(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
特にフィルタのためのマイクロ波共振器であって、
導電性の壁を有する共振空洞を備えており、該共振空洞の中に、平面共振器要素と、周波数同調手段と、モード間結合手段とが配置されており、平面共振器要素は、形状が少なくともほぼ平行四辺形である誘電材料で作成されており、少なくともマイクロ波周波数で、平行四辺形の頂点が、導電性の壁によって互いに短絡されるような形で空洞内を横断して配置されており、
前記マイクロ波共振器は、形状が少なくともほぼ平行四辺形である誘電材料で作成された少なくとも１つの他の平面共振器要素を有しており、複数の平面共振器要素は、空洞の中間ゾーンにおいて互いに近接し、相互に平行であり、空洞の中心軸に対して横断方向に延びており、周波数同調手段およびモード間結合手段が、平行な複数の平面共振器要素の間に配置されている、マイクロ波共振器。
【請求項２】
厚さの異なる少なくとも２つの平行な平面共振器を有する、請求項１に記載のマイクロ波共振器。
【請求項３】
共振空洞が円筒の形態をしており、それぞれ形状が少なくともほぼ正方形である誘電材料で作成された薄い複数の平面共振器要素を含んでいる、請求項１に記載のマイクロ波共振器。
【請求項４】
共振器の上流側に置かれたマイクロ波エネルギー注入手段と、共振器の下流側に置かれた共振エネルギー抽出手段と、フィルタが複数の共振器を有する場合に、直列の複数の共振器の間の結合手段とに結合された、請求項１に記載の少なくとも１つのマイクロ波共振器を有するマイクロ波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、誘電材料の共振要素が配置されている導電壁を有する、共振空洞タイプのマイクロ波フィルタに関する。また本発明は、より詳細には、共振器を含むマイクロ波フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
すでに知られており、特にフランス特許第２７３４０８４号のプリアンブルに記述されているように、そのようなマイクロ波共振器には、ほぼ共振周波数にわたる狭い周波数帯でのみ励起可能であるという特徴がある。従来、マイクロ波共振器は、直列に接続された１つまたは複数のそのような共振器の周囲に構成されたマイクロ波フィルタを作るように実現されている。上記の特許第２７３４０８４号に記述されているように、以前のマイクロ波フィルタの構成は、製作を困難にするものである。さらに、特に所定位置に共振器の要素を保持するために断熱材料で作成された部材の存在のために、共振器の要素と前記要素が配置されている空洞との間の熱交換が、十分でないことが判明している。したがって、上記の課題を解決するために、様々な共振器の要素が上記特許で提案されている。記載されている変形形態の１つは、導電壁を有する共振空洞内に配置されている、薄い平らな共振器要素の実現を提供する。該共振器要素は、形状が少なくともほぼ平行四辺形である誘電材料で作成されており、平行四辺形の頂点が、導電壁によって互いに短絡されるような形で、導電的にまたはマイクロ波に対してのみ、寸法が決められ、取り付けられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
それにもかかわらず、その変形形態で得らる共振器には、共振器に供給されているエネルギーを十分に回復せず、比較的調節が難しいという欠点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
したがって、本発明は、特にフィルタのためのマイクロ共振器を提供する。共振器は、導電性の壁を有する共振空洞を備えており、該共振空洞の中に、平面共振器要素と、周波数同調手段と、モード間結合手段とが配置されており、平面共振器要素は、形状が少なくともほぼ平行四辺形である誘電材料で作成されており、少なくともマイクロ波周波数で、平面共振器要素によって形成される平行四辺形の頂点が、導電性の壁によって互いに短絡されるような形で、空洞内を横断して配置されている。
【０００５】
本発明の特徴によれば、前記共振器は、形状が少なくともほぼ平行四辺形である誘電材料で作成された少なくとも１つの他の平面共振器要素を有している。複数の共振器要素は互いに近接し、相互に平行であり、平行な共振器要素の間に配置されている周波数同調手段およびモード間結合手段と共に、空洞の中心軸に対して横断方向に延びている。これにより、共振器はより広範な作動帯域を有するようになる。
【０００６】
また本発明は、フィルタの入口にマイクロ波のエネルギーを注入し、共振器を励起する手段と、フィルタの出口から共振エネルギーを抽出する手段と、フィルタが複数の共振器を有する場合に、直列な共振器の間に結合を与える手段とに結合されている、上記で規定された少なくとも１つのマイクロ波共振器を備えるマイクロ波フィルタを提供する。
【０００７】
本発明の特徴および利点について、以下の図を参照して、下記でさらに詳細に説明する。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１に示すマイクロ波共振器は、壁２が電気的に導電性である共振空洞１を有する。従来の方式では、空洞の断面を四角形とすることができる。図に示す好ましい実施形態では、空洞の断面は円であり、端が閉じている円筒チューブ要素３の長さに沿って、内側に延びている。例として、チューブ要素は、伝導性のよい金属で作成されている。
【０００９】
４および４’のような平面共振器要素は、空洞の中央ゾーンに取り付けられており、空洞の中央縦軸ＹＹ’に対して横切る方向に平行に、互いに近接して配置されている。これらの共振器要素は、大きな誘電定数Ｅと、大きなＱ値と、温度の関数として共振周波数の変化が小さい係数とを有することが好ましい、誘電材料で作成されている。
【００１０】
好ましい実施形態では、共振器は、ＴＥ１０１基本モードで励起され、それにより、所与の寸法の共振器に対し、最低の可能な作動周波数を得ることを可能とする。
【００１１】
結合のためにアイリスタイプの開口を含んでおり、局所的に厚さが変化し、特に熱結合ゾーンで極度に厚い場合でも、共振器要素は、本質的に平面である。すでにフランス特許第２７３４０８４号で提案されているように、共振器要素は、形状が少なくともほぼ平行四辺形であることが好ましい。図示した実施形態では、共振器要素の形状は正方形である。平行四辺形（または正方形）の頂点は丸められており、共振器が配置され、共振器が一部を形成している共振器要素による動作で必要なほぼ全ての熱交換を提供している、空洞の内壁の形状に適合する。したがって、図示した例では、共振器要素４および４’により構成されている正方形の頂点は、丸くなっており、空洞１を画定する円筒の内壁２に対し、形状が相補的になっている。図２に示すように、共振器要素が前記壁に対して押し付けられるように、直接固定されている場合、頂点と壁２の間の結合は、直接伝導によって行うことができる。また、従来の方式で、各頂点が、薄い中間固定要素を介して壁に押し付けられる場合は、単にマイクロ波周波数で行うことができるが、この方式については本明細書では説明しない。例として、各中間要素は、温度の変化による寸法の変化に対応する一方、所定位置に各共振器要素を保持するように、弾性的にすることができる。そのような取付けは、従来の方式では、マイクロ波の結合を、動作周波数で、共振器要素と共振器空洞の内壁との間で行うように構成することができる。
【００１２】
空洞の内側で受容される共振器要素は、空洞の中間ゾーンで互いに近接して配置されることが好ましい。周波数同調手段は、図１からわかるように、結合手段と共に、平行な共振器の間で、共振器要素を受けるようにギャップ内に提供されている。
【００１３】
これらの様々な手段は、従来のものであり、本明細書では、第１のモードに対する第１の同調調整ねじ５により示されている。この第１のねじは、空洞の軸ＹＹ’に対し垂直に延び、空洞の壁を通過し、空洞内に大いにまたは多少突き出ている。第２のモードに対する第２の同調調整ねじ６は、同様の方式で、ねじ５の軸に垂直である軸と同一平面になるように取り付けられている。第３の同調ねじ７は、共振器の励起モードの間で、エネルギーの結合を変更するために使用され、他の２つのねじと同じ平面内で取り付けられているが、それらの軸に対して４５°にある。
【００１４】
説明したように、４および４’のような共振器要素を平行に配置することにより、よりよいモード励起ができるようにすることで、共振器要素を含んでいるマイクロ波共振器の作動帯域を広げることが可能となる。形状が正方形であり、頂点が、空洞の内壁により短絡されている２つの平面共振器要素を含んでいる、円筒空洞を有するマイクロ波共振器により、約３．４の利得を獲得することができる。
【００１５】
このタイプの共振器により、ＴＥ１０１基本モードで、高いＱ値Ｑ０、および優れた分離を獲得することができる。
【００１６】
平行の２つの共振器要素を用いることに特有の利点は、これらの２つの要素を含んでいる共振器は、これを使用せず、より厚い単一の共振器要素を用いて得られる対応する結果を、提供することができることである。そのような厚い要素が利用可能でないとき、これは特に有利である。また、平行に配置されており、異なる厚さの共振器要素を使用することにより、異なるそれぞれの厚さを有し、それゆえ異なる共振周波数を有する共振器要素の組み合わせによるマイクロ波共振器の範囲を得ることが可能となる。そのような範囲は、特に、所与の厚さの共振器要素と、増加する厚さなどそれぞれ異なる厚さを有する複数の共振器要素との組み合せにより、それぞれが２つの共振器要素を備える組合せで、得ることができる。また、必要であれば、３つ以上の共振器要素を組み合わせるようにすることも提供できる。
【００１７】
図３は、１Ａおよび１Ｎなど本発明の複数のマイクロ波共振器を有する、マイクロ波フィルタ８の断面図である。これらの共振器は、フィルタの中央長手方向軸を構成する共通軸上で整列されている。９Ａおよび９Ｎなどの横断壁は、マイクロ波共振器の集合を含んでいる管状要素内に配置されており、対の状態で共振器により形成されている空洞を分割している。これらの仕切りは、仕切りにより分離される共振器の空洞の間で、結合ができるような方式で構成されている。この結合は、アイリスまたはスロットタイプの１０Ａまたは１０Ｎのような開口などの、任意の適切な手段で得ることができ、この場合には、任意の適切な手段は、仕切りの中央と仮定されている。この仕切りおよび管状要素は、この分野で一般に使用する種類の材料で作成される。
【００１８】
従来の方式では、マイクロ波フィルタ８は、この場合は、本発明の共振器の共振空洞によって構成されている入口空洞を有し、本明細書では空洞１Ａである。これは、処理する信号を供給するマイクロ波エネルギー源にマイクロ波フィルタ８を接続すること可能とする外部結合手段を有する。これらの結合手段は、空洞に含まれている共振器要素４Ａ、４Ａ’の上流側に配置されており、例えばプローブ１１で構成されている。好ましい実施形態では、入口空洞はＴＥ１０１などのＴＥモードで励起され、したがって所与の寸法に対して比較的低い共振周波数と、すでに上記で述べたように、単一の共振器要素を有する対応する共振器の作動帯幅に比較して改良されている作動帯幅をも得ることを可能とする。
【００１９】
１つまたは複数のマイクロ波共振器は、入口共振器に続いて、図示したように同じ管状要素に、または任意に整列され互いに隣接して配置されている管状要素の集合に、直列に接続することができる。本発明の各共振器は、空洞内に２つの共振器要素を備えており、例えば、空洞が１Ａである共振器の要素４Ａおよび４Ａ’である。また、空洞が１Ａおよび１Ｎである共振器に対し、５Ａ、６Ａ、７Ａ、または５Ｎ、６Ｎ、７Ｎと番号をつけた要素のような同調および結合手段がある。
【００２０】
空洞の番号が１Ｎであり、フィルタ８内の共振器のシーケンスで最後である共振器は、共振マイクロ波エネルギーをフィルタリングした後、それをフィルタから抽出することを可能とする手段を含んでいる。この場合は、これらの抽出手段は、プローブ１２により構成されている。
【００２１】
本発明のフィルタの有効性を示すために、図４において限定のない例によるプロットを示す。このプロットの縦座標に対する単位は、透過曲線に対する１目盛あたり１０ｄＢと、損失曲線に対する１目盛あたり５ｄＢと、横座標に対する１目盛あたり２０ＭＨｚである。このフィルタは、作動帯幅が４７ＭＨｚである４つのポールを有し、１６５５ＭＨｚの周波数を中心とすることを仮定している。周波数の関数としてフィルタの透過を示す曲線Ｔは、その透過ウィンドウが、最大透過で約４７ＭＨｚであり、−２５ｄＢで約９４ＭＨｚであることを示す。曲線Ｒは、周波数の関数として、反射損失の対応する様相を示す。
【００２２】
共振器要素に対し厚さを選択することと、共振器要素を特に対の形態で関連付けることで得られる組み合せの融通性により、過去に知られていた範囲よりも広範な周波数の範囲にわたって、本発明のフィルタを提供し、動作させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のマイクロ波共振器の図である。
【図２】図１の共振器の断面図である。
【図３】本発明の複数の共振器を有するマイクロ波フィルタの断面図である。
【図４】本発明のフィルタの実施形態の透過応答および反射損失を示すプロットである。
【符号の説明】
１、１Ａ、１Ｎ  空洞
２  壁
３  円筒チューブ要素
４、４’  平面共振器要素
５  第１の同調調整ねじ
６  第２の同調調整ねじ
７  第３の同調調整ねじ
Ｙ、Ｙ’  軸
８  マイクロ波フィルタ
１１、１２  プローブ
４Ａ、４Ａ’  共振器要素
５Ａ、６Ａ、７Ａ  同調手段
９Ａ、９Ｎ  横断壁
５Ｎ、６Ｎ、７Ｎ  結合手段
Ｒ、Ｔ  曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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