(57)【要約】【課題】安価でかつ構造が簡単であり、容易に空胴共振器の共振周波数および空胴共振器間の結合量を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供する。【解決手段】空胴共振器を有する導電性の筐体と、前記空胴共振器を覆う導電性カバーと、前記空胴共振器内に配置され一端は前記筐体と接続し他端は開放端である共振素子と、前記共振素子の前記開放端と前記導電性カバーとの間の空間に可動導体を配置した、チューナブル帯域通過フィルタである。【選択図】      図１Ａ
2014086839.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空胴共振器を有する導電性の筐体と、前記空胴共振器を覆う導電性カバーと、前記空胴共振器内に配置され一端は前記筐体と接続し他端は開放端である共振素子と、前記共振素子の前記開放端と前記導電性カバーとの間の空間に可動導体を配置した、チューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項２】
前記空胴共振器は複数であり、前記可動導体は前記空胴共振器と前記空胴共振器との間の空間にも配備された、請求項１項記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項３】
前記可動導体は非導電性材で連結された、請求項１から２の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項４】
前記可動導体の動作は回転動作である、請求項１から３の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項５】
前記可動導体の動作は直線動作である、請求項１から３の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項６】
前記導電性カバーから前記共振素子に対向して螺挿される周波数調整ネジを有す、請求項１から５の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項７】
前記可動導体は、前記周波数調整ネジに対応した穴を有す、請求項６に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項８】
前記可動導体は、金属膜を形成した非導電性材である、請求項１から７の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項９】
前記共振素子は、板状もしくは角柱もしくは円柱の、導体もしくは誘電体である、請求項１から８の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【請求項１０】
前記可動導体の動力源はモーターである、請求項１から９の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波およびミリ波で使用される帯域通過フィルタ、特に共振周波数を可変できるチューナブル帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
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、不要な周波数帯域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。帯域通過フィルタを複数の中心周波数で使用する場合、特許文献１記載の技術事例がある。特許文献１では、半同軸帯域通過フィルタの金属筐体内において、可動な構成を有する誘電体を設置し、これを動かすことによって共振器の共振周波数を変化させる技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】再特ＷＯ２００６／０７５４３９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載の技術では、相応の範囲で共振周波数を変化させるためには高い誘電率を有する誘電体材料、例えば、希土類チタン酸バリウム系の化合物などの特別な誘電体材料を必要とし、その結果、コストの増大を招いていた。
【０００５】
また、帯域通過フィルタを構成するにあたって、複数段の空胴半同軸共振器の各段に誘電体部材を対応するために、複数の誘電体部材を同時に動かす機構とするために、特に、誘電体部材とこれに接続する可動部材との材質が異なることから、両者を接合する保持部材を必要とするなどにより、構造が複雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、安価でかつ構造が簡単であり、容易に共振器の共振周波数及び共振器間の結合量（あるいは結合係数）を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
空胴共振器を有する導電性の筐体と、前記空胴共振器を覆う導電性カバーと、前記空胴共振器内に配置され一端は前記筐体と接続し他端は開放端である共振素子と、前記共振素子の前記開放端と前記導電性カバーとの間の空間に可動導体を配置した、チューナブル帯域通過フィルタである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明のチューナブル帯域通過フィルタによれば、安価でかつ構造が簡単であり、容易に共振器の共振周波数および共振器間の結合量を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１Ａ】本発明の第１の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタの構造を示す斜視図である。
【図１Ｂ】本発明の第１の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタの構造を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタの構造を示す斜視図である。
【図３Ａ】本発明の第２の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタの構造を示す斜視図である。
【図３Ｂ】本発明の第２の実施形態の可動導体部の構造を示す斜視図である。
【図４】本発明の第３の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタの構造を示す斜視図である。
【図５】本発明の第４の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタの構造を示す斜視図である。
【図６】本発明の第１の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタの共振周波数の変動特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、図を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。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。
（第１の実施形態）
図１Ａおよび図１Ｂを用いて、本発明の第１の実施形態のチューナブル帯域通過フィルタについて詳細に説明する。図１Ａは、本発明の第１の実施形態の構造を示す斜視図である。図１Ａでは、３段の空胴共振器２０から構成された帯域通過フィルタを示す。また、図１Ｂは、図１Ａに示す３段の空胴共振器２０の内の一つの空胴共振器２０の断面図を示す。
【００１１】
空胴共振器２０は、導電性筐体１と導電性カバー２との組み合わせによって構成されている。図１Ａでは、空胴共振器２０は円筒形状となっているが、円筒形状に限定されるものではなく、角柱形状など他の形状であっても良い。各空胴共振器間は、前記円筒形状の一部を切り欠いた構造の窓２１で接続されている。この窓２１の形状も、図１Ａに示す形状に限定されるものではなく、この形状以外の、例えば、丸穴などであっても良く、また、切り欠きの幅を、円筒の直径と同じ程度としても良い。
【００１２】
空胴共振器２０には、共振素子３が装着され、その一端は導電性筐体１に接続し、導電性カバー２に対向する側である他端は開放となっている。共振素子３の形状としては、板状もしくは角柱もしくは円柱が可能であるが、これらに限定はされない。たとえば、Ｌ字形状に曲がった形状も可能である。また、共振素子３の材質としては、導体もしくは誘電体が可能である。
【００１３】
帯域通過フィルタを構成する３つの空胴共振器２０のうち、両端の空胴共振器には、外部から電磁波を入力し、前記共振素子３を励振させるための入力端子７と、前記複数の共振素子３を通過した電磁波を筐体外部に出力するための出力端子８が設けられている。図１Ａでは、３つの空胴共振器２０を有する３段帯域通過フィルタを開示しているが、空胴共振器２０の数に制限はない。また、入力端子７、出力端子８は操作説明の便宜上定義したもので、出力端子８から電磁波を入力し、入力端子７から電磁波を取り出すことも可能である。
【００１４】
各共振素子３と導電性カバー２との間には、導電性部材で作られた導体５が配置されている。導体５の材質としては銅やアルミニウムなどの安価な金属が可能である。導体５は、非導電性部材６により隣接する導体５同士が接続され、空胴共振器２０ごとに配置されている。非導電性部材６としては、セラミックや樹脂といった安価な部材が可能である。非導電性部材６と導体５とを接続するために、非導電性部材６と導体５の間に接続部材（図１Ａ中に符号なし）が設けられても良い。この接続部材の材質は任意であるが、金属やセラミック、樹脂の安価な部材の使用が可能である。さらにまた、導体５は、空胴共振器２０ごとに異なる寸法や形状のものであっても良い。
【００１５】
非導電性部材６で連結された導体５の両端部は、帯域通過フィルタの導電性筐体１の外部から導体５を可動とするために、一方の端は支持部９で導電性筐体１を貫通し、かつ、軸による回転ができるようになっている。ここで、前記一方の端は貫通である必要はない。また、もう一端は、導電性筐体１を貫通し外側に取り出され、やはり軸回転できるようになっている。この軸回転の動力としては、手動でも良いが、コンピュータにより回転を制御されたステッピングモーター１０等を用いることもできる。
【００１６】
図１Ｂは、図１Ａに示す帯域通過フィルタを構成する、空胴共振器２０の一つの断面構造を示す図である。導体５は、支点１２を中心に図中に示す矢印の方向に回転することで、共振素子３との間の容量を変化させ、共振周波数を変化させる。すなわち、導体５を回転させることで、導体５と共振素子３との間隔が変化することで容量が変化する。図１Ｂの場合は、図中の矢印の下方向への回転に伴って、共振周波数を低下させることができる。ここで、周波数調整ビス４は、空胴共振器２０の基準の共振周波数を決定するために用いる。しかしながら、チューナブル帯域通過フィルタとしての機能に際しては、不可欠ではない。図１Ａでは、周波数調整ビス４のない場合を示している。
【００１７】
以上に開示した実施形態では、各共振素子３と導電性カバー２との間には、安価な銅やアルミニウムなどの金属からなる導体５が用いられるために、安価である。また、導体５は誘電体部材などではないために、可動部材との接続が容易であり、誘電体部材などを接合するために必要としていた保持部材は不要となるため、構造が簡単である。すなわち本実施形態の効果として、安価でかつ簡単な構造で、容易に空胴共振器２０の共振周波数を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供することができる。
【００１８】
さらに、図２を用いて、前記の効果に加えて、空胴共振器２０間の結合量をも変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを開示する。結合量あるいは結合係数は、帯域通過フィルタの帯域に関わり、大きければ帯域が広くなり、小さければ帯域は狭くなる。図２は、空胴共振器２０の間の窓２１に対応する位置にも、導体５と同様の導体５ｂを設ける構造を示す。各導体５と導体５ｂとは、非導電性部材６ｂを介して接続されている。
【００１９】
導体５ｂは空胴共振器２０間の結合量を調整する作用を有する。すなわち、共振素子３上に設けられた導体５により、空胴共振器２０の共振周波数が変わるのに応じて、空胴共振器２０間の結合量が変化する。この導体５ｂは、各空胴共振器２０間で同一の寸法や形状である必要はなく、それぞれに適した寸法、形状を選択できる。
【００２０】
次に図６を用いて、本実施形態における効果を説明する。図６は、図１Ａの構造において、導体５を図中の矢印の下方向に回転させたときの、８０００ＭＨｚ帯の帯域通過フィルタの共振周波数の変化の様子を示す。この時の空胴共振器２０の直径１１ｍｍ、長さ１１ｍｍ、導体５は幅６ｍｍ、長さ８ｍｍ、厚さ０．５ｍｍである。導体５は空胴共振器２０の底面から８ｍｍの位置にあり、回転の支点１２は空胴共振器２０の中心軸から３ｍｍオフセットした位置にある。角度０°は、導体５が導電性カバー２と平行になっている状態を示す。回転角度を０°から１５°に変化させることで、共振周波数は約３００ＭＨｚ低下した。また、その間のリタ−ンロス劣化はほとんどない。
【００２１】
以上のように、本実施形態によれば、安価でかつ構造が簡単であり、容易に空胴共振器の共振周波数および空胴共振器間の結合量を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供することが可能となる。
（第２の実施形態）
図３Ａおよび図３Ｂを用いて、本発明の第２の実施形態を説明する。図３Ａは、第１の実施形態の導体５に代えて、非導電性部材５ｃの共振素子３側の面に導体５ｄを形成した構造である。図３Ｂは図３Ａに用いる導体構造を示す。例えば、プリント基板のような非導電性部材５ｃに、銅などの金属膜からなる導体５ｄを形成した構造を、導体として使用することができる。非導電性部材５ｃに導体５ｄを形成した導体構造体は、回転軸を形成する接続部材（図３Ｂ中に符号なし）で接続される。
【００２２】
本実施形態の他の構成要素は第１の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態によれば、安価でかつ構造が簡単であり、容易に空胴共振器の共振周波数および空胴共振器間の結合量を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供することが可能となる。
（第３の実施形態）
図４を用いて、本発明の第３の実施形態を説明する。図４は、第１の実施形態の導体５に代えて、周波数調整ビス４を通せる穴１３を設けた導体５ｅとした構造である。これにより、導体５ｅの回転に影響なく周波数調整ビス４を使用した周波数調整も可能となり、帯域通過フィルタとしての共振周波数の可変範囲を広げることができる。
【００２３】
本実施形態の他の構成要素は第１の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態によれば、安価でかつ構造が簡単であり、容易に空胴共振器の共振周波数および空胴共振器間の結合量を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供することが可能となる。
（第４の実施形態）
図５を用いて、本発明の第４の実施形態を説明する。図５は、第１の実施形態の導体５の回転機構の代わりに、モーター１０の回転運動をギア１１によって上下運動に変換し、導体５を上下移動させるようにしたものである。上下移動させることによって、導体５と共振素子３との間の距離が変化することで、共振周波数を変えることができる。
【００２４】
本実施形態の他の構成要素は第１の実施形態と同様である。すなわち、本実施形態によれば、安価でかつ構造が簡単であり、容易に空胴共振器の共振周波数および空胴共振器間の結合量を変えることのできるチューナブル帯域通過フィルタを提供することが可能となる。
【００２５】
本発明は上記実施形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で、種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれるものであることはいうまでもない。また、上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００２６】
付記
（付記１）
空胴共振器を有する導電性の筐体と、前記空胴共振器を覆う導電性カバーと、前記空胴共振器内に配置され一端は前記筐体と接続し他端は開放端である共振素子と、前記共振素子の前記開放端と前記導電性カバーとの間の空間に可動導体を配置した、チューナブル帯域通過フィルタ。
（付記２）
前記空胴共振器は複数であり、前記可動導体は前記空胴共振器と前記空胴共振器との間の空間にも配備された、付記１項記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記３）
前記可動導体は非導電性材で連結された、付記１から２の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記４）
前記可動導体の動作は回転動作である、付記１から３の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記５）
前記可動導体の動作は直線動作である、付記１から３の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記６）
前記導電性カバーから前記共振素子に対向して螺挿される周波数調整ネジを有す、付記１から５の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記７）
前記可動導体は、前記周波数調整ネジに対応した穴を有す、付記６に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記８）
前記可動導体は、金属膜を形成した非導電性材である、付記１から７の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記９）
前記共振素子は、板状もしくは角柱もしくは円柱の、導体もしくは誘電体である、付記１から８の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記１０）
前記可動導体の動力源はモーターである、付記１から９の何れか１項に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
（付記１１）
前記モーターはコンピュータ制御された、付記１０に記載のチューナブル帯域通過フィルタ。
【符号の説明】
【００２７】
１    導電性筐体
２    導電性カバー
３    共振素子
４    周波数調整ビス
５ａ〜５ｅ    導体
６ａ〜６ｂ    非導電性部材
７    入力端子
８    出力端子
９    支持部
１０    モーター
１１    ギア
１２    支点
１３    穴
２０    空胴共振器
２１    窓
【図１Ａ】
2014086839.tif 000003
【図１Ｂ】
2014086839.tif 000004
【図２】
2014086839.tif 000005
【図３Ａ】
2014086839.tif 000006
【図３Ｂ】
2014086839.tif 000007
【図４】
2014086839.tif 000008
【図５】
2014086839.tif 000009
【図６】
2014086839.tif 000010