JP2008098703A - Reflection type band-pass filter - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high-performance reflection type band-pass filter for a UWB which has a simple circuit constitution, is easy for use, and can meet standards of an FCC. <P>SOLUTION: Disclosed is the reflection type band-pass filter for super-wideband radio information communication which is provided with two conductors extending in a belt shape on the surface of a dielectric substrate on both sides of a nonconductor portion for securing a predetermined inter-conductor distance across the nonconductor portion. The reflection type band-pass filter is characterized in that conductor widths and the inter-conductor distance are unevenly distributed all over a length direction. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、超広帯域(Ultra Wide Band:UWB)無線情報通信用(以下、UWB用と記す。)の反射型バンドパスフィルターに関するものである。このUWB用反射型バンドパスフィルターを使用することにより、米国連邦通信委員会(FCC)が定めたスペクトルマスクを満足させることができる。   The present invention relates to a reflective band-pass filter for ultra wide band (UWB) wireless information communication (hereinafter referred to as UWB). By using this UWB reflective bandpass filter, it is possible to satisfy the spectrum mask defined by the US Federal Communications Commission (FCC).

本発明に係る従来技術としては、例えば特許文献1〜9に開示された技術が知られている。
米国特許第2411555号明細書 特開昭56−64501号公報 特開平9−172318号公報 特開平9−232820号公報 特開平10−65402号公報 特開平10−242746号公報 特開2000−4108号公報 特開2000−101301号公報 特開2002−43810号公報 Y. konishi, "Microwave integrated circuits," pp. 19-21, Marcel Dekker, 1991
As the prior art according to the present invention, for example, techniques disclosed in Patent Documents 1 to 9 are known.
US Pat. No. 2,411,555 JP-A-56-64501 JP-A-9-172318 Japanese Patent Laid-Open No. 9-232820 Japanese Patent Laid-Open No. 10-65402 JP-A-10-242746 JP 2000-4108 A JP 2000-101301 A JP 2002-43810 A Y. konishi, "Microwave integrated circuits," pp. 19-21, Marcel Dekker, 1991

しかし、前述した従来技術で提案されているバンドパスフィルターは、製造誤差などでFCCの規定を満たさなくなるおそれがある。
また、従来のフィルターのうち、基板上に一本のマイクロストリップ線路を設けた構成のものは、誘電体の下にグランド導体が必要となるので、例えば、平面型ダイポールアンテナのような構造を有するアンテナでは、アンテナと一緒に回路を構成することが難しく、使用し難い問題がある。
However, the band-pass filter proposed in the above-described prior art may not satisfy the FCC regulations due to manufacturing errors.
In addition, among the conventional filters, a configuration in which one microstrip line is provided on the substrate requires a ground conductor under the dielectric, and thus has a structure like a planar dipole antenna, for example. With an antenna, there is a problem that it is difficult to configure a circuit together with the antenna and it is difficult to use.

本発明は、前記事情に鑑みてなされ、回路構成が容易で使用し易く、且つFCCの規格を満たすことができる高性能なUWB用反射型バンドパスフィルターの提供を目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a high-performance UWB reflective band-pass filter that has a simple circuit configuration, is easy to use, and can meet FCC standards.

前記目的を達成するため、本発明は、誘電体基板の表面に、帯状に延びる2本の導体が、所定の導体間距離を確保する非導体部を介してその両側に設けられたUWB用の反射型バンドパスフィルターであって、導体幅と導体間距離との一方又は両方が長手方向にわたり不均一に分布していることを特徴とする反射型バンドパスフィルターを提供する。   In order to achieve the above object, the present invention provides a UWB for a UWB in which two conductors extending in a strip shape are provided on both sides of a surface of a dielectric substrate via non-conductor portions that secure a predetermined inter-conductor distance. Provided is a reflective bandpass filter, wherein one or both of a conductor width and a distance between conductors are unevenly distributed in the longitudinal direction.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、導体幅が一定であり、導体間距離が不均一に分布していることが好ましい。   In the reflective bandpass filter of the present invention, it is preferable that the conductor width is constant and the distance between conductors is unevenly distributed.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、導体間距離が一定であり、導体幅が不均一に分布していることが好ましい。   In the reflective band-pass filter of the present invention, it is preferable that the distance between the conductors is constant and the conductor width is unevenly distributed.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、3.7GHz≦f≦10.0GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、3.7GHz≦f≦10.0GHzの領域で群遅延の変動が±0.2ns以内であることが好ましい。   In the reflective bandpass filter of the present invention, the difference between the reflectance in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectance in the region where 3.7 GHz ≦ f ≦ 10.0 GHz. Is 10 dB or more, and the variation of the group delay is preferably within ± 0.2 ns in the region of 3.7 GHz ≦ f ≦ 10.0 GHz.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、3.8GHz≦f≦9.9GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、3.8GHz≦f≦9.9GHzの領域で群遅延の変動が±0.1ns以内であることが好ましい。   In the reflective band-pass filter of the present invention, the difference between the reflectance in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectance in the region of 3.8 GHz ≦ f ≦ 9.9 GHz. The absolute value of is preferably 10 dB or more, and the variation of the group delay is preferably within ± 0.1 ns in the region of 3.8 GHz ≦ f ≦ 9.9 GHz.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、4.2GHz≦f≦9.6GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、4.2GHz≦f≦9.6GHzの領域で群遅延の変動が±0.15ns以内であることが好ましい。   In the reflective band-pass filter of the present invention, the difference between the reflectance in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectance in the region of 4.2 GHz ≦ f ≦ 9.6 GHz. The absolute value of is preferably 10 dB or more, and the variation of the group delay is preferably within ± 0.15 ns in the region of 4.2 GHz ≦ f ≦ 9.6 GHz.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、4.5GHz≦f≦9.2GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、4.5GHz≦f≦9.2GHzの領域で群遅延の変動が±0.05ns以内であることが好ましい。   In the reflective band-pass filter of the present invention, the difference between the reflectance in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectance in the region of 4.5 GHz ≦ f ≦ 9.2 GHz. Is 10 dB or more, and the variation of the group delay is preferably within ± 0.05 ns in the region of 4.5 GHz ≦ f ≦ 9.2 GHz.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、入力端伝送線路の特性インピーダンスZcが10Ω≦Zc≦200Ωであることが好ましい。   In the reflective bandpass filter of the present invention, it is preferable that the characteristic impedance Zc of the input-end transmission line is 10Ω ≦ Zc ≦ 200Ω.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、終端で前記特性インピーダンスと同じ値をもつ抵抗あるいは無反射終端で終端されたことが好ましい。   In the reflection type bandpass filter of the present invention, it is preferable that the termination is terminated with a resistor having the same value as the characteristic impedance or a non-reflection termination.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、それぞれの導体が、f=1GHz時のスキンデップス以上の厚さの金属板からなることが好ましい。   In the reflective band-pass filter of the present invention, each conductor is preferably made of a metal plate having a thickness equal to or greater than skin depth at f = 1 GHz.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、誘電体基板は、厚さhが0.1mm≦h≦10mm、比誘電率εが1≦ε≦500、幅Wが2mm≦W≦100mm、長さLが2mm≦L≦500mmであることが好ましい。 In the reflective bandpass filter of the present invention, the dielectric substrate has a thickness h of 0.1 mm ≦ h ≦ 10 mm, a relative dielectric constant ε r of 1 ≦ ε r ≦ 500, a width W of 2 mm ≦ W ≦ 100 mm, and a length. The length L is preferably 2 mm ≦ L ≦ 500 mm.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、Zakharov−Shabat方程式における、スペクトルデータからポテンシャルを導く逆問題に基づく設計法を用いて中心導体幅と導体間距離の長手方向分布が設定されたことが好ましい。   In the reflection-type bandpass filter of the present invention, it is preferable that the longitudinal distribution of the center conductor width and the distance between the conductors is set using a design method based on an inverse problem that derives a potential from spectrum data in the Zakharov-Shabat equation.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、窓関数法を用いて中心導体幅と導体間距離の長手方向分布が設定されたことが好ましい。   In the reflective band-pass filter of the present invention, it is preferable that the longitudinal distribution of the center conductor width and the inter-conductor distance is set using a window function method.

本発明の反射型バンドパスフィルターにおいて、Kaiser窓関数法を用いて中心導体幅と導体間距離の長手方向分布が設定されたことが好ましい。   In the reflective band-pass filter of the present invention, it is preferable that the longitudinal distribution of the center conductor width and the distance between the conductors is set using the Kaiser window function method.

本発明の反射型バンドパスフィルターは、窓関数の手法を応用し、不均一マイクロストリップ線路で構成された反射型バンドパスフィルターを設計することにより、製造誤差の許容が大きくても、従来のフィルターと比べると、帯域が非常に広く、透過帯域内の群遅延の変動が非常に小さくすることができるので、FCCが規定するUWB用フィルターを実現できる。
また、誘電体の下にグランド導体が不要となるので、例えば、平面型ダイポールアンテナのような構造を有するアンテナにおいて、アンテナと一緒に回路を構成することが容易となり、使用し易くなる。
The reflection-type bandpass filter of the present invention applies the window function method and designs a reflection-type bandpass filter composed of non-uniform microstrip lines. Compared with, the band is very wide, and the fluctuation of the group delay in the transmission band can be made very small, so that the UWB filter specified by the FCC can be realized.
In addition, since a ground conductor is unnecessary under the dielectric, for example, in an antenna having a structure such as a planar dipole antenna, it is easy to configure a circuit together with the antenna, and it is easy to use.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の反射型バンドパスフィルターの概略構成を示す斜視図である。図中符号1は反射型バンドパスフィルター、2は誘電体基板、3及び4は導体、5は非導体部である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a reflective bandpass filter of the present invention. In the figure, reference numeral 1 is a reflection type bandpass filter, 2 is a dielectric substrate, 3 and 4 are conductors, and 5 is a non-conductor portion.

本実施形態の反射型バンドパスフィルター1は、誘電体基板2の表面に、帯状に延びる2本の導体3,4が、所定の導体間距離を確保する非導体部5を介してその両側に設けられてなり、導体幅wと導体間距離sとの一方又は両方が長手方向にわたり不均一に分布している非均一対称型2導体コプレーナ線路を有することを特徴としている。図1に示す非均一対称型2導体コプレーナ線路の2導体は、同じ場所(zが同じ場所)
では同じ幅w(z)になっている。
In the reflective bandpass filter 1 of the present embodiment, two conductors 3 and 4 extending in a strip shape are formed on the surface of the dielectric substrate 2 on both sides thereof via non-conductor portions 5 that secure a predetermined inter-conductor distance. And a non-uniform symmetric two-conductor coplanar line in which one or both of the conductor width w and the inter-conductor distance s are unevenly distributed in the longitudinal direction. The two conductors of the non-uniformly symmetric two-conductor coplanar line shown in FIG.
Then, they have the same width w (z).

この非均一対称型2導体コプレーナ線路は、導体幅wと導体間距離sの一方又は両方を変えると、特性インピーダンスを変えることができる(非特許文献1参照)。例えば、図2は、w=1mm、h=2mm、ε=45とした場合、特性インピーダンスの導体間距離sの依存性を表し、図3はs=1mm、h=2mm、ε=45とした場合、特性インピーダンスの導体幅wの依存性を表す。 This non-uniform symmetric two-conductor coplanar line can change the characteristic impedance by changing one or both of the conductor width w and the inter-conductor distance s (see Non-Patent Document 1). For example, FIG. 2 shows the dependence of the characteristic impedance between conductors s when w = 1 mm, h = 2 mm, and ε r = 45, and FIG. 3 shows s = 1 mm, h = 2 mm, and ε r = 45. , It represents the dependency of the characteristic width on the conductor width w.

本発明では、導体幅w又は導体間距離sを変えて、逆問題で得られる局所特性インピーダンスを構成し、バンドパスフィルターを実現する。
以下、本発明に係る実施例に基づいて、本発明を更に詳細に説明する。以下に記す各実施例は、あくまでも本発明の例示に過ぎず、本発明はこれらの実施例の記載にのみ限定されるものではない。
In the present invention, the local characteristic impedance obtained by the inverse problem is configured by changing the conductor width w or the inter-conductor distance s, thereby realizing a band-pass filter.
Hereinafter, based on the Example which concerns on this invention, this invention is demonstrated still in detail. Each example described below is merely an example of the present invention, and the present invention is not limited to the description of these examples.

周波数fが3.4GHz≦f≦10.3GHzの領域で反射率が1、その他の領域で0とし、A=30としたKaiser窓を使用した。また、導波路長が1GHz時1波長とし、システムの特性インピーダンスが50Ωとして、設計を行った。図4は逆問題で得られた局所特性インピーダンスの分布を表す。   A Kaiser window was used in which the frequency f was 3.4 GHz ≦ f ≦ 10.3 GHz, the reflectance was 1, the other regions were 0, and A = 30. In addition, the design was performed with a waveguide length of 1 wavelength at 1 GHz and a characteristic impedance of the system of 50Ω. FIG. 4 shows the distribution of local characteristic impedance obtained by the inverse problem.

図5は厚さh=2mm、比誘電率ε=45の基板を使用し、2導体の幅w=1mmとした場合の導体間距離sを示す。表1〜3はその寸法のリストを示す。 FIG. 5 shows the inter-conductor distance s when a substrate having a thickness h = 2 mm and a relative dielectric constant ε r = 45 is used and the width w of two conductors is 1 mm. Tables 1-3 show a list of the dimensions.

Figure 2008098703
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図6は、本実施例で作製した反射型バンドパスフィルターにおける中心導体の形状を表す。図中、薄い塗りつぶし部分が導体、濃い塗りつぶし部分が導体間の空間(誘電体層が露出した面)を表す。この反射型バンドパスフィルターの終端(位置が65.29mmの端面)以降に無反射終端、あるいはR=50Ωの抵抗で終端されている。また、導体部分の金属膜はf=1GHzでスキンデップスδs=√2/(wμσ)より十分厚いものとする。ここで、w、μ、σはそれぞれ角周波数、真空中の陶磁率、金属の導電率を表す。たとえば、銅を使用した場合、厚さが2.1μm以上とする。また、このフィルターは特性インピーダンスが50Ωのシステムで使用するものとする。 FIG. 6 shows the shape of the central conductor in the reflective bandpass filter produced in this example. In the figure, the thinly filled portion represents the conductor, and the darkly filled portion represents the space between the conductors (surface on which the dielectric layer is exposed). The reflection type bandpass filter is terminated with a non-reflection termination or a resistance of R = 50Ω after the end of the reflection bandpass filter (end face having a position of 65.29 mm). Further, the metal film of the conductor part is assumed to be sufficiently thicker than skin depth δs = √2 / (wμ 0 σ) at f = 1 GHz. Here, w, μ 0 , and σ represent the angular frequency, the ceramic rate in vacuum, and the electrical conductivity of metal, respectively. For example, when copper is used, the thickness is 2.1 μm or more. This filter is used in a system having a characteristic impedance of 50Ω.

図7と8はそれぞれデバイス反射波(S11)の振幅特性と群遅延特性を表す。図示のように、周波数fが3.7GHz≦f≦10.0GHzの帯域では、反射率は−1dB以上であり、群遅延の変動は±0.05ns以内である。f<3.1GHzあるいはf>10.6GHzの領域では、反射率は−17dB以下である。 7 and 8 show the amplitude characteristic and group delay characteristic of the device reflected wave (S 11 ), respectively. As shown in the figure, in the band where the frequency f is 3.7 GHz ≦ f ≦ 10.0 GHz, the reflectance is −1 dB or more, and the variation of the group delay is within ± 0.05 ns. In the region of f <3.1 GHz or f> 10.6 GHz, the reflectance is −17 dB or less.

周波数fが3.4GHz≦f≦10.3GHzの領域で反射率が0.9、その他の領域で0とし、A=30としたKaiser窓を使用した。また、導波路長が1GHz時2波長として、システムの特性インピーダンスが50Ωとして、設計を行った。図9は逆問題で得られた局所特性インピーダンスの分布を表す。   A Kaiser window was used in which the frequency f was 3.4 GHz ≦ f ≦ 10.3 GHz, the reflectance was 0.9, the other regions were 0, and A = 30. In addition, the design was performed with the waveguide length being 2 wavelengths at 1 GHz and the characteristic impedance of the system being 50Ω. FIG. 9 shows the distribution of local characteristic impedance obtained by the inverse problem.

図10は厚さh=2mm、比誘電率ε=90の基板を使用とし、2導体の幅w=1mmとした場合の導体間距離sを示す。表4〜6はその寸法リストを示す。 FIG. 10 shows the inter-conductor distance s when a substrate having a thickness h = 2 mm and a relative dielectric constant ε r = 90 is used and the width w of two conductors is 1 mm. Tables 4-6 show the dimension list.

Figure 2008098703
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Figure 2008098703
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図11は、本実施例で作製した反射型バンドパスフィルターにおける中心導体の形状を表す。図中、薄い塗りつぶし部分が導体、濃い塗りつぶし部分が導体間の空間(誘電体層が露出した面)を表す。この反射型バンドパスフィルターの終端(位置が95.82mmの端面)以降に無反射終端、あるいはR=50Ωの抵抗で終端されている。また、導体部分の金属膜はf=1GHzでスキンデップスより十分厚いものとする。たとえば、銅を使用した場合、厚さが2.1μm以上とする。また、このフィルターは特性インピーダンスが50Ωのシステムで使用するものとする。   FIG. 11 shows the shape of the central conductor in the reflective bandpass filter produced in this example. In the figure, the thinly filled portion represents the conductor, and the darkly filled portion represents the space between the conductors (surface on which the dielectric layer is exposed). The reflection type bandpass filter is terminated with a non-reflective termination or a resistance of R = 50Ω after the termination (end face of 95.82 mm). The metal film of the conductor portion is assumed to be sufficiently thicker than the skin depth at f = 1 GHz. For example, when copper is used, the thickness is 2.1 μm or more. This filter is used in a system having a characteristic impedance of 50Ω.

図12と13はそれぞれデバイス反射波(S11)の振幅特性と群遅延特性を表す。図示のように、周波数fは3.8GHz≦f≦9.9GHzの帯域では、反射率は−1dB以上であり、群遅延の変動は±0.1ns以内である。f<3.1GHzあるいはf>10.6GHzの領域では、反射率は−20dB以下である。 12 and 13 show the amplitude characteristic and group delay characteristic of the device reflected wave (S 11 ), respectively. As shown in the figure, in the band of frequency 3.8 GHz ≦ f ≦ 9.9 GHz, the reflectance is −1 dB or more, and the variation of the group delay is within ± 0.1 ns. In the region of f <3.1 GHz or f> 10.6 GHz, the reflectance is −20 dB or less.

周波数fが3.7GHz≦f≦10.0GHzの領域で反射率が1、その他の領域で0とし、A=30としたKaiser窓を使用した。また、導波路長が1GHz時0.3波長として、システムの特性インピーダンスが50Ωとして、設計を行った。図14は逆問題で得られた局所特性インピーダンスの分布を表す。   A Kaiser window with a reflectivity of 1 in the region where the frequency f is 3.7 GHz ≦ f ≦ 10.0 GHz, 0 in the other regions, and A = 30 was used. In addition, the design was performed with the waveguide length of 0.3 GHz at 1 GHz and the system characteristic impedance of 50Ω. FIG. 14 shows the distribution of local characteristic impedance obtained by the inverse problem.

図15は厚さh=1mm、比誘電率ε=90の基板を使用し、2導体間の幅w=2mmとした場合の導体間距離sを表す。表7はその寸法リストを示す。 FIG. 15 shows a distance s between conductors when a substrate having a thickness h = 1 mm and a relative dielectric constant ε r = 90 is used and a width w = 2 mm between two conductors. Table 7 shows the dimension list.

Figure 2008098703
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図16は、本実施例で作製した反射型バンドパスフィルターにおける中心導体の形状を表す。図中、薄い塗りつぶし部分が導体、濃い塗りつぶし部分が導体間の空間(誘電体層が露出した面)を表す。この反射型バンドパスフィルターの終端(位置が18.59mmの端面)以降に無反射終端、あるいはR=50Ωの抵抗で終端されている。また、導体部分の金属膜はf=1GHzでスキンデップスより十分厚いものとする。たとえば、銅を使用した場合、厚さが2.1μm以上とする。また、このフィルターは特性インピーダンスが50Ωのシステムで使用するものとする。   FIG. 16 shows the shape of the central conductor in the reflective bandpass filter produced in this example. In the figure, the thinly filled portion represents the conductor, and the darkly filled portion represents the space between the conductors (surface on which the dielectric layer is exposed). The reflection type bandpass filter is terminated with a non-reflection termination or a resistance of R = 50Ω after the end of the reflection bandpass filter (end face at a position of 18.59 mm). The metal film of the conductor portion is assumed to be sufficiently thicker than the skin depth at f = 1 GHz. For example, when copper is used, the thickness is 2.1 μm or more. This filter is used in a system having a characteristic impedance of 50Ω.

図17と18はそれぞれデバイス反射波(S11)の振幅特性と群遅延特性を表す。図示のように、周波数fが4.2GHz≦f≦9.6GHzの帯域では、反射率は−2dB以上であり、群遅延の変動は±0.15ns以内である。f<3.1GHzあるいはf>10.6GHzの領域では、反射率は−15dB以下である。 17 and 18 show the amplitude characteristic and group delay characteristic of the device reflected wave (S 11 ), respectively. As shown in the figure, in the band where the frequency f is 4.2 GHz ≦ f ≦ 9.6 GHz, the reflectance is −2 dB or more and the variation of the group delay is within ± 0.15 ns. In the region of f <3.1 GHz or f> 10.6 GHz, the reflectance is −15 dB or less.

周波数fが3.7GHz≦f≦10.0GHzの領域で反射率が0.8、その他の領域で0とし、A=30としたKaiser窓を使用した。また、導波路長が1GHz時0.3波長とし、システムの特性インピーダンスが100Ωとして、設計を行った。図19は逆問題で得られた局所特性インピーダンスの分布を表す。   A Kaiser window with a frequency f of 3.7 GHz ≦ f ≦ 10.0 GHz, a reflectance of 0.8, and 0 in other regions and A = 30 was used. The design was performed with the waveguide length set to 0.3 wavelength at 1 GHz and the characteristic impedance of the system set to 100Ω. FIG. 19 shows the distribution of local characteristic impedance obtained by the inverse problem.

図20は厚さh=1mm、比誘電率ε=40の基板を使用し、導体間距離s=1mmとした場合の導体幅wを示す。表8はその寸法リストを示す。 FIG. 20 shows the conductor width w when a substrate having a thickness h = 1 mm and a relative dielectric constant ε r = 40 is used and the inter-conductor distance s = 1 mm. Table 8 shows the dimension list.

Figure 2008098703
Figure 2008098703

図21は、本実施例で作製した反射型バンドパスフィルターにおける中心導体の形状を表す。図中、薄い塗りつぶし部分が導体、濃い塗りつぶし部分が導体間の空間(誘電体層が露出した面)を表す。この反射型バンドパスフィルターの終端(位置が20.36mmの端面)以降に無反射終端、あるいはR=100Ωの抵抗で終端されている。また、導体部分の金属膜はf=1GHzでスキンデップスより十分厚いものとする。たとえば、銅を使用した場合、厚さが2.1μm以上とする。また、このフィルターは特性インピーダンスが100Ωのシステムで使用するものとする。   FIG. 21 shows the shape of the central conductor in the reflective bandpass filter produced in this example. In the figure, the thinly filled portion represents the conductor, and the darkly filled portion represents the space between the conductors (surface on which the dielectric layer is exposed). This reflection type bandpass filter is terminated with a non-reflection termination or a resistance of R = 100Ω after the termination (end face of the position of 20.36 mm). The metal film of the conductor portion is assumed to be sufficiently thicker than the skin depth at f = 1 GHz. For example, when copper is used, the thickness is 2.1 μm or more. This filter is used in a system having a characteristic impedance of 100Ω.

図22と23はそれぞれデバイス反射波(S11)の振幅特性と群遅延特性を表す。図示のように、周波数fが4.5GHz≦f≦9.2GHzの帯域では、反射率は−5dB以上であり、群遅延の変動は±0.05ns以内である。f<3.1GHzあるいはf>10.6GHzの領域では、反射率は−20dB以下である。 22 and 23 show the amplitude characteristic and group delay characteristic of the device reflected wave (S 11 ), respectively. As shown in the figure, in the band where the frequency f is 4.5 GHz ≦ f ≦ 9.2 GHz, the reflectance is −5 dB or more, and the variation of the group delay is within ± 0.05 ns. In the region of f <3.1 GHz or f> 10.6 GHz, the reflectance is −20 dB or less.

本発明の反射型バンドパスフィルターの一実施形態を示す斜視図である。It is a perspective view which shows one Embodiment of the reflection type band pass filter of this invention. コプレーナ線路における特性インピーダンスの導体間距離依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the distance dependence between the characteristic impedances in a coplanar line. コプレーナ線路における特性インピーダンスの中心導体幅依存性を示すグラフである。It is a graph which shows the center conductor width dependence of the characteristic impedance in a coplanar line. 実施例1で作製した反射型バンドパスフィルターの特性インピーダンスの分布を示すグラフである。4 is a graph showing a distribution of characteristic impedance of a reflective bandpass filter produced in Example 1. FIG. 実施例1で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の導体間の距離分布を示すグラフである。6 is a graph showing a distance distribution between conductors of a symmetric two-conductor coplanar line in the reflective bandpass filter manufactured in Example 1. FIG. 実施例1で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の形状を示すグラフである。4 is a graph showing the shape of a symmetric two-conductor coplanar line in the reflective bandpass filter produced in Example 1. 実施例1で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の振幅特性を示すグラフである。6 is a graph showing the amplitude characteristic of a reflected wave in the reflective bandpass filter produced in Example 1. 実施例1で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の群遅延特性を示すグラフである。4 is a graph showing group delay characteristics of reflected waves in the reflective bandpass filter produced in Example 1. FIG. 実施例2で作製した反射型バンドパスフィルターの特性インピーダンスの分布を示すグラフである。6 is a graph showing a distribution of characteristic impedance of a reflective bandpass filter produced in Example 2. 実施例2で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の導体間距離分布を示すグラフである。6 is a graph showing the inter-conductor distance distribution of a symmetric two-conductor coplanar line in the reflective bandpass filter produced in Example 2. 実施例2で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の形状を示すグラフである。6 is a graph showing the shape of a symmetric two-conductor coplanar line in a reflective bandpass filter produced in Example 2. 実施例2で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の振幅特性を示すグラフである。6 is a graph showing the amplitude characteristic of a reflected wave in the reflective bandpass filter produced in Example 2. 実施例2で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の群遅延特性を示すグラフである。6 is a graph showing group delay characteristics of reflected waves in a reflective bandpass filter produced in Example 2. FIG. 実施例3で作製した反射型バンドパスフィルターの特性インピーダンスの分布を示すグラフである。6 is a graph showing a distribution of characteristic impedance of a reflective bandpass filter produced in Example 3. 実施例3で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の導体間の距離分布を示すグラフである。6 is a graph showing a distance distribution between conductors of a symmetric two-conductor coplanar line in a reflective bandpass filter manufactured in Example 3. 実施例3で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の形状を示すグラフである。12 is a graph showing the shape of a symmetric two-conductor coplanar line in the reflective bandpass filter produced in Example 3. 実施例3で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の振幅特性を示すグラフである。6 is a graph showing the amplitude characteristics of reflected waves in the reflective bandpass filter produced in Example 3. 実施例3で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の群遅延特性を示すグラフである。10 is a graph showing group delay characteristics of reflected waves in a reflective bandpass filter produced in Example 3. 実施例4で作製した反射型バンドパスフィルターの特性インピーダンスの分布を示すグラフである。10 is a graph showing a distribution of characteristic impedance of a reflective bandpass filter produced in Example 4. 実施例4で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の導体間の距離分布を示すグラフである。10 is a graph showing a distance distribution between conductors of a symmetric two-conductor coplanar line in a reflective bandpass filter manufactured in Example 4. 実施例4で作製した反射型バンドパスフィルターにおける対称2導体コプレーナ線路の形状を示すグラフである。10 is a graph showing the shape of a symmetric two-conductor coplanar line in the reflective bandpass filter produced in Example 4. 実施例4で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の振幅特性を示すグラフである。6 is a graph showing amplitude characteristics of reflected waves in a reflective bandpass filter produced in Example 4. FIG. 実施例4で作製した反射型バンドパスフィルターにおける反射波の群遅延特性を示すグラフである。10 is a graph showing group delay characteristics of reflected waves in a reflective bandpass filter produced in Example 4.

符号の説明Explanation of symbols

1…反射型バンドパスフィルター、2…誘電体基板、3,4…導体、5…非導体部。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reflective type band pass filter, 2 ... Dielectric substrate, 3, 4 ... Conductor, 5 ... Non-conductor part.

Claims (14)

誘電体基板の表面に、帯状に延びる2本の導体が、所定の導体間距離を確保する非導体部を介してその両側に設けられた超広帯域無線情報通信用の反射型バンドパスフィルターであって、
導体幅と導体間距離との一方又は両方が長手方向にわたり不均一に分布していることを特徴とする反射型バンドパスフィルター。
This is a reflection type bandpass filter for ultra-wideband wireless information communication in which two conductors extending in a strip shape are provided on both sides of a dielectric substrate through non-conductor portions that secure a predetermined distance between conductors. And
One or both of a conductor width and a distance between conductors are non-uniformly distributed in the longitudinal direction.
導体幅が一定であり、導体間距離が不均一に分布していることを特徴とする請求項1に記載の反射型バンドパスフィルター。   The reflective band-pass filter according to claim 1, wherein the conductor width is constant and the distance between conductors is unevenly distributed. 導体間距離が一定であり、導体幅が不均一に分布していることを特徴とする請求項1に記載の反射型バンドパスフィルター。   The reflective bandpass filter according to claim 1, wherein the distance between the conductors is constant and the conductor width is unevenly distributed. 周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、3.7GHz≦f≦10.0GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、3.7GHz≦f≦10.0GHzの領域で群遅延の変動が±0.2ns以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The absolute value of the difference between the reflectivity in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectivity in the region where 3.7 GHz ≦ f ≦ 10.0 GHz is 10 dB or more. The reflection type bandpass filter according to any one of claims 1 to 3, wherein a variation in group delay is within ± 0.2 ns in a region of 0.7 GHz ≤ f ≤ 10.0 GHz. 周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、3.8GHz≦f≦9.9GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、3.8GHz≦f≦9.9GHzの領域で群遅延の変動が±0.1ns以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The absolute value of the difference between the reflectivity in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectivity in the region where 3.8 GHz ≦ f ≦ 9.9 GHz is 10 dB or more. The reflection type bandpass filter according to any one of claims 1 to 3, wherein a variation in group delay is within ± 0.1 ns in a region of .8 GHz ≦ f ≦ 9.9 GHz. 周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、4.2GHz≦f≦9.6GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、4.2GHz≦f≦9.6GHzの領域で群遅延の変動が±0.15ns以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The absolute value of the difference between the reflectivity in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectivity in the region where 4.2 GHz ≦ f ≦ 9.6 GHz is 10 dB or more. The reflection type bandpass filter according to any one of claims 1 to 3, wherein a variation in group delay is within ± 0.15 ns in a region of .2 GHz ≦ f ≦ 9.6 GHz. 周波数fがf<3.1GHzとf>10.6GHzの領域での反射率と、4.5GHz≦f≦9.2GHzの領域での反射率との差の絶対値が10dB以上であり、4.5GHz≦f≦9.2GHzの領域で群遅延の変動が±0.05ns以内であることを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The absolute value of the difference between the reflectance in the region where the frequency f is f <3.1 GHz and f> 10.6 GHz and the reflectance in the region where 4.5 GHz ≦ f ≦ 9.2 GHz is 10 dB or more, and 4 The reflection type bandpass filter according to any one of claims 1 to 3, wherein a variation in group delay is within ± 0.05 ns in a region of 0.5 GHz ≤ f ≤ 9.2 GHz. 入力端伝送線路の特性インピーダンスZcが10Ω≦Zc≦200Ωであることを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The reflection type bandpass filter according to any one of claims 1 to 7, wherein the characteristic impedance Zc of the input-end transmission line is 10Ω≤Zc≤200Ω. 終端で前記特性インピーダンスと同じ値をもつ抵抗あるいは無反射終端で終端されたことを特徴とする請求項8に記載の反射型バンドパスフィルター。   9. The reflection type band pass filter according to claim 8, wherein the reflection type band pass filter is terminated with a resistor having the same value as the characteristic impedance at the end or a non-reflective end. それぞれの導体が、f=1GHz時のスキンデップス以上の厚さの金属板からなることを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The reflective band-pass filter according to claim 1, wherein each conductor is made of a metal plate having a thickness equal to or greater than skin depth at f = 1 GHz. 誘電体基板は、厚さhが0.1mm≦h≦10mm、比誘電率εが1≦ε≦500、幅Wが2mm≦W≦100mm、長さLが2mm≦L≦500mmであることを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。 The dielectric substrate has a thickness h of 0.1 mm ≦ h ≦ 10 mm, a relative dielectric constant ε r of 1 ≦ ε r ≦ 500, a width W of 2 mm ≦ W ≦ 100 mm, and a length L of 2 mm ≦ L ≦ 500 mm. The reflective band-pass filter according to claim 1, wherein Zakharov−Shabat方程式における、スペクトルデータからポテンシャルを導く逆問題に基づく設計法を用いて中心導体幅と導体間距離の長手方向分布が設定されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The longitudinal distribution of the center conductor width and the distance between the conductors is set using a design method based on an inverse problem for deriving a potential from spectrum data in the Zakharov-Shabat equation. Reflective band-pass filter as described. 窓関数法を用いて中心導体幅と導体間距離の長手方向分布が設定されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The reflection-type bandpass filter according to any one of claims 1 to 11, wherein a longitudinal distribution of a center conductor width and a distance between conductors is set using a window function method. Kaiser窓関数法を用いて中心導体幅と導体間距離の長手方向分布が設定されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれかに記載の反射型バンドパスフィルター。   The reflection-type bandpass filter according to any one of claims 1 to 11, wherein a longitudinal distribution of a center conductor width and a distance between conductors is set by using a Kaiser window function method.
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