(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内導体と容量用外導体との間で容量を生じる同軸コンデンサと、所定箇所に前記同軸コンデンサを挿入した同軸線路と、
前記同軸コンデンサを挿入したことにより分離された前記同軸線路の外導体同士を導通させる接地導体経路と、
前記同軸コンデンサの容量用外導体と前記接地導体経路との間に接続した共振器と、から成る帯域阻止フィルタであって、
前記同軸コンデンサの前記内導体は、前記同軸線路の外導体を帯状に取り除いた外導体除去部の当該同軸線路の内導体であることを特徴とする帯域阻止フィルタ。
【請求項２】
前記容量用外導体は、前記外導体除去部に巻き付けた、外導体に接触しない金属片である請求項１に記載の帯域阻止フィルタ。
【請求項３】
前記同軸線路は、内導体の表面に絶縁性樹脂を被膜し、その表面に外導体としての金属管を覆ったセミリジッドケーブルである請求項１または２に記載の帯域阻止フィルタ。
【請求項４】
前記同軸コンデンサの中心から、阻止帯域の中心周波数で略１／８波長だけ前記同軸線路に沿って信号伝搬方向の前後方向に離れた位置に、それぞれ同軸コネクタを設けた請求項１〜３のいずれかに記載の帯域阻止フィルタ。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の帯域阻止フィルタを備えた通信装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば高周波高電力系に適する帯域阻止フィルタおよびそれを備えた通信装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高電力系に使用する帯域阻止フィルタとしては特開平１１−２７４８１７に示されているように導波管および空胴共振器を用いたものがある。高電力系に用いられるフィルタとしてはこの引例に示されるように、高電力（高電圧）における放電（アーク放電）が問題となる。また最近では移動体通信用の基地局に用いられる場合が多く、この場合当然高電力（高電圧）に対する対策が必要であるばかりでなく、近年の使用帯域の近接により減衰域近傍において非常に低損失なフィルタが要求される。
【０００３】
特開平１１−２７４８１７では導波管と空胴共振器を用いているため耐電力性があり、低損失であると考えられるがサイズが非常に大きくなるという問題があった。
【０００４】
また、特開平０４−１８８９０２、実開平０６−０６６１０３、特開平０２−０３４００１に示されるように、一般に帯域阻止フィルタとして考案されているものは、共振器として誘電体共振器が用いられ、伝送線路として誘電体基板によるマイクロストリップラインが用いられ、コンデンサとして平板チップコンデンサまたは基板上に形成した分布定数型コンデンサが用いられている。この様な帯域阻止フィルタではサイズが小さくできるが、電極間のギャップが小さい部分が多く、高電力（高電圧）に対して放電を発生する可能性があり、またマイクロストリップラインは一般的に損失が大きく、挿入損失を悪化させる原因になる、更にチップコンデンサやマイクロストリップ線路上に形成されたコンデンサはＱが悪く、減衰域近傍の通過帯域の挿入損失を悪化させる要因となる。
【０００５】
減衰域のごく近傍に通過帯域が存在する場合には、減衰域近傍の反射特性（リターンロス）を改善する必要があるが、例えば減衰域の低域側の近傍にリターンロスのピークを生じさせたい場合にはコンデンサの容量を小さくする必要がある。要求される特性上、コンデンサの容量が非常に小さいとき、誘電体平板コンデンサやチップコンデンサを用いた場合に、サイズが非常に小さくなり、アッセンブルが行い難い。また、サイズが小さい場合は、電極の寸法精度、誘電体の寸法精度、誘電率のばらつきが容量の変化として顕著に現れるため、特性にばらつきが生じ易く、調整が必要となる。同様にアッセンブルのばらつきも容量値の変化として現れ易くなり、更に特性にばらつきが生じる。例えば０．５ｐＦの容量を誘電率２１、厚み１ｍｍの誘電体チップコンデンサで構成する場合、一辺１．６３ｍｍの正方形チップとなるが、１辺の寸法がわずか０．０５ｍｍ変動しただけで容量値に５％の変動が生じる。厚みの場合も同様に、０．０５ｍｍの変動が容量値に５％の変動をおよぼす。この５％の変動はリターンロスピークで約１５ＭＨｚ、減衰ピークで約１２ＭＨｚの変動を発生する。また、コンデンサの容量調整を実施する場合も非常に高い加工精度が必要であり、かなりの熟練を要する。
【０００６】
図８は、伝送線路に対して１段の共振器を結合させた帯域阻止フィルタの特性例を示している。（Ａ）は上記コンデンサのキャパシタンスが０．２９０ｐＦである時、（Ｂ）はそれが０．３８７ｐＦである時の透過特性Ｓ２１および反射特性Ｓ１１をそれぞれ示している。コンデンサ以外は全く同様の素子値を用いている。
【０００７】
このように伝送線路に対して共振器を結合させるためのコンデンサのキャパシタンスが約３３％増大するだけで、阻止帯域の中心周波数は１９９４．７５ＭＨｚから１９３６．８１ＭＨｚに大きく変化する。また、コンデンサの容量を大きくすると減衰域のピークは低下するが、リターンロスのピークと減衰域のピークの間隔が大きくなる。
【０００８】
この発明の目的は、低挿入損失で周波数安定性が高く、高電力系に適する帯域阻止フィルタおよびそれを備えた通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】
この発明の帯域阻止フィルタは、内導体と容量用外導体との間で容量を生じる同軸コンデンサと、所定箇所に前記同軸コンデンサを挿入した同軸線路と、同軸コンデンサの挿入により分離された同軸線路の外導体同士を導通させる接地導体経路と、前記同軸コンデンサの容量用外導体と前記接地導体経路との間に接続した共振器とから構成している。また、前記同軸コンデンサの前記内導体は、前記同軸線路の外導体を帯状に取り除いた箇所の当該同軸線路の内導体である。この構造により、耐電力性が高く、挿入損失が小さく、組立てが容易で組立てのばらつきによる静電容量のばらつきが小さな、特性の安定した帯域阻止フィルタを得る。また、単体の部品としての同軸コンデンサを用いることなく、同軸線路に同軸コンデンサを接続した構造を構成する。
【００１１】
また、この発明の帯域阻止フィルタは、前記容量用外導体を、前記外導体除去部に巻き付けた、外導体に接触しない金属片とする。これにより加工を容易として低コスト化を図る。
また、この発明の帯域阻止フィルタは、前記同軸線路を、内導体の表面に絶縁性樹脂を被膜し、その表面に外導体としての金属管を覆ったセミリジッドケーブルとする。これにより低コスト化を図る。
【００１３】
また、この発明の帯域阻止フィルタは、前記同軸コンデンサの中心から、阻止帯域の中心周波数で略１／８波長だけ前記同軸線路に沿って信号伝搬方向の前後方向に離れた位置に、それぞれ同軸コネクタを設けたことを特徴としている。この構造により、同一構造の帯域阻止フィルタを単に接続していくだけで多段化を可能とする。
【００１４】
この発明の通信装置は、前記のいずれかの構造からなる帯域阻止フィルタを備える。例えば送信信号または受信信号のうち不要な周波数帯域を阻止するフィルタとして用いる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
第１の実施形態に係る帯域阻止フィルタについて、図１〜図４を参照して説明する。
図１は帯域阻止フィルタの平面図、図２はその構成部品の内部を示す図である。ここでＦ１，Ｆ２，Ｆ３，Ｆ４はそれぞれ１段の帯域阻止フィルタである。１はこれらの帯域阻止フィルタの間を連結する同軸ケーブル、６は同軸コネクタである。
【００１６】
図２において、３はＴＥＭモードの同軸誘電体共振器である。２は同軸ケーブル１の所定箇所に挿入した同軸コンデンサである。同軸ケーブル１は内導体の表面に絶縁性樹脂を被覆し、その表面に外導体としての銅管を覆ったセミリジッドケーブルである。４は共振器３の内導体と同軸コンデンサ２の外導体とを接続する接続導体である。５ｂは下部の筐体である。この下部の筐体とそれに組み合わせる上部の筐体とは、同軸コンデンサ２を設けたことにより分離された同軸ケーブル１の外導体同士を導通させる接地導体経路として作用する。この筐体の内部に同軸コンデンサ２、共振器３および接続導体４を収容している。
【００１７】
図３は１段の帯域阻止フィルタの主要部の縦断面図である。図３の（Ａ）は、図１におけるＡ−Ａ部分の断面図、図３の（Ｂ）は図１におけるＢ−Ｂ部分の断面図である。
図３の（Ａ）は、同軸コンデンサ２部分を通る断面図である。ここで、１１は同軸ケーブル１の内導体、１２はその周囲を囲む絶縁体、１４は容量用外導体である。内導体１１および絶縁体１２は元々同軸ケーブル１の一部である。容量用外導体１４は、同軸ケーブル１の所定箇所の外導体除去部に設けた金属片である。この外導体除去部は、同軸ケーブルの外導体を帯状に取り除いた部分であり、容量用外導体となる金属片を、同軸ケーブルの外導体に接触しないように、外導体除去部の絶縁体１２に巻き付けている。
【００１８】
このように、伝送線路として同軸ケーブルを用い、またその同軸ケーブルの共振器を結合させるためのコンデンサとして同軸コンデンサを用いたことにより、電極間ギャップを大きくとることができ、高電力（高電圧）における放電の問題が解消できる。また、同軸コンデンサの電極としての容量用外導体（金属片）と内導体間の間隔が大きくなることに伴い、容量用外導体（金属片）の面積が小さくなりすぎることがなく、容量用外導体（金属片）に要求される寸法精度が緩和される。また、その組立も容易となり、組立のばらつきによる容量のばらつきが少なくなる。これらの結果、特性のばらつきの少ない帯域阻止フィルタ特性が得られる。さらに、同軸コンデンサは、チップコンデンサやマイクロストリップ線路上のコンデンサに比べてＱが高いため、減衰域近傍の通過帯域の挿入損失を抑えることができる。
【００１９】
共振器３は、円柱形状の誘電体の内面に内導体を形成し、外面に外導体を形成したものであり、１／４波長同軸共振器または１／２波長同軸共振器として作用する。接続導体４は、その一端を同軸コンデンサ２の外導体である容量用外導体１４に接続し、他端を共振器３の内導体に接続している。この接続導体４は分布定数線路として作用するが、その線路はインダクタンス成分が支配的である。したがって、集中定数回路的には共振器がインダクタを介して伝送線路に接続されることになる。
【００２０】
７はばねアース板であり、筐体５ａ，５ｂと共振器３との間に挟み込むことによって、共振器３を筐体５ａ，５ｂに機械的に弾性保持するとともに、共振器３の外導体を筐体５ａ，５ｂに電気的に接続している。
【００２１】
図３の（Ｂ）は、筐体５ａ，５ｂによって同軸ケーブル１を挟み込んでいる部分での断面図である。同軸ケーブル１は内導体１１、絶縁体１２および外導体１３から構成している。筐体５ａ，５ｂは同軸ケーブル１の外導体１３に接することによって電気的に導通させている。特に、図２でｈで示すように、上下２つの筐体５ａ，５ｂ同士を一体化するためのネジ孔を同軸ケーブル１の外導体１３に接する部分に近接させて設けている。この構造により、同軸ケーブル１の外導体１３と筐体５ａ，５ｂとのアース接続を確実に行うことができる。しかも図２でｐで示すように、筐体５ａ，５ｂと同軸ケーブル１の外導体１３との接する部分を、同軸ケーブル１の外導体１３を開放させた外導体除去部に近づくように、筐体５ａ，５ｂを成型している。これにより不要なアース電流の回り込みが少なくなり、スプリアスの発生を抑えることができる。
【００２２】
図４はこの帯域阻止フィルタの等価回路図である。ここでＲ１〜Ｒ４は各段の帯域阻止フィルタＦ１〜Ｆ４内の共振器３に相当する。またＣ１〜Ｃ４は、各帯域阻止フィルタＦ１〜Ｆ４内の同軸コンデンサ２に相当する。さらに複数のＬ，Ｃで示す回路は、同軸ケーブル１の分布定数回路を表している。この帯域阻止フィルタは、図２に示したように、複数の同軸コンデンサが同軸ケーブルの所定箇所に挿入された構造となるが、隣接する同軸コンデンサ間の間隔（電気長）を、同軸ケーブル１を伝搬する信号の波長で略１／４波長の関係とする。若しくは所望の特性を満足するために必要な電気長とする。これにより、４段の共振器からなる帯域阻止フィルタとして作用する。
【００２３】
次に、第２の実施形態に係る帯域阻止フィルタについて、図５および図６を参照して説明する。
第１の実施形態では、予め定めた段数の帯域阻止フィルタを構成したが、この第２の実施形態は、各段の帯域阻止フィルタをユニット化して、複数のユニットを組み合わせることによって所定段数の帯域阻止フィルタを構成できるようにしたものである。
【００２４】
図５は１つのユニットとしての帯域阻止フィルタの内部構造を示す図である。ここで、２は同軸コンデンサであり、同軸ケーブル１，１の間に挿入している。５ｂは下部の筐体である。この下部の筐体とそれに組み合わせる上部の筐体とは、同軸コンデンサ２を設けたことにより分離された同軸ケーブル１の外導体同士を導通させる接地導体経路として作用する。この筐体の内部には同軸共振器３および接続導体４を同軸コンデンサ２とともに収容している。この下部の筐体５ｂの上部には第１の実施形態の場合と同様に、もう片方の上部の筐体（図３に示した５ａに相当する筐体）をネジ止め固定する。筐体５ｂには同軸コネクタ６ａ，６ｂを取りつけるとともに、それらの内導体を同軸ケーブル１の内導体に導通させている。一方の同軸コネクタ６ａは雄型、他方の同軸コネクタ６ｂは雌型である。
【００２５】
同軸コンデンサ２の中心から同軸コネクタ６ａ，６ｂの端部までの電気長は、阻止帯域の中心周波数における同軸ケーブル上の波長で略１／８波長の長さとしている。
【００２６】
図６は、図５に示した１ユニットとしての帯域阻止フィルタを複数段順次接続した状態を示している。同軸コネクタの一方は雄型、他方は雌型であるので、このように順次従属接続することができる。ここでＦ０〜Ｆ４はそれぞれ図５に示した構造の帯域阻止フィルタである。この状態で、隣接する同軸コンデンサ２の電気長は略１／４波長となるので、結局、伝送線路に対して略１／４波長ごとに共振器を結合させた構造となる。
【００２７】
この構造によれば、各帯域阻止フィルタを減衰域の一つのピークに対応するフィルタとしてそれぞれ調整しておき、それらを連結することによって多段の帯域阻止フィルタを容易に構成することができる。したがって、製造工程が簡素化でき、組み込みの自動化も容易となる。また、各ユニットの調整は個別に行えるため、その調整が非常に簡単となり、全体の製造コストが大幅に削減できる。
【００２８】
さらに、多段の帯域阻止フィルタを構成するための部材は各エレメント単位で標準化された部材のみで構成できるので、その標準化によってコストダウンが図れる。さらに、顧客の要望に応じた段数の帯域阻止フィルタの構成が容易に行えるため、設計・製造期間が大幅に短縮化できる。
【００２９】
なお、上述の実施形態では、ＴＥＭモードの誘電体同軸共振器を用いたが、その他に、ＴＭモードやＴＥモードを利用する共振器を設けてもよい。
また、図２に示した例では、同軸ケーブル１の内導体および絶縁体を同軸コンデンサ２の内導体およびその周囲の絶縁体に兼用したが、同軸ケーブル１とは独立した部品としての同軸コンデンサを用い、それを同軸ケーブルの間に挿入するように配置してもよい。その場合、構造としては、図２に示したものと同様となる。
【００３０】
また、図３に示した例では、同軸ケーブル１の外導体１３を帯状に取り除き、その箇所に容量用外導体１４を設けることによって同軸コンデンサを構成したが、外導体１３とともに絶縁体１２も部分的に取り除いて、同軸ケーブル１の内導体１１のみを同軸コンデンサの内導体として兼用するようにしてもよい。
【００３１】
さらに、前記同軸コンデンサ２とは別に、結合用の容量を調整するための他のコンデンサを追加してもよい。また、接続導体４以外に、それに直列にインダクタを付加してもよい。
【００３２】
次に、第３の実施形態に係る通信装置について、図７を基に説明する。
図７は移動体通信システムにおける基地局の構成を示している。ここでＡＮＴはアンテナ、ＤＰＸはデュプレクサ、ＴＸＦは各送信チャンネルごとの送信フィルタ、ＪＵはそれらの送信フィルタを通過した送信信号を混合するジャンクションユニットである。また、ＲＸＦは受信周波数帯域を通過させ、不要な周波数帯域を阻止する受信フィルタである。この受信フィルタＲＸＦ部分に、第１・第２の実施形態で示した帯域阻止フィルタを用いる。そして、その阻止帯域を例えば送信周波数帯域に設定しておく。
【００３３】
【発明の効果】
この発明によれば、内導体と容量用外導体との間で容量を生じる同軸コンデンサと、所定箇所に前記同軸コンデンサを挿入した同軸線路と、同軸コンデンサの挿入により分離された同軸線路の外導体同士を導通させる接地導体経路と、前記同軸コンデンサの容量用外導体と前記接地導体経路との間に接続した共振器とから構成し、前記同軸コンデンサの前記内導体は、前記同軸線路の外導体を帯状に取り除いた箇所の当該同軸線路の内導体である。これにより、耐電力性が高く、挿入損失が小さく、組立てが容易で組立てのばらつきによる静電容量のばらつきが小さな、特性の安定した帯域阻止フィルタが得られ、単体の部品としての同軸コンデンサが不要となる。また、同軸コンデンサと同軸ケーブルとの接続作業も不要となり、低コスト化が図れる。
【００３５】
また、この発明によれば、前記容量用外導体を、前記同軸線路の外導体を帯状に取り除いた外導体除去部に巻き付けた金属片としたことにより、同軸コンデンサを設けるために加工が容易となり、低コスト化が図れる。
また、この発明によれば、前記同軸線路を、内導体の表面に絶縁性樹脂を被膜し、その表面に外導体としての金属管を覆ったセミリジッドケーブルとしたことにより、部品コストが削減できるとともに、その加工性が良好となって、全体に低コスト化が図れる。
【００３７】
また、この発明によれば、前記同軸コンデンサの中心から、阻止帯域の中心周波数で略１／８波長だけ同軸線路に沿って信号伝搬方向の前後方向に離れた位置に、それぞれ同軸コネクタを設けたことにより、同一構造の帯域阻止フィルタを単に接続していくだけで多段化が容易となる。さらに、各ユニットの調整は個別に行えるため、その調整が非常に簡単となり、全体の製造コストが大幅に削減できる。
【００３８】
また、この発明によれば、前記のいずれかの構造からなる帯域阻止フィルタを、例えば送信信号または受信信号のうち不要な周波数帯域を阻止するフィルタとして備えることにより、電力効率が高く、周波数安定性の高い、高電力系の通信装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１の実施形態に係る帯域阻止フィルタの上面図
【図２】同帯域阻止フィルタの上部筐体を取り外した状態での上面図
【図３】同帯域阻止フィルタの主要部の断面図
【図４】同帯域阻止フィルタの等価回路図
【図５】第２の実施形態に係る帯域阻止フィルタの１ユニットの内部構造を示す図
【図６】複数のエレメントを接続してなる帯域阻止フィルタの平面図
【図７】通信装置の構成を示すブロック図
【図８】従来の帯域阻止フィルタにおける結合用コンデンサのキャパシタンスの変化によるフィルタ特性の変化を示す図
【符号の説明】
１−同軸ケーブル
２−同軸コンデンサ
３−共振器
４−接続導体
５−筐体（接地導体経路）
６−同軸コネクタ
７−ばねアース板
１１−内導体
１２−絶縁体
１３−外導体
１４−容量用外導体
Ｆ−１段の帯域阻止フィルタ
【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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