JP2006229782A - Coaxial low pass filter and coaxial cable with built-in low pass filter - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a coaxial LPF (low pass filter) whose circuit can be prevented from being large without requiring a new place due to the arrangement of the LPF, whose structure is simple and which is easily manufactured. <P>SOLUTION: Insulators 30, 31, 32 and 33 between an inner conductor 10 and an outer conductor 20 of the coaxial type cable 30 are a combination structure of a plurality of dielectrics with dielectric constants different in a line direction, and the inner conductor constitutes a low pass filter as a uniform path or a path with little shape difference. Since, in the configuration, dielectric constants of the dielectrics are basically changed, and a combination of dielectric constants of the dielectrics equivalently forms a capacitor and inductance, the path of the inner conductor does not have to hold an extreme difference in size so that sufficiently excellent LPF characteristic can be realized with a simple structure. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は同軸ケーブル構成の低域通過フィルタ（ＬＰＦ）に関し、特にセミリジットケーブル等の同軸ケーブルに形成した同軸型ＬＰＦ及びＬＰＦ内蔵同軸ケーブルに関する。   The present invention relates to a low-pass filter (LPF) having a coaxial cable configuration, and more particularly to a coaxial LPF formed in a coaxial cable such as a semi-rigid cable and a coaxial cable with a built-in LPF.

無線送受信装置においては不要波を減衰させるために信号路等に個別の帯域通過フィルタ（ＢＰＦ）を設けることが一般的に行われており、このＢＰＦは通過帯域以外の周波数において減衰特性を有するように構成するものの、高調波成分が抜ける（通過する）周波数帯域、例えば信号周波数の２倍や３倍の周波数帯等が生じてしまうことが多々ありうる。   In a wireless transmission / reception apparatus, an individual band pass filter (BPF) is generally provided in a signal path or the like in order to attenuate unwanted waves, and this BPF has an attenuation characteristic at a frequency other than the pass band. However, there are many cases where a frequency band from which harmonic components are eliminated (passed), for example, a frequency band that is twice or three times the signal frequency, or the like may occur.

図８は、一般的な無線送受信装置の周波数コンバーター回路及びその出力回路を示す図である。中間周波（ＩＦ）ＡＭＰ８、シンセサイザー１６をローカル信号（ＬＯ）とするミキサ９、ＢＰＦ１１、高周波（ＲＦ）ＡＭＰ１２で構成されたコンバーター回路１３と、その出力を増幅するパワーアンプ１４、不要波を減衰させるＢＰＦ１５から構成される一般的な無線送信機であり、かかる無線送信機においては、シンセサイザー１６とミキサ９の接続部Ａ、コンバーター回路１３とパワーアンプ１４の接続部Ｂ、パワーアンプ１４とＢＰＦ１５の接続部Ｃ、ＢＰＦ１５と無線送信機の出力の接続部Ｄは通常のセミリジットケーブルで接続される。   FIG. 8 is a diagram illustrating a frequency converter circuit and an output circuit of a general wireless transmission / reception apparatus. Converter circuit 13 composed of intermediate frequency (IF) AMP 8, mixer 9 using synthesizer 16 as local signal (LO), BPF 11, and high frequency (RF) AMP 12, power amplifier 14 for amplifying the output, and attenuating unwanted waves In this wireless transmitter, the connection part A between the synthesizer 16 and the mixer 9, the connection part B between the converter circuit 13 and the power amplifier 14, and the connection between the power amplifier 14 and the BPF 15. Part C, BPF 15 and the connection part D of the output of the wireless transmitter are connected by a normal semi-rigid cable.

このような回路においては、ＢＰＦ１１、ＢＰＦ１５は理想的には必要な帯域以外の信号を減衰させる特性を有するべきであるが、実際には２倍、３倍の周波数や、ある共振周波数の信号に対する減衰量は十分には期待出来ないことが多い。このような場合、前記回路の各部に更に当該周波数の信号の抜けを防止するための信号減衰用のＬＰＦを追加する必要が生じる。   In such a circuit, the BPF 11 and the BPF 15 should ideally have a characteristic of attenuating signals outside the necessary band, but in practice, for signals having a frequency twice or three times or a certain resonance frequency. In many cases, the attenuation cannot be expected sufficiently. In such a case, it is necessary to add an LPF for signal attenuation to prevent the signal of the frequency from being lost in each part of the circuit.

ところで、無線送受信装置等の信号系統において不要信号の減衰に使用可能なＬＰＦとしては、極力装置の大型化を抑制でき、製造の容易なものとする必要があり、例えば、同軸ケーブル構造の低域通過フィルタ（特許文献１参照）の使用が考えられる。
特開昭５７−１５０２０２号公報 By the way, as an LPF that can be used for attenuation of unnecessary signals in a signal system such as a wireless transmission / reception device, it is necessary to suppress the enlargement of the device as much as possible and to make it easy to manufacture. Use of a pass filter (see Patent Document 1) is conceivable.
JP-A-57-150202

前述のように周波数コンバーター回路等に同軸ケーブル構造の低域通過フィルタを使用する場合、少なくともＬＰＦの周波数特性としては、信号帯域の２倍、３倍の周波数帯域に−１０ｄＢ程度以上の減衰特性が要求される。   As described above, when a low-pass filter having a coaxial cable structure is used for a frequency converter circuit or the like, at least the LPF frequency characteristic has an attenuation characteristic of about −10 dB or more in a frequency band twice or three times the signal band. Required.

図９は本願の発明者により構成した前記特性を充足する同軸ケーブル構造のＬＰＦの構成例を示す図である。同軸ケーブルとしてセミリジットケーブルを使用しその内導体（中心導体）の径をケーブル本来の径に対しＬＰＦ構成箇所で変化させることによりＬＰＦ特性を与えるものである。   FIG. 9 is a diagram showing a configuration example of an LPF having a coaxial cable structure that satisfies the above-described characteristics and is configured by the inventors of the present application. A semi-rigid cable is used as a coaxial cable, and the LPF characteristic is given by changing the diameter of the inner conductor (center conductor) at the LPF constituent position with respect to the original diameter of the cable.

図１０は図９に示すＬＰＦの周波数特性を示す図である。Ｓ１１は入力信号に対する入力側へのリターン信号の比（リターンロス）を示し、Ｓ２１は入力信号に対する出力信号の比（減衰量）を示している。同図のＳ２１に示すように使用周波数５ＧＨｚに対しその２倍以上の周波数である１０ＧＨｚ以上に対し、要求される減衰特性を満たしている。   FIG. 10 is a diagram showing frequency characteristics of the LPF shown in FIG. S11 represents the ratio (return loss) of the return signal to the input side with respect to the input signal, and S21 represents the ratio (attenuation amount) of the output signal to the input signal. As shown in S21 of the figure, the required attenuation characteristic is satisfied for 10 GHz or more, which is a frequency twice or more of the use frequency of 5 GHz.

ところが、このような特性を実現する同軸型ＬＰＦの内導体の形状は、ケーブルの絶縁体（誘電体）１０６の誘電率εｒ１０６＝１０とすると、入出力側の容量形成用の導体１０２、１０４の長さＬ１０２＝Ｌ１０４＝０．５ｍｍ、径φ１０２＝φ１０４＝０．６５ｍｍ、導体１０３の長さＬ１０３＝１．６ｍｍ、径φ１０３＝０．００６５ｍｍとなる。ここで入出力側が５０Ωとなる中心導体１０１、１０５の径φ１０１、φ１０５は、φ１０１、φ１０５＝０．０７２ｍｍである。   However, the shape of the inner conductor of the coaxial LPF that realizes such characteristics is as follows. When the dielectric constant εr106 = 10 of the cable insulator (dielectric) 106, the capacitance forming conductors 102 and 104 on the input / output side are The length L102 = L104 = 0.5 mm, the diameter φ102 = φ104 = 0.65 mm, the length L103 of the conductor 103 = 1.6 mm, and the diameter φ103 = 0.655 mm. Here, the diameters φ101 and φ105 of the central conductors 101 and 105 having an input / output side of 50Ω are φ101 and φ105 = 0.072 mm.

この内導体の形状から分かるように、複数の内導体間（１０１、１０２、１０３、１０４、１０５等）の径に大きな形状差があり、例えば径φ１０３＝０．００６５ｍｍの導体１０３はきわめて細く、径φ１０２、φ１０３と比較した形状差もあり製作及び装荷が困難であるとともに特性の再現性上にも問題がある。   As can be seen from the shape of the inner conductor, there is a large shape difference in the diameter between the plurality of inner conductors (101, 102, 103, 104, 105, etc.). For example, the conductor 103 having a diameter of φ103 = 0.0065 mm is extremely thin. Due to the difference in shape compared to the diameters φ102 and φ103, it is difficult to manufacture and load, and there is a problem in the reproducibility of characteristics.

したがって、図９のように内導体の形状によりＬＰＦを実現するのは製作精度上、特性の精度上等に問題があり、好適なＬＰＦ特性を実現するには困難である。   Therefore, as shown in FIG. 9, realizing the LPF with the shape of the inner conductor has problems in manufacturing accuracy and characteristic accuracy, and it is difficult to realize a suitable LPF characteristic.

以上のように、無線送受信装置等の信号路に設けるＢＰＦの特性により通過帯域以外の周波数の信号の抜けが発生する場合、装置内への新たなＬＰＦを追加すると装置規模が増大し価格アップ上の問題がある。そこで、セミリジットケーブルのようなケーブル内にＬＰＦを構成するとしてもケーブルの径が小さいので、構造が簡単で製作精度の困難性を伴わず特性の再現性を高めることが重要である。   As described above, when a signal with a frequency other than the passband is lost due to the characteristics of the BPF provided in the signal path of the wireless transmission / reception device or the like, adding a new LPF into the device increases the device scale and increases the price. There is a problem. Therefore, even if the LPF is configured in a cable such as a semi-rigid cable, the diameter of the cable is small, so it is important to improve the reproducibility of the characteristics with a simple structure and without difficulty in manufacturing accuracy.

（目的）
そこで、本発明の目的は、以上の課題を解決するものであり、ＬＰＦの配置上、新たな場所を必要とせず回路の大型化が防止でき、構造が簡単で製造容易な同軸型ＬＰＦを提供することにある。
本発明の他の目的は、高い製作精度を不要とし、周波数特性を再現性よく実現可能な同軸型ＬＰＦを提供することにある。
本発明の他の目的は、無線送受信系等に適用可能で、新たな場所を必要とせず構造簡単、製造容易及び良好な周波数特性を有するＬＰＦを内蔵するＬＰＦ内蔵同軸ケーブルを提供することにある。 (the purpose)
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, and provide a coaxial LPF that is simple in structure and easy to manufacture without requiring a new place in the layout of the LPF and preventing an increase in circuit size. There is to do.
Another object of the present invention is to provide a coaxial LPF that can realize high frequency characteristics with high reproducibility without requiring high manufacturing accuracy.
Another object of the present invention is to provide an LPF built-in coaxial cable that can be applied to a wireless transmission / reception system or the like, and does not require a new place, and has a built-in LPF having a simple structure, easy manufacture, and good frequency characteristics. .

本発明の同軸型ＬＰＦは、同軸型ケーブルの内導体と外導体間の絶縁体を線路方向に異なる複数の誘電率の誘電体の組み合わせ構造として低域通過フィルタを形成したものであり、同軸型ケーブル自体の内導体と外導体間の絶縁体の誘電率との関係では、該誘電率より小さい誘電率の誘電体とその両端に設けた前記誘電率より大きい誘電率の誘電体の組み合わせでなることを特徴とする。   The coaxial LPF of the present invention is formed by forming a low-pass filter by combining an insulator between an inner conductor and an outer conductor of a coaxial cable with a plurality of dielectrics having different dielectric constants in the line direction. In relation to the dielectric constant of the insulator between the inner conductor and the outer conductor of the cable itself, it is a combination of a dielectric having a dielectric constant smaller than the dielectric constant and a dielectric having a dielectric constant larger than the dielectric constant provided at both ends thereof. It is characterized by that.

また、前記内導体は均一な径を有すること、又は、大きい誘電率の誘電体の領域の内導体の径は、同軸型ケーブル自体の内導体と外導体間の絶縁体の領域の内導体の径より大きく、小さい誘電率の誘電体の領域の内導体は、同軸型ケーブル自体の内導体と外導体間の絶縁体の領域の内導体の径より小さいこと、を特徴とする。   Further, the inner conductor has a uniform diameter, or the inner conductor diameter in the dielectric region having a large dielectric constant is equal to that of the inner conductor in the insulator region between the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable itself. The inner conductor in the dielectric region having a dielectric constant larger than the diameter is smaller than the inner conductor in the insulating region between the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable itself.

更に、異なる誘電率の誘電体の組み合わせにより多段構成の低域通過フィルタを形成し、また、キャパシタンス成分を形成する領域の誘電体の誘電率はインダクタンス成分を形成する領域の誘電体の誘電率より大きいことを特徴とし、同軸ケーブル自体として、セミリジットケーブルを使用したことを特徴とする。   Furthermore, a low-pass filter having a multi-stage configuration is formed by combining dielectrics having different dielectric constants, and the dielectric constant of the dielectric in the area forming the capacitance component is larger than the dielectric constant of the dielectric in the area forming the inductance component. It is characterized by being large, and it is characterized by using a semi-rigid cable as the coaxial cable itself.

また、本発明のＬＰＦ内蔵同軸ケーブルは以上の異なる誘電率の誘電体の組み合わせにより低域通過フィルタを形成した領域を含むことを特徴とする。   In addition, the LPF built-in coaxial cable according to the present invention includes a region in which a low-pass filter is formed by a combination of dielectrics having different dielectric constants.

本発明の同軸型ＬＰＦはセミリジットケーブル内に構成されるため、高周波回路の接続部に使用すれば、元々必要な各部間の接続ケーブル内に構成されるため、ＬＰＦを接続するための新たな場所を必要とせず構造も単純なため、回路が大きくなるのを防ぎコストアップにつながらないという利点がある。   Since the coaxial LPF of the present invention is configured in a semi-rigid cable, if used in a connection part of a high-frequency circuit, it is configured in a connection cable between necessary parts originally, so a new place for connecting the LPF The structure is simple and the structure is simple, so there is an advantage that the circuit is prevented from becoming large and the cost is not increased.

特に、基本的に誘電体の誘電率を変える構成であり、誘電体の誘電率の組み合わせにより等価的にコンデンサ及びインダクタンスを形成するものであるから、内導体の径の極端なサイズの差を持たせる必要がないから、従来例と比較しても構造が簡単であり、十分良好なＬＰＦ特性を実現可能なＬＰＦ内蔵の同軸ケーブルを実現することが可能である。勿論、回路間を接続するケーブルとしてケーブル外に空間を占有することがなく、装置の小型化に十分寄与し低コストで不要信号の遮断性能が向上する。   In particular, it is a configuration that basically changes the dielectric constant of the dielectric, and the capacitor and inductance are equivalently formed by the combination of the dielectric constants of the dielectric, so there is an extreme size difference in the diameter of the inner conductor. Therefore, it is possible to realize an LPF built-in coaxial cable that has a simple structure as compared with the conventional example and can realize sufficiently good LPF characteristics. Of course, it does not occupy a space outside the cable as a cable for connecting the circuits, which contributes sufficiently to downsizing of the apparatus and improves the blocking performance of unnecessary signals at low cost.

また、ケーブルの内導体として不均一の径を採用したとしても、異なる誘電率の絶縁体の使用により内導体の径の組み合わせに極端な差を与える必要がないから、製造が容易であり高い製作精度を必要とせず、周波数特性も向上させることが可能である。   Even if a non-uniform diameter is adopted as the inner conductor of the cable, it is not necessary to give an extreme difference in the combination of the inner conductor diameters by using insulators of different dielectric constants. It is possible to improve frequency characteristics without requiring accuracy.

本発明のＬＰＦの一実施の形態について、ケーブルとしてセミリジットケーブルの使用例を説明する。
図１はセミリジットケーブルを示す図である。セミリジットケーブルはマイクロ波以上で最も多く使われている同軸ケーブルであり、通常のセミリジットケーブルは外導体７の内部に絶縁体６と５０Ωの伝送線路となる内導体１があり、回路間を５０Ωで接続するために使用される。例えば、内導体は鋼線に銀メッキされ、また、外導体は銅パイプ等が用いられ、外部への信号の漏洩が少ない構造が採用されている。一般に、鋼線は導体損失が大きいが、マイクロ波では表皮効果により、信号は表面部分の銀メッキ部分しか流れないため損失が低く伝送効率が良好である。このように、外導体自体はその内側の表面部分が信号の伝送に寄与することから、以下の実施の形態において外導体の厚みの表記は省略する。 An embodiment of the LPF according to the present invention will be described using a semi-rigid cable as a cable.
FIG. 1 shows a semi-rigid cable. The semi-rigid cable is the most commonly used coaxial cable above microwaves. The normal semi-rigid cable has an insulator 6 inside the outer conductor 7 and an inner conductor 1 serving as a 50Ω transmission line. Used to connect. For example, a steel wire is silver-plated on the inner conductor, and a copper pipe or the like is used for the outer conductor, and a structure with less leakage of signals to the outside is employed. In general, a steel wire has a large conductor loss. However, in a microwave, due to the skin effect, a signal flows only through a silver-plated portion on the surface portion, so that the loss is low and the transmission efficiency is good. Thus, the outer conductor itself has an inner surface portion that contributes to signal transmission, and therefore the thickness of the outer conductor is not shown in the following embodiments.

（実施の形態１）
（構成の説明）
図２は本発明の同軸型ＬＰＦの一実施の形態を示す図であり、（ａ）はＬＰＦの構成を示し、（ｂ）は等価回路を示す。同軸型ＬＰＦの構成は、セミリジットケーブル自体の構造として外導体２０と、内導体１０と、外導体２０と内導体１０の間の絶縁体（誘電体）３０と、で構成され、絶縁体３０と内導体１０により、例えば５０Ωの伝送線路を構成する。また、セミリジットケーブルのＬＰＦを構成するケーブル領域には、ケーブルの伝送線路方向に複数の異なる種類の誘電率の誘電体が交互に配置され、内部導体１０は同一径のまま各誘電体の中心を貫通し延在する構造でなる。同図の同軸型ＬＰＦは、少なくとも誘電率の異なる３つの誘電体３１、３２、３３であって、誘電体３２の両端にそれぞれ誘電体３１、３３が配置された構造を備える。 (Embodiment 1)
(Description of configuration)
2A and 2B are diagrams showing an embodiment of the coaxial LPF of the present invention. FIG. 2A shows the configuration of the LPF, and FIG. 2B shows an equivalent circuit. The configuration of the coaxial LPF is composed of an outer conductor 20, an inner conductor 10, and an insulator (dielectric) 30 between the outer conductor 20 and the inner conductor 10 as a structure of the semi-rigid cable itself. The inner conductor 10 constitutes a 50Ω transmission line, for example. Further, in the cable region constituting the LPF of the semi-rigid cable, a plurality of different types of dielectrics having different dielectric constants are alternately arranged in the direction of the transmission line of the cable, and the inner conductor 10 has the same diameter and the center of each dielectric. It has a structure that penetrates and extends. The coaxial LPF shown in the figure includes at least three dielectrics 31, 32, and 33 having different dielectric constants, and the dielectrics 31 and 33 are disposed at both ends of the dielectric 32, respectively.

特に、セミリジットケーブルの同軸型ＬＰＦを構成するケーブル領域の絶縁体は、伝送線路方向に長い誘電体３２と、その両端に配置された２つの短い誘電体３１、３３の組み合わせの対称構造に構成され、それぞれの誘電体はセミリジットケーブル自体の誘電体の誘電率と異なる誘電率を有している。   In particular, the insulator in the cable region constituting the coaxial type LPF of the semi-rigid cable is configured in a symmetrical structure of a combination of a dielectric 32 that is long in the transmission line direction and two short dielectrics 31 and 33 disposed at both ends thereof. Each dielectric has a dielectric constant different from that of the semi-rigid cable itself.

また、同軸型ＬＰＦを構成するケーブル領域の誘電体３１、３２及び３３のそれぞれの軸方向の長さＬ３１、Ｌ３２及びＬ３３の関係は、Ｌ３２＞Ｌ３１＝Ｌ３３、セミリジットケーブル自体の絶縁体の誘電率εｒ３０、前記誘電体３１、３２及び３３のそれぞれの誘電率εｒ３１、εｒ３２及びεｒ３３の関係は、εｒ３２＜εｒ３０＜εｒ３１＝εｒ３３に設定される。   The relationship between the axial lengths L31, L32, and L33 of the dielectrics 31, 32, and 33 in the cable region constituting the coaxial LPF is L32> L31 = L33, and the dielectric constant of the insulator of the semi-rigid cable itself The relationship between εr30 and the dielectric constants εr31, εr32, and εr33 of the dielectrics 31, 32, and 33 is set to εr32 <εr30 <εr31 = εr33.

より具体的には、Ｌ３１＝Ｌ３３＝０．２７ｍｍ、Ｌ３２＝８．５ｍｍ、φ１０＝０．３ｍｍ、φ２０＝１．０ｍｍ、誘電体３１、３３の誘電率εｒ３１＝εｒ３３＝５０、誘電体３２の誘電率εｒ３２＝１に設定することにより、誘電体３１、３３を有する内部導体には容量が形成され、誘電体３２を有する内部導体にはインダクタンスが形成される。また、ＬＰＦの入力側及び出力側の誘電体３０として誘電率εｒ３０＝２．１の誘電体を使うことによりφ３０＝０．３ｍｍの内部導体が５０Ωの伝送線路となる。   More specifically, L31 = L33 = 0.27 mm, L32 = 8.5 mm, φ10 = 0.3 mm, φ20 = 1.0 mm, dielectric constants εr31 = εr33 = 50 of the dielectrics 31 and 33, and By setting the dielectric constant εr32 = 1, a capacitance is formed in the inner conductor having the dielectrics 31 and 33, and an inductance is formed in the inner conductor having the dielectric 32. Further, by using a dielectric having a dielectric constant εr30 = 2.1 as the dielectric 30 on the input side and output side of the LPF, the inner conductor of φ30 = 0.3 mm becomes a 50Ω transmission line.

（動作の説明）
以上の構成により、キャパシタンス（容量）を形成する内部導体とインダクタンスを形成する内部導体とで、等価回路として図２（ｂ）に示すπ型のＬＰＦ回路が構成される。
図３は前述の設定による同軸型ＬＰＦの周波数特性を示す図である。同図において特性Ｓ１１（実線）は信号の入力側へのリターンロスを示し、特性Ｓ２１（点線）は信号の減衰特性を示している。このＬＰＦは５ＧＨｚ帯を通過帯域として設計されたものであり、この通過帯域の２倍の１０ＧＨｚ帯で約１０ｄＢ以上の減衰量の特性が実現され、それより高い周波数領域では更に大きな減衰量の特性が実現される。 (Description of operation)
With the above configuration, the π-type LPF circuit shown in FIG. 2B is configured as an equivalent circuit by the internal conductor forming the capacitance and the internal conductor forming the inductance.
FIG. 3 is a diagram showing the frequency characteristics of the coaxial LPF according to the above setting. In the figure, a characteristic S11 (solid line) indicates a return loss of the signal to the input side, and a characteristic S21 (dotted line) indicates a signal attenuation characteristic. This LPF is designed with the 5 GHz band as a pass band, and a characteristic of attenuation of about 10 dB or more is realized in the 10 GHz band, which is twice this pass band, and a characteristic with a larger attenuation in a higher frequency range. Is realized.

本実施の形態によれば、ケーブルの内導体が均一の径でなり、３つの絶縁体の誘電率を変えるのみでケーブル内にＬＰＦが構成されるので構造が簡単であり、製造が容易であり、特性の再現性がよいＬＰＦ内蔵のケーブルを実現することが可能である。また、回路間を接続するケーブルとして使用した場合、ケーブル外にＬＰＦのための空間を占有することがないから、装置の小型化に好適であり、低コストで不要信号の遮断性能を向上させることが可能である。   According to the present embodiment, the inner conductor of the cable has a uniform diameter, and the LPF is configured in the cable simply by changing the dielectric constant of the three insulators, so the structure is simple and the manufacture is easy. It is possible to realize a cable with a built-in LPF with good reproducibility of characteristics. In addition, when used as a cable connecting circuits, it does not occupy the space for the LPF outside the cable, so it is suitable for downsizing of the device and improves the blocking performance of unnecessary signals at low cost. Is possible.

（実施の形態２）
図４は本発明の他の実施の形態２を示す図である。本実施の形態では、図２に示すＬＰＦ構成を直列の多段構成としたものである。ＬＰＦ構成として、容量を形成する絶縁体と、インダクタンスを形成する絶縁体の数を増やすことによりＬＰＦの段数を増やして、減衰量を増やすように構成したものである。内導体は径が均一であり外導体との間に誘電率の異なる絶縁体を交互に配置して構成する。 (Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram showing another embodiment 2 of the present invention. In the present embodiment, the LPF configuration shown in FIG. 2 is a multistage configuration in series. As an LPF configuration, the number of LPF stages is increased by increasing the number of insulators that form capacitors and the number of insulators that form inductances, thereby increasing the amount of attenuation. The inner conductor has a uniform diameter and is configured by alternately arranging insulators having different dielectric constants between the inner conductor and the outer conductor.

同軸型ＬＰＦの構成は、セミリジットケーブル自体の構造として外導体２０と、内導体１０と、外導体２０と内導体１０の間の絶縁体（誘電体）４０で構成され、絶縁体４０と内導体１０により、例えば、５０Ωの伝送線路を構成する。また、セミリジットケーブルのＬＰＦを構成するケーブル領域には、ケーブルの線路方向に複数の種類の異なる誘電率の誘電体４１、４２、４３、４４、４５により、交互に配置した構成とし、内部導体１０は同一径のまま誘電体４１、４２、４３、４４、４５の中心を貫通し、延在する構造でなる。   The configuration of the coaxial LPF includes an outer conductor 20, an inner conductor 10, and an insulator (dielectric) 40 between the outer conductor 20 and the inner conductor 10 as a structure of the semi-rigid cable itself. 10 constitutes a 50Ω transmission line, for example. Further, the cable region constituting the LPF of the semi-rigid cable has a configuration in which a plurality of types of dielectrics 41, 42, 43, 44, and 45 having different dielectric constants are alternately arranged in the cable line direction. Has a structure extending through the centers of the dielectrics 41, 42, 43, 44, and 45 with the same diameter.

特に、セミリジットケーブルのＬＰＦを構成するケーブル領域の絶縁体は、長い誘電体４２、４４の間に配置した短い誘電体４３と、長い誘電体４２、４４の反対側の両端に配置した短い誘電体４１、４５の組み合わせで構成され、それぞれの誘電体はセミリジットケーブル自体の誘電体の誘電率と異なる誘電率として構成する。   In particular, the insulator in the cable region constituting the LPF of the semi-rigid cable includes a short dielectric 43 disposed between the long dielectrics 42 and 44 and a short dielectric disposed at both ends opposite to the long dielectrics 42 and 44. 41 and 45. Each dielectric is configured as a dielectric constant different from that of the semi-rigid cable itself.

また、ＬＰＦを構成するケーブル領域の誘電体４１、４２、４３、４４、４５のそれぞれの長さＬ４１、Ｌ４２、Ｌ４３、Ｌ４４及びＬ４５、セミリジットケーブルに使用される絶縁体の誘電率εｒ４０、誘電体４１、４２、４３、４４、４５のそれぞれの誘電率εｒ４１、εｒ４２、εｒ４３、εｒ４４、εｒ４５の関係は、Ｌ４１＝Ｌ４５＜Ｌ４３＜Ｌ４２＝Ｌ４４、εｒ４２＝εｒ４４＜εｒ４０＜εｒ４１＝εｒ４３＝εｒ４５に設定される。   Further, the lengths L41, L42, L43, L44 and L45 of the dielectrics 41, 42, 43, 44 and 45 in the cable region constituting the LPF, the dielectric constant εr40 of the insulator used for the semi-rigid cable, the dielectric 41, 42, 43, 44, 45 are set such that the dielectric constants εr41, εr42, εr43, εr44, εr45 are L41 = L45 <L43 <L42 = L44, εr42 = εr44 <εr40 <εr41 = εr43 = εr45 Is done.

具体的には、Ｌ４１＝Ｌ４５＝０．２４ｍｍ、Ｌ４３＝０．３９ｍｍ、Ｌ４２＝Ｌ４４＝１０ｍｍ、φ１０＝０．３ｍｍ、φ２０＝１．０ｍｍ、誘電体４１、４３、４５の誘電率εｒ４１＝εｒ４３＝εｒ４５＝５０、誘電体４２、４４の誘電率εｒ４２＝εｒ４４＝１に設定することにより、誘電体４１、４３、４５を有する内部導体には容量が形成され、誘電体４２、４４を有する内部導体にはインダクタンスが形成される。また、ＬＰＦの入力側及び出力側の誘電体４０の誘電率εｒ４０＝２．１の誘電体を使うことによりφ４０＝０．３ｍｍの内部導体が５０Ωの伝送線路となる。   Specifically, L41 = L45 = 0.24 mm, L43 = 0.39 mm, L42 = L44 = 10 mm, φ10 = 0.3 mm, φ20 = 1.0 mm, the dielectric constants εr41 = εr43 of the dielectrics 41, 43, 45 By setting = εr45 = 50 and the dielectric constants of the dielectrics 42 and 44, εr42 = εr44 = 1, a capacitance is formed in the inner conductor having the dielectrics 41, 43, and 45, and the inner parts having the dielectrics 42 and 44 are formed. An inductance is formed in the conductor. Further, by using a dielectric having a dielectric constant εr40 = 2.1 of the dielectric 40 on the input side and the output side of the LPF, the inner conductor of φ40 = 0.3 mm becomes a 50Ω transmission line.

図５は本実施の形態２のＬＰＦの周波数特性を示す図である。容量を形成する内部導体とインダクタンスを形成する内部導体とで２段構成のＬＰＦ回路が形成され、ＬＰＦの２段構成により、Ｓ１１の特性のように２つのリターンロスの極が生じるが、例えば５ＧＨｚ帯を通過帯域として使用することができ、Ｓ１１の特性のように通過帯域の２倍の１０ＧＨｚ帯での減衰量は約２０ｄＢを越える特性が実現される。   FIG. 5 is a diagram showing the frequency characteristics of the LPF of the second embodiment. A two-stage LPF circuit is formed by the inner conductor forming the capacitance and the inner conductor forming the inductance, and the two-stage LPF circuit generates two return loss poles as in the characteristics of S11. For example, 5 GHz A band can be used as a pass band, and a characteristic in which the attenuation in the 10 GHz band, which is twice the pass band, exceeds about 20 dB, as in the characteristic of S11, is realized.

本実施の形態２もケーブルの内導体が均一の径によりＬＰＦが構成されるので構造が簡単であり、製造が容易あり特性の再現性がよいＬＰＦ内蔵のケーブルを実現することも可能である。また、回路間を接続するケーブルとして使用した場合、ケーブル外に空間を占有することがないから、装置の小型化が可能であり、低コストで不要信号の遮断性能を向上することが可能である。   In the second embodiment, since the LPF is configured with a uniform inner diameter of the cable, the structure is simple, and it is possible to realize a cable with a built-in LPF that is easy to manufacture and has good reproducibility of characteristics. In addition, when used as a cable connecting circuits, it does not occupy space outside the cable, so the device can be miniaturized and the unnecessary signal blocking performance can be improved at low cost. .

（実施の形態３）
図６は本発明の他の実施の形態３を示す図である。本実施の形態は、絶縁体の誘電率に加えて、内導体の径も軸心方向に変えて構成したＬＰＦである。ＬＰＦの段数は２段とし、また、インダクタンスを形成する領域の内導体の径を容量を形成する領域の径より細く設定し、分布定数の値を大きくし遮断領域の減衰特性を向上させている。 (Embodiment 3)
FIG. 6 is a diagram showing another embodiment 3 of the present invention. The present embodiment is an LPF configured by changing the diameter of the inner conductor in the axial direction in addition to the dielectric constant of the insulator. The number of stages of the LPF is two, and the diameter of the inner conductor in the area where the inductance is formed is set smaller than the diameter of the area where the capacitance is formed, and the value of the distribution constant is increased to improve the attenuation characteristics of the cutoff area. .

ＬＰＦの構成は、セミリジットケーブル自体の構造として外導体２０と、内導体１０と、外導体２０と内導体１０の間の絶縁体（誘電体）５０で構成され、絶縁体５０と内導体１０により、例えば、５０Ωの伝送線路を構成する。また、セミリジットケーブルのＬＰＦを構成するケーブル領域には、ケーブルの線路方向に複数の種類の異なる誘電率の誘電体５１、５２、５３、５４、５５を交互に配置した構成とし、内部導体１０は、誘電率の大きい誘電体領域は大きい径とし、誘電率の小さい誘電体領域は小さい径とし、それぞれ誘電体５１、５２、５３、５４、５５の中心を貫通し、隣接する内導体は接続された又は同一材料で構成された構造を備える。   The LPF is composed of an outer conductor 20, an inner conductor 10, and an insulator (dielectric) 50 between the outer conductor 20 and the inner conductor 10 as a structure of the semi-rigid cable itself. For example, a 50Ω transmission line is configured. Further, in the cable region constituting the LPF of the semi-rigid cable, a plurality of types of dielectrics 51, 52, 53, 54, 55 having different dielectric constants are alternately arranged in the cable line direction, and the inner conductor 10 The dielectric region having a large dielectric constant has a large diameter, the dielectric region having a small dielectric constant has a small diameter, and penetrates the centers of the dielectrics 51, 52, 53, 54, and 55, and the adjacent inner conductors are connected. Or a structure made of the same material.

つまり、セミリジットケーブルのＬＰＦを構成するケーブル領域の絶縁体は、長い誘電体５２、５４と、その境界の短い誘電体５３と、両端に配置された２つの短い誘電体５１、５５とでなる組み合わせで構成され、それぞれの誘電体はセミリジットケーブル自体の誘電体の誘電率と異なる誘電率を有している。   That is, the insulator in the cable region constituting the LPF of the semi-rigid cable is a combination of long dielectrics 52, 54, a short dielectric 53, and two short dielectrics 51, 55 arranged at both ends. Each dielectric has a dielectric constant different from that of the dielectric of the semi-rigid cable itself.

ＬＰＦを構成するケーブル領域の誘電体５１、５２、５３、５４及び５５のそれぞれの長さＬ５１、Ｌ５２、Ｌ５３、Ｌ５４及びＬ５５、誘電率εｒ５１、εｒ５２、εｒ５３、εｒ５４及びεｒ５５、セミリジットケーブルに使用される絶縁体の誘電率εｒ５０、ＬＰＦを構成する領域の内導体の径φ５１、φ５２、φ５３、φ５４及びφ５５の関係は、Ｌ５１＝Ｌ５５＜Ｌ５３＜Ｌ５２＝Ｌ５４、εｒ５２＝εｒ５４＜εｒ５０＜εｒ５１＝εｒ５３＝εｒ５５、φ１０＝φ５２＝φ５４＜φ５１＝φ５３＝φ５５に設定すると好適である。   The lengths L51, L52, L53, L54 and L55 of the dielectrics 51, 52, 53, 54 and 55 in the cable area constituting the LPF, dielectric constants εr51, εr52, εr53, εr54 and εr55, used for semi-rigid cables The relationship between the dielectric constant εr50 of the insulator and the diameters φ51, φ52, φ53, φ54 and φ55 of the inner conductor in the region constituting the LPF is as follows: L51 = L55 <L53 <L52 = L54, εr52 = εr54 <εr50 <εr51 = εr53 = Εr55 and φ10 = φ52 = φ54 <φ51 = φ53 = φ55 are preferable.

具体的には、Ｌ５１＝Ｌ５５＝０．５ｍｍ、Ｌ５３＝０．８ｍｍ、Ｌ５２＝Ｌ５４＝１０ｍｍ、φ１０＝０．３ｍｍ、φ２０＝１．０ｍｍ、εｒ５１＝εｒ５３＝εｒ５５＝５０、εｒ５２＝εｒ５４＝１に設定することにより、誘電体５１、５３、５５を有する内部導体には容量が形成され、誘電体５２、５４を有する内部導体にはインダクタンスが形成される。また、ＬＰＦの入力側及び出力側の誘電体５０の誘電率εｒ５０＝２．１の誘電体を使うことによりφ５０＝０．３ｍｍの内部導体が５０Ωの伝送線路となる。   Specifically, L51 = L55 = 0.5 mm, L53 = 0.8 mm, L52 = L54 = 10 mm, φ10 = 0.3 mm, φ20 = 1.0 mm, εr51 = εr53 = εr55 = 50, εr52 = εr54 = 1 Thus, a capacitance is formed in the inner conductor having the dielectrics 51, 53, and 55, and an inductance is formed in the inner conductor having the dielectrics 52 and. Further, by using a dielectric having a dielectric constant εr50 = 2.1 of the dielectric 50 on the input side and output side of the LPF, an inner conductor of φ50 = 0.3 mm becomes a 50Ω transmission line.

図７は実施の形態３の周波数特性を示す図である。図４に示す実施の形態２と同様にＳ１１の特性に２つのリターンロスの極が生じるが、例えば５ＧＨｚ帯を通過帯域として使用することができ、Ｓ２１の特性のように通過帯域の２倍の１０ＧＨｚ帯での減衰量は約２０ｄＢを越える良好な特性が実現される。   FIG. 7 is a diagram showing the frequency characteristics of the third embodiment. As in the second embodiment shown in FIG. 4, two return loss poles occur in the characteristics of S11. For example, the 5 GHz band can be used as the pass band, and is twice the pass band as in the characteristics of S21. Good characteristics with an attenuation in the 10 GHz band exceeding about 20 dB are realized.

本実施の形態３ではケーブルの内導体が不均一の径を採用することによるＬＰＦの構成上の複雑性が生じうるが、基本的に誘電体の誘電率を変える構成により、内導体の径の極端なサイズの差を持たせる必要がないから、従来例と比較しても構造が簡単であり、十分良好なＬＰＦ特性を実現可能なＬＰＦ内蔵のケーブルが構成できる。勿論、回路間を接続するケーブルとしてケーブル外に空間を占有することがなく、装置の小型化に十分寄与し低コストで不要信号の遮断性能が向上する。   In the third embodiment, the configuration complexity of the LPF may be caused by adopting a non-uniform diameter for the inner conductor of the cable. However, the inner conductor diameter is basically changed by changing the dielectric constant of the dielectric. Since it is not necessary to have an extreme difference in size, the structure is simpler than that of the conventional example, and a cable with a built-in LPF that can realize sufficiently good LPF characteristics can be configured. Of course, it does not occupy a space outside the cable as a cable for connecting the circuits, which contributes sufficiently to downsizing of the apparatus and improves the blocking performance of unnecessary signals at low cost.

以上の実施の形態においては、１段及び２段構成のＬＰＦの構成を説明したが、容量を形成する内部導体と、インダクタンスを形成する内部導体の数を増やすことにより、ＬＰＦの段数を更に増やして、減衰量をより増大させるように構成することが可能である。   In the above embodiment, the configuration of the one-stage and two-stage LPFs has been described. However, the number of LPF stages can be further increased by increasing the number of internal conductors forming capacitance and the number of internal conductors forming inductance. Thus, the attenuation can be further increased.

また、セミリジットケーブルの使用例を示したが、例えば、３Ｄ−２Ｖ、５Ｄ−２Ｖ等の他の同軸ケーブルに本発明を適用することが可能であることはいうまでもない。   Moreover, although the use example of the semi-rigid cable was shown, it cannot be overemphasized that this invention is applicable to other coaxial cables, such as 3D-2V, 5D-2V, for example.

通常のセミリジットケーブルを示す図である。It is a figure which shows a normal semi-rigid cable. 本発明のＬＰＦの実施の形態を示す図であり、（ａ）はその構成を示し、（ｂ）は等価回路を示す。It is a figure which shows embodiment of LPF of this invention, (a) shows the structure, (b) shows an equivalent circuit. 本実施の形態の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of this Embodiment. 本発明の他の実施の形態２を示す図である。It is a figure which shows other Embodiment 2 of this invention. 実施の形態２の周波数特性を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating frequency characteristics of the second embodiment. 本発明の他の実施の形態３を示す図である。It is a figure which shows other Embodiment 3 of this invention. 実施の形態３の周波数特性を示す図である。6 is a diagram illustrating frequency characteristics of Embodiment 3. FIG. 一般的な無線送信機の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a general radio transmitter. 従来技術を示す図である。It is a figure which shows a prior art. 従来技術の周波数特性を示す図である。It is a figure which shows the frequency characteristic of a prior art.

符号の説明Explanation of symbols

１、１０ 内導体（内部導体）
３ キャパシタンス（容量）
５ インダクタンス
６ 絶縁体（誘電体）
７、２０ 外導体
８ ＩＦ ＡＭＰ（中間周波増幅器）
９ ミキサ
１１、１５ ＢＰＦ（帯域通過フィルタ）
１２ ＲＦ ＡＭＰ（高周波増幅器）
１３ コンバーター回路
１４ パワーアンプ
１６ シンセサイザー
３０、３１、３２、３３、４０、４１、４２、４３、４４、４５、５０、５１、５２、５３、５４、５５ 絶縁体（誘電体） 1, 10 Inner conductor (inner conductor)
3 Capacitance
5 Inductance 6 Insulator (dielectric)
7, 20 Outer conductor 8 IF AMP (intermediate frequency amplifier)
9 Mixer 11, 15 BPF (band pass filter)
12 RF AMP (High Frequency Amplifier)
13 Converter circuit 14 Power amplifier 16 Synthesizer 30, 31, 32, 33, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 50, 51, 52, 53, 54, 55 Insulator (dielectric)

Claims (8)

同軸型ケーブルの内導体と外導体間の絶縁体を線路方向に異なる複数の誘電率の誘電体の組み合わせ構造として低域通過フィルタを形成したことを特徴とする同軸型ＬＰＦ。   A coaxial LPF, wherein a low-pass filter is formed by combining an insulator between an inner conductor and an outer conductor of a coaxial cable with a plurality of dielectric materials having different dielectric constants in the line direction. 同軸型ケーブル自体の内導体と外導体間の絶縁体の誘電率に対し、前記誘電率より小さい誘電率の誘電体とその両端に設けた前記誘電率より大きい誘電率の誘電体の組み合わせでなることを特徴とする請求項１記載の同軸型ＬＰＦ。   The dielectric constant of the insulator between the inner conductor and outer conductor of the coaxial cable itself is a combination of a dielectric having a dielectric constant smaller than the dielectric constant and a dielectric having a dielectric constant larger than the dielectric constant provided at both ends thereof. The coaxial LPF according to claim 1. 前記内導体は均一な径を有することを特徴とする請求項１又は２記載の同軸型ＬＰＦ。   The coaxial LPF according to claim 1, wherein the inner conductor has a uniform diameter. 大きい誘電率の誘電体の領域の内導体の径は、同軸型ケーブル自体の内導体と外導体間の絶縁体の領域の内導体の径より大きく、小さい誘電率の誘電体の領域の内導体は、同軸型ケーブル自体の内導体と外導体間の絶縁体の領域の内導体の径より小さいことを特徴とする請求項１又は２記載の同軸型ＬＰＦ。   The diameter of the inner conductor in the dielectric region having a large dielectric constant is larger than the diameter of the inner conductor in the insulating region between the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable itself, and the inner conductor in the dielectric region having a smaller dielectric constant. The coaxial LPF according to claim 1 or 2, wherein is smaller than the diameter of the inner conductor in the region of the insulator between the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable itself. 異なる誘電率の誘電体の組み合わせにより多段構成の低域通過フィルタを形成したことを特徴とする請求項１ないし４の何れかの請求項記載の同軸型ＬＰＦ。   5. The coaxial LPF according to claim 1, wherein a low-pass filter having a multistage configuration is formed by a combination of dielectrics having different dielectric constants. キャパシタンス成分を形成する領域の誘電体の誘電率はインダクタンス成分を形成する領域の誘電体の誘電率より大きいことを特徴とする請求項１ないし５記載の同軸型ＬＰＦ   6. The coaxial LPF according to claim 1, wherein a dielectric constant of a dielectric in a region forming a capacitance component is larger than a dielectric constant of a dielectric in a region forming an inductance component. セミリジットケーブルを使用したことを特徴とする請求項１ないし６の何れかの請求項記載の同軸型ＬＰＦ。   The coaxial LPF according to any one of claims 1 to 6, wherein a semi-rigid cable is used. 異なる誘電率の誘電体の組み合わせにより低域通過フィルタを形成した領域を含むことを特徴とする請求項１ないし７の何れかの請求項記載の同軸ケーブル。   The coaxial cable according to any one of claims 1 to 7, including a region in which a low-pass filter is formed by a combination of dielectrics having different dielectric constants.

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