JPS6359002A - High frequency filter - Google Patents
High frequency filterInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
本発明は各種高周波機器において使用される能動素子を
使用した高周波フィルタに関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to a high frequency filter using active elements used in various high frequency devices.
（従来技術）
一般に、低周波帯のフィルタでは、フィルタを構成する
各素子は定数の大きなものが必要で、従って各素子の形
状が大きくなることから、演算増幅器やトランジスタ等
の能動素子とコンデンサや抵抗等のＣＲ素子とを組み合
わせたアクティブフィルタが使用されている。(Prior art) Generally, in a low frequency band filter, each element constituting the filter needs to have a large constant, and therefore the shape of each element becomes large. An active filter is used in combination with a CR element such as a resistor.
一方、従来より、高周波帯のフィルタでは、主として、
受動素子を使用したものが使用されている。たとえば、
無線送信機では、第６図に示すように、送信機ｌとアン
テナ２との間に、このアンテナ２からの不要輻射を抑圧
するために、誘電体同軸共振器、あるいはストリップラ
イン共振器を用いた分布定数型の高周波帯域通過フィル
タ３が挿入される。この高周波帯域通過フィルタ３は、
通常、複数個の共振器４．・・・を備えている。第６図
では、各共振器４はλ／２の電気長を有する共振器であ
る。On the other hand, conventionally, high frequency band filters mainly
Those using passive elements are used. for example,
In the radio transmitter, as shown in Fig. 6, a dielectric coaxial resonator or a stripline resonator is used between the transmitter l and the antenna 2 in order to suppress unnecessary radiation from the antenna 2. A distributed constant type high frequency band pass filter 3 is inserted. This high frequency band pass filter 3 is
Typically, a plurality of resonators 4. It is equipped with... In FIG. 6, each resonator 4 is a resonator with an electrical length of λ/2.
ところで、分布定数型のアンテナフィルタには、挿入損
失があるため、たとえば、３ｄＢの挿入損失をもつアン
テナフィルタに、５Ｗの高周波信号を加えたときには、
空中線電力は２．５Ｗとなり、入力信号電力と空中線電
力との差分２．５Ｗは、アンテナフィルタで消費された
ことになる。これは、送信機全体としてみたとき、効率
が非常に悪い。By the way, distributed constant antenna filters have insertion loss, so for example, when a 5W high frequency signal is applied to an antenna filter with a 3dB insertion loss,
The antenna power is 2.5 W, and the difference between the input signal power and the antenna power of 2.5 W is consumed by the antenna filter. This is extremely inefficient when looking at the transmitter as a whole.
特に、ストリップライン共振器を用いたフィルタは、共
振器のフィルタ尖鋭度Ｑが低い（マイクロ波領域では数
１０〜数１００程度である）ため、挿入損失が大きいフ
ィルタとなっており、これをアンテナとして用いた場合
、送信機全体の効率が大幅に低くなる。In particular, filters using stripline resonators have a low filter sharpness Q of the resonator (about several 10 to several 100 in the microwave region), resulting in a filter with a large insertion loss. If used as a transmitter, the overall efficiency of the transmitter will be significantly lower.
これに対しては、アンテナフィルタの尖鋭度Ｑを大きく
して挿入損失を減少させればよいわけであるが、一般に
、誘電体同軸共振器やストリップライン共振器を用いた
フィルタでは、フィルタ形状の大きさとフィルタ尖鋭度
Ｑとは対応しており、尖鋭度Ｑの大きいものを得ようと
すると、形状が大きくなってしまう。To deal with this, it is possible to reduce the insertion loss by increasing the sharpness Q of the antenna filter, but in general, for filters using dielectric coaxial resonators or strip line resonators, the filter shape is The size and filter sharpness Q correspond to each other, and if an attempt is made to obtain a filter with a large sharpness Q, the shape will become large.
従って、従来の送信機等の高周波機器では、アンテナフ
ィルタにおける電力の損失を少なくしようとすれば、全
体の形状が大形化し、全体を小形化しようとすれば、ア
ンテナフィルタでの電力損失が増大するという問題があ
り、このことが、高周波機器を小形化するうえでの障害
となっていた。Therefore, in conventional high-frequency equipment such as transmitters, if you try to reduce the power loss in the antenna filter, the overall shape becomes larger, and if you try to make the whole smaller, the power loss in the antenna filter increases. This problem has been an obstacle to miniaturizing high-frequency equipment.
そこで、高周波帯域のフィルタにおいても、誘電体共振
器にトランジスタ等の能動素子を組み合わせた高周波の
アクティブフィルタが提案されている。Therefore, as a filter for a high frequency band, a high frequency active filter in which a dielectric resonator is combined with an active element such as a transistor has been proposed.
しかしながら、このような高周波のアクティブフィルタ
では、尖鋭度Ｑを高めることにより挿入損失を小さくす
ることはできるが、利得を得ることができないという問
題があった。これは、利得を得ようとすると、外部回路
との整合が取れなくなるからである。However, in such a high frequency active filter, although the insertion loss can be reduced by increasing the sharpness Q, there is a problem in that no gain can be obtained. This is because when trying to obtain gain, matching with the external circuit becomes impossible.
（発明の目的）
本発明の目的は、小形でしかも利得を有し外部回路との
整合を取ることのできる高周波フィルタを提供すること
である。(Object of the Invention) An object of the present invention is to provide a high frequency filter that is small, has a gain, and can be matched with an external circuit.
（発明の構成）
このため、本発明は、共振器と能動素子とが組み合イウ
されてなり、入力側からみた上記共振器の外部尖鋭度Ｑ
と出力側からみた上記共振器の外部尖鋭度Ｑとが利得を
有する状態で外部回路との整合が取れるように非対称と
なっていることを特徴としてる。入力側の尖鋭度Ｑと出
力側の尖鋭度Ｑとを非対称とすると、利得を有する状態
において外部回路との整合を取ることが可能となる。(Structure of the Invention) Therefore, the present invention has a resonator and an active element combined, and the external sharpness Q of the resonator as seen from the input side.
and the external sharpness Q of the resonator viewed from the output side are asymmetrical so that matching with an external circuit can be achieved while having a gain. If the sharpness Q on the input side and the sharpness Q on the output side are made asymmetrical, matching with an external circuit can be achieved in a state where there is a gain.
（発明の効果）
本発明によれば、高周波帯域において利得を有する状態
で外部回路との整合を取ることができるので、外部回路
との整合性が良く、しかも、小形で利得を有する高周波
フィルタを得ることができる。(Effects of the Invention) According to the present invention, it is possible to achieve matching with an external circuit while having a gain in a high frequency band, so that a high frequency filter that is small and has a gain, which has good matching with an external circuit, can be obtained. Obtainable.
（実施例） 以下、添付の図面を参照して本発明の詳細な説明する。(Example) Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
本発明に係る高周波フィルタの一実施例を第１図に示す
。この高周波フィルタは高周波帯域通過フィルタであっ
て、λ／４の電気長をもつ共振器１１を有する。この共
振器１１は、その一端と入力端子１２との間に静電容ｌ
Ｃｅ１が接続され、かつ、上記一端と出力端子１３との
間には静電容量Ｃｅｚが接続される。一方、上記共振器
１１の他端（開放端）に、能動素子としての増幅器１４
を含む正帰還ループ１５が形成されている。この正帰還
ループ１５は、上記増幅器１４と位相調整器１６を含み
、両者はギャップ容量Ｃ１，Ｃｔを介して、共振器１１
の上記開放端に結合されている。An embodiment of a high frequency filter according to the present invention is shown in FIG. This high frequency filter is a high frequency band pass filter and has a resonator 11 with an electrical length of λ/4. This resonator 11 has a capacitance l between its one end and an input terminal 12.
Ce1 is connected, and a capacitor Cez is connected between the one end and the output terminal 13. On the other hand, an amplifier 14 as an active element is connected to the other end (open end) of the resonator 11.
A positive feedback loop 15 is formed. This positive feedback loop 15 includes the amplifier 14 and the phase adjuster 16, and both are connected to the resonator 11 via gap capacitances C1 and Ct.
is coupled to the open end of the.
第１図の高周波フィルタでは、利得を有する状態で外部
回路との整合が取れるように、入力端子１２側から見た
共振器１１の外部尖鋭度Ｑｅ□と、出力端子１３側から
見た共振器１１の外部尖鋭度Ｑｅ２とが非対称となるよ
うにしている。具体的には、Ｃｅｌ ｆ−Ｃｅ２として
いる。より好ましくはＣｅｔ＜Ｇｅｔ、さらに好ましく
はＣｅｔはＣｅ２の１／２以下にするとよい結果が得ら
れた。In the high-frequency filter shown in FIG. 1, the external sharpness Qe□ of the resonator 11 as seen from the input terminal 12 side and the resonator sharpness as seen from the output terminal 13 side are set so that matching with the external circuit can be achieved in a state with gain. The external sharpness Qe2 of 11 is made to be asymmetrical. Specifically, it is set as Cel f-Ce2. Good results were obtained when Cet<Get, and even more preferably when Cet was set to 1/2 or less of Ce2.
このようにすれば、第１図の高周波フィルタは、次のよ
うにして、利得を存する状態で外部回路との整合が取れ
る。In this way, the high frequency filter shown in FIG. 1 can be matched with the external circuit in a state where the gain is present in the following manner.
いま、第１図の高周波フィルタが第２図に示すような等
価回路で表されるものとする。Assume now that the high frequency filter shown in FIG. 1 is represented by an equivalent circuit as shown in FIG.
第２図において、共振器１１はインダクタンスＬ１静電
容量Ｃおよび抵抗ｒの直列回路により表わされている。In FIG. 2, the resonator 11 is represented by a series circuit of an inductance L1, a capacitance C, and a resistance r.
また、増幅器１４は電圧源ｅ１人カインピーダンスＲ８
および出力インピーダンスＲ７により表されている。In addition, the amplifier 14 has a voltage source e1 and an impedance R8.
and output impedance R7.
いま、第２図に流れる電流を１１増幅器１４の増幅率を
Ａ、共振器１１と増幅器１４の外部回路に対する外部尖
鋭度ＱをＱｅｓ共振器１１の初期ＱをＱｏとし、Ｒ１＝
Ｒ２−Ｒとすると、ｅ＝ＡｉＲ＝ｉ（２Ｒ十ｒ）
＋・＋ （１）となる。Now, let the current flowing in FIG. 2 be 11, the amplification factor of the amplifier 14 be A, the external sharpness Q for the external circuit of the resonator 11 and the amplifier 14 be Qes, the initial Q of the resonator 11 be Qo, and R1=
If R2-R, e=AiR=i (2R + r)
+・+ (1).
また、定義により、 Ｑｏ＝ □ ・・ （３） である。Also, by definition, Qo= □ ・・・(3) It is.
従って、−上記（１）、（２）および（３）式より、増
幅器１４の増幅作用によるＱアップ後の尖鋭度Ｑ’。Therefore, - From the above equations (1), (2) and (3), the sharpness Q' after Q-up due to the amplification action of the amplifier 14.
は、 Ｑ’ｏ Ｑｏ Ｑｅ となる。teeth, Q’o Qe becomes.
上記（４）において、Ｑｅ＝ １００とし、Ｑｏ＝２５
．５０．１００． ＯＯとしたときの、増幅率Ａに対す
る１／Ｑ’ｏおよびＱ’ｏの値をプロ・ソトすると第３
図のようになる。In (4) above, Qe=100 and Qo=25
．． 50.100. When the values of 1/Q'o and Q'o for the amplification factor A are pro-sorted when OO, the third
It will look like the figure.
上記第３図から分かるように、共振器１１に能動素子と
しての増幅器１４を組み合わせることにより、１／Ｑ’
ｏを負の領域にまで小さくすることができる。すなわち
、第１図の回路をバンドパスフィルタとして使用すれば
、利得を有する高周波バンドパスフィルタが実現される
ことになる。As can be seen from FIG. 3 above, by combining the resonator 11 with the amplifier 14 as an active element, 1/Q'
o can be reduced to the negative region. That is, if the circuit shown in FIG. 1 is used as a bandpass filter, a high frequency bandpass filter with gain will be realized.
ところで、第１図の高周波バンドパスフィルタにおいて
、共振器１１の外部尖鋭度Ｑｅを、入力側からみた外部
尖鋭度Ｑｅ＋と出力側からみた外部尖鋭度ＱＯ２とを対
称にすると、すなわち、第１図においてＣｅｌ−Ｇ ｅ
ｔとすると、第５図において曲線Ｓ Ｉ＋で示すように
、通過特性Ｓ ９ ＋に対し、反射が大きくなる。その
ため、第１図の高周波バンドパスフィルタの前段に接続
された回路が破壊されたり、歪みを生じたりする。By the way, in the high frequency band pass filter shown in FIG. 1, if the external sharpness Qe of the resonator 11 is made symmetrical between the external sharpness Qe+ seen from the input side and the external sharpness QO2 seen from the output side, that is, as shown in FIG. In Cel-G e
t, the reflection increases with respect to the pass characteristic S 9 +, as shown by the curve S I+ in FIG. As a result, the circuit connected upstream of the high-frequency bandpass filter shown in FIG. 1 may be destroyed or distorted.
そこで、本発明では、入力側からみた外部尖鋭度Ｑｅ＋
と出力側からみた外部尖鋭度Ｑｅ、を非対称とするたぬ
、既に述へたように、Ｃｅ＋≠Ｃｅ２として外部回路と
整合を取る。第１図の実施例において、Ｃｅ＋−０，４
，ｐＦ、Ｃｅ２−１．３ｐＦとしたところ、通過特性Ｓ
２＋に対し、反射Ｓ １１は第４図に示すような結果
か得られた。Therefore, in the present invention, the external sharpness Qe+ as seen from the input side
If the external sharpness Qe seen from the output side is asymmetrical, as already mentioned, matching with the external circuit is achieved as Ce+≠Ce2. In the embodiment of FIG. 1, Ce+-0,4
, pF, and Ce2-1.3pF, the transmission characteristic S
2+, the reflection S11 gave the results shown in FIG.
このように、Ｑｅｌ／Ｑｅ２とすることにより、利得の
ある状態でも、外部回路との整合を取ることのできる高
周波の能動フィルタを実現することかできる。In this way, by setting Qel/Qe2, it is possible to realize a high frequency active filter that can match with an external circuit even in a state where there is a gain.
第１図は本発明に係る高周波フィルタの一実施例の回路
図、
第２図は第１図の高周波フィルタの等価回路図、第３図
は増幅率と尖鋭度Ｑとの関係を示４゛クラフ、
第４図は第１図の高周波フィルタの通過特性と反射特性
の測定結果を示すクラ７、
第５図は従来の高周波フィルタの通過特性と反射特性の
説明図、
第６図は従来Ｏ）高周波フィルタの説明図である。
１１・・共振器、 １２・・入力端子、１３・・・出
力端子、 １４・・・増幅器（能動素子）、１５・・
正帰還ループ、Ｃｅ＋、Ｃｅ２・静電容量。
特許出願人 株式会社 村田製作所
代理人 弁理士 青白 葆 ほか２名
第１図
第５図
嬉３図
→噌輻牽（Ａ）
１１４図
−周凌蚊Fig. 1 is a circuit diagram of an embodiment of a high frequency filter according to the present invention, Fig. 2 is an equivalent circuit diagram of the high frequency filter of Fig. 1, and Fig. 3 shows the relationship between amplification factor and sharpness Q. Figure 4 shows the measurement results of the transmission characteristics and reflection characteristics of the high-frequency filter shown in Figure 1. Figure 5 is an explanatory diagram of the transmission characteristics and reflection characteristics of the conventional high-frequency filter. ) is an explanatory diagram of a high frequency filter. 11...Resonator, 12...Input terminal, 13...Output terminal, 14...Amplifier (active element), 15...
Positive feedback loop, Ce+, Ce2・Capacitance. Patent Applicant: Murata Manufacturing Co., Ltd. Agent: Patent Attorney: Qing Bai Bo and 2 others Figure 1 Figure 5 Happy Figure 3 → 噌輻轻（A） Figure 114 - Zhou Ling Mo
Claims (1)
フィルタであって、その入力側からみた上記共振器の外
部尖鋭度Ｑと出力側からみた上記共振器の外部尖鋭度Ｑ
とが、利得を有する状態で外部回路との整合がとれるよ
うに非対称に設定されていることを特徴とする高周波フ
ィルタ。(1) A high frequency filter consisting of a combination of a resonator and an active element, the external sharpness Q of the resonator viewed from the input side and the external sharpness Q of the resonator viewed from the output side.
A high-frequency filter is characterized in that the high-frequency filter is set asymmetrically so that it can be matched with an external circuit while having a gain.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20239886A JPS6359002A (en) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | High frequency filter |
| US07/068,439 US4816788A (en) | 1986-07-01 | 1987-06-30 | High frequency band-pass filter |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20239886A JPS6359002A (en) | 1986-08-27 | 1986-08-27 | High frequency filter |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6359002A true JPS6359002A (en) | 1988-03-14 |
Family
ID=16456836
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20239886A Pending JPS6359002A (en) | 1986-07-01 | 1986-08-27 | High frequency filter |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6359002A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002144801A (en) * | 2000-10-24 | 2002-05-22 | Campagnolo Spa | Spoke type wheel for bicycle |
-
1986
- 1986-08-27 JP JP20239886A patent/JPS6359002A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002144801A (en) * | 2000-10-24 | 2002-05-22 | Campagnolo Spa | Spoke type wheel for bicycle |
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