(57)【要約】【課題】従来の帯域通過フィルタにおいては、共振回路が通過域にて共振するため、共振に伴う共振回路の位相変化に起因するフィルタの群遅延平坦性が劣化し、また共振器の損失が大きい場合には共振時のエネルギー集中に伴うフィルタの通過損失の増大を招いてしまう問題があった。【解決手段】第１の伝送線路と、この第１の伝送線路に結合され、相互に結合する第１の共振回路と第２の共振回路とからなる共振回路対を複数備えるとともに、この複数の共振回路対が結合されている構成とした。これにより低損失かつ優れた群遅延平坦性を有する高周波フィルタを得る。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の伝送線路と、この第１の伝送線路に結合され、相互に結合する第１の共振回路と第２の共振回路とからなる共振回路対を複数備えるとともに、この複数の共振回路対が結合されている構成であることを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項２】
第１の阻止帯域にて共振する第１の共振回路と、第２の阻止帯域にて共振する第２の共振回路を、互いに適当な距離だけ離して第１の伝送線路に複数個結合させると共に、前記第１の共振回路同士あるいは第２の共振回路同士を結合させた構成であることを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項３】
請求項１あるいは請求項２に記載の高周波フィルタにおいて、前記複数の共振回路対を近接して配置することで結合させたことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項４】
請求項１あるいは請求項２に記載の高周波フィルタにおいて、前記複数の共振回路対を結合回路を介して結合させたことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項５】
請求項１から請求項４に記載の高周波フィルタにおいて、前記共振回路が前記第１の伝送線路に結合する箇所に挟まれた同線路区間に、容量性素子を同線路と地板間に接続することで低域通過形回路を構成したことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項６】
請求項１から請求項３に記載の高周波フィルタにおいて、前記共振回路が前記第１の伝送線路に結合する箇所に挟まれた同線路区間に、誘導性素子を同線路と地板間に接続することで高域通過形回路を構成したことを特徴とする高周波フィルタ。
【請求項７】
請求項１から請求項３に記載の高周波フィルタにおいて、前記共振回路が前記第１の伝送線路に結合する箇所に挟まれた同線路区間に、容量性素子および誘導性素子を同線路と地板間に接続することで帯域通過形回路を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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、帯域通過形高周波フィルタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通過域の近傍の周波数帯を減衰させる場合には、通過帯域にて共振する共振回路から構成される帯域通過フィルタを用いていた。
【０００３】
【特許文献１】
Ｇ．Ｍａｔｔｈａｅｉほか、“Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｆｉｌｔｅｒｓ、Ｉｍｐｅｄａｎｃｅ−Ｍａｔｃｈｉｎｇ  Ｎｅｔｗｏｒｋｓ、ａｎｄ  Ｃｏｕｐｌｉｎｇ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ”  （１９８０年、Ａｒｔｅｃｈ  Ｈｏｕｓｅ）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来の帯域通過フィルタにおいては、同フィルタを構成する共振回路が通過域にて共振するため、共振に伴う共振回路の不可避的な位相変化に起因するフィルタの群遅延平坦性が劣化するという問題があり、また共振器の損失が大きい場合には共振時のエネルギー集中に伴うフィルタの通過損失の増大を招いてしまう問題があった。
【０００５】
この発明は上記の問題を解決するためになされたもので、低損失かつ優れた群遅延平坦性を有する帯域通過形フィルタを得るものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る高周波フィルタは、第１の伝送線路と、この第１の伝送線路に結合され、相互に結合する第１の共振回路と第２の共振回路とからなる共振回路対を複数備えるとともに、この複数の共振回路対が結合されている構成としたものである。
【０００７】
また、第１の阻止帯域にて共振する第１の共振回路と、第２の阻止帯域にて共振する第２の共振回路を、互いに適当な距離だけ離して第１の伝送線路に複数個結合させると共に、前記第１の共振回路同士あるいは第２の共振回路同士を結合させた構成としたものである。
【０００８】
また、前記複数の共振回路対を近接して配置することで結合させたものである。
【０００９】
また、前記複数の共振回路対を結合回路を介して結合させたものである。
【００１０】
また、前記共振回路が前記第１の伝送線路に結合する箇所に挟まれた同線路区間に、容量性素子を同線路と地板間に接続することで低域通過形回路を構成したものである。
【００１１】
また、前記共振回路が前記第１の伝送線路に結合する箇所に挟まれた同線路区間に、誘導性素子を同線路と地板間に接続することで高域通過形回路を構成したものである。
【００１２】
また、前記共振回路が前記第１の伝送線路に結合する箇所に挟まれた同線路区間に、容量性素子および誘導性素子を同線路と地板間に接続することで帯域通過形回路を構成したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
以下に、主に通過域のごく近傍のみを減衰させることを目的として、２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタにより同阻止帯域間に通過帯域を形成する高周波フィルタの例を説明する。ここで、通過域ではなく減衰域で共振する共振回路を用いて２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタを構成することにより、同阻止域にはさまれた帯域を通過帯域とするとともに、通過域ではなく阻止域で共振するようにしたため、共振時に顕著となる共振回路損失を通過域にて回避でき、低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができる。
【００１４】
図１はこの発明の実施の形態１である高周波フィルタを示すもので、図中、６は誘電体基板、１、２はマイクロストリップ線路、３は接地用のバイアホール、４は阻止域の間の通過周波数にて長さ４分の１波長のマイクロストリップ線路でバイアホール３と併せて共振回路を構成している。
また５は共振回路間を結合させるためのマイクロストリップ線路である。ここでマイクロストリップ線路２の長さは阻止域の間の通過周波数にて長さ約４分の１波長で、また隣接する同線路２の間隔は約４分の１波長または４分の３波長である。
【００１５】
次に動作について説明する。図２は本実施の形態１の等価回路を示すもので、図中１１は伝送線路、１４は先端短絡スタブで共振回路として機能するもので、隣合う２つで共振回路対を構成している。図２ではこの共振回路対が２対あるものを示している。また１２は伝送線路で先端短絡スタブ１４と伝送線路１１を結合するために用いる４分の１波長線路である。また１５は線路間の結合を表すキャパシタンス、１６は共振回路対間を疎結合させるための結合回路としての伝送線路であり、中央の隣合う共振回路１４同士を結合している。また図３は、図２に示す等価回路のうちキャパシタ１５を介して結合した２つの先端短絡スタブ１４およびそれらが伝送線路１２を介して伝送線路１１に結合した回路の通過特性を示すものである。同図に示すように、２つの同一の共振回路を結合させることで２つの異なる阻止域が生じる。従って同回路を図１あるいは図２に示すように一定長の線路を介して複数個配置することで、２つの阻止域に挟まれた通過域を有するフィルタを得ることができる。このとき、共振回路は阻止域で共振し通過域では共振しないことから、共振時に顕著となる共振回路損失の影響を通過域にて回避することができ、低損失な帯域通過特性を得ることができる。
【００１６】
また図４は、前出図２に示す本実施の形態１の等価回路をさらに簡略化したもので、前出の互いに結合した２つの共振回路、そして伝送線路１６および同線路に隣接するキャパシタ１５により構成される結合回路を各々１個のブロックとしてまとめて描いたものである。同図において、阻止周波数ではフィルタ入力電力のうち共振回路へ流入する経路２の成分が大きくなる一方で伝送線路を経た経路１を通過する成分は小さくなる。このとき、共振回路の間を結合回路により疎結合させ、かつ結合回路内の伝送線路１６の長さを適切に選ぶことで、経路１および経路２を通過する成分の振幅を等しくしかつ通過位相を互いに逆相とすることができる。その結果、阻止帯域において通過量が零、すなわち減衰量が無限大となる減衰極を形成することができる。
【００１７】
図５は、図４に示す結合回路の有無によるフィルタ特性の違いを描いたものである。同図に示すように、結合回路を用いて通過量が零となる減衰極を形成することにより周波数軸上でみた減衰特性の傾きを急峻とすることができ、フィルタの段数を増やすことなくより急峻な減衰特性を得ることができる。
【００１８】
以上のように実施の形態１の構成によれば、互いに結合した共振回路を用いて２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタを構成することにより、同阻止域に挟まれた周波数帯を通過域とする帯域通過特性を得ることができる。そのとき、共振回路は通過域ではなく阻止域で共振するため、共振時に顕著となる共振回路損失を通過域にて回避でき、低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができる。さらに共振回路間を疎結合させて阻止域に減衰極を形成することにより減衰特性を急峻にすることができ、フィルタの段数を増やすことなく優れた減衰特性を有する小型なフィルタを得ることができる。
【００１９】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２である高周波フィルタを示すもので、図中、２７は誘電体基板、２１はマイクロストリップ線路、２３は接地用のバイアホール、２４、２５は互いに長さが異なるマイクロストリップ線路で、バイアホール２３と併せて共振回路を構成している。また２６は共振回路間を結合させるためのマイクロストリップ線路である。ここで隣接するマイクロストリップ線路２４、２５の間隔は阻止域の間の通過周波数にて約２分の１波長または４分の１波長である。
【００２０】
次に動作について説明する。図７は本実施の形態２の等価回路を示すもので、図中３１は伝送線路、３４、３５は互いに長さの異なる先端短絡スタブで共振回路として機能する。また３６は結合回路としての伝送線路で、先端短絡スタブ間を結合させるためのものである。また３７は線路間の結合を表すキャパシタンスである。また図８には、図７に示す等価回路のうち長さの異なる２つの先端短絡スタブ３４、３５がキャパシタ３７を介して伝送線路３１に結合した回路の通過特性を示す。先端短絡スタブ３４、３５の共振周波数は互いに異なるため、実施の形態１に関して図３にて示した特性と同様に２つの異なる阻止域を有する通過特性を得ることができる。
【００２１】
また、共振周波数が同一の共振回路間を伝送線路３６およびキャパシタ３７を介して疎結合させることで、実施の形態１と同様に減衰極を有するフィルタ特性を得ることができる。
【００２２】
以上のように実施の形態２の構成によれば、互いに共振周波数の異なる共振回路を用いて２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタを構成することにより、同阻止域に挟まれた周波数帯を通過域とする帯域通過特性を得ることができる。そのとき、共振回路は通過域ではなく阻止域で共振するため、共振時に顕著となる共振回路損失を通過域にて回避でき、低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができる。さらに共振回路間を疎結合させて阻止域に減衰極を形成することにより減衰特性を急峻にすることができ、フィルタの段数を増やすことなく優れた減衰特性を有する小型なフィルタを得ることができる。
【００２３】
実施の形態３．
図９はこの発明の実施の形態３である高周波フィルタを示すもので、図中４６は誘電体基板、４１、４２はマイクロストリップ線路、４３は接地用のバイアホール、４４、４５は阻止域の間の通過周波数にて長さ約４分の１波長のマイクロストリップ線路でバイアホール４３と併せて共振回路を構成しているが、４５は近接したマイクロストリップ結合線路とみなすことができ互いに磁界を介して結合している。ここでマイクロストリップ線路４２の長さは阻止域の間の通過周波数にて長さ約４分の１波長で、また隣接する同線路４２の間隔は約４分の１波長または４分の３波長である。
【００２４】
次に動作について説明する。本形態は、実施の形態１あるいは２において、共振器間を疎結合させるための伝送線路に代えて、同共振器を近接して配置して電磁的に結合させたものであり、前述した形態と同様に減衰極を有する通過特性を得ることができる。
【００２５】
以上のように実施の形態３の構成によれば、２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタを構成することにより、同阻止域に挟まれた周波数帯を通過域とする帯域通過特性を得ることができる。そのとき、共振回路は通過域ではなく阻止域で共振するため、共振時に顕著となる共振回路損失を通過域にて回避でき、低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができる。さらに共振回路間を疎結合させて阻止域に減衰極を形成することにより減衰特性を急峻にすることができ、フィルタの段数を増やすことなく優れた減衰特性を有する小型なフィルタを得ることができる。
【００２６】
実施の形態４．
図１０はこの発明の実施の形態４である高周波フィルタを示すもので、図中６７は誘電体基板、６１、６２はマイクロストリップ線路、６３は接地用のバイアホール、６４は阻止域の間の通過周波数にて長さ４分の１波長のマイクロストリップ線路でバイアホール６３と併せて共振回路を構成している。また６５は共振回路間を結合させるためのマイクロストリップ線路、６６は先端開放マイクロストリップ線路である。ここでマイクロストリップ線路６２の長さは阻止域の間の通過周波数にて長さ約４分の１波長で、また隣接する同線路６２の間隔は約４分の１波長または４分の３波長である。
【００２７】
次に動作について説明する。本形態は実施の形態１において、共振器が接続される伝送線路６１の一部に先端開放スタブ６６からなる容量性素子を接続したものである。先端開放スタブは低域通過素子であり高域阻止特性を呈することから、前出図５に示した特性に回路寸法を変えることなく高域阻止特性を付加することができる。
【００２８】
以上のように実施の形態４の構成によれば、２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタを構成することにより、同阻止域に挟まれた周波数帯を通過域とする帯域通過特性を得ることができる。そのとき、共振回路は通過域ではなく阻止域で共振するため、共振時に顕著となる共振回路損失を通過域にて回避でき、低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができる。さらに共振回路間を疎結合させて阻止域に減衰極を形成することにより減衰特性を急峻にすることができると共に、共振回路間に低域通過素子を付加することによりフィルタの段数を増やすことなく優れた減衰特性を有する小型なフィルタを得ることができる。
【００２９】
実施の形態５．
図１１はこの発明の実施の形態５である高周波フィルタを示すもので、図中７７は誘電体基板、７１、７２はマイクロストリップ線路、７３は接地用のバイアホール、７４は阻止域の間の通過周波数にて長さ４分の１波長のマイクロストリップ線路でバイアホール７３と併せて共振回路を構成している。また７５は共振回路間を結合させるためのマイクロストリップ線路、７６はマイクロストリップ線路でバイアホール７３と併せて先端短絡マイクロストリップ線路を形成している。ここでマイクロストリップ線路７２の長さは阻止域の間の通過周波数にて長さ約４分の１波長で、また隣接する同線路７２の間隔は約４分の１波長または４分の３波長である。
【００３０】
次に動作について説明する。本形態は実施の形態１において、共振器が接続される伝送線路７１の一部に先端短絡スタブからなる誘導性素子を接続したものである。先端短絡スタブは高域通過素子であり低域阻止特性を呈することから、前出図５に示した特性に回路寸法を変えることなく低域阻止特性を付加することができる。
【００３１】
以上のように実施の形態５の構成によれば、２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタを構成することにより、同阻止域に挟まれた周波数帯を通過域とする帯域通過特性を得ることができる。そのとき、共振回路は通過域ではなく阻止域で共振するため、共振時に顕著となる共振回路損失を通過域にて回避でき、低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができる。さらに共振回路間を疎結合させて阻止域に減衰極を形成することにより減衰特性を急峻にすることができると共に、共振回路間に高域通過素子を付加することによりフィルタの段数を増やすことなく優れた減衰特性を有する小型なフィルタを得ることができる。
【００３２】
実施の形態６．
図１２はこの発明の実施の形態６である高周波フィルタを示すもので、図中８７は誘電体基板、８１、８２はマイクロストリップ線路、８３は接地用のバイアホール、８４は阻止域の間の通過周波数にて長さ４分の１波長のマイクロストリップ線路でバイアホール８３と併せて共振回路を構成している。また８５は共振回路間を結合させるためのマイクロストリップ線路、８６はマイクロストリップ線路でバイアホール８３と併せて先端短絡マイクロストリップ線路を形成しており、８８は先端開放マイクロストリップ線路である。ここでマイクロストリップ線路８２の長さは阻止域の間の通過周波数にて長さ約４分の１波長で、また隣接する同線路８２の間隔は約４分の１波長または４分の３波長である。
【００３３】
次に動作について説明する。本形態は実施の形態１において、共振器が接続される伝送線路８１の一部に先端開放スタブからなる容量性素子および先端短絡スタブからなる誘導性素子を接続したものである。先端開放スタブは低域通過素子、先端短絡スタブは高域通過素子であることから両者を併用することで低域阻止および高域阻止特性を呈することから、前出図５に示した特性に回路寸法を変えることなく高域および低域阻止特性を付加することができる。
【００３４】
以上のように実施の形態６の構成によれば、２つの異なる阻止域を有する帯域阻止フィルタを構成することにより、同阻止域に挟まれた周波数帯を通過域とする帯域通過特性を得ることができる。そのとき、共振回路は通過域ではなく阻止域で共振するため、共振時に顕著となる共振回路損失を通過域にて回避でき、低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができる。さらに共振回路間を疎結合させて阻止域に減衰極を形成することにより減衰特性を急峻にすることができると共に、共振回路間に低域通過および高域通過素子を付加することによりフィルタの段数を増やすことなく優れた減衰特性を有する小型なフィルタを得ることができる。
【００３５】
以上の実施形態において、共振回路対が結合されるよう構成するときのいくつかの例を示したが、共振回路対が結合されるよう構成する手段はこれらに限られない。
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、第１の伝送線路と、この第１の伝送線路に結合され、相互に結合する第１の共振回路と第２の共振回路とからなる共振回路対を複数備えるとともに、この複数の共振回路対が結合されている構成としたので、共振回路は通過域ではなく阻止域で共振するため、共振時の共振回路損失を回避して低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができるとともに、減衰特性を急峻にすることができ、優れた減衰特性を有する高周波フィルタを得ることができる。
【００３６】
また、第１の阻止帯域にて共振する第１の共振回路と、第２の阻止帯域にて共振する第２の共振回路を、互いに適当な距離だけ離して第１の伝送線路に複数個結合させると共に、前記第１の共振回路同士あるいは第２の共振回路同士を結合させた構成としたので、共振時の共振回路損失を回避して低損失かつ群遅延平坦性の優れた通過特性を得ることができるとともに、減衰特性を急峻にすることができ、優れた減衰特性を有する高周波フィルタを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの平面図である。
【図２】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの等価回路図である。
【図３】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの構成要素回路の通過特性特性図である。
【図４】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの等価回路ブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの通過特性を示す特性図である。
【図６】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの平面図である。
【図７】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの等価回路図である。
【図８】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの構成要素回路の通過特性を示す特性図である。
【図９】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの平面図である。
【図１０】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの平面図である。
【図１１】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの平面図である。
【図１２】この発明の実施の形態を示す高周波フィルタの平面図である。
【符号の説明】
１、２、５、２１、２４、２５、４１、４２、６１、６２、６５、７１、７２、７５、８１、８２、８５  マイクロストリップ線路
３、２３、４３、６３、７３、８３  バイアホール
４、４４、４５、６４、７４、８４  ４分の１波長マイクロストリップ線路
６、２７、４６、６７、７７、８７  誘電体基板
６６、８８  先端開放マイクロストリップ線路
７６、８６  先端短絡マイクロストリップ線路
１１、１２、１６、３１、３６  伝送線路
１４、３４、３５  先端短絡スタブ
１５、３７  キャパシタンス
１００  共振回路
１０１  インバータ回路
１０２  入出力端子
【図１】
2004349847.tif 000003
【図２】
2004349847.tif 000004
【図３】
2004349847.tif 000005
【図４】
2004349847.tif 000006
【図５】
2004349847.tif 000007
【図６】
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【図７】
2004349847.tif 000009
【図８】
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【図９】
2004349847.tif 000011
【図１０】
2004349847.tif 000012
【図１１】
2004349847.tif 000013
【図１２】
2004349847.tif 000014