JP2015115707A - 高周波フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】裏面がグランドパターンとなっている基板の表面にマイクロストリップ線路及びスタブを形成するだけで、所望の信号通過帯域を有するバンドパスフィルタを構成できるようにする。
【解決手段】ミリ波帯の受信信号を伝送するＬＮＡ接続基板１２は、裏面全域がグランドパターンとされ、基板表面には、高周波信号を通過させるマイクロストリップ線路３０と、マイクロストリップ線路３０に対し所定間隔を空けて接続された一対のスタブ３２、３４が形成されている。そして、マイクロストリップ線路３０において、各スタブ３２、３４との接続部分の線路幅Ｌ１を、高周波信号の入・出力端及び中央の線路幅Ｌ２よりも狭くすることにより、受信信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタを構成している。
【選択図】図２

Description

本発明は、マイクロストリップ線路とスタブとにより構成される高周波フィルタに関する。

従来、高周波信号伝送用のマイクロストリップ線路にスタブを接続することにより高周波共振器を構成し、所望周波数の高周波信号を選択的に通過させる高周波フィルタが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０００−１３８５０３号公報 特開２０１０−６２８２１号公報

ところで、この種の高周波フィルタでは、信号通過帯域を広げるために、スタブの先端部分にキャビティ共振器を形成するとか、マイクロストリップ線路を２本並列に配置し、基板の中間層に、これら各マイクロストリップ線路に容量結合されるスタブを形成する、といったことが行われている。

しかし、このようにすると、高周波フィルタの信号通過帯域を広げて、所望のバンドパスフィルタを構成することはできるものの、片面（裏面）がグランドパターンとされた基板の表面にマイクロストリップ線路とスタブを形成するだけでは実現できなかった。

つまり、上記従来の高周波フィルタでは、バンドパスフィルタを構成するために、基板の表面だけでなく、裏面若しくは中間層にも、スタブ等の所定の配線パターンを形成する必要があり、構成が複雑になるという問題があった。

本発明は、こうした問題に鑑みなされたものであり、裏面がグランドパターンとなっている基板の表面にマイクロストリップ線路及びスタブを形成するだけで、所望の信号通過帯域を有するバンドパスフィルタを構成できるようにすることを目的とする。

かかる目的を達成するためになされた本発明の高周波フィルタは、
裏面にグランドパターンが形成された基板と、
前記基板の表面に形成され、高周波信号を通過させるマイクロストリップ線路と、
前記基板の表面に形成され、所定間隔を空けて前記マイクロストリップ線路に接続された一対のスタブと、
を備え、前記マイクロストリップ線路において、前記各スタブとの接続部分の線路幅を、前記高周波信号の入・出力端の線路幅よりも狭くしたことを特徴とする。

このように、本発明の高周波フィルタにおいては、マイクロストリップ線路に一対のスタブを接続することにより構成されている。
この場合、従来の高周波フィルタのように、マイクロストリップ線路全域で、マイクロストリップ線路の線路幅を均一にしていると、高周波信号の減衰量が、各スタブにより実現される共振周波数に対応した２つの周波数領域で小さくなるものの、その間の周波数領域では減衰量が大きくなり、所望の信号通過帯域を有するバンドパスフィルタを実現することができない。

そこで、本発明では、マイクロストリップ線路における各スタブとの接続部分の線路幅を狭くすることで、各スタブにより実現される共振周波数に対応した２つの周波数領域の間でも、減衰量を低減させて、所望の信号通過帯域を有するバンドパスフィルタを実現している。

このため、本発明の高周波フィルタによれば、従来のように、マイクロストリップ線路が形成される基板の表面とは異なる裏面、若しくは、中間層に、広帯域化のための配線パターン（スタブ等）を形成する必要がなく、バンドパスフィルタを低コストで実現できる。

実施形態のミリ波アンテナ装置全体の構成を表す構成図である。 ＬＮＡ接続基板の構成を説明する説明図である。 ＬＮＡ接続基板の反射損失及び挿入損失の測定結果を比較例と共に表す説明図である。

以下に本発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１に示すように、本実施形態のミリ波アンテナ装置２は、人体等の被写体の画像（ミリ波画像）を撮像するのに用いられるイメージング素子であり、被写体から放射されるミリ波帯の熱雑音を受信するアンテナ基板４と、このアンテナ基板４からの受信信号を信号処理するメイン基板６とから構成されている。

アンテナ基板４は、細長い長方形状のセラミック基板（詳しくはアルミナ基板）にて構成されており、片面（表面）にミリ波受信用のアンテナパターンを形成し、裏面をグランドパターンとすることにより構成されている。

なお、アンテナ基板４には、アンテナパターンとして、アンテナ基板４の長手方向一端側に向いた開口を有するスロット部、スロット部の開口先端から延びる一対の延出部、及び、各延出部に、それぞれ、スロット部の開口を挟んで他方の延出部に向けて突出された複数の突起からなるコルゲート構造の突起部、が形成されているが、このアンテナパターンについては、特開２０１１−２１７１１１号公報等に記載されているので、詳細な説明は省略する。

次に、メイン基板６は、アンテナ基板４よりも幅及び長さが大きい長方形状のガラスエポキシ基板にて構成されており、片面(表面）に受信信号処理用の配線パターンが形成され、中間層に電源供給用の配線パターン（電源供給ライン）が形成され、裏面がグランドパターンとされた３層構造となっている。

そして、メイン基板６において、配線パターンが形成された表面には、メイン基板６の長手方向一端側からスロット部の開口側が突出するように、アンテナ基板４が積層されている。

なお、メイン基板６のアンテナ基板４の積層部分は、グランドパターンとされており、アンテナ基板４は、裏面のグランドパターンがメイン基板６に向いた状態で積層される。また、その積層には、ガラスエポキシ系の接着剤が用いられる。

また、メイン基板６において、配線パターンが形成された表面には、アンテナ基板４側からメイン基板６の長手方向に沿って、アンテナ基板４からの受信信号を増幅する前段のローノイズアンプ（ＬＮＡ）１０、ＬＮＡ接続基板１２、後段のＬＮＡ１４、検波回路基板１６が実装されている。

また、検波回路基板１６の後段側には、検波回路基板１６からの出力を増幅する反転増幅回路１８を構成する電子部品（オペアンプＯＰ１、抵抗Ｒ等）が実装され、更に、その後段側には、外部装置接続用のコネクタ２０が実装されている。

なお、検波回路基板１６は、ＬＮＡ１４から出力された受信信号を検波することで、その信号レベル（振幅）を表す電圧信号を出力するためのものであり、検波用のダイオードが実装されている。

このように構成された本実施形態のミリ波アンテナ装置２においては、アンテナ基板４からの受信信号が、ＬＮＡ１０及びＬＮＡ１４にて順次増幅され、その増幅後の受信信号が検波回路基板１６にて検波され、検波後の信号が、オペアンプＯＰ１からなる反転増幅回路１８にて増幅された後、コネクタ２０から出力される。

次に、ＬＮＡ１０とＬＮＡ１４との間に設けられたＬＮＡ接続基板１２は、本発明の主要部であり、メイン基板６に積層される基板面（裏面）全域にはグランドパターンが形成されている。

一方、ＬＮＡ接続基板１２の他方の基板面（表面）には、ＬＮＡ１０からＬＮＡ１４へミリ波帯の受信信号を伝送するマイクロストリップ線路３０が形成されている。
また、マイクロストリップ線路３０には、基板表面に形成された配線パターンにより、所定の間隔を空けて一対のスタブ３２、３４が接続されており、その接続部分周囲では、マイクロストリップ線路３０の線路幅が、他の部分よりも狭くなっている。

例えば、スタブ３２，３４近傍の線路幅（最小幅）Ｌ１は、約０．０３ｍｍに設定されており、他の部分の線路幅は徐々に広がり、受信信号の入出力端やスタブ３２、３４間の線路幅（最大幅）Ｌ２は、約０．０５ｍｍに設定されている。

これは、各スタブ３２、３４にて実現される共振周波数に対応した２つの周波数領域だけでなく、その２つの周波数の間の周波数領域でも、減衰量を低減させて、ＬＮＡ接続基板１２を、受信信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタとして機能させるためである。

つまり、図３（ａ）、（ｂ）は、上記のように構成した本実施形態のＬＮＡ接続基板１２と、マイクロストリップ線路３０の線路幅を全て０．０５ｍｍに設定した比較例とで、反射損失（Ｓ１１）及び挿入損失（Ｓ２１）をそれぞれ測定した測定結果を表している。

そして、この測定結果によれば、比較例では、図３に点線で示すように、反射損失（Ｓ１１）及び挿入損失（Ｓ２１）が共に、各スタブ３２、３４の共振周波数の間で悪化している。これに対し、本実施形態では、図３に実線で示すように、反射損失（Ｓ１１）及び挿入損失（Ｓ２１）が共に、各スタブ３２、３４の共振周波数の間で改善されている。

従って、本実施形態のＬＮＡ接続基板１２によれば、従来のように、マイクロストリップ線路３０が形成される基板の表面とは異なる裏面、若しくは、中間層に、広帯域化のための配線パターン（スタブ等）を形成することなく、バンドパスフィルタを実現できることになる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にて、種々の態様をとることができる。
例えば、上記実施形態では、ＬＮＡ１０、１４の間でミリ波帯の受信信号を伝送するのに用いられるＬＮＡ接続基板１２に本発明を適用したが、本発明は、ミリ波やマイクロ波等の高周波信号を、基板に形成されたマイクロストリップ線路を介して伝送するものであれば、上記実施形態と同様に適用して、同様の効果を得ることができる。

２…ミリ波アンテナ装置、４…アンテナ基板、６…メイン基板、１０，１４…ＬＮＡ、１２…ＬＮＡ接続基板、１６…検波回路基板、１８…反転増幅回路、２０…コネクタ、３０…マイクロストリップ線路、３２，３４…スタブ。

Claims (1)

1. 裏面にグランドパターンが形成された基板と、
   前記基板の表面に形成され、高周波信号を通過させるマイクロストリップ線路と、
   前記基板の表面に形成され、所定間隔を空けて前記マイクロストリップ線路に接続された一対のスタブと、
   を備え、前記マイクロストリップ線路において、前記各スタブとの接続部分の線路幅を、前記高周波信号の入・出力端の線路幅よりも狭くしたことを特徴とする高周波フィルタ。