JPS587082B2 - ユウデンタイキヨウシンキフイルタ - Google Patents
ユウデンタイキヨウシンキフイルタInfo
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- JPS587082B2 JPS587082B2 JP49128154A JP12815474A JPS587082B2 JP S587082 B2 JPS587082 B2 JP S587082B2 JP 49128154 A JP49128154 A JP 49128154A JP 12815474 A JP12815474 A JP 12815474A JP S587082 B2 JPS587082 B2 JP S587082B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P7/00—Resonators of the waveguide type
- H01P7/10—Dielectric resonators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01P—WAVEGUIDES; RESONATORS, LINES, OR OTHER DEVICES OF THE WAVEGUIDE TYPE
- H01P1/00—Auxiliary devices
- H01P1/20—Frequency-selective devices, e.g. filters
- H01P1/201—Filters for transverse electromagnetic waves
- H01P1/203—Strip line filters
- H01P1/20309—Strip line filters with dielectric resonator
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、ストリツフ゜線導体と誘電体共振器素子とを
含む誘電体共振器フィルタに関するものである。
含む誘電体共振器フィルタに関するものである。
ストリップ線回路でp波を行なうため種々の技術が使用
されていた。
されていた。
ストリップ線の主要導体である銅の特定の形状のように
それらのあるものは、ストリップ共振器の消費損失によ
って性能が制限される。
それらのあるものは、ストリップ共振器の消費損失によ
って性能が制限される。
過去何年間に、ストリップ線用に誘電体共振器型のフィ
ルタを使用することに関し、種々の発見がなされた。
ルタを使用することに関し、種々の発見がなされた。
材料、例えば二酸化チタニウム(TiO2)の誘電率が
少なくとも約100である誘電体共振器を使用すること
が望ましいことが一般に判っている。
少なくとも約100である誘電体共振器を使用すること
が望ましいことが一般に判っている。
悪いことに、このような誘電体共振器は、温度変化によ
ってこれらのろ波特性に不適当な変動が生じる。
ってこれらのろ波特性に不適当な変動が生じる。
この問題点の解消のだめの要求に応じて、比較的温度に
安定な材料が発見された。
安定な材料が発見された。
バリウムチタネート(Ba2Ti9020 )あるいは
リチウムタンタレー} (LiTaO2)を含む複合共
振器構体のような材料が使用されうる。
リチウムタンタレー} (LiTaO2)を含む複合共
振器構体のような材料が使用されうる。
アイイーイーイー トランザクションズ オンマイクロ
ウエイプ セオリー アンド テクニークス( I E
E E T ransactions on Mic
rowaveTheory and Techniqu
es )第MTT−19巻第643頁乃至第644頁の
トーアダッグ イベランドの「ダイエレクトリック レ
ゾネータ フィルターズ フオ アプリケーション イ
ン マイクロウエイブ インテグレーテッド サーキツ
ツ( D ielectric Resonator
F ilters forApplication
in Microwave Integrated
Circuits )J なる1971年7月の論文に
おいて指摘されているように、マイクロ集積回路の導入
は、地気面あるいはハウジングの形状が集積回4路の幾
何学形状に対して過度に大きくならないように、極めて
小さな寸法のストリップ線用の共振器素子に対して高度
特性を要することを強調していた。
ウエイプ セオリー アンド テクニークス( I E
E E T ransactions on Mic
rowaveTheory and Techniqu
es )第MTT−19巻第643頁乃至第644頁の
トーアダッグ イベランドの「ダイエレクトリック レ
ゾネータ フィルターズ フオ アプリケーション イ
ン マイクロウエイブ インテグレーテッド サーキツ
ツ( D ielectric Resonator
F ilters forApplication
in Microwave Integrated
Circuits )J なる1971年7月の論文に
おいて指摘されているように、マイクロ集積回路の導入
は、地気面あるいはハウジングの形状が集積回4路の幾
何学形状に対して過度に大きくならないように、極めて
小さな寸法のストリップ線用の共振器素子に対して高度
特性を要することを強調していた。
論文を引用すると、「結合機構は本質的に消失誘導技術
( evanescent guide techn
ique )に基づくが、ハリンンの設計とは別であり
、結合構体はフィルタおよび接続された回路の両方を包
含している構体の面に保持される。
( evanescent guide techn
ique )に基づくが、ハリンンの設計とは別であり
、結合構体はフィルタおよび接続された回路の両方を包
含している構体の面に保持される。
とおる。」ハリソンの設計の最も新しい説明は、エレク
トロニクス レターズ(GB)第8巻、第582頁、1
972年11月16日のエー・フォックスによる[テン
パレーチャー・ステイプル ロー・ロスマイクロウエイ
ブ フィルターズ ユーズイングダイエレクトリック
レゾネーターズ ( Temperature − Stable Lo
w−LossMicrowave Filters
using DielectricResonat
ors ) 」なる論文に見られる。
トロニクス レターズ(GB)第8巻、第582頁、1
972年11月16日のエー・フォックスによる[テン
パレーチャー・ステイプル ロー・ロスマイクロウエイ
ブ フィルターズ ユーズイングダイエレクトリック
レゾネーターズ ( Temperature − Stable Lo
w−LossMicrowave Filters
using DielectricResonat
ors ) 」なる論文に見られる。
その形状において、幾何学的に円筒状の新規な形状であ
る。
る。
それは主に同軸ケーブルから導波管への結合のために使
用され、そのストリップ線部分だけが同軸・ケーブルか
ら導波管への結合にある。
用され、そのストリップ線部分だけが同軸・ケーブルか
ら導波管への結合にある。
誘電体共振器は結合装置の一部として使用される。
従って、特定の応用を除き、ストリップ線用の全ての誘
電体共振器フィルタはストリップ線基板上に最も都合良
く配置されることが判った。
電体共振器フィルタはストリップ線基板上に最も都合良
く配置されることが判った。
この形状に関連した1つの問題点は、結合度が共振器の
横方向の位置の小さな変動に対して敏感に感応するとい
うことである。
横方向の位置の小さな変動に対して敏感に感応するとい
うことである。
このことは、通常の集積回路生産技術の一部としてス}
IJツプ線上に共振器を配置することを極めて困難に
する。
IJツプ線上に共振器を配置することを極めて困難に
する。
更に、集積回路技術は、誘電体共振器の近くになければ
ならない地気面構体が実質的に拡大するためそこなわれ
る。
ならない地気面構体が実質的に拡大するためそこなわれ
る。
ストリップ線導体と誘電体共振器素子との間の結合を最
犬にするため、誘電体共振器素子を、ストリップ線導体
に対して平行に離間しかつ重なるようにすると共にスト
IJツプ線導体の長手軸を中心位置からオフセットされ
るように配置した本発明によって解消される。
犬にするため、誘電体共振器素子を、ストリップ線導体
に対して平行に離間しかつ重なるようにすると共にスト
IJツプ線導体の長手軸を中心位置からオフセットされ
るように配置した本発明によって解消される。
本発明の改良は、共振器素子とストリップ線導体の面と
の間に介在された誘電体スペーサによって一定位置に固
定されている誘電体共振器素子に関するものである。
の間に介在された誘電体スペーサによって一定位置に固
定されている誘電体共振器素子に関するものである。
更に本発明の改良は、正の周波数温度係数を示す誘電体
共振器素子の材料に関するものである。
共振器素子の材料に関するものである。
更にまた本発明の改良は、バリウムチタネート( Ba
2Ti902o ) からなる誘電体共振器素子の
材料に関するものである。
2Ti902o ) からなる誘電体共振器素子の
材料に関するものである。
本発明の更に他の改良は、ストリップ線導体に沿ってす
ぐ隣りの共振器から離間された少なくとも1つの追加の
誘電体共振器素子を更に含み、ストリップ線導体の幅が
インピーダンス整合を与えるため誘電体共振器素子の近
くに埋設されているフィルタに関するものである。
ぐ隣りの共振器から離間された少なくとも1つの追加の
誘電体共振器素子を更に含み、ストリップ線導体の幅が
インピーダンス整合を与えるため誘電体共振器素子の近
くに埋設されているフィルタに関するものである。
本発明の更に他の目的は、ストリップ線導体の長手軸に
沿ってすぐ隣りの共振器から約4分の1波長奇数倍だけ
離間された少なくとも1つの追加の誘電体共振器素子を
更に含みス} I)ツプ線導体が最外側の誘電体共振器
素子の各々の近くにある空隙で終端しておシ、かつ全体
の構体がフィルタの動作周波数帯域内のカットオフ以下
で導波管として働くように調和された導電性円筒状ハウ
ジングによって取り囲まれているフィルタに関するもの
である。
沿ってすぐ隣りの共振器から約4分の1波長奇数倍だけ
離間された少なくとも1つの追加の誘電体共振器素子を
更に含みス} I)ツプ線導体が最外側の誘電体共振器
素子の各々の近くにある空隙で終端しておシ、かつ全体
の構体がフィルタの動作周波数帯域内のカットオフ以下
で導波管として働くように調和された導電性円筒状ハウ
ジングによって取り囲まれているフィルタに関するもの
である。
本発明の更に他の目的は、各共振器素子の近くにストリ
ップ線導体にある空隙を有するストリップ線導体セグメ
ントによって結合されている隣接する誘電体共振器素子
に関するものである。
ップ線導体にある空隙を有するストリップ線導体セグメ
ントによって結合されている隣接する誘電体共振器素子
に関するものである。
スl− 1,)ツプ線に対する誘電体共振器の変位の精
度の問題は、ストリップ線の主要導体上の誘電体共振器
を位置決めし、かつ精密に加工した誘電体スペーサによ
り垂直方向に主要導体からの精密な間隔を与えることに
よって良好な温度安定化及び全体の簡素化と矛盾せずに
解消される。
度の問題は、ストリップ線の主要導体上の誘電体共振器
を位置決めし、かつ精密に加工した誘電体スペーサによ
り垂直方向に主要導体からの精密な間隔を与えることに
よって良好な温度安定化及び全体の簡素化と矛盾せずに
解消される。
ストリップ線導体上の対称な位置からのオフセットは、
磁界が面、即ち最大限にピルボックス( pillbo
x )状共振器の平行な表面を通過するように選択され
る。
磁界が面、即ち最大限にピルボックス( pillbo
x )状共振器の平行な表面を通過するように選択され
る。
最大の結合状態は主要導体からの横方向の位置に対して
広く平坦なものであるので、その結合値は横方向位置の
小さな変動に対して比較的安定である。
広く平坦なものであるので、その結合値は横方向位置の
小さな変動に対して比較的安定である。
比較的低誘電率の共振器では、結合は十分に強力で、典
型的なマイクロ波通信フィルタに必要な結合値をもたら
すのがよい。
型的なマイクロ波通信フィルタに必要な結合値をもたら
すのがよい。
このような材料はたやすく温度補償される。
このような材料は最近温度補償特性が有効になってきて
いる。
いる。
また、主要導体は、誘電体共振器と主要導体との間の有
害な密接な間隔なしに密結合が得られるので、無負荷共
振のQについて比較的小さな効果を有することが判って
いる。
害な密接な間隔なしに密結合が得られるので、無負荷共
振のQについて比較的小さな効果を有することが判って
いる。
換言すると、誘電体共振器に近接して主要導体をおいだ
ことによる消費損失は許容しうるレベルに保持される。
ことによる消費損失は許容しうるレベルに保持される。
本発明の更に他の利点は、添付図面を参照して行なう以
下の詳細な説明から明らかになる。
下の詳細な説明から明らかになる。
典型的な先行技術として上述した第1図に示しだ従来の
配列では、誘電体共振器11を主導体14の隣りに基板
12上に配置することによって、誘電体共振器11がス
トリップ腺13に結合されている。
配列では、誘電体共振器11を主導体14の隣りに基板
12上に配置することによって、誘電体共振器11がス
トリップ腺13に結合されている。
ストリップ線13はまた、所望の場合空気でよい誘電体
層15及び16と地気面11とを含む。
層15及び16と地気面11とを含む。
比較的低い誘電率の共振器、例えばε〜50を使用する
ことによって、ストリップ線の/呻ジング幅は広くなり
すぎ、捷だスズリアスな導波型のモードを伝搬するよう
になり、望ましくない擬似のフィルタレスポンスとなる
。
ことによって、ストリップ線の/呻ジング幅は広くなり
すぎ、捷だスズリアスな導波型のモードを伝搬するよう
になり、望ましくない擬似のフィルタレスポンスとなる
。
第1図の装置に伴う別な欠点は、誘電体共振器11が主
導体について最大の結合位置に位置すること、結合度が
主導体14と共振器11との間の横方向中心対中心間隔
における極めて微細な変化に非常に敏感であるというこ
とである。
導体について最大の結合位置に位置すること、結合度が
主導体14と共振器11との間の横方向中心対中心間隔
における極めて微細な変化に非常に敏感であるというこ
とである。
これに対して、第2図に示すような主導体23に対する
誘電体共振器21の配列は、横方向の中心対中心間隔d
に追加して、共振器の位置決めがまた垂直方向中心対中
心間隔hによって特徴付けられるように、ストリップ線
の主導体24上に誘電体共振器21を配列することによ
って、上述の問題点を解消している。
誘電体共振器21の配列は、横方向の中心対中心間隔d
に追加して、共振器の位置決めがまた垂直方向中心対中
心間隔hによって特徴付けられるように、ストリップ線
の主導体24上に誘電体共振器21を配列することによ
って、上述の問題点を解消している。
この垂直方向の位置決めは基板22上の共振器21を位
置決めするのと別の作業で精密加工されうる誘電体スペ
ーサ25によって決定される。
置決めするのと別の作業で精密加工されうる誘電体スペ
ーサ25によって決定される。
説明のだめ、ストリップ線23は、その基板22と、構
造の堅牢のだめのその下の誘電体材料26の追加層と共
に示されている。
造の堅牢のだめのその下の誘電体材料26の追加層と共
に示されている。
誘電体層26は、所望の場合省略されうる。
典型的には、共振器21の近くの地気面27は同調ネジ
28がだやすく挿入される導波管の区間同様金属・・ウ
ジング内に共振器を包含している。
28がだやすく挿入される導波管の区間同様金属・・ウ
ジング内に共振器を包含している。
第2図に示した本発明の実施例においては、間隔パラメ
ータd及びhを最大の結合のため選択することが特に重
要である。
ータd及びhを最大の結合のため選択することが特に重
要である。
特に、結合は横方向オフセットdに対して絶対的に最大
であり、その最大が広く平坦なものであるのでdの小さ
な変動に対して比較的不感である。
であり、その最大が広く平坦なものであるのでdの小さ
な変動に対して比較的不感である。
実例として、第2図に示した地気面の裕度はハウジング
の擬似共振が除去されるように誘電体共振器の近くに与
えられる。
の擬似共振が除去されるように誘電体共振器の近くに与
えられる。
換言すると前と後のストリップ線部分におけると同じ特
性インピーダンスはフィルタの阻止帯域の外側の周波数
に対して共振器領域を通じて保持される。
性インピーダンスはフィルタの阻止帯域の外側の周波数
に対して共振器領域を通じて保持される。
実例として、主導体24の幅は、共振器21のような共
振器の近くにおいて変更されて、それらの点における線
に沿ってインピーダンス整合を与え、従ってストリップ
線に沿う擬似の反射をなくす。
振器の近くにおいて変更されて、それらの点における線
に沿ってインピーダンス整合を与え、従ってストリップ
線に沿う擬似の反射をなくす。
比較的低導電率の共振器(ε二38)はこの形状に使用
することができる。
することができる。
{り示的な実施例ではバリウムチタネート( Ba2T
itao2o )を使用した。
itao2o )を使用した。
第2図の形状は、別のフィルタと比べて小形で軽量であ
る場合、無線中継等の応用において極めて有用であるこ
とが判った。
る場合、無線中継等の応用において極めて有用であるこ
とが判った。
誘電体共振器を含む帯域阻止フィルタは、リチウムタン
タレートおよび二酸化チタニウムの複合材料、あるいは
その代りのバリウムチタネート( Ba2Ti902o
)のいずれかでよい。
タレートおよび二酸化チタニウムの複合材料、あるいは
その代りのバリウムチタネート( Ba2Ti902o
)のいずれかでよい。
第2図の実施例の3,7及び4,2ギガヘルツの間の動
作では、25dB以上の帯域はずれ反射減衰量が得られ
、かつストリツフ線あるいは地気面27での擬似的なま
たは導波管型のモード共振が除去された。
作では、25dB以上の帯域はずれ反射減衰量が得られ
、かつストリツフ線あるいは地気面27での擬似的なま
たは導波管型のモード共振が除去された。
第3図には、垂直方向間隔hの種々の値に対する横方向
間隔dについての共振器の外部Qの曲線31.32及び
33が示されている。
間隔dについての共振器の外部Qの曲線31.32及び
33が示されている。
dの所望値は、あらゆる場合に、主導体24と共振器2
1との間の最大結合に対応する曲線の低い部分にある,
共振器、従ってその結合は好ましい値についてdの小さ
な変動に不感であることが注目される。
1との間の最大結合に対応する曲線の低い部分にある,
共振器、従ってその結合は好ましい値についてdの小さ
な変動に不感であることが注目される。
このため、dの余裕度は拡大し、値hだけが正確に制御
される必要がある。
される必要がある。
hの値の正確な制御は、誘電体のスペーサ25上に共振
器21を位置決めすることによって容易に得られる。
器21を位置決めすることによって容易に得られる。
共振器21の高さは例示すると、4.6mm (0.1
7 5“ )であり、水平面の半径は7.9mm( 0
.3 1 2“)であった。
7 5“ )であり、水平面の半径は7.9mm( 0
.3 1 2“)であった。
先行技術の形状では、間隔dは共振器の半径より十分大
きいのに対して、本発明の形状では、間隔dは共振器の
半径よりも十分に小さく、これによりハウジング27の
必要な横方向寸法を相当に減じ、かつスプリアスな共振
を減ずる。
きいのに対して、本発明の形状では、間隔dは共振器の
半径よりも十分に小さく、これによりハウジング27の
必要な横方向寸法を相当に減じ、かつスプリアスな共振
を減ずる。
第4図に示されているような多共振器帯域阻止フィルタ
では、誘電体共振器41.51及び61間の間隔は4分
の1波長の奇数倍である。
では、誘電体共振器41.51及び61間の間隔は4分
の1波長の奇数倍である。
共振器の許容可能な最小間隔は共振器間のスプリアスな
結合が許容可能なレベルに保持されるもので、より高次
のモードの励振レベルによって決定される。
結合が許容可能なレベルに保持されるもので、より高次
のモードの励振レベルによって決定される。
有利に、小さな断面寸法を有するハウジングは共振器が
密に離間されるようにできる。
密に離間されるようにできる。
例示すると、各共振器41,51及び61には、それ自
体の同調ネジ48.58及び68が設けられている。
体の同調ネジ48.58及び68が設けられている。
全体の組立体43は同軸結合69及び70を有するよう
に示されている。
に示されている。
第5図には、主導体44の形状を特に示している断面の
平面図は、ストリップ線導体の幅はインピーダンス整合
の変化が共振器41.51及び61の横方向の寸法につ
いて生じる場合を示している。
平面図は、ストリップ線導体の幅はインピーダンス整合
の変化が共振器41.51及び61の横方向の寸法につ
いて生じる場合を示している。
詳細には、幅のこれらの変化は、共振器と垂直に整列さ
れている。
れている。
同調ネジ48.58及び68は、ネジが導体の場合プラ
ス(+)の周波数同調を行ない、ネジが誘電体の場合マ
イナス(→の周波数同調を行なう。
ス(+)の周波数同調を行ない、ネジが誘電体の場合マ
イナス(→の周波数同調を行なう。
他の面で第4図及び第5図のフィルタの設計と動作はス
トリップ線と共に使用される誘電体共振器の周知の原理
に従う。
トリップ線と共に使用される誘電体共振器の周知の原理
に従う。
幾つかの典型的なフィルタの特性が第6乃至8図に示さ
れている。
れている。
曲線71.81は反射減衰量ISul対周波数を一般的
に示し、曲線72,82は誘過率I S21 1対周波
数を示す。
に示し、曲線72,82は誘過率I S21 1対周波
数を示す。
Ba2Ti902oを利用しているフィルタの特性は第
6図に示されている。
6図に示されている。
無負荷時の共振器Q,Qoは約6300の値を与えてい
ることを計算できる。
ることを計算できる。
上記Qoの値は、Qの低下がこのフィルタ形状では大き
くないことを証明している6780の低下していない共
振器のQとよく対比する。
くないことを証明している6780の低下していない共
振器のQとよく対比する。
帯域はずれ反射減衰量は3.7乃至4.2キガヘルツで
26dBである。
26dBである。
このパラメータは共振器の性質自身によるよりもフィル
タ全体のストリップ線のインピーダンスの均一性によっ
て決定される。
タ全体のストリップ線のインピーダンスの均一性によっ
て決定される。
ピークの挿入損は次の等式でほぼ与えられる。
?1)は104dBを与えるのに対し、実験的な測定値
は84dBであった。
は84dBであった。
LiTaO3/TiO2複合共振器を利用しているフィ
ルタの曲線81及び82、IS11及び18211対周
波数は第7図に示されている。
ルタの曲線81及び82、IS11及び18211対周
波数は第7図に示されている。
Qo=2800は3820の無負荷時の共振器のQから
幾らかの低下を示している。
幾らかの低下を示している。
結合Q,Qc(1部の散逸損と関連したQは10463
である。
である。
帯域はずれ反射減衰量の測定は28dBであった。
瀉2)は91dBのピーク挿入損を示すが、実測値は6
4dBであった。
4dBであった。
Ba2Tie 020及びLiTaOa ITiO2の
フィルタの帯域はずれ挿入損はそれぞれ0.10bB及
び0.1 7 5 dBであった。
フィルタの帯域はずれ挿入損はそれぞれ0.10bB及
び0.1 7 5 dBであった。
このパラメータは、本質的に誘電体共振器の特性と無関
係で、フィルタに使用される伝送線の性質に依存する。
係で、フィルタに使用される伝送線の性質に依存する。
第8図には、曲線91が華氏40度における多共振器フ
ィルタ対周波数の透過特性を示す。
ィルタ対周波数の透過特性を示す。
同じ透過率対周波数特性が華氏141度の温度について
、変位された曲線92によって示されている。
、変位された曲線92によって示されている。
特性上のシフトは2.6 2 5メガヘルツであった。
この値は、共振器41.51及び61にバリウムチタネ
ートを使用した場合、アルミナ基板42及び金属フィル
タハウジング47の使用に関係した小さな補償効果のた
め、絶縁共振器の温度係数から予示される3.17メガ
ヘルツの値のシフト以下である。
ートを使用した場合、アルミナ基板42及び金属フィル
タハウジング47の使用に関係した小さな補償効果のた
め、絶縁共振器の温度係数から予示される3.17メガ
ヘルツの値のシフト以下である。
周波数の温度係数はバリウムチタネートについては正で
、アルミナ及びハウジングの作用に対して負である。
、アルミナ及びハウジングの作用に対して負である。
このフィルタに使用した共振器はτf=+14.3 p
pm℃の周波数温度係数を有する。
pm℃の周波数温度係数を有する。
誘電体共振器用の同様の材料がτf=2.5ppm℃と
低い温度係数となるように作ることができる。
低い温度係数となるように作ることができる。
実際上の許容範囲は誘電体共振器許容範囲でτf=o±
5ppm℃である。
5ppm℃である。
このようなフィルタは本質的に温度補償されている。
上述したフィルタの特性はストリップ線と共に使用され
る典型的な銅くし形フィルタのものよりも非常に優れて
いることが判った。
る典型的な銅くし形フィルタのものよりも非常に優れて
いることが判った。
バンドパスフィルタは、共振器のないとき問題の周波数
でのカットオフを越えている導波管の区間に1つ又はそ
れ以上の共振器を位置決めすることによって形成されう
る。
でのカットオフを越えている導波管の区間に1つ又はそ
れ以上の共振器を位置決めすることによって形成されう
る。
第9図の例示的なバンドパスフィルタでは第2図の共振
器21と同じか、或いは第4図及び第5図の共振器41
.51及び61とそれぞれに同じような誘電体共振器1
03がストリップ線102上のハウジング101内で離
間されている。
器21と同じか、或いは第4図及び第5図の共振器41
.51及び61とそれぞれに同じような誘電体共振器1
03がストリップ線102上のハウジング101内で離
間されている。
ハウジング101は、カットオフ以下である、即ち共振
器103の不存在において意図した通過帯域の周波数を
伝搬しない例示的に方形の導波管区間である。
器103の不存在において意図した通過帯域の周波数を
伝搬しない例示的に方形の導波管区間である。
意図した通過帯域周波数は、共振器103の共振周波数
を中心とする帯域にある。
を中心とする帯域にある。
電磁エネルギーは、図面の左側から右側に構体を通じて
結合される。
結合される。
通過帯域の外側の他の周波数では、極めて小さなエネル
ギーが構体を通じて伝搬される。
ギーが構体を通じて伝搬される。
直接結合および4分の1波結合通過帯域フィルタの両方
を説明したが、第9図及び第10図は直接結合ハンドパ
スフィルタを示す。
を説明したが、第9図及び第10図は直接結合ハンドパ
スフィルタを示す。
ストリップ線1020入力および出力区間は端部共振器
103に結合され、共振器103の内部のものは隣接共
振器にエネルギーを直接結合する。
103に結合され、共振器103の内部のものは隣接共
振器にエネルギーを直接結合する。
共振器結合度およびこのことからフィルタ特性は、端部
共振器と入力および出力ストリップ線との間の結合同様
に内部共振器間の内側共振器間隔によって決定される。
共振器と入力および出力ストリップ線との間の結合同様
に内部共振器間の内側共振器間隔によって決定される。
本発明の上記実施例におけるように、共振器103は、
ストIJツプ線102の主導体105の少なくとも部分
109及び110についての基本的にオフ中心である位
置にストリップ線102上に配置される。
ストIJツプ線102の主導体105の少なくとも部分
109及び110についての基本的にオフ中心である位
置にストリップ線102上に配置される。
部分109及び110によって示される主要導体の減少
は、上述したように、オフ中心間隔に融通性を持たせる
と同様、共振器に対する適当なインピーダンス整合を与
える二重の目的に働く。
は、上述したように、オフ中心間隔に融通性を持たせる
と同様、共振器に対する適当なインピーダンス整合を与
える二重の目的に働く。
共振器103は、誘電体スペーサによって部分109お
よび110から及びストリップ線102の主導体105
から離間されており、誘電体スペーサ106は部分10
9上にありスペーサ107はハウジング101の内部内
の主要導体を持たないストリップ線102の部分の上に
あり、スペーサ108はストリップ線102の部分11
0上にある。
よび110から及びストリップ線102の主導体105
から離間されており、誘電体スペーサ106は部分10
9上にありスペーサ107はハウジング101の内部内
の主要導体を持たないストリップ線102の部分の上に
あり、スペーサ108はストリップ線102の部分11
0上にある。
共振器とストリップ線主導体の端との間の横方向距離は
、強力な結合がストリップ線と端部共振器との間で得ら
れる一方、ストリップ線と内部共振器との間に無視しう
る結合を与えるように決定される。
、強力な結合がストリップ線と端部共振器との間で得ら
れる一方、ストリップ線と内部共振器との間に無視しう
る結合を与えるように決定される。
これらのスペーサは上述の実施例について説明したよう
に作られうる。
に作られうる。
第9図および第10図の直接結合バンドパスフィルタは
典型的に、研究した型の最良の結果を生じ、より小型で
更に後述する4分の1波結合型よりも小さい。
典型的に、研究した型の最良の結果を生じ、より小型で
更に後述する4分の1波結合型よりも小さい。
端部共振器とストリップ線との間の結合特性は、第14
図に示されるように、共振器の縁から主要導体の縁まで
の間隔Aの関数としてフィルタの有効なすべてのQex
について、曲線121乃至124によって第13図に示
されている。
図に示されるように、共振器の縁から主要導体の縁まで
の間隔Aの関数としてフィルタの有効なすべてのQex
について、曲線121乃至124によって第13図に示
されている。
それぞれの曲線121乃至124は、異なったフィルタ
の設計についてスペーサ106乃至108の異なる重さ
、詳細にはそれぞれ異なる設計について全ての3つの同
じスペーサに対し4.06 rran (0.160“
)3.3 0 rran ( 0.1 3 0“)、3
.05mm( 0.1 2 0“)及び1.5 2mm
( 0.0 6 0“)を表わしている。
の設計についてスペーサ106乃至108の異なる重さ
、詳細にはそれぞれ異なる設計について全ての3つの同
じスペーサに対し4.06 rran (0.160“
)3.3 0 rran ( 0.1 3 0“)、3
.05mm( 0.1 2 0“)及び1.5 2mm
( 0.0 6 0“)を表わしている。
ストリップ線102が終端され、即ち端部共振器103
0近く又はそれを越えて開回路されていることを除いて
、横方向のオフセットが利用すべき共振器の共振モード
に結合している広く平坦な最大値を生じる位置に調整さ
れている上述の本発明の帯域制限フィルタを使用したも
のと同じである。
0近く又はそれを越えて開回路されていることを除いて
、横方向のオフセットが利用すべき共振器の共振モード
に結合している広く平坦な最大値を生じる位置に調整さ
れている上述の本発明の帯域制限フィルタを使用したも
のと同じである。
本発明の製造上の利点及び上述した他の利点の大部分は
また、この理由のためここに適用する。
また、この理由のためここに適用する。
完全のだめ、第9図および第10図のバンドパスフィル
タの特徴を以下に挙げる。
タの特徴を以下に挙げる。
(1)低いQexでの密結合は誘電体共振器とストリッ
プ線との間で得ることができる。
プ線との間で得ることができる。
(2)結合は、正確に制御でき、ストリップ線上に共振
器を配置するだめに使用される誘電体スペーサ、例えば
スペーサ106乃至108の厚さの関数である。
器を配置するだめに使用される誘電体スペーサ、例えば
スペーサ106乃至108の厚さの関数である。
(3)結合は、中央導体についての横方向のオフセット
に対し比較的不感である。
に対し比較的不感である。
(4)中央導体上の共振器の間隔は、ハウジング101
の底の地気面での導体損による共振器Qの低下を減少す
る。
の底の地気面での導体損による共振器Qの低下を減少す
る。
(5)共振器から地気面までの余裕度は、許容しうるレ
ベルに共振器Qの低下を制限するのに十分である。
ベルに共振器Qの低下を制限するのに十分である。
(6)ハウジング巾はスプリアスなハウジング共振が制
限されるように減ぜられる。
限されるように減ぜられる。
(7)比較的低い誘電率、ε二39の材料が使用するこ
とができる。
とができる。
4分の1波結合バンドパスフィルタが第11図および第
12図に例示されている。
12図に例示されている。
この構体は、直列に接続され4分の1波長の奇数倍だけ
互に離間された多数の単一共振器フィルタに似ている。
互に離間された多数の単一共振器フィルタに似ている。
第11図および第12図のフィルタは、共振器1030
間の間隔が各対間の波長の約3/4であり、かつ主要導
体1050区間が共振器間に延長して、主要導体のない
ストリップ線102の部分だけが直接共振器103の各
々の下の小さな空間となる第9図および第10図のもの
と比較することができる。
間の間隔が各対間の波長の約3/4であり、かつ主要導
体1050区間が共振器間に延長して、主要導体のない
ストリップ線102の部分だけが直接共振器103の各
々の下の小さな空間となる第9図および第10図のもの
と比較することができる。
この形状は、より大きく、かつ第9図および第10図の
ものよりも製造するのが困難である。
ものよりも製造するのが困難である。
3つの共振器を利用している直接結合バンドパスフィル
タの性能が第15図に示されている。
タの性能が第15図に示されている。
第15図の縦軸について、IS211が透過率の絶対値
を示し、ISIIIが反射減衰量の絶対値を表わすこと
を指摘する。
を示し、ISIIIが反射減衰量の絶対値を表わすこと
を指摘する。
foにおける曲線132の3 5 dBの反射減衰量は
他のバンドパスフィルタと比較して極めて都合が良い。
他のバンドパスフィルタと比較して極めて都合が良い。
f Oにおける曲線131の0.4 dBの挿入損は3
260の共振器のQに対応する。
260の共振器のQに対応する。
低下されない状態での共振器Qは約6000である。
このQ低下の主な原因は、回路に共振器を固着するため
に使用される接着剤と(図示しない)金属製の同調ネジ
との両方によるもので、所望の場合更に最適化を計るこ
とによって減ずることができる。
に使用される接着剤と(図示しない)金属製の同調ネジ
との両方によるもので、所望の場合更に最適化を計るこ
とによって減ずることができる。
スプリアスのない伝送レスポンスは3.7乃至4.2ギ
ガヘルツで観測された。
ガヘルツで観測された。
第1のスプリアスレスポンスは約4.6ギガヘルツで起
り、より高次の共振器モードによって発生された。
り、より高次の共振器モードによって発生された。
本発明の多くの他の変更および実施例は本発明の精神及
び範囲を逸脱することなく当業者にとって明らかである
。
び範囲を逸脱することなく当業者にとって明らかである
。
以上本発明を要約すると次の通りである。
(1)プレナー誘電体基板と該基板の一表面上に配置さ
れた主要導体とを含むストリップ線と、該ストリップ線
を通じて伝送されるマイクロ波放射線の周波数の1部を
ろ波するための手段とを含み、ろ波手段が上記基板の面
に平行なプレナー表面を有し、かつ共振周波数の温度補
償を行なうため選択された成分を有する誘電体共振器と
、上記共振器と上記導体との間の誘電体スペーサとを含
み、上記共振器が上記導体上の対称整列からオフセット
されていて共振周波数のTEo1 δモードを支持する
ようになされており、オフセットの程度が上記ストリッ
プ線から上記共振器への上記モードの結合度を最犬にす
るように選択されているマイクロ波回路。
れた主要導体とを含むストリップ線と、該ストリップ線
を通じて伝送されるマイクロ波放射線の周波数の1部を
ろ波するための手段とを含み、ろ波手段が上記基板の面
に平行なプレナー表面を有し、かつ共振周波数の温度補
償を行なうため選択された成分を有する誘電体共振器と
、上記共振器と上記導体との間の誘電体スペーサとを含
み、上記共振器が上記導体上の対称整列からオフセット
されていて共振周波数のTEo1 δモードを支持する
ようになされており、オフセットの程度が上記ストリッ
プ線から上記共振器への上記モードの結合度を最犬にす
るように選択されているマイクロ波回路。
(2)誘電体共振器の成分が温度に対する周波数変動の
正の係数を有するように選択されかつストリップ線の基
板とハウジングの効果が温度に対して負の周波数変動係
数を有するように選択されている第(1)項記載のマイ
クロ波回路。
正の係数を有するように選択されかつストリップ線の基
板とハウジングの効果が温度に対して負の周波数変動係
数を有するように選択されている第(1)項記載のマイ
クロ波回路。
(3)主要導体に対する誘電体共振器の中心対中心オフ
セット間隔が誘電体共振器の半分の幅よりも実質的に小
さい第(1)項記載のマイクロ波回路。
セット間隔が誘電体共振器の半分の幅よりも実質的に小
さい第(1)項記載のマイクロ波回路。
(4)誘電体共振器の囲りに金属製のハウジング構体を
有する地気面を含み、ハウジング構体が誘電体共振器に
よって与えられるものに比較して、温度に対して反対の
周波数変動係数を有するように選択されている第(3)
項記載のマイクロ波回路。
有する地気面を含み、ハウジング構体が誘電体共振器に
よって与えられるものに比較して、温度に対して反対の
周波数変動係数を有するように選択されている第(3)
項記載のマイクロ波回路。
(5)誘電体共振器のフィルタ特注を調整するだめの手
段を含む第(4)項記載のマイクロ波回路。
段を含む第(4)項記載のマイクロ波回路。
(6)主要導体上に少なくとも部分的に配置され、かつ
相互間の擬似的な結合レスポンスを最小にするように互
に奇数倍の4分の1波長だけ離間されだ複数の誘電体共
振器と上記共振器間に介入している金属製ハウジング構
体とを含む第(1)項記載のマイクロ波回路。
相互間の擬似的な結合レスポンスを最小にするように互
に奇数倍の4分の1波長だけ離間されだ複数の誘電体共
振器と上記共振器間に介入している金属製ハウジング構
体とを含む第(1)項記載のマイクロ波回路。
(7)誘電体スペーサは容易に加工しうる誘電体材料か
らなり、もってその表面の2つの間の間隔が正確に終端
されている第(1)項記載のマイクロ波回路。
らなり、もってその表面の2つの間の間隔が正確に終端
されている第(1)項記載のマイクロ波回路。
(8)伝搬すべき周波数の帯域に対してカットオフを越
えるように作られた導波管ハウジングと、周波数帯域に
対してハウジングを通る伝搬を与えるように相互間の結
合のだめの間隔を有する上記ハウジング内に配置された
複数の誘電体共振器とを含み、ストリップ線がハウジン
グを貫通して延びているプレナー誘電体基板と、1つ又
はそれ以上の共振器の近くにハウジング内で少なくとも
一領域が切除された主要導体とを含む第(1)項記載の
マイクロ波回路。
えるように作られた導波管ハウジングと、周波数帯域に
対してハウジングを通る伝搬を与えるように相互間の結
合のだめの間隔を有する上記ハウジング内に配置された
複数の誘電体共振器とを含み、ストリップ線がハウジン
グを貫通して延びているプレナー誘電体基板と、1つ又
はそれ以上の共振器の近くにハウジング内で少なくとも
一領域が切除された主要導体とを含む第(1)項記載の
マイクロ波回路。
(9)主要導体が複数の共振器の端部共振器の下で終端
され、その間にない第(8)項記載のマイクロ波回路。
され、その間にない第(8)項記載のマイクロ波回路。
α0)複数の誘電体共振器が周波数帯域の中心周波数に
対して4分の1波長に実質的に等しい隣接共振器間の間
隔を有し、主要導体が隣接共振器間に延びているセグメ
ントを含み、主要導体が共振器の各々にそれぞれ隣接す
る複数の制限された領域においてのみ連続性を欠いてい
る第(8)項記載のマイクロ波回路。
対して4分の1波長に実質的に等しい隣接共振器間の間
隔を有し、主要導体が隣接共振器間に延びているセグメ
ントを含み、主要導体が共振器の各々にそれぞれ隣接す
る複数の制限された領域においてのみ連続性を欠いてい
る第(8)項記載のマイクロ波回路。
第1図は、ス} IJツプ線に対する誘電体共振器の典
型的な先行技術の配列の断面図、第2図は、地気面を有
し、本発明の一実施例により配置された誘電体共振器を
有するストリップ線の断面図である。 第3図は、本発明の特徴を説明するのに有用な曲線を示
す説明図、第4図は、ストリップ線に沿う断面図に示し
た結合された多誘電体共振器を使用する第2図の実施例
の変形を示す説明図、第5図は、第4図の実施例の平面
図を示す。 第6図、第7図及び第8図は、第4図及び第5図の実施
例のフィルタ特性を示す説明図、第9図及び第10図は
、本発明の通過帯域フィルタの実施例の平面及び拡大図
である。 第11図及び第12図は、第9図及び第10図の実施例
の変形を示す説明図、第13図及び第15図は、第9図
及び第10図の実施例を説明するのに有用な曲線を示す
説明図、第14図は、第9図の部分を示し、かつ第13
図の曲線に使用されるパラメータを設定している説明図
である。
型的な先行技術の配列の断面図、第2図は、地気面を有
し、本発明の一実施例により配置された誘電体共振器を
有するストリップ線の断面図である。 第3図は、本発明の特徴を説明するのに有用な曲線を示
す説明図、第4図は、ストリップ線に沿う断面図に示し
た結合された多誘電体共振器を使用する第2図の実施例
の変形を示す説明図、第5図は、第4図の実施例の平面
図を示す。 第6図、第7図及び第8図は、第4図及び第5図の実施
例のフィルタ特性を示す説明図、第9図及び第10図は
、本発明の通過帯域フィルタの実施例の平面及び拡大図
である。 第11図及び第12図は、第9図及び第10図の実施例
の変形を示す説明図、第13図及び第15図は、第9図
及び第10図の実施例を説明するのに有用な曲線を示す
説明図、第14図は、第9図の部分を示し、かつ第13
図の曲線に使用されるパラメータを設定している説明図
である。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 ストリップ線導体と誘電体共振器素子とを含む誘電
体共振器フィルタにおいて、 ストリップ線導体と誘電体共振器素子との間の結合を最
大にするため、誘電体共振器素子を、ストリップ線導体
に対して平行に離間しかつ重なるようにすると共にスト
リップ線導体の長手軸を中心位置からオフセットされる
ように、配置したことを特徴とする誘電体共振器フィル
タ。 2 特許請求の範囲第1項記載の誘電体共振器フィルタ
において、 スト IJツプ線導体に沿ってすぐ隣りの共振器から離
間された少なくとも1つの追加の誘電体共振器素子を更
に含み、 ストリップ線導体の幅が、インピーダンス整合を与える
だめ誘電体共振器素子の近くで可変されることを特徴と
する誘電体共振器フィルタ。 3 特許請求の範囲第1項記載の誘電体共振器フィルタ
において、 ストリップ線導体の長手軸に沿って次の隣りの共振器か
ら約4分の1波長の奇数倍だけ離された少なくとも1つ
の誘電体共振器素子を含み、ストリップ線導体が最外側
の誘電体共振器素子の各々の近くの空隙で終端し、 全体の構体がフィルタの動作周波数帯域内のカットオフ
以下の導波管として働くように作られた導電性の円筒状
ハウジングによって取り囲まれることを特徴とする誘電
体共振器フィルタ。 4 特許請求の範囲第3項記載の誘電体共振器フィルタ
において、 隣接する誘電体共振器素子が各共振器素子の近くにおい
てストリップ線導体セグメントによってス} IJツプ
線導体の空隙と結合されていることを特徴とする誘電体
共振器フィルタ。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US00413907A US3840828A (en) | 1973-11-08 | 1973-11-08 | Temperature-stable dielectric resonator filters for stripline |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5081043A JPS5081043A (ja) | 1975-07-01 |
JPS587082B2 true JPS587082B2 (ja) | 1983-02-08 |
Family
ID=23639156
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP49128154A Expired JPS587082B2 (ja) | 1973-11-08 | 1974-11-08 | ユウデンタイキヨウシンキフイルタ |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US3840828A (ja) |
JP (1) | JPS587082B2 (ja) |
CA (1) | CA1005536A (ja) |
DE (1) | DE2452743C2 (ja) |
FR (1) | FR2251127B1 (ja) |
GB (1) | GB1485505A (ja) |
NL (1) | NL177641C (ja) |
SE (1) | SE400144B (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS61121379U (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-31 | ||
JPS61121380U (ja) * | 1985-01-16 | 1986-07-31 |
Families Citing this family (43)
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---|---|---|---|---|
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