(57)【要約】【課題】フィルタに含まれる先端開放スタブの先端部にキャビティを設けて両者を電磁的に結合させることにより、スタブ単体のみでは反共振状態となり、減衰量を確保できなくなる周波数帯において所望の減衰量を得ることが可能となる高周波共振器及び同共振器を用いて構成された高周波フィルタを得る。【解決手段】同軸線路あるいはマイクロストリップ線路で構成される先端開放スタブの先端部分にキャビティ共振器を形成し、同キャビティ共振器の共振周波数が前記同軸線路共振器の基本次共振周波数より高くなるよう同キャビティ共振器の寸法を設定することで高周波共振器を構成し、同共振器を用いて高周波フィルタを構成する。【選択図】図１
2010062821.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端が開放状態にある内導体と、外導体としての金属筐体とからなる同軸線路共振器の前記内導体の長さをおよそ１／４波長とすることで所望の基本次共振周波数を得ると共に、前記内導体の先端部分を囲う前記金属筐体にキャビティ共振器を形成し、前記キャビティ共振器の共振周波数が前記同軸線路共振器の基本次共振周波数より高くなるよう前記キャビティ共振器の寸法を設定した
ことを特徴とする高周波共振器。
【請求項２】
信号入力端子と信号出力端子を同軸線路で接続し、請求項１に記載の高周波共振器を前記同軸線路に接続することで構成したことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項３】
誘電体基板上に形成されて先端が開放状態にあるマイクロストリップ線路と、前記マイクロストリップ線路を内部に設置封止する金属筐体とからなるマイクロストリップ線路共振器の前記マイクロストリップ線路の長さをおよそ１／４波長とすることで所望の基本次共振周波数を得ると共に、前記マイクロストリップ線路の先端部分にあたる前記金属筐体にキャビティ共振器を形成し、前記キャビティ共振器の共振周波数が前記マイクロストリップ線路共振器の基本次共振周波数より高くなるよう前記キャビティ共振器の寸法を設定した
ことを特徴とする高周波共振器。
【請求項４】
信号入力端子と信号出力端子をマイクロストリップ線路で接続し、請求項３に記載の高周波共振器を前記マイクロストリップ線路に接続することで構成したことを特徴とする高周波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、同軸線路あるいはマイクロストリップ線路により構成されるマイクロ波帯、ミリ波帯の高周波共振器及び高周波フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の分布定数低域通過フィルタまたは帯域阻止フィルタは、入出力端子間を結ぶ伝送線路に先端開放スタブを接続することにより構成されていた。例えば、信号入力端子と信号出力端子間をストリップ線路で結び、当該ストリップ線路に、フィルタの減衰周波数で長さが約１／４波長となる４つの先端開放スタブを接続した帯域阻止フィルタがある（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
同フィルタにおいては、４つの先端開放スタブの長さが１／４波長あるいはその奇数倍となるときに同スタブが直列共振状態となり、ストリップ線路との接続点が電気的に接地されることから、信号入出力端子間を通過する同周波数成分が阻止される。なお、スタブの長さが１／４波長となる周波数を一般に基本次共振周波数と称する。
【０００４】
また、このフィルタは低域通過特性を有しており、通過域にて反射量を一定量以下に抑圧するために、各スタブ長およびスタブ間距離を適宜与えることで低域通過フィルタを構成できることが知られている。
【０００５】
【非特許文献１】G. Matthaeiほか著、"Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures" (Artech House, 1980年出版）, p727
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した帯域阻止フィルタおよび低域通過フィルタの代表的な用途として、各種の無線送信機にて生じる高い周波数帯のスプリアス輻射を抑圧することが挙げられる。フィルタに含まれる先端開放スタブは、その長さが１／４波長となる基本次共振周波数、およびその奇数倍の高次共振周波数において直列共振状態となり、前記フィルタは帯域阻止特性を呈するが、スタブの長さが１／４波長の偶数倍となる周波数ではスタブが反共振状態となるため、前記フィルタは当該周波数成分を阻止できなくなってしまう問題があった。
【０００７】
特に、無線送信機のスプリアス輻射は送信周波数ｆ０の整数倍にあたる成分の電力が比較的大きくなり、例えば前述した帯域阻止フィルタで送信波の２倍波２ｆ０を抑圧することを目的として同周波数がスタブの基本次共振周波数となるよう設計した場合には、スタブ長が１／２波長となる２×２ｆ０＝４ｆ０の周波数成分、すなわち送信波の４倍波成分がフィルタで阻止できずに漏洩してしまうことになる。
【０００８】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、フィルタに含まれる先端開放スタブの先端部にキャビティを設けて両者を電磁的に結合させることにより、スタブ単体のみでは反共振状態となり、減衰量を確保できなくなる周波数帯において所望の減衰量を得ることが可能となる高周波共振器及び同共振器を用いて構成された高周波フィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る高周波共振器及び高周波フィルタは、同軸線路あるいはマイクロストリップ線路で構成される先端開放スタブの先端部分にキャビティ共振器を形成し、同キャビティ共振器の共振周波数が前記同軸線路共振器の基本次共振周波数より高くなるよう同キャビティ共振器の寸法を設定した高周波共振器、及び同共振器を用いて構成された高周波フィルタである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明によれば、フィルタに含まれる先端開放スタブの先端部にキャビティを設けて両者を電磁的に結合させることにより、スタブ単体のみでは反共振状態となり、減衰量を確保できなくなる周波数帯において所望の減衰量を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１による高周波共振器及び高周波フィルタを示す図である。図１に示す高周波共振器は、先端が開放状態にある同軸線路内導体３と、同軸線路外導体として機能する外導体としての金属筐体１とからなる同軸線路共振器の内導体３の長さをおよそ１／４波長とすることで所望の基本次共振周波数を得ると共に、内導体３の先端部分を囲う金属筐体１にキャビティ共振器４を形成し、キャビティ共振器４の共振周波数が同軸線路共振器の基本次共振周波数より高くなるようキャビティ共振器４の寸法を設定している。そして、信号入力端子５ａと信号出力端子５ｂを同軸線路２で接続し、高周波共振器を同軸線路２に接続することで高周波フィルタを構成している。
【００１２】
次に、この発明の実施の形態１によるフィルタの動作について説明する。図１において、共振器は、同軸線路内導体３と同軸線路外導体として機能する金属筐体１から構成される先端開放スタブと、同金属筐体１の内部に設けられたキャビティ共振器４とからなり、入出力端子５ａ、５ｂを結ぶ同軸線路２にキャビティ共振器４を接続することで帯域阻止フィルタが構成される。
【００１３】
このキャビティ共振器４は、先端開放スタブの長さ（Ｌ＋Ｌｐ）がおよそ１／４波長となる周波数ｆｃにおいて基本次共振状態となり、そのとき、図１に示す点Ｃが電気的短絡状態となるため、図１に示す構成のフィルタは帯域阻止特性を呈する。なお、同周波数帯ではキャビティ共振器４の各寸法Ａ、Ｈは１／２波長未満となっており、キャビティはカットオフ状態となる。従って、同周波数帯において、当該部分は内、外導体間の距離が他部分に比べて若干大きい、やや高インピーダンスの同軸線路として動作する。なお、図２（ａ）には同状態における共振器の等価回路を示しておく。
【００１４】
一方、スタブの長さ（Ｌ＋Ｌｐ）がおよそ１／２波長となる約２ｆｃの周波数においては、キャビティ共振器が共振状態となるとともに同キャビティ共振器と同軸線路が電磁的に結合することから、図１に示す点Ｄがほぼ電気的に開放された高インピーダンス状態となる。このとき、同軸線路部の長さＬが約１／４波長となるとすると、１／４波長線路が一般に有するインピーダンス変成機能より、図１に示すＣ点がほぼ電気的短絡状態となる。従って、図１のフィルタは帯域阻止特性を呈する。なお、図２（ｂ）には同状態における共振器の等価回路を示しておく。
【００１５】
ここで、もし、キャビティ共振器が無いとすると、その等価回路は図２（ａ）となり、スタブの長さ（Ｌ＋Ｌｐ）がおよそ１／２波長となるため、点Ｃは電気的開放状態となり、フィルタは帯域阻止特性を持たないことになる。図３にはキャビティ共振器を用いた場合（この発明）、および用いない場合（従来）のフィルタ通過特性を示しておく。
【００１６】
このように、同軸線路からなる先端開放スタブの先端部にキャビティ共振器を設け、先端開放スタブの基本次共振周波数ｆｃでは同キャビティ共振器がカットオフ状態となるようにキャビティ寸法を与えると共に、およそその２倍の周波数２ｆｃでは先端開放スタブとキャビティ共振器が電磁結合するようにして設計された共振器を用いてフィルタを構成することにより、本来ならば先端開放スタブが反共振状態となりフィルタが帯域阻止特性を呈さなくなる周波数２ｆｃ近傍にて帯域阻止特性を形成することが可能となる。
【００１７】
実施の形態２．
図４は、この発明の実施の形態２による高周波共振器及び高周波フィルタを示す図である。図４に示す高周波共振器は、誘電体基板１７上に形成されて先端が開放状態にある、信号線１２および１３、地導体１６により構成されるマイクロストリップ線路と、マイクロストリップ線路を内部に設置封止する金属筐体１１とからなるマイクロストリップ線路共振器のマイクロストリップ線路の長さをおよそ１／４波長とすることで所望の基本次共振周波数を得ると共に、マイクロストリップ線路の先端部分にあたる金属筐体１１にキャビティ共振器１４を形成し、キャビティ共振器の共振周波数がマイクロストリップ線路共振器の基本次共振周波数より高くなるようキャビティ共振器の寸法を設定している。そして、信号入力端子１５ａと信号出力端子１５ｂをマイクロストリップ線路で接続し、高周波共振器をマイクロストリップ線路に接続することで高周波フィルタを構成している。なお、信号線１３は先端開放スタブを構成している。
【００１８】
次に、この発明の実施の形態２によるフィルタの動作について説明する。本実施の形態２は、実施の形態１において、同軸線路に代えて誘電体基板１７、信号線１２および１３、地導体１６により構成されるマイクロストリップ線路を用いたものであり、実施の形態１と同等の動作を呈する。
【００１９】
このように、マイクロストリップ線路からなる先端開放スタブの先端部にキャビティ共振器を設け、先端開放スタブの基本次共振周波数ｆｃでは同キャビティ共振器がカットオフ状態となるようにキャビティ寸法を与えると共に、およそその２倍の周波数２ｆｃでは先端開放スタブとキャビティ共振器が電磁結合するようにして設計された共振器を用いてフィルタを構成することにより、本来ならば先端開放スタブが反共振状態となりフィルタが帯域阻止特性を呈さなくなる周波数２ｆｃ近傍にて帯域阻止特性を形成することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】この発明の実施の形態１による高周波共振器及び高周波フィルタを示す図である。
【図２】この発明の実施の形態１によるフィルタに含まれる共振器の等価回路図である。
【図３】この発明の実施の形態１によるフィルタの通過特性を示す図である。
【図４】この発明の実施の形態２による高周波共振器及び高周波フィルタを示す図である。
【符号の説明】
【００２１】
１、１１  金属筐体、  ２、３  同軸線路内導体、  ４、１４  キャビティ共振器、  ５ａ、１５ａ、１０１ａ  信号入力端子、  ５ｂ、１５ｂ、１０１ｂ  信号出力端子、  １２、１３  信号線、  １６  地導体、  １７  誘電体基板、  １０２  ストリップ線路。
【図１】
2010062821.tif 000003
【図２】
2010062821.tif 000004
【図３】
2010062821.tif 000005
【図４】
2010062821.tif 000006