JP2022120429A - Side coupling type bandpass filter circuit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、マイクロストリップ線路によって構成された側結合型バンドパスフィルタ回路に関する。 The present invention relates to a side-coupling band-pass filter circuit composed of microstrip lines.
特許文献1の図13には、側結合型バンドパスフィルタが開示されている。このフィルタは、基板の表面において両端の入出力部の間に、通過帯域の約1/2波長の長さの線路を、通過帯域の約1/4波長分が結合するようにして並べた構造を有し、この基板の裏面には接地面が形成されている。なお、「側結合」とは、このように、二本の線路が幅方向に離間して互いに平行に配置され、磁界結合している状態のことである。 FIG. 13 of Patent Document 1 discloses a side-coupling bandpass filter. This filter has a structure in which lines with a length of about 1/2 wavelength of the passband are arranged between the input and output portions at both ends on the surface of the substrate so that about 1/4 wavelength of the passband is coupled. A ground plane is formed on the back surface of the substrate. "Side coupling" is a state in which two lines are arranged parallel to each other with a gap in the width direction, and are magnetically coupled.
マイクロストリップ線路によって構成される回路の大きさは、信号の波長に比例する。例えば30GHz(ギガヘルツ)以上の高周波信号を扱う回路では、1波長の長さが約5mm(ミリメートル)以下である。
側結合型バンドパスフィルタの通過帯域の中心周波数を例えば35GHzに設定し、その特性を最適化しようとすると、平行に配置される線路の間のギャップを例えば25μm(マイクロメートル)にしなければならなかったり、線路の幅を例えば50μmにしなければならなかったりする場合がある。特に、通過帯域幅が広く、入力の外部Qが小さい場合に、線路幅が狭くなり、線路間隔が狭くなる。しかし、このような回路を、プリント配線板のエッチング技術で製造する場合、25μm幅のギャップや50μm幅の線路を形成することは難しい。あるいは、形成できたとしても、製造誤差の影響が大きく、設計どおりの特性を実現することが難しい。
本発明は、例えばこのような課題を解決することを目的とする。
The size of a circuit composed of microstrip lines is proportional to the wavelength of the signal. For example, in a circuit that handles high-frequency signals of 30 GHz (gigahertz) or higher, the length of one wavelength is approximately 5 mm (millimeters) or less.
If the center frequency of the passband of the side-coupling bandpass filter is set to 35 GHz, for example, and its characteristics are to be optimized, the gap between the lines arranged in parallel must be set to 25 μm (micrometers), for example. In some cases, the width of the line must be set to 50 μm, for example. In particular, when the passband width is wide and the external Q of the input is small, the line width becomes narrow and the line spacing becomes narrow. However, it is difficult to form a 25 μm wide gap or a 50 μm wide line when manufacturing such a circuit by etching technology for printed wiring boards. Alternatively, even if it can be formed, the effect of manufacturing errors is large, and it is difficult to realize the characteristics as designed.
An object of the present invention is, for example, to solve such problems.
マイクロストリップ線路によって構成された側結合型バンドパスフィルタ回路は、線路長が略二分の一波長であり、第一の端部が入力線路の端部に連結され、第二の端部が開放された入力側共振線路と、線路長が略二分の一波長であり、第一の端部が開放され、第二の端部が出力線路の端部に連結された出力側共振線路とを備える。前記入力側共振線路は、特性インピーダンスが前記入力線路よりも小さく、第一の前記端部から所定の線路長にわたって延びた低インピーダンス線路と、第二の前記端部から所定の線路長にわたって延びた側結合線路とを有する。前記出力側共振線路は、第一の前記端部から所定の線路長にわたって延びた側結合線路と、特性インピーダンスが前記出力線路よりも小さく、第二の前記端部から所定の線路長にわたって延びた低インピーダンス線路とを有する。
前記入力側共振線路及び前記出力側共振線路の前記側結合線路は、幅方向に離間して互いに平行に配置され磁界結合してもよい。
線路長が略二分の一波長であり、第一及び第二の端部が開放された一以上の中間共振線路を更に備えてもよい。それぞれの前記中間共振線路は、第一の前記端部から所定の線路長にわたって延びた入力側側結合線路と、第二の前記端部から所定の線路長にわたって延びた出力側側結合線路を有してもよい。前記入力側共振線路の前記側結合線路と、前記中間共振線路のうちの一つの前記入力側側結合線路とは、幅方向に離間して互いに平行に配置され磁界結合してもよい。前記中間共振線路のうちの一つの前記出力側側結合線路と、前記出力側共振線路の前記側結合線路とは、幅方向に離間して互いに平行に配置され磁界結合してもよい。
前記入力側共振線路及び前記出力側共振線路の前記側結合線路は、それぞれ、線路長が略四分の一波長であってもよい。
前記入力側共振線路及び前記出力側共振線路の前記低インピーダンス線路は、それぞれ、線路長が略四分の一波長であってもよい。
A side-coupling band-pass filter circuit configured by a microstrip line has a line length of approximately a half wavelength, a first end connected to an end of an input line, and a second end open. and an output-side resonant line having a line length of approximately half the wavelength, a first end being open and a second end being connected to an end of the output line. The input-side resonance line has a characteristic impedance lower than that of the input line, and includes a low-impedance line extending from the first end over a predetermined line length, and a low-impedance line extending from the second end over a predetermined line length. and a side coupling line. The output-side resonance line includes a side coupling line extending from the first end over a predetermined line length, and a characteristic impedance lower than that of the output line and extending from the second end over a predetermined line length. and a low impedance line.
The side coupling lines of the input side resonant line and the output side resonant line may be spaced apart in the width direction and arranged parallel to each other for magnetic coupling.
It may further include one or more intermediate resonant lines having a line length of approximately one-half wavelength and having first and second open ends. Each of the intermediate resonance lines has an input-side coupling line extending over a predetermined line length from the first end and an output-side coupling line extending over a predetermined line length from the second end. You may The side coupling line of the input side resonant lines and one of the input side coupling lines of the intermediate resonant lines may be spaced apart in the width direction and arranged parallel to each other for magnetic coupling. The output side coupling line of one of the intermediate resonance lines and the side coupling line of the output side resonance line may be spaced apart in the width direction and arranged parallel to each other for magnetic coupling.
Each of the side coupling lines of the input side resonant line and the output side resonant line may have a line length of approximately a quarter wavelength.
Each of the low-impedance lines of the input-side resonant line and the output-side resonant line may have a line length of approximately a quarter wavelength.
前記側結合型バンドパスフィルタ回路によれば、入力線路と入力側共振線路とが、側結合ではなく、連結しているので、入力線路と入力側共振線路との間にギャップを設ける必要がない。同様に、出力側共振線路と出力線路とが、側結合ではなく、連結しているので、出力側共振線路と出力線路との間にもギャップを設ける必要がない。このため、特性を最適化しても、線路間のギャップを100μm未満にする必要がなく、容易に製造できる。また、線路間のギャップが大きいので、製造誤差の影響が少なく、設計どおりの特性を容易に実現できる。 According to the side-coupling bandpass filter circuit, the input line and the input-side resonance line are connected instead of side-coupling, so there is no need to provide a gap between the input line and the input-side resonance line. . Similarly, since the output-side resonance line and the output line are not side-coupled but connected, there is no need to provide a gap between the output-side resonance line and the output line. Therefore, even if the characteristics are optimized, the gap between lines does not need to be less than 100 μm, and can be easily manufactured. Moreover, since the gap between the lines is large, the influence of manufacturing errors is small, and the characteristics as designed can be easily realized.
図1に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Aは、例えば誘電体基板の一方の面にエッチングなどによって形成された導電体パターン(すなわち、マイクロストリップ線路)によって構成されている。前記誘電体基板の他方の面には、例えば全面に導電体層が形成されている。
The side-coupling
前記側結合型バンドパスフィルタ回路10Aは、例えば、入力線路11と、出力線路12と、入力側共振線路13と、出力側共振線路14とを備える。
入力線路11は、特性インピーダンスが例えば50Ω(オーム)のマイクロストリップ線路であり、一方の端部(図示せず)が例えば信号源回路(図示せず)に接続される。
出力線路12は、特性インピーダンスが例えば50Ωのマイクロストリップ線路であり、一方の端部(図示せず)が例えば負荷回路(図示せず)に接続される。
The side-coupled
The
The
入力側の共振線路13は、長さ(線路長)が、バンドパスフィルタ回路の通過帯域の中心周波数f(例えば38GHz)の波長λ(例えば約3.7mm)の約二分の一(例えば約1.8mm)のマイクロストリップ線路である。これにより、前記中心周波数fに近い周波数で共振するように構成されている。
共振線路13は、入力側(第一)の端部が、入力線路11の他方の端部に連結され、出力側(第二)の端部が、開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。
The
The
共振線路13は、低インピーダンス線路31と、側結合線路33とを有する。
低インピーダンス線路31は、共振線路13の入力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。低インピーダンス線路31は、入力線路11よりも幅が広く(例えば入力線路11の幅の3倍)、特性インピーダンスが低い(例えば10Ω)。
側結合線路33は、共振線路13の出力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。側結合線路33は、低インピーダンス線路31よりも幅が狭く(例えば入力線路11の幅の二分の一)、特性インピーダンスが高い(例えば100Ω)。
The
The low-
The
低インピーダンス線路31と側結合線路33との間の境界で反射が発生し、側結合線路33の線路長が波長λの約四分の一なので、側結合線路33が前記中心周波数fに近い周波数で共振する。側結合線路33が直接入力線路11に連結している場合と比較すると、特性インピーダンスの差が大きい分、反射が大きいので、Q値が高くなる。更に、側結合線路33から低インピーダンス線路31へ透過した信号の一部は、入力線路11と低インピーダンス線路31との間の境界で反射し、共振線路13の線路長が波長fの約二分の一なので、共振線路13全体でも前記中心周波数fに近い周波数で共振する。これにより、高いQ値を実現することができる。
Reflection occurs at the boundary between the low-
出力側の共振線路14は、長さ(線路長)が前記波長λの約二分の一(例えば約1.8mm)のマイクロストリップ線路である。これにより、前記中心周波数fに近い周波数で共振するように構成されている。
共振線路14は、出力側(第二)の端部が、出力線路12の他方の端部に連結され、入力側(第一)の端部が、開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。
The
The
共振線路14は、低インピーダンス線路41と、側結合線路42とを有する。
低インピーダンス線路41は、共振線路14の出力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。低インピーダンス線路41は、出力線路12よりも幅が広く(例えば出力線路12の幅の3倍)、特性インピーダンスが低い(例えば10Ω)。
側結合線路42は、共振線路14の入力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。側結合線路42は、低インピーダンス線路41よりも幅が狭く(例えば出力線路12の幅の二分の一)、特性インピーダンスが高い(例えば100Ω)。
The
The low-
The
側結合線路42と低インピーダンス線路41との間の境界で反射が発生し、側結合線路42の線路長が波長λの約四分の一なので、側結合線路42が前記中心周波数fに近い周波数で共振する。側結合線路42が直接出力線路12に連結している場合と比較すると、特性インピーダンスの差が大きい分、反射が大きいので、Q値が高くなる。更に、側結合線路42から低インピーダンス線路41へ透過した信号の一部は、低インピーダンス線路41と出力線路12との間の境界で反射し、共振線路14の線路長が波長fの約二分の一なので、共振線路14全体でも前記中心周波数fに近い周波数で共振する。これにより、高いQ値を実現することができる。
Reflection occurs at the boundary between the
共振線路13の側結合線路33と、共振線路14の側結合線路42とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路33と側結合線路42とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
The
以上のように構成することにより、従来の二段側結合型バンドパスフィルタ回路と同様の回路特性を得ることができる。従来の側結合型バンドパスフィルタ回路と異なり、電流により、入力線路11から入力側共振線路13へエネルギーを伝達するので、入力線路11と入力側共振線路13との間にギャップがない。同様に、電流により、出力側共振線路14から出力線路12へエネルギーを伝達するので、出力側共振線路14と出力線路12との間にもギャップがない。したがって、幅が100μm未満のギャップを設ける必要がなく、容易に製造することができる。また、線路にそのようなギャップを介して結合する部分を設ける必要もないので、幅が100μm未満の線路を設ける必要もなく、容易に製造することができる。
また、このように設計上の線路幅やギャップ幅が100μm以上なので、製造誤差の影響が小さくなり、設計どおりの特性を有する回路を容易に製造することができる。
By configuring as described above, it is possible to obtain circuit characteristics similar to those of the conventional two-stage coupling type bandpass filter circuit. Unlike the conventional side-coupled bandpass filter circuit, current transfers energy from the
In addition, since the designed line width and gap width are 100 μm or more, the influence of manufacturing errors is reduced, and a circuit having characteristics as designed can be easily manufactured.
図2に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Zは、側結合型バンドパスフィルタ回路10Aと同様、入力線路11と共振線路13とが連結している。ただし、入力線路11の端部が共振線路13に連結している位置が、共振線路13の端部ではなく、中間部分である点が異なる。同様に、出力線路12と共振線路14とも連結しているが、出力線路12の端部が共振線路14に連結している位置が、共振線路14の端部ではなく、中間部分である。
このような構成としても、幅が100μm未満のギャップを設けることなく、従来の二段側結合型バンドパスフィルタ回路と同様の回路特性を得ることができる。しかし、入力線路11を共振線路13に連結する位置、及び、出力線路12を共振線路14に連結する位置の決定が難しく、設計どおりの特性を実現することが難しい。
In the side-coupling bandpass filter circuit 10Z shown in FIG. 2, the
Even with such a configuration, circuit characteristics similar to those of the conventional two-stage side coupling type bandpass filter circuit can be obtained without providing a gap with a width of less than 100 μm. However, it is difficult to determine the position at which the
これに対し、側結合型バンドパスフィルタ回路10Aの構成であれば、入力線路11を共振線路13に連結する位置、及び、出力線路12を共振線路14に連結する位置を調整する必要がないので、設計どおりの特性を容易に実現することができる。
On the other hand, in the configuration of the side-coupling
図3に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Bは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Aに、更に、中間共振線路15を加えたものである。入力側共振線路13と出力側共振線路14とは、直接結合せず、共振線路15を介して結合している。
中間の共振線路15は、長さ(線路長)が前記波長λの約二分の一(例えば約1.8mm)のマイクロストリップ線路である。これにより、前記中心周波数fに近い周波数で共振するように構成されている。
共振線路15は、孤立した線路であり、入力側(第一)及び出力側(第二)の端部が両方とも開放されている。
A side-coupling
The intermediate
The
共振線路15は、二つの側結合線路52,53を有する。
側結合線路52は、共振線路15の入力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
側結合線路53は、共振線路15の出力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
The
The
The
共振線路13の側結合線路33と、共振線路15の側結合線路52とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路33と側結合線路52とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
また、共振線路15の側結合線路53と、共振線路14の側結合線路42とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路53と側結合線路42とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
The
Further, the
以上のように構成することにより、従来の三段側結合型バンドパスフィルタ回路と同様の回路特性を得ることができるとともに、幅が100μm未満のギャップや線路を設ける必要がなく、容易に製造することができる。 By configuring as described above, it is possible to obtain circuit characteristics similar to those of a conventional three-stage side coupling type bandpass filter circuit, and it is possible to easily manufacture without providing gaps or lines with a width of less than 100 μm. be able to.
図4に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Cは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Bに、更に、中間共振線路16を加えたものである。中間共振線路15と出力側共振線路14とは、直接結合せず、共振線路16を介して結合している。
中間の共振線路16は、長さ(線路長)が前記波長λの約二分の一(例えば約1.8mm)のマイクロストリップ線路である。これにより、前記中心周波数fに近い周波数で共振するように構成されている。
共振線路16は、孤立した線路であり、入力側(第一)及び出力側(第二)の端部が両方とも開放されている。
A side-coupling
The intermediate
The
共振線路16は、二つの側結合線路62及び63を有する。
側結合線路62は、共振線路16の入力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
側結合線路63は、共振線路16の出力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
The
The
The
共振線路15の側結合線路53と、共振線路16の側結合線路62とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路53と側結合線路62とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
また、共振線路16の側結合線路63と、共振線路14の側結合線路42とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路63と側結合線路42とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
The
Further, the
以上のように構成することにより、従来の四段側結合型バンドパスフィルタ回路と同様の回路特性を得ることができるとともに、幅が100μm未満のギャップや線路を設ける必要がなく、容易に製造することができる。 By configuring as described above, it is possible to obtain circuit characteristics similar to those of the conventional four-stage side coupling type bandpass filter circuit, and it is not necessary to provide a gap or a line with a width of less than 100 μm, making it easy to manufacture. be able to.
図5は、側結合型バンドパスフィルタ回路10A~10Cの周波数特性の比較を示す。
透過特性92A~92Cを比較すると、通過帯域93では、いずれも、ほぼ0dBであるが、遷移域における減衰傾度が異なる。すなわち、側結合型バンドパスフィルタ回路10Aは、側結合型バンドパスフィルタ回路10Bよりも減衰傾度が小さく、逆に、側結合型バンドパスフィルタ回路10Cは、側結合型バンドパスフィルタ回路10Bよりも減衰傾度が大きい。すなわち、段数が増えるほど、減衰傾度が大きくなる。
反射特性91A~91Cを比較すると、側結合型バンドパスフィルタ回路10Aは、遷移域における減衰が側結合型バンドパスフィルタ回路10Bよりも大きく、逆に、側結合型バンドパスフィルタ回路10Cは、遷移域における減衰が側結合型バンドパスフィルタ回路10Bよりも小さい。
このように、側結合型バンドパスフィルタ回路10A~10Cは、従来の側結合型バンドパスフィルタ回路と同様、段数によって遷移域における減衰が異なるので、必要とされる減衰量に基づいて、段数を決定することができる。
FIG. 5 shows a comparison of frequency characteristics of the side-coupling
Comparing the
Comparing the
As described above, the side-coupling
同様にして、もっと段数の多い側結合型バンドパスフィルタ回路を構成することも可能である。 Similarly, it is possible to construct a side-coupled bandpass filter circuit with a larger number of stages.
図6に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Dは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Bと類似しているので、異なる部分のみ説明する。
共振線路13の側結合線路33は、入力側の端部が低インピーダンス線路31に連結し、そこから右側へ向けて延び、すぐに約90度湾曲して下側へ向けて延びて、出力側の端部に至る。
同様に、共振線路14の側結合線路42は、出力側の端部が低インピーダンス線路41に連結し、そこから左側へ向けて延び、すぐに約90度湾曲して下側へ向けて延びて、入力側の端部に至る。
Since the side-coupling
The
Similarly, the
共振線路15は、側結合線路54と、ランド56とを有する。側結合線路54は、長さ(線路長)が前記波長fの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。ランド56は、誘電体基板を貫くビア55の周りに設けられ、ビア55を介して誘電体基板の裏側に設けられた導電体層に連結されている。ランド56の径は、例えばビア55の径の1.5倍以上である。側結合線路54は、下側(第二)の端部がランド56に連結され(すなわち短絡され)、上側(第一)の端部が開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。これにより、前記中心周波数fに近い周波数で共振するように構成されている。
The
共振線路13の側結合線路33と、共振線路15の側結合線路54とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路33と側結合線路54とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
また、共振線路15の側結合線路54と、共振線路14の側結合線路42とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路54と側結合線路42とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
これにより、側結合型バンドパスフィルタ回路10Dは、三段側結合型バンドパスフィルタ回路として動作する。
The
Further, the
As a result, the side-coupling
図7は、側結合型バンドパスフィルタ回路10Bと側結合型バンドパスフィルタ回路10Dとの周波数特性の比較を示す。
側結合型バンドパスフィルタ回路10Bの共振線路15は、前記中心周波数fに近い周波数で共振するだけでなく、前記中心周波数fの整数倍の周波数に近い周波数でも共振する。このため、反射特性91B及び透過特性92Bが示すように、側結合型バンドパスフィルタ回路10Bは、前記中心周波数fに近い周波数の通過帯域93だけでなく、前記中心周波数fの例えば二倍の周波数に近い周波数にも、信号が通過する帯域93Bが存在する。
これに対し、側結合型バンドパスフィルタ回路10Dの共振線路15は、前記中心周波数fの偶数倍の周波数に近い周波数では共振せず、前記中心周波数fの奇数倍の周波数に近い周波数でのみ共振する。したがって、反射特性91D及び透過特性92Dが示すように、前記中心周波数fの二倍の周波数に近い周波数には、信号が通過する帯域が存在しない。このため、設計上の通過帯域よりも高域側の阻止帯域における特性を改善することができる。
FIG. 7 shows a comparison of frequency characteristics between the side coupling
The
On the other hand, the
図8に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Eは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Cと類似しているので、異なる部分のみ説明する。
共振線路13の側結合線路33は、入力側の端部が低インピーダンス線路31の出力側の端部に連結している点は側結合型バンドパスフィルタ回路10Bと同様であるが、低インピーダンス線路31の出力側の端部のうち、特に下側の端に連結している。
同様に、共振線路14の側結合線路42の出力側の端部が低インピーダンス線路41の入力側の端部のうち、特に上側の端に連結している。
これにより、後述するランド56及び66を設けるのに必要なスペースを確保することができる。
Since the side-coupling
The side-coupled
Similarly, the output-side end of the side-
This makes it possible to secure a space necessary for providing
共振線路15は、側結合型バンドパスフィルタ回路10Dと同様、側結合線路54と、ランド56とを有する。側結合線路54は、長さ(線路長)が前記波長fの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。ランド56は、誘電体基板を貫くビア55の周りに設けられ、ビア55を介して誘電体基板の裏側に設けられた導電体層に連結されている。ランド56の径は、例えばビア55の径の1.5倍以上である。側結合線路54は、出力側(第二)の端部がランド56に連結され(すなわち、短絡され)、入力側(第一)の端部が開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。これにより、前記中心周波数fに近い周波数で共振するように構成されている。
The
同様に、共振線路16は、側結合線路64と、ランド66とを有する。側結合線路64は、長さ(線路長)が前記波長fの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。ランド66は、誘電体基板を貫くビア65の周りに設けられ、ビア65を介して誘電体基板の裏側に設けられた導電体層に連結されている。ランド66の径は、例えばビア65の径の1.5倍以上である。側結合線路64は、入力側(第二)の端部がランド66に連結され(すなわち、短絡され)、出力側(第一)の端部が開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。これにより、前記中心周波数fに近い周波数で共振するように構成されている。
Similarly,
共振線路13の側結合線路33と、共振線路15の側結合線路54とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路33と側結合線路54とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
また、共振線路15の側結合線路54と、共振線路16の側結合線路64とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路54と側結合線路64とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
共振線路16の側結合線路64と、共振線路14の側結合線路42とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路64と側結合線路42とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
これにより、側結合型バンドパスフィルタ回路10Eは、四段側結合型バンドパスフィルタ回路として動作する。
The
Further, the
The
As a result, the side-coupling
このように構成することにより、四段側結合型バンドパスフィルタ回路でも、高域側の阻止帯域における特性を改善することができる。 With such a configuration, even in the four-stage coupled bandpass filter circuit, it is possible to improve the characteristics in the stopband on the high frequency side.
また、同様にして、もっと段数の多い側結合型バンドパスフィルタ回路を構成することも可能である。
なお、中間の共振線路をすべて四分の一波長短絡型の共振線路とするのではなく、二分の一波長開放型の共振線路と混在させてもよい。
Similarly, it is also possible to configure a side-coupling bandpass filter circuit with a larger number of stages.
It should be noted that the intermediate resonant lines may not all be 1/4 wavelength shorted resonant lines, but may be mixed with 1/2 wavelength open resonant lines.
図9に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Fは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Eと類似しているので、異なる部分のみ説明する。
入力側の共振線路13は、孤立していて、入力線路11と連結していない。共振線路13は、低インピーダンス線路31を有さず、その代わりとして、側結合線路32を有する。側結合線路32は、共振線路13の入力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
同様に、出力側の共振線路14は、孤立していて、出力線路12と連結していない。共振線路14は、低インピーダンス線路41を有さず、その代わりとして、側結合線路43を有する。側結合線路43は、共振線路14の出力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
Since the side-coupling
The
Similarly, the
側結合型バンドパスフィルタ回路10Fは、更に、側結合線路18及び19を備える。
側結合線路18は、長さ(線路長)が前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。
側結合線路18は、入力側(第一)の端部が、入力線路11の他方の端部に連結され、出力側(第二)の端部が、開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。
側結合線路19は、長さ(線路長)が前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。
側結合線路19は、出力側(第二)の端部が、出力線路12の他方の端部に連結され、入力側(第一)の端部が、開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。
The side-coupling
The side-
The side-coupled
The side-
The side-coupled
入力線路11に連結された側結合線路18と、共振線路13の側結合線路32とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路18と側結合線路32とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
共振線路14の側結合線路43と、出力線路12に連結された側結合線路19とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路43と側結合線路19とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
The
The
このように構成することにより、低インピーダンス線路を設けることによる利点は失われるが、通過帯域の高域側における特性を改善することができる。 With this configuration, the advantage of providing the low-impedance line is lost, but the characteristics on the high frequency side of the passband can be improved.
図10に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Gは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Bと類似しているので、異なる部分のみ説明する。
側結合型バンドパスフィルタ回路10Bは、図中左側に入力、右側に出力がある構成であったが、側結合型バンドパスフィルタ回路10Gは、中間で折り返して、入力・出力の両方が左側にある。
中間の共振線路15は、略コ字状である。入力側の端部から右側へ向けて延び、側結合線路52の途中で約90度湾曲して下側へ向けて延びて、更に、側結合線路53の途中で約90度湾曲して左側へ向けて延び、出力側の端部に至る。
側結合線路52のうち左右方向に延びている部分は、側結合線路33の出力側の部分と幅方向に離間して互いに平行に配置されている。
側結合線路53のうち左右方向に延びている部分は、側結合線路42の入力側の部分とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。
Since the side coupling
The side-coupling
The intermediate
A portion of the
A portion of the
更に、共振線路13の低インピーダンス線路31と、共振線路14の低インピーダンス線路41とが、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。ここで、低インピーダンス線路31の入力側端部と、低インピーダンス線路41の出力側端部とが同じ側に配置されている。これにより、低インピーダンス線路31と低インピーダンス線路41とが逆向きに磁界結合し、エネルギーを伝達する。
Furthermore, the low-
図11に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Gの周波数特性において、反射特性91Gは、通過帯域93を除いてほぼ0dBである。逆に、透過特性92Gは、通過帯域93においてほぼ0dBであり、通過帯域93よりも低域側の阻止帯域において、極94が存在する。この極94は、低インピーダンス線路31と低インピーダンス線路41とが逆向きに磁界結合していることにより発生したものである。これにより、急峻度が高くなるので、少ない段数で高い急峻度を実現することができる。
In the frequency characteristics of the side-coupling
なお、共振線路間の結合部分の長さ(線路長)は、前記波長λの約八分の一以下であることが好ましい。これにより、低インピーダンス線路31と低インピーダンス線路41との間の結合によって発生する極以外の極が発生するのを防ぐことができる。
The length (line length) of the coupling portion between the resonant lines is preferably about one-eighth or less of the wavelength λ. As a result, it is possible to prevent the occurrence of poles other than the pole caused by the coupling between the low-
図12に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Hは、前記した側結合型バンドパスフィルタ回路10Gと類似しているので、異なる部分のみ説明する。
共振線路15は、略コ字状ではなく、略L字状である。
側結合型バンドパスフィルタ回路10Hは、更に、中間共振線路16を有する。中間の共振線路16は、側結合型バンドパスフィルタ回路10Cと同様、長さ(線路長)が前記波長λの約二分の一(例えば約1.8mm)のマイクロストリップ線路である。共振線路16は、孤立した線路であり、入力側(第一)及び出力側(第二)の端部が両方とも開放されている。共振線路16は、二つの側結合線路62及び63を有する。
側結合線路62は、共振線路16の入力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
側結合線路63は、共振線路16の出力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
The side-coupling
The
The side-coupled
The
The
共振線路15の側結合線路53と、共振線路16の側結合線路62とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路53と側結合線路62とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
また、共振線路16の側結合線路63と、共振線路14の側結合線路42とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。これにより、側結合線路63と側結合線路42とが磁界結合し、エネルギーを伝達する。
The
Further, the
図13に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Hの周波数特性において、反射特性91Hは、通過帯域93を除いてほぼ0dBである。逆に、透過特性92Hは、通過帯域93においてほぼ0dBであり、通過帯域93よりも低域側の阻止帯域に極94が存在し、更に、通過帯域93よりも高域側の阻止帯域にも極95が存在する。これにより、急峻度が高くなるので、少ない段数で高い急峻度を実現することができる。
In the frequency characteristics of the side-coupling
同様に、もっと段数の多い側結合型バンドパスフィルタ回路を構成することも可能である。段数を多くすると、その分、極の数も多くなる。これにより、少ない段数で、高い急峻度を達成することができる。
図14は、一例として、五段側結合型バンドパスフィルタ回路の周波数特性を示す。これは、通過帯域93の近くを拡大して示している。
透過特性92Pに示すように、通過帯域93のすぐ下及びすぐ上に極94,95が存在するので、減衰傾度が非常に大きくなる。同じ五段構成であるが低インピーダンス線路31,32が結合していない場合の透過特性92Qと比較すると、急峻度が高くなっていることがわかる。
Similarly, it is possible to construct a side-coupled bandpass filter circuit with more stages. As the number of stages is increased, the number of poles is correspondingly increased. As a result, a high steepness can be achieved with a small number of steps.
FIG. 14 shows, as an example, frequency characteristics of a five-stage coupled bandpass filter circuit. It shows an enlarged view near the
As shown in transmission characteristic 92P, the presence of
図15に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Jは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Gと類似しているので、異なる部分のみ説明する。
中間の共振線路15は、二分の一波長の孤立線路ではなく、側結合型バンドパスフィルタ回路10Dと同様、四分の一波長のショート線路である。共振線路15は、側結合線路54と、ランド56とを有する。側結合線路54は、長さ(線路長)が前記波長fの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。ランド56は、誘電体基板を貫くビア55の周りに設けられ、ビア55を介して誘電体基板の裏側に設けられた導電体層に連結されている。ランド56の径は、例えばビア55の径の1.5倍以上である。側結合線路54は、右側(第二)の端部がランド56に連結され(すなわち短絡され)、左側(第一)の端部が開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。
Since the side coupling
The intermediate
このように、中間の共振線路が、二分の一波長の孤立線路ではなく、四分の一波長のショート線路であっても、少ない段数で、高い急峻度を達成することができる。また、二分の一波長の孤立線路ではなく、四分の一波長のショート線路であることにより、設計上の通過帯域よりも高域側の阻止帯域における特性を改善することができる。 In this way, even if the intermediate resonant line is a short line with a quarter wavelength instead of an isolated line with a half wavelength, a high steepness can be achieved with a small number of stages. Further, by using a short line of 1/4 wavelength instead of an isolated line of 1/2 wavelength, it is possible to improve the characteristics in the stopband higher than the designed passband.
図16に示す側結合型バンドパスフィルタ回路10Kは、前述した側結合型バンドパスフィルタ回路10Gと類似しているので、異なる部分のみ説明する。
入力側の共振線路13は、側結合型バンドパスフィルタ回路10Fと同様、孤立していて、入力線路11と連結していない。共振線路13は、低インピーダンス線路31を有さず、その代わりとして、側結合線路32を有する。側結合線路32は、共振線路13の入力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。同様に、出力側の共振線路14は、孤立していて、出力線路12と連結していない。共振線路14は、低インピーダンス線路41を有さず、その代わりとして、側結合線路43を有する。側結合線路43は、共振線路14の出力側端部から中間部分までの間、前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)の長さ(線路長)にわたって延びている。
Since the side coupling
The
側結合型バンドパスフィルタ回路10Kは、側結合型バンドパスフィルタ回路10Fと同様、更に、側結合線路18及び19を備える。側結合線路18は、長さ(線路長)が前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。側結合線路18は、入力側(第一)の端部が、入力線路11の他方の端部に連結され、出力側(第二)の端部が、開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。側結合線路19は、長さ(線路長)が前記波長λの約四分の一(例えば約0.9mm)のマイクロストリップ線路である。側結合線路19は、出力側(第二)の端部が、出力線路12の他方の端部に連結され、入力側(第一)の端部が、開放されている(すなわち、どこにも連結されていない)。
The side-coupling
入力線路11に連結された側結合線路18と、出力線路12に連結された側結合線路19とは、幅方向に離間して互いに平行に配置されている。ここで、側結合線路18の入力側端部と、側結合線路19の出力側端部とが同じ側に配置されている。これにより、側結合線路18と側結合線路19とが逆向きに磁界結合し、エネルギーを伝達する。これにより、少ない段数で、高い急峻度を達成することができる。
The side-
以上説明した実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例である。本発明は、これに限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲によって定義される範囲から逸脱することなく様々に修正し、変更し、追加し、又は除去したものを含む。これは、以上の説明から当業者に容易に理解することができる。 The embodiment described above is an example for facilitating understanding of the present invention. The present invention is not limited thereto and includes various modifications, changes, additions or omissions without departing from the scope defined by the appended claims. This can be easily understood by those skilled in the art from the above description.
10A~10J,10Z 側結合型バンドパスフィルタ回路、11 入力線路、12 出力線路、13~16 共振線路、31,41 低インピーダンス線路、18,19,32,33,42,43,52~54,62~64 側結合線路、55,65 ビア、56,66 ランド、91A~91H 反射特性、92A~92Q 透過特性、93 通過帯域、93B 帯域、94,95 極。 10A to 10J, 10Z side-coupled bandpass filter circuit, 11 input line, 12 output line, 13 to 16 resonance line, 31, 41 low impedance line, 18, 19, 32, 33, 42, 43, 52 to 54, 62 to 64 side coupling lines, 55, 65 vias, 56, 66 lands, 91A to 91H reflection characteristics, 92A to 92Q transmission characteristics, 93 passband, 93B band, 94, 95 poles.
Claims (5)
線路長が略二分の一波長であり、第一の端部が入力線路の端部に連結され、第二の端部が開放された入力側共振線路と、
線路長が略二分の一波長であり、第一の端部が開放され、第二の端部が出力線路の端部に連結された出力側共振線路と
を備え、
前記入力側共振線路は、
特性インピーダンスが前記入力線路よりも小さく、第一の前記端部から所定の線路長にわたって延びた低インピーダンス線路と、
第二の前記端部から所定の線路長にわたって延びた側結合線路と
を有し、
前記出力側共振線路は、
第一の前記端部から所定の線路長にわたって延びた側結合線路と、
特性インピーダンスが前記出力線路よりも小さく、第二の前記端部から所定の線路長にわたって延びた低インピーダンス線路と
を有する、
側結合型バンドパスフィルタ回路。 In a side-coupled bandpass filter circuit composed of microstrip lines,
an input-side resonant line having a line length of approximately one-half wavelength, a first end connected to an end of the input line, and an open second end;
an output-side resonant line having a line length of approximately one-half wavelength, a first end being open, and a second end being connected to an end of the output line;
The input-side resonant line is
a low-impedance line having a characteristic impedance lower than that of the input line and extending over a predetermined line length from the first end;
a side coupling line extending over a predetermined line length from the second end,
The output-side resonant line is
a side coupling line extending over a predetermined line length from the first end;
a low-impedance line having a characteristic impedance lower than that of the output line and extending from the second end over a predetermined line length;
Side-coupled bandpass filter circuit.
請求項1の側結合型バンドパスフィルタ回路。 The side coupling lines of the input side resonant line and the output side resonant line are spaced apart in the width direction and arranged parallel to each other for magnetic field coupling.
2. The side-coupled bandpass filter circuit of claim 1.
それぞれの前記中間共振線路は、
第一の前記端部から所定の線路長にわたって延びた入力側側結合線路を有し、
第二の前記端部から所定の線路長にわたって延びた出力側側結合線路を有し、
前記入力側共振線路の前記側結合線路と、前記中間共振線路のうちの一つの前記入力側側結合線路とは、幅方向に離間して互いに平行に配置され磁界結合し、
前記中間共振線路のうちの一つの前記出力側側結合線路と、前記出力側共振線路の前記側結合線路とは、幅方向に離間して互いに平行に配置され磁界結合している、
請求項1の側結合型バンドパスフィルタ回路。 further comprising one or more intermediate resonant lines having a line length of approximately half the wavelength and having first and second open ends;
Each of the intermediate resonant lines is
having an input-side coupling line extending over a predetermined line length from the first end,
having an output-side coupling line extending over a predetermined line length from the second end,
the side coupling line of the input side resonant lines and the input side coupling line of one of the intermediate resonant lines are spaced apart in the width direction and arranged parallel to each other for magnetic coupling,
the output-side coupling line of one of the intermediate resonant lines and the side-coupling line of the output-side resonant line are spaced apart in the width direction and arranged parallel to each other and are magnetically coupled,
2. The side-coupled bandpass filter circuit of claim 1.
請求項1乃至3いずれかの側結合型バンドパスフィルタ回路。 The side coupling lines of the input side resonant line and the output side resonant line each have a line length of approximately a quarter wavelength,
4. A side-coupling bandpass filter circuit according to any one of claims 1 to 3.
請求項1乃至3いずれかの側結合型バンドパスフィルタ回路。 The low impedance lines of the input side resonant line and the output side resonant line each have a line length of approximately a quarter wavelength,
4. A side-coupling bandpass filter circuit according to any one of claims 1 to 3.
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