JPS633209Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 この考案はローパスフイルタに関し、特に分布
定数線路を用いたローパスフイルタに関する。

UHF帯域以上の極超帯波帯の通信機における
送信段には、第１図に示すようなLPF（ローパス
フイルタ）が用いられている。図においては、マ
イクロストリツプライン等による分布定数線路１
と、この線路１の両端と基準電位点（接地点）と
の間に夫々設けられた容量素子２及び３とからな
る３次π形LPF構造である。

当該分布定数線路１は、一般に用いられるマイ
クロストリツプラインであるとし、その特性イン
ピーダンスをZ₀、伝搬定数をβ₁、伝送線路波長を
λ_g、線路長をl₁とする。この線路１はカツトオフ
周波数_c前後においてはインダクタンスＬとして
動作し、以下の関係式が成立する。

2π_cＬ＝Z₀tan（β₁l₁） …(1) いま、入出力インピーダンスがR₀（Ω）の３次
LPFを設計する場合、各素子２，１及び３のイ
ンピーダンス比をk₁：k₂：k₃とすると、容量素子
２及び３の容量C₁及びC₂、線路１の長さl₁は次式
で与えられる。

C₁＝k₁／ωcR₀ …(2) C₂＝k₃／ωcR₀ …(3) l₁＝（λg／2π）tan^-1（k₂R₀／Z₀） …(4) 但し、ωc＝2π_cであり、λgはカツトオフ周波
数の線路波長（管内波長）である。

かゝるLPFの周波数対減衰特性が第２図に示
されており、カツトオフ周波数_cの前後では理想
的なフイルタとして動作するが、より高い₁，₂
…なる周波数においては、周波数の関数としての
減衰特性に零点が夫々生じて、各周波数₁，₂，
…では通過域となることが知られている。

従来のLPFは上述した特性を有しているので、
送信機の高周波が₁，₂…等の周波数に一致する
と、LPFの役割を果さなくなる。

そこで、送信機単体の周波数特性は周波数が高
くなるにつれて減少する事実に鑑み、周波数₁を
より高い領域へ移行させるようにする方法が考え
られる。この周波数₁を大とする方法としては、
一般に特性インピーダンスZ₀と入出力インピーダ
ンスR₀との比Z₀／R₀を大とするか、フイルタの
次数を上げることで対処可能となる。

しかし、近年通信機の小形化、モジユール化が
進むにつれて、基板の大きさ等が制限され次数や
Z₀／R₀を大とすることが困難となつている。例
えば、アルミナ基板上のマイクロストリツプライ
ンでは、Z₀／R₀＝1.5〜２程度しかとれず、最悪
の場合１前後となる。このようにモジユール化を
採ると、従来方法では₁を大とすることは不可能
となる欠点がある。

この考案は上記の如き従来の欠点を除去するた
めになされたものであり、極めて簡単な構成をも
つてフイルタの通過阻止域に現出する通過域をな
くすように補償して特性改善を図るようにした
LPFを提供することを目的としている。

本考案によるLPFは、分布定数線路の両端と
基準電位点との間に夫々容量素子を設けたπ型フ
イルタにおいて、容量素子の少くとも１つに直列
に別の分布定数線路を付加し、この直列回路の共
振周波数を所望に選定して通過阻止域の特性改善
をなすようにしてなることを特徴とする。

より詳述すれば、当該直列回路の共振周波数
を、周波数の関数としてのフイルタ減衰特性にお
ける少くともカツトオフ周波数に相当する零点に
最も近い零点と略等しい極となるように選定した
ことを特徴とする。

以下に、本考案につき図面に基づき説明する。

第３図は本考案の一実施例の回路図であり、第
１図に示した３次π型LPFの容量素子３に直列
に別の分布定数線路４を挿入し、直列回路を構成
したものである。この別の分布定数線路４の特性
インピーダンスをZ₁、長さをl₂とし、第１図の従
来例と同様にして各定数を求めると次式となる。

C₁＝k₁／ω_cR₀ …(5) C₂＝（k₃／ω_cR₀） ｛１−R₀／Z₁k₃ ・tan（β_cl₂）｝／（１＋Z₁k₃／R₀・tanβ_cl₂…(6
) l₁＝（λg／2π）tan^-1（k₂R₀／Z₀） …(7) 但し、β_c＝2π／λgでありカツトオフ伝搬定数
である。こゝで、分布定数線路４と容量素子３と
の直列インピーダンスＸは、長さl₂の関数として
表わせば、次式となる。

Ｘ＝｛１−Z₁ωC₂tan（β₁l₂） ／ｊ｛ωC₂＋tan（β₁l₂／Z₁）｝ …(8) いま、第１図に示した回路における周波数₁
（第２図参照）において、(8)式の直列インピーダ
ンスＸが共振して０となる場合を考える。この時
l₂を未知数とする方程式が次式のように得られ
る。

Z₁ω₁tan（β₂l₂）・k₃／ω_cR₀ ・｛１−R₀／Z₁k₃・tan（β_cl₂）｝ ／｛１＋Z₁k₃／R₀tan（β_cl₂）｝＝１ …(9) 但し、ω₁＝2π₁，β₂＝β_c・₁／_cとする。一
般
に₁≫_cであるから、(9)式よりl₂を求めると、 l₂≒１／β₂tan^-1（ω_cR₀／ω₁Z₁k₃） …(10) となる。この(10)式で得られた長さの分布定数線路
４の挿入によつて、第４図に示すような減衰特性
が得られる。すなわち、カツトオフ周波数に最も
近い零点周波数₁において、分布定数線路４と容
量素子３との直列共振周波数が生じて極となり、
上記零点がこの極により略打消されて、₁に生じ
ていた通過域が補償され減衰特性の改善がなされ
る。

尚、LPF特性をいわゆる0.5dBチエビシエフ
（Tchebysheff）特性とすれば、k₁：k₂：k₃＝
1.86：1.28：1.86であり、バターワース特性
（Butterworth）とすれば、１：２：１となる。

第５図は本考案の他の実施例の回路図であり、
第３図と同等部分は同一符号により示されてい
る。本例では、第３図の回路における容量素子２
に更に直列に分布定数線路５を挿入したものであ
る。この挿入された線路５と容量素子２とによる
直列共振インピーダンスを、フイルタ減衰特性の
周波数₂に相当する零点を略打消す如き極に相当
する周波数に選定してなるものである。この場合
の減衰特性が第６図に示されている。

分布定数線路５の特性インピーダンスをZ₂、長
さをl₃とすると、次式が成立する。

C₁＝（k₁／ω_cR₀） ｛１−R₀／Z₂k₁tan（β_cl₃）｝ ／｛１＋Z₂k₁／R₀tan（β_cl₃）〕 …(11) l₃≒１／β₃tan^-1（ω_c／ω₂・R₀／Z₂・１／k₁ …(12) 但し、ω₂＝2π₂，β₃＝β_c・₂／_cである。こ
の
時、₂より小なる周波数では、Ｘ≒１／jωC₁と
なり、減衰特性の変化は生じない。つまり、周波
数の低い方から順次極を作つていけば、通過阻止
域内に生じるカツトオフ周波数に最も近い第１通
過域の周波数を大とすることができることにな
る。

上記の例では３次特性を有するLPFについて
述べたが、一般にｎ次の場合にも同様に適用され
同様の効果が得られる。

叙上の如く、本考案によれば、分布定数線路を
用いたLPFの特徴たる通過阻止域（減衰域）内
に生じる通過域を補償してなくすことができる。
また、特性インピーダンスと入出力インピーダン
スとの比Z₀／R₀が小さくても、見かけ上通過阻
止域の第１通過周波数を大とすることが可能とな
り、マイクロストリツプラインを用いたLPFの
モジユール化、小形化、ハイブリツドIC化等が
容易となる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のLPFの回路図、第２図は第１
図の回路の特性図、第３図は本考案の一実施例の
回路図、第４図は第３図の回路の特性図、第５図
は本考案の他の実施例の回路図、第６図は第５図
の回路の特性図である。 主要部分の符号の説明、１，４，５……分布定
数線路、２，３……容量素子。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 (1) 分布定数線路と、この分布定数線路の両端と
   基準電位点との間に夫々設けられた容量素子と
   からなるローパスフイルタであつて、前記容量
   素子の少くとも１つに直列に設けられた別の分
   布定数線路を有し、この別の分布定数線路と容
   量素子との直列回路の直列共振周波数を所望に
   選定して通過阻止域の特性を改善するようにし
   たことを特徴とするローパスフイルタ。 (2) 前記直列共振周波数を、周波数の関数として
   表わされたフイルタ減衰特性における少くとも
   カツトオフ周波数に相当する零点に最も近い零
   点に略等しい極となるように選定したことを特
   徴とする実用新案登録請求の範囲第１項記載の
   ローパスフイルタ。 (3) 前記分布定数線路はマイクロストリツプ線路
   であることを特徴とする実用新案登録請求の範
   囲第１項又は第２項記載のローパスフイルタ。