JPWO2019065313A1 - 高周波フィルタ - Google Patents
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Abstract
Description
以下の非特許文献1に開示されている高周波フィルタは、伝送を阻止する信号の周波数帯域である阻止帯域を形成するために、同一平面上に配置されている複数の共振器を備えている。
図1は、実施の形態1に係る高周波フィルタを示す斜視図である。
図2は、図1の高周波フィルタの要部を矢印(1)が示す方向から見た側面図である。
図3は、図1の高周波フィルタの要部を矢印(2)が示す方向から見た平面図である。
矢印(1)が示す方向は、高周波フィルタの座標系における+y方向である。
矢印(2)が示す方向は、高周波フィルタの座標系における−z方向である。
図1から図3において、多層基板1は、第1の基板11と第2の基板14と第3の基板17とを含んでいる多層構造の誘電体基板である。
第1の基板11の内層には、第1のストリップ線路21aが配線されている。
第2の基板14の表面には、グラウンド面15が形成され、第2の基板14の裏面には、グラウンド面16が形成されている。第2の基板14の表面は、第2の基板14における2つの平面のうち、第3の基板17が配置される側の平面であり、第2の基板14の裏面は、第3の基板17が配置される側の平面と反対側の平面である。
また、第2の基板14の内層には、第2のストリップ線路21bが配線されている。
第3の基板17は、第1の基板11と第2の基板14との間に挿入されている基板である。
第1の柱状導体31は、柱状導体31a,31b,31cが一直線上に配置されて、柱状導体31a,31b,31cが電気的に接続されている同軸線路30の内導体である。
柱状導体31aは、第1の基板11の内部に設けられており、一端が接続部材32aを介して第1のストリップ線路21aと電気的に接続されている。
柱状導体31bは、第3の基板17の内部に設けられており、一端が接続部材33aを介して柱状導体31aの他端と電気的に接続されている。
柱状導体31cは、第2の基板14の内部に設けられており、一端が接続部材33bを介して柱状導体31bの他端と電気的に接続され、他端が接続部材32bを介して第2のストリップ線路21bと電気的に接続されている。
グラウンド面13には孔34aが施されており、孔34aの内部に接続部材33aが形成されている。
グラウンド面15には孔34bが施されており、孔34bの内部に接続部材33bが形成されている。
第2の柱状導体41は、柱状導体41a,41b,41cが一直線上に配置されて、柱状導体41a,41b,41cが電気的に接続されている。
柱状導体41aは、第1の基板11の内部に設けられており、一端がグラウンド面12と接続されている。
柱状導体41bは、第3の基板17の内部に設けられており、一端が柱状導体41aと電気的に接続されている。
柱状導体41cは、第2の基板14の内部に設けられており、一端が柱状導体41bの他端と電気的に接続され、他端がグラウンド面16と接続されている。
ランド42は、柱状導体41a,41cを取り付ける部材である。
図1では、内導体である第1の柱状導体31を取り囲むように、5つの外導体である第2の柱状導体41が配置されている例を示しているが、1つ以上の外導体が配置されていればよい。
なお、内導体である第1の柱状導体31と、外導体である第2の柱状導体41との間隔は、図3に示すように、dである。
オープンスタブ51bは、第2の基板14の内部に形成されており、接続部材32bを介して第2のストリップ線路21bと電気的に接続されている。オープンスタブ51bは、共振器として作用する。
オープンスタブ51aは、表面及び裏面にグラウンド面12,13が形成されている第1の基板11内に形成されており、オープンスタブ51bは、表面及び裏面にグラウンド面15,16が形成されている第2の基板14内に形成されている。
このため、オープンスタブ51a,51bは、図2の±z方向(紙面上下方向)には電気的に遮蔽されている状態で配置されている。
整合用の導体52bは、第2の基板14の内部に形成されており、接続部材32bと第2のストリップ線路21bとの間に電気的に接続されている。整合用の導体52bは、第2のストリップ線路21bの線路幅及びオープンスタブ51bの線路幅よりも広い辺を有する導体であり、容量性整合素子として作用する。
高周波回路62は、高周波フィルタにおける第2のストリップ線路21bと電気的に接続されており、例えば、高周波フィルタが入出力する信号を増幅するアンプを実装している。
図4において、結合線路71は、同軸線路30における第1の柱状導体31が構成する線路であり、この線路と対応して設けられるグランドは、第2の柱状導体41が相当する。
結合線路71の電気長は、第1の柱状導体31の電気長に相当し、伝送を阻止する信号の周波数帯域である阻止帯域の中心周波数で90度以下の電気長である。
結合線路71の特性インピーダンスは、第1の柱状導体31の直径と、第1の柱状導体31と第2の柱状導体41との間隔dによって決定される。
柱状導体31a,31cの電気長は、柱状導体31bの電気長と比べて、極めて短いため、第1の柱状導体31の直径は、概ね柱状導体31bの直径と等しい。
共振器72bは、オープンスタブ51bに相当し、阻止帯域の中心周波数で90度の電気長を有するように調整されている。
容量性整合素子73aは、整合用の導体52aに相当し、容量性整合素子73bは、整合用の導体52bに相当する。
非特許文献1に開示されている高周波フィルタは、阻止帯域を形成するために、同一平面上に配置されている複数の共振器を備えている。
複数の共振器のそれぞれは、阻止帯域の中心周波数で90度の電気長を有するオープンスタブに相当する。
図6は、図5の高周波フィルタの等価回路を示す説明図である。
ただし、図6では、結合線路が1つで、共振器が2つである例を示している。
結合線路81は、図5の高周波フィルタにおける結合線路に相当し、所望の阻止帯域の中心周波数で90度の電気長を有するように調整されている。所望の阻止帯域は、伝送を阻止する信号の周波数帯域である。
共振器82a,82bは、図5の高周波フィルタにおける共振器に相当し、所望の阻止帯域の中心周波数で90度の電気長を有するように調整されている。
結合線路81及び共振器82a,82bのそれぞれが、所望の阻止帯域の中心周波数で90度の電気長を有し、かつ、所望の特性インピーダンスを有するように調整されていれば、所望の阻止帯域を有する高周波フィルタを得ることができる。所望の特性インピーダンスは、例えば、高周波フィルタの設計者が設計した特性インピーダンスである。
所望の阻止帯域を有する高周波フィルタを構成する結合線路81のパラメータ値及び共振器82a,82bのパラメータ値を決定する方法は、非特許文献1に開示されている。
結合線路81のパラメータ値及び共振器82a,82bのパラメータ値としては、特性インピーダンスなどがある。
この実施の形態1の高周波フィルタは、結合線路71の電気長が、阻止帯域の中心周波数で90度以下の電気長を有しているのに対して、非特許文献1に開示されている高周波フィルタは、結合線路81の電気長が、阻止帯域の中心周波数で90度の電気長を有している点で相違している。
また、この実施の形態1の高周波フィルタは、容量性整合素子73a,73bを備えているが、非特許文献1に開示されている高周波フィルタは、容量性整合素子を備えていない点で相違している。
また、容量性整合素子73a,73bが結合された結合線路71の特性インピーダンスと、非特許文献1に開示されている方法で決定された結合線路81の特性インピーダンスとは、異なることがある。例えば、結合線路71の特性インピーダンスは、容量性整合素子73a,73bと結合線路71で構成される回路のPort(1)からPort(2)への通過特性及び各ポートでの反射特性が、結合線路81のみで構成される回路のPort(1)からPort(2)への通過特性及び各ポートでの反射特性と概ね等しくなるように調整されることがある。
結合線路71自体の特性インピーダンスは、第1の柱状導体31の直径と、第1の柱状導体31と第2の柱状導体41との間隔dによって決定される。
図7Bは、図2に示す高周波フィルタにおける第1の基板11付近の詳細寸法を示し、図7Cは、図2に示す高周波フィルタにおける第2の基板14付近の詳細寸法を示す説明図である。
図8Aは、図3に示す高周波フィルタの詳細寸法を示す説明図である。
図8Bは、図3に示す高周波フィルタにおける第1のストリップ線路21a、オープンスタブ51a及び整合用の導体52aの詳細寸法を示し、図8Cは、図3に示す高周波フィルタにおける第2のストリップ線路21b、オープンスタブ51b及び整合用の導体52bの詳細寸法を示す説明図である。
また、中心周波数Fcで電気長が90度である共振器72a,72bの特性インピーダンスが52Ω、中心周波数Fcで電気長が5度である容量性整合素子73a,73bの特性インピーダンスが15Ωであるとする。
多層基板1として、誘電率が3.62、誘電正接が0.002の基板を用いるとする。
図9は、高周波フィルタにおける反射特性及び通過特性の電磁界解析結果を示す説明図である。
図9において、横軸は周波数、縦軸は信号レベルを示している。
図9に示す通過特性S21が示すように、阻止帯域17.5〜21.2GHzにおける阻止量は、−27.9dB以下となり、27.5〜31.0GHzGHzにおける通過損失は、−0.26dB以内となる。
−27.9dB以下の阻止量及び−0.26dB以内の通過損失は、Ka(Kurz Above)帯における帯域阻止フィルタの特性を満足している。
これにより、非特許文献1に開示されている高周波フィルタよりも、実装する際の占有面積が小さい高周波フィルタが得られる。
しかし、これは一例に過ぎず、オープンスタブ51aと整合用の導体52aが、第1の基板11内で、互いに異なる平面上に形成され、オープンスタブ51bと整合用の導体52bが、第2の基板14内で、互いに異なる平面上に形成されていてもよい。
また、オープンスタブ51aと整合用の導体52aが、共に第3の基板17内に形成され、オープンスタブ51bと整合用の導体52bが、共に第3の基板17内に形成されていてもよい。
さらに、図10に示すように、オープンスタブ51aと整合用の導体52aが、互いに異なる基板内に形成され、オープンスタブ51bと整合用の導体52bが、互いに異なる基板内に形成されていてもよい。
図10は、実施の形態1に係る他の高周波フィルタの要部を示す側面図である。
図10の例では、オープンスタブ51aが第1の基板11内に形成されているが、整合用の導体52aは第3の基板17内に形成されている。また、オープンスタブ51bが第2の基板14内に形成されているが、整合用の導体52bは第3の基板17内に形成されている。
なお、オープンスタブ51aが第3の基板17内に形成されて、整合用の導体52aが第1の基板11内に形成されていてもよいし、オープンスタブ51bが第3の基板17内に形成されて、整合用の導体52bが第2の基板14内に形成されていてもよい。
例えば、柱状導体90の一端はグラウンド面12と接続され、柱状導体90の他端はグラウンド面16と接続されているものとする。第2のストリップ線路21bに接続される回路としては、例えば、高周波回路62が挙げられる。
図11は、実施の形態1に係る他の高周波フィルタの要部を示す平面図である。
図11の例では、図面の簡単化のため、第2の柱状導体41及びランド42の記載を省略している。
この実施の形態1では、オープンスタブ51aは、表面及び裏面にグラウンド面12,13が形成されている第1の基板11内に形成されており、オープンスタブ51bは、表面及び裏面にグラウンド面15,16が形成されている第2の基板14内に形成されている。
このため、オープンスタブ51a,51bは、図2の±z方向(紙面上下方向)には電気的に遮蔽されている状態で配置されている。
これにより、オープンスタブ51a,51bが、例えば、グラウンド面12の+z方向(紙面上方向)あるいはグラウンド面16の−z方向(紙面下方向)に配置される図示せぬ回路に対して、電気的な干渉を及ぼさないようにすることができる。また、オープンスタブ51a,51bの特性インピーダンスが、グラウンド面12の+z方向(紙面上方向)等に配置される回路等の影響を受け難くなるため、オープンスタブ51a,51bの特性インピーダンスの設定が容易になる。
この実施の形態1では、容量性整合素子73a,73bとして作用する整合用の導体52a,52bの電気長を変えることで、高周波フィルタのフィルタ特性を調整することができるため、オープンスタブ51aとオープンスタブ51bとの間隔が、阻止帯域の中心周波数Fcで90度以下の電気長であっても、所望の阻止帯域を形成することができる。
上記実施の形態1では、アンテナ素子61が、高周波フィルタの外部に設けられている例を示したが、図12に示すように、アンテナ素子101が、高周波フィルタの内部に設けられていてもよい。
図12において、図2と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
アンテナ素子101は、第1の基板11内に設けられて、第1のストリップ線路21aと電気的に接続されており、電磁波を送受信する励振素子である。
図12では、1つのアンテナ素子101が第1のストリップ線路21aと接続されているが、複数のアンテナ素子101が第1のストリップ線路21aと接続されていてもよい。
複数のアンテナ素子101がアレイ配列される場合、複数のアンテナ素子101の間にフィルタ等を収めることで、複数のアンテナ素子101の間隔を狭めるようにしてもよい。複数のアンテナ素子101の間隔を狭めることで、複数のアンテナ素子101の間隔が広いことが原因で発生するグレーティングローブなどを抑圧することができる。
図12の例では、アンテナ素子101の+z方向(紙面上方向)に、非励振素子102が配置されているが、非励振素子102が配置されることは必須ではない。
この実施の形態2では、第2のストリップ線路21bがグラウンド面16と同一の平面に配置されており、第1の柱状導体31における柱状導体31cは、グラウンド面16に配置されている第2のストリップ線路21bまで延びている。
配線104は、第3の基板17の空きスペースに設けられている制御配線又は電源配線などの配線である。
実施の形態3では、第3の基板17の中で、共振器として作用するオープンスタブ111と、容量性整合素子として作用する整合用の導体112とが、第1の柱状導体31に接続されている高周波フィルタについて説明する。
図14は、図13の高周波フィルタの要部を矢印(1)が示す方向から見た側面図である。
図15は、図13の高周波フィルタにおけるオープンスタブ111及び整合用の導体112を矢印(2)が示す方向から見た平面図である。
図13から図15において、図1から図3と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
オープンスタブ111は、第3の基板17の内部に形成されており、整合用の導体112を介して第1の柱状導体31の柱状導体31bと電気的に接続されている。オープンスタブ111は、共振器として作用する。
図13に示す高周波フィルタでは、オープンスタブ111が整合用の導体112を介して柱状導体31bと電気的に接続されている。しかし、これは一例に過ぎず、オープンスタブ111が柱状導体31bと直接接続されているものであってもよい。
整合用の導体112は、第3の基板17の内部に形成されており、柱状導体31bとオープンスタブ111との間に電気的に接続されている。整合用の導体112は、容量性整合素子として作用する。
整合用の導体112における平面の形状は、図15に示すように、正方形である。しかし、これは一例に過ぎず、例えば、長方形であってもよい。また、整合用の導体112における平面の大きさは、所望の阻止帯域に応じて決定される。
共振器121は、オープンスタブ111に相当し、阻止帯域の中心周波数Fcで90度の電気長を有するように調整されている。
容量性整合素子122は、整合用の導体112に相当する。
図16では、共振器121及び容量性整合素子122が、結合線路71の途中に接続されている旨を示すため、結合線路71が、線路71aと線路71bとに分かれているように描いているが、実際には、結合線路71は、1つの線路である。
線路71aの電気長及び線路71bの電気長は、阻止帯域の中心周波数Fcで90度以下の電気長である。
図1に示す高周波フィルタでは、垂直給電部に相当する第1の柱状導体31(=結合線路71)の電気長が、阻止帯域の中心周波数Fcで90度以下の電気長であるものを示している。
図1に示す高周波フィルタの構成でも、第1の柱状導体31の電気長を長くすれば、ミリ波帯の帯域阻止フィルタを作成することが可能である。
図1に示す高周波フィルタの構成で、ミリ波帯の帯域阻止フィルタを作成する場合、第1の柱状導体31の電気長が、阻止帯域の中心周波数Fcで90度よりも大きな電気長となる。
オープンスタブ51aとオープンスタブ51bとの間隔が、90度以下の電気長であれば、整合用の導体52a,52bの電気長を変えることで、高周波フィルタのフィルタ特性を調整することができるため、所望の阻止帯域を形成することができる。
しかし、オープンスタブ51aとオープンスタブ51bとの間隔が、90度よりも大きな電気長である場合、整合用の導体52a,52bの電気長を変えるだけでは、所望の阻止帯域を形成することが困難である。
したがって、オープンスタブ51aとオープンスタブ51bとの間隔が、90度よりも大きな電気長である場合でも、所望の阻止帯域を形成できるようにするには、当該間隔を、270度の電気長となるように広げる必要がある。
オープンスタブ51aとオープンスタブ51bとの間隔が、270度の電気長であれば、90度の電気長の場合と同様に、所望の阻止帯域を形成することができる。
整合用の導体52a,52bの電気長を変えることで、高周波フィルタのフィルタ特性を調整できるため、オープンスタブ51aとオープンスタブ51bとの間隔が、270度以下の電気長であっても、270度に近い電気長であれば、所望の阻止帯域を形成することができる。
図17において、図4と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
結合線路131は、同軸線路30における第1の柱状導体31が構成する線路であり、結合線路131と対応して設けられるグランドは、第2の柱状導体41が相当する。
結合線路131の電気長は、第1の柱状導体31の電気長に相当し、阻止帯域の中心周波数Fcで270度以下の電気長である。
補償線路132は、一端がPort(1)と接続され、他端が結合線路71の一端と接続されている線路である。
補償線路133は、一端が結合線路71の他端と接続され、他端がPort(2)と接続されている線路である。
例えば、垂直給電部の物理的な長さが2mmであるとすれば、垂直給電部の電気長が150度になるため、例えば、電気長が270度の結合線路131を得るには、垂直給電部の物理的な長さが3.6mmである必要がある。
電気長が90度の結合線路71は、物理的な長さが1.2mmであるため、補償線路132,133の物理的な長さは、1.2mmである。
結合線路71の物理的な長さと比べて結合線路131の物理的な長さが3倍になるため、高周波フィルタの大型化を招くとともに、特性が狭帯域化するデメリットを生じる。
オープンスタブ111及び整合用の導体112を、第1の柱状導体31に接続することで、図1に示す高周波フィルタよりも共振器の段数が増えるため、ミリ波帯における帯域阻止フィルタの特性を満足する高周波フィルタを作成することが可能になる。図1に示す高周波フィルタにおける共振器の段数は、2段であり、図13に示す高周波フィルタにおける共振器の段数は、3段である。
容量性整合素子73a,73b,122として作用する整合用の導体52a,52b,112の電気長を変えることで、高周波フィルタのフィルタ特性を調整することができる。したがって、オープンスタブ51aとオープンスタブ111との間隔及びオープンスタブ111とオープンスタブ51bとの間隔のそれぞれが、阻止帯域の中心周波数Fcで90度以下の電気長であっても、所望の阻止帯域を形成することができる。
したがって、オープンスタブ111及び整合用の導体112が、第1の柱状導体31に接続されている垂直給電部は、結合線路131によって構成されている垂直給電部よりも、小型化することができるとともに、遮断帯域の広帯域化することができる。
図18において、横軸は周波数、縦軸は信号レベルを示している。
図18より、図13に示す高周波フィルタ及び結合線路131が垂直給電部を構成している高周波フィルタのいずれもが、ミリ波帯における帯域阻止フィルタの特性を満足していることが分かる。
また、図18より、図13に示す高周波フィルタは、結合線路131が垂直給電部を構成している高周波フィルタと比べて、通過特性の広帯域化が図られていることが分かる。
例えば、オープンスタブ51aとオープンスタブ111との間隔が90度の電気長であって、オープンスタブ111とオープンスタブ51bとの間隔が90度の電気長であるとする。
また、共振器72a,72b,121が90度の電気長であり、伝送を阻止する信号の周波数が32GHzであるとする。
このとき、図に19に示すように、共振器72a,72bの特性インピーダンスZは、132.4Ωとなり、共振器121の特性インピーダンスZは、79Ωとなる。
図19は、共振器72a,72b,121の特性インピーダンス等を示す説明図である。
図19では、説明の簡単化のため、容量性整合素子73a,73b,122を省略している。
したがって、共振器72a,72b,121のそれぞれは、1つのストリップ線路だけでは形成することができない。
1つのストリップ線路だけで共振器を形成できない場合、図20及び図21に示すように、共振器を形成するための1つのストリップ線路に、特性インピーダンス調整用の線路(以下、「調整用線路」と称する)を直列に接続することで、共振器を形成することができる。
図20では、特性インピーダンスZが132.4Ωの共振器を形成する例を示している。
図20では、特性インピーダンスがZ60Ωで、電気長が90度のストリップ線路に対して、特性インピーダンスZが15Ωで、電気長が10度の調整用線路を接続することで、特性インピーダンスZが132.4Ωで、電気長が90度の共振器と同等の電気特性を得ている。
図21では、特性インピーダンスがZ60Ωで、電気長が90度のストリップ線路に対して、特性インピーダンスZが17Ωで、電気長が5度の調整用線路を接続することで、特性インピーダンスZが79Ωで、電気長が90度の共振器と同等の電気特性を得ている。
図22は、結合線路71に含まれている線路71a,71bのそれぞれとπ型回路との対応関係を示す説明図である。
図22において、線路141は、電気長がθaで、特性インピーダンスがZaの線路である。
線路142は、一端が線路141の一端と接続されて、他端がグランドと接続されており、電気長がθbで、特性インピーダンスがZbの線路である。
線路143は、一端が線路141の他端と接続されて、他端がグランドと接続されており、電気長がθbで、特性インピーダンスがZbの線路である。
この場合、以下の式(1)に示すF行列の等価性により、特性インピーダンスZiは、以下の式(2)のように表される。
また、特性インピーダンスZbは、以下の式(3)のように表される。jは、虚数単位である。
Zi=Za×sinθa (2)
Zb=Za×tanθa×tanθb (3)
よって、結合線路71に含まれている線路71a,71bのそれぞれは、π型回路によって形成するようにしてもよい。
また、高周波フィルタは、複数の共振器を同一平面上に配置することなく、阻止帯域を形成することができる。
しかし、これは一例に過ぎず、図23及び図24に示すように、1つの整合用の導体112の他に、1つ以上の整合用の導体113が、第1の柱状導体31と接続されていてもよい。
図23は、実施の形態3に係る他の高周波フィルタを示す斜視図である。
図24は、図23の高周波フィルタの要部を矢印(1)が示す方向から見た側面図である。
図23及び図24の例では、2つの整合用の導体113が、第1の柱状導体31と接続されていている。
整合用の導体113の電気長を変えることでも、高周波フィルタのフィルタ特性を調整できるため、整合用の導体113を第1の柱状導体31に接続することで、フィルタ特性の調整可能な範囲が広がる。
しかし、これは一例に過ぎず、オープンスタブ51a,51b,111の形状は、どのような形状であってもよく、例えば、図25に示すように、線路の途中で2回折れている形状であってもよい。また、オープンスタブ51a,51b,111の形状は、線路の途中で3回以上折れている形状であってもよいし、直線状の形状であってもよいし、曲線状の形状であってもよい。
図25は、実施の形態3に係る他の高周波フィルタを示す斜視図である。
実施の形態3では、1つのオープンスタブ111と、1つの整合用の導体112とが、第1の柱状導体31と接続されている高周波フィルタを示している。
実施の形態4では、複数のオープンスタブ111と、複数の整合用の導体112とが、第1の柱状導体31と接続されている高周波フィルタについて説明する。
図27は、図26の高周波フィルタの要部を矢印(1)が示す方向から見た側面図である。
図26及び図27において、図1、図2、図13及び図14と同一符号は同一又は相当部分を示すので説明を省略する。
図26及び図27に示す高周波フィルタでは、2つオープンスタブ111と、2つの整合用の導体112とが、第1の柱状導体31と接続されている。
図26及び図27では、2つオープンスタブ111を区別するため、+z側のオープンスタブ111をオープンスタブ111aと表記し、−z側のオープンスタブ111をオープンスタブ111bと表記している。
また、2つの整合用の導体112を区別するため、+z側の整合用の導体112を整合用の導体112aと表記し、−z側の整合用の導体112を整合用の導体112bと表記している。
オープンスタブ111aとオープンスタブ111bとの間隔は、阻止帯域の中心周波数Fcで90度以下の電気長である。
オープンスタブ111bとオープンスタブ51bとの間隔は、阻止帯域の中心周波数Fcで90度以下の電気長である。
3つ以上のオープンスタブ111と、3つ以上の整合用の導体112とが、第1の柱状導体31と接続される場合、3つ以上のオープンスタブ111の間の間隔は、それぞれ阻止帯域の中心周波数Fcで90度以下の電気長である。
実施の形態1〜4の高周波フィルタは、第1の柱状導体31を取り囲むように、複数の第2の柱状導体41が配置されている同軸線路を備えている。
実施の形態5では、複数の第2の柱状導体41が第1の柱状導体31を取り囲むように、第1の柱状導体31と第2の柱状導体41とが同心円状に配置されている高周波フィルタについて説明する。
図28は、第1の柱状導体31と第2の柱状導体41との間に配置されているオープンスタブ111の一例を示す説明図である。
図28に示すオープンスタブ111の形状は、ループ形状である。
ループ形状のオープンスタブ111が、第1の柱状導体31と第2の柱状導体41との間に配置されている高周波フィルタは、例えば、直線形状のオープンスタブが接続されている高周波フィルタよりも、小型化を実現することができる。
Claims (11)
- 第1のストリップ線路が内層に配線されている第1の基板と、第2のストリップ線路が内層に配線されている第2の基板と、前記第1の基板と前記第2の基板との間に挿入されている第3の基板とを含む多層基板と、
一端が前記第1のストリップ線路と接続され、他端が前記第2のストリップ線路と接続されるように、前記多層基板の内部に設けられている第1の柱状導体と、前記第1の基板における2つの平面のうち、前記第3の基板が配置される側の平面と反対側の平面に形成されているグラウンド面と一端が接続され、前記第2の基板における2つの平面のうち、前記第3の基板が配置される側の平面と反対側の平面に形成されているグラウンド面と他端が接続されるように、前記多層基板を貫通している1つ以上の第2の柱状導体とを有し、前記第1の柱状導体が内導体として作用し、前記第2の柱状導体が外導体として作用する同軸線路とを備え、
前記第1及び第2のストリップ線路のそれぞれは、共振器として作用するオープンスタブが接続され、かつ、容量性整合素子として作用する整合用の導体が接続されていることを特徴とする高周波フィルタ。 - 前記同軸線路における前記第1の柱状導体が構成する線路である結合線路は、伝送を阻止する信号の周波数帯域である阻止帯域の中心周波数で90度以下の電気長を有しており、
前記第1及び第2のストリップ線路のそれぞれと接続されている前記オープンスタブは、前記阻止帯域の中心周波数で90度の電気長を有するように調整されていることを特徴とする請求項1記載の高周波フィルタ。 - 前記第1の柱状導体の直径と、前記第1の柱状導体と前記第2の柱状導体との間隔とによって、前記結合線路の特性インピーダンスが調整されていることを特徴とする請求項2記載の高周波フィルタ。
- 前記第1のストリップ線路がアンテナ素子と電気的に接続されていることを特徴とする請求項1記載の高周波フィルタ。
- 前記第1のストリップ線路と接続されるオープンスタブと、前記第1のストリップ線路と接続される整合用の導体とは、前記第1の基板及び前記第3の基板の中の、いずれか1つの同じ基板内に形成され、
前記第2のストリップ線路と接続されるオープンスタブと、前記第2のストリップ線路と接続される整合用の導体とは、前記第2の基板及び前記第3の基板の中の、いずれか1つの同じ基板内に形成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波フィルタ。 - 前記第1のストリップ線路と接続されるオープンスタブと、前記第1のストリップ線路と接続される整合用の導体とは、前記第1の基板及び前記第3の基板の中で、互いに異なる基板内に形成され、
前記第2のストリップ線路と接続されるオープンスタブと、前記第2のストリップ線路と接続される整合用の導体とは、前記第2の基板及び前記第3の基板の中で、互いに異なる基板内に形成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波フィルタ。 - 前記オープンスタブは、前記多層基板に含まれている前記第1から第3の基板の中で、表面及び裏面にグラウンド面が形成されている基板内に形成されていることを特徴とする請求項1記載の高周波フィルタ。
- 前記第1の柱状導体は、前記第3の基板の中で、共振器として作用するオープンスタブが1つ以上接続され、かつ、容量性整合素子として作用する整合用の導体が1つ以上接続されていることを特徴とする請求項1記載の高周波フィルタ。
- 前記第1の柱状導体と接続されるオープンスタブが1つであり、
前記第1のストリップ線路と接続されるオープンスタブと、前記第1の柱状導体と接続されるオープンスタブとの間隔、及び、前記第2のストリップ線路と接続されるオープンスタブと、前記第1の柱状導体と接続されるオープンスタブとの間隔のそれぞれは、伝送を阻止する信号の周波数帯域である阻止帯域の中心周波数で90度以下の電気長であることを特徴とする請求項8記載の高周波フィルタ。 - 前記第1の柱状導体と接続されるオープンスタブが複数であり、
前記第1の柱状導体と接続される複数のオープンスタブの中で、前記第1のストリップ線路と接続されるオープンスタブ側に配置されるオープンスタブと、前記第1のストリップ線路と接続されるオープンスタブとの間隔、前記第1の柱状導体と接続される複数のオープンスタブの中で、前記第2のストリップ線路と接続されるオープンスタブ側に配置されるオープンスタブと、前記第2のストリップ線路と接続されるオープンスタブとの間隔、及び、前記第1の柱状導体と接続される複数のオープンスタブの間隔のそれぞれは、伝送を阻止する信号の周波数帯域である阻止帯域の中心周波数で90度以下の電気長であることを特徴とする請求項8記載の高周波フィルタ。 - 前記第2の柱状導体が前記第1の柱状導体を取り囲むように、前記第1の柱状導体と前記第2の柱状導体とが同心円状に配置されており、
前記第1の柱状導体と接続されるオープンスタブは、前記第1の柱状導体と前記第2の柱状導体との間に配置されていることを特徴とする請求項8記載の高周波フィルタ。
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