JPH01500869A - 非対称特性用の結合素子を使用する二重モード導波管フィルタ - 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】 非対称特性用の結合素子を使用する 二重モード導波管フィルタ 技術分野 この発明は、広く電磁波導波管フィルタに関するものであり、特に非対称停止帯 域特性を有する二重モード導波管フィルタに関するものである。さらに説明すれ ば、この発明は、フィルタの隣接する空洞間の互いに直交する電磁界を結合する 装置を含むものである。

背景技術 導波管フィルタはシステムの周波数応答特性を決定するためにマイクロ波通信シ ステムにおいてはしばしば使用されている。このようなフィルタは単一モードで 動作してもよく、或いは二つの電磁伝播波が導波管フィルタ内で互いに直交して 存在する二重モード型として動作してもよい。

典型的な導波管フィルタは、例えば円形導波管の場合のように円筒であってよい 対称な中空体を備え、隔壁と呼ばれる仕切り壁によって複数の共振空洞に分割さ れている。二重モード型導波管フィルタの場合には各空洞はフィルタの二つのセ クションを定め、したがって３個の空洞を有する二重モード型導波管フィルタは 入力セクションおよび出力セクションを含めて６個のセクションを有している。

互いに直交する電磁界は各隔壁中の十字形の絞り開口を定める交差スロットを通 り隣接する空洞と結合する。

同じ空洞中にある直交する電磁界間の電磁的結合を行なうためにフィルタ回路の 本体を通って空洞中に突出する調整金属ねじを設けることが知られている。また 、異なる空洞中にそれぞれ存在する互いに直交する電磁界間の電磁的結合を行な うことも知られている。電磁界間の結合の程度は装置の周波数応答特性を決定す る停止帯域の極を変えることによって装置の周波数応答特性を変更させる。

異なる空洞中の互いに直交する電磁界の結合のた吟の従来の技術には２個の空洞 の別々の部分を連結する導波管フィルタ本体の外部の同軸ケーブルを使用するこ とが含まれる。しかしながら、この方法は多くの問題を提起する。例えばケーブ ルはしばしばスプリアス特性を生じ、またそれらの組立てに必要な作業を行なう ために要する部品数および組立てに必要な時間の点で比較的複雑である。さらに ケーブルの長さは周波数特性に対して臨界的であり、フィルタを適切に同調させ るように適切なケーブル長を決定するためには可成の時間が必要である。

この発明は、上述のような欠点を克服しようとするものでこの発明によれば、フ ィルタの隣接する空洞中の互いに直交する電磁界間の電磁的結合のための二重モ ード型電磁波導波管フィルタが提供される。導波管フィルタは、電磁エネルギを 含み案内する導波管本体と、第１と第２の隣接する導波管共振空洞を定める導波 管本体内の１以上の隔壁または区画壁と、隣接する空洞中の互いに直交する第１ と第２の電磁界間の電磁的に結合する導波管本体内の手段とを備えている。

互いに直交する電磁界は隔壁に取付けられてそれを貫通している細長い導電性結 合素子によって結合されている。結合素子は空洞の一つの中に伸び出て電気プロ ーブを形成している第１のＬ字形プローブを備えている。プローブ部分は対応す る空洞中に結合される電磁界に平行に方向を定められている。

結合素子はさらに第２のほぼＵ字形の部分を備え、それは隣接する空洞中へ伸び て磁気ループを定め、この磁気ループは空洞中の電磁界に平行に方向を定められ ている。

この発明の好ましい実施態様においては、フィルタは入力セクションと出力セク ションを含む６個のフィルタセクションを定める３個の共振空洞を有している。

各隔壁は隣接する空洞間を直交電磁界が通過できるように十字形絞りまたは開口 を設けられている。フィルタ本体を貫通して半径方向に伸びている複数の調整ね じが同じ空洞中の直交電磁界間の結合を行なうために使用され、それによってフ ィルタの周波数特性が決定される。

このフィルタ回路は、非対称な停止帯域特性と自己等化通過帯域特性とを外部伝 送ライン結合技術を必要とすることなく与える。スプリアス共振なしに広帯域特 性が得られ、高いＱのフィルタが維持され、必要な部品数が少なく、組立ておよ び同調時間が最小にされる。この発明のフィルタは後続するマルチプレクサにお けるフィルタの対称性を維持するためにサセプタンス消去回路網として使用する ことができる。

好ましい実施例の説明 まず第１図および第２図を参照すると、この発明は、第１図に全体を１０で示さ れた二重モード型電磁波導波管フィルタ回路に関するものであり、それは例えば マイクロ波通信システムの周波数特性の決定に有用である。以下説明するように 、説明のために選ばれた特定のフィルタ１ｏは３個の有限周波数挿入損失極およ び２個の通過帯域等化月極を与える６個のフィルタセクションを有する高Ｑ二重 モード反射型フィルタである。

フィルタ１０は外側端部が端壁１４および２ｏによって閉じられ、１対の縦方向 で間隔を置いて設けられた隔壁１６および１８によって３個の共振空洞２２．２ ４．２８に分割されている導電性円筒体状の本体１２を有している。端壁１４は 長方形のスロット２６を設けられ、このスロット２Ｂはこの場合にＸ軸として定 められた方向に整列され、フィルタ１ｏの入力を決定し、入力波を受けるように 構成されている。端壁２ｏは開口を有さず、電磁波を入力端壁１４に向かって反 射するように機能する。隔壁１６および１８は軸方向で整列した絞り開口３１． ３３をそれぞれの中央に設けられている。絞り開口３１は１対の交差スロット２ ８．３０を含み、それらはそれぞれＸおよびＹ軸に沿って整列している。同様に 絞り開口３３は１対の交差スロット３＝２．３４によって定められ、それらもま たそれぞれＸおよびＹ軸に沿って整列している。スロット２８と３２は入力スロ ット２Ｂと整列している。

第３図および第６図をも参照すると、フィルタｌｏが二重モード型フィルタであ るため、各空洞２２．２４．２６中には第６図にそれぞれ３６．３ｇ、　３５． ３７．８１．８０テ示された互イニ直交する電磁界が存在する。例えば直交電磁 界の空洞２４の成分すなわち線３５．３７はそれぞれＸ軸およびＹ軸に平行な平 面にある。

空洞２２．２４．２６中の直交電磁界はそのような空洞のそれぞれにおいて二つ の共振またはセクションを定めるから、フィルタ１０内には６個のセクションが 存在する。これら６個のセクションは第３図に図式的に示され、それにおいてセ クションｌおよび６は空洞２２内に存在し、セクション２および５は空洞２４内 に存在し、セクション８および４は空洞２６内に存在する。電磁界３８によって 定められたセクションｌは入カスロツ）２Ｂから入力を受ける。−刃型磁界３６ に対応するセクション６は第１の空洞２２内の本体１２の側面壁を通って伸びて いるプロ７ブ４２によって定められる出力と結合される。フィルタｌＯは反転さ れることもでき、プローブ４２が入力として使用され、スロット２６が出力とし て使用されることができる。

空洞２２．２４．２６が共振する周波数はそれぞれねじ４４．４８゜５８によっ て決定され、それらのねじはＹ軸に沿って整列し、フィルタの本体１２の底部を 貫通して対応する空洞２２．２４．２８中に伸び出ている。空洞２２のねじ４４ と直径的に反対に位置する同調ねじ４０がねじ４４と違った深さで空洞２２中に 突出している。対向する同調ねじ４０および４４の空洞２２中の突出量が異なる ため、後述する結合素子６０と共に非対称な停止帯域特性が与えられ、それは第 ７図に示されており、以下詳細に説明する。同調ねじ４０および４４の空洞２２ 中の突出量は結合素子６０と共にフィルタｌＯの停止帯域特性の損失極７２（第 ７図）の位置を制御する。

３個の追加の同調ねじ４７．５２．５４は同調ねじ４４．４８．５８から９０度 ずれた位置で本体１２中に突出し、それぞれ空洞２２．２４゜２６のＸ軸方向電 磁界に対応するセクション４，５．６の共振の同調のために機能する。

空洞２２中で、入力Ｙ軸重磁界３８は同調ねじ４０と４７の中間の周辺位置で本 体１２を貫通して空洞２２中に突出している同調ねじ４６によって出力Ｘ軸重磁 界３６とわずかに結合す乞。第３図に図式的に示されたようにねじ４Ｂはフィル タ１０のセクションｌと６との間の結合ブリッジを形成する。入力Ｙ軸重磁波３ ８は絞り開口３１の水平スロット２８を通って空洞２４に伝播される。

空洞２４内で直交電磁界３７と３５は同調ねじ４８と５２の中間の周辺位置で本 体１２を貫通して空洞２４中に突出しているねじ５０の形態の結合ブリッジによ って互いにわずかに結合される。第３図に示すように、ねじ５０はフィルタ１０ のセクション２と５との間の結合ブリッジを形成するように機能する。

電磁波３７は端壁２０で反射される結合波８０として空洞２６中に絞り開口３３ の水平スロット３２を通って送られる。結合ねじ５６は同調ねじ５４と５８の中 間の周辺位置で本体１２を貫通して空洞２６中に突出し、反射波と共に結合波８ ０を９０度回転させるように機能する。ねじ５Ｂはしたがって第３図に示すよう にフィルタ１０のセクション３と４とを効果的に結合する。出力波８１は絞り開 口３３および３１のスロット８４および３０を通って空洞２２に送り返され、そ こで出カブローブ４２によって取出される。

結合素子６０は空洞２４内の入力電磁界（波）３７を空洞２６内の直交して結合 された電磁界（波）８１と電磁的に結合するように機能する。したがって結合素 子６Ｄは隣接する空洞中の互いに直交する電磁界の間の結合ブリッジを効果的に 与え、この例ではフィルタｌＯのセクション２と４の間の結合を決定する。

次に、第４図および第５図を参照すると、結合素子８０は絶縁ガラスビードの同 軸フィードスルー６６により隔壁１８上に取付けられた銀メツキ銅ワイヤのよう な単一の導電ワイヤから構成されている。結合ワイヤは隔壁１８を貫通し、それ ぞれ隔壁１８の反対側に位置する第１と第２の部分６２．６４を有している。

部分８２は実質上Ｕ字形であり、ベース６２ａと１対の平行な脚部８２ｂ　、　 ８２ｅからなっている。脚部８２ｂは隔壁１８に接触している。結合素子６０の Ｕ字形部分６２は磁気ループを形成し、その磁気ループは結合軸が空洞２４内の Ｙ軸入力電磁波３８の成分と平行である平面にある。

結合素子６０の第２の部分６４はほぼＬ字形であり、隔壁１８に垂直に延在する 第１の脚部８４ａと隔壁１８に平行に延在する第２の脚部８４ｂとを備えている 。第２の脚部８４ｂの外端部分は隔壁１８上に取付けられレフフライト（ｒｅｘ ｏｌ　１ｔｅ）のような適当な高誘電材料によって形成された支柱６８によって 支持されている。脚部６４ａと６４ｂは磁気ループの部分６２の平面に対して垂 直な平面にあり、Ｘ軸出力波８１の成分に平行に延在する電界結合軸を有する。

結合素子６０のこれらの部分６２．８４が磁界（６２）または電界（６４）変化 のいずれかおよびそれらの方向を選択することによって、斜めのセクション間の 結合の符号が決定され、セクションの特定の組合わせ（２と４または３と５のい ずれか）が決定される。互いに直交する電磁界の間の結合の大きさ、したがって 結合素子６ｏによって影響される同調の強さはワイヤの直径、脚部６４ｂの長さ 、磁気ループの面積、および隔壁１８上の結合素子６０の位置によって決定され る。結合素子６０は内部の集積されたサセプタンス消去回路網として機能し、こ のサセプタンス消去回路網は後続するマルチプレクサシステム上のフィルタの対 称性を維持するために使用できる。

第７図は結合素子６０によって与えられたサセプタンス消去回路網を有するフィ ルタ１０を使用する２個のマルチプレクサチャンネル７１．７３の周波数特性７ ０を示している。サセプタンス消去回路網として結合素子６０を使用するフィル タ１０は余分の停止帯成極７２ａを生成し、それはフィルタ特性の側部に７４で 示された増加された排除およびマージンを生じる。フィルタ７１．７３はそれら の通過帯域および排除特性の非対称な急俊さによって生じる交差領域７５で相互 作用する。この余分の停止帯成極７２ａは領域７４の特性を急俊にすることによ って隣接フィルタの存在をシュミレートする。その結果フィルタ７１゜７３は付 加的なサセプタンス消去回路網を必要とすることなく対称通過帯域特性を有する 。

以上の説明から当業者にはこの発明の技術的範囲を逸脱することなく前記のよう な実施態様に対して各種の変形および付加を行なうことが可能であることが認め られるであろう。

したがって、請求の範囲に記載された事項およびそれと等価のものは全てこの発 明の技術的範囲に含まれるべきものである。

国際調査報告 国″査　”　ＬＩＳ　８７゜１８，８

Claims (16)

【特許請求の範囲】
1. １．隣接する空洞を分離している隔壁中に設けられた絞り開口によつて互いに電 磁的に結合されている複数の互いに隣接する導波管共振空洞を有する電磁波導波 管において使用され、前記隣接する空洞中の第１および第２の互いに直交する電 磁界をそれぞれ結合するための装置において、導電性の結合素子が前記隔壁に取 付けられて、この隔壁を通つて伸びていることを特徴とする装置。
2. ２．前記結合素子が、 前記第１の電磁界の成分に平行に伸びる結合軸を有する、前記隔壁一方の側に位 置する第１の部分と、前記第２の電磁界の成分に平行に伸びる結合軸を有する、 前記隔壁他方の側に位置する第２の部分とを具備している請求の範囲第１項記載 の装置。
3. ３．前記第１の部分が磁気ループを含み、前記第２の部分が電気プローブを有す る請求の範囲第２項記載の装置。
4. ４．前記第１の部分はほぼＵ字形であり、中間部分とこの中間部分から伸び出て いる１対の脚部とを備えており、前記脚部の一つは前記隔壁から電気的に絶縁さ れてそれを通り抜けて伸びており、前記脚部の他方のものは前記隔壁と接触して いる請求の範囲第２項記載の装置。
5. ５．前記第２の部分はほぼＬ字形であり、前記隔壁から電気的に絶縁されてそれ を通り抜けて伸びている第１の脚部と、前記隔壁から離隔している第２の脚部と を備えている請求の範囲第２項記載の装置。
6. ６．前記装置は曲がった金属棒体と前記隔壁上のこの棒体を支持する手段とを備 えている請求の範囲第１項記載の装置。
7. ７．前記棒体は前記隣接する空洞の一方中に伸びて前記隔壁の一方の側に電気的 に接触している第１の部分と、前記隣接する空洞の他方中に伸びて前記隔壁から 電気的に絶縁されている第２の部分とを備えている請求の範囲第６項記載の装置 。
8. ８．前記金属棒体は銀で被覆された銅のワイヤから構成されている請求の範囲第 ７項記載の装置。
9. ９．前記第１の部分は第１の平面に位置する複数の脚部を具備し、前記第２の部 分は前記第１の平面に垂直な第２の平面位置する複数の脚部を具備している請求 の範囲第７項記載の装置。
10. １０．前記支持手段は前記隔壁内の電気絶縁部材を具備し、前記棒体はこの電気 絶縁部材をとおり抜けてその内部で支持されている請求の範囲第６項記載の装置 。
11. １１．電磁エネルギを含み案内する導波管本体と、互いに電磁界のラインが直交 する方向である第１と第２の電磁界をそれぞれ有する第１と第２の隣接する導波 管共振空洞を定める前記導波管内の隔壁と、 前記第１と第２の電磁界のラインと電磁的に結合し、前記隔壁を通り抜けて伸び それぞれ前記隔壁から前記空洞中に延在する第１と第２の部分を有する細長い導 電性素子を含む結合手段とを具備していることを特徴とする二重モード型電磁波 導波管フィルタ。
12. １２．前記導波管本体はほぼ対称的な形状であり、前記細長い導電性素子の第１ の部分は前記第１の電磁界と電磁的に結合する磁気ループを有し、前記第２の部 分は前記第２の電磁界と電磁的に結合する電気的プローブを有する請求の範囲第 １１項記載の電磁導波管フィルタ。
13. １３．前記導電性素子は複数の脚部を定める複数の曲げた部分を有する一体構造 である請求の範囲第１１項記載の電磁導波管フィルタ。
14. １４．前記隔壁に対して電気的に絶縁されて前記導電性素子の少なくとも一部を 支持する前記隔壁上の手段を有する請求の範囲第１３項記載の電磁導波管フィル タ。
15. １５．前記隔壁はそこに穴を備え、前記支持手段は前記穴内に取付けられた誘電 体材料で形成された環状支持部材を具備し、前記導電性素子はこの支持部材の中 心を通つて伸びている請求の範囲第１４項記載の電磁導波管フィルタ。
16. １６．前記隔壁は前記第１と第２の電磁界が前記第１と第２の空洞間を通過でき るようにそこに開口を備え、前記フィルタは前記導波管本体を通つて前記空洞の 一つ中に伸びている１以上の細長い導電性結合部材を具備し、この導電性結合部 材は前記一つの空洞中の相互に直交する電磁界間の相互結合を生じる点で前記導 波管本体の軸を中心とする周辺に位置している請求の範囲第１１項記載の電磁波 導波管フィルタ。