(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
３端子高調波フィルタであって、
第１の回路部と、
第２の回路部と、
第３の回路部と、
第１の伝送線路と、
第２の伝送線路と、
第３の伝送線路とを含み、
第１の回路部の一端に第１の伝送線路の一端が接続されており、
第１の回路部の他端に第２の伝送線路の一端が接続されており、
第２の回路部の一端に第３の伝送線路の一端が接続されており、
第２の回路部の他端は、第１の回路部の一端に接続されており、
第３の回路部は、第１の回路部の他端に接続されており、
第１の伝送線路の他端は、第１の端子に接続されており、
第３の伝送線路の他端は、第２の端子に接続されており、
第２の伝送線路の他端は、第３の端子に接続されており、
第１の回路部は、基本波信号と３倍高調波信号の挿入損失がそれぞれゼロであり、かつ、２倍高調波信号の周波数において第１の回路部と第２の回路部との接続部から第１の回路部を見た入力インピーダンスが大であるように構成されており、
第２の回路部は、基本波信号の挿入損失がゼロであり、かつ、３倍高調波信号の周波数において第１の回路部と第２の回路部との接続部から第２の回路部を見た入力インピーダンスが大であるように構成されており、
第３の回路部は、基本波信号の周波数において第１の回路部と第３の回路部との接続部から第３の回路部を見た入力インピーダンスがゼロであり、かつ、３倍高調波信号の挿入損失がゼロであるように構成されている
高調波フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載の高調波フィルタであって、
下記の電気長を、基本波信号における電気長として、
第１の回路部は、
第１の回路部と第２の回路部との接続部に一端が接続される電気長４５°の第４の伝送線路と、
第４の伝送線路の他端と、第１の回路部と第３の回路部との接続部と、を接続する電気長４５°の第５の伝送線路と、
第４の伝送線路の他端に一端が接続される電気長９０°の第６の伝送線路と、
第６の伝送線路の他端に接続される電気長９０°の第１の先端開放スタブと、
第６の伝送線路の他端に接続される電気長４５°の第２の先端開放スタブとを含み、
第２の回路部は、
第１の回路部と第２の回路部との接続部と、第２の回路部と第３の伝送線路との接続部と、を接続する電気長３０°の第７の伝送線路と、
第２の回路部と第３の伝送線路との接続部に一端が接続される電気長６０°の第８の伝送線路と、
第８の伝送線路の他端に接続される電気長約１１３．４°の第３の先端開放スタブと、
第８の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第４の先端開放スタブとを含み、
第３の回路部は、
第１の回路部の他端に一端が接続される電気長３０°の第９の伝送線路と、
第９の伝送線路の他端に接続される電気長約４９．１°の第５の先端開放スタブと、
第９の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第６の先端開放スタブ
とを含む
ことを特徴とする高調波フィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載の高調波フィルタであって、
下記の電気長を、基本波信号における電気長として、
第１の回路部は、
第１の回路部と第２の回路部との接続部に一端が接続される電気長４５°の第４の伝送線路と、
第４の伝送線路の他端と、第１の回路部と第３の回路部との接続部と、を接続する電気長４５°の第５の伝送線路と、
第４の伝送線路の他端に接続される電気長９０°の先端短絡スタブとを含み、
第２の回路部は、
第１の回路部と第２の回路部との接続部と、第２の回路部と第３の伝送線路との接続部と、を接続する電気長３０°の第６の伝送線路と、
第２の回路部と第３の伝送線路との接続部に一端が接続される電気長６０°の第７の伝送線路と、
第７の伝送線路の他端に接続される電気長約１１３．４°の第１の先端開放スタブと、
第７の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第２の先端開放スタブとを含み、
第３の回路部は、
第１の回路部の他端に一端が接続される電気長３０°の第８の伝送線路と、
第８の伝送線路の他端に接続される電気長約４９．１°の第３の先端開放スタブと、
第８の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第４の先端開放スタブ
とを含む
ことを特徴とする高調波フィルタ。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の高調波フィルタと、
基本波信号を生成する信号発生部と、
３倍高調波信号を測定する電力測定部とを含み、
信号発生部は、高調波フィルタの第２の端子に接続されており、
電力測定部は、高調波フィルタの第３の端子に接続されており、
高調波フィルタの第１の端子は、測定対象物が接続される端子である
非線形性測定装置。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の高調波フィルタと、
基本波信号を生成する信号発生部と、
３倍高調波信号を測定する電力測定部と、
終端器とを含み、
終端器は、高調波フィルタの第２の端子に接続されており、
電力測定部は、高調波フィルタの第３の端子に接続されており、
高調波フィルタの第１の端子は、測定対象物の一端に接続される端子であり、
信号発生部は、測定対象物の他端に接続される
非線形性測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自らの非線形性が小さい高調波フィルタと、この高調波フィルタを用いた非線形性測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
テレビ放送や携帯電話サービスなど電波を用いる事業においては、高周波の信号を対象とする信号処理のために、フィルタのような高周波回路や、トランジスタなどの高周波デバイス、もしくは高周波回路と高周波デバイスを組み合わせた送信器などの高周波装置（以下、これらをまとめて「高周波装置等」と呼称する）が用いられている。
【０００３】
高周波装置等は、多くの場合、何らかの非線形な特性を有する。非線形性とは、高周波装置等から出力される信号が入力信号の一次関数で表されないことである。非線形特性を有する高周波装置等から出力される信号は、入力信号のべき級数で表されることが一般的に知られている。高周波装置等に周波数ｆの正弦波を入力信号として入力したとする。非線形特性を有する高周波装置等から出力される信号は、入力信号に関して１次の項と、２次の項や３次の項さらにはより高い次数の項との和で表される。２次の項からは周波数２ｆの信号が生成され、３次の項からは周波数３ｆの信号が生成されるように、ｎ次（ｎは２以上の整数である）の項からは周波数ｎ＊ｆの信号（以下、「高調波信号」あるいは「ｎ倍高調波信号」と呼称する）が生成される。なお、記号＊は乗算を表す。非線形性の度合いに応じて、高調波信号の強さが変わり、非線形性の度合いが強いほど高調波信号の電力が大きくなる。このため、高周波装置等の非線形特性を評価する際には、高周波装置等に１周波の正弦波を入力して、高周波装置等から出力される高調波信号の電力（以下、「高調波電力」と呼称する）がどれくらいであるかを調べることがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】ローデ・シュワルツ・ジャパン株式会社、“スペクトラム・アナライザによる高調波の測定  アプリケーションノート”、（インターネット〈URL: http://www.rohde-schwarz.co.jp/download/jp/an/1EF78_1J.pdf〉［平成26年6月23日検索］）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
高周波装置等の非線形特性を評価する装置（以下、「非線形性測定装置」と呼称する）として、たとえば図１（ａ）に示す構成を持つ非線形性測定装置が考えられる。図１（ａ）に示す非線形性測定装置は、１周波の正弦波を生成する信号生成部８００と、高調波電力を測定する電力測定部６００を含み、測定対象物７００である高周波装置等は信号生成部８００と電力測定部６００との間に接続される。なお、信号生成部８００は、単に信号を生成するだけでなく、図示しない増幅器を用いてこの信号の電力を所望の電力にまで増幅してもよい。図１（ａ）に示す非線形性測定装置によると、信号生成部８００で生成された所望の電力の正弦波が測定対象物７００に入力され、測定対象物７００で生成される高調波電力を電力測定部６００が計測する。一般的には電力測定部６００としてスペクトラムアナライザが用いられるが、実は、スペクトラムアナライザ自身が非線形特性を持つ。このため、測定対象物７００から出力された入力信号と同じ周波数の信号の電力が高い場合、測定対象物７００が生成した高調波信号とスペクトラムアナライザが生成した高調波信号とがベクトル合成された結果がスペクトラムアナライザ上に出力される。これでは測定対象物７００の非線形特性を正しく評価することができない。したがって、入力信号と同じ周波数ｆの信号（以下、「基本波信号」と呼称する）を電力測定部６００による処理の前に除去する必要がある。
【０００６】
電力測定部６００による処理の前に基本波信号を除去する機能を有する非線形性測定装置の構成として図１（ｂ）や図１（ｃ）に示す構成が考えられる。図１（ｂ）の構成では、測定対象物７００からの基本波信号を終端器５００へ通過させ、基本波信号より高い測定対象物７００からの周波数の信号を電力測定部６００に伝達する分波器９００が用いられている。電力測定部６００に伝達される基本波信号の電力を大幅に低減することができるため、図１（ｂ）の構成は、測定対象物７００の非線形特性を図１（ａ）の構成よりも正しく評価することができる。しかしながら、一般的に分波器９００は低域通過型フィルタＬＰＦと高域通過型フィルタＨＰＦの組み合せで構成されており、それぞれのフィルタは多くのコイルとコンデンサを組み合わせて構成されるため、分波器９００は複雑な構造を持ち作製に手間がかかる。さらに、コイルとコンデンサとの接続にはたとえば半田などが用いられるが、一般的に、コイルの材料、コンデンサの電極材料、半田の材料はそれぞれ異なる。異種金属同士の接合面は非線形特性を持つことが指摘されており、測定対象物７００が有する非線形特性が小さく、かつ、この異種金属同士の接合面での非線形特性と同じ程度である場合には、測定対象物７００の非線形特性を正しく測定することが困難になる。
【０００７】
図１（ｃ）の構成の場合、分波器９００に比べて単純な構造を持つ、基本波信号の１／４波長の先端開放スタブ９５０によって、電力測定部６００に伝達される基本波信号の電力を低減することが可能である。さらに、先端開放スタブ９５０は異種金属同士の接合面を持たないことから、図１（ｃ）の非線形性測定装置は、図１（ｂ）の非線形性測定装置に比べて、測定対象物７００で生成された高調波電力を正しく測定できそうである。しかしながら、図１（ｃ）の構成では、基本波信号は先端開放スタブ９５０によって反射されて測定対象物７００へと帰っていく。この結果、反射された信号は信号生成部８００からの入力信号と足し合わされ、測定対象物７００上に定在波が立つこととなる。定在波が立つと測定対象物７００上に一様でない電圧や電流の分布が形成されることとなり、やはり非線形特性の正しい評価が困難になる。
【０００８】
本発明は、測定対象物の非線形特性の正しい測定に寄与することのできる高調波フィルタと、この高調波フィルタを用いた非線形性測定装置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】
【００１２】
本発明の高調波フィルタＦ２は、３端子高調波フィルタであって、第１の回路部と、第２の回路部と、第３の回路部と、第１の伝送線路と、第２の伝送線路と、第３の伝送線路とを含み、第１の回路部の一端に第１の伝送線路の一端が接続されており、第１の回路部の他端に第２の伝送線路の一端が接続されており、第２の回路部の一端に第３の伝送線路の一端が接続されており、第２の回路部の他端は、第１の回路部の一端に接続されており、第３の回路部は、第１の回路部の他端に接続されており、第１の伝送線路の他端は、第１の端子に接続されており、第３の伝送線路の他端は、第２の端子に接続されており、第２の伝送線路の他端は、第３の端子に接続されており、第１の回路部は、基本波信号と３倍高調波信号の挿入損失がそれぞれゼロであり、かつ、２倍高調波信号の周波数において第１の回路部と第２の回路部との接続部から第１の回路部を見た入力インピーダンスが大であるように構成されており、第２の回路部は、基本波信号の挿入損失がゼロであり、かつ、３倍高調波信号の周波数において第１の回路部と第２の回路部との接続部から第２の回路部を見た入力インピーダンスが大であるように構成されており、第３の回路部は、基本波信号の周波数において第１の回路部と第３の回路部との接続部から第３の回路部を見た入力インピーダンスがゼロであり、かつ、３倍高調波信号の挿入損失がゼロであるように構成されている。
【００１３】
高調波フィルタＦ２において、下記の電気長を、基本波信号における電気長として、第１の回路部が、第１の回路部と第２の回路部との接続部に一端が接続される電気長４５°の第４の伝送線路と、第４の伝送線路の他端と、第１の回路部と第３の回路部との接続部と、を接続する電気長４５°の第５の伝送線路と、第４の伝送線路の他端に一端が接続される電気長９０°の第６の伝送線路と、第６の伝送線路の他端に接続される電気長９０°の第１の先端開放スタブと、第６の伝送線路の他端に接続される電気長４５°の第２の先端開放スタブとを含み、第２の回路部が、第１の回路部と第２の回路部との接続部と、第２の回路部と第３の伝送線路との接続部と、を接続する電気長３０°の第７の伝送線路と、第２の回路部と第３の伝送線路との接続部に一端が接続される電気長６０°の第８の伝送線路と、第８の伝送線路の他端に接続される電気長約１１３．４°の第３の先端開放スタブと、第８の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第４の先端開放スタブとを含み、第３の回路部が、第１の回路部の他端に一端が接続される電気長３０°の第９の伝送線路と、第９の伝送線路の他端に接続される電気長約４９．１°の第５の先端開放スタブと、第９の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第６の先端開放スタブとを含む構成であってもよい。以下、この構成を高調波フィルタＦ２１とする。
【００１４】
あるいは、高調波フィルタＦ２において、下記の電気長を、基本波信号における電気長として、第１の回路部が、第１の回路部と第２の回路部との接続部に一端が接続される電気長４５°の第４の伝送線路と、第４の伝送線路の他端と、第１の回路部と第３の回路部との接続部と、を接続する電気長４５°の第５の伝送線路と、第４の伝送線路の他端に接続される電気長９０°の先端短絡スタブとを含み、第２の回路部が、第１の回路部と第２の回路部との接続部と、第２の回路部と第３の伝送線路との接続部と、を接続する電気長３０°の第６の伝送線路と、第２の回路部と第３の伝送線路との接続部に一端が接続される電気長６０°の第７の伝送線路と、第７の伝送線路の他端に接続される電気長約１１３．４°の第１の先端開放スタブと、第７の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第２の先端開放スタブとを含み、第３の回路部が、第１の回路部の他端に一端が接続される電気長３０°の第８の伝送線路と、第８の伝送線路の他端に接続される電気長約４９．１°の第３の先端開放スタブと、第８の伝送線路の他端に接続される電気長３０°の第４の先端開放スタブとを含む構成であってもよい。以下、この構成を高調波フィルタＦ２２とする。
【００１７】
本発明の非線形性測定装置は、高調波フィルタＦ２または高調波フィルタＦ２１または高調波フィルタＦ２２と、基本波信号を生成する信号発生部と、３倍高調波信号を測定する電力測定部とを含み、信号発生部は、高調波フィルタの第２の端子に接続されており、電力測定部は、高調波フィルタの第３の端子に接続されており、高調波フィルタの第１の端子は、測定対象物が接続される端子である。
【００１８】
あるいは、本発明の非線形性測定装置は、高調波フィルタＦ２または高調波フィルタＦ２１または高調波フィルタＦ２２と、基本波信号を生成する信号発生部と、３倍高調波信号を測定する電力測定部と、終端器とを含み、終端器は、高調波フィルタの第２の端子に接続されており、電力測定部は、高調波フィルタの第３の端子に接続されており、高調波フィルタの第１の端子は、測定対象物の一端に接続される端子であり、信号発生部は、測定対象物の他端に接続される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の高調波フィルタによると、詳しくは後述するが、基本波信号は電力測定部に伝達されず、測定対象物で発生した２倍高調波信号または３倍高調波信号は低損失で電力測定部に伝達されるので、測定対象物の非線形特性の正しい測定に寄与することができる。また、この高調波フィルタを用いた非線形性測定装置によって測定対象物の非線形特性の正しい測定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】従来的な非線形性測定装置の構成を説明する図。（ａ）基本的構成。（ｂ）分波器を用いた構成。（ｃ）先端開放スタブを用いた構成。
【図２】第１実施形態の非線形性測定装置の構成を示す図。
【図３】第１実施形態の高調波フィルタの構成を示す図。
【図４】第１実施形態の高調波フィルタにおいて所定の電気長を持つ線路を示す図。
【図５】第１実施形態の高調波フィルタのＳ31パラメータ。
【図６】第１実施形態の高調波フィルタのＳ12パラメータ。
【図７】第１実施形態の高調波フィルタのＳ32パラメータ。
【図８】第１実施形態の高調波フィルタのＳ11パラメータ。
【図９】第１実施形態の非線形性測定装置（変形例）の構成を示す図。
【図１０】第１実施形態の高調波フィルタ（変形例）の構成を示す図。
【図１１】第１実施形態の高調波フィルタ（変形例）において所定の電気長を持つ線路を示す図。
【図１２】第２実施形態の高調波フィルタの構成を示す図。
【図１３】第２実施形態の高調波フィルタにおいて所定の電気長を持つ線路を示す図。
【図１４】第２実施形態の高調波フィルタのＳ31パラメータ。
【図１５】第２実施形態の高調波フィルタのＳ12パラメータ。
【図１６】第２実施形態の高調波フィルタのＳ32パラメータ。
【図１７】第２実施形態の高調波フィルタのＳ11パラメータ。
【図１８】第２実施形態の高調波フィルタ（変形例）の構成を示す図。
【図１９】第２実施形態の高調波フィルタ（変形例）において所定の電気長を持つ線路を示す図。
【図２０】高調波フィルタの特性を変更する線路構成の例。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、実施形態の高調波フィルタは集中定数素子ではなく分布定数線路（伝送線路とスタブ）を用いて構成されているので、説明の便宜から、電気長に基づいて実施形態を説明する。電気長は周波数に依存するので、この説明では、特に断りが無い限り、基本波信号の周波数ｆに基づく電気長を採用する。なお、分布定数線路の電気長と分布定数線路の物理長との関係は周知であるから説明を省略する。
【００２２】
＜＜第１実施形態＞＞
本発明による高調波フィルタおよび非線形測定装置の第１実施形態を説明する。第１実施形態の非線形性測定装置１は、図２に示すように、第１実施形態の高調波フィルタ１００Ａと電力測定部６００と信号発生部８００とで構成される。高調波フィルタ１００Ａは、ポートＰ１で測定対象物７００に接続されており、ポートＰ２で信号発生部８００に接続されており、ポートＰ３で電力測定部６００に接続されている。電力測定部６００と信号発生部８００のそれぞれの構成に限定は無く、例えば従来から知られている構成を採用できる。また、測定対象物７００に限定は無く、例えば高周波装置等である。
【００２３】
[[高調波フィルタの構成]]
第１実施形態の高調波フィルタ１００Ａは、２倍高調波信号（つまり、周波数２ｆの信号である）を電力測定部６００に伝達する３端子フィルタである。高調波フィルタ１００Ａは、図２に示すように、第１回路部１００Ａａと、第２回路部１００Ａｂと、伝送線路１０１と、伝送線路１０３と、伝送線路１０５とを含む。第１回路部１００Ａａの一端は伝送線路１０１の一端に接続されている。第１回路部１００Ａａの他端は伝送線路１０３の一端に接続されている。第２回路部１００Ａｂの一端は伝送線路１０５の一端に接続されている。第２回路部１００Ａｂの他端は第１回路部１００Ａａの一端に接続されている。伝送線路１０１の他端はポートＰ１に接続されている。伝送線路１０５の他端はポートＰ２に接続されている。伝送線路１０３の他端はポートＰ３に接続されている。伝送線路１０１と伝送線路１０３と伝送線路１０５はそれぞれ任意の電気長を持つ。第１回路部１００Ａａは、基本波信号の周波数ｆにおいて第１回路部１００Ａａと第２回路部１００Ａｂとの接続部Ｃ１から第１回路部１００Ａａを見た入力インピーダンスが大であり、かつ、２倍高調波信号の挿入損失がゼロであるように構成されている。第２回路部１００Ａｂは、基本波信号の挿入損失がゼロであり、かつ、２倍高調波信号の周波数２ｆにおいて第１回路部１００Ａａと第２回路部１００Ａｂとの接続部Ｃ１から第２回路部１００Ａｂを見た入力インピーダンスが大であるように構成されている。ここで挿入損失がゼロであるとは、挿入損失がゼロである場合に限定されず、挿入損失が実用上ゼロと看做せる場合も含む。また、入力インピーダンスが大であるとは、入力インピーダンスが理論上無限大である場合に限定されず、入力インピーダンスが信号伝達を実用上阻害していると看做せる場合も含む。このことを換言すれば、入力アドミタンスがゼロである場合に限定されず、入力アドミタンスが実用上ゼロと看做せる場合も含む。
【００２４】
第１回路部１００Ａａは、一例として、図３に示すように、電気長９０°の伝送線路１０７と、電気長９０°の先端開放スタブ１１０とで構成されている。第２回路部１００Ａｂは、一例として、図３に示すように、電気長４５°の伝送線路１２１と、電気長９０°の伝送線路１２２と、電気長４５°の先端開放スタブ１２４と、電気長９０°の先端開放スタブ１２３とで構成されている。
【００２５】
具体的には、図３に示す高調波フィルタ１００Ａは、
電気長９０°の伝送線路１０７と、
伝送線路１０７の一端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０１と、
伝送線路１０７の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０３と、
伝送線路１０７と伝送線路１０３との接続部Ｃ３に接続されている電気長９０°の先端開放スタブ１１０と、
伝送線路１０７と伝送線路１０１との接続部Ｃ１に一端が接続されている電気長４５°の伝送線路１２１と、
伝送線路１２１の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０５と、
伝送線路１２１と伝送線路１０５との接続部Ｃ２に一端が接続されている電気長９０°の伝送線路１２２と、
伝送線路１２２の他端に接続されている電気長９０°の先端開放スタブ１２３と、
伝送線路１２２の他端（つまり、伝送線路１２２と先端開放スタブ１２３との接続部Ｃ４）に接続されている電気長４５°の先端開放スタブ１２４と
で構成されている。
【００２６】
このように、高調波フィルタ１００Ａは、所定の電気長を持つ伝送線路と、所定の電気長を持つ先端開放スタブと、任意の電気長を持つ伝送線路とで構成されており、所定の電気長を持つ伝送線路および先端開放スタブは、図４の砂目パターンで示す部分である。
【００２７】
なお、説明の便宜から、各ポートの入力インピーダンスは等しく、さらに、各線路（伝送線路とスタブ）の特性インピーダンスはポートの入力インピーダンスに等しいとする。
【００２８】
[[高調波フィルタの機能]]
＜第１回路部１００Ａａ＞
先端開放スタブ１１０の電気長が９０°であるから、接続部Ｃ３から先端開放スタブ１１０を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。伝送線路１０７が介在することによって接続部Ｃ３から電気長９０°離れている接続部Ｃ１から伝送線路１０７を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、基本波信号は接続部Ｃ１からポートＰ３へは伝達されない。
【００２９】
基本波信号の周波数ｆでの電気長θは、２倍高調波信号の周波数２ｆでの電気長２θに相当する。つまり、先端開放スタブ１１０の２倍高調波信号の周波数２ｆでの電気長は１８０°である。したがって、接続部Ｃ３から先端開放スタブ１１０を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となり（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）、２倍高調波信号は接続部Ｃ１からポートＰ３へ損失無く伝達する。そして、２倍高調波信号の周波数２ｆにおいて接続部Ｃ１からポートＰ３を見たときインピーダンス整合が取れている。
【００３０】
＜第２回路部１００Ａｂ＞
先端開放スタブ１２４の２倍高調波信号の周波数２ｆでの電気長は９０°であるから、接続部Ｃ４から先端開放スタブ１２４を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、２倍高調波信号の周波数２ｆでは、接続部Ｃ４に接続されている先端開放スタブ１２３の影響を無視できる。また、先端開放スタブ１２４と伝送線路１２２の２倍高調波信号の周波数２ｆでの合計電気長は２７０°であるから、接続部Ｃ２から伝送線路１２２を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、２倍高調波信号の周波数２ｆでは、接続部Ｃ２に接続されている伝送線路１０５の影響を無視できる。したがって、２倍高調波信号の周波数２ｆにおいて、先端開放スタブ１２４と伝送線路１２２と伝送線路１２１の回路部分が一つの先端開放スタブとして機能する。先端開放スタブ１２４と伝送線路１２２と伝送線路１２１の２倍高調波信号の周波数２ｆでの合計電気長が３６０°であるから、接続部Ｃ１から伝送線路１２１を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、２倍高調波信号は接続部Ｃ１からポートＰ２へ伝達しない。
【００３１】
また、先端開放スタブ１２３の電気長は９０°であるから、接続部Ｃ４から先端開放スタブ１２３を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡である（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、基本波信号の周波数ｆでは、接続部Ｃ４に接続されている先端開放スタブ１２４の影響を無視でき、先端開放スタブ１２３と伝送線路１２２の回路部分が一つの先端開放スタブとして機能する。先端開放スタブ１２３と伝送線路１２２の基本波信号の周波数ｆでの合計電気長が１８０°であるから、接続部Ｃ２から伝送線路１２２を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、基本波信号はポートＰ２と接続部Ｃ１との間を損失無く伝達する。そして、基本波信号の周波数ｆにおいて接続部Ｃ１からポートＰ２を見たときインピーダンス整合が取れている。
【００３２】
図５，６，７に、図３に示す高調波フィルタ１００Ａの伝達特性を示す。図５，６，７のグラフの横軸は基本波信号の周波数ｆで規格化した周波数、縦軸は伝達係数をデシベル単位で表示したものである。既述の第１回路部１００Ａａと第２回路部１００Ａｂの各機能によって、
ポートＰ１とポートＰ３の間では基本波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ１とポートＰ３の間では２倍高調波信号は損失無く伝達し（反射しないため挿入損失がゼロである）、
ポートＰ２とポートＰ１の間では基本波信号は損失無く伝達し（反射しないため挿入損失がゼロである）、
ポートＰ２とポートＰ１の間では２倍高調波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ２とポートＰ３の間では基本波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ２とポートＰ３の間では２倍高調波信号は伝達しない（反射によって挿入損失が大である）。
【００３３】
図８は、図３に示す高調波フィルタ１００ＡのポートＰ１における反射特性を示す。この特性は、基本波信号がポートＰ２に吸収され、２倍高調波信号がポートＰ３に吸収されることによるものであり、換言すると、基本波信号及び２倍高調波信号はポートＰ１から反射することなく高調波フィルタ１００Ａに入力される。
【００３４】
この高調波フィルタ１００Ａは、コンデンサとコイルを全く用いない構成を持つため、部品同士の接続等の手間もかからず作製が容易であり、部品同士の接続によって発生する異種金属同士の接合面も無いため、高調波フィルタ１００Ａ自身が発生する高調波信号を可能な限り低減できる。
【００３５】
[[非線形性測定装置]]
再び図２を参照して第１実施形態の非線形性測定装置１を説明する。信号発生部８００は基本波信号を生成し、基本波信号はポートＰ２から高調波フィルタ１００Ａに入力される。高調波フィルタ１００Ａに入力された基本波信号は既述のとおり損失無く測定対象物７００に入力される。このときポートＰ１の基本波信号の周波数ｆにおける反射損失は図８に示すとおり非常に大きいため、測定対象物７００上に基本波信号による定在波は立たない。測定対象物７００の非線形特性によって発生した２倍高調波信号は、高調波フィルタ１００Ａから損失なく電力測定部６００に入力される。このとき、基本波信号は電力測定部６００に入力されない。このように、非線形性測定装置１は測定対象物７００の非線形特性を精度良く測定する装置として動作する。
【００３６】
[[非線形測定装置の変形例]]
図９に非線形測定装置１の変形例である非線形測定装置２を示す。非線形性測定装置２は、高調波フィルタ１００Ａと電力測定部６００と信号発生部８００と終端器５００とで構成されている。高調波フィルタ１００Ａは、ポートＰ１で測定対象物７００の一端に接続されており、ポートＰ２で終端器５００に接続されており、ポートＰ３で電力測定部６００に接続されている。測定対象物７００の他端は信号発生部８００に接続されている。信号発生部８００が生成した基本波信号は測定対象物７００に入力され、測定対象物７００からは基本波信号と２倍高調波信号が出力される。高調波フィルタ１００Ａによると、基本波信号は終端器５００によって吸収されて測定対象物７００に反射しないため、測定対象物７００上に基本波信号による定在波は立たない。測定対象物７００で発生した２倍高調波信号は損失無く電力測定部６００に入力される。終端器５００の非線形性によって終端器５００に由来する２倍高調波信号が発生することが考えられるが、既述のようにポートＰ２からポートＰ３に２倍高調波信号は伝達されないため、測定対象物７００の測定に影響を与えない。一般的に終端器５００の非線形特性が極めて低いものは高価であるが、本発明による高調波フィルタを用いれば終端器５００として非線形特性が或る程度大きいものでも利用できるため、非線形性測定装置を安価に構成できる。
【００３７】
[[高調波フィルタの変形例]]
第１実施形態の変形例である高調波フィルタ１００Ａ−１は、図１０に示すように、第１実施形態で説明した第２回路部１００Ａｂに替えて、第２回路部１００Ａｂ−１を含む。ここでは、第２回路部１００Ａｂ−１以外の説明は第１実施形態の説明を援用し、第２回路部１００Ａｂ−１について説明する。
【００３８】
第２回路部１００Ａｂ−１は、一例として、図１０に示すように、電気長４５°の伝送線路１２１と、電気長９０°の先端短絡スタブ１２２−１とで構成されている。先端短絡スタブ１２２−１の一端はビアホール１９９を介して図示しない地導体に接続されている。したがって、図１０に示す高調波フィルタ１００Ａ−１は、
電気長９０°の伝送線路１０７と、
伝送線路１０７の一端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０１と、
伝送線路１０７の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０３と、
伝送線路１０７と伝送線路１０３との接続部Ｃ３に接続されている電気長９０°の先端開放スタブ１１０と、
伝送線路１０７と伝送線路１０１との接続部Ｃ１に一端が接続されている電気長４５°の伝送線路１２１と、
伝送線路１２１の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０５と、
伝送線路１２１と伝送線路１０５との接続部Ｃ２に一端が接続されている電気長９０°の先端短絡スタブ１２２−１と
で構成されている。
【００３９】
このように、高調波フィルタ１００Ａ−１は、所定の電気長を持つ伝送線路と、所定の電気長を持つ先端開放スタブと、所定の電気長を持つ先端短絡スタブと、任意の電気長を持つ伝送線路とで構成されており、所定の電気長を持つ伝送線路と先端開放スタブと先端短絡スタブは、図１１の砂目パターンで示す部分である。
【００４０】
＜第２回路部１００Ａｂ−１＞
先端短絡スタブ１２２−１の２倍高調波信号の周波数２ｆでの電気長が１８０°であるから、接続部Ｃ２から伝送線路１２２を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、２倍高調波信号の周波数２ｆでは、接続部Ｃ２に接続されている伝送線路１０５の影響を無視できる。したがって、２倍高調波信号の周波数２ｆにおいて、先端短絡スタブ１２２−１と伝送線路１２１の回路部分が一つの先端短絡タブとして機能する。先端短絡スタブ１２２−１と伝送線路１２１の２倍高調波信号の周波数２ｆでの合計電気長が２７０°であるから、接続部Ｃ１から伝送線路１２１を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、２倍高調波信号は接続部Ｃ１からポートＰ２へ伝達しない。
【００４１】
また、先端短絡スタブ１２２−１の電気長が９０°であるから、接続部Ｃ２から伝送線路１２２を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、基本波信号はポートＰ２と接続部Ｃ１との間を損失無く伝達する。そして、基本波信号の周波数ｆにおいて接続部Ｃ１からポートＰ２を見たときインピーダンス整合が取れている。
【００４２】
したがって、第２回路部１００Ａｂ−１の機能は、第１実施形態で説明した第２回路部１００Ａｂの機能と同じである。ビアホール１９９の材料は必ずしも線路と同じ材料ではないため、異種金属間接合面の存在によって高調波フィルタ１００Ａ−１の非線形特性を若干増大させる可能性があるが、高調波フィルタを小型化できるという利点を有する。
【００４３】
図２に示す非線形測定装置１または図９に示す非線形測定装置２は、第１実施形態で説明した高調波フィルタ１００Ａに替えて、変形例である高調波フィルタ１００Ａ−１を含む構成を採用できる。この場合、図２と図９において、符号１００Ａを符号１００Ａ−１に読み替えればよい。
【００４４】
＜＜第２実施形態＞＞
本発明による高調波フィルタおよび非線形測定装置の第２実施形態を説明する。第２実施形態の非線形測定装置は、第１実施形態の高調波フィルタ１００Ａに替えて第２実施形態の高調波フィルタ１００Ｂを含むことを除いて、第１実施形態の非線形測定装置１と同じ構成を持つ（図２において、符号１００Ａを符号１００Ｂに読み替えればよい）。ここでは、高調波フィルタ１００Ｂ以外の説明は第１実施形態の説明を援用し、高調波フィルタ１００Ｂについて説明する。
【００４５】
[[高調波フィルタの構成]]
第２実施形態の高調波フィルタ１００Ｂは、３倍高調波信号（つまり、周波数３ｆの信号である）を電力測定部６００に伝達する３端子フィルタである。高調波フィルタ１００Ｂは、図１２に示すように、第１回路部１００Ｂａと、第２回路部１００Ｂｂと、第３回路部１００Ｂｃと、伝送線路１０１と、伝送線路１０３と、伝送線路１０５とを含む。第１回路部１００Ｂａの一端は伝送線路１０１の一端に接続されている。第１回路部１００Ｂａの他端は伝送線路１０３の一端に接続されている。第２回路部１００Ｂｂの一端は伝送線路１０５の一端に接続されている。第２回路部１００Ｂｂの他端は第１回路部１００Ｂａの一端に接続されている。第３回路部１００Ｂｃは第１回路部１００Ｂａの他端に接続されている。伝送線路１０１の他端はポートＰ１に接続されている。伝送線路１０５の他端はポートＰ２に接続されている。伝送線路１０３の他端はポートＰ３に接続されている。伝送線路１０１と伝送線路１０３と伝送線路１０５はそれぞれ任意の電気長を持つ。第１回路部１００Ｂａは、基本波信号と３倍高調波信号の挿入損失がそれぞれゼロであり、かつ、２倍高調波信号の周波数２ｆにおいて第１回路部１００Ｂａと第２回路部１００Ｂｂとの接続部Ｄ４から第１回路部１００Ｂａを見た入力インピーダンスが大であるように構成されている。第２回路部１００Ｂｂは、基本波信号の挿入損失がゼロであり、かつ、３倍高調波信号の周波数３ｆにおいて第１回路部１００Ｂａと第２回路部１００Ｂｂとの接続部Ｄ４から第２回路部１００Ｂｂを見た入力インピーダンスが大であるように構成されている。第３回路部１００Ｂｃは、基本波信号の周波数ｆにおいて第１回路部１００Ｂａと第３回路部１００Ｂｃとの接続部Ｄ３から第３回路部１００Ｂｃを見た入力インピーダンスがゼロであり、かつ、３倍高調波信号の挿入損失がゼロであるように構成されている。ここで挿入損失がゼロであるとは、挿入損失がゼロである場合に限定されず、挿入損失が実用上ゼロと看做せる場合も含む。また、入力インピーダンスが大であるとは、入力インピーダンスが理論上無限大である場合に限定されず、入力インピーダンスが信号伝達を実用上阻害していると看做せる場合も含む。このことを換言すれば、入力アドミタンスがゼロである場合に限定されず、入力アドミタンスが実用上ゼロと看做せる場合も含む。また、入力インピーダンスがゼロであるとは、入力インピーダンスがゼロである場合に限定されず、入力インピーダンスが実用上ゼロと看做せる場合も含む。
【００４６】
第１回路部１００Ｂａは、一例として、図１２に示すように、電気長４５°の伝送線路１０７と、電気長４５°の伝送線路１０９と、電気長９０°の伝送線路１５２と、電気長９０°の先端開放スタブ１５０と、電気長４５°の先端開放スタブ１５１とで構成されている。第２回路部１００Ｂｂは、一例として、図１２に示すように、電気長３０°の伝送線路１７１と、電気長６０°の伝送線路１７２と、電気長３０°の先端開放スタブ１７４と、電気長約１１３．４°の先端開放スタブ１７３とで構成されている。第３回路部１００Ｂｃは、一例として、図１２に示すように、電気長３０°の伝送線路１６１と、電気長３０°の先端開放スタブ１６２と、電気長約４９．１°の先端開放スタブ１６３とで構成されている。
【００４７】
具体的には、図１２に示す高調波フィルタ１００Ｂは、
電気長４５°の伝送線路１０７と、
伝送線路１０７の一端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０１と、
伝送線路１０７の他端に一端が接続されている電気長４５°の伝送線路１０９と、
伝送線路１０９の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０３と、
伝送線路１０７と伝送線路１０９との接続部Ｄ２に一端が接続されている電気長９０°の伝送線路１５２と、
伝送線路１５２の他端に接続されている電気長９０°の先端開放スタブ１５０と、
伝送線路１５２の他端（つまり、伝送線路１５２と先端開放スタブ１５０との接続部Ｄ１）に接続されている電気長４５°の先端開放スタブ１５１と、
伝送線路１０７と伝送線路１０１との接続部Ｄ４に一端が接続されている電気長３０°の伝送線路１７１と、
伝送線路１７１の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０５と、
伝送線路１７１と伝送線路１０５との接続部Ｄ６に一端が接続されている電気長６０°の伝送線路１７２と、
伝送線路１７２の他端に接続されている電気長約１１３．４°の先端開放スタブ１７３と、
伝送線路１７２の他端（つまり、伝送線路１７２と先端開放スタブ１７３との接続部Ｄ７）に接続されている電気長３０°の先端開放スタブ１７４と
で構成されている。
【００４８】
このように、高調波フィルタ１００Ｂは、所定の電気長を持つ伝送線路と、所定の電気長を持つ先端開放スタブと、任意の電気長を持つ伝送線路とで構成されており、所定の電気長を持つ伝送線路および先端開放スタブは、図１３の砂目パターンで示す部分である。
【００４９】
なお、説明の便宜から、各ポートの入力インピーダンスは等しく、さらに、各線路（伝送線路とスタブ）の特性インピーダンスはポートの入力インピーダンスに等しいとする。
【００５０】
[[高調波フィルタの機能]]
＜第１回路部１００Ｂａ＞
先端開放スタブ１５０の電気長は９０°であるから、接続部Ｄ１から先端開放スタブ１５０を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、基本波信号の周波数ｆでは、接続部Ｄ１に接続されている先端開放スタブ１５１の影響を無視できる。したがって、基本波信号の周波数ｆにおいて、先端開放スタブ１５０と伝送線路１５２の回路部分が一つの先端開放スタブとして機能する。先端開放スタブ１５０と伝送線路１５２の基本波信号の周波数ｆでの合計電気長が１８０°であるから、接続部Ｄ２から伝送線路１５２を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、基本波信号の周波数ｆで、先端開放スタブ１５０と先端開放スタブ１５１と伝送線路１５２を無視できる。
【００５１】
基本波信号の周波数ｆでの電気長θは、２倍高調波信号の周波数２ｆでの電気長２θに相当する。先端開放スタブ１５１の電気長は２倍高調波信号の周波数２ｆで９０°であるから、接続部Ｄ１から先端開放スタブ１５１を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、２倍高調波信号の周波数２ｆでは、接続部Ｄ１に接続されている先端開放スタブ１５０の影響を無視できる。したがって、２倍高調波信号の周波数２ｆにおいて、先端開放スタブ１５１と伝送線路１５２の回路部分が一つの先端開放スタブとして機能する。先端開放スタブ１５１と伝送線路１５２の２倍高調波信号の周波数２ｆでの合計電気長が２７０°であるから、接続部Ｄ２から伝送線路１５２を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。伝送線路１０７が介在することによって接続部Ｄ２から２倍高調波信号の周波数２ｆで電気長９０°離れている接続部Ｄ４から伝送線路１０７を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、２倍高調波信号は接続部Ｄ４からポートＰ３へは伝達されない。
【００５２】
基本波信号の周波数ｆでの電気長θは、３倍高調波信号の周波数３ｆでの電気長３θに相当する。先端開放スタブ１５０の３倍高調波信号の周波数３ｆでの電気長は２７０°であるから、接続部Ｄ１から先端開放スタブ１５０を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、３倍高調波信号の周波数３ｆでは、接続部Ｄ１に接続されている先端開放スタブ１５１の影響を無視できる。したがって、３倍高調波信号の周波数３ｆにおいて、先端開放スタブ１５０と伝送線路１５２の回路部分が一つの先端開放スタブとして機能する。先端開放スタブ１５０と伝送線路１５２の３倍高調波信号の周波数３ｆでの合計電気長が５４０°であるから、接続部Ｄ２から伝送線路１５２を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、３倍高調波信号の周波数３ｆで、先端開放スタブ１５０と先端開放スタブ１５１と伝送線路１５２を無視できる。
【００５３】
＜第２回路部１００Ｂｂ＞
先端開放スタブ１７４の電気長は３倍高調波信号の周波数３ｆで９０°であるから、接続部Ｄ７から先端開放スタブ１７４を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、３倍高調波信号の周波数３ｆでは、接続部Ｄ７に接続されている先端開放スタブ１７３の影響を無視できる。また、先端開放スタブ１７４と伝送線路１７２の３倍高調波信号の周波数３ｆでの合計電気長は２７０°であるから、接続部Ｄ６から伝送線路１７２を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、３倍高調波信号の周波数３ｆでは、接続部Ｄ６に接続されている伝送線路１０５の影響を無視できる。したがって、３倍高調波信号の周波数３ｆにおいて、先端開放スタブ１７４と伝送線路１７２と伝送線路１７１の回路部分が一つの先端開放スタブとして機能する。先端開放スタブ１７４と伝送線路１７２と伝送線路１７１の３倍高調波信号の周波数３ｆでの合計電気長が３６０°であるから、接続部Ｄ４から伝送線路１７１を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、３倍高調波信号は接続部Ｄ４からポートＰ２へは伝達されない。
【００５４】
また、接続部Ｄ６から伝送線路１７２を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。この理由は、先端開放スタブ１７３の電気長が、接続部Ｄ６から伝送線路１７２を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスが開放となるように設計されているからである。この設計について説明する。先端開放スタブ１７３の電気長をＬ[°]とすると、先端開放スタブ１７３と先端開放スタブ１７４と伝送線路１７２の合成インピーダンスＺは式（１）で表される。Ｚ0は線路の特性インピーダンスである。
【数１】
0006297427.tif 000002
【００５５】
合成インピーダンスＺが開放となるには、式（１）の分母が０となればよい。分母＝０としてＬについて解くと、式（２）のようにＬが定まる。つまり、先端開放スタブ１７３の電気長が約１１３．４°であると、接続部Ｄ６から伝送線路１７２を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスが開放となる。したがって、基本波信号はポートＰ２と接続部Ｄ４との間を損失無く伝達する。そして、基本波信号の周波数ｆにおいて接続部Ｄ４からポートＰ２を見たときインピーダンス整合が取れている。
【数２】
0006297427.tif 000003
【００５６】
＜第３回路部１００Ｂｃ＞
先端開放スタブ１６２の電気長は３倍高調波信号の周波数３ｆで９０°であるから、接続部Ｄ５から先端開放スタブ１６２を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。このため、３倍高調波信号の周波数３ｆでは、接続部Ｄ５に接続されている先端開放スタブ１６３の影響を無視できる。したがって、３倍高調波信号の周波数３ｆにおいて、先端開放スタブ１６２と伝送線路１６１の回路部分が一つの先端開放スタブとして機能する。先端開放スタブ１６２と伝送線路１６１の３倍高調波信号の周波数３ｆでの合計電気長が１８０°であるから、接続部Ｄ３から伝送線路１６１を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、３倍高調波信号の周波数３ｆで、先端開放スタブ１６３と先端開放スタブ１６２と伝送線路１６１を無視できる。上記＜第１回路部１００Ｂａ＞の説明も併せて考慮すると、３倍高調波信号は接続部Ｄ４からポートＰ３へ損失無く伝達する。そして、３倍高調波信号の周波数３ｆにおいて接続部Ｄ４からポートＰ３を見たときインピーダンス整合が取れている。
【００５７】
また、接続部Ｄ３から伝送線路１６１を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。この理由は、先端開放スタブ１６３の電気長が、接続部Ｄ６から伝送線路１６１を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスが短絡となるように設計されているからである。この設計について説明する。先端開放スタブ１６３の電気長をＬ'[°]とすると、先端開放スタブ１６３と先端開放スタブ１６２と伝送線路１６１の合成インピーダンスＺ'は式（３）で表される。Ｚ0は線路の特性インピーダンスである。
【数３】
0006297427.tif 000004
【００５８】
合成インピーダンスＺ'が短絡となるには、式（３）の分子が０となればよい。分子＝０としてＬ'について解くと、式（４）のようにＬ'が定まる。つまり、先端開放スタブ１６３の電気長が約４９．１°であると、接続部Ｄ３から伝送線路１６１を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスが短絡となる。
【数４】
0006297427.tif 000005
【００５９】
このとき、電気長４５°の伝送線路１０７および電気長４５°の伝送線路１０９が介在することによって接続部Ｄ３から基本波信号の周波数ｆで電気長９０°離れている接続部Ｄ４から伝送線路１０７を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、基本波信号は接続部Ｄ４からポートＰ３へは伝達されない。
【００６０】
図１４，１５，１６に、図１２に示す高調波フィルタ１００Ｂの伝達特性を示す。図１４，１５，１６のグラフの横軸は基本波信号の周波数ｆで規格化した周波数、縦軸は伝達係数をデシベル単位で表示したものである。既述の第１回路部１００Ｂａと第２回路部１００Ｂｂと第３回路部１００Ｂｃの各機能によって、
ポートＰ１とポートＰ３の間では基本波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ１とポートＰ３の間では２倍高調波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ１とポートＰ３の間では３倍高調波信号は損失無く伝達し（反射しないため挿入損失がゼロである）、
ポートＰ１とポートＰ２の間では基本波信号は損失無く伝達し（反射しないため挿入損失がゼロである）、
ポートＰ１とポートＰ２の間では３倍高調波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ２とポートＰ３の間では基本波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ２とポートＰ３の間では２倍高調波信号は伝達せず（反射によって挿入損失が大である）、
ポートＰ２とポートＰ３の間では３倍高調波信号は伝達しない（反射によって挿入損失が大である）。
【００６１】
図１７は、図１２に示す高調波フィルタ１００ＢのポートＰ１における反射特性を示す。この特性は、基本波信号がポートＰ２に吸収され、３倍高調波信号がポートＰ３に吸収されることによるものであり、換言すると、基本波信号及び３倍高調波信号はポートＰ１から反射することなく高調波フィルタ１００Ｂに入力される。
【００６２】
この高調波フィルタ１００Ｂは、コンデンサとコイルを全く用いない構成を持つため、部品同士の接続等の手間もかからず作製が容易であり、部品同士の接続によって発生する異種金属同士の接合面も無いため、高調波フィルタ１００Ｂ自身が発生する高調波信号を可能な限り低減できる。
【００６３】
[[非線形性測定装置]]
第２実施形態の非線形性測定装置を説明する。信号発生部８００は基本波信号を生成し、基本波信号はポートＰ２から高調波フィルタ１００Ｂに入力される。高調波フィルタ１００Ｂに入力された基本波信号は既述のとおり損失無く測定対象物７００に入力される。このときポートＰ１の基本波信号の周波数ｆにおける反射損失は図１７に示すとおり非常に大きいため、測定対象物７００上に基本波信号による定在波は立たない。測定対象物７００の非線形特性によって発生した２倍高調波信号はポートＰ３に伝達せず、またポートＰ１に反射しない。測定対象物７００の非線形特性によって発生した３倍高調波信号は、高調波フィルタ１００Ｂから損失なく電力測定部６００に入力される。このとき、基本波信号は電力測定部６００に入力されない。このように、第２実施形態の非線形性測定装置は測定対象物７００の非線形特性を精度良く測定する装置として動作する。
【００６４】
[[非線形測定装置の変形例]]
第２実施形態の非線形測定装置の変形例を説明する。第２実施形態の非線形測定装置の変形例は、第１実施形態の高調波フィルタ１００Ａに替えて第２実施形態の高調波フィルタ１００Ｂを含むことを除いて、第１実施形態の非線形測定装置２と同じ構成を持つ（図９において、符号１００Ａを符号１００Ｂに読み替えればよい）。信号発生部８００が生成した基本波信号は測定対象物７００に入力され、測定対象物７００からは基本波信号、２倍高調波信号および３倍高調波信号が出力される。高調波フィルタ１００Ｂによると、測定対象物７００からの２倍高調波信号は終端器５００に吸収される。また、高調波フィルタ１００Ｂによると、基本波信号は終端器５００によって吸収されて測定対象物７００に反射しないため、測定対象物７００上に基本波信号による定在波は立たない。測定対象物７００で発生した３倍高調波信号は損失無く電力測定部６００に入力される。終端器５００の非線形性によって終端器５００に由来する２倍高調波信号および／または３倍高調波信号が発生することが考えられるが、既述のようにポートＰ２からポートＰ３に２倍高調波信号と３倍高調波信号は伝達されないため、測定対象物７００の測定に影響を与えない。一般的に終端器５００の非線形特性が極めて低いものは高価であるが、本発明による高調波フィルタを用いれば終端器５００として非線形特性が或る程度大きいものでも利用できるため、非線形性測定装置を安価に構成できる。
【００６５】
[[高調波フィルタの変形例]]
第２実施形態の変形例である高調波フィルタ１００Ｂ−１は、図１８に示すように、第２実施形態で説明した第１回路部１００Ｂａに替えて、第１回路部１００Ｂａ−１を含む。ここでは、第１回路部１００Ｂａ−１以外の説明は第２実施形態の説明を援用し、第１回路部１００Ｂａ−１について説明する。
【００６６】
第１回路部１００Ｂａ−１は、一例として、図１８に示すように、電気長４５°の伝送線路１０７と、電気長４５°の伝送線路１０９と、電気長９０°の先端短絡スタブ１５２−１とで構成されている。先端短絡スタブ１５２−１の一端はビアホール１９９を介して図示しない地導体に接続されている。したがって、図１８に示す高調波フィルタ１００Ｂ−１は、
電気長４５°の伝送線路１０７と、
伝送線路１０７の一端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０１と、
伝送線路１０７の他端に一端が接続されている電気長４５°の伝送線路１０９と、
伝送線路１０９の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０３と、
伝送線路１０７と伝送線路１０９との接続部Ｄ２に一端が接続されている電気長９０°の先端短絡スタブ１５２−１と、
伝送線路１０７と伝送線路１０１との接続部Ｄ４に一端が接続されている電気長３０°の伝送線路１７１と、
伝送線路１７１の他端に接続されている任意の電気長の伝送線路１０５と、
伝送線路１７１と伝送線路１０５との接続部Ｄ６に一端が接続されている電気長６０°の伝送線路１７２と、
伝送線路１７２の他端に接続されている電気長約１１３．４°の先端開放スタブ１７３と、
伝送線路１７２の他端（つまり、伝送線路１７２と先端開放スタブ１７３との接続部Ｄ７）に接続されている電気長３０°の先端開放スタブ１７４と
で構成されている。
【００６７】
このように、高調波フィルタ１００Ｂ−１は、所定の電気長を持つ伝送線路と、所定の電気長を持つ先端開放スタブと、所定の電気長を持つ先端短絡スタブと、任意の電気長を持つ伝送線路とで構成されており、所定の電気長を持つ伝送線路と先端開放スタブと先端短絡スタブは、図１９の砂目パターンで示す部分である。
【００６８】
＜第１回路部１００Ｂａ−１＞
先端短絡スタブ１５２−１の電気長は９０°であるから、接続部Ｄ２から先端短絡スタブ１５２−１を見た基本波信号の周波数ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、基本波信号の周波数ｆで、先端短絡スタブ１５２−１を無視できる。
【００６９】
先端短絡スタブ１５２−１の電気長は２倍高調波信号の周波数２ｆで１８０°であるから、接続部Ｄ２から先端短絡スタブ１５２−１を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスはゼロつまり短絡となる（換言すれば、アドミタンスが理論上無限大となる）。伝送線路１０７が介在することによって接続部Ｄ２から２倍高調波信号の周波数２ｆで電気長９０°離れている接続部Ｄ４から伝送線路１０７を見た２倍高調波信号の周波数２ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、２倍高調波信号は接続部Ｄ４からポートＰ３へは伝達されない。
【００７０】
先端短絡スタブ１５２−１の３倍高調波信号の周波数３ｆでの電気長は２７０°であるから、接続部Ｄ２から先端短絡スタブ１５２−１を見た３倍高調波信号の周波数３ｆでのインピーダンスは理論上無限大つまり開放となる（換言すれば、アドミタンスがゼロとなる）。したがって、３倍高調波信号の周波数３ｆで、先端短絡スタブ１５２−１を無視できる。
【００７１】
したがって、第１回路部１００Ｂａ−１の機能は、第２実施形態で説明した第２回路部１００Ｂｂの機能と同じである。ビアホール１９９の材料は必ずしも線路と同じ材料ではないため、異種金属間接合面の存在によって高調波フィルタ１００Ｂ−１の非線形特性を若干増大させる可能性があるが、高調波フィルタを小型化できるという利点を有する。
【００７２】
第２実施形態の非線形測定装置あるいはその変形例は、第２実施形態で説明した高調波フィルタ１００Ｂに替えて、変形例である高調波フィルタ１００Ｂ−１を含む構成を採用できる。この場合、図２と図９において、符号１００Ａを符号１００Ｂ−１に読み替えればよい。
【００７３】
図２０は本発明による高調波フィルタの特性を変更する線路構成を示している。例えば図２０（ａ）に示すように、スタブＸ（例えば先端開放スタブ１１０）に対して直列にスイッチ１９０を接続することによってスタブＸの電気長を変更することができる。また、図２０（ｂ）に示すように、スタブＸ（例えば先端開放スタブ１１０）に対して容量可変コンデンサ１９２をシャント接続することによってスタブＸの実質的な電気長を変更できる。このような線路構成によって、高調波フィルタが通過もしくは遮断する周波数を変更することができる。
【００７４】
本発明で用いる伝送線路の種類に限定はない。伝送線路として、例えばマイクロストリップ線路、同軸線路、コプレーナ線路などを利用できる。また、各線路の電気長は上記電気長に限定されず、各線路うち一部または全部の電気長は上記電気長の奇数倍であってもよい。この他、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜の変更が許容される。
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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