JPH09509556A - ストリップ線路フィルタ、ストリップ線路フィルタを備える受信機及びそのようなストリップ線路フィルタを同調させる方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 １〜２ＧＨｚの周波数用のセラミックフィルタにおいては、一つの面内に位置し且つ側部を介して結合されたストリップ線路共振器が現在の技術においては使用されている。このようなフィルタの通過帯域における減衰を低減するため、ストリップ線路共振器は２つの異なる面内に配置され、且つ、広い側部を介して結合される。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の名称 ストリップ線路フィルタ、ストリップ線路フィルタを備える受信機及びそのよ うなストリップ線路フィルタを同調させる方法 技術分野 本発明は、相互に電磁的に結合された少なくとも２つのストリップ線路共振器 を有するフィルタであって、これらストリップ線路共振器がセラミック誘電体に より分離されているようなフィルタに関する。 同様に、本発明は上記のようなストリップ線路フィルタを含む受信機、及びそ のようなフィルタを同調させる方法にも関する。 背景技術 冒頭で規定したようなフィルタは、ヨーロッパ特許出願公開第５４１３９７号 から既知である。 このようなフィルタは、特に、高周波信号用の送信機及び受信機に使用される 。そのような送信機及び受信機の例はＧＳＭ、ＰＣＮ及びＤＥＣＴである。 ＧＳＭ（Global System for Mobile Communication）は、９００ＭＨｚ帯の高 周波信号を用いるデジタルセルラ移動体電話システムである。 ＰＣＮ（Personal Communication Network）は、１８００ＭＨｚを使用し、小 型携帯電話を目的とするデジタルセルラ移動体電話システムである。 ＤＥＣＴ（Digital European Cordless Telephone）は、無線電話と専用基地 局との間の比較的短い距離にわたるコードレス電話を特に目的とするものである 。ＤＥＣＴは、ＰＣＮと同様に、約１８００ＭＨｚの周波数において動作する。 現在のフィルタは、当該特定のシステムに割り当てられた範囲外の周波数を持 つ不所望な信号を抑圧するために特に用いられる。このような抑圧は、フィルタ 無しでは受信機が該範囲の外側から送信する強力な送信機により容易に過負荷と なり得る故に、必要となる。 既知のフィルタは、相互に結合された少なくとも２個のストリップ線路共振器 を有している。該フィルタの入力端子及び出力端子は共振器に対して異なる方法 で結合することができる。そのような結合の幾つかの例が、マグロウヒルブック カンパニーにより１９６４年に出版されたジー・エル・マタエイ、エル・ヤング 及びイー・エム・ティー・ジョーンズによる「マイクロウェーブフィルタ、イン ピーダンス整合ネットワーク及び結合構造」なる本の第２１７〜２２９頁に記載 されている。上記ストリップ線路共振器は、例えばセラミック材料等の多層材料 を含む誘電体中に収容されている。セラミック誘電体を使用する利点は、その高 い比誘電率にあり、その結果携帯電話においては極めて重要な小さな寸法が得ら れる。使用可能な材料は、例えば、BaNdTi酸化物であり、該酸化物は約７０の比 誘電率を有することができる。この結果、フィルタの寸法を８.４倍小さくする ことができる。 実験によれば、通過帯域における当該フィルタの減衰はかなり大きく、この結 果このようなフィルタが使用される受信機の感度が低下する。 発明の目的 本発明の目的は、冒頭で規定したようなフィルタであって、通過帯域における 減衰が少なくなるフィルタを提供することにある。 発明の開示 上記目的のため、本発明は前記各ストリップ線路共振器が異なる面内に位置す ると共に、少なくとも広い側部を介して互いに電磁的に結合されていることを特 徴としている。 本発明は、通過帯域における大きな減衰が、セラミック誘電体中に収容された ストリップ線路共振器の断面が長方形ではなく両側部の点で終わることに起因す るという認識に基づいている。このことは、上記ストリップ線路共振器の両端に おける抵抗が比較的大きいということを意味する。前記特許から既知のフィルタ におけるストリップ線路共振器間の結合は上記側部の近傍における領域を介して 主になされるので、この増加された抵抗が通過帯域における減衰に悪影響を持つ 。 ストリップ線路共振器を２つの面内に位置させ、且つ、これらを広い側部を介 して結合することにより、該結合は、側部におけるより抵抗が大幅に小さいスト リップ線路共振器の特に中央部でなされる。 ストリップ線路共振器を広い側部を介して結合すること自体は、IEEE Transac tions on Microwave Theory and Techniques、MTT-32巻、第１号、1984年１月の ジェー・エッチ・クロエテによる「限定厚スロットを介して結合された方形バー 」なる雑誌記事から既知である。しかしながら、この文献においてはセラミック 技術フィルタは全く論じられていない。加えて、上記雑誌記事は、現在のセラミ ック技術におけるフィルタの減衰の問題はストリップ線路共振器を広い側部によ り結合することにより解決することができるという示唆を何等与えていない。こ の事項に関しては、上記雑誌記事によるストリップ線路共振器においては、当該 ストリップ線路共振器の断面は純粋に長方形である。 本発明の一実施例は、前記フィルタが前記ストリップ線路共振器のうちの少な くとも一方の近傍の電磁場に影響を与える少なくとも１個の導体を有し、該導体 が前記ストリップ線路共振器のうちの一方の長さよりも短い長さを有しているこ とを特徴としている。 上記ストリップ線路共振器のうちの少なくとも一方の近傍における電磁場に影 響を与える導体を配置することにより、当該フィルタを同調することができる。 上記導体を設けることによりストリップ線路共振器から見た容量が増加されるの で、該共振器の共振周波数が低下する。ストリップ線路共振器の共振周波数は、 上記導体の長さが増加するにつれて減少する。当該フィルタが最初製造される場 合、上記導体の長さはストリップ線路共振器の長さよりも短いが、当該ストリッ プ線路共振器の公称共振周波数に属する長さよりも長い。上記導体の長さを、例 えば、レーザにより当該導体から材料を除去することにより減少させることによ り、当該ストリップ線路共振器の共振周波数を同調させることができる。 本発明の他の実施例は、当該フィルタが前記ストリップ線路共振器の間に位置 する結合開口を持つ少なくとも他の導体を有していることを特徴としている。 当該フィルタの所望の伝達特性を実現するため、ストリップ線路共振器間の結 合係数は所定の値を持たなければならない。この結合係数は、例えば、ストリッ プ線路共振器間の距離に依存する。上記所望の結合係数は、結果として、ストリ ップ線路共振器間の比較的長い距離となり、これが結果として当該フィルタの比 較的大きな寸法につながるように思われる。ストリップ線路共振器の間に結合開 口を持つ他の導体を挿入することにより、ストリップ線路共振器の間に必要とさ れる距離を大幅に減少させることができる。この場合、前記結合係数は上記結合 開口の寸法及び形状を適切に選択することにより決定することができる。 本発明の他の実施例は、前記ストリップ線路共振器が横方向にずらされている ことを特徴としている。 ストリップ線路共振器を横方向にずらすことにより、前記結合係数を減少させ ることができる。加えて、ストリップ線路共振器の間に位置しない領域中の電磁 場を増大させることができる。結果として前記導体の影響が増加するので、当該 フィルタの同調範囲も同様に増加する。 本発明の上記及び他の特徴は、以下に述べる実施例から明らかになるであろう 。 図面の簡単な説明 図面において： 第１図は、本発明による送受信機を示し、 第２図は、斜視図として描かれた本発明によるフィルタを示し、 第３図は、第２図に示すフィルタの縦断面を示し、 第４図は、第２図に示すフィルタの他の実施例の縦断面を示し、 第５図は、第２図に示すフィルタの断面を示し、 第６図は、第２図に示すフィルタの他の実施例の断面を示す。 発明を実施するための最良の形態 第１図において、アンテナ２は送受信機４の入出力端子に接続されている。送 受信機４の該入出力端子は送受信スイッチ１０に接続されている。この送受信ス イッチ１０の出力端子は受信機６の入力端子に接続されている。 受信機６の上記入力端子は本発明による帯域通過フィルタ１２の入力端子に接 続されている。該帯域通過フィルタ１２の出力端子は増幅器１４の入力端子に接 続されている。増幅器１４の出力端子は帯域通過フィルタ１６の入力端子に接続 され、該フィルタの出力端子は、この場合は第１ミキサ１８により形成される、 周波数変換手段の第１入力端子に接続されている。第１発振器２０の出力端子が 上記第１ミキサ１８の第２入力端子に接続されている。第１ミキサ１８の出力端 子は増幅器２２の入力端子に接続されている。増幅器２２の出力端子はＳＡＷ（ 表面音響波）フィルタ２４の入力端子に接続されている。このＳＡＷフィルタ２ ４の出力端子は第２ミキサ２６の第１入力端子に接続されている。第２発振器２ ８の出力端子が第２ミキサ２６の第２入力端子に接続されている。第２ミキサ２ ６の出力端子はフィルタ／復調器３０の入力端子に接続されている。該フィルタ ／復調器３０の出力端子は当該受信機６の出力端子も形成している。送信すべき 信号は送信機８に印加され、該送信機の出力端子は前記送受信スイッチ１０の入 力端子に接続されている。 第１図に示す送受信機４は、送信機と受信機とが必ずしも同時にスイッチオン される必要のないデュープレクス伝送システムで使用されるように構成されてい る。このような伝送システムの例は、ＧＳＭ、ＰＣＮ及びＤＥＣＴである。この システムの利点は、送受信機４が、送信機と受信機とが同時に動作することがで きるフルデュープレクス動作用に構成された送受信機よりも極めて単純であり得 るという点にある。一方、後者の送受信機は、送信機の出力が受信機の入力端子 に入り込むのを防止する複雑なデュープレクスフィルタを必要とする。 前記送受信スイッチ１０が受信モードの場合は、受信された信号は帯域通過フ ィルタ１２に伝送される。ＤＥＣＴの場合は、該帯域フィルタは１８９０ＭＨｚ の中心周波数と２０ＭＨｚの帯域幅とを有している。帯域通過フィルタ１２の出 力信号は増幅器１４により増幅され、次いで、帯域通過フィルタ１２と同様の帯 域通過フィルタ１６に印加される。 帯域通過フィルタ１６の出力信号はミキサ１８において第１発振器２０から到 来する信号と混合され、該信号は１７７１〜１７８７ＭＨｚの範囲内の周波数を 有している。ミキサ１８の出力信号は増幅器２２により増幅され、ＳＡＷフィル タ２４は増幅器２２の出力信号から１１０．５９２ＭＨｚなる中心周波数を持つ 成分を選択する。 この出力信号は、第２ミキサ２６において、第２発振器２８から到来する１０ ０ＭＨｚなる周波数を持つ信号と混合される。この場合、ミキサ２６の出力端子 は１０．５９２ＭＨｚなる中心周波数を持つ信号を帯び、該信号は次いでフィル タ／復調器３０によりフィルタ及び復調される。 送信すべき信号は送信機８により搬送波上に変調され、該搬送波はＤＥＣＴの 場合は受信された信号のものと等しい周波数を有している。送信機８の出力信号 は送受信スイッチ１０を介してアンテナ２に伝達される。 第１図のフィルタ１２及び１６は多重コーティング技術を用いて実現される。 該フィルタは焼結された積層箔からなり、その操作の間に上記各箔は適切な箇所 にストリップ線路共振器等々を形成するために設けられたパラジウムトラックを 有する。パラジウムを、例えば銅又は銀等の他の金属に置換することも考えられ る。前記焼結は好ましくは横方向圧力の下で実施し、これにより前記箔の面内で の当該フィルタの寸法が焼結の間に変化しないようにする。これら箔は、セラミ ック材料の粉体と有機結着剤との混合物から形成される。前記技術は米国特許第 ４６１２６８９号に、より詳細に記載されている。他の例として、前記ストリッ プ線路共振器は、単一の金属層の代わりに、セラミック薄層により分離された２ 枚の金属層からなることも可能である。これによれば、帯域内での当該フィルタ の減衰が一層少なくなる。 第２図に示すフィルタは第１基板４６と第２基板４８とを有し、これら基板の 間に第１ストリップ線路共振器３２と第２ストリップ線路共振器３４とが挿入さ れている。第１ストリップ線路共振器３２と第２ストリップ線路共振器３４とは 、一方の側部で、導体側面６０により第１基板４６と第２基板４８との側部に接 続されている。ストリップ線路共振器３２の他方の側部はコンデンサ板４０及び ４２を介して導体側面５７に容量的に結合されている。導体側面５７は、更に、 第１基板４６と第２基板４８とにも接続されている。これらストリップ線路共振 器はλ／８の波長を有している。この場合、前記コンデンサが、λ／８の波長を 持つストリップ線路共振器３２及び３４を共振可能にする。ストリップ線路共振 器３２と３４とは他の導体４４中の結合開口を介して結合されるが、該導体はこ れらストリップ線路共振器３２と３４との間に配設されている。上記結合開口の 寸 法は、第１ストリップ線路共振器３２と第２ストリップ線路共振器３４との間の 結合の程度を決定する。当該フィルタの入力信号は該フィルタの側面上の接点５ ２に印加される。この接点は延長タップ５０を介して第１ストリップ線路共振器 ３２に結合される。当該フィルタの出力信号は該フィルタの側部上の接点５６に 得られる。該接点は延長タップ５４を介して第２ストリップ線路共振器３４に結 合される。当該フィルタの側部上の導体５５及び５８は該フィルタの同調のため のものである。これら導体５５及び５８は側面５７と、第１基板４６と、第２基 板４８とに接続されている。当該フィルタは、導体５５及び／又は導体５８の長 さを、それらの特定の導体の端部から物質をレーザにより除去することによって 減少させることにより同調される。BaNdTi酸化物を含むセラミック材料からなる このようなフィルタは、１８９０ＭＨｚなる中心周波数の場合、３.２mmｘ１.６ mmｘ１.５mmなる寸法を持つ。 第２図のフィルタの第３図に示す断面においては、導体側面６０とストリップ 線路共振器３２の一端との間の接続を明瞭に見ることができる。ストリップ線路 共振器３２の他端は、コンデンサ板３６及び３８を介して側面５７と容量的に結 合されている。これらのコンデンサ板は整列誤差が容量に影響しないように配置 されている。何故なら、コンデンサ板３６及び３８とストリップ線路共振器３２ との間の小さな相対ずれの場合においては重なり合う表面は同じままであるから である。基板４８の一部は、接点５２及び５６と該基板４８とが短絡しないよう に、削除されている。当該フィルタの同調のために短縮され得る導体５５及び５ ８は該フィルタの外側に位置しているので、これら導体には同調のために使用さ れるレーザビームにとって容易にアクセスすることができる。 第４図に示す当該フィルタの他の実施例の断面においては、入力端子及び出力 端子は、容量性分圧器を介して、電気メッキされたタップ５０及び５４に各々結 合されている。接点５２は条片５１により上記電気メッキされたタップ５０に容 量的に結合され、この場合該条片は該電気メッキされたタップ５０と部分的に重 なり合っている。この電気メッキされたタップ５０は条片４９を介して前記導体 側面に容量的に結合されている。接点５６は、条片５３を介して、電気メッキさ れたタップ５４に容量的に結合され、この場合該条片は該電気メッキされたタッ プ５４と部分的に重なり合っている。この電気メッキされたタップ５４は条片４ ７を介して前記導体側面６０に容量的に結合されている。上記容量性結合の使用 の結果、当該フィルタの通過帯域における減衰が少なくなる。 第４図に示すフィルタの同調は、条片３５、３７、３９、４１、４３及び４５ のうちの１以上が導体５８に最早接続されないように該導体５８をレーザにより 或る点において切断することにより実施される。導体５８と組み合わされた条片 ３５、３７、３９、４１、４３及び４５の使用により拡張された同調範囲が得ら れる。何故なら、これら条片の端部の方が導体５８よりもストリップ線路共振器 に近いからである。未だ同調されていないフィルタの伝送特性の測定により、所 望の伝送特性を得るために切断すべき導体５８の点を得ることも考えられる。 第５図に示す断面においては、ストリップ線路共振器３２及び３４は前記他の 導体４４の結合開口を介して結合されている。更に、これら２つのストリップ線 路共振器３２及び３４は前記２つの基板４６及び４８により囲まれている。第６ 図に示す他の実施例では、ストリップ線路共振器６２及び６４は横方向にずらさ れている。ストリップ線路共振器６２と６４との間のこの横方向ずれの結果、こ れらストリップ線路共振器の間の結合が小さくなるので、幾つかの状況において は導体４４は余分となる。ストリップ線路共振器６２と６４との上記横方向ずれ の他の結果は、導体５５及び５８の影響が、これらのうちの特定の導体と前記ス トリップ線路共振器の一方との間の距離が短い結果、向上するという点にある。 この結果同調範囲が拡大する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 イエデロー ピエテル ウィレム オランダ国 6042 ゲーゲー ルモンド ブレデウェッハ 10 (72)発明者 ファン デ アッカーフェーケン アント ニウス コンスタント ヨハンナ コルネ リス オランダ国 6042 ゲーゲー ルモンド ブレデウェッハ 10

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．相互に電磁的に結合された少なくとも２個のストリップ線路共振器を有する フィルタであって、これらストリップ線路共振器がセラミック誘電体により分離 されているようなフィルタにおいて、 前記各ストリップ線路共振器が異なる面内に位置すると共に、少なくとも広 い側部を介して互いに電磁的に結合されていることを特徴とするフィルタ。 ２．請求項１に記載のフィルタにおいて、当該フィルタは前記ストリップ線路共 振器のうちの少なくとも一方の近傍の電磁場に影響する少なくとも１個の導体を 有し、該導体は前記ストリップ線路共振器のうちの一方の長さよりも短い長さを 有していることを特徴とするフィルタ。 ３．請求項１又は請求項２に記載のフィルタにおいて、当該フィルタは前記スト リップ線路共振器の間に位置する結合開口を持つ少なくとも他の導体を有してい ることを特徴とするフィルタ。 ４．請求項１、２又は３に記載のフィルタにおいて、前記ストリップ線路共振器 が横方向にずらされていることを特徴とするフィルタ。 ５．入力端子が、相互に電磁的に結合された少なくとも２つのストリップ線路共 振器を有するフィルタに結合された高周波信号の受信機であって、これらストリ ップ線路共振器がセラミック誘電体により分離され、前記フィルタが前記高周波 信号を、より低い中心周波数を持つ信号に変換する周波数変換器に結合されてい るような受信機において、 前記各ストリップ線路共振器が異なる面内に位置すると共に、少なくとも広 い側部を介して相互に電磁的に結合されていることを特徴とする受信機。 ６．請求項５に記載の受信機において、前記フィルタが前記ストリップ線路共振 器のうちの少なくとも一方の近傍における電磁場に影響を与える少なくとも１個 の導体を有していることを特徴とする受信機。 ７．請求項５又は請求項６に記載の受信機において、前記フィルタが前記ストリ ップ線路共振器の間に位置する結合開口を備える他の導体を含むことを特徴とす る受信機。 ８．請求項５、６又は７に記載の受信機において、前記ストリップ線路共振器が 横方向にずらされていることを特徴とする受信機。 ９．相互に電磁的に結合された少なくとも２つのストリップ線路共振器を有する フィルタであって、これらストリップ線路共振器がセラミック誘電体により分離 されているようなフィルタを同調させる方法において、 前記各ストリップ線路共振器が異なる面内に位置すると共に、少なくとも広 い側部を介して互いに電磁的に結合され、前記フィルタが前記ストリップ線路共 振器のうちの少なくとも一方の近傍の電磁場に影響を与える少なくとも１個の導 体を有し、該導体が前記ストリップ線路共振器のうちの一方の長さよりも短い長 さを有し、前記同調が前記導体の長さを減少させることにより実施されることを 特徴とするフィルタを同調させる方法。 １０．請求項９に記載の方法において、前記導体の長さの減少が当該導体の一端 から材料を除去することにより達成されることを特徴とするフィルタを同調させ る方法。