JP5340015B2 - Waveguide bandpass filter - Google Patents
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Description
本発明は、固定無線装置、マイクロ波通信装置等に用いられる導波管バンドパスフィルタ、特にノッチ部を有する導波管バンドパスフィルタに関する。 The present invention relates to a waveguide bandpass filter used in a fixed wireless device, a microwave communication device, and the like, and more particularly to a waveguide bandpass filter having a notch portion.
無線による加入者系データ通信サービス(22GHz,26GHz,38GHzの3つの周波数帯を使用し、数Mbpsから数十Mbpsの高速な通信データを行うことができる)などに使用できる導波管バンドパスフィルタには、低損失で急峻な通過帯域外減衰特性を持ち、かつ小型なフィルタが必要とされている。 Waveguide bandpass filter that can be used for wireless subscriber data communication services (using three frequency bands of 22 GHz, 26 GHz, and 38 GHz and capable of high-speed communication data of several Mbps to several tens of Mbps) Therefore, there is a need for a small filter having a low loss and a steep out-of-band attenuation characteristic.
このようなフィルタとして、例えば特開2003−163507号公報に記載のノッチ部を設けた導波管バンドパスフィルタが知られている。 As such a filter, for example, a waveguide bandpass filter provided with a notch described in JP-A-2003-163507 is known.
図1は、この従来の導波管バンドパスフィルタの斜視図である。導波管10内に、複数の結合窓12を設けて、帯域通過ろ波部14を形成し、帯域通過ろ波部14の最外端の結合窓に近接してノッチ部16,18を設けている。
FIG. 1 is a perspective view of this conventional waveguide bandpass filter. In the
帯域通過ろ波部14は、導波管10を通過する信号の通過帯域を決定する。ノッチ部16,18は、通過帯域の外側の設定された周波数成分を減衰させる。
The band
この従来の導波管バンドパスフィルタによれば、通過帯域における挿入損失の増大および反射特性の劣化を生じることなく、通過帯域の外側における、より急峻な減衰極、大きな減衰量を得ることができる。 According to this conventional waveguide bandpass filter, it is possible to obtain a steeper attenuation pole and a large amount of attenuation outside the passband without causing an increase in insertion loss and deterioration of reflection characteristics in the passband. .
ノッチ部を有する従来の導波管バンドパスフィルタにおいて、減衰極を急峻にして、できるだけ通過帯域に近づけるためには、ノッチ部を帯域通過ろ波部に近づけて、ノッチ部と帯域通過ろ波部との電磁界結合を強くする必要がある。 In a conventional waveguide bandpass filter having a notch, in order to make the attenuation pole steep and as close to the passband as possible, the notch and the bandpass filter are brought close to the bandpass filter. It is necessary to strengthen the electromagnetic field coupling.
しかし、ノッチ部を帯域通過ろ波部に極めて接近させることは、構造の物理的な制約により、困難である。このため、従来の構造では、帯域通過ろ波部とノッチ部との電磁界結合を強くすることができなかった。 However, it is difficult to bring the notch portion very close to the bandpass filtering portion due to the physical constraints of the structure. For this reason, in the conventional structure, the electromagnetic field coupling between the bandpass filtering part and the notch part could not be strengthened.
本発明の目的は、帯域通過ろ波部と電磁界結合の強いノッチ部による減衰特性がある導波管バンドパスフィルタを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a waveguide bandpass filter having attenuation characteristics due to a band-pass filtering portion and a notch portion having strong electromagnetic field coupling.
本発明は、導体ケースおよび導体蓋により構成された導波管バンドパスフィルタであって、複数段の空胴共振器よりなる帯域通過ろ波部と、帯域通過ろ波部の初段の空胴共振器に結合窓を介して電磁界結合された第1の空胴と、第1の空胴に第1の結合窓を介して電磁界結合された第1のノッチ部と、帯域通過ろ波部の最終段の空胴共振器に結合窓を介して電磁界結合された第2の空胴と、第2の空胴に第2の結合窓を介して電磁界結合された第2のノッチ部と、第1の空胴に設けられ、第1のノッチ部と初段の空胴共振器との間の電磁界結合を強める第1の電磁界結合強化部と、第2の空胴に設けられ、第2のノッチ部と最終段の空胴共振器との間の電磁界結合を強める第2の電磁界結合強化部とが、導体ケースに形成されていることを特徴とする。 The present invention relates to a waveguide bandpass filter composed of a conductor case and a conductor lid, and includes a band-pass filtering unit including a plurality of stages of cavity resonators and a first-stage cavity resonance of the band-pass filtering unit. A first cavity that is electromagnetically coupled to the vessel via a coupling window, a first notch portion that is electromagnetically coupled to the first cavity via a first coupling window, and a bandpass filtering unit A second cavity that is electromagnetically coupled to the last-stage cavity resonator through a coupling window, and a second notch portion that is electromagnetically coupled to the second cavity via a second coupling window A first electromagnetic field coupling strengthening portion that is provided in the first cavity and that strengthens electromagnetic field coupling between the first notch portion and the first-stage cavity resonator, and is provided in the second cavity. And a second electromagnetic field coupling reinforcing part for strengthening electromagnetic field coupling between the second notch part and the final cavity resonator is formed in the conductor case. To.
本発明の導波管バンドパスフィルタによれば、帯域通過ろ波部とノッチ部との電磁界結合を強くすることができる。したがって、ノッチ部による減衰極を帯域通過域に近づけることができる。 According to the waveguide bandpass filter of the present invention, the electromagnetic coupling between the band-pass filtering portion and the notch portion can be strengthened. Therefore, the attenuation pole due to the notch can be brought close to the band pass region.
また、従来の導波管バンドパスフィルタに比べて、本発明の導体ケースおよび導体蓋を密着固定するタイプの導波管バンドパスフィルタは、帯域通過ろ波部とノッチ部との間の相互での影響が少なく、帯域通過ろ波部およびノッチ部の設計が容易となる。 In addition, compared with the conventional waveguide bandpass filter, the waveguide bandpass filter of the type in which the conductor case and the conductor lid of the present invention are closely fixed is provided between the bandpass filter portion and the notch portion. This makes it easy to design the band-pass filtering part and the notch part.
以下、本発明の導波管バンドパスフィルタの実施例を、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the waveguide bandpass filter of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の導波管バンドパスフィルタは、主にアルミまたは黄銅よりなる導体ケースおよび導体蓋を密着固定するタイプのものである。このような導体ケースおよび導体蓋は、成型加工あるいは切削加工により作製できる。あるいは、成型加工した樹脂に金属をメッキしたものであってもよい。 The waveguide band-pass filter of the present invention is of a type in which a conductor case and a conductor lid mainly made of aluminum or brass are closely fixed. Such a conductor case and a conductor lid can be produced by molding or cutting. Alternatively, a molded resin obtained by plating a metal may be used.
図2は、本発明の第1の実施例である導波管バンドパスフィルタの導体ケースを示す図であり、(A)は斜視図、(B)は平面図である。 2A and 2B are diagrams showing a conductor case of the waveguide bandpass filter according to the first embodiment of the present invention, where FIG. 2A is a perspective view and FIG. 2B is a plan view.
導体ケース20には、直線状に配列された5段の空胴共振器22,24,26,28,30が形成されている。空胴共振器22は初段の空胴共振器を構成し、空胴共振器30は最終段の空胴共振器を構成する。隣接する空胴共振器間は、結合窓32を介して電磁界結合している。これら空胴共振器22〜30は、帯域通過ろ波部34を構成する。
The
初段の空胴共振器22は、結合窓36を介して空胴(空胴共振器として作用する)38に電磁界結合している。他方、最終段の空胴共振器30は、結合窓40を介して空胴(空胴共振器として作用する)42に電磁界結合している。
The first-
空胴38は、入力側の線路44につながり、空胴42は、出力側の線路46につながっている。
The
入力側の空胴38に近接してノッチ部48が設けられ、ノッチ部48は結合窓50を介して空胴38に電磁界結合している。他方、出力側の空胴42に近接してノッチ部52が設けられ、ノッチ部52は結合窓54を介して空胴42に電磁界結合している。
A
ノッチ部は、通過帯域の外側の設定された周波数成分を減衰させ、急峻な減衰極(ノッチ)を形成するものであり、ノッチ共振器とも呼ばれる。 The notch part attenuates a set frequency component outside the pass band to form a steep attenuation pole (notch), and is also called a notch resonator.
入力側のノッチ部48の結合窓50に対向する空胴38の壁部に、壁面から突出するポスト(本実施例では、角柱)60を設ける。他方、出力側のノッチ部52の結合窓54に対向する空胴42の壁部に、壁面から突出するポスト(本実施例では、角柱)62を設ける。
A post (in this embodiment, a prism) 60 protruding from the wall surface is provided on the wall of the
これらポスト60,62は、各ノッチ部48,52と帯域通過ろ波部34との間の電磁界結合を強めるためのものである。すなわち、ポスト60は、ノッチ部48と初段の空胴共振器22との電磁界結合を強め、ポスト62は、ノッチ部52と最終段の空胴共振器30との電磁界結合を強める。
These
ポストの形状は、角柱に限定されるものではなく、円柱などの他の形状とすることができる。ポストの壁部からの突出長さ、幅を設定することにより、各ノッチ部48,52と帯域通過ろ波部34との間の電磁界結合の強度を調整できる。
The shape of the post is not limited to a prism, and may be other shapes such as a cylinder. By setting the protruding length and width from the wall portion of the post, the strength of the electromagnetic field coupling between the
図3は、本実施例の導波管バンドパスフィルタの構造寸法の一例を説明するための図である。 FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the structural dimensions of the waveguide bandpass filter of the present embodiment.
図3において、線路幅をa、ポスト60の壁面からの突出長さをb、ポスト60の幅をc、ノッチ部48の結合窓50の幅をd、ポスト60と初段の空胴共振器22の結合窓36との間の距離をeとする。
In FIG. 3, the line width is a, the protruding length of the
ポスト60の突出長さbは、線路幅aの1/3〜1/2とするのが好適である。また、ポスト60の幅cは、狭いほうが望ましいが、ノッチ部48の結合窓50の幅dより小さくするのが好適である。また、ポスト60と初段の空胴共振器22の結合窓36との間の距離eは、38GHz帯のフィルタの場合、0.8λg程度とするのが好適である。なおλgは、導波管を伝搬する信号の波長(管内波長)である。
The protruding length b of the
上述した実施例の導体ケースは、導体蓋により密閉されて、導波管バンドパスフィルタが構成される。図4は、導体ケース70を導体蓋72により密閉するための構造を示す図であり、(A)は導体ケースの斜視図、(B)は密閉後の斜視図である。
The conductor case of the above-described embodiment is hermetically sealed with a conductor lid to constitute a waveguide bandpass filter. 4A and 4B are diagrams showing a structure for sealing the
図4(A)に示す導体ケース70は、図2で示した導体ケース20に、複数のねじ穴74を設けたものである。導体蓋72には、導体ケース70の複数のねじ穴74に対応した挿通穴(図示せず)が開けられている。
A
導体蓋72を導体ケース70の上に位置決めして載置して、ねじ76を導体蓋72の挿通穴に通して、導体ケース70のねじ穴74に締結する。これにより、導体ケース70に導体蓋72が密着固定される。
The
図5は、本実施例の導波管バンドパスフィルタにおける各部のQ値の変化を説明するための図であり、フィルタの設計にあたっては、以下のようにQ値を考慮することが要求される。なお、Q値は、共振のピークの鋭さを表す値である。 FIG. 5 is a diagram for explaining a change in the Q value of each part in the waveguide bandpass filter of this embodiment. In designing the filter, it is required to consider the Q value as follows. . The Q value is a value representing the sharpness of the resonance peak.
5段の空胴共振器22,24,26,28,30で構成される帯域通過ろ波部34は、Q値が大きく、周波数の調整が必要である。
The band-
帯域通過ろ波部34の両側に位置する空胴38,42は、Q値が小さく、周波数帯域が広いので、周波数の調整は必要ない。
Since the
ノッチ部48,52は、Q値が大きく、周波数の調整が必要である。
The
図6は、38GHz帯の本実施例の導波管バンドパスフィルタの反射特性(S11)および透過特性(S21)を示す図である。挿入損失の増大および反射特性の劣化を招くことなく、通過帯域の近くの特定の周波数で、より急峻な減衰極が得られていることが分かる。 FIG. 6 is a diagram showing the reflection characteristic (S11) and the transmission characteristic (S21) of the waveguide bandpass filter of the present embodiment of the 38 GHz band. It can be seen that a steeper attenuation pole is obtained at a specific frequency near the pass band without increasing the insertion loss and deteriorating the reflection characteristics.
減衰極が通過帯域に近づくのは、ポスト60,62によって、各ノッチ部48,52と帯域通過ろ波部34との間の電磁界結合が強くなったためである。
The reason why the attenuation pole approaches the pass band is that the
図7は、本発明の第2の実施例である導波管バンドパスフィルタの導体ケースを示す図であり、(A)は斜視図、(B)は平面図である。 7A and 7B are diagrams showing a conductor case of a waveguide bandpass filter according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 7A is a perspective view and FIG. 7B is a plan view.
第1の実施例である導波管バンドパスフィルタと異なる点は、電磁界結合強化部を、空胴の壁面から離間して設けたポストとしたことである。その他の構造は、第1の実施例と同様であるので、図2と同じ構成要素には同一の参照番号を付して示す。 The difference from the waveguide bandpass filter of the first embodiment is that the electromagnetic field coupling strengthening portion is a post provided apart from the cavity wall surface. Since other structures are the same as those of the first embodiment, the same components as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals.
ノッチ部48の結合窓50に対向する空胴38の壁面から離間してポスト(本実施例では、円柱)80を設け、他方、ノッチ部52の結合窓54に対向する空胴42の壁部に、壁面から離間してポスト(本実施例では、円柱)82を設ける。各ポスト80,82の大きさおよび離間距離を調整することによって、ノッチ部48と初段の空胴共振器22との間の電磁界結合強度を調整でき、およびノッチ部52と最終段の空胴共振器30との間の電磁界結合強度を調整できる。
A post (in this embodiment, a cylinder) 80 is provided apart from the wall surface of the
ポストの形状は、円柱に限定されるものではなく、角柱などの他の形状とすることができる。ポストの壁部からの離間距離、ポストのサイズを設定することにより、各ノッチ部48,52と帯域通過ろ波部34との間の電磁界結合の強度を調整できる。
The shape of the post is not limited to a cylinder, and may be other shapes such as a prism. By setting the distance from the wall of the post and the size of the post, it is possible to adjust the strength of the electromagnetic field coupling between the
第2の実施例においても、第1の実施例と同様に、ノッチ部による減衰極を帯域通過域に近づけることができる。 Also in the second embodiment, similarly to the first embodiment, the attenuation pole by the notch portion can be brought close to the band pass region.
20, 70 導体ケース
22,24,26,28,30 空胴共振器
32,36,40,50,54 結合窓
34 通過帯域ろ波部
38,42 空胴
44、46 線路
48,52 ノッチ部
60,62 ポスト
72 導体蓋
74 ねじ穴
76 ねじ
80,82 ポスト
20, 70
Claims (4)
複数段の空胴共振器よりなる帯域通過ろ波部と、
前記帯域通過ろ波部の初段の空胴共振器に初段の結合窓を介して電磁界結合された第1の空胴と、
前記第1の空胴に前記第1の結合窓を介して電磁界結合された第1のノッチ部と、
前記帯域通過ろ波部の最終段の空胴共振器に最終段の結合窓を介して電磁界結合された第2の空胴と、
前記第2の空胴に前記第2の結合窓を介して電磁界結合された第2のノッチ部と、
前記第1の空胴に前記第1のノッチ部と対向するよう設けられ、前記第1のノッチ部と前記初段の空胴共振器との間の電磁界結合を強める第1の電磁界結合強化部と、
前記第2の空胴に前記第2のノッチ部と対向するよう設けられ、前記第2のノッチ部と前記最終段の空胴共振器との間の電磁界結合を強める第2の電磁界結合強化部とが、
前記導体ケースに形成された、導波管バンドパスフィルタ。 A waveguide bandpass filter composed of a conductor case and a conductor lid,
A band-pass filtering unit composed of a multi-stage cavity resonator;
A first cavity that is electromagnetically coupled to a first-stage cavity resonator of the band-pass filtering unit via a first-stage coupling window;
A first notch portion which is electromagnetically coupled through said first coupling window to the first cavity,
A second cavity electromagnetically coupled to a final cavity resonator of the bandpass filtering unit via a final coupling window;
A second notch portion which is electromagnetically coupled through said second coupling window to the second cavity,
A first electromagnetic field coupling enhancement which is provided in the first cavity so as to face the first notch portion and strengthens the electromagnetic field coupling between the first notch portion and the first-stage cavity resonator. And
The second electromagnetic coupling is provided in the second cavity so as to oppose the second notch portion, and strengthens the electromagnetic coupling between the second notch portion and the final cavity resonator. Strengthening department,
A waveguide bandpass filter formed in the conductor case.
前記第2の電磁界結合強化部は、前記第2の結合窓に対向する前記第2の空胴の壁部に接触して設けられた第2のポストである、請求項1に記載の導波管バンドパスフィルタ。 The first electromagnetic coupling reinforcement portion is a first post which is provided in contact with the wall of the first cavity opposite to said first coupling window,
2. The guide according to claim 1, wherein the second electromagnetic field coupling strengthening portion is a second post provided in contact with a wall portion of the second cavity facing the second coupling window. Wave tube bandpass filter.
前記第2の電磁界結合強化部は、前記第2の結合窓に対向する前記第2の空胴の壁部から離間して設けられた第2のポストである、請求項1に記載の導波管バンドパスフィルタ。 The first electromagnetic coupling reinforcement portion is a first post which is spaced apart from the wall of the first cavity opposite to said first coupling window,
2. The guide according to claim 1, wherein the second electromagnetic field coupling strengthening portion is a second post provided to be separated from a wall portion of the second cavity facing the second coupling window. Wave tube bandpass filter.
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