JP2017041839A - フィルタ及びフィルタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】小型の帯域除去フィルタなどを提供することを目的とする。
【解決手段】ＢＥＦ（帯域除去フィルタ）１００は、信号が伝搬する棒状の内導体１０と、内導体１０を取り巻くように設けられた外導体２０とを備えている。そして、外導体２０の側面導体２１Ａに、導体が予め定められた形状に切り抜かれた切り抜き構造体であって、入力した信号に対して予め定められた周波数帯を減衰させて出力させるＤＧＳ２２が１個以上設けられている。
【選択図】図１

Description

本発明は、フィルタ及びフィルタ装置に関する。

数ｋＨｚから数ＴＨｚの周波数の信号を扱う高周波回路に、グランド導体が予め定められた形状に切り抜かれた構造（ＤＧＳ：Defected Ground Structure）を適用することが試みられている。
ＤＧＳは、メタマテリアルの一形態であって、構造を工夫することにより、これまで得られなかった特性を得ようとするものである。

非特許文献１には、空気を誘電体とした矩形スラブラインを、信号線路に平行に設けて結合させたノッチフィルタが記載されている。矩形スラブラインは、長さが１／４波長以下に調整されるとともに、先端部にチューニングスクリューが設けられている。
非特許文献２には、二重等辺Ｕ字型ＤＧＳによる２極の減衰特性が与えられることが記載されている。これらの２極の減衰特性を示す周波数は、ＤＧＳのＵ字型形状の長さに比例する。そして、低域通過フィルタに適用することで、スプリアス放射を抑制しつつ、所望の周波数帯での減衰が得られることが記載されている。
非特許文献３には、マイクロストリップラインのグランド面に形成するＤＧＳの変形例や具体例が記載されている。

特許文献１には、信号の伝搬路に三次元ＤＧＳが設けられた高性能共振器が記載されている。共振器は、伝搬路の上下に対称な形状のＤＧＳが設けられている。

リチャード・ブイ・スナイダー（Richard V. Snyder）、サングホーン・シン（Sanghoon Shin）、「広いスプリアスフリーな透過バンドを備える平行結合ラインノッチフィルタ（Parallel Coupled Line Notch Filter with Wide Spurious-Free Passbands）」、マイクロウエーブシンポジウムダイジェスト（Microwave Symposium Digest）、２００５アイトリプルイー・エムティーティー・エス インタナショナル（IEEE MTT-S International）、アイトリプルイー（IEEE）、２００５年７月１２−１７日。 ショウェング・ティン（Sio-Weng Ting）、カムウェング・タム（Kam-Weng Tam）、アール・ピー・マルティンズ（R. P. Martins）、「二重等辺Ｕ字型ＤＧＳを用いた広い阻止バンドの小型マイクロストリップ低域通過フィルタ（Miniaturized Microstrip Lowpass Filer With Wide Stopband Using Double Equilateral U-Shaped Defected Ground Structure）」、アイトリプルイー・マイクロ波及びワイヤレス部品レター（IEEE MICROMAVE AND WIRELESS COMPONENTS LETTERS）、アイトリプルイー（IEEE）、２００６年５月、１６巻、５号、ｐ．２４０−２４２。 エル・エイチ・ウェング（L. H. Weng）、ワイ・シー・グオ（Y. C. Guo）、エックス・ワイ・シ（X. W. Shi）、エックス・キュー・チェン（X. Q. Chen）、「ＤＧＳの概要（AN OVERVIEW ON DEFECTED GROUND STRUCTURE）」、電磁気学研究の発展（Progress In Electromagnetics Research）Ｂ、２００８年、７巻、ｐ．１７３−１８９。

米国特許第８０１８３０６号明細書

ところで、入力された信号から予め定められた周波数帯の信号を除去（抑制、抑圧）するフィルタとして、帯域除去フィルタ（ＢＥＦ：Band Elimination Filter）が用いられる。
本発明は、小型の帯域除去フィルタなどを提供することを目的とする。

かかる目的のもと、本発明が適用されるフィルタは、信号が伝搬する棒状の内導体と、内導体を取り巻くように設けられ、入力した信号に対して予め定められた周波数帯を減衰させて出力させる減衰部を有する外導体とを備えている。
このようなフィルタにおいて、外導体が有する減衰部は、導体が予め定められた形状に切り抜かれた切り抜き構造体で構成されていることを特徴とすることができる。
これにより、減衰させる周波数帯が切り抜き構造体の形状により設定できる。
また、外導体が有する減衰部は、切り抜き構造体を複数備え、切り抜き構造体が、内導体を取り巻く方向に配置されていることを特徴とすることができる。
これにより、減衰させる周波数帯を複数設定できる。
そして、外導体は、内導体の軸方向と直交する断面形状が多角形であって、外導体を構成する少なくとも２以上の面に、切り抜き構造体が配置されていることを特徴とすることができる。
これにより、切り抜き構造体の配置が容易になる。

さらに、このようなフィルタにおいて、外導体が有する減衰部の外側に、導体で構成された遮蔽部をさらに備えることを特徴とすることができる。
これにより、電磁波の漏洩が抑制できる。

さらにまた、このようなフィルタにおいて、外導体は、外導体が有する減衰部が減衰させる周波数帯を調整する調整部をさらに備えることを特徴とすることができる。
これにより、減衰させる周波数帯を調整することができる。

他の観点から捉えると、本発明が適用されるフィルタ装置は、信号が伝搬する棒状の内導体と、内導体を取り囲むように設けられ、入力した信号に対して、予め定められた周波数帯を減衰させて出力する減衰部を有する外導体と、を備える第１のフィルタと、第１のフィルタに接続され、予め定められた他の周波数帯の信号を通過させるように構成された第２のフィルタとを備えている。

本発明によれば、小型の帯域除去フィルタなどが提供できる。

第１の実施の形態が適用されるＢＥＦの一例（実施例１）の概要を説明する図である。（ａ）は、内導体の軸方向に沿った断面斜視図、（ｂ）は、（ａ）のＩＢ−ＩＢ線を含む、内導体の軸方向と直交する面での断面図である。 実施例１のＢＥＦの外導体に設けられたＤＧＳを、外導体の内側から見た平面図及び外導体の断面図である。（ａ）は、ＤＧＳの平面図、（ｂ）は、（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線を含む、内導体の軸方向に直交する面における外導体の断面図である。 実施例１のＢＥＦの通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。 第１の実施の形態が適用されるＢＥＦの他の一例（実施例２）の概要を説明する図である。（ａ）は、内導体の軸方向における断面斜視図、（ｂ）は、内導体の軸方向と直交する面での断面図である。 実施例２のＢＥＦの通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。 第１の実施の形態が適用されるＢＥＦのさらに他の一例（実施例３）の概要を説明する図である。（ａ）は、内導体の軸方向における断面斜視図、（ｂ）は、内導体の軸方向と直交する面での断面図である。 実施例３のＢＥＦの通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。 第１の実施の形態が適用されるＢＥＦのさらに他の一例（実施例４）の概要を説明する図である。（ａ）は、内導体の軸方向における断面斜視図、（ｂ）は、内導体の軸方向と直交する面での断面図、（ｃ）は、内導体の軸方向における側面斜視図である。 実施例４のＢＥＦの通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。 実施例５のＢＥＦの通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。 ＢＥＦを用いたフィルタ装置の構成を説明する図である。（ａ）は、ＢＥＦの前に帯域フィルタを設けたフィルタ装置、（ｂ）は、ＢＥＦの後に帯域フィルタを設けたフィルタ装置、（ｃ）は、帯域フィルタの前後にＢＥＦを設けたフィルタ装置である。 ＢＥＦを用いたフィルタ装置の通過特性（Ｓ２１）を説明する図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。（ａ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタの減衰量を示す図、（ｂ）は、ＢＥＦの減衰量を示す図、（ｃ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタとＢＥＦとを直列接続したフィルタ装置の減衰量を示す図である。 ＢＥＦを用いた他のフィルタ装置の通過特性（Ｓ２１）を説明する図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。（ａ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタの減衰量を示す図、（ｂ）は、ＢＥＦの減衰量を示す図、（ｃ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタとＢＥＦとを接続したフィルタ装置の減衰量を示す図である。 ＤＧＳの開口の他の形状の例を示す図である。（ａ）は、二つのらせん状に形成された開口、（ｂ）は、二つの三角形が接続されたダンベル型の開口、（ｃ）は、二つのＩ字が接続された開口、（ｄ）は、二つのＣ字が互いに背中合わせになるように接続された開口、（ｅ）は、二つのＣ字が上下に接続された開口、（ｆ）は、蛇行した開口を示している。 第２の実施の形態が適用されるＢＥＦの一例の概要を説明する、内導体の軸方向における断面斜視図である。 第２の実施の形態が適用されるＢＥＦの通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。 第３の実施の形態が適用されるＢＥＦの一例の概要を説明する図である。（ａ）は、内導体の軸方向における断面斜視図、（ｂ）は、（ｃ）のＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線を含む、内導体の軸方向と直交する面での断面図、（ｃ）は、内導体１０の軸方向における断面図である。 第３の実施の形態が適用されるＢＥＦにおいて、調整ねじの差し込む深さに対する通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
ここでは、フィルタの一例として、帯域除去フィルタ（ＢＥＦ：Band Elimination Filter）を説明するが、帯域除去フィルタに限らない。なお、帯域除去フィルタは、帯域阻止フィルタ（ＢＳＦ：Band Stop Filter）、ノッチフィルタ（Notch Filter）と呼ばれることがある。ここでは、帯域除去フィルタ（ＢＥＦ）と表記し、ＢＥＦと略す。

［第１の実施の形態］
第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００は、予め定められた周波数帯の信号の通過を抑制する帯域除去部１と、帯域除去部１を挟むように設けられ、信号が入力される信号入力部２及び信号が出力される信号出力部３とを備えている。
そして、第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００では、帯域除去部１は、断面が円形の内導体１０と、内導体１０を取り巻くように設けられ、内側の断面形状が多角形の外導体２０とを備えている。

＜実施例１＞
図１は、第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００の一例（実施例１）の概要を説明する図である。図１（ａ）は、内導体１０の軸方向に沿った断面斜視図、図１（ｂ）は、図１（ａ）のＩＢ−ＩＢ線を含む、内導体１０の軸方向と直交する面での断面図である。
図１（ａ）に示すように、ＢＥＦ１００は、帯域除去部１と、帯域除去部１を挟むように設けられた信号入力部２及び信号出力部３とを備えている。

信号入力部２及び信号出力部３は、信号を入出力する同軸ケーブルに接続されるように、円筒状の外部導体が内部導体（中心導体）を囲むような同軸構造になっている。

図１（ａ）、（ｂ）に示すように、帯域除去部１は、信号入力部２から信号出力部３まで連続する棒状の内導体１０を備えている。内導体１０は、例えば、断面形状が円である。そして、内導体１０は、信号入力部２及び信号出力部３のそれぞれの内部導体（中心導体）に繋がっている。なお、内導体１０の断面形状は、多角形であってもよい。
ここでは、内導体１０において、信号入力部２と信号出力部３とを結ぶ方向であって、信号が伝搬する方向を、軸方向と表記する。

そして、帯域除去部１は、図１（ｂ）に示すように、内導体１０を取り巻くように、外導体２０が設けられている。外導体２０は、例えば、断面が多角形の筒である。
ここでは、内導体１０は、断面形状が円の棒であって、外導体２０は、内側及び外側の断面形状が正方形の筒とする。このように帯域除去部１も同軸構造となっている。

そして、図１（ａ）に示すように、帯域除去部１は、信号入力部２側に端面導体３０、信号出力部３側に端面導体４０を備えている。
端面導体３０は、信号入力部２側において、外導体２０と信号入力部２の外部導体とを接続する。同様に、端面導体４０は、信号出力部３側において、外導体２０と外部導体とを接続する。

ＢＥＦ１００における内導体１０は、信号入力部２の外部導体、信号出力部３の外部導体、外導体２０、端面導体３０、４０とで取り囲まれている。そして、内導体１０は、信号を伝搬する。一方、内導体１０を取り巻く信号入力部２の外部導体、信号出力部３の外部導体、外導体２０、端面導体３０、４０は、基準電位（接地電位、グランド電位、ＧＮＤ）に設定されている。よって、外導体２０などは、グランド導体と表記されることがある。

（外導体２０）
次に、外導体２０の詳細を説明する。
図１（ａ）、（ｂ）に示すように、外導体２０は、４個の側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを備えている。なお、側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄをそれぞれ区別しない場合は、側面導体２１と表記する。
そして、側面導体２１Ａには、導体が予め定められた形状に切り抜かれた切り抜き構造体であるＤＧＳ２２が、内導体１０の軸方向に沿った方向に（軸方向に）３個設けられている。
ＤＧＳ２２は、２つのコ字状に切り抜かれた開口（以下では、２つのコ字状の開口を開口２２１、２２２と表記する。）を有している。
なお、外導体２０に設けられた３個のＤＧＳ２２が減衰部の一例である。

そして、側面導体２１Ａは、ＤＧＳ２２に対向して設けられた遮蔽板２３を備えている。ＤＧＳ２２と遮蔽板２３との間は、空隙２４となっている。なお、遮蔽板２３が遮蔽部の一例である。
開口２２１、２２２の構成については、後述する。

ここで、ＤＧＳ２２が設けられた外導体２０の製造方法の一例を説明する。
ここでは、４個の側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを別々に製造し、側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄを組み合わせて、外導体２０を製造するとする。
さらに、側面導体２１Ａは、複数の板を重ね合せて製造するとする。

例えば、側面導体２１Ａは、開口２２１、２２２が切り抜かれたＤＧＳ２２の厚さの板と、空隙２４となる部分が切り抜かれた空隙２４の厚さ（深さ）の板と、遮蔽板２３の厚さの板とを重ね合せることで製造される。

また、側面導体２１Ａは、ＤＧＳ２２の厚さと空隙２４の厚さとを加えた厚さの板において、一方の面から空隙２４となる部分を空隙２４の厚さに相当する深さに削り、その後、空隙２４の内側に開口２２１、２２２を切り抜く。そして、遮蔽板２３の厚さの板と重ね合せることで製造されてもよい。

さらに、側面導体２１Ａは、空隙２４の厚さと遮蔽板２３の厚さとを加えた厚さの板において、一方の面から空隙２４となる部分を空隙２４の厚さに相当する深さに削り出し、その後、開口２２１、２２２が切り抜かれたＤＧＳ２２の厚さの板と重ね合せることで製造されてもよい。

一方、側面導体２１Ａを複数の板を重ね合せることで製造する代わりに、側面導体２１Ａに開口２２１、２２２を切り抜き、開口２２１、２２２を、遮蔽板２３となる蓋で覆うようにしてもよい。

また、開口２２１、２２２を備えるＤＧＳ２２を別に製造し、板状の導体の表面又は筒状の導体の内側に貼り付けて、側面導体２１Ａ又は外導体２０を構成してもよい。この場合でも、板状の導体とＤＧＳ２２とを合わせて側面導体２１Ａとし、筒状の導体とＤＧＳ２２とを合わせて外導体２０とする。
さらに他の製造方法を用いて側面導体２１Ａ又は外導体２０を製造してもよい。

なお、図１（ａ）、（ｂ）に示す外導体２０の側面導体２１Ａは、遮蔽板２３を備えているが、遮蔽板２３を備えなくともよい。遮蔽板２３は、ＢＥＦ１００から外部への電磁波の漏洩を抑制するために設けられている。よって、ＢＥＦ１００の外部への電磁波の漏洩を抑制する必要が無い場合には、遮蔽板２３を備えなくともよい。

（ＤＧＳ２２）
次に、ＤＧＳ２２の構成の一例を説明する。
図２は、実施例１のＢＥＦ１００の外導体２０に設けられたＤＧＳ２２を、外導体２０の内側から見た平面図及び外導体２０の断面図である。図２（ａ）は、ＤＧＳ２２の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線を含む、内導体１０の軸方向に直交する面における外導体２０の断面図である。

図２（ｂ）に示すように、内導体１０の断面形状は、直径Ｅが例えば８．６６ｍｍの円である。外導体２０の断面形状の内側は、一辺長Ｃが例えば２０ｍｍの正方形である。

図２（ａ）に示すように、ＤＧＳ２２は、２重に設けられたコ字状の開口２２１、２２２を有している。これらのコ字状の開口２２１、２２２は、図１（ａ）に示したように、信号入力部２側に開いているように配置されている。そして、開口２２２は、開口２２１の外側に、開口２２１を囲むように設けられている。
そして、開口２２１、２２２の裏側に設けられている空隙２４は、内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）が例えば４８ｍｍ、内導体１０の軸方向と直交する方向の幅が、外導体２０の断面形状の内側の一辺長Ｃ（例えば２０ｍｍ）である。
さらに、内側の開口２２１は、幅（Ｇ１）が例えば２ｍｍであって、内導体１０の軸方向と直交する方向の長さ（Ｌ１）が例えば８ｍｍ、内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ２）が例えば２５ｍｍである。

一方、外側の開口２２２は、内導体１０の軸方向の幅（Ｇ１）が例えば２ｍｍ、内導体１０の軸方向と直交する方向の幅（Ｇ２）が例えば２ｍｍである。そして、内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ３）が例えば４５ｍｍ、内導体１０の軸方向と直交する方向の長さ（Ｌ２）が例えば１８ｍｍである。

また、図２（ｂ）に示すように、ＤＧＳ２２の厚さ（Ｔ）が例えば１ｍｍ、空隙２４の深さ（Ｄ）が例えば２ｍｍである。
そして、図２（ａ）に示すように、ＤＧＳ２２間、すなわち空隙２４間の内導体１０の軸方向における距離（Ｓ）が例えば１ｍｍである。

図３は、実施例１のＢＥＦ１００の通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量（Attenuation）を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
図３に示すように、１５００ＭＨｚ近傍に減衰量が大きい周波数帯が見られる。１５００ＭＨｚ近傍の減衰極は、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２によるものである。
そして、この減衰量が大きい周波数帯には、３個の減衰極（減衰量が大きい部分）が見られる。これらの減衰極は、側面導体２１Ａに設けられた３個のＤＧＳ２２に対応する。
すなわち、１５００ＭＨｚ近傍の減衰量が大きい周波数帯が減衰させる周波数帯（除去周波数帯）である。

以上説明したように、外導体２０を構成する一つの側面導体２１にＤＧＳ２２を設けることで、除去周波数帯が一つのＢＥＦ１００となる。

＜実施例２＞
図４は、第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００の他の一例（実施例２）の概要を説明する図である。図４（ａ）は、内導体１０の軸方向における断面斜視図、図４（ｂ）は、内導体１０の軸方向と直交する面での断面図である。
実施例１では、３個のＤＧＳ２２が、断面形状が正方形の外導体２０の一側面（側面導体２１Ａ）に設けられていた。実施例２では、他の３個のＤＧＳ２２が外導体２０を構成する他の側面（側面導体２１Ｂ）にも設けられている。すなわち、実施例２では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する二側面（側面導体２１Ａ、２１Ｂ）にそれぞれ設けられている。

なお、側面導体２１Ｂに設けられるＤＧＳ２２は、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２より、内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）（図２（ａ）参照）を例えば４３ｍｍと短く構成している。よって、形状の異なるＤＧＳ２２が、内導体１０を取り巻く方向に配置されていることになる。取り巻く方向とは、内導体１０の軸方向に直交する面内において、内導体１０の外周に沿った方向をいう。
なお、外導体２０の側面導体２１Ａに設けられた３個のＤＧＳ２２と側面導体２１Ｂに設けられた３個のＤＧＳ２２とが減衰部の一例である。
他の構成は、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２と同様であるので、説明を省略する。

図５は、実施例２のＢＥＦ１００の通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
図５に示すように、実施例２のＢＥＦ１００では、１５００ＭＨｚ近傍及び１６６０ＭＨｚ近傍に減衰量が大きい周波数帯（除去周波数帯）が見られる。１５００ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２によるものであり、１６６０ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ｂに設けられたＤＧＳ２２によるものである。
そして、これらの周波数帯のそれぞれには、３個の減衰極（減衰量が大きい部分）が見られる。これらの減衰極は、３個のＤＧＳ２２に対応する。

内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）が短いＤＧＳ２２を新たに設けると、高い周波数側に新たな除去周波数帯が生じる。そして、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２と側面導体２１Ｂに設けられたＤＧＳ２２とが、別々に（独立して）除去周波数帯を形成する。

以上説明したように、外導体２０を構成する二つの側面導体２１にＤＧＳ２２を設けることで、除去周波数帯が二つ（マルチバンド）になる。すなわち、ＢＥＦ１００の大きさを変更することなく、二つの除去周波数帯を有するＢＥＦ１００が構成できる。

＜実施例３＞
図６は、第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００のさらに他の一例（実施例３）の概要を説明する図である。図６（ａ）は、内導体１０の軸方向における断面斜視図、図６（ｂ）は、内導体１０の軸方向と直交する面での断面図である
実施例１では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する一側面（側面導体２１Ａ）に設けられていた。実施例２では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する二側面（側面導体２１Ａ、２１Ｂ）にそれぞれ設けられていた。
実施例３は、さらに他の３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成するさらに他の側面（側面導体２１Ｃ）にも設けられている。
すなわち、実施例３では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する三側面（側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）にそれぞれ設けられている。

なお、側面導体２１Ｃに設けられるＤＧＳ２２は、側面導体２１Ｂに設けられたＤＧＳ２２より、内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）（図２（ａ）参照）を例えば３８ｍｍとさらに短く構成している。よって、形状の異なるＤＧＳ２２が、内導体１０を取り巻く方向に配置されていることになる。
なお、外導体２０の側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃにそれぞれ設けられた３個のＤＧＳ２２が減衰部の一例である。
他の構成は、側面導体２１Ａ、２１Ｂに設けられたＤＧＳ２２と同様であるので、説明を省略する。

図７は、実施例３のＢＥＦ１００の通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
図７に示すように、実施例３のＢＥＦ１００では、１５００ＭＨｚ、１６６０ＭＨｚ近傍及び１９００ＭＨｚ近傍に減衰量が大きい周波数帯（除去周波数帯）が見られる。１５００ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２によるもの、１６６０ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ｂに設けられたＤＧＳ２２によるもの、そして、１９００ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ｃに設けられたＤＧＳ２２によるものである。
そして、これらの周波数帯のそれぞれには、３個の減衰極（減衰量が大きい部分）が見られる。これらの減衰極は、３個のＤＧＳ２２に対応する。

内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）がさらに短いＤＧＳ２２を新たに設けると、高い周波数側にさらに新たな除去周波数帯が生じる。そして、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２、側面導体２１Ｂに設けられたＤＧＳ２２及び側面導体２１Ｃに設けられたＤＧＳ２２は、別々に（独立して）除去周波数帯を形成する。

以上説明したように、外導体２０を構成する三つの側面導体２１にＤＧＳ２２を設けることで、除去周波数帯が三つ（マルチバンド）になる。すなわち、ＢＥＦ１００の大きさを変更することなく、三つの除去周波数帯を有するＢＥＦ１００が構成できる。

＜実施例４＞
図８は、第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００のさらに他の一例（実施例４）の概要を説明する図である。図８（ａ）は、内導体１０の軸方向における断面斜視図、図８（ｂ）は、内導体１０の軸方向と直交する面での断面図、図８（ｃ）は、内導体１０の軸方向における側面斜視図である。
実施例１では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する一側面（側面導体２１Ａ）に設けられていた。実施例２では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する二側面（側面導体２１Ａ、２１Ｂ）にそれぞれ設けられていた。実施例３では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する三側面（側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ）にそれぞれ設けられていた。
実施例４は、さらに他の３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成するさらに他の側面（側面導体２１Ｄ）にも設けられている。
すなわち、実施例４では、３個のＤＧＳ２２が、外導体２０を構成する四側面（側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ）にそれぞれ設けられている。

なお、側面導体２１Ｄに設けられるＤＧＳ２２は、側面導体２１Ｃに設けられたＤＧＳ２２より、内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）（図２（ａ）参照）を例えば３３ｍｍとさらに短く構成している。よって、形状の異なるＤＧＳ２２が、内導体１０を取り巻く方向に配置されていることになる。
なお、外導体２０の側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄにそれぞれ設けられた３個のＤＧＳ２２が減衰部の一例である。
他の構成は、側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃに設けられたＤＧＳ２２と同様であるので、説明を省略する。

図９は、実施例４のＢＥＦ１００の通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
図９に示すように、実施例４のＢＥＦ１００では、１５００ＭＨｚ、１６６０ＭＨｚ近傍、１９００ＭＨｚ近傍及び２２００ＭＨｚ近傍に減衰量が大きい周波数帯（除去周波数帯）が見られる。１５００ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ａに設けられたＤＧＳ２２によるもの、１６６０ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ｄに設けられたＤＧＳ２２によるもの、１９００ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ｂに設けられたＤＧＳ２２によるもの、そして、２２００ＭＨｚ近傍の減衰極が、側面導体２１Ｃに設けられたＤＧＳ２２によるものである。
そして、これらの周波数帯のそれぞれには、３個の減衰極（減衰量が大きい部分）が見られる。これらの減衰極は、側面導体２１の３個のＤＧＳ２２に対応する。
すなわち、四つの側面導体２１に設けられたＤＧＳ２２は、別々に（独立して）除去周波数帯を形成する。

以上説明したように、外導体２０を構成する側面導体２１の四側面にＤＧＳ２２を設けることで、除去周波数帯が四つ（マルチバンド）になる。
すなわち、ＢＥＦ１００の大きさを変更することなく、四つの除去周波数帯を有するＢＥＦ１００が構成できる。

＜実施例５＞
実施例４では、側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ毎に内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）（図２（ａ）参照）が異なるＤＧＳ２２を配置した。実施例５では、側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）を同じに設定している。
図１０は、実施例５のＢＥＦ１００の通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
なお、実施例５のＢＥＦ１００において、側面導体２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄの内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）（図２（ａ）参照）を例えば４８ｍｍで構成している。
そして、図１０には、比較のために、実施例４のＢＥＦ１００における通過特性（Ｓ２１）を合わせて示している。
図１０に示すように、実施例５のＢＥＦ１００では、減衰極の数は一つになるが、内導体１０の軸方向の長さ（Ｗ１）が異なるＤＧＳ２２を配置した実施例４の場合に比べて大きな減衰量を得ることができる。

なお、実施例１〜実施例５のＢＥＦ１００では、外導体２０の断面形状は、正方形としたが、他の四角形であってもよい。また、外導体２０の断面形状は、三角形や五角形以上の多角形としてもよい。上記したように、側面毎にＤＧＳ２２を設けることで、側面の数に応じた数の除去周波数帯が得られる。

以上においては、外導体２０の一側面に設けられるＤＧＳ２２の数を３としたが、３未満であってもよく、３を超えてもよい。ＤＧＳ２２の数に応じた減衰極が得られる。

（フィルタ装置）
次に、第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００を用いたフィルタ装置を説明する。
図１１は、ＢＥＦ１００を用いたフィルタ装置の構成を説明する図である。図１１（ａ）は、ＢＥＦ１００の前にフィルタ２００を設けたフィルタ装置、図１１（ｂ）は、ＢＥＦ１００の後にフィルタ２００を設けたフィルタ装置、図１１（ｃ）は、フィルタ２００の前後にＢＥＦ１００、１１０を設けたフィルタ装置である。
ここで、フィルタ２００とは、低域通過フィルタ（ＬＰＦ）、帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）、高域通過フィルタ（ＨＰＦ）などである。
また、ＢＥＦ１１０は、ＢＥＦ１００とは異なる特性（帯域除去特性）を備える帯域除去フィルタ（ＢＥＦ）である。
ＢＥＦ１００、１１０が第１のフィルタの一例であり、フィルタ２００が第２のフィルタの一例である。

ＬＰＦ、ＢＰＦ、ＨＰＦ、ＢＥＦなどのフィルタ２００では、例えば通過域と遮断域（減衰域）との境界特性を急峻にするなどの特性の改善のため、フィルタ２００を構成する共振器の数、すなわち段数を増やすことが行われる。しかし、段数を増やすと、急峻な減衰量が得られるが、一般的に信号のロス（通過損失）が増加してしまう。よって、フィルタ２００の段数は少ないほど好ましい。
これに対して、フィルタ２００とＢＥＦ１００とを組み合わせたフィルタ装置とすれば、フィルタ２００の段数を増やしたフィルタ装置に比べ、小型化できるとともに、ロスが低減される。

なお、ＢＥＦ１００とフィルタ２００とは、ＢＥＦ１００の信号入力部２又は信号出力部３に接続された同軸ケーブルを介して接続されてもよく、ＢＥＦ１００の信号入力部２又は信号出力部３を介することなく、直接接続されるように構成されてもよい。
また、前述したようにＢＥＦ１００ならびにＢＥＦ１１０は例えば第１の実施の形態が適用されるＤＧＳ２２を用いた帯域除去フィルタであるが、フィルタ２００に含まれるＢＥＦはＤＧＳ２２を用いた帯域除去フィルタでもよいし、従来の手法を用いた帯域除去フィルタでもよい。
以下に、ＢＥＦ１００とフィルタ２００とを直列接続したフィルタ装置の例を説明する。

図１２は、ＢＥＦ１００を用いたフィルタ装置の通過特性（Ｓ２１）を説明する図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。図１２（ａ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタ２００の減衰量を示す図、図１２（ｂ）は、ＢＥＦ１００の減衰量を示す図、図１２（ｃ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタ２００とＢＥＦ１００とを直列接続したフィルタ装置の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。

ここでは、ＢＰＦとして機能するフィルタ２００において減衰量が十分に得られない周波数帯の減衰量を、直列に接続したＢＥＦ１００により大きくして、遮断域を広げている。
図１１（ａ）に示すように、フィルタ２００は、４７０ＭＨｚ近傍の信号を通過させるＢＰＦである。しかし、１４２５ＭＨｚ近傍及び１６９０ＭＨｚ近傍において、高次モードが発生し、減衰量が十分に得られない周波数帯域が現れる。
一方、図１２（ｂ）に示すＢＥＦ１００は、１４５０ＭＨｚ近傍及び１７２０ＭＨｚに除去周波数帯を有している。
そこで、フィルタ２００とＢＥＦ１００とを直列接続することで、図１２（ｃ）に示すように、１４２５ＭＨｚ近傍及び１６９０ＭＨｚ近傍における減衰量を−５０ｄＢ以下にしている。これにより、図１２（ａ）に示したフィルタ２００の−５０ｄＢ以下の遮断域を、４６５〜１４００ＭＨｚから４６５〜１９８０ＭＨｚに広げている。

前述したように、除去周波数帯は、ＤＧＳ２２の形状及びその寸法により設定できるので、減衰量が十分に得られない周波数帯の減衰量を大きくするＢＥＦ１００を製造することができる。

図１３は、ＢＥＦ１００を用いた他のフィルタ装置の通過特性（Ｓ２１）を説明する図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。図１３（ａ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタ２００の減衰量示す図、図１３（ｂ）は、ＢＥＦ１００の減衰量を示す図、図１３（ｃ）は、ＢＰＦとして機能するフィルタ２００とＢＥＦ１００とを接続したフィルタ装置の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
ここでは、ＢＰＦとして機能するフィルタ２００の遮断域の減衰量を、直列に接続したＢＥＦ１００により大きくする。

図１３（ａ）に示すように、フィルタ２００は、２３６０〜２３７０ＭＨｚの信号を通過させるＢＰＦである。しかし、２３６０ＭＨｚより低い周波数帯及び２３７０ＭＨｚより高い周波数帯の減衰量が十分でない。
一方、図１３（ｂ）に示すＢＥＦ１００は、２３４９ＭＨｚ以下及び２３８４ＭＨｚ以上の周波数帯で、減衰量が大きい。
そこで、フィルタ２００とＢＥＦ１００とを直列接続することで、図１３（ｃ）に示すように、２３４９ＭＨｚ以下及び２３８４ＭＨｚ以上の周波数帯での、減衰量を大きくしている。

以上では、ＢＰＦとして機能するフィルタ２００をＢＥＦ１００と組み合わせたが、ＢＰＦ以外のＬＰＦ、ＨＰＦ又はＢＥＦと組み合わせてもよい。

（ＤＧＳ２２の開口の形状）
第１の実施の形態では、ＤＧＳ２２は、コ字状の開口２２１、２２２を備えていた。
しかし、ＤＧＳ２２の開口の形状は、コ字以外であってもよい。
図１４は、ＤＧＳ２２の開口の他の形状の例を示す図である。図１４（ａ）は、二つのらせん状に形成された開口２２３、図１４（ｂ）は、二つの三角形が接続されたダンベル型の開口２２４、図１４（ｃ）は、二つのＩ字が接続された開口２２５、図１４（ｄ）は、二つのＣ字が互いに背中合わせになるように接続された開口２２６、図１４（ｅ）は、二つのＣ字が上下に接続された開口２２７、図１４（ｆ）は、蛇行した開口２２８を示している。
図１４では、三つのＤＧＳ２２の開口のみを表記している。

ＢＥＦ１００に求められる除去周波数帯の中心周波数、帯域幅などに合わせて、ＤＧＳ２２に設ける開口の形状及びその寸法を選択すればよい。なお、前述したように、ＤＧＳ２２の数は、３に限らない。

［第２の実施の形態］
第１の実施の形態では、外導体２０の内側の断面形状は、正方形とした。
第２の実施の形態では、外導体２０の内側の断面形状は、円形である。
図１５は、第２の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００の一例の概要を説明する、内導体１０の軸方向における断面斜視図である。
外導体２０の内側の断面形状は、直径が例えば２０ｍｍの円形である。ここでは、外導体２０の外側の断面形状は、正方形である。なお、外導体２０の内側の断面形状は、楕円であってもよい。また、外導体２０の外側の断面形状は、正方形以外の多角形であってもよく、円または楕円であってもよい。

そして、外導体２０には、第１の実施の形態と同様に、ＤＧＳ２２が設けられている。ここでは、３個のＤＧＳ２２は、内導体１０の軸方向に一列設けられている。なお、第１の実施の形態が適用される実施例２から実施例４と同様に、ＤＧＳ２２が、内導体１０の軸方向に複数列設けられてもよい。
他の構成は、第１の実施の形態と同様であるので、説明を省略する。

図１６は、第２の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００の通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
図１６に示すように、第２の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００では、２７２０ＭＨｚ近傍に減衰量が大きい周波数帯（除去周波数帯）が見られる。これは、外導体２０に設けられたＤＧＳ２２によるものである。

以上説明したように、ＢＥＦ１００は、外導体２０の内側の断面形状を替えても、除去周波数帯を有している。

［第３の実施の形態］
第１の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００及び第２の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００では、除去周波数帯は、外導体２０に設けられたＤＧＳ２２の形状及びその寸法で設定されるため、ＤＧＳ２２の形状及びその寸法が決められると、一意に除去周波数帯が設定され、ずらすことができない。
しかし、ＢＥＦ１００が製造されたのちに除去周波数帯がずらせられれば、ＢＥＦ１００の除去周波数帯を、組み合わせるフィルタ２００の特性に合わせて設定することができる。よって、求められる多数の除去周波数帯毎に複数のＢＥＦ１００を用意する（製造する）ことを要しない。

図１７は、第３の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００の一例の概要を説明する図である。図１７（ａ）は、内導体１０の軸方向における断面斜視図、図１７（ｂ）は、図１７（ｃ）のＸＶＩＩＢ−ＸＶＩＩＢ線を含む、内導体１０の軸方向と直交する面での断面図、図１７（ｃ）は、内導体１０の軸方向における断面図である。
第３の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００では、外導体２０の側面導体２１Ｃに設けられた３個のＤＧＳ２２毎に調整ねじ２５が設けられている。調整ねじ２５は、遮蔽板２３に設けられた雌ねじに差し込まれている。そして、調整ねじ２５の先端部は、空隙２４内において、ＤＧＳ２２に対向している。
そして、調整ねじ２５を遮蔽板２３の表面から空隙２４内に差し込む深さＺを調整することで、除去周波数帯がずれる（シフトする）（調整できる）ように構成されている（図１７（ｃ）参照。）。
調整ねじ２５は、調整部の一例である。

図１８は、第３の実施の形態が適用されるＢＥＦ１００において、調整ねじ２５の差し込む深さＺに対する通過特性（Ｓ２１）を示す図であり、入力信号に対する出力信号の減衰量を示す図である。横軸は、周波数（ＭＨｚ）、縦軸は、減衰量（ｄＢ）である。
調整ねじ２５の遮蔽板２３から空隙２４内に差し込む深さＺが大きくなると、除去周波数帯の中心周波数が低い周波数側にずれる。
例えば、除去周波数帯の中心周波数は、差し込む深さＺが３ｍｍでは１５００ＭＨｚ、差し込む深さＺが７ｍｍでは１４００ＭＨｚ、そして、差し込む深さＺが８ｍｍでは１２００ＭＨｚである。

このように、外導体２０に設けたＤＧＳ２２に対して調整ねじ２５を設け、外導体２０の外側から調整ねじ２５の差し込む深さＺを調整することで、除去周波数帯をずらす（シフトさせる）（調整する）ことができる。すなわち、ＢＥＦ１００が製造された後に、予め定められた仕様に適合させるために、調整ねじ２５の差し込む深さＺを調整してもよく、ＢＥＦ１００が設置された後に、フィルタ２００の特性に合わせて、調整ねじ２５の差し込む深さＺを調整してもよい。また、経時変化によるＢＥＦ１００又はフィルタ２００の特性のずれを修正するために、ＢＥＦ１００の調整ねじ２５の差し込む深さＺを調整してもよい。

なお、図１７に示すＢＥＦ１００では、調整ねじ２５が外導体２０に設けた複数のＤＧＳ２２毎に設けられているが、複数のＤＧＳ２２における一部のＤＧＳ２２に対して設けられていてもよい。
そして、除去周波数帯をずらすことができるものであれば、除去周波数帯の調整は、調整ねじ２５でなくともよい。

以上において、第１の実施の形態から第３の実施の形態のＢＥＦ１００（１１０）を説明した。
従来、マイクロストリップラインなどに対して、予め定められた間隔を設けて１／４波長のスタブを配置したＢＥＦは、使用する周波数が小さいほど大きくなった。また、複数の除去周波数帯を設ける（マルチバンド化）ためには、複数のＢＥＦを直列に接続することが必要であった。

一方、第１の実施の形態から第３の実施の形態のＢＥＦ１００（１１０）では、内導体１０を取り巻くように設けられた外導体２０に、ＤＧＳ２２を設けている。このため、使用する周波数によって、内導体１０と外導体２０との間の距離を変えることが必要である。よって、ＢＥＦ１００は、内導体１０の軸方向と直交する方向に大きくなるが、内導体１０の軸方向に対しては大きくすることを要しない。このため、従来のＢＥＦに比べて、大きさが小さくできる。すなわち、ＢＥＦなどが小型になる。
また、内導体１０を取り巻く方向に、複数列のＤＧＳ２２を設けることで、複数の除去周波数帯を得ることができる。よって、複数の除去周波数帯が必要な場合であっても、複数のＢＥＦ１００を直列に接続することを要せず、ＢＥＦ１００が大きくなることがない。
その他、本発明の趣旨に反しない限りにおいて様々な変形を行っても構わない。

１…帯域除去部、２…信号入力部、３…信号出力部、１０…内導体、２０…外導体、２１、２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ、２１Ｄ…側面導体、２２…ＤＧＳ、２３…遮蔽板、２４…空隙、２５…調整ねじ、３０、４０…端面導体、１００、１１０…帯域除去フィルタ（ＢＥＦ）、２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６、２２７、２２８…開口、ＢＰＳ…帯域通過フィルタ、ＨＰＦ…高域通過フィルタ、ＬＰＦ…低域通過フィルタ

Claims (7)

1. 信号が伝搬する棒状の内導体と、
   前記内導体を取り巻くように設けられ、入力した信号に対して予め定められた周波数帯を減衰させて出力させる減衰部を有する外導体と
   を備えるフィルタ。
2. 前記外導体が有する前記減衰部は、導体が予め定められた形状に切り抜かれた切り抜き構造体で構成されていることを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
3. 前記外導体が有する前記減衰部は、前記切り抜き構造体を複数備え、当該切り抜き構造体が、前記内導体を取り巻く方向に配置されていることを特徴とする請求項２に記載のフィルタ。
4. 前記外導体は、前記内導体の軸方向と直交する方向の断面形状が多角形であって、当該外導体を構成する少なくとも２以上の面に、前記切り抜き構造体が配置されていることを特徴とする請求項３に記載のフィルタ。
5. 前記外導体が有する前記減衰部の外側に、導体で構成された遮蔽部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のフィルタ。
6. 前記外導体は、当該外導体が有する前記減衰部が減衰させる周波数帯を調整する調整部をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のフィルタ。
7. 信号が伝搬する棒状の内導体と、当該内導体を取り囲むように設けられ、入力した信号に対して、予め定められた周波数帯を減衰させて出力する減衰部を有する外導体と、を備える第１のフィルタと、
   前記第１のフィルタに接続され、予め定められた他の周波数帯の信号を通過させるように構成された第２のフィルタと
   を備えるフィルタ装置。

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