(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界面中央で２分割された方形導波管と、
前記方形導波管で挟み込まれた所定の周波数で共振する金属板と、
前記金属板の上側または下側のいずれかに配置された２つ以上の異なる幅寸法を有する誘電体板と、
を備え、
前記金属板は、金属が存在する部分と存在しない部分とによって梯子状に形成され、
前記誘電体板は、該金属板の金属が存在する部分の対向位置と存在しない部分の対向位置とにおいて、異なる幅寸法により形成されていることを特徴とするチューナブルフィルタ。
【請求項２】
前記誘電体板は、前記金属板の金属が存在する部分の対向位置において幅寸法が狭く形成され、前記金属板の金属が存在しない部分の対向位置において幅寸法が広く形成されていることを特徴とする請求項１に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項３】
前記誘電体板は、幅寸法の狭い領域または幅寸法の広い領域のいずれかにおいて、複数の異なる幅寸法で形成されていることを特徴とする請求項２に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項４】
前記誘電体板は、所定の傾斜角度で連続的に幅寸法が繰返し変えられていることを特徴とする請求項２に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項５】
前記誘電体板は、異なる誘電率の媒質を用いて、幅寸法の広い領域と幅寸法の狭い領域とが形成されていることを特徴とする請求項２に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項６】
前記誘電体板は、外部からの動力によって回転可能に構成されていることを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項７】
前記外部からの動力は、モータまたは人力であることを特徴とする請求項６に記載のチューナブルフィルタ。
【請求項８】
前記誘電体板の長さは、前記金属板がフィルタ機能を実現する初段から終段までの長さ以上であることを特徴とする請求項１から請求項７の何れか一項に記載のチューナブルフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムの帯域通過フィルタとして用いられ、通過帯域の中心周波数を可変することができるチューナブルフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、通信システムにおいては、帯域内に分割された複数のチャネルが存在しているので、帯域通過フィルタの通過帯域はこのチャネルによって決定されている。また、通信周波数がマイクロ波帯からミリ波帯まで使用される帯域通過フィルタとしては、一般的には導波管フィルタが好んで用いられている。この導波管フィルタは、低損失であり、かつ大電力に対応できる高耐電力性に優れているため、基地局などの通信機器に広く採用されている。また、帯域通過フィルタは通過帯域が決まっているため、通信システムのチャネルの数だけ異なる通過帯域を有する帯域通過フィルタが必要となる。そのため、チャネルを変更するごとに帯域通過フィルタを取り替える必要があるので、通信システムをコストアップさせる大きな要因となる。また、帯域幅は通信システムごとに決められているので、所望する帯域幅を維持しながら中心周波数を可変することができるチューナブルフィルタの実現が望まれている。
【０００３】
そこで、このような要望に応えるために、通過帯域の中心周波数を可変できる導波管フィルタの技術が種々開示されている。例えば、幅広面中央で２分割された方形導波管と、２分割された方形導波管によって挟み込まれた所定の周波数で共振するように設計された薄い金属板と、この金属板の上または下のいずれかに配置された誘電体板とからなる導波管フィルタが開示されている（例えば、特許文献１参照）。この導波管フィルタによれば、波長短縮効果（誘電率の大きな物質内を通過する電波の波長が短くなる現象）を利用して、通過帯域の中心周波数、つまり共振周波数をシフトさせている。すなわち、誘電体板の導波管内での位置を外部から変化させることにより、誘電体板の誘電率による波長短縮効果を利用して導波管の幅広面の長さを電気的に変化させ、通過帯域の中心周波数をシフトさせている。
【０００４】
しかし、幅方向の寸法が一定な誘電体板を単純に回転させたり、位置を移動させたりするだけでは、中心周波数がシフトすると共に帯域幅も変化してしまう。このようにして帯域幅が変化すると、帯域通過フィルタが満足すべき減衰量を満たすことができなくなる。そこで、このような不具合を補うために帯域通過フィルタの段数を増やしたり、帯域幅の変化分を考慮して帯域幅を狭く設計するなど、設計上でマージンを持たせる必要がある。ところが、帯域通過フィルタの段数を増やした場合には、帯域通過フィルタが大型化したり、該帯域通過フィルタによる通過ロスが増加したりしてしまう。また、帯域幅を狭く設計した場合においては、通過ロスが増加してしまう。
【０００５】
そこで、中心周波数のシフトと帯域幅の変化が同時に発生してしまう問題を解決するための技術も種々開示されている。例えば、導波管のＨ面（磁界面）に平行に誘電体板を入れて、その誘電体板の厚みを変化させることで、帯域幅を一定にして中心周波数を偏移させる帯域通過フィルタの技術が開示されている（例えば、特許文献２参照）。この技術では、導波管のＨ面に平行に誘電体板を入れた場合に、帯域幅が変化しないことを利用して、誘電体の厚みを厚くすることによって帯域通過フィルタの中心周波数を低い方へ移行させている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１１−００９８０６号公報
【特許文献２】特開２００６−１２１４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、前記特許文献２の技術は、導波管を分解して誘電体板の厚みを変えなければ中心周波数を偏移させることはできない。言い換えると、誘電体板をＨ面に平行に配置した状態でその誘電体板を平行移動させても中心周波数はシフトしない。そのため、導波管に所定の厚みの誘電体板を内蔵させて導波管フィルタを構成した後は、その導波管フィルタを分解して誘電体板の厚みを変更しない限りは、中心周波数を偏移させることは不可能である。
【０００８】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、誘電体板の形状と大きさを工夫することにより、帯域幅を一定に保持したまま容易に中心周波数をシフトすることができるチューナブル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】
【０００９】
上記の目的を達成するために、本発明は、磁界面中央で２分割された方形導波管と、前記方形導波管で挟み込まれた所定の周波数で共振する金属板と、前記金属板の上側または下側のいずれかに配置された２つ以上の異なる幅寸法を有する誘電体板と、を備え、前記金属板は、金属が存在する部分と存在しない部分とによって梯子状に形成され、前記誘電体板は、該金属板の金属が存在する部分の対向位置と存在しない部分の対向位置とにおいて、異なる幅寸法により形成されていることを特徴とするチューナブルフィルタを提供する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、金属板の上側または下側のいずれかの位置で誘電体板の幅を変えることにより、中心周波数をシフトさせても必要な帯域幅を維持する結合係数を実現し、帯域幅を一定に維持したまま中心周波数のみをシフトさせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係るチューナブルフィルタの分解斜視図である。
【図２】図１に示す分解要素を組み立てた後のチューナブルフィルタの斜視図である。
【図３】図２のチューナブルフィルタを矢印Ａの方向から見た矢視図である。
【図４】図２のチューナブルフィルタを矢印Ｂの方向から見た矢視図である。
【図５】本発明の第１実施形態に適用されるチューナブルフィルタの断面図であり、（ａ）は誘電体板４の角度が０度のとき、（ｂ）は誘電体板４の角度が９０度のときを示している。
【図６】図５に示すチューナブルフィルタの方形導波管に挿入される誘電体板の形状を示す平面図である。
【図７】誘電体板の幅が一定である場合のチューナブルフィルタの通過特性を示している。
【図８】図７における誘電体板の角度が０度のときと９０度のときの中心周波数を合わせた場合の通過特性を示している。
【図９】図６に示す誘電体板の狭い方の幅Ｗ２を変化させたときの、誘電体板の角度が０度と９０度の場合における３ｄＢ帯域幅の計算値の一例を示している。
【図１０】誘電体板の狭い方の幅Ｗ２を３．４ｍｍ、広い方の幅Ｗ１を４．５ｍｍにした場合における誘電体板の角度が０度のときと９０度のときの中心周波数を合わせた場合の通過特性を示している。
【図１１】図６に示す誘電体板の幅Ｗ１，Ｗ２を一様にしたときの、誘電体板の角度が０度と９０度の場合における３ｄＢ帯域幅の計算値の一例を示している。
【図１２】本発明の第２実施形態において、狭い方の幅寸法を各段で変えた場合の誘電体板の形状を示す平面図である。
【図１３】本発明の第２実施形態において、幅寸法を連続的に繰返し変えた場合の誘電体板の形状を示す平面図である。
【図１４】本発明の第２実施形態において、広い幅の部分と狭い幅の部分で異なる媒質を用いた場合の誘電体板の形状を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
《概要》
本発明の実施形態に係るチューナブルフィルタは、梯子状の金属板の金属が存在する部分と存在しない部分で誘電体板の幅を変えることにより、中心周波数をシフトさせても必要な帯域幅を維持する結合係数を実現している。これにより、帯域幅を一定に維持したまま中心周波数のみをシフトさせることが可能となる。
【００１３】
さらに詳しく述べると、本実施形態に係るチューナブルフィルタは、幅広面中央で２分割された方形導波管と、前記方形導波管によって挟み込まれた所定の周波数で共振する薄い金属板と、金属板の上側または下側のいずれかに配置された誘電体板とからなる帯域通過フィルタである。そして、誘電体板の幅寸法を、梯子状の金属板の金属が存在する部分と存在しない部分とで変えることにより、中心周波数をシフトさせた場合でも必要な帯域幅を維持するための結合係数を実現している。これにより、所望の帯域幅を維持したまま、中心周波数のみをシフトさせることが可能となる。
【００１４】
すなわち、中心周波数をシフトさせても帯域幅が変化しないため、フィルタの段数を増やしたり帯域幅にマージンを持たせたりする必要がなくなる。その結果、フィルタの小型化と通過ロスの低減化とを図ることができる。以下、図面を参照して、本発明に係るチューナブルフィルタについて幾つかの実施形態を説明する。
【００１５】
《第１実施形態》
図１は、本発明の第１実施形態に係るチューナブルフィルタの分解斜視図であり、図２は、図１に示す分解要素を組み立てた後のチューナブルフィルタの斜視図である。図３は、図２のチューナブルフィルタを矢印Ａの方向から見た矢視図であり、図４は、図２のチューナブルフィルタを矢印Ｂの方向から見た矢視図である。
【００１６】
図１、図２、及び図３に示すように、チューナブルフィルタ１は、幅広面中央で２分割された方形導波管２と、前記方形導波管２によって挟み込まれた金属板３と、金属板３の上側または下側のいずれかに配置された誘電体板４とによって構成されている。ここで、前記方形導波管２によって挟み込まれた金属板３は、所定の周波数で共振するように設計されている。また、金属板３の上側または下側のいずれかに配置された誘電体板４は、両サイドに付設された支持棒５によって方形導波管２の両側に支持され、該方形導波管２の内部で自在に回転できるように構成されている。なお、支持棒５は誘電体板４と一体成型されていてもよい。
【００１７】
すなわち、支持棒５は方形導波管２の外部まで伸びており、この支持棒５を回転させることにより、支持棒５に接続された誘電体板４を回転させることができる。回転により導波管内での該誘電体４の位置が変化することで、波長短縮効果が変化する。この波長短縮効果の変化により、方形導波管２の幅広面の長さを電気的に変化させて共振周波数をシフトさせることが可能となる。
【００１８】
なお、誘電体板４を回転させる方法は、ステッピングモータやＤＣモータなどによる自動回転でもよいし、あるいは手回しなどによる手動回転でもよい。また、周波数を細かく調整したい場合は、誘電体板４の回転角度の分解能を上げる必要があるため、支持棒５とモータ（図示せず）との間に高減速比のギアを入れることが望ましい。
【００１９】
図１、図２、及び図３では、誘電体板４は、２分割された方形導波管２の下方に配置されている。したがって、図４に示すように、誘電体板４の回転軸となる支持棒５は、下半分の方形導波管２の中央位置で支持されている。しかし、誘電体板４は、２分割された方形導波管２の上側／下側のいずれの側に配置してもよいので、支持棒５も誘電体板４が配置された側の方形導波管２の両サイドに支持させればよい。なお、誘電体板４の位置や回転中心は必ずしも前述の通りにする必要はなく、必要な周波数のシフト幅やモータの回転トルクなどを考慮して適宜決定すればよい。
【００２０】
また、誘電体板４の長さは、フィルタ素子を構成する梯子状の金属板３の初段から終段までの長さ以上があればよい。さらに、誘電体板４の幅は、梯子状の金属板３の金属が存在する部分と存在しない部分とで異なった大きさを有している。誘電体板４をこのような形状にすることにより、中心周波数をシフトさせた場合でも必要な帯域幅を形成するための結合係数を実現し、帯域幅を一定に維持したまま中心周波数のみをシフトさせることが可能となる。
【００２１】
また、誘電体板４の材質は、必要な周波数のシフト幅に応じた比誘電率のものを選ぶことが望ましい。比誘電率が高いものは周波数シフト幅が大きく、小さいものは周波数シフト幅が小さい。比誘電率が高いものを用いると、誘電体角度に対する周波数変化が大きくなり、所定の周波数にあわせることが難しくなる。また、誘電体板４における電気エネルギー損失を示す誘電正接（ｔａｎδ）が大きいと導波管フィルタとしての通過ロスが増加してしまうため、できるだけ誘電正接の小さな誘電体板を選択することが望ましい。
【００２２】
次に、誘電体板４の形状を変えた場合の動作について具体例を挙げて説明する。ここでは、１５ＧＨｚ帯の方形導波管２を用いた６段チューナブル帯域通過フィルタについて説明する。具体例を示すデータでは、方形導波管２の伝搬モードの１つであるＴＥ（Transverse Electric）１０１モードを採用している。
【００２３】
図５は、本発明の第１実施形態に適用されるチューナブルフィルタ１の断面図であり、（ａ）は誘電体板４の角度が０度のとき、（ｂ）は誘電体板４の角度が９０度のときを示している。なお、誘電体板４の角度が０度とは、誘電体板４が方形導波管２のＨ面（磁界面）と平行（つまり、図１に示す金属板３と直角）に配置されているときの該誘電体板４の角度である。また、誘電体板４の角度が９０度とは、誘電体板４が方形導波管２のＨ面（磁界面）と直角（つまり、図１に示す金属板３と平行）に配置されているときの該誘電体板４の角度である。また、図６は、図５に示すチューナブルフィルタ１の方形導波管２に挿入される誘電体板４の形状を示す平面図である。
【００２４】
すなわち、図５に示すように、誘電体板４は、２分割された方形導波管２のうち下側の方形導波管２に配置されているが、この誘電体板４は、上下のどちらの方形導波管２に配置されてもよい。また、誘電体板４は、前述の図１及び図２で示したように、上部に配置された金属板３の金属が存在する部分と存在しない部分で異なった幅を有している。さらに詳しく述べると、図６に示すように、誘電体板４は、上部に配置された金属板３の金属が存在する部分では狭い幅Ｗ２の寸法、金属板３の金属が存在しない部分では広い幅Ｗ１の寸法となっている。また、前述の図４に示したように、誘電体板４の回転軸となる両サイドの支持棒５は、下半分の方形導波管２の中央位置に配置されている。
【００２５】
図７は、誘電体板の幅が一定である場合のチューナブルフィルタの通過特性であり、横軸に周波数（ＧＨｚ）、縦軸に振幅減衰量（ｄＢ）を示している。すなわち、図７は、図６に示す誘電体板４の変形例として、Ｗ１＝Ｗ２＝４．５ｍｍの場合、つまり、誘電体板４の幅が４．５ｍｍで一定である場合の計算値の一例である。
【００２６】
図７において、中心周波数が高いときの波形（ａ）が誘電体板４の配置角度が０度（Ｈ面と平行）の場合であり、中心周波数が低いときの波形（ｂ）が誘電体板４の配置角度が９０度（Ｈ面と直角）の場合である。
【００２７】
図７に示すように、誘電体板４の角度を９０度変化させることで、方形導波管２内の誘電体板４の位置が変わり、波長短縮効果が変化する。このとき、方形導波管２の内部における電磁界分布が強いところにあるほど誘電体板４の波長短縮効果はより大きくなる。すなわち、誘電体板４の配置角度が９０度（Ｈ面と直角）のときは、誘電体板４の波長短縮効果は大きくなり、波長はより短くなる。つまり、図７の波形（ｂ）のように中心周波数はより低くなる。
【００２８】
一方、誘電体板４の配置角度が０度（Ｈ面と平行）のときは、誘電体板４の波長短縮効果は小さくなり、配置角度が９０度のときに比べて波長はより長くなる。つまり、図７の波形（ａ）のように中心周波数は高くなる。このような誘電体板４の波長短縮効果を用いて、方形導波管４の幅広面を電気的に変えることにより、チューナブルフィルタ１の中心周波数をシフトさせることができる。
【００２９】
例えば、Ｗ１，Ｗ２が４．５ｍｍで幅寸法が一定の誘電体板４を９０度回転させることにより、図７に示すように、中心周波数が１５．３ＧＨｚから１４．５６ＧＨｚまで変化して約７４０ＭＨｚの周波数シフトを実現することができる。なお、このときの誘電体板４はアルミナを用いている。このようにして、誘電体板４を回転させたり移動させたりすることにより、中心周波数をシフトさせることができる。
【００３０】
次に、中心周波数をシフトさせたときでも、必要な帯域幅を維持できるか否かについて説明する。図８は、図７における誘電体板４の角度が０度のときと９０度のときの中心周波数を合わせた場合の通過特性である。なお、図８では、２つの波形の帯域幅を比較するために、横軸には、中心周波数を０ＭＨｚとしたときの±周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸には振幅減衰量（ｄＢ）を示している。
【００３１】
図８において、波形（ａ）が誘電体板４の角度が０度のときの波形であり、波形（ｂ）が誘電体板４の角度が９０度のときの波形である。図８に示すように、誘電体板４の角度が０度のときの波形（ａ）は帯域幅が狭く、９０度のときの波形（ｂ）は帯域幅が広くなっている。すなわち、２つの波形（ａ）、（ｂ）を比較すると、振幅減衰量が３ｄＢのときの帯域幅においては、９０度のときに比べて０度のときの帯域幅が約４０ＭＨｚ狭くなっている。この帯域幅の減少率は、誘電体板４の角度が０度のときの３ｄＢにおける帯域幅に対して約１２％（＝４０ＭＨｚ／３３０ＭＨｚ）に相当する。
【００３２】
図８に示すように、誘電体板４の角度が９０度のときの波形（ｂ）のように中心周波数が低くなったときに帯域幅が広くなるということは、帯域通過フィルタにおける結合係数が大きくなっているということである。すなわち、誘電体板４の角度が０度の場合の結合係数を変えずに、誘電体板４の角度が９０度の場合の結合係数を調整できれば、帯域幅を変えずに中心周波数のみをシフトさせることができると言える。結合係数を小さくするためには、誘電体板４の幅を小さくすればよい。したがって、結合係数に大きく影響する金属板３の金属部分の直下に位置する誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２（図５参照）を変えて、誘電体板４の角度が０度と９０度の場合の帯域幅を比較検討してみる必要がある。
【００３３】
図９は、図６に示す誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２を変化させたときの、誘電体板４の角度が０度と９０度の場合における３ｄＢ帯域幅の計算値の一例である。なお、図９における横軸は誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２（ｍｍ）を示し、縦軸は３ｄＢ帯域幅（ＭＨｚ）を示している。このとき、図６に示す誘電体板４の広い方の幅Ｗ１は４．５ｍｍである。
【００３４】
図９に示すように、誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２を２ｍｍ〜４．５ｍｍの間で変化させた場合、誘電体板４の角度が０度の場合（ａ）の帯域幅は変化せず、誘電体板４の角度が９０度の場合（ｂ）のみ帯域幅が変化していることがわかる。すなわち、誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２を４．５ｍｍから徐々に小さくしてゆくと、誘電体板４の角度が９０度の場合では帯域幅は徐々に狭くなって行く。そして、誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２が３．４ｍｍのときには誘電体板４の角度が０度のときの帯域幅と等しくなる。なお、誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２が３．４ｍｍよりも小さくなると、誘電体板４の角度が０度のときと９０度のときで帯域幅の関係が逆転し、９０度の場合の帯域幅の方が０度の場合より狭くなっていく。
【００３５】
図１０は、誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２を３．４ｍｍ、広い方の幅Ｗ１を４．５ｍｍにした場合において、誘電体板４の角度が０度のときと９０度のときの中心周波数を合わせた場合の通過特性である。なお、図１０では、横軸には中心周波数を０ＭＨｚとしたときの±周波数（ＭＨｚ）を示し、縦軸には振幅減衰量（ｄＢ）を示している。
【００３６】
図１０に示すように、誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２が３．４ｍｍの場合は、誘電体板４の角度が０度（ａ）と９０度（ｂ）の場合について中心周波数を合わせた場合は、２つの波形（ａ）、（ｂ）が一致して重なっていることがわかる。すなわち、誘電体板４を、図６に示すような形状と図９に示すような幅の大きさを選択することにより、中心周波数をシフトさせた場合でも、必要な結合係数を実現して帯域幅を一定に維持できることがわかる。
【００３７】
以上に述べたように、誘電体板４の形状と大きさを工夫することにより、所望の帯域幅を維持したまま中心周波数のみをシフトさせることが可能となる。なお、ここでは、金属板３の各段全てについて誘電体板４の狭い方の幅Ｗ２で統一して変化させているが、必ずしも同じ寸法である必要はなく、結合係数に応じて各段で異なる幅寸法にしてもよい。
【００３８】
このような方法は、誘電体板４の位置や回転軸が異なる場合にも応用は可能であり、帯域幅の変化を打ち消すような誘電体板の形状と大きさを選ぶことで、所望の帯域幅を維持したまま中心周波数のみをシフトさせることができる。例えば、誘電体板４の幅を一様にした場合でも、その幅の大きさを選択すれば誘電体板の角度が０度と９０度の場合で帯域幅を等しくすることができる。
【００３９】
図１１は、図６に示す誘電体板４の幅Ｗ１，Ｗ２を一様にしたときの、誘電体板４の角度が０度と９０度の場合における３ｄＢ帯域幅の計算値の一例である。なお、図１１における横軸は誘電体板４の幅Ｗ１，Ｗ２（ｍｍ）を示し、縦軸は３ｄＢ帯域幅（ＭＨｚ）を示している。すなわち、図１１は、誘電体板４の幅について、Ｗ１＝Ｗ２、つまり、幅を一様にしたまま、幅Ｗ１，Ｗ２を共に変化させた場合の３ｄＢ帯域幅の変化を示している。
【００４０】
図１１に示すように、誘電体板４の角度が０度と９０度の場合で帯域幅が等しくなるのは、Ｗ１＝Ｗ２＝０．３８ｍｍのときである。この状態は誘電体板４の厚みと幅が同じ場合であり、誘電体板４を９０度回転させても同様の構造である。すなわち、誘電体板４を回転させることによって周波数はシフトしないため、チューナブルフィルタとしての役割は果たされない。このことから誘電体板の形状を工夫することによる効果が確認できる。すなわち、単純に誘電体板４の幅寸法を変えただけでは、誘電体板４を図６のような形状にした場合と同様の効果は得られない。
【００４１】
言い換えると、図１１に示すように、誘電体板４の角度が０度（ａ）の場合は帯域幅が殆んど変化しないことからも分かるように、方形導波管のＨ面に平行に誘電体板を入れた場合は、幅寸法を変化させても帯域幅はほとんど変化しない。すなわち、帯域幅が変化しないのは、誘電体板４をＨ面に平行に入れた場合のみである。本実施形態では、Ｈ面に対してある傾きをもって誘電体板４が入っている場合において、誘電体板を回転させて帯域幅を一定にしたまま中心周波数のみを偏移させている。
【００４２】
なお、本実施形態では、モータなどによって外部から誘電体板４を回転させることによって、中心周波数をシフトさせることが可能である。そのため、導波管フィルタが実装された後でも帯域幅を一定に維持したまま中心周波数を可変させることが可能である。したがって、導波管フィルタの実用性は極めて大きい。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態のチューナブルフィルタは、帯域幅を一定に維持したまま中心周波数を可変することができる。また、導波管フィルタの段数にマージンを持たせる必要がないため、導波管フィルタの段数を必要最小限に減らすことができるので、チューナブルフィルタを小型化することができると共に通過ロスを低減させることができる。
【００４４】
さらに、導波管フィルタの段数にマージンを持たせる必要がなく、かつ、帯域幅を狭く設計する必要がないため、この面からも、帯域幅を広げることができて通過ロスを低減させることができる。また、複数のフィルタを１つに集約することができるので、コストの削減を図ることができると共に、周波数を変更するときのフィルタの置き換えが不要となる。さらに、周波数の調整が可能となるので、温度特性や寸法公差による周波数のずれを吸収することができる。したがって、導波管フィルタとしての使い勝手が極めて向上すると共に導波管フィルタのフィルタ性能も向上する。
【００４５】
《第２実施形態》
前述の第１実施形態では、図６に示すように、誘電体板４の幅寸法を広い幅Ｗ１と狭い幅Ｗ２としたが、第２実施形態では、図１２〜図１４に示すように、誘電体板の幅を変形した形状にしたり、幅の広い部分と幅の狭い部分で誘電体板の媒質を変えたりしている。図１２は、本発明の第２実施形態において、狭い方の幅寸法を各段で変えた場合の誘電体板の形状を示す平面図である。すなわち、前述の図６に示すように、誘電体板の狭い方の幅寸法を全ての段で同じ幅Ｗ２にするよりも、図１２に示すように、狭い方の幅寸法を各段で変える方が結合係数の細かい調整が可能となる。また、図１２では、誘電体板の広い方の幅寸法は全て同一に表示されているが、広い方の幅寸法についても必ずしも同じ幅にする必要はない。誘電体板を図１２のような形状にしても、帯域幅を一定に維持しながら中心周波数をシフトすることができる。
【００４６】
図１３は、本発明の第２実施形態において、幅寸法を連続的に繰返し変えた場合の誘電体板の形状を示す平面図である。この場合は、幅が傾斜している角度を調整することによって結合係数の調整が可能である。また、幅の傾斜を波状に変えても同様の効果を得ることが可能である。誘電体板をこのような形状にしても、帯域幅を一定に維持しながら中心周波数をシフトすることができる。
【００４７】
図１４は、本発明の第２実施形態において、広い幅の部分と狭い幅の部分で異なる媒質を用いた場合の誘電体板の形状を示す平面図である。すなわち、誘電体板の幅や形状を変えるだけではなく、図１４に示すように、誘電体板の幅の広い部分と狭い部分で異なる誘電率の媒質を用いることにより、自由度の高い結合係数の調整が可能である。その結果、帯域幅の維持と中心周波数のシフトとをきめ細かく設定することができる。なお、誘電体板の幅の広い部分と狭い部分を構成する複数の媒質は、接着や嵌め込みなどによって一体化することができる。また、図１２、図１３、図１４に示す誘電体板の構成は必ずしも単独で用いる必要はなく、これらを組み合わせた構成にしても単独構成の場合と同様の効果を発揮することができる。
【００４８】
《まとめ》
以上説明したように、本発明の各実施形態に係るチューナブルフィルタによれば、梯子状の金属板の金属が存在する部分と存在しない部分で誘電体板の幅を変えることにより、中心周波数をシフトさせても必要な帯域幅を維持する結合係数を実現することができる。その結果、帯域幅を一定に維持したまま中心周波数をシフトさせることが可能となる。
【００４９】
以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の具体的な構成は上述した実施形態の内容に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、それらは本発明に含まれる。
【００５０】
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得るが、以下には限定されない。
【００５１】
（付記１）
磁界面中央で２分割された方形導波管と、前記方形導波管で挟み込まれた所定の周波数で共振する金属板と、前記金属板の上側または下側のいずれかに配置された２つ以上の異なる幅寸法を有する誘電体板と、を備えることを特徴とするチューナブルフィルタ。
【００５２】
（付記２）
前記金属板は、金属が存在する部分と存在しない部分とによって梯子状に形成され、前記誘電体板は、該金属板の金属が存在する部分の対向位置と存在しない部分の対向位置とにおいて、異なる幅寸法により形成されていることを特徴とする付記１に記載のチューナブルフィルタ。
【００５３】
（付記３）
前記誘電体板は、前記金属板の金属が存在する部分の対向位置において幅寸法が狭く形成され、前記金属板の金属が存在しない部分の対向位置において幅寸法が広く形成されていることを特徴とする付記２に記載のチューナブルフィルタ。
【００５４】
（付記４）
前記誘電体板は、幅寸法の狭い領域または幅寸法の広い領域のいずれかにおいて、複数の異なる幅寸法で形成されていることを特徴とする付記３に記載のチューナブルフィルタ。
【００５５】
（付記５）
前記誘電体板は、所定の傾斜角度で連続的に幅寸法が繰返し変えられていることを特徴とする付記３に記載のチューナブルフィルタ。
【００５６】
（付記６）
前記誘電体板は、異なる誘電率の媒質を用いて、幅寸法の広い領域と幅寸法の狭い領域とが形成されていることを特徴とする付記３に記載のチューナブルフィルタ。
【００５７】
（付記７）
前記誘電体板は、外部からの動力によって回転可能に構成されていることを特徴とする付記１ないし付記６に記載のチューナブルフィルタ。
【００５８】
（付記８）
前記外部からの動力は、モータまたは人力であることを特徴とする付記７に記載のチューナブルフィルタ。
【００５９】
（付記９）
前記誘電体板の長さは、前記金属板がフィルタ機能を実現する初段から終段までの長さ以上であることを特徴とする付記１ないし付記８に記載のチューナブルフィルタ。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明によれば、帯域幅を一定に維持したまま中心周波数を任意に可変できるチューナブルフィルタを実現することができるので、複数のチャネルで通信を行う通信システムなどにおいて有効に利用することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１  チューナブルフィルタ
２  方形導波管
３  金属板
４  誘電体板
５  支持棒
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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