マイクロストリップラインだけでのBPFの作り方

質問

大学でバンドパスフィルタ(BPF)を勉強しているものです。
マイクロストリップライン(MSL)だけで簡単なBPF(中心周波数1.5GHz,帯域400MHz)を作ろうと思っています。
MSLだけでローパスフィルタ(LPF)を作る場合は,まずLとCのみでLPFを作りそれを変換式でMSLに変換して作成するらしいのですが,LPF(LとCのみ)からBPF(LとCのみ)に変換する式があり,そこからLPFと同じようにMSLに変換したところ,希望の周波数帯以外でもバンドパスが生じてしまいます。。
この設計法についてのアドバイスや他に方法がありましたら教えていただきたいです。
長文になってすみませんが、よろしくお願いします。

回答No.4

noname#101087

#1 の蛇足を少し。

プロトタイプの回路パターンだけですが。
　　　　　　　　　↓
　http://www.superfilter.net/features/networks/rlcbpf.htm
>BPF

　Top L Coupled：　Top L をライン、シャントの共振回路をライン共振器にして、MSL 化。
　Top C Coupled：　Top C を C パターン化、シャントの共振回路をライン共振器にして、MSL 化。
という感じです。

BPF(中心周波数1.5GHz,帯域400MHz) は結構広帯域で、MSL 化後、特性の再最適化が若干必要かもしれませんが。

回答No.3

info22

#2です。
A#2の中の
>L,C素子の電極寸法（たとえばλ/4とか,λ/2の寸法）でフィルター
>を設計すると

訂正
誤：たとえばλ/4とか,λ/2の寸法
正：λ/4の寸法

>その奇数倍の(2n+1)ωoでLやCになるため、フィルター特性が周期的に現れます。
この部分はもう少し詳しく書くと。

修正前：その奇数倍の(2n+1)ωoでLやCになるため、フィルター特性が周期的に現れます。

修正後：その奇数倍の(2n+1)ωoで(2n+1)λ/2となって先端開放、先端短絡のLとCになるため、中心周波数(2n+1)ωo毎に同様なフィルター特性が繰り返されます。

お礼

丁寧な説明ありがとうございます。
MSLのみで設計すると周期的に現れるのは当たり前なんですね！
参考にして設計していきます。

回答No.2

info22

> 希望の周波数帯以外でもバンドパスが生じてしまいます。。
> この設計法についてのアドバイスや他に方法がありましたら教えていただきたいです。
MSLフィルター(分布定数線路)は、定在波（形状寸法による共振現象）を利用するため、集中定数のL,CをMSの電極パターンで置き換えるため、ある中心周波数ωoに対応したフィルターのL,C素子の電極寸法（たとえばλ/4とか,λ/2の寸法）でフィルターを設計するとその奇数倍の(2n+1)ωoでLやCになるため、フィルター特性が周期的に現れます。
これは分布定数回路の特徴です。

従って、MSLの入力する信号が帯域制限しておいて（実際使われる高周波信号は大抵帯域が一定の範囲に収まっています）、その帯域内でMSLファイルターを設計するようにしておけば実用上問題は発生しません。

参考URLに丁寧な解説がありますので勉強してみてください。

参考URL：

http://www1.sphere.ne.jp/i-lab/ilab/kairo/k3/k3_5.htm

回答No.1

noname#101087

L と C で LPF を作りそれを変換式で MSL に変換(jω→jtanω)すると、周期的な周波数特性になりますね。

LC の BPF を作り MSL の共振器をライン結合した構成例です。
　　　　　　　　　　　　　　　　　↓
　http://www.rfic.t.u-tokyo.ac.jp/files/activ_lit/2006/c_12_010.pdf
>オンチップ伝送線路を用いたフィルタの自動設計 / 図5 など

(MSL の共振器を C 結合する構成もありますが、引用できる実例がみつけられません。ライン結合の代わりに容量結合とするのですが)
回路設計は、EDA などでできるでしょう。
LC の BPF を設計して、結合部分や共振器部分を MSL で置換する方法もあります。
MSL 共振器のリアクタンス特性は jtanω 的なので、高いほうの減衰域のロスが劣化するのは避けられないようです。
(それをカバーする簡単な LPF を入れることもあり)

お礼

MSLのみのBPFの構成例がなかなかみつからなかったので助かります。ありがとうございます。