高周波伝送線路
【課題】 計測対象物などが相対的に移動する場合にも大がかりな設備を必要とせず、構成部材を無理に折り曲げる必要がなく、三次元的に任意の方向ないし部位に高周波を伝送可能な高周波伝送線路を提供すること。
【解決手段】 リジッド同軸ケーブル２１、２３と回転ジョイント２２とを任意の数だけ組み合わせて三次元的な移動を可能とすることに着目し、第１の内部導体２、第１の誘電体３および第１の外部導体７を有する第１のリジッド同軸ケーブル２１と、第２の内部導体２、第２の誘電体３および第２の外部導体７を有する第２のリジッド同軸ケーブル２３と、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３を接続する回転ジョイント２２と、を有し、回転ジョイント２２において第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３が互いに回転可能であることを特徴とする。
【解決手段】 リジッド同軸ケーブル２１、２３と回転ジョイント２２とを任意の数だけ組み合わせて三次元的な移動を可能とすることに着目し、第１の内部導体２、第１の誘電体３および第１の外部導体７を有する第１のリジッド同軸ケーブル２１と、第２の内部導体２、第２の誘電体３および第２の外部導体７を有する第２のリジッド同軸ケーブル２３と、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３を接続する回転ジョイント２２と、を有し、回転ジョイント２２において第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３が互いに回転可能であることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波伝送線路にかかるもので、とくに相対的に移動する機器に対して、良好な特性で高周波信号を送受することができる高周波伝送線路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から高周波信号を伝送するときには、その伝送線路として同軸ケーブルが使用される。同軸ケーブルには、可撓性がある可撓性同軸ケーブルと、可撓性がない（あるいは可撓性が小さい）リジッド同軸ケーブルと、がある。同軸ケーブルは、接続する機器（図示せず）との間で高周波電力の反射を防ぎ、最大電力を伝送する必要があることから、インピーダンスマッチングを行って、特性インピーダンスが５０オームあるいは７５オームとなるように作成されている。たとえば５０オームの同軸ケーブルが一般に使用され、７５オームの同軸ケーブルは、テレビなどの映像信号の伝送に多用されている。伝送する高周波信号が比較的小さく（小パワー）、信号伝送対象物が移動する場合や、敷設が容易である必要性がある場合などでは、可撓性がある同軸ケーブルが採用される。
【０００３】図４は、可撓性同軸ケーブル１の構造を示す一部破断斜視図であって、可撓性同軸ケーブル１は、内部導体２と、誘電体３と、外部導体４と、ケーブル保護被覆５と、を有する。
【０００４】内部導体２は、中心導体となるもので、たとえば銅材あるいは銅材に銀メッキをしたものを採用する。誘電体３は、内部導体２のまわりを囲むように内部導体２と外部導体４との間にこれを配置し、高周波に対して損失の小さな絶縁体となるもので、たとえばポリエチレンやＰＴＦＥなどを採用する。外部導体４は、内部導体２と同様のたとえば銅材などを採用し、可撓性を得るために袋網線としてこれを構成する。ケーブル保護被覆５は、外部導体４の外側を保護するために必要に応じてこれを設けるもので、たとえばビニールなどのプラスチック材料を採用する。
【０００５】しかしながら、この可撓性同軸ケーブル１は、可撓性がある反面、外部導体４が袋網線で作成されているため、信号減衰率が大きく、ノイズを拾いやすく、また、外部に対して高周波信号の漏洩を起こし、寸法変化のため特性インピーダンスも変化しやすい。したがって、微少信号を取り扱う場合、あるいは大電力や精密な高周波信号処理を行う場合などには、この可撓性同軸ケーブル１を使用することが困難であるという問題がある。
【０００６】このような場合には、リジッド同軸ケーブル、あるいはセミリジッド同軸ケーブルが使われる。図５は、可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケーブル６（あるいはセミリジッド同軸ケーブル）の構造を示す一部破断斜視図であって、リジッド同軸ケーブル６は、前記内部導体２および誘電体３と、袋網線で作成した外部導体４（図４）に代わって銅管により構成した外部導体７と、を有する。
【０００７】外部導体７は、銅管によりこれを構成することにより、高周波信号に対する特性を良好としている反面、その製作後には折り曲げることができず、固定した状態で使用されることになる。すなわち一度その配置が決定すると、あとは固定ケーブルと同様であって、ほとんど動かすことができない。また、無理に繰り返し動かすと、リジッド同軸ケーブル６は曲げ応力あるいはねじり応力により、疲労破壊するという問題がある。
【０００８】しかして、たとえば高周波デバイスの特性について精密な測定を行う必要があるときなど、高周波計測装置と計測対象物とを高周波伝送特性が良好なリジッド同軸ケーブル６により接続する必要がある。図６は、高周波デバイス８およびその高周波計測装置９の概略斜視図であって、高周波デバイス８は、複数枚のシリコンウェハーなどからなり、たとえば低温におけるそのフィルター特性を高周波計測装置９により計測する。高周波デバイス８の載置台１０をＧＭ冷凍機１１などにより極低温まで冷却可能としてある。なお、高周波デバイス８および載置台１０部分を断熱容器１２に収容してある。高周波計測装置９は、計測装置本体１３と、前記リジッド同軸ケーブル６（高周波伝送線路）と、プローブ１４と、を有し、プローブ１４を高周波デバイス８のそれぞれのシリコンウェハーに当てることにより所定電力の高周波信号を高周波デバイス８に供給し、高周波デバイス８の低温時における高周波特性を計測可能としている。
【０００９】こうした構成の高周波デバイス８および高周波計測装置９において、各機器間がリジッドあるいはセミリジッドのリジッド同軸ケーブル６により接続されているため、互いに固定され、相対的にほとんど動かすことができない。相対的な移動が必要な場合には、計測装置本体１３側は動かすことができないので、プローブ１４などで測定ポイントを次々と切り替え移動するか、あるいは、その対象物である高周波デバイス８自体を動かすことになる。しかしながら、測定対象である高周波デバイス８が単独で小さい場合はよいが、他の大きな基板に取り付けられていて移動範囲が大きい場合、あるいは計測対象物が大きな装置である場合、また高周波デバイス８の温度特性を計測する際に加熱や冷却が必要である場合などには、これらの装置ごと可動構造にするためには大がかりな設備が必要になり、現実的には実施不可能であるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、計測対象物が相対的に移動する場合にも、大がかりな設備を必要とせずに高周波を伝送することができる高周波伝送線路を提供することを課題とする。
【００１１】また本発明は、従来の可撓性同軸ケーブル、あるいはリジッドなないしセミリジッドなリジッド同軸ケーブルに代わって、二次元的あるいは三次元的に任意の方向ないし部位に高周波を伝送可能な高周波伝送線路を提供することを課題とする。
【００１２】また本発明は、構成部材を無理に折り曲げる必要がなく二次元的あるいは三次元的に任意の方向ないし部位に高周波を伝送可能な高周波伝送線路を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、リジッドな同軸ケーブルと回転ジョイントとの組み合わせによるリンク機構を採用すること、これらの同軸ケーブルおよび回転ジョイントを任意の数だけ組み合わせることにより二次元的あるいは三次元的な操作ないし移動を可能とすることに着目したもので、内部導体および外部導体と、これら内部導体および外部導体の間に配置する誘電体と、を有し、高周波信号を伝送するための高周波伝送線路であって、第１の内部導体、第１の誘電体および第１の外部導体を有する第１のリジッド同軸ケーブルと、第２の内部導体、第２の誘電体および第２の外部導体を有する第２のリジッド同軸ケーブルと、これら第１のリジッド同軸ケーブルおよび第２のリジッド同軸ケーブルを接続する回転ジョイントと、を有するとともに、この回転ジョイントの部分において上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルが互いに回転可能であることを特徴とする高周波伝送線路である。
【００１４】上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルは、少なくとも一ヶ所の折れ曲がり部を有することができる。
【００１５】上記回転ジョイントは、上記第１の内部導体および上記第２の内部導体を電気的に接続する内部導体ジョイントと、上記第１の外部導体および上記第２の外部導体を電気的に接続する外部導体ジョイントと、上記第１の誘電体および上記第２の誘電体を接続する誘電体接続部と、上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルを互いに回転可能に支持するベアリングと、を有することができる。
【００１６】上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルの特性インピーダンスが、５０オームあるいは７５オームであることができる。
【００１７】本発明による高周波伝送線路においては、リジッドな同軸ケーブルと回転ジョイントとの組み合わせによるリンク機構を採用し、これらの同軸ケーブルおよび回転ジョイントを任意の数だけ組み合わせることにより三次元的な移動を可能にしたので、従来の同軸ケーブルのように可撓性に限界がある場合とは異なり、任意の三次元位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに高周波信号を伝送可能である。また、リジッド同軸ケーブルのように固定的でほとんど撓ませることができないような構成とは異なり、任意の三次元位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに高周波信号を伝送可能である。したがって、従来の特性の良好な高周波信号伝送線路が固定的で非常に大がかりな装置となりやすいのに代わって、高周波特性の良好なリジッド同軸ケーブルを採用するとともに可動とすることができるので、たとえば固定的に設置されている高周波装置から、相対的に移動するデバイスあるいは装置への可動的な伝送線路による連結が可能となり、小型で自由度の高い、かつ良好な効率で高周波伝送を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による高周波伝送線路２０を図１ないし図３にもとづき説明する。ただし、図４ないし図６と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。図１は、高周波伝送線路２０の斜視図であり、高周波伝送線路２０は、固定端側に位置する第１のリジッド同軸ケーブル２１と、第１の回転ジョイント２２と、第２のリジッド同軸ケーブル２３と、第２の回転ジョイント２４と、第３のリジッド同軸ケーブル２５と、第３の回転ジョイント２６と、可動端側に位置する第４のリジッド同軸ケーブル２７と、を有する。第１のリジッド同軸ケーブル２１は、これを前記計測装置本体１３（図６）側（あるいは前記断熱容器１２の壁面）に固定するとともに、第４のリジッド同軸ケーブル２７には前記プローブ１４（図６）を接続する。
【００１９】すなわち、高周波伝送線路２０の基本型としては、３個所の回転ジョイント（第１の回転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４、第３の回転ジョイント２６）と、２本の可動直線部（第２のリジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブル２５）と、固定端線路（第１のリジッド同軸ケーブル２１）と、可動端線路（第４のリジッド同軸ケーブル２７）と、を有するリンク機構により同軸ケーブルユニットを形成している。ただし本発明における必要最小限の構成としては、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２、および第２のリジッド同軸ケーブル２３の構成でよい。
【００２０】第１のリジッド同軸ケーブル２１、第２のリジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブル２５および第４のリジッド同軸ケーブル２７は、事実上同一の構成とすることができるため、また、第１の回転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４および第３の回転ジョイント２６は、事実上同一の構成とすることができるため、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケーブル２３の構成について図２にもとづき説明する。
【００２１】図２は、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケーブル２３における要部の断面図であって、第１のリジッド同軸ケーブル２１は、前記リジッド同軸ケーブル６（図５）と同様に、内部導体２と、誘電体３と、外部導体７と、を有し、第１の回転ジョイント２２との接続部近傍において折れ曲がり部２１Ａを形成している。第２のリジッド同軸ケーブル２３も同様に、内部導体２と、誘電体３と、外部導体７と、を有し、第１の回転ジョイント２２との接続部近傍において折れ曲がり部２３Ａを形成している。
【００２２】第１の回転ジョイント２２は、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３を接続するとともに、第１の回転ジョイント２２の部分において、その軸線のまわりに第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３が互いに全方向（３６０度）に回転可能となるものである。すなわち第１の回転ジョイント２２は、内部導体ジョイント２８と、誘電体接続部２９と、外部導体ジョイント３０と、ベアリング３１と、を有する。
【００２３】内部導体ジョイント２８は、誘電体接続部２９にまたがってこれを設け、第１のリジッド同軸ケーブル２１の内部導体２および第２のリジッド同軸ケーブル２３の内部導体２のそれぞれの表面を流れる高周波電流が途切れることなく相手側に流れるように、これらを互いに電気的に接続し、リジッド同軸ケーブルが有する良好な高周波特性を損なうことがないようにする。
【００２４】誘電体接続部２９において、第１のリジッド同軸ケーブル２１の誘電体３および第２のリジッド同軸ケーブル２３の誘電体３を接続する。
【００２５】外部導体ジョイント３０は、第１のリジッド同軸ケーブル２１の外部導体７および第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７のそれぞれの表面を流れる高周波電流が途切れることなく相手側に流れるように、これらを互いに電気的に接続するもので、第１のリジッド同軸ケーブル２１の外部導体７を内側端部３２とし、第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７を外側端部３３として両部分を電気的に接続し、リジッド同軸ケーブルが有する良好な高周波特性を損なうことがないようにする。
【００２６】ベアリング３１は、内側端部３２と外側端部３３との間にこれを設けることにより、第１のリジッド同軸ケーブル２１と第２のリジッド同軸ケーブル２３とを互いに第１の回転ジョイント２２の軸線を中心に回転可能に支持する。このベアリング３１としては任意の構成を採用可能であるが、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３の各位置を保持して、高周波特性が変化ないし劣化しないようにする。なお、内側端部３２に係合用段部３２Ａを形成し、外側端部３３に係合用段部３３Ａを形成するとともに、誘電体接続部２９における誘電体３に係合用段部３Ａをそれぞれ形成して、これらを互いに係合することにより、第１の回転ジョイント２２の軸方向には第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３は移動しないように制限し、第１の回転ジョイント２２の軸線のまわりの回転が可能であるようにしている。
【００２７】第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３は、リジッドな同軸線路であるため高周波信号特性は良好である。なお、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３の特性インピーダンスは、５０オームあるいは７５オームにこれを設定してある。すなわち、それぞれの長い主要直線部、さらに折れ曲がり部２１Ａおよび折れ曲がり部２３Ａから第１の回転ジョイント２２までの間のそれぞれの短い直線部も高周波特性が良好な寸法に決定し、たとえば特性インピーダンスが５０オームあるいは７５オームとなるようにその寸法を決定してある。第１の回転ジョイント２２の構造および寸法も同様に、その特性インピーダンスを５０オームあるいは７５オームとし、高周波特性が良好な値にこれを決定する。
【００２８】こうした構成の高周波伝送線路２０において、図１に示すように、固定端側の第１のリジッド同軸ケーブル２１に対して可動端側の第４のリジッド同軸ケーブル２７は、リンク機構としての高周波伝送線路２０に制限された範囲内ではあるが、図示の矢印のように平面的な範囲を任意の位置に移動可能であり、第４のリジッド同軸ケーブル２７の先端部に取り付けたプローブ１４を高周波伝送線路２０の寸法範囲内の任意の平面部位に移動することができる。図３は、この移動可能範囲を示した平面図である。図中、ハッチングを施した部分が移動可能範囲である。第１のリジッド同軸ケーブル２１、第２のリジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブル２５および第４のリジッド同軸ケーブル２７の長さ、ならびに組み合わせ状態、さらには第１の回転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４、第３の回転ジョイント２６の数などを変更することにより、それぞれの部分に大きな歪みをもたらすことなく、任意の二次元的範囲の位置に第４のリジッド同軸ケーブル２７を移動可能である。もちろん、リジッド同軸ケーブルおよび回転ジョイントの数や組み合わせ構成を変えて、高周波伝送線路２０のユニットとしての構成を変更することにより、所望の範囲に高周波電力ないし信号を伝送可能である。
【００２９】さらに、高周波伝送線路２０のリンク機構として、上述の回転ジョイントの軸線に任意の角度で交差する軸線を有する他の回転ジョイント、あるいは直交する軸線を有する他の回転ジョイントを組み込むことにより、すなわち、可動な平面の方向を変更可能な回転ジョイントを組み込むことにより、あるいは可動な平面の方向を変更可能なリジッド同軸ケーブルと二組以上のユニット（高周波伝送線路２０）を組み合わせることにより、三次元空間内の任意の位置（可動位置）に高周波電力を供給可能である。なお本発明は、比較的小さな電力の信号を扱う場合はもちろん、大電力の装置、たとえば、高周波空洞、高周波素子試験装置、あるいは高周波信号処理装置などその他の装置にも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１のリジッド同軸ケーブル、回転ジョイントおよび第２のリジッド同軸ケーブルの組み合わせにより、任意の平面ないし空間位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに高周波電力ないし信号を供給可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による高周波伝送線路２０の斜視図である。
【図２】同、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケーブル２３における要部の断面図である。
【図３】同、第４のリジッド同軸ケーブル２７の先端部に取り付けたプローブ１４が移動可能な範囲を示した平面図である。
【図４】従来の可撓性同軸ケーブル１の構造を示す一部破断斜視図である。
【図５】従来の可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケーブル６（あるいはセミリジッド同軸ケーブル）の構造を示す一部破断斜視図である。
【図６】従来の高周波デバイス８およびその高周波計測装置９の概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 可撓性同軸ケーブル（図４）
２ 内部導体
３ 誘電体
３Ａ 誘電体接続部２９における誘電体３の係合用段部（図２）
４ 外部導体
５ ケーブル保護被覆
６ 可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケーブル（図５）
７ 外部導体
８ 高周波デバイス（図６）
９ 高周波計測装置（図６）
１０ 高周波デバイス８の載置台
１１ ＧＭ冷凍機
１２ 断熱容器
１３ 計測装置本体
１４ プローブ
２０ 高周波伝送線路（実施の形態、図１）
２１ 第１のリジッド同軸ケーブル
２１Ａ 第１のリジッド同軸ケーブル２１の折れ曲がり部（図２）
２２ 第１の回転ジョイント（回転ジョイント）
２３ 第２のリジッド同軸ケーブル
２３Ａ 第２のリジッド同軸ケーブル２３の折れ曲がり部（図２）
２４ 第２の回転ジョイント
２５ 第３のリジッド同軸ケーブル
２６ 第３の回転ジョイント
２７ 第４のリジッド同軸ケーブル
２８ 内部導体ジョイント
２９ 誘電体接続部
３０ 外部導体ジョイント
３１ ベアリング
３２ 第１のリジッド同軸ケーブル２１の外部導体７における内側端部
３２Ａ 内側端部３２の係合用段部
３３ 第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７における外側端部
３３Ａ 外側端部３３の係合用段部
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は高周波伝送線路にかかるもので、とくに相対的に移動する機器に対して、良好な特性で高周波信号を送受することができる高周波伝送線路に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来から高周波信号を伝送するときには、その伝送線路として同軸ケーブルが使用される。同軸ケーブルには、可撓性がある可撓性同軸ケーブルと、可撓性がない（あるいは可撓性が小さい）リジッド同軸ケーブルと、がある。同軸ケーブルは、接続する機器（図示せず）との間で高周波電力の反射を防ぎ、最大電力を伝送する必要があることから、インピーダンスマッチングを行って、特性インピーダンスが５０オームあるいは７５オームとなるように作成されている。たとえば５０オームの同軸ケーブルが一般に使用され、７５オームの同軸ケーブルは、テレビなどの映像信号の伝送に多用されている。伝送する高周波信号が比較的小さく（小パワー）、信号伝送対象物が移動する場合や、敷設が容易である必要性がある場合などでは、可撓性がある同軸ケーブルが採用される。
【０００３】図４は、可撓性同軸ケーブル１の構造を示す一部破断斜視図であって、可撓性同軸ケーブル１は、内部導体２と、誘電体３と、外部導体４と、ケーブル保護被覆５と、を有する。
【０００４】内部導体２は、中心導体となるもので、たとえば銅材あるいは銅材に銀メッキをしたものを採用する。誘電体３は、内部導体２のまわりを囲むように内部導体２と外部導体４との間にこれを配置し、高周波に対して損失の小さな絶縁体となるもので、たとえばポリエチレンやＰＴＦＥなどを採用する。外部導体４は、内部導体２と同様のたとえば銅材などを採用し、可撓性を得るために袋網線としてこれを構成する。ケーブル保護被覆５は、外部導体４の外側を保護するために必要に応じてこれを設けるもので、たとえばビニールなどのプラスチック材料を採用する。
【０００５】しかしながら、この可撓性同軸ケーブル１は、可撓性がある反面、外部導体４が袋網線で作成されているため、信号減衰率が大きく、ノイズを拾いやすく、また、外部に対して高周波信号の漏洩を起こし、寸法変化のため特性インピーダンスも変化しやすい。したがって、微少信号を取り扱う場合、あるいは大電力や精密な高周波信号処理を行う場合などには、この可撓性同軸ケーブル１を使用することが困難であるという問題がある。
【０００６】このような場合には、リジッド同軸ケーブル、あるいはセミリジッド同軸ケーブルが使われる。図５は、可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケーブル６（あるいはセミリジッド同軸ケーブル）の構造を示す一部破断斜視図であって、リジッド同軸ケーブル６は、前記内部導体２および誘電体３と、袋網線で作成した外部導体４（図４）に代わって銅管により構成した外部導体７と、を有する。
【０００７】外部導体７は、銅管によりこれを構成することにより、高周波信号に対する特性を良好としている反面、その製作後には折り曲げることができず、固定した状態で使用されることになる。すなわち一度その配置が決定すると、あとは固定ケーブルと同様であって、ほとんど動かすことができない。また、無理に繰り返し動かすと、リジッド同軸ケーブル６は曲げ応力あるいはねじり応力により、疲労破壊するという問題がある。
【０００８】しかして、たとえば高周波デバイスの特性について精密な測定を行う必要があるときなど、高周波計測装置と計測対象物とを高周波伝送特性が良好なリジッド同軸ケーブル６により接続する必要がある。図６は、高周波デバイス８およびその高周波計測装置９の概略斜視図であって、高周波デバイス８は、複数枚のシリコンウェハーなどからなり、たとえば低温におけるそのフィルター特性を高周波計測装置９により計測する。高周波デバイス８の載置台１０をＧＭ冷凍機１１などにより極低温まで冷却可能としてある。なお、高周波デバイス８および載置台１０部分を断熱容器１２に収容してある。高周波計測装置９は、計測装置本体１３と、前記リジッド同軸ケーブル６（高周波伝送線路）と、プローブ１４と、を有し、プローブ１４を高周波デバイス８のそれぞれのシリコンウェハーに当てることにより所定電力の高周波信号を高周波デバイス８に供給し、高周波デバイス８の低温時における高周波特性を計測可能としている。
【０００９】こうした構成の高周波デバイス８および高周波計測装置９において、各機器間がリジッドあるいはセミリジッドのリジッド同軸ケーブル６により接続されているため、互いに固定され、相対的にほとんど動かすことができない。相対的な移動が必要な場合には、計測装置本体１３側は動かすことができないので、プローブ１４などで測定ポイントを次々と切り替え移動するか、あるいは、その対象物である高周波デバイス８自体を動かすことになる。しかしながら、測定対象である高周波デバイス８が単独で小さい場合はよいが、他の大きな基板に取り付けられていて移動範囲が大きい場合、あるいは計測対象物が大きな装置である場合、また高周波デバイス８の温度特性を計測する際に加熱や冷却が必要である場合などには、これらの装置ごと可動構造にするためには大がかりな設備が必要になり、現実的には実施不可能であるという問題がある。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、計測対象物が相対的に移動する場合にも、大がかりな設備を必要とせずに高周波を伝送することができる高周波伝送線路を提供することを課題とする。
【００１１】また本発明は、従来の可撓性同軸ケーブル、あるいはリジッドなないしセミリジッドなリジッド同軸ケーブルに代わって、二次元的あるいは三次元的に任意の方向ないし部位に高周波を伝送可能な高周波伝送線路を提供することを課題とする。
【００１２】また本発明は、構成部材を無理に折り曲げる必要がなく二次元的あるいは三次元的に任意の方向ないし部位に高周波を伝送可能な高周波伝送線路を提供することを課題とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】すなわち本発明は、リジッドな同軸ケーブルと回転ジョイントとの組み合わせによるリンク機構を採用すること、これらの同軸ケーブルおよび回転ジョイントを任意の数だけ組み合わせることにより二次元的あるいは三次元的な操作ないし移動を可能とすることに着目したもので、内部導体および外部導体と、これら内部導体および外部導体の間に配置する誘電体と、を有し、高周波信号を伝送するための高周波伝送線路であって、第１の内部導体、第１の誘電体および第１の外部導体を有する第１のリジッド同軸ケーブルと、第２の内部導体、第２の誘電体および第２の外部導体を有する第２のリジッド同軸ケーブルと、これら第１のリジッド同軸ケーブルおよび第２のリジッド同軸ケーブルを接続する回転ジョイントと、を有するとともに、この回転ジョイントの部分において上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルが互いに回転可能であることを特徴とする高周波伝送線路である。
【００１４】上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルは、少なくとも一ヶ所の折れ曲がり部を有することができる。
【００１５】上記回転ジョイントは、上記第１の内部導体および上記第２の内部導体を電気的に接続する内部導体ジョイントと、上記第１の外部導体および上記第２の外部導体を電気的に接続する外部導体ジョイントと、上記第１の誘電体および上記第２の誘電体を接続する誘電体接続部と、上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルを互いに回転可能に支持するベアリングと、を有することができる。
【００１６】上記第１のリジッド同軸ケーブルおよび上記第２のリジッド同軸ケーブルの特性インピーダンスが、５０オームあるいは７５オームであることができる。
【００１７】本発明による高周波伝送線路においては、リジッドな同軸ケーブルと回転ジョイントとの組み合わせによるリンク機構を採用し、これらの同軸ケーブルおよび回転ジョイントを任意の数だけ組み合わせることにより三次元的な移動を可能にしたので、従来の同軸ケーブルのように可撓性に限界がある場合とは異なり、任意の三次元位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに高周波信号を伝送可能である。また、リジッド同軸ケーブルのように固定的でほとんど撓ませることができないような構成とは異なり、任意の三次元位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに高周波信号を伝送可能である。したがって、従来の特性の良好な高周波信号伝送線路が固定的で非常に大がかりな装置となりやすいのに代わって、高周波特性の良好なリジッド同軸ケーブルを採用するとともに可動とすることができるので、たとえば固定的に設置されている高周波装置から、相対的に移動するデバイスあるいは装置への可動的な伝送線路による連結が可能となり、小型で自由度の高い、かつ良好な効率で高周波伝送を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】つぎに本発明の実施の形態による高周波伝送線路２０を図１ないし図３にもとづき説明する。ただし、図４ないし図６と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。図１は、高周波伝送線路２０の斜視図であり、高周波伝送線路２０は、固定端側に位置する第１のリジッド同軸ケーブル２１と、第１の回転ジョイント２２と、第２のリジッド同軸ケーブル２３と、第２の回転ジョイント２４と、第３のリジッド同軸ケーブル２５と、第３の回転ジョイント２６と、可動端側に位置する第４のリジッド同軸ケーブル２７と、を有する。第１のリジッド同軸ケーブル２１は、これを前記計測装置本体１３（図６）側（あるいは前記断熱容器１２の壁面）に固定するとともに、第４のリジッド同軸ケーブル２７には前記プローブ１４（図６）を接続する。
【００１９】すなわち、高周波伝送線路２０の基本型としては、３個所の回転ジョイント（第１の回転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４、第３の回転ジョイント２６）と、２本の可動直線部（第２のリジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブル２５）と、固定端線路（第１のリジッド同軸ケーブル２１）と、可動端線路（第４のリジッド同軸ケーブル２７）と、を有するリンク機構により同軸ケーブルユニットを形成している。ただし本発明における必要最小限の構成としては、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２、および第２のリジッド同軸ケーブル２３の構成でよい。
【００２０】第１のリジッド同軸ケーブル２１、第２のリジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブル２５および第４のリジッド同軸ケーブル２７は、事実上同一の構成とすることができるため、また、第１の回転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４および第３の回転ジョイント２６は、事実上同一の構成とすることができるため、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケーブル２３の構成について図２にもとづき説明する。
【００２１】図２は、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケーブル２３における要部の断面図であって、第１のリジッド同軸ケーブル２１は、前記リジッド同軸ケーブル６（図５）と同様に、内部導体２と、誘電体３と、外部導体７と、を有し、第１の回転ジョイント２２との接続部近傍において折れ曲がり部２１Ａを形成している。第２のリジッド同軸ケーブル２３も同様に、内部導体２と、誘電体３と、外部導体７と、を有し、第１の回転ジョイント２２との接続部近傍において折れ曲がり部２３Ａを形成している。
【００２２】第１の回転ジョイント２２は、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３を接続するとともに、第１の回転ジョイント２２の部分において、その軸線のまわりに第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３が互いに全方向（３６０度）に回転可能となるものである。すなわち第１の回転ジョイント２２は、内部導体ジョイント２８と、誘電体接続部２９と、外部導体ジョイント３０と、ベアリング３１と、を有する。
【００２３】内部導体ジョイント２８は、誘電体接続部２９にまたがってこれを設け、第１のリジッド同軸ケーブル２１の内部導体２および第２のリジッド同軸ケーブル２３の内部導体２のそれぞれの表面を流れる高周波電流が途切れることなく相手側に流れるように、これらを互いに電気的に接続し、リジッド同軸ケーブルが有する良好な高周波特性を損なうことがないようにする。
【００２４】誘電体接続部２９において、第１のリジッド同軸ケーブル２１の誘電体３および第２のリジッド同軸ケーブル２３の誘電体３を接続する。
【００２５】外部導体ジョイント３０は、第１のリジッド同軸ケーブル２１の外部導体７および第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７のそれぞれの表面を流れる高周波電流が途切れることなく相手側に流れるように、これらを互いに電気的に接続するもので、第１のリジッド同軸ケーブル２１の外部導体７を内側端部３２とし、第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７を外側端部３３として両部分を電気的に接続し、リジッド同軸ケーブルが有する良好な高周波特性を損なうことがないようにする。
【００２６】ベアリング３１は、内側端部３２と外側端部３３との間にこれを設けることにより、第１のリジッド同軸ケーブル２１と第２のリジッド同軸ケーブル２３とを互いに第１の回転ジョイント２２の軸線を中心に回転可能に支持する。このベアリング３１としては任意の構成を採用可能であるが、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３の各位置を保持して、高周波特性が変化ないし劣化しないようにする。なお、内側端部３２に係合用段部３２Ａを形成し、外側端部３３に係合用段部３３Ａを形成するとともに、誘電体接続部２９における誘電体３に係合用段部３Ａをそれぞれ形成して、これらを互いに係合することにより、第１の回転ジョイント２２の軸方向には第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３は移動しないように制限し、第１の回転ジョイント２２の軸線のまわりの回転が可能であるようにしている。
【００２７】第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３は、リジッドな同軸線路であるため高周波信号特性は良好である。なお、第１のリジッド同軸ケーブル２１および第２のリジッド同軸ケーブル２３の特性インピーダンスは、５０オームあるいは７５オームにこれを設定してある。すなわち、それぞれの長い主要直線部、さらに折れ曲がり部２１Ａおよび折れ曲がり部２３Ａから第１の回転ジョイント２２までの間のそれぞれの短い直線部も高周波特性が良好な寸法に決定し、たとえば特性インピーダンスが５０オームあるいは７５オームとなるようにその寸法を決定してある。第１の回転ジョイント２２の構造および寸法も同様に、その特性インピーダンスを５０オームあるいは７５オームとし、高周波特性が良好な値にこれを決定する。
【００２８】こうした構成の高周波伝送線路２０において、図１に示すように、固定端側の第１のリジッド同軸ケーブル２１に対して可動端側の第４のリジッド同軸ケーブル２７は、リンク機構としての高周波伝送線路２０に制限された範囲内ではあるが、図示の矢印のように平面的な範囲を任意の位置に移動可能であり、第４のリジッド同軸ケーブル２７の先端部に取り付けたプローブ１４を高周波伝送線路２０の寸法範囲内の任意の平面部位に移動することができる。図３は、この移動可能範囲を示した平面図である。図中、ハッチングを施した部分が移動可能範囲である。第１のリジッド同軸ケーブル２１、第２のリジッド同軸ケーブル２３、第３のリジッド同軸ケーブル２５および第４のリジッド同軸ケーブル２７の長さ、ならびに組み合わせ状態、さらには第１の回転ジョイント２２、第２の回転ジョイント２４、第３の回転ジョイント２６の数などを変更することにより、それぞれの部分に大きな歪みをもたらすことなく、任意の二次元的範囲の位置に第４のリジッド同軸ケーブル２７を移動可能である。もちろん、リジッド同軸ケーブルおよび回転ジョイントの数や組み合わせ構成を変えて、高周波伝送線路２０のユニットとしての構成を変更することにより、所望の範囲に高周波電力ないし信号を伝送可能である。
【００２９】さらに、高周波伝送線路２０のリンク機構として、上述の回転ジョイントの軸線に任意の角度で交差する軸線を有する他の回転ジョイント、あるいは直交する軸線を有する他の回転ジョイントを組み込むことにより、すなわち、可動な平面の方向を変更可能な回転ジョイントを組み込むことにより、あるいは可動な平面の方向を変更可能なリジッド同軸ケーブルと二組以上のユニット（高周波伝送線路２０）を組み合わせることにより、三次元空間内の任意の位置（可動位置）に高周波電力を供給可能である。なお本発明は、比較的小さな電力の信号を扱う場合はもちろん、大電力の装置、たとえば、高周波空洞、高周波素子試験装置、あるいは高周波信号処理装置などその他の装置にも適用可能である。
【００３０】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、第１のリジッド同軸ケーブル、回転ジョイントおよび第２のリジッド同軸ケーブルの組み合わせにより、任意の平面ないし空間位置に相対的に移動する高周波デバイスなどに高周波電力ないし信号を供給可能とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態による高周波伝送線路２０の斜視図である。
【図２】同、第１のリジッド同軸ケーブル２１、第１の回転ジョイント２２および第２のリジッド同軸ケーブル２３における要部の断面図である。
【図３】同、第４のリジッド同軸ケーブル２７の先端部に取り付けたプローブ１４が移動可能な範囲を示した平面図である。
【図４】従来の可撓性同軸ケーブル１の構造を示す一部破断斜視図である。
【図５】従来の可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケーブル６（あるいはセミリジッド同軸ケーブル）の構造を示す一部破断斜視図である。
【図６】従来の高周波デバイス８およびその高周波計測装置９の概略斜視図である。
【符号の説明】
１ 可撓性同軸ケーブル（図４）
２ 内部導体
３ 誘電体
３Ａ 誘電体接続部２９における誘電体３の係合用段部（図２）
４ 外部導体
５ ケーブル保護被覆
６ 可撓性がない（あるいは小さい）リジッド同軸ケーブル（図５）
７ 外部導体
８ 高周波デバイス（図６）
９ 高周波計測装置（図６）
１０ 高周波デバイス８の載置台
１１ ＧＭ冷凍機
１２ 断熱容器
１３ 計測装置本体
１４ プローブ
２０ 高周波伝送線路（実施の形態、図１）
２１ 第１のリジッド同軸ケーブル
２１Ａ 第１のリジッド同軸ケーブル２１の折れ曲がり部（図２）
２２ 第１の回転ジョイント（回転ジョイント）
２３ 第２のリジッド同軸ケーブル
２３Ａ 第２のリジッド同軸ケーブル２３の折れ曲がり部（図２）
２４ 第２の回転ジョイント
２５ 第３のリジッド同軸ケーブル
２６ 第３の回転ジョイント
２７ 第４のリジッド同軸ケーブル
２８ 内部導体ジョイント
２９ 誘電体接続部
３０ 外部導体ジョイント
３１ ベアリング
３２ 第１のリジッド同軸ケーブル２１の外部導体７における内側端部
３２Ａ 内側端部３２の係合用段部
３３ 第２のリジッド同軸ケーブル２３の外部導体７における外側端部
３３Ａ 外側端部３３の係合用段部
【特許請求の範囲】
【請求項１】 内部導体および外部導体と、これら内部導体および外部導体の間に配置する誘電体と、を有し、高周波信号を伝送するための高周波伝送線路であって、第１の内部導体、第１の誘電体および第１の外部導体を有する第１のリジッド同軸ケーブルと、第２の内部導体、第２の誘電体および第２の外部導体を有する第２のリジッド同軸ケーブルと、これら第１のリジッド同軸ケーブルおよび第２のリジッド同軸ケーブルを接続する回転ジョイントと、を有するとともに、この回転ジョイントの部分において前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルが互いに回転可能であることを特徴とする高周波伝送線路。
【請求項２】 前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルは、少なくとも一ヶ所の折れ曲がり部を有することを特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【請求項３】 前記回転ジョイントは、前記第１の内部導体および前記第２の内部導体を電気的に接続する内部導体ジョイントと、前記第１の外部導体および前記第２の外部導体を電気的に接続する外部導体ジョイントと、前記第１の誘電体および前記第２の誘電体を接続する誘電体接続部と、前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルを互いに回転可能に支持するベアリングと、を有することを特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【請求項４】 前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルの特性インピーダンスが、５０オームあるいは７５オームであることを特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【請求項１】 内部導体および外部導体と、これら内部導体および外部導体の間に配置する誘電体と、を有し、高周波信号を伝送するための高周波伝送線路であって、第１の内部導体、第１の誘電体および第１の外部導体を有する第１のリジッド同軸ケーブルと、第２の内部導体、第２の誘電体および第２の外部導体を有する第２のリジッド同軸ケーブルと、これら第１のリジッド同軸ケーブルおよび第２のリジッド同軸ケーブルを接続する回転ジョイントと、を有するとともに、この回転ジョイントの部分において前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルが互いに回転可能であることを特徴とする高周波伝送線路。
【請求項２】 前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルは、少なくとも一ヶ所の折れ曲がり部を有することを特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【請求項３】 前記回転ジョイントは、前記第１の内部導体および前記第２の内部導体を電気的に接続する内部導体ジョイントと、前記第１の外部導体および前記第２の外部導体を電気的に接続する外部導体ジョイントと、前記第１の誘電体および前記第２の誘電体を接続する誘電体接続部と、前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルを互いに回転可能に支持するベアリングと、を有することを特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【請求項４】 前記第１のリジッド同軸ケーブルおよび前記第２のリジッド同軸ケーブルの特性インピーダンスが、５０オームあるいは７５オームであることを特徴とする請求項１記載の高周波伝送線路。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００１−７７６０７（Ｐ２００１−７７６０７Ａ）
【公開日】平成１３年３月２３日（２００１．３．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願平１１−２５１１９０
【出願日】平成１１年９月６日（１９９９．９．６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１３年３月２３日（２００１．３．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成１１年９月６日（１９９９．９．６）
【出願人】（０００００２１０７）住友重機械工業株式会社 (2,241)
【Ｆターム（参考）】
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