(57)【要約】  対向面（８ｄ）と凹部底面（４ａ）との間に隙間があるために、凹部（４）と、ネジ（７）と、ナット（８）とから空間（９）が形成されている状態では、空洞部分（１ａ）を伝搬する電磁波の周波数において、空間（９）の開口部（９ａ）が電気的に開放になり、貫通孔（５）における凹部底面（４ａ）側の孔端（５ａ）が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるように、空洞共振器を構成した。
2019155514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁の一部に凹部があり、前記凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、
前記貫通孔に挿入されることで、先端が前記導波管の空洞部分に突出され、前記空洞部分への前記先端の突出量が変えられる可動導体と、
前記可動導体が挿入される挿入口を有しており、前記挿入口に挿入された前記可動導体を支持する支持導体とを備え、
前記支持導体は、前記凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、
前記対向面と前記凹部底面との間に隙間があり、前記凹部と、前記可動導体と、前記支持導体とから空間が形成されている状態では、前記空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、前記空間の開口部が電気的に開放になり、前記貫通孔における前記凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されることを特徴とする空洞共振器。
【請求項２】
前記凹部底面と直交している前記凹部の側面である凹部側面と前記支持導体の側面との間から前記可動導体までの、前記凹部底面と平行な方向の最短距離が、第１の距離であり、
前記凹部底面と前記対向面との間から前記空間の開口部までの、前記凹部側面と平行な方向の最短距離が、第２の距離であり、
前記第１の距離と前記第２の距離との距離の総和が、前記電磁波の周波数において、４分のｎ（ｎは奇数の自然数）波長の長さであることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項３】
前記支持導体の側面における前記対向面と直交している方向の長さが、前記凹部側面における前記凹部底面と直交している方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項４】
前記貫通孔にはネジ溝が施されており、
前記可動導体は、前記ネジ溝と噛み合うネジ山が施されているネジであり、
前記支持導体は、前記ネジ山と噛み合うネジ溝が前記挿入口に施されているナットであることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項５】
前記貫通孔にはネジ溝が施されており、
前記可動導体は、前記ネジ溝と噛み合うネジ山が施されているネジであり、
前記支持導体は、前記ネジ山と噛み合うネジ溝が前記挿入口に施されているナットと、前記可動導体が挿入されるワッシャとを備えており、
前記ワッシャが、前記ナットと前記凹部底面との間に位置していることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項６】
前記対向面の大きさは、前記対向面の外形が前記凹部底面の外形に包含される大きさであり、
前記凹部底面の形状が円形で、前記対向面の形状が円形であることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項７】
１つの空洞共振器を備えている導波管フィルタ、または、２つ以上の空洞共振器が結合されている導波管フィルタであり、
前記１つの空洞共振器、または、前記２つ以上の空洞共振器のそれぞれは、
外壁の一部に凹部があり、前記凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、
前記貫通孔に挿入されることで、先端が前記導波管の空洞部分に突出され、前記空洞部分への前記先端の突出量が変えられる可動導体と、
前記可動導体が挿入される挿入口を有しており、前記挿入口に挿入された前記可動導体を支持する支持導体とを備え、
前記支持導体は、前記凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、
前記対向面と前記凹部底面との間に隙間があり、前記凹部と、前記可動導体と、前記支持導体とから空間が形成されている状態では、前記空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、前記空間の開口部が電気的に開放になり、前記貫通孔における前記凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成される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】
この発明は、導波管の空洞部分への先端の突出量が変えられる可動導体を備える空洞共振器及び導波管フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
導波管フィルタは、不要波を除去するために通信機などに実装されることがある。導波管フィルタは、１つ以上の空洞共振器を備える。
空洞共振器は、加工精度が低い場合、所望の特性が得られないことがある。
空洞共振器は、加工精度が低い場合でも、所望の特性が得られるように、特性を調整することが可能な調整機構を実装していることがある。【０００３】
以下の特許文献１には、導波管の電気的特性を調整する調整機構が開示されている。
この調整機構は、導波管の外壁面と内壁面とを貫通する孔に挿入されるネジを備えている。
ネジは、回転されることによって、導波管の管内空間への先端の突出量が変えられる可動導体である。
導波管フィルタの特性は、調整機構によって、管内空間へのネジの先端の突出量が変えられることで、調整される。【０００４】
また、この調整機構は、ネジが挿入されるナットを備えている。
ネジが挿入されたナットは、ネジの先端の突出量が調整された後に、導波管と密着するように固定される。【０００５】
ネジが挿入される導波管の孔の周囲には、第１の空洞部と第２の空洞部とが形成されている。
第１の空洞部の始端の位置は、導波管の内壁面であり、第１の空洞部の終端は、第２の空洞部の始端である。
第１の空洞部と第２の空洞部とが形成されることで、第１の空洞部の始端から第１の空洞部の終端側を見たインピーダンスは、ほぼ短絡状態になり、第２の空洞部の始端から第２の空洞部の終端側を見たインピーダンスは、ほぼ開放状態になる。
したがって、管内空間を伝搬する電磁波は、ネジが挿入される導波管の孔において、ネジと導波管との間の隙間に入り難くなっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１０１３０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の空洞共振器には、第１の空洞部と第２の空洞部とが形成されているため、管内空間を伝搬する電磁波は、ネジと導波管との間の隙間に入り難くなっている。したがって、管内空間を伝搬する電磁波は、ナットの締め付けが緩むことで、ナットと導波管との間に隙間が生じても、外部への漏れが抑えられる。
しかし、第１の空洞部と第２の空洞部とが形成される位置は、導波管の外壁面と内壁面との間の位置であるため、空洞部の掘り込みに用いる工具を挿入することが困難である。したがって、第１の空洞部及び第２の空洞部のそれぞれの加工は、難しく、加工精度が劣化してしまうことがある。加工時の加工精度が劣化したために、第１の空洞部及び第２の空洞部のそれぞれの形状が意図どおりの形状ではなくなり、第１の空洞部及び第２の空洞部が形成されているにも拘わらず、導波管内の電磁波は、ネジと導波管の隙間を通じて、外部へ漏れてしまうことがあるという課題があった。【０００８】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、導波管内の電磁波の外部への漏れを抑えることができる空洞共振器及び導波管フィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る空洞共振器は、外壁の一部に凹部があり、凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、貫通孔に挿入されることで、先端が導波管の空洞部分に突出され、空洞部分への先端の突出量が変えられる可動導体と、可動導体が挿入される挿入口を有しており、挿入口に挿入された可動導体を支持する支持導体とを備え、支持導体が、凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、対向面と凹部底面との間に隙間があり、凹部と、可動導体と、支持導体とから空間が形成されている状態では、空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、空間の開口部が電気的に開放になり、貫通孔における凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるようにしたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、対向面と凹部底面との間に隙間があり、凹部と、可動導体と、支持導体とから空間が形成されている状態では、空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、空間の開口部が電気的に開放になり、貫通孔における凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるように、空洞共振器を構成した。したがって、この発明に係る空洞共振器は、導波管内の電磁波の外部への漏れを抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１Ａは、実施の形態１による空洞共振器を示す断面図、図１Ｂ及び図１Ｃのそれぞれは、実施の形態１による空洞共振器を示す側面図である。
【図２】実施の形態１による空洞共振器を示す平面図である。
【図３】図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態を示す説明図である。
【図４】図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態を示す説明図である。
【図５】対向面８ｄと外壁面２とのｚ軸方向の間隔Ｍと、空洞共振器の無負荷Ｑとの関係を示す説明図である。
【図６】図５に示す無負荷Ｑの計算に用いる空洞共振器の概略構造を示す説明図である。
【図７】図６に示す空洞共振器の計算モデルを示す説明図である。
【図８】実施の形態１の空洞共振器との比較対象の空洞共振器を示す断面図である。
【図９】実施の形態２による空洞共振器を示す断面図である。
【図１０】実施の形態２による空洞共振器を示す平面図である。
【図１１】実施の形態３による空洞共振器を示す断面図である。
【図１２】実施の形態３による空洞共振器を示す平面図である。
【図１３】実施の形態４による導波管フィルタを示す断面図である。
【図１４】実施の形態４による他の導波管フィルタを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１Ａは、実施の形態１による空洞共振器を示す断面図であり、図１Ｂ及び図１Ｃのそれぞれは、実施の形態１による空洞共振器を示す側面図である。
図２は、実施の形態１による空洞共振器を示す平面図である。
この実施の形態１では、１つの空洞共振器が、導波管フィルタとして用いられる例を説明する。
図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図２において、導波管１は、空洞部分１ａを有するとともに、ｘ−ｚ平面と平行な２つの側壁を有している。
電磁波を空洞部分１ａに入射するための入射口１ｂは、導波管１が有する２つの側壁のうち、＋ｙ軸方向側の側壁に施されている。
空洞部分１ａから電磁波を出射するための出射口１ｃは、導波管１が有する２つの側壁のうち、−ｙ軸方向側の側壁に施されている。
空洞部分１ａに入射された電磁波は、空洞部分１ａによって伝搬される。
【００１４】
また、導波管１は、ｘ−ｙ平面と平行な２つの外壁を有している。
導波管１が有する２つの外壁のうち、＋ｚ軸方向側の外壁には、一部に凹部４が設けられている。
＋ｚ軸方向側の外壁は、外壁面２と、凹部４とを有している。
内壁面３は、空洞部分１ａを形成している導波管１の内側の面である。
凹部４は、凹部底面４ａと、凹部側面４ｂとを有している。
凹部底面４ａは、凹部４の底面である。
凹部側面４ｂは、凹部４の側面であり、凹部底面４ａと直交している面である。
貫通孔５は、凹部底面４ａから内壁面３にかけて貫通する孔である。貫通孔５には、ネジ溝６が施されている。
以下、貫通孔５における２つの端部を孔端と称する。
孔端５ａは、貫通孔５における２つの孔端のうち、凹部底面４ａ側の孔端である。
【００１５】
ネジ７は、ネジ溝６と噛み合うネジ山７ｂが施されている。
ネジ７は、ネジ山７ｂがネジ溝６と噛み合いながら回転して、貫通孔５に挿入されることで、先端７ａが導波管１の空洞部分１ａに突出される可動導体である。
ネジ７は、ネジ頭７ｃを有している。ネジ頭７ｃは、導波管１のユーザ等がネジ７を回転する際に、図示せぬネジドライバ等の回転工具が押し当てられる部位である。
ネジ７は、回転量が調整されることで、空洞部分１ａへの先端７ａの突出量が変えられる。
この実施の形態１では、可動導体の例としてネジ７を示している。しかし、可動導体は、貫通孔５に挿入されることで、先端が導波管１の空洞部分１ａに突出され、空洞部分１ａへの先端の突出量が変えられる導体であればよいため、可動導体として、ピンなどの導体を用いることもできる。
【００１６】
ナット８は、ネジ７が挿入される挿入口８ａを有しており、挿入口８ａに挿入されたネジ７を支持する支持導体である。
挿入口８ａには、ネジ山７ｂと噛み合うネジ溝８ｂが施されている。
ナット８は、平面８ｃと、対向面８ｄとを有している。対向面８ｄは、凹部底面４ａと対向する平面である。
平面８ｃ及び対向面８ｄのそれぞれの大きさは、平面８ｃの外形及び対向面８ｄの外形のそれぞれが、凹部底面４ａの外形に包含される大きさである。
挿入口８ａは、平面８ｃから対向面８ｄにかけて、ナット８を貫通している。
ナット８は、側面８ｅを有している。側面８ｅは、対向面８ｄと直交している面である。
ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さは、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向、及び、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向は、いずれも、図１Ａに示すｚ軸方向である。
この実施の形態１では、支持導体の例としてナット８を示している。しかし、支持導体は、可動導体を支持する導体であればよいため、支持導体として、平板状のクリップなどを用いることもできる。
【００１７】
空間９は、凹部４と、ネジ７と、ナット８とから形成されている空間である。空間９は、開口部９ａを有している。開口部９ａは、空間９におけるナット８の側面８ｅと外壁面２との間に存在する部分であり、開口部９ａの＋ｚ軸方向の位置は、外壁面２の＋ｚ軸方向の位置と同じ位置である。
この実施の形態１の空洞共振器は、ネジ７とナット８と導波管１との位置関係によって、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間が生じることで、空間９が形成されている状態となる。
空間９が形成されている状態では、この実施の形態１の空洞共振器には、チョーク構造が形成される。
チョーク構造は、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、空間９の開口部９ａが電気的に開放になり、貫通孔５の孔端５ａが電気的に短絡になる構造である。
孔端５ａが電気的に短絡になる状態とは、上記電磁波の周波数においては孔端５ａから空間９側を見たインピーダンスが非常に小さいために、孔端５ａが導体で塞がれている状態と同等となる状態である。この実施の形態１の空洞共振器では、貫通孔５にネジ７が挿入されているため、孔端５ａが導体で塞がれている状態と同等となる状態とは、ネジ７と導波管１との間の隙間が導体で塞がれている状態と同等となる状態を意味する。
また、空間９の開口部９ａが電気的に開放になる状態とは、上記電磁波の周波数においては開口部９ａから外部側を見たインピーダンスが非常に大きいために、開口部９ａが導体で塞がれていない状態と同等となる状態である。
【００１８】
次に、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示す空洞共振器の動作について説明する。
ネジ７は、ネジ山７ｂがネジ溝６と噛み合いながら回転することで、先端７ａが導波管１の空洞部分１ａに突出するように貫通孔５に挿入される可動導体である。
したがって、空洞部分１ａへのネジ７の先端７ａの突出量は、ネジ７の回転量が調整されることで変えられる。
空洞共振器の共振周波数は、先端７ａの突出量に応じて変化し、導波管フィルタの特性は、共振周波数に応じて変化する。
また、導波管１の出射口１ｃから出射される電磁波の周波数は、空洞共振器の共振周波数に応じて変化する。
【００１９】
ネジ山７ｂは、ナット８の挿入口８ａに施されているネジ溝８ｂとも噛み合うようになっている。
ナット８が、対向面８ｄが凹部底面４ａと接触する位置まで回転することで、対向面８ｄと凹部底面４ａとが、密着する。このように、対向面８ｄと凹部底面４ａとが密着する状態までナット８が回転すると、ナット８は、挿入口８ａに挿入されたネジ７を支持することができる。
【００２０】
図３は、図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態を示す説明図である。
ネジ山７ｂは、貫通孔５に施されているネジ溝６と噛み合っているが、ネジ７と導波管１との間には、ネジ山７ｂ及びネジ溝６のそれぞれのピッチに応じた隙間が存在している。
空洞部分１ａを伝搬する電磁波は、対向面８ｄと凹部底面４ａとが密着していれば、ネジ７と導波管１との間に隙間があっても、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間から、外部に漏れ出ることはほとんどない。
ネジ７とナット８との間にも、ネジ山７ｂとネジ溝８ｂとの噛み合わせ部分における隙間が存在している。しかし、ネジ７及びナット８は、数多くの種類が市販されているため、例えば、空洞共振器の作成者は、噛み合わせ部分における隙間が小さいネジ７とナット８の組み合わせを選定することが可能である。
この実施の形態１の空洞共振器では、噛み合わせ部分における隙間が小さいネジ７とナット８の組み合わせが選定されているものとして、空洞部分１ａを伝搬する電磁波が、ネジ７とナット８との間からは、共振周波数に影響するほどには漏れ出ないものとする。
【００２１】
図４は、図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態を示す説明図である。
ナット８の締め付けに緩みがある場合、図４に示すように、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間があり、両者が互いに密着しない状態となる。
対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態では、空洞部分１ａを伝搬する電磁波は、ネジ山７ｂとネジ溝６との噛み合わせ部分における隙間、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の隙間及び側面８ｅと凹部側面４ｂとの間の隙間のそれぞれを通って外部に漏れ出る可能性がある。
しかし、この実施の形態１の空洞共振器は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態では、チョーク構造が形成されるため、外部への電磁波の漏れを防止することができる。
以下、外部への電磁波の漏れを防止できる理由を説明する。
【００２２】
この実施の形態１の空洞共振器では、凹部側面４ｂとナット８の側面８ｅとの間から、ネジ７の側面までの、凹部底面４ａと平行な方向の最短距離が、第１の距離Ｌ１である。
ここで、凹部側面４ｂと側面８ｅとの間の位置は、例えば、凹部側面４ｂと側面８ｅとの間におけるｘ軸方向の中央位置である。
ネジ７の側面としては、ネジ山７ｂが存在する位置の側面が考えられるが、ネジ山７ｂとネジ山７ｂの間の谷の位置の側面であってもよい。
また、この実施の形態１の空洞共振器では、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間から、空間９の開口部９ａまでの、凹部側面４ｂと平行な方向の最短距離が、第２の距離Ｌ２である。
ここで、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の位置は、例えば、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間におけるｚ軸方向の中央位置である。
そして、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌは、以下の式（１）に示すように、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、４分のｎ（ｎは奇数の自然数）波長λの長さである。
2019155514.tif 000003
【００２３】
第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌが、４分のｎ波長λの長さであるため、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、空間９の開口部９ａが電気的に開放になり、貫通孔５の孔端５ａが電気的に短絡になる。
したがって、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数においては、貫通孔５の孔端５ａは、導体で塞がれている状態と同等の状態であるため、電磁波が、貫通孔５の孔端５ａから外部へ漏れ出ることが抑えられる。
この実施の形態１の空洞共振器は、外部への電磁波の漏れを防止できるため、無負荷Ｑ（Ｕｎｌｏａｄｅｄ  Ｑ）の低下が抑えられる。
【００２４】
この実施の形態１の空洞共振器では、ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さが、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。
この実施の形態１の空洞共振器では、ナット８の平面８ｃがネジ頭７ｃと接触する位置まで、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の隙間が大きくなった場合を想定して、側面８ｅ及び凹部側面４ｂにおけるｚ軸方向の長さがそれぞれ決められている。
具体的には、実施の形態１の空洞共振器では、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の隙間が大きくなっても、対向面８ｄのｚ軸方向の位置が、外壁面２のｚ軸方向の位置よりも、＋ｚ軸方向側にならないように、側面８ｅ及び凹部側面４ｂにおけるｚ軸方向の長さがそれぞれ決められている。
したがって、空間９の開口部９ａの位置は、ナット８の緩み具合が変化して、対向面８ｄと凹部底面４ａとの隙間の大きさが変化しても、変化しない。
また、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌは、ナット８の緩み具合が変化しても、空間９の開口部９ａの位置が変化しないため、変化しない。
よって、この実施の形態１の空洞共振器では、ナット８の緩みの程度にかかわらず、外部への電磁波の漏れが抑えられる。
【００２５】
ここで、図５は、対向面８ｄと外壁面２とのｚ軸方向の間隔Ｍと、空洞共振器の無負荷Ｑとの関係を示す説明図である。
図６は、図５に示す無負荷Ｑの計算に用いる空洞共振器の概略構造を示す説明図である。
図７は、図６に示す空洞共振器の計算モデルを示す説明図である。
図５に示す無負荷Ｑの計算は、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示す空洞共振器の寸法を設計する前に実施される。空洞共振器の無負荷Ｑは、例えば、コンピュータによるシミュレーションで計算される。
【００２６】
図５に示す無負荷Ｑの計算では、計算の簡略化のため、ネジ頭７ｃ及びナット８を省略して、空間９などの隙間部分をモデル化している。
図７に示す計算モデルは、図６に示す空洞共振器を、紙面上、反時計回りに９０度回転させて、さらに紙面手前に向かって９０度回転させたものである。
なお、図６では、空洞共振器をｘ−ｚ平面と正対する方向から見ているが、図７では、空洞共振器をｘ−ｚ平面と斜めの方向から見ている。
また、図７に示す計算モデルは、実際の空洞共振器の形状と近くなるように、他の空洞共振器との結合孔が、図中、上下に設けられている。
他の空洞共振器との結合孔は、他の空洞共振器と電磁波を入出力するための孔である。
例えば、図中、上側の結合孔は、電磁波を空洞部分１ａに入射するための入射口１ｂであり、下側の結合孔は、空洞部分１ａから電磁波を出射するための出射口１ｃである。
【００２７】
図５において、Ｃ１は、図３に示すように、対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態での無負荷Ｑの計算結果を示している。
Ｃ２は、図４に示すように、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態での無負荷Ｑの計算結果を示している。
図８は、実施の形態１の空洞共振器との比較対象の空洞共振器を示す断面図である。
無負荷Ｑの計算結果Ｃ１，Ｃ２は、外壁面２におけるｚ軸方向の高さを調整して、図６に示す間隔Ｍを変更しながら、無負荷Ｑが計算された結果である。外壁面２におけるｚ軸方向の高さは、コンピュータのシミュレーションにおいて、調整するものである。
また、無負荷Ｑの計算結果Ｃ２は、外壁面２におけるｚ軸方向の高さが調整されても、対向面８ｄと凹部底面４ａとの距離が変化しない条件の下で計算された結果である。
なお、外壁面２におけるｚ軸方向の高さは、実際の空洞共振器においては、調整可能なものではない。
【００２８】
対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している図３に示す空洞共振器は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間から電磁波がほとんど漏れないため、無負荷Ｑは、計算結果Ｃ１が示すように、高い値となる。
図５の例では、無負荷Ｑの値は、間隔Ｍ（ｍｍ）が変化しても、約５５００となり、一定である。
外壁の一部に凹部４がない図８に示す空洞共振器は、対向面８ｄと外壁面２との間に隙間がある状態で、チョーク構造が形成されないため、電磁波が、対向面８ｄと外壁面２との間から漏れ出る。このため、無負荷Ｑは、Ｃ１，Ｃ２に比べて劣化する。
【００２９】
外壁の一部に凹部４がある図４に示す空洞共振器は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態で、チョーク構造が形成されることがある。
チョーク構造は、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌが、空洞部分１ａによって伝搬される周波数において、４分のｎ波長λの長さであるときに形成される。
図５は、間隔Ｍが１（ｍｍ）であるとき、距離の総和Ｌが４分のｎ波長λの長さと一致する計算結果を示している。したがって、図４に示す空洞共振器の無負荷Ｑは、計算結果Ｃ２が示すように、間隔Ｍが１（ｍｍ）であるとき、最も高い値となっている。最も高い値の無負荷Ｑは、対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態での無負荷Ｑと近い値になっている。図５の例では、最も高い値の無負荷Ｑは、約５４００である。
【００３０】
図４に示す空洞共振器は、間隔Ｍが１（ｍｍ）よりも小さいときは、距離の総和Ｌが４分のｎ波長λの長さよりも短くなり、チョーク構造が不完全になるため、図４に示す空洞共振器の無負荷Ｑは、間隔Ｍが１（ｍｍ）のときよりも、低い値になっている。
また、図４に示す空洞共振器は、間隔Ｍが１（ｍｍ）よりも大きいときは、距離の総和Ｌが４分のｎ波長λの長さよりも長くなり、チョーク構造が不完全になるため、図４に示す空洞共振器の無負荷Ｑは、間隔Ｍが１（ｍｍ）のときよりも、低い値になっている。
【００３１】
この実施の形態１の空洞共振器は、距離の総和Ｌが、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、４分のｎ波長λの長さとなるように、ナット８及び凹部４の寸法がそれぞれ決定されている。
【００３２】
以上の実施の形態１は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間があるために、凹部４と、ネジ７と、ナット８とから空間９が形成されている状態では、空洞部分１ａを伝搬する電磁波の周波数において、空間９の開口部９ａが電気的に開放になり、貫通孔５における凹部底面４ａ側の孔端５ａが電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるように、空洞共振器を構成した。したがって、この実施の形態１の空洞共振器は、空洞部分１ａを伝搬する電磁波の外部への漏れを抑えることができる。
なお、凹部４の位置は、導波管１の内部ではないため、凹部４は、特許文献１に記載の第１及び第２の空洞部よりも、容易に加工することが可能であり、加工精度が高まると考えられる。
【００３３】
実施の形態２．
実施の形態１では、支持導体がナット８である例を示している。
この実施の形態２では、支持導体が、ナット８とワッシャ１１とを備えている例を説明する。
【００３４】
図９は、実施の形態２による空洞共振器を示す断面図であり、図１０は、実施の形態２による空洞共振器を示す平面図である。
図９及び図１０において、図１Ａ及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
ワッシャ１１は、ネジ７が挿入される挿入口１１ａを有しており、ナット８と凹部底面４ａとの間に位置している。
ワッシャ１１は、凹部底面４ａと対向する平面である対向面１１ｂを有している。
【００３５】
対向面８ｄ及び対向面１１ｂのそれぞれ大きさは、対向面８ｄの外形及び対向面１１ｂの外形のそれぞれが、凹部底面４ａの外形に包含される大きさである。
ワッシャ１１は、対向面１１ｂと、側面１１ｃとを有している。対向面１１ｂは、凹部底面４ａと対向する平面である。側面１１ｃは、対向面１１ｂと直交している面である。
ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さと、ワッシャ１１の側面１１ｃにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さとの和は、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向、ワッシャ１１の側面１１ｃにおける凹部底面４ａと直交している方向、及び、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向は、いずれも、図９に示すｚ軸方向である。
【００３６】
この実施の形態２の空洞共振器は、支持導体がナット８とワッシャ１１とを備えていても、空間９が形成される状態では、実施の形態１と同様に、チョーク構造が形成される。
この実施の形態２の空洞共振器は、ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さと、ワッシャ１１の側面１１ｃにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さとの和が、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長ければよい。
したがって、この実施の形態２の空洞共振器では、ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さが、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも短くてもよい場合がある。
よって、この実施の形態２では、ナット８を選定する際の自由度が、実施の形態１よりも向上する。
【００３７】
実施の形態３．
実施の形態１，２では、ナット８における対向面８ｄの形状が六角形である例を示している。
ナット８における対向面８ｄの形状は、六角形に限るものではなく、例えば、円形であってもよい。
【００３８】
図１１は、実施の形態３による空洞共振器を示す断面図であり、図１２は、実施の形態３による空洞共振器を示す平面図である。
図１１及び図１２において、図１Ａ及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
ナット１２は、対向面１２ｄの形状が円形である点で、対向面８ｄの形状が六角形である実施の形態１，２のナット８と相違している。
【００３９】
ナット１２は、ネジ７が挿入される挿入口１２ａを有しており、挿入口１２ａに挿入されたネジ７を支持する支持導体である。
挿入口１２ａには、ネジ山７ｂと噛み合うネジ溝１２ｂが施されている。
ナット１２は、平面１２ｃと、対向面１２ｄとを有している。対向面１２ｄは、凹部底面４ａと対向する平面である。
平面１２ｃ及び対向面１２ｄのそれぞれの大きさは、平面１２ｃの外形及び対向面１２ｄの外形のそれぞれが、凹部底面４ａの外形に包含される大きさである。
挿入口１２ａは、平面１２ｃから対向面１２ｄにかけて、ナット１２を貫通している。
ナット１２は、側面１２ｅを有している。側面１２ｅは、対向面１２ｄと直交している面である。
ナット１２の側面１２ｅにおける対向面１２ｄと直交している方向の長さは、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。ナット１２の側面１２ｅにおける対向面１２ｄと直交している方向、及び、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向は、いずれも、図１１に示すｚ軸方向である。
【００４０】
この実施の形態３の空洞共振器では、凹部底面４ａの形状と、対向面１２ｄの形状とが同じ円形であるため、ナット１２の側面１２ｅと、凹部側面４ｂとの距離が一様になる。
したがって、この実施の形態３の空洞共振器では、チョーク構造を形成するための寸法設計が、実施の形態１，２よりも容易になる。
【００４１】
実施の形態４．
実施の形態１〜３では、１つの空洞共振器が、導波管フィルタとして用いられる例を示している。
この実施の形態４では、２つ以上の空洞共振器が結合されている導波管フィルタについて説明する。
【００４２】
図１３は、実施の形態４による導波管フィルタを示す断面図である。
図１３において、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃと同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
結合孔１３は、隣の空洞共振器と結合する孔、または、電磁波を入出力する孔であり、図１Ｂ及び図１Ｃに示す入射口１ｂ又は出射口１ｃと対応している。
図１３では、図１に示す空洞共振器を３つ結合している導波管フィルタの例を示しているが、２つの空洞共振器を結合している導波管フィルタであってもよいし、４つ以上の空洞共振器を結合している導波管フィルタであってもよい。
２つ以上の空洞共振器が結合されている導波管フィルタでは、１つの空洞共振器を備える導波管フィルタよりも、不要波の除去精度を高めることができる。
【００４３】
図１３に示す導波管フィルタでは、内壁面３によって、隣同士の空洞共振器を区切ることで、３つの空洞部分１ａが形成されている例を示している。
しかし、これに限るものではなく、図１４に示すように、内壁面３によって、隣同士の空洞共振器を区切らずに、３つの空洞共振器で１つの空洞部分１ａが形成される導波管フィルタであってもよい。
図１４は、実施の形態４による他の導波管フィルタを示す断面図である。
【００４４】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
この発明は、導波管の空洞部分への先端の突出量が変えられる可動導体を備える空洞共振器及び導波管フィルタに適している。
【符号の説明】
【００４６】
１  導波管、１ａ  空洞部分、１ｂ  入射口、１ｃ  出射口、２  外壁面、３  内壁面、４  凹部、４ａ  凹部底面、４ｂ  凹部側面、５  貫通孔、５ａ  孔端、６  ネジ溝、７  ネジ（可動導体）、７ａ  ネジの先端、７ｂ  ネジ山、７ｃ  ネジ頭、８  ナット（支持導体）、８ａ  挿入口、８ｂ  ネジ溝、８ｃ  ナットの平面、８ｄ  対向面、８ｅ  ナットの側面、９  空間、９ａ  開口部、１１  ワッシャ（支持導体）、１１ａ  挿入口、１１ｂ  対向面、１１ｃ  ワッシャの側面、１２  ナット（支持導体）、１２ａ  挿入口、１２ｂ  ネジ溝、１２ｃ  ナットの平面、１２ｄ  対向面、１２ｅ  ナットの側面、１３  結合孔。
【図１】
2019155514.tif 000004
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年12月9日(2019.12.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
外壁の一部に凹部があり、前記凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、
前記貫通孔に挿入されることで、先端が前記導波管の空洞部分に突出され、前記空洞部分への前記先端の突出量が変えられる可動導体と、
前記可動導体が挿入される挿入口を有しており、前記挿入口に挿入された前記可動導体を支持する支持導体とを備え、
前記支持導体は、前記凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、
前記対向面と前記凹部底面との間に隙間があり、前記凹部と、前記可動導体と、前記支持導体とから空間が形成されている状態では、前記空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、前記空間の開口部が電気的に開放になり、前記貫通孔における前記凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されることを特徴とする空洞共振器。
【請求項２】
前記凹部底面と直交している前記凹部の側面である凹部側面と前記支持導体の側面との間から前記可動導体までの、前記凹部底面と平行な方向の最短距離が、第１の距離であり、
前記凹部底面と前記対向面との間から前記空間の開口部までの、前記凹部側面と平行な方向の最短距離が、第２の距離であり、
前記第１の距離と前記第２の距離との距離の総和が、前記電磁波の周波数において、４分のｎ（ｎは奇数の自然数）波長の長さであることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項３】
前記支持導体の側面における前記対向面と直交している方向の長さが、前記凹部の側面である凹部側面における前記凹部底面と直交している方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項４】
前記貫通孔にはネジ溝が施されており、
前記可動導体は、前記ネジ溝と噛み合うネジ山が施されているネジであり、
前記支持導体は、前記ネジ山と噛み合うネジ溝が前記挿入口に施されているナットであることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項５】
前記貫通孔にはネジ溝が施されており、
前記可動導体は、前記ネジ溝と噛み合うネジ山が施されているネジであり、
前記支持導体は、前記ネジ山と噛み合うネジ溝が前記挿入口に施されているナットと、前記可動導体が挿入されるワッシャとを備えており、
前記ワッシャが、前記ナットと前記凹部底面との間に位置していることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項６】
前記対向面の大きさは、前記対向面の外形が前記凹部底面の外形に包含される大きさであり、
前記凹部底面の形状が円形で、前記対向面の形状が円形であることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
【請求項７】
１つの空洞共振器を備えている導波管フィルタ、または、２つ以上の空洞共振器が結合されている導波管フィルタであり、
前記１つの空洞共振器、または、前記２つ以上の空洞共振器のそれぞれは、
外壁の一部に凹部があり、前記凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、
前記貫通孔に挿入されることで、先端が前記導波管の空洞部分に突出され、前記空洞部分への前記先端の突出量が変えられる可動導体と、
前記可動導体が挿入される挿入口を有しており、前記挿入口に挿入された前記可動導体を支持する支持導体とを備え、
前記支持導体は、前記凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、
前記対向面と前記凹部底面との間に隙間があり、前記凹部と、前記可動導体と、前記支持導体とから空間が形成されている状態では、前記空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、前記空間の開口部が電気的に開放になり、前記貫通孔における前記凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されることを特徴とする導波管フィルタ。
【国際調査報告】
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