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技術 ミリ波帯フィルタ

出願人 アンリツ株式会社
発明者 河村尚志大谷昭仁
出願日 2014年7月18日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2014-148060
公開日 2016年2月8日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2016-025461
状態 特許登録済
技術分野 導波管型周波数選択装置および共振器 ウェーブガイドの接合構造
主要キーワード 可変周波数フィルタ ネジ締 ネジ溝付き ネジ止め位置 止め接続 端面構造 導波路形態 中央領
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年2月8日)のものです。
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図面 (18)

課題

第2導波管を構成する第2導波路形成体の変形を起こさせないフラットフランジ構造で、外部回路との接続が容易に行なえるようにする。

解決手段

第2導波管30を構成する第2導波路形成体32の端面32bは、第2導波路30bの開口を含み、第2導波路30bの口径に対して所定規格のフランジ構造で規定された突出部と同等の広さの中央領域33の高さを基準面とし、中央領域33の外側の領域で、且つ前記フランジ構造で規定されたネジ穴形成位置を含む領域に、基準面に対して前記フランジ構造で用いるネジ205のネジ部の長さより深く陥没する陥没部32eが設けられ、その陥没部32e内のネジ穴形成位置に接続されるべき外部回路200をネジ止めするためのネジ穴32dが設けられていて、陥没部32eを除く領域で、且つ中央領域33からみてネジ穴形成位置より遠い領域の高さを基準面に一致させている。

概要

背景

近年、ユビキタスネットワーク社会を迎え、電波利用ニーズが高まる中、家庭内ワイヤレスブロードバンド化を実現するWPAN(ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク)や安全・安心運転サポートするミリ波レーダー等のミリ波帯無線ステムが利用され始めている。また、100GHz超無線システム実現への取組も積極的に行われてきている。

その一方で、60〜70GHz帯の無線システムの2次高調波評価や100GHz超の周波数帯における無線信号の評価については、周波数が高くなるにつれ測定器雑音レベル及びミキサ変換損失が増加するとともに周波数精度が低下するため、100GHzを超える無線信号の高感度高精度測定技術が確立されていない状況となっている。しかも、これまでの測定技術では局部発振高調波測定結果から分離することができず、不要発射等の厳密な測定が困難となっている。

これらの技術課題を克服し、100GHz超帯域無線信号の高感度・高精度測定を実現するためには、イメージ応答及び高次高調波応答を抑制するためのミリ波帯の狭帯域フィルタ技術の開発が必要であり、特に、可変周波数型(チューナブル)に適応可能なものが望ましい。

これを実現するものとして、本願出願人は、光の分野で用いられているファブリペロー共振器ミリ波に応用し、TE10モード(単一モード)を伝搬する導波管構造導波路の内部に対向させた一対の電波ハーフミラーの間の共振作用により、ミリ波の所望周波数成分を選択的に通過させるミリ波帯フィルタを提案している(特許文献1)。

上記特許文献1には、所望周波数帯域電磁波をTE10モードで伝搬させる導波路を、第1導波管と、その第1導波管の一端側を内側に僅かに隙間のある状態で受け入れる第2導波管とで構成し、第1導波管の先端と第2導波管の内部に電波ハーフミラーを対向するように固定し、その間隔が変化するように一方の導波管に対して他方の導波管をその長手方向に相対的に移動させる構造が開示されている。

上記構造のミリ波帯フィルタであれば、波面変換による特性劣化がなく、電波ハーフミラーの設計に高い自由度を与えることができ、空間放射による損失が少なくて済み、しかも、一対の電波ハーフミラーの間隔を変化させることでフィルタの共振周波数可変することができる。

ただし、この構造のミリ波帯フィルタを実際に製造する場合、内側の第1導波管の外周壁と、外側の第2導波管の内周壁との間に、導波管同士の長手方向の相対移動が可能なように隙間を設ける必要があるが、その隙間は、一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の空間と連続しており、電波ハーフミラー間を往復する電磁波がこの隙間を介して外部に漏れることでフィルタとしての特性が低下してしまう。

したがって、この隙間を可能な限り小さくする必要がある。例えば、導波路の口径2ミリ×1ミリ程度の導波管の場合、容認される隙間は数10μm(例えば20〜30μm)以下であるが、これは顕微鏡で確認しなくてはならない寸法である。ところが、上記構造のミリ波帯フィルタのように、第2導波路の内部に第1導波管の先端が入り込む構造では、隙間部分を外部から観察することができず、その隙間のばらつきを確認できず、双方の位置合わせが極めて困難となる。

この問題を解決する技術として、本願出願人は、特許文献2において、外側の第2導波管を、厚さ一定の板状部に内側の第1導波管の一端側を受け入れる口径の第1導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第1導波路形成体と、厚さ一定の板状部に第1導波管と同口径の第2導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第2導波路形成体とで構成し、第1導波路形成体と第2導波路形成体の板状部を、それぞれの角穴同士が同心に連続するように重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成する技術を開示している。

この技術を採用することで、内側の第1導波管の外周と外側の第2導波管の第1導波路を形成する角穴との隙間を第1導波路形成体側から観察することができ、その位置合わせを正確に行うことができ、その位置合わせの後に、第2導波路形成体を第1導波路形成体に対して予め位置決めされた位置に連結すれば、第1導波路に対して第2導波路が傾くこともなく、第1導波管の導波路を含めて3つの導波路の位置合わせを正確に行うことができ、フィルタ特性を高く維持できる。

概要

第2導波管を構成する第2導波路形成体の変形を起こさせないフラットフランジ構造で、外部回路との接続が容易に行なえるようにする。第2導波管30を構成する第2導波路形成体32の端面32bは、第2導波路30bの開口を含み、第2導波路30bの口径に対して所定規格のフランジ構造で規定された突出部と同等の広さの中央領域33の高さを基準面とし、中央領域33の外側の領域で、且つ前記フランジ構造で規定されたネジ穴形成位置を含む領域に、基準面に対して前記フランジ構造で用いるネジ205のネジ部の長さより深く陥没する陥没部32eが設けられ、その陥没部32e内のネジ穴形成位置に接続されるべき外部回路200をネジ止めするためのネジ穴32dが設けられていて、陥没部32eを除く領域で、且つ中央領域33からみてネジ穴形成位置より遠い領域の高さを基準面に一致させている。

目的

本発明は、この問題を解決し、フラットなフランジ構造で外部回路との接続が容易に行なえるミリ波帯フィルタを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

この技術が所属する分野

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請求項1

ミリ波帯所定周波数範囲電磁波をTE10モードで伝搬させる口径の導波路(22)を有する第1導波管(21)と、前記第1導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をTE10モードで伝搬させる口径を有し、前記第1導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第1導波路(30a)と、該第1導波路より小さい口径の第2導波路(30b)とが同心に連続するように形成されている第2導波管(30)と、前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第1導波管の前記一端側の導波路に固定され、他方が前記第2導波管の前記第1導波路と前記第2導波路の境界部に固定された一対の電波ハーフミラー(50A、50B)と、前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第1導波管を導波路の長さ方向に移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる移動装置(70)とを有し、前記第2導波管が、所定厚の板状部に前記第1導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第1導波路形成体(31)と、所定厚の板状部に前記第2導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第2導波路形成体(32)とを含み、前記第1導波路形成体と前記第2導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されたミリ波帯フィルタにおいて、前記第2導波路形成体の前記第1導波路形成体が連結されている面と反対側の端面は、前記第2導波路の開口を含み、該第2導波路の口径に対して所定規格フランジ構造で規定された突出部と同等の広さの中央領域(33)の高さを基準面とし、前記中央領域の外側の領域で、且つ前記フランジ構造で規定されたネジ穴形成位置を含む領域に、前記基準面に対して前記フランジ構造で用いるネジのネジ部の長さより深く陥没する陥没部(32e)が設けられ、前記陥没部内の前記ネジ穴形成位置に接続されるべき外部回路をネジ止めするためのネジ穴(32d)が設けられ、前記陥没部を除く領域で、且つ前記中央領域からみて前記ネジ穴形成位置より遠い領域の高さを前記基準面に一致させたことを特徴とするミリ波帯フィルタ。

請求項2

前記第1導波路形成体がベース部(60)に固定され、前記第2導波路形成体は、前記第1導波路形成体に対して予め位置決めされた位置に固定され、且つ、前記第2導波路の開口からみて前記ネジ穴形成位置より遠い位置において、前記ベース部にネジ止め固定されていることを特徴とする請求項1記載のミリ波帯フィルタ。

技術分野

0001

本発明は、ミリ波帯フィルタに関する。

背景技術

0002

近年、ユビキタスネットワーク社会を迎え、電波利用ニーズが高まる中、家庭内ワイヤレスブロードバンド化を実現するWPAN(ワイヤレスパーソナルエリアネットワーク)や安全・安心運転サポートするミリ波レーダー等のミリ波帯無線ステムが利用され始めている。また、100GHz超無線システム実現への取組も積極的に行われてきている。

0003

その一方で、60〜70GHz帯の無線システムの2次高調波評価や100GHz超の周波数帯における無線信号の評価については、周波数が高くなるにつれ測定器雑音レベル及びミキサ変換損失が増加するとともに周波数精度が低下するため、100GHzを超える無線信号の高感度高精度測定技術が確立されていない状況となっている。しかも、これまでの測定技術では局部発振高調波測定結果から分離することができず、不要発射等の厳密な測定が困難となっている。

0004

これらの技術課題を克服し、100GHz超帯域無線信号の高感度・高精度測定を実現するためには、イメージ応答及び高次高調波応答を抑制するためのミリ波帯の狭帯域フィルタ技術の開発が必要であり、特に、可変周波数型(チューナブル)に適応可能なものが望ましい。

0005

これを実現するものとして、本願出願人は、光の分野で用いられているファブリペロー共振器ミリ波に応用し、TE10モード(単一モード)を伝搬する導波管構造導波路の内部に対向させた一対の電波ハーフミラーの間の共振作用により、ミリ波の所望周波数成分を選択的に通過させるミリ波帯フィルタを提案している(特許文献1)。

0006

上記特許文献1には、所望周波数帯域電磁波をTE10モードで伝搬させる導波路を、第1導波管と、その第1導波管の一端側を内側に僅かに隙間のある状態で受け入れる第2導波管とで構成し、第1導波管の先端と第2導波管の内部に電波ハーフミラーを対向するように固定し、その間隔が変化するように一方の導波管に対して他方の導波管をその長手方向に相対的に移動させる構造が開示されている。

0007

上記構造のミリ波帯フィルタであれば、波面変換による特性劣化がなく、電波ハーフミラーの設計に高い自由度を与えることができ、空間放射による損失が少なくて済み、しかも、一対の電波ハーフミラーの間隔を変化させることでフィルタの共振周波数可変することができる。

0008

ただし、この構造のミリ波帯フィルタを実際に製造する場合、内側の第1導波管の外周壁と、外側の第2導波管の内周壁との間に、導波管同士の長手方向の相対移動が可能なように隙間を設ける必要があるが、その隙間は、一対の電波ハーフミラーの間に形成される共振器の空間と連続しており、電波ハーフミラー間を往復する電磁波がこの隙間を介して外部に漏れることでフィルタとしての特性が低下してしまう。

0009

したがって、この隙間を可能な限り小さくする必要がある。例えば、導波路の口径2ミリ×1ミリ程度の導波管の場合、容認される隙間は数10μm(例えば20〜30μm)以下であるが、これは顕微鏡で確認しなくてはならない寸法である。ところが、上記構造のミリ波帯フィルタのように、第2導波路の内部に第1導波管の先端が入り込む構造では、隙間部分を外部から観察することができず、その隙間のばらつきを確認できず、双方の位置合わせが極めて困難となる。

0010

この問題を解決する技術として、本願出願人は、特許文献2において、外側の第2導波管を、厚さ一定の板状部に内側の第1導波管の一端側を受け入れる口径の第1導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第1導波路形成体と、厚さ一定の板状部に第1導波管と同口径の第2導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第2導波路形成体とで構成し、第1導波路形成体と第2導波路形成体の板状部を、それぞれの角穴同士が同心に連続するように重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成する技術を開示している。

0011

この技術を採用することで、内側の第1導波管の外周と外側の第2導波管の第1導波路を形成する角穴との隙間を第1導波路形成体側から観察することができ、その位置合わせを正確に行うことができ、その位置合わせの後に、第2導波路形成体を第1導波路形成体に対して予め位置決めされた位置に連結すれば、第1導波路に対して第2導波路が傾くこともなく、第1導波管の導波路を含めて3つの導波路の位置合わせを正確に行うことができ、フィルタ特性を高く維持できる。

先行技術

0012

特開2013−138401号公報
特開2013−247381号公報

発明が解決しようとする課題

0013

しかしながら、上記特許文献2の構造のミリ波帯フィルタにおいても、さらに解決すべき新たな課題が明らかになった。

0014

即ち、上記構造のミリ波帯フィルタを用いた各種機器を製造する場合、当然のことながら、ミリ波帯フィルタの両端に種々の回路外部回路)が接続されることになる。

0015

したがって、ミリ波帯フィルタの両端の構造は、既存のいろいろな回路に接続可能になっている必要があり、そのための規格が定められている。

0016

例えば、導波管構造の回路を他の回路と接続する際に、MIL規格で定められたフランジ構造が一般的に採用されている。

0017

図12の(a)、(b)は、MIL規格で規定されたフランジ構造の例を示すものであり、直径Cのフランジ部11の一面11a側(他回路との接続面)に、直径D、厚さHの円柱状の第1突出部12が同心に突設され、反対面11bに、直径Eの円柱状の第2突出部13が同心に突設され、フランジ部11および二つの突出部12、13の中央を、幅A、高さBの導波路14が貫通形成されている。フランジ部11の厚さはJ−H、第2突出部13の厚さは、G−Jで表される。そして、フランジ部11には、導波路14の中心から距離F/2の位置で且つ導波路14の幅方向に延びた中心線上と高さ方向に延びた中心線上の位置にネジ穴16が設けられている。

0018

そして、MIL規格では、上記した各寸法C〜Hが、導波路の口径A、Bに応じて予め決められた値となるように規定している。

0019

したがって、前記ミリ波帯フィルタに、規格にしたがったフランジ構造をもつ他回路と接続することを考えるとき、ミリ波帯フィルタの両端の導波管の端部の構造も、このフランジ構造に対応させる必要がある。

0020

これらを考慮して、より実用的なミリ波帯フィルタの構造例を示すと、図13のように表すことができる。

0021

このミリ波帯フィルタ20は、ミリ波帯の所望周波数帯域の電磁波をTE10モードで伝搬させる導波路を、第1導波管21と、その第1導波管21の一端21a側を内側に僅かに隙間のある状態で受け入れる第2導波管30とで構成し、第1導波管21の一端21a側の先端と第2導波管30の内部に電波ハーフミラー50A、50Bを対向するように固定している。

0022

特許文献2に示したように、第2導波管30は、第1導波管21の一端21a側を隙間のある状態で受け入れる口径の第1導波路30aを形成する第1導波路形成体31と、第1導波路30aより小さい口径の第2導波路30bを形成する第2導波路形成体32よりなり、その導波路同士が同心に連続する状態で接続されている。電波ハーフミラー50Bは、第1導波路30aと第2導波路30bの境界部に固定されている。

0023

第2導波管30の第1導波路形成体31はベース部60に固定され、第1導波管21は、ベース部60に設けられた移動装置70によって導波路22の長さ方向に沿って移動できる状態に支持され、この第1導波管21の移動により、電波ハーフミラー50A、50Bの間隔が変化し、その間隔で決まる共振周波数を中心とする周波数成分を選択的に通過させることができる。

0024

そして、第1導波管21の他端側のフランジ部21bと、第2導波管30の第2導波路形成体32には、導波路の開口中心から前記規格で定められた半径で所定高さ突出する突出部21g、32gがそれぞれ設けられており、また開口中心から規格に対応した所定半径の位置には、ネジ止め用の穴21d、32dが規定されたピッチでそれぞれ設けられている。

0025

このように、二つの導波管21、30の端部の形状を、導波路の口径に対応したフランジ規格に対応させておけば、図13の一点鎖線で示しているように、同じ規格を有する種々の外部回路200、300をネジ205、305でそれぞれ固定することで容易に接続することができる。

0026

しかしながら、上記のように、第1導波管21のフランジ部21bおよび第2導波管30の第2導波路形成体32を規格に対応するフランジ構造に合わせ、同様のフランジ構造を有する他回路をネジ止め固定する場合、図14に示すように、第2導波路形成体32の突出部32gと、外部回路200の突出部200aの端面同士が突き当て状態のまま、隙間を持って対向している第2導波路形成体32の外縁部と外部回路200のフランジ部200bは、ネジ205の締め付け力により互いに近づく方向に変形する。

0027

この外縁の変形が第2導波管30の第2導波路形成体32の中央部を逆方向に変形(湾曲変形)させることになる。

0028

この第2導波路形成体32の中央部の変形は、その中央部の近傍に固定されている電波ハーフミラー50Bを電波ハーフミラー50A側に近づける方向に直接的に作用し、その結果、ミラー間の距離が短くなり、共振周波数が高い方へ変化してしまうという重大な問題が生じる。

0029

図15は、上記構造のミリ波帯フィルタの入力側と出力側に、規定のフランジ部を有する回路をネジ止めした状態で、ネジの締め付けが弱い状態と、強い状態とで、共振周波数がどの程度変化したかを確認した結果を示すものである。

0030

図15から明らかなように、締め付けが弱い状態で122.3GHz付近に設定されていた共振周波数が、締め付けを強くすると0.5GHz以上高く変化することが確認された。

0031

したがって、フィルタ単体として第1導波管21の位置に対する共振周波数の特性を予め測定しておき、この特性に基づいてフィルタの周波数制御を行なおうとしても、このフィルタに接続される外部回路の接続状態(ネジの締め付け状態)によってフィルタ自身の特性が変化して、正しい制御が行なえなくなる。

0032

なお、外部回路300がネジ止めされる第1導波管21側でもフランジ部21bの変形が起こるが、その変形の位置と電波ハーフミラー50Aの位置が離間しているため、電波ハーフミラー50Aの位置の変化は無視できる程度であり、しかも、第1導波管21については、他端側のフランジ部21bを省略して第2導波管30と対称構造固定導波管を介して接続できるので、問題とならない。

0033

上記した第2導波路形成体32の変形は、MIL規格にしたがって、二つの回路の導波路同士が隙間なく連結されるように、フランジ部に設けた突出部同士を突き当てた状態でネジ止めすることによるものであるが、実際に市販されている各種回路では、導波路の位置に対するネジ穴の位置をこのMIL規格に合わせているが、突出部を設けないフラットなフランジ構造の物も実在している。

0034

したがって、このような突出部を設けないフラットなフランジ構造をミリ波帯フィルタ側にも採用すれば、上記したようなネジの締め付けによる第2導波路形成体32の変形を抑制できる。

0035

ところが、図16に示すように、フラットなフランジ構造でミリ波帯フィルタの第2導波路形成体32と外部回路200をネジ止め接続する場合、外部回路200のフランジ部200bのネジ穴200cのネジ溝と第2導波路形成体32のネジ穴32dのネジ溝との間の連続性保証されていない。

0036

このため、図16のように第2導波路形成体32と外部回路200が密着した状態から、ネジ205をネジ穴200cに締め込んだ場合、図17のように、ネジ205の軸部205の先端のネジ部205cが、ネジ穴200cとネジ穴32dの境界部に達したとき両者のネジ溝が高い確率で不連続となり、ネジ205をそれ以上締め込むことができなくなる(図中符号200dは外部回路の導波路である)。ここで、外部回路200の接続には規格上4本のネジ止めが必要であり、両者が密着した状態で全てのネジ穴が連続性を持つ確率は極めて低く、上記方法では両者を密着状態に接続することは困難である。

0037

本発明は、この問題を解決し、フラットなフランジ構造で外部回路との接続が容易に行なえるミリ波帯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

0038

前記目的を達成するために、本発明の請求項1のミリ波帯フィルタは、
ミリ波帯の所定周波数範囲の電磁波をTE10モードで伝搬させる口径の導波路(22)を有する第1導波管(21)と、
前記第1導波管の外径より大きく、且つ、前記所定周波数範囲の電磁波をTE10モードで伝搬させる口径を有し、前記第1導波管の一端側をその外周に隙間のある状態で受け入れる第1導波路(30a)と、該第1導波路より小さい口径の第2導波路(30b)とが同心に連続するように形成されている第2導波管(30)と、
前記所定周波数範囲の電磁波の一部を透過させ、一部を反射させる特性をもち、一方が前記第1導波管の前記一端側の導波路に固定され、他方が前記第2導波管の前記第1導波路と前記第2導波路の境界部に固定された一対の電波ハーフミラー(50A、50B)と、
前記一対の電波ハーフミラーの間隔が変化するように前記第1導波管を導波路の長さ方向に移動させて、前記所定周波数範囲の電磁波のうち前記一対の電波ハーフミラーの間隔で決まる共振周波数の電磁波を選択的に通過させる移動装置(70)とを有し、
前記第2導波管が、
所定厚の板状部に前記第1導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第1導波路形成体(31)と、
所定厚の板状部に前記第2導波路を形成する角穴が厚さ方向に貫通形成された第2導波路形成体(32)とを含み、
前記第1導波路形成体と前記第2導波路形成体とが、前記角穴同士が同心に連続するように前記板状部同士を重ね合わせた状態で連結、分離可能に形成されたミリ波帯フィルタにおいて、
前記第2導波路形成体の前記第1導波路形成体が連結されている面と反対側の端面は、
前記第2導波路の開口を含み、該第2導波路の口径に対して所定規格のフランジ構造で規定された突出部と同等の広さの中央領域(33)の高さを基準面とし、前記中央領域の外側の領域で、且つ前記フランジ構造で規定されたネジ穴形成位置を含む領域に、前記基準面に対して前記フランジ構造で用いるネジのネジ部の長さより深く陥没する陥没部(32e)が設けられ、
前記陥没部内の前記ネジ穴形成位置に接続されるべき外部回路をネジ止めするためのネジ穴(32d)が設けられ、
前記陥没部を除く領域で、且つ前記中央領域からみて前記ネジ穴形成位置より遠い領域の高さを前記基準面に一致させたことを特徴とする。

0039

また、本発明の請求項2のミリ波帯フィルタは、請求項1記載のミリ波帯フィルタにおいて、
前記第1導波路形成体がベース部(60)に固定され、
前記第2導波路形成体は、前記第1導波路形成体に対して予め位置決めされた位置に固定され、且つ、前記第2導波路の開口からみて前記ネジ穴形成位置より遠い位置において、前記ベース部にネジ止め固定されていることを特徴とする。

発明の効果

0040

このように構成したので、規定のフランジ構造に準じたフラットな接続面を有する外部回路を第2導波路形成体にネジ止め固定する場合、外部回路のフラットな接続面に対して、第2導波路形成体の端面の基準面を構成する少なくとも中央領域およびネジ穴形成位置の外側の領域が密着した状態となり、その密着面に対して外部回路接続用のネジ穴が、ネジのネジ部より深い位置に設けられているから、外部回路のネジ穴と第2導波路形成体のネジ穴のネジ溝の連続性の有無に関わらず、複数のネジの締め付けが可能となり、これによって、第2導波路形成体の変形を抑制した状態で、外部回路のネジ止め接続が可能となる。

0041

また、請求項2のように、第1導波路形成体がベース部に固定され、第2導波路形成体が、第1導波路形成体に対して予め位置決めされた位置に固定され、且つ、第2導波路の開口からみてネジ穴形成位置より遠い位置において、ベース部にネジ止め固定されているものでは、外部回路のネジ止めの際の第2導波路形成体の変形をさらに抑制することができる。

図面の簡単な説明

0042

本発明の実施形態の平面図
図1のA−A線断面図
本発明の実施形態の要部の分解図
本発明の実施形態のフィルタに対する外部回路接続作業を示す図
本発明の実施形態のフィルタに対する外部回路接続作業を示す図
本発明の実施形態のフィルタに対する外部回路接続作業を示す図
本発明の実施形態のフィルタに対する外部回路接続作業を示す図
本発明の実施形態のフィルタに対する外部回路接続作業を示す図
第2導波路形成体の端面の別の構成例を示す図
第2導波路形成体をベース部材にネジ止め固定した構成例を示す図
図10の構成の分解斜視図
MIL規格で規定されるフランジ構造を説明する図
所定規格で規定されたフランジ構造にしたがって、第1導波管と第2導波管に対して外部回路を接続する場合の構造例を示す図
外部回路を接続したときの力の伝達を説明する図
ネジの締め付けの強弱による共振周波数の変化を表す図
フラットなフランジ構造の外部回路をネジ止めする場合の構造および作業を示す図
フラットなフランジ構造の外部回路をネジ止めする場合の構造および作業を示す図

実施例

0043

以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明を適用したミリ波帯フィルタ100の平面図、図2は、そのA−A線断面図、図3は要部の分解図である。

0044

これらの図において、ミリ波帯フィルタ100は、第1導波管21、第2導波管30、電波ハーフミラー50A、50B、ベース部60、移動装置70によって構成されている。

0045

第1導波管21は、ミリ波帯の所定周波数範囲(例えば110〜140GHz)の電磁波をTE10モードで伝搬させる2mm×1mm程度の口径の導波路22を有しており、その一端21a側が第2導波管30に挿入されており、他端側は幅広のフランジ部21bが形成されている。なお、第1導波管21の他端側の形状については、前記したように、所定規格のフランジ構造に規定された突出部を設けて、外部回路をネジ止め接続する構造だけでなく、一端21aと同様にフランジ部を省略して、後述する第2導波管30と対称な構造の固定導波管に挿入し、その固定導波管のフランジ部に外部回路を接続する構造、その他種々の構造を採用することができるので、ここでは詳述しない。

0046

第2導波管30は、第1導波管21の外径より大きく、且つ、所定周波数範囲の電磁波をTE10モードで伝搬させる口径を有し、第1導波管21の一端21a側(図では右端側)をその外周に隙間のある状態で受け入れる第1導波路30aと、第1導波路30aより小さい口径(ここでは第1導波管21と同口径とする)の第2導波路30bとが同心に連続するように形成されている。

0047

この第2導波管30は、第1導波管21の外周との間の僅かな隙間(数10μm)が均等となるように位置決め出来るように、第1導波路形成体31と第2導波路形成体32とを重ね合わせて形成されている。

0048

即ち、図3に示しているように、第1導波路形成体31は所定厚の板状部に第1導波路30aを形成する角穴が厚さ方向(一面31a側からその反対面31b側)に貫通形成され、第2導波路形成体32は、所定厚の板状部に第2導波路30bを形成する角穴が厚さ方向(一面32a側から反対面32b側)に貫通形成され、両形成体が、角穴同士が同心に連続するように板状部同士を重ね合わせた状態で連結されている。ここで、第1導波路形成体31の反対面31bの四隅には連結用のネジ穴31cが設けられ、第2導波路形成体32には、ネジ穴31cにそれぞれ対応した位置に連結用のネジ35を装着するための穴32cが設けられ、この穴32cに装着されたネジ35を締め付けることで、両形成体の導波路が同心に連続する状態で連結される。なお、このネジ35の頭部は、穴32cの中まで入り込んで表面には突出しないようになっている。

0049

このように第2導波管30を連結、分離可能な構造としたので、第1導波管21に対する位置決めの際には、始めに第1導波路形成体31の反対面31b側から顕微鏡などで観察して第1導波管21の外周と第1導波路30aの内周との隙間が均等となるように位置決めを行い、続いて第1導波路形態体31に対して同心となる位置に連結出来るように予め形成された第2導波路形成体32をネジ止め固定することで、第1導波管21と第2導波管30との位置決めが完了する。

0050

なお、第1導波管21の一端側には電波ハーフミラー50Aが導波路22を塞ぐように固定され、第2導波管30の第1導波路30aと第2導波路30bの境界部、実際には第2導波路形成体32の第2導波路30bの先端を塞ぐように電波ハーフミラー50Bが固定されている。

0051

電波ハーフミラー50A、50Bは、電磁波を反射する金属性基板に電磁波の一部を通過させるためのスリットを設けた構造を有しており、二つの電波ハーフミラー50A、50Bの間でその間隔によって決まる周波数の共振が起こり、ファブリペロー型のフィルタ作用を示すことになる。

0052

そして、第1導波管21は、ベース部60に設けられた移動装置70によって導波路22の長さ方向に移動することができ、これによって共振周波数が変化する可変周波数フィルタとなる。

0053

第2導波路形成体32の第1導波路形成体31が連結されている面と反対側の端面(前記した反対面)32bは、接続面がフラットな外部回路200と密着した状態でネジ止め接続できる構造を有している。

0054

即ち、この端面側は、第2導波路30bの開口を含み、第2導波路30bの口径に対して前記した所定規格のフランジ構造で規定された突出部と同等の広さの中央領域33の高さを基準面とし、中央領域33の外側の領域で、且つ前記フランジ構造で規定されたネジ穴形成位置を含む領域に、基準面に対してフランジ構造で用いるネジ205のネジ部の長さより深く陥没する陥没部32eが設けられており、外部回路200をネジ止めするためのネジ穴32dがその陥没部32e内のネジ穴形成位置に設けられている。

0055

そして、陥没部32eを除く領域で、且つ中央領域33からみてネジ穴形成位置より遠い領域の高さを基準面に一致させている。

0056

なお、この例では、第2導波路形成体32の端面32bのうち、陥没部32eをネジ穴32dの形成位置を囲む狭い領域に限定し、中央領域33を含むその他の領域を基準面に一致させているが、陥没部32eの範囲を中央領域33の外縁まで拡げてもよく、その外形は任意である。

0057

次に、このような端面構造を有する第2導波路形成体32に対して接続面がフラットなフランジ構造を有する外部回路200を接続する場合の作業について説明する。

0058

始めに、図4のように、外部回路200のフランジ部200bに設けられたネジ溝付きのネジ穴200cに対して規定のネジ205を締め込む。ここで、ネジ205は、頭部205a、軸部205b、ネジ部205cを有し、前記規格に従えば、軸部20bの長さL1はフランジ部200bの厚さtより大となっている。また、陥没部32eの深さDは、ネジ溝が切られているネジ部205cの長さL2より若干大きく、陥没部32eの深さDとフランジ部200bの厚さtとの合計t+Dは、軸部205bとネジ部205cの長さの合計L1+L2より小に設定されている。なお、ネジ部205c全体が第2導波路形成体32のネジ穴32dに入り込むためのより望ましい条件を言えば、陥没部32eの深さDとフランジ部200bの厚さtとの合計を、軸部205bの長さL1に等しくすればよい。図中200dは、外部回路200の導波路である。

0059

このような条件の基でネジ205を締め込むと、図5のように、ネジ部205cが、ネジ穴200cを通過し、ネジ205がフランジ部200bから抜け落ちない状態で且つ空回り可能な状態となる。

0060

そして、この状態で、外部回路200を第2導波路形成体32に近づけて、ネジ部205cの先端を、陥没部32eからネジ穴32dまで到達させて締め込むことで、フランジ部200bが第2導波路形成体32に近づき、最終的に図6のように、両者が密着した状態となってネジ205が締まり切った状態になる。

0061

図7は、上記状態から別のネジ205をフランジ部200bに締め込んだ状態を示しているが、この状態ではネジ205は前記同様に空回り可能な状態であって、そのネジ205の先端を第2導波路形成体32のネジ穴32dに押し込んで回せば、フランジ部200bのネジ穴200cと第2導波路形成体32のネジ穴32dのネジ溝の連続性の有無に関わりなく、ネジ部205cがネジ穴32dに螺合して締め込まれ、図8のように締まり切った状態となる。

0062

以下、同様の作業を残りのネジについても行なえば、導波路の周りの4つのネジ締めが終了し、第2導波路形成体32の端面32bのうち、陥没部32eを除き、少なくとも導波路の開口を含む基準面に一致する中央領域33と、ネジ穴形成位置の外側の領域とを含む領域が外部回路200のフラットな接続面に密着した状態で互いに接続されることになる。

0063

このようにネジ止め位置の内側の央領域33とネジ止め位置より遠い領域とが密着した状態でネジ止め接続されるから、第2導波路形成体32の外周部を湾曲させるような力は発生せず、前記した電波ハーフミラー50Bの位置変化は抑制される。

0064

したがって、第2導波管30に対する第1導波管21の位置と共振周波数の関係を示す制御データを予め求めておけば、外部回路が接続された状態であってもその制御データによって正しい周波数可変制御が行なえる。

0065

前記実施形態では、第2導波路形成体32の端面32bのうち、陥没部32eをネジ穴32dの形成位置を囲む狭い最小限度の領域に限定し、中央領域33を含むその他の領域を基準面に一致させているが、前記したように、所定規格のフランジ構造で規定された突出部と同等の広さの中央領域33の高さを基準面とし、陥没部としては、中央領域33の外側の領域で、且つ前記フランジ構造で規定されたネジ穴形成位置を含む領域に、基準面に対してフランジ構造で用いるネジ205のネジ部の長さより深く陥没するものであれば、その広さや形状は任意であり、例えば図9のように、陥没部32eの範囲を中央領域33の外縁まで拡げてもよい。

0066

なお、上記実施形態では、ベース部60によって第2導波管30の第1導波路形成体31を固定支持し、第2導波路形成体32を第1導波路形成体31に対して予め位置決めされた位置にネジ止め固定しているが、この第2導波路形成体32を第1導波路形成体31に固定する際に、導波路30bからみて外部回路接続用のネジ止め位置より遠い位置をベース部60にネジ止め固定すれば、外部回路接続の際の変形をさらに抑制することができる。

0067

図10図11はその構成例を示すものであり、第1導波路形成体31をその端面31bがベース部60の端面60aと面一に連続するように固定しておき、下部が延長された第2導波路形成体32の導波路30bの周りを前記同様にネジ35で第1導波路形成体31の端面31bに固定し、延長された下部に設けた穴(ネジ溝無しとする)32fに通したネジ65をベース部60の端面60aに設けたネジ穴(ネジ溝有り)60cに締め込む。ただし、穴32fは第2導波路形成体32の若干の位置ずれを見込んでネジ65の太さに対して余裕をもたせる。

0068

このように、第2導波路形成体32を、その導波路30bからみて規格上の外部回路のネジ止め位置より遠い位置においてベース部60にネジ止め固定することで、外部回路接続の際の変形をさらに抑制することができ、フィルタ単体での導波管の位置(電波ハーフミラー間隔)と共振周波数の関係が、外部回路接続によってずれる恐れが、より少なくなる。

0069

21……第1導波管、22……導波路、30……第2導波管、30a……第1導波路、30b……第2導波路、31……第1導波路形成体、32……第2導波路形成体、32e……陥没部、33……中央領域、50A、50B……電波ハーフミラー、60……ベース部、70……移動装置、200……外部回路

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