JPH10276006A - 超高周波用低域通過フィルタ - Google Patents

超高周波用低域通過フィルタ

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JPH10276006A
JPH10276006A JP10016065A JP1606598A JPH10276006A JP H10276006 A JPH10276006 A JP H10276006A JP 10016065 A JP10016065 A JP 10016065A JP 1606598 A JP1606598 A JP 1606598A JP H10276006 A JPH10276006 A JP H10276006A
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JP
Japan
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low
pass filter
dielectric substrate
line
impedance
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JP10016065A
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English (en)
Inventor
Junko Bun
準鎬 文
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SK Hynix Inc
Original Assignee
Hyundai Electronics Industries Co Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/201Filters for transverse electromagnetic waves
    • H01P1/203Strip line filters
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P1/00Auxiliary devices
    • H01P1/20Frequency-selective devices, e.g. filters
    • H01P1/212Frequency-selective devices, e.g. filters suppressing or attenuating harmonic frequencies
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01PWAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
    • H01P7/00Resonators of the waveguide type
    • H01P7/10Dielectric resonators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低いインピダンスのマイクロストリップ線路
と高いインピダンスのサスペンディッドサブストレート
線路とを交互に直列連結して、優秀な性能を具現し得る
超高周波用低域通過フィルタを提供する。 【解決手段】 メタルハウジング40内の中間部位に形
成された所定高さ(h)の誘電体基板41と、該誘電体
基板41を介して上、下に形成された二つの空隙部42
と、該誘電体基板41の上面中央部に、所定長さ、幅お
よび厚さを有し、交互に直列連結された複数のマイクロ
ストリップ線路43A,43Bおよびサブスペンディッ
ドサブストレート線路44と、該誘電体基板41の下面
に、前記マイクロストリップ線路43A,43Bに対応
して形成されたグラウンドコンダクター45とを含んだ
超高周波用低域通過フィルタを構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、超高周波用低域通
過フィルタにかかるもので、詳しくは、低いインピダン
スのマイクロストリップ線路と高いインピダンスのサス
ペンディッドサブストレート線路(Suspended Substrat
e Line)とを交互に直列接続して、優秀な性能を具現し
得る超高周波用低域通過フィルタに関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、超高周波用低域通過フィルタ
は、地上の移動通信、固定通信、衛星通信などの無線通
信システムにおいて、必須に用いられる素子で、通常、
1〜2GHz以下の低周波帯域では、このフィルタは集
中回路素子(Lumped element)を用いて形成されるが、
高周波数帯域では、集中回路素子の大きさが信号の波長
に比べて充分に小さくないため、集中回路素子をそのま
ま上記フィルタに使用することができなかった。
【0003】従って、このような場合は、転送線路理論
に基づいて、分布定数回路素子を用いてフィルタを形成
することができる。該分布定数回路素子を用いた低域通
過フィルタは、その応答特性に従って、多様な形態に分
類可能であり、かつ、具現する媒体により導波管(Wave
guide )型、平面回路(Planar Circuit)型などに分類
することができる。そして、具現方法により、階段型イ
ンピダンス形態(Hi-z/Low-Z)と開放型スターブを用い
る形態とに分類される。このとき、階段型インピダンス
形態の低域通過フィルタに用いられる平面型転送線路と
しては、ストリップライン、マイクロストリップ、スロ
ットラインおよびコープレーナー導波管がある。
【0004】かつ、従来の超高周波用低域通過フィルタ
においては、前記ストリップライン、マイクロストリッ
プ、スロットラインおよびコーブレーナー導波管中、何
れか一つのみを用いて形成され、特に、該転送線路が具
現し得る最大インピダンスと最小インピダンスとを直列
連結して形成されていた。
【0005】すなわち、図4に示すように、従来の階段
型インピダンス低域通過フィルタにおいては、一つの転
送線路が具現し得る最大インピダンスおよび最小インピ
ダンスを用いるようになっているため、インピダンスの
高い線路Hとインピダンスの低い線路Lとが交互に直列
連結され、他の素子と接続させるため、50Ωのインピ
ダンスを有する線路Aが入/出力端に連結されている。
【0006】そして、前記各平面型転送線路は、その構
造上の差により、それぞれ具現し得るインピダンス値の
範囲が制限されるが、例えば、マイクロストリップ線路
の場合は、大略、20〜150Ωの比較的低いインピダ
ンスを有し、サスペンディッドサブストレート線路の場
合は、大略、35〜250Ωであって、マイクロストリ
ップ線路よりも高いインピダンスを有する。
【0007】このように低いインピダンスの特性を奏す
るマイクロストリップ線路は、図5に示すように、メタ
ルハウジング(Metal housing )20内に誘電体基板
(Dielectric Strip)21を介して形成された二つの空
隙部22と、該誘電体基板21の上面中央部に所定幅w
および厚さtを有して形成された導体ストリップ(Cond
uctor Strip )23と、該誘電体基板21の下面所定部
に形成され、接地機能を行うグラウンドコンダクター
(Ground Conductor)24とを備えて構成されている。
【0008】そして、このように構成されたマイクロス
トリップ線路は、誘電体基板21の高さh、誘電体基板
21の比誘電率εr、導体ストリップ23の幅wおよび
厚さtなどにより線路の特性インピダンスが決定され
る。
【0009】かつ、高いインピダンス値を有するサスペ
ンディッドサブストレート線路においては、図6に示す
ように、メタルハウジング30、誘電体基板31、空隙
部32と、導体ストリップ33とを備えて構成され、こ
のとき、マイクロストリップ線路の構成とは異なって、
誘電体基板31の下部にグラウンドコンダクターは形成
されていない。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】然るに、このような従
来の超高周波用低域通過フィルタにおいては、一つの平
面型転送線路を用いて超高周波用低域通過フィルタを形
成する場合、低帯域の挿入損失が−80dB程であっ
た。特に、マイクロストリップ線路を用いて形成された
低域通過フィルタでは、導波管またはサスペンディッド
サブストレート線路を用いるよりも損失が大きく、通過
帯域の挿入損失も、導波管またはサブストレート線路の
みを用いて形成された低域通過フィルタに比べて大きく
なってしまうという不都合な点があった。
【0011】本発明は、このような従来の課題に鑑みて
なされたもので、最大インピダンスと最小インピダンス
との差が大きいほど、低域通過フィルタの性能が優秀で
あるという特性を用いて、低いインピダンスのマイクロ
ストリップ線路と高いインピダンスのサスペンディッド
サブストレート線路とを交互に直列連結して、インピダ
ンスの範囲を最大に拡張したフィルタを形成し、フィル
タの性能をより向上し得る超高周波用低域通過フィルタ
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】このような目的を達成す
るため、本発明にかかる超高周波用低域通過フィルタに
おいては、フィルタの仕様に基づいて、物理的に具現可
能な最小インピダンスおよび最大インピダンスを求め、
これら求められた最小インピダンスおよび最大インピダ
ンスを有するようにマイクロストリップ線路およびサス
ペンディッドサブストレート線路の長さ、幅および厚さ
を算出し、かつ、他の素子とのインピダンスの整合のた
め、入/出力端にインピダンスの低いマイクロストリッ
プ線路を連結し、前記算出値により設計されたサスペン
ディッドサブストレート線路とマイクロストリップ線路
とを交互に直列連結して低域通過フィルタを具現し、こ
のとき、線路間の連結部分から発生する不連続は、電磁
気的に分析して、等価回路を抽出した後、これをフィル
タの設計に適用し、フィルタの線路構造を最適化するよ
うになっている。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態につ
いて、図面を用いて詳細に説明する。
【0014】本発明にかかる超高周波用低域通過フィル
タは、遮断周波数が4GHzである低域通過フィルタで
あり、図1に示すように、メタルハウジング40内の中
間部位に形成された、所定高さhを有する誘電体基板4
1と、該誘電体基板41を介して上下に形成された二つ
の空隙部42と、該誘電体基板41の上面中央部に、所
定長さ、幅および厚さを有して、交互に直列連結された
複数のマイクロストリップ線路43A,43Bおよびサ
スペンディッドサブストレート線路44とを備えて構成
されている。
【0015】このとき、前記マイクロストリップ線路4
3A,43B中、最初のマイクロストリップ線路43A
および最後のマイクロストリップ線路43A(両端部の
マイクロストリップ線路43A,43A)は、低域通過
フィルタの入/出力端子であって、コネクターのような
接続端子により該入/出力端子に接続される素子とのイ
ンピダンスを整合させるため、50Ωのインピダンスを
有する。
【0016】従って、前記マイクロストリップ線路43
A,43B中、最初のマイクロストリップ線路43Aお
よび最後のマイクロストリップ線路43Aは、その他の
最小インピダンスを有するマイクロストリップ線路43
Bとは、そのインピダンスの大きさを異にして構成され
ている。
【0017】かつ、前記誘電体基板41の下面には、該
誘電体基板41の上部中央部(誘電体基板41の上面の
中央部)に形成されたマイクロストリップ線路43A,
43Bに対応して接地機能をもつグラウンドコンダクタ
ー45が形成されている。
【0018】すなわち、このように構成された本実施の
形態にかかる超高周波用低域通過フィルタの形成におい
ては、遮断周波数、帯域内の挿入損失および反射損失並
びに低帯域挿入損失などのフィルタの仕様を決定した
後、回路網合成法に基づいて、誘電体基板41の比誘電
率εrおよび高さhを設定し、物理的に具現可能な最小
インピダンスおよび最大インピダンスを設定した後、設
定された最小インピダンスおよび最大インピダンスを有
するように各マイクロストリップ線路43Bおよびサス
ペンディッドサブストレート線路44の長さ、幅および
厚さを設定して、各線路を形成するようになっている。
【0019】一方、マイクロストリップ線路43A,4
3Bとサスペンディッドサブストレート線路44間の連
結部分では深刻な不連続が発生する。このような不連続
は、寄生成分として作用し、回路全体に対し特性変化を
招来する。そこで、この不連続現象を電磁気的に分析し
て、不連続部分の散乱係数を求め、求められた乱係数を
用いて不連続構造の等価回路を作成し、その後、この等
価回路(あるいは散乱係数)を低域通過フィルタの設計
時に反映し、フィルタの設計値を修正することによっ
て、不連続が除去された、線路構造が最適化された低域
通過フィルタを具現することができる。
【0020】また、前記マイクロストリップ線路43B
は、一般に、インピダンスの範囲が低く形成されるた
め、低域通過フィルタの並列キャパシタの役割を行い、
サスペンディッドサブストレート線路44は、インピダ
ンスの範囲が高く形成されるため、低域通過フィルタの
直列インダクターの役割を行う。
【0021】更に、図2および図3は、本発明にかかる
超高周波用低域通過フィルタの特性を示したグラフであ
る。すなわち、図2は、超高周波用低域通過フィルタの
挿入損失と反射損失とを示し、図3は、同じく通過帯域
内の挿入損失を示している。これらの図から、超高周波
用低域通過フィルタでは、遮断周波数が4GHzである
場合、通過帯域での反射損失a(図2参照)は−30d
B以下、低帯域での挿入損失b(図2参照)は−100
dB以下、通過帯域での挿入損失c(図3参照)は−
0.1dB以上になることがわかる。
【0022】更に、図2および図3は、本発明にかかる
超高周波用低域通過フィルタの特性を示したグラフであ
る。すなわち、図2は、超高周波用低域通過フィルタの
反射損失aと通過特性bとを示し、図3は、同じく通過
帯域内の挿入損失cを示している。これらの図から、超
高周波用低域通過フィルタでは、遮断周波数が4GHz
である場合、通過帯域での反射損失a(図2参照)は−
30dB以下であることがわかる。また、低帯域での通
過特性b(図2参照)から、充分高い周波数帯域では挿
入損失は−100dB以下であることがわかる。また、
通過帯域での挿入損失c(図3参照)は−0.1dB以
上になることがわかる。
【0023】なお、本発明の超高周波用低域通過フィル
タは、メタルハウジング内の中間部位に所定高さの誘電
体基板が形成され、この誘電体基板を介して上、下二つ
の空隙部が形成され、この誘電体基板の上面中央部に
は、所定の長さ、幅および厚さを有する複数のマイクロ
ストリップ線路とサスペンディッドサブストレート線路
とが交互に直列連結され、上記誘電体基板の下面に、該
マイクロストリップ線路に対応してグラウンドコンダク
ターが形成され、上記マイクロストリップ線路とサスペ
ンディッドサブストレート線路とが、互いに直交するよ
うに連結されている構成でもよい。
【0024】すなわち、例えば図1に示すように、長方
形のマイクロストリップ線路43Bとサスペンディッド
サブストレート線路44との長いほうの辺がそれぞれ直
交するように、これらが直列に連結されるようにしても
よい。また、長方形のマイクロストリップ線路43Bと
サスペンディッドサブストレート線路44との少なくと
も何れか一方の線路における長いほうの辺が、これら線
路が連結される方向と直交するように連結されるように
してもよい。これらのような構成とすることで、より一
層、超高周波用低域通過フィルタの特性を向上させるこ
とができる。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかる超
高周波用低域通過フィルタにおいては、マイクロストリ
ップ線路およびサスペンディッドサブストレート線路を
用いてインピダンスの範囲を最大に拡張して、フィルタ
の性能を向上させ、遮断周波数付近で、最大の応答特性
を具現し得るという効果がある。
【0026】かつ、低い挿入損失が要求される低域通過
フィルタとして用いられた導波管型低域通過フィルタよ
りも容積および重量が低減されているので、その製造過
程も簡単であり、フィルタの特性が一層優秀であるた
め、地上の移動通信、固定通信および衛星通信分野で公
用し得るという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態にかかる超高周波用低域
通過フィルタの構成を示す説明図である。
【図2】本発明の一実施の形態にかかる超高周波用低域
通過フィルタの挿入損失および反射損失を示したグラフ
である。
【図3】本発明の一実施の形態にかかる超高周波用低域
通過フィルタの通過帯域内の挿入損失を示したグラフで
ある。
【図4】従来の階段型インピダンス低域通過フィルタの
構成の概略を示す説明図である。
【図5】従来のマイクロストリップ線路の断面を示す説
明図である。
【図6】従来のサスペンディッドサブストレート線路の
断面を示す説明図である。
【符号の説明】
40 メタルハウジング 41 誘電体基板 42 空隙部 43A,43B マイクロストリップ線路 44 サスペンディッドサブストレート線路 45 グラウンドコンダクター

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】メタルハウジング(40)内の中間部位に
    所定高さ(h)の誘電体基板(41)が形成され、 該誘電体基板(41)を介して上、下二つの空隙部(4
    2)が形成され、 該誘電体基板(41)の上面中央部に、所定の長さ、幅
    および厚さを有する複数のマイクロストリップ線路(4
    3A,43B)とサスペンディッドサブストレート線路
    (44)とが交互に直列連結され、 該誘電体基板(41)の下面に、該マイクロストリップ
    線路(43A,43B)に対応してグラウンドコンダク
    ター(45)が形成されたことを特徴とする超高周波用
    低域通過フィルタ。
  2. 【請求項2】前記マイクロストリップ線路(43A,4
    3B)中、最初のマイクロストリップ線路(43A)お
    よび最後のマイクロストリップ線路(43A)は、低域
    通過フィルタに接続される素子とのインピダンスを整合
    するための構成からなることを特徴とする請求項1に記
    載の超高周波用低域通過フィルタ。
  3. 【請求項3】前記マイクロストリップ線路(43A,4
    3B)とサスペンディッドサブストレート線路(44)
    とは、交互に直列連結されたことを特徴とする請求項1
    に記載の超高周波用低域通過フィルタ。
  4. 【請求項4】前記マイクロストリップ線路(43A,4
    3B)とサスペンディッドサブストレート線路(44)
    とが、互いに直交して連結されていることを特徴とする
    請求項1に記載の超高周波用低域通過フィルタ。
JP10016065A 1997-02-06 1998-01-28 超高周波用低域通過フィルタ Pending JPH10276006A (ja)

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