(57)【要約】【課題】通過帯域の低域側、或いは低域側及び高域側に減衰極を有する、導波管を用いた有極形帯域通過フィルタを提供する。【解決手段】導波管１１、１２、１３、１４が４段接続されるとともに、１段目の導波管１１と４段目の導波管１４がアイリス１５を介して飛び越し結合された有極形帯域通過フィルタ１である。導波管１１、１３、１４はＴＥ１０１モードの共振器として機能し、導波管１２はＴＥ１０２モードの共振器として機能する。これにより、飛び越し結合されている導波管１１、１４内に発生する電界及び磁界が反転し、導波管１１、１４の結合係数が負になる。そのために有極形帯域通過フィルタ１は、通過帯域の低域側、或いは低域側及び高域側に減衰極を有するようになる。【選択図】図１
2009111633.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管が多段接続されるとともに、連続していない２つの導波管が飛び越し結合されて構成されており、
飛び越し結合されている前記２つの導波管内に発生する電界及び磁界が反転するように、飛び越し結合されている前記２つの導波管及びこれらの間に接続された導波管の各々の共振モードが設定されており、飛び越し結合されている前記２つの導波管の結合係数が負になっている、
有極形帯域通過フィルタ。
【請求項２】
飛び越し結合されている前記２つの導波管は、これらの間に接続された導波管の各々の共振モードにより電界及び磁界の位相が１８０°ずれるようになっている、
請求項１記載の有極形帯域通過フィルタ。
【請求項３】
連続していない前記２つの導波管及びこれらの間に接続された導波管は、少なくとも１つの導波管がＴＥ１０２モード以上の高次モードの共振器として機能し、他の導波管はＴＥ１０１モードの共振器として機能する、
請求項１または２記載の有極形帯域通過フィルタ。
【請求項４】
連続していない前記２つの導波管及びこれらの間に接続された導波管は、少なくとも１つの導波管がＴＥ１０１モードの共振器或いはＴＥ１０３モード以上の高次モードの共振器として機能し、他の導波管はＴＥ１０２モードの共振器として機能する、
請求項１または２記載の有極形帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管を用いた有極形の帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、導波管を用いた有極形の帯域通過フィルタには、様々な形状、構造のものが提案されている。図５は、このような従来の有極形帯域通過フィルタの構造の一例を説明する図である。
【０００３】
この有極形帯域通過フィルタ４は、４段の導波管４１、４２、４３、４４の２段目と３段目でそれぞれ電磁波の伝搬経路が９０°曲げられている。各導波管４１、４２、４３、４４は、ＴＥ１０１モードの共振器として機能する。１段目と４段目の導波管４１、４４は、アイリス４５を介して、所定の結合係数で飛び越し結合されている。１段目の導波管４１には入力導波管４６が接続されており、４段目の導波管４４には出力導波管４７が接続されている。図中、点線は導波管４１、４２、４３、４４内に発生する磁界を表している。
【０００４】
入力導波管４６から電磁波が入力されると、この電磁波が１段目の導波管４１に伝搬し、以降、２段目、３段目、４段目の導波管４２、４３、４４を順に伝搬して、出力導波管４７から出力される。また、１段目の導波管４１と４段目の導波管４４とが飛び越し結合されているために、２段目、３段目の導波管４２、４３を伝搬せずに、１段目の導波管４１から４段目の導波管４４に直接伝搬する電磁波もある。
【０００５】
このような有極形帯域通過フィルタ４は、結合係数が正の有極になるために、減衰量の極大値である、いわゆる減衰極が通過帯域の高域側にしか存在しない。そのために、減衰極が通過帯域の低域側にも発生するように、結合係数が負の有極にする目的で、アンテナや誘電体を用いることもある。特許文献１は、このような従来の有極形帯域通過フィルタを開示している。
【特許文献１】特開２００６−２７９９１６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、従来のようにアンテナや誘電体を用いずに、通過帯域の低域側、或いは低域側及び高域側に減衰極を有する、導波管を用いた有極形帯域通過フィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決する本発明の有極形帯域通過フィルタは、導波管が多段接続されるとともに、連続していない２つの導波管が飛び越し結合されて構成されており、飛び越し結合されている前記２つの導波管内に発生する電界及び磁界が反転するように、飛び越し結合されている前記２つの導波管及びこれらの間に接続された導波管の各々の共振モードが設定されており、飛び越し結合されている前記２つの導波管の結合係数が負になっている。このような導波管の共振モードにより、アンテナや誘電体を用いなくとも、従来、正の有極しかできなかったものが負の有極が可能になり、通過帯域の低域側、或いは通過帯域の低域側と高域側の両方に減衰極をもつことができる。
【０００８】
このような有極形帯域通過フィルタは、例えば、飛び越し結合されている前記２つの導波管が、これらの間に接続された導波管の各々の共振モードにより電界及び磁界の位相が１８０°ずれるようになっている。連続していない前記２つの導波管及びこれらの間に接続された導波管は、例えば、少なくとも１つの導波管がＴＥ１０２モード以上の高次モードの共振器として機能し、他の導波管はＴＥ１０１モードの共振器として機能する。或いは、連続していない前記２つの導波管及びこれらの間に接続された導波管は、例えば、少なくとも１つの導波管がＴＥ１０１モードの共振器或いはＴＥ１０３モード以上の高次モードの共振器として機能し、他の導波管はＴＥ１０２モードの共振器として機能する。
【発明の効果】
【０００９】
上記のような本発明により、飛び越し結合を行う共振器間の電界及び磁界方向を反転することができるために、通過帯域の低域側、或いは低域側と高域側の両方に減衰極をもつことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態の有極形帯域通過フィルタの構造の説明図である。この有極形帯域通過フィルタ１は、４段の導波管１１、１２、１３、１４の２段目と３段目でそれぞれ電磁波の伝搬路が９０°曲げられている。１、３、４段目の導波管１１、１３、１４は、それぞれＴＥ１０１モードの共振器として機能する。２段目の導波管１２は、ＴＥ１０２モードの共振器として機能する。１段目と４段目の導波管１１、１４は、アイリス１５を介して、所定の結合係数で飛び越し結合されている。１段目の導波管１１には入力導波管１６が接続されており、４段目の導波管１４には出力導波管１７が接続されている。なお、各導波管間は、通常、アイリスを介して結合されるが、飛び越し結合を行うアイリス１５を除いて、説明は省略している。図中、点線は導波管１１、１２、１３、１４内に発生する磁界を表している。
【００１１】
入力導波管１６から電磁波が入力されると、この電磁波が１段目の導波管１１に伝搬し、以降、２段目、３段目、４段目の導波管１２、１３、１４を順に伝搬して、出力導波管１７から出力される。また、１段目の導波管１１と４段目の導波管１４とが飛び越し結合されているために、２段目、３段目の導波管１２、１３を伝搬せずに、１段目の導波管１１から４段目の導波管１４に直接伝搬する電磁波もある。
【００１２】
有極形帯域通過フィルタ１は、飛び越し結合されている１段目の導波管１１と４段目の導波管１４との間に、ＴＥ１０２モードの共振器となる導波管１２がある。そのために、磁界の位相が１８０°進み、１段目の導波管１１内に発生する磁界と４段目の導波管１４内に発生する磁界との方向が反転する。１段目の導波管１１と４段目の導波管１４の磁界の方向が反転するために、１段目の導波管１１と４段目の導波管１４との間の飛び越し結合の結合係数が負になり、通過帯域の低域側と高域側に減衰極をもたせることができる。
【００１３】
図２は、このような有極形帯域通過フィルタ１の挿入損失特性のシミュレーション結果を表す図である。図２から判るように、通過帯域の高域側及び低域側に減衰極が現れている。このような有極形帯域通過フィルタ１は、フィルタ特性が優れたものになる。
なお、有極形帯域通過フィルタ１では、２段目の導波管１２がＴＥ１０２モードの共振器として機能しているが、３段目の導波管１３がＴＥ１０２モードの共振器として機能するようにしてもよい。初段と最終段の導波管が飛び越し結合されており、これらに挟まれた途中の導波管がＴＥ１０２モード等の高次モードの共振器として機能すれば磁界の位相が１８０°ずれるので、上記のような効果が得られる。また、図１では１段目の導波管１１内に発生する磁界と４段目の導波管１４内に発生する磁界の向きが反対であることを示しているが、電界も反対の向きに発生する。すなわち、磁界と同様に電界の位相も１８０°ずれることになる。
【００１４】
図３は、本発明の第２実施形態の有極形帯域通過フィルタの構造の説明図である。この有極形帯域通過フィルタ２は、４段の導波管２１、２２、２３、２４の２段目と３段目でそれぞれ電磁波の伝搬路が９０°曲げられている。２、３、４段目の導波管２２、２３、２４は、それぞれＴＥ１０１モードの共振器として機能する。１段目の導波管２１は、ＴＥ１０２モードの共振器として機能する。１段目と４段目の導波管２１、２４は、アイリス２５を介して、所定の結合係数で飛び越し結合されている。１段目の導波管２１には入力導波管２６が接続されており、４段目の導波管２４には出力導波管２７が接続されている。なお、各導波管間は、通常、アイリスを介して結合されるが、飛び越し結合を行うアイリス１５を除いて、説明は省略している。図中、点線は導波管２１、２２、２３、２４内に発生する磁界を表している。
【００１５】
入力導波管２６から電磁波が入力されると、この電磁波が１段目の導波管２１に伝搬し、以降、２段目、３段目、４段目の導波管２２、２３、２４を順に伝搬して、出力導波管２７から出力される。また、１段目の導波管２１と４段目の導波管２４とが飛び越し結合されているために、２段目、３段目の導波管２２、２３を伝搬せずに、１段目の導波管２１から４段目の導波管２４に直接伝搬する電磁波もある。
【００１６】
１段目の導波管２１がＴＥ１０２モードの共振器となっているために、磁界の位相が１８０°進み、１段目の導波管１１内に発生する磁界と４段目の導波管１４内に発生する磁界との方向が反転する。１段目の導波管１１と４段目の導波管１４の磁界の方向が反転するために、１段目の導波管１１と４段目の導波管１４との間の飛び越し結合の結合係数が負になる。そのために、このような有極形帯域通過フィルタ２においても、図２のように、通過帯域の低域側と高域側に減衰極をもたせることができる。
【００１７】
なお、有極形帯域通過フィルタ２では、１段目の導波管２１がＴＥ１０２モードの共振器として機能しているが、４段目の導波管２４がＴＥ１０２モードの共振器として機能するようにしてもよい。初段と最終段の導波管が飛び越し結合されており、これらのいずれか一方の導波管がＴＥ１０２モード等の高次モードの共振器として機能すれば磁界の位相が１８０°ずれるので、上記のような効果が得られる。また、図３では１段目の導波管２１内に発生する磁界と４段目の導波管２４内に発生する磁界の向きが反対であることを示しているが、電界も反対の向きに発生する。
【００１８】
図４は、本発明の第３実施形態の有極形帯域通過フィルタの構造の説明図である。この有極形帯域通過フィルタ３は、第１実施形態の有極形帯域通過フィルタ１（図１）の変形例である。導波管３１の構成が、有極形帯域通過フィルタ１の入力導波管１６及び導波管１１、１２の構成に相当し、導波管３２の構成が、有極形帯域通過フィルタ１の導波管１３、１４及び出力導波管１７の構成に相当する。導波管３１と導波管３２は、所定の結合係数で飛び越し結合されている。図中、点線は導波管３１、３２内に発生する磁界を表している。
【００１９】
導波管３１、３２内には、複数のポスト３３が配置されている。各ポスト３３は、第１実施形態の有極形帯域通過フィルタ１の入力導波管１６と導波管１１との間、導波管１１と導波管１２との間、導波管１２と導波管１３との間、導波管１３と導波管１４との間、導波管１４と出力導波管１７との間、及び導波管１１と導波管１４との間、に相当する位置に設けられている。つまり、導波管間の結合をアイリスによるものからポスト３３によるものに置き換えた構成となっている。各ポスト３３の太さは、導波管間の結合度によって決められる。
そのために、有極形帯域通過フィルタ３は、飛び越し結合されている導波管間にＴＥ１０２モードの共振器となる導波管をもつ、有極形帯域通過フィルタ１と実質的に同じ構成になる。よって、有極形帯域通過フィルタ３においても、図２のように、通過帯域の低域側と高域側に減衰極をもたせることができる。
【００２０】
第３実施形態の有極形帯域通過フィルタ３では、第１実施形態の有極形帯域通過フィルタ１のアイリスをすべてポスト３３に置き換えた構成を説明したが、これは、必ずしもすべてのアイリスをポスト３３に置き換える必要はない。組立の容易さや特性、コスト等を考慮して、アイリスとポストを混在にして構成してもよい。
【００２１】
以上のように、導波管が多段接続されて構成され、且つ連続していない２つの導波管が飛び越し結合されている有極形帯域通過フィルタにおいて、飛び越し結合されている２つの導波管及びこれらの間に接続された導波管により、電界及び磁界の位相が１８０°ずれるように、各導波管の共振モードが設定されると、飛び越し結合されている２つの導波管内に発生する電界及び磁界が反転する。これにより、飛び越し結合されている２つの導波管の結合係数を負にすることができる。
【００２２】
第１、第２、第３実施形態では、ＴＥ１０１モードの共振器となる導波管で構成された有極形帯域通過フィルタから、１以上の導波管をＴＥ１０２モード等の高次モードの共振器となる導波管とすることで、電界及び磁界の位相を１８０°ずらしているが、逆の構成でもよい。即ち、ＴＥ１０２モードの共振器となる導波管で構成された有極形帯域通過フィルタから、１以上の導波管をＴＥ１０１モード或いはＴＥ１０３モード等の高次モードの共振器となる導波管とすることで電界及び磁界の位相を１８０°ずらすことも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１実施形態の有極形帯域通過フィルタの構造の説明図である。
【図２】第１実施形態の有極形帯域通過フィルタの挿入損失特性のシミュレーション結果を表す図である。
【図３】第２実施形態の有極形帯域通過フィルタの構造の説明図である。
【図４】第３実施形態の有極形帯域通過フィルタの構造の説明図である。
【図５】従来の有極形帯域通過フィルタの構造の一例の説明図である。
【符号の説明】
【００２４】
１、２、３、４  有極形帯域通過フィルタ
１１、１２、１３、１４、２１、２２、２３、２４、３１、３２、４１、４２、４３、４４  導波管
１５、２５、４５  アイリス
１６、２６、４６  入力導波管
１７、２７、４７  出力導波管
３３  ポスト
【図１】
2009111633.tif 000003
【図２】
2009111633.tif 000004
【図３】
2009111633.tif 000005
【図４】
2009111633.tif 000006
【図５】
2009111633.tif 000007