JPH01284101A - 帯域通過ろ波器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、自動車電話の基地局又は移動通信局等におけ
る空中線共用装置の構成素子等に好適なＴＥｏ＋ｇモー
ド誘電体共振器より成る帯域通過ろ波器に関するもので
ある。

従来の技術 第２５図は、従来のＴＥ０１δモード誘電体共振器より
成る帯域通過ろ波器の一例を示す正面図、第２６図は、
第２５図のＡ−Ａ断面図、第２７図は、第２５図のＢ−
Ｂ断面図で、各図において、２Ｉは外部導体、２２、は
誘電体共振素子で、第２８図に平面図を、第２９図に側
面図をそれぞれ示すように、中心部に貫通孔Ｈｃを穿っ
た円筒より成る。２３は誘電体共振素子２２．の支持体
、２４は共振周波数の微調整素子、２５は入出力結合素
子、２６は同軸端子である。

第３０図も亦従来のＴＥ１１１６モード誘電体共振器よ
り成る帯域通過ろ波器の一例を示す正面図、第３１図は
、第３０図のＡ−Ａ断面図、第３２図は、第３０図のＢ
−Ｂ断面図で、各図において、２２３は誘電体共振素子
で、第３３図に平面図を、第３４図に側面図をそれぞれ
示すように、中心部に貫通孔Ｈ８を穿った角筒体より成
る。

発明が解決しようとする問題点 上記従来の帯域通過ろ波器においては、誘電体共振素子
の誘電率及び共振周波数を与えると、誘電体共振素子が
円筒型の場合には直径Ｄｃ及び厚さｔが、誘電体共振素
子が角筒型の場合には一辺の長さＤｇ及び厚さｔが、計
算によってそれぞれ求められ、これより外部導体の幅Ｗ
及び高さａを定めることが出来、又、誘電体共振素子の
中心間隔Ｄｅｃ　　（円筒型誘電体共振素子の場合）又
はＤｓｃ（角筒型誘電体共振素子の場合）は、要求され
る帯域通過ろ波器の負荷Ｑ（ＱＪに応じて段間結合量を
求め、第３５図［横軸は誘電体共振素子間のりアクタン
ス性の結合損失Ｌｃ、縦軸は結合量Ｋ（ｄＢｌ］に示す
実験値に基づいて描かれた結合特性曲線から求められる
。

上記の設計製作手法は、共振器の段数、即ち、次数が２
以下の場合には問題はないが、次数が３以上の場合には
、誘電体共振素子間の実際の結合量を極めて正確に所要
値に一致せしめる必要があり、その実現は容易ではなく
、良好な電気的特性を得ることが困難である。

問題点を解決するための手段 本発明帯域通過ろ波器は、各隣接する誘電体共振素子間
に段間結合調整素子を設け、その軸方向を、誘電体共振
素子の軸方向及び信号伝送方向の何れに対しても直角方
向ならしめたことを特徴とするものである。

作用 段間結合調整素子の挿入長を変化せしめると、段間結合
調整素子に集中する電界に対応する結合磁界の密度が変
化し、帯域通過ろ波器の次数が３以上の場合においても
実際の段間結合量を所要値に正確、かつ容易に一致せし
めることが出来る。

実施例 第１図は、本発明の一実施例を示す正面図、第２図は、
第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は、第１図のＢ−Ｂ断面
図で、各図において、ｌは矩形導波管より成る外部導体
、２ＣＩ乃至２ｃｓは誘電体共振素子で、円柱又は中心
に軸方向の貫通孔を穿った円筒より成る。３１乃至３３
は誘電体共振素子２ＣＩ乃至２ｃａの支持体で、絶縁筒
体より成る。４１乃至４．は共振周波数の微調整素子、
５１及び５□は入出力結合素子、６１及び６□は入出力
結合端子で、例えば同軸端子より成る。７．及び７□は
本発明の要旨である段間結合調整素子で、その軸方向が
、誘電体共振素子２ｃ１乃至２Ｃ３の各中間部において
誘電体共振素子の軸方向及び帯域通過ろ波器における信
号伝送方向の何れに対しても直角となるように、外部導
体１の壁面から内部に挿入し、その内部挿入長を可変に
、かつ、任意の挿入長において固定し得るように形成し
た、例えば金属螺子よりなる。

第４図は、本発明の他の実施例を示す正面図、第５図は
、第４図のＡ−Ａ断面図、第６図は、第４図のＢ−Ｂ断
面図で、各図において、２ａｌ乃至２８３は誘電体共振
素子で、角柱又は角筒より成る。

他の符号及び構成は、第１図乃至第３図と同様である。

このように構成した本発明帯域通過ろ波器における誘電
体共振素子２ｃ、及びＺｃｚ間又は２ｓ＋及び２１間の
結合量をに５．２で表わすと、誘電体共振素子２ｃ＋及
びＺｃａ間又は２１及びＺｓｉ間の結合損失し１．２は
。

Ｌ＋、ｚｆｄＢ）＝　　２０Ｊ２ｏｇＫ１．ｚ　　　　
”　”　　（１）で表わされ、誘電体共振素子２Ｃ２及
び２ＣＩ間又はＺＳａ及び２ｓ３間の結合量をに２，３
、結合損失をＬｘ、　ｓで表わすと、し２．３は、 Ｌａ、５（ｄＢｌ＝　　２０Ｉ２ｏｇＫｚ、ｓ　　　　
ＨＨＨＨ（２）で表わされる。

第１図乃至第６図には、外部導体ｌ及び誘電体共振素子
２Ｃ１乃至２Ｃ１又は２ａｌ乃至２□より成る共振器の
段数、即ち次数が３の場合を例示しであるが１次数を任
意に増減して本発明を実施することが出来るので、−射
的には、隣接する誘電体共振素子の結合量をＫＪＫＩＩ
、結合損失をＬ％、Ｘ４１とすると、両者の関係は次式
で表わされる。

Ｌ８．８やｌ　ｆｄＢｌ　＝　−２０Ｉ２０ｇＫＫ、　
Ｋ、　ｌ　　・・・・　（３）又、隣接する誘電体共振
素子の結合損失Ｌｘ、＋ｃ。。

は、誘電体共振素子の形状寸法に依存する量と、隣接す
る誘電体共振素子の間隔に依存する量の合成値より成り
、円柱又は円筒より成る誘電体共振素子の場合は、 Ｌ、１．ｘ、＋ｆｄＢｌ＝ＬｆＣＲ１＋Ｌ（Ｄｅｃ　−
ＤＣ）＝ＬｆＣＲ）　＋Ｌ（Ｄ）　　　・・・・　（４
）ここに、 ＣＲ：誘電体共振素子の直径及び軸長に応じて定まる値
。

Ｄｅｃ　：隣接する誘電体共振素子の中心間隔。

Ｄｅ＝誘電体共振素子の直径。

で表わされ、角柱又は角筒より成る誘電体共振素子の場
合は、 Ｌｇ、ｘ、＋ｆｄＢｌ＝ＬｆＳＲ１＋ｔ、（ｏｓｃ　−
ｏｓｌ：Ｌ（ＳＲＩ　　＋Ｌ（Ｄ）　　　　・　・　・
　・　（５）ここに、 ＳＲ：誘電体共振素子の横断面における一辺の長さ及び
軸長に応じて定まる値。

Ｄ５ｃ　：隣接する誘電体共振素子の中心間隔。

Ｄｓ：誘電体共振素子の横断面における一辺の長さ。

で表わされる。

又、結合ｉｉＫ、、、、は、帯域通過ろ波器に要求され
る電気的特性によって定め得るから、（１）式又は（２
）式を用いて結合損失ＬＫ、に＋１を求めることが出来
る。

更に、誘電体共振素子の形状寸法、即ち誘電体共振素子
の形状を円柱、円筒、角柱又は角筒の何れかに定め、円
柱又は円筒の場合にはその直径及び厚さを、角柱又は角
筒の場合にはその横断面における一辺の長さ及び厚さを
与え、帯域通過ろ波器の伝送特性を測定することによっ
ても隣接する誘電体共振素子間の結合損失を求めること
が出来る。

誘電体共振素子が円柱又は円筒より成る場合における隣
接誘電体共振素子間の基本的な結合損失ＬＫ、に＋１は
（４）式から（６）式で求めることが出来、誘電体共振
素子が角柱又は角筒より成る場合における隣接誘電体共
振素子間の基本的な結合損失しｘ、ｘ＊＋は（５）式か
ら（７）式で求めることが出来る。

Ｌ（ＣＲＩ　＝ＬＫ、に、、−Ｌ（ＤＩ　　　　　・・
・・　（６）Ｌ（ｓＲ）　＝ＬＫ、□、　−Ｌ　（Ｄｌ
　　　　　・・・・　（７）（４）式乃至（７）式にお
けるＬ（ＤＪはＨモードにおけるカットオ）導波管の減
衰定数で、（８）式乃至（１１）式で与えられる。

ここに、 Ｄｃ：円柱又は円筒より成る誘電体共振素子の直径。

Ｄｓ＝角柱又は角筒より成る誘電体共振素子の横断面に
おける一辺の長さ。

λｃ＝２ａ　　　　　　　　　　　・・・・　（ｌＯ）
ａ：帯域通過ろ波器における外部導体の高さ。

え＝　３００／ｆ　（ＧＨｚｌ　ｆｍｍ）　　　　　　
・・・・　（１１）（８）式乃至（１１）式から明らか
なように、共振周波数ｆ。と外部導体１の寸法を与える
ことによってＬ　（Ｄｌを求めることが出来る。

以上は、理論計算によって隣接する誘電体共振素子間の
結合量ＫＫ、□１結合損失Ｌ＊、ｘ＊＋及び外部導体１
の寸法等を求めたが、前述のように共振器の次数が２以
下の場合には、理論計算によって求めた数値と実際の数
値との間に多少のずれがある場合にも帯域通過ろ波器の
電気的特性を所要の特性と成し得るがか、共振器の次数
が３以上の場合には、隣接する共振器間における実際の
結合量を所要の値、即ち帯域通過ろ波器の電気的特性を
、要求される特性ならしめるために必要な結合量に正確
に一致せしめる必要があるが、これを実現することは一
般に困難である。

又、誘電体共振素子２ｃ＋乃至２Ｃ３又は２ｓ＋乃至２
□を所要位置に固定する場合、一般に誘電体共振素子２
ｃ＋乃至２Ｃ３又は２３．乃至２５．と外部導体ｌとの
間に支持体３１乃至３３を介在せしめ、外部導体１と支
持体３．乃至３．との間、支持体３．乃至３．と誘電体
共振素子２ｅ＋乃至２Ｃ３又は２３□乃至２３３との間
を接着剤等を用いて固着せしめているため、この支持体
３１乃至３．及び接着剤等の誘電率の影響によって隣接
誘電体共振素子間における実際の結合量を所要値に一致
せしめることは極めて困難である。

本発明は、隣接する誘電体共振素子の中間部、例えば両
誘電体共振素子間隔のほぼ局の個所において誘電体共振
素子の軸方向及び帯域通過ろ波器における信号伝送方向
の何れに対しても直角となるように、段間結合調整素子
７．及び７２を設けることによって隣接誘電体共振素子
間の実際の結合量を所要値に正確、かつ容易に一致せし
め得るようになしたものである。

第７図乃至第１２図は、段間結合調整素子７１及び７２
の作用を説明するための図で、第７図は、本発明帯域通
過ろ波器の一部、即ち誘電体共振素子２ｃ＋及び２ｃｔ
の設置部分の断面図（第２図に対応する断面図）、第８
図は、第３図に対応する断面図で、両図共に段間結合調
整素子を除いた状態を示し、符号は第１図乃至第３図と
同様である。

第７図及び第８図に矢印を付した実線を以て示すように
、電界は、誘電体共振素子２ｅｌ及び２Ｃ２の各軸方向
に対して直角で、かつ誘電体共振素子２＋、＋及び２ｅ
ｚの円周方向に分布し、磁界は、矢印を付した破線を以
て示すように、誘電体共振素子２ＣＩ及び２ｃ２の各一
部を取り巻くように分布して居り、第７図の誘電体共振
素子２ＣＩ及びＺＣＺの中心間隔の臘の個所における横
断面部分には、誘電体共振素子２Ｃ１及び２ｃｌの各軸
方向及び帯域通過ろ波器の信号伝送方向に対して直角で
、第９図（横軸は外部導体１の短辺ａの何れか一端から
の距離Ｘ、縦軸は電界強度Ｍ、）に示すような強度分布
を有する電界と、この電界に対して直角方向なると共に
、信号伝送方向に対しても直角な磁界とより成るＨ１ｌ
モードの電磁界が、誘電体共振素子２ｃ＋及び２ｃ２の
結合電磁界として存在する。

第７図における誘電体共振素子２Ｃ１及び２ｃａの中心
間隔のイの個所における横断面部分は、長辺がＷ、短辺
がａなるカットオフ導波管を形成し、その寸法、特に短
辺ａの長さを変えることにより、リアクタンス性の減衰
量を変化せしめることが出来、このリアクタンス性の減
衰量は（８）式乃至（１１）式から求めることが出来る
。

第１Ｏ図（第７図に対応する断面図）及び第１１図（第
８図に対応する断面図）に示すように、第１０図におけ
る誘電体共振素子２ｅ＋及び２ｃ、Ｉの中心間隔の局の
部分における外部導体ｌの短辺から段間結合調整素子７
１を挿入し、その挿入方向を、誘電体共振素子２ｃ＋及
び２ｃｚの各軸方向及び信号伝送方向に対して直角なら
しめると、この挿入個所に分布するＨ＋＋モードの電界
り２．即ち。

ここに、 Ｘ：距離の関数 が段間結合調整素子７１に集中し、この電界の集中によ
っ−Ｃ結合磁界の分布が密になり、段間結合が密となる
。

第１２図は、誘電体共振素子２ｃ＋及びＺｃｚ間の結合
量に＋、＊　（横軸）と段間結合調整素子７．の挿入長
Ｈ（縦軸）との関係の一例を示す曲線図で、図から明ら
かなように、段間結合調整素子７１の挿入長Ｈに対応し
て誘電体共振素子２Ｃ１及び２ｃ２間の結合量に１．２
が変化するから、本発明帯域通過ろ波器の設計製作に当
たって、誘電体共振素子２ｃＩ及び２ｃｚの間隔を適宜
大ならしめて、段間結合調整素子７１の挿入長Ｈを零な
らしめた場合に、その挿入個所におけるリアクタンス性
の減衰量が（８）式乃至（１１）式によって求められる
リアクタンス性の減衰量より適宜大となるようにしてお
けば、段間結合調整素子７１の挿入長を適宜調整するこ
とによって誘電体共振素子２ｃ＋及び２Ｃ２間の実際の
結合量を、要求される帯域通過ろ波器の電気的特性から
理論計算によって得られる段間結合量に正確に一致せし
めることが出来る。

以上の関係は、誘電体共振素子２Ｃ２，２Ｃ３及び段間
結合調整素子７□についても同様であり、又、誘電体共
振素子が角柱又は角筒の場合にも全く同様である。

尚、段間結合調整素子の直径を大ならしめた場合には、
直径の小なる場合に比し、電界の集中効果を高めること
が出来る。

上記のような手法、即ち隣接する誘電体共振素子の間隔
を必要以上に適宜大ならしめて段間結合を疎ならしめ、
段間結合調整素子の電界集中効果によって所要の段間結
合量を得る手法においては、誘電体共振素子の間隔を大
ならしめただけ帯域通過ろ波器を大型化することとなる
ので、帯域通過ろ波器の大型化を避ける必要のある場合
には、第１３図乃至第１８図（第１３図は、正面図、第
１４図は、第１３図のＡ−Ａ断面図、第１５図は、第１
３図のＢ−Ｂ断面図、第１６図は、正面図、第１７図は
、第１６図のＡ−Ａ断面図、第１８図は、第１６図のＢ
−Ｂ断面図）に示すように、段間結合調整素子７１及び
７□の各挿入個所に、段間結合阻止棒８□、８１２．８
□１及び８．２を設けて誘電体共振素子間の結合を適宜
疎ならしめ、段間結合調整素子７．及び７２の挿入長を
適宜調整することにより、誘電体共振素子間における実
際の結合量を、帯域通過ろ波器の所要の電気的特性から
理論計算によって得られる段間結合量に正確に一致せし
めるように形成することによって帯域通過ろ波器の大型
化を避けることか出来る。

尚、各図には、段間結合調整素子の各挿入個所に、上下
に２本の段間結合阻止棒を設けた場合を例示したが、そ
れぞれ上下何れか１本を設けるようにしても本発明を実
施することが出来る。

誘電体共振素子の間隔が狭く、１本の段間結合阻止棒で
は所要の結合阻止効果の得られないおそれのある場合に
は、段間結合阻止棒の直径を大ならしめて結合阻止効果
を高めることにより目的を達することが出来る。

段間結合阻止棒な設ける代りに、第１９図乃至第２４図
（第１９図は、正面図、第２０図は、第１９図のＡ−Ａ
断面図、第２１図は、第１９図のＢ−Ｂ断面図、第２２
図は、正面図、第２３図は、第２２図のＡ−Ａ断面図、
第２４図は、第２２図のＢ−Ｂ断面図）に示すように、
段間結合調整素子７１及び７．の各挿入個所に、段間結
合阻止板９．及び９２を設けるようにしても段間結合阻
止棒を設けた場合と同様の効果を呈せしめることが出来
る。

以上何れの実施例においても、隣接する誘電体共振素子
の相互間隔の届の個所、即ち電界強度が最も大で調整効
果の大なる個所に段間結合調整素子を設けた場合を例示
したが、調整効果は劣るが隣接する誘電体共振素子の相
互間隔の％の個所から何れかの誘電体共振素子側へずれ
た個所に設けるようにしても本発明を実施することが出
来る。

発明の効果 本発明帯域通過ろ波器においては、隣接する誘電体共振
素子間に段間結合調整素子を設けることにより、誘電体
共振素子間の実際の段間結合量を、帯域通過ろ波器に要
求される任意の電気的特性から理論計算によって得られ
た段間結合量に正確かつ容易に一致せしめることが可能
で、段間結合調整素子と共に、段間結合阻止棒又は段間
結合阻止板を併設することによって帯域通過ろ波器を大
型化することな（誘電体共振素子間の実際の段間結合量
を理論計算値に一致せしめることが出来、特に３以上任
意の次数のＴＥＱ１６モード誘電体共振器より成る帯域
通過ろ波器に実施して効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第４図、第１３図、第１６図、第１９図及び第
２２図は、それぞれ本発明の一実施例を示す正面図、第
２図、第３図、第５図、第６図、第１４図。 第１５図、第１７図、第１８図、第２０図、第２１図、
第２３図及び第２４図は、それぞれ本発明の一実施例を
示す断面図、第７図、第８図、第１Ｏ図及び第１１図は
、本発明における要部素子の作用説明のための断面図、
第９図及び第１２図は、本発明における要部素子の作用
説明のための曲線図、第２５図及び第３０図は、従来の
帯域通過ろ波器の一例を示す正面図、第２６図、第２７
図、第３１図及び第３２図は、従来の帯域通過ろ波器の
一例を示す断面図、第２８図及び第３３図は、その構成
素子を示す平面図、第２９図及び第３４図は、その構成
素子を示す側面図、第３５図は、従来の帯域通過ろ波器
における段間結合損失と段間結合量の関係を示す曲線図
で、ｌ：外部導体、２ｃ＋乃至２Ｃ３及び２□乃至２！
３：誘電体共振素子、３１乃至３．：誘電体共振素子の
支持体、４１乃至４．：共振周波数の微調整素子、５．
及び５□：入出力結合素子、６、及び６２二人出力結合
端子、７１及び７２：段間結合調整素子、Ｌｌ、　８１
２　、８□、及び８ｏ：段間結合阻止棒、９１及び９□
：段間結合阻止板、２１：外部導体、２２ｃ及び２２３
：誘電体共振素子、Ｈｃ及びＨｓ二二連通孔２３：誘電
体共振素子の支持体、２４：共振周波数の微調整素子、
２５：入出力結合素子、２６二同軸端子である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ＴＥ＿０＿１＿δモード誘電体共振器より成る帯
   域通過ろ波器において、各隣接する誘電体共振素子間に
   段間結合調整素子を設け、その軸方向を、誘電体共振素
   子の軸方向及び信号伝送方向の何れに対しても直角方向
   ならしめたことを特徴とする帯域通過ろ波器。
2. （２）各隣接する誘電体共振素子間に段間結合阻止棒を
   設けて成る特許請求の範囲第１項記載の帯域通過ろ波器
   。
3. （３）各隣接する誘電体共振素子間に段間結合阻止板を
   設けて成る特許請求の範囲第１項記載の帯域通過ろ波器
   。