JPH0537202A - アジル型マイクロ波フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 周波数を極めて迅速に切り換えることがで
き、電力耐性が大きく、構造が簡単である。 【構成】 誘電体封入共振器を有するフィルタとして構
成され、そのためエバネッセントモードで作動する導波
管２と導波管２内に配置された共振円筒体１とを含む、
フェライトによって同調できるアジル型マイクロ波フィ
ルタ。前記円筒体１はフェライト製であり、このフィル
タはその中心周波数をシフトさせるべく前記円筒体に可
調整磁界Ｈを作用させる手段も含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アジル型（ａｇｉｌ
ｅ）マイクロ波フィルタ、特に送信及び受信の両方で周
波数を極めて迅速に変えることができる無線電波の形成
に使用するのに適したアジル型マイクロ波フィルタに係
わる。

【０００２】

【従来の技術】アジル型フィルタは、電気的又は電子的
制御手段によって中心周波数を１オクターブのかなりの
部分に及び得る周波数範囲で随意にシフトさせることが
できるフィルタである。この種のフィルタは周波数合成
器と協働して、特に信号の伝送周波数を極めて迅速に変
化させ得ることが望まれる用途で広く使用されているア
ジル型無線電波の形成に不可欠な部材を構成する。

【０００３】このアジル型フィルタは中心周波数を極め
て迅速に変化させることができるだけでなく、種々の電
力レベルに耐えることができるようなものでなければな
らない。この種のフィルタは、送信に使用される時は
（送信増幅器の出力で）高電力で作動して、その送信器
による隣接チャネルの混信を防止する役割を果たし、受
信のチャネルフィルタとして使用される時は、受信器が
隣接送信で混信することなく必要な信号だけを増幅でき
るようにしなければならないからである。後者の場合、
これらのフィルタは原則として低電力で作動するが、そ
れでも、正常なレベルで受信される信号より遥かに大き
い電力レベルの妨害信号が隣接送信によってこれらのフ
ィルタに与えられることがあるため、このような妨害信
号によって損傷又は破壊を受けることがないようなもの
でなければならない。

【０００４】アジル型マイクロ波フィルタは既に様々な
タイプのものが使用され且つ文献に開示されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】最も一般的なアジル型
フィルタは、モータ制御で機械的に同調される共振空胴
を有するフィルタである。このタイプのフィルタは高電
力に耐えることができるが、周波数を変えるための操作
時間が長すぎて例えば１分もかかるため、用途によって
は１秒以下、より特定的には１ミリ秒のチャネル切換え
時間が要求される現在の技術的情況には適合しなくなっ
ている。このタイプのフィルタはその他にも、かさば
る、比較的重いといった欠点、そして特に、厳密に満た
さなければならない難しい機械的要件があるため値段が
高く製造工程が複雑であるという欠点も有する。

【０００６】共振空胴は、通常約１マイクロ秒という極
めて短い時間で反応する種々のキャパシタンスダイオー
ド又はバラクタを用いて同調することもできる。残念な
がらこのタイプのフィルタは無線電波には使用できな
い。なぜなら、このタイプのフィルタに使用できる電力
は極めて小さく（０ｄＢｍ以下）、また作動周波数も現
在使用できる部材では２ＧＨｚ以下に限定されるからで
ある。

【０００７】前記同調は、イットリウム鉄ガーネット
（ＹＩＧ）ビーズを有する共振器に分極用磁界を作用さ
せることによって行うこともできる。しかしながらこの
ような共振器は電力耐性が小さすぎ、前記バラクタフィ
ルタの場合と同じ程度でしかない。

【０００８】仏国特許ＦＲ−Ａ−２ ５２１ ７８６号
明細書には、ＦＲ−Ａ−２ ５０９５３７号を参照し
て、共振器の横断面の約２．５倍の横断面を有する導波
管の中に配置された誘電体共振器を有する帯域通過フィ
ルタが記述されている。各誘電体共振器上には、フィル
タを可調整外部磁界の作用で機械的に同調できるように
ＹＩＧペレットが配置される。この場合は前記磁界を発
生させる磁気回路のエアギャップが極めて大きく、従っ
て十分な同調範囲を得るためにはアンペアターン数を極
めて大きくしなければならないため、電流消費量が著し
く高くなる。また、このような複合形共振器の製造は、
特に構造が複雑なために、コストが比較的高い。 本出
願人名義の仏国特許ＦＲ−Ａ−２ ６１０ ７６６号に
は、少なくとも一部分が多結晶質フェライトで構成さ
れ、同調が可調整磁界の適用によって極めて迅速に変化
する電力共振器が開示されている。この先行特許明細書
に記載の技術は、金属めっきした多結晶質フェライトの
円筒形バーからなる共振同軸線の使用を基本とする。こ
のフェライト共振器は可変磁界の発生に適した装置の中
に配置される。このようにすると、前記磁界によってフ
ェライト材料の透磁率が変化するため前記同軸線の電気
的長さが変化し、従って共振器の周波数が変化する。

【０００９】しかしながら、前記技術では現在の無線電
波に必要な極めて狭い帯域のマイクロ波フィルタの形成
に不可欠の大きな無負荷時Ｑファクタを得ることができ
ない。前記仏国特許ＦＲ−Ａ−２ ６１０ ７６６号に
記載の構造の無負荷時Ｑファクタは、同軸空胴のマイク
ロ波電磁界が金属によって閉込められ、この閉込めの密
度が、材料の誘電率に起因して、共振空胴の大きさを空
気で充填した類似の共振空胴の大きさより小さくしなけ
ればならないだけに余計高いという理由、並びに無負荷
時Ｑファクタを増大させるために構造を大きくすると妨
害寄生モードが発生するという理由によって制限されて
いる。

【００１０】本発明の目的はこれらの問題を解決するこ
とにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、例え
ば遮断周波数より低い周波数で作動する導波管の中に配
置された１つ又は複数の誘電体共振器を有するフィルタ
と類似の構造を有するが、前述のごとき誘電体封入共振
器の代わりに、純粋な誘電性材料ではなくフェライト材
料で形成した類似の共振器を使用し、且つこの１つ又は
複数のフェライト共振器に強さの調整が可能な磁界を適
用してフィルタの中心周波数をシフトさせる手段も含む
アジル型マイクロ波フィルタを提供する。

【００１２】

【実施例】以下、添付図面に基づき非限定的実施例を挙
げて本発明をより詳細に説明する。

【００１３】図１に示すアジル型マイクロ波フィルタは
直径Ｄ及び高さｈのフェライト製円筒体１を含み、この
円筒体が先行技術の誘電体共振器フィルタの場合と同様
にエバネッセントモード（ｅｖａｎｅｓｃｅｎｔ ｍｏ
ｄｅ）即ち遮断周波数以下で作動する矩形断面の導波管
２の一部分の底に配置されている。

【００１４】より詳細には、フェライトバー１がＴＭ01
δモードで作動し、エバネッセントモード導波管２がフ
ィルタの入力側で通常は第１の金属製端部プレート４を
貫通する同軸アンテナ３によりＴＭ11モードで励起され
る。マイクロ波管入力信号は信号伝送同軸ケーブル５に
よってアンテナ３に送られる。

【００１５】これと全く対称的に、フィルタの出力信号
は導波管２の他端で第２の金属製端部プレート７を貫通
する同軸アンテナ６に捕捉される。アンテナ６は通常、
出力側の同軸ケーブル８のコアの延長部を構成する（ア
ンテナ３も入力側同軸ケーブル５のコアの延長部を構成
する）。

【００１６】フェライトバー１は透磁率が高いだけでな
く、（現在のところほとんど知られてはいないが）誘電
率もかなり高い。即ち、一般的な誘電体共振器に使用さ
れる材料の比誘電率が約４０であるのに対し、フェライ
トバーの比誘電率は約１５である。そのため、先験的に
考えられていることとは異なり、バー１は仏国特許ＦＲ
−Ａ−２ ６１０ ７６６号に記載のように２つの同心
的金属層で遮蔽しなくても誘電体封入状態になり、従っ
て共振器として機能する。

【００１７】フェライトバー１の共振周波数は、該バー
の誘電率と透磁率との積に依存するため、透磁率を変化
させればバー１の共振周波数を変えることができ、従っ
て図１のフィルタの同調中心周波数を変えることができ
る。フェライト材料の場合はこの操作を、仏国特許ＦＲ
−Ａ−２ ６１０ ７６６号に記載のような強さ調整可
能な分極磁界の適用によって実施することができる。

【００１８】そのためには、フェライトバー１が磁界Ｈ
内にもおかれるようにする。この磁界は、軟鉄製磁気回
路１２と可調整直流電流が通る励起コイル１３とを含む
電磁石１１の２つの磁極部材９及び１０の間でバー１と
同軸的に発生させる。コイル１３に流れる励起電流を変
化させれば磁界Ｈの値が変化し、その結果バー１の共振
周波数が変化し、従ってフィルタの中心周波数がシフト
する。

【００１９】ここで留意すべきこととして、バー１が磁
気伝導性を有すると共に高さｈがかなりあるため磁気回
路１２のエアギャップは比較的小さく、そのため磁界Ｈ
の変化が可能であり、従ってコイル１３の電流消費量を
過剰にすることなくフィルタの中心周波数を広範囲でシ
フトさせることができる。

【００２０】一実施例として、大きなＱファクタ（２，
０００以上）を得るべく有効スペクトル線幅の極めて小
さいガーネットタイプの多結晶質フェライト材料を用い
てアジル型マイクロ波フィルタを形成した。

【００２１】共振円筒体１の寸法は下記の通りである。

【００２２】 直径Ｄ：５．８ｍｍ 高さｈ：４．２ｍｍ エバネッセントモード方形導波管２の内部寸法は下記の
ようにした。

【００２３】 短い辺の長さ：４．９ｍｍ 長い辺の長さ：１０．７ｍｍ フェライト円筒体１は導波管２の底に配置しないで、図
２に示すように、誘電率の低い誘電性材料からなる薄い
ウェーハ１４の上に配置することもできる。その場合は
このウェーハを導波管２の底に配置する。このようにす
ると、状況によっては擾乱を回避することができる。

【００２４】図１又は図２のマイクロ波フィルタの中心
周波数は、コイル１３の励起を操作することによって、
コイルの電流消費量を余り高くせずに、１４．４５０Ｇ
Ｈｚ〜１５．４４７ＧＨｚの範囲で連続的にシフトさせ
ることができた。

【００２５】図３は、やはり誘電体封入共振器として機
能する２つのフェライト共振器１５及び１６を同一の導
波管２内に配置して形成したアジル型帯域フィルタを示
している。このフィルタは基本的に、誘電体共振器を用
いる一般的な帯域フィルタ（例えば前出の仏国特許ＦＲ
−Ａ−５ ５９０ ５３７号の図１に示されているフィ
ルタ）に類似しているが、対をなす共振器１５及び１６
がフェライトで形成されているという点、並びにこれら
の共振器が図１及び図２の単一共振器と同様に電磁石１
１Ａ及び１１Ｂによって生じる可調整磁界Ｈ１及びＨ２
の作用を夫々受けるという点が異なる。

【００２６】図３に簡単に示したように、電磁石１１Ａ
及び１１Ｂのコイル１３Ａ及び１３Ｂは給電及び制御装
置１７を介して可調整励起電流で励起される。

【００２７】勿論、本発明は前記実施例には限定されな
い。例えば、共振器及び導波管の相対的寸法は前記寸法
と異なるものにし得る。また、入力及び出力の結合モー
ドは、例えば絞りを用いる別のモードにしてもよく、そ
の場合はエバネッセントモードで作動しない導波管を使
用し得る。勿論、電磁石の磁気回路は磁界を発生する永
久磁石を含むものであってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のアジル型フィルタの一実施例を示す説
明図である。

【図２】図１のフィルタの一変形例を示す説明図であ
る。

【図３】複数の共振部材を含む帯域フィルタの一実施例
を示す説明図である。

【符号の説明】

１、１５、１６ フェライト共振器 ２ 導波管 １４ 誘電材料ウェーハ

フロントページの続き (72)発明者 アラン・ドウ・プラス フランス国、75008・パリ、ブルバー・オ スマン、115

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導波管内に配置されたフェライト材料製の
   誘電体封入共振器を少なくとも１つ含み、且つフィルタ
   の中心周波数をシフトさせるべく前記フェライト共振器
   の各々に強さ調整可能な磁界を作用させる手段を具備し
   たアジル型マイクロ波フィルタ。
2. 【請求項２】導波管がエバネッセントモードで作動する
   導波管である請求項１に記載のフィルタ。
3. 【請求項３】フェライト共振器が導波管の底に配置され
   ている請求項１に記載のフィルタ。
4. 【請求項４】フェライト共振器が誘電性の薄いウェーハ
   上に配置されており、このウェーハが導波管の底に配置
   されている請求項１に記載のフィルタ。