JPS62278801A - マイクロストリツプバンドパスフイルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はマイクロ波フィルタ回路に係り、特にマイクロ
波帯信号の選択に好適な、低損失狭帯域なマイクロスト
リップバンドパスフィルタに関ｆる。

〔従来の技術〕

従来のマイクロストリップバンドパスフィルタは１％開
昭５６−４３８０１号に記載のように誘電体基板の裏面
に接地導体、表面にストリップ線路を配置したいわゆる
スタンダード形のマイクロストリップ線路を用いたマイ
クロストリップバンドパスフィルタであり、誘電体基板
の表面罠は相互誘導結合で結合する平行結合形のマイク
ロ２トリツプ共振線路とこれにマイクロ波信号を入力、
出力するための入力及び出力線路により構成されている
。

〔発明が解決しようとする問題点〕

マイクロス）　ＩＪツブ平行結合共振線路を用いた従来
のマイクロストリップバンドパスフィルタの低損失化、
低帯域化に際して主に必要な技術手段は、マイクロスト
リップ共振線路の無負荷Ｑを向上させることにあり、こ
れはマイクロストリップ共振線路の導体損失、誘電体損
失、放射損失の低減を意味するものである。放射損失は
マイクロストリップバンドパスフィルタをシールドケー
スに入れこの系の電磁エネルギーの流出を防ぐことによ
り低減できるが、導体損失や誘電体損失の低減に関して
は低損失な線路導体材料や誘電体材料を用いるなど低損
失材料の電磁気的特性に依存することになる。と言うの
は１例えば導体損失に関する無負荷Ｑはマイクロス）　
ＩＪツブ共振線路の線路幅を広くすることである程度高
められるが、スタンダード形マイクロストリップ線路で
は、線路幅拡大に対し、ある程度の線路幅以上になると
、それ以上導体損失に関する無負荷Ｑを効果的に高める
ことができなくなる飽和現象が生じる。又同様に誘電体
基板厚を厚くすることでもある程度の導体損失に関する
無負荷Ｑを高められるが飽和してしまう。また誘電体損
失は電界が誘電体基板を貫く限り低減できない。

したがって、より低損失、より狭帯域なマイクロストリ
ップバンドパスフィルタを実現するにはより低損失な材
料を用いる以外になく、又この低損失材料にも限界があ
る。

上記従来技術は、マイクロストリップバンドパスフィル
タの平行結合共振線路の効果的な高無負荷Ｑ化の点につ
いて配慮されておらず、より低損失、より狭帯域なマイ
クロストリップバンドパスフィルタを実現できないとい
う問題があった。

本発明の目的は、より低損失、より狭帯域なマイクロス
トリップバンドパスフィルタを帯域外減衰度特性を劣化
させることなく実現することにある。

本発明では、シールドケース中に上下に空間を有して保
持された誘電体基板の表面に電磁的に結合する平行結合
共振線路とこれにマイクロ波信号を入力及び出力するた
めの入力及び出力線路を配置し、入力及び出力線路の配
置されている誘電体基板の表面の一部分に対向する誘電
体基板の裏面部分にのみ接地導体を施し、入力及び出力
線路はスタンダード型のマイクロストリップ線路構成に
し、平行結合共振線路はサスペンデッド形マイクロスト
リップ線路構成忙する。

〔作用〕

サスペンデッド型のマイクロストリップ共振線路は、ス
タンダード型のマイクロストリップ共振線路に比べ共振
線路の無負荷Ｑが高い特徴がある。

第２図はサスペンデッド形のマイクロストリップ線路の
断面図で第３図はスタンダード形のマイクロス）　ＩＪ
ツブ線路の断面図である。１１はシールドケース、１３
はマイクロストリップ線路、１５は誘電体基板、１２．
１４は空気層、１６は接地導体、である。

モ引−２ｈ９４県アルミナ＋うＳ７〃某諧ドｆ潜虚１た
単一の共振線路の無負荷Ｑを同一周波数で実測した結果
を線路幅対無負荷Ｑの関係を第４図に示す。実線（、（
）で示したグラフはサスペンデッド形マイクロストリッ
プ共振線路の無負荷Ｑであり破線（Ｅｌで示したグラフ
はスタンダード形マイクロストリップ共振線路の無負荷
Ｑである。これは同一の誘電体材料、線路導体材料を用
いたものであり、明らかにサスペンデッド形マイクロス
トリップ共振線路の方がスタンダード形マイクロストリ
ップ共振線路より無負荷Ｑが高いことを示している。

サスペンデッド形マイクロストリップ線路では、誘電体
基板の裏面とシールドケース間に空気層を形成すること
で系の実効誘電率がスタンダード形マイクロストリップ
線路に比べ低くなり、特性インピーダンスは高くなる。

サスペンデッド形マイクロストリップ線路のような伝送
系を伝送する電磁波はＴＥＮモードであり、この場合、
線路の導体損失は実効誘電率と特性インピーダンスの関
数で表わされる。実効誘電率を低下し特性インピーダン
スを高めることは、ちょうどスタンダード形マイクロス
トリップ線路において基板厚を淳くする効果に相当し、
これによって線路の導体損失を低減することができる。

又サスペンデッド形マイクロストリップ線路では、スタ
ンダード形マイクロストリップ線路に比べ誘電体基板に
集中する電界が小さくなるため誘電体基板中で生じる誘
電体損失も低減できる。このように、サスペンデッド形
マイクロス）　＋Ｊツブ線路を平行結合共振線路に用い
ろことにより共振線路の無負荷Ｑを向上できる。

又、入力及び出力線路として基板裏面に接地導体の施さ
れたスタンダード型マイクロストリップ線路を用いるこ
とにより電界を誘電体基板に集中でき、高周波領域での
アイソレーションをとることができる。

以上のようにサスペンデッド形マイクロストリップ共振
線路は共振線路の無負荷Ｑを向上でき。

スタンダード形マイクロストリップ線路で構成した入力
及び出力線路は、良好な帯域外減衰度特性を実現する。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例の斜視図である。１はシール
ドケース、２は誘電体基板、３は接地導体、４は一端開
放入力線路、５は一端開放出力線路、６，７は１／２波
長両端開放共振線路、・８は一端開放入力線路４と両端
開放共振線路６の線路間々隙、９は一端開放出力線路５
と両端開放共振線路７の線路間々隙、１０は一端開放入
力線路４と一端開放出力線路５の線路間々隙を示す。誘
電体基板２はシールドケース１の中に空中に浮かしてあ
り接地導体層３とシールドケース１の接合面を半田付け
することにより支持された構造になっている。

したがって誘電体基板２の表面とシールドケース１の天
板、誘電体基板２の裏面とシールドケース底板の間に空
気層を形成し１両端開放共振線路６及び７はサスペンデ
ッド形マイクロストリップ線路の構造となり、一端開放
入力線路４及び一端開放出力線路５は、誘電体基板２の
裏面に施された接地導体３によりスタンダード形のマイ
クロストリップ構造になっている。

次に動作原理について説明する。一端開放入カ線路４に
入力されたマイクロ波信号は、線路間々隙８の容量によ
る結合で両端開放共振線路乙に伝わり、１／２波長両端
開放共振線路乙に共振する周、波数をもつマイクロ波信
号のみが共振し、１／２波長両端開放共振線路７へ電磁
気的結合により伝搬する。両端開放共振線路７に伝わっ
たマイクロ波信号は同様に線路間＠９の容量による結合
で一端開放出力線路５に伝わり出力される。このように
１／２波長両端開放共振線路６、及び７に共振する周波
数をもつマイクロ波信号のみ両端開放共振線路６から７
へ伝搬し、それ以外の周波数をもつマイクロ波信号は伝
搬できないのでその周波数特性はバンドパスになる。本
実施例では両端開放共振線路６及び７の間隔が広いので
電界よりはむしろ磁界による結合、つまり偶モードでの
結合が主であり１等価的に相互誘導結合に等しい。この
ことから第１図に示した実施例の通過周波数帯域近辺の
等価回路は第５図の様に示される。第５図において、第
１図の実施例に示した各構成要素に対応するものに関し
て同一符号を付けた。ここで１７は偶モード結合を集中
定数的に表現した相互インダクタンスである。両端開放
共振線路６及び７が偶モードで結合し第５図の等価回路
で表わされる場合、一端開放入力線路４と一端開放出力
線路５０線路間々隙１０をもって静電結合させることで
マイクロス）　ＩＪツブバンドパスフィルタは中心周波
数より高い周波数と低い周波数の２つの周波数ポイント
でトラップを形成することができ、よって帯域幅を狭く
することができる。第６図は本実施例の減衰度特性を表
わす図であり実線（Ｃ）で示す特性を示す。第６図破線
（ハで示すグラフは接地導体５を取去り、すべての線路
をサスペンデッド形マイクロス）　ＩＪツブ線路構成に
した場合の特性であり高域の減衰度特性が劣化してしま
う。

以上より本実施例によると両端開放共振線路６及び７を
サスペンデッド形マイクロストリップ線路で構成するこ
とで、バンドパスフィルタの低損失化、狭帯域化に効果
があり、２つのトラップを形成することで、より急峻な
減衰度特性を得、接地導体３の形成により高周波領域で
の減衰度特性の劣化を防ぐ効果がある。また両端開放共
振線路をサスペンデッド形マイクロストリップ線路で構
成したので、温度による誘電体基板２の誘電率の変化が
生じても、両端開放共振線路６および７の波長短縮率へ
の影響を低減でき、温度による中心周波数の変動を改善
できる。

以下その他の実施例を第７図〜第１２図により説明する
。これらの図は便宜上シールドケース１を描いていない
が実際には第１図のごとくシールドケース１が施されて
いる。また第１図に相当する構成要素は、同一符号が付
けである。

第７図、第８図、第９図の実施例において（ａ）は誘導
体基板２の表面、（ｈ）は裏面を表わす平面図である。

第７図の実施例は誘電体基板２の裏面にある接地導体５
の境界Ｍ１８の誘電体基板２の表面への正射影が線路間
々隙８および９の部分に位置した構成となっている。こ
の構成により、一端開放入力線路４および一端開放出力
線路５と接地導体３との間に生じる電界により線路間々
隙８および９での線路間結合容量が減じられる作用が起
こる。

線路間々隙８および９での線路間容量の変化は。

両端開放共振線路６および７の負荷Ｑに影響を及ぼし、
平行結合している両端開放共振線路６と７の結合量が変
化することになる。又、バンドパスフィルタ全体として
見た場合、外部回路との整合状態を変化させることが可
能である。第８図に示した実施例は、第７図の実施例に
比べ線路間々隙８及び９に生じる線路間容量が太きくな
り、更に第９図の実施例では線路間容量を太ぎくするこ
とができる。したがって接地導体３の境界線１８の位置
を適当に選ぶことにより、外部回路との整合をとること
ができ、バンドパスフィルタの設計全容易にすることが
できる。また、製造工程上、線路間々隙８，９の幅が狭
くエツチング精度が問題になる場合、線路間々隙８，９
の幅を広めにとり接地導体３の境界線１８を線路間々隙
８．９より遠ざけ、第９図に示した実施例のようにする
ことで、所望の線路間容量値を得ることができ、生産作
業性の向上が図れる。更に第９図の実施例では、誘電体
基板２の両面エツチングのずれによる線路間々隙８゜９
０線路間容量のバラツキを低減することが可能であり、
温度による線路間容量の変動を改善でき線路間容量の無
負荷Ｑｔ−向上させることができる。

シタがって、バンドパスフィルタのより一層の低損失化
、狭帯域化、に効果があり、温度特性を良好にする効果
があり、製造工程上、生じるエツチングのずれによるバ
ンドパスフィルタの４１バラツキを低減できる効果があ
る。

第１０図、第１１図、第１２図の実施例において。

（ａｌは誘電体基板２０表面、（ｈ）は裏面を示す平面
図であり、これらの実施例は接地導体３の境界線１９の
位置が異なり、線路間々隙１０に生じる線路間容量値を
変化させることができる。線路間々隙１０に生じる線路
間容量の変化は、バンドパスフィルタの減衰度特性にお
ける２つのトラップ位置を変化させることができる。第
１０図に示した実施例に比べ、第１１図の実施例では、
２つのトラップが中心周波数より離れていき、更に第１
２図の実施例ではよりトラップ周波数は離れていく。こ
のように接地導体５の境界線１９の位置を変化させるこ
とにより、バンドパスフィルタの帯域外減衰度特性を変
化させることができ、バンドパスフィルタの設計が容易
になる。また第１２図の実施例では、誘電体基板２の両
面エツチングのずれによる線路間々隙１０の線路間容量
のバラツキを低減でき、温度による線路間容量の変動を
改善でき、線路間容量の無負荷Ｑを向上できるので、バ
ンドパスフィルタのより−１の低損失化・狭帯域化に効
果があり、温度特性を良好にする効果があり、製造工程
上生じるエツチングのずれによるバンドパスフィルタの
特性バラツキを低減できる効果がある。

尚、第７図〜第１２図の実施例においても接地導体３の
形成により、高周波領域での減衰度特性の劣化を防止す
る効果はある。また第７図〜第９図の実施例と第８図〜
第１０図の実施例を併用することにより両者の効果を同
時に得ることも可能である。

第１３図は本実施例を示す斜視図であるが、これは、サ
スペンデッド形マイクロストリップ線路構成を用いた平
行結合共振線路を１／４波長の一端開放他端短絡の共振
線路で構成したものであり、２０および２１が１／４波
長共振線路、２２は１／４波長共振線路２０．２１とシ
ールドケース１の接続部である。

この実施例では、第１図の実施例と同様の動作をする。

平行結合共振線路を１／４波長共振線路を用いることに
より、第１図の実施例の効果に加え、バンドパスフィル
タの形状を小形化できる効果がある。

第１４図の実施例は、第１３図のうち誘電体基板２をシ
ールドケース１から取り出した場合の誘電体基板２の表
面の平面図であり、第９図と第１２図に示した実施例を
併用し、これを適用した実施例である。これを実際に動
作させる場合、シールドケース１でシールドする必要が
ある。第１５図は第１４図に示した誘電体基板２をシー
ルドケース１に入れたときの断面図である。これは各線
路をフッソ樹脂基板上に構成したもので各寸法は〔瓢〕
単位で第１４図、第１５図中に示した。このマイクロス
トリップバンドパスフィルタの減衰度特性は第１６図の
グラフで示され、挿入損失２．５〜！ｈ、Ｏ（ｊ＃）。

５ｃＬＢ帯域＠２０〜２５　（ＭＨｚ　）の特性を得て
いる。これは、より低誘電体損失の高純度アルミナセラ
ミック基板を用いた従来のスタンダード形マイクロスト
リップバンドパスフィルタと同等の特性である。本実施
例によれば、比較的安価な誘電体材料用いても、高価な
誘電体材料を用いた従来のマイクロストリップバンドパ
スフィルタと同等の特性が得られることから、特性を劣
化させることなくバンドパスフィルタの低コスト化が図
れる◎以上述べてきた実施例において平行結合共振線路
６　、７　、２０　、２１をサスペンデッド形のマイク
ロストリップ線路で構成しているので共振線路６，７゜
２０．２１の無負荷ｑが向上し、より低損失な、より狭
帯域なバンドパスフィルタを実現でき、接地導体６の形
成により帯域外減衰度特性の劣化を防いでいる。また誘
電体基板２の誘電率の温度依存性の影響を低減できるこ
とによりマイクロノ（ンド／くスフィルタの良好な温度
特性を実現できる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、マイクロストリップバンドパスフィル
タの共振線路の高無負荷Ｑ化が可能となるので、マイク
ロ波帯信号の選択に効果的な低損失狭帯域なマイクロス
トリップバンドパスフィルタを実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を表わす斜視図、第２図はサ
スペンデッド形マイクロストリップ線路の断面図、第３
図はスタンダード形マイクロストリップ線路の断面図、
第４図は第２図及び第３図のマイクロストリップ線路の
線路幅対無負荷Ｑの関係を表わす特性図、第５図は第１
図の実施例の等何回路を表わす回路図、第６図は第１図
の実施例の減衰度特性を表わす特性図、第７図、第８図
。 第９図、第１０図、第１１図、第１２図は第１図の実施
例のうち誘電体基板２のみを表わす平面図、第１３図は
本発明の一実施例を表わす斜視図、第１４図は第１３図
の実施例のうち誘電体基板２のみを表わす平面図、第１
５図は第１３図に示した実施例の断面図、第１６図は第
１５図に示された回路の特性図である。 １・・・・・・・・・・・・・・・・・・シールドケー
ス２・・−・・・・・・・・・・−・・誘電体基板５・
・・・・・・・・・・・・・・・・・接地導体６．７・
・・・・・・・・・・・１／２波長両端開放共振線路２
０．２１・・・・・・１／４波長一端開放他端短絡共振
線路第　１　図 第２図　　　　　　第３図 第　４　図 Ｓ＊ｕＩｔｓ　　　Ｗ　　　＜ｍｍ） Ｍ　５　図 笥　６　図 ＦＭ　　ｎ　＊　　ｆ　（ＧＨｚ） 第　７　図 第８　図 第　９　図 第　１０　　図 第　１３　　図 第　１４　　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電磁遮へい用のシールドケースと、シールドケース
   中に上下に空間を有して保持された誘電体基板と、誘電
   体基板第１の面に構成され、互いに平行に配置された第
   １および第２の共振線路と、第１の共振線路の一端に近
   接して配置された一端開放入力線路と、一端開放入力線
   路が近接している第１の共振線路の一端と同じ向きにあ
   る第２の共振線路の一端に近接し、かつ前記一端開放入
   力線路と近接するように配置された一端開放出力線路よ
   り成るマイクロストリップバンドパスフィルタにおいて
   、一端開放入力線路および一端開放出力線路は、誘電体
   基板第２の面に接地導体を有するスタンダード形マイク
   ロストリップ線路により構成され、第１および第２の共
   振線路はサスペンデッド形マイクロストリップ線路で構
   成されていることを特徴とするマイクロストリップバン
   ドパスフィルタ。 ２、特許請求の範囲第１項に記載のマイクロストリップ
   バンドパスフィルタにおいて、前記接地導体が、前記一
   端開放入力線路の誘電体基板の第２の面への正射影と、
   前記一端開放出力線路の誘電体基板の第２の面への正射
   影を含むように配置されていることを特徴とするマイク
   ロストリップバンドパスフィルタ。 ３、特許請求の範囲第１項に記載のマイクロストリップ
   バンドパスフィルタにおいて、前記接地導体が、前記一
   端開放入力線路の誘電体基板の第２の面への正射影を含
   むように配置された第１の接地導体と、前記一端開放出
   力線路の誘電体基板の第２の面への正射影を含むように
   配置された第２の接地導体により構成されていることを
   特徴とするマイクロストリップバンドパスフィルタ。 ４、特許請求の範囲第１項に記載のマイクロストリップ
   バンドパスフィルタにおいて、前記接地導体が、前記一
   端開放入力線路の誘電体基板の第２の面への正射影に含
   まれるように配置された第１の接地導体と、前記一端開
   放出力線路の誘電体基板第２の面への正射影に含まれる
   ように配置された第２の接地導体により構成されている
   ことを特徴とするマイクロストリップバンドパスフィル
   タ。