JPH02137501A - 高次モードによる共振を抑圧した誘電体フィルタ - 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】 産業上の利用分野 本発明は、同軸回路用ＮＲＤガイドフィルタに関するも
のである。

従来の技術 マイクロ波・ミリ波帯で誘電体共振器を用いたフィルタ
が検討されている。特に、最近開発された高誘電率誘電
体セラミックス材料を用いると低損失で小型の共振器を
構成でき、さらに温度特性を調整できるという便利さが
あるのでフィルタの共振器材料として広く用いられてい
る。しかし、一般にはこれらの高誘電率誘電体共振器を
用いたフィルタでは隣接モードによる共振が比較的近い
周波数にあるため、良好な阻止特性を得られる帯域はあ
まり広くなく、スプリアス特性の点に問題があった。こ
の問題を解決するため、これまでに、隣接モードを遠ざ
けるように共振器の構造や寸法を設計したり、隣接モー
ドが離れているモードを用いてフィルタを構成したり、
あるいはフィルタの初段、終段共振器の励振構造を工夫
して隣接モ−ドの結合を抑える方法等が提案されている
。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、構造や寸法の設計だけでは十分に高次モ
ードを遠ざけることはできないし、隣接モードが離れて
いるモードは、共振器のＱ値が低いためフィルタの損失
が大きいという欠点があり、さらに従来提案されている
励振構造は構造が複雑で隣接モードの抑圧も十分ではな
かった。

本発明の目的は、このような従来の問題点にかんがみ、
非常に簡単な構成にて高次モードによる共振を十分に抑
圧し、良好なスプリアス特性を有する同軸回路用ＮＲＤ
ガイドフィルタを提供することである。

課題を解決するための手段 本発明による同軸回路用ＮＲＤガイドフィルタは、遮断
平行平板導波管の間に配置された誘電体共振器と、前記
平行平板導波管に設けた金属側壁を通して前記平行平板
導波管の間へ上下対称に挿入された同軸線路を利用して
構成した入出力励振線とを備えており、前記入出力励振
線の同軸外部導体を前記金属側壁から前記平行平板側に
突き出すことにより得られる前記励振線の帯域阻止特性
を利用して、前記誘電体共振器の高次モードによる共振
を十分に抑圧している。

実施例 次に、添付図面に基づいて、本発明の実施例について本
発明をより詳細に説明する。

第１図は、本発明の同軸回路用ＮＲＤガイドフィルタ（
２段）の構成を概略的に示す一部破断斜視図である。第
１図に概略的に示されるように、金属平板１および２が
距離をおいて配置された金属側壁３および４によって半
波長以下の間隔で平行に相対されて遮断平行平板導波管
が構成されており、それら金属平板１および２の間に２
つの円柱型誘電体セラミック共振器６および７が低誘電
率支持台５Ａおよび５Ｂで上下から対称に支持されて配
置されている。円柱型誘電体セラミック共振器６および
７は、例えば、比誘電率２４．５、直径５．１ｍｍ、高
さ２．６　ｍｍのセラミック円柱体によって構成される
。支持台５Ａ、５Ｂは、例えば、比誘電率２．０４のテ
フロン製リングである。第２図は、これら誘電体共振器
部分の拡大図であり、諸寸法の一例を単位印で併記して
いる。この第２図に示す支持台５Ａ、５Ｂの寸法は、厚
さ２．０■、外径６．８ｍｍ、内径４．２　ｍｍである
が、内径の一部を５、１　ｍｍとしてセラミック共振器
６．７を上下から挟み込み、金属平板１．２に密着させ
て固定している。この共振器の励振は、平行平板のスペ
ーサを兼用している金属側壁３を通して上下対称に金属
平板１および２の間へ挿入した同軸線路を利用して構成
した入出力励振線８および９によって行われる。これら
入出力励振線８および９の外端には、同軸回路へ接続す
るための同軸コネクタｌＯおよび１１がそれぞれ接続さ
れている。入出力励振線８および９は、例えば、外径３
．０１０１１１のセミリジットケーブルによって構成さ
れる。ここで注目すべきことは、入出力励振線８および
９としてのセミリジットケーブルは、第１図に示される
ように、同軸中心導体８Ａおよび９Ａだけでなく、同軸
外部導体８Ｂおよび９Ｂも平行平板側に突き出されてい
ることである。

次に、これらセミリジットケーブル８および９の同軸外
部導体８Ｂおよび９Ｂが帯域阻止特性を示すことについ
て説明する。

本発明者は、第１図に示すような構造の同軸回路用ＮＲ
Ｄガイドフィルタにおいて、スプリアス特性を改善する
ため種々検討していたところ、セミリジットケーブルを
利用して構成した励振線の平行平板側への挿入長を特定
の値にすると、高次モードの励振が抑えられるという現
象を見出した。

そこで、この現象についてさらに詳しく考察するために
、第３図に略示するように、入出力のセミリジットケー
ブル８０および９０の先端に人出力のセミリジットケー
ブルと同じ外径のセミリジットケーブル９１を中心導体
を密着させて接続し、その出力を整合のとれた検波器９
３にて検波するという方法で伝送特性を測定してみた。

なお、測定は、不要モードの影響を除去するた必第３図
に示すように検波側のセミリジットケーブル９１に電波
吸収体９２をまき付けて行った。

第４図に、金属側壁３から金属平板１．２の間に挿入し
た励振用セミリジットケーブル８０．９０の同軸外部導
体の長さｌ、を２．９ｍｍとした場合の周波数−伝送損
失特性の測定結果を示しているが、この場合は、１８．
９ＧＨｚを中心とした帯域阻止特性が得られた。同様な
測定を繰り返し、同軸外部導体の長さｌ、に対する阻止
特性の中心周波数を測定した。その結果を第５図に中心
周波数に対応する波長λで示す。第５図には、λ４１、
の関係も実線で示しているが、両者は比較的よく一致し
ている。このことから、この阻止特性は、同軸外部導体
がλ／４共振器として動作したために得られたものと考
えられる。なお、測定値と実線がわずかにずれているの
は、同軸外部導体端部のリアクタンスの影響である。

共振器を励振線の同軸中心導体にそって移動させても特
定の位置で高次モードが抑制されるという現象が見いだ
された。そこで、Ｔ　Ｅｏ、δモードセラミック共振器
の隣接高次モードであるＥＨ，。

δモードについて、外部導体の長さを２．９＋ｎｍ、中
心導体の長さを１３．２　ｍとした励振線の中心導体に
そって共振器を移動させて外部Ｑを測定した。

第６図は、前述の構造寸法の共振器を用い、共振器のテ
フロン支持台５Ａ、５Ｂと励振線８．９の同軸中心導体
８Ａ、９Ａの間隔を２．４　ｍｍとし、挿入図に示す長
さ１゜を変えて測定した結果である。

第６図には、セミリジットケーブルに電波吸収体をまき
付けて構成した電界プローブを用いて励振線の定在波を
測定した結果も示しであるが、定在波の谷と外部Ｑが最
大になる位置はよ（一致しており、定在波の谷の位置に
共振器を置くことで、Ｅ　Ｈ１＋δモードの励振を抑制
できることがわかった。なお、定在波の測定は、ＥＨ０
δモードの共振周波数である１５．７ＧＨｚで行った。

次に、セラミック共振器６および７の間の結合係数を考
察するために、第７図の挿入図に示すようなセラミック
共振器６とセラミック共振器７との間のギャップ長ｌを
変えて結合係数ｋを測定した結果を第７図に示している
。この第７図には、そのギャップ長ｌに対する共振周波
数変化△ｆも示している。

次に、第８図の挿入図に示すようなセラミック共振器６
０とセミリジットケーブル８５との配置にて、励振線の
外部導体により構成されるλ／４共振器の共振周波数が
セラミック共振器のＥＨ，２δモードの共振周波数と一
致するように、１ｓを２、９　ｍｍとした場合の外部Ｑ
と共振周波数変化Δｆを測定した結果を第８図に示して
いる。

最後に、本発明の同軸回路用ＮＲＤガイドフィルタの効
果を確認するために、前述の外部Ｑと結合係数から計算
される設計寸法に基づきフィルタを試作してみた結果に
ついて説明する。

前述したような考察に基づき、中心周波数１２．５７０
ＧＨｚ、帯域幅３３ＭＨｚのバターワース特性２段帯域
通過フィルタを試作した。第９図に設計寸法を若干調整
して得られたフィルタ特性を示しており、第９図（ａ）
は、その狭帯域伝送特性を示し、第９図（ｂ）は、その
広帯域伝送特性を示している。このフィルタの挿入損失
は、０．９　ｄ　Ｂで、無負荷の測定値７０００から計
算される値０、７　ｄ　Ｂより若干大きいが、これは励
振線にスプリアス抑制効果をもたせた影響によるものと
考えられる。比較のため、外部導体の長さを１．＝０と
し、側壁から共振器の中心までの長さが励振線の先端ま
での長さと同じになるように１．−０の位置に共振器を
置いて試作した帯域幅２３ＭＨｚの２段帯域通過フィル
タの特性を第１０図に示している。第９図（ｂ）の特性
と、第１０図の特性とを比較すると、本発明によって励
振線を用いることの有効性が明らかであろう。すなわち
、本発明によって、隣接高次モードであるＥ　Ｈ＋　１
δおよび次隣接高次モードであるＥＨ，□δモードの影
響をＴＥ１１１１δモードに比較して４７ｄＢ以上低い
レベルに抑えることができた。ただ、フィルタの高域側
の特性が劣化しているが、これは励振部の共振によるも
のと考えられる。そこで、この点を改善するため、励振
線の一方を同軸外部導体が３λ／４共振器として動作す
るように設定して試作した２段帯域通過フィルタの特性
を第１２図に示してふり、第１２図（ａ）は、そのフィ
ルタの狭帯域伝送特性を示し、第１２図（ｂ）は、広帯
域伝送特性を示し、第１２図（ａ）から明らかなように
、左右対称な特性が得られ、人出力の励振線寸法を変え
ることで特性を改善できることが８８１２できた。

また、同軸外部導体によるスプリアス特性の改善策は任
意の共振モードに対して有効であるので、前述の２つの
方法によりＥＨ，、δモードを抑制したところ、０．２
　ｄ　Ｂ挿入損が増加したが第１１図に示すように測定
系のダイナミックレンジ５８ｄＢ以上のモード抑制が可
能になった。

発明の効果 前述したように、本発明の同軸回路用ＮＲＤガイドフィ
ルタの構成によれば、同軸線路を利用して構成した励振
線の同軸外部導体も含めて平行平板間に挿入しただけの
簡単な構造により励振線に帯域阻止特性をもたせて、フ
ィルタの高次モードによる共振を十分に抑圧することが
でき、フィルタのスプリアス特性を大幅に改善すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の同軸回路用ＮＲＤガイドフィルタの
構成を概略的に示す一部破断斜視図、第２図は、第１図
のフィルタにおける誘電体共振器部分の拡大図、第３図
は、励振線の帯域阻止特性の測定方法を説明するための
概略図、第４図は、励振線の帯域阻止特性を示す図、第
５図は、同軸外部導体のλ／４共振の測定結果を示す図
、第６図は、ＥＨ，、δモード共振器の外部Ｑと励振線
の定在波の測定結果を示す図、第７図は、外部Ｑと共振
周波数変化の測定結果を示す図、第８図は、共振器間の
結合係数と共振周波数変化の測定結果を示す図、第９図
は、本発明によってスプリアスを抑制したバターワース
特性２段帯域通過フィルタの特性を示す図、第１０図は
、本発明と比較するためスプリアスを抑制しない２段帯
域通過フィルタの伝送特性を示す図、第１１図は、２つ
の抑制法で隣接高次モードを抑制した２段帯域通過フィ
ルタの伝送特性を示す図、第１２図は、励振線の寸法を
非対称にして試作した２段帯域通過フィルタの特性を示
す図である。 １．２・・・・・・金属平板、３．４・・・・・・金属
側壁、５Ａ、５Ｂ・・・・・・支持台、 ６．７・・・・・・円柱型誘電体セラミック共振器、８
．９・・・・・・同軸線路入出力励振線、８Ａ、９Ａ・
・・・・・同軸中心導体、８Ｂ、９Ｂ・・・・・・同軸
外部導体、１０．１１・・・・・・同軸コネクタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）遮断平行平板導波管の間に配置された誘電体共振
   器と、前記平行平板導波管に設けた金属側壁を通して前
   記平行平板導波管の間へ上下対称に挿入された同軸線路
   を利用して構成した入出力励振線とを備えており、前記
   入出力励振線の同軸外部導体を前記金属側壁から前記平
   行平板導波管側に突き出すことにより得られる前記励振
   線の帯域阻止特性を利用して、前記誘電体共振器の高次
   モードによる共振を抑圧したことを特徴とする同軸回路
   用ＮＲＤガイドフィルタ。
2. （２）前記誘電体共振器は、前記励振線の定在波分布と
   の関係から高次モードによる共振が励振されにくくなる
   位置に配置された請求項（１）に記載の同軸回路用ＮＲ
   Ｄガイドフィルタ。