JP2008219519A - Filter - Google Patents

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達也 福永
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a compact filter. <P>SOLUTION: The filter 10 has a line 20 which connects an input terminal 21 and an output terminal 22, a resonator 30 which is connected to the line 20, and a reactance element 40 which is connected to the line 20. The resonator 30 includes a pair of resonators 31 and 32 which are inter-digital connected, and a short-circuit terminal of the resonator 31 is connected to the line 20. At passing frequencies of the filter 10, the resonator 30 and the reactance element 40 form an equivalent parallel resonant circuit between the line 20 and the ground. At a cutoff frequency of the filter 10, the resonator 30 forms an equivalent series resonant circuit between the line 20 and the ground. Thereby, the degree of connection of the pair of resonators 31 and 32 is strengthened, so that the physical size of the resonator 30 is greatly reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明はインターディジタル結合された共振器を備えるフィルタに関する。   The present invention relates to a filter comprising an interdigitally coupled resonator.

近年の情報通信技術の発展により小型かつ低挿入損失で急峻なスカート特性を有する高性能な帯域通過フィルタが要求されており、阻止域に減衰極を有する帯域通過フィルタの設計開発が行われている。従来、これらの要求を満たす帯域通過フィルタとして、例えば移動体通信等に用いられる楕円関数形の有極型帯域通過フィルタが知られている。特許文献1には、半波長共振器を用いることにより、通過域の低周波側と高周波側のそれぞれに減衰極を形成し、周波数選択性に優れた高周波フィルタが開示されている。非特許文献1には、1/4波長終端開放オープンスタブを用いて減衰極を形成し、急峻なスカート特性を得るための有極型フィルタの合成理論が提案されている。
特開平11−340706号公報 電子情報通信学会論文誌C vol. J89-C No.6 pp.372-384
Due to recent developments in information and communication technology, there is a demand for high-performance band-pass filters that are small, have low insertion loss, and have a steep skirt characteristic. Design and development of band-pass filters having an attenuation pole in the stop band are being carried out. . Conventionally, as a band-pass filter that satisfies these requirements, for example, an elliptic function-type polarized band-pass filter used for mobile communication or the like is known. Patent Document 1 discloses a high-frequency filter that uses a half-wavelength resonator to form attenuation poles on the low-frequency side and the high-frequency side of the passband and has excellent frequency selectivity. Non-Patent Document 1 proposes a synthesis theory of a polar filter for forming an attenuation pole using an open stub with a quarter wavelength termination and obtaining a steep skirt characteristic.
JP-A-11-340706 IEICE Transactions C vol. J89-C No.6 pp.372-384

しかし、特許文献1に記載の高周波フィルタでは、共振器の外形サイズは、半波長分の物理的な長さが必要であるので、大幅な小型化を実現する上で技術的制約がある。非特許文献1に記載の有極型フィルタでは、1/4波長分の物理的な長さを有するオープンスタブが必要であるので、大幅な小型化を実現する上で技術的制約がある。   However, in the high-frequency filter described in Patent Document 1, the external size of the resonator requires a physical length corresponding to a half wavelength, and thus there are technical limitations in realizing a significant reduction in size. In the polarized filter described in Non-Patent Document 1, an open stub having a physical length corresponding to a quarter wavelength is required, and thus there is a technical restriction in realizing a significant reduction in size.

そこで、本発明は、上記の問題を解決し、フィルタの大幅な小型化を実現することを課題とする。   Therefore, an object of the present invention is to solve the above-described problems and to realize a significant downsizing of the filter.

上記の課題を解決するため、本発明に係わるフィルタは、入力端子と出力端子とを接続する線路と、線路に接続される共振器と、線路とグランドとの間に接続されるリアクタンス素子とを備える。共振器は、インターディジタル結合された一対の第一の共振器を含み、一対の第一の共振器のうち一方の共振器の短絡端は線路に接続されている。   In order to solve the above problem, a filter according to the present invention includes a line connecting an input terminal and an output terminal, a resonator connected to the line, and a reactance element connected between the line and the ground. Prepare. The resonator includes a pair of interdigitally coupled first resonators, and a short-circuit end of one of the pair of first resonators is connected to the line.

フィルタの通過周波数において、共振器とリアクタンス素子は、線路とグランドとの間に並列共振回路を等価的に形成する。「並列共振回路を等価的に形成する」とは、フィルタの通過周波数では、共振器とリアクタンス素子とが全体として、線路とグランドとの間に形成される並列共振回路と等価であることを意味する。通過周波数では、その並列共振回路は、並列共振の状態にあり、入力端子の入力インピーダンスは無限大になるので、入力端子に入力された信号は、線路を介してそのまま出力端子に出力される。   At the pass frequency of the filter, the resonator and the reactance element equivalently form a parallel resonant circuit between the line and the ground. “Equivalently form a parallel resonant circuit” means that the resonator and the reactance element as a whole are equivalent to the parallel resonant circuit formed between the line and the ground at the pass frequency of the filter. To do. At the pass frequency, the parallel resonant circuit is in a state of parallel resonance, and the input impedance of the input terminal becomes infinite, so that the signal input to the input terminal is output as it is to the output terminal via the line.

一方、フィルタの遮断周波数において、共振器は、線路とグランドとの間に直列共振回路を等価的に形成する。「直列共振回路を等価的に形成する」とは、フィルタの遮断周波数において、共振器が線路とグランドとの間に形成される直列共振回路と等価であることを意味する。遮断周波数では、その直列共振回路は、直列共振の状態にあり、入力端子の入力インピーダンスは、ゼロになるので、入力端子に入力された信号は、全反射し、そのまま入力端子から出力される。   On the other hand, at the cutoff frequency of the filter, the resonator equivalently forms a series resonant circuit between the line and the ground. “Forming a series resonant circuit equivalently” means that the resonator is equivalent to a series resonant circuit formed between the line and the ground at the cutoff frequency of the filter. At the cutoff frequency, the series resonance circuit is in a series resonance state, and the input impedance of the input terminal becomes zero. Therefore, the signal input to the input terminal is totally reflected and output from the input terminal as it is.

ここで、インターディジタル結合された一対の第一の共振器は、フィルタの遮断周波数で共振し、減衰極を形成するように設計されている。インターディジタル結合された一対の第一の共振器の結合の度合いを強めることで、その物理的なサイズを1/4波長以下に小型化することができる。   Here, the pair of first digitally coupled resonators is designed to resonate at the cutoff frequency of the filter to form an attenuation pole. By increasing the degree of coupling between the pair of interdigitally coupled first resonators, the physical size can be reduced to 1/4 wavelength or less.

リアクタンス素子として、例えば、キャパシタ(1/4波長より短いオープンスタブを含む)、インダクタンス素子(1/4波長より短いショートスタブを含む)、インターディジタル結合された一対の第二の共振器などを適用することができる。共振器とこれらのリアクタンス素子との組み合わせにより、通過域の低周波数側又は高周波数側の何れか一方又は両方に減衰極を形成することが可能となり、周波数選択性に優れたフィルタを提供できる。   As a reactance element, for example, a capacitor (including an open stub shorter than a quarter wavelength), an inductance element (including a short stub shorter than a quarter wavelength), a pair of second resonators that are interdigitally coupled, and the like are applied. can do. By combining the resonator and these reactance elements, an attenuation pole can be formed on either or both of the low frequency side and the high frequency side of the pass band, and a filter having excellent frequency selectivity can be provided.

また、共振器は、インターディジタル結合された一対の第三の共振器を一組以上更に含んでもよい。一対の第一の共振器と一組以上の一対の第三の共振器は、インターディジタル結合されている。複数組の共振器をインターディジタル結合し、その結合の度合いをより一層強めることで、共振器をより一層小型化することができる。   The resonator may further include one or more pairs of interdigitally coupled third resonators. The pair of first resonators and the one or more pairs of third resonators are interdigitally coupled. By interdigitally coupling a plurality of sets of resonators and further increasing the degree of coupling, the resonators can be further miniaturized.

ここで、角周波数をω、通過周波数に対応する角周波数をω0、リアクタンス素子の電気角をθ1、通過周波数に対応するリアクタンス素子の電気角をθ10、共振器の電気角をθ2、通過周波数に対応する共振器の電気角をθ20、フィルタのサセプタンスをB(θ1,θ2)とし、並列共振回路の等価回路をキャパシタC0とインダクタンスL0との並列接続回路から成るものとしたとき、リアクタンス素子及び共振器の回路定数は、ω=ω0,θ1=θ10,θ2=θ20のとき、B(θ1,θ2)=ω00−1/ω00=0、且つω∂B/∂ω=2ω00を満たす値の±10%の範囲内にあれば、実用上十分なフィルタ特性を得ることができる。 Here, the angular frequency is ω, the angular frequency corresponding to the passing frequency is ω 0 , the electrical angle of the reactance element is θ 1 , the electrical angle of the reactance element corresponding to the passing frequency is θ 10 , and the electrical angle of the resonator is θ 2 The electrical angle of the resonator corresponding to the pass frequency is θ 20 , the susceptance of the filter is B (θ 1 , θ 2 ), and the equivalent circuit of the parallel resonant circuit is composed of a parallel connection circuit of a capacitor C 0 and an inductance L 0. Assuming that the circuit constants of the reactance element and the resonator are ω = ω 0 , θ 1 = θ 10 , θ 2 = θ 20 , B (θ 1 , θ 2 ) = ω 0 C 0 −1 / If it is within a range of ± 10% of the value satisfying ω 0 L 0 = 0 and ω∂B / ∂ω = 2ω 0 C 0 , practically sufficient filter characteristics can be obtained.

本発明によれば、インターディジタル結合された共振器を用いることにより減衰極を有する急峻なスカート特性を有するフィルタを実現することができると共に、フィルタの大幅な小型化を実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize a filter having a steep skirt characteristic having an attenuation pole by using an interdigitally coupled resonator, and to realize a significant downsizing of the filter.

以下、各図を参照しながら本発明に係わる実施形態について説明する。同一の素子については、同一の符号を付すものとし、重複する説明を省略する。   Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings. About the same element, the same code | symbol shall be attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.

図1は本実施形態に係わる有極型帯域通過フィルタ10の回路構成を示す。
有極型帯域通過フィルタ10は、入力端子21と出力端子22とを接続する線路20、接続点23において線路20に接続する共振器30、及び接続点23において線路20に接続するリアクタンス素子40を備える。リアクタンス素子40は、線路20とグランドとの間に接続される。これらの各構成要素は、TEM線路により構成されている。TEM線路は、例えば、ストリップラインなどの導体パターンや誘電体基板内部に形成された貫通導体などで構成することができる。TEM線路とは、電界及び磁界が共に電磁波の進行方向に垂直な断面内にのみ存在する電磁波(TEM波)を伝送する伝送線路である。
FIG. 1 shows a circuit configuration of a polarized bandpass filter 10 according to the present embodiment.
The polarized bandpass filter 10 includes a line 20 connecting the input terminal 21 and the output terminal 22, a resonator 30 connected to the line 20 at the connection point 23, and a reactance element 40 connected to the line 20 at the connection point 23. Prepare. The reactance element 40 is connected between the line 20 and the ground. Each of these components is constituted by a TEM line. The TEM line can be constituted by, for example, a conductor pattern such as a strip line or a through conductor formed inside the dielectric substrate. A TEM line is a transmission line that transmits an electromagnetic wave (TEM wave) in which both an electric field and a magnetic field exist only in a cross section perpendicular to the traveling direction of the electromagnetic wave.

共振器30は、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32により構成されている。インターディジタル結合とは、一対の1/4波長共振器31,32の一端を開放端、他端を短絡端とし、一方の1/4波長共振器31の開放端と他方の1/4波長共振器32の短絡端とが対向すると共に、一方の1/4波長共振器31の短絡端と他方の1/4波長共振器32の開放端とが対向するように配置して一対の1/4波長共振器31,32を電磁結合させることをいう。同図に示す例では、一方の1/4波長共振器31の短絡端は、接続点23において線路20に接続しており、他方の1/4波長共振器32の短絡端は、グランドに接続している。   The resonator 30 includes a pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled. Interdigital coupling is a pair of quarter-wave resonators 31 and 32 having one end as an open end and the other end as a short-circuited end, and the open end of one quarter-wave resonator 31 and the other quarter-wave resonator. The short-circuited end of the resonator 32 is opposed to the short-circuited end of one quarter-wave resonator 31 and the open end of the other quarter-wave resonator 32 is opposed to each other. This means that the wavelength resonators 31 and 32 are electromagnetically coupled. In the example shown in the figure, the short-circuit end of one quarter-wave resonator 31 is connected to the line 20 at the connection point 23, and the short-circuit end of the other quarter-wave resonator 32 is connected to the ground. is doing.

ここで、一対の1/4波長共振器31,32の短絡端は、必ずしも物理的にグランドに接続している必要はなく、共振時の動作周波数において、短絡端の電界分布をみたときに交流的にゼロ電位となる箇所に接続されていればよい。共振時の動作共振周波数においては、一対の1/4波長共振器31,32は、物理的なグランド電極に接続されていなくとも、その短絡端が交流的にゼロ電位となるので、接続点23は、共振時の動作周波数においては、交流的にゼロ電位となる箇所である。   Here, the short-circuit ends of the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 do not necessarily need to be physically connected to the ground, and an alternating current is obtained when the electric field distribution of the short-circuit ends is viewed at the operating frequency at the time of resonance. It is only necessary to be connected to a location where the potential is zero. Even if the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 is not connected to a physical ground electrode at the resonance frequency at the time of resonance, the short-circuited end thereof becomes an AC zero potential. Is a portion where the AC potential is zero in terms of the operating frequency at the time of resonance.

一対の1/4波長共振器31,32は、後述するように強いインターディジタル結合がなされていることで、第1の共振周波数f1で共振する第1の共振モードと、第1の共振周波数f1よりも低い第2の共振周波数f2で共振する第2の共振モードとを有している。より詳しくは、インターディジタル結合していないときの各1/4波長共振器31,32の単体での共振周波数をf3としたとき、単体での共振周波数f3よりも高い第1の共振周波数f1で共振する第1の共振モードと、単体での共振周波数f3よりも低い第2の共振周波数f2で共振する第2の共振モードとを有している。そして、共振器30は、第2の共振周波数f2が動作周波数として設定されている。 The pair of quarter-wave resonators 31 and 32 has a strong interdigital coupling as will be described later, so that the first resonance mode that resonates at the first resonance frequency f 1 and the first resonance frequency. and a second resonance mode that resonates at a second resonance frequency f 2 lower than f 1 . More specifically, when the resonance frequency of each of the quarter-wave resonators 31 and 32 when the interdigital coupling is not performed is f 3 , the first resonance frequency higher than the resonance frequency f 3 of the single wave resonator. It has a first resonance mode that resonates at f 1 and a second resonance mode that resonates at a second resonance frequency f 2 that is lower than the resonance frequency f 3 alone. Then, the resonator 30, the second resonance frequency f 2 is set as the operating frequency.

TEM線路から成る2つの共振器を結合させる手法として、一般にコムライン結合とインターディジタル結合との2種類を挙げることができる。このうち、インターディジタル結合は、非常に強い結合が得られることが知られている。インターディジタル結合とは、一方の共振器の開放端と他方の共振器の短絡端とが対向し、一方の共振器の短絡端と他方の共振器の開放端とが対向するように2つの共振器が対向配置された構造となる結合方法である。   As a technique for coupling two resonators composed of TEM lines, there are generally two types of comb line coupling and interdigital coupling. Of these, interdigital coupling is known to provide very strong coupling. Interdigital coupling means two resonances such that the open end of one resonator faces the short-circuited end of the other resonator, and the short-circuited end of one resonator faces the open-end of the other resonator. This is a coupling method that results in a structure in which containers are arranged opposite to each other.

インターディジタル結合した一対の1/4波長共振器31,32では、共振状態を2つの固有な共振モードに分けることができる。図2は、一対の1/4波長共振器31,32における第1の共振モードを示し、図3は、一対の1/4波長共振器31,32における第2の共振モードを示している。図2及び図3において、破線で示した曲線は、各共振器における電界Eの分布を示している。   In the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled, the resonance state can be divided into two unique resonance modes. FIG. 2 shows a first resonance mode in the pair of quarter-wave resonators 31 and 32, and FIG. 3 shows a second resonance mode in the pair of quarter-wave resonators 31 and 32. 2 and 3, the curve indicated by the broken line indicates the distribution of the electric field E in each resonator.

第1の共振モードでは、一対の1/4波長共振器31,32のそれぞれにおいて、開放端側から短絡端側に電流iが流れ、それぞれの共振器に流れる電流iの向きが逆方向となる。この第1の共振モードでは、一対の1/4波長共振器31,32で電磁波が同相に励振されている。   In the first resonance mode, in each of the pair of quarter-wave resonators 31 and 32, the current i flows from the open end side to the short-circuit end side, and the direction of the current i flowing through each resonator is opposite. . In the first resonance mode, electromagnetic waves are excited in phase by the pair of quarter-wave resonators 31 and 32.

一方、第2の共振モードでは、一方の1/4波長共振器31では、開放端側から短絡端側に電流iが流れると共に、他方の1/4波長共振器32では、短絡端側から開放端側に電流iが流れ、それぞれの共振器に流れる電流iの向きが同方向となる。即ち、この第2の共振モードでは、電界Eの分布を見ても分かるように、一対の1/4波長共振器31,32で電磁波が逆相に励振されている。この第2の共振モードでは、一対の1/4波長共振器31,32全体の物理的な回転対称軸30Aに対して互いに回転対称な位置で、電界Eの位相が180°シフトしている。   On the other hand, in the second resonance mode, the current i flows from the open end side to the short-circuit end side in one quarter-wave resonator 31, and the other quarter-wave resonator 32 opens from the short-circuit end side. The current i flows to the end side, and the direction of the current i flowing through each resonator is the same direction. That is, in this second resonance mode, as can be seen from the distribution of the electric field E, the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 excites electromagnetic waves in opposite phases. In this second resonance mode, the phase of the electric field E is shifted by 180 ° at positions that are rotationally symmetric with respect to the physical rotational symmetry axis 30A of the entire pair of quarter-wave resonators 31 and 32.

ここで、第1の共振モードの共振周波数は、以下の(1)式のf1で表され、第2の共振モードの共振周波数は、以下の(2)式のf2で表される。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Here, the resonance frequency of the first resonance mode is represented by f 1 in the following equation (1), and the resonance frequency of the second resonance mode is represented by f 2 in the following equation (2).
Figure 2008219519
Figure 2008219519

ここで、Vcは光速、εrは実効比誘電率、μrは実効比透磁率、lは共振器の物理長、Zeは偶モードの特性インピーダンス、Zoは奇モードの特性インピーダンスを示す。左右対称型のカップリング伝送線路において、その伝送線路に伝搬する伝送モードは、偶モードと奇モードとの2種類の独立なモード(互いに干渉しない)に分解される。 Where V c is the speed of light, ε r is the effective relative permittivity, μ r is the effective relative permeability, l is the physical length of the resonator, Z e is the characteristic impedance of the even mode, and Z o is the characteristic impedance of the odd mode. Show. In a symmetric coupling transmission line, the transmission mode propagating to the transmission line is decomposed into two independent modes (not interfering with each other) of an even mode and an odd mode.

以下、図4乃至図5を参照しながら隅モード及び奇モードにおける特性インピーダンスについて説明する。図4(A)は、カップリング伝送線路の奇モードでの電界Eの分布を示し、図4(B)は、偶モードでの電界Eの分布を示している。図4(A),図4(B)において、外周部分はグランド層50、内部には左右対称の導体線路51,52が形成されている。図4(A),図4(B)では、カップリング伝送線路の伝送方向に直交する断面内での電界分布を示しており、信号の伝送方向は紙面に対して直交する方向である。   Hereinafter, the characteristic impedance in the corner mode and the odd mode will be described with reference to FIGS. 4A shows the distribution of the electric field E in the odd mode of the coupling transmission line, and FIG. 4B shows the distribution of the electric field E in the even mode. 4A and 4B, a ground layer 50 is formed on the outer periphery, and symmetrical conductor lines 51 and 52 are formed inside. 4A and 4B show the electric field distribution in a cross section orthogonal to the transmission direction of the coupling transmission line, and the signal transmission direction is a direction orthogonal to the paper surface.

図4(A)に示したように、奇モードでは、導体線路51,52の対称面に対して電界が垂直に交わり、対称面が仮想的な電気壁53Eとなる。図5(A)は、図4(A)と等価な伝送線路を示している。図5(A)に示したように、対称面を実際の電気壁53E(ゼロ電位の壁、グランド)に置き換えることで、1つの導体線路51だけの線路と等価な構造にすることができる。図5(A)に示した線路での特性インピーダンスが、上記(1)式、及び(2)式での奇モードの特性インピーダンスZoとなる。 As shown in FIG. 4A, in the odd mode, the electric field intersects perpendicularly with the symmetry plane of the conductor lines 51 and 52, and the symmetry plane becomes a virtual electric wall 53E. FIG. 5A shows a transmission line equivalent to FIG. As shown in FIG. 5A, by replacing the symmetry plane with an actual electrical wall 53E (zero potential wall, ground), a structure equivalent to a line with only one conductor line 51 can be obtained. The characteristic impedance of the line shown in FIG. 5A becomes the odd-mode characteristic impedance Z o in the above equations (1) and (2).

一方、偶モードでは、図4(B)に示したように導体線路51,52の対称面に対して電界が平衡になり、磁界が対称面に対して垂直に交わる。偶モードでは、対称面が仮想的な磁気壁53Hとなる。図5(B)は、図4(B)と等価な伝送線路を示している。図5(B)に示したように、対称面を実際の磁気壁53H(インピーダンス無限大の壁)に置き換えることで、1つの導体線路51だけの線路と等価な構造にすることができる。図5(B)に示した線路での特性インピーダンスが、上記(1)式、及び(2)式での偶モードの特性インピーダンスZeとなる。 On the other hand, in the even mode, as shown in FIG. 4B, the electric field is balanced with respect to the symmetry plane of the conductor lines 51 and 52, and the magnetic field intersects perpendicularly with respect to the symmetry plane. In the even mode, the plane of symmetry is a virtual magnetic wall 53H. FIG. 5B shows a transmission line equivalent to FIG. As shown in FIG. 5B, a structure equivalent to a line of only one conductor line 51 can be obtained by replacing the symmetry plane with an actual magnetic wall 53H (an infinite impedance wall). The characteristic impedance of the line shown in FIG. 5B is the characteristic impedance Z e of the even mode in the above equations (1) and (2).

ここで、一般的に伝送線路の特性インピーダンスZは、以下の(3)式に示すように、信号ラインの単位長さ当たりのグランドに対する容量Cと、信号ラインの単位長さ当たりのインダクタンス成分Lとの比の平方根により表すことができる。

Figure 2008219519
Here, generally, the characteristic impedance Z of the transmission line is expressed by the following equation (3): the capacitance C with respect to the ground per unit length of the signal line and the inductance component L per unit length of the signal line. It can be expressed by the square root of the ratio.
Figure 2008219519

奇モードでの特性インピーダンスZoは、図5(A)の線路構造から、対称面がグランド(電気壁53E)となりグランドに対する容量Cが大きくなるので、(3)式から、Zoの値が小さくなる。一方、偶モードでの特性インピーダンスZeは、図5(B)の線路構造から、対称面が磁気壁53Hとなるので容量Cが小さくなり、(3)式から、Zeの値が大きくなる。 Characteristic impedance Z o in the odd mode from line structure of FIG. 5 (A), since the plane of symmetry capacitance C is increased with respect to the ground (electric wall 53E) becomes ground, from equation (3), the value of Z o Get smaller. On the other hand, the characteristic impedance Z e in the even mode is smaller than the capacitance C because the symmetry plane is the magnetic wall 53H from the line structure of FIG. 5B, and the value of Z e is increased from the equation (3). .

このことを踏まえてインターディジタル結合した一対の1/4波長共振器31,32の共振モードの共振周波数である(1)式及び(2)式を検討する。アークタンジェントの関数は単調増加の関数であるので、(1)式及び(2)式において、tan-1に係る部分が大きくなればなる程、共振周波数は大きくなるし、小さくなればなる程、共振周波数は小さくなる。即ち、奇モードでの特性インピーダンスZoの値が小さくなり、偶モードでの特性インピーダンスZeの値が大きくなって、それらの差が大きくなればなる程、(1)式から第1の共振モードの共振周波数f1は大きくなり、(2)式から第2の共振モードの共振周波数f2は小さくなる。 Based on this, the equations (1) and (2), which are resonance frequencies of the resonance modes of the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled, will be examined. Since the arctangent function is a monotonically increasing function, the larger the portion related to tan −1 in the equations (1) and (2), the greater the resonance frequency, and the smaller the portion, The resonance frequency is reduced. That is, as the value of the characteristic impedance Z o in the odd mode decreases, the value of the characteristic impedance Z e in the even mode increases, and the difference between them increases, the first resonance from the equation (1) The resonance frequency f 1 of the mode increases, and the resonance frequency f 2 of the second resonance mode decreases from the equation (2).

従って、結合する伝送路の対称面の比率を大きくしてやれば、第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2は、図6に示したように互いに離れていくことになる。ここで、図6は、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32における共振周波数の分布状態を示している。一対の1/4波長共振器31,32をインターディジタル結合により強く結合させることで、物理的な1/4波長の長さで決まる共振周波数(インターディジタル結合していないときの各1/4波長共振器単体での共振周波数)f3が2つに分離する。すなわち、共振周波数f3よりも高い第1の共振周波数f1で共振する第1の共振モードと、共振周波数f3よりも低い第2の共振周波数f2で共振する第2の共振モードとの2つのモードが現れる。 Therefore, if the ratio of the symmetry planes of the coupled transmission lines is increased, the first resonance frequency f 1 and the second resonance frequency f 2 are separated from each other as shown in FIG. Here, FIG. 6 shows a distribution state of resonance frequencies in a pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled. A pair of quarter-wave resonators 31 and 32 are strongly coupled by interdigital coupling, whereby a resonance frequency determined by the length of a physical quarter wavelength (each quarter wavelength when not interdigitally coupled). resonance frequency) f 3 of the resonator itself is separated into two. That is, between the first resonance mode that resonates at first resonant frequency f 1 is higher than the resonance frequency f 3, and a second resonance mode that resonates at the resonance frequency f 3 second resonance frequency f 2 lower than Two modes appear.

ここで、伝送路の対称面の比率を大きくするということは、(3)式から奇モードでの容量Cを大きくすることに対応する。容量Cを大きくすることは、線路の結合の度合いを強くすることに対応する。従って、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32において、共振器間の結合を強くすればするほど、第1の共振周波数f1と第2の共振周波数f2とが大きく分離していくことになる。この場合において、第2の共振周波数f2を共振器30の共振周波数に設定することで、共振器30の共振周波数をf3に設定した場合よりも共振器30をより小型化できるというメリットがある。第1の共振周波数f1としては、フィルタ30の通過周波数帯域よりも十分に高いことが望ましい。通過周波数帯域が第1の共振周波数f1に重なると、有極型帯域通過フィルタ10の周波数特性が劣化するためである。 Here, increasing the ratio of the symmetry plane of the transmission path corresponds to increasing the capacity C in the odd mode from the equation (3). Increasing the capacitance C corresponds to increasing the degree of coupling of the lines. Accordingly, in the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled, the stronger the coupling between the resonators, the larger the first resonance frequency f 1 and the second resonance frequency f 2 are. Will be separated. In this case, by setting the second resonance frequency f 2 to be the resonance frequency of the resonator 30, there is an advantage that the resonator 30 can be made smaller than when the resonance frequency of the resonator 30 is set to f 3. is there. It is desirable that the first resonance frequency f 1 is sufficiently higher than the pass frequency band of the filter 30. This is because when the pass frequency band overlaps with the first resonance frequency f 1 , the frequency characteristics of the polarized band pass filter 10 deteriorate.

尚、図7に示すように、共振器30は、一対の1/4波長共振器を複数組有し、複数段の1/4波長共振器31,32,33,…,3n(nは4以上の偶数)で構成されていても良い。この場合、隣り合う一対の1/4波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、その結果、隣り合う一対の1/4波長共振器によって一対の1/4波長共振器が複数組形成される。例えば、1/4波長共振器31,32によって第1の一対の1/4波長共振器が形成され、1/4波長共振器32,33によって第2の一対の1/4波長共振器が形成される。このように、一対の1/4波長共振器を複数組形成することで、各1/4波長共振器の物理的な長さをより短く設計することができ、より小型化が可能となる。   As shown in FIG. 7, the resonator 30 includes a plurality of pairs of quarter-wave resonators, and a plurality of quarter-wave resonators 31, 32, 33,..., 3n (n is 4). (Even numbers above). In this case, a pair of adjacent quarter wavelength resonators are interdigitally coupled, and as a result, a plurality of pairs of quarter wavelength resonators are formed by a pair of adjacent quarter wavelength resonators. For example, a first pair of quarter-wave resonators are formed by the quarter-wave resonators 31 and 32, and a second pair of quarter-wave resonators are formed by the quarter-wave resonators 32 and 33. Is done. In this manner, by forming a plurality of pairs of quarter wavelength resonators, the physical length of each quarter wavelength resonator can be designed to be shorter, and the size can be further reduced.

尚、複数段の1/4波長共振器31,32,33,…,3nのうち何れかの短絡端は、必ずしも物理的にグランドに接続している必要はなく、接続点23に接続されていてもよい。その理由は、接続点23は、共振器30の共振時において、交流的にゼロ電位となるためである。   Note that any one of the multiple-stage quarter-wave resonators 31, 32, 33,..., 3n is not necessarily physically connected to the ground, but is connected to the connection point 23. May be. The reason is that the connection point 23 is alternatingly zero potential when the resonator 30 resonates.

次に、有極型帯域通過フィルタ10の周波数特性について検討する。有極型帯域通過フィルタ10は、小型かつ低挿入損失で急峻なスカート特性を有しており、通過域における中心周波数はf0、遮断域における遮断数周波数はftである。接続点23から見た共振器30の入力インピーダンスのリアクタンス成分をX、共振器30の電気角をθとすれば、以下の(4)式〜(5)式が成立する。ここで、fは周波数、μrは実効比透磁率、lは共振器30の物理長である。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Next, the frequency characteristics of the polarized bandpass filter 10 will be examined. Yukyokugata bandpass filter 10 is small and has a steep skirt characteristic with low insertion loss, center frequency in the pass band is f 0, cutoff number frequency in cutoff range is f t. When the reactance component of the input impedance of the resonator 30 viewed from the connection point 23 is X and the electrical angle of the resonator 30 is θ, the following equations (4) to (5) are established. Here, f is the frequency, μ r is the effective relative permeability, and l is the physical length of the resonator 30.
Figure 2008219519
Figure 2008219519

また、共振時の電気角をθtとすれば、共振器30の共振条件として、以下の(6)式が成立する。ここで、C0は各1/4波長共振器31,32のグランドに対する単位長さ当たりの容量を示し、Cintは1/4波長共振器31,32間の単位長さ当たりの容量を示す。

Figure 2008219519
If the electrical angle at resonance is θ t , the following equation (6) is established as the resonance condition of the resonator 30. Here, C 0 indicates a capacity per unit length with respect to the ground of each of the quarter wavelength resonators 31 and 32, and C int indicates a capacity per unit length between the quarter wavelength resonators 31 and 32. .
Figure 2008219519

(6)式を変形すると、以下の(7)式〜(10)式が成立する。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
When the equation (6) is modified, the following equations (7) to (10) are established.
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519

(7)式〜(10)式を用いて(4)式を変形すると、以下の(11)式が成立する。

Figure 2008219519
When equation (4) is modified using equations (7) to (10), the following equation (11) is established.
Figure 2008219519

共振器30のサセプタンスをY(θ)とすると、(11)式を変形することにより、以下の(12)式が成立する。

Figure 2008219519
When the susceptance of the resonator 30 is Y (θ), the following equation (12) is established by modifying the equation (11).
Figure 2008219519

ここで、有極型帯域通過フィルタ10の通過域から減衰域にかけてのスカート特性を急峻なものとするために、通過域の低周波数側又は高周波数側に減衰極を形成するための条件について検討する。(11)式において、θ=θtを代入すると、X=0となる。これは、共振器30が第2の共振モードで共振するときに、共振器30の入力インピーダンスが0になることを示している。図8は共振器30が第2の共振モードで共振するときの有極型帯域通過フィルタ10の等価回路を示しており、リアクタンス素子40の入力インピーダンスがどのような値であろうと、入力端子21から見た入力インピーダンスは0になる。入力端子21の基準インピーダンスをZP、入力インピーダンスをZinとすると、反射係数Γは、以下の(13)式により定義される。

Figure 2008219519
Here, in order to make the skirt characteristic from the pass band to the attenuation band of the polarized bandpass filter 10 steep, the conditions for forming the attenuation pole on the low frequency side or the high frequency side of the pass band are examined. To do. In equation (11), if θ = θ t is substituted, X = 0. This indicates that the input impedance of the resonator 30 becomes 0 when the resonator 30 resonates in the second resonance mode. FIG. 8 shows an equivalent circuit of the polarized bandpass filter 10 when the resonator 30 resonates in the second resonance mode, and the input terminal 21 has whatever value the input impedance of the reactance element 40 is. The input impedance viewed from the above becomes zero. When the reference impedance of the input terminal 21 is Z P and the input impedance is Z in , the reflection coefficient Γ is defined by the following equation (13).
Figure 2008219519

共振器30が第2の共振モードで共振するときの反射係数は、(13)式においてZin=0を代入し、Γ=(0−Zp)/(0+Zp)=−1となる。反射係数Γ=−1は、入力端子21に入力される信号が全反射することを意味する。この現象を有極型帯域通過フィルタ10のフィルタ特性という観点から見ると、有極型帯域通過フィルタ10は、共振器30の第2の共振モードにおける共振周波数f2において、減衰極を有するフィルタ特性を備えることを意味する。ここで、有極型帯域通過フィルタ10の遮断数周波数ftは、共振周波数f2に等しい。 When the resonator 30 resonates in the second resonance mode, Z in = 0 is substituted in the equation (13), and Γ = (0−Z p ) / (0 + Z p ) = − 1. The reflection coefficient Γ = −1 means that the signal input to the input terminal 21 is totally reflected. When this phenomenon is viewed from the viewpoint of the filter characteristics of the polarized bandpass filter 10, the polarized bandpass filter 10 has a filter characteristic having an attenuation pole at the resonance frequency f 2 in the second resonance mode of the resonator 30. Means that Here, cut-off number of frequency f t of Yukyokugata bandpass filter 10 is equal to the resonance frequency f 2.

尚、θ=θtのとき、即ち、共振器30が第2の共振モードで共振するとき、接続点23から見た共振器30は、接続点23とグランドとの間で直列共振している。 When θ = θ t , that is, when the resonator 30 resonates in the second resonance mode, the resonator 30 viewed from the connection point 23 is in series resonance between the connection point 23 and the ground. .

次に、有極型帯域通過フィルタ10が所定のバンド幅の高周波信号(中心周波数f0)を通過域とするための条件について検討する。中心周波数f0における有極型帯域通過フィルタ10の等価回路として、図9に示すような並列共振回路(キャパシタC0とインダクタンスL0とが並列接続された回路)を考察し、中心周波数f0においてその並列共振回路が並列共振するように回路定数を設定すれば、有極型帯域通過フィルタ10は、中心周波数f0の信号を通過させることができる。 Next, conditions for the polar bandpass filter 10 to use a high-frequency signal (center frequency f 0 ) having a predetermined bandwidth as a passband will be examined. As an equivalent circuit of the polarized bandpass filter 10 at the center frequency f 0 , a parallel resonance circuit (a circuit in which a capacitor C 0 and an inductance L 0 are connected in parallel) as shown in FIG. 9 is considered, and the center frequency f 0 is considered. If the circuit constant is set so that the parallel resonant circuit resonates in parallel, the polarized bandpass filter 10 can pass the signal having the center frequency f 0 .

ここで、共振器30のサセプタンスをY1(θ1)、リアクタンス素子40のサセプタンスをY2(θ2)、有極型帯域通過フィルタ10の合成サセプタンスをB(θ1,θ2)とすれば、以下の(14)式〜(15)式が成立する。ここで、ωは角周波数、θ1は共振器30の電気角、θ2はリアクタンス素子40の電気角である。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Here, the susceptance of the resonator 30 is Y 11 ), the susceptance of the reactance element 40 is Y 22 ), and the combined susceptance of the polarized bandpass filter 10 is B (θ 1 , θ 2 ). For example, the following expressions (14) to (15) are established. Here, ω is an angular frequency, θ 1 is an electrical angle of the resonator 30, and θ 2 is an electrical angle of the reactance element 40.
Figure 2008219519
Figure 2008219519

中心周波数f0に対応する角周波数をω0とすると、(14)式及び(15)式から以下の(16)式及び(17)式が成立する。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
When the angular frequency corresponding to the center frequency f 0 is ω 0 , the following expressions (16) and (17) are established from the expressions (14) and (15).
Figure 2008219519
Figure 2008219519

(16)式及び(17)式が同時に成立する場合、有極型帯域通過フィルタ10は、通過域における中心周波数をf0とし、遮断域における遮断数周波数をftとするフィルタ特性を有する。特に、共振特性の鋭い共振器30によって形成される減衰極は、減衰傾度が極めて急峻であるので、通過域から遮断域にかけての遷移域における減衰傾度を大きくとりたい場合に好適である。 (16) and (17) If equation is established at the same time, Yukyokugata bandpass filter 10, the center frequency in the pass band and f 0, having a filter characteristic that the cut-off number frequency in cutoff range and f t. In particular, the attenuation pole formed by the resonator 30 having a sharp resonance characteristic has an extremely steep attenuation gradient, and is therefore suitable when it is desired to increase the attenuation gradient in the transition region from the passband to the cutoff band.

尚、一対の1/4波長共振器31,32の結合の度合いを強くすると、Cintが増加することになるので、(6)式より電気角θtが小さくなることが理解できる。これは、(4)式より共振器30の物理長を1/4波長よりも大幅に短くできる(小型化できる)ことを意味している。 Note that if the degree of coupling between the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 is increased, C int increases, so that it can be understood that the electrical angle θ t becomes smaller from the equation (6). This means that the physical length of the resonator 30 can be significantly shortened (can be reduced in size) from the quarter wavelength according to the equation (4).

以下、リアクタンス素子40として、キャパシタ、1/4波長より短いオープンスタブ、インダクタンス、1/4波長より短いショートスタブ、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器を適用した場合について、実施例1〜実施例5として説明する。   Hereinafter, the case where a capacitor, an open stub shorter than a quarter wavelength, an inductance, a short stub shorter than a quarter wavelength, and a pair of interdigitally coupled quarter-wave resonators is applied as the reactance element 40 will be described. 1 to 5 will be described.

より詳細には、実施例1〜実施例2では、リアクタンス素子40として、容量性素子(キャパシタ、又は1/4波長より短いオープンスタブ)を用い、有極型帯域通過フィルタ10の通過域よりも低周波側に減衰極を形成し、低域側の急峻なスカート特性を実現する例を説明する。   More specifically, in the first to second embodiments, a capacitive element (capacitor or open stub shorter than a quarter wavelength) is used as the reactance element 40, which is more than the pass band of the polarized bandpass filter 10. An example in which an attenuation pole is formed on the low frequency side and a steep skirt characteristic on the low frequency side is realized will be described.

実施例3〜実施例4では、リアクタンス素子40として、誘導性素子(インダクタンス、又は1/4波長より短いショートスタブ)を用い、有極型帯域通過フィルタ10の通過域よりも高周波側に減衰極を形成し、高周波側の急峻なスカート特性を実現する例を説明する。   In the third to fourth embodiments, an inductive element (inductance or a short stub shorter than ¼ wavelength) is used as the reactance element 40, and the attenuation pole is positioned higher in frequency than the pass band of the polarized bandpass filter 10. An example of forming a steep skirt characteristic on the high frequency side will be described.

実施例5では、リアクタンス素子40として、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器を用い、有極型帯域通過フィルタ10の通過域の低周波側及び高周波側のそれぞれに減衰極を形成し、低周波側及び高周波側の急峻なスカート特性を実現する例を説明する。   In the fifth embodiment, a pair of quarter-wave resonators coupled interdigitally is used as the reactance element 40, and attenuation poles are formed on the low frequency side and the high frequency side of the pass band of the polarized bandpass filter 10, respectively. An example of realizing steep skirt characteristics on the low frequency side and the high frequency side will be described.

図10は実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタ10Aの回路構成を示す。
実施例1ではキャパシタ40Aがリアクタンス素子として接続点23に接続している。キャパシタ40Aの容量をCaddとし、有極型帯域通過フィルタ10Aの合成サセプタンスをBとすると、以下の(18)式が成立する。

Figure 2008219519
FIG. 10 shows a circuit configuration of a polarized bandpass filter 10A according to the first embodiment.
In the first embodiment, the capacitor 40A is connected to the connection point 23 as a reactance element. When the capacitance of the capacitor 40A is C add and the combined susceptance of the polarized bandpass filter 10A is B, the following equation (18) is established.
Figure 2008219519

(18)式について(16)式及び(17)式を適用して、Cadd,Ze,Zoを求めると、(19)式〜(21)式が得られる。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
By applying the equations (16) and (17) to the equation (18) to obtain C add , Z e and Z o , equations (19) to (21) are obtained.
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519

ここで、本実施例の有効性を検証するため、図11に示すチェビチェフバンドパスフィルタ60のフィルタ特性と、図12に示す有極型帯域通過フィルタ70のフィルタ特性との比較検証を試みた。有極型帯域通過フィルタ70は、チェビチェフバンドパスフィルタ60の破線の枠内で囲んだ並列共振回路60Aを有極型帯域通過フィルタ10Aで置換した回路構成を有している。チェビチェフバンドパスフィルタ60は、通過域にリップル(うねり)を持たせることで、遮断周波数近辺の減衰傾度を大きくした特性を有しており、減衰傾度をある程度大きくしたい場合に好適なフィルタである。ここでは、中心周波数f0=1GHz、バンド幅=0.1GHz、リップル0.01dBのチェビチェフバンドパスフィルタ60を用いた。集中定数回路から成るチェビチェフバンドパスフィルタ60の回路定数は、L1=1.2679507nH,C1=20.027419pF,L2=77.212625nH,C2=0.3288812pF,L3=1.2679507nH,C3=20.027419pFである。 Here, in order to verify the effectiveness of the present embodiment, an attempt was made to compare and verify the filter characteristics of the Chebychev bandpass filter 60 shown in FIG. 11 and the filter characteristics of the polarized bandpass filter 70 shown in FIG. . The polarized band-pass filter 70 has a circuit configuration in which the parallel resonant circuit 60A surrounded by a broken-line frame of the Chebychev band-pass filter 60 is replaced with a polarized band-pass filter 10A. The Chebychev bandpass filter 60 has a characteristic in which the attenuation gradient in the vicinity of the cut-off frequency is increased by giving ripples (swells) to the pass band, and is suitable for a case where it is desired to increase the attenuation gradient to some extent. . Here, a Chebychev bandpass filter 60 having a center frequency f 0 = 1 GHz, a bandwidth = 0.1 GHz, and a ripple of 0.01 dB is used. The circuit constants of the Chebychev bandpass filter 60 including a lumped constant circuit are as follows: L1 = 1.267679507 nH, C1 = 20.027419 pF, L2 = 77.212625 nH, C2 = 0.3288812 pF, L3 = 1.267679507 nH, C3 = 20. 027419 pF.

ここで、遮断周波数を0.8GHz、実効比誘電率を7.3、実効比透磁率を1、共振器30の物理長を10mmとして、(19)式〜(21)式によりCadd,Ze,Zoを求めると、Cadd=6.910440217pF,Ze=205.6924484,Zo=10.92834138である。 Here, assuming that the cutoff frequency is 0.8 GHz, the effective relative permittivity is 7.3, the effective relative permeability is 1, and the physical length of the resonator 30 is 10 mm, C add , Z When e and Z o are obtained, C add = 6.910440217 pF, Z e = 205.6924484, Z o = 10.928334138.

図13はフィルタ特性の比較結果をグラフにしたものである。横軸は、周波数[GHz]を示し、縦軸は減衰量[dB]を示している。一点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の入力反射係数(ポート61から出力される信号をポート61に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。二点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の順方向伝達係数(ポート62から出力される信号をポート61に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。破線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ70のポート71の入力反射係数(ポート71から出力される信号をポート71に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。実線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ70のポート71の順方向伝達係数(ポート72から出力される信号をポート71に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。   FIG. 13 is a graph showing the comparison results of the filter characteristics. The horizontal axis indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the attenuation [dB]. The graph indicated by the alternate long and short dash line is the amount of attenuation of the input reflection coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60 (the value obtained by dividing the signal output from the port 61 by the signal input to the port 61) in dB. is there. The graph indicated by the two-dot chain line represents the attenuation amount of the forward transmission coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 62 by the signal input to the port 61) in dB in the Chebychev bandpass filter 60. Is. The graph indicated by the broken line is a graph showing the attenuation amount of the input reflection coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 71 by the signal input to the port 71) in dB in the polarized bandpass filter 70. is there. The graph shown by the solid line is the amount of attenuation of the forward transfer coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 72 by the signal input to the port 71) expressed in dB in the pole-type bandpass filter 70. It is.

このグラフに示すように、有極型帯域通過フィルタ70には、共振器30の共振作用による減衰極が遮断周波数0.8GHzのポイントで形成されているので、通過域から減衰域にかけての遷移域における減衰傾度を大きくとることができる。その上、有極型帯域通過フィルタ70は、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32の結合の度合いを強めることで、共振器30のサイズをより一層小型化することができる。即ち、有極型帯域通過フィルタ70は、小型かつ低損失で急峻なスカート特性を得ることができる。   As shown in this graph, in the polarized band-pass filter 70, the attenuation pole due to the resonance action of the resonator 30 is formed at a point with a cutoff frequency of 0.8 GHz. Therefore, the transition band from the pass band to the attenuation band It is possible to increase the attenuation gradient at. In addition, the polarized bandpass filter 70 can further reduce the size of the resonator 30 by increasing the degree of coupling between the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled. it can. That is, the polarized bandpass filter 70 can obtain a steep skirt characteristic with a small size and low loss.

尚、図14は有極型帯域通過フィルタ70のキャパシタ40Aの容量を10%下げたときのフィルタ特性を示すグラフであり、図15は有極型帯域通過フィルタ70のキャパシタ40Aの容量を10%上げたときのフィルタ特性を示すグラフであり、図16は有極型帯域通過フィルタ70の共振器30のZeを10%下げたときのフィルタ特性を示すグラフであり、図17は有極型帯域通過フィルタ70の共振器30のZeを10%上げたときのフィルタ特性を示すグラフであり、図18は有極型帯域通過フィルタ70の共振器30のZoを10%下げたときのフィルタ特性を示すグラフであり、図19は有極型帯域通過フィルタ70の共振器30のZoを10%上げたときのフィルタ特性を示すグラフである。これらのグラフに示すように、(19)式〜(21)式の計算結果に±10%の誤差が存在しても実用上十分なフィルタ特性を得ることができる。 14 is a graph showing filter characteristics when the capacitance of the capacitor 40A of the polarized bandpass filter 70 is lowered by 10%. FIG. 15 is a graph showing the capacitance of the capacitor 40A of the polarized bandpass filter 70 by 10%. is a graph showing filter characteristics when raised, FIG. 16 is a graph showing the filter characteristics when the lower 10% Z e of the resonator 30 of the polarized bandpass filters 70, 17 Yukyokugata FIG. 18 is a graph showing filter characteristics when Z e of the resonator 30 of the band-pass filter 70 is increased by 10%, and FIG. 18 shows a graph when Z o of the resonator 30 of the polarized band-pass filter 70 is decreased by 10%. FIG. 19 is a graph showing filter characteristics when Z o of the resonator 30 of the polarized bandpass filter 70 is increased by 10%. As shown in these graphs, practically sufficient filter characteristics can be obtained even if there is an error of ± 10% in the calculation results of the equations (19) to (21).

図20は実施例2に係わる有極型帯域通過フィルタ10Bの回路構成を示す。
実施例2ではオープンスタブ40Bがリアクタンス素子として接続点23に接続している。オープンスタブ40Bは、その物理長が1/4波長より短いと、キャパシタとして機能する。オープンスタブ40Bの特性アドミッタンスをYCとし、有極型帯域通過フィルタ10Bの合成サセプタンスをBとすると、以下の(22)式が成立する。ここで、θ1は共振器30の電気角を示し、θ2はオープンスタブ40Bの電気角を示す。

Figure 2008219519
FIG. 20 shows a circuit configuration of a polarized bandpass filter 10B according to the second embodiment.
In the second embodiment, the open stub 40B is connected to the connection point 23 as a reactance element. The open stub 40B functions as a capacitor when its physical length is shorter than a quarter wavelength. When the characteristic admittance of the open stub 40B is Y C and the combined susceptance of the polarized bandpass filter 10B is B, the following equation (22) is established. Here, θ 1 represents the electrical angle of the resonator 30, and θ 2 represents the electrical angle of the open stub 40B.
Figure 2008219519

ここで、共振器30、及びオープンスタブ40Bのそれぞれについて共振時における電気角をθ10,θ20とし、(22)式について(16)式及び(17)式を適用して、YC,Ze,Zoを求めると、(23)式〜(25)式が得られる。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Here, for each of the resonator 30 and the open stub 40B, the electrical angles at the time of resonance are θ 10 and θ 20, and the equations (16) and (17) are applied to the equation (22), and Y C , Z When e and Z o are obtained, equations (23) to (25) are obtained.
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519

ここで、本実施例の有効性を検証するため、図11に示すチェビチェフバンドパスフィルタ60のフィルタ特性と、図21に示す有極型帯域通過フィルタ80のフィルタ特性との比較検証を試みた。有極型帯域通過フィルタ80は、チェビチェフバンドパスフィルタ60の破線の枠内で囲んだ並列共振回路60Aを有極型帯域通過フィルタ10Bで置換した回路構成を有している。   Here, in order to verify the effectiveness of the present embodiment, an attempt was made to compare and verify the filter characteristics of the Chebychev bandpass filter 60 shown in FIG. 11 and the filter characteristics of the polarized bandpass filter 80 shown in FIG. . The polarized bandpass filter 80 has a circuit configuration in which the parallel resonant circuit 60A surrounded by a broken line frame of the Chebychev bandpass filter 60 is replaced with a polarized bandpass filter 10B.

ここで、遮断周波数を0.8GHz、実効比誘電率を7.3、実効比透磁率を1、共振器30の物理長を10mm、オープンスタブ40Bの物理長を2mmとして、(23)式〜(25)式によりYC,Ze,Zoを求めると、YC=0.3811862,Ze=205.7684469,Zo=10.93237914である。 Here, the cutoff frequency is 0.8 GHz, the effective relative permittivity is 7.3, the effective relative permeability is 1, the physical length of the resonator 30 is 10 mm, and the physical length of the open stub 40B is 2 mm. When Y C , Z e , and Z o are obtained from the equation (25), Y C = 0.3811862, Z e = 205.7684469, Z o = 10.13237914.

図22はフィルタ特性の比較結果をグラフにしたものである。横軸は、周波数[GHz]を示し、縦軸は減衰量[dB]を示している。一点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の入力反射係数の減衰量をdB表示したものである。二点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の順方向伝達係数の減衰量をdB表示したものである。破線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ80のポート81の入力反射係数(ポート81から出力される信号をポート81に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。実線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ80のポート81の順方向伝達係数(ポート82から出力される信号をポート81に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。   FIG. 22 is a graph showing the comparison results of the filter characteristics. The horizontal axis indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the attenuation [dB]. The graph indicated by the alternate long and short dash line is the amount of attenuation of the input reflection coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60 expressed in dB. A graph indicated by a two-dot chain line is a dB display of the attenuation amount of the forward transmission coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60. The graph indicated by the broken line is a graph showing the attenuation amount of the input reflection coefficient of the port 81 of the polarized bandpass filter 80 (the value obtained by dividing the signal output from the port 81 by the signal input to the port 81) in dB. is there. The graph shown by the solid line is the amount of attenuation of the forward transfer coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 82 by the signal input to the port 81) expressed in dB in the polarized bandpass filter 80. It is.

このグラフに示すように、有極型帯域通過フィルタ80には、共振器30の共振作用による減衰極が遮断周波数0.8GHzのポイントで形成されているので、通過域から減衰域にかけての遷移域における減衰傾度を大きくとることができる。その上、有極型帯域通過フィルタ80は、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32の結合の度合いを強めることで、共振器30のサイズをより一層小型化することができる。即ち、有極型帯域通過フィルタ80は、小型かつ低損失で急峻なスカート特性を得ることができる。   As shown in this graph, in the polarized bandpass filter 80, the attenuation pole due to the resonance action of the resonator 30 is formed at a point with a cutoff frequency of 0.8 GHz. It is possible to increase the attenuation gradient at. In addition, the polarized band-pass filter 80 can further reduce the size of the resonator 30 by increasing the degree of coupling between the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled. it can. That is, the polarized bandpass filter 80 can obtain a steep skirt characteristic with a small size and low loss.

尚、グラフには示していないが、(23)式〜(25)式の計算結果に±10%の誤差が存在しても実用上十分なフィルタ特性が得られることが本発明者のシミュレーションにより確認されている。   Although not shown in the graph, the present inventor's simulation shows that practically sufficient filter characteristics can be obtained even if there is an error of ± 10% in the calculation results of the equations (23) to (25). It has been confirmed.

図23は実施例3に係わる有極型帯域通過フィルタ10Cの回路構成を示す。
実施例3では、インダクタンス素子40Cがリアクタンス素子として接続点23に接続している。インダクタンス素子40CのインダクタンスをLaddとし、有極型帯域通過フィルタ10Cの合成サセプタンスをBとすると、以下の(26)式が成立する。

Figure 2008219519
FIG. 23 shows a circuit configuration of a polarized bandpass filter 10C according to the third embodiment.
In the third embodiment, the inductance element 40C is connected to the connection point 23 as a reactance element. When the inductance of the inductance element 40C is L add and the combined susceptance of the polarized bandpass filter 10C is B, the following equation (26) is established.
Figure 2008219519

(26)式について(16)式及び(17)式を適用して、Ladd,Ze,Zoを求めると、(27)式〜(29)式が得られる。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
By applying the equations (16) and (17) to the equation (26) to obtain L add , Z e , and Z o , equations (27) to (29) are obtained.
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519

ここで、本実施例の有効性を検証するため、図11に示すチェビチェフバンドパスフィルタ60のフィルタ特性と、図24に示す有極型帯域通過フィルタ90のフィルタ特性との比較検証を試みた。有極型帯域通過フィルタ90は、チェビチェフバンドパスフィルタ60の破線の枠内で囲んだ並列共振回路60Aを有極型帯域通過フィルタ10Cで置換した回路構成を有している。   Here, in order to verify the effectiveness of the present embodiment, an attempt was made to compare and verify the filter characteristics of the Chebychev bandpass filter 60 shown in FIG. 11 and the filter characteristics of the polarized bandpass filter 90 shown in FIG. . The polarized bandpass filter 90 has a circuit configuration in which the parallel resonant circuit 60A surrounded by a broken line frame of the Chebychev bandpass filter 60 is replaced with a polarized bandpass filter 10C.

ここで、遮断周波数を1.2GHz、実効比誘電率を7.3、実効比透磁率を1、共振器30の物理長を10mmとして、(27)式〜(29)式によりLadd,Ze,Zoを求めると、Ladd=3.995755702nH,Ze=188.6639626,Zo=23.57934289である。 Here, assuming that the cutoff frequency is 1.2 GHz, the effective relative permittivity is 7.3, the effective relative permeability is 1, and the physical length of the resonator 30 is 10 mm, L add , Z according to the expressions (27) to (29) When e and Z o are obtained, L add = 3.9955755702 nH, Z e = 188.6639626, Z o = 23.57934289.

図25はフィルタ特性の比較結果をグラフにしたものである。横軸は、周波数[GHz]を示し、縦軸は減衰量[dB]を示している。一点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の入力反射係数の減衰量をdB表示したものである。二点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の順方向伝達係数の減衰量をdB表示したものである。破線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ90のポート91の入力反射係数(ポート91から出力される信号をポート91に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。実線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ90のポート91の順方向伝達係数(ポート92から出力される信号をポート91に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。   FIG. 25 is a graph showing the comparison results of the filter characteristics. The horizontal axis indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the attenuation [dB]. The graph indicated by the alternate long and short dash line is the amount of attenuation of the input reflection coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60 expressed in dB. A graph indicated by a two-dot chain line is a dB display of the attenuation amount of the forward transmission coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60. The graph indicated by the broken line is a graph showing the attenuation amount of the input reflection coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 91 by the signal input to the port 91) in dB in the pole-type bandpass filter 90. is there. The graph shown by the solid line is the amount of attenuation of the forward transfer coefficient of the port 91 of the polarized bandpass filter 90 (the value obtained by dividing the signal output from the port 92 by the signal input to the port 91) in dB. It is.

このグラフに示すように、有極型帯域通過フィルタ90には、共振器30の共振作用による減衰極が遮断周波数1.2GHzのポイントで形成されているので、通過域から減衰域にかけての遷移域における減衰傾度を大きくとることができる。その上、有極型帯域通過フィルタ80は、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32の結合の度合いを強めることで、共振器30のサイズをより一層小型化することができる。即ち、有極型帯域通過フィルタ80は、小型かつ低損失で急峻なスカート特性を得ることができる。   As shown in this graph, in the polarized band-pass filter 90, the attenuation pole due to the resonance action of the resonator 30 is formed at a point having a cutoff frequency of 1.2 GHz, so that the transition band from the pass band to the attenuation band is obtained. It is possible to increase the attenuation gradient at. In addition, the polarized band-pass filter 80 can further reduce the size of the resonator 30 by increasing the degree of coupling between the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled. it can. That is, the polarized bandpass filter 80 can obtain a steep skirt characteristic with a small size and low loss.

尚、グラフには示していないが、(27)式〜(29)式の計算結果に±10%の誤差が存在しても実用上十分なフィルタ特性が得られることが本発明者のシミュレーションにより確認されている。   Although not shown in the graph, the simulation of the present inventor shows that practically sufficient filter characteristics can be obtained even if there is an error of ± 10% in the calculation results of equations (27) to (29). It has been confirmed.

図26は実施例4に係わる有極型帯域通過フィルタ10Dの回路構成を示す。
実施例4では、ショートスタブ40Dがリアクタンス素子として接続点23に接続している。ショートスタブ40Dは、その物理長が1/4波長より短いと、インダクタンス素子として機能する。ショートスタブ40Dの特性アドミッタンスをYCとし、有極型帯域通過フィルタ10DのサセプタンスをBとすると、以下の(30)式が成立する。ここで、θ1は共振器30の電気角を示し、θ2はショートスタブ40Dの電気角を示す。

Figure 2008219519
FIG. 26 shows a circuit configuration of a polarized bandpass filter 10D according to the fourth embodiment.
In Example 4, the short stub 40D is connected to the connection point 23 as a reactance element. The short stub 40D functions as an inductance element when its physical length is shorter than ¼ wavelength. When the characteristic admittance of the short stub 40D is Y C and the susceptance of the polarized bandpass filter 10D is B, the following equation (30) is established. Here, θ 1 represents the electrical angle of the resonator 30, and θ 2 represents the electrical angle of the short stub 40D.
Figure 2008219519

ここで、共振器30、及びショートスタブ40Dのそれぞれについて共振時における電気角をθ10,θ20とし、(30)式について(16)式及び(17)式を適用して、YC,Ze,Zoを求めると、(31)式〜(33)式が得られる。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Here, with respect to each of the resonator 30 and the short stub 40D, the electrical angles at the time of resonance are θ 10 and θ 20, and the equations (16) and (17) are applied to the equation (30), and Y C , Z When e and Z o are obtained, equations (31) to (33) are obtained.
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519

ここで、本実施例の有効性を検証するため、図11に示すチェビチェフバンドパスフィルタ60のフィルタ特性と、図27に示す有極型帯域通過フィルタ100のフィルタ特性との比較検証を試みた。有極型帯域通過フィルタ100は、チェビチェフバンドパスフィルタ60の破線の枠内で囲んだ並列共振回路60Aを有極型帯域通過フィルタ10Dで置換した回路構成を有している。   Here, in order to verify the effectiveness of the present embodiment, an attempt was made to compare and verify the filter characteristics of the Chebychev bandpass filter 60 shown in FIG. 11 and the filter characteristics of the polarized bandpass filter 100 shown in FIG. . The polarized bandpass filter 100 has a circuit configuration in which the parallel resonant circuit 60A surrounded by a broken-line frame of the Chebychev bandpass filter 60 is replaced with a polarized bandpass filter 10D.

ここで、遮断周波数を1.2GHz、実効比誘電率を7.3、実効比透磁率を1、共振器30の物理長を10mm、ショートスタブ40Dの物理長を2mmとして、(31)式〜(33)式によりYC,Ze,Zoを求めると、YC=0.00452492,Ze=188.920899,Zo=23.61145507である。 Here, the cutoff frequency is 1.2 GHz, the effective relative permittivity is 7.3, the effective relative permeability is 1, the physical length of the resonator 30 is 10 mm, and the physical length of the short stub 40D is 2 mm. When Y C , Z e , and Z o are obtained from the equation (33), Y C = 0.00452492, Z e = 188.9920899, and Z o = 23.61145507.

図28はフィルタ特性の比較結果をグラフにしたものである。横軸は、周波数[GHz]を示し、縦軸は減衰量[dB]を示している。一点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の入力反射係数の減衰量をdB表示したものである。二点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の順方向伝達係数の減衰量をdB表示したものである。破線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ100のポート101の入力反射係数(ポート101から出力される信号をポート101に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。実線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ100のポート101の順方向伝達係数(ポート102から出力される信号をポート101に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。   FIG. 28 is a graph showing the comparison results of the filter characteristics. The horizontal axis indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the attenuation [dB]. The graph indicated by the alternate long and short dash line is the amount of attenuation of the input reflection coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60 expressed in dB. A graph indicated by a two-dot chain line is a dB display of the attenuation amount of the forward transmission coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60. The graph indicated by the broken line is a graph showing the attenuation of the input reflection coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 101 by the signal input to the port 101) in dB in the polarized bandpass filter 100. is there. The graph shown by the solid line is the amount of attenuation of the forward transfer coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 102 by the signal input to the port 101) expressed in dB in the polarized bandpass filter 100. It is.

このグラフに示すように、有極型帯域通過フィルタ100には、共振器30の共振作用による減衰極が遮断周波数1.2GHzのポイントで形成されているので、通過域から減衰域にかけての遷移域における減衰傾度を大きくとることができる。その上、有極型帯域通過フィルタ100は、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32の結合の度合いを強めることで、共振器30のサイズをより一層小型化することができる。即ち、有極型帯域通過フィルタ100は、小型かつ低損失で急峻なスカート特性を得ることができる。   As shown in this graph, in the polarized band-pass filter 100, the attenuation pole due to the resonance action of the resonator 30 is formed at a point with a cutoff frequency of 1.2 GHz. Therefore, the transition band from the pass band to the attenuation band. It is possible to increase the attenuation gradient at. In addition, the polarized bandpass filter 100 can further reduce the size of the resonator 30 by increasing the degree of coupling between the pair of quarter-wave resonators 31 and 32 that are interdigitally coupled. it can. That is, the polarized bandpass filter 100 can obtain a steep skirt characteristic with a small size and low loss.

尚、グラフには示していないが、(31)式〜(33)式の計算結果に±10%の誤差が存在しても実用上十分なフィルタ特性が得られることが本発明者のシミュレーションにより確認されている。   Although not shown in the graph, according to the simulation of the present inventor, a practically sufficient filter characteristic can be obtained even if there is an error of ± 10% in the calculation results of the equations (31) to (33). It has been confirmed.

図29は実施例5に係わる有極型帯域通過フィルタ10Eの回路構成を示す。
実施例5では、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器40Eがリアクタンス素子として接続点23に接続している。共振器30の電気角をθ1とし、共振器40Eの電気角をθ2とし、有極型帯域通過フィルタ10EのサセプタンスをBとすると、以下の(34)式が成立する。

Figure 2008219519
FIG. 29 shows a circuit configuration of a polarized bandpass filter 10E according to the fifth embodiment.
In the fifth embodiment, a pair of quarter-wave resonators 40E that are interdigitally coupled are connected to the connection point 23 as reactance elements. When the electrical angle of the resonator 30 is θ 1 , the electrical angle of the resonator 40E is θ 2, and the susceptance of the polarized bandpass filter 10E is B, the following equation (34) is established.
Figure 2008219519

ここで、共振器30、共振器40Eのそれぞれが接続点23から見てグランドとの間に直列共振するときの電気角をθt1,θt2とし、(34)式について(16)式及び(17)式を適用して、Ze1,Zo1,Ze2,Zo2を求めると、(35)式〜(38)式が得られる。ここで、Ze1は共振器30の偶モードの特性インピーダンスを示し、Zo1は共振器30の奇モードの特性インピーダンスを示し、Ze2は共振器40Eの偶モードの特性インピーダンスを示し、Zo2は共振器40Eの奇モードの特性インピーダンスを示す。

Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Here, θ t1 and θ t2 are electrical angles when each of the resonator 30 and the resonator 40E series-resonates with the ground as viewed from the connection point 23, and the equation (16) and ( 17) is applied to obtain Z e1 , Z o1 , Z e2 , and Z o2 , equations (35) to (38) are obtained. Here, Z e1 represents the characteristic impedance of the even mode of the resonator 30, Z o1 represents the characteristic impedance of the odd mode of the resonator 30, Z e2 represents the characteristic impedance of the even mode of the resonator 40E, and Z o2 Indicates the characteristic impedance of the odd mode of the resonator 40E.
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519
Figure 2008219519

ここで、本実施例の有効性を検証するため、図11に示すチェビチェフバンドパスフィルタ60のフィルタ特性と、図30に示す有極型帯域通過フィルタ110のフィルタ特性との比較検証を試みた。有極型帯域通過フィルタ110は、チェビチェフバンドパスフィルタ60の破線の枠内で囲んだ並列共振回路60Aを有極型帯域通過フィルタ10Eで置換した回路構成を有している。   Here, in order to verify the effectiveness of the present embodiment, an attempt was made to compare and verify the filter characteristics of the Chebychev bandpass filter 60 shown in FIG. 11 and the filter characteristics of the polarized bandpass filter 110 shown in FIG. . The polarized bandpass filter 110 has a circuit configuration in which the parallel resonant circuit 60A surrounded by a broken line frame of the Chebychev bandpass filter 60 is replaced with a polarized bandpass filter 10E.

ここで、共振器40Eの直列共振作用による有極型帯域通過フィルタ110の遮断周波数を0.8GHz、共振器30の直列共振作用による有極型帯域通過フィルタ110の遮断周波数を1.2GHz、実効比誘電率を7.3、実効比透磁率を1、共振器40Eの物理長を10mm、共振器30の物理長を10mmとして、(35)式〜(38)式により、Ze1,Zo1,Ze2,Zo2を求めると、Ze1=358.9428074,Zo1=19.07045963,Ze2=322.622567,Zo2=40.32157507である。 Here, the cutoff frequency of the polarized bandpass filter 110 due to the series resonance action of the resonator 40E is 0.8 GHz, the cutoff frequency of the polarized bandpass filter 110 due to the series resonance action of the resonator 30 is 1.2 GHz, and effective. Assuming that the relative permittivity is 7.3, the effective relative permeability is 1, the physical length of the resonator 40E is 10 mm, and the physical length of the resonator 30 is 10 mm, Z e1 , Z o1 are obtained by the equations (35) to (38). , Z e2 and Z o2 are Z e1 = 358.9428074, Z o1 = 19.07045963, Z e2 = 322.262567, Z o2 = 40.32157507.

図31はフィルタ特性の比較結果をグラフにしたものである。横軸は、周波数[GHz]を示し、縦軸は減衰量[dB]を示している。一点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の入力反射係数の減衰量をdB表示したものである。二点鎖線で示すグラフは、チェビチェフバンドパスフィルタ60のポート61の順方向伝達係数の減衰量をdB表示したものである。破線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ110のポート111の入力反射係数(ポート111から出力される信号をポート111に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。実線で示すグラフは、有極型帯域通過フィルタ110のポート111の順方向伝達係数(ポート112から出力される信号をポート111に入力される信号で除した値)の減衰量をdB表示したものである。   FIG. 31 is a graph showing the comparison results of the filter characteristics. The horizontal axis indicates the frequency [GHz], and the vertical axis indicates the attenuation [dB]. The graph indicated by the alternate long and short dash line is the amount of attenuation of the input reflection coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60 expressed in dB. A graph indicated by a two-dot chain line is a dB display of the attenuation amount of the forward transmission coefficient of the port 61 of the Chebychev bandpass filter 60. The graph indicated by the broken line is a graph showing the attenuation amount of the input reflection coefficient (the value obtained by dividing the signal output from the port 111 by the signal input to the port 111) in dB in the pole-type bandpass filter 110. is there. The graph shown by the solid line is the amount of attenuation of the forward transfer coefficient of the port 111 of the polarized bandpass filter 110 (the value obtained by dividing the signal output from the port 112 by the signal input to the port 111) in dB. It is.

このグラフに示すように有極型帯域通過フィルタ110には、共振器40Eの直列共振作用による減衰極が遮断周波数0.8GHzのポイントで形成され、更に共振器30の直列共振作用による減衰極が遮断周波数1.2GHzのポイントで形成されているので、通過域から減衰域にかけての遷移域における減衰傾度を大きくとることができる。その上、有極型帯域通過フィルタ110は、インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器41,42の結合の度合い、及びインターディジタル結合された一対の1/4波長共振器31,32の結合の度合いを強めることで、それぞれの共振器40E,30のサイズをより一層小型化することができる。即ち、有極型帯域通過フィルタ110は、小型かつ低損失で急峻なスカート特性を得ることができる。   As shown in this graph, in the polarized bandpass filter 110, an attenuation pole due to the series resonance action of the resonator 40E is formed at a point having a cutoff frequency of 0.8 GHz, and further, an attenuation pole due to the series resonance action of the resonator 30 is provided. Since it is formed at a point with a cutoff frequency of 1.2 GHz, the attenuation gradient in the transition region from the passband to the attenuation zone can be increased. In addition, the polarized bandpass filter 110 includes a degree of coupling between the pair of interdigitally coupled quarter wavelength resonators 41 and 42 and a pair of interdigitally coupled quarter wavelength resonators 31 and 32. By increasing the degree of coupling, the sizes of the resonators 40E and 30 can be further reduced. In other words, the polarized bandpass filter 110 can obtain a steep skirt characteristic with a small size and low loss.

尚、グラフには示していないが、(35)式〜(38)式の計算結果に±10%の誤差が存在しても実用上十分なフィルタ特性が得られることが本発明者のシミュレーションにより確認されている。   Although not shown in the graph, the simulation of the present inventor shows that practically sufficient filter characteristics can be obtained even if there is an error of ± 10% in the calculation results of the equations (35) to (38). It has been confirmed.

本実施形態に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the polarized bandpass filter concerning this embodiment. 一対の1/4波長共振器における第1の共振モードの説明図である。It is explanatory drawing of the 1st resonance mode in a pair of 1/4 wavelength resonator. 一対の1/4波長共振器における第2の共振モードの説明図である。It is explanatory drawing of the 2nd resonance mode in a pair of 1/4 wavelength resonator. 図4(A)はカップリング伝送線路の奇モードでの電界Eの分布を示す説明図であり、図4(B)はカップリング伝送線路の偶モードでの電界Eの分布を示す説明図である。4A is an explanatory diagram illustrating the distribution of the electric field E in the odd mode of the coupling transmission line, and FIG. 4B is an explanatory diagram illustrating the distribution of the electric field E in the even mode of the coupling transmission line. is there. 図5(A)は図4(A)と等価な伝送線路を示す説明図であり、図5(B)は図4(B)と等価な伝送線路を示す説明図である。5A is an explanatory diagram showing a transmission line equivalent to FIG. 4A, and FIG. 5B is an explanatory diagram showing a transmission line equivalent to FIG. 4B. インターディジタル結合された一対の1/4波長共振器における共振周波数の分布状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the distribution state of the resonant frequency in a pair of 1/4 wavelength resonator by which the interdigital coupling was carried out. 一対の1/4波長共振器を複数組備える共振器の説明図である。It is explanatory drawing of a resonator provided with two or more pairs of a quarter wavelength resonator. 遮断周波数における有極型帯域通過フィルタの等価回路図である。FIG. 3 is an equivalent circuit diagram of a polarized bandpass filter at a cutoff frequency. 中心周波数における有極型帯域通過フィルタの等価回路図である。It is an equivalent circuit diagram of a polarized bandpass filter at the center frequency. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 1. FIG. 従来のチェビチェフバンドパスフィルタの回路構成図である。It is a circuit block diagram of the conventional Chebychev bandpass filter. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。1 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 1. FIG. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 1 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 1 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 1 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 1 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 1 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 1 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例1に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 1 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例2に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。5 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。5 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 2. FIG. 実施例2に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。6 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 2 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例3に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。6 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 3. FIG. 実施例3に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。6 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 3. FIG. 実施例3に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。10 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 3 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter. 実施例4に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。6 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 4. FIG. 実施例4に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。6 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to Embodiment 4. FIG. 実施例4に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。It is a graph for comparing the filter characteristic of the polarized bandpass filter concerning Example 4 with the filter characteristic of the conventional Chebychev bandpass filter. 実施例5に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to a fifth embodiment. 実施例5に係わる有極型帯域通過フィルタの回路構成図である。FIG. 10 is a circuit configuration diagram of a polarized bandpass filter according to a fifth embodiment. 実施例5に係わる有極型帯域通過フィルタのフィルタ特性と従来のチェビチェフバンドパスフィルタのフィルタ特性とを比較するためのグラフである。10 is a graph for comparing the filter characteristics of a polarized bandpass filter according to Example 5 with the filter characteristics of a conventional Chebychev bandpass filter.

符号の説明Explanation of symbols

10…有極型帯域通過フィルタ 20…線路 21…入力端子 22…出力端子 23…接続点 30…共振器 31,32…1/4波長共振器 40…リアクタンス素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Polarized band pass filter 20 ... Line 21 ... Input terminal 22 ... Output terminal 23 ... Connection point 30 ... Resonator 31, 32 ... 1/4 wavelength resonator 40 ... Reactance element

Claims (9)

入力端子と出力端子とを接続する線路と、前記線路に接続される共振器と、前記線路とグランドとの間に接続されるリアクタンス素子とを備えるフィルタであって、
前記共振器は、インターディジタル結合された一対の第一の共振器を含み、前記一対の第一の共振器のうち一方の共振器の短絡端は前記線路に接続されている、フィルタ。
A filter comprising a line connecting an input terminal and an output terminal, a resonator connected to the line, and a reactance element connected between the line and the ground,
The resonator includes a pair of interdigitally coupled first resonators, and a short-circuit end of one of the pair of first resonators is connected to the line.
請求項1に記載のフィルタであって、
前記フィルタの通過周波数において、前記共振器と前記リアクタンス素子は、前記線路と前記グランドとの間に並列共振回路を等価的に形成し、
前記フィルタの遮断周波数において、前記共振器は、前記線路と前記グランドとの間に直列共振回路を等価的に形成する、フィルタ。
The filter of claim 1,
At the pass frequency of the filter, the resonator and the reactance element equivalently form a parallel resonant circuit between the line and the ground,
The filter, wherein at the cut-off frequency of the filter, the resonator equivalently forms a series resonant circuit between the line and the ground.
請求項1又は請求項2に記載のフィルタであって、前記リアクタンス素子は、キャパシタである、フィルタ。   The filter according to claim 1 or 2, wherein the reactance element is a capacitor. 請求項3に記載のフィルタであって、前記キャパシタは、1/4波長より短いオープンスタブである、フィルタ。   4. The filter according to claim 3, wherein the capacitor is an open stub shorter than a quarter wavelength. 請求項1又は請求項2に記載のフィルタであって、前記リアクタンス素子は、インダクタンス素子である、フィルタ。   The filter according to claim 1 or 2, wherein the reactance element is an inductance element. 請求項5に記載のフィルタであって、前記インダクタンス素子は、1/4波長より短いショートスタブである、フィルタ。   6. The filter according to claim 5, wherein the inductance element is a short stub shorter than a quarter wavelength. 請求項1又は請求項2に記載のフィルタであって、前記リアクタンス素子は、インターディジタル結合された一対の第二の共振器から成り、前記一対の第二の共振器のうち一方の共振器の短絡端は前記線路に接続されている、フィルタ。   3. The filter according to claim 1, wherein the reactance element includes a pair of second resonators that are interdigitally coupled, and one of the pair of second resonators. The short-circuit end is a filter connected to the line. 請求項1又は請求項2に記載のフィルタであって、前記共振器は、インターディジタル結合された一対の第三の共振器を一組以上更に含み、前記一対の第一の共振器と前記一組以上の一対の第三の共振器は、インターディジタル結合されている、フィルタ。   3. The filter according to claim 1, wherein the resonator further includes at least one pair of interdigitally coupled third resonators, and the pair of first resonators and the one pair. A pair of third resonators that are greater than or equal to the set are interdigitally coupled, a filter. 請求項2乃至請求項8のうち何れか1項に記載のフィルタであって、
角周波数をω、前記通過周波数に対応する角周波数をω0、前記リアクタンス素子の電気角をθ1、前記通過周波数に対応する前記リアクタンス素子の電気角をθ10、前記共振器の電気角をθ2、前記通過周波数に対応する前記共振器の電気角をθ20、前記フィルタのサセプタンスをB(θ1,θ2)とし、前記並列共振回路の等価回路をキャパシタC0とインダクタンスL0との並列接続回路から成るものとしたとき、
前記リアクタンス素子及び前記共振器の回路定数は、ω=ω0,θ1=θ10,θ2=θ20のとき、B(θ1,θ2)=ω00−1/ω00=0、且つω∂B/∂ω=2ω00を満たす値の±10%の範囲内にある、フィルタ。
A filter according to any one of claims 2 to 8,
The angular frequency is ω, the angular frequency corresponding to the pass frequency is ω 0 , the electrical angle of the reactance element is θ 1 , the electrical angle of the reactance element corresponding to the pass frequency is θ 10 , and the electrical angle of the resonator is θ 2 , the electrical angle of the resonator corresponding to the passing frequency is θ 20 , the susceptance of the filter is B (θ 1 , θ 2 ), and an equivalent circuit of the parallel resonant circuit is a capacitor C 0 and an inductance L 0 . When consisting of parallel connection circuits of
The circuit constants of the reactance element and the resonator are B (θ 1 , θ 2 ) = ω 0 C 0 −1 / ω 0 L when ω = ω 0 , θ 1 = θ 10 , θ 2 = θ 20. 0 = 0, and ω∂B / ∂ω = 2ω in 0 C 0 that satisfies the range of ± 10% of the value, the filter.
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