JPS5821961B2 - 周波数分波器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は異る周波数位置の２つの帯域分離用周波数分波
器に関するもので、これは両帯域の存在する第１の導波
管部と、第１の導波管部に接続し、高い方の帯域のみの
存在する第２の導波管部と、低い方の帯域に対して小な
くとも１つの選択性出力結合器とから成る周波数分離器
に関する。

たとえばシステム分波器に関連してドイツ特許公開公報
第２４４３１６６号から公知のような周波数分波器の主
要応用分野は使用可能な送受信周波数帯域が高い減結合
の下で分離されるような衛星無線である。

しかし導波管内で動作するこの種の装置では両Ｈ１１偏
波の各々に対して２つの対称入力結合が、円形導波管内
に望ましくないＥ。

１波の発生を回避するため、必要である点に欠点がある
。

ドイツ特許公開公報第２４４３１６６号の第２図に相当
する装置では、さらにまた第１と第２の円形導波管部間
に円錐状にのびる変換部への非直角入力結合の結果、付
加的Ｅ。

１とＥ１□成分をもつ電界強度の望ましくない縦方向成
分が励振される。

さらにドイツ特許出願公報第１２６４６３６号からラジ
アル円形除波器として形成されたフィルタが公知である
が、これは分離すべき周波数帯域の１つに対する選択出
力結合器として延長した内部導体付きの装置に適する。

本発明の目的は上述の欠点を比較的簡単な方法で除くこ
とである。

とくに比較的高価な対称入力結合部を必要とせず、同時
に共用導波管部内で縦方向電界成分をもつ波の不都合な
励振が回避されるような装置を提供するものとする。

２つの周波数帯域の存在する第１の導波管部と。

この導波管部に接続された高い方の周波数帯のみの存在
する第２の導波管部と、少なくとも１つの低い方の周波
数帯用選択結合器から成る、異る周波数位置の帯域分離
用周波数分波器から出発して、本発明の課題は次のよう
に解決される。

両導波管部は異る断面寸法の矩形導波管として形成され
、出力結合器として延長した内部導体を有する高い方の
周波数帯を阻止するラジアル円形除波器を設け、前記延
長した内部導体を導波管部間に現れる断面段違部の有効
短絡面から約λＨ／４離して第１の導波管部の壁の開口
を介して導入されており、たゾしλＨは低い方の帯域内
の１つの周波数に対応する。

本発明の認識の出発点は約１＝２の断面辺比ｂ：ａをも
つ矩形導波管内のＥ１□波の遮断周波数が円形導波管内
の、Ｅｌｌ波に相当するＥ。

１波の遮断周波数よりも、相当高く、このような矩形導
波管内のＥｌｌ波の抑圧のために第２の入力結合が不要
になると云う点にある。

ラジアル円形除波器の延□長した内部導体は断面段違部
の有効短絡面から約λ）（／４離して設けられており、
したがって電界強度の最初の最大点に設けられる。

ただしλＨは低い方の帯域の１周波数とする。

高い電力負荷容量の点で有利な本発明の別の実″施例で
は、第３の矩形導波管部に結合孔を経て第１の導波管部
が結合され、又ラジアル円形除波器が第３の導波管部に
結合されている。

図示の実施例により本発明を以下にさらに詳述する。

例えば衛星無線回線用４ＧＨｚ、６ＧＨｚ波帯分波用の
第１図の周波数分波器では、導波管部１，２を約１：２
の断面辺比ｂ：ａをもつ矩形導波管として形成する。

両帯域が共通に存在する第１の導波管部１が高い方の６
ＧＨｚ波帯のみ存在する縮少された断面積の、軸方向に
後方に接続された第２の導波管部２の前方に配置される
。

断面段違部として第１図に示された両溝波管部間変換部
は階段・状又は連続的にテーパ状に形成してもよいし、
又別の方法で高い方の帯域において反射が少くなるよう
に形成してもよい。

段違部により形成された有効短絡面から約λＨ／４隔て
た位置で、低い方の４ ＧＨｚの帯域の入力−又は出力
結合が、第１の導波管部１の広い面上に設けたラジアル
円形除波器４の長くのびた内部導体３により実施される
。

低い４ＧＨｚ波帯のある周波数によって決まるこの距離
によって、ラジアル円形除波器４の長い内部導体３によ
る容量性入力結合−又は出力結合が電界の最初の最大点
で行なわれ、これにより最適結合が得られる。

この結合は外部接続される６ＧＨｚ導波管２への変換部
の前方で低い方の周波数帯での定在波を介して助けられ
る。

内部導体３の上述の距離選定時に注意すべき点は、段違
部の有効短絡面の場所が両導波管部の断面比に依存し、
また導波管部２内での低い方の周波数帯の非周期的減衰
により、低い方の周波数帯では断面変化部後方のわずか
な距離のところに形成されることである。

第２図の実施例は画周波数帯のとくに高い連続出力に適
するが、この場合、第１図のように、分波器の６ ＧＨ
ｚ通路は、たとえば４ ＧＨｚと６ ＧＨｚ周波数帯共
用導波管１と軸方向に後方に続いている外部接続用６０
Ｈｚ導波管２への段違い、階段状、又は連続変換部とか
ら成り、導波管２は４ＧＨｚ帯を非周期的に阻止する。

しかしこの実施例では周波数選択用共振スリット５とし
てこの場合形成された選択作用結合孔を介して第３の導
波管部６に第１の導波管１を結合する。

この第３の導波管部６は第２図の実施例では矩形導波管
として形成され、その狭い面は第１の導波管部１の狭い
面に直結又は共通壁として形成される。

共振スリット５は導波管部１，６の相互の狭い面で磁界
Ｈｚの結合用に設けたものであるが、その場合、たとえ
ば４ＱＨｚの低い方の周波数帯の周波数に同調させるべ
きである。

このような共振スリットに対して、共振に必要な長さは
たとえば４ＧＨｚ周波数帯では共振周波数の約半分の自
由空間波長となる。

さらに共振スリットの中心は６０Ｈｚ導波管２の断面変
換部の有効短絡面の前方λＨ／４の距離に設けられ、共
振時に４ ＧＨｚの全エネルギは側方導波管６内に入る
ようにする。

そこでこのエネルギーは矩形導波管６の短絡面７により
、スリット中心から前方約λＨ／４離れたところで方向
変換される。

導波管部６内ではＨ２ｏ波が全く生じないようにするた
め、そのＨ２ｏ遮断周波数は６ＧＨｚ波帯の最高周波数
より上に設定されるが、その場合、十分に低いＨ１ｏ遮
断周波数が得られるように考慮すべきである。

場合によっては導波管部６，１も必要な有効範囲拡大の
ためにリッジ導波管として形成してもよい。

４ＧＨｚ波帯の結合は、第２図の実施例では第１図のそ
れと同様の方法で共用導波管１ではなく、付加導波管部
６の結合穴８を介して行われ、この穴にまたラジアル円
形除波器４の長くのびた内部導体３を挿入する。

こうして導波管部６へのラジアル円形除波器の完全な結
合が行われる。

共振スリット５の適当な強い結合は共通導波管壁の両側
への縦磁界成分Ｈｚを介して行われる。

この成分Ｈｚは一定出力で周波数が増加するとき、係数
λｏ／４ ｆｉ可ＩＺ「ア とともに減少し、また結合器の結合度はこの結合器の両
側面への結合フィルド強度の積に依存するので、こ＼で
結合するフィルドとして選択した縦方向磁界成分により
画周波数領域の減結合への積極的寄与がなされる。

ラジアル円形除波器４は画周波数帯の減結合に別の重要
な貢献をする。

その他の装置の周波数選択に関して第２図の実施例では
一定の減結合度に対するラジアル円形除波器の円板数は
第１図のそれより少ない。

この除波器は主フィルタとして選択の重要部分を占めて
いるので、共振スリット５を非常に小さな孔として形成
することは必ずしも必要ではなく、導波管の高さの少な
くとも１０係以上の良好に再現可能で簡単に構成できる
幅をもつことができる。

共振位置と帯域幅に関して矩形共振スリットの壁厚と断
面寸法等についてはたとえばマインケ・クンドラツバの
タツジエンブーフ デル ホツホフレクエンツテヒニク
の第２版、１９６２年、第３２０，３２１頁に記載され
ている。

共用導波管１内で４ ＧＨｚで、結合する縦方向磁界成
分Ｈｚの最大値をもつ定在波が形成すべき共振スリット
５の位置に現われ、一方６ ＧＨｚ波帯に対して整合の
ために導波管部２内に進行波のみが存在することにより
周波数選択に対する別の寄与がなされる。

この定在波から進行波への変換は共振スリット５の場所
で、４ＧＨｚ波帯の磁界Ｈｚに対して約６ｄＢだけ６
ＧＨｚ波帯のＨｚの減少を生ぜしめ、；したがって周波
数選択度が相当に増加する。

また共振スリットは前述の共振選択性を有する。

このような共振スリットの大きな帯域幅のためにその選
択効果を無視すると、第２図の装置はたとえば４ＧＨｚ
と６ ＧＨｚ波帯間のラジアル円形除波器なしで、少な
くとも１１．６ｄＢの減結合となり、すなわち６ ＧＨ
ｚ波帯でたとえば５ｋＷの電力の場合、導波管６内では
高々３４６Ｗである。

導波管６内のこのように縮少された６ ＧＨｚ管路によ
り、第２図によりこの導波管６から、簡単な方法でラジ
アル円形除波器４の長くのびた内部導体に４ ＧＨｚ領
域を容量的に出力結合する考えは全くない。

とくに高い電力に対しては絶縁耐力は長くのびた内部導
体の球形ゾンデ端部によりさらに相当向上できる。

第２図の実施例では導波管部６の長さは最小であり、容
量ゾンデ３の後方約λ几４の距離にある必要な短絡板と
、共振スリット中心の前方λ）（／４の距離にこれもあ
る前述の短絡板７とにより、約λＨ／２の長さとなる。

したがって容量ゾンデ３は共振スリットの中心と同じ断
面内にある。

しかし導波管部６は第２図の実施例では導波管内部に相
対的に深く突出した容量ゾンデ３による強い結合の故に
、又同様に非常に強い結合用共振スリット５の故に４Ｇ
Ｈｚの低い方の周波数領域に共振器として必ずしも同調
する必要はない。

第２図の実施例では、導波管１，６間の結合はそれ自体
所望の周波数領域、たとえば４ ＧＨｚにおいてのみ完
全なエネルギ伝達を行なうように考えられている。

これに対し、結合器の結合が弱いと、その機能は基本的
に変わり、又完全なエネルギ伝達は、共振器内で結合器
をこのような弱い結合個所と共働することにより成され
る。

このような構成は第３図に示すが、これは導波管部１．
２，６の空間的構成とラジアル円形除波器４の構成に関
して第２図の構成に一致するが、その場合導波管部６は
４ ＧＨｚ共振器として形成され、これもまた共用導波
管部１におけるＨｚ酸成分結合させるが、今度は共振ス
リットではなく、第１の導波管部１の狭い面に設けた誘
導性絞り５′を介して行なう。

これのみを考えれば、この絞りは開口断面積を小さく選
ぶほど大きくなる結合減衰度をもつ。

共振器６からの出力結合は第３図の実施例でもラジアル
円形除波器４の長くのびた内部導体３により行なうが、
今度はこれは粗結合に合せて、第２図の分波器の構成よ
り共振器内に浅目に挿入される。

例えば４ＧＨｚ波帯の完全エネルギ伝達は、共振器長を
その周波数範囲に同調し、しかもその周波数範囲の１つ
の周波数の導波管波長の整数倍にとった場合に、行われ
る。

誘導性絞り５ｔま、それ自体４ＧＨｚ波帯では完全エネ
ルギ伝達が不可能なため、減結合すべき６ ＧＨｚの周
波数範囲でもまた第２図の共振スリットとして周波数の
予備選択に寄与する。

周波数選択に対する付加的寄与は共振器６の選択によっ
て得られる。

誘導性結合絞り５′を共振器長手軸方向にできるだけ小
さい寸法にすることは、その共振周波数を必要な場合に
は６Ｇ１１ｚの周波数範囲より可成り上にすることにな
るので、有利である。

にも拘らず４ＧＨｚの周波数範囲で所望の十分な強さの
結合を得るため、第３図に示すように結合絞りは最大の
高さ、すなわち共振器導波管と同じ高さとしである。

６ ＧＨｚｆｆｉ止領域では第３図の分波器の特性は、
共振器の高い方の共振状態にあって、しかも成る強度で
励振されるように、定められる。

導波管形共振器６の共振器の狭い長手面の中心に誘導性
結合絞り５′を、４ＧＨｚでＨｉｏｔ基本波共振の最適
結合。

に適するように形成するとき、λＮ（／２の整数倍のＨ
１□ｍ共振（ｍは偶数）は励振できない。

この場合、たとえばＨ１ｏ２共振は紋りの中心部でＨｚ
酸成分もたず、又絞りの左右部分でそのＨｚ酸成分常に
互に同じ大きさであるが逆向きであるので、励振し得な
い。

そこで最初の励振可能な漂遊共振はＨ１ｏ３共振である
が、これは、６ ＧＨｚ周波数範囲内に入らないように
共振器を設計することによって生ずるものである。

Ｈ１ｏ供振群に共振器６の共振を制限するためには、導
波管共振器６のＨ２ｏ遮断周波数を６ ＧＨｚ周波数範
囲の最高周波以上におくことが望ましい。

ン矩形導波管のＨｌｏとＨ２ｏの遮断周波数間隔は本質
的にリッジ導波管への変換によって拡大できる。

共振器内の６ＧＨｚの遮断範囲に与えられたフィルド分
布は、は’； ６ ＧＨｚの中心周波数に残留電界強度
の零点が現われるような共振器部内に４０Ｈｚゾンデ出
力出力部を設けることによって、６ＧＨｚの場合の減衰
極の発生に用いると有利である。

Ｈ１ｏ１基本共振時の電界強度の広い最大値の故に、容
量性ゾンデの結合度は、これが共振器中心から長手方向
にずれているときにはごく低い。

さらにずれが大きいとき結合度の喪失はゾンデ３をさら
に深く挿入することによって補償できる。

ラジアル円形除波器の代りに、第１の共振器に別の空胴
共振器を総合減結合度を高めるために結合させてもよい
。

さらにまた第２、第３図による装置は、たとえば、１９
５１年、オルデンブルク発行（ミュンヘン）のバー・マ
インケ著の［テオリ デル ホツホフリクエンツシャル
トウンゲン」第９６，２１９ないし２２５頁に記載され
ているように、補償回路を設けることもできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による周波数分波器の一実施例、第２図
は本発明による大電力負荷容量周波数分波器の一実施例
、第３図は本発明による周波数分波器の別の実施例を示
す。 １．２，６・・・・・・導波管部、３・・・・・・内部
導体、４・・・・・・ラジアル円形除波器、５・・・・
・・共振スリット、５′・・・・・・誘導性絞り、７・
・・・・・短絡面、８・・・・・・結合穴。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １２つの周波数帯域を有する第１の導波管部と該第１の
   導波管部に接続され、高い方の周波数帯のみの存在する
   第２の導波管部と、少くとも１つの低い方の周波数帯用
   選択性出力結合器とから成る異る周波数位置の両帯域分
   離用周波数分波器において、両溝波管部１，２は異る断
   面寸法の矩形導波管として形成され、出力結合器として
   、延長した内部導体３を有する、高い方の周波数帯を阻
   止するラジアル円形除波器４を具備し、両溝波管部間に
   現れる断面段違部の有効短絡面前方λＨ／４隔って前記
   延長内部導体３は第１の導波管部の壁の開口部を通して
   導入されており、ただしλＨは低い方の周波数帯にある
   周波数の１つとしたことを特徴とする周波数分波器。 ２ 第１の導波管部１は結合開口部５，５′を経て第３
   の矩形導波管部６に結合され、ラジアル円形除波器４は
   前記矩形導波管部６に結合されるようにした特許請求の
   範囲１記載の周波数分波器。 ３ 結合開口部は周波数選択性共振スリット５として形
   成されしかも低い方の帯域内にある１つの周波数に同調
   するようにして成る特許請求の範囲２記載の周波数分波
   器。 ４ 縦方向磁界Ｈｚ結合のために共振スリット５は第１
   及び第３導波管部１，６の狭い面側に設けられ、またそ
   のスリット長ｌは低い方の帯域の１つの周波数の自由空
   間波長λ。 の半分に相当するようにした特許請求の範囲３記載の周
   波数分波器。 ５ 結合開口部は誘導性絞り５′として形成されて２、
   特許請求の範囲２記載の周波数分波器。 ６ 縦方向磁界Ｈｚの結合のために絞り５亦第１と第３
   の導波管部１，６の狭い面側に設けられている特許請求
   の範囲５記載の周波数分波器。 ７ 第３の導波管部６の長さは、これが低い方の・帯域
   の１つの周波数に対して共振器を形成するように選定さ
   れている特許請求の範囲２記載の周波数分波器。 ８ 第１の導波管部１から第２の導波管部２への変換部
   の有効短絡面から結合開口部５，５ｂ中心がλＨ／４だ
   け離れており、ただしλＨは低い方の帯域の１つの周波
   数とした特許請求の範囲４記載の周波数分波器。