JPS6338305A - 波長の短い電磁波用のラインフィルタ - 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、特許請求の範囲第１項記載の、くし形導体フ
ィルタまたはインターディジタル導体フィルタの形式の
フィルタに関する。

従来技術 上記の形式のフィルタは°’　Ｆｕｊｉｔｓｕ　５ｃｉ
ｅｎｔｉｆｉｃＴｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕｒｎａビ誌
の第４巻、第３号、２９頁λ ないし５２頁に掲載の−の円形シリンダリア生 ルゾネータ使用した帯域通過および帯域遮断マイクロ波
フィルタ”に記載されている。

移動無線、指向性無線、衛星通信の場合には、高い選択
度を有し電力損失の少ないデュプレクサと中間周波帯域
フィルタとが必要となる。

共振器のＱが高（なければならないという要求の他に、
例えば自動車電話等の移動通信においては小型軽量でま
た、大量生産が可能なように製造コストが低いことが要
求される。

これまではこのようなフィルタは、Ｊ、　Ｔｎｓｔｎ。

ＥｌｅｃｔｒｏｎｉＣｓ　Ｔｅｌｅｃｏｍ、Ｅｎｇｒｓ
、誌、第２２巻、第２号（１９７６年刊）、第７７頁な
いし第７９頁掲載の”Ｖ　ＨＦ　弗酸における、ヘリカ
ル共振器内部導体を使用したフィルタの設計゛′に記載
のヘリカル共振器内部導体または、例えば冒頭に述べた
文献に記載のくし形導体またはインターディジタルフィ
ルタとして金属棒形共振器内部導体により構成されその
際に誘電体とｌ−で空気や、例えば米国特許第４牛３１
９７７号明細書に記載のセラミックを使用してぎた。セ
ラミックを使用する場合には金属棒の長さと体積とかく
なる。また、セラミック基板上に、平面スパイラルコイ
ルが、個別コンデンサにより直列回路に構成されて１つ
の帯域フィルタに統合されて被着されているフィルタが
公知である。この場合には共振器のＱは高くなく製造コ
ストも低くない。

また、ヘルカルフィルタは比較的に製造コストが高く多
数の沖一部品が必安どなる。金属棒により構成され空気
誘電体を有するフィルタはスペースが大きく、セラミッ
ク誘電体を有ずイ）そのようなフィルタは重いのでポー
タプル機器には適しない。

発明が解決しようとする問題点 本発明の課題は、高度の電気特性を有しスペースが小さ
くコストが低い、くし形導体またはインターデイジタル
導体フィルタの形式のフィルタの実現方法を提供するこ
とにある。

問題を解決するための手段 上記問題は、特許請求の範囲第１項記載の特徴部分に記
載の構成の、特許請求の範囲第１項記載の上位概念に記
載のフィルタにより解決される。

実施例゛ 次に本発明を図を用いて実施例に基すき詳しく説明する
。

第１図の実施例においては、理解を容易にするために従
来技術が、例えば冒頭に述べた文献”　Ｆｕｊｉｔｓｕ
　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｊｏｕ
ｒｎａｌ”の第４巻第３号の第２９頁〜第５１頁に記載
されているように図示されて℃・る。一実施例として、
いわゆるインターデジタルフィルタと、周知のように機
能が同一のくし形導体フィルタが図示されている。くし
形導体フィルタにおいては内部導体がくし形に配設され
ており同一のケーシング面に接続されるのに対してイン
ターデジタルフィルタにおいては内部導体は交番して、
対向するケーシング面に接続されている。第１８図およ
び第１ｂ図の実施例においては４つの共振器さを有する
。共振器内部導体、Ｒ１な（・しＲ４はケーシングＧの
中に設けられており、それらの端面において、実際に接
続されているかまたは内部導体Ｒ１ないしＲ４の漂遊容
量を記号で示しているコンデンサＣＶ　ｌないしＣｖ４
が図示されている。共振器内部導体Ｒ１ないしＲ４は直
径ｄを有する。第１の共振器内部導体Ｒ工に、通常は同
軸線として形成されている入力線Ｅが接続されている。

この同軸線の内部導体は共振器内部導体Ｒ１と固定接続
されており外部導体はケーシングＧと固定接続されてい
る。これに相応して共振器内部導体Ｒ４の所には出力線
Ａが図示されておりこの出力線Ａの内部導体は共振器内
部導体Ｒ４と接続されておりまた外部導体は同様にケー
シングＧと接続されている。符号Ｋ　１．　Ｋ　２　、
　Ｋ　３により、共振器内部導体の間の結合は、インタ
ーディジタルフィルタの場合と同様に導体結合として作
用することが示されている。

しかしながらこの形式のフィルタ実現は、比較的に大き
いスペースが必要でありまた場合に応じて比較的に重く
なる欠点を有する。

第２ａ図および第２ｂ図に示されている実施例において
は、平面的で扁平なスパイラルとして形成され、同様に
ケーシングＧの中に設けられているスパイラル共振器内
部導体Ｓ、Ｒ１ないしＳ、Ｒ，が使用されている。これ
らのスパイラルの間にも導体結合Ｋ　１　、　　　、　
Ｋ　３が同に２ 様に図示されている。入力線Ｅと出力線Ａとが同様に図
示されている。第２ｂ図の側面図において、１つの実施
例においてはスパイラルの平面に垂直に位置しまた長手
方向軸線がス・ミ゛イラルの中心を貫通する調整ねじＡ
工な（・しＡ４が示されている。

第３図においては、４つの共振回路ｌ、２゜３．４を備
えている等価回路が示さ才１ている３、入力側Ｅと出力
側Ａとは、タップのトランス効果を同様に記号で示すた
めに、フラジされているコイルとして示されている。

しかしながら扁平なスパイラル共振器内部導体の大きな
利点は、１つのフィルタのすべての共振器内部導体を・
ξンチ技術または腐食成形技術または注型技術によりま
たは銅張り印刷回路基板を用いて正確にそして低コスト
で製造することができることにある。これは例えばヘリ
カル共振器内部導体を有するフィルタにおいては実質的
に不可能である。ディメンジョンを決めるには内部導体
を有するフィルタのすべての設計方法（例えばＦｕｊｉ
ｔｓｕ　５ｃｉｅｎｔｉｆｉｃ　ＴｅｃｈｎｉｃａｌＪ
ｏｕｒｐａ１誌、第４巻、第３号、第２５頁〜第５２頁
）を使用できその際にス・ξインル間の結合間隔に１−
に３は、選択されたスパイラル形状と巻き方向とに依存
し実験により求めなげればならない。同様に、直線状の
共振器内部導体に比してスノ？イラル長を僅かに短縮し
なければならない、何故ならば、スパイラル巻線の間に
付加的に容量ＣＷが発生するからである。

第２ａ図および第２ｂ図には、腐食されたまたは穿孔さ
れたまたは放電加工されたコン・ぐり１・な共振器内部
導体５ｐＲＩ　　Ｓ、Ｒ４を有する、入力側Ｅと出力側
Ａとの間に位置する非急峻形フィルタが示されている。

このフィルタはケーシングＧの中に取付けられ、この場
合には例えあ ば空気でする誘電体Ｄ１に囲まれている。周波数調整は
ねじＡ　Ｉ　　Ａ　４により行うことができる。４つの
共振回路を有する最も簡単な等価回路は、すでに説明し
た第３図に示されている。

第４ａ図および第４ｂ図および第５図には他の有利な実
施例が示されている。これらの実施例においては、これ
までの図における部分と同一の機能を有する部分は同一
の符号で示されているのでそのような部分の詳しい説明
は省略する。第４ａ図および第４ｂ図および第５図にお
いては、橋絡結合ｉ　またはＵ２を有ずイ）スパイラル
フィルタが平面図または側面図で銘水されている。これ
に対応する等価回路は第６図に示されている。橋絡結合
Ｕ　１．は入力側ＩＣを接続点Ｓ１に接続し、１つの例
として図示されているが実施例において実現されていな
い橋絡結合ｉ２は接続点Ｓ２を出力側Ａと接続する。こ
のような橋絡結合が直接に入力側を第１の共振器内部導
体５ｐＲ１と接続しない場合またはこれと同様に橋絡結
合Ｕ２が直接に出力側へと接続しない場合にはこのよう
な構成は周知のようにフィルタ特性における減衰極を発
生ずる。例えば第５図に示されている実施例においては
２つの共振器内部導体組Ｓ　ｐＲ１ないしＳ、Ｒ’４が
並列に接続されている。両共振器内部導体組は同一の幾
何学的形状を有しまた個々の内部導体部分の並列接続に
より損失が低減されしたがって共振器置部＝ｔｒのＱが
高められる。第６図においては個々の共振器が１ないし
牛により示され、対応するコイルがＬＬないしＡ４で示
されており、対応するコンデンサがＣＩないしＣ４によ
り示されている。入力コンデンサはＣｋｌにより示され
、出力コンデンサはＣＲ２により示されている１１個々
の共振回路の間の、回路の直列分岐にＩ、ｋ　　または
ＬＬ２により示されたコイルが設置 けられて℃・る。入力側と共振器２との間のコンデンサ
Ｃ°は橋絡結合Ｕ１の作用を記号により示している。

第４図に示されている実施例においては機械的振動を回
避するために共振内部導体組全部を、例えばテフロンか
ら成る、損失の少ない担体プレートＴの上に点状に固定
してケーシングＧの中に付加的に取付ける。担体プレー
トＴの中には更に、調整素子に対する孔Ａ１ないしＡ４
と結合支持点Ｓ１およびＳ２が加工されている。

第５図においては１つの例として共振器内部導体組が、
損失の少ない両面銅張り印刷回基板の上に被着されてい
る。この解決方法の場合には、使用誘電体の形態に依存
して、純粋な空気の誘電体に比してＱが小さいおそれが
ある。

第４図および第５図に示されている実現方法に対する等
価回路、は第６図に示されている。これらの実現方法は
いくつかの利点を有する。第６図の回路に対する特性関
数 牛 ｒ「 が、コンデンサＣ°°（第６図）すなわち橋絡結合Ｕ１
により実現されている１つの有限な極の個所を有するの
がわかる。

別の１つの極の個所は、Ｓ、Ｒ４からＳ、Ｒ３への橋絡
結合Ｕ２により形成することができる。

λ 例えば空気誘電体を有する、不の長さの共振器内部導体
から成るフィルタを製作する場合に次の点に注意する必
要がある。

スパイラルの線路長は、短縮係数の効果を含λ めて不に等１〜い。これに対する周波数は、通過領域の
中央に相応する。

特性インピーダンスＺは有利には５０．、．１５０に選
択される。２は、導体の断面が方形の場合には周知のよ
うに、導体幅と導体長と、導体とケーシングとの間の間
隔に依存し、例えばストリップライン技術のような周知
の方法で求めることができる。

共振器のＱは実質的に構成形態と表面の特性と表面の導
電率とフィルタの体積に依存する。

例えば導体幅の間隔で平行に配置され（第５図に示され
ているように）同一の幾何学的形状を有する２つの共振
器装置はＱを３０％まで改善する。

第７図ないし第１０図においては他の実施例が銘水的に
のみ示されている、何故ならば機能は前述のと同様であ
るからである。

例えば、共振器内部導体の幾何学的形状は、均一に走行
するスパイラルのみにかぎられていない。共振器内部導
体は場合に応じて、第７図に示されているように方形状
にまたは、−共振器内部導体の電流量に整合して一漕体
断面を変えて実現することもできる。−１だ、第８図ま
たは第９図に示されているようにスパイラルＳ、Ｒ１な
いしＳ、Ｒ２を９０°だけ回転させることもできる。第
９図および第１０図に示されているようにスパイラルの
共通の脚部点としてスパイラルの中心点Ｍを選択するこ
ともできる。第１０図に示されている例においては、ア
ース端子Ｍと共振器内部導体Ｓ、Ｒ１ないしＳ、Ｒ４を
収容するのに支持プレー１−　Ｇが使用される。

第１１図においては、第４図に示されている、９ＱＱＭ
）（Ｚにおいて実現されているフィルタの周波数ｆに依
存する動作減衰ａＢと反射減衰ａｒとの変化の測定結果
が示されている。周波数の低い阻止域すなわち例えば９
　ｌ　Ｑ　Ｍ　ＨＺにおいて動作減衰ａＢの減衰極が発
生ずるのでまもなく動作減衰曲線が急激に降下すること
がわかる。

また、例えば無線通信の周波数領域におけろ、前述のフ
ィルタは、特性が良好の場合には比較的に小さなスペー
スで済む。スパイラル共振器内部導体として形成されて
いる共振器内部導体の電気的構成の長さは短縮できるの
で、走行する装置の中においては有利である。

【図面の簡単な説明】

第１ａ図は、くし形フィルタとして構成されている公知
のフィルタの平面図である。第１ｂ図は、第１ａ図に示
されているフィルタの正面断面図である。゛第２ａ図は
、４つの平面的共振器内部導体を有するス・ぐイラル共
振器フィルタの平面図であφ。第２ｂ図６は、第２ａ図
に、示されている）・イルタの正面断面図および側面断
面図である。第３図は、第２ａ１図および第２ｂ図に示
されているフィルタの、４つの共振回路を有する等何回
路の回路略図である。第４ａ図は、橋絡結合行を有し担
体Ｔの上に被着されている、４つの非急峻形共振器を有
す・るスパイラル共振器内部導体形フィルタの平面図お
よび側面断゛館図である。第４ｂ図は、第４ａ図に示さ
れているフィルタの正面断面図である。第５図は、銅張
り印刷回路基板りに被着されている、４つの平面的共振
器内部導体を有するスパイラル共据器内部導体形フィル
タの正面断面図および側面断面図である。第６図は、第
４ａ図および第４ｂ図および第５図に示されているフィ
ルタの等価回路図である。第７図は、方形スパイラルに
形成されている、５回路のスパイラル共振器内部導体の
平面図である。第８図は、共振器内部導体が第２跡〜第
７図に比して９０°回転している、５回路のスパイラル
共振器内部導体形フイ、ルタの平面図および側面図であ
る。第９図は、９０°だけ回転している個々の共振器と
ら線の内部アースＭとを有する、５回路の、スパイラル
共振器内部導体形フィルタの正面図および側面図である
。第１０図は、平面的な個々の共振器内部導体と、個々
の共振器の内部アースとを有する、牛回路のスパイラル
共振器内部導体の正面図および側面図である。第１１図
は、第４ａ図および第４ｂ図に示されている手回路フィ
ルタの、周波数ｆの関数としての動作減衰ａＢおよび反
射減衰ａｒの特性曲線図である。 Ｋ　１　、　Ｒ２，Ｋ　３・・導体結合、Ｒ１、Ｒ２、
Ｒ３。 Ｒ４・・共振器内部導体、Ｇ・・・ケーシング、Ｅ・・
入力線、Ａ・・出力線、５ｐＲ１，Ｓ、Ｒ２，Ｓ、Ｒ３
，Ｓ。 Ｒ４・ス、ａイラル共振器内部導体、Ａ１　、　Ａ２　
、　Ａ３　。 Ａ４・調整ねじ、Ｕｌ、Ｕ２・橋絡結合、Ｔ・・・支持
プレート。 壱ψ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、共振器が、前記共振器の結合が導体結合（Ｋ＿１…
   Ｋ＿３）として作用するように配設されている、くし形
   導体、またはインターディジタル導体フィルタ形式で構
   成されている波長の短かな電磁波用フィルタにおいて、 共振器の内部導体（Ｒ＿１…Ｒ＿４）が平面スパイラル
   （Ｓ＿ｐＲ＿１…Ｓ＿ｐＲ＿４）として構成されている
   （第２図）ことを特徴とする、くし形導体またはインタ
   ーディジタル導体フィルタの形式で構成されている波長
   の短かな電磁波用フィルタ。 ２、スパイラル共振器内部導体（Ｓ＿ｐＲ＿１…Ｓ＿ｐ
   Ｒ＿４）の領域空間の中に入り込む調整素子（Ａ＿１…
   Ａ＿４）を設けた特許請求の範囲第１項記載の、くし形
   導体またはインターデイジタル導体フィルタの形式で構
   成されている波長の短かな電磁波用フィルタ。 ３、調整素子（Ａ＿１…Ａ＿４）を、長手方向軸線がス
   パイラル共振器内部導体（Ｓ＿ｐＲ＿１…Ｓ＿ｐＲ＿４
   ）の平面に垂直に位置しスパイラルのほぼ中心を貫通す
   る調整ねじとして構成した特許請求の範囲第２項記載の
   、くし形導体、またはインターデイジタル導体フィルタ
   の形式で構成されている波長の短かな電磁波用フィルタ
   。 ４、スパイラル（Ｓ＿ｐＲ＿１）の形が、一様に走行す
   る形ではない特許請求の範囲第１項ないし第３項のうち
   のいずれか１項に記載の、くし形導体またはインターデ
   イジタル導体フィルタの形式で構成されている波長の短
   かな電磁波用フィルタ。 ５、スパイラル（Ｓ＿ｐＲ＿１）が、方形に走行する特
   許請求の範囲第５項記載の、くし形導体またはインター
   デイジタル導体フィルタの形式で構成されている波長の
   短かな電磁波用フィルタ。 ６、スパイラル（Ｓ＿ｐＲ＿１）の線断面が連続してま
   たはステップ的に変化する特許請求の範囲第１項ないし
   第５項のうちのいずれか１項に記載の、くし形導体、ま
   たはインターデイジタル導体フィルタの形式で構成され
   ている波長の短かな電磁波用フィルタ。 ７、スパイラル共振器内部導体（Ｓ＿ｐＲ＿１…Ｓ＿ｐ
   Ｒ＿４）を、スパイラルにより形式されている平面が同
   一の平面に位置する（第２図）ように構成した特許請求
   の範囲第１項ないし第６項のうちのいずれか１項に記載
   の、くし形導体またはインターデイジタル導体フィルタ
   の形式で構成されている波長の短かな電磁波用フィルタ
   。 ８、スパイラル共振器内部導体（Ｓ＿ｐＲ＿１…Ｓ＿ｐ
   Ｒ＿５）を、スパイラルにより形成される平面が相互に
   平行に走行する（第８図）ように構成した特許請求の範
   囲第１項ないし第６項のうちのいずれか１項に記載の、
   くし形導体またはインターデイジタル導体フィルタの形
   式で構成されている波長の短かな電磁波用フィルタ。 ９、入力側（Ｅ）または出力側（Ａ）を、少くとも１つ
   の共振器内部導体（Ｓ＿ｐＲ＿１）を橋絡するように構
   成した（第４図）特許請求の範囲第１項ないし第８項の
   うちのいずれか１項に記載の、くし形導体またはインタ
   ーデイジタル導体フィルタの形式で構成されている波長
   の短かな電磁波用フィルタ。 １０、同一の幾何学的形状の２つの共振器内部導体の組
   （Ｓ＿ｐＲ＿１…Ｓ＿ｐＲ＿４）を並列に接続した（第
   ５図）特許請求の範囲第１項ないし第９項のうちのいず
   れか１項に記載の、くし形導体またはインターデイジタ
   ル導体フィルタの形式で構成されている波長の短かな電
   磁波用フィルタ。