[发明专利]滤波器及该滤波器的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及作为针对微波的带通滤波器发挥功能的共振器直接耦合型的滤波器。另外，涉及这种滤波器的设计方法。

背景技术

作为针对微波使用的带通滤波器，公知有共振器直接耦合型的滤波器。共振器直接耦合型的滤波器通过连接多级共振器(例如N级，N为2以上的整数)构成，在初级(第1级)共振器连接信号源，在末级(第N级)共振器连接负载电阻。这里，将初级共振器与信号源的耦合的大小、和末级共振器与负载电阻的耦合的大小称为外部Q值或者外部耦合系数。在本说明书中，记载为外部Q值Q_e。

在非专利文献1中记载有：多级共振器的结构是对称结构的情况下(在从初级共振器观察的情况下与在从末级共振器观察的情况下，多级的振器的结构是等价的情况)的、穿过滤波器的电磁波的频率的带域与外部Q值Q_e间的关系由式(1)给出的情况。

Δω3dB＝Δω+－Δω－＝ω0/(Q_e/2)…(1)

这里，ω0是表示传送的S参数亦即|S21|最大的中心频率，Δω3dB是|S21|比|S21(ω0)|变小3dB的带域(以下3dB带域)的带域宽度，Δω－和Δω+分别是3dB带域的下限频率和上限频率。

式(1)能够如式(2)那样变形，式(2)能够如式(3)那样变形。

Q_e＝2ω0/(Δω+－Δω－)…(2)

Q_e＝2f0/(f2－f1)…(3)

在式(3)中，f0是与上述中心频率ω0对应的频率，即是中心频率，f1和f2分别是与Δω－和Δω+对应的频率，即是3dB带域的下限频率和上限频率。

对于外部Q值Q_e而言，公知的是，其与滤波器的分数带宽宽度的倒数成正比。因此，通过使滤波器的外部Q值Q_e成为所希望的值的方式进行调整，能够实现具有所希望的分数带宽宽度的滤波器。

在非专利文献2的图1和图10中图示出由4级共振器R1～R4构成的滤波器。共振器R1～R4分别使用柱壁导波路的技术构成。柱壁导波路是使用电介质基板、由在电介质基板中设置为栅状的多个导体柱构成的柱壁、以及分别设置于电介质基板的上表面和下表面且与柱壁导通的上部大壁和下部大壁而构成导波路的技术。此外，柱壁导波路也存在被称为SIW(Substrate Integrated Waveguide：基板集成波导)的情况。

如非专利文献2的图10所图示那样，向共振器R1输入电磁波(或者从共振器R4输出电磁波)的部分，由使构成共振器R1(或者共振器R4)的上部大壁的导体板单向地延伸而成的带状导体和使该带状导体与上部大壁之间分离的狭缝构成。该带状导体与下部大壁一起构成微带线路。此外，在带状导体的下方未形成有柱壁。

这样构成的非专利文献2所记载的滤波器，能够通过使狭缝的长度变化来使外部Q值Q_e变化(参照图9)。此外，图9的结果并不是使用图10所图示的构造获得的,而是使用图8所图示的构造获得的。

另外，在专利文献1的图1～图3中图示出电介质导波管双工器(Duplexer)11具备的电介质导波管输入输出构造10。电介质导波管输入输出构造10由低域侧的电介质导波管共振器20a、高域侧的电介质导波管共振器20b以及同轴连接器70构成。电介质导波管共振器20a、20b通过利用导体膜覆盖大致长方体形状的电介质的外装而构成。

在电介质导波管共振器20a的一个侧面20a1设置有令电介质暴露的耦合窗40a。另外，在电介质导波管共振器20b的一个侧面20b1设置有令电介质暴露的耦合窗40b。在电介质导波管输入输出构造10中，以耦合窗40a与耦合窗40b的位置一致的方式使侧面20a1与侧面20b1相对地配置。

在耦合窗40A、40B设置有由导体膜构成的直线形状的探测器50。探测器50的一端与供电点60连接，探测器50的另一端与设置于耦合窗40A、40B的外周的导体膜连接。同轴连接器70配置于供电点60之上。

如专利文献1的图5所示，在电介质导波管共振器20a的后段以串联的方式连接有电介质共振器21a、22a、23a。电介质共振器20a、21a、22a、23a构成低域侧接收用的共振器群11a。相同地，在电介质导波管共振器20b的后段以串联的方式连接有电介质共振器21b、22b、23b。电介质共振器20b、21b、22b、23b构成高域侧发送用的共振器群11b。共振器群11a、11b作为滤波器发挥功能。