JPS62296601A - 低域通過ろ波器 - Google Patents

低域通過ろ波器

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JPS62296601A
JPS62296601A JP14046886A JP14046886A JPS62296601A JP S62296601 A JPS62296601 A JP S62296601A JP 14046886 A JP14046886 A JP 14046886A JP 14046886 A JP14046886 A JP 14046886A JP S62296601 A JPS62296601 A JP S62296601A
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disc
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shaped
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Hiroshi Hatanaka
博 畠中
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Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
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NIPPON DENGIYOU KOSAKU KK
Nihon Dengyo Kosaku Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 産業上の利用分野 本発明は、短波乃至マイクロ波帯における大型′  力
放送用機器等の構成部品として好適な低域通過ろ波器に
関するものである。
従来の技術 例えば国際放送、特に短波放送用機器等に用いられてい
る従来の低域通過ろ波器は、一般に銅パイプより成るコ
イル及び真空コンデンサを以て構成されている。
発明が解決しようとする問題点 上記従来の低域通過ろ波器においては、コイルの抵抗損
に因る著しい温度上昇を抑えるために油中に浸して使用
しなければならないため、全体が大形となり、重量も極
めて重くなる欠点がある。
問題点を解決するための手段 本発明は、円筒状外部導体と、直径の大なる部分と小な
る部分を交互に有する内部導体と、この内部導体の直径
の小なる部分に突設した円板状支持導体に支持された円
筒状導体を内外導体間に同軸状に配設すると共に、円板
状支持導体に電流結合孔を穿設して構成するか、内部導
体の直径を一様に形成し、電流結合孔を穿った円板状導
体を、内部導体の軸方向に適宜間隔を隔てて設け、円板
状導体の外周縁を外部導体と対向せしめて構成すること
により、」−記従来の低域通過ろ波器における欠点を除
いた低域通過ろ波器を実現したものである。
作用 上記のように構成した本発明低域通過ろ波器においては
、内部導体の直径の大なる部分及び円筒状導体又は単に
円板状導体を設けた部分によって容量素子部が形成され
、直径の小なる部分によってインダクタンス素子部が形
成されて、全体が分布定数回路によって構成されること
となる。
実施例 第1図は、本発明の一実施例を示す縦断面図、第2図は
、第1図のA−A切断部の端面図。
第3図は、第1図のB−B切断部の端面図で、各図にお
いて、■は有底円筒状の外部導体、2は筒状又は棒状導
体より成る内部導体、2I及び25は内部導体2の中、
直径の大なる部分、22及び24は直径の小なる部分、
3は円筒状導体で、内部導体7の直径の小なる部分22
及び24の外周に同軸状に設けである。4は円板状支持
導体で、その外周縁を円筒状導体3の内表面に固着し、
内周縁を内部導体2の直径の小なる部分22及び24の
中間部に固着しである。図には円板状支持導体4の外周
縁を円筒状導体3の軸長の繕に当る内表面に固着した場
合を例示しであるが、局の個所から左右何れかに適宜ず
れた個所に固着せしめてもよい。5は電流結合孔で、円
板状支持導体4の中、内部導体2に近接した個所に穿っ
である。図には電流結合孔5を4個穿った場合を例示し
であるが、適宜増減しても本発明を実施することが出来
る。6は、内部導体2を外部導体l内に同軸状に支持す
るための絶縁支持体で、棒状の適当な絶縁材料より成る
。図には4木の絶縁支持体を放射状に設けた場合を例示
しであるが、3本又は5本以上等適宜増減してもよい。
然しながら絶縁支持体6によって、この部分における回
路の特性インピーダンスに大きな影響をケえるおそれの
ない範囲に本数を制限する必要がある。71及び72は
入出力同軸端子である。
本発明低域通過ろ波器の設計に当っては、通過帯域内に
おける許容リップルL「を定め、第5図に伝送特性を示
し、第6図に等価回路を示した基準化低域通過ろ波器の
素子値gl乃至gn(nは任意の正の整数)から本発明
低域通過ろ波器の素子値を求めるが、以下、減衰域にお
いてワグナ特性を呈する超短波(VHF)用低域通過ろ
波器の設計の場合について説明する。
尚、第5図において、横軸は伝送周波数数f (MHz
 )、縦軸は伝送損失ATT(dB) 、 Fcは通過
帯域内において許容リップルLrを与える最高周波数で
ある。
設計対象の低域通過ろ波器における許容電圧定在波比(
VSWR)をSとすると、通過帯域内の許容リップルし
、は次式で求められる。
回路次数をnとすると、素子値glは(2)式から、素
子値g2乃至gnは(3)式からそれぞれ求められる。
AI gl=−・・・・ (2) γ に=2.3.−−−−、n (2)式及び(3)式において、 k=1.2,3.−−−−、n k=1.2.3y−−−−、n β γ=sinh=           ・ ・ ・ ・
 (6)n 尚、nが奇数の場合、 gn÷1°l nが偶数の場合、 である。
具体的数値について説明すると、第7図に等価回路を示
すように、回路次数nを5に選ぶと共に、通過帯域内に
おける許容電圧定在波比Sを1.1に選んだ基準化低域
通過ろ波器の素子値gl乃至g5を数値計算によって求
めると、 gl = g5= 0.7583 g2 = g4 、= 1.3049 g3= 1.5773 通過帯域内において許容リップルし、を与える最高角周
波数「Cを27MHzに選んだ場合、」−記素子値g1
乃至g5の値から第7図におけるcl、C3及びC5の
各容量と、L2及びL4の各インダクタンスは、以下の
各式から計算によって求めることが出来る。
容量素子については、 gk=Yk/Yo=ωc−Ck−Z。・・・・(8)C
k=gk/Cωc−Zo) 上式において、 k=1.3.5 9に:第7図における容量素子c1、C3及びC5の各
アドミタンス Yo:第7図の回路の特性アドミタンスωC:通過帯域
内において許容リップルし、を与える最高角周波数 Ck:容量素子C11ll:3及びC5の各容量Z0:
第7図の回路の特性インピーダンス特性インピーダンス
Z。を5oΩとすると、cl。
C3及びC5の各容量は。
[4= 05= 89.18  (pF)C3= 18
5.95  (pF) となる。
インダクタンス素子については。
gk=Zk/Zo=ωc−Lk/Zo    ・・・・
(9)Lk=gk−Zo /ωC 上式において、 k =2 、4 Zk:第7図におけるインダクタンス素子L2及びL4
の各インピーダンス Lk:インダクタンス素子L2及びL4の各インダクタ
ンス L2及びL4の各インダクタンスは、 L2=L4=0.3848 (IL、H)となる。
第1図における内部導体2の外周に円筒状導体3を設け
た部分を、内部導体の直径の大なる部分21及び25と
同様に直径の大なる部分とみなして、第7図の容量素子
C3に対応せしめ、以下、この部分を23と称し、容量
素子部21.23及び25の各外径と、この容量素子部
の特性インピーダンスZocの関係を検討すると、第8
図(イ)に概略図を、(ロ)に等価回路を示すように、
外部導体lの内径りを438(am) 、容量素子部の
各外径dcを378(am)とした場合、 =8.8298  (Ω)    ・・・・ (lO)
上式におけるZOC及び第7図における容量素子CI、
C3及びC5の各容量から各容量素子部21.23及び
25の各軸長uck(k=1.3.5)を求めると、J
lck’=V−Zoc−Ck        ・・・・
(11)V:光速 見cl”交c5 = 3X to xs、e28exsa、te xto
”=0.2362  (麿)=238.2  (−m)
lca= 3X 10 X8.8298X185.95
X10−12=0.4928  (+a)=492.1
3  (量膳)即ち、容量素子部21.23及び25の
各直径及び各軸長を前記の数値に選ぶことによって、容
量素子部21.23及び25と外部導体1間の各容量を
第7図における容量素子cl、c3及びC5の各容量と
等しくなし得ることとなる。
次にインダクタンス素子部22及び24は、容量素子部
に比して直径が小で抵抗分が大なるため、この部分にお
いて生じた熱を容量素子部に伝達し、比較的表面積の大
なる容量素子部から放射せしめることによって温度上昇
を抑え得るが、容量素子部における最大熱損失を例えば
100Wとした場合。
インダクタンス素子部において発生する熱量を、容量素
子部における最大熱損失以下に抑えるために、第9図(
イ)に概略図を、(ロ)に等価回路を示すように、イン
ダクタンス素子部の外径dLを25(am)に選ぶと、
この部分の特性インピーダンス201は、 =171.8  (Ω)      ・・・・ (12
)インダクタンス素子部の軸長nu (k =2 、4
)は、 lLk’、V−Lk/Zot = 3X 10 Xo、3B48X10  /171.
El=0.1l1723  (騰)=872.3  (
履m)   ・ ・ ・  (13)となる。
即ち、インダクタンス素子部22及び24の各直径差に
各軸長を前記の数値に選ぶことによって、この部分のイ
ンダクタンスを第7図に示したインダクタンス素子L2
及びL4のインダクタンスと等しくなし得ると共に、温
度上昇を抑え得ることとなる。
第1θ図は、上記計算結果に基づく同軸形低域通過ろ波
器の基本構造及び寸法を示す図であるが、このままでは
全体の軸長が長く実用的でないため、本発明においては
、第11図に示すように、外部導体lの両端壁11及び
15を容量素子部21及び25の各外端に近接せしめ、
端壁11と容量素子部21間の容量及び端壁15と容量
素子部25間の容量を各付加し、この付加容量に対応す
る長さだけ容量素子部21及び25の各軸長を短縮せし
め、更に、容量素子部21と25の間の内部導体の直径
を、前記のように25(脂m)とすると共に、その軸長
を前記計算により求めた値872.3(鵬鵬)の2倍に
選び、その中間部に円板状支持導体4を取り付け、この
円板状支持導体4の外周縁によって円筒状導体3を支持
せしめ、円筒状導体3の軸長及び直径を前記計算によっ
て求めた数値に一致せしめることにより、この円筒状導
体3と外部導体1間の容量を第7図における容量素子C
3の容量と等しくなし、又、容量素子部21と円板状支
持導体4間の内部導体及び円板状支持導体4と容量素子
部25間の内部導体を、第7図におけるインダクタンス
素子L2及びL4と等しいインダクタンスを有するイン
ダクタンス素子部として作用せしめ得ることとなるので
、第1θ図における容量素子部23の軸長、即ち、円筒
状導体3の軸長23B、2(am)だけ全体の軸長を短
縮し得るから、容量素子部21及び25の軸長短縮分と
合せて全体の軸長を大幅に短縮し得ることとなる。
然しなから、このように構成するときは、入出力同軸端
子71から流入した高周波信号電流は、第11図に矢印
を付した実線を以て示すように、容量素子部21、イン
ダクタンス素子部22、円板状支持導体4の左側表面、
円筒状導体3の左側内表面、その外表面、その右側内表
面、円板状支持導体4の右側表面、インダクタンス素子
部24、容量素子部25の径路を流れて入出力同軸端子
72に到るので、電流路の長さが設計値と一致せず、各
部の寸法を設計値に一致せしめても所要の特性が得られ
ず、試作実験を繰り返す必要を生ずる。
そこで本発明においては第2図に示すように、円板状支
持導体4の中、内部導体に近接した個所に電流結合孔5
を穿つことにより、第1図に矢印を付した実線を以て示
すように、高周波信号電流をインダクタンス素子部22
から電流結合孔5を介して直接インダクタンス素子部2
4に流入せしめ、電流路の長さを設計値に一致せしめた
もので、各部の寸法を設計値に一致又はほぼ一致せしめ
ることにより直に所要の特性を得ることを可能ならしめ
たものである。
尚、高周波信号電流の中、電流結合孔5内に流入せず、
円板状支持導体4の左側表面を介して円筒状導体3側へ
分流した電流及び電流結合孔5に流入した直後に円板状
支持導体4の右側表面を介して円筒状導体3側へ分流し
た電流は、何れも円筒状導体3と外部導体1間の容量を
介して外部へ流出する゛ので、所要の特性形成に悪影響
を及ぼすおそれはない。
第1図には、回路次数nを5に選び、減衰域においてワ
グナ特性を呈する超短波帯における低域通過ろ波器の設
計製作の場合について説明したが、回路次数を適宜増減
し2任意所要の伝送特性を有する低域通過ろ波器につい
ても同様にして本発明を実施することが出来る。
又、第1図には、容量入力形の低域通過ろ波器に本発明
を実施した場合を例示しであるが、インダクタンス入力
形の低域通過ろ波器に実施した場合、即ち、内部導体7
の両端面に入出力同軸端子71及び72の各内部導体を
接続し、71及び72の各外部導体を外部導体lの両端
面に接続した場合には、容量入力形に比し、全体の軸長
が長くなるのを避は得ないが、前記と同様にして本発明
を実施することが出来る。
第1図には、内部導体2に直径の大なる部分と小なる部
分とを設けた場合を例示したが、内部導体7の直径を全
長に亙って一様ならしめ、適宜間隔を隔てて円板状支持
導体4を設け、各円板状支持導体4に円筒状導体3を支
持せしめることにより、全ての容量素子部を円板状支持
導体4及び円筒状導体3を以て形成するようにしてもよ
い。
この場合において、初段及び終段の円筒状導体3に入出
力同軸端子71及び72を結合せしめるときは、初段及
び終段の円板状支持導体4を除いた他の全ての円板状支
持導体4に電流結合孔5を穿ち、内部導体2の両端面に
入出力同軸端子71及び72を結合せしめるときは、初
段及び終段の円板状支持導体4を含めて全ての円板状支
持導体4に電流結合孔5を穿つことが最も望ましい。
本発明は、短波乃至マイクロ波帯の低域通過ろ波器に実
施し得るが、特にマイクロ波用の低域通過ろ波器に実施
する場合には、第4図に示すように、一様な直径を有す
る内部導体2の軸方向に適宜間隔を隔てて適宜数の円板
状導体8を突設せしめ、初段及び終段の円板状支持導体
8の外周縁に入出力同軸端子71及び72の内部導体を
結合せしめ、初段及び終段以外の円板状導体8に電流結
合孔5を穿つことにより、円板状導体8の外周縁と外部
導体1間の容量及び円板状導体8を設けていない内部導
体2の部分におけるインダクタンスによって分布定数形
低域通過ろ波器を構成することが出来る。
尚、入出力同軸端子71及び7?の内部導体を内部導体
7の両端面に結合してインダクタンス入力形に形成する
場合には、初段及び終段の円板状導体8を含めて全ての
円板状導体8に電流結合孔5を穿つことが最も望ましい
発明の効果 本発明においては、一部或は全ての容量素子部を、電流
結合孔を穿った円板状支持導体及びこれにに支持された
円筒状導体を以て形成するか、電流結合孔を穿った円板
状導体を以て形成することにより、全体の軸長を短縮し
得ると共に、計算値に対して±10%以内の寸法誤差を
以て設計値通りの良好な特性を有する低域通過ろ波器を
構成することが出来、ヌ、容量素子部において効果的な
熱放射を行わせ得るので、大電力用として好適で、容量
素子部を円筒状導体及び導体円板又は単に導体円板を以
て形成しであるから重量も軽く、内部導体を筒体を以て
形成するときは、重量を著しく軽くすることが可能であ
る。
第12図乃至第14図は、第1図に示した本発明低域通
過ろ波器の各種特性の一例を示す曲線図で、第12図は
伝送特性を示し、横軸は伝送周波数f (MHz )、
縦軸は減衰量ATT(dB)である。
第13図は反射特性を示し、横軸は伝送周波数f (M
Hz )、縦軸は反射損失r(dB)−t’ある。
第14図はインピーダンス特性を示すスミスチャートの
部分拡大図で、各図から明らかなように、何れの特性も
極めて良好である。
【図面の簡単な説明】
第1図乃至第4図は、本発明の実施例を示す図、第5図
乃至第11図は、本発明低域通過ろ波器の設計手法を説
明するための図、第12図乃至第14図は、本発明低域
通過ろ波器の特性の一例を示す曲線図で、l:外部導体
、11及びl屋外部導体の端壁、2:内部導体、2I、
23及び25:内部導体の容量素子部、22及び24:
内部導体のインダクタンス素子部、3:円筒状導体、4
:円板状支持導体、5:電流結合孔、6:絶縁支持体、
71及び72:入出力同軸端子、8:円板状導体である

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)円筒状導体より成る外部導体と、直径の大なる部
    分と小なる部分を交互に有し、前記外部導体内に同軸状
    に設けられた内部導体と、この内部導体における前記直
    径の小なる部分の中、任意数及び任意個所の直径の小な
    る部分の中間部に突設せしめられた円板状支持導体と、
    この円板状支持導体に穿たれた電流結合孔と、前記円板
    状支持導体に支持されて前記内部導体と前記外部導体と
    の間に同軸状に設けられた円筒状導体と、前記内部導体
    の両端部に結合せしめられた入出力端子とより成ること
    を特徴とする低域通過ろ波器。
  2. (2)入出力端子が、内部導体の直径の大なる部分の外
    周面に結合せしめられた特許請求の範囲第1項記載の低
    域通過ろ波器。
  3. (3)入出力端子が、内部導体の端面に結合せしめられ
    た特許請求の範囲第1項記載の低域通過ろ波器。
  4. (4)円筒状導体より成る外部導体と、この外部導体内
    に同軸状に設けられた内部導体と、軸方向に適宜間隔を
    隔てて前記内部導体に突設せしめられた適宜数の円板状
    支持導体と、この円板状支持導体に支持されて前記内部
    導体と前記外部導体との間に同軸状に設けられた円筒状
    導体と、前記円板状支持導体の中、初段及び終段以外の
    円板状支持導体に穿たれた電流結合孔と、初段及び終段
    の前記円筒状導体に結合せしめられた入出力端子とより
    成ることを特徴とする低域通過ろ波器。
  5. (5)円筒状導体より成る外部導体と、この外部導体内
    に同軸状に設けられた内部導体と、軸方向に適宜間隔を
    隔てて前記内部導体に突設せしめられた適宜数の円板状
    支持導体と、この円板状支持導体に穿たれた電流結合孔
    と、前記円板状支持導体の各々に支持されて前記内部導
    体と前記外部導体との間に同軸状に設けられた円筒状導
    体と、前記内部導体の端面に結合せしめられた入出力端
    子とより成ることを特徴とする低域通過ろ波器。
  6. (6)円筒状導体より成る外部導体と、この外部導体内
    に同軸状に設けられた内部導体と、軸方向に適宜間隔を
    隔てて前記内部導体に突設せしめられ、外周縁を前記外
    部導体と対向せしめられた円板状導体と、この円板状導
    体の中、初段及び終段以外の円板状導体に穿たれた電流
    結合孔と、初段及び終段の前記円板状導体に結合せしめ
    られた入出力端子とより成ることを特徴とする低域通過
    ろ波器。
  7. (7)円筒状導体より成る外部導体と、この外部導体内
    に同軸状に設けられた内部導体と、軸方向に適宜間隔を
    隔てて前記内部導体に突設せしめられ、外周縁を前記外
    部導体と対向せしめられた円板状導体と、この円板状導
    体に穿たれた電流結合孔と、前記内部導体の端面に結合
    せしめられた入出力端子とより成る低域通過ろ波器。
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