JPH053922B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、例えばテレビジヨン放送装置におい
て映像信号搬送波と音声信号搬送波とを合成する
ために用いられる定インピーダンスダイプレクサ
（以下、CINダイプレクサと略記する。）等の構成
部品として好適なノツチフイルタに関するもので
ある。

従来の技術 第１５図は、テレビジヨン放送装置において映
像信号搬送波と音声信号搬送波とを合成するため
に、従来用いられているCINダイプレクサの一例
を示す図で、１２₁及び１２₂はハイブリツド回
路、１６₁及び１６₂はカラービート周波数、即
ち、f_V−3.58（ＭHz）（f_Vは映像信号搬送波の周波
数）に共振する共振器、１７₁及び１７₂は音声信
号搬送波f_A（ＭHz）に共振する共振器で、ハイブ
リツド回路１２₁の入力端子１２₁₁に映像信号搬
送波f_Vと映像信号送信機において発生したf_V−
3.58のカラービートが加えられると、アイソレー
シヨン端子１２₁₂に接続された無反射終端器１４
にカラービートf_V−3.58が吸収される。ハイブリ
ツド回路１２₂の入力端子１２₂₁に音声信号搬送
波f_Aが加えられると、アイソレーシヨン端子１２
₂₂から映像信号搬送波f_Vと音声信号搬送波f_Aが送
出される。そして第１５図に示したCINダイプレ
クサにおける共振器１６₁，１６₂，１７₁及び１
７₂としては、例えば第１６図に断面概略を示す
ような半同軸空胴共振器又は第１７図に断面概略
を示すような矩形導波管空胴共振器が用いられて
いるため、４個の空胴共振器を必要とし、共振器
間の接続器の数も比較的多数となり、その結果、
全体の構成が複雑大形で、コスト高となる欠点が
ある。

本発明者は、CINダイプレクサの構成部品とし
て好適で、第１５図に示したCINダイプレクサの
欠点を除き得るデユアルモード円形導波管空胴共
振器より成るノツチフイルタをさきに提案した
（特願昭53−019121）。第１８図は、その構成を示
す断面図、第１９図は、第１８図のＡ−Ａ断面図
で、両図において、１８は円形導波管空胴共振
器、１９は短絡壁に穿つた結合孔、２０は結合線
路、２１は主線路で、結合線路２０と共にＴ分岐
回路を形成する。２２及び２３は同軸端子で、各
内部導体を主線路２１の端部に接続してある。第
２０図は、上記ノツチフイルタを用いて成るCIN
ダイプレクサを示す図で、２４₁及び２４₂は第１
８図及び第１９図に示したノツチフイルタで、ノ
ツチフイルタ２４₁の同軸端子２２をハイブリツ
ド回路１２₁の結合端子１２₁₃に、同軸端子２３
をハイブリツド回路１２₂の結合端子１２₂₃にそ
れぞれ接続し、ノツチフイルタ２４₂の同軸端子
２２及び２３をハイブリツド回路１２₁の結合端
子１２₁₄及びハイブリツド回路１２₂の結合端子
１２₂₄にそれぞれ接続してある。

ハイブリツド回路１２₁の入力端子１２₁₁にf_V波
及びf_V−3.58波を加えると、ノツチフイルタ２４₁
及び２４₂の各結合線路２０及び結合孔１９間の
磁気結合によつて、結合線路２０と45°の角度差
を有しf_V波に対応する電界E〓_Vと、結合線路２０と
45°の角度差を有すると共に電界E〓_Vと直交しf_V−
3.58波に対応する電界E〓_V-3.58とが空胴共振器内に
共存して共振し、f_V−3.58波はノツチフイルタ２
４₁及び２４₂で反射されてアイソレーシヨン端子
１２₁₂に接続された無反射終端器１４に吸収さ
れ、f_V波はハイブリツド回路１２₂のアイソレー
シヨン端子１２₂₂に現出する。又、ハイブリツド
回路１２₂の入力端子１２₂₁に加えられたf_A波はノ
ツチフイルタ２４₁及び２４₂で反射されてアイソ
レーシヨン端子１２₂₂に現出し、f_V波と合成され
る。

このCINダイプレクサにおいては、空胴共振器
の数が２個で足りるから、それだけ全体の構成を
簡潔小形ならしめ得ると共に、空胴共振器に共存
共振する互に周波数の異なる２波の各々における
負荷Ｑが互に等しいという利点を有するが、空胴
共振器における結合部分の構成が複雑で、結合孔
及び結合線路等のように調整を要する個所が比較
的多いため、ノツチフイルタの製作が比較的困難
で、コスト高となる欠点を免れることが出来な
い。

本発明が解決しようとする問題点 本発明は、上記従来の欠点、即ち、ダイプレク
サ等を構成する場合、一般に比較的多数のノツチ
フイルタを必要とし、比較的少数で足りるように
構成したノツチフイルタにおいても、構成が複雑
で製作が困難なために、コスト高となる欠点を除
き、構成及び製作調整が簡潔容易で、コストを低
廉ならしめ、ダイプレクサ等の構成部品として好
適なノツチフイルタを実現することを目的とす
る。

問題点を解決するための手段（実施例 １） 第１図は、本発明の一実施例を示す断面図、第
２図は、第１図のＡ−Ａ断面図、第３図は、第１
図のＢ−Ｂ断面図で、各図において、１は円形導
波管空胴共振器の円筒状側壁で、その軸長、即
ち、共振長を管内波長λgのほぼ1/2に形成してあ
る。２は短絡壁、３は結合プローブで、円筒状側
壁１から管内に挿入された棒状導体より成り、そ
の管内挿入方向を円筒状側壁１の半径方向にほぼ
一致せしめてある。４は同軸端子、５はＨモード
の共振周波数微調整素子で、円筒状側壁１から管
内に挿入した棒状導体より成り、その管内挿入長
を微細に変化せしめ得ると共に、その管内挿入方
向が、結合プローブ３と45°及び135°（又はほぼ45°
及びほぼ135°）の角度差を有するように形成して
ある。６はＶモードの共振周波数微調整素子で、
その管内挿入方向が素子５と直角（又はほぼ直
角）をなすように形成する他は素子５と同様の構
成である。７はモード結合微調整素子で、その管
内挿入方向が素子５及び６とそれぞれ45°（又はほ
ぼ45°）の角度差をもつように形成する他は、素
子５及び６と同様の構成である。尚、円筒状側壁
１の軸長のほぼ1/2の個所に素子５ないし７を設
けた場合に、調整効果を最も大ならしめ得るが、
上記個所から軸方向に適宜離れた個所に設けるよ
うにしてもよい。又、図には素子５を中心軸に対
称の側壁個所に２本設けた場合を例示したが、何
れか一方を省いてもよく、素子６も同様に何れか
一方を省いても差支えない。更に、素子７も図示
のように４本を設ける代りに、４本の素子の中、
管内挿入方向が互に直交し、素子５及び６と45°
又は135°の角度差を有する２本の素子を以てモー
ド結合微調整素子を形成してもよい。

作用及び効果 同軸端子４及び結合プローブ３を介して互に周
波数の異なる２波により円形導波管空胴共振器を
励振すると、第２図に示すように、電界E〓_H及び
E〓_Vが互に直交するＨモードとＶモードが同時に
共振すること第１８図及び第１９図に示したノツ
チフイルタと同様であるが、本発明ノツチフイル
タは第１図ないし第３図から明らかなように、結
合部分が単なる棒状導体より成り、第１８図及び
第１９図に示したノツチフイルタにおける結合部
分に比し遥かに構造が簡潔で製作が容易であるか
ら、コストを低廉ならしめ得ると共に次のような
特長を有する。

一般に円形導波管空胴共振器の直径をＤとする
と、H₁₁モードの遮断波長λ_cは、 λ_c＝1.706D …(1) 管内波長λ_gは、自由空間波長をλとすると、 λ（mm）＝300／ｆ（GHz） 又、円形導波管空胴共振器の共振長は管内波
長のほぼ1/2で、負荷Ｑ（Q_L）に応じて管内波長
の1/2以下に変化する。

本発明ノツチフイルタにおける結合プローブ３
を、何れか一方の短絡壁２から中心軸方向にλg／４ ＝_cだけ離れた個所に設けると共に、共振周波
数微調整素子５及び６の何れか一方、例えば６を
省き、更に、モード結合微調整素子７を省き、素
子５と結合プローブ３との角度差θ_Hを0°又は180°
となした場合、即ち、従来の円形導波管空胴共振
器と同様構成となした場合の負荷ＱをQ_LOとする
と、プローブ３の直径がD_P、その管内挿入長が
_Pの場合、Q_LOはD_P ^-4に比例して高くなると共
に、_P ^-2に比例して高くなる。θ_Hを前述のよう
に0°又は180°に保ち、_cを変化せしめた場合の負
荷ＱをQ_{L c}とすると、 Q_{L c}＝Q_LO／sin² _cπ／ …(3) 素子５及び７を省き、素子６と結合プローブ３
との角度差θ_Vを0°又は180°となした場合も同様で
ある。

本発明ノツチフイルタにおいては、結合プロー
ブ３と短絡壁２との距離_cをほぼλ_g／４に保ち、素 子５とプローブ３の角度差θ_H及び素子６とプロー
ブ３の角度差θ_Vの和、θ_H＋θ_Vを90°に保持しなが
らθ_Hとθ_Vの大きさを変化せしめた場合、Ｈモード
における負荷ＱをQ_L〓_H、Ｖモードにおける負荷Ｑ
をQ_L〓_Vとすると、各負荷Ｑは次式から求めること
が出来る。

Q_L〓_H＝Q_LO／sin²θ_H …(4) Q_L〓_V＝Q_LO／sin²θ_V …(5) _cを任意に変化せしめると共に、θ_Hとθ_Vの和
を90°に保ちながらθ_Hとθ_Vの大きさを変化せしめ
た場合のＨモードにおける負荷ＱをQ_{L c}〓_H、Ｖ
モードにおける負荷ＱをQ_{L c}〓_Vとすると、各負
荷Ｑは次式で与えられる。

Q_{L c}θ_V＝Q_LO／sin² _c／π・sin²θ_H…(6) Q_{L c}θ_V＝Q_LO／sin² _c／π・sin²θ_V…(7) 本発明ノツチフイルタは第４図に等価回路を示
すように、Ｈモード及びＶモードに対してそれぞ
れ独立の共振回路として動作し、Ｈモードに対す
るアドミツタンスY〓_H及びＶモードに対するアド
ミツタンスY〓_Vは、(8)式及び(9)式から求めること
が出来る。

Y〓_H＝〔Q_{L c}θ_H（ｆ／f_OH−f_OH／ｆ）〕^-1 …(8) Y〓_V＝〔Q_{L c}θ_V（ｆ／f_OV−f_OV／ｆ）〕^-1 …(9) 但し、 ｆ：任意の周波数 f_OH：Ｈモードにおける共振周波数 f_OV：Ｖモードにおける共振周波数 第４図に示した等価回路の基本マトリツクス
［F〓_HV］は、 ［F〓_HV］＝１ Y〓_H ０ １１ Y〓_V ０ １＝１ Y〓_H＋Y〓_V ０ １＝A〓 B〓 C〓 D〓 …(10) (8)式、(9)式及び(10)式から伝送特性L_HVは、 L_HV＝10og｜A〓＋B〓＋C〓＋D〓｜²／４＝10og｜
１＋０＋（Y〓_H＋Y〓_V）＋１｜²／４ ＝10og｜１＋Y〓_H＋Y〓_V／２｜²＝20og｜１
＋Y〓_H＋Y〓_V／２｜…(11) 本発明者が試作品について求めた実測値は(11)
式から得られる理論値と極めて良く一致し、その
伝送特性曲線は、第５図（横軸は周波数fMHz、
縦軸は減衰量ATTdB）に示す通りである。

問題点を解決するための手段（実施例 ２） 第６図は、本発明の他の実施例を示す図で、８
は第１図ないし第３図に示した本発明ノツチフイ
ルタ、９は誘導性の補償回路で、例えばλg／４以下 の軸長を有する短絡形同軸スタブより成り、同軸
線路より成る十字形分岐回路１０を介して同軸端
子４に接続してある。

作用及び効果 第７図は、その等価回路図で、Y〓_Lは補償回路
９のアドミツタンスである。この等価回路の基本
マトリツクス［F〓_HVL］は、 ［F〓_HVL］＝１ Y〓_H＋Y〓_V＋Y〓_L ０ １ …(12) 伝送特性は、 L_HVL＝20og｜１＋Y〓_H＋Y〓_V＋Y〓_L／２｜ …(13) となり、伝送特性曲線は第８図（横軸及び縦軸
は、第５図と同じ。）に示す通りで、同図から明
らかなように、誘導性の補償回路を付加すること
により、NTSCテレビジヨン方式のように映像信
号搬送波f_Vと音声信号搬送波f_Aの間にf_V＜f_Aなる
関係のある場合に好適なノツチフイルタを形成す
ることが出来る。即ち、ほぼf_V−3.58MHzないし
ほぼf_V＋4.18MHz（カラー副搬送波f_S＝f_V＋3.58M
Hzを含む。）の伝送特性及びグループ遅延時間特
性の良好なノツチフイルタを形成せしめ得る。

問題点を解決するための手段（実施例 ３） 第９図もまた本発明の他の実施例を示す図で、
１１は容量性の補償回路で、例えば軸長がλg／４以 下の開放形同軸スタブより成る。他の符号は第６
図と同様である。

作用及び効果 第１０図は、その等価回路で、Y〓_Cは容量性補
償回路のアドミツタンスである。この等価回路の
基本マトリツクス［F〓_HVC］は、 ［F〓_HVC］＝１ Y〓_H＋Y〓_V＋Y〓_C ０ １ …(14) となり、伝送特性は、 L_HVC＝20og｜１＋Y〓_H＋Y〓_V＋Y〓_C／２｜ …(15) となる。

第１１図（横軸及び縦軸は第５図と同じ。）は、
第９図に示した本発明ノツチフイルタの伝送特性
を示す曲線図で、同図から明らかなように容量性
補償回路を付加することによりf_V＞f_Aなる周波数
関係を有するテレビジヨン方式等に好適なノツチ
フイルタを形成することが出来る。

第１２図は、誘導性又は容量性補償回路を付加
した本発明ノツチフイルタの伝送特性と周波数ｆ
における電圧反射係数Γ〓（ｆ）との関係を説明す
る図で、ノツチフイルタ８の入力電力（周波数
ｆ）をP_IN（ｆ）、出力電力をP_OUT（ｆ）、周波数ｆ
における共振回路及び補償回路のアドミツタンス
をY〓_H（ｆ）、Y〓_V（ｆ）、Y〓_L（ｆ）及びY〓_C（ｆ）
とする
と、補償回路が誘導性の場合には P_IN（ｆ）／P_OUT（ｆ）＝１／１−｜Γ²2（ｆ）
｜＝｜１＋Y〓_H（ｆ）＋Y〓_V（ｆ）＋Y〓_L（ｆ）／２｜
² したがつて、 １／｜１＋Y_H（ｆ）＋Y_V（ｆ）＋Y_L（ｆ）／２｜
²＝１−｜Γ〓²（ｆ）｜ ｜Γ〓²（ｆ）｜＝１−１／｜１＋Y_H（ｆ）＋Y_V
（ｆ）＋Y_L（ｆ）／２｜² ｜Γ〓（ｆ）｜＝〔１−１／｜１＋Y_H（ｆ）＋Y_v
（ｆ）＋Y_L（ｆ）／２｜²〕^1/2…(16) 周波数ｆにおける反射減衰量L_r（ｆ）は、 L_r（ｆ）＝１／｜Γ²（ｆ）｜＝１／〔１−１／｜
１＋Y_H（ｆ）＋Y_V（ｆ）＋Y_L（ｆ）／２｜²〕…(17) 補償回路が容量性の場合は、 ｜Γ〓（ｆ）｜＝〔１−１／｜１＋Y_H（ｆ）＋Y_V（
ｆ）＋Y_C（ｆ）／２｜²〕^1/2…(18) Lγ（ｆ）＝１／〔１−１／｜１＋Y_H（ｆ）＋Y_V（
ｆ）＋Y_C（ｆ）／２｜²〕…(19) 本発明ノツチフイルタをハイブリツド回路又は
サーキユレータ等と組合せることによつてダイプ
レクサを構成し得るが、第１３図は、本発明ノツ
チフイルタをハイブリツド回路と組合せて構成し
たCINダイプレクサを示す図で、８₁及び８₂は第
１図ないし第３図について説明した本発明ノツチ
フイルタ、１２₁及び１２₂はハイブリツド回路、
１２₁₁及び１２₂₁は入力端子、１２₁₂及び１２₂₂
はアイソレーシヨン端子、１２₁₃，１２₁₄，１２
₂₃及び１２₂₄は結合端子、１３₁及び１３₂はＴ分
岐回路で、例えば同軸線路より成り、各分岐端子
をハイブリツド回路１２₁及び１２₂の結合端子１
２₁₃，１２₂₃及び１２₁₄，１２₂₄並にノツチフイ
ルタ８₁及び８₂の同軸端子４₁及び４₂（第１図及
び第３図の４）に接続してある。１４は無反射終
端器である。

ハイブリツド回路１２₁の結合係数をＣ、結合
線路の電気角をθ、特性インピーダンスをZ_O、結
合端子１２₁₃及び１２₁₄に接続される負荷インピ
ーダンスをZ_Lとし、Z_L＝Z_O＝１とした場合、入力
端子１２₁₁に入力電圧E〓_INを加えると、結合端子
１２₁₃，１２₁₄及びアイソレーシヨン端子１２₁₂
の各出力電圧E〓₁₃，E〓₁₄及びE〓₁₂は、 E〓₁₂≒０ …(22) 結合端子１２₁₃及び１２₁₄に電圧反射係数Γ〓な
る負荷を接結した場合における端子１２₁₃，１２
₁₄及び１２₁₂の各出力電圧E〓′₁₃，E〓′₁₄及びE〓′_1
2は 入力端子１２₁₁への反射電圧E〓₁₁〓及び入力端子
１２₁₁における電圧反射係数S_INは、 S_IN＝｜E_IN｜＋｜E₁₁〓｜／｜E_IN｜−｜E₁₁〓｜…(27
) で表わされる。

第１４図は、第７図に示した本発明ノツチフイ
ルタをハイブリツド回路と組合せて構成したダイ
プレクサを示す図で、８′₁及び８′₂は第７図に示
した本発明ノツチフイルタ、１５₁及び１５₂は十
字形分岐回路で、他の符号は第１３図と同じであ
る。

ハイブリツド回路１２₁における入力端子１２
₁₁の周波数ｆなる入力電圧及び電力をE〓_11N（ｆ）
及びP_11Nｆ）、ハイブリツド回路１２₂における入
力端子１２₂₁の入力電圧及び入力電力をE〓_21N（ｆ）
及びP_21N（ｆ）、ハイブリツド回路１２₂における
アイソレーシヨン端子１２₂₂の出力電圧及び出力
電力をE〓_1OUT（ｆ）、E〓_2OUT（ｆ）及びP_1OUT（ｆ）
、
P_2OUT（ｆ）とすると、ハイブリツド回路１２₁の
入力端子１２₁₁とハイブリツド回路１２₂のアイ
ソレーシヨン端子１２₂₂との間の電圧伝送特性及
び電力伝送特性は、 P_11N（ｆ）／P_1OUT（ｆ）＝20ogE_11N（ｆ）／E_1OUT
（ｆ） （dB） …(29) ハイブリツド回路１２₂の入力端子１２₂₁とハ
イブリツド回路１２₁のアイソレーシヨン端子１
２₁₂との間の電圧伝送特性及び電力伝送特性は、 P_2IN（ｆ）／P_2OUT（ｆ）＝20ogE_2IN（ｆ）／E_2OUT
（ｆ） （dB） …(31) (28)式及び(30)式において、 θ：周波数ｆにおけるハイブリツド回路の結合線
路の電気角 ハイブリツド回路１２₁及び１２₂における入力
端子１２₁₁，１２₂₁、アイソレーシヨン端子１２
₁₂，１２₂₂の各反射電圧をE〓〓（ｆ）、各端子の入力
電圧をE〓_K（ｆ）とすると、各端子における反射電
圧比は次式で求めることが出来る。

上記各端子の電圧反射係数Ｓは、 S_K＝１＋｜E〓（ｆ）／｜E_K（ｆ）／１−｜E〓（ｆ）
｜／｜E_K（ｆ）｜…(33) (32)式及び(33)式において、Ｋは各端子１２₁₁，
１２₂₁，１２₁₂及び１２₂₂の添字に対応する１１，
２１，１２及び２２である。

第９図に示したノツチフイルタ、即ち、容量性
補償回路１１を付加したノツチフイルタをハイブ
リツド回路と組合せた場合には、第１４図、(28)
式、(30)式及び(32)式の各Y〓_L（ｆ）をY〓_C（ｆ）に置
換えることにより、前記と同様にしてハイブリツ
ド回路の入力端子とアイソレーシヨン端子間の電
圧及び電力伝送特性、各端子における反射電圧比
及び電圧反射係数等を求めることが出来る。

本発明者は、ダイプレクサの試作品について伝
送特性を求めたが、誘導性補償回路を付加したノ
ツチフイルタを組込んだ場合は第８図の特性曲線
と、容量性補償回路を付加したノツチフイルタを
組込んだ場合は第１１図の特性曲線と、それぞれ
極めて良く一致する結果を得ることが出来た。

本発明の効果のまとめ 以上の説明から明らかなように、本発明ノツチ
フイルタは構成、製作調整が簡潔容易で、電気的
特性が良好なると共にデユアルモード形であるか
ら、これをハイブリツド回路又はサーキユレータ
等と組合せてダイプレクサを形成するときは、全
体の構成が簡潔小形で、コストが低廉となり、特
に誘導性又は容量性補償回路を付加したノツチフ
イルタを用いた場合には、NTSCテレビジヨン方
式における映像及び音声信号搬送波の合成等に好
適なCINダイプレクサを構成し得るもので、その
効果甚だ大である。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は、本発明の一実施例を示
す図、第４図は、その等価回路図、第５図は、そ
の伝送特性曲線図、第６図及び第９図は、本発明
の他の実施例を示す図、第７図及び第１０図は、
その等価回路図、第８図及び第１１は、その伝送
特性曲線図、第１２図は、その伝送特性と電圧反
射係数の関係を説明する図、第１３図及び第１４
図は、本発明ノツチフイルタを用いたダイプレク
サを示す図、第１５図及び第２０図は、従来のダ
イプレクサを示す図、第１６図ないし第１９図
は、従来のノツチフイルタを示す図で、１……円
筒状側壁、２……短絡壁、３……結合プローブ、
４，４₁及び４₂……同軸端子、５及び６……共振
周波数微調整素子、７……モード結合微調整素
子、８，８₁，８₂，８′₁，及び８′₂……本発明ノ
ツチフイルタ、９及び１１……補償回路、１０，
１３₁，１３₂，１５₁及び１５₂……分岐回路、１
２₁及び１２₂……ハイブリツド回路、１２₁₁及び
１２₂₁……入力端子、１２₁₂及び１２₂₂……アイ
ソレーシヨン端子、１２₁₃，１２₁₄，１２₂₃及び
１２₂₄……結合端子、１４……無反射終端器、１
６₁，１６₂，１７₁及び１７₂……従来のノツチフ
イルタ、１８……円形導波管空胴共振器、１９…
…結合孔、２０……結合線路、２１……主線路、
２２及び２３……同軸端子である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 円筒状側壁に結合プローブ及び互に周波数の
   異なるＨモード並にＶモードの各共振周波数を各
   別に調整する素子を設け、この素子の管内挿入方
   向が互に直角で、前記結合プローブとの間にそれ
   ぞれ45°又は135°の角度差を有するように形成し
   た円形導波管空胴共振器より成ることを特徴とす
   るノツチフイルタ。 ２ 結合プローブの端子に分岐回路を介して誘導
   性の補償回路を付加した特許請求の範囲第１項記
   載のノツチフイルタ。 ３ 結合プローブの端子に分岐回路を介して容量
   性の補償回路を付加した特許請求の範囲第１項記
   載のノツチフイルタ。