JP5499080B2 - ミリ波帯フィルタおよびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ミリ波帯に用いるフィルタに関する。

近年、ユビキタスネットワーク社会を迎え、電波利用ニーズが高まる中、家庭内のワイヤレスブロードバンド化を実現するＷＰＡＮ（ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク）や安全・安心な運転をサポートするミリ波レーダー等のミリ波帯無線システムが利用され始めている。また、１００ＧＨｚ超無線システム実現への取組も積極的に行われてきている。

その一方で、６０〜７０ＧＨｚ帯の無線システムの２次高調波評価や１００ＧＨｚ超の周波数帯における無線信号の評価については、周波数が高くなるにつれ測定器の雑音レベル及びミキサの変換損失が増加するとともに周波数精度が低下するため、１００ＧＨｚを超える無線信号の高感度、高精度測定技術が確立されていない状況となっている。しかも、これまでの測定技術では局部発振の高調波を測定結果から分離することができず、不要発射等の厳密な測定が困難となっている。

これらの技術課題を克服し、１００ＧＨｚ超帯域無線信号の高感度・高精度測定を実現するためには、イメージ応答及び高次高調波応答を抑制するためのミリ波帯の狭帯域なフィルタ技術の開発が必要であり、特に、可変周波数型（チューナブル）に適応可能なものが望ましい。

これまで、ミリ波帯で周波数可変型として用いられるフィルタとしては、（ａ）ＹＩＧ共振器を用いたもの、（ｂ）バラクタダイオードを共振器に付加したもの、（ｃ）ファブリペロー共振器が知られている。

（ａ）のＹＩＧ共振器を用いたものでは現状で８０ＧＨｚ程度まで使用できるものが知られ、（ｂ）のバラクタダイオードを共振器に付加したものでは４０ＧＨｚ程度まで使用できるものが知られているが、１００ＧＨｚを超える周波数では製造が困難である。

これに対し、（ｃ）のファブリペロー共振器は光の分野でよく用いられており、これをミリ波に用いる技術が非特許文献１に開示されている。この非特許文献１には、ミリ波を反射させる一対の球面反射鏡を、その曲率半径に等しい間隔で対向させて高いＱを実現した共焦点型のファブリペロー共振器が示されている。

手代木 扶、米山 務 著「新ミリ波技術」オーム社，１９９３年，ｐ７１

しかしながら、上記共焦点型のファブリペロー共振器では、通過帯域をチューニングするために鏡面間の距離を動かした場合、原理的に焦点がずれるためＱの大幅な低下が予想される。したがって周波数毎に曲率の違う反射鏡対を選択的に用いなければならない。

一方、光の分野でよく用いられるファブリペロー共振器としては平面型ハーフミラーを対向配置した構造のものがあり、この構造であれば、原理的に鏡面間の距離を変化させてもＱの低下は生じないが、この平面型ファブリペロー共振器を利用したフィルタをミリ波帯で実現するためには、さらに解決すべき次のような課題があった。

（Ａ）ハーフミラーに平面波を平行に入射する必要がある。フィルタへの入力が導波管の場合、その径をホーンアンテナのように大きくし平面波を実現することが考えられるがサイズが大きくなる。その場合でも完全平面波の実現は困難であり特性が劣化する。
（Ｂ）ハーフミラーは平面波の一定量を平面波のままで透過させる機能をもつ必要がある。このためハーフミラーの構造が制限され、設計の自由度が低い。
（Ｃ）開放型であるため、空間に放射することによる損失が大きい。

上記課題を解決するミリ波帯フィルタとして、図９のように、ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで一端から他端に伝搬させる導波管１によって形成される導波路１ａの内部に、前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもつ平面型の一対の電波ハーフミラー２、３を互いに間隔を開けて対向配置し、それら一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の共振周波数を中心とする周波数成分を選択的に通過させる構造が考えられる。

上記構造であれば、波面変換による特性劣化がなく、電波ハーフミラーの設計に高い自由度を与えることができ、しかも空間放射による損失が少なくて済む。

そして、一対の電波ハーフミラー２、３の間の電気長を変化させることで共振器の共振周波数を可変することができ、そのために一対の電波ハーフミラーの間隔を可変する機構を用いればよい。

ところが、上記原理の周波数可変型のミリ波帯フィルタを実際に製造する際には、さらに解決すべき課題がある。

即ち、一対の電波ハーフミラー２、３の間隔を可変する機構を実現する場合、図１０のように、所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる第１導波管１１と、第１導波管１１の一端側をその外周との間に隙間のある状態で内部に受け入れる第１導波路１２ａおよび第１導波管１１の導波路１１ａと同内径で第１導波路１２ａと同心に連続する第２導波路１２ｂを有する第２導波管１２とを、導波路の長さ方向に沿って相対的に移動できるようにするとともに、一方の電波ハーフミラー２を第１導波管１１の導波路１１ａの先端に固定し、他方の電波ハーフミラー３を第２導波管１２の第２導波路１２ｂの第１導波路１２ａ寄りの端部に固定する構造となる。

ここで、第１導波管１１と第２導波管１２の相対移動を円滑にさせるためには、第１導波管１１の外周壁と第２導波管１２の第１導波路１２ａの内周壁との間のギャップＧが大きいことが望ましいが、ギャップＧが大きいとハーフミラー間を往復する電磁波が外部に漏れてフィルタとしての特性が著しく低下してしまうので、ギャップＧを可能な限り小さくする必要がある。

例えば、口径２ミリ×１ミリ程度の導波管の場合、容認されるギャップＧは２０μｍ以下であるが、これは顕微鏡で確認しなくてはならない寸法である。ところが、上記構造の第２導波管１２のように、大口径側の第１導波路１２ａの内部に第１導波管１１の先端が入り込む構造では、ギャップＧ部分を外部から観察することができず、そのギャップＧのばらつきを確認できず、双方の位置合わせが極めて困難である。

また、単一部材に口径が異なる二つの導波路１２ａ、１２ｂを同心に連続形成し、しかもその導波路の境界部分に電波ハーフミラー３を固定する作業は煩雑で手間がかかり、加工精度の面でバラツキが生じやすく、それによるフィルタ特性の特性低下を招く。

そこで、第２導波管として、図１１のように、大口径導波管１５に小口径導波管１６を差し込んで固定した構造にすることも考えられ、その場合、第１導波管１１の外周壁と大口径導波管１５の内周壁とのギャップＧは、小口径導波管１６を差し込む前に確認することができる。

しかし、このような差し込み構造では、その位置合わせのために大口径導波管１５の内周と小口径導波管１６の外周の間にギャップが必要であり、そのギャップにより小口径導波管１６が大口径導波管１５に対して傾き、その傾きによって一対の電波ハーフミラー２、３の間の平行度が低下し、フィルタの選択特性が悪化する。

本発明は、これらの課題を解決し、波面変換による特性劣化がなく、電波ハーフミラーの設計に高い自由度を与えることができ、空間放射による損失が少なくて済み、さらに、周波数可変のための必要な機械的な位置合わせを高精度に行うことができ、フィルタとして特性を高く維持できるミリ波帯フィルタおよびその製造方法を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の請求項１のミリ波帯フィルタは、
ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有する第１導波管（２１）と、
前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路（３０ａ）と、前記第１導波管の導波路と同口径の第２導波路（３０ｂａ）とが同心に連続するように形成されている第２導波管（３０）と、
前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第１導波管の導波路に固定され、他方が前記第２導波管の第２導波路に固定された一対の電波ハーフミラー（４０Ａ、４０Ｂ）と、
前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第１導波管を前記第２導波管に対して相対移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる周波数可変型のミリ波帯フィルタであって、
前記第２導波管が、
厚さ一定の板状部を有し、該板状部に前記第１導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第１導波路形成体（３１）と、
厚さ一定の板状部を有し、該板状部に前記第２導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第２導波路形成体（３２）とを含み、
前記第１導波路形成体と前記第２導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されていることを特徴としている。

また、本発明の請求項２のミリ波帯フィルタは、請求項１記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第１導波路形成体の板状部を挟んで前記第２導波路形成体の板状部が反対側に重なり合う板状部を有し、該板状部に前記第１導波管を隙間のある状態で通過させる穴が厚さ方向に貫通形成され、該穴の内周に電磁波漏出阻止用の所定深さの溝を周回形成するチョーク形成体（３３）を設けたことを特徴としている。

また、本発明の請求項３のミリ波帯フィルタは、請求項１記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第１導波路形成体の第１導波路を形成する角穴の縁から、該第１導波路形成体と前記第２導波路形成体の板状部同士の接合面を通過して外周面まで連続するエアダクト（６０）を設けたことを特徴とする。

また、本発明の請求項４のミリ波帯フィルタの製造方法は、
ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有する第１導波管（２１）と、
前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路（３０ａ）と、前記第１導波管の導波路と同口径の第２導波路（３０ｂａ）とが同心に連続するように形成されている第２導波管（３０）と、
前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第１導波管の導波路に固定され、他方が前記第２導波管の第２導波路に固定された一対の電波ハーフミラー（４０Ａ、４０Ｂ）と、
前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第１導波管を前記第２導波管に対して相対移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる周波数可変型のミリ波帯フィルタの製造方法であって、
厚さ一定の板状部に前記第１導波路をなす角穴を厚さ方向に貫通形成して前記第２導波管の一部となる第１導波路形成体（３１）を作成する段階と、
厚さ一定の板状部に前記第２導波路をなす角穴を厚さ方向に貫通形成して前記第２導波管の一部となる第２導波路形成体（３２）を作成する段階と、
前記第１導波路形成体と第２導波路形成体とを、前記板状部に設けた角穴同士が同心に連続する位置を特定しておく段階と、
前記第１導波管の外周と前記第１導波路形成体の第１導波路の内周との隙間が均一となるように位置決めを行う段階と、
前記第１導波管に対して位置決めされた前記第１導波路形成体に対して、前記第２導波路形成体を前記特定した位置に固定する段階とを含むことを特徴としている。

上記のように、本発明のミリ波帯フィルタは、導波路に一対のうちの一方の電波ハーフミラーが固定された第１導波管に対して、その第１導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路と、第１導波管の導波路と同口径で他方の電波ハーフミラーが固定された第２導波路とが同心に連続するように形成されている第２導波管を、一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように相対移動させて、電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる構造を有しており、しかも、第２導波管は、厚さ一定の板状部に第１導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第１導波路形成体と、厚さ一定の板状部に第２導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第２導波路形成体とを、角穴同士が同心に連続するように板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されている。

このように、ＴＥ１０モードのみを伝送する連続した導波路内部に平面型の一対の電波ハーフミラーで形成された共振器を設けた構造であるから、平面波を入射するための特別な工夫が必要なくなり、また電波ハーフミラーも平面波を透過させる必要がなく任意の形状をとることができる。

また、フィルタ全体として密閉型となり、外部空間への放射による損失が原理上なく、ミリ波帯において、極めて高い選択特性を実現できる。

また、第２導波管を、第１導波路形成体と第２導波路形成体の板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成したから、第１導波管の外周と第１導波路を形成する角穴との隙間を第１導波路形成体側から観察することができ、その位置合わせを正確に行うことができる。また、その位置合わせの後に、第２導波路形成体を第１導波路形成体に対して予め位置決めされた位置に板状部が重ね合わされるように連結すれば、第１導波路に対して第２導波路が傾くこともなく、３つの導波路の位置合わせを正確に行うことができ、フィルタ特性を高く維持できる。

また、第１導波路形成体にチョーク形成体を重ねて電磁漏出阻止用の溝を形成したものでは、第１導波管の外周と第２導波管の第１導波路の内周との間の隙間からの電磁波の漏出を抑制することができ、その隙間によるフィルタ特性の低下を阻止できる。

また、エアダクトを設けたものでは、周波数可変の際に生じる空気圧による電波ハーフミラーの歪みを防ぐことができ、安定に周波数可変できる。

また、本発明のミリ波帯フィルタの製造方法では、板状部にそれぞれの導波路をなす角穴を貫通形成して作成した第１導波路形成体と第２導波路形成体とを、その角穴同士が同心に連続する位置を予め特定しておき、第１導波管と第１導波路形成板の隙間が均一となるように両者の位置決めを行い、その位置決めされた第１導波路形成体に第２導波路形成体を特定位置に固定しているから、均一な隙間による円滑な周波数可変が行え、３つの連続する導波路を正確に同心配列させることができ、特性のよいフィルタを得ることができる。

本発明のミリ波帯フィルタの基本構造を示す図 電波ハーフミラーの構造例を示す図 導波管の位置決め作業の説明図 電磁波漏出阻止用の溝を設けたフィルタの構造図 チョーク形成体を２枚の板で構成した例を示す図 隙間の有無および溝の有無によるフィルタの特性差を示すシミュレーション結果 隙間の有無および溝の有無によるフィルタ特性の周波数特性の違いを示すシミュレーション結果 エアダクトを設けたフィルタの構造図 本発明の基礎となるミリ波帯フィルタの原理構造図 ミリ波帯フィルタを実現する場合の第１の構造例 ミリ波帯フィルタを実現する場合の第２の構造例

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図１は、本発明のミリ波帯フィルタ２０の基本構造を示している。

図１の（ａ）の側面図に示すように、このミリ波帯フィルタ２０は、第１導波管２１、第２導波管３０、一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂおよび支持機構５０を有している。

第１導波管２１は、角筒部２１ａとその一端側に設けられたフランジ２１ｂとを有し、角筒部２１ａの内部は、ミリ波帯の所定周波数範囲（例えば１１０〜１４０ＧＨｚ）の電磁波をＴＥ１０モード（単一モード）で伝搬させる口径（例えば口径ａ×ｂ＝２．０３２ｍｍ×１．０１６ｍｍ）の導波路２２が一端側から他端側に連続して形成されている。

第２導波管３０は、第１導波管２１の外径より僅か（例えば縦横ともに２０μｍずつ）に大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、第１導波管２１の先端をその外周にほぼ一定の隙間のある状態で同心に受け入れる第１導波路３０ａと、第１導波管２１の導波路２２と同口径の第２導波路３０ｂとが同心で且つ捩れのない状態で連続するように形成されている。

そして、第１導波管２１の先端部には、前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもつ電波ハーフミラー４０Ａが導波路２２を塞ぐ状態で固定され、その電波ハーフミラー４０Ａと対をなす電波ハーフミラー４０Ｂが第２導波管３０の第２導波路３０ｂの先端に固定されている。

一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂは、例えば図２に示しているように、固定される導波路２２、３０ｂの口径に対応した大きさの矩形の誘電体基板４１と、その表面を覆う金属膜４２と、その金属膜４２に設けられた電磁波透過用のスリット４３とを有し、金属膜４２の外周が各導波路２２、３０ｂの内壁または先端縁に接触する状態で各導波路の先端部に固定されていて、スリット４３の形状や面積に対応した透過率で電磁波を透過させる。

このような構造をもつミリ波帯フィルタ２０では、互いに対向する一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂの間隔（厳密には二つの金属膜４２の間に存在する誘電体の誘電率等を考慮した電気長）を半波長として共振する平面型のファブリペロー共振器が成され、その共振周波数を中心とする周波数成分だけが選択的に通過できる状態となる。

しかも、各導波路２２、３０ａ、３０ｂは、ミリ波帯において極めて低損失の閉鎖型の伝送路としての導波管構造で形成され、進行方向に直交する平面にのみ電界が存在するＴＥ波を用いるから、波面変換などの処理は不要で、共振器で抽出された信号成分のみをＴＥ１０モードで極めて低損失に出力させることができる。

なお、第１導波管２１と第２導波管３０は、それらが有する導波路２２、３０ａ、３０ｂが同心でねじれの無い状態で連続し、且つ一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂが平行に対向した姿勢を保ちつつ、その間隔を可変させることができる支持機構５０によって支持されている。この支持機構５０は、両導波管２１、３０を堅固に支持する機構と、一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂの間隔が変化するように両導波管２１、３０を導波路の長さ方向に沿って相対移動させる機構とを含むが、その構成は任意である。

このように、ＴＥ１０モードのみを伝送する導波路が連続し、その内部に平面型の一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂで形成された共振器を設けた構造であるから、平面波を入射するための特別な工夫が必要なくなり、また電波ハーフミラーも平面波を透過させる必要がなく任意の形状をとることができる。

また、フィルタ全体としてほぼ密閉型となり、外部空間への放射による損失が少なく、ミリ波帯において、極めて高い選択特性を実現できる。

そして、この実施形態のミリ波帯フィルタ２０では、図１の（ｂ）に示しているように、第２導波管３０を、厚さ一定の板状で第１導波路３０ａを形成する角穴が一面３１ａ側から反対面３１ｂ側に貫通形成された第１導波路形成体３１と、厚さ一定の板状で第２導波路３０ｂを形成する角穴が一面３２ａ側から反対面３２ｂ側に貫通形成された第２導波路形成体３２とを、それら角穴同士が同心に連続するように重ね合わせた状態でネジ止めなどにより連結、分離可能に形成されている。図中、符号３１ｃはネジ締付用穴、３２ｃはネジ貫通用穴、符号３９は連結用のネジである。

なお、ここでは、最も簡単な形状例として、第１導波路形成体３１と第２導波路形成体３２が厚さ一定の板体の例を示しているが、導波路３０ａ、３０ｂを形成する角穴が貫通形成されている部分だけが厚さ一定の板状部で、その板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離できる形状であればよく、外周部の形状は任意である。

このように第２導波管３０が、単一口径の導波路が厚さ方向に貫通形成された板状体同士を重ね合わせて一体的に連結した構造であるから、異口径の第１導波路３０ａ、第２導波路３０ｂをそれぞれ別部材に正確に製作することができ、また、それらが同心に連続する状態で重なり合う位置を容易に特定することができ、高精度な第２導波管３０を実現できる。また、第２導波路３０ｂの先端に電波ハーフミラー４０Ｂを固定する作業も板体の表面で行えるから極めて容易に行え、正しい姿勢に固定できる。

また、第２導波路形成体３２を第１導波路形成体３１に固定する前に、第１導波管２１と第１導波路形成体３１とを支持機構５０に支持させた状態で、第１導波路形成体３１の反対面３１ｂ側から角穴部分を顕微鏡等で観察すれば、第１導波管２１の外周と第１導波路３０ａの内周とのギャップＧを容易に確認できる。

例えば、図３の（ａ）のように、第１導波路３０ａに対して第１導波管２１が傾き（捩れ）、偏心している画像が観察された場合、支持機構５０により、第１導波管２１の第１導波路形成板３１に対する中心位置および角度を合わせ、図３の（ｂ）のように、両者の隙間が全周にわたって均一となる（同心で捩れがない状態）ように位置決めする。これによって、導波管同士の接触が防止でき、磨耗のない状態で周波数可変を円滑に行うことができる。そして、この位置決めの後に、第２導波路形成体３２を第１導波路形成体３１の予め特定された位置に固定すれば、３つの連続した導波路を正確に同心配列できる。

上記のように第１導波管２１を第２導波管３０に対して相対的に移動させる構造では、第１導波管２１の外周壁と第２導波管３０の第１導波路３０ａの内周壁との間に隙間が必要となるが、この隙間は、構造上、一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂの間に形成される共振器と連続しているので、共振器内の電磁波がこの隙間から漏出して、フィルタとしての損失低下を招く。このため、前記したように少ない隙間で導波管同士の位置調整が行える構造を採用しているが、たとえ前記したように２０μｍの隙間に抑えても電磁波の漏出を完全に防ぐことはできない。

この電磁波の漏出が無視できない特性が要求される場合には、図４の（ａ）の平面図および（ｂ）の要部分解斜視図に示すミリ波帯フィルタ２０′のように、板状で、第１導波路形成体３１の一面３１ａ側に重ね合わせられ、一面３３ａ側から反対面３３ｂ側に第１導波管２１を隙間のある状態で通過させる角穴３３ｃ（ここでは第１導波路３０ａと同口径としている）が貫通形成され、その角穴３３ｃの内周に電磁波漏出阻止用の所定深さの溝（チョーク）３３ｄを周回形成するチョーク形成体３３を設けて、共振器からの電磁波漏出を防ぐようにすればよい。チョーク形成体３３の固定は、例えば図のように四隅に設けられたネジ穴３３ｅを介して一面３３ａ側から第１導波路形成体３１にネジ止めすればよい。

なお、ここではチョーク形成体３３の反対面３３ｂ側の角穴３３ｃの周縁を所定幅、所定深さで切欠いて、第１導波路形成体３１の一面３１ａとの間に電磁波漏出阻止用の溝３３ｄを形成しているが、図５のように、第１導波路３０ａと同口径の角穴３４ａを有する板体３４と、第１導波路３０ａより溝３３ｄの深さ分だけ大きい口径の角穴３５ａを有する板体３５とを角穴同士が同心で且つ捩れのない状態で重ね合わせたものをチョーク形成体として第１導波路形成体３１に同心固定してもよい。

ここで、上記のような溝３３ｄが電磁波漏出阻止作用を示すためには、その深さを阻止波長λｇの１／４（例えば１２０ＧＨｚであれば０．７ｍｍ程度）に設定すればよい。幅は、例えば０．２ｍｍ程度が望ましい。また、阻止波長を広帯域にする場合には、深さが異なる複数の溝を所定間隔で形成すればよい。

この電磁波漏出作用を確認するためのシミュレーションを行った結果を図６、図７に示す。図６は、ａ：隙間が無い状態（理想状態）、ｂ：隙間２０μｍで、深さ０．７ｍｍ、幅０．２ｍｍの溝３３ｄを設けた状態、ｃ：隙間２０μｍで溝３３ｄを設けない状態のフィルタの中心周波数、挿入損失、３ｄＢ帯域幅、Ｑ値の測定結果を示し、図７は、入力信号の周波数を可変したときの透過特性を示している。

これらのシミュレーション結果から、理想状態に対して、隙間２０μｍ、溝無しの場合、挿入損失は１６．８５ｄＢ悪化し、帯域幅（選択度）は３．４倍以上悪化し、Ｑ値は２９パーセントまで低下していることがわかる。これに対し、理想状態に対して、隙間２０μｍで溝がある場合、挿入損失は１．３ｄＢ、帯域幅（選択度）は１．２倍、Ｑ値は８１パーセントまでしか低下しておらず、図７の特性図でみても、理想状態に近い特性が得られており、隙間があっても溝３３ｄによる電磁波漏出作用で特性劣化を抑制できることがわかる。

なお、上記のように狭いギャップを設けた場合で、第１導波管２１を第２導波管３０に対して比較的早い速度で相対移動させたとき、一対の電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂの間の空間の体積が増減するが、その中に存在する空気が狭い隙間を抜けきらずに内部の圧力が変化し、その圧力によって薄い電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂに歪みが生じ、フィルタの共振周波数が所望値からずれたり、損失が大きくなる等の問題が生じる可能性がある。

その圧力変化によるフィルタ特性への影響が無視できない場合には、図８の（ａ）の平面図および（ｂ）の要部分解斜視図に示すミリ波帯フィルタ２０″のように、第１導波路形成体３１の第１導波路３０ａを形成する角穴の短辺縁から、第１導波路形成体３１と第２導波路形成体の接合面を通過して外周面まで連続するエアダクト６０を設け、電波ハーフミラー４０Ａ、４０Ｂの間の空間と外部との間で空気が通りやすくすればよい。

ここで、このエアダクト６０は、第１導波路形成体３１と第２導波路形成体３２の接合面の少なくとも一方に設けた溝で形成することができる。なお、上記のように導波路３０ａの縁を切欠いたことによるフィルタ特性へ影響が心配されるが、矩形導波路の長辺側に比べて短辺側の形状変化の影響は少ないことが知られている。また、このエアダクト６０による電磁波漏出が無視できない場合には、前記した電磁波漏出阻止用の所定深さの溝をエアダクト６０の内壁に設けることで抑圧できる。

２０、２０′、２０″……ミリ波帯フィルタ、２１……第１導波管、２２……導波路、３０……第２導波管、３０ａ……第１導波路、３０ｂ……第２導波路、３１……第１導波路形成体、３２……第２導波路形成体、３３……チョーク形成体、３３ｄ……溝、４０Ａ、４０Ｂ……電波ハーフミラー、５０……支持機構、６０……エアダクト

Claims (4)

1. ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有する第１導波管（２１）と、
   前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路（３０ａ）と、前記第１導波管の導波路と同口径の第２導波路（３０ｂ）とが同心に連続するように形成されている第２導波管（３０）と、
   前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第１導波管の導波路に固定され、他方が前記第２導波管の第２導波路に固定された一対の電波ハーフミラー（４０、４１）と、
   前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第１導波管を前記第２導波管に対して相対移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる周波数可変型のミリ波帯フィルタであって、
   前記第２導波管が、
   厚さ一定の板状部を有し、該板状部に前記第１導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第１導波路形成体（３１）と、
   厚さ一定の板状部を有し、該板状部に前記第２導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第２導波路形成体（３２）とを含み、
   前記第１導波路形成体と前記第２導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されていることを特徴とするミリ波帯フィルタ。
2. 前記第１導波路形成体の板状部を挟んで前記第２導波路形成体の板状部が反対側に重なり合う板状部を有し、該板状部に前記第１導波管を隙間のある状態で通過させる穴が厚さ方向に貫通形成され、該穴の内周に電磁波漏出阻止用の所定深さの溝を周回形成するチョーク形成体（３３）を設けたことを特徴とする請求項１記載のミリ波帯フィルタ。
3. 前記第１導波路形成体の第１導波路を形成する角穴の縁から、該第１導波路形成体と前記第２導波路形成体の板状部同士の接合面を通過して外周面まで連続するエアダクト（６０）を設けたことを特徴とする請求項１記載のミリ波帯フィルタ。
4. ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有する第１導波管（２１）と、
   前記第１導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をＴＥ１０モードで伝搬させる口径を有し、前記第１導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第１導波路（３０ａ）と、前記第１導波管の導波路と同口径の第２導波路（３０ｂａ）とが同心に連続するように形成されている第２導波管（３０）と、
   前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第１導波管の導波路に固定され、他方が前記第２導波管の第２導波路に固定された一対の電波ハーフミラー（４０Ａ、４０Ｂ）と、
   前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第１導波管を前記第２導波管に対して相対移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる周波数可変型のミリ波帯フィルタの製造方法であって、
   厚さ一定の板状部に前記第１導波路をなす角穴を厚さ方向に貫通形成して前記第２導波管の一部となる第１導波路形成体（３１）を作成する段階と、
   厚さ一定の板状部に前記第２導波路をなす角穴を厚さ方向に貫通形成して前記第２導波管の一部となる第２導波路形成体（３２）を作成する段階と、
   前記第１導波路形成体と第２導波路形成体とを、前記板状部に設けた角穴同士が同心に連続する位置を特定しておく段階と、
   前記第１導波管の外周と前記第１導波路形成体の第１導波路の内周との隙間が均一となるように位置決めを行う段階と、
   前記第１導波管に対して位置決めされた前記第１導波路形成体に対して、前記第２導波路形成体を前記特定した位置に固定する段階とを含むことを特徴とするミリ波帯フィルタの製造方法。

Images