チューナブル高周波帯域通過フィルタ
【課題】製造容易、安価、低損失、狭帯域かつ小型であり、通過中心周波数を任意に変化できるチューナブル高周波帯域通過フィルタを提供する。
【解決手段】高周波回路基板上の2つのヘアピン状のマイクロストリップ線路で構成した共振器を、開放端同士が所定の間隔で対向するように配置し、入力側の共振器に電気的に接続された入力線路の接続位置から入力側の共振器の両開放端までの2つの長さと、出力側の共振器に電気的に接続された出力線路との接続位置から出力側の共振器の両開放端までの2つの長さとの関係を相補的にし、入力線路との接続位置から出力線路との接続位置までの2つのマイクロストリップ線路の長さを等しくし、開放端同士を電気結合させ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得て、入出力線路のそれぞれの接続位置に、容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御する。
【解決手段】高周波回路基板上の2つのヘアピン状のマイクロストリップ線路で構成した共振器を、開放端同士が所定の間隔で対向するように配置し、入力側の共振器に電気的に接続された入力線路の接続位置から入力側の共振器の両開放端までの2つの長さと、出力側の共振器に電気的に接続された出力線路との接続位置から出力側の共振器の両開放端までの2つの長さとの関係を相補的にし、入力線路との接続位置から出力線路との接続位置までの2つのマイクロストリップ線路の長さを等しくし、開放端同士を電気結合させ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得て、入出力線路のそれぞれの接続位置に、容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波信号の周波数成分の中で特定の周波数帯域の高周波信号を通過させ、それ以外の高周波信号を減衰させる帯域通過フィルタ(Band Pass Filter)に関する。詳しくは、帯域通過特性がチューナブルであり、特に、移動体通信における使用周波数が過密な周波数領域通信において、動作周波数を任意に選んで通信を行うコグニティブ無線通信やソフトウェア無線通信への適用が可能なチューナブル高周波帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ギガヘルツ帯(1〜5GHz)の移動通信システムが展開されるようになり、その帯域に対応可能な高周波回路のマイクロ波集積回路化やモノシリックマイクロ波集積回路化が要求されている。周波数がGHzの領域に対応可能な、一般にQ値(主に振動の状態をあらわす無次元数)の大きなインダクタ素子を作ることは難しい。したがって、GHz帯の帯域通過フィルタは、LC共振器とは異なる別の構成が必要になる。例えば、λ共振器や、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させるための共振器電極などが用いられている(特許文献1〜4)。
【0003】
有限資源である周波数を有効に使うためには、急峻なスカート特性をもつフィルタが必要である。無線システムにおける帯域通過フィルタは、受信電波の周波数や送信電波の周波数を選別する不可欠の部品である。
しかし、帯域通過フィルタは、通過帯域を狭くすると挿入損失が増大してしまう難がある。
【0004】
従来、帯域通過フィルタには、誘電体共振器を用いたフィルタが使用されていた。誘電体共振器フィルタによると、通過帯域が狭く、挿入損失が少なく、負荷Q値が高いフィルタ特性が得られる。
しかし、仮に誘電率を大きくして装置を小型化したとすると、誘電体共振器の温度特性が敏感になり共振周波数が温度によって変化してしまう難点がある。また、圧力によっても共振周波数が変動するため、その調整は経験と勘に頼らざるを得ず、製造の困難性や高コスト化の原因となっていた。
【0005】
特許文献1〜4にはまた、一波長共振器や、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させるための共振器電極などが開示されているが、従来の帯域通過フィルタは、十分な小型化が達成されていず、また性能の再現性や製造コストなどの点で問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007−68123号公報
【特許文献2】特開2004−134894号公報
【特許文献3】特開2004−135102号公報
【特許文献4】特開2004−349960号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで、本発明は、ヘアピン共振器タップ給電フィルタに対して、摂動解析を行って減衰極及び整合極を検討することを基にして、製造容易で安価でありながらも、低損失及び狭帯域で小型であり、また、通過中心周波数を任意に変化させられ、コグニティブ無線やソフトウェア無線に適用できるチューナブル高周波帯域通過フィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明のチューナブル高周波帯域通過フィルタは次の構成を備える。すなわち、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路を有する共振器と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域通過フィルタにおいて、通過中心周波数の略半波長となるヘアピン状のマイクロストリップ線路を2つ用い、高周波を入力する入力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さと、高周波を出力する出力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さとの関係を相補的にして、高周波の入力線路との接続位置から高周波の出力線路との接続位置までの2つのマイクロストリップ線路の長さを等しくすると共に、それらの開放端同士を所定の間隙を介して対向させることで、開放端同士に共振周波数で電界結合を生じる電気結合をさせ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得て、入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御することを特徴とする。
【0009】
ここで、入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷に、容量の可変なチップキャパシタを用いてもよい。
【0010】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷に、容量の可変なバラクタダイオードを用いてもよい。
【0011】
高周波を入出力する入出力線路を、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続し、その接続位置によって減衰周波数を調整してもよい。
【0012】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙によって、減衰周波数を調整してもよい。
【0013】
2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さによって、減衰周波数を調整してもよい。
【0014】
2つのマイクロストリップ線路の線路幅によって、減衰周波数を調整してもよい。
【0015】
通過中心周波数を、次式によって定めてもよい。
【0016】
【数1】
【0017】
ただし、Zはマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、Z0は外部インピーダンス、Cgはマイクロストリップ線路の開放端同士の容量値、Ctは整合周波数を制御する容量性負荷の容量値、ΔCtは容量性負荷の容量値の変化量、ω0は容量性負荷が無いときの角周波数、fは通過中心周波数である。
【0018】
2つの整合極が一体化するまで導体を厚くして、通過損失を低減させてもよい。
【0019】
高周波回路基板に、PTFEまたはガラスエポキシまたはアルミナを用いてもよい。
【0020】
導体に、銅箔を用いてもよい。
【0021】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙を、1〜20mmとしてもよい。
【発明の効果】
【0022】
本発明によると、マイクロストリップ線路を用いたために製造容易で小型安価でありながらも性能が安定し、2つのマイクロストリップ線路の開放端同士に電気結合を生じ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させる低損失及び狭帯域な帯域通過特性を有するフィルタを提供できる。そして、入出力線路との接続位置に設けた容量性負荷の容量値により通過中心周波数の値を制御し、チューナブル帯域通過フィルタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施例のチューナブル帯域通過フィルタを示す説明図
【図2】本発明の実施例のチューナブル高周波帯域通過フィルタの特性を示すグラフ
【図3】本発明による帯域通過フィルタの実施例の回路図
【図4】同、周波数特性を示すグラフ
【図5】同、チューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の周波数特性の変化を示すグラフ
【図6】同、チューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の通過中心周波数の変化を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は、従来公知の技術を援用して適宜設計変更可能である。
【0025】
図1は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯域通過フィルタを示す説明図である。
本実施例の帯域通過フィルタは、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板の前記誘電体の上面に形成される。その高周波回路基板は、周知のものであるためここでは図示しない。この帯域通過フィルタは、λ/2の長さのマイクロストリップ線路で2つのλマイクロストリップ線路共振器が結合されて形成された一対のλ/2マイクロストリップ線路共振器が複数配置される。そして、一対のλ/2マイクロストリップ線路共振器における一方のλ/2マイクロストリップ線路共振器と、他の一対のλ/2マイクロストリップ線路共振器における一方のλ/2マイクロストリップ線路共振器とがエッジ結合されている。それらの開放端同士を所定の間隙を介して対向させることで、開放端同士に共振周波数で電界結合を生じる電気結合をさせ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得られる。
このように、本実施の形態の帯域通過フィルタは、平行結合ストリップ線路フィルタであるので、複数のλ/2マイクロストリップ線路共振器を斜め方向に配置することができるので、フィルタの形状が直線状に伸びることを防止できる点、小型化に有利である。
【0026】
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御する。
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なチップキャパシタやバラクタダイオードが利用できる。
【0027】
図2は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯域通過フィルタの特性を示すグラフである。
通過中心周波数に2GHzを想定した伝達特性を示すものであり、S21は通過特性を示している。
入出力線路との接続位置に設けた容量性負荷Ctを、0.1〜3.1pFに変化させた場合のグラフであり、容量性負荷が大きくなるほど、通過中心周波数が小さくなることがわかる。
【0028】
通過中心周波数は、次式によって定められる。
【0029】
【数1】
【0030】
ただし、Zはマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、Z0は外部インピーダンス、Cgはマイクロストリップ線路の開放端同士の容量値、Ctは整合周波数を制御する容量性負荷の容量値、ΔCtは容量性負荷の容量値の変化量、ω0は容量性負荷が無いときの角周波数、fは通過中心周波数である。
【0031】
また、減衰周波数を調整するには、高周波を入出力する入出力線路をマイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続される構成にし、その接続位置によって減衰周波数を調整できる。
【0032】
同様に、2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙や、2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さや、2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さや、2つのマイクロストリップ線路の線路幅によっても、減衰周波数を調整できる。
【0033】
また、通過損失を低減させるには、2つの整合極が一体化するまで導体を厚くする構成が利用できる。
【0034】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙としては、1〜20mm、 高周波回路基板としては、PTFE、ガラスエポキシ、アルミナ、導体としては、銅箔が好適に利用できる。
【実施例】
【0035】
図3は、本発明による帯域通過フィルタの実施例の回路図であり、図4は、その周波数特性を示すグラフ、図5は、そのチューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の周波数特性の変化を示すグラフ、図6は、そのチューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の通過中心周波数の変化を示すグラフである。
【0036】
実施例の回路の通過中心周波数は、設計値は、下式により、1.9979GHzとなり、回路シミュレーション値の2.002GHzとほぼ一致し、図4に示したように急峻なスカート特性が得られた。
【0037】
【数2】
【0038】
図5及び6に示したように、チューニングキャパシタCtを変化させた場合、減衰極周波数は変化しない状態で、通過中心周波数のみが変化した。そのキャパシタCtの容量と通過中心周波数は線形関係であった。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明の高周波帯域通過フィルタによると、製造容易で小型安価でありながらも安定した性能を有し、低損失及び狭帯域な帯域通過特性を備え、信号の通過域と阻止域との境界付近において信号の通過率変化が急峻になることが望まれるUWB規格にも対応でき、周波数割り当ての多い携帯無線通信システムや、携帯基地局、地上デジタル放送基地局、地上デジタル放送中継器、無線通信機器、携帯電話端末など通信システム、距離計測に適した各種測定装置や、隣接チャンネルへの干渉が問題となる航空機等の交通システム用無線機器など諸々の場面に活用でき、産業上利用価値が高い。
【技術分野】
【0001】
本発明は、高周波信号の周波数成分の中で特定の周波数帯域の高周波信号を通過させ、それ以外の高周波信号を減衰させる帯域通過フィルタ(Band Pass Filter)に関する。詳しくは、帯域通過特性がチューナブルであり、特に、移動体通信における使用周波数が過密な周波数領域通信において、動作周波数を任意に選んで通信を行うコグニティブ無線通信やソフトウェア無線通信への適用が可能なチューナブル高周波帯域通過フィルタに関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ギガヘルツ帯(1〜5GHz)の移動通信システムが展開されるようになり、その帯域に対応可能な高周波回路のマイクロ波集積回路化やモノシリックマイクロ波集積回路化が要求されている。周波数がGHzの領域に対応可能な、一般にQ値(主に振動の状態をあらわす無次元数)の大きなインダクタ素子を作ることは難しい。したがって、GHz帯の帯域通過フィルタは、LC共振器とは異なる別の構成が必要になる。例えば、λ共振器や、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させるための共振器電極などが用いられている(特許文献1〜4)。
【0003】
有限資源である周波数を有効に使うためには、急峻なスカート特性をもつフィルタが必要である。無線システムにおける帯域通過フィルタは、受信電波の周波数や送信電波の周波数を選別する不可欠の部品である。
しかし、帯域通過フィルタは、通過帯域を狭くすると挿入損失が増大してしまう難がある。
【0004】
従来、帯域通過フィルタには、誘電体共振器を用いたフィルタが使用されていた。誘電体共振器フィルタによると、通過帯域が狭く、挿入損失が少なく、負荷Q値が高いフィルタ特性が得られる。
しかし、仮に誘電率を大きくして装置を小型化したとすると、誘電体共振器の温度特性が敏感になり共振周波数が温度によって変化してしまう難点がある。また、圧力によっても共振周波数が変動するため、その調整は経験と勘に頼らざるを得ず、製造の困難性や高コスト化の原因となっていた。
【0005】
特許文献1〜4にはまた、一波長共振器や、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作させるための共振器電極などが開示されているが、従来の帯域通過フィルタは、十分な小型化が達成されていず、また性能の再現性や製造コストなどの点で問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
【特許文献1】特開2007−68123号公報
【特許文献2】特開2004−134894号公報
【特許文献3】特開2004−135102号公報
【特許文献4】特開2004−349960号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0007】
そこで、本発明は、ヘアピン共振器タップ給電フィルタに対して、摂動解析を行って減衰極及び整合極を検討することを基にして、製造容易で安価でありながらも、低損失及び狭帯域で小型であり、また、通過中心周波数を任意に変化させられ、コグニティブ無線やソフトウェア無線に適用できるチューナブル高周波帯域通過フィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0008】
上記課題を解決するため、本発明のチューナブル高周波帯域通過フィルタは次の構成を備える。すなわち、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路を有する共振器と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域通過フィルタにおいて、通過中心周波数の略半波長となるヘアピン状のマイクロストリップ線路を2つ用い、高周波を入力する入力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さと、高周波を出力する出力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さとの関係を相補的にして、高周波の入力線路との接続位置から高周波の出力線路との接続位置までの2つのマイクロストリップ線路の長さを等しくすると共に、それらの開放端同士を所定の間隙を介して対向させることで、開放端同士に共振周波数で電界結合を生じる電気結合をさせ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得て、入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御することを特徴とする。
【0009】
ここで、入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷に、容量の可変なチップキャパシタを用いてもよい。
【0010】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷に、容量の可変なバラクタダイオードを用いてもよい。
【0011】
高周波を入出力する入出力線路を、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続し、その接続位置によって減衰周波数を調整してもよい。
【0012】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙によって、減衰周波数を調整してもよい。
【0013】
2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さによって、減衰周波数を調整してもよい。
【0014】
2つのマイクロストリップ線路の線路幅によって、減衰周波数を調整してもよい。
【0015】
通過中心周波数を、次式によって定めてもよい。
【0016】
【数1】
【0017】
ただし、Zはマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、Z0は外部インピーダンス、Cgはマイクロストリップ線路の開放端同士の容量値、Ctは整合周波数を制御する容量性負荷の容量値、ΔCtは容量性負荷の容量値の変化量、ω0は容量性負荷が無いときの角周波数、fは通過中心周波数である。
【0018】
2つの整合極が一体化するまで導体を厚くして、通過損失を低減させてもよい。
【0019】
高周波回路基板に、PTFEまたはガラスエポキシまたはアルミナを用いてもよい。
【0020】
導体に、銅箔を用いてもよい。
【0021】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙を、1〜20mmとしてもよい。
【発明の効果】
【0022】
本発明によると、マイクロストリップ線路を用いたために製造容易で小型安価でありながらも性能が安定し、2つのマイクロストリップ線路の開放端同士に電気結合を生じ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させる低損失及び狭帯域な帯域通過特性を有するフィルタを提供できる。そして、入出力線路との接続位置に設けた容量性負荷の容量値により通過中心周波数の値を制御し、チューナブル帯域通過フィルタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】本発明の実施例のチューナブル帯域通過フィルタを示す説明図
【図2】本発明の実施例のチューナブル高周波帯域通過フィルタの特性を示すグラフ
【図3】本発明による帯域通過フィルタの実施例の回路図
【図4】同、周波数特性を示すグラフ
【図5】同、チューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の周波数特性の変化を示すグラフ
【図6】同、チューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の通過中心周波数の変化を示すグラフ
【発明を実施するための最良の形態】
【0024】
以下、本発明の実施形態を、図面に示す実施例を基に説明する。なお、実施形態は、従来公知の技術を援用して適宜設計変更可能である。
【0025】
図1は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯域通過フィルタを示す説明図である。
本実施例の帯域通過フィルタは、誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板の前記誘電体の上面に形成される。その高周波回路基板は、周知のものであるためここでは図示しない。この帯域通過フィルタは、λ/2の長さのマイクロストリップ線路で2つのλマイクロストリップ線路共振器が結合されて形成された一対のλ/2マイクロストリップ線路共振器が複数配置される。そして、一対のλ/2マイクロストリップ線路共振器における一方のλ/2マイクロストリップ線路共振器と、他の一対のλ/2マイクロストリップ線路共振器における一方のλ/2マイクロストリップ線路共振器とがエッジ結合されている。それらの開放端同士を所定の間隙を介して対向させることで、開放端同士に共振周波数で電界結合を生じる電気結合をさせ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得られる。
このように、本実施の形態の帯域通過フィルタは、平行結合ストリップ線路フィルタであるので、複数のλ/2マイクロストリップ線路共振器を斜め方向に配置することができるので、フィルタの形状が直線状に伸びることを防止できる点、小型化に有利である。
【0026】
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御する。
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷としては、容量の可変なチップキャパシタやバラクタダイオードが利用できる。
【0027】
図2は、本発明の実施例のチューナブル高周波帯域通過フィルタの特性を示すグラフである。
通過中心周波数に2GHzを想定した伝達特性を示すものであり、S21は通過特性を示している。
入出力線路との接続位置に設けた容量性負荷Ctを、0.1〜3.1pFに変化させた場合のグラフであり、容量性負荷が大きくなるほど、通過中心周波数が小さくなることがわかる。
【0028】
通過中心周波数は、次式によって定められる。
【0029】
【数1】
【0030】
ただし、Zはマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、Z0は外部インピーダンス、Cgはマイクロストリップ線路の開放端同士の容量値、Ctは整合周波数を制御する容量性負荷の容量値、ΔCtは容量性負荷の容量値の変化量、ω0は容量性負荷が無いときの角周波数、fは通過中心周波数である。
【0031】
また、減衰周波数を調整するには、高周波を入出力する入出力線路をマイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続される構成にし、その接続位置によって減衰周波数を調整できる。
【0032】
同様に、2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙や、2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さや、2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さや、2つのマイクロストリップ線路の線路幅によっても、減衰周波数を調整できる。
【0033】
また、通過損失を低減させるには、2つの整合極が一体化するまで導体を厚くする構成が利用できる。
【0034】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙としては、1〜20mm、 高周波回路基板としては、PTFE、ガラスエポキシ、アルミナ、導体としては、銅箔が好適に利用できる。
【実施例】
【0035】
図3は、本発明による帯域通過フィルタの実施例の回路図であり、図4は、その周波数特性を示すグラフ、図5は、そのチューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の周波数特性の変化を示すグラフ、図6は、そのチューニングキャパシタCtの値を変化させた場合の通過中心周波数の変化を示すグラフである。
【0036】
実施例の回路の通過中心周波数は、設計値は、下式により、1.9979GHzとなり、回路シミュレーション値の2.002GHzとほぼ一致し、図4に示したように急峻なスカート特性が得られた。
【0037】
【数2】
【0038】
図5及び6に示したように、チューニングキャパシタCtを変化させた場合、減衰極周波数は変化しない状態で、通過中心周波数のみが変化した。そのキャパシタCtの容量と通過中心周波数は線形関係であった。
【産業上の利用可能性】
【0039】
本発明の高周波帯域通過フィルタによると、製造容易で小型安価でありながらも安定した性能を有し、低損失及び狭帯域な帯域通過特性を備え、信号の通過域と阻止域との境界付近において信号の通過率変化が急峻になることが望まれるUWB規格にも対応でき、周波数割り当ての多い携帯無線通信システムや、携帯基地局、地上デジタル放送基地局、地上デジタル放送中継器、無線通信機器、携帯電話端末など通信システム、距離計測に適した各種測定装置や、隣接チャンネルへの干渉が問題となる航空機等の交通システム用無線機器など諸々の場面に活用でき、産業上利用価値が高い。
【特許請求の範囲】
【請求項1】
誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路を有する共振器と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域通過フィルタにおいて、
通過中心周波数の略半波長となるヘアピン状のマイクロストリップ線路を2つ用い、高周波を入力する入力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さと、高周波を出力する出力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さとの関係を相補的にして、高周波の入力線路との接続位置から高周波の出力線路との接続位置までの2つのマイクロストリップ線路の長さを等しくすると共に、それらの開放端同士を所定の間隙を介して対向させることで、開放端同士に共振周波数で電界結合を生じる電気結合をさせ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得て、
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御する
ことを特徴とするチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項2】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なチップキャパシタである
請求項1に記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項3】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なバラクタダイオードである
請求項1に記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項4】
高周波を入出力する入出力線路が、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続され、その接続位置によって減衰周波数を調整する
請求項1ないし3のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項5】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙によって、減衰周波数を調整する
請求項1ないし4のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項6】
2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さによって、減衰周波数を調整する
請求項1ないし5のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項7】
2つのマイクロストリップ線路の線路幅によって、減衰周波数を調整する
請求項1ないし6のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項8】
通過中心周波数を、次式
【数1】
(ただし、Zはマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、Z0は外部インピーダンス、Cgはマイクロストリップ線路の開放端同士の容量値、Ctは整合周波数を制御する容量性負荷の容量値、ΔCtは容量性負荷の容量値の変化量、ω0は容量性負荷が無いときの角周波数、fは通過中心周波数である。)
によって定める
請求項1ないし7のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項9】
2つの整合極が一体化するまで導体を厚くして、通過損失を低減させる
請求項1ないし8のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項10】
高周波回路基板が、PTFEまたはガラスエポキシまたはアルミナである
請求項1ないし9のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項11】
導体が、銅箔である
請求項1ないし10のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項12】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙が、1〜20mmである
請求項1ないし11のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項1】
誘電体の下面にグランド層が形成された高周波回路基板と、その高周波回路基板の上面に設けられるマイクロストリップ線路を有する共振器と、そのマイクロストリップ線路に電気的に接続され、高周波を入出力する入出力線路と、を備えた高周波帯域通過フィルタにおいて、
通過中心周波数の略半波長となるヘアピン状のマイクロストリップ線路を2つ用い、高周波を入力する入力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さと、高周波を出力する出力線路との接続位置からマイクロストリップ線路の両開放端までの2つの長さとの関係を相補的にして、高周波の入力線路との接続位置から高周波の出力線路との接続位置までの2つのマイクロストリップ線路の長さを等しくすると共に、それらの開放端同士を所定の間隙を介して対向させることで、開放端同士に共振周波数で電界結合を生じる電気結合をさせ、2つの整合周波数を2つの減衰周波数の間に発生させて帯域通過特性を得て、
入力線路との接続位置と出力線路との接続位置に、それぞれ容量性負荷を設け、その容量値により通過中心周波数の値を制御する
ことを特徴とするチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項2】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なチップキャパシタである
請求項1に記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項3】
入出力線路との接続位置に設ける容量性負荷が、容量の可変なバラクタダイオードである
請求項1に記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項4】
高周波を入出力する入出力線路が、マイクロストリップ線路の任意の位置にタップ接続され、その接続位置によって減衰周波数を調整する
請求項1ないし3のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項5】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙によって、減衰周波数を調整する
請求項1ないし4のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項6】
2つのマイクロストリップ線路の対向する2つの開放端の側面の長さによって、減衰周波数を調整する
請求項1ないし5のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項7】
2つのマイクロストリップ線路の線路幅によって、減衰周波数を調整する
請求項1ないし6のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項8】
通過中心周波数を、次式
【数1】
(ただし、Zはマイクロストリップ線路の特性インピーダンス、Z0は外部インピーダンス、Cgはマイクロストリップ線路の開放端同士の容量値、Ctは整合周波数を制御する容量性負荷の容量値、ΔCtは容量性負荷の容量値の変化量、ω0は容量性負荷が無いときの角周波数、fは通過中心周波数である。)
によって定める
請求項1ないし7のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項9】
2つの整合極が一体化するまで導体を厚くして、通過損失を低減させる
請求項1ないし8のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項10】
高周波回路基板が、PTFEまたはガラスエポキシまたはアルミナである
請求項1ないし9のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項11】
導体が、銅箔である
請求項1ないし10のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【請求項12】
2つのマイクロストリップ線路の開放端同士の間隙が、1〜20mmである
請求項1ないし11のいずれかに記載のチューナブル高周波帯域通過フィルタ。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【公開番号】特開2012−124634(P2012−124634A)
【公開日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2010−272324(P2010−272324)
【出願日】平成22年12月7日(2010.12.7)
【出願人】(504237050)独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成24年6月28日(2012.6.28)
【国際特許分類】
【出願日】平成22年12月7日(2010.12.7)
【出願人】(504237050)独立行政法人国立高等専門学校機構 (656)
【Fターム(参考)】
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