JPS6217401B2 - - Google Patents

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JPS6217401B2
JPS6217401B2 JP56109957A JP10995781A JPS6217401B2 JP S6217401 B2 JPS6217401 B2 JP S6217401B2 JP 56109957 A JP56109957 A JP 56109957A JP 10995781 A JP10995781 A JP 10995781A JP S6217401 B2 JPS6217401 B2 JP S6217401B2
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JP
Japan
Prior art keywords
magnetic field
rectangular waveguide
cylindrical cavity
rectangular
cavity resonator
Prior art date
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Expired
Application number
JP56109957A
Other languages
English (en)
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JPS5813001A (ja
Inventor
Shinji Suzuki
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NEC Corp
Original Assignee
Nippon Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Electric Co Ltd filed Critical Nippon Electric Co Ltd
Priority to JP10995781A priority Critical patent/JPS5813001A/ja
Publication of JPS5813001A publication Critical patent/JPS5813001A/ja
Publication of JPS6217401B2 publication Critical patent/JPS6217401B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P5/00Coupling devices of the waveguide type
    • H01P5/12Coupling devices having more than two ports
    • H01P5/16Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port
    • H01P5/18Conjugate devices, i.e. devices having at least one port decoupled from one other port consisting of two coupled guides, e.g. directional couplers

Landscapes

  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は方向性フイルタに関するものである。
方向性フイルタは、あとに詳しく説明するが、
H面壁面を対向させて配置した2個の方形導波管
の間に結合孔を介して単一の段ないし直列複数段
の円筒空胴共振器を配置して構成している。従来
この種の方向性フイルタにおいては、使用する周
波数に応じて規格の方形導波管を用いていた。そ
して結合孔の幅方向の位置は経験的に定め、除去
し得ない共振モードの円偏波からのずれを円筒空
胴共振器に設けた調整ねじで軽減していた。しか
し乍らこのねじの調整は非常にむずかしく、而も
円偏波からのずれを実質的にゼロにすることが不
可能の場合があつた。
したがつて本発明の目的は確実に而も容易に共
振モードの円偏波を得る方向性フイルタを得よう
とするものである。
本発明によれば、それぞれのH面壁面をこのH
面壁面に設けた結合孔が相対するように対向させ
て配置した2個の方形導波管と、この方形導波管
に前記結合孔を介して両端で結合された単一段な
いし直列複数段の円筒空胴共振器とから成る方向
性フイルタにおいて、前記方形導波管の前記結合
する部分の横幅を自由空間波長の1/√2とし、
前記結合孔の位置を前記方形導波管の前記結合す
る部分のE面壁面から前記自由空間波長のほぼ
1/4√2としたことを特徴とする方向性フイル
タが得られる。
次に図面を参照して詳細に説明する。
第1図は従来の1段方向性フイルタの構成図で
あり、1と1′は方形導波管、2は円筒空胴共振
器、3は方形導波管と円筒空胴共振器の間の結合
孔、4は調整ビスである。そして面HとEはH面
壁面とE面壁面をそれぞれあらわしている。
第2図は第1図の方形導波管1′をH面からみ
た図で、aは幅を、xは結合孔3の中心のE面壁
面からの距離をそれぞれあらわしている。なお左
端に示したxとzは互いに直交する軸方向をあら
わしている。
以下種々の状態をあらわす図面を順次説明する
形で第1図および第2図に示された方向性フイル
タの動作を説明するが、円筒空胴共振器2は互い
に直交するx方向TE111モードとz方向TE111
ードの結合による円偏波で共振しているとする。
第3図は上記共振における円筒空胴共振器2の
断面のTE111モードの電磁界分布を示した図であ
り、5は磁界、6は電界をそれぞれあらわしてい
る。
第4図は第3図における円筒空胴共振器2のz
方向のTE111モードが振幅最大になつたときの磁
界分布を示している。
第5図は第4図の円偏波のz方向成分の磁界に
よつて励振された方形導波管1の磁界分布を示し
た図である。このとき位相φはφであるとす
る。
第6図は第3図における円筒空胴共振器2のx
方向成分のTE111モードの振幅が振幅最大になつ
たときの磁界分布を示している。
第7図は第6図の磁界によつて励振された方形
導波管1の磁界分布を示した図である。
いま円偏波の回転方向が時計方向であるとする
と、z方向のTE111モードの磁界はx方向の
TE111モードの磁界より位相φがπ/2だけ進ん
でいるから、x方向のTE111モードの磁界が第6
図の状態のときにz方向のTE111モードの磁界に
よつて励振される方形導波管1の磁界は、第5図
の状態から位相φがπ/2進んだφ=φ+π/
2の状態である。
第8図は上記の位相φがπ/2進んだ状態にお
ける方形導波管1の磁界分布をあらわした図であ
る。
ところで円偏波はx,z方向の成分のベクトル
和で表わせるから、円偏波によつて励振される磁
界も、x,y方向の成分による励振磁界のベクト
ル和で求められる。従つて第7図と第8図から円
筒空胴共振器2の円偏波によつて励振される方形
導波管1の磁界分布が求まる。
第9図は以上のようにして求めた円偏波によつ
て励振された方形導波管1の磁界分布を示した図
である。この場合電磁波は図の矢印(左側)の方
向にのみ伝搬し、反対方向には伝搬しない。
第10図は円筒空胴共振器2の共振モードが楕
円偏波となつているときのx,z方向の磁界分布
を示した図である。そしてz方向の磁界HZCの最
大振幅|HZC|max.が前述の円偏波の磁界の大
きさに等しいとすると、そのときの円筒空胴共振
器2の磁界分布は第4図に等しく、方形導波管1
の磁界分布は第5図(φ=φのとき)および第
8図(φ=φ+π/2のとき)と同じである。
しかし磁界のx方向成分HXcによつて励振され
る場合は事情が異つてくる。この場合x方向成分
Xcは円偏波のx方向成分HXcirc.と直線偏波成
分ΔHXcの和すなわち HXc=HXcirc.+ΔHXc ……(1) であらわされる。なお|HXcirc.|maxは|HZC
|maxと等しくなる。
第11図は第10図の楕円偏波の磁界のx方向
成分HXcによつて励振される方形導波管1の磁界
分布を示した図である。第11図において、点線
で表わした磁界は楕円偏波のHZCに対応するHXc
の円偏波成分によつて励振された磁界であり(第
7図と同じ)、一点鎖線で表わした磁界はHXc
直線偏波成分ΔHXc(式(1)から|ΔHXc|max=
|HXc|max−|HZC|max)によつて励振され
た磁界を表わしている。
第12図は第8図と第10図の合成図であり、
第10図の楕円偏波によつて励振された方形導波
管1の電磁波の伝播方向を示した図である。第9
図と同じ方向に伝搬する電磁波(左向さ)に加え
て、楕円偏波の直線偏波成分ΔHXcによつて励振
された反対方向(右向き)に伝搬する電磁波が生
じ、その分だけ方向性が劣化する。したがつて楕
円偏波によつて励振するということは好ましくな
い。
以上のような理由から、結合孔3を介して励振
される円筒空胴共振器2の共振モードは円偏波と
なつていることが望ましい。しかしながらはじめ
に述べたように、円偏波を確実に得ることは従来
できなかつた。すなわち、第1図の入出力部方形
導波管1,1′の磁界のx,z方向の成分の大き
さ|HX|,|HZ|は次式で表わされる。
|HX|=cos(π/ax) ……(2) |HZ|=2a/λgsin(π/ax) ……(3) λg=λ/√1−(2)2 ……(4) であらわされる。ここにλは自由空間波長、λg
は方形導波管管内波長を示している。(2)式および
(3)式は、このままでは|HX|と|HZ|の大きさ
を把握しにくいので、図にあらわすと次のように
なる。
第13図は式(2)および(3)に示す磁界の強さを端
部からの距離x(0から中央のa/2まで)に対
してあらわしたもので、|HX|,|HZ|は|H
X|=|HZ|となる位置dに対して一般に非対称
に分布している。一方結合孔3は有限な大きさを
もつており、且つその中でこの第13図に示した
ように磁界HX,HZが非対称に分布しているた
め、結合磁界のx,z方向の成分HXc,HZCの大
きさが等しくなることがない。特に結合孔寸法が
大きくなるとHX,HZの結合孔中での非対称分布
の影響が大きくなり、前述のようにHXc,HZC
均等に励振されないために、方向性が劣化する。
この方向性の劣化を補正するのに用いられるもの
が先に説明した第1図に示した調整ビス4である
が、このビスの調整は非常に微妙であり、而も完
全に補正することは困難である。
第14図は本発明による方向性フイルタの一実
施例の構成を示した図であつて、aは上面図、b
はa図をAA′で切断して矢印の方向にみた図を示
す。第14図において、11と11′は入出力方
形導波管、12は円筒空胴共振器、13は結合孔
である。そしてa,x,λなどを式(2)〜(4)におけ
ると同じように用いると、方形導波管の結合部の
横幅aはλ/√2、結合孔13のE面壁面からの
距離xはλ/4√2(=a/4)としてあり、方
形導波管11の結合部分はテーパ部或いはステツ
プトランスフオーマ部14で方形導波管の入出力
部15に接合されている。
次にこの方向性フイルタの動作を説明する。
第15図は第14図の本発明の実施例における
方形導波管11の磁界のx方向およびz方向の成
分の大きさ|HX|および|HZ|を、導波管の側
端部E面から中央方向に測つた距離xに対してそ
れぞれあらわした図である。本発明においては方
形導波管11,11′の横幅aをλ√2に選んで
あるので、(3)式の|HZ|の右辺の2a/λgは1と
なり、xがa/4で|HX|と|HZ|は等しくそ
して交叉し、x=0における|HZ|maxとx=
a/2における|HX|maxが等しくなり、全体
として|HX|と|HZ|は位置a/4に対し対称
に分布する。
ところで先に述べたように結合孔13はこの位
置a/4(=λ/4√2)に線対称に設けてあ
る。従つてその結合孔の大きさに拘わりなく、結
合する磁界のx,z方向の成分の大きさ|HXc
と|HZC|は常に等しくなつて円偏波が発生し、
前述の理由により方向性が改良される。
なお第14図では入出力方形導波管が平行に配
置されているが、実用上この方形導波管の角度を
任意に選んでも前述の原理が成り立ち、同様に方
向性が改良される。また、以上は説明のため円筒
空胴共振器の共振モードを直交するTE111モード
による円偏波に限つたが、全ての直交する
TE11〓モード(δは整数)による円偏波につい
ても同様に成り立つことは明らかである。更にフ
イルタの段数は1段に限らず、一般にn段(nは
整数)のフイルタについても成立することは明ら
かである。
以上述べたように、それぞれのH面壁面を対向
させて配置した2個の方形導波管の対向したH面
壁面に各々設けた結合孔を介してその両端が結合
する、1段以上の直列の円筒空胴共振器により構
成される方向性フイルタにおいて、前述のように
入出力方形導波管の結合部の横幅を自由空間波長
λの1/√2とし、結合孔の位置を方形導波管の
結合部のE面壁面から略λ/4√2とした場合
は、円筒空胴共振器の共振モードが円偏波とな
り、結合孔が小さい場合は勿論のこと、結合孔が
大きくなつても方向性が良いという利点がある。
特に結合孔の大きくなる比帯域幅の大きなフイル
タに適用した場合に多大の効果を発揮する。
なお導波管の形状の精度、結合孔の位置の精度
の点から、実際問題として僅かではあるが共振モ
ードが円偏波から外れるので、これを調整するた
めに調整ねじ(第1図の4)を設けることがあ
る。但しこの場合はきわめて僅かの調整で済むの
で、従来のものより小型で済み且つ調整が簡単に
済む。又入出力方形導波管を使用波長毎に異つた
幅のものを用いても価格の上昇は比較的僅かであ
り、その利点に比べれば問題にならない。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の1段の方向性フイルタの図、第
2図は第1図の方形導波管をH面からみた図、第
3図は円筒空胴共振器の断面のTE111モードの電
磁界分布を示した図、第4図は円筒空胴共振器の
z方向のTE111モードの振幅が最大になつたとき
の磁界分布を示した図、第5図は第4図の磁界に
よつて励振された方形導波管の磁界分布を位相が
φのとき示した図、第6図は第3図における空
胴共振器のx方向成分のTE111モードの振幅が最
大になつたときの磁界分布を示した図、第7図は
第6図の磁界によつて励振された方形導波管の磁
界分布を示した図、第8図は第5図において位相
φがπ/2進んだときの方形導波管の磁界を示し
た図、第9図は第7図と第8図の磁界の合成図で
あり、円偏波によつて励振された方形導波管の電
磁波の方向性を示した図、第10図は円筒空胴共
振器の磁界が楕円偏波となつているときのx,z
方向の磁界成分を示した図、第11図は第10図
の楕円偏波の長軸方向つまりx軸方向の成分によ
つて励振された方形導波管の磁界分布を示した
図、第12図は第8図と第10図の磁界の合成図
であり、楕円偏波によつて励振されたときの方形
導波管の電磁波の伝搬方向を示した図、第13図
は一般の方形導波管1の磁界のx,z方向成分の
分布を示した図、第14図は本発明の方向性フイ
ルタの一実施例である1段の場合の構成を示した
図であり、aは上面図、bはaをAA′で切断して
矢印の方向に見た図、第15図は方形導波管の横
幅を波長の1/√2としたときのx,z方向の成
分の分布を示した図である。 記号の説明:1,1′は方形導波管、2は円筒
空胴共振器、3は結合孔、4は調整ねじ、5は磁
界、6は電界、11,11′は方形導波管、12
は円筒空胴共振器、13は結合孔、14はテーパ
部(ステツプトランスフオーマ部)、15は入出
力部をそれぞれあらわしている。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 それぞれのH面壁面をこのH面壁面に設けた
    結合孔が相対するように対向させて配置した2個
    の方形導波管と、この方形導波管に前記結合孔を
    介して両端で結合された単一段ないし直列複数段
    の円筒空胴共振器とから成る方向性フイルタにお
    いて、前記方形導波管の前記結合する部分の横幅
    を自由空間波長の1/√2とし、前記結合孔の位
    置を前記方形導波管の前記結合する部分のE面壁
    面から前記自由空間波長のほぼ1/4√2とした
    ことを特徴とする方向性フイルタ。
JP10995781A 1981-07-16 1981-07-16 方向性フイルタ Granted JPS5813001A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10995781A JPS5813001A (ja) 1981-07-16 1981-07-16 方向性フイルタ

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JP10995781A JPS5813001A (ja) 1981-07-16 1981-07-16 方向性フイルタ

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JPS5813001A JPS5813001A (ja) 1983-01-25
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4535640B2 (ja) * 2001-05-30 2010-09-01 京セラ株式会社 開口面アンテナおよび開口面アンテナ付き基板
DE102010063800A1 (de) * 2010-12-21 2012-06-21 Endress + Hauser Gmbh + Co. Kg Diplexer für homodynes FMCW-Radargerät
CN102780058A (zh) * 2012-08-10 2012-11-14 成都赛纳赛德科技有限公司 矩形波导定向耦合器
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IRE TRANSACTIONS ON MICROWAVE THEORY AND TECHNIQUES=1962 *

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