WO2022118865A1

WO2022118865A1 - ノッチフィルタ

Info

Publication number: WO2022118865A1
Application number: PCT/JP2021/044012
Authority: WO
Inventors: 正樹西浦; 貴史清水; 策治小林; 伸久保
Original assignee: National Institute of Natural Sciences
Current assignee: National Institute of Natural Sciences
Priority date: 2020-12-02
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2022-06-09
Anticipated expiration: 2023-06-02
Also published as: EP4258466A1; EP4258466A4; JP7197956B2; JPWO2022118865A1; US20230268628A1

Abstract

【課題】　方形導波管とキャビティとを用いたノッチフィルタの性能を向上する。【解決手段】　端面に矩形の開口部１１が形成されたノッチフィルタ１０を構成する。ノッチフィルタ１０の内部は、導波管２０と円形キャビティ３０、３２とを接続管３１、３３で接続した構成となっている。導波管２０の平面形状は、入り口側から、広路部２１、テーパ部２２、狭路部２３が形成され、その後、テーパ部２４、広路部２５へとつながっている。狭路部２３の途中には、捕捉する電磁波の周波数に応じて設計された円形キャビティ３０、３２が設けられている。　このように円形キャビティが設けられている部分で導波管の幅を狭くすることにより、円形キャビティによる電磁波の除去性能を向上させることができる。

Description

ノッチフィルタ

　本発明は、導波管とキャビティとを用いたノッチフィルタに関する。

　特定の周波数の電磁波を除去するためのフィルタとして、導波管にキャビティを設けた形のノッチフィルタが知られている。導波管は、その開口部の形状に応じて、規定の周波数の電磁波のみを通過させるよう構成されており、かかる導波管に除去すべき電磁波の周波数に応じたキャビティを取り付けることによって、いわばキャビティで電磁波を捕捉し、導波管を通り抜けないようにすることで、当該電磁波を除去することができる。
　導波管の形状については、規定の周波数を精度良く通過させるよう種々の工夫が提案されている。例えば、特許文献１は、ミリ波帯の電磁波をＴＥ１０モードで伝送する導波管において、低域側の上限にカットオフ周波数が合うように導波路口径を部分的に狭めた構成を開示する。また、特許文献２は、規定の周波数が異なる２つの導波管をクランク状に連結した構成を開示する。

特開２０１４－１７６９５号公報特開２０１５－５６７２１号公報

　導波管においては、開口部の形状に応じて定まる規定の周波数よりも低い周波数の電磁波は効率的にカットすることができるが、周波数が高い電磁波は容易に通過してしまう性質がある。従って、導波管にキャビティを設けても、こうした高周波の電磁波がノイズとなり、目的とする周波数の電磁波の除去が効率的に実現できない課題があった。
　本発明は、かかる課題に鑑み、導波管にキャビティを設けたノッチフィルタの性能を向上させる技術を提供することを目的とする。

　本発明は、
　特定の周波数の電磁波を除去するノッチフィルタであって、
　断面が矩形をなし規定の周波数帯を通過させるための方形導波管と、
　前記特定の周波数に応じた寸法で形成され、該方形導波管の軸方向のいずれかの箇所において、該矩形の長辺で構成されるＥ面に直交する方向に突出するように取り付けられた１以上のキャビティとを備え、
　前記方形導波管は、
　　開口部において、前記矩形の長辺および短辺の長さが、前記周波数帯に応じて定まる寸法となっており、
　　前記キャビティが取り付けられている部位において、前記矩形の短辺の長さが、前記開口部よりも狭い狭路部となっているノッチフィルタと構成することができる。

　一般に規定の周波数帯を通過させるための方形導波管は、長辺から構成されるＥ面、短辺から構成されるＨ面からなる筒状の形状をなしており、規定の周波数帯およびそれ以上の周波数の電磁波が通過する。そして、規定の周波数帯の電磁波は、方形導波管内をＴＥ１０モードなどの状態で比較的安定して伝播するのに対し、規定より高い周波数帯の電波は、このような安定した状態で通過するとは限らない。
　これに対し、本発明においては、キャビティを設けた箇所を狭路部とすることにより、除去すべき特定の周波数（以下、ノッチ周波数ということもある。）の電磁波の伝播を狭路部内で安定させることができるため、キャビティで効率的に除去することが可能となる。電磁波を安定させるためには、狭路部の長辺の寸法ではなく、短辺を短くすること、即ち、キャビティが設けられているＥ面の間隔を狭めることが特に効果的である。

　本発明において規定の周波数としては、いわゆるＱバンド、Ｕバンドなど導波管の分野で用いられる帯域で特定することができるが、これらに限定されるものではない。
　また、特定の周波数は、方形導波管内を通過し得る周波数内で任意に設定でき、規定の周波数帯の下限値よりは高い範囲の周波数となる。特に、規定の周波数帯の上限値よりも高い周波数とすることが好ましい。
　キャビティは、特定の周波数の電磁波を内部で共鳴させることにより除去するものであるから、かかる原理に基づいて設計された形状であれば、直方体状の空洞など種々の形状をとり得る。

　本発明のノッチフィルタにおいては、
　前記狭路部における前記矩形の短辺の長さは、前記特定の周波数の電磁波が所定のモードで伝播するよう設定してもよい。

　こうすることにより、狭路部における特定の周波数の電磁波を一層、安定させることができ、キャビティでの除去効率をさらに向上させることができる。
　所定のモードとしては、例えば、ＴＥ１０モードなどが挙げられるが、これに限定されるものではない。
　もっとも、本発明において狭路部における矩形の短辺の長さは、所定のモードに限らず任意に決めても差し支えない。開口部よりも狭路部の幅を抑えることにより、特定の周波数の電磁波を安定させる効果は得られるからである。所定のモードを考慮して幅を設定することは、その効果をより向上させる手段に過ぎない。

　本発明のノッチフィルタにおいては、
　前記狭路部は、さらに前記矩形の長辺の長さが、前記開口部よりも狭い狭路部となっているものとしてもよい。

　シミュレーションの結果、Ｅ面の間隔を狭めることに加えて、矩形の長辺の長さを短くした場合、即ちＨ面の間隔を狭くした場合、所定の周波数以下の電磁波を減衰させる効果、即ち、ハイパスフィルタの効果を併せ持つことが判明した。

　本発明のノッチフィルタにおいては、
　前記キャビティは、円筒形状としてもよい。

　キャビティは、本来、任意の形状をとり得るが、特定の周波数を効率的に除去するためには、十分な加工精度が求められる。円筒形状は、かかる点で他の形状に比較して、精度よく加工しやすいという利点がある。また、特定の周波数を除去するための寸法を、解析的に求めやすいという利点もある。
　円筒形状のキャビティとする場合、その配置も種々の態様が考えられ、その軸方向を方形導波管の短辺またはＨ面に平行に配置してもよいし、その軸方向が方形導波管の長辺またはＥ面に平行になるよう配置してもよい。

　キャビティを円筒形状とする場合、
　前記円筒形状の高さが異なる複数のキャビティが、それぞれ当該円筒形状の軸が前記矩形の長辺と平行となるように配置されているものとしてもよい。

　シミュレーションの結果、キャビティを円筒形状とする場合、その高さ長辺の長さ、即ちキャビティ長が、除去される電磁波の周波数に影響を与えることが判明した。従って、キャビティ長が異なる複数のキャビティを備えることにより、複数の周波数の電磁波を除去することができることになる。
　一つのキャビティでは、それに対応した周波数を中心にある程度の幅をもった周波数の電磁波が除去される。従って、複数のキャビティについて、それぞれ除去される周波数が相互に重畳するようにキャビティ長を決めれば、全体としては、特定の周波数を中心に幅広く電磁波を除去することが可能となる。また、複数のキャビティについて、それぞれ除去される周波数が相互に重畳しないようにキャビティ長を決めれば、全体としては、分離された複数の周波数の電磁波を除去することが可能となる。このようにキャビティ長は、目的に応じて種々の設定が可能である。

　本発明のノッチフィルタにおいては、
　前記方形導波管の対向するＥ面にそれぞれ１以上のキャビティを備えるものとしてもよい。

　シミュレーションの結果、両側にキャビティを設けることにより、電磁波の除去の効率が向上することが判明した。
　また、キャビティを方形導波管の対向するＥ面に設ける場合には、それぞれのキャビティの方形導波管の軸方向の取り付け位置が異なるように設けることが好ましい。つまり、方形導波管の短辺、長辺にｘ軸、ｙ軸、軸方向にｚ軸を定義するとき、それぞれのキャビティのｚ座標が異なるようにすることが好ましい。
　もっとも、キャビティの位置は任意に設定可能であり、複数のキャビティを設ける場合、方形導波管の片方にのみ設けてもよい。

　本発明のノッチフィルタにおいては、
　前記開口部の寸法を有する広路部と、前記狭路部とがテーパ状に連結されているものとしてもよい。

　こうすることにより、広路部と狭路部とを円滑に連結することができ、比較的加工しやすい利点がある。
　テーパ状の連結部の設け方は、種々の方法が考えられる。例えば、方形導波管の入口側の広路部と狭路部、および出口側の広路部と狭路部の２カ所の連結部のうち、一方のみをテーパ状としてもよいし、双方をテーパ状としてもよい。また、テーパ状の連結部の長さは任意に設定可能である。

　本発明のノッチフィルタにおいては、
　前記開口部の寸法を有する広路部と、前記狭路部とが段差を設けて連結されているものとしてもよい。

　シミュレーションの結果、こうすることにより、反射特性が改善すること、即ち、方形導波管に進入した電磁波が、通過せずに、いずれかの箇所で反射することによる悪影響が緩和されることが判明した。
　段差は、一段階としてもよいし、複数段階としてもよい。

　本発明は、以上で説明した種々の特徴を全て備えている必要はなく、適宜、その一部を省略したり組み合わせたりして構成することができる。

実施例としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。キャビティの寸法と周波数との相関を示すチャートである。実施例としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。比較例としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。比較例としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。変形例（１）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（２）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（２）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。変形例（３）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（３）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。変形例（３）としてのノッチフィルタの反射特性を示す説明図である。変形例（４）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（４）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。変形例（５）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（５）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図（１）である。変形例（６）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（６）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図（１）である。変形例（７）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（７）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図（１）である。

Ａ．ノッチフィルタの構成：
　図１は、実施例としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。
　図１（ａ）には、ノッチフィルタ１０の斜視図を示した。ノッチフィルタ１０の本体は、快削銅、無酸素銅、純アルミニウム、アルミニウム合金など高周波の電磁波に対する抵抗が小さい金属を適宜選択することができる。ノッチフィルタ１０は、概略直方体となっており、端面には、図示するように矩形の開口部１１が形成されている。対向する端面にも同様の開口部が形成されている。ノッチフィルタ１０の内部は、中空の導波管とキャビティが形成されている。電磁波は、開口部１１から導入され、開口部１１の寸法によって規定される周波数帯の電磁波がノッチフィルタ１０の内部を通過し、対向する端面の開口部に伝搬される。途中、キャビティに対応する特定の周波数の電磁波は除去される。以下、この除去される特定の周波数をノッチ周波数と言うこともある。

　図１（ｂ）には、ノッチフィルタ１０の内部を表す平面図を示した。内部に形成されている中空部分のみを図示した状態となっている。この中空部分は、先に説明した通り、導波管２０と円形キャビティ３０、３２とを接続管３１、３３で接続した構成となっている。導波管２０の断面形状は長辺、短辺からなる矩形であり、開口部の幅Ｗ１は、図１（ａ）に示した開口部１１の短辺（横方向）に対応している。導波管２０のうち、長辺で構成される平面をＥ面と呼び、短辺で構成される平面をＨ面と呼ぶ。
　円形キャビティ３０、３２は、任意の位置に取り付けることが可能であるが、実施例では、導波管２０の軸方向の位置が異なるように取り付けた。つまり、矩形断面の短辺方向にｘ軸、長辺方向にｙ軸を定義し、導波管２０の軸方向にｚ軸を定義すると円形キャビティ３０、３２のｚ座標は異なる値となる。こうすることにより、それぞれの円形キャビティ３０、３２をより効率的に作用させることができる。
　開口部１１の長辺の寸法、および短辺の寸法（Ｈ面の間隔）（単に幅と称することもある）（Ｗ１）は、導波管２０を通過させる電磁波の周波数帯に応じて設計することができる。本実施例では、ＱバンドのＴＥ１０モードを考慮し、幅Ｗ１を２．８４５ミリメートルに設定した。

　導波管２０の平面形状は、図示する通り、幅が変化している。即ち、入り口側から、幅Ｗ１と同一の幅の広路部２１、徐々に幅が狭くなるテーパ部２２、幅Ｗ１よりも狭い狭路部２３が形成され、その後、徐々に幅が広くなるテーパ部２４、幅Ｗ１と同一の幅の広路部２５へとつながっている。

　導波管２０の全長Ｌは任意に設計可能であるが、本実施例では５０ミリメートルとした。また、広路部２１の長さＬ２は５ミリメートル、開口部からテーパ部２２、２４の末端までの距離Ｌ１は１０ミリメートルとした。Ｌ１、Ｌ２は任意に設計可能であるが、テーパ部２２、２４の長さ（即ち、Ｌ１－Ｌ２）が、短い場合、電磁波が反射する恐れがあるため、十分になめらかに広路部２１、２５と狭路部２３とを接続できる程度の長さを確保することが好ましく、少なくとも電磁波の半波長以上の長さを確保しておくことが好ましい。
　幅は、このように変化するものの、高さ（長辺の長さまたはＥ面の間隔）は、一定となっている。

　円形キャビティ３０、３２および接続管３１、３３は、後述する方法などによって、捕捉する電磁波の周波数に応じて設計することができる。本実施例では、Ｕバンド帯の５６ＧＨｚを捕捉するよう設計した。円形キャビティ３０、３２は、狭路部２３の途中に設けられている。好ましくは中央付近が良い。
　円形キャビティ３０、３２および接続管３１、３３の高さは、導波管２０と同一としてもよいし、それよりも小さくしてもよい。

　狭路部２３の幅Ｗ３は、円形キャビティ３０、３２で捕捉する電磁波の周波数に応じて決めることができる。上述の通り、本実施例ではＵバンド帯の電磁波を捕捉するため、狭路部２３の幅Ｗ３は、Ｕバンド帯のＴＥ１０モードを想定し２．３８８ミリメートルとした。半幅Ｗ２は、その１／２で、１．１９４ミリメートルとなる。
　狭路部２３の長さは、円形キャビティ３０、３２での捕捉効果が向上するのに十分な長さを確保しておくことが望ましい。長さは、実験または解析によって定めることができるが、少なくとも捕捉するＵバンド帯の半波長を円形キャビティ３０、３２の前後に確保できる程度の長さを確保することが好ましい。

Ｂ．円形キャビティの設計方法：
　円形キャビティの設計方法について説明する。
　図２は、キャビティの寸法と周波数との相関を示すチャートである。横軸は、キャビティの直径Ｄと、キャビティ長Ｌとの比である。キャビティ長Ｌとは、円筒状のキャビティの高さを言う。縦軸は、キャビティの直径とノッチ周波数ｆｒの積である。また、それぞれの変数は、次の事項を意味する。
　ｍは、円筒状のキャビティ内における周回方向に関する電界Ｅｒの全周期変化の数である。
　ｎは、円筒状のキャビティ内における半径方向に関する電界Ｅｔの半周期変化の数である。
　ｘｉは、円筒状のキャビティ内における軸方向、即ち高さ方向に関する電界Ｅｒの半周期変化の数である。　

　ノッチ周波数ｆｒを設定し、ｍ、ｎ、ｘｉを任意に選択すれば、図２のチャートによって、これらのパラメータに応じて、キャビティの直径Ｄとキャビティ長Ｌの比を求めることができる。その上で、方形導波管の寸法、ノッチフィルタ全体の寸法などを考慮しながら、キャビティの直径Ｄおよびキャビティ長Ｌをそれぞれ設定すればよい。

Ｃ．ノッチフィルタの効果：
　図３は、実施例としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。図１に示したノッチフィルタを用いた場合の各周波数における減衰効果を示した。
　先に説明した通り、ノッチフィルタはＱバンド帯を通過させる導波管と、Ｕバンド帯に含まれる５６ＧＨｚの周波数を除去する円形キャビティを備えている。
　図３におけるグラフＣ１は、導波管に狭路部を設けない場合の結果を表しており、目的とする周波数から若干ずれた５５ＧＨｚおよび５９ＧＨｚで減衰が現れていることが分かる。一方、グラフＣ２は、導波管に狭路部を設けた場合の結果である。目的とする５６ＧＨｚを含む範囲で、顕著な減衰が得られていることが分かる。
　このように、導波管に狭路部を設けることにより、ノッチフィルタの性能が大きく向上することが実験で確認された。

　上述の結果が得られる原理については、完全に解明された訳ではないが、次のような理由によるものと推測される。即ち、Ｑバンド帯に合わせた開口部を有する導波管の場合、Ｑバンド帯以下の周波数帯の電磁波は開口部で除去することができるものの、Ｑバンド帯以上の高周波数の電磁波（例えば、Ｕバンド帯の電磁波）は比較的容易に導波管を通過してしまう。導波管の寸法はＱバンド帯に合わせて設計されているため、Ｑバンド帯の電磁波は、いわゆるＴＥ１０モード、即ち導波管の幅に半波長が収まる状態で安定して通過することになる。これに対し、Ｕバンド帯の電磁波などは、波長がＱバンド帯よりも短いため、Ｑバンド帯用に設計された導波管内では、安定しない可能性がある。従って、この状態で導波管にキャビティを設けたとしても、キャビティによって電磁波を捕捉できる確率が低下し、図３のグラフＣ１に示すように十分な性能が得られないと考えられる。これに対し、実施例のノッチフィルタのように、Ｕバンド帯に合わせて設計した狭路部をキャビティの取り付け部付近に設ければ、Ｕバンド帯の電磁波が安定するため、キャビティによって捕捉されやすくなる。この結果、図３のグラフＣ２に示すように、減衰効果を向上させることが可能となる。

　図４は、比較例としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。比較例のノッチフィルタでは、図１に示した実施例のノッチフィルタ１０と基本的な構成は同様である。実施例と比較例との相違点は次の通りである。実施例のノッチフィルタ１０では、導波管２０の中央付近に、開口部の幅Ｗ１よりも幅が狭くなる狭路部２３が形成されている。これに対して、図４における比較例としてのノッチフィルタでは、導波管の全長にわたって幅は、開口部の幅Ｗ１で均一である。また、比較例としてのノッチフィルタでは、導波管の中央付近において、開口部の高さＨ１よりも低い高さＨ２となっている。即ち、比較例は実施例において幅の代わりに導波管の長辺の長さを短くすることによって狭路部を形成した構成に該当する。

　図５は、比較例としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合の周波数ごとの減衰を求めたシミュレーション結果を示している。実線で示したグラフＣ５１は実施例のノッチフィルタに対する結果を表しており、破線で示したグラフＣ５２は比較例のノッチフィルタに対する結果を表している。ノッチ周波数である５６ＧＨｚ付近では、実施例の結果Ｃ５１ではピークＰ５１に示される通り約８０ｄＢの減衰量となっているのに対し、変形例の結果Ｃ５２ではピークＰ５２に示される通り約３５ｄＢの減衰量となっている。即ち、ノッチフィルタによる効果は、比較例の方が実施例よりも低いことが分かる。
　このことは、狭路部を設ける場合には、導波管の長辺の長さを低くするよりも、幅、即ち、キャビティが設けられている側面の間隔を狭くする方が効果的であることを表している。

　以上で説明した種々の特徴は、必ずしも全てを備える必要はなく、適宜、その一部を省略したり組み合わせたりすることが可能である。また、本発明は、上述の実施例に限らず、種々の変形例を構成することができる。

Ｄ．変形例：
Ｄ１．変形例（１）：
　図６は、変形例（１）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。
　図６（ａ）は、図１で説明したノッチフィルタ１０の導波管２０、円形キャビティ３０、３２の斜視図である。
　図６（ａ）は、導波管４０に対して、４つの円形キャビティ４１～４４を取り付けたノッチフィルタの斜視図である。
　図６（ｃ）は、導波管５０に対して、６つの円形キャビティ５１～５６を取り付けたノッチフィルタの斜視図である。

　このように円形キャビティは、２つに限らず任意の数を設けることができる。必ずしも偶数に限る必要もない。また、複数、設ける場合には、それぞれ捕捉する電磁波の周波数に応じて寸法を変えてもよい。こうすることで多様な電磁波を除去することが可能となる。
　図２の例では、いずれもＵバンド帯を除去することを想定しており、導波管２０、４０、５０の狭路部の幅は一定となっているが、捕捉する周波数に応じて狭路部の幅を多段階に変化させても良い。

Ｄ２．変形例（２）：
　図７は、変形例（２）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（２）のノッチフィルタでは、図１に示した実施例のノッチフィルタ１０と基本的な構成は同様である。実施例と変形例（２）との相違点は次の通りである。実施例のノッチフィルタ１０では、導波管２０の中央付近に、開口部の幅Ｗ１よりも幅が狭くなる狭路部２３が形成されている。これに対して、図７における変形例（２）としてのノッチフィルタでは、狭路部は、実施例と同様に開口部よりも狭い幅Ｗ３とし、さらに、開口部の高さＨ１よりも低い高さＨ２となっている。即ち、比較例は、導波管の幅と長辺の長さの双方を狭くすることによって狭路部を形成した構成に該当する。

　図８は、変形例（２）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合の周波数ごとの減衰を求めたシミュレーション結果を示している。実線で示したグラフＣ８１は実施例のノッチフィルタに対する結果を表しており、破線で示したグラフＣ８２は変形例（２）のノッチフィルタに対する結果を表している。ノッチ周波数である５６ＧＨｚ付近では、実施例と変形例（２）の結果は、ピークＰ７１に示される通り同等となっているのに対し、変形例（２）の結果Ｃ８２ではピークＰ８２に示される通り３２ＧＨｚ以下の低い周波数帯で大きな減衰が生じている。即ち、変形例（２）におけるノッチフィルタは、ハイパスフィルタとして機能していることが分かる。
　このことは、狭路部において、幅とともに長辺の長さも狭くした場合、ノッチ周波数を減衰させる効果に影響を与えることなく、付加的にハイパスフィルタとしての効果を発揮させることができる。

Ｄ３．変形例（３）：
　図９は、変形例（３）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。変形例（３）のノッチフィルタでは、図１に示した実施例のノッチフィルタ１０と基本的な構成は同様である。実施例と変形例（３）との相違点は次の通りである。実施例のノッチフィルタ１０では、入り口側から、幅Ｗ１と同一の幅の広路部２１、徐々に幅が狭くなるテーパ部２２、幅Ｗ１よりも狭い狭路部２３が形成されている。これに対して、図９における変形例（３）としてのノッチフィルタでは、テーパ部２２に代えて、広路部と狭路部の中間の幅を有する中間路部２２ａが形成されており、広路部２１と中間路部２２ａとの境界は段差ｓ１、中間路部２２ａと狭路部２３との境界は段差ｓ２となっている。中間路部２２ａの長さは、テーパ部２２と同じである。
　変形例（３）では、中間路部２２ａは、一定の幅としたが、広路部２１から狭路部２３に向けて、幅を狭くしてもよい。中間路部２２ａの形状に関わらず、広路部２１と狭路部２３との連結を、段差ｓ１、ｓ２のように不連続にした点が変形例（３）の特徴である。変形例（３）から中間路部２２ａを省略し、広路部２１と狭路部２３とを直接連結、即ち、一段階の段差で連結してもよい。逆に、変形例（３）よりも多くの段数で階段状に連結してもよい。

　図１０は、変形例（３）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合の周波数ごとの減衰を求めたシミュレーション結果を示している。実線で示したグラフＣ１０１は実施例のノッチフィルタに対する結果を表しており、破線で示したグラフＣ１０２は変形例（３）のノッチフィルタに対する結果を表している。図示する通り、段差を設けてもノッチフィルタの効果はほとんど影響を受けないことが分かる。

　図１１は、変形例（３）としてのノッチフィルタの反射特性を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合に、導波管のいずれかの箇所で反射してくる電磁波の強さを求めたシミュレーション結果を示している。破線で示したグラフＣ１１１は実施例のノッチフィルタに対する結果を表しており、実線で示したグラフＣ１１２は変形例（３）のノッチフィルタに対する結果を表している。図の領域ａに示す通り、３０～５０ＧＨｚの範囲では、グラフＣ１１２の方がグラフＣ１１１よりも低い値を示しており、反射してくる電磁波が弱いことを表している。即ち、変形例（３）のノッチフィルタは、実施例のノッチフィルタよりも反射特性が向上していることが分かる。このように、広路部と狭路部との連結部分に段差を設けることにより、反射特性を向上させることができる。

Ｄ４．変形例（４）：
　次に変形例（４）を示す。変形例（４）のノッチフィルタでは、図１に示した実施例のノッチフィルタ１０と基本的な構成は同様であり、テーパ部２２の形状がそれぞれ異なっている。
　図１２は、変形例（４）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。実施例のノッチフィルタ１０では、テーパ部２２は、広路部２１と狭路部２３とを直線的に連結する。これに対して、変形例（４）としてのノッチフィルタでは、テーパ部２２に代えて、広路部と狭路部を曲線状に連結する連結部２２ｂが形成されている。変形例（４）では、連結部２２ｂは、広路部と狭路部に接するように設定されたＳ字状の曲線としたが、外側に凸の曲線、内側に凸の曲線などとしても良い。
　図１３は、変形例（４）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合の周波数ごとの減衰を求めたシミュレーション結果を示している。実線で示したグラフＣ１３１は実施例のノッチフィルタに対する結果を表しており、破線で示したグラフＣ１３２は変形例（４）のノッチフィルタに対する結果を表している。図示する通り、段差を設けてもノッチフィルタの効果はほとんど影響を受けないことが分かる。

Ｄ５．変形例（５）：
　次に変形例（５）を示す。変形例（５）のノッチフィルタでは、図１に示した実施例のノッチフィルタ１０と基本的な構成は同様であり、テーパ部２２の長さがそれぞれ異なっている。
　図１４は、変形例（５）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。図１４（ａ）に示す通り変形例（５）のノッチフィルタは、実施例のノッチフィルタ１０のテーパ部２２を短くしたテーパ部２２ｃが形成されている。テーパ部２２ｃが短くなる結果、広路部２１の長さは変更していないため、狭路部とテーパ部との境界の位置は、実施例では開口部から距離Ｌ１であるのに対し、変形例（５）では距離Ｌ１ａのように短くなっている。説明の便宜上、図１４（ａ）、図１４（ｂ）に示した形態を、変形例（５）における形態１と呼ぶこととする。
　テーパ部２２ｃの長さは、任意に設定可能である。テーパ部２２ｃを長さ０とすれば、図１４（ｃ）に示すように、テーパ部２２ｃが存在しない状態、即ち、広路部２１と狭路部２３とが直接に連結され、段差ｓが形成される状態となる。この形態を、変形例（５）における形態２と呼ぶこととする。　
　図１５は、変形例（５）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合の周波数ごとの減衰を求めたシミュレーション結果を示している。実線で示したグラフＣ１５１は実施例のノッチフィルタに対する結果、破線で示したグラフＣ１５２は変形例（５）の形態１に対する結果、および一点鎖線で示したグラフＣ１５３は変形例（５）の形態２に対する結果を表している。図示する通り、いずれの結果においても、ノッチフィルタの効果はほとんど影響を受けないことが分かる。

　上述の変形例に加えて、入口側と出口側でテーパの状態を変えてもよい。例えば、入口側はテーパ部を設け、出口側は段差を設けるようにしてもよい。その逆であってもよい。このように広路部と狭路部との連結は、種々の変形例が考えられる。

Ｄ６．変形例（６）：
　次に変形例（６）を示す。変形例（６）のノッチフィルタでは、図１に示した実施例のノッチフィルタ１０と導波管の基本的な構成は同様であり、円形キャビティの数及び高さ（キャビティ長という）がそれぞれ異なっている。
　図１６は、変形例（６）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。図１６に示す通り、実施例のノッチフィルタは２個の円形キャビティ３０、３２を備えているのに対し、変形例（６）のノッチフィルタは、左右に合計６個の円形キャビティ３０ａ～３０ｄ、３２ａ、３２ｂを備える。また、実施例では、円形キャビティ３０、３２のキャビティ長は同一であるのに対し、変形例では、円形キャビティ３０ａ～３０ｄのキャビティ長は実施例と同一とし、円形キャビティ３２ａ、３２ｂは実施例よりも約５％長くした。
　図１７は、変形例（６）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合の周波数ごとの減衰を求めたシミュレーション結果を示している。実線で示したグラフＣ１７１は実施例のノッチフィルタに対する結果を表しており、破線で示したグラフＣ１７２は変形例（６）に対する結果を表している。ピークＰ１７１に見られる通り、変形例（６）においては、ノッチ周波数以外の周波数において、顕著に減衰効果が生じていることが分かる。このようにキャビティ長の異なる複数のキャビティを用意することにより、複数の周波数をノッチ周波数として減衰させることが可能となる。
　変形例（６）において、円形キャビティの数およびそれぞれのキャビティ長は任意に決めることができる。変形例（６）では、２種類のキャビティ長で円形キャビティを用意したが、３種類以上のキャビティ長で用意してもよい。
　また、変形例（６）では、入口側にキャビティ長の長い円形キャビティ３２ａ、３２ｂを配置しているが、その配置も任意に決めることができる。

Ｄ７．変形例（７）：
　次に変形例（７）を示す。変形例（７）のノッチフィルタでは、図１に示した実施例のノッチフィルタ１０と導波管の基本的な構成は同様であり、円形キャビティの数及び配置が異なっている。
　図１８は、変形例（７）としてのノッチフィルタの構成を示す説明図である。実施例では、導波管の左右に２個の円形キャビティ３０、３２を備えるのに対し、変形例（７）のノッチフィルタは、導波管の片方に３個の円形キャビティを備える。それぞれの円形キャビティの寸法は、実施例と同じである。円形キャビティの数、配置、寸法は、図１８に示した例に限らず、任意に設定可能である。
　図１９は、変形例（７）としてのノッチフィルタの効果を示す説明図である。Ｑバンド帯の電磁波を導波管に通過させた場合の周波数ごとの減衰を求めたシミュレーション結果を示している。実線で示したグラフＣ１９１は実施例のノッチフィルタに対する結果を表しており、破線で示したグラフＣ１９２は変形例（７）に対する結果を表している。ピークＰ１９１に見られる通り、変形例（７）のノッチフィルタでは、ノッチ周波数における減衰効果がやや低下していることが分かる。しかし、領域ｂに示されるように、４０ＧＨｚ付近では、実施例よりも変形例（７）の方が電磁波の減衰が低く、即ち、損失が低いことが分かる。
　このように円形キャビティの数および配置によって、ノッチ周波数よりも低い所定の周波数における損失を緩和することが可能となる。

　以上、本発明の種々の実施例および変形例を説明した。本発明は、その趣旨を変更しない範囲で、さらに種々の変形例を構成可能である。

　本発明は、導波管とキャビティとを用いたノッチフィルタに適用することができる。

１０   ノッチフィルタ
１１   開口部
２０   導波管
２１、２５    広路部
２２ａ　中間路部
２２、２２ｂ、２２ｃ、２４   テーパ部
２３   狭路部
３０、３０ａ～３０ｄ、３２、３２ａ、３２ｂ円形キャビティ
３１、３３    接続管
４０   導波管
４１～４４    円形キャビティ
５０   導波管
５１～５６    円形キャビティ

Claims

　特定の周波数の電磁波を除去するノッチフィルタであって、
　断面が矩形をなし規定の周波数帯を通過させるための方形導波管と、
　前記特定の周波数に応じた寸法で形成され、該方形導波管の軸方向のいずれかの箇所において、該矩形の長辺で構成されるＥ面に直交する方向に突出するように取り付けられた１以上のキャビティとを備え、
　前記方形導波管は、
　　開口部において、前記矩形の長辺および短辺の長さが、前記周波数帯に応じて定まる寸法となっており、
　　前記キャビティが取り付けられている部位において、前記矩形の短辺の長さが、前記開口部よりも狭い狭路部となっているノッチフィルタ。
　請求項１記載のノッチフィルタであって、
　前記狭路部における前記矩形の短辺の長さは、前記特定の周波数の電磁波が所定のモードで伝播するよう設定されているノッチフィルタ。
　請求項１記載のノッチフィルタであって、
　前記狭路部は、さらに前記矩形の長辺の長さが、前記開口部よりも狭い狭路部となっているノッチフィルタ。
　請求項１記載のノッチフィルタであって、
　前記キャビティは、円筒形状であるノッチフィルタ。
　請求項４記載のノッチフィルタであって、
　前記円筒形状の高さが異なる複数のキャビティが、それぞれ当該円筒形状の軸が前記矩形の長辺と平行となるように配置されている長辺の長さノッチフィルタ。
　請求項１記載のノッチフィルタであって、
　前記方形導波管の対向するＥ面にそれぞれ１以上のキャビティを備えるノッチフィルタ。
　請求項１記載のノッチフィルタであって、
　前記開口部の寸法を有する広路部と、前記狭路部とがテーパ状に連結されているノッチフィルタ。
　請求項１記載のノッチフィルタであって、
　前記開口部の寸法を有する広路部と、前記狭路部とが段差を設けて連結されているノッチフィルタ。