專利名稱：雙頻帶諧振器及雙頻帶濾波器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及主要用于微波帶、毫波帶的平面電路的雙頻帶諧振器及雙頻 帶濾波器。
背景技術：
.以往，以具有兩個通過頻帶為特征的雙頻帶濾波器，大體上劃分為兩種 構成方法。一種方法是，使用外觀上為圖14所示的一種形狀且以兩個頻率進行諧振 的雙頻帶諧振器，將它們與輸入輸出端口耦合，并通過將幾個連接在一起而 構成濾波器(例如參見非專利文獻1 )。在該濾波器中，與輸入輸出線路耦合 的兩端的雙頻帶諧振器需要以滿足兩個頻帶各自所期望的中心頻率及頻帶寬 度的方式?jīng)Q定耦合部的構造及尺寸。另一種方法是，將圖15所示的幾個具有不同阻抗和線路長度的傳輸線路 的端部彼此進行連接而構成濾波器(例如參見非專利文獻2)。該濾波器，才艮 據(jù)使用集中定數(shù)元件的等價電路理論，決定構成濾波器的各傳輸線路的特性 阻抗及長度，從而得到雙頻帶濾波器的特性。非專利文獻l.: S.Sun,L，zhu,"Novel Design of Microstrip Bandpass Filier s with a Controllable Dual匿Passband Response:Description and Implimentatio n," IEICE Trans.Electron，vol，E89-C，no.2，pp.l97-202.February 2006.非專利文獻2: X，Guan Z，Ma,RCai,Y.Kobayashi,I.Anada,and G，Hagiwara， "Synthesizing Microstrip Dual-Band Bandpass Filters Using Frequency Transf ormation and Circuit Conversion Technique," IEICE Trans .Electron., vol.E89-C，no.4，pp.495-502，April 2006.通常，雙頻帶濾波器必須針對兩個通過頻帶分別設定中心頻率和頻帶寬 度，即必須控制總計四個特性值。然而，圖14所示的雙頻帶濾波器必須只利 用單一的部位結構及尺寸控制四個特性值。因此，難以在較高地維持四個特 性值的設計自由度的狀態(tài)下設計、構成雙頻帶濾波器。此外，圖15所示的雙頻帶濾波器，由于其輸入輸出的傳輸線路彼此直線 連結，因此存在無法充分過濾掉所期望的通過頻帶以外的不需要的頻帶信號 的問題。為全部消除那些不需要的頻帶信號，需要再使用一個其它的頻帶通 過濾波器。此外，由于全部都是將某一長度的傳輸線路的端部彼此連接的結 構，因此從濾波器小型化的觀點來看是不利的。

發(fā)明內容
本發(fā)明是為解決所述的現(xiàn)有技術問題而開發(fā)的，其目的在于提供一種雙 頻帶濾波器，其能夠提高兩個通過頻帶各自的中心頻率和頻帶寬度的總計四 個特性值的設計自由度，具有大致阻斷所期望的通過頻帶以外的不需要的信 號的特性，此外，'能夠實現(xiàn)小型化。
本發(fā)明提供一種諧振器，其包括信號輸入輸出線、第一諧振部、第二 諧振部、連接線路。
輸入輸出線輸入輸出信號。第一諧振部，其一端與所述信號輸入輸出線 連接，而另一端為開放端。第二諧振部，其一端與接地導體連接，而另一端 為開放端。連接線路，其預先確定了長度，用于連接所述信號輸入輸出線和 所述第一諧振部的連接點、與所述第二諧振部的M^定的一點之間。
對于由兩個通過頻帶各自的中心頻率、信號輸入輸出線和諧振器之間的 外部耦合量決定的頻帶寬度，不降低相互的值的設定自由度，可以調整成任 意的中心頻率及頻帶寬度，此外，可以有效地阻斷所期望通過頻帶以外的不 需要的信號，進而能夠實現(xiàn)可小型化的雙頻帶濾波器。


圖1是第一實施方式諧振器結構例的平面圖2是第一實施方式變形例的平面圖3是第二實施方式諧振器結構例的平面圖4是第三實施方式諧振器結構例的平面圖5是第四實施方式諧振器結構例的平面圖6是第五實施方式諧振器結構例的平面圖7是第五實施方式特性模擬所使用的結構的平面圖8是表示第五實施方式特性模擬結果的圖；圖9A是第六.實施方式諧振器結構例的表面圖9B是第六實施方式諧振器結構例的背面圖IO是第七實施方式雙頻帶濾波器結構例的平面圖11是第七實施方式另一雙頻帶濾波器結構例的平面圖12是第七實施方式特性模擬所使用的結構的平面圖13是表示第七實施方式特性模擬結果的圖14是現(xiàn)有的雙頻帶濾波器結構例的平面圖15是現(xiàn)有的另一雙頻帶濾波器結構例的平面圖。
具體實施方式
(第一實施方式)
圖1是第一實施方式諧振器結構例。此外，在圖的陰影部分存在導體， 由陰影部分包圍的無色部分表示露出導體下面的電介質基板的部分。以后， 該說明適于所有的圖。
諧振器100具有信號輸入輸出線101、第一諧振部102、第二諧振部103、 及第一連接線路104,在兩側配設有接地導體105的共平面的平面電路內構 成。
信號輸入輸出線101從此進行信號的輸入輸出。第一諧振部102的一端 與信號輸入輸出線101連接，另一端開方欠。第二諧振部103的一端在連接點C 與接地導體105連接，另一端開放。此外，第一諧振部102及第二諧振部103 各自具有不同的諧振頻率。第一連接線路104—端與信號輸入輸出線101和 第 一諧振部102的連接點A連接，而另 一端與第二諧振部103上的規(guī)定的連 接點B連接。
在圖l的結構中，上側的第二諧振部103彎曲配置，由此，其與下側的 第 一諧振部102相比較長。由此，第二諧振部103與第 一諧振部102相比以 低的頻率諧振，第一諧振部102以高的頻率諧振。
通過將第一諧振部102和第二諧振部103接近配置，并且，利用第一連 接線路104相互連接，使兩個諧振器被感應激勵。通過釆用這種結構，改變 第一連接線路104和第二諧振部103的連接點B的位置，可改變路徑長度BC (從連接點B到連接點C的距離)，由此，能夠對決定與第二諧振部相當?shù)?通過頻帶的頻帶寬度的外部耦合量進行調整。此外，改變第一連接線路104的長度AB (從連接點A到連接點B的距離)，可改變路徑長度ABC (從連 接點A經(jīng)過連接點B到達連接點C的距離)，由此，能夠對決定與第一諧振 部相當?shù)耐ㄟ^頻帶的頻帶寬度的外部耦合量進行調整。
以上，通過適當?shù)刈兏窂介L度BC及路徑長度ABC,能夠分別調整兩 個通過頻帶的頻帶寬度。此外，對于兩個通過頻帶的中心頻率，也可以通過 變更第一、第二諧振部自身的形狀而分別進行調整。 (變形例)
圖2是第一實施方式諧振器的變形例。
在圖l的結構中，第二諧振部103彎曲配置，由此，其與直線形狀的第 一諧振部102相比變長，但是，在圖2中相反，通過使第一諧振部102彎曲 配置，由此，其與直線形狀的第二諧振部103相比變長。這樣，即使將第一 諧振部和第二諧振部的長短顛倒，也只是哪一個諧振部以高(或低)的頻率 進行諧振顛倒過來，關于其它的作用效果是同樣的。因此，也可以根據(jù)安裝 時的情況采用其中任一種結構。 (第二實施方式)
圖3是第二實施方式諧振器的結構例。
諧振器200包括信號輸入輸出線101、第一諧振部202、第二諧振部203、 及第一連接線路104。信號輸入輸出線IOI、第一連接線路104與預先說明的 第一實施方式所采用的連接線路一樣。因此，在圖3中，對具有與圖l同樣 的名稱、功能的部分賦予同一參照標記，省略其說明。對于其它附圖也同樣。
關于第一諧振部202及第二諧振部203,也是第一諧振部202的一端與信 號輸入輸出線101連接，而另一端開放，第二諧振部203的一端在連接點C 與接地導體105連接，而另一端開放，而且第一諧振部202及第二諧振部203 分別具有不同的諧振頻率，這與第一實施方式的第一諧振部102及第二諧振 部103同才羊。
第二實施方式采用第一諧振部202及第二諧振部203的至少任一方的開 放端的線路寬度比另 一端的線路寬度寬的階梯阻抗結構。
通過采用階梯阻抗結構，在改變兩個通過頻帶的中心頻率時，由于能夠 不延長諧振器的物理長度，而延長諧振器的電氣長度，因此能夠實現(xiàn)諧振器 的小型化。此外，通過改變階梯阻抗結構部分的長度和寬度的組合，能夠對 中心頻率靈活地進行調整。此外，在本實施方式中，也可以如第一實施方式變形例所說明的那樣， 使第 一諧振部和第二諧振部任意 一個的長度變長。 (第三實施方式)
圖4是第三實施方式諧振器的結構例。
諧振器300包括信號輸入輸出線101、第一諧振部302、第二諧振部303、 及第一連接線路104。信號輸入輸出線IOI、第一連接線路104與預先說明的 第一實施方式所采用的是同樣的。
第一諧振部302及第二諧振部303，第一諧振部302的一端與信號輸入輸 出線101連接，而另一端開放，第二諧振部303的一端在連接點C與接地導 體105連接，而另 一端開放，此夕卜，第 一諧振部302及第二諧振部303分別 具有不同的諧振頻率，這與第一實施方式的第一諧^振部102及第二諧振部103 同樣。
第三實施方式采用將第一諧振部302及第二諧振部303的至少任一方的 形狀多次彎折而成的曲折結構。圖4是只將第二諧振部303制成曲折結構的例子。
通過將諧振部制成曲折結構，就某外形尺寸而言，能夠容納更長的諧振 器，因此能夠實現(xiàn)諧振器的小型化。
此外，在本實施方式中，如用第一實施方式變形例所說明的那樣，第一 諧振部和第二諧振部的長度也可以是其中任意 一 個較長。 (第四實施方式)
圖5是第四實施方式諧振器的結構例。
諧振器400包括信號輸入輸出線101、第一諧振部402、第二諧振部403、 及第一連接線路104。信號輸入輸出線101、第一連4妻線路104與前面說明的 第一實施方式所采用的同樣。
第一諧振部402及第二諧振部403，第一諧振部402的一端與信號輸入輸 出線101連接，而另一端開放，第二諧振部403的一端在連接點C與接地導 體105連接，而另 一端開放，而且，第 一諧振部402及第二諧振部403分別 具有不同的諧振頻率，這與第一實施方式的第一諧振部102及第二諧振部103 同樣。
第四實施方式是將第一諧振部402和第二諧振部403的至少任一方的形 狀彎曲而形成螺旋狀結構。圖5是只將第二諧振部403彎曲而制成螺旋狀結構的例子。
通過將諧振部彎曲而制成螺旋狀結構，與第三實施方式同樣，就某外形 尺寸而言，能夠容納更長的諧振器，因此能夠實現(xiàn)諧振器的小型化。
此外，在本實施方式中，如用第一實施方式變形例所說明的那樣，第一 諧振部和第二諧振部的長度也可以是其中任意一個較長。 (第五實施方式)
圖6是第五實施方式諧振器的結構例。
諧振器500包括信號輸入輸出線101、第一諧振部102、第二諧振部103、 第一連接線路104、第三諧振部501、及第二連接線路502。信號輸入輸出線 101、第一諧振部102、第二諧振部103及第一連4妄線路104與前面說明的第 一實施方式所采用的同樣。此外，第一諧振部的形狀，只要是以信號輸入輸 出線的長度方向的中心軸為對稱軸而對稱的形狀，則可以是圖6所示的長方 形，也可以是階梯阻抗結構等其它形狀，此外，第二諧振部的形狀也可以采 用第一 第四實施方式中所說明的任意一種形狀。
第三諧振部501的一端在連接點C'與接地導體105連接，另一端開放。 第二連接線路502的一端與信號輸入輸出線101和第一諧振部102的連接點 A連接，另一端與第三諧振部501上的規(guī)定的連接點B'連接。
此外，第三諧振部501和第二連接線路502以信號輸入輸出線101的長 度方向的中心軸作為對稱軸，分別相對于第二諧振部103和第一連接線路104 配置成對稱的位置、形狀。對稱配置的第二諧振部103和第三諧振部501以 相同的頻率一體諧振，采用第一諧振部和第二、第三諧振部作為具有兩個通 過頻帶的諧振器進行動作。
在這種結構中，由于回路相對于對稱軸形成線對稱結構，因此能夠實現(xiàn) 進行電磁場模擬時的計算量、計算時間的降低。此外，能夠抑制不需要的非 對稱的諧振模式，能夠大致阻斷所期望的通過頻帶以外的不需要的信號。
外部耦合量的模擬的結果。
圖7所示的結構，將第一諧振部的開放端采用階梯阻抗結構，將第二、 第三諧振部的開放端采用階梯阻抗結構，并且將中間部采用螺旋狀結構。路 徑長度BC可以通過調整LO的長度而變化，路徑長度ABC可以通過進一步 調整WO的長度而變化。在模擬試驗中，針對如下四種情況，確認第一諧振部的通過頻帶的外部
耦合量Qea、第二諧振部的通過頻帶的外部耦合量Qeb是如何變化的，即，(1 ) 將L0固定設為0,使W0在0.8 3.84的范圍變化，(2)將L0固定設為2.24， 使WO在0.8-3.84的范圍變化，(3)將WO固定設為0.8，使LO在0 ~ 2.24 的范圍變化，(4)將WO固定設為3.84,使LO在0-2.24的范圍變化。另夕卜， 將電介質基板的相對介電常數(shù)設為9.68，將電介質基板的厚度設為0.5mm, 將基板上部空間的高度設為4.0mm，將基板下部空間的高度設為3.5mm，進 行計算。
從圖8所示的模擬結果可以看出，只要是由4條線所包圍的內側范圍的 外部耦合量Qea、 Qeb的組合，則可以通過從0 ~ 2.24中適當?shù)剡x擇LO、從 0.8-3.84中適當?shù)剡x擇WO進行任意調整。
因此，通過改變LO、 WO可以同時調整外部l禺合量Qea、 Qeb。此外，夕卜 部耦合量Qea、 Qeb越大，通過頻帶變得越窄，外部耦合量Qea、 Qeb越小， 通過頻帶變得越寬。
在該模擬中，將參數(shù)作為LO、 WO的長度進行定義，但只要是能夠變更 路徑長度BC或路徑長度ABC的定義的方法，參數(shù)則可以任意定義。 (第六實施方式)
圖9A、 B是第六實施方式諧振器的結構例。
諧振器600包括信號輸入輸出線101、第一諧振部102、第二諧振部103、 第一連接線路104、及通孔601。除通孔601以外，與前面說明的第一實施方 式所采用的部件同樣。
通孔601是形成于基板的貫通孔，其用于確保形成于基板表面的第二諧 振部103和形成于基板背面的接地導體602電導通。
相對于作為在兩側配設有接地導體105的共平面的平面電路而構成的第 一實施方式的諧振器100,第六實施方式的諧振器600采用由如下微條結構構 成，在基板表面(圖9A )形成電路、在基板背面(圖9B )形成接地導體602。
在微條結構中，需要形成通孔，此外，需要在基板兩面形成導體，因此， 與只用單面就足夠的平面結構相比，在成本方面存在不利。但是，由于在基 板背面全部都存在接地導體，因此，對原有的電路特性幾乎不造成影響，在 能夠在諧振器的旁邊容易追加用于附加追加功能的線路這一點上，比平面的 結構優(yōu)異。此外，第二 第五實施方式，同樣也可以由孩吏條結構構成。 (第七實施方式)
通過在兩端配置具有第一-第六實施方式任一種、或將它們組合的結構 的諧振器而實現(xiàn)多極化，則可以構成雙頻帶濾波器。
圖IO是在兩端具有諧振器的四級雙頻帶濾波器的結構例，所述諧振器在 第 一諧振部使用第三實施方式曲折結構，在第二詢4展部使用第四實施方式的 螺旋結構，且在各自的開放端使用第二實施方式的階梯阻抗結構。通過這種 結構，能夠實現(xiàn)濾波器的小型化。
此外，圖11是兩端具有將第二實施方式的階梯阻抗結構與圖6所示的第 五實施方式的結構組合成的諧振器的四級雙頻帶濾波器的結構例。由于電路 圖案整體相對于橫方向的軸為線對稱結構，因此，能夠減少進行電磁場模擬 時的計算量、計算時間，此外，能夠抑制不需要的非對稱的諧振模式。此外， 通過在諧振器使用階梯阻抗結構、曲折結構，能夠實現(xiàn)濾波器的小型化。
圖13表示根據(jù)圖12所示的結構進行濾波器的電特性模擬的結果。圖12 為兩極雙頻帶濾波器，其使采用如下結構的兩個諧振器相對，所述諧振器將 第一諧振部的開放端采用階梯阻抗結構，將第二、第三諧振部的開放端采用 階梯阻抗結構，并且將中間部采用螺旋結構。
圖13是針對lGHz 5GHz的輸入信號的圖12結構的濾波器的反射特性 (Sll:細線)及通過特性(S21:粗線)的模擬結果。從該結果可以看出，一 體地制成配置于兩外側的第二諧振部、第三諧振部的通過頻帶形成于2.1GHz 附近，配置于中央對稱軸上的第一諧振部形成的通過頻帶形成于3.7GHz附 近，并且，可以大致阻斷所期望的通過頻帶以外的不需要的信號。
本發(fā)明作為主要將微波帶、毫波帶平面電路作為雙頻帶對應的電路而構 成時的構成要素是有用的。
權利要求
1、一種諧振器，其具有以不同的頻率進行諧振的兩個諧振部，其包括輸入輸出信號的信號輸入輸出線；一端與所述信號輸入輸出線連接而另一端開放的第一諧振部；一端與接地導體連接而另一端開放的第二諧振部；以及第一連接線路，其預先確定長度，用于連接所述信號輸入輸出線和所第一諧振部的連接點、與所述第二諧振部的規(guī)定的一點之間。
2、 如權利要求1所述的諧振器，其特征在于，其是階梯阻抗結構，所述階梯阻抗結構是所述第一諧振部或所述第二諧 振部的至少任意 一方的開放端的線路寬度比另 一端的線路寬度寬。
3、 如權利要求l或2的任一項所述的諧振器，其特征在于， 所述第一諧振部或所述第二諧振部的至少任意一方為曲折結構。
4、 如權利要求1或2的任一項所述的諧振器，其特征在于，所述第 一諧振部或所述第二諧振部的至少任意 一 方為螺旋結構。
5、 如權利要求1 4的任一項所述的諧振器，其特征在于， 將所述信號輸入輸出線的長度方向的中心軸作為對稱軸，其還包括 隔著所述對稱軸而配置成與所述第二諧振部對稱的位置、形狀的第三諧4展部；以及隔著所述對稱軸而配置成與所述第一線路對稱的位置、形狀的第二連接 線路。
6、 如權利要求1 4的任一項所述的諧振器，其特征在于， 所述第 一諧振部和所述第二諧振部同時被感應激勵。
7、 如權利要求5所述的諧振器，其特征在于，所述第一諧振部、所述第二諧振部和所述第三諧振部同時被感應激勵。
8、 如權利要求1 ~7的任一項所述的諧振器，其特征在于， 其在兩側配置有接地導體的共平面的平面電路內構成。
9、 如權利要求1 ~7的任一項所述的諧振器，其特征在于， 其由將接地導體配置在基板背面的微條結構構成。
10、 一種雙頻帶濾波器，其具有權利要求1 ~9的任一項所述的諧振器。
全文摘要
本發(fā)明涉及雙頻帶諧振器及雙頻帶濾波器，其中，信號輸入輸出線(101)輸入輸出信號。第一諧振部(102)，其一端與信號輸入輸出線(101)連接，另一端為開放端。第二諧振部(103)，其一端與接地導體(105)連接，另一端為開放端。連接線路(104)為預先確定了長度的線路，其連接信號輸入輸出線(101)與第一諧振部(102)的連接點、和第二諧振部(103)上的規(guī)定的一點之間。
文檔編號H01P1/20GK101304108SQ200810088780
公開日2008年11月12日 申請日期2008年5月7日 優(yōu)先權日2007年5月10日
發(fā)明者佐藤圭, 小泉大輔, 楢橋祥一 申請人:株式會社Ntt都科摩