(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
線路長の中心点を通る軸を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路の２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器と、前記リング状共振器を前記第１の軸に対し垂直方向に２個配置して電磁界結合させると共に前記２つのリング状共振器と電磁界結合するように設けられた減衰極生成用の信号入出力伝送線路とを備え、前記信号入出力伝送線路は、前記２つのリング状共振器と電磁界結合させるために前記２つのリング状共振器の外周に沿って配置され、前記リング状の線路の線路幅を開放端側で広くすると共に前記リング状の線路で囲まれた開口窓を前記第１の軸を軸として左右非対称となると共に、２つのリング状共振器の開口窓を２つの共振器間の第２の軸に対して略左右対称となり、かつ前記信号入出力伝送線路に対向する前記リング状共振器の線路幅と前記信号入出力伝送線路の線路幅とが異なるように形成したことを特徴とする平面型フィルタ。
【請求項２】
リング状共振器を第１の軸に対し垂直方向に複数個配置してそれぞれを電磁界結合させると共に電磁界結合された結合リング状共振器の内、最両端に配置された２つのリング状共振器と電磁界結合するように設けられた減衰極生成用の信号入出力伝送線路とを備え、前記信号入出力伝送線路は前記２つのリング状共振器と電磁界結合させるために前記２つのリング状共振器の外周に沿って配置されることを特徴とする請求項１記載の平面型フィルタ。
【請求項３】
請求項１記載の平面型フィルタのリング状共振器及び信号入出力伝送線路をテフロン（登録商標）基板あるいはアルミナ基板上に形成したことを特徴とする平面型フィルタモジュール。
【請求項４】
リング状共振器の開放端部の長さを調整し共振周波数を調整できるように開口部を前記開放端上部に有し、前記調整部分以外を覆うシールドケースを備えた請求項３に記載の平面型フィルタモジュール。
【請求項５】
請求項１記載の平面型フィルタのリング状共振器及び信号入出力伝送線路を誘電体内に形成したことを特徴とする平面型フィルタモジュール。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は移動体通信をはじめとする通信分野で利用される高周波回路用の平面型フィルタ及び平面型フィルタモジュールに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のフィルタは、図１１のバンドパスフィルタ等価回路図に示すようにインダクタンスとコンデンサから構成される共振器を同軸誘電体等で実現し、チップコンデンサで各共振器を結合させるフィルタであった。また、平面型共振器１２０，１２１を用いたフィルタであっても、図１２に示すように信号入出力用タップ１２２，１２３を用いて信号の入出力を行うフィルタであった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、同軸誘電体共振器等を用いたフィルタは同軸誘電体共振器自体が３ＧＨｚ程度までしか通常モードで動作することが期待できない。また、セミリジッドケーブルを共振器として５ＧＨｚ以上でバンドパスフィルタを構成するとしても、結合コンデンサの容量が０．０１ｐＦ〜０．１ｐＦ程度の値となりチップコンデンサを使用する事ができない。そのため、共振器の結合は空間での容量結合となる。しかし、空間での容量結合とした場合には迷結合等で本来設計したバンドパスフィルタの特性を得ることが困難である。
【０００４】
また、誘電体共振器を用いたフィルタでは共振器自体の大きさが大きく、フィルタの形状も大きくなってしまう。さらに、信号入出力部に信号入出力用タップを用いた平面型共振器を用いたフィルタでは、タップ部分での寄生容量が原因して損失が大きくなってしまう。
【０００５】
本発明は上記問題点に鑑み、線路接地点が不要でグランド電位の影響を受けず、リング形状によりループを形成することで放射損が小さく、かつ基板上に平面共振器を構成することで低背な平面型のフィルタ及びフィルタモジュールを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の平面型フィルタは、線路長の中心点を通る軸を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路の２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器と、前記リング状共振器を前記第１の軸に対し垂直方向に２個配置して電磁界結合させると共に前記２つのリング状共振器と電磁界結合するように設けられた減衰極生成用の信号入出力伝送線路とを備えたものであり、前記信号入出力伝送線路は前記２つのリング状共振器と電磁界結合させるために前記２つのリング状共振器の外周に沿って配置され、前記リング状の線路の線路幅を開放端側で広くすると共に前記リング状の線路で囲まれた開口窓を前記第１の軸を軸として左右非対称となると共に、２つのリング状共振器の開口窓を２つの共振器間の第２の軸に対して左右対称となり、かつ前記信号入出力伝送線路に対向する前記リング状共振器の線路幅と前記信号入出力伝送線路の線路幅とが異なるように形成したことを特徴とする。この構成によれば、放射損が小さく安定で小型低背なフィルタ及びフィルタモジュールを実現することが可能となり、開口窓部の調整により、異なる通過帯域幅と減衰極を有するフィルタを実現することが可能である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、線路長の中心点を通る軸を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路の２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器と、前記リング状共振器を前記第１の軸に対し垂直方向に２個配置して電磁界結合させると共に前記２つのリング状共振器と電磁界結合するように設けられた減衰極生成用の信号入出力伝送線路とを備え、前記信号入出力伝送線路は前記２つのリング状共振器と電磁界結合させるために前記２つのリング状共振器の外周に沿って配置され、前記リング状の線路の線路幅を開放端側で広くすると共に前記リング状の線路で囲まれた開口窓を前記第１の軸を軸として左右非対称となると共に、２つのリング状共振器の開口窓を２つの共振器間の第２の軸に対して左右対称となり、かつ前記信号入出力伝送線路に対向する前記リング状共振器の線路幅と前記信号入出力伝送線路の線路幅とが異なるように形成したことを特徴とする平面型フィルタであり、共振器にリング状共振器を用いることにより放射損が小さく安定で小型低背なフィルタを実現すると共に、電磁界結合する信号入出力伝送線路を用いることにより損失を低減する作用を有し、開口窓部の調整により、異なる通過帯域幅と減衰極を有するフィルタを実現することが可能である。
【０００８】
本発明の請求項２に記載の発明は、リング状共振器を第１の軸に対し垂直方向に複数個配置してそれぞれを電磁界結合させると共に電磁界結合された結合リング状共振器の内、最両端に配置された２つのリング状共振器と電磁界結合するように設けられた信号入出力伝送線路とを備え、前記信号入出力伝送線路は前記２つのリング状共振器と電磁界結合させるために前記２つのリング状共振器の外周に沿って配置されることを特徴とする平面型フィルタであり、請求項１記載の平面型フィルタより急峻な通過帯域外減衰特性を実現することが可能である。
【０００９】
本発明の請求項３に記載の発明は、請求項１記載の平面型フィルタのリング状共振器及び信号入出力伝送線路をテフロン（登録商標）基板あるいはアルミナ基板上に形成した平面型フィルタモジュールであり、テフロン（登録商標）基板あるいはアルミナ基板上に共振器を構成することで、Ｑが高く低損失なフィルタモジュールを実現することが可能である。
【００１０】
本発明の請求項４に記載の発明は、リング状共振器の開放端部の長さを調整し共振周波数を可変できるように開口部を前記開放端上部に有し、前記開放端以外を覆うシールドケースを備えた請求項３に記載の平面型フィルタモジュールである。５ＧＨｚ以上の周波数ではシールドケースを実装した際のフィルタ特性とシールドケース無しの状態でのフィルタ特性とに差が生じるが、開口部を有したシールドケースを用いることによりシールドケースを実装した状態でレーザートリミングなどの手段を用いて簡単にフィルタ特性を調整することが可能となる。
【００１１】
本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１記載の平面型フィルタのリング状共振器及び信号入出力伝送線路を誘電体内に形成した平面型フィルタモジュールであり、さらに請求項３記載のテフロン（登録商標）あるいはアルミナに対してさらに誘電率の高い誘電体を封止材料とすることより小型でのフィルタを実現することが可能である。また、誘電体内に共振器を構成しているためシールドケースが不要となる。
【００１２】
（実施の形態１）
図１に本発明の実施の形態１におけるリング状共振器平面型フィルタの構成図を示す。図１において、２分の１波長の線路長を有し、その線路長の中心点を通る軸１０３，１０４を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路の２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器１０１，１０２と、リング状共振器１０１，１０２を第１の軸１０３，１０４に対し垂直方向に２個配置して電磁界結合させると共に２つのリング状共振器１０１，１０２と電磁界結合するように２つのリング状共振器１０１，１０２の外周に沿って設けた信号入出力伝送線路１０５，１０６とにより構成される。
【００１３】
ここで、共振器に平面型のリング状共振器を用いることにより放射損が小さく安定で小型低背なフィルタを実現すると共に、電磁界結合する信号入出力伝送線路１０５，１０６を用いることによって損失を低減することが可能である。また、２分の１波長線路を用いていることから図１０に示すように通過帯域１１６，１１８の下側ないし上側に減衰極１１７，１１９を有するフィルタを実現することが可能である。
【００１４】
なお、図２に示すように本実施の形態における２つのリング状共振器１０１，１０２に沿って配置した信号入出力伝送線路１０５，１０６の長さを変化させることにより、リング状共振器１０１，１０２との電磁界結合度を変え、平面型フィルタの入出力インピーダンスを変化させることが可能である。
【００１５】
（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２におけるリング状共振器平面型フィルタの構成図を示す。図３において、２分の１波長の線路長を有し、その線路長の中心点を通る軸１０３，１０４を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路の２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器と、リング状共振器を第１の軸１０３，１０４に対し垂直方向に複数個配置してそれぞれを電磁界結合させると共に電磁界結合された結合リング状共振器の内、最両端に配置された２つのリング状共振器と電磁界結合するように２つの最両端のリング状共振器の外周に沿って設けられた信号入出力伝送線路１０５，１０６とより構成される。図２において、リング状共振器を複数個用いることにより、より急峻な通過帯域外減衰特性を実現することが可能である。
【００１６】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３におけるリング状共振器平面型フィルタの構成図を示す。図４において、２分の１波長の線路長を有し、その線路長の中心点を通る軸１０３，１０４を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路で、リングを形成する線路の線路幅を開放端側で広くして２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器より構成され、第１の軸上１０３，１０４に対して左右対称となるリング状の線路で囲まれた開口窓１０８，１０９を形成した平面型フィルタである。
【００１７】
２つのリング状共振器１０１，１０２を線路幅を開放端で広くしたステップドインピーダンス（ＳＩＲ）共振器とすることにより実施の形態１よりさらに小型化を実現することが可能である。
【００１８】
（実施の形態４）
図５は、本発明の実施の形態４におけるリング状共振器平面型フィルタの構成図を示す。図５において、２分の１波長の線路長を有し、その線路長の中心点を通る軸１０３，１０４を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路で、リングを形成する線路の線路幅を開放端側で広くして２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器より構成され、第１の軸上１０３，１０４に対して左右対称となるリング状の線路で囲まれた開口窓１０８，１０９を形成した平面型フィルタである。
【００１９】
２つのリング状共振器の開口窓１０８，１０９を２つの共振器１０１，１０２間の第２の軸１１０に対して左右対称となるようにかつ第１の軸１０３，１０４に対して各リング状共振器１０１，１０２が非対称で第２の軸１１０に近接するように構成することで、実施の形態３の平面型フィルタと異なる通過帯域幅と減衰極を有するフィルタを実現することが可能である。
【００２０】
（実施の形態５）
図６は、本発明の実施の形態５におけるリング状共振器平面型フィルタの構成図を示す。図６において、２分の１波長の線路長を有し、その線路長の中心点を通る軸１０３，１０４を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路で、リングを形成する線路の線路幅を開放端側で広くして２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器より構成され、第１の軸上１０３，１０４に対して左右対称となるリング状の線路で囲まれた開口窓１０８，１０９を形成した平面型フィルタである。
【００２１】
２つのリング状共振器の開口窓１０８，１０９を２つの共振器１０１，１０２間の第２の軸１１０に対して左右対称となるようにかつ第１の軸１０３，１０４に対して各リング状共振器１０１，１０２が非対称で第２の軸１１０から遠ざかるように構成することで、実施の形態３および実施の形態４の平面型フィルタと異なる通過帯域幅と減衰極を有するフィルタを実現することが可能である。
【００２２】
（実施の形態６）
図７は、本発明の実施の形態６におけるリング状共振器平面型フィルタモジュールの構成図を示す。図７において、２分の１波長の線路長を有し、その線路長の中心点を通る軸１０３，１０４を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路の２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器１０１，１０２と、リング状共振器１０１，１０２を第１の軸１０３，１０４に対し垂直方向に２個配置して電磁界結合させると共に２つのリング状共振器１０１，１０２と電磁界結合するように２つのリング状共振器１０１，１０２の外周に沿って設けた信号入出力伝送線路１０５，１０６とより構成され、リング状共振器１０１，１０２及び信号入出力伝送線路１０５，１０６をテフロン（登録商標）基板あるいはアルミナ基板上に形成するものである。
【００２３】
テフロン（登録商標）基板あるいはアルミナ基板等のＱの高い材質を有したフィルタモジュール基板１１１上に共振器を構成することで、低損失なフィルタモジュールを実現することが可能である。
【００２４】
（実施の形態７）
図８は、本発明の実施の形態７におけるリング状共振器平面型フィルタモジュールの構成図を示す。図８において、２分の１波長の線路長を有し、その線路長の中心点を通る軸１０３，１０４を第１の軸として折り曲げ対向させたリング状の線路の２つの開放端を空間容量結合させてなる平面型のリング状共振器１０１，１０２と、リング状共振器１０１，１０２を第１の軸１０３，１０４に対し垂直方向に２個配置して電磁界結合させると共に２つのリング状共振器１０１，１０２と電磁界結合するように２つのリング状共振器１０１，１０２の外周に沿って設けた信号入出力伝送線路１０５，１０６と、リング状共振器１０１，１０２の開放端部１１２の長さを調整し共振周波数を可変できるように開口部１１４を開放端１１２上部に有し、開放端１１２以外を覆うシールドケース１１３とにより構成される。
【００２５】
ここで、共振周波数調整用の開口部を有したシールドケースを用いることによりシールドケースを実装した状態でレーザートリミングなどの手段を用いて簡単にフィルタ特性を調整することが可能となる。
【００２６】
（実施の形態８）
図９は、本発明の実施の形態８におけるリング状共振器平面型フィルタモジュールの構成図を示す。図９において、実施の形態１ないし実施の形態５のリング状共振器平面型フィルタのリング状共振器１０１，１０２及び信号入出力伝送線路１０５，１０６を誘電体１１５内に構成する。
【００２７】
ここで、誘電率の高い誘電体を封止材料とすることにより実施の形態１ないし実施の形態７よりさらに小型のフィルタを実現することが可能である。また、誘電体内に共振器を構成しているためシールドケースが不要となる。
【００２８】
なお、図１０は実施の形態６〜８の平面型フィルタモジュールの特性を示しており、１１６，１１８は通過帯域、１１７，１１９は減衰極を示している。
【００２９】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、放射損が小さく安定なリング状平面型共振器とリング状共振器と電磁界結合し信号取り出し時の損失が少ない信号入出力伝送線路とにより平面型フィルタを構成することで、低損失特性を保持したままフィルタの小型化及び低背化を図るという有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態１の平面型フィルタの構成図
【図２】  本発明の実施の形態１の平面型フィルタの構成図
【図３】  本発明の実施の形態２の平面型フィルタの構成図
【図４】  本発明の実施の形態３の平面型フィルタの構成図
【図５】  本発明の実施の形態４の平面型フィルタの構成図
【図６】  本発明の実施の形態５の平面型フィルタの構成図
【図７】  本発明の実施の形態６の平面型フィルタモジュールの構成図
【図８】  本発明の実施の形態７の平面型フィルタモジュールの構成図
【図９】  本発明の実施の形態８の平面型フィルタモジュールの断面図
【図１０】  本発明の実施の形態６ないし実施の形態８の平面型フィルタモジュールの特性図
【図１１】  従来の平面型フィルタの構成図
【図１２】  従来の平面型フィルタの構成図
【符号の説明】
１０１，１０２，１０７，１２０，１２１  リング状共振器
１０３，１０４  第１の軸
１０５，１０６  信号入出力伝送線路
１０８，１０９  開口窓
１１０  第２の軸
１１１  フィルタモジュール基板
１１２  リング状共振器開放端
１１３  シールドケース
１１４  シールドケース開口部
１１５  誘電体
１１６，１１８  通過帯域
１１７，１１９  減衰極
１２２，１２３  信号入出力用タップ
【図１】
0004042193.tif 000002
【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】
0004042193.tif 000009
【図９】
0004042193.tif 000010
【図１０】
0004042193.tif 000011
【図１１】
0004042193.tif 000012
【図１２】
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