(57)【要約】【課題】カットオフ周波数を調整可能なローパスフィルタを提供する。【解決手段】ローパスフィルタは、相対的に小径のインダクタ部２と相対的に大径のキャパシタ部３とが同軸に交互に配列されたＬＰＦ本体１と、ＬＰＦ本体１の外側に配置され、外面に押圧力が付与されると内径が縮小する筒状の導電板７と、導電板７の外面に押圧力を付与する可動ねじ６ａ，６ｂと、を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
相対的に小径のインダクタ部と相対的に大径のキャパシタ部とが同軸に交互に配列された内導体と、該内導体の外側に配置され、外面に押圧力が付与されると内径が縮小する筒状の外導体と、該外導体の外側に配置され、該外導体の外面に押圧力を付与する押圧部と、を有するローパスフィルタ。
【請求項２】
前記外導体は筒状に丸められ、周方向の両端部の相対位置が変化するように弾性変形することにより内径が変化する導電板である、請求項１に記載のローパスフィルタ。
【請求項３】
前記外導体の外面を覆い、前記外導体の周方向に複数に分割された壁部材と、該各壁部材を互いに接続する弾性部材と、を備えた筒状部材を有し、前記押圧部は、前記各壁部材の外面を押圧して、前記各壁部材が互いに近接するように前記弾性部材を弾性変形させることによって、前記外導体の外面に押圧力を付与する、請求項２に記載のローパスフィルタ。
【請求項４】
前記外導体は、周方向に複数に分割された導電板と、該各導電板を互いに接続する弾性部材と、によって筒状に構成され、前記押圧部は、前記各導電板の外面を押圧して、前記各導電板が互いに近接するように前記弾性部材を弾性変形させる、請求項１に記載のローパスフィルタ。
【請求項５】
前記外導体の外面に対向し、前記外導体の長手方向に沿って傾斜している傾斜部が設けられ、前記押圧部は前記傾斜部に沿って前記内導体に近接する方向に移動して前記外導体の外面に押圧力を付与する、請求項１から４のいずれか１項に記載のローパスフィルタ。
【請求項６】
前記傾斜部が前記外導体の周方向に回動させられると、前記押圧部が前記傾斜部に沿って移動する、請求項５に記載のローパスフィルタ。
【請求項７】
前記傾斜部にはその傾斜方向に沿ってねじ溝が形成され、前記押圧部には前記ねじ溝に係合する係合部が形成されている、請求項６に記載のローパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ローパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、マイクロ波無線装置などに用いられる一般的な同軸型ローパスフィルタ（ＬＰＦ：Ｌｏｗ  Ｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ）の一部を破断して示した斜視図である。
【０００３】
このＬＰＦは、内導体であるＬＰＦ本体１０１と、円筒状に形成され、ＬＰＦ本体１０１を長手方向に沿って覆っている外導体１０４と、を有している。このＬＰＦは、ＬＰＦ本体１０１の長手方向の一端から入力された信号のうち、ＬＰＦ本体１０１を長手方向に通過した信号が、ＬＰＦ本体１０１の長手方向の他端から出力されるように構成されている。
【０００４】
ＬＰＦ本体１０１は金属材料によって形成され、相対的に小径のインダクタ部１０２と相対的に大径のキャパシタ部１０３とが長手方向に沿って交互に連続して配列されている。このＬＰＦでは、インダクタ部１０２がインダクタとして機能し、キャパシタ部１０３が外導体１０４とともにキャパシタとして機能する。すなわち、このＬＰＦでは、内導体であるＬＰＦ本体１０１と外導体１０４とによって、複数のＬＣ共振回路を直列接続した構造が形成されている。
【０００５】
ＬＰＦ本体１０１の一端に入力された信号のうち周波数の高い信号は、キャパシタ部１０３から外導体１０４に流れやすいため、ＬＰＦ本体１０１を通過する際に減衰される。一方、ＬＰＦ本体１０１の一端に入力された信号のうち周波数の低い信号は、キャパシタ部１０３から外導体１０４に流れにくいため、ＬＰＦ本体１０１を通過する際に減衰されずにＬＰＦ本体１０１の他端から出力される。このように、このＬＰＦでは、ＬＰＦ本体１０１の他端から出力される主信号から周波数の高い信号のみを除去することができる。
【０００６】
ＬＰＦが除去する信号の周波数の下限は、一般的に、「カットオフ周波数」として表わされる。カットオフ周波数とは、ＬＰＦによって減衰させられて、利得が３ｄｂ低下する信号の周波数のことである。
【０００７】
同軸型ＬＰＦのカットオフ周波数は、インダクタ部１０２の電気抵抗値や、キャパシタ部１０３が外導体１０４とともに形成するキャパシタの静電容量や、インダクタ部１０２およびキャパシタ部１０３の数に左右される。したがって、同軸型ＬＰＦのカットオフ周波数は、ＬＰＦ本体１０１および外導体１０４の形状や、ＬＰＦ本体１０１と外導体１０４との相対的な配置によって決まる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００１−３３２９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、図５に示したＬＰＦでは、製造後において、ＬＰＦ本体１０１および外導体１０４の形状や、ＬＰＦ本体１０１と外導体１０４との相対的な配置を変更することができない。したがって、このＬＰＦでは製造後にカットオフ周波数を変更することは困難である。
【００１０】
そこで、本発明は、カットオフ周波数を調整可能なローパスフィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明のローパスフィルタは、相対的に小径のインダクタ部と相対的に大径のキャパシタ部とが同軸に交互に配列された内導体と、該内導体の外側に配置され、外面に押圧力が付与されると内径が縮小する筒状の外導体と、該外導体の外側に配置され、該外導体の外面に押圧力を付与する押圧部と、を有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カットオフ周波数を調整可能なローパスフィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るローパスフィルタの断面図である。
【図２】図１に示したローパスフィルタの断面図である。
【図３】図１に示したローパスフィルタにおける利得の周波数依存性を示した図である。
【図４】図１に示したローパスフィルタにおける導電板の内径Ｄによるカットオフ周波数の変化を示した図である。
【図５】一般的な同軸型ローパスフィルタの一部を破断して示した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１（ａ）は本発明の一実施形態に係るＬＰＦの長手方向断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。
【００１６】
このＬＰＦは、相対的に小径のインダクタ部２と相対的に大径のキャパシタ部３とが長手方向に交互に連続して配列された内導体であるＬＰＦ本体１と、細長く円筒状に丸められ、ＬＰＦ本体１を長手方向に覆っている外導体である導電板７と、を有している。ＬＰＦ本体１および導電板７はいずれも金属材料で形成されている。このＬＰＦは、長手方向の両端にコネクタ（不図示）を有しており、いずれか一方のコネクタからＬＰＦ本体１に信号が入力され、ＬＰＦ本体１を通過した信号が他方のコネクタから主信号として出力されるように構成されている。
【００１７】
また、このＬＰＦは、導電板７を外側から長手方向に沿って覆っている円筒状部材である内円筒壁４と、内円筒壁４を外側から長手方向に沿って覆っている外装部材である外円筒壁５と、を有している。内円筒壁４は、周方向に２つの半円筒状の壁部材４ａ，４ｂに分割されており、各壁部材４ａ，４ｂが弾性部材であるばね４ｃによって周方向に互いに接続されている。したがって、内円筒壁４は、全体として各壁部材４ａ，４ｂの間に隙間のあいた円筒形状を有している。各壁部材４ａ，４ｂを互いに安定して接続させるために、ばね４ｃは内円筒壁４の長手方向に複数設けられていることが望ましい。
【００１８】
円筒状に丸められた導電板７は、導電板７自体の弾性回復力により内円筒壁４の壁部材４ａ，４ｂの内面に付勢されている。なお、説明の便宜上、図中には、導電板７が壁部材４ａ，４ｂの内面から離間しているように示しているが、実際には、導電板７は壁部材４ａ，４ｂの内面にほぼ隙間なく密着している。
【００１９】
ＬＰＦ本体１の各インダクタ部２はいずれも外径が１．０ｍｍの円柱形状であり、各キャパシタ部３はいずれも外径が９．７ｍｍの円盤形状である。インダクタ部２およびキャパシタ部３はいずれも同軸である。また、ＬＰＦ本体１は、キャパシタ部３の外周面と導電板７の内面との距離が全周にわたってほぼ等しくなるように配置されている。
【００２０】
外円筒壁５の内面には、その全周にわたってＬＰＦ本体１の中心軸に対して傾いた傾斜部５ａが形成されている。すなわち、傾斜部５ａは導電板７の長手方向に沿って傾斜している。傾斜部５ａには、その傾斜方向に沿って螺旋状に形成されたねじ溝が設けられている。内円筒壁４の各壁部材４ａ，４ｂの外周面の中央部の、外円筒壁５の傾斜部５ａに対向する位置には、各壁部材４ａ，４ｂの長手方向に沿って形成された溝形状の受け部４ｄ，４ｅが設けられている。受け部４ｄ，４ｅは平滑な表面を有している。
【００２１】
また、このＬＰＦには、内円筒壁４の各受け部４ｄ，４ｅと外円筒壁５の傾斜部５ａとの間に挟持された可動ねじ６ａ，６ｂが設けられている。可動ねじ６ａ，６ｂは、大径の一端から小径の他端に向けて徐々に径が小さくなるように形成され、円錐の頂部を底面に平行に切り取ったような形状となっている。可動ねじ６ａ，６ｂの側面には、外円筒壁５の傾斜部５ａのねじ溝に係合している係合部であるねじ山が形成されている。本実施形態では、可動ねじ６ａ，６ｂの係合部としてねじ山が形成されているが、可動ねじ６ａ，６ｂの係合部は、傾斜部５ａのねじ溝に係合可能な突起形状を有していればよい。
【００２２】
可動ねじ６ａ，６ｂは受け部４ｄ，４ｅ内に保持されており、可動ねじ６ａ，６ｂの大径の一端は受け部４ｄ，４ｅ内にほぼ隙間なく収まっている。そのため、各受け部４ｄ，４ｅ内に保持された各可動ねじ６ａ，６ｂは、内円筒壁４の周方向に移動することはできないが、受け部４ｄ，４ｅに沿ってスライド移動することが可能である。
【００２３】
本実施形態では、外装部材である外円筒壁５に傾斜部５ａを設けているが、外円筒壁５とは別部品として、傾斜部が備えられ、可動ねじ６ａ，６ｂを保持可能な保持部材を設けてもよい。しかし、本実施形態のように、外円筒壁５が保持部材を兼ねる構成にすることにより部品点数を減少させることができる。
【００２４】
このＬＰＦでは、外円筒壁５をその周方向に内円筒壁４に対して回動させることが可能である。外円筒壁５の回動操作は手作業にて行うことができる。外円筒壁５が回動すると、可動ねじ６ａ，６ｂのねじ山が、外円筒壁５のねじ溝によって傾斜部５ａの傾斜方向に押圧されることにより、可動ねじ６ａ，６ｂが傾斜部５ａに沿って移動する。
【００２５】
図１（ｂ）に示すように外円筒壁５を内円筒壁４に対して右回りに回動させると、可動ねじ６ａ，６ｂは傾斜部５ａに沿ってＬＰＦ本体１に近接する方向に移動する。これに伴い、各可動ねじ６ａ，６ｂは各壁部材４ａ，４ｂの外面を押圧し、内円筒壁４は、各壁部材４ａ，４ｂが互いに近接するようにばね４ｃを弾性変形させる。各壁部材４ａ，４ｂが互いに近接すると、導電板７は、外面を壁部材４ａ，４ｂに押圧され、周方向の両端部の相対位置が変化するように弾性変形する。これにより導電板７の内径Ｄが縮小する。このように、可動ねじ６ａ，６ｂは、壁部材４ａ，４ｂを介して導電板７に押圧力を付与する押圧部材として機能する。
【００２６】
本実施形態では、内円筒壁４を２つの壁部材４ａ，４ｂに分割しており、各壁部材４ａ，４ｂによって導電板７の外面の互いに対向する２ヶ所に押圧力を付与する。しかし、内円筒壁４を３つ以上の壁部材に分割し、各壁部材をばねで接続し、各壁部材を可動ねじによって押圧するように構成することも可能である。これにより、各壁部材によって導電板７の外面をより多くの方向から押圧することができるようになるため、導電板７の内径をより均一に変化させることが可能である。
【００２７】
本実施形態に係るＬＰＦを図１に示した状態から外円筒壁５を回動させて導電板７の内径Ｄを縮小した状態を図２に示す。図２は、そのＬＰＦの長手方向断面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。図２に示した状態から、外円筒壁５を図１（ｂ）の矢印方向とは反対の左回りに回転させると、可動ねじ６ａ，６ｂは傾斜部５ａに沿ってＬＰＦ本体１にから離間する方向に移動する。これに伴い、内円筒壁４の各壁部材４ａ，４ｂは、ばね４ｃの弾性回復力により互いに離間する方向に移動し、導電板７は導電板７自体の弾性回復力により内径Ｄが拡大するように変形する。そうすると、このＬＰＦは図１に示す状態に戻る。
【００２８】
このＬＰＦでは、外円筒壁５を回動させて導電板７の内径Ｄを縮小させると、キャパシタ部３と導電板７との距離が小さくなる。そうすると、キャパシタ部３が導電板７とともに形成するキャパシタの静電容量が大きくなるため、より周波数の低い信号がキャパシタ部３から導電板７に流れて除去されるようになる。したがって、このＬＰＦでは、外円筒壁５を回動させて導電板７の内径Ｄを縮小することによりカットオフ周波数を低くすることができる。逆に、外円筒壁５を回動させて導電板７の内径Ｄを拡大することによりカットオフ周波数を高くすることができる。
【００２９】
以上述べたように、このＬＰＦでは、外円筒壁５を回動させて導電板７の内径Ｄを変化させることにより、カットオフ周波数を調整することが可能である。また、このＬＰＦでは、カットオフ周波数を変化させても外形が変化しないため、実装後にもカットオフ周波数を容易に調整することができる。また、このＬＰＦでは、カットオフ周波数を変化させても、ＬＰＦ本体１を通過して出力される主信号のロス劣化はほとんど発生しない。
【００３０】
本実施形態に係るＬＰＦを用いて、導電板７の内径Ｄを様々に変化させて信号の入出力を繰り返し、このＬＰＦにおける利得の周波数依存性を調べた。その結果を図３に示す。図３では、導電板７の内径Ｄを１１ｍｍ、１１．５ｍｍ、１２ｍｍ、１２．５ｍｍ、１３ｍｍとしたときの結果をそれぞれ曲線ａ、曲線ｂ、曲線ｃ、曲線ｄ、曲線ｅとして示している。
【００３１】
図３に示した各データからそれぞれカットオフ周波数を求めた。図４は、本実施形態に係るＬＰＦのカットオフ周波数の、導電板７の内径Ｄによる変化を示している。カットオフ周波数は、内径Ｄが１１ｍｍである場合には約８．５ＧＨｚであるのに対し、内径Ｄが１３ｍｍである場合には約１１ＧＨｚであった。したがって、本実施形態に係るＬＰＦでは、カットオフ周波数を約２．５ＧＨｚの幅で変化させることが可能である。
【００３２】
上述したように、本実施形態に係るＬＰＦには、外導体である導電板７の内径Ｄを変更するための内径変更手段として、可動ねじ６ａ，６ｂによって内円筒壁４を介して導電板７の外面に押圧力を付与する機構が設けられている。しかし、ＬＰＦの内径変更手段は、導電板７の外面に押圧力を付与することができる機構を有していればよい。たとえば、内径変更手段は、可動ねじ６ａ，６ｂと導電板７との間に内円筒壁４を備えずに、可動ねじ６ａ，６ｂが導電板７の外面に直接押圧力を付与するように構成されていてもよい。
【００３３】
また、本実施形態では、外円筒壁５を手作業にて回動させるが、外円筒壁５にモータなどの駆動装置を接続して、電気エネルギー等を利用して外円筒壁５を回動させることも可能である。この場合には、さらに、駆動装置を制御する制御部を駆動装置に接続し、ＬＰＦのカットオフ周波数を自動制御できるように構成することも可能である。
【００３４】
また、可動ねじ６ａ，６ｂは外円筒壁５の傾斜部５ａに沿って移動可能であればよく、たとえば、外円筒壁５の傾斜部５ａにねじ溝を設けずに、可動ねじ６ａ，６ｂが傾斜部５ａに沿ってスライド移動するように構成されていてもよい。
【００３５】
また、内円筒壁４の壁部材４ａ，４ｂとして金属材料で形成された導電板を用いれば、内円筒壁４の内側に導電板７を設けずに、内円筒壁４自体を外導体として用いることが可能である。この場合にも同様に、ＬＰＦのカットオフ周波数を変化させるためには、外円筒壁５を回動させて、各壁部材４ａ，４ｂを互いに近接または離間させることにより、内円筒壁４の内径を変化させる。
【００３６】
内円筒壁４を外導体として用いる場合、内円筒壁４の各壁部材４ａ，４ｂの周方向の端部では、各壁部材４ａ，４ｂを互いに近接または離間させても内径が変化しない。しかし、内円筒壁４を３つ以上の壁部材に分割し、各壁部材をばねで接続し、可動ねじによって各壁部材に押圧力を付与するように構成すれば、内円筒壁４の内径をその全周にわたって変化させることが可能である。
【００３７】
また、内導体であるＬＰＦ本体１のキャパシタ部３と、外導体である導電板７と、の間に誘電体を設けることにより、キャパシタ部３が導電板７とともに形成するキャパシタの静電容量を変更することができる。この構成を実現するために、たとえば、ＬＰＦ本体１を長手方向に覆う筒状の誘電体を設けることができる。また、導電板７の内側の空間に誘電体である液晶を充填することによっても、キャパシタ部３が導電板７とともに形成するキャパシタの静電容量を変更することができる。
【００３８】
さらに、各キャパシタ部３と導電板７との間に誘電体を個別に分割して設けることもできる。この場合、各誘電体ごとに電圧の印加の有無を切替可能なように構成することにより、機能させるキャパシタ部３の数を変更することができる。すなわち、半分の誘電体のみに電圧を印加し、他の誘電体には電圧を印加しないようにすると、すべての誘電体に電圧を印加する場合に比べて、機能するキャパシタ部３の数を半分にすることができる。
【符号の説明】
【００３９】
１      ＬＰＦ本体
２      インダクタ部
３      キャパシタ部
４      内円筒壁
４ａ，４ｂ      壁部材
４ｃ    ばね
４ｄ，４ｅ      受け部
５      外円筒壁
５ａ    傾斜部
６ａ，６ｂ      可動ねじ
７      導電板
【図１】
2010263415.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2010263415.tif 000006
【図５】
2010263415.tif 000007