WO2019155514A1 - 空洞共振器及び導波管フィルタ - Google Patents

空洞共振器及び導波管フィルタ Download PDF

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WO2019155514A1
WO2019155514A1 PCT/JP2018/003969 JP2018003969W WO2019155514A1 WO 2019155514 A1 WO2019155514 A1 WO 2019155514A1 JP 2018003969 W JP2018003969 W JP 2018003969W WO 2019155514 A1 WO2019155514 A1 WO 2019155514A1
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WO
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recess
cavity resonator
conductor
hole
cavity
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PCT/JP2018/003969
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English (en)
French (fr)
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秀憲 湯川
優 牛嶋
昂大 三浦
秀夫 住吉
Original Assignee
三菱電機株式会社
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00—Auxiliary devices
    • H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/207—Hollow waveguide filters
    • H01P1/208—Cascaded cavities; Cascaded resonators inside a hollow waveguide structure
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00—Resonators of the waveguide type
    • H01P7/06—Cavity resonators

Definitions

  • the present invention relates to a cavity resonator and a waveguide filter provided with a movable conductor whose tip protrusion amount to the cavity portion of the waveguide can be changed.
  • the waveguide filter may be mounted on a communication device or the like in order to remove unnecessary waves.
  • the waveguide filter comprises one or more cavity resonators. When the cavity resonator has low processing accuracy, desired characteristics may not be obtained.
  • the cavity resonator may be equipped with an adjustment mechanism capable of adjusting the characteristics so that desired characteristics can be obtained even when the processing accuracy is low.
  • Patent Document 1 discloses an adjustment mechanism for adjusting the electrical characteristics of a waveguide.
  • This adjusting mechanism includes a screw inserted into a hole penetrating the outer wall surface and the inner wall surface of the waveguide.
  • the screw is a movable conductor that changes the amount of protrusion of the tip of the waveguide into the space in the tube by being rotated.
  • the characteristics of the waveguide filter are adjusted by changing the protruding amount of the tip of the screw into the space in the tube by the adjusting mechanism.
  • this adjustment mechanism includes a nut into which a screw is inserted.
  • the nut into which the screw is inserted is fixed so as to be in close contact with the waveguide after the amount of protrusion at the tip of the screw is adjusted.
  • a first cavity and a second cavity are formed around the hole of the waveguide into which the screw is inserted.
  • the position of the start end of the first cavity is the inner wall surface of the waveguide, and the end of the first cavity is the start of the second cavity.
  • the first cavity portion and the second cavity portion are formed, so that the electromagnetic wave propagating through the inner space of the tube is less likely to enter the gap between the screw and the waveguide. Yes. Therefore, the electromagnetic wave propagating through the inner space of the tube can be prevented from leaking to the outside even if a gap is formed between the nut and the waveguide by tightening the nut.
  • the position where the first cavity portion and the second cavity portion are formed is a position between the outer wall surface and the inner wall surface of the waveguide, a tool used for digging the cavity portion is inserted. Is difficult. Therefore, it is difficult to process each of the first cavity portion and the second cavity portion, and the processing accuracy may be deteriorated.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object thereof is to obtain a cavity resonator and a waveguide filter that can suppress leakage of electromagnetic waves in the waveguide to the outside.
  • the cavity resonator according to the present invention includes a waveguide having a recess in a part of the outer wall, a through-hole penetrating from the bottom surface of the recess, which is the bottom surface of the recess, to the inner wall surface, and the through-hole.
  • the tip is projected into the cavity portion of the waveguide, and the movable conductor that can change the amount of projection of the tip into the cavity portion and the insertion port into which the movable conductor is inserted are inserted into the insertion port.
  • a support conductor that supports the conductor the support conductor having a facing surface that is a flat surface facing the bottom surface of the recess, and a side surface orthogonal to the facing surface, and between the facing surface and the bottom surface of the recess
  • the opening of the space is electrically opened at the frequency of the electromagnetic wave propagated by the hollow portion, and the through hole
  • the hole end on the bottom side of the recess is electrically short-circuited. Is obtained as over phrase structure is formed.
  • the cavity resonator in the state where there is a gap between the facing surface and the bottom surface of the recess, and a space is formed from the recess, the movable conductor, and the support conductor, in the frequency of the electromagnetic wave propagated by the cavity portion,
  • the cavity resonator was configured such that a choke structure was formed in which the opening of the space was electrically opened and the hole end on the bottom surface side of the recess in the through hole was electrically short-circuited. Therefore, the cavity resonator according to the present invention can suppress leakage of electromagnetic waves in the waveguide to the outside.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a cavity resonator according to the first embodiment
  • FIGS. 1B and 1C are side views showing the cavity resonator according to the first embodiment
  • 1 is a plan view showing a cavity resonator according to a first embodiment. It is explanatory drawing which shows the state which the opposing surface 8d of the nut 8 and the recessed part bottom face 4a are contacting in the cavity resonator shown to FIG. 1A. It is explanatory drawing which shows the state which has a clearance gap between 8 d of opposing surfaces of the nut 8, and the recessed part bottom face 4a in the cavity resonator shown to FIG. 1A.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cavity resonator to be compared with the cavity resonator of the first embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cavity resonator according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing a cavity resonator according to a second embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a cavity resonator according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a plan view showing a cavity resonator according to a third embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a waveguide filter according to a fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another waveguide filter according to the fourth embodiment.
  • FIG. 1A is a cross-sectional view showing a cavity resonator according to the first embodiment
  • FIGS. 1B and 1C are side views showing the cavity resonator according to the first embodiment
  • FIG. 2 is a plan view showing the cavity resonator according to the first embodiment.
  • the waveguide 1 has a cavity portion 1a and two side walls parallel to the xz plane.
  • the entrance 1b for allowing the electromagnetic wave to enter the cavity portion 1a is provided on the side wall on the + y axis direction side of the two side walls of the waveguide 1.
  • An exit port 1c for emitting electromagnetic waves from the hollow portion 1a is provided on the side wall on the ⁇ y axis direction side of the two side walls of the waveguide 1.
  • the electromagnetic wave incident on the cavity portion 1a is propagated by the cavity portion 1a.
  • the waveguide 1 has two outer walls parallel to the xy plane. Of the two outer walls of the waveguide 1, a recess 4 is provided in part on the outer wall on the + z-axis direction side.
  • the outer wall on the + z-axis direction side has an outer wall surface 2 and a recess 4.
  • the inner wall surface 3 is an inner surface of the waveguide 1 forming the hollow portion 1a.
  • the recess 4 has a recess bottom surface 4a and a recess side surface 4b.
  • the recess bottom surface 4 a is the bottom surface of the recess 4.
  • the recess side surface 4b is a side surface of the recess 4 and is a surface orthogonal to the recess bottom surface 4a.
  • the through hole 5 is a hole penetrating from the recess bottom surface 4 a to the inner wall surface 3.
  • a thread groove 6 is provided in the through hole 5.
  • the hole end 5 a is a hole end on the concave bottom surface 4 a side of the two hole ends in the through hole 5.
  • the screw 7 is provided with a thread 7 b that meshes with the screw groove 6.
  • the screw 7 is a movable conductor whose tip 7 a protrudes into the hollow portion 1 a of the waveguide 1 when the screw thread 7 b rotates while meshing with the screw groove 6 and is inserted into the through hole 5.
  • the screw 7 has a screw head 7c.
  • the screw head 7c is a portion to which a rotating tool such as a screw driver (not shown) is pressed when the user of the waveguide 1 rotates the screw 7 or the like.
  • the amount of protrusion of the tip 7a to the cavity portion 1a can be changed by adjusting the amount of rotation of the screw 7.
  • a screw 7 is shown as an example of the movable conductor.
  • the movable conductor may be any conductor that can be inserted into the through-hole 5 so that the tip protrudes into the cavity portion 1a of the waveguide 1 and the amount of protrusion of the tip to the cavity portion 1a can be changed.
  • a conductor such as a pin can also be used as the conductor.
  • the nut 8 has an insertion port 8a into which the screw 7 is inserted, and is a support conductor that supports the screw 7 inserted into the insertion port 8a.
  • the insertion slot 8a has a thread groove 8b that meshes with the thread 7b.
  • the nut 8 has a flat surface 8c and a facing surface 8d.
  • the facing surface 8d is a flat surface facing the recess bottom surface 4a.
  • the size of each of the flat surface 8c and the facing surface 8d is such that each of the outer shape of the flat surface 8c and the outer shape of the facing surface 8d is included in the outer shape of the recess bottom surface 4a.
  • the insertion port 8a passes through the nut 8 from the plane 8c to the facing surface 8d.
  • the nut 8 has a side surface 8e.
  • the side surface 8e is a surface orthogonal to the facing surface 8d.
  • the length of the side surface 8e of the nut 8 in the direction orthogonal to the facing surface 8d is longer than the length of the recess side surface 4b in the direction orthogonal to the recess bottom surface 4a.
  • Both the direction orthogonal to the facing surface 8d of the side surface 8e of the nut 8 and the direction orthogonal to the recess bottom surface 4a of the recess side surface 4b are the z-axis direction shown in FIG. 1A.
  • the nut 8 is shown as an example of a support conductor.
  • the support conductor may be a conductor that supports the movable conductor, a flat clip or the like can be used as the support conductor.
  • the space 9 is a space formed by the recess 4, the screw 7, and the nut 8.
  • the space 9 has an opening 9a.
  • the opening 9a is a portion that exists between the side surface 8e of the nut 8 and the outer wall surface 2 in the space 9, and the position of the opening 9a in the + z-axis direction is the same position as the position of the outer wall surface 2 in the + z-axis direction. It is.
  • a space 9 is formed by generating a gap between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a depending on the positional relationship between the screw 7, the nut 8, and the waveguide 1. It becomes a state.
  • a choke structure is formed in the cavity resonator of the first embodiment.
  • the choke structure is a structure in which the opening 9a of the space 9 is electrically opened and the hole end 5a of the through hole 5 is electrically short-circuited at the frequency of the electromagnetic wave propagated by the hollow portion 1a.
  • the state in which the hole end 5a is electrically short-circuited is a state in which the hole end 5a is blocked with a conductor because the impedance when the space 9 side is viewed from the hole end 5a is very small at the frequency of the electromagnetic wave.
  • the state where the hole end 5a is equivalent to the state where the hole end 5a is blocked by the conductor is the screw 7 and the waveguide.
  • the state in which the opening 9a of the space 9 is electrically open means that the impedance when the outside is viewed from the opening 9a is very large at the frequency of the electromagnetic wave, so that the opening 9a is blocked with a conductor. It is a state that is equivalent to the state that is not.
  • the screw 7 is a movable conductor that is inserted into the through-hole 5 so that the tip 7 a protrudes into the hollow portion 1 a of the waveguide 1 as the screw thread 7 b rotates while meshing with the screw groove 6. Therefore, the protrusion amount of the tip 7a of the screw 7 to the hollow portion 1a can be changed by adjusting the rotation amount of the screw 7.
  • the resonance frequency of the cavity resonator changes according to the protruding amount of the tip 7a, and the characteristics of the waveguide filter change according to the resonance frequency.
  • the frequency of the electromagnetic wave emitted from the emission port 1c of the waveguide 1 changes according to the resonance frequency of the cavity resonator.
  • the screw thread 7b is also engaged with a screw groove 8b formed in the insertion port 8a of the nut 8.
  • a screw groove 8b formed in the insertion port 8a of the nut 8.
  • FIG. 3 is an explanatory diagram showing a state in which the opposing surface 8d of the nut 8 and the recess bottom surface 4a are in contact with each other in the cavity resonator shown in FIG. 1A.
  • the screw thread 7 b meshes with the screw groove 6 formed in the through hole 5, but there is a gap between the screw 7 and the waveguide 1 according to the pitch of the screw thread 7 b and the screw groove 6. Is present.
  • the electromagnetic wave propagating through the cavity portion 1a is formed between the opposing surface 8d and the concave bottom surface 4a even if there is a gap between the screw 7 and the waveguide 1 if the opposing surface 8d and the concave bottom surface 4a are in close contact with each other. There is almost no leakage outside.
  • the creator of the cavity resonator can select a combination of screws 7 and nuts 8 having a small gap at the meshing portion. is there.
  • the combination of the screw 7 and the nut 8 having a small gap in the meshing portion is selected, and the electromagnetic wave propagating through the cavity portion 1 a is transmitted between the screw 7 and the nut 8. Is not leaked to the extent that it affects the resonant frequency.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state where there is a gap between the facing surface 8d of the nut 8 and the recess bottom surface 4a in the cavity resonator shown in FIG. 1A.
  • the nut 8 is loosely tightened, as shown in FIG. 4, there is a gap between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a, and the two are not in close contact with each other.
  • the electromagnetic wave propagating through the hollow portion 1a is caused by the clearance between the screw thread 7b and the screw groove 6 and the gap between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a.
  • the cavity resonator according to the first embodiment can prevent leakage of electromagnetic waves to the outside because a choke structure is formed when there is a gap between the facing surface 8d and the bottom surface 4a of the recess. .
  • the reason why leakage of electromagnetic waves to the outside can be prevented will be described.
  • the shortest distance in the direction parallel to the concave bottom surface 4a from the concave side surface 4b and the side surface 8e of the nut 8 to the side surface of the screw 7 is the first distance L1.
  • the position between the recess side surface 4b and the side surface 8e is, for example, the center position in the x-axis direction between the recess side surface 4b and the side surface 8e.
  • the side surface of the screw 7 may be a side surface at a position where the screw thread 7b exists, but may be a side surface at a valley position between the screw thread 7b and the screw thread 7b.
  • the shortest distance in the direction parallel to the concave side surface 4b from the space between the facing surface 8d and the concave bottom surface 4a to the opening 9a of the space 9 is the second distance.
  • L2 the position between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a is, for example, the center position in the z-axis direction between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a.
  • the total sum L of the distances between the first distance L1 and the second distance L2 is n (n) of the quarter of the frequency of the electromagnetic wave propagated by the cavity portion 1a as shown in the following formula (1). Is an odd natural number) the length of the wavelength ⁇ .
  • the opening 9a of the space 9 at the frequency of the electromagnetic wave propagated by the cavity portion 1a Becomes electrically open, and the hole end 5a of the through hole 5 is electrically short-circuited. Therefore, at the frequency of the electromagnetic wave propagated by the cavity portion 1a, the hole end 5a of the through hole 5 is in a state equivalent to the state where the hole is blocked by the conductor, so Leakage from the outside is suppressed. Since the cavity resonator according to the first embodiment can prevent leakage of electromagnetic waves to the outside, a decrease in unloaded Q can be suppressed.
  • the length of the side surface 8e of the nut 8 in the direction orthogonal to the facing surface 8d is longer than the length of the recess side surface 4b in the direction orthogonal to the recess bottom surface 4a.
  • the gap between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a becomes large until the flat surface 8c of the nut 8 contacts the screw head 7c.
  • the length in the z-axis direction on the side surface 4b of the recess is determined.
  • the position of the facing surface 8d in the z-axis direction is the z-axis of the outer wall surface 2.
  • the lengths of the side surface 8e and the concave side surface 4b in the z-axis direction are determined so as not to be on the + z-axis direction side of the position in the direction. Therefore, the position of the opening 9a in the space 9 does not change even if the looseness of the nut 8 changes and the size of the gap between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a changes.
  • the total distance L between the first distance L1 and the second distance L2 does not change even if the looseness of the nut 8 changes, because the position of the opening 9a in the space 9 does not change. Therefore, in the cavity resonator according to the first embodiment, leakage of electromagnetic waves to the outside can be suppressed regardless of the degree of looseness of the nut 8.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing the relationship between the distance M between the facing surface 8d and the outer wall surface 2 in the z-axis direction and the unloaded Q of the cavity resonator.
  • FIG. 6 is an explanatory diagram showing a schematic structure of the cavity resonator used for calculation of the no-load Q shown in FIG.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a calculation model of the cavity resonator shown in FIG.
  • the unloaded Q calculation shown in FIG. 5 is performed before designing the cavity resonator dimensions shown in FIGS. 1A, 1B, and 1C.
  • the unloaded Q of the cavity resonator is calculated by computer simulation, for example.
  • the screw head 7c and the nut 8 are omitted to model the gap portion such as the space 9 in order to simplify the calculation.
  • the calculation model shown in FIG. 7 is obtained by rotating the cavity resonator shown in FIG. 6 90 degrees counterclockwise on the paper surface and further rotating 90 degrees toward the front of the paper surface.
  • the cavity resonator is viewed from the direction facing the xz plane, whereas in FIG. 7, the cavity resonator is viewed from a direction oblique to the xz plane.
  • coupling holes with other cavity resonators are provided vertically in the figure so as to be close to the actual shape of the cavity resonator.
  • the coupling hole with another cavity resonator is a hole for inputting / outputting electromagnetic waves to / from the other cavity resonator.
  • the upper coupling hole is an incident port 1b for allowing electromagnetic waves to enter the cavity portion 1a
  • the lower coupling hole is an emission port 1c for emitting electromagnetic waves from the cavity portion 1a.
  • C ⁇ b> 1 indicates the calculation result of the no load Q in a state where the facing surface 8 d and the recess bottom surface 4 a are in contact with each other as illustrated in FIG. 3.
  • C2 shows the calculation result of the no-load Q in a state where there is a gap between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a as shown in FIG.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a cavity resonator to be compared with the cavity resonator of the first embodiment.
  • the calculation results C1 and C2 of the no load Q are results of calculating the no load Q while adjusting the height in the z-axis direction of the outer wall surface 2 and changing the interval M shown in FIG.
  • the height of the outer wall surface 2 in the z-axis direction is adjusted in a computer simulation. Further, the calculation result C2 of the no load Q is a result calculated under the condition that the distance between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a does not change even if the height in the z-axis direction of the outer wall surface 2 is adjusted. . Note that the height of the outer wall surface 2 in the z-axis direction is not adjustable in an actual cavity resonator.
  • the no-load Q is indicated by the calculation result C1. Thus, it becomes a high value.
  • the value of the no-load Q is approximately 5500 even if the interval M (mm) changes, and is constant.
  • the cavity resonator shown in FIG. 8 having no recess 4 in a part of the outer wall has a gap between the facing surface 8d and the outer wall surface 2, and no choke structure is formed. Leaks from the wall 2. For this reason, the no-load Q deteriorates compared to C1 and C2.
  • a choke structure may be formed with a gap between the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a.
  • the choke structure is formed when the total distance L of the first distance L1 and the second distance L2 has a length of n wavelength ⁇ of a quarter at the frequency propagated by the cavity portion 1a.
  • FIG. 5 shows a calculation result when the distance M is 1 (mm), and the total sum L of the distances coincides with the length of the n wavelength ⁇ . Therefore, the no-load Q of the cavity resonator shown in FIG. 4 has the highest value when the interval M is 1 (mm) as indicated by the calculation result C2.
  • the highest unloaded Q is a value close to the unloaded Q in the state where the facing surface 8d and the recess bottom surface 4a are in contact with each other. In the example of FIG. 5, the highest value of no-load Q is about 5400.
  • the no-load Q of the cavity resonator shown in FIG. 4 is a lower value than when the interval M is 1 (mm). Further, in the cavity resonator shown in FIG. 4, when the interval M is larger than 1 (mm), the total distance L becomes longer than the length of the n wavelength ⁇ of four quarters, and the choke structure becomes incomplete. The no-load Q of the cavity resonator shown in FIG. 4 is a lower value than when the interval M is 1 (mm).
  • the dimensions of the nut 8 and the recess 4 are such that the total distance L is a length of an n wavelength ⁇ of four at the frequency of the electromagnetic wave propagated by the cavity portion 1a. Each has been decided.
  • the cavity portion 1a is formed in the state where the space 9 is formed from the recess 4, the screw 7 and the nut 8. So that the choke structure in which the opening 9a of the space 9 is electrically opened and the hole end 5a on the recess bottom surface 4a side in the through hole 5 is electrically short-circuited is formed at the frequency of the electromagnetic wave propagating through A cavity resonator was constructed. Therefore, the cavity resonator according to the first embodiment can suppress leakage of electromagnetic waves propagating through the cavity portion 1a to the outside. Since the position of the recess 4 is not inside the waveguide 1, the recess 4 can be processed more easily than the first and second cavities described in Patent Document 1. The accuracy is expected to increase.
  • Embodiment 2 FIG. In the first embodiment, an example in which the support conductor is the nut 8 is shown. In the second embodiment, an example in which the support conductor includes a nut 8 and a washer 11 will be described.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a cavity resonator according to the second embodiment
  • FIG. 10 is a plan view showing the cavity resonator according to the second embodiment.
  • the washer 11 has an insertion port 11a into which the screw 7 is inserted, and is located between the nut 8 and the recess bottom surface 4a.
  • the washer 11 has a facing surface 11b which is a flat surface facing the concave bottom surface 4a.
  • each of the facing surface 8d and the facing surface 11b is such that each of the outer shape of the facing surface 8d and the outer shape of the facing surface 11b is included in the outer shape of the recess bottom surface 4a.
  • the washer 11 has a facing surface 11b and a side surface 11c.
  • the facing surface 11b is a flat surface facing the recess bottom surface 4a.
  • the side surface 11c is a surface orthogonal to the facing surface 11b.
  • the sum of the length of the side surface 8e of the nut 8 in the direction orthogonal to the opposing surface 8d and the length of the side surface 11c of the washer 11 in the direction orthogonal to the recess bottom surface 4a is orthogonal to the recess bottom surface 4a of the recess side surface 4b. It is longer than the length of the direction.
  • the direction orthogonal to the facing surface 8d of the side surface 8e of the nut 8, the direction orthogonal to the recess bottom surface 4a of the side surface 11c of the washer 11, and the direction orthogonal to the recess bottom surface 4a of the recess side surface 4b are: Is also the z-axis direction shown in FIG.
  • the choke structure is formed as in the first embodiment in the state where the space 9 is formed.
  • the cavity resonator according to the second embodiment is the sum of the length of the side surface 8e of the nut 8 in the direction orthogonal to the facing surface 8d and the length of the side surface 11c of the washer 11 in the direction orthogonal to the concave bottom surface 4a.
  • what is necessary is just to be longer than the length of the direction orthogonal to the recessed part bottom face 4a in the recessed part side surface 4b.
  • the length of the side surface 8e of the nut 8 in the direction orthogonal to the facing surface 8d is longer than the length of the recess side surface 4b in the direction orthogonal to the concave bottom surface 4a. It may be shorter. Therefore, in this Embodiment 2, the freedom degree at the time of selecting the nut 8 improves rather than Embodiment 1.
  • Embodiment 3 FIG.
  • the shape of the facing surface 8d of the nut 8 is a hexagon.
  • the shape of the opposing surface 8d in the nut 8 is not limited to a hexagon, and may be, for example, a circle.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a cavity resonator according to the third embodiment
  • FIG. 12 is a plan view showing the cavity resonator according to the third embodiment. 11 and 12, the same reference numerals as those in FIGS. 1A and 2 indicate the same or corresponding parts, and the description thereof will be omitted.
  • the nut 12 is different from the nuts 8 of the first and second embodiments in which the shape of the facing surface 8d is hexagonal in that the shape of the facing surface 12d is circular.
  • the nut 12 has an insertion port 12a into which the screw 7 is inserted, and is a support conductor that supports the screw 7 inserted into the insertion port 12a.
  • the insertion slot 12a is provided with a thread groove 12b that meshes with the thread 7b.
  • the nut 12 has a flat surface 12c and a facing surface 12d.
  • the facing surface 12d is a flat surface facing the recess bottom surface 4a.
  • the sizes of the flat surface 12c and the facing surface 12d are such that the outer shape of the flat surface 12c and the outer shape of the facing surface 12d are included in the outer shape of the recess bottom surface 4a.
  • the insertion port 12a passes through the nut 12 from the flat surface 12c to the facing surface 12d.
  • the nut 12 has a side surface 12e.
  • the side surface 12e is a surface orthogonal to the facing surface 12d.
  • the length of the side surface 12e of the nut 12 in the direction orthogonal to the facing surface 12d is longer than the length of the recess side surface 4b in the direction orthogonal to the concave bottom surface 4a.
  • the direction orthogonal to the opposing surface 12d on the side surface 12e of the nut 12 and the direction orthogonal to the recess bottom surface 4a on the recess side surface 4b are both the z-axis direction shown in FIG.
  • the shape of the concave bottom surface 4a and the shape of the facing surface 12d are the same circle, so the distance between the side surface 12e of the nut 12 and the concave side surface 4b is uniform. Therefore, in the cavity resonator of the third embodiment, the dimensional design for forming the choke structure is easier than in the first and second embodiments.
  • Embodiment 4 FIG. Embodiments 1 to 3 show examples in which one cavity resonator is used as a waveguide filter. In the fourth embodiment, a waveguide filter in which two or more cavity resonators are coupled will be described.
  • FIG. 13 is a sectional view showing a waveguide filter according to the fourth embodiment.
  • the coupling hole 13 is a hole for coupling with an adjacent cavity resonator or a hole for inputting and outputting electromagnetic waves, and corresponds to the entrance 1b or the exit 1c shown in FIGS. 1B and 1C.
  • FIG. 13 shows an example of a waveguide filter in which three cavity resonators shown in FIG. 1 are coupled, a waveguide filter in which two cavity resonators are coupled may be used. It may be a waveguide filter coupling four or more cavity resonators. In a waveguide filter in which two or more cavity resonators are coupled, unnecessary wave removal accuracy can be improved as compared with a waveguide filter including one cavity resonator.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing another waveguide filter according to the fourth embodiment.
  • the present invention is suitable for a cavity resonator and a waveguide filter provided with a movable conductor whose amount of protrusion of the tip to the cavity portion of the waveguide can be changed.

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Abstract

対向面（８ｄ）と凹部底面（４ａ）との間に隙間があるために、凹部（４）と、ネジ（７）と、ナット（８）とから空間（９）が形成されている状態では、空洞部分（１ａ）を伝搬する電磁波の周波数において、空間（９）の開口部（９ａ）が電気的に開放になり、貫通孔（５）における凹部底面（４ａ）側の孔端（５ａ）が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるように、空洞共振器を構成した。

Description

空洞共振器及び導波管フィルタ
　この発明は、導波管の空洞部分への先端の突出量が変えられる可動導体を備える空洞共振器及び導波管フィルタに関するものである。
　導波管フィルタは、不要波を除去するために通信機などに実装されることがある。導波管フィルタは、１つ以上の空洞共振器を備える。
　空洞共振器は、加工精度が低い場合、所望の特性が得られないことがある。
　空洞共振器は、加工精度が低い場合でも、所望の特性が得られるように、特性を調整することが可能な調整機構を実装していることがある。
　以下の特許文献１には、導波管の電気的特性を調整する調整機構が開示されている。
　この調整機構は、導波管の外壁面と内壁面とを貫通する孔に挿入されるネジを備えている。
　ネジは、回転されることによって、導波管の管内空間への先端の突出量が変えられる可動導体である。
　導波管フィルタの特性は、調整機構によって、管内空間へのネジの先端の突出量が変えられることで、調整される。
　また、この調整機構は、ネジが挿入されるナットを備えている。
　ネジが挿入されたナットは、ネジの先端の突出量が調整された後に、導波管と密着するように固定される。
　ネジが挿入される導波管の孔の周囲には、第１の空洞部と第２の空洞部とが形成されている。
　第１の空洞部の始端の位置は、導波管の内壁面であり、第１の空洞部の終端は、第２の空洞部の始端である。
　第１の空洞部と第２の空洞部とが形成されることで、第１の空洞部の始端から第１の空洞部の終端側を見たインピーダンスは、ほぼ短絡状態になり、第２の空洞部の始端から第２の空洞部の終端側を見たインピーダンスは、ほぼ開放状態になる。
　したがって、管内空間を伝搬する電磁波は、ネジが挿入される導波管の孔において、ネジと導波管との間の隙間に入り難くなっている。
特開２０００－１０１３０８号公報
　従来の空洞共振器には、第１の空洞部と第２の空洞部とが形成されているため、管内空間を伝搬する電磁波は、ネジと導波管との間の隙間に入り難くなっている。したがって、管内空間を伝搬する電磁波は、ナットの締め付けが緩むことで、ナットと導波管との間に隙間が生じても、外部への漏れが抑えられる。
　しかし、第１の空洞部と第２の空洞部とが形成される位置は、導波管の外壁面と内壁面との間の位置であるため、空洞部の掘り込みに用いる工具を挿入することが困難である。したがって、第１の空洞部及び第２の空洞部のそれぞれの加工は、難しく、加工精度が劣化してしまうことがある。加工時の加工精度が劣化したために、第１の空洞部及び第２の空洞部のそれぞれの形状が意図どおりの形状ではなくなり、第１の空洞部及び第２の空洞部が形成されているにも拘わらず、導波管内の電磁波は、ネジと導波管の隙間を通じて、外部へ漏れてしまうことがあるという課題があった。
　この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、導波管内の電磁波の外部への漏れを抑えることができる空洞共振器及び導波管フィルタを得ることを目的とする。
　この発明に係る空洞共振器は、外壁の一部に凹部があり、凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、貫通孔に挿入されることで、先端が導波管の空洞部分に突出され、空洞部分への先端の突出量が変えられる可動導体と、可動導体が挿入される挿入口を有しており、挿入口に挿入された可動導体を支持する支持導体とを備え、支持導体が、凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、対向面と凹部底面との間に隙間があり、凹部と、可動導体と、支持導体とから空間が形成されている状態では、空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、空間の開口部が電気的に開放になり、貫通孔における凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるようにしたものである。
　この発明によれば、対向面と凹部底面との間に隙間があり、凹部と、可動導体と、支持導体とから空間が形成されている状態では、空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、空間の開口部が電気的に開放になり、貫通孔における凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるように、空洞共振器を構成した。したがって、この発明に係る空洞共振器は、導波管内の電磁波の外部への漏れを抑えることができる。
図１Ａは、実施の形態１による空洞共振器を示す断面図、図１Ｂ及び図１Ｃのそれぞれは、実施の形態１による空洞共振器を示す側面図である。 実施の形態１による空洞共振器を示す平面図である。 図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態を示す説明図である。 図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態を示す説明図である。 対向面８ｄと外壁面２とのｚ軸方向の間隔Ｍと、空洞共振器の無負荷Ｑとの関係を示す説明図である。 図５に示す無負荷Ｑの計算に用いる空洞共振器の概略構造を示す説明図である。 図６に示す空洞共振器の計算モデルを示す説明図である。 実施の形態１の空洞共振器との比較対象の空洞共振器を示す断面図である。 実施の形態２による空洞共振器を示す断面図である。 実施の形態２による空洞共振器を示す平面図である。 実施の形態３による空洞共振器を示す断面図である。 実施の形態３による空洞共振器を示す平面図である。 実施の形態４による導波管フィルタを示す断面図である。 実施の形態４による他の導波管フィルタを示す断面図である。
　以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１Ａは、実施の形態１による空洞共振器を示す断面図であり、図１Ｂ及び図１Ｃのそれぞれは、実施の形態１による空洞共振器を示す側面図である。
　図２は、実施の形態１による空洞共振器を示す平面図である。
　この実施の形態１では、１つの空洞共振器が、導波管フィルタとして用いられる例を説明する。
　図１Ａ、図１Ｂ、図１Ｃ及び図２において、導波管１は、空洞部分１ａを有するとともに、ｘ－ｚ平面と平行な２つの側壁を有している。
　電磁波を空洞部分１ａに入射するための入射口１ｂは、導波管１が有する２つの側壁のうち、＋ｙ軸方向側の側壁に施されている。
　空洞部分１ａから電磁波を出射するための出射口１ｃは、導波管１が有する２つの側壁のうち、－ｙ軸方向側の側壁に施されている。
　空洞部分１ａに入射された電磁波は、空洞部分１ａによって伝搬される。
　また、導波管１は、ｘ－ｙ平面と平行な２つの外壁を有している。
　導波管１が有する２つの外壁のうち、＋ｚ軸方向側の外壁には、一部に凹部４が設けられている。
　＋ｚ軸方向側の外壁は、外壁面２と、凹部４とを有している。
　内壁面３は、空洞部分１ａを形成している導波管１の内側の面である。
　凹部４は、凹部底面４ａと、凹部側面４ｂとを有している。
　凹部底面４ａは、凹部４の底面である。
　凹部側面４ｂは、凹部４の側面であり、凹部底面４ａと直交している面である。
　貫通孔５は、凹部底面４ａから内壁面３にかけて貫通する孔である。貫通孔５には、ネジ溝６が施されている。
　以下、貫通孔５における２つの端部を孔端と称する。
　孔端５ａは、貫通孔５における２つの孔端のうち、凹部底面４ａ側の孔端である。
　ネジ７は、ネジ溝６と噛み合うネジ山７ｂが施されている。
　ネジ７は、ネジ山７ｂがネジ溝６と噛み合いながら回転して、貫通孔５に挿入されることで、先端７ａが導波管１の空洞部分１ａに突出される可動導体である。
　ネジ７は、ネジ頭７ｃを有している。ネジ頭７ｃは、導波管１のユーザ等がネジ７を回転する際に、図示せぬネジドライバ等の回転工具が押し当てられる部位である。
　ネジ７は、回転量が調整されることで、空洞部分１ａへの先端７ａの突出量が変えられる。
　この実施の形態１では、可動導体の例としてネジ７を示している。しかし、可動導体は、貫通孔５に挿入されることで、先端が導波管１の空洞部分１ａに突出され、空洞部分１ａへの先端の突出量が変えられる導体であればよいため、可動導体として、ピンなどの導体を用いることもできる。
　ナット８は、ネジ７が挿入される挿入口８ａを有しており、挿入口８ａに挿入されたネジ７を支持する支持導体である。
　挿入口８ａには、ネジ山７ｂと噛み合うネジ溝８ｂが施されている。
　ナット８は、平面８ｃと、対向面８ｄとを有している。対向面８ｄは、凹部底面４ａと対向する平面である。
　平面８ｃ及び対向面８ｄのそれぞれの大きさは、平面８ｃの外形及び対向面８ｄの外形のそれぞれが、凹部底面４ａの外形に包含される大きさである。
　挿入口８ａは、平面８ｃから対向面８ｄにかけて、ナット８を貫通している。
　ナット８は、側面８ｅを有している。側面８ｅは、対向面８ｄと直交している面である。
　ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さは、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向、及び、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向は、いずれも、図１Ａに示すｚ軸方向である。
　この実施の形態１では、支持導体の例としてナット８を示している。しかし、支持導体は、可動導体を支持する導体であればよいため、支持導体として、平板状のクリップなどを用いることもできる。
　空間９は、凹部４と、ネジ７と、ナット８とから形成されている空間である。空間９は、開口部９ａを有している。開口部９ａは、空間９におけるナット８の側面８ｅと外壁面２との間に存在する部分であり、開口部９ａの＋ｚ軸方向の位置は、外壁面２の＋ｚ軸方向の位置と同じ位置である。
　この実施の形態１の空洞共振器は、ネジ７とナット８と導波管１との位置関係によって、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間が生じることで、空間９が形成されている状態となる。
　空間９が形成されている状態では、この実施の形態１の空洞共振器には、チョーク構造が形成される。
　チョーク構造は、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、空間９の開口部９ａが電気的に開放になり、貫通孔５の孔端５ａが電気的に短絡になる構造である。
　孔端５ａが電気的に短絡になる状態とは、上記電磁波の周波数においては孔端５ａから空間９側を見たインピーダンスが非常に小さいために、孔端５ａが導体で塞がれている状態と同等となる状態である。この実施の形態１の空洞共振器では、貫通孔５にネジ７が挿入されているため、孔端５ａが導体で塞がれている状態と同等となる状態とは、ネジ７と導波管１との間の隙間が導体で塞がれている状態と同等となる状態を意味する。
　また、空間９の開口部９ａが電気的に開放になる状態とは、上記電磁波の周波数においては開口部９ａから外部側を見たインピーダンスが非常に大きいために、開口部９ａが導体で塞がれていない状態と同等となる状態である。
　次に、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示す空洞共振器の動作について説明する。
　ネジ７は、ネジ山７ｂがネジ溝６と噛み合いながら回転することで、先端７ａが導波管１の空洞部分１ａに突出するように貫通孔５に挿入される可動導体である。
　したがって、空洞部分１ａへのネジ７の先端７ａの突出量は、ネジ７の回転量が調整されることで変えられる。
　空洞共振器の共振周波数は、先端７ａの突出量に応じて変化し、導波管フィルタの特性は、共振周波数に応じて変化する。
　また、導波管１の出射口１ｃから出射される電磁波の周波数は、空洞共振器の共振周波数に応じて変化する。
　ネジ山７ｂは、ナット８の挿入口８ａに施されているネジ溝８ｂとも噛み合うようになっている。
　ナット８が、対向面８ｄが凹部底面４ａと接触する位置まで回転することで、対向面８ｄと凹部底面４ａとが、密着する。このように、対向面８ｄと凹部底面４ａとが密着する状態までナット８が回転すると、ナット８は、挿入口８ａに挿入されたネジ７を支持することができる。
　図３は、図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態を示す説明図である。
　ネジ山７ｂは、貫通孔５に施されているネジ溝６と噛み合っているが、ネジ７と導波管１との間には、ネジ山７ｂ及びネジ溝６のそれぞれのピッチに応じた隙間が存在している。
　空洞部分１ａを伝搬する電磁波は、対向面８ｄと凹部底面４ａとが密着していれば、ネジ７と導波管１との間に隙間があっても、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間から、外部に漏れ出ることはほとんどない。
　ネジ７とナット８との間にも、ネジ山７ｂとネジ溝８ｂとの噛み合わせ部分における隙間が存在している。しかし、ネジ７及びナット８は、数多くの種類が市販されているため、例えば、空洞共振器の作成者は、噛み合わせ部分における隙間が小さいネジ７とナット８の組み合わせを選定することが可能である。
　この実施の形態１の空洞共振器では、噛み合わせ部分における隙間が小さいネジ７とナット８の組み合わせが選定されているものとして、空洞部分１ａを伝搬する電磁波が、ネジ７とナット８との間からは、共振周波数に影響するほどには漏れ出ないものとする。
　図４は、図１Ａに示す空洞共振器におけるナット８の対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態を示す説明図である。
　ナット８の締め付けに緩みがある場合、図４に示すように、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間があり、両者が互いに密着しない状態となる。
　対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態では、空洞部分１ａを伝搬する電磁波は、ネジ山７ｂとネジ溝６との噛み合わせ部分における隙間、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の隙間及び側面８ｅと凹部側面４ｂとの間の隙間のそれぞれを通って外部に漏れ出る可能性がある。
　しかし、この実施の形態１の空洞共振器は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態では、チョーク構造が形成されるため、外部への電磁波の漏れを防止することができる。
　以下、外部への電磁波の漏れを防止できる理由を説明する。
　この実施の形態１の空洞共振器では、凹部側面４ｂとナット８の側面８ｅとの間から、ネジ７の側面までの、凹部底面４ａと平行な方向の最短距離が、第１の距離Ｌ１である。
　ここで、凹部側面４ｂと側面８ｅとの間の位置は、例えば、凹部側面４ｂと側面８ｅとの間におけるｘ軸方向の中央位置である。
　ネジ７の側面としては、ネジ山７ｂが存在する位置の側面が考えられるが、ネジ山７ｂとネジ山７ｂの間の谷の位置の側面であってもよい。
　また、この実施の形態１の空洞共振器では、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間から、空間９の開口部９ａまでの、凹部側面４ｂと平行な方向の最短距離が、第２の距離Ｌ２である。
　ここで、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の位置は、例えば、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間におけるｚ軸方向の中央位置である。
　そして、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌは、以下の式（１）に示すように、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、４分のｎ（ｎは奇数の自然数）波長λの長さである。

Figure JPOXMLDOC01-appb-I000001
　第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌが、４分のｎ波長λの長さであるため、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、空間９の開口部９ａが電気的に開放になり、貫通孔５の孔端５ａが電気的に短絡になる。
　したがって、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数においては、貫通孔５の孔端５ａは、導体で塞がれている状態と同等の状態であるため、電磁波が、貫通孔５の孔端５ａから外部へ漏れ出ることが抑えられる。
　この実施の形態１の空洞共振器は、外部への電磁波の漏れを防止できるため、無負荷Ｑ（Ｕｎｌｏａｄｅｄ　Ｑ）の低下が抑えられる。
　この実施の形態１の空洞共振器では、ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さが、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。
　この実施の形態１の空洞共振器では、ナット８の平面８ｃがネジ頭７ｃと接触する位置まで、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の隙間が大きくなった場合を想定して、側面８ｅ及び凹部側面４ｂにおけるｚ軸方向の長さがそれぞれ決められている。
　具体的には、実施の形態１の空洞共振器では、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間の隙間が大きくなっても、対向面８ｄのｚ軸方向の位置が、外壁面２のｚ軸方向の位置よりも、＋ｚ軸方向側にならないように、側面８ｅ及び凹部側面４ｂにおけるｚ軸方向の長さがそれぞれ決められている。
　したがって、空間９の開口部９ａの位置は、ナット８の緩み具合が変化して、対向面８ｄと凹部底面４ａとの隙間の大きさが変化しても、変化しない。
　また、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌは、ナット８の緩み具合が変化しても、空間９の開口部９ａの位置が変化しないため、変化しない。
　よって、この実施の形態１の空洞共振器では、ナット８の緩みの程度にかかわらず、外部への電磁波の漏れが抑えられる。
　ここで、図５は、対向面８ｄと外壁面２とのｚ軸方向の間隔Ｍと、空洞共振器の無負荷Ｑとの関係を示す説明図である。
　図６は、図５に示す無負荷Ｑの計算に用いる空洞共振器の概略構造を示す説明図である。
　図７は、図６に示す空洞共振器の計算モデルを示す説明図である。
　図５に示す無負荷Ｑの計算は、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃに示す空洞共振器の寸法を設計する前に実施される。空洞共振器の無負荷Ｑは、例えば、コンピュータによるシミュレーションで計算される。
　図５に示す無負荷Ｑの計算では、計算の簡略化のため、ネジ頭７ｃ及びナット８を省略して、空間９などの隙間部分をモデル化している。
　図７に示す計算モデルは、図６に示す空洞共振器を、紙面上、反時計回りに９０度回転させて、さらに紙面手前に向かって９０度回転させたものである。
　なお、図６では、空洞共振器をｘ－ｚ平面と正対する方向から見ているが、図７では、空洞共振器をｘ－ｚ平面と斜めの方向から見ている。
　また、図７に示す計算モデルは、実際の空洞共振器の形状と近くなるように、他の空洞共振器との結合孔が、図中、上下に設けられている。
　他の空洞共振器との結合孔は、他の空洞共振器と電磁波を入出力するための孔である。
　例えば、図中、上側の結合孔は、電磁波を空洞部分１ａに入射するための入射口１ｂであり、下側の結合孔は、空洞部分１ａから電磁波を出射するための出射口１ｃである。
　図５において、Ｃ１は、図３に示すように、対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態での無負荷Ｑの計算結果を示している。
　Ｃ２は、図４に示すように、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態での無負荷Ｑの計算結果を示している。
　図８は、実施の形態１の空洞共振器との比較対象の空洞共振器を示す断面図である。
　無負荷Ｑの計算結果Ｃ１，Ｃ２は、外壁面２におけるｚ軸方向の高さを調整して、図６に示す間隔Ｍを変更しながら、無負荷Ｑが計算された結果である。外壁面２におけるｚ軸方向の高さは、コンピュータのシミュレーションにおいて、調整するものである。
　また、無負荷Ｑの計算結果Ｃ２は、外壁面２におけるｚ軸方向の高さが調整されても、対向面８ｄと凹部底面４ａとの距離が変化しない条件の下で計算された結果である。
　なお、外壁面２におけるｚ軸方向の高さは、実際の空洞共振器においては、調整可能なものではない。
　対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している図３に示す空洞共振器は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間から電磁波がほとんど漏れないため、無負荷Ｑは、計算結果Ｃ１が示すように、高い値となる。
　図５の例では、無負荷Ｑの値は、間隔Ｍ（ｍｍ）が変化しても、約５５００となり、一定である。
　外壁の一部に凹部４がない図８に示す空洞共振器は、対向面８ｄと外壁面２との間に隙間がある状態で、チョーク構造が形成されないため、電磁波が、対向面８ｄと外壁面２との間から漏れ出る。このため、無負荷Ｑは、Ｃ１，Ｃ２に比べて劣化する。
　外壁の一部に凹部４がある図４に示す空洞共振器は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間がある状態で、チョーク構造が形成されることがある。
　チョーク構造は、第１の距離Ｌ１と第２の距離Ｌ２との距離の総和Ｌが、空洞部分１ａによって伝搬される周波数において、４分のｎ波長λの長さであるときに形成される。
　図５は、間隔Ｍが１（ｍｍ）であるとき、距離の総和Ｌが４分のｎ波長λの長さと一致する計算結果を示している。したがって、図４に示す空洞共振器の無負荷Ｑは、計算結果Ｃ２が示すように、間隔Ｍが１（ｍｍ）であるとき、最も高い値となっている。最も高い値の無負荷Ｑは、対向面８ｄと凹部底面４ａとが接触している状態での無負荷Ｑと近い値になっている。図５の例では、最も高い値の無負荷Ｑは、約５４００である。
　図４に示す空洞共振器は、間隔Ｍが１（ｍｍ）よりも小さいときは、距離の総和Ｌが４分のｎ波長λの長さよりも短くなり、チョーク構造が不完全になるため、図４に示す空洞共振器の無負荷Ｑは、間隔Ｍが１（ｍｍ）のときよりも、低い値になっている。
　また、図４に示す空洞共振器は、間隔Ｍが１（ｍｍ）よりも大きいときは、距離の総和Ｌが４分のｎ波長λの長さよりも長くなり、チョーク構造が不完全になるため、図４に示す空洞共振器の無負荷Ｑは、間隔Ｍが１（ｍｍ）のときよりも、低い値になっている。
　この実施の形態１の空洞共振器は、距離の総和Ｌが、空洞部分１ａによって伝搬される電磁波の周波数において、４分のｎ波長λの長さとなるように、ナット８及び凹部４の寸法がそれぞれ決定されている。
　以上の実施の形態１は、対向面８ｄと凹部底面４ａとの間に隙間があるために、凹部４と、ネジ７と、ナット８とから空間９が形成されている状態では、空洞部分１ａを伝搬する電磁波の周波数において、空間９の開口部９ａが電気的に開放になり、貫通孔５における凹部底面４ａ側の孔端５ａが電気的に短絡になるチョーク構造が形成されるように、空洞共振器を構成した。したがって、この実施の形態１の空洞共振器は、空洞部分１ａを伝搬する電磁波の外部への漏れを抑えることができる。
　なお、凹部４の位置は、導波管１の内部ではないため、凹部４は、特許文献１に記載の第１及び第２の空洞部よりも、容易に加工することが可能であり、加工精度が高まると考えられる。
実施の形態２．
　実施の形態１では、支持導体がナット８である例を示している。
　この実施の形態２では、支持導体が、ナット８とワッシャ１１とを備えている例を説明する。
　図９は、実施の形態２による空洞共振器を示す断面図であり、図１０は、実施の形態２による空洞共振器を示す平面図である。
　図９及び図１０において、図１Ａ及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　ワッシャ１１は、ネジ７が挿入される挿入口１１ａを有しており、ナット８と凹部底面４ａとの間に位置している。
　ワッシャ１１は、凹部底面４ａと対向する平面である対向面１１ｂを有している。
　対向面８ｄ及び対向面１１ｂのそれぞれ大きさは、対向面８ｄの外形及び対向面１１ｂの外形のそれぞれが、凹部底面４ａの外形に包含される大きさである。
　ワッシャ１１は、対向面１１ｂと、側面１１ｃとを有している。対向面１１ｂは、凹部底面４ａと対向する平面である。側面１１ｃは、対向面１１ｂと直交している面である。
　ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さと、ワッシャ１１の側面１１ｃにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さとの和は、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向、ワッシャ１１の側面１１ｃにおける凹部底面４ａと直交している方向、及び、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向は、いずれも、図９に示すｚ軸方向である。
　この実施の形態２の空洞共振器は、支持導体がナット８とワッシャ１１とを備えていても、空間９が形成される状態では、実施の形態１と同様に、チョーク構造が形成される。
　この実施の形態２の空洞共振器は、ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さと、ワッシャ１１の側面１１ｃにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さとの和が、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長ければよい。
　したがって、この実施の形態２の空洞共振器では、ナット８の側面８ｅにおける対向面８ｄと直交している方向の長さが、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも短くてもよい場合がある。
　よって、この実施の形態２では、ナット８を選定する際の自由度が、実施の形態１よりも向上する。
実施の形態３．
　実施の形態１，２では、ナット８における対向面８ｄの形状が六角形である例を示している。
　ナット８における対向面８ｄの形状は、六角形に限るものではなく、例えば、円形であってもよい。
　図１１は、実施の形態３による空洞共振器を示す断面図であり、図１２は、実施の形態３による空洞共振器を示す平面図である。
　図１１及び図１２において、図１Ａ及び図２と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　ナット１２は、対向面１２ｄの形状が円形である点で、対向面８ｄの形状が六角形である実施の形態１，２のナット８と相違している。
　ナット１２は、ネジ７が挿入される挿入口１２ａを有しており、挿入口１２ａに挿入されたネジ７を支持する支持導体である。
　挿入口１２ａには、ネジ山７ｂと噛み合うネジ溝１２ｂが施されている。
　ナット１２は、平面１２ｃと、対向面１２ｄとを有している。対向面１２ｄは、凹部底面４ａと対向する平面である。
　平面１２ｃ及び対向面１２ｄのそれぞれの大きさは、平面１２ｃの外形及び対向面１２ｄの外形のそれぞれが、凹部底面４ａの外形に包含される大きさである。
　挿入口１２ａは、平面１２ｃから対向面１２ｄにかけて、ナット１２を貫通している。
　ナット１２は、側面１２ｅを有している。側面１２ｅは、対向面１２ｄと直交している面である。
　ナット１２の側面１２ｅにおける対向面１２ｄと直交している方向の長さは、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向の長さよりも長い。ナット１２の側面１２ｅにおける対向面１２ｄと直交している方向、及び、凹部側面４ｂにおける凹部底面４ａと直交している方向は、いずれも、図１１に示すｚ軸方向である。
　この実施の形態３の空洞共振器では、凹部底面４ａの形状と、対向面１２ｄの形状とが同じ円形であるため、ナット１２の側面１２ｅと、凹部側面４ｂとの距離が一様になる。
　したがって、この実施の形態３の空洞共振器では、チョーク構造を形成するための寸法設計が、実施の形態１，２よりも容易になる。
実施の形態４．
　実施の形態１～３では、１つの空洞共振器が、導波管フィルタとして用いられる例を示している。
　この実施の形態４では、２つ以上の空洞共振器が結合されている導波管フィルタについて説明する。
　図１３は、実施の形態４による導波管フィルタを示す断面図である。
　図１３において、図１Ａ、図１Ｂ及び図１Ｃと同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
　結合孔１３は、隣の空洞共振器と結合する孔、または、電磁波を入出力する孔であり、図１Ｂ及び図１Ｃに示す入射口１ｂ又は出射口１ｃと対応している。
　図１３では、図１に示す空洞共振器を３つ結合している導波管フィルタの例を示しているが、２つの空洞共振器を結合している導波管フィルタであってもよいし、４つ以上の空洞共振器を結合している導波管フィルタであってもよい。
　２つ以上の空洞共振器が結合されている導波管フィルタでは、１つの空洞共振器を備える導波管フィルタよりも、不要波の除去精度を高めることができる。
　図１３に示す導波管フィルタでは、内壁面３によって、隣同士の空洞共振器を区切ることで、３つの空洞部分１ａが形成されている例を示している。
　しかし、これに限るものではなく、図１４に示すように、内壁面３によって、隣同士の空洞共振器を区切らずに、３つの空洞共振器で１つの空洞部分１ａが形成される導波管フィルタであってもよい。
　図１４は、実施の形態４による他の導波管フィルタを示す断面図である。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
　この発明は、導波管の空洞部分への先端の突出量が変えられる可動導体を備える空洞共振器及び導波管フィルタに適している。
　１　導波管、１ａ　空洞部分、１ｂ　入射口、１ｃ　出射口、２　外壁面、３　内壁面、４　凹部、４ａ　凹部底面、４ｂ　凹部側面、５　貫通孔、５ａ　孔端、６　ネジ溝、７　ネジ（可動導体）、７ａ　ネジの先端、７ｂ　ネジ山、７ｃ　ネジ頭、８　ナット（支持導体）、８ａ　挿入口、８ｂ　ネジ溝、８ｃ　ナットの平面、８ｄ　対向面、８ｅ　ナットの側面、９　空間、９ａ　開口部、１１　ワッシャ（支持導体）、１１ａ　挿入口、１１ｂ　対向面、１１ｃ　ワッシャの側面、１２　ナット（支持導体）、１２ａ　挿入口、１２ｂ　ネジ溝、１２ｃ　ナットの平面、１２ｄ　対向面、１２ｅ　ナットの側面、１３　結合孔。

Claims (7)

  1. 　外壁の一部に凹部があり、前記凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、
    　前記貫通孔に挿入されることで、先端が前記導波管の空洞部分に突出され、前記空洞部分への前記先端の突出量が変えられる可動導体と、
    　前記可動導体が挿入される挿入口を有しており、前記挿入口に挿入された前記可動導体を支持する支持導体とを備え、
    　前記支持導体は、前記凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、
    　前記対向面と前記凹部底面との間に隙間があり、前記凹部と、前記可動導体と、前記支持導体とから空間が形成されている状態では、前記空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、前記空間の開口部が電気的に開放になり、前記貫通孔における前記凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されることを特徴とする空洞共振器。
  2. 　前記凹部底面と直交している前記凹部の側面である凹部側面と前記支持導体の側面との間から前記可動導体までの、前記凹部底面と平行な方向の最短距離が、第１の距離であり、
    　前記凹部底面と前記対向面との間から前記空間の開口部までの、前記凹部側面と平行な方向の最短距離が、第２の距離であり、
    　前記第１の距離と前記第２の距離との距離の総和が、前記電磁波の周波数において、４分のｎ（ｎは奇数の自然数）波長の長さであることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
  3. 　前記支持導体の側面における前記対向面と直交している方向の長さが、前記凹部側面における前記凹部底面と直交している方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
  4. 　前記貫通孔にはネジ溝が施されており、
    　前記可動導体は、前記ネジ溝と噛み合うネジ山が施されているネジであり、
    　前記支持導体は、前記ネジ山と噛み合うネジ溝が前記挿入口に施されているナットであることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
  5. 　前記貫通孔にはネジ溝が施されており、
    　前記可動導体は、前記ネジ溝と噛み合うネジ山が施されているネジであり、
    　前記支持導体は、前記ネジ山と噛み合うネジ溝が前記挿入口に施されているナットと、前記可動導体が挿入されるワッシャとを備えており、
    　前記ワッシャが、前記ナットと前記凹部底面との間に位置していることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
  6. 　前記対向面の大きさは、前記対向面の外形が前記凹部底面の外形に包含される大きさであり、
    　前記凹部底面の形状が円形で、前記対向面の形状が円形であることを特徴とする請求項１記載の空洞共振器。
  7. 　１つの空洞共振器を備えている導波管フィルタ、または、２つ以上の空洞共振器が結合されている導波管フィルタであり、
    　前記１つの空洞共振器、または、前記２つ以上の空洞共振器のそれぞれは、
    　外壁の一部に凹部があり、前記凹部の底面である凹部底面から内壁面にかけて貫通する貫通孔が施されている導波管と、
    　前記貫通孔に挿入されることで、先端が前記導波管の空洞部分に突出され、前記空洞部分への前記先端の突出量が変えられる可動導体と、
    　前記可動導体が挿入される挿入口を有しており、前記挿入口に挿入された前記可動導体を支持する支持導体とを備え、
    　前記支持導体は、前記凹部底面と対向する平面である対向面と、当該対向面と直交している側面とを有しており、
    　前記対向面と前記凹部底面との間に隙間があり、前記凹部と、前記可動導体と、前記支持導体とから空間が形成されている状態では、前記空洞部分によって伝搬される電磁波の周波数において、前記空間の開口部が電気的に開放になり、前記貫通孔における前記凹部底面側の孔端が電気的に短絡になるチョーク構造が形成されることを特徴とする導波管フィルタ。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS58138401U (ja) * 1982-03-09 1983-09-17 三菱電機株式会社 導波管形可変リアクタンス素子
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