JPS5892103A

JPS5892103A - マイクロ波ダイプレクサ

Info

Publication number: JPS5892103A
Application number: JP57199869A
Authority: JP
Inventors: テイ−・ハズペス; エイチ・エイチ・キ−リング
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1981-11-16
Filing date: 1982-11-16
Publication date: 1983-06-01
Also published as: EP0079688A2; US4427953B1; CA1180776A; DE3279332D1; JPH0257363B2; EP0079688A3; AU550778B2; EP0079688B1; US4427953A; AU9041482A

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】この発明はフィルタ技術を用いるマイクロ波グイグレク
サに関する。

グイブレフサは通信技術の分野で一般に知られており、
通常、複数の異なる同波数が同一の通信回線を介して送
受信されるような場合に使用される０例えば衛星通信で
は、′マイクロ波通信システムが採用されるもので、ダ
イブレフサによって送信と受信で異なる同波数の信号の
伝播をそれぞれ制御している◎ダイブレフサに通常畳要求されることは、２つの周波数信号のそれぞれに対
応動作する専用回路を相互に接続して、これら回路によ
りダイブレフサが角周波数に対応動作することである。

このようなグイブレックス機能を果たすため、従来のグ
イ！レックス機構では、ある周波数に同調させた導波管
空胴伝送フィルタを、第２の周波数に同調させた導波管
に結合する。この場合、グイプレクサは第１の同波数で
カットオフ周波数を持つ、そして、これら伝送フィルタ
および導波管を、画周波数の伝送に適した第２の導波管
に結合するようにする・従来技術における他のグイプレクサは、１９６８年３月
に出版され九［マイクロ波理論と技術に関するＩ　ＥＥ
Ｅ会報（ＩＩ）ＣＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ　Ｏ！Ｉ
Ｍｌｅｒｏｖａｖｓ　Ｔｈ＠ｏｒｌ　ａｎｄ　Ｔ＠ｃｈ
ｎｉｑｕ＠ｓ月の１４７頁から１５７頁に龜いて、［狭
帯域マルチブレフサのための！リント回路型相補フィル
タ（Ｐｒ１ｎｔ＠ｄ−Ｃ１ｒｅｕｉｔ　Ｃｏｍｐｌ＠ｍ
＠ｎｔａｒｙ　Ｆｉｌｔ＠ｒ　ｆｏｒＮａｒｒｏｗ　Ｂ
ａｎｄｗｉｄｔｈ　Ｍｕｌｔｌｐｌ＠ｘ＠ｒｓ月という
題名で、修者つェンゼル（Ｗ＠ｎ５ｓｌ　）氏により公
開されている。この出版物は、総じて、グリント回Ｗ＆
型相補フィルタのための設計技術および回路等価な相互
接続について論じている。ここに開示された技術は、近
接帯域のマルチブレフサに、直列ｔたは短絡スタブのな
い単一グリント回路を用いることである。そして、２本
ストリッグ線路の相補フィルタペア設計のために、等価
回路変換を論じている。

この発明は第１および第２の設定周波数で共用できるマ
イクロ波グイプレクサを提供することを目的とする。

この発明に係るグイプレクサはマイクロ波伝送線路を備
える。後述する実施例で＃−１Ｉ、、５その一路断面を
方形形状とするが、この伝送線路には他の多くの断面形
状も採用し得る。マイクロ波伝送装置に方形または矩形
断面の線路を一般使用するのは、その回路に要求される
衾、電力励振および結合を容易に達成する丸めである。

そして、伝送線路の片方の＃Ｉ４を、第１設蝋同波数で
の信号送受信用のａＩ！１人力／−）として用いる。ま
た、この伝送線路の他端を、第１および第２の設定周波
数での信号送受信用の出力ポートとして用いる。

このグイプレクサには帯域阻止部として第１および第２
阻止共振器を設ける。そして、この第１阻止共振器を伝
送線路に沿って第１人力デートに近撤した第１の設定位
置に配設する。また、第２阻止共振器を伝送線路に沿っ
た第２の設定位置に、第１阻止共振に対して直角方向に
向けて配設する。このような直角方向づけは共振器間の
結合を弱める。そして、これら共振器を伝送線路にそれ
ぞれ容量性結合する。この場合、第１および累２ｍ正共
振器を、第２設定同波数の波長に対して１／４波長とな
る相互間隔にして、帯域阻止フィルタを構成させる。

さらに、グイプレクサには帯域通過部を設け、これを伝
送線路に沿り九第３の設定位置に設定する。すなわち、
第２阻止共振器と出力ポートの間の位置で、第１阻止共
畿器とは反対方向に向く゛ようにすると共に第２阻止共
振器との間隔が＃Ｉ２Ｉ２設定数波数長に対して１／４
波長となるよう帯域通過部を配設する。この場合、帯域
通過部が第１および第２帯域通過共振器を備えるように
し、これら共振器をほぼ直線的に配列する。そして、第
１帯域通過共振器を伝送線路および第２帯域通過共振器
の両方に容量性結合し、第２帯域通過共振器を第２人力
ポートに容量性結合する。この入力ポートには一般に用
いられる５０オームのマイクロ波伝送−路を設定するこ
と〜ができる・動作について述べると、上記のようなグイプレクサは、
第１および第２の設定周波数で同時に信号を送受信する
ことが可能でＴｏシ、例えば４　ＧＨｚおよび６　ＧＨ
ｚのマイクロ波信号を送受信する場合に用い得る。この
場合、５ＧＨｚの信号を受信しながら、４　ＧＨｚ　（
Ｄ　０１号を送信することができる。すなわち、４ＧＨ
ｚの信号をＩ！１阻止共振器に近接した入力ポートに供
給すると、この信号拡導波管に沿って伝送され、出力ポ
ートから出力される。また、６　ＧＨｚの信号は出力−
−トで受信され、導波管に沿りて伝送される。

この時、帯域通過部は６　ＧＨｚの信号を通過させるよ
うに同調し、帯域阻止部がこの信号に対してオーブン回
路のような働きをする。したがって、この６　ＧＨｚの
信号社帯域通過部を通って、さらに第２人力ポートを通
シ抜けする。

また、このグイプレクサは逆にして用いることもできる
、この場合、６ＧＨｚの信号を第２人力ポートに供給し
て出力／−）から送信すると同時に、４ＧＨｚの信号を
出力ポートで受信して第１人力ポートから送信するよう
にする。

このグイプレクサの特徴で重置なのは、第１および第２
帯域阻止共振器相互を直角に方向づけて使用することで
ある。これは阻止共振器相互間の結合を実質的に弱める
ことになるので、共振器はそれぞれ独立的に動作する。

すなわち、このような直角方向づけは、高効率となるグ
イプレクサを設計可能にする。

そして、帯域阻止共振器および帯域通過共振器を共に高
い方の設定周波数（６ＧＨｚ　）に同調させて、低い方
の設定同波数（４ＧＨｚ　）での電力損失が最少となる
ようにする。例えばマイクロ波リピータやトランスポン
ダ等のマイクロ波通信システムの場合、送信電力が非常
に高価であるため、一般に送信同波数（例えば、上記の
４　ＧＨｚ　）で最少の電力損失となるように設定する
。

この発明のグイプレクサはａｇ２阻止共振器を除いてほ
ぼ平坦に設計嘔れてお、シ、この設計線現在の技術水準
のマイクロ波伝送回路を集約し次ものである。

ｔた、このグイプレクサは特定の２１＋！ａｆｉ数だけ
に限定されるものでない。例えば、６０ＨｓＯ局波数を
受信周波数として選定した場合、′６ＧＨｚの帯域通過
フィルタ部の帯域−以外′″Ｉ：メれば、高低いずれの
周波数でも送信同波数とすることができる。この場合出
力ポートは直流から６０）Ｉｓの設定周波数以上まで対
応する０以上は相補フィルタ設計のｌＶＩ徴であり、こ
の発明の１健となるものである。

以、下図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。

第１図の（ａ）はその構成を説明するもので、マイクロ
波グイプレクサ２０の内部゛を平面から見た図である。

このグイプレクサ２０は支持体２１を備え、この支持体
２１は金属または同等のもので構成する。そして、この
支持体２１をその長さに応じて表面を溝状に切削して、
第１のチャネル２２を形成する。この第１のチャネル２
２には伝送線路２３を設け、この伝送線路２Ｓに複数の
絶縁スペーサＪ４ａ〜Ｊ４ｄを取り付けて、支持体２１
からの線路支持と絶縁を行なう、仁の絶縁スペーサ２４
線例えば４リステレン、テア０／等の絶縁材で構成され
るようにする。

すなわち、支持体２１を接地導体として、伝送線路２Ｊ
はマイクロ波導波管の中心導体となり、伝送線路２３お
よび支持体２１間の空Ｗは絶縁媒体になる。このような
構成は従来からの同軸ケーブルに類似しているが、この
実施例においては、中心導体を伝送線路２３として記述
する。

この伝送線路２１は方形断面を有するように構成するも
のであるが、この断面形状は特定されるものではない、
し九がってこの伝送線路には従来から一般に利用される
５０オームマイクロ波線路を用いることができる＠そし
て、この伝送−路２３の片方の終端を、第１の設定周波
数での信号送受信用の第１入力ポート２５とする。また
、伝送Ｓ略２３の他方、の終端を、累１および第２の両
設定局波数での信号送受信に適当な出力ポート２６とし
て用いるようにする。

さらに、グイプレクサ２０には帯域阻止部が設けられる
もので、この帯域耐上部は支持体２１内に設定した第１
の阻′正共振器３０を備える。この第１の阻止共振器３
０は、第１のチャネル２２と直交するように支持体２１
に溝を切削して、第２のチャネル３２を形成し、この第
２チヤネル３２内に設置される。この第１の阻止共振器
ＳＯは絶縁器Ｓ３で支持体２１から絶縁するようにする
。この場合、この第１の阻止共振器３０は伝送線路１３
に沿って第１入力４−トに近接した纂１の設定位置に配
設するようにする・そして、絶縁器３Ｓを阻止共振＠Ｓ
Ｏに沿って電圧値が「０」となる位置に設定して、共振
器３０の共振同波数での影響が最少になるようにする。

共振器３０の伝送線路２３に近い万の終端ｊＩＦｉ、線
＠２３に容量性結合されるようにする・また、帯域阻止部は第２の阻止共振器３１も備え、第１
図の（ｂ）に示されるようにして、カバーグレート３９
内に設置する。このカバーグレート３９は従来からの方
法で支持体２１にしつかり固定式れるもので、例えば第
１図（ａ）に示した貫通孔３５１〜ＳＳａを利用して固
定する。

カバーグレート３９内の第２の阻止共振器Ｓ１はポリス
チレン、テフロン等からなる絶縁器４０で適正絶縁され
るようにする。また、第２の阻止共振器３７の伝送線路
２３に近い方の終端３８は線路２３に容量性結合する。

この第２の阻止共振器３１は、第１阻止共振器３０から
設定間隔をおいて伝送線路２３に沿った位置に配設され
るものでおり、この設定間隔とは、グイブレフサ２０に
供給される第２の設定周波数に対してｌ／４波長に等し
い。このように第１および第２の共振器を分離設定して
、グイルクサの帯域阻止部を構成する。

この場合、第２の阻止共振器３７が第１の阻止共振器３
０と直交するように設定し、阻止共振器ＪＯ，３７間の
ダイレクト結合を弱めるようにする。し九がって、共振
器ｓｏ　、ｓｒは互いに独立して動作する。このように
直交に方向うけられる共振器は、高効率グイブレフサ設
計を考慮したものでおる。

また、このグイブレフサ２０は帯域通過部４４を備える
。すなわち、支持体２１を切削して第３のチャネル４６
を形成し、この第３のチャネル４６に沿って帯域通過部
４４を設置する。

この帯域通過部４４は第１の阻止共振器３０の向きに対
して反対方向に配設されるものであるが、この配置は特
に限定されるものではない。

この帯域通過部４４は第１およびｉ＠２の帯域通過共振
器４１．４８を有し、この実施例ではこれら共振器４７
，４１１をほぼ直線的に配設する・この第１の帯域通過
共振器４７はポリスチレン絶縁器等の絶縁器５０により
第３のチャネル４６内で支持される。この絶縁器５０は
共振器４１の電圧が１０」となる位置に設定される。

そして、第１の通過共振器４７の伝送線路２３に近い方
の終端４９を、線路２３に容量性結合する。第２の帯域
通過共振器４８は管状装置であり、チャネル４６内でポ
リスチレン等の絶縁器５１により支持される。そして、
この絶縁器５１を、共振器４８の電圧が「０」となる位
置に設定して、この共振器４８の共振周波数における影
響を厳少にするようにする。そして、第１の帯域通過−
共振器４７の一部を、第２の帯域通過共振器４８の管状
部分に接触させずに挿入設定する。この場合゛、通過共
振器４７．４８が容量性結合するため、共振器４７　、
’４　＃の相対位置を可変してその結合度合を調整する
ようにする。

マイクロ波伝送線路５２は、第３のチャネル５５′内で
絶縁器５３により支持されるもので、この線路５２をグ
イブレフサ２０の第２の入力ポート５５として用いる。

そして、伝送線路５２の片方の終端を第２の共振器４８
の管状部分に挿入設定し、この第２共振器４８および伝
送線路５２を容量性結合する。この伝送線路５２には、
インピーダンス整合を考慮して５０オーム、の伝送線路
音用いる。

帯域通過部４４は、第２の阻止共振器３２および出力ポ
ート２６間の伝送線路２３（Ｃ沿った位置に設置される
もので、第２の阻止共振器３１から第２の設定間隔をお
いて配設する・この設置間隔とは、グイブレフサ２０に
供給される第２の設置同波数の波長に対して１／４波長
に通常等しい。

そして、帯域通過共振器３０．３７および帯域通過共振
器４７．４８が短縮された半波長共振器を構成するよう
にする。（波長１／４〜１／２、容量性結合）共振器４
１．４８間、共振器ｊ　Ｏ。

３’１．４７．４８間、および伝送線゛路２３．５２間
の容量性結合はそれぞれに対応した各樵構成の可動片で
調整される。

そして第１の帯域阻止共振器３０が伝送線路２３および
同門の支持体間で直列共振回路を構成するようにする。

この第１の阻止共振器３０は、リアクタンスが「０」に
なる周波数のところで伝送線路２３を短絡する。このた
め、阻止共振器３０の共振周波数で大きな反射効果が生
じる。また、第２の帯域阻止共振器３７は直列共振回路
を構成するようにする。第１の阻止共振器５ｏｒＸ、第
２の阻止共振器３７の位置にめたる伝送巌略２３と組み
になって、並列共振回路のように動作する。この第２の
阻止共振器３７は、リアクタンスがｒＯＪになる周波数
のところで伝送線路２３を短絡する。この几め、第２の
阻止共振器３７が大きな反射効果を発生させることにな
る。

上記のような構成のグイプレクサ２０の動作を説明する
と、このグイプレクサ２０は伝送線路２３からマイクロ
波システム部に与えられる２つの設定周波数の信号を混
合する。このグイプレクサ２０からの信号はマイクロ波
７ステムで別々に処理させるものである・例えば、それ
ぞれ５００　Ｍ）Ｉｚの帯域幅を有する２つの信号をそ
れぞれ４　ＧＨｚおよび６　ＧＨｚの周波数にのせた場
合、一般的なマイクロ波通侶システムでは、４　ＧＨｚ
の信号が送信に用いられ、６ＧＨｘＯ（Ｎ号が受信に用
いられる。実際、このシステムはまた、サテライト内で
用いられ、地球のまわりｔ周回するサテライトおよび地
球局間の信号伝送を行なう。

マイクロ波送信機から与えられる４　０ｆｋの信号は第
１の入力ポート２５に供給され、減衰することなく伝送
線路２３をその長さ分通過して、グイプレクサの出力ポ
ート２６を通り抜ける。

アンテナで受信された６　ＧＨｚの信号は出力ポート２
６に供＃！１嘔れ、伝送線路２３に沿って通過する。

また、４　ＧＨｚおよび５　ＧＨｚの信号は、グイプレ
クサ２０のフィルタ処理により混合または分離され得る
。すなわち、両信号を共に出力ポートに供給すると、こ
れら信号は第１および第２の入力ｍ−ト２ｓ、ｓｓによ
りて別々に伝送される。両信号を第１および第２の入力
ポートに別々に供給すると、これらｇｓｇは共に出力ポ
ートから外部に伝送される。

帯域通過部４４が６　ＧＨｚ　１１号に対して導電路を
形成する時、帯域阻止部ｓｏ、、ｓ’；ｉはその信号に
対してオープン回路となる。したがって、６　ＧＨｚ信
号は帯域通過部４４を通り、第２人力ポート５５を通っ
てグイプレクサを出る。この場合、グイプレクサ２０は
６　Ｇ）Ｉｚのもつ帯域幅の外１１１１の信号に対して
相補フィルタとして動作し、この信号を第１人力ポート
２６通過させる。

マイクロ波サテライト等では、伝送電力が非常に貴重で
高価である。それゆえ、帯域阻止共振器ｓｏ　、ｓｒお
よび帯域通過共振器４７ｒ、４Ｂを６　ＧＨｚの受１！
Ｉｍ波数に同調させる。これは４ＧＨｚでの電力損失を
最少にする。

上記のグイプレクサ２０の説明に、４　ＧＨｚ信号の送
信および６　ＧＨｚ信号の受信を例にしたが、このグイ
プレクサは４　ＧＨｚ信号の受信および６ＧＨｚ　１！
号の送信であっても容易に動作する。そして、伝送線路
２３に沿った通路および、帯域阻止部４４は双方向性で
ある。

グイプレクサ２０は第２図に示δれる電気的フィルタ回
路に基いて設計されるものでるる。

このフィルタ回路は第１図のグイプレクサ２０と等価で
、相互間をダイレクトに換している。

このフィルタ回路は２つの共振器、すなわち高域通過部
分６１および補助の低域通過部分６２から構成される。

そして、これらが対となりて共通ポート６３を有する。

この共通ポート６３は入力４−トロ４．ｓｓが終端され
た状態で全同波数帯域にわたり一定の入力抵抗を持つ。

このような相補フィルタ回路の設計手法自体は以前と同
様である。出力ポート２６に相当する共通ポート６３は
第２のカットオクＷ４１１Ｉ数で「±１」ラジアンとな
るよう中心周波数設定される。高域通過部分６１のイン
ダクタは直列共振回路に相当し、そのキャノタシタは並
列共振回路に相当する。また、低域通過部分６２のイン
ダクタおよびキャ・クシタにも同様の関係がめる。

この種の変換はフィルタ設計技術としてよく知られてい
る。

第３図は第１図のグイブレフサ２０外部を上方から示す
図であり、第１図および第１図（ＩＬ）を参照して説明
した各種構成部分の相対的な位置および空間を表示して
いる。このグイブレフサ２０の試験データは第４図乃至
第６図にそれぞれ示されている。すなわち、グイブレフ
サ２０における周波数対電圧定在波比（ｖｓｗａ　）が
第４図に示され、この電圧定在波比測定で反射効果の大
きさを知ることができる。帯域通過部における周波数対
損失は第５図に示され、この損失はデシベル〔ｄｂ）表
示されている。また帯域阻止部における周波数対損失は
第６図に示され、損失は同じくデシベル［ｄｂ）弐示さ
れている。

以上のようにこの発明のグイブレフサは非常に小型でめ
るため限られた設定空間に対応することができ、ま九効
率的なマイクロ波伝送が行なえる。し友がって例えばサ
テライト通信システム等に用いるとその効果を充分に発
揮する。

前記実施例はこの発明を基礎にした各檀実施例を代表し
たものに過ぎないが、この発明が科学技術の発展に蕾与
するところに大きい。

【図面の簡単な説明】

図面はこの発明の一実施例を説明するためのもので、第
１図（ａ）はマイクロ波グイグレクサ２０の構成を示す
図、第１図（ｂ）はその外部側面図、編２図はグイブレ
フサ２０の等価電気回路を示す図、第３図はグイブレフ
サ２０の外部平面図、第４図〜ＷＪ６図はそれぞれグイ
ブレフサ２０の動作試験結果のグラフでおる。２３°°°伝送線路、２６・・・第１人力ポート、２６
・・・出力／−ト、３ｏ・・・ｒｊｇｌ阻止共振器、３
７・・・第２［正共振器、４２・・・＠１通過共振器、
４８・・・第２通過共振器、５５・・・第２人力ボート
。

Claims

【特許請求の範囲】

一方の終熾を第１の設定−波数の信号の送信または受信
をする第１の入力ポートとし、他方の終端を第１および
第２の設定−波数の信号め送信を九は受信をする出力ポ
ートとするマイクロ波伝送線路と、上記第１の入力ポー
トに近接して上記伝送線路に沿った第１の設定位置に配
設されるｇｌの阻止共振器および、上記第１の入力４−
）から離れて上記伝送線路に沿った第２の設定−位置に
配設される第２の阻止共振器を備える帯域阻止部と、上
記第２の阻止共振器および出力／−ト間で上記伝送線路
に沿った第３の設定位置に配設され、上記第２の設定周
波数の信号の送信または受信をする第２の入力デートを
備える帯域通過部とを具備し、上記第２の阻止共振器を
第１の阻止共振器と直角な向きに設定するようにし、上
記第１および第２の設定周波数で共に動作することｔ−
％徴とするマイクロ波メイ！レクサ。