CN107949953A - 介质波导管谐振器的耦合窗以及使用该耦合窗的介质波导管滤波器 - Google Patents

Abstract

本发明的介质波导管谐振器的耦合窗(40)使由导体膜将长方体形状的电介质的外部封装覆盖得到的、谐振模式为TE模式的介质波导管谐振器(10、20)彼此耦合。该介质波导管谐振器的耦合窗(40)由与E面并行的第一直线部、从第一直线部的一端或两端向与第一直线部正交的方向延伸的第二直线部、以及从第二直线部的端部向与第一直线部并行的方向延伸的第三直线部构成。

Description

介质波导管谐振器的耦合窗以及使用该耦合窗的介质波导管 滤波器

技术领域

本发明涉及用于使由导体膜将长方体形状的电介质块的周围覆盖的介质波导管谐振器彼此耦合的耦合窗以及使用该耦合窗的介质波导管滤波器。

介质波导管滤波器等中，使多个介质波导管谐振器耦合来使用。

在使由导体膜覆盖长方体形状的电介质周围得到的TE模式的介质波导管谐振器彼此耦合的情况下，在介质波导管谐振器的相对的侧面上设置供电介质露出的耦合窗来使介质波导管谐振器彼此耦合。之后，将耦合窗的电场E方向上的长度称为耦合窗的高度，将与电场E方向正交的方向、即磁场H方向上的长度称为窗的宽度。

关于耦合窗，若使窗的高度大于窗的宽度，则大致变为电感耦合，若使窗的高度小于窗的宽度，则大致变为电容耦合。

图11是表示利用以往的耦合窗使介质波导管谐振器彼此耦合的情况的分解透视立体图。外形为宽度A、长度L、高度H的长方体形状、且谐振模式为TE101的介质波导管谐振器1、2排列在长度L方向上，并通过设置于连接面3中央的高度h、宽度w的电容性的耦合窗4进行耦合。

对图11中介质波导管谐振器1、2设为宽度A＝3.4[mm]、长度L＝3.8[mm]、高度H＝1.5[mm]时的耦合系数k的变化进行电磁场模拟的结果如图12和图13所示。

图12是示出耦合窗的高度设为h＝0.1[mm]并使耦合窗的宽度w变化时的耦合系数k的变化的曲线图。图12中，纵轴表示耦合系数k，横轴表示耦合窗的高度w[mm]。

图13是示出耦合窗的宽度设为w＝3.4[mm]并使耦合窗的高度h变化时的耦合系数k的变化的曲线图。图13中，纵轴表示耦合系数k，横轴表示耦合窗的宽度h[mm]。

由图12和图13的结果可知，为了减小耦合窗的耦合系数，减小耦合窗的高度或者扩大耦合窗的宽度即可。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利特开2012－191474号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

图12和图13中，耦合系数k大约为0.1～0.15的范围。然而，该值对于设计通常的介质波导管滤波器而言过大。因此，需要扩大耦合窗的宽度或降低耦合窗的高度来减小耦合系数。

然而，耦合窗的宽度只能扩大到谐振器的宽度为止，耦合窗的高度越低，则会产生功率耐久特性劣化、或者在加工时需要过大的精度的问题。

作为解决上述问题的方法，考虑如专利文献1所记载那样将介电常数较高的电介质板夹在要连接的侧面之间的方法。然而，该方法会产生电介质板引起的损耗增加的问题。

由此，若采用以往的介质波导管谐振器的耦合窗，则难以获得高功率耐久特性且耦合系数小的电容耦合。

本发明的目的在于获得功率耐久特性高且以较小的耦合系数进行电容耦合的介质波导管谐振器的耦合窗以及具备该耦合窗的介质波导管滤波器。

用于解决技术问题的技术手段

本发明的介质波导管谐振器的耦合窗，使由导体膜将长方体形状的电介质的外部封装覆盖得到的、谐振模式为TE模式的介质波导管谐振器之间通过供所述电介质露出的耦合窗进行耦合，该介质波导管谐振器的耦合窗的特征在于，所述耦合窗由以下部分构成：与H面并行的第一直线部；从所述第一直线部的一端或两端向与所述第一直线部正交的方向延伸的第二直线部；以及从所述第二直线部的端部向与所述第一直线部并行的方向延伸的第三直线部。

发明效果

根据本发明，能提供一种功率耐久特性高、耦合系数小且能获得电容性耦合的介质波导管谐振器的耦合窗。

此外，通过将本发明的介质波导管谐振器的耦合窗用于使用了交错耦合的介质波导管滤波器，从而能提供功率耐久特性较高的介质波导管滤波器。

附图说明

图1是用于说明本发明的实施方式1的介质波导管谐振器的耦合窗的分解透视立体图。

图2是图1所示的介质波导管谐振器的耦合窗的俯视图。

图3是图1所示的介质波导管谐振器的电磁场模拟结果。

图4是本发明实施方式2的介质波导管谐振器的耦合窗的俯视图。

图5是图4所示的介质波导管谐振器的电磁场模拟结果。

图6是本发明实施方式3的介质波导管谐振器的耦合窗的俯视图。

图7是图6所示的介质波导管谐振器的电磁场模拟结果。

图8是本发明实施方式4的介质波导管滤波器的分解斜透视图。

图9是图8所示的介质波导管滤波器的示意等效电路图。

图10是图8所示的介质波导管滤波器的电磁场模拟结果。

图11是以往的介质波导管谐振器的耦合窗的分解立体图。

图12是图11的介质波导管谐振器的电磁场模拟结果。

图13是图11的介质波导管谐振器的电磁场模拟结果。

具体实施方式

(实施方式1)

图1是用于说明实施方式1的介质波导管谐振器的耦合窗的分解透视立体图，图2是用于详细说明该耦合窗的俯视图。

如图1和图2所示，外形为宽度A、长度L、高度H的长方体形状、且谐振模式为TE101的介质波导管谐振器10、20排列在长度L方向上，介质波导管谐振器10、20之间的连接面30上设有大致S字形状的耦合窗40。

耦合窗40由以下部分构成：

与H面并行的第一直线部40a；

从第一直线部的两端向与E面方向并行且互为相反的方向延伸的第二直线部40b；以及

从第二直线部40b各自的前端向与H面并行且相对的方向延伸的第三直线部40c。

第一直线部40a的长度(图1中所示的磁场H方向的长度)为L40a，

第二直线部40b的长度(图1中所示的磁场E方向的长度)为L40b，

第三直线部40c的长度(图1中所示的磁场H方向的长度)为L40c，

第一～第三直线部40a、40b、40c的宽度为w40。

图3是表示对图1所示的介质波导管谐振器中，

通过调节耦合窗40的第三直线部L40c的长度来改变耦合窗40的全长L40(＝L40a+L40b×2+L40c×2)时的耦合系数k进行电磁场模拟的结果的曲线图。

介质波导管谐振器10、20与图11和图12所示的、现有例的介质波导管谐振器的连接窗的模拟的情况同样，宽度A＝3.4[mm]、长度L＝3.8[mm]、高度H＝1.5[mm]。耦合窗40为L40a＝2.8[mm]、L40b＝1.2[mm]、w40＝0.3[mm]。图2中，纵轴表示耦合系数k，横轴表示全长L40[mm]。

由图3的结果可知，实施方式1的介质波导管谐振器的耦合窗中，即使耦合窗的宽度w40为0.3[mm]，也能使耦合系数降低到0.033。

(实施方式2)

实施方式1中，使耦合窗的第一直线部40a的两端延伸，但也可以是仅一端延伸的形状。

图4是用于详细说明实施方式2的介质波导管谐振器的耦合窗的俯视图。耦合窗41以外的结构与图1相同，因此省略详细说明。

介质波导管谐振器10、20之间的连接面30上设有图4所示的大致J字形的耦合窗41。

耦合窗41由以下部分构成：

与H面并行的第一直线部41a；

从第一直线部的一端向与E面方向并行的方向延伸的第二直线部41b；以及

从第二直线部41b的前端向与H面并行且与第一直线部41a相同的方向延伸的第三直线部41c。

第一直线部41a的长度为L41a，

第二直线部41b的长度为L41b，

第三直线部41c的长度为L41c，

第一～第三直线部41a、41b、41c的宽度为w41。

图5是表示对图4所示的介质波导管谐振器中，

通过调节耦合窗41的第三直线部L41c的长度来改变耦合窗41的全长L41(＝L41a+L41b+L41c)时的耦合系数k进行电磁场模拟的结果的曲线图。

介质波导管谐振器10、20与图1所示的实施方式1的介质波导管谐振器的电磁场模拟的情况同样。耦合窗41为L41a＝1.5[mm]、L41b＝0.46[mm]、w41＝0.3[mm]。图5中，纵轴表示耦合系数k，横轴表示全长L41[mm]。

由图5的结果可知，实施方式2的介质波导管谐振器的耦合窗中，即使耦合窗的宽度w41为0.3[mm]，也能使耦合系数降低到0.035。

(实施方式3)

实施方式1中，使耦合窗的第一直线部40a的两端分别向反方向延伸，但也可以向同一侧延伸。

图6是用于详细说明实施方式3的介质波导管谐振器的耦合窗的俯视图。耦合窗42以外的结构与图1相同，因此省略详细说明。

介质波导管谐振器10、20之间的连接面30上设有图6所示的大致C字形的耦合窗42。

耦合窗42由以下部分构成：

与H面并行的第一直线部42a；

从第一直线部的两端向与E面方向并行且互为相同的方向延伸的第二直线部42b；以及

从第二直线部42b各自的前端向与H面并行且彼此相对的方向延伸的第三直线部42c。

第一直线部42a的长度为L42a，

第二直线部42b的长度为L42b，

第三直线部42c的长度为L42c，

第一～第三直线部42a、42b、42c的宽度为w42。

图7是表示对图6所示的介质波导管谐振器中，

通过调节耦合窗42的第三直线部L42c的长度来改变耦合窗42的全长L42(＝L42a+L42b×2+L42c×2)时的耦合系数k进行电磁场模拟的结果的曲线图。

介质波导管谐振器10、20与图2所示的实施方式1的介质波导管谐振器的电磁场模拟的情况同样。耦合窗42为L42a＝1.6[mm]、L42b＝0.65[mm]、w42＝0.3[mm]。图7中，纵轴表示耦合系数k，横轴表示全长L42[mm]。

由图7的结果可知，实施方式3的介质波导管谐振器的耦合窗中，即使耦合窗的宽度w42为0.3[mm]，也能使耦合系数降低到大致为0.040。

另外，实施方式1中，第一直线部40a配置于连接面的高度方向的中央，而实施方式2和实施方式3中，第一直线部41a、42a偏离连接面的高度方向的中央来配置。若像这样耦合窗的位置偏离E面方向的中心，则能获得耦合系数变小的效果。

另外，若耦合窗的全长较长，则会产生不需要的谐振从而容易对滤波器的高次谐波产生影响，因此最好尽可能缩短耦合窗的全长。由此，实施方式2比实施方式1更优选，实施方式3比实施方式2更优选。

(实施方式4)

图8是用于说明使用了实施方式3的介质波导管谐振器的耦合结构的介质波导管滤波器的一个例子的分解立体图，图9是其示意等效电路图。

如图8和图9所示，介质波导管滤波器100由两个棒状的介质波导管谐振器群101、102构成。介质波导管谐振器群101以及介质波导管谐振器群102分别由膜孔(iris)50分割，从而构成介质波导管谐振器11、12、13以及介质波导管谐振器21、22、23。

介质波导管谐振器群101和介质波导管谐振器群102配置成：

介质波导管谐振器11与介质波导管谐振器21相邻，

介质波导管谐振器12与介质波导管谐振器22相邻，并且

介质波导管谐振器13与介质波导管谐振器23相邻。

介质波导管谐振器12与介质波导管谐振器22之间设有耦合窗44，

介质波导管谐振器13与介质波导管谐振器23之间设有实施方式3的C字形的耦合窗43。

介质波导管滤波器100是以介质波导管谐振器11→12→13→23→22→21为主路径、且介质波导管谐振器12→22进行交错耦合的介质波导管滤波器，膜孔50、耦合窗43为电容性的耦合窗。

图10是表示对图8所示的、实施方式4的介质波导管滤波器的电学特性进行电磁场模拟的结果的曲线图，实线表示S21(插入损耗)，虚线表示S11(回波损耗)，横轴为频率，纵轴为[dB]。由图10的结果可知，介质波导管滤波器100存在衰减极，因此耦合窗43为电容性的耦合窗。

如上所述，通过将耦合窗的前端方向设为在连接面中例如呈大致S字形、大致J字形、大致C字形弯曲的形状，从而能使耦合窗的全长大于谐振器的宽度。此时，与采用单纯直线形状的耦合窗相比，能大幅减小耦合系数。其结果，能实现具有适合介质波导管滤波器等的设计的耦合系数的耦合窗。而且，本发明的介质波导管谐振器的耦合窗的功率耐久特性较高，因此适合使用了交错耦合的介质波导管滤波器。

上述实施方式不限于上述例示的实施方式。本领域技术人员能进行适当的变形及变更。无论本说明书中是否有明确记载或启示，本领域技术人员都能基于本说明书公开的内容对本发明的实施方式进行各种改变。

标号说明

100 介质波导管滤波器

101、102 介质波导管谐振器群

1、2、10、20、11、12、13、21、22、23 介质波导管谐振器

3、30 接合面

4、40、41、42、43、44 耦合窗

40a、41a、42a 第一直线部

40b、41b、42b 第二直线部

40c、41c、42c 第三直线部

50 膜孔

Claims (5)

1.一种介质波导管谐振器的耦合窗，使由导体膜将长方体形状的电介质的外部封装覆盖得到的、谐振模式为TE模式的介质波导管谐振器之间通过供所述电介质露出的耦合窗进行耦合，该介质波导管谐振器的耦合窗的特征在于，

所述耦合窗由以下部分构成：与H面并行的第一直线部；

从所述第一直线部的一端或两端向与所述第一直线部正交的方向延伸的第二直线部；以及

从所述第二直线部的端部向与所述第一直线部并行的方向延伸的第三直线部。

2.如权利要求1所述的介质波导管耦合窗，其特征在于，所述耦合窗为大致J字形。

3.如权利要求1所述的介质波导管耦合窗，其特征在于，所述耦合窗为大致S字形。

4.如权利要求1所述的介质波导管耦合窗，其特征在于，所述耦合窗为大致C字形。

5.一种介质波导管滤波器，其特征在于，

包括权利要求1至4中任一项所述的介质波导管谐振器的耦合窗。