JP2009159609A

JP2009159609A - キャビティ・フィルタ結合システム

Info

Publication number: JP2009159609A
Application number: JP2008325390A
Authority: JP
Inventors: Pascal Barrois; バロアパスカル; Gilles Bourrioux; ブリオージル
Original assignee: Thomson Licensing SAS
Current assignee: Thomson Licensing SAS
Priority date: 2007-12-27
Filing date: 2008-12-22
Publication date: 2009-07-16
Also published as: US20090261924A1; EP2077600A1; CA2646837A1; US8143973B2

Abstract

【課題】楕円応答帯域通過フィルタは、同相結合ループ手段により直列に接続された複数Ｎ個のキャビティを備え、高性能同軸キャビティ帯域通過フィルタのためのトポロジを提供する。
【解決手段】楕円応答を伴う電力帯域通過フィルタであって、複数Ｎ個、ここでＮは偶数、の同軸キャビティと、フィルタ対象の入力信号が最初のキャビティの入力端子から入力され、最初のキャビティは、さらに、決定した周波数において伝達零を生成するために、相補的な位相反転結合ループにより最後のキャビティに接続されている。
【選択図】図６

Description

本発明は、電磁キャビティ共振器により生成された電力帯域通過フィルタに関し、より詳しくは、楕円周波数応答を伴う高性能帯域フィルタを生成するために使用する結合構造に関する。

キャビティ帯域通過フィルタは、地上テレビジョン伝送システム、より詳しくは、４０ＭＨｚから１ＧＨｚの周波数で動作する送信機に使用されている。この周波数範囲及び数ワットから数十キロワットの電力のため、キャビティは同軸型のものが用いられる。

テレビジョン伝送システムは、所定数の帯域通過フィルタを使用し、各フィルタは、伝送チャネルに対応する通過帯域を有している。これにより、チャネルに対応する狭い周波数帯域の損失無しの通過と、この帯域外の周波数の阻止を可能にしている。

キャビティ帯域通過フィルタは、所定数のキャビティを互いに結合することにより構成される。所望次数のフィルタは、幾つかのキャビティを直列に結合することにより得られる。この様に、２次チェビシェフ帯域通過フィルタは、単一のキャビティにより得られ、４次のフィルタは、２つのキャビティにより得られ、２Ｎ次のフィルタは、一般的にＮ個のキャビティにより得られる。

同軸キャビティは、例えば、方形断面の外部導体と円筒状の内部導体で構成される。これら２つの導体は、一方の端部において短絡プレートで接続され、長さＬの内部導体の他方の端部はどこにも接続されず、開放状態である。同軸キャビティが電磁界により励起された場合、このシステムは、導体の長さＬに依存する周波数Ｆ_０に同調するＲＬＣ回路の様に振る舞う。

この様に、これらキャビティの直列結合は、例えば、２つのキャビティに共通の壁の開口や、従来の結合ループ手段の様な、様々な方法にてキャビティ間の結合を作ることにより得られる。

図１は、４つのキャビティにより得られる８次の基本的な帯域通過フィルタを示している。フィルタは、並列して並べられ、従来の結合ループＣ１２、Ｃ２３及びＣ３４の手段により互いに結合されたキャビティ１から４で構成され、結合ループＣ１２、Ｃ２３及びＣ３４は、それぞれ、キャビティ１と２、２と３、３と４を直列に接続している。入力信号Ｓ_ｉｎは、入力結合素子経由で最初のキャビティに入力され、２番目のキャビティ、３番目のキャビティ、最後である４番目のキャビティに伝播する。フィルタされた信号Ｓ_ｏｕｔは、最後のキャビティから出力結合素子経由で出力される。

従来のチェビシェフ・フィルタを得るために、Ｎ個のキャビティは単に直列に接続され、キャビティを互いに結合するために使用する結合種別は重要ではない。この種のフィルタで得られる曲線を図２に示す。この伝達カーブ（１）は、２０００ＭＨｚの中心周波数Ｆ_０での損失が非常に低く（Ｍ２１の位置）、１９０ＭＨｚと２１０ＭＨｚの周波数でのみ、損失が−３０ｄＢに近い（Ｍ２２及びＭ２３の位置）、帯域通過機能の例を示している。

通信システムは、依然、通過帯域での損失が低く、通過帯域以外での損失が非常に高い高性能フィルタを必要としている。低損失領域と高損失領域の遷移領域は、可能な限り狭くなければならない。

キャビティの数が多くなると、遷移領域における応答曲線の辺は急峻になり、フィルタの性能が高くなる。しかし、キャビティの追加はフィルタの挿入損失、サイズ及び重量を増加させ、調整が複雑になる。

マイクロウェーブ・フィルタが、欧州特許出願公開第８７８８６２号明細書に記載されている。この楕円応答フィルタは、周波数応答曲線の決定した周波数での挿入零を作るために相補的な結合手段を含んでいる。これら挿入零は、プローブ１２０、１２４により構成される相補的な結合素子により生成されている。

したがって、本発明は、遷移領域を制限するために伝達零を含む楕円応答を伴う高性能同軸キャビティ帯域通過フィルタのためのトポロジを提案する。

本発明は、楕円応答を伴う電力帯域通過フィルタであって、複数Ｎ個、ここでＮは偶数、の同軸キャビティと、フィルタ対象の入力信号が最初のキャビティの入力端子から入力され、他のキャビティに伝搬され、最後のキャビティの出力端子から出力される様に、種々の関連したキャビティを直列に接続する従来の結合ループとにより形成されている。フィルタは、さらに、２つの隣接しないキャビティを接続する相補的な位相反転結合ループを備えている。

本発明によるフィルタの応答曲線は、遷移領域を制限するために伝達零を含むという利点を有している。

フィルタは、最初と最後のキャビティを接続する相補的な位相反転結合ループを好ましくは含んでおり、位相反転結合ループは、最後のキャビティにおいて、最初のキャビティとは位相が反転している磁界を励起する。

相補的な位相反転結合ループは、キャビティの内部導体に平行な軸で、好ましくは回転する。

回転する位相ループは、伝達零の周波数の値を正確に決定するために、軸の周りでループを回転させることができるという利点を備えている。

本発明の他の形態によると、本発明の電力帯域通過フィルタは、４、６又は８個のキャビティにより形成されている。

よって、調整の複雑さと共に、フィルタの重さは限られたものとなる。

上述した本発明の特徴及び利点は、その他のものと共に、添付の図面に関する以下の記述を読むことでより明らかになる。

既に記載した様に、従来技術による公知の４キャビティ・フィルタを表す図である。従来技術による４キャビティ・フィルタの周波数応答を示す図である。相補的な結合ループを備えた本発明による４キャビティ・フィルタを示す図である。本発明による４キャビティ・フィルタの周波数応答を示す図である。従来のループ（図５ａ）及び本発明によるフィルタの相補的なループ（図５ｂ）により生じる場を示す図である。本発明によるフィルタの相補的なループを示す図である。

図３は、本発明による４キャビティ・フィルタを示す図である。このフィルタは、並列に並べられた４つのキャビティ１、２、３、４を備え、帯域通過フィルタとするために、これらは従来の結合ループＣ１２、Ｃ２３、Ｃ３４により直列に接続されている。伝達零を含む楕円応答を伴う帯域通過フィルタを構成することからなる本発明は、最初のキャビティ１と最後のキャビティ４を接続する反対位相の相補的な結合ループＣ１４を追加することにより実現される。楕円フィルタは、減衰帯域の最小損失も決定するカットオフの急勾配の程度により特徴付けられる。図５ａに示す従来のループでは、最初のキャビティ内で磁界が集められ、続く並列に配置されたキャビティで同じ方向の磁界が生成されているが、最初のキャビティ１と最後のキャビティ４とを接続する相補的な位相反転ループは、最後のキャビティ４内において、最初のキャビティ内のものとは位相が反転している磁界Ｂを生成している。このループは、誘導電界Ｉと共に図５ｂ（図５ｂ）に示されている。総ての結合素子の効果は、ある周波数において伝達零を作ることであり、通過帯域の両側のスロープの急峻さを改善することである。損失が殆んど零の通過帯域と高損失の阻止帯域の間にある遷移帯域は、よって、少なくなる。

従来技術による従来の帯域通過フィルタの様に、入力信号Ｓ_ｉｎは、入力端子又は随意的な入力結合素子経由で第１のキャビティに入力され、第２のキャビティに伝播し、その後、第３のキャビティに伝播し、最後に第４のキャビティに伝播する。フィルタされた信号Ｓ_ｏｕｔは、出力端子又は随意的な出力結合素子経由でこの最後のキャビティから出力される。

例えば、それは、１９７ＭＨｚと２０３ＭＨｚの周波数の間で６ＭＨｚの周波数帯域を通過させる２０ｋＷで４つのキャビティのＶＨＦフィルタである。１９４ＭＨｚと２０６ＭＨｚに近い周波数に位置する２つの伝達零が相補的な位相反転結合ループにより生成されている。

最初と最後のキャビティを接続する本発明は、６キャビティ、８キャビティ、Ｎキャビティ、ここでＮは偶数、により構成される他の帯域通過フィルタに適用することができ、それらは、従来の結合ループにより直列に接続され、最初と最後のキャビティは相補的な位相反転結合ループにより接続されている。

本発明は、最初と最後のキャビティではなく、期待される効果を得るため、相補的な位相反転結合ループにより２番目と最後から２番目のキャビティの接続をも見越すものである。

同様に、８キャビティ・フィルタにて同様の結果を得るために、３番目と６番目のキャビティを相補的な位相反転結合ループにより接続することができる。

図４は、３つの従来からの結合ループに加え、相補的な位相反転ループを備えた、本発明による４キャビティ・フィルタの周波数応答を示す図である。この曲線は、周波数ｆ_ｚ１及びｆ_ｚ２に２つの伝達零を含んでいる。よって、曲線は、これら周波数で急峻なカットオフを有し、通過帯域の両側を直線にする。通過帯域の外側の損失は２５ｄＢより大きいが、通過帯域の損失は０ｄＢに近く、およそ２ＭＨｚの遷移領域は、高性能フィルタの生産を可能にしている。

図６は、本発明による相補的な結合ループを示す図である。正面図、斜視図、側面図が、曲げられた金属ワイヤＡで形成されたループを示しており、金属ワイヤＡは、結合係数を決定する２つの表面を画定し、その端部は、それぞれ、接続素子Ｂに接続されている。これら２つの接続素子は、ワイヤの端部を相互に接続し、中央のピボット軸Ｐ上に実装されている。このループの軸周りの回転が伝達零を可能にし、これにより通過帯域の性能が調整される。

ループのワイヤを交差させるために、接続素子はオフセット平面にある。例は、相補的な結合ループを示しており、よって、最後のキャビティに最初のキャビティとは反対位相の磁界を誘導している。

１、２、３、４キャビティ

Claims

複数Ｎ個、ここでＮは偶数、の同軸キャビティと、
フィルタ対象の入力信号が最初のキャビティ（１）の入力端子から入力され、他のキャビティ（２、３）に伝搬され、最後のキャビティ（４）の出力端子から出力される様に、種々の関連するキャビティを直列に接続する従来の結合ループと、
により形成され、楕円応答を伴う電力帯域通過フィルタであって、
最初のキャビティと最後のキャビティ（１、４）、最初のキャビティの１つ後のキャビティと最後のキャビティの１つ前のキャビティ、又は、最初のキャビティの２つ後のキャビティと最後のキャビティの２つ前のキャビティを互いに接続する、相補的な位相反転結合ループを備えている、
フィルタ。
前記相補的な位相反転ループは、キャビティの内部導体に平行な軸で回転する、
請求項１に記載のフィルタ。
４、６又は８個のキャビティで形成されている、
請求項１に記載のフィルタ。