JP3676490B2 - 導波管分波器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、導波管ろ波器によりマイクロ波帯の電磁波を分波する導波管分波器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４は、例えばWaveguide Components for Antenna Feed Systems:Theory and CAD（1993 ARTECH HOUSE,INC.）に示された従来の導波管分波器を示す斜視図である。図４において、１は矩形の共通導波管、２は通過周波数ｆ１の導波管ろ波器、３は通過周波数ｆ２の導波管ろ波器、４、５はアイリス、６は共通導波管の入出力端子、７は周波数ｆ１の入出力端子、８は周波数ｆ２の入出力端子である。
【０００３】
通過周波数ｆ１の導波管ろ波器２は、複数対のアイリス４から構成されている。また、通過周波数ｆ２の導波管ろ波器３は、複数対のアイリス５から構成されている。導波管ろ波器２、３は、それぞれ隣り合う２対のアイリスで囲まれた複数個の共振器を形成している。尚、導波管ろ波器２、３の導波管径は同じである。導波管ろ波器２は共通導波管１の管軸に合わせて接続されている。導波管ろ波器３は共通導波管１の側壁に接続されている。
【０００４】
次に動作について説明する。通過周波数ｆ１の導波管ろ波器２は、周波数ｆ1を中心周波数とする電磁波が通過するよう隣り合うアイリス間の距離及びアイリス４の大きさが調整されている。一方、通過周波数ｆ２の導波管ろ波器３は周波数ｆ２を中心周波数とする電磁波が通過するよう隣り合うアイリス間の距離及びアイリス５の大きさが調整されている。ここで、導波管ろ波器２と導波管ろ波器３の距離が、周波数ｆ２の管内波長の（２ｎ＋１）／４倍（ｎは整数）に選ばれていると、共通導波管１からの周波数ｆ２の入射波は、導波管ろ波器３の入力端の位置で磁界が最大となり、導波管ろ波器３に設けられたアイリス５を介して効率良く導波管ろ波器３に分波される。そして、周波数ｆ１と周波数ｆ２の電磁波が分波される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
以上のように構成された従来の導波管分波器においては、周波数ｆ１と周波数ｆ２の周波数帯域が離れている場合、周波数ｆ１の電磁波を伝搬する導波管ろ波器２に選定された導波管径が、周波数ｆ１の電磁波においてＴＥ２０高次モードを伝搬する径となるほど、アイリス４あるいは５によって局所的に発生した周波数ｆ１の電磁波の高次モードが導波管ろ波器３に漏れ込み、周波数ｆ２の整合を取るのが困難であるという問題点があった。
【０００６】
そのため、周波数ｆ１と周波数ｆ２のともに良好な特性を得るためには、複数の整合素子を設ける必要があり、構造が複雑になり、最適化が困難であるという問題点があった。
【０００７】
この発明は、上記のような問題を解消するためになされたものであり、分波される２つの電磁波の周波数帯域が離れていて、高次モードの影響を考慮しなければならない場合においても、導波管分波器としての特性を良好なものとすることを目的としたものである。また、整合素子を極力少なくでき、簡単な構造で良好な特性の導波管分波器を得ることが目的である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１の導波管分波器においては、２つの導波管ろ波器において分波される電磁波の周波数をｆ１、ｆ２（ｆ１＞ｆ２）としたとき、ｆ２の周波数の電磁波を通過させる側の導波管ろ波器の少なくとも共通導波管に最も近い共振器の導波管径が、ｆ１の周波数の電磁波のＴＥ _２０ 高次モードが遮断されるように絞られている。
【０００９】
請求項２の導波管分波器においては、ｆ２の周波数の電磁波を通過させる側の導波管ろ波器の導波管径の絞りは、共通導波管に最も近い共振器の導波管径を最小径としてトランス形状にて変化されている。
【００１１】
【実施の形態】
実施の形態１．
図１は本発明の導波管分波器の一例を示す斜視図である。図１において、１は共通導波管、２は通過周波数ｆ１の導波管ろ波器、９は通過周波数ｆ２の導波管ろ波器、４は導波管ろ波器２を構成する複数対のアイリス、５は導波管ろ波器９を構成する複数対のアイリス、導波管ろ波器２、９は、それぞれ隣り合う２対のアイリスで囲まれた複数個の共振器で形成されている。６は共通導波管の入出力端子、７は周波数ｆ１の入出力端子、８は周波数ｆ２の入出力端子である。
【００１２】
導波管ろ波器２は、周波数ｆ１を中心周波数とする電磁波が通過するように隣り合うアイリス間の距離及びアイリス４の大きさが調整されている。また、導波管ろ波器９は、共通導波管１に最も近い共振器の導波管径が周波数ｆ１の電磁波の高次モードを伝搬しない径まで絞られ、かつ周波数ｆ２を中心周波数として通過するよう隣り合うアイリス間の距離及びアイリス５の大きさが調整されている。尚、周波数ｆ１と周波数ｆ２においては、ｆ１＞ｆ２の関係にある。
【００１３】
入出力端子６からの周波数ｆ１の入射波は、共通導波管１、導波管ろ波器２を順番に通って入出力端子７から出力される。このとき、アイリス４、５によって、局部的に周波数ｆ１の電磁波の高次モードが発生するが、導波管ろ波器９の共通導波管１に最も近い共振器の導波管径は、周波数ｆ１の電磁波の高次モードが遮断されるよう絞られているので、周波数ｆ１の電磁波の高次モードは、導波管ろ波器９へは漏れ込まず導波管ろ波器２へ分波され、入出力端子７から出力される。
【００１４】
一方、周波数ｆ２の入射波は、導波管ろ波器２で反射され、導波管ろ波器２から導波管ろ波器９までの距離が周波数ｆ２に対する管内波長の（２ｎ＋１）／４倍（ｎは整数）に選ばれていると、周波数ｆ２の磁界は、導波管ろ波器９の入力端で最大となる。そして、周波数ｆ２の入射波は、導波管ろ波器９に効率よく伝搬し、入出力端子８から出力される。
【００１５】
以上のように、本実施の形態においては、周波数ｆ１の電磁波の高次モードが導波管ろ波器９に漏れ込まないため、整合素子を設けることなしに、周波数ｆ１と周波数ｆ２に対して特性が良好である導波管分波器を実現できる。なお、導波管ろ波器２と導波管ろ波器９の接続方向は入れ替わってもよい。
【００１６】
実施の形態２．
図２は本発明の導波管分波器の他の例を示す斜視図である。図２において、１は共通導波管、２は通過周波数ｆ１の導波管ろ波器、１０は通過周波数ｆ２の導波管ろ波器、４は導波管ろ波器２を構成する複数対のアイリス、５は導波管ろ波器１０を構成する複数対のアイリス、導波管ろ波器２、１０は、それぞれ隣り合う２対のアイリスで囲まれた複数個の共振器で形成されている。６は共通導波管の入出力端子、７は周波数ｆ１の入出力端子、８は周波数ｆ２の入出力端子である。
【００１７】
本実施の形態の導波管分波器においては、実施の形態１の導波管分波器と概略同じであるが、導波管ろ波器１０の絞りは、共通導波管１に最も近い共振器の導波管径を最小径として、隣り合う共振器の導波管径が順次大きくなるトランス形状にて変化されている。その上で周波数ｆ２を中心周波数とする電磁波が通過するよう隣り合うアイリス間の距離及びアイリス５の大きさが調整されている。その他の構成は実施の形態１と同様である。尚、周波数ｆ１と周波数ｆ２においても、実施の形態１と同様にｆ１＞ｆ２の関係にある。
【００１８】
周波数ｆ１と周波数ｆ２がより離れている場合、周波数ｆ１の電磁波の高次モードが遮断されるように、導波管ろ波器１０に絞りを設けると、絞りの部分は、他の導波管ろ波器１０の部分に比べ極端に細くなる。その場合、隣り合うアイリス間の距離及びアイリス５の大きさを調整しても、周波数ｆ２の電磁波が特性良く通過するように構成するには限界がある。しかし、本実施の形態のように、隣り合う共振器の導波管径が順次大きくなるトランス形状にて変化させると特性良く通過するように調整されることができる。
【００１９】
以上のように、この実施の形態においては、導波管径の絞りをトランス形状にて変化させたことにより、周波数ｆ１と周波数ｆ２がより離れていても、整合素子を設けることなしに周波数ｆ１と周波数ｆ２の電磁波の整合をとることが可能となる。なお、導波管ろ波器２と導波管ろ波器１０の接続方向は入れ替わってもよい。
【００２０】
実施の形態３．
図３は本発明の導波管分波器の他の例を示す斜視図である。図３において、１は共通導波管、２は通過周波数ｆ１の導波管ろ波器、３は通過周波数ｆ２の導波管ろ波器、４は導波管ろ波器２を構成する複数対のアイリス、５は導波管ろ波器３を構成する複数対のアイリス、導波管ろ波器２、３は、それぞれ隣り合う２対のアイリスで囲まれた複数個の共振器で形成されている。６は共通導波管の入出力端子、７は周波数ｆ１の入出力端子、８は周波数ｆ２の入出力端子、１１、１２は整合素子であるポストである。
【００２１】
本実施の形態においては、共通導波管１の径が、周波数ｆ１と周波数ｆ２においてｆ１＝２ｆ２の関係にある２つの電磁波において、周波数ｆ１の管内波長の１／２倍と周波数ｆ２の管内波長の１／４倍が等しくなるよう選定されている。そして、共通導波管１の側壁において周波数ｆ１に対して誘導性を挿入する位置に２本のポスト１１，１２が、間隔を周波数ｆ１の管内波長の１／２倍、すなわちｆ２の管内波長の１／４倍離して設けられている。
【００２２】
このような構成の導波管分波器においては、周波数ｆ１の入射波は、周波数ｆ１に対して誘導性素子を挿入したい位置にポスト１１が設けられ、またポスト１２が、ポスト１１と周波数ｆ１の管内波長の１／２倍の間隔で、かつ同程度のサセプタンス量で設けられているので、容易に整合がとられる。
【００２３】
一方、周波数ｆ２の入射波は、ポスト１１、１２が、ｆ２の管内波長の１／４倍の間隔で設けられているので、周波数ｆ２の特性が劣化されることなしに、導波管ろ波器３に効率よく伝搬され、入出力端子８から出力される。
【００２４】
本実施の形態においては、共通導波管の径が、周波数ｆ１の管内波長の１／２倍とｆ２の管内波長の１／４倍が等しくなるよう選定され、共通導波管の側壁において周波数ｆ１に対して誘導性を挿入したい位置に、２本のポストが間隔をｆ２の管内波長の１／４倍離されて設けられている。そのため周波数ｆ２の電磁波の特性を変化させることなしに、周波数ｆ１の電磁波の特性を良好にする。
【００２５】
以上のように、本実施の形態においては、整合素子を２本のみ設けた簡単な構成で、周波数ｆ１の電磁波と周波数ｆ２の電磁波に対して、整合がとれる導波管分波器を実現できる。なお、導波管ろ波器２と導波管ろ波器３の接続方向は入れ替わってもよい。
【００２６】
【発明の効果】
請求項１の導波管分波器においては、２つの導波管ろ波器において分波される電磁波の周波数をｆ１、ｆ２（ｆ１＞ｆ２）としたとき、ｆ２の周波数の電磁波を通過させる側の導波管ろ波器の少なくとも共通導波管に最も近い共振器の導波管径が、ｆ１の周波数の電磁波のＴＥ _２０ 高次モードが遮断されるように絞られているので、ｆ１の周波数の電磁波の高次モードは、ｆ２の周波数の電磁波を通過させる側の導波管ろ波器へは漏れ込まず、導波管分波器としての特性を良好なものとすることができる。
【００２７】
請求項２の導波管分波器においては、ｆ２の周波数の電磁波を通過させる側の導波管ろ波器の導波管径の絞りは、共通導波管に最も近い共振器の導波管径を最小径としてトランス形状にて変化されているので、分波される２つの電磁波の周波数がより離れていても、整合素子を設けることなしに、２つの電磁波の整合をとることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の導波管分波器の一例を示す斜視図である。
【図２】 本発明の導波管分波器の他の例を示す斜視図である。
【図３】 本発明の導波管分波器の他の例を示す斜視図である。
【図４】 従来の導波管分波器を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ 共通導波管、２，３，９，１０ 導波管ろ波器、１１，１２ ポスト、ｆ１，ｆ２ 周波数。

Claims (2)

1. 矩形の共通導波管及び該共通導波管から分岐する２つの矩形の導波管ろ波器からなり、該共通導波管に入射する電磁波を該２つの導波管ろ波器によって分波する導波管分波器において、
   上記２つの導波管ろ波器において分波される電磁波の周波数をｆ１、ｆ２（ｆ１＞ｆ２）としたとき、ｆ２の周波数の電磁波を通過させる側の上記導波管ろ波器の少なくとも上記共通導波管に最も近い共振器の導波管径が、ｆ１の周波数の電磁波のＴＥ _２０ 高次モードが遮断されるように絞られていることを特徴とする導波管分波器。
2. 上記ｆ２の周波数の電磁波を通過させる側の導波管ろ波器の導波管径の絞りは、上記共通導波管に最も近い共振器の導波管径を最小径としてトランス形状にて変化されていることを特徴とする請求項１記載の導波管分波器。

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