ高さ位置に形成されている。

このような構造をもつ導波管スイッチ１０では、図２１の（ａ）のように、第１内側導波路１２、第１外側導波路１６、第２外側導波路１７が一直線に並ぶ状態にローター部１１の回転位置を設定すれば、第１外側導波路１６と第２外側導波路１７の間を接続することができる。

そして、図２１の（ａ）の状態から、ローター部１１を左回りに４５度回転させれば、図２１の（ｂ）のように、第２内側導波路１３を介して第１外側導波路１６と第４外側導波路１９の間が接続され、第３内側導波路１４を介して第２外側導波路１７と第３外側導波路１８の間が接続される。

逆に、図２１の（ａ）の状態から、ローター部１１を右回りに４５度回転させれば、図２１の（ｃ）のように、第２内側導波路１３を介して第２外側導波路１７と第４外側導波路１９の間が接続され、第３内側導波路１４を介して第１外側導波路１６と第３外側導波路１８の間が接続される。

したがって、例えば電磁波を第１外側導波路１６に入力する場合、図２１の（ａ）の状態ではその電磁波を第２外側導波路１７から出力させることができ、図２１の（ｂ）の状態ではその電磁波を第４外側導波路１９から出力させることができ、図２１の（ｃ）の状態ではその電磁波を第３外側導波路１８から出力させることができる。

なお、上記したロータリー方式の導波管スイッチは、例えば特許文献１に開示されている。

特開平０５−５５８０２号公報

しかしながら、上記したロータリー方式の導波管スイッチで、例えば電磁波入力用の外側導波路の数が複数Ｍで電磁波出力用の外側導波路の数が１であるＭ対１のスイッチの場合、ローター部１１に設ける内側導波路の数もＭ本必要となるが、ローター部１１を貫通する導波路の数はローター部１１の大きさによって制限されるため、Ｍの数を多くするためにはローター部１１の外径を大きくしなければならずスイッチ全体が大型化してしまう。また、外側導波路の配置が必然的に放射状となって、入力用の導波路と出力用の導波路が近づきアイソレーションが悪化したり、導波管スイッチの周囲の回路の配置に大きな制限を受ける。

また、上記のように導波路を機械的に移動させる可動式の導波管スイッチでは、可動に必要な隙間を設ける必要がある。上記ロータリー方式の場合では、ローター部１１の外周とステータ部１５の内周の間に隙間を設ける必要があるが、この隙間を介して意図しない導波路へ電磁波が漏出することが考えられ、この漏出によるアイソレーションの悪化も問題となる。これを解決する一つの方法として、ローター部１１の外周のうち、内側導波路の開口の周囲を、ステータ部１５の内壁に接触するように突出させ、開口からの電磁波の漏出を防止することが考えられるが、このような接触式にするとローター部１１の回転に伴う磨耗が生じ、耐久性が著しく低下する。

本発明は、上記問題を解決し、切替え数に対して小型に構成でき、入出力の導波路の接近や導波路切替えのための可動に必要な隙間からの電磁波漏出によるアイソレーションの悪化を抑制し、周囲回路の配置に対する制限を受けず、高い耐久性を有する導波管スイッチを提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１の導波管スイッチは、
ベース部（２１）と、
前記ベース部に固定され、金属壁で囲まれた複数の導波路（３１、３２、３３、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ）が第１の端面から第２の端面まで貫通して形成された第１の固定導波管ブロック（３０）と、
前記ベース部に固定され、前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面に平行な第３の端面を有し、金属壁で囲まれた導波路（４１、４１Ａ、４１Ｂ）が前記第３の端面から第４の端面まで貫通して形成された第２の固定導波管ブロック（４０）と、
前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面に所定の隙間を開けて平行に対向する第５の端面と、第２の固定導波管ブロックの前記第３の端面に所定の隙間を開けて平行に対向する第６の端面とを有し、金属壁で囲まれた複数の導波路（５１、５２、５３、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ）が、前記第５の端面から前記第６の端面まで貫通して形成され、前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面および第２の固定導波管ブロックの前記第３の端面に対して平行にスライド移動可能な状態で前記ベース部に支持された可動導波管ブロック（５０）と、
前記ベース部に設けられ、前記可動導波管ブロックをスライド移動させる駆動装置（６０）とを有し、
前記可動導波管ブロックが第１の位置にあるときには、該可動導波管ブロックの複数の導波路の一部が前記第１の固定導波管ブロックの複数の導波路の一部と前記第２の固定導波管ブロックの導波路との間を接続し、前記可動導波管ブロックが第２の位置にあるときには、該可動導波管ブロックの導波路の別の一部が前記第１の固定導波管ブロックの複数の導波路の別の一部と前記第２の固定導波管ブロックの導波路との間を接続するように形成された導波管スイッチであって、
前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面側で該第１の固定導波管ブロックの前記複数の導波路の開口をそれぞれ囲む位置、前記第２の固定導波管ブロックの前記第３の端面側で該第２の固定導波管ブロックの前記導波管の開口を囲む位置、前記可動導波管ブロックの前記第５の端面側および第６の端面側で該可動導波管ブロックの前記複数の導波管の開口を囲む位置に、前記各ブロック間の隙間からの電磁波の漏出を防ぐために、漏出防止対象周波数の管内波長の１／４に相当する深さの溝（３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ、５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ、５７Ａ、５７Ｂ、５８Ａ、５８Ｂ）を設けるとともに、前記導波路の開口から該開口に最も近い前記溝までの距離を、当該導波路の透過周波数領域の下限より低い周波数の管内波長の１／４に設定したことを特徴とする。

また、本発明の請求項２の導波管スイッチは、請求項１記載の導波管スイッチにおいて、
前記溝を所定間隔で複数同心に設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項３の導波管スイッチは、請求項２記載の導波管スイッチにおいて、
前記複数同心に設けた溝の間隔を、前記導波路の透過中心周波数の管内波長の１／４の奇数倍に設定したことを特徴する。

このように、本発明の導波管スイッチでは、第１の固定導波管ブロックの第２の端面と第２の固定導波管ブロックの第３の端面に対して隙間のある状態で可動導波管ブロックを平行にスライド移動させて伝搬経路の切替えを行なうようにしたので、伝搬経路の切替え数を増加させる場合でも、可動導波管ブロックのスライド方向に沿って導波路を増加させる、即ち、一方向のみ寸法を拡げるだけで対応できるから小型に構成でき、しかもロータリー方式のような入出力ポートの接近も起きないので、アイソレーションを悪化させる恐れが少ない。

また、ブロック間の隙間を挟んで対向する導波路の開口の周囲に、漏出防止対象の電磁波の管内波長の１／４に相当する深さの溝を設けているので、ブロック間の隙間を介しての意図しない導波路への電磁波漏出を防止でき、高いアイソレーションを得ることができる。また、ブロック間に隙間を設けていても電磁波の漏出を防止できるので、接触式のような磨耗による耐久性の低下が生じず、高い耐久性をもつことができる。また、開口から最も近い溝までの距離を、その導波路の透過周波数領域の下限より低い周波数の管内波長の１／４に設定しているから、開口から溝の間で透過周波数帯域内の反射を発生させずに済む。

また、溝を複数同心に設けることでさらに電磁波の漏出を減らすことができ、より高いアイソレーションが得られる。また、複数同心に設けた溝の間隔を導波路の透過中心周波数の管内波長の１／４の奇数倍に設定したことで、さらに漏出防止効果を高めることができる。

本発明の実施形態の構造を示す分解図 本発明の実施形態の構造を示す平面図 本発明の実施形態の構造を示す側面図 図３のＡ−Ａ線断面図 図３のＢ−Ｂ線断面図 実施形態の切替え動作を説明するための図 実施形態の切替え動作を説明するための図 実施形態の特性を示す図 可動導波管ブロックが幅方向に＋０．１ｍｍずれた場合の特性を示す図 可動導波管ブロックが幅方向に−０．１ｍｍずれた場合の特性を示す図 可動導波管ブロックが高さ方向に＋０．１ｍｍずれた場合の特性を示す図 可動導波管ブロックが高さ方向、幅方向に＋０．１ｍｍずれた場合の特性を示す図 可動導波管ブロックが高さ方向に＋０．１ｍｍ、幅方向に−０．１ｍｍずれた場合の特性を示す図 １回路３接点型に拡張した構造例を示す図 図１４の構造例の切替え動作を示す図 図１４の構造例の切替え動作を示す図 ２回路２接点型に拡張した構造例を示す図 図１７の構造例の切替え動作を示す図 導波管ブロックの配置を変形した構造例を示す図 図１９の構造例の切替え動作を示す図 従来装置の構造例を示す図

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１〜図５は、本発明を適用した導波管スイッチ２０の構成を示すものであり、図１は分解斜視図、図２は平面図、図３は側面図、図４は図３のＡ−Ａ線断面図、図５は図３のＢ−Ｂ線断面図である。

これらの図に示しているように、導波管スイッチ２０は、ベース部２１、第１の固定導波管ブロック３０、第２の固定導波管ブロック４０、可動導波管ブロック５０を有している。

ベース部２１は外形が矩形の板状に形成され、その上面２１ａの一端側には第１の固定導波管ブロック３０が固定され、他端側には第２の固定導波管ブロック４０が固定されている。

第１の固定導波管ブロック３０は直方体状に形成され、金属壁で囲まれた所定口径の複数（この例では２つ）の導波路３１、３２が、第１の端面３０ａからその反対側の第２の端面３０ｂまで貫通するように形成されている。ここで、二つの導波路３１、３２は、例えばミリ波帯の電磁波を単一モード（ＴＥ１０モード）で伝搬可能な口径（例えば２×１ｍｍ程度）を有し、ベース部２１の上面２１ａから同一の高さで、第１の端面３０ａ、第２の端面３０ｂに直交する向きで、所定間隔をあけて平行に形成されている。

一方、第２の固定導波管ブロック４０は、第１の固定導波管ブロック３０と外形が同等の直方体状に形成され、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂに、第３の端面４０ａを所定距離開けて平行に対向させた状態でベース部２１に固定されており、金属壁で囲まれた導波路４１が第３の端面４０ａからその反対側の第４の端面４０ｂまで貫通するように形成されている。この導波路４１の口径および高さは、第１の固定導波管ブロック３０の導波路３１、３２と同一とし、導波路３１、３２の中間を通過する線上に形成されている。

なお、この実施形態では、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂと第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａとが所定距離離れた状態で平行に対向する構造例を示しているが、後述するように、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂと第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａとが、面一で同一方向を向いた状態の構造例も実現できる。

ベース部２１の上面２１ａで、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂと第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａの間には、可動導波管ブロック５０がスライド自在に支持されている。可動導波管ブロック５０は、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂと第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａとの距離より僅か（例えば６０μｍ）に短い長さと、両固定導波管ブロック３０、４０の高さとほぼ同じ高さの直方体状に形成され、第１の固定導波管ブロック３０に形成された導波路３１、３２の数に対応した二つの導波路５１、５２が、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂに対して隙間ｇ（例えばｇ＝３０μｍ）を開けて平行に対向する第５の端面５０ａから、第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａに対して隙間ｇを開けて平行に対向する第６の端面５０ｂまで貫通するように形成されている。

可動導波管ブロック５０の導波路５１、５２の口径および高さは、第１の固定導波管ブロック３０の導波路３１、３２および第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１と同一であり、図２に示した位置（以下、中立状態という）において、第５の端面５０ａ側の導波路５１、５２の開口位置は、第１の固定導波管ブロック３０の導波路３１、３２の開口位置からそれぞれ外側にＬだけ離間し、第６の端面５０ｂ側の導波路５１、５２の開口位置は、第２の固定導波管ブロック４０の開口位置から両側にそれぞれＬだけ離間して設けられている。

したがって、この中立状態から図６に示すように、可動導波管ブロック５０を幅方向（Ｙ方向）に−Ｌだけスライド移動させた第１の位置では、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂ側の一方の導波路３１の開口位置と可動導波管ブロック５０の第５の端面５０ａ側の一方の導波路５１の開口位置とが一致し、第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａ側の導波路４１の開口位置と可動導波管ブロック５０の第６の端面５０ｂ側の一方の導波路５１の開口位置とが一致して、第１の固定導波管ブロック３０の一方の導波路３１と第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１の間が導波路５１を介して接続される。

また、図６の状態から可動導波管ブロック５０を幅方向（Ｙ方向）に２Ｌだけスライド移動させた（あるいは図２の中立状態から可動導波管ブロック５０を幅方向にＬだけスライド移動させた）第２の位置では、図７に示すように、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂ側の他方の導波路３２の開口位置と可動導波管ブロック５０の第５の端面５０ａ側の他方の導波路５２の開口位置とが一致し、第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａ側の導波路４１の開口位置と可動導波管ブロック５０の第６の端面５０ｂ側の他方の導波路５２の開口位置とが一致して、第１の固定導波管ブロック３０の他方の導波路３２と、第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１の間が導波路５２を介して接続された状態となる。

なお、この例では、第１の固定導波管ブロック３０の二つの導波路３１、３２の中間を通る線の延長線上に第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１が位置し、可動導波管ブロック５０の二つの導波路５１、５２もその延長線に対して線対称となる構造となっているが、第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１が、第１の固定導波管ブロック３０の二つの導波路３１、３２の中間を通る線の延長線上にない非対称な構造も可能であり、その場合、可動導波管ブロック５０の二つの導波路５１、５も非対称な配置となる。

可動導波管ブロック５０は、ベース部２１に設けられた駆動装置６０によってスライド支持されている。この駆動装置６０の構造は任意であるが、例えば、ベース部２１の下面側から可動導波管ブロック５０を支持する支持部材に対し、ステッピングモータの回転運動を直進運動に変換して伝達することで実現できる。この場合、可動導波管ブロック５０の位置検出と移動距離をセンサやエンコーダ等で検出して、少なくとも図６の第１の位置と図７の第２の位置に選択的に移動できるように制御すればよい。

上記実施形態の導波管スイッチ２０では、第１の固定導波管ブロック３０と第２の固定導波管ブロック４０に対し、可動導波管ブロック５０をスライドさせて伝搬経路の切替えを行なうようにしているので、伝搬経路の切替え数を増加させる場合、可動導波管ブロック５０のスライド方向（Ｙ方向）に沿って導波路を増加させる、つまり一方向にのみ寸法を拡げることで対応できるから小型に構成でき、しかも入出力ポートの接近も起きないので、アイソレーションを悪化させる恐れが少ない。

ただし、両固定導波管ブロック３０、４０と可動導波管ブロック５０との間の隙間ｇを無くすことはできないので、この隙間ｇを介して電磁波の漏出が発生する。特に、ミリ波帯のように波長が短い電磁波の場合、上記した３０μｍ程度の僅かな隙間でも無視できない漏出が起き、例えば図６の状態で、導波路３１から入力された電磁波が隙間ｇを介して非接続状態にある導波路３２側に漏れ、これによってアイソレーションが悪化する。

この問題を解決するために、実施形態の導波管スイッチ２０では、図４に示しているように、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂ側の一方の導波路３１の開口を囲むように所定幅で矩形枠状に連続し、漏出防止対象の電磁波の管内波長の１／４に相当する深さに形成された２つの溝３５Ａ、３５Ｂが同心に設けられ、他方の導波路３２についても同様に、その開口を囲むように所定幅で矩形枠状に連続して、漏出防止対象の電磁波の管内波長の１／４に相当する深さに形成された２つの溝３６Ａ、３６Ｂが同心に設けられている。

これらの溝３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂは、導波路３１、３２の開口からブロック間の隙間に漏れて溝入り口まで達した電磁波に対し、溝を往復して入り口に戻って位相が反転した電磁波を合波させて相殺する機能を有し、この機能により、溝の外側への電磁波の漏出を防いでいる。なお、ここでは導波路毎に２つの溝を同心に設けることで漏出防止効果を高めているが１重でもよく、逆に、同心に３重、４重と増やすことでより高い漏出防止効果を与えることができる。また、このように導波路毎に複数の溝を同心に設ける場合に、その深さを少しずつ変化させておけば、広い周波数帯域にわたって電磁波の漏出を防止できる。

また、図１に示しているように、第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａ側にも、導波路４１の開口を囲むように矩形枠状に連続する２つの同心の溝４５Ａ、４５Ｂが、漏出防止対象の電磁波の管内波長の１／４に相当する深さに形成されている。

また、図１、図５に示しているように、可動導波管ブロック５０の第５の端面５０ａ側の導波路５１、５２の開口の周囲にもそれぞれ漏出防止用の２つの同心の溝５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂが設けられ、その反対の第６の端面５０ｂ側の導波路５１、５２の開口の周囲にもそれぞれ漏出防止用の２つの同心の溝５７Ａ、５７Ｂ、５８Ａ、５８Ｂが設けられている。

なお、ここでは、各導波路の開口から内側の溝３５Ａ、３６Ａ、４５Ａ、５５Ａ、５６Ａ、５７Ａ、５８Ａまでの距離は全て等しく、内側の溝３５Ａ、３６Ａ、４５Ａ、５５Ａ、５６Ａ、５７Ａ、５８Ａから外側の溝３５Ｂ、３６Ｂ、４５Ｂ、５５Ｂ、５６Ｂ、５７Ｂ、５８Ｂまでの距離も全て等しいものとする。

数値例を示すと、導波路の透過中心周波数を１１５ＧＨｚとすれば各溝の深さは、（３００×１０^６／１１５×１０^９）／４＝０．６５ｍｍとなる。

また、各導波路の開口から内側の溝までの距離は、導波路の透過周波数領域（例えば９０〜１４０ＧＨｚ）の下限より十分低域の周波数（例えば７５ＧＨｚ）の管内波長の１／４（例えば１ｍｍ）となるようにして、導波路の開口から内側の溝までの区間が、バンドリジェクションフィルタとして機能することによる反射が透過周波数領域内で発生しないようにしている。

また、内側の溝から外側の溝までの距離については、透過中心周波数（例えば１１５ＧＨｚ）の管内波長の１／４（例えば０．６５ｍｍ）の奇数倍となるようにして、内側の溝と外側の溝の間をバンドリジェクションフィルタとして機能するようにし、電磁波の漏出防止効果を高めている。

このように、実施形態の導波管スイッチ２０では、ブロック間の隙間を挟んで対向する端面において導波路の開口を囲む位置に電磁波漏出防止用の溝を設けたから、ブロック間に隙間を設けていても電磁波の漏出およびそれによるアイソレーションの低下を防止でき、接触式のような磨耗による耐久性の低下が生じず、高い耐久性を与えることができる。

なお、上記導波管スイッチ２０の上面、側面および下面は、図示しない金属ケースに被われており、可動導波管ブロック５０の上面や側面は、その金属ケースの内壁に対し、非接触状態となっている。

次に、上記構成の導波管スイッチ２０の伝達特性についてのシミュレーション結果を示す。そのシミュレーションの条件として、導波路３１、３２、４１、５１、５２の口径を２．０３２×１．０１６ｍｍとし、導波路３１、３２の間隔（近い方の側面間距離）を５ｍｍ、ブロック間の隙間ｇ＝３０μｍ、可動導波管ブロック５０の長さ（Ｚ方向の長さ）＝１０．０ｍｍ、電磁波漏出防止用の各溝の幅０．２ｍｍ、深さ０．７ｍｍ、各導波路の内壁から内側の溝までの距離０．９５ｍｍ、内側の溝と外側の溝の距離０．６５ｍｍとする。

図８は、上記条件の基で、可動導波管ブロック５０を第１の位置に設定して、導波路５１を介して導波路３１と導波路４１との間を接続した状態における伝達特性（Ｓパラメータ）を求めた結果である。

この図８から明らかなように、９０〜１４０ＧＨｚまでの広い周波数範囲において、
導波路３１と導波路４１との間の損失（Ｓ２１）は０．５ｄＢ未満が得られ、導波路３１、４１と導波路３２の間のアイソレーション（Ｓ２３、Ｓ３１）は８０ｄＢ以上が得られている。また、導波路３１側からみた反射係数（Ｓ２２）、導波路４１側からみた反射係数（Ｓ１１）は−１７ｄＢ以下が得られており、ミリ波帯のスイッチとして優秀な特性を有していることが判る（図８において、Ｓ３３は、導波路３２側からみた反射係数であり、この場合全反射となり、Ｓ２１とほぼ重なった特性となる）。

次に、可動導波管ブロック５０の位置ずれに対する特性の変化を調べた結果を示す。
図９は導波路５１が正規位置に対して幅方向（Ｙ方向）に＋０．１ｍｍずれた場合の特性を示し、図１０は導波路５１が幅方向（Ｙ方向）に−０．１ｍｍずれた場合の特性を示している。また、図１１は、導波路５１が高さ方向（Ｘ方向）に０．１ｍｍずれた場合の特性を示し、図１２は、導波路５１が高さ方向（Ｘ方向）に０．１ｍｍ、幅方向（Ｙ方向）に０．１ｍｍずれた場合の特性を示し、図１３は、導波路５１が高さ方向（Ｘ方向）に０．１ｍｍ、幅方向（Ｙ方向）に−０．１ｍｍずれた場合の特性を示している。

これらの結果から明らかなように、可動導波管ブロック５０の位置（導波路５１の位置）が正規位置に対して幅方向あるいは高さ方向に０．１ｍｍ程度ずれても、アイソレーションが若干悪化（７０ｄＢ程度）するだけで、損失や反射の特性の劣化は少ない。実際の駆動制御では、エンコーダを持たない簡単なモータ駆動であっても数μｍの精度が得られることを考慮すれば、簡単で安価な機構でミリ波帯の伝搬路の切替えを精度よく行なうことができる。

上記実施形態は、１回路２接点型の導波管スイッチの構成例であったが、より多くの切替え数を得る場合には、第１の固定導波管３０の導波路数を３以上とし、それに合わせて可動導波管ブロック５０の導波路数を増加させればよい。

図１４は接点数を３に拡張した１回路３接点の例を示すものであり、第１の固定導波管ブロック３０に３つの導波路３１、３２、３３を間隔Ｌで設け、それに合わせて可動導波管ブロック５０にも３つの導波路５１、５２、５３を設ける。

この場合、図１４のように３つ導波路５１、５２、５３の中央の導波路５２が、導波路３２と第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１と一直線上に並んだ状態を基準位置とし、この基準位置において、可動導波管ブロック５０の第５の端面５０ａ側の導波路５１、５３の開口位置が、導波路３１、３３の開口位置からそれぞれ外側にＬだけ離間した状態とする。

この基準位置においては、導波路３２と導波路４１の間が導波路５２を介して接続されることになる。また、この位置から図１５のように可動導波管ブロック５０を幅方向（Ｙ方向）に−Ｌだけスライド移動すれば、導波路３１と導波路４１の間が導波路５１を介して接続され、反対に図１６のように、可動導波管ブロック５０を幅方向（Ｙ方向）に＋Ｌだけスライド移動すれば、導波路３３と導波路４１の間が導波路５３を介して接続される。この構造例のように接点数を３以上にした場合であっても切替えの位置として本発明における第１の位置、第２の位置を含んでいることになる。

上記実施例は、接点数を増やした構造例であったが、例えば図１７に示すように、回路数を増加させることもできる。この導波管スイッチは２回路２接点型であり、前記図１〜図６に示した実施形態の各導波路３１、３２、４１、５１、５２を、それぞれ間隔Ｌだけ離れた対構造の導波路３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、４１Ａ、４１Ｂ、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂに替えたものであり、図１７に示している状態（第１の位置）で、導波路３１Ａ、３１Ｂと導波路４１Ａ、４１Ｂの間が導波路５１Ａ、５１Ｂを介して接続され、この状態から可動導波管ブロック５０を幅方向（Ｙ方向）に２Ｌだけスライドさせて図１８に示す状態（第２の位置）にすれば、導波路３２Ａ、３２Ｂと導波路４１Ａ、４１Ｂが導波路５２Ａ、５２Ｂを介して接続される。

また、図示しないが、図１７に示した導波管スイッチの第１の固定導波管ブロック３０および可動導波管ブロック５０の導波路対を３組にすれば、２回路３接点型の導波管スイッチが構成できる。

また、前記実施形態では、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂと、第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａとが所定距離を開けて平行に対向し、その間に可動導波管ブロック５０が配置された構造であったが、図１９に示すように、第１の固定導波管ブロック３０の第２の端面３０ｂと、第２の固定導波管ブロック４０の第３の端面４０ａとが平行且つ面一で、同一方向を向き、可動導波管ブロック５０の第５の端面５０ａと第６の端面５０ｂとが平行且つ面一で同一方向を向いた状態に配置することもできる。この構造は、第１の固定導波管ブロック３０と第２の固定導波管ブロック４０を一体化して第２の端面３０ｂと第３の端面４０ａとを連続させ、可動導波管ブロック５０の第５の端面５０ａと第６の端面５０ｂとを連続させた形態ともいえる。ただし、この構造例の場合、導波路３１、３２の間隔を、導波路５１、５２の開口位置の間隔Ｌの２倍にしている。

この構造例であっても、可動導波管ブロック５０が図１９の位置（第１の位置）にあるとき、第１の固定導波管ブロック３０の導波路３１と第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１との間が可動導波管ブロック５０の導波路５１を介して接続され、この状態から可動導波管ブロック５０を幅方向（Ｙ方向）に−Ｌだけスライドして図２０の位置（第２の位置）にすれば、第１の固定導波管ブロック３０の導波路３２と第２の固定導波管ブロック４０の導波路４１との間が可動導波管ブロック５０の導波路５２を介して接続されることになる。

図示しないが、図１８、１９の構造例を図１４〜図１６に示したように３接点型に拡張することも可能であり、また、図１７、１８に示したように各導波路を対構造とすれば、２回路型に拡張することもできる。

また、上記各実施形態では、固定導波管ブロック３０、４０および可動導波管ブロック５０の外形を直方体としていたが、各導波管ロックの外形は任意であり、直方体に限定されるものではない。また、導波路の両端の開口が形成される２つの端面は、互いの反対面とは限らず隣り合う面、例えば隣り合う側面同士や側面と上面の組み合わせを用いてもよい。

また、上記図１４〜図２０に示した各実施形態では符号を省略しているが、各図において点線で示しているように、各導波路３１〜３３、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ、４１、４１Ａ、４１Ｂの一端側開口、および、各導波路５１〜５３、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂの両端の開口を囲む位置に、図１〜図５に示した電磁波漏出防止用の２つの溝を同心にそれぞれ設けており、これによって非接続状態の導波路への電磁波漏出を防いでいる。

２０……導波管スイッチ、２１……ベース部、３０……第１の固定導波管ブロック、３０ａ、３０ｂ……端面、３１〜３３、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ……導波路、３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ……溝、４０……第２の固定導波管ブロック、４０ａ、４０ｂ……端面、４１、４１Ａ、４１Ｂ……導波路、４５Ａ、４５Ｂ……溝、５０……可動導波管ブロック、５０ａ、５０ｂ……端面、５１〜５３、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ……導波路、５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ、５７Ａ、５７Ｂ、５８Ａ、５８Ｂ……溝、６０……駆動装置

Claims (3)

1. ベース部（２１）と、
   前記ベース部に固定され、金属壁で囲まれた複数の導波路（３１、３２、３３、３１Ａ、３１Ｂ、３２Ａ、３２Ｂ）が第１の端面から第２の端面まで貫通して形成された第１の固定導波管ブロック（３０）と、
   前記ベース部に固定され、前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面に平行な第３の端面を有し、金属壁で囲まれた導波路（４１、４１Ａ、４１Ｂ）が前記第３の端面から第４の端面まで貫通して形成された第２の固定導波管ブロック（４０）と、
   前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面に所定の隙間を開けて平行に対向する第５の端面と、第２の固定導波管ブロックの前記第３の端面に所定の隙間を開けて平行に対向する第６の端面とを有し、金属壁で囲まれた複数の導波路（５１、５２、５３、５１Ａ、５１Ｂ、５２Ａ、５２Ｂ）が、前記第５の端面から前記第６の端面まで貫通して形成され、前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面および第２の固定導波管ブロックの前記第３の端面に対して平行にスライド移動可能な状態で前記ベース部に支持された可動導波管ブロック（５０）と、
   前記ベース部に設けられ、前記可動導波管ブロックをスライド移動させる駆動装置（６０）とを有し、
   前記可動導波管ブロックが第１の位置にあるときには、該可動導波管ブロックの複数の導波路の一部が前記第１の固定導波管ブロックの複数の導波路の一部と前記第２の固定導波管ブロックの導波路との間を接続し、前記可動導波管ブロックが第２の位置にあるときには、該可動導波管ブロックの導波路の別の一部が前記第１の固定導波管ブロックの複数の導波路の別の一部と前記第２の固定導波管ブロックの導波路との間を接続するように形成された導波管スイッチであって、
   前記第１の固定導波管ブロックの前記第２の端面側で該第１の固定導波管ブロックの前記複数の導波路の開口をそれぞれ囲む位置、前記第２の固定導波管ブロックの前記第３の端面側で該第２の固定導波管ブロックの前記導波管の開口を囲む位置、前記可動導波管ブロックの前記第５の端面側および第６の端面側で該可動導波管ブロックの前記複数の導波管の開口を囲む位置に、前記各ブロック間の隙間からの電磁波の漏出を防ぐために、漏出防止対象周波数の管内波長の１／４に相当する深さの溝（３５Ａ、３５Ｂ、３６Ａ、３６Ｂ、４５Ａ、４５Ｂ、５５Ａ、５５Ｂ、５６Ａ、５６Ｂ、５７Ａ、５７Ｂ、５８Ａ、５８Ｂ）を設けるとともに、前記導波路の開口から該開口に最も近い前記溝までの距離を、当該導波路の透過周波数領域の下限より低い周波数の管内波長の１／４に設定したことを特徴とする導波管スイッチ。
2. 前記溝を所定間隔で複数同心に設けたことを特徴とする請求項１記載の導波管スイッチ。
3. 前記複数同心に設けた溝の間隔を、前記導波路の透過中心周波数の管内波長の１／４の奇数倍に設定したことを特徴する請求項２記載の導波管スイッチ。

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