JP2001292003A - 湾曲した共振器素子によって形成される付加結合を有する平面フィルタ - Google Patents

湾曲した共振器素子によって形成される付加結合を有する平面フィルタ

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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters
    • H01P1/20327Electromagnetic interstage coupling
    • H01P1/20354Non-comb or non-interdigital filters
    • H01P1/20372Hairpin resonators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 例えば無線周波数およびマイクロ波通信シス
テムのための低コストで高性能のフィルタを提供する。 【解決手段】 バンドパス平面フィルタ(110)は、
信号入力および信号出力(116)と、入力、出力およ
び互いから素子を分離するギャップ(118)を横断し
て入力と出力との間に直列にエンドツーエンドに接続さ
れた1つまたはそれ以上の共振器素子(112、11
4)とを有する。共振器素子はヘビ形状を形成し、この
ヘビ形状の少なくとも2つの部分は、スペーシング(1
20)によって分離され、互いに横並びに並列されてい
る。この並列部分によって、フィルタの通過帯域(20
0)内にノッチ(送信ゼロ)(204)を形成する付加
結合が共振器素子間に生じる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電気フィルタに関
する。
【0002】
【従来の技術】送信機および/または受信機(以下、一
般に「送受信機」と呼ぶ)技術は、ワイヤ、電子機械構
成要素、および機械加工の導波路構造の使用から、同軸
ケーブル、厚膜/薄膜マイクロストリップ/ストリップ
線をベースとした回路の使用に至るまで数十年にわたっ
て発展してきた。しかし、このような発展にもかかわら
ず、無線通信製品における近年の普及およびそれに伴う
激しい競争により、従来の技術では対処するのが困難で
ある価格/性能が送受信機に対して要求されるようにな
った。送受信機のさらに高価な構成要素の中には、「フ
ロントエンド」フィルタがある。
【0003】平面フィルタは、比較的小さなサイズ、低
コスト、および製造が簡単であるなどの理由から、近
年、送受信機設計者に注目されている。平面フィルタ
は、一般に、誘電体層によって接地面から分離されたマ
イクロストリップおよびストリップ線送信ラインなど
の、平坦な送信線構造を用いて実現される。典型的な実
現では、平面フィルタは、プリント回路(PC)基板の
一方側に導電性トレースとして規定され、接地面は、P
C板の他方側に導電性層として規定され、誘電体にPC
板の積層体が用いられる。このような平面フィルタの例
示的な例は米国特許第5、990、765号に開示され
ている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】平面フィルタの使用は
有利であるが、発明者に公知の平面フィルタ設計は、フ
ィルタの性能を最大にするようにフィルタの構成および
レイアウトを十分に利用していない。
【0005】本発明は上記を鑑みて成し遂げられ、その
目的は、例えば無線周波数およびマイクロ波通信システ
ムのための低コストで高性能のフィルタであって、チュ
ーニングがなく、従来のフィルタ設計によって得られる
性能よりも良好な性能(フィルタの通過帯域における急
峻なスカート)のための進歩したパッケージング技術と
統合され、送受信機の性能における総合的な改善を成し
遂げることができるフィルタを提供することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記および他
の問題、ならびに従来技術の欠点を克服すること関す
る。本発明によると、電気信号のフィルタは、信号入力
と、信号出力と、入力、出力および互いから1つまたは
それ以上の素子を分離するギャップを介して入力と出力
との間に直列にエンドツーエンドに接続された1つまた
はそれ以上の共振器素子とを有する。重要なことに、前
記1つまたはそれ以上の素子は、ヘビ形状を形成し、こ
のヘビ形状の少なくとも2つの部分は、互いに横並びに
並列されている。この並列部分によって、共振器素子間
に付加結合が生じる。好ましくは、フィルタはバンドパ
スフィルタであり、付加結合は、フィルタの通過帯域内
にノッチを形成する。
【0007】本発明は、例えば無線周波数およびマイク
ロ波通信システムのための低コストで高性能のフィルタ
を提供する。このフィルタは、チューニングがなく、従
来のフィルタ設計によって得られる性能よりも良好な性
能(フィルタの通過帯域における急峻なスカート)のた
めの進歩したパッケージング技術と統合され、送受信機
の性能における総合的な改善を成し遂げることができ
る。
【0008】本発明の上記および他の特徴ならびに利点
は、図面と共に考慮される本発明の例示的な実施形態の
以下の説明からさらに明白になる。
【0009】
【発明の実施の形態】図1は、電磁性絶縁ハウジング1
00(破線で示す)内に設けられたプリント回路(P
C)基板102を有する平面フィルタアセンブリを示
す。PC板102は、平面フィルタ110を形成する。
PC板102の第1の面106は、フィルタ110の共
振器素子112、114を規定する。PC板102の第
2の面104は、導電性材料でコーティングされ、フィ
ルタ110の接地面を規定する。PC板102の基板1
03は、フィルタ110の誘電体を規定する。フィルタ
110の共振器素子112、114は、PC板102の
周囲に延在する接地フェンス122で囲まれている。フ
ィルタ110への入力および出力接続は、接地フェンス
122内のギャップを通して延びる導電性トレース11
6によって形成される。共振器素子112、114、接
地フェンス122、およびトレース116は、従来の技
術によって、例示的にPC板102の第1の面106の
導電性コーティングに化学エッチングされている。
【0010】図1の平面フィルタ110は、4極無線周
波数(RF)フィルタである。平面フィルタ110は、
4つの共振器素子110、114を含む。外部共振器素
子114は、「L」字型であり、内部共振器素子112
は、「U」字型である。共振器素子112、114は、
ギャップ118を介してエンドツーエンドに互いに直列
に接続され、またギャップ118を介して接続される入
力および出力トレース116間にヘビ状トレースを形成
し、このトレースの複数のセグメントは、互いに横並び
に並列され、スペーシング120によって互いに分離さ
れている。
【0011】フィルタの極の数は、共振器素子112、
114の数によって決定され、この数に等しい。所望の
任意の数の極を有するフィルタは、素子112を付加す
ることによって、または素子112および114を差し
引くことによって構築され得る。単極フィルタ310、
2極フィルタ410、ならびに3極フィルタの2つの他
の実施形態510および610の例示的な例は、それぞ
れ、図3から図6に示される。
【0012】共振器素子112、114、およびギャッ
プ118の構造は、フィルタ110の性能に重要であ
る。フィルタ110の中心周波数は、共振器素子11
2、114の長さによって決定され、各共振器素子11
2、114の長さは、中心周波数信号の波長の半分の整
数倍に近い。共振器素子112、114の全幅は、フィ
ルタ110のインピーダンスを決定する。共振器素子1
12、114の結合係数は、ギャップ118の幅によっ
て決定され、小さい方はギャップ118であり、高い方
は結合係数である。結合係数は、フィルタ110の帯域
幅を決定する。帯域幅は、結合係数とフィルタの中心周
波数との積に比例する。重要なことに、共振器素子11
2、114の隣接する平行な部分は付加結合を提供す
る。共振器素子112、114の横に並んだ並列部分の
間のスペーシング120は、共振器素子112、114
のクロスギャップ118結合から、共振器素子112、
114の付加クロススペーシング120結合の位相差を
決定する。クロススペーシング120結合は、フィルタ
110の通過帯域内にノッチ204(図2を参照)を形
成し、ノッチ204の位置を決定する。小さい方はスペ
ーシング120であり、高い方はノッチ204の周波数
である。
【0013】所望の特性を有するフィルタ100の正確
な構造はシミュレーションによって最良に決定される。
Hewlett−PackardからのLIBRAまた
はSonet Inc.からのSONETなどの市販の
シミュレーションプログラムが用いられ得る。図2は、
図7に示す寸法を有する図1の4極平面フィルタ110
の予想される(シミュレートされる)特性を示す。曲線
200は、フィルタ挿入損失を示し、曲線202は、フ
ィルタもどり損失を示す。挿入損失曲線200における
ノッチ204(送信ゼロ)は、共振器素子112、11
4のクロススペーシング120結合によって引き起こさ
れる。
【0014】言うまでもなく、上記の例示的な実施形態
の様々な変更および改変は当業者に明白である。このよ
うな変更および改変は、本発明の精神および範囲から逸
脱せず、かつそれに伴う利点を損なわずに行われ得る。
従って、このような変更および改変は、従来技術によっ
て限定される以外は、以下の請求の範囲によって網羅さ
れているものとする。
【0015】
【発明の効果】上記のように、本発明によると、例えば
無線周波数およびマイクロ波通信システムのための低コ
ストで高性能のフィルタであって、チューニングがな
く、従来のフィルタ設計によって得られる性能よりも良
好な性能(フィルタの通過帯域における急峻なスカー
ト)のための進歩したパッケージング技術と統合され、
送受信機の性能における総合的な改善を成し遂げること
ができるフィルタが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の例示的な実施形態を含む4極平面フィ
ルタの斜視図。
【図2】図1の平面フィルタの性能特性のグラフ。
【図3】本発明によって構築された単極平面フィルタの
斜視図。
【図4】本発明によって構築された2極平面フィルタの
斜視図。
【図5】本発明によって構築された3極平面フィルタの
第1の実施形態の斜視図。
【図6】本発明によって構築された3極平面フィルタの
第2の実施形態の斜視図。
【図7】図2の性能特性を得るための図1の平面フィル
タの寸法を示す図。
【符号の説明】
100 電磁性絶縁ハウジング 102 プリント回路(PC)基板 103 基板 104 第2の面 106 第1の面 110 平面フィルタ 112 共振器素子 114 共振器素子 116 導電性トレース 118 ギャップ 120 スペーシング 122 接地フェンス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イー レン ロー アメリカ合衆国 07922 ニュージャーシ ィ,バークレイ ハイツ,バークレイ ス クエアー 11 (72)発明者 ゼンシャン マ アメリカ合衆国 07901 ニュージャーシ ィ,サミット,ウエスト エンド アヴェ ニュー 122 (72)発明者 キング リエン タイ アメリカ合衆国 07922 ニュージャーシ ィ,バークレイ ハイツ,ハイランド サ ークル 95 (72)発明者 フイ ウー アメリカ合衆国 07083 ニュージャーシ ィ,ユニオン,マノア ドライヴ 1888, アパートメント デー

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気信号のフィルタであって、 信号入力と、 信号出力と、 前記入力、前記出力および互いから1つまたはそれ以上
    の素子を分離するギャップを横断して前記入力と前記出
    力との間に直列にエンドツーエンドに接続される1つま
    たはそれより多くの共振素子であって、ヘビ形状を形成
    し、前記ヘビ形状の少なくとも2つの部分は、互いに横
    並びに並列されているような1つまたはそれより多くの
    共振器素子とを含むフィルタ。
  2. 【請求項2】 前記1つまたはそれ以上の素子は、少な
    くとも1つの「U」字型素子を有する請求項1に記載の
    フィルタ。
  3. 【請求項3】 前記1つまたはそれ以上の素子は、少な
    くとも1つの「L」字型素子をさらに有する請求項2に
    記載のフィルタ。
  4. 【請求項4】 前記1つまたはそれ以上の素子は、 前記入力に直接接続された第1の「L」字型素子と、 前記出力に直接接続された第2の「L」字型素子と、 前記第1の「L」字型素子と前記第2の「L」字型素子
    との間に接続された少なくとも1つの「U」字型素子と
    を有する請求項1に記載のフィルタ。
  5. 【請求項5】 前記入力、前記出力、および前記1つま
    たはそれ以上の素子を第1の側に規定し、前記フィルタ
    の接地面を第2の側に規定するプリント回路基板と、前
    記フィルタの誘電体を形成する前記PC板の基板とをさ
    らに有する請求項1に記載のフィルタ。
  6. 【請求項6】 各素子の長さは、前記信号の中心周波数
    の波長の半分の整数倍を含む請求項1に記載のフィル
    タ。
  7. 【請求項7】 前記フィルタは、バンドパスフィルタを
    有する請求項1に記載のフィルタ。
  8. 【請求項8】 前記並列部分は、前記フィルタの通過帯
    域内にノッチを形成する結合を前記素子間に形成する請
    求項7に記載のフィルタ。
JP2001066175A 2000-03-09 2001-03-09 湾曲した共振器素子によって形成される付加結合を有する平面フィルタ Pending JP2001292003A (ja)

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US09/522,450 US6313719B1 (en) 2000-03-09 2000-03-09 Method of tuning a planar filter with additional coupling created by bent resonator elements
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