JP3560464B2 - 高調波抑圧回路 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、増幅器等で発生した高調波を減衰させる高調波抑圧回路に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来の高調波抑圧回路を図3乃至図6を用いて説明する。ここで、図3は2倍高調波を抑圧する回路を示し、図5は2倍高調波と3倍高調波を同時に抑圧する回路を示す。また、図4およびず図6は、それぞれ図3および図5に示す高調波抑圧回路の特性を示す。
先ず、図3に置いて、増幅器11は、例えば、受信機等の高周波増幅器であり、図示しないプリント基板上に構成され、SHF帯(例えば、5.8GHz)の信号を増幅する。増幅器11は、微弱な信号を増幅するため高い増幅度を有しており、不要な高調波(特に2倍高調波、3倍高調波)を高いレベルで発生する。そのため、高調波を減衰するマイクロストリップライン12を増幅器11の出力側に設けている。マイクロストリップライン12は、プリント基板上に形成され、その一端は増幅器11の出力側の信号伝送経路13に接続され、その終端は開放されている。そして、マイクロストリップライン12の長さは、受信信号の周波数(基本波周波数f0)に対する波長の1/8に設定されている。このため、受信信号の2倍の周波数(2倍高調波、周波数2f0)に対しては、信号伝送経路13からこのマイクロストリップライン12を見たインピ−ダンスが極めて小さくなり(理論上のインピ−ダンスは0オ−ム)、2倍高調波(2f0)は図4に示すように減衰する。
【0003】
また、2倍高調波(2f0)のみならず、3倍高調波(3f0)も減衰する場合には、図5に示すように、さらに別のマイクロストリップライン14を信号伝送経路13に接続し、このマイクロストリップライン14の終端を開放にする。そして、マイクロストリップライン14の長さを、受信信号の周波数(f0)に対する波長の1/12に設定する。この結果、受信信号の3倍の高調波(3f0)に対しては、信号伝送経路13からこのマイクロストリップライン14を見たインピ−ダンスが極めて小さくなり(理論上のインピ−ダンスは0オ−ム)、3倍高調波(3f0)は、図6に示すように減衰し、2倍高調波(2f0)と3倍高調波(3f0)とを同時に減衰することが出来る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記の従来の構成では、2倍高調波(2f0)を減衰するマイクロストリップライン12が、基本波の周波数(f0)でのインピ−ダンスを低下し、図4および図6の点A及びBで明らかなように、基本波(f0)の信号を5乃至8dB減衰してしまう。このため、受信信号の感度が不足となり、高周波増幅器11の次段に接続される回路での動作に支障をきたしたり、また、NFが悪化するという問題があった。
そこで、本発明の高調波抑圧回路の目的は、基本波の信号を減衰することなく高調波を効果的に減衰させることである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題の解決のため、本発明の高調波抑圧回路は、同じ特性インピ−ダンスを有する第一のマイクロストリップラインと第二のマイクロストリップラインとを有し、前記第一のマイクロストリップラインの一端を所定周波数の信号が伝送される伝送路に接続し、前記第二のマイクロストリップラインに一端を接地し、前記第一のマイクロストリップラインの長さと前記第二のマイクロストリップラインの長さとを前記所定周波数に対する波長の1/8の長さとし、前記第一のマイクロストリップラインの他端と前記第二のマイクロストリップラインの他端との間に容量手段とインダクタンス手段とからなる直列インピ−ダンス手段を接続し、前記所定周波数における前記容量手段のリアクタンスと前記インダクタンス手段のリアクタンスとをそれぞれ前記特性インピ−ダンスの3/4となるように設定した。
【0006】
また、本発明の高調波抑圧回路は、前記所定周波数の信号を増幅する増幅器を設け、前記増幅器の出力端側に前記第一のマイクロストリップラインの前記一端を接続した。
【0007】
また、本発明の高調波抑圧回路は、端子電極を有するリ−ドレスコンデンサンサを前記直列インピ−ダンス手段として用い、前記端子電極を前記インダクタンス手段とした。
【0008】
【発明の実施の形態】
本発明の高調波抑圧回路を図1および図2に従って説明する。ここで、図1は本発明の高調波抑圧回路の回路構成図、図2は本発明の高調波抑圧回路の特性図である。
先ず、増幅器1は、例えば、受信機等の高周波増幅器であり、図示しないプリント基板上に構成され、SHF帯(例えば、5.8GHz)の微弱な信号を増幅する。増幅器1の出力端側に接続された信号伝送路2とグランドとの間には、第一のマイクロストリップライン3と第二のストリップライン4と小容量(C)を有する容量手段5と微少インダクタンス(L)を有するインダクタンス手段6とが直列に接続されている。即ち、第一のマイクロストリップライン3の一端は信号伝送路2に接続され、また、第二のマイクロストリップライン4の一端がグランドに接続され、第一のマイクロストリップライン3の他端と第二のマイクロストリップライン4の他端との間に、容量手段5とインダクタンス手段6とからなる直列インピ−ダンス手段7が接続されている。
【0009】
ここで、第一のマイクロストリップライン3および第二のマイクロストリップライン4の長さ(d)は、増幅器1に入力される信号の所定周波数(基本周波数f0)に対する波長(λ0)のおよそ1/8に設定されている。また、第一のマイクロストリップライン3および第二のマイクロストリップライン4の特性インピ−ダンス(Z0)は、ともに同じとなるように設定されている。さらに、所定周波数(f0)における容量手段5のリアクタンス(1/ω0C)とインダクタンス手段6のリアクタンス(ω0L)はともに、第一のマイクロストリップライン3および第二のマイクロストリップライン4の特性インピ−ダンス(Z0)の3/4となるように設定されている。
【0010】
以上の構成において、先ず、第二のマイクロストリップライン4とインピ−ダンス手段7との接続点から第二のマイクロストリップライン4側を見たインピ−ダンスZin4は数1で示される。ここで、Z0は第二のマイクロストリップライン4の特性インピ−ダンスを表し、dは第二のマイクロストリップライン4の長さを表し、また、βは位相定数であり、数2で表される。数2におけるλ0は基本周波数(f0)での波長を示す。
また、インピ−ダンス手段7のリアクタンスをXとすると、第一のマイクロストリップライン3の一端から第二のマイクロストリップライン4側を見たインピ−ダンスZin3は、数式3で示される。
【数1】
【数2】
【数3】
【0011】
そこで先ず、基本波周波数(f0)においては、インピ−ダンス手段7におけるインダクタンス手段6のリアクタンス(ω0L)と容量手段5のリアクタンス(1/ω0C)は同じである(特性インピ−ダンスZ0の3/4に等しい)ので数3におけるXは0となる。従って、基本波周波数(f0)においては、第一のマイクロストリップライン3の他端と第二のマイクロストリップライン4の他端とは直接接続された状態となり、第一のおよび第二のマイクロストリップライン3、4の全体の長さは、基本波の周波数(f0)に対する波長(λ0)の1/4となる。その結果、第一のマイクロストリップライン3の一端、即ち、信号伝送路2から第二のマイクロストリップライン4側を見たインピ−ダンスZin3は極めて大きく(理論上は無限大)なる。
この結果、信号伝送路2を通過する基本波の信号は減衰しない。
【0012】
一方、基本波の周波数の2倍の周波数(2f0)においては、第二のマイクロストリップライン4の長さは、その周波数に対する波長の1/4となり、第二のマイクロストリップライン4の他端(インピ−ダンス手段7と第二のマイクロストリップライン4との接続点)における第二のマイクロストリップライン4のインピ−ダンスは極めて大きく(理論上は無限大)なる。従って、第一のマイクロストリップライン3の他端は開放状態となる。この結果、第一のマイクロストリップライン3の一端から第二のマイクロストリップライン4側をみたインピダンスは極めて小さく(理論上は0)となる。
この結果、信号伝送路2における2倍の周波数の信号は減衰する。
【0013】
また、基本波の周波数の3倍の周波数(3f0)においては、インピ−ダンス手段7のリアクタンスXは、X=2Z0となる。従って、数3において、X=2Z0、d=λ0*3/8とすることによって、Zin3は、数4のようになる。ここで、基本波周波数の3倍の周波数(3f0)では、第一および第二のマイクロストリップライン3、4の長さは、d=λ0*3/8であるから、これを数4に代入すると、この結果、第一のマイクロストリップライン3の一端、即ち、信号伝送路2から第二のマイクロストリップライン4側を見たインピ−ダンスZin3は、0となる。
この結果、信号伝送路2における3倍の周波数の信号は減衰する。
【数4】
【0014】
以上のように、インピ−ダンス手段7を構成する容量手段5、インダクタンス手段6の、基本周波数(f0)におけるそれぞれのリアクタンス(ω0L、1/ω0C)を第一および第二のマイクロストリップライン3、4の特性インピ−ダンスZ0の3/4に等しく設定することによって、第一のマイクロストリップライン3の一端から第二のマイクロストリップライン4側を見たインピ−ダンスは、基本波周波数において無限大とし、2倍の周波数および3倍の周波数において0とすることができる。従って、伝送路2における伝送特性は、図2に示すように、基本波周波数(f0)においては減衰することなく、2倍周波数および3倍周波数において減衰させることができる。
【0015】
なお、基本波の周波数の1/2の周波数に対しては、第一のマイクロストリップライン3および第二のマイクロストリップライン4の長さdは、d=λ*1/16となり、また、インピ−ダンス手段7のリアクタンスXは、X=−Z0*9/8となるので、第一のマイクロストリップライン3の一端から第二のマイクロストリップライン4側を見たインピ−ダンスは、0となる。
【0016】
なお、第一および第二のマイクロストリップライン3、4の特性インピ−ダンスを50Ω(オ−ム)とし、基本波周波数を5.8GHzとすると、インピ−ダンス手段7における容量手段5の容量は1pF(ピコファラッド)以下、インダクタンス手段6のインダクタンスは1nH(ナノヘンリ−)以下となり、いずれも小さな値となる。従って、インピ−ダンス手段7として、いわゆるチップコンデンサといわれているリ−ドレスコンデンサを用いることが効果的である。リ−ドレスコンデンサは電極を有しており、この電極がインダクタンス手段6として機能する。しかも、電極は形状的な寸法が安定しているので、インダクタンスのバラツキが少ない。
【0017】
【発明の効果】
以上のように、本発明の高調波抑圧回路は、同じ特性インピ−ダンスを有する第一のマイクロストリップラインと第二のマイクロストリップラインとを有し、第一のマイクロストリップラインの一端を所定周波数の信号が伝送される伝送路に接続し、第二のマイクロストリップラインに一端を接地し、第一のマイクロストリップラインの長さと第二のマイクロストリップラインの長さとを所定周波数に対する波長の1/8の長さとし、第一のマイクロストリップラインの他端と第二のマイクロストリップラインの他端との間に容量手段とインダクタンス手段とからなる直列インピ−ダンス手段を接続し、所定周波数における容量手段のリアクタンスとインダクタンス手段のリアクタンスとをそれぞれ特性インピ−ダンスの3/4となるように設定したので、基本波周波数に対しては信号伝送路から第一のマイクロストリップライン側を見たインピ−ダンスが、理論上は無限大となって、等価的な並列共振回路を構成したのと同様になり、基本波周波数の信号を減衰することがない。
また、2倍の周波数および3倍の周波数に対しては、信号伝送路から第一のマイクロストリップライン側を見たインピ−ダンスが、理論上は0となって、等価的な直列共振回路を構成したのと同様になり、2倍の周波数および3倍の周波数の信号を減衰させることができる。
【0018】
また、本発明の高調波抑圧回路は、所定周波数の信号を増幅する増幅器を設け、増幅器の出力端側に第一のマイクロストリップラインの一端を接続したので、基本波の信号を減衰することなく、増幅器で発生する第二次高調波および第三次高調波の信号を効果的に減衰できる。
【0019】
また、本発明の高調波抑圧回路は、端子電極を有するリ−ドレスコンデンサンサを直列インピ−ダンス手段として用い、端子電極をインダクタンス手段としたので、インピ−ダンス手段のリアクタンス値のバラツキが少なくでき、従って、信号伝送路から第一のマイクロストリップライン側を見たインピ−ダンスを無限大とする周波数(即ち基本波周波数)のバラツキや、信号伝送路から第一のマイクロストリップライン側を見たインピ−ダンスを0とする周波数(即ち、2倍、3倍周波数)のバラツキが少なくなり、基本波周波数での減衰が回避でき、また、2倍周波数、3倍周波数では確実に高調波を減衰できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の高調波抑圧回路の回路図である。
【図2】本発明の高調波抑圧回路の特性図である。
【図3】従来の高調波抑圧回路の回路図である。
【図4】図4に示す高調波抑圧回路の特性図である。
【図5】従来の高調波抑圧回路の他の例の回路図である。
【図6】図5に示す高調波抑圧回路の特性図である。
【符号の説明】
1 増幅器
2 信号伝送路
3 第一のマイクロストリップライン
4 第二のマイクロストリップライン
5 容量手段
6 インダクタンス手段
7 インピ−ダンス手段
Claims (3)
- 同じ特性インピ−ダンスを有する第一のマイクロストリップラインと第二のマイクロストリップラインとを有し、前記第一のマイクロストリップラインの一端を所定周波数の信号が伝送される伝送路に接続し、前記第二のマイクロストリップラインに一端を接地し、前記第一のマイクロストリップラインの長さと前記第二のマイクロストリップラインの長さとを前記所定周波数に対する波長の1/8の長さとし、前記第一のマイクロストリップラインの他端と前記第二のマイクロストリップラインの他端との間に容量手段とインダクタンス手段とからなる直列インピ−ダンス手段を接続し、前記所定周波数における前記容量手段のリアクタンスと前記インダクタンス手段のリアクタンスとをそれぞれ前記特性インピ−ダンスの3/4となるように設定したことを特徴とする高調波抑圧回路。
- 前記所定周波数の信号を増幅する増幅器を設け、前記増幅器の出力端側に前記第一のマイクロストリップラインの前記一端を接続したことを特徴とする請求項1記載の高調波抑圧回路。
- 端子電極を有するリ−ドレスコンデンサンサを前記直列インピ−ダンス手段として用い、前記端子電極を前記インダクタンス手段としたことを特徴とする請求項1または2記載の高調波抑圧回路。
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