特開 2021-175160 フィルタ装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-175160(P2021-175160A)

(43)【公開日】2021年11月1日

(54)【発明の名称】フィルタ装置

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/207 20060101AFI20211004BHJP

   H01P 7/06 20060101ALI20211004BHJP

   H01P 3/12 20060101ALI20211004BHJP

【ＦＩ】

   H01P1/207 B

   H01P7/06

   H01P3/12 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】11

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2020-80604(P2020-80604)

(22)【出願日】2020年4月30日

(71)【出願人】

【識別番号】000204284

【氏名又は名称】太陽誘電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100087480

【弁理士】

【氏名又は名称】片山 修平

(72)【発明者】

【氏名】松田 隆志

(72)【発明者】

【氏名】北條 皓也

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 良夫

(72)【発明者】

【氏名】小林 一彦

【テーマコード（参考）】

5J006

5J014

【Ｆターム（参考）】

5J006HC01

5J006LA11

5J006MB02

5J006NE13

5J014DA03

(57)【要約】

【課題】フィルタ特性が向上するフィルタ装置を提供する。
【解決手段】フィルタ装置は、第１導電体層１４ａと、ｈ１の厚さを有する第１導電体層上の第１誘電体層１２ａと、第１誘電体層上の第２導電体層１４ｂと、第１導電体層と第２導電体層とを接続する複数の第１導電体ポスト１６ａと、ｈ２／ｈ１≦０．４であるｈ２の厚さを有する第２導電体層上の第２誘電体層１２ｂと、第２誘電体層上の第３導電体層１４ｃと、第２導電体層と第３導電体層とを接続する複数の第２導電体ポスト１６ｂと、複数の第１導電体ポストにより囲まれた第１誘電体層内の第１空間１５ａを有する第１共振器１０ａと、複数の第１導電体ポストにより囲まれ第１空間と平面視において略一致する第２誘電体層内の第２空間１５ｂを有する第２共振器１０ｂと、第２導電体層に設けられ、第１空間と第２空間とを接続する接続窓１８ｂとを備える。
【選択図】図７

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１導電体層と、
ｈ１の厚さを有し前記第１導電体層上に設けられた第１誘電体層と、
前記第１誘電体層上に設けられた第２導電体層と、
前記第１誘電体層を貫通し前記第１導電体層と前記第２導電体層とを接続する複数の第１導電体ポストと、
ｈ２／ｈ１≦０．４であるｈ２の厚さを有し前記第２導電体層上に設けられた第２誘電体層と、
前記第２誘電体層上に設けられた第３導電体層と、
前記第２誘電体層を貫通し前記第２導電体層と前記第３導電体層とを接続する複数の第２導電体ポストと、
前記第１導電体層と前記第２導電体層と前記複数の第１導電体ポストとにより囲まれた前記第１誘電体層内の第１空間を有する第１共振器と、
前記第２導電体層と前記第３導電体層と前記複数の第１導電体ポストとにより囲まれ前記第１空間と平面視において略一致する前記第２誘電体層内の第２空間を有する第２共振器と、
前記第２導電体層に設けられ、前記第１空間と前記第２空間とを接続する接続窓と、
を備えるフィルタ装置。

【請求項2】

前記第１空間および前記第２空間の平面形状は略正方形である請求項１に記載のフィルタ装置。

【請求項3】

前記複数の第１導電体ポストと前記複数の第２導電体ポストとの平面視における位置は略一致する請求項１または２に記載のフィルタ装置。

【請求項4】

前記第１誘電体層と前記第２誘電体層の比誘電率は略一致する請求項１から３のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

【請求項5】

前記フィルタ装置の通過帯域を形成する共振モードは、ＴＥモードである請求項１から４のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

【請求項6】

前記接続窓の平面形状は略円形である請求項１から５のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

【請求項7】

前記接続窓内に前記第１誘電体層または前記第２誘電体層が設けられている請求項１から６のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

【請求項8】

一対の導電体層と、前記一対の導電体層に挟まれた誘電体層と、前記誘電体層を貫通し前記一対の導電体層の間を接続する複数の導電体ポストと、を各々備え、前記一対の導電体層と前記複数の導電体ポストとにより囲まれた誘電体内の空間を各々有する複数の共振器を備え、
複数の共振器のうち隣接する共振器において、前記一対の導電体層の一方を共有し、前記空間は平面視において略一致し、共有する導電体層は、隣接する共振器の空間を接続する接続窓を有し、
前記複数の共振器は前記第１共振器および前記第２共振器を含む請求項１から７のいずれか一項に記載のフィルタ装置。

【請求項9】

前記接続窓の少なくとも１つの接続窓は他の接続窓とサイズが異なる請求項８に記載のフィルタ装置。

【請求項10】

前記複数の共振器のうち最外の共振器の最外の導電体層は前記最外の共振器の空間に接続する開口を有し、前記開口内にパッドが設けられている請求項８または９に記載のフィルタ装置。

【請求項11】

前記複数の共振器のうち最外の２つの共振器の最外の導電体層は前記最外の２つの共振器の空間にそれぞれ接続する２つの開口と、前記２つの開口内に２つのパッドがそれぞれ設けられ、
前記２つの開口のサイズは互いに異なる、および／または前記２つのパッドのサイズは互いに異なる請求項８または９に記載のフィルタ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はフィルタ装置に関し、誘電体層を貫通する導電体ポストを有するフィルタ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

ミリ波等で用いられる導波管フィルタの導電体壁の代わりに、複数の導電体ポストを壁として用いるＳＩＷ（Substrate Integrated Waveguide）フィルタが知られている。導電体ポストで閉じられた空間で共振器を形成し、共振器を平面方向に配列することでフィルタ装置とすることが知られている（例えば特許文献１）。導電体ポストで閉じられた共振器を、導電体層を介し積層することが知られている（例えば特許文献２）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８−２０７１６７号公報

【特許文献2】特開２０１８−１９１１７０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

導波管を用いた導波管フィルタでは金属の立体的な加工が必要であるが、ＳＩＷフィルタでは、プリント基板等を用い平面的に製造できる。また、空間内を誘電体で埋め込むことができるため、比誘電率による波長の縮小効果により小型化可能である。特許文献１では共振器を平面方向に配置することで、各共振器における導電体ポストで閉じられた空間の大きさを変えることが容易である。これにより、共振器の特性を調整しフィルタ特性を向上させることができる。特許文献２では共振器を積層しているため、各共振器の特性を調整することが難しい。共振器を積層するＳＩＷフィルタでは、フィルタ特性を向上させるための好ましい誘電体層の厚さについては知られていない。

【0005】

本発明は、上記課題に鑑みなされたものでありフィルタ特性を向上させることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、第１導電体層と、ｈ１の厚さを有し前記第１導電体層上に設けられた第１誘電体層と、前記第１誘電体層上に設けられた第２導電体層と、前記第１誘電体層を貫通し前記第１導電体層と前記第２導電体層とを接続する複数の第１導電体ポストと、ｈ２／ｈ１≦０．４であるｈ２の厚さを有し前記第２導電体層上に設けられた第２誘電体層と、前記第２誘電体層上に設けられた第３導電体層と、前記第２誘電体層を貫通し前記第２導電体層と前記第３導電体層とを接続する複数の第２導電体ポストと、前記第１導電体層と前記第２導電体層と前記複数の第１導電体ポストとにより囲まれた前記第１誘電体層内の第１空間を有する第１共振器と、前記第２導電体層と前記第３導電体層と前記複数の第１導電体ポストとにより囲まれ前記第１空間と平面視において略一致する前記第２誘電体層内の第２空間を有する第２共振器と、前記第２導電体層に設けられ、前記第１空間と前記第２空間とを接続する接続窓と、を備えるフィルタ装置である。

【0007】

上記構成において、前記第１空間および前記第２空間の平面形状は略正方形である構成とすることができる。

【0008】

上記構成において、前記複数の第１導電体ポストと前記複数の第２導電体ポストとの平面視における位置は略一致する構成とすることができる。

【0009】

上記構成において、前記第１誘電体層と前記第２誘電体層の比誘電率は略一致する構成とすることができる。

【0010】

上記構成において、前記フィルタ装置の通過帯域を形成する共振モードは、ＴＥモードである構成とすることができる。

【0011】

上記構成において、前記接続窓の平面形状は略円形である構成とすることができる。

【0012】

上記構成において、前記接続窓内に前記第１誘電体層または前記第２誘電体層が設けられている構成とすることができる。

【0013】

上記構成において、一対の導電体層と、前記一対の導電体層に挟まれた誘電体層と、前記誘電体層を貫通し前記一対の導電体層の間を接続する複数の導電体ポストと、を各々備え、前記一対の導電体層と前記複数の導電体ポストとにより囲まれた誘電体内の空間を各々有する複数の共振器を備え、複数の共振器のうち隣接する共振器において、前記一対の導電体層の一方を共有し、前記空間は平面視において略一致し、共有する導電体層は、隣接する共振器の空間を接続する接続窓を有し、前記複数の共振器は前記第１共振器および前記第２共振器を含む構成とすることができる。

【0014】

上記構成において、前記接続窓の少なくとも１つの接続窓は他の接続窓とサイズが異なる構成とすることができる。

【0015】

上記構成において、前記複数の共振器のうち最外の共振器の最外の導電体層は前記最外の共振器の空間に接続する開口を有し、前記開口内にパッドが設けられている構成とすることができる。

【0016】

上記構成において、前記複数の共振器のうち最外の２つの共振器の最外の導電体層は前記最外の２つの共振器の空間にそれぞれ接続する２つの開口と、前記２つの開口内に２つのパッドがそれぞれ設けられ、前記２つの開口のサイズは互いに異なる、および／または前記２つのパッドのサイズは互いに異なる構成とすることができる。

【発明の効果】

【0017】

本発明によれば、フィルタ特性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、実施例１に係るフィルタ装置の斜視図である。

【図2】図２（ａ）は、実施例１に係るフィルタ装置の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。

【図3】図３は、実施例１に係るフィルタ装置の解体斜視図である。

【図4】図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係るフィルタ装置の製造方法を示す図である。

【図5】図５は、シミュレーション１におけるフィルタの通過特性を示す図である。

【図6】図６（ａ）および図６（ｂ）は、シミュレーション１における誘電体層内の電界分布を示す平面図および断面図である。

【図7】図７は、シミュレーション２を行った構造を示す断面図である。

【図8】図８は、シミュレーション２における通過特性を示す図である。

【図9】図９は、シミュレーション２におけるｈ２／ｈ１に対する減衰極の減衰量を示す図である。

【図10】図１０は、シミュレーション２における通過特性を示す図である。

【図11】図１１（ａ）および図１１（ｂ）は、それぞれ実施例１の変形例１および２に係るフィルタ装置の断面図である。

【図12】図１２（ａ）は、実施例２に係るアンテナモジュールの斜視図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図である

【発明を実施するための形態】

【0019】

以下、図面を参照し、本発明の実施例について説明する。

【実施例1】

【0020】

図１は、実施例１に係るフィルタ装置の斜視図である。図２（ａ）は、実施例１に係るフィルタ装置の平面図、図２（ｂ）は、図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図３は、実施例１に係るフィルタ装置の解体斜視図である。積層方向をＺ方向、平面方向のうち複数の導電体ポストの配列方向をＸ方向およびＹ方向とする。

【0021】

図１から図３に示すように、複数の誘電体層１２ａから１２ｄが積層されている。誘電体層１２ａ下、誘電体層１２ａから１２ｄの間および誘電体層１２ｄ上にそれぞれ導電体層１４ａから１４ｅが設けられている。誘電体層１２ｂおよび１２ｃは誘電体層１２ａおよび１２ｄより厚い。このように、複数の誘電体層１２ａから１２ｄの少なくとも１つの誘電体層の厚さは他の誘電体層の厚さと異なる。

【0022】

導電体層１４ａから１４ｅは開口からなる窓１８ａから１８ｅをそれぞれ有する。窓１８ａから１８ｅの平面形状は略円形であり、互いの大きさ（直径）は略同じである。窓１８ａから１８ｅの中心は、平面視において互いに略重なる。窓１８ａおよび１８ｅにはパッド２０ａおよび２０ｅが設けられている。パッド２０ａおよび２０ｅの平面形状は略円形であり、互いの大きさ（直径）は略同じである。窓１８ａおよび１８ｅの中心とパッド２０ａおよび２０ｅの中心とは平面視において略重なる。

【0023】

誘電体層１２ａから１２ｄおよび導電体層１４ａから１４ｅをＺ方向に貫通する複数の導電体ポスト１６が設けられている。導電体ポスト１６は、誘電体層１２ａから１２ｄを貫通する導電体ポスト１６ａから１６ｄを各々有する。導電体ポスト１６ａから１６ｄは、各々上下の導電体層１４ａから１４ｅを電気的に接続する。導電体ポスト１６がＸ方向に配列するポスト群３０ａおよび３０ｂとＹ方向に配列するポスト群３０ｃから３０ｄとを有する。ポスト群３０ａと３０ｂとはＹ方向に対向し、ポスト群３０ｃと３０ｄとはＸ方向に対向する。ポスト群３０ａから３０ｄで囲まれた空間の平面形状は略正方形である。導電体ポスト１６ａから１６ｄに各々囲まれた空間の平面形状は互いに略一致している。

【0024】

導電体層１４ａ、１４ｂおよび導電体ポスト１６ａで囲まれた誘電体層１２ａ内の空間１５ａは共振器１０ａを形成する。導電体層１４ｂ、１４ｃおよび導電体ポスト１６ｂで囲まれた誘電体層１２ｂ内の空間１５ｂは共振器１０ｂを形成する。導電体層１４ｃ、１４ｄおよび導電体ポスト１６ｃで囲まれた誘電体層１２ｃ内の空間１５ｃは共振器１０ｃを形成する。導電体層１４ｄ、１４ｅおよび導電体ポスト１６ｄで囲まれた誘電体層１２ｄ内の空間１５ｄは共振器１０ｄを形成する。

【0025】

窓１８ｂは共振器１０ａと共振器１０ｂとの間を高周波信号が伝搬する接続窓として機能する。窓１８ｃおよび１８ｄも同様に隣接する共振器を高周波信号が伝搬する接続窓として機能する。窓１８ａおよび１８ｅは高周波信号を外部に出力または外部から入力する入出力窓として機能する。窓１８ａから１８ｅは誘電体層１２ａから１２ｄにより埋め込まれている。窓１８ａから１８ｅは誘電体層１２ａから１２ｄに埋め込まれていなくてもよい。

【0026】

各共振器１０ａから１０ｄは、誘電体層１２ａから１２ｄ内では高周波信号が伝搬するＺ方向に電界が一様なＴＥ（Transverse Electric Wave）モード（ＴＥ_１１０モード）において共振する。共振周波数における波長は、ポスト群３０ｃと３０ｄの内側間の距離Ｌｘおよびポスト群３０ａと３０ｃの内側間の距離Ｌｙの略２倍となる。

【0027】

誘電体層１２ａから１２ｄは、例えば樹脂層またはセラミックス等の絶縁層である。導電体層１４ａから１４ｅは例えば銅層等の金属層である。導電体ポスト１６は例えば銅ポスト等の金属ポストである。

【0028】

［実施例１の製造方法］
図４（ａ）から図４（ｃ）は、実施例１に係るフィルタ装置の製造方法を示す図である。図４（ａ）に示すように、誘電体層１２ａ´から１２ｄ´の上面にそれぞれ導電体層１４ｂから１４ｅが貼り付けられたプリント基板を準備する。誘電体層１２ａ´から１２ｄ´の下面にそれぞれ接着剤１３ａから１３ｄを塗布する。

【0029】

図４（ｂ）に示すように、誘電体層１２ａ´から１２ｄ´の下面と導電体層１４ａから１４ｄの上面をそれぞれ接着剤１３ａから１３ｄを用い接着する。窓１８ｂから１８ｄ内は接着剤１３ａから１３ｄが埋め込まれる。誘電体層１２ａ´から１２ｄ´と接着剤１３ａから１３ｄとの比誘電率を略同じとする。これにより、誘電体層１２ａ´から１２ｄ´と接着剤１３ａから１３ｄは、それぞれ誘電体層１２ａから１２ｄとして機能する。

【0030】

図４（ｃ）に示すように、誘電体層１２ａから１２ｄおよび導電体層１４ａから１４ｅを貫通する導電体ポスト１６を形成する。これにより、実施例１に係るフィルタ装置が製造される。

【0031】

［シミュレーション１］
実施例１に係るフィルタ装置の通過特性をシミュレーションした。誘電体層１２ａ´から１２ｄ´の比誘電率を３．６６、接着剤１３ａから１３ｄの比誘電率を３．７とした。誘電体層１２ａから１２ｄの厚さをそれぞれ４３９μｍ、１２１８μｍ、１２０１μｍおよび４３９μｍとした。導電体層１４ａから１４ｅを銅層とし、厚さを１８μｍとした。導電体ポスト１６を銅ポストとし、直径を４５０μｍとした。距離ＬｘおよびＬｙを４．１４５ｍｍとした。

【0032】

図５は、シミュレーション１におけるフィルタの通過特性を示す図である。図５において、実線はインピーダンス整合前、破線はインピーダンス整合後を示す。

【0033】

図５に示すように、インピーダンス整合前において、矢印５４のように、各共振器１０ａから１０ｄが結合して発生する共振周波数に対応するピークが形成される。インピーダンス整合後のように、入出力インピーダンスを適切に整合させることにより、ピークの間の落ち込んでいる部分の整合が取れ、均一な通過帯域５５が形成される。

【0034】

図６（ａ）および図６（ｂ）は、シミュレーション１における誘電体層内の電界分布を示す平面図および断面図であり、共振器１０ｄの共振周波数２７．８ＧＨｚにおける誘電体層１２ｄ内の電界分布を示す。印加電圧は１Ｖとした。

【0035】

図６（ａ）および図６（ｂ）に示すように、パッド２０ｅ付近にはパッド２０ｅに起因した電界の集中が生じている。導電体ポスト１６ｄ近くでは、Ｚ方向の電界強度はほぼ同じとなる。このように、共振周波数において誘電体層１２ｄ内のモードはＴＥモードであり、ＴＥ_１１０モードとなる。なお、ＴＥ_１１０の１１０はＺ方向の電界が一様であるモードであることを示している。

【0036】

［シミュレーション２］
Ｚ方向に隣接する共振器における誘電体層の厚さを最適化するためシミュレーション２を行った。図７は、シミュレーション２を行った構造を示す断面図である。図７に示すように、導電体層１４ａ（第１導電体層）上に誘電体層１２ａ（第１誘電体層）が設けられ、誘電体層１２ａ上に導電体層１４ｂ（第２導電体層）が設けられ、導電体層１４ｂ上に誘電体層１２ｂ（第２誘電体層）が設けられ、誘電体層１２ｂ上に導電体層１４ｃ（第３導電体層）が設けられている。誘電体層１２ａを貫通し導電体層１４ａと１４ｂとを接続する複数の導電体ポスト１６ａ（第１導電体ポスト）が設けられ、誘電体層１２ｂを貫通し導電体層１４ｂと１４ｃとを接続する複数の導電体ポスト１６ｂ（第２導電体ポスト）が設けられている。

【0037】

共振器１０ａ（第１共振器）は、導電体層１４ａと１４ｂと複数の導電体ポスト１６ａとにより囲まれた誘電体層１２ａ内の空間１５ａ（第１空間）を有する。共振器１０ｂ（第２共振器）は、導電体層１４ｂと１４ｃと複数の導電体ポスト１６ｂとにより囲まれた誘電体層１２ｂ内の空間１５ｂ（第２空間）を有する。空間１５ａと１５ｂとは平面視において略一致しており、窓１８ｂ（接続窓）は空間１５ａと１５ｂとを接続する。なお、空間１５ａと１５ｂとが平面視において略一致とは、導電体ポスト１６ａおよび１６ｂのうち最も大きい直径程度のずれを許容する範囲で一致していることを示す。

【0038】

導電体層１４ａおよび１４ｃの窓１８ａおよび１８ｃが入出力窓となり、導電体層１４ｂの窓１８ｂが接続窓となる。窓１８ａおよび１８ｃ内にパッド２０ａおよび２０ｃがそれぞれ設けられている。誘電体層１２ａおよび１２ｂの厚さをそれぞれｈ１およびｈ２とする。厚さｈ１およびｈ２以外はシミュレーション１と同じ条件を用いた。

【0039】

図８は、シミュレーション２における通過特性を示す図である。図８では、厚さｈ２を０．４ｍｍに固定し、厚さｈ１を０．４ｍｍから１．３ｍｍまで変えている。

【0040】

図８に示すように、ｈ１＝０．４ｍｍでは、通過帯域５５より高周波側の減衰極５０は１つであり減衰量は約−４０ｄＢである。ｈ１＝０．９ｍｍでは、減衰極５０の減衰量は大きくなり約−５５ｄＢである。ｈ１＝１．０ｍｍでは、減衰極５０のピークが急峻になり減衰量は−９０ｄＢと急激に大きくなる。ｈ１＝１．１ｍｍでは、減衰極５１と５２の２つの減衰極が形成される。２つの減衰極５１および５２の減衰量は−７０〜−８０ｄＢであり、ｈ１＝０．９の減衰極５０の減衰量より大きい。ｈ１＝１．３ｍｍでは、ｈ１＝１．１ｍｍと同様に２つの減衰極５１および５２が形成される。

【0041】

図９は、シミュレーション２におけるｈ２／ｈ１に対する減衰極の減衰量を示す図である。図９に示すように、ｈ２／ｈ１を１から小さくしていくと減衰極５０の減衰量は大きくなる。ｈ２／ｈ１＝０．４において減衰極５０の減衰量は急激に大きくなる。ｈ２／ｈ１が０．４より小さくなると減衰極５１と５２が形成され減衰量は小さくなるが、ｈ２／ｈ１が０．４のときの減衰極５０の減衰量より大きい。また。減衰極５１と５２が形成されるため、減衰域を広くできる。

【0042】

図１０は、シミュレーション２における通過特性を示す図である。図１０では、ｈ１＝ｈ２＝０．４ｍｍ、０．７ｍｍおよび１．０ｍｍのサンプルとｈ１＝０．４ｍｍおよびｈ２＝１．０ｍｍのサンプルについてシミュレーションしている。

【0043】

図１０に示すように、ｈ１＝ｈ２を大きくすると、減衰極５０の減衰量は大きくなる。しかし、ｈ１＝ｈ２＝１．０ｍｍとしても、ｈ１＝０．４ｍｍおよびｈ２＝１．０ｍｍの減衰極５０のように急峻な減衰極は形成されない。このように、減衰極５０の減衰量の増加および減衰極５１および５２の形成はｈ２／ｈ１を変えた場合に生じる現象と考えられる。この現象が生じる原因は明確ではないが、例えば厚さｈ１とｈ２の差が大きくなることで、ある特定の周波数においてインピーダンスの不整合が大きくなり、共振器１０ａと１０ｂとの間において高周波信号の反射が大きくなるためと考えられる。

【0044】

実施例１によれば、隣接する共振器１０ａおよび１０ｂの導電体層１４ａおよび１４ｂの厚さの比ｈ２／ｈ１≦０．４とする。これにより、図８および図９のように、減衰特性を改善できる。ｈ２／ｈ１＜０．４が好ましく、ｈ２／ｈ１≦０．３６がより好ましく、ｈ２／ｈ１≦０．３３がさらに好ましい。これにより、図８のように、減衰極５１および５２が形成され減衰域を広くできる。

【0045】

空間１５ａから１５ｄの平面形状は、略長方形等の多角形、略円形または略楕円形でもよいが、略正方形であることが好ましい。これにより、Ｘ方向とＹ方向とで共振周波数が略等しくなる。よって、不要な共振の発生を抑制できる。なお、略正方形とは、距離ＬｘとＬｙとにおいて、導電体ポスト１６ａから１６ｄのうち最も大きい直径程度のずれを許容する範囲で一致していることを示す。

【0046】

複数の導電体ポスト１６ａから１６ｄは誘電体層１２ａから１２ｄ毎に別々に形成してもよい。図４（ｃ）のように、誘電体層１２ａから１２ｄに同時に導電体ポスト１６を形成する。これにより、導電体ポスト１６ａから１６ｄを別々に形成する方法に比べ、製造工程を簡略化できる。このように製造したフィルタ装置では、複数の導電体ポスト１６ａから１６ｄとの平面視における位置は略一致する。なお、略一致とは、導電体ポスト１６ａから１６ｄのうち最も大きい直径程度のずれを許容する範囲で一致していることを示す。

【0047】

誘電体層１２ａと１２ｂとの比誘電率は略一致する。これにより、誘電体層１２ａと１２ｂとの界面における高周波信号の反射を抑制できる。なお、略一致とは、例えば誘電体層１２ａの比誘電率と１２ｂの比誘電率との差が±１０％以下であることを許容する。すなわち、誘電体層１２ａおよび１２ｂの比誘電率をそれぞれεａおよびεｂとしたとき、例えば２×｜εａ−εｂ｜／（εａ＋εｂ）≦０．１である。図４（ａ）における接着剤１３ａから１３ｄの比誘電率と誘電体層１２ａから１２ｄの比誘電率の差も同様に例えば±１０％以下である程度に略一致することが好ましい。

【0048】

図６（ａ）および図６（ｂ）のように、通過帯域５５を形成する共振モードは、ＴＥモードである。これにより、ｈ２／ｈ１を０．４以下とすることで減衰特性を向上できる。

【0049】

窓１８ａから１８ｅの平面形状は略円形である。これにより、窓１８ａから１８ｅにおける高周波信号の反射を抑制できる。なお、窓１８ａから１８ｅの平面形状は円形以外に多角形または楕円形状でもよい。高周波信号の反射を抑制するためには、窓１８ａから１８ｅの平面形状は、５角形以上の略正多角形または略円形であることが好ましい。

【0050】

窓１８ａから１８ｅ内に誘電体層１２ａから１２ｄのいずれかが設けられていることが好ましい。これにより、窓１８ａから１８ｅにおける高周波信号の反射を抑制することができる。

【0051】

図１から図３のように、複数の共振器１０ａから１０ｄは、一対の導電体層と、一対の導電体層に挟まれた誘電体層と、誘電体層を貫通し一対の導電体層の間を接続する複数の導電体ポストと、を各々備え、一対の導電体層と複数の導電体ポストとにより囲まれた誘電体層１２ａから１２ｄ内の空間１５ａから１５ｄを各々有する。隣接する共振器において、一対の導電体層の一方を共有し、空間は平面視において略一致し、共有する導電体層は、隣接する共振器の空間を接続する接続窓を有する。このように、共振器１０ａから１０ｄを３以上積層することで、図５のように、各共振器１０ａから１０ｄの共振周波数を異ならせ、通過帯域５５を広帯域にすることができる。

【0052】

複数の共振器１０ａから１０ｄのうち最外の共振器１０ａおよび１０ｄの最外の導電体層１４ａおよび１４ｅは最外の共振器の空間１５ａおよび１５ｄに接続する窓１８ａおよび１８ｅとなる開口を有する。開口内にパッド２０ａおよび２０ｅが設けられている。窓１８ａおよび１８ｂとパッド２０ａおよび２０ｅの大きさを変えることにより、同軸線路と同様にインピーダンスを制御できる。

【0053】

［実施例１の変形例１］
図１１（ａ）は、実施例１の変形例１に係るフィルタ装置の断面図である。図１１（ａ）に示すように、実施例１の変形例１では、窓１８ｂから１８ｄの大きさＷｂからＷｄが互いに異なっている。このように、窓１８ｂから１８ｄの少なくとも１つの窓は他の窓とサイズが異なる。これにより、上下の空間１５ａから１５ｄの電磁界の結合を変えることができる。電磁界結合を変えることで、帯域幅を制御することができる。その他の構成は実施例１と同じであり説明を省略する。

【0054】

［実施例１の変形例２］
図１１（ｂ）は、実施例１の変形例２に係るフィルタ装置の断面図である。図１１（ｂ）に示すように、実施例１の変形例２では、窓１８ａと１８ｅの大きさＷａおよびＷｅが互いに異なっている。また、パッド２０ａと２０ｅの大きさＷＡおよびＷＥが互いに異なっている。このように、２つの開口である窓１８ａおよび１８ｅのサイズは互いに異なる、および／または２つのパッド２０ａおよび２０ｅのサイズは互いに異なる。これにより、フィルタ装置の上下に接続する回路に対応し入出力インピーダンスを設定することができる。

【実施例2】

【0055】

図１２（ａ）は、実施例２に係るアンテナモジュールの斜視図、図１２（ｂ）は、図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。図１２（ａ）および図１２（ｂ）に示すように、誘電体層３０上にパッチアンテナであるアンテナ素子３２が設けられている。アンテナ素子３２は導電体層である。アンテナ素子３２はＸ方向およびＹ方向にマトリックス状に配列されている。誘電体層３０下にはフィルタ装置１０がアンテナ素子３２に対応しＸ方向およびＹ方向にマトリックス状に配列されている。

【0056】

フィルタ装置１０の詳細は実施例１およびその変形例のフィルタ装置と同様であり説明を省略する。フィルタ装置１０のパッド２０ａとアンテナ素子３２とは誘電体層３０を貫通する導電体ポスト３４により接続されている。フィルタ装置１０からパッド２０ａを介し導電体ポスト３４に入力した高周波信号は導電体ポスト３４を伝送しアンテナ素子３２から放射される。アンテナ素子３２に入射した高周波信号は導電体ポスト３４を伝送しパッド２０ａを介しフィルタ装置１０に出力される。複数のアンテナ素子をビームフォーミングに用いることができる。

【0057】

アンテナ素子３２のピッチＰはアンテナ素子３２が放射する電磁波の真空中の波長をλとしたとき約λ／２である。例えば２８ＧＨｚではλは約１０．７ｍｍであり、ピッチＰは約５．３５ｍｍである。特許文献１のように、共振器を平面方向に配列すると、アンテナ素子３２のピッチ内のフィルタを配置できない。実施例１およびその変形例に係るフィルタ装置１０は複数の共振器１０ａから１０ｄを積層しているため、複数のアンテナ素子３２の直下に対応する複数のフィルタ装置１０を配置することができる。

【0058】

以上、本発明の実施例について詳述したが、本発明はかかる特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0059】

１０ フィルタ装置
１０ａ〜１０ｄ 共振器
１２ａ〜１２ｄ、１２ａ´〜１２ｄ´、３０ 誘電体層
１３ａ〜１３ｄ 接着剤
１４ａ〜１４ｅ 導電体層
１５ａ〜１５ｄ 空間
１６、１６ａ〜１６ｄ、３４ 導電体ポスト
１８ａ〜１８ｅ 窓
２０ａ、２０ｃ、２０ｅ パッド
３２ アンテナ素子

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】