JP2689151B2 - マイクロ波用混合分波器 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は複数のアンテナからのマイクロ波信号を混合
する為に、または一本の伝送線で伝送されてくる複数の
マイクロ波信号を複数の端子へ分波して出力する為に用
いられるマイクロ波用混合分波器に関する。

（従来の技術） この種のマイクロ波用混合分波器は、回路基板上に形
成したローパスフィルタの一端と同じく回路基板上に形
成したハイパスフィルタの一端とを電気的に接続した共
通端子とし、混合器として用いる場合には上記のローパ
スフィルタとハイパスフィルタの夫々の他端から入力さ
れる信号を混合して共通端子から出力するようにしてい
る。また分波器として用いる場合には共通端子から入力
される複数の信号を上記のローパスフィルタの他端とハ
イパスフィルタの他端とに夫々分けて出力するようにし
ている。このような混合分波器にあっては、ローパスフ
ィルタの通過帯域はハイパスフィルタの阻止帯域に、ま
たハイパスフィルタの通過帯域はローパスフィルタの阻
止帯域に夫々対応させて各回路素子の定数が設定され
る。各回路素子は回路基板上にマイクロストリップ線路
で形成される。

（発明が解決しようとする課題） しかし上記従来のマイクロ波用混合分波器にあって
は、衛星中間周波信号の混合の場合など、周波数帯が近
接した信号相互の混合分波を実現するのが非常に困難で
あった。即ちこの種の混合分波器を回路基板上に形成す
ると、ローパス、ハイパス各フィルタにおける通過帯域
に挟まれた帯域、所謂分離周波数域の、減衰特性に現れ
る傾斜が緩慢になってしまうので、各フィルタにおいて
通過帯域の減衰量に対する阻止帯域の減衰量が大きくと
れないのである。そして例えば1035〜1335MHzのBS衛星
中間周波信号と1380〜1750MHzのCS衛星中間周波数信号
とを混合する場合など、阻止帯域減衰量の実現目標であ
る20dB以上が実現できないのである。またこの阻止帯域
減衰量は、理論上ではフィルタの段数を増加すれば簡単
に増加できるように思われるが、通過帯域の減衰量が増
加するだけで、阻止帯域の減衰量を増やすのは困難であ
る。

そこで各フィルタの回路素子のうち、全てのインダク
タを例えば特開昭56−61819号公報に示された立体的な
インダクタで形成し、上記の分離周波数域の減衰特性に
現れる傾斜を急峻にすることも考えられた。しかしこの
ようにすると、インダクタの種類が増加して組付けや部
品管理面でのコストがアップするばかりか、各インダク
タの相互位置関係によってインダクタ同士が電磁結合す
る結果、通過帯域に思わぬトラップを生じてしまうとい
う問題を生ずる。

本発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、
ローパスフィルタを通るマイクロ波信号が共通端子の側
からハイパスフィルタの他端の側へ漏れ出すことも、あ
るいはハイパスフィルタを通るマイクロ波信号が共通端
子の側からローパスフィルタの他端の側へ漏れ出すこと
も充分に阻止できるマイクロ波用混合分波器を提供する
ことを目的とする。

また上記のように電気的特性に優れたマイクロ波用混
合分波器であっても、組立や部品管理面でのコストも低
減でき、量産しても均一性に優れたマイクロ波用混合分
波器の提供も目的としている。

（課題を解決する為の手段） 本願発明は上記目的を解決させる為に前記請求の範囲
記載の通りの手段を講じたものであって、その作用は次
の通りである。

（作用） 混合器として用いる場合には第１の端子から周波数が
低い方のマイクロ波信号が加えられ、第２の端子から周
波数が高い方のマイクロ波信号が加えられる。第１の端
子に加わった信号は、回路基板上に形成されたローパス
フィルタを通り、共通端子から出力される。この信号が
共通端子の側からハイパスフィルタを通過しようとして
も、ハイパスフィルタの並列腕に用いられているインダ
クタとキャパシタから成る直列共振回路により反射さ
れ、通過できない。特にハイパスフィルタの通過帯域に
近い周波数の信号は、基板から立設されている棒状イン
ダクタとキャパシタとにより成る導電損失の少ない直列
共振回路によって良好に反射されるので、ハイパスフィ
ルタを通り第２の端子へ漏れ出す様なことは防止され
る。

一方第２の端子に加わった周波数の高い方のマイクロ
波信号は、回路基板上に形成されたハイパスフィルタを
通り共通端子から出力される。この信号が共通端子の側
からローパスフィルタを通過しようとしても、ローパス
フィルタの並列腕に用いられているインダクタとキャパ
シタから成る直列共振回路により反射され、通過できな
い。特にローパスフィルタの通過帯域に近い周波数の信
号は、基板から立設されている棒状インダクタとキャパ
シタとにより成る導電損失の少ない直列共振回路によっ
て良好に反射されるので、ローパスフィルタを通り第１
の端子へ漏れ出す様なことは防止できる。

尚ローパスフィルタを通る信号自体もローパスフィル
タに備えられた並列腕の直列共振回路で減衰させられる
こと無く、即ち損失少なく通過する。またハイパスフィ
ルタを通る信号自体も損失少なく通過する。

次に分波器として使用される場合には共通端子から高
い周波数の信号と低い周波数の信号が混在して入力され
る。低い周波数の信号はローパスフィルタを通り第１の
端子から出力される。また高い周波数の信号はハイパス
フィルタを通り第２の端子から出力される。この場合に
も上記混合器として使用される場合と同様、互いに相手
の出力端子へ漏れ出てしまう様なことが避けられる。

（実施例） 以下本願の実施例を示す図面について説明する。

マイクロ波用混合分波器として例示する衛星中間周波
信号混合器を示す第１図乃至第３図において、１はケー
ス枠体で導電性の良好な金属板を加工して四角形と枠状
に形成されており、開口部は図示外の表蓋，裏蓋により
夫々閉ざされて箱形のケースを形成する。尚表蓋及び裏
蓋は夫々導電性の良い金属で形成されていて、ケース枠
体１と共に電気的シールド効果を有する。２は回路基板
で、フッ素樹脂等の低誘電損失の絶縁板2aの一面側に銅
箔等の導体箔で形成されたアース導体2b及びストリップ
導体2cを添設させ、更に絶縁板2aの他面側に上記と同じ
く導体箔により形成されたアース導体2dを添設させてつ
くられている。３は第１の入力端子、４は第２の入力端
子、５は出力端子を示し、夫々同軸接栓座が用いられて
いる。

次に回路基板２上に構成されたローパスフィルタ6,ハ
イパスフィルタ7,及び電源電流通過フィルタ８について
夫々説明する。

先ずローパスフィルタは一端6aと他端6bとの間に夫々
ストリップ導体2cにより成るインダクタ10,11,12,13を
備えている。14はインダクタ、15はキャパシタで夫々ス
トリップ導体2cにより成る。16は棒状インダクタで、直
径0.6mmの銅線により成る。17はキャパシタで、ストリ
ップ導体2cにより成る。18はインダクタ、19はキャパシ
タで夫々ストリップ導体2cにより成る。上記の各インダ
クタやキャパシタを構成するストリップ導体2cの位置と
絶縁板2aを挾んで相対する位置にはアース導体2dが設け
られている。

次にハイパスフィルタ７は一端7aと他端7bとの間にキ
ャパシタ20,21,22,23を備えている。各キャパシタ20,2
1,22,23はチップコンデンサにより成る。24はインダク
タ、25はキャパシタで夫々ストリップ導体2cにより成
る。26は棒状インダクタで直径0.6mmの銅線により成
る。27はキャパシタで、ストリップ導体2cにより成る。
28はインダクタ、29はキャパシタで夫々ストリップ導体
2cにより成る。上記の各インダクタやキャパシタを構成
するストリップ導体2cの位置と絶縁板2aを挾んで相対す
る位置にはアース導体2dが設けられている。

次に電源電流通過フィルタ８について説明する。30,3
1はチョークコイルで、マイクロ波信号は阻止し直流や
低周波交流の電源電流は通過するためのものである。こ
のチョークコイル30及び31はフェライト等の強磁性体の
磁芯に被覆銅線を多数回巻いて構成されている。32はマ
イクロ波信号を通過させ電源電流は阻止するキャパシタ
で、チップコンデンサが用いられる。33,34はインピー
ダンス整合用のスタブ、35は各素子接続用のストリップ
半導体を示す。36は回路基板２上に多数個設けられたス
ルーホールで、回路基板２の一面側に設けられたアース
導体2bと他面側に設けられたアース導体2dとを電気的に
接続する為のものである。37は回路基板２の周辺部に多
数設けられた切欠部を示す。

次にローパスフィルタ６の棒状インダクタ16とハイパ
スフィルタ７の棒状インダクタ26の部分の構成について
詳述する。棒状インダクタ16は例えば第３図の端面図に
明示される様に両端が折り曲げられている。そしてその
各々の先端部16aは夫々スルーホール38を貫通し、棒状
インダクタ16が回路基板２から距離Ｈだけ離れた状態に
してスルーホール38に半田付け39されている。この様に
棒状インダクタ16が回路基板２上に設けられること無く
回路基板２から離れていることによって、棒状インダク
タの線径を太くしてもアース導体2dとの間で設計値どお
りの特性インピーダンスを実現することができる。従っ
て線径が太い分だけマイクロ波の導電損失を少なくする
ことができる。

一方棒状インダクタ26も棒状インダクタ16と同様に構
成・接続されている。

次に上記構成の衛星中間周波信号混合器の組立てにつ
いて説明する。（イ）絶縁板2aにアース導体2b,2d及び
ストリップ導体2cが設けられた基板にスルーホール36を
設け、回路基板２を製作する。（ロ）回路基板２にチッ
プコンデンサ20,21,22,23やチョークコイル30,31を半田
付けする。（ハ）棒状インダクタ16,26を曲げ加工し、
回路基板２のスルーホール38を貫通して回路基板２の他
面側で半田付け39,40する。41は絶縁板2aの露出した絶
縁部を示す。（ニ）上記の様にして組み立てられた回路
基板２をねじ棒43を用いてケース枠体１の止付部42に止
付ける。（ホ）第１の入力端子3,第２の入力端子4,出力
端子５となる同軸接栓座をケース枠体１に止付ける。44
は外部導体と回路基板２のアース導体2dとの半田付け部
を示す。回路基板２上の第１の端子3a,第２の端子4a,共
通端子5aは夫々第１の入力端子3,第２の入力端子4,出力
端子５をなす同軸接栓座の中心導体と半田付けされる。
（ヘ）ケース枠体１に図示外の表蓋，裏蓋を取付けて回
路基板２上の各フィルタをシールドする。

次に第４図は第１図乃至第３図で説明した衛星中間周
波信号混合器の等価回路図を示すものである。前図と対
応するものには同一の符号を付して示してある。尚U,V,
W,X,Y,Zは並列腕に接続された直列共振回路を示す。

続いてローパスフィルタ６とハイパスフィルタ７の減
衰特性を第５図に、またリターンロス特性を第６図に夫
々示す。第５図においてLPFはローパスフィルタ６の特
性を、またHPFはハイパスフィルタ７の特性を示す。第
６図においてLPFは第１の入力端子３の側の特性、HPFは
第２の入力端子４の側の特性、OUTは出力端子５の側の
特性を夫々示す。尚第５図、第６図の特性は各端子のイ
ンピーダンスが75Ωで、各寸法L1を11.5mm、L2を7.0m
m、L3を5.6mm、L4を10.3mm、L5を16.3mm、L6を5.0mm、L
7を4.1mm、L8を7.0mm、L9を7.0mm、L10を20.7mm、L11を
5.1mm、L12を4.4mm、L13を15.9mm、L14を15.2mmとして
構成した場合の特性である。また棒状インダクタ16の長
さ寸法L15は30mm、高さＨは5mmとした。棒状インダクタ
26は棒状インダクタ16と同一の寸法・高さで配置した。
キャパシタ20,21,22,23の容量は夫々1.5pF,2pF,4pF,15p
Fとした。

第５図においてf1はローパスフィルタ６の通過帯域に
最も近接した減衰極を示し、棒状インダクタ16とキャパ
シタ17の直列共振によって得られるものである。またf2
はハイパスフィルタ７の通過帯域に最も近接した減衰極
を示し、棒状インダクタ26とキャパシタ27の直列共振に
よって得られるものである。この様に通過帯域に最も近
接した減衰極をつくる直列共振回路のインダクタとし
て、基板上に付着して設けない棒状インダクタ16,26を
使用することによって急峻な遮断特性のフィルタを得て
いる。

次に第７図は上記の衛星中間周波信号混合器の使用例
を示す系統図である。50はBSアンテナ、51はCSアンテナ
で、夫々11.7〜12.0GHzの放送衛星からの信号、12.2〜1
2.7GHzの通信衛星からの信号を受信する。52はBSコンバ
ータ、53はCSコンバータを夫々示す。BSコンバータ52か
らは1035〜1335MHzの衛星中間周波信号が、またCSコン
バータ53からは1380〜1750MHzの衛星中間周波信号が出
力される。54は前述の構成の衛星中間周波信号混合器を
示し、伝送線55でBSコンバータ52と、また伝送線56でCS
コンバータ53と接続されている。57は屋内へ引込む為の
伝送線、58は分波器を示す。尚分波器58は前述の衛星中
間周波信号混合器54の入力と出力を逆にした構成のもの
を用いることができる。59はBSチューナー、60はCSチュ
ーナーで、夫々伝送線61,62で分波器58と接続されてい
る。63は切替器で、BSチューナー59からの信号、または
CSチューナー60からの信号を選別してテレビ受像機64へ
送り出す為に用いられる。65,66,67は各機器を結ぶ伝送
線を示す。図において破線は各チューナー59,60から各
コンバータ52,53へ送られる電源電流（直流15V）を示
す。また実線はBSコンバータ52から送られる衛星中間周
波信号を、また一点鎖線はCSコンバータ53からの衛星中
間周波信号を夫々示す。

次に第８図は棒状インダクタの異なる例を示すもの
で、前図と同一あるいは均等機能のものには同一の符号
にアルファベットのｅを付して示し、重複する説明は省
略する。棒状インダクタ16e,26eは薄厚の金属板をプレ
ス加工により打ち抜いて形成されている。回路基板へ取
付ける際の位置決めの為に突片70が設けてあり、量産し
た時の製品の均一化を図ることができる。

尚以上は混合器について説明したが、分波器として使
用する場合には、上記第１の入力端子３を第１の出力端
子として、また第２の入力端子を第２の出力端子とし
て、更に出力端子を入力端子として使用すればよい。

（発明の効果） 以上のように本願にあっては、周波数帯域の異なる二
種類のマイクロ波信号を混合したり、あるいは混在して
いるマイクロ波信号を周波数の高い信号と周波数の低い
信号とに分波して取り出すことができる。

しかも上記の混合あるいは分波の際に、二つの信号の
周波数帯が近接していても、互いの通過帯域に最も近接
した周波数の減衰極をつくる直列共振回路のインダクタ
は、空間に立設したＱ値の高いインダクタで夫々形成し
てあって、しかもそれらは互いに共通端子との間に少な
くとも１個他のインダクタを挾んで、互いに電磁結合が
しにくい状態で配置されていることから、それら減衰極
をつくる直列共振回路の特性が自身の通過帯域（特に帯
域の端）の減衰量を無用に増加させてしまうということ
がない。また相手の通過帯域に、それら減衰極をつくる
直列共振回路相互の電磁結合によって無用のトラップが
発生してしまうというようなこともなく、互いに干渉な
く混合あるいは分波できる特長がある。

しかもそのように近接した周波数帯の２つの信号が干
渉なく混合あるいは分波できるものであっても、フィル
タ素子としての多数のインダクタを絶縁板上に導体箔で
形成するという極めて簡易な構成で実現可能な、マイク
ロ波用混合分波器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

図面は本願の実施例に関するもので、第１図は混合分波
器として例示する衛星中間周波信号混合器の蓋を取り去
り回路基板の背面側からみた図、第２図は衛星中間周波
信号混合器の回路基板の正面図、第３図は第２図のIII
−III線端面図、第４図は衛星中間周波信号混合器の等
価回路図、第５図及び第６図は衛星中間周波信号混合器
の電気的特性図、第７図は衛星中間周波信号混合器の使
用状態を示す系統図、第８図は棒状インダクタの異なる
例を示す図。 ２……回路基板、2a……絶縁板、2b,2d……アース導
体、2c……ストリップ導体、3a……第１の端子、4a……
第２の端子、5a……共通端子、６……ローパスフィル
タ、７……ハイパスフィルタ、16,26……棒状インダク
タ、U,V,W,X,Y,Z……直列共振回路。

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭56−61819（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−13727（ＪＰ，Ａ) 特公 昭44−18641（ＪＰ，Ｂ１) 雑誌トランジスタ技術1988年２月号 （ｐ．408)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の端子と、第２の端子と、共通端子と
   を備えて成り、上記第１の端子と上記共通端子との間に
   はローパスフィルタが、また上記第２の端子と上記共通
   端子との間にはハイパスフィルタが夫々回路基板上で形
   成されているマイクロ波用混合分波器において、上記ロ
   ーパスフィルタと上記ハイパスフィルタとは、上記回路
   基板上で、上記共通端子を境に、互いに離れる方向へ夫
   々配置されており、更に上記ローパスフィルタは直列腕
   に３つ以上のインダクタを備えると共に並列腕には夫々
   インダクタとキャパシタから成る直列共振回路を複数備
   えて成り、更に上記ハイパスフィルタは直列腕に３つ以
   上のキャパシタを備えると共に並列腕には夫々インダク
   タとキャパシタとから成る上記とは別の複数の直列共振
   回路を備えて成り、しかも上記ローパスフィルタの上記
   複数の直列共振回路のうちローパスフィルタ自体の通過
   帯域に最も近接した周波数の減衰極をつくる直列共振回
   路のインダクタと、上記ハイパスフィルタの上記複数の
   直列共振回路のうちハイパスフィルタ自体の通過帯域に
   最も近接した周波数の減衰極をつくる直列共振回路のイ
   ンダクタとは夫々自体とは異なる周波数の減衰極をつく
   る直列共振回路のインダクタを上記共通端子との間に少
   なくとも１個挟んだ状態で配置させると共に、夫々を空
   間に立設した棒状インダクタで形成し、更に上記ローパ
   スフィルタとハイパスフィルタにおいて上記棒状インダ
   クタで形成しない残りのインダクタは、絶縁板上に導体
   箔で形成されていることを特徴とするマイクロ波用混合
   分波器。