JPH05206704A

JPH05206704A - 帯域通過フィルタ

Info

Publication number: JPH05206704A
Application number: JP3296092A
Authority: JP
Inventors: Taro Miura; 太郎三浦; Tadao Fujii; 忠雄藤井; Shinya Nakai; 信也中井
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1992-01-24
Filing date: 1992-01-24
Publication date: 1993-08-13

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】筐体にその長さ方向及び／又は垂直方向に衝
撃力が印加されても帯域通過フィルタとしてその性能が
ほぼ変化しないようにする。【構成】所定の通過周波数帯域以下となるように筐体
１内に複数個の誘電体共振器４ａ，４ｂ，４ｃを直線状
に所定の間隔を置いて配列してなる帯域通過フィルタで
あって、誘電率１．０５以下の発泡プラスチックからな
り、前記筐体１内の空間を満たすと共に、前記誘電体共
振器４ａ，４ｂ，４ｃを前記筐体内に支持する発泡プラ
スチック７を備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、帯域通過フィルタに関
し、特に遮断導波管内に球状の誘電体を配置した帯域通
過フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の帯域通過フィルタは、複
数個の共振器を縱属的に配列して、隣接する共振器間を
電磁的に結合して所定の帯域通過特性を得ていた。この
ような帯域通過フィルタに要求される性能は、通過帯域
周波数内での挿入損失が少なく、かつ通過帯域周波数外
では可能な限り広い周波数範囲で挿入損失が大きいこと
である。このような仕様を満足させるためには、共振器
のＱ値が高くなければならない。

【０００３】また、従来の帯域通過フィルタは、円筒モ
ード、特にＴＥ０１δモードで動作する誘電体共振器を
使用している。この誘電体共振器は、金属により支持さ
れなくとも、共振モードが維持されるので、高いＱが得
られ、従って挿入損失が小さくて遮断性能が良いものが
得られる。

【０００４】ＴＥ０１δモードの共振器は基底共振モー
ドのものではなく、一方、基底共振モードＴＭ０１０の
共振器は金属により誘電体を支持しないと、共振が維持
できず、一方金属での損失によりＱ値が低くなる。

【０００５】一方、共振器として誘電体球を用い、球形
モードで動作させる帯域通過フィルタもあった。この帯
域通過フィルタは、誘電体共振器を備えており、その電
界最小部分を共振器の誘電率より小さい誘電率を有する
誘電体により支持することにより、共振条件に殆ど影響
を与えることなく筐体内に固定される。電界最小部分は
フィルタ駆動用のアンテナの角度により決定される。

【０００６】従来の帯域通過フィルタとして、図７に示
すような構造を有するものがあった。この帯域通過フィ
ルタの構造は、平成２年１０月５日に本出願人により出
願された特願平第２- ２６６３８６号に開示されたもの
である。

【０００７】図７において、１は円筒状の筐体であり、
その長軸方向の端面１ａには結合ループ２ａが取り付け
られている。結合ループ２ａの一端は入出力コネクタ３
ａに接続されている。端面１ａの反対側の端面１ｂに
は、入出力コネクタ３ｂが接続されている。端面１ｂに
も結合ループ２ａと同様の結合ループが設けられている
が、端面１ｂの陰に位置し、図示されていない。

【０００８】筐体１内において、中心軸Ｘに沿ってほぼ
等間隔で３つの球状の誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃが
配列されている。誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃは筐体
１内で衝撃等の外力により取り付け位置がずれないよう
に、板状の支持体５ａ、５ｂ、５ｃによってそれぞれ支
持されている。各支持体５ａ、５ｂ、５ｃは、誘電損失
の低いプラスチック材からなり、半径方向に伸延して筐
体１の内壁に接することにより支持されている。

【０００９】動作において、入出力コネクタ３ａから入
力された電磁波信号は、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃ
の部分で実線の矢印により示す電界、及び点線の矢印に
より示す磁界を発生させ、入出力コネクタ３ｂから出力
される。

【００１０】このような誘電体共振器は、球状誘電体の
共振が基底モードでも空間に浮いた状態で共振し、金属
により支持する必要がないので、金属の抵抗損失による
Ｑ値の低下がない。また、球形誘電共振器の基底共振モ
ードはＴＭ０１である。誘電率が２４の誘電体の場合
に、共振器の直径は、約０．１７８λとなり、ＴＥ０１
δモードの共振器と比較してその大きさが１５％程度小
型となる。

【００１１】球形誘電共振器の次の高次モードは、ＴＥ
１０１であり、誘電率が２４の誘電体の場合に、約６４
％高い周波数で共振するので、通過帯域幅を広く取るこ
とができる。同一の誘電体を用いてＴＥ０１δモードの
共振器を構成すると、約１７％高い周波数で次の高次モ
ード（ＥＨ１１δ）が発生する。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の帯域通
過フィルタは、その筐体において共振器を最小電界位置
に支持する支持体の接着、筐体の中心軸上に位置決めす
る作業が複雑であり、製造が容易でない欠点があった。

【００１３】本発明は、従来の帯域通過フィルタが有す
る欠点を解決するために、機械的及び電気的に安定し、
製造も容易な帯域通過フィルタを提供することを目的と
するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明の帯域通過フィル
タは、所定の通過周波数帯域以下となるように筐体内に
複数個の誘電体共振器を直線状に所定の間隔を置いて配
列してなるものであって、誘電率１．０５以下の発泡プ
ラスチックからなり、前記筐体内の空間を満たすと共
に、前記誘電体共振器を前記筐体内に支持する発泡プラ
スチックを備えたことを特徴とするものである。

【００１５】

【作用】本発明によれば、筐体内における誘電体共振器
を発泡プラスチックにより保持することにより、筐体に
その長さ方向又は／及び垂直方向の衝撃力が印加されて
も帯域通過フィルタとしての結合係数をほぼ変化しない
ようにし、その性能を安定化させる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図を参照して詳細に
説明すると共に、既に説明した図７における要素と同一
のものについては、同一番号を用いるものとして説明す
る。図１は本発明による帯域通過フィルタの内部構造を
示す図であり、説明を容易にするために、筐体１の長さ
方向に沿って筐体１の上部を破断して示す。図１におい
て、筐体１の各端面１ａ、１ｂには、入出力コネクタ３
ａ、３ｂが取り付けられている。入出力コネクタ３ａ、
３ｂの他端は、それぞれ筐体１内へ突出しており、前者
は結合電極６ａに接続されており、後者も端面１ｂに隠
れて図示されていない端面１ｂ側の結合電極に接続され
ている。筐体１において、端面１ａ側の構成も端面１ｂ
側の構成も同様なので、以下、説明は前者を中心にして
行なう。

【００１７】ここで、結合電極６ａは、図２に示すよう
に、筐体１の長さ方向に対して垂直の衝撃により結合電
極６ａと誘電体共振器４ａとの間の距離が変化してその
間の結合係数の変化を避けるために、円筒状に形成され
ている。

【００１８】筐体１内において、結合電極３ａを含む中
心軸Ｘ上の平面に、ほぼ等間隔で３つの球状の誘電体共
振器４ａ、４ｂ、４ｃが配列されている。誘電体共振器
４ａの中心軸は、図３に実線により示すように、筐体１
の長さ方向の中心軸と一致している。誘電体共振器４ｂ
及び４ｃについても同様に、前記中心軸と一致してい
る。

【００１９】誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃの共振周波
数に対する周囲の媒質の影響は、誘電体自体の誘電率及
びその周囲の媒質の誘電率によって決定される。周囲媒
質の誘電率について述べると、誘電体共振器４ａ、４
ｂ、４ｃの共振器の誘電率が２０以上の場合に、それら
の周囲における媒質の誘電率が１．０５以下であれば、
共振器の共振周波数がその周囲媒質によって殆ど影響を
受けないものとなる。例え、影響があったとしても、こ
れは予め理論計算に基づき補正できる範囲内のものとな
る。誘電体に関連する誘電損失（ε″）について述べる
と、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃの誘電損失は、その
バルク物質の損失が１／（発泡倍率）になるので、バル
ク物質の誘電損失が小さければ、共振器のＱ値に殆ど影
響しないものとなる。

【００２０】更に、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃを前
記平面を中心として、ほぼ等間隔に配列された位置を保
持するために、筐体１内は発泡プラスチック７により充
填されている。図１は説明を簡単にするために、発泡プ
ラスチック７の下側について示している。

【００２１】発泡プラスチック７の誘電率は、これが大
きいと共振周波数を低下させるように作用するので、可
能な限り小さいのが好ましい。更に、発泡プラスチック
７の誘電損失は、これが大きいと、誘電体共振器４ａ、
４ｂ、４ｃのＱを低下させ、従って当該帯域通過フィル
タの挿入損失を増加させて、通過帯域特性を低いものに
するので、可能な限り小さいのが好ましい。このため
に、発泡プラスチック７の材質としては、誘電率及び誘
電損失の小さく、機械的な柔軟性に富み、かつ化学的に
も安定な発泡ポリエチレンからなるのが好ましい。

【００２２】発泡ポリエチレンの誘電率（ε′）は発泡
倍率に従って次式から求められる。 ε′＝１＋（２．２−１）／（発泡倍率）・・・・・（１）例えば、発泡倍率が４０であれば、ε′＝１．０３にな
り、摂動計算によって共振周波数を補正することが可能
なものとなる。発泡ポリエチレンはこのように誘電体損
失が小さいので、その誘電損失による性能への影響は、
無視できる。

【００２３】更に、前記中心軸Ｘを含む発泡プラスチッ
ク７の平面上には、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃの直
径よりわずかに大きな直径の穴を有するプラスチック・
フィルムからなるスペーサ８が配置される。スペーサ８
の各穴には、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃがそれぞれ
配置され、発泡プラスチック７と協働してこれらの位置
の維持を確保させる。

【００２４】これは、振動、衝撃等の外力によって中心
軸方向に誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃの相対的な間隔
がずれたときに、それらの結合係数が所定値、従って通
過周波数帯域の性能が所定値とならない不都合が生じな
いように、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃを筐体１内に
精度良く保持するためである。従って、スペーサ８に
は、機械的な剛性が高く、かつ誘電損失も小さい、厚さ
５０μm のポリイミド樹脂のフィルムが用いられる。

【００２５】動作において、入出力コネクタ３ａから入
力された電磁波信号は、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃ
上に実線の矢印により示す電界を発生させることによ
り、入出力コネクタ３ｂから出力される。

【００２６】いま、帯域通過フィルタにその長さ方向に
衝撃力が印加されて、図３に点線で示すように、誘電体
共振器４ａ、４ｂ、４ｃがその長さ方向にずれがに発生
したとする。この場合に、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４
ｃ間の相対的な位置関係はスペーサ８の存在によって維
持されるので、通過帯域性能には変化がない、即ち衝撃
力によって影響されない。更に、このような衝撃力によ
って結合電極６ａと誘電体共振器４ａとの間の間隔も変
化する。しかし、スペーサ８により支持された誘電体共
振器４ａ、４ｂ、４ｃは、一体となって変位するので、
結合電極６ａと誘電体共振器４ａとの間の距離が減少す
るのに対して、結合電極６ｂと誘電体共振器４ｃとの間
の距離が増加し、全体としてその影響が相殺されるの
で、これらの間の結合係数は変化しない。

【００２７】一方、筐体１の長さ方向に対して垂直な衝
撃力が加わり、図４に点線により示すように、誘電体共
振器４ａ、４ｂ、４ｃが中心軸から垂直方向に離れるよ
うに変位しても、誘電体共振器４ａ、４ｂ、４ｃは筐体
１の長さ方向の距離を変化させることはない。しかし、
誘電体共振器４ａと結合電極６ａとの間の距離は変化す
るので、これらの間の結合係数については、前述中心軸
方向の変位のような変化相殺効果が得られず、帯域通過
フィルタの通過帯域性能が変化し得る。従って、前述の
ように、筐体１に対して垂直軸方向の衝撃により結合電
極６ａと誘電体共振器４ａとの間の結合係数の変化を避
けるために、図２に示すように、結合電極６ａの形状を
円筒にしてあるので、結合電極６ａと誘電体共振器４ａ
との間に発生する電界分布は、筐体１の長さ方向に対し
て垂直の衝撃力が印加されていないときは、図５に示す
ように文字Ｍを横にしたような形状を示し、長さ方向の
軸上に電界の谷が位置する。筐体１の長さ方向に対して
垂直の衝撃力が印加されたときは、図６に示すように、
電界の一方のピークが誘電体共振器４ａから遠ざかる
が、電界の他方のピークが接近する結合電極６ａの縁効
果によって、結合係数は、全体としてほぼ変化のないも
のとなる。

【００２８】このような電界を得るために、合電極６ａ
の円筒の直径や肉厚は、誘電体共振器４ａの直径及び誘
電率、結合電極６ａと誘電体共振器４ａとの間で必要な
結合係数によって決定されるので、実験的に決定されれ
ばよい。

【００２９】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、筐体内における誘電体共振器を発泡プラスチックに
より保持しているので、筐体にその長さ方向及び／又は
垂直方向に衝撃力が印加されても帯域通過フィルタとし
てその結合係数がほぼ変化しないようにすることがで
き、帯域通過フィルタとして安定な性能が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による帯域通過フィルタの一実施例につ
いて一部分を破断して示す帯域通過フィルタの斜視図で
ある。

【図２】結合電極の構造を示す図である。

【図３】図１に示す帯域通過フィルタの長さ方向の中心
に沿った断面図である。

【図４】筐体１の垂直方向の衝撃力に対する筐体内の誘
電体共振器の変位を説明する図である。

【図５】結合電極と誘電体共振器との間に形成される電
界を示す図である。

【図６】結合電極と誘電体共振器との間に形成される電
界を示す図である。

【図７】従来の帯域通過フィルタについて一部分を破断
して示す帯域通過フィルタの斜視図である。

【符号の説明】

１筐体４ａ、４ｂ、４ｃ誘電体共振器６ａ結合電極７発泡プラスチック８スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定の通過周波数帯域以下となるように
筐体内に複数個の誘電体共振器を直線状に所定の間隔を
置いて配列してなる帯域通過フィルタにおいて、誘電率１．０５以下の発泡プラスチックからなり、前記
筐体内の空間を満たすと共に、前記誘電体共振器を前記
筐体内に支持する発泡プラスチックを備えたことを特徴
とする帯域通過フィルタ。
【請求項２】前記筐体の直径方向の中心軸を含み、前
記発泡プラスチックを縦断する平面上に配置されると共
に、前記誘電体共振器のほぼ直径より僅かに大きく、か
つ前記間隔の複数の穴を有するスペーサを備え、前記各
穴内に前記各誘電体共振器を支持したことを特徴とする
請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項３】前記筐体の内側の端面に取り付けられた
円筒形の電極を備え、前記電極により前記誘電体共振器
を駆動するようにしたことを特徴とする請求項１又は２
記載の帯域通過フィルタ。