JP3067535U - Ｙｉｇ同調フィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本考案は、ＹＩＧ同調フィルタにおいて、カ
ップリングワイヤＷ１部分の特性インピーダンスが高く
ても、ベースバンドの反射特性が良いＹＩＧ同調フィル
タを提供する。 【解決手段】 ＹＩＧ同調フィルタにおいて、カップリ
ングワイヤＷ１のインダクタンスと直列接続したインダ
クタ手段と、該インダクタ手段とカップリングワイヤと
のインダクタンスとによりＴ型フィルタを構成するコン
デンサとを具備し、前記Ｔ型フィルタはベースバンドを
通過帯域とするローパスフィルタとしている解決手段。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、低い周波数帯域（ベースバンド）のときＲＦ信号をスルーで通過さ せ、高い周波数帯域（ハイバンド）のときＲＦ信号のプリセレクタとして動作す るＹＩＧ同調フィルタに関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来技術の例について、図７〜図１１を参照して説明する。 最初に、ＹＩＧ同調フィルタ（ＹＩＧ tuned filter）を使用した具体例に ついて概要を説明する。 例えば、図９に示すように、スペクトラムアナライザの高周波部のブロックは 、ＹＩＧ同調フィルタ４０と、第１のミキサ３１と、第１のローカル発振器５１ と、第２のミキサ３２と、第２のローカル発振器５２と、スイッチＳＷ１とで構 成している。

【０００３】 被測定信号であるＲＦ信号の周波数帯域を、低い周波数帯域（以下、ベースバ ンドと記す。）と、高い周波数帯域（以下、ハイバンドと記す。）とに分けてい る。 例えば、ＲＦ信号の周波数帯域が１ｋＨｚ〜８ＧＨｚの場合、ベースバンドの 周波数範囲を１ｋＨｚ〜３．６ＧＨｚとし、ハイバンドの周波数範囲を３．６Ｇ Ｈｚ〜８ＧＨｚとして分けている。

【０００４】 そして、ＹＩＧ同調フィルタ４０は、ベースバンドのときＲＦ信号をスルーで 通過させ、ハイバンドのときＲＦ信号のプリセレクタとして動作している。 また、ハイバンドの場合は、ベースバンドよりもミキサ段数を１段多くして、 プリセレクタを通過したＲＦ信号と第１のローカル発振器５１のローカル周波数 Ｌｏ１とを第１のミキサ３１で混合し、中間周波数ＩＦ１に周波数変換して出力 している。

【０００５】 さらに、ベースバンドまたは中間周波数ＩＦ１信号とをスイッチＳＷ１で選択 して第２のミキサ３２に入力している。 そして、第２のミキサ３２のおいて、スイッチＳＷ１からの信号と第２のロー カル発振器５２のローカル周波数Ｌｏ２とを混合して中間周波数ＩＦ２に周波数 変換して出力している。

【０００６】 次に、ＹＩＧ（Yttrium Iron Garnet）同調フィルタについて図６を参照し て説明する。 ＹＩＧ同調フィルタの回路は、ＹＩＧ球１０と、カップリングワイヤＷ１、Ｗ ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、コンデンサＣ１、Ｃ２とで構成している。 なお、ＹＩＧ球１０に直流磁場を印加する電磁石については図を簡明とするた め省略している。

【０００７】 ＹＩＧ球１０は、ガネート系フェライトの単結晶で、マイクロ波領域で極めて 鋭い電子スピン共鳴現象を示し、その結合コイルとの共振周波数は広い周波数帯 域にわたって印加直流磁場に対し線形な比例関係を有している。

【０００８】 カップリングワイヤＷ１、Ｗ２は、ＹＩＧ球１０と結合させる１／２ターンの コイルで、例えば、直径５０μｍ、長さ４ｍｍのＡｕ線である。

【０００９】 ダイオードＤ１、Ｄ２は、＋Ｖ電圧と−Ｖ電圧の順方向電圧を印加したときＯ Ｎするので、パスコンのコンデンサＣ１、Ｃ２を介して信号ラインのＲＦ信号を ＧＮＤに接地し、＋Ｖ電圧と−Ｖ電圧の順方向電圧を印加しないときＯＦＦとな って、信号ラインのＲＦ信号をスルーで通過させる。

【００１０】 次に、図６に示す回路の具体例として、信号系の特性インピーダンスを５０Ω とした図７を参照して説明する。 信号ケーブル２０は、特性インピーダンス５０Ωの同軸ケーブルであり、カッ プリングワイヤＷ１を介して、信号パターン１２に接続される。 ここで、信号パターン１２は、基板３０上に形成された特性インピーダンス５ ０Ωのストリップラインである。

【００１１】 また、ＧＮＤパターン１５に搭載されたコンデンサＣ１、Ｃ２と、信号パター ン１２間とは、ダイオードＤ１、Ｄ２がそれぞれ接続されている。 そして、コンデンサＣ１、Ｃ２には、電源から−Ｖ電圧と、＋Ｖ電圧とがそれ ぞれ接続される。 一方、カップリングワイヤＷ２は、一端がＧＮＤに接地され、カップリングワ イヤＷ１の反対側でＹＩＧ球１０と結合して、他端が特性インピーダンス５０Ω の信号ケーブル２１に接続されている。

【００１２】 次に、図７の斜視図を参照してＹＩＧ同調フィルタの動作を説明をする。 ＲＦ信号のベースバンドの周波数帯域を選択する場合、＋Ｖ電圧と−Ｖ電圧の 順方向電圧をダイオードＤ１、Ｄ２に印加しないでＯＦＦとし、信号パターン１ ２からベースバンドの信号をスルーで出力する。

【００１３】 ＲＦ信号のハイバンドの周波数帯域を選択する場合、＋Ｖ電圧と−Ｖ電圧の順 方向電圧をダイオードＤ１、Ｄ２に印加してＯＮとし、ＹＩＧ球１０と結合した カップリングワイヤＷ１の信号パターン１２側の一端をＧＮＤに接地する。 また、カップリングワイヤＷ１の反対側でＹＩＧ球１０とカップリングワイヤ Ｗ２で結合させてハイバンドの信号を信号ケーブル２１から出力する。 そして、ＹＩＧ同調フィルタは、ＹＩＧ球１０に印加する電磁石の磁界を変化 させて、ハイバンドにおけるＲＦ信号のプリセレクタとして動作させている。

【００１４】 次に、ベースバンドの反射特性について説明する。 ベースバンドのときは、ＹＩＧ同調フィルタの信号経路は、スルーで通過させ るだけなので、信号の通過する経路の特性インピーダンスが一定であることが望 ましい。

【００１５】 そのため、信号ケーブル２０の特性インピーダンスは５０Ωであり、信号パタ ーン１２も５０Ωのストリップラインとして形成している。 しかし、ＹＩＧ球１０と結合させているカップリングワイヤＷ１における特性 インピーダンスは、５０Ωより高くなって反射が起きやすい。 つまり、信号ケーブル２０と信号パターン１２との特性インピーダンスを５０ Ωと仮定して、カップリングワイヤＷ１のみを集中定数のインダクタンスで表せ ば、ベースバンドの信号経路の回路は図１０に示すように表現できる。

【００１６】 ここで、図１１に示すように、負荷を特性インピーダンスＺｏで終端して、入 力パワーＰｉに対する反射パワーＰｒの反射特性は下記式（１）で求められる。 反射特性（ｄＢ）＝１０log（Ｐｒ／Ｐｉ） ・・・・・（１） 図８に示すベースバンドの反射特性例では、ベースバンド周波数帯域の周波数 範囲１ｋＨｚ〜３．６ＧＨｚにおいて、周波数最大の３．６ＧＨｚのとき反射特 性が最大の−７ｄＢとなっている。 つまり、カップリングワイヤＷ１のもつ直列インダクタンスのためインピーダ ンスが周波数に対して増加するので、反射パワーも単調増加する傾向となる。

【００１７】 一方、ＹＩＧ同調フィルタにおいて、ハイバンドの特性を劣化させることなく 、ベースバンドの特性を良くするために、カップリングワイヤＷ１自体の特性イ ンピーダンスを５０Ωにすることは極めて困難である。

【００１８】

【考案が解決しようとする課題】

上記説明のように、ベースバンドのときＲＦ信号をスルーで通過させ、ハイバ ンドのときＲＦ信号のプリセレクタとして使用するＹＩＧ同調フィルタにおいて 、カップリングワイヤＷ１部分の特性インピーダンスが高いため、ベースバンド の反射特性が良くないという実用上の問題があった。 そこで、本考案は、こうした問題に鑑みなされたもので、その目的は、ベース バンドのときＲＦ信号をスルーで通過させ、ハイバンドのときＲＦ信号のプリセ レクタとして使用するＹＩＧ同調フィルタにおいて、カップリングワイヤＷ１部 分の特性インピーダンスが高くても、ベースバンドの反射特性が良いＹＩＧ同調 フィルタを提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段】

即ち、上記目的を達成するためになされた本考案は、 ＹＩＧ球に結合した第１のカップリングワイヤの一端からＲＦ信号を入力し、 該第１のカップリングワイヤの他端を信号パターンでベースバンドをスルーで出 力し、ハイバンドのときは該第１のカップリングワイヤの他端を接地して、前記 ＹＩＧ球に結合する第２のカップリングワイヤによりＲＦ信号のプリセレクタと して出力するＹＩＧ同調フィルタにおいて、 前記カップリングワイヤＷ１のインダクタンスと直列接続したインダクタ手段 と、 該インダクタ手段とカップリングワイヤとのインダクタンスとによりＴ型フィ ルタを構成するコンデンサと、 を具備し、前記Ｔ型フィルタはベースバンドを通過帯域とするローパスフィル タとしていることを特徴としたＹＩＧ同調フィルタを要旨としている。

【００２０】

【考案の実施の形態】

本考案の実施の形態は、下記の実施例において説明する。

【００２１】

【実施例】

本考案の実施例について、図１〜図６を参照して説明する。 最初に、本考案のＹＩＧ同調フィルタの回路構成に関して説明する。 図１に示すように、本考案のＹＩＧ同調フィルタの回路の実施例は、ＹＩＧ球 １０と、カップリングワイヤＷ１、Ｗ２と、ダイオードＤ１、Ｄ２と、コンデン サＣ１、Ｃ２との従来構成に、コンデンサＣ３と、スパイラルインダクタＳＬと を追加して構成している。 なお、図１において、ＹＩＧ球１０に直流磁場を印加する電磁石については、 従来技術と同様に図を簡明とするため省略している。

【００２２】 ここで、ＹＩＧ球１０と、カップリングワイヤＷ１、Ｗ２と、ダイオードＤ１ 、Ｄ２と、コンデンサＣ１、Ｃ２については、従来技術において説明したので各 構成要素の動作については説明を省略する。

【００２３】 次に、図１に示す回路の具体例として、信号系の特性インピーダンスを５０Ω とした図４を参照して説明する。 従来技術において説明したのと同じ構成要素は、従来技術において説明したの で省略する。 信号パターン１３、１４は、基板３０上に形成された特性インピーダンス５０ Ωのストリップラインである。 また、信号パターン１３上にはコンデンサＣ３が搭載され、ＧＮＤパターン１ ５へＡｕ線のボンディングにより接続されている。

【００２４】 次に、本考案のＹＩＧ同調フィルタの回路において、ベースバンドを選択した 場合の動作について説明する。 なお、本考案のＹＩＧ同調フィルタの回路において、ハイバンドを選択した場 合の動作は、従来技術と同様であるので説明を省略する。

【００２５】 また、従来技術において説明したように、ＹＩＧ球１０と結合させているカッ プリングワイヤＷ１部分における特性インピーダンスは、５０Ωより高くなって いる。 従って、信号ケーブル２０と、信号パターン１３と、信号パターン１４との特 性インピーダンスを５０Ωとして、カップリングワイヤＷ１とスパイラルインダ クタＳＬとコンデンサＣ３とを集中定数で表せば、図２に示すように、カップリ ングワイヤＷ１とスパイラルインダクタＳＬと、コンデンサＣ３とで構成するＴ 型フィルタの等価回路で表現できる。

【００２６】 つまり、カップリングワイヤＷ１のインダクタンスとスパイラルインダクタＳ ＬのインダクタンスとをそれぞれＬとし、コンデンサＣ３の容量をＣとして、図 ２に示すようにＴ型フィルタで構成するローパスフィルタとしている。 そして、ベースバンドの周波数帯域を通過させるローパスフィルタとしてＴ型 フィルタを構成することにより、ベースバンドにおける反射特性を改善している 。

【００２７】 次に、Ｔ型フィルタの構成要素について説明する。 スパイラルインダクタＳＬのインダクタンスＬは、カップリングワイヤＷ１の インダクタンスＬをネットワークアナライザで測定して求めるか、またはカップ リングワイヤＷ１の形状である直径５０μｍ、長さ４ｍｍから算出して求める。 また、コンデンサＣ３の容量は、通過帯域の周波数から算出し、反射特性の実 測値により調整する。 例えば、３．６ＧＨｚのローパスフィルタとした場合、コンデンサＣ３の容量 の一例は０．１７ｐＦである。

【００２８】 次に、Ｔ型フィルタを３．６ＧＨｚのローパスフィルタとした場合の具体例で 、ベースバンドの反射特性について説明する。 例えば、ＹＩＧ同調フィルタのベースバンドの出力を特性インピーダンスＺｏ で終端して、入力パワーＰｉに対する反射パワーＰｒの反射特性を従来技術にお ける式（１）とする。

【００２９】 図５に示す例では、ベースバンド周波数帯域の周波数範囲１ｋＨｚ〜３．６Ｇ Ｈｚにおいて、周波数最大の３．６ＧＨｚのとき反射特性が最大の−１４ｄＢと なっている。 つまり、カップリングワイヤＷ１と追加したスパイラルインダクタＳＬとコン デンサＣ３とでローパスフィルタを構成して、ベースバンドをローパスフィルタ の通過帯域とすることにより、反射特性が従来のー７ｄＢから７ｄＢ改善でき反 射パワーを少なくすることができた。 また、ベースバンドの周波数範囲において反射特性が改善されることにより、 ベースバンドにおける挿入損失を少なくすることができ、ベースバンドの通過特 性も改善できた。

【００３０】 ところで、Ｔ型フィルタを構成するコンデンサＣ３は、ＧＮＤパターン１５に 接地しているが、回路パターンのスペースが無い場合や、図４に示すようにカッ プリングワイヤＷ１とダイオードとの距離ｄが長くなるような場合、ハイバンド の通過特性にリンギングが生じることがある。 そこで、図３の回路に示すように、コンデンサＣ３の接地をダイオードＤ１と コンデンサＣ１との接続点としてもよい。 また、カップリングワイヤＷ１と同じインダクタンスのインダクタ手段は、ス パイラルインダクタＳＬとして基板３０の上のパターンとしたが、集中定数によ るコイルを付加しても同様に実現できる。

【００３１】

【考案の効果】

本考案は、以上説明したような形態で実施され、以下に記載されるような効果 を奏する。 即ち、ＹＩＧ同調フィルタにおいて、カップリングワイヤＷ１のインダクタン スＬと同じインダクタンスのスパイラルインダクタＳＬと、容量Ｃのコンデンサ Ｃ３を追加し、ベースバンドを通過帯域とするローパスフィルタとしているので 、ベースバンドの反射特性を改善できる効果がある。 また、ベースバンドの周波数帯域において、反射特性が改善することにより挿 入損失が少なくなり、通過特性が改善される効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のＹＩＧ同調フィルタの回路図の第１例
である。

【図２】Ｔ型フィルタの回路図である。

【図３】本考案のＹＩＧ同調フィルタの回路図の第２例
である。

【図４】本考案のＹＩＧ同調フィルタの第２例の斜視図
である。

【図５】ベースバンドの反射特性の比較図である。

【図６】従来のＹＩＧ同調フィルタの回路図例である。

【図７】従来のＹＩＧ同調フィルタの斜視図である。

【図８】従来のベースバンドの反射特性図である。

【図９】スペクトラムアナライザのＲＦ部のブロック図
例である。

【図１０】カップリングワイヤＷ１の回路図である。

【図１１】反射特性測定の回路図例である。

【符号の説明】

１０ ＹＩＧ球 ２０、２１ 信号ケーブル １２、１３、１４ 信号パターン １５ ＧＮＤパターン ３０ 基板 ３１ 第１のミキサ ３２ 第２のミキサ ４０ ＹＩＧ同調フィルタ ５１ 第１のローカル発振器 ５２ 第２のローカル発振器 Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ Ｄ１、Ｄ２ ダイオード ＳＬ スパイラルインダクタ Ｗ１、Ｗ２ カップリングワイヤ

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＹＩＧ球に結合した第１のカップリング
   ワイヤの一端からＲＦ信号を入力し、該第１のカップリ
   ングワイヤの他端を信号パターンでベースバンドをスル
   ーで出力し、ハイバンドのときは該第１のカップリング
   ワイヤの他端を接地して、前記ＹＩＧ球に結合する第２
   のカップリングワイヤによりＲＦ信号のプリセレクタと
   して出力するＹＩＧ同調フィルタにおいて、 前記第１のカップリングワイヤと直列接続したインダク
   タ手段と、 該インダクタ手段と前記第１のカップリングワイヤとの
   インダクタンスとによりＴ型フィルタを構成するコンデ
   ンサと、 を具備し、前記Ｔ型フィルタはベースバンドを通過帯域
   とするローパスフィルタとしていることを特徴としたＹ
   ＩＧ同調フィルタ。