CN113728514A - 滤波装置 - Google Patents

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CN113728514A CN202080030386.4A CN202080030386A CN113728514A CN 113728514 A CN113728514 A CN 113728514A CN 202080030386 A CN202080030386 A CN 202080030386A CN 113728514 A CN113728514 A CN 113728514A
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Abstract

本发明能够使具有所希望的特性的滤波装置的设计变得容易。具备作为包含合同的5个谐振器(R1～R5)的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，在各谐振器(R1、R2)的内部设置有控制柱(CP1、CP2)，从控制柱(CPi)到谐振器(Ri)的窄壁的最短距离(di)满足d1＞d2，在各谐振器(R4、R5)的内部设置有控制柱(CP4、CP5)，从控制柱(CPj)到谐振器(Rj)的窄壁的最短距离(dj)满足d4＜d5。

Description

滤波装置
技术领域
本发明涉及谐振器耦合型的滤波装置。
背景技术
假定在微波频段及毫米波频段中使用的带通滤波装置例如记载于专利文献1等。带通滤波装置是滤波装置的一个方式。
这些滤波装置利用柱壁波导路(PWW，Post-Wall Waveguide)的技术被实现。具体而言，这些滤波装置使用被一对导体层夹住的电介质制的基板被制造。在基板的内部形成有相互耦合的多个谐振器。对于这些多个谐振器而言，将一对导体层作为一对宽壁，将由栅状地排列的多个导体柱构成的柱壁作为窄壁。
在将多个谐振器中的2个邻接的谐振器隔开的柱壁的一部分通过省略导体柱而设置有耦合窗。相互邻接的2个谐振器经由该耦合窗而电磁耦合。滤波装置既存在由形成有输入端口的最初级的谐振器与形成有输出端口的最终级的谐振器构成的情况，也存在由上述最初级的谐振器、上述最终级的谐振器以及介于它们之间的1个或多个谐振器构成的情况。像这样，利用了这些PWW的滤波装置是谐振器耦合型的滤波装置。
专利文献1的图1及图4所记载的滤波装置是由5个谐振器构成的5级的滤波装置。在该滤波装置中，各谐振器均为圆柱状。而且，以最初级的谐振器与最终级的谐振器邻接的方式将5级的谐振器配置为环状。而且，该滤波装置进一步具备配置在各谐振器的侧壁附近的导体制的控制柱。该控制柱通过使其位置不同，能够不变更滤波装置的基本的设计而变更各谐振器的谐振频率。
作为上述那样的谐振器耦合型的滤波装置的主要的设计参数，可列举俯视观察情况下的各谐振器的面积和各谐振器之间的耦合系数(即耦合窗的大小)。这是因为，各谐振器的谐振频率(即滤波装置的通频带的中心频率)依赖于各谐振器的面积，通频带的带宽依赖于各谐振器的耦合系数。
专利文献1：日本公开专利公报“专利6312910号公报”
在上述那样的谐振器耦合型的滤波装置中，使各谐振器之间耦合的耦合系数的大小、即耦合窗的大小为了获得所希望的通过特性而不同。
例如，在具备5个谐振器R1～R5，且第一级的谐振器R1与输入波导路R8耦合，第五级的谐振器R5与输出波导路R9耦合的谐振器耦合型的滤波装置的情况下，耦合窗的大小按照(1)使输入波导路R8与谐振器R1耦合的耦合窗及使谐振器R5与输出波导路R9耦合的耦合窗、(2)使谐振器R1与谐振器R2耦合的耦合窗及使谐振器R4与谐振器R5耦合的耦合窗、(3)使谐振器R2与谐振器R3耦合的耦合窗及使谐振器R3与谐振器R4耦合的耦合窗的顺序变小。
该耦合窗的大小对根据俯视观察情况下的各谐振器R1～R5的有效面积而决定的谐振频率产生影响，使各自的有效面积从设计时的面积变化。具体而言，耦合窗的大小越大，与设计时的面积相比有效面积越大。因此，在使设计时的面积在各谐振器R1～R5之间共通的情况下，有效面积按照(1)谐振器R1、R5、(2)谐振器R2、R4、(3)谐振器R3的顺序变小。
因此，为了使各谐振器R1～R5的有效面积接近恒定，要求使各谐振器R1～R5的设计时的面积在(1)谐振器R1、R5、(2)谐振器R2、R4、(3)谐振器R3之间不同。另外，若使各谐振器R1～R5的面积不同，则也对耦合窗的大小产生影响，因此要求各耦合窗的大小的重新设计。像这样，滤波装置的设计工序由于要求使相互依赖的谐振器R1～R5的面积及各耦合窗的大小最佳化而变得复杂。
发明内容
本发明的滤波装置是鉴于上述的课题而完成的，其目的在于，提供能够通过简单的设计工序来进行设计的滤波装置。
为了解决上述的课题，本发明的第一方式的滤波装置具备作为包含电磁耦合的彼此合同的n个(n为5以上的奇数)谐振器R1、R2、…、Rn的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，针对谐振器R1、R2、…、R(n-1)/2，(1)在各谐振器Ri(i＝1、2、…、(n-1)/2)的内部设置有控制柱CPi，(2)从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di满足d1＞d2＞…＞d(n-1)/2，针对谐振器R(n+1)/2+1、R(n+1)/2+2、…、Rn，(1)在各谐振器Rj(j＝(n+1)/2+1、(n+1)/2+2、…、n)的内部设置有控制柱CPj，(2)从控制柱CPj到谐振器Rj的窄壁的最短距离dj满足d(n+1)/2+1＜d(n+1)/2+2＜…＜dn。
根据本发明的一个方式的滤波装置，能够通过比以往简单的设计工序进行设计。
附图说明
图1的(a)是本发明的第一实施方式的滤波装置的立体图。图1的(b)是图1的(a)所示的滤波装置具备的柱壁波导路的俯视图。
图2的(a)及图2的(b)分别是示意性地表示图1所示的柱壁波导路的第一变形例及第二变形例的俯视图。
图3的(a)、图3的(b)及图3的(c)分别是示意性地表示图1所示的柱壁波导路的第三变形例、第四变形例及第五变形例的俯视图。
图4的(a)是表示图1所示的柱壁波导路的实施例的特性的图表。图4的(b)是对图4的(a)的一部分进行放大而得的图表。
具体实施方式
〔第一实施方式〕
(滤波装置的构造)
参照图1对本发明的第一实施方式的滤波装置1的构造进行说明。图1的(a)是滤波装置1的立体图。图1的(b)是滤波装置1具备的柱壁波导路11的俯视图。
滤波装置1具备作为电磁耦合的多个(n个，n为2以上的任意整数)谐振器R1～Rn发挥功能的柱壁波导路11。在本实施方式中，对n＝5的情况进行说明。即，柱壁波导路11作为5个谐振器R1～R5发挥功能。谐振器R2是权利要求书中记载的谐振器R(n-1)/2的一个例子，谐振器R3是权利要求书中记载的谐振器R(n+1)/2的一个例子，谐振器R4是权利要求书中记载的谐振器R(n+1)/2+1的一个例子，谐振器R5是权利要求书中记载的谐振器R(n+1)/2+2的一个例子。另外，以下，在也可不特别地区分谐振器R1～R5的每一个的情况下，称为谐振器Rx。
柱壁波导路11由电介质基板111、形成于电介质基板111的第一主面(图1及图2中的上表面)的第一宽壁112、形成于电介质基板111的第二主面(图1及图2中的下表面)的第二宽壁113以及形成于电介质基板111的内部的柱壁114构成。
电介质基板111是由电介质材料构成的板状部件。在本实施方式中，作为构成电介质基板111的电介质材料，使用石英玻璃。在该情况下，电介质基板111的厚度例如能够形成860μm。
第一宽壁112及第二宽壁113是由导体材料构成的层状(或者膜状)部件。在本实施方式中，作为构成第一宽壁112及第二宽壁113的导体材料，使用铜。
柱壁114是使第一宽壁112与第二宽壁113短路的栅状地排列的导体柱的集合，作为柱壁波导路11的窄壁发挥功能。构成柱壁114的导体柱的间隔与输入柱壁波导路11的电磁波的波长相比足够短，柱壁114相对于该电磁波作为导体壁发挥功能。导体柱的直径例如能够形成100μm，导体柱的中心轴彼此的间隔例如能够形成200μm。在本实施方式中，构成柱壁114的各导体柱通过在贯通电介质基板111的贯通孔的内壁形成导体层，或者向该贯通孔填充导体而实现。柱壁114的配置图案以由第一宽壁112、第二宽壁113以及柱壁114围起来的区域作为电磁耦合的多个谐振器R1～R5发挥功能的方式被决定。针对柱壁114的配置图案，更换参照的附图并进行后述。
此外，在本实施方式中，作为构成柱壁波导路11的电介质基板111的电介质材料，使用石英玻璃，但本发明并不限于此。构成柱壁波导路11的电介质基板111的电介质材料也可以是石英以外的电介质材料，例如，蓝宝石、氧化铝等。
另外，在本实施方式中，作为构成柱壁波导路11的第一宽壁112及第二宽壁113的导体材料，使用铜，但本发明并不限于此。构成柱壁波导路11的第一宽壁112及第二宽壁113的导体材料也可以是铜以外的导体材料，例如铝、由多个金属元素构成的合金等。
另外，在本实施方式中，将各谐振器Rx形成圆柱状，但本发明并不限于此。各谐振器Rx例如也可以呈截面(与电介质基板111的主面平行的截面)为正六边形以上的正多边形状的棱柱状。在各谐振器Rx为圆柱状的情况下，俯视观察时的各谐振器Rx的外接圆与构成各谐振器Rx的宽壁的外缘一致。因此，使用各谐振器Rx的半径及各谐振器Rx的外接圆的半径的哪一个，都能够定义相互邻接的2个谐振器的中心间距离。另外，在各谐振器Rx不是圆形而是六边形以上的正多边形的情况下，能够使用各谐振器Rx的外接圆的半径定义上述中心间距离。
另外，在本实施方式中，将谐振器R1～Rn的个数n设为5个，但本发明并不限于此。即，个数n能够是2个以上的任意个数。在本实施方式中，个数n为奇数，但也可以如后述那样为偶数。
(柱壁的配置图案)
参照图1的(b)，对柱壁波导路11中的柱壁114的配置图案进行说明。图1的(b)是柱壁波导路11的俯视图。此外，在图1的(b)中，将柱壁114作为假想的导体壁用虚线进行图示。该虚线通过用圆弧或直线将构成柱壁114的各导体柱的中心连接而得到。
柱壁114的配置图案以由第一宽壁112、第二宽壁113以及柱壁114围起来的区域包含以下的结构的方式被决定。
·输入波导路R8，
·经由耦合窗A81与输入波导路R8电磁耦合的谐振器R1，
·经由耦合窗A12与谐振器R1电磁耦合的谐振器R2，
·经由耦合窗A23与谐振器R2电磁耦合的谐振器R3，
·经由耦合窗A34与谐振器R3电磁耦合的谐振器R4，
·经由耦合窗A45与谐振器R4电磁耦合的谐振器R5，
·经由耦合窗A59与谐振器R5电磁耦合的输出波导路R9。
在本实施方式中，由于为n＝5，所以权利要求书中记载的i为i＝1、2，权利要求书中记载的j为j＝4、5，权利要求书中记载的(n+1)/2为(n+1)/2＝3。另外，谐振器R1及谐振器R5分别是权利要求书中记载的最初级的谐振器及最终级的谐振器的一个例子。
谐振器R1～R5呈圆柱状，且彼此合同。即，谐振器R1～R5各自的半径r1～r5共通，为半径ra。输入波导路R8及输出波导路R9呈长方体状。相互邻接的2个谐振器(例如，谐振器R2与谐振器R3)的中心间距离比这2个谐振器的半径之和小。例如，相互邻接的2个谐振器R2、R3的中心间距离D23满足D23＜r2+r3(＝2ra)。因此，相互邻接的2个谐振器经由耦合窗而电磁耦合。例如，相互邻接的2个谐振器R2、R3经由耦合窗A23而电磁耦合。
相互邻接的2个谐振器相对于包含这2个谐振器的中心轴的平面对称。例如，相互邻接的2个谐振器R2、R3相对于包含这2个谐振器R2、R3的中心轴的平面S23(参照图1的(b))对称。另外，由谐振器R1～R5构成的谐振器组相对于与第一宽壁112正交的特定的平面S(参照图1的(b))对称。使柱壁114具有这样的对称性，能够减少规定柱壁114的配置图案的独立的参数的数量，而使滤波装置1的设计变得容易。
另外，与输入波导路R8耦合的谐振器R1和与输出波导路R9耦合的谐振器R5以相互邻接的方式配置，谐振器R1～R5整体排列为环状。因此，能够减小形成柱壁114的电介质基板111的尺寸。由此，能够减小在环境温度变化时可能产生的电介质基板111的热膨胀或者热收缩的绝对值。因此，能够抑制在环境温度变化时因电介质基板111的热膨胀或者热收缩而可能产生的滤波装置1的特性变化。
此外，这里，将与谐振器R1耦合的波导路设为输入波导路R8，将与谐振器R5耦合的波导路设为输出波导路R9，但并不限于此。也可以将与谐振器R1耦合的波导路设为输出波导路，将与谐振器R5耦合的波导路设为输入波导路。
(控制柱)
如图1的(a)及图1的(b)所示，在谐振器R1的内部设置有控制柱CP1，在谐振器R2的内部设置有控制柱CP2，在谐振器R3的内部设置有控制柱CP3，在谐振器R4的内部设置有控制柱CP4，在谐振器R5的内部设置有控制柱CP5。在谐振器Rx的情况同样地，在也可不特别地区分控制柱CP1～CP5的每一个的情况下，称为控制柱CPx。
各控制柱CPx与构成柱壁114的导体柱同样地构成。各控制柱CPx的直径例如形成100μm。
将从控制柱CP1到谐振器R1的窄壁的最短距离设为最短距离d1，将从控制柱CP2到谐振器R2的窄壁的最短距离设为最短距离d2，将从控制柱CP3到谐振器R3的窄壁的最短距离设为最短距离d3，将从控制柱CP4到谐振器R4的窄壁的最短距离设为最短距离d4，将从控制柱CP5到谐振器R5的窄壁的最短距离设为最短距离d5，最短距离d1、d2满足d1＞d2，最短距离d4、d5满足d4＜d5。另外，最短距离d3满足d2＞d3及d3＜d4。
此外，在本实施方式中，对如图1所示作为谐振器的个数n采用了n＝5的情况进行说明。在将谐振器的个数n一般化的情况下，能够表现为：滤波装置1具备作为包含电磁耦合的彼此合同的n个(n为5以上的奇数)谐振器R1、R2、…、Rn的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，针对谐振器R1、R2、…、R(n-1)/2，(1)在各谐振器Ri(i＝1、2、…、(n-1)/2)的内部设置有控制柱CPi，(2)从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di满足d1＞d2＞…＞d(n-1)/2，针对谐振器R(n+1)/2+1、R(n+1)/2+2、…、Rn，(1)在各谐振器Rj(j＝(n+1)/2+1、(n+1)/2+2、…、n)的内部设置有控制柱CPj，(2)从控制柱CPj到谐振器Rj的窄壁的最短距离dj满足d(n+1)/2+1＜d(n+1)/2+2＜…＜dn。
另外，在滤波装置1中，在谐振器R(n+1)/2的内部设置有控制柱CP(n+1)/2，从控制柱CP(n+1)/2到谐振器R(n+1)/2的窄壁的最短距离d(n+1)/2满足d(n-1)/2＞d(n+1)/2及d(n+1)/2＜d(n+1)/2+1。
在本实施方式的滤波装置1中，对在作为谐振器R(n+1)/2的一个例子的谐振器R3的内部设置有控制柱CP3的情况进行说明。但是，在各谐振器R1、R2、R4、R5的谐振频率不需要从与基于谐振器R3的设计时的面积及耦合窗A23、A34的大小决定的谐振器R3的有效面积对应的谐振频率进行调整的情况下，也能够省略控制柱CP3。
另外，如图1的(b)所示，各控制柱CPk(k＝1、2、…、5)优选配置于不堵塞使谐振器Rk与谐振器Rk-1或Rk+1电磁耦合的耦合窗的位置。
在本实施方式中，由于各谐振器Rx呈圆柱状，所以不堵塞耦合窗的位置能够像以下那样进行说明。即，若以谐振器R2为例，则在俯视观察谐振器R2时，构成为圆形的谐振器R2的一部分的扇型的区域，且是以耦合窗A12、A23以外的部分为弧的扇型的区域内是不堵塞耦合窗A12、A23的位置。
〔变形例组〕
(第一变形例～第二变形例)
参照图2，对作为柱壁波导路11的第一变形例的柱壁波导路11A及作为第二变形例的柱壁波导路11B进行说明。图2的(a)是示意性地表示柱壁波导路11A的俯视图。图2的(b)是示意性地表示柱壁波导路11B的俯视图。在图2的(a)中，省略柱壁波导路11A的构成要素中的电介质基板111、第一宽壁112及第二宽壁113的图示，用实线仅示意性地图示了柱壁114A。柱壁114A与柱壁波导路11中的柱壁114对应。此外，该实线通过用圆弧或者直线将构成柱壁114A的各导体柱的中心连接而得到。同样地，在图2的(b)中，用实线仅示意性地图示了柱壁114B。
柱壁波导路11A作为6个(n＝6)谐振器R1～R6、输入波导路R8以及输出波导路R9发挥功能。如图2的(a)所示，柱壁114A的配置图案以由第一宽壁112、第二宽壁113及柱壁114A围起来的区域包含以下的结构的方式被决定。
·输入波导路R8，
·经由耦合窗A81与输入波导路R8电磁耦合的谐振器R1，
·经由耦合窗A12与谐振器R1电磁耦合的谐振器R2，
·经由耦合窗A23与谐振器R2电磁耦合的谐振器R3，
·经由耦合窗A34与谐振器R3电磁耦合的谐振器R4，
·经由耦合窗A45与谐振器R4电磁耦合的谐振器R5，
·经由耦合窗A56与谐振器R5电磁耦合的谐振器R6，
·经由耦合窗A69与谐振器R6电磁耦合的输出波导路R9。
另外，在谐振器R1的内部设置有控制柱CP1，在谐振器R2的内部设置有控制柱CP2，在谐振器R5的内部设置有控制柱CP5，在谐振器R6的内部设置有控制柱CP6。即，在谐振器R3、R4的内部不设置控制柱CP3、CP4。
将从控制柱CP1到谐振器R1的窄壁的最短距离设为最短距离d1，将从控制柱CP2到谐振器R2的窄壁的最短距离设为最短距离d2，将从控制柱CP5到谐振器R5的窄壁的最短距离设为最短距离d5，将从控制柱CP6到谐振器R6的窄壁的最短距离设为最短距离d6，最短距离d1、d2满足d1＞d2，最短距离d5、d6满足d5＜d6。
此外，在柱壁波导路11A中，对如上述那样作为谐振器的个数n采用了n＝6的情况进行说明。在将谐振器的个数n一般化的情况下，能够表现为：具备柱壁波导路11A的滤波装置1具备作为包含电磁耦合的彼此合同的n个(n为6以上的偶数)谐振器R1、R2、…、Rn的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，针对谐振器R1、R2、…、Rn/2-1，(1)在各谐振器Ri(i＝1、2、…、n/2-1)的内部设置有控制柱CPi，(2)从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di满足d1＞d2＞…＞dn/2-1，针对谐振器Rn/2+2、Rn/2+3、…、Rn，(1)在各谐振器Rj(j＝n/2+2、n/2+3、…、n)的内部设置有控制柱CPj，(2)从控制柱CPj到谐振器Rj的窄壁的最短距离dj满足dn/2+2＜dn/2+3＜…＜dn。
另外，在具备柱壁波导路11A的滤波装置1中，也可以在谐振器R3、R4的内部分别设置有控制柱CP3、CP4。即，也可以构成为：在谐振器Rn/2及谐振器Rn/2+1的内部分别设置有控制柱CPn/2及控制柱CPn/2+1，从控制柱CPn/2到谐振器Rn/2的窄壁的最短距离dn/2满足dn/2-1＞dn/2，从控制柱CPn/2+1到谐振器Rn/2+1的窄壁的最短距离dn/2+1满足dn/2+1＜dn/2+2。
柱壁波导路11B以图1所示的柱壁波导路11为基础，通过追加谐振器R0、R6由此得到(参照图2的(b))。
谐振器R0配置于谐振器R1的前级，面积比谐振器R1(及谐振器R2～R5)小。谐振器R6配置于谐振器R5的后级，面积比谐振器R5(及谐振器R1～R4)小。即，谐振器R0的半径r0及谐振器R6的半径r6小于谐振器R1(及谐振器R2～R5)的半径r1。在谐振器R0及谐振器R6的内部不设置控制柱CP1～CP5那样的控制柱。
(第三变形例～第五变形例)
参照图3，对作为柱壁波导路11的第三变形例的柱壁波导路11C、作为第四变形例的柱壁波导路11D及作为第五变形例的柱壁波导路11E进行说明。图3的(a)是示意性地表示柱壁波导路11C的俯视图。图3的(b)是示意性地表示柱壁波导路11D的俯视图。图3的(c)是示意性地表示柱壁波导路11E的俯视图。在图3的(a)中，省略了柱壁波导路11C的构成要素中的电介质基板111、第一宽壁112及第二宽壁113的图示，用实线仅示意性地图示了柱壁114C。柱壁114C与柱壁波导路11中的柱壁114对应。此外，该实线通过用圆弧或直线将构成柱壁114C的各导体柱的中心连接而得到。同样地，在图3的(b)及图3的(c)中，分别用实线仅示意性地图示了柱壁114D及柱壁114E。
图1所示的柱壁波导路11具备的谐振器R1～R5均为圆柱状。但是，如图3的(a)～图3的(c)所示，构成本发明的一个方式的滤波装置具备的柱壁波导路的谐振器可以呈底面为长方形的四棱柱状，这些所有的谐振器也可以配置为直线状。
图3的(a)所示的柱壁波导路11C作为5个谐振器R1～R5、输入波导路R8及输出波导路R9发挥功能。
在谐振器R1的内部设置有控制柱CP1，在谐振器R2的内部设置有控制柱CP2，在谐振器R4的内部设置有控制柱CP4，在谐振器R5的内部设置有控制柱CP5。即，在谐振器R3的内部不设置控制柱CP3。
从控制柱CP1到谐振器R1的窄壁的最短距离d1及从控制柱CP2到谐振器R2的窄壁的最短距离d2满足d1＞d2。从控制柱CP4到谐振器R4的窄壁的最短距离d4及从控制柱CP5到谐振器R5的窄壁的最短距离d5满足d4＜d5。
此外，在柱壁波导路11C中，也可以在谐振器R3的内部设置有控制柱CP3。在该情况下，从控制柱CP3到谐振器R3的窄壁的最短距离d3满足d2＞d3及d3＜d4。
另外，如图3的(a)所示，各控制柱CPk(k＝1、2、4、5)优选配置于不堵塞使谐振器Rk与谐振器Rk-1或Rk+1电磁耦合的耦合窗的位置。针对这点，在后述的柱壁波导路11D及柱壁波导路11E中也相同。
在本实施方式中，由于各谐振器Rx呈四棱柱状，所以不堵塞耦合窗的位置能够像以下那样进行说明。即，若以谐振器R2为例，则在俯视观察谐振器R2时，将耦合窗A12设为一个底边且将耦合窗A23设为另一个底边的梯形的区域外是不堵塞耦合窗A12、A23的位置。
图3的(b)所示的柱壁波导路11D作为6个谐振器R1～R6、输入波导路R8及输出波导路R9发挥功能。
在谐振器R1的内部设置有控制柱CP1，在谐振器R2的内部设置有控制柱CP2，在谐振器R3的内部设置有控制柱CP3，在谐振器R4的内部设置有控制柱CP4，在谐振器R5的内部设置有控制柱CP5，在谐振器R6的内部设置有控制柱CP6。
从控制柱CP1到谐振器R1的窄壁的最短距离d1及从控制柱CP2到谐振器R2的窄壁的最短距离d2满足d1＞d2。从控制柱CP5到谐振器R5的窄壁的最短距离d5及从控制柱CP6到谐振器R6的窄壁的最短距离d6满足d5＜d6。
另外，从控制柱CP3到谐振器R3的窄壁的最短距离d3满足d2＞d3，从控制柱CP4到谐振器R4的窄壁的最短距离d4满足d4＜d5。
图3的(c)所示的柱壁波导路11E以图3的(a)所示的柱壁波导路11C为基础，通过追加谐振器R0、R6由此得到。
谐振器R0配置于谐振器R1的前级，面积比谐振器R1(及谐振器R2～R5)小。谐振器R6配置于谐振器R5的后级，面积比谐振器R5(以及谐振器R1～R4)小。在谐振器R0及谐振器R6的内部不设置控制柱CP1～CP5那样的控制柱。
〔实施例〕
参照图4，对图1所示的柱壁波导路11的实施例的特性进行说明。图4的(a)是表示柱壁波导路11的实施例的特性的图表。图4的(b)是对图4的(a)的一部分进行放大而得的图表。
在本实施例中，将电介质基板111的厚度设为860μm，作为构成第一宽壁112及第二宽壁113的材料采用电阻为零的超导体，将各谐振器Rx的半径rx设为rx＝2100μm，将控制柱CPx的直径设为100μm，将最短距离d1、d2、d3、d4、d5分别设为d1＝d5＝825μm，d2＝d4＝435μm，d3＝375μm。
这些设计参数是为了使用柱壁波导路11的结构实现通频带的中心频率(即各谐振器Rx的谐振频率)为28GHz附近且超窄带的带通滤波器而采用的。
对这样的柱壁波导路11的S参数S(1，1)、S(2，1)的波长依赖性进行模拟的结果为图4。以下，将S参数S(1，1)的波长依赖性称为反射特性，将S参数S(2，1)的波长依赖性称为透过特性。
若参照图4的(a)及图4的(b)，则可知本实施例的柱壁波导路11在以S参数S(2，1)超过-5dB的波段为通频带的情况下，通频带的中心频率为28.46GHz，带宽为0.21GHz。即，可知本实施例的柱壁波导路11实现了相对带宽为0.7％，反射特性也为-20dB以下的良好的超窄带的带通滤波器。
为了实现这样的超窄带的带通滤波器，要求精密地控制邻接的谐振器彼此的耦合系数。例如，如果是从构成柱壁波导路11的各谐振器R1、R2、R3、R4、R5省略了控制柱CP1、CP2、CP3、CP4、CP5的柱壁波导路的情况，则要求在各谐振器R1、R2、R3、R4、R5的面积与各耦合窗A12、A23、A34、A45的大小相互依赖的状况下，使各谐振器R1、R2、R3、R4、R5的面积与各耦合窗A12、A23、A34、A45的大小精密地最佳化。但是，该作业非常繁琐且困难。
柱壁波导路11在其设计工序中不要求使相互依赖的谐振器R1～R5的面积及各耦合窗的大小最佳化，因此即使是超窄带的带通滤波器，也能够通过简单的设计工序进行设计。
〔总结〕
本发明的第一方式的滤波装置具备作为包含电磁耦合的彼此合同的n个(n为5以上的奇数)谐振器R1、R2、…、Rn的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，针对谐振器R1、R2、…、R(n-1)/2，(1)在各谐振器Ri(i＝1、2、…、(n-1)/2)的内部设置有控制柱CPi，(2)从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di满足d1＞d2＞…＞d(n-1)/2，针对谐振器R(n+1)/2+1、R(n+1)/2+2、…、Rn，(1)在各谐振器Rj(j＝(n+1)/2+1、(n+1)/2+2、…、n)的内部设置有控制柱CPj，(2)从控制柱CPj到谐振器Rj的窄壁的最短距离dj满足d(n+1)/2+1＜d(n+1)/2+2＜…＜dn。
根据上述的结构，在基于设计理论决定了合同的n个谐振器R1～Rn的面积与使邻接的2个谐振器彼此耦合的耦合窗的大小之后，使从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di不同，由此能够使谐振器R(n+1)/2以外的有效面积接近谐振器R(n+1)/2的有效面积。因此，本滤波装置在其设计工序中不要求使相互依赖的谐振器R1～Rn的面积及各耦合窗的大小最佳化，因此能够通过简单的设计工序进行设计。
特别是，在设计超窄带的带通滤波器的情况下，如果是以往的滤波装置，则要求在各谐振器R1～Rn的面积与各耦合窗的大小相互依赖的状况下，使它们精密地最佳化。另一方面，本滤波装置在其设计工序中，不要求使相互依赖的谐振器R1～Rn的面积及各耦合窗的大小最佳化。因此，本滤波装置即使在设计超窄带的带通滤波器的情况下，也能够通过简单的设计工序进行设计。
本发明的第二方式的滤波装置在上述第一方式的基础上，构成为在谐振器R(n+1)/2的内部设置有控制柱CP(n+1)/2，从控制柱CP(n+1)/2到谐振器R(n+1)/2的最短距离d(n+1)/2满足d(n-1)/2＞d(n+1)/2及d(n+1)/2＜d(n+1)/2+1。
根据上述的结构，能够不变更多个设计参数中的控制柱CPi的位置以外的设计参数，即不变更谐振器R1～Rn的面积及各耦合窗的大小，而变更谐振器R1～Rn的谐振频率(即滤波装置的通频带的中心频率)。因此，能够使具有所希望的特性的滤波装置的设计工序比以往更加简单。
为了解决上述的课题，本发明的第三方式的滤波装置具备作为包含电磁耦合的彼此合同的n个(n为6以上的偶数)谐振器R1、R2、…、Rn的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，针对谐振器R1、R2、…、Rn/2-1，(1)在各谐振器Ri(i＝1、2、…、n/2-1)的内部设置有控制柱CPi，(2)从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di满足d1＞d2＞…＞dn/2-1，针对谐振器Rn/2+2、Rn/2+3、…、Rn，(1)在各谐振器Rj(j＝n/2+2、n/2+2、…、n)的内部设置有控制柱CPj，(2)从控制柱CPj到谐振器Rj的窄壁的最短距离dj满足dn/2+2＜dn/2+3＜…＜dn。
根据上述的结构，在基于设计理论决定了合同的n个谐振器R1～Rn的面积与使邻接的2个谐振器彼此耦合的耦合窗的大小之后，使从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di不同，由此能够使谐振器Rn/2及谐振器Rn/2+1以外的有效面积接近谐振器Rn/2及谐振器Rn/2+1的有效面积。因此，第三方式的滤波装置在其设计工序中不要求使相互依赖的谐振器R1～Rn的面积及各耦合窗的大小最佳化，因此能够通过简单的设计工序进行设计。
本发明的第四方式的滤波装置在上述第三方式的基础上，构成为在谐振器Rn/2及谐振器Rn/2+1的内部分别设置有控制柱CPn/2及控制柱CPn/2+1，从控制柱CPn/2到谐振器Rn/2的最短距离dn/2满足dn/2-1＞dn/2，从控制柱CPn/2+1到谐振器Rn/2+1的最短距离dn/2+1满足dn/2+2＞dn/2+1。
根据上述的结构，能够不变更多个设计参数中的控制柱CPi的位置以外的设计参数，即不变更谐振器R1～Rn的面积及各耦合窗的大小，而变更谐振器R1～Rn的谐振频率(即滤波装置的通频带的中心频率)。因此，能够使具有所希望的特性的滤波装置的设计工序比以往更加简单。
本发明的第五方式的滤波装置在上述第一方式～第四方式中的任一项的基础上，构成为上述谐振器组进一步包含：谐振器R0，其配置于谐振器R1的前级，且面积比谐振器R1小；及谐振器Rn+1，其配置于谐振器Rn的后级，且面积比谐振器Rn小。
本发明的一个方式的滤波装置如第五方式那样，也可以具备谐振器R0、谐振器Rn+1。
本发明的第六方式的滤波装置在上述第一方式～第五方式中的任一项的基础上，各控制柱CPk(k＝1、2、…、n)配置于不堵塞使谐振器Rk与谐振器Rk-1或Rk+1电磁耦合的耦合窗的位置。
根据上述的结构，能够抑制对使谐振器Rk与谐振器Rk-1或Rk+1电磁耦合产生的影响，并且配置各控制柱CPk。
本发明的第七方式的滤波装置在上述第一方式～第六方式中的任一项的基础上，构成为构成上述谐振器组的所有谐振器呈圆柱状或底面为六边形以上的正多边形的正多棱柱状，上述所有谐振器中的相互耦合的2个谐振器分别配置为在俯视观察时，在将该2个谐振器的外接圆的半径设为ra，将该2个谐振器的中心间距离设为D的情况下，成为D＜2ra。
根据上述的结构，在着眼于n个谐振器R1～Rn中的相互耦合的2个谐振器的情况下，该2个谐振器各自的外接圆的形状以将2个外接圆的中心彼此连接的直线为对称轴而线对称。因此，本滤波装置能够提高与其形状相关的对称性，因此能够减少设计参数的数量。
本发明的第八方式的滤波装置在上述第七方式的基础上，构成为上述所有谐振器中的最初级的谐振器与输入波导路耦合，最终级的谐振器与输出波导路耦合，上述最初级的谐振器与上述最终级的谐振器配置为邻接。
柱壁波导路被焊接于安装有高频设备等的安装基板的情况较多。这里，在构成安装基板的材料与构成柱壁波导路具备的基板的材料不同的情况下，因安装基板的材料及柱壁波导路的基板的材料的线膨胀系数的差异，会在进行了焊接的部位作用应力，在该应力较大的情况下，存在在进行了焊接的部位产生裂缝的情况。
根据上述的结构，与将n个谐振器R1～Rn配置为直线状的情况相比，能够减小柱壁波导路的最大宽度。例如，在俯视观察的情况下，将谐振器R1～Rn配置为直线状的柱壁波导路成为由一对短边及一对长边构成的长方形。另一方面，第八方式的滤波装置能够缩短一对长边。因此，本滤波装置与将谐振器R1～Rn配置为直线状的情况相比，能够抑制作用于进行了焊接的部位的应力，进而能够降低在进行了焊接的部位产生裂缝的可能性。
本发明的第九方式的滤波装置在上述第一方式～第六方式中的任一项的基础上，构成为构成上述谐振器组的所有谐振器呈圆柱状，并且配置为直线状。
本发明的第十方式的滤波装置在上述第一方式～第六方式中的任一项的基础上，构成为构成上述谐振器组的所有谐振器呈底面为长方形的四棱柱状，所有谐振器配置为直线状。
根据上述的第九方式及第十方式，n个谐振器R1～Rn的结构简单，因此能够使具有所希望的特性的滤波装置的设计比以往更加简单。
〔附加事项〕
本发明并不限于上述的第一实施方式，能够在技术方案所示的范围内进行各种变更，将在不同的实施方式分别公开的技术手段适当地组合而得到的实施方式也包含在本发明的技术范围内。
附图标记说明
11…滤波装置；11、11A、11B、11C、11D、11E…柱壁波导路；111…电介质基板；112…第一宽壁；113…第二宽壁；114…柱壁；R0、R1、R2、R3、R4、R5、R6…谐振器；R8…输入波导路；R9…输出波导路；A80、A01、A81、A12、A23、A34、A45、A56、A59、A69…耦合窗；CP1、CP2、CP3、CP4、CP5、CP6…控制柱。

Claims (10)

1.一种滤波装置，其特征在于，
具备作为包含电磁耦合的彼此合同的n个谐振器R1、R2、…、Rn的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，
针对谐振器R1、R2、…、R(n-1)/2，在各谐振器Ri的内部设置有控制柱CPi，从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di满足d1＞d2＞…＞d(n-1)/2，
针对谐振器R(n+1)/2+1、R(n+1)/2+2、…、Rn，在各谐振器Rj的内部设置有控制柱CPj，从控制柱CPj到谐振器Rj的窄壁的最短距离dj满足d(n+1)/2+1＜d(n+1)/2+2＜…＜dn，
其中，n为5以上的奇数，
i＝1、2、…、(n-1)/2，
j＝(n+1)/2+1、(n+1)/2+2、…、n。
2.根据权利要求1所述的滤波装置，其特征在于，
在谐振器R(n+1)/2的内部设置有控制柱CP(n+1)/2，
从控制柱CP(n+1)/2到谐振器R(n+1)/2的最短距离d(n+1)/2满足d(n-1)/2＞d(n+1)/2及d(n+1)/2＜d(n+1)/2+1。
3.一种滤波装置，其特征在于，
具备作为包含电磁耦合的彼此合同的n个谐振器R1、R2、…、Rn的谐振器组发挥功能的柱壁波导路，
针对谐振器R1、R2、…、Rn/2-1，在各谐振器Ri的内部设置有控制柱CPi，从控制柱CPi到谐振器Ri的窄壁的最短距离di满足d1＞d2＞…＞dn/2-1，
针对谐振器Rn/2+2、Rn/2+3、…、Rn，在各谐振器Rj的内部设置有控制柱CPj，从控制柱CPj到谐振器Rj的窄壁的最短距离dj满足dn/2+2＜dn/2+3＜…＜dn，
其中，n为6以上的偶数，
i＝1、2、…、n/2-1，
j＝n/2+2、n/2+2、…、n。
4.根据权利要求3所述的滤波装置，其特征在于，
在谐振器Rn/2及谐振器Rn/2+1的内部分别设置有控制柱CPn/2及控制柱CPn/2+1，
从控制柱CPn/2到谐振器Rn/2的最短距离dn/2满足dn/2-1＞dn/2，从控制柱CPn/2+1到谐振器Rn/2+1的最短距离dn/2+1满足dn/2+2＞dn/2+1。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的滤波装置，其特征在于，
所述谐振器组进一步包含：
谐振器R0，其配置于谐振器R1的前级，且面积比谐振器R1小；以及
谐振器Rn+1，其配置于谐振器Rn的后级，且面积比谐振器Rn小。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的滤波装置，其特征在于，
各控制柱CPk配置于不堵塞使谐振器Rk与谐振器Rk-1或Rk+1电磁耦合的耦合窗的位置，
其中，k＝1、2、…、n。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的滤波装置，其特征在于，
构成所述谐振器组的所有谐振器呈圆柱状或者底面为六边形以上的正多边形的正多棱柱状，
所述所有谐振器中的相互耦合的2个谐振器分别配置为在俯视观察时，在将该2个谐振器的外接圆的半径设为ra，将该2个谐振器的中心间距离设为D的情况下，成为D＜2ra。
8.根据权利要求7所述的滤波装置，其特征在于，
所述所有谐振器中的最初级的谐振器与输入波导路耦合，最终级的谐振器与输出波导路耦合，
所述最初级的谐振器与所述最终级的谐振器配置为邻接。
9.根据权利要求1～6中任一项所述的滤波装置，其特征在于，
构成所述谐振器组的所有谐振器呈圆柱状，并且配置为直线状。
10.根据权利要求1～6中任一项所述的滤波装置，其特征在于，
构成所述谐振器组的所有谐振器呈底面为长方形的四棱柱状，
所述所有谐振器配置为直线状。
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