(57)【要約】【課題】外部回路の接続による導波管の移動動作の不具合や共振周波数変化を抑制する。【解決手段】電波ハーフミラー５０Ａが固定された第１導波管２１と、その一端側を受け入れる第１導波路３０ａと第２導波路３０ｂとの境界部に電波ハーフミラー５０Ｂが固定された第２導波管３０と、第１導波管２１を長さ方向に移動させる機構とを含み、第２導波管３０が、第１導波路３０ａと第２導波路３０ｂを形成する第１導波路形成体３１と第２導波路形成体３２とを重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されており、さらに、第２導波路形成体３２には、第２導波路３０ｂと連続する第１緩衝用導波路１１０ａを有する第１緩衝体１１０の一端側に設けられた第１フランジ部１１２がネジ止め接続され、他端側には第１緩衝用導波路１１０ａの口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路２００にネジ止め接続できる第２フランジ部１１３が設けられている。【選択図】図２
2016019016.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径の導波路（２２）を有する第１導波管（２１）と、
前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路（３０ａ）と、該第１導波路より小さい口径の第２導波路（３０ｂ）とが同心に連続するように形成されている第２導波管（３０）と、
前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第１導波管の前記一端側の導波路に固定され、他方が前記第２導波管の前記第１導波路と前記第２導波路の境界部に固定された一対の電波ハーフミラー（５０Ａ、５０Ｂ）と、
前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第１導波管を導波路の長さ方向に移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる移動装置（７０）とを有し、
前記第２導波管が、
所定厚の板状部に前記第１導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第１導波路形成体（３１）と、
所定厚の板状部に前記第２導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第２導波路形成体（３２）とを含み、
前記第１導波路形成体と前記第２導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されたミリ波帯フィルタにおいて、
前記第２導波路形成体の前記第２導波路に対応した口径の第１緩衝用導波路（１１０ａ）が一端側から他端側に連続して形成され、一端側に前記第１緩衝用導波路が前記第２導波路と連続する状態で前記第２導波路形成体にネジ止め接続可能な第１フランジ部（１１２）が設けられ、他端側に前記第１緩衝用導波路の口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路をネジ止め接続可能な第２フランジ部（１１３）が形成され、前記第２フランジ部に対する外部回路のネジ止めによる力の前記第２導波路形成体へ伝達を抑制する第１緩衝体（１１０）を設けたことを特徴とするミリ波帯フィルタ。
【請求項２】
前記第１緩衝体の前記第１緩衝用導波路には、電磁波を一方向のみに伝搬させるアイソレータが組み込まれていることを特徴とする請求項１記載のミリ波帯フィルタ。
【請求項３】
前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の他端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第３導波路（４０ａ）と、該第３導波路より小さい口径の第４導波路（４０ｂ）とが同心に連続するように形成されている第３導波管（４０）を有し、
該第３導波管が、
所定厚の板状部に前記第３導波路（４０ａ）を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第３導波路形成体（４１）と、
所定厚の板状部に前記第４導波路（４０ｂ）を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第４導波路形成体（４２）とを含み、
前記第３導波路形成体と前記第４導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載のミリ波帯フィルタ。
【請求項４】
前記第３導波管の前記第４導波路形成体は、前記第４導波路の口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路をネジ止め接続可能に形成されていることを特徴とする請求項３記載のミリ波帯フィルタ。
【請求項５】
前記第４導波路形成体の前記第４導波路に対応した口径の第２緩衝用導波路（１２０ａ）が一端側から他端側に連続して形成され、一端側に前記第２緩衝用導波路が前記第４導波路と連続する状態で前記第４導波路形成体にネジ止め接続可能な第３フランジ部（１２２）が設けられ、他端側に前記第２緩衝用導波路の口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路をネジ止め接続可能な第４フランジ部（１２３）が形成され、該第４フランジ部に対する外部回路のネジ止めによる力の前記第４導波路形成体へ伝達を抑制する第２緩衝体（１２０）を設けたことを特徴とする請求項３記載のミリ波帯フィルタ。
【請求項６】
前記第２緩衝体の前記第２緩衝用導波路には、電磁波を一方向のみに伝搬させるアイソレータが組み込まれていることを特徴とする請求項５記載のミリ波帯フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ミリ波帯フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、ユビキタスネットワーク社会を迎え、電波利用ニーズが高まる中、家庭内のワイヤレスブロードバンド化を実現するＷＰＡＮ（ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク）や安全・安心な運転をサポートするミリ波レーダー等のミリ波帯無線システムが利用され始めている。また、１００ＧＨｚ超無線システム実現への取組も積極的に行われてきている。
【０００３】
その一方で、６０〜７０ＧＨｚ帯の無線システムの２次高調波評価や１００ＧＨｚ超の周波数帯における無線信号の評価については、周波数が高くなるにつれ測定器の雑音レベル及びミキサの変換損失が増加するとともに周波数精度が低下するため、１００ＧＨｚを超える無線信号の高感度、高精度測定技術が確立されていない状況となっている。しかも、これまでの測定技術では局部発振の高調波を測定結果から分離することができず、不要発射等の厳密な測定が困難となっている。
【０００４】
これらの技術課題を克服し、１００ＧＨｚ超帯域無線信号の高感度・高精度測定を実現するためには、イメージ応答及び高次高調波応答を抑制するためのミリ波帯の狭帯域なフィルタ技術の開発が必要であり、特に、可変周波数型（チューナブル）に適応可能なものが望ましい。
【０００５】
これを実現するものとして、本願出願人は、光の分野で用いられているファブリペロー共振器をミリ波に応用し、ＴＥ１０モード（単一モード）を伝搬する導波管構造の導波路の内部に対向させた一対の電波ハーフミラーの間の共振作用により、ミリ波の所望周波数成分を選択的に通過させるミリ波帯フィルタを提案している（特許文献１）。
【０００６】
上記特許文献１には、所望周波数帯域の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる導波路を、第１導波管と、その第１導波管の一端側を内側に僅かに隙間のある状態で受け入れる第２導波管とで構成し、第１導波管の先端と第２導波管の内部に電波ハーフミラーを対向するように固定し、その間隔が変化するように一方の導波管に対して他方の導波管をその長手方向に相対的に移動させる構造が開示されている。
【０００７】
上記構造のミリ波帯フィルタであれば、波面変換による特性劣化がなく、電波ハーフミラーの設計に高い自由度を与えることができ、空間放射による損失が少なくて済み、しかも、一対の電波ハーフミラーの間隔を変化させることでフィルタの共振周波数を可変することができる。
【０００８】
ただし、この構造のミリ波帯フィルタを実際に製造する場合、内側の第１導波管の外周壁と、外側の第２導波管の内周壁との間に、導波管同士の長手方向の相対移動が可能なように隙間を設ける必要があるが、その隙間は、一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の空間と連続しており、電波ハーフミラー間を往復する電磁波がこの隙間を介して外部に漏れることでフィルタとしての特性が低下してしまう。
【０００９】
したがって、この隙間を可能な限り小さくする必要がある。例えば、導波路の口径２ミリ×１ミリ程度の導波管の場合、容認される隙間は数１０μｍ（例えば２０〜３０μｍ）以下であるが、これは顕微鏡で確認しなくてはならない寸法である。ところが、上記構造のミリ波帯フィルタのように、第２導波路の内部に第１導波管の先端が入り込む構造では、隙間部分を外部から観察することができず、その隙間のばらつきを確認できず、双方の位置合わせが極めて困難となる。
【００１０】
この問題を解決する技術として、本願出願人は、特許文献２において、外側の第２導波管を、厚さ一定の板状部に内側の第１導波管の一端側を受け入れる口径の第１導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第１導波路形成体と、厚さ一定の板状部に第１導波管と同口径の第２導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第２導波路形成体とで構成し、第１導波路形成体と第２導波路形成体の板状部を、それぞれの角穴同士が同心に連続するように重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成する技術を開示している。
【００１１】
この技術を採用することで、内側の第１導波管の外周と外側の第２導波管の第１導波路を形成する角穴との隙間を第１導波路形成体側から観察することができ、その位置合わせを正確に行うことができ、その位置合わせの後に、第２導波路形成体を第１導波路形成体に対して予め位置決めされた位置に連結すれば、第１導波路に対して第２導波路が傾くこともなく、第１導波管の導波路を含めて３つの導波路の位置合わせを正確に行うことができ、フィルタ特性を高く維持できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２０１３−１３８４０１号公報
【特許文献２】特開２０１３−２４７３８１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記特許文献２の構造のミリ波帯フィルタにおいても、さらに解決すべき新たな課題が明らかになった。
【００１４】
即ち、上記構造のミリ波帯フィルタを用いた各種機器を製造する場合、当然のことながら、ミリ波帯フィルタの両端に種々の回路（外部回路）が接続されることになる。
【００１５】
したがって、ミリ波帯フィルタの両端の構造は、既存のいろいろな回路に接続可能になっている必要があり、そのための規格が定められている。
【００１６】
例えば、導波管構造の回路を他の回路と接続する際に、ＭＩＬ規格で定められたフランジ構造が一般的に採用されている。
【００１７】
図７の（ａ）、（ｂ）は、ＭＩＬ規格で規定されたフランジ構造の例を示すものであり、直径Ｃのフランジ部１１の一面１１ａ側（他回路との接続面）に、直径Ｄ、厚さＨの円柱状の第１突出部１２が同心に突設され、反対面１１ｂに、直径Ｅの円柱状の第２突出部１３が同心に突設され、フランジ部１１および二つの突出部１２、１３の中央を、幅Ａ、高さＢの導波路１４が貫通形成されている。フランジ部１１の厚さはＪ−Ｈ、第２突出部１３の厚さは、Ｇ−Ｊで表される。そして、フランジ部１１には、導波路１４の中心から距離Ｆ／２の位置で且つ導波路１４の幅方向に延びた中心線上と高さ方向に延びた中心線上の位置にネジ穴１６が設けられている。
【００１８】
そして、ＭＩＬ規格では、上記した各寸法Ｃ〜Ｈが、導波路の口径Ａ、Ｂに応じて予め決められた値となるように規定している。
【００１９】
したがって、前記ミリ波帯フィルタに、規格にしたがったフランジ構造をもつ他回路と接続することを考えるとき、ミリ波帯フィルタの両端の導波管の端部の構造も、このフランジ構造に対応させる必要がある。
【００２０】
また、特許文献２に記載されたミリ波帯フィルタの構造は、基本構造であって可動側（内側）の導波管に他の回路を直接接続させたくない場合もある。
【００２１】
これらを考慮して、より実用的なミリ波帯フィルタの構造例を示すと、図８のように表すことができる。
【００２２】
このミリ波帯フィルタ２０は、ミリ波帯の所望周波数帯域の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる導波路を、第１導波管２１と、その第１導波管２１の一端側を内側に僅かに隙間のある状態で受け入れる第２導波管３０と、第１導波管２１の他端側を内側に僅かに隙間のある状態で受け入れる第３導波管４０とで構成し、第１導波管２１の一端側の先端と第２導波管３０の内部に電波ハーフミラー５０Ａ、５０Ｂを対向するように固定している。
【００２３】
特許文献２に示したように、第２導波管３０は、第１導波管２１の一端側を隙間のある状態で受け入れる口径の第１導波路３０ａを形成する第１導波路形成体３１と、第１導波路３０ａより小さい口径の第２導波路３０ｂを形成する第２導波路形成体３２よりなり、その導波路同士が同心に連続する状態で接続されている。
【００２４】
また、第３導波管４０は、第１導波管２１を挟んで第２導波管３０と対称な構造を有しており、第１導波管２１の他端側を隙間のある状態で受け入れる口径の第３導波路４０ａを形成する第３導波路形成体４１と、第３導波路４０ａより小さい口径の第４導波路４０ｂを形成する第４導波路形成体４２よりなり、その導波路同士が同心に連続する状態で接続されている。
【００２５】
これら第２導波管３０と第３導波管４０は、図示しないベース部を介して一体的に連結固定され、第１導波管２１は、移動装置７０によって、第２導波管３０、第３導波管４０に対して、導波路２２の長さ方向に沿って移動できる状態に支持され、この第１導波管２１の移動により、電波ハーフミラー５０Ａ、５０Ｂの間隔が変化し、その間隔で決まる共振周波数を中心とする周波数成分を選択的に通過させることができる。移動装置７０の構成は任意であるが、例えばステッピングモータの回転力を直進運動に変換して第１導波管２１に伝達する方式が採用できる。
【００２６】
そして、第２導波管３０の第２導波路形成体３２と第３導波管４０の第４導波路形成体４２には、導波路の開口中心から前記規格で定められた半径で所定高さ突出する突出部３２ｅ、４２ｅがそれぞれ設けられており、また開口中心から規格に対応した所定半径の位置には、ネジ止め用の穴３２ｄ、４２ｄが規定されたピッチでそれぞれ設けられている。
【００２７】
このように、両端の固定側の導波管の端部の形状を、導波路の口径に対応したフランジ規格に対応させておけば、図８の一点鎖線で示しているように、同じ規格を有する種々の外部回路２００、３００をネジ２０５、３０５でそれぞれ固定することで容易に接続することができる。
【００２８】
しかしながら、上記のように、第２導波管３０の第２導波路形成体３２および第３導波管４０の第４導波路形成体４２を規格に対応するフランジ構造に合わせ、同様のフランジ構造を有する他回路をネジ止め固定する場合、図９に一方の例を示すように、第２導波路形成体３２の突出部３２ｅと、外部回路２００の突出部２００ａの端面同士が突き当て状態のまま、隙間を持って対向している第２導波路形成体３２の外縁部と外部回路２００のフランジ部２００ｂは、ネジ２０５の締め付け力により互いに近づく方向に変形する。
【００２９】
この外縁の変形が第２導波管３０の第２導波路形成体３２の中央部を逆方向に変形（湾曲変形）させることになる。
【００３０】
この変形は、外部回路３００がネジ止めされる第３導波管４０側でも同様に発生し、この変形が第１導波路形成体３１、第３導波路形成体４１に伝達され、第１導波路３０ａ、第３導波路４０ａに歪みを与え、第１導波管２１の外周との隙間が不均一となって、第１導波管２１の円滑な移動が妨げられる恐れがある。
【００３１】
また、特に、第２導波管３０の第２導波路形成体３２の中央部の導波路の先端には電波ハーフミラー５０Ｂが固定されているので、上記変形により電波ハーフミラー５０Ｂの位置が他方の電波ハーフミラー５０Ａ側に移動し、ミラー間の距離が短くなり、共振周波数が高い方へ変化してしまうという重大な問題が生じる。
【００３２】
図１０は、上記構造のミリ波帯フィルタの入力側と出力側に、規定のフランジ部を有する回路をネジ止めした状態で、ネジの締め付けが弱い状態と、強い状態とで、共振周波数がどの程度変化したかを確認した結果を示すものである。
【００３３】
図１０から明らかなように、締め付けが弱い状態で１２２．３ＧＨｚ付近に設定されていた共振周波数が、締め付けを強くすると０．５ＧＨｚ以上高く変化することが確認された。
【００３４】
したがって、フィルタ単体として第１導波管２１の位置に対する共振周波数の特性を予め測定しておき、この特性に基づいてフィルタの周波数制御を行なおうとしても、このフィルタに接続される外部回路の接続状態（ネジの締め付け状態）によってフィルタ自身の特性が変化して、正しい制御が行なえなくなる。
【００３５】
本発明は、この問題を解決し、外部回路の接続による第１導波管の移動動作の不具合や共振周波数変化を抑制できるミリ波帯フィルタ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】
【００３６】
前記目的を達成するために、本発明の請求項１のミリ波帯フィルタは、
ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径の導波路（２２）を有する第１導波管（２１）と、
前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路（３０ａ）と、該第１導波路より小さい口径の第２導波路（３０ｂ）とが同心に連続するように形成されている第２導波管（３０）と、
前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第１導波管の前記一端側の導波路に固定され、他方が前記第２導波管の前記第１導波路と前記第２導波路の境界部に固定された一対の電波ハーフミラー（５０Ａ、５０Ｂ）と、
前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第１導波管を導波路の長さ方向に移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる移動装置（７０）とを有し、
前記第２導波管が、
所定厚の板状部に前記第１導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第１導波路形成体（３１）と、
所定厚の板状部に前記第２導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第２導波路形成体（３２）とを含み、
前記第１導波路形成体と前記第２導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されたミリ波帯フィルタにおいて、
前記第２導波路形成体の前記第２導波路に対応した口径の第１緩衝用導波路（１１０ａ）が一端側から他端側に連続して形成され、一端側に前記第１緩衝用導波路が前記第２導波路と連続する状態で前記第２導波路形成体にネジ止め接続可能な第１フランジ部（１１２）が設けられ、他端側に前記第１緩衝用導波路の口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路をネジ止め接続可能な第２フランジ部（１１３）が形成され、前記第２フランジ部に対する外部回路のネジ止めによる力の前記第２導波路形成体へ伝達を抑制する第１緩衝体（１１０）を設けたことを特徴とする。
【００３７】
また、本発明の請求項２のミリ波帯フィルタは、請求項１記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第１緩衝体の前記第１緩衝用導波路には、電磁波を一方向のみに伝搬させるアイソレータが組み込まれていることを特徴とする。
【００３８】
また、本発明の請求項３のミリ波帯フィルタは、請求項１または請求項２記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の他端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第３導波路（４０ａ）と、該第３導波路より小さい口径の第４導波路（４０ｂ）とが同心に連続するように形成されている第３導波管（４０）を有し、
該第３導波管が、
所定厚の板状部に前記第３導波路（４０ａ）を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第３導波路形成体（４１）と、
所定厚の板状部に前記第４導波路（４０ｂ）を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第４導波路形成体（４２）とを含み、
前記第３導波路形成体と前記第４導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されていることを特徴とする。
【００３９】
また、本発明の請求項４のミリ波帯フィルタは、請求項３記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第３導波管の前記第４導波路形成体は、前記第４導波路の口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路をネジ止め接続可能に形成されていることを特徴とする。
【００４０】
また、本発明の請求項５のミリ波帯フィルタは、請求項３記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第４導波路形成体の前記第４導波路に対応した口径の第２緩衝用導波路（１２０ａ）が一端側から他端側に連続して形成され、一端側に前記第２緩衝用導波路が前記第４導波路と連続する状態で前記第４導波路形成体にネジ止め接続可能な第３フランジ部（１２２）が設けられ、他端側に前記第２緩衝用導波路の口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路をネジ止め接続可能な第４フランジ部（１２３）が形成され、該第４フランジ部に対する外部回路のネジ止めによる力の前記第４導波路形成体へ伝達を抑制する第２緩衝体（１２０）を設けたことを特徴とする。
【００４１】
また、本発明の請求項６のミリ波帯フィルタは、請求項５記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第２緩衝体の前記第２緩衝用導波路には、電磁波を一方向のみに伝搬させるアイソレータが組み込まれていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００４２】
このように構成したので、規定のフランジ構造の他回路をフィルタの端部にネジ止め固定する場合であっても、そのネジ止めによる力の第２導波管の第２導波路形成体への伝達が緩衝体によって抑制されるので、第２導波管に対する第１導波管の移動動作の不具合や、ミラー間隔の変化による共振周波数のずれが発生せず、予めフィルタ単体で測定されている特性にしたがって正しい周波数可変制御を行なうことができる。
【００４３】
また、請求項２のように、第１緩衝体の第１緩衝用導波路にアイソレータを組み込んでおけば、上記のように外部回路接続に伴う共振周波数のずれとともに、ミリ波帯フィルタから出力された電磁波が外部回路で反射されてフィルタへ戻ることによる特性劣化を防止できる。
【００４４】
また、請求項３のように、第１導波管の他端側にも第２導波管と同様の構造の第３導波管を設けることで、ミリ波帯フィルタの両端を固定部とすることができ、外部回路との接続が容易となる。
【００４５】
また、請求項４のように、第３導波管の第４導波路形成体を、その導波路の口径に対して所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路をネジ止め接続可能にすることで、第３導波管に外部回路を直接接続することができる。
【００４６】
また、請求項５のように、第３導波管に対して、第１緩衝体と同構造の第２緩衝体を接続しておけば、外部回路の接続による第３導波管への力の伝達が抑制され、第３導波管に対する第１導波管の移動動作の不具合が発生を防止できる。
【００４７】
また、請求項６のように、第２緩衝体の第２緩衝用導波路にアイソレータを組み込んでおけば、上記のように外部回路接続に伴う導波路の歪みとともに、ミリ波帯フィルタから出力された電磁波が外部回路で反射されてフィルタへ戻ることによる特性劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の実施形態の平面図
【図２】図１のＡ−Ａ線断面図
【図３】本発明の実施形態の要部の分解図
【図４】本発明の実施形態の要部の分解図
【図５】外部回路を接続したときの力の伝達を説明する図
【図６】本発明の別の構成例を示す図
【図７】ＭＩＬ規格で規定されるフランジ構造を説明する図
【図８】第２導波管と第３導波管に外部回路を直接接続する場合の構造例を示す図
【図９】外部回路を接続したときの力の伝達を説明する図
【図１０】ネジの締め付けの強弱による共振周波数の変化を表す図
【発明を実施するための形態】
【００４９】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明を適用したミリ波帯フィルタ１００の平面図、図２は、そのＡ−Ａ線断面図、図３、図４は要部の分解図である。
【００５０】
これらの図において、ミリ波帯フィルタ１００は、第１導波管２１、第２導波管３０、第３導波管４０、電波ハーフミラー５０Ａ、５０Ｂ、移動装置７０、第１緩衝体１１０、第２緩衝体１２０によって構成されている。なお、この実施形態において、第１導波管２１、第２導波管３０、第３導波管４０、電波ハーフミラー５０Ａ、５０Ｂ、移動装置７０
は前記図８で示したものと同等であるので同一符号を付している。
【００５１】
第１導波管２１は、ミリ波帯の所定周波数範囲（例えば１１０〜１４０ＧＨｚ）の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる２ｍｍ×１ｍｍ程度の口径の導波路２２を有している。
【００５２】
第２導波管３０は、第１導波管２１の外径より大きく、且つ、所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、第１導波管２１の一端側（図では右端側）をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路３０ａと、第１導波路３０ａより小さい口径（ここでは第１導波管２１と同口径とする）の第２導波路３０ｂとが同心に連続するように形成されている。
【００５３】
この第２導波管３０は、第１導波管２１の外周との間の僅かな隙間（数１０μｍ）が均等となるように位置決め出来るように、第１導波路形成体３１と第２導波路形成体３２とを重ね合わせて形成されている。
【００５４】
即ち、図３に示しているように、第１導波路形成体３１は所定厚の板状部に第１導波路３０ａを形成する角穴が厚さ方向（一面３１ａ側からその反対面３１ｂ側）に貫通形成され、第２導波路形成体３２は、所定厚の板状部に第２導波路３０ｂを形成する角穴が厚さ方向（一面３２ａ側から反対面３２ｂ側）に貫通形成され、両形成体が、角穴同士が同心に連続するように板状部同士を重ね合わせた状態で連結されている。ここで、第１導波路形成体３１の反対面３１ｂの四隅には連結用のネジ穴（ネジ溝有り）３１ｃが設けられ、第２導波路形成体３２には、ネジ穴３１ｃにそれぞれ対応した位置に連結用のネジ３５を装着するための穴（ネジ溝無しとする）３２ｃが設けられ、この穴３２ｃに装着されたネジ３５を締め付けることで、両形成体の導波路が同心に連続する状態で連結される。なお、穴３２ｃは、一面側３２ａ側が小径で反対面３２ｂ側が大径の異径構造となっており、ネジ３５の頭部が大径部に入り込んで表面に突出しないようになっている。
【００５５】
このように第２導波管３０を連結、分離可能な構造としたので、第１導波管２１に対する位置決めの際には、始めに第１導波路形成体３１の反対面３１ｂ側から顕微鏡などで観察して第１導波管２１の外周と第１導波路３０ａの内周との隙間が均等となるように位置決めを行い、続いて第１導波路形態体３１に対して同心となる位置に連結出来るように予め形成された第２導波路形成体３２をネジ止め固定することで、第１導波管２１と第２導波管３０との位置決めが完了する。
【００５６】
なお、第１導波管２１の一端側には電波ハーフミラー５０Ａが導波路２２を塞ぐように固定され、第２導波管３０の第１導波路３０ａと第２導波路３０ｂの境界部、実際には第２導波路形成体３２の第２導波路３０ｂの先端を塞ぐように電波ハーフミラー５０Ｂが固定されている。
【００５７】
電波ハーフミラー５０Ａ、５０Ｂは、電磁波を反射する金属性の基板に電磁波の一部を通過させるためのスリットを設けた構造を有しており、二つの電波ハーフミラー５０Ａ、５０Ｂの間でその間隔によって決まる周波数の共振が起こり、ファブリペロー型のフィルタ作用を示すことになる。
【００５８】
そして、第１導波管２１は、移動装置７０によって導波路２２の長さ方向に移動することができ、これによって共振周波数が変化する可変周波数フィルタとなる。
【００５９】
一方、第１導波管２１の他端側にも第２導波管３０と同様の構造の第３導波管４０が設けられている。
【００６０】
第３導波管４０は、第１導波管２１の外径より大きく、且つ、所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、第１導波管２１の他端側（図では左端側）をその外周に隙間のある状態で受け入れる第３導波路４０ａと、第３導波路４０ａより小さい口径（ここでは第１導波管２１と同口径とする）の第４導波路４０ｂとが同心に連続するように形成され、第１導波管２１の外周との間の僅かな隙間（数１０μｍ）が均等となるように位置決め出来るように、第３導波路形成体４１と第４導波路形成体４２とを重ね合わせて形成されている。
【００６１】
即ち、図４に示しているように、第３導波路形成体４１は所定厚の板状部に第３導波路４０ａを形成する角穴が厚さ方向（一面４１ａ側からその反対面４１ｂ側）に貫通形成され、第４導波路形成体４２は、所定厚の板状部に第４導波路４０ｂを形成する角穴が厚さ方向（一面４２ａ側から反対面４２ｂ側）に貫通形成され、両形成体が、角穴同士が同心に連続するように板状部同士を重ね合わせた状態で連結されている。ここで、第３導波路形成体４１の反対面４１ｂの四隅には連結用のネジ穴（ネジ溝有り）４１ｃが設けられ、第４導波路形成体４２には、ネジ穴４１ｃにそれぞれ対応した位置に連結用のネジ４５を装着するための穴（ネジ溝無しとする）４２ｃが設けられ、この穴４２ｃに装着されたネジ４５を締め付けることで、両形成体の導波路が同心に連続する状態で連結される。なお、穴４２ｃも穴３２ｃと同様に異径構造となっており、ネジ４５の頭部は、大径部に入り込んで表面に突出しないようになっている。
【００６２】
このように第３導波管４０を連結、分離可能な構造としたので、第１導波管２１に対する位置決めの際には、始めに第３導波路形成体４１の反対面４１ｂ側から顕微鏡などで観察して第１導波管２１の外周と第３導波路４０ａの内周との隙間が均等となるように位置決めを行い、続いて第３導波路形態体４１に対して同心となる位置に連結出来るように予め形成された第４導波路形成体４２をネジ止め固定することで、第１導波管２１と第３導波管４０との位置決めが完了する。
【００６３】
なお、第２導波管３０および第３導波管４０は、図示しないベース部を介して一体的に連結固定され、その固定された第２導波管３０および第３導波管４０に対して、第１導波管２１は、前記したように、移動装置７０により、導波路２２の長さ方向に移動でき状態で支持されている。
【００６４】
上記第２導波管３０には第１緩衝体１１０が接続され、第３導波管４０には、第２緩衝体１２０が接続されている。
【００６５】
第１緩衝体１１０は、外部回路のネジ止め接続によって生じる力の第２導波路形成体３２へ伝達を抑制するためのものであり、第２導波路形成体３２の第２導波路３０ｂに対応した口径（同一口径とする）の第１緩衝用導波路１１０ａが一端側から他端側に連続して形成された導波管部１１１と、導波管部１１１の一端側に設けられ、第１緩衝用導波路１１０ａが第２導波路３０ｂと連続する状態で第２導波路形成体３２にネジ止め接続可能な第１フランジ部１１２と、導波管部１１１の他端側に設けられ、第１緩衝用導波路１１０ａの口径に対して前記したＭＩＬ規格等の所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路２００をネジ止め接続可能な第２フランジ部１１３とを有している。
【００６６】
ここで、第１フランジ部１１２は第２導波路形成体３２とほぼ同じ外形の矩形板状に形成され、その四隅には、第２導波路形成体３２の四隅に設けられた各ネジ穴３２ｄに対応する位置にそれぞれネジ１１５の軸部を通過させる穴（ネジ溝無しとする）１１２ｃが設けられており、各穴１１２ｃにそれぞれネジ１１５を通して第２導波路形成体３２の各ネジ穴３２ｄに締め付けることで、第２導波路形成体３２の反対面３２ｂに第１緩衝体１１０の第１フランジ部１１２の一面側１１２ａが全面にわたって密着した状態で連結される。
【００６７】
また、第２フランジ部１１３は、第１フランジ部１１２とほぼ同じ外形の矩形板状で一面１１３ａを第１フランジ部１１２に対向させ、その反対面１１３ｂ側の中央には、第１緩衝用導波路１１０ａの口径に対応して前記ＭＩＬ規格で規定された半径と厚みで円柱状に突出する突出部１１３ｃが設けられている。また、この突出部１１３ｃの周りの規定された位置には、第１緩衝用導波路１１０ａの口径に対応して前記ＭＩＬ規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路２００をネジ止め接続するためのネジ穴（ネジ溝有り）１１３ｄが設けられている。なお、第２フランジ部１１３の四隅部は、ネジ１１５を装着する妨げとならないように切欠かれている。
【００６８】
一方、第２緩衝体１２０は、外部回路のネジ止め接続によって生じる力の第４導波路形成体４２へ伝達を抑制するためのものであり、第１緩衝体１１０と対称な構造を有している。即ち、第４導波路形成体４２の第４導波路４０ｂに対応した口径（同一口径とする）の第２緩衝用導波路１２０ａが一端側から他端側に連続して形成された導波管部１２１と、その一端側に設けられ、第２緩衝用導波路１２０ａが第４導波路４０ｂと連続する状態で第４導波路形成体４２にネジ止め接続可能な第３フランジ部１２２と、導波管部１２１の他端側に設けられ、第２緩衝用導波路１２０ａの口径に対して前記したＭＩＬ規格のような所定規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路３００をネジ止め接続可能な第４フランジ部１２３とを有している。
【００６９】
第３フランジ部１２２は第４導波路形成体４２とほぼ同じ外形の矩形板状に形成され、その四隅には、第４導波路形成体４２の四隅に設けられた各ネジ穴４２ｄに対応する位置にそれぞれネジ１２５の軸部を通過させる穴（ネジ溝無しとする）１２２ｃが設けられており、各穴１２２ｃにそれぞれネジ１２５を通して第４導波路形成体４２の各ネジ穴４２ｄに締め付けることで、第４導波路形成体４２の反対面４２ｂに第２緩衝体１２０の第３フランジ部１２２の一面側１２２ａが全面にわたって密着した状態で連結される。
【００７０】
また、第４フランジ部１２３は、第３フランジ部１２２とほぼ同じ外形の矩形板状で一面１２３ａを第３フランジ部１２２に対向させ、その反対面１２３ｂ側の中央には、第２緩衝用導波路１２０ａの口径に対応して前記ＭＩＬ規格で規定された半径と厚みで円柱状に突出する突出部１２３ｃが設けられている。また、この突出部１２３ｃの周りの規定された位置には、第２緩衝用導波路１２０ａの口径に対応して前記ＭＩＬ規格で規定されたフランジ構造を有する外部回路３００をネジ止め接続するためのネジ穴（ネジ溝有り）１２３ｄが設けられている。なお、第４フランジ部１２３の四隅部は、ネジ１２５を装着する妨げとならないように切欠かれている。
【００７１】
このように構成されたミリ波帯フィルタ１００に対し、図１、図２に示しているように外部回路２００、３００をネジ止め接続する場合、図５に一方側の例を示すように、外部回路２００の突出部２００ａが第１緩衝体１１０の突出部１１３ｃに当接した状態で、外部回路２００のフランジ部２００ｂと第１緩衝体１１０の第２フランジ部１１３の間がネジ２０５によって締め付けられ、その締め付け力により第２フランジ部１１３の外縁が外部回路２００側に変形し、突出部１１３ｃを第１フランジ部１１２側に押す方向の力Ｆが生じる。この力Ｆは導波管部１１１を介して第１フランジ部１１２全体に分散して伝わり、単に第２導波路形成体３２の面全体を均等に押すだけで第１フランジ部１１２を湾曲させる方向に作用しない。
【００７２】
このため、第２導波管３０の導波路に歪みを発生させることがなく、電波ハーフミラー５０Ｂの位置も変化しない。
【００７３】
したがって、第２導波管３０に対する第１導波管２１の移動を、その間の隙間を均等に保ったまま円滑に行なうことができ、第１緩衝体１１０が接続された状態を基準状態として第１導波管２１の位置と共振周波数の関係を示す制御データを予め求めておけば、外部回路が接続された状態であってもその制御データによって正しい周波数可変制御が行なえる。
【００７４】
なお、第２緩衝体１２０側についても同様であり、外部回路３００の突出部３００ａが第２緩衝体１２０の突出部１２３ｃに当接した状態で、外部回路３００のフランジ部３００ｂと第２緩衝体１２０の第４フランジ部１２３の間がネジ３０５によって締め付けられ、その締め付け力により第４フランジ部１２３の外縁が外部回路３００側に変形し、突出部１２３ｃを第３フランジ部１２２側に押す方向の力が生じる。この力は導波管部１２１を介して第３フランジ部１２２全体に分散して伝わり、単に第４導波路形成体４２の面全体を均等に押すだけで、第３フランジ部１２２を湾曲させる方向に作用しない。
【００７５】
このため、第３導波管４０の導波路に歪みを発生させることがなく、第３導波管４０に対する第１導波管２１の移動を、その間の隙間を均等に保ったまま円滑に行なうことができ、安定な周波数可変制御が行なえる。
【００７６】
なお、上記実施形態では、第３導波管４０に第２緩衝体１２０を接続していたが、外部回路接続による共振周波数のずれだけが問題となる場合には、図６に示すミリ波帯フィルタ１００′のように、第３導波管４０の第４導波路形成体４２に、規格に対応した突出部４２ｅとネジ穴４２ｄを設け、外部回路３００を直接接続してもよい。
【００７７】
また、上記実施例では、第１緩衝体１１０および第２緩衝体１２０が、導波管部の両端にフランジ部を設けた構造であったが、導波管部の導波路に、フィルタの動作を安定化するための回路、例えばアイソレータ、減衰器、ローパスフィルタ等の回路を組み込んでもよい。
【００７８】
特に、緩衝用導波路に、電磁波を一方向のみに伝搬させるアイソレータを組み込むことで、ミリ波帯フィルタから出力された電磁波が外部回路で反射されてフィルタへ戻ることによる特性劣化を防止でき、フィルタ動作の安定化に極めて有効である。なお、このアイソレータは、一般的に導波路に永久磁石による強い直流磁界を印加することで電磁波の伝搬方向を単一方向に制限するものであり、前記した導波管部１１１、１２１に永久磁石を対向配置することで容易に実現できる。
【００７９】
なお、上記実施形態では、第２導波路形成体３２の反対面３２ｂと第１緩衝体１１０の第１フランジ部１１２の一面１１２ａとを平坦構造にして密着させているが、この両面の形状は、導波路同士が隙間なく連続する形状であれば任意であり、導波路の歪みによる第１導波管２１の移動動作に支障が生じなければ、前記したＭＩＬ規格に対応して突出部同士を突き当てる形状も採用できる。この場合、第１緩衝体１１０を接続したときに、フィルタの共振周波数のずれが生じるが、第１緩衝体１１０を接続した状態を定常状態として周波数制御用のデータを求めておけば問題ない。これは、第４導波路形成体４２に第２緩衝体１２０を接続する場合も同様である。
【００８０】
また、前記実施形態では、可動する第１導波管２１の両側に第２導波管３０と第３導波管４０を設けることでフィルタの両端が固定された状態にしていたが、第１導波管２１が、電波ハーフミラー５０Ａが設けられていない方の一端にフランジ部が設けられている構造で、そのフランジ部に直接外部回路を接続してもそれによる問題が生じない状況で、且つ、電波ハーフミラー５０Ｂが設けられている第２導波管３０に対する外部回路のネジ止接続による周波数変化が問題となる場合には、図６に示した構造から、第３導波管４０を省いて、外部回路３００のフランジ部を第１導波管２１のフランジ部（図示せず）にネジ止め接続してもよい。
【符号の説明】
【００８１】
２１……第１導波管、２２……導波路、３０……第２導波管、３０ａ……第１導波路、３０ｂ……第２導波路、３１……第１導波路形成体、３２……第２導波路形成体、４０……第３導波管、４０ａ……第３導波路、４０ｂ……第４導波路、４１……第３導波路形成体、４２……第４導波路形成体、５０Ａ、５０Ｂ……電波ハーフミラー、７０……移動装置、１００……ミリ波帯フィルタ、１１０……第１緩衝体、１１０ａ……第１緩衝用導波路、１１１……導波管部、１１２……第１フランジ部、１１３……第２フランジ部、１２０……第２緩衝体、１２０ａ……第２緩衝用導波路、１２１……導波管部、１２２……第３フランジ部、１２３……第４フランジ部、２００、３００……外部回路
【図１】
2016019016.tif 000003
【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】
2016019016.tif 000009
【図８】
2016019016.tif 000010
【図９】
2016019016.tif 000011
【図１０】
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