JPH03171801A - マイクロ波ダイプレクサ - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、２つの異なる周波数の電磁放対に別々の伝播
通路を提供するマイクロ波ダイプレクサ、特に２つの周
波数の低いものでそれより低い放射を遮断し、一方２つ
の周波数の高いもので放射を通す導波管として構成され
た第１のブランチと、低い周波数の放射の伝播を許容し
、一方高い周波数の放射の伝播を阻止するバンドパスフ
ィルタを具備した第２のブランチとを有するダイプレク
サに関する。

［従来技術コ マイクロ波ダイプレクサは１つ以上の周波数バンドで信
号を処理する回路において使用される。

典型的な回路は、無線およびテレビジョン信号の再送信
のために衛星を使用する放送システムのような通信シス
テムに見られる。衛星はアンテナを＠封するか、或は異
なる周波数でアンテナから信号を受信する供給構造を具
備したアンテナを支持する。ダイプレクサは、異なる周
波数で動作するトランシーバに供給構造を結合する。

一般には、ダイプレクサは３つのブランチ、またはチャ
ンネルを有し、導波管から構成される。

これらのブランチは、アンテナと２つのトランシーバと
の間において電磁パワーを結合するために高低の両周波
数で共通のブランチ動作を行う。共通のチャンネルは、
２つの周波数でマイクロ波信号を分離するように動作す
る通過チャンネルおよびサイドチャンネルにブランチす
る。通過チャンネルは１つの周波数で動作する受信機ま
たはトランシーバの゛ような回路と接続し、一方サイド
チャンネルは別の周波数で動作する受信機またはトラン
シーバのような回路と接続する。

ダイプレクサは一般に通過およびサイドチャンネルにお
いてフィルタを形成するようにこれら両チャンネルで同
調された素子により構成されるため、これら２つのチャ
ンネルはそれぞれ２つの周波数バンドの一方だけで放射
を伝播し、他方の周波数での伝播を阻止する。それによ
って、ダイプレクサは２つの周波数バンドで入来した信
号を分離し、アンテナの共通供給に対して２つの周波数
バンドの出てゆく信号を結合することができる。

［発明の解決すべき課題］ ２つのブランチにおけるディスクリートなマイクロ波素
子のフィルタを具備したダイプレクサの構造は製造処理
を著しく複雑にし、またダイプレクサの物理的寸法の最
小化を妨げるという問題を引起こす。

［課題解決のための手段］ 上記の問題は本発明したがって構威されたマイクロ波ダ
イプレクサによって克服され、また別の利点がもたらさ
れ、ダイプレクサは導波管の第１のセクションおよび前
記第１のセクションを結合する導波管の第２のセクショ
ンを含む。ＴＳ１のセクションは、ダイプレクサの共通
チャンネルとして機能し、２つの周波数バンドで放剃の
伝播用の共通ポートにおいて終端する。第２のセクショ
ンはその通過チャンネルとして機能し、低い周波数の放
射の伝播用の通過ポートにおいて終端する。

導波管の第３のセクションは導波管の前記第１のセクシ
ョンを結合し、ダイプレクサのサイドチャンネルとして
機能し、高い周波数の放射の伝播用のサイドポートにお
いて終端する。フィルタは高い周波数の放射の伝播を阻
止し、一方低い周波数の放射の伝播を許容するために通
過チャンネル中に設けられる。フィルタは１つ以上の共
振空洞によって間隔を隔てられた直列の２つ以上の誘導
アイリスから構成される。

サイドチャンネルは少なくとも１つの部分において高い
周波数の放射の伝播モードを維持するのに十分に大きく
、また低い周波数の放射の伝播を阻止するために低い周
波数の放射に消滅モードを与えるのに十分に小さい断面
寸法を有する。共通チャンネルからサイドチャンネルへ
放射を結合するために第１の導波管セクションの幅の広
い方の壁中に結合開口がある。開口は高い周波数におけ
る共振スロットとして構成されている。結合開口に最も
近い第１のフィルタアイリスは、共通チャンネルとサイ
ドチャンネルとの間の高い周波数の放射の伝播を最大に
するために結合開口における電界の最大値で高い周波数
の放射を反射して結合開口に戻すように結合開口からの
高い周波数の放射で１／４案内波長の奇数倍に位置され
る。

［実施例］ 第１図を参照すると、本発明にしたがって構成され、電
磁信号の処理においてマイクロ波回路で使用するのに適
したダイプレクサＩＯが示されている。衛星通信システ
ムにおけるダイプレクサｌＯの使用を例にとると、ダイ
プレクサｌＯは反射器ｌ４および供給装置１６を有する
アンテナ！２と共に使用される。ダイプレクサｌＯ、供
給装置ｌ６および反射器１４は破線で示された支持部ｌ
８によって支持され、その支持部は通信システムにおい
て使用するために地球の周囲を回っている衛星でもよい
。デュブリクサｌＯは、３つのチャンネルすなわち共通
チャンネル２４、通過チャンネル２６およびサイドチャ
ンネル２８を形成するために導波管２０の側から延在す
る導波管のセクション２２を具備した導波管２０から構
或されている。３つのチャンネルはそれぞれ３つのポー
トすなわち共通ポート３０、通過ポート３２およびサイ
ドポート３４において終端する。通過ポート８２および
サイドポート３４は例えばトランシーバ３６および３８
に接続される。共通ポート３０は放射ビーム４０を形成
するためにトランシーバから反射器ｌ４への信号の送信
のために供給装置１Ｂに接続される。

第２図、第３図および第４図を参照すると、ダイプレク
サｌＯはさらにフィルタ４２の一連の２つの空洞５２お
よび５４を限定するために導波管２０の軸５０に沿って
間隔を隔てられた３つの誘導アイリス４４、４６および
４８から形成されるフィルタ４２を含む。容量調整ねじ
５６はフィルタ４２を同調するために設けられている。

サイドチャンネル２８と導波管２０の第１のセクション
との間に電磁エネルギを結合するために共振スロット５
８の形態の結合開口もまたダイプレクサＩＯ中に形成さ
れている。導波管２０の第１のセクションは共通ポート
３０からアイリスの第１のもの、すなわちアイリス４４
まで延在し、第１のセクションは共通チャンネル２４に
関する共通終点である。導波管２０の第２のセクション
は第１のアイリス４４から通過ポート３２まで延在しフ
ィルタ４２を収容し、通過チャンネル２６と共通の終点
である。２つの金属片６０は導波管セクション２２にお
いてスロット５８の両端部に設けられ、導波管セクショ
ン２２の紬６２に平行に位置されている。

導波管２０は、方形の断面を導波管２０に与えるように
狭い側壁６８によって結合された広い上部壁６４および
反対側の広い下部９６６を含む。本発明の好ましい実施
例において、広い上部壁６４の側壁６８に対する幅の比
率は２：１である。導波管セクション２２は、方形の断
面を導波管セクション２２に与えるように狭い側壁７２
によって結合された広い壁７０を含む。本発明の好まし
い実施例において、広い上部！２７０の側壁７２に対す
る幅の比率は２：１である。

スロット５８は上部壁６４を通過し、軸６２に関して対
称的であり、導波管セクション２２の広い壁７０に平行
におよび導波管２０の側壁６８に垂直にその縦方向に延
在する。スロット５８の周囲長はチャンネル２４と２８
との間においてスロット５８によって結合された放射の
バンドの中心における１つの自由空間波長に等しい。ス
ロット５８の中心は、アイリス４４から１／４案内波長
の奇数倍、好ましくは１７４案内波長に等しい長さで第
１のアイリス４４と共通ポート３０との間に位置されて
いる。

フィルタ４２において、アイリス４４、４Ｂおよび４８
は上部壁６４から下部壁６６に延在し、側壁６８に接触
する。外側のアイリス４４および４８は、幅が等しく中
央アイリス４６によって限定される開口７８よりも広い
開口７４および７６をそれぞれ限定する。フィルタ４２
が１つの空洞だけによって構成される場合、等しい開口
を限定するアイリスは２つだけである。

フィルタ４２が３つ以上の空洞によって構成される場合
、開口の寸法を変える付加的なアイリスがフィルタの中
心に関して対称的に位置され、開口の寸法はフィルタの
中心に向かって狭くなっていく。

フィルタ４２は通過チャンネル２Ｂを介して伝播される
べきマイクロ波周波数にパスバンドを提供し、サイドチ
ャンネル２８を介して伝播されるべきマイクロ波周波数
に停止バンドを提供するように良く知られた技術で構成
される。調整ねじ５６は下部壁６６の中心に沿って設け
られ、典型的に幅の広い壁６４と６６との間の長さのｌ
Ｏ％よりも小さい比較的狭い間隔で導波管２０に挿入さ
れる。

本発明の好ましい実施例の動作において、ダイプレクサ
１０は信号周波数１２および１４ＧＨｚ（ギガヘルツ）
で動作する。両信号は共通チャンネル２４を通って伝播
する。低い周波数の１２Ｇ　Ｈ　ｚの信号は、フィルタ
４２によって与えられたほぼ１．０ＧＨｚの幅を有する
パスバンドの中心周波数として通過チャンネル２６中を
伝播する。高い周波数の１４Ｇ　Ｈ　ｚの信号はスロッ
ト５８によって与えられたほぼｌ．ＯＧＨｚの幅を有す
るパスバンドの中心周波数としてサイドチャンネル２８
中を伝播する。ダイプレクサｌＯの動作は、マイクロ波
信号がポート３０と３２間またはポート３０と３４間の
いずれかの方向に伝播するようにレシブロ的である。導
波管２０は、０．７５インチＸ　Ｏ．３７５インチの内
面積を有するＷＲ−７５導波管から構成される。導波管
セクション２２は０．８２２インチＸ　Ｏ．３１１イン
チの内面積を有するＷＲ−６２導波管から構成される。

金属片６０は側壁７２に隣接して位置され、幅の広い壁
７０間の長さ全体に延在し、導波管２０の上部壁Ｇ４に
接触する。各金属片６０は、１４ＧＨｚで導波管セクシ
ョン２２の案内波長より大きい１．０インチの長さを有
する。

金属片６０は側壁７２間の距離を０．４６０インチに減
少し、結果的に金属片６０間の導波管セクション２２の
領域においてほぼ１２．８Ｇ　Ｈ　ｚの遮断周波数にな
る。フィルタ４２において、各空洞５２および５４はほ
ぼ０，５イン゛チの距離で導波管の軸５０に沿って延在
し、これは１２Ｇ　Ｈ　ｚにおける案内波長の１／２よ
りも少し小さく、１２Ｇ　Ｈ　ｚで共振するように同調
された共振器として機能する。アイリス４４および４８
の開口は、上部璧６４に平行な方向に測定すと０．４５
インチである。アイリス４６の開口は０．２５インチで
ある。実際的な方法で高い周波数の１４Ｇ　Ｈ　ｚの信
号はフィルタ４２によって十分に減衰されるため、実際
上は高い周波数の信号はフィルタ４２を通って伝播しな
いと考えられる。金属片６０の領域内の導波管セクショ
ン２２の断面積は高い周波数の信号の伝播を許容するよ
うに十分な大きさである。

金属片領域の断面積は小さいため、低い１２Ｇ　Ｈ　ｚ
周波数で伝播モードを維持することができず、実際的な
方法で低い周波数の信号を厳密に減衰するため、低い周
波数の信号が導波管セクション２２を通って伝播しない
と考えられる消滅モードをもたらす。

第１のアイリス４４は、その正面において１７４案内波
長で電界の最大値を有する定在波を生成するために高い
周波数の信号を反射して共通ポート３０に戻す。第１の
アイリス４４の正面において高い周波数により１／４案
内波長でスロット５８を配置することにより、共通チャ
ンネル２４とサイドチャンネル２８との間のスロット５
８を介した高い周波数の信号の結合が最大になる。高い
周波数の信号における上記の帯域幅はスロット５８の大
きさに依存し、狭いスロットは狭い帯域幅になる。スロ
ット５８の長さは０．４２インチであり、これは高い周
波数における自由空間波長のほぼ１／２である。スロッ
ト５Ｂの幅は（１．０４０インチである。所望ならば、
スロット暢は共通チャンネルとサイドチャンネルとの間
で結合される信号の帯域幅を州加または減少するために
ｏ．ｏｅｏインチに拡大されるか、或はｏ．ｏａｏイン
チに縮小されてもよい。

両周波数バンドでのマイクロ波信号はトランスバース電
気信号ＴＥＩＯであり、電気ベクトルは導波管２０にお
ける広い壁６４および６６に垂直であり、導波管セクシ
ョン２２における広い壁７０に垂直である。スロット５
８において、電界はスロットの長手側に垂直にスロット
を横断して延在する。ダイプレクサｌＯの全体的な長さ
および幅は３．５インチ×１．７インチと測定される。

したがって、本発明のダイプレクサは、上記の他のダイ
プレクサよりも簡単で容易に構成されるコンパクトな構
造である。

本発明の上記の実施例は単なる説明に過ぎず、当業者は
修正を行ってもよいことが理解されるべきである。した
がって、本発明はここに記載の実施例に限定されず、添
付された特許請求の範囲の各請求項によってのみ限定さ
れるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、衛星通信システムのようなアンテナと２つの
トランシーバとの間におけるマイクロ波信号の結合の際
に使用される本発明のダイプレクサの１実施例の概略図
である。 第２図はダイプレクサ上部の平面図であり、フィルタの
構造を説明するために導波管の上部の広い壁の一部が切
取られている。 第３図はダイプレクサの側面図であり、フィルタの構造
を説明するために導波管の側壁の一部が切取られている
。 第４図は第２図のライン４−４におけるダイプレクサの
断面図である。 １０・・・ダイプレクサ、１２・・・アンテナ、１４・
・・反射器、１６供給装置、１８・・・支持部、２０・
・・導波管、２２・・・導波管セクシゴン、２４・・・
共通チャンネル、２６・・・通過チャンネル、２８・・
・サイドチャンネル、３０・・・共通ポート、３２・・
・通過ポート、３４・・・サイドポート、３６．３８・
・・トランシーバ　４４、４Ｂ、４８・・・アイリス、
５８・・・スロット、６０・・・金属片。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ダイプレクサの共通チャンネルとして機能し、一
   方の周波数が他方の周波数より高い２つの周波数の放射
   の伝播用の共通ポートにおいて終端する導波管の第１の
   セクションと、前記ダイプレクサの通過チャンネルとし
   て機能し、前記２つの周波数の低い周波数の放射の伝播
   用の通過ポートにおいて終端する前記第１のセクション
   を結合する導波管の第２のセクションと、 前記ダイプレクサのサイドチャンネルとして機能し、前
   記２つの周波数の高い周波数の放射の伝播用のサイドポ
   ートにおいて終端する前記導波管の第１のセクションを
   結合する導波管の第３のセクションと、 前記高い周波数の放射の伝播を阻止し、一方低い周波数
   の放射の伝播を許容する前記通過チャンネル中のフィル
   タ手段とを含み、 前記サイドチャンネルの少なくとも１つの部分が高い周
   波数の放射の伝播モードを維持するのに十分に大きく、
   かつ低い周波数の放射の伝播を阻止するために低い周波
   数の放射に消滅モードを与えるのに十分に小さい断面寸
   法を有するマイクロ波ダイプレクサ。
2. （２）前記導波管の各セクションは方形の断面を有し、
   幅の狭い２つの対向する側壁によって結合されたそれよ
   り幅の広い２つの対向する広い壁を含み、前記サイドチ
   ャンネルは側壁に平行な電界を持つ各導波管セクション
   において放射のトランスバース電気モードを支持する前
   記第１の導波管セクションの第１の広い壁において前記
   共通チャンネルを結合し、前記共通チャンネルから前記
   サイドチャンネルへ放射を結合するために前記第１の広
   い壁中に結合開口がある請求項１記載のダイプレクサ。
3. （３）前記第１の広い壁中の結合開口は、高い周波数の
   放射の１つの自由空間波長にほぼ等しい周囲を有する細
   長い共振スロットとして形成され、スロットの縦方向の
   軸は前記第１および第２の導波管セクションの側壁に垂
   直な方向に延在する請求項２記載のダイプレクサ。
4. （４）前記フィルタ手段は、低い周波数の放射の伝播用
   のパスバンドを与えるように低い周波数におけるアイリ
   スを具備した少なくとも１つの共振空洞を限定するため
   に前記第２の導波管セクションに沿って間隔を隔てられ
   た複数の誘導アイリスを含み、前記結合開口に最も近い
   前記アイリスの第１のものは前記共通チャンネルと前記
   サイドチャンネルとの間の高い周波数の放射の伝播を最
   大にするために結合開口における電界の最大値で高い周
   波数の放射を反射して結合開口に戻すように前記結合開
   口からの高い周波数の放射において１／４案内波長の奇
   数倍に位置される請求項３記載のダイプレクサ。
5. （５）前記フィルタ手段は複数の前記空洞を含み、前記
   空洞において中央に位置される前記アイリスの１つは前
   記第１のアイリスのスロットよりも狭い幅のスロットを
   有し、前記フィルタ手段を同調するために前記第２の導
   波管セクションの広い壁には容量調整ねじが設けられて
   いる請求項４記載のダイプレクサ。
6. （６）前記サイドチャンネルの前記部分の断面は、低い
   周波数の放射の伝播を阻止するために前記部分で前記第
   ３の導波管セクションの広い壁の幅を減少することによ
   って減少される請求項４記載のダイプレクサ。
7. （７）低い周波数の放射の伝播を阻止するために前記サ
   イドチャンネルの前記部分の断面を減少するようにその
   側壁に沿って前記サイドチャンネルの前記部分中に設け
   られた金属片を含む請求項４記載のダイプレクサ。