JP2009111633A - Polarized band-pass filter - Google Patents
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Abstract
Description
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。 The present invention relates to a polarized bandpass filter using a waveguide.
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。 2. Description of the Related Art Conventionally, a variety of shapes and structures have been proposed for polarized bandpass filters using waveguides. FIG. 5 is a diagram for explaining an example of the structure of such a conventional polarized bandpass filter.
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。
In this polarized band-
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。
When an electromagnetic wave is input from the input waveguide 46, the electromagnetic wave propagates to the first-stage waveguide 41, and thereafter the second-stage, third-stage, and fourth-stage waveguides 42, 43, and 44. Are sequentially output and output from the
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。
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。 The present invention provides a polarized bandpass filter using a waveguide having attenuation poles on the low band side or low band side and high band side of the pass band without using an antenna or a dielectric as in the prior art. It is an issue to provide.
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。 The polarized band-pass filter of the present invention that solves the above-mentioned problems is configured such that waveguides are connected in multiple stages and two non-continuous waveguides are interlaced and coupled. Resonant modes of the two waveguides that are interlaced and the waveguides connected between them are set so that the electric and magnetic fields generated in the two waveguides are reversed. Thus, the coupling coefficient of the two waveguides that are interlaced is negative. Such a resonance mode of the waveguide enables negative polarization, which has been possible only in the past, without using an antenna or a dielectric, so that the low pass side of the pass band or the pass Attenuation poles can be provided on both the low band side and high band side of the band.
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。 Such a polarized bandpass filter includes, for example, the two waveguides that are interlaced, and the phase of an electric field and a magnetic field is 180 ° depending on the resonance mode of each of the waveguides connected between them. It is designed to shift. The two waveguides that are not continuous and the waveguide connected between them are, for example, that at least one waveguide functions as a resonator of a higher-order mode of the TE102 mode or higher and other waveguides. The tube functions as a TE101 mode resonator. Alternatively, the two waveguides that are not continuous and the waveguide connected between them are, for example, a resonator in which at least one waveguide is a TE101 mode or a higher-order mode that is a TE103 mode or higher. The other waveguide functions as a TE102 mode resonator.
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。 According to the present invention as described above, the direction of the electric field and magnetic field between the resonators that perform interlaced coupling can be reversed. Therefore, an attenuation pole is provided on the low band side of the pass band or on both the low band side and the high band side. Can have.
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。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is an explanatory diagram of the structure of a polarized bandpass filter according to the first embodiment of the present invention. In this polarized band-
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。
When an electromagnetic wave is input from the input waveguide 16, the electromagnetic wave propagates to the first-stage waveguide 11, and thereafter, the second-stage, third-stage, and fourth-
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。
The polarized
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。
FIG. 2 is a diagram showing a simulation result of the insertion loss characteristic of such a polarized
In the
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。
FIG. 3 is an explanatory diagram of the structure of the polarized bandpass filter according to the second embodiment of the present invention. In this polarized band-
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。
When an electromagnetic wave is input from the
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。
Since the first-
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。
In the
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。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the structure of the polarized bandpass filter according to the third embodiment of the present invention. This polarized
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。
A plurality of posts 33 are arranged in the
Therefore, the
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。
In the
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。 As described above, in a polarized bandpass filter in which waveguides are configured in multi-stage connection and two non-continuous waveguides are interlaced, two waveguides interlaced When the resonance mode of each waveguide is set so that the phase of the electric field and the magnetic field is 180 ° out of phase by the waveguide connected between them, it is generated in the two waveguides that are interlaced. The electric and magnetic fields to be reversed are reversed. As a result, the coupling coefficient of the two waveguides that are interlaced can be made negative.
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。 In the first, second, and third embodiments, one or more waveguides are resonated in a higher-order mode such as the TE102 mode from a polarized bandpass filter that is configured by a waveguide that is a resonator of the TE101 mode. Although the phase of the electric field and magnetic field is shifted by 180 ° by using a waveguide as a container, the opposite configuration may be used. That is, from a polarized bandpass filter composed of a waveguide serving as a TE102 mode resonator, one or more waveguides are used as a waveguide serving as a resonator of a higher order mode such as TE101 mode or TE103 mode. By doing so, the phase of the electric field and magnetic field can be shifted by 180 °.
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
1, 2, 3, 4 Polarized band-
Claims (4)
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。 Waveguides are connected in multiple stages, and two discontinuous waveguides are interlaced and coupled,
Resonant modes of each of the two waveguides that are interlaced and the waveguides connected between them so that the electric and magnetic fields generated in the two waveguides that are interlaced are reversed. Is set, and the coupling coefficient of the two waveguides that are interlaced is negative,
Polarized bandpass filter.
請求項1記載の有極形帯域通過フィルタ。 The two waveguides that are interlaced with each other are designed such that the phases of the electric field and the magnetic field are shifted by 180 ° due to the resonance modes of the waveguides connected between them.
The polarized bandpass filter according to claim 1.
請求項1または2記載の有極形帯域通過フィルタ。 The two waveguides that are not continuous and the waveguide connected between them are such that at least one waveguide functions as a higher-order mode resonator of the TE102 mode or higher, and the other waveguides are Functions as a TE101 mode resonator,
The polarized bandpass filter according to claim 1 or 2.
請求項1または2記載の有極形帯域通過フィルタ。 The two waveguides that are not continuous and the waveguide connected between them, at least one of the waveguides functions as a TE101 mode resonator or a TE103 mode higher-order mode resonator, The other waveguide functions as a TE102 mode resonator.
The polarized bandpass filter according to claim 1 or 2.
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