JPH03195102A - マイクロ波導波管用帯域消去フィルタ - Google Patents

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】 本発明はマイクロ波導波管用帯域消去フィルタに係る。

マイクロ波伝送システムにおいては、隣接周波数バンド
を減衰させることなく１つの周波数バンドを減衰させる
必要がしばしば生じる０例えば、送受信ヘッドにおいて
、送信波と受信波との分離は、周波数の差及び偏波の交
差によって確保されるが、飽和や不都合なビートなどの
現象を防止するために受信機に到着する送信波を減衰さ
せることも必要である。

絞りによって導波管に結合された少なくとも１つの共振
空胴から帯域消去フィルタを形成することは公知である
。消去すべき周波数バンドを十分に減衰させるために、
従来の方法では導波管セクションに結合させる空胴の数
を増加させている。

これらの空胴は減衰を伴うことなく通過させるべきバン
ドの中心周波数に対応する波長の１７４の奇数倍ずつ離
間している。導波管が矩形断面を有するとき、空胴は導
波管の大きい辺の少なくとも１つに配置されるが、小さ
い寸法を維持しなから空胴の数を増加させるために任意
に２つの辺に配置されてもよい。しかしながら、この種
の帯域消去フィルタは極めて大型になり高価である。従
って、特に、低コストが要求されマイクロ波の送信装置
と受信装置とを１つのケースに集積することが望ましい
小容量ステーションには適応し難い。

本発明の目的は、廉価に製造することができ且つ小容量
ステーションの送受信ヘッドに集積できる十分に小さい
寸法の導波管用帯域消去フィルタを提供することである
０本発明の目的は、所要スペースが小さく且つ製造が容
易な誘導性サセプタンス素子及び容量性サセプタンス素
子から形成される少なくとも１つの共振器を含む帯域消
去フィルタを提供することである。誘導性サセプタンス
は短絡同軸ラインから形成され、容量性サセプタンスは
導波管内部に突入しラインの中心導体の延長上に位置す
る短い導体から形成される。

本発明によれば、導波管と、同軸の内側導体及び外側導
体を含み、内側導体が消去すべき周波数バンドの中心周
波数に対応する波長の１７４の奇数の倍数に等しい長さ
を有し且つ電界に結合し得るように導波管内部に突入し
ており、外側導体が前記倍数よりも短い長さを有するよ
うに構成された少なくとも１つの短絡同軸ラインとを含
み、外側導体の少なくとも一部が導波管の壁に設けられ
た円筒状のねじ孔によって形成され、外側導体の電気長
が前記ねじ孔に螺合される短絡部によって調整自在であ
ることを特徴とする帯域消去フィルタが提供される。

本発明のフィルタの第１の実施態様によれば、内側導体
が、前記ねじ孔に螺合される金属ねじを有し、該ねじが
、ねじと同じ回転対称軸を有するがねしよりも小さい直
径を有する円柱状延長部を含む。ねじで占有されないね
じ孔の部分が同軸ラインの外側導体を形成している。ね
じが同軸ラインの末端で短絡部を形成している。

この実施態様は極めて簡単である。消去すべき周波数バ
ンドの中心周波数に対応する波長の１７４の奇数倍に等
しい長さを有する延長部を形成するために、旋盤で金属
を切削することによって従来の黄銅ねじを変形するだけ
でよい。

別の実施態様によれば、短絡同軸ラインが、滑らかな内
面を有し且つ外面にねじ溝を有する円筒状ソケットを含
み、前記ソケットの一端が短絡部を形成する導体面によ
って閉鎖されており、前記導体面は、内側導体を形成す
る円柱状同軸導体を担持している。前記ソケットはねじ
孔に螺合されている。

この実施態様は多少複雑である。このようなソケットは
ねじの変形によって製造することができないからである
。しかしながら逆に、より薄い肉厚壁を有する導波管セ
クションを使用できるという利点がある。

２つの実施態様は所与の数の共振器に対して従来のフィ
ルタよりもはるかに廉価で小型であるという利点を有す
る。

添付図面に示す非限定実施例に基づく以下の記載より本
発明が更に十分に理解されよう。

導波管に少しだけ挿入された金属バーは容量性サセプタ
ンスを有し、このサセプタンスは挿入距離の増加に伴っ
て無限大まで増加し、波長の実質的に１７４だけ挿入さ
れたときにで符号を反転することは公知である。この値
以上になると、サセプタンスが誘導性になり、バーが、
挿入された壁の反対側の導波管の壁に接触するまでサセ
プタンスが減少する。

第１図は、調整自在な容量性サセプタンスの公知例を概
略的に示す。この導波管１においては、導波管セクショ
ン１の対称面に設けられたねじ孔５に螺合された金属ね
じ２が導波管に挿入されている。ねじ２にスロット３が
設けられており、ねじの末端６が導波管１の内部に多少
突出するように挿入距離を調整するために、このスロッ
トを介してねじの締込みを調節する。ねじ２の締込みを
調節することによってサセプタンスの値を調整した後で
、ねじ２に螺合され導波管の外面に当接するナツト４を
固定する。

更に、ラインの長さｌが波長λの１７４未満のときまた
は波長の１７４の奇数倍よりやや短いときは、一端で短
絡された同軸ラインが他端に誘導性サセプタンスを有す
ることは公知である。

第２図は、各々が円形断面を有する円筒状の内側導体７
及び外側導体８を含む短絡同軸ラインの概略図である。

短絡は導体７及び８をラインの一端に接続する金属面９
によって形成される。このラインのサセプタンスはライ
ンの長さを変更することによって調整できる。

本発明ではまず、これらの２つの公知手段を組み合わせ
て周波数バンドを消去するための共振器を形成すること
を計画していたが、通過させるべき周波数の伝播に多大
な外乱を生じさせることなくこれらの手段を組み合わせ
ることはどうしてもできなかった。

第３図及び第４図は、１つの共振器と矩形断面をもつ導
波管とを含む本発明のフィルタの第１実施例である。短
絡同軸ラインは、ねじ孔１９と第４図に断面図で示すね
じ１２によって形成されている。

孔１９は導波管１１の大きいほうの側面で導波管の対称
面内に設けられている。

ねじ１２は、締込みを調節するためにねじ回しを受容す
るスロット１３と、孔１９のねじ溝に対応するねじ清１
５を備えたねじ切り部分１４と、部分１４と同じ対称軸
ＹＹ’”を有し部分１４の延長上に延びる円形断面の円
柱状部分１７とを有する６部分１７は、消去すべき周波
数バンドの中心周波数に対応する波長の１７４の奇数倍
に等しい長さを有する。この実施例で、この長さは正確
に波長の１７４に等しい０部分１７は、円形断面を有す
る同軸ラインの内側導体を形成し、また、導波管１１の
内部に突入するロッドを形成している。同軸ラインの外
側導体は、ねじ１２によって占拠されないねじ孔１９の
部分によって形成されている。ねじ孔１９の非占拠部分
の長さは１／４波長よりやや短く誘導性サセプタンスを
有する。

部分１４と１７との接合部でショルダ１６は同軸ライン
の末端を短絡させる導電面を形成している。このライン
の外側導体の長さは、ねじ１２の締込みの調節によって
調整される。ラインの長さが１７４波長よりやや短くな
りその結果として部分１７の一部が導波管１１の内部で
突出して容量性サセプタンスが得られるように調整が行
なわれる。前記容量性サセプタンスの値はまた、ねじ１
２の位置に左右される。ナツト１８がねじ１２に螺合さ
れ、ねじ１２の調節後にねじ１２を固定するために導波
管の外面に締め付けられる。

注目すべきは、部分１７の末端は、電界Ｅが最大になっ
ている場所で導波管１１に突入することである。部分１
７が導波管から突出する距離が小さいので、導波管１１
内での波の伝播が顕著に乱されることはない。

導波管１１は従来と全く同様のアルミニウム合金の押出
しによって製造され得る。ねじ孔１９の非占拠部分の長
さが消去すべき周波数バンドの中心周波数に対応する波
長の１７４に近い値になるように、導波管が十分な肉厚
を有していなければならない。

ねじ１２は、長さの一部で直径が縮小しショルダ１６が
形成されるように従来の黄銅ねじを機械加工することに
よって製造され得る。任意に、外面が金層から成るよう
に従来の電解めっきによってねじを被覆してもよい。従
ってねじ孔１９及びねじ１２の作製は、従来のフィルタ
を構成する絞りによって結合された空胴の形成に比べて
極めて容易である。また、ねじ１２の寸法は、絞りによ
って結合された空胴の寸法よりもはるかに小さい。

消去すべき周波数バンドを十分に減衰させるフィルタを
形成するために、第３図のフィルタのごときフィルタを
複数個並列配置するのが好ましい。

かかるフィルタは、電界が最大である場所で導波管の対
称面で位置合わせされた複数の等しい短絡同軸ラインを
含む。これらの同軸ラインは、通過させるべきバンドの
中心周波数に対応する波長の１７４の奇数倍ずつ離間し
ている。

第５図は、前記と同様の共振器を５つ含む本発明のフィ
ルタの第２の実施例を示す、ねじ２１〜２３を含む３つ
の共振器が第１ラインに配置され、ねじ２４．２５を含
む２つの共振器が第２ラインに配置され、これらの２つ
のラインは導波管２７の対称軸ＸＸ′に関して対称であ
る。これらの２つのラインは導波管２７の対称面内部の
電界ベクトルＥが最大である場所に配置されている。

第１ラインにおいては第２ラインと同様に、連続する２
つの共振器が通過させるべき周波数バンドの中心周波数
の１７２波長＾°ずつ離間している。

第１ラインの共振器は第２ラインの共振器に対して１７
４波長だけシフトしている。ねじ２４はねじ２１と２２
との間の中間位置に配置されている。ねじ２５はねじ２
２とねじ２３との中間位置に配置されている。

共振器のこの配置によって通過させるべき周波数に対し
ては極めて微弱な減衰を伴う伝達関数が与えられ、消去
すべき周波数に対しては共振器の数の実施例で、ねヒ２
１〜２５は直径３Ｉであり、同軸ラインの内側導体を形
成する部分１７では直径０．６３１１ＩＩｌｌに縮小さ
れている。この部分１７の長さは５．０５ｍｍである。

このような寸法で同軸ラインの特性インピーダンスは９
６Ωである。同軸ラインの特性インピーダンスの値は、
同軸ラインと導波管との結合の値を決定する要因の１つ
となり、また、共振器の過電圧係数、言い替えると減衰
及び減衰バンド幅を決定する。同軸ラインの特性インピ
ーダンスは式： ％式％ 〔式中、ｂは同軸ラインの外側導体の内径、ａは内側導
体の直径〕で示される。

より強力な結合または最大の過電圧係数を得るためには
、同軸ラインの特性インピーダンスが６０〜１００Ωで
あればよい。

に比例した減衰を伴う伝達関数が与えられる。こ第６図
は、１４〜１４．５ＧＨｚの周波数バンドＢ＾を消去し
１０．７〜１２．７５にＨ２の周波数バンドＢＰを通過
させるために第５図の実施例を使用したときの減衰曲線
Ｇ及び定在波比曲線Ｒを示すグラフである。１４〜１４
．５ＣＨｚのバンドの減衰は２０ｄＢ以上であり、１０
．７〜１２．７５ＧＨｚのバンドの定在波比は絶対値で
示すと１．１５未満であり、挿入損が０．２ｄＢ未満で
あることが理解されよう、これらの数値を、絞りによっ
て導波管に結合された５つの空胴を有する従来のフィル
タの性能と比較する。従来のフィルタでは、消去すべき
バンドの減衰が５０ｄＢ以上であり、通過バンドの定在
波比が１．０５未満であり、挿入損が０．０５ｃ１８未
満である。従って共振器が同数の場合、本発明のフィル
タは性能的には多少劣るが、作製に要する費用は逆に約
１７３〜１／４に削減でき、また、顕著に小型化される
。

本発明は上記の実施例に限定されない。共振器を形成す
る同軸ラインの作製、及び、マイクロ波送受信装置にお
ける導波管の集積に関する種々の変形が本発明の範囲内
で当業者に可能であることは理解されよう。

第７図及び第８図は、本発明のフィルタの第３実施例を
示す。この実施例は、矩形断面を有する導波管３１の大
きいほうの側面に設けられたねじ孔３９に螺合されたソ
ケット３２から主として形成された単一共振器を含む。

第８図はソケット３２の断面図を示す、ソケット３２の
対称軸ＺＺ゛は導波管３１の対称面内に存在する。ソケ
ット３２の外面はその全長にわたってねじ溝３５を有す
る。導波管３１の外部に位置するソケット３２の末端は
スロット３４を備えており、このスロットを利用してね
じ孔３９に螺合されたソケット３２の締込みを調節する
。ソケット３２に螺合されたナツト３８は、消去すべき
周波数バンドの中心周波数に同調するようにソケット３
２の位置を調整した後でソケットを固定する。

ソケット３２は中空である。その内部は滑らかな円筒面
３６を有し、ソケット３２０回転対称軸ＺＺ゛と一致す
る回転対称軸を有する円柱状ロッド３７を収容している
。ロッド３７の直径はソケット３２の内径よりも小さく
、ロッド３７の長さは消去すべきバンドの波長の１７４
の奇数倍に等しい、この実施例で、ロッド３７の長さは
１７４波長に等しい、ロッド３７がソケット３２の口部
から突出するようにロッド３７の長さはソケット３２の
深さより大きい。

ソケット３２をねじ孔３９に配置すると、ソケットの内
部とねじ孔３９の自由部分とが同軸ラインの外側導体を
形成する。ロッド３７はこの同軸ラインの内側導体を形
成する。ロッド３７の末端は、同軸ラインの末端に接続
された容量性サセプタンスを形成するために導波管３１
に侵入する１ランジヤを形成する。ソケット３２の底部
３３は対称軸ｚＺ゛に垂直な平面であり、同軸ラインの
他端との短絡部を形成する。ソケット３２が導波管３１
の内部から突出しないように、またねじ孔３９の一部が
ソケット３２によって占拠されることなく同軸ラインの
一部を形成するように、ソケット３２の長さは１７４波
長未満である。

第３図と第７図との比較から明らかなように、第３実施
例では、作製すべき同軸ラインの長さよりも小さい肉厚
の壁を有する導波管セクション３１を使用し得る。対照
的に、第１実施例では作製すべき同軸ラインの長さより
も大きい肉厚の壁を有する導波管が必要である。

第９図は、円形断面をもつ導波管４１の壁に開設された
ねじ孔４３に螺合される前記ソケット３２と同様のソケ
ットによって形成された共振器４２を含む本発明のフィ
ルタの第４実施例を示す。短絡された同軸ラインの導体
４４の長軸は、導波管の中心を通っており且つ消去すべ
き波の電界Ｅに平行である。

第１０図は、同軸ケーブルと導波管との転移部に組み合
わせた本発明のフィルタの第５実施例を示す。この転移
部は、金属プレート５１で閉鎖された矩形断面の導波管
４９を含み、また、導波管４９に突入したアンテナ５０
を含む。アンテナ５０は同軸コネクタ５３を介して同軸
ケーブル５２の中心導体に接続されている。アンテナ５
０は導波管４９の大きいほうの側面の壁に開設された開
孔５４の対称面を通る。

この転移部はまた、ねじ孔５８〜６０に螺合されたソケ
ット５５〜５７から形成される複数の共振器を含むバン
ド消去フィルタを形成する。これらのソケット５５〜５
７は前述のソケット３２と同様である。アンテナ５０は
、通過させるべき周波数バンドの中心周波数に対応する
波長λ′の１７４に等しい距離だけ導波管閉鎖用金属プ
レート５１から離間している。最も近い共振器５５は通
過させるべきバンドの中心周波数に対応する波長λ°に
少なくとも等しい距離だけアンテナ５０から離間して配
置されている。その他の共振波器は通過させるべきバン
ドの中心周波数に対応する波長λ′の１７４の奇数倍に
等しい一定間隔ずつ離間して配置されている０例えばこ
れらの間隔はすべて１７４波長に等しい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は公知例のフィルタの動作を示す説明
図、第３図及び第４図は本発明のフィルタの第１実施例
の概略説明図、第５図は複数のＰ波設を有する第２実施
例の概略説明図、第６図は本発明のフィルタの第２実施
例における減衰曲線及び定在波比曲線を示すグラフ、第
７図及び第８図は第３実施例の説明図、第９図は円形断
面を有する導波管の第４実施例の概略説明図、第１０図
は同軸ケーブル−導波管転移部に組み合わせた本発明の
フィルタの第５実施例の説明図である。 １．１１，２７，３１，４１．４９・・・・・・導波管
、２，１２．２１〜２５．・・・・・・ねじ、３，１３
．３４・・・・・・スロット、４・・・・・・ナツト、
５，１９゜３９．４３．５８〜６０・・・・・・ねじ孔
、７・・・・・・内側導体、８・・・・・・外側導体、
９・・・・・・金属面、１４・・・・・・ねじ切り部、
１５゜３５・・・・・・ねじ溝、１６・・・・・・ショ
ルダ、１７・・・・・・平滑部、３２．４２．５５〜５
７・・・・・・ソケット、３６・・・・・・平滑円筒面
、３７・・・・・・ロッド、５０・・・・・・アンテナ
。 ＦｔＧ、１ Ｆ［Ｇ、２ Ｆ［Ｇ、３ ＦＩＧ、５ ＦＩＧ、４

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）導波管と、同軸の内側導体及び外側導体を含み、
   内側導体が消去すべき周波数バンドの中心周波数に対応
   する波長の１／４の奇数の倍数に等しい長さを有し且つ
   電界に結合し得るように導波管内部に突入しており、外
   側導体が前記倍数よりも短い長さを有するように構成さ
   れた少なくとも１つの短絡同軸ラインとを含むマイクロ
   波導波管用帯域消去フィルタでありて、外側導体の少な
   くとも一部が導波管の壁に設けられた円筒状のねじ孔に
   よって形成され、外側導体の電気長が前記ねじ孔に螺合
   される短絡部によって調整自在であることを特徴とする
   帯域消去フィルタ。
2. （２）短絡同軸ラインの内側導体が、前記ねじ孔に螺合
   される金属ねじを有し、且つ該ねじと同じ回転対称軸を
   有するが該ねじよりも小さい直径を有する円柱状延長部
   を含んでおり、前記ねじが同軸ラインの末端で短絡部を
   形成していることを特徴とする請求項１に記載のフィル
   タ。
3. （３）短絡同軸ラインが、滑らかな内面を有し且つ外面
   にねじ溝を有する円筒状ソケットを含み、前記ソケット
   の一端が同軸ライン用短絡部を形成する導体面によって
   閉鎖されており、前記導体面は、内側導体を形成する円
   柱状同軸導体を担持し、前記ソケットが前記ねじ孔に螺
   合されていることを特徴とする請求項１に記載のフィル
   タ。
4. （４）通過させるべき周波数バンドの中心周波数に対応
   する波長の１／４の奇数倍ずつ離間して位置合わせされ
   た複数の等しい短絡同軸ラインを含むことを特徴とする
   請求項１に記載のフィルタ。
5. （５）更に、通過させるべき周波数バンドの中心周波数
   に対応する波長の１／２の奇数倍ずつ離間して位置合わ
   せされた複数の等しい第１の短絡同軸ラインと、通過さ
   せるべき周波数バンドの中心周波数に対応する波長の１
   ／２の奇数倍ずつ離間して位置合わせされた複数の等し
   い第２の短絡同軸ラインとを含み、第１同軸ラインと第
   ２同軸ラインとが導波管の対称軸の両側に配置されてい
   ることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。