JP2004328458A - Composite band-pass filter - Google Patents

Composite band-pass filter Download PDF

Info

Publication number
JP2004328458A
JP2004328458A JP2003121707A JP2003121707A JP2004328458A JP 2004328458 A JP2004328458 A JP 2004328458A JP 2003121707 A JP2003121707 A JP 2003121707A JP 2003121707 A JP2003121707 A JP 2003121707A JP 2004328458 A JP2004328458 A JP 2004328458A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mode
bpf
cylindrical cavity
band
pass filter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003121707A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Morishige
宏 森重
Yasuhiro Koshizuka
康博 腰塚
Toa Kobayashi
東亜 小林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
SPC Electronics Corp
Original Assignee
SPC Electronics Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by SPC Electronics Corp filed Critical SPC Electronics Corp
Priority to JP2003121707A priority Critical patent/JP2004328458A/en
Publication of JP2004328458A publication Critical patent/JP2004328458A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a narrow-band, low loss composite BPF (band-pass filter) for removing unwanted waves in low-pass bands and high-pass bands. <P>SOLUTION: BPFs 1 and 2, in the TE<SB>011</SB>mode and a BPF 3 in the TE<SB>101</SB>mode, are coupled in a concatenated fashion via connection waveguides 5 and 6 to make a composite BPF. The BPFs 1 and 2 in the TE<SB>011</SB>mode make a signal of predetermined passing frequency bands pass through, and the BPF 3 in the TE<SB>101</SB>mode suppresses unwanted mode resonance in low-pass bands and high-pass bands of the passing frequency bands. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばマイクロ波帯のレーダシステム等において、中心周波数(fo)の極く近傍のみを通過させて不要波を広帯域にわたって減衰させるバンド・パス・フィルタ(以下、「BPF」と略称する)に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えばマイクロ波帯のレーダシステムで使用されるBPFとして、複数のBPFを縦続結合させ、これによって狭帯域性、すなわち極く狭い周波数帯域のみを通過させる特性を実現したものが知られている。このようなBPFを開示した文献として、例えば、特開平5−335809号公報(第1文献)、米国特許第3,587,008号公報(第2文献)がある。
【0003】
第1文献に開示されたBPFは、中心周波数f01、通過帯域巾(以下、「パスバンド巾」と称する)を△F1、周波数f1における減衰量をα1以上としたBPFと、中心周波数f02,パスバンド巾△F2,周波数f2における減衰量をα2(合成減衰量)以上とした2つのBPFとを縦続結合させ(全体で3つのBPFの縦続となる)、1つのBPFの特性に近い特性を得るものである。また、第2文献に開示されたBPFは、1つの矩形導波管の内壁にそのサイズが異なる複数の通過窓(アイリス)を設けることにより、管内に、互いに異なる特性を呈する2つのBPFを形成したものである。これらの文献に開示されているBPFは、いずれも、個々のBPFのパスバンド巾を広くすることができるため、耐電力が確保され、且つ不要波を抑圧する減衰量もある程度確保できるという利点がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、第1文献及び第2文献に開示された構造を基本構造とするBPFは、世界規格である国際電気通信連合(ITU)の近年の方針に照らすと、まだまだ狭帯域性としては十分なものとはいえない。また、このような構造のBPFでは、パスバンド巾のエッジ部分を使用することになるため、ピーク電力に対する耐電力が、BPF単体の中心周波数で使用するときよりも1/2以下に劣化し、さらに、縦続結合するBPFの組数あるいは段数が増えるにつれて挿入損失が急激に劣化してしまい、実用に供し得ないという問題がある。
【0005】
このような問題を解決する方策として、円筒空胴形共振器の狭帯域性及び高電力性(ピーク電力に対する耐電力が高いこと)に着目し、これを複数縦続結合して多段円筒空胴形BPFを構成することも考えられる。しかし、円筒空胴形共振器では、パスバンド巾の中心周波数の低域と高域において必ず不要モード共振が発生する。このことを、図7を参照して具体的に説明する。
【0006】
図7は、円筒空胴形共振器のモードチャートであり、「MICROWAVE FILTERS,IMPEDANCE−MATCHING NETWORKS,AND COUPLING STRUCTURES のFIG.5.11−3 MODE CHART FOR RIGHT−CIRCULAR−CYLINDER RESONATOR」に紹介されているものである。横軸は、円筒空胴形共振器の直径D[inches]と共振器軸長L[inches]との関数である(D/L)、縦軸は、円筒空胴形共振器の共振周波数f[GHz]と円筒空胴形共振器の直径D[inches]との関数である(f・D)である。図7において、縦軸の(f・D)をある値に選ぶと、円筒空胴形共振器の直径Dと円筒空胴形共振器の軸長Lが決まる。また、円筒空胴形共振器の寸法から、各モードでの共振周波数も決まる。例えば、図7の(c)に示すように縦軸の(f・D)を“280”に選ぶと、TE011モードにおける円筒空胴形共振器の直径Dと円筒空胴形共振器の軸長Lが決まる。また、円筒空胴形共振器の寸法から、他のモード、例えばTE311モードでの共振周波数も決まる。
【0007】
円筒空胴型共振器のTE011モードの、高域異種共振モードには、図7に示されるようにTE311モード等があり、低域異種共振モードには、TE211モード等がある。円筒空胴形共振器を多段結合してBPFとする場合、異種共振モードは、TE011モードにおける減衰特性を著しく劣化させるため、送信機の電力増巾段においてスプリアス成分が発生すると、それがそのままアンテナから空中に放射され、外部の他のレーダシステム等に影響を与えるおそれがある。
【0008】
本発明は、上記のような問題点を一挙に解消し得る複合形BPFを提供することを課題とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の複合形BPFは、1組又は複数組縦続結合されたTE01nモードBPFと、1組又は複数組縦続結合されたTE10nモードBPFとが結合部品を介して縦続結合されており、前記TE01nモードBPFは、所定の通過周波数帯の信号を通過させ、前記TE10nモードBPFは、前記通過周波数帯の高域及び低域の不要モード共振を抑圧することを特徴とするものである。
【0010】
前記TE01nモードBPFは、例えば、複数の円筒空胴形共振器を縦続結合してなる円筒空胴形フィルタであり、前記TE10nモードBPFは、例えば、それぞれ所定のサセプタンスを持つアイリスやポスト等の部材によって管内に複数の共振器が形成された矩形導波管形フィルタである。
【0011】
円筒空胴形フィルタは、より具体的には、空胴の共振軸に対して電磁波の入力方向と出力方向とが90度方向となる複数の円筒空胴形共振器を縦続結合してなる。あるいは、空胴の共振軸に対して電磁波の入力方向と出力方向とが180度方向となる複数の円筒空胴形共振器を縦続結合してなる。あるいは、空胴の共振軸に対して電磁波の入力方向と出力方向とが90度方向となる円筒空胴形共振器と180度方向となる円筒空胴形共振器とを縦続結合してなる。
【0012】
【発明の実施の形態】
<複合形BPFの構造>
図1は、本発明の一実施形態による複合形BPFの上部外観図、図2はその側面図である。この複合形BPFは、3段縦続結合された円筒空胴形共振器、すなわち、円筒空胴の共振軸に対して電磁波の入力方向と出力方向とが互いに90度異なる2つの円筒空胴形共振器11と、上記の方向が互いに180度となる1つの円筒空胴形共振器12とがこの順に縦続結合された(段数N=3)TE011モードBPF1を初段のBPFとしている。また、初段のTE011モードBPF1の前段側に接続用導波管4を接続するとともに、その後段側に、それと同じ構造の次段のTE011モードBPF2を接続用導波管5を介して接続し、さらに、次段のTE011モードBPF2の後段に、接続用導波管6を介して、管内に4つの矩形導波管形共振器(N=4)が形成されているTE101モードBPF3を接続している。
ここでは、例えば中心周波数(fo)±2MHzをパスバンド巾とし、中心周波数(fo)±5MHz以上の周波数帯域が減衰域となるサイズにしている。
【0013】
TE011モードBPF1、2の入出力開口部には、それぞれ、所定サイズの孔部が形成された結合板C1が介在しており、また、TE011モードBPF1、2の円筒空胴形共振器間にもその中央部分に所定サイズの孔部が形成された結合板C2が介在している。
結合板C1,C2の孔部のサイズは、共振器の段数、パスバンド巾、リップル値等の選択によりサセプタンスの値に応じて決定される。
【0014】
TE101モードBPF3は、例えば図3又は図4のような構造のものである。
図3の構造のTE101モードBPF3は、「サイドアイリスタイプ矩形導波管形BPF」と呼ばれるものであり、(a)の上面図、(b)の側面図、(c)の正面図に示されるように、矩形導波管の管内側壁から中央部に向かう誘導性のサイドアイリス31、32、33によって、入力側空間と出力側空間との間に4つの空間を形成し、これにより矩形導波管形の共振器が4段結合されたTE101モードBPF3を構成している。
【0015】
図4の構造のTE101モードBPF3’は、「ダブルポストタイプ矩形導波管形BPF」と呼ばれるもので、図3のサイドアイリス31、32、33に代えて、誘導性ポスト34を設けたものである。このTE101モードBPF3’のフィルタ特性は、図3に示した構造のものと、ほぼ同様になる。
【0016】
<複合形BPFの動作原理>
次に、この実施形態による複合形BPFの動作原理を説明する。
自由空間波長λ[cm]と管内波長λg[cm]との関数値Kが「λg/λ{1−(λ/λg)}」で表されるとき、TE01nモードBPFを構成する個々の円筒空胴形共振器のピーク電力による耐電力P01nは(1)式で定まる値となり、一方、TE10nモードBPFを構成する矩形導波管形共振器のピーク電力に対する耐電力P10nは(2)式により定まる値となる。これらの式自体は、「MICROWAVE FILTERS,IMPEDANCE−MATCHING NETWORKS,AND COUPLING STRUCTURES のtable15.03−1 」に紹介されており、公知である。
【0017】
01n[MW]=K・886・n・w/(g・ω・f)・・・(1)
10n[MW]=K・198・n・b・w/(a・g・ω・f)・・・(2)
【0018】
但し、fは使用周波数(GHz)、nは共振器の共振次数で共振器の1/2波長の数、wはパスバンド巾Δfに対するその中心周波数foの比(±Δf/fo)、gはフィルタのgファクタで、段数、リップル、パスバンド巾により決まる値、aは矩形導波管の長辺サイズ、bは矩形導波管の短辺サイズ[cm]、ωはエッジを規定する値(通常は”1”)である。
【0019】
上記(1)式及び(2)式から判るように、矩形導波管形共振器は、その耐電力P101[MW]が円筒空胴形共振器の耐電力P011[MW]の約1/8となるため(共振次数n=1の場合)、これを複数段結合してTE101モードBPFとした場合に、狭帯域性を得ることは困難である。一方、円筒空胴形共振器を複数結合したTE011モードBPFは、バスバンド巾を狭くしても耐電力は非常に高くなっている。このことを示したのが、図5である。図5において、N(=i)は共振器の段数である。このように、TE101モードBPFは狭帯域にするほど、TE011モードBPFに比べて非常に耐電力が低くなる。
【0020】
挿入損失の観点からは、TE011モードBPFは、個々の円筒空胴形共振器の無負荷Qの値が、TE101モードの矩形導波管形共振器の約3〜4倍大きく、狭帯域化すれば段数が少なくてもシャープな減衰特性をもち、なお且つ、挿入損失が小さい。しかしながら、TE011モードBPFは、前述のとおり、個々の円筒空胴形共振器において高域異種モード共振及び低域異種モード共振が必ず生じ、それが減衰特性を劣化させる大きな要因となっている。
【0021】
これに対し、TE101モードBPFは、挿入損失がTE011モードBPFとの比較では相対的に大きいが、TE011モードBPFのような高域異種モード及び低域異種モード共振の問題は生じないし、パスバンド巾Δfを広くとるように設計すれば、(2)式から明らかなように、それに比例して耐電力性を向上させることができ、挿入損失も小さくすることができる。
【0022】
従って、TE011モードBPFと、TE101モードBPFとを組み合わせてこれらを縦続結合することにより、非常に狭帯域であるにも関わらず、挿入損失が少なく、且つ、高電力(ピーク電力に対する耐電力が高いこと)を確保することができ、さらに、低域異種モード共振及び高域異種モード共振の影響を殆ど除去することができる(つまり、減衰特性が広帯域にわたって良好となる)BPFを実現することができる。図1の複合形BPFは、このような原理に基づくものである。
【0023】
このような構造の複合形BPFにおけるTE011モードBPFと、TE101モードBPFのSバンドでのフィルタ減衰特性の実測図を図6(a)に示す。図6(a)の実線は、3段結合の円筒空胴形共振器を有するTE011モードBPFを2組縦続したときの特性例、破線は4段結合の矩形導波管形共振器を有する1組のTE101モードBPFの特性例を示している。図中、TE211、TE311、TM210、TE212、TM112とあるのは、パスバンド巾の中心周波数foに対する不要モードである。
これに対して、図6(a)に示したTE011モードBPFとTE101モードBPFとを縦続結合した複合形BPFのフィルタ減衰特性の実測図を図6(b)に示す。図6(b)から判るように、本実施形態の複合形BPFでは、狭帯域特性で、且つ、低域側、高域側の異種共振モードを除去することができる。
【0024】
以上、本発明の特徴点を実施形態により説明したが、本発明の範囲は、上述した実施形態の例に限定されるものではなく、種々の設計変更が可能である。
例えば、本実施形態は、3段結合の円筒空胴形共振器を有する2組のTE011モードBPF1、2と、4段結合の矩形導波管形共振器を有する1組のTE101モードBPF3とを結合部品を介して縦続結合した複合形BPFの例を説明したが、各BPF1、2、3における共振器の段数及び各BPF1、2、3の組数は任意であってよい。耐電力と共振器の段数の関係では、共振器の段数が多くなるにつれてパスバンド(通過帯域)以外の帯域での減衰量は大きくなるが、耐電力は低下し、挿入損失は増加する傾向があるので、出来る限り共振器の段数を少なくし、BPFの組数の方を増やすなどして、最適なフィルタ特性を得るようにすることが望ましい。
【0025】
本実施形態ではまた、3段結合の円筒空胴形共振器を有するTE011モードBPF1、2において、共振軸線に対して電磁波の入力方向と出力方向とが90度異なる90度結合タイプの円筒空胴形共振器11を2つ縦続結合するとともにその後段に180度結合タイプの円筒空胴形共振器12を縦続結合させた場合の例を示したが、これらの円筒空胴形共振器11、12の組合せは任意であってもよい。90度結合タイプの2つの円筒空胴形共振器11のみでTE011モードBPFを構成することもできるし、複数の180度結合タイプの円筒空胴形共振器12のみでTE011モードBPFを構成することもできる。相対的には、90度結合タイプの円筒空胴形共振器11の方が、不要モード、特にTE311モードに対する影響が緩和され、中心周波数foに対する減衰特性の対称性に優れることが確認されている。
【0026】
本実施形態ではまた、TE011モードBPF1を入力側のBPFとし、TE101モードBPF3を出力側とした場合の例を示したが、そのどちらが入力側、出力側となってもよい。
さらに、本実施形態では、共振器の共振次数nが1の場合の例を示したが、1以外の共振次数nの場合にも、同様に、本発明の原理は適用できるものである。
【0027】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、非常に狭帯域であるにも関わらず、挿入損失が少なく、且つ、高電力を確保することができ、さらに、低域及び高域の不要モードの影響をも除去する複合形BPFを提供することができる。国際電気通信連合(ITU)の方針に沿って、今後、レーダ等のスプリアス放射の規格はますます厳しくなる方向であり、その規格に適合できるようなフィルタが望まれているが、本発明の複合形BPFは、まさに、その方針に沿ったフィルタの一つになるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態による複合形BPFの上部外観図。
【図2】この実施形態による複合形BPFの側面図。
【図3】TE101モードBPFの一例となるサイドアイリスタイプ矩形導波管形BPFの構造を示すもので、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は正面図。
【図4】TE101モードBPFの一例となるダブルポストタイプ矩形導波管形BPFの構造を示すもので、(a)は上面図、(b)は側面図、(c)は正面図。
【図5】TE101モードBPFとTE011モードBPFの耐電力−パスバンド巾関係図。
【図6】(a)はTE011モードBPFとTE101モードBPFのSバンドでのフィルタ減衰特性の実測図、(b)は複合形BPFのフィルタ減衰特性の実測図。
【図7】円筒空胴形共振器のモードチャート。
【符号の説明】
1、2 TE011モードBPF
3、3’ TE101モードBPF
4、5、6 接続用導波管
11 90度結合タイプ円筒空胴形共振器
12 180度結合タイプ円筒空胴形共振器
31、32、33 サイドアイリス
34 誘導性ポスト
C1、C2 結合板
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a band-pass filter (hereinafter, abbreviated as "BPF") for attenuating unnecessary waves over a wide band by passing only in the vicinity of a center frequency (fo), for example, in a microwave band radar system or the like. About.
[0002]
[Prior art]
For example, as a BPF used in a microwave band radar system, there has been known a BPF in which a plurality of BPFs are cascade-coupled to thereby realize a narrow band property, that is, a characteristic of passing only an extremely narrow frequency band. Documents that disclose such a BPF include, for example, JP-A-5-335809 (first document) and U.S. Pat. No. 3,587,008 (second document).
[0003]
The BPF disclosed in the first document includes a BPF having a center frequency f01, a pass band width (hereinafter, referred to as a “pass band width”) ΔF1, an attenuation amount at the frequency f1 equal to or more than α1, a center frequency f02, and a pass band. Two BPFs whose attenuation at the band width ΔF2 and the frequency f2 are equal to or more than α2 (combined attenuation) are cascaded (three BPFs are cascaded in total) to obtain characteristics close to the characteristics of one BPF. Things. Further, in the BPF disclosed in the second document, two BPFs exhibiting mutually different characteristics are formed in a rectangular waveguide by providing a plurality of passing windows (irises) having different sizes on the inner wall of one rectangular waveguide. It was done. Each of the BPFs disclosed in these documents has the advantage that the passband width of each BPF can be widened, so that power durability can be ensured and the amount of attenuation for suppressing unnecessary waves can be ensured to some extent. is there.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, the BPF based on the structures disclosed in the first and second documents is still insufficient for narrow band in light of the recent policy of the International Telecommunication Union (ITU), which is a global standard. Not really. Further, in the BPF having such a structure, since the edge portion of the pass band width is used, the withstand power with respect to the peak power is reduced to half or less than when the BPF is used at the center frequency of the BPF alone. Further, as the number of cascade-coupled BPFs or the number of stages increases, the insertion loss rapidly deteriorates, which is not practical.
[0005]
As a measure to solve such a problem, attention is paid to the narrow band property and high power property (high withstand power against peak power) of the cylindrical cavity resonator, and a plurality of these are cascaded to form a multistage cylindrical cavity resonator. Constructing a BPF is also conceivable. However, in the cylindrical cavity resonator, unnecessary mode resonance always occurs in the low band and the high band of the center frequency of the pass band width. This will be specifically described with reference to FIG.
[0006]
FIG. 7 is a mode chart of a cylindrical cavity resonator, which is described in “MICROWAVE FILTERS, IMPEDANCE-MATCHING NETWORKS, AND COUPLING STRUCTURES, FIG. Is what it is. The horizontal axis is a function of the diameter D [inches] of the cylindrical cavity resonator and the resonator axis length L [inchs] (D / L) 2 , and the vertical axis is the resonance frequency of the cylindrical cavity resonator (fD) 2 which is a function of f [GHz] and the diameter D [inches] of the cylindrical cavity resonator. In FIG. 7, when (f · D) 2 on the vertical axis is selected to be a certain value, the diameter D of the cylindrical cavity resonator and the axial length L of the cylindrical cavity resonator are determined. Also, the resonance frequency in each mode is determined from the dimensions of the cylindrical cavity resonator. For example, as shown in FIG. 7C, when (fD) 2 on the vertical axis is selected to be “280”, the diameter D of the cylindrical cavity resonator in the TE 011 mode and the diameter D of the cylindrical cavity resonator are determined. The axis length L is determined. Also, the resonance frequency in another mode, for example, the TE 311 mode, is determined from the dimensions of the cylindrical cavity resonator.
[0007]
As shown in FIG. 7, the TE 011 mode of the cylindrical cavity type resonator has a TE 311 mode as a high-frequency heterogeneous resonance mode, and a TE 211 mode and the like as a low-frequency hetero resonance mode. When a cylindrical cavity resonator is coupled in multiple stages to form a BPF, the heterogeneous resonance mode significantly degrades the attenuation characteristic in the TE 011 mode. Therefore, if a spurious component occurs in the power amplification stage of the transmitter, the spurious component remains unchanged. It may be radiated from the antenna into the air and affect other external radar systems.
[0008]
It is an object of the present invention to provide a composite BPF that can solve the above-mentioned problems at once.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In the composite BPF of the present invention, one or a plurality of cascade-coupled TE 01n mode BPFs and a set or a plurality of cascade-coupled TE 10n mode BPFs are cascade-coupled via coupling components. The TE 01n mode BPF is characterized by passing a signal in a predetermined pass frequency band, and the TE 10n mode BPF is characterized by suppressing unnecessary mode resonance in high and low ranges of the pass frequency band.
[0010]
The TE 01n mode BPF is, for example, a cylindrical cavity filter formed by cascading a plurality of cylindrical cavity resonators. The TE 10n mode BPF is, for example, an iris or a post having a predetermined susceptance. Is a rectangular waveguide type filter in which a plurality of resonators are formed in a tube by the above member.
[0011]
More specifically, the cylindrical cavity filter is formed by cascading a plurality of cylindrical cavity resonators in which the input direction and the output direction of the electromagnetic wave are at 90 degrees to the resonance axis of the cavity. Alternatively, a plurality of cylindrical cavity resonators in which the input direction and the output direction of the electromagnetic wave are at 180 degrees with respect to the resonance axis of the cavity are cascaded. Alternatively, a cylindrical cavity resonator in which the input direction and the output direction of the electromagnetic wave are 90 degrees with respect to the resonance axis of the cavity and a cylindrical cavity resonator in which the electromagnetic wave is 180 degrees are cascaded.
[0012]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<Structure of composite BPF>
FIG. 1 is a top external view of a composite BPF according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a side view thereof. This composite BPF is a cylindrical cavity resonator that is cascaded in three stages, that is, two cylindrical cavity resonators in which the input direction and the output direction of the electromagnetic wave are different from each other by 90 degrees with respect to the resonance axis of the cylindrical cavity. a vessel 11, and one cylindrical cavity type resonator 12 in which the direction is 180 degrees from each other are cascaded in this order (the number of stages N = 3) TE 011 mode BPF1 the first stage BPF. In addition, the connection waveguide 4 is connected to the first stage of the first stage TE 011 mode BPF 1, and the next stage TE 011 mode BPF 2 having the same structure is connected to the second stage thereof via the connection waveguide 5. Further, a TE 101 mode BPF 3 in which four rectangular waveguide type resonators (N = 4) are formed in the tube after the TE 011 mode BPF 2 of the next stage via the connecting waveguide 6. Are connected.
Here, for example, the center frequency (fo) ± 2 MHz is set as the pass band width, and the frequency band of the center frequency (fo) ± 5 MHz or more is set as the attenuation band.
[0013]
In the input / output openings of the TE 011 mode BPFs 1 and 2, a coupling plate C1 having a hole of a predetermined size is interposed, respectively, and between the cylindrical cavity resonators of the TE 011 mode BPFs 1 and 2. Also, a coupling plate C2 having a hole of a predetermined size formed at the center thereof is interposed.
The size of the holes in the coupling plates C1 and C2 is determined according to the value of the susceptance by selecting the number of resonator stages, the pass band width, the ripple value, and the like.
[0014]
The TE 101 mode BPF 3 has, for example, a structure as shown in FIG. 3 or FIG.
The TE 101 mode BPF 3 having the structure shown in FIG. 3 is called a “side iris type rectangular waveguide BPF” and is shown in a top view of FIG. 3A, a side view of FIG. 3B, and a front view of FIG. As shown in the figure, four spaces are formed between the input side space and the output side space by the inductive side irises 31, 32, 33 extending from the inner wall of the rectangular waveguide toward the center. A TE 101 mode BPF 3 in which four waveguide resonators are coupled is formed.
[0015]
The TE 101 mode BPF 3 'having the structure shown in FIG. 4 is called a "double post type rectangular waveguide BPF" and has an inductive post 34 in place of the side irises 31, 32, and 33 shown in FIG. It is. The filter characteristics of the TE 101 mode BPF 3 ′ are almost the same as those of the structure shown in FIG.
[0016]
<Operation principle of composite BPF>
Next, the operation principle of the composite BPF according to this embodiment will be described.
When the function value K of the free space wavelength λ [cm] and the guide wavelength λg [cm] is represented by “λg / λ {1− (λ / λg) 2 }”, the individual components constituting the TE 01n mode BPF The withstand power P 01n due to the peak power of the cylindrical cavity resonator is a value determined by the equation (1), while the withstand power P 10n with respect to the peak power of the rectangular waveguide resonator constituting the TE 10n mode BPF is ( The value is determined by the expression 2). These formulas themselves are introduced in "MICROWAVE FILTERS, IMPEDANCE-MATCHING NETWORKS, AND COUPLING STRUCTURES table 15.03-1" and are well known.
[0017]
P 01n [MW] = K · 886 · n · w / (g k · ω · f 2 ) (1)
P 10n [MW] = K · 198 · n · bw / (a · g k · ω · f 2 ) (2)
[0018]
Here, f is the operating frequency (GHz), n is the resonance order of the resonator, the number of half wavelengths of the resonator, w is the ratio of the center frequency fo to the passband width Δf (± Δf / fo), g k Is the g factor of the filter, a value determined by the number of stages, ripple, and passband width, a is the long side size of the rectangular waveguide, b is the short side size [cm] of the rectangular waveguide, and ω is a value defining the edge (Usually "1").
[0019]
As can be seen from the above equations (1) and (2), the withstand power P 101 [MW] of the rectangular waveguide resonator is about 1 of the withstand power P 011 [MW] of the cylindrical cavity resonator. / 8 (in the case where the resonance order is n = 1), it is difficult to obtain a narrow-band characteristic when the TE 101- mode BPF is combined in a plurality of stages. On the other hand, the TE 011 mode BPF in which a plurality of cylindrical cavity resonators are coupled has a very high withstand power even when the bus band width is narrowed. This is shown in FIG. In FIG. 5, N (= i) is the number of resonator stages. As described above, the narrower the bandwidth of the TE 101 mode BPF, the lower the withstand power becomes compared to the TE 011 mode BPF.
[0020]
From the viewpoint of insertion loss, the TE 011 mode BPF is such that the unloaded Q value of each cylindrical cavity resonator is about 3 to 4 times larger than that of the TE 101 mode rectangular waveguide resonator, and the narrow band With such a configuration, sharp attenuation characteristics can be obtained even with a small number of stages, and the insertion loss is small. However, in the TE 011 mode BPF, as described above, high-frequency different-mode resonance and low-frequency different-mode resonance always occur in individual cylindrical cavity resonators, and this is a major factor in deteriorating the attenuation characteristics.
[0021]
In contrast, TE 101 mode BPF is the insertion loss is relatively large in comparison with the TE 011 mode BPF, TE 011 high band different mode and a low heterologous mode resonance like mode BPF problems do not occur, If the passband width Δf is designed to be wide, the power durability can be improved in proportion thereto and the insertion loss can be reduced, as is apparent from the equation (2).
[0022]
Therefore, by combining the TE 011 mode BPF and the TE 101 mode BPF and cascading them, despite having a very narrow band, the insertion loss is small and high power (withstand power with respect to peak power) Is high), and furthermore, it is possible to realize a BPF in which the effects of the low-frequency heterogeneous mode resonance and the high-frequency heterogeneous mode resonance can be almost eliminated (that is, the attenuation characteristic becomes good over a wide band). Can be. The composite BPF of FIG. 1 is based on such a principle.
[0023]
FIG. 6A shows an actual measurement diagram of the filter attenuation characteristics in the S band of the TE 011 mode BPF and the TE 101 mode BPF in the composite BPF having such a structure. The solid line in FIG. 6A is a characteristic example when two sets of TE 011 mode BPFs each having a three-stage coupled cylindrical cavity resonator are cascaded, and the broken line has a four-stage coupled rectangular waveguide resonator. 4 shows a characteristic example of a set of TE 101 mode BPFs. In the drawing, TE 211 , TE 311 , TM 210 , TE 212 , and TM 112 are unnecessary modes for the center frequency fo of the passband width.
On the other hand, FIG. 6B shows an actual measurement diagram of the filter attenuation characteristic of the composite BPF in which the TE 011 mode BPF and the TE 101 mode BPF shown in FIG. As can be seen from FIG. 6B, in the composite BPF of the present embodiment, it is possible to remove the different resonance modes on the low band side and the high band side with narrow band characteristics.
[0024]
As described above, the features of the present invention have been described with the embodiments. However, the scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various design changes can be made.
For example, in this embodiment, two sets of TE 011 mode BPFs 1 and 2 having a three-stage coupled cylindrical cavity resonator and one set of TE 101 mode BPF 3 having a four-stage coupled rectangular waveguide type resonator are provided. Although an example of a composite BPF in which the BPFs 1 and 2 are cascaded through coupling components has been described, the number of resonator stages in each of the BPFs 1, 2, and 3 and the number of sets of each of the BPFs 1, 2, and 3 may be arbitrary. According to the relationship between the withstand power and the number of resonator stages, as the number of resonator stages increases, the attenuation in a band other than the pass band (pass band) increases, but the withstand power decreases and the insertion loss tends to increase. Therefore, it is desirable to obtain the optimum filter characteristics by reducing the number of resonator stages as much as possible and increasing the number of BPF sets.
[0025]
In the present embodiment, in the TE 011 mode BPFs 1 and 2 having the three-stage coupled cylindrical cavity resonator, the 90-degree coupled cylindrical cavity in which the input direction and the output direction of the electromagnetic wave differ from the resonance axis by 90 degrees. An example in which two cylindrical resonators 11 are cascade-coupled and a 180-degree coupling type cylindrical cavity resonator 12 is cascade-coupled to the subsequent stage is shown. Twelve combinations may be arbitrary. May constitute a TE 011 mode BPF only two cylindrical cavity shaped cavity 11 of the 90 ° coupling type, constituting the TE 011 mode BPF only a cylindrical cavity shaped resonator 12 of a plurality of 180-degree coupling type You can also. In comparison, it has been confirmed that the cylindrical cavity resonator 11 of the 90-degree coupling type has a reduced effect on unnecessary modes, especially the TE 311 mode, and is superior in the symmetry of the attenuation characteristic with respect to the center frequency fo. I have.
[0026]
In the present embodiment, an example in which the TE 011 mode BPF 1 is used as the input side BPF and the TE 101 mode BPF 3 is used as the output side is shown. However, either of them may be the input side or the output side.
Further, in the present embodiment, an example in which the resonance order n of the resonator is 1 has been described, but the principle of the present invention can be similarly applied to the case where the resonance order n is other than 1.
[0027]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, despite having a very narrow band, insertion loss is small, and high power can be secured. It is possible to provide a composite BPF that also eliminates the influence of an unnecessary mode. In accordance with the policy of the International Telecommunication Union (ITU), the standards for spurious emissions of radars and the like are expected to become increasingly strict in the future, and filters that can conform to the standards are desired. The shape BPF is exactly one of the filters according to the policy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a top external view of a composite BPF according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a side view of the composite BPF according to the embodiment.
3A and 3B show a structure of a side iris type rectangular waveguide BPF as an example of a TE 101 mode BPF, wherein FIG. 3A is a top view, FIG. 3B is a side view, and FIG.
4A and 4B show a structure of a double post type rectangular waveguide BPF as an example of a TE 101 mode BPF, wherein FIG. 4A is a top view, FIG. 4B is a side view, and FIG.
FIG. 5 is a diagram showing a relationship between power durability and pass bandwidth of a TE 101 mode BPF and a TE 011 mode BPF.
6A is an actual measurement diagram of the filter attenuation characteristics in the S band of the TE 011 mode BPF and the TE 101 mode BPF, and FIG. 6B is an actual measurement diagram of the filter attenuation characteristics of the composite BPF.
FIG. 7 is a mode chart of a cylindrical cavity resonator.
[Explanation of symbols]
1, 2 TE 011 mode BPF
3, 3 'TE 101 mode BPF
4, 5, 6 Connecting waveguide 11 90-degree coupling type cylindrical cavity resonator 12 180-degree coupling type cylindrical cavity resonator 31, 32, 33 Side iris 34 Inductive post C1, C2 Coupling plate

Claims (5)

1組又は複数組縦続結合されたTE01nモードのバンド・パス・フィルタと、1組又は複数組縦続結合されたTE10nモードのバンド・パス・フィルタとが結合部品を介して縦続結合されており、
前記TE01nモードのバンド・パス・フィルタは、所定の通過周波数帯の信号を通過させ、前記TE10nモードのバンド・パス・フィルタは、前記通過周波数帯の高域及び低域の不要モード共振を抑圧することを特徴とする、
複合形バンド・パス・フィルタ。
One or more sets of cascaded TE 01n mode band-pass filters and one or more sets of cascaded TE 10n mode band-pass filters are cascaded through coupling components. ,
The TE 01n mode band pass filter passes a signal in a predetermined pass frequency band, and the TE 10n mode band pass filter causes unnecessary mode resonance in a high band and a low band of the pass frequency band. Characterized by suppression
Composite band pass filter.
前記TE01nモードのバンド・パス・フィルタが、複数の円筒空胴形共振器を縦続結合してなる円筒空胴形フィルタであり、前記TE10nモードのバンド・パス・フィルタが、それぞれ所定のサセプタンスを持つ部材によって管内に複数の共振器が形成された矩形導波管形フィルタであることを特徴とする、
請求項1記載の複合形バンド・パス・フィルタ。
The TE 01n mode band pass filter is a cylindrical cavity filter formed by cascading a plurality of cylindrical cavity resonators, and the TE 10n mode band pass filter has a predetermined susceptance. Characterized in that it is a rectangular waveguide filter in which a plurality of resonators are formed in a tube by a member having
A composite band pass filter according to claim 1.
前記円筒空胴形フィルタは、空胴の共振軸に対して電磁波の入力方向と出力方向とが90度方向となる複数の円筒空胴形共振器を縦続結合してなることを特徴とする、
請求項2記載の複合形バンド・パス・フィルタ。
The cylindrical cavity filter, characterized in that a plurality of cylindrical cavity resonators in which the input direction and the output direction of the electromagnetic wave are at 90 degrees to the resonance axis of the cavity are cascaded,
A composite band pass filter according to claim 2.
前記円筒空胴形フィルタは、空胴の共振軸に対して電磁波の入力方向と出力方向とが180度方向となる複数の円筒空胴形共振器を縦続結合してなることを特徴とする、
請求項2記載の複合形バンド・パス・フィルタ。
The cylindrical cavity filter is characterized in that a plurality of cylindrical cavity resonators in which an input direction and an output direction of an electromagnetic wave are at 180 degrees with respect to a resonance axis of the cavity are cascade-coupled,
A composite band pass filter according to claim 2.
前記円筒空胴形フィルタは、空胴の共振軸に対して電磁波の入力方向と出力方向とが90度方向となる円筒空胴形共振器と180度方向となる円筒空胴形共振器とを縦続結合してなることを特徴とする、
請求項2記載の複合形バンド・パス・フィルタ。
The cylindrical cavity filter includes a cylindrical cavity resonator in which an input direction and an output direction of an electromagnetic wave are at 90 degrees with respect to a resonance axis of the cavity, and a cylindrical cavity resonator having a 180 degrees direction. Characterized by being cascaded,
A composite band pass filter according to claim 2.
JP2003121707A 2003-04-25 2003-04-25 Composite band-pass filter Pending JP2004328458A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003121707A JP2004328458A (en) 2003-04-25 2003-04-25 Composite band-pass filter

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003121707A JP2004328458A (en) 2003-04-25 2003-04-25 Composite band-pass filter

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004328458A true JP2004328458A (en) 2004-11-18

Family

ID=33500183

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003121707A Pending JP2004328458A (en) 2003-04-25 2003-04-25 Composite band-pass filter

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004328458A (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079085A (en) * 2006-09-22 2008-04-03 Mitsubishi Electric Corp Transmission line waveguide converter
CN103311618A (en) * 2012-03-15 2013-09-18 成都赛纳赛德科技有限公司 Stripline high-pass filter based on folding shorting stubs

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008079085A (en) * 2006-09-22 2008-04-03 Mitsubishi Electric Corp Transmission line waveguide converter
CN103311618A (en) * 2012-03-15 2013-09-18 成都赛纳赛德科技有限公司 Stripline high-pass filter based on folding shorting stubs

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5920868B2 (en) Transmission line resonator, bandpass filter and duplexer
US6232853B1 (en) Waveguide filter having asymmetrically corrugated resonators
US6169466B1 (en) Corrugated waveguide filter having coupled resonator cavities
US7746190B2 (en) Polarization-preserving waveguide filter and transformer
US7276995B2 (en) Filter
Jayakrishnan et al. Analysis of Metamaterial based band pass filter
CN109088134B (en) Microstrip band-pass filter
Bharathi et al. Design and analysis of interdigital microstrip bandpass filter for centre frequency 2.4 GHz
Nocella et al. Dual-band filters based on TM dual-mode cavities
JP2007201764A (en) Filter
JP2000357903A (en) Planar filter
US10673111B2 (en) Filtering unit and filter
US7532918B2 (en) Superconductive filter having U-type microstrip resonators with longer and shorter parallel sides
US7573355B2 (en) Integrated bandpass/bandstop coupled line filter
Sullca et al. Dual-band filters in rectangular waveguide based on resonant apertures
JP2004328458A (en) Composite band-pass filter
KR100541068B1 (en) Repeater having dielectric filter
JP2009159609A (en) Cavity filter coupling system
JP2010199855A (en) Filter circuit
JPS585001A (en) Microwave filter
JPH10322155A (en) Band-stop filter
Menzel et al. A capacitively coupled waveguide filter with wide stop-band
US7256666B2 (en) Band rejection filter with attenuation poles
JP2004289755A (en) High frequency filter control method, high frequency filter manufacturing method, and high frequency filter
JP2008054174A (en) 90-degree hybrid circuit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Effective date: 20041228

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060720

A131 Notification of reasons for refusal

Effective date: 20060725

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

A521 Written amendment

Effective date: 20060925

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

A02 Decision of refusal

Effective date: 20061017

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02