JPH1168404A - 周波数フィルタ - Google Patents

周波数フィルタ

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JPH1168404A
JPH1168404A JP9217324A JP21732497A JPH1168404A JP H1168404 A JPH1168404 A JP H1168404A JP 9217324 A JP9217324 A JP 9217324A JP 21732497 A JP21732497 A JP 21732497A JP H1168404 A JPH1168404 A JP H1168404A
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JP
Japan
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resonators
frequency filter
filter
width
widths
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Pending
Application number
JP9217324A
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English (en)
Inventor
Yoshiki Ueno
祥樹 上野
Nobuyoshi Sakakibara
伸義 榊原
Genichi Tsuzuki
玄一 都築
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
IDOTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU
IDOTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU KENKYUSHO KK
Original Assignee
IDOTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU
IDOTAI TSUSHIN SENTAN GIJUTSU KENKYUSHO KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 共振器を超伝導体で形成した周波数フィルタ
において、シャープカット特性を追及した場合のサイズ
拡大問題を回避若しくは抑制する。 【解決手段】 n個の共振器を超伝導体で形成したマイ
クロストリップ線路型の周波数フィルタにおいて、前記
周波数フィルタが受信系に用いられるものであるとき、
該周波数フィルタの複数の共振器のうち、共有アンテナ
側の1個またはm個(n>m)の共振器の幅を、共有ア
ンテナ側からの送信電力に対して十分な耐性が得られる
ように太くするとともに、残りの共振器の幅を細くす
る。残りの共振器の幅の減少分だけ基板の長手方向サイ
ズを小さくでき、周波数フィルタの小型化を図ることが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、FDD( Frequen
cy Division Duplex)方式の無線通信システムに用いら
れる周波数フィルタに関し、特に共振器に超伝導体を使
用したマイクロストリップ線路形の周波数フィルタに関
する。
【0002】
【従来の技術】無線通信システムは、相手に伝えたい情
報を大電力の搬送信号に乗せてアンテナから空中に発射
する送信系と、空中の微弱な信号をアンテナから取込み
それを増幅して拡声器などに出力する受信系とに大別さ
れるが、固定局などの特殊な場合を除き、一つのアンテ
ナを送信系と受信系で共用することが行われている。
【0003】FDD方式は、アンテナ共用のための一手
法であり、送信周波数と受信周波数を異ならせるととも
に、共用アンテナと送信回路の間及び共用アンテナと受
信回路の間にそれぞれ通過形の周波数フィルタを入れる
というものである。図2はFDD方式の基本構成図であ
る。1は送信回路、2は電力増幅器、3は送信フィル
タ、4はアンテナ、5は受信フィルタ、6は低雑音増幅
器、7は受信回路7である。送信フィルタ3と受信フィ
ルタ5の通過周波数帯域は、送信信号(以下TX)と受
信信号(以下RX)のそれぞれの信号帯域に対応し、こ
れにより、送信フィルタ3はTXだけを通し、受信フィ
ルタ5はRXだけを通すようになっている。
【0004】今、TXとRXの周波数が十分に離れてい
るとすると、例えば、図3に示すように、RXを870
MHz〜885MHz、TXを925MHz〜940M
Hzとすると、送信回路1から出たTXは、送信フィル
タ3だけを通過し、受信フィルタ5を通過しないから、
受信系への回り込みを回避できる。同様に、アンテナ4
より取り込まれたRXは受信フィルタ5だけを通過し、
送信フィルタ3を通過しないから、送信系への回り込み
を回避できる。したがって、送信と受信の電力ロスを抑
えつつ、一つのアンテナ4を送受信で兼用できる。
【0005】ところで、無線通信システムの究極の命題
は、要するに、如何に遠くまで誤りなく情報を伝えるか
にある。そのためには、送信電力を大きくするか、受信
感度を上げるかしかないが、送信電力は法で定められた
枠を超えられないため、専ら“受信感度を上げる”こと
になる。一方、無線通信システムの中でも携帯して用い
られるものは、昨今の携帯電話を例にするまでもなく、
より小型なものが求められており、受信感度の向上に際
しては“小型化への配慮”も欠かせない。
【0006】FDD方式に適用する周波数フィルタに
は、導波管型や空洞共振器型またはマイクロストリップ
線路型などを利用できるが、小型化の点で前2者(導波
管型や空洞共振器型)は論外である。選択肢は、誘電体
基板上にλ/2やλ/4長のストリップ線路共振器(以
下、単に共振器と言う)を並べて各共振器を側面結合す
るマイクロストリップ線路型しかない。しかし、マイク
ロストリップ線路型のフィルタは、小型にできる反面、
線路抵抗による挿入損失が大きく(同軸線路程度)、受
信感度の点で導波管型や空洞共振器型に劣るという欠点
を有している。
【0007】そこで、従来から、共振器を超伝導体で形
成することにより、線路抵抗を局限し、以て受信感度の
大幅な向上に寄与する周波数フィルタが知られている
(IEEE Micowave and Guided
Wave Letters,Vol.5,No.1
1,November 1995“A 19−Pole
Cellular Bandpass Filter
Using 75−mm−Diameter High
−Temperature Superconduct
ing Thin Films”Dawei Zhan
g,G.−C.Liang,C.F.Shih,Z.
H.Lu,and M.E.Johansson)。
【0008】図4は、その平面レイアウトであり、10
は誘電体基板、11〜20は超伝導体で形成された共振
器である。共振器11〜20の数(段数とも言う)はフ
ィルタのシャープカット特性(図3の特性線の立ち上が
りと立ち下がりの傾斜)を決定する。通信機器の仕様に
もよるが、ほとんどの場合10段以上(最低でも5段)
である。なお、段間距離はフィルタの比帯域を決定す
る。図ではすべての段間距離を等しくしているが、設計
によっては不等になることもある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
周波数フィルタの不都合な点は、共振器の数(段数)を
増やすほど、すなわち、シャープカット特性を追及する
ほど、周波数フィルタのサイズ、特に長手方向のサイズ
(図4の符号La参照)が拡大することにある。なお、
サイズの拡大と言っても導波管型や空洞共振器型に比べ
ればまだまだ小さいが、近年の小型化要求を踏まえる
と、わずかなサイズ拡大であっても無視することはでき
ない。
【0010】本発明の課題は、共振器を超伝導体で形成
した周波数フィルタにおいて、シャープカット特性を追
及した場合のサイズ拡大問題を回避し、若しくは抑制す
ることにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】本願発明者等は、上記課
題を踏まえながら、共振器を超伝導体で形成したマイク
ロストリップ線路型の周波数フィルタの各部を子細に検
討し、鋭意実験を繰り返した結果、特に、受信系に使用
する周波数フィルタにおいては、共有アンテナ側のいく
つかの共振器を除いた残りの共振器の幅を狭くしても、
シャープカットや比帯域などの特性に何ら影響を与え
ず、共振器の幅を狭くした分だけ小型化を達成できるこ
とを見い出した。
【0012】したがって、かかる知見に従えば、上記課
題は、n個の共振器を超伝導体で形成したマイクロスト
リップ線路型の周波数フィルタにおいて、前記周波数フ
ィルタが受信系に用いられるものであるとき、該周波数
フィルタの複数の共振器のうち、共有アンテナ側の1個
またはm個(n>m)の共振器の幅を、共有アンテナ側
からの送信電力に対して十分な耐性が得られるように太
くするとともに、残りの共振器の幅を細くする、という
事項を備えることによって解決できる。
【0013】ここで、共有アンテナ側からの送信電力に
対して十分な耐性が得られるようにするということは、
超伝導体で形成された共振器の超伝導特性を維持できる
ようにすることであり、要するに、その共振器に流れる
電流が超伝導の臨界電流を超えないようにすることであ
る。共振器の幅を太くすれば、単位面積あたりの電流密
度が少なくなって、この要求に応えられる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図1は本発明に係る周波数フィルタの
一実施例を示す図である。図1において、30は誘電体
基板(以下、基板)であり、基板30の上には超伝導体
を素材にしたn個のマイクロストリップ線路共振器(以
下、共振器)31〜40が形成されている。なお、nの
値は従来例(図4)と同様に“10”である。
【0015】INは周波数フィルタへの入力信号、OU
Tは周波数フィルタからの出力信号を表わしており、こ
の周波数フィルタをFDD方式(図2参照)の受信フィ
ルタに用いる場合、IN側に共用アンテナ(図2の符号
4参照)がつながり、OUT側に低雑音増幅器(図2の
符号6参照)がつながることになる。したがって、n個
の共振器31〜40のうち、少なくとも図面左側(IN
側)のいくつかの共振器(図では便宜的に二つの共振器
31、32)は、請求項1に記載された“共有アンテナ
側の1個またはn個の共振器”に相当する。ここで、例
示のnは“2”である。
【0016】説明の都合上、アンテナ側の2個の共振器
31、32を主共振器と称し、残りの共振器33〜40
を副共振器と称することにすると、主共振器31、32
の幅Daに対して副共振器33〜40の幅Dbは相当細
く形成されており、且つ、幅の縮小に伴う実効誘電率の
減少を補うために副共振器33〜40の長さが主共振器
31、32の長さよりも2×αだけ延長されている。な
お、2×αは主共振器31、32の長さ(λ/2または
λ/4)の数%程度である。
【0017】このような構成において、共振器を超伝導
体で形成した周波数フィルタは、冒頭でも述べたとお
り、挿入損失がきわめて少なく、通信機器の受信感度を
大幅に向上できる点で好ましいが、FDD方式の受信フ
ィルタに適用する場合は、数百mWから数W程度もの大
きな送信電力が印加されるため、この電力印加に伴って
共振器に流れる電流が超伝導体の臨界電流を超えないよ
うにしなければならない。すなわち、共振器の電流密度
を高めなければならず、それには、共振器の幅の拡大が
効果的である。
【0018】今、主共振器31、32の幅Daを臨界電
流を配慮した適正な値とすると、これら2個の主共振器
31、32は送信電力の印加にかかわらず超伝導状態を
維持する。これに対して、副共振器33〜40の幅Db
はDaよりも相当細く、Daを適正値ぎりぎりとすれ
ば、これらの副共振器33〜40は、送信電力が印加さ
れた場合に超伝導状態を維持できないことになるが、実
際には、主共振器31、32で送信電力の大部分の通過
が阻止されるから、相当細い幅Dbを有する副共振器3
3〜40も、送信電力の印加にかかわらず超伝導状態を
維持することになる。
【0019】したがって、副共振器32〜40の幅Db
の縮小分だけ、基板30の、特に長手方向のサイズLb
を小さくして周波数フィルタの小型化を図ることができ
る。なお、n個の共振器のうち、共用アンテナ側のいく
つを主共振器(残りを副共振器)にするかは、周波数フ
ィルタに印加される送信電力と、共振器1段あたりの送
信信号の阻止能力とに依存する。例えば、送信電力が小
さく、しかも1段あたりの阻止能力が十分であれば、共
用アンテナ側の1個の共振器だけを主共振器とし、残り
の共振器を副共振器とすることも可能である。また、マ
イクロ波帯やミリ波帯の携帯型無線通信機器の送信電力
は大きくても数W程度であり、さらに、受信フィルタの
多くは10段以上(最低でも5段)であることを考える
と、n個の共振器の全部が主共振器になる(すなわち、
n=mになる)ことはない。
【0020】以上のとおり、本実施例の周波数フィルタ
は、共用アンテナ側の1個またはm個の共振器の幅D
aを超伝導体の臨界電流を考慮した適正な値にするとと
もに、残りの共振器の幅DbをDaに比べて相当細く
することにより、Dbの縮小分だけ基板の長手方向サイ
ズを小さくして、周波数フィルタの小型化を図るという
ものであるが、及びの着想は、本件出願の時点にお
ける技術水準に照らして、当業者と言えども容易でな
い。
【0021】本件出願の時点においては、特に、高性能
なマイクロストリップ線路型フィルタを設計する場合は
シミュレーションの利用が一般的であり、かかるシミュ
レーションは計算時間を短縮するために、すべての共振
器のサイズを同一にして取り扱うからである。すなわ
ち、当業者にとっては、マイクロストリップ線路型フィ
ルタの共振器のサイズは“すべて同一”であることが常
識であり、本願発明はこの常識を見直したことによっ
て、はじめて案出されたからである。
【0022】
【発明の効果】本発明によれば、共用アンテナ側の1個
またはm個の共振器の幅を太くするとともに、残りの共
振器の幅を細くしたため、残りの共振器の幅の減少分だ
け基板の長手方向サイズを小さくでき、周波数フィルタ
の小型化を図ることができるという従来技術にない有益
な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】一実施例の周波数フィルタのレイアウト図であ
る。
【図2】FDD方式の基本構成図である。
【図3】FDD方式のフィルタ特性図である。
【図4】従来例の周波数フィルタのレイアウト図であ
る。
【符号の説明】
30:誘電体基板 31〜40:共振器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n個の共振器を超伝導体で形成したマイク
    ロストリップ線路型の周波数フィルタにおいて、前記周
    波数フィルタが受信系に用いられるものであるとき、該
    周波数フィルタの複数の共振器のうち、共有アンテナ側
    の1個またはm個(n>m)の共振器の幅を、共有アン
    テナ側からの送信電力に対して十分な耐性が得られるよ
    うに太くするとともに、残りの共振器の幅を細くしたこ
    とを特徴とする周波数フィルタ。
  2. 【請求項2】共有アンテナ側の1個またはm個(n>
    m)の共振器に流れる電流が超伝導の臨界電流を超えな
    いようにするために、該1個またはm個(n>m)の共
    振器の幅を太くしたことを特徴とする請求項1記載の周
    波数フィルタ。
JP9217324A 1997-08-12 1997-08-12 周波数フィルタ Pending JPH1168404A (ja)

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