JP7850182B2 - 全再構成可能な同軸フィルタ - Google Patents

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関連出願の相互参照
本特許出願は、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０２１年７月２日に出願したイタリア特許出願第１０２０２１００００１７４９８号の優先権を主張するものである。

本発明は概して、同軸フィルタ、より詳細には、低周波数、例えばＬ帯域で動作する全再構成可能な同軸フィルタに関し、したがって、本発明はより詳細には、マイクロ波フィルタに言及している。汎用性を損なうことなく、本発明は、高電力応用例、さらにより詳細には宇宙用途、特に、例えば、次世代衛星用の欧州宇宙機関（ＥＳＡ）によって予測された軌道上再構成可能なペイロードの開発のための全再構成可能な同軸フィルタに関する。

知られているように、過去数年で、交通可変性に応じて通信チャネルの容量（すなわち、その帯域幅）を適応させる潜在能力を有していることから、フレキシブルな衛星ペイロードがかなり関心をもたれていることが分かった。これは特に、宇宙用途、例えば衛星に対して関心がもたれている。ＥＳＡ研究「Ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ＲＦ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ａｆｆｏｒｄａｂｌｅ ｓｐａｃｅ－ｂａｓｅｄ ＰＮＴ ｓｐａｃｅ ｓｅｇｍｅｎｔ」の研究の陳述によると、次世代ＰＮＴ衛星ペイロードはマイクロ波Ｌ帯域フィルタを必要とし、１１４０から１２４０ＭＨｚの範囲の中心周波数、および２５から５０ＭＨｚの範囲の周波数帯域幅の再構成を可能にする。さらに、これらのフィルタは、（１００Ｗより高い）比較的高電力レベルに耐え、低い挿入損失を示さなければならない。加えて、これらのフィルタは、厳密な安全要件とロケット発射の厳しい動的負荷との関係においてそれらを満たさなければならない。

マイクロ波フィルタは、従来のペイロードアーキテクチャでの障害であると、最近においてしばしば考えられており、特に、宇宙用途では、マイクロ波フィルタは、周波数帯域幅および中心周波数の軌道上再構成を可能にしない。この制限は、いくつかの異なる周波数幅で動作するいくつかの種類の衛星サービスに当てはまる。

したがって、上記問題を解決する、特に宇宙応用途用の調整可能マイクロ波フィルタを提供する必要が感じられる。

予備の検討として、幅広い分類により、調整可能フィルタは、制御機構タイプ、すなわち電気または機械タイプにより分離されてもよい。特に、電気タイプの制御システムを有する調整可能フィルタは、（電気容量を変更する）バラクターダイオード、または（使用の際に発生する磁場成分に作用する）フェライトデバイスに基づいた調整可能フィルタを備えている。しかし、これらのタイプの調整可能フィルタは、比較的高いＲＦ（無線周波数）損失および低電力処理を有し、活性デバイス、すなわち、バラクターダイオードまたはフェライトデバイスの固有の非直線性による相互変調積の放出によって影響される。もう一方で、機械タイプの制御システムを有する調整可能フィルタは、高い電力処理および低いＲＦ損失を達成するのにより良く適した機械的アクチュエータに基づいた調整可能フィルタを備えているが、これらのタイプの調整可能フィルタは同時に、中心周波数および帯域幅の幅広い調整可能性、十分な機械的頑丈性、および低周波数での小さなエンベロープを提供することができない。

したがって、いくつかの解決法は、いくつかの異なる周波数での調整可能なマイクロ波フィルタの設計の問題に対処するために提案されてきた。

特に、Ｊ．Ｓ．Ｐａｒｉｓｈ， Ｓｏｍｊｉｔ Ｎ．およびＨｕｎｔｅｒ Ｉ．Ｃ．による記事、「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃｏｍｂｌｉｎｅ Ｃａｖｉｔｙ Ｂａｎｄｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｍｏｔｏｒｓ」は、互いに隣接するように距離ｄで配置された同軸共振回路２、３を備えた調整可能フィルタ１を開示し、隣接する同軸共振回路２、３の間での電磁結合は、（図１に示された）金属で作られたプレート４の回転を通して制御され、同軸共振回路２、３の間に介在され、誘電支持体５によって懸架され、特に、プレート４は、例えば、同軸共振回路２、３に対する中心位置に、すなわち、各同軸共振回路２、３からのほぼ距離ｄ／２に配置されてもよい。しかし、調整可能フィルタ１は、回転しているプレート４とマルチパクション（またはコロナ）状態での破壊放電のための臨界区間である隣接する同軸共振回路２、３の間の小さな間隙（すなわち、距離ｄ／２）により高電力レベルを処理することができない。さらに、調整可能フィルタ１は、高感度の周波数反応対回転角度を有し、より詳細には、周波数反応の正確な制御のために、高い精度で機械的アクチュエータを使用し、高い安定性の機械的位置対環境条件を保証することが必要であり、それにより、調整可能フィルタ１の製造費用および複雑性が増加する。図１に示した回転しているプレート４はさらに、このような優れた機械的安定性を保証するのに適しておらず、この問題は、ロケット発射中の厳しい動的負荷による宇宙用途で検討することが特に重要である。

さらに、Ｕ． ＲｏｓｅｎｂｅｒｇおよびＭ． Ｋｎｉｐｐによる記事、「Ｎｏｖｅｌ ｔｕｎａｂｌｅ ｈｉｇｈ Ｑ ｆｉｌｔｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ ｅｘｔｒｅｍｅ ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｔ ｍｍ－ｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ」は、中心周波数および帯域幅の全再構成可能性を提供することができ、低いＲＦ損失を有するフィルタ構成を開示している。この記事によると、隣接する導波路同軸共振回路間の共振周波数および結合係数は、各同軸共振回路の両端部に置かれた摺動接触子で金属壁面の変位を通して調節される。しかし、上記記事によって提案される解決法は、かさばりすぎる、すなわちＬ帯域などでの低周波数でより大きいエンベロープを有する導波路フィルタ（例えば、同記事内でも開示されるような、デュアルモード導波路フィルタ）に適用することができるだけである。

知られているフィルタの別の例は、図２に略図的に示され、いくつかの同軸共振回路１１を備えたくしラインフィルタ１０であり、より詳細には、各同軸共振回路１１は、金属のハウジング１２によって第１の端部に接続および支持され、隣接する同軸共振回路１１からデカルト参照系ＸＹＺのＸ軸に沿って距離ｄ’に配置されている。加えて、各同軸共振回路１１は、対応する同軸ラインの内側導体であり、したがって、単純化のため、および本発明のより良い理解を可能にするため、外側導体（例えば、外側カバーによって示される）は図２から省略される。さらに、ハウジング１２はフィルタキャビティ１３を区切り、その中で複数の同軸共振回路１１が延びている。加えて、各同軸共振回路１１は、デカルト参照系ＸＹＺのＹ軸に沿って第１の端部の反対側の第２の端部で対応する開口１４に面し、より詳細には、各開口１４は対応する調整ねじ１５を受け、対応するボルト１６に結合されるように構成されている。加えて、くしラインフィルタ１０はまた、使用の際に、接続され、それぞれの接続管１９を通してフィルタキャビティ１３内に挿入されるくしラインフィルタ１０自体に電力を供給するように構成されたタッピングライン１７を備えている。より詳細には、タッピングライン１７は、いくつかの同軸共振回路１１のうちの最初と最後の同軸共振回路１１、すなわち、接続管１９に隣接し、ハウジング１２のそれぞれの横壁面と平行である（すなわち、Ｙ軸に平行である）同軸共振回路１１に接続されている。

隣接する同軸共振回路１１の間の電磁結合は、反対のサインを備えた誘導期間および容量期間の重ね合わせとして判断され、その合計が結合値を判断する。２つの期間は、等しい大きさを有し、各同軸共振回路１１の長さが波長λの４分の１に等しい場合に相殺する。結合値が無効でないことを保証するために、各同軸共振回路１１の同軸ラインは、それぞれの容量負荷で終端し（それにより、開回路状態に取って代わり）、各同軸共振回路１１の長さは波長λの４分の１未満であるように短くされる。図２のくしライン実施では、容量負荷は、それぞれの同軸共振回路１１の各第２の端部の先端と対応する調整ねじ１５の先端の間の小さな間隙内でフリンジング電場Ｅによって作り出される、すなわち、各同軸共振回路１１の容量負荷は対応する同軸共振回路１１の第２の端部で作り出され、その値は各ねじ１５をねじ込むまたは抜く（および、したがって、各同軸共振回路１１の第２の端部と関連する調整ねじ１５の先端の間の空間を減少または増加する）ことによって調整される。したがって、容量負荷の導入は、複数の同軸共振回路１１の電磁結合の容量期間の減少につながり、それにより、誘導および容量期間の不均衡による非ゼロ電磁結合（すなわち、非ゼロ結合値）を生成する。

さらに、容量負荷は、特に比較的高い誘電定数で、各同軸共振回路１１の同軸ラインの端部で誘電要素の挿入を通して高めることができることに留意されたい。可変容量負荷はまた、ハウジング１２の上壁面からフィルタキャビティ１３内に突起する可動誘電チューナを使用して実施されてもよく、後者の場合、開口１４内への誘電チューナ（図示せず）の挿入または解放は、前記可変容量負荷を得ることを可能にする。

したがって、１対の隣接する同軸共振回路１１に関連付けられた容量負荷の増加は、その電磁結合の増加につながるが、この機構のみがフィルタ帯域幅を調整するために使用されなくてもよい。というのは、同時に、各同軸共振回路１１の共振周波数の強い変化を作り出すからである。

欧州特許出願公開第ＥＰ３６６７８１０Ａ１号は、複数の低帯域共振回路および複数の高帯域共振回路を含むフィルタデバイスを開示している。

米国特許出願公開第ＵＳ２０１７／０８４９７２Ａ１号は、ケーシングおよびケーシング内に２つ以上のストリップ導体タイプ共振回路を含む、ＲＦフィルタ、特にストリップラインタイプＲＦフィルタを開示している。共振回路の端部からある距離では、共振回路の側部間には、共振回路と一体片を形成する１つ以上の結合ラインがある。

米国特許出願公開第ＵＳ２０１７／２５０６７８Ａ１号は、少なくとも１つの参照特徴を示す情報を得るステップと、調整可能フィルタの出力に関連する入力データを得るステップと、入力データに基づいて、調整可能フィルタの少なくとも１つの特徴を判断するステップと、少なくとも１つの判断された特徴が少なくとも１つの参照特徴に一致しないことを検出した場合に、調整可能フィルタ用の調整命令を判断するステップと、調整可能フィルタを調節する際に調節命令を加えるステップとを含む方法を開示している。

米国特許出願公開第ＵＳ２０１７／２６３９９２Ａ１号は、導電性媒体からなり、受け入れ空間を備えた、少なくとも１つのフィルタフレームを備えたフレーム構成を有する同軸フィルタを開示している。少なくとも１つの第１の共振回路内部導体は、受け入れ空間内に配置されている。少なくとも１つの第１の共振回路内部導体は、少なくとも１つの導電性フィルタフレームの面にガルバニック接続され、そこから別の方向に、特に、導電性フィルタフレームの対向面の方向に延び、導電性フィルタフレームの対向する面からある距離で終端する、および／または導電性フィルタフレームの対向面からガルバニック分離される。

欧州特許出願公開第３６６７８１０号明細書 米国特許出願公開第２０１７／０８４９７２号明細書 米国特許出願公開第２０１７／２５０６７８号明細書 米国特許出願公開第２０１７／２６３９９２号明細書

Ｊ．Ｓ．Ｐａｒｉｓｈ， Ｓｏｍｊｉｔ Ｎ．およびＨｕｎｔｅｒ Ｉ．Ｃ．による記事、「Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ａｎｄ Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ Ｔｕｎａｂｌｅ Ｃｏｍｂｌｉｎｅ Ｃａｖｉｔｙ Ｂａｎｄｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒｓ ｗｉｔｈ Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ Ｍｏｕｎｔｅｄ Ｍｏｔｏｒｓ」 Ｕ． ＲｏｓｅｎｂｅｒｇおよびＭ． Ｋｎｉｐｐによる記事、「Ｎｏｖｅｌ ｔｕｎａｂｌｅ ｈｉｇｈ Ｑ ｆｉｌｔｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｆｏｒ ｂｒａｎｃｈｉｎｇ ｎｅｔｗｏｒｋｓ ｗｉｔｈ ｅｘｔｒｅｍｅ ｎａｒｒｏｗｂａｎｄ ｃｈａｎｎｅｌｓ ａｔ ｍｍ－ｗａｖｅ ｆｒｅｑｕｅｎｃｉｅｓ」

前述のことを鑑みて、出願人は従来技術の問題を解決する、より詳細には、ＥＳＡ研究「Ｎｅｘｔ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ ＲＦ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｆｏｒ ａｆｆｏｒｄａｂｌｅ ｓｐａｃｅ－ｂａｓｅｄ ＰＮＴ ｓｐａｃｅ ｓｅｇｍｅｎｔ」の研究の陳述の要件を満たし、それにより、宇宙用途のための電流フィルタの構造および性能を向上させる必要性を感じた。

さらに詳細には、出願人は、引用した従来技術文献を留意して、フィルタ、特に、小型であり（すなわち、知られている従来技術に対して小さいエンベロープを有し）、低挿入損失、比較的高い電力処理、したがって低周波数での優れた性能がある同軸フィルタを提供することを目的としている。

したがって、本発明の目的は、従来技術の問題を解決する全再構成可能な同軸フィルタを提供することである。

このおよび他の目的は、添付の特許請求の範囲に定義されるように、全再構成可能な同軸フィルタに関する点において、本発明によって達成される。

本発明のより良い理解のために、単に非限定的例によって意図された好ましい実施形態を次に、添付の図面（全てが等尺ではない）を参照して記載する。

従来技術による調整可能フィルタの斜視図である。 従来技術によるくしラインフィルタの部分上面図である。 本発明の一実施形態による破線の部分を備えた全構成可能な同軸フィルタの一部の部分上面図である。 図２の全再構成可能な同軸フィルタの図３の断面線Ａに沿った横面図である。

本発明を次に、当業者がこれを行うおよび使用することを可能にするように、添付の図面を参照して詳細に記載する。記載された実施形態への様々な変更形態は、当業者には直ぐに明らかであり、記載した全体的な原理を、添付の特許請求の範囲に定義されるような本発明の範囲から逸脱することなく他の実施形態および応用例に適用することができる。したがって、本発明は本明細書に記載および例示した実施形態に限ると考えられるべきではないが、記載および請求する特性と一致する最も広い保護範囲が認められるべきである。

そうでないと定義されない限り、本明細書で使用される全ての技術的および科学的用語は、本発明に関連する分野における当業者によって一般的に使用されるのと同じ意味を有する。矛盾する場合、提供された定義を含む本記載に拘束力がある。さらに、例は例示する目的のみで提供され、したがって、限定的であるとみなされるべきではない。

特に、添付の図面に含まれ、以下に記載されるブロック図は、構造的特徴の表現または構成的限定として意図されたものではないが、機能的特徴の表現、すなわち、デバイスの固有の特性として解釈され、得られる効果および機能的限定によって定義されるべきであり、したがって、その機能性（もしくは機能）を保護するために異なる方法で実施することができる。

本明細書に記載された実施形態の理解を容易にするために、いくつかの特性の実施形態を参照し、これらを記載するために特定の用語が使用される。本明細書で使用される用語は、特定の実施形態のみを記載する目的を有し、本発明の範囲を限定することを意図していない。

図３および図４を合わせて参照すると、本発明は可動誘電体に基づいた機械的に調整可能な全再構成可能同軸フィルタ２０に関する。

全再構成可能同軸フィルタ２０は、
両方の対向する端部２１Ａ、２１Ｂが対応するチューナ２２、２３に結合可能であるようにそれぞれ取り付けられたいくつかの同軸共振回路２１と、
誘電材料で作られたいくつかの第１のチューナ２２であって、対応する同軸共振回路２１の第１の端部２１Ａに関連付けられた容量負荷の誘電体を形成するために第１の端部２１Ａに対して移動可能であるように、対応する同軸共振回路２１の第１の端部２１Ａにそれぞれ摺動可能に取り付けられている第１のチューナ２２と、
誘電材料で作られたいくつかの第２のチューナ２３であって、対応する同軸共振回路２１の第２の端部２１Ｂに関連付けられた容量負荷の誘電体を形成するために第２の端部２１Ｂに対して移動可能であるように、対応する同軸共振回路２１の第１の開口端部２１Ａと反対側の第２の端部２１Ｂにそれぞれ摺動可能に取り付けられている第２のチューナ２３と
を備えている。

第１および第２のチューナ２２、２３は、同軸共振回路２１の対向する端部２１Ａ、２１Ｂに関連付けられた容量負荷、および結局、同軸共振回路２１の共振周波数および相互結合係数を調整するように、対応する同軸共振回路２１に対して移動可能である。

特に、第１および第２のチューナ２２、２３は、同軸共振回路２１の共振周波数および相互結合係数の対応する値を調整するために、同軸共振回路２１の両端部２１Ａ、２１Ｂで容量負荷の値を変えるように、同じまたは反対の方向のいずれかで同軸共振回路２１に対してデカルト参照系ＸＹＺのＹ軸に平行な垂直線ＶＤに沿って移動するように構成されている。

本発明の一態様によると、第１および第２のチューナ２２、２３は、１つの同じ方向または対向する方向のいずれかで、独立してまたは依存してのいずれかで、対応する同軸共振回路２１に対して第１および第２のチューナ２２、２３を移動させるように動作可能なアクチュエータ構成体４０に結合可能なように設計されている。

図３に示すように、各同軸共振回路２１は、隣接する同軸共振回路２１に対して距離ｄ”に配置されている。

さらに、各同軸共振回路２１は、２つの直列接続された４分の１波長の同軸共振回路（以下、それぞれ、上側および下側４分の１波部分２１’、２１”とも呼ぶ）によって形成された半波長同軸共振回路であり、４分の１波長同軸共振回路の少なくとも１つは、隣接する同軸共振回路２１の４分の１波長同軸共振回路から電気的に遮蔽されている。さらに詳細には、本発明の一態様によると、各同軸共振回路２１の下側４分の１波部分２１”は、隣接する同軸共振回路２１の隣接する下側４分の１波部分２１”から電気的に遮蔽され、さらに、各共振回路２１の上側４分の１波部分２１’は、隣接する共振回路２１の隣接する上側４分の１波部分２１’に電気的に結合されている。

上側および下側４分の１波部分２１’、２１”は、仮想短絡平面ＣＶＳＣを形成するために相互に結合され、後者はデカルト参照系ＸＹＺのＸＺ平面と平行である。したがって、各同軸共振回路２１の上側４分の１波部分２１’は、仮想短絡平面ＣＶＳＣの上に延びており、第１の端部２１Ａで、対応する第１のチューナ２２で対応する容量負荷を形成し、各同軸共振回路２１の下側４分の１波部分２１”は、仮想短絡平面ＣＶＳＣの下に延びており、第２の端部２１Ｂで、対応する第２のチューナ２３で対応する容量負荷を形成する。

本発明の一態様によると、同軸共振回路２１は、金属、例えば、アルミニウム合金、コバール（すなわち、ニッケルコバルト鉄合金）またはインバール（すなわち、ニッケル鉄合金）で作られており、同軸共振回路２１用の金属の選択肢は、選択した応用例に対する機械的および／または熱的要件による。

全再構成可能同軸フィルタ２０はさらに、
いくつかの同軸共振回路２１を格納するフィルタキャビティ２５を内部に区切るハウジング４１と、
ハウジング４１内に各第１のチューナ２２に対して１つ形成されたいくつかの第１の貫通開口２７’であって、第１のチューナ２２がアクチュエータ構成体４０に結合されることを可能にするように対応する第１のチューナ２２に面する位置にそれぞれ形成された第１の貫通開口２７’と、
ハウジング４１内に各第２のチューナ２３に対して１つ形成されたいくつかの第２の貫通開口２７”であって、第２のチューナ２３がアクチュエータ構成体４０に結合されることを可能にするように対応する第２のチューナ２３に面する位置にそれぞれ形成された第２の貫通開口２７”と
を備えている。

全再構成可能同軸フィルタ２１、特にハウジング４１はさらに、隣接する同軸共振回路２１間に介在するいくつか（図３では２つ）のくし２８を備え、より詳細には、くし２８は、隣接する同軸共振回路２１の上側４分の１波部分２１’の間の電磁結合を可能にしながら、隣接する共振回路２１の間、より詳細には、隣接する同軸共振回路２１の下側４分の１波部分２１”の間で電気的遮蔽を行うように構成されている。

全再構成可能同軸フィルタ２０はさらに、
ハウジング４１内に形成され、入力同軸共振回路２１に結合されたタッピングライン２９を備えた入力ポート２６と、
ハウジング４１内に形成され、出力同軸共振回路２１に結合されたタッピングライン（図３には図示せず、これ以下、タッピングライン２９と同じ参照番号、すなわち２９で呼ぶ）を備えた出力ポート（図３には図示せず、これ以下、入力ポート２６と同じ参照番号、すなわち２６で呼ぶ）と
を備えている。

より詳細には、入力および出力ポート２６は、入力および出力同軸共振回路２１の仮想短絡平面ＣＶＳＣの下に配置されている。

より詳細には、本発明の一態様によると、入力および出力同軸共振回路２１は、いくつかの同軸共振回路２１の最初および最後の同軸共振回路２１であり、したがって、ハウジング４１の横壁面（すなわち、Ｙ軸に平行な壁面）に隣接している。

さらに、ポート２６、タッピングライン２９および対応する同軸共振回路２１は、互いに磁気結合されている。加えて、タッピングライン２９は、対応する同軸共振回路２１の下側４分の１波部分２１”に結合され、垂直線ＶＤに沿った同軸共振回路２１に対する第１および第２のチューナ２２、２３の移動はまた、仮想短絡平面ＣＶＳＣの垂直（すなわち、Ｙ軸に沿った）位置を変更し、したがって、ポート２６と対応する同軸共振回路２１の間の結合係数の値は、仮想短絡平面ＣＶＳＣの垂直位置で変わる。さらに、仮想短絡平面ＣＶＳＣの垂直位置の変更は、仮想短絡平面ＣＶＳＣの垂直位置の変更にしたがって変わる、関連付けられた共振電場の垂直位置の変更に関連付けられている。

また、各仮想短絡平面ＣＶＳＣは、デカルト参照系ＸＹＺのＸ軸と平行な対応する線によって定義されることに留意されたい。

さらに、各仮想短絡平面ＣＶＳＣのＹ軸に沿った位置は、全再構成可能同軸フィルタ２０が使用される場合に、対応するチューナ２２、２３の移動によって制御される。より詳細には、使用される場合、入力同軸共振回路２１および入力ポート２６は磁気ループを画定し、したがって、互いに結合され、入力同軸共振回路２１と入力ポート２６、したがって対応するタッピングライン２９の間の結合も、入力結合として定義される。同様に、使用される場合、出力同軸共振回路２１および出力ポート２６は磁気ループを画定し、したがって互いに結合され、それにより、出力同軸共振回路２１と出力ポート２６、したがって対応するタッピングライン２９の間に出力結合を画定する。本発明の一態様によると、入力ポート２６およびタッピングライン２９を仮想短絡平面ＣＶＳＣの下に配置することによって、入力同軸共振回路２１と入力ポート２６の間の入力結合の変更は、入力同軸共振回路２１に結合された第１および第２のチューナ２２、２３の変位によって作り出され、入力同軸共振回路２１と隣接する同軸共振回路２１の間の結合の変更と同じサインを有する。本発明の一態様によると、入力結合の変更および共振回路間結合の変更に関するこのコヒーレンスは、フィルタ帯域幅の適切な調整を保証することを可能にする。実際、フィルタ論理の原理によると、全再構成可能同軸フィルタ２０のフィルタ帯域幅を増加（または、減少）させるために、本発明の一態様によると、全ての結合係数の、すなわち、同軸共振回路２１間の内部結合および対応する外部結合、すなわち、入力結合および出力結合の全ての結合係数のコヒーレンス変更（すなわち、同じサインを有する）が必要である。より詳細には、入力結合のために行われる検討は出力結合にも有効である。

ハウジング４１はさらに、
フレーム２４と、
その対向する面でフレーム２４に結合される第１および第２のカバー３０、３１と
を備えている。

より詳細には、同軸共振回路２１は、第１および第２のカバー３０、３１と平行な平面（すなわち、ＸＹ平面と平行なそれぞれの平面）上でフレーム２４内に横並びに配置され、少なくとも１つの支持体３２を介して第１および第２のカバー３０、３１によって支持され、本実施形態では、全再構成可能同軸フィルタ２０は１つの支持体３２を備えている。さらに、図４に示すように、第１および第２のチューナ２２、２３は、対応する同軸共振回路２１と第１および第２のカバー３０、３１の間に配置されている。

したがって、金属（例えば、アルミニウム合金、コバールまたはインバール）で作られた第１および第２のカバー３０、３１は、同軸共振回路２１をカバーし、それにより、外部環境からこれらを物理的に遮蔽する。図４にも示すように、対の第１のチューナ２２および対の第２のチューナ２３は、それぞれの同軸共振回路２１と第１および第２のカバー３０、３１の間に（したがって、Ｘ軸に平行な方向に沿って）配置され、したがって、第１および第２のチューナ２２、２３は、対応する同軸共振回路２１と第１および第２のカバー３０、３１の間で垂直線ＶＤに沿って摺動することが可能であり、それにより、容量負荷の値およびポート２６と対応する同軸共振回路２１の間の結合の値を変化させる。

本発明の一態様によると、第１および第２のチューナ２２、２３はそれぞれ、各同軸共振回路２１の同軸線の可変長に沿って各同軸共振回路２１と第１および第２のカバー３０、３１の間の間隙を埋めるような形状をしている。すなわち、第１および第２のチューナ２２、２３は、本全再構成可能同軸フィルタ２０の特定の応用例に適切な長さにより、垂直線ＶＤに沿って移動する。より詳細には、第１および／または第２のチューナ２２、２３が各同軸共振回路２１とカバー３０、３１の間の間隙内に入ると、各同軸共振回路２１の関連する同軸線の増加する終端部は誘電的に満たされるようになり、その特徴的インピーダンスは減少し、それにより、幅広い調整範囲にわたって容量および誘導負荷の円滑でほぼ直線的な調整が保証される。

さらに、支持体３２は誘電材料であり、各同軸共振回路２１が第１のカバー３０に固定される、すなわち、第１および第２のチューナ２２、２３が使用の際に移動している場合に移動しないようになっている。

本発明の一態様によると、本全再構成可能同軸フィルタ２０は、導体の中心部での抵抗損失によって生成される熱を、後者を囲むハウジングに伝達する必要性が感じられる高電力応用例に適している。この理由で、支持体３２を形成する材料は、このような動作に適するように選択され、したがって、支持体３２は、例えば、優れた熱伝導性（約１７０Ｗ／ｍＫ）、またかなり低い誘電損失を特徴とするＡｌＮで作られている。さらに適切な材料は、例えば、機械加工がより容易であり、より低い熱伝導性を有するＳｈａｐａｌ Ｈｉ－Ｍ Ｓｏｆｔ（登録商標）である。

さらに、本発明の別の態様によると、図４を参照して、支持体３２はそれぞれの同軸共振回路２１に対して中心に置かれ、したがって、支持体３２は仮想短絡平面ＣＶＳＣを画定する線の上にほぼ置かれ、電場Ｅは最小限である。このように、誘電支持体の内側の電気損失を最小限に抑えることができる。

図３を参照して上に記したように、同軸共振回路２１は半波長同軸共振回路であり、図２の従来のくしラインフィルタを参照して、全再構成可能同軸フィルタ２０の各同軸共振回路２１は、第２の端部２１Ｂにおいて開回路で終端する４分の１波長線（すなわち、下側４分の１波部分２１”）を加え、それにより、図２のくしライン構成において、各同軸共振回路１１の第１の端部、すなわち、各同軸共振回路１１の底端部に置かれた短絡を取り除く。したがって、各同軸共振回路２１は図２の対応する同軸共振回路１１より長く、第２の端部２１Ｂで開回路を形成し、したがって、上記４分の１波長線は、第１の近似値では、仮想短絡平面ＣＶＳＣに置かれた調整可能な誘導負荷に調整可能な容量負荷を変換するインピーダンスインバータとして働く。したがって、原理上は、容量チューナの両端部に装填された半波長同軸共振回路（すなわち、両端部２１Ａ、２１Ｂとチューナ２２、２３の間の可変容量負荷）を備えた図３の構成は、底部短絡（すなわち、図２の同軸共振回路１１の第１の端部）が誘導チューナ（すなわち、同軸共振回路２１の下側４分の１波部分２１”）と交換された図２に示すものなどのくしライン同軸共振回路と同等である。

前の段落から明らかなように、図２に示す構成と異なり、タッピングライン２９および図１の全再構成可能同軸フィルタ２０の入力および出力ポート２６は移動され、入力および出力同軸共振回路２１の下側４分の１波部分２１”に接続されている。この変更形態はしたがって、同軸共振回路２１の仮想短絡平面の垂直平行移動の結果として全ての結合係数のコヒーレンス変更を保証する。

さらに、本発明の一態様によると、全再構成可能同軸フィルタ２０内の隣接する同軸共振回路２１間の結合は、同軸共振回路２１の上側４分の１波部分２１’のみを必要とし、各同軸共振回路２１の下側４分の１波部分２１”は隣接する同軸共振回路２１から電気的に遮蔽されている。

全再構成可能同軸フィルタ２０の上側部（すなわち、仮想短絡平面ＣＶＳＣの上に配置された部分）は、図２に示されたくしラインフィルタに極めて同様である。全再構成可能同軸フィルタ２０の下側部（すなわち、仮想短絡平面ＣＶＳＣの下に配置された部分）は、図２に示されたくしラインフィルタの同軸共振回路１１に関連付けられた固定短絡を交換する一式の可変誘導負荷として働く。

使用の際、機械的アクチュエータは、同じまたは対向する方向のいずれかに垂直線ＶＤに沿って複数の第１および第２のチューナ２２、２３を移動させる。いずれの方法でも、第１および第２のチューナ２２、２３それぞれの垂直変位は、関連するフィルタパラメータ全て（すなわち、内部および外部結合係数および共振周波数）の完全な制御を可能にし、それにより、幅広い調整範囲にわたって関連設定全て（すなわち、中心周波数および帯域幅）に対する優れた電気反応（すなわち、例えば宇宙用途に対する全再構成可能同軸フィルタ２０に対して要求される理想的な周波数反応に近い反応）を達成する。したがって、幅広い調整可能性が、図２に示すものなどの固定非再構成可能同軸フィルタに特有である、電力処理、低挿入損失および小型性を犠牲にすることなく達成される。

より詳細には、第１および第２のチューナ２２、２３が垂直線ＶＤに沿って同じ方向に、すなわち、図３に示すようなフレーム２４の上部壁面から底部壁面まで移動される本発明の第１の形態（図３に示す）により、出願人は、本全再構成可能同軸フィルタ２０の図３および図４の構成が、使用される場合に、第１の端部２１Ａに関連付けられた容量負荷の増加、および第２の端部２１Ｂに関連付けられた容量負荷の減少を可能にし、それにより、各同軸共振回路２１の対応する結合係数の振幅の値を増加させ、各同軸共振回路２１の共振周波数の値を保つことを確認した。

したがって、共振周波数を保つ２つの共振回路端部に加えられる容量負荷の反対の変化は、垂直線ＶＤに沿ってその開始位置（図４に示す）に対して第１および第２のチューナ２２、２３の位置を（すなわち、ハウジング４１の底壁面に向けて）下げることによって得られ、より詳細には、各第１のチューナ２２はそれぞれの第１の開口２７’に入るように構成され、各第２のチューナ２３はそれぞれの第２の開口２７”から出るように構成されている。

容量または誘導電磁結合のいずれかの値の小さな相対的変化は、合計結合のかなりの変化を作り出す。このおかげで、本全再構成可能同軸フィルタ２０を特徴付ける調整機構は、結合係数の振幅を制御する効果的手段を提供する。

さらに、出願人は、同軸共振回路２１の端部２１Ａ、２１Ｂでの容量負荷のこの変化は各同軸共振回路２１に関連付けられた仮想短絡の反対方向（すなわち、上向き、ハウジング４１の上壁面に向けた方向）において対応する変位に対応し、仮想短絡、すなわち仮想短絡平面ＣＶＳＣの位置の前記変位は、各同軸共振回路２１に関連付けられた仮想短絡とタッピング点、すなわち、入力および出力同軸共振回路２１とそれぞれのタッピングライン２９の間の接続点の間の増加した距離による入力結合の増加につながることに留意した。

本発明の第２の形態によると、第１および第２のチューナ２２、２３は、同軸共振回路２１の端部２１Ａ、２１Ｂで両方の容量負荷を増加させるように垂直線ＶＤに沿って、反対方向に移動するように構成され、それにより、共振周波数の値を変更し、各同軸共振回路２１の対応する結合係数の振幅の値を保つ。したがって、出願人は、容量負荷のコヒーレンス変更を行うことによって（すなわち、第１および第２のチューナ２２、２３を垂直線ＶＤに沿って反対方向に移動させ、それにより、第１のチューナ２２をハウジング４１の底壁面に向けて、第２のチューナ２３をハウジング４１の上壁面に向けて移動させることによって）、本全再構成可能同軸フィルタ２０は、結合係数の振幅に影響を与えることなく同軸共振回路２１の共振周波数を変更することを可能にすることを検証した。

本全再構成可能同軸フィルタ２０内で同軸共振回路２１の端部２１Ａ、２１Ｂでの第１および第２の調整可能容量負荷の（同じまたは反対方向のいずれかの）２つのタイプの変位の重ね合わせにより、同軸共振回路の結合係数および共振周波数の完全な制御が可能になる。

さらに、図３および図４に示された構成を通して得られたあらゆる奇数位数Ｎの対称インラインフィルタ内には、（Ｎ＋１）／２の独立結合係数（１つの外部結合係数および（Ｎ－１）／２の内部結合係数）があることに留意されたい。（Ｎ＋１）／２はまた、それぞれの同軸共振回路の端部での容量負荷の独立した対向する変化の数であり、インラインフィルタに関連付けられた結合係数の全制御を保証する。

さらに、あらゆる奇数位数Ｎの対称インラインフィルタ内には、（Ｎ＋１）／２の独立共振周波数がある。（Ｎ＋１）／２はまた、それぞれの同軸共振回路の端部での容量負荷の独立したコヒーレンス変化の数であり、それにより、同軸共振回路周波数の全制御を保証する。したがって、上に記載した全再構成可能同軸フィルタ２０を考慮して、あらゆる奇数位数の対称同軸フィルタは、全ての回路パラメータ、すなわち、全ての結合係数（内部および外部）および全ての共振周波数の全調整可能性を提供する。

前述から、本発明の技術的利点および革新的特性は、当業者に直ぐに明らかになるだろう。

より詳細には、本全再構成可能同軸フィルタ２０は、全ての回路パラメータ、特に同軸共振回路２１の結合係数（内部および外部）および共振周波数の全調整可能性を提供する。このような完全な制御のおかげで、本全再構成可能同軸フィルタ２０は、幅広い調整範囲にわたって関連設定全て（すなわち、中心周波数および帯域幅）に対する優れた電気反応（すなわち、全再構成可能同軸フィルタ２０に対する理想的な反応に近い反応）を達成することを可能にする。このような幅広い調整可能性は、固定非再構成可能同軸フィルタに特有である、電力処理、低挿入損失および小型性を犠牲にすることなく達成される。

すなわち、本全再構成可能同軸フィルタ２０は、中心周波数および帯域幅の幅広い調整可能性、高電力処理、低挿入損失および小さなエンベロープを特徴とする構成を提供し、それにより、本全再構成可能同軸フィルタ２０を次世代ナビゲーション衛星に対して予測されるフレキシブルなペイロードによって課される困難な要件を満たすのに適切にされる。

さらに、本全再構成可能同軸フィルタ２０はまた、マルチパクション放電、熱散逸およびＰＩＭ（相互変調の積）生成の意味で比較的高い電力処理を有する構成を提供する。

結論として、多くの変更および変形を本発明に行うことができ、添付の特許請求の範囲で定義されるような本発明の範囲内にあることが明らかである。

２０ 全再構成可能同軸フィルタ
２１ 同軸共振回路
２１Ａ 端部、第１の端部
２１Ｂ 端部、第２の端部
２２ チューナ
２３ チューナ
２４ フレーム
２５ フィルタキャビティ
２６ ポート、入力ポート、出力ポート
２７’ 貫通開口、第１の貫通開口
２７” 貫通開口、第２の貫通開口
２９ タッピングライン
３０ カバー、第１のカバー
３１ カバー、第２のカバー
３２ 支持体
４０ アクチュエータ構成体
４１ ハウジング

Claims (7)

1. 両方の対向する端部（２１Ａ、２１Ｂ）が対応するチューナ（２２、２３）に結合可能であるようにそれぞれ取り付けられたいくつかの同軸共振回路（２１）と、
   誘電材料で作られたいくつかの第１のチューナ（２２）であって、対応する同軸共振回路（２１）の第１の端部（２１Ａ）に関連付けられた容量負荷の誘電体を形成するために、前記第１の端部（２１Ａ）に対して移動可能であるように、前記対応する同軸共振回路（２１）の前記第１の端部（２１Ａ）にそれぞれ摺動可能に取り付けられている第１のチューナ（２２）と、
   誘電材料で作られたいくつかの第２のチューナ（２３）であって、対応する同軸共振回路（２１）の第２の端部（２１Ｂ）に関連付けられた容量負荷の誘電体を形成するために、前記第２の端部（２１Ｂ）に対して移動可能であるように、前記第１の端部（２１Ａ）と反対側の、前記対応する同軸共振回路（２１）の前記第２の端部（２１Ｂ）にそれぞれ摺動可能に取り付けられている第２のチューナ（２３）とを備え、
   各同軸共振回路（２１）は、２つの直列接続された４分の１波長の同軸共振回路（２１’、２１”）によって形成された半波長同軸共振回路であり、前記４分の１波長同軸共振回路の少なくとも１つは、隣接する同軸共振回路（２１）の４分の１波長同軸共振回路（２１”）から電気的に遮蔽されている、全再構成可能同軸フィルタ（２０）であって、
   隣接する同軸共振回路（２１）間に介在し、隣接する同軸共振回路（２１）の４分の１波長同軸共振回路（２１”）の間で電気遮蔽を行うように構成されたいくつかのくし（２８）をさらに備え、前記第１および第２のチューナ（２２、２３）は、前記同軸共振回路（２１）の前記対向する端部（２１Ａ、２１Ｂ）に関連付けられた前記容量負荷を調整し、その結果、前記同軸共振回路（２１）の共振周波数および相互結合係数を調整するように、前記対応する同軸共振回路（２１）に対して移動可能である、全再構成可能同軸フィルタ（２０）。
2. 前記第１および第２のチューナ（２２、２３）は、１つの同じ方向または対向する方向のいずれかで、独立してまたは依存してのいずれかで、前記対応する共振回路（２１）に対して前記第１および第２のチューナ（２２、２３）を移動させるように動作可能なアクチュエータ構成体（４０）に結合可能なように設計されている、請求項１に記載の全再構成可能同軸フィルタ（２０）。
3. 前記いくつかの同軸共振回路（２１）を格納するフィルタキャビティ（２５）を内部に区切るハウジング（４１）と、
   前記ハウジング（４１）内に各第１のチューナ（２２）に対して１つ形成されたいくつかの第１の貫通開口（２７’）であって、前記第１のチューナ（２２）が前記アクチュエータ構成体（４０）に結合されることを可能にするように、対応する第１のチューナ（２２）に面する位置にそれぞれ形成された、第１の貫通開口（２７’）と、
   前記ハウジング（４１）内に各第２のチューナ（２３）に対して１つ形成されたいくつかの第２の貫通開口（２７”）であって、前記第２のチューナ（２３）が前記アクチュエータ構成体（４０）に結合されることを可能にするように、対応する第２のチューナ（２３）に面する位置にそれぞれ形成された、第２の貫通開口（２７”）とをさらに備えた、請求項２に記載の全再構成可能同軸フィルタ（２０）。
4. 前記ハウジング（４１）内に形成され、入力同軸共振回路（２１）に結合されたタッピングライン（２９）を備えた入力ポート（２６）と、
   前記ハウジング（４１）内に形成され、出力同軸共振回路（２１）に結合されたタッピングライン（２９）を備えた出力ポート（２６）とをさらに備え、
   各同軸共振回路（２１）の前記２つの直列接続された４分の１波長同軸共振回路（２１’、２１”）は、仮想短絡平面（ＣＶＳＣ）を形成するように結合され、前記入力および出力ポート（２６）は、前記入力および出力同軸共振回路（２１）の仮想短絡平面（ＣＶＳＣ）の下に配置されている、請求項３に記載の全再構成可能同軸フィルタ（２０）。
5. 前記ハウジング（４１）はさらに、
   フレーム（２４）と、
   その対向する面で前記フレーム（２４）に結合される第１および第２のカバー（３０、３１）とを備え、
   前記同軸共振回路（２１）は、前記第１および第２のカバー（３０、３１）と平行な平面上で前記フレーム（２４）内に横並びに配置され、少なくとも１つの支持体（３２）を介して前記第１および第２のカバー（３０、３１）によって支持され、
   前記第１および第２のチューナ（２２、２３）は、前記対応する同軸共振回路（２１）と前記第１および第２のカバー（３０、３１）との間に配置されている、請求項３に記載の全再構成可能同軸フィルタ（２０）。
6. 前記少なくとも１つの支持体（３２）は窒化アルミニウムで作られている、請求項５に記載の全再構成可能同軸フィルタ（２０）。
7. 請求項１に記載の全再構成可能同軸フィルタ（２０）と、
   前記第１および第２のチューナ（２２、２３）に結合され、前記関連付けられた同軸共振回路（２１）に対して前記第１および第２のチューナ（２２、２３）を移動するように動作可能であるアクチュエータ構成体（４０）とを備えた、アセンブリ（２０、４０）。