JP5922643B2 - マルチバンドフィルタ - Google Patents

Description

本発明は、マルチバンドフィルタに、特に、宇宙ベース用途のマルチバンドフィルタに関する。より具体的には、本発明は、入力マニホルドと出力マニホルドとの間で並列接続された複数のバンドパスフィルタを有するマルチバンドフィルタに関する。

通信衛星は、一般的に、複数の通信チャネルにわたる信号を受信し、処理し、そして伝送する必要がある。このため、このような衛星には、主として、出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）が設けられており、この一例を図１を参照して簡単に説明する。

出力マルチプレクサ１００は、マニホルド型マルチプレクサと一般に称するタイプからなり、マニホルド１０５に沿ってさまざまな長さで配置された複数のバンドパスフィルタ１０１、１０２、１０３、１０４を備える。各フィルタ１０１、１０２、１０３、１０４は、入力信号ａ、ｂ、ｃ、ｄ内におけるフィルタの通過帯域外の周波数を減衰させ、通過帯域の中心周波数は、調整ネジ１０６を調節することによって手動で調整される。フィルタされた信号ａ’、ｂ’、ｃ’、ｄ’は、マニホルド内で周波数多重化された出力信号ａ’＋ｂ’＋ｃ’＋ｄ’に重ね合わされる。しかしながら、各フィルタは、個別の入力部を有する。出力マルチプレクサは、マルチバンドフィルタとしては機能しない。

本発明は、第１態様において、マルチバンドフィルタを提供し、このマルチバンドフィルタは、少なくとも１つの入力マニホルドと、少なくとも１つの出力マニホルドと、上記入力マニホルドと上記出力マニホルドとの間で並列接続された複数のフィルタであって、当該フィルタそれぞれが、上記入力マニホルドと上記出力マニホルドとの間に直接結合されている、複数のフィルタと、を備え、フィルタが、入力マニホルドに結合される入力マニホルドに近接した第１セクションと、出力マニホルドに結合される出力マニホルドに近接した第２セクションと、を有する。

このため、マルチバンドフィルタは、複数の通過帯域を通して信号を効果的にフィルタすることができる。

好ましくは、上記フィルタの第１及び第２セクションは、入力マニホルドと出力マニホルドとの間で対称的である。

本発明は、第２態様において、システムを提供し、このシステムは、少なくとも１つの増幅器と、上述した少なくとも１つのマルチバンドフィルタと、を備え、マルチバンドフィルタの上記出力マニホルドが、上記増幅器に結合される、または、マルチバンドフィルタの上記入力マニホルドが、上記増幅器からの信号を受信するように構成されている。

本発明は、第３態様において、マルチバンドフィルタを形成する方法を提供し、この方法は、少なくとも１つの入力マニホルドを形成する工程と、少なくとも１つの出力マニホルドを形成する工程と、複数のフィルタを形成する工程と、上記入力マニホルドと上記出力マニホルドとの間でフィルタを並列に結合する工程であって、フィルタそれぞれが、上記入力マニホルドと上記出力マニホルドとの間に直接連結されている、工程と、を備え、フィルタが、入力マニホルドに近接し、入力マニホルドに結合される第１セクションと、出力マニホルドに近接し、出力マニホルドに結合される第２セクションと、を有する。

以下の図面を参照しながら、単なる例として、本発明の実施形態を説明する。

従来技術のマニホルド型マルチプレクサを示す平面図である。 本発明の第１実施形態におけるマルチバンドフィルタを示す外略図である。 本発明のフィルタ形成部分を示す斜視図である。 本発明のマルチバンドフィルタからの出力を示すグラフである。 本発明の第２実施形態におけるマルチバンドフィルタを有する第２実施形態におけるシステムを示す図である。 本発明の第３実施形態におけるマルチバンドフィルタを有する第３実施形態におけるシステムを示す図である。 本発明の第４実施形態におけるマルチバンドフィルタを有する第４実施形態におけるシステムを示す図である。 本発明のマルチバンドフィルタを示す部分拡大平面図である。

本発明は、複数の通過帯域を有するマルチバンドフィルタである。マルチバンドフィルタは、衛星システムで使用するように構成されており、高Ｑ値を達成するためにキャビティ導波路型フィルタ及び導波路型マニホルドを使用する。

図２は、本発明におけるマルチバンドフィルタ１０を示す。マルチバンドフィルタ１０は、入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８を備える。複数のバンドパスフィルタ１３、１４、１５、１６は、入力マニホルド１２と出力マニホルド１８との間で並列接続されている。

入力マニホルド１２は、直線導波路であり、信号入力部１２ａを有する。マニホルド１２は、導波路を終端する端部キャップ１２ｂを有する。導波路型入力マニホルド１２は、マイクロ波周波数（１ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ）の入力信号を導波するように寸法付けられている。入力マニホルド１２は、バンドパスフィルタ１３、１４、１５、１６内へ入力信号が通過することを可能とする複数の出力ポートを有する。出力ポートは、フィルタ１３、１４、１５、１６を調整した周波数にしたがって端部キャップ１２ａから特定の距離にある。

出力マニホルド１８は、ほぼ直線状の導波路であり、単一の出力ポート１８ａを有する。出力マニホルド１８は、導波路を終端する端部キャップ１８ｂを有する。導波路型入力マニホルド１２は、マイクロ波周波数（１ＧＨｚ〜４０ＧＨｚ）の入力信号を導波するように寸法付けられている。出力マニホルド１８は、バンドパスフィルタ１３、１４、１５、１６からの信号を受信するための複数の入力ポートを有する。入力ポートは、フィルタ１３、１４、１５、１６を調整した周波数にしたがって端部キャップ１８ｂから特定の距離にある。

入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８は、好ましくは、同一平面で互いに平行に延在し、構成及び幾何形状が同様であるほぼ同一のものとなっている。入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８の構成は、入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８の中間に延在する中心線に関してほぼ対称的である。好ましくは、入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８間の配置において軽微な差異があるが、これは、後述する。

マルチバンドフィルタ１０は、２つの、３つの、４つのまたはそれ以上の通過帯域を形成するために、２つの、３つの、４つの、またはそれ以上のバンドパスフィルタ１３、１４、１５、１６を備える。バンドパスフィルタ１３、１４、１５、１６は、好ましくは、シリンダ状キャビティ導波路型フィルタである。バンドパスフィルタ１３、１４、１５、１６は、好ましくは、対称的な通過帯域で所定範囲の周波数を通過させる。バンドパスフィルタ１３、１４、１５、１６の通過帯域は、好ましくは、互いに異なる。

図３は、バンドパスフィルタ１４を形成するキャビティ導波路型フィルタの一例を示す。フィルタ１４には、入力マニホルド１２に直接接続される入力部２１と、出力マニホルド１８に直接接続される出力部２８と、が設けられている。そのため、フィルタ１３、１４、１５、１６は、入力マニホルド１２と出力マニホルド１８との間を直接結合しており、このため、信号は、入力マニホルド１２から出力マニホルド１８まで、さらなる構成要素を通過することなく、フィルタ１３、１４、１５、１６のみを通過する。フィルタ１４は、好ましくは、４つの共振キャビティ２４、２５、２６、２７を備える。フィルタ１３、１４、１５、１６は、好ましくは、全て例えば２次フィルタなど同じ次数のフィルタである。フィルタ１４内のシリンダ状キャビティ２４、２５、２６、２７は、絞り部(iris)により接続されており、このため、入力部２１を介して受信した信号は、一のキャビティから出力部２８に向かう次のキャビティまで通過する。本実施例において、対称的な伝達機能は、４つのキャビティ２４、２５、２６、２７を直線状に繋げることによって達成されており、信号は、各キャビティを順に通過する。

図３において、キャビティ２４、２５、２６、２７は、直線状に端部同士が接続されている。本発明は、この設計のフィルタに限定されない。代替として、キャビティは、９０°で絞り部により接続されてもよい。

図４は、本発明におけるマルチバンドフィルタからの出力の一例を示し、このマルチバンドフィルタは、図示の範囲で動作する２つのバンドパスフィルタを有する。出力は、２つの異なる通過帯域８２、８４を備える。フィルタは、鋭いロールオフ(roll-off)により示される高Ｑ値を有し、これにより、チャネルを互いに近接して詰めること、及び、良好な帯域内性能を維持して信号の歪みを防止すること、が可能となる。

バンドパスフィルタは、入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８と整合されなければならない。バンドパスフィルタを整合していないと、反射及び干渉に起因する損失が生じる。フィルタは、マニホルドを補償して目的のフィルタ特性をもたらすように１以上のキャビティを構成することによって整合される（または調整される）ように設計されている。整合は、Ｑ値、周波数帯域、インピーダンスまたは位相などの１以上のフィルタ特性を整合することを称してもよい。フィルタは、マニホルドに結合したときに初期のフィルタ特性を維持するために単独で調節される必要がある。フィルタ特性を調節することは、マニホルドに近接するフィルタの素子に対してであり、キャビティの寸法を機械加工すること並びに／または第１絞り部及び基端側の２つの調整ネジの調節することによる。この調節は、インバータ、伝送線の長さ及びサセプタンスのような理論回路素子を接続した理論モデルに対してなされており、取り付けた最適化器を用いた節点解析プログラムを用いて全てが解析される。

フィルタを出力マニホルドに整合させるようになされたまたは設計された調節は、同様に、フィルタを入力マニホルドに整合させるように形成されるまたは設計される。フィルタ端部に対する設計及び／または調節は、全く同じである。本発明は、既存のマルチプレクサ設計プログラムを使用して対称的な組のフィルタを形成することを可能とし、フィルタは、出力マニホルドに整合される。フィルタは、基端側のキャビティのみを反映させて入力マニホルドに導入することによって、同様に対称的に形成される。フィルタを単独で調整する場合、フィルタは、単純な負荷に整合されるが、マニホルドのインピーダンスは、より複雑になる。マニホルドのインピーダンスは、マニホルド自体、短絡回路の位置、距離及びマニホルドにある他のフィルタのインピーダンスの影響を受ける。

第１フィルタセクションは、好ましくは、入力マニホルド１２にインピーダンス整合されており、第２セクションは、好ましくは、出力マニホルド１８にインピーダンス整合されている。特に、キャビティのうちの１つ以上は、キャビティを接続するマニホルドのポートによってキャビティに存在するインピーダンスを考慮して整合される。

さらに、フィルタ間には、適合されなければならない相互作用が発生する。導波路型マニホルドに対する最終的な整合及びキャビティの調整は、複雑な処理であり、正確な調整を得るために共振キャビティの細かい調節を必要とする。本発明のフィルタ１３、１４、１５、１６には、最適化を可能とする例えば調整ネジなどの調整手段が設けられている。

用語「調整」は、一般的に、目的の動作周波数を得るためのものを意味し、「整合」は、一般的に、目的の入力及び出力インピーダンスを得ることを意味する。しかしながら、これら用語は、ある程度の範囲で置き換え可能であり、これら２つの調節は、独立していない。

好ましくは、フィルタは、入力マニホルドに近接し、入力マニホルドに整合された第１セクションと、出力マニホルドに近接し、出力マニホルドに整合された第２セクションと、を有する。第１及び第２セクションは、ほぼ同じように調節され、フィルタをマニホルドに接続した時に、初期のまたは所望のフィルタ特性を維持する、かつ／または、インピーダンスを整合させる。フィルタの調節及び／または設計の計算は、（例えば出力側に関して）１回行う必要のみあり、このため、（例えば入力側に関して）繰り返す必要がない。

図１に示すように、複数のフィルタと単一のマニホルドとを有する出力マルチプレクサ（ＯＭＵＸ）を設けることが知られている。本発明は、出力マルチプレクサ内で整合がすでになされているという利点を有する。マルチバンドフィルタ１０は、入力マニホルド１２と同様のマニホルドを用いる。しかしながら、単に導波路型マニホルドをフィルタ１３、１４、１５、１６に取り付けても有用なマルチバンドフィルタを形成しない。本発明は、フィルタ１３、１４、１５、１６を入力マニホルド１２にかつ出力マニホルド１８に整合させることが重要であることを認識している。そして、フィルタは、入力及び出力マニホルドに良好に結合される。

フィルタ１３、１４、１５、１６を整合させるための実行可能な解決法は、２つの同一の既知のフィルタを互いに直列に連結して単一フィルタを形成することである。２つの同一のフィルタそれぞれは、出力マニホルドに整合されて同一の入力マニホルドに整合されていることが既知である。しかしながら、２つのフィルタを直列に接続することが非効率的であることが良く知られている。フィルタの性能は、キャビティの数のみには基づかない。例えば、２つの４次フィルタは、単一の８次フィルタよりも性能が低い。したがって、この解決法は、機能し、本発明の一部を形成してもよい。

図３を参照すると、本発明の一部を形成するバンドパスフィルタは、２つのセクションを備えると考えられている。第１セクションは、１以上のキャビティ２５、２６を備える。１以上のキャビティ２５、２６は、入力マニホルド１２に近接している、すなわち、キャビティのうちの１つ以上は、入力マニホルド１２に直接接続されている。第１セクションの１以上のさらなるキャビティは、入力マニホルド１２に接続されるキャビティに接続される。用語「近接」は、マニホルドに接続されるセクションを称すると解釈され、マニホルドに物理的に近接して位置していてもいなくてもよい。

第２セクションは、１以上のキャビティ２４、２７を備える。１以上のキャビティ２４、２７は、出力マニホルド１８に近接している、すなわち、キャビティのうちの１つ以上は、出力マニホルド１８に直接接続されている。第２セクションの１以上のさらなるキャビティは、出力マニホルド１８に接続されているキャビティに接続される。

フィルタは、好ましくは、入力マニホルド１２と出力マニホルド１８との間に接続された単一の一体化したフィルタである。第１及び第２セクションは、好ましくは、単一フィルタとして一体的に形成されている。単一フィルタは、単一フィルタユニットとみなされ、これは、信号を独立してフィルタすることができる。単一フィルタユニットは、異なる構成要素の周囲にある別個の部品に分散されていない。単一フィルタは、複数のキャビティを備えており、このキャビティは、キャビティの寸法及び／または調整手段（例えば調整ネジなど）の調節によって部分的に規定される特性を有しており、バンドパスフィルタを形成するように構成されている。

第１及び第２セクションは、好ましくは、同一構成を有する。第２セクションは、好ましくは、第１セクションと同一数のキャビティを有し、このキャビティは、同じように寸法付けられかつ接続されている。入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８は、同様に、ほぼ同一構成を有する。

フィルタは、入力及び出力マニホルド１２、１８間で対称的である。特に、フィルタのフィルタ特性は、入力及び出力マニホルド１２、１８間で対称的である。好ましくは、キャビティ２４、２５、２６、２７の寸法及び／または配置は、入力及び出力マニホルド１２、１８間で対称的である。好ましくは、キャビティ２４、２５、２６、２７は、入力及び出力マニホルド１２、１８間の中心線に関して対称的である。マニホルド１２、１８に直接接続されたキャビティ２４、２５は、寸法及び構成が互いに同一である。キャビティ間の絞り部及びキャビティをマニホルドに接続する部分は、キャビティの一部としてみなされ、好ましくは、同様に、入力及び出力マニホルド間で対称的な構成を有する。第１及び第２フィルタセクションは、ほぼ同一のフィルタ特性及び／または寸法を有しており、反対向きに配置されている。

キャビティ２６、２７は、キャビティ２４、２５に接続されており、寸法及び構成が互いに同一である。第１セクションのキャビティにおけるキャビティの寸法及び構成は、互いに異なるまたは同一であり、同様に、第２セクションにおけるキャビティの寸法及び構成は、互いに異なるまたは同一である。フィルタが対称的であることは、出力マニホルドに近接するキャビティが出力マニホルドと整合するように設計されていることを意味する。入力マニホルドに近接するキャビティは、出力マニホルドに近接するキャビティとは同一の反転した設計を用いる。

第１セクションの少なくとも１つのキャビティ２５、２６の構成は、既知のフィルタのキャビティのみにおける所定部分と同一であり、出力マルチプレクサにおける出力マニホルドと整合される。好ましくは、入力マニホルド１２は、同一の既知の出力マルチプレクサにおける出力マニホルドとしてほぼ構成されている。特に、第１セクションのキャビティ２５、２６は、出力マルチプレクサのマニホルドに近接するキャビティのうちの１つ以上と同一の構成を有する。既知のフィルタのうち出力マニホルドから離間する１以上のキャビティを備えるさらなる部分は、本発明におけるフィルタに含まれない。入力マニホルド及び／または１以上の近接するフィルタキャビティの設計は、出力マニホルドと既知の出力マルチプレクサにおける近接するフィルタキャビティとに基づいており、これは、出力マルチプレクサの所定部分のみである。

同様に、第２セクションの少なくとも１つのキャビティ２４、２７の構成は、既知のフィルタのキャビティの所定部分のみと同一であり、出力マルチプレクサにおける出力マニホルドに整合される。好ましくは、出力マニホルド１８は、同一の既知の出力マルチプレクサにおける出力マニホルドとしてほぼ構成されている。特に、第２セクションのキャビティ２４、２７は、既知の出力マルチプレクサにおけるマニホルドに近接するキャビティのうちの１つ以上と同一構成を有する。既知のフィルタのうち出力マニホルドから離間する１以上のキャビティを備えるさらなる部分は、本発明におけるフィルタに含まれない。入力マニホルド及び／または１以上の近接するフィルタキャビティの設計及び／または調節は、出力マニホルドと既知の出力マルチプレクサにおける近接するフィルタキャビティとに基づいており、これは、出力マルチプレクサの所定部分のみである。

本発明は、既知の出力マルチプレクサの所定部分を用いて、上述したマルチバンドフィルタを形成するかつ／または設計する方法を提供する。マルチバンドフィルタのフィルタは、既知のフィルタの部分のみに基づいており、この部分は、出力マニホルドに近接しており、このため、本発明のフィルタは、対称的であり、マニホルドと整合するために実質的なさらなる調節を必要とせず、目的のフィルタ特性を有する。形成する工程は、必要な設定値まで調整ネジを調節する工程を含む。

マルチバンドフィルタを形成するかつ／または設計する方法は、ｎ個のキャビティを有する理論（ベース）フィルタを設計する工程を備え、ｎ個（例えば４つ）のキャビティのうちの１つ以上は、入力または出力マニホルドの一方、好ましくは出力マニホルドのみに結合されるように構成されている。マルチバンドフィルタの上記フィルタは、ｎ個（例えば４つ）のキャビティを有するように設計されており、第１セクションは、ｎ／２個（例えば２つ）のキャビティを有し、ベースフィルタのｎ／２個のキャビティとして構成されており、第２セクションは、ｎ／２個（例えば２つ）のキャビティを有し、マニホルドに近接するベースフィルタのｎ／２個のキャビティとして構成されている。キャビティの構成は、ほぼ対称的であり、入力及び出力マニホルドを接続するキャビティは、入力及び出力マニホルドに整合させるものと同一の方法で調節される（形成される）。

図３を参照すると、２つのキャビティ２５、２６は、４つのキャビティを備えるフィルタの所定部分のみとして構成されており、この部分は、出力マルチプレクサのマニホルドと整合される。キャビティ２５、２６は、出力マルチプレクサのマニホルドに近接する２つのキャビティとして構成されており、当業者に公知のように同一位置にある。同様に、キャビティ２４、２７は、出力マルチプレクサのマニホルドに近接する２つのキャビティとして構成されており、当業者に公知のように同一位置にある（すなわち、マニホルドに隣接し、マニホルドから分離されている）。

既知の出力マルチプレクサにおいてマニホルドに近接するキャビティは、フィルタをマニホルドに整合させることを提供し、本発明のフィルタは、入力マニホルド１２及び出力マニホルド１８双方に整合される。したがって、フィルタは、入力及び出力端部間で対称的である。

本発明におけるマルチバンドフィルタは、衛星システムの一部、特に、通信衛星システムの一部を形成する。

第１実施形態における衛星システムにおいて、マルチバンドフィルタは、システムの入力側に位置する。マルチバンドフィルタは、低雑音増幅器（ＬＮＡ）より前に位置し、このため、出力マニホルド１８の出力ポート１８ａは、ＬＮＡの入力部に接続される。ＬＮＡは、相当な周波数間隔により分離されることがあるＢＳＳ信号及びＦＳＳ信号双方を取り扱うために必要である。本発明における単一のワイドバンドフィルタを使用して全帯域をカバーすることは、非効率的である。本発明のマルチバンドフィルタは、両信号周波数を通過させて中間周波数域を除去するように構成されていてもよい。

第２から第７実施形態における衛星システムにおいて、マルチバンドフィルタは、システムの出力側に位置する。図５から図７は、さまざまな配置を示しているが、これらは、単なる例である。マルチバンドフィルタは、増幅器の後でかつ供給部の前に位置する。

図５は、第２実施形態における衛星システム３０を示しており、この衛星システムは、２つの通過帯域を有するマルチバンドフィルタを有する。マルチバンドフィルタは、入力マニホルド３２、第１バンドパスフィルタ３３、第２バンドパスフィルタ３４及び出力マニホルド３８を備える。フィルタ３３、３４は、上述のように構成されている、すなわち、接続する入力及び出力マニホルド間で対称的なキャビティを有する。フィルタ３３、３４は、入力マニホルド３２及び出力マニホルド３８間に直接連結されており、このため、信号は、さらなる構成要素を通過することなく、入力マニホルドから出力マニホルドまで、フィルタのみを通過する。入力マニホルド３２は、増幅器３１からの信号を受信する。増幅器３１は、好ましくは、高出力増幅器、特に、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）である。出力マニホルド３８は、フィルタされた信号を伝送するために供給部３９に出力する。

図６は、第３実施形態における衛星システム４０を示しており、この衛星システムは、複数のマルチバンドフィルタを有する。マルチバンドフィルタは、３つの入力マニホルド４２ａ、４２ｂ、４２ｃを備える。入力マニホルド４２ａ、４２ｂ、４２ｃそれぞれは、１つの増幅器４１ａ、４１ｂ、４１ｃからの入力信号を受信する。増幅器４１ａ、４１ｂ、４１ｃは、好ましくは、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）である。

複数のフィルタは、各入力マニホルド４２ａ、４２ｂ、４２ｃに接続されている。特に、２つのバンドパスフィルタは、各入力マニホルド４２ａ、４２ｂ、４２ｃに接続されている。フィルタ４４ａ、４４ｂは、入力マニホルド４２ａに直接接続されており、フィルタ４５ａ、４５ｂは、入力マニホルド４２ｂに直接接続されており、フィルタ４６ａ、４６ｂは、入力マニホルド４２ｃに直接接続されている。フィルタは、上記入力マニホルド及び上記出力マニホルド間に直接連結されており、このため、信号は、さらなる構成要素を通過することなく、各入力マニホルドから各出力マニホルドまで、フィルタのみを通過する。

複数の出力マニホルド４８ａ、４８ｂは、フィルタした信号を複数の供給部４９ａ、４９ｂに伝送するために出力する。出力マニホルド４８ａ、４８ｂの数は、入力マニホルド４２ａ、４２ｂ、４２ｃの数と同じでも、より多くても、より少なくてもよい。図６では、それぞれが３つのフィルタに直接接続される２つの出力マニホルド４８ａ、４８ｂがある。

出力マニホルド４８ａは、フィルタ４４ａ、４４ｂ、４５ａに接続されており、出力マニホルド４８ｂは、フィルタ４５ｂ、４６ａ、４６ｂに接続されている。

フィルタ４４ａ、４４ｂ、４５ａ、４５ｂ、４６ａ、４６ｂは、上述のように構成されている、すなわち、接続する入力及び出力マニホルド間で対称的なキャビティを有する。

図６に示す配置により、単一の増幅器が２以上のチャネルを伝搬させることが可能となり、チャネルは、異なるダウンリンクビームへ送られる。このタイプの衛星システムは、供給部が各チャネルに伝送する構成において柔軟性をもたらす。さらなる衛星システムは、異なる構成と、異なる数のフィルタ、入力及び出力マニホルドと、を備える。システムは、複数の入力マニホルド及び／または複数の出力マニホルドを備え、上記入力マニホルドのうちの少なくとも１つに接続された１組のフィルタは、上記出力マニホルドのうちの少なくとも１つに接続された１組のフィルタと部分的に異なる。このため、１つの入力マニホルドは、フィルタを介して、複数の出力マニホルドに接続される、または、１つの出力マニホルドは、フィルタを介して、複数の入力マニホルドに接続される。

図７は、第４実施形態における衛星システム５０を示しており、この衛星システムは、複数のマルチバンドフィルタを有する。マルチバンドフィルタは、全部で４つのフィルタを備える。マルチバンドフィルタは、２つの入力マニホルド５２ａ、５２ｂを備える。入力マニホルド５２ａ、５２ｂそれぞれは、１つの増幅器５１ａ、５１ｂからの入力信号を受信する。増幅器５１ａ、５１ｂは、好ましくは、進行波管増幅器（ＴＷＴＡ）である。

複数のフィルタは、各入力マニホルド５２ａ、５２ｂに接続されている。特に、２つのバンドパスフィルタは、各入力マニホルド５２ａ、５２ｂに接続されている。フィルタ５３ａ、５３ｂは、入力マニホルド５２ａに直接接続されており、フィルタ５４ａ、５４ｂは、入力マニホルド５２ｂに直接接続されている。フィルタは、上記入力マニホルド及び上記出力マニホルド間に直接連結されており、このため、信号は、さらなる構成要素を通過することなく、各入力マニホルドから各出力マニホルドまでフィルタのみを通過する。フィルタ５３ａ、５３ｂ、５４ａ、５４ｂは、上述のように構成されている、すなわち、接続する入力及び出力マニホルド間で対称的なキャビティを有する。

信号出力マニホルド５８は、伝送するために、フィルタした信号を信号供給部５９に出力する。したがって、出力マニホルド５８の数は、入力マニホルド５２ａ、５２ｂの数よりも少ない。

図８は、任意の実施形態における出力マニホルドを示す部分拡大図である。フィルタは、機能するために、入力マニホルド１２と出力マニホルド１８との間で複数の有効経路長を必要とする。有効経路長は、フィルタの動作周波数により決まり、入力マニホルドと出力マニホルドとの間の有効経路長は、各フィルタで固有である。

好ましくは、入力マニホルド及び出力マニホルドは、互いにほぼ平行に延在する。各フィルタにおける有効経路長は、入力マニホルド及び出力マニホルドの少なくとも一方に１以上の段差状セクションを設けることによって選択される。

図８は、段差状セクション１２０、１２１を有する出力マニホルドを示す。出力マニホルド１８は、段差状セクション１２０、１２１を越えたセクション１１１、１１２、１１３において直線状である。第１フィルタからの信号１１５は、段差状セクション１２０において出力マニホルド１８に入り、第２フィルタからの信号１１７は、段差状セクション１２１において出力マニホルド１８に入る。入力マニホルド及び出力マニホルドは、段差部を超えて互いに平行に延在する。好ましくは、出力マニホルドのみが段差状とされる。あるいは、入力マニホルドのみが段差状とされる、または、入力及び出力マニホルド双方が段差状とされる。フィルタを調節して初期のフィルタ特性を維持することは、フィルタの２つの端部に関してほぼ同一であるとして説明した。接続された段差状マニホルドの観点からフィルタの端部におけるさらなる調節は、ほぼ同じ調節のままである。

代替として、有効経路長は、段差状入力マニホルドまたは出力マニホルドを設けずに規定されてもよい。入力及び出力マニホルドは、直線状の導波路である。有効経路長は、上記フィルタに隣接する出力マニホルド及び／もしくは入力マニホルドに、または出力マニホルド及び／もしくは入力マニホルドに隣接するフィルタの絞り部に位置する１以上のネジを用いて変更される。

マルチバンドフィルタのフィルタは、バンドパスフィルタとして説明されており、好ましくは、フィルタの通過帯域は、重なり合わない。あるいは、フィルタのうちの１つは、ハイパスフィルタであり、フィルタのうちの１つは、ローパスフィルタであり、好ましくは、フィルタの通過帯域は、重なり合わない。マルチバンドフィルタのバンドパスフィルタは、好ましくは、一定で所定の通過帯域を有する。

フィルタのうちの１つ以上は、第１及び第２セクション間に位置する１以上のキャビティを備える第３セクションを備える。第３セクションのキャビティは、入力及び出力マニホルド間で対称的でなくてもよい。第１、第２及び第３セクションのキャビティは、一体的に形成されても良く、別個のフィルタユニットに形成されてもよい。

入力及び出力マニホルドは、導波路型マニホルドとして説明されている。入力及び／または出力マニホルドは、断面矩形状の導波路またはリッジガイド型の導波路であってもよい。代替として、入力及び出力マニホルドは、任意のタイプの伝送線であってもよい。例えば、入力及び／または出力マニホルドは、同軸ケーブルまたは光ファイバケーブルから形成されてもよい。適切なタイプの伝送線の選択は、搬送される信号の周波数や信号の出力により決まってもよい。

本発明のバンドパスフィルタは、４つのキャビティを有して説明されている。代替として、バンドパスフィルタは、より少ないまたはより多いキャビティを有してもよい。特に、フィルタそれぞれは、２、６または８つのキャビティを備えてもよい。上述したフィルタと同様に、入力マニホルドに近接するキャビティは、出力マルチプレクサにおけるマニホルドに近接する同等のキャビティとして構成されてもよい。さらに、入力マニホルドに近接するキャビティは、出力マニホルドに近接するキャビティと対称的である。

入力及び出力マニホルドに近接する第１及び第２セクションは、それぞれが２つのキャビティを備えるように説明されている。代替として、第１及び第２セクションそれぞれは、１以上のキャビティ、例えば１または３つのキャビティを備えてもよい。好ましくは、第１及び第２セクションは、同数のキャビティを有しており、これらキャビティは、対称的に配置される。

１０ マルチバンドフィルタ、１２，３２，４２ａ，４２ｂ，４２ｃ，５２ａ，５２ｂ 導波路型入力マニホルド，入力マニホルド，マニホルド、１３，１４，１５，１６，３３，３４，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，５３ａ，５３ｂ，５４ａ，５４ｂ バンドパスフィルタ，フィルタ、１８，３８，４８ａ，４８ｂ，５８ 信号出力マニホルド，出力マニホルド，マニホルド、２４，２５，２６，２７ シリンダ状キャビティ，共振キャビティ，キャビティ、３０，４０，５０ 衛星システム（システム）、３１，４１ａ，４１ｂ，４１ｃ，５１ａ，５１ｂ 増幅器、３９，４９ａ，４９ｂ，５９ 信号供給部，供給部、１２０，１２１ 段差状セクション

Claims (20)

1. 入力マニホルドと、
   出力マニホルドと、
   前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間で並列接続された複数のフィルタであって、複数の当該フィルタが、単一フィルタであり、当該フィルタそれぞれが、前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間に直接結合されている、複数のフィルタと、を備え、
   前記フィルタが、前記入力マニホルドに結合される前記入力マニホルドに近接した第１セクションと、前記出力マニホルドに結合される前記出力マニホルドに近接した第２セクションと、を有し、
   各フィルタが、異なる通過帯域を通過するよう構成されており、かつ前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間に有効経路長を必要とし、かつ
   前記入力マニホルド及び前記出力マニホルドのうちの少なくとも一方が、各々対応するフィルタを通して個々の有効経路長を提供するよう構成されている１つ以上の段差状セクションを備えることを特徴とするマルチバンドフィルタ。
2. 前記フィルタの前記第１及び第２セクションが、前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間でほぼ対称的なフィルタ特性を有することを特徴とする請求項１に記載のマルチバンドフィルタ。
3. 前記第１セクションが、前記入力マニホルドに結合するためのフィルタ特性及び／またはインピーダンスを有するように構成されており、
   前記第２セクションが、前記出力マニホルドに結合するためのフィルタ特性及び／またはインピーダンスを有するように構成されており、
   前記第１及び第２フィルタセクションが、互いにほぼ同一となるように構成されていることを特徴とする請求項１または２に記載のマルチバンドフィルタ。
4. 前記フィルタが、入力信号をフィルタするように構成された複数のキャビティを備え、
   前記第１セクションが、前記入力マニホルドに近接し、前記入力マニホルドのために構成された１以上のキャビティを備え、
   前記第２セクションが、前記出力マニホルドに近接し、前記出力マニホルドのために構成された１以上のキャビティを備えることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のマルチバンドフィルタ。
5. 前記第１セクションの１以上の前記キャビティが、前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間にある中心線に関して、前記第２セクションの１以上の前記キャビティと対称的な位置及び構成を有することを特徴とする請求項４に記載のマルチバンドフィルタ。
6. 前記第１セクションの１以上の前記キャビティが、出力マルチプレクサのマニホルドに近接する１以上のキャビティとして構成され、
   前記第２セクションの１以上の前記キャビティが、出力マルチプレクサのマニホルドに近接する１以上のキャビティとして構成され、
   前記入力及び出力マニホルドが、前記出力マルチプレクサのマニホルドとしてほぼ構成されており、好ましくは、前記入力及び出力マニホルドが、前記出力マルチプレクサの前記マニホルドとしてほぼ構成されていることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のマルチバンドフィルタ。
7. 前記フィルタそれぞれが、４つのキャビティを備え、このため、前記第１セクションが、２つのキャビティを備え、前記第２セクションが、２つのキャビティを備えることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載のマルチバンドフィルタ。
8. 前記第１セクション及び前記第２セクションがそれぞれ、４つのキャビティのうち個々の出力マルチプレクサの一部を形成する２つのキャビティを備え、前記２つのキャビティが、前記個々の出力マルチプレクサのマニホルドに近接する前記個々の出力マルチプレクサの前記２つのキャビティであることを特徴とする請求項６または７に記載のマルチバンドフィルタ。
9. 前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとが、導波路であることを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載のマルチバンドフィルタ。
10. 前記フィルタそれぞれが、単一フィルタユニットとして形成されることを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載のマルチバンドフィルタ。
11. 前記フィルタが、バンドパスフィルタであることを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載のマルチバンドフィルタ。
12. 複数の入力マニホルド及び／または複数の出力マニホルドを備え、
    前記入力マニホルドに接続される１組の前記フィルタが、前記出力マニホルドに接続される１組の前記フィルタとは部分的に異なることを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載のマルチバンドフィルタ。
13. 少なくとも１つの増幅器と、
    請求項１から１２のいずれか１項に記載の少なくとも１つのマルチバンドフィルタと、を備え、
    前記マルチバンドフィルタの前記出力マニホルドが、前記増幅器に結合される、または、前記マルチバンドフィルタの前記入力マニホルドが、前記増幅器からの信号を受信するように構成されていることを特徴とするシステム。
14. 前記出力マニホルドが、衛星システムの入力側にある低雑音増幅器に結合されていることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
15. 前記マルチバンドフィルタの前記出力マニホルドからの出力を受信するように構成された供給部をさらに備えることを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
16. 複数の入力マニホルド及び／または複数の出力マニホルドをさらに備え、
    前記入力マニホルドのうちの少なくとも１つに接続された１組のフィルタが、前記出力マニホルドのうち少なくとも１つに接続された１組のフィルタと部分的に異なることを特徴とする請求項１３から１５のいずれか１項に記載のシステム。
17. マルチバンドフィルタを形成する方法であって、
    入力マニホルドを形成する工程と、
    出力マニホルドを形成する工程と、
    複数の単一フィルタを形成する工程と、
    前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間で前記フィルタを並列接続する工程であって、前記フィルタそれぞれが、前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間に直接連結されている、工程と、を備え、
    前記フィルタが、前記入力マニホルドに近接し、前記入力マニホルドに結合される第１セクションと、前記出力マニホルドに近接し、前記出力マニホルドに結合される第２セクションと、を有し、
    各フィルタが、異なる通過帯域を通過するよう構成されており、かつ前記入力マニホルドと前記出力マニホルドとの間に有効経路長を必要とし、かつ
    前記入力マニホルド及び前記出力マニホルドのうちの少なくとも一方が、各々対応するフィルタを通して個々の有効経路長を提供するよう構成されている１つ以上の段差状セクションを備えることを特徴とする方法。
18. 前記入力マニホルドに結合したときに所望のフィルタ特性及び／またはインピーダンスを有するように前記第１セクションを構成し、前記出力マニホルドに結合したときに所望のフィルタ特性及び／またはインピーダンスを有するように前記第２セクションを構成する工程をさらに備え、
    前記第１及び第２セクションが、ほぼ同じように構成されていることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. 前記フィルタが、入力信号をフィルタするように構成された複数のキャビティを備え、
    前記第１セクションが、前記入力マニホルドに近接し、前記入力マニホルドのために構成された１以上のキャビティを備え、
    前記第２セクションが、前記出力マニホルドに近接し、前記出力マニホルドのために構成された１以上のキャビティを備えることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。
20. ベースフィルタが、ｎ個のキャビティを有するように設計されており、
    ｎ個の前記キャビティのうちの１以上のキャビティが、入力マニホルドまたは出力マニホルドの一方のみに結合するように構成されるように設計されており、
    前記マルチバンドフィルタの前記フィルタが、ｎ個のキャビティを有するように設計されており、前記第１セクションが、ｎ／２個のキャビティを有しかつ前記マニホルドに近接する前記ベースフィルタのｎ／２個の前記キャビティとして構成され、前記第２セクションが、ｎ／２個のキャビティを有しかつ前記マニホルドに近接する前記ベースフィルタのｎ／２個の前記キャビティとして構成されており、このため、前記キャビティの構成が、前記入力及び前記出力マニホルドに結合するためにほぼ対称的であることを特徴とする請求項１９に記載の方法。

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