JPH04115602A - フィルター回路 - Google Patents

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、衛星放送受信コンバータや衛星通信装置など
のマイクロ波無線装置で使用されるフィルター回路に関
するものである。

従来の技術 第４図は、従来のフィルター回路の回路パターンを示し
ており、本図を用いて従来の技術について説明する。

２．３，４．５は通過帯域の中心周波数で２分の１波長
の長さのマイクロストリップ線路共振器であり、本図で
は共振器を４段使用し、５つの個結合セクションよりバ
ンドパスフィルターを構成している。６は特性インピー
ダンスが５０オームの信号入力用マイクロストリップ線
路であり、７は特性インピーダンスが５０オームの信号
出力用マイクロストリップ線路である。各段のマイクロ
ストリップ線路共振器の結合部における線路輻Ｗｎと結
合間隔５ｎ（ｎはセクション番号を示す）は、フィルタ
ーの通過帯域幅２選択度および入出力インピーダンス等
のフィルターパラメーターから算出される。この従来例
におけるフィルターは、中心周波数が１４．２５ＧＨｚ
、通過域の比帯域は９％、リップル損失は０．０５ｄＢ
、入出力インピーダンスは５０オームのチエビシエフ特
性フィルターであり、各段のＷｎとＳｎは表１に示す値
となる。

５０オームとする理由は、マイクロ波無線装置に使用さ
れる高周波部品の多くは、５０オームのインピーダンス
に設計されており、これらの部品とインピーダンス整合
を取るためである。

発明が解決しようとする課題 このような従来技術によるフィルター回路では、使用す
る回路基板１の誘電率が比較的低い場合には、入出力イ
ンピーダンスが５０オームで、かつ通過域の狭いフィル
ターを実現することが困難であった。これは、各個結合
セクションの偶モード特性インピーダンスＺＯｅと奇モ
ード特性インピーダンスＺｏｏを同時に実現するＷｎと
Ｓｎが実用的な回路寸法の範囲内で存在しなくなるから
である。このことについて、少し説明する。

第３図は、比誘電率２．６、厚み０．６＋ｗｍのテフロ
ンよりなる回路基板１上に形成した結合マイクロストリ
ップ線路のＺｏｅとＺｏｏをＷ／Ｈの関数として表した
グラフであり、Ｓ／Ｈをパラメーターとしている。ここ
で、Ｗは結合マイクロストリップ線路の線路輻、Ｓは結
合間隔、Ｈは回路基板ｌの厚みを表している。また１ａ
は接地導体である。２分の１波長マイクロストリップ線
路共振器を複数段債結合して構成するバンドパスフィル
ターの設計において、通過帯域幅を次第に狭くしていく
と、各段のＺｏｏは大きく、Ｚｏｅは小さくなり、それ
らの比Ｚ　ｏ　ｅ　／　Ｚ　ｏ　ｏは１に近づいていく
。したがって、通過帯域の狭いフィルターを設計する場
合、Ｚｏｅを小さ（する必要があり、このために結合部
の線路輻を広くしなければならないことが同図よりわか
る。

ところが、第３図かられかるように、Ｚｏｅが小さくな
る割合は、Ｗが大きいほど緩やかになるため、フィルタ
ー狭帯域化にともなって、所要のＺｏｅを実現するため
のＷは非常に広（なり、実用的な回路寸法からかけ離れ
たものになるケースがある。さらに、マイクロストリッ
プ線路共振器の線路輻がその共振器長に近づいてい（た
め、所要の共振周波数が得られず、フィルターの設計が
困難となることがある。

上記理由のため、従来技術でフィルターの設計が困難と
なる場合には、通過帯域幅を所望の値よりも若干法（設
計し、このとき生じる選択度の劣化をカバーするために
、意図的に中心周波数をずらすことで所望の選択度を得
ていた。しかし、このような方法は５通過域よりも高域
側か低域側のいずれか一方しか選択度は改善されないと
いう欠点があり、しばしば、マイクロ波無線装置のスプ
リアス特性などを劣化させる重大な原因となっていた。

ただし、アルミナで回路基板１を形成した時のように比
較的誘電率が高い基板を用いてフィルターを設計する場
合には、ＺｏｅとＺｏｏを同時に実現するＷｎとＳｎが
実用的な回路寸法範囲内で存在するため、上記課題は起
こり難い。しかし、テフロンのようなマイクロ波用の低
誘電率の回路基板ｌは、高誘電率基板に比べ、誘電損失
が少な（、基板の加工性に優れ、しかも、フォトエツチ
ングという簡単なプロセスでパターン形成ができるため
、マイクロ波無線装置でよ（利用される基板である。

本発明は、このような理由から、従来技術によって、低
誘電率の回路基板を用いてフィルターを設計する場合に
発生する上記の課題を解決し、簡単な構成で優れた特性
を実現するフィルター回路を提供するものである。

課題を解決するための手段 このような従来技術の課題を解決するための本発明の手
段は、回路基板上で、通過周波数帯の中心周波数で２分
の１波長の長さのマイクロストリップ線路共振器を複数
段側結合し、この複数段側結合されたマイクロストリッ
プ線路共振器の結合部における線路輻と結合間隔をこの
バンドパスフィルターの入力インピーダンスと出力イン
ピーダンスが等しくかつ５０オームより高（なるように
設定し、さらに、バンドパスフィルターの入力端と出力
端のそれぞれに、特性インピーダンスが５０オームとバ
ンドパスフィルターの入出力インピーダンスの積の平方
根に等しく、かつ長さが通過帯域の中心周波数で４分の
１波長のマイクロストリップ線路を直列接続し、これら
のマイクロストリップ線路と直列に、特性インピーダン
スが５０オームのマイクロストリップ線路を接続すると
いつものである。

作用 次に、上記手段がどのような働きをして、従来技術の課
題を解決すべく作用するかについて説明する。

フィルターの入出力インピーダンスを５０オームよりも
高くすると、高くした割合だけ各結合段のＺｏｅとＺｏ
ｏも高（なる。したがって、第３図より明らかなように
、マイクロストリップ線路共振器の線路輻を狭くするこ
とが可能となり、実用的な回路寸法の線路輻が使用でき
る。また、この線路輻は、共振器の長さに比べて十分小
さくできるため、２分の１波長マイクロストリップ線路
共振器の共振周波数は所要の値が得られ、設計どうりの
フィルター回路が実現される。しかし、このようにして
得られたフィルターの入出力インピーダンスは５０オー
ムよりも高（なっているために、５０オームのインピー
ダンスをもつ周辺回路とのインピーダンス整合が取れて
いないことになる。

そこで次に、このようにして設計したフィルターの入力
端と出力端に、特性インピーダンスが５０オームとバン
ドパスフィルターの入出力インピーダンスの積の平方根
に等しく、かつ長さが通過帯域の中心周波数で４分の１
波長のマイクロストリップ線路を直列接続すれば、これ
が４分の１波長インピーダンス変成器として機能するた
め、フィルターを５０オームにインピーダンス整合させ
ることができる。

以上のような作用によって、比較的低誘電率の回路基板
を用いる場合でも、通過帯域の狭いフィルターを実現で
きる。

実施例 本発明によるフィルター回路の一実施例について図面を
用いて説明する。第１図は、本発明によるフィルター回
路の回路パターンを示す図であり、１は比誘電率２．６
、厚み０．６−のテフロンよりなる回路基板で、裏面に
は接地導体が、表面には同図に示すフィルターパターン
が形成されている。２，３，４．５はそれぞれ２分の１
波長マイクロストリップ線路共振器であり、本実施例で
は、共振器は４段あり、個結合のセクションは５つであ
り、それぞれ同図に示すセクション番号が与えられてい
る。各共振器の長さと結合セクションの線路輻Ｗｎおよ
び結合間隔Ｓｎ（但し、ｎはセクション番号）は、この
フィルターの中心周波数が１４．２５ＧＨｚ、通過帯域
の比帯域が５％、リップル損失が０．０５ｄＢ、入出力
インピーダンスが８０オームとなるように定めである。

８は信号入力用のマイクロストリップ線路であり、その
特性インピーダンスは５０オームであり、また、９は信
号出力用のマイクロストリップ線路であり、その特性イ
ンピーダンスも５０オームである。６はマイクロストリ
ップ線路８とフィルターとの間に直列接続された特性イ
ンピーダンス６３．２オームの４分の１波長マイクロス
トリップ線路である。７はマイクロストリップ線路９と
フィルターとの間に直列接続された特性インピーダンス
６３．２オームの４分の１波長マイクロストリップ線路
である。つまり、マイクロストリップ線路６とマイクロ
ストリップ線路７の特性インピーダンスは、８０オーム
と５０オームの積の平方根であり、かつ長さが４分の１
波長であるために、フィルターの入出力インピーダンス
（８０オーム）を５０オームに整合させるインピーダン
ス変成器として機能していることになる。特性インピー
ダンスが５０オームのマイクロストリップ線路８と９は
、このフィルターをマイクロ波無線装置で使用する場合
に、これに接続される部品との電気的接続を行うための
ものであり、長さに対する制約はない。

次に、本発明によるフィルター回路をマイクロ波無線装
置に適用した実施例について説明する。

第２図は、受信フロントエンドの代表的なブロック図を
表している。同図において、１０はアンテナ、１１は前
置増幅器、１２はイメージ信号除去フィルター　１３は
ミキサー　１４はＩＦ信号増幅器、１５は本発明による
フィルター回路、１６はｎ逓倍器、１７はＩＦ信号出力
端子、１８は基準信号入力端子である。

同図において、アンテナ１０で受信したＲＦ倍信号、前
置増幅器１１で増幅された後、イメージ除去フィルター
１２を通過して、ミキサー１３でＩＦ倍信号周波数変換
されＩＦ信号増幅器で増幅されてＩＦ信号出力端子から
出力される。また、局発信号は、基準信号入力端子１８
から入力された基準信号をｎ逓倍器で周波数逓倍した後
、本発明によるフィルター回路１５で不要成分を除去し
てミキサー１３に供給されている。本実施例では、局発
信号周波数はＲＦ倍信号下側に設定されており、このた
めイメージ信号は、局発信号からＩＦ倍信号け下側に離
れた周波数となる。

ところで、第２図に示すように逓倍器を用いて局発信号
を発生させる方式では、基準信号の高調波成分が多く発
生し、これらの不要信号成分が十分に除去されずにミキ
サーに入力されると、多くのミキシング積が発生して、
受信性能が劣化する。特に、逓倍器で発生する不要成分
のうち、ＲＦ信号帯域とイメージ信号帯域の成分は、１
Ｆ信号帯域に落ち込んでくるために、衛星通信のように
微弱信号を扱う受信系では、これらの成分を十分に除去
することが重要となる。

イメージ信号とＲＦ倍信号、それぞれ局発信号の下側と
上側に存在しているために、フィルター１５には、十分
な通過帯域外減衰度が要求される。本発明によるフィル
ター回路１５は、狭帯域化が可能なため、このような要
求に応えることができるものである。

発明の効果 本発明による効果は、比較的誘電率の低い回路基板を用
いる場合でも、入出力インピーダンスが５０オームで、
かつ通過帯域が狭いバンドパスフィルターを簡単な構成
によって実現できるということである。さらに、本発明
によるフィルター回路を逓倍器を内蔵した局部発振器な
どに適用することにより、スプリアス特性が優れたマイ
クロ波無線装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフィルター回路の一実施例を示す
回路パターン図、第２図は本発明の一実施例によるフィ
ルター回路を受信フロントエンドに適用したときのブロ
ック図を示す。第３図はテフロン基板上に形成した結合
線路の偶モード特性インピーダンスと奇モード特性イン
ピーダンスを示すグラフで、第４図は従来技術によるフ
ィルターの回路パターン図である。 １・・・・・・テフロンよりなる回路基板、２，３゜４
．５・・・・・・２分の１波長マイクロストリップ線路
共振器、６，７・・・・・・インピーダンス変成器、８
゜９・・・・・・５０オームマイクロストリップ線路、
１０・・・・・・アンテナ、１１・・・・・・前置増幅
器、１２・・・・・・フィルター　１３・・・・・・ミ
キサー　１４・・・・・・ＩＦ信号増幅器、１５・・・
・・・本発明によるフィルター回路、１６・・・・・・
ｎ逓倍器、１７・・・・・・ＩＦ信号出力端子、１８・
・・・・・基準信号入力端子。 代理人の氏名　弁理士小蝦治明　ほか２名テフロシよソ
なる回ｇを纂彩【 ２分ハ７タ灰夷フイ７０ストソツ７１ 線Ｖ番共１反■ ６．７・・・イシと０−り゛′クス尖Ｊへ１豪２・　・
イ言号大力用マイクロスｈソ、、フ０＃ｉ寥［９・・ｆ
宮号エカ雨フイグロストゾ・ソア牛喝図 蒙ニ ／ ｚ、３．４．５ アシテナ −ｎｙｔ壇帽慕 フイｌレクー ミＡサー ・ＩＦｆｔＪｊ増Ｉ？息器 図 ）５　　、イト、１ントロ月ｌ：よるクイｌレター回ｉ
各 １６７−１通倍器 １７　・ＩＦイ菖号エカ鳩子 １３　　墓導イ富号入力諸子 ２〜５　・フイグＤストリップ湘ｌ各 共弓屑」督 第４図 −すＺｏ。 １１号 Ｗ／Ｈ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 回路基板上で、通過周波数帯の中心周波数で２分の１波
   長の長さのマイクロストリップ線路共振器を複数段側結
   合してバンドパスフィルターを形成し、前記マイクロス
   トリップ線路共振器の結合部における線路輻と結合間隔
   を、このバンドパスフィルターの入力インピーダンスと
   出力インピーダンスが等しく、かつ５０オームより高く
   なるように設定し、前記バンドパスフィルターの入力端
   と出力端のそれぞれに、特性インピーダンスが５０オー
   ムのマイクロストリップ線路と前記バンドパスフィルタ
   ーの入出力インピーダンスの積の平方根に等しく、かつ
   長さが前記中心周波数で４分の１波長のマイクロストリ
   ップ線路を直列に接続し、 さらに、それぞれの前記４分の１波長マイクロストリッ
   プ線路に、特性インピーダンスが５０オームのマイクロ
   ストリップ線路を直列に接続したことを特徴とするフィ
   ルター回路。