JP2005311862A - コムラインフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】 周波数調整の問題がなく、また通過特性及び群遅延特性の対称性を満たすことができるコムラインフィルタを得る。
【解決手段】 フィルタケース１の長手方向の両端板に入出力コネクタ２，３をそれぞれ取り付け、フィルタケース１内に複数の１／４波長の半同軸共振素子４，５，６をその長手方向の基端をフィルタケース１の長手方向に直交する一方の内壁１ａに固定し、これら半同軸共振素子４，５，６の長手方向の先端をフィルタケース１の内壁１ｂに対して間隔をあけて対向させ、且つ両入出力コネクタ２，３間を結ぶ方向に所定間隔で配置し、フィルタケース１の内壁１ｂには各半同軸共振素子４，５，６の先端にそれぞれ対応させて周波数調整ネジ７，８，９を螺入する。フィルタケース１の内壁１ｂには、隣接する半同軸共振素子４，５，６間の電界結合箇所の一部を遮蔽してフィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材１７，１８を配置する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マイクロ波帯やミリ波帯の高周波無線通信装置等にて用いられるコムラインフィルタに関するものである。

コムラインフィルタは、構成の単純さと調整の容易さから、主に移動体通信等で広く利用されている。

図６は従来のコムラインフィルタの縦断面図を示したものである。このコムラインフィルタは、直方体状のフィルタケース１を備え、このフィルタケース１の長手方向の両端には入出力コネクタ２，３が貫通して取り付けられている。このフィルタケース１内には、複数（本例では３本）の１／４波長の半同軸共振素子４，５，６がその長手方向の基端をフィルタケース１の一方の内壁１ａに固定し、その長手方向の先端をフィルタケース１の一方の内壁１ａに対向する内壁１ｂに間隔をあけて対向させて、入出力コネクタ２，３間を結ぶ方向に所定間隔で配置されている。半同軸共振素子４〜６はフィルタケース１の内壁１ａに、一体加工、導電性接着剤による接着、ネジ止め固定等で設けられている。各半同軸共振素子４〜６の先端に対向させて、フィルタケース１の内壁１ｂにはこれに貫通させて周波数調整ネジ７，８，９が螺入されている。また、半同軸共振素子４と５の間及び半同軸共振素子５と６の間で、フィルタケース１の内壁１ｂには、隣接する半同軸共振素子４，５，６間の電界結合箇所の一部を遮蔽してこれら半同軸共振素子４，５，６間の電界結合度を調整する電界結合度調整ネジ１０，１１が螺入されている（例えば、特許文献１参照。）。

このようなコムラインフィルタでは、周波数調整ネジ７〜９の先端をフィルタケース１内に挿入あるいはフィルタケース１内から抜くことにより、周波数調整ネジ７〜９の先端と半同軸共振素子４〜６の先端との間のキャパシタンスを変化させ、共振周波数を所望の周波数に微調整する。また、素子間結合量調整ネジ１０，１１の先端をフィルタケース１内に挿入あるいはフィルタケース１内から抜くことにより、隣接する半同軸共振素子４，５，６間の電界結合箇所の一部を遮蔽してこれら半同軸共振素子４，５，６間の電界結合度を調整する。この場合、従来は、電界結合度調整ネジ１０，１１の先端のフィルタケース１内への挿入長は、これら電界結合度調整ネジ１０，１１での導体損を少なくするため長くならないことが良いとされていた。

コムライン構造の半同軸共振素子４〜６は、図７に示すように、例えば半同軸共振素子４，５の接地部分（フィルタケース１の内壁１ａに接続された部分）に強く取り巻く磁界成分Ｍ及び半同軸共振素子４，５の先端（開放端）の付近に強く分布する電界成分Ｅが隣の半同軸共振素子５，４と結合することによってフィルタが構成される。

隣接する半同軸共振素子同士の結合ｋは、図７に示すように、半同軸共振素子の接地部分に強く取り巻く磁界成分Ｍによる結合ｋｍと半同軸共振素子の先端付近に強く分布する電界成分Ｅの結合ｋｅの和で表される。即ち、
ｋ＝ｋｍ＋ｋｅ
コムライン構造では、ｋｍはｋｅと逆符号を持ち、ｋｍの方が優勢である。

かかるコムラインフィルタの等価回路を図８に示す。結合ｋは、等価回路では図８に示すような直列スタブ１２，１３で表され、結合度に周波数特性が生じる。
特開平１０−３１３２０２号公報

コムライン構造のフィルタでは、上記結合に周波数特性があり、特に広帯域なフィルタを構成する際、図９に示すように、通過特性１４は中心周波数に対し対称とはならず、中心周波数より低い周波数に対して高い周波数の方の減衰スカート特性が急峻になっている。よって、中心周波数に対して対称性のある減衰量が求められる際に、上記周波数特性による傾きは弊害となる問題点があった。

また、図９に示すように、群遅延特性１５も右肩上がりの周波数特性を有し、群遅延特性１５の対称性及び平坦性が求められる際に、障害となる問題点があった。

それを解決する手段として、周波数特性による傾きの少ないインターデジタル構造のフィルタとして、図１０に示す構造のものが提案されている。

図１０に示すインターデジタルフィルタは、半同軸共振素子４〜６の基端が互い違いにフィルタケース１の内壁１ａ，１ｂに接続され、その他の構成は図６と同様になっているが、このような構造では周波数調整ネジ７〜９もフィルタケース１の内壁１ａ，１ｂに互い違いに接続されているので、周波数の調整が行いにくい問題点があった。

本発明の目的は、周波数調整の問題がなく、また通過特性及び群遅延特性の対称性を満たすことができるコムラインフィルタを提供することにある。

本発明は、直方体状のフィルタケースの長手方向の両端板に入出力コネクタがそれぞれ貫通して取り付けられ、該フィルタケース内に複数の１／４波長の半同軸共振素子がその長手方向の基端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に固定し、これら半同軸共振素子の長手方向の先端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に対して間隔をあけて対向させ、且つ前記両入出力コネクタ間を結ぶ方向に所定間隔で配置され、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には前記各半同軸共振素子の先端にそれぞれ対応させて周波数調整ネジが螺入されているコムラインフィルタを対象とする。

本発明に係るコムラインフィルタでは、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には、隣接する前記半同軸共振素子間の電界結合箇所の一部を遮蔽して該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材が配置されていることを特徴とする。

この場合、前記周波数特性傾き調整部材は、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に螺合されて前記フィルタケース内に該フィルタの周波数特性の傾きを調整する長さで挿入された周波数特性傾き調整ネジで構成されていることが好ましい。

また前記周波数特性傾き調整部材は、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に支持されて該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整金属ブロックで構成されていることが好ましい。

また本発明は、直方体状のフィルタケースの長手方向の両端板に入出力コネクタがそれぞれ貫通して取り付けられ、該フィルタケース内に複数の１／４波長の半同軸共振素子がその長手方向の基端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に固定し、これら半同軸共振素子の長手方向の先端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に対して間隔をあけて対向させ、且つ前記両入出力コネクタ間を結ぶ方向に所定間隔で配置され、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には前記各半同軸共振素子の先端にそれぞれ対応させて周波数調整ネジが螺入され、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には隣接する前記半同軸共振素子間の電界結合箇所の一部を遮蔽してこれら半同軸共振素子間の電界結合度を調整する電界結合度調整ネジが螺入されているコムラインフィルタを対象とする。

本発明に係るコムラインフィルタでは、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に対向する前記各半同軸共振素子の先端は、該フィルタの周波数特性の傾きを調整する細さの周波数特性傾き調整小径部となっていることを特徴とする。

本発明のコムラインフィルタでは、フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に、隣接する半同軸共振素子間の電界結合箇所の一部を遮蔽して該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材を配置したので、該周波数特性傾き調整部材の調整により各半同軸共振素子間の電界結合を弱めて、通過特性及び群遅延特性の対称性を満たすことができる。また本発明でも、フィルタケースの同じ側で周波数調整ができるので、周波数調整の問題はない。

この場合、周波数特性傾き調整部材として、フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に螺合されてフィルタケース内に該フィルタの周波数特性の傾きを調整する長さで挿入された周波数特性傾き調整ネジを用いると、該ネジを回すことにより挿入長の調整を容易に行うことができる。

また周波数特性傾き調整部材として、フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に支持されて該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整金属ブロックを用いると、その太さまたは厚さを変えたり、調整ネジを併用してその挿入長を変えることにより、調整を容易に行うことができる。

また本発明のコムラインフィルタでは、フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に対向する各半同軸共振素子の先端に、該フィルタの周波数特性の傾きを調整する細さの周波数特性傾き調整小径部を設けているので、該周波数特性傾き調整小径部の細さの調整により各半同軸共振素子間の電界結合を弱めて、通過特性及び群遅延特性の対称性を満たすことができる。また本発明でも、フィルタケースの同じ側で周波数調整ができるので周波数調整の問題はない。

以下、本発明を実施するための最良の形態の各例を、図面を参照して詳細に説明する。なお、前述した従来例と対応する部分には同一符号を付けて示している。

図１は本発明に係るコムラインフィルタの第１例を示す縦断面図である。本例のコムラインフィルタでは、フィルタケース１の長手方向に直交する一方の内壁１ａに対向する内壁１ｂには、隣接する半同軸共振素子４と５間及び隣接する半同軸共振素子５と６間の電界結合箇所の一部を遮蔽して該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材１７，１８が配置されている。本例の周波数特性傾き調整部材１７，１８は、フィルタケース１の内壁１ｂに螺合されてフィルタケース１内に該フィルタの周波数特性の傾きを調整する長さで挿入された周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａで構成されている。これら周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａは、半同軸共振素子４，５，６に対して平行に挿入されている。またこれら周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａは、図６に示す電界結合度調整ネジ１０，１１のフィルタケース１内への挿入長より長くなっている。このため本例では、半同軸共振素子４，５，６間の総合の結合度の調整は、例えば隣接する半同軸共振素子４，５間と隣接する半同軸共振素子５，６間の間隔を調整する等して行われている。

本例のコムラインフィルタのように、半同軸共振素子４，５，６の間の空間に周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａを平行に挿入すると、半同軸共振素子４，５，６の間に容量−Ｃが挿入されたと等価となり、このコムラインフィルタの等価回路は図２に示す構成になる。即ち、図９に示す従来の等価回路と、この図２に示す等価回路との違いは、直列スタブ１２，１３に並列に容量−Ｃが接続された構成になっている点である。

直列スタブ１２，１３に並列に容量−Ｃが接続されると、電界成分Ｅの結合ｋｅは減少する。この容量−Ｃは、前述した直列スタブ１２，１３と逆の周波数特性を持つ。

図２に示す等価回路において、電界成分Ｅによる結合ｋｅの減少手段である容量−Ｃの値を大きくして周波数特性を計算すると、図３に示すようにこのコムラインフィルタの周波数特性である通過特性１４と群遅延特性１５は共に中心周波数に対して対称に等しい特性に近づく。容量−Ｃの値を大きくすることは、電界成分Ｅによる結合ｋｅを減少することであり、物理的には半同軸共振素子４，５，６の間の電界を遮ることと等価である。

周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａのフィルタケース１内への挿入長を増やすと、半同軸共振素子４，５，６の先端に強く分布している電界成分Ｅによる結合を妨げるように作用する。電界成分Ｅによる結合は、磁界成分Ｍによる結合と逆符号を持ち、またコムライン構造では磁界成分Ｍによる結合の方が優勢のため、結果として全体の結合を強くする。この場合、周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａを半同軸共振素子４，５，６の間に挿入して容量−Ｃを追加すると、電界を妨げ電界成分Ｅを弱くする作用とコムライン構造における通過特性の周波数特性の傾きを修正する作用とがある。即ち、電界結合の適当な量を周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａで遮ることによって、各半同軸共振素子４，５，６間の電界結合を弱めて、フィルタの通過特性及び群遅延特性を中心周波数に対して対称に等しい特性に近づける。

上記のように本例では、フィルタケース１の内壁１ｂに、隣接する半同軸共振素子４，５，６間の電界結合箇所の一部を遮蔽して該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材１７，１８を配置したので、該周波数特性傾き調整部材１７，１８の調整により各半同軸共振素子４，５，６間の電界結合を弱めて、通過特性及び群遅延特性の対称性を満たすことができる。また本例でも、周波数調整ネジ７〜９がフィルタケース１の同じ側に存在するので、フィルタケース１の同じ側で周波数の調整ができ、周波数調整の問題はない。特に本例のように、周波数特性傾き調整部材１７，１８として、フィルタケース１の内壁１ｂに螺合されてフィルタケース１内に該フィルタの周波数特性の傾きを調整する長さで挿入された周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａを用いると、該ネジ１７ａ，１８ａを回すことにより挿入長の調整を容易に行うことができる。

図４は本発明に係るコムラインフィルタの第２例を示す縦断面図である。本例のコムラインフィルタでも、フィルタケース１の長手方向に直交する一方の内壁１ａに対向する内壁１ｂには、隣接する半同軸共振素子４と５間及び隣接する半同軸共振素子５と６間の電界結合箇所の一部を遮蔽して該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材１７，１８が配置されている。本例の周波数特性傾き調整部材１７，１８は、フィルタケース１の内壁１ｂに固定して支持されて該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整金属ブロック１７ｂ，１８ｂにより構成されている。本例では、これら周波数特性傾き調整金属ブロック１７ｂ，１８ｂには、フィルタケース１の内壁１ｂに螺合された周波数特性傾き調整ネジ１７ａ，１８ａが貫通して、フィルタケース１の中に突出されている。

本例のコムラインフィルタでも、フィルタケース１の内壁１ｂに、隣接する半同軸共振素子４，５，６間の電界結合箇所の一部を遮蔽して該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材１７，１８を配置したので、該周波数特性傾き調整部材１７，１８の調整により各半同軸共振素子４，５，６間の電界結合を弱めて、通過特性１４及び群遅延特性１５の対称性を満たすことができる。また本発明でも、フィルタケース１の同じ側で周波数調整ができるので、周波数調整の問題はない。

この場合、周波数特性傾き調整部材１７，１８として、フィルタケース１の内壁１ｂに支持されて該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整金属ブロック１７ｂ，１８ｂを用いているので、その太さまたは厚さを変えたり、併用した調整ネジ１７，１８の挿入長を変えることにより、調整を容易に行うことができる。

図５は本発明に係るコムラインフィルタの第３例を示す縦断面図である。本例のコムラインフィルタは、直方体状のフィルタケース１の長手方向の両端板に入出力コネクタ２，３がそれぞれ貫通して取り付けられ、該フィルタケース１内に複数の１／４波長の半同軸共振素子４，５，６がその長手方向の基端を該フィルタケース１の長手方向に直交する一方の内壁１ａに固定し、これら半同軸共振素子４，５，６の長手方向の先端を該フィルタケース１の内壁１ｂに対して間隔をあけて対向させ、且つ両入出力コネクタ２，３間を結ぶ方向に所定間隔で配置され、フィルタケース１の内壁１ｂには各半同軸共振素子４，５，６の先端にそれぞれ対応させて周波数調整ネジ７，８，９が螺入され、フィルタケース１の内壁１ｂには隣接する半同軸共振素子４，５，６間の電界結合箇所の一部を遮蔽してこれら半同軸共振素子４，５，６間の電界結合度を調整する電界結合度調整ネジ１０，１１が螺入されている。このようなコムラインフィルタにおいて、フィルタケース１の内壁１ｂに対向する各半同軸共振素子４，５，６の先端は該フィルタの周波数特性の傾きを調整する細さの周波数特性傾き調整小径部４ａ，５ａ，６ａとなっている。

本例のように、電界分布が強い各半同軸共振素子４，５，６の先端に周波数特性傾き調整小径部４ａ，５ａ，６ａを設けて、各半同軸共振素子４，５，６間の電界結合を弱めても、通過特性１４及び群遅延特性１５の対称性を満たすことができる。また本発明でも、フィルタケース１の同じ側で周波数調整ができるので、周波数調整の問題はない。

本発明に係るコムラインフィルタの第１例を示す縦断面図である。 図１に示すコムラインフィルタの等価回路図である。 図１に示すコムラインフィルタの周波数特性図である。 本発明に係るコムラインフィルタの第２例を示す縦断面図である。 本発明に係るコムラインフィルタの第３例を示す縦断面図である。 従来のコムラインフィルタの一例の縦断面図である。 図６に示すコムラインフィルタの磁界結合と電界結合の状態を示す斜覗図である。 図６に示すコムラインフィルタの等価回路図である。 図６に示すコムラインフィルタの周波数特性図である。 従来のインターディジタルフィルタの縦断面図である。

符号の説明

１ フィルタケース
１ａ，１ｂ 内壁
２，３ 入出力コネクタ
４，５，６ 半同軸共振素子
７，８，９ 周波数調整ネジ
１０，１１ 電界結合度調整ネジ
１２，１３ 直列スタブ
１４ 通過特性
１５ 群遅延特性
１７，１８ 周波数特性傾き調整部材
１７ａ，１８ａ 周波数特性傾き調整ネジ
１７ｂ，１８ｂ 周波数特性傾き調整金属ブロック

Claims (4)

1. 直方体状のフィルタケースの長手方向の両端板に入出力コネクタがそれぞれ貫通して取り付けられ、該フィルタケース内に複数の１／４波長の半同軸共振素子がその長手方向の基端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に固定し、これら半同軸共振素子の長手方向の先端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に対して間隔をあけて対向させ、且つ前記両入出力コネクタ間を結ぶ方向に所定間隔で配置され、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には前記各半同軸共振素子の先端にそれぞれ対応させて周波数調整ネジが螺入されているコムラインフィルタにおいて、
   前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には、隣接する前記半同軸共振素子間の電界結合箇所の一部を遮蔽して該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整部材が配置されていることを特徴とするコムラインフィルタ。
2. 前記周波数特性傾き調整部材は、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に螺合されて前記フィルタケース内に該フィルタの周波数特性の傾きを調整する長さで挿入された周波数特性傾き調整ネジで構成されている請求項１に記載のコムラインフィルタ。
3. 前記周波数特性傾き調整部材は、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に支持されて該フィルタの周波数特性の傾きを調整する周波数特性傾き調整金属ブロックで構成されている請求項１に記載のコムラインフィルタ。
4. 直方体状のフィルタケースの長手方向の両端板に入出力コネクタがそれぞれ貫通して取り付けられ、該フィルタケース内に複数の１／４波長の半同軸共振素子がその長手方向の基端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に固定し、これら半同軸共振素子の長手方向の先端を該フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に対して間隔をあけて対向させ、且つ前記両入出力コネクタ間を結ぶ方向に所定間隔で配置され、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には前記各半同軸共振素子の先端にそれぞれ対応させて周波数調整ネジが螺入され、前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁には隣接する前記半同軸共振素子間の電界結合箇所の一部を遮蔽してこれら半同軸共振素子間の電界結合度を調整する電界結合度調整ネジが螺入されているコムラインフィルタにおいて、
   前記フィルタケースの長手方向に直交する一方の内壁に対向する内壁に対向する前記各半同軸共振素子の先端は該フィルタの周波数特性の傾きを調整する細さの周波数特性傾き調整小径部となっていることを特徴とするコムラインフィルタ。
   

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