JP2591402B2 - マイクロ波共振器及びその共振器を用いたフィルタ回路 - Google Patents

マイクロ波共振器及びその共振器を用いたフィルタ回路

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JP2591402B2 JP4153238A JP15323892A JP2591402B2 JP 2591402 B2 JP2591402 B2 JP 2591402B2 JP 4153238 A JP4153238 A JP 4153238A JP 15323892 A JP15323892 A JP 15323892A JP 2591402 B2 JP2591402 B2 JP 2591402B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高周波のフィルタ、発
振器などに用いられるストリップあるいはマイクロスト
リップ線路形のマイクロ波共振器及びその共振器を用い
たフィルタ回路に関するものである。
【0002】
【従来の技術】マイクロ波帯で用いられるストリップ線
路およびマイクロストリップ線路共振器として、2分の
1波長の先端解放共振器が広く用いられているが、解放
端による放射がない、1波長リング共振器が知られてい
る。
【0003】図8に、従来のマイクロ波リング共振器の
形状を示す。81は単一線路で、リング状の閉ループ構
造をしており、82は入出力の線路である。共振周波数
は単一線路81の電気長を1波長とする周波数となり、
共振周波数の整数倍でも共振する。このような形状のリ
ング共振器は、簡単な形状であり、線路の物理的な寸法
と基板の材質によって、共振周波数が変化するため、誘
電体基板の評価に利用される場合が多い。この共振器の
詳細は、「リゾネイト マイクロストリップリング エ
イド デイレクトリック マテーリアル テステイン
グ」"RESONANTMICROSTRIP RINGS AID DIELECTRIC MATER
IAL TESTING",MICROWAVES & RF)(1991年4月95頁から10
2頁)に詳細に述べられている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の共振器の形状では、円の中心部分に相当する部分が形
状の小形化に関しては有効でないスペースとなり、小形
化が難しく、共振周波数は、単一線路の線路長を1波長
とする周波数で決定するが、フォトエッチングなどによ
る製作後に、線路長を微調整することができないため
に、その共振周波数の微調整が難しい。また共振器を複
数個用いてそれぞれの共振器を結合させ、フィルタなど
に利用する場合には、線路間結合による結合が難しい等
の課題を有していた。
【0005】本発明は上記従来技術の課題を解決するも
ので、従来の1波長リング共振器に比べ、小形で、共振
周波数の調整が容易で、急峻な周波数特性を有するマイ
クロ波における共振器を提供し、フィルタに適用した場
合には、小形で、急峻な周波数特性を実現することを目
的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、ストリップ線路およびマイクロストリップ
線路構造で、結合を有する第1、第2の線路と、前記第
1及び第2の線路の両端の同じ側をそれぞれ接続する第
3、第4の線路を有した構造とし、前記第1、第2の線
路間の結合を平行結合線路または、インターデジタル形
結合線路、または、結合線路間に容量を接続した構造と
している。また、このような構造を有する共振器を複数
個用いて、前記第3または第4の線路部分を結合させる
か、または前記第1または第2の線路部分を結合させる
構造を有したフィルタ回路を構成している。
【0007】
【作用】本発明は、結合線路と、結合線路の2つのポ一
卜間を単一線路で接続し閉ループ構造としたリング共振
器において、線路間に電界結合を有する場合には、閉ル
ープ構造のリング共振器に容量を付加したことと等価で
あり、共振周波数は、閉ループの電気長を1波長とする
周波数より、低い周波数となる特性を持つため、閉ルー
プのとしての電気長は目的とする共振周波数の1波長分
より短くできるために、小形化が実現できる。また円形
に比べて有効でないスペースが少ないばかりか、平行線
路を結合させるまで近づけることで、さらにスペースの
有効利用が図れる。また、線路間結合を強くすること
で、周波数特性が急峻となる特性を持つ。このような線
路間結合をさらに強めるためには、インターデジタル構
造や容量を付加することによっても実現できる。またこ
の結合線路部分をトリミングすることで、周波数調整を
容易に行うことができる。
【0008】さらに、このような小形かつ急峻な周波数
特性を持つ共振器を複数を用いることで、小形なフィル
タや急峻な周波数特性を有するフィルタが実現できる。
【0009】
【実施例】(実施例1)以下、本発明の第1の実施例に
ついて、図面を参照しながら説明する。図1は本発明の
一実施例におけるマイクロ波共振器の構造を示す図であ
る。図1において、11aはストリップ線路あるいはマ
イクロストリップ線路構造の第1の線路、11bは同第
2の線路で、平行結合線路11を構成している。12、
13はそれぞれストリップ線路あるいはマイクロストリ
ップ線路構造の第3および第4の線路、14は磁界結合
を用いた入力タップ結合であり、第3の線路に結合して
いる。
【0010】なお、第1、第2の線路11a、11bは
それぞれ同じ線路幅を有し、また第3、第4の線路1
2、13はそれぞれ同じ線路長、線路幅を有し、第1、
第2の線路11a、11bの線路幅は、第3、第4の線
路12、13の線路幅より広い構造を有している。また
第3、第4の線路12、13は、第1、第2の線路11
a、11bの線路幅の中で、結合している部分から最も
離れた部分に接続してあり、外形が矩形に近い形状を有
している。
【0011】以上のように構成されたマイクロ波共振器
について、その動作を説明する。第1の線路11aと第
2の線路11bからなる平行結合線路11の結合が非常
に弱い場合、かつ、第1、第2、第3、第4の線路11
a、11b、12、13の特性インピーダンスがすべて
等しい場合には、その共振周波数は、各線路からなる閉
ループの電気長の合計から、その1波長に相当する周波
数で算出される。しかし、図1の構造では、共振周波数
近傍において平行結合線路11a、11bの中央部分が
電界最大となり、第1の線路11aと第2の線路11b
とは電界結合が支配的となる。線路間が電界結合を有す
る場合には、第1の線路11aと第2の線路11bの間
に容量を付加したことと等価であり電界結合が強くなる
にしたがって、その共振周波は低い方に移動する。ま
た、このような効果を得る平行結合線路の長さは、共振
器の中で電界が最大となる近傍のみを結合させればよ
く、電気長で90度近傍が最も効果が得られる。結合長
が長すぎる場合には、磁界結合が発生し小型化の効果が
薄れる場合がある。さらに、第1の線路11aは第3、
第4の線路12、13に比して線路幅が広く、特性イン
ピーダンスも低く設定しており、インピーダンスに変化
を持たせることで、共振に必要な電気長を1波長(36
0度)より小さくする効果も合わせ持つ。このことか
ら、閉ループの電気長を共振周波数の1波長より短くで
き、小形化が実現できる。さらに結合の強さに従い、共
振周波数が変化することから、結合部分をトリミングす
ることで共振周波数の微調整が容易にできる。また、結
合が強くなるに従い、共振器の周波数特性の急峻さの度
合いを示す、無負荷の条件でのQ値(以下無負荷Q)が
大きくなる特性を持つ。無負荷Qが大きいことから、フ
ィルタ回路を構成した場合には、急峻な周波数特性が得
られる。さらに、発振回路の共振器として用いた場合に
は、出力信号の周波数安定度が高く得られ、優れた位相
雑音特性を実現できる。また、外形が矩形状であること
から、共振器を多段接続する場合に結合がとり易い。
【0012】(実施例2)以下、本発明の第2の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図2は本発明
の一実施例におけるマイクロ波共振器の構造を示す図で
ある。図2において、21はインターデジタル形結合線
路である。図2において図1の構成と異なるのは、平行
結合線路11の代わりに、インターデジタル形結合線路
21を用いた点である。このような結合を用いることに
より、前記第1、第2の線路間の結合を強めることがで
きる。
【0013】(実施例3)以下、本発明の第3の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図3は本発明
の一実施例におけるマイクロ波共振器の構造を示す図で
ある。図3において、31は平行結合線路の中央に接続
した結合容量である。本実施例において第1の実施例と
異なるのは、平行結合線路11に結合容量31を加え
て、線路間の結合を強めた点である。なお本実施例で
は、平行結合線路11に容量を加えているが、図2のよ
うなインターデジタル形結合線路21の線路間に容量を
加えても良いことは言うまでもない。また本実施例で
は、結合容量は結合線路の中央に接続しているが、中央
からずれていても良い。
【0014】(実施例4)以下、本発明の第4の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図4は本発明
の一実施例におけるマイクロ波共振器の構造を示す図で
ある。図4において、図1の構成と異なるのは、第3、
第4の線路12A、13Aを接続する位置が、第1、第
2の線路11a、11bの結合部分に近い点である。こ
のような構成としても共振器として同様の作用を有す
る。
【0015】(実施例5) 以下、本発明の第5の実施例について、図面を参照しな
がら説明する。図5(a)、(b)はそれぞれ本発明の
一実施例におけるマイクロ波共振器の構造を示す図であ
る。図5(a)において、図1の構成と異なるのは、第
1、第2、第3、第4の線路11A,11B,12B,
13Bすべてが同じ線路幅を有する点と、第1、第2の
線路間を接続する第3、第4の線路12B、13Bの形
状が、第1の線路11Aと前記第2の線路11Bとの平
行結合部分の間隔より広くなる如く矩形または円弧状の
形状をとり、全体として眼鏡状の共振器形状をとってい
る点である。このような形状をとることにより、全体が
矩形の共振器と比ベて、第1、第2の線路11A、11
B間の電界結合を強くとることができ、第1〜第4の実
施例と同様に共振器の小型化が実現できる。また、図5
(b)において、図5(a)の構成と異なるのは、すべ
ての線路幅11C、11D、12C、13Cが、より狭
い形状となっている点である。このような構成としても
共振器として同様の作用を有する。
【0016】なお第1から第5のすべての実施例におい
て、入力端子部は磁界結合を用いたタップ結合としてい
るが、電界結合または容量による結合による入力でも良
く、結合の位置は、第3の線路12に限らず、第4の線
路13または第1、第2の線路11でもよいことは言う
までもない。
【0017】また第4および第5の実施例において、結
合線路の結合を強めるために、インターデジタル構造と
したり、結合容量を付加しても良いことは言うまでもな
い。
【0018】(実施例6)以下、本発明の第6の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図6は本発明
の一実施例におけるマイクロ波共振器を用いたフィルタ
回路の構造を示す図である。図6において、61、62
は本発明の第1の実施例における構造を有する第1、第
2のマイクロ波共振器、63はそれぞれのマイクロ波共
振器の第3または第4の線路部分を磁界結合を用いて結
合させた磁界結合線路、64は入出力の結合容量、65
は入出力端子である。
【0019】以上のように構成されたマイクロ波リング
共振器を用いたフィルタ回路について、その動作を説明
する。このようにリング形共振器の外形を矩形とするこ
とで、共振器間の結合が容易となる。入出力結合に低域
の周波数特性が急峻な容量結合、共振器間結合に、高域
の周波数特性が急峻な磁界結合を用いることで、通過域
の低域、高域ともに急峻な周波数特性を得ることができ
る。
【0020】なお、本実施例において入出力結合は容量
結合としているが、タップ結合などによる磁界結合でも
フィルタとしての特性は得られる。
【0021】(実施例7)以下、本発明の第7の実施例
について、図面を参照しながら説明する。図7は本発明
の一実施例におけるマイクロ波共振器を用いたフィルタ
回路の構造を示す図である。図7において、71はそれ
ぞれのマイクロ波共振器の平行結合線路11を構成す
る、第1の線路11aまたは第2の線路12a同士を電
界結合させた結合線路部分、72はタップ結合を用いた
入出力端子である。図7において図6の構成と異なる点
は、共振器間の結合を平行結合線路11により、電界結
合を用いている点と、入出力結合をタップ結合により磁
界結合を用いた点である。このような構成により、第6
の実施例と同様に、通過域の低域、高域ともに急峻な周
波数特性を得ることができる。
【0022】なお、本実施例において入出力結合は磁界
結合としているが、容量結合などによる電界結合でもフ
ィルタとしての特性は得られる。
【0023】また、第6の実施例及び第7の実施例にお
いては、2個のマイクロ波共振器61、62を用いて2
段のフィルタ回路を構成しているが、3段以上任意の段
数で良いことは言うまでもない。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明は、ストリップまた
はマイクロストリップ構造で、結合を有する2本の線路
の両端の同じ側それぞれ別の線路で接続し、閉ループ
構造とし、結合線路として平行結合線路、またはインタ
ーデジタル構造、または結合線路に容量を付加した構造
とすることで、閉ループの電気長を共振周波数の1波長
より短くでき、小形化が図れ、また急峻な周波数特性が
得られる。また、結合線路間のトリミングにより容易に
共振周波数の調整が可能である。
【0025】また、このような小形の共振器を用いるこ
とで、フィルタの小形化ともに、共振器間の結合に、高
域の周波数特性が急峻な磁界結合や、低域の周波数特性
が急峻な容量結合または電界結合など組み合わせて用い
ることで、急峻な周波数特性を有する優れたフィルタを
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるマイクロ波共振
器の形状を示す平面図
【図2】本発明の第2の実施例におけるマイクロ波共振
器の形状を示す平面図
【図3】本発明の第3の実施例におけるマイクロ波共振
器の形状を示す平面図
【図4】本発明の第4の実施例におけるマイクロ波共振
器の形状を示す平面図
【図5】本発明の第5の実施例におけるマイクロ波共振
器の形状を示す平面図
【図6】本発明の第6の実施例におけるマイクロ波共振
器を用いたフィルタ回路の構成を示す平面図
【図7】本発明の第7の実施例におけるマイクロ波共振
器を用いたフィルタ回路の構成を示す平面図
【図8】従来のマイクロ波共振器の形状を示す平面図
【符号の説明】
11 平行結合線路 11a,11b 第1、第2の線路 12 第3の線路 13 第4の線路 14 入力タップ結合 21 インターデジタル形結合線路 31 結合容量 61 第1の共振器 62 第2の共振器 63 磁界結合線路 64 入出力結合容量 65 入出力端子 71 電界結合線路 72 入出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−104103(JP,A) 特開 昭63−102403(JP,A) 特開 平2−246601(JP,A)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気長で1波長の閉ループのマイクロ波
    共振器において、ストリップ線路あるいはマイクロスト
    リップ線路構造で、結合を有する第1、第2の線路と、
    前記第1及び第2の線路の線路端の同じ側の間を接続す
    る第3の線路と、前記第1、第2の線路の線路端のもう
    一方の同じ側の間を接続する第4の線路とを有し、前記
    第1及び第2の線路の線路幅が等しく、また前記第3及
    び第4の線路の線路幅が等しく、かつ前記第1及び第2
    の線路の線路幅が、前記第3及び第4の線路の線路幅よ
    り広い形状を有することを特徴とするマイクロ波共振
    器。
  2. 【請求項2】 第1及び第2の線路の結合を平行結合線
    路としたことを特徴とする請求項1記載のマイクロ波共
    振器。
  3. 【請求項3】 第1及び第2の線路の結合をインターデ
    ジタル形結合線路としたことを特徴とする請求項1記載
    マイクロ波共振器。
  4. 【請求項4】 第1及び第2の線路間に結合容量を接続
    したことを特徴とする請求項1記載のマイクロ波共振
    器。
  5. 【請求項5】 請求項1記載のマイクロ波共振器を複数
    個有し、共振器間の結合を第3または第4の線路部分で
    得ることを特徴とするフィルタ回路。
  6. 【請求項6】 請求項1記載のマイクロ波共振器を複数
    個有し、共振器間の結合を第1または第2の線路部分で
    得ることを特徴とするフィルタ回路。
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