JPH0733001U - マイクロ波帯域フイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【構成】 少なくとも１つのマイクロ波信号をカップリ
ングするための手段４８が、該共振器の周辺に隣接して
延びているくぼみ４２の真上の該板上のカップリングコ
ンダクタを備えている。 【効果】 誘電体共振器に対するカップリングコンダク
タの位置付けの際に、厳格な許容公差を必要としない。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は誘導体共振器（dielectric resonator）を含んでいるマイクロ波帯域 フイルタに関する。

【０００２】

【従来の技術及びその問題点】

カツト−オフ導波管、即ち入力カツプラから出力カツプラに所望の通過帯域に おいてマイクロ波のカツプリングを提供するために複数の同調した誘導体共振器 が配置されていて、所望の周波数範囲におけるマイクロ波を伝幡するのにはその 大きさが小さすぎる導波管によつて構成されているマイクロ波帯域フイルタを提 供することは、例えば１９７９年３月６日に発行されたニシカワ（Nishikawa） 等の米国特許第４,１４３,３４４号から公知である。

【０００３】 所望の通過帯域においてマイクロ波を伝幡するように寸法が合わされており、 導波管を横切る仕切りによつて複数の共振チヤンバに分割されていて、各々の仕 切りが前記チヤンバ内へ、又は前記チヤンバからマイクロ波をカツプリングする ために設けている開口又は絞り（iris）を有している導波管を具備している絞り 結合フイルタ（iris coupled filter）の形のマイクロ波帯域フイルタを提供す ることも公知である。

【０００４】 所望の帯域フイルタ特性を提供するために、ｎ極フイルタ（ｎは整数）は一般 的に合計２ｎ＋１のカツプリング及び同調調整を必要とすることが決定されてき た。例えば、３極絞り結合フイルタに対して、例えば、これ等はフイルタの３つ の共振チヤンバの各々に対して１つの３つの同調ねじと、各々の開口又は絞りに 対して１つの４つのカツプリングねじとによつて容易に構成されることができる る。しかしながら、絞り結合フイルタは約１０ＧＨ₂以下のマイクロ波周波数に 対して比較的大きい大きさであるという欠点を有している。

【０００５】 対照的に、誘電体共振器マイクロ波帯域フイルタはそのカツト−オフ導波管の 使用によつて比較的小さい大きさを有しているが、この公知の形式は特定の特性 を達成するために所望の数の調整を提供するのが容易ではない。

【０００６】 このようなマイクロ波帯域フイルタは、多重チヤンネルマイクロ波ラジオトラ ンスミツタにおけるチヤンネルフイルタとして典型的に使用されている。このよ うな適用において、各々のフイルタは変調器の出力と送信（transmitting）増幅 器の入力との間に典型的に接続され、且つトランスミツシヨンのための変調信号 の２つの側波帯の1つのみを通過するのに役立つている。絞り結合フイルタへの 接続は、組合わされたアイソレータ及び導波管／同軸ケーブルアダプタであるア イソアダプタ（isoadapter）を経て同軸ケーブルによつて行なわれるのが好都合 であるが、これには更に大きな大きさのフイルタが加わる。誘電体共振器フイル タへのカツプリングは、大きな大きさの同じ欠点をもつた同じ方法で行なわれる ことができるか、又は別々に設けられるべきアイソレータを必要とする欠点をも つた同軸ケーブルによつて行なわれることができる。

【０００７】 マイクロ波帯域フイルタはまた、マイクロ波ラジオトランスミツシヨンシステ ムにおける分岐（チヤンネルコンバイニング及びチヤンネルドロツピング）フイ ルタとして使用される。このような場合に、各々のフイルタは、送信又は受信増 幅器にカツプリングするために１方のポートに同軸コネクシヨンと、サーキユレ ータに、従つて送信及び受信アンテナに接続するために他方のポートに導波管カ ツプリングとを有しているのが好都合である。

【０００８】 他方、特開昭５５−８５１０１号公報には、くぼみ内の共振子の直ぐ上のカツ プリングコネクタを開示しているが、導波管の上方壁を備えておらず、調整ねじ はボート内にあり、下方壁から延びていない。更に、この公報の装置においては 、カツプリングコネクタは、共振子の周囲に隣接して延びておらず、共振子から かなり離れている。従つて、厳格な許容公差を必要とする。

【０００９】 従つて、本考案の目的は、改良されたマイクロ波帯域フイルタを提供すること である。

【００１０】

【問題点を解決するための手段】

本考案に従うと、上記のとおりの問題点が、マイクロ波帯域フイルタにおいて 、 導電性の上部壁、下部壁及び側壁を有している長方形横断面の導波管と、 該上部壁及び該下部壁に実質的に平行であり、且つ該上部壁及び該下部壁から 間隔をへだてられた上部表面及び下部表面を有している該導波管内の絶縁板とを 具備し、 該下部壁及び該側壁は、該板の下方にくぼみを形成しており、且つ該板を実質 的にその全周辺の周りで支持しており、 更に、該板によつて支持されており、且つ該導波管に沿つて間隔をへだてられ た複数の誘導体共振器と、 各々が、該誘導体共振器のそれぞれの１つの下にあり、該下部壁を通り該くぼ み内に伸びている複数の同調ねじと、 該共振器へ及び該共振器からのマイクロ波信号をカツプリングするための手段 とを具備し、 少なくとも１つのマイクロ波信号をカツプリングするための手段が、該共振器 の周辺に隣接して延びているくぼみの真上の該板上のカツプリングコンダクタを 備えていることを特徴とするフイルタを提供することによつて、解決される。

【００１１】 好ましくは、板は、板が支持されている領域にグラウンドプレーン（ground p lane）コンダクタをその下部表面に含んでおり、グラウンドプレーンは、該板を 所定の位置に固定するために該壁にはんだ付けされており、そして該誘電体共振 器は好ましくは該板上に支持される。導電性のスプリアス（spurious）モードサ プレツサが好ましくは各々２つの隣接する共振器の間に該下部壁から該板を通り 、該板に実質的に垂直に延びている。更に、有利には、カツプリング調整ねじが 該共振器間のカツプリングを変化するために各々２つの隣接する共振器間に該導 波管の側壁を通り該板の上方に延びている。例えば、３つの共振器及び２つのこ のようなカツプリング調整ねじであることができる。

【００１２】 共振器へ、又は共振器からのマイクロ波信号をカツプリングするための各々の 手段は好ましくは、該共振器の周辺に隣接して延びている該板上のカツプリング コンダクタを具備しており、各々のカツプリングコンダクタは、該板の上部表面 上にあつて、且つ該導波管の側壁に隣接する接続していない端部を有しているの が好都合である。この場合には、カツプリング調整ねじは好ましくはまた、この コンダクタとそれぞれの共振器との間のカツプリングを変化するためにそれぞれ のカツプリングコンダクタの該接続されていない端部に隣接して各々が該側壁を 通り該板上に延びている。

【００１３】 該フイルタは好ましくはまた、共振器へ又は共振器からのマイクロ波信号をカ ツプリングするためにそれぞれの手段に結合されたポートを有している少なくと も１つのアイソレータを導波管内に含んでいる。アイソレータポートに結合され ている共振器へ、又は共振器からのマイクロ波信号をカツプリングするための各 々のそれぞれの手段は、該板の対向する表面上にコンダクタ及びグラウンドプレ ーンを含んでおり、該アイソレータの特性インピーダンスに整合した特性インピ ーダンスを有しているマイクロストリツプ（microstrip）トランスミツシヨンラ インを具備するのが好都合である。この方法ではインピーダンスの整合及びコン パクトなアイソレータ及びフイルタ装置が容易に達成される。

【００１４】 該フイルタ及びアイソレータ装置に同軸ケーブルをカツプリングするために、 好ましくは２つのアイソレータがあり、そして導波管は２つの端部壁を含み、各 々の壁は該端部壁を通り延びており、且つそれぞれのアイソレータの第２のポー トに結合された中央コネクシヨンを有しているそれぞれの同軸コネクタを含んで いる。

【００１５】 該導波管は、下部壁及び側壁を構成している本体と、上部壁を構成している平 らな蓋と、該蓋を該本体に固定するための手段とを具備するのが好都合である。

【００１６】

【実施例】

図面を参照すると、本図に例示されているフイルタは、カツト−オフ導波管を 形成しており、細長い本体１０によつて形成されている金属囲いと、図２にのみ 示されている平らな蓋１２とを具備している。本体１０は、例えば鋼８３％、鉛 ７％、錫７％、そして亜鉛３％を含む合金からインベストメント鋳造によつて成 形され、そして次に必要なところを機械加工している。本体１０は各々の側部の 長さに沿つて頂部フランジ１４を有しており、その中に複数のねじ穴１６が形成 されており、このねじ穴内に蓋１２内の対応する穴（図示せず）を通り蓋を本体 １０に固定するためのねじ（図示せず）がねじ込まれる。図１において、頂部フ ランジ１４は、その下方の詳細を示すために１部分破断されて図示されている。 本体１０は、以下に詳細に説明されている細長い空洞１８を含んでいる。本体 １０は、頂部フランジ１４内にあり、且つ空洞１８の全周辺を直接囲んでいる連 続の溝２０を含み、この溝２０内に連続のワイヤメツシユフイラメント（図示せ ず）が本体１０と蓋１２との間の電磁的シールを提供するために固定される。

【００１７】 本体１０はまた、図３に最もよく示されている如く、使用中フイルタを立てる 脚２４を形成するために形造られているフランジ２２を各々の端部に有しており 、従つて本体１０のベース２６の下部表面は、以下に説明する同調（tuning）ね じの調整を容易にするために、フイルタが立つている表面上方に支持される。

【００１８】 本考案のこの実施態様におけるフイルタは、２つの同調ケーブル間に接続され るように意図されており、この目的のために同軸ケーブルコネクタ２８が各々の 端部フランジ２２上に外側に取付けられており、各々のコネクタ２８の中心ピン は、端部フランジ２２内の開口を通り、図１及び図２において破線によつて示さ れた如く、それが２つのアイソレータ３０のそれぞれの１つの１つのポートに電 気的に接続される空洞１８の端部の方に通過している。図２に最もよく示されて いる如く、各々のアイソレータは、金属化したフエライト基体３２と、それから 支持された円筒状の永久磁石３４とを具備している所謂ドロツプ−イン（drop-i n）アイソレータの公知の形式である。フエライト基体３２は、その下側で支持 されており、且つその下側に本体１０のベース２６にはんだ付けされたグランド プレーンを有しており、本体１０のベース２６を通り、永久磁石３４に適応し、 且つ出入り（access）を提供するために円筒状の開口３６が設けられている。各 々の開口３６は、この開口を電磁的にシーリングするための金属キヤツプ（図示 せず）に適応するためにベース２６の下方表面に端ぐり機であけた穴３８を有し ている。

【００１９】 アイソレータ３０の間に、好ましくは商品名「オルテム（Ultem）の下でゼネ ラルエレクトリツクカンパニイ（General Electric Company）により市販されて いる如き、ポリエーテルイミド材料の印刷回路板４０が延びており、これは物理 的に及び熱的に安定である。この点に関して、他の材料が使用され得ることが観 察されるが、印刷回路板に一般的に使用されるＰＴＦＥは、それが約２５℃の温 度においてその膨脹温度特性に不連続性を有しており、従つて熱安定性に欠ける ので使用しないのが好ましい。物理的安定性に対して、板４０は、例えば、基体 ３２に比べて比較的厚い。その結果、本体１０のベース２６の上部表面は、各々 の基体３２及び板４０が会合する位置において、段をつけられており、従つてそ れ等の上部表面は同じ平面内にある。同軸ケーブルコネクタ２８は、それ等の中 心ピンもまたこの同じ平面内にあるように位置づけされているので、アイソレー タのポートへの電気的接続は当接接触間をはんだ付けブリツジ（solder bridge ）によつて容易に達成される。

【００２０】 図１において破線によつて示された如く、くぼみ（well）４２は、本体１０の ベース２６において板４０の下方に形成されている。板４０は、図２に示された 如く、くぼみ４２の端部を越えるその端部において、ベース２６によつて支持さ れており、且つ図３に示された如く、くぼみ４２の側部を越えて、その側部の長 さに沿つてベース２６の段ついた側部によつて支持されている。この支持領域に おいて、板４０は、その下部表面上に板４０を所定の位置に固定するためにベー ス２６にはんだ付けされるグラウンドプレーンを有している。このグラウンドプ レーンはくぼみ４２の領域内に延びていない。

【００２１】 ３つの誘電体共振器（dielectric resonator）４４が板４０の上部表面上に接 着されていて、この場合には、３極帯域フイルタを形成している。帯域フイルタ を形成するために誘電体共振器の形状及び選択は、一般的に公知であり、本発明 において説明する必要はない。しかしながら、誘電体共振器４４はくぼみ４２の 領域上方に位置づけされており、従つて共振器に接近してグランドプレーンがな いことを述べておく。くぼみ４２の設置によつて大きく増加される共振器と最も 近いグランドプレーンとの間の距離は、誘電体共振器の高いＱ（quality factor ）を維持し、そして更に以下に説明されている如く、比較的広い周波数範囲に亘 つて共振器の同調をかなり容易にする。

【００２２】 各々のアイソレータ３０と、それに最も近いそれぞれの誘電体共振器４４との 間でマイクロ周波数信号をカツプリングするために、導電性のトラツク４６が板 ４０の上部表面上に設けられている。各々のトラツク４６は、それぞれの共振器 ４４の周辺の周りの道の部分に延びているカツプリングループ４８と、板４０の 下部表面上のグランドプレーン上方に延びており、且つマイクロストリツプトラ ンスミツシヨンラインを形成している比較的広いトラツク５０と、該マイクロス トリツプトランスミツシヨンラインをカツプリングループに結合するテーパーの ついた部分とを具備している。各々のトラツク５０は幅を有しており、この幅は 、コネクタ２８に接続されるべきアイソレータ３０及び同軸ケーブルの特性イン ピーダンス、即ち５０オームに適合するために５０オーム特性インピーダンスを 提供するように選択される。各々のトラツク５０は、それぞれのアイソレータ３ ０の第２のポートに電気的に接続されており；各々のアイソレータ３０の第３の ポートは、アイソレータ自身内の５０オームの抵抗で終つている。

【００２３】 各々のカツプリングループを形成しているトラツクの幅、トラツクが結合して いる誘電体４４の周辺からのその間隔、このループがこの共振器の軸線に対して いる角度、及びくぼみ４２の縁からのループ（従つて共振器）の距離はすべて帯 域フイルタの所望の通過帯域に対して、マイクロストリツプコネクタ及び共振器 との間の整合及びカツプリングを最適化するように選択される。如何なる場合で も、各々のカツプリングループ４８は、その非接続端５２が図１に示された如く 、誘電体共振器の１方側にあるように配置される。それぞれのねじ５４は、本体 １０の側壁５６内にねじ穴を通り板４０の上を各々の端５２及び関連する共振器 ４４に接近して延びており、且つ共振器４４に対するループ４８のカツプリング を調整するために役立つている。ねじ５４を共振器４４に接近するように回すと 、ループ端５２に関連した周辺キヤパシタンス（fringing capacitance）を増加 することによつてカツプリングを増加する。各々のねじ５４上のロツキングナツ ト５８は、ねじが適切に調整された後ねじを所定の位置に固定可能にする。

【００２４】 ３つの誘電体共振器４４の中央の共振器と、これ等の共振器４４の各々の外側 の共振器との間にスプリアスモードサプレツサーを構成している導電性の直立バ ー６０が設けられている。図２に最もよく示されている如く、各々のバー６０は 、本体１０のベース２６内のそれぞれのくぼみから（これによつて各々のバー６ ０は本体１０に電気的に接続される）誘電体共振器４４の各々の側で誘電体共振 器４４間の中間に位置づけをされた板４０内の開口を通つて上方に蓋１２の近く に延びている。バー６０は、例えば１９７９年２月６日に発行されたニシカワ等 （Nishikawa et）の米国特許第４,１３８,６５２号から公知である方法でフイル タを通るスプリアスモードのマイクロ波信号の伝幡を抑圧するのに役立つている 。

【００２５】 ２つのねじ６２が本体１０の側壁５６内のねじ穴を通り板４０の上方に延びて おり、そのねじはバー６０の各々に対向しており、且つ隣接する対の共振器４４ の間に達成されているカツプリングの調整を可能にする。これ等のねじ６２上の ロツクナツト６４は、それ等のねじ６２が所望のカツプリング度を達成するため に適切に調整された後それ等を所定の位置に固定可能にする。

【００２６】 図２及び図３に示された如く、各々の誘電体共振器４４の中心の下方に、共振 器４４の同調（tuning）を可能にするために板４０の下方に本体１０のベース２ ６内のそれぞれのねじ穴を通りくぼみ４２内に延びている同調調整ねじ６６があ る。３つのねじ６６の各々の上のそれぞれのロツキングナツト６８は、同調後そ のねじを所定位置に固定されるのを可能にする。

【００２７】 上記の帯域フイルタは、公知のフイルタに優る多くの利点及び便宜を備えてい る。例えば、それは誘電体共振器とカツト−オフ導波管の使用及び本体１０内の アイソレータ３０の組み入れによつて比較的小さな大きさを有している。平らな 蓋１２の使用は、製造における便宜であり、そしてこの蓋１２はいかなる調整ね じも含まれないので蓋は同調及びカツプリング調整を妨げることなく取外し、且 つ取替えられることができる。

【００２８】 くぼみ４２の設置は共振器４４とグラウンドプレーンとの間の距離を増加し、 これによつて誘電体共振器の高いＱを維持し、且つ比較的広範囲内に特定の特性 に対するフイルタの調整を容易にする。板４０及び共振器４４の下方の共振ねじ ６６及び板４０の上方、且つ共振器４４の１側部のカツプリング調整ねじ５４及 び６２の位置づけは、同調及びカツプリング調整の実質的な独立度（degree of independence）を提供し、従つてカツプリング及び同調調整は相互に、且つ互に 大きな程度まで悪影響を及ぼさない。４つのカツプリング調整ねじ及び３つの同 調ねじが既述の３極フイルタに対して所望の合計７つの調整を提供していること に注目すべきである。 上記の説明はアイソレータを組み込んでいるフイルタ及び２つの同軸ケーブル 間のカツプリングに関するが、フイルタの１端又は両端においてアイソレータは 、所望があれば、省略されることができ、及び／又はカツプリングは同軸ケーブ ルコネクタよりもむしろ公知の手段で導波管に対して行なわれることができる。 トラツク５０によつて形成されたマイクロストリツプコネクタは変更されるか、 又は他の適切な形式のカツプリングによつて取替えられることができる。

【００２９】 これ等の及び多くの他の変更、変化及び適応は、請求の範囲によつて規定され ている本発明の範囲から逸脱することなく上述の特定の帯域フイルタに対して行 なわれることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実地態様による、蓋を除去したとき
の、誘電体共振器マイクロ波帯域フイルタの部分断面平
面図である。

【図２】第１図のフイルタの長手方向の断面図であり、
この断面は図１のＩＩ−ＩＩ線で切断されている。

【図３】フイルタの横断面図であり、この断面は図２の
ＩＩＩ−ＩＩＩ線で切断されている。

【符号の説明】

１０ 本体 １２ 蓋 １４ フランジ ２６ ベース ４２ くぼみ ４４ 共振器 ４８ カツプリンググループ ５０ トラツク ５２ 非接続端 ４４ 誘電体共振器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 ポール・アラン・ケナード カナダ国ケイ２ジエイ１エイチ５・オンタ リオ・ネピアン・セントレミイドライブ33

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波帯域フイルタにおいて、 導電性の上部壁、下部壁及び側壁を有している長方形横
   断面の導波管と、 該上部壁及び該下部壁に実質的に平行であり、且つ該上
   部壁及び該下部壁から間隔をへだてられた上部表面及び
   下部表面を有している該導波管内の絶縁板とを具備し、 該下部壁及び該側壁は、該板の下方にくぼみを形成して
   おり、且つ該板を実質的にその全周辺の周りで支持して
   おり、 更に、該板によって支持されており、且つ該導波管に沿
   って間隔をへだてられた複数の誘導体共振器と、 各々が、該誘導体共振器のそれぞれの１つの下にあり、
   該下部壁を通り該くぼみ内に伸びている複数の同調ねじ
   と、 該共振器へ及び該共振器からのマイクロ波信号をカップ
   リングするための手段とを具備し、 少なくとも１つのマイクロ波信号をカップリングするた
   めの手段が、該共振器の周辺に隣接して延びているくぼ
   みの真上の該板上のカップリングコンダクタを備えてい
   ることを特徴とするフイルタ。