JP2021064904A - Filter device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、特定の周波数帯域に属する電磁波を選択的に透過させるフィルタ装置に関する。 The present invention relates to a filter device that selectively transmits electromagnetic waves belonging to a specific frequency band.
特定の周波数帯域に属する電磁波を選択的に透過させるバンドパスフィルタが通信その他の用途において広く利用されている。バンドパスフィルタは、例えば、複数の共振器を連結することによって実現することができる。非特許文献1には、このようなバンドパスフィルタの挿入損失Lが以下の式を用いて算出できることが記載されている。
ここで、FBWは、バンドパスフィルタの比帯域幅である。また、Quiは、バンドパスフィルタを構成する各共振器の無負荷Q値である。giは、プロトタイプローパスフィルタのgパラメータである。Ωcは、定数である。ここでは、Ωc=1とする。 Here, FBW is the specific bandwidth of the bandpass filter. Further, the QUI is a no-load Q value of each resonator constituting the bandpass filter. gi is a g parameter of the prototype low-pass filter. Ωc is a constant. Here, Ωc = 1.
通過帯域の中心周波数が28GHzに設定された5段チェビシェフフィルタの挿入損失を式(1)を用いて算出した結果を図10に示す。ここでは、厚さ0.86mmの石英ガラスからなる誘電体基板内に実現された5段チェビシェフフィルタ、及び、厚さ0.86mmのセラミクスからなる誘電体基板内に実現された5段チェビシェフフィルタについて、通過帯域の帯域幅を変えながら挿入損失を算出し、挿入損失の帯域幅依存性を示している。 FIG. 10 shows the result of calculating the insertion loss of the 5-stage Chebyshev filter in which the center frequency of the pass band is set to 28 GHz using the equation (1). Here, the 5-stage Chebyshev filter realized in a dielectric substrate made of quartz glass having a thickness of 0.86 mm and the 5-stage Chebyshev filter realized in a dielectric substrate made of ceramics having a thickness of 0.86 mm. , The insertion loss is calculated while changing the bandwidth of the pass band, and the bandwidth dependence of the insertion loss is shown.
従来のバンドパスフィルタにおいては、通過帯域の狭帯域化を図ると挿入損失が著しく増大するという問題があった。 In the conventional bandpass filter, there is a problem that the insertion loss increases remarkably when the pass band is narrowed.
例えば、石英ガラスからなる誘電体基板内に実現された5段チェビシェフフィルタの場合、以下のような問題が生じることが、図10から確かめられる。すなわち、通過帯域の帯域幅が1.5GHzであれば、挿入損失は1.5dB程度である。しかしながら、通過帯域の帯域幅が600MHzになると、挿入損失は3.4dB程度になる。したがって、通過帯域幅を1.5GHzから600MHzへと狭帯域化すると、挿入損失が1.9dBも増大する。また、通過帯域の帯域幅が400MHzになると、挿入損失は5.1dB程度になる。したがって、通過帯域幅を1.5GHzから400MHzへと狭帯域化すると、挿入損失が3.6dBも増大する。 For example, in the case of a 5-stage Chebyshev filter realized in a dielectric substrate made of quartz glass, it can be confirmed from FIG. 10 that the following problems occur. That is, if the bandwidth of the pass band is 1.5 GHz, the insertion loss is about 1.5 dB. However, when the bandwidth of the pass band becomes 600 MHz, the insertion loss becomes about 3.4 dB. Therefore, narrowing the passband bandwidth from 1.5 GHz to 600 MHz increases the insertion loss by 1.9 dB. Further, when the bandwidth of the pass band becomes 400 MHz, the insertion loss becomes about 5.1 dB. Therefore, narrowing the passband bandwidth from 1.5 GHz to 400 MHz increases the insertion loss by 3.6 dB.
第5世代移動通信システムに関して、日本では、28GHz帯において各キャリアに400MHzの帯域幅を割り当てる予定であることが、総務省から報告されている。このため、狭帯域化を図ると挿入損失が著しく増大する従来のバンドパスフィルタは、第5世代移動通信システムへの適用が困難であると考えられる。 Regarding the 5th generation mobile communication system, the Ministry of Internal Affairs and Communications has reported that Japan plans to allocate a bandwidth of 400 MHz to each carrier in the 28 GHz band. Therefore, it is considered difficult to apply the conventional bandpass filter, in which the insertion loss is remarkably increased when the band is narrowed, to the 5th generation mobile communication system.
本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、従来のバンドパスフィルタよりも挿入損失の小さい、狭帯域なバンドパスフィルタを実現することを目的とする。 One aspect of the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to realize a narrow band bandpass filter having a smaller insertion loss than a conventional bandpass filter.
本発明の態様1に係るフィルタ装置においては、電磁結合された複数の共振器を含む第1バンドパスフィルタと、電磁結合された複数の共振器を含む第2バンドパスフィルタと、を備え、前記第1バンドパスフィルタに含まれる共振器の個数と前記第2バンドパスフィルタに含まれる共振器の個数とは、互いに等しく、前記第1バンドパスフィルタの通過帯域と前記第2バンドパスフィルタの通過帯域とが、互いに相違し、且つ、共通部分を有するように設定されている、という構成が採用されている。 The filter device according to the first aspect of the present invention includes a first bandpass filter including a plurality of electromagnetically coupled resonators and a second bandpass filter including a plurality of electromagnetically coupled resonators. The number of resonators included in the first bandpass filter and the number of resonators included in the second bandpass filter are equal to each other, and the pass band of the first bandpass filter and the pass band of the second bandpass filter are equal to each other. A configuration is adopted in which the bands are set so as to be different from each other and have a common part.
上記の構成によれば、第1バンドパスフィルタの通過帯域と第2バンドパスフィルタの通過帯域の共通部分を通過帯域とする、狭帯域なバンドパスフィルタを実現することができる。また、同様の狭帯域化を図った従来のバンドパスフィルタ(例えば、5段チェビシェフフィルタ)と比べて挿入損失が小さいバンドパスフィルタを実現することができる。 According to the above configuration, it is possible to realize a narrow bandpass filter in which the common portion of the passband of the first bandpass filter and the passband of the second bandpass filter is the passband. In addition, it is possible to realize a bandpass filter having a smaller insertion loss than a conventional bandpass filter (for example, a 5-stage Chebyshev filter) with the same narrow band.
本発明の態様2に係るフィルタ装置においては、態様1に係るフィルタ装置の構成に加えて、前記第1バンドパスフィルタに含まれる各共振器のサイズと、該共振器に対応する、前記第2バンドパスフィルタに含まれる共振器のサイズとが、互いに相違している、という構成が採用されている。 In the filter device according to the second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the filter device according to the first aspect, the size of each resonator included in the first bandpass filter and the second one corresponding to the resonator. A configuration is adopted in which the sizes of the resonators included in the bandpass filter are different from each other.
上記の構成によれば、同様の狭帯域化を図った従来のバンドパスフィルタと比べて挿入損失が小さいバンドパスフィルタを、容易に設計することができる。 According to the above configuration, it is possible to easily design a bandpass filter having a smaller insertion loss than a conventional bandpass filter having the same narrow band.
本発明の態様3に係るフィルタ装置においては、態様1に係るフィルタ装置の構成に加えて、前記第1バンドパスフィルタに含まれる少なくとも1つの共振器の内部に第1導体ポストが設けられており、前記第2バンドパスフィルタに含まれる少なくとも1つの共振器の内部に第2導体ポストが設けられており、前記第1導体ポストから前記第1バンドパスフィルタに含まれる前記少なくとも1つの共振器の狭壁までの最短距離と、前記第2導体ポストから前記第2バンドパスフィルタに含まれる前記少なくとも1つの共振器の狭壁までの最短距離とが、互いに相違している、という構成が採用されている。 In the filter device according to the third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the filter device according to the first aspect, a first conductor post is provided inside at least one resonator included in the first bandpass filter. A second conductor post is provided inside at least one resonator included in the second bandpass filter, and the first conductor post to the at least one resonator included in the first bandpass filter. A configuration is adopted in which the shortest distance to the narrow wall and the shortest distance from the second conductor post to the narrow wall of the at least one resonator included in the second bandpass filter are different from each other. ing.
上記の構成によれば、同様の狭帯域化を図った従来のバンドパスフィルタと比べて挿入損失が小さいバンドパスフィルタを、容易に設計することができる。 According to the above configuration, it is possible to easily design a bandpass filter having a smaller insertion loss than a conventional bandpass filter having the same narrow band.
本発明の態様4に係るフィルタ装置においては、態様1に係るフィルタ装置の構成に加えて、前記第1バンドパスフィルタ又は前記第2バンドパスフィルタの一方に含まれる少なくとも1つの共振器の内部に導体ポストが設けられており、前記第1バンドパスフィルタ又は前記第2バンドパスフィルタの他方に含まれる少なくとも1つの共振器の内部に導体ポストが設けられていない、という構成が採用されている。 In the filter device according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the filter device according to the first aspect, inside at least one resonator included in either the first bandpass filter or the second bandpass filter. A conductor post is provided, and the conductor post is not provided inside at least one resonator included in the first bandpass filter or the other of the second bandpass filter.
上記の構成によれば、同様の狭帯域化を図った従来のバンドパスフィルタと比べて挿入損失が小さいバンドパスフィルタを、容易に設計することができる。 According to the above configuration, it is possible to easily design a bandpass filter having a smaller insertion loss than a conventional bandpass filter having the same narrow band.
本発明の態様5に係るフィルタ装置においては、態様1〜4の何れか一態様に係るフィルタ装置の構成に加えて、前記第1バンドパスフィルタに含まれる各共振器は、円柱状であり、前記第1バンドパスフィルタは、前記複数の共振器を花弁状に配置することにより構成されており、前記第2バンドパスフィルタに含まれる各共振器は、円柱状であり、前記第2バンドパスフィルタは、前記複数の共振器を花弁状に配置することより構成されている、という構成が採用されている。 In the filter device according to the fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the filter device according to any one of the first to fourth aspects, each resonator included in the first bandpass filter is cylindrical. The first bandpass filter is configured by arranging the plurality of resonators in a petal shape, and each resonator included in the second bandpass filter has a columnar shape, and the second bandpass filter is formed. The filter is configured by arranging the plurality of resonators in a petal shape.
上記の構成によれば、各共振器の半径を調整すること、或いは、各共振器の内部に設けられた導体ポストから該共振器の狭壁までの距離を調整することによって、所望の特性を有するバンドパスフィルタを容易に設計することができる。また、所望の特性を有するバンドパスフィルタをコンパクトに実現することができる。 According to the above configuration, the desired characteristics can be obtained by adjusting the radius of each resonator or by adjusting the distance from the conductor post provided inside each resonator to the narrow wall of the resonator. The bandpass filter to have can be easily designed. Further, a bandpass filter having desired characteristics can be realized compactly.
本発明の一態様によれば、従来のバンドパスフィルタよりも挿入損失の小さい、狭帯域なバンドパスフィルタを実現することができる。 According to one aspect of the present invention, it is possible to realize a narrow band bandpass filter having a smaller insertion loss than a conventional bandpass filter.
(フィルタの構成)
本発明の一実施形態に係るフィルタ装置1について、図1を参照して説明する。図1は、フィルタ装置1の斜視透視図である。
(Filter configuration)
The
フィルタ装置1は、第1バンドパスフィルタ1Aと、第2バンドパスフィルタ1Bと、結合導波路1Cと、導波路10Aと、導波路10Bと、を備えている。第1バンドパスフィルタ1Aと第2バンドパスフィルタ1Bとは、結合導波路1Cを介して結合されている。第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域と第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域とは、互いに相違し、且つ、共通部分を有している。これにより、フィルタ装置1は、この共通部分を通過帯域とする、狭帯域バンドパスフィルタとして機能する。
The
第1バンドパスフィルタ1Aは、円柱状の5つの共振器11A〜15Aを備えている。また、第1バンドパスフィルタ1Aは、直方体状の導波路10Aを介して外部と結合されている。
The
導波路10Aは、互いに対向する一対の広壁10A1,10A2と、広壁10A1,10A2に挟まれた空間を取り囲み、広壁10A1,10A2を短絡する狭壁10A3と、により構成されている。また、共振器11Aは、互いに対向する一対の広壁11A1,11A2と、広壁11A1,11A2に挟まれた空間を取り囲み、広壁11A1,11A2を短絡する狭壁11A3と、により構成されている。また、共振器12Aは、互いに対向する一対の広壁12A1,12A2と、広壁12A1,12A2に挟まれた空間を取り囲み、広壁12A1,12A2を短絡する狭壁12A3により構成されている。また、共振器13Aは、互いに対向する一対の広壁13A1,13A2と、広壁13A1,13A2に挟まれた空間を取り囲み、広壁13A1,13A2を短絡する狭壁13A3により構成されている。また、共振器14Aは、互いに対向する一対の広壁14A1,14A2と、広壁14A1,14A2に挟まれた空間を取り囲み、広壁14A1,14A2を短絡する狭壁14A3により構成されている。また、共振器15Aは、互いに対向する一対の広壁15A1,15A2と、広壁15A1,15A2に挟まれた空間を取り囲み、広壁15A1,15A2を短絡する狭壁15A3により構成されている。
The
ここで、広壁10A1,11A1,12A1,13A1,14A1,15A1は、個別の又は一連の導体層により構成することができる。また、広壁10A1,11A1,12A1,13A1,14A1,15A1は、図示した座標系においてxy平面と平行な同一の平面上に配置される。一方、広壁10A2,11A2,12A2,13A2,14A2,15A2は、個別の又は一連の導体層により構成することができる。また、広壁10A2,11A2,12A2,13A2,14A2,15A2は、図示した座標系においてxy平面と平行な同一の平面上に配置される。狭壁10A3,11A3,12A3,13A3,14A3,15A3は、個別の又は一連の導体層、又は、ポスト壁により構成することができる。ここで、ポスト壁とは、柵状に配列された導体ポストの集合のことを指す。ポスト壁は、導体層と同様、第1バンドパスフィルタ1Aに入力された電磁波を反射する反射壁として機能する。
Here, the wide walls 10A1, 11A1, 12A1, 13A1, 14A1, 15A1 can be composed of individual or a series of conductor layers. Further, the wide walls 10A1, 11A1, 12A1, 13A1, 14A1, 15A1 are arranged on the same plane parallel to the xy plane in the illustrated coordinate system. On the other hand, the wide walls 10A2, 11A2, 12A2, 13A2, 14A2, 15A2 can be composed of individual or a series of conductor layers. Further, the wide walls 10A2, 11A2, 12A2, 13A2, 14A2, 15A2 are arranged on the same plane parallel to the xy plane in the illustrated coordinate system. The narrow walls 10A3, 11A3, 12A3, 13A3, 14A3, 15A3 can be composed of individual or series of conductor layers or post walls. Here, the post wall refers to a set of conductor posts arranged in a fence shape. Like the conductor layer, the post wall functions as a reflective wall that reflects electromagnetic waves input to the
共振器11Aの内部には、導体ポスト11A4が形成されている。導体ポスト11A4は、広壁11A1と広壁11A2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器12Aの内部には、導体ポスト12A4が形成されている。導体ポスト12A4は、広壁12A1と広壁12A2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器13Aの内部には、導体ポスト13A4が形成されている。導体ポスト13A4は、広壁13A1と広壁13A2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器14Aの内部には、導体ポスト14A4が形成されている。導体ポスト14A4は、広壁14A1と広壁14A2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器15Aの内部には、導体ポスト15A4が形成されている。導体ポスト15A4は、広壁15A1と広壁15A2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。
A conductor post 11A4 is formed inside the
導波路10A、共振器11A、共振器12A、共振器13A、共振器14A、及び共振器15Aは、この順に電磁結合されている。すなわち、導波路10Aと共振器11Aとは、導波路10Aの狭壁10A3に設けられた開口及び共振器11Aの狭壁11A3に設けられた開口を介して、互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓101Aと記載する。また、共振器11Aと共振器12Aとは、共振器11Aの狭壁11A3に設けられた開口及び共振器12Aの狭壁12A3に設けられた開口を介して、互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓112Aと記載する。また、共振器12Aと共振器13Aとは、共振器12Aの狭壁12A3に設けられた開口及び共振器13Aの狭壁13A3に設けられた開口を介して、互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓123Aと記載する。また、共振器13Aと共振器14Aとは、共振器13Aの狭壁13A3に設けられた開口及び共振器14Aの狭壁14A3に設けられた開口を介して互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓134Aと記載する。また、共振器14Aと共振器15Aとは、共振器14Aの狭壁14A3に設けられた開口及び共振器15Aの狭壁15A3に設けられた開口を介して互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓145Aと記載する。
The
第2バンドパスフィルタ1Bは、円柱状の5つの共振器11B〜15Bを備えている。また、第2バンドパスフィルタ1Bは、直方体状の導波路10Bを介して外部と結合されている。
The
共振器11Bは、互いに対向する一対の広壁11B1,11B2と、広壁11B1,11B2に挟まれた空間を取り囲み、広壁11B1,11B2を短絡する狭壁11B3と、により構成されている。また、共振器12Bは、互いに対向する一対の広壁12B1,12B2と、広壁12B1,12B2に挟まれた空間を取り囲み、広壁12B1,12B2を短絡する狭壁12B3により構成されている。また、共振器13Bは、互いに対向する一対の広壁13B1,13B2と、広壁13B1,13B2に挟まれた空間を取り囲み、広壁13B1,13B2を短絡する狭壁13B3により構成されている。また、共振器14Bは、互いに対向する一対の広壁14B1,14B2と、広壁14B1,14B2に挟まれた空間を取り囲み、広壁14B1,14B2を短絡する狭壁14B3により構成されている。また、共振器15Bは、互いに対向する一対の広壁15B1,15B2と、広壁15B1,15B2に挟まれた空間を取り囲み、広壁15B1,15B2を短絡する狭壁15B3により構成されている。また、導波路10Bは、互いに対向する一対の広壁10B1,10B2と、広壁10B1,10B2に挟まれた空間を取り囲み、広壁10B1,10B2を短絡する狭壁10B3と、により構成されている。
The
ここで、広壁11B1,12B1,13B1,14B1,15B1,10B1は、個別の又は一連の導体層により構成することができる。また、広壁11B1,12B1,13B1,14B1,15B1,10B1は、図示した座標系においてxy平面と平行な同一の平面上に配置される。一方、広壁11B2,12B2,13B2,14B2,15B2,10B2は、個別の又は一連の導体層により構成することができる。また、広壁11B2,12B2,13B2,14B2,15B2,10B2は、図示した座標系においてxy平面と平行な同一の平面上に配置される。狭壁11B3,12B3,13B3,14B3,15B3,10B3は、個別の又は一連の導体層、又は、ポスト壁により構成することができる。 Here, the wide walls 11B1, 12B1, 13B1, 14B1, 15B1, 10B1 can be composed of individual or a series of conductor layers. Further, the wide walls 11B1, 12B1, 13B1, 14B1, 15B1, 10B1 are arranged on the same plane parallel to the xy plane in the illustrated coordinate system. On the other hand, the wide walls 11B2, 12B2, 13B2, 14B2, 15B2, 10B2 can be composed of individual or a series of conductor layers. Further, the wide walls 11B2, 12B2, 13B2, 14B2, 15B2, 10B2 are arranged on the same plane parallel to the xy plane in the illustrated coordinate system. The narrow walls 11B3, 12B3, 13B3, 14B3, 15B3, 10B3 can be composed of individual or series of conductor layers or post walls.
共振器11Bの内部には、導体ポスト11B4が形成されている。導体ポスト11B4は、広壁11B1と広壁11B2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器12Bの内部には、導体ポスト12B4が形成されている。導体ポスト12B4は、広壁12B1と広壁12B2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器13Bの内部には、導体ポスト13B4が形成されている。導体ポスト13B4は、広壁13B1と広壁13B2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器14Bの内部には、導体ポスト14B4が形成されている。導体ポスト14B4は、広壁14B1と広壁14B2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。また、共振器15Bの内部には、導体ポスト15B4が形成されている。導体ポスト15B4は、広壁15B1と広壁15B2とを短絡する、柱状(例えば、円柱状)又は筒状(例えば、円筒状)の導体である。
A conductor post 11B4 is formed inside the
共振器11B、共振器12B、共振器13B、共振器14B、共振器15B、及び導波路10Bは、この順に電磁結合されている。すなわち、共振器11Bと共振器12Bとは、共振器11Bの狭壁11B3に設けられた開口及び共振器12Bの狭壁12B3に設けられた開口を介して、互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓112Bと記載する。また、共振器12Bと共振器13Bとは、共振器12Bの狭壁12B3に設けられた開口及び共振器13Bの狭壁13B3に設けられた開口を介して、互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓123Bと記載する。また、共振器13Bと共振器14Bとは、共振器13Bの狭壁13B3に設けられた開口及び共振器14Bの狭壁14B3に設けられた開口を介して互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓134Bと記載する。また、共振器14Bと共振器15Bとは、共振器14Bの狭壁14B3に設けられた開口及び共振器15Bの狭壁15B3に設けられた開口を介して互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓145Bと記載する。また、共振器15Bと導波路10Bとは、共振器15Bの狭壁15B3に設けられた開口及び導波路10Bの狭壁10B3に設けられた開口を介して、互いに電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓150Bと記載する。
The
結合導波路1Cは、互いに対向する一対の広壁10C1,10C2と、広壁10C1,10C2に挟まれた空間を取り囲み、広壁10C1,10C2を短絡する狭壁10C3と、により構成されている。広壁10C1は、第1バンドパスフィルタ1Aの広壁11A1,12A1,13A1,14A1,15A1、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの広壁11B1,12B1,13B1,14B1,15B1と同一の平面上に配置されている。一方、広壁10C2は、第1バンドパスフィルタ1Aの広壁11A2,12A2,13A2,14A2,15A2、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの広壁11B2,12B2,13B2,14B2,15B2と同一の平面上に配置されている。なお、広壁10C1,10C2は、それぞれ、導体層により構成することができる。また、狭壁10C3は、個別の又は一連の導体層、又は、ポスト壁により構成することができる。
The coupled waveguide 1C is composed of a pair of wide walls 10C1 and 10C2 facing each other and a narrow wall 10C3 that surrounds a space sandwiched between the wide walls 10C1 and 10C2 and short-circuits the wide walls 10C1 and 10C2. The wide wall 10C1 is on the same plane as the wide walls 11A1, 12A1, 13A1, 14A1, 15A1 of the
結合導波路1Cと第1バンドパスフィルタ1Aとは、結合導波路1Cの狭壁10C3に設けられた開口、及び、第1バンドパスフィルタ1Aの最終段の共振器15Aの狭壁15A3に設けられた開口を介して電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓100Aと記載する。また、結合導波路1Cと第2バンドパスフィルタ1Bとは、結合導波路1Cの狭壁10C3に設けられた開口、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの最初段の共振器11Bの狭壁11B3に設けられた開口を介して電磁結合されている。この開口のことを、以下、結合窓100Bと記載する。
The coupled waveguide 1C and the
フィルタ装置1において、第1バンドパスフィルタ1Aの最初段の共振器11Aの結合窓101A、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの最終段の共振器15Bの結合窓150Bは、何れも入出力ポートとして利用することができる。すなわち、前者の結合窓101Aを入力ポートとすれば、後者の結合窓150Bが出力ポートなり、後者の結合窓150Bを入力ポートとすれば、前者の結合窓101Aが出力ポートとなる。本実施形態においては、第1バンドパスフィルタ1Aの最初段の共振器11Aの結合窓101Aを入力ポートとして利用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、第2バンドパスフィルタ1Bの最終段の共振器15Bの結合窓150Bを入力ポートとして利用してもよい。
In the
換言すると、フィルタ装置1において、導波路10A及び導波路10Bは、何れも入出力導波路として利用することができる。すなわち、導波路10Aを入力導波路とすれば、導波路10Bが出力導波路となり、導波路10Bを入力導波路とすれば、導波路10Aが出力導波路となる。本実施形態においては、導波路10Aを入力導波路として利用しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、導波路10Bを入力導波路として利用してもよい。
In other words, in the
なお、本実施形態においては、第1バンドパスフィルタ1Aを構成する共振器11A〜15Aの個数を5個としているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、第1バンドパスフィルタ1Aを構成する共振器の個数は任意であり、5個よりも少なくてもよいし、5個よりも多くてもよい。また、本実施形態においては、第2バンドパスフィルタ1Bを構成する共振器11B〜15Bの個数を5個としているが、本発明はこれに限定されない。すなわち、第2バンドパスフィルタ1Bを構成する共振器の個数は任意であり、5個よりも少なくてもよいし、5個よりも多くてもよい。なお、第1バンドパスフィルタ1Aを構成する共振器の個数と第2バンドパスフィルタ1Bを構成する共振器の個数とは、一致していてもよいし、一致していなくてもよい。
In the present embodiment, the number of
(第1バンドパスフィルタにおける共振器の配置)
第1バンドパスフィルタ1Aにおける共振器11A〜15Aの配置について、図2を参照して説明する。図2は、フィルタ装置1の平面図である。
(Arrangement of resonator in 1st bandpass filter)
The arrangement of the
以下の説明においては、共振器11A,12A,13A,14A,15Aの中心を、それぞれ、中心C11A,C12A,C13A,C14A,C15Aと記載する。また、共振器11A,12A,13A,14A,15Aの半径(特許請求の範囲における「サイズ」の一例)を、それぞれ、半径R11A,R12A,R13A,R14A,R15Aと記載する。また、共振器11Aと共振器12Aとの中心間距離を、中心間距離D12Aと記載する。同様に、共振器12Aと共振器13Aとの中心間距離を、中心間距離D23Aと記載する。同様に、共振器13Aと共振器14Aとの中心間距離を、中心間距離D34Aと記載する。同様に、共振器14Aと共振器15Aとの中心間距離を、中心間距離D45Aと記載する。ここで、中心間距離D12Aは、共振器11Aの中心C11Aと共振器12Aの中心C12Aとの距離である。中心間距離D23A,D34A,D45Aについても、同様である。
In the following description, the centers of the
第1バンドパスフィルタ1Aにおいては、半径R11A,R12A,R13A,R14A,R15A及び中心間距離D12A,D23A,D34A,D45Aが以下の条件を満たす。
In the
D12A<R11A+R12A ・・・(A1)、
D23A<R12A+R13A ・・・(A2)、
D34A<R13A+R14A ・・・(A3)、
D45A<R14A+R15A ・・・(A4)。
D 12A <R 11A + R 12A ... (A1),
D 23A <R 12A + R 13A ... (A2),
D 34A <R 13A + R 14A ... (A3),
D 45A <R 14A + R 15A ... (A4).
ここで、条件A1は、共振器11Aと共振器12Aとが、結合窓112Aを介して電磁結合していることを意味する。また、条件A2は、共振器12Aと共振器13Aとが、結合窓123Aを介して電磁結合していることを意味する。また、条件A3は、共振器13Aと共振器14Aとが、結合窓134Aを介して電磁結合していることを意味する。また、条件A4は、共振器14Aと共振器15Aとが、結合窓145Aを介して電磁結合していることを意味する。
Here, the condition A1 means that the
また、第1バンドパスフィルタ1Aは、平面視において5つの共振器11A〜15Aが線対称になるように設計されている。ここで、5つの共振器11A〜15Aの対称軸は、中央の共振器13Aの中心C13Aを通る直線L1Aである。これにより、第1バンドパスフィルタ1Aの形状を規定する独立なパラメータの数を更に減らすことができるので、所望の特性を有するバンドパスフィルタ1Aの設計が更に容易になる。
Further, the
また、第1バンドパスフィルタ1Aは、5つの共振器11A〜15Aが花弁状に配置され、最初段の共振器11Aと最終段の共振器15Aとが互いに近接するように設計されている。換言すれば、5つの共振器11A〜15Aが平面視において花弁状に配置されるように設計されている。これにより、5つの共振器11A〜15Aが共通の直線上に配置され、最初段の共振器11Aと最終段の共振器15Aとが互いに離間するように設計されている場合と比べて、よりコンパクトな第1バンドパスフィルタ1Aを実現することができる。また、これにより、温度変化に起因する熱膨張又は熱収縮を抑制することができ、その結果、熱膨張又は熱収縮に起因する通過帯域の中心周波数及び帯域幅の変化を抑制することができる。換言すれば、温度変化に対する特性の安定性を向上させることができる。
Further, the
なお、結合窓112A,123A,134A,145Aの幅W12A,W23A,W34A,W45Aは、導波路10Aから遠ざかるに従って次第に大きくなり、その後、結合導波路10Cに近づくに従って次第に小さくなる。本実施形態においては、W12A=W45A<W23A=W34Aが成り立つ。これにより、第1バンドパスフィルタ1Aは、第2バンドパスフィルタ1Bとは独立な一つのバンドパスフィルタとして機能する。
The widths W 12A , W 23A , W 34A , and W 45A of the
(第2バンドパスフィルタにおける共振器配置)
第2バンドパスフィルタ1Bにおける共振器11B〜15Bの配置について、引き続き図2を参照して説明する。
(Resonator arrangement in the second bandpass filter)
The arrangement of the
以下の説明においては、共振器11B,12B,13B,14B,15Bの中心を、それぞれ、中心C11B,C12B,C13B,C14B,C15Bと記載する。また、共振器11B,12B,13B,14B,15Bの半径(特許請求の範囲における「サイズ」の一例)を、それぞれ、半径R11B,R12B,R13B,R14B,R15Bと記載する。また、共振器11Bと共振器12Bとの中心間距離を、中心間距離D12Bと記載する。同様に、共振器12Bと共振器13Bとの中心間距離を、中心間距離D23Bと記載する。同様に、共振器13Bと共振器14Bとの中心間距離を、中心間距離D34Bと記載する。同様に、共振器14Bと共振器15Bとの中心間距離を、中心間距離D45Bと記載する。ここで、中心間距離D12Bは、共振器11Bの中心C11Bと共振器12Bの中心C12Bとの距離である。中心間距離D23B,D34B,D45Bについても、同様である。
In the following description, the centers of the
第2バンドパスフィルタ1Bにおいては、半径R11B,R12B,R13B,R14B,R15B及び中心間距離D12B,D23B,D34B,D45Bが以下の条件を満たす。
In the
D12B<R11B+R12B ・・・(B1)、
D23B<R12B+R13B ・・・(B2)、
D34B<R13B+R14B ・・・(B3)、
D45B<R14B+R15B ・・・(B4)。
D 12B <R 11B + R 12B ... (B1),
D 23B <R 12B + R 13B ... (B2),
D 34B <R 13B + R 14B ... (B3),
D 45B <R 14B + R 15B ... (B4).
ここで、条件B1は、共振器11Bと共振器12Bとが、結合窓112Bを介して電磁結合していることを意味する。また、条件B2は、共振器12Bと共振器13Bとが、結合窓123Bを介して電磁結合していることを意味する。また、条件B3は、共振器13Bと共振器14Bとが、結合窓134Bを介して電磁結合していることを意味する。また、条件B4は、共振器14Bと共振器15Bとが、結合窓145Bを介して電磁結合していることを意味する。
Here, the condition B1 means that the
また、第2バンドパスフィルタ1Bは、平面視において5つの共振器11B〜15Bが線対称になるように設計されている。ここで、5つの共振器11B〜15Bの対称軸は、中央の共振器13Bの中心C13Bを通る直線L1Bである。これにより、第2バンドパスフィルタ1Bの形状を規定する独立なパラメータの数を更に減らすことができるので、所望の特性を有するバンドパスフィルタ1Bの設計が更に容易になる。
Further, the
また、第2バンドパスフィルタ1Bは、5つの共振器11B〜15Bが花弁状に配置され、最初段の共振器11Bと最終段の共振器15Bとが互いに近接するように設計されている。換言すれば、5つの共振器11B〜15Bが平面視において花弁状に配置されるように設計されている。これにより、5つの共振器11B〜15Bが共通の直線上に配置され、最初段の共振器11Bと最終段の共振器15Bとが互いに離間するように設計されている場合と比べて、よりコンパクトな第2バンドパスフィルタ1Bを実現することができる。また、これにより、温度変化に起因する熱膨張又は熱収縮を抑制することができ、その結果、熱膨張又は熱収縮に起因する通過帯域の中心周波数及び帯域幅の変化を抑制することができる。換言すれば、温度変化に対する特性の安定性を向上させることができる。
Further, the
結合窓112B,123B,134B,145Bの幅W12B,W23B,W34B,W45Bは、結合導波路10Cから遠ざかるに従って次第に大きくなり、その後、導波路10Bに近づくに従って次第に小さくなる。本実施形態においては、W12B=W45B<W23B=W34Bが成り立つ。これにより、第2バンドパスフィルタ1Bは、第1バンドパスフィルタ1Aとは独立な一つのバンドパスフィルタとして機能する。
The widths W 12B , W 23B , W 34B , and W 45B of the
(2つのバンドパスフィルタの位置関係)
フィルタ装置1における第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの位置関係について、引き続き図2を参照して説明する。
(Positional relationship between two bandpass filters)
The positional relationship between the
前述したように、第1バンドパスフィルタ1Aにおいて、5つの共振器11A〜15Aは、花弁状に配置されている。また、前述したように、第2バンドパスフィルタ1Bにおいて、5つの共振器11B〜15Bは、花弁状に配置されている。そして、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bは、以下の条件を満たすように配置されている。
As described above, in the
(1)平面視において、第1バンドパスフィルタ1Aの最初段の共振器11Aの中心C11A及び第1バンドパスフィルタ1Aの最終段の共振器15Aの中心C15Aを通る直線がx軸(第1の軸)と平行になる。第1バンドパスフィルタ1Aのその他の共振器12A,13A,14Aの中心C12A,C13A,C14Aは、この直線よりもy軸正方向側に位置する。
(1) In a plan view, a straight line passing through the center C 11A of the first stage resonator 11A of the first bandpass filter 1A and the center C 15A of the
(2)平面視において、第2バンドパスフィルタ1Bの最初段の共振器11Bの中心C11B及び第2バンドパスフィルタ1Bの最終段の共振器15Bの中心C15Bを通る直線がx軸(第1の軸)と平行になる。第2バンドパスフィルタ1Bのその他の共振器12B,13B,14Bの中心C12B,C13B,C14Bは、この直線よりもy軸負方向側に位置する。
(2) In a plan view, a straight line passing through the center C 11B of the first stage resonator 11B of the second bandpass filter 1B and the center C 15B of the
(3)平面視において、第1バンドパスフィルタ1Aの最初段の共振器11Aの中心C11A及び第2バンドパスフィルタ1Bの最終段の共振器15Bの中心C15Bを通る直線がy軸(第2の軸)と平行になる。
(3) In a plan view, a straight line passing through the center C 11A of the
(4)平面視において、第1バンドパスフィルタ1Aの最終段の共振器15Aの中心C15A及び第2バンドパスフィルタ1Bの最初段の共振器11Bの中心C11Bを通る直線がy軸(第2の軸)と平行になる。
(4) In a plan view, a straight line passing through the center C 15A of the
結合導波路1Cは、第1バンドパスフィルタ1Aの最終段の共振器15Aと第2バンドパスフィルタ1Bの最初段の共振器11Bとの間に配置されている。前述したように、第1バンドパスフィルタ1Aの最終段の共振器15Aは、結合窓100Aを介して結合導波路1Cと電磁結合されている。また、前述したように、第2バンドパスフィルタ1Bの最初段の共振器11Bは、結合窓100Bを介して結合導波路1Cと電磁結合されている。これにより、第1バンドパスフィルタ1Aと第2バンドパスフィルタ1Bとの電磁結合が実現される。
The coupled waveguide 1C is arranged between the
このとき、第1バンドパスフィルタ1Aは、10個の共振器11A〜15A,11B〜15Bからなるバンドパスフィルタの一部としてではなく、第2バンドパスフィルタ1Bと独立な、5個の共振器11A〜15Aからなるバンドパスフィルタとして機能する。これは、結合窓112A,123A,134A,145Aの幅W12A,W23A,W34A,W45Aが、導波路10Aから遠ざかるに従って次第に大きくなり、その後、結合導波路10Cに近づくに従って次第に小さくなるように設定されているためである。
At this time, the
同様に、第2バンドパスフィルタ1Bは、10個の共振器11A〜15A,11B〜15Bからなるバンドパスフィルタの一部としてではなく、第1バンドパスフィルタ1Aと独立な、5個の共振器11B〜15Bからなるバンドパスフィルタとして機能する。これは、結合窓112B,123B,134B,145Bの幅W12B,W23B,W34B,W45Bが、結合導波路10Cから遠ざかるに従って次第に大きくなり、その後、導波路10Bに近づくに従って次第に小さくなるように設定されているためである。
Similarly, the
(第1バンドパスフィルタ及び第2バンドパスフィルタの通過帯域の設定方法)
フィルタ装置1の狭帯域化を実現するために、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域は、互いに相違し、且つ、共通部分を有するように設定されている。第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域の設定方法について、図3〜図5を参照して説明する。
(Method of setting the pass band of the first bandpass filter and the second bandpass filter)
In order to realize the narrowing of the band of the
図3は、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域の第1の設定方法を示す。図3の(a)は、第1バンドパスフィルタ1Aの平面図であり、図3の(b)は、第2バンドパスフィルタ1Bの平面図である。図3の(c)は、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの透過係数|S21|の周波数依存性を示すグラフである。
FIG. 3 shows a first method of setting the pass band of the
本設定方法においては、図3の(a)及び(b)に示すように、第1バンドパスフィルタ1Aの共振器11A〜15Aの半径R11A〜R15Aと、第2バンドパスフィルタ1Bの共振器11B〜15Bの半径R11B〜R15Bと、を以下の条件を満たすように設定している。
In this setting method, as shown in FIGS. 3A and 3B, the radii R 11A to R 15A of the resonators 11A to 15A of the
R11A > R11B ・・・(C1)、
R12A > R12B ・・・(C2)、
R13A > R13B ・・・(C3)、
R14A > R14B ・・・(C4)。
R 11A > R 11B ... (C1),
R 12A > R 12B ... (C2),
R 13A > R 13B ... (C3),
R 14A > R 14B ... (C4).
これにより、共振器11A〜15Aのサイズが、それぞれ、共振器11B〜15Bのサイズよりも大きくなる。したがって、図3の(c)に示すように、第1バンドパスフィルタ1Aにおける導体ポスト11A4〜15A4、及び、第2バンドパスフィルタ1Bにおける導体ポスト11B4〜15B4を省略しても、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域を第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域よりも低周波側に配置することができる。換言すれば、第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域を第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域よりも高周波側に配置することができる。また、半径R11A〜R15Aと半径R11B〜R15Bとの違いは、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域と第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域とが、共通部分を有するように調整されている。これにより、フィルタ装置1を、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域と第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域との共通部分を通過帯域とする、狭帯域バンドパスフィルタとして機能させることが可能になる。
As a result, the size of the
なお、条件C1〜C4における符号の向きを逆転させることによって、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域を第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域よりも高周波側に配置することができる。
By reversing the directions of the symbols under the conditions C1 to C4, the pass band of the
図4は、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域の第2の設定方法を示す。図4の(a)は、第1バンドパスフィルタ1Aの平面図であり、図4の(b)は、第2バンドパスフィルタ1Bの平面図である。図4の(c)は、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの透過係数S21の周波数依存性を示すグラフである。
FIG. 4 shows a second method of setting the pass band of the
本設定方法においては、図4の(a)及び(b)に示すように、導体ポスト11A4〜15A4の狭壁11A3〜15A3からの最短距離δ11A〜δ15Aと、導体ポスト11B4〜15B4の狭壁11B3〜15B3からの最短距離δ11B〜δ15Bと、を以下の条件を満たすように設定している。 In this setting method, as shown in FIGS. 4A and 4B, the shortest distances δ 11A to δ 15A from the narrow walls 11A3 to 15A3 of the conductor posts 11A4 to 15A4 and the narrowness of the conductor posts 11B4 to 15B4. The shortest distances δ 11B to δ 15B from the walls 11B3 to 15B3 are set so as to satisfy the following conditions.
δ11A < δ11B ・・・(D1)、
δ12A < δ12B ・・・(D2)、
δ13A < δ13B ・・・(D3)、
δ14A < δ14B ・・・(D4)。
δ 11A <δ 11B ... (D1),
δ 12A <δ 12B ... (D2),
δ 13A <δ 13B ... (D3),
δ 14A <δ 14B ... (D4).
これにより、共振器11A〜15Aの実効サイズが、それぞれ、共振器11B〜15Bの実効サイズよりも大きくなる。したがって、図4の(c)に示すように、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域を第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域よりも低周波側に配置することができる。換言すれば、第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域を第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域よりも高周波側に配置することができる。また、最短距離δ11A〜δ15Aと最短距離δ11B〜δ15Bとの違いは、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域と第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域とが、共通部分を有するように調整されている。これにより、フィルタ装置1を、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域と第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域との共通部分を通過帯域とする、狭帯域バンドパスフィルタとして機能させることが可能になる。
As a result, the effective size of the
なお、条件C1〜C4における符号の向きを逆転させることによって、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域を第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域よりも高周波側に配置することができる(後述する第1の実施例参照)。
By reversing the directions of the symbols under the conditions C1 to C4, the pass band of the
図5は、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域の第3の設定方法を示す。図5の(a)は、第1バンドパスフィルタ1Aの平面図であり、図5の(b)は、第2バンドパスフィルタ1Bの平面図である。図5の(c)は、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの透過係数S21の周波数依存性を示すグラフである。
FIG. 5 shows a third method of setting the pass band of the
本設定方法においては、図5の(a)及び(b)に示すように、第1バンドパスフィルタ1Aには導体ポスト11A4〜15A4を設けず、第2バンドパスフィルタ1Bには導体ポスト11B4〜15B4を設ける構成を採用している。
In this setting method, as shown in FIGS. 5A and 5B, the
これにより、共振器11A〜15Aの実効サイズが、それぞれ、共振器11B〜15Bの実効サイズよりも大きくなる。したがって、図5の(c)に示すように、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域を第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域よりも低周波側に配置することができる。換言すれば、第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域を第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域よりも高周波側に配置することができる。また、導体ポスト11B4〜15B4の位置は、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域と第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域とが、共通部分を有するように調整されている。これにより、フィルタ装置1を、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域と第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域との共通部分を通過帯域とする、狭帯域バンドパスフィルタとして機能させることが可能になる。
As a result, the effective size of the
なお、第2バンドパスフィルタ1Bには導体ポスト11B4〜15B4を設けず、第1バンドパスフィルタ1Aには導体ポスト11A4〜15A4を設ける構成を採用することも可能である。この場合、第1バンドパスフィルタ1Aの通過帯域を第2バンドパスフィルタ1Bの通過帯域よりも高周波側に配置することができる。
It is also possible to adopt a configuration in which the conductor posts 11B4 to 15B4 are not provided in the
(フィルタ装置の第1の実施例)
フィルタ装置1の第1の実施例について、図6〜図7を参照して説明する。
(First Example of Filter Device)
A first embodiment of the
図6は、本実施例に係るフィルタ装置1の平面図である。
FIG. 6 is a plan view of the
本実施例では、第1バンドパスフィルタ1Aを構成する5つの共振器11A〜15Aを、花弁状に配置した。また、本実施例では、第2バンドパスフィルタ1Bを構成する5つの共振器11B〜15Bを、花弁状に配置した。また、本実施例では、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bを、以下の条件を満たすように配置した。
In this embodiment, the five
(1)平面視において、第1バンドパスフィルタ1Aの最初段及び最終段の共振器11A,15Aの中心C11A,C15A、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの最初段及び最終段の共振器11B,15Bの中心C11B,C15Bを通る直線がx軸(第1の軸)と平行になる。
(1) In a plan view, the first and
(2)第1バンドパスフィルタ1Aのその他の共振器12A,13A,14Aの中心C12A,C13A,C14A、及び、第2バンドパスフィルタ1Bのその他の共振器12B,13B,14Bの中心C12B,C13B,C14Bは、この直線よりもy軸正方向側に位置する。
(2) Centers of
また、本実施例では、第1バンドパスフィルタ1Aの共振器11A〜15Aの半径R11A〜R15A、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの共振器11B〜15Bの半径R11B〜R15Bを、以下のように設定した。
Further, in this embodiment, the radii R 11A to R 15A of the resonators 11A to 15A of the first bandpass filter 1A and the radii R 11B to R 15B of the
R11A=R15A=R11B=R15B=2020μm、
R12A=R14A=R12B=R14B=2122.5μm、
R13A=R13B=2130μm。
R 11A = R 15A = R 11B = R 15B = 2020 μm,
R 12A = R 14A = R 12B = R 14B = 2122.5 μm,
R 13A = R 13B = 2130 μm.
また、本実施例では、導体ポスト11A4〜15A4の狭壁11A3〜15A3からの最短距離δ11A〜δ15A、及び、導体ポスト11B4〜15B4の狭壁11B3〜15B3からの最短距離δ11B〜δ15Bを、上述した条件D1〜D4の符号を逆転させた条件を満たすべく、以下のように設定した。 Further, in this embodiment, the shortest distances δ 11A to δ 15A from the narrow walls 11A3 to 15A3 of the conductor posts 11A4 to 15A4 and the shortest distances δ 11B to δ 15B from the narrow walls 11B3 to 15B3 of the conductor posts 11B4 to 15B4. Was set as follows in order to satisfy the condition that the above-mentioned conditions D1 to D4 were reversed.
δ11A=δ15A=750μm、δ11B=δ15B=250μm、
δ12A=δ14A=750μm、δ12B=δ14B=250μm、
δ13A=750μm、δ13B=250μm。
δ 11A = δ 15A = 750 μm, δ 11B = δ 15B = 250 μm,
δ 12A = δ 14A = 750 μm, δ 12B = δ 14B = 250 μm,
δ 13A = 750 μm, δ 13B = 250 μm.
また、本実施例においては、(1)導波路10A、(2)第1バンドパスフィルタ1Aを構成する共振器11A〜15A、(3)導波路10B、(4)第2バンドパスフィルタ1Bを構成する共振器11B〜15B、並びに、(5)結合導波路1Cの内部を満たす材料として、厚さ0.86mmの合成石英ガラスを用いた。
Further, in this embodiment, (1)
図7は、第1バンドパスフィルタ1A、第2バンドパスフィルタ1B、及び、フィルタ装置1の透過係数S21の周波数特性を示すグラフ(シミュレーション結果)である。
FIG. 7 is a graph (simulation result) showing the frequency characteristics of the
図7によれば、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタの通過帯域が、互いに相違し、且つ、共通部分を有することが確かめられる。また、図7によれば、フィルタ装置1の通過帯域が、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタの通過帯域の共通部分と略一致することが確かめられる。すなわち、フィルタ装置1が、狭帯域バンドパスフィルタとして機能することが確かめられる。実際、フィルタ装置1の3dB帯域幅は、約600MHzであり、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの3dB帯域幅(約1.5GHz)の2/5程度であった。
According to FIG. 7, it is confirmed that the pass bands of the
また、図7によれば、フィルタ装置1の挿入損失は、約2.9dBである。一方、図10によれば、3dB帯域幅が600MHzの5段チェビシェフフィルタの挿入損失は、約3.4dBである。したがって、フィルタ装置1においては、狭帯域化に伴う挿入損失の増加が5段チェビシェフフィルタよりも小さく抑えられていることが分かる。
Further, according to FIG. 7, the insertion loss of the
(フィルタ装置の第2の実施例)
フィルタ装置1の第2の実施例について、図8〜図9を参照して説明する。
(Second Example of Filter Device)
A second embodiment of the
図8は、本実施例に係るフィルタ装置1の平面図である。
FIG. 8 is a plan view of the
本実施例では、第1バンドパスフィルタ1Aを構成する5つの共振器11A〜15Aを、花弁状に配置した。また、本実施例では、第2バンドパスフィルタ1Bを構成する5つの共振器11B〜15Bを、花弁状に配置した。また、本実施例では、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bを、以下の条件を満たすように配置した。
In this embodiment, the five
(1)平面視において、第1バンドパスフィルタ1Aの最初段及び最終段の共振器11A,15Aの中心C11A,C15A、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの最初段及び最終段の共振器11B,15Bの中心C11B,C15Bを通る直線がx軸(第1の軸)と平行になる。
(1) In a plan view, the first and
(2)第1バンドパスフィルタ1Aのその他の共振器12A,13A,14Aの中心C12A,C13A,C14A、及び、第2バンドパスフィルタ1Bのその他の共振器12B,13B,14Bの中心C12B,C13B,C14Bは、この直線よりもy軸正方向側に位置する。
(2) Centers of
また、本実施例では、第1バンドパスフィルタ1Aの共振器11A〜15Aの半径R11A〜R15A、及び、第2バンドパスフィルタ1Bの共振器11B〜15Bの半径R11B〜R15Bを、以下のように設定した。
Further, in this embodiment, the radii R 11A to R 15A of the resonators 11A to 15A of the first bandpass filter 1A and the radii R 11B to R 15B of the
R11A=R15A=R11B=R15B=2020μm、
R12A=R14A=R12B=R14B=2122μm、
R13A=R13B=2130μm。
R 11A = R 15A = R 11B = R 15B = 2020 μm,
R 12A = R 14A = R 12B = R 14B = 2122 μm,
R 13A = R 13B = 2130 μm.
また、本実施例では、第1バンドパスフィルタ1Aには導体ポスト11A4〜15A4を設けず、第2バンドパスフィルタ1Bには導体ポスト11B4〜15B4を設ける構成を採用した。第1バンドパスフィルタ1Aにおいて、導体ポスト11A4〜15A4の狭壁11A3〜15A3からの最短距離δ11A〜δ15Aは、一律に750μmとした。
Further, in this embodiment, the
また、本実施例においては、(1)導波路10A、(2)第1バンドパスフィルタ1Aを構成する共振器11A〜15A、(3)導波路10B、(4)第2バンドパスフィルタ1Bを構成する共振器11B〜15B、並びに、(5)結合導波路1Cの内部を満たす材料として、厚さ0.86mmの合成石英ガラスを用いた。
Further, in this embodiment, (1)
図9は、第1バンドパスフィルタ1A、第2バンドパスフィルタ1B、及び、フィルタ装置1の透過係数S21の周波数特性を示すグラフ(シミュレーション結果)である。
FIG. 9 is a graph (simulation result) showing the frequency characteristics of the
図9によれば、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタの通過帯域が、互いに相違し、且つ、共通部分を有することが確かめられる。また、図9によれば、フィルタ装置1の通過帯域が、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタの通過帯域の共通部分と略一致することが確かめられる。すなわち、フィルタ装置1が、狭帯域バンドパスフィルタとして機能することが確かめられる。実際、フィルタ装置1の3dB帯域幅は、約575MHzであり、第1バンドパスフィルタ1A及び第2バンドパスフィルタ1Bの3dB帯域幅(約1.5GHz)の2/5程度であった。
According to FIG. 9, it is confirmed that the pass bands of the
また、図9によれば、フィルタ装置1の挿入損失は、約3.3dBである。一方、図10によれば、3dB帯域幅が575MHzの5段チェビシェフフィルタの挿入損失は、約3.6dBである。したがって、フィルタ装置1においては、狭帯域化に伴う挿入損失の増加が5段チェビシェフフィルタよりも小さく抑えられていることが分かる。
Further, according to FIG. 9, the insertion loss of the
(付記事項)
本発明は、上述した実施形態に限定されるものでなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、上述した実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
(Additional notes)
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the claims, and the embodiment obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the above-described embodiment. Is also included in the technical scope of the present invention.
1 フィルタ装置
1A 第1バンドパスフィルタ
11A〜15A 共振器
11A1〜15A1 広壁
11A2〜15A2 広壁
11A3〜15A3 狭壁
11A4〜15A4 導体ポスト
1B 第2バンドパスフィルタ
11B〜15B 共振器
11B1〜15B1 広壁
11B2〜15B2 広壁
11B3〜15B3 狭壁
11B4〜15B4 導体ポスト
1
Claims (5)
電磁結合された複数の共振器を含む第2バンドパスフィルタと、を備え、
前記第1バンドパスフィルタに含まれる共振器の個数と前記第2バンドパスフィルタに含まれる共振器の個数とは、互いに等しく、
前記第1バンドパスフィルタの通過帯域と前記第2バンドパスフィルタの通過帯域とが、互いに相違し、且つ、共通部分を有するように設定されている、
ことを特徴とするフィルタ装置。 A first bandpass filter containing multiple electromagnetically coupled resonators,
A second bandpass filter, including a plurality of electromagnetically coupled resonators, is provided.
The number of resonators included in the first bandpass filter and the number of resonators included in the second bandpass filter are equal to each other.
The pass band of the first bandpass filter and the pass band of the second bandpass filter are set so as to be different from each other and have a common portion.
A filter device characterized by that.
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。 The size of each resonator included in the first bandpass filter and the size of the resonator included in the second bandpass filter corresponding to the resonator are different from each other.
The filter device according to claim 1.
前記第2バンドパスフィルタに含まれる少なくとも1つの共振器の内部に第2導体ポストが設けられており、
前記第1導体ポストから前記第1バンドパスフィルタに含まれる前記少なくとも1つの共振器の狭壁までの最短距離と、前記第2導体ポストから前記第2バンドパスフィルタに含まれる前記少なくとも1つの共振器の狭壁までの最短距離とが、互いに相違している、
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。 A first conductor post is provided inside at least one resonator included in the first bandpass filter.
A second conductor post is provided inside at least one resonator included in the second bandpass filter.
The shortest distance from the first conductor post to the narrow wall of the at least one resonator included in the first bandpass filter, and the at least one resonance contained in the second bandpass filter from the second conductor post. The shortest distance to the narrow wall of the vessel is different from each other,
The filter device according to claim 1.
前記第1バンドパスフィルタ又は前記第2バンドパスフィルタの他方に含まれる少なくとも1つの共振器の内部に導体ポストが設けられていない、
ことを特徴とする請求項1に記載のフィルタ装置。 A conductor post is provided inside at least one resonator included in either the first bandpass filter or the second bandpass filter.
A conductor post is not provided inside at least one resonator contained in the first bandpass filter or the other of the second bandpass filter.
The filter device according to claim 1.
前記第1バンドパスフィルタは、前記複数の共振器を花弁状に配置することにより構成されており、
前記第2バンドパスフィルタに含まれる各共振器は、円柱状であり、
前記第2バンドパスフィルタは、前記複数の共振器を花弁状に配置することより構成されている、
ことを特徴とする請求項1〜4の何れか1項に記載のフィルタ装置。 Each resonator included in the first bandpass filter is cylindrical and has a columnar shape.
The first bandpass filter is configured by arranging the plurality of resonators in a petal shape.
Each resonator included in the second bandpass filter is cylindrical and has a columnar shape.
The second bandpass filter is configured by arranging the plurality of resonators in a petal shape.
The filter device according to any one of claims 1 to 4.
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