JPH05267908A

JPH05267908A - 高周波フィルタ

Info

Publication number: JPH05267908A
Application number: JP4091926A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Nagai; 靖浩永井; Keiichiro Ito; 圭一郎伊藤; Takafumi Suzuki; 尚文鈴木; Osamu Michigami; 修道上
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1992-03-17
Filing date: 1992-03-17
Publication date: 1993-10-15
Anticipated expiration: 2014-06-02
Also published as: JP2898462B2

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は、特に、簡単な操作で阻止特性（通
過阻止周波数、減衰量、周波数幅）を選択的に設定し得
る高周波フィルタを提供することを目的とする。【構成】超伝導材料から成る信号伝搬線路６と半波長
共振器８、９とを夫々第１の誘電基板４と第２の誘電基
板５に各別に設け、さらに、これら基板４、５を対向す
るように重ね合わせると共に、該対向する基板との相対
位置関係を、信号伝搬線路６と半波長共振器８、９とが
離接するように、外部信号により制御するアクチュエー
タを設けている。外部信号により駆動手段を制御する
と、側結合の状態、即ち、伝搬線路６と共振器８、９と
の隙間が変化するので、該隙間量に応じて通過阻止特性
を任意に選択できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波領域の複数
の周波数帯域の通過阻止（帯域除去）作用の阻止特性を
選択的に設定可能にする操作機能を備えたデバイス構成
の高周波フィルタに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、マイクロ波領域で使用される受動
部品たる各種フィルタ（低域通過フィルタ、帯域通過フ
ィルタ、高域通過フィルタ、通過阻止フィルタ等）は、
無酸素銅あるいは金等の表面抵抗の低い常伝導金属によ
り構成されていた。

【０００３】一方、近年、Ｙ系、Ｂｉ系、Ｔｌ系等の酸
化物超伝導材料が発見され、また、これらの材料の薄膜
化技術が飛躍的に向上したことから、該超伝導材料によ
り前記フィルタを構成させる技術の研究開発が進められ
ている。

【０００４】他方、マイクロ波領域では、基本的には中
心導体たる共振器を中核としてフィルタ動作が行なわれ
るので、前記超伝導材料によりフィルタの共振器を構成
した場合、該共振器は、常伝導薄膜で構成する場合に比
べて著しく大きなＱ値を有する（換言すれば表面抵抗が
小さい）ために、著しく低い挿入損失、狭い帯域幅、良
好なスカート特性を実現できる。

【０００５】図５は、上記観点から構成された従来の通
過阻止型の高周波フィルタの中心導体のパターン例を示
すものである。本構成例では、同一の基板ｌ上に、中心
導体たる信号伝搬線路２及び半波長共振器３が支持さ
れ、該基板１の裏面側には図示省略のグランドプレーン
が設けられている。

【０００６】図６は、図６に示す構成の通過阻止型フィ
ルタの特性を示すものであり、７７Ｋ雰囲気下で測定し
たものである。これによると、フィルタの共振器３が常
伝導薄膜（Ａｕ）又は超伝導薄膜（Ｔｌ系）のいずれか
ら成る場合も、周波数が９．５５［ＧＨｚ］付近の信号
のみを阻止する機能を有している。

【０００７】ただし、常伝導薄膜から成る共振器を有す
るフィルタにおいては、Ｑ値が低いために９．５５［Ｇ
Ｈｚ］の信号減衰量が−２０［ｄＢ］であり、かつ、阻
止帯域も広がっているのに対し、超伝導薄膜から成る共
振器を有する場合は、Ｑ値が大きいため、信号減衰量が
−４５［ｄＢ］であり、阻止帯域も狭く、良好な通過阻
止特性となることが理解できる。

【０００８】かかる特性を有するフィルタは、例えばパ
ーソナル通信や衛星通信において、増幅器などの信号処
理系に流入する不要な大振幅信号を抑制するために用い
られており、単独で用いられることもあるが、一般に
は、周波数の異なる複数の不要な信号の各々の流入抑制
を図るために、複数の周波数に対応した通過阻止作用を
有するフィルタバンクの構成部品として重用されてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の通過阻止型フィルタの構成では、単なる通過阻止作
用を発揮できるに過ぎないので、例えば上記フィルタバ
ンクとして用いられた場合、無線信号の環境によって
は、限られた周波数帯域に極めて多くのチャネルが必要
なことがあると共に、特定周波数の不要信号は別の時点
では必要信号となる可能性があり、この場合、外部信号
により通過阻止作用を選択的に維持又は停止させること
が必要となるが、かかる選択的な通過阻止作用の実現の
問題に対処することはできない。

【００１０】すなわち、図５に示すような従来技術の構
成では、信号伝搬用線路２と半波長共振器３とを同一基
板上に形成させていたため、通過阻止周波数を選択させ
ることはできなかった。

【００１１】本発明は、大きなＱ値の帯有等良好な通過
阻止特性を発揮し得ると共に、簡単な操作で阻止特性
（通過阻止周波数、阻止域減衰量、阻止域周波数幅等）
を選択的に設定し得る高周波フィルタを提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来技術
の課題を解決するべくなされたものであり、ストリップ
ライン構造又はマイクロストリップ構造の通過阻止型の
高周波フィルタにおいて、フィルタ機能の中核的構成要
素であって夫々超伝導材料から成る信号伝搬線路と半波
長共振器とを各別の誘電基板上に設け、さらに、これら
誘電基板を対向するように重ね合わせると共に、該対向
する誘電基板との相対位置関係を、信号伝搬線路と半波
長共振器とが離接するように、外部信号により制御する
駆動手段を設けた特徴とする。

【００１３】

【作用】外部信号により駆動手段を制御すると、側結合
の状態、即ち、伝搬線路と共振器との隙間が変化するの
で、該隙間量に応じて通過阻止特性（通過阻止周波数、
阻止域動作減衰量、阻止域周波数幅等）を任意に選択で
きる。

【００１４】

【実施例】図１は、本発明の第１実施例に係るものであ
り、ストリップライン構造で構成されたものである。本
実施例では、同図（ａ）に示す第１の誘電基板４と、同
図（ｂ）に示す第２の誘電基板５とから大略構成されて
おり、該第１の誘電基板４の一面側には超伝導薄膜から
成る信号伝搬線路６が設けられ、第２の誘電基板５の一
面側には第１の阻止周波数を有し酸化物超伝導薄膜から
成る半波長共振器８と、第２の阻止周波数を有し酸化物
超伝導薄膜から成る半波長共振器９が設けられている。

【００１５】前記半波長共振器８は線路長が３．３［ｃ
ｍ］であり、周波数が１．５［ＧＨｚ］に共振点を持つ
ものであり、また、前記半波長共振器９は線路長が５
［ｃｍ］であり、ｌ［ＧＨｚ］に共振点を持つものであ
る。なお、半波長共振器は少なくとも２個以上設ける。

【００１６】そして、第１の誘電基板４と第２の誘電基
板５の各他面側には、常伝導金属薄膜、あるいは超伝導
薄膜から成るグランドプレーン７、１０が設けられ、前
記誘電基板４、５は前記一面側同士が対向するように重
ね合わされる（同図の孤状実線矢印参照）。

【００１７】前記誘電基板４、５としては、誘電損失の
少ない、ＭｇＯ、ＬａＡｌＯ₃等から成る基板が用いら
れる。ここでは、比誘電率が９．４で厚みが０．５［ｍ
ｍ］であるＭｇＯを用いた場合につき説明する。

【００１８】かかるＭｇＯ基板を用いた場合、特性イン
ピーダンス５０［Ω］を得るためには、線路幅を約０．
１６［ｍｍ］に設定するが、この線路を超伝導薄膜にて
形成すると、ｌ［ＧＨｚ］、７７［Ｋ］の動作で、挿入
損失は０．ｌ［ｄＢ／ｍ］以下という極めて低いものと
なる。

【００１９】なお、ＬａＡｌＯ₃から成る基板（比誘電
率は約２５）を用いても、特性インピーダンスの観点か
ら線路幅などが異なる以外は、基本的には前記ＭｇＯ基
板と同様の効果が得られる。

【００２０】他方、図１（ｃ）、（ｄ）に示すように、
信号伝搬線路６の両端部には高周波信号の入出力コネク
タ１１が設けられるようになっている。また、前記第１
の誘電基板４は所定の部材（ケース等）に固定されてお
り、前記第２の誘電基板５には図示省略のアクチュエー
タが連結され、該アクチュエータは外部信号により制御
されるようになっている。

【００２１】次に、上記のように構成された本実施例の
作動につき説明する。

【００２２】図１（ｃ）に示す状態はアクチュエータの
駆動により第２の誘電基板５を第１の誘電基板４とは平
行方向（図１（ｃ）の矢印方向）に移動させた場合を示
すものであり、該移動による伝搬線路６への半波長共振
器９の近接に基づき、第２の阻止周波数（半波長共振器
９の共振周波数に相当）についての通過阻止が行なえ
る。

【００２３】また、図１（ｄ）に示す状態は第２の誘電
基板５を図１（ｃ）とは反対方向（図１（ｄ）の矢印方
向）に移動させた場合を示すものであり、該移動による
伝搬線路６への半波長共振器８の近接に基づき、第１の
阻止周波数（半波長共振器８の共振周波数に相当）につ
いての通過阻止が行なえる。

【００２４】図２は、図１（ｃ）及び（ｄ）に示す状態
における信号の透過係数の周波数依存性を示すものであ
る。

【００２５】図２（ａ）は、図１（ｃ）に対応するもの
であり、信号伝搬線路６と半波長共振器９とが近接して
いるため、前記線路６を伝搬する第２の阻止周波数たる
ｌ［ＧＨｚ］の信号のみが側結合により共振器９に吸収
され、このため、該１［ＧＨｚ］の周波数の信号につい
ては透過係数Ｓ₂₁が鋭くかつ大きく落込み通過すること
ができない。

【００２６】一方、図２（ｂ）は、図１（ｄ）に対応す
るものであり、信号伝搬線路６と半波長共振器８とが近
接しているため、第１の阻止周波数たるｌ．５［ＧＨ
ｚ］（半波長共振器８の共振周波数に相当）の信号の通
過が阻止される。

【００２７】上記のような信号の通過阻止特性（阻止域
動作減衰量、阻止域周波数幅）は、側結合の状態、即
ち、伝搬線路６と共振器８、９との隙間によって決定さ
れるため、本発明の構成では阻止周波数の選択のみなら
ず、他の通過阻止特性も選択できる。従って、前記アク
チュエータの駆動による第２の誘電基板５の機械的駆動
により、当該フィルタバンクが適用される各電磁環境に
応じた阻止特性の選択を行うことができる。

【００２８】図３は、第２実施例に係るものであり、マ
イクロストリップ構造で構成されたものであり、上記第
１実施例に係るストリップライン構造の場合との構成上
の主な違いは次の通りである。すなわち、第一に、第２
の誘電基板５にはグランドプレーンが省略されているこ
と、第二に、伝搬線路６は所定の特性インピーダンスを
得るために線幅を広くしていること、第三に、実効誘電
率が小さくなるために共振器長が若干長くなることであ
る。

【００２９】ただし、かかる構成上の相違点は上記阻止
特性の選択という作用には何等影響を与えないので、マ
イクロストリップ構造で構成しても基本的には上記スト
リップライン構造の場合と同様な効果を奏することとな
る。

【００３０】図４は、第３実施例に係るものであり、上
記第１及び第２実施例とは、第２の誘電基板を二つの分
離基板５ａ、５ｂにて形成した点が大きく異なる。この
場合において、該分離基板５ａ、５ｂには夫々半波長共
振器（図示省略）が設けられている一方、図示省略のア
クチュエータの駆動により伝搬線路（図示省略）を有す
る誘電基板４に対して垂直方向にかつ互い反対方向（同
図矢印方向参照）に移動させるようになっている。

【００３１】かかる構成とすることにより、図４（ａ）
に示す場合を、例えば第２の阻止周波数の通過阻止状態
とし、図４（ｂ）に示す場合を、第１の阻止周波数の通
過阻止状態とすることができる。すなわち、例えば分離
基板５ｂ上の半波長共振器の第１の誘電基板４の伝搬線
路への近接に基づき、第２の阻止周波数の通過阻止を行
う一方、分離基板５ａ上の半波長共振器の第１の誘電基
板４の伝搬線路への近接に基づき、第１の阻止周波数の
通過阻止を行うことができる。

【００３２】このように、信号伝搬線路と複数の半波長
共振器とを別個の誘電基板上に形成し、さらに、両基板
の位置関係を外部信号を介して制御するという簡単な操
作により、通過阻止周波数のみならず、阻止域減衰量、
阻止域周波数幅等の阻止特性を当該フィルタバンクの電
磁環境に応じて選択できることになる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
り、大きなＱ値の保有により伝搬損失が少ない等、従来
技術に比べてより理想的な阻止能力を有する一方、フィ
ルタやフィルタバンクにおける通過阻止周波数のみなら
ず、阻止域減衰量、阻止域周波数幅を電磁環境に応じて
選択できるため、信号処理系の負荷を軽減でき、特定の
周波数帯に複数方式の信号処理の共存を可能にする。従
って、信号品質を劣化させることなく信号処理を行うこ
とができ、今後のチヤネルの増加や帯域の有効利用に対
処できる通信システムを提供できるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示すストリップライン構
造の場合の概略斜視図であり、（ａ）は第１の誘電基板
側を、（ｂ）は第２の誘電基板側を示し、（ｃ）は誘電
基板の第１の移動例を示す平面図、（ｄ）は第２の移動
例を示す平面図である。

【図２】図１に示す実施例に係る高周波フィルタにおけ
る信号透過特性を示すグラフであり、（ａ）は第１の移
動例に対応するもの、（ｂ）は第２の移動例に対応する
ものである。

【図３】第２実施例を示すマイクロストリップ構造の場
合の概略斜視図であり、（ａ）は第１の誘電基板側を、
（ｂ）は第２の誘電基板側を示している。

【図４】第３実施例を示す側面図であり、（ａ）は第１
の移動例を、（ｂ）は第２の移動例を示すものである。

【図５】従来の通過阻止フィルタの構成を示す平面図で
ある。

【図６】図５に示す構成のフィルタの特性を示すグラフ
である。

【符号の説明】

４第１の誘電基板、５、５ａ、５ｂ第２の誘電基板、６信号伝搬線路、７グランドプレーン、８半波長共振器、９半波長共振器、１０グランドプレーン、１１入出力コネクタ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者道上修東京都千代田区内幸町１丁目１番６号日本電信電話株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波信号の伝搬線路と、夫々が特定の
周波数に対して通過阻止作用を有する複数の半波長共振
器とを超伝導材料により形成して成る高周波フィルタに
おいて、前記伝搬線路が配置される第１の誘電基板と、
該第１の誘電基板に対向するように位置し、かつ、前記
複数の半波長共振器が配置される分離された又は一体的
の第２の誘電基板と、前記複数の半波長共振器のうちの
少なくとも１つと前記伝搬線路とが離接するように、当
該前記第１の誘電基板と前記第２の誘電基板とを相対的
に移動させる駆動手段と、を設けたことを特徴とする高
周波フィルタ。
【請求項２】前記駆動手段は、外部信号により駆動す
るアクチュエータから成り、前記離接する第１の誘電基
板と第２の誘電基板は、いずれか一方が前記アクチュエ
ータに連結され、他方は所定の部材に固定されることを
特徴とする請求項１に記載の高周波フィルタ。