(57)【要約】【課題】  本発明の課題は、高周波信号の伝送を行う高周波回路において、所望の周波数帯の高周波信号を通過させ、ある特定の周波数帯の電波の通過を大きく低減させるフィルタ機能を有し、且つ、設計時に考慮できない電波の戻り量を低減させる高周波回路を提供することである。【解決手段】  本発明では、高周波信号の伝送を行う高周波回路であって、前記高周波信号を熱又は光エネルギーに変換し第一の周波数帯以外の信号が通過することを低減させる消費フィルタと、第二の周波数帯の信号を反射させる反射フィルタとを有し、前記反射フィルタよりも上流側に前記消費フィルタを設けた構成により、前記反射フィルタで反射される電波の戻り量を低減させることで設計時に考慮できない電波の挙動による影響を抑制し、第一の周波数帯の信号をフィルタ後段に通過させ、第二の周波数帯の信号の通過を大きく減衰させるフィルタ機能を有する高周波回路を提供することを可能とした。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波信号の伝送を行う高周波回路であって、
前記高周波信号を熱又は光エネルギーに変換し、第一の周波数帯の信号以外の高周波信号の通過を低減させる消費フィルタと、
第二の周波数帯の信号を反射させる反射フィルタとを有し、
前記反射フィルタよりも上流側に前記消費フィルタを設けたことを特徴とする高周波回路。
【請求項２】
前記第二の高周波信号の第二の周波数帯は、
前記第一の周波数帯の信号の周波数帯のｎ倍又はｎ分の１倍（ｎは２以上の整数）であることを特徴とする高周波回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波信号を伝送する高周波回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、高周波信号（電波）を用いた物体検知を行うためのセンサが様々な分野で使用されている。高周波信号を使用したセンサにおいては、電波法により、所望の周波数帯を使用するためにそれ以外の周波数帯である不要電波（以下、スプリアス）の外部への放射量を規制値以下に低減する必要があり、特に所望の周波数の高周波信号を生成するときには同時に所望の周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の高調波が生成され、高調波であるスプリアスは他の周波数帯のスプリアスよりも大きな出力を有するため、スプリアス対策として、高調波を低減させることが課題となっている。
【０００３】
また、所望の高周波信号を生成する方法として、前記所望の周波数のｎ分の１倍（ｎは２以上の整数）の高周波信号を生成することにより、前記所望の周波数が高調波として生成されることを用いるものもある。この場合、所望の高周波信号を生成する為に使用した元の高周波信号や、所望の周波数以外の高調波は不要であるため、所望の高周波信号のみを抽出し、他の周波数帯のスプリアスを除去する必要があった。
【０００４】
従来の高周波回路には、スプリアスを低減させるために、伝送線路にスタブを接続し、前記スタブで特定の周波数帯の電波を反射させることで、スタブよりも後段の回路に特定の周波数帯の電波を通過させないフィルタとするものがある。
このような場合、スタブ長によって各周波数帯の電波に対するフィルタ特性が変化するため、反射させたい周波数に応じてスタブ長を調整することが必要であるが、ある周波数帯の高周波信号を遮断するようにスタブ長を設定したとき、前記ある周波数の２倍や４倍の周波数の高調波は通過してしまい、前記ある周波数帯の２倍や４倍の高調波の通過を抑制するためには別途フィルタを作成する必要があるので、フィルタ回路の回路構成が複雑になるとともに、フィルタ回路が巨大化する可能性があり、問題であった。
さらに、特定の周波数帯の電波を反射させるフィルタでは、反射された高周波信号がスタブよりも前段の回路に戻るが、この戻りは高周波回路の設計で行う解析では考慮できないため、意図しない戻りによる電波の入力が存在する事象が実機に起こり、設計時の解析結果と実機の測定結果とで異なる性能が得られる場合があり、問題であった。
【０００５】
また、伝送線路に抵抗器を接続してスプリアス低減のためのフィルタとするものもある（例えば、特許文献１参照。）。しかし、この場合は周波数が高い電波ほど抵抗器を通過するときの減衰が大きくなるという抵抗器の特性を利用したものであるため、通過させたい電波の周波数は調整可能であるが主として減衰させたい周波数の調整ができず、特定の電波の通過減衰量は使用する抵抗器に対する電波の通過特性への依存が大きいという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００９−１３９２７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、本発明の課題は、高周波信号の伝送を行う高周波回路において、所望の周波数帯の高周波信号を通過させ、ある特定の周波数帯の電波の通過を大きく低減させるフィルタ機能を有し、且つ、設計時に考慮できない電波の戻り量を低減させる高周波回路を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明によれば、高周波信号の伝送を行う高周波回路であって、前記高周波信号を熱又は光エネルギーに変換し第一の周波数帯以外の信号が通過することを低減させる消費フィルタと、第二の周波数帯の信号を反射させる反射フィルタとを有し、前記反射フィルタよりも上流側に前記消費フィルタを設けた構成により、前記反射フィルタで反射される電波の戻り量を低減させることで設計時に考慮できない電波の挙動による影響を抑制し、第一の周波数帯の信号をフィルタ後段に通過させ、第二の周波数帯の信号の通過を大きく減衰させるフィルタ機能を有する高周波回路を提供することを可能とした。
請求項１の構成とした場合、本発明の回路より前段から伝搬した電波が上流にある消費フィルタに入力されると、第一の周波数帯の信号はほぼ減衰が無い状態で通過し、それ以外の周波数の信号は減衰して通過する。ただし、第一の周波数帯以外の周波数の信号の減衰特性は、消費フィルタが有する周波数特性に依存するものであるため、大きく減衰させたい周波数を選択することや、減衰量を調整することは不可能である。
消費フィルタには抵抗器、インダクタ、コンデンサ等の適用が考えられる。一例として、消費フィルタに抵抗器を用いた時を挙げると、抵抗器は周波数が高い電波ほど抵抗器を通過するときの減衰が大きくなる特性があるため、その特性にしたがってスプリアスを低減させる。
消費フィルタ通過後、電波は反射フィルタに入力される。反射フィルタは、第二の周波数帯の電波を反射させるものである。反射フィルタに入力された電波のうち、第二の周波数帯の電波は反射して反射フィルタの前段に戻り、他の周波数帯の電波はほぼ全て通過する。したがって、第一の周波数帯の高周波信号は反射フィルタの後段へ通過させ、第二の周波数帯の高周波信号は反射フィルタで反射させることにより通過を低減させることが可能となる。反射フィルタで反射された第二の周波数帯の高周波信号は、上流の消費フィルタへと再び侵入する。消費フィルタは、第一の周波数帯の電波を通過させ、他の周波数帯の電波は減衰させる構造であるが、反射フィルタで反射されることにより再度侵入する電波は主として第二の周波数帯の電波であることから、第二の周波数帯の電波は消費フィルタが有する周波数特性に応じて減衰され、減衰された残りの電波がフィルタよりも前段の回路へと戻る。
したがって、第一の周波数帯の電波を通過させ、第二の周波数帯の電波の通過を大きく減衰させ、かつフィルタ前段への反射による電波の戻り量も少ないため、電波の反射を原因とする、設計で意図していない挙動の発生を防ぐことが可能となる。
【０００９】
また、請求項２記載の発明によれば、前記第二の高周波信号の第二の周波数帯は、
前記第一の周波数帯の信号の周波数帯のｎ倍又はｎ分の１倍（ｎは２以上の整数）であることを特徴とする高周波回路を可能とした。
所望の周波数の高周波信号を生成して用いる場合、前記所望の周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数の高調波も同時に生成される。所望の周波数の高周波信号以外はスプリアスであるが、前記高調波は他の周波数帯のスプリアスと比較して出力が大きいため、特に低減させなければならない。
また、ある周波数の電波を生成し、前記ある周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）の周波数の高調波を用いる場合、前記ある周波数のｎ倍（ｎは２以上の整数）以外の高周波信号以外はスプリアスであるが、前記生成した周波数の高周波信号や用いる周波数以外の高調波は、他の周波数帯のスプリアスと比較して出力が大きいため、特に低減させなければならない。
高周波信号の伝送を行う高周波回路において、第一の周波数帯の高周波信号を用いたいとき、前記第一の周波数帯の高周波信号を通過させ、前記第一の周波数帯のｎ倍又はｎ分の１倍（ｎは２以上の整数）の周波数帯の高周波信号を反射して通過させないことにより、特に大きな出力を有するスプリアスを低減させ、用いたい周波数の高周波信号を大きく取り出す可高周波回路を実現することが可能となる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高周波信号の伝送を行う高周波回路において、所望の周波数帯の高周波信号を通過させ、ある特定の周波数帯の電波の通過を大きく低減させるフィルタ機能を有し、且つ、設計時に考慮できない電波の戻り量を低減させる高周波回路を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の高周波回路の構成と電波通過の概念図
【図２】本発明の一実施形態に従う高周波回路の構成例
【図３】本発明の一実施形態に従う消費フィルタの構成例と電波入出力の概念図
【図４】本発明の一実施形態に従う反射フィルタの構成例と電波入出力の概念図
【図５】本発明の一実施形態に従う高周波回路の構成例と電波入出力の概念図
【図６】本発明の一実施形態に従う反射フィルタの構成例
【図７】本発明の一実施形態に従う反射フィルタの構成例
【図８】本発明の一実施形態に従う反射フィルタの構成例
【図９】本発明の一実施形態に従う反射フィルタの構成例
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、本発明における平面アンテナを実施するための形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に、本発明の高周波回路の構成と電波通過の概念図を示す。本発明の高周波回路の前段から伝送された電波は、まず消費フィルタ１に入力される。消費フィルタ１は、入力された電波を消費することによって通過電波を減衰させるものであり、消費フィルタ１通過時に消費されなかった電波が反射フィルタ２に入力される。反射フィルタ２は、特定の周波数帯の電波を反射することによって通過電波を減衰させるものである。反射フィルタ２で反射された電波は反射フィルタ２の前段に戻り、再度消費フィルタ１に入力され、消費フィルタを通過することによって減衰され、残りの通過分だけが本発明の高周波回路の前段へと戻る。
【００１４】
図２に、一例として、基板上に形成したマイクロストリップラインで構成される高周波回路において、消費フィルタとして抵抗器による消費フィルタ、反射フィルタとしてラジアルスタブによる反射フィルタ、を用いた構成図を示す。
ここで、抵抗器によるフィルタは図３に示す概念図で表される。図３に示すように、抵抗器によるフィルタは電波が抵抗を通過するときに光や熱等のエネルギーに変換されて消費されることにより電波を減衰させるものである。この減衰特性は抵抗器自身が有する周波数特性に依存する部分が大きいため、設計により減衰量を制御することは不可能である。抵抗器によるフィルタ単体の場合、スプリアスに対して抵抗器が優れた減衰性能を有していない場合、大きな減衰は見込めない。また、図３の例では考慮していないが、消費フィルタにおいても電波が一部反射される場合がある。
【００１５】
次に、反射フィルタの一例としてラジアルスタブによる反射フィルタについて、概念図を図４に示す。ラジアルスタブによる反射フィルタは電波を反射させると共に、伝送線路等から外部へと放射させることにより電波の出力量を減衰させる。ラジアルスタブによる反射フィルタは、スタブ長を調整することにより通過遮断周波数を任意に定めることができるため、スプリアスの減衰が大きくなるよう設計可能である。しかし、スプリアスの大きな減衰は見込める反面、スタブで反射させた電波は反射フィルタよりも前段の回路に戻り、設計時に考慮していない電波が回路に入力されることになる。したがって、前記電波の戻りにより、設計で意図した性能と実機の性能に差異が生じる可能性がある。
また、反射フィルタで反射された電波が前段の回路に入力されたとき、前記前段の回路に高周波信号を生成する発振器部が存在する場合、本来設計した電波の生成が不安定、又は不可能となる可能性がある。これは、発振器が高周波回路中の各部分の特性を厳密に設計することで電波の生成を可能とするものであり、反射電波が存在すると反射電波の影響を受け各回路の特性が変化する危険があるためである。
さらに、高周波回路の外部の高周波信号源から高周波信号を入力する場合においても、高周波信号源に電波が入力されることで動作不安定や故障を引き起こす可能性がある。
【００１６】
スプリアスを低減させる課題において、低減させたい周波数のスプリアスを大きく低減させること、他の回路に影響を及ぼさないこと、両者を満たすことがフィルタの特性として望ましい。
図３の消費フィルタ単体の場合は、フィルタ特性が素子の特性に大きく依存し低減させる周波数や減衰量の制御が困難であるため、狙いの周波数のスプリアス低減特性が要求される値を満たさない可能性があった。
それは、消費フィルタの高周波信号通過特性は、抵抗器等が元々有する周波数特性に依存するためである。消費フィルタの利点は電波の反射量が少なく、消費フィルタよりも前段の回路への戻りを考慮しなくて良い点にあるが、減衰させる電波の周波数と減衰量を制御することができないため、スプリアス低減のための設計は困難である。消費フィルタ単体でスプリアスを低減させるとき、用いる抵抗器の特性によっては低減目標を満たせない場合が大いに存在し得る。
さらに、同じ規格の素子であっても製造会社が異なると特性も異なるものとなり、同じ規格で同じ製造会社の素子であっても、素子の製造バラツキの影響を大きく受けるために同一の特性を得ることは非常に困難である。
また、図４の反射フィルタ単体の場合は、反射した電波がフィルタ前段の回路に戻り、設計時に予期できない挙動を起こしたり回路全体の動作を不安定にする可能性があるという問題があった。
【００１７】
低減させたい周波数のスプリアスを大きく低減させること、他の回路に影響を及ぼさないこと、両者を満たす回路が本発明であり、図５に示す概念図のように、消費フィルタを前段に配置し、反射フィルタを後段に配置する回路を用いることである。図５においては、消費フィルタとして図３の消費フィルタ、反射フィルタとして図４の反射フィルタを用いている。
消費フィルタは、抵抗器だけでなく、インダクタ、コンデンサ等、電波を光や熱のエネルギーに変換して消費するものであれば何であっても構わない。
反射フィルタは、図６に示す形状のラジアルスタブでも良く、図７、８に示す形状の長方形のオープンスタブでも良く、図９に示すマイクロストリップラインの近傍に誘電体共振器等の電波を反射させる部品を設置したものでも良く、特定の周波数の電波を反射させる性質を有する回路であれば何であっても構わない。
【００１８】
図４の反射フィルタのみをフィルタとして用いた場合、第二の周波数帯の電波は反射されるので、反射した電波は全て前記反射フィルタよりも前段の回路へと戻る。
しかし、上流に消費フィルタ、下流に反射フィルタを構成すると、反射フィルタのみの場合よりも第二の周波数帯の電波の戻りは少ない。これは、反射フィルタ前段の消費フィルタで、電波が反射される前と反射された後の二度、第二の周波数帯の電波が低減されるためである。
したがって、フィルタ前段への反射による電波の戻り量が少ないため、電波の反射を原因とする、設計で意図していない挙動の発生を防ぐことが可能となる。
また、反射フィルタはスタブ長を調整することにより通過遮断周波数を任意に定めることができ、減衰量を大きく設計できるため、電波に反射フィルタを通過させることで意図した周波数帯の電波の通過を大きく減衰させることが可能である特性は同様に得られる。
【００１９】
したがって、消費フィルタを前段、反射フィルタを後段に構成することにより、第二の周波数帯の電波を反射フィルタによって反射させ、反射フィルタの上流に配置した消費フィルタによって反射した電波を減衰させることにより、前段の回路への電波の戻りが少なく、フィルタ後段に第二の周波数帯の電波を通過させないフィルタ回路を有する高周波送信器を実現することが可能となる。
【００２０】
従来のフィルタでは、低減させたい周波数のスプリアスを大きく低減させることと、フィルタ前段への電波の戻りを少なくし他の回路に影響を及ぼさないこと、の２つを同時に満たすことが不可能であったが、本発明のように、消費フィルタを上流、反射フィルタを下流に構成することにより、前記２つの両立が可能となる。
【符号の説明】
【００２１】
１…消費フィルタ
２…反射フィルタ
３…本発明の高周波回路
４…抵抗器による消費フィルタ
５…ラジアルスタブによる反射フィルタ
６…マイクロストリップライン
７…基板
８…誘電体共振器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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