JPS6258701A

JPS6258701A - 導波管フイルタ

Info

Publication number: JPS6258701A
Application number: JP19805885A
Authority: JP
Inventors: Sadao Igarashi; 貞男五十嵐
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 1985-09-06
Filing date: 1985-09-06
Publication date: 1987-03-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、マイクロ波、ミリ波帯の通信装置に用いられ
る導波管フィルタに関するものである。

（従来の技術）衛星通信においては、地上局と衛星との距離が３５９０
０　Ｋ　ｍ　（静止衛星の場合）と非常に遠く離れてい
るために、受信機に入力される電波は非常に微弱なもの
である。そこで、この微弱な電波を扱うためのフィルタ
には通過伝送損失の小さいフィルタが要求され、損失の
小さなフィルタとして選択度Ｑの高い導波管フィルタが
よく採用されている。また、受信側ばかりでなく、送信
側でも大電力の送信を行なうので、通過伝送により損失
したエネルギーが熱エネルギーに変換されて送信用機器
が加熱される場合があり、受信側と同様に、通過伝送損
失の小さい導波管フィルタがよく採用されている。

一般に、導波管フィルタは第４図に示すように断面が方
形をした導波管にシャントインダクタ板を設けて複数個
に区隔して各区隔を導波管共振器と成し、バンドパスを
構成するのが基本構造であり、これがシャントインダク
タ型導波管フィルタと呼ばれている。

ｔ５４図において、２１は導波管、２２〜２９は誘導窓
を形成するシャントインダクタ板（以後、インダクタ板
と称す）、３０〜３２は導波管共振器をそれぞれ示す、
そして、インダクタ板２２．２６とインダクタ板２３，
２？とインダクタ板２２，２３．２６．２７の間の導波
管２１の部分とが１つの導波管共振器３０を構成し、ま
たインダクタ板２３．２４．２７．２８とその間の導波
管２１の部分とで導波管共振器３１を構成し、またイン
ダクタ板２４．２５　、２８．２９とその間の導波管２
１の部分とで導波管共振器３２を構成し、これらの導波
管共振器３０．３１．３２にて３段構成の導波管フィル
タ（バンドパスフィルタ）を構成している。そして、導
波管２１の管の幅、高さ、インダクタ板間の長さ、およ
びインダクタ板２２〜２９の幅（誘導窓の大きさ）の寸
法によって導波管フィルタの共振する中心周波数および
通過帯域幅が決定される。

従来の導波管フィルタの具体的構成を第５図および第６
図を参照して説明する。第５図および第６図において、
第４図と同一部分には同一符号を付して重複する説明を
省略する。

第５図および第６図において、３３〜４０はインダクタ
板２２〜２９が挿入されるべく導波管２１に形成された
溝、４１．４２はフランジ、４３〜５０はインダクタ板
２２〜２９を溝３３〜４０に挿入して導波管２１に固定
する半田付けを示す。導波管２１に所定の間隔で、所定
の深さの溝３３〜４０を設け、この溝３３〜４０に導波
管２１の高さおよび溝３３〜４０の深さより大きいイン
ダクタ板２２〜２９を挿入し、導波管２１の外側から半
田付け４３〜５０により導波管２１にインダクタ板２２
〜２９を固定する。このときに、半田付けの他に金属溶
着等の固定手段もあり、固定手段は適宜に選択できる。

なお、フランジ４１．４２は導波ｖ２１の両端に設けら
れ、他の導波管等との接続に用いられる。

第７図は、第６図のＡ−Ａ断面図であり、５１゜５２．
５３は導波管２１の幅、高さの寸法によって決まる特性
インピーダンスＺの伝送路であり、この第７図の等価回
路を第８図および第９図に示す。第８図は、インダクタ
板２２．２３．２６．２７の板厚が零の理想状態の場合
の等価回路である。しかし、実際はインダクタ板２２．
２３．２８．２？の板厚が零ということはなく、第９図
に示す等価回路となる。すなわち、第９図のようにイン
ダク板２２，２３．２８．２７の板厚は伝送路と直列に
コイル５４〜５７が挿入された回路構成となり、コイル
５４〜５７は導波管フィルタの通過帯域の中心周波数を
低くするように作用する。そこで、導波管フィルタに用
いられるインダクタ板２２〜２９の板厚は、極力薄くし
なければならない。なお、５８．５９はインダクタ板２
２　、２３　、２６　、２７の等価素子を示す。

第１０図は、インダクタ板２２〜２９を挿入する溝３３
〜４０の一部拡大図であり、インダクタ板２２　、２Ｅ
ｌの先端部分や、溝３３．３７の底の部分は加工技術の
点から正確に直角とすることは困難であり、インダクタ
板２２．２Ｅｌの先端が斜めに切断されたり、溝３３．
３７の底に丸みが付いたりする場合が多い。

第１１図は、第６図のＢ−Ｂ断面図であり、インダクタ
板２２．２９を導波管２１に取り付けた状態を示し、イ
ンダクタ板２２．２８が薄いために強く導波管２１の７
４３３．３７に押し付けることができず、インダクタ板
２２．２８の先端部と導波管２１の溝３３，３？の底の
部分との間にギャップ６０〜６２が生じ易い。

第１２図は、第６図Ｃ−Ｃの断面図であり、第１１図と
同様にインダクタ板２２〜２９を導波管２１に取り付け
た状態を示し、溝３７．３８の幅とインダクタ板２６．
２７の厚さとが一致せず、インダクタ板２８．２７と導
波管２１との間にギャップ６３〜６５が生じ易い。

第１３図はインダクタ板２２を半田付けで導波管２１に
固定した状態を示し、半田が導波管２１の内側に流出し
て導波管２１の内側表面に凸部８６を作ったり、また半
田の流れが悪く導波ｖ２１の内側表面まで流れずに導波
管２１の内側表面に凹部８７を作ってしまうことが多い
。

（発明が解決しようとする問題点）上述のように従来の導波管フィルタは加工技術等が原因
するギャップ、凸部、凹部等が生じ易く、これらが導波
管フィルタの寸法誤差、表面電流路に影響して、導波管
フィルタの中心周波数および通過帯域幅をズラす要因と
なっている。

例えば、寸法誤差について述べると、中心周波数１２Ｇ
Ｈｚ、通過帯域幅２００ＭＨｚ、導波管の幅１９．０５
ｍｍ、高さ９．２５ｍｍ、インダクタ板間の長さ方向の
距Ｍ１６　、３〜１７．０ｍｍの３段接続の導波管フィ
ルタではインダクタ板＋１１（７）長さ方向の距離の誤
差０．１ｍｍに対して中６周波数が約５０ＭＨｚはど変
化し、導波管内側のインダクタ板の寸法および誘導窓の
幅の寸法の誤差０．１ｍｍに対して通過帯域幅が約１２
ＭＨ２はど変化する。

また、中心周波数５０ＧＨｚ、通過帯域幅２００ＭＨｚ
、導波管の寸法幅４．７８ｍｍ、高さ２．３９ｍｍ、　
　インダクタ板間の長さ一方向の距離３．６〜３．７ｍ
ｍの３段接続の導波管フィルタではインダクタ板間の長
さ方向の距離の誤差０゜０１ｍｍに対して中心周波数が
約９０　Ｍ　Ｈｚはど変化し、導波管内側のインダクタ
板の寸法および、誘導窓の幅の寸法の誤差０．０１ｍｍ
に対して通過帯域幅が約１０ＭＨｚはど変化する。

このようにわずかな寸法の誤差でも大きな中心周波数お
よび通過帯域幅の変化を生じさせるという問題点があっ
た。

これらの要因を具体的に例挙すると、第１０図に示すよ
うにインダクタ板の先端が加工技術の問題から斜めにな
ってしまう、また、インダクタ板が挿入される溝の底も
加工技術の問題から丸みが付いてしまう。このためにイ
ンダクタ板を溝に挿入しても第１１図に示すように導波
管とインダクタ板との間にギャップができ、またインダ
クタ板が薄いので取り付けに際して強く押し付けること
ができず、ギャップを取り除くことができない。

このギャップにより導波管内側のインダクタ板の寸法、
および誘導窓の幅の寸法がばらつき、通常帯域幅が所望
の値からずれ易い。

また、溝の幅にインダクタ板の板厚を一致させることが
できないので、第１２図に示すようなギャップが生じ、
このギャップがインダクタ板間の長さ方向の距離の誤差
となり、中心周波数がずれてしまう、そして、このギャ
ップによってリターンロスが発生したり、通過帯域のリ
ップル特性を悪くする。

また、第１３図に示すように半田付けによる凸部、凹部
が生ずると表面電流経路が凸部、凹部によって長くなり
、中心周波数が所望の値からずれてしまう、さらに、半
田の凸部、凹部によって導波管とインダクタ板との接合
面がなめらかでないためにその部分の高周波抵抗が増加
し、回路のＱが低下して通過帯域の伝送損失が増加する
。

さらに、インダクタ板、導波管に寸法誤差や不良があっ
た場合や部品交換や部品修正等の補修において、半田付
けによる固定や導波管が一体構造であるので、作業が非
常に煩雑であり、大量生産に適さない。

本発明の目的は、上記した従来の導波管フィルタにおけ
る問題点を解決すべくなされたもので、導波管共振器を
直方体形誘電体の外周に金属膜を配設して形成し、中心
周波数および通過帯域幅の精度が良く、しかも小型化で
きる導波管フィルタを提供することにある。

（問題を解決するための手段）かかる目的を達成するために、本発明に係わる導波管フ
ィルタは、バンドパスフィルタの中心周波数に応じた長
さと誘電率とを有する直方体形誘電体の外周に、長さ方
向に対向する２面に誘導窓を残して金属膜を配設して導
波管共振器を形成し、この導波管共振器を長さ方向に複
数個直列に密接に配置して構成されている。

（作用）中心周波数に応じた長さと誘電率を有する直方体形誘電
体の外周に金属膜を配設して導波管共振器を形成し、こ
の導波管共振器を複数個直列に配置して導波管フィルタ
を構成したので、導波管共振器の長さ方向の寸法が正確
であり、また誘導窓の寸法を精度良く薄い金属膜で形成
することができ、中心周波数および通過帯域幅を所定の
値にでき、無調整化に近い導波管フィルタが得られる。

しかも、電波は誘電体中を通過するので従来の空気中を
通過させるものに比較して導波管フィルタを小型化する
ことができる。

（実施例の説明）以下、本発明の実施例を第１図および第２図を参照して
詳細に説明する。第１図は、本発明の導波管フィルタの
一実施例を示す分解斜視図であり、第２図は、第１図の
組立斜視図である。

第１図および第２図において、１〜３はバンドパスフィ
ルタとして中心周波数に応じた長さと幅と高さおよび誘
電率を有する直方体形誘電体の外周に、その長さ方向に
対向する２面に誘導窓１ａ、１ｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、
３　ｂをそれぞれに残して金属膜が配設された導波管共
振器である。４，５は直方体形誘電体の外周に、その長
さ方向の一方の面に誘導窓４ａ　、　５ａと他方の面全
体を残して金属膜が配設された導波管であるゆ６，７お
よび８，９はそれぞれ誘電体に金属膜が配設されるとと
もに、導波管−マイクロストリップラインのモード変換
用のパターン１０．１１が適宜に形成されたモード変換
器である。１２は支持台、１３．１４はマイクロストリ
ップライン回路である。

支持台１２に一方のモード変換器６，７と導波管４と導
波管共振器１〜３と導波管５および他方のモード変換器
８，９を順次並べ、支持台１２に半田付は固定する。ま
た、導波管４，５および導波管共振器１〜３は相互に液
状半田等により固定する。さらに、マイクロストリップ
ライン１３．１４とモード変換器６〜９は、金属箔１５
を熱圧着法で接続する。

第３図は、本発明の導波管フィルタの他の実施例を示す
分解斜視図である。第３図に示すものは、支持台１２に
順次並べた一方のモード変換器６．７と導波管４と導波
管共振器１〜３と導波管５および他方のモード変換器８
，９とに、弾性を有する爪ＩＥＩ、Ｉｆ（・・・・・・
が形成されたカバー１７を被せ、このカバー１７をネジ
１８．１８・・・・・・で支持台１２に固定する。爪１
［１，１Ｂ・・・・・・の弾性により、モード変換器６
〜９と導波管４，５および導波管共振器１〜３を支持台
１２に固定するとともに、導波管４゜５および導波管共
振器１〜３を密接させる。この導波管フィルタは半田付
けされていないので、導波管フィルタの一部の導波管共
振器１〜３を交換する等の作業が簡単である。

（発明の効果）以上説明したように１本発明の導波管フィルタは、直方
体形の誘電体の外周に金属膜を配設して導波管共振器を
形成したので、誘導窓を残して直方体形誘電体の長さ方
向の面に設けられた金属膜は、従来のインダクタ板に比
較して極めて薄く、またその長さ方向の寸法が正確であ
り、中心周波数がずれるようなことがない。また、誘導
窓はエツチング技術等で寸法精度良く形成でき、通過帯
域幅のずれが少ない。したがって、バンドパスフィルタ
としての中心周波数および通過帯域幅のバラツキが少な
く、調整すべき範囲が小さくそれだけ調整機構による伝
送損失を少なくすることができ、また導波管共振器の表
面電流経路に金属接続部がないので伝送損失が少ない。

さらに、電波が誘電体中を通過するので、導波管フィル
タの形状を小型化できる０例えば、比誘電率が９．６の
誘電体で導波管共振器を構成するならば、中心周波数１
２ＧＨｚ帯であれば、従来の空気中を電波が通過する導
波管共振器の幅１９ｍｍ、長さ１５ｍｍに対して、本発
明の導波管フィルタの導波管共振器は、幅６．１ｍｍ、
長さ４．８ｍｍとなり、４ＧＨｚ帯では、幅５８ｍｍ、
長さ４０　ｍｍ＋７）ものが幅１９ｍｍ、長さ１３ｍｍ
となる。さらに、Ｌ　、５ＧＨｚ帯で比誘電率が１００
の誘電体で導波管共振器を構成するならば、従来の導波
管共振器の幅８２ｍｍ、長さ１１０ｍｍに対して、本発
明の導波管フィルタの導波管共振器は、＠８　ｍ　ｍ　
、長さ１１ｍｍと小型化される。

さらにまた、従来の導波管フィルタでは構成する金属が
温度変化により膨張および収縮して導波管共振器の寸法
が変更され、このために中心周波数にずれを生ずるが、
本発明の導波管フィルタによれば、誘電体に温度変化に
よる寸法変化の少ないものを使用することで、中心周波
数のずれを抑圧することができる等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の導波管フィルタの一実施例を示す分
解斜視図であり、第２図は、第１図の組立斜視図であり
、第３図は、本発明の導波管フィルタの他の実施例を示
す一部分解斜視図であり、第４図は、導波管フィルタの
基本を示す斜視図であり、第５図は、従来の導波管フィ
ルタの一例を示す分解斜視図であり、第６図は、第５図
の組立斜視図であり、第７図は、第６図のＡ−Ａ断面図
であり、第８図および第９図は、それぞれ第７図の等価
回路図であり、第１０図は、インダクタ板と溝を拡大し
た断面図であり、第１１図は、第６図のＢ−Ｂ断面図で
あり、第１２図は第６図のＣ−Ｃ断面図であり、第１３
図はインダクタ板を半田付けで取り付けたときの半田の
状態を示す断面図である。１．２，３：導波管共振器、Ｉａ、ｌｂ、２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ　　：誘導窓。第７図第８図第９図

Claims

【特許請求の範囲】

　バンドパスフィルタの中心周波数に応じた長さと誘電
率とを有する直方体形誘電体の外周に、長さ方向に対向
する２面に誘導窓を残して金属膜を配設して導波管共振
器を形成し、この導波管共振器を長さ方向に複数個直列
に密接に配置して構成したことを特徴とする導波管フィ
ルタ。