JP4565145B2 - Ultra-wideband bandpass filter - Google Patents
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Description
この発明は、比帯域が20%を超えるような超広帯域バンドパスフィルタに関している。 The present invention relates to an ultra-wideband bandpass filter whose specific band exceeds 20%.
動画等の大容量情報も配線を要さず高速に通信できるUWB(Ultra Wide Band)無線システムがネットワーク用途に急速に普及することが予測されている。UWB無線システムでは、それぞれの通信装置が非常に広い周波数帯域を利用して通信するため、より広い超広帯域のバンドパスフィルタが求められている。 It is predicted that a UWB (Ultra Wide Band) wireless system capable of high-speed communication of large-capacity information such as moving images without requiring wiring will rapidly spread to network applications. In the UWB wireless system, each communication apparatus communicates using a very wide frequency band, so a wider ultra-wide bandpass filter is required.
フィルタの広帯域特性を明示するために、比帯域=(通過帯域幅)/(通過帯域の中心周波数)、が用いられる。 In order to clarify the wideband characteristics of the filter, the ratio band = (passband width) / (passband center frequency) is used.
特許文献1には、複数の誘電体層を積層して成る誘電体基板の同一誘電体層間に、互いに電磁界結合しあう第1の帯状共振用導体膜、共振回路を構成する第2の帯状共振用導体膜を並設するとともに、前記積層基板の裏面に、各帯状共振用導体膜と対向する裏面 アース導体膜を配置し、前記積層基板の表面に、第2の帯状共振用導体膜に対向するように表面アース導体膜を配置した高周波フィルタが記載されている。
In
また、特許文献2には、基板の一主面上に形成された金属導体によって構成される共平面構造の伝送路を用いた共振器を備え、前記共振器を横断して前記共振器と電磁結合する入出力用の信号線を前記基板の他主面に設けた構成とする高周波フィルタが記載されている。
Further,
また、特許文献3には、誘電体基板と、両端が開放され、互いに電磁結合した状態で誘電体基板上に形成された複数のストリップ線路共振器と、誘電体基板上に形成された外部回路接続用の二つの伝送線路とを備え、ストリップ線路共振器の少なくとも1つ以上をその長さ方向の中央部において屈曲させることで、一つ置きの線路間の電磁結合が少なくし、通過帯域をフラットとし、また、通過帯域よりも低い周波数帯のスカート特性を急峻としたバンドパスフィルタが記載されている。
また、特許文献4には、マイクロストリップ線路を用いた4端子の方向性結合器が開示されている。特に図4Dには、広帯域の結合特性が示されている。
しかし、上記の例では、特許文献1から3の場合は、UWB無線システムに充分に広い帯域幅を持った濾波特性をもっておらず、また、特許文献4の場合は、フィルタとして用いると挿入損が大きいという問題があった。
However, in the above example, in
UWB無線通信システムで、20ないし100%以上の比帯域特性をもち、挿入損が小さく良好な群遅延特性を持ったバンドパスフィルタを実現する。 In a UWB wireless communication system, a bandpass filter having a specific band characteristic of 20 to 100% or more, a small insertion loss, and a good group delay characteristic is realized.
この発明によって、100%以上の比帯域とUWB無線通信規格に要求される帯域外減衰特性とを、ひとつのパンドパスフィルタで同時に実現できる。これは、従来実現困難であった。 According to the present invention, a specific bandwidth of 100% or more and an out-of-band attenuation characteristic required for the UWB wireless communication standard can be simultaneously realized by one pan path filter. This has been difficult to achieve in the past.
本発明の超広帯域バンドパスフィルタでは、図1に示す様に、第1の入力端から伸びる導波路に接続された導体で開放端あるいは接地導体との短絡端をもつ結合導体と、出力への導波路に接続された導体で開放端あるいは接地導体との短絡端をもつ結合導体とを空気あるいは誘電体を挟み対向して配置しており、前記の結合導体や導波路の近くに接地導体を設けている。この構造は結合導体間の電磁結合を介してバンドパスフィルタとして動作する。通過特性例を図1(b)に示す。 In the ultra-wideband bandpass filter according to the present invention, as shown in FIG. 1, a conductor connected to a waveguide extending from the first input end and having a shorted end with an open end or a ground conductor is connected to the output. A conductor connected to a waveguide and a coupling conductor having an open end or a short-circuited end to the ground conductor are arranged opposite to each other with air or a dielectric interposed therebetween, and a ground conductor is disposed near the coupling conductor or waveguide. Provided. This structure operates as a bandpass filter through electromagnetic coupling between the coupling conductors. An example of the pass characteristic is shown in FIG.
ここで、それぞれの結合導体間の電磁結合を強くした場合には、図1(C)に示す様に、通過強度が最大となる周波数f0付近で平坦な特性を示す様になる。本発明は、このような平坦な特性を積極的に実現するものであり、高周波数領域における強い電磁結合を実現するために、ブロードサイド結合を用いる。 Here, when the electromagnetic coupling between the respective coupling conductors is strengthened, as shown in FIG. 1C, a flat characteristic is exhibited in the vicinity of the frequency f 0 where the passing intensity is maximum. The present invention positively realizes such a flat characteristic, and uses broadside coupling in order to realize strong electromagnetic coupling in a high frequency region.
高周波信号を有効に伝送するには、マイクロストリップ線路や共平面導波路のような導波路が用いられる。2つの導波路が接近してあると導波路間に電磁結合が生じる。電磁結合した2つの導波路の位置関係の違いにより、電磁結合する部位が異なり、ブロードサイド結合とエッジ結合に分けられる。 In order to effectively transmit a high-frequency signal, a waveguide such as a microstrip line or a coplanar waveguide is used. When the two waveguides are close together, electromagnetic coupling occurs between the waveguides. Depending on the difference in the positional relationship between the two electromagnetically coupled waveguides, the site of electromagnetic coupling differs, and it can be divided into broad side coupling and edge coupling.
エッジ結合は、平面形の伝送線路を同じ平面に平行に2本(または複数本)並べて構成する。電磁エネルギーは、主に接近し合ったエッジ間の静電容量の大きさに依存するためエッジ間に間隔が小さいほど、強い結合が生まれる。しかし、加工精度などの物理的な制限を受け、一定以上の強い結合を得ることは難しい。また、結合部分に接続する伝送線路とインピーダンス整合を取るためには、伝送線路より少し小さくならなければならない。 Edge coupling is configured by arranging two (or a plurality) of planar transmission lines in parallel on the same plane. Since electromagnetic energy mainly depends on the capacitance between the edges that are close to each other, the smaller the distance between the edges, the stronger the coupling. However, due to physical limitations such as processing accuracy, it is difficult to obtain a strong bond above a certain level. Also, in order to achieve impedance matching with the transmission line connected to the coupling portion, it must be slightly smaller than the transmission line.
ブロードサイド結合は、平面であるが異なった2つ以上の並行する面上にそれぞれ導体を配置して構成する。広い面が対向して大きな電磁結合が得られるので、エッジ結合構造に比べて原理的に大きな結合が得られやすい。製造的には、エッジ結合を用いる場合ほど簡便ではないが、エッジ構造の場合の様な加工精度による結合の制限は受けないため、強い結合を得るには適した構造である。また、ブロードサイド結合構造の結合部分は、導波路とインピーダンス整合を取るため、導波路より線路幅が大きくなるのが構造上の特徴である。 Broadside coupling is configured by arranging conductors on two or more parallel planes that are flat but different. Since a large electromagnetic coupling can be obtained with the wide surfaces facing each other, a large coupling can be easily obtained in principle as compared with the edge coupling structure. Although it is not as simple as the case of using edge coupling in terms of manufacturing, the structure is suitable for obtaining a strong coupling because it is not limited by the machining accuracy as in the case of the edge structure. In addition, the coupling portion of the broadside coupling structure is structurally characterized in that the line width is larger than that of the waveguide in order to achieve impedance matching with the waveguide.
本発明のブロードサイド結合を示す例の一部に、基板上に作られたコンデンサと類似した形状を有するものがある。また、入出力端は誘電体を介して独立した導体であるため必然的に静電容量は存在する。このように、入力端から出力端へ向かう経路はコンデンサで結合された回路のようにも見える。しかしながら、本発明はブロードサイド結合構造のほかに導波路を含み、導波路は接地導体を有する。さらに、伝播する信号は進行波として存在する。このように、単なるコンデンサとは動作原理が異なり、さらに、導波路と接地導体を備えている点で、構成要素も異なるものである。 Some examples illustrating the broadside coupling of the present invention have a shape similar to a capacitor made on a substrate. Further, since the input / output terminals are independent conductors via a dielectric, there is necessarily a capacitance. Thus, the path from the input end to the output end looks like a circuit coupled by a capacitor. However, the present invention includes a waveguide in addition to the broad-side coupling structure, and the waveguide has a ground conductor. Furthermore, the propagating signal exists as a traveling wave. As described above, the operating principle is different from that of a simple capacitor, and the constituent elements are also different in that a waveguide and a ground conductor are provided.
このようなことから、本発明の超広帯域バンドパスフィルタは、1対あるいは複数対のブロードサイド結合する結合導体と、複数対の場合は前記の結合導体を接続する導波路と、接地導体と導波導体とからなり前記結合導体のひとつに電気信号を入力する入力側の導波路と、接地導体と導波導体からなり前記結合導体の他のひとつから電気信号を出力する出力側の導波路と、で構成し、上記入力側導波路に接続した結合導体の幅は、該入力側導波路の導波導体の幅よりも大きく、且つ、出力側導波路に接続した結合導体の幅は、出力側導波路の導波導体の幅よりも大きく、上記入力側導波路に接続した結合導体および上記出力側導波路に接続した結合導体は平面導体であって、それぞれの前記結合導体の長さにほぼ等しい半波長に対応する周波数に減衰極が生じる現象を用いるものである。 For this reason, the ultra-wideband bandpass filter of the present invention has one or a plurality of pairs of broad-side coupled conductors, a waveguide connecting the coupling conductors in the case of a plurality of pairs, a ground conductor and a conductor. An input-side waveguide comprising a wave conductor and inputting an electric signal to one of the coupling conductors; and an output-side waveguide comprising a ground conductor and a waveguide conductor and outputting an electric signal from the other one of the coupling conductors; The width of the coupling conductor connected to the input-side waveguide is larger than the width of the waveguide conductor of the input-side waveguide, and the width of the coupling conductor connected to the output-side waveguide is The coupling conductor connected to the input-side waveguide and the coupling conductor connected to the output-side waveguide are planar conductors that are larger than the width of the waveguide conductor of the side waveguide, and the length of each of the coupling conductors Circumference corresponding to approximately equal half-wavelength It is to use a phenomenon that attenuation pole occurs in several.
また、入力側の導波路に接続された結合導体、および、出力側の導波路に接続された結合導体は、ともに開放端を有するように構成することができる。 Further, the coupling conductor connected to the input-side waveguide and the coupling conductor connected to the output-side waveguide can both be configured to have an open end.
また、入力側の導波路に接続された結合導体、および、出力側の導波路に接続された結合導体は、ともに短絡端を有するように構成することができる。 The coupling conductor connected to the input-side waveguide and the coupling conductor connected to the output-side waveguide can both be configured to have a short-circuited end.
入力側の導波路に接続した結合導体の幅は、入力側の導波路の導波導体の幅よりも大きく、且つ、出力側の導波路に接続した結合導体の幅は、出力側の導波路の導波導体の幅よりも大きくすることにより、インピーダンスの整合を図るものである。 The width of the coupling conductor connected to the input-side waveguide is larger than the width of the waveguide conductor of the input-side waveguide, and the width of the coupling conductor connected to the output-side waveguide is the output-side waveguide. The impedance is matched by making it larger than the width of the waveguide conductor.
また、入力側の導波路あるいは出力側の導波路は、マイクロストリップラインあるいは共平面導波路を構成するものである。つまり、入力側の導波路がマイクロストリップラインであり出力側の導波路が共平面導波路である組み合わせ、入力側の導波路と出力側の導波路が共にマイクロストリップラインである組み合わせ、あるいは、入力側の導波路と出力側の導波路が共に共平面導波路である組み合わせである。 The input-side waveguide or the output-side waveguide constitutes a microstrip line or a coplanar waveguide. That is, a combination in which the waveguide on the input side is a microstrip line and the waveguide on the output side is a coplanar waveguide, a combination in which both the waveguide on the input side and the waveguide on the output side are microstrip lines, or the input This is a combination in which both the side waveguide and the output side waveguide are coplanar waveguides.
また、本発明の超広帯域バンドパスフィルタでは、マイクロストリップラインを構成する導波路の第1の導波導体と第1の導波導体に接続された結合導体とを第1の面上に設け、
第1の導波路に伴う接地導体と共平面導波路を構成する導波路の第2の導波導体と第2の導波導体に接続された結合導体と第2の導波路の接地導体とを第2の面上に設け、
第1と第2の面は、並行する配置とする。
In the ultra-wideband bandpass filter of the present invention, the first waveguide conductor of the waveguide constituting the microstrip line and the coupling conductor connected to the first waveguide conductor are provided on the first surface,
A ground conductor associated with the first waveguide, a second waveguide conductor of the waveguide constituting the coplanar waveguide, a coupling conductor connected to the second waveguide conductor, and a ground conductor of the second waveguide On the second surface,
The first and second surfaces are arranged in parallel.
また、入力側の導波路と出力側の導波路とは、それぞれ導波導体と接地導体で構成される共平面導波路であって、
入力側の導波路を構成する導波導体および接地導体と、入力側の導波路を構成する導波導体に接続された結合導体と、を第1面上に設け、
出力側の導波路を構成する導波導体および接地導体と、出力側の導波路を構成する導波導体に接続された結合導体と、を第2面上に設ける。
The input-side waveguide and the output-side waveguide are coplanar waveguides each composed of a waveguide conductor and a ground conductor,
A waveguide conductor and a ground conductor constituting the input-side waveguide, and a coupling conductor connected to the waveguide conductor constituting the input-side waveguide are provided on the first surface,
A waveguide conductor and a ground conductor constituting the output-side waveguide, and a coupling conductor connected to the waveguide conductor constituting the output-side waveguide are provided on the second surface.
また、ブロードサイド結合する一対の結合導体を、単層あるいは多層構造の電気絶縁体、またはガス体、または真空を挟んで並行する導体で構成する。 In addition, the pair of coupled conductors that are broad-side coupled is constituted by a single-layer or multi-layered electric insulator, a gas body, or conductors that are parallel to each other across a vacuum.
また、上記の超広帯域バンドパスフィルタを直列に接続したものであって、
2つのブロードサイド結合を構成する2対の結合導体を1対の面のそれぞれの面に2つの結合導体を割り当てて配置し、
一方の面に配置された2つの結合導体を、導波導体を介して連続し、
他方の面に配置された2つの結合導体を、入力側の導波路の導波導体あるいは、出力側の導波路の導波導体に接続する。
The above ultra-wideband bandpass filter is connected in series,
Two pairs of coupling conductors constituting two broadside couplings are arranged by assigning two coupling conductors to each surface of a pair of surfaces;
Two coupling conductors arranged on one side are connected via a waveguide conductor,
Two coupling conductors arranged on the other surface are connected to the waveguide conductor of the input-side waveguide or the waveguide conductor of the output-side waveguide.
また、並行する少なくとも2つ以上の面に配置したもので、上記した少なくとも2つ以上の超広帯域バンドパスフィルタを備え、複数の超広帯域バンドパスフィルタを構成する複数の結合導体を、導波用導体を用いて、直列、並列、あるいは任意の直並列に、接続する。 Further, it is arranged on at least two parallel surfaces, and includes at least two or more ultra-wideband bandpass filters as described above, and a plurality of coupling conductors constituting the plurality of ultra-wideband bandpass filters are used for waveguide Use a conductor to connect in series, parallel, or any series-parallel.
あるいは、順に並行する第1、第2、第3の電気導体面から選択した第1面と第2面とを用いて構成したもので、請求項1から8のいずれかに記載の第1の超広帯域バンドパスフィルタと、第2面と第3面とを用いて構成した上記の第2の超広帯域バンドパスフィルタとを、第2面に形成したそれぞれの結合導体を接続する導波導体を用いて、直列に接続したものであり、上記の第1、第2、あるいは第3の面のいずれかに接地導体を設けたものである。 Or it comprises using the 1st surface and 2nd surface which were chosen from the 1st, 2nd, and 3rd electric conductor surface parallel in order, The 1st in any one of Claims 1-8 A waveguide conductor connecting the respective coupling conductors formed on the second surface of the ultra-wideband bandpass filter and the second ultra-wideband bandpass filter configured using the second surface and the third surface. And connected in series, and a ground conductor is provided on any of the first, second, and third surfaces.
また、順に並行する第1、第2、第3、第4の面のうち、第1あるいは第4の面に接地導体領域を設け、第2、第3の面に、上記の超広帯域バンドパスフィルタを設けたものである。 Of the first, second, third, and fourth surfaces that are parallel to each other, a ground conductor region is provided on the first or fourth surface, and the above-described ultra-wideband bandpass is formed on the second and third surfaces. A filter is provided.
また、通過帯域特性の異なる上記の複数の超広帯域バンドパスフィルタを、直列、並列、あるいは直並列接続したものである。 In addition, the above-mentioned plurality of ultra-wideband bandpass filters having different passband characteristics are connected in series, in parallel, or in series-parallel.
通過帯域特性の異なる上記の複数の超広帯域バンドパスフィルタを直列、並列、あるいは直並列接続したものであって、
通過帯域特性は、入出力を行なう2つの導波用導体間の距離を変えて設定したものである。
A plurality of the above ultra-wideband bandpass filters having different passband characteristics are connected in series, parallel, or series-parallel,
The passband characteristics are set by changing the distance between two waveguide conductors that perform input and output.
また、上記の複数の超広帯域バンドパスフィルタと、前記超広帯域バンドパスフィルタの遮断周波数をより高い遮断周波数をもったローパスフィルタとを直列接続したものである。 The plurality of ultra-wideband bandpass filters and a lowpass filter having a cutoff frequency higher than that of the ultra-wideband bandpass filter are connected in series.
入力側の導波路の導波導体に接続された結合導体と、出力側の導波路の導波導体に接続された結合導体とは離間しており、その距離はブロードサイド結合する結合導体間の距離の3倍以下とする。 The coupling conductor connected to the waveguide conductor of the input-side waveguide is separated from the coupling conductor connected to the waveguide conductor of the output-side waveguide, and the distance is between the coupling conductors that are broad-side coupled. Not more than 3 times the distance.
以下に、この発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の説明においては、同じ機能あるいは類似の機能をもった装置に、特別な理由がない場合には、同じ符号を用いるものとする。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. In the following description, devices having the same function or similar functions are denoted by the same reference numerals unless there is a special reason.
本発明の超広帯域バンドパスフィルタの例を、先ず図2を用いて説明する。入力部は、接地導体3とそれに対向するマイクロストリップライン型の導波路1で構成される。結合導体10の一端は導波路1に連結しその他端は開放端である。出力部は、上記の導波路1から結合導体10にいたる構造とは概ね逆向きになっており、導波路2と連続する結合導体11で構成される。導波路2は、CPW(共平面導波路)であり、入力端に近い側は、開放端である。結合導体10と11とは、空気や4塩化炭素などのガス体あるいは、誘電膜を含めた絶縁膜を挟んで対向しており、ブロードサイド結合をしている。この例では、入力側と出力側とは、線対称になっているが、線対称から外れていても超広帯域バンドパスフィルタとして機能する。また、ブロードサイド結合部の信号の進行方向の長さ(L)が信号波長のほぼ半分の時に高周波数側の通過特性に減衰極(ポール)が生じる。つまり、通過帯域幅は、Lに半比例している。また、図2では、結合導体は長方形である場合を示したが、長方形の四隅の角を落とす面取りを施して電界集中を避けることができる。また、一般に、長方形である必要はなく、進行波が反射しない形状であれば用いることができる。
An example of the ultra wideband bandpass filter of the present invention will be described first with reference to FIG. The input section is composed of a
図2のブロードサイド結合の通過帯域特性の測定例を図3に示す。結合導体は比誘電率9.6、厚さ0.254mmの基板を挟んで設けたもので、幅1.6mm、長さ3.5mmの長方形である。この図から得られる比帯域は約170%である。 FIG. 3 shows a measurement example of the passband characteristic of the broadside coupling in FIG. The coupling conductor is provided with a substrate having a relative dielectric constant of 9.6 and a thickness of 0.254 mm, and is a rectangle having a width of 1.6 mm and a length of 3.5 mm. The specific bandwidth obtained from this figure is about 170%.
図4に、接地導体に対して短絡端をもったブロードサイド結合を用いた超広帯域バンドパスフィルタの例を示す。入力端は共平面型導波路2aでブロードサイド結合導体11aに接続されている。結合導体11aの導波路2aの反対側は短絡端であり、接地導体3aに接続されている。結合導体11aに対向する結合導体11bもまた短絡端であり、接地導体3bに接続されている。出力部は結合導体11bと結合導体11bに連続する共平面型導波路2bとで構成される。この場合も、結合導体11aと11bとは、空気や4塩化炭素などのガス体あるいは、誘電膜を含めた絶縁膜を挟んで対向しており、ブロードサイド結合をしている。図4では、結合導体は長方形である場合を示したが、接地導体に短絡していない長方形の二隅の角を落とす面取りを施して電界集中を避けることができる。また、長方形である必要はなく、進行波が反射しない形状であれば用いることができることは、開放端の場合と同様である。
FIG. 4 shows an example of an ultra-wideband bandpass filter using broadside coupling having a short-circuited end with respect to the ground conductor. The input end is connected to the
図4に示す短絡端のブロードサイド結合を用いた超広帯域バンドパスフィルタの通過帯域特性の測定例を図5に示す。結合導体は比誘電率2.17、厚さ0.508mmの基板を挟んで設けたもので、幅3.8mm、長さ7.0mmの長方形である。この場合の比帯域は約120%である。 FIG. 5 shows an example of measurement of the passband characteristics of the ultra wideband bandpass filter using the short-side broadside coupling shown in FIG. The coupling conductor is provided with a substrate having a relative dielectric constant of 2.17 and a thickness of 0.508 mm, and is a rectangle having a width of 3.8 mm and a length of 7.0 mm. The specific bandwidth in this case is about 120%.
図6は、図2の構成を共平面部分で直列接続したものである。導体10aと導体10bとの距離は、ギャップGで表す。ここで、図6の構成を3段直列接続したときの通過特性の実測値を図8に示す。この実測で用いたサイズを図7に示す。図8のS21特性から、3.00GHzから10.63GHzまで通過する良好な超広帯域バンドパスフィルタが形成されている事が分かる。この比帯域は、約110%である。
FIG. 6 shows the configuration of FIG. 2 connected in series at a coplanar portion. The distance between the
図9は、G=1.5mmの条件で、Lを変化させたときの通過特性の変化を示している。また、図10は、この結果から得られた共振周波数と比L/λg(但し、λg=λ0/εr、εrは導体間の物質の比誘電率)との関係を示している。この図7から、比例定数は0.47であり、ほぼ1/2であることが分かる。この関係を用いて、通過特性を自由に設計することができる。 FIG. 9 shows a change in pass characteristics when L is changed under the condition of G = 1.5 mm. FIG. 10 shows the relationship between the resonance frequency obtained from this result and the ratio L / λ g (where λ g = λ 0 / ε r , ε r is the relative dielectric constant of the substance between the conductors). Yes. From FIG. 7, it can be seen that the proportionality constant is 0.47, which is almost ½. Using this relationship, the pass characteristic can be designed freely.
また、図11は、L=7mmのもとで、Gを変化させた結果である。また、ギャップと共振周波数との関係を図19に示す。この図から明らかなように、ギャップを最大で1.6mm程度まで変えることによって、高周波数側の減衰ポールを線形に制御できることが分かる。これは、結合導体間の誘電体の厚さの約3倍に相当する。 FIG. 11 shows the result of changing G under L = 7 mm. FIG. 19 shows the relationship between the gap and the resonance frequency. As can be seen from this figure, the attenuation pole on the high frequency side can be linearly controlled by changing the gap to about 1.6 mm at the maximum. This corresponds to about three times the thickness of the dielectric between the coupling conductors.
図12は、それぞれがマイクロストリップラインの導波路に連続した結合導体間のブロードサイド結合を用いた超広帯域バンドパスフィルタを示す。 FIG. 12 shows an ultra-wideband bandpass filter using broadside coupling between coupled conductors, each connected to a microstripline waveguide.
また、図13は、それぞれが共平面導波路に連続した導体間のブロードサイド結合を用いた超広帯域バンドパスフィルタを示す。この例の特徴は、入力側と出力側が対象なことである。 FIG. 13 also shows an ultra-wideband bandpass filter using broadside coupling between conductors each continuous in a coplanar waveguide. The feature of this example is that the input side and the output side are targets.
また、図14に、上下からシールド層で挟まれたもので、それぞれが共平面導波路に連続した導体間のブロードサイド結合を用いた超広帯域バンドパスフィルタを示す。この例の特徴は、輻射損が少なく、また、外部雑音を拾うことが少ないことである。 FIG. 14 shows an ultra-wideband bandpass filter using broadside coupling between conductors that are sandwiched from above and below by a shield layer and each continuous to a coplanar waveguide. The feature of this example is that there is little radiation loss and it is less likely to pick up external noise.
また、図15は、マイクロストリップライン型の超広帯域バンドパスフィルタと、共平面型の超広帯域バンドパスフィルタとを直列接続したものであり、入力用の導波導体と出力用の導波導体とを別の面に形成したものである。さらに多段の直列接続も可能である。これは、さらに導波導体や結合導体を形成する導体層と、誘電体層とを多数積層して形成することができる。あるいは、上層から入力して、より下層の導体層の導体で直列接続になるようにし、再び、より上層の導体層の導体で直列接続になるようにすることで、形成することが出来る。 FIG. 15 shows a microstrip line type ultra-wideband bandpass filter and a coplanar type ultrawideband bandpass filter connected in series. An input waveguide conductor, an output waveguide conductor, Is formed on another surface. Furthermore, multistage connection in series is also possible. This can be formed by further laminating a number of conductor layers that form waveguide conductors and coupling conductors and dielectric layers. Alternatively, it can be formed by inputting from the upper layer and connecting in series with the conductor of the lower conductor layer, and again connecting in series with the conductor of the upper conductor layer.
図16は、超広帯域バンドパスフィルタとローパスフィルタを直列接続したも実施例である。ローパスフィルタは、入力側、出力側のどちらでも同じ効果となる。このローパスフィルタ15は、超広帯域バンドパスフィルタの周期的な通過特性を、最も低周波数の通過帯域に制限するためのものである。
FIG. 16 shows an embodiment in which an ultra-wideband bandpass filter and a lowpass filter are connected in series. The low-pass filter has the same effect on both the input side and the output side. The
図17は、単独の超広帯域バンドパスフィルタの通過特性について、立ち上がり特性と立ち下り特性を単独のフィルタの通過特性と異なったものを実現するために、直列接続を用いるものである。図16は、マイクロストリップライン型の超広帯域バンドパスフィルタを直列に接続したものである。また、図17は、ブロードサイド結合部分の長さ、LaとLbが異なるものを直列に接続した例を示す。さらに導体間の間隔GaとGbについても、異なるものである。 FIG. 17 shows the use of a series connection in order to realize the pass characteristics of a single ultra-wideband bandpass filter with the rising characteristics and the falling characteristics different from the pass characteristics of a single filter. FIG. 16 shows a microstrip line type ultra-wideband bandpass filter connected in series. FIG. 17 shows an example in which the broad side coupling portions having different lengths, La and Lb, are connected in series. Furthermore, the gaps Ga and Gb between the conductors are also different.
図18は、通過特性の異なるマイクロストリップライン型の超広帯域バンドパスフィルタを並列に接続して、異なる帯域の信号を濾波して出力1あるいは2に分離するものである。図18では、ブロードサイド結合部分の長さLaとLbを同じにして、マイクロストリップライン型の導体の間隔GaとGbを異なるものとした。さらに、図19に示したように、この間隔を調整することによって、通過帯域特性を僅かに異なる特性とすることは容易である。
In FIG. 18, microstrip line type ultra-wideband bandpass filters having different pass characteristics are connected in parallel, and signals of different bands are filtered and separated into
上記の超広帯域バンドパスフィルタをUWB送信機に用いてUWB以外の放射を抑制した例を図20に示す。狭帯域通信機に狭帯域バンドパスフィルタを用いる場合と同様に、UWB通信機に本発明を適用することができる。 FIG. 20 shows an example in which radiation other than UWB is suppressed by using the above ultra-wideband bandpass filter in a UWB transmitter. The present invention can be applied to a UWB communication device as in the case of using a narrowband bandpass filter for a narrowband communication device.
従来のバンドパスフィルタを用いてトラップ回路を形成する場合と同様に、本発明の超広帯域バンドパスフィルタを用いて、トラップ回路を形成ことができる。また、本発明の超広帯域バンドパスフィルタは、広帯域であることを用いて、特にパルス波形整形に用いることができる。 Similar to the case of forming a trap circuit using a conventional bandpass filter, the trap circuit can be formed using the ultra-wideband bandpass filter of the present invention. Moreover, the ultra-wideband bandpass filter of the present invention can be used particularly for pulse waveform shaping because of its wide bandwidth.
1 マイクロストリップ導波路
2 共平面導波路
3 接地導体
4 空間、ガス体、あるいは絶縁体
5 導波路部
6 ブロードサイド結合部
7 導波路部
8 間隙
10、10a、10b 結合導体
11、11a、11b 結合導体
12 導波路導体
13、13a、13b 接地導体
14 結合導体および導波路導体
15 ローパスフィルタ
DESCRIPTION OF
Claims (15)
上記入力側導波路に接続した結合導体の幅は、該入力側導波路の導波導体の幅よりも大きく、且つ、出力側導波路に接続した結合導体の幅は、出力側導波路の導波導体の幅よりも大きく、
上記入力側導波路に接続した結合導体および上記出力側導波路に接続した結合導体は平面導体であって、それぞれの前記結合導体の長さにほぼ等しい半波長に対応する周波数に減衰極が生じる現象を用いることを特徴とする超広帯域バンドパスフィルタ。 A plurality of coupling conductors that are broad-side coupled, an input-side waveguide that inputs an electric signal to one of the coupling conductors, and another one of the coupling conductors that includes a grounding conductor and a waveguide conductor. And an output-side waveguide that outputs an electrical signal from
The width of the coupling conductor connected to the input-side waveguide is larger than the width of the waveguide conductor of the input-side waveguide, and the width of the coupling conductor connected to the output-side waveguide is equal to that of the output-side waveguide. Larger than the width of the wave conductor,
The coupling conductor connected to the input-side waveguide and the coupling conductor connected to the output-side waveguide are planar conductors, and an attenuation pole is generated at a frequency corresponding to a half wavelength substantially equal to the length of each of the coupling conductors. An ultra-wideband bandpass filter characterized by using a phenomenon .
第1の導波路に伴う接地導体と共平面導波路を構成する導波路の第2の導波導体と第2の導波導体に接続された結合導体と第2の導波路の接地導体とを第2の面上に設け、
第1と第2の面は、並行する配置とすることを特徴とする請求項4に記載の超広帯域バンドパスフィルタ。 A first waveguide conductor of a waveguide constituting the microstrip line and a coupling conductor connected to the first waveguide conductor are provided on the first surface;
A ground conductor associated with the first waveguide, a second waveguide conductor of the waveguide constituting the coplanar waveguide, a coupling conductor connected to the second waveguide conductor, and a ground conductor of the second waveguide On the second surface,
The ultra-wideband bandpass filter according to claim 4, wherein the first and second surfaces are arranged in parallel.
入力側導波路を構成する導波導体および接地導体と、入力側導波路を構成する導波導体に接続された結合導体と、を第1面上に設け、
出力側導波路を構成する導波導体および接地導体と、出力側導波路を構成する導波導体に接続された結合導体と、を第2面上に設けたことを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の超広帯域バンドパスフィルタ。 The input-side waveguide and the output-side waveguide are coplanar waveguides each composed of a waveguide conductor and a ground conductor,
A waveguide conductor and a ground conductor constituting the input-side waveguide, and a coupling conductor connected to the waveguide conductor constituting the input-side waveguide are provided on the first surface,
The waveguide conductor and ground conductor constituting the output-side waveguide, and the coupling conductor connected to the waveguide conductor constituting the output-side waveguide are provided on the second surface. 4. The ultra-wideband bandpass filter according to any one of 3.
2つのブロードサイド結合を構成する2対の結合導体を1対の面のそれぞれの面に2つの結合導体を割り当てて配置し、
一方の面に配置された2つの結合導体を、導波導体を介して連続し、
他方の面に配置された2つの結合導体を、入力側導波路の導波導体あるいは、出力側導波路の導波導体に接続したことを特徴とする超広帯域バンドパスフィルタ。 The ultra-wideband bandpass filter according to claim 1 is connected in series,
Two pairs of coupling conductors constituting two broadside couplings are arranged by assigning two coupling conductors to each surface of a pair of surfaces;
Two coupling conductors arranged on one side are connected via a waveguide conductor,
An ultra-wideband bandpass filter characterized in that two coupling conductors arranged on the other surface are connected to a waveguide conductor of an input side waveguide or a waveguide conductor of an output side waveguide.
複数の超広帯域バンドパスフィルタを構成する複数の結合導体を、導波用導体を用いて、直列、並列、あるいは任意の直並列に、接続したことを特徴とする超広帯域バンドパスフィルタ。 Comprising at least two ultra-wideband bandpass filters according to any one of claims 1 to 8 arranged on at least two or more parallel surfaces;
An ultra-wideband bandpass filter characterized in that a plurality of coupling conductors constituting a plurality of ultrawideband bandpass filters are connected in series, in parallel, or in arbitrary series-parallel using a waveguide conductor.
上記の第1、第2、あるいは第3の面のいずれかに接地導体を設けたことを特徴とする超広帯域バンドパスフィルタ。 The first ultra-wideband bandpass filter according to any one of claims 1 to 7, comprising a first surface and a second surface selected from first, second, and third electric conductor surfaces that are parallel in order. And a second ultra-wideband bandpass filter according to any one of claims 1 to 8 configured by using the second surface and the third surface, and connecting each coupling conductor formed on the second surface. It is connected in series using a waveguide conductor,
An ultra-wideband bandpass filter characterized in that a ground conductor is provided on any of the first, second, or third surfaces.
第2、第3の面に、請求項1から9のいずれかに記載の超広帯域バンドパスフィルタを設けたことを特徴とする超広帯域バンドパスフィルタ。 Of the first, second, third, and fourth surfaces parallel in order, a ground conductor region is provided on the first or fourth surface,
An ultra-wideband bandpass filter according to any one of claims 1 to 9, provided on the second and third surfaces.
通過帯域特性は、入出力を行なう2つの導波用導体間の距離を変えて設定したことを特徴とする超広帯域バンドパスフィルタ。 A plurality of ultra-wideband bandpass filters according to claim 8 having different passband characteristics, connected in series, in parallel, or in series-parallel,
An ultra-wideband bandpass filter characterized in that the passband characteristic is set by changing the distance between two waveguide conductors for input and output.
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