[发明专利]滤波器

说明书

本申请为1994年10月5日提出的发明专利申请94117206.6的分案申请。

本发明涉及特高频(UHF)～超高频(SHF)频段通信装置和计量设备用的小型、廉价且平面化的滤波器，还涉及一种振荡器、滤波器中用的双模谐振腔，可在一个谐振腔形成两个频率，或起两级谐振的作用。

环形谐振腔滤波器为了减少辐射损耗，通常采用1波长环形谐振腔等，损耗虽小，但存在形状大的问题。为了解决此问题，提出在一个谐振腔激励2个正交模的双模滤波器。下文说明以往的双模滤波器。

图6为以往双模滤波器的组成图。图6中，1为1波长环形谐振腔，2-5为装在电长度相互偏90°的位置上的耦合电容，6、7为输入、输出端子，8为移相电路。9、10为移相电路8的连接端子，连在该移相电路8上。

对组成如上所述的双模滤波器的性能进行说明。

首先，端子6上一输入激励信号，就由电耦合将该信号耦合到谐振腔1。环形谐振腔1上A点传播的信号波在位于电长度偏离18)°处的B点电场最大，并通过耦合电容4传播到端子9。在从环形谐振器1上A点电长度偏离90°处的C点、D点，电场为0，不传播到端子7、10上。同样，激励端子10时，有行波传至端子10。因此，证明1波长环形谐振腔滤波器1中存在不相互耦合的2个谐振模。这里，激励端子6，通过适当的移相电路8将传到端子9的信号波加在端子10上，则该行波仅传至端子7。据此，可组成从端子6输入的信号，通过端子9、10输出到端子7的单向信号传播电路。也就是说，端子6作输入端子时，端子7成为输出端子，可用一个1波长环形谐振腔实现2级滤波器。

然而，上述结构中存在的问题是：滤波器的通常特性只能与1波长环形谐振腔电长度所决定的固定频率相对应，其频率特性调整困难。存在的问题还有组成滤波器的各级谐振腔电长度为1个波长，加上级间耦合采用集中参数元件或传输线，因而滤波器难以小型化、平面化。

环形谐振腔滤波器为了减少辐射损耗，通常采用1波长环形谐振腔等，损耗虽小，但存在形状大的问题。为了解决此问题，提出在一个谐振腔激励2个正交模的双模滤波器。

下文说明以往的双模滤波器。

图15为以往双模滤波器的组成图。图15中，101、102为1波长环形谐振腔，103～107为耦合电容，108、109为输入、输出端子。

对组成如上的双模滤波器的性能进行说明。

首先，输入端子108上一输入激励信号，就由电场耦合将该信号耦合到1波长环形谐振腔101。此谐振腔101上A点传播的信号波在电长度偏离A点180°的B点电场最大，并通过耦合电容5传至C点。上述谐振腔101上位于从A点电长度偏离90°处的C、D点，电场为0，无传播。因此，证明1波长环形谐振腔101存在不相互耦合的2个谐振模。

又，经耦合电容106传至1波长环形谐振腔102的A点的信号波先传至B点，再经耦合电容107依次传到C点和D点，最后通过电容104输出到输出端子109。此时，1波长环形谐振腔101、102的谐振频率取决于谐振腔的电长度。

据此，可组成从端子108输入的信号输出到端子109的信号单向传播电路。也就是说，端子108作为输入端子时，端子109成为输出端子，可用2个1波长环形谐振腔做成4级滤波器。

然而，上述组成中存在的问题是构成滤波器的各级谐振腔的电长度为1个波长，改善衰减特性需要增多滤波器级数，不能实现小形化。此外，还存在级间耦合采用集中参数元件或传输线，滤波器难以小形化、平面化的问题。

高频段振荡器、滤波器用的谐振腔中，就带状谐振腔或微带线谐振腔而言，1/4波长谐振腔体积小，所以广泛应用，但存在因高频接地的处理方法而造成谐振频率、空载Q值等特性不稳定等缺点。因此，提出采用双模谐振腔进行小形化的意图，该双模谐振腔利用在高频不接地的环形谐振腔中激励的2种独立模，在一个谐振腔形成频率不同的2个谐振频率或起2级谐振的作用。

这种双模谐振腔，熟知的例子有日本电子信息通信学会微波研究会技术资料MW92-115等记载的结构。

下文参照图27说明以往的双模谐振腔。

图27为以往双模谐振腔的斜视图，图12中201为由微带线形成的环状单线，202为集中参数电容，203为介质基片，204为接地导体。

该图中，单线虽为矩形，但其电特性和环形相同，这里仅说明矩形的。此外，线路也可用带状线或微带线，这里说明典型的微带线，下面说明上述结构的双模谐振腔的性能。