(57)【要約】【課題】電気特性の調整が困難であるか又はフィルタのサイズが大きい。【解決手段】入出力導波管3a,3bは同一構造のフィンライン型帯域通過フィルタであって、中心部にＥ面と平行になるように金属板2a,2bが設けられていて、所望の周波数で共振する。金属板2a,2bの形状によって共振周波数を変えることができる。方形空洞共振器5a,5bはデュアルモード方形空洞共振器であって、中心部にＥ面と平行になるように金属板2c,2dが設けられている。金属板2c,2dは入出力導波管3a,3bにおける金属板2a,2bと同様な役割を担う。方形空洞共振器5a,5bのＨ面と平行な断面は元々は正方形であるが、この断面の右下隅の管厚を電波進行方向に沿って直角に切り取られている。【選択図】図１
2012029018.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波又はミリ波帯で使用される帯域通過フィルタにおいて、
中心部にＥ面と平行になるように金属板が設けられたフィンライン型帯域通過フィルタである少なくとも２個の入出力導波管と、
中心部にＥ面と平行になるように金属板が設けられ、直交したTE10nモードで共振させる寸法を有する偶数個の方形空洞共振器とを、
結合孔を介して従属接続したことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項２】
前記方形空洞共振器のＨ面と平行な断面の少なくとも１箇所の隅を電波の進行方向に沿って直角に切り取ったことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項３】
前記断面における切り取りの縦横比率は該断面の縦横比率に等しいことを特徴とする請求項２に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項４】
前記方形空洞共振器の間の結合孔の断面は、概円形、概十字型、概方形、又はこれらの組み合わせの形状であることを特徴とする請求項１〜３に記載の帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波やミリ波帯で使用される帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の帯域通過フィルタとして、入出力導波管と２つのデュアルモード円筒形空洞共振器を隔壁のほぼ中央部に設けられた入出力結合孔を介して結合し、またデュアルモード円筒形空洞共振器の間を中央結合孔で結合することにより飛び越し結合を起こさせ、通過帯域両外の高周波側と低周波側に２つの減衰極を発生させるデュアルモードフィルタが知られている。しかし、このフィルタでは、２つのモード間の周波数調整ネジによる調整箇所が増えるため電気特性の調整が困難になる。
【０００３】
また、導波管中央へＥ面に平行に誘電板を挟み込み、誘電板に対して垂直に短絡回路を設けることにより減衰極を発生させるようにしたフィンライン型マイクロ波帯域通過フィルタも公知である。しかし、このフィルタでは、減衰傾斜が急になるため少ない段数でフィルタを構成でき、小型化により原価を抑えることができるものの、マイクロ波の伝播方向へ垂直に短絡回路を設ける必要があるため、フィルタの形状がマイクロ波伝播方向の垂直方向に対して大きくなってしまうし、帯域外除外特性を良くするには多段にする必要があるため長い形状となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開2004-289205号公報
【特許文献２】特開2005-354698号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
解決しようとする問題点は、電気特性の調整が困難であるか、またはフィルタのサイズが大きい点である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、フィルタの電気特性の調整を容易化しサイズを小さくするために、フィンライン型マイクロ波帯域通過フィルタと方形空洞共振器を結合することを最も主要な特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、フィンライン型帯域通過フィルタにデュアルモード方形空洞共振器を接続することにより、サイズを大きくすることなく電気特性の調整が容易で減衰極を持った帯域通過フィルタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の実施例１の斜視図である。
【図２】本発明の実施例１における入出力導波管の分解見取図である。
【図３】本発明の実施例１における電界のベクトルを示した図である。
【図４】本発明の実施例１の周波数特性をグラフ表示した図である。
【図５】本発明の他の実施の形態を示した図である。
【図６】本発明の実施の形態における様々な中央結合孔の形状を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
次に、本発明の目的、特徴および利点を明確にすべく、添付した図面を参照しながら、本発明の実地の形態につき詳細に説明する。
【実施例１】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態としての帯域通過フィルタの斜視見取図である。ここでは、透視される内部構造を点線および一点鎖線で示している。この帯域通過フィルタは、２つの方形空洞共振器5a,5bと、２つの入出力導波管3a,3bとで構成されている。入出力導波管3aと方形空洞共振器5aは結合孔4a、入出力導波管3bと方形空洞共振器5bは結合孔4bでそれぞれ結合され、方形空洞共振器5aと方形空洞共振器5bは中央結合孔６で結合されている。なお、以下の説明で、Ｈ面とは矩形導波管内の磁界ベクトルの方向に平行な面、Ｅ面とは矩形導波管内の電界ベクトルの方向に平行な面をいう。
【００１１】
入出力導波管3a,3bは同一構造のフィンライン型帯域通過フィルタであって、中心部にＥ面と平行になるように金属板2a,2bが設けられている。図２は入出力導波管3a,3bの構造を示す分解見取図である。図２を参照すると、同一構造の導波管1a,1bが向き合うように上下から金属板２を挟み込むことにより、入出力導波管3a,3bを所望の周波数で共振させる。金属板２は、その形状によって共振周波数を変えることができる。なお、図２は、入出力導波管3a,3bの上述のような内部構造を示すために、図１におけるより平らに図示したものである。
【００１２】
方形空洞共振器5a,5bはデュアルモード方形空洞共振器であって、中心部にＥ面と平行になるように金属板2c,2dが設けられている。金属板2c,2dは入出力導波管3a,3bにおける金属板2a,2bと同様な役割を担う。方形空洞共振器5a,5bのＨ面と平行な断面は元々は正方形であるが、この断面の右下隅の管厚を電波進行方向に沿って直角に切り取られている。
【００１３】
この切り取り部8a,8bは、これが無ければ１つの周波数だけで共振する方形空洞共振器を２つの周波数で共振させるように作用する。即ち、方形空洞共振器5a,5bをデュアルモード方形空洞共振器とさせるのである。切り取り部8a,8bにおいて直角に切り取る縦横の長さの比率は、方形空洞共振器5a,5bのＨ面と平行な面の縦横の長さの比率と等しくされる。図１の例では、この比率は1:1である。これにより、切り取り部8a,8bは方形空洞共振器5a,5bの中心部に向けて45度の切り込みとして作用することになる。
【００１４】
断面が十字型の中央結合孔６は、方形空洞共振器5a,5bに発生する２つのモードをそれぞれ結合する。更に、方形空洞共振器5a,5bの上面中央部には、周波数調整ネジ7a,7bが差し込まれる。周波数調整ネジ7a,7bの挿入量により、方形空洞共振器5aにおける共振周波数と、方形空洞共振器5bにおける共振周波数を一致させることができる。このようにして、切り取り部8a,8bと周波数調整ネジ7a,7bによって、フィンライン型帯域通過フィルタである入出力導波管3a,3bとデュアルモード空洞共振器である方形空洞共振器5a,5bの結合調整を行うのである。
【００１５】
以下、本帯域通過フィルタの動作について図３および図４をも参照しながら説明する。図３は帯域通過フィルタ内部における電界ベクトルを示す図、図４は帯域通過フィルタの周波数特性を表したグラフである。図３において、入出力導波管3aのＨ面に垂直に入力された電界E1を有する矩形TE10モード波は、金属板2aを通り、金属板2aと結合孔4aの間でTE10nモードが共振する。このTE10nモード波F1は結合孔4aを介して、電界I1を有するTE10nモード波で方形空洞共振器5aと結合し、TE10nモードで共振する。この電界I1を有するTE10nモード波F1は90度の角度をなして設けられた切り取り部8aの効果により直交モードである電界I2と結合する。
【００１６】
更に、直交する電界I1,I2を有するTE10nモード波は、金属板2cを通り、それぞれ隣接する方形空洞共振器5bの直交モードであるI3,I4を有するTE10nモード波と中央結合孔６を介して結合する。方形TE10モード波を有する電界I3は90度の角度をなして設けられた切り取り部8bの効果により、直交モードである電界I4と結合する。直交する電界I3,I4を有するTE10nモード波は結合孔4bを介して、入出力導波管3bにある金属板2bと結合孔4bの間で発生するTE10nモードF2と結合し、金属板2bを通り、電界E2を有するTE10モード波で出力として取り出される。中央結合孔６は十字になっており、これにより電界I1と電界I4を有する共振を結合することができ、跳び越し結合を実現する。この跳び越し結合により通過帯域外の低周波側と高周波側に減衰極を生み出すことができる。
【００１７】
直交する共振モード電界I1による共振周波数f1とI2による共振周波数f2、および電界I3による共振周波数f3とI4による共振周波数f4とする。このとき、結合孔の大きさにより、結合量が変わり、各共振周波数f1〜f4は結合孔4a,4bと中央結合孔６を介するが、厳密には結合孔の大きさが違ってくるため、結合量に差が生じ共振周波数f1とf2および共振周波数f3とf4に差が出る。
【００１８】
金属板2aを介しての電界E1から電界F1への結合量をM1、結合孔4aにおける電界F1から電界I1への結合量をM2、電界F1から電界I2への結合量をM3、電界I2から電界I3への結合量をM4、電界I1から電界I4への結合量をM5とする。ここで、入出力導波管3aへの入力波が入出力導波管3bに取り出されるためには、方形空洞共振器5a,5bの直交するモードをすべて同一周波数で共振するようにf1=f2およびf3=f4となるように補正する必要がある。ただし、共振周波数f1は結合量M2とM3、共振周波数f2は結合量M2とM4によって決定される。この条件を満たすために直交するモードに対して、周波数補正ネジ7a,7bを方形空洞共振器5a,5bの上面に垂直に挿入し、方形空洞共振器5a,5bの直交するモードを全て同一周波数で共振するように補正を行う。
【００１９】
図４は本帯域通過フィルタの電気特性を示している。図４を参照すると、グラフの反射損から、このフィルタは６個の共振を持つ帯域通過フィルタであり、通過帯域の両外の高周波側、低周波側にそれぞれ減衰極を持つことが分かる。
【００２０】
フィンライン型帯域通過フィルタ３の段数や位置、または方形空洞共振器５の個数を違えた、本発明の他の実施の形態を図５に示す。これら３つの実施例の基本的構成は、既に説明した実施例１と同じである。フィンライン型帯域通過フィルタ３や方形空洞共振器５の多段接続は、帯域外除外特性を改良し、またフィンライン型帯域通過フィルタ３における金属板の突起をも含めて形状を単純化するという効果をもたらす。
【００２１】
図５(a)に示す例においては、方形空洞共振器５を中心にして左右それぞれに、金属板２を備えた入出力導波管３と、３つのフィンライン型帯域通過フィルタ３を配置している。このような左右対称の配置は設計し易いという利点を有する。
【００２２】
図５(b)は、フィンライン型帯域通過フィルタ３を左側に集中して配置し、２つの方形空洞共振器５を右側に集めた例を示す。この例では、フィンライン型帯域通過フィルタ３が左側に集中しているので製作し易く、周波数特性は図１の実施例１と同じであるが、帯域通過フィルタの初段（右側）がフィンライン型帯域通過フィルタ３から方形空洞共振器５に置き代わったため、その全長は長くなる。これはフィンライン型帯域通過フィルタ３の初段が２段目以降に比べて短くできるのに対して、方形空洞共振器５は何段目かによる長さの変化がないためである。
【００２３】
図５(C)に示す例は、フィンライン型帯域通過フィルタの段数を増やすだけでなく、方形空洞共振器の個数を増やしたものである。
【００２４】
また、中央結合孔６の形状を違えた、本発明の他の実施の形態を図６に示す。中央結合孔は図２のように十字型だけでなく、概円形、概十字型、概方形、又はこれらの組み合わせの形状で構成することができる。
【００２５】
上記の実施形態の一部又は全部は、以下の付記ようにも記載されうるが、以下には限られない。
【００２６】
（付記１）マイクロ波又はミリ波帯で使用される帯域通過フィルタにおいて、中心部にＥ面と平行になるように金属板が設けられたフィンライン型帯域通過フィルタである少なくとも２個の入出力導波管と、中心部にＥ面と平行になるように金属板が設けられ、直交したTE10nモードで共振させる寸法を有する偶数個の方形空洞共振器とを結合孔を介して従属接続したことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【００２７】
（付記２）前記方形空洞共振器のＨ面と平行な断面の少なくとも１箇所の隅を電波の進行方向に沿って直角に切り取ったことを特徴とする付記１に記載の帯域通過フィルタ。
【００２８】
（付記３）前記断面における切り取りの縦横比率は該断面の縦横比率に等しいことを特徴とする付記２に記載の帯域通過フィルタ。
【００２９】
（付記４）前記方形空洞共振器の間の結合孔の断面は、概円形、概十字型、概方形、又はこれらの組み合わせの形状であることを特徴とする付記１〜３に記載の帯域通過フィルタ。
【符号の説明】
【００３０】
２              金属板
３              入出力導波管
５              方形空洞共振器
６              中央結合孔
1a、1b          導波管
2a、2b、2c、2d  金属板
3a、3b          入出力導波管
4a、4b          結合孔
5a、5b          方形空洞共振器
7a、7b          周波数調整ネジ
8a、8b          切り取り部
【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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