JPH02246601A - 共振器及びその共振器を用いたフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、高周波帯のフィルタ、発振器などに用いられ
るストリップあるいはマイクロストリップ線路型の共振
器及びその共振器を用いたフィルタに関するものである
。

従来の技術 高周波帯で用いられるストリップあるいはマイクロスト
リップ線路共振器として、４分の１波長のものが多く用
いられるが、高周波的接地の処理方法により、共振周波
数、無負荷Ｑなどの特性が変動するなどの欠点を有して
いた。これを改善する共振器として、高周波的接地がな
く、小形化が可能なリング形共振器が知られている。

このリング形共振器は、例えば特開昭５４−４２６７４
号公報などに記載されている構成が知られている。

以下、第１１図を参照して、従来のリング形共振器につ
いて説明する。

第１１図において、１はマイクロストリップ線路から構
成され、ループ状に形成された単一線路、２は集中定数
容量である。この図では、形状は矩形であるが、電気的
特性はリング形と同一であるので、ここでは矩形ものに
ついて説明する。また線路もストリップ、マイクロスト
リップ線路とも適用可能であるが、ここでは代表として
マイクロストリップ線路について説明する。

以上のような構成、即ち、ループ状に形成された単一線
路１および集中定数容量２により、通常の１波長リング
共振器に比べ、はるかに小形の共振器が実現できる。こ
の共振器は、高周波的接地がないこと、ループ状の構成
のため放射損失が少ないことなど、１波長リング形共振
器の持つ特徴を損なうことなく、小形化を図ったもので
ある。

発明が解決しようとする課題 しかし、以上のような構成では、１波長リング形共振器
の持つ特徴を損なうことなく、小形化を′図ることが可
能であるが、共振周波数を再現性良く実現するには、集
中定数容量を精度良く実現することが必要であるのに対
し、実現が難しいことあるいは製作精度のバラツキを吸
収するために、周波数調整機能を付加すると、部品点数
が多くなるので、性能の劣化、コスト高を招くなどの課
題があった。また、形状がループ状であることから、そ
の内側の領域に無駄スペースが存在しており、形状の点
からも課題があった。

また、この共振器を複数個用いたフィルタは、形状が大
きく、共振周波数の再現性、調整に課題を残していた。

本発明は、従来技術の以上のような課題を解決するもの
で、共振周波数のバラツキを抑え、共振周波数の再現性
、精度の向上を図るとともに、周波数調整が容易で、小
形、低コストな共振器を提供することを第一の目的とす
るものである。

また、共振周波数の再現性が良く、小形、低コストで、
急峻な周波数特性を有するフィルタを提供することを第
二の目的とするものである。

課題を解決するための手段 本発明は、従来の容量装荷形リング共振器に不可欠であ
る集中定数容量を先端開放の結合線路に置き換え、この
結合線路を単一線路に接続し、結合線路の偶モード、奇
モードインピーダンスの積の平方根を単一線路の特性イ
ンピーダンスより小さくすることにより、上記第一の目
的を達成するものである。

まだ、この共振器を複数個用い、得られる豊富な共振器
間結合方法を組み合わせることにより、上記第二の目的
を達成するものである。

作用 本発明は、製作精度が良好なフォトエツチング技術など
を用い、単一線路と分布容量を形成する結合線路とを同
時に製作し、共振器の低コスト化を図るとともに、共振
周波数の再現性、精度の向上を図るものである。また、
この結合線路部分をトリミングすることで、周波数調整
を容易に行うとともに、この結合線路の偶モード、奇モ
ードインピーダンスの積の平方根を単一線路の特性イン
ピーダンスより小さくすることにより、共振器の小形化
を図るものである。

また、この共振周波数の再現性が良く、小形、低コスト
な共振器を用いることで、フィルタの小形化、低コスト
化を図るとともに、高域の周波数特性が急峻な誘導性（
磁界）結合、低域の周波数特性が急峻な容量（電界）結
合、結合量調整の自由度が大きい線路インピーダンスを
ステップ状に変化させた平行結合による電磁界結合など
豊富な共振器間結合方法を組み合わせることにより、急
峻な周波数特性を有するフィルタや小形なフィルタを得
ることが可能である。

実施例 以下、図面を参照しながら本発明の第１の実施例につい
て説明する。

第１図は本発明の第１の実施例における共振器の平面を
示す図である。第１図において、１ｏはループ状に形成
された単一線路、１１はループ状に形成された単一線路
に接続された先端開放の平行結合線路である。この平行
結合線路の奇偶モードインピーダンス（Ｚｏｏ、　　Ｚ
ｏｅ）の積の平方根は単一線路のインピーダンス（Ｚｏ
）に比べ小さくしている。

以上のような構成において、以下その動作について説明
する。先端開放の平行結合線路１１の結合部１１ａによ
る分布容量で、第１１図に示した集中定数容量を置き換
え、さらに、この平行結合線路の奇偶モードインピーダ
ンス（Ｚｏｏ、　　Ｚｏｅ）の積の平方根を単一線路の
インピーダンス（Ｚｏ）に比べ小さくすることにより、
等価的には対接地間に容量が付加されたことになるので
、同一の共振周波数を得るには、ループ状に形成された
単一線路１０の長さが短くなり、共振器の一層の小形化
が図られる。

製作精度が良好なフォトエツチング技術などを用い、単
一線路と分布容量を形成する結合線路とを同時に製作す
ることで、製作の再現性が良好で、共振周波数のバラツ
キを小さくできる。また、共振周波数が所望の周波数か
らずれた場合でも、ループ状の単一線路に接続された平
行結合線路部分を若干トリミングすることで、簡単に周
波数調整が可能である。

また、集中定数容量に比べ、平行結合線路部で生じる損
失も極めて小さくできるので、共振器の無負荷Ｑが大き
くなる。

以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、リ
ング形共振器の小形′化に不可欠な容量を、先端開放の
平行結合線路による分布容量で実現するとともに、この
平行結合線路の奇偶モードインピーダンス（Ｚｏｏ、　
　Ｚｏｅ）の積の平方根を単一線路のインピーダンス（
Ｚｏ）に比べ小さくすることで、等価的には対接地間に
容量を付加することＫなり、共振器の低コスト化を推進
するばかりが製作の再現性を向上させ、共振周波数のバ
ラツキを少なくするとともに無負荷Ｑの向上を図ること
が可能である。

また、共振周波数が所望の周波数からずれた場合でも、
先端開放の平行結合線路部分をトリミングすることによ
り、簡単に周波数調整が可能な小形の共振器が実現でき
る。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第２図は本発明の第２の実施例における共振器を示す図
である。第２図において、第１図の構成と異る点は、結
合線路を櫛の歯状とした点である。

２０は第１図と同様のループ状の単一線路、２１は櫛の
歯状結合線路である。

上記構成において、以下その動作について説明する。先
端開放の結合線路を櫛の歯状にすることで、結合線路長
、結合間隔が同じならば、大きな分布容量が得られるの
で、共振器の小形化が達成できる。また、分布容量が同
じ結合線路長を変えずに）にすれば、結合間隔は広がる
ので、製作の再現性が高まり、共振周波数のバラツキは
更に小さくなる。

以上本実施例によれば、平行結合線路に比べ単位長さ当
りの分布容量を大きく取れることがら、結合線路長の短
縮、即ち共振器の小形化を図ることができる。また、結
合線路長を同じにすれば、結合間隔が広くなるので、製
作の再現性が向上し、共振周波数のバラツキを小さくす
ることが可能である。

次に本発明の第３の実施例について説明する。

第３図は本発明の第３の実施例におけるフィルタを示す
図である。第３図において、３０．３１は、本発明の第
１の実施例に示した共振器、３２．３３は入出力端子、
３４．３５は入出力結合用の容量である。

共振器間の結合は、共振器３０．３１の単一線路部分の
磁界結合により取っている。

以上のような構成において、以下その動作について説明
する。入出力端子３２から入力された高周波信号は、入
出力結合用の容量３４、−段目の共振器３０、二段目の
共振器３１と結合し、入出力結合用の容量３５を経て入
出力端子３２から所望の帯域特性を有するフィルタが実
現できる。入出力結合を容量結合、共振器間結合を磁界
結合としているので、通過域の低域、高域とも急峻な周
波数特性が得られる。

以上の説明から明らかなように、本実施例によれば、共
振周波数の再現性が良く、小形、低コストな共振器を用
いることで、フィルタの小形化、低コスト化を図るとと
もに、入出力結合に、低域の周波数特性が急峻な容量結
合、共振器間結合に、高域の周波数特性が急峻な磁界結
合を用いることで、通過域の低域、高域とも急峻な周波
数特性を得ることできる。

次に本発明の第４の実施例について説明する。

第４図は本発明の第４の実施例におけるフィルタを示す
図である。第４図において、第３図の構成と異なる点は
、入出力結合をタップによる磁界結合、共振器間結合を
平行結合線路部分による電界結合を用いた点である。第
３図と同じ番号の構成は、第３図と同じ作用をするもの
である。

以上の実施例によれば、第３図と同様に、共振周波数の
再現性が良く、小形、低コストな共振器を用いることで
、フィルタの小形化、低コスト化を図るとともに、入出
力結合に、高域の周波数特性が急峻な磁界結合、共振器
間結合に、低域の周波数特性が急峻な容量結合を用いる
ことで、通過域の低域、高域とも急峻な周波数特性を得
ることができる。

なお、第３図、第４図では、共振器の段数が２段の場合
のものを示したが、段数は２段に限らず任意の段数で良
いことは言うまでもない。但し、多段の場合には、共振
器間結合に磁界結合と電界結合が含まれることになり、
入出力結合と相まって、通過域の低域、高域とも急峻な
周波数特性を得ることができる。また、この結合形式を
用いると、フィルタの形状を細長く作ることができ、場
所の制約のある場合には有用である。

次に本発明の第５の実施例について説明する。

第５図は本発明の第５の実施例におけるフィルタを示す
図である。第５図において、第３図の構成と異なる点は
、共振器段数を３段にするとともに共振器間結合に単一
線路部分の側端による磁界結合を用いた点である。第３
図と同じ番号の構成は、第３図と同じ作用をするもので
ある。第５図において、４０〜４２は、本発明の第１の
実施例で示した共振器である。

以上の実施例によれば、入出力結合を容量結合共振器間
結合を単一線路部分の側端による磁界結合を用いている
ので、第３図で示したフィルタと同様に、通過域の低域
、高域とも急峻な周波数特性が得られる。

次に本発明の第６の実施例について説明する。

第６図は本発明の第６の実施例におけるフィルタを示す
図である。第６図において、第４図と異なる点は、共振
器段数を３段にするとともに、共振器間結合に平行結合
部分の側端による電界結合を用いた点である。第４図と
同じ番号の構成は、第４図と同じ作用をするものである
。第６図において、４０〜４２は、第５図と同様に本発
明の第１の実施例で示した共振器である。

以上の実施例によれば、入出力結合をタップによる磁界
結合、共振器間結合を平行結合線路部分の側端による電
界結合を用いているので、第４図で示したフィルタと同
様に、通過域の低域、高域とも急峻な周波数特性が得ら
れる。

なお、第４図、第５図では、共振器の段数が３段の場合
の例を示したが、段数は３段に限らず、任意の段数でも
良いことは言うまでもないが、第３図、第４図と同様に
、入出力結合と共振器間結合が異なる結合形式を用いる
ことで、通過域の低域、高域とも急峻な周波数特性を得
ることができる。

次に本発明の第７の実施例について説明する。

第７図は本発明の第７の実施例におけるフィルりを示す
図である。第７図において、第６図と異なる点は、共振
器間結合に単一線路と平行結合部分の側端による電磁界
結合を用いた点である。第６図と同じ番号の構成は、第
６図と同じ作用をするものである。

以上の構成において、以下その動作について説明する。

一般に、一端短絡の共振器の電気長が９０度の場合には
、磁界による結合と電界による結合が打ち消しあって共
振器間結合が確保されないが本実施例では、単一線路と
平行結合線路のインビ−ダンス比を１以下に設定し、そ
の電気長を９０度以下にすることで、小形化を達成する
と同時に、共振器間の結合を確保している。

以上の実施例によれば、第３図〜第６図に示した共振器
間結合を単一線路部分による磁界結合あるいは平行結合
線路部分による電界結合とは異なり、共振器間結合を、
インピーダンスの異なる単一線路と平行結合線路部分の
側端による電磁界結合を用いているので、第３図〜第６
図に示しだ共振器間結合と同様のギャップ間隔ばかりで
なく、単一線路と平行結合線路のインピーダンス比を変
えることでも結合量を調整することができるなど結合量
調整の自由度を増すことが可能である。そこで、第３図
〜第６図に示した共振器間結合では生じがちな無駄スペ
ースをなくし、小形のフィルタを実現することができる
。

次に本発明の第８の実施例について説明する。

第８図は本発明の第８の実施例におけるフィルタを示す
図である。第８図において、第７図の構成と異なる点は
、共振器間結合に用いた単一線路と平行結合部分の側端
による電磁界結合の向きを第７図と比して変えた点であ
る。第７図と同じ番号の構成は、第７図と同じ作用をす
るものである。

本実施例でも、第７図と同様に、共振器間結合を確保で
きる。すなわち、このように向きを変えることも結合量
を調整する有力な手段であり、第３図〜第６図に示した
共振器間結合では生じがちな無駄スペースをなくし、第
７図と同様に、小形のフィルタを実現することができる
。

次に本発明の第９図の実施例について説明する。

第９図は本発明の第９の実施例におけるフィルタを示す
図である。第９図において、第７図、第８図と異なる点
は、共振器段数を４段にするとともに、共振器間結合に
第７図、第８図に示した単一線路と平行結合部分の側端
による電磁界結合の向きの異なる２種類の方式を用いた
点である。第８図と同じ番号の構成は、第８図と同じ作
用をするものである。第９図において、５０〜５３は、
本発明の第１の実施例で示した共振器である。

以上の構成において、以下その動作について説明する。

一般に、フィルタの共振器間結合は、共振器の段数が４
段以上になると異なった値が必要になる。そこで、本実
施例に示すように、フィルタの共振器間結合の大小に応
じて、この２種類の結合形式を使い分ければ、フィルタ
の小形化を達成することが可能である。

次に本発明の第１０の実施例について説明する。

第１０図は本発明の第１０の実施例におけるフィルタを
示す図である。第１Ｏ図において、第９図の構成と異な
る点は、共振器間結合に、第５図に示した平行結合によ
る電界結合と第７図、第８図に示した単一線路と平行結
合部分の側端による電磁界結合を組み合わせた点である
。第９図と同じ番号の構成は、第９図と同じ作用をする
ものである。

以上の構成において、以下その動作について説明する。

第９図で示したように、フィルタの共振器間結合の大小
に応じて、この２種類の結合形式を使い分ければ、フィ
ルタの小形化を達成することが可能である。また、入出
力結合にタップによる磁界結合、共振器間結合に平行結
合による電界結合、単一線路と平行結合部分の側端によ
る電磁界結合の異なる結合形式を組み合わせたことで、
通過域の低域、高域とも急峻な周波数特性を得ることが
可能である。

なお、第１０図では、共振器間結合線路の一部に平行結
合による電界結合を用いたが、単一線路による磁界結合
と容量結合による入出力結合を組み合わせることでも同
様の効果をあげることができる。

また、上述してきた第４図〜第１０図の構成では結合線
路を平行結合線路とした共振器のみを例にフィルタを構
成したが、結合線路を櫛の歯状結合線路とした共振器を
用いても、平行結合線路を用いた共振器と櫛の歯状結合
線路を用いた共振器を組み合わせて用いても良いことは
、言うまでもない。

発明の効果 以上のように本発明は、共振器の小形化に有利な従来の
容量装荷形リング共振器に不可欠であった集中定数容量
を単一線路と同一の製作工程、即ち、フォトエツチング
技術などの製作精度の高い方法が使用可能な結合線路に
替えることで、共振器の低コストを図るとともに、共振
周波数の再現性、製作精度の向上を図ったものである。

また、この結合線路の奇偶モードインピーダンス（Ｚｏ
ｏ、　Ｚｏｅ）の積の平方根を単一線路のインピーダン
ス（Ｚｏ）に比べ小さくすることで、更に一層、共振器
の小形化を図っている。

また、共振周波数の再現性が良く、小形、低コストなこ
の共振器を用いることで、フィルタの小形化、低コスト
化を図るとともに、高域の周波数特性が急峻な磁界結合
、低域の周波数特性が急峻な容量結合、電界結合、結合
量調整の自由度が大きい線路インピーダンスをステップ
状に変化させた平行結合による電磁界結合など豊富な共
振器結合方法を組み合わせることにより、急峻な周波数
特性を有するフィルタや小形なフィルタを実現すること
でき、その工業的効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例における共振器を示す平
面図、第２図は本発明の第２の実施例における共振器を
示す平面図、第３図は本発明の第３の実施例におけるフ
ィン〔りを示す平面図、第４図〜第１０図は本発明の第
４〜第１０の実施例におけるフィルタを示す平面図、第
１１図は従来の共振器を示す平面図である。 １０、２０・・・単一線路、１１．２１・・・結合線路
、３０．３１４０〜４２．５０〜５３・・・共振器、３
２．３３・・・入出力端子、３４、３５・・・入出力結
合用容量。 代理人の氏名　弁理士　粟　°野　重　孝ほか１名第１
図 Ｉ金線片 第３図 第２図 第 図 第 図 纂 図 藏Ｔ シフ 第 図 図 第 Ｉ 囚

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ストリップあるいはマイクロストリップ線路か
   ら構成される単一線路と、前記単一線路に接続する先端
   開放の結合線路を有し、前記結合線路の偶モード、奇モ
   ードインピーダンスの積の平方根が前記単一線路の特性
   インピーダンスより小さく構成されていることを特徴と
   する共振器。
2. （２）　前記結合線路を平行結合線路としたことを特徴
   とする請求項１記載の共振器。
3. （３）　前記結合線路を櫛の歯状結合線路としたことを
   特徴とする請求項１記載の共振器。
4. （４）　請求項１記載の共振器を複数個有し、共振器間
   の結合を前記単一線路部分で得ることを特徴とするフィ
   ルタ。
5. （５）　請求項１記載の共振器を複数個有し、共振器間
   の結合を前記結合線路部分で得ることを特徴とするフィ
   ルタ。
6. （６）　請求項１記載の共振器を複数個有し、共振器間
   の結合を、前記単一線路部分と結合線路部分の両方で得
   ることを特徴とするフィルタ。
7. （７）　請求項１記載の共振器を複数個有し、共振器間
   の結合を、前記単一線路部分、前記結合線路部分、前記
   単一線路部分と結合線路部分の両方の中から、複数組み
   合わせて得ることを特徴とするフィルタ。