特開 2024-135747 導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024135747

(43)【公開日】2024-10-04

(54)【発明の名称】導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/207 20060101AFI20240927BHJP

   H01P 7/06 20060101ALI20240927BHJP

【ＦＩ】

H01P1/207 Z

H01P7/06

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023046595

(22)【出願日】2023-03-23

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】000000572

【氏名又は名称】アンリツ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003694

【氏名又は名称】弁理士法人有我国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 健一

【テーマコード（参考）】

5J006

【Ｆターム（参考）】

5J006LA11

5J006MA01

5J006NE11

5J006NE13

(57)【要約】

【課題】フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応可能な導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法を提供する。
【解決手段】導波管フィルタ１０は、導波路２５となるべき溝がそれぞれ形成される第１導波管部２１ａ、及び第２導波管部２１ｂを備え、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂを対向配置した状態で上記溝による導波路２５が形成されるとともに、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂの間の隙間Ｇに応じて導波路２５の通過帯域が変化する導波管部２０と、所望の通過帯域が設定されるように導波管部２０の隙間Ｇを可変する隙間調整機構３３と、を有して構成される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

互いに直方体形状を有し、それぞれ長手方向の一側面（２２ａ、２２ｂ）に長手方向の一端（２３）から他端（２４）にかけて導波路（２５）となるべき溝（２５ａ、２５ｂ）が形成される第１の導波管部（２１ａ）、及び第２の導波管部（２１ｂ）を備え、前記第１の導波管部と前記第２の導波管部を前記一側面同士が向かい合うように対向配置した状態で前記溝による前記導波路が形成されるとともに、前記第１の導波管部の前記一側面と、前記第２の導波管部の前記一側面との間の隙間に応じて前記導波路の通過帯域が変化する導波管部（２０）と、
所望の通過帯域が設定されるように前記導波管部における前記隙間を可変する隙間調整機構（３３）と、を有することを特徴とする導波管フィルタ。

【請求項2】

前記第１の導波管部、及び前記第２の導波管部は、前記導波路を形成する前記溝に沿って、所定のスタブ長（ｌ２）とスタブ高さ（ｈ２）を有し、かつ、前記溝の長手方向に所定のキャビティ長（ｌ３）の間隔ごとに連続に形成される複数のスタブ溝（２６）をさらに有し、それぞれの前記スタブ溝の前記スタブ長及び前記スタブ高さ、前記キャビティ長に応じて前記導波路の通過帯域が変化することを特徴とする請求項１に記載の導波管フィルタ。

【請求項3】

前記スタブ長が長いほど中心周波数の低い通過帯域を設定可能であることを特徴とする請求項２に記載の導波管フィルタ。

【請求項4】

前記第１の導波管部、及び前記第２の導波管部は、前記導波路の前記長手方向の両端近傍で外側に向かうにしたがって導波管高さ及び導波管幅が徐々に変化するテーパー形状を有することを特徴とする請求項２記載の導波管フィルタ。

【請求項5】

前記隙間調整機構は、
前記第１の導波管部を載置する第１のステージ部材（４２ａ）と、
前記第２の導波管部を、前記第１の導波管部に対して対向配置された状態に載置する第２のステージ部材（４２ｂ）と、
前記第１のステージ部材及び前記第２のステージ部材を、前記第１の導波管部と前記第２の導波管部との前記隙間が変化するように、対称面に対して対称に移動可能に駆動する駆動手段（４０ａ、４０ｂ）
を有することを特徴とする請求項１に記載の導波管フィルタ。

【請求項6】

前記導波管部は、所定の周波数範囲の被測定信号を前記導波路に入力し、互いにオーバーラップする複数の周波数帯のうちの、前記隙間に対応する通過帯域に合致するいずれか１つの前記帯域の周波数成分を出力することを特徴とする請求項１に記載の導波管フィルタ。

【請求項7】

所定の周波数範囲の被測定信号を、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）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）において、
前記周波数変換部の前段に、前記請求項１に記載の導波管フィルタ（１０）を設けるとともに、
前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する前記通過帯域が設定される前記隙間となるように前記隙間調整機構を駆動制御する隙間可変制御手段（１５１）を有し、
前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する周波数成分を、前記導波管フィルタを通して測定することを特徴とするスペクトラムアナライザ。

【請求項8】

前記導波管フィルタを複数備え、それぞれの前記導波管フィルタの前記導波管部において、互いにオーバーラップするそれぞれ帯域のうちの前記隙間に対応して設定される前記通過帯域の周波数成分を出力することを特徴とする請求項７に記載のスペクトラムアナライザ。

【請求項9】

所定の周波数範囲の被測定信号を、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（１１１Ｄ）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（１１３Ｄ）を有する周波数変換部（１００Ｄ）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（１５３Ｄ）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）において、
前記周波数変換部の前段に、前記請求項１に記載の導波管フィルタ（１０）を設けるとともに、
前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する前記通過帯域が設定される前記隙間となるように前記隙間調整機構を駆動制御する隙間可変制御手段（１５１Ｄ）を有し、
前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する周波数成分の信号を、前記導波管フィルタを通して解析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、ローカル信号発生器（１１２Ｅ）から出力されるローカル信号とともにミキサ（１１１Ｅ）に与え、所定の周波数範囲の信号に変換する周波数変換部（１００Ｅ）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）において、
前記周波数変換部の後段に、前記周波数変換後の信号が入力される前記請求項１に記載の導波管フィルタ（１０Ｅ）を設けるとともに、
前記試験対象周波数のうちの一周波数帯に対応する前記通過帯域が設定される前記隙間となるように前記隙間調整機構を駆動制御する隙間可変制御手段（１５１Ｅ）を有し、
前記試験対象周波数のうちの前記導波管フィルタを通過する一周波数帯に対応する周波数成分の前記試験用信号を送出することを特徴とする信号発生装置。

【請求項11】

請求項１に記載の導波管フィルタ（１０）を用いるスペクトラムアナライザ、またはシグナルアナライザ、若しくは信号発生装置における導波管フィルタの制御方法であって、
解析対象周波数、または試験対象周波数を設定する設定ステップ（Ｓ１、Ｓ１１）と、
設定された前記解析対象周波数、または試験対象周波数に基づき、前記導波管フィルタにおける選択されるべき前記通過帯域が設定されるように前記第１の導波管部と前記第２の導波管部間の前記隙間を可変制御するステップ（Ｓ３、Ｓ１３）と、
可変制御された前記隙間を有する前記導波管部の前記導波路を通過する前記解析対象周波数、または試験対象周波数に対応する周波数成分を抽出するステップ（Ｓ４、Ｓ１４）と、
を含むことを特徴とする導波管フィルタの制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、２つのスタブ型導波管の隙間の大きさを可変とすることで通過帯域の調整が可能な導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法に関する。

【背景技術】

【0002】

入力信号から所望の通過帯域の信号成分を抽出するためのフィルタとしては、信号成分を導入、通過させる導波路が形成された導波管を用いた導波管フィルタがある。

【0003】

導波管フィルタの一例として、複数の空洞共振器が複数のアイリスを介して結合される誘導性アイリス結合導波管フィルタが従来から知られている（例えば、特許文献１等）。この誘導性アイリス結合導波管フィルタは、入力側と出力側に、それぞれ、誘導性の第１アイリスと第２アイリスとを配した構造を有している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１６－１８４８３１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、被測定信号から複数の周波数帯の信号を抽出するフィルタ部に導波管フィルタを用い得るスペクトラムアナライザにあっては、今日の５Ｇや各種の無線通信に係る通信技術の急速な進展を背景とし、今後さらに高度な通信技術を獲得すべく、例えば、ミリ波（２００ＧＨｚ～３００ＧＨｚ等）帯等のより高い周波数帯においてスプリアス成分からの影響があるかどうかを精度よく検出できることが求められている。

【0006】

また、ミリ波帯の複数の周波数帯域について被測定対象（Ｄｅｖｉｃｅ Ｕｎｄｅｒ Ｔｅｓｔ：ＤＵＴ）の受信感度試験のための試験用信号を発生する信号発生装置においても、信号発生部で発生させた複数の周波数帯の試験用信号に混在する不要な電波（スプリアス成分）を抑制し、真に必要とされる試験用信号を抽出するフィルタ部に導波管フィルタを採用するものもある。このような試験信号発生装置においても、より高い周波数帯での高精度の試験に対応可能にするために、フィルタ部に採用される導波管フィルタの性能向上が求められている。

【0007】

導波管フィルタの中には、ミリ波帯の周波数範囲の所望の周波数帯の周波数成分を確実に抽出するため（測定できなくなる周波数成分が生じないようにするため）、オーバーラップしていない帯域がなくならないように通過帯域を可変できる機構を備えることが望まれている。

【0008】

しかしながら、上記従来の誘導性アイリス結合導波管フィルタは、通過帯域を可変する構造にはなっておらず、通過帯域を可変するにはフィルタの切り替えが不可欠であって、簡単かつ安価な構成で、ミリ波等のより高い周波数帯を対象とする周波数成分の測定、解析、或いは試験への対応が極めて困難であった。

【0009】

本発明は、このような従来の課題を解決するためになされたものであって、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応可能な導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１に係る導波管フィルタは、互いに直方体形状を有し、それぞれ長手方向の一側面（２２ａ、２２ｂ）に長手方向の一端（２３）から他端（２４）にかけて導波路（２５）となるべき溝（２５ａ、２５ｂ）が形成される第１の導波管部（２１ａ）、及び第２の導波管部（２１ｂ）を備え、前記第１の導波管部と前記第２の導波管部を前記一側面同士が向かい合うように対向配置した状態で前記溝による前記導波路が形成されるとともに、前記第１の導波管部の前記一側面と、前記第２の導波管部の前記一側面との間の隙間に応じて前記導波路の通過帯域が変化する導波管部（２０）と、所望の通過帯域が設定されるように前記導波管部における前記隙間を可変する隙間調整機構（３３）と、を有することを特徴とする。

【0011】

この構成により、本発明の請求項１に係る導波管フィルタは、第１の導波管部の一側面と、第２の導波管部の一側面との間の隙間を可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応できる。

【0012】

また、本発明の請求項２に係る導波管フィルタにおいて、前記第１の導波管部、及び前記第２の導波管部は、前記導波路を形成する前記溝に沿って、所定のスタブ長（ｌ２）とスタブ高さ（ｈ２）を有し、かつ、前記溝の長手方向に所定のキャビティ長（ｌ３）の間隔ごとに連続に形成される複数のスタブ溝（２６）をさらに有し、それぞれの前記スタブ溝の前記スタブ長及び前記スタブ高さ、前記キャビティ長に応じて前記導波路の通過帯域が変化する構成としてもよい。

【0013】

この構成により、本発明の請求項２に係る導波管フィルタは、スタブ長、スタブ高さ、キャビティ長を適宜に選択することで、導波管部の基本となる通過帯域を変動させることができ、運用の幅が広がる。

【0014】

また、本発明の請求項３に係る導波管フィルタは、前記スタブ長が長いほど中心周波数の低い通過帯域を設定可能である構成であってもよい。この構成により、本発明の請求項３に係る導波管フィルタは、スタブ長を変えることで導波管部の基本となる通過帯域を選択することができ、基本となる通過帯域の設計が容易となる。

【0015】

また、本発明の請求項４に係る導波管フィルタにおいて、前記第１の導波管部、及び前記第２の導波管部は、前記導波路の前記長手方向の両端近傍で外側に向かうにしたがって導波管高さ及び導波管幅が徐々に変化するテーパー形状を有する構成であってもよい。この構成により、本発明の請求項４に係る導波管フィルタは、テーパー形状の選択によって、周辺の導波管コンポーネントとの連結が容易に行えるようになる。

【0016】

また、本発明の請求項５に係る導波管フィルタにおいて、前記隙間調整機構は、前記第１の導波管部を載置する第１のステージ部材（４２ａ）と、前記第２の導波管部を、前記第１の導波管部に対して対向配置された状態に載置する第２のステージ部材（４２ｂ）と、前記第１のステージ部材及び前記第２のステージ部材を、前記第１の導波管部と前記第２の導波管部との前記隙間が変化するように、対称面に対して対称に移動可能に駆動する駆動手段（４０ａ、４０ｂ）を有する構成としてもよい。

【0017】

この構成により、本発明の請求項５に係る導波管フィルタは、駆動手段によって第１のステージ部材及び第２のステージ部材を対称面に対して対称に動くように駆動することで、第１の導波管部と第２の導波管部間の隙間を容易に可変できるとともに、フィルタ特性を向上させることができる。

【0018】

また、本発明の請求項６に係る導波管フィルタにおいて、前記導波管部は、所定の周波数範囲の被測定信号を前記導波路に入力し、互いにオーバーラップする複数の周波数帯のうちの、前記隙間に対応する通過帯域に合致するいずれか１つの前記帯域の周波数成分を出力するように構成されていてもよい。この構成により、本発明の請求項６に係る導波管フィルタは、隙間調整機構により隙間を可変することで、その隙間に応じて所定の周波数範囲内の複数の通過帯域のうちの所望の通過帯域を設定することができる。

【0019】

上記課題を解決するために、本発明の請求項７に係るスペクトラムアナライザは、所定の周波数範囲の被測定信号を、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）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）において、前記周波数変換部の前段に、前記請求項１に記載の導波管フィルタ（１０）を設けるとともに、前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する前記通過帯域が設定される前記隙間となるように前記隙間調整機構を駆動制御する隙間可変制御手段（１５１）を有し、前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する周波数成分を、前記導波管フィルタを通して測定することを特徴とする。

【0020】

この構成により、本発明の請求項７に係るスペクトラムアナライザは、第１の導波管部の一側面と、第２の導波管部の一側面との間の隙間を可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定に対応できる。

【0021】

また、本発明の請求項８に係るスペクトラムアナライザは、前記導波管フィルタを複数備え、それぞれの前記導波管フィルタの前記導波管部において、互いにオーバーラップするそれぞれ帯域のうちの前記隙間に対応して設定される前記通過帯域の周波数成分を出力する構成としてもよい。この構成により、本発明の請求項８に係るスペクトラムアナライザは、第１の導波管部、第２の導波管部間の隙間を可変することで通過帯域を容易に可変できる導波管フィルタを複数用いて、高周波数帯の広範な帯域の測定に対しても簡単かつ安価な構造で対応できる。

【0022】

上記課題を解決するために、本発明の請求項９に係るシグナルアナライザは、所定の周波数範囲の被測定信号を、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（１１１Ｄ）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（１１３Ｄ）を有する周波数変換部（１００Ｄ）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（１５３Ｄ）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）において、前記周波数変換部の前段に、前記請求項１に記載の導波管フィルタ（１０）を設けるとともに、前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する前記通過帯域が設定される前記隙間となるように前記隙間調整機構を駆動制御する隙間可変制御手段（１５１Ｄ）を有し、前記解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する周波数成分の信号を、前記導波管フィルタを通して解析することを特徴とする。

【0023】

この構成により、本発明の請求項９に係るシグナルアナライザは、第１の導波管部の一側面と、第２の導波管部の一側面との間の隙間を可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の解析に対応できる。

【0024】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１０に係る信号発生装置は、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、ローカル信号発生器（１１２Ｅ）から出力されるローカル信号とともにミキサ（１１１Ｅ）に与え、所定の周波数範囲の信号に変換する周波数変換部（１００Ｅ）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）において、前記周波数変換部の後段に、前記周波数変換後の信号が入力される前記請求項１に記載の導波管フィルタ（１０Ｅ）を設けるとともに、前記試験対象周波数のうちの一周波数帯に対応する前記通過帯域が設定される前記隙間となるように前記隙間調整機構を駆動制御する隙間可変制御手段（１５１Ｅ）を有し、前記試験対象周波数のうちの前記導波管フィルタを通過する一周波数帯に対応する周波数成分の前記試験用信号を送出することを特徴とする。

【0025】

この構成により、本発明の請求項１０に係る信号発生装置は、第１の導波管部の一側面と、第２の導波管部の一側面との間の隙間を可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の試験に対応できる。

【0026】

上記課題を解決するために、本発明の請求項１１に係る導波管フィルタの制御方法は、請求項１に記載の導波管フィルタ（１０）を用いるスペクトラムアナライザ、またはシグナルアナライザ、若しくは信号発生装置における導波管フィルタの制御方法であって、解析対象周波数、または試験対象周波数を設定する設定ステップ（Ｓ１、Ｓ１１）と、設定された前記解析対象周波数、または試験対象周波数に基づき、前記導波管フィルタにおける選択されるべき前記通過帯域が設定されるように前記第１の導波管部と前記第２の導波管部間の前記隙間を可変制御するステップ（Ｓ３、Ｓ１３）と、可変制御された前記隙間を有する前記導波管部の前記導波路を通過する前記解析対象周波数、または試験対象周波数に対応する周波数成分を抽出するステップ（Ｓ４、Ｓ１４）と、を含むことを特徴とする。

【0027】

この構成により、本発明の請求項１１に係る導波管フィルタの制御方法は、第１の導波管部の一側面と、第２の導波管部の一側面との間の隙間を可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応できる。

【発明の効果】

【0028】

本発明は、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応可能な導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0029】

【図1】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタの分解斜視図である。

【図2】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタを構成する第１導波管部及び第２導波管部の内面側の構成を示す平面図であり、（ａ）は第１導波管部を示し、（ｂ）は第２導波管部を示している。

【図3】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタの導波管部の外観図であり、（ａ）は側面から見た図、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、それぞれ、第１導波管部と第２導波管部間が隙間Ｇ０のとき、隙間Ｇ１のとき、隙間Ｇ２のときの正面から見た図を示している。

【図4】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタの導波管部を３つの帯域に分けて設計したときのＳ２１のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図5】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタの隙間Ｇの可変制御に基づくフィルタ機能の運用イメージを示す模式図であり、（ａ）は一実施形態に係る隙間調整部を用いる場合の例を示し、（ｂ）は他に適用可能な変形例に係る隙間調整部の構成を示している。

【図6】本発明の変形例に係る導波管フィルタの隙間Ｇの可変制御に基づくフィルタ機能の運用イメージを示す模式図である。

【図7】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタを用いるスペクトラムアナライザの一般的構成を示す図である。

【図8】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタを用いるスペクトラムアナライザの信号測定制御動作を示すフローチャートである。

【図9】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタを用いるシグナルアナライザの一般的構成を示す図である。

【図10】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタを用いる信号発生装置の一般的構成を示す図である。

【図11】本発明の一実施形態に係る導波管フィルタを用いる信号発生装置における信号送出制御動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0030】

以下、本発明に係る導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法の実施形態について説明する。

【0031】

（概要）
本発明に係る導波管フィルタ１０（図５（ａ）参照）は、所定の周波数範囲として、例えば、サブテラヘルツ領域（２５５～３１５ＧＨｚ）等の高周波数帯の周波数成分の信号を入力ポート２７より入力し、その入力信号に含まれる不要な電波（スプリアス波）を抑制しつつ所望の帯域の周波数成分の信号のみを抽出して出力ポート２８へと出力するものである。

【0032】

本発明に係る導波管フィルタ１０は、それぞれが一側面に導波路２５となるべき溝が形成された第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとが、両方の溝によって導波路２５が形成されるように対向して配置され、かつ、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂの上記各溝が形成された一側面同士の間の離間距離、すなわち、隙間（隙間）Ｇを調整可能な構成を有している。第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂは、それぞれ、本発明の第１の導波管部、第２の導波管部を構成する。

【0033】

この導波管フィルタ１０は、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとを対向して配置することで、例えば、一方向に長い全体として直方体形状の外観を有し、その内部に一方向（長手方向）に延びる導波路２５が形成された構造を有する。

【0034】

上記構造を有する導波管フィルタ１０は、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂの一側面同士の間の隙間Ｇを調整することにより、導波路２５の通過帯域がその隙間Ｇに応じて変化する特性を有している。

【0035】

導波管フィルタ１０は、高周波信号に含まれる周波数成分の分布（スペクトラム）を測定するスペクトラムアナライザ（図７参照）、上記周波数成分の波形を解析するシグナルアナライザ（図９参照）、ＤＵＴの受信感度試験のための試験用信号を発生する信号発生装置（図１０参照）のフロントエンド回路に用いることができる。

【0036】

本発明に係る導波管フィルタ１０をスペクトラムアナライザ、シグナルアナライザ、信号発生装置のフロントエンド回路に用いた構成によれば、隙間Ｇを可変制御するだけで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、ＤＵＴ試験に対応可能となる。

【0037】

以下においては、本発明に係る導波管フィルタ１０の一実施形態及び運用例（図１～図５参照）、変形例に係る導波管フィルタ１０Ａの運用例（図６参照）、導波管フィルタ１０（１０Ａ）を用いるスペクトラムアナライザ１の実施形態（図７、図８参照）、導波管フィルタ１０（１０Ａ）を用いるシグナルアナライザ２の実施形態（図９参照）、導波管フィルタ１０（１０Ａ）を導波管フィルタ１０Ｅとして用いる信号発生装置３の実施形態（図１０、図１１参照）について順に説明していくものとする。

【0038】

（導波管フィルタ１０）
図１は、本発明の一実施形態に係る導波管フィルタ１０の分解斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る導波管フィルタ１０の導波管部２０を構成する第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂの内面側の構成を示す平面図であり、（ａ）は第１導波管部２１ａを示し、（ｂ）は第２導波管部２１ｂを示している。

【0039】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、図１に示すように、導波管部２０と、隙間調整部３０と、を有している。導波管部２０は、一方向（Ｙ方向）に長い全体として直方体形状の外観を有し、それぞれが同等の形状を有する第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂを組み合わせて構成されている。導波管部２０は、方形導波管の標準規格、例えば、ＷＲ３、或いはＷＲ３．４に適合する構造を有するものである。ＷＲ３、或いはＷＲ３．４の規格に関しては、カットオフ周波数（ＢＰＦでの中心周波数）が１７３．５［ＧＨｚ］、周波数範囲が２２０～３２５［ＧＨｚ］、周波数帯が［Ｊ帯］、内径寸法が０．８６４×０．４３２［ｍｍ］という条件が規定されている。

【0040】

第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂは、それぞれ、図２（ａ）、図２（ｂ）に示すような構造を有している。図２（ａ）に示すように、第１導波管部２１ａは、導波管部２０の直方体形状の構造を長手方向（Ｙ方向）にほぼ二分する直方体形状を有し、もう一方の第２導波管部２１ｂ側に臨む一側面２２ａに、長手方向の一端部２３から他端部２４にかけて導波路２５となるべき溝部２５ａが形成されている。第１導波管部２１ａの一側面２２ａ、及び第２導波管部２１ｂの一側面２２ｂ（図２（ｂ）参照）は、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂを一側面２２ａ、２２ｂ同士を向かい合わせて対向配置する構造において、隙間Ｇがないときには対称面（磁気壁）となり、隙間Ｇがあるときには両者の中心が対称面となる。

【0041】

第１導波管部２１ａにおいて、溝部２５ａは、一側面２２ａの表面上にＸ方向へ適宜な幅、及びＺ方向に適宜な高さｈ１で彫り込んで形成した断面矩形の溝である。溝部２５ａは、第１導波管部２１ａの内方中央部において均等な幅、及び高さを有している。一方で、この例の溝部２５ａは、第１導波管部２１ａの内方中央部の一端（図に向かって左端）から一端部２３の手前にかけて高さが次第に高くなるテーパー形状を有するとともに、内方中央部の他端（図に向かって右端）から他端部２４の手前にかけても高さが次第に高くなるテーパー形状を有している。図２においては、第１導波管部２１ａの上記テーパー形状を有するテーパー部２５ａ１の長さをｌ１で示している。

【0042】

第１導波管部２１ａは、溝部２５ａの内方中央部の一部に、Ｙ方向に沿って、所定の高さ（スタブ高さｈ２）を有しかつＺ方向（短手方向）に所定の長さ（スタブ長ｌ２）を有する分岐溝としての複数のスタブ溝２６が、Ｙ方向にキャビティ長ｌ３に相当する所定の間隔ごとに形成されている。図２において、ｈ１は導波管高さを示す。

【0043】

導波管構造について、電磁波の進行方向を「長さ」、導波管断面の長い方を「幅」、導波管断面の短い方を「高さ」と呼ぶものとすると、図２に示す第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂにおけるキャビティとスタブの呼び方が違ってくる。図２に示す第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂについては、キャビティに関しては進行方向がＹ方向であり、長さ、幅、高さは、それぞれ、Ｙ方向、Ｘ方向、Ｚ方向となり、スタブに関しては進行方向がＺ方向であり、長さ、幅、高さは、それぞれ、Ｚ方向、Ｘ方向、Ｙ方向となる。

【0044】

第１導波管部２１ａの溝部２５ａに形成されるスタブ溝２６は、任意の数とすることができ、各スタブ溝２６のスタブ長ｌ２、スタブ高さｈ２、間隔（キャビティ長ｌ３）も個々のスタブ溝２６ごとに任意の値とすることも可能である。

【0045】

導波管部２０を構成するもう一方の第２導波管部２１ｂも、図２（ｂ）に示すように、導波管部２０の直方体形状の構造を長手方向にほぼ二分する直方体形状を有し、他方の第１導波管部２１ａ側に臨む一側面２２ｂに、長手方向（Ｙ方向）の一端部２３から他端部２４にかけて導波路２５となるべき溝部２５ｂが形成されている。

【0046】

第２導波管部２１ｂは、一側面２２ｂにおける溝部２５ｂ、スタブ溝２６の配置構造が、図２（ａ）に示す第１導波管部２１ａの一側面２２ａにおける溝部２５ａ、スタブ溝２６の配置構造に対して正面から見たときの各要素の配置が左右逆転している以外は、第１導波管部２１ａの一側面２２ａにおける溝部２５ａ、スタブ溝２６の配置構造と同等のものである。

【0047】

第２導波管部２１ｂの両端にかけても、第１導波管部２１ａの両端（一端部２３、他端部２４）にかけてのテーパー部２５ａ１に相当するテーパー部２５ｂ１（図２（ｂ）参照）が設けられている。テーパー部２５ａ１、テーパー部２５ｂ１は、両端のキャビティ断面の形状と開口面の断面の形状で決まり、両端に向かって高さ（Ｚ方向）が次第に高くなる構造に限らず、両端に向かって高さが次第に低くなる構造もあり得る。同様の理由で、テーパー部２５ａ１、テーパー部２５ｂ１は、高さのみならず、幅（Ｘ方向）についても両端にかけて徐々に変化する（広くなる、または狭くなる）ような構造となり得る。

【0048】

第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂは、例えば、アルミ製、銅製、或いは黄銅製のものである。銅製、或いは黄銅製のものにおいては、溝部２５ａ、２５ｂやスラブ溝２６が形成される一側面２２ａ、２２ｂ側全面に金メッキが施される。

【0049】

図２に示す第１導波管部２１ａ、及び第２導波管部２１ｂは、一端部２３同士、他端部２４同士が互いに向き合い、それぞれの一側面２２ａ、２２ｂを対称面（磁気壁）として両者を互いに対向して配置することによって、側面から見たときに図３（ａ）に示すような外観構造を有するものとなる。

【0050】

導波管部２０においては、第１導波管部２１ａの溝部２５ａと第２導波管部２１ｂの溝部２５ｂとが対向して図３（ａ）に点線で示す導波路２５を形成している。導波管部２０は、例えば、導波路２５の一端部２３（図２参照）側が入力ポート２７として機能し、導波路２５の他端部（図２参照）２４側が出力ポート２８として機能する。導波管部２０は、入力ポート２７と出力ポート２８によってそれぞれ他の導波管コンポーネントに連結して運用されるようになっている。導波管部２０は、導波路２５の両端近傍にテーパー部２５ａ１、２５ｂ１を有しており、その長さは、導波管コンポーネントとの連結を考慮した適宜な長さに設定されている。

【0051】

第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂを対向配置したときの導波管部２０（図３（ａ）参照）を正面から見たときの外観構造は、図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すようなものとなる。図３（ｂ）は、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとが上述した対称面（２２ａ、２２ｂ）同士が当接しており、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとの間に隙間Ｇがない（隙間＝Ｇ０）ときの構造を示している。図３（ｃ）は、隙間Ｇが隙間Ｇ０より大きい隙間Ｇ１であるときの構造を示し、図３（ｄ）は、隙間Ｇが隙間Ｇ１よりさらに大きい隙間Ｇ２であるときの構造を示している。図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）においては、図面（紙面）の手前側に延びる導波管部２０の端部が入力ポート２７を形成し、紙面の奥側へ向かって延びる導波管部２０の端部が出力ポート２８を形成している。図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）においては、入力ポート２７、出力ポート２８を、便宜的に、符号２７（２８）として表している。

【0052】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０において、導波管部２０は、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとの隙間Ｇの大きさに応じて周波数特性（通過帯域）が変化する性質を有している。例えば、図３において、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂの間に隙間Ｇがない（Ｇ＝Ｇ０である）場合（図３（ｂ）参照）と、隙間ＧがＧ１である場合（図３（ｃ）参照）と、隙間ＧがＧ２である場合（図３（ｂ）参照）とでは、導波管部２０は、隙間Ｇが大きくなるほど、すなわち、隙間ＧがＧ０からＧ２へと変化するにつれて、通過帯域が低い方へ変化する周波数特性を有している。一例として、図３（ｂ）、図３（ｃ）、図３（ｄ）においては、隙間Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２に対応する通過帯域として、それぞれ、ｆ１、ｆ２、ｆ３（ｆ１＞ｆ２＞ｆ３）の周波数帯が設定されていることを前提としている。

【0053】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０の導波管部２０を、上述したｆ１、ｆ２、ｆ３の３つの帯域に分けて設計したときの「Ｓ２１」というＳパラメータ（「挿入損失」の逆数で表す）のシミュレーション結果を図４に示している。図４に示すシミュレーション結果については、縦軸をＳ２１、横軸を周波数としてこれら両者の関係を、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂの間の隙間Ｇの変化に対応させて表現している。図４に示す例においては、隙間Ｇ（ｇａｐ）が、０[ｍｍ]のとき、０．０１[ｍｍ]のとき、及び０．０５[ｍｍ]のときの３つのパターンに対応付けられたシミュレーション結果Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３が開示されている。

【0054】

図３において、ギャップ（ｇａｐ）が０のときのシミュレーション結果Ｐ１は、例えば、図３（ｂ）の隙間Ｇ０の場合に相当する。また、ギャップが０．０１のときシミュレーション結果Ｐ２、及びギャップが０．０５のときのシミュレーション結果Ｐ３は、それぞれ、図３（ｃ）の隙間Ｇ１の場合、図３（ｄ）の隙間Ｇ２の場合に相当する。図４に示すシミュレーション結果によれば、導波管部２０は、例えば、２１０ＧＨｚ～２９０ＧＨｚのような高周波帯域において、ｆ１、ｆ２、ｆ３等の複数の周波数帯の信号成分を選択的に通過させ得る帯域通過フィルタ（Ｂａｎｄ－Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ：ＢＰＦ）の機能を併有するものといえる。

【0055】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、上述した隙間Ｇの可変制御に加え、導波路２５に付随して形成するスタブ溝２６（図２参照）の形態（位置、深さ、形状等）によっても導波管部２０のフィルタ特性を可変制御することができる構造となっている。例えば、本実施形態に係る導波管フィルタ１０の導波管部２０では、第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂに形成されるスタブ溝２６のスタブ長ｌ２が長いほどカットオフ周波数（ＢＰＦでの中心周波数）を低い帯域に設定することができ、スタブ長が短いほど中心周波数を高い帯域に設定可能である。

【0056】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０に用いる導波管部２０の実現方法については、例えば、第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂの隙間Ｇが「０（零）」のときに、スタブ溝２６のスタブ長、スタブ高さ等によって最も高い周波数帯を設計し、あとは隙間Ｇを大きくして周波数を下げられるような構造としてもよい。

【0057】

ここで再び図１に戻り、本実施形態に係る導波管フィルタ１０の隙間調整部３０の構成について説明する。

【0058】

図１に示す導波管フィルタ１０において、導波管部２０は、上述したように、Ｙ方向を長手方向、Ｘ方向を幅方向（短手方向）、Ｚ方向を高さ方向とする全体として直方体形状の外観を有し、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂは、隙間調整部３０によって、両者間の隙間Ｇを可変制御可能な構成を有している。

【0059】

導波管部２０の隙間調整部３０は、例えば、図１に示すように、第１ステージ３１と、第２ステージ３２と、隙間調整機構３３とにより構成されている。第１ステージ３１は、ベース部３１ａと、ステージ主要部３１ｂと、左右両側に設けられる側壁３１ｃ、３１ｄと、を備え、ベース部３１ａ、ステージ主要部３１ｂ、側壁３１ｃ、３１ｄによって囲まれる第２ステージ収容部３１ｅを形成している。ここでステージ主要部３１ｂは、その上面３１ｆが導波管部２０の第１導波管部２１ａの底面部と同等の平面形状を有している。第１導波管部２１ａは、その下面部により、ステージ主要部３１ｂの上面３１ｆに固定されている。

【0060】

第２ステージ３２は、その上面３２ａが導波管部２０の第２導波管部２１ｂの下面部と同等の平面形状を有している。第２ステージ３２は、Ｙ方向の長さが第１ステージ３１の第２ステージ収容部３１ｅを構成する側壁３１ｃ、３１ｄの壁間の距離よりも若干短く、第２ステージ収容部３１ｅ内にＹ方向への移動が規制され、Ｘ方向への移動のみ許容されるように収容されている。

【0061】

ここで第２ステージ３２は、第１ステージ３１の第２ステージ収容部３１ｅ内に、長手方向（Ｙ方向）に第１ステージ３１のステージ主要部３１ｂと平行を保った状態で、かつ、短手方向（Ｘ方向）へはその前後両方向（矢印Ａ方向）に移動可能に収容されている。第２ステージ３２は、第１ステージ３１とは反対側の側面３２ｂの中央部近傍位置に、Ｘ方向に貫通し、隙間調整機構３３のネジ体４１と螺合するネジ穴３２ｃが形成されている。第２ステージ３２の上面３２ａには、第２導波管部２１ｂがその下面部により固定されている。

【0062】

隙間調整機構３３は、固定状態に取り付けられるモータ４０と、Ｘ方向へ延び、第２ステージ３２の側面３２ｂに形成されたネジ穴３２ｃに螺合してモータ４０により回転するネジ体４１と、を有して構成されている。

【0063】

隙間調整機構３３は、モータ４０によってネジ体４１を一方向またはその逆方向に回転駆動することにより、ネジ体４１にネジ穴３２ｃにより螺合する第２ステージ３２を、Ｘ方向の前方または後方（矢印Ａ方向）に移動させることができる。第２ステージ３２の移動によって、第２ステージ３２の上面３２ａに固定されている第２導波管部２１ｂは、第１導波管部２０ａに対して、両者の対称面（一側面２２ａ、２２ｂ）の平行を保ったまま矢印Ａ方向に移動することになる。これにより、第１導波管部２０ａと第２導波管部２０ｂは、両者の平行を維持したまま相手側との間の隙間Ｇの大きさを適宜に可変制御可能となる。

【0064】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、隙間調整機構３３のネジ体４１をモータ４０により回転駆動し、導波管部２０の第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとの間の隙間Ｇを、例えば、Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２となるように可変制御することで、１つの導波管構造体でありながら、例えば、ｆ１、ｆ２、ｆ３の各周波数帯にそれぞれに対応する３つの通過帯域を所望に応じて選択（設定）し得る導波管型ＢＰＦ（図５（ａ）、図６参照）の機能を実現できる。

【0065】

次に、本実施形態に係る導波管フィルタ１０における導波管部２０のフィルタ特性（通過帯域）の可変制御を含む運用イメージについて図５を参照して説明する。図５において、（ａ）は一実施形態に係る隙間調整部３０（図１参照）を用いる場合の例を示し、（ｂ）は隙間調整部３０に代えて適用可能な変形例に係る隙間調整部３０Ａの構成を示している。

【0066】

図５（ａ）において、導波管フィルタ１０の入力ポート２７には、例えば、ミリ波帯のそれぞれ周波数帯（ｆ１、ｆ２、ｆ３）の周波数成分を含む信号が入力されるものとする。ここで、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３は、例えば、それぞれの周波数帯の中心周波数を挟んで周波数が高い側と低い側の両方にそれぞれ均等な帯域幅を有するものである。また、入力信号の隣り合う周波数帯、例えば、ｆ１とｆ２同士、ｆ２とｆ３同士は互いにオーバーラップする帯域を有している。

【0067】

導波管フィルタ１０は、上述した隙間Ｇの可変制御に応じて、入力信号から周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のいずれかの周波数成分を抽出して出力ポート２８へと出力するフィルタ特性可変制御機能を有している。

【0068】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、運用に際し、所望の周波数帯（例えば、周波数帯ｆ１）が設定される。これにより、制御部（例えば、図７の制御部１５０参照）から与えられる制御信号（隙間調整制御信号）により、隙間調整機構３３のモータ４０が回転駆動されて、導波管部２０の第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとの間の隙間Ｇが事前に設定された所望の周波数帯ｆ１にそれぞれ対応する値に可変調整される。

【0069】

この状態で、図５（ａ）に示すように、入力ポート２７から入力信号が入力されると、当該導波管部２０では、可変制御された隙間Ｇに対応する周波数帯ｆ１の周波数成分が抽出されて出力ポート２８へ出力される。

【0070】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、１つの周波数帯を設定し、その１つの周波数帯の周波数成分を抽出する処理の他、例えば、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３を設定し、設定された周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３に対応する隙間Ｇ、例えば、Ｇ２、Ｇ１、Ｇ０の可変制御を順次行って、これら周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３の周波数成分を連続的に抽出する運用も可能であることはいうまでもない。

【0071】

（変形例に係る導波管フィルタ１０Ａ）
本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、単一での運用（図５（ａ）参照）のみならず、複数組み合わせて運用することもできる。一例として、２つの導波管フィルタ１０を用いて構成される変形例に係る導波管フィルタ１０Ａにおける導波管部２０のフィルタ特性の可変制御を含む運用イメージについて図６を参照して説明する。

【0072】

図６に示すように、変形例に係る導波管フィルタ１０Ａは、導波管フィルタ１０－１、１０－２（図１に示す導波管フィルタ１０と同様の構造）により構成され、それぞれの入力ポート２７には、例えば、ミリ波帯のそれぞれ周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４１、ｆ５、ｆ６の周波数成分を含む信号が入力されるものとする。入力信号中、隣り合う周波数帯同士は互いにオーバーラップする帯域を有している。

【0073】

導波管フィルタ１０Ａにおいて、導波管フィルタ１０－１は、隙間調整機構３３による隙間Ｇの可変制御によって、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のいずれかに対応する通過帯域を有する導波管フィルタとして機能する。一方、導波管フィルタ１０－２は、隙間Ｇの可変制御によって、周波数帯ｆ４、ｆ５、ｆ６のいずれかに対応する通過帯域を有する導波管フィルタとして機能する。導波管フィルタ１０－１と導波管フィルタ１０－２への入力及び出力は、Ｙ分岐等によるか、スイッチによって切り替えるかする構成としてもよい。

【0074】

入力ポート２７から入力信号が入力された導波管フィルタ１０Ａにおいて、導波管フィルタ１０－１は、その入力信号の中から、上述した隙間Ｇの可変制御によって設定された通過帯域、すなわち、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のいずれか１つに対応する周波数成分を抽出して出力する。

【0075】

これに対し、導波管フィルタ１０－２は、上記入力信号の中から、上述した隙間Ｇの可変制御によって設定された通過帯域、すなわち、周波数帯ｆ４、ｆ５、ｆ６のいずれか１つに対応する周波数成分を抽出して出力する。

【0076】

上述した導波管フィルタ１０－１、１０－２に対する隙間Ｇの可変制御によって、導波管フィルタ１０Ａでは、入力信号の中から、隣り合う周波数帯がオーバーラップする周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、ｆ６の周波数成分を含む信号を抽出して出力することができる。

【0077】

本実施形態に係る導波管フィルタ１０（図５（ａ）参照）、及び変形例に係る導波管フィルタ１０Ａ（図６参照）については、第１ステージ３１を固定し、第２ステージ３２を動かす構造を有する隙間調整部３０を用いる例を挙げているが、導波管フィルタ１０、１０Ａは、これに限らず、第１ステージ、及び第２ステージの両者を動かす構造を有する変形例に係る隙間調整部３０Ａを用いて構成されていてもよい。

【0078】

変形例に係る隙間調整部３０Ａの概略構成を図５（ｂ）に示している。図５（ｂ）に示すように、変形例に係る隙間調整部３０Ａは、導波管フィルタ１０の第１導波管部２１ａ、及び第２導波管部２１ｂをそれぞれ対向配置された状態に載置する第１ステージ４２ａ、及び第２ステージ４２ｂと、第１ステージ４２ａ及び第２ステージ４２ｂを第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂとの隙間Ｇが変化するように、導波管部２１の長手方向と直交する方向の前後に移動可能にネジ体４１ａ、４１ｂを回転駆動するモータ４０ａ、及び４０ｂと、を有し、第１ステージ４２ａ、及び第２ステージ４２ｂの一側面には、ネジ体４１ａ、４１ｂと螺合するネジ穴４２ａ１、４２ｂ１がそれぞれ形成されている。

【0079】

上記構成を有する隙間調整部３０Ａを導波管フィルタ１０、１０Ａに設けることで、導波管フィルタ１０、１０Ａは、モータ４０ａ、４０ｂによって第１ステージ４２ａ、第２ステージ４２ｂを両者が近づく方向、或いは遠ざかる方向に同時に移動させる（対称面に対して対称に動かす）ことによって、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを容易にかつ連続的に可変できる。また、第１ステージ４２ａ、第２ステージ４２ｂを対称面に対して対称に動かすことができる隙間調整部３０Ａを採用することで、導波管フィルタ１０、１０Ａは、第１ステージ３１を固定し、第２ステージ３２を動かす隙間調整部３０（図１、図５（ａ）、図６参照）を使用した場合に比べて、より良好なフィルタ特性を得られるようになる。

【0080】

上述したモータ４０ａ、４０ｂは、本発明の駆動手段を構成する。また、第１ステージ４２ａ、第２ステージ４２ｂは、それぞれ、本発明の第１のステージ部材、第２のステージ部材を構成する。

【0081】

（導波管フィルタ１０を用いるスペクトラムアナライザ）
次に、本実施形態に係る導波管フィルタ１０のスペクトラムアナライザ１への適用例について説明する。図７は、導波管フィルタ１０を用いるスペクトラムアナライザ１の一般的構成を示す図である。スペクトラムアナライザ１としては、ミリ波帯の信号解析機能を有するものを想定している。

【0082】

本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１は、周波数変換部１００、検波器１２０、制御部１５０、操作部１６０、表示部１６１を有するとともに、周波数変換部１００の前段に上述した構成を有する導波管フィルタ１０を備えている。

【0083】

周波数変換部１００は、ミキサ１１１、ローカル信号発生器１１２、フィルタ１１３を具備して構成される。

【0084】

ミキサ１１１は、導波管フィルタ１０から出力されるスプリアス波が抑制された各周波数成分の信号（ＲＦ周波数）と、ローカル信号発生器１１２から入力されるローカル信号とを混合することにより、被測定信号をＲＦ周波数から中間周波数の信号（ＩＦ周波数）に変換して出力する周波数変換手段としての機能部である。

【0085】

ローカル信号発生器１１２は、局部発振信号源９から入力するローカル信号（基準信号）に基づき、ミキサ１１１に送出するためのローカル信号を発生する。

【0086】

フィルタ１１３は、ミキサ１１１によって周波数変換されたＩＦ信号を入力し、入力されたＩＦ信号の予め設定されたある帯域の周波数成分の信号のみを通過させ、検波器１２０へと入力させるフィルタ機能部である。

【0087】

検波器１２０は、フィルタ１１３を通過して入力するぞれぞれの帯域の信号（ＩＦ）の強度を検波する処理回路である。

【0088】

制御部１５０は、導波管フィルタ１０を含むスペクトラムアナライザ１全体を統括的に制御する制御機能に加え、隙間可変制御部１５１、周波数掃引制御部１５２、スペクトラムデータ取得部１５３を有している。制御部１５０は、スペクトラムアナライザ１本体の制御部であってもよく、或いは、ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等の機器を別付けにした構成としてもよい。

【0089】

隙間可変制御部１５１は、導波管フィルタ１０の隙間調整機構３３（図１参照）のモータ４０を一方向、またはその逆方向に回転駆動することにより、導波管フィルタ１０の第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを、例えば、Ｇ０からＧ２（図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）の範囲内で可変変調整する機能部である。隙間可変制御部１５１は、後述する隙間可変制御部１５１Ｄ、１５１Ｅとともに、本発明の隙間可変制御手段を構成する。

【0090】

周波数掃引制御部１５２は、局部発振信号源９から入力するローカル信号（基準信号）に基づき、ローカル信号発生器１１２がミキサ１１１に出力するローカル信号の周波数を指定された周波数範囲内で変化させる周波数掃引制御を実行する機能部である。

【0091】

スペクトラムデータ取得部１５３は、検波器１２０で検波された解析対象周波数範囲内の所望の周波数帯の信号成分の強度を含むスペクトラムデータを取得し、表示部１６１に対する表示制御等を行う部分である。

【0092】

操作部１６０は、各種キー、スイッチ、ボタン等の入力手段を有し、被測定信号の測定等に関する各種設定を行う際にユーザにより操作される。表示部１６１は、例えば液晶表示器などで構成され、被測定信号の測定に関わる設定画面や測定結果などを表示する機能部である。

【0093】

図７に示すスペクトラムアナライザ１において、ミリ波帯の被測定信号（入力信号）は、導波管フィルタ１０を介して周波数変換部１００のミキサ１１１に与えられ、ローカル信号発生器１１２から出力されるローカル信号とミキシングされ、そのミキシング出力からフィルタ１１３により所定の中間（ＩＦ）周波数帯の信号が抽出される。ローカル信号の周波数は、制御部１５０の周波数掃引制御部１５２により所望の解析対象周波数範囲に対応して掃引可変され、その所望の解析対象周波数範囲の信号成分が時間経過にともなって中間周波数帯の信号として抽出されてその信号の強度が検波器１２０で検出される。

【0094】

なお、ここでは説明を容易にするために、周波数変換部１００の周波数変換処理（ヘテロダイン変換）を１回だけ行なう例を示しているが、ミリ波帯のような高い周波数の信号を正確に解析する場合には、周波数変換処理を複数回行なってデジタル処理が可能な中間周波数帯に変換することになる。

【0095】

制御部１５０において、スペクトラムデータ取得部１５３は、例えば、操作部１６０によって設定される解析対象周波数に応じて、検波器１２０により解析対象周波数毎に検出される信号強度をスペクトラムデータとして記憶し、当該スペクトラムデータを表示部１６１に表示させる。

【0096】

隙間可変制御部１５１は、予め設定された解析対象周波数に応じて、隙間調整機構３３（図１参照）のモータ４０を回転駆動し、導波管フィルタ１０の第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを、上記解析対象周波数範囲内の所望の通過帯域に対応する値となるように可変制御する。

【0097】

周波数掃引制御部１５２は、隙間可変制御部１５１による隙間Ｇの可変制御によって導波管フィルタ１０に対して設定される通過帯域に対応する周波数の掃引制御を実施する。

【0098】

図７に示すスペクトラムアナライザ１の構成において、導波管フィルタ１０の入力ポート２７に対する入力信号（ＲＦ Ｉｎｐｕｔ）としての被測定信号は、例えば、２５５～３１５ＧＨｚの周波数範囲の信号（ｆＲＦ）であり、出力ポート２８からの出力信号（ＩＦ Ｏｕｔｐｕｔ）は、例えば、２３～３１ＧＨｚの周波数範囲の信号（ｆＩＦ）である。すなわち、本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１は、例えば、携帯電話（５Ｇ、ＬＴＥ、ＸＧ－ＰＨＳ、Ｗ－ＣＤＭＡ、ＣＤＭＡ２０００、ＧＳＭなど）や各種無線通信（ＷＬＡＮ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＧＰＳ、ＩＳＤＢＴなど）から受信した受信信号を入力信号（ＲＦ Ｉｎｐｕｔ）として取り込み、フロントエンド回路内の導波管フィルタ１０によりスプリアス波を抑制したうえで所望の周波数成分のスペクトラム特性を測定することができるようになっている。

【0099】

次に、本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１の信号測定制御動作について図８に示すフローチャートを参照して説明する。

【0100】

この例において、スペクトラムアナライザ１は、例えば、図５（ａ）に示すフィルタ特性を有する１つの導波管フィルタ１０を用い、被測定信号を入力ポート２７から導波管フィルタ１０に入力し、その被測定信号から、当該導波管フィルタ１０によって、予め設定した所望の周波数帯、例えば、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のいずれか１つの周波数帯の信号を抽出して出力ポート２８へと出力し、そのスペクトラム特性の測定を行うものとする。

【0101】

上記測定を行うために、ユーザは、例えば、操作部１６０において、スペクトラムアナライザ１の掃引周波数範囲（解析対象周波数範囲）を設定する操作を行う（ステップＳ１）。ここで設定するパラメータとしては、例えば、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のそれぞれの中心周波数と掃引周波数スパン、スタート周波数とストップ周波数、スタート周波数と掃引周波数スパンなどが挙げられる。

【0102】

次いで、制御部１５０は、ステップＳ１で設定された掃引周波数範囲に基づき、導波管フィルタ１０に選択されるべき通過帯域（周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３（図５（ａ）参照）のいずれか）とローカル周波数（ＬＯ）の設定条件（ＬＯ設定）を算出する（ステップＳ２）。

【0103】

引き続き、隙間可変制御部１５１は、導波管フィルタ１０の第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを、ステップＳ２で算出した通過帯域に対応する隙間Ｇ、例えば、Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２（図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）のいずれかとなるように調整制御する（ステップＳ３）。その際、隙間可変制御部１５１は、隙間調整機構３３のモータ４０に対して算出された通過帯域に対応する制御信号（隙間調整制御信号）を送出し、当該モータ４０を、隙間Ｇが算出された通過帯域に対応する値となるまで回転駆動する。また、ステップＳ３においては、周波数変換部１００での周波数変換のために、ステップＳ２で算出されたＬＯ設定に基づきローカル周波数を設定する制御も行われる。

【0104】

ステップＳ３での隙間Ｇの調整制御、及びローカル周波数設定の終了後、制御部１５０は、導波管フィルタ１０の導波路２５を通過する調整後の隙間Ｇに対応する周波数成分を出力ポート２８から周波数変換部１００に入力して周波数変換し、検波器１２０に入力する（ステップＳ４）。

【0105】

さらに制御部１５０は、検波器１２０を制御し、周波数変換部１００による周波数変換後の周波数成分（導波管フィルタ１０を通過した所望の周波数帯）の信号のスペクトラム特性の測定を実行させる（ステップＳ５）。ここで、スペクトラムデータ取得部１５３は、検波器１２０で検波された所望の周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のいずれかの信号成分の強度を含むスペクトラムデータを取得し、そのスペクトラムデータを表示部１６１に表示するスペクトラム表示制御を実施する。

【0106】

図８に示す一連の信号測定動作の実行中、ステップＳ２で選択されるべき通過帯域（周波数帯）が１つであった場合には、ステップＳ３での隙間Ｇの調整、ステップＳ４での周波数変換、ステップＳ５でのスペクトラム特性の測定の各処理を実行した後に信号測定動作を終了する。また、ステップＳ２で設定すべき通過帯域が複数あった場合には、それぞれの通過帯域に対応して上記ステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５の各処理を繰り返し実施した後、信号測定動作を終了する。

【0107】

本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１の変形例としては、図７に示す導波管フィルタ１０に代えて、複数の導波管フィルタ１０を用いる構成、例えば、図６に示す変形例に係る導波管フィルタ１０Ａを用いる構成とすることもできる。

【0108】

導波管フィルタ１０Ａを用いた変形例に係るスペクトラムアナライザ１においては、被測定信号を、Ｙ分岐等によるか、スイッチによって切り替えるかすることによって、導波管フィルタ１０－１と導波管フィルタ１０－２へ入力し、その被測定信号から、当該導波管フィルタ１０―１、または導波管フィルタ１０―２によって、予め設定した所望の周波数帯、例えば、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３、または周波数帯ｆ４、ｆ５、ｆ６のいずれかの周波数帯の信号を抽出してそのスペクトラム特性の測定を行うことができる。変形例に係るスペクトラムアナライザ１において、基本的な測定動作は図８に示すフローチャートに沿って実現することができる。その際、図８に示すステップＳ３、Ｓ４、Ｓ５の各処理を抽出する通過帯域がなくなるまで繰り返し実施することとなる。

【0109】

（導波管フィルタ１０を用いるシグナルアナライザ２）
上記実施形態に係る導波管フィルタ１０（図５（ａ）参照）、変形例１に係る導波管フィルタ１０Ａ（図６参照）は、図７に示したスペクトラムアナライザ１に限らず、例えば、シグナルアナライザ２にも適用可能である。

【0110】

図９は、導波管フィルタ１０（または、導波管フィルタ１０Ａ）を用いるシグナルアナライザ２の一般的構成を示す図である。シグナルアナライザ２は、周波数変換部１００Ｄ、アナログデジタル変換器（Analog to Digital Converter：ＡＤＣ）１２５、制御部１５０Ｄ、操作部１６０、表示部１６１を有するとともに、周波数変換部１００Ｄの前段に上述した構成を有する導波管フィルタ１０を備えている。

【0111】

周波数変換部１００Ｄは、ミキサ１１１Ｄ、ローカル信号発生器１１２Ｄ、フィルタ１１３Ｄを具備して構成される。

【0112】

ミキサ１１１Ｄは、導波管フィルタ１０から出力されるスプリアス波が抑制された各周波数成分の信号（ＲＦ周波数）と、ローカル信号発生器１１２Ｄから入力されるローカル信号とを混合することにより、被測定信号をＲＦ周波数から中間周波数の信号（ＩＦ周波数）に変換して出力する。

【0113】

ローカル信号発生器１１２Ｄは、局部発振信号源９から入力するローカル信号（基準信号）に基づき、ミキサ１１１Ｄに送出するためのローカル信号を発生する。

【0114】

フィルタ１１３Ｄは、ミキサ１１１Ｄによって周波数変換されたＩＦ信号を入力し、入力されたＩＦ信号の予め設定されたある帯域の周波数成分の信号のみを通過させ、ＡＤＣ１２５へと入力させるフィルタ機能部である。

【0115】

ＡＤＣ１２５は、導波管フィルタ１０を通過し、周波数変換部１００Ｄで周波数変換された信号（被測定信号）をアナログ信号からデジタル信号に変換する機能部である。

【0116】

制御部１５０Ｄは、隙間可変制御部１５１Ｄ、周波数制御部１５２Ｄ、信号解析部１５３Ｄを有している。隙間可変制御部１５１Ｄは、スペクトラムアナライザ１（図７参照）の制御部１５０に設けられるものと同等のものである。

【0117】

周波数制御部１５２Ｄは、周波数変換部１００Ｄでの被測定信号の周波数変換に際して指定された解析対象周波数範囲の信号を受信できるようにローカル周波数を設定する制御を行う。周波数変換部１００Ｄを構成するローカル信号発生器１１２Ｄは、受信するＲＦ周波数に応じてローカル周波数を可変することができる構成を有している。このため、周波数制御部１５２Ｄは、ローカル信号発生器１１２Ｄを駆動制御し、ローカル周波数を掃引制御する構成であってもよい。

【0118】

信号解析部１５３Ｄは、ＡＤＣ１２５によりデジタル信号の変換された信号（被測定信号）の波形を解析する処理、具体的には、上記デジタル信号をスペクトラム等の波形表示を行うための波形解析データを生成する処理を実行する。

【0119】

上記構成を有するシグナルアナライザ２の信号解析処理については、図７に示すスペクトラムアナライザ１の信号測定動作（図８参照）と比較して、ステップＳ３までは同じ流れで推移する。その後の信号解析動作として、シグナルアナライザ２は、ステップＳ３での隙間Ｇの調整制御、及びローカル周波数設定の終了後、制御部１５０Ｄは、導波管フィルタ１０の導波路２５を通過する調整後の隙間Ｇに対応する周波数成分を出力ポート２８から周波数変換部１００Ｄに入力して周波数変換し、ＡＤＣ１２５に入力する。ＡＤＣ１２５では、周波数変換後の信号をアナログ信号からデジタル信号に変換して信号解析部１５３Ｄに入力する。信号解析部１５３Ｄは、ＡＤＣ１２５から入力するデジタル信号から、当該デジタル信号をスペクトラム等の波形表示を行うための波形解析データを生成する。制御部１５０Ｄは、信号解析部１５３Ｄにより生成された波形解析データを表示部１６１に表示する等の信号解析のための制御を行う。

【0120】

（導波管フィルタ１０Ｅを用いる信号発生装置３）
上記実施形態に係る導波管フィルタ１０（図５（ａ）参照）、変形例１に係る導波管フィルタ１０Ａ（図６参照）は、図７に示したスペクトラムアナライザ１、図８に示したシグナルアナライザ２の他、例えば、ＤＵＴの受信感度試験を行う信号発生装置３にも適用可能である。

【0121】

図１０は、導波管フィルタ１０Ｅとして上述した導波管フィルタ１０、１０Ａを用いる信号発生装置３の一般的構成を示す図である。信号発生装置３としては、ＤＵＴに対するミリ波帯の信号の受信感度試験を行う試験用信号を発生する試験用信号発生装置を想定している。

【0122】

本実施形態に係る信号発生装置３は、周波数変換部１００Ｅ、信号発生部１３０、制御部１５０Ｅ、操作部１６０、表示部１６１の他、周波数変換部１００Ｅの後段に設けられる導波管フィルタ１０Ｅを備えている。周波数変換部１００Ｅは、ミキサ１１１Ｅ、ローカル信号発生器１１２Ｅ、フィルタ１１３Ｅにより構成され、制御部１５０Ｅは、隙間可変制御部１５１Ｅ、周波数制御部１５２Ｅ、信号発生制御部１５３Ｅを備えて構成される。

【0123】

信号発生装置３において、周波数変換部１００Ｅは、信号発生制御部１５３Ｅの制御下で信号発生部１３０から出力される中間周波数帯の試験用信号を、ローカル信号発生器１１２Ｅから出力されるローカル信号とともにミキサ１１１Ｅに与え、ミリ波帯の信号に変換する処理を行う。その際、周波数変換部１００Ｅは、ＤＵＴを試験するために例えば操作部１６０にて設定される試験対象周波数に応じてローカル信号の周波数を周波数制御部１５２Ｅにより変化させつつ、周波数変換後の信号を後段へと送出する。

【0124】

周波数変換部１００Ｅの後段に設けられる導波管フィルタ１０Ｅとしては、上述した導波管フィルタ１０（図５（ａ）参照）、変形例１に係る導波管フィルタ１０Ａ（図６参照）等が適用可能であるが、ここでは特に、導波管フィルタ１０（図５（ａ）参照）を用いる構成を前提に説明する。

【0125】

すなわち、信号発生装置３において、導波管フィルタ１０Ｅは、図１０に示すように、入力ポート２７が周波数変換部１００Ｅの出力側に接続され、出力ポート２８がＲＦ送出部の入力側に接続されるように配置され、入力ポート２７に周波数変換部１００Ｅ側からＲＦ周波数（例えば、ｆ１、ｆ２、ｆ３）に変換された信号（信号発生部１３０から入力する試験用信号）が入力し、該入力信号が、該導波管フィルタ１０を経由してＲＦ Ｏｕｔｐｕｔたる試験用信号として送出可能な形態で実装されている。

【0126】

ＤＵＴの試験に際しての信号発生装置の試験用信号の送信制御動作について図１１に示すフローチャートを参照して説明する。

【0127】

ＤＵＴの試験を行うべく、ユーザは、例えば、操作部１６０において、周波数、すなわち、試験対象周波数を設定する操作を行う（ステップＳ１１）。ここで設定するパラメータとしては、例えば、周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のそれぞれの中心周波数や、スタート周波数とストップ周波数などが挙げられる。

【0128】

次いで、制御部１５０Ｅは、ステップＳ１で設定された試験対象周波数範囲に基づき、導波管フィルタ１０に選択されるべき通過帯域（周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３（図５（ａ）参照）のいずれか）とＬＯ設定を算出する（ステップＳ１２）。

【0129】

引き続き、隙間可変制御部１５１は、導波管フィルタ１０の第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを、ステップＳ１２で算出した通過帯域に対応する隙間Ｇ、例えば、Ｇ０、Ｇ１、Ｇ２（図３（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）参照）のいずれかとなるように調整制御する（ステップＳ１３）。その際、隙間可変制御部１５１は、隙間調整機構３３のモータ４０に対して算出された通過帯域に対応する制御信号（隙間調整制御信号）を送出し、当該モータ４０を、隙間Ｇが算出された通過帯域に対応する値となるまで回転駆動する。また、ステップＳ１３においては、周波数変換部１００での周波数変換のために、ステップＳ１２で算出されたＬＯ設定に基づきローカル周波数を設定する制御も行われる。

【0130】

ステップＳ１３での隙間Ｇの調整制御、及びローカル周波数設定の終了後、制御部１５０Ｅは、導波管フィルタ１０Ｅの導波路２５を通過する調整後の隙間Ｇに対応する周波数成分を出力ポート２８から図示しないＲＦ送出部に出力する（ステップＳ１４）。

【0131】

さらに制御部１５０Ｅは、ＲＦ送出部を駆動制御し、導波管フィルタ１０Ｅの出力ポート２８から入力する周波数成分の信号を試験用信号として送出する（ステップＳ１５）。

【0132】

上述したように、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、互いに直方体形状を有し、それぞれ長手方向の一側面２２ａ、２２ｂに長手方向の一端部２３から他端部２４にかけて導波路２５となるべき溝部２５ａ、２５ｂが形成される第１導波管部２１ａ、及び第２導波管部２１ｂを備え、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂを一側面２２ａ、２２ｂ同士が向かい合うように対向配置した状態で溝部２５ａ、２５ｂによる導波路２５が形成されるとともに、第１導波管部２１ａの一側面２２ａと、第２導波管部２１ｂの一側面２２ｂとの間の隙間Ｇに応じて導波路２５の通過帯域が変化する導波管部２０と、所望の通過帯域が設定されるように導波管部２０における隙間Ｇを可変する隙間調整機構３３と、を有して構成される。

【0133】

この構成により、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、第１導波管部２１ａの一側面２２ａと、第２導波管部２１ｂの一側面２２ｂとの間の隙間Ｇを可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応できる。

【0134】

また、本実施形態に係る導波管フィルタ１０において、第１導波管部２１ａ、及び第２導波管部２１ｂは、導波路２５を形成する溝部２５ａ、２５ｂに沿って、所定のスタブ長ｌ２とスタブ高さｈ２を有し、かつ、溝部２５ａ、２５ｂの長手方向に所定のキャビティ長ｌ３の間隔ごとに連続に形成される複数のスタブ溝２６をさらに有し、それぞれのスタブ溝２６のスタブ長ｌ２及びスタブ高さｈ２、キャビティ長ｌ３に応じて導波路２５の通過帯域が変化する構成を有する。

【0135】

この構成により、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、スタブ長ｌ２、スタブ高さｈ２、キャビティ長ｌ３を適宜に選択することで、導波管部２０の基本となる通過帯域を変動させることができ、運用の幅が広がる。

【0136】

また、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、スタブ長ｌ２が長いほど中心周波数の低い通過帯域を設定可能な構成である。この構成により、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、スタブ長ｌ２を変えることで導波管部２０の基本となる通過帯域を選択することができ、基本となる通過帯域の設計が容易となる。

【0137】

また、本実施形態に係る導波管フィルタ１０において、第１導波管部２１ａ、及び第２導波管部２１ｂは、導波路２５の長手方向の両端近傍で外側に向かうにしたがって導波管高さ及び導波管幅が徐々に変化するテーパー部２５ａ１、２５ｂ１を有する構成である。この構成により、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、テーパー部２５ａ１、２５ｂ１のテーパー形状の選択によって、周辺の導波管コンポーネントとの連結が容易に行えるようになる。

【0138】

また、本実施形態に係る導波管フィルタ１０において、隙間調整機構３３は、第１導波管部２１ａを載置する第１ステージ４２ａと、第２導波管部２１ｂを、第１導波管部２１ａに対して対向配置された状態に載置する第２ステージ４２ｂと、第１ステージ４２ａ及び第２ステージ４２ｂを、第１導波管部２１ａと第２１波管部２１ｂとの隙間Ｇが変化するように、対称面に対して対称に移動可能に駆動するモータ４０ａ、４０ｂを有する構成である。

【0139】

この構成により、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、モータ４０ａ、４０ｂによって第１ステージ４２ａ及び第２ステージ４２ｂを、対称面に対して対称に動くように駆動することで、第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを容易に可変できるとともに、フィルタ特性を向上させることができる。

【0140】

また、本実施形態に係る導波管フィルタ１０において、導波管部２０は、所定の周波数範囲の被測定信号を導波路２５に入力し、互いにオーバーラップする複数の周波数帯ｆ１、ｆ２、ｆ３のうちの、隙間Ｇに対応する通過帯域に合致するいずれか１つの帯域の周波数成分を出力するように構成されている。この構成により、本実施形態に係る導波管フィルタ１０は、隙間Ｇを可変することで、その隙間Ｇに応じて所定の周波数範囲内の複数の通過帯域のうちの所望の通過帯域を設定することができる。

【0141】

また、本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１は、所定の周波数範囲の被測定信号を、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ローカル信号の周波数を変化させて、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において、周波数変換部１００の前段に、上述した構成を有する導波管フィルタ１０、１０Ａを設けるとともに、解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する通過帯域が設定される隙間Ｇとなるように隙間調整機構３３を駆動制御する隙間可変制御部１５１を有し、解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する周波数成分を、導波管フィルタ１０、１０Ａを通して測定する構成を有している。

【0142】

この構成により、本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１は、第１導波管部２１ａの一側面２２ａと、第２導波管部２１ｂの一側面２２ｂとの間の隙間Ｇを可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定に対応できる。

【0143】

また、本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１は、複数の導波管フィルタ１０－１、１０－２を備え、それぞれの導波管フィルタ１０－１、１０－２の導波管部２０において、互いにオーバーラップするそれぞれ帯域のうちの隙間Ｇに対応して設定される通過帯域の周波数成分を出力する構成を有する。この構成により、本実施形態に係るスペクトラムアナライザ１は、第１導波管部２１ａ、第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを可変することで通過帯域を容易に可変できる複数の導波管フィルタ１０－１、１０－２を用いて、高周波数帯の広範な帯域の測定、解析、試験に対しても簡単かつ安価な構造で対応できる。

【0144】

また、本実施形態に係るシグナルアナライザ２は、所定の周波数範囲の被測定信号を、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１１１Ｄ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１１３Ｄを有する周波数変換部１００Ｄと、中間周波数帯の信号をＡＤＣ１２５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１５３Ｄとを有し、解析対象周波数に応じてローカル信号の周波数を変化させて、被測定信号の波形を解析するシグナルアナライザ２において、周波数変換部１００Ｄの前段に、上述した構成を有する導波管フィルタ１０、１０Ａを設けるとともに、解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する通過帯域が設定される隙間Ｇとなるように隙間調整機構３３を駆動制御する隙間可変制御部１５１Ｄを有し、解析対象周波数のうちの一周波数帯に対応する周波数成分の信号を、導波管フィルタ１０、１０Ａを通して解析することを特徴とする。

【0145】

この構成により、本実施形態に係るシグナルアナライザ２は、第１導波管部２１ａの一側面２２ａと、第２導波管部２１ｂの一側面２２ｂとの間の隙間Ｇを可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の解析に対応できる。

【0146】

また、本実施形態に係る信号発生装置３は、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、ローカル信号発生器１１２Ｅから出力されるローカル信号とともにミキサ１１１Ｅに与え、所定の周波数範囲の信号に変換する周波数変換部１００Ｅを有し、ＤＵＴを試験するための試験対象周波数に応じてローカル信号の周波数を変化させて、周波数変換部１００Ｅによる周波数変換後の信号を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において、周波数変換部１００Ｅの後段に、周波数変換後の信号が入力される上述した構成を有する導波管フィルタ１０Ｅ（導波管フィルタ１０、１０Ａ）を設けるとともに、試験対象周波数のうちの一周波数帯に対応する通過帯域が設定される隙間Ｇとなるように隙間調整機構３３を駆動制御する隙間可変制御部１５１Ｅを有し、試験対象周波数のうちの導波管フィルタ１０Ｅを通過する一周波数帯に対応する周波数成分の試験用信号を送出する構成を有している。

【0147】

この構成により、本実施形態に係る信号発生装置３は、第１導波管部２１ａの一側面２２ａと、第２導波管部２１ｂの一側面２２ｂとの間の隙間Ｇを可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の試験に対応できる。

【0148】

また、本実施形態に係る導波管フィルタの制御方法は、上述した構成を有する導波管フィルタ１０、１０Ａを用いるスペクトラムアナライザ１、またはシグナルアナライザ２、若しくは信号発生装置３における導波管フィルタの制御方法であって、解析対象周波数、または試験対象周波数を設定する設定ステップ（Ｓ１、Ｓ１１）と、設定された前記解析対象周波数、または試験対象周波数に基づき、導波管フィルタ１０、１０Ａにおける選択されるべき通過帯域が設定されるように第１導波管部２１ａと第２導波管部２１ｂ間の隙間Ｇを可変制御するステップ（Ｓ３、Ｓ１３）と、可変制御された隙間Ｇを有する導波管部２０の導波路２５を通過する解析対象周波数、または試験対象周波数に対応する周波数成分を抽出するステップ（Ｓ４、Ｓ１４）と、を含んで構成されている。

【0149】

この構成により、本実施形態に係る導波管フィルタの制御方法は、第１導波管部２１ａの一側面２２ａと、第２導波管部２１ｂの一側面２２ｂとの間の隙間Ｇを可変することで、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易にかつ連続的に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応できる。

【産業上の利用可能性】

【0150】

以上のように、本発明は、フィルタを切り替えることなく通過帯域を容易に可変でき、簡単かつ安価な構造で、高周波信号の高精度の測定、解析、試験に対応可能であるという効果を奏し、導波管フィルタ、これを用いる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、及び導波管フィルタの制御方法全般に有用である。

【符号の説明】

【0151】

１ スペクトラムアナライザ
２ シグナルアナライザ
３ 信号発生装置
９ 局部発振信号源
１０、１０－１、１０－２、１０Ａ、１０Ｅ 導波管フィルタ
２０ 導波管部
２１ａ 第１導波管部（第１の導波管部）
２１ｂ 第２導波管部（第２の導波管部）
２２ａ、２２ｂ 一側面
２３ 一端部（一端）
２４ 他端部（他端）
２５ 導波路
３０、３０Ａ 隙間調整部
３１ 第１ステージ
３１ｂ 第１ステージのステージ主要部
３２ 第２ステージ
３３ 隙間調整機構
４０ モータ
４０ａ、４０ｂ モータ（駆動手段）
４２ａ 第１ステージ（第１のステージ部材）
４２ｂ 第２ステージ（第２のステージ部材）
１００、１００Ｄ、１００Ｅ 周波数変換部
１１１、１１１Ｄ、１１１Ｅ ミキサ
１１２、１１２Ｄ、１１２Ｅ ローカル信号発生器
１１３、１１３Ｄ、１１３Ｅ フィルタ
１２０ 検波器
１２５ アナログデジタル変換器（ＡＤＣ）
１３０ 信号発生部
１５０、１５０Ｄ、１５０Ｅ 制御部
１５１、１５１Ｄ、１５１Ｅ 隙間可変制御部（隙間可変制御手段）
１５２ 周波数掃引制御部
１５２Ｄ、１５２Ｅ 周波数制御部
１５３ スペクトラムデータ取得部
１５３Ｄ 信号解析部
１５３Ｅ 信号発生制御部
１６０ 操作部
１６１ 表示部
ｈ１ 溝高さ
ｈ２ スタブ高さ
ｈ３ 導波路高さ
ｌ２ スタブ長
ｌ３ キャビティ長

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】