JP2004282573A

JP2004282573A - 低域通過フィルタ

Info

Publication number: JP2004282573A
Application number: JP2003073561A
Authority: JP
Inventors: Takehisa Jinnai; 健寿神内
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07

Abstract

【課題】大きさを大きくすることなく、減衰量を大きくとれる低域通過フィルタを提供する。
【解決手段】誘電体基板１の表面にマイクロストリップラインで形成された、パターン幅の狭い４本の高インピーダンス伝送線路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、これと交互に接続されたパターン幅の広い３本の低インピーダンス伝送線路３ａ、３ｂ、３ｃとから構成される低域通過フィルタに対して、高インピーダンス伝送線路４ａ、４ｂのそれぞれに、所定の阻止周波数の１／４波長の電気長を有する２本のオープンスタブ５ａ、５ｂとを接続する。また、２本のオープンスタブは電気長を異なるようにしても良い。オープンスタブの帯域阻止フィルタの効果が加わり減衰量を大きくすることができる。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は低域通過フィルタに関し、特に無線通信用のマイクロストリップライン型低域通過フィルタで減衰域の減衰量を大きくした低域通過フィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の低域通過フィルタは、無線周波帯において、所望周波数より高い周波数帯に対し減衰を与えるものである。一般に無線通信装置において、送信側に使用される場合は、送信増幅器やミキサーなどの非直線形素子の影響で発生する送信信号の高調波などの不要波の阻止、また、受信側に使用される場合は、送信信号の回り込み成分、受信信号の高周波帯域に含まれる妨害波などの除去に用いられる。
【０００３】
従来、この種の低域通過フィルタの代表例を図４に示す。図４はマイクロストリップライン型の低域通過フィルタの従来例を示す（ａ）上面図、（ｂ）等価回路図、（ｃ）特性図である。
【０００４】
図４（ａ）において、本低域通過フィルタは、誘電体基板上に形成された第１〜第７のマイクロストリップライン４１〜４７を有する。低域通過フィルタの入力端である第１のマイクロストリップライン４１の一端は同軸線４８に接続され、低域通過フィルタの出力端である第７のマイクロストリップライン４７の一端は同軸線４９に接続され、特に第１および第７のマイクロストリップライン４１，４７の線路幅は約８００μｍに設定されている。また、線路幅の広い第２、第４および第６のマイクロストリップライン４２，４４，４６は、容量性で低インピーダンス伝送線路、線路幅の狭い第３および第５のマイクロストリップライン４３，４５は、誘導性で高インピーダンス伝送線路を形成している。
【０００５】
図４（ｂ）において、本図は図４（ａ）の等価回路を示し、図示のように、第１のマイクロストリップライン４１は、誘電体基板の裏面の接地導体面との間で等価的に容量素子Ｃ１を形成する。同様に第２、第４、第６および第７のマイクロストリップライン４２，４４，４６，４７はそれぞれ、誘電体基板の接地導体面との間で等価的に容量素子Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４，Ｃ５を形成する。また、第３および第５のマイクロストリップライン４３，４５はそれぞれ、等価的にインダクタ素子Ｌ１、Ｌ２を形成する。
【０００６】
図４（ｂ）において、本図は図４（ａ）の低域通過フィルタの通過特性を示し、所望の周波数ｆｃより高い周波数帯で減衰特性を示している。
【０００７】
本低域通過フィルタは、図４（ｂ）の等価回路に示したように、ＬＣの５素子を用いた無極性の低域フィルタ回路を構成するもので、その減衰特性は比較的緩い傾斜のものである。
【０００８】
なお、本低域通過フィルタは、同軸線とマイクロストリップラインとの接続点におけるマイクロストリップライン、即ちマイクロストリップライン４１，４７を５０オーム線路幅の３倍に設定することにより、同軸線との整合性が良くなり、通過帯域の挿入損失が小さくなることを特徴とするものである。（例えば、特許文献１参照。）
【特許文献１】
特開２００１−２１７６０９号公報（第３−４頁）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来例は、等価回路で示したように無極性の単位低域フィルタ回路を多段構成したものであるため、減衰特性において、その立ち上がり傾斜が急峻でなく、かつ、減衰量が小さいという問題がある。この減衰量が小さいという問題については、フィルタ素子の段数を増やせば改善できるが、他方濾波器の大きさが大きくなるという問題が発生する。
【００１０】
本発明の目的は、大きさを大きくすることなく、減衰量を大きくとれる低域通過フィルタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の低域通過フィルタは、それぞれマイクロストリップラインで形成される低インピーダンス伝送線路と高インピーダンス伝送線路とを所定の数だけ交互に接続して成る低域通過フィルタにおいて、前記高インピーダンス伝送線路に所定の阻止周波数の１／４波長の電気長を有するマイクロストリップラインで形成されるオープンスタブを接続するようにする。
【００１２】
また、前記オープンスタブを所定の阻止周波数の１／４波長の奇数倍の間隔で前記高インピーダンス伝送線路に複数本接続するようにしても良い
また、各前記オーブンスタブの電気長をそれぞれ異なるようにしても良い。
【００１３】
また、前記オープンスタブの先端部をカギ形になるようにしても良い。
【００１４】
また、前記オープンスタブの代わりにショートスタブを用いるようにしても良い。
【００１５】
更に、前記マイクロストリップラインの代わりにストリップラインを用いるようにしても良い。
【００１６】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、本発明の実施の形態例を示す正面図、図２は、図１の等価回路図、図３は、図１の特性図である。
【００１８】
先ず、図１を参照して構成を説明する。本低域通過フィルタは、７素子で構成される低域通過フィルタに２本のオープンスタブを接続した例を示す。
【００１９】
その裏面が接地導体面で覆われた誘電体基板１の表面にマイクロストリップラインで形成された、パターン幅の狭い４本の高インピーダンス伝送線路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄと、これと交互に接続されたパターン幅の広い３本の低インピーダンス伝送線路３ａ、３ｂ、３ｃと、高インピーダンス伝送線路４ａ、４ｂのそれぞれに接続された２本のオープンスタブ５ａ、５ｂと、高インピーダンス伝送線路４ａ、４ｄのそれぞれに接続され、外部から接続される同軸線との整合をとるための入力端伝送線路２と出力端伝送線路６とから構成されている。
【００２０】
誘電体基板１は、その裏面が接地導体面で覆われおり、その表面に導電性のパターンであるマイクロストリップラインが形成される。マイクロストリップラインの太さを細くすれば誘導性、即ち高インピーダンス伝送線路となり、太くすれば容量性、即ち低インピーダンス伝送線路となる。オープンスタブはこの中間の太さであり、入出力端伝送線路もこの中間の太さで、同軸線のインピーダンス５０オームと同じ値のインピーダンスに設定されている。
【００２１】
２本のオープンスタブ５ａ、５ｂは、所定の阻止周波数の１／４波長の電気長を有し、本実施例では２本共同じ電気長のものを使用している。また、その先端がカギ形になっている。このようにすると誘電体基板１の幅寸法を小さくする効果がある。尚、オープンスタブの本数は設計条件により増減される。
【００２２】
また、２本のオープンスタブ５ａ、５ｂは、所定の阻止周波数の１／４波長の間隔で、高インピーダンス伝送線路４ａ、４ｄのそれぞれに接続されている。尚、この間隔は１／４波長の奇数倍であればよいが、本実施例は１倍、即ち１／４波長である。
【００２３】
次に図２，３を参照して動作を説明する。
【００２４】
図２において、本図は図１の等価回路である。４本の高インピーダンス伝送線路４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは、等価的にインダクタ素子Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３，Ｌ４，を形成する。また、３本の低インピーダンス伝送線路３ａ、３ｂ、３ｃは、それぞれ、誘電体基板の接地導体面との間で等価的に容量素子Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３を形成する。２本のオープンスタブ５ａ、５ｂは、インダクタ素子Ｌ１、Ｌ２のそれぞれの中間点に接続された形態となる。
【００２５】
オープンスタブ５ａ、５ｂは、それぞれ等価的に阻止周波数に共振する直列共振回路に相当し、阻止周波数でインピ−ダンスが略０オームとなり、この阻止周波数帯域の通過信号に対して大きな減衰を与える。即ち、帯域阻止濾波器を形成する。
【００２６】
この等価回路から明らかのように、通常の無極性の低域通過フィルタに有極性の帯域阻止濾波器が加わった形となり、オープンスタブの阻止周波数帯域において減衰量が大幅に増加する。
【００２７】
この阻止周波数は、設計条件から決定される。即ち、特に減衰量を大きくしたい周波数帯域があれば、この帯域の中心周波数に決定される。また、スプリアスなどで特定の周波数で減衰量の落ち込みがある場合、これを救済するためにこの周波数に設定される場合もある。
【００２８】
また、減衰帯域全体、或いは幅広い帯域の減衰量を大きくした場合は、オープンスタブを複数設け、各オープンスタブの阻止周波数を所定の間隔でずらせておくようにする。
【００２９】
図３は、図１の特性を示すもので、ｆ１はカットオフ周波数で、ｆ１以下は通過帯域，ｆ１以上は減衰帯域を示している。（ａ）は２本のオープンスタブの電気長、即ち、阻止周波数を同じｆ２にしたもので、点線で示した従来例のオープンスタブのない場合に比べ、２本のオ−プンスタブのｆ２において大きな減衰量を得ている。
【００３０】
また、（ｂ）に示したものは、２本のオープンスタブのそれぞれの阻止周波数をｆ２とｆ３とにずらしたもので、（ａ）に比べ減衰量は小さくなるが広帯域に減衰量を大きくしている。
【００３１】
尚、図１においては、マイクロストリップラインを用いた例で説明したが、マイクロストリップラインの代わりにストリップラインを用いるようにしても良い。ストリップラインは、マイクロストリップラインの基板表面にもう１枚の片面が
接地導体面で覆われた誘電体基板を、接地導体面を表面にして重ねたような構造で、コストは高くなるが高周波特性が良くなる利点がある。
【００３２】
さらに、図１においては、オープンスタブを用いた例で説明したが、オープンスタブの代わりにショートスタブを用いるようにしても良い。ショートスタブは、オープンスタブが一端は高インピーダンス伝送線路に直接接続され、他端は開放されている構成に対して、一端は高インピーダンス伝送線路に間隙を介し高周波的に接続され、他端はスルーホ−ルを介して基板裏面の接地導体面に接続され接地されている。ショートスタブは、減衰量は小さくなるが、立ち上がりが急峻な特性を示すので、減衰域の立ち上がり特性の改善に効果がある。そして、オープンスタブとショートスタブとを混用して所望の減衰特性を得るようにすることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明は、それぞれマイクロストリップラインで形成される低インピーダンス伝送線路と高インピーダンス伝送線路とを交互に接続して成る低域通過フィルタの高インピーダンス伝送線路に、所定の阻止周波数の１／４波長の電気長を有するオープンスタブを接続することにより、オープンスタブの帯域阻止効果が加算され、減衰帯域における減衰量を大幅に大きくすることができるという効果がある。あるいは、減衰量を一定とすれば、回路の素子数を減らすことができるので、大きさを小さくすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態例を示す正面図である。
【図２】図１の等価図である。
【図３】図１の特性図である。
【図４】従来例を示す（ａ）正面図、（ｂ）等価回路図、（ｃ）特性図である。
【符号の説明】
１誘電体基板
２入力端伝送線路
３ａ、３ｂ、３ｃ低インピーダンス伝送線路
４ａ、４ｂ，４ｃ，４ｄ高インピーダンス伝送線路
５ａ，５ｂオープンスタブ

Claims

それぞれマイクロストリップラインで形成される低インピーダンス伝送線路と高インピーダンス伝送線路とを所定の数だけ交互に接続して成る低域通過フィルタにおいて、前記高インピーダンス伝送線路に所定の阻止周波数の１／４波長の電気長を有するマイクロストリップラインで形成されるオープンスタブを接続することを特徴とする低域通過フィルタ。
前記オープンスタブを所定の阻止周波数の１／４波長の奇数倍の間隔で前記高インピーダンス伝送線路に複数本接続することを特徴とする請求項１記載の低域通過フィルタ。
各前記オ−ブンスタブの電気長がそれぞれ異なることを特徴とする請求項２記載の低域通過フィルタ。
前記オープンスタブの先端部がカギ形であることを特徴とする請求項１、２或いは３記載の低域通過フィルタ。
前記オープンスタブの代わりにショートスタブを用いることを特徴とする請求項１，２，３あるいは４記載の低域通過フィルタ。
前記マイクロストリップラインの代わりにストリップラインを用いることを特徴とする請求項１，２，３，４あるいは５記載の低域通過フィルタ。