(57)【要約】      （修正有）【課題】帯域通過フィルタのシールドケース構造として通過帯域以外の高周波側の減衰特性を改善できるようにする。【解決手段】マイクロストリップ線路で形成した共振素子１５０ａ〜１５０ｆを所定間隔で並べて構成した基板１００と、基板１００を囲むシールドケース２００とからなる帯域通過フィルタにおいて、シールドケース２００は、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆを並べた領域より広く、かつ、所定の高さを有する第１空間部２８０と、第１空間部２８０の上方に連なって形成され、所定のカットオフ周波数を有する第２空間部２９０とを備え、入力される通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードで伝送するとともに、入力される所定周波数以下の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧する。【選択図】図１
2011097393.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロストリップ線路で形成した複数の共振素子を所定間隔で並べて構成した基板と、同基板を囲むシールドケースとからなる帯域通過フィルタにおいて、前記シールドケースは、前記複数の共振素子を並べた領域より広く、かつ、所定の高さを有する第１空間部と、同第１空間部の上方に連なって形成され、所定のカットオフ周波数を有する第２空間部とを備え、入力される通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードで伝送するとともに、入力される所定周波数以下の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧することを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項２】
前記第１空間部は、前記複数の共振素子を並べた領域より広い幅と所定の高さとを有し、前記第２空間部は、前記第１空間部の幅より狭い幅と所定の高さとを有することを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯、ミリ波帯などの高周波信号を取扱う帯域通過フィルタに関し、特に通過特性を改善したシールドケースの構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、高周波信号を取扱う高周波機器は、アンプ、ミキサ、フィルタなどの各種の高周波回路が搭載されている。このうち、フィルタは、マイクロストリップ線路で形成した複数の共振素子を所定間隔で並べて配置した基板と、この基板を囲むシールドケースとで構成され、入力される高周波信号のうち所定の周波数帯域の信号を通過させる帯域通過フィルタがある。この帯域通過フィルタには、側結合型フィルタ、インターデジタル型フィルタ、ヘアピン型フィルタなどがある。
【０００３】
ところで、帯域通過フィルタでは、マイクロストリップ線路とシールドケースとの間の空間が導波管として作用し、入力される高周波信号はマイクロストリップ線路だけを伝送せず、フィルタの入出力端子間を空間伝播することで通過帯域以外の不要な信号成分として現れてフィルタ特性が劣化する。
【０００４】
そこで、このような空間伝播によるフィルタ特性の劣化を防ぐ方法として、フィルタおよびその周辺部品を収容するシールドケース構造が提案されている。図４（Ａ）に示すように、フィルタ２およびその周辺部品３〜５が実装された基板１と、この基板１を囲むシールドケース６とで構成され、シールドケース６のフィルタ２上の天井面６ｃの高さを全体に低くし、天井面６ｃとフィルタ２を近接させた構造としている。このシールドケース構造により、フィルタ２とシールドケース６との間の空間を小さくし、空中結合を低減することができ、図４（Ｂ）に示すように、点線Ａから実線へとフィルタ特性を改善することができる（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
しかしながら、マイクロストリップ線路で形成した帯域通過フィルタの場合、上述と同様に、シールドケースの共振素子上の天井面の高さを全体に低くし、天井面と共振素子を近接させすぎてしまうと、帯域通過フィルタの通過特性が低周波側から崩れ始め、通過帯域を含めた全体的な通過特性が劣化してしまう。逆に、帯域通過フィルタの通過特性が全体的に劣化しない天井面の高さにすると、入出力端子間の空間伝播を十分に抑圧することができず、帯域通過フィルタの通過帯域以外の高周波数側の通過特性（減衰特性）がそれほど改善できない。
【０００６】
これを解決するため、シールドケースの天井面の高さだけでなく、シールドケースの側面間の幅も小さくし、導波管モードとしてのカットオフ周波数を上げることによって、入出力端子間の空間伝播を抑圧し、帯域通過フィルタの通過帯域以外の高周波数側の通過特性（減衰特性）を改善することができるが、シールドケースの両側面とマイクロストリップ線路が近づきすぎてしまうと、依然として帯域通過フィルタの全体的な通過特性が劣化してしまうという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２０９３８６号公報（第２頁−第３頁、第１図、第９図）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は上記問題点に鑑み、シールドケース構造として通過帯域以外の高周波側の減衰特性を改善できる帯域通過フィルタ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】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、マイクロストリップ線路で形成した複数の共振素子を所定間隔で並べて構成した基板と、同基板を囲むシールドケースとからなる帯域通過フィルタにおいて、前記シールドケースは、前記複数の共振素子を並べた領域より広く、かつ、所定の高さを有する第１空間部と、同第１空間部の上方に連なって形成され、所定のカットオフ周波数を有する第２空間部とを備え、入力される通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードで伝送するとともに、入力される所定周波数以下の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧することを特徴とする構成となっている。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の帯域通過フィルタにおいて、前記第１空間部は、前記複数の共振素子を並べた領域より広い幅と所定の高さとを有し、前記第２空間部は、前記第１空間部の幅より狭い幅と所定の高さとを有することを特徴とする構成となっている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、マイクロストリップ線路で形成した複数の共振素子を所定間隔で並べて構成した基板を囲むシールドケース構造として、入力される通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するとともに、入力される通過帯域の周波数以上で所定周波数以下の減衰帯域の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧するための第１空間部と第２空間部とを備えているので、所定の通過帯域の信号より高周波側の減衰特性を良好にした帯域通過フィルタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明による帯域通過フィルタを示す図で、（Ａ）は横断面図、（Ｂ）は側断面図である。
【図２】本発明による帯域通過フィルタの基板を示す平面図である。
【図３】本発明による帯域通過フィルタの通過特性を示す図である。
【図４】従来の高周波フィルタを説明するための図で、（Ａ）は高周波フィルタのシールドケース構造を示す側断面図、（Ｂ）は高周波フィルタの減衰量劣化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面に基づき詳細に説明する。本発明による帯域通過フィルタは、所定の周波数帯域の信号を通過させるものであり、マイクロ波帯やミリ波帯などの高周波信号を取扱う高周波機器に搭載する高周波回路に用いられる。
【００１４】
帯域通過フィルタは、図１および図２に示すように、マイクロストリップ線路で形成した複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆを所定間隔で並べて配置した基板１００と、この基板１００を囲む箱型のアルミダイキャストなどの金属製シールドケース２００とから構成されている。
【００１５】
基板１００は、誘電体１１０と、誘電体１１０の裏面全面に形成した接地導体１２０と、誘電体１１０の表面にパターン形成領域Ａの周囲に形成され、複数のスルーホール１８０で裏面の接地導体１２０と接続された接地導体１３０と、誘電体１１０の表面のパターン形成領域Ａに形成されたマイクロストリップ線路からなる入力線路１４０、６本の共振素子１５０ａ〜１５０ｆおよび出力線路１６０とを具備している。また、基板１００のコーナー部寄りには、誘電体１１０と、誘電体１１０の表裏面に形成した接地導体１２０および接地導体１３０とを貫通する４つのネジ孔１７０を備えている。
【００１６】
本実施形態の帯域通過フィルタは、図２のような側結合型フィルタとして、これらのマイクロストリップ線路のパターンが、銅箔などの金属をエッチングすることによって誘電体１１０上のパターン形成領域Ａに形成されている。なお、帯域通過フィルタとしては、側結合型フィルタ以外に、インターデジタル型フィルタやヘアピン型フィルタなどのマイクロストリップ線路のパターンを形成するようにしても良い。
【００１７】
シールドケース２００は、上ケース２１０と下ケース２２０に二分割されており、下ケース２２０には、誘電体１１０の表面に形成した入力線路１４０に接続された入力端子２３０と、誘電体１１０の表面に形成した出力線路１６０に接続された出力端子２４０とを配置し、入力端子２３０および出力端子２４０によって高周波信号が入出力されるようになっている。
【００１８】
上ケース２１０および下ケース２２０のコーナー部寄りにはそれぞれ、４つのネジ孔２５０と４つのネジ孔２６０とが貫通されており、シールドケース２００は、４つのネジ２７０によって、上ケース２１０と下ケース２２０の間に基板１００を挟持するように固定されている。この結果、４つのネジ２７０を介して上ケース２１０、接地導体１３０、接地導体１２０および下ケース２２０で誘電体１１０上のマイクロストリップ線路を囲んでシールドケース２００を構成するようにしている。
【００１９】
次に、本発明の帯域通過フィルタの特徴であるシールドケース２００の構造について説明する。基板１００と密着している上ケース２１０には、入力端子２３０から入力される所定の通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するとともに、入力される信号のうち、所定の通過帯域の周波数以上で所定周波数以下の減衰帯域の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧するための第１空間部２８０と第２空間部２９０とを設けている。
【００２０】
第１空間部２８０は、入力端子２３０から出力端子２４０に向けて矩形状に延長された長方体で構成され、入力端子２３０から入力線路１４０を通じて入力される高周波信号の伝送方向に直交する方向での複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆの開放端のエッジ間の最大幅ａ以上で、所定の通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するための幅Ｗ１と、容易にアルミダイキャストなどによる成形や切削加工ができ、かつ、マイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するための所定の高さＨ１とから形成されている。
【００２１】
本実施形態では、最大幅ａは、図２における共振素子１５０ａの下側エッジと共振素子１５０ｆの上側エッジとの間の幅である。また、幅Ｗ１は、左側面２８２と右側面２８３との間の幅であり、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群の中心線となる一点鎖線からみて左右対称に離れた幅である。また、この幅Ｗ１は、図２における誘電体１１０のパターン形成領域Ａの幅ｂと等しい寸法になっている。高さＨ１は、この誘電体１１０のパターン形成領域Ａの表面から第１空間部２８０の天井面２８１までの高さである。
【００２２】
第２空間部２９０は、第１空間部２８０と同様に、入力端子２３０から出力端子２４０に向けて矩形状に延長された長方体で構成され、第１空間部２８０の上方に第１空間部２８０と連続した空間として形成されており、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆの開放端のエッジ間の最大幅ａ（以下、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群の幅ａと記す）よりも大きく、かつ、所定の通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するための第１空間部２８０の幅Ｗ１よりも小さく、入力される信号のうち、所定の通過帯域の周波数以上で所定周波数以下の減衰帯域の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧する幅Ｗ２と、マイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するための高さＨ２とから形成されている。
【００２３】
幅Ｗ２は、左側面２９２と右側面２９３との間の幅であり、第１空間部２８０と同様に、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群の中心線となる一点鎖線からみて左右対称に離れた幅である。また、この幅Ｗ２は、導波管モードの空間伝播を抑圧するために、第２空間部２９０を矩形導波管と仮定した場合、光速ｃを幅Ｗ２の２倍で割算して求められるカットオフ周波数ｆｃを考慮して設定されている。高さＨ２は、第１空間部２８０の天井面２８１から天井面２９１までの高さである。
【００２４】
以上説明してきた誘電体１１０上の複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群と、シールドケース２００の上ケース２１０の具体的な設計値は、例えば、基板１００を厚さＴが０．６ｍｍで比誘電率が２．６のフッ素樹脂基板とした場合、入力端子２３０に入力される高周波信号から周波数帯域３０ＧＨｚ〜３１ＧＨｚの信号を通過させて出力端子２４０から出力する帯域通過フィルタとすると、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群の幅ａはおよそ２．４ｍｍとなる。また、通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するための最小の寸法として、第１空間部２８０を形成する各寸法は、幅Ｗ１が４ｍｍ、高さＨ１が１ｍｍとなり、第２空間部２９０を形成する各寸法は、幅Ｗ２が３ｍｍ、高さＨ２が３ｍｍとなる。このとき、第２空間部２９０のカットオフ周波数ｆｃはおよそ５０ＧＨｚである。
【００２５】
図３に、帯域通過フィルタの通過特性を示す。実線の通過特性が上述の設計値による本発明の帯域通過フィルタの通過特性であり、点線や一点鎖線などの通過特性は、背景技術の欄で述べたように、単に箱状の空間が形成されたシールドケースの天井面の高さと側面間の幅とを設定した場合を示している。点線の通過特性は、シールドケースの幅が５ｍｍ、高さが４ｍｍの場合、一点鎖線の通過特性は、シールドケースの幅が４ｍｍ、高さが４ｍｍの場合、二点鎖線の通過特性は、シールドケースの幅が４ｍｍ、高さが３ｍｍの場合である。背景技術で説明したように、シールドケースの幅と高さを小さくするだけでは、帯域通過フィルタの通過帯域以外の高周波数側の通過特性（減衰特性）が十分改善できない。
【００２６】
一方、本実施形態では、シールドケース２００の構造として、入力される通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するとともに、入力される通過帯域の周波数以上で所定周波数以下の減衰帯域の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧するための第１空間部２８０と第２空間部２９０とから形成されているので、通過帯域の周波数３０ＧＨｚ〜３１ＧＨｚの信号の高周波数側として、周波数３２．５〜３９．５ＧＨｚで減衰量をほぼ３０ｄＢ以下として減衰特性を良好にすることができる。また、本発明によれば、通過帯域の周波数３０ＧＨｚ〜３１ＧＨｚの信号の低周波数側でも、従来に比べて減衰特性を改善することができる。
【００２７】
なお、本実施形態では、第２空間部２９０の幅Ｗ２を、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群の幅ａよりも大きく、かつ、マイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するための幅Ｗ１よりも小さくするようにしたが、本発明はこれに限らず、第１空間部２８０を形成したことによって、第２空間部２９０の左側面２９２および右側面２９３と、マイクロストリップ線路である複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群とが近づきすぎてしまうことがないため、導波管モードによる空間伝播の抑圧効果や通過帯域の通過特性の劣化に影響のない範囲であれば、第２空間部２９０の幅Ｗ２を、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆ群の幅ａと等しいか、小さくしてもよい。また、本実施形態では、第１空間部２８０の幅Ｗ１が、パターン形成領域Ａの幅ｂと等しい寸法になっているが、本発明はこれに限らず、導波管モードによる空間伝播の抑圧効果や通過帯域の通過特性の劣化に影響のない範囲であれば、第１空間部２８０の幅Ｗ１よりもパターン形成領域Ａの幅ｂが大きくても小さくてもよい。更に、本実施形態では、帯域通過フィルタとして説明したが、本発明はこれに限らず、高域通過フィルタであってもよい。また、本実施形態では、第２空間部２９０の形状を断面矩形状の長方体としているが、本発明はこれに限らず、円弧状の断面を延長した形状としてもよい。
【００２８】
以上説明してきた本発明による帯域通過フィルタによれば、シールドケース２００（上ケース２１０）は、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆを並べた領域より広く、かつ、所定の高さを有する第１空間部２８０と、第１空間部２８０の上方に連なって形成され、所定のカットオフ周波数を有する第２空間部２９０とを備え、入力される通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードで伝送するとともに、入力される所定周波数以下の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧することを特徴としている。また、第１空間部２８０は、複数の共振素子１５０ａ〜１５０ｆを並べた領域より広い幅Ｗ１と所定の高さＨ１とを有し、第２空間部２９０は、第１空間部２８０の幅Ｗ１より狭い幅Ｗ２と所定の高さＨ２とを有することを特徴としている。
【００２９】
これにより、マイクロストリップ線路で形成した複数の共振素子を所定間隔で並べて構成した基板を囲むシールドケース構造として、入力される通過帯域の高周波信号をマイクロストリップ線路による伝送モードを乱さずに伝送するとともに、入力される通過帯域の周波数以上で所定周波数以下の減衰帯域の高周波信号の導波管モードによる空間伝播を抑圧するための第１空間部と第２空間部とを備えているので、単に箱状に空間形成されたシールドケースでは限度があった所定の通過帯域の信号より高周波側の減衰特性を良好にした帯域通過フィルタを実現することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１００  基板
１１０  誘電体
１２０  接地導体
１３０  接地導体
１４０  入力線路
１５０ａ〜１５０ｆ  共振素子
１６０  出力線路
１７０  ネジ孔
１８０  スルーホール
２００  シールドケース
２１０  上ケース
２２０  下ケース
２３０  入力端子
２４０  出力端子
２５０  ネジ孔
２６０  ネジ孔
２７０  ネジ
２８０  第１空間部
２８１  天井面
２８２  左側面
２８３  右側面
２９０  第２空間部
２９１  天井面
２９２  左側面
２９３  右側面
Ｗ１  第１空間部の幅
Ｈ１  第１空間部の高さ
Ｗ２  第２空間部の幅
Ｈ２  第２空間部の高さ
Ａ  パターン形成領域
ａ  高周波信号の伝送方向に直交する方向での複数の共振素子の開放端のエッジ間の最大幅
ｂ  パターン形成領域の幅
Ｔ  誘電体の厚さ
【図１】
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【図２】
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【図３】
2011097393.tif 000005
【図４】
2011097393.tif 000006