JPS59107603A - 共振器及びこの共振器から構成されるフイルタ - 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】 本発明は「双帯共振器（ｔｗｉｎ　５ｔｒｉｐ　ｒｅｓ
ｏｎａｔｏｒ）Ｊとも称される一種の電磁共振器と、こ
の共振器から構成される高周波フィルタに関する。

Ｕ　ＨＦと呼ばれる高周波域（実際的には３００Ｍ　Ｈ
ｚから３ＧＨｚまで）においては、共振器およびこの要
素から構成されるフィルタは線路セクションから形成さ
れることが多い。それらは空中同軸線の場合もあれば、
あるいは１．　Ｅ、　Ｅ。

Ｅ、発行のＴｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　）３ｒｏ
ａｄｃａｓｔｉｎｇ”誌ｖｏ　Ｉ　、　ＢＣ−２６＋　
Ｎ　ｏ　１に発表のＫ・ワキノ、Ｙ・コニシ論文「放送
チャンネルフィルタに使用される帯域フィルタ」Ｋ記載
されているような誘電性帯電同軸線であっても良い。ま
た、１９８２年７月２２日付”　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ”ｍ５ｖｏ１．１８．　Ｎｏ、　１
５に発表（７）　Ｑ、　ＯＴ（Ｍと　Ｇ。

ＳＣ）ＩＭＯＬＬＥＲ論文［テトラチタン酸バリウム基
板上の７５０ＭＨｚマイクロストリップ帯域フィルタ」
に記載されたようなマイクロストリップ線路から共振器
やフィルタを製造することも周知である。

同軸線の技術によって、独立した共振器で、フィルタに
組立てる以前にその固有周波数の調整ができるものの製
造が可能となった。フィルタの組立ては、通過帯域フィ
ルタの場合異なる共振器を縦につないで配置することに
よシ達成されるが、２つの連続する線路セクションの間
にあるカップリングは、その相対して位置する面と面の
間を隔てている距離によって決定される。しかしながら
有利なＱ　（５００以上）を得るためには、線路セクシ
ョンが相当大きい断面積を有することが要求される。椋
準的に、直径２０謔の銀被榎の共振器であれば、周波数
ＩＧＨｚについてＱは１０００以上となる。その上、４
分の１波長共振器のカップリングは敏感なままであシ、
同軸構造の構成そのものが円形断面要素を加工し金属被
〜する上で工程が異なるため、相当複雑なものとなる。

共振器は、マイクロストリップ線路技術を用いて設計す
ることもできる。それらは一般的に、比較的幅の広い誘
電性基板から形成され、その一方の面は完全に金属被覆
されるが、他方の面には薄いリボン状の金属導体が付け
られる。この技術には２つ欠点がある。１つＫは共振器
の固有のＱが低い（５００以下）ため、結果としてこの
ような共振器から形成されるフィルタの動作も常に制限
されることになる（約ＩＧＨｚで３ｄＢ以上という高い
挿入損）。もう１つには、同一基板上にストリップを置
くことによって一旦フィルタが組立てられると、共振器
相互のカップリングはもとより、共振器の固有周波数の
調整も実際上不可能となってしまうことがある。このこ
とは、多数の極から成るフィルタを工業的に生産する際
、各種特性、特に基板の誘電率にばらつきが避けられな
くなることからも、有害なものである。

これらの欠点を克服するために、本発明では誘電性物質
から形成した平行六面体から共振器を構成することを提
唱する。線路は平行六面体の２つの相対する面を金属被
覆することによ多形成され、よって決定される。従って
本発明の提供する共振器は、それに沿、ってＴＥＭ波（
ｔｒａｎｓｔｚｅｒｓｅｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉ
ｃ　ｗａｎｅ　）の定常動作が確立される分布定数を有
する線路セクションから成シ、前記セクションは誘電性
媒体によシ隔てられた２つの導電要素から成シ、前記媒
体は６つの面を有する誘電固体により形成されておシ、
前記６面のうち最高４面までが完全に金属被覆されるが
、金属被接されない２面は相対していることを特徴とす
るものである。

本発明はまた、本発明に拠る少なくとも１つの共振器か
ら成る高周波数フィルタも提供する。

添付図面と以下の説明から、本発明がさらによ〈理解さ
れると共に、以上に述べた以外の利点も明らかとなろう
。

第１図はマイクロストリップ線路と呼ばれる導波路乃至
導波管を示している。この線路は平坦な誘電基板ＩＫよ
り形成されておシ、この基板の下側の面は金属被ｅＩｉ
２により被われており、またその反対側の面には導電ス
）　ＩＪツブ３が付けられて込る。これは導波管を構成
する上で周知の技術である。導波管はまたこれと異なっ
た形で、６つの面を有する誘電固体の２つの面を金属被
覆することで形成されると考えることもできる。これを
示しているのが第２図である。この固体は平行六面体と
して良い。第２図においては、誘電材料から作られた平
行六面体４が、辺ａと辺すから成る長方形の断面を有し
ている。金属被覆５，６がこの誘電体の相対する面を被
っている。マイクロストリップ線路と異なシ、水帯線路
では２つの類似の電極を有する。辺ａが２つの電極５．
６を隔てる距離である。このような線路は実効指数ｎｅ
ｔ”λｇ で電磁波を伝搬するが、この時λ０け真空中の波長、λ
ｇは水帯導波管内の波長を表わしている。

この実効指数は材料のもつ誘電率と線路の幾何学的形状
によシ決定される。従って、誘電定数３７、ａとｂの寸
法５〜１０謔のテトラチタン酸ノセリウム、ＢａＴｊ４
０ｓからできた誘電パーを用いた場合。

ＩＧＨｚ　についてｊ１６＝４．７が得られる。

このような線路は、その長さＬの値がイの偶数倍数であ
るか奇数倍数であるかによって、また限界点における条
件によって決定される固有の周波数を呈する。実際上、
次の２つの場合を考えることにする。

０半波長共振器　：　Ｉ、＝与 ０４分の１波長共振器：Ｌ＝コ 半波長共振器はＬ　＝ｊ　ｇとして、第２図に示すよう
に、すなわち開路で構成されて良い。また第３図に示す
形としても差しつかえない。第３図においては、水帯導
波管は誘電パー７により形成され、ノＮ−のもつ面の中
２つが金属被覆８，９で被われて因る。限界における条
件、すなわち端部１０器を形成している。

電パー１２と金属被覆１３．１４と・９−の１端を金属
被覆することで生じる短絡によシ構成される水帯線路に
より形成されている。その長さＬは誘電率３７の材料を
用いて金属被覆は銀をシルクスクリーン印刷することで
形成したところ、表タイプの断面正方形（ａ＝ｂ）の共
振器について行なわれた。明細書の末尾に付した表１は
、それぞれの共振器について、その共振周波数ｆｏ、共
振におけるＱ１体体積の値も示している。実際には、パ
ーの断面に関して特に重要なのが金属被核部の間を隔て
ている距離ａである。表１を検討して分かるように、Ｑ
け交線ａに比例し、また断面積が一定の場合Ｑは周波数
の平方根として変化する。

Ｋを比例係数とすればＱ＝ＫａＨン書くことができる。

誘導体の９７体積比率について見れば、水帯構造の共振
器を用いると、それが占めるスペースに比べて優れた性
能を有するものが得られるということが分かる。所定の
Ｑと体積については、２つのタイプの共振器の間で選択
が行なえる。例えば、共振器４と５はこの点から見て等
しｂものである。

温度安定性共振器を得るため例は、適尚な誘電体を選ぶ
ことが有利である。材料としては例えば、１９８０年２
月２９日出願の本出願人のフランス特許第８００４６０
１号の主題となっているような材料が選択できる。これ
らの材料は相対モル比ｔＴｉ０２、ｘＳｎ０２、ｙＺｒ
Ｏ，、ａＮｉＯ１ｂＬａ２０１、ｃＦｅを有する。ここ
でノｑラメータｔ、ｘ、ｙ、ａ、ｂ、ｃは次の不等式を
満足するものである。

０．９（ｔ＜１．１　　０．０１５＜ａ＜０．０６０．
１（ｘ＜０．４　　　ｏ、ｏｔ＜ｂ＜ｏ、ｔ＼　　　　
＼ ０．６≦ｙ　＜０．９　　０．００１＜　Ｃ＜　ｏ、ｏ
ｔ＼　　　　＼ Ｘが０．３５に近い場合、熱変動係数は相殺される。こ
のような材料の誘電率は高い（約３７）ため、共振器の
体積は一定の波長について減少させることができる。

これらの共振器は標準的に、Ｕ）（Ｆ’域における帯域
通過フィルタおよび帯域消去フィルタを形成することを
目的としたものである。これらはまた発振器を安定させ
るためにも使用できる。はぼＩＱＨｚのフィルタの実施
例を次に挙げる。それらのフィルタは他の周波数に容易
に置き換えることができ、またユ共振器からも９共振器
からも４ 同じように構成し得るものである。

フィルタを構成するには、共振器の種類、その長さおよ
び横断面が所要の性能に従って選択される。

第５図は４つの共振器２０．２１．２２．２３を有する
帯域通過フィルタの１つの構造を示している。

これらの共振器は例えば表１中の需３に対応するもので
、１１　＝　ｂ＝　７　ｍｍの一ケタイブのものである
。

共振器は接地ケース２４内に配置されている。第５図は
このケースのふたを取や外して上から見た図である。信
号用の入力穴２５と出力穴２６のレベルで横断面図を取
っている。大２５はそこから導線２７を通して、この導
線が共振器２０と共に励磁手段の働きをするカップリン
グループ２９を形成する。導＠２７の端部は次にケース
に接続される。信号を発生する手段も同様に、ループ３
０を形成する導線２８により形成され、このループが共
振器２３のレベルでコレクタ手段の働きを成し、その端
部は接地される。ケースの底は例えば誘電率の非常に低
い絶縁基板３１で被われている。

各共振器は例えば接合などによって、基板３１に固定さ
れている。４分の１波長共振器の金属被径は第５図に示
すように、それぞれ互いに平行、かつ基板に対し垂直に
なっている。共振器間のカップリングは相互インダクタ
ンスにより提供される。

各共振器の固有周波数は前もって、製造によるか２ツビ
ングによるかして調整されている。そうするとフィルタ
の同調が非常に容易にガる。共振器はまた。誘電率の低
い誘電材料からできたスペーサによって分離されても良
い。各共振器間の距離は交＃ａと類似のものとなり得る
。

第６図は第５図に示すフィルタの断面図であり、断面は
Ａ−Ａに沿って取ったものである。第５図と第６図にお
いては、同一符号が同一物を示している。金属製ふた３
２がケースを閉塞しており。

フィルタを外的影響から保護する役割を果している。ふ
たは１図示されていないがケースに対してねじで固定さ
れても良い。共振器間のカップリングを精密に調整する
ためには、軸３３．３４．３５に沿って調整ねじを配置
することができる。これらのねじは共振器間に位置した
場合、どの程度までねじ込まれるかによって共振器σｎ
の電磁界を変更する。

１例として、係数ｌ５＝ｌ　＋の曲線が周波数ｆ、すな
わち先に述べた４極帯域フイルタの周波数レスポンスの
傾向として描いたのが第７図である。

フィルタの周波数レスポンスが曲線４０によって示され
る。縦序標軸の目盛はデシベルでとっている。この曲り
は極大点と２つの和尚急勾配の稜線を描いており、これ
が帯域フィルタを示している。

フィルタは中央周波数ｆ０、ｘｄＢでの通過帯域Ｂｘ　
、通過帯域ＢＯを法定する最大値により表わされる波形
、挿入損失により特徴づけられる。共振器２０．２１，
２２．２３の固有周波数は各々１０６０　　、１０８０
．　１０８０、１０６１０６Ｏである。第７図のグ２７
から次のことが分かる。

・範囲Ｂｏにおける挿入損失は２．５　ｄＢに等しいか
これより小さい。

Ｏ中央周波数ｆ６　＝　１０７０ＭＨｚ、Ｏ帯域Ｂｏに
おける波動、（０，５ｄＢ。

０通過帯域１３０＝２４ＭＨ２， ０２０ｄＢおよび４０ｄＢでの通過帯域Ｂ　２ｏ　＝　
５０ＭＨｚＢ４（、＝　９０Ｍ）−１ｚ このフィルタについて計測を行なった場合にもＢｏにお
けるｊ　Ｓｏ　ｌ　＜ｏ、ｉと力る。

比較のため、先の共振器と同一の形状を有しくａ＝ｂ＝
６ｓｕｍ、ｈ＝１５１１、ａ、　＝３７　）　　かつ固
有周波数は入力共振器で１０６１０６Ｏ，中間共振器で
１０８０　ＪＶＩＨｚ、出力共振器で１０６０　ＭＨｚ
である３つの共振器から成る帯域フィルタについても計
測を行なった。この３極フイルタの特徴は次の通りであ
った。ｆ　６　＝　１０７０ＭＨｚ　、　Ｂ５　＝　２
０ＭＨｚ。

Ｂ　２６＝　５０Ｍ１４Ｚ、　　Ｂ４０　＝　１１０Ｍ
Ｔ（ｚ、　拡散マトリクスの係数１ｓ、、ｌは０．１よ
り小さい。

本発明の共振器は帯域消去フィルタを構成するのにも十
分適合するものである。第８図はこのようなフィルタを
示している。ケースの断面は第５図のものと同様になっ
ている。ケース５０が示されており、その上には図示さ
れていないふたが固定されている。ケースの底は誘電率
の低い誘電体から作られた基板５１で被われている。フ
ィルタは３つの４分の１波長共振器５２．５３．５４と
、それぞれ信号人力導繊５７と出力導紗５８を通すため
の穴５５．５６と、同軸線路の６綜となる線路５９とか
ら成っている。ケースとそのふたは接地されている。共
振器相互間と共振器と線路５９の間を隔てている距離は
交線ａの大きさに類似する。この釉類のフィルタでは、
共振器の電磁界を変更するネジを置くことでカップリン
グの調整を行なうことも可能である。

４分の１波長共振器から形成される帯域消去フィルタお
よび帯域通過フィルタは、その動作周波数の実質的に３
倍の周波数で最初の寄生レスポンスを呈することになる
。

表　　　　１

【図面の簡単な説明】

第１図はマイクロストリップ線路の斜視図、°第２図及
び第３図は本発明に拠る半波長共振器の斜視図、 第４図は本発明に拠る４分の１波長共振器の斜視図、 第５図及び第６図は本発明に拠る帯域フィルタの説明図
、 第７図は帯域フィルタのレスポンスを示すグラフ、 第８図は本発明に拠る帯域消去フィルタの説明図である
。 １・・・基板、　　２・・・金属被覆、　　３・・・導
電ストリップ、４・・・平行六面体、　５．６・・・金
属被覆、　７・・・誘電パー、　８，９・・・金属被覆
、　１２・・・誘電パー、１３．１４・・・金属被覆、
　　２０，２１，２２．２３・・・共振器。 冴・・・ケース、　２５・・・入力穴、　　２６・・・
出力穴、２７・・・導線、　２９　、３０・・・カップ
リングループ、５０・・・ケース、　５１・・・防電基
板、５２，５３．５４・・・共振器、　５７・・・入力
導線、　５８・・・出力導線、５９・・・線路。 出願人　トムンンーセエス′エフ 代ｐ１人弁奢士用　　口　′義　雄 ＬＬ　　　　　　Ａ−−□ 口 匡 手続補正書 特許庁長官　　若　杉　和　夫　殿 １、事件の表示　　　昭和５８年特許願第２０１８４３
号２、発明の名称　　　共振器及びこの共振器から構成
されるフィルタ ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 名　称　　　トＩ＼ソンーセエスエフ ４、代　理　人　　　東京都新宿区新宿１丁目１番１４
号　山田ビル５、補正命令の日付　　　自　発 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象　　　明細書 １つの電磁共振器から成る高周波数フィルタ。 ２、特許請求の範囲 ／１１　　ＴＥＭ波の定常動作が確立される分布定数を
有する線路セクションから成り、前記セクションは誘電
性媒体によシ隔てられた２つの導電要素から成シ、前記
媒体は６つの面を有する誘電性固体により形成されてお
シ、前６１６面のうち最高４面までは完全に金属被覆さ
れるが金属被接されない他の２面は互いに対向している
共振器。 （２）前記固体が平行六面体である特許請求の範囲第１
項に記載の共振器。 （３）前記平行六面体は直角の平行六面体である特許請
求の範囲第２項に記載の共振器。 （４）　　前記共振器が半波長タイプのものである特許
請求の範囲第１項に記載の共振器。 （５）前記共振器が４分の１波長タイプのものである特
許請求の範囲第１項に記載の共振器。 （６）特許請求の範囲第１項に記載の少なくとも　１− （７）前記共振器が、前記フィルタの入力ターミナルお
よび出力ターミナルを形成する励磁手段とコレクト手段
との間に配置されて入射電磁エネルギーが前記共振器に
よす次々と濾波されるようになっておシ、前記共振器の
存在が帯域フィルタを生起する特許請求の範囲第６項に
記載の高周波数フィルタ。 （８）前記共振器が前記フィルタの入力および出力ター
ミナルを接続する伝搬線路によシ搬送されている特許請
求の範囲第６項に記載の高周波数フィルタ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ｍ　　ＴＦＳＭ波の定常動作が確立される分布定数を有
   する線路セクションから成り、前記セクションは誘電性
   媒体により隔てられた２つの導Ｗ、安素から成シ、前記
   媒体は６つの面を有する訪電性固体によｐ形成されてお
   り、前記６面のうち最高４面までは完全に金属被覆され
   るが金属被覆されない他の２面は互いに対向している共
   振器。 （２）前記固体が平行六面体である特許請求の範囲第１
   項に記載の共振器。 （３）前記平行六面体は直角の平行六面体である特許請
   求の範囲第２項に記載の共振器。 （４）　　前記共振器が半波長タイプのものである特許
   請求の範囲第１項に記載の共振器。 （５）前記共振器が４分の１波長タイプのものである特
   許請求の範囲第１項に記載の共振器。 （６）特許請求の範囲第１項に記載の少なくとも１つの
   電磁共振器から成る高周波数フィルタ。 （７）　　前記共振器が、前記フィルタの入力ターミナ
   ルおよび出力ターミナルを形成する励磁手段とコレクト
   手段との間に配置されて入射電磁エネルギーが前記共振
   器によ〕次々と濾波されるようになっており、前記共振
   器の存在が帯域フィルタを生起する特許請求の範囲第６
   項に記載の高周波数フィルタ。 （８）前記共振器が前記フィルタの入力および出力ター
   ミナルを接続する伝搬線路によシ搬送される電磁エネル
   ギーを取るように配置されている特許請求の範囲第６項
   に記載の高周波数フィルタ。