(57)【要約】【課題】  パッシブインターモジュレーションや放電、不要モードの発生を抑え、かつ調整に制約を与えない軽量なリアクタンス調整回路を有するマニホールド型の導波管マルチプレクサを得る。【解決手段】  ＃１〜＃１２の信号を合波するために、Ｔ分岐７等を一方へ縦列接続させて、分岐導波管５側にバンドパスフィルタ６を取付け、縦列したＴ分岐７ａ側の一方に短絡板３を設けて、Ｔ分岐７l側の一方を出口導波管４とし、短絡板３に最も近いＴ分岐７ａの分岐導波管５の間にリアクタンス調整用回路１を設けた構造とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所望の一つの信号のみを通過させる複数のバンドパスフィルタと、
複数の信号を合波するためマニホールドと、
上記マニホールドの長手方向に設けた複数のＴ分岐と上記複数のバンドパスフィルタとを接続するための複数の分岐導波管とを
具備したマニホールド型導波管マルチプレクサにおいて、
上記複数のＴ分岐を上記マニホールドの少なくとも片側に配置し、
上記マニホールドの片端面に設けた短絡板の側近の上記分岐導波管部分にリアクタンス調整回路を
設けたことを特徴とするマニホールド型導波管マルチプレクサ。
【請求項２】
上記複数のＴ分岐を上記マニホールドの両側に配置し、
上記マニホールドの短絡板の側近の上記分岐導波管部分にリアクタンス調整回路を
設けたことを特徴とする請求項１記載のマニホールド型導波管マルチプレクサ。
【請求項３】
上記リアクタンス調整回路に誘導性アイリス、あるいは容量性アイリス、あるいはその両方を用いたことを特徴とする請求項１または請求項２記載のマニホールド型導波管マルチプレクサ。
【請求項４】
上記リアクタンス調整回路に誘導性ねじ、あるいは容量性ねじ、あるいはその両方を用いたことを特徴とする請求項１〜請求項３のいづれか１項記載のマニホールド型導波管マルチプレクサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は主としてマイクロ波及びミリ波帯で使用される導波管マニホールドを用いて隣接チャンネルを合成するマルチプレクサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
現在、マニホールド型の導波管マルチプレクサについては、地上マイクロ波設備や衛星搭載用を主として広く用いられている。その調整法や調整用の機器は様々なものが挙げられている。マルチプレクサの整合を取るための調整方法の一例として、マニホールドに調整用ネジを挿入する方法（例えば、特許文献１参照）やマニホールドを機械的に変形させることによって調整する方法（例えば、特許文献２参照）が知られている。また、個別に整合用回路を設けることにより整合を取る方法が知られている。（例えば、非特許文献１参照）
【０００３】
【特許文献１】昭５４−３５４６５号公報
【特許文献２】UＳ−６１９１６６４Ｂ１号公報
【非特許文献１】Hing Hui Chen 著 「A 12-Channel Contiguous Band Multiplexer at Ku Band」Microwave Journal、1983年11月、 p97-102
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マニホールド型のマルチプレクサは隣接する信号を合成する機能を有し、各チャンネルの信号を通過させそれ以外の信号は反射させる機能を有するバンドパスフィルタと、各バンドパスフィルタをＴ分岐を用いて縦列接続し、一方に短絡板を設けてもう一方を出口導波管とし各チャンネルを合波した信号を出力するマニホールドからなる。マルチプレクサの整合を取るためには、各チャンネルのバンドパスフィルタの通過できるチャンネルにおいて側近にあるＴ分岐の中心で短絡側のインピーダンス見た時、各チャンネルの側近にあるＴ分岐部の中心が短絡状態になっていれば出口側のインピーダンス整合が得られる。
【０００５】
上記のマルチプレクサの設計は計算機シミュレーションによって可能である。しかし、実際にマルチプレクサを製造した場合、設計を行ったものに対して必ず加工誤差や組立誤差等により製造誤差が発生する。この誤差により、インピーダンスが所望の値からずれて整合が得られない。このインピーダンスのずれに対して所望のインピーダンス整合が得られるように微調整を行う必要がある。また、インピーダンスのずれには実部とリアクタンス成分が含まれ、両者のずれを調整して所望の値になるように調整する必要がある。
【０００６】
インピーダンス整合を調整する手段として、短絡板の位置を変えることが考えられる。短絡板の位置を変えることは定在波の位置が変わり調整できるものの、インピーダンスの実部が主に変化し、完全にリアクタンスの誤差を打ち消すことは出来ない。
【０００７】
このため、更にインピーダンスを調整する別の調整手段を設ける必要がある。例えば、マニホールドの主導波管側にリアクタンス調整用のネジを複数本挿入する方法がある。しかし、ネジを挿入する方法は損失を増やすと共に通信障害を引き起こすパッシブインターモジュレーションや放電を発生させる要因となる問題がある。また、マニホールドを機械的に形を変形させて、リアクタンスの調整する方法がある。しかし、これは機械的な変形が伴うため調整の範囲に制約が発生することや不要モードを発生させる問題がある。更に、別に整合用の回路を設けてリアクタンス調整を行う方法もある。しかし、これもマルチプレクサの重量を重くする問題がある。
【０００８】
この発明は係る問題点を解決するためになされたもので、パッシブインターモジュレーションや放電、不要モードの発生を抑え、かつ調整に制約を与えない軽量なリアクタンス調整回路を有するマニホールド型の導波管マルチプレクサを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のマニホールド型導波管マルチプレクサは、所望の一つの信号のみを通過させる複数のバンドパスフィルタと、複数の信号を合波するためマニホールドと、上記マニホールドの長手方向に設けた複数のＴ分岐と上記複数のバンドパスフィルタとを接続するための複数の分岐導波管とを具備したマニホールド型導波管マルチプレクサにおいて、上記複数のＴ分岐を上記マニホールドの少なくとも片側に配置し、上記マニホールドの片端面に設けた短絡板の側近の上記分岐導波管部分にリアクタンス調整回路を設けたものである。
【発明の効果】
【００１０】
パッシブインターモジュレーションや放電、不要モードの発生を抑え、かつ調整に制約を与えない軽量なリアクタンス調整回路を有するマニホールド型の導波管マルチプレクサを提供できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は実施の形態１におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサを説明するための図である。
この実施の形態１に係るマルチプレクサは、図１において＃１〜＃１２の信号がそれぞれ入力される１２個のバンドパスフィルタ６とそれらの信号を合波するマニホールド２からなる。
【００１２】
バンドパスフィルタ６ａから６lの周波数の異なる入力＃１〜＃１２のそれぞれ所望の一つの信号のみを通過させ、他の信号を反射させる導波管円筒キャビティ型デュアルモードフィルタを用いている。バンドパスフィルタ６ａから６lは同じ形状のため、６ｃを代表して説明する。
【００１３】
バンドパスフィルタ６ｃは入口導波管１４と円筒キャビティ１３、入口結合孔１０、中央結合孔１１、出口結合孔１２、周波数調整ネジ８、結合ネジ９で構成されている。このバンドパスフィルタ６ｃは結合孔１０、１１、１２の大きさと周波数調整ネジ８、結合ネジ９の挿入量、円筒キャビティ１３の大きさにより、所望の信号を通し、それ以外の信号は反射させる機能を持つ。このデュアルモードフィルタの動作は公知のことである。
【００１４】
マニホールド２は＃１〜＃１２の信号を合波するために、Ｔ分岐７ａから７lを一方向へ縦列接続させて、分岐導波管５側にバンドパスフィルタ６を接続した構造をとる。縦列したＴ分岐７ａ側に短絡板３を設けて、Ｔ分岐７l側を出口導波管４とし、短絡板３に最も近いＴ分岐７ａの分岐導波管５ａの間にリアクタンス調整用回路１を設けたものである。
【００１５】
この実施の形態１に係るマルチプレクサの動作を＃３の信号Ｅを例にとって説明する。入口導波管１４より入力された信号Ｅはバンドパスフィルタ６ｃを通過し、分岐導波管５ｃを介して、Ｔ分岐７ｃにて主導波管１５ｂを通り短絡板３へ向かう信号Ｅ１と主導波管１５ｄを通り出口導波管４へ向かう信号Ｅ２の２つに別れる。
【００１６】
このとき、主導波管１５に生じる定在波が最適な位置にあれば,分岐導波管５ｃを介して伝わった信号ＥがＥ＝Ｅ１＋Ｅ２となり、すべてＴ分岐７ｃの主導波管１５側へ伝わる。これは、主導波管１５の長さと短絡板３の位置によって、定在波の位置が決まり、計算機シミュレーション上で設計を行うことができるのは公知のことである。
【００１７】
主導波管１５の長さと短絡板３の位置が設計を行ったものに対して、加工誤差や組立誤差等の製造誤差が発生した場合、インピーダンスの実部が所望の値に対してずれてしまう。これはインピーダンスの実部が所望の値になるように短絡板３の位置を微調整することによって、このインピーダンスの実部のずれを補正できる。
【００１８】
短絡板３側へ向かう信号Ｅ１は主導波管１５ｂを通り最初にＴ分岐７ｂの分岐導波管５ｂを介して伝わり、＃２を通過させるバンドパスフィルタ６ｂの出口結合孔１２にて反射される。この時、分岐導波管ｂ２の長さと出口結合孔１２の大きさに応じてリアクタンス成分を発生する。
【００１９】
信号Ｅ１はこのリアクタンス成分の影響を受けてＴ分岐５ｂへもどり、主導波管１５ａを介して、短絡板３側へ向かって進む。信号Ｅ１は同様につぎのＴ分岐７ａの分岐導波管５ａを介して伝わり、その分岐導波管５ａの間に挟まれたリアクタンス調整用導波管１を通り、＃１を通過させるバンドパスフィルタ６ａで反射されて同様にリアクタンス成分の影響を受けてＴ分岐７ａへ戻る。
【００２０】
そして、信号Ｅ１は短絡板３で完全反射されて出口導波管４側へもと来た経路を戻り、各バンドパスフィルタ６の出口結合孔１２に反射され、リアクタンス成分の影響を受けながら信号Ｅ２と別れた分岐部７ｃまで戻り、信号Ｅ２と合成される。これを信号Ｅ３とする。
【００２１】
信号Ｅ３は主導波管１５ｃを介して出口導波管４へ向かって進み、Ｔ分岐７ｄの分岐導波管５ｄを介して＃４を通過させるバンドパスフィルタ６ｄで反射されて、リアタンス成分の影響を受けてＴ分岐７ｄへ戻る。同様に＃５から＃１２も各々のＴ分岐７の分岐導波管を介して伝わり、バンドパスフィルタ６の出口結合孔１２で反射されて、リアタンス成分の影響を受けながら出口導波管４へ向かう。
【００２２】
ここで、それぞれのバンドパスフィルタ６ａから６lの出口結合孔１２に反射されて生じたリアクタンス成分を考慮して、分岐導波管５ｃの長さをＴ分岐７ｃから短絡板３側を見た時のインピーダンスが短絡状態ななるような長さにすれば、信号Ｅ３がすべて出口導波管４よりに取り出される。これは計算機シュミレーションを用いて設計することができる。また、信号Ｅ３が全て取り出されることは＃３の入力信号Ｅがすべて取り出されたことになり、Ｅ＝Ｅ３になることは言うまでもない。
【００２３】
分岐導波管長５やバンドパスフィルタ６の出口結合孔１２について、設計を行ったものに対して、加工誤差や組立誤差等の製造誤差が発生した場合、インピーダンスのリアクタンス成分に影響を与え、所望の値に対してリアクタンス成分がずれてしまう。このリアクタンス成分のずれにより、Ｔ分岐７ｃから短絡板３側を見た時のインピーダンスが短絡状態にならず、出口導波管４からみたインピーダンス整合がとれず、信号Ｅ３がすべて出口導波管４よりに取り出すことができなくなる。
【００２４】
このリアクタンス成分のずれを補正するようにリアクタンス調整用回路１を所望の値になるように入れ替えることにより微調整すれば、Ｔ分岐７ｃから短絡板３をみた時のインピーダンスが短絡状態になり、信号Ｅ３がすべて出口導波管４よりに取り出される。この＃３の信号Ｅを例にとって説明した信号Ｅの動作とリアクタンス調整回路１の働きは＃１と＃２、＃４から＃１２においても同様の動作と働きをする。
【００２５】
図２は実施の形態１におけるリアクタンス調整回路の説明するための図である。
リアクタンスを調整するためには、マニホールド２から並列に分岐された導波管の長さや反射の位相を変えることで、リアクタンスの調整ができる。
図２において、導波管型調整回路１６は導波管の長さを変化させることにより、マルチプレクサのリアクタンス成分を打ち消す調整回路である。
また、誘導性アイリス型調整回路１７は誘導性アイリスを設けることにより、誘導性アイリス型調整回路１８は容量性アイリスを設けることにより、マルチプレクサのリアクタンス成分を打ち消す調整回路である。
【００２６】
更に、導波管に溝を設けることにより電界の集中を弱めて耐電力性を高めた誘導性溝型調整回路１９は誘導性の溝を設けることにより、容量性溝型調整回路２０は容量性の溝を設けることにより、同様にリアクタンス成分を打ち消すことのできる調整回路である。ここではアイリスや溝は１つの例を示したが、リアクタンスの量に応じて多段にすれば良い。
【００２７】
また、＃２から＃１２により入力される信号に関して、短絡板３側へ向かう信号はＴ分岐７ａを介してリアクタンス調整用回路１を通り、バンドパスフィルタ６ａにて反射され、リアクタンス調整用回路１を再び通りＴ分岐７ａを介して短絡板３へ向かい、そして、短絡板３で完全反射され出口導波管４へ向かう信号がＴ分岐７ａを介して同様の経路を通りリアクタンス調整回路１を通過し出口導波管４側へ向かう。
【００２８】
よって、＃２から＃１２の信号は４回リアクタンス調整用回路１を通過し、その効果をうける。したがって、短絡板３にもっとも近いＴ分岐７ａの分岐導波管５ａの間にリアクタンス調整回路１を設けることにより、＃１から＃１２の調整効果がもっとも発揮される。
【００２９】
図３は実施の形態１におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサのリターンロス特性を説明するための図である。
一例として、リアクタンス調整回路１を用いた効果をシミュレーションした結果を示す。
【００３０】
図３において、本マルチプレクサの設計結果に分岐導波管５に誤差を与え、バンドパスフィルタ６の通過できる信号において側近にあるＴ分岐７の中心で短絡板３側のインピーダンス見た時、各チャンネルのＴ分岐７の中心が短絡状態になっていない状態のマルチプレクサの出口導波管４からみたリターンロス特性をシミュレーションした結果を示す。図中の横軸は周波数、縦軸はリターンロスのデシベル値である。
【００３１】
図３において、リアクタンス成分の影響を受けて、各バンドパスフィルタ６の通過できる信号において側近にあるＴ分岐７等の中心で短絡板３側のインピーダンス見た時、各チャンネルのＴ分岐７等の中心が短絡状態にならず、インピーダンス整合がとれていないことがリターンロス特性に現れていることが確認できる。
【００３２】
図４は実施の形態１におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサのリターンロス特性を説明するための図である。
図４にリアクタンス調整回路１として導波管型調整回路１９を挿入し、各バンドパスフィルタ６の通過できる信号において側近にあるＴ分岐７等の中心で短絡板３側のインピーダンス見た時、各チャンネルのＴ分岐７等が短絡状態になっているように調整しインピーダンス整合が十分にとれたシミュレーション結果のリターンロス特性を示す。両者の特性を比較するとリアクタンス調整回路１の効果により、マルチプレクサのインピーダンス整合が取れていることがわかる。
【００３３】
短絡板からもっとも近い位置のＴ分岐７の分岐導波管５部に設けなくても調整用回路としての効果がある。例えば、＃１と＃２の整合がとれているが、＃３から＃１２の整合がとれていない場合は分岐導波管５ｃの位置にリアクタンス調整回路１を入れても良い。また、リアクタンス調整用回路を１ヶ所に設けた例を示したが、２ヶ所以上に分配して設けても調整用回路の効果がある。
【００３４】
実施の形態２．
図５は実施の形態２におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサを説明するための図であり、実施の形態２によるマルチプレクサの構成を示すものである。
【００３５】
この実施の形態２に係るマルチプレクサは、図５において＃１〜＃１２の信号がそれぞれ入力される１２個のバンドパスフィルタ６とそれらの信号を合波するマニホールド２からなる。バンドパスフィルタ６の構成と働きは実施の形態１と同様である。
【００３６】
マニホールド２は＃１から＃１２の信号を合波するために、Ｔ分岐７等を両方向に交互に分岐導波管５を縦列接続させて、分岐導波管５側にバンドパスフィルタ６を接続した構造をとる。縦列したＴ分岐７ａ側の一方に短絡板３を設けて、Ｔ分岐７l側の一方を出口導波管４とし、短絡板３に最も近いＴ分岐７ａの分岐導波管５ａの間にリアクタンス調整用回路２１を設けたものである。Ｔ分岐７等は両方向に交互に分岐導波管５を縦列接続する構造でも通過する信号に対して方向性を持たないことは公知のことである。
【００３７】
したがって、マニホールド２は実施の形態１と同じ動作をする。
実施の形態１と同様に計算機シミュレーションを用いて設計することが可能であり、設計したものに対して必ず加工誤差や組立誤差等の製造誤差が発生するため、リアクタンスの微調整が必要である。
【００３８】
実記例に基づいて、実施の形態１のリアクタンス調整回路を挿入した後でも、ずれが発生していることがある。このような場合は、更にアクタンス成分のずれを補正するためにリアクタンス調整用回路２１を用いる。リアクタンス調整用回路２１は導波管にねじを挿入した構造をとり、導波管の幅広面に垂直に挿入した誘導性の効果を有する誘導性ねじ２２と導波管の幅狭面に垂直にねじを挿入した容量性の効果を有する容量性ねじ２３を設けたものである。
【００３９】
誘導性ねじ２２、容量性ねじ２３を設けることはその挿入長も可変しながら調整できるため、リアクタンス調整回路を取り替える必要がなく、より迅速にリアクタンス調整ができる。
【００４０】
ねじを挿入することは２周波以上の周波数が合波されることによって生じるパッシブインターモジュレーション（ＰＩＭ）を発生させる要因となるが、本発明ではねじを分岐された箇所に入れるため、周波数は一波のみでありＰＩＭは発生しない。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施の形態１におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサを説明するための図である。
【図２】実施の形態１におけるリアクタンス調整回路の説明するための図である。
【図３】実施の形態１におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサのリターンロス特性を説明するための図である。
【図４】実施の形態１におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサのリターンロス特性を説明するための図である。
【図５】実施の形態２におけるリアクタンス調整回路を有する導波管マルチプレクサを説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  リアクタンス調整回路、  ２  マニホールド、  ３  短絡板、  ４  出口導波管、  ５  分岐導波管、  ６  バンドパスフィルタ、  ７  Ｔ分岐、  ８  周波数調整ねじ、  ９  結合ねじ、  １０  入口結合孔、  １１  中央結合孔、  １２  出口結合孔、  １３  円筒キャビティ、  １４  入力導波管、  １５  主導波管、  １６  導波管型調整回路、  １７  誘導性アイリス型調整回路、  １８  容量性アイリス型調整回路、  １９  誘導性溝型調整回路、  ２０  容量性溝型調整回路、  ２１  リアクタンス調整回路、  ２２  誘導性ねじ、  ２３  容量性ねじ。
【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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