JP6526345B1 - Ｐｉｍ測定のためのフィルタ構造 - Google Patents

Abstract

ＰＩＭ（Passive Inter Modulation：パッシブ相互変調）テストベンチは、第１のフィルタを介して第３のポートに接続された第１のポートと、第２のフィルタを介して前記第３のポートに接続された第２のポートとを有する第１のデュプレクサを含む。第１のポートは、第１の周波数および第２の周波数でＲＦ信号を供給する信号源によって供給されている。スペクトルアナライザは、第２のポートに接続されている。ＤＵＴ（Device under Test：被試験デバイス）は、前記第３のポートと第２のデュプレクサの第３のポートとの間に接続されている。第２のデュプレクサの第１のポートおよび第２のポートの各々は、ＰＩＭ最適化された負荷および／または標準負荷に接続されている。第２のデュプレクサは、好ましくは第１のデュプレクサと同一である。自己相互変調を最小化するために、少なくとも前記第１のデュプレクサは、少なくとも１つのフィルタコンポーネントと、金属性のハウジングとを含み、前記ハウジングはさらに、モノリシックな金属性の本体と、如何なるガルバニック接触をも有することなく前記本体に容量的に結合された金属性のカバーとを含む。

Description

発明の分野
本発明は、ＲＦ信号のＰＩＭ（Passive InterModulation：パッシブ相互変調、相互変調歪み）測定のためのフィルタ構造に関する。

関連技術の説明
ＲＦ信号の相互変調は、通常、複数の周波数の組合せによって低電力レベルでも様々な相互変調積が生成される、増幅器またはミキサのような非線形デバイスにおける問題と呼ばれている。それぞれ異なる周波数の２つの正弦波信号の場合、相互変調積は、以下の周波数を有する：
ｆ_ＩＭ＝｜ｋ_１ｆ_１±ｋ_２ｆ_２｜
ｋ_１およびｋ_２は自然数であり、ｋ_１＋ｋ_２は、相互変調積の次数である。

しかしながら、実際には、ケーブルまたはフィルタのような通常は線形と呼ばれる受動コンポーネントでさえも相互変調積が発生することがある。これは「パッシブ相互変調」または「ＰＩＭ」と呼ばれる。その原因は、磁性材料の使用であるか、または、ガルバニックＲＦ接触不良である可能性がある。これらは、どちらかと言えば弱いソースであるので、ＰＩＭは、通常、半導体デバイスにおける相互変調積に比べてはるかに高い電力レベルでのみ明らかとなる。

その影響によって、移動体通信システムにおいて重大な問題が引き起こされる可能性がある。例えば、２つの搬送波がＬＴＥ８００のＴＸ帯域の帯域エッジで送信される場合には、ＲＸ帯域に１つの相互変調積が位置することとなり、信号対雑音比を劣化させる追加的な歪みとして作用する。この歪みは、如何なる手段を用いてもフィルタリングすることができないので、システムの全てのコンポーネントによって生成される歪みをできるだけ小さくすることが重要である。このような理由から、移動体通信インフラストラクチャコンポーネントをＰＩＭに関してテストすることが、製造プロセスにおいて重要な役割を果たしている。

ＰＩＭ測定の方法は標準化されており、例えばＩＥＣ６２０３７−１に記載されている。第１の周波数または周波数範囲内の信号がＤＵＴ（device under test：被試験デバイス）に印加され、ＤＵＴによって生成された相互変調信号が第２の周波数または周波数範囲において測定される。このようなシステムの、測定の不確かさへの寄与は、２つの搬送波信号の電力の精度の正確性と、ＰＩＭテストベンチおよびＰＩＭ最適化された負荷の自己相互変調の正確性の制限である。３ｄＢ未満の許容可能な測定誤差を設けるためには、テストベンチの相互変調と、被試験デバイスの相互変調との間に少なくとも１０ｄＢの差が必要である。多数の移動体通信インフラストラクチャコンポーネントは、−１６５ｄＢｃで仕様が定められているので、−１７５ｄＢｃよりも良好な自己相互変調を有するテストデバイスを有することが必要であろう。残念なことに、そのようなテストデバイスは、現在のところ市販されていない。

ＰＩＭを緩和するための方法は、米国特許第９３０６２６１号明細書（US 9,306,261 B2）に開示されている。この方法は、強磁性の導電性金属によって引き起こされるＰＩＭに限定されている。

ＰＩＭ測定デバイスの最も重要なコンポーネントは、ＤＵＴ（Device Under Test：被試験デバイス）によって生成されて反射されたＰＩＭを、電力レベルが測定されうる別の出力ポートへと分割するデュプレクサである。フィルタ選択性が、受信機におけるＰＩＭの生成、または、増幅器で生成されたＰＩＭのテストポートへの送信のような如何なる二次的な影響をも回避するために十分であると仮定すると、測定デバイスの残留ＰＩＭは、主としてデュプレクサ自身のパッシブ相互変調によって引き起こされることとなる。

デュプレクサのために使用されうるコムラインフィルタは、米国特許第４３０７３５７号明細書（US 4,307,357）号に開示されている。実際に、このようなフィルタの自己相互変調は、最新の通信コンポーネントのＰＩＭよりも高い。

米国特許第８７４２８６９号明細書（US 8,742,869 B2）は、低ＰＩＭコンデンサを有する改善されたダイプレクサを開示している。このダイプレクサは、自己相互変調を−１５６ｄＢｃまで改善するために役立つが、この−１５６ｄＢｃという値は、要求される値から依然として約２０ｄＢだけ離れている。

米国特許第８３６２８５５号明細書（US 8,362,855 B2）は、ＰＩＭが低減されたフィルタを開示している。このフィルタは、ハウジングカバーとハウジング本体との間のガルバニック接触を改善するために特別なボルト締め技術を使用している。
国際公開第９３／０１６２５号（WO 93/01625）は、ＰＩＭが低減されたコムラインダイプレクサを開示しており、ここでは、共振器間を分離する複数の壁が、フィルタの蓋部の手前で終端されている。
独国特許出願公開第１０２０１４０１１５１４号明細書（DE 10 2014 011 514 A1）は、薄いシートメタルから形成された、基地局のアンテナのための、ＰＩＭが低減されたハウジングを開示している。プレスナットが不正確に配置される問題を回避するために、容量性カップリングが設けられている。

米国特許第９３０６２６１号明細書 米国特許第４３０７３５７号明細書 米国特許第８７４２８６９号明細書 米国特許第８３６２８５５号明細書 国際公開第９３／０１６２５号 独国特許出願公開第１０２０１４０１１５１４号明細書

発明の概要
本発明によって解決しようとする課題は、改善されたＰＩＭテストベンチと、改善されたデュプレクサとを提供することである。さらなる態様は、低ＰＩＭフィルタを改善することに関する。好ましくは、ＰＩＭテストベンチおよびデュプレクサは、−１７５ｄＢｃよりも良好な自己相互変調を有する。

上記の課題の解決策は、独立請求項に記載されている。従属請求項は、本発明のさらなる改善に関する。

長期にわたる一連のテストおよび測定により、フィルタ構造の、特にデュプレクサのＰＩＭが、ハウジング本体と、デュプレクサを囲っているカバーとの間のガルバニック接触によって依然として制限されていることが示された。

フィルタハウジング本体の頂部は、決して完全には平坦ではない。したがって、ハウジング本体とカバーとの間の接触領域全体にわたって十分な接触圧力を提供することは非常に困難である。組み立てられた状態では、フィルタハウジング本体の材料の内部における張力の解放に起因してわずかな動きが生じることがある。これは、時間と共に接触品質の変化をもたらす可能性がある。さらに、フィルタ構造を所望の周波数応答に同調させるために同調要素が必要である。

これらの要素も、通常、フィルタハウジング本体またはカバーとのガルバニック接触を有し、同調中の動きによって金属粒子がフィルタの内部に浸透する可能性がある。如何なるガルバニック接触も、酸化のような大気との化学反応に起因して自身の特性を変化させる可能性もある。輸送中の振動および衝撃が、フィルタ構造の内部のガルバニック接触を悪化させるおそれもある。これらのメカニズムによって長期安定性の問題が生じるおそれがある。しかしながら、たとえフィルタ構造が安定していたとしても、従来の設計によって達成可能な残留ＰＩＭは、典型的に、フィルタ帯域幅全体にわたって＋４３ｄＢｍの搬送波電力において−１７０ｄＢｃ程度に過ぎず、このような値は、−１６５ｄＢｃよりも良好なコンポーネントをテストするためには不十分である。

したがって、好ましい実施形態では、従来技術の教示とは反対に、ハウジング本体とカバーとの間の如何なるガルバニック接触をも回避する必要がある。さらに、ハウジング本体とカバーとの間において低インピーダンスを提供するために、これらの間に強力な容量性カップリングを設けなければならない。

デュプレクサは、好ましくはモノリシックなハウジング本体を有し、ハウジング本体は、最も好ましくは、アルミニウム、または、任意の他の適切な材料からフライス加工によって形成されている。同軸共振器ロッドを設けることができ、この同軸共振器ロッドをハウジング本体の一部とすることができる。アルミニウム製のカバーは、好ましくは、如何なるガルバニック接触をも有することなくフィルタハウジング本体に容量的に結合されている。このことは、誘電体層を設けることによって達成することができ、この誘電体層は、カバーおよび／または本体のコーティングとすることができる。好ましくは、カバーは、少なくともハウジング本体の方を向いた面またはカバーの面全体に誘電体層を有する。本体が、少なくともハウジングカバーの方を向いた面または本体の面全体に誘電体層を有すると、さらに好ましい。

本明細書において言及される誘電体層は、好ましくは２μｍ〜２００μｍの範囲内の厚さを有する。最も好ましくは１０μｍ〜３０μｍの間の範囲である。この層は、陽極酸化層、酸化物、任意のセラミック材料、塗料、プラスチックフィルム、ポリマー材料、または、これらの任意の組合せを含むことができる。

カバーは、好ましくはガラス繊維強化プラスチック製のねじによってハウジング本体に固定されている。これによって、ねじによるカバーと本体との間の如何なるガルバニック接触も回避される。

フィルタの入力カップリングおよび出力カップリングは、容量性とすることができる。これらのカップリングは、好ましくは、それぞれの外部コネクタのためのモノリシックな内部導体の一部である。共振器のための同調要素は、好ましくは酸化アルミニウムから形成されている。全ての共振器間カップリングは、好ましくはアルミニウムから形成されており、好ましくはカバーと同じ方法でコーティングされている。結果として、カバーと同調要素とは、これらの間の静電容量のみによって結合されることとなる。ガルバニック接触は存在しない。同調要素を固定するナットのような固定要素も、好ましくは、同調要素およびカバーのいずれにもガルバニック接触しないように絶縁されている。固定ナットと同調要素との間に誘電性のスリーブを設けることができる。さらに、少なくとも１つの同調要素は、カバーとの如何なるガルバニック接触をも防止するために、自身の外側に誘電体層を有することができる。概して好ましくは、フィルタの全ての要素は、モノリシックな部品であり、要素間の接合部は、ガルバニック接触を回避するために誘電体層を間に有する。好ましくは、複数のモノリシックな要素の間の全ての静電容量は、線形性への悪影響を有することなく、所望の周波数範囲内でのガルバニック接触に代わる適切な置換えとなるために十分に低いインピーダンスを提供するように、ガルバニック接触を有することなく容量性カップリングを提供するように設計されている。

カバーによって覆われた本体のスクリーニング効果が、環境から捕捉されたランダムな信号による誤った測定結果を回避するためには十分ではないことが、テストによって示された。遮蔽性を改善するために、フィルタカバーの上に、キャップとして形成される追加的なシールドを取り付けることができ、この追加的なシールドは、好ましくはベリリウム銅から形成される接触ストリップを介してフィルタハウジング本体に接続されている。実際には、これはガルバニック接触であるが、フィルタ構造の外側にあり、したがって搬送波信号から強力に切り離されている。この接触によって生成されるＰＩＭも、ＰＩＭ出力ポートから切り離されている。したがって、この追加的なキャップは、デュプレクサの残留ＰＩＭに対して顕著な影響を及ぼすことなく１１０ｄＢよりも良好で十分なスクリーニング効果を達成するための優れた妥協策である。デュプレクサのポートコネクタの外部導体も、フィルタハウジング本体に直接的に接触することができる。ここの接触面積は小さいので、凹凸がフィルタハウジング本体内での張力の解放と同様に二次的な役割を果たしている。したがって、ここではガルバニック接触を許容することが可能である。

本提示の設計の特徴の１つの欠点について言及しなければならない。非接触のフィルタカバーであるが故に、達成可能な入力ポートのアイソレーションが制限されているのである。２つのフィルタ経路の間のリッジにおけるハウジング本体とカバーとの間の静電容量は、グラウンドに対するブロックキャパシタンスのように作用し、周波数範囲に依存する経路間のアイソレーションが制限されたローパス挙動を示す。この理由から、本明細書で提示されるデュプレクサは、わずか６０ｄＢのポートアイソレーションで設計されてきた。デュプレクサの第１のポートおよび第２のポートに接続される追加的なフィルタを用いることにより、ＰＩＭ測定デバイスに対して望まれる約１２０ｄＢのアイソレーションが達成される。ＰＩＭに関するこれらの追加フィルタの要件は非常に低いので、市販の標準的な製品を使用することができる。

さらなる実施形態では、負荷が改善されており、これによってテストベンチの自己相互変調がさらに低減されている。ここでは、テストベンチは、テストベンチのデュプレクサの第３のポートに接続された第２のデュプレクサによって終端されている。第２のデュプレクサのＴＸ出力部は、ＰＩＭ最適化された負荷に接続されており、ＲＸ出力部は、通常の５０Ωの負荷によって終端されている。第２のデュプレクサの目的は、ＰＩＭに最適化された負荷によって生成されたＰＩＭ信号をブロックして、このＰＩＭ信号がＰＩＭアナライザのテストポートに進行することができないようにすることである。第２のデュプレクサは、好ましくは上述したデュプレクサと同じ、容量的に結合されたカバーを有する。第２のデュプレクサは、最も好ましくは同一のデュプレクサである。

ＰＩＭアナライザのためのデュプレクサと、このようなデュプレクサを少なくとも１つ含むＰＩＭテストベンチとは、低減された自己相互変調を提供し、したがって、フィルタ構造の内部に如何なるガルバニック接触も存在しないことに起因して、ＰＩＭ測定値をより低いレベルにすることを可能にする。これにより、ＰＩＭの生成が最小化され、ガルバニック接触の長期安定性の問題が回避される。

本明細書に記載されたデュプレクサハウジングの基本的な概念は、デュプレクサに限定されているわけではなく、低ＰＩＭが要求される任意のフィルタまたは任意の電子コンポーネントのハウジングにさえも適用することもできる。基本的に、ハウジングは、好ましくは１つの部品から機械加工されたモノリシックな金属性の本体と、如何なるガルバニック接触をも有することなく本体に容量的に結合された金属製のカバーとを含む。好ましくは、カバーを覆うようにシールドが設けられている。シールドは、少なくとも１つの本体接触面を有することができ、本体接触面を介してシールドの少なくとも１つのシールド接触面とガルバニック接触している。カバーは、少なくともハウジング本体の方を向いた面またはカバーの面全体に誘電体層を有することができる。本体は、少なくともハウジングカバーの方を向いた面または本体の面全体に誘電体層を有することができる。好ましくは、本体は、カバーの本体結合面に一致するカバー結合面を有し、この場合、カバー結合面および本体結合面の少なくとも一方は、誘電体層を有することができる。誘電体層は、コーティング、酸化物層、および、ガルバニック層のうちの少なくとも１つを含むことができる。カバーは、絶縁材料を含む手段によって、好ましくは、ガラス繊維強化プラスチック製のねじ、ボルトまたはピンによってハウジング本体に固定されうる。

好ましくは、同軸共振器ロッドのうちの少なくとも１つは、ハウジング本体の少なくとも一部である。フィルタがデュプレクサであると、好ましい。デュプレクサが、第１のバンドパスフィルタを介して第３のポートに接続された第１のポートと、第２のバンドパスフィルタを介して第３のポートに接続された第２のポートとを有すると、さらに好ましい。最も好ましくは、フィルタは、好ましくは、２つのトリプレットを利用した楕円６空洞型フィルタコンポーネントを含むデュプレクサである。

本明細書におけるＲＦ信号という用語は、任意の高周波信号、無線周波数信号、マイクロ波信号、または、ミリ波信号を指している。ＤＵＴという用語は、Device Under Test（被試験デバイス）を意味し、すなわち、テストベンチによってテストされる対象を意味する。フィルタまたはフィルタ構造という用語は、周波数選択性または方向選択性の電子コンポーネントに関する。フィルタの例は、ハイパスフィルタ、ローパスフィルタ、バンドパスフィルタ、または、方向性カプラである。フィルタコンポーネントは、フィルタにおいて使用される電子コンポーネントである。例として、インダクタ、コンデンサ、ならびに、誘電体共振器および共振性空洞を含む共振器がある。

図面の説明
以下では本発明を、実施例に基づいて図面を参照しながら、一般的な発明概念を制限することなく一例として説明する。

好ましい実施形態の上面図である。 デュプレクサの側断面図である。 図２の拡大断面図である。 ハウジングの主要なコンポーネントを示す図である。 ＰＩＭ測定セットアップを示す図である。 デュプレクサの両方の経路の挿入損失を示す図である。 ＰＩＭ最適化された負荷による相互変調曲線を示す図である。 改善された負荷を有するセットアップを示す図である。 改善された負荷による相互変調曲線を示す図である。 改善された負荷および第１のケーブルによる相互変調曲線を示す図である。 改善された負荷および第２のケーブルによる相互変調曲線を示す図である。

図１には、本発明による好ましい実施形態が示されている。図１は、ＰＩＭ（Passive InterModulation：パッシブ相互変調、相互変調歪み）測定のために使用されうるデュプレクサのハウジング本体の上面図を示す。このデュプレクサを使用するＰＩＭテストベンチの回路図が図５に示されている。図５では、フィルタは、参照符号１００を有する。例示されているハウジング本体は、コムラインフィルタの一部である。第２のポートコネクタ７３２と第３のポートコネクタ７３３との間のＲＸ経路と、第１のポートコネクタ７３１と第３のポートコネクタ７３３との間のＴＸ経路とは、両方とも、それぞれの経路の阻止帯域において２つの伝送零点を形成することによってフィルタエッジの所要の急峻性を達成するために、２つのトリプレットを利用した楕円６空洞型フィルタを有する。これら２つの経路は、１つの共通のノードによって組み合わせられる。

デュプレクサは、好ましくはモノリシックなハウジング本体７００を有し、ハウジング本体７００は、最も好ましくは、アルミニウム、または、任意の他の適切な導電性材料からフライス加工によって形成されている。ハウジングは、好ましくは、共振器ロッド７４０または共振器間カップリング７４２のようなフィルタコンポーネントを含む。ハウジングは、共振器空洞を形成することもできる。同軸共振器ロッド７４０は、好ましくはハウジング本体の一部である。好ましくはアルミニウムを含む、金属製のカバー７８０は、如何なるガルバニック接触をも有することなくフィルタハウジング本体７００に容量的に結合されている。このことは、カバー７８０を薄い誘電体層でコーティングすることによって達成することができる。誘電体層は、好ましくは２μｍ〜２００μｍの範囲内の厚さを有する。最も好ましくは１０μｍ〜３０μｍの間の範囲である。この層は、陽極酸化層、酸化物、任意のセラミック材料、塗料、プラスチックフィルム、ポリマー材料、または、これらの任意の組合せを含むことができる。追加的または代替的な形態では、ハウジング本体７００が、または、カバーが取り付けられる少なくとも１つのカバー結合面７１０が、このような薄い誘電体層によってコーティングされる。カバー７８０は、好ましくはガラス繊維強化プラスチックを含む絶縁されたねじ７８２によってハウジング本体７００に固定されている。内壁は、複数のフィルタセクションを相互に分離し、かつ、中空空間７１９から分離することができる。本体に、ねじ付きのねじ孔７１１を設けることができる。

以下のあらゆる特徴を、フィルタにおいて単独でまたは任意の組合せで使用することができる：

フィルタのコネクタ７３１，７３２，７３３への入力カップリングおよび出力カップリング７３６，７３７，７３８は、容量性とすることができる。これらのカップリングは、好ましくは、それぞれのコネクタ７３１，７３２，７３３のためのモノリシックな内部導体の一部である。共振器７４０のための同調要素７４１は、好ましくは、酸化アルミニウム、または、任意の他の適切な誘電性材料から形成されている。全ての共振器間カップリング７４２は、好ましくはアルミニウムから形成されており、誘電体層を有し、好ましくはカバーと同じ方法でコーティングされている。結果として、カバーと同調要素とは、これらの間の静電容量のみによって結合されることとなる。ガルバニック接触は存在しない。同調要素を固定するナット７４５も、好ましくは、同調要素および／またはカバーのいずれにもガルバニック接触しないように絶縁されている。少なくとも１つの同調要素の絶縁は、カバーおよび／または少なくとも１つの同調要素に誘電体層を設けることによって、および／または、少なくとも１つの同調要素を保持するための誘電性のスリーブを設けることによって実施することができる。概して好ましくは、フィルタの全ての要素は、ハウジング７００またはカバー７８０のいずれかとのモノリシックな部品であり、要素間の接合部は、ガルバニック接触を回避するために誘電体層を間に有する。好ましくは、複数のモノリシックな要素の間の全ての静電容量は、線形性への悪影響を有することなく、所望の周波数範囲内でのガルバニック接触に代わる適切な置換えとなるために十分に低いインピーダンスを提供するように、ガルバニック接触を有することなく容量性カップリングを提供するように設計されている。

図２は、デュプレクサの側断面図を示す。ここでは、ハウジング本体７００と１つの部品となっている、同軸共振器ロッド７４０が示されている。

図３は、図２の拡大断面図である。ここでは、ハウジング本体７００とカバー７８０との間の容量性カップリングの平面が矢印７５０によってマーキングされている。ここでは、（カバーの方を向いた、すなわち、図面の下方を向いた）カバーの本体結合面７８１が、本体７００のカバー結合面７１０に機械的に−ただしガルバニックにではなく−接触している。これらの対向する結合面のうちの少なくとも一方は、絶縁のための誘電体層を有する。シールド７９０は、矢印７６０でマーキングされているように、例えばハウジング本体の周囲でハウジング本体とガルバニック接触している。この接触は、本体７００に設けられたシールド接触面７１５に接触する、シールド７９０の本体接触面７９５によって形成される。

図４は、ハウジングの主要なコンポーネント、すなわち、本体７００、カバー７８０およびシールド７９０を分解された状態で示す。ここでは、カバー７８０の本体結合面７８１と、本体７００のカバー結合面７１０との容量性カップリングと、本体７００に設けられたシールド接触面７１５に接触する、シールド７９０の本体接触面７９５とが示されている。

図５には、国際標準ＩＥＣ６２０３７−１の要件を満たす、テストベンチとも呼ばれる測定セットアップが示されている。周波数範囲１６１内の信号がＤＵＴに印加され、ＤＵＴによって生成された相互変調信号が第２の周波数範囲１６２において測定される。ここでは、１８０５ＭＨｚ〜１８８０ＭＨｚの第１の周波数範囲と、１７１０ＭＨｚ〜１７８５ＭＨｚの第２の周波数範囲とが例として示されている。任意の他の周波数または周波数範囲を使用してもよいことは明らかである。測定セットアップは、第１の周波数範囲内の第１の周波数２１８で正弦波信号を生成する第１の信号発生器２１０の出力と、第１の周波数範囲内の第２の周波数２２８で正弦波信号を生成する第２の信号発生器２２０の出力とを使用する。好ましくは、それぞれの信号発生器の周波数は、第１の周波数範囲内で調節可能である。これらの信号を電力増幅器２１１，２２１によって所要の電力まで増幅することができる。増幅された両方の信号を、３ｄＢ方向性カプラ２３０によって組み合わせることができる。電力増幅器における相互変調積の生成を最小化するために必要とされる方向性カプラのアイソレーションを増加させるために、方向性カプラの入力部にサーキュレータ２１２，２２２を設けることができる。サーキュレータの第３のポートは、好ましくはサーキュレータ終端部２１３，２２３によって終端されている。好ましくは、方向性カプラのアイソレーションされたポートは、方向性カプラ終端部２３１によって終端されている。２つの信号発生器を組み合わせる代わりに、１つのデュアル型の信号発生器を使用してもよい。

組み合わせられた２つの信号は、方向性カプラ２３０の後、第１のポート１３１と、第１のデュプレクサフィルタ１１０と、第３のポート１３３とを介してデュプレクサ１００のＴＸ経路を通過し、ＤＵＴ（device under test：被試験デバイス）３００へと向かう。第１のデュプレクサフィルタ１１０は、好ましくは第１の周波数範囲のためのバンドパスフィルタである。第２のデュプレクサフィルタ１２０は、好ましくは第２の周波数範囲のためのバンドパスフィルタである。第３のポート１３３は、テストベンチのＤＵＴポート２０１である。ＤＵＴは、ＰＩＭ最適化された負荷２８０によって終端されている。このようなＰＩＭ最適化された負荷は、ＤＵＴのＰＩＭを大幅に下回るべきである最小自己相互変調を有する。ＤＵＴにおいて生成される相互変調は、順方向および逆方向の双方に伝搬する。逆方向の信号は、第３のポート１３３と、第２のデュプレクサフィルタ１２０と、第２のポート１３２とを介してデュプレクサ１００のＲＸ経路を通過する。この信号を、ＬＮＡ（low noise amplifier：低雑音増幅器）２６０によってさらに増幅させ、スペクトルアナライザ２７０または任意の他の適切な装置によって表示することができる。第１のデュプレクサポート１３１には、第１の周波数範囲のための第１のアイソレーションフィルタ２４０を設けることができ、第２のデュプレクサポート１３２には、第２の周波数範囲のための第２のアイソレーションフィルタ２５０を設けることができる。これらのフィルタは、アイソレーションを所要の値である１２０ｄＢまで増加させるために使用される。２つの正弦波信号の電力は、好ましくはデュプレクサの第３のポートにおいて、ＩＥＣ６２０３７−１で定義されているようなＰＩＭ測定のための標準電力である＋４３ｄＢｍ（２０Ｗ）に調整される。

図６には、デュプレクサの両方の経路の挿入損失が１．６ＧＨｚから２．０ＧＨｚまでの周波数範囲で示されている。曲線１５１は、第１のポート１３１から第３のポート１３３への送信（ＴＸ）経路の挿入損失を示し、その一方で、曲線１５２は、第３のポート１３３から第２のポート１３２への受信（ＲＸ）経路の挿入損失を示す。線図の横軸は、１．６ＧＨｚから２．０ＧＨｚまでの範囲内の周波数を示す。中心周波数は、１．８ＧＨｚである。縦軸は、信号の減衰を対数スケールで底部の−９０ｄＢから頂部の＋１０ｄＢまで１０ｄＢ単位で示す。線図には、１８０５ＭＨｚから１８８０ＭＨｚまでの例示的な第１の周波数範囲１６１と、１７１０ＭＨｚから１７８５ＭＨｚまでの例示的な第２の周波数範囲１６２とがマーキングされている。さらに、第１の信号発生器２１０および第２の信号発生器２２０によって生成されるような、例示的な第１の周波数２１８および例示的な第２の周波数２２８がマーキングされている。

図７は、第３のポートが市販のＰＩＭ最適化された負荷によって終端されている場合であって、かつ、テストベンチによって表示可能なＰＩＭ信号の帯域幅全体が使用されるように搬送波周波数が変化する場合における、３次相互変調積の測定結果を示す。第１の実線の曲線６１１は、１７３０ＭＨｚから１７８５ＭＨｚまでの相互変調を示し、この場合、第１の周波数は１８０５ＭＨｚに固定されており、第２の周波数は１８２５ＭＨｚから１８８０ＭＨｚに変化する。第２の破線の曲線６１２は、１７３０ＭＨｚから１７８５ＭＨｚまでの相互変調を示し、この場合、第１の周波数は１８０５ＭＨｚから１８３２．５ＭＨｚに変化し、第２の周波数は１８８０ＭＨｚに固定されている。横軸は、１７３０から１７８５ＭＨｚまでの周波数を示す。縦軸は、第１の信号レベルと第２の信号レベルとの間のレベル差（＋４３ｄＢｍは２０Ｗに等しい）と、相互変調信号とを、底部の−２２０ｄＢｃから頂部の−１６０ｄＢｃまでｄＢｃで示す。明らかに、結果的に生じる−１７１ｄＢｃを下回る自己相互変調は、一般的なＰＩＭテストベンチのものと変わらない。

図８は、改善された負荷４００を有するセットアップを示す。ここでは、テストベンチ２００のＤＵＴポート２０１は、改善された負荷４００によって終端されている。この改善された負荷は、第２のデュプレクサ５００を含み、第２のデュプレクサ５００は、自身の第１のポート５３１を介してＰＩＭ最適化された負荷２８０に接続されていると共に、自身の第２のポート５３２を介して標準負荷に接続されている。第２のデュプレクサのＴＸ出力部は、ＰＩＭ最適化された負荷に接続されており、ＲＸ出力部は、標準負荷４１０によって終端されている。第２のデュプレクサは、好ましくは、第１のポート５３１と第３のポート５３３との間に接続された第１の周波数範囲のための第１のバンドパスフィルタ５１０を有する。第２のデュプレクサは、好ましくは、第２のポート５３２と第３のポート５３３との間に接続された第２の周波数範囲のための第２のバンドパスフィルタ５２０を有する。第３のポート５３３は、改善された負荷の入力部４０１として機能する。第２のデュプレクサ５００の目的は、ＰＩＭ最適化された負荷２８０によって生成されたＰＩＭ信号をブロックして、このＰＩＭ信号がＰＩＭアナライザのテストポートに進行することができないようにすることである。ＤＵＴポート２０１と、改善された負荷４００の入力部４０１との間に、被試験デバイスを接続することができる。

図９は、先行する図面に示されているように、第２のデュプレクサ５００によって終端された第３のポートによる測定結果を示す。この線図は、図６と比較可能である。曲線６２１は、曲線６１１と同じ条件の下での測定値を示す。曲線６２２は、曲線６１２と同じ条件の下での測定値を示す。帯域幅全体にわたって測定された相互変調は、−１８８ｄＢｃを下回っており、この−１８８ｄＢｃという値は、最も良好な市販のＰＩＭテスタに比べてほぼ２０ｄＢ優れている。

図１０および図１１は、検証テストの結果を示す。上記の結果は、終端部として使用されるテストベンチおよびデュプレクサのそれぞれの相互変調を減算した結果である可能性がありうる。したがって、両方の残留する相互変調積の分離を達成するために、テストベンチの第３のポートと、改善された負荷の終端するデュプレクサとの間に、工場取り付け（factory-fit）の１／２インチ超柔軟ケーブルが使用されるような検証実験が実施されてきた。伝送線路によって分離された２つのＰＩＭソースは、信号が合計されるときに最大値を有し、信号が相殺されるときに最小値を有する、周波数にわたる周期的な相互変調レベルを結果的にもたらす。伝送線路は、観察される帯域の上側エッジと下側エッジとの間に少なくとも位相シフトの差を生じさせるような長さを有するべきである。その場合、１つの最小値および１つの最大値の周期全体が表示される。したがって、ケーブルの長さは、次のようになる：
Ｉ＝ｖ_ｐｈ／２Δｆ
ｖ_ｐｈは、位相速度であり、Δｆは、テストベンチによって表示可能な相互変調積の帯域幅である。本発明の場合には、ジャンパーケーブルの位相速度は、光速の７７％であり、３次相互変調積のための表示可能な周波数範囲は、第２の周波数範囲内の１７３０ＭＨｚから１７８５ＭＨｚまでである。したがって、超柔軟な１／２インチケーブルの長さは、２．１ｍでなければならない。

２つの異なるケーブルサンプルに関して、テスト結果が示されている。図１０は、デュプレクサの第３のポートと、改善された負荷との間において第１のケーブルを使用した場合における、図９と同じ測定の結果を示す。曲線６３１は曲線６２１に対応し、曲線６３２は曲線６２２に対応する。

図１１は、デュプレクサの第３のポートと、改善された負荷との間において同じ長さを有する別のケーブル、すなわち、第２のケーブルを使用した場合における、図１０と同じ測定の結果を示す。曲線６４１は曲線６３１に対応し、曲線６４２は曲線６３２に対応する。

両方の測定に関してＰＩＭレベルは、約１７６５ＭＨｚにおいて最大値を有し、約１７３２ＭＨｚにおいて最小値を有する。この結果は、２．７５ｍ（＝２．１ｍ／７７％）の電気的距離を有する２つのソースの信号が合計されたときの、相互変調積の周波数依存性の挙動に対する期待を満たすものである。最大値は、両方の信号の合計を示すので、テストベンチの残留ＰＩＭは、測定帯域全体にわたって＋４３ｄＢｍの搬送波電力において−１８５ｄＢｃより良好であると結論付けることができる。

この検証には依然として弱点があることに言及しなければならない。すなわち、同軸ケーブルのＰＩＭが無視できるほどわずかであることが仮定されているのである。しかしながら、ケーブルおよびコネクタは線状材料から形成されており、また、ケーブルの内部導体と外部導体との間の接合部と工場取り付けのコネクタとははんだ付けされており、このことは、非常に小さい相互変調積につながるはずである。さらに、テストの実施により、多数のケーブルサンプルに関して同様の結果が得られている。したがって、測定値が、ケーブルの自己相互変調の代わりに、テストベンチの残留ＰＩＭ示す可能性が非常に高い。

１００ デュプレクサ
１１０ 第１のデュプレクサフィルタ
１２０ 第２のデュプレクサフィルタ
１３１ 第１のポート
１３２ 第２のポート
１３３ 第３のポート
１５１ 第１のポートから第３のポートへの挿入損失
１５２ 第３のポートから第２のポートへの挿入損失
１６１ 第１の周波数範囲
１６２ 第２の周波数範囲
２００ ＰＩＭテストベンチ
２０１ テストベンチのＤＵＴポート
２１０ 第１の信号発生器
２１１ 第１の電力増幅器
２１２ 第１のサーキュレータ
２１３ 第１のサーキュレータ終端部
２１８ 第１の周波数
２２０ 第２の信号発生器
２２１ 第２の電力増幅器
２２２ 第２のサーキュレータ
２２３ 第２のサーキュレータ終端部
２２８ 第２の周波数
２３０ 方向性カプラ
２３１ 方向性カプラ終端部
２４０ 第１のアイソレーションフィルタ
２５０ 第２のアイソレーションフィルタ
２６０ ＬＮＡ（low noise amplifier：低雑音増幅器）
２７０ スペクトルアナライザ
２８０ ＰＩＭ最適化された負荷
３００ ＤＵＴ（device under test：被試験デバイス）
４００ 改善された負荷
４０１ 改善された負荷の入力部
４１０ 標準負荷
５００ 第２のデュプレクサ
５１０ 第１のデュプレクサフィルタ
５２０ 第２のデュプレクサフィルタ
５３１ 第１のポート
５３２ 第２のポート
５３３ 第３のポート
６１１ ＰＩＭ最適化された負荷による第１の相互変調曲線
６１２ ＰＩＭ最適化された負荷による第２の相互変調曲線
６２１ 改善された負荷による第１の相互変調曲線
６２２ 改善された負荷による第２の相互変調曲線
６３１ 改善された負荷および第１のケーブルによる第１の相互変調曲線
６３２ 改善された負荷および第１のケーブルによる第２の相互変調曲線
６４１ 改善された負荷および第２のケーブルによる第１の相互変調曲線
６４２ 改善された負荷および第２のケーブルによる第２の相互変調曲線
７００ デュプレクサのハウジング本体
７１０ カバー結合面
７１１ 絶縁されたねじのための孔
７１５ シールド接触面
７１９ 中空空間
７２０ 接触ストリップ
７４０ 共振器ロッド
７４１ 同調要素
７３１ 第１のポートコネクタ
７３２ 第２のポートコネクタ
７３３ 第３のポートコネクタ
７３６ 第１のポートの容量性カプラ
７３７ 第２のポートの容量性カプラ
７３８ 第３のポートの容量性カプラ
７４０ 同軸共振器ロッド
７４１ 誘電性の同調要素
７４２ 共振器間カップリング
７４５ 同調要素のための固定ナット
７５０ 容量性カップリング
７６０ ガルバニック接触
７８０ 金属製のカバー
７８１ 本体結合面
７８２ 絶縁されたねじ
７９０ シールド
７９５ 本体接触面

Claims (14)

1. 少なくとも１つのフィルタコンポーネント（７４０，７４２）と、金属製のハウジングとを含む、ＲＦ信号のためのフィルタであって、
   前記ハウジングは、モノリシックな金属製の本体（７００）を含み、前記フィルタは、少なくとも１つの同軸共振器ロッド（７４０）を含む、
   フィルタにおいて、
   前記ハウジングは、如何なるガルバニック接触をも有することなく前記本体に容量的に結合された金属製のカバー（７８０）を含む、
   ことを特徴とするフィルタ。
2. 前記同軸共振器ロッド（７４０）のうちの少なくとも１つは、ハウジング本体（７００）の少なくとも一部である、
   請求項１記載のフィルタ。
3. 前記カバー（７８０）は、少なくとも前記ハウジング本体（７００）の方を向いた面または前記カバー（７８０）の面全体に誘電体層を有する、
   請求項１または２記載のフィルタ。
4. 前記本体（７００）は、少なくとも前記ハウジングカバー（７８０）の方を向いた面または前記本体（７００）の面全体に誘電体層を有する、
   請求項１から３までのいずれか１項記載のフィルタ。
5. 前記本体は、前記カバーの本体結合面（７８１）に一致するカバー結合面（７１０）を有する、
   請求項１から４までのいずれか１項記載のフィルタ。
6. 前記カバー結合面および前記本体結合面の少なくとも一方は、誘電体層を有する、
   請求項５記載のフィルタ。
7. 前記誘電体層は、コーティング、酸化物層、陽極酸化層、酸化物、任意のセラミック材料、塗料、プラスチックフィルム、ポリマー材料、または、これらの任意の組合せのうちの少なくとも１つを含む、
   請求項３、４および６のいずれか１項記載のフィルタ。
8. 前記カバーは、絶縁材料を含む手段によって、好ましくはガラス繊維強化プラスチック製のねじ、ボルトまたはピンによって前記ハウジング本体に固定されている、
   請求項１から７までのいずれか１項記載のフィルタ。
9. 前記カバー（７８０）を覆うようにシールド（７９０）が設けられており、
   前記シールド（７９０）は、好ましくは少なくとも１つの本体接触面（７９５）を有し、前記本体接触面（７９５）を介して前記シールドの少なくとも１つのシールド接触面（７１５）とガルバニック接触している、
   請求項１から８までのいずれか１項記載のフィルタ。
10. 前記フィルタは、デュプレクサであり、
    前記デュプレクサは、第１のバンドパスフィルタを介して第３のポートに接続された第１のポートと、第２のバンドパスフィルタを介して前記第３のポートに接続された第２のポートとを有する、
    請求項１から９までのいずれか１項記載のフィルタ。
11. 前記フィルタは、６楕円空洞型フィルタコンポーネントを含むデュプレクサである、
    請求項１から１０までのいずれか１項記載のフィルタ。
12. 以下の特徴、すなわち、
    ・前記フィルタの少なくとも１つのポートカプラは、容量性である、
    ・前記フィルタの少なくとも１つのポートカプラは、コネクタのモノリシックな内部導体の一部である、
    ・共振器のための少なくとも１つの同調要素が設けられており、好ましくは酸化アルミニウムを含む、
    ・少なくとも１つの共振器間カップリングは、アルミニウムから形成されており、誘電体層を有する、
    ・前記同調要素を固定するためのナットは、前記同調要素および前記カバーのいずれにもガルバニック接触しないように絶縁されている、
    ・前記フィルタの全ての要素は、モノリシックな部品であり、前記要素間の接合部は、ガルバニック接触を回避するために誘電性のコーティングを間に有する、
    ・複数のモノリシックな要素の間の全ての静電容量は、線形性への悪影響を有することなく、所望の周波数範囲内でのガルバニック接触に代わる適切な置換えとなるために十分に低いインピーダンスを提供するように、ガルバニック接触を有することなく容量性カップリングを提供するように設計されている、
    のうちの少なくとも１つを含む、
    請求項１から１１までのいずれか１項記載のフィルタ。
13. パッシブ相互変調すなわちＰＩＭを測定するためのテストベンチであって、
    請求項１から１２までのいずれか１項記載のフィルタを少なくとも１つ含み、前記フィルタは、第１のバンドパスフィルタを介して第３のポートに接続された第１のポートと、第２のバンドパスフィルタを介して前記第３のポートに接続された第２のポートとを有する第１のデュプレクサであり、
    前記ＰＩＭテストベンチは、
    前記第１のポートに接続された、第１の周波数および第２の周波数でＲＦ信号を供給する少なくとも１つのＲＦ信号源と、
    前記第２のポートに接続されたスペクトルアナライザと、
    前記第３のポートに接続された負荷と、
    を含み、前記第３のポートと前記負荷との間にＤＵＴを接続するための手段が設けられている、
    テストベンチ。
14. 第２のデュプレクサと標準負荷とを含み、
    前記第２のデュプレクサは、
    当該第２のデュプレクサの第３のポートによって前記第１のデュプレクサの第３のポートに接続されており、
    当該第２のデュプレクサの第１のポートまたは第２のポートによって前記負荷に接続されており、
    当該第２のデュプレクサの第２のポートまたは第１のポートによって前記標準負荷に接続されており、
    前記第１のデュプレクサの前記第３のポートと前記第２のデュプレクサの前記第３のポートとの間にＤＵＴを接続するための手段が設けられている、
    請求項１３記載のテストベンチ。

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