JPS6359002A - 高周波フイルタ - 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】 （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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

（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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

また、定義により、 Ｑｏ＝　　□　　・・　（３） である。

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’。

は、 Ｑ’ｏ　　　　Ｑｏ　　　　　Ｑｅ となる。

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。

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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）共振器と能動素子とが組み合わされてなる高周波
   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。