JP2008182621A - 導波管ハイパスフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】一端を同軸伝送系へ接続しても管軸方向の寸法が従来よりも短い導波管ハイパスフィルタの実現。
【解決手段】ハイパスフィルタ用導波管の一端を短絡板で短絡し、Ｈ面に同軸ケーブルとの変換用のプローブを管内に突出させて立設し、他端に伝送用標準導波管とインピーダンス整合をとるための導波管変成器を接合する。導波管変成器は、管幅をステップ状に変化させる４分の１波長（λ_ｇ）変成器であっても、管幅をテーパ状に変化させるテーパ導波管変成器であってもよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、導波管の遮断周波数の存在を利用した導波管ハイパスフィルタの技術に関するものである。

矩形導波管においては、そのＨ面の管幅をａとしたとき、伝搬可能な周波数は１／（２ａ）以上でなければならない。１／（２ａ）より低い周波数の電磁波は伝搬しない。この境目となる周波数１／（２ａ）を遮断周波数と呼んでいるが、遮断周波数は、上式から明らかなように、管幅ａを小さくすれば高くなり、大きくすれば低くなる。
この性質を利用して、管幅ａを標準導波管より狭くした導波管をフィルタ導波管とする導波管ハイパスフィルタが用いられている。

従って、両端を標準導波管に接続しようとしても管幅違いがあるため直接つないだのではインピーダンス不整合を生ずるので、図５に示すようにインピーダンス整合のための導波管変成器（インピーダンス変成器）１２、同１４を介して図示されていない標準導波管伝送系へ接続するようになっている。
即ち、インピーダンス変成器を介した両端の開口寸法は標準導波管の寸法と一致するようになっている（例えば、特許文献１参照）。
特開平８−２０４４０４号公報（段落［００２８］、図１）

このような導波管変成器（インピーダンス変成器）付きの導波管ハイパスフィルタのいずれか一端を同軸ケーブル伝送系に接続しようとすると図６に示すように一旦、標準導波管と同じ開口を有する同軸導波管変換器１０を接続した後、その同軸導波管変換器１０の同軸接栓座２に図示されていない同軸ケーブルを接続することになる。
このため、同軸導波管変換器１０の分だけ大きくなってしまうという問題があった。

図７は、従来の導波管ハイパスフィルタに同軸導波管変換器１０を接続した場合の構造寸法図であり、（ａ）は幅広面を見た平面図であり、（ｂ）は側面図である。
図８は、図７の構造寸法で計算した反射特性（Ｓ１１）および伝送特性（Ｓ２１）を示す図である。

本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて、一端を同軸伝送系へ接続しても管軸方向の寸法が従来より短い導波管ハイパスフィルタを実現することを課題とする。

本発明は、上記の課題を解決するために、次の手段構成を有する。
本発明の構成は、ハイパスフィルタ用方形導波管の管軸方向一方端が短絡板で短絡され、短絡板から管軸方向に間隔を置いた位置のＨ面に、同軸ケーブルとの変換用のプローブが管内に突出させて設けられ、他端に伝送用標準導波管と整合をとるための導波管変成器が接続された導波管ハイパスフィルタである。

上記導波管変成器は、管幅をステップ状に変化させる４分の１波長（λ_ｇ）変成器であっても管幅をテーパ状に変化させるテーパ導波管変成器であってもよい。

本発明では、同軸導波管変換用のプローブを、ハイパスフィルタ用にＨ面幅が標準導波管より狭くなっている導波管の管軸方向一方の短絡板で短絡された端部から管軸方向に距離を置いた位置のＨ面に直接設けている。
これは、図６において、導波管変成器１２を除去し、同軸導波管変換器１０の管幅をフィルタ導波管１３の管幅と同じにして直接フィルタ導波管１３に接合したと同じような形になる。これによって導波管変成器１２の長さ分は当然に短くなる。

また、図６における同軸導波管変換器１０は独立パーツであるから、連結していないパーツ状態では標準導波管部と連結する部分は開口状態となっており、また連結部分１６は連結のための構造を有している。このため、プローブ９の位置から連結部分１６の開口部分までは構造上必要とされる寸法の距離がある。

しかし、本発明では、同軸と導波管の変換は行われるものの、従来のように同軸導波管変換器１０のような独立パーツではなく、変換部分はフィルタ導波管１３へそのまま続く一体構造となっており、変換部分の開口とか連結用の構造というものは一切必要がなくなる。
このため図６におけるプローブ９から連結部分１６までの寸法部分がゼロとまでは言わずとも大幅に不要となり短縮できる。
なお、プローブ９とフィルタ導波管１と同幅の導波管とのインピーダンス整合が問題なく得られることはいうまでもない。

以上のように、本発明の導波管ハイパスフィルタは、従来の導波管ハイパスフィルタを同軸伝送系へ接続する場合に較べて、導波管変成器１２の長さと同軸導波管変換器１０におけるプローブ９から連結部分１６までの長さの大方の長さ分だけ短くすることができるという効果がある。

導波管の構造は底面と側壁および短絡壁から成る溝部分と上面になる蓋部分からなる２分構造とするのが最良である。このようにすることにより溝部分はダイカストによる製造が可能になり蓋部分は金属板打ち抜きによる製造が可能となり量産低価格化が可能となるうえ、プローブや同軸接栓座の取り付けや調整が容易となる。

以下、本発明の導波管ハイパスフィルタの実施例を図面を参照して説明する。
図１は、本発明第１の実施例の斜視図である。
フィルタ導波管１の幅は、標準導波管部５の幅よりも狭くなっており遮断周波数が標準導波管よりも高くなっている。右端は短絡壁８となっており、その内側に同軸接栓座２および管内垂直方向にプローブ３が立設されている。

フィルタ導波管１の左端には幅方向の拡がりステップを経て導波管変成器４が設けられている。この導波管変成器４は、一般に４分の１λ_ｇ変成器と呼ばれているものである。この導波管変成器４の左端で再び拡幅ステップを経て標準導波管部５が続いている。この標準導波管部５の開口７に標準導波管伝送系が接続されることになる。
同軸接栓座２には、同軸ケーブルの先端に取り付けられたプラグ型同軸接栓が嵌合され同軸伝送系へ接続されることになる。

図２は、本発明第２の実施例の斜視図である。
図１と異なるところは、図１の導波管変成器４がテーパ導波管変成器６に置き替えられた点であり、その他は同じである。

図３は、本発明第１の実施例の試験例の構造寸法図であり、（ａ）は幅広面（Ｈ面）を見た平面図であり、（ｂ）は側面図である。
図３のフィルタ導波管１、標準導波管部５は、従来例の構造寸法図である図７のフィルタ導波管１３、標準導波管部１５と幅および高さ寸法は同じである。
これに対して、図３の導波管変成器４の幅および長さ寸法は図７の導波管変成器１４の幅および長さ寸法と若干異なっている。
この図３の構造寸法で反射特性（Ｓ１１）および伝送特性（Ｓ２１）を計算しグラフ化したのが図４である。

この図４の特性と、従来例の特性である図８の特性とを比較すると、反射特性（Ｓ１１）において、図８のように−３０ｄＢに達するピークはないものの１４．１ＧＨｚから１５．０ＧＨｚに渡って−１８ｄＢ〜−２０ｄＢを維持しており、ほぼ同程度の結果といえるし、伝送特性（Ｓ２１）も殆ど同じである。

一方、本発明実施例の寸法（図３）と従来構造の寸法（図７）を比較すると、それぞれ左側の標準導波管部５、同１５を除いた部分の長さは、図３ではＬＴ＋ＬＷ＋ＬＰ＝５３ｍｍ、図７ではＬＴ１＋ＬＷ＋ＬＴ２＋ＬＣ＝７０．２ｍｍで図３（本発明）の方が図７（従来）よりも１７．２ｍｍ短くなっている。これは、２４．５％の短縮である。

即ち、本発明によれば、反射特性および伝送特性において従来と同じ性能を得つつ、管軸方向の長さにおいて２４．５％短い導波管ハイパスフィルタを得ることができる。

本発明導波管ハイパスフィルタの第１の実施例の斜視図である。 本発明導波管ハイパスフィルタの第２の実施例の斜視図である。 本発明第１の実施例の試験例の構造寸法図である。 図３の構造寸法で計算した本発明の導波管ハイパスフィルタにおける反射特性（Ｓ１１）図および伝送特性（Ｓ２１）図である。 従来の導波管ハイパスフィルタの構造斜視図である。 従来の導波管ハイパスフィルタの一方端を同軸伝送系へ接続するために同軸導波管変換器を接続した構成の斜視図である。 図６の構造の具体的寸法図である。 図７の構造寸法で計算した反射特性（Ｓ１１）および通過特性（Ｓ２１）を示す図である。

符号の説明

１ フィルタ導波管
２ 同軸接栓座
３ プローブ
４ 導波管変成器
５ 標準導波管部
６ テーパ導波管変成器
７ 開口
８ 短絡壁
９ プローブ
１０ 同軸導波管変換器
１１ 標準導波管部
１２ 導波管変成器
１３ フィルタ導波管
１４ 導波管変成器
１５ 標準導波管部
１６ 連結部分

Claims (1)

1. ハイパスフィルタ用方形導波管の管軸方向一方端が短絡板で短絡され、短絡板から管軸方向に間隔を置いた位置のＨ面に、同軸ケーブルとの変換用のプローブが管内に突出させて設けられ、他端に伝送用標準導波管と整合をとるための導波管変成器が接続された導波管ハイパスフィルタ。

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