JP2007243462A

JP2007243462A - バンドパスフィルタ及び共振器

Info

Publication number: JP2007243462A
Application number: JP2006061572A
Authority: JP
Inventors: Futoshi Nishimura; 太西村; Koji Sasabe; 孝司笹部; Koji Wada; 光司和田
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2006-03-07
Filing date: 2006-03-07
Publication date: 2007-09-20

Abstract

【課題】広帯域な通過帯域特性，通過帯域近傍における急峻な減衰特性，及び小型化を実現可能なバンドパスフィルタを提供する。
【解決手段】入力伝送線路３と出力伝送線路４とを結ぶ分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃと、一方の端部が分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃに接続されたタップ部７ａ，７ｂ，７ｃと、端部以外の領域でタップ部７ａ，７ｂ，７ｃと接続するスタブ部８ａ，８ｂ，８ｃと、分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃとタップ部７ａ，７ｂ，７ｃの接続点に対向するように一方の端部が分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃに接続されると共に、他方の端部が接地された分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃとを備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、ＵＷＢ無線通信システムに適用して好適なバンドパスフィルタ及び共振器に関する。

近年、数百メガビット／秒の高速通信を実現するＵＷＢ（Ultra Wideband）無線通信システムの実用化に向けての検討が精力的に進められているが、ＵＷＢ無線通信システムにおいて伝送される信号は、広帯域の周波数成分を有するために、既存の通信サービスの信号と干渉する可能性がある。このような背景から、ＵＷＢ無線通信システムでは、通過帯域外における放射レベルを規制するために、バンドパスフィルタを使用する必要がある。
特開２０００−３５７９０３号公報

ところが、現在までの所、マイクロ波帯等の高周波領域で利用可能なバンドパスフィルタについての報告例はあるが（上記特許文献１を参照）、ＵＷＢ無線通信システムに適用することができるような、広帯域な通過帯域特性及び通過帯域近傍において急峻な減衰特性を呈するバンドパスフィルタについての報告例は少なく、また、バンドパスフィルタの特性を容易に調整できるものについての報告例は見受けられない。

このような背景から、本願発明の発明者らは、精力的な研究を重ねてきた結果、第３の分布定数線路により形成されたスタブ部の側面に第２の分布定数線路により形成されたタップ部を接続することにより構成された共振器を第１の分布定数線路によって接続し、これら分布定数線路の特性インピーダンス，線路長，線路幅等のパラメータを変化させることにより、通過帯域幅及び通過帯域近傍における減衰極の位置を制御できることを知見した。

しかしながら、上記知見によれば、広帯域な通過帯域特性及び通過帯域近傍における急峻な減衰特性を呈するバンドパスフィルタを構築することができるが、広帯域な通過特性及び通過帯域近傍における急峻な減衰特性を実現するためにスタブ部やタップ部を構成する分布定数線路の長さを短くすることには限界がある。このため、上記の知見だけでは広帯域な通過帯域特性，通過帯域近傍における急峻な減衰特性，及び小型化を実現可能なバンドパスフィルタを構成することが困難であった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、広帯域な通過帯域特性，通過帯域近傍における急峻な減衰特性，及び小型化を実現可能なバンドパスフィルタ及び共振器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係るバンドパスフィルタは、入力端と出力端とを接続する第１の分布定数線路と、第１の分布定数線路に接続された共振器とを備え、入力端に入力された信号のうち、所望の周波数帯域の信号のみを出力端から出力するバンドパスフィルタであって、共振器は、一方の端部が第１の分布定数線路に接続された第２の分布定数線路により形成されたタップ部と、端部以外の領域で第２の分布定数線路と接続する第３の分布定数線路により形成されたスタブ部と、第１の分布定数線路とタップ部の接続点に対向するように一方の端部が第１の分布定数線路に接続されると共に、他方の端部が接地された第４の分布定数線路とを備える。

また、本発明に係る共振器は、バンドパスフィルタの入力端と出力端とを接続する第１の分布定数線路に接続された共振器であって、一方の端部が第１の分布定数線路に接続された第２の分布定数線路により形成されたタップ部と、端部以外の領域で第２の分布定数線路と接続する第３の分布定数線路により形成されたスタブ部と、第１の分布定数線路とタップ部の接続点に対向するように一方の端部が第１の分布定数線路に接続されると共に、他方の端部が接地された第４の分布定数線路とを備える。

本発明に係るバンドパスフィルタ及び共振器によれば、広帯域な通過帯域特性，通過帯域近傍における急峻な減衰特性，及び小型化を実現することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施形態となるバンドパスフィルタの構成について説明する。なお、本発明の実施形態となるバンドパスフィルタは、接地基板と誘電体基板の多層構造を有し、誘電体基板上に形成されるＧＮＤ部は誘電体基板に形成されたビア部を介して接地基板と接続されている。

〔バンドパスフィルタの構成〕
本発明の実施形態となるバンドパスフィルタ１は、図１に示すように、図示しない接地基板上に形成された誘電体基板２と、誘電体基板２上に形成された入力伝送線路３と出力伝送線路４とを結ぶＬＣ回路５及び分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃ（第１の分布定数線路）と、一方の端部が分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃに接続された分布定数線路（第２の分布定数線路）から成るタップ部７ａ，７ｂ，７ｃ、端部以外の領域でタップ部７ａ，７ｂ，７ｃと接続された分布定数線路（第３の分布定数線路）から成るスタブ部８ａ，８ｂ，８ｃ、及び分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃ（第４の分布定数線路）を有する共振器とを備え、分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃによって入力伝送線路３と出力伝送線路４の間に３つの共振器が多段接続（多段結合）されている構成を有する。また、このバンドパスフィルタ１では、分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃの一方の端部はタップ部７ａ，７ｂ，７ｃと分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃの接続点に対向するように分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃに接続され、他方の端部はＧＮＤ部（接地部）９ａ，９ｂ，９ｃに接続されている。そして、このバンドパスフィルタ１は、入力伝送線路３に信号が入力されるのに応じて、共振器が通過帯域に対応する周波数で共振することにより、所望の周波数帯域の信号のみを出力伝送線路４から出力する。

なお、分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃ、タップ部７ａ，７ｂ，７ｃ、スタブ部８ａ，８ｂ，８ｃ、及び分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃを構成する分布定数線路は、例えば、マイクロストリップ線路やコプレーナ線路、又は誘電体基板２のトリプレート構造内に形成されたストリップ線路等により形成することができる。また、本実施形態では、バンドパスフィルタ１は３つの段数により形成されているが、本発明に係るバンドパスフィルタにおける段数は３つに限られることはなく、バンドパスフィルタ１の通過特性に応じて適宜設計される。また、スタブ部８ｂは直線形状であるが、スタブ部８ａ，８ｃのように屈曲させてもよい。このような構成によれば、バンドパスフィルタ１を小型に構成することができる。

また、このバンドパスフィルタ１においては、分布定数線路６ａ，６ｂ，６ｃ、タップ部７ａ，７ｂ，７ｃ、スタブ部８ａ，８ｂ，８ｃ、及び分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃの特性インピーダンス，経路長，経路幅等のパラメータを変化させることにより、減衰極の位置を通過帯域近傍に制御し、急峻な減衰特性を実現することができる。但し、タップ部７ａ，７ｂ，７ｃの特性インピーダンスと分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃの特性インピーダンスとを異ならせることにより、タップ部７ａ，７ｂ，７ｃと分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃ間に特性インピーダンスの不連続性を持たせるものとする。

このような構成によれば、入力伝送線路３と出力伝送線路４の間にＬＣ回路５が設けられているので、通過帯域近傍の低域側にも急峻な減衰特性を実現することができる。また、分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃが低周波数帯域側においてインダクタとして機能するので、通過帯域外における減衰特性に寄与している。また、タップ部７ａ，７ｂ，７ｃ、スタブ部８ａ，８ｂ，８ｃ、及び分布定数線路１０ａ，１０ｂ，１０ｃを有する共振器は４分の１波長型の共振器として作用するので、この結果、低周波数帯域側においてタップ部７ａ，７ｂ，７ｃをインダクタとして機能させる必要がなくなるので、タップ部７ａ，７ｂ，７ｃとスタブ部８ａ，８ｂ，８ｃの線路長を短くし、バンドパスフィルタ１の小型化（１０×１０ｍｍ程度）を実現することができる。

〔バンドパスフィルタの特性評価〕
上記バンドパスフィルタ１の減衰特性及び反射特性についてのシミュレーション結果を図２にそれぞれ実線及び破線で示す。図２から明らかなように、２．５［ＧＨｚ］及び４．５［ＧＨｚ］の周波数位置付近に減衰極が形成され、広帯域な通過帯域特性及び通過帯域近傍における急峻な減衰特性が実現されていることがわかる。

以上、本発明者らによってなされた発明を適用した実施の形態について説明したが、この実施の形態による本発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。すなわち、上記実施の形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施の形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明の実施形態となるバンドパスフィルタの構成を示す模式図である。図１に示すバンドパスフィルタの減衰特性及び反射特性を示す図である。

符号の説明

１：バンドパスフィルタ
２：誘電体基板
３：入力伝送線路
４：出力伝送線路
５：ＬＣ回路
６ａ，６ｂ，６ｃ：分布定数線路
７ａ，７ｂ，７ｃ：タップ部
８ａ，８ｂ，８ｃ：スタブ部
９ａ，９ｂ，９ｃ：ＧＮＤ部
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ：分布定数線路

Claims

入力端と出力端とを接続する第１の分布定数線路と、第１の分布定数線路に接続された共振器とを備え、入力端に入力された信号のうち、所望の周波数帯域の信号のみを出力端から出力するバンドパスフィルタであって、
前記共振器は、
一方の端部が前記第１の分布定数線路に接続された第２の分布定数線路により形成されたタップ部と、
端部以外の領域で前記第２の分布定数線路と接続する第３の分布定数線路により形成されたスタブ部と、
前記第１の分布定数線路と前記タップ部の接続点に対向するように一方の端部が第１の分布定数線路に接続されると共に、他方の端部が接地された第４の分布定数線路と
を備えることを特徴とするバンドパスフィルタ。
請求項１に記載のバンドパスフィルタであって、
前記第２の分布定数線路の特性インピーダンスは前記第４の分布定数線路の特性インピーダンスと異なることを特徴とするバンドパスフィルタ。
バンドパスフィルタの入力端と出力端とを接続する第１の分布定数線路に接続された共振器であって、
一方の端部が前記第１の分布定数線路に接続された第２の分布定数線路により形成されたタップ部と、
端部以外の領域で前記第２の分布定数線路と接続する第３の分布定数線路により形成されたスタブ部と、
前記第１の分布定数線路と前記タップ部の接続点に対向するように一方の端部が第１の分布定数線路に接続されると共に、他方の端部が接地された第４の分布定数線路と
を備えることを特徴とする共振器。