JP3040947B2 - 高周波用ローパスフィルタ - Google Patents
高周波用ローパスフィルタInfo
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Description
プ線路を使用した高周波用ローパスフィルタに関し、詳
しくは、準マイクロ波帯やマイクロ波帯などにおいて使
用可能な高周波用ローパスフィルタに関するものであ
る。
した自動車電話に用いられる無線装置では、高調波成分
を送信信号に対して70dB程度減衰させる必要があ
る。このため、無線装置は、通常、高調波成分を除去す
るためのローパスフィルタを電力増幅器の出力側に備え
ている。このようなローパスフィルタとして、従来か
ら、中空のシールドケースを備え、シールドケース内に
配設された誘電体基板上に形成されたマイクロストリッ
プ線路によって構成されているものが知られている。こ
の従来のローパスフィルタ(以下、「第1のローパスフ
ィルタ」という)は、マイクロストリップ線路によって
構成された2つのコンデンサとコイルとからなる3素子
形のπ形ローパスフィルタ回路を4段以上直列に接続し
て構成されている。この場合、π形ローパスフィルタ回
路は、1段当たり15〜20dB程度の減衰量を得るこ
とができるため、第1のローパスフィルタでは、全体と
して約70db程度の減衰量を得ることができるように
なっている。
なると、送信信号の電力が大きくなるほど、高調波成分
がローパスフィルタの入力部から空中を介して出力部に
飛び込んでしまい所望の減衰量を得られないことがあ
る。このため、電波吸収体を利用することによって、所
望の減衰量が得られるように第1のローパスフィルタを
改善したローパスフィルタも知られている(以下、「第
2のローパスフィルタ」という)。この第2のローパス
フィルタでは、高調波成分を反射していると考えられる
シールドケースの内壁に電波吸収体が貼り付けられてお
り、電波吸収体が高調波成分を吸収することにより、高
調波成分の出力部側への飛び込みが阻止され、これによ
り、所望の減衰量が得られている。
来の2つのローパスフィルタには、以下の問題点があ
る。すなわち、第1のローパスフィルタでは、前述した
ように、高調波成分の飛び込みによって所望の減衰量を
得ることができない場合があるという問題点に加えて、
π形ローパスフィルタを多段に接続しているため、マイ
クロストリップ線路、とくにインダクタ部において鉄損
が発生する。このため、この部分で帯域内信号の通過損
失が発生する結果、送信効率の低下を招くばかりでな
く、大電力を送信する場合には、マイクロストリップ線
路が焼損してしまうことがあるという問題点がある。特
に、前述したような高調波成分の飛び込みによる減衰量
の低下を補うために、低下した分の減衰量を補償するた
めにさらに多くのπ形ローパスフィルタを多段に接続し
た場合には、より顕著な問題点となる。
吸収体が高調波成分を吸収するために、その部分で熱が
発生し、場合によっては他の部品の信頼性を損ねてしま
うという問題点がある。
れたものであり、ローパスフィルタの通過損失を低下さ
せることができると共に、高調波成分をより減衰させる
ことができる高周波用ローパスフィルタを提供すること
を目的とする。
求項1記載の高周波用ローパスフィルタは、マイクロス
トリップ線路によって構成されるキャパシタ部およびイ
ンダクタ部を含むπ形のローパスフィルタフィルタ回路
が複数形成された誘電体基板と、複数のうちの1または
複数(全部を除く)のローパスフィルタ回路におけるイ
ンダクタ部を構成するマイクロストリップ線路を覆うよ
うに誘電体基板に対して所定の間隙を有した状態でスペ
ーサによって誘電体基板上に保持されると共に誘電体基
板上に形成されたグランドパターンにスペーサを介して
電気的に接続される少なくとも1つの金属板とを備えて
いることを特徴とする。
ダクタ部と、金属板によって等価的に構成される共振コ
ンデンサとが、帯域内周波数である帯域内信号の整数倍
の高調波周波数などの帯域外周波数において共振する。
このため、高周波用ローパスフィルタは、π形のローパ
スフィルタよりも等価的に多くの共振点を有するローパ
スフィルタを構成する。したがって、帯域外周波数にお
ける減衰量を同一に構成する場合、従来のローパスフィ
ルタと比較して、π形のローパスフィルタの接続段数が
少なくなる。この結果、高周波用ローパスフィルタの通
過損失が低下する。また、帯域外周波数の高調波成分
は、高周波用ローパスフィルタ内で吸収されることな
く、その通過が阻止される。このため、高調波成分の吸
収による熱の発生がなくなるため、他の部品に与える影
響がなくなる。さらに、金属板は、ローパスフィルタ回
路におけるインダクタ部を構成するマイクロストリップ
線路を覆っているため、そのマイクロストリップ線路か
ら他のマイクロストリップ線路への高調波成分信号の飛
び込みを同時に阻止する。このため、帯域外周波数にお
ける減衰量をより高めることが可能になる。
は、スペーサの高さを調整することにより、金属板によ
って等価的に構成される共振コンデンサの容量が変化す
る。このため、任意の周波数の高調波成分を除去するこ
とが可能になる。
明に係る高周波用ローパスフィルタの好適な実施の形態
について説明する。
「ローパスフィルタ1」という)は、自動車電話用無線
用の電力増幅装置(図示せず)などの出力側に取り付け
られて送信信号の高調波成分などを除去するものであっ
て、カットオフ周波数が約1.8GHzで、入力可能な
電力が、平均70Wおよびピーク700Wの仕様で設計
されている。このローパスフィルタ1は、高次高調波除
去比が70dB以上で、帯域内周波数における通過損失
が0.2dB以下の性能を有している。
(b)にそれぞれ示すように、中空直方体のシールドケ
ース2と、シールドケース2の入力部および出力部にそ
れぞれ取り付けられたセミリジットケーブル3およびN
形コネクタ4とを備えている。
ムを材料とする断面コ字状の底ケース2a、上蓋2bお
よび側板2c,2dから構成されている。シールドケー
ス2の内部には、テフロン材を材料とするプリント基板
(誘電体基板)5が配設されており、プリント基板5は
4本のネジ6,6・・によって底ケース2aに固定され
ている。プリント基板5の裏面全体にはグランドパター
ンが形成されており、グランドパターンと底ケース2a
とが密着することによって、両者は同一の電位に維持さ
れている。また、プリント基板5の表面(同図(a)に
おいて紙面手前側)には、マイクロストリップ線路7が
形成されている。このマイクロストリップ線路7は、図
2に示すように、その中央部に形成されている電力伝送
ラインパターン(電力伝送線路)11(破線で示す部
分)の両端にそれぞれ形成された入力部パターン12お
よび出力部パターン13と、電力伝送ラインパターン1
1に並列にそれぞれ形成されたオープンスタブ部パター
ン14,15,16,17とを備えている。
ブル3の内部導体(芯線)を半田付けすることによっ
て、その内部導体と電力伝送ラインパターン11とを接
続する機能を有し、出力部パターン13は、N形コネク
タ4の中心コンタクトに一端を半田付けした導体の他端
を半田付けすることによって、その中心コンタクトと電
力伝送ラインパターン11とを接続する機能を有してい
る。なお、図1は、半田付けした半田の図示を省略して
いる。
そのパターン幅(電力伝送ラインパターン11の延在方
向の幅)がほぼλg/8(ただし、「λg」は送信信号
のプリント基板5上において短縮された波長を示す)に
それぞれ形成されている。このため、オープンスタブ部
パターン14,15,16,17は、それぞれコンデン
サとして機能する。一方、オープンスタブ部パターン1
4〜17によってそれぞれ挟まれている部分の電力伝送
ラインパターン11a,11b,11cは、そのパター
ン幅(電力伝送ラインパターン11の長さ方向の幅)が
ほぼλg/8にそれぞれ形成され、それぞれコイルとし
て機能する。この結果、マイクロストリップ線路7は、
図3において実線で示すような7素子の3段π形ローパ
スフィルタ回路20(以下、単に「フィルタ回路20」
という)として等価的に表される。この場合、オープン
スタブ部パターン14,15,16,17がそれぞれコ
ンデンサ21,22,23,24に相当し、電力伝送ラ
インパターン11a,11b,11cがそれぞれコイル
25,26,27に相当する。この場合、フィルタ回路
20は、図4(a)に示すように、帯域内周波数の2次
高調波周波数f2 において最大減衰量(例えば、75d
B)を有するローパスフィルタを形成する。なお、この
フィルタ回路20では、高調波の飛び込みなどによっ
て、例えば、4倍の高調波周波数f4 などにおいて、そ
の減衰量が劣化している。
部分には、図1(a)に示すように、約1.2φの銀メ
ッキ線8が半田付けされている。
ーサ34,34・・によって、底ケース2aに、より強
固に固定されている。一方、スペーサ34,34・・に
は、3つの金属板31,32,33が、それぞれ、プリ
ント基板5の基板面と約5mmの間隙を有して互いに対
向するようにネジ36,36・・によってネジ止めされ
ている。これらの金属板31〜33は、スペーサ34,
34・・を介してプリント基板5の裏面のグランドパタ
ーンに電気的に接続されており、セミリジットケーブル
3の内部導体やマイクロストリップ線路7から出力部パ
ターン13などへの高調波成分の飛び込みを阻止するシ
ールド板として機能すると共に、等価的にコンデンサと
しても機能する。具体的には、金属板31は、高調波成
分の電力レベルが最も高い部分であるセミリジットケー
ブル3の内部導体から出力部パターン13などへの高調
波成分の飛び込みを阻止すると共に、インピーダンスを
整合する整合用のコンデンサ40(図3において破線で
示す)としても機能する。この場合、コンデンサ40
は、空気によって形成されているため損失が極めて小さ
い理想コンデンサとして機能する。
デンサとしてそれぞれ機能する。この場合、これらのコ
ンデンサは、金属板32,33の表面積やスペーサ3
4,34・・の高さに応じた容量値を有している。な
お、これらの表面積や高さは、本実施形態では、これら
のコンデンサが、例えば3次〜5次高調波周波数などの
帯域外周波数でコイル25〜27と共振するような容量
値になるように設計されている。具体的には、金属板3
2は図3において破線で示すコンデンサ41として機能
し、コンデンサ41が、コイル25と3次高調波周波数
で共振する。一方、金属板33は、同図において、破線
で示すコンデンサ42〜45として機能する。この場
合、コンデンサ42および43は、それぞれ、コイル2
6および27と4次および5次高調波周波数で共振す
る。なお、コンデンサ44は、コンデンサ42およびコ
イル26からなる共振回路と、コンデンサ43およびコ
イル27からなる共振回路と、コンデンサ22〜24と
からなる回路全体と共振して帯域外周波数を減衰させ
る。また、コンデンサ45は、コンデンサ40と同じよ
うに、インピーダンス整合用の理想コンデンサとして機
能する。
について説明する。ローパスフィルタ1は、図4(b)
に示すように、金属板32,33の働きによって、3次
高調波周波数f3 、4次高調波周波数f4 および5次高
調波周波数f5 においてそれぞれ共振点を有する7ポー
ルπ形ローパスフィルタとして機能している。このた
め、金属板32,33がないとした場合のフィルタ特性
(同図(a)参照)と比較して、π形ローパスフィルタ
の段数が同じにも拘わらず、帯域外周波数の減衰度が極
めて大きいことが分かる。
て、帯域外周波数における減衰度を同一にした場合、π
形のローパスフィルタの接続段数を少なくすることがで
きるため、帯域内信号の通過損失を少なくすることがで
きる。さらに、帯域外周波数成分は、ローパスフィルタ
1内で吸収されることなく、その通過が阻止されるた
め、熱の発生がなく、この結果、他の部品に与える影響
がなくなる。
ーパスフィルタを例に挙げて説明したが、これに限ら
ず、本発明は、より低次および高次のπ形ローパスフィ
ルタに適用することができる。
が1.8GHzのローパスフィルタを例に挙げて説明し
たが、これに限らず、本発明に係る高周波用ローパスフ
ィルタは、カットオフ周波数が約1GHz〜10GHz
のローパスフィルタに適用することができる。
1〜33を使用する例について説明したが、これに限ら
ず、本発明に係る高周波用ローパスフィルタは、ローパ
スフィルタ回路の構成に合わせて1枚〜2枚または4枚
以上の金属板を使用することができる。
ーパスフィルタによれば、インダクタ部と、金属板によ
って等価的に構成される共振コンデンサとが帯域外周波
数において共振するため、帯域外周波数における減衰量
が同一の場合、従来のローパスフィルタと比較して、π
形のローパスフィルタの接続段数を少なくすることがで
き、これにより、高周波用ローパスフィルタの通過損失
を少なくすることができる。また、帯域外周波数の高調
波成分が高周波用ローパスフィルタ内で吸収されないの
で、高調波成分の吸収による熱の発生がなくなる結果、
他の部品に与える影響がなくなる。さらに、金属板がマ
イクロストリップ線路から他のマイクロストリップ線路
などへの高調波成分信号の飛び込みを阻止するため、帯
域外周波数における減衰量をより高めることが可能にな
る。また、この高周波用ローパスフィルタによれば、ス
ペーサの高さを調整することにより、任意の周波数の高
調波成分を除去することができる。
ーパスフィルタの上蓋を取り除いた状態のときの平面図
であり、(b)は(a)におけるA−A線断面図であ
る。
ィルタにおけるマイクロストリップ線路のパターン図で
ある。
ィルタの回路図である。
数に対する減衰量を表す周波数特性図であり、(b)は
本発明の実施の形態に係る高周波用ローパスフィルタの
周波数特性図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 マイクロストリップ線路によって構成さ
れるキャパシタ部およびインダクタ部を含むπ形のロー
パスフィルタフィルタ回路が複数形成された誘電体基板
と、前記複数のうちの1または複数(全部を除く)の前
記ローパスフィルタ回路における前記インダクタ部を構
成する前記マイクロストリップ線路を覆うように前記誘
電体基板に対して所定の間隙を有した状態でスペーサに
よって当該誘電体基板上に保持されると共に当該誘電体
基板上に形成されたグランドパターンに当該スペーサを
介して電気的に接続される少なくとも1つの金属板とを
備えていることを特徴とする高周波用ローパスフィル
タ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8060205A JP3040947B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 高周波用ローパスフィルタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8060205A JP3040947B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 高周波用ローパスフィルタ |
Publications (2)
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ID=13135426
Family Applications (1)
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JP8060205A Expired - Fee Related JP3040947B2 (ja) | 1996-02-21 | 1996-02-21 | 高周波用ローパスフィルタ |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (6)
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---|---|---|---|---|
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JP2008060900A (ja) * | 2006-08-31 | 2008-03-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ローパスフィルタ |
JP2008131130A (ja) * | 2006-11-17 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | バンドパスフィルタ |
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-
1996
- 1996-02-21 JP JP8060205A patent/JP3040947B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
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---|
小西良弘著、「マイクロ波集積回路」(昭和48年、産報)の第22頁から第23頁 |
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---|---|
JPH09232805A (ja) | 1997-09-05 |
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