JP4494951B2 - Band stop filter - Google Patents
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Description
この発明は、マイクロ波帯、及び、ミリ波帯で用いられる帯域阻止フィルタに関するものである。 The present invention relates to a band rejection filter used in a microwave band and a millimeter wave band.
図20は、文献B.M.Schiffman and G.L.Matthaei,“Exact Design of Band-stop Microwave Filters”, IEEE Trans. on MTT, vol.MTT-12, pp6-15等に示された従来の帯域阻止フィルタの回路図、図21は図20のフィルタの反射特性および通過特性である。図20に於いて、3aは入力端子、3bは出力端子、4aは外部回路である電源回路、4bは外部回路である負荷回路、14はオープンスタブ、15はフィルタの主線路の一部を構成する1/4波長の伝送線路を示している。 FIG. 20 is a circuit diagram of a conventional band-stop filter disclosed in the literature BMS Schiffman and GLMatthaei, “Exact Design of Band-stop Microwave Filters”, IEEE Trans. On MTT, vol. MTT-12, pp6-15, etc. FIG. 21 shows reflection characteristics and transmission characteristics of the filter of FIG. In FIG. 20, 3a is an input terminal, 3b is an output terminal, 4a is a power supply circuit which is an external circuit, 4b is a load circuit which is an external circuit, 14 is an open stub, and 15 is a part of the main line of the filter. A 1/4 wavelength transmission line is shown.
本フィルタは、阻止帯域の中心周波数f0に於いて1/4波長となるn本のシャントのオープンスタブと、同じくf0に於いて1/4波長となるn個の伝送線路とを交互に接続したものである。電源回路(入力側)4a側のインピーダンスをZA、負荷回路(出力側)4b側のインピーダンスをZBとしている。オープンスタブを構成する伝送線路の特性インピーダンスはZi(i =1,2,・・・,n)、オープンスタブの間の伝送線路の特性インピーダンスZii+1(i =1,2,・・・、n)である。なお、Zii+1は電源側のインピーダンスZAよりも大きな値となっている。 In this filter, n shunt open stubs having a quarter wavelength at the center frequency f0 of the stop band and n transmission lines having a quarter wavelength at f0 are alternately connected. Is. The impedance on the power supply circuit (input side) 4a side is ZA, and the impedance on the load circuit (output side) 4b side is ZB. The characteristic impedance of the transmission line composing the open stub is Zi (i = 1, 2,..., N), the characteristic impedance Zii + 1 (i = 1, 2,. n). Zii + 1 is larger than the impedance ZA on the power source side.
次に動作について説明する。
電源側から入力された信号は、中心周波数f0に於いては、オープンスタブがその根本に於いて短絡状態となることから、大半が反射され、あるいは、スタブ回路内で熱となって消散され、負荷側には殆ど出力されない。一方、中心周波数f0よりも低い周波数では、オープンスタブの電気長(通過位相)が90度以下となってオープンスタブがシャントのキャパシタンスと等価となるとともに、オープンスタブ間の伝送線路の電気長が90度以下となり、且つ、、その特性インピーダンスZii+1(i=1,2,・・・ ,n)が電源側のインピーダンスZAよりも高い値に選ばれていることから、オープンスタブの間の伝送線路は直列のインダクタンスと等価となる。従って、低域通過形のインピーダンス整合がなされることから、電源側から入力された信号は、中心周波数f0から離れるにしたがって徐々に負荷側に出力されるようになる。
Next, the operation will be described.
At the center frequency f0, the signal input from the power supply side is short-circuited at the root of the open stub, so that most of it is reflected or dissipated as heat in the stub circuit. Almost no output is given to the load side. On the other hand, at a frequency lower than the center frequency f0, the electrical length (passing phase) of the open stub is 90 degrees or less, the open stub is equivalent to the capacitance of the shunt, and the electrical length of the transmission line between the open stubs is 90. And the characteristic impedance Zii + 1 (i = 1, 2,..., N) is selected to be higher than the impedance ZA on the power supply side. The line is equivalent to a series inductance. Therefore, since low-pass impedance matching is performed, the signal input from the power supply side is gradually output to the load side as the distance from the center frequency f0 increases.
さらに、中心周波数f0よりも高い周波数では、オープンスタブの電気長が90度以上となってシャントのインダクタンスと等価となるとともに、オープンスタブの間の伝送線路が、その特性インピーダンスがZAよりも高く選ばれ、且つ、電気長が90度以上となることから直列のキャパシタンスと同等の回路となるため、高域通過形のインピーダンス整合がなされる。従って、電源側から入力された信号は、中心周波数f0から離れるに従って徐々に負荷側に出力されるようになる。大略、以上のような原理に基づいて、本フィルタは中心周波数f0の近傍の周波数帯でのみ信号を出力側に伝達しない帯域阻止フィルタとして動作し、図21のような周波数特性を呈する。 Furthermore, at a frequency higher than the center frequency f0, the electrical length of the open stub is 90 degrees or more, which is equivalent to the shunt inductance, and the transmission line between the open stubs is selected to have a characteristic impedance higher than ZA. In addition, since the electrical length is 90 degrees or more, the circuit is equivalent to a series capacitance, so that high-pass impedance matching is performed. Therefore, the signal input from the power supply side is gradually output to the load side as the distance from the center frequency f0 increases. In general, based on the above principle, this filter operates as a band rejection filter that does not transmit a signal to the output side only in a frequency band near the center frequency f0, and exhibits frequency characteristics as shown in FIG.
本フィルタは回路構成がシンプルであるほか、短絡手段など、構造を複雑にする要素を持たないことから実現が容易という特徴を有する。また、共振素子として動作するオープンスタブが入力と出力を繋ぐ伝送線路に直接接続されていることからも判るように、共振素子と電源回路(および負荷回路)の間の結合が大きいため、阻止帯域幅の広い帯域阻止フィルタに適し、そのため、阻止帯域に於いて大きな減衰量を得やすいフィルタ回路である。 In addition to a simple circuit configuration, this filter has the characteristics that it is easy to implement because it does not have elements that complicate the structure, such as short-circuit means. As can be seen from the fact that the open stub that operates as a resonant element is directly connected to the transmission line connecting the input and output, the coupling between the resonant element and the power circuit (and load circuit) is large, so The filter circuit is suitable for a wide band-stop filter, so that a large attenuation can be easily obtained in the stop band.
しかし、回路を実現する線路構造次第では、オープンスタブ同士の間で不要な結合が生じ、所要の通過特性を得られないことがある。特に、マイクロストリップ線路のような、構造的に簡素であるものの、高周波が漏洩しやすい線路でフィルタを実現する場合に不要な結合が大きくなって特性が劣化しやすい。図22にこの問題を説明するための概念図を示す。 However, depending on the line structure for realizing the circuit, unnecessary coupling may occur between the open stubs, and the required pass characteristics may not be obtained. In particular, when a filter is realized with a line that is structurally simple, such as a microstrip line, and that is likely to leak high frequency, unnecessary coupling becomes large and the characteristics are likely to deteriorate. FIG. 22 shows a conceptual diagram for explaining this problem.
本図に於いては、オープンスタブはシャントの直列共振回路(共振周波数f0)16a、16bとして表している。共振回路16a、16b間で不要な結合が生じると、信号が共振回路16a、16b間を伝わってしまうため、阻止帯域の中心周波数f0の近傍で信号の抑圧が不十分となり、例えば、図22のグラフに示したように、本来点線で示したような通過特性が得られるはずのところが、実線で示したような通過特性となってしまう。このような特性劣化の問題を回避するには、共振回路の間隔を大きくして両者を遠ざけ、不要な結合を小さくするのが簡単である。
In this figure, open stubs are represented as shunt series resonant circuits (resonant frequencies f0) 16a and 16b. When unnecessary coupling occurs between the
図20のフィルタは、オープンスタブ間の伝送線路の電気長を1/4波長の奇数倍に選んでも1/4波長の場合と同等の周波数特性を得られるので、最も簡単な対処法としてはオープンスタブ間の伝送線路の長さを3/4波長、あるいは、5/4波長とする方法が考えられる。この方法を説明するための概念図を図23に示す。2つの共振回路16a、16bの間隔が広がって両者の間の結合が減少し、図23に示したような通過特性が得られて中心周波数f0近傍での減衰量が改善する(結合なしの点線の通過特性に近づく)。しかし、フィルタの長手寸法は大きくなってしまう難点がある。
The filter shown in FIG. 20 can obtain the same frequency characteristics as the 1/4 wavelength even if the electrical length of the transmission line between the open stubs is selected to be an odd multiple of the 1/4 wavelength. A method of setting the length of the transmission line between the stubs to 3/4 wavelength or 5/4 wavelength is conceivable. A conceptual diagram for explaining this method is shown in FIG. The distance between the two
ところで、前記のような不要結合の問題に対して有利な回路の一つとして、スパーライン(spurline、本明細書では結合形共振回路とも呼んでいる)がある。スパーラインは前記の文献にも紹介されている。図24にスパーラインの回路図を示す。本図に於いて、5はスパーラインを構成する結合線路を指し、17はその結合線路5を構成する一方の線路1で共振素子として動作する方を指し、18は同じく結合線路5を構成する他方の線路2で主線路となる方を示している。6は結合線路5の開放端、19は第1の接続端子、20は第2の接続端子である。Zeは結合線路の偶モードインピーダンス、Zoは奇モードインピーダンス、Cは電圧結合度、Zcは結合線路インピーダンスである。スパーラインは前記の文献にも紹介されている回路で、帯域阻止フィルタの構成要素となる回路である。
By the way, as one of the circuits advantageous to the problem of unnecessary coupling as described above, there is a spur line (also referred to as a coupled resonance circuit in the present specification). Sparline is also introduced in the above-mentioned literature. FIG. 24 shows a circuit diagram of the spar line. In this figure, 5 indicates a coupled line constituting a spur line, 17 indicates a direction that operates as a resonance element in one
本回路は、図24に示すように阻止帯域の中心周波数f0で1/4波長となる結合線路の一方の側の2つの端子を一つにまとめて第1の接続端子19とし、結合線路の他方の側の2つの端子のうち、一つを第2の接続端子20、もう一つを開放端6としたものである。言い換えると、1/4波長のオープンスタブを、スタブの取り付けられた主線路に平行に沿わせて所定の結合度で結合させたものである。前述のように線路17の部分が共振素子として動作するが、この線路17の部分の為す電磁界が主線路となる線路18にガイドされるため、スパーラインは周囲の回路との不要な結合が基本的に小さいという特徴を持っている。
In this circuit, as shown in FIG. 24, the two terminals on one side of the coupled line having a quarter wavelength at the center frequency f0 of the stop band are combined into a
このため、図25に示すような、複数個(n個)のスパーラインを縦続接続して構成される帯域阻止フィルタは、阻止帯域の中心周波数f0近傍で大きな減衰量を得やすいという点で、図20のフィルタに対して優位性を持つ。なお、スパーラインは、図26に示したように、オープンスタブと伝送線路の組み合わせと、一対一の関係にある。この関係から、図20の帯域阻止フィルタは、スパーラインを用いて構成された図25のようなフィルタに直ちに変換可能と判る。 For this reason, as shown in FIG. 25, a band rejection filter configured by cascading a plurality of (n) spur lines easily obtains a large attenuation near the center frequency f0 of the stop band. It has an advantage over the filter of FIG. In addition, as shown in FIG. 26, the spar line has a one-to-one relationship with the combination of the open stub and the transmission line. From this relationship, it can be understood that the band rejection filter of FIG. 20 can be immediately converted into a filter as shown in FIG. 25 configured using spur lines.
しかしながら、3段あるいは4段を越えるような、多段の図20のフィルタを図25のフィルタに変換しようとすると一つの問題が発生する。多段のフィルタでは、フィルタ回路の中央部のスパーラインに於いて、結合線路に求められる結合度が疎結合となる。このため、図24で言うところの線路17と線路18の線路間隔が大きくなってしまい、隣接する回路との不要結合が小さいと言った特徴が得られなくなってくる。
However, one problem arises when an attempt is made to convert the multistage filter of FIG. 20 having more than three stages or four stages into the filter of FIG. In a multistage filter, the coupling degree required for the coupled line is loosely coupled in the spur line at the center of the filter circuit. For this reason, the line spacing between the
図27〜図30に、計算例として、スパーライン(結合形共振回路)を1段から4段まで縦続接続したフィルタについて求めた阻止帯域幅と結合度の関係を示す。図27はn=1、図28はn=2、図29はn=3、図30はn=4の場合の特性を示した。図27〜図30は何れも、リップル値0.01dBのチェビシェフ応答の帯域阻止フィルタをスパーラインで構成する場合に、各スパーラインに必要な電圧結合度Ci(i=1,2,・・・,n)を求めてプロットしたものである。図29によれば、3段の場合にはフィルタ回路中央部の2段目の結合度が1、3段目の結合度に対して小さくなり、4段の場合には図30に示すように2段目および3段目の結合度が1,4段目の結合度に対して、それぞれ小さくなることが判る。 27 to 30 show, as calculation examples, the relationship between the stop bandwidth and the degree of coupling obtained for a filter in which spur lines (coupled resonance circuits) are cascaded from one to four stages. 27 shows the characteristics when n = 1, FIG. 28 shows the characteristics when n = 2, FIG. 29 shows the characteristics when n = 3, and FIG. 30 shows the characteristics when n = 4. 27 to 30, when a Chebyshev response band rejection filter having a ripple value of 0.01 dB is configured by a spar line, the voltage coupling degree Ci (i = 1, 2,...) Required for each spar line. n) is obtained and plotted. According to FIG. 29, in the case of three stages, the coupling degree of the second stage in the center of the filter circuit is smaller than that of the first and third stages, and in the case of four stages, as shown in FIG. It can be seen that the second and third level coupling degrees are smaller than the first and fourth level coupling degrees, respectively.
次に、構造的に簡素なマイクロストリップ線路11でフィルタを構成する場合を想定し、2つのストリップ導体11を誘電体基板の同一主面に並べて構成する結合線路について、結合度Ciとストリップ導体間隔Sの関係を求めた。
結合線路の断面構造図を図31に、結合度Ciとストリップ導体間隔Sの関係を図32に示す。誘電体基板8としては標準的なアルミナ基板を想定して誘電率と厚さhを選択し、35GHzにて計算を行ったものである。10はカットオフブロックである。
なお、図32の縦軸はストリップ導体間隔Sを基板の厚さhで規格化した値で表している。結合度がー20dB程度となると、ストリップ導体間隔Sは基板の厚さhを越えてしまうことが判る。
Next, assuming a case where a filter is constituted by a structurally
FIG. 31 shows a cross-sectional structure diagram of the coupled line, and FIG. 32 shows the relationship between the degree of coupling Ci and the strip conductor spacing S. As the
Note that the vertical axis of FIG. 32 represents a value obtained by standardizing the strip conductor interval S by the thickness h of the substrate. It can be seen that when the degree of coupling is about -20 dB, the strip conductor spacing S exceeds the thickness h of the substrate.
このように、阻止帯域幅の広い3段を越えるような多段の帯域阻止フィルタを構成しようとした場合には、入力端および出力端に近い共振回路はスパーラインとすることが可能であるが、フィルタ回路中央部の共振回路はスパーラインとすることが原理的に難しく、全ての共振回路を不要結合の小さいスパーラインとすることができない。一部の共振回路がオープンスタブになってしまうと、オープンスタブ近傍の主線路に電気長の大きい伝送線路を使用して隣接する回路との間隔を大きくするなどして不要な結合を低減しなければならず、フィルタが大型化する。あるいは、結合を抑止するために空間を遮蔽する構造物を設ける方法が考えられるが、構造が複雑となることは避けられない。 Thus, when an attempt is made to construct a multistage band rejection filter that exceeds three stages with a wide rejection bandwidth, the resonant circuit close to the input end and the output end can be a spur line. The resonance circuit in the center of the filter circuit is difficult in principle to be a spur line, and all the resonance circuits cannot be a spur line with small unnecessary coupling. If some resonant circuits become open stubs, unnecessary coupling must be reduced by using a transmission line with a large electrical length for the main line near the open stub and increasing the distance between adjacent circuits. The filter must be enlarged. Alternatively, a method of providing a structure that shields the space in order to suppress the coupling can be considered, but it is inevitable that the structure becomes complicated.
以上のように、従来の帯域阻止フィルタでは、比較的帯域幅の広い多段の帯域阻止フィルタをマイクロストリップ線路のような簡素な線路構造で構成しようとした場合に、阻止帯域の中心周波数近傍に於いて大きな減衰量を得ようとするとフィルタが大形化したり、損失が増加するという問題、若しくは、フィルタの構造が複雑になってしまうといった問題があった。この問題は、周波数が高くなり、誘電体基板の厚さが波長に対して大きくなるほど顕著となることは言うまでもない As described above, in the conventional band-stop filter, when a multi-stage band-stop filter having a relatively wide bandwidth is configured with a simple line structure such as a microstrip line, the band-pass filter is located near the center frequency of the stop band. In order to obtain a large amount of attenuation, there is a problem that the size of the filter increases, loss increases, or the structure of the filter becomes complicated. This problem becomes obvious as the frequency increases and the thickness of the dielectric substrate increases with wavelength.
この発明は前記のような問題点を解決するためになされたもので、阻止帯域幅が比較的広く、且つ、阻止帯域の中心周波数近傍に於いて大きな減衰量を有する多段の帯域阻止フィルタを、小形で簡素な構造にて実現することを目的とする。特に、マイクロストリップ線路のような簡素な構造の平面回路でフィルタを構成した場合に前記の問題を克服することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and a multi-stage band stop filter having a relatively wide stop band and a large attenuation near the center frequency of the stop band. The objective is to achieve a small and simple structure. In particular, an object of the present invention is to overcome the above-described problem when a filter is configured by a planar circuit having a simple structure such as a microstrip line.
この発明に係る帯域阻止フィルタは、
阻止帯域に於ける中心周波数の1/4波長の長さを有する複数本の伝送線路が平行に配置されて相互に結合される結合線路の一方の側の全ての端子を電気的に接続して1つにまとめて第1の接続端子とし、前記結合線路の反対側の端子のうちの一つを第2の接続端子、他を開放端として構成された結合形共振回路が、1個または、2個縦続接続されて単位セルを構成し、前記単位セルが、阻止帯域の中心周波数に於いて180度、またはその整数倍の電気長を有する伝送線路から構成された接続手段を介して複数個縦続接続されて成るものである。
また、この発明に係る他の帯域阻止フィルタは、
阻止帯域に於ける中心周波数の1/4波長の長さを有する複数本の伝送線路が平行に配置されて相互に結合される結合線路の一方の側の全ての端子を電気的に接続して1つにまとめて第1の接続端子とし、前記結合線路の反対側の端子のうちの一つを第2の接続端子、他を開放端として構成された結合形共振回路が、1個または、2個縦続接続されて単位セルを構成し、前記単位セルが、阻止帯域の中心周波数に於いて90度以下の電気長を有する伝送線路から構成された接続手段を介して複数個縦続接続されて成るものである。
The band rejection filter according to the present invention is:
A plurality of transmission lines having a length of 1/4 wavelength of the center frequency in the stop band are arranged in parallel, and all the terminals on one side of the coupled line are electrically connected to each other. A single coupled resonance circuit configured as a first connection terminal, one of the terminals on the opposite side of the coupled line as a second connection terminal and the other as an open end, or Two unit cells are connected in cascade to form a unit cell, and a plurality of unit cells are connected via a connection means having a transmission line having an electrical length of 180 degrees or an integral multiple thereof at the center frequency of the stop band. It is a cascade connection.
Further, another band rejection filter according to the present invention is:
A plurality of transmission lines having a length of 1/4 wavelength of the center frequency in the stop band are arranged in parallel, and all the terminals on one side of the coupled line are electrically connected to each other. A single coupled resonance circuit configured as a first connection terminal, one of the terminals on the opposite side of the coupled line as a second connection terminal and the other as an open end, or Two unit cells are connected in cascade to form a unit cell, and a plurality of the unit cells are connected in cascade through a connection means formed of a transmission line having an electrical length of 90 degrees or less at the center frequency of the stop band. It consists of.
この発明によれば、周囲の回路との不要な結合が少ない結合形共振回路を用いて構成された1段もしくは2段の帯域阻止フィルタを単位セルとし、隣接する単位セルの端部の間隔を物理的に広げるとともにフィルタの周波数特性を調整するための接続手段を介して複数の前記単位セルを縦続接続し、全ての共振回路が結合形共振回路で成る多段の帯域阻止フィルタを構成したため、フィルタ回路内での共振回路間の不要な結合が少なく、阻止帯域の中心周波数近傍に於いて大きな減衰量が得られるという効果がある。特に、マイクロストリップ線路のような線路構造でフィルタを構成する場合、さらに、誘電体基板の厚さが波長に対して大きくなる高い周波数でフィルタを構成する場合ほど、効果が大きい。また、物理長の小さい接続手段を用いることで、阻止帯域の減衰量の大きな帯域阻止フィルタをコンパクトに得られる効果がある。 According to the present invention, the unit cell is a one-stage or two-stage band-stop filter configured using a coupled resonance circuit that has less unnecessary coupling with surrounding circuits, and the interval between the end portions of adjacent unit cells is determined. A plurality of unit cells are connected in cascade through connection means for physically expanding and adjusting the frequency characteristics of the filter, and a multi-stage band-stop filter in which all resonance circuits are coupled resonance circuits is configured. There is little unnecessary coupling between the resonant circuits in the circuit, and there is an effect that a large attenuation can be obtained in the vicinity of the center frequency of the stop band. In particular, when the filter is configured with a line structure such as a microstrip line, the effect is greater as the filter is configured with a higher frequency at which the thickness of the dielectric substrate increases with respect to the wavelength. In addition, the use of connection means having a small physical length has an effect that a band-stop filter having a large stop-band attenuation can be obtained in a compact manner.
実施の形態1.
図1はこの発明の第1の実施の形態を示す帯域阻止フィルタの回路図である。本図に於いて、1-1〜1-nは単位セル、2-1〜2-n-1は接続手段、3aは入力端子、3bは出力端子、4aは外部回路である電源回路、4bは外部回路である負荷回路を示している。
図2は、図1のフィルタの単位セルとして用いられる具体的な回路を示し、(a)は図24に示すスパーラインと同一ものであり、5はスパーラインを構成する結合線路を指し、6はその開放端、19は第1の接続端子、20は第2の接続端子である。
(b)と(c)はスパーラインを2段接続した変形2段フィルタで、7は2つのスパーラインの端部間隔を広くした変形2段フィルタの段間線路を示し、本実施の形態では阻止帯域の中心周波数に於いて1/4波長の長さを有する。
(b)は2つのスパーラインの第1の接続端子を、共に段間線路7側に接続して構成している。
(c)は2つのスパーラインの第2の接続端子を、共に段間線路7側に接続して構成している。
FIG. 1 is a circuit diagram of a band rejection filter showing a first embodiment of the present invention. In this figure, 1-1 to 1-n are unit cells, 2-1 to 2-n-1 are connection means, 3a is an input terminal, 3b is an output terminal, 4a is a power circuit that is an external circuit, 4b Indicates a load circuit which is an external circuit.
FIG. 2 shows a specific circuit used as a unit cell of the filter of FIG. 1, wherein (a) is the same as the spar line shown in FIG. 24, 5 indicates a coupled line constituting the spar line, 6 Is an open end thereof, 19 is a first connection terminal, and 20 is a second connection terminal.
(B) and (c) are modified two-stage filters in which two stages of spar lines are connected, and 7 is an interstage line of a modified two-stage filter in which the end interval between two spar lines is widened. It has a length of 1/4 wavelength at the center frequency of the stop band.
(B) is configured by connecting the first connection terminals of the two spur lines to the interstage line 7 side.
(C) is configured by connecting the second connection terminals of the two spur lines to the interstage line 7 side.
このように、この発明での単位セルは、1つあるいは2つのスパーラインを用いて構成された1段あるいは2段の帯域阻止フィルタ素子で構成される。なお、(b)、(c)の変形2段フィルタは、図25に示したフィルタのn=2の場合に対して変形を施したものである。いずれも図20の2段フィルタをベースに求めたものであり、(b)については、オープンスタブと1/4波長伝送線路の組み合わせ方を工夫することで容易に得られ、(c)については、Kurodaの定理と双対変換を用いることで得られる(具体的な導出は文献に記載されているためここでは省略する)。変形2段フィルタは、スパーラインの端部間隔が、段間線路7により1/4波長となっているために、元々不要結合が小さいというスパーラインの性質と相まって不要結合が小さく、阻止帯域で良好な周波数特性が得られやすい回路である。 As described above, the unit cell according to the present invention is composed of a one-stage or two-stage band-rejection filter element configured using one or two spur lines. The modified two-stage filters (b) and (c) are modified from the case of n = 2 of the filter shown in FIG. Both are obtained based on the two-stage filter of FIG. 20, and (b) can be easily obtained by devising a combination of an open stub and a quarter wavelength transmission line, and (c) This is obtained by using Kuroda's theorem and dual transformation (the specific derivation is omitted here because it is described in the literature). In the modified two-stage filter, since the end spacing of the spar line is 1/4 wavelength due to the interstage line 7, the unnecessary coupling is small due to the nature of the spar line that the unnecessary coupling is originally small. It is a circuit in which good frequency characteristics can be easily obtained.
このように、本実施の形態の帯域阻止フィルタは、単位セルに1段あるいは2段のフィルタを用い、その単位セルを複数個、接続手段2を介して縦続接続することで多段のフィルタとしたものである。接続手段2は、通過帯域での反射特性を良好にする役割と、隣接する単位セルの端部間隔を広げて単位セル間での不要結合を低減する役割を持つものとする。後者の役割を持たせるため、接続手段2は、例えば物理的に必要十分な大きさを持つものを適用する。言うまでもないが、本実施の形態のフィルタは、特定の帯域で高周波の通過を抑止するための共振回路としては全てスパーラインが用いられている。 As described above, the band rejection filter of this embodiment uses a single-stage or two-stage filter for a unit cell, and a plurality of unit cells are cascade-connected via the connection means 2 to form a multistage filter. Is. The connection means 2 has a role of improving the reflection characteristics in the pass band and a role of reducing unnecessary coupling between unit cells by widening the end interval between adjacent unit cells. In order to have the latter role, for example, a connection means 2 having a physically necessary and sufficient size is applied. Needless to say, the filter according to the present embodiment uses a spur line as a resonance circuit for suppressing the passage of high frequency in a specific band.
なお、マイクロ波やミリ波のような高周波で用いられるフィルタでは、本実施の形態のように、個別に設計された複数個のフィルタ(単位セル)を縦続接続して多段のフィルタとすること、特に、単位セルの間隔を空けつつ複数個の単位セルを縦続接続して多段のフィルタとすることは、あまり行われない。これは、単位セル間で多重反射が発生して周波数特性が劣化するためである。特に、帯域阻止特性を持つ単位セルを組み合わせる場合、個々の単位セルが阻止帯域で大きな反射波を発生するため、単位セルを組み合わせて構成される多段の帯域阻止フィルタに於いては阻止帯域の通過特性に大きな劣化が生じる。 In addition, in a filter used at a high frequency such as a microwave or a millimeter wave, a plurality of filters (unit cells) designed individually are cascaded to form a multistage filter as in the present embodiment. In particular, it is not often performed to cascade a plurality of unit cells to form a multistage filter with a space between unit cells. This is because multiple reflection occurs between unit cells and the frequency characteristics deteriorate. In particular, when unit cells having band stop characteristics are combined, each unit cell generates a large reflected wave in the stop band. Therefore, in a multistage band stop filter configured by combining unit cells, the stop band passes. Large deterioration in characteristics occurs.
しかし、接続手段の選び方次第では、阻止帯域に於ける通過特性の劣化を低減することが可能である。したがって、前記の劣化を低減して局所的な周波数帯域にのみに抑えることができれば、あるいは、前記の劣化を低減して所要の性能以下に劣化量を抑えることが出来れば、阻止帯域の中心周波数f0近傍にて通常の構成では得られない大きな減衰量を、簡素な構造で、なお且つ、コンパクトに得ることが可能となって、十分に利用価値のある帯域阻止フィルタとなる。この発明のポイントはこの点にある。 However, depending on how to select the connection means, it is possible to reduce the deterioration of the pass characteristics in the stop band. Therefore, if the deterioration can be reduced to a local frequency band only, or if the deterioration can be reduced to a level below the required performance, the center frequency of the stop band can be reduced. A large attenuation that cannot be obtained in the normal configuration in the vicinity of f0 can be obtained with a simple structure and in a compact manner, and a band-rejecting filter having a sufficient utility value can be obtained. This is the point of the present invention.
ところで、本実施の形態のフィルタの基本的な動作については従来のフィルタと同様であるが、通過帯域に於ける反射特性に関しては、接続手段2の特性をもって調整がなされる。また、阻止帯域となる周波数帯域に於いては単位セル1が大きな反射を持つため、単位セル1間での多重反射に起因する通過特性の劣化が生じる。この通過特性の劣化が主に接続手段2の通過位相によって調整される。
By the way, although the basic operation of the filter of the present embodiment is the same as that of the conventional filter, the reflection characteristic in the pass band is adjusted by the characteristic of the connection means 2. Further, since the
本実施の形態のフィルタが従来のフィルタと大きく異なる点は、全ての共振回路が不要結合の少ないスパーラインとなっていることに加え、隣接する単位セルの端部(=スパーラインの端部)の間が接続手段2の介在によって一定の距離に保たれ、これらが相まって、共振回路間の不要な結合が非常に小さくなるという点である。この特徴は、線路の形態によらず得られるが、特に、マイクロストリップ線路のような、構造が簡素であるものの放射をしやすく不要な結合を起こしやすい線路構造にてフィルタを構成する場合に有効となる。
The filter of the present embodiment is significantly different from the conventional filter in that all the resonance circuits are spur lines with less unnecessary coupling, and the end portions of adjacent unit cells (= the end portions of the spur lines). Is maintained at a constant distance by the interposition of the connecting
以上のように本実施の形態のフィルタによれば、フィルタ回路内での共振回路間の不要な結合が少なくなる回路構成を有することから、阻止帯域の中心周波数近傍に於いて大きな減衰量が得られるという効果がある。特に、マイクロストリップ線路のような線路構造でフィルタを構成する場合、さらに、誘電体基板の厚さが波長に対して大きくなる高い周波数でフィルタを構成する場合ほど、効果が大きい。また、接続手段2の物理的な寸法を3/4波長以下に抑えることで、阻止帯域の減衰量の大きな帯域阻止フィルタをコンパクトに得られる効果もある。
また、単位セルが2つの結合形共振回路を縦続接続して構成される場合、結合形共振回路の間に阻止帯域の中心周波数に於いて1/4波長の長さを有する段間線路を介しているので、単位セル内に於いても共振回路間の不要な結合が少なく、阻止帯域の中心周波数近傍に於いてさらに大きな減衰量が得られるという効果がある。
As described above, the filter according to the present embodiment has a circuit configuration in which unnecessary coupling between the resonance circuits in the filter circuit is reduced, so that a large attenuation is obtained in the vicinity of the center frequency of the stop band. There is an effect that it is. In particular, when the filter is configured with a line structure such as a microstrip line, the effect is greater as the filter is configured with a higher frequency at which the thickness of the dielectric substrate increases with respect to the wavelength. Further, by suppressing the physical dimension of the connecting
In addition, when the unit cell is configured by cascading two coupled resonance circuits, an interstage line having a length of 1/4 wavelength at the center frequency of the stop band is interposed between the coupled resonance circuits. Therefore, there is little unnecessary coupling between the resonance circuits even in the unit cell, and there is an effect that a larger attenuation can be obtained in the vicinity of the center frequency of the stop band.
実施の形態2.
図3は、実施の形態2の帯域阻止フィルタを示す回路図である。1a、1b2,3a、3b、4a、4bおよび7a、7bは実施の形態1と同様であり説明を省く。また、13a〜13dは単位セル1内のスパーライン(結合形共振回路)を示し、図2に示す5a、5bと同一のものである。本実施の形態のフィルタは変形2段フィルタを単位セルとし、2つの単位セル1a、1bが接続手段2を介して接続されて構成され、4段のフィルタとしたものである。2つの単位セル1a、1bは共に結合形共振回路の第2の接続端子が双方共に前記段間線路7側に接続されて構成される。
接続手段2は特性インピーダンスZaを有する伝送線路とし、その電気長(通過位相)θaを阻止帯域の中心周波数f0で180度としたものである。
FIG. 3 is a circuit diagram showing the band rejection filter of the second embodiment.
The connecting means 2 is a transmission line having a characteristic impedance Za, and its electrical length (passing phase) θa is 180 degrees at the center frequency f0 of the stop band.
また、図4はフィルタの構造を示す分解斜視図である。図4に於いて、10は、フィルタの使用周波数帯域に於いて遮断となる空洞を形成するため、断面鎹型の溝が形成されたカットオフブロック、8はフィルタ基板、9はフィルタ基板8をカットオフブロック10の溝部に位置するよう搭載すると共に、カットオフブロック10の溝側の面との組み合わせにより遮断の空洞を形成するためのキャリア、3aはフィルタの入力端子、3bはフィルタの出力端子である。
カットオフブロック10の溝の幅寸法Aは、使用周波数帯域に於いて空洞が遮断となるような値に選択する。遮断の空洞内にフィルタ基板8を配置することで、共振回路間、入出力間での不要な結合を低減する。
FIG. 4 is an exploded perspective view showing the structure of the filter. In FIG. 4, 10 is a cut-off block in which a groove having a bowl-shaped cross section is formed in order to form a cavity that is cut off in the use frequency band of the filter, 8 is a filter substrate, 9 is a filter substrate 8 A carrier that is mounted so as to be positioned in the groove portion of the cut-
The width A of the groove of the cut-
図5は、フィルタ基板8を上面から見た図を示している。12aは入力線路、12bは出力線路であり、フィルタの入出力端子3a、3b、段間線路7a、7b、スパーライン13a〜13dはストリップ導体11で形成される。
図6は反射特性と通過特性である。本フィルタの単位セルとなる変形2段フィルタは、中心周波数f0を30GHz帯に選び、帯域幅80%、リップル値0.03dBとして設計されたものである。
FIG. 5 shows a view of the
FIG. 6 shows reflection characteristics and transmission characteristics. The modified two-stage filter, which is a unit cell of this filter, is designed with a center frequency f0 of 30 GHz and a bandwidth of 80% and a ripple value of 0.03 dB.
次に、本実施の形態のフィルタの動作を説明する。
基本的な動作原理は従来のフィルタおよび実施の形態1で記したフィルタなどと同様であるが、本実施の形態の帯域阻止フィルタでは、接続手段2を電気長180度の伝送線路としているところがフィルタの周波数特性を決める上でポイントとなっている。この点について説明するために、図7から図11に、接続手段2として用いる伝送線路の電気長とフィルタの周波数特性の関係を示す。
Next, the operation of the filter of this embodiment will be described.
The basic operation principle is the same as that of the conventional filter and the filter described in the first embodiment. However, in the band rejection filter of the present embodiment, the connection means 2 is a transmission line having an electrical length of 180 degrees. This is a key point in determining the frequency characteristics. In order to explain this point, FIGS. 7 to 11 show the relationship between the electrical length of the transmission line used as the connecting
図7は、接続手段2の伝送線路の電気長を阻止帯域の中心周波数f0に於いて0度、即ち、2つの単位セルを直結した状態の反射及び通過特性、図8は同電気長を45度としたときの反射及び通過特性を示す。図9は同電気長を90度、図10は135度とした場合の特性を、図11は180度としたときの特性を示している。なお、図7から図11では、阻止帯域での通過特性の劣化をわかりやすくするために、回路は無損失回路として計算を実施した。また、接続手段2の伝送線路の特性インピーダンスZaは、電源側のインピーダンスZAと同一とした。
これらの図を見て判るように、阻止帯域に於いて、単位セル間で生じる多重反射に起因する不要共振により、通過特性が局所的に劣化する。そして、接続手段2の電気長の変化にともない、不要共振の共振周波数が変化することがわかる。
FIG. 7 shows the reflection and transmission characteristics when the electrical length of the transmission line of the connecting
As can be seen from these figures, in the stop band, the pass characteristics are locally degraded due to unnecessary resonance caused by multiple reflection occurring between unit cells. And it turns out that the resonance frequency of an unnecessary resonance changes with the change of the electrical length of the connection means 2. FIG.
次に、図12に、接続手段2の電気長と不要共振の共振周波数の関係を示す。電気長の増加に伴い、不要共振の共振周波数fsh(>f0)、fsl(<f0)が低下していくことが判る。さらに、図13に、不要共振の共振周波数と、その不要共振に於ける外部Q値の関係を示す。図13では、不要共振の無負荷Q値をパラメータとして、不共振の共振周波数と、その共振周波数での通過レベルの関係についても併せて示した。
Next, FIG. 12 shows the relationship between the electrical length of the connecting
図13によると、不要共振の共振周波数がf0に近づくと、不要共振の外部Q値が徐々に大きくなり、f0では無限大となる。この結果をふまえて図12を見ると、接続手段2の電気長を0度あるいは180度とすると、一つの不要の共振周波数がf0に一致し、さらに、f0を中心に高い周波数帯域と低い周波数帯域にそれぞれ一つずつ不要共振が現れることがわかる。f0では、図13に示した計算値から判るように、外部Q値が無限大となるため、阻止帯域の通過特性には劣化は生じない。残りの2つの不要共振については、共振周波数が中心周波数f0から離れ、通過帯域の近傍の周波数となる。不要共振の共振周波数の近傍では通過特性の劣化が起きるが、2つの不要共振の周波数間隔が大きいために、2つの不要共振の間の周波数帯域の広い範囲に於いて大きな減衰量を得ることが出来る。不要共振の共振周波数は通過帯域の近傍にあるため、不要共振が無い場合に於いても減衰量は小さいから、減衰量の劣化が問題となることは殆ど無い。
According to FIG. 13, when the resonance frequency of unnecessary resonance approaches f0, the external Q value of unnecessary resonance gradually increases, and becomes infinite at f0. Based on this result and looking at FIG. 12, when the electrical length of the connecting
しかしながら、電気長0度の場合では、単位セルを直結することになるため、通過帯域での反射特性を調整する余地が無いほか、単位セルの端部のスパーライン同士が接近するため、阻止帯域に於ける減衰量の確保という点で不利なことは否めない。即ち、接続手段2の電気長(通過位相)としては、中心周波数f0に於いて180度に選択することが良いということが判る。接続手段2の電気長が180度であるため、単位セルの端部間隔が180度であり、十分な間隔が保たれることから不要な結合も小さい。一方、通過帯域に於ける反射特性は、接続手段2を構成する伝送線路の特性インピーダンスで調整することが可能である。本実施の形態では特性インピーダンスZaを電源のインピーダンスZAよりも5%程度低くするのみで、図6のように、遮断周波数となる20GHzおよび50GHzの近傍の帯域に於いて良好な反射特性が得られた。
However, when the electrical length is 0 degrees, the unit cells are directly connected, so there is no room for adjusting the reflection characteristics in the pass band, and the spar lines at the ends of the unit cells are close to each other, so that the stop band is There is no denying that it is disadvantageous in terms of securing the amount of attenuation. That is, it can be seen that the electrical length (passing phase) of the connecting
以上のように、本実施の形態のフィルタは、スパーラインを用いて構成された変形2段フィルタを単位セルとし、2つの単位セルを電気長180度の伝送線路を接続手段として接続して4段相当の帯域阻止フィルタとしたものである。このため、全ての共振回路がスパーラインから構成されるとともに、単位セルの端部間隔が十分に確保されるため、コンパクトながらも共振回路間の不要結合が小さく、また、単位セル間で生じる多重反射に起因する不要共振も通過帯域の近傍でしか現れない。さらに、全ての共振回路がスパーラインで構成され、フィルタ基板の横幅を小さくでき、フィルタ基板を遮断周波数の高い空洞に配置可能で不要結合の抑圧という点で有利である。これらの条件が相まって、広い周波数範囲で多段のフィルタ特有の大きな減衰量が、マイクロストリップ線路のような簡素な線路構造で得られるという効果を呈する。 As described above, the filter according to the present embodiment has a modified two-stage filter configured by using a spur line as a unit cell, and the two unit cells are connected by using a transmission line having an electrical length of 180 degrees as a connection means. This is a band rejection filter equivalent to a stage. For this reason, all the resonance circuits are composed of spur lines, and the end cell spacing is sufficiently secured, so that the unnecessary coupling between the resonance circuits is small while being compact. Unwanted resonance due to reflection also appears only in the vicinity of the passband. Further, all the resonance circuits are configured by spur lines, the lateral width of the filter substrate can be reduced, the filter substrate can be arranged in a cavity having a high cutoff frequency, and this is advantageous in terms of suppressing unnecessary coupling. Combined with these conditions, a large attenuation characteristic of a multistage filter in a wide frequency range can be obtained with a simple line structure such as a microstrip line.
実施の形態3.
図14は、実施の形態3の帯域阻止フィルタの回路図である。単位セルとして変形2段フィルタを用い、2つの単位セル1a、1bが接続手段2を介して接続されて成る4段相当のフィルタであって、実施の形態2で説明した図3の回路とほぼ同一である。しかし本実施の形態では、接続手段2を構成する伝送線路の電気長θaを30度(90度未満の長さ)に選び、さらに、同伝送線路の特性インピーダンスZaを電源インピーダンスZAよりも低い値の25ohmに選んでいる点が異なる。
FIG. 14 is a circuit diagram of the band rejection filter of the third embodiment. A modified two-stage filter is used as the unit cell, and the
図15は本実施の形態のフィルタのフィルタ基板を上方から見た図である。本フィルタは、実施の形態2の帯域阻止フィルタと同様に、マイクロストリップ線路11で構成され、図4のようなカットオフブロック10とキャリア9を用いて形成される遮断の空洞内に図15のフィルタ基板8を配置して成る。
図16に本実施の形態のフィルタの反射特性と通過特性を示す。なお、本実施の形態では、単位セル内の2つのスパーラインのうち、結合度Cの大きいスパーライン13b、13cを接続手段2側にして接続している。
FIG. 15 is a view of the filter substrate of the filter according to the present embodiment as viewed from above. This filter is composed of the
FIG. 16 shows the reflection characteristics and transmission characteristics of the filter of this embodiment. In the present embodiment, of the two spar lines in the unit cell, the
本実施の形態のフィルタは実施の形態2のフィルタと接続手段2が異なるのみであることから判るように、基本的な動作は実施の形態2のフィルタと同様である。実施の形態2で説明した図12を見ると、接続手段2として用いる伝送線路の電気長を90度よりも短く選ぶと、阻止帯域内で現れる不要共振は、阻止帯域の中心周波数f0近傍の低域側と、f0の高域側に現れることが判る。さらに、図13によれば、f0近傍では不要共振の外部Q値が大きくなる。f0近傍の不要共振の共振周波数での通過損失は、共振回路の損失(無負荷Q値)に依存する。そして、無負荷Q値は、線路の構造や周波数に依存する。 As can be seen from the fact that the filter of the present embodiment is different from the filter of the second embodiment only in the connection means 2, the basic operation is the same as that of the filter of the second embodiment. Referring to FIG. 12 described in the second embodiment, when the electrical length of the transmission line used as the connection means 2 is selected to be shorter than 90 degrees, unnecessary resonance that appears in the stop band is low near the center frequency f0 of the stop band. It can be seen that it appears on the band side and on the high band side of f0. Further, according to FIG. 13, the external Q value of unnecessary resonance increases in the vicinity of f0. The passage loss at the resonance frequency of unnecessary resonance near f0 depends on the loss (unloaded Q value) of the resonance circuit. The unloaded Q value depends on the structure and frequency of the line.
このため、阻止帯域での所要の減衰量と、回路の構造と周波数の兼ね合いによっては、f0近傍の不要共振による通過特性の劣化は問題とならない場合がある。例えば、図31に示したような断面寸法のマイクロストリップ線路で、30GHz帯で回路を構成した場合、1/2波長共振器の無負荷Q値はせいぜい200程度にしかならない。この場合、仮に、阻止帯域で確保したい減衰量が30dB以上ならば、図13によると、不要共振の周波数は0.942f0にあっても所要の減衰量は確保できることになる。図12から、伝送線路の電気長を90度以下とした場合に、f0近傍の不要共振(fsl_2)を0.942f0とする電気長は45度程度であることが判る。 For this reason, depending on the required attenuation in the stop band and the balance between the circuit structure and the frequency, the deterioration of the pass characteristics due to unnecessary resonance in the vicinity of f0 may not be a problem. For example, when a circuit is configured in a 30 GHz band with a microstrip line having a cross-sectional dimension as shown in FIG. 31, the unloaded Q value of the half-wave resonator is only about 200 at most. In this case, if the amount of attenuation desired to be secured in the stop band is 30 dB or more, the required amount of attenuation can be secured even if the frequency of the unwanted resonance is 0.942f0 according to FIG. From FIG. 12, it can be seen that when the electrical length of the transmission line is 90 degrees or less, the electrical length at which the unnecessary resonance (fsl_2) in the vicinity of f0 is 0.942f0 is about 45 degrees.
この場合、f0よりも高い周波数で現れる不要共振が1.2f0以下に下がってくるため、f0よりも高い周波数の広い範囲で大きな減衰量を得ようとする場合には不適であるが、f0近傍の帯域やそれよりも低い周波数帯域で大きな減衰量を確保することを考えた場合には、不要な共振による通過特性の劣化が無く、良好な特性が得られることになる。なお、接続手段2を構成する伝送線路の電気長が短い点は、単位セルの端部間隔が小さくなることに相当するため、本実施の形態では、単位セル内の2つのスパーラインのうち、周囲の回路との不要結合が小さくなる結合度の大きい方を接続手段の側にして、単位セルと接続手段を接続するようにしている。 In this case, the unnecessary resonance appearing at a frequency higher than f0 is lowered to 1.2 f0 or less, which is not suitable for obtaining a large attenuation in a wide range of frequencies higher than f0. Considering securing a large amount of attenuation in a band or a frequency band lower than that, there is no deterioration in pass characteristics due to unnecessary resonance, and good characteristics can be obtained. In addition, since the point with a short electrical length of the transmission line which comprises the connection means 2 is equivalent to that the edge part space | interval of a unit cell becomes small, in this Embodiment, among two spar lines in a unit cell, The unit cell and the connection means are connected with the side having the higher degree of coupling with which the unnecessary coupling with the surrounding circuits becomes smaller on the side of the connection means.
また、図16に示した特性を見ると判るように、接続手段2として用いる伝送線路の特性インピーダンスZaを適当に調整することで、低周波側の通過帯域では、遮断周波数からDCまでの広い周波数範囲にわたって平坦且つ良好な反射特性が得られる。これは、低域側の通過帯域に於いては接続手段2を構成する伝送線路の長さが十分に短くなるころから、伝送線路の特性インピーダンスZaが低い場合にはシャントの容量に、また、伝送線路の特性インピーダンスZaが高い場合にはシリーズのインダクタンスに近づくため、中心周波数f0よりも低周波側に於いて低域通過フィルタと同様な振る舞いをする単位セルの間に挟んだときに、単位セル間のインピーダンスの不整合がうまく調整されることによる。なお、本実施の形態の場合、接続手段2を構成する伝送線路の特性インピーダンスZaは電源インピーダンスZAよりも低めに選ぶことで平坦且つ良好な反射特性が得られた。 Further, as can be seen from the characteristics shown in FIG. 16, by adjusting the characteristic impedance Za of the transmission line used as the connection means 2 appropriately, a wide frequency range from the cut-off frequency to DC is obtained in the low-frequency passband. Flat and good reflection characteristics can be obtained over a range. This is because, in the low-pass band, the length of the transmission line constituting the connection means 2 becomes sufficiently short, and when the transmission line characteristic impedance Za is low, the capacity of the shunt is increased. When the characteristic impedance Za of the transmission line is high, it approaches the inductance of the series, so when it is sandwiched between unit cells that behave like a low-pass filter on the lower frequency side than the center frequency f0, This is because the impedance mismatch between cells is well adjusted. In the case of the present embodiment, a flat and good reflection characteristic is obtained by selecting the characteristic impedance Za of the transmission line constituting the connection means 2 lower than the power source impedance ZA.
以上のように、本実施の形態のフィルタでは、スパーラインを用いて構成される変形2段フィルタを単位セルとし、2つの単位セルを接続手段2となる伝送線路を介して接続することで4段相当の帯域阻止フィルタとする場合に於いて、接続手段2を構成する伝送線路の電気長を90度未満の長さに選んでいる。このため、マイクロストリップ線路のような簡素な線路構造でフィルタを構成しても、阻止帯域の中心周波数近傍での大きな減衰量が得られるとともに、同中心周波数から低周波側の遮断周波数にかけての良好な帯域の通過特性が得られる。
さらに接続手段2に於ける伝送線路の特性インピーダンスZaを電源インピーダンスZAよりも低いインピーダンスに調整したことで、低周波側の通過帯域に於ける平坦且つ良好な反射特性とが得られるという効果がある。特に、基板の厚さが波長に比して大きくなるような、高い周波数帯域に於いて有効である。
As described above, in the filter of the present embodiment, the modified two-stage filter configured using the spur line is used as a unit cell, and the two unit cells are connected via the transmission line serving as the connecting
Further, by adjusting the characteristic impedance Za of the transmission line in the connecting
実施の形態4.
図17は本実施の形態の帯域阻止フィルタの回路図である。本実施の形態も実施の形態2および実施の形態3と同様に、マイクロストリップ線路で構成した帯域阻止フィルタであり、単位セルとなる2つの変形2段フィルタ1a、1bを接続手段2を介して接続し、4段相当の帯域阻止フィルタとしたものである。図18はフィルタ基板8を上方から見た図である。図19は、本実施の形態の帯域阻止フィルタの反射特性と通過特性で、計算値と測定値を比較したものである。測定値は3つのサンプルの測定値が重ね書きされている。
FIG. 17 is a circuit diagram of the band rejection filter of the present embodiment. Similarly to the second and third embodiments, the present embodiment is a band rejection filter configured by a microstrip line, and two modified two-
本実施の形態に於いては、接続手段2を、特性インピーダンスの異なる3つの短い伝送線路2a、2b、2cの縦続接続で構成、すなわち、3つの短い伝送線路2a、2b、2cで構成される低域通過フィルタ(擬似集中定数形低域通過フィルタ)をもって接続手段2とした点が他の実施の形態の帯域阻止フィルタと異なっている。接続手段2となる低域通過フィルタの遮断周波数は、帯域阻止フィルタの低域側の遮断周波数よりも高く選ぶとともに、阻止帯域中心周波数f0での通過位相を90度未満としている。
In the present embodiment, the connection means 2 is constituted by a cascade connection of three
本実施の形態に於ける帯域阻止フィルタの動作は実施の形態3と同様である。接続手段2の通過位相が阻止帯域中心周波数f0にて90度未満となっているため、単位セル間で生じる多重反射に起因する不要共振についても実施の形態3のフィルタと同様である。したがって、阻止帯域から低域側の周波数帯域での特性を重視した帯域阻止フィルタとなっている。
The operation of the band rejection filter in the present embodiment is the same as that in the third embodiment. Since the pass phase of the connecting
本実施の形態のフィルタは、通過帯域での局所的な周波数帯にて、より良い反射特性を確保したい場合に有効である。3つの短い伝送線路2a、2b、2cが組み合わされているため、反射特性の調整の自由度が大きく、さまざまな単位セルに対して良好な反射特性を確保することが可能になる。図19に示したように、阻止帯域が35GHz帯の或る周波数範囲、一方で通過帯域が18GHz帯の或る周波数範囲とした時、本実施の形態の帯域阻止フィルタでは、良好な反射特性と、阻止帯域での大きな減衰量の双方が得られることが判る。
なお、所要の減衰量の関係から、阻止帯域中心周波数f0近傍で生じる不要共振は、前記の35GHz帯の阻止帯域を外れた低域側に来るように、接続手段2の通過位相を選択した。また、図19から、実際の構造では不要結合により阻止帯域の減衰量が計算値に比べて劣化しており、実際の構造で得られる減衰量には限界があることが判る。
The filter of the present embodiment is effective when it is desired to ensure better reflection characteristics in a local frequency band in the pass band. Since the three
From the relationship of the required attenuation, the pass phase of the connecting
以上のように、本実施の形態の帯域阻止フィルタは、スパーラインを2つ用いて構成された変形2段フィルタを単位セルとして、2つの単位セルを接続手段2を介して接続して4段相当の帯域阻止フィルタを構成しているが、前記の接続手段を特性インピーダンスの異なる短い伝送線路の縦続接続で成る擬似集中定数形低域通過フィルタで構成し、且つ、前記接続手段の通過位相が阻止帯域中心周波数f0で90度未満となるようにした。このため、インピーダンス整合の自由度が高いことから、実施の形態2の帯域阻止フィルタと同様な効果が得られることに加えて、阻止帯域の低域側の通過帯域の局所的な周波数範囲に於いて、より良好な反射特性が得られると言う効果がある。 As described above, the band rejection filter according to the present embodiment uses the modified two-stage filter configured using two spur lines as a unit cell, and connects the two unit cells via the connection means 2 to form four stages. Although the corresponding band rejection filter is configured, the connection means is formed of a quasi-lumped constant type low-pass filter formed by cascading short transmission lines having different characteristic impedances, and the connection phase of the connection means is It was made to be less than 90 degrees at the stopband center frequency f0. For this reason, since the degree of freedom of impedance matching is high, in addition to obtaining the same effect as the band stop filter of the second embodiment, in the local frequency range of the pass band on the lower side of the stop band. Thus, there is an effect that better reflection characteristics can be obtained.
この発明は、阻止帯域幅が比較的広く、且つ、阻止帯域の中心周波数近傍に於いて大きな減衰量を有する多段の帯域阻止フィルタを、小形で簡素な構造にて実現するので、マイクロ波やミリ波のアンテナ回路等に広く適用可能である。 The present invention realizes a multistage bandstop filter having a relatively wide stopband and a large attenuation near the center frequency of the stopband with a small and simple structure. Widely applicable to wave antenna circuits and the like.
1-1〜1-n 単位セル、 2-1〜2-n-1 接続手段、 3a 入力端子、 3b 出力端子、4a 電源回路、 4b 負荷回路、 5、5a、5b 結合線路、 6、6a、6b 開放端、 7、7a、7b 段間線路、 8 誘電体基板、 9 キャリア、 10 カットオフブロック、 11 ストリップ導体、 12a 入力線路、 12b 出力線路、 13a〜13b スパーライン(結合形共振回路)、 14 オープンスタブ、 15、15a〜15c 1/4波長の伝送線路、 16a、16b 直列共振回路、 17 結合線路の線路1、 18 結合線路の線路2、 19、19-1、19-2 第1の接続端子、 20、20-1、20-2 第2の接続端子。
1-1 to 1-n unit cell, 2-1 to 2-n-1 connection means, 3a input terminal, 3b output terminal, 4a power supply circuit, 4b load circuit, 5, 5a, 5b coupling line, 6, 6a, 6b open end, 7, 7a, 7b interstage line, 8 dielectric substrate, 9 carrier, 10 cut-off block, 11 strip conductor, 12a input line, 12b output line, 13a-13b spur line (coupled resonance circuit), 14 open stub, 15, 15a to
Claims (6)
使用周波数帯域にて遮断となる横幅の長方形溝を有するカットオフブロックと、
前記カットオフブロックの溝部に前記フィルタ基板が位置するようにフィルタ基板が搭載され、前記カットオフブロックと組み合わされて使用周波数帯域にて遮断の空洞を形成するキャリアを具備して成る請求項1から5の何れかに記載の帯域阻止フィルタ。 A filter substrate in which a transmission line of a coupled resonant circuit and an interstage line connecting between the coupled resonant circuit and a connection means are formed of a microstrip line on a dielectric substrate;
A cut-off block having a rectangular groove with a horizontal width that is cut off in the use frequency band;
The filter substrate is mounted so that the filter substrate is positioned in the groove portion of the cut-off block, and includes a carrier that is combined with the cut-off block to form a cutoff cavity in a use frequency band. The band rejection filter according to any one of 5 .
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