JPH0260202A - 方向性フィルタ - 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、無線通信の分野において周波数の異なる通信
信号を分離１合成するための方向性フィルタに関し、特
に小形、軽量で衛星通信における衛星搭載用通信機器と
して好適な特性を有する方向性フィルタに関するもので
ある。

［従来の技術］ 従来より、無線通信の分野において、周波数の異なった
通信信号を周波数によって分離したり合成したりする装
置として方向性フィルタが用いられている。

第３図は従来の方向性フィルタの構成を示す分解斜視図
である。ｌはアンテナ側の信号入力端、２１〜２ｄは共
振器、３は入力導波管、４ａ〜４ｅは結合孔、５は出力
導波管、６は分波信号出力端、７は通過信号出力端、８
は残留信号出力端、９は無反射終端器、１０ａ、１０ｂ
は調整用ビスである。このように構成された方向性フィ
ルタに、周波数多重化された多数の通信信号Ｆ　＋　、
　Ｆ　ｔ〜Ｆ、１がアンテナ側の信号入力端ｌより入力
された場合、共振５２ａ〜２ｄで共振する周波数成分の
信号Ｆ１は入力導波管３から結合孔４ａにより共振器２
ａに結合され、結合孔４ｂ、共振器２ｂ。

結合孔４ｃ、共振２ｃ、結合孔４ｄ、共振器２ｄ。

結合孔４ｅを順次通過した後、出力導波管５に結合され
分波信号出力端６へ出力される。共振器２１〜２ｄで共
振しない周波数成分の信号Ｆ、〜Ｆｎは共振器２ａには
結合されず、入力導波管３の通過信号出力端７に出力さ
れる。結合孔４ａ〜４Ｃで発生する反射波は、一部は反
射波、とじて信号入力端１へ反射し、他の一部は残留信
号出力端８へ導かれて無反射終端部９で吸収される。

この際、共振器２ａ〜２ｄ間に設けられる結合孔４ａ〜
４ｅは、所望の帯域特性の方向性フィルタを得るために
、必要な値が得られるようその寸法が設計されるが、特
に、結合孔４ａ、４ｅについては強い結合度が必要とな
りマルチスリット形の結合孔等強い結合度を得やすい構
造のものが採用されろため、反射波の生じ易い構造とな
る。共振器４ａ〜４ｅの寸法が大きければ必要な結合度
を得るための結合孔４ａ、４ｅは結合量の少ない孔を所
定の間隔（共振周波数における共振器の導波管内波長の
１／４）で数多く設けることができ、−個の孔からの反
射ら小さくなるため結合孔全体からの反射波も少なくで
き、かつ共振器の無負荷Ｑ値も大きくなり分波損失も少
なくなるため、通信信号間の干渉の少ない方向性フィル
タが容易に実現できる。また、共振周波数調整および方
向性と反射特性の改善を目的として共振器２ａ、共振器
２ｄにそれぞれ３本づつの調整用ビス１ｏａ１０ｂを設
けるが、管内波長の１／４の間隔て配置することにより
特定の周波数では共振器中で発生する任意の反射波を打
ち消すことが可能であって結合孔４ａ、４ｅで生じる反
射波を共振器２ａ。

２ｄの共振周波数において相殺するよう調整を行うこと
が容易であり、低反射特性の方向性フィルタが実現でき
る。従って、結合孔４ａ、４ｅの位置と調整用ビスｌｏ
ａ、　　ｌｏｂの位置の相対関係については、特別考慮
することもなく第３図に示すように対称な位置に設けら
れるのが通常であった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上記従来の技術における方向性フィルタ
では、共振器２ａ〜２ｄの寸法が大きい場合には不要な
共振を生じ易く、良好な信号伝送特性を得ることのでき
る帯域が狭くなるため、使用可能な帯域の狭い方向性フ
ィルタしか実現できず、従って、より広い周波数にわた
り良好な伝送特性が望まれる衛星通信用の分波器や、小
形で軽量な特性が要求される衛星搭載用の方向性フィル
タとして使用するには、大形で重量が重く使用帯域が決
いという欠点を育していた。

そこで、小形、軽量で広帯域な特性を得るためには、小
さな寸法の共振器（共振次数Ｎ＝３〜４以下の共振器）
を用いて方向性フィルタを構成することになるが、小さ
な共振器を用いて方向性フィルタを構成すると、結合孔
４ａ、４ｅの孔間隔を上記所定の間隔（共振周波数にお
ける共振器の導波管内波長のｌ／４）にすることによっ
て配置可能な孔数が少なくなり、必要な結合量を得るた
めには大きな孔寸法のものを使用することが必要となる
。そのため、−個の孔での信号の反射ら大きくなり、結
果として結合孔４ａ、４ｅでの信号の反射が大きくなっ
て、通信信号間の干渉が大きくなり、反射損失が大きく
なる。上記信号の反射を低減するためには、結合孔４ａ
、４ｅは結合度をできるだけ祖にして孔の寸法を小さく
し多数設ける方向で設計を行うことになる。このため、
入力導波管３．出力導波管５．共振器２ａ、２ｄと結合
孔４ａ、４ｅの関係は、各共振器２ａ。

２ｄの半周にわたり入力導波管３またけ出力導波管５が
重なり、その重なりの部分の中央に対して対称に、かつ
その重なりの部分のほぼ全体にわたり結合孔４ａ、４ｅ
が設けられる。

このような従来の小さい共振器を有する方向性フィルタ
でも、共振周波数調整と反射特性改善を目的として調整
用ビス１０ａ、１０ｂを使用しているか、調整用ビスＩ
Ｏａ、ＩＯｂについては入力導波管３および出力導波管
５の間隙に配置し小さい共振器２ａ、２ｄに挿入するこ
とになるので、結合孔４ａ、４ｅと４整用ビスｌｏａ、
１０ｂとの位置関係は一義的に定まることになる。即ち
、調整用ビスＩＯａ、ＩＯｂを配置する間隙が小さいた
めに１／４波長間隔で調整用ビス１０ａ、１０ｂを複数
個設けることも不可能となって、より短い間隔で調整用
ビス１０ａ、１０ｂを配置していた。従って、小さな共
振器を有する方向性フィルタでは、反射を低減するため
の十分な調整を行うことが困難であるという問題点を有
していた。

第４図は、上記従来の小さい共振器を有する方向性フィ
ルタの特性例を示す図であって、共振器の段数４．共振
次数Ｎ−３，結合孔数６の場合について示したものであ
り、Ｂが反射特性、Ｃが分波特性である。従来の方向性
フィルタでは、上記特性例に示すように反射波の値が一
１５ｄＢ程度と大きく、調整用ビス１０ａ、１０ｂを用
いても小形、軽量、低反射損失で広帯域にわたり良好な
信号伝送特性を有する方向性フィルタの実現は困難であ
った。

本発明は、上記問題点を解決するために創案されたもの
で、小さな共振器を用いてら従来実現できなかった反射
損失の小さい方向性フィルタを実現できる手段を提供す
ることにより、小形、軽量低反射損失で不要な共振が広
帯域にわたり発生しない方向性フィルタを実現すること
を目的とする。

［課題を解決するための手段］ 上記の目的を達成するための本発明の方向性フィルタの
構成は、 入力導波管の側壁に設けた結合孔により該入力導波管に
結合された共振器中に該共振器の共振周波数における管
内波長のｌ／４の間隔より短い間隔で設けた複数の調整
部材を有するとともに出力導波管の側壁に設けた結合孔
により該出力導波管に結合された共振器中に該共振器の
共振周波数におけろ管内波長の１／４の間隔より短い間
隔で設けた複数の調整部材を有する方向性フィルタにお
いて、 前記入力導波管に結合された共振器中に設けた調整部材
の中央のものと該入力導波管と共振器とを結合する結合
孔の端部の孔についての位置関係および前記出ツノ導波
管に結合された共振器中に設けた調整部材の中央のもの
と該出力導波管と共振器とを結合する結合孔の端部の孔
についての位置関係を前記それぞれの共Ｉａ器の中心軸
と調整部材の中央のものを結ぶ線および前記それぞれの
共振器の中心軸と結合孔の端部の孔とを結ぶ線の二つの
線の夾角θが Ｎ、共振器の共振次数 ｍ、奇数値 を満足するように設けることを特徴とする。

［作用コ 本発明は、小さな共振器で方向性フィルタを構成するこ
とにより、小形５軽量化を図るとともに、広帯域にわた
り不要な共振の発生を生じにくくする一方、入力導波管
および出力導波管とそれぞれに対応する共振器との結合
孔と、それぞれの調整部材の中央のものを萌述した位置
関係になるように配置することにより、結合孔による反
射波を調整部材の中央のらのにより生ずる反射波に対し
ほぼ逆相の関係を得て、その中央以外の調整部材の反射
波による相殺効果と相俟って低反射特性を実現する。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する 第１図は本発明の一実施例を示す方向性フィルタの分解
斜視図である。本実施例において、機能的に同様な部材
には、従来と同一の符号を付して説明を簡略にする。１
はアンテナ側の信号入力端、２ａ〜２ｄは寸法の小さい
共振器、３は入力導波管である。４ａは入力導波管３の
一方の側壁に設けた結合孔であり、この結合孔４ａによ
り共振器２ａが入力導波管３に結合される。４ｂ、４ｃ
、４ｄは入力導波管３に結合された共振器２ａと出力導
波管５に結合された共振器２ｄの間に設けられた複数（
図では２つ）の共振器２ｂ、２ｃとの間を結合する複数
の孔より成る結合孔、４ｅは出力導波管５の一方の側壁
に設けた結合孔である。結合孔４ｅにより共振器２ｄが
出力導波管５に結合される。方向性フィルタは、これら
の共振器２ａ〜２ｄと必要な値の結合孔４１〜４ｅによ
って所望の周波数特性を得る。６は出力導波管５側の分
波信号出力端、７は入力導波管３側の通過信号出力端、
８は出力導波管５側の残留信号出力端、９は無反射終端
器である。１０ａは入力導波管３に結合された共振器２
ａ中にこの共振器２ａの共振周波数における管内波長の
１／４の間隔より短い間隔で設けた複数（図では３個）
の調整部材である調整用ビス、１０ｂは出力導波管５に
結合された共振器２ｄ中にこの共振器２ｄの共振周波数
における管内波長の１／４の間隔より短い間隔で設けた
複数（図では３個）の調整用ビスである。　以上の構成
において、本実施例では従来と異なり結合孔４ａ、４ｅ
の孔−個あたりの結合度の大きなものを選択し、孔数を
少なくすることにより結合孔４ａ、４ｅを設置できる位
置を可変にする一方、調整用ビスＩＯａ、１０ｂは、従
来の小さな共振器を用いる方向性フィルタの場合と同様
の位置に同様の間隔で設けることにより、調整用ビスＩ
Ｏａ、１０ｂと結合孔４ａ、４ｅとの相対的位置関係に
ついて調整可能な構成とし、調整の自由度を増す。この
ようにして、−個あたりの結合量の大きい孔を用いるこ
とにより、従来、共振器半周にわたり設けられていた孔
の数を減少させ、調整用ビスＩＯａ、ＩＯｂと結合孔４
ａ。

４ｅの端部の孔との位置関係を第１図に示す様に、共振
器２ａ（若しくは２ｄ）の中心軸と調整用ビス１０ａ（
若しくはｊｏｂ）の中央のものを結ぶ線（この際、調整
用ビス１０ａならば結合孔４ａ、ｉｌｌｌｌ上用ビス１
０ｂば結合孔４ｂとする）の二つの線の夾角θが次式の
関係 Ｎ・共振器の共振次数 ｍ、奇数値 を１１ζ足するように配置する。

以上のように構成した実施例の作用を述べる。

結合孔４ａ、４ｅよりの反射波は複数の孔よりの反射波
の合成されたものであり、製造誤差による孔位置の誤差
等らあるため調整用ビス１０ａ　　ＩＯｂの中央のもの
に対して完全に逆相の関係にはならない。また、調整用
ヒスＩＯａ、１０ｂは１／４波長間隔では無いので任意
の反射波を完全に相殺できるものではない。しかし、調
整用ビス１０ａ、Ｊｏｂと結合孔４ａ、４ｅの端部の孔
との位置関係を上記の関係に選ぶことにより、結合孔４
ａ、４ｅによる反射波を調整用ビス１０ａ。

ｔａｂの中央のものにより生じる反射波に対してほぼ逆
相の関係にでき、その両側のビスの調整により生じる反
射波による相殺効果も考慮すると、共振器２ａ、２ｄの
共振周波数近傍においては、結合孔４ａ、４ｅによる反
射波を調整用ビス１０ａ、ＩＯｂにより生じる反射波に
対して逆用の関係にできる。これにより、小さい共振器
を有する方向性フィルタにおいても低反射特性のものの
実現が可能となる。

第２図は上記実施例の４段の共振器を有する方向性フィ
ルタにおいて、Ｎ＝３．ｍ＝３．結合孔４ａ、４ｅの孔
数６である場合の特性例を示す図であり、Ｄが反射特性
であってＥが分波特性である。本実施例の構成によれば
一２３ｄＢ程度の反射特性のものが実現でき、第３図の
従来の構成の方向性フィルタの特性（第４図）と比較す
ることにより、反射特性が大幅に改善できることが分か
る。

なお、上記では実施例として、共振器の段数４共振次数
Ｎ＝３．ｍ＝３の場合について示したが、上記共振器の
段数、共振次数Ｎ、ｍについてはとくに制限は無く、調
整用ビスの中央のものを結ぶ線およびそれぞれに対応す
る共振器の中心軸と結合孔の端部の孔とを結ぶ線の二つ
の線の夾角θが次式の関係 Ｎ・共振器の共振次数 ｍ、奇数値 を満足しておれば良い。このように、本発明はその主旨
に沿って種々に応用され、種々の実施態様を取り得るも
のである。

［発明の効果コ 以上の説明で明らかなように、本発明の方向性フィルタ
によれば、小さな共振器を用いても反射損失の小さい方
向性フィルタを実現でき、小形。

軽量、低反射損失で不要な共振が広帯域にわたり発生し
ない方向性フィルタを実現することか可能となり、より
広い周波数にわたり良好な伝送特性が望まれる衛星通信
用の分波器や、小形で軽量な特性が要求される衛星搭載
用に好適な方向性フィルタが実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す方向性フィルタの分解
斜視図、第２図は上記実施例の特性例を示す特性図、第
３図は従来例の方向性フィルタの分解斜視図、第４図は
上記従来例の特性例を示す特性図である。 ■・・・信号入力端、２ａ〜２ｄ・・共振器、３　・入
力導波管、４ａ〜４ｅ−・結合孔、５・・出力導波管、
６・・・分波信号出力端、７・・・通過信号出力端、８
・・・残留信号出力端、９・・無反射終端器、１ｏａ１
０ｂ・・・調整用ビス。 濶褒数（ＭＨｌ　） 第２図 第１図 第３図 賽歿数（ＭＨ；ｚ） 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力導波管の側壁に設けた結合孔により該入力導
   波管に結合された共振器中に該共振器の共振周波数にお
   ける管内波長の１／４の間隔より短い間隔で設けた複数
   の調整部材を有するとともに出力導波管の側壁に設けた
   結合孔により該出力導波管に結合された共振器中に該共
   振器の共振周波数における管内波長の１／４の間隔より
   短い間隔で設けた複数の調整部材を有する方向性フィル
   タにおいて、 前記入力導波管に結合された共振器中に設けた調整部材
   の中央のものと該入力導波管と共振器とを結合する結合
   孔の端部の孔についての位置関係および前記出力導波管
   に結合された共振器中に設けた調整部材の中央のものと
   該出力導波管と共振器とを結合する結合孔の端部の孔に
   ついての位置関係を前記それぞれの共振器の中心軸と調
   整部材の中央のものを結ぶ線および前記それぞれの共振
   器の中心軸と結合孔の端部の孔とを結ぶ線の二つの線の
   夾角θが θ＝（３６０）／（４Ｎ）ｍ Ｎ：共振器の共振次数 ｍ：奇数値 を満足するように設けることを特徴とする方向性フィル
   タ。