JPH01501750A - プローブ結合形マルチプレクサ - 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】 発明の背景 １６　技術分野 本発明は、マイクロウェーブ回路に関する。さらに特定すれば、本発明は複数の マイクロウェーブチャンネルからの信号を結合するのに使用されるマルチプレク サに関する。

本発明は、この明細書において特別な実施例について説明しかつ図示されるが、 これに限定されるものではない。この技術分野の技術者であれば、本発明の要旨 を逸脱しない範囲で各種の変更を加えることができる。

供給回路を介して複数チャンネルの音声またはデータ信号を受信し、伝送するこ とは珍しいことではない。このようなシステムでは、各チャンネルは別々の通信 リンクを備えている。

多くのシステムでは、これらの信号をウェーブガイド・マルチプレクサを介して 結合して信号供給部に送る前に、各チャンネル毎に増幅およびフィルタが設けら れる。通常、このマルチプレクサは共通のマイクロウェーブ・ウェーブガイド（ マニホルド）を備え、この内部で複数のチャンネルがスロット結合される。（第 １図参照）　たとえば、このフィルタは結合の前におこなうことが好ましく、こ のチャンネルは最初に共振空洞すなわち共振フィルタに同軸ケーブルまたはスロ ット（絞り）を介して入力される。各フィルタの出力端は、たとえば広い壁に形 成されたスロットを介して矩形のウェーブガイド・マニホルドに接続され、マル チプレクサに直列に接続されている。第１図および第２図にはこのような接続装 置の例を示す。しかしながら、第３図に示す放射特性のように−、この上壁のス ロットは強く放射し、また広い方向に結合する。このような特性は従来の関連技 術において設計に制約を与えていた。すなわち、このような広い方向における複 数のスロットによる結合をなすと、同一面に２個のフィルタを設けることができ なくなり、（一方のスロット結合が土壁にあり、他方のスロット結合がこれと対 向する底壁にある場合）、れらの間の相互干渉が最大になる。さらに、このよう なスロットは不連続性を生じ、高次モードによる電界の乱れが生じる。このよう な複数の不連続性により、共振や相互作用を生じ、各フィルタの作用に悪影響を 与える。一般には、もし可能であれば、少なくとも１／４波長ずらすことにより このような不連続性を防止できる。また、この距離を充分に大きくすると、高次 のモードを減衰できる。したがって、隣接する接続部は一般に半波長ずらし−て 配置され、この技術分野ではマルチプレクサのフィルタは半波長の間隔で配置さ れる。

このようなスロット結合は従来から使用されているが、最近のマイクロウェーブ 通信の要求が増大するにつれて各種の問題が生じている。すなわち、最近のマイ クロウェーブ通信では通信チャンネルの数が多くなっている。このチャンネルの 数が多くなれば、当然フィルタの数も多くなる。このフィルタの設置には空間を 必要とするので、チャンネルの数が多くなればこのマニホルドの長さも増大する 。このマニホルドは一般に導体（たとえばアルミニウム）で形成され、その長さ が長くなれば重量およびコストが増大する。このようなこ”とは、特に衛星通信 システムにおいて顕著である。

このマニホルドが長くなれば、挿入損失も大きくなり、この損失は伝送経路の機 器の損失の増大となる。

このような重量および挿入損失の増大に加えて、このように複数のスロット結合 があると、このマニホルドが長くなり、バスバンドに好ましくない共振が挿入さ れる。

さらに、これらフィルタ間の距離が大きくなると、バンド間のインピーダンスが 増大する。このインピーダンスの増大により性能が低下する。

また、このマニホルドが長くなると、感度が大きくなり、同調が困難になる。さ らに、このようにマニホルドが長くなるとその機械的な変形により性能が低下す る。

ることか要望されている。

発明の概要 上記の関連技術の欠点は本発明の対象とするプローブ結合ウェーブガイド・マル チプレクサに関するものである。前述したように、ウェーブガイド・マルチプレ クサには、結合マニホルドとして作用する第１のウェーブガイドが設けられてい る。また、たとえばフィルタ等の第２のウェーブガイドは上記第１のウェーブガ イドにプローブ結合されている。また、第３のウェーブガイドが第１のウェーブ ガイドにプローブ結合されており、この第３のウェーブガイドのプローブは上記 第２のウェーブガイドのプローブに径方向に対向している。

一本発明のプローブ結合部の放射パターンは、従来のようなスロット結合の放射 パターンとは異なる。すなわち、スロット結合の放射パターンは対向壁の方向に 最大部が生じるが、プローブ結合の放射パターンでは、９０°回転したマニホル ドの軸方向に最大部が生じる。また、この放射パターンの容部は幅広方向に生じ 、この幅広方向の高次のモードの強さを減少させる。このような相互結合の減少 は、２個のフィルタをそれらの干渉が最少になるように互いに対向させて配置し たことによって達成される。そして、本発明のものは、従来と比較してそのマニ ホルド全体の長さを半分にすることができる。

図面の簡単な説明 第１図は、従来のマルチプレクサ−を示す図である。

第２図は、従来のマルチプレクサにおけるフィルタ／マニホルドのスロット結合 部の詳細を示す図である。

第３図は、従来のマルチプレクサにおけるフィルタ／マニホルドのスロット結合 部の断面図である。

第４図は、本発明のプローブ結合されたウェーブガイドの断面図である。

第５図は、本発明のプローブ結合されたウェーブガイドの断面図である。

第６図は、第５図に示すウェーブガイドの一部を示す断面図である。

第７図は、本発明によって達成できる典型的なマルチプレクサを示す図である。

第８図は、第７図のマルチプレクサの端面図である。

本発明の説明 まず、本発明の理解を容易にするため、従来のスロット結合されたマルチプレク サを説明する。第１図には、従来のマルチプレクサ１０−を示す。このマルチプ レクサには細長いマニホルド１２′が備えられ、このマニホルドには複数のフィ ルタ１４＝、１６−．１８−．２ＣＩ、２２″がスロット結合され、これらのフ ィルタは半波長の間隔で直列状に配列されている。このマニホルド１２−はアル ミニウム等の導電材料で形成されている。また、上記の各フィルタ１４′。

１６＝、１８＝、２０−．２２＝Ｊよ矩形、正方形、円形等のハウジングを備え 、これらの内部には複数の空洞３１′が形成され、特定の周波数に同調、共振す るように構成されている。これらのフィルタはフランジ２８′によって結合され ている。これらフィルタ１４−．１６−．１８−．２０−。

２２′のうちのひとつは断面で示し、また他のひとつはその半分を断面で示す。

また、これらフィルタ１４−．１６−．１８−．２ＣＩ。

２２′にはそれぞれ複数の同調ねじ２６−が設けられ、このマルチプレクサ１０ −の周波数の調整をなすように構成されている。そして、これらのフィルタから 同軸の接続プローブ６０′を介してエネルギが伝送される。このエネルギ伝送に はスロットも使用される。第１図において、このマニホルド２７−の開口端部が その出力端である。また反対側の端部２９′は、たとえば短絡回路である。この 短絡回路はこのマニホルドのフィルタ部分に定存波を形成し、これら複数のフィ ルタをその開回路で接続する。これらのフィルタの開回路はたとえば短絡回路部 である。

なお、これらフィルタ１１．１６−．１８−．２０＝。

２２′の配置間隔は半波長に相当している。これらの間隔を確保するため、また スロット２４゛の間の有害な干渉を防止するため、このマニホルドを長くする必 要がある。この従来のもののスロット結合の構造は第２図に部分的な分解斜視図 で示し、この図中ではマニホルド１２゛はフィルタ１４′に対して時計方向に９ ０′回転された状態で示しである。このマニホルド１２′にはスロット２４どが 形成され、このフィルタ１４−からマニホルドの内部３０′へ、またその逆方向 にエネルギを伝送する。また、他のフィルタについてもこれらに対応して同様に スロットが形成され、エネルギの伝送をなすように構成されている。

このマニホルド１２′は、その軸方向に基礎モードで減衰なしにエネルギを伝送 するような最適な形状に設計されていでの伝送は減衰されるように構成されてい る。このため、この高次のモードはこのマルチプレクサからは出力されない。

しかし、第３図に断面で示すような放射パターン３２′によって、各スロットす なわち不連続部２４″において高次のモードが発生し、対向壁１３′のこのスロ ット近傍のＡ点にお−いて強く結合する。この高次のモードの干渉を防止するに は、隣接するフィルタを定在波の次の節に配置する必要があり、この例の場合マ ニホルド１２′の隣接する短絡回路点すなわちＡ点からＢ点の距離はこの距離だ け離す必要がある。よって、隣接するフィルタはこの距離だけ離して配置する必 要がある。これらフィルタは、同じ壁に配置してもよく、また機械的な配置の理 由でこのマニホルド１２″の対向する壁に交互に配置してもよい。したがって、 この従来のマルチプレクサのマニホルドの長さはこのような関係から与えられて いた。

第４図には、本発明のプローブ結合形のマルチプレクサ１０を示す。このマルチ プレクサには、マニホルド１２が備えられており、その縦軸方向を軸Ｘ−Ｘとし 、またこれと直交する方向をｙ−ｙ軸とする。そして、このマニホルド１２には そのｙ−ｙ軸方向の同一面上に２個のフィルタ１４゜２０が配置されている。こ れらマニホルド１２およびフィルタ１４は前記従来のもの１２＝、１４＝、１６ −．１８−。

２０”、２２−と同様な構成であるが、これらフィルタ１４゜２０がプローブ１ ５．１７を介してマニホルドに結合されている点が相違している。なお、本発明 のようにフィルタ１４゜２０がプローブ１５．１７を介して結合されているもの は、これらを半波長ずらして配置するよりも同一線上に配置した方がその設置は 容易である。このような配置により、このマニホルドの長さを５０％短縮でき、 また設置に必要な空間も節減できる。

これらフィルタを同一面上に配置すると、これらプローブ１５．１７に対応した 放射パターン１９．２０が生じる。なお、上記のプローブは絶縁ブッシング２５ によって支持されており、このマニホルド１２のＸ軸方向には強固に保持され、 また対向壁方向には強固には支持されていない。また、これらのプローブは接地 電位にはなってないので、これらの間の容量結合は最少となる。なお、この放射 パターンは説明のために図示しただけのものである。実際の放射パターンは各モ ードに対応して変化する。本発明の目的を達成するためには、これらのプローブ 間結合は、高次のモードの干渉および固有絶縁が最少となるように、弱いもので なければならない。

そして、これらのプローブ１５．１７を介してフィルタ空洞３１とマニホルド・ ウェーブガイド３０の間のマイクロウェーブエネルギの伝送がなされる。これら のプローブの寸法、形状およびその保持等は、従来の技術によって所定の結合値 および損失を与えるように適宜設定することができる。

第４図の端面図を第５図に示し、この第５図にはマルチプレクサ１０のマニホル ド１２の上壁４０、底壁４２および側壁４４．４６が示されており、また本発明 を構成する機械的なフィルタ機構のいくつかが示されている。また、第６図には 、このマニホルド１２の上壁４０をプローブ１５の貫通方向から見た断面図が示 されている。このプローブ１５は絶縁部材２５にこれと同心に設けられ、このマ ニホルド１２の導電性の壁４０から絶縁されている。

また、第７図は、本発明のプローブ結合によるマニホルドの長さの縮小の状態を 示す。この図には、フィルタの配置が示されており、このフィルタの数は図示す るものより多くても、従来のものと比較してこのマニホルドが短くなる。第８図 は第７図のマルチプレクサ１０の端面図を示す。

次に、第４図ないし第７図を参照して作動を説明する。まず、入力（または出力 ）が入カブローブ６０を介して各フィルタ１４，１６．１８，２０．２２および ５２に入力する。

これらのマイクロウェーブ・エネルギは各フィルタに共振するものであり、これ らフィルタ空洞３１内からプローブ１５を介してマニホルド・ウェーブガイド３ ０に填装される。このマニホルド２９の短い側の端部の方向のマイクロウェーブ ゛・エネルギは後方に反射され、このマニホルド１２の開口２７から出力される 。

以上本発明を実施例について説明したが、これらの実施例は本発明を説明するた めのものである。本発明の分野の技術者であれば、本発明の要旨を逸脱しない範 囲で各種の変更を加えることができる。

たとえば、本発明はマルチプレクサには限定されない。本発明はこの他にも、ウ ェーブガイド間で伝送をおこない、その容積を低減するもの、たとえばマイクロ ウェーブ・ディストリビュータ、カブラ、デスレクサ等に適用できる。さらに、 本発明はウェーブガイドの結合の態様によって各種の変更ができる。たとえば、 マニホルドの開口２７を入力側とし、同軸コネクタ６０を８力側としてもよい。

この場合、必要があればマルチプレクサ１０によって伝送および受信を同時にお こなってもよい。

−したがって、本発明は以上の各実施例および変形例を包含する以下の請求の範 囲によって規定される。

膚野謹査報告 に＋ｅ−１ｍａａｓｋａｌ＋６ｅｌｆｓ、ＰＣＴ／ＵＳ　８７１０２６３７国際 調査報告 ＵＳ　８７０２６３７ ＳＡ　１９７２８

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. １．プローブ結合形のウエーブガイド・マルチプレクサであって： 第１のウエーブガイドを備え； また、第２および第３のウエーブガイドを備え、これらはそれぞれその内部に空 洞を備えており；また、第１のプローブ手段を備え、このプローブ手段は上記の 第２のウエーブガイドの空洞と上記第１のウエーブガイドとを結合し； また、第２のプローブ手段を備え、このプローブ手段は上記第３のウエーブガイ ドの空洞と上記第１のウエーブガイドとを結合するものであることを特徴とする プローブ結合形のウエーブガイド・マルチプレクサ。
2. ２．前記第１のウエーブガイドは、縦軸および横軸を有するマニホルドであるこ とを特徴とする前記請求の範囲第１項記載のプローブ結合形のウエーブガイド・ マルチプレクサ。
3. ３．前記第２および第３のウエーブガイドは、それぞれ第１および第２の同調共 振フィルタであることを特徴とする前記請求の範囲第２項記載のプローブ結合形 のウエーブガイド・マルチプレクサ。
4. ４．前記マニホルドは、上壁、底壁および第１および第２の側壁を備えたもので あることを特徴とずる前記請求の範囲第３項記載のプローブ結合形のウエーブガ イド・マルチプレクサ。
5. ５．前記第１および第２のフィルタは、前記マニホルドの上壁および底壁にそれ ぞれ第１および第２のプローブ手段を介して結合されていることを特徴とする前 記請求の範囲第４項記載のプローブ結合形のウエーブガイド・マルチプレクサ。
6. ６．前記第１のプローブ手段は第１のプローブであり、また前記第２のプローブ 手段は第２のプローブであり、これら第１および第２のプローブは少なくともそ れらの一部が同一線上に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲第１項 記載のプローブ結合形のウエーブガイド・マルチプレクサ。
7. ７．前記第１のプローブ手段は第１の容量形のプローブであり、また前記第２の プローブ手段は第２の容量形のプローブであり、これら第１および第２の容量形 のプローブは少なくともその一部が同一直線上に配置されていることを特徴とす る前記請求の範囲第５項記載のプローブ結合形のウエーブガイド・マルチプレク サ。
8. ８．プローブ結合形のウエーブガイド・マルチプレクサであって： ウエーブガイド・マニホルドを備え、このマニホルドは縦軸、横軸、上壁、底壁 、第１および第２の側壁と、これら壁の間に形成される空洞を有しており；また 、第１および第２のウエーブガイド・フィルタを備えており、また第１のプロー ブ手段を備えており、このプローブ手段は上記の第１のフィルタを上記のマニホ ルドに結合するものであり； また、第２のプローブ手段を備え、このプローブ手段は上記第２のフィルタを上 記のマニホルドに結合するものであることを特徴とするプローブ結合形のウエー ブガイド・マルチプレクサ。
9. ９．前記第１のプローブ手段は第１のプローブであり、前記第２のプローブ手段 は第２のプローブであり、これら第１および第２のプローブは少なくともその一 部が同一直線上に配置され、また前記の第１および第２のフィルタは前記マニホ ルドの横軸に沿う同一平面上に配置されていることを特徴とする前記請求の範囲 第８項記載のプローブ結合形のウエーブガイド・マルチプレクサ。
10. １０．ウエーブガイドを結合する方法の改良であって：ａ）上記第１のウエーブ ガイドの第１の横軸に沿って第１のウエーブガイドを第２のウエーブガイドにプ ローブ結合する工程と； ｂ）上記の第１の横軸に沿って第３のウエーブガイドを上記第１のウエーブガイ ドにプローブ結合し、かつ上記第２および第３のウエーブガイドを同一面上に配 置する工程とを備えたことを特徴とするウエーブガイドを結合する方法。
11. １１．同調共振フィルタをマルチプレクサのマニホルドに結合する方法の改良で あって： ａ）第１のフィルタの空洞に連通するように適合する第１のプローブを用意する 工程を備え； ｂ）また、第２のフィルタの空洞に連通するように適合する第２のプローブを用 意する工程を備え；ｃ）また、上記マニホルドに上記第１および第２のプローブ に対応する第１および第２の開口を形成する工程を備え； ｄ）また、上記第１および第２のフィルタを上記マニホルドに同一面上でかつこ の横軸に沿うように取付け、上記第１および第２のプローブが上記マニホルドと 第１および第２のフィルタの間を連通するようにする工程とを具備したことを特 徴とする同調共振フィルタをマルチプレクサのマニホルドに結合する方法。