JPH0831722B2 - 帯域通過フイルタ - Google Patents

帯域通過フイルタ

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JPH0831722B2
JPH0831722B2 JP61302578A JP30257886A JPH0831722B2 JP H0831722 B2 JPH0831722 B2 JP H0831722B2 JP 61302578 A JP61302578 A JP 61302578A JP 30257886 A JP30257886 A JP 30257886A JP H0831722 B2 JPH0831722 B2 JP H0831722B2
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cavity resonator
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coupling hole
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陽次 礒田
守泰 宮崎
修己 石田
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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、IEEE TRANSACTIONS ON MICROWAVE T
HEORY AND TECHNIQUES vol.MTT−18,No.12,pp1109−111
3(DECEMBER,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(1a)(1b)はTE
111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)(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(1a)(1b)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
(1a)(1b)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、図中、矢印は円筒形空胴共振器(1a)(1b)
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TE10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TE111モード波と結合する。
この電界Aを有するTE111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TE111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TE111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D,Cを有するTE111モード波
と結合し、電界Dを有するTE111モード波は入出力結合
孔(3b)を介して入出力方形導波管(2b)の電界Fをも
つTE10モード波と結合し、出力として取り出される。円
筒形空胴共振器(1a)(1b)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(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(1a)
(1b)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つの空胴共振器内の直交する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(1a)(1b)の結合
Qe(外部Q)及び円筒形空胴共振器(1a)(1b)間の結
合k(段間結合量)は次式で表わされる。
ただし、hは入出力方形導波管(2a)(2b)の横断面
内の磁界成分、Hは円筒形空胴(1a)(1b)の横断面内
の共振磁界成分、λgは入出力方形導波管(2a)(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、M0は結合孔の周波数特性を考慮しない磁気偏
極率、lは結合孔の長さ、λは自由空間中の波長であ
る。lは通常λ/2より小さい寸法とする。また、空胴共
振器内の共振電磁界は、この空胴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] 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2l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/M0
λ/λの関係を2l/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lが大きくなる程Mt
/M0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VSWR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 用] 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、(1a)(1b)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(1a)(1b)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(1a)(1b)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(1a)(1b)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(1a)(1b)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。入出力方形導波管
(2a)から入射した電界EをもつTE10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(1a)内に電界AをもつTE111モード波と結合
する。このTE10モード波は結合量調整ネジ(5a)の効果
により直交する電界BをもつTE111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TE111モード波は円筒形空胴共振器(1b)内
の電界C,DをもつTE111モード波と結合する。電界Dをも
つTE111モード波は入出力結合孔(3a)を介し入出力導
波管(2b)のTE10モード波と結合し、出力として取り出
される。円筒形空胴共振器(1a)(1b)内の直交するTE
10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(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、
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、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(1a)(1b)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VSWR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TE101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(1
a)(1b)内のリッジ(7)の他に入出力方形導波管(2
a)(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(3
a)(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
リッジ(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。この場合も入出力方形導波管(2
a)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、上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個以上の場合にも
適用できる。また、空胴共振器がTE111モード或はTE101
モードで共振する場合について述べたが、この発明はTE
11n或いはTE10nモード(n=2,3,……)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、(1a)(1b)は円筒形空胴共振器、(2
a)(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。 なお、図中同一符号は同一或は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武田 文雄 神奈川県鎌倉市大船5丁目1番1号 三菱 電機株式会社情報電子研究所内 (56)参考文献 特開 昭58−119205(JP,A) 特開 昭57−155802(JP,A) 実開 昭61−40001(JP,U)

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入出力導波管と、直交する2つのモードで
    共振し、これら両モードの結合量調整手段及び周波数調
    整手段を備えた、互いに十字形結合孔を介して結合した
    2個の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、対称に配置され上記入出力結合孔の長手及びこれ
    と直交する方向にそれぞれ突出する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. 【請求項2】上記複モード空胴共振器として、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. 【請求項3】上記複モード空胴共振器として、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. 【請求項4】上記2個の複モード空胴共振器の何れか一
    方にのみ上記4つのリッジ部を設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の帯域通過フィルタ。
  5. 【請求項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。
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