(57)【要約】【課題】フィルタの全長を長くすることなく所要の周波数帯域外の広範な周波数帯域に渡ってスプリアス抑圧に必要な充分な減衰特性が得られる導波管フィルタの実現。【解決手段】矩形導波管の広壁面に、伝送方向と直交する方向で広壁面の両縁間に渡る溝状の空洞スロットを伝送方向に渡って複数個設け、１つのスロットの溝幅、深さおよび隣り合うスロットの間隔がそれぞれ伝送特性に影響を及ぼすことに着眼して、空洞スロットの溝幅、深さおよび隣り合う空洞スロット間の間隔のそれぞれの寸法を、複数の溝幅寸法、複数の深さ寸法、複数の間隔寸法に分散させることにより所望の減衰特性に近付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
矩形導波管の広壁面に、伝送方向と直交する方向で広壁面の両縁間に渡る溝状の空洞スロットを伝送方向に沿って複数個有するコルゲート型フィルタであって、前記溝状空洞スロットの深さ、伝送方向幅および隣接スロット間の間隔のそれぞれの寸法数値が２個以上前記複数個以下の数値に分散させてあることを特徴とする導波管フィルタ。
【請求項２】
請求項１記載の導波管フィルタにワッフルアイアン型フィルタを接続したことを特徴とする導波管フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用周波数帯域外で発生するスプリアスを広帯域に渡って抑圧する導波管フィルタの技術分野に属する。
【背景技術】
【０００２】
ＳバンドやＸバンドのレーダ装置では送受信周波数がマイクロ波であり、また送信電力が大電力であるところからアンテナと送受信装置間の伝送路には導波管が用いられている。また、送信装置は大電力の発振を行うため、本来の所望周波数帯域外の周波数帯でも不要の電磁波（いわゆるスプリアス）を発生する。
そして、このスプリアスの発生は、特定の周波数帯域だけではなく、装置の回路構成や設置場所等により様々な周波数帯で発生する。
【０００３】
このようなスプリアスはアンテナから空間へ放射したり、また空間からアンテナへ入って来るスプリアスを受信装置へ本来の受信信号とともに入力させることは、レーダ装置の物標探知性能に悪影響を及ぼすので、送受信装置とアンテナとの間の伝送路においてスプリアスを抑圧することが求められていた。
【０００４】
その抑圧手段として、所要通過帯域の近傍をコルゲート型フィルタで抑圧し、高調波をワッフルアイアン型フィルタで抑圧するという２種類のフィルタを結合させたものが用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
コルゲート型フィルタの基本設計事例は従来からも提示されていた（例えば、非特許文献１参照）。
【０００５】
しかし、この従来の基本設計のものでは、通過周波数帯域の２倍の周波数近傍では通過周波数帯域と同等の通過帯域を生じてしまうという問題があったので、この２倍の周波数近傍の通過周波数帯域をより高い周波数の方へ移動させるということも試みられていた（例えば、非特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００８−１３１４８８号公報（段落[００２０]、[００２７]、図１、図４）
【非特許文献１】GEORGE L.MATTHAEI 他２名、「MICROWAVE FILTERS,IMPEDANCE-MATCHING NETWORKS、AND COUPLING STRUCTURES」、USA、McGraw-Hill Book Company Inc.、1964、PP380-408、FIG.7.04-1
【非特許文献２】RALPH LEVY、「Tapered Corrugated Waveguide Low-Pass Filters」、IEEE TRANSACTION ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES、USE、IEEE、AUGUST 1973、VOL.MTT-21、NO.8、PP526-532、Fig.10
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載されたものは、２種類のフィルタを接続するため構造や設計が複雑になり、所要通過帯域外でのスプリアス減衰（抑圧）量を確保するためには、フィルタの全長が長くなるという問題がある。また、長さを押さえて所望の減衰量を得ようとすると２種類の各フィルタの設計に無理が生じ、僅かの寸法誤差でも不要共振が生じ易くなるという問題がある。
【０００７】
また、非特許文献１のコルゲート型フィルタの設計においては、コルゲート部を形成する複数のスタブ自身の寸法やスタブの間隔が一定であるため、所要通過帯域の近傍を減衰させるためには、スタブを多く設ける必要があり、フィルタの全長が長くなるという問題がある。
且つ、前述のように、所要の通過周波数帯域の２倍の周波数近傍で所要の通過周波数帯域と同等の通過帯域を生じるので、この通過帯域をより高い周波数の方へ移動させることが試みられているが、フィルタの全長が長くなり、その分、重量も増し、加えて、所要の通過周波数帯域における挿入損失が大きくなるという問題がある。
【０００８】
本発明の課題は、上記従来技術の問題に鑑みて、フィルタの全長を長くすることなく、所要の周波数通過帯域外の広範な周波数帯域に渡ってスプリアス抑圧に必要な充分な減衰（抑圧）特性が得られる導波管フィルタを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記の課題を解決するために、以下の手段構成を有する。
本発明の第１の構成は、
矩形導波管の広壁面に、伝送方向と直交する方向で広壁面の両縁間に渡る溝状の空洞スロットを伝送方向に沿って複数個有するコルゲート型フィルタであって、前記溝状空洞スロットの深さ、伝送方向幅および隣接スロット間の間隔のそれぞれの寸法数値が２個以上前記複数個以下の数値に分散させてあることを特徴とする導波管フィルタである。
【００１０】
本発明の第２の構成は、
前記第１の構成の導波管フィルタにワッフルアイアン型フィルタを接続したことを特徴とする導波管フィルタである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明第１の構成のコルゲート型フィルタにおいては、フィルタの伝送方向でのスロットの幅Ｗｉ、スロットの深さＤｉおよび隣接スロット間の間隔ｄｉの３つのパラメータがあるが、これらパラメータと伝送特性との間には次のような関係がある。
【００１２】
スロットの幅Ｗｉは通過周波数帯域から減衰ポイントに至るまでの傾斜と関係があり、幅Ｗｉが狭いほど急傾斜になるという関係、即ち、減衰ポイントの減衰量が大きくなるという関係がある。スロットの深さＤｉは減衰ポイントの周波数と関係があり、深さＤｉが浅いほど減衰ポイントが通過周波数帯域からより高い方へ移動するという関係がある。
【００１３】
スロット間の間隔ｄｉは、小さいほどスロット間の結合が強くなり、減衰（抑圧）帯域が広くなるという関係がある。
また、スロットの段数ｎは増やすほど通過周波数帯域の近傍を減衰させることができる。
【００１４】
上記各パラメータと伝送特性の間には以上のような関係があるから、従来のコルゲート型フィルタのように各パラメータの数値をパラメータ毎に同じ数値にしてある場合に較べ、本発明のように数値を分散させることにより、所要の通過周波数帯域より周波数の高い領域において、より広範囲に渡って、或いはスプリアスの出る特定の周波数帯に渡って、所望の減衰を得ることができるという効果がある。
【００１５】
具体的に、複数個あるスロットの深さＤｉを複数の深さに分散させることにより、所要の通過周波数帯域より周波数の高い領域における減衰ポイントを周波軸上で分散配置することができ、スプリアスを抑圧できる減衰帯域を拡げることができるという効果がある。
また、スロットの幅Ｗｉを分散させることにより、当該スロットに起因する減衰ポイントにおける減衰量を変えることができるので、各スロットによる伝送特性が合成された総合伝送特性において、所望の減衰曲線に近付けることができるという効果がある。
【００１６】
更に、スロットの間隔ｄｉを狭くするとスロット間の結合が強くなり、減衰帯域幅が広くなるので、間隔ｄｉを例えば深さの異なる２グループのスロットグループ間の間隔を大きくし、グループ内の間隔を小さくするというように間隔値を分散することにより、周波数軸上の２箇所で減衰帯域を実現できる等、所望の減衰曲線を実現できるという効果がある。
以上のようなコルゲート型フィルタにワッフルアイアン型フィルタを縦続させる本発明第２の構成では、更に広帯域に減衰させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
本発明を実施するに当っては、所要の通過周波数帯域より高い周波数帯全域に渡って大きな減衰量を得るような理想を目指す設計をするよりも、本発明の導波管フィルタを用いる実際の対象装置が定まった場合での回路構成や設置環境から発生が考えられるスプリアスの周波数やその強度に的を絞って、スロットの幅、深さ、間隔等を分散選択するのが最良の実施形態である。
【００１８】
広い周波数帯に渡って大きな減衰量の得られる導波管フィルタは、伝送特性としては好ましいが、設計に手間がかかったり、完成品が大きなものになってしまうなどの別な問題があるから、現実的には抑圧したスプリアスを見定めて、これを抑圧するフィルタ設計とするのが最良である。
【００１９】
本発明の導波管フィルタの製作に当っては、向い合ったスロットとスロットの中間面で２分割した形のものをフライス切削によって製作し、それを合わせて固定する形のものが最良である。スロットの寸法精度を上げたものが製作できる。しかし、フライス切削は製品１個１個の切削加工であるから、手間がかかり、量産に不向きである。量産の場合にはダイカストで製作し、寸法仕上げの切削を行うというのが最良の実施形態になろう。
【実施例】
【００２０】
以下、本発明の導波管フィルタの実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１の構成の導波管フィルタの実施例でスロットが５個ある場合の構造寸法図であり、（Ａ）はフィルタの入力側から見た正面図であり、（Ｂ）はこれを右側面から見た場合のスロット１４を点線で表示した側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の図をア−ア線で切断した断面図である。
【００２１】
（Ａ）のＳ１は矩形導波管のＨ面を示し、Ｓ２はＥ面を示している。（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、スロット１４は５個（第１スロット〜第５スロット）であり、その伝送方向幅は入力側のスロットから順に、Ｗ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４、Ｗ５となっており、スロット間隔は、第１スロットと第２スロット間がｄ１、第２スロットと第３スロット間がｄ２、第３スロットと第４スロット間がｄ３、第４スロットと第５スロット間がｄ４となっている。
スロットの深さは（Ｃ）の断面図にＤ１〜Ｄ１０として示されている。以上のＷ、ｄ、Ｄの各寸法の具体例は図１中に示した通りである。スロットの深さＤｉは向い合っているスロットといえども同一とは限らず、従って、スロットの深さはＤ１〜Ｄ１０となっている。
【００２２】
以上のｄ１〜ｄ４、Ｗ１〜Ｗ５およびＤ１〜Ｄ１０の各寸法はｄｉ、Ｗｉ、Ｄｉそれぞれのグループ内において総ての数値が一致している場合はないという意味で数値は分散的であるが、グループ内で一部一致する数値があることを除外するものではない。
これらｄｉ、Ｗｉ、Ｄｉの実際の数値の組み合わせは一通りに限定されるものではなく、抑圧周波数帯域における減衰（抑圧）量を満足する限りにおいて無限の数値組み合わせを取り得る。実際には見当を付けた数値組み合わせにおける抑圧周波帯域における減衰特性を手掛りとして、より望ましい減衰特性を得るべく数値の選択試行を繰り返して最終的に決定することになる。
更に、抑圧しようとする周波数帯が異なれば当然各数値の組み合わせも異なったものとなる。
【００２３】
図２は、図１の導波管フィルタの伝送特性の計算値およびそれに対応する実測値を示す曲線である。計算値と実測値とがよく一致していることが分かる。
図３は、図２における周波数９〜１０ＧＨｚの間の０ｄＢに沿った部分の拡大図である。図２によれば、およそ１０．５ＧＨｚから１４．２ＧＨｚの範囲に渡って−６０ｄＢ以上の減衰特性を有しており、この周波数帯で発生するスプリアスは充分抑圧される。
【００２４】
これに対し、１４．４ＧＨｚから１６．７ＧＨｚ位迄の間では抑圧が−６０ｄＢより低くなっており、１４．５ＧＨｚ近傍で−３０ｄＢに下がっている。もしこの帯域にスプリアスが存在すればその抑圧が不充分になるから、この帯域の減衰量が得られるように、Ｗｉ、Ｄｉ、ｄｉの寸法を種々変えて行くことになる。この場合スプリアスの存在しない帯域の減衰量が低下することは許容する。
【００２５】
図４は、図１の導波管フィルタの反射特性の計算値および対応する実測値を示す曲線である。図２の伝送特性における９ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲内における通過帯域部分で反射が少ないことが示されている。
【００２６】
図５は、図４における９ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲の拡大図である。なお、図１の例ではスロット１４は両側のＨ面に向い合わせで設けられているが、片側のＨ面のみにスロットを設けたものであってもよい。
【００２７】
図６は、本発明の第２の構成の導波管フィルタの実施例であり、スロットが４個あるコルゲート型フィルタとワッフルアイアン型フィルタを縦続的に一体化したものの構造寸法図であり、（Ａ）はフィルタの入力側から見た正面図であり、（Ｂ）はこれを右側から見た場合の、スロット２４やワッフルアイアン型突起２５を点線で表示した側面図であり、（Ｃ）は（Ｂ）の図をア−ア線で切断した場合の断面図である。
【００２８】
（Ａ）のＳ１は矩形導波管のＨ面を示し、Ｓ２はＥ面を示している。（Ｂ）、（Ｃ）に示すようにコルゲート部のスロット２４は４個（第１スロット〜第４スロット）であり、その伝送方向幅は、入力側のスロットから順にＷ１、Ｗ２、Ｗ３、Ｗ４となっており、スロット間隔は、第１スロットと第２スロットの間がｄ１、第２スロットと第３スロットの間がｄ２、第３スロットと第４スロットの間がｄ３となっている。
スロットの深さＤ２１〜Ｄ２８は（Ｃ）の断面図に示されている。
以上のＷｉ、ｄｉ、Ｄｉの各寸法の具体例は図６中に示した通りである。
スロットの深さＤｉは向い合っているスロットといえども同一とは限らないこと図１の場合と同様である。なお、スロットは片側のＨ面のみに設けたものであってもよい。
【００２９】
以上の、Ｗ１〜Ｗ４、ｄ１〜ｄ３、Ｄ２１〜Ｄ２８の各寸法は、それぞれのグループ内において総ての数値が一致している場合は、ないという意味で分散的であるが、グループ内で一部一致する数値があることを除外するものではない。
これらｄｉ、Ｗｉ、Ｄｉの実際の数値の組み合わせは、図１の場合と同様に、一通りに限定されるものではなく、抑圧周波数帯域における減衰（抑圧）量を満足する限りにおいて無限の数値組み合わせを取り得る。実際には見当を付けた数値組み合わせにおける抑圧周波帯域における減衰特性を手掛りとして、より望ましい減衰特性を得るべく数値の選択試行を繰り返して最終的に決定することになる。
更に抑圧しようとする周波数帯が異なれば、当然各数値の組み合わせも異なったものとなる。
【００３０】
図７は、図６の導波管フィルタの伝送特性の計算値およびそれに対応する実測値を示す曲線である。計算値と実測値とがよく一致していることが分かる。
【００３１】
図８は、図７における周波数９ＧＨｚ〜１０ＧＨｚ間の曲線の部分拡大図である。
図７によれば、およそ１０．８ＧＨｚから１３．７ＧＨｚの範囲に渡って−６０ｄＢ以上の減衰特性を有しており、この周波数帯で発生するスプリアスは充分抑圧される。
これに対し、１３．８ＧＨｚから１９ＧＨｚ以上に渡っては−６０ｄＢより減衰は低くなっており、１４．１ＧＨｚから１６．８ＧＨｚに渡っては減衰量はおよそ−１３ｄＢ〜−３８ｄＢに低下している。もしこの帯域にスプリアスが存在すればその抑圧が不充分になるから、この帯域の減衰量を大きくするようにＷｉ、Ｄｉ、ｄｉの寸法を変えて行くことになる。
【００３２】
図９は、図６の導波管フィルタの反射特性の計算値とそれに対応する実測値を示す曲線である。図７の伝送特性における８．５ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの通過帯域部分で反射が少ないことが示されている。
図１０は、図９における９ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの範囲の拡大図である。
【００３３】
以上、本発明第１の構成および第２の構成の実施例においては、周波数が８ＧＨｚ〜１９ＧＨｚの範囲のデータを示しているが、本願発明は、この周波数帯に限られるというものではなく、寸法全体を大きくしたり小さくしたりすることにより周波数帯を高低任意に選んで実施できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の第１の構成の導波管フィルタの実施例の構造寸法図である。
【図２】図１の導波管フィルタの伝送特性の計算値およびそれに対応する実測値を示す曲線である。
【図３】図２の部分拡大図である。
【図４】図１の導波管フィルタの反射特性の計算値およびそれに対応する実測値を示す曲線である。
【図５】図４の部分拡大図である。
【図６】本発明の第２の構成の導波管フィルタの実施例の構造寸法図である。
【図７】図２の導波管フィルタの反射特性の計算値およびそれに対応する実測値を示す曲線である。
【図８】図７の部分拡大図である。
【図９】図６の導波管フィルタの反射特性の計算値およびそれに対応する実測値を示す曲線である。
【図１０】図９の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００３５】
１２  矩形導波管
１２ｉ  入力矩形導波管
１２ｏ  出力矩形導波管
１４  スロット
２２  矩形導波管
２２ｉ  入力矩形導波管
２２ｏ  出力矩形導波管
２４  スロット
２５  ワッフルアイアン型突起
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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