JPS5951762B2 - 共振空洞形帯域通過ろ波器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 、こ４’４明は共振空洞形帯域通過ろ波器に関し、特に
ミリ波領域で使用する帯域通過ろ波器に関するものであ
る。

衛星ｉ載用のマイクロ波ろ波器などでは特に小形、か２
軽量であることが要求される。

このような要求を満足するる波器の１種に１個の共振空
洞内で偏波面が直交する２種のＴＥ１□１共振モードを
使用：しな２種モードろ波器がある。

、第１図は従来の共振空洞形帯域通過ろ波器の一例：を
示男斜視図であって、上述の２重モードろ波器の一種を
示している。

図において１は円形導波箸＞ ２は方形導波管、３は導
体板Ａ、４は導体板Ｂ、５は結合孔Ａ、６は結合孔Ｂ、
７は共振空洞Ａ、ζ ８（、よ共振空洞Ｂ、９は結合ビ
スＡ、１０は結合１ＷスＢ、１１および１２は周波数調
整ビスである。

、、円形導波管１はそΩ軸方向の両端に設けられた導体
板Ａ３によって限定され、更にその両端の中米に設（１
すられた導体板旦によって２分されて共振突才、同Ａ７
と共振空洞Ｂ８を形成している。

共振空、洞Ａ７および共振空洞Ｂ８の軸方向の長さＬは
り、モ＾ｇｏ／２（但しλｇｏは中心周波における管内
波長）に選ばれる。

共振空洞Ａ７及び共振空洞Ｂ８と方形導波管２とは導体
板Ａ３に設けられた結合孔Ａ５によって結合され、共振
空洞Ａ７と共振空洞Ｂ８とは導体板Ｂ４に設けられた結
合孔Ｂ６によって相互に結合される。

また、共振空洞Ａ７と共振空洞Ｂ８における共振モード
としては偏波面が互に直交する２種のＴＥＩ １１共振
モードを用いており、方形導波管２の中における偏波面
と同一方向の偏波面を有する共振モードを仮に垂直共振
モードと称し、この垂直共振モードの偏波面に直角な偏
波面を有する共振モードを仮に水平共振モードと称する
と、共振空洞Ａ７と共振空洞Ｂ８とはそれぞれ管軸方向
の中央でかつ円周方向では垂直共振モードの偏波面に対
し４５度の位置に結合ビス９と１０とを備え上記垂直共
振モードの電磁波と上記水平共振モードの電磁波とを相
互に結合する。

また共振空洞Ａ７と共振空洞Ｂ８とはこれぞれ管軸方向
の中央でかつ円周方向では垂直共振モードと水平共振モ
ードのそれぞれの偏波面に対し平行な方向に共振周波数
調整ビス１１１と１２とが設けられており、これらのビ
スはそれぞれ独立に調整できる構造になっていて、それ
ぞれの共振モードにおける共振周波数がすべて等しくな
るように調整することができる。

□第２図は第１図のる波器における電波の偏波
面を示す断面図であって、同図ａは共振空洞Ａ７に接続
される方形導波管２の電界の方向を示し、同図すは共振
空洞Ａ７内の電界の方向、同図Ｃは共振空洞Ｂ８内の電
界の方向を示し、同図ｄは共振空洞Ｂ８に接続される方
形導波管２内の電界の方向を示す。

以下第１図と第２図についてこのろ波器の動作を説明す
る。

方形導波管２から共振空洞Ａ７に入射する電磁波が第２
図ａに示すような垂直偏波であるとすると、入射波は結
合孔Ａ５によって共振空洞Ａ７内の垂直共振モード（第
２図すの２１）を励振する。

この垂直共振モードは共振空洞Ａ７内で特定の周波数で
共振し、結合ネジ９によって水平共振モード（第２図す
の２２）に結合される。

この結合ネジ９は共振空洞Ａ７内で垂直共振モードの偏
波面（第２図すの２１）に対して円周方向で４５度の位
置に設けられているため、水平共振モードの偏波面は垂
直共振モードの偏波面に対して９０度回転している。

（第２図すの２２）結合孔Ａ５の長軸方向は水平共振
モードの偏波面と一致しており導体板３は水平共振モー
ドに対して反射板として作用するから水平共振モードの
電磁波は方形導波管２内の電磁波とは結合しない。

また共振空洞Ａ７と共振空洞Ｂ８とを結合する結合孔Ｂ
６の長軸方向を第１図に示すように結合（ＬＡ５の長軸
方向に対して９０度になるように選ぶと、導体板４は垂
直共振モードに対して反射板として作用するから水平共
振モードだけが共振空洞Ｂ８に電磁結合される。

（第２図Ｃの２３）さらに、共振空洞Ｂ８に水平共振
モードの偏波面に対して４５度の位置に設けられた結合
ビス１０により水平共振モードは垂直共振モード（第２
図Ｃの２４）に結合する。

この垂直共振モードの電磁波は入射波の場合と同様に結
合孔Ａ５を介して方形導波管２内を伝播する電磁波に結
合され第２図ｄに示す偏波面を有する電磁波が方形導波
管２中を伝播する。

なお共振空洞Ａ７および共振空洞Ｂ８における各共振モ
ードの共振周波数は周波数調整ビス１１と１２とによっ
て同一の所望周波数に調整される。

以上の説明で明らかなように２重モードで共振する２個
の共振空洞７及び８を縦続接続することにより単一モー
ドで共振する４個の共振空洞を縦続接続したのと等価の
る波器を構成することができる。

したがって２重モードで共振する共振空洞を用いるる波
器は単一モードで共振する共振空洞を用いたる波器の１
７２の共振空洞数で構成できるため、小形で軽量なる波
器を必要とする場合に用いられている。

しかし、第１図に示す従来の２重モードろ波器では基本
モードの偏波面を直交させて構成しているため、ミリ波
領域のように周波数が高くなると損失が大きくなること
と、共振空洞Ａ７および共振空洞Ｂ８を構成する円形導
波管１の形状が小さくなって加工が困難となるという欠
点があった。

この発明は従来の共振空洞形ろ波器における上述の欠点
を除去することを目的とし、そのためにこの発明では２
重モード共振のうちの一つめモードとしてオーバサイズ
共振空洞の共振モードを用いるものであり、以下図面に
ついて詳細に説明する。

第３図はこの発明の一実施例を示す斜視図であって、第
１図と同一符号は同−又は相当部分を示し、たパ共振空
洞Ａ７と共振空洞Ｂ８：とは基本モード以外の共振モー
ドが発生できる大きさの断面寸法を有するオーバサイズ
共振空洞であるとする。

またこの明細書では仮に共振空洞Ａ７を第１の共振空洞
と称し、共振空洞Ｂ８を第２の共振空洞と称：し、方形
導波管２と第１の共振空洞７との結合孔Ａ５を入力部と
称し、第１の共振空洞７に設けられる結合ビスＡ９を第
１の結合部９と称し、第１の共振空洞７と第２の共振空
洞８との結合孔Ｂ６を第２の結合部と称し、第２の共振
空洞８と方形導波管２との結合孔Ａ５を出力部と称する
ことにする。

但し上述の各部の呼称においては電磁波は第３図の左か
ら右の方へ伝播することを仮定しているが、第３図に示
すようなる波器では電磁波を図面の右から左の方へ伝播
さ、−？ることもでき、この場合は共振空洞Ｂ８を第１
．０共振空洞とし、共振空洞Ａ７を第２の共振空洞とし
、入力部と出力部の呼称を入れかえ、かつ第１の結合部
と第３の結合部の呼称を入れかえるだけで第３図の右方
へ伝播する電磁波に対する記述を第３図の左方へ伝播す
る電磁波に対しても適用することができるので、以下の
記述においては電磁波は第３図の左方から右方へ伝播す
るものと仮定する。

また第３図に示す実施例では第１の共振空洞７と第２の
共振空洞８内の共振モードは基本モードのＴＥｌ、□と
オーバサイズ共振空洞の共振モードの１種であるＴＭｏ
□１共振モードであって、仮にＴＥ１□１共振モードを
第１の共振モードと称し、ＴＭＯ１１共振モードを第２
の共振モードと称することにする。

□第４図は第３図のる波
器における共振モードを示す断面図であって、同図ａは
横断面図、同図すは縦断面図を示し、１３は電界の方向
ｊ １４は磁界の方向を示す。

方形導波管２から入力部５によって紹１の共振空洞７内
に第１の共振モードの電磁波を励振することは第１図に
ついて説明したと同様セ゛ある。

第１の共振空洞７の管軸方向中央の管壁からこの第１の
共振モードの偏波面と平行に結合ビスＡ９（一般的には
第１の結合部）を挿入すると第１の共振モードの電磁波
は第２の共振モードの電磁波（第４図参照）に結合され
る。

第１の共振空洞７と第２の共振空洞８との間には第２の
結合部である結合孔Ｂ６を有する導体板Ｂ４が設けられ
ており、結合孔Ｂ６を第３図に示すような形状にすれば
第２の共振モード（ＴＭＯＩ□共振モード）の電磁波だ
けが第２の共振空洞８に結合される。

この結合された第２の共振モードの電磁波は第２の共振
空洞８の管軸方向中央管壁に設けられた第３の結合部す
なわち結合ビスＢＩＯにより、偏波面が垂直なＴＥｌ、
１共振モードすなわち上記第１の共振モードの電磁波に
結合され、この第１の共振モードの電磁波は第２の共振
空洞８と方形導波管２の間に設けられた出力部すなわち
結合孔Ａ５により方形導波管２に結合される。

第２の共振モードすなわちＴＭｏ１□共振モードの電磁
波は第２の共振空洞８と方形導波管２との境界の導体板
Ａ３により反射される。

この場合、周波数調整ビス１１によって第１の共振空洞
７及び第２の共振空洞８における第１の共振モードと第
２の共振モードの共振周波数が一致するように調整する
。

このように、この発明によるろ波器では従来の２重共振
モードろ波器と同様に２重共振モードろ波器として動作
し、ろ波器の小形軽量化を図ることができると同時に、
ろ波器の共振空洞にオーバサイズ共振空洞を用いている
ため、ミリ波領域でも損失が少なくかつ工作が容易なろ
波器が得られる。

なお、第３図に示す実施例では共振空洞を２個縦続して
いるが、共振空洞番３１個以上縦続する場合にもこの発
明を用いることができることは明らかである。

第２の共振空洞８に方形導波管を接続するかわりに第３
の共振空洞を縦続する場合には第２の共振空洞から第３
の共振空洞に対し第２の共振モードの電磁波を出力する
出力部を設ければよい。

また第３図に示す実施例では共振空洞を円形導波管によ
り構成し、したがってこのろ波器の通過すべき周波数帯
域の波長に対しオーバサイズ導波管を用いたが、共振空
洞をどのような形状にしてもよいことは明らかであり、
たとえば方形断面の共振空洞を用いてもよく、一般的に
はオーバサイズ共振空洞の共振モードとなる第２の共振
モードを利用するということができる。

以上のように、この発明ではオーバサイズ共振空洞の共
振モードとなる第２の共振モードを利用しているので、
従来の２重共振モードろ波器に比してミリ波帯で工作容
易なかつ低損失な共振空洞形帯域通過ろ波器を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の共振空洞形帯域通過ろ波器の一例を示す
斜視図、第２図は第１図のる波器における電波の偏波面
を示す断面図、第３図はこの発明の一実施例を示す斜視
図、第４図は第３図のろ波器における共振モードを示す
断面図である。 図において１は円形導波管、２は方形導波管、３は導体
板Ａ、４は導体板Ｂ、５は結合孔Ａ、６は結合孔Ｂ、７
は第１の共振空洞、８は第２の共振空洞、９は結合ビス
Ａ、１０は結合ビスＢで、第１の共振空洞７に設けられ
る結合孔Ａ５は入力部、第２の共振空洞８に設けられる
結合孔Ａ５は出力部、結合ビスＡ９は第１の結合部、結
合孔Ｂ６は第２の結合部、結合ビスＢＩＯは第３の結合
部をそれぞれ構成する。 なお各図中同一符号は同−又は相当部分を示すものとす
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 第ｉの共振モードとこの第１の共振モニドに結合し
   てオーバサイズ共振空徊の基振モードとなる第２の共振
   モードとを有する第１の共振空洞、この第１の共振空洞
   の側壁の一部を構成する導体板を介してこの第１の共振
   空洞に縦続され上、起第１の共振モードと上記第２の共
   振子−ドを有する第２の共振空洞 上記第１の共振空洞
   に設けられ上記第１の共振空洞に上記第１の共振モード
   ｅ電磁波を励振する入力部、上記第１９共振空洞：（こ
   設けられ上記第１の共振モードの電磁波を上記第２の共
   振モードの電磁波に結合、する第１の結合、部、上記導
   体板に設けられ上記第・１の共振空洞から上記第２の共
   振空洞へ上記第２の共振モードの電磁波を結合する第２
   の結合部、上記第２の共振空洞に設けられ上記第２の共
   振モードの電磁波を上記第１の共振モ・−ドの電磁波に
   結合する第３の結合部、上記第２の共振空洞に設けられ
   上記第２の共振空洞から上記第１又は上記第２の共振モ
   ードの電磁波を出力する出力部を備えたことを特徴とす
   る共振空洞形帯域通過ろ波器。 ２ 第１の共振空洞と第２の共振空洞とは円形導波管の
   両端とその中央とに上記導波管の軸に直角な導体板を設
   けることによって構成され、上記第１の共振モードはＴ
   Ｅ１□□共振毛−ドであり１．上記第２の共振モードは
   ＴＭｏ１□共猿モードであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１′項記載の共振空洞形帯域通過ろ波器。