JPS63155802A - 帯域通過フイルタ - 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］ この発明は主としてマイクロ波帯及びミリ波帯で使用さ
れる導波管形空胴共振器を用いた帯域通過フィルタに関
するものである。

［従来の技術］ 第６図は例えば、Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　ＴＲＡＮＳＡＣＴＩ
ＯＮＳ　ＯＮＭＩＣＲＯｗＡＶＥ　ＴＨＥＯＲＹ　ＡＮ
Ｄ　ＴＥＣＨＮＩＱＵＥＳ　ｖｏｌ、ＭＴＴ−１８゜Ｎ
ｏ、１２．　ｐｐ　１１０９ｌ１０９−１１１３（ＤＥ
ＣＥ、１９７０）に示された従来の帯域通過フィルタを
示す概略構成図であり、図において（ｌａ）　（ｌｂ）
はＴＥ工□□モードで共振する円筒形空胴共振器、　（
２ａ）　（２ｂ）は入出力方形導波管、（３ａ）　（３
ｂ）は入感力結合孔、（４）は十字形結合孔、（５ａ）
　（５ｂ）は直交するモード間の結合量調整ネジ。

（６）は周波数調整ネジである。入出力結合孔（３ａ）
（３ｂ）及び十字形結合孔（４）はそれぞれ円筒形空胴
共振器（ｌａ）　（ｌｂ）の両端面に設けられている。

周波数調整ネジ（６）は円筒形空胴共振器（ｌａ）　（
ｌｂ）内の直交する２つのモード電界に平行に設けられ
、結合量調整ネジ（５ａ）　（５ｂ）は直交する２つの
モードの電界と４５度の角度をなすように設けられてい
る。

また１図中、矢印は円筒形空胴共振器（ｌａ）　（ｌｂ
）及び入出力方形導波管（２ａ）　（２ｂ）内の直交す
る２つのモードの電界の方向を示している。

次に動作について説明する。入出力方形導波管（２ａ）
から入射した幅の広い面に垂直な電界Ｅをもつ丁Ｅｉ。

モード波は、入出力結合孔（３ａ）を介して円筒形空胴
共振器（１ａ）内に電界Ａを有する置□モード波と結合
し、置Ｏモードで共振する。この電界Ａを有するＴＥ１
□モード波は４５度の角度をなして設けられた結合量調
整ネジ（５ａ）の効果により、直交する電界Ｂを有する
ＴＥ１□モード波と結合する。

さらに、十字形結合孔（４）を介して直交する電界Ａ、
Ｂを有するＴＥ□、モード波は、それぞれ隣接する円筒
形空胴共振器（１ｂ）内の直交する電界り、Ｃを有する
計モード波と結合し、電界りを有するＴＥｉエモード波
は入出力結合孔（３ｂ）を介して入出力方形導波管（２
ｂ）の電界ＦをもっＴＥ、。モード波と結合し、出力と
して取り出される０円筒形空胴共振器（ｌａ）（ｌｂ）
内の直交するモードが周波数調整ネジ（６）によって全
て同一周波数ｆａで共振するように調整されていると前
述のように入出力方形導波管（２ａ）への入射波は入出
力方形導波管（２ｂ）に取り出される。しかしｆ、以外
の周波数では共振器が共振しないため入出力方形導波管
（２ａ）への入射波はほとんど反射され、入出力方形導
波管（２ｂ）へは出力されない。このように、第６図に
示す従来のフィルタは帯域通過フィルタとして動作し、
かつ隣接する円筒形空胴共振器（ｌａ）　（ｌｂ）内の
電界ＡとＤが逆の極性を有しているため、第７図に示す
ような通過域近傍に減衰極をもつ急峻な減衰特性を示す
。また、１つの空胴共振内の直交する２つのモードを使
用しているため物理的には２個の空胴共振器で４段フィ
ルタとして動作するため小形である。

このフィルタにおいて、結合孔による入出力方形導波管
（２ａ）　（２ｂ）と円筒形空胴共振器（ｌａ）　（ｌ
ｂ）の結合Ｑ　ｅ　（外部Ｑ）及び円筒空胴共振器（ｌ
ａ）（’ｌｂ）間の結合ｋ（股間結合量）は次式で表わ
される。

ｋ＝　−ＭｔＨ２・・・・・（２） ま ただし、ｈは入出力方形導波管（Ｚａ）（２ｂ）の横断
面内の磁界成分、Ｈは円筒形空胴（ｌａ）　（ｌｂ）の
横断面内の共振磁界成分、λｇは入出力方形導波管（２
ａ）（２ｂ）の管内波長、μは透磁率、Ｍｔは結合孔の
周波数特性を考慮した磁気偏極率である。Ｍｔは結合孔
の厚さを無視した場合次式で表わされる。

ここで、Ｍｌ、は結合孔の周波数特性を考慮しない磁気
偏極率、Ｑは結合孔の長さ、λは自由空間中の波長であ
る。Ｑは通常λ／２より小さな寸法とする。また、空胴
共振器内の共振電磁界は、この空調共振器内のエネルギ
ーの時間平均値が１となるように規格化されたものであ
る。

［発明が解決しようとする問題点コ 以上のように構成された従来の帯域通過フィルタは、広
帯域な特性を得るためには結合孔の長さを長くする必要
があった。結合孔の長さを長くすると２Ｑが共振周波数
ｆ０における自由空間波長λ。に近づくため磁気偏極率
の周波数に対する変化率が大きくなる。第８図はＭｔ　
／　Ｍａとλ／λ。の関係を２ρ／λ。をパラメータに
して示したもので、例えば、λ／λ。＝１においてＱが
大きくなる程Ｍｔ／Ｍ、のλ／λ。に対する傾きが大き
くなっていることがわかる。このため、周波数変化によ
って結合量が大きく変化するようになる。この結果、従
来の帯域通過フィルタは広帯域な通過帯域において良好
なＶＳ％ｌＲ特性が得られないという問題点があった。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、小形で広帯域な帯域通過フィルタを得ること
を目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る帯域通過フィルタは、直交する２つのモ
ードが共振する空胴共振器として、内面に対称に配置さ
れ、互いに直交する方向に突出する４つのリッジ部を設
けた空胴共振器を用いたものである。

［作　　泪コ この発明においては、直交する２つのモードが共振する
空胴共振器にリッジを設けたため、リッジの対向する空
間に電磁界が集中し、リッジを設けない空胴共振器より
も、結合孔を設ける空胴共振器の端面の中央部で大きな
電磁界が得られ、結合孔を大きくしなくても、リッジを
設けない空胴共振器よりも大きな結合量が得られ、広帯
域な帯域通過フィルタが得られる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。第１
図（ａ）はこの発明の一実施例を示す概略構成図、同図
（ｂ）はそれの横断面図、第５図は対称に設けられた４
つのリッジ部を有する円筒形導波管内の磁界分布を示す
図である。

第１図において、（ｌａ）（ｌｂ）は円筒形空胴共振器
、（２ａ）（２ｂ）は入出力方形導波管、（３ａ）　（
３ｂ）は入出力結合孔、（４）は十字形結合孔、（５ａ
）　（５ｂ）は直交するモード間の結合量調整ネジ、（
６）は周波数調整ネジであり、以上は第６図と同様のも
のである。

（７）は円筒形空胴共振器（ｌａ）　（Ｉｂ）内面に対
称に配置され、互いに直交する方向に突出する４つのリ
ッジ部であり、矢印は円筒形空胴共振器（ｌａ）　（ｌ
ｂ）内及び入出力方形導波管（２ａ）　（２ｂ）内の電
界の方向を示している。円筒形空胴共振器（ｌａ）　（
ｌｂ）には結合量調整ネジ（５ａ）　（５ｂ）及び周波
数調整ネジ（６）が設けられ、この周波数調整ネジ（６
）はリッジ部（７）を貫通するように設けられている。

４つのリッジ部（７）を設けた円筒形空胴共振器（ｌａ
）　（ｌｂ）も直交する２つのモードで共振が可能であ
り、複モード空胴共振器として使用できる。

次にその動作について説明する。入出力導波管（２ａ）
から入射した電界ＥをもつＴＥｌ。モード波は入出力結
合孔（３ａ）を介してリッジ部（７）を設けた円筒形空
胴共振器（ｌａ）内に電界ＡをもつＴＥｌ。モード波と
結合し、ＴＥよ。、モードで共振する。このＴＥｌ。

モード波は結合調整ネジ（５ａ）の効果により直交する
電界ＢをもつＴＥ工。モード波と結合し、さらに十字形
結合孔（４）を介して円筒形空胴共振器（１ａ）内のＴ
Ｅ、、モード波は円筒形空胴共振器（１ｂ）内の電界Ｃ
，ＤをもつＴＥ、。モード波と結合する。電界りをもつ
ＴＥ□。モード波は入出力結合孔（３ｂ）を介して入出
力導波管（２ｂ）のＴＥ、。モード波と結合し、出力と
して取り出される１円筒形空胴共振器（ｌａ）　（ｌｂ
）内・　の直交するＴｌｌ’Ｌａモード波が全て同一周
波数ｆ０で共振するように調整されていると前述のよう
に入出力方形導波管（２ａ）への入射波は入出力方形導
波管（２ｂ）に取り出される。しかし、ｆ０以外の周波
数では共振器が共振しないため、入出力方形導波管（２
ａ）への入射波はほとんど反射され、入出力方形導波管
（２ｂ）へは出力されない。このように、この実施例の
フィルタは従来の帯域通過フィルタと同様に小形で１通
過域近傍に減衰極をもち急峻な減衰特性を有する帯域通
過フィルタとして動作する。

次に第５図に示すリッジ（７）を設けた円形導波管内の
電磁界について説明する。図において矢印は磁界の分布
を示しており、リッジ（７）の対向する空間に集中して
いる。従って、結合孔（３ａ）（３ｂ）及び（４）を円
筒形空胴共振器（ｌａ）　（ｌｂ）の両端隔壁中央部、
即ち対向するリッジ（７）の中間に設ければ、大きな磁
界Ｈが得られるため、従来の帯域通過フィルタと同じ大
きさの結合孔を用いてもより大きな結合量が得られ、広
帯域にわたり良好なり５１１Ｒ特性をもつ帯域通過フィ
ルタが得られる。

第２図はこの発明の他の実施例を示す概略構成図及び横
断面図で、（８ａ）　（８ｂ）はＴＥｌ。□モードで共
振する正方形空胴共振器である。この場合も第１図に示
す実施例と同様に空胴共振器内に４つのリッジ部（７）
を設けており、大きな結合量が得られるため、広帯域な
帯域通過フィルタが実現される。

第３図はこの発明のさらに他の実施例を示す概略構成図
及び正面図である。この場合は円筒形空胴共振器（ｌａ
）　（ｌｂ）内のリッジ（７）の他に入出力方形導波管
（２ａ）（２ｂ）の中にもリッジ（９）を設けている。

このため入出力方形導波管（２ａ）　（２ｂ）の電磁界
も結合孔（３ａ）　（３ｂ）の付近に集中し、大きな結
合量が得られるため、広帯域な帯域通過フィルタが実現
される。

第４図はこの発明のさらに他の実施例を示す概略構成図
で、リッジ（７）を設けた円筒形空胴共振器（１ａ）と
りソジ（７）を設けない円筒形空胴共振器（１ｂ）を組
み合わせた場合である。この場合も入出力導波管（２ａ
）と円筒形空胴共振器（１ａ）との間に大きな結合量が
得られるため、入力側と出力側で異なる結合量を必要と
する非対称構造の帯域通過フィルタの広帯域化を実現す
ることができる。

なお、ヒ記実施例では空胴共振器の数が２個の場合につ
いて述べたが、空胴共振器の数が３個以」二の場合にも
適用できる。また、空胴共振器がＴＥ□１１モード或は
ＴＥｌ。、モードで共振する場合について述べたが、こ
の発明はＴＥ１□。或はＴＥｌ。。モード（ｎ　”　２
　ｒ　３　＋・・・・）で共振する場合にも適用できる
。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば直交する２つのモード
で共振する複モード空胴共振器として、内面に対称に配
置された４つのリッジ部を設けた空胴共振器を用いたの
で、より広帯域な帯域通過特性で急峻な減衰特性をもち
、しかも小形な帯域通過フィルタが得られる効果がある
。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す概略構成図及び横断
面図、第２図はこの発明の他の実施例を示す概略構成図
及び横断面図、第３図はこの発明のさらに他の実施例を
示す概略構成図及び正面図、第４図はこの発明のさらに
他の実施例を示す概略構成図、第５図はリッジを設けた
円形導波管の磁界分布を示す図、第６図は従来の帯域通
過フィルタを示す概略構成図、第７図は第６図の帯域通
過フィルタの減衰特性を示す図、第８図は結合孔の磁気
偏極率の周波数特性を示す図である。 図において、（ｌａ）　（ｌｂ）は円筒形空胴共振器、
（２ａ）　（２ｂ）は入出力方形導波管、（３ａ）　（
３ｂ）は入出力結合孔、（４）は十字形結合孔、（５）
は結合量調整用ネジ、（６）は周波数調整ネジ、（７）
は円筒形空胴共振器内に設けられたリッジ部、（８）は
正方形空胴共振器、（９）は入出力方形導波管内に設け
られたリッジ部である６ なお、図中同一符号は同−或は相当部分を示す。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）入出力導波管と、直交する２つのモードで共振す
   る複モード空胴共振器とを、それらの隔壁の中央部に設
   けられた細長の入出力結合孔を介して結合させた帯域通
   過フィルタにおいて、上記複モード空胴共振器の内面に
   、対称に配置され互いに直交する方向に突出する４つの
   リッジ部を設けたことを特徴とする帯域通過フィルタ。
2. （２）上記複モード空胴共振器として、互いに十字形結
   合孔を介して結合した、上記４つのリッジ部を設けた２
   個の円筒形空胴共振器を用いた特許請求の範囲第１項記
   載の帯域通過フィルタ。
3. （３）上記複モード空胴共振器として、互いに十字形結
   合孔を介して結合した、上記４つのリッジ部を設けた２
   個の正方形空胴共振器を用いた特許請求の範囲第１項記
   載の帯域通過フィルタ。
4. （４）上記複モード空胴共振器として、互いに十字形結
   合孔を介して結合し、一方にのみ上記４つのリッジ部を
   設けた２個の複モード空胴共振器を用いた特許請求の範
   囲第１項記載の帯域通過フィルタ。
5. （５）上記入出力導波管として、管内にリッジ部を設け
   たリッジ導波管を用いた特許請求の範囲第１項〜第４項
   の何れかに記載の帯域通過フィルタ。