JP2888027B2 - ストリップ線路ループ共振器フィルタ - Google Patents

ストリップ線路ループ共振器フィルタ

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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、UHF〜SHF帯にお
ける通信装置、計測機器に利用される小形、低コストの
ストリップ線路ループ共振器フィルタに関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】ストリップ線路ループ共振器フィルタ
は、通常放射損失を少なくする為に一波長リング共振器
等が用いられるが、損失は少なくても形状が大きいとい
う欠点を有していた。このリング共振器フィルタの欠点
を解決するため、一つの共振器に二つの直交モードを励
振するデュアル・モード・フィルタも提案されているが
実用化には至っていない。
【0003】以下に従来のストリップ線路ループ共振器
フィルタについて説明する。図4は、従来のストリップ
線路ループ共振器フィルタの構成図である。これはジェ
ー・エイ・カーチス(J.A.Curtis)等により「1991
年、アイ・イー・イー・イー、インターナショナル マ
イクロウエーブ シンポジウム」ダイジェスト(1991IE
EE International Microwave Symposium Digest,pp.443
-446(N-1))に発表されている。図4において、120
は一波長(電気長で360゜)のストリップ線路リング
共振器、121、122は入出力線路、123、124
は入出力の結合容量を実現するギャップ・キャパシタ、
125は先端開放のストリップ線路スタブである。入出
力間は電気長で90゜、先端開放のストリップ線路スタ
ブ125と入出力線路121、122の中心まで電気長
135゜になるように配置されている。
【0004】以上のように構成されたストリップ線路ル
ープ共振器フィルタについて、以下その動作について進
行波の概念で定性的に説明する。まず入力線路121よ
り伝搬した進行波は結合容量を実現するギャップ・キャ
パシタ123を介しリング共振器に電界結合し、入力線
路近傍に強い電界を発生する。この電界は時計方向及び
反時計方向へ進行波として伝搬する。
【0005】ここではまず反時計方向回りの進行波を考
える。この進行波は、90゜位相変化をうけて出力線路
近傍に達するがここでは電界は最小となっているので出
力線路122には結合しない。これより更に135゜進
むと先端開放のストリップ線路スタブ125の位置に達
する。
【0006】ここでは線路に不連続な部分が存在するた
め一部は反射波となり、残りは入力線路近傍まで伝搬し
ギャップ・キャパシタ123を介して入力線路121に
結合する。先端開放のストリップ線路スタブでの反射波
は135゜後退して出力線路近傍に達するが、往復27
0゜の位相差となっているためここでは電界は最大とな
り電界結合を生じ出力線路122に進行波が伝搬する事
になる。
【0007】同様に時計方向回りの進行波も先端開放の
ストリップ線路スタブ125での反射波だけが出力線路
122に伝搬される。反射の大きさは不連続部分が大き
ければ顕著であるから、先端開放のストリップ線路スタ
ブ125の線路長で伝搬する進行波の大きさを制御でき
る。
【0008】この動作を共振器としてみるとこの図4の
構成の場合は共振器に二つの直交するモードが存在し、
その二つの共振モードの結合度は先端開放のストリップ
線路スタブ125の構造で制御できる事を意味する。即
ちデュアル・モード・フィルタとして動作しており一つ
の共振器で2段のフィルタに対応する機能を持っている
と考える事ができ小型化に寄与する構成であるといえ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記の構
成では、中心周波数の微調整ができず製造歩留まりが悪
い事、結合度即ちフィルタとしての通過帯域幅が先端開
放のストリップ線路スタブのみで調整し通過帯域が大き
くとれないのでフィルタの適用領域が限られる等の課題
を有していた。
【0010】本発明は、上記従来技術の課題を解決する
もので、量産時における中心周波数の微調整を可能なら
しめ、帯域の広いストリップ線路ループ共振器フィルタ
を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のストリップ線路ループ共振器フィルタは、線
路インピーダンス、電気長の異なる線路を接続しループ
状の構成とし線路インピーダンス、電気長の比を変える
ことで通過帯域幅を調整し、さらに入出力から等距離の
位置にある点から対接地間に微少容量を接続して周波数
調整を行うことができる構成を有している。
【0012】
【作用】この構成によって入力端で励起された進行波を
途中に設けられたインピーダンスの異なる線路で反射さ
せ、適切な位相推移を与えて出力端に結合を生じさせる
ようにしたものであり、線路インピーダンスの比、電気
長で結合度を自由に制御できる特徴を持つ。また、結合
度に大きな影響を与えずに周波数調整のみ行い得る位置
に調整容量を設ける事が可能であるため、製造上の歩留
まりを著しく向上する事ができる。
【0013】
【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
第1の実施例におけるストリップ線路ループ共振器フィ
ルタの平面図である。
【0014】図1において、101はループ状一波長共
振器、102、103は入出力端子、104、105は
電界結合用容量、106は線路インピーダンスZ1 、電
気長θ1 のストリップ線路、107は平行に対向させて
配置された線路インピーダンスZ2、電気長θ2のストリ
ップ線路、108は線路インピーダンスZ3 、電気長θ
3 のストリップ線路、109は周波数調整用の先端開放
ストリップ線路スタブである。ストリップ線路106の
線路上の2点から結合容量104、105を介して入出
力端子102、103に接続されている。ここで結合容
量を接続しているストリップ線路106上の2点は電気
長で90゜離れた位置に配置される。言い換えると、Z
1 の線路上に入出力端子を、Z 1 の線路の長さ方向にお
ける中央から両側に電気長で45゜ずつ離れた各々の位
置に配置する。さらにそれぞれの点からストリップ線路
107までの距離は等しくなるように配置されている。
また、周波数調整用の先端開放ストリップ線路スタブ1
09はストリップ線路108の線路の長さ方向の中央部
に配置されている。
【0015】以上のように構成されたストリップ線路ル
ープ共振器フィルタについてその動作を説明する。
【0016】図1に示した構成においてループの電気長
は線路にステップ部分を有するため、厳密には360゜
にはならないがループを一周して位相が元に戻るモード
であるため一波長共振器として動作する。従来のストリ
ップ線路ループ共振器フィルタと同様に進行波は直接出
力端子に出力されずに線路インピーダンスの異なるステ
ップ部分で反射した進行波が出力されるため直交する共
振モードが存在し、一つの共振器で2段のフィルタに対
応する特性を得る事ができ、デュアル・モード・フィル
タとして動作している。従来のストリップ線路ループ共
振器フィルタと異なり、通過帯域幅は線路インピーダン
スZ1、Z2、Z3及び電気長θ1(>90゜)、θ2(<
90゜)、θ3でほぼ決定され広帯域のフィルタも製作
可能である。又、線路インピーダンスが二つ一致した場
合Z1=Z3≠Z2の組み合わせはよいが、Z2=Z3≠Z1
の組み合わせ或いはZ1=Z2≠Z3 の組み合わせは帯域
が狭くなり望ましくない。更に周波数調整用の先端開放
ストリップ線路スタブ109により中心周波数の調整が
可能である。以上のように本実施例によれば線路インピ
ーダンス、電気長を所望する通過帯域幅になるように設
定し、周波数調整用の先端開放ストリップ線路スタブ1
09をトリミングし中心周波数を調整することが可能と
なり、製造歩留まりが向上し、高性能なストリップ線路
ループ共振器フィルタを安定して提供する事ができる。
【0017】(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は本発明の第
2の実施例におけるストリップ線路ループ共振器フィル
タの平面図である。
【0018】図2において、101Aはループ状一波長
共振器、102、103は入出力端子、104、105
は電界結合用容量、106は線路インピーダンスZ1
電気長θ1 のストリップ線路、107Aは平行に対向さ
せて配置された線路インピーダンスZ2、電気長θ2のス
トリップ線路、108Aは線路インピーダンスZ3 、電
気長θ3 のストリップ線路、109は周波数調整用の先
端開放ストリップ線路スタブである。図1の構成と異な
るのは、平行に対向している線路107A、108Aが
それぞれ電磁界的に結合している点である。
【0019】上記のように構成されたストリップ線路ル
ープ共振器フィルタについて以下その動作を説明する。
各線路の接続部におけるステップ部分をループの内部に
構成し、対向する線路が平行結合線路として互いに結合
している場合でも第1の実施例で示したように進行波は
直接出力端子へは出力されず、線路インピーダンスの異
なるステップ部分での反射波のみが出力されるためデュ
アル・モード・フィルタとして動作する。
【0020】以上のように線路の接続部分のステップを
ループの内部で構成し、各線路を結合する位まで接近さ
せることにより一つのストリップ線路ループ共振器フィ
ルタの占有面積が第1の実施例より小さくなり小型化が
できる。
【0021】(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は本発明の第
3の実施例におけるストリップ線路ループ共振器フィル
タの平面図である。
【0022】図3において、111、112は入出力端
子、113は図1、図2で説明してきたストリップ線路
ループ共振器フィルタ、114、115は電界結合用容
量、116、117、118は段間結合容量である。
【0023】上記のように構成されたストリップ線路ル
ープ共振器フィルタについて、以下その動作を説明す
る。本実施例のストリップ線路ループ共振器フィルタ
は、デュアル・モード・フィルタとして動作するので従
来の2段のストリップ線路ループ共振器フィルタとして
取り扱う事ができる。即ち、図5においては本発明のス
トリップ線路ループ共振器フィルタが4つ縦属に接続さ
れているので従来のストリップ線路ループ共振器フィル
タにおける8段のループ共振器フィルタと同等の特性を
得る事ができる。
【0024】以上のように第1、2の実施例で示したス
トリップ線路ループ共振器フィルタを単位フィルタとし
て考えると単一モードによる従来のリング共振器を用い
たストリップ線路ループ共振器フィルタのおよそ半分の
大きさで多段のストリップ線路ループ共振器フィルタを
実現できる。
【0025】なお、図2においては平行に対向する線路
すべてを平行結合線路として取り扱ったが対向する線路
は必ずしもすべてが結合している必要はない。また、ス
トリップ線路ループ共振器フィルタとして示してきた
が、使用する線路は、マイクロストリップ線路、或いは
トリプレート構造などのように積層構造にして内部に取
り込んだ線路によって構成されてもよいことは言うまで
もない。
【0026】
【発明の効果】以上のように本発明は、二つの同一の線
路を平行に対向して配置し、その両端をU字状の線路で
接続しループ状の一波長共振器を形成するとともに入出
力端子を電気長で90゜の間隔で対称に設け、さらに入
出力位置から等距離の位置に周波数調整用の先端開放ス
トリップ線路スタブを設けることにより周波数調整を行
う事ができる広帯域の優れたストリップ線路ループ共振
器フィルタを実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例におけるストリップ線路
ループ共振器フィルタの平面図
【図2】本発明の第2の実施例におけるストリップ線路
ループ共振器フィルタの平面図
【図3】本発明の第3の実施例におけるストリップ線路
ループ共振器フィルタの平面図
【図4】従来のストリップ線路ループ共振器フィルタの
平面図
【符号の説明】
101 ループ状一波長共振器 102、103、111、112 入出力端子 104、105、114、115 電界結合用容量 106 線路インピーダンスZ1、電気長θ1のストリッ
プ線路 107 線路インピーダンスZ2、電気長θ2のストリッ
プ線路 108 線路インピーダンスZ3、電気長θ3のストリッ
プ線路 109 周波数調整用の先端開放ストリップ線路スタブ 113 本発明のストリップ線路ループ共振器フィルタ 116、117、118 段間結合用容量 121、122 入出力線路 125 先端開放ストリップ線路スタブ
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−37520(JP,A) 特開 昭55−104103(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01P 1/20 - 1/219 H01P 7/00 - 7/10

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ストリップ線路の線路インピーダンスと
    中心周波数における電気長がZ1、θ1なる線路を一つ、
    2、θ2なる線路を二つ、Z3、θ3なる線路を一つを有
    し、θ1を90゜以上、θ2を90゜以下に選び、Z2
    線路二つを互いに平行に対向させて配置し、その両側の
    開放端をU字状のZ1およびZ3の線路でそれぞれ接続し
    てループ状の一波長共振器を形成するとともに、Z1
    線路上に入出力端子を、Z 1 の線路の長さ方向における
    中央から両側に電気長で45゜ずつ離れた各々の位置に
    配置して構成されることを特徴とするストリップ線路ル
    ープ共振器フィルタ。
  2. 【請求項2】 線路インピーダンスがZ3 の線路の長さ
    方向の中央に対接地間に周波数調整用の微少可変容量ま
    たは、先端開放のストリップ線路スタブを設けたことを
    特徴とする請求項1記載のストリップ線路ループ共振器
    フィルタ。
  3. 【請求項3】 ループ状線路の対向する線路である線路
    インピーダンスZ 2 の2つの線路を平行に配置するとと
    もに、前記2つの線路の間隔を接近させて互いに電磁界
    的に結合を有する平行結合線路として構成したことを特
    徴とする請求項1、あるいは2いずれか記載のストリッ
    プ線路ループ共振器フィルタ。
  4. 【請求項4】 入出力結合を容量結合とし、前記入出力
    結合を集中定数容量またはパターン化した分布結合容量
    で実現したことを特徴とする請求項1、2あるいは3い
    ずれか記載のストリップ線路ループ共振器フィルタ。
  5. 【請求項5】 請求項1、2、3あるいは4いずれか記
    載のフィルタを複数個縦属接続して多段フィルタを構成
    することを特徴とするストリップ線路ループ共振器フィ
    ルタ。
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