JP6864605B2 - Millimeter-wave band filter bank and millimeter-wave band spectrum analyzer using it - Google Patents
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Description
本発明は、ミリ波帯でそれぞれ通過帯域が異なる複数のフィルタを有し、それらのフィルタを選択して、入力信号から所望の通過帯域の信号成分を抽出させるためのミリ波帯フィルタバンクおよびそれを用いたミリ波帯スペクトラムアナライザに関する。 The present invention has a plurality of filters having different pass bands in the millimeter wave band, and a millimeter wave band filter bank for selecting those filters to extract signal components in a desired pass band from an input signal and a millimeter wave band filter bank thereof. The present invention relates to a millimeter-wave band spectrum analyzer using.
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, the need for radio wave usage is increasing, and millimeter-wave band 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. Is beginning to be used. In addition, efforts to realize a 100 GHz ultra-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、スペクトラムアナライザ等の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。 On the other hand, regarding the evaluation of the second harmonic of the wireless system in the 60 to 70 GHz band and the evaluation of the wireless signal in the frequency band over 100 GHz, as the frequency increases, the noise level of the measuring instrument such as a spectrum analyzer and the conversion of the mixer are performed. Since the loss increases and the frequency accuracy decreases, a high-sensitivity and high-precision measurement technique for a radio signal exceeding 100 GHz has not been established.
しかも、これまでのスペクトラムアナライザ等の測定技術では、局部発振の高調波を測定結果から分離するこができず、不要発射等の厳密な測定が困難となっている。 Moreover, with conventional measurement techniques such as spectrum analyzers, the harmonics of local oscillation cannot be separated from the measurement results, making rigorous measurement of unnecessary emission and the like difficult.
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可変同調フィルタ(前置フィルタ)が必要となる。 In order to overcome these technical problems and realize high-sensitivity and high-precision measurement of 100 GHz ultra-wideband radio signals, a millimeter-wave band variable tuning filter (prefix) for suppressing image response and high-order harmonic response. Filter) is required.
可変同調フィルタの実現方式としてフィルタバンクがある。フィルタバンクは、導波管スイッチにより固定周波数のバンドパスフィルタを切り替えることで透過周波数を切り替える装置である。このため、フィルタバンクの実現には導波管スイッチとバンドパスフィルタが必要となる。 There is a filter bank as a method for realizing a variable tuning filter. A filter bank is a device that switches the transmission frequency by switching a fixed frequency bandpass filter with a waveguide switch. Therefore, a waveguide switch and a bandpass filter are required to realize a filter bank.
100GHzを超えるミリ波帯で使用可能な導波管スイッチとしては、例えば特許文献1が知られており、この特許文献1に開示された1対複数のスイッチを、入力側と出力側に用い、その間を通過帯域が異なる複数のバンドパスフィルタを介して接続することで、フィルタバンクを構成することができる。
For example,
しかしながら、上記のように、入力側と出力側にそれぞれ1対複数の導波管スイッチを設けた構造では、必然的に入出力間の距離が長くなり、フィルタバンク全体の大きさが大きくなってしまう。また、全体として電磁波の伝搬経路が長くなるので、損失が多くなる。 However, as described above, in the structure in which one-to-many waveguide switches are provided on the input side and the output side, the distance between the input and output is inevitably long, and the size of the entire filter bank is large. It ends up. In addition, since the propagation path of the electromagnetic wave becomes long as a whole, the loss increases.
しかも、導波管スイッチ間を接続するバンドパスフィルタも導波管構造となるので、汎用の導波管型のバンドパスフィルタを用いる場合、その両端にフランジを設ける必要があり、バンドパスフィルタの数が多くなるとフランジの占有する幅が大きくなり、バンドパスフィルタの並び方向の寸法が無駄に大きくなってしまい、フィルタバンク全体の寸法がさらに大きくなるという問題が発生する。また、フィルタ間の間隔が大きくなり、フィルタの切替えに時間が掛かり、高速な帯域変更が行なえない。 Moreover, since the bandpass filter that connects between the waveguide switches also has a waveguide structure, when using a general-purpose waveguide type bandpass filter, it is necessary to provide flanges at both ends of the bandpass filter. As the number increases, the width occupied by the flanges increases, the dimensions in the arrangement direction of the bandpass filters become unnecessarily large, and there arises a problem that the dimensions of the entire filter bank become even larger. In addition, the interval between filters becomes large, it takes time to switch filters, and high-speed band change cannot be performed.
さらに、複数のバンドパスフィルタのうちの一つを選択するために、入力側の導波管スイッチと出力側の導波管スイッチとを連動駆動させる必要があり、制御が複雑になるとともに、消費電力も大きくなるという問題があった。 Furthermore, in order to select one of a plurality of bandpass filters, it is necessary to drive the waveguide switch on the input side and the waveguide switch on the output side in an interlocking manner, which complicates control and consumes power. There was a problem that the power consumption also increased.
本発明は、これの問題を解決して、小型、低損失で、フィルタ切替えが高速に行なえ、その制御が容易で消費電力が少なくて済むミリ波帯フィルタバンクおよびそれを用いたミリ波帯スペクトラムアナライザを提供することを目的としている。 The present invention solves this problem, is a millimeter-wave band filter bank that is compact, has low loss, can perform filter switching at high speed, is easy to control, and consumes less power, and a millimeter-wave band spectrum using the same. It is intended to provide an analyzer.
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バンクは、
ベース部(21)と、
前記ベース部に固定され、金属壁で囲まれ、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(31)が第1の端面から第2の端面まで貫通形成された第1の固定導波管ブロック(30)と、
それぞれが金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯内で異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路(41〜47)が、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第3の端面と、該第3の端面に平行な第4の端面まで並列的に貫通形成され、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に沿って移動可能に支持されたフィルタブロック(40、140)と、
前記ベース部に設けられ、前記フィルタブロックを支持した状態で、該フィルタブロックの複数の導波路のうち、指定された任意の導波路が前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続する位置に移動させる駆動機構(60)と、
金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(71)が、前記フィルタブロックの前記第4の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第5の端面と第6の端面まで貫通形成され、該導波路が、前記フィルタブロックの前記複数の導波路のうち、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続される導波路に対して接続される位置で前記ベース部に固定された第2の固定導波管ブロック(70)とを有し、
前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面側の導波路開口の周囲、前記フィルタブロックの前記第3の端面側および第4の端面側の導波路開口の周囲、および、前記第2の固定導波管ブロックの前記第5の端面側の導波路開口の周囲には、各端面間の隙間からの電磁波漏出を防止するためのチョーク溝(34、48、74)が設けられており、
前記フィルタブロックは、互いの一面側が接合された状態で一体的に連結された第1ブロック(100)と第2ブロック(105)からなり、
前記異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路が、前記第1ブロックと第2ブロックとが接合する面に形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the millimeter wave band filter bank according to
Base part (21) and
A first fixed waveguide block (31) fixed to the base, surrounded by a metal wall, and having a waveguide (31) for propagating electromagnetic waves in the millimeter wave band penetrating from the first end face to the second end face. 30) and
A plurality of waveguides (41-47), each surrounded by a metal wall and endowed with different passband characteristics within the millimeter wave band, are defined on the second end face of the first fixed waveguide block. The second end face of the first fixed waveguide block is formed in parallel to the third end face parallel to each other with a gap of the above and the fourth end face parallel to the third end face. Filter blocks (40, 140) movably supported along the
With the filter block provided on the base portion and supporting the filter block, any designated waveguide among the plurality of waveguides of the filter block is connected to the waveguide of the first fixed waveguide block. The drive mechanism (60) that moves to the position and
The fifth end face and the sixth end face, which are surrounded by a metal wall and propagate the electromagnetic waves in the millimeter wave band, are opposed to the fourth end face of the filter block in parallel with a predetermined gap. The waveguide is formed through to the end face, and the waveguide is connected to the waveguide connected to the waveguide of the first fixed waveguide block among the plurality of waveguides of the filter block. It has a second fixed waveguide block (70) fixed to the base portion and has.
Around the waveguide opening on the second end face side of the first fixed waveguide block, around the waveguide opening on the third end face side and the fourth end face side of the filter block, and the first. It said second fixed waveguide block around the fifth end face side of the waveguide opening and the choke groove (34,48,74) is provided for preventing the electromagnetic waves leaking from the gaps between the end faces Cage,
The filter block is composed of a first block (100) and a second block (105) that are integrally connected with one side of each other joined.
A plurality of waveguides to which the different passband characteristics are imparted are formed on a surface where the first block and the second block are joined .
また、本発明の請求項2のミリ波帯フィルタバンクは、
ベース部(21)と、
前記ベース部に固定され、金属壁で囲まれ、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(31)が第1の端面から第2の端面まで貫通形成された第1の固定導波管ブロック(30)と、
それぞれが金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯内で異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路(41〜47)が、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第3の端面と、該第3の端面に平行な第4の端面まで並列的に貫通形成され、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に沿って移動可能に支持されたフィルタブロック(40、140)と、
前記ベース部に設けられ、前記フィルタブロックを支持した状態で、該フィルタブロックの複数の導波路のうち、指定された任意の導波路が前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続する位置に移動させる駆動機構(60)と、
金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(71)が、前記フィルタブロックの前記第4の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第5の端面と第6の端面まで貫通形成され、該導波路が、前記フィルタブロックの前記複数の導波路のうち、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続される導波路に対して接続される位置で前記ベース部に固定された第2の固定導波管ブロック(70)とを有し、
前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面側の導波路開口の周囲、前記フィルタブロックの前記第3の端面側および第4の端面側の導波路開口の周囲、および、前記第2の固定導波管ブロックの前記第5の端面側の導波路開口の周囲には、各端面間の隙間からの電磁波漏出を防止するためのチョーク溝(34、48、74)が設けられており、
前記フィルタブロックは、
前記異なる通過帯域特性が付与された導波路(41〜47)をそれぞれが有する複数の導波管フィルタ(141〜147)と、
前記複数の導波管フィルタを、その側壁同士が近接するように並んだ状態で、前記側壁と直交する壁面を挟持する第1基板(150)および第2基板(155)とを有しており、
前記第1基板と前記第2基板の少なくとも一方には、
前記複数の導波管フィルタの並び方向の位置ずれを防ぐための第1規制手段(151)と、
前記複数の導波管フィルタの長さ方向の方向の位置ずれを防ぐ第2規制手段(152)とが設けられていることを特徴とする。
Further, the millimeter wave band filter bank according to
Base part (21) and
A first fixed waveguide block (31) fixed to the base, surrounded by a metal wall, and having a waveguide (31) for propagating electromagnetic waves in the millimeter wave band penetrating from the first end face to the second end face. 30) and
A plurality of waveguides (41-47), each surrounded by a metal wall and endowed with different passband characteristics within the millimeter wave band, are defined on the second end face of the first fixed waveguide block. The second end face of the first fixed waveguide block is formed in parallel to the third end face parallel to each other with a gap of the above and the fourth end face parallel to the third end face. Filter blocks (40, 140) movably supported along the
With the filter block provided on the base portion and supporting the filter block, any designated waveguide among the plurality of waveguides of the filter block is connected to the waveguide of the first fixed waveguide block. The drive mechanism (60) that moves to the position and
The fifth end face and the sixth end face, which are surrounded by a metal wall and propagate the electromagnetic waves in the millimeter wave band, are opposed to the fourth end face of the filter block in parallel with a predetermined gap. The waveguide is formed through to the end face, and the waveguide is connected to the waveguide connected to the waveguide of the first fixed waveguide block among the plurality of waveguides of the filter block. It has a second fixed waveguide block (70) fixed to the base portion, and has.
Around the waveguide opening on the second end face side of the first fixed waveguide block, around the waveguide opening on the third end face side and the fourth end face side of the filter block, and the first. Chalk grooves (34, 48, 74) for preventing electromagnetic wave leakage from the gaps between the end faces are provided around the waveguide opening on the fifth end face side of the fixed waveguide block of 2. Cage,
The filter block is
A plurality of waveguide filters (141-147), each of which has a waveguide (41-47) to which the different passband characteristics are imparted, and
The plurality of waveguide filters have a first substrate (150) and a second substrate (155) that sandwich a wall surface orthogonal to the side wall in a state where the side walls are arranged so as to be close to each other. ,
At least one of the first substrate and the second substrate
A first regulating means (151) for preventing misalignment in the arrangement direction of the plurality of waveguide filters, and
It is characterized in that a second regulating means (152) for preventing misalignment in the length direction of the plurality of waveguide filters is provided.
また、本発明の請求項3のミリ波帯フィルタバンクは、請求項1または請求項2記載のミリ波帯フィルタバンクにおいて、
前記第1の固定導波管ブロックの導波路の前記第2の端面側の開口と、前記第2の固定導波管ブロックの導波路の前記第5の端面側の開口とが、前記第2の端面に直交する直線上に並んでいることを特徴とする。
The millimeter-wave band filter bank according to
The opening on the second end face side of the waveguide of the first fixed waveguide block and the opening on the fifth end face side of the waveguide of the second fixed waveguide block are the second. It is characterized in that it is arranged on a straight line orthogonal to the end face of.
また、本発明のミリ波帯フィルタバンクにおいて、
前記フィルタブロックは、
前記異なる通過帯域特性が付与された導波路(41〜47)をそれぞれが有する複数の導波管フィルタ(141〜147)と、
前記複数の導波管フィルタを、その側壁同士が近接するように並んだ状態で、前記側壁と直交する壁面を挟持する第1基板(150)および第2基板(155)とを有しており、
前記第1基板と前記第2基板の少なくとも一方には、
前記複数の導波管フィルタの並び方向の位置ずれを防ぐための第1規制手段(151)と、
前記複数の導波管フィルタの長さ方向の方向の位置ずれを防ぐ第2規制手段(152)とが設けられていることを特徴とする。
In addition, Oite to the millimeter-wave band filter bank of the present invention,
The filter block is
A plurality of waveguide filters (141-147), each of which has a waveguide (41-47) to which the different passband characteristics are imparted, and
The plurality of waveguide filters have a first substrate (150) and a second substrate (155) that sandwich a wall surface orthogonal to the side wall in a state where the side walls are arranged so as to be close to each other. ,
At least one of the first substrate and the second substrate
A first regulating means (151) for preventing misalignment in the arrangement direction of the plurality of waveguide filters, and
It is characterized in that a second regulating means (152) for preventing misalignment in the length direction of the plurality of waveguide filters is provided.
また、本発明の請求項4のミリ波帯スペクトラムアナライザは、
ミリ波帯の被測定信号を、ローカル信号発生器(212)から出力されるローカル信号とともにミキサ(211)に与え、そのミキシング出力から所定の中間周波数帯の信号を抽出するフィルタ(213)とを有する周波数変換部(210)と、前記中間周波数帯の信号を検波する検波部(220)とを有し、解析対象周波数に応じて前記ローカル信号の周波数を変化させて、前記被測定信号のスペクトラム特性を求めるミリ波帯スペクトラムアナライザ(200)において、
前記周波数変換部の前段に、前記請求項1〜3のいずれかに記載のミリ波帯フィルタバンクを設けるとともに、
前記解析対象周波数に応じて、前記ミリ波帯フィルタバンクの前記駆動機構を制御し、前記フィルタブロックの複数の導波路のうち前記解析対象周波数が含まれる通過帯域の導波路を、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続させるフィルタ切替手段(233)とを備えていることを特徴とする。
Further, the millimeter wave band spectrum analyzer according to
A filter (213) that applies a signal to be measured in the millimeter wave band to the mixer (211) together with a local signal output from the local signal generator (212) and extracts a signal in a predetermined intermediate frequency band from the mixing output. It has a frequency conversion unit (210) and a detection unit (220) that detects signals in the intermediate frequency band, and changes the frequency of the local signal according to the frequency to be analyzed to change the spectrum of the signal to be measured. In the millimeter wave band spectrum analyzer (200) for obtaining the characteristics,
The millimeter-wave band filter bank according to any one of
The drive mechanism of the millimeter-wave band filter bank is controlled according to the frequency to be analyzed, and the waveguide in the pass band including the frequency to be analyzed among the plurality of waveguides of the filter block is the first. It is characterized by including a filter switching means (233) for connecting to the waveguide of the fixed waveguide block.
また、本発明の請求項5のミリ波帯スペクトラムアナライザは、
ミリ波帯の被測定信号を、ローカル信号発生器(212)から出力されるローカル信号とともにミキサ(211)に与え、そのミキシング出力から所定の中間周波数帯の信号を抽出するフィルタ(213)とを有する周波数変換部(210)と、前記中間周波数帯の信号を検波する検波部(220)とを有し、解析対象周波数に応じて前記ローカル信号の周波数を変化させて、前記被測定信号のスペクトラム特性を求めるミリ波帯スペクトラムアナライザ(200)において、
前記周波数変換部の前記ローカル信号発生器から前記ミキサの間に、前記請求項1〜3のいずれかに記載のミリ波帯フィルタバンクを設けるとともに、
前記解析対象周波数に応じて、前記ミリ波帯フィルタバンクの前記駆動機構を制御し、前記フィルタブロックの複数の導波路のうち前記解析対象周波数に対応したローカル信号周波数が含まれる通過帯域の導波路を、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続させるフィルタ切替手段(233)とを備えていることを特徴とする。
Further, the millimeter wave band spectrum analyzer according to
A filter (213) that applies a signal to be measured in the millimeter wave band to the mixer (211) together with a local signal output from the local signal generator (212) and extracts a signal in a predetermined intermediate frequency band from the mixing output. It has a frequency conversion unit (210) and a detection unit (220) that detects signals in the intermediate frequency band, and changes the frequency of the local signal according to the frequency to be analyzed to change the spectrum of the signal to be measured. In the millimeter wave band spectrum analyzer (200) for obtaining the characteristics,
The millimeter wave band filter bank according to any one of
The drive mechanism of the millimeter-wave band filter bank is controlled according to the frequency to be analyzed, and the waveguide in the pass band including the local signal frequency corresponding to the frequency to be analyzed among the plurality of waveguides of the filter block. Is provided with a filter switching means (233) for connecting the first fixed waveguide block to the waveguide.
このように、本発明のミリ波帯フィルタバンクは、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路を有する第1の固定導波管ブロックと第2の固定導波管ブロックの端面間に、異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路が並列的に貫通形成されたフィルタブロックが所定の隙間を開けた状態で配置され、そのフィルタブロックの複数の導波路のうち、指定された任意の導波路が第1の固定導波管ブロックと第2の固定導波管ブロックの導波路の間に移動し、入出力間に所望の通過帯域特性を与えている。 Thus, millimeter wave band filter bank of the present invention, between the end surface of the first fixed waveguide block and the second fixed waveguide block having a waveguide for propagating an electromagnetic wave in the millimeter wave band, different A filter block in which a plurality of waveguides having a passband characteristic are formed in parallel is arranged with a predetermined gap, and any of the plurality of waveguides of the filter block is specified. The waveguide moves between the waveguides of the first fixed waveguide block and the second fixed waveguide block, providing the desired passband characteristics between the input and output.
このため、前記したように、入力側と出力側にそれぞれ1対複数の導波管スイッチを設けた構造に比べて、入出力間の距離が格段に短くなり、フィルタバンク全体を小型化できる。 Therefore, as described above, the distance between the input and output is significantly shorter than that of the structure in which one-to-many waveguide switches are provided on the input side and the output side, respectively, and the entire filter bank can be miniaturized.
また、第1の固定導波管ブロックの第2の端面側の導波路開口の周囲、フィルタブロックの第3の端面側および第4の端面側の導波路開口の周囲、および、第2の固定導波管ブロックの第5の端面側の導波路開口の周囲に、電磁波漏出を防止するためのチョーク溝が設けられているので、各端面間に隙間のある状態でフィルタブロックを移動でき、磨耗などによる特性劣化が発生しにくく、高速な通過帯域変更が可能となる。 Further, around the waveguide opening on the second end face side of the first fixed waveguide block, around the waveguide opening on the third end face side and the fourth end face side of the filter block, and the second fixing. Since a choke groove for preventing electromagnetic wave leakage is provided around the waveguide opening on the fifth end face side of the waveguide block, the filter block can be moved with a gap between each end face, and the filter block is worn out. Characteristic deterioration due to such factors is unlikely to occur, and high-speed passband change is possible.
また、導波管型のバンドパスフィルタの両端にフランジを設ける必要がないので、フィルタの数が多くなってもフランジの占有幅の影響を受けず最小幅で形成でき、フィルタバンク全体の寸法をさらに小型化でき、さらに、フィルタ間隔が短くて済むから、高速な通過帯域の切替えが可能となる。また、全体として電磁波の伝搬経路が短くなるので、低損失化できる。 In addition, since it is not necessary to provide flanges at both ends of the waveguide type bandpass filter, it can be formed with the minimum width without being affected by the occupied width of the flange even if the number of filters increases, and the dimensions of the entire filter bank can be adjusted. Since the size can be further reduced and the filter interval can be shortened, high-speed switching of the pass band becomes possible. Moreover, since the propagation path of the electromagnetic wave is shortened as a whole, the loss can be reduced.
また、通過帯域の切替えはフィルタブロックのみを移動すればよく、その駆動制御が簡単になり、消費電力も小さくできる。 Further, the pass band needs to be switched only by moving the filter block, which simplifies the drive control and reduces the power consumption.
また、第1の固定導波管ブロックの導波路の第2の端面側開口と、第2の固定導波管ブロックの導波路の第5の端面側開口とが、第2の端面に直交する直線上に並んでいる構造では、必然的にフィルタブロックの各導波路がその直線に沿って平行に並んだ状態となり、フィルタブロックの構造が簡単化され、フィルタバンク全体をより小型化できる。 Further , the second end face side opening of the waveguide of the first fixed waveguide block and the fifth end face side opening of the waveguide of the second fixed waveguide block are orthogonal to the second end face. In the structure of arranging on a straight line, each waveguide of the filter block is inevitably arranged in parallel along the straight line, the structure of the filter block can be simplified, and the entire filter bank can be made smaller.
また、フィルタブロックが、互いの一面側が接合された状態で一体的に連結された第1ブロックと第2ブロックからなり、異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路が、第1ブロックと第2ブロックとが接合する面に形成されたものでは、複数の導波路の一部(例えば下半部の溝と共振板や誘電体共振器のような共振素子)を第1ブロックの一面側に形成し、残りの一部(例えば上半部の溝と共振素子)を第2ブロックの一面側に形成して、両ブロックの一面側同士を重ね合わせて一体化することで構成でき、複数の導波路を少ない部品点数で効率的に且つ精度よく製造できる。 Also, off Irutaburokku is composed of a first block and a second block which is integrally connected in a state in which one side of each other are joined, a plurality of waveguides different pass band characteristics imparted, the first block In the one formed on the surface where the second block is joined, a part of a plurality of waveguides (for example, a groove in the lower half and a resonance element such as a resonance plate or a dielectric resonator) is placed on one surface side of the first block. The remaining part (for example, the groove in the upper half and the resonance element) is formed on one side of the second block, and the one side of both blocks can be overlapped and integrated. The waveguide can be manufactured efficiently and accurately with a small number of parts.
また、フィルタブロックが、異なる通過帯域特性が付与された導波路をそれぞれが有する複数の導波管フィルタをその側壁同士が近接するように並んだ状態で、その側壁と直交する壁面を第1基板と第2基板とで挟持する構造の場合であっても、第1基板と第2基板の少なくとも一方には、複数の導波管フィルタの並び方向の位置ずれと、長さ方向の方向の位置ずれを防ぐ規制手段を設けているので、例えば導波管フィルタ個々の製造誤差による各導波路の位置ずれを防止でき、安定に動作させることができ、また、導波管フィルタの交換や数の変更等の仕様変更に容易に対応できる。 Also, off Irutaburokku is in a state arrayed a plurality of waveguide filters, each having a waveguide that is different pass band characteristics are imparted to the side walls close to each other, the walls perpendicular to the side wall first Even in the case of a structure sandwiched between the substrate and the second substrate, at least one of the first substrate and the second substrate has a misalignment in the arrangement direction of a plurality of waveguide filters and a direction in the length direction. Since the regulating means for preventing the misalignment is provided, for example, the misalignment of each waveguide due to the manufacturing error of each waveguide filter can be prevented, the operation can be performed stably, and the number of waveguide filters can be replaced. It is possible to easily respond to changes in specifications such as changes in.
また、ミリ波帯スペクトラムアナライザでは、周波数変換部の前段に、前記いずれかに記載のミリ波帯フィルタバンクを設け、解析対象周波数に応じて、ミリ波帯フィルタバンクの駆動機構を制御し、フィルタブロックの複数の導波路のうち解析対象周波数が含まれる通過帯域の導波路を、第1の固定導波管ブロックの導波路に接続させるフィルタ切替手段を設けている。 Further, in the millimeter wave band spectrum analyzer, in front of the frequency converter, either before or SL have shifted provided a millimeter wave band filter bank described in accordance with the analysis target frequency, controls the drive mechanism of the millimeter-wave band filter bank Further, a filter switching means is provided for connecting the waveguide in the pass band including the frequency to be analyzed among the plurality of waveguides of the filter block to the waveguide of the first fixed waveguide block.
また、ミリ波帯スペクトラムアナライザでは、ローカル信号発生器とミキサの間に前記いずれかに記載のミリ波帯フィルタバンクを設け、解析対象周波数に応じて、ミリ波帯フィルタバンクの駆動機構を制御し、フィルタブロックの複数の導波路のうち解析対象周波数に対応したローカル信号周波数が含まれる通過帯域の導波路を、第1の固定導波管ブロックの導波路に接続させるフィルタ切替手段を設けている。 Further, in the millimeter wave band spectrum analyzer, a millimeter-wave band filter bank according to any deviation had before SL between the local signal generator and a mixer provided in accordance with the analyzed frequency, the millimeter wave band filter bank drive mechanism A filter switching means for connecting a passband waveguide including a local signal frequency corresponding to the frequency to be analyzed among a plurality of waveguides of the filter block to the waveguide of the first fixed waveguide block. It is provided.
このように、従来に比べて格段に小型化され、駆動制御が容易で、消費電力が少ないミリ波帯フィルタバングを用いれば、ミリ波帯スペクトラムアナライザ全体としても小型化でき、制御部の制御が容易となり、省電力化が可能となり、しかも、フィルタブロックの複数の導波路の切替を高速に行なえるので、解析対象周波数の掃引範囲が広い場合であってもローカル信号の周波数掃引を途中で長時間待たせる必要がなく、効率的に正確なスペクトラム解析を行なうことができる。 In this way, by using the millimeter-wave band filter bang, which is much smaller than before, easy to drive control, and consumes less power, the entire millimeter-wave band spectrum analyzer can be miniaturized, and the control unit can be controlled. It is easy, power saving is possible, and multiple waveguides of the filter block can be switched at high speed, so even if the sweep range of the frequency to be analyzed is wide, the frequency sweep of the local signal is lengthened in the middle. There is no need to wait for a long time, and accurate spectrum analysis can be performed efficiently.
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バンク(以下、単にフィルタバンクと記す)20の平面図、第2はその分解斜視図である。なお、これらの図には各部の方向が分かりやすいように、X、Y、Zの直交軸を示している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a plan view of a millimeter-wave band filter bank (hereinafter, simply referred to as a filter bank) 20 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is an exploded perspective view thereof. In these figures, the orthogonal axes of X, Y, and Z are shown so that the directions of each part can be easily understood.
これらの図に示すように、フィルタバンク20は、ベース部21、第1の固定導波管ブロック30、フィルタブロック40、駆動機構60、第2の固定導波管ブロック70、側板80、81、カバー90を有している。
As shown in these figures, the
ベース部21は有底角枠状に形成され、その底部には後述する駆動機構60が設けられている。
The
ベース部21の上面側には、第1の固定導波管ブロック30が固定されている。第1の固定導波管ブロック30は、Y方向に延び、外形が横長矩形で厚さ一定の金属板からなり、第1の端面30aの中央からその反対側の第2の端面30bの中央までX方向に沿って貫通する導波路31が形成されている。この金属壁で囲まれた導波路31の口径は、例えば70〜140GHzのミリ波帯の電磁波を単一モード(TE10モード)で低損失に伝搬させる口径(概略1mm×2mm程度)に設定されている。導波路31の断面の長辺はY方向、短辺はZ方向であり、この長辺と短辺の向きは、後述する他の導波路についても同様である。この導波路31の第1の端面側開口の周囲には、外部に接続する導波管(図示せず)のフランジに係合してネジ止め可能なフランジ受け33が形成されており、その反対の第2の端面側開口の周囲には、端面間の隙間からの電磁波漏出を防止するためのチョーク溝34が3重に形成されている(チョーク溝については後述する)。
A first fixed
第1の固定導波管ブロック30の第2の端面30bには、フィルタブロック40の第3の端面40aが、所定の隙間g(例えば30μm程度)をもって平行に対向している。
The third end surface 40a of the
フィルタブロック40は、外形が略直方体の金属製で、例えば70〜140GHzのミリ波帯内で異なる通過帯域特性が付与された複数(この例では7本)の導波路41〜47が、第3の端面40aと、第3の端面40aに平行な第4の端面40bまで並列に貫通形成されている。これら複数の導波路41〜47の長手方向はX方向、導波路断面の短辺側を隣接させるようにしてY方向に一定間隔で並んでいる。また、各導波路41〜47の第3の端面側開口の周囲および第4の端面側開口の周囲にも、第1の固定導波管ブロック30の第2の端面と同様に、端面間の隙間gによる電磁波漏出を防止するためのチョーク溝48が3重に形成されている。
The
フィルタブロック40の下面側には、駆動機構60の移動ステージ63の上部に係合する凹部49が形成されており、フィルタブロック40の上面側には、導波路41〜47の並び方向(Y方向)に沿って幅一定の溝50が形成されている。
A
駆動機構60は、ベース部21の底部の一端側に固定されたモータ61と、モータ61からベース部21の底部の長手方向(Y方向)に延び、モータ61により回転するネジ体62と、ベース部21の底部の上に配置され、ネジ体62に螺合するネジ穴(図示せず)がY方向に貫通形成され、ネジ体62の回転によりネジ体62の長さ方向(Y方向)にスライド移動する移動ステージ63と、移動ステージ63の両側部に近接して移動ステージ63の移動をガイドするガイド板64とにより構成されている。
The
この駆動機構60は、外部からのモータ61に対する制御により、ベース部21内で移動ステージ63を任意の位置に移動させることができ、この移動ステージ63の上部に係合するフィルタブロック40を、移動ステージ63と一体的にベース部21上をY方向に沿って移動させることができる。ここでは、移動ステージ63の上部にフィルタブロック40の下面側が係合して支持されている例を示すが、ネジ止め等の固着手段を用いて、移動ステージ63にフィルタブロック40を固定状態で支持させてもよい。なお、図示していないが、ベース部21内における移動ステージ63の位置(即ち、移動ステージに63に支持されたフィルタブロック40の位置)は、移動ステージ63(即ち、移動ステージに63に支持されたフィルタブロック40)が所定の基準位置に来たことをセンサで検知し、その基準位置からモータ61の回転数や回転角度により精密に特定できる。
The
なお、ベース部21や駆動機構60の構造は任意であり、この実施形態に限定されるものではない。
The structure of the
フィルタブロック40の具体的な構造については後述するが、フィルタブロック40の複数の導波路41〜47のZ方向に沿った高さ位置(厳密には、端面側開口の高さ位置:以下同様)は、第1の固定導波管ブロック30の導波路31の高さと一致しており、駆動機構60によりフィルタブロック40がY方向に移動すれば、第1の固定導波管ブロック30の導波路31に対し、フィルタブロック40の複数の導波路41〜47が順番に接続されることになる。この場合の接続とは、隙間gを介して互いの導波路の開口の中心位置が一致した状態を示すものとする。
The specific structure of the
フィルタブロック40の第4の端面40bには、第2の固定導波管ブロック70の第5の端面70aが所定の隙間gを持って平行に対向している。
The fifth end surface 70a of the second fixed
第2の固定導波管ブロック70は、フィルタブロック40を挟んで、第1の固定導波管ブロック30と対称に形成されている。即ち、第2の固定導波管ブロック70はY方向に延び、外形が横長矩形で厚さ一定の金属板からなり、第5の端面70aの中央からその反対側の第6の端面70bの中央までX方向に沿って貫通する導波路71が形成されている。
The second fixed
この金属壁で囲まれた導波路71の口径も、第1の固定導波管ブロック30の導波路31と同じに設定され、その導波路71の第5の端面側開口の周囲には、端面間の隙間からの電磁波漏出を防止するためのチョーク溝74が3重に形成され、その反対側の第6の端面側開口の周囲にはフランジ受け73が形成されている。
The diameter of the
第2の固定導波管ブロック70は、その導波路71が、第1の固定導波管ブロック30の導波路31と同心に並ぶようにベース部21上に固定されており、フィルタブロック40の複数の導波路41〜47のうち、第1の固定導波管ブロック30の導波路31に接続される導波路に対して一直線上に並ぶことになる。なお、ここでは、フィルタブロック40の複数の導波路41〜47が一直線で、端面に対して直交する(X方向に沿っている)場合を示しているが、導波路41〜47の少なくとも一部が、X方向に対して傾きをもつ場合には、それに合わせて、第1の固定導波管ブロック30の導波路31の第2の端面側開口の位置に対して、第2の固定導波管ブロック70の導波路71の第5の端面側開口の位置をY方向にずらすことで対応できる。
The second fixed
第1の固定導波管ブロック30と第2の固定導波管ブロック70は、平行に対向する状態でその両端同士が側板80、81により連結されて、全体として枠状となり、ベース部21上に直立した状態で固定されている。
The first fixed
また、第1の固定導波管ブロック30と第2の固定導波管ブロック70の上縁間は、一定厚の長方形状のカバー90により塞がれている。カバー90の下面側には、フィルタブロック40の上面側の溝50に係合して、フィルタブロック40の横方向(X方向)の位置ずれを抑制するガイドレール95が設けられている。
Further, the space between the upper edge of the first fixed
なお、フィルタブロック40の導波路41〜47に通過帯域特性を付与する構成としては、種々のものが知られており、図3にその一例を示す。図3の(a)は、一つの導波路(ここでは導波路41とする)の内部を長辺側から見た図、図3の(b)は短辺側から見た図であり、導波路41の内部に、スリット付きの共振板(アイリスと呼ばれる)51を通過帯域中心周波数に対応した間隔aで連続的に設け、導波路内に多数の共振回路を形成し、隣り合う共振回路間の結合度を共振板51のスリット間隔bで設定することで、所望の通過帯域特性を実現している。ただし、このような共振板を用いた構造だけでなく、導波路内に誘電体共振器を配置したり、その他、周知の種々の構成が可能である。
Various configurations are known for imparting passband characteristics to the
図3に示すような構造を用いることで、各導波路41〜47に対して、例えば図4のように、所望範囲(70〜140GHz)のミリ波帯を7分割する通過帯域Band1〜Band7を付与することができる。なお、複数の導波路に与える通過帯域特性は、用途に応じて設定すればよく、例えば、複数の導波路のうちの一つだけは、70GHz以上を通過させるハイパス特性(実際には導波管そのものの特性)にしてもよい。
By using the structure shown in FIG. 3, for each
また、図3において、隙間gからの電磁波の漏出を防ぐために、フィルタブロック40の両端面の導波路41の開口を囲むようにチョーク溝48を3重に設けている。各チョーク溝は、導波路の開口縁からc1、c2、c3の間隔(任意とする)で、それぞれ深さd1〜d3に設けられており、3重に設けることで、漏出阻止効果を高めたり、漏出阻止帯域を広くしている。原理的には、チョーク溝の深さを漏出阻止波長のほぼ1/4波長とすることで、等価的に短絡状態と見なせることを利用している。
Further, in FIG. 3, in order to prevent leakage of electromagnetic waves from the gap g, three choke grooves 48 are provided so as to surround the openings of the
例えば、d1=d2=d3として、全てのチョーク溝の深さを等しくすれば、その深さが1/4波長に相当する特定の漏出阻止波長の漏れを大きく抑圧することができる。 For example, if the depths of all the choke grooves are made equal by setting d1 = d2 = d3, the leakage of a specific leakage prevention wavelength whose depth corresponds to the 1/4 wavelength can be greatly suppressed.
また、例えば、d1<d2<d3とすれば、漏出阻止波長が導波路の開口縁から外側に行くほど長くなるので、漏出阻止帯域を広くすることができる。 Further, for example, if d1 <d2 <d3, the leakage prevention wavelength becomes longer toward the outside from the opening edge of the waveguide, so that the leakage prevention band can be widened.
なお、このチョーク溝による漏出阻止作用は、前記した第1の固定導波管ブロック30、第2の固定導波管ブロック70に設けられたチョーク溝34、74についても同様であり、これらのチョーク溝により、フィルタブロック40は、第1、第2の固定導波管ブロック30、70に対して非接触状態で移動して、磨耗などによる特性劣化を起こすことなく、異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路のうち、任意の導波路の接続を長期に渡って安定に行なえる。
The leakage prevention action by the choke groove is the same for the
このフィルタバンク20は、例えば、駆動機構60に対して導波路41が指定されると、図5の(a)のように、駆動機構60がフィルタブロック40を、その導波路41の両端が、第1の固定導波管ブロック30の導波路31と第2の固定導波管ブロック70の導波路71に接続される位置までY方向に移動させる。また、駆動機構60に対して例えば導波路47が指定されると、図5の(b)のように、駆動機構60がフィルタブロック40を、その導波路47の両端が、第1の固定導波管ブロック30の導波路31と第2の固定導波管ブロック70の導波路71に接続される位置までY方向に移動させる。
In the
なお、フィルタブロック40に形成される複数の導波路41〜47の最小間隔は、導波路の開口を囲む最も外側のチョーク溝の外径+最小の余裕分であり、例えば前記c1〜c3を1/4波長、最小の余裕分を1mmとすれば、導波路の長辺寸法(例えば1mm)と、最小の余裕分1mmと、3×1/4波長分を加えた長さになり、大凡5mm程度となる。
The minimum distance between the plurality of
これに対し、既製の導波管で一般的に用いられる導波管のフランジ径は、第1、第2の固定導波管ブロック30、70のフランジ受け33、73の径から分かるように格段に大きく、前記したように、入出力のスイッチの間に既製の帯域通過型の導波管をフランジ接続する構造に比べて、複数の導波管の並び方向の寸法を格段に小さくでき、しかも、導波路の間隔が狭いから、極めて短時間に所望の導波路に接続できる。また、フィルタバンク全体として電磁波の伝搬路長を短くできるから低損失化できる。 On the other hand, the flange diameter of the waveguide generally used in the ready-made waveguide is remarkably large as can be seen from the diameters of the flange receivers 33 and 73 of the first and second fixed waveguide blocks 30 and 70. Compared to the structure in which a ready-made band-passing waveguide is flanged between the input and output switches, the dimensions of the plurality of waveguides in the arrangement direction can be made significantly smaller, and moreover, as described above. Since the distance between the waveguides is narrow, it is possible to connect to the desired waveguide in an extremely short time. Further, since the propagation path length of the electromagnetic wave can be shortened as the entire filter bank, the loss can be reduced.
また、通過帯域の切替えはフィルタブロック40のみを移動すればよく、その駆動制御が簡単になり、消費電力も小さくできる。
Further, the pass band needs to be switched only by moving the
次に、フィルタブロック40の構成例について説明する。前記実施形態のフィルタブロック40は、異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路を精度よく形成するために、図6に示すように、互いの一面側が接合された状態で一体的に連結された矩形板状の第1ブロック100と第2ブロック105により構成され、その接合面に複数の導波路41〜47が形成されている。言い換えれば、前記フィルタブロック40全体を、各導波路を通過する平面で上下に分割した構造ともいえる。
Next, a configuration example of the
下側の第1ブロック100の下面側には移動ステージ63の上部に係合する凹部49が形成されており、上面100a側には、複数の導波路41〜47の例えば下半部をなす導波路形成溝41a〜47aが一端から他端にまで連続して形成されており、その内部にはそれぞれ異なる通過帯域特性を与えるための図示しない共振素子(その一部の場合もある)が設けられている。
A
また、上側の第2ブロック105の上面側にはガイドレール95を受け入れる溝50が形成され、下面105a側には、複数の導波路41〜47の例えば上半部をなす導波路形成溝41b〜47bが、導波路形成溝41a〜47aと同じ間隔で一端から他端まで連続して形成されており、その内部にはそれぞれ異なる通過帯域特性を与えるための図示しない共振素子(その一部の場合もある)が設けられている。なお、各チョーク溝48も、下半部48aと上半部48bに分割されている。
Further, a
第1ブロック100の上面100aと第2ブロック105の下面105bが接合され、互いの導波路形成溝41a〜47a、41b〜47bが上下に合わせられ導波路41〜47を形成する状態で一体化されている。このとき、チョーク溝の下半部48aと上半部48bも連結される。なお、ここでは、各導波路41〜47を上半部と下半部に分けているが、導波路の短辺中央以外の位置で分割してもよく、一方のブロック(例えば、第1ブロック100)側だけに導波路形成溝と前記共振素子を設け、その導波路形成溝の開口面を、他方のブロック(例えば、第2ブロック105)の平坦な面で塞いで一体化してもよい。
The upper surface 100a of the
このような構造を採用すれば、複数の導波路を少ない部品点数で効率的に且つ精度よく製造できる。 If such a structure is adopted, a plurality of waveguides can be efficiently and accurately manufactured with a small number of parts.
ただし、第1ブロック100の上面100aと第2ブロック105の下面105bとの接合が不十分で、導波路形成部に隙間ができると導波路としての所望の特性が得られないので、この実施形態では、導波路の両側の位置における両ブロックの接合を完全にするために、多数のネジ(図示せず)を楕円で示すネジ穴110、111に締め付けて、一体化している。
However, if the upper surface 100a of the
図7、図8は、別の構成のフィルタブロック140を示している。
このフィルタブロック140は、異なる通過帯域特性が付与された導波路41〜47をそれぞれが有する複数の導波管フィルタ141〜147と、これらの導波管フィルタ141〜147を、その側壁同士が近接するように並んだ状態で、その側壁と直交する上下の壁面を挟持する矩形板状の第1基板150および第2基板155とを有している。
7 and 8 show a
In this
ここで、導波管フィルタ141〜147は、それぞれ単独に形成された同型の導波管であり、それぞれの導波路内に所定の通過帯域特性を与える共振素子等が設けられている。なお、この実施形態では、フィルタブロック140の一方の端面(第3の端面)は、各導波管フィルタ141〜147の一方の端面が連続しているものと想定したものであり、フィルタブロック140の他方の端面(第4の端面)は、導波管フィルタ141〜147の他方の端面が、連続しているものと想定したものである。また、各導波管フィルタ141〜147の導波路の開口の周囲には、前記同様に複数(図では2重)のチョーク溝48が設けられている。
Here, the waveguide filters 141 to 147 are waveguides of the same type formed independently, and resonance elements and the like that give a predetermined passband characteristic are provided in each waveguide. In this embodiment, one end face (third end face) of the
第1基板150の下面側には、移動ステージ63の上部に係合する凹部49が設けられ、第2基板155の上面側には、ガイドレール95を受け入れる溝50が形成されている。
A
また、第1基板150の上面150aには、複数の導波管フィルタの並び方向の位置ずれを防ぐための第1規制手段として、幅一定で前後方向に延びた規制リブ151が突設されている。各導波管フィルタ141〜147は、その側壁が規制リブ151に接した状態で第1基板150上に配置されて、その並び方向の位置ずれが規制される。
Further, on the upper surface 150a of the
また、第1基板150の上面150aの規制リブ151の間には、複数の導波管フィルタ141〜147の長さ方向の方向の位置ずれを防ぐ第2規制手段として、円柱の規制ボス152が突設されている。この規制ボス152は、各導波管フィルタ141〜147の下面側に設けられた円形穴153に係合して、複数の導波管フィルタ141〜147の長さ方向の方向の位置ずれを防ぐ。これらの規制手段により、第1基板150と第2基板155に挟まれた状態の各導波管フィルタ141〜147の位置は、高い精度でほぼ均一となり、例えば、既製の導波管フィルタを用いた場合であっても、その製造誤差の影響を少なくでき、正確な導波路切替えが可能となる。なお、図7、図8において、符号154は、第1基板150と第2基板155をネジ止めする際に用いるスペーサである。
Further, between the regulating ribs 151 on the upper surface 150a of the
また、上記のように、複数の独立した導波管フィルタを用いた場合、仕様変更等により、フィルタの通過帯域を一部変更したい場合に、その導波管フィルタのみを交換すればよく、容易に対応できる。また、導波管フィルタの数の変更にも容易に対応できる。 Further, as described above, when a plurality of independent waveguide filters are used, if it is desired to partially change the pass band of the filter due to a specification change or the like, it is easy to replace only the waveguide filter. Can be handled. In addition, it is possible to easily cope with a change in the number of waveguide filters.
なお、図示していないが、導波管フィルタの上下方向の寸法のバラツキが無視できない場合には、第2基板155の下面側と導波管フィルタの上壁との間に薄い樹脂等を挟み、導波管フィルタの上下方向の機械公差を吸収する。なお、上記の第1規制手段および第2規制手段は、上基板と下基板の少なくとも一方に設ければよく、上基板155側に設けたり、両基板に設けてもよい。 Although not shown, if the variation in the vertical dimensions of the waveguide filter cannot be ignored, a thin resin or the like is sandwiched between the lower surface side of the second substrate 155 and the upper wall of the waveguide filter. , Absorbs the vertical mechanical tolerances of the waveguide filter. The first regulating means and the second regulating means may be provided on at least one of the upper substrate and the lower substrate, may be provided on the upper substrate 155 side, or may be provided on both substrates.
上記したフィルタバンク20は、ミリ波帯において、小型、低損失で、フィルタ切替えが高速に行なえ、その制御が容易で消費電力が少なくて済むので、これをミリ波帯スペクトラムアナライザに用いれば測定精度を向上させるために格別有効である。
The
図9は、上記フィルタバンク20を用いたミリ波帯スペクトラムアナライザ200の基本的な構成を示している。
FIG. 9 shows the basic configuration of the millimeter wave
このミリ波帯スペクトラムアナライザ200は、フィルタバンク20、周波数変換部210、検波部220、制御部230、表示部240により構成されている。
The millimeter-wave
ミリ波帯の被測定信号Sxは、フィルタバンク20を介して周波数変換部210のミキサ211に与えられ、ローカル信号発生器212から出力されるローカル信号とミキシングされ、そのミキシング出力からフィルタ213により所定の中間周波数帯の信号が抽出される。ローカル信号の周波数は、制御部230の周波数掃引手段231により所望の解析対象周波数範囲に対応して掃引可変され、その所望の解析対象周波数範囲の信号成分が時間経過にともなって中間周波数帯の信号として抽出されてその強度が検波部220で検出される。なお、ここでは説明を容易にするために、周波数変換部210での周波数変換処理(ヘテロダイン変換)を1回だけ行なう例を示しているが、ミリ波帯のような高い周波数の信号を正確に解析する場合には、周波数変換処理を複数回行なってデジタル処理が可能な中間周波数帯に変換することになる。
The measured signal Sx in the millimeter wave band is given to the
制御部230のスペクトラムデータ取得手段232は、解析対象周波数毎に検出される信号強度をスペクトラムデータとして記憶し、これを表示部240に表示させる。また、制御部230のフィルタ切替手段233は、フィルタバンク20のフィルタブロック40の複数の導波路のうち、解析対象周波数が含まれる通過帯域の導波路を指定して、被測定信号Sxから、指定された導波路に付与された通過帯域に含まれる信号成分のみを抽出させて周波数変換部210に出力させる。
The spectrum data acquisition means 232 of the
このように構成されたミリ波帯スペクトラムアナライザ200では、小型に構成でき、フィルタ切替制御が容易となり、省電力化が可能となり、しかも、フィルタブロック40の各導波路の通過帯域による周波数選択作用により、イメージ成分の誤検出を防止できる。また、フィルタブロック40の複数の導波路の切替えを高速に行なえるので、解析対象周波数の掃引範囲が広い場合であってもローカル信号の周波数掃引を途中で長時間待たせる必要がなく、効率的に正確なスペクトラム解析を行なうことができる。また、低損失であるから、被測定信号SxのS/Nを低下させることがなく、小レベルの信号のスペクトラム検出が可能となる。
The millimeter-wave
なお、図9において、点線で示しているように、周波数変換部210のローカル信号発生器212からミキサ211の間に、フィルタバンク20と同等の構成で、全体の周波数帯域がローカル信号の周波数可変範囲に対応したフィルタバンク20′を設け、フィルタ切替手段233により、フィルタバンク20′のフィルタブロック40の複数の導波路のうち解析対象周波数に対応したローカル信号周波数が含まれる通過帯域の導波路を、選択的に接続させるようにすれば、ローカル信号に含まれる高調波やスプリアスを減衰させてミキサ211に与えることができ、ローカル信号に含まれる高調波やスプリアスに影響されないより正確なスペクトラム測定が可能となる。
As shown by the dotted line in FIG. 9, between the local signal generator 212 and the
なお、周波数変換部210の入力側だけにフィルタバンク20を設ける構成、ローカル信号発生器212とミキサ211の間だけにフィルタバンク20′を設ける構成、あるいは両方にそれぞれフィルタバンク20、20′を設ける構成のいずれであってもよい。
The
20、20′……ミリ波帯フィルタバンク、21……ベース部、30……第1の固定導波管ブロック、31……導波路、33……フランジ受け、34……チョーク溝、40……フィルタブロック、41〜47……導波路、41a〜47a、41b〜47b……導波路形成溝、48……チョーク溝、49……凹部、50……溝、60……駆動機構、61……モータ、62……ネジ体、63……移動ステージ、64……ガイド板、70……第2の固定導波管ブロック、71……導波路、73……フランジ受け、74……チョーク溝、80、81……側板、90……カバー、95……ガイドレール、100……第1ブロック、105……第2ブロック、110、111……ネジ穴、140……フィルタブロック、141〜147……導波管フィルタ、150……下基板、151……規制リブ、152……規制ボス、153……円形穴、154……スペーサ、155……上基板、200……ミリ波帯スペクトラムアナライザ、210……周波数変換部、220……検波部、230……制御部、231……周波数掃引手段、232……スペクトラムデータ取得手段、233……フィルタ切替手段、240……表示部 20, 20'... mmWave band filter bank, 21 ... base, 30 ... first fixed waveguide block, 31 ... waveguide, 33 ... flange receiver, 34 ... choke groove, 40 ... ... Filter block, 41-47 ... Waveguide, 41a-47a, 41b-47b ... Waveguide forming groove, 48 ... Chalk groove, 49 ... Recess, 50 ... Groove, 60 ... Drive mechanism, 61 ... ... motor, 62 ... screw body, 63 ... moving stage, 64 ... guide plate, 70 ... second fixed waveguide block, 71 ... waveguide, 73 ... flange receiver, 74 ... choke groove , 80, 81 ... Side plate, 90 ... Cover, 95 ... Guide rail, 100 ... 1st block, 105 ... 2nd block, 110, 111 ... Screw holes, 140 ... Filter block, 141-147 Waveguide filter, 150 ... Lower substrate, 151 ... Regulatory rib, 152 ... Regulatory boss, 153 ... Circular hole, 154 ... Spacer, 155 ... Upper substrate, 200 ... Millimeter wave band spectrum analyzer , 210 ... Frequency conversion unit, 220 ... Detection unit, 230 ... Control unit, 231 ... Frequency sweeping means, 232 ... Spectrum data acquisition means, 233 ... Filter switching means, 240 ... Display unit
Claims (5)
前記ベース部に固定され、金属壁で囲まれ、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(31)が第1の端面から第2の端面まで貫通形成された第1の固定導波管ブロック(30)と、
それぞれが金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯内で異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路(41〜47)が、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第3の端面と、該第3の端面に平行な第4の端面まで並列的に貫通形成され、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に沿って移動可能に支持されたフィルタブロック(40、140)と、
前記ベース部に設けられ、前記フィルタブロックを支持した状態で、該フィルタブロックの複数の導波路のうち、指定された任意の導波路が前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続する位置に移動させる駆動機構(60)と、
金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(71)が、前記フィルタブロックの前記第4の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第5の端面と第6の端面まで貫通形成され、該導波路が、前記フィルタブロックの前記複数の導波路のうち、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続される導波路に対して接続される位置で前記ベース部に固定された第2の固定導波管ブロック(70)とを有し、
前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面側の導波路開口の周囲、前記フィルタブロックの前記第3の端面側および第4の端面側の導波路開口の周囲、および、前記第2の固定導波管ブロックの前記第5の端面側の導波路開口の周囲には、各端面間の隙間からの電磁波漏出を防止するためのチョーク溝(34、48、74)が設けられており、
前記フィルタブロックは、互いの一面側が接合された状態で一体的に連結された第1ブロック(100)と第2ブロック(105)からなり、
前記異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路が、前記第1ブロックと第2ブロックとが接合する面に形成されていることを特徴とするミリ波帯フィルタバンク。 Base part (21) and
A first fixed waveguide block (31) fixed to the base, surrounded by a metal wall, and having a waveguide (31) for propagating electromagnetic waves in the millimeter wave band penetrating from the first end face to the second end face. 30) and
A plurality of waveguides (41-47), each surrounded by a metal wall and endowed with different passband characteristics within the millimeter wave band, are defined on the second end face of the first fixed waveguide block. The second end face of the first fixed waveguide block is formed in parallel to the third end face parallel to each other with a gap of the above and the fourth end face parallel to the third end face. Filter blocks (40, 140) movably supported along the
With the filter block provided on the base portion and supporting the filter block, any designated waveguide among the plurality of waveguides of the filter block is connected to the waveguide of the first fixed waveguide block. The drive mechanism (60) that moves to the position and
The fifth end face and the sixth end face, which are surrounded by a metal wall and propagate the electromagnetic waves in the millimeter wave band, are opposed to the fourth end face of the filter block in parallel with a predetermined gap. The waveguide is formed through to the end face, and the waveguide is connected to the waveguide connected to the waveguide of the first fixed waveguide block among the plurality of waveguides of the filter block. It has a second fixed waveguide block (70) fixed to the base portion, and has.
Around the waveguide opening on the second end face side of the first fixed waveguide block, around the waveguide opening on the third end face side and the fourth end face side of the filter block, and the first. Chalk grooves (34, 48, 74) for preventing electromagnetic wave leakage from the gaps between the end faces are provided around the waveguide opening on the fifth end face side of the fixed waveguide block of 2. Cage,
The filter block is composed of a first block (100) and a second block (105) that are integrally connected with one side of each other joined.
It said different pass band characteristics plurality of waveguides granted there is, the first block, features and to Rumi re sideband filter bank that the second block is formed on a surface to be bonded.
前記ベース部に固定され、金属壁で囲まれ、ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(31)が第1の端面から第2の端面まで貫通形成された第1の固定導波管ブロック(30)と、
それぞれが金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯内で異なる通過帯域特性が付与された複数の導波路(41〜47)が、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第3の端面と、該第3の端面に平行な第4の端面まで並列的に貫通形成され、前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面に沿って移動可能に支持されたフィルタブロック(40、140)と、
前記ベース部に設けられ、前記フィルタブロックを支持した状態で、該フィルタブロックの複数の導波路のうち、指定された任意の導波路が前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続する位置に移動させる駆動機構(60)と、
金属壁で囲まれ、前記ミリ波帯の電磁波を伝搬させる導波路(71)が、前記フィルタブロックの前記第4の端面に所定の隙間を持って平行に対向する第5の端面と第6の端面まで貫通形成され、該導波路が、前記フィルタブロックの前記複数の導波路のうち、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続される導波路に対して接続される位置で前記ベース部に固定された第2の固定導波管ブロック(70)とを有し、
前記第1の固定導波管ブロックの前記第2の端面側の導波路開口の周囲、前記フィルタブロックの前記第3の端面側および第4の端面側の導波路開口の周囲、および、前記第2の固定導波管ブロックの前記第5の端面側の導波路開口の周囲には、各端面間の隙間からの電磁波漏出を防止するためのチョーク溝(34、48、74)が設けられており、
前記フィルタブロックは、
前記異なる通過帯域特性が付与された導波路(41〜47)をそれぞれが有する複数の導波管フィルタ(141〜147)と、
前記複数の導波管フィルタを、その側壁同士が近接するように並んだ状態で、前記側壁と直交する壁面を挟持する第1基板(150)および第2基板(155)とを有しており、
前記第1基板と前記第2基板の少なくとも一方には、
前記複数の導波管フィルタの並び方向の位置ずれを防ぐための第1規制手段(151)と、
前記複数の導波管フィルタの長さ方向の方向の位置ずれを防ぐ第2規制手段(152)とが設けられていることを特徴とするミリ波帯フィルタバンク。 Base part (21) and
A first fixed waveguide block (31) fixed to the base, surrounded by a metal wall, and having a waveguide (31) for propagating electromagnetic waves in the millimeter wave band penetrating from the first end face to the second end face. 30) and
A plurality of waveguides (41-47), each surrounded by a metal wall and endowed with different passband characteristics within the millimeter wave band, are defined on the second end face of the first fixed waveguide block. The second end face of the first fixed waveguide block is formed in parallel to the third end face parallel to each other with a gap of the above and the fourth end face parallel to the third end face. Filter blocks (40, 140) movably supported along the
With the filter block provided on the base portion and supporting the filter block, any designated waveguide among the plurality of waveguides of the filter block is connected to the waveguide of the first fixed waveguide block. The drive mechanism (60) that moves to the position and
The fifth end face and the sixth end face, which are surrounded by a metal wall and propagate the electromagnetic waves in the millimeter wave band, are opposed to the fourth end face of the filter block in parallel with a predetermined gap. The waveguide is formed through to the end face, and the waveguide is connected to the waveguide connected to the waveguide of the first fixed waveguide block among the plurality of waveguides of the filter block. It has a second fixed waveguide block (70) fixed to the base portion, and has.
Around the waveguide opening on the second end face side of the first fixed waveguide block, around the waveguide opening on the third end face side and the fourth end face side of the filter block, and the first. Chalk grooves (34, 48, 74) for preventing electromagnetic wave leakage from the gaps between the end faces are provided around the waveguide opening on the fifth end face side of the fixed waveguide block of 2. Cage,
The filter block is
A plurality of waveguide filters (141-147), each of which has a waveguide (41-47) to which the different passband characteristics are imparted, and
The plurality of waveguide filters have a first substrate (150) and a second substrate (155) that sandwich a wall surface orthogonal to the side wall in a state where the side walls are arranged so as to be close to each other. ,
At least one of the first substrate and the second substrate
A first regulating means (151) for preventing misalignment in the arrangement direction of the plurality of waveguide filters, and
Wherein the plurality of features and to Rumi re sideband filter banks that waveguide second regulating means for preventing the positional deviation in the longitudinal direction of the direction of the filter and (152) are provided.
前記周波数変換部の前段に、前記請求項1〜3のいずれか一項に記載のミリ波帯フィルタバンクを設けるとともに、
前記解析対象周波数に応じて、前記ミリ波帯フィルタバンクの前記駆動機構を制御し、前記フィルタブロックの複数の導波路のうち前記解析対象周波数が含まれる通過帯域の導波路を、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続させるフィルタ切替手段(233)とを備えていることを特徴とするミリ波帯スペクトラムアナライザ。 A filter (213) that applies a signal to be measured in the millimeter wave band to the mixer (211) together with a local signal output from the local signal generator (212) and extracts a signal in a predetermined intermediate frequency band from the mixing output. It has a frequency conversion unit (210) and a detection unit (220) that detects signals in the intermediate frequency band, and changes the frequency of the local signal according to the frequency to be analyzed to change the spectrum of the signal to be measured. In the millimeter wave band spectrum analyzer (200) for obtaining the characteristics,
The millimeter-wave band filter bank according to any one of claims 1 to 3 is provided in front of the frequency conversion unit, and is provided with a millimeter-wave band filter bank.
The drive mechanism of the millimeter-wave band filter bank is controlled according to the frequency to be analyzed, and the waveguide in the pass band including the frequency to be analyzed among the plurality of waveguides of the filter block is the first. A millimeter-wave band spectrum analyzer including a filter switching means (233) for connecting to a waveguide of a fixed waveguide block.
前記周波数変換部の前記ローカル信号発生器から前記ミキサの間に、前記請求項1〜3のいずれかに記載のミリ波帯フィルタバンクを設けるとともに、
前記解析対象周波数に応じて、前記ミリ波帯フィルタバンクの前記駆動機構を制御し、前記フィルタブロックの複数の導波路のうち前記解析対象周波数に対応したローカル信号周波数が含まれる通過帯域の導波路を、前記第1の固定導波管ブロックの導波路に接続させるフィルタ切替手段(233)とを備えていることを特徴とするミリ波帯スペクトラムアナライザ。 A filter (213) that applies a signal to be measured in the millimeter wave band to the mixer (211) together with a local signal output from the local signal generator (212) and extracts a signal in a predetermined intermediate frequency band from the mixing output. It has a frequency conversion unit (210) and a detection unit (220) that detects signals in the intermediate frequency band, and changes the frequency of the local signal according to the frequency to be analyzed to change the spectrum of the signal to be measured. In the millimeter wave band spectrum analyzer (200) for obtaining the characteristics,
The millimeter wave band filter bank according to any one of claims 1 to 3 is provided between the local signal generator and the mixer of the frequency conversion unit, and the millimeter wave band filter bank is provided.
A passband waveguide that controls the drive mechanism of the millimeter-wave band filter bank according to the analysis target frequency and includes a local signal frequency corresponding to the analysis target frequency among a plurality of waveguides of the filter block. A millimeter-wave band spectrum analyzer comprising a filter switching means (233) for connecting the first fixed waveguide block to the waveguide.
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