(57)【要約】【課題】機械的な振動が加わっても、信号導体の破断や時間的な特性変化を抑えることができる共振器を得ることを目的とする。【解決手段】同一平面上に設けられている地導体１１，１２，１３の他に、一端が地導体１１と接続されて、他端が開放されており、長さが共振周波数の約１／４波長の奇数倍である信号導体１４と、一端が地導体１３と接続されて、他端が信号導体１４と接続されている誘電体１５とが設けられている。これにより、機械的な振動が加わっても、信号導体の破断や時間的な特性変化を抑えることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の地導体と、
上記第１の地導体と同一平面上に設けられている第２の地導体と、
一端が上記第１の地導体と接続されて、他端が上記第２の地導体と接続されている第３の地導体と、
一端が上記第１の地導体と接続されて、他端が開放されており、長さが共振周波数の約１／４波長の奇数倍である信号導体と、
一端が上記第１の地導体、上記第２の地導体及び上記第３の地導体の中の少なくとも１つの地導体と接続されて、他端が上記信号導体と接続されている誘電体と
を備えた共振器。
【請求項２】
信号導体の一部が第１及び第２の地導体と沿う方向に折り曲げられていることを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項３】
第１の地導体、第２の地導体、第３の地導体及び信号導体が、１枚の金属板から形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の共振器。
【請求項４】
信号導体の主面の上方又は下方の少なくとも一方に第４の地導体が配置されており、
上記第４の地導体は、第１及び第２の地導体と電気的に接続されていることを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載の共振器。
【請求項５】
信号導体と接続されている誘電体として、誘電率の温度特性が負である誘電体を用いていることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載の共振器。
【請求項６】
請求項１から請求項５のうちのいずれか１項記載の共振器が、第１の入出力導体と第２の入出力導体の間に配置されているフィルタ。
【請求項７】
同一平面内に請求項６記載のフィルタが複数個配置されているフィルタバンク。
【請求項８】
共振器を構成している信号導体の長さが相互に異なっている複数のフィルタの中から、任意のフィルタを選択するスイッチが設けられていることを特徴とする請求項７記載のフィルタバンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば、マイクロ波帯で使用される共振器と、その共振器を用いているフィルタ及びフィルタバンクとに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の分布定数帯域通過フィルタは、複数の先端開放スタブを入出力端子間に配置することで、所望の電気特性を実現している。
先端開放スタブは、一端が地導体に接続されて、他端である先端が開放されている信号導体であって、通過帯域で長さが約１／４波長の奇数倍となる信号導体である（例えば、非特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】G. Matthaei、“Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures” (pp.614, Artech House, 1980年出版)。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の通過フィルタは以上のように構成されているので、低損失化を図る目的で、誘電体基板を用いずに、中空トリプレート線路又は中空コプレナー線路などを用いて実現されている場合、先端開放スタブ（長さが約１／４波長の奇数倍となる信号導体）の先端付近が機械的に支持されない。このため、薄い金属板を用いて、帯域通過フィルタが形成されている場合、外部から振動が加わると、先端開放スタブである信号導体が機械的に共振し、長い時間が経過すると信号導体と地導体を接続する部分が金属疲労によって破断してしまうことがある課題があった。
【０００５】
また、薄い金属板を用いて、帯域通過フィルタが形成されている場合、外部から振動が加わると、信号導体が機械的に振動するため、フィルタを構成する共振器の共振周波数が時間的に変化して、フィルタの特性が時間的に変化してしまう課題があった。
また、共振器やフィルタ周辺の温度が変化すると、共振器を構成している信号導体や地導体が膨張又は収縮して、共振器の大きさが変化するため、共振器の共振周波数が変化し、フィルタの通過周波数が変化してしまう課題があった。
【０００６】
この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、機械的な振動が加わっても、信号導体の破断や時間的な特性変化を抑えることができる共振器を得ることを目的とする。
また、この発明は、周囲の温度変化による共振周波数の変動を抑えることができる共振器を得ることを目的とする。
さらに、この発明は、上記の共振器を用いているフィルタ及びフィルタバンクを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この発明に係る共振器は、第１の地導体と、第１の地導体と同一平面上に設けられている第２の地導体と、一端が第１の地導体と接続されて、他端が第２の地導体と接続されている第３の地導体と、一端が第１の地導体と接続されて、他端が開放されており、長さが共振周波数の約１／４波長の奇数倍である信号導体と、一端が第１の地導体、第２の地導体及び第３の地導体の中の少なくとも１つの地導体と接続されて、他端が信号導体と接続されている誘電体とから構成されているものである。
【発明の効果】
【０００８】
この発明によれば、第１の地導体と、第１の地導体と同一平面上に設けられている第２の地導体と、一端が第１の地導体と接続されて、他端が第２の地導体と接続されている第３の地導体と、一端が第１の地導体と接続されて、他端が開放されており、長さが共振周波数の約１／４波長の奇数倍である信号導体と、一端が第１の地導体、第２の地導体及び第３の地導体の中の少なくとも１つの地導体と接続されて、他端が信号導体と接続されている誘電体とから構成されているので、機械的な振動が加わっても、信号導体の破断や時間的な特性変化を抑えることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】この発明の実施の形態１による共振器を示す俯瞰図である。
【図２】この発明の実施の形態１による共振器を示す構成図（金属板１の上面図）である。
【図３】図２の共振器におけるＡ−Ａ’の断面図である。
【図４】この発明の実施の形態１による他の共振器を示す構成図（金属板１の上面図）である。
【図５】この発明の実施の形態１による他の共振器を示す俯瞰図である。
【図６】この発明の実施の形態２による共振器を示す構成図（金属板１の上面図）である。
【図７】図６の共振器におけるＢ−Ｂ’の断面図である。
【図８】この発明の実施の形態２による他の共振器を示す構成図（金属板１の上面図）である。
【図９】図６の共振器におけるＢ−Ｂ’の断面図である。
【図１０】この発明の実施の形態３によるフィルタバンクを示す構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態３によるフィルタバンクのフィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを示す上面図である。
【図１２】図１１のフィルタにおけるＤ−Ｄ’の断面図である。
【図１３】信号導体１４ａ，１４ｂの主面の上方に金属筐体７が配置されている場合のＤ−Ｄ’の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
実施の形態１．
以下、中空コプレナー線路を用いている共振器の好適な実施の形態につき図面を用いて説明する。
図１はこの発明の実施の形態１による共振器を示す俯瞰図であり、図２はこの発明の実施の形態１による共振器を示す構成図（金属板１の上面図）である。
また、図３は図２の共振器におけるＡ−Ａ’の断面図である。
【００１１】
図１から図３において、金属板１は共振器の各要素（地導体１１〜１３、信号導体１４など）を形成している１枚の金属製の板である。
金属筐体２は信号導体１４の主面の下方に配置されている第４の地導体であり、金属筐体２は地導体１１，１２と電気的に接続されている。
ネジ３〜６は金属板１を金属筐体２に固定する部材である。
【００１２】
地導体１１は第１の地導体であり、地導体１１には入出力線路１６（第１の入出力導体）と入出力線路１７（第２の入出力導体）が接続されている。
地導体１２は地導体１１と同一平面上に設けられている第２の地導体である。
地導体１３は一端が地導体１１と接続されて、他端が地導体１２と接続されている第３の地導体である。
信号導体１４は一端が地導体１１と接続されて、他端が開放されている先端開放スタブであり、信号導体１４の長さは共振周波数の約１／４波長の奇数倍である。
【００１３】
誘電体１５は信号導体１４を地導体に固定する目的で、一端が地導体１３と接続されて、他端が信号導体１４と接続されている。
この実施の形態１では、誘電体１５として、誘電率の温度特性が負である誘電体を用いている。
図１から図３の例では、誘電体１５の一端が地導体１３と接続されているものを示しているが、信号導体１４を地導体に固定することができればよく、誘電体１５の一端が地導体１１又は地導体１２と接続されていてもよい。
即ち、誘電体１５の一端が地導体１１，１２，１３の中の少なくとも１つと接続されていればよい。
【００１４】
次に動作について説明する。
信号導体１４は、一端が地導体１１と接続されて、他端が開放されている先端開放スタブであり、信号導体１４の長さは共振周波数の約１／４波長の奇数倍である。
このため、図１の共振器は、共振周波数の約１／４波長の奇数倍となる周波数で、電気的に共振する。
【００１５】
したがって、例えば、入出力線路１６から信号が入力された場合、その入力信号の中で、信号導体１４が電気的に共振する周波数付近の成分のみが共振器に結合する。
また、信号導体１４が電気的に共振する周波数付近の成分のみが入出力線路１７と結合して出力される。
つまり、図１の共振器は、１段の帯域通過フィルタとして動作する。
【００１６】
この実施の形態１では、信号導体１４が誘電体１５によって地導体１３に固定されている。
このため、外部から機械的な振動が図１の共振器に加えられても、信号導体１４の振動が大きくならず、機械的な共振が起き難くなり、信号導体１４の破断を防止することができる。
また、信号導体１４の振動が大きくならないため、共振器の共振周波数の時間的変化を小さくすることができる。
【００１７】
この実施の形態１では、信号導体１４として、例えば、ポリイミドのように誘電率の温度特性が負である誘電体を用いている。
例えば、共振器の温度が高くなると、信号導体１４が膨張して電気長が長くなり、共振周波数が下がる方向となるが、誘電率の温度特性が負である誘電体１５を用いる場合、誘電体１５の誘電率が下がり、共振周波数が上がることになる。
このため、共振器の温度変化に伴って、信号導体１４の膨張や伸縮が生じて共振周波数が変化しても、その共振周波数の変化と、誘電体１５による共振周波数の変化が互いに打ち消し合うため、温度変化による共振周波数の変動が小さい共振器が得られる。
【００１８】
以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、同一平面上に設けられている地導体１１，１２，１３の他に、一端が地導体１１と接続されて、他端が開放されており、長さが共振周波数の約１／４波長の奇数倍である信号導体１４と、一端が地導体１３と接続されて、他端が信号導体１４と接続されている誘電体１５とが設けられているので、機械的な振動が加わっても、信号導体１４の破断や時間的な特性変化を抑えることができる効果がある。
【００１９】
また、この実施の形態１によれば、信号導体１４と接続されている誘電体１５として、誘電率の温度特性が負である誘電体を用いているので、周囲の温度変化による共振周波数の変動を抑えることができる効果を奏する。
【００２０】
この実施の形態１では、信号導体１４が直線状の導体であるものを示したが、直線状の導体であるものに限るものではなく、例えば、図４に示すように、信号導体１４の一部が地導体１１，１２と沿う方向に折り曲げられているものであってもよい。
信号導体１４の一部が地導体１１，１２と沿う方向に折り曲げられていることで、共振周波数は変わらずに、地導体１１と地導体１２の間の距離を短縮することができ、共振器の小型化を図ることが可能になる。即ち、通過帯域を変更することなく、フィルタの幅を狭くすることができる。
【００２１】
また、この実施の形態１では、金属筐体２が信号導体１４の主面の下方に配置されているものを示したが、図５に示すように、信号導体１４の主面の上方にも、第４の地導体である金属筐体７を配置し、その金属筐体７が地導体１１，１２と電気的に接続されているようにしてもよい。
図５に示すように、２つの金属筐体２，７が金属板１を覆うことで、共振器の周辺への電磁界の漏れを小さくすることができ、周辺回路との干渉量を小さくすることができる効果を奏する。
【００２２】
実施の形態２．
図６はこの発明の実施の形態２による共振器を示す構成図（金属板１の上面図）であり、図７は図６の共振器におけるＢ−Ｂ’の断面図である。
図６及び図７において、図２及び図３と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
信号導体１４ａは一端が地導体１１と接続されて、他端が開放されている先端開放スタブであり、信号導体１４ａの長さは共振周波数の約１／４波長の奇数倍である。
信号導体１４ｂは一端が地導体１１と接続されて、他端が開放されている先端開放スタブであり、信号導体１４ｂの長さは共振周波数の約１／４波長の奇数倍である。
【００２３】
誘電体１５ａは信号導体１４ａを地導体に固定する目的で、一端が地導体１３と接続されて、他端が信号導体１４ａと接続されている。
誘電体１５ｂは信号導体１４ｂを地導体に固定する目的で、一端が地導体１３と接続されて、他端が信号導体１４ｂと接続されている。
この実施の形態２では、誘電体１５ａ，１５ｂとして、誘電率の温度特性が負である誘電体を用いている。
図６及び図７の例では、誘電体１５ａ，１５ｂの一端が地導体１３と接続されているものを示しているが、信号導体１４ａ，１４ｂを地導体に固定することができればよく、誘電体１５ａ，１５ｂの一端が地導体１１又は地導体１２と接続されていてもよい。
即ち、誘電体１５ａ，１５ｂの一端が地導体１１，１２，１３の中の少なくとも１つと接続されていればよい。
【００２４】
次に動作について説明する。
信号導体１４ａ，１４ｂは、一端が地導体１１と接続されて、他端が開放されている先端開放スタブであり、信号導体１４ａ，１４ｂの長さは共振周波数の約１／４波長の奇数倍である。
このため、図６の共振器は、共振周波数の約１／４波長の奇数倍となる周波数で、電気的に共振する。
【００２５】
したがって、例えば、入出力線路１６から信号が入力された場合、その入力信号の中で、信号導体１４ａが電気的に共振する周波数付近の成分のみが共振器に結合する。
また、信号導体１４ｂが電気的に共振する周波数付近の成分のみが隣の共振器に結合する。
また、信号導体１４ｂが電気的に共振する周波数付近の成分のみが入出力線路１７と結合して出力される。
つまり、図６の共振器は、２段の帯域通過フィルタとして動作する。
【００２６】
この実施の形態２では、地導体１１，１２，１３により構成される共振器を２つ用いているものを示したが、地導体１１，１２，１３により構成される共振器を３つ以上用いるようにしてもよい。
地導体１１，１２，１３により構成される共振器を３つ以上用いることで、地導体１１，１２，１３により構成される共振器を２つ用いる場合よりも、急峻な通過特性（周波数特性）を実現することができる。
【００２７】
この実施の形態２では、信号導体１４ａ，１４ｂが直線状の導体であるものを示したが、直線状の導体であるものに限るものではなく、例えば、図８に示すように、信号導体１４ａ，１４ｂの一部が地導体１１，１２と沿う方向に折り曲げられているものであってもよい。
信号導体１４ａ，１４ｂの一部が地導体１１，１２と沿う方向に折り曲げられていることで、共振周波数は変わらずに、地導体１１と地導体１２の間の距離を短縮することができ、共振器の小型化を図ることが可能になる。即ち、通過帯域を変更することなく、フィルタの幅を狭くすることができる。
【００２８】
また、この実施の形態２では、金属筐体２が信号導体１４ａ，１４ｂの主面の下方に配置されているものを示したが、図９に示すように、信号導体１４ａ，１４ｂの主面の上方にも金属筐体７を配置し、その金属筐体７が地導体１１，１２と電気的に接続されているようにしてもよい。
図９に示すように、２つの金属筐体２，７が金属板１を覆うことで、共振器の周辺への電磁界の漏れを小さくすることができ、周辺回路との干渉量を小さくすることができる効果を奏する。
【００２９】
実施の形態３．
図１０はこの発明の実施の形態３によるフィルタバンクを示す構成図である。
図１０において、フィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは例えば２段の帯域通過フィルタとして動作する実施の形態２の共振器である。
ただし、フィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃは、内部の信号導体１４ａ，１４ｂの長さが相互に異なり、通過帯域が異なっている。
ここでは、フィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃが、２段の帯域通過フィルタである例を示しているが、１段の帯域通過フィルタとして動作する実施の形態１の共振器であってもよい。
【００３０】
スイッチ２４はフィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうち、いずれかのフィルタ２１を入出力端子２２と接続する切換部材である。
スイッチ２５はフィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃのうち、いずれかのフィルタ２１を入出力端子２３と接続する切換部材である。
【００３１】
図１１はこの発明の実施の形態３によるフィルタバンクのフィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃを示す上面図である。
また、図１２は図１１のフィルタにおけるＤ−Ｄ’の断面図である。
図１１は、２段の帯域通過フィルタとして動作する実施の形態２の共振器において、各共振器の信号導体１４ａ，１４ｂの長さを相互に変更し、隣接している各共振器の地導体１１と地導体１２が接続されるように配置した構成である。
【００３２】
次に動作について説明する。
ここでは、説明の便宜上、フィルタ２１Ａによる信号の通過帯域がｆＡ〜ｆＢ、フィルタ２１Ｂによる信号の通過帯域がｆＢ〜ｆＣ、フィルタ２１Ｃによる信号の通過帯域がｆＣ〜ｆＤであるとする。
例えば、入出力端子２２から入力された信号のうち、周波数がｆＡ〜ｆＢの範囲の成分だけを通過させる必要がある場合、図示せぬ制御回路等がスイッチ２４，２５を操作して、フィルタ２１Ａを入出力端子２２，２３と接続する。
これにより、入出力端子２２から入力された信号のうち、周波数がｆＡ〜ｆＢの範囲の成分だけがフィルタ２１Ａを通過して入出力端子２３に出力される。
【００３３】
例えば、入出力端子２２から入力された信号のうち、周波数がｆＢ〜ｆＣの範囲の成分だけを通過させる必要がある場合、図示せぬ制御回路等がスイッチ２４，２５を操作して、フィルタ２１Ｂを入出力端子２２，２３と接続する。
これにより、入出力端子２２から入力された信号のうち、周波数がｆＢ〜ｆＣの範囲の成分だけがフィルタ２１Ｂを通過して入出力端子２３に出力される。
【００３４】
例えば、入出力端子２２から入力された信号のうち、周波数がｆＣ〜ｆＤの範囲の成分だけを通過させる必要がある場合、図示せぬ制御回路等がスイッチ２４，２５を操作して、フィルタ２１Ｃを入出力端子２２，２３と接続する。
これにより、入出力端子２２から入力された信号のうち、周波数がｆＣ〜ｆＤの範囲の成分だけがフィルタ２１Ｃを通過して入出力端子２３に出力される。
【００３５】
以上で明らかなように、この実施の形態３によれば、信号導体１４ａ，１４ｂの長さが相互に異なっているフィルタ２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃの中から、任意のフィルタ２１を選択するスイッチ２４，２５が設けられているので、入出力端子２２から入力された信号のうち、ある特定の周波数帯の信号のみを通過させることができる効果を奏する。
【００３６】
また、この実施の形態３によれば、複数のフィルタを一体化して構成することで（図１１を参照）、各フィルタのそれぞれの地導体が切れ目無く接続されることから、例えば、１枚の金属板１をエッチング加工、あるいは、型抜き加工することで、一度に複数のフィルタを製造することができ、製造が容易で低コストなフィルタバンクを実現することができる効果を奏する。
【００３７】
この実施の形態３では、金属筐体２が信号導体１４ａ，１４ｂの主面の下方に配置されているものを示したが、図１３に示すように、信号導体１４ａ，１４ｂの主面の上方にも金属筐体７を配置し、その金属筐体７が地導体１１，１２と電気的に接続されているようにしてもよい。
図１３に示すように、２つの金属筐体２，７が金属板１を覆うことで、隣接するフィルタやフィルタバンクの周辺への電磁界の漏れを小さくすることができ、フィルタ間及びフィルタバンクと周辺回路との干渉量を小さくすることができる効果を奏する。
【００３８】
なお、この実施の形態３では、通過帯域が異なる３つのフィルタを用いてフィルタバンクが構成されているものを示したが、これに限るものではなく、例えば、通過帯域が異なる２つのフィルタ、あるいは、通過帯域が異なる４つ以上のフィルタを用いてフィルタバンクが構成されていてもよい。
通過帯域が異なる２つのフィルタを用いることで、フィルタバンクの小型化を実現することができる。また、通過帯域が異なる４つ以上のフィルタを用いることで、より多くの周波数帯が異なる信号を分離することができる。
【００３９】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  金属板、２，７  金属筐体（第４の地導体）、３〜６  ネジ、１１  地導体（第１の地導体）、１２  地導体（第２の地導体）、１３  地導体（第３の地導体）、１４，１４ａ，１４ｂ  信号導体、１５，１５ａ，１５ｂ  誘電体、１６  入出力線路（第１の入出力導体）、１７  入出力線路（第２の入出力導体）、２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ  フィルタ、２２，２３  入出力端子、２４，２５  スイッチ。
【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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