JP2770815B2 - バンドパスフィルタ - Google Patents
バンドパスフィルタInfo
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- JP2770815B2 JP2770815B2 JP8138449A JP13844996A JP2770815B2 JP 2770815 B2 JP2770815 B2 JP 2770815B2 JP 8138449 A JP8138449 A JP 8138449A JP 13844996 A JP13844996 A JP 13844996A JP 2770815 B2 JP2770815 B2 JP 2770815B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、広義のマイクロス
トリップライン型の共振器、すなわち誘電体基板の片側
に1/2波長またはそれを短縮した長さの共振器パター
ンを、誘電体基板の反対側にグランドプレーンを有する
バンドパスフィルタに関する。
トリップライン型の共振器、すなわち誘電体基板の片側
に1/2波長またはそれを短縮した長さの共振器パター
ンを、誘電体基板の反対側にグランドプレーンを有する
バンドパスフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】従
来、マイクロストリップライン型の共振器を用いた平面
フィルタでは、1枚の誘電体基板の一方の面に共振器パ
ターンが形成され、他方の面にグランドパターンが形成
されている。この平面フィルタとしては、共振器パター
ンの端部間に微小ギャップを設けてその端部間での容量
結合を用いたエンドカップル方式、あるいは隣接する共
振器パターンを1/4波長の長さだけ平面上でオーバー
ラップさせて側面での電磁界結合を用いた方式などがあ
る。
来、マイクロストリップライン型の共振器を用いた平面
フィルタでは、1枚の誘電体基板の一方の面に共振器パ
ターンが形成され、他方の面にグランドパターンが形成
されている。この平面フィルタとしては、共振器パター
ンの端部間に微小ギャップを設けてその端部間での容量
結合を用いたエンドカップル方式、あるいは隣接する共
振器パターンを1/4波長の長さだけ平面上でオーバー
ラップさせて側面での電磁界結合を用いた方式などがあ
る。
【0003】しかしながら、いずれの方式にしても、1
枚の誘電体基板上に、単層で全ての共振器パターンが形
成されているため、そのレイアウトに制約が生じる。ま
た、その制約により特性を最適化できない場合がある。
本発明は上記問題に鑑みたもので、共振器パターンのレ
イアウトの制約を少なくすることを目的とする。
枚の誘電体基板上に、単層で全ての共振器パターンが形
成されているため、そのレイアウトに制約が生じる。ま
た、その制約により特性を最適化できない場合がある。
本発明は上記問題に鑑みたもので、共振器パターンのレ
イアウトの制約を少なくすることを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明においては、超伝導材で構成
された第1の共振器パターン(2)が一方の面に同一平
面上にのみ複数形成され他方の面に第1のグランドプレ
ーン(3)が形成された第1の誘電体基板(1)と、超
伝導材で構成された第2の共振器パターン(5)が一方
の面に同一平面上にのみ複数形成され他方の面に第2の
グランドプレーン(8)が形成された第2の誘電体基板
(4)とを、それぞれの一方の面が対向するように離間
配置し、この離間配置によって形成される第1、第2の
誘電体基板(1、4)の間の空間を、真空、あるいは空
気、不活性気体が存在した状態にし、第1の共振器パタ
ーン(2)により構成される第1の共振器と第2の共振
器パターン(5)により構成される第2の共振器との間
で交互に信号の伝達が行われるようにしたことを特徴と
している。
め、請求項1に記載の発明においては、超伝導材で構成
された第1の共振器パターン(2)が一方の面に同一平
面上にのみ複数形成され他方の面に第1のグランドプレ
ーン(3)が形成された第1の誘電体基板(1)と、超
伝導材で構成された第2の共振器パターン(5)が一方
の面に同一平面上にのみ複数形成され他方の面に第2の
グランドプレーン(8)が形成された第2の誘電体基板
(4)とを、それぞれの一方の面が対向するように離間
配置し、この離間配置によって形成される第1、第2の
誘電体基板(1、4)の間の空間を、真空、あるいは空
気、不活性気体が存在した状態にし、第1の共振器パタ
ーン(2)により構成される第1の共振器と第2の共振
器パターン(5)により構成される第2の共振器との間
で交互に信号の伝達が行われるようにしたことを特徴と
している。
【0005】従って、第1、第2の共振器パターンを、
第1、第2の誘電体基板に別々に形成することができる
ため、共振器パターンのレイアウトの制約を少なくする
ことができる。請求項2に記載の発明においては、超伝
導材で構成された第1の誘電体基板(1)を固定する第
1のケース部材と、超伝導材で構成された第2の誘電体
基板(4)を固定する第2のケース部材と、第1、第2
のケース部材を固定する第3のケース部材を有する導電
性ケース(9)を備え、第1のグランドプレーン(3)
と第2のグランドプレーン(8)が、第1、第2、第3
のケース部材を介して電気的に接続されるようになって
おり、また、第1、第2、第3のケース部材によって、
第1の誘電体基板(1)と第2の誘電体基板(4)と
を、それぞれの一方の面が対向するように離間配置する
ようにし、この離間配置によって形成される第1、第2
の誘電体基板(1、4)の間の空間を、真空、あるいは
空気、不活性気体が存在した状態にしたことを特徴とし
ている。なお、第1のケース部材、第2のケース部材、
第3のケース部材は、後述する実施形態において、上側
ケース部材、下側ケース部材、横側ケース部材にそれぞ
れ相当している。この場合、請求項3に記載の発明のよ
うに、第1、第2の誘電体基板(1、4)のいずれか一
方に外部と電気接続するための入出力パッド(6、7)
を形成し、第3のケース部材にコネクタ(10、11)
を設け、コネクタ(10、11)と入出力パッド(6、
7)を電気的接続手段(12、13)により接続するよ
うに構成することができる。
第1、第2の誘電体基板に別々に形成することができる
ため、共振器パターンのレイアウトの制約を少なくする
ことができる。請求項2に記載の発明においては、超伝
導材で構成された第1の誘電体基板(1)を固定する第
1のケース部材と、超伝導材で構成された第2の誘電体
基板(4)を固定する第2のケース部材と、第1、第2
のケース部材を固定する第3のケース部材を有する導電
性ケース(9)を備え、第1のグランドプレーン(3)
と第2のグランドプレーン(8)が、第1、第2、第3
のケース部材を介して電気的に接続されるようになって
おり、また、第1、第2、第3のケース部材によって、
第1の誘電体基板(1)と第2の誘電体基板(4)と
を、それぞれの一方の面が対向するように離間配置する
ようにし、この離間配置によって形成される第1、第2
の誘電体基板(1、4)の間の空間を、真空、あるいは
空気、不活性気体が存在した状態にしたことを特徴とし
ている。なお、第1のケース部材、第2のケース部材、
第3のケース部材は、後述する実施形態において、上側
ケース部材、下側ケース部材、横側ケース部材にそれぞ
れ相当している。この場合、請求項3に記載の発明のよ
うに、第1、第2の誘電体基板(1、4)のいずれか一
方に外部と電気接続するための入出力パッド(6、7)
を形成し、第3のケース部材にコネクタ(10、11)
を設け、コネクタ(10、11)と入出力パッド(6、
7)を電気的接続手段(12、13)により接続するよ
うに構成することができる。
【0006】請求項4に記載の発明においては、超伝導
材で構成された第1の共振器パターン(2)が一方の面
に形成された第1の誘電体基板(1)と、超伝導材で構
成された第2の共振器パターン(5)が一方の面に形成
され他方の面にグランドプレーン(8)が形成された第
2の誘電体基板(4)とを、それぞれの一方の面が対向
するように離間配置し、この離間配置によって形成され
る第1、第2の誘電体基板(1、4)の間の空間を、真
空、あるいは空気、不活性気体が存在した状態にし、第
1の共振器パターン(2)により構成される第1の共振
器と第2の共振器パターン(5)により構成される第2
の共振器との間で信号の伝達が行われるようにし、さら
に、第1、第2の誘電体基板(1、4)を、分割された
基板で構成して、それぞれの分割位置をオフセットさせ
るようにしたことを特徴としている。従って、大型のフ
ィルタを構成するために誘電体基板を分割して構成する
場合であっても、信号を互いに対向する2つの基板間で
交互に伝達することができるため、基板の分割による分
割部分での共振器間の結合度の減少の影響を小さくする
ことができる。
材で構成された第1の共振器パターン(2)が一方の面
に形成された第1の誘電体基板(1)と、超伝導材で構
成された第2の共振器パターン(5)が一方の面に形成
され他方の面にグランドプレーン(8)が形成された第
2の誘電体基板(4)とを、それぞれの一方の面が対向
するように離間配置し、この離間配置によって形成され
る第1、第2の誘電体基板(1、4)の間の空間を、真
空、あるいは空気、不活性気体が存在した状態にし、第
1の共振器パターン(2)により構成される第1の共振
器と第2の共振器パターン(5)により構成される第2
の共振器との間で信号の伝達が行われるようにし、さら
に、第1、第2の誘電体基板(1、4)を、分割された
基板で構成して、それぞれの分割位置をオフセットさせ
るようにしたことを特徴としている。従って、大型のフ
ィルタを構成するために誘電体基板を分割して構成する
場合であっても、信号を互いに対向する2つの基板間で
交互に伝達することができるため、基板の分割による分
割部分での共振器間の結合度の減少の影響を小さくする
ことができる。
【0007】請求項5に記載の発明においては、第1の
共振器パターン(2)と第2の共振器パターン(5)を
オーバーラップして形成しているから、第1の共振器と
第2の共振器パターン間の容量結合に加えて、磁界結合
も加わり、結合度を大きくすることができる。なお、上
記した第1、第2の共振器パターンとしては、後述する
実施形態に示すように、帯状の共振器パターンの他、円
形状の共振器パターンとすることができる。また、請求
項2乃至5のいずれか1つに記載の発明において、請求
項6に記載の発明のように、第1の共振器パターン
(2)が第1の誘電体基板(1)の一方の面において同
一平面上にのみ複数形成され、第2の共振器パターン
(5)が第2の誘電体基板(4)の一方の面において同
一平面上にのみ複数形成されるようにすることができ
る。
共振器パターン(2)と第2の共振器パターン(5)を
オーバーラップして形成しているから、第1の共振器と
第2の共振器パターン間の容量結合に加えて、磁界結合
も加わり、結合度を大きくすることができる。なお、上
記した第1、第2の共振器パターンとしては、後述する
実施形態に示すように、帯状の共振器パターンの他、円
形状の共振器パターンとすることができる。また、請求
項2乃至5のいずれか1つに記載の発明において、請求
項6に記載の発明のように、第1の共振器パターン
(2)が第1の誘電体基板(1)の一方の面において同
一平面上にのみ複数形成され、第2の共振器パターン
(5)が第2の誘電体基板(4)の一方の面において同
一平面上にのみ複数形成されるようにすることができ
る。
【0008】
【0009】請求項7に記載の発明においては、第1、
第2の誘電体基板(1、4)間に、離間距離を一定に保
つための部材(17、18)を介在させているから、共
振器間のギャップが一定になって、所望のフィルタ特性
を得ることができる。
第2の誘電体基板(1、4)間に、離間距離を一定に保
つための部材(17、18)を介在させているから、共
振器間のギャップが一定になって、所望のフィルタ特性
を得ることができる。
【0010】
(第1実施形態)図1に、本発明の第1実施形態に係る
バンドパスフィルタの模式的断面構成を示す。図1にお
いて、上側誘電体基板(以下、単に上側基板という)1
には、一方の面に共振器パターン2が形成され、他方の
面に上側グランドプレーン3が形成されている。また、
下側誘電体基板(以下、単に下側基板という)4には、
一方の面に共振器パターン5と入出力パッド6、7が形
成され、他方の面に下側グランドプレーン8が形成され
ている。そして、上側基板1と下側基板4は、微小のギ
ャップを有して対向配置されている。
バンドパスフィルタの模式的断面構成を示す。図1にお
いて、上側誘電体基板(以下、単に上側基板という)1
には、一方の面に共振器パターン2が形成され、他方の
面に上側グランドプレーン3が形成されている。また、
下側誘電体基板(以下、単に下側基板という)4には、
一方の面に共振器パターン5と入出力パッド6、7が形
成され、他方の面に下側グランドプレーン8が形成され
ている。そして、上側基板1と下側基板4は、微小のギ
ャップを有して対向配置されている。
【0011】図2に、図1に示すものを上面から見た模
式的な平面図を示す。共振器パターン2、5は、基板
1、4に対し垂直方向から見て端部がオーバラップする
ように形成されている。この図2において、下側基板4
上に形成された共振器パターン5と入出力パッド6、7
についてはハッチングを付して示し、上側基板1上に形
成された共振器パターン2については破線で示してい
る。
式的な平面図を示す。共振器パターン2、5は、基板
1、4に対し垂直方向から見て端部がオーバラップする
ように形成されている。この図2において、下側基板4
上に形成された共振器パターン5と入出力パッド6、7
についてはハッチングを付して示し、上側基板1上に形
成された共振器パターン2については破線で示してい
る。
【0012】なお、共振器パターン2、5は、図1、2
では模式的に3つ示しているが、実際はバンドパスフィ
ルタを構成するに必要な数だけ形成されている。共振器
パターン2、5は、ラインの長さが1/2波長の整数倍
のマイクロストリップライン型伝送線路となっている。
ここで、1つの共振器パターンと誘電体基板とグランド
プレーンにて1つの共振器を構成しており、図3の等価
回路に示すように、各共振器間は容量結合されている。
従って、その容量結合を用いて共振器間で信号の伝達が
行われる。
では模式的に3つ示しているが、実際はバンドパスフィ
ルタを構成するに必要な数だけ形成されている。共振器
パターン2、5は、ラインの長さが1/2波長の整数倍
のマイクロストリップライン型伝送線路となっている。
ここで、1つの共振器パターンと誘電体基板とグランド
プレーンにて1つの共振器を構成しており、図3の等価
回路に示すように、各共振器間は容量結合されている。
従って、その容量結合を用いて共振器間で信号の伝達が
行われる。
【0013】共振器パターン2、5を上下に配置した場
合には、共振器パターン2、5に流れる電流によって発
生する磁界により磁界結合も生じており、従って、共振
器間は容量結合に加えて磁界結合も加わった電磁界結合
となっている。この場合、本実施形態に示すように、共
振器パターン2、5の端部をオーバラップさせて離間配
置することにより、磁界結合を大きくすることができ、
共振器間での結合度を大きくすることができる。
合には、共振器パターン2、5に流れる電流によって発
生する磁界により磁界結合も生じており、従って、共振
器間は容量結合に加えて磁界結合も加わった電磁界結合
となっている。この場合、本実施形態に示すように、共
振器パターン2、5の端部をオーバラップさせて離間配
置することにより、磁界結合を大きくすることができ、
共振器間での結合度を大きくすることができる。
【0014】誘電体基板1、4は、金属製のケース9の
内側に取り付けられており、ケース9に設けられたコネ
クタ10、11と入出力パッド6、7とがボンディング
ワイヤ等の電気的接続手段12、13を介して接続され
ている。なお、ケース9は、上側ケース部材と下側ケー
ス部材を横側ケース部材にねじ止め固定することによっ
て構成されている。
内側に取り付けられており、ケース9に設けられたコネ
クタ10、11と入出力パッド6、7とがボンディング
ワイヤ等の電気的接続手段12、13を介して接続され
ている。なお、ケース9は、上側ケース部材と下側ケー
ス部材を横側ケース部材にねじ止め固定することによっ
て構成されている。
【0015】本実施形態では、グランドプレーン3、8
のそれぞれに、はんだの溶食に対するバリヤー層を成膜
し、その上にはんだの濡れ性を改善する接着層を成膜し
て、誘電体基板1、4をケース9の内側にはんだ付けし
ている。従って、ケース9自体をグランドとして各々の
グランドプレーン3、8が電気的に接続されている。こ
の場合、ケース9の内壁に誘導電流が流れるため、ケー
ス9の内側を可能な限り低抵抗とする必要がある。マイ
クロ波帯の周波数ではケース9の内部の導電率は問題に
ならず、ケース9の内側の表面から数マイクロメートル
の導電率が重要である。そこで、本実施形態では、ケー
ス9の内面を金メッキし、低抵抗にするとともに、内部
の酸化を防止するようにしている。なお、ケース9を気
密にできる場合には、金よりも導電率の大きい銀メッキ
が有効である。
のそれぞれに、はんだの溶食に対するバリヤー層を成膜
し、その上にはんだの濡れ性を改善する接着層を成膜し
て、誘電体基板1、4をケース9の内側にはんだ付けし
ている。従って、ケース9自体をグランドとして各々の
グランドプレーン3、8が電気的に接続されている。こ
の場合、ケース9の内壁に誘導電流が流れるため、ケー
ス9の内側を可能な限り低抵抗とする必要がある。マイ
クロ波帯の周波数ではケース9の内部の導電率は問題に
ならず、ケース9の内側の表面から数マイクロメートル
の導電率が重要である。そこで、本実施形態では、ケー
ス9の内面を金メッキし、低抵抗にするとともに、内部
の酸化を防止するようにしている。なお、ケース9を気
密にできる場合には、金よりも導電率の大きい銀メッキ
が有効である。
【0016】また、共振器パターンとグランドプレーン
に金属膜を用いる場合、フィルタが取り扱う電流密度が
大きいと、共振器パターンの温度が上昇する。金属の導
体では、抵抗の温度係数がプラスでほぼ絶対温度に比例
するため、共振器パターンの温度上昇が更に損失を増加
させることになるが、ケース9を金属製のものとし、ケ
ース9の内壁に基板1、4をはんだ付けすることによ
り、共振器パターンとケース9間の熱伝導性が良好にな
り、共振器パターンの温度上昇による損失増加を抑制す
ることができる。
に金属膜を用いる場合、フィルタが取り扱う電流密度が
大きいと、共振器パターンの温度が上昇する。金属の導
体では、抵抗の温度係数がプラスでほぼ絶対温度に比例
するため、共振器パターンの温度上昇が更に損失を増加
させることになるが、ケース9を金属製のものとし、ケ
ース9の内壁に基板1、4をはんだ付けすることによ
り、共振器パターンとケース9間の熱伝導性が良好にな
り、共振器パターンの温度上昇による損失増加を抑制す
ることができる。
【0017】ケース9の内部空間は、気密性を持たせず
に外部と同じ雰囲気としても、不活性気体を封入して
も、真空にしてもよい。また、所定の誘電率を有する誘
電体を封入してもよい。この場合、共振器の実効誘電率
を大きくするとともに、外部から水分や腐食性の気体が
侵入するのを阻止することができる。上記したように、
上下2つの基板1、4に共振器パターン2、5をそれぞ
れ形成しており、それぞれの基板で共振器パターンを形
成することができるため、共振器パターンのレイアウト
の制約を少なくすることができる。また、フィルタの構
造が上下対称のため、共振器パターンの設計条件が2層
共等しくなり、設計が容易になる。また、基板1、4間
のギャップ、ギャップ間の誘電率、共振器パターン2、
5のオーバーラップを調整することにより、共振器間の
結合度を任意に設定することができる。
に外部と同じ雰囲気としても、不活性気体を封入して
も、真空にしてもよい。また、所定の誘電率を有する誘
電体を封入してもよい。この場合、共振器の実効誘電率
を大きくするとともに、外部から水分や腐食性の気体が
侵入するのを阻止することができる。上記したように、
上下2つの基板1、4に共振器パターン2、5をそれぞ
れ形成しており、それぞれの基板で共振器パターンを形
成することができるため、共振器パターンのレイアウト
の制約を少なくすることができる。また、フィルタの構
造が上下対称のため、共振器パターンの設計条件が2層
共等しくなり、設計が容易になる。また、基板1、4間
のギャップ、ギャップ間の誘電率、共振器パターン2、
5のオーバーラップを調整することにより、共振器間の
結合度を任意に設定することができる。
【0018】また、共振器パターン2、5同士をオーバ
ーラップして配置できるため、実装の面積を縮小するこ
とができる。さらに、グランドプレーン3、8が上下に
配置されるため、ストリップライン型伝送線路に類似し
た構造を有することになり、電磁波を2枚のグランドプ
レーン3、8間に効果的に閉じ込め、放射損失を大幅に
低減することができる。 (第2実施形態)第1実施形態では、上側基板1をケー
ス9に取り付けるものを示したが、上側基板1をケース
9に取り付けないように構成することもできる。
ーラップして配置できるため、実装の面積を縮小するこ
とができる。さらに、グランドプレーン3、8が上下に
配置されるため、ストリップライン型伝送線路に類似し
た構造を有することになり、電磁波を2枚のグランドプ
レーン3、8間に効果的に閉じ込め、放射損失を大幅に
低減することができる。 (第2実施形態)第1実施形態では、上側基板1をケー
ス9に取り付けるものを示したが、上側基板1をケース
9に取り付けないように構成することもできる。
【0019】図4に、その場合の、バンドパスフィルタ
の模式的断面構成を示す。上側基板1上にはケース9が
設けられておらず、上側基板1が、シリコーンゴム系や
フッ素樹脂系の絶縁性ポッティング材14により下側基
板4上に固定されている。グランドプレーン3はケース
9とは電気的に接続されている必要はなく、グランドプ
レーン3をなくすことも可能である。グランドプレーン
3をなくした場合には、共振器パターン2は、グランド
プレーン8との間で共振器を構成する。
の模式的断面構成を示す。上側基板1上にはケース9が
設けられておらず、上側基板1が、シリコーンゴム系や
フッ素樹脂系の絶縁性ポッティング材14により下側基
板4上に固定されている。グランドプレーン3はケース
9とは電気的に接続されている必要はなく、グランドプ
レーン3をなくすことも可能である。グランドプレーン
3をなくした場合には、共振器パターン2は、グランド
プレーン8との間で共振器を構成する。
【0020】また、グランドプレーン3をケースに電気
的に接続する必要がある場合には、図5に示すように、
導電性接着剤15を用いて上側グランドプレーン3をケ
ース9に電気的に接続したり、あるいは図6に示すよう
に、リボンボンディング等の電気的接続手段16を用い
てケース9に電気的に接続するようにすればよい。な
お、図5は、側壁方向から見た模式的断面図であり、図
6は上面から見た模式的平面図である。
的に接続する必要がある場合には、図5に示すように、
導電性接着剤15を用いて上側グランドプレーン3をケ
ース9に電気的に接続したり、あるいは図6に示すよう
に、リボンボンディング等の電気的接続手段16を用い
てケース9に電気的に接続するようにすればよい。な
お、図5は、側壁方向から見た模式的断面図であり、図
6は上面から見た模式的平面図である。
【0021】さらに、上側基板1と下側基板4間の間隔
を一定に保つため、図7に示すように、ポッティング材
14中に球状のシリカによるスペーサ17を混入させる
ようにしてもよい。また、上側基板1と下側基板4間の
スペースが10μm〜500μm程度の場合、図8に示
すように、厚さが制御されたフィルム18を間に挟んで
圧接するようにしてもよい。なお、これら基板間の厚さ
を調節する方法は、第1実施形態のものにも同様に適用
することができる。 (第3実施形態)第1、第2実施形態では、帯状の共振
器パターンを用いるものを示したが、図9に示すよう
に、直径が1/2波長の円板形の共振器パターン2、5
を用いて、マイクロストリップライン型伝送線路を構成
するようにしてもよい。共振器パターンを円形にするこ
とにより帯状の共振器パターンに比べて電流容量を大き
く取れるという利点がある。
を一定に保つため、図7に示すように、ポッティング材
14中に球状のシリカによるスペーサ17を混入させる
ようにしてもよい。また、上側基板1と下側基板4間の
スペースが10μm〜500μm程度の場合、図8に示
すように、厚さが制御されたフィルム18を間に挟んで
圧接するようにしてもよい。なお、これら基板間の厚さ
を調節する方法は、第1実施形態のものにも同様に適用
することができる。 (第3実施形態)第1、第2実施形態では、帯状の共振
器パターンを用いるものを示したが、図9に示すよう
に、直径が1/2波長の円板形の共振器パターン2、5
を用いて、マイクロストリップライン型伝送線路を構成
するようにしてもよい。共振器パターンを円形にするこ
とにより帯状の共振器パターンに比べて電流容量を大き
く取れるという利点がある。
【0022】同一平面上に円板形の共振器パターンを形
成した従来のものでは、1/4波長の長さの側面結合を
用いることは困難であるため、専らエンドカップル方式
が用いられている。このため、共振器同士の結合度の上
限が円板の間のギャップの下限で制約されることにな
る。これに対し、本実施形態のように、上側基板1と下
側基板4のそれぞれに共振器パターンを形成することに
より、円板の端部を任意の寸法でオーバーラップさせる
ことができ、任意の結合度を設定することができる。 (第4実施形態)本実施形態では、基板の大きさの制約
なしに大型のフィルタを作るため、図10に示すよう
に、上側基板1、下側基板4を複数の基板に分割し、そ
の分割位置をオフセットさせて構成している。
成した従来のものでは、1/4波長の長さの側面結合を
用いることは困難であるため、専らエンドカップル方式
が用いられている。このため、共振器同士の結合度の上
限が円板の間のギャップの下限で制約されることにな
る。これに対し、本実施形態のように、上側基板1と下
側基板4のそれぞれに共振器パターンを形成することに
より、円板の端部を任意の寸法でオーバーラップさせる
ことができ、任意の結合度を設定することができる。 (第4実施形態)本実施形態では、基板の大きさの制約
なしに大型のフィルタを作るため、図10に示すよう
に、上側基板1、下側基板4を複数の基板に分割し、そ
の分割位置をオフセットさせて構成している。
【0023】同一平面上に全ての共振器パターンを配置
する従来の構成においては、基板を分割する部分で基板
の端面間にギャップが生じるため、その部分で結合度の
違いが発生しやすいが、本実施形態のように、分割され
た2つの基板1、4に共振器パターンをそれぞれ形成
し、分割位置をオフセットさせることにより、図中の点
線の矢印で示すように、信号を2つの平面間に交互に伝
達することができ、分割部分での結合度の影響を小さく
することができる。
する従来の構成においては、基板を分割する部分で基板
の端面間にギャップが生じるため、その部分で結合度の
違いが発生しやすいが、本実施形態のように、分割され
た2つの基板1、4に共振器パターンをそれぞれ形成
し、分割位置をオフセットさせることにより、図中の点
線の矢印で示すように、信号を2つの平面間に交互に伝
達することができ、分割部分での結合度の影響を小さく
することができる。
【0024】なお、この第4実施形態に示すものは、第
1〜第3実施形態に示したいずれの構成に対しても適用
することができる。 (第5実施形態)上述した種々の実施形態においては、
本発明を分布定数型フィルタに適用するものを示した
が、集中定数型フィルタにも適用することができる。
1〜第3実施形態に示したいずれの構成に対しても適用
することができる。 (第5実施形態)上述した種々の実施形態においては、
本発明を分布定数型フィルタに適用するものを示した
が、集中定数型フィルタにも適用することができる。
【0025】図11に、上側基板1、下側基板4に形成
される共振器パターンを示す。上側基板1には、容量結
合パッド21およびスパイラルインダクタ22が1層の
導体にて形成されている。下側基板4には、入出力パッ
ド6、7、容量結合パッド51、およびスパイラルイン
ダクタ52が1層の導体にて形成されている。なお、そ
の他の構成は、図1等に示すものと同じである。
される共振器パターンを示す。上側基板1には、容量結
合パッド21およびスパイラルインダクタ22が1層の
導体にて形成されている。下側基板4には、入出力パッ
ド6、7、容量結合パッド51、およびスパイラルイン
ダクタ52が1層の導体にて形成されている。なお、そ
の他の構成は、図1等に示すものと同じである。
【0026】図12に、その等価回路を示す。入出力パ
ッド6、7と容量結合パッド21の間、および容量結合
パッド21と51の間はそれぞれ容量結合されているた
め、容量C2 で示している。また、各パッドとグランド
プレーン3、8の間の容量をC1 で示し、スパイラルイ
ンダクタ22、52をLで示している。スパイラルイン
ダクタを用いた集中定数型フィルタを形成する場合、従
来のものでは、図13(a)に示すように、スパイラル
イダクタ101の内周端101aと接続配線102とを
クロスオーバー配線105にて接続している。すなわ
ち、図13(a)のA−A断面を示す図13(b)にお
いて、誘電体基板100上にスパイラルイダクタ101
と接続配線102を形成し、その上に誘電体膜103を
形成してスルーホール104を形成し、その後、クロス
オーバー配線105を形成して、スパイラルイダクタ1
01の内周端101aと接続配線102とを接続するよ
うにしている。
ッド6、7と容量結合パッド21の間、および容量結合
パッド21と51の間はそれぞれ容量結合されているた
め、容量C2 で示している。また、各パッドとグランド
プレーン3、8の間の容量をC1 で示し、スパイラルイ
ンダクタ22、52をLで示している。スパイラルイン
ダクタを用いた集中定数型フィルタを形成する場合、従
来のものでは、図13(a)に示すように、スパイラル
イダクタ101の内周端101aと接続配線102とを
クロスオーバー配線105にて接続している。すなわ
ち、図13(a)のA−A断面を示す図13(b)にお
いて、誘電体基板100上にスパイラルイダクタ101
と接続配線102を形成し、その上に誘電体膜103を
形成してスルーホール104を形成し、その後、クロス
オーバー配線105を形成して、スパイラルイダクタ1
01の内周端101aと接続配線102とを接続するよ
うにしている。
【0027】これに対し、本実施形態のように、スパイ
ラルインダクタの内周部に容量結合パッドを設けて、対
向する面の容量結合パッドとの間で容量結合させること
により、信号の伝達を行うことができ、従来のもののよ
うなクロスオーバー配線をなくすことができる。なお、
共振器パターンを設計する場合、対向する基板上のパタ
ーンと重なる部分の面積を容量結合パッドを除いてでき
るだけ小さくし、配線パターンは上下層のパターンで平
行する配線を避け、重なる部分は直交させるようにする
のが望ましい。
ラルインダクタの内周部に容量結合パッドを設けて、対
向する面の容量結合パッドとの間で容量結合させること
により、信号の伝達を行うことができ、従来のもののよ
うなクロスオーバー配線をなくすことができる。なお、
共振器パターンを設計する場合、対向する基板上のパタ
ーンと重なる部分の面積を容量結合パッドを除いてでき
るだけ小さくし、配線パターンは上下層のパターンで平
行する配線を避け、重なる部分は直交させるようにする
のが望ましい。
【0028】上記した種々の実施形態において、共振器
パターンとグランドパターンは、金属導体で形成する
他、超伝導体にて形成することもできる。この場合、信
号の伝達は共振器同士の容量結合によって行われるた
め、超伝導体同士や超伝導体と常伝導体との抵抗性の結
合(オーミックコンタクト)は、入出力部を除いて存在
しない。狭帯域のバンドパスフィルタでは、フィルタの
共振器に蓄えられる電力はフィルタを通過する電力に対
して「中心周波数/帯域幅」倍となる。フィルタ内部の
共振器は高い電力密度にさらされるが、フィルタの入出
力部の電力密度は相対的に小さくなる。従って、入出力
部のみにオーミックコンタクトが存在しても、フィルタ
全体の特性に対する影響は小さく、フィルタの損失を低
減することができる。
パターンとグランドパターンは、金属導体で形成する
他、超伝導体にて形成することもできる。この場合、信
号の伝達は共振器同士の容量結合によって行われるた
め、超伝導体同士や超伝導体と常伝導体との抵抗性の結
合(オーミックコンタクト)は、入出力部を除いて存在
しない。狭帯域のバンドパスフィルタでは、フィルタの
共振器に蓄えられる電力はフィルタを通過する電力に対
して「中心周波数/帯域幅」倍となる。フィルタ内部の
共振器は高い電力密度にさらされるが、フィルタの入出
力部の電力密度は相対的に小さくなる。従って、入出力
部のみにオーミックコンタクトが存在しても、フィルタ
全体の特性に対する影響は小さく、フィルタの損失を低
減することができる。
【0029】特に、従来の集中定数型フィルタにおいて
は、スパイラルインダクタの内周と外部とを接続するた
めのクロスオーバー配線が必要であり、超伝導体同士の
接続が難しいため、通常は、クロスオーバー配線は常伝
導体で形成されている。従って、超伝導体で構成したス
パイラルインダクタと常伝導体で構成されたクロスオー
バー配線との間にオーミックコンタクトが存在してしま
うことになる。しかしながら、第5実施形態に示す集中
定数型フィルタに対し超伝導体を用いて構成した場合に
は、クロスオーバー配線をなくすことができるため、配
線部分でのオーミックコンタクトをなくすことができ、
フィルタ特性を良好にする効果は非常に大きい。
は、スパイラルインダクタの内周と外部とを接続するた
めのクロスオーバー配線が必要であり、超伝導体同士の
接続が難しいため、通常は、クロスオーバー配線は常伝
導体で形成されている。従って、超伝導体で構成したス
パイラルインダクタと常伝導体で構成されたクロスオー
バー配線との間にオーミックコンタクトが存在してしま
うことになる。しかしながら、第5実施形態に示す集中
定数型フィルタに対し超伝導体を用いて構成した場合に
は、クロスオーバー配線をなくすことができるため、配
線部分でのオーミックコンタクトをなくすことができ、
フィルタ特性を良好にする効果は非常に大きい。
【図1】本発明の第1実施形態に係るバンドパスフィル
タの模式的な断面構成図である。
タの模式的な断面構成図である。
【図2】図1に示すものを上面から見た模式的な平面図
である。
である。
【図3】図1に示すものの等価回路図である。
【図4】本発明の第2実施形態に係るバンドパスフィル
タの模式的な断面構成図である。
タの模式的な断面構成図である。
【図5】第2実施形態の変形例に係る模式的な断面構成
図である。
図である。
【図6】第2実施形態の他の変形例に係る模式的な平面
図である。
図である。
【図7】第2実施形態のさらに他の変形例に係る模式的
な断面構成図である。
な断面構成図である。
【図8】第2実施形態のさらに他の変形例に係る模式的
な断面構成図である。
な断面構成図である。
【図9】本発明の第3実施形態に係るバンドパスフィル
タの模式的な平面図である。
タの模式的な平面図である。
【図10】本発明の第4実施形態に係るバンドパスフィ
ルタの模式的な断面構成図である。
ルタの模式的な断面構成図である。
【図11】本発明の第5実施形態に係るバンドパスフィ
ルタの共振器パターンを示す図である。
ルタの共振器パターンを示す図である。
【図12】図11に示すものの等価回路図である。
【図13】従来のスパイラルインダクタの配線構成を示
す図である。
す図である。
1、4…誘電体基板、2、5…共振器パターン、3、8
…グランドプレーン、6、7…入出力パッド、9…ケー
ス、10、11…コネクタ、14…ポッティング材、1
7…スペーサ、18…フィルム。
…グランドプレーン、6、7…入出力パッド、9…ケー
ス、10、11…コネクタ、14…ポッティング材、1
7…スペーサ、18…フィルム。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−186107(JP,A) 特開 平7−336106(JP,A) 特開 平2−290303(JP,A) 特開 平3−154401(JP,A) 米国特許4701727(US,A) G.L.MATTHAEI,L.YO UNG,AND E.JONES,”M ICROWAVE FILTERS I MPEDANCE MATCHING NETWORK AND COUPLI NG STRUCTURE”,NEW YORK,MCGRAW−HILL, 1964.(第588頁のFIG10.02−3) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 1/203
Claims (7)
- 【請求項1】 超伝導材で構成された第1の共振器パタ
ーン(2)が一方の面に同一平面上にのみ複数形成さ
れ、他方の面に第1のグランドプレーン(3)が形成さ
れた第1の誘電体基板(1)と、超伝導材で構成された 第2の共振器パターン(5)が一
方の面に同一平面上にのみ複数形成され、他方の面に第
2のグランドプレーン(8)が形成された第2の誘電体
基板(4)とを備え、 前記第1、第2の誘電体基板(1、4)は、それぞれの
一方の面が対向するように離間して配置されており、こ
の離間配置によって形成される前記第1、第2の誘電体
基板(1、4)の間の空間が、真空、あるいは空気、不
活性気体が存在した状態になっており、 前記第1の共振器パターン(2)により構成される第1
の共振器と前記第2の共振器パターン(5)により構成
される第2の共振器との間で交互に信号の伝達が行われ
るようにしたことを特徴とするバンドパスフィルタ。 - 【請求項2】 超伝導材で構成された第1の共振器パタ
ーン(2)が一方の面に形成され、他方の面に第1のグ
ランドプレーン(3)が形成された第1の誘電体基板
(1)と、超伝導材で構成された 第2の共振器パターン(5)が一
方の面に形成され、他方の面に第2のグランドプレーン
(8)が形成された第2の誘電体基板(4)と、 前記第1の誘電体基板(1)を固定する第1のケース部
材と、前記第2の誘電体基板(4)を固定する第2のケ
ース部材と、前記第1、第2のケース部材を固定する第
3のケース部材を有する導電性ケース(9)とを備え、 前記第1のグランドプレーン(3)は、前記第1のケー
ス部材に電気的に導通し、前記第2のグランドプレーン
(8)は、前記第2のケース部材に電気的に導通して、
前記第1のグランドプレーン(3)と前記第2のグラン
ドプレーン(8)が、前記第1、第2、第3のケース部
材を介して電気的に接続されるようになっており、 前記第1のケース部材に固定された前記第1の誘電体基
板(1)と前記第2のケース部材に固定された前記第2
の誘電体基板(4)は、それぞれの一方の面が対向する
ように離間して配置されており、この離間配置によって
形成される前記第1、第2の誘電体基板(1、4)の間
の空間が、真空、あるいは空気、不活性気体が存在した
状態になっており、 前記第1の共振器パターン(2)により構成される第1
の共振器と前記第2の共振器パターン(5)により構成
される第2の共振器との間で信号の伝達が行われるよう
にしたことを特徴とするバンドパスフィルタ。 - 【請求項3】 前記第1、第2の誘電体基板(1、4)
のいずれか一方に外部と電気接続するための入出力パッ
ド(6、7)が形成され、前記第3のケース部材にコネ
クタ(10、11)が設けられており、前記コネクタ
(10、11)と前記入出力パッド(6、7)が電気的
接続手段(12、13)により接続されていることを特
徴とする請求項2に記載のバンドパスフィルタ。 - 【請求項4】 超伝導材で構成された第1の共振器パタ
ーン(2)が一方の面に形成された第1の誘電体基板
(1)と、超伝導材で構成された 第2の共振器パターン(5)が一
方の面に形成され、他方の面にグランドプレーン(8)
が形成された第2の誘電体基板(4)とを備え、 前記第1、第2の誘電体基板(1、4)は、それぞれ分
割された基板で構成されており、それぞれの分割位置が
オフセットされ、かつそれぞれの一方の面が対向するよ
うに離間して配置されており、この離間配置によって形
成される前記第1、第2の誘電体基板(1、4)の間の
空間が、真空、あるいは空気、不活性気体が存在した状
態になっており、 前記第1の共振器パターン(2)により構成される第1
の共振器と前記第2の共振器パターン(5)により構成
される第2の共振器との間で信号の伝達が行われるよう
にしたことを特徴とするバンドパスフィルタ。 - 【請求項5】 前記第1の共振器パターン(2)の一部
と前記第2の共振器パターン(5)の一部がオーバーラ
ップして形成されていることを特徴とする請求項1乃至
4のいずれか1つに記載のバンドパスフィルタ。 - 【請求項6】 前記第1の共振器パターン(2)は、前
記第1の誘電体基板(1)の一方の面において同一平面
上にのみ複数形成され、前記第2の共振器パターン
(5)は、前記第2の誘電体基板(4)の一方の面にお
いて同一平面上にのみ複数形成されていることを特徴と
する請求項2乃至5のいずれか1つに記載のバンドパス
フィルタ。 - 【請求項7】 前記第1、第2の誘電体基板(1、4)
間に、離間距離を一定に保つための部材(17、18)
が介在されていることを特徴とする請求項1乃至6のい
ずれか1つに記載のバンドパスフィルタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8138449A JP2770815B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | バンドパスフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8138449A JP2770815B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | バンドパスフィルタ |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP904298A Division JPH10163783A (ja) | 1998-01-20 | 1998-01-20 | フィルタ |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09321502A JPH09321502A (ja) | 1997-12-12 |
JP2770815B2 true JP2770815B2 (ja) | 1998-07-02 |
Family
ID=15222275
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8138449A Expired - Fee Related JP2770815B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | バンドパスフィルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2770815B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5047149B2 (ja) * | 2008-12-25 | 2012-10-10 | 日本電信電話株式会社 | フィルタ回路 |
WO2024038806A1 (ja) * | 2022-08-16 | 2024-02-22 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 超伝導受動素子、超伝導受動素子の製造方法、およびその受動素子を含む機器 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4701727A (en) | 1984-11-28 | 1987-10-20 | General Dynamics, Pomona Division | Stripline tapped-line hairpin filter |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60186107A (ja) * | 1984-03-06 | 1985-09-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 同調器 |
JPH07336106A (ja) * | 1994-06-13 | 1995-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 端結合フィルタ実装構造体 |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP8138449A patent/JP2770815B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4701727A (en) | 1984-11-28 | 1987-10-20 | General Dynamics, Pomona Division | Stripline tapped-line hairpin filter |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
G.L.MATTHAEI,L.YOUNG,AND E.JONES,"MICROWAVE FILTERS IMPEDANCE MATCHING NETWORK AND COUPLING STRUCTURE",NEW YORK,MCGRAW−HILL,1964.(第588頁のFIG10.02−3) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09321502A (ja) | 1997-12-12 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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