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JP2009005333A - Dual mode filter and tuning method - Google Patents

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JP2009005333A
JP2009005333A JP2008060429A JP2008060429A JP2009005333A JP 2009005333 A JP2009005333 A JP 2009005333A JP 2008060429 A JP2008060429 A JP 2008060429A JP 2008060429 A JP2008060429 A JP 2008060429A JP 2009005333 A JP2009005333 A JP 2009005333A
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ring resonator
dual mode
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mode generation
resonator
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雅俊 石井
Kazunori Yamanaka
一典 山中
John Baniecki
ベネキ ジョン
Akihiko Akasegawa
章彦 赤瀬川
Teru Nakanishi
輝 中西
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Abstract

【課題】設計の自由度および/またはチューナビリティの高いデュアルモードフィルタを提供する。
【解決手段】デュアルモードフィルタは、リング型共振器(12)と、前記リング型共振器と電磁気的に結合するように前記リング型共振器に対して互いに直交して配置される入力フィーダ(13a)および出力フィーダ(13b)と、前記リング型共振器の内側に位置し、前記入力フィーダおよび出力フィーダの延長線とオーバラップしないように配置されるデュアルモード発生線路(15)と、を有する。
【選択図】図1
A dual mode filter having high design freedom and / or high tunability is provided.
A dual mode filter includes a ring resonator (12) and an input feeder (13a) disposed orthogonal to the ring resonator so as to be electromagnetically coupled to the ring resonator. ) And an output feeder (13b), and a dual-mode generation line (15) that is positioned inside the ring resonator and is arranged so as not to overlap the extension lines of the input feeder and the output feeder.
[Selection] Figure 1

Description

本発明は、無線通信等の分野で用いられる高周波フィルタに関し、特に、リング型共振器を用い、このリング型共振器に電磁界的な不連続性を生じさせることによって、2つの異なる共振モードを発生させるデュアルモードフィルタとそのチューニング方法に関する。   The present invention relates to a high-frequency filter used in the field of wireless communication and the like, and in particular, by using a ring-type resonator and generating an electromagnetic discontinuity in the ring-type resonator, two different resonance modes are provided. The present invention relates to a dual mode filter to be generated and a tuning method thereof.

近年、携帯電話の普及、発展に伴い、高速・大容量の伝送技術が不可欠になってきている。高速・大容量の通信を実現するために、広い周波数帯域を確保する必要があり、無線通信で用いる周波数帯が高周波の方向にシフトしている。そのため、無線通信用のフィルタにとっては、高周波領域においても、所望の通信周波数のみを選択的に通過させ、それ以外の周波数成分を急峻に遮断するフィルタ特性が求められる。また、高周波回路素子を用いた無線通信機器には、小型化、軽量化も強く求められる。   In recent years, with the spread and development of mobile phones, high-speed and large-capacity transmission technology has become indispensable. In order to realize high-speed and large-capacity communication, it is necessary to secure a wide frequency band, and the frequency band used for wireless communication is shifted in the direction of high frequency. For this reason, a filter for wireless communication is required to have a filter characteristic that selectively allows only a desired communication frequency to pass through in a high-frequency region and sharply blocks other frequency components. Further, miniaturization and weight reduction are strongly demanded for wireless communication devices using high-frequency circuit elements.

リング型共振器は、1波長、又は波長の整数倍の電気路長を円周とするリングで構成された共振器フィルタとして知られている。リング共振器のスペース効率を上げるために、ひとつの共振器で2つの共振モード(デュアルモード)を発生させて、より急峻なフィルタ特性を得る方法が提案されている(たとえば、特許文献1および2参照)。   A ring type resonator is known as a resonator filter including a ring whose circumference is an electric path length of one wavelength or an integral multiple of the wavelength. In order to increase the space efficiency of the ring resonator, a method has been proposed in which two resonance modes (dual mode) are generated by one resonator to obtain a steeper filter characteristic (for example, Patent Documents 1 and 2). reference).

特許文献1の構成では、リング型共振器と電磁気的に結合する入力線路および出力線路を互いに直交するように配置し、リング型共振器上の2つの結合点の間、すなわち入力線路との結合点と出力線路との結合点の間にスタブを設けて、これを電磁界的な不連続点(perturbation)とすることによってデュアルモードを発生させている。この方法では、共振器リングの不連続点付近に電流集中が発生するため、耐電力性が悪くなることが懸念される。   In the configuration of Patent Document 1, an input line and an output line that are electromagnetically coupled to a ring resonator are arranged so as to be orthogonal to each other, and coupling between two coupling points on the ring resonator, that is, coupling with an input line. A dual mode is generated by providing a stub between the connection point of the point and the output line and using this as an electromagnetic discontinuity. In this method, current concentration occurs in the vicinity of the discontinuous point of the resonator ring, and there is a concern that the power durability deteriorates.

特許文献2では、リング型共振器と電磁気的に結合する入力線路および出力線路を、互いに直交するように配置し、入出力線路とリング型共振器との結合点からみて対称となる位置に、共振器リングの外周に沿って分布結合線路を配置する。これによって、リング型共振器にデュアルモードを発生させている。特許許文献2では、分布結合線路の配置位置が結合点からみた対称位置に限定されており、配置の自由度が低い。
特許第3304724号公報 特開2000−209002号公報
In Patent Document 2, an input line and an output line that are electromagnetically coupled to a ring resonator are arranged so as to be orthogonal to each other, and are positioned symmetrically with respect to a coupling point between the input / output line and the ring resonator. A distributed coupled line is arranged along the outer periphery of the resonator ring. As a result, a dual mode is generated in the ring resonator. According to Patent Document 2, the arrangement position of the distributed coupling line is limited to a symmetrical position viewed from the coupling point, and the degree of freedom of arrangement is low.
Japanese Patent No. 3304724 JP 2000-209002 A

本発明は、小型化に寄与することができ、設計の自由度とチューナビリティを高めたデュアルモードフィルタを提供することを課題とする。   It is an object of the present invention to provide a dual mode filter that can contribute to downsizing and has improved design freedom and tunability.

良好な実施形態では、デュアルモードフィルタは、
リング型共振器と、
前記リング型共振器と電磁気的に結合するようにリング型共振器に対して互いに直交して配置される入力フィーダおよび出力フィーダと、
前記リング型共振器の内側に位置し、前記入力フィーダおよび出力フィーダの延長線とオーバラップしないように配置されるデュアルモード発生線路と、
を有する。
In a preferred embodiment, the dual mode filter is
A ring resonator;
An input feeder and an output feeder disposed orthogonal to each other with respect to the ring resonator so as to be electromagnetically coupled to the ring resonator;
A dual-mode generation line located inside the ring resonator and arranged not to overlap with an extension of the input feeder and the output feeder;
Have

例えば、前記デュアルモード発生線路は、前記リング型共振器と電磁気的に結合する第1ポートおよび第2ポートと、これらのポート間を接続する円弧状の導波路とで構成される。   For example, the dual mode generation line includes a first port and a second port that are electromagnetically coupled to the ring resonator, and an arcuate waveguide that connects these ports.

良好な実施例では、デュアルモード発生線路のリング型共振器への電磁気的な結合点の少なくとも一方の上方に、デュアルモード発生線路及びリング型共振器に対して垂直方向に移動可能な誘電体部材を配置する。誘電体部材の上下位置を調節することによって、リング型共振器とデュアルモード発生線路との間の容量を変化させ、デュアルモード結合係数を変化させることによってフィルタ特性を調整することができる。   In a preferred embodiment, the dielectric member is movable in a direction perpendicular to the dual mode generation line and the ring resonator above at least one of the electromagnetic coupling points of the dual mode generation line to the ring resonator. Place. By adjusting the vertical position of the dielectric member, the capacitance between the ring resonator and the dual mode generation line can be changed, and the filter characteristics can be adjusted by changing the dual mode coupling coefficient.

本発明の第2の側面では、デュアルモードフィルタを多段に接続した多段フィルタを提供する。この多段フィルタは、各々が、リング型共振器と、前記リング型共振器と電磁気的に結合するように、前記リング型共振器に対して互いに直交して配置される入力フィーダおよび出力フィーダと、前記入力フィーダと出力フィーダのそれぞれの延長線とオーバラップしないように前記リング型共振器の内側に配置されるデュアルモード発生線路とで構成される共振器を2つ以上多段に接続し、前記2つ以上の共振器において、隣接する2つの共振器は互いに点対称となるように配置されている。隣接するデュアルモード共振器を点対称に配置することによって、急峻な周波数遮断特性を得ることができる。   In a second aspect of the present invention, a multistage filter in which dual mode filters are connected in multiple stages is provided. Each of the multistage filters includes a ring resonator, an input feeder and an output feeder that are arranged orthogonal to the ring resonator so as to be electromagnetically coupled to the ring resonator, Two or more resonators composed of dual-mode generation lines arranged inside the ring resonator so as not to overlap the extension lines of the input feeder and the output feeder are connected in multiple stages, In two or more resonators, two adjacent resonators are arranged to be point-symmetric with each other. A steep frequency cutoff characteristic can be obtained by arranging adjacent dual mode resonators symmetrically.

第3の側面では、共振器フィルタのチューニング方法を提供する。このチューニング方法において、
誘電体基板上に形成されるリング型共振器の内側に、前記リング型共振器と電磁気的に結合する第1及び第2のポートとこれらのポート間を接続する円弧状の導波路を含むデュアルモード発生線路を配置して共振器フィルタを形成し、
前記デュアルモード発生線路の電気長、線路幅、及び前記デュアルモード発生線路と前記リング型共振器との結合量のうちの少なくとも一つを変化させて前記共振器フィルタの特性を調整する。
In a third aspect, a method for tuning a resonator filter is provided. In this tuning method,
A dual including a first and a second port electromagnetically coupled to the ring resonator and an arcuate waveguide connecting the ports inside a ring resonator formed on a dielectric substrate. A mode generation line is arranged to form a resonator filter,
The characteristic of the resonator filter is adjusted by changing at least one of the electrical length of the dual mode generation line, the line width, and the coupling amount between the dual mode generation line and the ring resonator.

良好な実施例では、前記第1及び第2のポートの少なくとも一方と前記リング型共振器との前記結合部の上方に、誘電体ブロックを配置し、
前記誘電体ブロックを、前記ポート及び前記リング型共振器に対して垂直方向に移動して、前記共振器フィルタの特性を調整する
工程をさらに含む。
In a preferred embodiment, a dielectric block is disposed above the coupling portion between at least one of the first and second ports and the ring resonator,
The method further includes adjusting the characteristics of the resonator filter by moving the dielectric block in a direction perpendicular to the port and the ring resonator.

設計の自由度が高く、急峻なフィルタ特性を有するデュアルモードフィルタが実現される。また、簡単な構成で、フィルタ特性を調整することが可能になる。   A dual mode filter having a high degree of design freedom and a steep filter characteristic is realized. In addition, the filter characteristics can be adjusted with a simple configuration.

以下、添付図面を参照して、本発明の良好な実施形態を説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るデュアルモード共振器フィルタを構成するリング型共振器の概略構成図である。図1(a)に示すように、共振器フィルタは、リング型共振器12と、このリング型共振器に対して互いに直交するように配置され、それぞれリング型共振器と電磁気的に結合する入力フィーダ13aおよび出力フィーダ13bと、リング型共振器12の内側に配置されるデュアルモード発生線路15を有する。デュアルモード発生線路15は、入出力フィーダ13a、13bの延長線X、Yとオーバラップしないように配置されている。   DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a ring resonator constituting a dual mode resonator filter according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1 (a), the resonator filter is arranged so as to be orthogonal to the ring resonator 12 and the ring resonator, and each input is electromagnetically coupled to the ring resonator. It has a feeder 13a and an output feeder 13b, and a dual mode generation line 15 disposed inside the ring resonator 12. The dual mode generation line 15 is arranged so as not to overlap the extension lines X and Y of the input / output feeders 13a and 13b.

図1(b)に示すように、デュアルモード発生線路15は、リング型共振器12と電磁気的に結合する第1ポート15aおよび第2ポート15bと、これら2つのポートの間を接続する円弧状の導波路15cを有する。デュアルモード発生線路15の電気長Leqは、第1ポート15aおよび第2ポート15bの開き角を90°未満の範囲内で変えることによって変更できる。あるいは、第1ポート15aと第2ポート15bの開き角を固定にして、導波路15cの曲率を変えることによっても変更できる。ここで、電気長Leqは、第1ポート15aとリング型共振器12との間の電磁気的な結合点C1と、第2ポート15bとリング型共振器12との間の電磁気的な結合点C2との間の線路長である。   As shown in FIG. 1B, the dual mode generation line 15 has a first port 15a and a second port 15b that are electromagnetically coupled to the ring resonator 12, and an arc shape that connects the two ports. Waveguide 15c. The electrical length Leq of the dual mode generation line 15 can be changed by changing the opening angle of the first port 15a and the second port 15b within a range of less than 90 °. Alternatively, it can be changed by fixing the opening angle of the first port 15a and the second port 15b and changing the curvature of the waveguide 15c. Here, the electrical length Leq is defined as an electromagnetic coupling point C1 between the first port 15a and the ring resonator 12, and an electromagnetic coupling point C2 between the second port 15b and the ring resonator 12. It is the track length between.

より具体的には、デュアルモード発生線路15の電気長Leqは、リング型共振器12の円周の1/4よりも小さい範囲で設定される。たとえば、第1ポート15aと第2ポート15b間の開き角度に対応するリング型共振器12の弧の長さ以上、かつリング型共振器12の円周の1/4未満に設定する。開き角度としては、36°以上、90°未満が望ましい。開き角度が36°よりも小さくなると、デュアルモード発生線路とリング共振器との電気的なカップリングが得にくくなるからである。   More specifically, the electrical length Leq of the dual mode generation line 15 is set in a range smaller than ¼ of the circumference of the ring resonator 12. For example, it is set to be equal to or longer than the arc length of the ring resonator 12 corresponding to the opening angle between the first port 15 a and the second port 15 b and less than ¼ of the circumference of the ring resonator 12. The opening angle is preferably 36 ° or more and less than 90 °. This is because if the opening angle is smaller than 36 °, it is difficult to obtain electrical coupling between the dual mode generation line and the ring resonator.

第1ポート15aと第2ポート15bの結合位置を固定にした場合、たとえば、開き角度45°で固定にした場合でも、リンク型共振器12が、所望周波数の信号の1波長分を円周として設計される場合は、デュアルモード発生線路15の電気長Leqと、デュアルモード発生線路15の幅(すなわち、導波路15cの幅)W1の少なくとも一方を変えることにより、デュアルモード発生線路15とリンク共振器12とのカップリング(結合)を調整することができる。デュアルモード発生線路15の長さを長くすることによりバンドパスフィルタの通過周波数帯域幅を大きくすることができる。デュアルモード発生線路15(導波路15c)の幅W1を狭くすることによっても帯域幅を変化させることができる。また、後述するように、デュアルモード発生線路15とリンク型共振器12との結合容量を変えることによっても調整可能である。   When the coupling position of the first port 15a and the second port 15b is fixed, for example, even when the opening angle is fixed at 45 °, the link resonator 12 uses one wavelength of a signal having a desired frequency as a circumference. When designed, at least one of the electrical length Leq of the dual mode generation line 15 and the width of the dual mode generation line 15 (that is, the width of the waveguide 15c) W1 is changed, thereby resonating with the dual mode generation line 15 and link resonance. Coupling (coupling) with the vessel 12 can be adjusted. By increasing the length of the dual mode generation line 15, the pass frequency bandwidth of the bandpass filter can be increased. The bandwidth can also be changed by narrowing the width W1 of the dual mode generation line 15 (waveguide 15c). Further, as will be described later, adjustment is also possible by changing the coupling capacitance between the dual mode generation line 15 and the link resonator 12.

デュアルモード発生線路15の配置位置は、入出力フィーダ13a、13bの延長線X、Yとオーバラップしない限り、任意の位置に配置することができるが、入力フィーダ13aの延長線Xを0°としたときに、中心位置が45°±nπ/2の位置にあるように配置されるのが望ましい。したがって、図2(a)、図2(b)、図2(c)にそれぞれ示すように、135°(45°+π/2)、225°(45°±π)、315°(45°+3π/2又は45°−π/2)の位置であってもよい。もっとも、入出力フィーダ13a、13bの延長線X,Yとオーバラップしなければよいので、デュアルモード発生線路15の中心線が45°±nπ/2から外れて配置されてもよい。   The dual mode generating line 15 can be arranged at any position as long as it does not overlap with the extension lines X and Y of the input / output feeders 13a and 13b, but the extension line X of the input feeder 13a is set to 0 °. In this case, it is desirable that the center position be 45 ° ± nπ / 2. Therefore, as shown in FIGS. 2 (a), 2 (b), and 2 (c), 135 ° (45 ° + π / 2), 225 ° (45 ° ± π), and 315 ° (45 ° + 3π). / 2 or 45 ° -π / 2). However, the center line of the dual-mode generation line 15 may be arranged so as to be out of 45 ° ± nπ / 2 because it does not have to overlap the extension lines X and Y of the input / output feeders 13a and 13b.

デュアルモード発生線路の配置例としては、入力フィーダの延長線上を0°としたときに、45°±nπ/2(nは自然数)の位置にデュアルモード発生線路の中心が位置するように配置するのが望ましいが、互いに直交する入出力フィーダの延長線とオーバラップしないかぎり、45°の位置から中心がずれていてもよい。   As an example of the arrangement of the dual mode generation line, the center of the dual mode generation line is positioned at a position of 45 ° ± nπ / 2 (n is a natural number) when the extension line of the input feeder is 0 °. However, as long as it does not overlap with the extension lines of the input / output feeders orthogonal to each other, the center may be shifted from the 45 ° position.

図1に戻って、図1(a)において、入力フィーダ13aを伝搬してきた信号(キャリア波)は、リング型共振器12と電磁気的に結合し、リング型共振器12に沿って時計方向と反時計方向に均等に伝搬する。キャリア波の電界強度は、入力フィーダ13aとリング型共振器12との結合部で最も大きい。たとえば時計周り方向を考えると、入力フィーダに対して3π/2位相のずれた位置に配置される出力フィーダ13bでは、リング型共振器12のみを伝搬してきた電磁波の電界は最も小さくなり、結合することなく通過する。しかし、デュアルモード発生線路15の第1ポート15aはリング型共振器12と電磁気的に結合することから、リング型共振器を伝搬してきた電磁波の一部は、第1ポートから導波路15cへと伝搬する。この電磁波は、さらに第2ポート15bでリング型共振器12に結合して出力フィーダ13bに向かって伝搬する。この意味で、デュアルモード発生線路15は、帰還路として機能する。   Returning to FIG. 1, in FIG. 1A, the signal (carrier wave) propagated through the input feeder 13 a is electromagnetically coupled to the ring resonator 12, and is clockwise along the ring resonator 12. Propagates counterclockwise evenly. The electric field strength of the carrier wave is greatest at the coupling portion between the input feeder 13a and the ring resonator 12. Considering the clockwise direction, for example, in the output feeder 13b arranged at a position shifted by 3π / 2 phase with respect to the input feeder, the electric field of the electromagnetic wave propagating only through the ring resonator 12 is the smallest and coupled. Pass without. However, since the first port 15a of the dual mode generation line 15 is electromagnetically coupled to the ring resonator 12, a part of the electromagnetic wave propagating through the ring resonator is transferred from the first port to the waveguide 15c. Propagate. This electromagnetic wave is further coupled to the ring resonator 12 at the second port 15b and propagates toward the output feeder 13b. In this sense, the dual mode generation line 15 functions as a feedback path.

今、デュアルモード発生線路15の電気長がλ/8、これに対向するリング型共振器12の円弧部分の電気長もλ/8とすると、出力フィーダ13bに現われる反射波の位相は、入力フィーダ13aとの結合部分から2πずれており、電界強度は最も強くなる。したがって、デュアルモード発生線路15により反射された成分は、出力フィーダ13bと結合して、共振器から出力される。   Now, assuming that the electrical length of the dual mode generation line 15 is λ / 8 and the electrical length of the arc portion of the ring resonator 12 facing this is also λ / 8, the phase of the reflected wave appearing at the output feeder 13b is the input feeder. The electric field intensity is the strongest because it is deviated by 2π from the coupling portion with 13a. Therefore, the component reflected by the dual mode generation line 15 is combined with the output feeder 13b and output from the resonator.

反時計回りに伝搬した電磁波についても同様のことが起こり、デュアルモード発生線路15で反射した成分が出力フィーダ13bに出力される。これは、リング型共振器12に2つの直交する共振モードが生じることを意味する。2つの共振モードの結合の大小は、後述するように、デュアルモード発生線路15の電気長Leq、線路幅W1、およびデュアルモード発生線路15とリング型共振器12の結合容量の少なくともひとつによって調整される。   The same thing occurs for the electromagnetic wave propagated counterclockwise, and the component reflected by the dual mode generation line 15 is output to the output feeder 13b. This means that two orthogonal resonance modes occur in the ring resonator 12. The magnitude of the coupling between the two resonance modes is adjusted by at least one of the electrical length Leq of the dual mode generation line 15, the line width W 1, and the coupling capacitance between the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12, as will be described later. The

デュアルモード発生線路15はリング型共振器12の内側に配置されていることから、スペース効率がよく小型化に有利である。また、リング型共振器12もデュアルモード発生線路15も円弧に形成されていることから、エッジに沿って多少の電流密度が集中するとしても、そのような電流密度の集中も全体に均等に分散され、局所的な電流密度の集中を回避することができる。したがって耐電力特性が向上する。   Since the dual mode generation line 15 is disposed inside the ring resonator 12, it is space efficient and advantageous for downsizing. In addition, since both the ring resonator 12 and the dual mode generation line 15 are formed in an arc, even if some current density is concentrated along the edge, the concentration of such current density is evenly distributed throughout. Thus, local current density concentration can be avoided. Therefore, the power durability is improved.

図3は、高周波フィルタ装置10としてパッケージングされたデュアルモードフィルタを示す概略図である。図3(a)の断面図および図3(b)の平面図に示すように、リング型共振器12、入出力フィーダ13a、13b、およびデュアルモード発生線路15は、誘電体基板11上の同一平面上に形成されている。誘電体基板11の裏面には、全面にグランド膜14が形成されており、いわゆるマイクロストリップ構造をとっている。なお、入出力フィーダ13a、13b、リング型共振器12、デュアルモード発生線路15を上下のグランド膜で挟むいわゆるトリプレート構造を採用しても発明の本質には影響しないので、任意の伝送線路構造を採用することができる。   FIG. 3 is a schematic diagram showing a dual mode filter packaged as the high frequency filter device 10. As shown in the sectional view of FIG. 3A and the plan view of FIG. 3B, the ring resonator 12, the input / output feeders 13a and 13b, and the dual mode generation line 15 are identical on the dielectric substrate 11. It is formed on a plane. A ground film 14 is formed on the entire back surface of the dielectric substrate 11 and has a so-called microstrip structure. Note that even if a so-called triplate structure in which the input / output feeders 13a and 13b, the ring resonator 12 and the dual mode generation line 15 are sandwiched between upper and lower ground films is adopted, the essence of the invention is not affected. Can be adopted.

高周波フィルタ装置10は、たとえば5GHz帯のバンドパスフィルタとして用いられ、リング型共振器12の電気長は、この帯域での所望のキャリア波長と一致するように構成されている。リング型共振器12は、良導体、あるいは超伝導材料で形成される。超伝導材料は、高周波領域においても表面抵抗が非常に小さいので、低損失、高Q値の共振器が期待できる点で有利である。その場合、超伝導材料としては、YBCO(Y−Ba−Cu−O)、RBCO(R−Ba−Cu−O;R元素としてYに代えて、Nd、Gd、Sm、Hoを用いる)、BSCCO(Bi−Sr−Ca−Cu−O)、PBSCCO(Pb−Bi−Sr−Ca−Cu−O)、CBCCO(Cu−Bap−Caq−Cur−Ox、1.5<p<2.5、2.5<q<3.5、3.5<r<4.5)等を用いることができる。入出力フィーダ13a、13bやデュアルモード発生線路15も、リング型共振器12と同じ超伝導材料で、同じ工程で形成することができる。 The high-frequency filter device 10 is used as, for example, a bandpass filter of 5 GHz band, and the electrical length of the ring resonator 12 is configured to match a desired carrier wavelength in this band. The ring resonator 12 is made of a good conductor or a superconductive material. Superconductive materials are advantageous in that a low-loss, high-Q resonator can be expected because the surface resistance is very small even in a high-frequency region. In that case, as superconducting materials, YBCO (Y-Ba-Cu-O), RBCO (R-Ba-Cu-O; Nd, Gd, Sm, Ho is used instead of Y as R element), BSCCO (Bi-Sr-Ca-Cu -O), PBSCCO (Pb-Bi-Sr-Ca-Cu-O), CBCCO (Cu-Ba p -Ca q -Cu r -O x, 1.5 <p <2.5,2.5 <q <3.5, 3.5 <r <4.5) or the like can be used. The input / output feeders 13a and 13b and the dual mode generation line 15 can also be formed of the same superconducting material as the ring resonator 12 and in the same process.

具体的な作製例としては、(100)結晶面が現われている0.5mm厚のMgO誘電体基板11の両面に、PLD法により膜厚100nmのYBCO超伝導薄膜を形成し、片面をグラント面14とし、他方の面に、フォトリソグラフィとウェットエッチングにより、リング型共振器12、入出力フィーダ13a、13b、およびデュアルモード発生線路15を形成する。   As a specific manufacturing example, a YBCO superconducting thin film having a thickness of 100 nm is formed by PLD on both surfaces of a 0.5 mm thick MgO dielectric substrate 11 on which a (100) crystal plane appears, and one surface is a grant surface. 14, the ring resonator 12, the input / output feeders 13a and 13b, and the dual mode generation line 15 are formed on the other surface by photolithography and wet etching.

このような共振器パターンが形成された誘電体基板11は、パッケージ本体30aに収容され、上蓋30bにより密閉される。パッケージ30は、たとえば、金メッキされた銅のシールドケースである。誘電体基板11の裏面のグランド面14は、パッケージ本体30aの底面と接触している。入出力フィーダ13a、13bは、図示しない接続電極を介して、たとえば金(Au)のワイヤボンディングでパッケージ本体30aの入出力コネクタ35a、35bにそれぞれ接続される。入出力コネクタ35a、35bからは同軸ケーブル(不図示)が延びる。超伝導材料でリング型共振器12等が構成される場合は、高周波フィルタはパッケージ30ごと真空冷却チャンバ内に保持される。   The dielectric substrate 11 on which such a resonator pattern is formed is accommodated in the package body 30a and sealed by the upper lid 30b. The package 30 is, for example, a gold-plated copper shield case. The ground surface 14 on the back surface of the dielectric substrate 11 is in contact with the bottom surface of the package body 30a. The input / output feeders 13a and 13b are connected to the input / output connectors 35a and 35b of the package main body 30a through, for example, gold (Au) wire bonding via connection electrodes (not shown). Coaxial cables (not shown) extend from the input / output connectors 35a and 35b. When the ring resonator 12 or the like is formed of a superconductive material, the high frequency filter is held in the vacuum cooling chamber together with the package 30.

図4Aは、図1の構成のリング型共振器12において、デュアルモード発生線路15の導波路長を変えたときのフィルタ特性の変化を示すグラフであり、図4Bは、図4Aのサークルで囲んだ部分Aの拡大グラフである。   FIG. 4A is a graph showing changes in filter characteristics when the waveguide length of the dual mode generation line 15 is changed in the ring resonator 12 having the configuration shown in FIG. 1, and FIG. 4B is surrounded by a circle in FIG. 4A. It is an enlarged graph of the part A.

デュアルモード発生線路15の第1ポート15aおよび第2ポート15bの位置を、図1(a)のように、開き角度45°に固定し、かつ、入力フィーダ13aの延長線Xから45°の回転位置にデュアルモード発生線路15の中心が位置するように配置して、導波路15cの長さを2.61mm(0.115λ)、3.47mm(0.153λ)、4.11mm(0.182λ)と変化させてシミュレーションを行った。これらの導波路長は、いずれもλ/8近傍で、λ/4よりも小さい範囲内である。なお、YBCOで形成するリング型共振器12の半径を3.5mm、線幅を0.5mmに設定している。図4Aから、いずれの長さにおいても、デュアルモードおよび減衰極の発生により、急峻な周波数遮断特性が得られることがわかる。   The positions of the first port 15a and the second port 15b of the dual mode generation line 15 are fixed at an opening angle of 45 ° as shown in FIG. 1A, and rotated by 45 ° from the extension line X of the input feeder 13a. The center of the dual-mode generation line 15 is arranged at the position, and the length of the waveguide 15c is 2.61 mm (0.115λ), 3.47 mm (0.153λ), 4.11 mm (0.182λ). ) And changed the simulation. These waveguide lengths are both in the vicinity of λ / 8 and in a range smaller than λ / 4. The radius of the ring resonator 12 formed of YBCO is set to 3.5 mm and the line width is set to 0.5 mm. From FIG. 4A, it can be seen that a steep frequency cut-off characteristic can be obtained by generating the dual mode and the attenuation pole at any length.

また、図4Bの拡大グラフから分かるように、導波路15cの長さを調整することによって、中心周波数と帯域幅を調整できることがわかる。より具体的には、デュアルモードのうち、高周波数f2側のピーク位置は変わらないが、低周波数f1側のピーク位置がより低周波数側へとシフトすることがわかる。   Further, as can be seen from the enlarged graph of FIG. 4B, it can be seen that the center frequency and the bandwidth can be adjusted by adjusting the length of the waveguide 15c. More specifically, in the dual mode, the peak position on the high frequency f2 side does not change, but the peak position on the low frequency f1 side shifts to the lower frequency side.

図5は、比較例として、デュアルモード発生線路15の第1ポートと第2ポートの開き角を90°、すなわち電気長Leqをλ/4に設定したときのフィルタ特性である。図4Aや図4Bの特性と異なり、減衰極が見られず、高周波側に不要な共振が現われることがわかる。したがって、所望の周波数のみを効果的に通過させたい場合は、デュアルモード発生線路15の電気長をλ/4よりも小さい範囲で設定するのが望ましい。ただし、Leqが小さくなりすぎると、リング共振器12とデュアルモード発生線路15が接近しすぎて寄生容量が発生し、互いに共振する恐れがあるので、λ/10以上、λ/4未満であるのが望ましい。   FIG. 5 shows filter characteristics when the opening angle of the first port and the second port of the dual mode generation line 15 is set to 90 °, that is, the electrical length Leq is set to λ / 4 as a comparative example. Unlike the characteristics of FIGS. 4A and 4B, it can be seen that no attenuation pole is seen and unnecessary resonance appears on the high frequency side. Therefore, in order to effectively pass only a desired frequency, it is desirable to set the electrical length of the dual mode generation line 15 in a range smaller than λ / 4. However, if Leq is too small, the ring resonator 12 and the dual mode generation line 15 are too close to each other, and parasitic capacitance is generated and may resonate with each other. Therefore, λ / 10 or more and less than λ / 4. Is desirable.

図6は、導波路長を変化させたときの結合係数kの変化を示すグラフである。デュアルモード発生時の2つの異なる共振周波数をf1、f2(f1<f2)とすると、共振間結合係数kは、
k=(f22−f12)/(f22+f12
で表わされる。
FIG. 6 is a graph showing changes in the coupling coefficient k when the waveguide length is changed. When two different resonance frequencies at the time of dual mode generation are f1 and f2 (f1 <f2), the inter-resonance coupling coefficient k is
k = (f2 2 −f1 2 ) / (f2 2 + f1 2 )
It is represented by

導波路15cの長さを長くしていくと、結合係数kが大きくなり、すなわち、2つの直交モード間の結合が強くなり、共振モード間の間隔が拡がり、通過帯域が広くなる(低周波側の特性がより低周波側へとシフトする)。しがたって、デュアルモード発生線路15の電気長を設計で制御することにより、所望のフィルタ特性を達成することができる。   As the length of the waveguide 15c is increased, the coupling coefficient k increases, that is, the coupling between the two orthogonal modes increases, the interval between the resonance modes increases, and the passband increases (low frequency side). Shifts to a lower frequency). Therefore, a desired filter characteristic can be achieved by controlling the electrical length of the dual mode generation line 15 by design.

図7は、リング型共振器12の内側での、デュアルモード発生線路15の配置位置によるフィルタ特性の変化を示すグラフである。図4A,図4Bとシミュレーションと同様の条件で、デュアルモード発生線路15の中心位置を、45°、135°、225°、315°と変化させたシミュレーションを行った。実線で示すカーブaは、45°の位置に配置したフィルタ特性、一点鎖線で示すカーブcは、225°(45°+π)の位置に配置したフィルタ特性、点線のカーブbは、135°または315°の位置に配置したフィルタ特性である。いずれの場合も、入出力フィーダ13a、13bの延長線X、Yとはオーバラップしないように配置されている。   FIG. 7 is a graph showing changes in filter characteristics depending on the position of the dual mode generation line 15 inside the ring resonator 12. 4A and 4B, the simulation was performed by changing the center position of the dual mode generation line 15 to 45 °, 135 °, 225 °, and 315 ° under the same conditions as in the simulation. A curve a indicated by a solid line is a filter characteristic arranged at a position of 45 °, a curve c indicated by a dashed line is a filter characteristic arranged at a position of 225 ° (45 ° + π), and a curve b of a dotted line is 135 ° or 315 The filter characteristics are arranged at the position of °. In either case, the input / output feeders 13a and 13b are arranged so as not to overlap the extension lines X and Y.

図7のグラフからわかるように、デュアルモード発生線路15の配置位置の自由度はきわめて高いことがわかる。ただし、所望周波数の近傍での不要周波数の除去に厳しい条件が要求されるときは、45°または225°の位置、すなわち45°±nπ(nは自然数)の位置に配置するのが望ましい。   As can be seen from the graph of FIG. 7, the degree of freedom of the arrangement position of the dual mode generation line 15 is extremely high. However, when strict conditions are required for removing unnecessary frequencies in the vicinity of the desired frequency, it is desirable to arrange them at 45 ° or 225 ° positions, that is, 45 ° ± nπ (n is a natural number).

図8は、デュアルモード発生線路15の線路幅W1を変化させたときのフィルタ特性の変化を示す図である。図8(a)において、リング型共振器12の内側に配置されるデュアルモード発生線路15の長さを6.00mmに設定し、幅W1を、0.25mm、0.50mm、0.75mm、1.00mmと増大させていくと、図8(b)のように、帯域幅が拡がる方向に伝送特性が変化する。   FIG. 8 is a diagram showing changes in filter characteristics when the line width W1 of the dual mode generation line 15 is changed. In FIG. 8A, the length of the dual mode generation line 15 arranged inside the ring resonator 12 is set to 6.00 mm, and the width W1 is 0.25 mm, 0.50 mm, 0.75 mm, When it is increased to 1.00 mm, the transmission characteristics change in the direction of increasing the bandwidth as shown in FIG.

図9は、デュアルモード発生線路15の結合幅W2を変えることによって、デュアルモード発生線路15とリング型共振器12の間の結合量を変化させたときのフィルタ特性の変化を示す図である。図9(a)において、結合幅W2は、ポート15aが(又はポート15b)がリング型共振器12に対向する結合部の幅である。このときの線路長は、6.00mm、ポート15とリング型共振器12との間のギャップは75μmである。結合幅W2を1.0mm、1.5mm、2.0mmと変えていくと、高周波側での特性の変化はわずかであるが、低周波側の特性が低い方へシフトし、その結果、帯域幅が広くなる。   FIG. 9 is a diagram illustrating a change in filter characteristics when the coupling amount between the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12 is changed by changing the coupling width W2 of the dual mode generation line 15. In FIG. 9A, the coupling width W 2 is the width of the coupling portion where the port 15 a (or the port 15 b) faces the ring resonator 12. The line length at this time is 6.00 mm, and the gap between the port 15 and the ring resonator 12 is 75 μm. When the coupling width W2 is changed to 1.0 mm, 1.5 mm, and 2.0 mm, the change in characteristics on the high frequency side is slight, but the characteristic on the low frequency side shifts to the lower side. The width becomes wider.

このように、デュアルモード発生線路15の電気長Leq、線路幅W1、デュアルモード発生線路15とリング型共振器12との間の結合量(たとえば結合幅W2)の少なくとも一つを変化させることによって、フィルタ特性を設計段階で所望の値に設定することができる。   In this way, by changing at least one of the electrical length Leq of the dual mode generation line 15, the line width W 1, and the coupling amount (for example, the coupling width W 2) between the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12. The filter characteristic can be set to a desired value at the design stage.

図10は、図1の共振器を多段にしたときの多段フィルタの構成例を示す。この例では、2つのリング型共振器12A、12Bを用い、これらの共振器を、結合線路13cを介して電磁気的に結合している。リング型共振器2A、デュアルモード発生線路15A、および入力フィーダ13aを第1の共振器、リング型共振器2B、デュアルモード発生線路15B、出力フィーダ13bと第2の共振器とすると、第1の共振器と第2の共振器は、結合線路13cの中心に対して点対称に配置されている。   FIG. 10 shows a configuration example of a multistage filter when the resonator of FIG. 1 is multistaged. In this example, two ring resonators 12A and 12B are used, and these resonators are electromagnetically coupled via a coupling line 13c. When the ring resonator 2A, the dual mode generation line 15A, and the input feeder 13a are the first resonator, the ring resonator 2B, the dual mode generation line 15B, the output feeder 13b, and the second resonator, the first resonator The resonator and the second resonator are arranged point-symmetrically with respect to the center of the coupled line 13c.

リング型共振器12Aから見ると、結合線路13cは出力フィーダとなり、リング型共振器12Bから見ると、結合線路13cは入力フィーダとなるので、基本構成は図1と同様であるが、多段に構成したことによって、スペース効率が向上する。また、第1の共振器と第2の共振器を点対称に配置したことによって、通過帯域の両側に非常に急峻な減衰極を得ることができ、周波数遮断特性に優れたフィルタが実現される。3段以上の多段フィルタにするときも同様に、隣接する2つの共振器が互いに点対称となるように接続することによって、デュアルモードを有する急峻なフィルタ特性を実現することができる。各リング型共振器12の内側にデュアルモード発生線路15が形成されていることから、多段の数が増えるほどスペース効率が良くなり、小型化に有利である。   The coupling line 13c is an output feeder when viewed from the ring type resonator 12A, and the coupling line 13c is an input feeder when viewed from the ring type resonator 12B. Therefore, the basic configuration is the same as that of FIG. As a result, space efficiency is improved. In addition, by arranging the first resonator and the second resonator symmetrically, a very steep attenuation pole can be obtained on both sides of the pass band, and a filter having excellent frequency cutoff characteristics is realized. . Similarly, when a multistage filter having three or more stages is used, a steep filter characteristic having a dual mode can be realized by connecting two adjacent resonators so as to be point-symmetric with each other. Since the dual mode generation line 15 is formed inside each ring resonator 12, space efficiency is improved as the number of stages increases, which is advantageous for downsizing.

図11は、本発明の第2実施形態の高周波フィルタ装置を構成するデュアルモードフィルタの概略図である。上述した実施形態では、デュアルモード発生線路15の導波路長、線路幅W1、結合量(結合幅W2)の少なくとも一つを変化させて、設計段階でフィルタ特性を調整した。しかし、所望の信号波長(周波数)に合わせてデュアルモード発生線路15を設計しても、実際に製品として作製したときに、パターニング精度誤差や、誘電体基板11の基板厚のばらつきに起因して、製品間にばらつきが生じる場合がある。そのようなときは、パターニング後に製品間での特性を揃えるために、各製品での微調整が必要になってくる。   FIG. 11 is a schematic diagram of a dual mode filter constituting the high frequency filter device of the second embodiment of the present invention. In the embodiment described above, the filter characteristics are adjusted at the design stage by changing at least one of the waveguide length, the line width W1, and the coupling amount (coupling width W2) of the dual mode generation line 15. However, even if the dual-mode generation line 15 is designed in accordance with a desired signal wavelength (frequency), when actually manufactured as a product, due to patterning accuracy errors and variations in the substrate thickness of the dielectric substrate 11. There may be variations between products. In such a case, fine adjustment is required for each product in order to align characteristics between products after patterning.

そこで、第2実施形態では、デュアルモード発生線路15のリング型共振器12への電磁気的な結合点C1、C2(図1(b)参照)の少なくとも一方の上方に、誘電体ブロックを配置し、デュアルモード発生線路15とリング型共振器12に対して垂直移動可能に移動可能に保持することによって、パターニング後のフィルタ特性の微調整を可能にする。   Therefore, in the second embodiment, a dielectric block is disposed above at least one of the electromagnetic coupling points C1 and C2 (see FIG. 1B) to the ring resonator 12 of the dual mode generation line 15. The filter characteristics after patterning can be finely adjusted by holding the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12 so as to be vertically movable.

図11の例では、デュアルモード発生線路15の第1ポート15aとリング型共振器12の間、及び第2ポート15bとリング型共振器12の間で、これらパターンの上方にそれぞれ誘電体部ブロック51a、51bを配置する。この例では、誘電体ブロック51として直方体のブロックを用いているが、円柱ブロック、楕円形の円筒ブロックなど、ポートとリング型共振器12との間の結合部をカバーできる形状であれば、任意の形状を用いることができる。誘電体ブロック51の材料としては、MgO、SrTiO3、TiO2、Al2O3等を用いる。   In the example of FIG. 11, between the first port 15a of the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12, and between the second port 15b and the ring resonator 12, the dielectric portion blocks are respectively located above these patterns. 51a and 51b are arranged. In this example, a rectangular parallelepiped block is used as the dielectric block 51, but any shape can be used as long as it can cover the coupling portion between the port and the ring resonator 12 such as a cylindrical block or an elliptical cylindrical block. Can be used. As a material of the dielectric block 51, MgO, SrTiO3, TiO2, Al2O3, or the like is used.

デュアルモード発生線路15とリング型共振器12は、第1実施形態と同様に、誘電体基板11の両面に、スパッタ法またはPLD法によりエピタキシャルYBCO膜を形成し、片面のみフォトリソグラフィとウェットエッチングでパターニングすることによって形成されている。ここでは、5GHz帯のフィルタの作製例として、厚さ0.5mmのMgO基板11上に、リングの半径3.5mm、線幅0.5mmの共振器を形成している。   As in the first embodiment, the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12 are formed by forming an epitaxial YBCO film on both surfaces of the dielectric substrate 11 by sputtering or PLD, and photolithography and wet etching only on one surface. It is formed by patterning. Here, as an example of manufacturing a 5 GHz band filter, a resonator having a ring radius of 3.5 mm and a line width of 0.5 mm is formed on a MgO substrate 11 having a thickness of 0.5 mm.

図12(a)は、図11のB−B’断面図である。誘電体ブロック51は、誘電体基板11上に形成されたデュアルモード発生線路15とリング型共振器12に対して垂直方向に移動可能に保持されている。デュアルモード発生線路15とリング型共振器12との契合部において、誘電体ブロック51の高さ位置を変えることによって、ポート15a(又は15b)と、リング型共振器12との間の容量を変化させて、結合係数のみを変化させることができる。   FIG. 12A is a B-B ′ cross-sectional view of FIG. 11. The dielectric block 51 is held so as to be movable in the vertical direction with respect to the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12 formed on the dielectric substrate 11. The capacitance between the port 15 a (or 15 b) and the ring resonator 12 is changed by changing the height position of the dielectric block 51 at the joint between the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12. Thus, only the coupling coefficient can be changed.

図12(b)に示すように、誘電体ブロック51の高さ位置は、たとえば、パッケージ60の上蓋60bに取り付けられたねじ式のトリマ55によって調整することができる。この場合、誘電体ブロック51は、トリマ55に接続される支持ロッド53によって、パッケージ60内に保持される。パッケージ60の上蓋60aに、誘電体ブロック51の駆動手段としてのトリマ55を設けたことを除いて、その他のパッケージ構成は第1実施例と同様である。なお、誘電体ブロック51の高さ位置を調整する駆動手段は、ねじ式のトリマ55に限定されず、アクチュエータを用いてもよい。   As shown in FIG. 12B, the height position of the dielectric block 51 can be adjusted by, for example, a screw trimmer 55 attached to the upper lid 60b of the package 60. In this case, the dielectric block 51 is held in the package 60 by the support rod 53 connected to the trimmer 55. The rest of the package configuration is the same as that of the first embodiment except that a trimmer 55 as a driving means for the dielectric block 51 is provided on the upper lid 60a of the package 60. The driving means for adjusting the height position of the dielectric block 51 is not limited to the screw type trimmer 55, and an actuator may be used.

図13は、誘電体ブロック51を配置したときのフィルタ特性を示す図である。図13(a)に示すように、図11の構成のデュアルモード発生線路15のポート15a、15bとリング型共振器12とのギャップ上に、直径0.5mm、高さ1mmの円柱形のMgO単結晶誘電体ブロック51a、51bを配置し、その高さ位置を変えてフィルタ特性をシミュレーションする。比較例として、誘電体ブロック51a、51bを配置しないときのフィルタ特性もシミュレーションする。   FIG. 13 is a diagram showing filter characteristics when the dielectric block 51 is arranged. As shown in FIG. 13A, a cylindrical MgO having a diameter of 0.5 mm and a height of 1 mm is formed on the gap between the ports 15a and 15b of the dual mode generation line 15 having the configuration shown in FIG. The single crystal dielectric blocks 51a and 51b are arranged, and the filter positions are simulated by changing their height positions. As a comparative example, the filter characteristics when the dielectric blocks 51a and 51b are not arranged are also simulated.

図13(b)に示すように、誘電体ブロック51の共振器12とデュアルモード発生線路15に対する高さ位置を、0.1〜0.5mmの範囲で変えることによって、フィルタ特性を変化させることができる。誘電体ブロック51を配置しない場合(グラフ中の実線)と比較して、誘電体ブロック51を高さ0.5mmの位置から共振器12及びデュアルモード発生線路15に対して0.1mmの位置まで近づけていくと、結合係数が変化して、低周波数側の特性がより低い側にシフトすることがわかる。   As shown in FIG. 13B, the filter characteristics are changed by changing the height position of the dielectric block 51 with respect to the resonator 12 and the dual mode generation line 15 within a range of 0.1 to 0.5 mm. Can do. Compared with the case where the dielectric block 51 is not disposed (solid line in the graph), the dielectric block 51 is moved from the position of 0.5 mm in height to the position of 0.1 mm with respect to the resonator 12 and the dual mode generation line 15. As the distance approaches, the coupling coefficient changes, and the characteristics on the low frequency side shift to the lower side.

なお、図13のように、誘電体ブロック51をデュアルモード発生線路15とリング型共振器12との電磁気的な結合点の上方に配置する構成は、図10の多段フィルタにも適用可である。この場合は、多段に組まれた複数の共振器間のフィルタ特性を揃えるという効果も得ることができる。   The configuration in which the dielectric block 51 is disposed above the electromagnetic coupling point between the dual mode generation line 15 and the ring resonator 12 as shown in FIG. 13 is also applicable to the multistage filter of FIG. . In this case, it is also possible to obtain the effect of aligning the filter characteristics between a plurality of resonators assembled in multiple stages.

以上述べたように、本発明によれば急峻なフィルタ特性を有し、設計自由度および/またはチューナビリティが高いデュアルモードフィルタが実現される。また、簡易な構成で、共振器パターンの形成後にフィルタ特性の微調整が可能になる。   As described above, according to the present invention, a dual mode filter having steep filter characteristics and high design freedom and / or tunability is realized. In addition, the filter characteristics can be finely adjusted with a simple configuration after the resonator pattern is formed.

最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
(付記1)
リング型共振器と、
前記リング型共振器と電磁気的に結合するように、前記リング型共振器に対して互いに直交して配置される入力フィーダおよび出力フィーダと、
前記リング型共振器の内側に位置し、前記入力フィーダおよび出力フィーダの延長線とオーバラップしないように配置されるデュアルモード発生線路と、
を有することを特徴とするデュアルモードフィルタ。
(付記2)
前記デュアルモード発生線路は、その中心が、前記入力フィーダの延長線を0°として45°±nπ/2(nは自然数)の位置に配置されることを特徴とする付記1に記載のデュアルモードフィルタ。
(付記3)
前記デュアルモード発生線路は、前記リング型共振器とそれぞれ電磁気的に結合する第1ポートおよび第2ポートと、これらのポート間を接続する円弧状の導波路と、で構成されることを特徴とする付記1又は2記載のデュアルモードフィルタ。
(付記4)
前記デュアルモード発生線路の、前記リング型共振器への電磁気的な2つの結合点間の長さは、前記リング型共振器の円周の1/4よりも小さいことを特徴とする付記1に記載のデュアルモードフィルタ。
(付記5)
前記第1ポートと第2ポートの開き角度は、36°以上で90°未満であることを特徴とする付記3に記載のデュアルモードフィルタ。
(付記6)
前記リング型共振器、デュアルモード発生線路、入力フィーダおよび出力フィーダは、誘電体基板の第1の面に形成され、前記第1の面と反対側の第2の面にグランド層が形成されていることを特徴とする付記1〜5のいずれかに記載のデュアルモードフィルタ。
(付記7)
前記デュアルモード発生線路の前記リング型共振器への電磁気的な結合点の上方に位置し、前記デュアルモード発生線路及び前記リング型共振器に対して垂直方向に移動可能に配置される誘電体部材、
をさらに有することを特徴とする付記1に記載のデュアルモードフィルタ。
(付記8)
前記第1ポートと前記リング型共振器との間と、前記第2ポートと前記リング型共振器との間の少なくとも一方に位置し、前記デュアルモード発生線路と前記リング型共振器とに対して垂直方向に移動可能に配置される誘電体部材、
をさらに有することを特徴とする付記3に記載のデュアルモードフィルタ。
(付記9)
前記誘電体部材を前記垂直方向に駆動する駆動手段、
をさらに有することを特徴とする請求項7または8に記載のデュアルモードフィルタ。
(付記10)
リング型共振器と、
前記リング型共振器と電磁気的に結合するように、前記リング型共振器に対して互いに直交して配置される入力フィーダおよび出力フィーダと、
前記入力フィーダと出力フィーダのそれぞれの延長線とオーバラップしないように前記リング型共振器の内側に配置されるデュアルモード発生線路と、
で構成される共振器を2つ以上多段に接続した多段フィルタであって、
前記2つ以上の共振器において、隣接する2つの共振器は互いに点対称となるように配置されていることを特徴とする多段フィルタ。
(付記11)
前記デュアルモード発生線路は、その中心が前記入力フィーダの延長線を0°として45°±nπ/2(nは自然数)の位置に配置されることを特徴とする付記10に記載の多段フィルタ。
(付記12)
デュアルモード発生線路15のリング型共振器12への電気的な2点の接続点間の長さは、対応するリング型共振器の円周の1/4未満であることを特徴とする付記10又は11に記載の多段フィルタ。
(付記13)
誘電体基板上に形成されるリング型共振器の内側に、前記リング型共振器と電磁気的に結合する第1及び第2のポート及びこれらのポート間を接続する円弧状の導波路を含むデュアルモード発生線路を配置して共振器フィルタを形成し、
前記デュアルモード発生線路の電気長、線路幅、及び前記デュアルモード発生線路と前記リング型共振器との結合量のうちの少なくとも一つを変化させて前記共振器フィルタの特性を調整する
ことを特徴とするチューニング方法。
(付記14)
前記第1及び第2のポートの少なくとも一方と前記リング型共振器との前記結合部の上方に、誘電体ブロックを配置し、
前記誘電体ブロックを、前記ポート及び前記リング型共振器に対して垂直方向に移動して、前記共振器フィルタの特性を調整する
ことを特徴とする付記13に記載のチューニング方法。
Finally, the following notes are disclosed regarding the above description.
(Appendix 1)
A ring resonator;
An input feeder and an output feeder disposed orthogonal to each other with respect to the ring resonator so as to be electromagnetically coupled to the ring resonator;
A dual-mode generation line located inside the ring resonator and arranged not to overlap with an extension of the input feeder and the output feeder;
A dual mode filter characterized by comprising:
(Appendix 2)
2. The dual mode according to claim 1, wherein the dual mode generation line is arranged at a position of 45 ° ± nπ / 2 (n is a natural number) with the center of the extension line of the input feeder being 0 °. filter.
(Appendix 3)
The dual mode generation line includes a first port and a second port that are electromagnetically coupled to the ring resonator, and an arcuate waveguide that connects between the ports. The dual mode filter according to supplementary note 1 or 2.
(Appendix 4)
Appendix 1 characterized in that the length between the two electromagnetic coupling points of the dual mode generation line to the ring resonator is smaller than ¼ of the circumference of the ring resonator. The dual mode filter described.
(Appendix 5)
The dual mode filter according to appendix 3, wherein an opening angle of the first port and the second port is not less than 36 ° and less than 90 °.
(Appendix 6)
The ring resonator, the dual mode generation line, the input feeder, and the output feeder are formed on a first surface of a dielectric substrate, and a ground layer is formed on a second surface opposite to the first surface. The dual mode filter according to any one of appendices 1 to 5, characterized in that:
(Appendix 7)
A dielectric member positioned above an electromagnetic coupling point of the dual mode generation line to the ring resonator and movably disposed in a direction perpendicular to the dual mode generation line and the ring resonator ,
The dual mode filter according to appendix 1, further comprising:
(Appendix 8)
Located between at least one of the first port and the ring resonator and between the second port and the ring resonator, the dual mode generation line and the ring resonator A dielectric member arranged to be movable in the vertical direction;
The dual mode filter according to supplementary note 3, further comprising:
(Appendix 9)
Driving means for driving the dielectric member in the vertical direction;
The dual mode filter according to claim 7, further comprising:
(Appendix 10)
A ring resonator;
An input feeder and an output feeder disposed orthogonal to each other with respect to the ring resonator so as to be electromagnetically coupled to the ring resonator;
A dual mode generating line disposed inside the ring resonator so as not to overlap with the respective extension lines of the input feeder and the output feeder;
A multi-stage filter in which two or more resonators constituted by
In the two or more resonators, two adjacent resonators are arranged so as to be point-symmetric with each other.
(Appendix 11)
11. The multistage filter according to appendix 10, wherein the dual mode generation line is arranged at a position of 45 ° ± nπ / 2 (n is a natural number) with the center of the dual mode generation line being 0 ° as an extension line of the input feeder.
(Appendix 12)
Supplementary note 10 characterized in that the length between two electrical connection points of the dual mode generation line 15 to the ring resonator 12 is less than ¼ of the circumference of the corresponding ring resonator. Or the multistage filter of 11.
(Appendix 13)
A dual including a first and second ports electromagnetically coupled to the ring resonator and an arcuate waveguide connecting between the ports inside the ring resonator formed on the dielectric substrate A mode generation line is arranged to form a resonator filter,
The characteristics of the resonator filter are adjusted by changing at least one of the electrical length of the dual mode generation line, the line width, and the coupling amount between the dual mode generation line and the ring resonator. Tuning method.
(Appendix 14)
A dielectric block is disposed above the coupling portion between at least one of the first and second ports and the ring resonator,
14. The tuning method according to appendix 13, wherein the dielectric block is moved in a direction perpendicular to the port and the ring resonator to adjust characteristics of the resonator filter.

本発明の一実施形態に係るデュアルモードフィルタの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the dual mode filter which concerns on one Embodiment of this invention. 図1のデュアルモードフィルタの変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of the dual mode filter of FIG. 図1のデュアルモードフィルタをパッケージングした状態を示す概略図である。It is the schematic which shows the state which packaged the dual mode filter of FIG. デュアルモード発生線路の導波路長を変化させたときのフィルタ特性を示すグラフである。It is a graph which shows the filter characteristic when changing the waveguide length of a dual mode generating line. 図4Aのグラフのサークル部分Aを拡大したグラフである。It is the graph which expanded the circle part A of the graph of FIG. 4A. 比較例として、デュアルモード発生線路の電気長をλ/4にしたときのフィルタ特性を示すグラフである。As a comparative example, it is a graph which shows the filter characteristic when the electrical length of the dual mode generation line is set to λ / 4. デュアルモード発生線路の導波路長を変化させたときの結合係数kの変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the coupling coefficient k when changing the waveguide length of a dual mode generating line. リング型共振器内側に配置されるデュアルモード発生線路の配置位置を変えたときのフィルタ特性を示すグラフである。It is a graph which shows the filter characteristic when the arrangement position of the dual mode generating line arranged inside a ring type resonator is changed. デュアルモード発生線路の幅W1を変えたときのフィルタ特性を示す図である。It is a figure which shows the filter characteristic when the width W1 of a dual mode generation line is changed. デュアルモード発生線路とリング型共振器との間の結合量を変えたときのフィルタ特性を示す図である。It is a figure which shows the filter characteristic when changing the coupling amount between a dual mode generating line and a ring type resonator. 多段フィルタの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of a multistage filter. 本発明の第2実施形態に係るデュアルモードフィルタの概略上面図である。It is a schematic top view of the dual mode filter which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図9のデュアルモードフィルタの断面構成図である。FIG. 10 is a cross-sectional configuration diagram of the dual mode filter of FIG. 9. デュアルモード発生線路とリング型共振器との結合点(電気的な接続点)の上方に誘電体ブロックを配置して位置調整したときのフィルタ特性の測定グラフである。It is a measurement graph of filter characteristics when a dielectric block is arranged above the coupling point (electrical connection point) between the dual mode generation line and the ring resonator and the position is adjusted.

符号の説明Explanation of symbols

10 デュアルモードフィルタ(高周波フィルタ装置)
11 誘電体基板
12、12A、12B リング型共振器
13a、13b 入力フィーダおよび出力フィーダ
13c 結合線路
14 グランド層
15、15A、15B デュアルモード発生線路
15a 第1ポート
15b 第2ポート
15c 導波路
30,60 パッケージ
51 誘電体ブロック(誘電体部材)
55 トリマ(駆動手段)
53 支持ロッド
Leq デュアルモード発生線路の電気長
W1 導波路の幅
W2 結合幅
10 Dual mode filter (High frequency filter device)
11 Dielectric substrates 12, 12A, 12B Ring resonators 13a, 13b Input feeder and output feeder 13c Coupling line 14 Ground layers 15, 15A, 15B Dual mode generation line 15a First port 15b Second port 15c Waveguides 30, 60 Package 51 Dielectric Block (Dielectric Material)
55 Trimmer (drive means)
53 Support Rod Leq Dual Mode Generation Line Electrical Length W1 Waveguide Width W2 Coupling Width

Claims (11)

リング型共振器と、
前記リング型共振器と電磁気的に結合するように、前記リング型共振器に対して互いに直交して配置される入力フィーダおよび出力フィーダと、
前記リング型共振器の内側に位置し、前記入力フィーダおよび出力フィーダの延長線とオーバラップしないように配置されるデュアルモード発生線路と、
を有することを特徴とするデュアルモードフィルタ。
A ring resonator;
An input feeder and an output feeder disposed orthogonal to each other with respect to the ring resonator so as to be electromagnetically coupled to the ring resonator;
A dual-mode generation line located inside the ring resonator and arranged not to overlap with an extension of the input feeder and the output feeder;
A dual mode filter characterized by comprising:
前記デュアルモード発生線路は、その中心が、前記入力フィーダの延長線を0°として45°±nπ/2(nは自然数)の位置に配置されることを特徴とする請求項1に記載のデュアルモードフィルタ。   2. The dual according to claim 1, wherein a center of the dual mode generation line is disposed at a position of 45 ° ± nπ / 2 (n is a natural number) with an extension line of the input feeder being 0 °. Mode filter. 前記デュアルモード発生線路は、前記リング型共振器とそれぞれ電磁気的に結合する第1ポートおよび第2ポートと、これらのポート間を接続する円弧状の導波路と、で構成されることを特徴とする請求項1又は2記載のデュアルモードフィルタ。   The dual mode generation line includes a first port and a second port that are electromagnetically coupled to the ring resonator, and an arcuate waveguide that connects between the ports. The dual mode filter according to claim 1 or 2. 前記デュアルモード発生線路の、前記リング型共振器への電磁気的な2つの結合点間の長さは、前記リング型共振器の円周の1/4よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載のデュアルモードフィルタ。   2. The length between two electromagnetic coupling points of the dual mode generation line to the ring resonator is smaller than 1/4 of the circumference of the ring resonator. Dual mode filter described in 1. 前記第1ポートと第2ポートの開き角度は、36°以上で90°未満であることを特徴とする請求項3に記載のデュアルモードフィルタ。   4. The dual mode filter according to claim 3, wherein an opening angle of the first port and the second port is 36 ° or more and less than 90 °. 5. 前記デュアルモード発生線路の前記リング型共振器への電磁気的な結合点の上方に位置し、前記デュアルモード発生線路及び前記リング型共振器に対して垂直方向に移動可能に配置される誘電体部材、
をさらに有することを特徴とする請求項1に記載のデュアルモードフィルタ。
A dielectric member positioned above an electromagnetic coupling point of the dual mode generation line to the ring resonator and movably disposed in a direction perpendicular to the dual mode generation line and the ring resonator ,
The dual mode filter according to claim 1, further comprising:
前記第1ポートと前記リング型共振器との間と、前記第2ポートと前記リング型共振器との間の少なくとも一方に位置し、前記デュアルモード発生線路と前記リング型共振器とに対して垂直方向に移動可能に配置される誘電体部材、
をさらに有することを特徴とする請求項3に記載のデュアルモードフィルタ。
Located between at least one of the first port and the ring resonator and between the second port and the ring resonator, the dual mode generation line and the ring resonator A dielectric member arranged to be movable in the vertical direction;
The dual mode filter according to claim 3, further comprising:
前記誘電体部材を前記垂直方向に駆動する駆動手段、
をさらに有することを特徴とする請求項6または7に記載のデュアルモードフィルタ。
Driving means for driving the dielectric member in the vertical direction;
The dual mode filter according to claim 6, further comprising:
リング型共振器と、
前記リング型共振器と電磁気的に結合するように、前記リング型共振器に対して互いに直交して配置される入力フィーダおよび出力フィーダと、
前記入力フィーダと出力フィーダのそれぞれの延長線とオーバラップしないように前記リング型共振器の内側に配置されるデュアルモード発生線路と、
で構成される共振器を2つ以上多段に接続した多段フィルタであって、
前記2つ以上の共振器において、隣接する2つの共振器は互いに点対称となるように配置されていることを特徴とする多段フィルタ。
A ring resonator;
An input feeder and an output feeder disposed orthogonal to each other with respect to the ring resonator so as to be electromagnetically coupled to the ring resonator;
A dual mode generating line disposed inside the ring resonator so as not to overlap with the respective extension lines of the input feeder and the output feeder;
A multi-stage filter in which two or more resonators constituted by
In the two or more resonators, two adjacent resonators are arranged so as to be point-symmetric with each other.
誘電体基板上に形成されるリング型共振器の内側に、前記リング型共振器と電磁気的に結合する第1及び第2のポート及びこれらのポート間を接続する円弧状の導波路を含むデュアルモード発生線路を配置して共振器フィルタを形成し、
前記デュアルモード発生線路の電気長、線路幅、及び前記デュアルモード発生線路と前記リング型共振器との結合量のうちの少なくとも一つを変化させて前記共振器フィルタの特性を調整する
ことを特徴とするチューニング方法。
A dual including a first and second ports electromagnetically coupled to the ring resonator and an arcuate waveguide connecting between the ports inside the ring resonator formed on the dielectric substrate A mode generation line is arranged to form a resonator filter,
The characteristics of the resonator filter are adjusted by changing at least one of the electrical length of the dual mode generation line, the line width, and the coupling amount between the dual mode generation line and the ring resonator. Tuning method.
前記第1及び第2のポートの少なくとも一方と前記リング型共振器との間の前記結合部の上方に、誘電体ブロックを配置し、
前記誘電体ブロックを、前記ポート及び前記リング型共振器に対して垂直方向に移動して、前記共振器フィルタの特性を調整する
ことを特徴とする請求項10に記載のチューニング方法。
A dielectric block is disposed above the coupling portion between at least one of the first and second ports and the ring resonator;
11. The tuning method according to claim 10, wherein the dielectric block is moved in a direction perpendicular to the port and the ring resonator to adjust characteristics of the resonator filter.
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