JPH09214207A - 導波管フィルター用多モード空洞共振器 - Google Patents
導波管フィルター用多モード空洞共振器Info
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Abstract
なく、また丸く整形する必要もない導波管バンドパスフ
ィルター用の多モード(一般的には三モード)空洞共振
器(1) を提供すること。 【解決手段】 この空洞共振器は、アイリス(IR1) のよ
うな導波管要素や導波管セグメント(CR2) を含む。この
導波管セグメントは、空洞共振器の一般的な拡張に対し
て、特に空洞共振器の主軸(Z) に対して一般的に偏心し
た位置に配置される。この空洞共振器は、衛星通信用狭
帯域フィルターを作るのに用いることができる。記載さ
れたタイプの空洞共振器(1) から成るフィルターは、電
子計算機を用いて完全に設計でき、較正作業を必要とし
ない。
Description
求項1の前段部に述べられた特徴を有する多モード空洞
共振器に関する。
振器は、例えば、本出願人と同一の出願人によるEP-A-0
687 027に記載されている。本願以前のこの文献は、そ
のような空洞共振器を製造する上での固有の一般的な問
題を説明するのには十分に役立つ。特に、チューニング
ネジやカップリングネジが取り付けられた従来の空洞共
振器では要求された特定の較正操作が必要なく、計算機
援用設計技術により完全に設計するのに適した導波管フ
ィルターが出来る可能性に関して、参考となる。
は、空洞共振器の主軸に沿って縦続配置された3つの共
軸導波管セグメントを含む。2つの終端セグメント(円
形、正方形又は矩形の断面)は、2モードを共振でき
る。これらのモードは、基準面に対して夫々平行及び垂
直な直線偏波を有する。ここで、基準面は、空洞共振器
内にこれらのモードをカップリングするのに用いられる
アイリスの大きい方の寸法部に平行な直径面により本質
的に定められる。中間セグメントは、矩形断面を有する
導波管から成り、その側面は上記基準面に対して所与の
角度だけ傾斜している。
3,264(Dorey他) に開示されフィルターは複数の空洞共
振器から成り、その各々は一つの矩形導波管セグメント
から作られ、導波管セグメントはお互いに対して傾斜で
きる。
共振器間のカップリングの大きさを最大値と最小値の間
で変化させるのに、この傾斜が用いられる。これらの空
洞共振器は、厳密には単一モード空洞共振器である。矩
形断面の短い方の寸法を増してほぼ正方形断面にする
と、フィルターの伝送特性に対する制御が損なわれてフ
ィルターから有効な電気的応答を得ることができなくな
ってしまう。さらに、本発明が関連する帯域のように非
常に狭い帯域を得るのに、チューニングネジを設けなけ
ればならない。
して第2空洞共振器を傾斜させることにより、隣接空洞
共振器間で直交カップリングを生じさせている。2つの
モード間のカップリングとチューニングは、ネジにより
得られる。US-A-4,513,264によるフィルター内のネジを
除去すれば、フィルターの動作が損なわれるであろう。
このことによりモード間のカップリングが打ち消され、
エネルギーが出力に向かって伝播するのを不可能にして
しまうからである。
同一でない断面を有する空洞共振器は開示されていな
い。このような、空洞共振器の軸に沿って同一でない断
面を有することは、特徴であり、上記EP-A-0 687 027に
おいてチューニングネジやカップリングネジを不要にす
るものである。
いない二モード空洞共振器は、JP-A-60 174501にも開示
されている。空洞共振器では、角部に応じて斜面を付け
た矩形断面とするか、又は同様に変形させて楕円断面と
することにより、ネジが除去できる。この空洞共振器は
その長さ方向全体に亘って同じ断面を有する。その構造
は、EP-A-0 687 027に開示されたものよりも明らかに単
純であるが、正確な矩形又は楕円形状に対する断面変形
は、空洞共振器自身の挙動を分析的にモデリングする上
で重大な数値的困難をもたらす。このように空洞共振器
の設計において要求される精度を得るのは非常に難し
く、よって空洞共振器を製造する段においてもその作業
は満足なものとはならないであろう。
-0 687 027による解決策、特に3つの電磁場モードを共
振させる空洞共振器(いわゆる「三モード」空洞共振
器)の作成可能性をさらに発展させることである。この
ことにより、同じ空洞共振器を数回使用してフィルター
を作成できるようになり、空洞共振器の全体数の減少と
それによるフィルターの全体サイズの縮小から明らかに
利益を受けることになる。
ィルター用の多モード空洞共振器が与えられる。この空
洞共振器は、空洞共振器の主軸に対して偏心した位置に
配置された少なくとも一つの導波管を含み、空洞共振器
自身に非軸方向の不連続性を導入し、このことにより、
この空洞共振器は少なくとも一つの更なる縦共振モード
を共振させる。
れるマイクロ波バンドパスフィルターに含まれる空洞共
振器の理想的な斜視図である。
り、この空洞共振器を表すのに採られている形式は、EP
-A-0 687 027で採用されているものと全く同様のもので
ある。当該技術に習熟した技術者には明らかなように、
このように表すことにより空洞共振器自身の外形のデザ
インが示される。この空洞共振器は、旋盤加工や電気放
電加工等のような作業プロセスを経て導電(一般には金
属)物質から成る本体内に作られる。関連する製造基準
自体は本発明を理解するには特に関係ないし、当該技術
に習熟した技術者には広く知られており、ここで特に説
明する必要はないであろう。
例に対して主縦軸(軸Z)に沿った拡張を強調した斜視
図で表されていることも分かる。換言すれば、実際には
通常空洞共振器は示された形状に対して縦方向に「押し
つぶされ」ている。いずれにしても、周知のように、空
洞共振器の個別のセクションの長さが空洞共振器自体の
設計パラメーターを構成することは特記されるべきであ
る。
共振器1は主軸Zに沿ってカスケード状に配置された4
つの導波管セグメントから成る。
から開始して)は、EP-A-0-687 027で説明された空洞共
振器を形成する3つの導波管セグメントに本質的に対応
する。それらは、円形断面の第1導波管セグメントCC
1、矩形断面の第2導波管セグメントCR1及び再度円
形断面の第3導波管セグメントCC2を含む。第4導波
管セグメントCR2は、矩形断面のもう一つのセグメン
トであり、前述したセグメントとカスケード状に配置さ
れる。
入力端部に設けられたアイリスである。アイリスIR1
の働きは、空洞共振器内にモードをカップリングさせる
ことであり、このアイリスIR1は、導波管セグメント
CC1の断面に対して直径上に位置する。その大きい方
の寸法部は空洞共振器1の主軸Zと共に基準面を定め
る。セグメントCR1の側面はこの基準面に対して角度
βだけ傾斜する。このような配置の基準や目的は、上記
EP-A-0 687 027により詳細に記載されている。πで示さ
れた前記基準面は、図2〜4において紙面との交差線に
より表される。
同時に複数のモードをカップリングするアイリスであ
り、その水平要素はIR1に平行である。アイリスIR
2により、空洞共振器1とカスケード状に配置された更
なる空洞共振器1’とのカップリングが可能となる。こ
こに詳細に記載された空洞共振器1のような空洞共振器
を複数個(互いに同じか又は異なる)カスケード配置す
ることにより、所望の伝達関数を有するマイクロ波フィ
ルターが得られる。製造基準も当該技術に習熟した技術
者には周知であり、本明細書に特に記載する必要はない
であろう。
矩形導波管セグメントCR2の特徴は、空洞共振器1の
主軸Zに対して、及び特に基準面πに対して一般的に偏
心して(即ち非対称的に又は軸から離して)配置してあ
ることである。偏心(又は非対称性又は軸からの離間)
の大きさが、「オフセット」aoff を定める。
管セグメントCC2の断面の主径面(従って面π)と矩
形導波管セグメントCR2の長さaの方のミラー側面を
二等分する理想的断面との間の距離に対応する。
さa,bを有し、これらは必ずしもそうではないが通常
は互いに異なる。従って、本発明の範囲を定めるために
は、矩形の特別な場合として考えられるように、用語
「矩形」は正方形を含むものとしなけらばならない。同
じことがセグメントCR1にも適用される。
をもたらす導波管要素である更なる矩形導波管セグメン
トCR2が存在することにより、図1の空洞共振器1
は、基準面πに夫々平行か直交する偏波を有する2つの
横TEモードに加えて、空洞共振器1の縦軸Zに沿った
方向の電場の偏波を有するTM縦モードを共振できる。
よって、空洞共振器1は、三モード空洞共振器として挙
動する。
セグメントCR2の側面の長さaとb(特にこれらの間
の比、いわゆる「アスペクト比」)を操作することによ
り、共振モードの共振周波数及びカップリング度を独立
に制御でき、所望の動作特性が達せられる。
の可能な実施例のうちの単なる一つを構成しているだけ
である。
ントを構成する代わりに、空洞共振器の本体に沿って配
置できる。その場合には、終端セグメントとして、CC
1やCC2と同様の円形断面を有する更なるセグメント
を設けることができる。
を維持しつつ、円形断面の一つ又は両方の導波管セグメ
ントCC1,CC2が、どの様に正方形又は矩形断面の
導波管セグメントに置き換えられ得るかを示す。
でき、その結果、空洞共振器の「非偏心」セグメントは
一つの横モードを共振させ、偏心矩形セグメントCR2
はTM縦モードを発生するのに用いることができる。こ
の配置により、EP-A-0 687 027による空洞共振器に対し
て異なるモードを伝播する二モード空洞共振器が作られ
る。
振器の主軸に対して偏心した単一矩形セグメント内に矩
形セグメントCR1とCR2を併合することも可能であ
る。しかしながら、この解決策は設計段階において幾つ
かの解析上の困難を生じる。
(アイリスIR1により定められる)に対するオフセッ
トaoff としてここでは表されているセグメントCR2
の偏心は、2つの方向のオフセットとできる。即ち、図
2に関して、CR2は、オフセットaoff だけでなく、
大きい方の辺bを二等分する理想中間面の対応する(同
じ又は異なる大きさの)オフセットをも示すものであ
る。
に、そして同じ出願人により同日に提出された共係属中
の特許出願の主題を構成する解決策により、セグメント
CC1(円形又は矩形、場合によっては正方形の断面を
有する)、CR1(角度βだけ傾斜した矩形断面を有す
る)及びCC2(円形又は矩形、場合によっては正方形
断面を有する)から成る空洞共振器の少なくとも一部分
を、基準面πに対して傾斜した軸を有する楕円断面の単
一導波管セグメントに置き換えることができる。
面が、空洞共振器内の他のセグメントの夫々の基準断面
(円形、正方形、矩形又は楕円)に内接しえる断面より
も少なくとも局所的に大きいならば、そのような断面
は、基準断面の輪郭に適応した角部分を有する矩形断面
と置き換えることができることにも留意すべきである。
従って、偏心導波管セグメントCR2は円形断面又は楕
円断面でさえ有することができる。楕円断面はセグメン
トCR1にも採用可能である。
たものと同一か又は機能的に等しい部分を示すのには、
同じ参照符号が用いられている)では、更なる変形実施
例が示されており、非軸方向不連続性をもたらし且つ縦
モードを共振させるのに必要な導波管要素は、偏心して
配置された導波管セグメントCR2の代わりに、軸Zに
対するアイリスIR1から成る。即ち、例えば楕円のよ
うな他の形状でも可能であるが、実施例に示されている
ようにもしその形状が矩形ならば、その対角線の交点が
空洞共振器1の主軸Zに対して(即ち面πに対して)所
定の大きさaoff だけ変位するように、アイリスIR1
が配置される。
を減じるために誘電体要素を空洞共振器に設けることが
可能なように、上述した全ての変形実施例及びそれらの
可能な種々の組み合わせは、本発明の範囲内に存する。
理想的な断面図である。
り、図1の空洞共振器の2つの可能な変形実施例に関す
るものである。
り、図1の空洞共振器の2つの可能な変形実施例に関す
るものである。
Claims (10)
- 【請求項1】 導波管部分(CC1,CR1,CC2) を含み、空洞
共振器の主軸(Z) に対して横方向の少なくとも一つの共
振モードを共振させる導波管フィルター用多モード空洞
共振器であって、 空洞共振器(1) の前記主軸(Z) に対して偏心位置
(aoff ) に配置された少なくとも一つの導波管要素(CR
2;IR1) を含み、空洞共振器(1) 自体に非軸方向不連続
性をもたらし、それにより、前記空洞共振器は少なくと
も一つの更なる縦共振モードを共振させ得ることを特徴
とする前記導波管フィルター用多モード空洞共振器。 - 【請求項2】 前記導波管部分(CC1,CR1,CC2) は2つの
共振モードを共振させ、これらのモードは空洞共振器の
前記主軸(Z) に対して横方向であり且つ互いに直交する
偏波面を有し、その結果、前記更なる縦共振モードが空
洞共振器(1)の第3共振モードを構成することを特徴と
する請求項1に記載の空洞共振器。 - 【請求項3】 偏心位置に配置された前記導波管要素
が、空洞共振器(1) 内にモードをカップリングするため
のアイリス(IR1) から成ることを特徴とする請求項1又
は2に記載の空洞共振器。 - 【請求項4】 偏心位置に配置された前記導波管要素
が、少なくとも一つの導波管セグメント(CR2) から成る
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の空洞共振器。 - 【請求項5】 偏心位置に配置された前記導波管セグメ
ント(CR2) は、基準面(π) に対して夫々平行及び直交
する辺(a,b) を有する矩形断面をしており、ここで該基
準面は、空洞共振器の前記主軸(Z) 及び空洞共振器(1)
内にモードをカップリングするアイリス(IR1) の大きい
方の寸法部により定められることを特徴とする請求項4
に記載の空洞共振器。 - 【請求項6】 偏心位置に配置された前記導波管セグメ
ント(CR2) は、矩形断面を有し、該断面の辺(a,b) から
なる両方の対が空洞共振器の前記主軸(Z) に対してオフ
セットを有することを特徴とする請求項4又は5に記載
の空洞共振器。 - 【請求項7】 偏心位置に配置された前記導波管セグメ
ントが、円形又は楕円形断面を有することを特徴とする
請求項4に記載の空洞共振器。 - 【請求項8】 導波管の前記部分(CC1,CR1,CC2) は、矩
形断面を有する更なる導波管セグメント(CR1) を含み、
該矩形断面の辺は、基準面(π) に対して傾斜し(β)
、ここで該基準面は、空洞共振器の前記主軸(Z) 及び
空洞共振器(1)内にモードをカップリングするアイリス
(IR1) の大きい方の寸法部により定められることを特徴
とする請求項1乃至7のいずれか一項に記載の空洞共振
器。 - 【請求項9】 矩形断面を有する前記更なる導波管セグ
メント(CR1) が、円形、正方形又は矩形断面を有する導
波管セグメント(CC1,CC2) の間に配置されることを特徴
とする請求項8に記載の空洞共振器。 - 【請求項10】 前記導波管部分が、楕円形断面を有す
る導波管セグメントから成り、該導波管セグメントは、
空洞共振器(1) の前記主軸(Z) に対して横方向の2つの
共振モードを共振させることができ、前記横モードの面
は、互いに直交することを特徴とする請求項1乃至7の
いずれか一項に記載の空洞共振器。
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JPH09214208A (ja) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Cselt Spa (Cent Stud E Lab Telecomun) | 楕円導波管セグメントを含んだ導波管フィルター用多モード空洞共振器 |
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JPH09214208A (ja) * | 1996-01-30 | 1997-08-15 | Cselt Spa (Cent Stud E Lab Telecomun) | 楕円導波管セグメントを含んだ導波管フィルター用多モード空洞共振器 |
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