説明

導波管バンドパスフィルタ

【課題】 高周波数帯域の信号を通過させる場合であっても、容易に形成・製造することが可能な導波管バンドパスフィルタを提供する。
【解決手段】 共振部2の伝播方向の長さである共振部長さL1が、TE10n(nは2以上の整数)モードの共振部長さL1に基づいて設定され、共振部2の伝播方向と直交する方向の長さである共振部幅L2が、TE101モードの共振部幅L2よりも大きく設定されている。さらに、共振部2の伝播方向に沿った両側面2bから内側に突出し、高次のモードの信号の伝播を抑制する抑制部2aが設けられている。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
この発明は、ミリ波帯やマイクロ波帯のレーダシステムなどにおいて、所定・所望の周波数帯域の信号を通過させる導波管バンドパスフィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
ミリ波帯やマイクロ波帯のレーダシステムなどに用いられるアンテナフィルタとして、矩形導波管バンドパスフィルタが知られている(例えば、特許文献1参照。)。このフィルタは、矩形の空洞である共振部・共振器が連結部を介して複数連結され、各共振部には、共振周波数を調整するためのネジなどの素子が配設され、さらに、各共振部は、TE101モードの共振器となっている。また、各共振部や各連結部は、一般に、アルミニウム合金製の部材・角材などの一面を、フライス加工などの機械加工によってざぐり(凹状に掘り込み)、その一面を板材で覆うことで形成する、という製法が採られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開2001−308607号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ところで、レーダシステムなどで使用する周波数、つまり導波管バンドパスフィルタを通過させる周波数が高くなるに従って、共振部の大きさなどを小さくする必要がある。例えば、通過させる周波数が60GHzの場合、共振部の長さ(伝搬方向の長さ)が約2.6mm、共振部の幅(伝搬方向と直交方向の長さ)が約3.8mm、連結部の長さが約1.2mmとなる。
【0005】
しかしながら、このような小さな寸法の共振部や連結部を、機械加工によって精度高く形成・成形することは困難である。さらに、小さな寸法の共振部に対応するには、極めて小さなネジなどを配設する必要があり、共振周波数の調整機構を構築することが困難となる。しかも、今後さらなる高周波数帯域の信号が使用されることが予測され、その場合には、機械加工によって共振部や連結部を形成することや、調整機構を構築することなどが極めて困難となる。
【0006】
そこでこの発明は、ミリ波帯やマイクロ波帯などの高周波数帯域の信号を通過させる場合であっても、容易に形成・製造することが可能な導波管バンドパスフィルタを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0007】
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、略立方体の空洞である共振部が複数連結され、信号が前記複数の共振部を伝播する導波管バンドパスフィルタであって、前記共振部の伝播方向の長さである共振部長さが、TE10n(nは2以上の整数)モードの共振部長さに基づいて設定され、前記共振部の伝播方向と直交する方向の長さである共振部幅が、TE101モードの共振部幅よりも大きく設定され、前記共振部の伝播方向に沿った側面の少なくとも一方から内側に突出し、高次のモードの信号の伝播を抑制する抑制部が設けられている、ことを特徴とする。
【0008】
この発明によれば、各共振部の共振部長さが、TE10n(nは2以上の整数)モードの共振部長さに基づいて設定され、TE101モードにおける共振部の共振部長さよりも長くなっている。また、各共振部の共振部幅が、TE101モードにおける共振部の共振部幅よりも大きく設定され、さらに、各共振部の側面から内側に突出する抑制部が設けられている。
【発明の効果】
【0009】
請求項1に記載の発明によれば、各共振部の共振部長さと共振部幅とがともに、TE101モードにおける共振部の共振部長さや共振部幅よりも大きく設定されている。このため、ミリ波帯やマイクロ波帯などの高周波数帯域の信号を通過させる場合であっても、容易に形成・製造することが可能となる。
【0010】
一方、共振部の共振部幅を大きくすることで、高次のモードの信号が伝播し悪影響を与えるおそれがあるが、共振部の側面から内側に突出する抑制部が設けられているため、高次のモードの信号の伝播を抑制し、所定・所望の通過特性を得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0011】
【図1】この発明の実施の形態1に係る導波管バンドパスフィルタを示す斜視図である。
【図2】図1の導波管バンドパスフィルタの抑制部を除く平面図である。
【図3】この発明の実施の形態1において、共振部長さを6mm、共振部幅を3.76mmとした場合の通過特性および反射特性を示す図である。
【図4】この発明の実施の形態1において、共振部長さを5mm、共振部幅を7mmとした場合の通過特性および反射特性を示す図である。
【図5】図1の導波管バンドパスフィルタの共振部を示す拡大平面図である。
【図6】この発明の実施の形態1において、抑制部を設け、共振部長さを5.2mm、共振部幅を7mmとした場合の通過特性および反射特性を示す図である。
【図7】この発明の実施の形態2に係る導波管バンドパスフィルタにおいて、抑制部を設け、共振部長さを7.8mm、共振部幅を7mmとした場合の通過特性および反射特性を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下、この発明を図示の実施の形態に基づいて説明する。
【0013】
(実施の形態1)
図1は、この実施の形態に係る導波管バンドパスフィルタ1を示す斜視図であり、この図では、共振部2や連結部3などの空洞部のみを示しており、実際には図2に示すように、金属製の板状の部材の上面をざぐって(凹状に掘り込んで)、空洞部が形成されている。この導波管バンドパスフィルタ1は、複数の共振部2が連結部3を介して連結され、所定の周波数信号が複数の共振部2を伝播するフィルタである。
【0014】
共振部2は、略立方体の空洞であり、伝播方向(図1中x方向)の長さである共振部長さL1が、TE102モードの共振部長さに基づいて設定され、伝播方向と直交する方向(図1中y方向)の長さである共振部幅L2が、TE101モードの共振部幅よりも大きく設定されている。さらに、共振部2の伝播方向に沿った両側面の中央部から内側に突出し、高次のモードの信号の伝播を抑制する抑制部2aが形成されている。
【0015】
具体的には、例えば、伝播・通過させる信号の周波数を60GHz周辺とした場合、TE101モード(標準導波管)では、共振部長さL1が3mm、共振部幅L2が3.76mm、連結部3の長さが1.2mmとなる。これに対して、この導波管バンドパスフィルタ1では、次のように各共振部2の共振部長さL1と共振部幅L2とが設定されている。
【0016】
すなわち、まず、TE102モードでは、共振部長さL1が6mmとなり、共振部幅L2を3.76mmのままにした場合、図3に示すような通過特性C1および反射特性C2が得られる。そして、この図から明らかなように、通過帯域の周波数に近い周波数帯域A1において、通過特性C1が悪化する(不要な周波数信号が通過する)ことが確認される。
【0017】
次に、通過損失をさらに少なくする(Q値を大きくする)ために、共振部幅L2をTE101モードの場合の約2倍の7mmとし、共振部長さL1を5mmとした場合、図4に示すような通過特性C3および反射特性C4が得られる。そして、この図から明らかなように、通過帯域の周波数に近い周波数帯域A2において、通過特性C3が著しく悪化することが確認される。ここで、両端に位置する共振部2に接続される端部空洞部4の幅L3は、3.76mmに設定されている。
【0018】
このように、共振部2の平面形状・平面積を大きくすると、通過特性C1、C3が悪化するため、図1、5に示すように、共振部2の伝播方向に沿った両側面2bの中央部から内側に突出する抑制部2aが形成されている。この抑制部2aの大きさは、不要な高次のモードの信号の伝播・通過を抑制・防止するように設定されている。すなわち、抑制部2aを大きくすると、反射・通過損失が大きくなり(Q値が小さくなり)、抑制部2aを小さくすると、不要な信号が通過してしまうため、これらの点を考慮して、適正な大きさに設定されている。
【0019】
このような抑制部2aを形成し、共振部長さL1を5.2mmとし、共振部幅L2を7mmとした場合、図6に示すような通過特性C5および反射特性C6が得られる。そして、この図から明らかなように、通過特性C5が良好で、不要な周波数信号が通過しないことが確認される。ここで、端部空洞部4の幅L3は、3.76mmに設定されている。また、図5に示すように、共振部2が抑制部2aで区分される2つの分割共振部21、22において、それぞれ電磁界(電場、磁場)が形成されるものである。
【0020】
以上のように、この導波管バンドパスフィルタ1によれば、各共振部2の共振部長さL1が5.2mm、共振部幅L2が7mmで、ともに、TE101モードにおける共振部の共振部長さL1である3mmや、共振部幅L2である3.76mmよりも大きく設定されている。このため、60GHzなどの高周波数帯域の信号を通過させる場合であっても、容易かつ適正に導波管バンドパスフィルタ1を形成・製造することが可能となる。つまり、各共振部2が大きいため、機械加工・ざぐり加工によって精度高くかつ容易に、各共振部2を形成・成形することができるとともに、共振周波数を調整するためのネジなどの素子を、容易かつ適正に配設することができる。
【0021】
一方、共振部2の平面形状・平面積を大きくすることで、高次のモードの信号が伝播し悪影響を与えるおそれがあるが、共振部2の両側面2bから抑制部2aが設けられているため、高次のモードの信号の伝播を抑制・防止し、良好な通過特性C5を得ることができるものである。
【0022】
(実施の形態2)
この実施の形態では、各共振部2の共振部長さL1が、TE103モードの共振部長さに基づいて設定されている点で、実施の形態1と構成が異なり、実施の形態1と同等の構成については、同一符号を付することで、その説明を省略する。
【0023】
すなわち、TE103モードでは、共振部長さL1が9.2mmとなり、共振部幅L2を3.76mmのままにした場合、上記図3の場合と同様に、通過特性が悪化する。次に、通過損失をさらに少なくするために、共振部幅L2をTE101モードの約2倍の7mmとし、共振部長さL1を7.4mmとした場合、上記図4の場合と同様に、通過特性が著しく悪化する。
【0024】
一方、各共振部2の両側面2bに抑制部2aを形成し、共振部長さL1を7.8mmとし、共振部幅L2を7mmとした場合、図7に示すような通過特性C7および反射特性C8が得られる。そして、この図から明らかなように、通過特性C7が良好で、不要な周波数信号が通過しないことが確認される。ここで、端部空洞部4の幅L3は、3.76mmに設定されている。
【0025】
このように、この実施の形態によれば、各共振部2の共振部長さL1が7.8mm、共振部幅L2が7mmで、実施の形態1の場合に比べても、さらに各共振部2が大きく設定されている。このため、より容易かつ適正に導波管バンドパスフィルタ1を形成・製造することができ、この結果、より高い周波数信号に容易に対応することが可能となる。しかも、共振部2の両側面2bから抑制部2aが設けられているため、実施の形態1と同様に、良好な通過特性C7を得ることができるものである。
【0026】
以上、この発明の実施の形態について説明したが、具体的な構成は、上記の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても、この発明に含まれる。例えば、上記の実施の形態では、共振部2の両側面2bに抑制部2aを形成しているが、通過させる、あるいは通過させない周波数などに応じて、共振部2の一方の側面2bのみに抑制部2aを形成してもよい。また、ざぐり加工によって抑制部2aを形成しているが、共振部2の側面2bに棒状・柱状の部材を設けてもよい。さらに、上記の実施の形態では、各共振部2の共振部長さL1を、TE102モードまたはTE103モードの共振部長さに基づいて設定しているが、通過させる周波数などに応じて、その他のモードの共振部長さに基づいて設定してもよい。
【符号の説明】
【0027】
1 導波管バンドパスフィルタ
2 共振部
2a 抑制部
2b 側面
3 連結部
L1 共振部長さ
L2 共振部幅



【特許請求の範囲】
【請求項1】
略立方体の空洞である共振部が複数連結され、信号が複数の前記共振部を伝播する導波管バンドパスフィルタであって、
前記共振部の伝播方向の長さである共振部長さが、TE10n(nは2以上の整数)モードの共振部長さに基づいて設定され、
前記共振部の伝播方向と直交する方向の長さである共振部幅が、TE101モードの共振部幅よりも大きく設定され、
前記共振部の伝播方向に沿った側面の少なくとも一方から内側に突出し、高次のモードの信号の伝播を抑制する抑制部が設けられている、
ことを特徴とする導波管バンドパスフィルタ。


【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2013−106114(P2013−106114A)
【公開日】平成25年5月30日(2013.5.30)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2011−247034(P2011−247034)
【出願日】平成23年11月11日(2011.11.11)
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】(出願人による申告)平成23年度、総務省、ミリ波帯ブロードバンド通信用超高速ベースバンド・高周波混載集積回路技術の研究開発に係る委託事業、産業技術力強化法第19条の適用を受ける特許出願
【出願人】(000004330)日本無線株式会社 (1,186)
【Fターム(参考)】