JPH09284010A - 二重モード空胴フィルタ - Google Patents
二重モード空胴フィルタInfo
- Publication number
- JPH09284010A JPH09284010A JP8348386A JP34838696A JPH09284010A JP H09284010 A JPH09284010 A JP H09284010A JP 8348386 A JP8348386 A JP 8348386A JP 34838696 A JP34838696 A JP 34838696A JP H09284010 A JPH09284010 A JP H09284010A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- tuning
- axis
- cavity
- resonance
- mode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/207—Hollow waveguide filters
- H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
- H01P1/2082—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure with multimode resonators
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、低コストで、同調調整が容易で、
一体化される同調素子を簡単な構造にした二重モード空
胴を得ることを目的としている。 【解決手段】 二重モード共振空胴を具備し、各空胴に
おいて基本的に同じフィールド分布を有しているが互い
に９０°回転された２つの共振モードが２つの異なる周
波数ｆ1 およびｆ2 で生成され、各空胴は、第１の軸に
沿って第１の共振モードの共振周波数ｆ1 を同調する第
１の同調素子ＴＳa と、第１の軸に垂直な第２の軸に沿
って第２の共振モードの共振周波数ｆ2 を同調する第２
の同調素子ＴＳb と、共振の軸に平行でない軸に沿った
フィールド偏波に従って空胴中に無線周波数信号を注入
する入力結合手段ＩＣと、共振の軸に平行でない軸に沿
ったフィールド偏波に従って空胴から与えられた信号を
抽出する出力結合手段ＯＣとを具備していることを特徴
とする。
一体化される同調素子を簡単な構造にした二重モード空
胴を得ることを目的としている。 【解決手段】 二重モード共振空胴を具備し、各空胴に
おいて基本的に同じフィールド分布を有しているが互い
に９０°回転された２つの共振モードが２つの異なる周
波数ｆ1 およびｆ2 で生成され、各空胴は、第１の軸に
沿って第１の共振モードの共振周波数ｆ1 を同調する第
１の同調素子ＴＳa と、第１の軸に垂直な第２の軸に沿
って第２の共振モードの共振周波数ｆ2 を同調する第２
の同調素子ＴＳb と、共振の軸に平行でない軸に沿った
フィールド偏波に従って空胴中に無線周波数信号を注入
する入力結合手段ＩＣと、共振の軸に平行でない軸に沿
ったフィールド偏波に従って空胴から与えられた信号を
抽出する出力結合手段ＯＣとを具備していることを特徴
とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、類似したフィール
ド分布を有し、互いに独立して同調される２つの直交伝
播モードで励起される二重モード空胴フィルタに関す
る。
ド分布を有し、互いに独立して同調される２つの直交伝
播モードで励起される二重モード空胴フィルタに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】このタイプのフィルタは、単一の伝達関
数に対して、二重モードタイプではないフィルタに必要
な空胴の半分の数の空胴しか使用しないので、複雑な伝
達関数を有するマイクロ波技術において特に適用され
る。結果的に、フィルタの重量および体積は著しく小さ
くなり、それ故に宇宙船等において使用できるものとし
て非常に魅力のあるものとなる。
数に対して、二重モードタイプではないフィルタに必要
な空胴の半分の数の空胴しか使用しないので、複雑な伝
達関数を有するマイクロ波技術において特に適用され
る。結果的に、フィルタの重量および体積は著しく小さ
くなり、それ故に宇宙船等において使用できるものとし
て非常に魅力のあるものとなる。
【０００３】今まで、二重モード空胴フィルタは、大抵
の場合において、偏波の２つの直交軸上での励起を許容
するフィールド分布を有している共振構造および共振モ
ードの使用に基づいていた。従って、空胴は２つの共振
周波数の１つで（あるいは両方で同時に）励起されるの
で、空胴が共振する周波数は同調され、その内側のフィ
ールドは互いに結合される。
の場合において、偏波の２つの直交軸上での励起を許容
するフィールド分布を有している共振構造および共振モ
ードの使用に基づいていた。従って、空胴は２つの共振
周波数の１つで（あるいは両方で同時に）励起されるの
で、空胴が共振する周波数は同調され、その内側のフィ
ールドは互いに結合される。
【０００４】結合ウィンドウによって、１つ（あるいは
両方）の軸上の共振エネルギの一部が励起される。
両方）の軸上の共振エネルギの一部が励起される。
【０００５】空胴の入力および出力信号の注入および抽
出のために使用される結合手段とは関係なく、同調は常
に３つの同調ねじあるいはそれと等価の装置によって空
胴内で行われる。
出のために使用される結合手段とは関係なく、同調は常
に３つの同調ねじあるいはそれと等価の装置によって空
胴内で行われる。
【０００６】これは、J.Montejo-Garai 等による参照文
献（“A full-wave analysis of tuning and coupling
posts in dual-mode circular waveguide filters ”Mi
crowave and Optical Technology Letters, vol.7, n 1
1, of August 5th, 1994, pages 505 to 507）に記載さ
れている。
献（“A full-wave analysis of tuning and coupling
posts in dual-mode circular waveguide filters ”Mi
crowave and Optical Technology Letters, vol.7, n 1
1, of August 5th, 1994, pages 505 to 507）に記載さ
れている。
【０００７】上述の文献において、伝播モードの１つで
フィールドの方向に従って第１の共振モードを同調する
ためにどのように第１の同調ねじが使用されるかについ
て示されており、第２のねじは、別の伝播モードでフィ
ールドの方向に従って第２の共振モードを同調するため
に使用され、最後に、第３の同調ねじは、２つのモード
間の相互結合を生成するために使用される。
フィールドの方向に従って第１の共振モードを同調する
ためにどのように第１の同調ねじが使用されるかについ
て示されており、第２のねじは、別の伝播モードでフィ
ールドの方向に従って第２の共振モードを同調するため
に使用され、最後に、第３の同調ねじは、２つのモード
間の相互結合を生成するために使用される。
【０００８】この第３の同調ねじを使用することによっ
て、結果的にそれらは独立していない２つの直交モード
となる。これにも関わらず、依然として同調に影響を及
ぼすための３つの自由度があり、それらは通常、このタ
イプのフィルタの解析および設計において使用される等
価回路モデルの３つのパラメータに関連していると考え
られる。これらのパラメータは、各モードの共振周波数
およびそれらの２つの間の相互結合である。
て、結果的にそれらは独立していない２つの直交モード
となる。これにも関わらず、依然として同調に影響を及
ぼすための３つの自由度があり、それらは通常、このタ
イプのフィルタの解析および設計において使用される等
価回路モデルの３つのパラメータに関連していると考え
られる。これらのパラメータは、各モードの共振周波数
およびそれらの２つの間の相互結合である。
【０００９】同調素子によって、各空胴における両方の
モードは設計中心周波数“ｆ0 ”に同調され、所望され
た結合値“ｋ”が得られる。
モードは設計中心周波数“ｆ0 ”に同調され、所望され
た結合値“ｋ”が得られる。
【００１０】非常に正確な空胴の寸法の設計が行われ、
それによって調整の必要がない場合にのみ、１以上の同
調ねじを排除することができる。
それによって調整の必要がない場合にのみ、１以上の同
調ねじを排除することができる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】これを可能にするため
には機械的な許容誤差を厳密に制御する非常に高価な製
造プロセスを行う必要があり、結果的に許容されるのは
プロトタイプだけである。それ故、製造中および同調に
必要な調整時間中の両方においてフィルタのコストは増
加してしまうが、通常ねじである同調素子を含むことは
避けられない。
には機械的な許容誤差を厳密に制御する非常に高価な製
造プロセスを行う必要があり、結果的に許容されるのは
プロトタイプだけである。それ故、製造中および同調に
必要な調整時間中の両方においてフィルタのコストは増
加してしまうが、通常ねじである同調素子を含むことは
避けられない。
【００１２】本発明は、低コストで生産でき、同調調整
のための時間が減少されるフィルタを設計し、一体化さ
れる同調素子を簡単な構造にすることを目的としてい
る。
のための時間が減少されるフィルタを設計し、一体化さ
れる同調素子を簡単な構造にすることを目的としてい
る。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明は、１以上の二重
モード共振空胴を具備し、各空胴において、基本的に同
じフィールド分布を有しているが互いに９０°回転して
いる２つの共振モードが２つの異なる周波数ｆ1 および
ｆ2 で生成され、各空胴が、第１の軸に沿って第１の共
振モードの共振周波数ｆ1 を同調するための第１の同調
素子と、第１の軸に垂直な第２の軸に沿って第２の共振
モードの共振周波数ｆ2 を同調するための第２の同調素
子と、共振の軸に平行でない軸に沿ったフィールド偏波
に従って空胴に無線周波数信号を注入するための入力結
合手段と、共振の軸に平行でない軸に沿ったフィールド
偏波に従って空胴から与えられた信号を抽出するための
出力結合手段とを含んでいる空胴フィルタを提供する。
モード共振空胴を具備し、各空胴において、基本的に同
じフィールド分布を有しているが互いに９０°回転して
いる２つの共振モードが２つの異なる周波数ｆ1 および
ｆ2 で生成され、各空胴が、第１の軸に沿って第１の共
振モードの共振周波数ｆ1 を同調するための第１の同調
素子と、第１の軸に垂直な第２の軸に沿って第２の共振
モードの共振周波数ｆ2 を同調するための第２の同調素
子と、共振の軸に平行でない軸に沿ったフィールド偏波
に従って空胴に無線周波数信号を注入するための入力結
合手段と、共振の軸に平行でない軸に沿ったフィールド
偏波に従って空胴から与えられた信号を抽出するための
出力結合手段とを含んでいる空胴フィルタを提供する。
【００１４】従って、フィルタの同調は、２つの同調素
子のみを使用することによって達成され、その結果、フ
ィルタの材料コストが低くなり、また、その同調を実行
するために必要な時間が少なくなる。
子のみを使用することによって達成され、その結果、フ
ィルタの材料コストが低くなり、また、その同調を実行
するために必要な時間が少なくなる。
【００１５】本発明の完全な説明が添付図面に基づいて
以下に説明される。
以下に説明される。
【００１６】
【発明の実施の形態】このタイプのフィルタは、次々に
配置された幾つかの共振空胴がそれらを分離する導体の
切取られた長方形のウィンドウを通して結合されること
によって形成される。
配置された幾つかの共振空胴がそれらを分離する導体の
切取られた長方形のウィンドウを通して結合されること
によって形成される。
【００１７】以下、このタイプのフィルタに関して説明
され、説明を簡単にするために円筒形のタイプの空胴の
みが使用されるが、このモデルは多数の空胴に完全に適
用されることができる。
され、説明を簡単にするために円筒形のタイプの空胴の
みが使用されるが、このモデルは多数の空胴に完全に適
用されることができる。
【００１８】この空胴の寸法は、互いに直交する偏波Ｅ
a およびＥb の２つの軸に沿った２つのモードの伝播を
許容するようなものである。偏波のこれらの軸は、空胴
の実際の幾何学的構造および同調素子によって固定され
ている。
a およびＥb の２つの軸に沿った２つのモードの伝播を
許容するようなものである。偏波のこれらの軸は、空胴
の実際の幾何学的構造および同調素子によって固定され
ている。
【００１９】空胴はまた、伝播の方向に垂直な面におい
て設けられたウィンドウあるいは溝である入力結合手段
ＩＣおよび出力結合手段ＯＣも有している。これらのウ
ィンドウのために、入力信号によって、空胴内の伝播モ
ードの方向に関して所定の角度αだけ回転された偏波の
方向に空胴が励起され、また、励起の方向に関して９０
°回転された偏波の方向で空胴から信号が抽出される。
て設けられたウィンドウあるいは溝である入力結合手段
ＩＣおよび出力結合手段ＯＣも有している。これらのウ
ィンドウのために、入力信号によって、空胴内の伝播モ
ードの方向に関して所定の角度αだけ回転された偏波の
方向に空胴が励起され、また、励起の方向に関して９０
°回転された偏波の方向で空胴から信号が抽出される。
【００２０】図１において、説明された空胴の等価回路
が示されている。結合されていない２ポートネットワー
クを使用して、空胴の入力面Ｓ2 とＳ3 との間の空胴内
の伝播モードａおよびｂの性質がそれぞれモデル化され
ている。
が示されている。結合されていない２ポートネットワー
クを使用して、空胴の入力面Ｓ2 とＳ3 との間の空胴内
の伝播モードａおよびｂの性質がそれぞれモデル化され
ている。
【００２１】４ポートネットワークの入力面Ｓ1 と出力
面Ｓ2 との間では、各フィールドは、伝播モードによっ
て定められた所定の標準化されたフィールドパターンＥ
a およびＥb に比例する。入力面Ｓ1 および出力面Ｓ2
における任意のフィールドは、上述の標準化されたフィ
ールドＥa およびＥb の線形結合として表すことができ
る。このタイプの絶縁破壊は、全てのポートにおける入
射波および反射波に適用可能である。
面Ｓ2 との間では、各フィールドは、伝播モードによっ
て定められた所定の標準化されたフィールドパターンＥ
a およびＥb に比例する。入力面Ｓ1 および出力面Ｓ2
における任意のフィールドは、上述の標準化されたフィ
ールドＥa およびＥb の線形結合として表すことができ
る。このタイプの絶縁破壊は、全てのポートにおける入
射波および反射波に適用可能である。
【００２２】励起および抽出信号フィールド、ＥV およ
びＥH を参照すると、以下の関係が表される。
びＥH を参照すると、以下の関係が表される。
【００２３】
【数１】
【００２４】ここにおいて、αは、２方向の偏波間の回
転角度、すなわち、入力および出力信号の偏波の方向と
空胴内の伝播モードの偏波との間の回転角度を表してい
る。
転角度、すなわち、入力および出力信号の偏波の方向と
空胴内の伝播モードの偏波との間の回転角度を表してい
る。
【００２５】この変換によって、励起パターンＥH およ
びＥV が共振フィールドのパターンＥa およびＥb に関
連付けられる。図１の４ポートネットワークは、以下の
式によって入射波および反射波に対してＳパラメータで
決定される。
びＥV が共振フィールドのパターンＥa およびＥb に関
連付けられる。図１の４ポートネットワークは、以下の
式によって入射波および反射波に対してＳパラメータで
決定される。
【００２６】
【数２】
【００２７】ここにおいて、ＳａijおよびＳｂijは２つ
の独立した個々の伝播モードのＳパラメータであり、Ｒ
（α）は回転ベクトルマトリックスである。
の独立した個々の伝播モードのＳパラメータであり、Ｒ
（α）は回転ベクトルマトリックスである。
【００２８】４ポートネットワークの二重モード動作
は、信号が入力1,2 の１つから出力3,4 の両方に送信さ
れたときに生じる。
は、信号が入力1,2 の１つから出力3,4 の両方に送信さ
れたときに生じる。
【００２９】先の式を計算することによって、これはｓ
ｉｎαｃｏｓα（Ｓｂ12−Ｓａ12）≠０であるときに生
じることがわかる。これが生じるためには２つの条件が
満たされていなければならない。
ｉｎαｃｏｓα（Ｓｂ12−Ｓａ12）≠０であるときに生
じることがわかる。これが生じるためには２つの条件が
満たされていなければならない。
【００３０】１．回転角度αはｎπ／２とは異なってい
なければならない。
なければならない。
【００３１】２．パラメータＳｂ12とＳａ12とは異なっ
ていなければならない（Ｓｂ12≠Ｓａ12）。この条件
は、２つのモードの伝播の電気的長さが異なっているこ
とを意味している。
ていなければならない（Ｓｂ12≠Ｓａ12）。この条件
は、２つのモードの伝播の電気的長さが異なっているこ
とを意味している。
【００３２】換言すると、図２の空胴は、両方のモード
が同時に励起され、それらの共振が異なる周波数ｆ1 お
よびｆ2 に同調された場合に二重モード共振を提供す
る。
が同時に励起され、それらの共振が異なる周波数ｆ1 お
よびｆ2 に同調された場合に二重モード共振を提供す
る。
【００３３】図２から分かるように、入力および出力信
号の偏波の軸と、空胴の偏波の軸との間の回転角度αは
４５°であり、空胴における偏波は、互いに垂直な２つ
の軸に沿って空胴に導入される実際の同調素子ＴＳa お
よびＴＳb である２つの小さい擾乱によって増強され
る。
号の偏波の軸と、空胴の偏波の軸との間の回転角度αは
４５°であり、空胴における偏波は、互いに垂直な２つ
の軸に沿って空胴に導入される実際の同調素子ＴＳa お
よびＴＳb である２つの小さい擾乱によって増強され
る。
【００３４】従って、その回転ベクトルマトリックスＲ
（α）は以下のようになる。
（α）は以下のようになる。
【００３５】
【数３】
【００３６】４ポートネットワーク中の２つのモードの
Ｓパラメータを拡大させることによって、以下の式が与
えられ、
Ｓパラメータを拡大させることによって、以下の式が与
えられ、
【数４】
【００３７】ここにおいて、Ｓ13＝１／２（ｅ-jVa＋ｅ
-jVb）であり、Ｓ14＝１／２（ｅ-jVb−ｅ-jVa）であ
る。
-jVb）であり、Ｓ14＝１／２（ｅ-jVb−ｅ-jVa）であ
る。
【００３８】同調素子ＴＳa およびＴＳb の効果によっ
て空胴の電気的長さが効果的に増加したと仮定すると、
ｖa ≠ｖb とすることができる。
て空胴の電気的長さが効果的に増加したと仮定すると、
ｖa ≠ｖb とすることができる。
【００３９】狭周波数帯域の近似において、二重モード
の空胴は、フィルタ合成において通常使用される図３の
等価回路に関係付けられることができ、そこにおいて、
ｆ0は上部および下部ブランチの直列共振の周波数であ
り、ｋは２つのモード間の結合係数である。
の空胴は、フィルタ合成において通常使用される図３の
等価回路に関係付けられることができ、そこにおいて、
ｆ0は上部および下部ブランチの直列共振の周波数であ
り、ｋは２つのモード間の結合係数である。
【００４０】ｆ0 に近い両方のネットワークのＳパラメ
ータを識別することによって、以下の近似が得られる。
ータを識別することによって、以下の近似が得られる。
【００４１】
【数５】
【００４２】これは、共振周波数ｆ0 においてある半波
長の倍数で空胴の実効長を変更して電気的長さを修正
し、また、合成ネットワークの所望された値ｆ0 および
ｋに従って各モードａおよびｂの共振周波数ｆ1 および
ｆ2 を達成するために同調素子ＴＳa およびＴＳb に影
響を及ぼすことによって上述の二重モードの空胴がフィ
ルタの設計および調整のために使用されることを示して
いる。
長の倍数で空胴の実効長を変更して電気的長さを修正
し、また、合成ネットワークの所望された値ｆ0 および
ｋに従って各モードａおよびｂの共振周波数ｆ1 および
ｆ2 を達成するために同調素子ＴＳa およびＴＳb に影
響を及ぼすことによって上述の二重モードの空胴がフィ
ルタの設計および調整のために使用されることを示して
いる。
【図１】２つの直交共振モードを有するように設計され
た空胴の等価回路の概略図。
た空胴の等価回路の概略図。
【図２】伝播されるフィールドに関して角度αだけ回転
された方向に向いている２つの同調ねじを含む伝播の２
つの直交モードを有する円筒形の空胴の概略図。
された方向に向いている２つの同調ねじを含む伝播の２
つの直交モードを有する円筒形の空胴の概略図。
【図３】このタイプのフィルタの設計に対して通常使用
される狭帯域等価回路の概略図。
される狭帯域等価回路の概略図。
Claims (2)
- 【請求項１】 １以上の二重モード共振空胴を具備し、
前記各空胴において基本的に同じフィールド分布を有し
ているが互いに関して９０°回転された２つの共振モー
ドが２つの異なる周波数ｆ1 およびｆ2 で生成される二
重モードの空胴フィルタにおいて、各空胴は、 第１の軸に沿って第１の共振モードの共振周波数ｆ1 を
同調するための第１の同調素子と、 第１の軸に垂直な第２の軸に沿って第２の共振モードの
共振周波数ｆ2 を同調するための第２の同調素子と、 共振の軸に平行でない軸に沿ったフィールド偏波に従っ
て空胴中に無線周波数信号を注入するための入力結合手
段と、 共振の軸に平行でない軸に沿ったフィールド偏波に従っ
て空胴から与えられた信号を抽出するための出力結合手
段とを具備していることを特徴とする二重モード空胴フ
ィルタ - 【請求項２】 共振モードの偏波軸は、入力および出力
結合手段の偏波軸に関して４５°回転していることを特
徴とする請求項１記載の二重モード空胴フィルタ。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| ES9502560 | 1995-12-29 | ||
| ES09502560A ES2109184B1 (es) | 1995-12-29 | 1995-12-29 | Filtro de cavidades bimodo. |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09284010A true JPH09284010A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=8292605
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8348386A Withdrawn JPH09284010A (ja) | 1995-12-29 | 1996-12-26 | 二重モード空胴フィルタ |
Country Status (7)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5793271A (ja) |
| EP (1) | EP0782211B1 (ja) |
| JP (1) | JPH09284010A (ja) |
| AU (1) | AU728485B2 (ja) |
| CA (1) | CA2194077C (ja) |
| DE (1) | DE69630194T2 (ja) |
| ES (1) | ES2109184B1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| KR100476382B1 (ko) * | 2002-06-11 | 2005-03-16 | 한국전자통신연구원 | 더미 공동을 이용한 공동필터의 동조 방법 |
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| US8198961B2 (en) * | 2008-12-23 | 2012-06-12 | Gemtek Technology Co., Ltd. | Microwave filter based on a novel combination of single-mode and dual-mode cavities |
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