JP5978180B2 - Millimeter wave filter and method for preventing leakage of electromagnetic wave - Google Patents

Millimeter wave filter and method for preventing leakage of electromagnetic wave Download PDF

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Description

本発明は、ミリ波帯に用いるフィルタに関する。   The present invention relates to a filter used in a millimeter wave band.

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。   In recent years, with the ubiquitous network society and the increasing need for radio waves, millimeter wave wireless systems such as WPAN (wireless personal area network) that realizes wireless broadband in the home and millimeter wave radar that supports safe and secure driving Has begun to be used. In addition, efforts to realize a 100 GHz super wireless system have been actively carried out.

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。   On the other hand, for the second harmonic evaluation of the radio system in the 60-70 GHz band and the evaluation of the radio signal in the frequency band exceeding 100 GHz, the noise level of the measuring instrument and the conversion loss of the mixer increase as the frequency increases. Since the frequency accuracy is lowered, a high-sensitivity and high-precision measurement technique for wireless signals exceeding 100 GHz has not been established. Moreover, the conventional measurement techniques cannot separate the local oscillation harmonics from the measurement results, making it difficult to accurately measure unwanted emissions.

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。   In order to overcome these technical issues and realize high-sensitivity and high-accuracy measurement of 100 GHz super-band radio signals, millimeter-wave narrow-band filter technology for suppressing image response and higher-order harmonic response Development is necessary, and it is particularly desirable to be adaptable to a variable frequency type (tunable).

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。   Up to now, the filters used as the variable frequency type in the millimeter wave band include (a) a filter using a YIG resonator, (b) a varactor diode added to the resonator, and (c) a Fabry-Perot resonator. It has been.

(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。   A device using a YIG resonator of (a) is known that can be used up to about 80 GHz at present, and a device having a varactor diode of (b) added to the resonator can be used up to about 40 GHz. It is difficult to manufacture at a frequency exceeding 100 GHz.

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。   On the other hand, the Fabry-Perot resonator of (c) is often used in the field of light, and Non-Patent Document 1 discloses a technique of using this for millimeter waves. Non-Patent Document 1 discloses a confocal Fabry-Perot resonator in which a pair of spherical reflectors that reflect millimeter waves are opposed to each other at an interval equal to the radius of curvature to achieve a high Q.

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。   However, in the above-mentioned confocal Fabry-Perot resonator, when the distance between the mirror surfaces is moved to tune the pass band, the focal point is deviated in principle, so that a significant decrease in Q is expected. Therefore, it is necessary to selectively use reflector pairs having different curvatures for each frequency.

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。   On the other hand, a Fabry-Perot resonator often used in the field of light has a structure in which planar half mirrors are arranged opposite to each other. With this structure, the Q is lowered even if the distance between mirror surfaces is changed in principle. However, in order to realize a filter using the planar Fabry-Perot resonator in the millimeter wave band, there are the following problems to be solved.

(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。
(A) A plane wave needs to be incident on the half mirror in parallel. When the input to the filter is a waveguide, it may be possible to realize a plane wave by increasing its diameter like a horn antenna, but the size increases. Even in that case, it is difficult to realize a perfect plane wave, and the characteristics deteriorate.
(B) The half mirror needs to have a function of transmitting a certain amount of plane wave as it is. For this reason, the structure of the half mirror is limited, and the degree of freedom in design is low.
(C) Since it is an open type, there is a large loss due to radiation into space.

これらの問題を解決するための技術として、本出願人は、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導波路の内部に一対の電波ハーフミラーを互いに間隔を開けて対向配置して、導波路の一端側から入射された電磁波のうち、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他端側から出力させる構造のミリ波帯フィルタを提案している(特許文献1)。   As a technique for solving these problems, the present applicant arranges a pair of radio wave half mirrors facing each other with a space between them in a waveguide that propagates electromagnetic waves in a predetermined frequency range of the millimeter wave band in the TE10 mode. Thus, among the electromagnetic waves incident from one end side of the waveguide, the millimeter wave is configured to selectively output from the other end side a frequency component centered on the resonance frequency of the resonator formed between the pair of radio wave half mirrors. A waveband filter has been proposed (Patent Document 1).

特開2013−138401JP 2013-138401

手代木 扶、米山 務 著「新ミリ波技術」オーム社,1993年,p71Teshirogi Satoshi, Yoneyama Tsutomu, "New Millimeter-wave Technology" Ohmsha, 1993, p71

上記特許文献1のミリ波帯フィルタは、進行方向に直交する平面にのみ電界が存在するTE波をTE10モード(単一モード)で伝送する導波路内部に、平面型で互いに対向する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。   The millimeter-wave band filter disclosed in Patent Document 1 includes a pair of radio waves that are opposed to each other in a planar manner inside a waveguide that transmits a TE wave having an electric field only in a plane orthogonal to the traveling direction in a TE10 mode (single mode). Since it is a structure provided with a resonator formed of a half mirror, no special device for incident plane waves is required, and the radio wave half mirror does not need to transmit plane waves and can take any shape.

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。   Further, the filter as a whole is hermetically sealed, and there is no principle of loss due to radiation to the external space, and extremely high selection characteristics can be realized in the millimeter wave band.

また、一対の電波ハーフミラーの間隔を可変することで、共振器の共振周波数を自由に可変することができ、少ない損失で共振周波数可変のフィルタを実現できる。   Further, by changing the distance between the pair of radio wave half mirrors, the resonance frequency of the resonator can be freely changed, and a filter with a variable resonance frequency can be realized with a small loss.

その共振周波数可変のための構造例を図6に示す。ここで、図6の(a)は、従来のミリ波帯フィルタの側面図(電界面からみた図)、図6の(b)は、従来のミリ波帯フィルタの平面図(磁界面からみた図)である。   An example of the structure for changing the resonance frequency is shown in FIG. 6A is a side view of the conventional millimeter wave band filter (viewed from the electric field plane), and FIG. 6B is a plan view of the conventional millimeter wave band filter (viewed from the magnetic field plane). Figure).

この図6に示すフィルタの構造は、四角筒状の第1導波管1と、一端側の内径が第1導波管1の一端側を受け入れる大きさに形成され、他端側の内径が第1導波管1とほぼ同一に形成された四角筒状で異径の第2導波管2とを連結し、第1導波管1の一端側開口を塞ぐように一方の電波ハーフミラー3Aを固定し、第2導波管2内の内径が変わる境界部に他方の電波ハーフミラー3Bを固定して、第2導波管2に対して第1導波管1を導波方向(長手方向)に相対的に摺動させて、電波ハーフミラー3A、3Bの間隔Lを可変する構造を採用することで、容易に共振周波数を変更することができる。なお、以下の説明では、四角筒状の導波管の内部の縦横寸法を内径と呼び、外周の縦横寸法を外径と呼ぶ。   The filter structure shown in FIG. 6 has a rectangular tube-shaped first waveguide 1 and an inner diameter on one end side that is sized to receive one end side of the first waveguide 1, and an inner diameter on the other end side. One radio wave half mirror is connected to a second waveguide 2 having a rectangular tube shape and a different diameter, which is formed substantially the same as the first waveguide 1, and closes one end side opening of the first waveguide 1. 3A is fixed, the other radio wave half mirror 3B is fixed to the boundary where the inner diameter of the second waveguide 2 changes, and the first waveguide 1 is guided in the waveguide direction with respect to the second waveguide 2 ( The resonance frequency can be easily changed by adopting a structure in which the distance L between the radio wave half mirrors 3A and 3B is varied by sliding relatively in the longitudinal direction. In the following description, the vertical and horizontal dimensions inside the rectangular tube-shaped waveguide are referred to as the inner diameter, and the outer and vertical dimensions are referred to as the outer diameter.

このような導波管の摺動構造では、第1導波管1の外周壁1aと第2導波管2の内周壁2aとの間に隙間Gを設ける必要があるが、その隙間Gから電磁波が漏出すると、共振器としての損失が大きくなり、フィルタの特性が劣化する。   In such a sliding structure of the waveguide, it is necessary to provide a gap G between the outer peripheral wall 1a of the first waveguide 1 and the inner peripheral wall 2a of the second waveguide 2. When electromagnetic waves leak, the loss as a resonator increases and the characteristics of the filter deteriorate.

このため、前記特許文献1では、図6に示しているように、第1導波管1の一端側の外周壁1aに対向する第2導波管2の内周壁2aに、電磁波漏出阻止用の所定深さの溝(チョーク)4を周回形成している。この溝4の深さは、漏れを阻止したい電磁波の管内波長の1/4程度(例えば漏出阻止周波数を110GHzとすれば、0.9mm程度)に設定されており、電波ハーフミラー3A、3Bの間に形成される共振回路空間から、隙間Gを通って溝4の入り口に達した電磁波を、溝4を深さ方向に往復してその入り口に逆位相で戻った電磁波により相殺させて、溝4より先への漏出を抑圧している。   For this reason, in Patent Document 1, as shown in FIG. 6, electromagnetic wave leakage prevention is applied to the inner peripheral wall 2 a of the second waveguide 2 that faces the outer peripheral wall 1 a on one end side of the first waveguide 1. A groove (choke) 4 having a predetermined depth is formed around. The depth of the groove 4 is set to about ¼ of the in-tube wavelength of the electromagnetic wave to be prevented from leaking (for example, about 0.9 mm if the leakage prevention frequency is 110 GHz). The electromagnetic wave that has reached the entrance of the groove 4 through the gap G from the resonance circuit space formed therebetween is canceled by the electromagnetic wave that reciprocated in the depth direction in the groove 4 and returned to the entrance in the opposite phase. Suppresses leakage beyond 4.

しかしながら、種々の実験、測定を行なった結果、第2導波管2の内周壁2aに周回形成した溝4と、第1導波管1の先端に固定された電波ハーフミラー3Aの表面側外縁部との間で生じる反射により不要共振が起こり、この不要共振によって溝4によるチョーク効果(電磁波漏出防止効果)が低下し、電磁波漏出による損失が増加することが判明した。   However, as a result of various experiments and measurements, a groove 4 formed around the inner peripheral wall 2a of the second waveguide 2 and the outer edge on the surface side of the radio wave half mirror 3A fixed to the tip of the first waveguide 1 It has been found that unnecessary resonance occurs due to reflection generated between the two portions, and the choke effect (electromagnetic wave leakage prevention effect) by the groove 4 is reduced by this unnecessary resonance, and the loss due to electromagnetic wave leakage is increased.

この不要共振の影響を考慮したフィルタ特性についてのシミュレーション結果を説明する。シミュレーションは、図7の(a)、(b)に示す寸法で行なった。   A description will be given of a simulation result of filter characteristics in consideration of the influence of this unnecessary resonance. The simulation was performed with the dimensions shown in FIGS. 7 (a) and 7 (b).

即ち、第1導波管1の内径a×b=1.016mm×2.032mm、外径A×B=1.976mm×2.992mm、外周壁1aの厚さc=0.48mm、第2導波管2の一端側内径a′×b′=2.016mm×3.032mm、他端側内径a″×b″=1.016mm×2.032mm、その境界部から溝4までの距離p=2.0mm、溝4の幅w=0.2mm、深さd=0.9mm、第1導波管1の外周壁1aと第2導波管2の一端側内周壁2aとの隙間G=0.02mmとした。   That is, the inner diameter a × b = 1.016 mm × 2.032 mm of the first waveguide 1, the outer diameter A × B = 1.976 mm × 2.992 mm, the thickness c of the outer peripheral wall 1a = 0.48 mm, One end side inner diameter a ′ × b ′ = 2.016 mm × 3.032 mm of the waveguide 2, the other end side inner diameter a ″ × b ″ = 1.016 mm × 2.032 mm, the distance p from the boundary to the groove 4 = 2.0 mm, width w of the groove 4 = 0.2 mm, depth d = 0.9 mm, gap G between the outer peripheral wall 1a of the first waveguide 1 and the inner peripheral wall 2a on the one end side of the second waveguide 2 = 0.02 mm.

また、電波ハーフミラー3A、3Bは、電磁波を反射させる金属製で所定厚の長方形の基板3aと、その基板3aの中央を長辺に沿って通過するように延び、一面側から反対面側に貫通する横長の電磁波通過用のスリット3bとで形成されており、基板3aの外形A×B=1.976mm×2.922mm、厚さt=0.5mm、スリット3bの幅u=2.032mm、高さs=0.07mmとしている。   The radio wave half mirrors 3A and 3B are made of a metal that reflects electromagnetic waves and has a rectangular substrate 3a having a predetermined thickness, and extends so as to pass through the center of the substrate 3a along the long side, from one surface side to the opposite surface side. It is formed with a horizontally long electromagnetic wave passing slit 3b that penetrates, and the outer shape A × B = 1.976 mm × 2.922 mm of the substrate 3a, the thickness t = 0.5 mm, and the width u of the slit 3b = 2.032 mm. , Height s = 0.07 mm.

上記条件で、第1導波管1を第2導波管2に対して移動させたときのフィルタの通過特性のシミュレーション結果を図8に示す。なおシミュレーションでは簡単のため材質を完全導体とし、導体損が存在しないモデルとしている。   FIG. 8 shows a simulation result of the pass characteristics of the filter when the first waveguide 1 is moved with respect to the second waveguide 2 under the above conditions. In the simulation, for simplicity, the material is a perfect conductor and there is no model of conductor loss.

この図8は、ミラー間隔Lを0.05mmステップで1.1mm〜1.55mmまで変化させたときのそれぞれの通過特性F1〜F10を示すものであり、フィルタの通過中心周波数が高くなるにつれて、損失が徐々に増加していることがわかる。   FIG. 8 shows the respective pass characteristics F1 to F10 when the mirror interval L is changed from 1.1 mm to 1.55 mm in 0.05 mm steps. As the pass center frequency of the filter increases, It can be seen that the loss is gradually increasing.

これは、フィルタの通過中心周波数が最も低い場合(ミラー間隔L=1.55mm)、第1導波管1の先端に固定された電波ハーフミラー3Aの表面側外縁部から溝4までの距離(以下、不要共振長という)xは、p−L=0.45mmとなり、共振周波数がフィルタの使用帯域(110〜140GHz)より十分高く、その影響は少ないが、フィルタの通過中心周波数が最も高い場合(ミラー間隔L=1.1mm)、不要共振長xは、p−L=0.9mmとなり、共振周波数がフィルタの使用帯域に近くなり、不要共振の影響を受けて電磁波漏出阻止効果が低下し、挿入損失が増加していると認められる。   This is because the distance from the outer edge portion on the surface side of the radio wave half mirror 3A fixed to the tip of the first waveguide 1 to the groove 4 (when the filter center frequency is the lowest (mirror interval L = 1.55 mm) ( (Hereinafter referred to as unnecessary resonance length) x is p−L = 0.45 mm, and the resonance frequency is sufficiently higher than the use band (110 to 140 GHz) of the filter, and the influence thereof is small, but the filter has a highest pass center frequency. (Mirror interval L = 1.1 mm), unnecessary resonance length x becomes p−L = 0.9 mm, the resonance frequency is close to the filter use band, and the electromagnetic wave leakage prevention effect decreases due to the influence of unnecessary resonance. It is recognized that the insertion loss has increased.

この問題を解決する方法として、溝4の形成位置を電波ハーフミラー3Aから遠ざけて、ミラー間隔Lに対して不要共振長xを十分大きくし、共振周波数をフィルタの使用帯域より小さくすることが考えられるが、不要共振は、電磁波の半波長の整数倍で起きるのでこの影響を抑圧することはできない。また、溝4の形成位置を電波ハーフミラー3Aから遠ざけるためには、第2導波管2を長くする必要があり、フィルタ全体が大型化してしまう。   As a method for solving this problem, it is considered that the groove 4 is formed away from the radio wave half mirror 3A, the unnecessary resonance length x is sufficiently increased with respect to the mirror interval L, and the resonance frequency is made smaller than the use band of the filter. However, since unnecessary resonance occurs at an integral multiple of half the wavelength of the electromagnetic wave, this effect cannot be suppressed. Moreover, in order to keep the formation position of the groove | channel 4 away from the electromagnetic wave half mirror 3A, it is necessary to lengthen the 2nd waveguide 2, and the whole filter will enlarge.

また、逆に、溝4の形成位置を電波ハーフミラー3Aにできる限り近づけて不要共振長xを短くすることも考えられる。例えばp=1.55mmとすれば、ミラー間隔L=1.55mmのときx=0mm、ミラー間隔L=1.1mmのときx=0.45mmとすることができるが、ミラー間に形成される共振器空間と溝4が近づき過ぎて、フィルタ自体の特性が劣化する恐れがある。   Conversely, it is also conceivable to reduce the unnecessary resonance length x by bringing the formation position of the groove 4 as close as possible to the radio wave half mirror 3A. For example, if p = 1.55 mm, x = 0 mm when the mirror interval L = 1.55 mm, and x = 0.45 mm when the mirror interval L = 1.1 mm, it is formed between the mirrors. The resonator space and the groove 4 are too close to each other, and the characteristics of the filter itself may be deteriorated.

本発明は、この課題を解決して、フィルタの共振周波数可変のために必要な導波管同士の隙間から電磁波が漏出することを、導波管の相対位置に関わらず効果的に抑制できるミリ波帯フィルタおよびその電磁波漏出防止方法を提供することを目的としている。   The present invention solves this problem and effectively suppresses leakage of electromagnetic waves from the gaps between the waveguides necessary for changing the resonance frequency of the filter regardless of the relative positions of the waveguides. An object of the present invention is to provide a waveband filter and an electromagnetic wave leakage prevention method thereof.

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モードで一端から他端に伝搬させる導波路が、第1導波管(21)と、該第1導波管の一端側の外径より僅かに大きい内径を有し、該第1導波管の一端側を内部に受け入れた状態で、前記第1導波管に対して導波方向に相対移動可能な状態で連結された第2導波管(22)とを含んで形成され、
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(30A、30B)の一方(30A)が前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定され、他方(30B)が前記第2導波管の内部に前記一方の電波ハーフミラーと対向する状態で固定され、
前記導波路の一端側から入射された電磁波のうち、前記一対の電波ハーフミラーの間に形成される長さ可変の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前記導波路の他端側から出力するミリ波帯フィルタであって、
前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定された前記一方の電波ハーフミラーの外周部に、内方に向かって所定深さに形成され、前記第1導波管の外周壁と該外周壁に対向する前記第2導波管の内周壁との隙間からの電磁波漏出を抑圧する溝(50)を設けたことを特徴する。
In order to achieve the above object, the millimeter waveband filter according to claim 1 of the present invention comprises:
A waveguide for propagating electromagnetic waves in a predetermined frequency range in the millimeter wave band from one end to the other end in the TE10 mode is slightly larger than the outer diameter of the first waveguide (21) and one end side of the first waveguide. A second waveguide having an inner diameter and coupled in a state of being relatively movable in the waveguide direction with respect to the first waveguide, with one end of the first waveguide being received therein; 22), and
One (30A) of a pair of flat type radio wave half mirrors (30A, 30B) having a characteristic of transmitting a part of the electromagnetic wave in the predetermined frequency range and reflecting a part thereof is an opening on one end side of the first waveguide. The other (30B) is fixed inside the second waveguide in a state facing the one radio wave half mirror,
Of the electromagnetic wave incident from one end of the waveguide, a frequency component centered on the resonance frequency of the variable-length resonator formed between the pair of radio wave half mirrors is selectively added to the other of the waveguide. A millimeter wave band filter that outputs from the end side,
An outer peripheral portion of the one radio wave half mirror fixed so as to close an opening at one end of the first waveguide is formed at a predetermined depth inward, and an outer peripheral wall of the first waveguide A groove (50) for suppressing electromagnetic wave leakage from a gap with the inner peripheral wall of the second waveguide facing the outer peripheral wall is provided.

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、
前記一対の電波ハーフミラーは、
電磁波を反射する金属材で所定厚に形成され、前記第1導波管および第2の導波管の内径に応じた外形の基板(30a)と、
前記基板の中央を該基板の長辺方向に沿って通過するように延び、該基板の一面側から反対面側に貫通する電磁波透過用のスリット(30b)とを備えており、
前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定された前記一方の電波ハーフミラーに設けられた前記溝は、前記基板の長辺側外周部から前記スリット方向に前記所定深さで形成されていることを特徴とする。
The millimeter waveband filter according to claim 2 of the present invention is the millimeter waveband filter according to claim 1,
The pair of radio wave half mirrors is
A substrate (30a) having an outer shape corresponding to the inner diameters of the first waveguide and the second waveguide, formed of a metal material that reflects electromagnetic waves to a predetermined thickness;
An electromagnetic wave transmitting slit (30b) extending through the center of the substrate along the long side direction of the substrate and penetrating from one surface side to the opposite surface side of the substrate;
The groove provided in the one radio wave half mirror fixed so as to close the opening on the one end side of the first waveguide is formed at the predetermined depth from the outer periphery of the long side of the substrate toward the slit. It is characterized by being.

また、本発明の請求項3のミリ波帯フィルタの電磁波漏出防止方法は、
ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をTE10モードで一端から他端に伝搬させる導波路が、第1導波管(21)と、該第1導波管の一端側の外径より僅かに大きい内径を有し、該第1導波管の一端側を内部に受け入れた状態で、前記第1導波管に対して導波方向に相対移動可能な状態で連結された第2導波管(22)とを含んで形成され、
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(30A、30B)の一方(30A)が前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定され、他方(30B)が前記第2導波管の内部に前記一方の電波ハーフミラーと対向する状態で固定され、
前記導波路の一端側から入射された電磁波のうち、前記一対の電波ハーフミラーの間に形成される長さ可変の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前記導波路の他端側から出力するミリ波帯フィルタの電磁波漏出防止方法であって、
前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定された前記電波ハーフミラーの一方の外周部に、内方に向かって所定深さに形成した溝(50)により、前記第1導波管の外周壁と該外周壁に対向する前記第2導波管の内周壁との隙間からの電磁波漏出を抑圧することを特徴する。
Moreover, the electromagnetic wave leakage prevention method of the millimeter waveband filter according to claim 3 of the present invention includes:
A waveguide for propagating electromagnetic waves in a predetermined frequency range in the millimeter wave band from one end to the other end in the TE10 mode is slightly larger than the outer diameter of the first waveguide (21) and one end side of the first waveguide. A second waveguide having an inner diameter and coupled in a state of being relatively movable in the waveguide direction with respect to the first waveguide, with one end of the first waveguide being received therein; 22), and
One (30A) of a pair of flat type radio wave half mirrors (30A, 30B) having a characteristic of transmitting a part of the electromagnetic wave in the predetermined frequency range and reflecting a part thereof is an opening on one end side of the first waveguide. The other (30B) is fixed inside the second waveguide in a state facing the one radio wave half mirror,
Of the electromagnetic wave incident from one end of the waveguide, a frequency component centered on the resonance frequency of the variable-length resonator formed between the pair of radio wave half mirrors is selectively added to the other of the waveguide. An electromagnetic wave leakage prevention method for a millimeter-wave band filter output from the end side,
The first waveguide is provided with a groove (50) formed at a predetermined depth inward on one outer peripheral portion of the radio wave half mirror fixed so as to close the opening at one end of the first waveguide. Electromagnetic leakage from a gap between the outer peripheral wall of the tube and the inner peripheral wall of the second waveguide facing the outer peripheral wall is suppressed.

このように、本発明では、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導波路が、第1導波管と、その第1導波管の一端側の外径より僅かに大きい内径を有し、第1導波管の一端側を内部に受け入れた状態で、第1導波管に対して導波方向に相対移動可能な状態で連結された第2導波管とにより形成され、電波ハーフミラーの一方が、第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定され、他方が第2導波管の内部に固定されたミリ波帯フィルタにおいて、第1導波管の一端側に固定された電波ハーフミラーの外周部に、第1導波管の外周壁と第2導波管の内周壁との隙間からの電磁波漏出を抑圧するための溝を内方に向かって所定深さに形成している。   Thus, in the present invention, the waveguide for propagating electromagnetic waves in a predetermined frequency range in the millimeter wave band in the TE10 mode is slightly larger than the outer diameter of the first waveguide and one end side of the first waveguide. Formed by a second waveguide having an inner diameter and connected in a state of being relatively movable in the waveguide direction with respect to the first waveguide, with one end side of the first waveguide being received therein In the millimeter wave band filter in which one of the radio wave half mirrors is fixed so as to close the opening on the one end side of the first waveguide, and the other is fixed inside the second waveguide, A groove for suppressing electromagnetic wave leakage from the gap between the outer peripheral wall of the first waveguide and the inner peripheral wall of the second waveguide is directed inward at the outer peripheral portion of the radio wave half mirror fixed to one end side. It is formed to a predetermined depth.

このため、溝から第1導波管の一端側に固定された電波ハーフミラーの外縁までの距離(不要共振長)を極めて小さくすることができ、しかも、その距離は第1導波管が第2導波管に対して相対移動しても変化しないため、前記した不要共振の周波数をフィルタの共振周波数の可変領域より十分高い領域に移動させることができ、その不要共振による溝のチョーク効果への影響がなくなり、広い周波数帯で電磁波の漏れによる損失が少ない広帯域な特性を得ることができる。   For this reason, the distance (unnecessary resonance length) from the groove to the outer edge of the radio wave half mirror fixed to one end of the first waveguide can be made extremely small. Since it does not change even if it is moved relative to the two waveguides, the frequency of the above-described unnecessary resonance can be moved to a region sufficiently higher than the variable region of the resonance frequency of the filter. Thus, it is possible to obtain broadband characteristics with less loss due to electromagnetic wave leakage in a wide frequency band.

本発明のミリ波帯フィルタの実施形態の構造図Structure diagram of embodiment of millimeter wave band filter of the present invention 実施形態のミリ波帯フィルタの要部拡大図Enlarged view of the main part of the millimeter waveband filter of the embodiment 実施形態のミリ波帯フィルタの各部の寸法例を示す図The figure which shows the example of a dimension of each part of the millimeter wave band filter of embodiment 図3の寸法例におけるミリ波帯フィルタの通過特性図Passage characteristics diagram of millimeter wave band filter in the dimension example of FIG. 3本の導波管を用いた構造例を示す図Diagram showing an example of structure using three waveguides 従来のミリ波帯フィルタの構造図Structure of conventional millimeter-wave band filter 従来のミリ波帯フィルタの各部の寸法例を示す図The figure which shows the example of a dimension of each part of the conventional millimeter wave band filter 図7の寸法例におけるミリ波帯フィルタの通過特性図Passage characteristics diagram of millimeter-wave band filter in dimension example of FIG.

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、本発明の実施形態のミリ波帯フィルタ20の構造を示す図である。ここで、図1の(a)は、ミリ波帯フィルタ20の側面図(電界面からみた図)、図1の(b)は、ミリ波帯フィルタ20の平面図(磁界面からみた図)である。また、図2は、一方の電波ハーフミラー30Aの構造を示す拡大図である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a structure of a millimeter wave band filter 20 according to an embodiment of the present invention. 1A is a side view of the millimeter wave band filter 20 (viewed from the electric field surface), and FIG. 1B is a plan view of the millimeter wave band filter 20 (viewed from the magnetic field surface). It is. FIG. 2 is an enlarged view showing the structure of one radio wave half mirror 30A.

これらの図に示されているように、このミリ波帯フィルタ20は、ミリ波帯の所定周波数範囲(例えば110〜140GHz)の電磁波をTE10モードで一端から他端へ伝搬させるための導波路が、第1導波管21と第2導波管22の連結構造で実現されている。   As shown in these figures, the millimeter wave band filter 20 has a waveguide for propagating electromagnetic waves in a predetermined frequency range (for example, 110 to 140 GHz) in the millimeter wave band from one end to the other end in the TE10 mode. This is realized by a connection structure of the first waveguide 21 and the second waveguide 22.

第1導波管21は、内径が一端から他端まで一定の四角筒状の導波管(例えばWR−08)であり、その一端側を第2導波管22の一端側に進入させている。   The first waveguide 21 is a rectangular tube-shaped waveguide (for example, WR-08) having a constant inner diameter from one end to the other end. One end side of the first waveguide 21 enters one end side of the second waveguide 22. Yes.

第2導波管22は、一端側と他端側で内径が異なる異径の四角筒状の導波管であり、一端側(図では左側)の内径が、第1導波管21の外径より僅かに大きく形成され、他端側(図では右側)の内径が、第1導波管21の内径と等しく設定されていて、内径の大きい一端側内部に、第1導波管21の一端側を同心に受け入れた状態で、第1導波管21に対して導波方向(長手方向)に相対的に移動可能な状態で連結されている。   The second waveguide 22 is a rectangular tube-shaped waveguide having different diameters on one end side and the other end side, and the inner diameter on one end side (left side in the drawing) is outside the first waveguide 21. It is formed slightly larger than the diameter, and the inner diameter of the other end side (the right side in the figure) is set equal to the inner diameter of the first waveguide 21, With one end side received concentrically, the first waveguide 21 is connected to the first waveguide 21 so as to be relatively movable in the waveguide direction (longitudinal direction).

第1導波管21の外周壁21aと第2導波管22の一端側の内周壁22aの間には、相対移動に必要な隙間Gが設けられている。   A gap G necessary for relative movement is provided between the outer peripheral wall 21 a of the first waveguide 21 and the inner peripheral wall 22 a on one end side of the second waveguide 22.

第1導波管21の一端側には、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平面型の一対の電波ハーフミラー30A、30Bのうちの一方の電波ハーフミラー30Aが、第1導波管21の一端側開口を塞ぐように固定され、第2導波管22の内部でその内径が変化する境界部には、他方の電波ハーフミラー30Bが、一方の電波ハーフミラー30Aと平行に対向する状態で固定されている。   One end of the first waveguide 21 transmits one part of the electromagnetic wave in the predetermined frequency range and reflects one of the pair of planar half-wave radio mirrors 30A and 30B. The half mirror 30A is fixed so as to close the opening on the one end side of the first waveguide 21, and the other radio wave half mirror 30B is provided at the boundary where the inner diameter changes inside the second waveguide 22. The radio wave half mirror 30A is fixed in a state of facing in parallel.

この構造によって、例えば第1導波管21に入射された電磁波のうち、一対の電波ハーフミラー30A、30B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第2導波管22側から出力するミリ波帯フィルタ20となり、間隔可変手段40より、一対の電波ハーフミラー30A、30Bの間隔(以下ミラー間隔と記す)Lが変化する方向に、第1導波管21を第2導波管22に対して相対移動させることで、フィルタの通過中心周波数を可変することができる。   With this structure, for example, among the electromagnetic waves incident on the first waveguide 21, the second frequency component centered on the resonance frequency of the resonator formed between the pair of radio wave half mirrors 30 </ b> A and 30 </ b> B is selectively second. The millimeter wave band filter 20 is output from the waveguide 22 side, and the first waveguide extends in the direction in which the distance L between the pair of radio wave half mirrors 30A and 30B (hereinafter referred to as mirror distance) L changes from the distance varying means 40. The center frequency of the filter can be varied by moving 21 relative to the second waveguide 22.

一対の電波ハーフミラー30A、30Bは、電磁波を反射させる所定厚の金属製で、第1導波管21の外径に等しい大きさの長方形の基板30aと、その基板30aの中央を基板30aの長辺に沿って通過するように延び、一面側から反対面側に貫通する横長の電磁波通過用のスリット30bとを有している。このスリット30bの長さは、第1導波管21の内径の横幅に等しい。   The pair of radio wave half mirrors 30A and 30B is made of a metal having a predetermined thickness for reflecting electromagnetic waves, and has a rectangular substrate 30a having a size equal to the outer diameter of the first waveguide 21 and the center of the substrate 30a. It has a horizontally long electromagnetic wave passage slit 30b extending so as to pass along the long side and penetrating from one surface side to the opposite surface side. The length of the slit 30 b is equal to the lateral width of the inner diameter of the first waveguide 21.

そして、このミリ波帯フィルタ20では、第1導波管21の外周壁21aとそれに対向する第2導波管22の内周壁22aの間の隙間Gからの電磁波漏出を防ぐための溝50、50が、第1導波管21の一端側先端に設けられた電波ハーフミラー30Aの長辺側(図1の(a)、図2では上下の長辺)外周部から内方(中央)のスリット30bに向かって所定深さで形成されている。スリット30bを挟んで上下一対設けられた溝50、50の長さは電波ハーフミラー30Aの上下の長辺に等しい。   And in this millimeter wave band filter 20, the groove | channel 50 for preventing the electromagnetic wave leakage from the clearance gap G between the outer peripheral wall 21a of the 1st waveguide 21, and the inner peripheral wall 22a of the 2nd waveguide 22 facing it, 50 is a long side of the radio wave half mirror 30A provided at the tip of one end of the first waveguide 21 (in FIG. 1, (a), the upper and lower long sides in FIG. 2) from the outer periphery to the inside (center). It is formed with a predetermined depth toward the slit 30b. The length of the pair of upper and lower grooves 50, 50 sandwiching the slit 30b is equal to the upper and lower long sides of the radio wave half mirror 30A.

このように、内側の第1導波管21の先端部にその開口を塞ぐように設けられた電波ハーフミラー30Aの外周部に電磁波漏出防止用の溝50、50を設けたことにより、各溝50から電波ハーフミラー30Aの表面側外縁部までの距離、即ち前記した不要共振長xを極めて小さくすることができ、しかも、その不要共振長xは第1導波管21が第2導波管22に対して相対移動しても変化しない。   As described above, the grooves 50 and 50 for preventing electromagnetic wave leakage are provided on the outer peripheral portion of the radio wave half mirror 30A provided so as to close the opening at the distal end portion of the inner first waveguide 21. The distance from 50 to the outer edge portion on the surface side of the radio wave half mirror 30A, that is, the above-described unnecessary resonance length x can be made extremely small, and the unnecessary waveguide length x can be reduced by the first waveguide 21 in the second waveguide. Even if it moves relative to 22, it does not change.

したがって、前記した不要共振の周波数をフィルタの共振周波数の可変領域より十分高い領域に移動させて、その不要共振による溝50のチョーク効果への影響をなくすことができ、広い周波数帯で損失が少ない広帯域な特性を得ることができる。   Therefore, it is possible to eliminate the influence of the unnecessary resonance on the choke effect of the groove 50 by moving the frequency of the unnecessary resonance to a region sufficiently higher than the variable region of the resonance frequency of the filter, and there is little loss in a wide frequency band. Broadband characteristics can be obtained.

なお、電磁波漏出防止用の溝50を電波ハーフミラー30Aの外周部でなく、第1導波管21の外周壁21aに設けることも考えられるが、その場合、不要共振長xが電波ハーフミラー30Aの厚さ以上必要となり、しかも第1導波管21の外周壁21aの肉厚を漏出阻止波長の1/4より十分大きくしなければならず、これによって第1導波管21の外径が大きくなり、それに合わせて外側の第2導波管22の内径が大きくなってしまう。   Note that it is possible to provide the electromagnetic wave leakage preventing groove 50 not on the outer peripheral portion of the radio wave half mirror 30A but on the outer peripheral wall 21a of the first waveguide 21. In this case, the unnecessary resonance length x is set to the radio wave half mirror 30A. And the thickness of the outer peripheral wall 21a of the first waveguide 21 must be sufficiently larger than ¼ of the leakage prevention wavelength, whereby the outer diameter of the first waveguide 21 is increased. Accordingly, the inner diameter of the outer second waveguide 22 is increased accordingly.

これに対し、上記実施形態のように、第1導波管21の開口を塞ぐ大きさの外形を有する電波ハーフミラー30Aには、その外周部から内方に向けて電磁波漏出防止に必要な深さの溝50を設けることができ、第1導波管21の外径を大きくすることなく、不要共振長xを最短化できる。   On the other hand, as in the above-described embodiment, the radio wave half mirror 30A having an outer shape large enough to close the opening of the first waveguide 21 has a depth necessary for preventing electromagnetic wave leakage from the outer periphery toward the inner side. Thus, the unnecessary resonance length x can be minimized without increasing the outer diameter of the first waveguide 21.

また、第2導波管22の内周に溝を設ける必要がないので、外側の第2導波管22として肉厚の小さい細いものを使用でき、フィルタ全体として小型化できる。   Further, since it is not necessary to provide a groove on the inner periphery of the second waveguide 22, a thin and thin one can be used as the outer second waveguide 22, and the entire filter can be reduced in size.

次に、上記実施形態のミリ波帯フィルタ20で、第1導波管21を第2導波管22に対して相対移動させたときのフィルタの通過特性のシミュレーション結果について説明する。   Next, a simulation result of the pass characteristic of the filter when the first waveguide 21 is moved relative to the second waveguide 22 in the millimeter waveband filter 20 of the above embodiment will be described.

このシミュレーションは、図3の(a)、(b)に示す寸法例で行なった。
即ち、第1導波管21の内径a×b=1.016mm×2.032mm、外径A×B=1.976mm×2.992mm、外周壁21aの厚さc=0.48mm、第2導波管22の一端側内径a′×b′=2.016mm×3.032mm、他端側内径a″×b″=1.016mm×2.032mm、第1導波管21の外周壁21aと第2導波管22の一端側内周壁22aとの隙間G=0.02mmとした。
This simulation was performed with the example dimensions shown in FIGS.
That is, the inner diameter a × b = 1.016 mm × 2.032 mm of the first waveguide 21, the outer diameter A × B = 1.976 mm × 2.992 mm, the thickness c of the outer peripheral wall 21a = 0.48 mm, the second One end inner diameter a ′ × b ′ = 2.016 mm × 3.032 mm of the waveguide 22, the other end inner diameter a ″ × b ″ = 1.016 mm × 2.032 mm, the outer peripheral wall 21 a of the first waveguide 21. And the gap G between the one end side inner peripheral wall 22a of the second waveguide 22 and G = 0.02 mm.

また、電波ハーフミラー30A、30Bについては、基板30aの外形A×B=1.976mm×2.992mm、厚さt=0.5mm、スリット30bの幅u=2.032mm、高さs=0.07mmである。   For the radio wave half mirrors 30A and 30B, the outer shape A × B = 1.976 mm × 2.992 mm of the substrate 30a, the thickness t = 0.5 mm, the width u = 2.032 mm of the slit 30b, and the height s = 0. .07mm.

上記条件は前記した従来構造のミリ波帯フィルタと同一であり、電波ハーフミラー30Aの外周部に設けた溝50、50については、長さB=2.992mm、幅w=0.2mm、深さd=0.9mmとしている。また、電波ハーフミラー30Aの表面側の上縁部、下縁部から溝50、50までの距離(不要共振長)xは0.15mmとなっている。   The above conditions are the same as those of the millimeter-wave band filter having the conventional structure described above. The grooves 50 and 50 provided on the outer peripheral portion of the radio wave half mirror 30A have a length B = 2.922 mm, a width w = 0.2 mm, and a depth. The length d is set to 0.9 mm. Further, the distance (unnecessary resonance length) x from the upper and lower edges of the radio wave half mirror 30A to the grooves 50 and 50 is 0.15 mm.

上記条件で、第1導波管21を第2導波管22に対して移動させたときのフィルタの通過特性のシミュレーション結果を図4に示す。なおシミュレーションでは簡単のため材質を完全導体とし、導体損が存在しないモデルとしている。   FIG. 4 shows a simulation result of the pass characteristics of the filter when the first waveguide 21 is moved relative to the second waveguide 22 under the above conditions. In the simulation, for simplicity, the material is a perfect conductor and there is no model of conductor loss.

この図4は、前記同様、ミラー間隔Lを0.05mmステップで1.1mm〜1.55mmまで変化させたときのそれぞれの通過特性F1〜F10を示すものであり、フィルタの通過中心周波数111GHz〜146GHzの広い範囲で、挿入損失がほぼ一定となっており、前記図8と比較して明らかなように、フィルタの共振周波数が高域になっても、挿入損失の増加がほとんど現れていない。   FIG. 4 shows the pass characteristics F1 to F10 when the mirror interval L is changed from 1.1 mm to 1.55 mm in 0.05 mm steps, as described above. The insertion loss is almost constant over a wide range of 146 GHz. As is clear from the comparison with FIG. 8, even when the resonance frequency of the filter becomes a high band, the increase in insertion loss hardly appears.

図3と図7の構造の差は、電磁波漏出用の溝の位置の違いだけであるから、図8の特性に対する図4の特性改善は、電磁波漏出用の溝を第1導波管21の先端に設けられた電波ハーフミラー30Aの外周部に設けたことによる効果であることがわかる。   The only difference in structure between FIG. 3 and FIG. 7 is the difference in the position of the electromagnetic wave leakage groove. Therefore, the characteristic improvement of FIG. 4 with respect to the characteristic of FIG. It can be seen that the effect is due to the provision at the outer periphery of the radio wave half mirror 30A provided at the tip.

実施形態では、電磁波漏出防止用の溝50、50を電波ハーフミラー30Aの2つの対向する長辺側からスリット30bを挟むように所定深さdで設けており、従来のような周回構造としていないが、上記シミュレーション結果から周回的に溝を設けなくても長辺側外周に設けるだけで十分高い電磁波漏出防止効果が得られていることが判明した。   In the embodiment, the grooves 50 and 50 for preventing electromagnetic wave leakage are provided at a predetermined depth d so as to sandwich the slit 30b from the two opposing long sides of the radio wave half mirror 30A, and the conventional circular structure is not provided. However, from the above simulation results, it has been found that a sufficiently high electromagnetic wave leakage prevention effect can be obtained only by providing the outer periphery on the long side without providing the groove.

なお、上記説明では示していないが、第1導波管21、第2導波管22を支持する構造は必要である。例えば、第1導波管21を第2導波管22に対して移動させる構造の場合、第2導波管22をベース部に固定保持し、第1導波管21を第2導波管22に対して同心状態で導波方向(長手方向)に移動できるようにガイド部でガイドする構造となるが、この具体的な構造は任意である。   Although not shown in the above description, a structure for supporting the first waveguide 21 and the second waveguide 22 is necessary. For example, in the case of a structure in which the first waveguide 21 is moved relative to the second waveguide 22, the second waveguide 22 is fixedly held on the base portion, and the first waveguide 21 is fixed to the second waveguide. The guide portion is guided so that it can move in the waveguide direction (longitudinal direction) in a concentric state with respect to 22, but this specific structure is arbitrary.

また、間隔可変手段40についても、ミラー間隔Lを可変できるように第1導波管21を第2導波管22に対して相対的に移動できるものであれば、手動や電動のいずれでもよく、その構成は任意である。一つの例を挙げれば、外部からの制御が可能なステッピングモータを駆動源とし、その回転運動を直進運動に変換する機構、例えば、ネジとそのネジに螺合するネジ穴を有する部材とを用いた機構やラック・アンド・ピニオン等を介して第1導波管21を第2導波管22に対して相対的に移動させる構成が実用的である。   The distance varying means 40 may be either manually operated or electrically operated as long as the first waveguide 21 can be moved relative to the second waveguide 22 so that the mirror distance L can be varied. The configuration is arbitrary. As an example, a mechanism that converts a rotational motion into a straight motion using a stepping motor that can be controlled from the outside, for example, a screw and a member having a screw hole screwed to the screw is used. A configuration in which the first waveguide 21 is moved relative to the second waveguide 22 via a conventional mechanism, rack and pinion, or the like is practical.

上記実施形態は、ミリ波帯の所定周波数範囲(例えば110〜140GHz)の電磁波をTE10モードで伝搬させる導波路を、第1導波管21と、その第1導波管21の一端側を内部に受け入れる第2導波管22との連結構造で形成していたが、この構造では、共振周波数を可変するためにどちらか一方の導波管を他方に対して移動させることになり、移動する導波管に対して他回路を接続する不便さが生じる。   In the above embodiment, a waveguide for propagating an electromagnetic wave in a millimeter wave band in a predetermined frequency range (for example, 110 to 140 GHz) in the TE10 mode, the first waveguide 21 and one end side of the first waveguide 21 inside However, in this structure, one of the waveguides is moved relative to the other in order to vary the resonance frequency, and the second waveguide 22 is moved. Inconvenience arises in connecting other circuits to the waveguide.

これを解決するために、例えば図5に示すように、第1導波管21の他端側を内部に受け入れる第3導波管23を設けることが有効である。   In order to solve this, for example, as shown in FIG. 5, it is effective to provide a third waveguide 23 that receives the other end of the first waveguide 21 therein.

第3導波管23は、例えば第2導波管22と同様に一端側と他端側の内径が異なる異径型の導波管を逆向きに用いる。ただし、内径が変化する境界部での反射が起きにくいように、一端側の内周壁23aから他端側の内周壁23bの間に内径が連続的に変化するテーパー壁23cを設けている。   As the third waveguide 23, for example, similarly to the second waveguide 22, different-diameter waveguides having different inner diameters on one end side and the other end side are used in the opposite direction. However, a tapered wall 23c whose inner diameter continuously changes is provided between the inner peripheral wall 23a on one end side and the inner peripheral wall 23b on the other end side so that reflection at the boundary portion where the inner diameter changes does not easily occur.

このように、第1導波管21の両側に、第2導波管22と第3導波管23をそれぞれ連結し、固定された第2導波管22、第3導波管23に対して第1導波管21を間隔可変手段40により導波方向(導波管長さ方向)に移動させる構造とすれば、外部回路を、固定側の第2導波管22と第3導波管23に接続すればよくなる。しかも、上記のように第2導波管22と第3導波管23の末端の小径側の内径を、110〜140GHzをTE10モードで伝搬させる標準口径のものを使用することができ、電磁波の入出力回路に対する接続に汎用の導波管がそのまま使用でき、フィルタを含めた回路構築が極めて容易となる。   In this way, the second waveguide 22 and the third waveguide 23 are connected to both sides of the first waveguide 21, respectively, and the fixed second waveguide 22 and third waveguide 23 are fixed. If the first waveguide 21 is structured to move in the waveguide direction (waveguide length direction) by the distance varying means 40, the external circuit is connected to the second waveguide 22 and the third waveguide on the fixed side. It is sufficient to connect to 23. In addition, as described above, the inner diameters of the small-diameter sides at the ends of the second waveguide 22 and the third waveguide 23 can be used with a standard diameter that propagates 110 to 140 GHz in the TE10 mode. A general-purpose waveguide can be used as it is for connection to the input / output circuit, and circuit construction including a filter becomes extremely easy.

なお、前記図1、図5に示した実施形態では、第2導波管22として一端側と他端側の内径が異なる異径構造のものを用いていたが、第1導波管21と同様に全長にわたって内径が(a′×b′)で一定の構造のものを用いてもよい。この場合、電波ハーフミラー30Bの外形を前記隙間Gの分だけ電波ハーフミラー30Aより大きくすればよい。また、図5の構造の場合、第3導波管23についても第1導波管21と同様に全長にわたって内径が(a′×b′)で一定の構造のものを用いてもよい。   In the embodiment shown in FIGS. 1 and 5, the second waveguide 22 has a different-diameter structure with different inner diameters on one end side and the other end side. Similarly, an inner diameter of (a ′ × b ′) with a constant structure over the entire length may be used. In this case, the outer shape of the radio wave half mirror 30B may be made larger than the radio wave half mirror 30A by the gap G. In the case of the structure of FIG. 5, the third waveguide 23 may have a constant structure with an inner diameter of (a ′ × b ′) over the entire length, similarly to the first waveguide 21.

20……ミリ波帯フィルタ、21〜23……導波管、30A、30B……電波ハーフミラー、40……間隔可変手段、50……溝   20 …… Millimeter wave band filter, 21-23 …… Waveguide, 30A, 30B …… Radio wave half mirror, 40 …… Distance variable means, 50 …… Groove

Claims (3)

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路が、第1導波管(21)と、該第1導波管の一端側の外径より僅かに大きい内径を有し、該第1導波管の一端側を内部に受け入れた状態で、前記第1導波管に対して導波方向に相対移動可能な状態で連結された第2導波管(22)とを含んで形成され、
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(30A、30B)の一方(30A)が前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定され、他方(30B)が前記第2導波管の内部に前記一方の電波ハーフミラーと対向する状態で固定され、
前記導波路の一端側から入射された電磁波のうち、前記一対の電波ハーフミラーの間に形成される長さ可変の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前記導波路の他端側から出力するミリ波帯フィルタであって、
前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定された前記一方の電波ハーフミラーの外周部に、内方に向かって所定深さに形成され、前記第1導波管の外周壁と該外周壁に対向する前記第2導波管の内周壁との隙間からの電磁波漏出を抑圧する溝(50)を設けたことを特徴するミリ波帯フィルタ。
A waveguide for propagating electromagnetic waves in a predetermined frequency range in the millimeter wave band from one end to the other end in the TE10 mode is slightly larger than the outer diameter of the first waveguide (21) and one end side of the first waveguide. A second waveguide having an inner diameter and coupled in a state of being relatively movable in the waveguide direction with respect to the first waveguide, with one end of the first waveguide being received therein; 22), and
One (30A) of a pair of flat type radio wave half mirrors (30A, 30B) having a characteristic of transmitting a part of the electromagnetic wave in the predetermined frequency range and reflecting a part thereof is an opening on one end side of the first waveguide. The other (30B) is fixed inside the second waveguide in a state facing the one radio wave half mirror,
Of the electromagnetic wave incident from one end of the waveguide, a frequency component centered on the resonance frequency of the variable-length resonator formed between the pair of radio wave half mirrors is selectively added to the other of the waveguide. A millimeter wave band filter that outputs from the end side,
An outer peripheral portion of the one radio wave half mirror fixed so as to close an opening at one end of the first waveguide is formed at a predetermined depth inward, and an outer peripheral wall of the first waveguide A millimeter wave band filter provided with a groove (50) for suppressing electromagnetic wave leakage from a gap with an inner peripheral wall of the second waveguide facing the outer peripheral wall.
前記一対の電波ハーフミラーは、
電磁波を反射する金属材で所定厚に形成され、前記第1導波管および第2の導波管の内径に応じた外形の基板(30a)と、
前記基板の中央を該基板の長辺方向に沿って通過するように延び、該基板の一面側から反対面側に貫通する電磁波透過用のスリット(30b)とを備えており、
前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定された前記一方の電波ハーフミラーに設けられた前記溝は、前記基板の長辺側外周部から前記スリット方向に前記所定深さで形成されていることを特徴とする請求項1記載のミリ波帯フィルタ。
The pair of radio wave half mirrors is
A substrate (30a) having an outer shape corresponding to the inner diameters of the first waveguide and the second waveguide, formed of a metal material that reflects electromagnetic waves to a predetermined thickness;
An electromagnetic wave transmitting slit (30b) extending through the center of the substrate along the long side direction of the substrate and penetrating from one surface side to the opposite surface side of the substrate;
The groove provided in the one radio wave half mirror fixed so as to close the opening on the one end side of the first waveguide is formed at the predetermined depth from the outer periphery of the long side of the substrate toward the slit. The millimeter waveband filter according to claim 1, wherein the millimeter waveband filter is provided.
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路が、第1導波管(21)と、該第1導波管の一端側の外径より僅かに大きい内径を有し、該第1導波管の一端側を内部に受け入れた状態で、前記第1導波管に対して導波方向に相対移動可能な状態で連結された第2導波管(22)とを含んで形成され、
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(30A、30B)の一方(30A)が前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定され、他方(30B)が前記第2導波管の内部に前記一方の電波ハーフミラーと対向する状態で固定され、
前記導波路の一端側から入射された電磁波のうち、前記一対の電波ハーフミラーの間に形成される長さ可変の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前記導波路の他端側から出力するミリ波帯フィルタの電磁波漏出防止方法であって、
前記第1導波管の一端側開口を塞ぐように固定された前記電波ハーフミラーの一方の外周部に、内方に向かって所定深さに形成した溝(50)により、前記第1導波管の外周壁と該外周壁に対向する前記第2導波管の内周壁との隙間からの電磁波漏出を抑圧することを特徴するミリ波帯フィルタの電磁波漏出防止方法。
A waveguide for propagating electromagnetic waves in a predetermined frequency range in the millimeter wave band from one end to the other end in the TE10 mode is slightly larger than the outer diameter of the first waveguide (21) and one end side of the first waveguide. A second waveguide having an inner diameter and coupled in a state of being relatively movable in the waveguide direction with respect to the first waveguide, with one end of the first waveguide being received therein; 22), and
One (30A) of a pair of flat type radio wave half mirrors (30A, 30B) having a characteristic of transmitting a part of the electromagnetic wave in the predetermined frequency range and reflecting a part thereof is an opening on one end side of the first waveguide. The other (30B) is fixed inside the second waveguide in a state facing the one radio wave half mirror,
Of the electromagnetic wave incident from one end of the waveguide, a frequency component centered on the resonance frequency of the variable-length resonator formed between the pair of radio wave half mirrors is selectively added to the other of the waveguide. An electromagnetic wave leakage prevention method for a millimeter-wave band filter output from the end side,
The first waveguide is provided with a groove (50) formed at a predetermined depth inward on one outer peripheral portion of the radio wave half mirror fixed so as to close the opening at one end of the first waveguide. An electromagnetic wave leakage prevention method for a millimeter wave band filter, comprising suppressing electromagnetic wave leakage from a gap between an outer circumferential wall of a tube and an inner circumferential wall of the second waveguide facing the outer circumferential wall.
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