JPH05183304A

JPH05183304A - 帯域消去フィルタ

Info

Publication number: JPH05183304A
Application number: JP4041574A
Authority: JP
Inventors: Douglas R Jachowski; ロナルドジャコウスキーダグラス
Original assignee: Orion Industries Inc
Current assignee: Orion Industries Inc
Priority date: 1991-02-27
Filing date: 1992-02-27
Publication date: 1993-07-23
Also published as: AU1126492A; EP0501389A2; EP0501389B1; CA2061421A1; US5191304A; EP0501389A3; DE69229514T2; DE69229514D1; AU661294B2

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】少ない共振器により大きいノツチの深さ、選
択性、望ましい帯域幅を与える。共振器と伝送線路の結
合を最適にする。【構成】複数の四分の一波長インピーダンス変成部分
１６ａ，１６ｂを間に包含し且つ第一および第二端部１
４ａ，１４ｂを有するインピーダンス伝送線路１２と、
伝送線路に沿って隔置され且つそれに多数の四分の一波
長区間で結合された調整可能な複数の誘電共振器２２と
を主要構成要素としており、更に、四分の一区間上での
共振器の位置の補整が可能である。共振器２４〜２８の
各々には、調整可能な、導電性の周波数同調ディスク組
立体３２が包含されている。結合ループ３４は、フィル
タ性能を最適化する結合の量を達成するための設定およ
び同調中に回転させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は帯域消去、または「ノッ
チ」、フィルタに関し、特に、段階または傾斜インピー
ダンス伝送線路と組み合わされた複数の共振器を用いて
実現される改良された帯域消去フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】在来の無線周波およびマイクロ波狭帯域
消去フィルタは一般に、ほぼ四分の一波長の奇数倍、通
常四分の一波長または四分の三波長の何れか、の間隔で
直接接触、プローブ、ループまたは絞りの何れかによ
り、多数の単一ポート帯域消去共振器が結合された特定
長さの伝送線路または導波管から成っている。個々の共
振器は一般に、四分の一波長伝送線路、空胴共振器、ま
たは誘電共振器である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】製作公差や材質が共振
器周波数を、最適フィルタ性能を保証すべく余りにも予
測不能にさせているので、共振器の周波数を同調させる
何等かの装置を備えることも周知されている。通常、伝
送線路の特性インピーダンスは、その長さに沿い一定に
保持される。フィルタは、段階インピーダンス伝送線路
に極めて特殊なインピーダンス値を生成する設計方法が
もたらすストリップ線路技術を利用して実施されてい
る。（シフマン（Ｓｃｈｉｆｆｍａｎ）およびヤング
（Ｙｏｕｎｇ）著「デザイン・テーブルズ・フォー・ア
ン・エリプティツク・ファンクション・バンドストリッ
プ・フィルタ（ＤｅｓｉｇｎＴａｂｌｅｓｆｏｒ
ａｎＥｌｌｉｐｔｉｃ−ＦｕｎｃｔｉｏｎＢａｎｄ
ｓｔｒｉｐＦｉｌｔｅｒ）Ｎ＝５″、ＩＥＥＥトラン
ズアクションズ・オン・マイクロウェーブ・セオリー・
アンド・テクニークス（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｏｎ
ＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃ
ｈｎｉｑｕｅｓ）、１９６６年、１０月、第ＭＥＥＴ１
４巻、第４７４〜４８１ページ）。しかし、この種の設
計は、より複雑な形状、厳しい寸法公差、狭帯域への用
途に対する不適合および過剰な通過帯域損失に遭遇する
傾向がある。

【０００４】従来技術の狭帯域消去フィルタの場合に
は、最高の性能を達成するために全ての共振器の無負荷
時のＱを最大化しなければならず、それらの伝送線路と
の結合の程度を、最高性能を得る如く個々に調整しなけ
ればならない。不幸にして、定インピーダンスの伝送線
路が与えられた場合、これらの結合の最適値は、所与の
結合方法により達成し得る、またはそれにとって望まし
い最大値を超える可能性がある。その際フィルタの性能
は、一定数の共振器につき、得られる最大の共振器の無
負荷時のＱによってではなく、達成し得る最大の結合に
よって限定されるようになる。こうした情況の下で最適
のフィルタ性能を実現することはできない。

【０００５】等リプル、定インピーダンスの伝送線路ノ
ッチ・フィルタが周知され、伝送線路への、達成し得
る、または望ましい最大レベルの共振器の結合がなされ
ているが、より少ない共振器による同等以上の性能（ノ
ッチ深さ、選択性および帯域幅）と、同等以上のノッチ
深さによる更に大きい選択性（ノッチ・フロア幅の通過
帯域エッジ間の幅に対する比）と、同等以上のノッチ選
択性による更に大きいノッチ深さ（更に大きいレベルの
帯域消去）とを達成することが望ましい。

【０００６】更に、製作および取付けの見地からすれ
ば、共振器と伝送線路との間を結合する結合機構に対す
る各共振器の特性共振周波数の減少した感度を達成する
ことが望ましい。これにより、フィルタのための改良さ
れた機械的および温度的安定性、装置から装置への電気
的性能の更に良好な反復性ならびに結合の同調と共振器
の共振周波数の同調との間のより少ない相互作用が得ら
れる。

【０００７】更に、所与の設計にしか用い得ない極めて
多様な、特別の目的に適した構成要素を生成することを
必要とせずに、共振器、伝送線路セグメントおよび結合
素子のような比較的に標準的な複数の素子を用いて、様
々なノッチ・フィルタを創成し得ることが望ましい。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明によるノッチ・フ
ィルタには、複数のほぼ同一の、共振器ならびに段階ま
たは傾斜インピーダンス伝送線路が利用されている。こ
の伝送線路は、入力端部および出力端部を備えている。
更に、最初に選定された中央に位置する線路の部分は比
較的に高いインピーダンス値を有し、複数の共振器の少
なくとも若干の部材は線路に結合され、互いに選択的に
隔置されている。

【０００９】共振器の選択的な間隔は、フィルタの公称
中心周波数の、概ね奇数の四分の一波長である。従って
共振器を互いに四分の一波長、または互いに四分の三波
長、隔置することができる。

【００１０】上記フィルタはまた第一および第二の四分
の一波長インピーダンス変成部分を包含し、第一変成部
分を伝送線路の入力端部へ結合させ、第二変成部分をそ
の出力端部へ結合させている。変成部分の各々は、伝送
線路のインピーダンス値よりも少ないインピーダンス値
を有する。

【００１１】第一インピーダンス変成器部分には入力信
号を付加することができ、第二インピーダンス変成器部
分には負荷を結合することができる。前述のノッチ・フ
ィルタにより、比較的に狭いが、深い減衰領域が性能に
付与される。

【００１２】共振器は、周波数をフィルタに沿い連続的
に増大または減少させる何れかの際、種々の周波数に同
調される。フィルタの公称中心周波数からの同調周波数
の変化量の増減は、所与の共振器の対に対し同一とする
ことができる。

【００１３】ノッチ・フィルタには二つ以上の共振空胴
を設けることができ、その若干が、比較的に高いインピ
ーダンスの中央の伝送部分に沿って隔置される。共振器
のほかのものは、各々が伝送線路のそれよりも少ないイ
ンピーダンスを有する四分の一波長インピーダンス変成
器部分に沿って隔置できる。更にその他のものは、更に
低い値を有する入力および出力伝送線路セグメントに沿
って隔置できる。

【００１４】フィルタには、比較的に真っ直な伝送線路
セグメントまたは更に小さい物理的パッケージをもたら
す折返し伝送線路セグメントの何れかを設けることがで
きる。共振器は、概ね奇数の四分の一波長の、比較的に
高いインピーダンスの伝送線路に沿って互いに隔置され
ている。

【００１５】共振器ユニットには、誘電共振器部材を包
有する円筒状の導電性ハウジングを設けることができ
る。共振器ユニットは、フィルタを設定し且つ同調させ
るために、加減共振周波数を備えることができる。共振
器は、各々が加減結合ループを包含している。フィルタ
の内部領域を通る伝送線路の特性インピーダンスの値の
増大により、それぞれの共振器への結合が効果的に増進
される。

【００１６】更に別の実施例においては、隣接する共振
器を連結する伝送線路の選定された部分の対の部材の長
さを、予定された量までそれぞれ増減させることができ
る。上記変更により、フィルタは、四分の一波長伝送線
路部分について達成可能なそれとほとんど同程度の性能
を達成するために、より少ない共振器空胴しか必要とし
なくなる。

【００１７】更に、隣接する共振器を連結する選定され
た伝送線路部分は、所与のフィルタにつき一定量、長さ
を低減させることができる。この低減には、結合素子が
有効線路長に及ぼす諸影響が考慮され若しくは補償され
ている。一例として、四分の一波長部分の長さの補償低
減は、フィルタの中心周波数の１１度から１２度の範囲
内にあり得る。

【００１８】本発明の、他の数多くの諸利点および諸特
徴は、本発明およびその実施例についての次の詳細な説
明と、特許請求の範囲と、本発明の細部が本明細書の一
部分として十分且つ完全に開示されている添付諸図面と
により容易に明らかとなろう。

【００１９】

【実施例】本発明は数多くの異なる形態での具体化が可
能であるが、本開示は本発明の諸原理の例示とみなされ
るべきであり、図示された特定の実施例に本発明を限定
すべく意図されたものではないとの見解の下に、その特
定の実施例をここに詳細に図示し、説明する。

【００２０】本発明は、共通の構造特性を有する一群の
ノッチ・フィルタに関する。段階インピーダンスの共通
伝送線路により、フィルタの入力および出口ポート間に
信号経路が得られる。

【００２１】複数の共振器が所望のフィルタ特性の創成
に、一部分、用いられている。少なくとも若干の共振器
が、伝送線路の比較的に高いインピーダンスの部分へ電
気的に結合されている。他の共振器は、伝送線路の更に
低いインピーダンスの部分へ結合させることができる。

【００２２】比較的に高いインピーダンスの伝送線路の
各端部には、四分の一波長インピーダンス変成器が結合
されている。インピーダンス変成器部分は、伝送線路の
中央部分よりも低いインピーダンスを有する。他の形式
のインピーダンス変成器も使用できることは理解されよ
う。

【００２３】入力および出力信号は、インピーダンス変
成器部分へ付加され且つそこから直接に誘導されること
ができる。あるいはまた、負荷の源と同じインピーダン
スを備える更に低いインピーダンス伝送線路部分を、四
分の一波長インピーダンス変成器の各々へ結合させるこ
ともできる。

【００２４】フィルタ動作特性を更に向上させ且つ／ま
たは改善するため、入力および出力伝送線路部分へ付加
共振器を結合させることができる。

【００２５】図１について説明する。同図にはノッチ・
フィルタ１０が示されている。ブロック図形式で示され
たフィルタ１０は、例えば５０Ωの特性インピーダンス
を有する源Ｓと、例えば５０Ωのインピーダンスを有す
る負荷Ｌとへ結合させることができる。

【００２６】フィルタ１０には、全体として１２で示さ
れる段階インピーダンス多重素子伝送線路が包含されて
いる。この伝送線路１２には、５０Ωの入力および出力
伝送線路部分１４ａ，１４ｂが包含されている。

【００２７】続いて５０Ωの部分１４ａ，１４ｂの各々
が四分の一波長インピーダンス変成器部分１６ａ，１６
ｂへ結合される。各四分の一波長インピーダンス変成器
１６ａ，１６ｂは、入力および出力伝送線路部分１４
ａ，１４ｂのインピーダンス値を超える特性インピーダ
ンス値を有する。

【００２８】中央の、より高いインピーダンスの伝送線
路部分１８は、インピーダンス変成器１６ａ，１６ｂの
各々の間に結合されている。伝送線路部分１８は、本例
の場合、約１１４Ωの特性インピーダンスを有する。四
分の一波長変成器部分１６ａ，１６ｂは各々、約７５．
５Ωの公称インピーダンス値を有する（実際の実現値は
７１．２Ωであった）。入力および出力伝送線路部分１
４ａ，１４ｂは各々、３０Ωの標準公称特性インピーダ
ンスを有する（実際の実現値は４９．８Ωであった）。

【００２９】ほぼ同一の複数の共振器２２が、多重イン
ピーダンス伝送線路１２の各種素子に結合されている。
例えば、共振器２４ａ，２４ｂは各々、それぞれの入力
または出力伝送線路セグメント１４ａまたは１４ｂに結
合されている。共振器２４ａ，２４ｂは、隣接するそれ
ぞれのインピーダンス変成器１６ａまたは１６ｂから四
分の一波長隔置されている。

【００３０】共振器２６ａ，２６ｂは、より高いインピ
ーダンスのセグメント１８に結合される。共振器２６
ａ，２６ｂの各々は、それぞれインピーダンス変成器１
６ａまたは１６ｂから四分の一波長離れて位置してい
る。

【００３１】共振器２８ａ，２８ｂもまた各々、より高
いインピーダンス伝送線路セグメント１８に結合されて
いる。共振器２８ａ，２８ｂは各々、それぞれの共振器
２６ａ，２６ｂから四分の一波長離れて位置し、互いに
奇数の四分の一波長隔置されている。

【００３２】共振器２４から２８の各々は、共振器２８
について図示された導電性の円筒状ハウジング３０内に
低損失誘電体と共に支持される高Ｑ誘電共振器３６から
成る。共振器の各々には、調整可能な、導電性の周波数
同調ディスク組立体３２が包含されている。

【００３３】更に共振器の各々には、隣接伝送線路セグ
メントへの結合のための加減結合ループ３４が包含され
ている。本発明の精神および範囲を逸脱することなく、
プローブや絞りのような代替結合部材も使用できること
は理解されよう。

【００３４】結合ループ３４は、フィルタ性能を最適化
する結合の量を達成するための設定および同調中に回転
させることができる。結合ループ３４は、望ましくは共
振器３６のエッジと並べられた軸線を有する。

【００３５】伝送線路１２には、例えば方形または長方
形の内側断面を備え得る外部の中空導体と、電線の内部
導体とが包含されている。内部導体は、その長さに沿っ
て支持されている。支持は、ある部分のインピーダンス
値を設定するために用いられる「テフロン（ＴＥＦＬＯ
Ｎ）」（商標名）や「レクソライト（ＲＥＸＯＬＩＴ
Ｅ）」（商標名）のような誘電材料、または、線路のイ
ンピーダンスおよび形態が誘電材料として空気を必要と
する場合、比較的に薄い誘電支持材によって得られる。

【００３６】１４ａ，１４ｂ，１６ａ，１６ｂおよび１
８のような各種部分の各々の特性インピーダンス値は、
内部および外部導体の諸寸法ならびにそれらの部分の各
々における支持材料の誘電率および諸寸法を調整するこ
とにより設定される。それぞれのインピーダンスの各々
の値は、以下の周知された数式により近似的に関連づけ
られる。

【００３７】

【数１】Ｚ₁ ²＝Ｚ₀ ^*Ｚ₂

【００３８】フィルタ１０が中心線４０の回りに対称で
あることは留意すべきである。共振器は、上昇または下
降指令に同調されて、所望の全体的なフィルタ性能を達
成する。

【００３９】上記の値が望ましいが、フィルタ１０の物
理的な実現が、指示された値からの変動をもたらし得る
ことは理解されよう。フィルタ１０の構成の一つの利点
は、共振器２４から２８が伝送線路への加減結合と加減
共振周波数とを備えているため、上記変動により全体的
なフィルタ性能が左程に強くは影響されない、というこ
とである。

【００４０】共振器は、上昇または下降指令に同調され
て、所望の全体的なフィルタ性能を達成する。フィルタ
１０においては、共振器２４ａが最高ストップ帯域周波
数ｆ ₆に同調され、共振器２６ａが次の、より低い周波
数ｆ₅に同調されるなどして、共振器２４ｂは最低スト
ップ帯域周波数ｆ₁に同調される。測定されたフィルタ
周波数応答のグラフに明らかな如く、共振器がフィルタ
の物理的中心線の回りへ対称に置かれると全く同様に、
それぞれの空胴が同調される周波数がフィルタの中心周
波数の回りにほぼ対称となる傾向を有している。

【００４１】表１には、図１における如きフィルタの周
波数ｆ₁からｆ₆ならびに中心ストップ帯域周波数f₀の
例示的な１組が記載されている。表１の場合、周波数ま
たはその変化量の全てがＭＨｚである。

【００４２】

【表１】ｆ₁＝８４５．２４０＝ｆ₀ −０．５１０ｆ₂ ＝８４５．３６０＝ｆ₀ −０．３９０ｆ₃ ＝８４５．５８５＝ｆ₀ −０．１６５ｆ₀ ＝８４５．７５０ｆ₄ ＝８４５．８７５＝ｆ₀ ＋０．１２５ｆ₅ ＝８４６．１４０＝ｆ₀ ＋０．３９０ｆ₆ ＝８４６．２６０＝ｆ₀ ＋０．５１０６共振器フィルタの周波数計画

【００４３】図２は、段階インピーダンス伝送線路１２
に沿った共振器２４から２８の相対配置を示すフィルタ
１０の斜視図である。図２に示す如く、フィルタ１０に
は、ほぼ真っ直な伝送線路１２が利用されている。

【００４４】フィルタ１０内の共振器の各々は、約１
３．９７ｃｍ（５．５ｉｎ）の直径を有する。入力ポー
トから出力ポートまでの全体的なフィルタ全長は約９
７．７９ｃｍ（３８．５ｉｎ）である。

【００４５】フィルタ１０は、８４５ＭＨｚおよび８４
５．６ＭＨｚにおける通過帯域−０．８ｄＢ帯域エッジ
間に中心を置く１．０ＭＨｚの−２０ｄＢストップ帯域
帯域幅を有する如く設計されている。更にそれは、８３
５ＭＨｚおよび８４９ＭＨｚにおいて０．３ｄＢ未満の
挿入損失を有する如く設計されている。

【００４６】図３（Ａ）は、８３５ＭＨｚから８４９Ｍ
Ｈｚまでの１４ＭＨｚにわたる、図２に示す如きフィル
タ１０の物理的具体例の、測定されたゲインＳ２１を示
すグラフ５０である。図３のグラフ５０の各水平目盛は
１．４ＭＨｚに相当し、各垂直目盛は０．１ｄＢに相当
する。

【００４７】グラフ５０に示される如く、フィルタ１０
は、その８４５から８４６．５ＭＨｚの範囲内の周波数
特性中に、極めて選択性のノッチを呈示している。

【００４８】図３の第二グラフ５２は、同じ周波数範囲
にわたるフィルタ１０の入力復帰損失Ｓ１１を示してい
る。グラフ５２に対する各垂直目盛は４ｄＢに相当す
る。

【００４９】図３（Ｂ）には、フィルタ１０のノッチ特
性が詳細に示されている。グラフ５０ａは、８４４．２
５から８４７．２５ＭＨｚの帯域幅にわたるフィルタ１
０のゲインである。図３（Ｂ）の各垂直目盛は４ｄＢに
相当する。グラフ５２ａは、同じ周波数範囲にわたるフ
ィルタ１０の入力復帰損失である。グラフ５０ａにおい
て、５０ｂ，５０ｃのような最小値の各々は、それぞれ
の共振器２６ｂ，２８ｂが同調された周波数に相当す
る。

【００５０】図２のフィルタ１０について再び説明する
と、伝送線路１２の全体的な断面形状は、約２．５４ｃ
ｍ×２．５４ｃｍ（１ｉｎ×１ｉｎ）の外部寸法を有す
る方形である。

【００５１】図４には、代替的６共振器構成６０が示さ
れている。フィルタ６０は、図１のブロック図に対応し
且つ同数の共振器を備えたブロックを有する。各共振器
は、フィルタ１０におけると同様な基本的構成を有す
る。

【００５２】フィルタ６０は折り返され、物理的に、フ
ィルタ１０よりも長さ方向に短い。フィルタ６０には、
伝送線路１２のインピーダンスに相当する段階インピー
ダンスを有する折返し多段伝送線路１２ａが包含されて
いる。但しこの伝送線路１２ａは、０．９５２５ｃｍ
（３／８ｉｎ）の高さと２．５４ｃｍ（１ｉｎ）の幅と
を有する長方形断面を備えている。それは、アルミニウ
ム・ブロック内に溝をフライス加工することにより形成
できる。

【００５３】図５（Ａ）は、図３（Ａ）におけると同様
の周波数範囲８３５ＭＨｚから８４９ＭＨｚにわたりフ
ィルタ・ゲインＳ２１対フィルタ６０の周波数応答６２
ならびに入力復帰損失６４を示す、図３（Ａ）のそれに
相当するプロットである。復帰損失６４に対する垂直ス
ケールは０．１ｄＢ／目盛であり、挿入損失６２に対す
る垂直スケールは３ｄＢ／目盛である。

【００５４】図５（Ｂ）は、図３（Ａ）における如き水
平目盛により、フィルタ６０のノッチ特性を示してい
る。挿入損失垂直スケールは５ｄＢ／目盛であり、復帰
損失垂直スケールは３ｄＢ／目盛である。

【００５５】折返しフィルタ６０は概ね、長さが４６．
３６ｃｍ（１８．２５ｉｎ）、幅が２７．９４ｃｍ（１
１．００ｉｎ）である。

【００５６】図６は、２共振器フィルタ７０のブロック
図である。フィルタ７０には、両端部で四分の一波長イ
ンピーダンス変成器７６ａ，７６ｂへ連結された比較的
に高インピーダンスの中央部分７４を備えた、段階イン
ピーダンス伝送線路７２が包含されている。フィルタ７
０は、特性インピーダンスＺ_OS（例えば５０Ω）の源Ｓ
から入力ポート７８ａに給電されることができ、出力ポ
ート７８ｂから、インピーダンスＺ_OL（例えば５０Ω）
の負荷Ｌを駆動する。

【００５７】フィルタ７０はまた、既にフィルタ１０に
ついて論議された共振器と同じ形式の第一および第二共
振器８０ａ，８０ｂを包含している。共振器８０ａ，８
０ｂは高インピーダンスの伝送線路部分７４に結合さ
れ、フィルタ７０の中心周波数の約四分の一波長だけ互
いに隔置されている。

【００５８】フィルタ７０によれば、８４９ＭＨｚで
０．３ｄＢ未満の挿入損失を有する８４９．８から８５
０．０ＭＨｚの周波数帯域に、深さ−１８ｄＢ、幅２０
０ｋＨｚのノッチが得られる。フィルタ７０（ならびに
フィルタ１０）には、フィルタのノッチの公称中心周波
数の約１３％、即ち１１から１２度の範囲内の量だけ、
共振器８０ａ，８０ｂ間の四分の一波長部分を短縮する
ことにより、高められた性能が与えられる。

【００５９】図７は、フィルタ７０の伝送線路７２の部
分切欠き斜視図である。伝送線路７２は、約２．５４ｃ
ｍ×２．５４ｃｍ（１ｉｎ×１ｉｎ）の寸法を備えた外
側金属ハウジング８２を包含する概ね方形の断面を有し
ている。ハウジング８２は、例えばアルミニウムで形成
しても良い。

【００６０】内部導体８４は外部金属ハウジング８２内
に延在し、円形断面を備えている。導体８４は、例えば
銅覆鋼線で形成することができる。この種の線、銅が有
するよりも低い熱膨張係数を有する。

【００６１】内部導体８４は、各々がまた方形断面を有
する誘電部材８６ａ，８６ｂにより支持されている。金
属ハウジング８２は、結合ループ３４のような共振器結
合ループからの細長い結合部材を受容する第一および第
二ポート８８ａ，８８ｂを包含している。

【００６２】伝送線路７２の全長は約２９．２１ｃｍ
（１１１／２ｉｎ）であり、高インピーダンス領域７
４は、約１７．７８ｃｍ（７ｉｎ）の長さと、約１１４
ΩのインピーダンスＺ２とを有している。２組の四分の
一波長インピーダンス変成部分７６ａ，７６ｂは各々、
約５．５８８ｃｍ（２．２ｉｎ）の長さを有する。

【００６３】インピーダンス変成部分７６ａ，７６ｂは
各々、「レクソライト（ＲＥＸＯＬＩＴＥ）」なる商標
名の下に入手可能な誘電材料を包含している。部分７６
ａ，７６ｂの実現された型式のインピーダンスＺ１は、
７５．４Ωの設計値に対して約７１Ωである。

【００６４】図８には、中央導体８４と誘電接触してい
る細長い円筒状の結合部材（導電性金属柱）９０を有す
る加減結合ループ３４の一つが示されている。図８に示
す如く、結合ループ３４は、それぞれの共振器への結合
のため、手動で動かせるハンドル９２を介して調整可能
である。

【００６５】ループ３４の柱９０は、レクソライト（Ｒ
ＥＸＯＬＩＴＥ）スリーブにより、カラー９４ａから絶
縁されている。結合ループの調整は、結合ループ３４の
部分９４ｂへはんだ付けされた、ハンドル９２に取り付
けられた金属カラー９４ａを回転させることによって行
われる。カラー９４ａは、外部金属導体８２および共振
器の金属ハウジング３０と電気接触している。結合柱９
０の下方に内部導体８４を支えるため、回転可能部材９
０の真下にテフロン支持材９６が設けられる。

【００６６】図９には、フィルタ７０のゲインのグラフ
９６ａと、フィルタの入力復帰損失のグラフ９６ｂとが
包含されている。図９には２ＭＨｚの水平な区域があ
り、各目盛が３ｄＢに相当している。

【００６７】図１０には、図１に示した６共振器フィル
タ２２のそれらと類似の特性および性能を有する５共振
器フィルタの代替実施例が略図で示されている。図１０
のフィルタ１００には、入力端部１０２ａと出力端部１
０２ｂとを有する加減インピーダンス伝送線路１０２が
包含されている。

【００６８】この伝送線路１０２は、図７の伝送線路７
２の構成と類似の構成で形成することができる。伝送線
路１０２は第一および第二入力部分１０４ａ，１０４ｂ
を包含し、その各々にテフロン（ＴＥＦＬＯＮ）誘電部
材が包含され、その各々が約５０Ωの特性インピーダン
スを備えている。

【００６９】部分１０４ａはいかなる長さでも良い。部
分１０４ｂは四分の一波長部分である。

【００７０】入力部分１０４ｂに隣接して、レクソライ
ト（ＲＥＸＯＬＩＴＥ）誘電材料を包含するインピーダ
ンス伝送部分１０４ｃがある。インピーダンス伝送部分
１０４ｃは、約７３Ωの特性インピーダンスを有する四
分の一波長部分である。

【００７１】全体として１０４ｄで表示される伝送線路
１０２の中央領域は、誘電材料として空気を包有する複
数の四分の一波長部分で形成される。これらの部分の各
々は、約１１４Ωの特性インピーダンスを有する。

【００７２】伝送線路１０２は、各々が約５０Ωの特性
インピーダンスを有する部分１０４ｃならびに２組の出
力部分１０４ｆ，１０４ｇに匹敵し得る、レクソライト
（ＲＥＸＯＬＩＴＥ）誘電材料を中に備えたそのほかの
四分の一波長部分１０４ｅを、中央領域１０４ｄと入力
端部１０２ｂとの間に包含している。

【００７３】出力部分１０４ｇは任意の長さで良い。部
分１０４ｆは四分の一波長部分である。

【００７４】図１の共振器２４，２６，２８のような空
胴共振器が、図１０に示される如く、複数のポート１０
６ａから１０６ｅにおいて、伝送線路１０２へ結合され
ている。図１のフィルタ１０とは異なり、フィルタ１０
０は、中央部分１０４ｄに３組の共振器しか備えていな
い。更に、各々の間に奇数の四分の一波長をおいて伝送
線路の中央部分に沿い共振器２６ａ，２６ｂ，２８ａ，
２８ｂが隔置されている図１のフィルタ１０とは異な
り、部分１０８ａ，１０８ｂは各々、部分１０８ｃ，１
０８ｄの長さを有する如くに変更されている。部分１０
８ａから１０８ｄは、伝送線路１０２の中心線１１０の
各々の側に位置している。

【００７５】図１０のフィルタ１００は、６共振器を用
いる図１のフィルタ１０が示すものと本質的に同様な種
類の性能を５共振器について示すものである。

【００７６】フィルタ１００の実施は、伝送線路部分１
０８ａの長さを１０８ｂと組み合わせて調整することに
より、また部分１０８ｃの長さの調整を部分１０８ｄの
長さの調整と組み合わせることにより、達成される。

【００７７】部分１０８ａの間隔は、部分１０８ｂが縮
小される量Ｘ₁₂に相当する量Ｘ₁₂だけ増大される。同様
に部分１０８ｃの長さは、部分１０８ｄが長さを縮小さ
れる量Ｘ₂₃に相当する量Ｘ₂₃だけ増大される。

【００７８】部分１０８ａから１０８ｄの長さの増大ま
たは縮小の実際の量Ｘ₁₂，Ｘ₂₃は、ＩＥＥＥトランズア
クションズ・オン・マイクロウェーブ・セオリー・アン
ド・テクニークス（Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓｏｎ
ＭｉｃｒｏｗａｖｅＴｈｅｏｒｙａｎｄＴｅｃｈ
ｎｉｑｕｅｓ）における１９７２年、１１月の、Ｊ．
Ｄ．ロウズ（Ｒｈｏｄｅｓ）著、「ウェーブガイド・バ
ンドストップ・エリプティック・ファンクション・フィ
ルタ（ＷａｖｅｇｕｉｄｅＢａｎｄｓｔｏｐＥｌｌｉ
ｐｔｉｃＦｕｎｃｔｉｏｎＦｉｌｔｅｒ）」と題す
る論文に公表されただ円関数フィルタ設計方法を用いて
決定することができる。その論文は、ここに参考までに
編入されている。

【００７９】あるいはまた、部分１０８ａから１０８ｄ
の長さに対する漸進的な増減Ｘ₁₂，Ｘ₂₃を、商業的に入
手可能な回路シミュレーション計算機プログラムを用い
る反復最適化により達成することもできる。一つの上記
シミュレーション・プログラムが、「タッチストーン
（Ｔｏｕｃｈｓｔｏｎｅ）」と題し、ＥＥｓｏｆにより
市販されている。

【００８０】ロウズ（Ｒｈｏｄｅｓ）の論文の中で得ら
れた、上記に言及した方法を用いれば、四分の一波長部
分からの諸部分１０８ａ，１０８ｂの長さの変動Ｘ
₁₂は、約２３．６２度である。８４５．７５ＭＨｚに中
心を置いたストップ帯域を備える実現されたフィルタの
場合、中心領域１０８ｄからの四分の一波長部分の長さ
は約８．８６５ｃｍ（３．４９ｉｎ）である。従って、
増大した部分１０８ａの長さは、約１１．１８ｃｍ
（４．４ｉｎ）である。部分１０８ａが縮小したと同じ
量Ｘ₁₂だけ縮小した部分１０８ａの縮小した長さは、約
６．５２８ｃｍ（２．５７ｉｎ）である。

【００８１】部分１０８ｃ，１０８ｄの各々の、四分の
一波長からの長さの漸進的変動Ｘ₂₃は、約１１．６度で
ある。従って、部分１０８ｃの長さは約１０．００ｃｍ
（３．９４ｉｎ）に増大し、同様に部分１０８ｄは、約
７．７２２ｃｍ（３．０４ｉｎ）の長さに縮小してい
る。

【００８２】図１１には実現されたフィルタ１００の実
施例のグラフが示されており、曲線１１２ａには挿入損
失が、曲線１１２ｂにはフィルタの復帰損失が示されて
いる。従って、図３（Ｂ）の線図の、図１１の線図に対
する比較に示されるように、伝送線路の中央部分１８内
のフィルタ間に四分の一波長の間隔を有する６共振器に
より達成可能なそれに匹敵し得る結果は、伝送線路の四
分の一波長中心部分の若干を既述の如くに変更した、図
１０に示す如き５共振器を用いて達成することができ
る。

【００８３】フィルタ１００（ならびに既に言及したフ
ィルタ１０および７０）の性能は、一例としてフィルタ
のノッチの中心周波数の約１１から１２度の均等な量だ
け部分１０８ａから１０８ｄの電気的長さを減少させ
て、各々のそれぞれの共振器に起因するとも思われる組
立体３４ならびに漂遊リアクタンスのような結合ループ
組立体の影響を補整することにより、更に向上させるこ
とができる。例えば、言及した諸部分の電気的長さを約
１１．３度の量だけ減少させることができる。

【００８４】ここで部分１０８ａは約１０．００ｃｍ
（３．９７ｉｎ）の長さを有し、部分１０８ｂは約５．
４３６ｃｍ（２．１４ｉｎ）の長さを有し、部分１０８
ｃは約８．８９０ｃｍ（３．５０ｉｎ）の長さを有し、
部分１０８ｄはここで約６．６０４ｃｍ（２．６０ｉ
ｎ）の長さを有する。図１２に示される如く、このよう
な共同縮小の結果として、フィルタ１００の性能が、中
心周波数について一層対称的になっている。

【００８５】図１２のプロットは、フィルタの中心周波
数についての対称の見地から、フィルタ１００の全体的
性能が向上したことを示している。更に図１２には、正
常な製造環境内で遭遇し得るような、中央領域１０４ｄ
内での四分の一波長部分の長さの小変動が、空胴間隔に
対し全体的なフィルタ性能が極端に敏感ではないことを
表示していることも示されている。従って、図１０に示
された形式のフィルタ設計は、正常な製造環境における
正常な仕様に対して容易に製造可能となる傾向がある。

【００８６】表２には、図１０の５共振器フィルタにつ
いての例示的な周波数計画が示されている。周波数また
はその漸進的な変動はＭＨｚで表示されている。

【００８７】

【表２】ｆ₁＝８４５．２２５＝ｆ₀−０．５２５ｆ₂＝８４５．３７５＝ｆ₀−０．３７５ｆ₃＝８４５．７５０＝ｆ₀ ｆ₀＝８４５．７５０ｆ₄＝８４６．１２５＝ｆ₀＋０．３７５ｆ₅＝８４６．２７５＝ｆ₀＋０．５２５５共振器フィルタの周波数計画

【００８８】表２の計画においては、２組の外部共振器
が、８４５．７５０ＭＨｚの中心帯域消去周波数ｆ₀か
ら等しい量、０．５２５ＭＨｚだけ周波数ｆ₁，ｆ₅へ
同調される。同様に、２組の内部共振器が各々、約０．
３７５ＭＨｚだけ中心周波数ｆ₀から変動する周波数ｆ
₂，ｆ₄へ同調される。

【００８９】奇数または偶数の何れかの共振器を、本発
明の精神および範囲を逸脱することなく使用し得ること
は理解されよう。

【００９０】図１３には、図１および図１０に示された
形式の段階インピーダンス伝送線路１０３を組み込んだ
６共振器フィルタ１２０が示されている。フィルタ１２
０には四分の一波長部分１２２ａ，１２２ｂが包含さ
れ、その各々がそれぞれの結合ポート１０６ｂ，１０６
ｄに隣接して位置し、同調されたそれぞれの共振器をそ
こで伝送線路１０３へ結合することができる。更に部分
１２２ａ，１２２ｂは、既に論じた如く、四分の一波長
部分からそれぞれの量だけ増減される。

【００９１】フィルタ１２０はまた、既に論じた如く、
各々が四分の一波長部分からの長さをある量Ｘ₂₃だけ変
えられた、変更部分１２４ａ，１２４ｂも包含してい
る。変更部分１２４ａ，１２４ｂはそれぞれポート１０
６ｄ，１０６ｆと結合され、同調された共振器がそれら
を介して伝送線路１０３へ結合される。

【００９２】図１０および図１３に示された各種伝送線
路部分のインピーダンスが、対応的な種類の誘電材料を
備える、図１の伝送線路部分に表示されたインピーダン
ス値に概ね対応することも理解されよう。フィルタ２１
は、フィルタの中心帯域消去周波数の約１１から１２度
の共通量ｋだけ部分１２２ａ，１２２ｂ，１２４ａ，１
２４ｂの各々を短縮させることにより、更に補整するこ
とができる。この補整により、既に論じた如く、それぞ
れの共振器のリアクタンス結合効果が補償される。

【００９３】本発明を実施する既に論議されたフィルタ
の更に包括的な表現が、後段の表３と組み合わされた図
１４および図１５により開示されている。図１４のフィ
ルタは、図１０の構成に匹敵し得る奇数の共振器を備え
ている。図１５のフィルタは、図１３の構成に匹敵し得
る偶数の共振器を備えている。

【００９４】表３は、本発明による、図１４および図１
５のフィルタについての各種の関係を示している。表３
の最も左の欄においては、伝送線路の不連続性、インピ
ーダンスの遷移および／または非理想的な結合機構を補
整すべくある量ｋまで縮小された一つ以上のインピーダ
ンス部分が、それらのフィルタの各々に包含されてい
る。ｋは、フィルタの復帰損失および挿入損失特性の対
称性を向上させ、またはそれらを特にゆがめて所要の特
性を得るために用いることができる。更に、表３の中央
の欄には、各種インピーダンス線路部分に対する変更態
様が示されており、それにより、既に論じたような、向
上したフィルタ性能がもたらされる。

【００９５】表３の最も右の欄には、図１の部分１６
ａ，１６ｂのようなインピーダンス変成器部分に関連す
る各種伝送線路セグメントに対する諸関係が表示されて
いる。これらの部分の利用により、より高いインピーダ
ンスの中央伝送線路部分への共振器の効果的結合が増進
され、既述の如く強化された性能がもたらされる。図１
４および図１５にＥおよびＥ′として識別されている入
力および出力部分は、いかなる所望の長さであっても良
い。ｋ，Ｘ₁₂およびＸ₂₃の値は、既に論じた如く、零ま
たはそれ以上であれば良い。

【００９６】

【表３】ｎ_iは、上表においてｉ＝１〜５とした場合の、１に等
しいか、またはそれより大きい奇の整数、ｍ_iは、上表
においてｉ＝４，５とした場合の、１に等しいか、また
はそれより小さい奇の整数である。

【００９７】本発明の精神および範囲を逸脱することな
く、伝送線路部分とは別のインピーダンス変成器を使用
し得ることは理解されよう。図１６から図１９には、本
発明による代替フィルタ構成が略図で示されている。図
１６および図１８には、奇数の共振器が開示されてい
る。図１７および図１９には、偶数の共振器が開示され
ている。

【００９８】図１６のフィルタにおいては、奇数の共振
器１５０ａから１５０ｃが、結合器１５２のような結合
装置を介し、固定インピーダンス伝送線路１５４へ結合
されている。線路１５４は、第一および第二インピーダ
ンス変成器１５６ａ，１５６ｂで終わる。

【００９９】図１６に示される如く、線路１５４は、長
さ「Ａ」を有する領域１５４ａと、長さ「Ｂ」を有する
領域１５４ｂとに分割される。中心線１５４ｃが示さ
れ、その回りには、共振器周波数の対をなした対称が存
在する。

【０１００】共振器周波数は、互いに次の関係を保って
いる。

【０１０１】

【数２】

【０１０２】長さＡおよびＢは、次のようにして定める
ことができる。

【０１０３】

【数３】Ａ＝ｎ₁ ^*９０°＋ｘ−ｋＢ＝ｎ₂ ^*９０°＋ｘ−ｋｎ₁およびｎ₂は、１に等しいか、またはそれよりも大
きい奇の整数である。ｋの値は、いかなる量であっても
良い。ｘまたはｋの一方も零に等しくて良い。

【０１０４】図１７のフィルタにおいては、偶数の共振
器１５０ａから１５０ｄが固定インピーダンス伝送線路
１５４へ結合されている。図１７における対応的な素子
は、図１６におけると同様の識別数字を備えている。

【０１０５】図１７には中心領域１５４ｄが示され、そ
の回りには、共振器周波数の対をなした対称が存在す
る。Ａ，Ｂ，ｘおよびｋは上記の如くにして定められ
る。領域１５４の長さは、次式から定めることができ
る。

【０１０６】

【数４】Ｃ＝ｎ₃ ^*９０°−ｋｎ₃は、１に等しいか、またはそれよりも大きい奇の整
数である。共振器周波数は、互いに次の関係を保ってい
る。

【０１０７】

【数５】

【０１０８】図１８のフィルタにおいては、奇数の共振
器１５０ａから１５０ｃが、中央に位置する固定インピ
ーダンス伝送線路１６０へ一部分、隔置された固定イン
ピーダンス伝送線路１６２，１６４へ一部分、結合され
ている。

【０１０９】線路１６０はインピーダンスＺ₂を有す
る。線路１６２，１６４は各々、インピーダンスＺ₀を
有する。ここでＺ₂＞Ｚ₀である。

【０１１０】図１８におけるＡ，Ｂの値は、図１６にお
ける対応的な値がなされたようにして定められる。図１
８の共振器の周波数は、図１６の共振器の周波数の場合
と同じ関係を互いに保っている。

【０１１１】図１９のフィルタにおいては、偶数の共振
器１５０ａから１５０ｄが固定インピーダンス伝送線路
１６０，１６２，１６４へ結合されている。図１６から
図１８における素子に対応する図１９における素子に
は、同じ識別数字が指定されている。

【０１１２】図１９のＡ，Ｂ，Ｃの値は、図１７に関連
して上述された如くにして定めることができる。図１９
のフィルタについての周波数の関係は、図１７のフィル
タに対すると同じである。図１０、図１３および図１６
から１９の場合、記号「Ｌ」で表示される固定インピー
ダンス伝送線路の長さは、何れか適宜の長さで良い。

【０１１３】以上から、本発明の新規な概念の精神およ
び範囲を逸脱することなく、数多くの変更および修正を
なし得ることがわかる。ここに例示された特定の装置に
関しては、いかなる制約も意図されず、推測もされるべ
きでないことを理解すべきである。言うまでもなく、特
許請求の範囲により、この範囲に属する全ての変更態様
が包括されるものとする。

【図面の簡単な説明】

【図１】６組の共振器を有するフィルタの全体的なブロ
ック図。

【図２】図１のフィルタの機械的な斜視図。

【図３】（Ａ）は図１のフィルタの比較的に広帯域の周
波数特性を示すグラフ。（Ｂ）は図１のフィルタの比較
的に狭帯域の周波数特性を示す第二のグラフ。

【図４】図１のフィルタの代替実施例の斜視図。

【図５】（Ａ）は図４のフィルタの比較的に広帯域の周
波数特性を示すグラフ。（Ｂ）は図４のフィルタの比較
的に狭帯域の周波数特性を示す第二のグラフ。

【図６】２組の共振器を有するフィルタの全体的なブロ
ック図。

【図７】図６のフィルタの段階インピーダンス線路の部
分切欠き斜視図。

【図８】共振器結合ループの細部を示す拡大部分断面部
分図。

【図９】図６のフィルタの周波数特性を示すグラフ。

【図１０】本発明によるフィルタの略線図。

【図１１】図１０のフィルタの周波数特性を示すグラ
フ。

【図１２】図１０のフィルタの補整された型の周波数特
性を示すグラフ。

【図１３】本発明によるフィルタの更に別の実施例の共
振器を除いた略線図。

【図１４】奇数の共振器を有する本発明によるフィルタ
の包括的な略ブロック図。

【図１５】偶数の共振器を有する本発明によるフィルタ
の包括的な略ブロック図。

【図１６】本発明による３共振器フィルタの略ブロック
図。

【図１７】本発明による４共振器フィルタの略ブロック
図。

【図１８】本発明による別の３共振器フィルタの略ブロ
ック図。

【図１９】本発明による別の４共振器フィルタの略ブロ
ック図。

【符号の説明】

１０帯域消去フィルタ１２インピーダンス伝送線路１６ａ四分の一波長部分１６ｂ四分の一波長部分２２誘電共振器６０帯域消去フィルタ７０帯域消去フィルタ７６ａ四分の一波長部分７６ｂ四分の一波長部分１００帯域消去フィルタ１２０帯域消去フィルタ１５４中央伝送線路１５６ａ第一インピーダンス変成器１５６ｂ第二インピーダンス変成器

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯域消去フィルタにして、複数の四分の一波長部分を間に包含する第一端部および
第二端部を有する共通通信線路と、前記線路に沿い隔置され且つそれに結合されたほぼ同一
の複数の可調整誘電共振器にて、前記複数中の第一共振
器に隣接する前記四分の一波長部分の一つを予定量の長
さに拡大して第一変更部分を形成し、前記複数中の第二
共振器に隣接する前記四分の一波長部分の二番目を前記
予定量の長さに縮小して第二変更部分を形成する誘電共
振器とを含む帯域消去フィルタ。
【請求項２】請求項１に記載の帯域消去フィルタにし
て、前記第一変更部分に隣接する前記の複数の共振器の
第三部材を備える帯域消去フィルタ。
【請求項３】請求項２に記載の帯域消去フィルタにし
て、前記第二変更部分に隣接する前記複数中の第四部材
を備える帯域消去フィルタ。
【請求項４】請求項１に記載の帯域消去フィルタに
て、前記端部のそれぞれにおいて第一および第二インピ
ーダンス変成器を結合させて前記端部間に延在する第一
値の特性インピーダンスを有する中央伝送線路部分が前
記線路に包含されている帯域消去フィルタ。
【請求項５】請求項４に記載の帯域消去フィルタに
て、前記第一値より少ない第二値の特性インピーダンス
を有するインピーダンス変成伝送線路部分が前記インピ
ーダンス変成器の各々に包含されている帯域消去フィル
タ。
【請求項６】請求項１に記載の帯域消去フィルタに
て、選定された前記共振器が種々の周波数に同調される
ようにした帯域消去フィルタ。
【請求項７】請求項１に記載の帯域消去フィルタに
て、選定された前記共振器を様々な程度に結合させて前
記線路へ結合させる可調整機構が前記共振器に包含され
ている帯域消去フィルタ。
【請求項８】請求項１に記載の帯域消去フィルタに
て、前記線路のそれぞれの部分へ結合させる装置が各前
記共振器に包含され、前記変更部分の全てが予定補償量
を減少させるようにした帯域消去フィルタ。
【請求項９】請求項１に記載の帯域消去フィルタに
て、前記の複数の共振器が偶数の共振器を含んでいる帯
域消去フィルタ。
【請求項１０】請求項６に記載の帯域消去フィルタに
て、選定された中心周波数の回りにストップ帯域を集中
させ、選定された前記共振器が中心周波数を上回るそれ
ぞれの周波数へ同調され、別の選定された前記共振器が
中心周波数を下回るそれぞれの周波数へ同調されるよう
にした帯域消去フィルタ。