(57)【要約】【課題】通過帯域の帯域幅がより広く且つ通過帯域内での挿入損失が少ないフィルタ回路を提供する。【解決手段】入力端子１をもち且つ反対側の先端を開放または接地した第１の線路パターン３と、共振周波数の波長の整数倍の間隔で且つ第１の線路パターンとの電磁結合部分をもつ少なくとも２個の閉じた経路の線路パターン５，６と、入力端子と反対側に出力端子２をもち出力端子と反対側の先端を開放または接地し且つ少なくとも２個の閉じた経路の線路パターンとの電磁結合部分をもつ第２の線路パターン４を備えたことを特徴とする。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端子をもち且つ反対側の先端を開放または接地した第１の線路パターンと、共振周波数の波長の整数倍の間隔で且つ前記第１の線路パターンとの電磁結合部分をもつ少なくとも２個の閉じた経路の線路パターンと、前記入力端子と反対側に出力端子をもち該出力端子と反対側の先端を開放または接地し且つ前記少なくとも２個の閉じた経路の線路パターンとの電磁結合部分をもつ第２の線路パターンを備えたことを特徴とするフィルタ回路。
【請求項２】
変調器で生成した信号と局部発振器で発生した信号をミキサで混合し、混合した信号を電力増幅器で電力増幅しフィルタで不要の周波数成分を除去してアンテナから空間へ放射する送信装置において、前記フィルタに請求項１記載のフィルタ回路を用いたことを特徴とする送信装置。
【請求項３】
空間を伝播した電波をアンテナで受信し、必要ない周波数成分をフィルタで除去し電力増幅器で電力増幅した信号と局部発振器で発生した信号をミキサで混合し、混合した信号を復調器に入力して復調する受信装置において、前記フィルタに請求項１記載のフィルタ回路を用いたことを特徴とする受信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、フィルタ回路およびフィルタ回路を用いた送信装置ならびに受信装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２に、従来のフィルタ回路のパターンを示す。図２は、平面基板上で入力端子および出力端子をもつ２本の線路パターンの間に閉じた経路の線路パターンを形成することで機能するフィルタ回路を示す概略図である。
【０００３】
図２において、７は入力端子、８は入力端子７とは反対側の出力端子、９は入力端子７に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、１０は出力端子８に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、１１は閉じた経路の線路パターン、１２は閉じた経路の線路パターン１１と線路パターン９および１０の電磁結合部分中心に引いた基準線である。
【０００４】
このように、フィルタ回路は、平面基板上で入力端子７をもつ線路パターン９と、入力端子７とは反対方向に出力端子８をもつ線路パターン１０の間に、線路パターン９および１０との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターン１１を配置することで機能する。
【０００５】
図２において、入力端子７に接続された線路パターン９および出力端子８に接続された線路パターン１０の幅：Ｗ１，Ｗ２と、閉じた経路の線路パターン１１の幅：Ｗ３と、閉じた経路の線路パターン１１の経路長：Ｌ１と、入力端子７に接続された線路パターン９の先端から、閉じた経路の線路パターン１１と入力端子７に接続された線路パターン９との電磁結合部分中心までの距離：Ｌ４と、出力端子８に接続された線路パターン１０の先端から、閉じた経路の線路パターン１１と出力端子８に接続された線路パターン１０との電磁結合部分中心までの距離：Ｌ５と、閉じた経路の線路パターン１１から、入力端子７に接続された線路パターン９および出力端子８に接続された線路パターン１０までの距離：Ｓ１を、適切な値にすることによって、フィルタ回路として適切な特性を得ることができる。なお、図２は閉じた経路の線路パターンとして、角を丸めた８角形を採用した例である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
フィルタ回路を用いた送信装置とフィルタ回路を用いた受信装置からなる無線通信装置においては、無線通信装置の性能劣化につながる送信電力信号および受信電力信号の減衰を避ける必要があり、したがってフィルタ回路としては、通過帯域内の減衰量が少なく、且つ無線通信装置で使用しない阻止帯域の減衰量が大きいことが望まれる。
【０００７】
しかしながら、上述の従来のフィルタ回路では、一つの閉じた経路の線路パターンを１個の共振器として使用しているため、一つの閉じた経路の線路パターンの経路長に対して決まる周波数近傍のみで、挿入損失が少なく且つそれ以外の周波数では挿入損失が大きい特性を示すが、無線通信装置で使用する通過帯域全体を満たすほど通過帯域を広げることができない。
【０００８】
本発明の目的は、通過帯域の帯域幅がより広く且つ通過帯域内での挿入損失が少ないフィルタ回路およびフィルタ回路を用いた送信装置ならびに受信装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、入力端子をもち且つ反対側の先端を開放または接地した第１の線路パターンと、共振周波数の波長の整数倍の間隔で且つ前記第１の線路パターンとの電磁結合部分をもつ少なくとも２個の閉じた経路の線路パターンと、前記入力端子と反対側に出力端子をもち該出力端子と反対側の先端を開放または接地し且つ前記少なくとも２個の閉じた経路の線路パターンとの電磁結合部分をもつ第２の線路パターンを備えたことを特徴とするフィルタ回路である。
【００１０】
本発明は、変調器で生成した信号と局部発振器で発生した信号をミキサで混合し、混合した信号を電力増幅器で電力増幅しフィルタで不要の周波数成分を除去してアンテナから空間へ放射する送信装置において、前記フィルタに上記記載のフィルタ回路を用いたことを特徴とする送信装置である。
【００１１】
本発明は、空間を伝播した電波をアンテナで受信し、必要ない周波数成分をフィルタで除去し電力増幅器で電力増幅した信号と局部発振器で発生した信号をミキサで混合し、混合した信号を復調器に入力して復調する受信装置において、前記フィルタに請求項１記載のフィルタ回路を用いたことを特徴とする受信装置である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の第１の実施の形態であるフィルタ回路のパターンを示す図である。１は入力端子、２は入力端子１と反対側の出力端子、３は入力端子１に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、４は出力端子２に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、５は線路パターン３と４との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターン、６は線路パターン３と４との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターンである。図１において、閉じた経路の線路パターン５，６は２個であり、閉じた経路の線路パターン５，６は、共振周波数の波長の整数倍の間隔で配置されている。
【００１４】
ここで、図１，図２の入力端子１，７に電力信号を入力したときの、出力端子２，８で得られる電力信号の挿入損失を、市販の「高周波回路シミュレータ」を使って計算する。
【００１５】
まず、図１のフィルタ回路において、「高周波回路シミュレータ」に入力するパラメータとして、比誘電率：１０、厚み：０．２［ｍｍ］の基板を用いて、図１の入力端子１に接続された線路パターン３および出力端子２に接続された線路パターン４の幅：Ｗ１，Ｗ２をＷ１＝Ｗ２＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン５および６の幅：Ｗ３，Ｗ４をＷ３＝Ｗ４＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン５および６の経路長：Ｌ１，Ｌ２をＬ１＝Ｌ２＝１．８４［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン５および６から入力端子１に接続された線路パターン３および出力端子２に接続された線路パターン４までの距離：Ｓ１，Ｓ２をＳ１＝Ｓ２＝０．１［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン５および６の間隔：Ｌ３を１波長としてＬ３＝１．８４［ｍｍ］とした。
【００１６】
「高周波回路シミュレータ」に上記パラメータを入力すると、図３に示す、入力信号の周波数に対する挿入損失特性が、表示される。図３において、横軸は、周波数［ＧＨｚ］、縦軸は、挿入損失［単位：ｄＢ］である。
【００１７】
図３において、曲線１４は閉じた経路の線路パターンを２個とした図１の入力端子１から電力信号を入力したときに出力端子２で得られる電力信号の挿入損失の５８［ＧＨｚ］から６２［ＧＨｚ］までの周波数特性である。中心周波数は約５９．８［ＧＨｚ］で、電力信号の通過帯域をピーク電力信号から３［ｄＢ］減少した値の範囲と定義すると、約１．２［ＧＨｚ］の通過帯域が得られ、且つピーク値で約−１．３［ｄＢ］が得られる。
【００１８】
次に、図２のフィルタ回路において、「高周波回路シミュレータ」に入力するパラメータとして、比誘電率：１０、厚み：０．２［ｍｍ］の基板を用いて、図２の入力端子７に接続された線路パターン９および出力端子８に接続された線路パターン１０の幅：Ｗ１，Ｗ２をＷ１＝Ｗ２＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン１１の幅：Ｗ３をＷ３＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン１１の経路長：Ｌ１をＬ１＝１．８４［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン１１から入力端子７に接続された線路パターン９および出力端子８に接続された線路パターン１０までの距離：Ｓ１をＳ１＝０．１［ｍｍ］とした。
【００１９】
「高周波回路シミュレータ」に上記パラメータを入力すると、図３の曲線１３に示す、入力信号の周波数に対する挿入損失特性が、表示される。
【００２０】
曲線１３は、閉じた経路の線路パターンを１個とした図２の入力端子７から電力信号を入力したときに出力端子８で得られる電力信号の挿入損失の５８［ＧＨｚ］から６２［ＧＨｚ］までの周波数特性である。中心周波数は５９．９［ＧＨｚ］で、電力信号の通過帯域をピーク電力信号から３［ｄＢ］減少した値の範囲と定義すると、約０．７［ＧＨｚ］の通過帯域が得られ、且つピーク値で約−２［ｄＢ］が得られる。
【００２１】
曲線１３および曲線１４からあきらかなように、閉じた経路の線路パターンが１個ある場合より２個ある方が、広帯域で且つ低損失な特性が得られている。
【００２２】
図４は本発明の第２の実施の形態であるフィルタ回路のパターンを示す図である。１５は入力端子、１６は入力端子１５と反対側の出力端子、１７は入力端子１５に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、１８は出力端子１６に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、１９は線路パターン１７と１８との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターン、２０は線路パターン１７と１８との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターン、２１は線路パターン１７と１８との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターンである。図４において、閉じた経路の線路パターン１９，２０，２１は３個であり、閉じた経路の線路パターン１９，２０，２１は、共振周波数の波長の整数倍の間隔で配置されている。
【００２３】
ここで、図４の入力端子１５に電力信号を入力したときの、出力端子１６で得られる電力信号の挿入損失を、市販の「高周波回路シミュレータ」を使って計算する。
【００２４】
図４のフィルタ回路において、「高周波回路シミュレータ」に入力するパラメータとして、比誘電率：１０、厚み：０．２［ｍｍ］の基板を用いて、図４の入力端子１５に接続された線路パターン１７および出力端子１６に接続された線路パターン１８の幅：Ｗ１，Ｗ２をＷ１＝Ｗ２＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン１９，２０および２１の幅：Ｗ３，Ｗ４，Ｗ５をＷ３＝Ｗ４＝Ｗ５＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン１９，２０および２１の経路長：Ｌ１，Ｌ２，Ｌ６をＬ１＝Ｌ２＝Ｌ６＝１．８４［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン１９，２０および２１から、入力端子１５に接続された線路パターン１７および出力端子１６に接続された線路パターン１８までの距離：Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３をＳ１＝Ｓ２＝Ｓ３＝０．１［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン１９，２０および２１の間隔：Ｌ３を１波長としてＬ３＝１．８４［ｍｍ］とした。
【００２５】
「高周波回路シミュレータ」に上記パラメータを入力すると、図５の曲線２２に示す、入力信号の周波数に対する挿入損失特性が、表示される。図５において、横軸は、周波数［ＧＨｚ］、縦軸は、挿入損失［単位：ｄＢ］である。
【００２６】
図５において、曲線２２は閉じた経路の線路パターンを３個とした図４の入力端子１５から電力信号を入力したときに出力端子１６で得られる電力信号の挿入損失の５８［ＧＨｚ］から６２［ＧＨｚ］までの周波数特性である。中心周波数は５９．６［ＧＨｚ］で、電力信号の通過帯域をピーク電力から３［ｄＢ］減少した値の範囲と定義すると、約１．７［ＧＨｚ］の通過帯域が得られ、且つピーク値で約−１．１［ｄＢ］が得られる。
【００２７】
図５において、曲線１４は閉じた経路の線路パターンを２個とした図１の入力端子１から電力信号を入力したときに出力端子２で得られる電力信号の挿入損失の５８［ＧＨｚ］から６２［ＧＨｚ］までの周波数特性である。
【００２８】
曲線２２および曲線１４からあきらかなように、閉じた経路の線路パターンが２個ある場合より３個ある方が、広帯域で且つ低損失な特性が得られている。
【００２９】
次に、図１において閉じた経路の線路パターン５，６が異なる寸法形状をもつ場合について、説明する。
【００３０】
「高周波回路シミュレータ」に入力するパラメータとして、比誘電率：１０、厚み：０．２［ｍｍ］の基板を用いて、図１の入力端子１に接続された線路パターン３および出力端子２に接続された線路パターン４の幅：Ｗ１，Ｗ２をＷ１＝Ｗ２＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン５および６の幅：Ｗ３，Ｗ４をＷ３＝Ｗ４＝０．１９９［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターンの経路長：Ｌ１，Ｌ２をＬ１＝１．８４［ｍｍ］、Ｌ２＝１．８３［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン５および６から、入力端子１に接続された線路パターン３および出力端子２に接続された線路パターン４までの距離：Ｓ１，Ｓ２をＳ１＝０．１［ｍｍ］、Ｓ２＝０．１００７９６［ｍｍ］、閉じた経路の線路パターン５および６の間隔：Ｌ３を１波長としてＬ３＝１．８３５［ｍｍ］とした。
【００３１】
「高周波回路シミュレータ」に上記パラメータを入力すると、図６の曲線２３に示す、入力信号の周波数に対する挿入損失特性が、表示される。図６において、横軸は、周波数［ＧＨｚ］、縦軸は、挿入損失［単位：ｄＢ］である。
【００３２】
図６において、曲線２３は異なる寸法形状をもつ閉じた経路の線路パターンを２個とした図１の入力端子１から電力信号を入力したときに出力端子２で得られる電力信号の挿入損失の５８［ＧＨｚ］から６２［ＧＨｚ］までの周波数特性である。中心周波数は５９．９［ＧＨｚ］で、電力信号の通過帯域をピーク電力から３［ｄＢ］減少した値の範囲と定義すると、約１．３［ＧＨｚ］の通過帯域が得られ、且つピーク値で約−１．４［ｄＢ］が得られる。
【００３３】
図６において、曲線１３は閉じた経路の線路パターンを１個とした図２の入力端子７から電力信号を入力したときに出力端子８で得られる電力信号の挿入損失の５８［ＧＨｚ］から６２［ＧＨｚ］までの周波数特性である。
【００３４】
曲線２３および曲線１３からあきらかなように、閉じた経路の線路パターンが１個ある場合より、異なる寸法形状をもつ閉じた経路の線路パターンが２個ある方が広帯域で且つ低損失な特性が得られている。
【００３５】
さらに、上記フィルタ回路は、異なる寸法形状をもつ閉じた経路の線路パターンを３個以上としても、広帯域で且つ低損失な特性が得られる。
【００３６】
図７は本発明の他の実施の形態であるフィルタ回路のパターンを示す図である。図７は異なる寸法形状をもつ閉じた経路の線路パターンが２個あり、各々の閉じた経路の線路パターンと入力端子および出力端子に接続された線路パターンとの間隔をすべて同じ値にした場合の構成例を示す。
【００３７】
２４は入力端子、２５は入力端子２４と反対側の出力端子、２６は入力端子２４に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、２７は出力端子２５に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、２８は線路パターン２６と２７との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターン、２９は線路パターン２６と２７との電磁結合部分をもつ、閉じた経路の線路パターンである。
【００３８】
３０は線路パターン２６の一部を構成する線路の曲がり部分、３１は線路パターン２６の一部を構成する線路の曲がり部分、３２は線路パターン２７の一部を構成する線路の曲がり部分、３３は線路パターン２７の一部を構成する線路の曲がり部分である。
【００３９】
３４は閉じた経路の線路パターン２８と入力端子２４に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン２６および出力端子２５に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン２７の電磁結合部分中心に引いた基準線、３５は閉じた経路の線路パターン２９と入力端子２４に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン２６および出力端子２５に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン２７の電磁結合部分中心に引いた基準線である。
【００４０】
Ｗ６は入力端子２４に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン２６の幅、Ｗ７は出力端子２５に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン２７の幅、Ｗ８は閉じた経路の線路パターン２８の幅、Ｗ９は閉じた経路の線路パターン２９の幅である。
【００４１】
Ｓ１は閉じた経路の線路パターン２８から、入力端子２４に接続された線路パターン２６および出力端子２５に接続された線路パターン２７までの距離、Ｓ２は閉じた経路の線路パターン２９から、入力端子２４に接続された線路パターン２６および出力端子２５に接続された線路パターン２７までの距離である。
【００４２】
Ｌ７は閉じた経路の線路パターン２８と入力端子２４に接続された線路パターン２６上の電磁結合部分中心から、閉じた経路の線路パターン２９と入力端子２４に接続された線路パターン２６上の電磁結合部分中心までの、入力端子２４に接続された線路パターン２６の中心の経路長、Ｌ８は閉じた経路の線路パターン２８と出力端子２５に接続された線路パターン２７上の電磁結合部分中心から、閉じた経路の線路パターン２９と出力端子２５に接続された線路パターン２７上の電磁結合部分中心までの、出力端子２５に接続された線路パターン２７の中心の経路長、Ｌ９は閉じた経路の線路パターン２８の経路長、Ｌ１０は閉じた経路の線路パターン２９の経路長である。
【００４３】
図７に示すように、閉じた経路の線路パターン２８から、入力端子２４に接続された線路パターン２６および出力端子２５に接続された線路パターン２７までの距離：Ｓ１と、閉じた経路の線路パターン２９から、入力端子２４に接続された線路パターン２６および出力端子２５に接続された線路パターン２７までの距離：Ｓ２を、Ｓ１＝Ｓ２とし、なお且つ閉じた経路の線路パターン２８の経路長：Ｌ９と、閉じた経路の線路パターン２９の経路長：Ｌ１０を、Ｌ９≠Ｌ１０とした場合、線路パターン２６の一部を構成する線路の曲がり部分：３０，３１および線路パターン２７の一部を構成する線路の曲がり部分：３２，３３を接続する。
【００４４】
このことにより、閉じた経路の線路パターン２８と入力端子２４に接続された線路パターン２６上の電磁結合中心から、閉じた経路の線路パターン２９と入力端子２４に接続された線路パターン２６上の電磁結合部分中心までの入力端子２４に接続された線路パターン２６の中心の経路長：Ｌ７と、閉じた経路の線路パターン２８と出力端子２５に接続された線路パターン２７上の電磁結合中心から、閉じた経路の線路パターン２９と出力端子２５に接続された線路パターン２７上の電磁結合中心までの，出力端子２５に接続された線路パターン２７の中心の経路長：Ｌ８を、共振周波数の波長の整数倍に維持することで、上記フィルタ回路と同様に構成可能である。
【００４５】
図８は本実施の形態のフィルタ回路を用いた送信装置と受信装置からなる無線通信装置のブロック構成図である。無線通信装置は送信装置４０と受信装置５０から構成される。
【００４６】
送信装置４０は、変調器４１で生成した信号と局部発振器４２で発生した信号をミキサ４３で混合し、混合した信号を電力増幅器４４で電力増幅しフィルタ４５で不要の周波数成分を除去してアンテナ４６から空間へ放射する構成であり、フィルタ４５に本実施の形態で説明のフィルタ回路を用いた。
【００４７】
また、受信装置５０は、空間を伝播した電波をアンテナ５１で受信し、必要ない周波数成分をフィルタ５２で除去し電力増幅器５３で電力増幅した信号と局部発振器５４で発生した信号をミキサ５５で混合し、混合した信号を復調器５６に入力して復調する構成であり、フィルタ５２に本実施の形態で説明のフィルタ回路を用いた。
【００４８】
このことにより、無線通信装置の性能劣化につながる送信電力信号および受信電力信号の減衰を避けることがより可能となった。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、通過帯域の帯域幅がより広く且つ通過帯域内での挿入損失が少ないフィルタ回路およびフィルタ回路を用いた送信装置ならびに受信装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であるフィルタ回路のパターンを示す図である。
【図２】従来のフィルタ回路のパターンを示す図である。
【図３】入力信号の周波数に対する挿入損失特性を示す図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態であるフィルタ回路のパターンを示す図である。
【図５】入力信号の周波数に対する挿入損失特性を示す図である。
【図６】入力信号の周波数に対する挿入損失特性を示す図である。
【図７】本発明の他の実施の形態であるフィルタ回路のパターンを示す図である。
【図８】本実施の形態のフィルタ回路を用いた送信装置と受信装置からなる無線通信装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１，１５，２４：入力端子、２，１６，２５：入力端子と反対側の出力端子、３，１７，２６：入力端子に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、４，１８，２７：出力端子に接続され且つ反対側の先端を開放した線路パターン、５，６，１９，２０，２１，２８，２９：閉じた経路の線路パターン、１４，２３：閉じた経路の線路パターンを２個としたときの挿入損失の周波数特性、２２：閉じた経路の線路パターンを３個としたときの挿入損失の周波数特性、３０，３１：入力端子に接続された線路パターンの一部を構成する線路の曲がり部分、３２，３３：出力端子に接続された線路パターンの一部を構成する線路の曲がり部分、３４，３５：閉じた経路の線路パターンと入力端子に接続された線路パターンおよび出力端子に接続された線路パターンの電磁結合部分中心に引いた基準線、４０：送信装置、４１：変調器、４２：局部発振器、４３：ミキサ、４４：電力増幅器、４５：フィルタ、４６：アンテナ、５０：受信装置、５１：アンテナ、５２：フィルタ、５３：電力増幅器、５４：局部発振器、５５：ミキサ、５６：復調器。
【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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