JP2020077975A - 群遅延補償フィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】群遅延を補償できる群遅延補償フィルタを提供する。【解決手段】群遅延補償フィルタは、第１スロットを有し、信号を伝送する導波管と、第１誘電体と、前記第１誘電体の表面に形成される第１金属層と、前記第１金属層に設けられる第１開口部とを有する第１誘電体共振器であって、前記第１開口部を前記第１スロットに結合させた状態で前記導波管に当接され、前記信号の第１周波数帯の群遅延を補償する第１誘電体共振器とを含む。【選択図】図７

Description

本発明は、群遅延補償フィルタに関する。

従来より、管壁に結合孔を有する主導波管と、前記主導波管の前記結合孔を介して電磁的に結合する副導波管と、前記主導波管の管壁に設けられ導波管内の結合孔の近傍に突出する電磁的な結合の調整手段とを有することを特徴とする導波管マイクロ波回路またはミリ波回路がある（例えば、特許文献１参照）。

特開２００２−０５０９０８号公報

ところで、従来の導波管マイクロ波回路またはミリ波回路は、群遅延を補償することを行っていない。

そこで、群遅延を補償できる群遅延補償フィルタを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の群遅延補償フィルタは、第１スロットを有し、信号を伝送する導波管と、第１誘電体と、前記第１誘電体の表面に形成される第１金属層と、前記第１金属層に設けられる第１開口部とを有する第１誘電体共振器であって、前記第１開口部を前記第１スロットに結合させた状態で前記導波管に当接され、前記信号の第１周波数帯の群遅延を補償する第１誘電体共振器とを含む。

群遅延を補償できる群遅延補償フィルタを提供することができる。

実施の形態の群遅延補償フィルタ１００を含む通信システム１を示す図である。 バンドパスフィルタ１３の通過特性と群遅延特性を示す図である。 実施の形態の群遅延補償フィルタ１００による群遅延の補償特性を説明する図である。 比較用の群遅延補償フィルタ５０を示す図である。 群遅延補償フィルタ５０の電磁界シミュレーションの結果を示す図である。 実施の形態の群遅延補償フィルタ１００を示す図である。 導波管１１０と誘電体共振器１２０とを別々に示す図である。 導波管１１０のスロット１１３と誘電体共振器１２０の寸法を示す図である。 スロット１１３と誘電体共振器１２０の寸法に対する群遅延の特性を示す図である。 比較用の無線送信装置３０と実施の形態の無線送信装置１０の構成を示すブロック図である。 群遅延補償フィルタ１００を示す図である。 実施の形態の変形例の誘電体共振器１２０Ｍを示す図である。 実施の形態の変形例の群遅延補償フィルタ１００Ａを示す図である。 実施の形態の変形例の群遅延補償フィルタ１００Ｃを示す図である。

以下、本発明の群遅延補償フィルタを適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の群遅延補償フィルタ１００を含む通信システム１を示す図である。通信システム１は、無線送信装置１０と受信機２０とを含む。

無線送信装置１０は、送信チップ１１、バンドパスフィルタ１３、送信増幅器１５、バンドパスフィルタ１７、群遅延補償フィルタ１００、及びアンテナ１９を含む。送信チップ１１は、送信データを出力するコンピュータ（チップセット）である。送信データの通信速度は、一例として１０Ｇｂｐｓである。送信チップ１１は、短パルス発生器を内蔵するインパルス無線方式を採用しており、送信信号をバンドパスフィルタ１３に出力する。

バンドパスフィルタ１３は、ミリ波帯の所定の通過帯域を有し、送信チップ１１から入力される送信信号に含まれるミリ波帯の成分（ミリ波パルス）を透過して送信増幅器１５に出力する。

送信増幅器１５は、バンドパスフィルタ１３から入力される送信信号を増幅して群遅延補償フィルタ１００に出力する。送信増幅器１５は、所謂ＰＡ(Power Amplifier)である。群遅延補償フィルタ１００は、送信増幅器１５から出力されるミリ波帯の送信信号に含まれる群遅延を補償して、バンドパスフィルタ１７に出力する。

バンドパスフィルタ１７は、ミリ波帯の所定の通過帯域を有し、群遅延補償フィルタ１００から入力される送信信号に含まれるミリ波帯の成分（ミリ波パルス）を透過してアンテナ１９に出力する。

アンテナ１９は、バンドパスフィルタ１７から入力される送信信号を放射する。放射された送信信号は、受信機２０のアンテナ２１によって受信される。

受信機２０は、アンテナ２１、受信増幅器２３、及び検波器２５を含む。アンテナ２１によって受信された信号（受信信号）は、受信増幅器２３で増幅され、検波器２５によって受信データが取り出される。受信データは、送信データに等しい。

図２は、バンドパスフィルタ１３の通過特性と群遅延特性を示す図である。図２（Ａ）において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸はＳ２１パラメータ（ｄＢ）である。図２（Ｂ）において、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸は遅延量（遅延時間）を示す。

図２（Ａ）に示すように、バンドパスフィルタ１３の通過帯域は、一例として８１．８ＧＨｚから８５．４ＧＨｚであり、通過帯域の両側は２本の矢印で示すようにＳ２１パラメータが急峻に低下する特性を示す。

図２（Ｂ）は、バンドパスフィルタ１３を透過する信号に含まれる群遅延特性を示す。図２（Ｂ）に示すように、バンドパスフィルタ１３では、通過帯域の両端に大きな群遅延が生じる。通過帯域の中央部の帯域に比べて、通過帯域の両端に生じる群遅延の遅延量は、約３００ｐｓである。このように、バンドパスフィルタ１３では、通過帯域の両端に約３００ｐｓの群遅延が生じる。

図３は、実施の形態の群遅延補償フィルタ１００による群遅延の補償特性を説明する図である。図３（Ａ）には、群遅延補償フィルタ１００に入力される送信信号の群遅延特性を示す。図３（Ａ）に示す群遅延特性は、図２（Ｂ）に示す群遅延特性に相当する。

実施の形態の群遅延補償フィルタ１００による群遅延の補償特性は、図３（Ｂ）に示すような群遅延特性を有する。図３（Ｂ）に示す群遅延特性は、図３（Ａ）に示す群遅延特性の正負を反転させたような特性であり、負の群遅延を示す。ここで、負の群遅延とは、群遅延の量が負（マイナス）であることを意味し、図３（Ｂ）に示すように極小値を有する特性を有することを意味する。

実施の形態の群遅延補償フィルタ１００は、矩形導波管に群遅延の補償特性を実現する構成を付加した構成を有する。実施の形態の群遅延補償フィルタ１００は、図３（Ａ）に示す群遅延特性に図３（Ｂ）に示す群遅延特性を合成することによって、図３（Ｃ）に示すように通過帯域内の群遅延を平坦化した群遅延特性を実現する。

図４は、比較用の送信フィルタ５０を示す図である。図４では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。送信フィルタ５０は、導波管６０と空洞共振器７０とを含む。

導波管６０は、Ｘ軸方向に延在する導波管軸を有する金属製の矩形導波管である。導波管６０は、Ｘ軸方向の両端に開口部６１を有する（Ｘ軸正方向側の開口部６１は陰になっているため見えていない）。一方の開口部６１がバンドパスフィルタ１３（図１参照）に接続され、他方の開口部６１が送信増幅器１５に接続される。導波管６０の一方の開口部６１には、図３（Ａ）に示すような群遅延特性を有する送信信号が入力される。導波管６０は、ＴＥモードのミリ波を伝送する。

また、導波管６０は、Ｚ軸正方向の壁部６２に形成されるスロット６３を有する。スロット６３は、壁部６２をＸＹ平面視で貫通する矩形状の開口部である。スロット６３は、一例として、Ｙ軸方向に長手方向を有し、Ｘ軸方向に短手方向を有する細長い開口部である。ただし、スロット６３は、このような形状に限らず、円形等であってもよい。

空洞共振器７０は、直方体状で内部が空洞の金属製の共振器であり、Ｚ軸負方向側の壁部７１に開口部７２が設けられている。開口部７２は、平面視で、一例としてスロット６３よりも大きい。空洞共振器７０のＺ軸方向の長さは、空洞共振器７０の共振周波数における波長λの電気長λｅの約１／２（λｅ／２）である。

空洞共振器７０は、Ｚ軸負方向側の面がスロット６３を覆い、かつ、開口部７２がスロット６３とＸＹ平面視で重なるように、導波管６０の壁部６２の上に配置される。この状態で、スロット６３と開口部７２は、電磁気的に結合される。

図５は、送信フィルタ５０の電磁界シミュレーションの結果を示す図である。図５（Ａ）は、送信フィルタ５０のＳ１１パラメータ（実線）とＳ２１パラメータ（破線）の周波数特性を示す図である。横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸はＳ１１パラメータとＳ２１パラメータのレベル（ｄＢ）を示す。ここで、空洞共振器７０の共振周波数ｆｒは、８１．８ＧＨｚである。これは、バンドパスフィルタ１３（図１参照）の通過帯域（図２（Ａ）参照）の両端のうちの低い方の端部に相当する周波数である。

図５（Ａ）に示すように、共振周波数ｆｒにおいて、Ｓ１１パラメータは極大値が得られ、Ｓ２１パラメータは極小値が得られたことから、送信フィルタ５０は、共振周波数ｆｒを中央とする除去帯域（阻止帯域）を有することが分かる。このように、送信フィルタ５０は、空洞共振器７０の共振周波数ｆｒにおいて除去帯域フィルタとして機能することが分かる。

図５（Ｂ）は、送信フィルタ５０の群遅延特性を示し、横軸は周波数（ＧＨｚ）、縦軸は遅延量（遅延時間）を示す。図５（Ｂ）に示すように、送信フィルタ５０は、共振周波数ｆｒで負の群遅延を示すことが分かった。このため、空洞共振器７０を用いれば、共振周波数ｆｒの帯域における群遅延を低減（補償）することができる。

しかしながら、空洞共振器７０による負の群遅延は、約１×１０^−８（＝１０ｎｓ）と大きく、図２（Ｂ）に示す群遅延（約３００ｐｓ）を補償するには大きすぎる。これは、空洞共振器７０のＱ値が比較的大きいことが一つの要因であると考えられる。

以下では、実施の形態の群遅延補償フィルタ１００における群遅延の補償特性の最適化について説明する。

図６は、実施の形態の群遅延補償フィルタ１００を示す図である。図６では、図示するようにＸＹＺ座標系を定義する。群遅延補償フィルタ１００は、導波管１１０と誘電体共振器１２０とを含む。群遅延補償フィルタ１００は、空洞共振器７０（図４参照）よりもＱ値が低い誘電体共振器１２０を用いて、群遅延特性の補償を最適化する。

また、ここでは、図６に加えて図７を用いて説明する。図７は、導波管１１０と誘電体共振器１２０とを別々に示す図である。図７では、誘電体共振器１２０を天地逆に示す。

導波管１１０は、Ｘ軸方向に延在する導波管軸を有する金属製の矩形導波管である。導波管１１０は、Ｘ軸方向の両端に開口部１１１を有する（Ｘ軸正方向側の開口部１１１は陰になっているため見えていない）。一方の開口部１１１がバンドパスフィルタ１３（図１参照）に接続され、他方の開口部１１１が送信増幅器１５に接続される。導波管１１０は、ＴＥモードのマイクロ波を伝送する。一方の開口部１１１には、図３（Ｂ）に示すような群遅延特性を有する送信信号が入力される。

また、導波管１１０は、Ｚ軸正方向の壁部１１２に形成される２個のスロット１１３を有する。スロット１１３は、壁部１１２をＸＹ平面視で貫通する矩形状の開口部であり、スロット１１３は、Ｙ軸方向に長手方向を有し、Ｘ軸方向に短手方向を有する細長い開口部である。２個のスロット１１３は、導波管１１０の導波管軸方向に所定の間隔を隔てて配置されている。２個のスロット１１３のうちの一方は第１スロットの一例であり、他方は第２スロットの一例である。

誘電体共振器１２０は、２個のスロット１１３に対応して２個設けられている。誘電体共振器１２０は、直方体状の誘電体１２５の表面（６面のすべて）のうち、開口部１２２以外の部分に金属めっき層１２１を形成することによって、金属めっき層１２１に開口部１２２を形成した構成を有する。

２個の誘電体共振器１２０のうちの一方は、第１誘電体共振器の一例であり、一方の誘電体共振器１２０において、金属めっき層１２１は、第１金属層の一例であり、開口部１２２は、第１開口部の一例である。また、２個の誘電体共振器１２０のうちの他方は、第２誘電体共振器の一例であり、他方の誘電体共振器１２０において、金属めっき層１２１は、第２金属層の一例であり、開口部１２２は、第２開口部の一例である。

開口部１２２は、Ｚ軸負方向側の面の金属めっき層１２１のうちの一部である。誘電体共振器１２０のＺ軸方向の長さは、誘電体共振器１２０の共振周波数における波長λの電気長λｅの１／２（λｅ／２）に対応する長さである。

電気長λｅの１／２（λｅ／２）に対応する長さとは、半波長の電気長（λｅ／２）と等しい長さに限らず、誘電体共振器１２０の共振周波数及び／又はＱ値等を調整するために、半波長の電気長（λｅ／２）よりも少し短く又は長く設定される長さを含む意味である。

開口部１２２は、一例として、誘電体共振器１２０のＺ軸負方向側の面の金属めっき層１２１のＹ軸方向における中央部の所定幅の部分をＸ軸負方向側の端部からＸ軸正方向側の端部まで除去した部分である。開口部１２２からは、誘電体共振器１２０の直方体状の誘電体の表面が表出する（図７参照）。なお、開口部１２２は、Ｘ軸負方向側の端部からＸ軸正方向側の端部まで除去する必要はなく、Ｘ軸方向においてもっと短くてもよい。

このため、誘電体共振器１２０は、開口部１２２以外が金属めっき層１２１によって被覆された空洞共振器である。

誘電体共振器１２０は、Ｚ軸負方向側の面がスロット１１３を覆い、かつ、開口部１２２がスロット１１３とＸＹ平面視で重なるように、導波管１１０の壁部１１２の上に配置される。より具体的には、図７に示す導波管１１０に対して誘電体共振器１２０をＺ軸方向に反転させて開口部１２２をＺ軸負方向側に向けた状態で、誘電体共振器１２０を導波管１１０の上に配置する。この状態で、スロット１１３と開口部１２２は、電磁気的に結合される。換言すれば、誘電体共振器１２０は、開口部１２２をスロット１３３に結合させた状態で導波管１１０に当接される。

ここで、群遅延補償フィルタ１００では、導波管１１０と誘電体共振器１２０の結合量は、開口部１１２と開口部１２２とが重なることによって導波管１１０と誘電体共振器１２０との間に生じる開口部のサイズで決まる。このため、開口部１２２のサイズが異なる誘電体共振器１２０を複数用意し、誘電体共振器１２０を交換することで、導波管１１０と誘電体共振器１２０の結合量を調整することができる。

実施の形態の群遅延補償フィルタ１００は、誘電体共振器１２０のＱ値を最適化して、バンドパスフィルタ１３から入力される送信信号に含まれる群遅延特性を補償する。

なお、導波管１１０と誘電体共振器１２０は、例えば、固定具等で固定すればよい。このような構成については、図１１を用いて後述する。

図８は、導波管１１０のスロット１１３と誘電体共振器１２０の寸法を示す図である。スロット１１３のＸ軸方向の長さをＨＴ、Ｚ軸方向の長さ（壁部１１２の厚さ）をＨＨ、開口部１２２のＹ軸方向の長さをＨＷとする。また、誘電体共振器１２０のＸ軸方向の長さをＲＴ、Ｙ軸方向の長さをＲＷ、Ｚ軸方向の長さをＲＨとする。

図９は、スロット１１３と誘電体共振器１２０の寸法に対する群遅延の特性を示す図である。図９に示す特性は、電磁界シミュレーションにおいて、図８に示す各寸法を変更することによって得た特性である。

図９（Ａ）には、ＨＨ＝０．２ｍｍ、ＨＷ＝１．１５ｍｍ、ＨＴ＝０．４ｍｍ、ＲＨ＝１．０ｍｍ、ＲＷ＝３．０ｍｍ、ＲＴ＝２．０ｍｍに設定した場合のシミュレーション結果を示す。なお、誘電体共振器１２０の比誘電率は２．８、誘電正接(Loss tangent)は０．０１である。また、このとき誘電体共振器１２０の共振周波数ｆｒは８１．８ＧＨｚである。

図９（Ａ）に示すように、負の群遅延は共振周波数ｆｒ（８１．８ＧＨｚ）において得られ、約２５０ｐｓであった。これは、バンドパスフィルタ１３で生じる約３００ｐｓの群遅延（図２（Ｂ）参照）を補償するのに適した値である。

また、図９（Ｂ）には、ＨＨ＝０．２ｍｍ、ＨＷ＝１．１５ｍｍ、ＨＴ＝０．４ｍｍ、ＲＨ＝０．６ｍｍ、ＲＷ＝２．５ｍｍ、ＲＴ＝１．９８ｍｍに設定した場合のシミュレーション結果を示す。なお、誘電体共振器１２０の共振周波数ｆｒは８５．４ＧＨｚである。

図９（Ｂ）に示すように、負の群遅延は共振周波数ｆｒ（８５．４ＧＨｚ）において得られ、約２４０ｐｓであった。これは、バンドパスフィルタ１３で生じる約３００ｐｓの群遅延（図２（Ｂ）参照）を補償するのに適した値である。

このように、スロット１１３と誘電体共振器１２０の各部の寸法を変更することによって、負の群遅延が生じる周波数を調整できることが分かった。また、負の群遅延の遅延量は、バンドパスフィルタ１３で生じる群遅延を補償するのに適した値であり、図４に示す空洞共振器７０の負の群遅延の遅延量よりも小さい値が得られた。このように、負の群遅延が生じる周波数を調整できるとともに、比較的小さな負の群遅延の遅延量が得られたのは、スロット１１３と誘電体共振器１２０の各部の寸法を変更することによって、群遅延補償フィルタ１００のＱ値を調整できたからである。

図９（Ｃ）には、群遅延補償フィルタ１００の群遅延特性を示す図である。横軸は周波数（ＧＨｚ）を示し、縦軸は群遅延補償フィルタ１００の群遅延による遅延量（遅延時間）を示す。

通過帯域の中央部の帯域に比べて、通過帯域の両端の帯域に生じる群遅延の遅延量は、約１５０ｐｓであり、図２（Ｂ）に示す群遅延の約半分に低減されている。なお、１５０ｐｓという群遅延の遅延量は、８１．８ＧＨｚから８５．４ＧＨｚというバンドパスフィルタ１３の通過帯域（図９（Ｃ）に２つの矢印で示す範囲）で得られた値である。

このように、図６及び図７に示す２個のスロット１１３、２個の誘電体共振器１２０、２個の開口部１２２のサイズと、２組のスロット１１３及び開口部１２２の重なり具合等の位置関係とを調整することにより、負の群遅延が得られる２つの周波数帯を調整することができることが分かった。すなわち、一例として、一方の誘電体共振器１２０で８１．８ＧＨｚに負の群遅延を設定することができ、他方の誘電体共振器１２０で８５．４ＧＨｚに負の群遅延を設定することができる。

図１０は、比較用の無線送信装置３０と実施の形態の無線送信装置１０の構成を示すブロック図である。図１０では、比較用の無線送信装置３０と実施の形態の無線送信装置１０に含まれる構成要素をブロックで示す。

図１０（Ａ）に示すように、比較用の無線送信装置３０は、送信チップ１１、バンドパスフィルタ１３、送信増幅器１５、群遅延補償フィルタ１１Ａ、マイクロストリップ−導波管変換器１２、バンドパスフィルタ１７、及びアンテナ１９を含む。これらのうち、送信チップ１１、バンドパスフィルタ１３、送信増幅器１５、バンドパスフィルタ１７、及びアンテナ１９は、図１に示すものと同様である。

比較用の無線送信装置３０では、群遅延補償フィルタ１１Ａは、群遅延を補償するフィルタであり、プリント基板に実装された回路によって実現される。このため、送信増幅器１５とマイクロストリップ−導波管変換器１２との間に設けられている。群遅延補償フィルタ１１Ａは、送信増幅器１５から出力される送信信号に予め群遅延を補償する処理を行い、マイクロストリップ−導波管変換器１２に出力する。群遅延補償フィルタ１１Ａとマイクロストリップ−導波管変換器１２との間はマイクロストリップラインによって接続されている。

マイクロストリップ−導波管変換器１２は、群遅延補償フィルタ１１Ａとバンドパスフィルタ１７の間に設けられており、群遅延補償フィルタ１１Ａから出力される送信信号を導波管形式の送信信号に変換してバンドパスフィルタ１７に出力する。

バンドパスフィルタ１７は、マイクロストリップ−導波管変換器１２とアンテナ１９の間に設けられており、マイクロストリップ−導波管変換器１２から出力される送信信号のうちのミリ波帯の所定の通過帯域の成分を通過させてアンテナ１９に出力する。

一方、図１０（Ｂ）に示すように、実施の形態の無線送信装置１０は、送信チップ１１、バンドパスフィルタ１３、送信増幅器１５、マイクロストリップ−導波管変換器１２、群遅延補償フィルタ１００、及びバンドパスフィルタ１７、及びアンテナ１９を含む。これらのうち、送信チップ１１、バンドパスフィルタ１３、送信増幅器１５、バンドパスフィルタ１７、及びアンテナ１９は、図１及び図１０（Ａ）に示すものと同様である。

実施の形態の無線送信装置１０では、マイクロストリップ−導波管変換器１２は、送信増幅器１５と群遅延補償フィルタ１００の間に設けられている。

このため、送信チップ１１から出力される送信信号は、バンドパスフィルタ１３を通過し、送信増幅器１５で増幅されてから、マイクロストリップ−導波管変換器１２で導波管形式の送信信号に変換されて群遅延補償フィルタ１００に出力される。群遅延補償フィルタ１００は、マイクロストリップ−導波管変換器１２から入力される送信信号に含まれる群遅延特性を補償し、群遅延特性が補償された送信信号は、バンドパスフィルタ１７に出力される。バンドパスフィルタ１７は、群遅延補償フィルタ１００から出力される送信信号のうちのミリ波帯の所定の通過帯域の成分を通過させてアンテナ１９に出力する。

ここで、比較用の無線送信装置３０と実施の形態の無線送信装置１０の構成要素のうち、マイクロストリップ−導波管変換器１２は、送信信号の帯域をシフトする等のネガティブな影響を及ぼし兼ねない構成要素である。

また、比較用の無線送信装置３０と実施の形態の無線送信装置１０を伝送される送信信号は、導波管の出力側で検出できるが、プリント基板及びマイクロストリップライン等の出力側で検出することはできない。

このため、比較用の無線送信装置３０では、送信信号を検出できるのは、バンドパスフィルタ１７の出力側のみであり、マイクロストリップ−導波管変換器１２の影響が含まれた送信信号になり、群遅延特性の補償を高精度に行うことは容易ではない。

これに対して、実施の形態の無線送信装置１０では、マイクロストリップ−導波管変換器１２の出力側と、バンドパスフィルタ１７の出力側とで送信信号を検出できる。バンドパスフィルタ１７の出力は、群遅延補償フィルタ１００で群遅延が補償された信号である。

このため、マイクロストリップ−導波管変換器１２の出力側で検出される送信信号と、バンドパスフィルタ１７の出力側で検出される送信信号とに基づいて、マイクロストリップ−導波管変換器１２の影響を排除して群遅延補償フィルタ１００の群遅延の補償特性を調整でき、高精度に群遅延特性の補償を行うことができる。

以上のように、実施の形態によれば、導波管１１０がスロット１１３を有するとともに、群遅延補償フィルタ１００がスロット１１３に結合する開口部１２２を有する誘電体共振器１２０を含むことにより、比較的簡易な構成で容易に送信信号の群遅延特性の補償を行うことができる。

したがって、群遅延を補償できる群遅延補償フィルタ１００を提供することができる。より具体的には、比較的簡易な構成で容易に送信信号の群遅延特性の補償を行うことができる群遅延補償フィルタ１００を提供することができる。

ここで、群遅延を補償するには、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)のような信号処理回路を用いて行う手法もある。しかしながら、このような手法では、群遅延を補償するために電力が必要になる。

これに対して、実施の形態の群遅延補償フィルタ１００は、導波管１１０に誘電体共振器１２０を付加した構成で群遅延特性を補償できるので、群遅延を補償する構成要素を動かすために電力は不要である。したがって、実施の形態によれば、消費電力が不要な構成で群遅延を補償できる群遅延補償フィルタ１００を提供することができる。

また、図１０を用いて説明したように、群遅延補償フィルタ１００は、導波管１１０に誘電体共振器１２０を付加した構成で群遅延特性を補償できるので、マイクロストリップ−導波管変換器１２の影響を排除して群遅延の補償特性を調整できる。したがって、実施の形態によれば、高精度に群遅延を補償できる群遅延補償フィルタ１００を提供することができる。

また、開口部１２２のサイズが異なる誘電体共振器１２０を複数用意し、誘電体共振器１２０を取り替えることで、導波管１１０と誘電体共振器１２０の結合量を調整することができる。比較用の無線送信装置３０では、ワイヤボンディング等による群遅延補償フィルタ１１Ａの調整が必要であり、調整作業は、著しく作業性が悪い工程であった。

これに対して、群遅延補償フィルタ１００を含む無線送信装置１０では、調整作業の効率を飛躍的に向上させることができる。

なお、以上では、群遅延補償フィルタ１００が２個の誘電体共振器１２０を含む形態について説明したが、誘電体共振器１２０の数は１個であってもよい。この場合は、通過帯域の定周波数側又は高周波数側の群遅延のいずれか一方を補償する構成になる。

また、以上では、ミリ波を伝送する群遅延補償フィルタ１００について説明したが、ミリ波には限られず、例えば、マイクロ波を伝送するように各部のサイズを変更してもよい。

また、以上では、バンドパスフィルタ１３が送信チップ１１と群遅延補償フィルタ１００との間にある形態について説明したが、バンドパスフィルタ１３は、群遅延補償フィルタ１００と送信増幅器１５との間にあってもよい。

また、以上では、群遅延補償フィルタ１００が無線送信装置１０に含まれる形態について説明したが、群遅延補償フィルタ１００は、無線受信装置に含まれて受信信号の群遅延を補償してもよい。また、無線送信装置１０でもなく、無線受信装置でもなく、信号を処理する信号処理装置に含まれて、信号の群遅延を補償してもよい。

また、導波管１１０と誘電体共振器１２０は、図１１に示すような構成で固定することができる。図１１は、群遅延補償フィルタ１００を示す図である。群遅延補償フィルタ１００は、導波管１１０及び誘電体共振器１２０に加えて、固定板１３０及びねじ１４０をさらに含む。

図１１では、導波管１１０は、壁部１１２の四隅にねじ穴１１４を有し、固定板１３０は、ねじ穴１１４に対応する貫通孔１３１を有する。導波管１１０と誘電体共振器１２０を位置合わせした状態で、導波管１１０と固定板１３０で誘電体共振器１２０を挟み、ねじ１４０を貫通孔１３１に挿通させてねじ穴１１４に固定すれば、導波管１１０と誘電体共振器１２０を所望の位置関係で固定することができる。また、このような構成であれば、誘電体共振器１２０を交換することによる導波管１１０と誘電体共振器１２０の結合量の調整が容易である。また、導波管１１０と誘電体共振器１２０の位置の微調整を簡単にすることができる。

なお、図１１に示す導波管１１０と誘電体共振器１２０を固定する構成は一例であり、その他の様々な構成によって固定することができる。

図１２は、実施の形態の変形例の誘電体共振器１２０Ｍを示す図である。誘電体共振器１２０は、ＸＹ平面視でテーパ状（台形状）の開口部１２２Ｍを有する。開口部１２２Ｍの幅は、Ｗ１からＷ２（＜Ｗ１）まで変化している。このような誘電体共振器１２０Ｍをスロット１１３に対してＸ軸方向に移動させれば、スロット１１３と重なる開口部１２２Ｍの部分のＹ軸方向の長さを容易に調整することができる。このため、群遅延の補償特性を容易に調整することができる。

なお、ここでは、誘電体共振器１２０Ｍがテーパ状の開口部１２２Ｍを有する形態について説明したが、開口部１２２Ｍの形状は、三角形又は円のようなテーパ状以外の形状であってもよい。

図１３は、実施の形態の変形例の群遅延補償フィルタ１００Ａを示す図である。群遅延補償フィルタ１００Ａは、導波管１１０Ａと誘電体共振器１２０Ａ及び１２０Ｂとを含む。誘電体共振器１２０Ａ及び１２０Ｂは、それぞれ、第１誘電体共振器及び第２誘電体共振器の一例である。

導波管１１０Ａは、Ｘ軸方向の両端に開口部１１１Ａを有するとともに、Ｚ軸正方向側の壁部１１２Ａに１個のスロット１１３Ａを有する。導波管１１０Ａは、図６及び図７に示す導波管１１０よりもＸ軸方向の長さが短くてもよい。

誘電体共振器１２０Ａは、開口部１２２Ａ１、１２２Ａ２を有し、開口部１２２Ａ１、１２２Ａ２以外には金属めっき層１２１Ａが形成されている。開口部１２２Ａ１は、図６及び図７に示す誘電体共振器１２０の開口部１２２と同様であり、開口部１２２Ａ２は、Ｚ軸正方向側の面に設けられている。すなわち、開口部１２２Ａ１と開口部１２２Ａ２は対向している。開口部１２２Ａ２は、開口部１２２Ａ１とはＸＹ平面視で９０度角度が異なる。開口部１２２Ａ１、１２２Ａ２は、それぞれ、第１開口部、第２開口部の一例である。

誘電体共振器１２０Ｂは、図６及び図７に示す誘電体共振器１２０と同様であり、開口部１２２Ｂ以外の表面に金属めっき層１２１Ｂが形成されている。開口部１２２Ｂは、第３開口部の一例である。

群遅延補償フィルタ１００Ａは、スロット１１３Ａと開口部１２２Ａ１の位置を合わせて導波管１１０Ａに誘電体共振器１２０Ａを重ねて配置し、さらに、開口部１２２Ａ２と開口部１２２Ｂの位置を合わせて誘電体共振器１２０Ｂに誘電体共振器１２０Ａを重ねた構成を有する。

スロット１１３Ａと開口部１２２Ａ１はＸＹ平面視で直交しており、開口部１２２Ａ２と開口部１２２ＢもＸＹ平面視で直交している。

スロット１１３、誘電体共振器１２０Ａ及び１２０Ｂ、開口部１２２Ａ１及び１２２Ａ２、及び開口部１２２Ｂのサイズと重なり具合を調整することにより、誘電体共振器１２０Ａ及び１２０Ｂによって得られる２つの負の群遅延の周波数帯を調整することができる。

なお、スロット１１３Ａ、開口部１２２Ａ１、１２２Ａ２、及び開口部１２２Ｂのサイズ、位置、及び／又は向きを調整することにより、群遅延補償フィルタ１００ＡのＱ値を調整することができ、群遅延の補償量と周波数を調整することができる。

図１４は、実施の形態の変形例の群遅延補償フィルタ１００Ｃを示す図である。群遅延補償フィルタ１００Ｃは、導波管１１０Ｃと２個の誘電体共振器１２０とを含む。

導波管１１０Ｃは、Ｘ軸方向の両端に開口部１１１Ｃを有するとともに、Ｚ軸正方向側の壁部１１２Ｃ１及びＺ軸負方向側の壁部１１２Ｃ２にスロット１１３Ｃ１、１１３Ｃ２を有する。導波管１１０Ｃは、図６及び図７に示す導波管１１０よりもＸ軸方向の長さが短くてもよい。

２個の誘電体共振器１２０は、図６及び図７に示す誘電体共振器１２０と同様の構成を有する。

導波管１１０Ｃの壁部１１２Ｃ１のスロット１１３Ｃ１には、Ｚ軸正方向側の誘電体共振器１２０の開口部１２２の位置を合わせ、壁部１１２Ｃ２のスロット１１３Ｃ２には、Ｚ軸負方向側の誘電体共振器１２０の開口部１２２の位置を合わせて、導波管１１０Ｃに対して固定すればよい。

Ｚ軸正方向側とＺ軸負方向側とで誘電体共振器１２０、スロット１１３Ｃ１、１１３Ｃ２、及び開口部１２２のサイズをそれぞれ設定するとともに、Ｚ軸正方向側とＺ軸負方向側とでスロット１１３Ｃ１、１１３Ｃ２と開口部１２２の位置関係をそれぞれ設定すれば、２個の誘電体共振器１２０によって得られる２つの負の群遅延の補償量と周波数を調整することができる。 以上、本発明の例示的な実施の形態の送信フィルタについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

以上の実施の形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
（付記１）
第１スロットを有し、信号を伝送する導波管と、
第１誘電体と、前記第１誘電体の表面に形成される第１金属層と、前記第１金属層に設けられる第１開口部とを有する第１誘電体共振器であって、前記第１開口部を前記第１スロットに結合させた状態で前記導波管に当接され、前記信号の第１周波数帯の群遅延を補償する第１誘電体共振器と
を含む、群遅延補償フィルタ。
（付記２）
前記第１誘電体共振器は、前記第１周波数帯に除去帯域を有する誘電体共振器である、付記１記載の群遅延補償フィルタ。
（付記３）
前記導波管は、第２スロットをさらに有し、
第２誘電体と、前記第２誘電体の表面に形成される第２金属層と、前記第２金属層に設けられる第２開口部とを有する第２誘電体共振器であって、前記第２開口部を前記第２スロットに結合させた状態で前記導波管に当接され、前記信号の第２周波数帯の群遅延を補償する第２誘電体共振器をさらに含む、付記１又は２記載の群遅延補償フィルタ。
（付記４）
前記第１スロット及び前記第２スロットは、前記導波管の導波管軸方向に離間している、付記３記載の群遅延補償フィルタ。
（付記５）
前記第１スロット及び前記第２スロットは、前記導波管の導波管軸を挟んで対向している、付記３記載の群遅延補償フィルタ。
（付記６）
前記第１誘電体共振器は、前記第１金属層の前記第１開口部に対向する位置に設けられる第２開口部をさらに有し、
第２誘電体と、前記第２誘電体の表面に形成される第２金属層と、前記第２金属層に設けられる第３開口部とを有する第２誘電体共振器であって、前記第３開口部を前記第２開口部に結合させた状態で前記第１誘電体共振器に当接され、前記信号の第２周波数帯の群遅延を補償する第２誘電体共振器をさらに含む、付記１記載の群遅延補償フィルタ。
（付記７）
前記第２誘電体共振器は、前記第２周波数帯に除去帯域を有する誘電体共振器である、付記３乃至６のいずれか一項記載の群遅延補償フィルタ。
（付記８）
前記群遅延は、バンドパスフィルタの通過帯域の端部で生じる群遅延である、付記１乃至７のいずれか一項記載の群遅延補償フィルタ。

１００、１００Ａ、１００Ｃ 群遅延補償フィルタ
１１０、１１０Ａ、１１０Ｃ 導波管
１１１Ａ、１１１Ｂ 開口部
１１３、１１３Ａ、１１３Ｃ１、１１３Ｃ２ スロット
１２０、１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｍ 誘電体共振器
１２１、１２１Ａ、１２１Ｂ 金属めっき層
１２２、１２２Ａ１、１２２Ａ２、１２２Ｂ、１２２Ｍ 開口部

Claims (8)

1. 第１スロットを有し、信号を伝送する導波管と、
   第１誘電体と、前記第１誘電体の表面に形成される第１金属層と、前記第１金属層に設けられる第１開口部とを有する第１誘電体共振器であって、前記第１開口部を前記第１スロットに結合させた状態で前記導波管に当接され、前記信号の第１周波数帯の群遅延を補償する第１誘電体共振器と
   を含む、群遅延補償フィルタ。
2. 前記第１誘電体共振器は、前記第１周波数帯に除去帯域を有する誘電体共振器である、請求項１記載の群遅延補償フィルタ。
3. 前記導波管は、第２スロットをさらに有し、
   第２誘電体と、前記第２誘電体の表面に形成される第２金属層と、前記第２金属層に設けられる第２開口部とを有する第２誘電体共振器であって、前記第２開口部を前記第２スロットに結合させた状態で前記導波管に当接され、前記信号の第２周波数帯の群遅延を補償する第２誘電体共振器をさらに含む、請求項１又は２記載の群遅延補償フィルタ。
4. 前記第１スロット及び前記第２スロットは、前記導波管の導波管軸方向に離間している、請求項３記載の群遅延補償フィルタ。
5. 前記第１スロット及び前記第２スロットは、前記導波管の導波管軸を挟んで対向している、請求項３記載の群遅延補償フィルタ。
6. 前記第１誘電体共振器は、前記第１金属層の前記第１開口部に対向する位置に設けられる第２開口部をさらに有し、
   第２誘電体と、前記第２誘電体の表面に形成される第２金属層と、前記第２金属層に設けられる第３開口部とを有する第２誘電体共振器であって、前記第３開口部を前記第２開口部に結合させた状態で前記第１誘電体共振器に当接され、前記信号の第２周波数帯の群遅延を補償する第２誘電体共振器をさらに含む、請求項１記載の群遅延補償フィルタ。
7. 前記第２誘電体共振器は、前記第２周波数帯に除去帯域を有する誘電体共振器である、請求項３乃至６のいずれか一項記載の群遅延補償フィルタ。
8. 前記群遅延は、バンドパスフィルタの通過帯域の端部で生じる群遅延である、請求項１乃至７のいずれか一項記載の群遅延補償フィルタ。

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