(57)【要約】ＨＴＳマイクロストリップフィルタにおいて共振器間に適切な結合を付与する方法および装置が開示される。１対の共振器間の一次および二次結合が利用される。任意の間隔で、一次結合は固定されるのに対し、二次結合は異なる大きさを有する。加えて、二次結合は、一次結合と同じ位相または反対の位相を有する。異なる組合せにより、大型または小型の帯域幅フィルタが、共振器間に極めて小さいかまたは極めて大きい間隔を伴わずに作られる。同じ相互結合レイアウト構成は、正または負のどちらかの結果を得るように設計される。
2005520380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号のフィルタにおいて使用される形式の共振器装置であって、
ａ．第１端部および第２端部を有する、第１の共振器と、
ｂ．第２の共振器と、から成り、
ｃ．第１端部および第２端部は第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように配列構成されており、第２の共振器からの第１端部の距離は第１および第２の共振器間で一次結合を生じ、第２端部の距離および長さは第１および第２の共振器間の二次結合を生じ、もって第１および第２の共振器の互いからの全距離が一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される共振器装置。
【請求項２】
第１および第２の共振器はＨＴＳマイクロストリップ方式に構成されている、請求項１の共振器装置。
【請求項３】
第１端部は、第２端部よりも著しく大きい第２の共振器とのインタフェースを付与するように配列構成されている、請求項１の共振器装置。
【請求項４】
第２端部を第２の共振器に結合するカップリングストリップをさらに含む、請求項１の共振器装置。
【請求項５】
一次結合Ｆ１は第１および第２の共振器間の距離Ｓ１の関数であり、二次結合Ｆ２はＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数であり、ここにＳ２ａはカップリングストリップと第１の共振器との間の距離であり、Ｌ２ａは第１の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであり、Ｓ２ｂはカップリングストリップと第２の共振器との間の距離であり、Ｌ２ｂは第２の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであって、第１の共振器と第２の共振器との間の全結合Ｆは、
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）
によって定義される、請求項４の共振器装置。
【請求項６】
一次結合は容量性または誘導性のどちらかであり得て、二次結合は容量性または誘導性のどちらかである、請求項１の共振器装置。
【請求項７】
一次結合は容量性または誘導性のどちらかである、請求項１の共振器装置。
【請求項８】
二次結合は容量性または誘導性のどちらかである、請求項１の共振器装置。
【請求項９】
少なくとも１つの非隣接共振器と、第１の共振器と少なくとも１つの非隣接共振器との間のカップリングストリップをさらに含む、請求項１の共振器装置。
【請求項１０】
マイクロストリップトポロジーはＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、Ａｌ２Ｏ３またはＹＳＺのいずれかの誘電基板を含む、請求項２の共振器装置。
【請求項１１】
電気信号のフィルタであって、
ａ．複数の共振器を含み、少なくとも１つの共振器は第１端部および第２端部を有しており、
ｂ．第１端部および第２端部は少なくとも１つの第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように配列構成されており、第２の共振器からの第１端部の距離は少なくとも第１および第２の共振器間で一次結合を生じ、第２端部の距離および長さは少なくとも第１および第２の共振器間の二次結合を生じ、もって互いからの少なくとも第１および第２の共振器の全距離が一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される、電気信号のフィルタ。
【請求項１２】
電気信号のフィルタであって、
ａ．第１の共振器と、
ｂ．第２の共振器と、
ｃ．第１および第２の共振器間のカップリングストリップとを含み、
ｄ．第１の共振器および第２の共振器は第１および第２の共振器間に一次結合および二次結合を有しており、互いからの第１および第２の共振器の全距離は一次結合を確立し、カップリングストリップと第１および第２の共振器のオーバラップとの間の距離は二次結合を確立し、もって隣り合う共振器間の距離が一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される電気信号のフィルタ。
【請求項１３】
第１および第２の共振器ならびにカップリングストリップを有する、電気信号のフィルタにおける結合を制御する方法であって、
ａ．第１および第２の共振器間の所要の距離に基づき第１および第２の共振器間の一次結合を決定する工程と、
ｂ．第１および第２の共振器間で全体の所要の結合に到達するために所要の二次結合を決定する工程と、
ｃ．決定した二次結合Ｆ２を実現するために第１および第２の共振器からのカップリングストリップの長さおよび距離を決定する工程と、から成り、
Ｆ２がＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数であり、Ｓ２ａがカップリングストリップと第１の共振器との間の距離として定義され、Ｌ２ａが第１の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであり、Ｓ２ｂがカップリングストリップと第２の共振器との間の距離であり、Ｌ２ｂが第２の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであり、一次結合Ｆ１がＳ１の関数であるとき、第１の共振器と第２の共振器との間の全結合Ｆは、
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）
で定義される、方法。
【請求項１４】
少なくとも１つの非隣接共振器および、第１の共振器と少なくとも１つの非隣接共振器との間のカップリングストリップを位置づける工程とをさらに含む、請求項１３の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、フィルタの分野に関し、特に、マイクロ波帯フィルタの分野に関する。さらに詳しくは、本発明は超狭帯域マイクロストリップ超伝導帯域フィルタの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
狭帯域フィルタは、通信産業において、特にマイクロ波信号を利用する無線通信システムにとって特に有用である。時として、無線通信は、同じ地理区域内に別個の帯域で運用する２つ以上のサービスプロバイダを有する。そのような場合、１つのプロバイダからの信号が他のプロバイダの信号に干渉しないことが不可欠である。同時に、割り当てられた周波数範囲内での信号スループットは、極めて小さい損失を有していなければならない。
【０００３】
単一プロバイダの割り当て周波数内で、通信システムが複数の信号を処理できることが望ましい。周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）および広帯域ＣＤＭＡ（ｂ−ＣＤＭＡ）を含む、いくつかのそうしたシステムが利用可能である。初めの２つの多元接続方法を使用するプロバイダは、各自の割り当て周波数を複数の帯域に分割するためにフィルタを必要とする。あるいはまた、ＣＤＭＡ運用者も、周波数範囲を帯域に分割することから利点を得られるかもしれない。そうした場合、フィルタの帯域幅が狭くなればなるほど、チャネルはともに１つに近くなる。従って、好ましくは０．０５％未満の部分帯域幅を備える、超狭帯域フィルタを製作する努力がこれまでなされてきた。
【０００４】
電気信号フィルタに関する付加的な考慮事項は、全体サイズである。例えば、無線通信技術の発展に伴い、セルサイズ（例えば、単一の基地局が運用する範囲の区域）はかなり小さくなっており、ひょっとすると１街区のみ、または１つの建物だけさえも範囲とするであろう。その結果、基地局プロバイダは、局のために空間を購入または賃借することが必要になるであろう。各局が多くの別個のフィルタを必要とするので、フィルタのサイズはそのような環境においてますます重要になる。従って、極めて狭い部分帯域幅および高Ｑを備えるフィルタを実現しつつ、フィルタサイズを最小限にすることが望ましい。
【０００５】
マイクロストリップフィルタは、小サイズおよび低製造コストという利点を有する。しかし、従来の金属で製作されるマイクロストリップフィルタは、特に極めて狭い帯域幅のフィルタにおいて、他の技術（例えば導波管、誘電体共振器、コムラインなど）よりも相当に大きい損失という難点がある。高温超伝導（ＨＴＳ）薄膜技術により、ＨＴＳ材料を用いたマイクロストリップフィルタは、極めて低い損失および優れた性能を実現できる。従って、ＨＴＳマイクロストリップフィルタの使用は、超狭帯域フィルタにとって特に有用である。
【０００６】
マイクロストリップ技術を狭帯域通過フィルタ設計に使用すると、共振器間の間隔は通常、共振器間の結合の量を決定する。間隔が増すにつれて、結合は減少し、従って帯域幅はより狭くなる。超狭帯域フィルタにとって、共振器間の間隔は極めて重要となる。所要の間隔を低減するための技法が先行技術において開発されてきた。例えば、すべて本発明の譲受人に譲渡されている、集中素子形共振器環境において（ザンら（Zhang, et al.）の特許文献１および、イェー（Ye）の特許文献２を参照）、また分布素子形共振器環境において（ツヅキら（Tsuzuki, et. al.）の特許文献３を参照）。これらの技法は、それぞれの環境において超狭帯域フィルタの共振器間の間隔を効果的に低減することに成功していることが認められている。しかし、その技法は、フィルタの所要帯域幅が大きくなった場合には、（同じ構造を用いて）効果的ではないかもしれない。より広い帯域幅が要求される場合、共振器間のさらに近い間隔が要求される。場合によっては、その間隔は、製造可能性、すなわちリソグラフィー、感度、歩留まりなどの観点から過度に小さくなる。
【０００７】
また、最小数の共振器を維持しつつより高いフィルタリジェクション性能を得るため、非隣接共振器間の結合が伝送ゼロ点を実現するため適用されることも知られている。例えば、本願の譲受人に譲渡された、１９９９年４月２日に出願されて出願番号０９／２８５３５０を与えられた特許文献４「マイクロストリップ・クロスカップリング制御装置及び方法」を参照されたい。この出願を参照して本書に含め、本書の一部とする。これらの伝送ゼロ点は、最適フィルタ性能を実現するため重要な位置に配置される。実際の相互結合値に加えて、精確な伝送ゼロ点位置は、これらの相互結合の位相に、すなわちそれが正の相互結合かまたは負の相互結合であるかに依存する。従って、相互結合は、フィルタ性能を改善するために利用される。
【０００８】
従って、小型フィルタにおいて、適切な結合を実現しながら、マイクロストリップフィルタの便宜的な製作上の利点を有する超狭帯域幅フィルタの必要性が存在する。さらに、適切な結合は、フィルタの最適化された伝達応答を付与する伝送ゼロ点を導入するために非隣接共振器間の相互結合を利用するはずである。
【０００９】
【特許文献１】米国特許出願第０８／７０６９７４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第０９／６９９７８３号明細書
【特許文献３】米国特許仮出願第６０／２９８３３９号明細書
【特許文献４】米国特許出願第０９／２８５３５０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、ＨＴＳマイクロストリップフィルタにおける共振器間に適切な結合を付与するための方法および装置を提供する。本発明は、１対の共振器間での一次および二次結合という概念を使用する。任意の間隔で、一次結合は固定されるが、二次結合は異なる大きさを有する。加えて、二次結合は、一次結合と同じ位相または反対の位相を有する。異なる組合せにより、大型または小型の帯域幅フィルタが、隣り合う共振器間の極めて小さいかまたは極めて大きい間隔を伴わずに作られる。同じ相互結合レイアウト構成は、正または負のどちらかの結果を得るように設計される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の１つの特徴は、共振器が共振器の片側からアクセス可能な両端を有するように設計されているということである。共振器内の電流の流れのため、共振器の２端を同じ側に向けることにより、一次および二次結合が、比較的単純な設計変更によって互いに加算または減算されることを可能にする。別の特徴は、共振器の第１端部を、共振器の第２端部よりも著しく大きい隣り合う共振器とのインタフェースを備えて配列構成することを含む。共振器間の一次結合は一般に、隣り合う共振器との共振器の第１の大きいインタフェース端と関係づけられる。二次結合は一般に、隣り合う共振器との共振器の第２の小さいインタフェース端と関係づけられるが、二次結合はまた、付加的なカップリングストリップによっても支援される。
【００１２】
従って、本発明の１つの態様によれば、電気信号のフィルタにおいて使用される形式の共振器装置であって、第１端部および第２端部を有する、第１の共振器と、第２の共振器とを含み、第１端部および第２端部は第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように配列構成されており、第２の共振器からの第１端部の距離は第１および第２の共振器間で一次結合を生じ、第２端部の距離および長さは第１および第２の共振器間の二次結合を生じ、それによって、第１および第２の共振器の互いからの全距離は、一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される、共振器装置が提供される。
【００１３】
本発明のさらなる態様によれば、前段落に従った以下の付加的な特徴のうちの１つ以上が提供され、第１および第２の共振器はＨＴＳマイクロストリップ構成で製作されており、第１端部は、第２端部よりも著しく大きい第２の共振器とのインタフェースを付与するように配列構成されており、第２端部を第２の共振器に結合するカップリングストリップをさらに含み、および／または、マイクロストリップトポロジーはＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、Ａｌ２Ｏ３またはＹＳＺのいずれかの誘電基板を含む。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、電気信号のフィルタであって、複数の共振器を含み、少なくとも１つの共振器は第１端部および第２端部を有しており、第１端部および第２端部は少なくとも１つの第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように配列構成されており、第２の共振器からの第１端部の距離は少なくとも第１および第２の共振器間で一次結合を生じ、第２端部の距離および長さは少なくとも第１および第２の共振器間の二次結合を生じ、それによって、互いからの少なくとも第１および第２の共振器の全距離は、一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される、電気信号のフィルタが提供される。
【００１５】
本発明のさらに別の態様によれば、電気信号のフィルタであって、第１の共振器と、第２の共振器と、第１および第２の共振器間のカップリングストリップとを含み、第１の共振器および第２の共振器は第１および第２の共振器間に一次結合および二次結合を有しており、互いからの第１および第２の共振器の全距離は一次結合を確立し、カップリングストリップと第１および第２の共振器のオーバラップとの間の距離は二次結合を確立し、それによって、隣り合う共振器間の距離は一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される、電気信号のフィルタが提供される。
【００１６】
本発明の付加的な態様によれば、第１および第２の共振器ならびにカップリングストリップを有する、電気信号のフィルタにおける結合を制御する方法であって、第１および第２の共振器間の所要の距離に基づき第１および第２の共振器間の一次結合を決定する工程と、第１および第２の共振器間で全体の所要の結合に到達するために所要の二次結合を決定する工程と、決定した二次結合Ｆ２を実現するために第１および第２の共振器からのカップリングストリップの長さおよび距離を決定する工程と、から成り、Ｆ２がＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数であり、Ｓ２ａがカップリングストリップと第１共振器との間の距離であり、Ｌ２ａが第１の共振器に隣接配置されるカップリングストリップの長さであり、Ｓ２ｂがカップリングストリップと第２の共振器との間の距離であり、Ｌ２ｂが第２の共振器に隣接配置されるカップリングストリップの長さであり、一次結合Ｆ１がＳ１の関数であるとき、第１の共振器と第２の共振器との間の全結合Ｆは、
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）
で定義される、方法が提供される。
【００１７】
前段落に従った本発明のさらなる態様において、少なくとも１つの非隣接共振器および、第１の共振器と少なくとも１つの非隣接共振器との間のカップリングストリップを位置づける付加的な工程が提供される。
【００１８】
本発明の上記および他の利益および特徴は、本書に添付されそのさらなる一部をなす特許請求の範囲において詳細に指摘されている。しかし、本発明、その使用によって達成される利益および目的のより良好な理解のために、そのさらなる一部をなす図面および、本発明の好ましい実施形態が例示説明されている、添付説明事項について言及しなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図面において、同じ参照数字および文字は、いくつかの図にわたって対応する要素を指示する。
【００２０】
本発明の原理は、電気信号のフィルタリングに適用される。本発明の好ましい装置および方法は、より大きいスカートリジェクションを付与しフィルタの伝達応答曲線を最適化するために、伝送ゼロ点の配置の制御を提供する。ゼロ点を制御するために共振器素子間の結合を増減するための手段が設けられる。本発明の好ましい用途は、通信システムにおいて、より詳細には無線通信システムに存する。しかし、そのような用途は、本発明の原理に従って製作されたフィルタが使用される態様の例証となるにすぎない。
【００２１】
本発明は、ＨＴＳマイクロストリップフィルタにおける共振器間に適切な結合を付与するための方法および装置を提供する。本発明は、１対の共振器間の一次および二次結合を利用する。任意の間隔で、一次結合は固定されるが、二次結合は異なる大きさを有する。加えて、二次結合は、一次結合と同じ位相または反対の位相を有する。異なる組合せにより、大型または小型の帯域幅フィルタが、共振器間の極めて小さいかまたは極めて大きい間隔を伴わずに作られる。同じ相互結合レイアウト構成は、正または負のどちらかの結果を得るように設計される。
【００２２】
初めに図１ａ、１ｂおよび１ｃを見れば、これらの図は、２つの共振器間の結合がギャップサイズ“Ｓ”によって決定される、従来のマイクロストリップフィルタ区間を概括的に例示している。ギャップサイズ“Ｓ”を変えることによって、結合は増加または減少し、それによって帯域幅に影響を及ぼす。図２もまた、先行技術のマイクロストリップフィルタ区間を例示している。この図において、２つの共振器間の結合はやはりギャップサイズ“Ｓ”によって決定される。しかし、同じギャップサイズ“Ｓ”について、２つの共振器間の結合の量は、長く狭いフィンガーインターディジタルキャパシタ形態によって実現された直列キャパシタの値に応じて効果的に低減されるので、図２における結合は図１の結合とは異なる。
【００２３】
次に図３を見れば、２つの隣り合う共振器の概略図が例示されており、共振器は本発明の原理に従って配列構成されている。第１の共振器１０と第２の共振器１１との間の結合は、２つの部分から構成される。ギャップサイズＳ１によって制御される結合の第１の部分は、一次結合である。ギャップサイズＳ２および長さＬの両者によって制御される結合の第２の部分は、二次結合である。２つの共振器間の全結合は、結合の第１および第２の部分の組合せである。しかし、Ｓ２およびＬを固定したままＳ１を調整することにより、共振器長さに、すなわち共振周波数に直接影響を及ぼす。そして同じことはＳ２およびＬを調整することにもあてはまる。
【００２４】
図４は、Ｓ１および／またはＳ２およびＬの調整が共振器長さ（そしてそのために共振周波数）に影響を及ぼさない代替実施形態を例示している。第１および第２の共振器は、それぞれ２０および２１として識別されている。図３と同様に、２つの共振器２０、２１間の結合は、２つの部分から構成される。第１の部分、一次結合は、図３のそれと同じく、Ｓ１によって制御される。しかし、第２の部分、二次結合は、カップリングストリップ２３によって実現される。ギャップＳ２ａ、Ｓ２ｂならびに長さＬ２ａおよびＬ２ｂを調整することによって、二次結合の量は、両方の共振器の物理構造に影響を及ぼすことなく幅広い範囲内で変化する。
【００２５】
共振器の一次および二次結合の設計に関係する考慮事項を例証するために、図４が実例として使用することができる。共振器を変更することなく、一次結合Ｆ１はＳ１の関数であり、二次結合Ｆ２はＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数である。その場合、共振器１と共振器２との間の全結合Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）      （１）
【００２６】
共振器として、共振器の２端に向かう電流の流れは、常に反対方向にある。例えば図４において、電流が共振器１のＡに向けて流れているとすれば、電流は同時に、共振器１のＢから出て流れていなければならない。同じことは両端における電荷の蓄積にもあてはまる。従って、いつでも、ＡおよびＢは、反対符号の電荷を有する。これは、共振器、特にマイクロストリップ伝送線路共振器の性質によるものである。
【００２７】
従って、Ｆ１（Ｓ１）およびＦ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）は、異なる符号を有するはずである。共振器１と共振器２との間の全結合は、Ｆ１およびＦ２の相対的な大きさに依存して、Ｆ１またはＦ２のどちらかと同じ符号を有する。
【００２８】
例えば、
Ｆ≒Ｆ１（Ｓ１），｜Ｆ２｜≪｜Ｆ１｜の場合                    （２）
Ｆ＝０，｜Ｆ２｜＝｜Ｆ１｜の場合                              （３）
そして、
Ｆ＝ｓｉｇｎ（Ｆ２）｜Ｆ１｜，｜Ｆ２｜＝２｜Ｆ１｜の場合      （４）
【００２９】
２つの共振器間のそうした広範囲の可能な結合を、特に符号を変える能力を認識することは、フィルタ設計のための多くの可能性を提供する。
【００３０】
狭帯域フィルタ設計の場合、大きな共振器分離は、本発明の結合相殺機能を用いて回避でき、ここに｜Ｆ２｜＝｜Ｆ１｜（例えば上記の式（３）において識別される状況）である。さらに、式（１）において識別される結合値を調整することによって共振器間で均一な間隔を有することが実現可能である。より詳細には、固定したＳ１で、すなわち固定したＦ１により、Ｆ２、すなわちＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂを変えることによって、異なるＦが実現される。
【００３１】
本発明の別の重要な応用は、２つの共振器間の結合の符号または位相が両者間の間隔を変えずに変えることができる、ということである。式（２）および（４）から、Ｓ１を選択して、Ｆ１が正の結合であると仮定すれば、
Ｆ＊＝Ｆ１−｜Ｆ２｜    Ｆ＊＞０かつＦ１＞｜Ｆ２｜であれば、      （５）
または、
Ｆ＊＝−｜Ｆ２｜＋Ｆ１    Ｆ＊＜０かつ｜Ｆ２｜＞Ｆ１であれば、    （６）
ここで、Ｆ＊は所望の結合であり、｜Ｆ＊｜＜Ｆ１である。
【００３２】
フィルタ設計における難題の１つは、非隣接共振器間で特定の正または負の相互結合を実現することである。本発明の原理に従った結合の符号を変える能力により、非隣接共振器間の同じ相互結合構造は、正または負のどちらかであるように容易に制御される。
【００３３】
図５ａ、５ｂおよび５ｃを見れば、共振器および二次結合を生成するために利用されるカップリングストリップの多くの変種が図示されている。図５ａにおいて、共振器５１は、共振器５２に隣り合っている。共振器間の間隔Ｓ１は、図５ａにおいて識別されており、固定の間隔である。カップリングストリップ５３が、図４に関連して検討した通り、二次結合Ｓ２（例えば、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂ）を付与する。
【００３４】
共振器５１および５２は、それぞれの共振器の片側からアクセス可能な両端を有するように配列構成されている。さらに、共振器の少なくとも一方、ここでは共振器５１は、他方の共振器５２の方に向けられた両端５４および５５を有するように配列構成されている。共振器５１の第１端部５４は、共振器５２の第２端部５５よりも著しく大きい隣り合う共振器５２とのインタフェースを有する。一次結合は、共振器５１の第１またはより大きいインタフェース端５４と隣り合う共振器５２との間で生起する。二次結合は、共振器５１の第２またはより小さいインタフェース端５５と隣り合う共振器５２との間で生起する。この場合、二次結合はカップリングストリップ５３により助成される。一次結合が容量性または誘導性のどちらかであり得て、同じことは二次結合にもあてはまることは理解されるであろう。
【００３５】
図５ｂには、共振器５１’および５２’がカップリングストリップ５３’とともに図示されている。この図において、共振器５１’は、共振器５１’の同じ側にあり第２の共振器５２’に向けて配置されている第１端部５４’および第２端部５５’を備える。しかし共振器５２’は、共振器の第１および第２端部が共振器５２’の同じ側に配列されるレイアウトを備えない（すなわち、図５ａに例示された第２の共振器５２とは異なる）。
【００３６】
図５ｃには、共振器５１”および５２”がカップリングストリップ５３”とともに図示されている。この図において、共振器５１”は、共振器５１”の同じ側にあり第２の共振器５２”に向けて配置されている第１端部５４”および第２端部５５”を備える。やはり共振器５２”は、共振器の第１および第２端部が共振器５２”の同じ側に配列されるレイアウトを備えない（すなわち、図５ａに例示された第２の共振器５２とは異なる）。さらに、インターディジタル化キャパシタンス構成が、カップリングストリップ５３”と第１の共振器５１”および第２の共振器５２”との間に構成されている。
【００３７】
図６には、本発明の原理を包含して製作された６極フィルタが図示されている。共振器１と共振器３との間のクロスカップリングストリップ６１および共振器４と共振器６との間のクロスカップリングストリップ６２は、類似形式のものである。しかし、共振器２と共振器３との間でのクロスカップリングストリップ６３および、共振器４と共振器５との間でのクロスカップリングストリップ６４との異なる結合のために、６１および６２による実際の相互結合は、反対の符号を有しており、一方は正であり、他方は負である。図７に示すように、伝送ゼロ点７１は６１および６３による共振器１および３の間での負の相互結合によって実現されるのに対し、伝送ゼロ点７２は６２および６４による共振器４および６の間での正の相互結合によって実現される。
【００３８】
当業者には明白な通り、相互結合のこの形式の原理はまた、他の形式のフィルタ構成方法論が使用される環境においても使用される。例えば、ここに記載された共振器は、所要の応答形状、フィルタ性能、レイアウト、コストなどを実現するために他の形式の共振器で使用される。また、本発明の原理がフィルタ性能を改善するために非隣接共振デバイス間の相互結合を制御するために適用されることも理解されるはずである。
【００３９】
本発明の多数の特徴および利益を、その構成の詳細および機能とともに説明したが、その開示は例示にすぎず、細部における変更が可能であることを理解すべきである。他の修正および変更は、当業者に自明の範囲内のものであり、添付請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１ａ−１ｃ】２つの共振器間の結合がギャップサイズ“Ｓ”によって決定される、３つの異なる従来のマイクロストリップフィルタ区間を示す図である。
【図２】２つの共振器間の結合がギャップサイズ“Ｓ”によって決定される、マイクロストリップフィルタ区間を示す図である。
【図３】本発明の原理に従ったＨＴＳマイクロストリップフィルタの共振器間のそれぞれ第１および第２のギャップサイズＳ１およびＳ２を図式的に例示する図である。
【図４】本発明の原理に従ったＨＴＳマイクロストリップフィルタの共振器間のそれぞれ第１および第２のギャップサイズＳ１およびＳ２の代替実施形態を図式的に例示しており、ギャップＳ２ａ、Ｓ２ｂならびに長さＬ２ａおよびＬ２ｂは二次結合の量を制御するために調整される。
【図５ａ−５ｃ】共振器間の二次結合Ｓ２を制御するために使用される多くの変種を例示する図である。
【図６】本発明の原理を使用した６極フィルタを例示する図である。
【図７】図６の６極フィルタの測定した応答を図表により例示する図である。
【図１ａ】
2005520380.tif 000003
【図１ｂ】
2005520380.tif 000004
【図１ｃ】
2005520380.tif 000005
【図２】
2005520380.tif 000006
【図３】
2005520380.tif 000007
【図４】
2005520380.tif 000008
【図５ａ】
2005520380.tif 000009
【図５ｂ】
2005520380.tif 000010
【図５ｃ】
2005520380.tif 000011
【図６】
2005520380.tif 000012
【図７】
2005520380.tif 000013
【手続補正書】
【提出日】平成16年5月21日(2004.5.21)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気信号のフィルタにおいて使用される形式の共振器装置であって、
ａ．第１端部および第２端部を有する、第１の共振器と、
ｂ．第２の共振器と、から成り、
ｃ．第１端部および第２端部は、第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように配置構成されており、第２の共振器からの第１端部の第１の距離は、第１および第２の共振器間に一次結合を創生し、第２端部の第２の距離および長さは、第１および第２の共振器間に二次結合を創生し、もって第１および第２の共振器の互いからの全距離が一次または二次結合のいずれかを独立して制御することによって最適化される共振器装置。
【請求項２】
第１および第２の共振器はＨＴＳマイクロストリップ方式に構成されている、請求項１の共振器装置。
【請求項３】
第１端部は、第２端部よりも著しく大きい第２の共振器とのインタフェースを付与するように構成されている、請求項１の共振器装置。
【請求項４】
第２端部を第２の共振器に結合するカップリングストリップをさらに含む、請求項１の共振器装置。
【請求項５】
一次結合Ｆ１は第１および第２の共振器間の距離Ｓ１の関数であり、二次結合Ｆ２はＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数であり、ここにＳ２ａはカップリングストリップと第１の共振器との間の距離であり、Ｌ２ａは第１の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであり、Ｓ２ｂはカップリングストリップと第２の共振器との間の距離であり、Ｌ２ｂは第２の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであって、第１の共振器と第２の共振器との間の全結合Ｆは、
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）
によって定義される、請求項４の共振器装置。
【請求項６】
一次結合は容量性または誘導性のどちらかであり得て、二次結合は容量性または誘導性のどちらかである、請求項１の共振器装置。
【請求項７】
一次結合は容量性または誘導性のどちらかである、請求項１の共振器装置。
【請求項８】
二次結合は容量性または誘導性のどちらかである、請求項１の共振器装置。
【請求項９】
少なくとも１つの非隣接共振器と、第１の共振器と少なくとも１つの非隣接共振器との間のカップリングストリップをさらに含む、請求項１の共振器装置。
【請求項１０】
マイクロストリップトポロジーはＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、Ａｌ２Ｏ３またはＹＳＺのいずれかの誘電基板を含む、請求項２の共振器装置。
【請求項１１】
前記第１および第２共振器は、中間面を画成し、前記第２端部を前記第２共振器に結合するカップリングストリップを更に含み、このカップリングストリップが前記中間面に配置されている、請求項１に記載の共振器装置。
【請求項１２】
電気信号のフィルタであって、
ａ．複数の共振器を含み、少なくとも１つの共振器は第１端部および第２端部を有しており、
ｂ．第１端部および第２端部は、少なくとも１つの第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように構成されており、第２の共振器からの第１端部の第１の距離は、少なくとも第１および第２の共振器間に一次結合を創生し、第２端部の第２の距離および長さは、少なくとも第１および第２の共振器間に二次結合を創生し、もって互いからの少なくとも第１および第２の共振器の全距離が一次または二次結合のどちらかを独立して制御することによって最適化される、電気信号のフィルタ。
【請求項１３】
電気信号のフィルタであって、
ａ．第１の共振器と、
ｂ．第２の共振器と、
ｃ．第１および第２の共振器間のカップリングストリップとを含み、
ｄ．第１の共振器および第２の共振器は第１および第２の共振器間に一次結合および二次結合を有しており、互いからの第１および第２の共振器の全距離は一次結合を確立し、カップリングストリップと第１および第２の共振器のオーバラップとの間の距離は二次結合を確立し、もって隣り合う共振器間の距離が一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される電気信号のフィルタ。
【請求項１４】
第１および第２の共振器ならびにカップリングストリップを有する、電気信号のフィルタにおける結合を制御する方法であって、
ａ．第１および第２の共振器間の所要の距離に基づき第１および第２の共振器間の一次結合を決定する工程と、
ｂ．第１および第２の共振器間で全体の所要の結合に到達するために所要の二次結合を決定する工程と、
ｃ．決定した二次結合Ｆ２を実現するために第１および第２の共振器からのカップリングストリップの長さおよび距離を決定する工程と、から成り、
Ｆ２がＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数であり、Ｓ２ａがカップリングストリップと第１の共振器との間の距離として定義され、Ｌ２ａが第１の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであり、Ｓ２ｂがカップリングストリップと第２の共振器との間の距離であり、Ｌ２ｂが第２の共振器に隣接して位置するカップリングストリップの長さであり、一次結合Ｆ１がＳ１の関数であるとき、第１の共振器と第２の共振器との間の全結合Ｆは、
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）
で定義される、方法。
【請求項１５】
少なくとも１つの非隣接共振器および、第１の共振器と少なくとも１つの非隣接共振器との間のカップリングストリップを位置づける工程とをさらに含む、請求項１３の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】明細書
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、フィルタの分野に関し、特に、マイクロ波帯フィルタの分野に関する。さらに詳しくは、本発明は超狭帯域マイクロストリップ超伝導帯域フィルタの分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
狭帯域フィルタは、通信産業において、特にマイクロ波信号を利用する無線通信システムにとって特に有用である。時として、無線通信は、同じ地理区域内に別個の帯域で運用する２つ以上のサービスプロバイダを有する。そのような場合、１つのプロバイダからの信号が他のプロバイダの信号に干渉しないことが不可欠である。同時に、割り当てられた周波数範囲内での信号スループットは、極めて小さい損失を有していなければならない。
【０００３】
単一プロバイダの割り当て周波数内で、通信システムが複数の信号を処理できることが望ましい。周波数分割多元接続（ＦＤＭＡ）、時分割多元接続（ＴＤＭＡ）、符号分割多元接続（ＣＤＭＡ）および広帯域ＣＤＭＡ（ｂ−ＣＤＭＡ）を含む、いくつかのそうしたシステムが利用可能である。初めの２つの多元接続方法を使用するプロバイダは、各自の割り当て周波数を複数の帯域に分割するためにフィルタを必要とする。あるいはまた、ＣＤＭＡ運用者も、周波数範囲を帯域に分割することから利点を得られるかもしれない。そうした場合、フィルタの帯域幅が狭くなればなるほど、チャネルはともに１つに近くなる。従って、好ましくは０．０５％未満の部分帯域幅を備える、超狭帯域フィルタを製作する努力がこれまでなされてきた。
【０００４】
電気信号フィルタに関する付加的な考慮事項は、全体サイズである。例えば、無線通信技術の発展に伴い、セルサイズ（例えば、単一の基地局が運用する範囲の区域）はかなり小さくなっており、ひょっとすると１街区のみ、または１つの建物だけさえも範囲とするであろう。その結果、基地局プロバイダは、局のために空間を購入または賃借することが必要になるであろう。各局が多くの別個のフィルタを必要とするので、フィルタのサイズはそのような環境においてますます重要になる。従って、極めて狭い部分帯域幅および高Ｑを備えるフィルタを実現しつつ、フィルタサイズを最小限にすることが望ましい。
【０００５】
マイクロストリップフィルタは、小サイズおよび低製造コストという利点を有する。しかし、従来の金属で製作されるマイクロストリップフィルタは、特に極めて狭い帯域幅のフィルタにおいて、他の技術（例えば導波管、誘電体共振器、コムラインなど）よりも相当に大きい損失という難点がある。高温超伝導（ＨＴＳ）薄膜技術により、ＨＴＳ材料を用いたマイクロストリップフィルタは、極めて低い損失および優れた性能を実現できる。従って、ＨＴＳマイクロストリップフィルタの使用は、超狭帯域フィルタにとって特に有用である。
【０００６】
マイクロストリップ技術を狭帯域通過フィルタ設計に使用すると、共振器間の間隔は通常、共振器間の結合の量を決定する。間隔が増すにつれて、結合は減少し、従って帯域幅はより狭くなる。超狭帯域フィルタにとって、共振器間の間隔は極めて重要となる。所要の間隔を低減するための技法が先行技術において開発されてきた。例えば、すべて本発明の譲受人に譲渡されている、集中素子形共振器環境において（ザンら（Zhang, et al.）の特許文献１および、イェー（Ye）の特許文献２を参照）、また分布素子形共振器環境において（ツヅキら（Tsuzuki, et. al.）の特許文献３を参照）。これらの技法は、それぞれの環境において超狭帯域フィルタの共振器間の間隔を効果的に低減することに成功していることが認められている。しかし、その技法は、フィルタの所要帯域幅が大きくなった場合には、（同じ構造を用いて）効果的ではないかもしれない。より広い帯域幅が要求される場合、共振器間のさらに近い間隔が要求される。場合によっては、その間隔は、製造可能性、すなわちリソグラフィー、感度、歩留まりなどの観点から過度に小さくなる。
【０００７】
また、最小数の共振器を維持しつつより高いフィルタリジェクション性能を得るため、非隣接共振器間の結合が伝送ゼロ点を実現するため適用されることも知られている。例えば、本願譲受人に譲渡された、１９９９年４月２日に出願されて出願番号０９／２８５３５０を与えられた特許文献４「マイクロストリップ・クロスカップリング制御装置及び方法」を参照されたい。この出願を参照して本書に含め、本書の一部とする。これらの伝送ゼロ点は、最適フィルタ性能を実現するために重要な位置に配置される。実際の相互結合値に加えて、精確な伝送ゼロ点位置は、これらの相互結合の位相に、すなわちそれが正の相互結合かまたは負の相互結合であるかに依存する。従って、相互結合は、フィルタ性能を改善するために利用される。
【０００８】
特許文献５は、３つ以上のループ状電極を有するバンドパスフィルタを開示する。しかし、この文献は、第２カップリングを提供するため電極の第２端部の距離および長さを変更することを開示していない。さらに、カップリングストリップはストリップ線路の上方を伸延する第２の層を必要とし、共振器素子の面内に含まれていない。
【０００９】
従って、小型フィルタにおいて、適切な結合を実現しながら、マイクロストリップフィルタの便宜的な製作上の利点を有する超狭帯域幅フィルタの必要性が存在する。さらに、適切な結合は、フィルタの最適化された伝達応答を付与する伝送ゼロ点を導入するために非隣接共振器間の相互結合を利用するはずである。
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願第０８／７０６９７４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第０９／６９９７８３号明細書
【特許文献３】米国特許仮出願第６０／２９８３３９号明細書
【特許文献４】米国特許出願第０９／２８５３５０号明細書
【特許文献５】米国特許第５３５１０２０号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、ＨＴＳマイクロストリップフィルタにおける共振器間に適切な結合を付与するための方法および装置を提供する。本発明は、１対の共振器間での一次および二次結合という概念を使用する。任意の間隔で、一次結合は固定されるが、二次結合は異なる大きさを有する。加えて、二次結合は、一次結合と同じ位相または反対の位相を有する。異なる組合せにより、大型または小型の帯域幅フィルタが、隣り合う共振器間の極めて小さいかまたは極めて大きい間隔を伴わずに作られる。同じ相互結合レイアウト構成は、正または負のどちらかの結果を得るように設計される。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の１つの特徴は、共振器が共振器の片側からアクセス可能な両端を有するように設計されているということである。共振器内の電流の流れのため、共振器の２端を同じ側に向けることにより、一次および二次結合が、比較的単純な設計変更によって互いに加算または減算されることを可能にする。別の特徴は、共振器の第１端部を、共振器の第２端部よりも著しく大きい隣り合う共振器とのインタフェースを備えて配列構成することを含む。共振器間の一次結合は一般に、隣り合う共振器との共振器の第１の大きいインタフェース端と関係づけられる。二次結合は一般に、隣り合う共振器との共振器の第２の小さいインタフェース端と関係づけられるが、二次結合はまた、付加的なカップリングストリップによっても支援される。
【００１３】
従って、本発明の１つの態様によれば、電気信号のフィルタにおいて使用される形式の共振器装置であって、第１端部および第２端部を有する、第１の共振器と、第２の共振器とを含み、第１端部および第２端部は第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように配列構成されており、第２の共振器からの第１端部の距離は第１および第２の共振器間で一次結合を生じ、第２端部の距離および長さは第１および第２の共振器間の二次結合を生じ、それによって、第１および第２の共振器の互いからの全距離は、一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される、共振器装置が提供される。
【００１４】
本発明のさらなる態様によれば、前段落に従った以下の付加的な特徴のうちの１つ以上が提供され、第１および第２の共振器はＨＴＳマイクロストリップ構成で製作されており、第１端部は、第２端部よりも著しく大きい第２の共振器とのインタフェースを付与するように配列構成されており、第２端部を第２の共振器に結合するカップリングストリップをさらに含み、および／または、マイクロストリップトポロジーはＭｇＯ、ＬａＡｌＯ３、Ａｌ２Ｏ３またはＹＳＺのいずれかの誘電基板を含む。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、電気信号のフィルタであって、複数の共振器を含み、少なくとも１つの共振器は第１端部および第２端部を有しており、第１端部および第２端部は少なくとも１つの第１の共振器の同じ側で第２の共振器の近傍に位置するように配列構成されており、第２の共振器からの第１端部の距離は少なくとも第１および第２の共振器間で一次結合を生じ、第２端部の距離および長さは少なくとも第１および第２の共振器間の二次結合を生じ、それによって、互いからの少なくとも第１および第２の共振器の全距離は、一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される、電気信号のフィルタが提供される。
【００１６】
本発明のさらに別の態様によれば、電気信号のフィルタであって、第１の共振器と、第２の共振器と、第１および第２の共振器間のカップリングストリップとを含み、第１の共振器および第２の共振器は第１および第２の共振器間に一次結合および二次結合を有しており、互いからの第１および第２の共振器の全距離は一次結合を確立し、カップリングストリップと第１および第２の共振器のオーバラップとの間の距離は二次結合を確立し、それによって、隣り合う共振器間の距離は一次または二次結合のどちらかを制御することによって最適化される、電気信号のフィルタが提供される。
【００１７】
本発明の付加的な態様によれば、第１および第２の共振器ならびにカップリングストリップを有する、電気信号のフィルタにおける結合を制御する方法であって、第１および第２の共振器間の所要の距離に基づき第１および第２の共振器間の一次結合を決定する工程と、第１および第２の共振器間で全体の所要の結合に到達するために所要の二次結合を決定する工程と、決定した二次結合Ｆ２を実現するために第１および第２の共振器からのカップリングストリップの長さおよび距離を決定する工程と、から成り、Ｆ２がＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数であり、Ｓ２ａがカップリングストリップと第１共振器との間の距離であり、Ｌ２ａが第１の共振器に隣接配置されるカップリングストリップの長さであり、Ｓ２ｂがカップリングストリップと第２の共振器との間の距離であり、Ｌ２ｂが第２の共振器に隣接配置されるカップリングストリップの長さであり、一次結合Ｆ１がＳ１の関数であるとき、第１の共振器と第２の共振器との間の全結合Ｆは、
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）
で定義される、方法が提供される。
【００１８】
前段落に従った本発明のさらなる態様において、少なくとも１つの非隣接共振器および、第１の共振器と少なくとも１つの非隣接共振器との間のカップリングストリップを位置づける付加的な工程が提供される。
【００１９】
本発明の上記および他の利益および特徴は、本書に添付されそのさらなる一部をなす特許請求の範囲において詳細に指摘されている。しかし、本発明、その使用によって達成される利益および目的のより良好な理解のために、そのさらなる一部をなす図面および、本発明の好ましい実施形態が例示説明されている、添付説明事項について言及しなければならない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
図面において、同じ参照数字および文字は、いくつかの図にわたって対応する要素を指示する。
【００２１】
本発明の原理は、電気信号のフィルタリングに適用される。本発明の好ましい装置および方法は、より大きいスカートリジェクションを付与しフィルタの伝達応答曲線を最適化するために、伝送ゼロ点の配置の制御を提供する。ゼロ点を制御するために共振器素子間の結合を増減するための手段が設けられる。本発明の好ましい用途は、通信システムにおいて、より詳細には無線通信システムに存する。しかし、そのような用途は、本発明の原理に従って製作されたフィルタが使用される態様の例証となるにすぎない。
【００２２】
本発明は、ＨＴＳマイクロストリップフィルタにおける共振器間に適切な結合を付与するための方法および装置を提供する。本発明は、１対の共振器間の一次および二次結合を利用する。任意の間隔で、一次結合は固定されるが、二次結合は異なる大きさを有する。加えて、二次結合は、一次結合と同じ位相または反対の位相を有する。異なる組合せにより、大型または小型の帯域幅フィルタが、共振器間の極めて小さいかまたは極めて大きい間隔を伴わずに作られる。同じ相互結合レイアウト構成は、正または負のどちらかの結果を得るように設計される。
【００２３】
初めに図１ａ、１ｂおよび１ｃを見れば、これらの図は、２つの共振器間の結合がギャップサイズ“Ｓ”によって決定される、従来のマイクロストリップフィルタ区間を概括的に例示している。ギャップサイズ“Ｓ”を変えることによって、結合は増加または減少し、それによって帯域幅に影響を及ぼす。図２もまた、先行技術のマイクロストリップフィルタ区間を例示している。この図において、２つの共振器間の結合はやはりギャップサイズ“Ｓ”によって決定される。しかし、同じギャップサイズ“Ｓ”について、２つの共振器間の結合の量は、長く狭いフィンガーインターディジタルキャパシタ形態によって実現された直列キャパシタの値に応じて効果的に低減されるので、図２における結合は図１の結合とは異なる。
【００２４】
次に図３を見れば、２つの隣り合う共振器の概略図が例示されており、共振器は本発明の原理に従って配列構成されている。第１の共振器１０と第２の共振器１１との間の結合は、２つの部分から構成される。ギャップサイズＳ１によって制御される結合の第１の部分は、一次結合である。ギャップサイズＳ２および長さＬの両者によって制御される結合の第２の部分は、二次結合である。２つの共振器間の全結合は、結合の第１および第２の部分の組合せである。しかし、Ｓ２およびＬを固定したままＳ１を調整することにより、共振器長さに、すなわち共振周波数に直接影響を及ぼす。そして同じことはＳ２およびＬを調整することにもあてはまる。
【００２５】
図４は、Ｓ１および／またはＳ２およびＬの調整が共振器長さ（そしてそのために共振周波数）に影響を及ぼさない代替実施形態を例示している。第１および第２の共振器は、それぞれ２０および２１として識別されている。図３と同様に、２つの共振器２０、２１間の結合は、２つの部分から構成される。第１の部分、一次結合は、図３のそれと同じく、Ｓ１によって制御される。しかし、第２の部分、二次結合は、カップリングストリップ２３によって実現される。ギャップＳ２ａ、Ｓ２ｂならびに長さＬ２ａおよびＬ２ｂを調整することによって、二次結合の量は、両方の共振器の物理構造に影響を及ぼすことなく幅広い範囲内で変化する。
【００２６】
共振器の一次および二次結合の設計に関係する考慮事項を例証するために、図４が実例として使用することができる。共振器を変更することなく、一次結合Ｆ１はＳ１の関数であり、二次結合Ｆ２はＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂの関数である。その場合、共振器１と共振器２との間の全結合Ｆは、以下のようになる。
Ｆ＝Ｆ１（Ｓ１）＋Ｆ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）      （１）
【００２７】
共振器として、共振器の２端に向かう電流の流れは、常に反対方向にある。例えば図４において、電流が共振器１のＡに向けて流れているとすれば、電流は同時に、共振器１のＢから出て流れていなければならない。同じことは両端における電荷の蓄積にもあてはまる。従って、いつでも、ＡおよびＢは、反対符号の電荷を有する。これは、共振器、特にマイクロストリップ伝送線路共振器の性質によるものである。
【００２８】
従って、Ｆ１（Ｓ１）およびＦ２（Ｓ２ａ，Ｓ２ｂ，Ｌ２ａ，Ｌ２ｂ）は、異なる符号を有するはずである。共振器１と共振器２との間の全結合は、Ｆ１およびＦ２の相対的な大きさに依存して、Ｆ１またはＦ２のどちらかと同じ符号を有する。
【００２９】
例えば、
Ｆ≒Ｆ１（Ｓ１），｜Ｆ２｜≪｜Ｆ１｜の場合                    （２）
Ｆ＝０，｜Ｆ２｜＝｜Ｆ１｜の場合                              （３）
そして、
Ｆ＝ｓｉｇｎ（Ｆ２）｜Ｆ１｜，｜Ｆ２｜＝２｜Ｆ１｜の場合      （４）
【００３０】
２つの共振器間のそうした広範囲の可能な結合を、特に符号を変える能力を認識することは、フィルタ設計のための多くの可能性を提供する。
【００３１】
狭帯域フィルタ設計の場合、大きな共振器分離は、本発明の結合相殺機能を用いて回避でき、ここに｜Ｆ２｜＝｜Ｆ１｜（例えば上記の式（３）において識別される状況）である。さらに、式（１）において識別される結合値を調整することによって共振器間で均一な間隔を有することが実現可能である。より詳細には、固定したＳ１で、すなわち固定したＦ１により、Ｆ２、すなわちＳ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂを変えることによって、異なるＦが実現される。
【００３２】
本発明の別の重要な応用は、２つの共振器間の結合の符号または位相が両者間の間隔を変えずに変えることができる、ということである。式（２）および（４）から、Ｓ１を選択して、Ｆ１が正の結合であると仮定すれば、
Ｆ＊＝Ｆ１−｜Ｆ２｜    Ｆ＊＞０かつＦ１＞｜Ｆ２｜であれば、      （５）
または、
Ｆ＊＝−｜Ｆ２｜＋Ｆ１    Ｆ＊＜０かつ｜Ｆ２｜＞Ｆ１であれば、    （６）
ここで、Ｆ＊は所望の結合であり、｜Ｆ＊｜＜Ｆ１である。
【００３３】
フィルタ設計における難題の１つは、非隣接共振器間で特定の正または負の相互結合を実現することである。本発明の原理に従った結合の符号を変える能力により、非隣接共振器間の同じ相互結合構造は、正または負のどちらかであるように容易に制御される。
【００３４】
図５ａ、５ｂおよび５ｃを見れば、共振器および二次結合を生成するために利用されるカップリングストリップの多くの変種が図示されている。図５ａにおいて、共振器５１は、共振器５２に隣り合っている。共振器間の間隔Ｓ１は、図５ａにおいて識別されており、固定の間隔である。カップリングストリップ５３が、図４に関連して検討した通り、二次結合Ｓ２（例えば、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂ、Ｌ２ａおよびＬ２ｂ）を付与する。
【００３５】
共振器５１および５２は、それぞれの共振器の片側からアクセス可能な両端を有するように配列構成されている。さらに、共振器の少なくとも一方、ここでは共振器５１は、他方の共振器５２の方に向けられた両端５４および５５を有するように配列構成されている。共振器５１の第１端部５４は、共振器５２の第２端部５５よりも著しく大きい隣り合う共振器５２とのインタフェースを有する。一次結合は、共振器５１の第１またはより大きいインタフェース端５４と隣り合う共振器５２との間で生起する。二次結合は、共振器５１の第２またはより小さいインタフェース端５５と隣り合う共振器５２との間で生起する。この場合、二次結合はカップリングストリップ５３により助成される。一次結合が容量性または誘導性のどちらかであり得て、同じことは二次結合にもあてはまることは理解されるであろう。
【００３６】
図５ｂには、共振器５１’および５２’がカップリングストリップ５３’とともに図示されている。この図において、共振器５１’は、共振器５１’の同じ側にあり第２の共振器５２’に向けて配置されている第１端部５４’および第２端部５５’を備える。しかし共振器５２’は、共振器の第１および第２端部が共振器５２’の同じ側に配列されるレイアウトを備えない（すなわち、図５ａに例示された第２の共振器５２とは異なる）。
【００３７】
図５ｃには、共振器５１”および５２”がカップリングストリップ５３”とともに図示されている。この図において、共振器５１”は、共振器５１”の同じ側にあり第２の共振器５２”に向けて配置されている第１端部５４”および第２端部５５”を備える。やはり共振器５２”は、共振器の第１および第２端部が共振器５２”の同じ側に配列されるレイアウトを備えない（すなわち、図５ａに例示された第２の共振器５２とは異なる）。さらに、インターディジタル化キャパシタンス構成が、カップリングストリップ５３”と第１の共振器５１”および第２の共振器５２”との間に構成されている。
【００３８】
図６には、本発明の原理を包含して製作された６極フィルタが図示されている。共振器１と共振器３との間のクロスカップリングストリップ６１および共振器４と共振器６との間のクロスカップリングストリップ６２は、類似形式のものである。しかし、共振器２と共振器３との間でのクロスカップリングストリップ６３および、共振器４と共振器５との間でのクロスカップリングストリップ６４との異なる結合のために、６１および６２による実際の相互結合は、反対の符号を有しており、一方は正であり、他方は負である。図７に示すように、伝送ゼロ点７１は６１および６３による共振器１および３の間での負の相互結合によって実現されるのに対し、伝送ゼロ点７２は６２および６４による共振器４および６の間での正の相互結合によって実現される。
【００３９】
当業者には明白な通り、相互結合のこの形式の原理はまた、他の形式のフィルタ構成方法論が使用される環境においても使用される。例えば、ここに記載された共振器は、所要の応答形状、フィルタ性能、レイアウト、コストなどを実現するために他の形式の共振器で使用される。また、本発明の原理がフィルタ性能を改善するために非隣接共振デバイス間の相互結合を制御するために適用されることも理解されるはずである。
【００４０】
当業者に明白なごとく、上述のような方式のクロスカップリングの原理は、他のフィルタ構成方法の環境においても採用可能である。例えば、前述した共振器は、所望の応答形状、フィルタ性能、レイアウト、コスト等を実現するため他のタイプの共振器と共に使用できる。また、本発明の原理は、フィルタ性能を上げるため、非隣接共振器間のクロスカップリングを制御するのに使用してもよい。
【００４１】
本発明の多数の特徴および利益を、その構成の詳細および機能とともに説明したが、その開示は例示にすぎず、細部における変更が可能であることを理解すべきである。他の修正および変更は、当業者に自明の範囲内のものであり、添付の許請求の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１ａ、１ｂ、１ｃ】２つの共振器間の結合がギャップサイズ“Ｓ”によって決定される、３つの異なる従来のマイクロストリップフィルタ区間を示す図である。
【図２】２つの共振器間の結合がギャップサイズ“Ｓ”によって決定される、マイクロストリップフィルタ区間を示す図である。
【図３】本発明の原理に従ったＨＴＳマイクロストリップフィルタの共振器間のそれぞれ第１および第２のギャップサイズＳ１およびＳ２を図式的に例示する図である。
【図４】本発明の原理に従ったＨＴＳマイクロストリップフィルタの共振器間のそれぞれ第１および第２のギャップサイズＳ１およびＳ２の代替実施形態を図式的に例示しており、ギャップＳ２ａ、Ｓ２ｂならびに長さＬ２ａおよびＬ２ｂは二次結合の量を制御するために調整される。
【図５ａ、５ｂ、５ｃ】共振器間の二次結合Ｓ２を制御するために使用される多くの変種を例示する図である。
【図６】本発明の原理を使用した６極フィルタを例示する図である。
【図７】図６の６極フィルタの測定した応答を図表により例示する図である。


【国際調査報告】
2005520380.tif 000014
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