JP4438253B2

JP4438253B2 - Bandpass filter characteristics adjustment method

Info

Publication number: JP4438253B2
Application number: JP2001177330A
Authority: JP
Inventors: 誠治神波; 直樹溝口; 尚武岡村
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2010-03-24
Anticipated expiration: 2021-06-12
Also published as: JP2002368503A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はマイクロ波やミリ波帯のような高周波用途で用いられるバンドパスフィルタの特性調整方法に関し、例えばマイクロストリップライン構造やトリプレート構造有するバンドパスフィルタの特性調整方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、高周波領域で用いられるバンドパスフィルタとして、デュアルモード・バンドパスフィルタが種々提案されている（MINIATURE DUAL MODE MICROSTRIP FILTERS, J.A. Curtis and S.J. Fiedziuszko, 1991 IEEE MTT-S Digestなど）。
【０００３】
図１１及び図１２は、従来のデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための各模式的平面図である。
図１１に示すバンドパスフィルタ２００では、誘電体基板（図示せず）上に円形の導電膜２０１が形成されている。この導電膜２０１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２０２及び入出力結合回路２０３が結合されている。そして、上記入出力結合回路２０３が配置されている部分に対して中心角４５°の角度をなす位置に、先端開放スタブ２０４が形成されている。これによって共振周波数が異なる２つの共振モードが結合され、バンドパスフィルタ２００は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作するように構成されている。
【０００４】
また、図１２に示すデュアルモード・バンドパスフィルタ２１０では、誘電体基板上に略正方形の導電膜２１１が形成されている。この導電膜２１１に、互いに９０°の角度をなすように、入出力結合回路２１２，２１３が結合されている。また、入出力結合回路２１３に対して１３５°の位置のコーナー部が欠落されている。欠落部分２１１ａを設けることにより、２つの共振モードの共振周波数が異ならされており、該２つのモードの共振が結合されて、バンドパスフィルタ２１０は、デュアルモード・バンドパスフィルタとして動作する。
【０００５】
他方、円形の導電膜に代えて、円環状の導電膜を用いたデュアルモードフィルタも提案されている（特開平９−１３９６１２号公報、特開平９−１６２６１０号公報など）。すなわち、円環状のリング伝送路を用い、図１１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタと同様に、中心角９０°の角度をなすように入出力結合回路を配置し、かつリング状伝送路の一部に先端開放スタブを設けてなるデュアルモードフィルタが開示されている。
【０００６】
また、特開平６−１１２７０１号公報にも、同様のリング状伝送路を用いたデュアルモードフィルタが開示されている。図１３に示すように、このデュアルモードフィルタ２２１では、誘電体基板上に円環状の導電膜２２２が形成されているリング共振器が構成されている。ここでは、円環状の導電膜２２２に対して、互いに９０°をなすように４個の端子２２３〜２２６が構成されている。４個の端子のうち、互いに９０°の角度をなす位置に配置された２個の端子２２３，２２４が入出力結合回路２２７，２２８に結合されており、残りの２個の端子２２５，２２６が帰還回路２３０を介して接続されている。
【０００７】
上記構成により、１つのストリップ線路からなるリング共振器において、互いに結合しない直交モード共振を生じさせ、上記帰還回路２３０により結合度を制御することが可能である旨が記載されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図１１及び図１２に示した従来のデュアルモード・バンドパスフィルタでは、１つの導電膜パターンを形成することにより２段のバンドパスフィルタを構成することができ、従ってバンドパスフィルタの小型化を図り得る。
【０００９】
しかしながら、円形や正方形の導電膜パターンにおいて、上記特定の角度を隔てて入出力結合回路を結合する構成を有するため、結合度を大きくすることができず、広い通過帯域を得ることができないという欠点があった。
【００１０】
また、図１１に示されているバンドパスフィルタでは、導電膜２０１が円形であり、図１２に示すバンドパスフィルタでは、導電膜２１１がほぼ正方形と形状が限定されている。従って、設計の自由度が低いという問題もあった。
【００１１】
また、特開平９−１３９６１２号公報や特開平９−１６２６１０号公報に記載のようなリング状共振器を用いたデュアルモードバンドパスフィルタにおいても、同様に結合度を大きくすることが困難であり、かつリング状共振器の形状が限定されるという問題があった。
【００１２】
他方、前述した特開平６−１１２７０１号公報に記載のデュアルモードフィルタ２２１では、帰還回路２３０を用いることにより、結合度の調整が行われ、広帯域化が図られるとされている。しかしながら、この先行技術に記載のデュアルモードフィルタでは、帰還回路２３０が必要であり、回路構成が煩雑化するという問題があった。加えて、やはり、リング状共振器の形状が円環状と限定され、設計の自由度が低いという問題があった。
【００１３】
本発明の目的が、上述した従来技術の欠点を解消し、結合度を大きくすることができ、さらに結合度の調整が容易であり、さまざまな特性を容易に実現することができるバンドパスフィルタの特性調整方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバンドパスフィルタの特性調整方法は、第１，第２の主面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板のある高さ位置において２つの共振モードを発生させる１枚の金属膜により形成された共振器と、前記共振器により生じる２つの共振モードを結合するために前記金属膜に設けられた貫通孔による結合回路と、前記共振器に結合された入出力回路部と、前記共振器と誘電体基板層と介して対向するように、誘電体基板の第１，第２の主面または誘電体基板内部に形成されたグラウンド電極とを備えるバンドパスフィルタの特性調整方法であって、前記共振器と前記グラウンド電極との間の距離を変化させることにより、特性を調整することを特徴とする、バンドパスフィルタの特性調整方法。
【００１６】
本発明の他の特定の局面では、前記共振器を構成する前記金属膜の一方主面側および他方主面側において、誘電体基板層を介してそれぞれグラウンド電極が形成されており、一方のグラウンド電極と共振器との間の距離が、他方のグラウンド電極と共振器との間の距離と異ならされている。
【００１７】
また、本発明の別の特定の局面では、共振器とグラウンド電極との間の距離が前記共振器の一部において異ならされており、それによって異ならせ方を工夫することにより、バンドパスフィルタの特性をより広い範囲に渡り調整することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明のバンドパスフィルタの特性調整方法の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の第１の実施形態において特性が調整されるバンドパスフィルタを示す模式的平面断面図及び正面断面図である。
本発明で用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタ１は、トリプレート構造を有する。すなわち、デュアルモード・バンドパスフィルタ１は、２．５ｍｍ×１．６ｍｍ×厚み０．６ｍｍの矩形板状の誘電体基板２を有する。本実施形態では、誘電体基板２は、比誘電率＝７、及びｔａｎδ＝０．００１（３０ＧＨｚにおける値）のＭｇ−Ｓｉ−Ｂ−Ｏ系ガラスセラミックスにより構成されている。もっとも、誘電体基板２は、他のセラミック材料や、合成樹脂などにより構成されていてもよい。
【００２０】
上記誘電体基板２の上面２ａ及び下面２ｂには、それそれ、全面にグラウンド電極３，４が形成されている。他方、誘電体基板２の中間高さ位置には、金属膜５が形成されている。バンドパスフィルタの中心周波数が約２２ＧＨｚとなるように、金属膜５は本実施形態では、１．６×１．２ｍｍの寸法の長方形の形状を有し、かつ該金属膜５の中心に１．５×０．６ｍｍの長方形の貫通孔５ａが形成されている。この金属膜５は、２つの共振器を構成するものであり、かつ上記貫通孔５ａの形成により、長方形の金属膜５の長辺方向及び短辺方向に伝搬する２つの共振モードが結合され、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性が得られるように構成されている。
【００２１】
すなわち、上記貫通孔５ａは、本発明における結合回路を構成するために設けられている。
誘電体基板２内においては、金属膜５が形成されている高さ位置において、金属膜５の短辺側の端縁５ｂ，５ｃと所定距離を隔てて、入出力電極６，７が形成されている。入出力電極６，７は、金属膜５に容量結合されている。すなわち、入出力電極６，７の金属膜５の短辺側の端縁５ｂ，５ｃに対向している端縁６ａ，７ａと、該端縁５ｂ，５ｃとの対向距離を調整することにより、入出力電極６，７が、金属膜５に容量結合されている。本実施形態では、入出力電極６，７の端縁６ａ，７ａ金属膜５の端縁５ｂ，５ｃの端縁との対向距離は４０μｍとされている。
【００２２】
入出力電極６，７は、誘電体基板２の一対の短辺側の側面２ｃ，２ｄに引き出されており、かつ側面２ｃ，２ｄにおいて下方に延ばされている。もっとも、入出力電極６，７は、グラウンド電極４と電気的に分離されている必要がある。従って、入出力電極６，７の側面２ｃ，２ｄに至っている部分は、誘電体基板２の下面２ｂには至らない長さとされている。
【００２３】
また、上記入出力電極６，７の金属膜５と同じ高さ位置にある電極部分は、０．４×０．３ｍｍの長方形の形状とされている。
上記入出力電極６，７のうち誘電体基板２の側面２ｃ，２ｄに至っている部分は、幅３００μｍ、高さ方向寸法０．２ｍｍとされている。
【００２４】
上記入出力電極６，７は、外部に電気的に接続され、入出力電極６から入力信号が加えられ、入出力電極７から出力が取り出されるように構成されている。
上記誘電体基板２内には、入出力電極６，７が設けられている部分の両側に、ビアホール電極８，９が形成されている。ビアホール電極８，９は、誘電体基板２の上面２ａから下面２ｂに至るように形成されており、グラウンド電極３とグラウンド電極４とを電気的に接続している。
【００２５】
本実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、入出力電極６，７のうち、一方の入出力電極６から入力信号が引加されると、金属膜５が共振する。この場合、入出力電極６，７を結ぶ方向、すなわち金属膜５の長辺方向に伝般する共振と、短辺方向に伝般する共振とが生じる。そして、上記金属膜５ａが形成されているため、この２つの共振モードが結合され、デュアルモード・バンドパスフィルタとしての特性を得ることができる。
【００２６】
図２は、デュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図であり、図２において、実線は反射特性を、波線は通過特性を示す。図２から明らかなように、上記デュアルモード・バンドパスフィルタでは、金属膜５において生じた２つの共振モードが貫通孔５ａにより結合され、バンドパスフィルタとしての通過帯域を得ることができることがわかる。
【００２７】
なお、図３は、上記貫通孔５ａを設けずに、金属膜５において、長辺方向に伝般する共振モードと短辺方向に伝般する共振とを分離した場合の金属膜５の反射特性を示す。図３から明らかなように、矢印Ａで示す共振モードと、矢印Ｂで示す共振モードとが現れている。矢印Ａで示す低周波数側の共振モードが、金属膜５の長辺方向に伝般する共振であり、矢印Ｂで示す共振が、短辺方向に伝般する共振である。
【００２８】
本願発明者は、図３に示す共振特性が得られた構造、すなわち貫通孔５ａが設けられていないことを除いては、図１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタ１と同様に構成された構造において、金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離を変化させ、それによって共振器としての金属膜５の外部Ｑ値、すなわち外部線路との結合の程度と、無負荷Ｑ値とがどのように変化するかを調べた。
【００２９】
まず、金属膜５の位置を変化させず、誘電体基板２の厚みのみを変化させた。すなわち、グラウンド電極３と金属膜５との間の距離及びグラウンド電極４と金属膜５との間の距離が同じように変化する場合の共振器の外部Ｑ値を及び無負荷Ｑ値の変化を調べた。このようにして、誘電体基板２の厚みを変化させた場合の無負荷Ｑ値の変化を図４に示す。なお、図４においては、図３に示した２つの共振のうち、矢印Ａで示す共振モードについての結果のみが示されている。矢印Ｂに示されていた短辺方向に伝般する共振モードについての結果は示さないが、矢印Ａで示す共振モードと同様に変化する傾向があることが確かめられている。
【００３０】
図４から明らかなように、誘電体基板２の厚みが増加するにつれて、すなわち金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離が広がるにつれて、無負荷Ｑ値が大きくなることがわかる。
【００３１】
他方、外部Ｑ値の直接的な評価は困難であるため、代わりに、外部線路と共振器５との結合の強弱を以下の方法で評価した。すなわち、誘電体基板２の厚みが増減したとしても、共振器の反射損失のピーク値が一定となるように、すなわち外部線路との整合状態が一定となるように調節して、外部線路と共振器との結合の程度を評価した。なお、整合状態を一定とするための調節は、入出力電極６，７と共振器を構成する金属膜５との間の対向距離を変化させることにより行った。このようにして、誘電体基板２の厚みを増減させた時の入出力電極６，７と金属膜５との間の対向距離の変化を図５に示す。
【００３２】
図５から明らかなように、誘電体基板２の厚みが小さくなり、金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離が小さくなる程、入出力電極６，７と金属膜５との間の対向距離を小さくする必要のあることがわかる。すなわち、金属膜５とグラウンド電極３，４との距離が小さくなる程、外部線路と共振器との結合が弱くなるため、一定の結合量を得るには、上記入出力電極６，７と金属膜５との対向距離を小さくする必要のあることがわかる。従って、金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離を小さくすることにより、外部Ｑ値が大きくなり、結果として負荷Ｑが大きくなることがわかる。
【００３３】
図４及び図５の結果から、誘電体基板２厚みを大きくし、金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離を大きくすることにより、共振器の無負荷Ｑ値が大きく、負荷Ｑ値が小さくなること、並びに金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離を小さくすることにより、無負荷Ｑ値が小さくなり、負荷Ｑ値が大きくなることが確かめられた。
【００３４】
上記のように、金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離を変化させた場合のデュアルモード・バンドパスフィルタ１の特性を確認した。
前述したように、誘電体基板２の厚みが０．６ｍｍである図１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、図２に示すフィルタ特性が得られていた。そこで、誘電体基板２の厚みを０．６ｍｍから０．８ｍｍに大きくしたことを除いては、図１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタ１と同様にして構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを作製し、そのフィルタ特性を測定した。結果を図６に示す。
【００３５】
図２と図６とを比較すれば明らかなように、誘電体基板２の厚みが０．６ｍｍである場合の特性（図２に示した特性）では挿入損失が大きく、狭帯域であるのに対し、誘電体基板２の厚みを０．８ｍｍにした場合には図７に示されているように、挿入損失が小さく、かつ広帯域になっていることがわかる。
【００３６】
図２及び図６の結果は、前述した共振器における無負荷Ｑ値及び負荷Ｑ値の場合の誘電体基板２の厚みの変化による結果と一致している。すなわち、金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離を変化させることにより、共振器の無負荷Ｑ値及び負荷Ｑ値を変化させ、バンドパスフィルタの特性を調整し得ることがわかる。
【００３７】
次に、上記金属膜５の高さ方向位置を変化させた実施形態を説明する。ここでは、グラウンド電極３と金属膜５との間の距離と、グラウンド電極４と金属膜５との間の距離を異ならせた。
【００３８】
すなわち、図１に示したバンドパスフィルタ１おいて、金属膜５の高さ方向位置を、中心から±１００μｍの範囲で変化させた。この場合の無負荷Ｑ値の変動及び外部線路との整合状態を一定とした場合の入出力電極６，７と金属膜５の間の対向距離の変化を図７及び図８に示す。なお、図７，図８の横軸は、誘電体基板内の金属膜の高さ位置を示す。
【００３９】
図７から明らかなように、金属膜５の位置が誘電体基板２の中心位置からずれた場合、無負荷Ｑ値が小さくなり、かつ同じ結合量を得ようとした場合には、入出力電極６，７と金属膜５との間の対向距離が小さくなることがわかる。従って、金属膜５の位置を変えることによっても、金属膜５とグラウンド電極３，４との間の距離を調整することにより、共振器の無負荷Ｑ値及び負荷Ｑ値を調節でき、それによって、バンドパスフィルタの特性を調整し得ることがわかる。
【００４０】
なお、本発明においては、バンドパスフィルタを構成するための前述した２つの共振モードの無負荷Ｑ値と負荷Ｑ値とを独立に調整することもできる。このような変形例を、図９及び図１０を参照して説明する。
【００４１】
図９（ａ），（ｂ）は、金属膜５において長辺方向に伝般する共振モードを及び短辺方向に伝般する共振モードが生じる場合の共振電界分布を示す図である。図９（ａ），（ｂ）において、斜線のハッチングを付して示す部分が共振電界の強い部分である。
【００４２】
図９（ａ），（ｂ）の共振電界の分布を考慮すれば、図１０（ａ），（ｂ）に略図的に示すように、グラウンド電極３とビアホール電極１１，１２により接続される内部電極１３，１４を上記共振電界の強い部分に対向するように形成すれば、図９（ａ）に示す共振電界の分布を変動させることができる。すなわち、上記内部電極１３，１４の形成により、図９（ａ）に示す共振電界の分布が影響を受け、長辺方向に伝般する共振モードについての無負荷Ｑ値及び負荷Ｑ値を調節し得ることがわかる。なお、図１０（ａ）では、金属膜５の形成されている高さ位置の平面が示されているが、より上方に位置される内部電極１３，１４の形成される位置及び形状を破線で模式的に示す。
【００４３】
すなわち、グラウンド電極３と金属膜５との間の距離を部分的に異ならせることにより、１つの共振モードについてのみ無負荷Ｑ値及び負荷Ｑ値を調節し得ることがわかる。
【００４４】
なお、上記内部電極１３，１４は長方形の形状とされているが、上記共振電界の強い部分に対向される限り、他の形状でもよい。
前述した実施形態では、トリプレート構造のデュアルモード・バンドパスフィルタにつき説明したが、本発明は、トリプレート構造を有するものに限らず、共振器と誘電体基板層を介して対向するようにグラウンド電極が形成された適宜の誘電体共振器構造を有するバンドパスフィルタの特性調整に広く適用することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明に係る特性調整方法では、共振器とグラウンド電極との間の距離を変化させることにより、フィルタ特性が調整される。従って、バンドパスフィルタの挿入損失や帯域幅特性の自由度を高めることができ、従来得ることができなかったフィルタ特性を実現することができる。
【００４６】
複数の共振器が、２つの共振モードを発生させる１枚の金属膜により構成されており、２つの共振モードを結合させるための結合回路が金属膜に設けられた貫通孔により構成されている場合には、該貫通孔が設けられた金属膜の位置や、金属膜の高さ位置などを調整することにより、より一層広い範囲に渡りフィルタ特性を調整することができ、かつバンドパスフィルタの設計の自由度をより一層高めることができる。
【００４７】
共振器とグラウンド電極との間の距離を部分的に異ならせた場合には、特性の調整対称である共振モードの際に発生する共振電界を上記共振器とグラウンド電極との間の距離を調節することにより変化させることができるので、調整しようとする共振モードについて無負荷Ｑ値及び負荷Ｑ値を調節でき、例えば２つの共振モードの一方の共振モードの無負荷Ｑ値及び負荷Ｑ値のみを独立に調整することができる。従って、より一層さまざまなフィルタ特性のバンドパスフィルタを容易に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ），（ｂ）は、本発明の１実施形態において特性が調整されるバンドパスフィルタを説明するための平面断面図及び正面断面図。
【図２】図１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図。
【図３】図１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタの共振器において生じる２つの共振モードを説明するための図。
【図４】誘電体基板の厚みを変化させた場合の無負荷Ｑ値の変化を示す図。
【図５】誘電体基板の厚みを変化させた場合の外部Ｑ値の変化を説明するための図。
【図６】図１に示したデュアルモード・バンドパスフィルタにおいて誘電体基板の厚みを０．８ｍｍと増加させた場合のフィルタ特性を示す図。
【図７】誘電体基板の厚みを０．６ｍｍとし、金属膜の高さ方向位置を変化させた場合の無負荷Ｑ値の変化を示す図。
【図８】誘電体基板の厚みを０．６ｍｍとし、金属膜の高さ方向位置を変化させ、外部回路と共振器との結合量を一定とした場合の入出力電極と金属膜との間の対向距離の変化を示す図。
【図９】（ａ），（ｂ）は、金属膜の長辺方向及び短辺方向に伝般する共振モードが生じる場合の共振電界分布を説明するための図。
【図１０】（ａ），（ｂ）は、長辺方向に伝般する共振モードの特性を調整するためにグラウンド電極と金属膜との距離が部分的に異ならされたデュアルモード・バンドパスフィルタを説明するための略図的平面断面図及び正面断面図。
【図１１】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの一例を示す模式的平面図。
【図１２】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの他の例を示す模式的平面図。
【図１３】従来のデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の例を示す模式的平面図。
【符号の説明】
１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
２…誘電体基板
２ａ…上面（第１の主面）
２ｂ…下面（第２の主面）
２ｃ，２ｄ…側面
３，４…グラウンド電極
５…金属膜（共振器）
５ａ…貫通孔
６，７…入出力電極
１１，１２…ビアホール電極
１３，１４…内部電極[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for adjusting the characteristics of a band-pass filter used in high-frequency applications such as microwaves and millimeter-wave bands.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, various dual mode bandpass filters have been proposed as bandpass filters used in the high frequency region (such as MINIATURE DUAL MODE MICROSTRIP FILTERS, JA Curtis and SJ Fiedziuszko, 1991 IEEE MTT-S Digest).
[0003]
11 and 12 are schematic plan views for explaining a conventional dual mode bandpass filter.
In the band pass filter 200 shown in FIG. 11, a circular conductive film 201 is formed on a dielectric substrate (not shown). An input / output coupling circuit 202 and an input / output coupling circuit 203 are coupled to the conductive film 201 so as to form an angle of 90 ° with each other. A tip open stub 204 is formed at a position that forms an angle of 45 ° with respect to the portion where the input / output coupling circuit 203 is disposed. As a result, two resonance modes having different resonance frequencies are coupled, and the bandpass filter 200 is configured to operate as a dual mode bandpass filter.
[0004]
In the dual mode bandpass filter 210 shown in FIG. 12, a substantially square conductive film 211 is formed on a dielectric substrate. Input / output coupling circuits 212 and 213 are coupled to the conductive film 211 so as to form an angle of 90 ° with each other. Further, a corner portion at a position of 135 ° with respect to the input / output coupling circuit 213 is omitted. By providing the missing portion 211a, the resonance frequencies of the two resonance modes are made different, and the resonances of the two modes are combined, and the bandpass filter 210 operates as a dual mode bandpass filter.
[0005]
On the other hand, a dual mode filter using an annular conductive film instead of a circular conductive film has been proposed (Japanese Patent Laid-Open Nos. 9-139612, 9-162610, etc.). That is, using an annular ring transmission line, like the dual mode bandpass filter shown in FIG. 11, an input / output coupling circuit is arranged so as to form a central angle of 90 °, and the ring-shaped transmission line A dual mode filter is disclosed in which a tip open stub is provided in part.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-112701 also discloses a dual mode filter using a similar ring-shaped transmission line. As shown in FIG. 13, the dual mode filter 221 constitutes a ring resonator in which an annular conductive film 222 is formed on a dielectric substrate. Here, four terminals 223 to 226 are configured so as to form 90 ° with respect to the annular conductive film 222. Of the four terminals, two terminals 223 and 224 arranged at 90 ° to each other are coupled to the input / output coupling circuits 227 and 228, and the remaining two terminals 225 and 226 are coupled to each other. They are connected via a feedback circuit 230.
[0007]
It is described that the ring resonator composed of one strip line can generate orthogonal mode resonances that are not coupled to each other and the degree of coupling can be controlled by the feedback circuit 230 with the above configuration.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional dual mode bandpass filter shown in FIG. 11 and FIG. 12, a two-stage bandpass filter can be formed by forming one conductive film pattern, so that the bandpass filter can be miniaturized. obtain.
[0009]
However, since the circular or square conductive film pattern has a configuration in which the input / output coupling circuit is coupled at a specific angle, the degree of coupling cannot be increased and a wide passband cannot be obtained. was there.
[0010]
In the band-pass filter shown in FIG. 11, the conductive film 201 is circular, and in the band-pass filter shown in FIG. 12, the conductive film 211 is limited to a square shape. Accordingly, there is a problem that the degree of freedom in design is low.
[0011]
Further, in a dual mode bandpass filter using a ring resonator as described in JP-A-9-139612 and JP-A-9-162610, it is difficult to increase the degree of coupling in the same manner. In addition, there is a problem that the shape of the ring resonator is limited.
[0012]
On the other hand, in the dual mode filter 221 described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-112701 described above, by using the feedback circuit 230, the degree of coupling is adjusted and the bandwidth is increased. However, the dual mode filter described in this prior art requires the feedback circuit 230, and there is a problem that the circuit configuration becomes complicated. In addition, the shape of the ring resonator is limited to an annular shape, and there is a problem that the degree of freedom in design is low.
[0013]
The object of the present invention is to eliminate the above-mentioned drawbacks of the prior art, increase the degree of coupling, further easily adjust the degree of coupling, and easily realize various characteristics. It is to provide a characteristic adjustment method.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
A bandpass filter characteristic adjusting method according to the present invention includes a dielectric substrate having first and second main surfaces, and one metal film that generates two resonance modes at a certain height position of the dielectric substrate. co oscillator formed by a coupling circuit according to the through hole provided in the metal film to couple two resonance modes generated by the resonator and an input-output circuit coupled to the resonator, A method for adjusting the characteristics of a band-pass filter comprising a ground electrode formed in the first and second main surfaces of the dielectric substrate or in the dielectric substrate so as to face each other through the resonator and the dielectric substrate layer. A characteristic adjustment method for a band-pass filter, wherein the characteristic is adjusted by changing a distance between the resonator and the ground electrode.
[0016]
In another specific aspect of the present invention, the one main surface side and the other main surface side of the metal film constituting the front Symbol co oscillator are respectively ground electrode formed via a dielectric substrate layer, whereas The distance between the other ground electrode and the resonator is different from the distance between the other ground electrode and the resonator.
[0017]
Further, in another specific aspect of the present invention, the distance between the resonator and the ground electrode is made different in a part of the resonator , and by devising how to make it different, The characteristics can be adjusted over a wider range.
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be clarified by describing specific embodiments of the method of adjusting the characteristics of the bandpass filter of the present invention with reference to the drawings.
[0019]
1A and 1B are a schematic plan sectional view and a front sectional view showing a band-pass filter whose characteristics are adjusted in the first embodiment of the present invention.
The dual mode bandpass filter 1 used in the present invention has a triplate structure. That is, the dual mode band pass filter 1 has a rectangular plate-shaped dielectric substrate 2 of 2.5 mm × 1.6 mm × thickness 0.6 mm. In the present embodiment, the dielectric substrate 2 is composed of Mg—Si—B—O-based glass ceramics having a relative dielectric constant = 7 and tan δ = 0.001 (value at 30 GHz). But the dielectric substrate 2 may be comprised with another ceramic material, a synthetic resin, etc.
[0020]
Ground electrodes 3 and 4 are formed on the entire upper surface 2a and lower surface 2b of the dielectric substrate 2, respectively. On the other hand, a metal film 5 is formed at an intermediate height position of the dielectric substrate 2. In this embodiment, the metal film 5 has a rectangular shape with a size of 1.6 × 1.2 mm, and 1. is provided at the center of the metal film 5 so that the center frequency of the bandpass filter is about 22 GHz. A rectangular through hole 5a of 5 × 0.6 mm is formed. This metal film 5 constitutes two resonators, and the formation of the through hole 5a couples two resonance modes propagating in the long side direction and the short side direction of the rectangular metal film 5, A characteristic as a dual mode band pass filter is obtained.
[0021]
In other words, the through hole 5a is provided to constitute the coupling circuit in the present invention.
In the dielectric substrate 2, input / output electrodes 6 and 7 are formed at a height position where the metal film 5 is formed, with a predetermined distance from the edges 5 b and 5 c on the short side of the metal film 5. ing. The input / output electrodes 6 and 7 are capacitively coupled to the metal film 5. That is, by adjusting the facing distance between the edges 6a, 7a facing the short edges 5b, 5c of the metal film 5 of the input / output electrodes 6, 7, and the edges 5b, 5c, Input / output electrodes 6 and 7 are capacitively coupled to the metal film 5. In this embodiment, the opposing distance between the end edges 6a of the input / output electrodes 6 and 7 and the end edges of the end edges 5b and 5c of the metal film 5 is 40 μm.
[0022]
The input / output electrodes 6 and 7 are drawn out to the pair of short side surfaces 2c and 2d of the dielectric substrate 2 and extend downward on the side surfaces 2c and 2d. However, the input / output electrodes 6 and 7 need to be electrically separated from the ground electrode 4. Therefore, the lengths of the input / output electrodes 6 and 7 reaching the side surfaces 2c and 2d are not long enough to reach the lower surface 2b of the dielectric substrate 2.
[0023]
The electrode portions of the input / output electrodes 6 and 7 at the same height as the metal film 5 have a rectangular shape of 0.4 × 0.3 mm.
The portions of the input / output electrodes 6 and 7 that reach the side surfaces 2c and 2d of the dielectric substrate 2 have a width of 300 μm and a height dimension of 0.2 mm.
[0024]
The input / output electrodes 6 and 7 are electrically connected to the outside so that an input signal is applied from the input / output electrode 6 and an output is extracted from the input / output electrode 7.
In the dielectric substrate 2, via-hole electrodes 8 and 9 are formed on both sides of a portion where the input / output electrodes 6 and 7 are provided. The via-hole electrodes 8 and 9 are formed from the upper surface 2a to the lower surface 2b of the dielectric substrate 2, and electrically connect the ground electrode 3 and the ground electrode 4.
[0025]
In the dual mode bandpass filter 1 of the present embodiment, when an input signal is applied from one of the input / output electrodes 6, 7, the metal film 5 resonates. In this case, resonance that propagates in the direction connecting the input / output electrodes 6, 7, that is, the long side direction of the metal film 5, and resonance that propagates in the short side direction occur. Since the metal film 5a is formed, the two resonance modes are combined, and a characteristic as a dual mode band pass filter can be obtained.
[0026]
FIG. 2 is a diagram showing the frequency characteristics of the dual mode bandpass filter. In FIG. 2, the solid line shows the reflection characteristic, and the wavy line shows the pass characteristic. As can be seen from FIG. 2, in the dual mode bandpass filter, two resonance modes generated in the metal film 5 are coupled by the through hole 5a, and a passband as a bandpass filter can be obtained.
[0027]
Note that FIG. 3 shows the reflection characteristics of the metal film 5 when the resonance mode propagated in the long side direction and the resonance propagated in the short side direction are separated in the metal film 5 without providing the through hole 5a. Indicates. As apparent from FIG. 3, a resonance mode indicated by an arrow A and a resonance mode indicated by an arrow B appear. The resonance mode on the low frequency side indicated by the arrow A is resonance propagated in the long side direction of the metal film 5, and the resonance indicated by the arrow B is resonance propagated in the short side direction.
[0028]
The inventor of the present application has the same structure as the dual mode bandpass filter 1 shown in FIG. 1 except that the resonance characteristic shown in FIG. 3 is obtained, that is, the through hole 5a is not provided. In the structure, the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4 is changed, whereby the external Q value of the metal film 5 as a resonator, that is, the degree of coupling with the external line, the unloaded Q value, To see how changes occur.
[0029]
First, only the thickness of the dielectric substrate 2 was changed without changing the position of the metal film 5. That is, when the distance between the ground electrode 3 and the metal film 5 and the distance between the ground electrode 4 and the metal film 5 change in the same manner, the external Q value of the resonator and the change in the unloaded Q value are changed. Examined. FIG. 4 shows changes in the unloaded Q value when the thickness of the dielectric substrate 2 is changed in this way. In FIG. 4, only the result of the resonance mode indicated by the arrow A among the two resonances shown in FIG. 3 is shown. Although the result about the resonance mode propagated in the short side direction indicated by the arrow B is not shown, it has been confirmed that there is a tendency to change similarly to the resonance mode indicated by the arrow A.
[0030]
As can be seen from FIG. 4, the unloaded Q value increases as the thickness of the dielectric substrate 2 increases, that is, as the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4 increases.
[0031]
On the other hand, since direct evaluation of the external Q value is difficult, instead, the strength of the coupling between the external line and the resonator 5 was evaluated by the following method. That is, even if the thickness of the dielectric substrate 2 increases or decreases, the resonance loss is adjusted so that the peak value of the reflection loss of the resonator is constant, that is, the matching state with the external line is constant. The degree of coupling with the vessel was evaluated. The adjustment for keeping the matching state constant was performed by changing the facing distance between the input / output electrodes 6 and 7 and the metal film 5 constituting the resonator. FIG. 5 shows a change in the facing distance between the input / output electrodes 6 and 7 and the metal film 5 when the thickness of the dielectric substrate 2 is increased or decreased in this way.
[0032]
As apparent from FIG. 5, as the thickness of the dielectric substrate 2 decreases and the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4 decreases, the distance between the input / output electrodes 6 and 7 and the metal film 5 decreases. It can be seen that it is necessary to reduce the facing distance. That is, the smaller the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4, the weaker the coupling between the external line and the resonator. In order to obtain a certain amount of coupling, the input / output electrodes 6 and 7 and the metal It can be seen that the facing distance to the film 5 needs to be reduced. Therefore, it can be seen that by reducing the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3, 4, the external Q value increases, and as a result, the load Q increases.
[0033]
From the results of FIGS. 4 and 5, by increasing the thickness of the dielectric substrate 2 and increasing the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4, the unloaded Q value of the resonator is increased, and the load Q It was confirmed that the unloaded Q value was decreased and the loaded Q value was increased by decreasing the value and decreasing the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4.
[0034]
As described above, the characteristics of the dual mode bandpass filter 1 when the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4 was changed were confirmed.
As described above, the dual-mode bandpass filter 1 shown in FIG. 1 in which the dielectric substrate 2 has a thickness of 0.6 mm has the filter characteristics shown in FIG. Accordingly, a dual mode bandpass filter constructed in the same manner as the dual mode bandpass filter 1 shown in FIG. 1 except that the thickness of the dielectric substrate 2 is increased from 0.6 mm to 0.8 mm. The filter characteristics were measured. The results are shown in FIG.
[0035]
As is apparent from a comparison between FIG. 2 and FIG. 6, the characteristic when the thickness of the dielectric substrate 2 is 0.6 mm (characteristic shown in FIG. 2) has a large insertion loss and a narrow band. On the other hand, when the thickness of the dielectric substrate 2 is 0.8 mm, as shown in FIG. 7, it can be seen that the insertion loss is small and the bandwidth is wide.
[0036]
The results of FIGS. 2 and 6 agree with the results of the change in the thickness of the dielectric substrate 2 in the case of the unloaded Q value and the loaded Q value in the resonator described above. That is, it can be seen that by changing the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3, 4, the no-load Q value and the load Q value of the resonator can be changed to adjust the characteristics of the bandpass filter.
[0037]
Next, an embodiment in which the position in the height direction of the metal film 5 is changed will be described. Here, the distance between the ground electrode 3 and the metal film 5 and the distance between the ground electrode 4 and the metal film 5 are varied.
[0038]
That is, in the bandpass filter 1 shown in FIG. 1, the height direction position of the metal film 5 was changed within a range of ± 100 μm from the center. 7 and 8 show changes in the facing distance between the input / output electrodes 6 and 7 and the metal film 5 when the variation in the unloaded Q value and the matching state with the external line are constant in this case. 7 and 8 indicate the height position of the metal film in the dielectric substrate.
[0039]
As can be seen from FIG. 7, when the position of the metal film 5 deviates from the center position of the dielectric substrate 2, the unloaded Q value decreases and the same coupling amount is obtained. It can be seen that the facing distance between 6, 7 and the metal film 5 is small. Therefore, by changing the position of the metal film 5 and adjusting the distance between the metal film 5 and the ground electrodes 3 and 4, the no-load Q value and the load Q value of the resonator can be adjusted. It can be seen that the characteristics of the bandpass filter can be adjusted.
[0040]
In the present invention, the no-load Q value and the load Q value of the two resonance modes described above for configuring the band-pass filter can be adjusted independently. Such a modification will be described with reference to FIGS.
[0041]
FIGS. 9A and 9B are diagrams showing a resonance electric field distribution when a resonance mode propagated in the long side direction and a resonance mode propagated in the short side direction occur in the metal film 5. In FIGS. 9A and 9B, hatched hatched portions are portions where the resonance electric field is strong.
[0042]
If the distribution of the resonant electric field in FIGS. 9A and 9B is taken into consideration, as shown schematically in FIGS. 10A and 10B, the interior connected by the ground electrode 3 and the via-hole electrodes 11 and 12 is shown. If the electrodes 13 and 14 are formed so as to face the portion where the resonance electric field is strong, the distribution of the resonance electric field shown in FIG. 9A can be changed. That is, the formation of the internal electrodes 13 and 14 affects the distribution of the resonant electric field shown in FIG. I know you get. In FIG. 10A, the plane of the height position where the metal film 5 is formed is shown. However, the positions and shapes of the internal electrodes 13 and 14 positioned above are indicated by broken lines. This is shown schematically.
[0043]
That is, it can be seen that by changing the distance between the ground electrode 3 and the metal film 5 partially, the no-load Q value and the load Q value can be adjusted only for one resonance mode.
[0044]
The internal electrodes 13 and 14 have a rectangular shape, but may have other shapes as long as the internal electrodes 13 and 14 are opposed to the portion where the resonance electric field is strong.
In the above-described embodiment, the tri-plate structure dual-mode bandpass filter has been described. However, the present invention is not limited to the one having the tri-plate structure, and the ground is provided so as to face the resonator via the dielectric substrate layer. The present invention can be widely applied to the characteristic adjustment of a bandpass filter having an appropriate dielectric resonator structure in which electrodes are formed.
[0045]
【The invention's effect】
In the characteristic adjustment method according to the present invention, the filter characteristic is adjusted by changing the distance between the resonator and the ground electrode. Therefore, it is possible to increase the degree of freedom of the band-pass filter insertion loss and bandwidth characteristics, and it is possible to realize filter characteristics that could not be obtained conventionally.
[0046]
When a plurality of resonators are composed of one metal film that generates two resonance modes, and a coupling circuit for coupling the two resonance modes is composed of a through-hole provided in the metal film The filter characteristics can be adjusted over a wider range by adjusting the position of the metal film provided with the through hole, the height position of the metal film, etc., and the design of the bandpass filter The degree of freedom can be further increased.
[0047]
When the distance between the resonator and the ground electrode is partially changed, the distance between the resonator and the ground electrode is adjusted by adjusting the resonance electric field generated in the resonance mode, which is the symmetry of the characteristic adjustment. Therefore, it is possible to adjust the no-load Q value and the load Q value for the resonance mode to be adjusted. For example, only the no-load Q value and the load Q value of one of the two resonance modes are adjusted. Can be adjusted independently. Therefore, it is possible to easily provide bandpass filters having much different filter characteristics.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are a plan sectional view and a front sectional view for explaining a band-pass filter whose characteristics are adjusted in one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing frequency characteristics of the dual mode bandpass filter shown in FIG. 1;
3 is a diagram for explaining two resonance modes generated in the resonator of the dual mode bandpass filter shown in FIG. 1; FIG.
FIG. 4 is a diagram showing a change in unloaded Q value when the thickness of a dielectric substrate is changed.
FIG. 5 is a diagram for explaining a change in external Q value when the thickness of a dielectric substrate is changed.
6 is a diagram showing filter characteristics when the thickness of the dielectric substrate is increased to 0.8 mm in the dual mode bandpass filter shown in FIG. 1;
FIG. 7 is a diagram showing a change in unloaded Q value when the thickness of the dielectric substrate is 0.6 mm and the height direction position of the metal film is changed.
FIG. 8 shows the gap between the input / output electrodes and the metal film when the thickness of the dielectric substrate is 0.6 mm, the height direction position of the metal film is changed, and the coupling amount between the external circuit and the resonator is constant. The figure which shows the change of the opposing distance.
FIGS. 9A and 9B are diagrams for explaining a resonance electric field distribution when a resonance mode propagated in the long side direction and the short side direction of the metal film occurs.
FIGS. 10A and 10B are dual-mode bandpass filters in which the distance between the ground electrode and the metal film is partially different in order to adjust the characteristics of the resonance mode that propagates in the long-side direction. The schematic plan sectional drawing and front sectional drawing for demonstrating.
FIG. 11 is a schematic plan view showing an example of a conventional dual mode bandpass filter.
FIG. 12 is a schematic plan view showing another example of a conventional dual mode bandpass filter.
FIG. 13 is a schematic plan view showing still another example of a conventional dual mode bandpass filter.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dual mode band pass filter 2 ... Dielectric substrate 2a ... Upper surface (1st main surface)
2b ... lower surface (second main surface)
2c, 2d ... side face 3, 4 ... ground electrode 5 ... metal film (resonator)
5a ... through holes 6, 7 ... input / output electrodes 11,12 ... via hole electrodes 13,14 ... internal electrodes

Claims

A dielectric substrate having first and second main surfaces;
Co oscillator formed by a single metal film that generates two resonance modes in the height position of the dielectric substrate,
Two and coupling circuits by through holes provided in the metal film to couple the resonant modes generated by previous SL both exciter,
An input / output circuit unit coupled to the resonator;
A characteristic adjustment method for a band-pass filter comprising a ground electrode formed in the first and second main surfaces of the dielectric substrate or in the dielectric substrate so as to face the resonator via the dielectric substrate layer. There,
A method for adjusting a characteristic of a band-pass filter, wherein the characteristic is adjusted by changing a distance between the resonator and the ground electrode.

In one main surface side and the other main surface side of the metal film constituting the front Symbol co oscillator are respectively ground electrode formed via a dielectric substrate layer, between one ground electrode and the resonator The bandpass filter characteristic adjustment method according to claim 1, wherein the distance is different from a distance between the other ground electrode and the resonator.

3. The method of adjusting a characteristic of a band-pass filter according to claim 1, wherein a distance between the resonator and a ground electrode is varied in a part of the resonator .