特許 7438629 バンドパスフィルタ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-16

(45)【発行日】2024-02-27

(54)【発明の名称】バンドパスフィルタ

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/202 20060101AFI20240219BHJP

   H01P 7/04 20060101ALI20240219BHJP

   H01P 1/205 20060101ALI20240219BHJP

   H03H 7/075 20060101ALI20240219BHJP

【ＦＩ】

H01P1/202

H01P7/04

H01P1/205 K

H03H7/075 Z

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2020092277

(22)【出願日】2020-05-27

(65)【公開番号】P2021190761

(43)【公開日】2021-12-13

【審査請求日】2023-03-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000227892

【氏名又は名称】日本アンテナ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100102635

【弁理士】

【氏名又は名称】浅見 保男

(74)【代理人】

【識別番号】100199820

【弁理士】

【氏名又は名称】西脇 博志

(72)【発明者】

【氏名】新井 敏夫

(72)【発明者】

【氏名】星 宏幸

【審査官】白井 亮

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－２４８１２１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－００５１８２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－２８８１７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１０９２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０１－０２９００１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ １／２０２

Ｈ０１Ｐ ７／０４

Ｈ０１Ｐ １／２０５

Ｈ０３Ｈ ７／０７５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された少なくともｎ（ｎは１以上の整数）個の共振器と、
入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、
出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路と、
ｎが２以上とされた際に、前記共振器間を結合する（ｎ－１）個の第３並列共振回路とを備え、
通過周波数をＦｏとした時に、前記第１並列共振回路ないし前記第３並列共振回路の内のＦｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能する並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数で共振するよう設定され、
前記第１並列共振回路ないし前記第３並列共振回路の内のＦｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能する並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数で共振するよう設定され、
前記第１並列共振回路ないし前記第３並列共振回路が共振する周波数において減衰極を生じることを特徴とするバンドパスフィルタ。

【請求項2】

入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された１個の共振器と、
入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、
出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路とを備え、
前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記周波数Ｆａおよび前記周波数Ｆｂで減衰極を生じることを特徴とするバンドパスフィルタ。

【請求項3】

入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された１個の共振器と、
入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、
出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路とを備え、
前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記第２並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記周波数Ｆａ１および前記周波数Ｆａ２で減衰極を生じることを特徴とするバンドパスフィルタ。

【請求項4】

入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された１個の共振器と、
入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、
出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路とを備え、
前記第１並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記周波数Ｆｂ１および前記周波数Ｆｂ２で減衰極を生じることを特徴とするバンドパスフィルタ。

【請求項5】

入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された２個の共振器と、
入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、
出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路と、
前記共振器間を結合する第３並列共振回路とを備え、
前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記第２並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記第３並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
あるいは、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記第３並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆｂで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記周波数Ｆａ１と前記周波数Ｆａ２および前記周波数Ｆｂで減衰極を生じることを特徴とするバンドパスフィルタ。

【請求項6】

入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された３個の共振器と、
入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、
出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路と、
前記共振器間をそれぞれ結合する第３並列共振回路および第４並列共振回路とを備え、
前記第１並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記第３並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記第４並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
あるいは、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆｂ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記第２並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆｂ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、
前記第３並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記第４並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、
前記周波数Ｆａ１と前記周波数Ｆａ２および前記周波数Ｆｂ１と前記周波数Ｆｂ２で減衰極を生じることを特徴とするバンドパスフィルタ。

【請求項7】

前記共振器が、半同軸型誘電体共振器で構成されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載のバンドパスフィルタ。

【請求項8】

前記半同軸型誘電体共振器に替えて、前記半同軸型誘電体共振器と同じ周波数で共振するヘリカル型共振器あるいは集中定数による共振回路で構成されていることを特徴とする請求項７に記載のバンドパスフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、減衰域に有極特性を持つバンドパスフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

バンドパスフィルタの減衰特性を改善するために、減衰域に有極特性を持たせる方法が従来から提案されている。例えば、特許文献１には、金属ケースの内部底面に３つ以上の共振導体が固定され、通過帯域の両側または片側に減衰極をもたせるために前記３つ以上の共振導体のうち内側の１つ以上の共振導体を飛び越した共振導体間を誘導結合させる有極用結合ループが設けられたコムライン形バンドパスフィルタが開示されている。また、特許文献２には、入出力結合回路を容量結合回路で形成した２個の共振器を互いに磁気結合（Ｍ結合）する帯域通過ろ波器が開示されている。この帯域通過ろ波器では、２個の共振器のインダクタンス分であるＬ１とＬ２とが磁気結合し、一方の共振器の入出力端子Ｔ１と他方の共振器の入出力端子Ｔ２との間が、結合容量ＣＣで副結合されて、有極型伝送特性を持つようにされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第２６７０９６３号公報

【文献】特開平６－２６８４０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、従来のバンドパスフィルタにおいて減衰域に有極特性を持たせるには、共振素子間を結合しなければならないことから、対象となる共振素子が複数個必要となって１個の共振器だけ備えるバンドパスフィルタに有極特性を持たせられないことになる。また、共振素子間の結合は電磁界結合であるから、共振素子が露出していないブロック化された誘電体共振器等に応用することが困難になるという問題点があった。

【0005】

そこで、本発明は、共振器は１つ以上を備えていればよく、共振器をブロック化された誘電体共振器や集中定数による共振回路としても減衰域に複数の有極特性を持たせることができるバンドパスフィルタを提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のバンドパスフィルタは、入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された少なくともｎ（ｎは１以上の整数）個の共振器と、入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路と、ｎが２以上とされた際に、前記共振器間を結合する（ｎ－１）個の第３並列共振回路とを備え、通過周波数をＦｏとした時に、前記第１並列共振回路ないし前記第３並列共振回路の内のＦｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能する並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数で共振するよう設定され、前記第１並列共振回路ないし前記第３並列共振回路の内のＦｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能する並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数で共振するよう設定され、前記第１並列共振回路ないし前記第３並列共振回路が共振する周波数において減衰極を生じることを最も主要な特徴としている。

【0007】

また、本発明のバンドパスフィルタは、入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された１個の共振器と、入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路とを備え、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記周波数Ｆａおよび前記周波数Ｆｂで減衰極を生じることを特徴としている。
さらに、本発明のバンドパスフィルタは、入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された１個の共振器と、入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路とを備え、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記第２並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記周波数Ｆａ１および前記周波数Ｆａ２で減衰極を生じることを特徴としている。

【0008】

さらにまた、本発明のバンドパスフィルタは、入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された１個の共振器と、入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路とを備え、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記周波数Ｆｂ１および前記周波数Ｆｂ２で減衰極を生じることを特徴としている。
さらにまた、本発明のバンドパスフィルタは、入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された２個の共振器と、入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路と、前記共振器間を結合する第３並列共振回路とを備え、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記第２並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記第３並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、あるいは、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記第３並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆｂで共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記周波数Ｆａ１と前記周波数Ｆａ２および前記周波数Ｆｂで減衰極を生じることを特徴としている。

【0009】

さらにまた、本発明のバンドパスフィルタは、入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続され、通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定された３個の共振器と、入力端子と前記共振器とを結合する第１並列共振回路と、出力端子と前記共振器とを結合する第２並列共振回路と、前記共振器間をそれぞれ結合する第３並列共振回路および第４並列共振回路とを備え、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記第２並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記第３並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記第４並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、あるいは、前記第１並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆｂ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記第２並列共振回路は、Ｆｏの高域の周波数Ｆｂ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にインダクタンスの結合素子として機能し、前記第３並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ１で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記第４並列共振回路は、Ｆｏの低域の周波数Ｆａ２で共振すると共に、Ｆｏにおいて等価的にキャパシタンスの結合素子として機能し、前記周波数Ｆａ１と前記周波数Ｆａ２および前記周波数Ｆｂ１と前記周波数Ｆｂ２で減衰極を生じることを特徴としている。
上記した本発明のバンドパスフィルタにおいて、前記共振器が、半同軸型誘電体共振器で構成されていてもよい。
また、上記した本発明のバンドパスフィルタにおいて、前記半同軸型誘電体共振器に替えて、前記半同軸型誘電体共振器と同じ周波数で共振するヘリカル型共振器あるいは集中定数による共振回路で構成されていてもよい。

【発明の効果】

【0010】

本発明のバンドパスフィルタは、入力端子と出力端子との間であってアースとの間にシャント接続されたｎ（ｎは１以上の整数）個の共振器を備えるバンドパスフィルタにおいて、入力端子と共振器、出力端子と共振器および共振器間を並列共振回路で結合し、通過周波数をＦｏとした時に、Ｆｏで等価的にインダクタンスとして機能する並列共振回路の共振周波数がＦｏの低域に設定され、Ｆｏで等価的にキャパシタンスとして機能する並列共振回路の共振周波数がＦｏの高域に設定されることにより、並列共振回路の共振周波数で減衰極が生じるようになる。これにより、共振器は１つ以上あればよく、共振器をブロック化された誘電体共振器や集中定数による共振回路としても減衰域に有極特性を持たせることができるようになる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタの回路構成を示す図である。

【図2】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図3】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量の他の周波数特性を示す図である。

【図4】本発明のバンドパスフィルタにおける共振器の構成を示す斜視図、正面図、断面図で示す正面図である。

【図5】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタの等価回路を示す図である。

【図6】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタにおける他の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図7】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタにおける他の挿入損失・減衰量の他の周波数特性を示す図である。

【図8】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタにおけるさらに他の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図9】本発明の第１実施例のバンドパスフィルタにおけるさらに他の挿入損失・減衰量の他の周波数特性を示す図である。

【図10】本発明の第２実施例のバンドパスフィルタの回路構成を示す図である。

【図11】本発明の第２実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図12】本発明の第２実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量の他の周波数特性を示す図である。

【図13】本発明の第２実施例のバンドパスフィルタの等価回路を示す図である。

【図14】本発明の第３実施例のバンドパスフィルタの回路構成を示す図である。

【図15】本発明の第３実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図16】本発明の第３実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量の他の周波数特性を示す図である。

【図17】本発明の第３実施例のバンドパスフィルタの等価回路を示す図である。

【図18】本発明の第４実施例のバンドパスフィルタの回路構成を示す図である。

【図19】本発明の第４実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を示す図である。

【図20】本発明の第４実施例のバンドパスフィルタにおける挿入損失・減衰量の他の周波数特性を示す図である。

【図21】本発明の第４実施例のバンドパスフィルタの等価回路を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

＜本発明の第１実施例＞
本発明にかかる第１実施例のバンドパスフィルタ１の回路構成を図１に示す。以下の説明では、バンドパスフィルタをＢＰＦと云うものとする。
図１に示す本発明の第１実施例のＢＰＦ１は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に１個の共振器Ｒがアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｒとを結合する並列共振回路Ｈ１と、共振器Ｒと出力端子ＯＵＴとを結合する並列共振回路Ｈ２とが縦続に接続されて構成されている。並列共振回路Ｈ１はインダクタンスＬａとキャパシタンスＣａとが並列接続されて構成され、並列共振回路Ｈ２はインダクタンスＬｂとキャパシタンスＣｂとが並列接続されて構成されている。

【0013】

共振器Ｒは、酸化チタン等から成る誘電体のセラミクスを用いた半同軸誘電体共振器として構成されており、共振器Ｒの構成を図４（ａ）（ｂ）（ｃ）に示す。図４（ａ）は共振器Ｒの構成を示す上方斜めから見た斜視図であり、図４（ｂ）は共振器Ｒの構成を示す正面図であり、図４（ｃ）は共振器Ｒの構成を示すA-A断面図で示す正面図である。
これらの図に示すように共振器Ｒは、中央に断面円形の貫通孔１０ａが形成された円筒状の本体１０を備え、本体１０は酸化チタン等から成る誘電体のセラミクスを焼成して同軸構造に形成されており、全体にメタライズあるいは無電解めっき処理を施した後、一方の端面を剥離して開放面１４が形成されている。これにより、本体１０の外表面に外導体１１が形成され、貫通孔１０ａの内面に内導体１２が形成されている。他方の端面では、外導体１１と内導体１２とが短絡された短絡面１３とされ、内導体１２の外径がａとされ外導体１１の内径がｂとされている。

【0014】

図１に示す本発明の第１実施例のＢＰＦ１において、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとのインピーダンスをＺｏとし、ＢＰＦ１の通過帯域の中心周波数である通過周波数をＦｏとし、Ｆｏの波長をλとする。共振器Ｒは電気長が約λ／４に設定され、並列共振回路Ｈ１はＦｏの高域の周波数Ｆａで共振し、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能する。また、並列共振回路Ｈ２はＦｏの低域の周波数Ｆｂで共振し、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子として機能する。そして、ＢＰＦ１の減衰域においてＦａとＦｂの周波数で減衰極を生じるようになる。すなわち、本発明の第１実施例のＢＰＦ１は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒを１個だけ備えているが、Ｆｏの高域と低域の減衰域において有極特性を持ち、減衰特性が改善されている。

【0015】

図１に示す本発明の第１実施例のＢＰＦ１の電気定数を求めるために、ＢＰＦ１の等価回路とされたＢＰＦ１ａの回路構成を図５（ａ）に示す。図５（ａ）に示すＢＰＦ１ａでは、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に共振器Ｒがアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｒとを結合するインダクタンスＬ１と、共振器Ｒと出力端子ＯＵＴとを結合するキャパシタンスＣ１とが縦続に接続されて構成されている。すなわち、等価回路のＢＰＦ１ａでは、並列共振回路Ｈ１をインダクタンスＬ１に、並列共振回路Ｈ２をキャパシタンスＣ１に等価的に置き換えている。共振器ＲはＢＰＦ１の共振器Ｒと同様とされている。
ここで、等価回路のＢＰＦ１ａの通過周波数Ｆｏを１５０ＭＨｚ、減衰量ＡｔｔをＦｏ±４ＭＨｚにて２０ｄＢとし、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒの本体１０の比誘電率εｒを９３、外導体１１の内径ｂと内導体１２の外径ａの比率ｂ／ａを３．６に定めると、共振器Ｒの特性インピーダンスＷは約７．９６９６Ωと求められる。この結果を踏まえ、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴのインピーダンスＺｏを５０Ωとして、結合素子とされるインダクタンスＬ１およびキャパシタンスＣ１のパラメータ値と、共振器Ｒの電気長がλ／４となる自己共振周波数Ｆｖを伝送関数計算やコンピュータシミュレーションから求めると、Ｌ１は約４５３．２４１ｎＨと、Ｃ１は約２．４８３８７ｐＦと、Ｆｖは１５０ＭＨｚと求められる。

【0016】

本発明の第１実施例のＢＰＦ１では、並列共振回路Ｈ１はＦｏの周波数においてインダクタンスの結合素子、すなわち、インダクタンスＬ１として機能し、並列共振回路Ｈ２はＦｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子、すなわち、キャパシタンスＣ１として機能する。これにより、並列共振回路Ｈ１はＦｏにおいてインダクタンスＬ１のパラメータ値となり、並列共振回路Ｈ２はキャパシタンスＣ１のパラメータ値となる。
本発明の第１実施例のＢＰＦ１の電気定数を減衰域の高域側有極周波数Ｆａを１５８ＭＨｚとし、低域側有極周波数Ｆｂを１４２ＭＨｚとし、次に示す設定条件で電気定数を求める。設定条件は、Ｆｏ＝１５０ＭＨｚ，Ｚｏ＝５０Ω，εｒ＝９３，ｂ／ａ＝３．６，Ｗ＝７．９６９６Ω，Ｆｖ＝１５０ＭＨｚで、Ｆｏ±４ＭＨｚで２０ｄＢが設定減衰量とされる。

【0017】

そして、前述したように並列共振回路Ｈ１は、ＦｏにおいてインダクタンスＬ１と同じパラメータ値である約４５３．２４１ｎＨとなり、並列共振回路Ｈ２は、ＦｏにおいてキャパシタンスＣ１のパラメータ値である約２．４８３８７ｐＦとなることをさらなる条件として電気定数を計算する。すると、並列共振回路Ｈ１における減衰域の有極周波数Ｆａは１５８ＭＨｚとなるから、Ｌａは約４４．７３５９ｎＨと、Ｃａは約２２．６８１４ｐＦと求められる。また、並列共振回路Ｈ２における減衰域の有極周波数Ｆｂは１４２ＭＨｚとなるから、Ｌｂは約５２．５０７９ｎＨと、Ｃｂは約２３．９２４３ｐＦと求められる。
上記求められたパラメータ値とされた第１実施例のＢＰＦ１の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を図２に示す。図２において、横軸は１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの周波数軸であり、縦軸は挿入損失・減衰量［ｄＢ］およびＶＳＷＲとされている。図２を参照すると、１５０ＭＨｚが最小損失でＶＳＷＲ最良点となっており、通過周波数が１５０ＭＨｚになっていることが分かる。また、減衰量が２０ｄＢとなる周波数帯域は１４６ＭＨｚ～１５４ＭＨｚとなっており、Ｆｏ－４ＭＨｚで約２５．１ｄＢの減衰量が得られ、Ｆｏ＋４ＭＨｚで約２５．６ｄＢの減衰量が得られて、Ｆｏ±４ＭＨｚで２０ｄＢの設定減衰量を満足していることが分かる。さらに、第１実施例のＢＰＦ１の挿入損失・減衰量の周波数レンジを１３０ＭＨｚ～１７０ＭＨｚとした周波数特性を図３に示す。図３を参照すると、Ｆｏの高域の減衰域において１５８ＭＨｚに減衰極が生じており、Ｆｏの低域の減衰域において１４２ＭＨｚに減衰極が生じていることが分かる。これにより、本発明の第１実施例のＢＰＦ１は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒを１個だけ備えていても、通過周波数Ｆｏの高域の周波数Ｆａと低域の周波数Ｆｂにおいて有極特性を持ち、減衰特性が改善されていることが分かる。

【0018】

ところで、本発明の第１実施例のＢＰＦ１において、パラメータ値を変更することにより、ＢＰＦ１の通過周波数をＦｏとした時に、並列共振回路Ｈ１をＦｏの高域の周波数Ｆａ１で共振するように、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能させる。また、並列共振回路Ｈ２をＦｏの高域の周波数Ｆａ２で共振するように、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能するよう設定することができる。
このように設定された第１実施例のＢＰＦ１の等価回路のＢＰＦ１ｂの回路構成を図５（ｂ）に示す。図５（ｂ）に示す等価回路のＢＰＦ１ｂでは、並列共振回路Ｈ１をインダクタンスＬ２に、並列共振回路Ｈ２をインダクタンスＬ２に等価的に置き換えている。共振器ＲはＢＰＦ１の共振器Ｒと同様に電気長が約λ／４とされ同様の構成とされている。

【0019】

ここで、前述と同様に等価回路のＢＰＦ１ｂの通過周波数Ｆｏを１５０ＭＨｚとし、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒの本体１０の比誘電率εｒを９３、外導体１１の内径ｂと内導体１２の外径ａの比率ｂ／ａを３．６とすると、共振器Ｒの特性インピーダンスＷは約７．９６９６Ωと求められる。この結果を踏まえ、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴのインピーダンスＺｏを５０Ωとして、結合素子とされるインダクタンスＬ２のパラメータ値と、共振器Ｒの電気長がλ／４となる自己共振周波数Ｆｖを伝送関数計算やコンピュータシミュレーションから求めると、Ｌ２は約４４７．６３７ｎＨと、Ｆｖは約１４６．５２６ＭＨｚと求められる。

【0020】

上記のように設定された本発明の第１実施例のＢＰＦ１では、並列共振回路Ｈ１および並列共振回路Ｈ２はＦｏの周波数においてインダクタンスの結合素子、すなわち、インダクタンスＬ２として機能する。これにより、並列共振回路Ｈ１および並列共振回路Ｈ２はＦｏにおいてインダクタンスＬ２のパラメータ値となる。
本発明の第１実施例のＢＰＦ１の電気定数を減衰域の第１の高域側有極周波数Ｆａ１を１５８ＭＨｚとし、第２の高域側有極周波数Ｆａ２を１６２ＭＨｚとし、次に示す設定条件で電気定数を求める。設定条件は、Ｆｏ＝１５０ＭＨｚ，Ｚｏ＝５０Ω，εｒ＝９３，ｂ／ａ＝３．６，Ｗ＝７．９６９６Ω，Ｆｖ＝１４６．５２６ＭＨｚで、Ｆｏ±４ＭＨｚで約２０ｄＢが設定減衰量とされる。

【0021】

そして、前述したように並列共振回路Ｈ１および並列共振回路Ｈ２は、ＦｏにおいてインダクタンスＬ２と同じパラメータ値である約４４７．６３７ｎＨとなることをさらなる条件として電気定数を計算する。すると、並列共振回路Ｈ１における減衰域の有極周波数Ｆａ１は１５８ＭＨｚとなるから、Ｌａは約４４．１８２７ｎＨと、Ｃａは約２２．９６５４ｐＦと求められる。また、並列共振回路Ｈ２における減衰域の有極周波数Ｆａ２は１６２ＭＨｚとなるから、Ｌｂは約６３．８６０４ｎＨと、Ｃｂは約１５．１１４０ｐＦと求められる。
上記変更されたパラメータ値とされた第１実施例のＢＰＦ１の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を図６に示す。図６において、横軸は１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの周波数軸であり、縦軸は挿入損失・減衰量［ｄＢ］およびＶＳＷＲとされている。図６を参照すると、１５０ＭＨｚが最小損失でＶＳＷＲ最良点となっており、通過周波数が１５０ＭＨｚになっていることが分かる。また、減衰量はＦｏ－４ＭＨｚで約１６．３ｄＢの減衰量となるが、Ｆｏ＋４ＭＨｚで約３２．２ｄＢの減衰量が得られていることが分かる。さらに、上記変更されたパラメータ値とされた第１実施例のＢＰＦ１の挿入損失・減衰量の周波数レンジを１３０ＭＨｚ～１７０ＭＨｚとした周波数特性を図７に示す。図７を参照すると、Ｆｏの高域の減衰域において１５８ＭＨｚおよび１６２ＭＨｚに減衰極が生じていることが分かる。これにより、本発明の第１実施例のＢＰＦ１は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒを１個だけ備えていても、通過周波数Ｆｏの高域の周波数Ｆａ１，Ｆａ２において有極特性を持ち、減衰特性が改善されていることが分かる。

【0022】

さらに、本発明の第１実施例のＢＰＦ１において、パラメータ値をさらに変更することにより、ＢＰＦ１の通過周波数をＦｏとした時に、並列共振回路Ｈ１をＦｏの低域の周波数Ｆｂ１で共振するように、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子として機能させる。また、並列共振回路Ｈ２をＦｏの低域の周波数Ｆｂ２で共振するように、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子として機能するよう設定することができる。
このように設定された第１実施例のＢＰＦ１の等価回路のＢＰＦ１ｃの回路構成を図５（ｃ）に示す。図５（ｃ）に示す等価回路のＢＰＦ１ｃでは、並列共振回路Ｈ１をキャパシタンスＣ３に、並列共振回路Ｈ２をキャパシタンスＣ３に等価的に置き換えている。共振器ＲはＢＰＦ１の共振器Ｒと同様に電気長が約λ／４とされ同様の構成とされている。

【0023】

ここで、前述と同様に等価回路のＢＰＦ１ｃの通過周波数Ｆｏを１５０ＭＨｚとし、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒの本体１０の比誘電率εｒを９３、外導体１１の内径ｂと内導体１２の外径ａの比率ｂ／ａを３．６とすると、共振器Ｒの特性インピーダンスＷは約７．９６９６Ωと求められる。この結果を踏まえ、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴのインピーダンスＺｏを５０Ωとして、結合素子とされるインダクタンスＬ２のパラメータ値と、共振器Ｒの電気長がλ／４となる自己共振周波数Ｆｖを伝送関数計算やコンピュータシミュレーションから求めると、Ｃ３は約２．４５６５２ｐＦと、Ｆｖは約１５３．５５８ＭＨｚと求められる。

【0024】

上記のように設定された本発明の第１実施例のＢＰＦ１では、並列共振回路Ｈ１および並列共振回路Ｈ２はＦｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子、すなわち、キャパシタンスＣ３として機能する。これにより、並列共振回路Ｈ１および並列共振回路Ｈ２はＦｏにおいてキャパシタンスＣ３のパラメータ値となる。
本発明の第１実施例のＢＰＦ１の電気定数を減衰域の第１の低域側有極周波数Ｆｂ１を１３８ＭＨｚとし、第２の低域側有極周波数Ｆｂ２を１４２ＭＨｚとし、次に示す設定条件で電気定数を求める。設定条件は、Ｆｏ＝１５０ＭＨｚ，Ｚｏ＝５０Ω，εｒ＝９３，ｂ／ａ＝３．６，Ｗ＝７．９６９６Ω，Ｆｖ＝１５３．５５８ＭＨｚで、Ｆｏ±４ＭＨｚで約２０ｄＢが設定減衰量とされる。

【0025】

そして、前述したように並列共振回路Ｈ１および並列共振回路Ｈ２は、ＦｏにおいてキャパシタンスＣ３と同じパラメータ値である約２．４５６５２ｐＦとなることをさらなる条件として電気定数を計算する。すると、並列共振回路Ｈ１における減衰域の有極周波数Ｆｂ１は１３８ＭＨｚとなるから、Ｌａは約８３．１６７４ｎＨと、Ｃａは約１５．９９３０ｐＦと求められる。また、並列共振回路Ｈ２における減衰域の有極周波数Ｆｂ２は１４２ＭＨｚとなるから、Ｌｂは約５３．０９２６ｎＨと、Ｃｂは約２３．６６０８ｐＦと求められる。
上記さらに変更されたパラメータ値とされた第１実施例のＢＰＦ１の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を図８に示す。図８において、横軸は１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの周波数軸であり、縦軸は挿入損失・減衰量［ｄＢ］およびＶＳＷＲとされている。図８を参照すると、１５０ＭＨｚが最小損失でＶＳＷＲ最良点となっており、通過周波数が１５０ＭＨｚになっていることが分かる。また、減衰量はＦｏ－４ＭＨｚで約３１．６ｄＢの減衰量の減衰量が得られているが、Ｆｏ＋４ＭＨｚで約１６．７ｄＢとなることが分かる。さらに、上記さらに変更されたパラメータ値とされた第１実施例のＢＰＦ１の挿入損失・減衰量の周波数レンジを１３０ＭＨｚ～１７０ＭＨｚとした周波数特性を図９に示す。図９を参照すると、Ｆｏの低域の減衰域において１３８ＭＨｚおよび１４２ＭＨｚに減衰極が生じていることが分かる。これにより、本発明の第１実施例のＢＰＦ１は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒを１個だけ備えていても、通過周波数Ｆｏの低域の周波数Ｆｂ１，Ｆｂ２において有極特性を持ち、減衰特性が改善されていることが分かる。

【0026】

＜本発明の第２実施例＞
本発明にかかる第２実施例のバンドパスフィルタ２の回路構成を図１０に示す。
図１０に示す本発明の第２実施例のＢＰＦ２は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に共振器Ｒａ１と共振器Ｒａ２とがアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｒａ１とを結合する並列共振回路Ｈａ１と、共振器Ｒａ１と共振器Ｒａ２とを結合する並列共振回路Ｈａ２と、共振器Ｒａ２と出力端子ＯＵＴとを結合する並列共振回路Ｈａ３とが縦続に接続されて構成されている。また、シャント接続されている共振器Ｒａ１と共振器Ｒａ２に並列に同調周波数を微調整するキャパシタンスＣｔ１，Ｃｔ２がそれぞれ接続されている。共振器Ｒａ１，Ｒａ２は通過周波数Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定され、図４（ａ）～図４（ｃ）に示す半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒと同様の構成とされている。並列共振回路Ｈａ１はインダクタンスＬａ１とキャパシタンスＣａ１とが並列接続されて構成され、並列共振回路Ｈａ２はインダクタンスＬａ２とキャパシタンスＣａ２とが並列接続されて構成され、並列共振回路Ｈａ３はインダクタンスＬａ３とキャパシタンスＣａ３とが並列接続されて構成されている。

【0027】

図１０に示す本発明の第２実施例のＢＰＦ２において、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとのインピーダンスをＺｏとし、ＢＰＦ２の通過周波数をＦｏとした時に、並列共振回路Ｈａ１はＦｏの高域の周波数ＦＨａ１で共振し、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能する。また、並列共振回路Ｈａ２はＦｏの低域の周波数ＦＬａで共振し、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子として機能する。さらに、並列共振回路Ｈａ３はＦｏの高域の周波数ＦＨａ２で共振し、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能する。そして、ＢＰＦ２の減衰域においてＦＨａ１，ＦＨａ２とＦＬａの周波数において減衰極を生じるようになる。すなわち、本発明の第２実施例のＢＰＦ２は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒを２個備え、減衰域においてＦｏの高域側に２個と低域側に１個の減衰極を持つ有極特性とされ、減衰特性が改善されている。

【0028】

図１０に示す本発明の第２実施例のＢＰＦ２の電気定数を求めるために、ＢＰＦ２の等価回路とされるＢＰＦ２ａの回路構成を図１３に示す。図１３に示すＢＰＦ２ａでは、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に２個の共振器Ｒａ１，Ｒａ２がアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｒａ１とを結合するインダクタンスＬａ０と、共振器Ｒａ１と共振器Ｒａ２とを結合するキャパシタンスＣａ０と、共振器Ｒａ２と出力端子ＯＵＴとを結合するインダクタンスＬａ０とが縦続に接続されて構成されている。すなわち、等価回路のＢＰＦ２ａでは、並列共振回路Ｈａ１および並列共振回路Ｈａ２をインダクタンスＬａ０に、並列共振回路Ｈａ２をキャパシタンスＣａ０に等価的に置き換えている。共振器Ｒａ１，Ｒａ２は図４（ａ）～図４（ｃ）に示す共振器Ｒと同様とされている。

【0029】

ここで、等価回路のＢＰＦ２ａの通過周波数Ｆｏを１５０ＭＨｚ、減衰量ＡｔｔをＦｏ±４ＭＨｚにて３０ｄＢとし、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒａ１，Ｒａ２の本体１０の比誘電率εｒを７５、外導体１１の内径ｂと内導体１２の外径ａの比率ｂ／ａを３．６に定めると、共振器Ｒａ１，Ｒａ２の特性インピーダンスＷは約８．８７４５７Ωと求められる。この結果を踏まえ、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴのインピーダンスＺｏを５０Ωとして、結合素子とされるインダクタンスＬａ０およびキャパシタンスＣａ０のパラメータ値と、共振器Ｒａ１，Ｒａ２の電気長がλ／４となる自己共振周波数Ｆｖを伝送関数計算やコンピュータシミュレーションから求めると、Ｌａ０は約３０７．１８６ｎＨと、Ｃａ０は約０．６４４５９２ｐＦと、Ｆｖは約１５０．０９０ＭＨｚと求められる。また、Ｃｔ１は約３．０ｐＦと、Ｃｔ２も約３．０ｐＦに設定される。

【0030】

本発明の第２実施例のＢＰＦ２では、並列共振回路Ｈａ１および並列共振回路Ｈａ３はＦｏの周波数においてインダクタンスの結合素子、すなわち、インダクタンスＬａ０として機能し、並列共振回路Ｈａ２はＦｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子、すなわち、キャパシタンスＣａ０として機能する。これにより、並列共振回路Ｈａ１および並列共振回路Ｈａ３はＦｏにおいてインダクタンスＬａ０のパラメータ値となり、並列共振回路Ｈａ２はＦｏの周波数においてキャパシタンスＣａ０のパラメータ値となる。
本発明の第２実施例のＢＰＦ２の電気定数を減衰域の第１の高域側有極周波数ＦＨａ１を１５８ＭＨｚとし、第２の高域側有極周波数ＦＨａ２を１６６ＭＨｚとし、減衰域の低域側有極周波数ＦＬａを１４２ＭＨｚとし、次に示す設定条件で電気定数を求める。設定条件は、Ｆｏ＝１５０ＭＨｚ，Ｚｏ＝５０Ω，εｒ＝７５，ｂ／ａ＝３．６，Ｗ＝８．８７４５７Ω，Ｆｖ＝１５０．０９０ＭＨｚで、Ｆｏ±４ＭＨｚで３０ｄＢが設定減衰量とされる。

【0031】

そして、前述したように並列共振回路Ｈａ１および並列共振回路Ｈａ３は、ＦｏにおいてインダクタンスＬａ０と同じパラメータ値である約３０７．１８６ｎＨと、並列共振回路Ｈａ２は、ＦｏにおいてキャパシタンスＣａ０と同じパラメータ値である約０．６４４５９２ｐＦとなることをさらなる条件として電気定数を計算する。すると、並列共振回路Ｈａ１における減衰域の有極周波数ＦＨａ１は１５８ＭＨｚとなるから、Ｌａ１は約３０．３１９９ｎＨと、Ｃａ１は約３３．４６５６ｐＦと求められる。また、並列共振回路Ｈａ２における減衰域の有極周波数ＦＬａは１４２ＭＨｚとなるから、Ｌａ２は約２０２．３３４ｎＨと、Ｃａ２は約６．２０８６１ｐＦと求められる。さらに、並列共振回路Ｈａ３における減衰域の有極周波数ＦＨａ２は１６６ＭＨｚとなるから、Ｌａ３は約５６．３６２８ｎＨと、Ｃａ３は約１６．３０９２ｐＦと求められる。なお、Ｃｔ１は約３．０６９ｐＦとＣｔ２は約３．０７２ｐＦと調整される。
なお、同調周波数を微調整するキャパシタンスＣｔ１，Ｃｔ２の値が第２実施例のＢＰＦ２と等価回路のＢＰＦ２ａとで僅かに異なるのは、ＢＰＦ２において減衰極を持たせた影響によるＶＳＷＲの周波数特性を補正したことによる。

【0032】

上記求められたパラメータ値とされた第２実施例のＢＰＦ２の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を図１１に示す。図１１において、横軸は１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの周波数軸であり、縦軸は挿入損失・減衰量［ｄＢ］およびＶＳＷＲとされている。図１１を参照すると、１５０ＭＨｚが最小損失でＶＳＷＲ最良点となっており、通過周波数が１５０ＭＨｚになっていることが分かる。また、減衰量が３０ｄＢとなる周波数帯域は１４６ＭＨｚ～１５４ＭＨｚとなっており、Ｆｏ－４ＭＨｚで約３５．５ｄＢの減衰量が得られ、Ｆｏ＋４ＭＨｚで約４０．２ｄＢの減衰量が得られて、Ｆｏ±４ＭＨｚで３０ｄＢの設定減衰量を満足していることが分かる。さらに、上記パラメータ値とされた第２実施例のＢＰＦ２の挿入損失・減衰量の周波数レンジを１３０ＭＨｚ～１７０ＭＨｚとした周波数特性を図１２に示す。図１２を参照すると、Ｆｏの高域の減衰域において１５８ＭＨｚおよび１６６ＭＨｚに減衰極が生じており、Ｆｏの低域の減衰域において１４２ＭＨｚに減衰極が生じていることが分かる。これにより、本発明の第２実施例のＢＰＦ２は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒを２個備え、通過周波数Ｆｏの高域の周波数ＦＨａ１，ＦＨａ２および低域の周波数ＦＬａにおいて有極特性を持ち、減衰特性が改善されていることが分かる。

【0033】

＜本発明の第３実施例＞
本発明にかかる第３実施例のバンドパスフィルタ３の回路構成を図１４に示す。
図１４に示す本発明の第３実施例のＢＰＦ３は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に共振器Ｒｂ１と共振器Ｒｂ２と共振器Ｒｂ３がアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｒｂ１とを結合する並列共振回路Ｈｂ１と、共振器Ｒｂ１と共振器Ｒｂ２とを結合する並列共振回路Ｈｂ２と、共振器Ｒｂ２と共振器Ｒｂ３とを結合する並列共振回路Ｈｂ３と、共振器Ｒｂ３と出力端子ＯＵＴとを結合する並列共振回路Ｈｂ４とが縦続に接続されて構成されている。また、シャント接続されている共振器Ｒｂ１ないし共振器Ｒｂ３に並列に同調周波数を微調整するキャパシタンスＣｔ１，Ｃｔ２，Ｃｔ３がそれぞれ接続されている。共振器Ｒｂ１ないし共振器Ｒｂ３は通過周波数Ｆｏの波長をλとした時に、電気長が約λ／４に設定され、図４（ａ）～図４（ｃ）に示す半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒと同様の構成とされている。並列共振回路Ｈｂ１はインダクタンスＬｂ１とキャパシタンスＣｂ１とが並列接続されて構成され、並列共振回路Ｈｂ２はインダクタンスＬｂ２とキャパシタンスＣｂ２とが並列接続されて構成され、並列共振回路Ｈｂ３はインダクタンスＬｂ３とキャパシタンスＣｂ３とが並列接続されて構成され、並列共振回路Ｈｂ４はインダクタンスＬｂ４とキャパシタンスＣｂ４とが並列接続されて構成されている。

【0034】

図１４に示す本発明の第３実施例のＢＰＦ３において、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとのインピーダンスをＺｏとし、ＢＰＦ３の通過周波数をＦｏとした時に、並列共振回路Ｈｂ１はＦｏの低域の周波数ＦＬｂ１で共振し、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子として機能する。また、並列共振回路Ｈｂ２はＦｏの高域の周波数ＦＨｂ１で共振し、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能する。さらに、並列共振回路Ｈｂ３はＦｏの高域の周波数ＦＨｂ２で共振し、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能する。さらにまた、並列共振回路Ｈｂ４はＦｏの低域の周波数ＦＬｂ２で共振し、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子として機能する。そして、ＢＰＦ３の減衰域においてＦＨｂ１，ＦＨｂ２とＦＬｂ１，ＦＬｂ２の周波数において減衰極を生じるようになる。すなわち、本発明の第３実施例のＢＰＦ３は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器を３個備え、減衰域においてＦｏの高域側に２個と低域側に２個の減衰極を持つ有極特性とされ、減衰特性が改善されている。

【0035】

図１４に示す本発明の第３実施例のＢＰＦ３の電気定数を求めるために、ＢＰＦ３の等価回路とされるＢＰＦ３ａの回路構成を図１７に示す。図１７に示すＢＰＦ３ａでは、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に３個の共振器Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３がアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｒｂ１とを結合するキャパシタンスＣｂ０と、共振器Ｒｂ１と共振器Ｒｂ２とを結合するインダクタンスＬｂ０と、共振器Ｒｂ２と共振器Ｒｂ３とを結合するインダクタンスＬｂ０と、共振器Ｒｂ３と出力端子ＯＵＴとを結合するキャパシタンスＣｂ０とが縦続に接続されて構成されている。すなわち、等価回路のＢＰＦ３ａでは、並列共振回路Ｈｂ１および並列共振回路Ｈｂ４をキャパシタンスＣｂ０に、並列共振回路Ｈｂ２および並列共振回路Ｈｂ３をインダクタンスＬｂ０に等価的に置き換えている。共振器Ｒｂ１ないし共振器Ｒｂ２は図４（ａ）～図４（ｃ）に示す共振器Ｒと同様とされている。

【0036】

ここで、等価回路のＢＰＦ３ａの通過周波数Ｆｏを１５０ＭＨｚ、減衰量ＡｔｔをＦｏ±４ＭＨｚにて４０ｄＢとし、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒｂ１ないし共振器Ｒｂ３の本体１０の比誘電率εｒを３４、外導体１１の内径ｂと内導体１２の外径ａの比率ｂ／ａを３．６に定めると、共振器Ｒｂ１ないし共振器Ｒｂ３の特性インピーダンスＷは約１３．１８０７Ωと求められる。この結果を踏まえ、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴのインピーダンスＺｏを５０Ωとして、結合素子とされるインダクタンスＬｂ０およびキャパシタンスＣｂ０のパラメータ値と、共振器Ｒｂ１ないし共振器Ｒｂ３の電気長がλ／４となる自己共振周波数Ｆｖを伝送関数計算やコンピュータシミュレーションから求めると、Ｌｂ０は約２２００．７６ｎＨと、Ｃｂ０は約３．９６７６５ｐＦと、共振器Ｒｂ１のＦｖは約１５７．８７７ＭＨｚと、共振器Ｒｂ２のＦｖは約１５２．３８２ＭＨｚと、共振器Ｒｂ３のＦｖは約１５７．８７７ＭＨｚと求められる。また、Ｃｔ１は約３．０ｐＦとなり、Ｃｔ２およびＣｔ３も約３．０ｐＦとなる。

【0037】

本発明の第３実施例のＢＰＦ３では、並列共振回路Ｈｂ１および並列共振回路Ｈｂ４はＦｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子、すなわち、キャパシタンスＣｂ０として機能し、並列共振回路Ｈｂ２および並列共振回路Ｈｂ３はＦｏの周波数においてインダクタンスの結合素子、すなわち、インダクタンスＬｂ０として機能する。これにより、並列共振回路Ｈｂ１および並列共振回路Ｈｂ４はＦｏの周波数においてキャパシタンスＣｂ０のパラメータ値となり、並列共振回路Ｈｂ２および並列共振回路Ｈｂ３はＦｏにおいてインダクタンスＬｂ０のパラメータ値となる。
本発明の第３実施例のＢＰＦ３の電気定数を減衰域の第１の高域側有極周波数ＦＨｂ１を１５８ＭＨｚとし、第２の高域側有極周波数ＦＨｂ２を１６６ＭＨｚとし、減衰域の第１の低域側有極周波数ＦＬｂ１を１３４ＭＨｚとし、減衰域の第２の低域側有極周波数ＦＬｂ２を１４２ＭＨｚとし、次に示す設定条件で電気定数を求める。設定条件は、Ｆｏ＝１５０ＭＨｚ，Ｚｏ＝５０Ω，εｒ＝３４，ｂ／ａ＝３．６，Ｗ＝１３．１８０７Ω，共振器Ｒｂ１のＦｖは約１５７．８７７ＭＨｚ、共振器Ｒｂ２のＦｖは約１５２．３８２ＭＨｚ、共振器Ｒｂ３のＦｖは約１５７．８７７ＭＨｚで、Ｆｏ±４ＭＨｚで４０ｄＢが設定減衰量とされる。

【0038】

そして、前述したように並列共振回路Ｈｂ１および並列共振回路Ｈｂ４はＦｏの周波数においてキャパシタンスＣｂ０のパラメータ値である約３．９６７６５ｐＦとなり、並列共振回路Ｈｂ２および並列共振回路Ｈｂ３は、ＦｏにおいてインダクタンスＬｂ０と同じパラメータ値である約２２００．７６ｎＨとなることをさらなる条件として電気定数を計算する。すると、並列共振回路Ｈｂ１における減衰域の有極周波数ＦＬｂ１は１３４ＭＨｚとなるから、Ｌｂ１は約７１．８０４８ｎＨと、Ｃｂ１は約１９．６４６１ｐＦと求められる。また、並列共振回路Ｈｂ２における減衰域の有極周波数ＦＨｂ１は１５８ＭＨｚとなるから、Ｌｂ２は約２１７．２２０ｎＨと、Ｃｂ２は約４．６７１１７ｐＦと求められる。さらに、並列共振回路Ｈｂ３における減衰域の有極周波数ＦＨｂ２は１６６ＭＨｚとなるから、Ｌｂ３は約４０３．７９８ｎＨと、Ｃｂ３は約２．２７６４６ｐＦと求められる。さらにまた、並列共振回路Ｈｂ４における減衰域の有極周波数ＦＬｂ２は１４２ＭＨｚとなるから、Ｌｂ４は約３２．８７１６ｎＨと、Ｃｂ４は約３８．２１５８ｐＦと求められる。なお、Ｃｔ１は約２．９０７ｐＦとなりＣｔ２は約２．９２１ＰＦとなりＣｔ３は約２．９３６ｐＦと調整される。
なお、同調周波数を微調整するキャパシタンスＣｔ１～Ｃｔ３の値が第３実施例のＢＰＦ３と等価回路のＢＰＦ３ａとで僅かに異なるのは、ＢＰＦ３において減衰極を持たせた影響によるＶＳＷＲの周波数特性を補正したことによる。

【0039】

上記求められたパラメータ値とされた第３実施例のＢＰＦ３の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を図１５に示す。図１５において、横軸は１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの周波数軸であり、縦軸は挿入損失・減衰量［ｄＢ］およびＶＳＷＲとされている。図１５を参照すると、１５０ＭＨｚが最小損失でＶＳＷＲ最良点となっており、通過周波数が１５０ＭＨｚになっていることが分かる。また、減衰量が４０ｄＢとなる周波数帯域は１４６ＭＨｚ～１５４ＭＨｚ以上となっており、Ｆｏ－４ＭＨｚで約５０．１ｄＢの減衰量が得られ、Ｆｏ＋４ＭＨｚで約５０．８ｄＢの減衰量が得られて、Ｆｏ±４ＭＨｚで４０ｄＢの設定減衰量を満足していることが分かる。さらに、上記パラメータ値とされた第３実施例のＢＰＦ３の挿入損失・減衰量の周波数レンジを１３０ＭＨｚ～１７０ＭＨｚとした周波数特性を図１６に示す。図１６を参照すると、Ｆｏの高域の減衰域において１５８ＭＨｚおよび１６６ＭＨｚに減衰極が生じており、Ｆｏの低域の減衰域において１４２ＭＨｚおよび１３４ＭＨｚに減衰極が生じていることが分かる。これにより、本発明の第３実施例のＢＰＦ３は、半同軸型誘電体共振器とされた共振器Ｒを３個備え、通過周波数Ｆｏの高域の周波数ＦＨｂ１，ＦＨｂ２および低域の周波数ＦＬｂ１，ＦＬｂ２において有極特性を持ち、減衰特性が改善されていることが分かる。

【0040】

＜本発明の第４実施例＞
本発明にかかる第４実施例のバンドパスフィルタ４の回路構成を図１８に示す。
図１８に示す本発明の第４実施例のＢＰＦ４は、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間にインダクタンスＬｐとキャパシタンスＣｐとの並列共振回路からなる共振器Ｈｐがアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｈｐとを結合する並列共振回路Ｈｃ１と、共振器Ｈｐと出力端子ＯＵＴとを結合する並列共振回路Ｈｃ２とが縦続に接続されて構成されている。並列共振回路Ｈｃ１はインダクタンスＬｃ１とキャパシタンスＣｃ１とが並列接続されて構成され、並列共振回路Ｈｃ２はインダクタンスＬｃ２とキャパシタンスＣｃ２とが並列接続されて構成されている。

【0041】

図１８に示す本発明の第４実施例のＢＰＦ４において、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとのインピーダンスをＺｏとし、ＢＰＦ４の通過周波数をＦｏとした時に、共振器ＨｐはＦｏで共振し、並列共振回路Ｈｃ１はＦｏの高域の周波数ＦＨｃで共振し、Ｆｏの周波数においてインダクタンスの結合素子として機能する。さらに、並列共振回路Ｈｃ２はＦｏの低域の周波数ＦＬｃで共振し、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子として機能する。そして、ＢＰＦ４の減衰域においてＦＨｃ，ＦＬｃの周波数において減衰極を生じるようになる。すなわち、本発明の第４実施例のＢＰＦ４は、共振器Ｈｐを１個だけ備え、減衰域においてＦｏの高域側と低域側に減衰極を持つ有極特性とされ、減衰特性が改善されている。

【0042】

図１８に示す本発明の第４実施例のＢＰＦ４の電気定数を求めるために、ＢＰＦ４の等価回路とされるＢＰＦ４ａの回路構成を図２１に示す。図２１に示すＢＰＦ４ａでは、入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴとの間に集中定数による並列共振回路とされた共振器Ｈｐがアースとの間でシャント接続され、入力端子ＩＮと共振器Ｈｐとを結合するインダクタンスＬｃ０と、共振器Ｈｐと出力端子ＯＵＴとを結合するキャパシタンスＣｃ０とが縦続に接続されて構成されている。すなわち、等価回路のＢＰＦ４ａでは、並列共振回路Ｈｃ１をインダクタンスＬｃ０に、並列共振回路Ｈｃ２をキャパシタンスＣｃ０に等価的に置き換えている。共振器ＨｐはＢＰＦ４の集中定数による共振器Ｈｐと同様の構成とされている。

【0043】

ここで、等価回路のＢＰＦ４ａの通過周波数Ｆｏを１５０ＭＨｚ、減衰量ＡｔｔをＦｏ±４ＭＨｚにて２０ｄＢとし、集中定数による並列共振回路とされた共振器ＨｐはＦｏで共振することから自己共振周波数Ｆｖは１５０ＭＨｚとなり、キャパシタンスＣｐを１０ｐＦとおくと、インダクタンスＬｐは約１１２．５７９ｎＨとなる。入力端子ＩＮと出力端子ＯＵＴのインピーダンスＺｏを５０Ωとして、結合素子とされるインダクタンスＬｃ０およびキャパシタンスＣｃ０のパラメータ値を求めると、Ｌｃ０は約１４３６．５６ｎＨと、Ｃｃ０は約０．７８３６７ｐＦと求められる。
そして、本発明の第４実施例のＢＰＦ４では、並列共振回路Ｈｃ１はＦｏの周波数においてインダクタンスの結合素子、すなわち、インダクタンスＬｃ０として機能する。また、並列共振回路Ｈｃ２はＦｏの周波数においてキャパシタンスの結合素子、すなわち、キャパシタンスＣｃ０として機能する。これにより、並列共振回路Ｈｃ１はＦｏにおいてインダクタンスＬｂ０のパラメータ値となり、並列共振回路Ｈｃ２はＦｏの周波数においてキャパシタンスＣｃ０のパラメータ値となる。

【0044】

本発明の第４実施例のＢＰＦ４の電気定数を減衰域の高域側有極周波数ＦＨｃを１５８ＭＨｚとし、減衰域の低域側有極周波数ＦＬｃを１４２ＭＨｚとし、次に示す設定条件で電気定数を求める。設定条件は、Ｆｏ＝１５０ＭＨｚ，Ｚｏ＝５０Ω，共振器ＨｐのＦｖ＝１５０ＭＨｚ、Ｆｏ±４ＭＨｚで２０ｄＢが設定減衰量とされる。
そして、前述したように並列共振回路Ｈｃ１は、ＦｏにおいてインダクタンスＬｃ０と同じパラメータ値である約１４３６．５６ｎＨとなり、並列共振回路Ｈｃ２は、Ｆｏの周波数においてキャパシタンスＣｃ０のパラメータ値である約０．７８３６７ｐＦとなることをさらなる条件として電気定数を計算する。すると、並列共振回路Ｈｃ１における減衰域の有極周波数ＦＨｃは１５８ＭＨｚとなるから、Ｌｃ１は約１４１．７９２ｎＨと、Ｃｃ１は約７．１５６０９ｐＦと求められる。また、並列共振回路Ｈｃ２における減衰域の有極周波数ＦＬｃは１４２ＭＨｚとなるから、Ｌｃ２は約１６６．４２６ｎＨと、Ｃｂ２は約７．５４８１９ｐＦと求められる。

【0045】

上記求められたパラメータ値とされた第４実施例のＢＰＦ４の挿入損失・減衰量およびＶＳＷＲの周波数特性を図１９に示す。図１９において、横軸は１４５ＭＨｚ～１５５ＭＨｚの周波数軸であり、縦軸は挿入損失・減衰量［ｄＢ］およびＶＳＷＲとされている。図１９を参照すると、１５０ＭＨｚが最小損失でＶＳＷＲ最良点となっており、通過周波数が１５０ＭＨｚになっていることが分かる。また、減衰量が２０ｄＢとなる周波数帯域は１４６ＭＨｚ～１５４ＭＨｚ以上となっており、Ｆｏ－４ＭＨｚで約２９．５ｄＢの減衰量が得られ、Ｆｏ＋４ＭＨｚで約２９．７ｄＢの減衰量が得られて、Ｆｏ±４ＭＨｚで２０ｄＢの設定減衰量を満足していることが分かる。さらに、上記パラメータ値とされた第４実施例のＢＰＦ４の挿入損失・減衰量の周波数レンジを１３０ＭＨｚ～１７０ＭＨｚとした周波数特性を図２０に示す。図２０を参照すると、Ｆｏの高域の減衰域において１５８ＭＨｚに減衰極が生じており、Ｆｏの低域の減衰域において１４２ＭＨｚに減衰極が生じていることが分かる。これにより、本発明の第４実施例のＢＰＦ４は、集中定数による並列共振回路とされた共振器Ｈｐを１個だけ備え、通過周波数Ｆｏの高域の周波数ＦＨｃおよび低域の周波数ＦＬｃにおいて有極特性を持ち、減衰特性が改善されていることが分かる。
このように、共振器を集中定数による並列共振回路で構成しても、結合素子を並列共振回路で構成し、結合素子を通過帯域の中心周波数で電気的にインダクタンスまたはキャパシタンスと等価となるパラメータ値とすることにより、通過周波数の高域および低域において減衰極を持たせることができる有極特性のバンドパスフィルタとすることができる。

【産業上の利用可能性】

【0046】

以上説明した本発明にかかる実施例のバンドパスフィルタにおいて、電気定数とされるパラメータ値は、上記記載したパラメータ値に限定されるものではなく、各バンドパスフィルタにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏することができるパラメータ値とされていれば、上記記載したパラメータ値に限定されるものではない。すなわち、このパラメータ値には、上記記載したパラメータ値の上下に許容範囲があり、この許容範囲は各バンドパスフィルタにおいて上記記載した機能および作用と同等の機能および作用を奏する範囲とされている。
以上説明した本発明にかかる第２実施例および第３実施例のバンドパスフィルタにおいては、インダクタンスとして機能する並列共振回路をキャパシタンスとして機能させると共に、キャパシタンスとして機能する並列共振回路をインダクタンスとして機能させてもよい。この場合、キャパシタンスとして機能させる並列共振回路はＦｏの低域の周波数で共振するように電気定数を変更すると共に、インダクタンスとして機能させる並列共振回路はＦｏの高域の周波数で共振するように電気定数を変更する。これにより、並列共振回路の共振周波数において、減衰域に複数の減衰極を持たせることができる。なお、上記構成とすると第２実施例のバンドパスフィルタにおいては、高域に２つの減衰極を持つことに替えて低域に２つの減衰極を持つようになる。
以上説明した本発明にかかる実施例のバンドパスフィルタにおいては、共振器として半同軸型誘電体共振器を用いて構成したが、これに限ることはなく、半同軸誘電体共振器に替えて、前記半同軸型誘電体共振器と同じ周波数で共振するヘリカル型共振器あるいは集中定数による共振回路で構成することができる。
本発明にかかる実施例のバンドパスフィルタは、集中定数型共振器、ヘリカル型共振器または半同軸型共振器を備えるバンドパスフィルタにおいて、結合素子を並列共振回路で構成し、結合素子を通過帯域の中心周波数とされる通過周波数で電気的にインダクタンスまたはキャパシタンスと等価となるパラメータ値とすることにより、減衰域において減衰極を生じさせることのできるバンドパスフィルタを実現することができる。

【0047】

従来のバンドパスフィルタにおいて減衰域に有極特性を持たせるには、共振素子間を結合しなければならないことから、対象となる共振素子が複数個必要になるが、本発明のバンドパスフィルタでは、共振器が１個であっても減衰域に２点の有極特性を持たせることが可能となる。本発明のバンドパスフィルタにおいて、共振器の数をＮ個とすると、結合素子の数は（Ｎ＋１）個となり、結合素子と同数の減衰極を生じさせることができることから、多くの減衰極を持つ有極特性のバンドバスフィルタとすることが可能となる。この場合、通過周波数において結合素子を電気的にインダクタンスと等価となるパラメータ値とすることにより、通過周波数の高域側に減衰極を生じさせることができ、通過周波数において結合素子を電気的にキャパシタンスと等価となるパラメータ値とすることにより、通過周波数の低域側に減衰極を生じさせることができる。

【符号の説明】

【0048】

１，２，３，４ バンドパスフィルタ、１０ 本体、１０ａ 貫通孔、１１ 外導体、１２ 内導体、１３ 短絡面、１４ 開放面、ＢＰＦ１，ＢＰＦ１ａ，ＢＰＦ１ｂ，ＢＰＦ２，ＢＰＦ２ａ，ＢＰＦ３，ＢＰＦ３ａ，ＢＰＦ４，ＢＰＦ４ａ バンドパスフィルタ、Ｈ１，Ｈ２，Ｈａ１，Ｈａ２，Ｈａ３，Ｈｂ１，Ｈｂ２，Ｈｂ３，Ｈｂ４，Ｈｃ１，Ｈｃ２ 並列共振回路、Ｈｐ，Ｒ，Ｒａ１，Ｒａ２，Ｒｂ１，Ｒｂ２，Ｒｂ３ 共振器、ＩＮ 入力端子、ＯＵＴ 出力端子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】