JPH02131602A - マイクロ波フイルタ - Google Patents

マイクロ波フイルタ

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JPH02131602A
JPH02131602A JP28614388A JP28614388A JPH02131602A JP H02131602 A JPH02131602 A JP H02131602A JP 28614388 A JP28614388 A JP 28614388A JP 28614388 A JP28614388 A JP 28614388A JP H02131602 A JPH02131602 A JP H02131602A
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Hiroshi Saka
阪 博
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はストリップ線路またはマイクロストリップ線路
を用いたマイクロ波フィルタに関し、特K通過域周波数
が阻止域周波数よりも高く、かつ通過域周波数,阻止域
周波数ともに帯域幅が有限な場合のマイクロ波フィルタ
の構成に関するものである。
従来の技術 高周波信号(周波数はfs)と、この信号と周波数の異
なる局部発振信号(周波数はf● )ft入力し,これ
らの2つの信号の差の周波数成分である中間周波信号(
周波数はfs  fe,但しis >f eとする)を
出力として取シ出すミキサでは,高周波信号ヲミキサ・
ダイオードに伝達する主線路に,高周波信号は損失・な
く通過させるが,局部発振信号の2倍の周波数(2f.
)から高周波信号の周波数(fS)を差し引いた周波数
C2fe  fs )をもつイメージ信号(周波数fm
=2fe −rfB )は阻止するフィルタ(以下,こ
こでは信号通過・イメージ阻止フィルタと呼ぶことにす
る)を設け,さらには局部発振信号入力端子とミキサ・
ダイオード間には局部発振信号のみを選択通過させる局
発帯域通過フィルタ(局発BPFと略す)を設けている
。これは,高周波信号および局部発振信号を非線形素子
であるミキサ・ダイオードに印加すると周波数がynf
s±n f e ( rrr + nは整数)の測波帯
や高調波が発生する。そして.それらのスペクトルの中
でイメージ信号周波数fm中和周波数fts +fts
o波には高周波信号成分が含まれているので,これらの
波のうち特にイメージ信号を信号通過・イメージ阻止フ
ィルタでミキサ・ダイオードにもどし.局部発振信号と
再度混合させることによって、再変換された中間周波信
号を得ることができ、その結果ミキサの変換損失を減ら
すことができる。さらには,イメージ信号周波数と同一
の周波数をもった妨害波信号が高周波信号入力端子から
入り,中間周波信号周波数帯域内に入りとむのを,信号
通過・イメージ阻止フィルタによシ阻止することができ
る。
特に,使用されているミキサ・ダイオードが1個のシン
グル・ミキサではミキサ・ダイオードで発生するイメー
ジ信号をどう処理するかにより大きくミキサ性能が左右
される。そして、ミキサ・ダイオード端子から見たイン
ピーダンスがイメージ信号周波数に対してリアクティプ
になるように通常は設定される。従って,イメージ信号
を抑圧するための信号通過・イメージ阻止フィルタおよ
び局発BPFはシングル・ミキサを構成する上で欠かせ
ない構成要素となっている。信号通過・イメージ阻止フ
ィルタは高周波信号をミキサ・ダイオードに伝達する主
線路上に、あるいは主線路に結合して設けられるため,
信号通過・イメージ阻止フィルタの特性はそのままミキ
サ性能に影響を与える。ミキサ性能を決めるのは信号通
過・イメージ阻止フィルタの特性であると言っても過言
ではない。
このような信号通過・イメージ阻止フィルタには以下に
示すような性能が要求される。
(1)高周波信号に対する挿入損失ができるだけ小さい
こと。
(2)イメージ信号に対しては十分に抑圧する特性を有
すること。
(3)高周波信号およびイメージ信号に対して、必要な
通過帯域幅および阻止帯域幅を有すること。
μ)そして、高周波信号周波数とイメージ信号周波数と
が接近していれば、それだけ急峻な帯域外特性を有する
こと。
従来,ミキサに用いられる信号通過・イメージ阻止フィ
ルタとして第5図(特公昭63−10601号公報参照
)に示すような構成が使われていた。
第6図において.高周波信号の入力端子1および出力端
子2をストリップ線路で構成される主線路3で結び,主
線路3に長さがそれぞれl,.l2.l,の終端開放ス
タブ4,5.6’z等間隔に間隔l0でもって顆次並列
に接続している。終端開放スタブ4,5.6の長さl.
 .12.1.はイメージ信号の帯域内あるいは帯域近
傍に減衰極がくるようにイメージ信号の猛波長あるいは
ほぼ%波長の長さに選ぶ。そして終端開放スタブ4,5
.6の長さl,.I!2,l,および間隔l!oは.A
’2<j?jく1!。〈2l2かつII2<l, <l
。<2 1!2O条件を満足するか,あるいはl2<l
. =l,<l0<2 l2の条件を満足するように選
ぶと同時に、loの長さは高周波信号のA波長の1.5
倍前後に選ばれている。7.8は入出力端子1.2に接
続されている入出力線路である。
発明が解決しようとする課題 このような従来の主線路3と垂直方向に終端開放スタブ
4 ,B ,6が突き出した信号通過・イメージ阻止フ
ィルタでは以下に示すような欠点があった。
(1)終端開放スタブ4,5.6が主線路3と垂直方向
に突き出すように設けられているため、高周波信号の通
過帯域内での挿入損失が輻射により大きくなる。
(2)終端開放スタブ6は他の終端開放スタブ4.6に
比べて減衰極が高城側にあるため,終端開放スタブ5の
特性インピーダンスを高くすれば比較的急峻な立ち上が
り特性を有するフィルタ特性が得られるが,減衰極が高
城側にある終端開放スタブは1つのみであるので、立ち
上がシ特性の急峻なフィルタが得られない。
(3)終端開放スタブ4,5.6が主線路3と垂直方向
に突き出すように設けられているため,フィルタの幅が
広くなり,フィルタ寸法が大きくなる。
本発明はかかる点に鑑みてなされたもので、高周波信号
の通過帯域内での輻射による挿入損失が少なく,立ち上
が!ll特性が急峻で、寸法の小さいマイクロ波フィル
タを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は主線路の3ケ所に等間隔にまたはほぼ等間隔に
終端開放の第1.第2および第3の線路を順次接続し,
それらの終端開放の線路の長さをイメージ信号のほぼA
波長の長さに選ぶことにより,イメージ信号周波数で帯
域阻止フィルタ特性が得られるようにし,第1,第3の
線路は主線路と平行に設けられた終端開放の平行結合線
路で構成し、第1.第2,第3の線路の設けられている
間隔をイメージ信号の%波長の長さよシも長く、イメー
ジ信号の杯波長の長さよりも短かく選ぶことにより,特
に、高周波信号の具波長の1.5倍前後の間隔に選ぶこ
とにより、高周波信号周波数で帯域通過フィルタ特性が
得られるようにした構成としている。
作用 本発明は上記した構成により,高周波信号の通過帯域内
での輻射により挿入損失を少なくでき,立ち上がり特性
,つまり帯域外特性の急峻なフィルタを実現できる。し
かも,寸法の小さいフィルタを構成できる。
実施例 第1図は本発明の第1の実施例である信号通過・イメー
ジ阻止フィルタで,高周波信号の入力端子11および出
力端子12をストリップ線路で構成される主線路13で
結び、長さが1,.1,の終端開放の平行結合線路14
.16を主線路13と平行にかつ分布結合するように設
け,長さl2の終端開放スタブ16を主線路13に並列
接続し,しかも,平行結合線路14.終端開放スタブ1
6,平行結合線路16の順に間隔l。でもって主線路1
3に接続されている。終端開放の平行結合線路14,ス
タブ16.平行結合線路16の長さl1,l2,l,ぱ
イメージ信号の帯域内あるいは帯域近傍に減衰極がくる
ようにイメージ信号の純波長あるいFif′!iほμ波
長の長さに選ぶ。そして平行結合線路14.16の長さ
I1.1s .終端開放スタブ16の長さl2および間
隔l0は/1 bl2 <l。く2l1かつl,αl2
<1。<21,の条件を満足するか.あるいはl,= 
is −To < J’O <21!,の条件を満足す
るように選ぶと同時に. laの長さは高周波信号の%
波長の1.6倍前後に選び.平行結合線路14.16の
特性インピーダンスは入出力端子11.12に接続され
る入出力線路17.18の特性インピーダンス2。(通
常は60g)よりも高くなるようK選んでいる。
第1の実施例では,%性インピーダンスの高い平行結合
線路14 .16は主線路13と平行にかつ分布結合す
るように設けられているため,平行結合線路14.16
の開放端からの輻射によるフィルタの輻射損失を低減さ
せることができ,その結果として高周波信号の通過帯域
内ではフィルタの挿入損失を低減させ,イメージ信号の
阻止帯域内ではフィルタの減衰量を増大させることがで
きる。また,少なくとも2本の平行結合線路14.16
の特性インピーダンスを高く設定しているので,平行結
合線路14.16の阻止帯域内でのQ値が高くなり,立
ち上がり特性の急峻なフィルタ特性が得られる。特に高
周波信号とイメージ信号が比較的近接しているミキサに
用いられるイメージ抑圧のためのフィルタとして有効で
、すぐれたミキサ性能を実現することができる。また平
行結合線路14.16は主線路13と平行かつ分布結合
するように設けられているため,フィルタ寸法が小さく
できる。
第2図は第1図Kおいて,ス} IJフプ線路用誘電体
基板の比誘電率i2.6,厚さを0.61ffとし、平
行結合線路14.16の特性インピーダンスを120g
.終端開放スタブ15の特性インピーダンスを609と
した場合に, l., =J3jlll ,l, = 
l, ==5.5ff , l2= es.amの時の
フィルタ特性を示したものである。但し,平行結合線路
14.16および終端開放スタブ15の開放端にはエッ
ジ効果による縁容量が生じているが,この縁容量の効果
を考慮して計算している。第2図に示すフィルタでは周
波数が11.4〜14.0’Hzの範囲−t’FiVs
WRu2以下テあり、8.2 〜9.9GHZ周波数範
囲では30(1B以上の減衰量を有する特性が得られて
いる。従って、第2図に示すような特性を有するフィル
タは,高周波信号が11.4〜14.0G庵の周波数範
囲にあり、イメージ信号が8.2〜9.9Gl+1の周
波数範囲にあるミキサの信号通過・イメージ阻止フィル
タとして要求される性能を十分に満足するものである。
また,第1図の説明では2つの平行結合線路14.16
と終端開放スタブ16の間隔は等間隔であるが,間隔は
必ずしも正確に等間隔である必要はなく,ほぼ等間隔で
あればフィルタ特性は等間隔の場合と大きくずれること
はない。更に.平行結合線路や終端開放スタブの間隔l
。として,高周波信号の6/16波長よりも長(7/1
6波長よりも短かくなるように選ぶと、特にすぐれた特
性をもつフィルタが構成でき,第2図の特性を有するフ
ィルタはこの条件を満足するようなフィルタ寸法K選ば
れている。
第3図は本発明の第2の実施例である信号通過・イメー
ジ阻止フィルタで,第1図と同一の構成要素には同一番
号を付して説明する。25.25’は長さが等しいか,
ほぼ等しく.それぞれl2,12′は終端開放スタブで
,線路の長さ12*12’はイメージ信号の帯域内ある
いは帯域近傍に減衰極がくるようにイメージ信号の猛波
長あるいはほぼμ波長の長さK選び.主線路13の両側
で同じ位置に接続されている。それ以外は第1図と構成
は全く同じである。終端開放スタブ25,25’の特性
インピーダンスをそれぞれz25 .z25 −第1図
の終端開放スタブの特性インピーダンスをz,5とし、
終端開放スタブ16.25.25’の減衰極の周波数が
すべて一致するように終端開放スタブ15,25.25
’の長さを選ぶと1 /Z t s=’ /z25 +
 1 /Z 2 5’の関係が満たされる時には,第1
図と第3図のフィルタ特性は一致する。
第2の実施例では第1図の実施例の効果に加えて,終端
開放スタブ26 ,25’の長さl2.R2が少し異な
るように設定することにより終端開放スタブ25 ,2
5’による減衰極が2ケ所になり,減衰極の位置をイメ
ージ信号帯域で分散させることができ,結果として、イ
メージ信号帯域での減衰量を均一化できるものである。
又.第1図の実施例で終端開放スタブ16に低い特性イ
ンピーダンスの線路が必要な場合には.第2の実施例の
ように2つの終端開放スタブ25 ,25’に分解した
方が実効的に一層低い特性インピーダンスの終端開放ス
タブを実現することが容易となり、しかも.終端開放ス
タブ25 ,25’の線路幅を細くできるので、主線路
13と終端開放スタブ25,25′とを接続するのに線
路幅が広くなυ過ぎて,終端開放スタブの形成がじゃま
になることがなくなる。また,第3図の説明では、2つ
の平行結合線路14.16と終端開放スタブ25,25
’の間隔は等間隔であるが、間隔は必ずしも正確に等間
隔である必要はなく、ほぼ等間隔であれば,フィルタ特
性は等間隔の場合と大きくずれることはない。更に,間
隔l。とじて、高周波信号の5/16波長よりも長<,
7/16波長よりも短かくなるように選ぶと特にすぐれ
た特性をもつフィルタが構成できる。
第4図は本発明の第3の実施例である信号通過・イメー
ジ阻止フィルタで、高周波信号の入力端子31pよび出
力端子12をストリップ線路で構成される主線路33で
結び、長さがそれぞれl,l2 *l2’+l5の終端
開放の平行結合線路34.35 .35’,38を主線
路33と平行にかつ分布結合するように設け.平行結合
線路34.35(又は35’ ),36の順に間隔ff
oでもって主線路33に接続されている。しかも、平行
結合線路34と36とが主線路33に対して対向するよ
うに、また平行結合線路36′と36とが主線路33に
対して対向するようにして構成されている。
平行結合線路34 ,35 .35’  ,36の長さ
1, .12.12.ff,はイメージ信号の帯域内あ
るいは帯域近傍に減衰極がくるようにイメージ信号の%
波長あるいはほぼ%波長の長さに選ぶ。そして平行結合
線路34,35.35’  ,36の長さl 1 + 
l2 1 l2’ + isおよび間隔l。は.1,=
l αl’<l<21かつl 急l 急l ’<l<2
1,の条件を満足するか、あるいはl,=l3cxl2
zl2’ <l。〈2l,の条件を満足するように選ぶ
と同時に,loの長さは高周波信号の%波長の1.5倍
前後になるように,そして、平行結合線路34 .36
の特性インピーダンスは入出力端子11 .12に接続
される入出力線路37 .38の特性インピーダンスz
o(通常60Ω)よりも高くなるように選んでいる。
第3の実施例では,平行結合線路34,35.35’,
36は主線路33と平行に、かつ分布結合するように設
けられているため、平行結合線路34,35.35’,
36の開放端からの輻射によるフィルタの輻射損失を低
減させることができ,その結果として高周波信号の通過
帯域内ではフィルタの挿入損失を低減させ,イメージ信
号の阻止帯域内ではフィルタの減衰l!Fを増大させる
ことができる。また特に少なくとも2本の平行結合線路
34.36の特性インピーダンスを高く設定しているの
で,平行結合線路34.36の阻止帯域内でのQ値が高
く,立ち上がり特性の急峻なフィルタ特性が得られる。
特に高周波信号とイメージ信号が比較的近接しているミ
キサに用いられるイメージ抑圧のためのフィルタとして
有効で、すぐれたミキサ性能を実現することができる。
また、主線路33に接続されているのは,すべて主線路
33と平行に設けられた平行結合線路のみであるのでフ
ィルタの幅が非常に狭くできフィルタ寸法が小さくなる
。特にフィルタを遮断域にあるケースに収納して,フィ
ルタの輻射による影響を軽減させる場合には,フィルタ
の幅が狭い事は有効に作用する。更に、平行結合線路3
5 .35’の長さ12.12’が少し異なるように設
定することにより平行結合線路35.35’による減衰
極が2ケ所になシ,フィルタ全体として減衰極の位置を
イメージ信号帯域で分散させることができ,結果として
,イメージ信号帯域での減衰量を均一化できるものであ
る。また,第4図の説明では平行結合線路34 ,31
5 .36’,36の間隔は等間隔であるが,間隔は必
ずしも正確に等間隔である必要はなく,ほぼ等間隔であ
ればフィルタ特性は等間隔の場合と大きくずれることは
ない。更に、平行結合線路の間隔l0として,高周波信
号の6/16波長よりも長(7716波長よりも短かく
なるように選ぶと特にすぐれた特性をもつフィルタが構
成できる。
発明の効果 以上のように本発明によると、 (1)%性インピーダンスの高い平行結合線路が主線路
と平行に,かつ分布結合するように設けられているため
、平行結合線路の開放端からの輻射によるフィルタの輻
射損失を低減させることができ、その結果として高周波
信号の通過帯域内ではフィルタの挿入損失を低減させ,
イメージ信号の阻止帯域内ではフィルタの減衰量を増大
させることができる。
(2)少なくとも2本の平行結合線路の特性インピーダ
ンスを高く設定しているので,平行結合線路の阻止帯域
内でのq値が高くなり、立ち上がり特性の急峻なフィル
タ特性が得られる。特に高周波信号とイメージ信号が比
較的近接しているミキサに用いられるイメージ抑圧のた
めのフィルタとして有効で、すぐれたミキサ性能を実現
することができる。
(3)平行結合線路と終端開放スタブの長さ!,12.
1,はイメージ信号の帯域内あるいは帯域近傍に減衰極
がくるようにイメージ信号の号波長あるいはほぼ%波長
の長さに選ぶ。そして平行結合線路と終端開放スタブの
長さl ,+ 1 2 +!,および間隔l。はl,主
E2く!。く2!,かつ!,主!2〈!。<243の条
件を満足するか、あるいはl.=l,4l2<lo<2
1.0条件を満足するように選ぶことによシ、立ち上が
シ特性が一層急峻になるとともに、通過帯域の広帯域な
フィルタが得られる。
(4)  間隔1o として高周波信号の6/16波長
よりも長<7/16波長よりも短かくなるように選ぶと
、立ち上がシ特性や通過帯域幅で特にすぐれたフィルタ
が構成できる。
(5)主線路に接続される終端開放の線路として、主線
路と平行にかつ分布結合した平行結合線路を主として用
いているのでフィルタ全体の寸法を小型化できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の第1の実施例におけるストリップ線路
で構成されたマイクロ波フィルタ回路を示すパターン図
,第2図は第1図のフィルタ回路の挿入損失の周波数特
性の具体例を示す特性図、第3図は本発明の第2の実施
例におけるストリップ線路で構成されたマイクロ波フィ
ルタ回路を示すパターン図,第4図は本発明の第3の実
施例に3けるストリップ線路で構成されたマイクロ波フ
ィルタ回路を示すパターン図、第5図は従来のストリッ
プ線路で構成されたマイクロ波フィルタ回路のパターン
図である。 11.31・・・・・・入力端子,12.32・・・・
・・出力端子、13.33・・・・・・主線路,14,
16,34,35.35’  ,36・・・・・・平行
結合線路、16.25.26’・・・・・・終端開放ス
タブ.17,18,37.38・・・・・・入出力線路
。 t3−−ヱ廟U募 ノ7,/δ−一− へはbfyJ唄をg、第 図 富 図 ■液校(GHz)

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)入力端子および出力端子を有する主線路と、この
    主線路に間隔が等間隔か、あるいはほぼ等間隔のl_0
    でもって一端が順次接続された長さがそれぞれl_1,
    l_2,l_3の終端開放の第1,第2および第3の線
    路とで構成され、第1および第3の線路は前記主線路と
    分布結合するように前記主線路に平行に設けられた終端
    開放の平行結合線路で構成し、第2の線路は前記主線路
    に並列に設けられた終端開放のスタブで構成し、かつ、
    第1,第2および第3の線路の長さl_1,l_2,l
    _3を阻止帯域内に減衰極がくるように阻止域周波数の
    1/4の長さに選び、l_1≒l_2<l_0<2l_
    1かつl_3≒l_2<l_0<2l_3の条件を満足
    するか、あるいはl_1=l_3≒l_2<l_0<2
    l_1の条件を満足するようにl_0,l_1,l_2
    ,l_3の長さを選ぶとともに、少なくとも第1および
    第3の線路の特性インピーダンスを前記入力端子あるい
    は前記出力端子に接続される入出力線路の特性インピー
    ダンスよりも高く選んだことを特徴とするマイク波フィ
    ルタ。 (2)主線路に設けられた第1,第2および第3の線路
    の間隔l_0を通過域周波数の5/16波長よりも長く
    、7/16波長よりも短かくなるように選んだことを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のマイクロ波フィル
    タ。 (3)終端開放の第1,第2および第3の線路の長さl
    _1,l_2,l_3の長さをl_1<l_2かつl_
    3<l_2の条件を満足するように選んだことを特徴と
    する特許請求の範囲第2項記載のマイクロ波フィルタ。 (4)入力端子および出力端子を有する主線路と、この
    主線路に間隔が等間隔か、あるいはほぼ等間隔のl_0
    でもって一端が順次接続された長さがそれぞれl_1,
    l_2,l_2′,l_3の終端開放の第1,第2,第
    3および第4の線路とで構成され、第2および第3の線
    路は線路長l_2,l_2′が等しいか、ほぼ等しい条
    件のもとで、前記主線路の同じ位置に配置されるように
    構成し、第1および第4の線路は前記主線路と分布結合
    するように前記主線路に平行に設けられた終端開放の平
    行結合線路で構成し、かつ第1,第2,第3および第4
    の線路の長さl_1,l_2,l_2′,l_3を阻止
    帯域内に減衰極がくるように阻止域周波数の1/4波長
    の長さに選び、l_1≒l_2≒l_2′<l_0<2
    l_1かつl_3≒l_2≒l_2′<l_0<2l_
    3の条件を満足するか、あるいはl_1=l_3≒l_
    2≒l_2′<l_0<2l_1の条件を満足するよう
    に、l_0,l_1,l_2,l_2′,l_3の長さ
    を選ぶとともに、少なくとも、第1および第4の線路の
    特性インピーダンスを前記入力端子あるいは前記出力端
    子に接続される入出力線路の特性インピーダンスよりも
    高く選んだことを特徴とするマイクロ波フィルタ。 (6)主線路に設けられた第1,第2,第3および第4
    の線路の間隔l_0を通過域周波数の5/16波長より
    も長く、7/16波長よりも短かくなるように選んだこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第4項記載のマイクロ波
    フィルタ。 (6)第2および第3の線路は主線路に並列に設けられ
    た終端開放のスタブで構成し、前記主線路の両側の同じ
    位置に配置されるようにしたことを特徴とする特許請求
    の範囲第4項記載のマイクロ波フィルタ。 (7)第2および第3の線路は主線路と分布結合するよ
    うに前記主線路に平行に設けられた終端開放の平行結合
    線路で構成し、第1の線路と第2の線路とが前記主線路
    に対して対向するように配置させ、第3の線路と第4の
    線路とが前記主線路に対して対向するように配置させる
    ようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
    のマイクロ波フィルタ。
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