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公開番号2025093746
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-24
出願番号2023209578
出願日2023-12-12
発明の名称高次モード抑制器、それを用いた導波管フィルタ装置、スペクトラムアナライザ、シグナルアナライザ、信号発生装置、高次モード抑制制御方法、及びフィルタ構成方法
出願人アンリツ株式会社
代理人弁理士法人有我国際特許事務所
主分類H01P 1/213 20060101AFI20250617BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】発生した高次モードを簡易な構造によって確実に通過できないようにすることができ、その構造を適用して高次モードの影響を受けない信頼性の高いスペクトラム測定、信号解析、信号の発生を実現可能な高次モード抑制器、それを用いた導波管フィルタ装置、スペクトラムアナライザ、シグナルアナライザ、信号発生装置、高次モード抑制制御方法、及びフィルタ構成方法を提供する。
【解決手段】高次モード抑制器5において、リッジ導波管部50は、導波路51の内径が導波管70a、70bの導波路71a、71bに比べて狭く、入力側からの基本周波数帯を含む周波数帯の入力に際し、遮断周波数の2倍以上の周波数帯に対して入力側で発生する高次モードを通過させないようにすることができる寸法で構成されている。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
長手方向に貫通する導波路（５１）が設けられ、前記導波路の内部にリッジ部（５２ａ、５２ｂ）が形成されたリッジ構造を有するリッジ導波管部（５０）と、
前記リッジ導波管部の長手方向の一端面（５３ａ）に接続され、前記一端面に対向する端面（６４ａ）と反対側の端面（６３ａ）との間に、リッジ構造の前記導波路と第１の導波管（７０ａ）の導波路（７１ａ）間の電波伝搬の中継ぎを行うリッジ－導波管変換用導波路（６１ａ）が形成された第１のリッジ－導波管変換部（６０ａ）と、
前記リッジ導波管部の長手方向の他端面（５３ｂ）に接続され、前記他端面に対応する端面（６４ｂ）と反対側の端面（６３ｂ）との間に、リッジ構造の前記導波路と第２の導波管（７０ｂ）の導波路（７１ｂ）間の電波伝搬の中継ぎを行うリッジ－導波管変換用導波路（６１ｂ）が形成された第２のリッジ－導波管変換部（６０ｂ）と、を有し、
前記リッジ導波管部は、前記導波路の内径が前記第１の導波管及び前記第２の導波管の前記導波路に比べて狭く、前記第１のリッジ－導波管変換部の前記反対側の端面、及び前記第２のリッジ－導波管変換部の前記反対側の端面に、前記第１の導波管、及び前記第２の導波管をそれぞれ接続し、前記第１の導波管、または前記第２の導波管の一方を入力側、他方を出力側とし、前記入力側からの基本周波数帯を超える周波数帯の入力に際し、遮断周波数の２倍以上の周波数帯に対して前記入力側で発生する高次モードを通過させないようにすることができる寸法で構成されていることを特徴とする高次モード抑制器。
続きを表示（約 2,600 文字）【請求項２】
前記第１の導波管、及び前記第２の導波管として所定の導波管規格に適合する導波管を接続し、
前記リッジ導波管部は、前記導波路の内径が、所望周波数までのＴＥ
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モードが通らない寸法で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の高次モード抑制器。
【請求項３】
前記リッジ導波管部は、前記導波路の互いに対向する内面（５１ａ、５１ｂ）から前記導波路の内部に向けて前記リッジ部が突出するダブルリッジ構造を有することを特徴とする請求項１に記載の高次モード抑制器。
【請求項４】
前記第１のリッジ－導波管変換部、及び前記第２のリッジ－導波管変換部は、それぞれの前記リッジ－導波管変換用導波路の内部に、前記リッジ導波管部の一端面に対応する端面から反対側の端面、前記リッジ導波管部の他端面に対応する端面から反対側の端面にかけて、高さが次第に低くなるように変化するテーパー形状のリッジ部（６２ａ１、６２ａ２、６２ｂ１、６２ｂ２）がさらに形成されていること特徴とする請求項３記載の高次モード抑制器。
【請求項５】
前記第１のリッジ－導波管変換部、及び前記第２のリッジ－導波管変換部は、それぞれの前記リッジ－導波管変換用導波路が、前記リッジ導波管部の一端面に対応する端面から反対側の端面、前記リッジ導波管部の他端面に対応する端面から反対側の端面にかけて、開口の寸法が連続的に拡大していくテーパー導波路で構成されることを特徴とする請求項４に記載の高次モード抑制器。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれかに記載の高次モード抑制器（５、８１ｂ）と、所定の通過帯域が設定された導波管バンドパスフィルタ（８１ｄ）を構成要素として少なくとも含み、複数の前記構成要素が長手方向に連続に接続されて一つの導波路（８０ａ）を形成する導波管部（８０）を有し、
前記導波管部の一端を入力側、他端を出力側とし、前記入力側から入力する基本周波数帯を超える前記導波管部でのフィルタリング動作に際し、前記導波管バンドパスフィルタの遮断周波数の２倍以上の周波数帯に対して前記入力側で発生する高次モードを、前記高次モード抑制器により通過させないようにし、前記導波管バンドパスフィルタに到達する前に減衰させることを特徴とする導波管フィルタ装置。
【請求項７】
前記導波管部の前記一端に前記導波管部に対して垂直に接続され、同軸ケーブル（８６ａ）を収容し、前記導波管部の前記一端における前記導波路との間で同軸導波管変換を行う第１の同軸導波管変換器（８５ａ）と、
前記導波管部の前記他端に前記導波管部に対して垂直に接続され、同軸ケーブル（８６ｂ）を収容し、前記導波管部の前記他端における前記導波路との間で同軸導波管変換を行う第２の同軸導波管変換器（８５ｂ）と、
をさらに備え、前記導波管部と、前記第１の同軸導波管変換器、及び前記第２の同軸導波管変換器とが同軸導波管変換装置を構成していることを特徴とする請求項６に記載の導波管フィルタ装置。
【請求項８】
所定の周波数成分の被測定信号を、ローカル信号発生器（１１２）から出力されるローカル信号とともにミキサ（１１１）に与え、そのミキシング出力から所定の中間周波数帯の信号を抽出するフィルタ（１１３）とを有する周波数変換部（１００）と、前記中間周波数帯の信号を検波する検波器（１２０）とを有し、解析対象周波数に応じて前記ローカル信号の周波数を変化させて、前記被測定信号のスペクトラム特性を求めるスペクトラムアナライザ（１）であって、
前記フィルタは、請求項６または７に記載の導波管フィルタ装置が用いられ、前記導波管フィルタ装置の前記導波管部は、前記ミキシング出力を入力し、前記導波管バンドパスフィルタの通過帯域に相当する周波数帯を通過させつつ、前記高次モード抑制器によって、遮断周波数の２倍以上の高周波帯域で発生する高次モードを通過させないようにすることを特徴とするスペクトラムアナライザ。
【請求項９】
所定の周波数成分の被測定信号を、ローカル信号発生器（１１２Ｂ）から出力されるローカル信号とともにミキサ（１１１Ｂ）に与え、そのミキシング出力から所定の中間周波数帯の信号を抽出するフィルタ（１１３Ｂ）を有する周波数変換部（１００Ｂ）と、前記中間周波数帯の信号をＡＤＣ（１２５）でデジタル信号に変換した後に当該信号の波形を解析する信号解析部（１５３Ｂ）とを有し、解析対象周波数に応じて前記ローカル信号の周波数を変化させて、前記被測定信号の波形を解析するシグナルアナライザ（２）であって、
前記フィルタは、請求項６または７に記載の導波管フィルタ装置が用いられ、前記導波管フィルタ装置の前記導波管部は、前記ミキシング出力を入力し、前記導波管バンドパスフィルタの通過帯域に相当する周波数帯を通過させつつ、前記高次モード抑制器によって、遮断周波数の２倍以上の高周波帯域で発生する高次モードを通過させないようにすることを特徴とするシグナルアナライザ。
【請求項１０】
信号発生部（１３０）から出力される中間周波数帯の試験用信号を、所定の中間周波数帯の信号を抽出するフィルタ（１１３Ｂ）を通過させたうえで、ローカル信号発生器（１１２Ｂ）から出力されるローカル信号とともにミキサ（１１１Ｂ）に与え、ミリ波帯の信号に変換する周波数変換部（１００Ｂ）を有し、被測定対象（ＤＵＴ）を試験するための試験対象周波数に応じて前記ローカル信号の周波数を変化させて、前記周波数変換部による周波数変換後の信号を前記被測定対象の試験用信号として送出する信号発生装置（３）であって、
前記フィルタは、請求項６または７に記載の導波管フィルタ装置が用いられ、前記導波管フィルタ装置の前記導波管部は、前記信号発生部からの出力を入力し、前記導波管バンドパスフィルタの通過帯域に相当する周波数帯を通過させつつ、前記高次モード抑制器によって、遮断周波数の２倍以上の高周波帯域で発生する高次モードを通過させないようにすることを特徴とする信号発生装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管フィルタでの高次モード抑制器、それを用いた導波管フィルタ装置、スペクトラムアナライザ、シグナルアナライザ、信号発生装置、高次モード抑制制御方法、及びフィルタ構成方法に関する。
続きを表示（約 1,300 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の情報化社会の発展とともに、各種通信で用いられる情報量は増大し、例えば、被試験対象（ＤｅｖｉｃｅＵｎｄｅｒＴｅｓｔ：ＤＵＴ）の性能試験に用いられるスペクトラムアナライザ等の機器に要求される解析周波数もマイクロ波帯からミリ波帯またはそれ以上の周波数帯へと移行してきている。
【０００３】
スペクトラムアナライザにおいては、機器単体で測定できる上限周波数（例えば、６０ＧＨｚ）を越える（１００ＧＨｚを超えるような）周波数の信号を解析する場合には、ダウンコンバータをフロントエンドとして設け、このフロントエンドに被測定信号を入力するものがある。
【０００４】
１００ＧＨｚを超える周波数帯の電磁波を伝搬させるフロントエンドの前段においては、電磁波の伝搬経路として導波管を用いるものが知られている。このような構成のスペクトラムアナライザでは、電磁波の伝搬に用いる導波管について、接続の仕方や運用によって高次モードが発生し、その影響により良好な周波数変換が行えない場合も生じ得る。
【０００５】
この種のスペクトラムアナライザとして、電磁波を伝搬させる経路に採用する、異種の導波管を直列に接続した１つの導波管ブロックの接続面をリッジ構造とすることにより高次モードの発生を抑制し、良好な周波数変換が可能となるようにしたものが従来から知られている（例えば、特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２０－１３７０３１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されるスペクトラムアナライザ等の機器では、ＤＵＴとの間の伝搬経路に限らず、例えば、フロントエンドにより周波数変換された中間周波数（ＩｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅＦｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯の信号（ＩＦ信号）のフィルタリングを行うＩＦフィルタについても導波管が採用される場合がある。
【０００８】
ＩＦフィルタとして導波管フィルタを用いる場合、基本モードでの運用が一般的ではあるが、今日、より高い解析周波数の求めに合わせて、基本モードを超える周波数帯域で動作させるという要請も出現しつつある。
【０００９】
しかしながら、ＩＦフィルタとして用いる従来の導波管フィルタでは、基本モードよりも高い周波数帯で運用すると、高次モード（ＴＥ
２０
モード等）が発生し、信頼性が高いスペクトラム測定が行えないおそれがあった。
【００１０】
この種の従来の導波管フィルタの周波数特性を図１４に示している。図１４に示すように、従来の導波管フィルタは、基本モードの周波数領域３４～５２ＧＨｚを超える周波数範囲（例えば、６６～８０ＧＨｚまでの周波数範囲）での運用に際し、高次モードの発生に起因する透過特性Ｓ２１の劣化である不要周波数信号の通過が顕著に出現している。
（【００１１】以降は省略されています）

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