JPS586404B2 - 誘電体同軸共振器を用いた分波器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、小型で、高性能な分波器に関する。

従来からある分波器は、周波数選択部分は、金属製キャ
ビテイ等を用いたもので、しかも装置が大型であった。

それゆえに、この発明の主たる目的は、小型で合理的な
内部配置をして部品点数を少なくするとともに製造容易
にした分波器を提供することである。

この発明の他の目的は、各入出力端子のＳ．Ｗ．Ｒを改
善することである。

この発明は、要約すれば任意の第１の周波数信号が入出
力される第１の端子と、前記第１の周波数信号より高い
第２の周波数信号が入出力される第２の端子と、前記第
１および第２の周波数信号が入出力される第３の端子と
、前記第１の端子および第３の端子との間に設けてなる
第１の周波数信号を通過させる第１の誘電体同軸共振器
で構成したフィルタと、前記第３の端子と第１のフィル
タ間に設けた分岐部と、前記分岐部と第２の端子との間
に設けた第２の周波数信号を通過させる第２の誘電体同
軸共振器で構成したフィルタとを有し、前記分岐部と第
１のフィルタ間の線路長より、前記分岐部と第２のフィ
ルタ間の線路長を長《した分波器においてケースは、前
記第１および第２のフィルタを包囲すべく溝を設けた部
分ケースからなり、また前記分岐部は前記部分ケースに
設けた分岐形状に相応した溝部を用いて形成されたこと
を特徴とする、誘電体同軸共振器を用いた分波器である
。

この発明の上述の目的およびその他の目的と特徴は図面
を参照して行なう以下の実施例の詳細な説明から一層明
らかとなろう。

図において、１はケースで、内表面に導体膜を形成する
などしてシールド作用をもたせてなるプラスチックスケ
ースまたはロストワツクス加工法による金属ケースが好
ましい。

ケース形状は直方形を二つに縦分割したものであり、以
下にのべる種々の内部素子を一方の分割ケース２に収納
したのち他方の分割ケース３をかぶせ、両分割ケース２
，３同士を固定する構造である。

そしてケース２，３の内部はそれぞれ長手方向に二条の
断面半円状の溝４，５および６，７が設けられている。

その溝４，６で形成される円筒状内空間には８個の％波
長同軸ＴＥＭ共振器８〜１５がその軸方向に２つおきに
スペーサ２７．２８．２９を介して一列に収納される。

溝５，７で形成される同筒状内空間には６個の１／４波
長同軸ＴＥＭ共振器１６〜２１がその軸方向に２つおき
にスペーサ３０．３１を介して一列に収納される。

そして、との１／４波長同軸ＴＥＭ共振器８〜２１は、
円筒状のセラミック磁気誘電体２２の内周面２３および
外周面２４に銀ペーストを塗りつけ、内周面２３に囲繞
された孔内に棒状誘電体２５を位置させ、その端面２６
にも銀ペーストを塗りつけ、この銀ペーストを内周面２
３に塗りつけた銀ペーストと電気的に導通させた状態で
焼付け処理をおこなって内導体、外導体を形成したもの
である。

スペーサ２７〜３１は共振器８〜２１をケース２に固定
後とりのぞく。

結局、各共振器の組込後、溝４は三つの空間２７，２８
，２９で４分割され、同様に溝６も三つの空間で４分割
されている（図示せず）。

溝５も、二つの空間３０．３１で３分割され、同様に溝
７も二つの空間で３分割されている（図示せず）。

共振器８〜２１は二つづつ組となっている。

この二つづつ組になった共振器同士は誘導結合させる。

誘導結合構造については後述する。

空間を介して対向する共振器同士は容量結合させる。

この例では空間の存在によって静電容量が生じる。

空間を設けずに、独立した誘電体からなるスペーサ、た
とえばリング状や円板状その他任意形状、寸法のものを
用いてもよい。

誘導結合させるための電極の一例を第４図に示す。

すなわち、電極３２は、略扇形状の誘導結合窓３３，と
必要に応じ中心孔３４を有する。

この誘導結合窓３３は第５図に示すように、開扇度θと
放射方向長ｄによって決定される開口度合で共振器相互
の結合状態を調整し得るものとし、中心孔３４には棒状
誘電体２５が後述するように挿入され得るものとする。

同軸ＴＥＭモードは点対称モードであり、その対称性を
くすす高次モードによるスプリアス特性の悪化を招来す
ることになるため、前記電極３２の誘導結合窓３３は可
及的回転対称性にすぐれたパターンに形成されることが
望まれる。

その点、このような略扇形状の誘導結合窓３３の相互の
位置関係は対称性にすぐれているが、必ずしも略扇形状
に限定されないことはいうまでもない。

また、結合窓３３の位置および開口面積は同軸の中心軸
を軸とした円筒座標系で記述できるため結合度の設計が
容易になるという利点を有する。

このような電極３２は例えば共振器の短絡端面への銀ペ
ーストの焼きっけやフォトエッチングあるいは薄い銀板
ないし白金板等によって形成される。

前記したように二つの共振器が誘導結合電極を介して一
組づつ溝内に組込まれるので、扱いを容易にするため、
あらかじめ、二つの共振器および間に存在する誘導結合
窓を一体に無機接着剤で接着しておくとよい。

この場合、棒状誘電体２５は二つの共振器に挿通される
充分な長さの一本のものをもちいるとよい。

このときは電極３２に中心孔３４を設けておく。

各共振器８，１５，１６および２１の最外端にはそれぞ
れ結合用コンデンサ３５，３６，３７および３８が設け
られる。

結合コンデンサ３５〜３８は、たとえば円柱状の誘電体
の両端面に電極を設けてなるものである。

３９は第１の端子、４０は第２の端子、４１は第３の端
子であり、溝４の軸方向の一端側ケース側面には第１の
端子３９を設け、他端側には第３の端子４１を設け、溝
５の軸方向の一端側で第１の端子３９と隣り合わせにな
るようケース側面に第２の端子４０を設ける。

端子３９〜４１は具体的には同軸コネクタを用いる。

端子３９の中心導体は、メタルブツシング４２を介して
、結合コンデンサ３６の一方電極に接続され、結合コン
デンサ３６の他方電極は共振器１５の内導体に接続され
る。

同様に端子４０の中心導体はメタルブツシング４３を介
して結合コンデンサ３８の一方電極に接続され、結合コ
ンデンサ３８の他方電極は共振器２１の内導体に接続さ
れる。

端子４１の中心導体もしくはその延長導体はメタルプツ
シング４４を介して結合コンデンサ３５の一方電極に接
続され、結合コンデンサ３５の他方電極は共振器８の内
導体に接続される。

このとき必要に応じ中心導体もしくはその延長導体はメ
タルブツシング４４に隣接する絶縁ブツシング４５を貫
通させる。

共振器１６の内導体は結合コンデンサ３７の一方電極に
接続され、結合コンデンサ３７の他方電極はメタルプツ
シング４６に接続されている。

蛇行した同軸ケーブル４７の中心導体の一端が、このメ
タルプツシング４６に接続され他端が端子４１と結合コ
ンデンサ３５との間の中心導体に接続される。

この接続点を以下分岐点４８とよぶことにする。

この分岐点４８およびその周辺はケース２および３に設
けたＴ型溝部５５に構成される。

したがって従来の分岐用Ｔ型コネクタは不要になる。

共振器８〜１５によって構成されるフィルタ（以下第１
のフィルタ４９とよぶ）の中心周波数をｆ１（角速度で
表わしたときω１）とし、共振器１６〜２１で構成され
るフィルタ（以下第２のフィルタ５０とよぶ）の中心周
波数をｆ２ （角速度で表わしたときω２ ）、ｆ１＜
ｆ２であるとき、端子３９に印加された周波数ｆ１の信
号は端子４１にのみ導出され、端子４０に印加された周
波数ｆ２の信号は端子４１にのみ導出され、端子４１に
印加された信号のうち周波数がｆ１の信号は端子３９に
のみ導出され、周波数がｆ２の信号は端子４０にのみ導
出される。

このような機能は、分岐点４８と第１のフィルタ４９間
の線路長より、分岐点４８と第２のフィルタ５０間の線
路長が長いことによって達成される。

以下にこの点について詳述する。

第６図は、結合コンデンサ３５からみた第１のフィルタ
４９の二段目までの等価回路図である。

図において、キャパシタンスＣｆはコンデンサ３５の周
辺の浮遊容量であり、ブロック５１ ， ５２は、共振
器８，９を配置した結果としてあらわれる分布定数線路
を示す。

インダクタンスＬｃは誘導結合電極を採用していること
からあらわれるものである。

第７図は、分岐点４８からみた第１のフィルタ４９の初
段目までの等価回路図である。

図において、ブロック５３は分岐点４８からコンデンサ
３５までの分布定数線路を示す。

またｌ２は線路長で、分岐点４８から溝４の終端面４ａ
までの中心導体の長さを表わす。

もし、第１のフィルタ４９が、第２のフィルタ５０の中
心周波数ｆ２において、分岐点４８からみて電気的にオ
ープン状態にあれば、整合していることになる。

第８図はスミスチャートを示し、溝４の終端面４ａにお
ける周波数ｆ２の信号のインピーダンス特性を表示して
いる。

第８図からあきらかなように、周波数ｆ２の信号（ω２
＝２πｆ２）は誘導性を示している。

角度θ２は、溝４の終端面４ａにおける周波数ｆ２の進
行波と反射波との位相差を示し、線路長ｌ２ との関係
は、 ただし、λｏ２は周波数ｆ２の波長である。

線路長ｌ２はθ２／π×λｏ２／４とも示される。

そして、いまθ２／πは１より小さいので、線路長ｌ２
はλｏ２／４より小さいことになる。

たとえば、周波数ｆ２が８００ＭＨｚ位では２〜３關、
θ２は２０〜３０位である。

同様な等価回路が第２のフィルタでも考えられる。

もし、第１のフィルタ４９の中心周波数ｆ１において、
第２のフィルタ５０が分岐点４８からみて電気的にオー
プン状態にあれば整合していることになる。

第９図はスミスチャートを示し、溝５の終端面５ａにお
ける周波数ｆ１の信号のインピーダンス特性を示してい
る。

図において周波数ｆ１の信号（ω１＝２πｆ１）は容量
性を示している。

角度θ１は、溝５の終端面５ａにおける周波数ｆ１の進
行波と反射波との位相差を示し、線路長ｌ，（分岐点４
８から溝５の終端面５ａまでの中心導体の長さ）との関
係は、 ただし、λｏ１は周波数ｆ１の波長である。

線路長ｌ１はθ１／π×λｏ１／４とも示される。

そしてθ１／πは１より大きいので、線路長ｌ１はλｏ
１／４より大きい。

なお、線路長ｌ１はλｏ１／２より小さいので、線路長
ｌ１は線路長ｌ２より長くなる。

このような理由により、分岐点４８と第１のフィルタ４
９間の線路長より、分岐点４８と第２のフィルタ５０間
の線路長を長くして整合をとれることがわかる。

ケーブル４７は両端付近だけケースに電気的に良好に接
続されていれば蛇行させるなど、その展開配置は自在で
ある。

図示例はケース２に設けた蛇行溝５４にセミリジットケ
ーブル４７をはこみ固定してある。

この構造だと振動に対し強い。ケーブル４７の外被導体
をケース２，３に直接接触するようにしておき、端子３
９〜４１のブツシングが直接ケース２，３に取りつけら
れているとアース電流がケース２，３に流れるので、ア
ース電流を流すための特別の導体を用意しなくてもよく
ケースの有効利用がはかれる。

ケース１が上記実施例のように、ケース２，３に分割さ
れていると、共振器の外導体とケース内表面導体との密
着性をよくすることができる。

このような分岐構造をとっているので再現性がよ《、ま
た第１のフィルタ４９と第２のフィルタ５０とを並設で
き、全体の配置がスマートになり、小型化されるととも
に部品点数も少なくすることができる。

以上の実施例からもあきらかなように、この発明による
と、中心周波数の異なる二つのフィルタのうち周波数の
低いフィルタの一端に分岐点が設けられ、この分岐点と
前記周波数の低いフィルタの一端との間は第１の長さを
有する線路で結ばれ、前記分岐点と周波数の高いフィル
タの一端との間は第２の長さを有する線路で結ばれ、こ
の第２の長さは第１の長さより長くすることにより、各
入出力端子のＳ．Ｗ．Ｒ特性を改善できるとともに、小
型でかつ合理的な内部配置が可能になるものである。

また、ケース構造が二つの分割ケースからなり、各ケー
ス誘電体共振器その他を組込んでフイルタを構成するた
めの溝や分岐部を構成するための分岐形状に相応した溝
部を形成してなるので、部品点数を少なくでき、また製
造容易な分波器を提供できる。

なお、上記実施例において、第２のフィルタ５０の中心
周波数ｆ２が第１のフィルタ４９の中心周波数ｆ１ よ
り低いときは、結合コンデンサ３７近辺にＴ型分岐部を
形成しなければならないことはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明一実施例の内部配置を示す平面図、第
２図は、同、ケースを二分割した状態の側面図、第３図
は本発明一実施例で用いる１／４波長同軸ＴＥＭ共振器
の断面図、第４図は、同、誘導結合電極、第５図は誘導
結合窓３３の拡大説明図、第６図は結合コンデンサ３５
または３７からみた第１のフィルタ４９または第２のフ
ィルタ５０の初段付近の等価回路図、第７図は分岐点４
８からみた第１のフィルタ４９または第２のフィルタ５
０の初段付近の等価回路図、第８図はω２のスミスチャ
ート、第９図はω１のスミスチャートである。 １・・・・・・ケース、８〜２１・・・・・・共振器、
３９・・・・・・第１の端子、４０・・・・・・第２の
端子、４１・・・−・・第３の端子、４８・・・・・・
分岐点、４９・・・・・・第１のフィルタ、５０・・・
・・・第２のフィルタ、５５・・・・・・Ｔ型溝部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 任意の第１の周波数信号が入出力される第１の端子
   と、前記第１の周波数信号より高い第２の周波数信号が
   入出力される第２の端子と、前記第１および第２の周波
   数信号が入出力される第３の端子と、前記第１の端子お
   よび第３の端子との間に設けてなる第１の周波数信号を
   通過させる第１の誘電体同軸共振器で構成したフィルタ
   と、前記第３の端子と第１のフィルタ間に設けた分岐部
   と前記分岐部と第２の端子との間に設けた第２の周波数
   信号を通過させる第２の誘電体同軸共振器で構成したフ
   ィルタとを有し、前記分岐部と第１のフィルタ間の線路
   長より、前記分岐部と第２のフィルタ間の線路長を長く
   した分波器において、ケースは、前記第１および第２の
   フィルタを包囲すべく溝を設けた部分ケースからなり、
   また前記分岐部は前記部分ケースに設けた分岐形状に相
   応した溝部を用いて形成されたことを特徴とする、誘電
   体同軸共振器を用いた分波器。