Research on Compact High-Performance Multi-Function Microwave Components

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近年の無線通信技術の急速な発展と応用に伴い、より小型軽量、高性能、多機能のマイクロ波回路が求められている。本研究ではフィルタやパワーデバイダ及びそれらの複合回路に関する研究を行い、回路の新規提案からその設計手法の構築まで完成させる。主な研究成果は以下の通りである。(1)三段結合線路及び先端短絡と先端開放のスタブを用いた新しい小型広帯域通過フィルタ(BPF)を提案し、伝送線路と偶/奇モード理論に基づき、回路パラメータを算出した。設計した広帯域BPFは74%の比帯域幅、通過域内7個の反射零点、阻止域内6個の伝送零点を示し、急峻なスカート特性と優れたスプリアス特性を同時に達成できた。(2)新しいマイクロストリップスタブ付きデュアルモード共振器を用いて、周波数選択機能と電力分配機能を併せ持つ平衡‐非平衡型フィルタリングパワーディバイダを提案した。回路解析により設計公式を導出し、設計チャートを作成した。提案回路は通過域幅の自由な設計が可能で、3つの伝送零点より周波数選択性を著しく改善した。試作回路の測定結果は設計値と良好に一致し、所望の周波数選択特性、アイソレイション特性、及びコモンモードサプレッション特性を示した。(3)デファレンシャル広帯域BPFを提案し、その設計方法を開発した。提案構造は二つの伝送線路の間にブランチライン(または結合線路ブランチライン)を設置した構造で、差分モードとコモンモードに対し、それぞれフィルタリング機能とサプレッション機能を示す。導出した回路関数と最適化手法を用いて、計算アルゴリズムを開発し、設計に必要な回路パラメータを効率よく精確に算出できた。最後に電磁界シミュレータを用いて、マイクロストリップ構造のデファレンシャル広帯域BPFを設計し、所望の周波数選択特性及びサプレッション特性を実現した。以上の研究成果は３つの著名な国際会議で口頭発表した。