(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
近接時に生じる電磁効果あるいは伝送線路を用いた直接接続により、互いに結合した複数個の共振器で構成されるマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、
隣接するＭ個（Ｍは２以上の整数）の同一形状からなる共振器が互いに結合してなる単位共振器群をＮ個（Ｎは２以上の整数）配置し、各単位共振器群に含まれる１つの共振器を結合用共振器と定め、隣接する単位共振器群の各結合用共振器同士を結合させることによりＮ個の前記単位共振器群を結合させ、１段目の単位共振器群に含まれる結合用共振器を入力端子とし、Ｎ段目の単位共振器群に含まれる結合用共振器を出力端子とすることを特徴とするマイクロ波帯域通過フィルタ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、
前記Ｎ個の単位共振器群のそれぞれは、一端が短絡された同軸線路からなるＭ個の共振器を、インターデジタル状あるいはコムライン状に配置して互いに結合させた構成を有することを特徴とするマイクロ波帯域通過フィルタ。
【請求項３】
請求項１に記載のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、
前記Ｎ個の単位共振器群のそれぞれは、一端が短絡されたマイクロストリップ線路からなるＭ個の共振器を、インターデジタル状あるいはコムライン状に配置して互いに結合させた構成を有することを特徴とするマイクロ波帯域通過フィルタ。
【請求項４】
請求項１に記載のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、
前記Ｎ個の単位共振器群のそれぞれは、カットオフ状態の金属キャビティ内に収納されたＭ個の誘電体共振器を並べて配置し、各金属キャビティに結合用窓を設けて互いに結合させた構成を有することを特徴とするマイクロ波帯域通過フィルタ。
【請求項５】
請求項１に記載のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、
前記Ｎ個の単位共振器群のそれぞれは、Ｍ個の導波管キャビティ共振器を並べて配置し、各キャビティ壁面に結合用窓を設けて互いに結合させた構成を有することを特徴とするマイクロ波帯域通過フィルタ。
【請求項６】
請求項４または５に記載のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、
前記Ｎ個の単位共振器群のそれぞれは、Ｍ＝２の場合に各共振器としてデュアルモード共振器を用いたことを特徴とするマイクロ波帯域通過フィルタ。
【請求項７】
請求項４または５に記載のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、
前記Ｎ個の単位共振器群のそれぞれは、Ｍ＝３の場合に各共振器としてトリプルモード共振器を用いたことを特徴とするマイクロ波帯域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の通過周波数帯を有するマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタは、互いに通過周波数が異なる複数の帯域通過フィルタを個別に用意した上で、それらを適宜結線することにより構成されていた。
【０００３】
図９は、従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタの回路図である（例えば、特許文献１参照）。図９において、ＢＰＦ１ｂ、ＢＰＦ２ｂ、ＢＰＦ３ｂは、互いに異なる通過周波数を有する帯域通過フィルタであり、各々の帯域通過フィルタは、複数個の共振器により構成される。
【０００４】
そして、これらの帯域通過フィルタＢＰＦ１ｂ〜ＢＰＦ３ｂがフィルタインダクタンス（Ｌ３１ｂ、Ｌ４１ｂ）、（Ｌ３２ｂ、Ｌ４２ｂ）および（Ｌ３３ｂ、Ｌ４３ｂ）を介して並列接続されることにより、マルチバンドフィルタが構成される。各組のインダクタは、それぞれ相互インダクタンスを有しており、周波数軸上でみた各通過域の近傍に減衰極を形成することで、周波数選択性を向上する役割を果たしている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−３４３３９０号公報（第８頁、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術には次のような課題がある。従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタは、通過周波数が異なる複数個の帯域通過フィルタを必要とするため、各フィルタを構成する共振器は、自ずとその共振周波数が互いに異なることになる。従って、マルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタに必要となる部品の種類が増加してしまうという問題があった。また、複数個の帯域通過フィルタを配置する必要があるため、時として回路全体の大型化を招いてしまうという問題もあった。
【０００７】
本発明は上述のような課題を解決するためになされたもので、必要な部品の種類を削減し、小型化を可能とするマイクロ波帯域通過フィルタを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る帯域通過フィルタは、近接時に生じる電磁効果あるいは伝送線路を用いた直接接続により、互いに結合した複数個の共振器で構成されるマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、隣接するＭ個（Ｍは２以上の整数）の同一形状からなる共振器が互いに結合してなる単位共振器群をＮ個（Ｎは２以上の整数）配置し、各単位共振器群に含まれる１つの共振器を結合用共振器と定め、隣接する単位共振器群の各結合用共振器同士を結合させることによりＮ個の単位共振器群を結合させ、１段目の単位共振器群に含まれる結合用共振器を入力端子とし、Ｎ段目の単位共振器群に含まれる結合用共振器を出力端子とするものである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、隣接するＭ個の同一形状からなる共振器が互いに結合してなる単位共振器群を、Ｎ段結合させてマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタを構成することにより、必要な部品の種類を削減し、小型化を可能とするマイクロ波帯域通過フィルタを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明のマイクロ波帯域通過フィルタの好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。図１のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、先端が短絡されたＭ個（Ｍは、２以上の整数であり、図１においては、Ｍ＝３に相当）の同軸線路共振器１は、外導体となる金属筐体２で覆われている。さらに、この金属筐体２の一部には、隣接する同軸線路共振器１を互いに電磁的に結合させるための結合窓３が設けられている。
【００１２】
Ｍ個の同軸線路共振器１の先端を短絡した構造は、コムライン状（櫛の歯の形）あるいはインターデジタル状（２枚の櫛の歯を交互に組み合わせたような形）として実現できる。
【００１３】
このようにして同一形状を有する３個の同軸線路共振器１が互いに結合されて、１つの単位共振器群を形成している。さらに、このような単位共振器群をＮ個（Ｎは、２以上の整数であり、図１においては、Ｎ＝３に相当）結合させることにより、マイクロ波帯域通過フィルタが形成されている。
【００１４】
より具体的には、図１において、３個の単位共振器群４ａ、４ｂ、４ｃが示されている。さらに、図１に示したマイクロ波帯域通過フィルタは、単位共振器群４ａ、４ｂ、４ｃのそれぞれに含まれる１つの同軸線路共振器１を結合用共振器と定めて互いに結合させることにより、単位共振器群４ａ、４ｂ、４ｃを互いに接続して構成されている。
【００１５】
そして、１段目の単位共振器群４ａに含まれる結合用共振器には、マイクロ波帯域通過フィルタの入力端子となる同軸線路プローブ５ａが接続される。同様に、３段目の単位共振器群４ｃに含まれる結合用共振器には、マイクロ波帯域通過フィルタの出力端子となる同軸線路プローブ５ｃが接続される。なお、図１の右側には、このような接続構成を有するマイクロ波帯域通過フィルタの側面から見た図が示されている。
【００１６】
次に、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタの動作について説明する。図２は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタの動作を説明するための回路図である。図２（ａ）は、帯域通過フィルタの一般的な等価回路図を示している。マイクロ波帯域通過フィルタは、一般に、共振器と、各共振回路を結ぶアドミタンスインバータとで構成される。図２（ａ）においては、Ｎ個の共振器と、Ｎ＋１個のアドミタンスインバータとの構成を示している。
【００１７】
そのアドミタンスインバータにより共振器間、あるいは共振器と入出力端子が結合しており、共振器の共振周波数近傍を通過域とする帯域通過フィルタが得られる。図２（ｂ）に示すように、一般に広く用いられる単一周波を通過帯域とする帯域通過フィルタにおいて、共振器は、１個のインダクタおよび１個のキャパシタからなる共振回路をその等価回路として構成される。
【００１８】
そして、共振器単体の通過特性は、共振器自身の共振周波数で通過量最大値となる特性を呈する。しかし、図２（ｃ）に示すように、同一の共振周波数を有する並列（あるいは直列）共振回路を２つ結合させることにより共振器を構成した場合には、その入力アドミタンスは、次式となる。
ｊ×２Ｃ｛ω−ω0＋Ｊ／（２Ｃ）｝｛ω−ω0−Ｊ／（２Ｃ）｝／（ω−ω0）
【００１９】
そして、上式が０となる共振周波数は、ω＝ω0±Ｊ／（２Ｃ）の２つの互いに異なる周波数となる。従って、図２（ｃ）の共振器の通過特性は、周波数軸上で２つのピークを有し、このような共振器を図２（ａ）のフィルタの構成要素として用いた場合には、２つの異なる通過域を有する帯域通過フィルタを得ることができることとなる。
【００２０】
同様の考察により、互いに結合する計Ｍ個の共振回路は、異なるＭ個の共振周波数を有することが導出され、Ｍ個の共振器からなる単位共振器群を、図２（ａ）の共振器として用いることにより、計Ｍ個の通過域を有する帯域通過フィルタが得られることがわかる。
【００２１】
先の図１に示した本実施の形態１のマイクロ波帯域通過フィルタは、１つの単位共振器群を、Ｍ＝３としてコムライン状に配置された３つの同軸線路共振器から構成し、それらを図２（ａ）の共振器として計３段接続したものに相当する。図３は、本発明の実施の形態１におけるマイクロ波通過帯域フィルタの回路ブロック図である。従って、本実施の形態１は、上述の説明のように、３つの異なる通過域を有するトリプルバンドのマイクロ波帯域通過フィルタとなることがわかる。
【００２２】
以上のように、実施の形態１によれば、互いに結合するＭ個の同軸線路共振器からなる単位共振器群を構成単位として、単位共振器群をＮ段接続することでマイクロ波帯域通過フィルタを構成することにより、Ｍ個の異なる通過域を有する帯域通過フィルタを得ることができる。このとき、各同軸線路共振器単体は、全て同一の共振周波数を有する同一形状の共振器とすることができる。
【００２３】
この結果、互いに異なる共振周波数の共振器が必要とされる従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタに比べて、必要な部品の種類を削減することができ、さらに、フィルタの効果を高めるためにＮ段接続した場合にも、小型化を可能とするマイクロ波帯域通過フィルタを実現できる。
【００２４】
実施の形態２．
図４は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。図４におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、誘電体基板２０上に、マイクロストリップ線路２１、スルーホール２２、入出力端子となるマイクロストリップ線路２３ａ、２３ｂ、それらを結ぶマイクロストリップ線路２４を備えている。
【００２５】
マイクロストリップ線路２１は、その先端をスルーホール２２により電気的に短絡することでマイクロストリップ線路共振器として機能する。また、マイクロストリップ線路２３ａ、２３ｂは、入出力端子の役目を果たす。さらに、マイクロストリップ線路２４は、共振器として機能するマイクロストリップ線路２１同士、あるいは共振器として機能するマイクロストリップ線路２１と入出力端子となるマイクロストリップ線路２３ａ、２３ｂとを結ぶマイクロストリップ線路である。
【００２６】
次に、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波帯域通過フィルタの動作について説明する。本実施の形態２におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタと比較すると、フィルタ段数Ｎを３段から２段に減じた上で、同軸線路共振器をマイクロストリップ線路に代えている。さらに、３個（Ｍ＝３に相当）の同軸線路共振器をコムライン状に配置することで得ていた共振器間結合を４分の１波長線路により実現したものである。
【００２７】
図５は、本発明の実施の形態２におけるマイクロ波通過帯域フィルタの回路ブロック図である。４分の１波長線路は、先の図２（ａ）に含まれるアドミタンスインバータと近似的に等価となることから、本実施の形態２は、実施の形態１と同様のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタの特性を呈することになる。なお、マイクロストリップ線路２１、２４は、最も低域の通過中心周波数と最も高域の通過中心周波数との中間の周波数にて、長さがおよそ４分の１波長となるようにする。
【００２８】
以上のように、実施の形態２によれば、互いに結合するＭ個のマイクロストリップ線路共振器群を構成単位として、単位共振器群をＮ段接続することでマイクロ波帯域通過フィルタを構成することにより、Ｍ個の異なる通過域を有する帯域通過フィルタを得ることができる。このとき、各マイクロストリップ線路共振器単体は、全て同一の共振周波数を有する同一形状の共振器とできる。
【００２９】
この結果、互いに異なる共振周波数の共振器が必要とされる従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタに比べて、必要な部品の種類を削減することができ、さらに、フィルタの効果を高めるためにＮ段接続した場合にも、小型化を可能とするマイクロ波帯域通過フィルタを実現できる。
【００３０】
実施の形態３．
図６は、本発明の実施の形態３におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。図６のマイクロ波帯域通過フィルタにおいて、誘電体共振器３１は、外導体となる金属筐体３２で覆われている。また、金属筐体３２の内壁の一部には、隣接する誘電体共振器３１を電磁的に結合させるための結合窓３３が設けられている。
【００３１】
図６に示したマイクロ波帯域通過フィルタは、同一形状を有する３個（Ｍ＝３に相当）の誘電体共振器３１が互いに結合されて、１つの単位共振器群を形成している。さらに、３個（Ｎ＝３に相当）の単位共振器群３４ａ、３４ｂ、３４ｃを互いに結合させることにより、マイクロ波帯域通過フィルタが形成されている。
【００３２】
そして、単位共振器群３４ａに含まれる１つの結合用共振器には、マイクロ波帯域通過フィルタの入力端子となる同軸線路プローブ３５ａが近接して配置されている。同様に、単位共振器群３４ｃに含まれる１つの結合用共振器には、マイクロ波帯域通過フィルタの出力端子となる同軸線路プローブ３５ｃが近接して配置されている。
【００３３】
また、支持台３６は、それぞれの誘電体共振器３１を金属筐体３２に固定するための支持台であり、低誘電率かつ低損失な材料により作られる。
【００３４】
次に、本発明の実施の形態３におけるマイクロ波帯域通過フィルタの動作について説明する。本実施の形態３におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタと比較すると、共振器を同軸線路共振器１から誘電体共振器３１に代えたものである。
【００３５】
本実施の形態３におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、結合窓３３を介して隣接する誘電体共振器３１間が電磁的に結合することから、実施の形態１と同様のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタの特性を呈することになる。
【００３６】
以上のように、実施の形態２によれば、互いに結合するＭ個の誘電体共振器からなる単位共振器群を構成単位として、単位共振器群をＮ段接続することでマイクロ波帯域通過フィルタを構成することにより、Ｍ個の異なる通過域を有する帯域通過フィルタを得ることができる。このとき、各誘電体共振器単体は、全て同一の共振周波数を有する同一形状の共振器とすることができる。
【００３７】
この結果、互いに異なる共振周波数の共振器が必要とされる従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタに比べて、必要な部品の種類を削減することができ、さらに、フィルタの効果を高めるためにＮ段接続した場合にも、小型化を可能とするマイクロ波帯域通過フィルタを実現できる。
【００３８】
実施の形態４．
図７は、本発明の実施の形態４におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。図７におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、長さ約２分の１波長の矩形導波管共振器４１ａと、長さ約４分の１波長の矩形導波管共振器４１ｂとが、金属筐体４２の内部に構成されている。さらに、各矩形導波管共振器４１ａ、４１ｂ間の結合量を調整するために、誘導性の金属ポスト４３が配置されている。
【００３９】
図７に示したマイクロ波帯域通過フィルタは、互いに結合する２つの単位共振器群４４ａ、４４ｂにより構成されると見なすことができる。そして、単位共振器群４４ａに含まれる１つの結合用共振器には、マイクロ波帯域通過フィルタの入力端子となる矩形導波管４５ａが結合窓４６を介して接続されている。同様に、単位共振器群４４ｂに含まれる１つの結合用共振器には、マイクロ波帯域通過フィルタの出力端子となる矩形導波管４５ｂが結合窓４６を介して接続されている。
【００４０】
次に、本発明の実施の形態４におけるマイクロ波帯域通過フィルタの動作について説明する。本実施の形態４におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、実施の形態２におけるマイクロ波帯域通過フィルタと比較すると、マイクロストリップ線路共振器を矩形導波管共振器４１ａ、４１ｂに代えたものである。
【００４１】
また、本実施の形態４におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、４分の１波長線路により得ていた共振器間および入出力端子との結合を、誘導性の金属ポスト４３あるいは結合窓４６により実現したものであり、実施の形態２と同様のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタの特性を呈することになる。
【００４２】
以上のように、実施の形態４によれば、互いに結合するＭ個の導波管共振器からなる単位共振器群を構成単位として、単位共振器群をＮ段接続することでマイクロ波帯域通過フィルタを構成することにより、Ｍ個の異なる通過域を有する帯域通過フィルタを得ることができる。このとき、各導波管共振器単体は、全て同一の共振周波数を有する同一形状の共振器とすることができる。
【００４３】
この結果、互いに異なる共振周波数の共振器およびフィルタが必要とされる従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタに比べて、回路設計をより容易にし、かつ回路規模を縮小することが可能となる。
【００４４】
参考例
図８は、本発明の参考例におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。図８におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、３辺の長さが等しい立方形の導波管共振器５１で構成されており、各導波管共振器５１のコーナー部には、切り欠き５２ａ、５２ｂが設けられている。
【００４５】
また、２つの導波管共振器５１は、ある壁面を共有しており、その壁面には結合窓５３ａが構成されている。また、２つの導波管共振器５１は、別の結合窓５３ｂを介して入力端子となる矩形導波管５５ａおよび出力端子となる矩形導波管５５ｂと接続されている。
【００４６】
次に、本発明の参考例におけるマイクロ波帯域通過フィルタの動作について説明する。本参考例におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、実施の形態４におけるマイクロ波帯域通過フィルタと比較すると、３つの導波管共振器からなる単位共振器群４４ａ、４４ｂを単一のキャビティからなるトリプルモードの導波管共振器５１に代えたものである。
【００４７】
２つの導波管共振器５１のそれぞれは、その形状が立方体であることから、図８に示すように、Ｅｘ、Ｅｙ、Ｅｚの３方向の電界成分を有するＴＥ１０モードが伝搬可能となる。そして、切り欠き５２ａにより、Ｅｙ、Ｅｚ成分を持つ共振モードが互いに結合し、切り欠き５２ｂにより、Ｅｘ、Ｅｙ成分を持つ共振モードが互いに結合する。
【００４８】
従って、２つの導波管共振器５１のそれぞれは、３個（Ｍ＝３に相当）の互いに結合した単一モード共振器と等価となり、さらに、隣接する２つの導波管共振器５１の間では、結合窓５３ａを介してＥｙ成分を持つ共振モード同士が結合し、結合窓５３ｂを介してそのモードと入力端子となる矩形導波管５５ａおよび出力端子となる矩形導波管５５ｂとが結合する。
【００４９】
従って、本参考例におけるマイクロ波帯域通過フィルタは、実施の形態２の説明で用いた図５のブロック図により表現されることとなり、実施の形態２および実施の形態４と同様に、マルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタの特性を呈することになる。
【００５０】
以上のように、参考例によれば、Ｍ＝３に相当するトリプルモード導波管共振器からなる単位共振器群を構成単位として、単位共振器群をＮ段接続することでマイクロ波帯域通過フィルタを構成することにより、３個の異なる通過域を有する帯域通過フィルタを得ることができる。
【００５１】
この結果、互いに異なる共振周波数の共振器が必要とされる従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタに比べて、必要な部品の種類を削減し、回路の大幅な小型化を図ることができる。
【００５２】
なお、デュアルモードの導波管共振器を用いた場合には、２個の異なる通過域を有するマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタの動作を説明するための回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１におけるマイクロ波帯域通過フィルタの回路ブロック図である。
【図４】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。
【図５】本発明の実施の形態２におけるマイクロ波帯域通過フィルタの回路ブロック図である。
【図６】本発明の実施の形態３におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。
【図７】本発明の実施の形態４におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。
【図８】本発明の参考例におけるマイクロ波帯域通過フィルタの構成図である。
【図９】従来のマルチバンドのマイクロ波帯域通過フィルタの回路図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  同軸線路共振器、２、３２、４２  金属筐体、３、３３、４６、５３ａ、５３ｂ  結合窓、４ａ〜４ｃ、３４ａ〜３４ｃ、４４ａ、４４ｂ  単位共振器群、５ａ、５ｃ、３５ａ、３５ｃ  同軸線路プローブ、２０  誘電体基板、２１、２３ａ、２３ｂ、２４  マイクロストリップ線路、２２  スルーホール、３１  誘電体共振器、３６  支持台、４１ａ、４１ｂ  矩形導波管共振器、４３  金属ポスト、４５ａ、４５ｂ、５５ａ、５５ｂ  矩形導波管、５１  導波管共振器、５２ａ、５２ｂ  切り欠き。
【図１】
0004575312.tif 000002
【図２】
0004575312.tif 000003
【図３】
0004575312.tif 000004
【図４】
0004575312.tif 000005
【図５】
0004575312.tif 000006
【図６】
0004575312.tif 000007
【図７】
0004575312.tif 000008
【図８】
0004575312.tif 000009
【図９】
0004575312.tif 000010