JP2548810B2

JP2548810B2 - 導波管形分波器

Info

Publication number: JP2548810B2
Application number: JP1305124A
Authority: JP
Inventors: 巧山口; 牧夫土谷; 和芳竹林
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1989-11-24
Filing date: 1989-11-24
Publication date: 1996-10-30
Anticipated expiration: 2011-10-30
Also published as: JPH03165601A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この発明は、マイクロ波帯およびミリ波帯で使用され
る導波管形分波器に関するものである。

〔従来の技術〕

第４図は例えば昭和39年２月25日に丸善（株）より発
行された通研叢書「マイクロ波およびミリ波回路」小口
著のP278に示された従来の導波管形分波器を示す概略構
成図であり、図において、１は主導波管、2,3は結合
孔、12は金属セプタム、6,7は方形導波管、8,9は電波の
偏波方向を表わす。

結合孔2,3は各々方形導波管6,7と主導波管１の接合面
のほぼ中央に設けられており、また金属セプタム12は主
導波管１の管軸中心にて方形導波管７の長辺と平行とな
るように取り付けられている。

次に動作について説明する。上記のように構成された
分波器に入射するまでに各々直交する２つの直線偏波8,
9に偏波変換された電波は図中右側から主導波管１内を
伝搬し、金属セプタム12を通過しようとする。このとき
波９は金属セプタム12と直交しているため、この金属セ
プタムの影響を受けずに方形導波管７にそのまま伝搬す
る。ここで、結合孔２を主導波管１と方形導波管７との
整合がうまく調整される大きさと形状に選んでおけば、
方形導波管７にはほとんど損失なく波９を取り出すこと
ができる。

また、波８は金属セプタム12と平行になっているの
で、金属セプタム12で反射され、入射方向と反対の方向
に伝搬する。ここで、波８の中心周波数をf₂、主導波管
１内を伝搬する場合の基本モードの管内波長をλg₂とす
る。このとき、結合孔３の中心位置が金属セプタム12の
端面からλg₂/4及びλg₂/4の奇数倍の距離に選ばれてい
れば、結合孔３の長手方向の磁界が最大となり、その位
置にある結合孔３を介して効率よく分波され、また結合
孔３の大きさおよび形状を、これに接続される方形導波
管６との整合がうまくいくように選ぶことにより、波８
をほとんど損失なく方向導波管６に取り出すことができ
る。

以上により、互いに直交する２つの偏波を異なる２つ
の方形導波管に効率よく分波することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の導波管形分波器は以上のように構成されている
ので、円形導波管内面に金属セプタムを設けるため、主
導波管と方形導波管と金属セプタムとを別々に製作し、
金属セプタムを設置した後、主導波管と方形導波管を組
み立てなければならず、部品点数が多く大形となるこ
と、また互いに直交する２つの電波を損失なく分波する
ためには、この金属セプタムの設定精度を厳しくしなけ
ればならない等の問題があった。

また、各方形導波管に分波される電波のうち、自分以
外の方形導波管に漏洩する量を非常に小さく制御しなけ
ればならない場合などは、相手側の方形導波管以降の信
号回路中に阻止用フィルタを設けなければならないなど
の問題があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになさ
れたもので、部品点数を少なくし、製作を容易にできる
とともに、小形化を図り、また入射する電波の偏波と周
波数の両方の分波機能を兼ね備えた導波管形分波器を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る導波管形分波器は、主導波管の管軸方
向の端面に導波管形フィルタを直結するとともに、主導
波管の周方向に分波する方形導波管を導波管形フィルタ
とし、主導波管の管軸方向と平行にしてそのＥ面を介し
て結合するようにしたものである。

〔作用〕

この発明における導波管形分波器においては、主導波
管の管軸方向端面に導波管形フィルタを直結したことに
より、従来の導波管形分波器の金属セプタムと同様の作
用を持たせることができ、また周方向の導波管形フィル
タを主導波管の管軸方向と平行にＥ面結合により設けた
ことにより、導波管形偏分波器の小型化が図れるととも
に、各々のフィルタが互いの漏洩を抑制する阻止フィル
タとしても作用する効果が得られるとともに、Ｅ面結合
された導波管形フィルタと、円形導波管とが、同一方向
の磁界を持つことにより、該導波管形フィルタと上記円
形導波管とを所要の特性が得られるように結合させるこ
とができる効果が得られる。

〔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図は本発明の一実施例による導波管形分波器を示
し、図において、１は第４図と同じ主導波管、２は主導
波管１の管軸方向端面のほぼ中央に設けられた結合孔、
３は主導波管１の周方向に、長手方向が主導波管１の管
軸方向と平行になるように設けられた結合孔、6,7は各
々異なった通過周波数帯域をもつ導波管形帯域通過フィ
ルタ、4a〜4c,5a〜5cは各々導波管形帯域通過フィルタ
6,7を構成するためのアイリスである。

ここで、8,9は第４図同様、分波される電波の偏波方
向を表わしている。また各結合孔2,3の管軸方向の距離
は第４図の金属セプタムとの関係と同様にλg₂/4あるい
はλg₂/4の奇数倍に選ばれている。また、導波管形帯域
通過フィルタ６のアイリス4aと反対側の端面は金属導体
にて短絡端10として短絡されており、導波管形帯域通過
フィルタ６はそのＥ面を介して主導波管１と結合されて
いる。

主導波管１の管軸方向端面に設けられた導波管形帯域
通過フィルタ７の構成部品のうち、結合孔２とアイリス
5aとの距離は通過周波数帯の中心周波数f₁で共振するよ
うに選定されており、また結合孔２の大きさ，形状はア
イリス5a〜5cと合わせて、導波管形帯域通過フィルタ７
の入出力の反射が少なくするようなサセプタンス分布
（例えば、チェビシェフ分布）を持たせるように決定さ
れている。

これにより、従来の導波管形偏分波器と同様に、直線
偏波の入射波8,9が主導波管１を伝搬してきた場合、９
の偏波をもつ入射波は、結合孔２の面において、結合孔
２の長手方向に磁界が最大となるので、方形導波管の基
本モードであるTE₁₀モードを励振して効率よく帯域通過
フィルタ７の出力端に取り出される。

一方、入射波９と直交する偏波である電波８は結合孔
２の面にて結合孔２の短軸方向に磁界が最大となるが、
方形導波管のTE₁₀モード及びTE₁₀₁モードは、この方形
導波管の短辺方向に磁界成分を持たないので、励振され
ず、主導波管１側へ反射される。

反射された波８について円形導波管内伝搬時の基本モ
ードであるTE₁₁モードのみを考えると、もう一方の結合
孔３の位置が結合孔２からλg₂/4あるいはλg₂/4の奇数
倍の位置にあることから、結合孔３の長手方向に磁界最
大となり、また結合孔３は帯域通過フィルタ６の初段の
共振器内において、この結合孔３は方形導波管の短辺側
の側面に管軸方向と結合孔の長手方向が平行となり、か
つ、初段の共振器長ｌのほぼl/2のところに置かれてお
り、この点では方形導波管の基本共振TE₁₀₁モードにお
いて、結合孔３の長手方向で磁界最大となるため、結合
孔３を介して効率よく分波される。この時アイリス4aと
短絡端10との距離ｌを通過周波数帯の中心周波数f₂で共
振するように選定し、結合孔３の大きさ，形状について
はアイリス4a〜4cと合わせて帯域通過フィルタ６の入出
力の反射が少なくなるよう、上述と同じ手法にてサセプ
タンス分布を持たせるように決定すれば、入射波８は結
合孔３を介して効率良く帯域通過フィルタ６の出力端に
とり出される。

以上は主導波管側からの入射を示したが、可逆の理に
てその反対の場合も同様の動作を行なう。

この実施例の導波管形分波器では、各々の端子に帯域
通過フィルタを直結しているので、互いに異なる通過帯
域をもち、かつ偏波が直交している場合、互いに自分の
通過帯域以外は減衰するので、漏洩阻止フィルタとして
の効果を得られるとともに、結合孔２が直接、帯域通過
フィルタ７の初段のサセプタンスを構成しているので、
管軸方向を最短にすることができる。

また帯域通過フィルタ６を主導波管１の管軸と平行に
設けたことにより、管軸と垂直方向にも小形化され、か
つ入出力端子が一直線上に配置でき、しかも主導波管1,
フィルタ6,7およびそのアイリス4a〜4c,5a〜5cを一体に
成形できるので、複雑な導波管回路や導波管形分波器を
極力小型化する必要がある場合等に適している。

なお、上記実施例において結合孔２と３の距離をλg₂
/4あるいはλg₂/4の奇数倍として説明したが、実際には
結合孔２の短辺方向に幅を持っていることと、帯域通過
フィルタ７の初段のサセプタンスを結合孔によって得て
いることや、製作上の工作精度などから、偏波８の入射
波の等価短絡面がずれるので、λg₂/4あるいはλg₂/4の
奇数倍から多少補正を施す必要がある。

第２図はこの発明の他の実施例による導波管形分波器
を示す概略構造図で、主導波管１の管軸方向に直結され
るフィルタが高域通過フィルタの場合である。11はこの
フィルタ７の内部に設けられるかあるいはフィルタ７と
同じ金属導体にて一体加工された金属導体部で、方形導
波管の長辺方向を短かく狭めることにより、低い周波数
帯が遮断され、この部分の管軸方向の長さを適当に選ぶ
ことにより低周波数帯域を十分減衰させ、高域通過フィ
ルタを得る一例である。こうした高域通過フィルタと帯
域通過フィルタを組合わせた場合においても、異なった
通過帯域をもち、かつ偏波が互いに直交している電波を
同様の動作にて分波でき、上記実施例と同様の効果を奏
することができる。

第３図はこの発明のさらに他の実施例による導波管形
分波器を示す概略構造図で、主導波管１の周方向側に設
けられる帯域通過フィルタ６は同じものであって、主導
波管１の管軸方向端面に直結される帯域通過フィルタ７
が主導波管１の管軸と帯域通過フィルタ７の管軸が互い
に直交するように帯域通過フィルタ７の長辺の面上で接
続されたものである。前者の帯域通過フィルタ６につい
ては第１図と同様の動作にて分波される。後者の帯域通
過フィルタ７については接合面に設けられた結合孔２が
方形導波管の長辺面上にあり、かつアイリス5aと短絡端
10とのほぼ真ん中に、結合孔２の長手方向が帯域通過フ
ィルタの管軸と直交するようにＨ面を介して主導波管１
と結合されている。

この場合においても、第１図にて示した実施例と同様
に方形空洞共振器の基本モード（TE₁₀₁モード）におい
て、この結合孔２の長手方向に最大磁界となるので、上
記実施例と同様の効果を奏するとともに、導波管形分波
器の入出力端子を２方向に設ける場合に有効である。

なお、上記各実施例ではフィルタの段数を３段の場合
について説明したが、この発明はフィルタの段数が３段
に限定されるものではない。

また、上記各実施例ではフィルタの構成をアイリス形
で説明したが、同様なサセプタンスを得られるものであ
れば、アイリス形に限定されるものではない。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る導波管形分波器によれ
ば、主導波管の管軸方向端面にフィルタを直結し、かつ
主導波管の外周部に管軸と平行に帯域通過フィルタをＥ
面結合により設けるようにしたので、円形導波管の軸を
含む面内に設けられた結合孔を介してＥ面結合された導
波管形フィルタと、円形導波管とが、同一方向の磁界を
持つことにより、該導波管形フィルタと上記円形導波管
とを所要の特性が得られるように結合させることができ
るとともに、従来、主導波管内に設けていた金属セプタ
ムが不要となり、製作が機械加工のみで済むとともに、
主導波管の管軸方向および垂直方向に小型化を図ること
ができる効果がある。

さらに上記フィルタを設けたことにより、異なる通過
周波数帯間の漏洩を抑制する効果をも得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による導波管形分波器を示
す概略構成図、第２図はこの発明の他の実施例による導
波管形分波器を示す概略構成図、第３図はこの発明のさ
らに他の実施例による導波管形分波器を示す概略構成
図、第４図は従来の導波管形分波器を示す概略構成図で
ある。図において、１は主導波管、2,3は結合孔、4,5はアイリ
ス、6,7は帯域通過フィルタである。なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭63−158901（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−19401（ＪＰ，Ａ) 米国特許4584588（ＵＳ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】円形導波管と２種類の導波管形フィルタと
で構成される分波器において、上記円形導波管のいずれか一方の端面中央部に結合孔を
設け、その底面での結合孔を介し、管軸方向に導波管形フィル
タを結合させ、かつ、前記結合孔の中心と円形導波管の軸を含む面内に
も一つの結合孔を設け、その結合孔を介し、他の導波管形フィルタをそのＥ面を
介して結合させてなることを特徴とする導波管形分波
器。