(57)【要約】【課題】  誘電体損失による信号のロスを低減し、かつ共振周波数の変更を容易にする、有極型帯域通過フィルタを提供する。【解決手段】  本発明の有極型帯域通過フィルタは、入力導波管部と出力導波管部と、これらの導波管部を接続している3つ以上の共振器とを有し、前記3つ以上の共振器は、フィルタ素子によって形成され、前記3つ以上の共振器のうち１対または複数対の共振器が共有する管壁を介して隣接し、前記共有する管壁に開口を有し、前記開口に前記１対または複数対の共振器同士を結合させるアンテナを有し、電磁波の導波経路において、前記１対または複数対の共振器の間に、１つ以上の結合していない共振器を有する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力導波管部と出力導波管部と、これらの導波管部を接続している3つ以上の共振器とを有し、
前記3つ以上の共振器は、フィルタ素子によって形成され、
前記3つ以上の共振器のうち１対または複数対の共振器が共有する管壁を介して隣接し、
前記共有する管壁に開口を有し、
前記開口に前記１対または複数対の共振器同士を結合させるアンテナを有し、
電磁波の導波経路において、前記１対または複数対の共振器の間に、１つ以上の結合していない共振器を有することを特徴とする、有極型帯域通過フィルタ。
【請求項２】
前記アンテナは、前記フィルタ素子に接続されている、請求項１に記載の有極型帯域通過フィルタ。
【請求項３】
前記アンテナの長さで極の周波数を調整する請求項１から２のいずれかに記載の有極型帯域通過フィルタ。
【請求項４】
前記アンテナは、１つ、もしくは２つのショートスタブで前記フィルタ素子と接続し、
前記１つ、もしくは２つのショートスタブと、前記アンテナによって結合される前記共振器との間に、前記フィルタ素子と結合している有極用外導体を配置している、
請求項１から３のいずれかに記載の有極型帯域通過フィルタ。
【請求項５】
前記フィルタ素子が、前記有極型帯域通過フィルタを内部に生じる磁界に対し垂直に２分する、請求項１から４のいずれかに記載の有極型帯域通過フィルタ。
【請求項６】
前記フィルタ素子が金属板である、請求項１または５に記載の有極型帯域通過フィルタ。
【請求項７】
前記入力導波管と前記出力導波管との間に折り返しを有することを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載の有極型帯域通過フィルタ。
【請求項８】
前記折り返しが２回以上である、請求項１から７のいずれかに記載の有極型帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はマイクロ波、ミリ波等のフィルタリングに用いる有極型帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、マイクロ波、ミリ波帯を用いて送受信を行う無線通信システムにおいては、所望の周波数帯の信号のみを通過させ、不要な周波数帯の信号を除去するために帯域通過フィルタが用いられる。その際、フィルタの段数を増やすことなく通過帯域の周辺の周波数域の減衰量を大きく得るために、減衰特性に極を有した、いわゆる有極フィルタが用いられる。
【０００３】
有極フィルタとして、たとえば共振素子にフィンラインを用いたE面フィンライン帯域通過フィルタ（特許文献１、図９）や、さらに外部キャビティを有するE面フィンライン帯域通過フィルタ（特許文献２、図１０）、１対の導波管共振器が結合孔を介して結合した構造を有する帯域通過フィルタ（特許文献３、図１１）などが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４０７９９４４号公報
【特許文献２】特開２００５−３５４６９８号公報
【特許文献３】特開２０１０−２８３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし特許文献１の場合、フィンラインを構成する誘電性基板３０２による誘電体損失のために、信号にロスが生じる。さらに、フィルタを構成している基板等を交換し、フィルタの共振周波数を変更した場合、特許文献２の構成では、調整ビスなどにより、別途設けられているキャビティ２０７の周波数を調整する必要がある。特許文献３の場合は、導波管本体が具備する共振器２ａの形状で共振周波数が決まるため、共振周波数の変更は困難である。
【０００６】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、誘電体損失による信号のロスを低減し、かつ共振周波数の変更を容易にする、有極型帯域通過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】
【０００７】
上記の目的を達成するために、本発明の有極型帯域通過フィルタは、入力導波管部と出力導波管部と、これらの導波管部の間に介在する3つ以上の共振器とを有し、前記3つ以上の共振器のうち1対以上の共振器が共有する管壁を介して隣接し、前記共有する管壁に開口を有し、前記開口に前記1対以上の共振器同士を結合させるアンテナを有し、前記1対以上の共振器の間に、１つ以上の結合していない共振器を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、誘電体損失による信号のロスを低減し、かつ共振周波数の変更を容易にする有極型帯域通過フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】第１の実施形態における有極型帯域通過フィルタの構成を説明する図である。
【図２】第１の実施形態における有極型帯域通過フィルタのアンテナ５周辺の構成を説明する図である。
【図３】第１の実施形態における有極型帯域通過フィルタのアンテナ５周辺の構成を説明する図である。
【図４】第１の実施形態における有極型帯域通過フィルタのアンテナ５周辺の構成を説明する図である。
【図５】第１の実施形態における有極型帯域通過フィルタの溝８の構成を説明する図である。
【図６】実施例における、導波管１、２、金属板３の断面および内寸を示す図である。
【図７】第１の実施形態における、実施例での測定結果を示す図である。
【図８】第２の実施形態における有極型帯域通過フィルタのアンテナ５周辺の構成を説明する図である。
【図９】特許文献１に記載されたE面フィンライン帯域通過フィルタを示す図である。
【図１０】特許文献２に記載されたE面フィンライン帯域通過フィルタを示す図である。
【図１１】特許文献３に記載されたE面フィンライン帯域通過フィルタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［第１の実施形態］次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。 但し、以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい限定がされているが、発明の範囲を以下に限定するものではない。
【００１１】
［構成の説明］図１は本発明を利用した６段帯域通過フィルタの構成図である。図１に示すように、金属板４が方形導波管の幅広面で２分割された導波管１、２とで挟み込まれて、全体でE面フィンライン帯域通過フィルタを構成している。
【００１２】
導波管１、２は、幅広面で２分割されているが、この分割面は導波管の中心である必要はない。さらに、この分割面は導波管内部で生じる磁場に対し、垂直に設けられている。実際は、本フィルタが後述の金属板４によって、減衰特性に極を有する配置であればよい。また、図１の本実施形態における帯域通過フィルタは、その軸長の１／２の部分で折り返された構造となっている。折り返す位置は必ずしも軸長の１／２である必要はなく、任意の部分で折り返すことが可能である。また、図１および図４に示すように、本実施形態における帯域通過フィルタの折り返された構造において、内部の空間が共有している内壁３の金属板４と対向する断面のうち、アンテナ５およびショートスタブ６と対向する部分に溝８を有している。
【００１３】
金属板４は、格子状に成形された金属板４の形状（板の厚さ、金属フィンの幅・間隔）が、帯域通過フィルタに必要な結合係数を構成し、所定の周波数で共振するよう設計されている。本実施形態においては、導波管１、２と組み合わせた際に一端が解放されている入力・出力導波管部分１５と、その間の６段の共振器で構成されている。図１に示すように、全体で６段のフィルタの３段目と４段目の共振器の部分で折り返され、１段目と６段目、２段目と５段目、３段目と４段目の共振器がそれぞれ対向する形態となっている。
【００１４】
また、２段目と５段目の共振器は、導波管１、２と金属板４を組み合わせた際に、共有する内壁３に設けられている溝８が形作る開口の、中央に位置するアンテナ５によって結合されている。このようにアンテナ５で結合した共振器は、共有する内壁３を介して隣接し、かつアンテナ５と溝８によって結合される少なくとも１組があればよい。ここで、本帯域通過フィルタにおける電磁波の導波経路において、アンテナ５で結合した１組の共振器の間に、最低でも１つの、他とアンテナで結合していない共振器を挟むことで、極を生成することが可能である。
【００１５】
図２は図１に示す金属板４の、極を生じさせるアンテナ５部分を拡大して示したものである。図２ではアンテナ５は中央部でその両側にショートスタブ６が接続され、ショートスタブ６は金属板４と接続されている。ショートスタブ６は図３のように、機械的強度が保てれば片側のみでも良い。さらに、図４のような配置で、アンテナ５をショートスタブ６、６'によって両側で保持し、片側はショートスタブ６として金属板４とアンテナを接続し、もう一方はアンテナ５に対向する溝８と対向する領域のみショートスタブ６'の形状とし、その後金属板に接続するまでの領域は、対向する内壁３の厚みに対応した幅で金属板４に接続することも可能である。
【００１６】
ショートスタブ６は、本有極型帯域通過フィルタの通過周波数帯域で最適化された長さLを有する。図２ではショートスタブ６がアンテナ部の両端に接続されている。導波管１、２および金属板４を組み合わせ本有極型帯域通過フィルタとした際、導波管１および２の内壁３の、アンテナ５およびショートスタブ６と対向する場所に溝８が設けられている（図１では導波管２の溝８だけが見えている）。
【００１７】
図５は、図１に示す溝８の部分を拡大して示したものである。溝８は導波管１および２に設けられている。溝８は、アンテナ５およびショートスタブ６と対向する位置に設けられ、アンテナ５およびショートスタブ６を同軸線路とする。この溝８は、アンテナ５およびショートスタブ６を同軸線路として構成するための空間を確保するものである。導波管１、２と金属板４を組み合わせ本有極型帯域通過フィルタとした際、溝８の、特にアンテナ５に対向する部分は、内壁３を挟んで隣接する２つの共振器を結合する開口となる。このようにアンテナ５部分は、溝８により導波管１、２いずれとも接しないため、前記開口内に浮いた配置になる。さらに、アンテナ５の長さS で減衰特性上に生じさせる極の周波数を調整することができる。
【００１８】
また、金属板４において、ショートスタブ６の両側の、内壁３の断面３１と対面する領域には、有極用外導体７が設けられている。導波管１、２、および金属板４を組み合わせ本有極型帯域通過フィルタとした際、有極用外導体７と溝８の外側の内壁断面３１'とが密着するため、アンテナ５の周辺に不用意に隙間ができることを防ぐことが可能となる。その結果、アンテナ５を挟んで結合する２つの共振器間で、不要な電波が発生することを防ぐことができる。
【００１９】
［効果の説明］以上のように、本発明の第一の実施形態における有極型帯域通過フィルタでは、フィルタ素子である金属板４上にアンテナ５を設けることで、通過周波数帯域に極を生成することができる。さらに、共振周波数の変更のために金属板４を取り換える際も、予め新たな共振周波数を有する金属板４に適したアンテナ５を搭載することで、本有極型帯域通過フィルタへの搭載後の調整が不要になる。また、フィルタ素子として金属板４を用いているため、誘電損失による信号のロスが低減できる。
【００２０】
［実施例］図６は7 GHz帯で６段の有極型帯域通過フィルタを構成した一例の断面図および内寸（ａ×ｂ＝28.5×12.6 mm2）、図７は該条件における特性の計算値と実測値を示している。ここで、図７中縦軸が透過損（ATT / dB）と反射損（Return loss / dB）、横軸が通過周波数（Freq / GHz）を示す。図７中の値は、実線が実測値、破線が計算値を示す。またａは、矩形導波管内の磁界ベクトルの方向に平行な面であるＨ面の、電磁波伝播方向の長さである。加えてｂは、矩形導波管内の電界ベクトルの方向に平行な面であるＥ面の長さである。
【００２１】
本実施例の場合、第１の実施形態同様有極型帯域通過フィルタの２段目と５段目を結合させ、通過周波数帯の上下に極を生じさせている。また、金属板４は導波管を均等に２分割する位置に配置されている。
【００２２】
図７に示すように、この条件における反射損は- 20 db以上と良好な値を示しており、アンテナ５が帯域通過フィルタの通過特性に影響を与えていないことが分かる。
【００２３】
［第２の実施形態］第１の実施形態においては、アンテナ５は有極型帯域通過フィルタの1箇所に設けている。本実施形態では、第１の実施形態に、もう１つのアンテナ５'を設けた場合の例を説明する。
【００２４】
図８は本実施形態にかかる、２つのアンテナ５、５''を有する6段帯域通過フィルタの構成図である。第１の実施形態と異なり、本実施形態の金属板４は、２段目と５段目の共振器と同様、１段目と６段目の共振器も、共有する内壁３の溝８とアンテナ５''によって結合されている。なお、図８では入出力導波管部１５も示している。
【００２５】
２つのアンテナ５、５''は異なる長さS、S''を有する。このことで、複数の極を生成することが可能になる。ショートスタブ６、６''の長さL、L''は、いずれも電気特性に影響を与えない長さに最適化されている。
【００２６】
ここで、電磁波の導波経路において、アンテナ５で結合した１組の共振器の間に少なくとも１つの、他とアンテナで結合していない共振器を挟むことが、極が生成する条件である。アンテナ５を２箇所以上設けても同様の動作で、減衰特性上の極の数を追加することが可能である。
【００２７】
本実施形態においては、アンテナ５、５''を帯域通過フィルタの２箇所に設けている。すなわち、アンテナ５を一つ増やすと、極を１組追加することができる。アンテナ５が３箇所以上でも同様の動作で、減衰特性上の極の数を追加することが可能である。
【００２８】
［その他の実施形態］これまで、本フィルタの軸長に沿った折り返しが２回の実施形態および実施例を例示したが、本折り返しは２回以上でもよい。
【符号の説明】
【００２９】
１    導波管
２    導波管
３    内壁
４    金属板
５、５''    アンテナ
６、６'、６''    ショートスタブ
７    有極用外導体
８    溝
１５    入出力導波管部
３１    内壁３の断面
３１'    溝８の外側の内壁断面
３０１    方形導波管
３０２    誘電性基板
３０３〜３０６    インサート
３１４〜３１５    浮動インサート
【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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【図１１】
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