JP4283055B2 - 正準一般応答バンドパスマイクロ波フィルタ - Google Patents

Description

本発明は、一般にマイクロ波フィルタに関し、さらに詳細には、通信衛星および無線通信システムのための送信機および受信機における使用のための一般応答バンドパスマイクロ波フィルタに関する。

バンドパスフィルタのための正準的なトポロジが知られており、特定の数の共振器に対する有限ゼロ（ｆｉｎｉｔｅ ｚｅｒｏ）の最大数とともに、対称および非対称の双方の一般応答を提供する。したがって、鋭い選択性および線形位相応答を実施することが可能になっている。

１つの正準的なシングルモード多空洞マイクロ波フィルタはＣａｍｅｒｏｎ他の米国特許第５，６０８，３６３号に記載されており、これには、第１および第２の隣り合った行にシーケンシャルに配列され、各行が複数の空洞を有する複数の空洞を規定する複数の壁で形成された多空洞筐体が記載されている。

このフィルタ筐体は、入力デバイスが第１の行の第１の空洞に隣接し、これに接続されて配列され、出力デバイスが第２の行の空洞に隣接し、これに接続されて配列されるように、入力および出力を有する。フィルタの入力および出力の双方は並列であり、フィルタの同じ側にある。

円筒形の誘電体共振器は、各空洞内に支持される。いずれの２つのシーケンシャルに隣接する空洞の各々間の壁は、シーケンシャルに隣接する共振器と非シーケンシャルに隣接する共振器を結合するためにスロット、すなわち、絞りが設けられる。

フィルタ筐体は、絞りのサイズを選択的に調整するために、絞り内に延長する複数の調整可能なフィンまたはプローブを、各絞りにフィン１つずつ支持する。したがって、少なくとも２つの結合、すなわち、結合された空洞がシーケンシャルかつ隣接している時は直列の、また、結合された空洞が非シーケンシャルかつ隣接している時は並列または直交の結合を有する空洞がある。

空洞を結合するためには、異なった形状のプローブが使用される。したがって、プローブは、少なくとも２つの非シーケンシャルに隣接する空洞間の壁に配置され、一方の空洞は第１の行、他方の空洞は第２の行であり、したがって、前記２つの非シーケンシャル空洞に直交結合し、プローブは、各々が円筒形の共振器の曲面にほぼ平行な方向に延長する相対した端部を有する。

しかし、これらの知られているマイクロ波フィルタは、応答内に出現して非対称な応答をもたらす歪みなどの様々な短所がある。この歪みは、フィルタが、平坦な挿入損失および線形の位相の所定の仕様を満たすことを妨害する。

したがって、そのような歪みを補償するために、対角交差結合の手段によってさらに多くの自由度を追加する必要がある。対角交差結合は、応答の先行歪みおよび応答特性のさらなる制御を可能にする、非シーケンシャルであって且つ隣接しない共振器空洞間の結合として定義される。

対角交差結合は特性を決定し、製造し、調整するのが困難であり、フィルタの機械的複雑さ、およびフィルタの要素数を増大させ、したがって、フィルタのコストを上昇させる。

加えて、非シーケンシャルに隣接する空洞間の直交結合は、高次のフィルタについてはその量が非常に小さく、困難な電気的特性の決定手順、複雑な製造と調整、および、温度に関する性能の劣化をもたらす。

米国特許第５，６０８，３６３号 Ｐｆｉｔｚｅｎｍａｉｅｒ Ｇ： "Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ ａｎｄ ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ｎａｒｒｏｗ−ｂａｎｄ ｃａｎｏｎｉｃａｌ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｂａｎｄｐａｓｓ ｆｉｌｔｅｒｓ ｅｘｈｉｂｉｔｉｎｇ ｌｉｎｅａｒ ｐｈａｓｅ ａｎｄ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｚｅｒｏｓ" ＩＥＥＥ ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ ｍｉｃｒｏｗａｖｅ ｔｈｅｏｒｙ ａｎｄ ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ， ＩＥＥＥ Ｉｎｃ． Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ， ＵＳ， ｖｏｌ．３０， ｎｏ．９， １ Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ １９８２（１９８２−０９−０１）， ｐａｇｅｓ １３００−１３１１， ＸＰ０００５６３２６１ ＩＳＳＮ： ００１８−９４８０

したがって、本発明の目的は、対角交差結合を使用せずに対称な応答を提供する正準一般応答バンドパスフィルタを提供することである。

本発明の他の目的は、直交結合の特性決定および製造を簡略化するために、より高い直交結合値を提供することである

上記に述べた目的および他の目的は、３つ以上の隣接行および３つ以上の隣接列の複数の共振器空洞配列を含むマイクロ波フィルタなどの正準的な構造の使用によって達成され、各共振器空洞は、第１の共振器空洞から最後の共振器空洞に伝送される電磁エネルギー用の主経路を提供するために、少なくとも１つのシーケンシャルに隣接する共振器空洞に結合され、前記電磁エネルギーは入力結合を介して入力ターミナルによって第１の共振器空洞に注入され、前記電磁エネルギーは出力結合を介して出力ターミナルによって最後の共振器空洞から抽出され、第１および最後の共振器空洞は、非シーケンシャルに隣接して且つ直交結合された空洞である。

本発明を使用することによって、歪みは最小に抑えられ、対称的な応答を実施するために対角交差結合が必要ではなくなる。

さらに、本発明は、ｚが奇数である１≦ｉ≦ｎ−ｚについて、ｉ番目と（ｉ＋ｚ）番目の共振器との間のいくつかの直交結合の設置を可能にする。このような直交結合はより高い値を有し、したがって、容易かつ正確に電気的に特性決定され、そのため、設計、製造、および、温度依存性に関してはさほど重要ではない。これは、広い温度範囲にわたるさらに容易な調整、および、さらに安定な性能を備えた、あまりコストのかからないフィルタを意味する。

添付の図面に基づいて、以下の説明において、本発明をさらに詳しく説明する。

図１は、各共振器空洞が行を規定するように、それぞれ共振器空洞に接続された入力ターミナル２０および出力ターミナル２１が筐体に設けられた、シングルモード誘電体共振器マイクロ波フィルタを示す。フィルタ筐体は２列に配列されたいくつかの共振器空洞を有する。

図２に関して、共振器空洞がいくつかの行といくつかの列に配列される、すなわち、共振器空洞が３つ以上の行および列を規定する本発明にしたがって、マイクロ波フィルタを説明する。

第１の空洞１は、フィルタ入力２０に接続されて、フィルタ出力２１に接続される空洞１０に対して非シーケンシャルに隣接する。誘電体共振器が１つの空洞を他の空洞から分離する壁にある絞りの手段によって次々に結合されるように、（図示しない）共振器が各共振器空洞内に配列される。

共振器空洞は、他の１つの共振器空洞および／またはいくつかの共振器空洞に結合することができる。したがって、いくつかの結合が規定される。例えば、共振器空洞１は共振器空洞２に直列に結合される。さらに、共振器空洞１は直交結合の手段によって共振器空洞１０に結合される。加えて、１つの共振器空洞は主経路を規定するためにいくつかの空洞に結合することができる。

したがって、フィルタは、１つの空洞を他の空洞から分離する壁に作られた開口部によって次々に連続して結合される、１から１０の順序を示す番号によって順序を決められたｎ個の複数の共振器空洞を含み、第１の空洞１は、入力ターミナル２０に接続されて、出力ターミナル２１に接続された他の空洞１０に隣接し、両空洞の間には直交結合がある。結合は直線によって示す。

したがって、フィルタは最小数の要素で伝送ゼロの最大数、したがって正準フィルタを提供する。

このマイクロ波フィルタは、４つの行および３つの列を有する単体の筐体を含み、空洞１は、入力ターミナル２０に接続されて、出力ターミナル２１に接続される空洞１０に非シーケンシャルに隣接する。

同じ数の行と列について、例えば、４つの行および３つの列では、共振器空洞１〜１０はいくつかの形に配列することができる。これを図２および３に示す。

しかし、筐体フィルタは図４に示すように同じ数の行および列を有することができる。加えて、筐体フィルタは列とは異なった数の行、および、その逆を有することもできる。

経路、すなわち、電磁エネルギーのための主経路は、入力２０から出力２１に進行し、全ての共振器空洞１、１０を１回のみ介して連続に通過し、それらの間の結合は複数に折り返されている。すなわち、電磁エネルギーは共振器空洞の３つ以上の行およびいくつかの列を介して進行する。

いかなる場合でも、本発明の筐体フィルタはいくつかの共振器空洞を含み、例えば共振器空洞３のように、直列の結合だけを有する共振器空洞もあり、例えば共振器空洞２のように、他の共振器空洞と直列の２つの結合、および、２つの直交結合を有することができ、同様に、例えば共振器空洞５のように、直列の２つの結合、および、１つの直交結合を有することができる共振器空洞もある。図２を参照。

この結果、筐体フィルタは、ｚが奇数である１≦ｉ≦ｎ−ｚについて、ｉ番目と（ｉ＋ｚ）番目の共振器との間のいくつかの直交結合の設置を可能にし、例えば、図２および３に示すように、空洞５は空洞８との直交結合を有する。

さらに、筐体フィルタは、行あたりの共振器空洞の数が異なることを可能にし、すなわち、図２および３に示すように、全ての行が同じ数の共振器空洞を有するとは限らなく、同様に、全ての列が同じ数の共振器空洞を有するとは限らない。

例えば、図２に示すように、列１は、空洞１および１０である２つの共振器空洞を有し、列２は共振器空洞３、２、９、および、８である４つの共振器空洞を有する。

図３に関して、行１は空洞９および８である２つの共振器空洞を有し、行２は１０、７、および、６である３つの共振器空洞を有する。

図５および６に関して、これらの図は、図３に示す実施形態を使用する誘電体共振器技術を使用する１０ポールフィルタの伝送応答を示す。

各共振器空洞が誘電体共振器を含むことができることに注意が必要である。筐体フィルタは対角交差結合がなかったが、この種の交差結合は、非シーケンシャルであって且つ隣接しない空洞である２つの共振器空洞間に確立することができ、例えば、空洞２は対角交差結合によって空洞８に結合することができる。図４を参照されたい。加えて、対角交差結合は本発明のマイクロ波フィルタにおいて画定することができる。

本発明は、実際の応用例におけるその長所を示すために実施例によって説明したが、これは、いかなる方法でも制限的に考えるべきではなく、したがって、マイクロ波フィルタの当業者にとって明らかな他の実施形態をもたらす変形または変更は、本発明の範囲に含まれるものとする。

従来技術によるシングルモードマイクロ波フィルタの上面図である。 本発明の実施形態の上面図である。 本発明の他の実施形態の上面図である。 本発明の他の実施形態の上面図である。 本発明によるフィルタによる応答を示す図である。 本発明によるフィルタによる応答を示す図である。

符号の説明

１、１０ 共振器空洞
２０ 入力ターミナル
２１ 出力ターミナル

Claims (15)

1. 第１の共振器空洞（１）から最後の共振器空洞に伝送される電磁エネルギー用の主経路を提供するために、各共振器空洞が、少なくとも１つのシーケンシャルに隣接する共振器空洞に結合され、前記電磁エネルギーが、入力結合を介して入力ターミナル（２０）によって前記第１の共振器空洞（１）に注入され、前記電磁エネルギーが、出力結合を介して出力ターミナル（２１）によって前記最後の共振器空洞から抽出され、前記第１および最後の共振器空洞が、非シーケンシャルに隣接して且つ直交結合された共振器空洞である、行をなす複数の共振器空洞の配列を含んでおり、前記共振器空洞が、３つ以上の隣接する行および３つ以上の隣接する列に配列されるように構成されることを特徴とする正準一般応答バンドパスマイクロ波フィルタ。
2. 列より多い行を含む、請求項１に記載のマイクロ波フィルタ。
3. 行より多い列を含む、請求項１に記載のマイクロ波フィルタ。
4. 同じ数の列と行を含む、請求項１に記載のマイクロ波フィルタ。
5. 少なくとも１つの共振器空洞を含み、該共振器空洞が、シーケンシャルに隣接する共振器空洞と、非シーケンシャルに隣接する共振器空洞とを結合するように構成される、請求項１に記載のマイクロ波フィルタ。
6. 少なくとも１つの共振器空洞を含み、該共振器空洞が、少なくとも２つのシーケンシャルに隣接する共振器空洞と、少なくとも１つの非シーケンシャルに隣接する共振器空洞とを結合するように構成される、請求項５に記載のマイクロ波フィルタ。
7. 少なくとも１つの共振器空洞を含み、該共振器空洞が、少なくとも２つのシーケンシャルに隣接する共振器空洞と、少なくとも２つの非シーケンシャルに隣接する共振器空洞とを結合するように構成される、請求項６に記載のマイクロ波フィルタ。
8. 少なくとも１つの共振器空洞を含み、該共振器空洞が、少なくとも２つのシーケンシャルに隣接する共振器空洞と、少なくとも１つの非シーケンシャルに隣接する共振器空洞と、少なくとも１つの非シーケンシャルであって且つ隣接しない共振器空洞とを結合するように構成される、請求項６に記載のマイクロ波フィルタ。
9. 少なくとも１つの共振器空洞を含み、該共振器空洞が、少なくとも２つのシーケンシャルに隣接する共振器空洞と、少なくとも２つの非シーケンシャルに隣接する共振器空洞と、少なくとも１つの非シーケンシャルであって且つ隣接しない共振器空洞とを結合するように構成される、請求項７に記載のマイクロ波フィルタ。
10. 他の行より少ない数の共振器空洞を有するように構成された少なくとも１つの行を含む、請求項１に記載のマイクロ波フィルタ。
11. 他の列より少ない数の共振器空洞を有するように構成された少なくとも１つの列を含む、請求項１に記載のマイクロ波フィルタ。
12. 主経路が、共振器空洞の３つ以上の行および３つ以上の列を通過する、請求項１から１１のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタ。
13. 各共振器空洞が誘電体共振器を含む、請求項１から１２のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタ。
14. 各共振器空洞が空の導波路空洞である、請求項１から１２のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタ。
15. 各共振器空洞が同軸共振器である、請求項１から１２のいずれか一項に記載のマイクロ波フィルタ。

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