JPS6248101A - 導波管フイルタ - Google Patents

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】 （産業上の利用分野） 本発明は、マイクロ波、ミリ波帯の通信装置に用いられ
る導波管フィルタに関するものである。

（従来の技術） 衛星通信においては、地上局と衛星との距離が３５９０
０Ｋｍ（静止衛星の場合）と非常に遠く離れているため
に、受信機に入力される電波は非常に微弱なものである
。そこで、この微弱な電波を扱うためのフィルタには通
過伝送損失の小さいフィルタが要求され、損失の小さな
フィルタの一例として選択度Ｑの高い導波管フィルタが
よく採用されている。また、受信側ばかりでなく、送信
側でも大電力の送信を行なうので、通過伝送により損失
したエネルギーが然エネルギーに変換されて送信用機器
が加熱される場合がある。そこで、受信側と同様に、通
過伝送損失の小さい導波管フィルタがよく採用されてい
る。

一般に、導波管フィルタは第３図に示すように断面が方
形をした導波管にシャントインダクタ板を設けて複数個
に区隔して各区隔を共振器と成し、フィルタを構成する
のが基本構造であり、シャントインダクタ型導波管フィ
ルタと呼ばれている。

第３図において、２１は導波管、２２〜２８は誘導窓を
形成するシャントインダクタ板（以後、インダクタ板と
称す）、３０〜３２は導波管共振器をそれぞれ示す。そ
して、インダクタ板２２　、２１３とインダクタ板２３
．２７とインダクタ板２２，２３，２Ｊ２７の間の導波
ｖ２＋の部分が１つの導波管共振器３０を構成し、また
インダクタ板２Ｇ、２４，２７．２８とその間の導波管
２１の部分とで導波管共振器３１を構成し、またインダ
クタ板２４．２５，２８．２９とその間の導波管２１の
部分とで導波管共振器３２を構成し、これらの導波管共
振器３０〜３２にて３段構成の導波管フィルタを構成し
ている。そして、導波管２１の管の幅、高さ、長さ、お
よびインダクタ板２２〜２９の＠（誘導窓の大きさ）の
寸法によって導波管フィルタの共振する中心周波数およ
び通過帯域幅が決定される。

従来の導波管フィルタの具体的構成を第４図および第５
図を参照して説明する。第４図および第５図において、
第３図と同一部分には同一符号を付して重複する説明を
省略する。

第４図および第５図において、３３〜４０はインダクタ
板２２〜２９が挿入されるべく導波管２１に形成された
溝、４１．４２はフランジ、４３〜５０はインダクタ板
２２〜２９を溝３３〜４０に挿入して導波管２１に固定
する半田付けを示す。導波管２１に所定の間隔で、所定
の深さの溝３３〜４０を設け、この溝３３〜４０に導波
管２１の高さおよび溝３３〜４０の深さより大きいイン
ダクタ板２２〜２９を挿入し、導波管２１の外側から半
田付け４３〜５０により導波管２１にインダクタ板２２
〜２９を固定する。このときに、半田付けの他に金属溶
着等の固定手段もあり、固定手段は適宜に選択できる。

なお、フランジ４１．４２は導波管２１の両端に設けら
れ、他の導波管等との接続に用いられる。

第６図は、第５図のＡ−Ａ断面図であり、５１〜５３は
導波管２１の幅、高さの寸法によって決まる特性インピ
ーダンスＺの伝送路であり、この第６図の等価回路を第
７図および第８図に示す。第７図は、インダクタ板２２
，２３．２８．２７の板厚が零の理想状態の場合の等価
回路である。しかし、実際はインダクタ板２２，２３，
２８．２７の板厚が零ということはなく、第８図に示す
等価回路となる。すなわち、第８図のようにインダク板
２２，２３．２Ｂ、２７の板厚は伝送路と直列にコイル
５４〜５７が挿入された回路構成となり、コイル５４〜
５７は導波管フィルタの通過帯域の中心周波数を低くす
るように作用する。そこで、導波管フィルタに用いられ
るインダクタ板２２〜２９の板厚は、極力薄くしなけれ
ばならない。

なお、５８．５８はインダクタ板２２，２３．２Ｂ、２
？の等価素子を示す。

第９図は、インダクタ板２２〜２９を挿入する溝３３〜
４０の一部拡大図であり、インダクタ板２２．２６の先
端部分や、溝３３．３７の底の部分は加工技術の点から
正確に直角とすることは困難であり、インダクタ板２２
．２８の先端が斜めに切断されたり、溝３３．３７の底
に丸みが付いたりする場合が多い。

第１０図は、第５図のＢ−Ｂ断面図であり、インダクタ
板２２．２９を導波管２１に取り付けた状態を示し、イ
ンダクタ板２２．２８が薄いために強く導波管２１の溝
３３．３７に押し付けることができず、インダクタ板２
２．２８の先端部と導波管２１の溝３３，３？の底の部
分との間にギャップ６０〜６２が生じ易い。

第１１図は、第５図Ｃ−Ｃの断面図であり、第１０図と
同様にインダクタ板２２〜２９を導波管２１に゛　　取
り付けた状態を示し、溝３７．３８の幅とインダクタ板
２Ｅｌ　、２７の厚さとが一致せず、インダクタ板２６
．２７　と導波管２１との間にギャップ８３〜６５が生
じ易い。

第１２図はインダクタ板２２を半田付けで導波管２１に
固定した状態を示し、半田が導波管２１の内側に流出し
て導波管２１の内側表面に凸部６８を作ったり、また半
田の流れが悪く導波管２１の内側表面まで流れずに導波
管２１の内側表面に凹部６７を作ってしまうことが多い
。

（発明が解決しようとする問題点） 上述のように従来の導波管フィルタは加工技術等が原因
するギャップ、凸部、凹部等が生じ易く、これらが導波
管フィルタの寸法誤差、表面電流路に影響して、導波管
フィルタの中心周波数および通過帯域幅をズラす要因と
なっている。

例えば、寸法誤差について述べると、中心周波数１２Ｇ
Ｈｚ、通過帯域幅２００ＭＨｚ、導波管の幅１９．０５
ｍｍ、高さ９．２５ｍｍ、インダクタ板間の長さ方向の
距＃１６．．３〜１７　、０ｍｍの３段接続の導波管フ
ィルタではインダクタ板間の長さ方向の距離の誤差０．
１ｍｍに対して中６周波数が約５０ＭＨｚはど変化し、
導波管内側のインダクタ板の寸法および誘導窓の幅の寸
法の誤差０．１ｍｍに対して通過帯域幅が約１２ＭＨ２
はど変化する。

また、中心周波数５０ＧＨｚ、通過帯域幅２００ＭＨｚ
、導波管の寸法幅４．７８ｍｍ、高さ２．３９ｍｍ、イ
ンダクタ板間の長さ方向の距離３．６〜３．７ｍｍの３
段接続の導波管フィルタではインダクタ板間の長さ方向
の距離の誤差Ｏ９ＯＬｍｍに対して中心周波数が約９０
　Ｍ　Ｈｚはど変化し、導波管内側のインダクタ板の寸
法および、誘導窓の幅の寸法の誤差０．０１ｍｍに対し
て通過帯域幅が約１０ＭＨｚはど変化する。

このようにわずかな寸法の誤差でも大きな中心周波数お
よび通過帯域幅の変化を生じさせるという問題点があっ
た。

これらの要因を具体的に例挙すると、第９図に示すよう
にインダクタ板の先端が加工技術の問題から斜めになっ
てしまう。また、インダクタ板が挿入される溝の底も加
工技術の問題から丸みが付いてしまう。このためにイン
ダクタ板を溝に挿入しても第１０図に示すように導波管
とインダクタ板との間にギャップができ、またインダク
タ板が薄いので取り付けに際して強く押し付けることが
できず、ギャップを取り除くことができない。このギャ
ップにより導波管内側のインダクタ板の寸法、および誘
導窓の幅の寸法がばらつき、通常帯域幅が所望の値から
ずれ易い。

また、溝の幅にインダクタ板の板厚を一致させることが
できないので、第１１図に示すようなギャップが生じ、
このギャップがインダクタ板間の長さ方向の距離の誤差
となり、中心周波数がずれてしまう、そして、このギャ
ップによってリターンロスが悪化したり、通過帯域のリ
ップル特性を悪くする。

また、第１２図に示すように半田付けによる凸部、凹部
が生ずると表面電流経路が凸部、凹部によって長くなり
、中心周波数が所望の値からずれてしまう。さらに、半
田の凸部、凹部によって導波管とインダクタ板との接合
面がなめらかでないためにその部分の高周波抵抗が増加
し、回路のＱが低下して通過帯域の伝送損失が増加する
。

さらに、インダクタ板、導波管に寸法誤差や不良があっ
た場合や部品交換や部品修正等の補修において、半田付
けによる固定や導波管が一体構造であるので、作業が非
常に煩雑であり、大量生産に適さない。

本発明の目的は、上記した従来の導波管フィルタにおけ
る問題点を解決すべくなされたもので、導波管を複数の
ブロックにし、これらの導波管の間にインダクタ板を挟
む構造として、導波管フィルタの各々の寸法誤差を極め
て小さくでき、中心周波数、通過帯域幅のずれがなく、
組立ての作業性も良く、補修も極めて容易となるように
した導波管フィルタを提供することにある。

（問題を解決するための手段） かかる目的を達成するために、本発明に係わる導波管フ
ィルタは、バンドパスフィルタの中心周波数に応じた長
さの導波管と、該導波管の開口を覆う大きさであって該
開口より小さい誘導窓を設けたシャントインダクタ板と
を備え、前記開口と該誘導窓とを対向させ、前記導波管
と前記シャントインダクタ板とを交互に密接に配置して
構成されている。

（作用） 中心周波数に応じた長さの導波管の開口と誘導窓を設け
たインダクタ板とを対向させて交互に密接に配置させた
ので、従来必要とされていた溝や半田付けが不必要とな
り、溝が要因となっていた寸法誤差、半田による凸部、
凹部の発生がなくなり、中心周波数および通過帯域幅が
所定の値となり、無調整化に近い導波管フィルタが得ら
れる。

（実施例の説明） 以下、本発明の実施例を第１図および第２図を参照して
詳細に説明する。第１図は、本発明の導波管フィルタの
一実施例を示す分解斜視図であり、第２図は、第１図の
組立斜視図である。

第１図および第２図において、１〜５は導波管、６〜９
は誘導窓ｌＯ〜１３を設けたインダクタ板、１４　、１
５はフランジ、１６は支持台、１７〜２０はネジをそれ
ぞれ示す。そして、導波管２〜４はバンドパスフィルタ
の中心周波数に応じた長さ、幅および高さに精密加工す
る。インダクタ板６〜９はバンドパスフィルタとして必
要な幅を有する角穴状の誘導窓１０〜１３を設け、機械
的強度を必要としないので板厚を０．０５ｍｍ程度のも
のにする。

また、導波管１，５はバンドパスフィルタの周波数に関
係しないので任意の長さに設定すれば良い。そして、導
波管１，５を両端に配置してインダクタ板６〜９と導波
管１〜５とを導波管１、インダクタ板６、導波管２、イ
ンダクタ板７・・・・・・となるように交互に並べ、支
持台１６に乗せる。支持台１６は導波管１〜５とインダ
クタ板６〜９を並べた長さより、わずかながら短い長さ
に設定し、支持台１６の両端からフランジ１４．１５を
当てネジ１７〜２０で締め付け、導波管１〜５とインダ
クタ板６〜９とを密接に接続する。

なお、上記実施例ではネジを用いて導波管とインダクタ
板とを密接に接続したが、バネ性の部材で挟み付けるよ
うにしても良い。また、インダクタ板の誘導窓の大きさ
を導波管の高さより小さくすると、インダクタ板が上下
にずれても誘導窓の大きさは変わらず、磁界が一様に分
布しているので結合する磁界の量が一定となり、インダ
クタ板の上下方向のずれに対して同等問題が発生しない
。また、同様にインダクタ板の誘導窓の幅は導波管の幅
より小いので、インダクタ板の幅方向のずれに対しても
誘導窓の大きさが変わらず、左右のインダクタ板の大き
さが増減するだけで緒特性の変・化はほとんどない。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の導波管フィルタは、イン
ダクタ板を溝に挿入して溝の底に押付ける必要がないの
で機械的強度を必要とせず、インダクタ板の板厚を極め
て薄くでき、インダクタ板間の導波管の長さの誤差を極
めて小さな値とすることができ、中心周波数が所望値か
らほとんどずれることがない０例えば、インダクタ板を
板厚０．０５ｍｍとすれば中心周波数５０ＧＨｚでイン
ダクタ板の板厚による影響がほとんどない。また、イン
ダクタ板の誘導窓はインダクタ板に角穴を打抜く構成な
ので、誘導窓を正確な寸法で形成することができ、通過
、帯域幅の変化はほとんどない。さらに、導波管とイン
ダクタ板の組み付けが導波管フィルタの両端からネジで
締め付けるので、従来のように溝によるギャップが生せ
ず、中心周波数のずれを生ずることなく導波管フィルタ
の無調整化が可能となる。さらにまた、インダクタ板の
取り付けに半田付けを使わないので、半田による凸部、
凹部が発生せず、表面電流経路のバラツキがなく、中心
周波数のずれおよび通過帯域の伝送損失がない、また、
半田による固着箇所がないので部品交換補修等が容易と
なる等のきわめて優れた効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の導波管フィルタの一実施例を示す分
解斜視図であり、第２図は、第１図の組立斜視図であり
、第３図は、導波管フィルタの基本を示す斜視図であり
、第４図は、従来の導波管フィルタの一例を示す分解斜
視図であり、第５図は、第４図の組立斜視図であり、第
６図は、第５図のＡ−Ａ断面図であり、第７図および第
８図は、それぞれ第６図の等価回路図であり、第９図は
、インダクタ板と溝を拡大した断面図であり、第１０図
は、第５図のＢ−Ｂ断面図であり、第１１図は第５図の
Ｃ−Ｃ断面図であり、第１２図はインダクタ板を半田付
けで取り付けたときの半田の状態を示す断面図である。 １．２，３，４，５：導波管、 ６．７，８，９：インダクタ板、 １０．１１，１２，１３　　：誘導窓、　１４．＋５　
：フランジ、１６：支持台、　　　１７，１８．１９；
２０　：ネジ。 第４図 第５図 第７図 第１２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. バンドパスフィルタの中心周波数に応じた長さの導波管
   と、該導波管の開口を覆う大きさであって該開口より小
   さい誘導窓を設けたシャントインダクタ板とを備え、前
   記開口と該誘導窓とを対向させ、前記導波管と前記シャ
   ントインダクタ板とを交互に密接に配置したことを特徴
   とする導波管フィルタ。