JP2022108045A

JP2022108045A - バンドパスフィルタ

Info

Publication number: JP2022108045A
Application number: JP2021002841A
Authority: JP
Inventors: 崇史藤原; Takashi Fujiwara
Original assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Current assignee: Nihon Dempa Kogyo Co Ltd
Priority date: 2021-01-12
Filing date: 2021-01-12
Publication date: 2022-07-25

Abstract

【課題】バンドパスフィルタを小さくする。【解決手段】バンドパスフィルタＳは、第１コンデンサ２１と、第２コンデンサ２２と、第１コンデンサ２１と第２コンデンサ２２とを接続する信号線１１とグランドとの間に設けられた第１伝送線路３１と、信号線１１に一端が接続されており他端が開放された第２伝送線路３２と、を有し、第１伝送線路３１及び第２伝送線路３２は、入力される信号の波長の８分の１の線路長を有し、第１伝送線路３１と第２伝送線路３２とは、互いに電界結合又は磁界結合することにより並列共振する結合線路を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、特定の周波数成分の信号を取り出すためのバンドパスフィルタに関する。

特許文献１には、入力される信号の波長の４分の１の電気長を有する直線状の４本のパターンを互いに平行に設けることによって構成されたバンドパスフィルタが開示されている。このバンドパスフィルタは、入力される信号の周波数の信号を透過し、周波数ｆより高周波数側及び低周波数側に離れるにしたがって減衰特性が大きくなる特性を有する。

特開２０１４－２０３８４６号公報

しかしながら、上記の技術では、入力される信号の波長の４分の１の長さのパターンを必要とするため、バンドパスフィルタの大きさを信号の波長の４分の１の長さよりも小さくすることができなかった。

そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、バンドパスフィルタを小さくすることを目的とする。

本発明の第１の態様においては、第１コンデンサと、第２コンデンサと、前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとを接続する信号線とグランドとの間に設けられた第１伝送線路と、前記信号線に一端が接続されており他端が開放された第２伝送線路と、を有し、前記第１伝送線路及び前記第２伝送線路は、入力される信号の波長の８分の１の線路長を有し、前記第１伝送線路と前記第２伝送線路とは、互いに電界結合又は磁界結合することにより並列共振する結合線路を構成する、バンドパスフィルタを提供する。

本発明によれば、バンドパスフィルタを小さくできるという効果を奏する。

本実施形態に係るバンドパスフィルタの構成を示す図である。複数段の結合線路を有するバンドパスフィルタを模式的に示す図である。信号のゲインの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。

図１は、本実施形態に係るバンドパスフィルタＳの構成を示す図である。バンドパスフィルタＳは、第１コンデンサ２１と、第２コンデンサ２２と、第１伝送線路３１と、第２伝送線路３２と、を有する。

第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２は、信号線１１により接続されている。第１コンデンサ２１及び第２コンデンサ２２の容量は、周波数ｆに基づいて定められている。

第１伝送線路３１は、第１コンデンサ２１と第２コンデンサ２２とを接続する信号線１１とグランドとの間に設けられている。第１伝送線路３１は、入力端ＩＮに入力された信号（以下、「入力信号」という）の波長λの８分の１の線路長を有する。例えば、入力信号の周波数ｆが１ＧＨｚである場合、信号の波長λは約３００ミリメートルであり、第１伝送線路３１の線路長は約３７．５ミリメートルである。

第２伝送線路３２の２つの先端のうちの一端は、信号線１１に接続されている。第２伝送線路３２の２つの先端のうちの他端は、開放されている。第２伝送線路３２は、第１伝送線路３１と同様に、入力信号の波長λの８分の１の線路長を有する。

第１伝送線路３１と第２伝送線路３２とは、互いに電界結合又は磁界結合することにより並列共振する結合線路を構成する。第１伝送線路３１と第２伝送線路３２とは、所定距離Ｄ１離れて、平行に配置されている。所定距離Ｄ１を変更することにより、バンドパスフィルタＳの特性が変化する。例えば、所定距離Ｄ１を大きくすると、周波数ｆと異なる周波数の信号成分の減衰量が小さくなる。所定距離Ｄ１の具体的な値は、周波数ｆと異なる周波数の信号成分の減衰量の要求値に基づいて定められている。

（変形例）
上記の実施形態に限らず、バンドパスフィルタが複数段の結合線路を有してもよい。図２は、複数段の結合線路を有するバンドパスフィルタＳ２を模式的に示す図である。バンドパスフィルタＳ２は、図１のバンドパスフィルタＳの構成に加えて、第３コンデンサ２３と、第４コンデンサ２４と、第３伝送線路３３と、第４伝送線路３４と、第５伝送線路３５と、第６伝送線路３６と、を有する。

第２コンデンサ２２と第３コンデンサ２３とは、信号線１２により接続されている。また、第３コンデンサ２３と第４コンデンサ２４とは、信号線１３により接続されている。第３コンデンサ２３及び第４コンデンサ２４の容量は、周波数ｆに基づいて定められている。

第３伝送線路３３は、信号線１２とグランドとの間に接続されている。第３伝送線路３３は、入力信号の波長λの８分の１の線路長を有する。第４伝送線路３４は、第３伝送線路３３と同様に、入力信号の波長λの８分の１の線路長を有する。第４伝送線路３４の一端は、信号線１２に接続され、他端は開放されている。第３伝送線路３３と第４伝送線路３４とは、互いに電界結合又は磁界結合することにより並列共振する結合線路を構成する。第３伝送線路３３と第４伝送線路３４とは、所定距離Ｄ２離れて、平行に配置されている。

第５伝送線路３５は、信号線１３とグランドとの間に接続されている。第５伝送線路３５は、入力信号の波長λの８分の１の線路長を有する。第６伝送線路３６は、入力信号の波長λの８分の１の線路長を有する。第６伝送線路３６の一端は、信号線１３に接続され、他端は開放されている。第５伝送線路３５と第６伝送線路３６とは、互いに電界結合又は磁界結合することにより並列共振する結合線路を構成する。第５伝送線路３５と第６伝送線路３６とは、所定距離Ｄ３離れて、平行に配置されている。

所定距離Ｄ１と、所定距離Ｄ２と、所定距離Ｄ３とは、それぞれ異なっていてもよい。複数段の結合線路の各段における信号のゲインの周波数特性は、各段の結合線路の複数の伝送線路間の距離によって定まる。したがって、各段の結合線路の複数の伝送線路間の距離の組み合わせごとに、それぞれ異なる特性のバンドパスフィルタを提供することができる。

図３は、信号のゲインの周波数特性のシミュレーション結果を示す図である。図３の横軸は周波数を示し、縦軸は信号のゲインを示す。

濃い実線Ｒは、本実施形態に係るバンドパスフィルタＳを通過した信号のゲインの周波数特性を示す。濃い実線Ｒは、入力信号の周波数ｆである１ＧＨｚにおいて０ｄＢのゲインを示している。また、濃い実線Ｒは、入力信号の周波数ｆの奇数倍の周波数である３ＧＨｚ及び５ＧＨｚにおいて、０ｄＢのゲインを示し、奇数倍の周波数でない周波数（例えば周波数ｆの偶数倍の周波数）が減衰している。このように、本実施形態に係るバンドパスフィルタＳは、入力信号の周波数ｆの信号、及び入力信号の奇数倍の周波数の信号を通過させ、その他の周波数の信号を減衰させることができる。

薄い実線Ｌは、入力信号の波長の４分の１の波長の共振回路を用いた比較例のバンドパスフィルタを通過した信号のゲインの周波数特性を示す。薄い実線Ｌは、入力信号の周波数ｆである１ＧＨｚにおいて０ｄＢのゲインを示しているが、入力信号の周波数ｆの奇数倍の周波数である５ＧＨｚにおいて、信号が減衰している。このように、比較例のバンドパスフィルタは、入力信号の奇数倍の周波数である５ＧＨｚの信号を減衰せずに通過させることができない。

［バンドパスフィルタＳによる効果］
このように、本実施形態に係るバンドパスフィルタＳにおいては、２つのコンデンサの間の信号線１１に接続された、波長の８分の１の長さの線路長の結合線路を有する。結合線路を構成する２本の伝送線路のうちの第１伝送線路３１は、信号線１１とグランドとの間に設けられている。２本の伝送線路のうちの第２伝送線路３２は、信号線１１に一端が接続され、他端が開放されている。このようにすることで、本実施形態に係るバンドパスフィルタＳの大きさを、入力信号の波長の４分の１の長さよりも小さくできる。

また、結合線路を構成する第１伝送線路３１と第２伝送線路３２との間の所定距離Ｄ１を変えるだけで、バンドパスフィルタＳの特性を変えることができる。そのため、バンドパスフィルタＳの特性を所望の特性にしやすくなる。

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。

１１信号線
１２信号線
１３信号線
２１第１コンデンサ
２２第２コンデンサ
２３第３コンデンサ
２４第４コンデンサ
３１第１伝送線路
３２第２伝送線路
３３第３伝送線路
３４第４伝送線路
３５第５伝送線路
３６第６伝送線路
ＩＮ入力端
ＯＵＴ出力端
Ｓバンドパスフィルタ
Ｓ２バンドパスフィルタ

Claims

第１コンデンサと、
第２コンデンサと、
前記第１コンデンサと前記第２コンデンサとを接続する信号線とグランドとの間に設けられた第１伝送線路と、
前記信号線に一端が接続されており他端が開放された第２伝送線路と、
を有し、
前記第１伝送線路及び前記第２伝送線路は、入力される信号の波長の８分の１の線路長を有し、
前記第１伝送線路と前記第２伝送線路とは、互いに電界結合又は磁界結合することにより並列共振する結合線路を構成する、
バンドパスフィルタ。