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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6927434
(24)【登録日】2021年8月10日
(45)【発行日】2021年9月1日
(54)【発明の名称】誘電体導波管フィルタ
(51)【国際特許分類】
H01P 1/208 20060101AFI20210823BHJP
【ＦＩ】
H01P1/208 Z
【請求項の数】11
【全頁数】20
(21)【出願番号】特願2020-528712(P2020-528712)
(86)(22)【出願日】2019年5月22日
(86)【国際出願番号】JP2019020291
(87)【国際公開番号】WO2020008748
(87)【国際公開日】20200109
【審査請求日】2020年12月9日
(31)【優先権主張番号】特願2018-125911(P2018-125911)
(32)【優先日】2018年7月2日
(33)【優先権主張国】JP
(73)【特許権者】
【識別番号】000006231
【氏名又は名称】株式会社村田製作所
(74)【代理人】
【識別番号】110000970
【氏名又は名称】特許業務法人 楓国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】中堀 学
(72)【発明者】
【氏名】小島 洋
(72)【発明者】
【氏名】菊田 誠之
【審査官】
岸田 伸太郎
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００９／０２３１０６４（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
特開昭５０−１０４５４７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開昭６３−２４７０４（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第２０１６／１９１１１６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
国際公開第２０１８／１３９３２１（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｐ １／２０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
信号伝搬の主結合路に沿って配置された４以上の複数の誘電体導波管共振器と、
前記複数の誘電体導波管共振器のうち前記主結合路に沿って隣接する誘電体導波管共振器同士の間にそれぞれ設けられた複数の主結合部と、を備え、
前記複数の主結合部は誘導性結合部と容量性結合部とで構成され、前記誘導性結合部と前記容量性結合部とが前記主結合路に沿って交互に繰り返し配置された、
誘電体導波管フィルタ。
前記複数の誘電体導波管共振器のうち前記主結合路に沿って隣接する誘電体導波管共振器同士の間にそれぞれ設けられた複数の主結合部と、を備え、
前記複数の主結合部は誘導性結合部と容量性結合部とで構成され、前記誘導性結合部と前記容量性結合部とが前記主結合路に沿って交互に繰り返し配置された、
誘電体導波管フィルタ。
【請求項2】
前記複数の主結合部のうち、外部との間で信号が入出力される誘電体導波管共振器と当該誘電体導波管共振器に結合する誘電体導波管共振器との間の主結合部は誘導性結合部である、
請求項１に記載の誘電体導波管フィルタ。
請求項１に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項3】
前記複数の誘電体導波管共振器は前記信号伝搬の主結合路以外に副結合路に沿っても配置され、
前記副結合路に沿って隣接する誘電体導波管共振器同士の間に副結合部を更に備える、
請求項１又は２に記載の誘電体導波管フィルタ。
前記副結合路に沿って隣接する誘電体導波管共振器同士の間に副結合部を更に備える、
請求項１又は２に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項4】
前記複数の誘電体導波管共振器のうち前記主結合部で順次結合される４つの誘電体導波管共振器を、順に、第１誘電体導波管共振器、第２誘電体導波管共振器、第３誘電体導波管共振器、及び第４誘電体導波管共振器、で表すとき、前記第１誘電体導波管共振器と前記第２誘電体導波管共振器との間に設けられた主結合部は誘導性結合部であり、前記第２誘電体導波管共振器と前記第３誘電体導波管共振器との間に設けられた主結合部は容量性結合部であり、前記第３誘電体導波管共振器と前記第４誘電体導波管共振器との間に設けられた主結合部は誘導性結合部であり、
前記副結合部のうち、前記第１誘電体導波管共振器と前記第４誘電体導波管共振器との間に設けられた副結合部は誘導性結合部であり、当該副結合部の結合は前記主結合部の結合に比べて弱い、
請求項３に記載の誘電体導波管フィルタ。
前記副結合部のうち、前記第１誘電体導波管共振器と前記第４誘電体導波管共振器との間に設けられた副結合部は誘導性結合部であり、当該副結合部の結合は前記主結合部の結合に比べて弱い、
請求項３に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項5】
前記４つの誘電体導波管共振器で構成される組を複数組備え、前記複数組のうち、連続する２組において、前段の組における前記第４誘電体導波管共振器と後段の組における前記第１誘電体導波管共振器との間に前記主結合部が設けられていて、
前記連続する２組において、前段の組における前記第３誘電体導波管共振器と後段の組における前記第２誘電体導波管共振器との間に前記副結合部が設けられている、
請求項４に記載の誘電体導波管フィルタ。
前記連続する２組において、前段の組における前記第３誘電体導波管共振器と後段の組における前記第２誘電体導波管共振器との間に前記副結合部が設けられている、
請求項４に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項6】
前記主結合部の前記誘導性結合部と、前記副結合部の前記誘導性結合部とは、前記誘電体導波管共振器の電界方向に直交する幅を制限する、連続する一体の共通のポストで構成された、
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項7】
前記主結合部の前記容量性結合部と、前記副結合部の前記容量性結合部とは、前記誘電体導波管共振器の電界方向の幅を制限する、連続する一体の共通のポストで構成された、
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項8】
前記主結合部の前記容量性結合部と、前記副結合部の前記誘導性結合部とは、前記誘電体導波管共振器の電界方向の幅を制限する部分と、前記誘電体導波管共振器の電界方向に直交する幅を制限する部分と、が連続する一体の共通のポストで構成された、
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項9】
前記主結合部の前記誘導性結合部と、前記副結合部の前記容量性結合部とは、前記誘電体導波管共振器の電界方向に直交する幅を制限する部分と、前記誘電体導波管共振器の電界方向の幅を制限する部分と、が連続する一体の共通のポストで構成された、
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
請求項４又は５に記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項10】
前記ポストは、前記電界方向に視てＴ字状又はＬ字状である、
請求項６から９のいずれかに記載の誘電体導波管フィルタ。
請求項６から９のいずれかに記載の誘電体導波管フィルタ。
【請求項11】
前記主結合部及び前記副結合部を構成する複数の結合部のうち、容量性結合部の数は誘導性結合部の数より少ない、
請求項３から１０のいずれかに記載の誘電体導波管フィルタ。
請求項３から１０のいずれかに記載の誘電体導波管フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、複数の誘電体導波管共振器を有する誘電体導波管フィルタに関する。【背景技術】
【0002】
複数の誘電体導波管共振器を有する誘電体導波管フィルタは例えば特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載の誘電体導波管フィルタは、隣接する誘電体導波管共振器同士が結合するように、共振器間に結合部が構成されている。【0003】
特許文献１に示されるような、複数の誘電体導波管共振器が配列されて、隣接する誘電体導波管共振器同士が結合する誘電体導波管フィルタにおいては、主結合路に沿って隣接する誘電体導波管共振器が結合するとともに、主結合路の順で複数の誘電体導波管共振器を飛び越して結合させる副結合路を構成することができる。【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】国際公開第２０１８／０１２２９４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
従来、上記主結合路を構成する共振器間の結合には誘導性結合が用いられるが、主結合路が誘導性結合だけで構成されると、通過域から高域にかけての減衰特性がなだらかとなる。そのため、通過域から高域にかけての減衰特性に急峻性が必要な場合に、結合する共振器の段数を多くする必要が生じ、その結果、通過帯域における挿入損失が増大する。【0006】
上記主結合路を容量性結合で構成することも考えられるが、その場合には、容量性結合に伴って、通過帯域より低域にスプリアス応答が現れる。【0007】
そこで、本発明の目的は、少ない共振器の段数で、通過域から高域にかけての減衰特性を急峻にするとともに、通過帯域より低域に現れるスプリアス応答を抑制した誘電体導波管フィルタを提供することにある。【課題を解決するための手段】
【0008】
本開示の一例としての誘電体導波管フィルタは、信号伝搬の主結合路に沿って配置された４以上の複数の誘電体導波管共振器と、前記複数の誘電体導波管共振器のうち前記主結合路に沿って隣接する誘電体導波管共振器同士の間にそれぞれ設けられた複数の主結合部と、を備え、前記複数の主結合部は誘導性結合部と容量性結合部とで構成され、前記誘導性結合部と前記容量性結合部とが前記主結合路に沿って交互に繰り返し配置されたことを特徴とする。【0009】
上記構成の誘電体導波管フィルタによれば、主結合路に容量性結合部を含むので、少ない共振器の段数で、通過域から高域にかけて急峻な減衰特性が得られる。しかも、容量性結合する誘電体導波管共振器が主結合路に沿って２段以上連続しないので、つまり、主結合路に沿って、容量性結合部が誘導性結合部で挟まれるので、容量性結合を起因とする低次モードの励振が顕著に現れることなく、抑制される。そのため、通過帯域より低域に現れるスプリアス応答が抑制される。【発明の効果】
【0010】
本発明によれば、少ない共振器の段数で、通過域から高域にかけての減衰特性を急峻にするとともに、通過帯域より低域に現れるスプリアス応答を抑制した誘電体導波管フィルタが得られる。【図面の簡単な説明】
【0011】
【発明を実施するための形態】
【0012】
以降、図を参照して幾つかの具体的な例を挙げて、本発明を実施するための複数の形態を示す。各図中には同一箇所に同一符号を付している。要点の説明又は理解の容易性を考慮して、実施形態を説明の便宜上分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換又は組み合わせは可能である。第２の実施形態以降では第１の実施形態と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については実施形態毎には逐次言及しない。【0013】
《第１の実施形態》図１（Ａ）は第１の実施形態に係る誘電体導波管フィルタ１０１の外観斜視図であり、図１（Ｂ）は誘電体導波管フィルタ１０１の内部構造を示す透視斜視図である。図２（Ａ）は入出力用ポスト及び入出力用パッドの構成を示す拡大斜視図であり、図２（Ｂ）は非貫通ポスト３Ｕ，３Ｌの構成を示す拡大斜視図である。また、図３（Ａ）は誘電体導波管フィルタ１０１が備える４つの誘電体導波管共振器部分を示す斜視図であり、図３（Ｂ）は誘電体導波管フィルタ１０１が備える主結合部及び副結合部を示す斜視図である。
【0014】
この誘電体導波管フィルタ１０１は直方体状の誘電体ブロック１に構成されている。誘電体ブロック１は例えば誘電体セラミック、水晶、樹脂等を直方体形状に加工したものである。誘電体ブロック１の底面には入出力用パッド５Ａ，５Ｂが形成されている。誘電体ブロック１には、入出力用パッド５Ａ，５Ｂから誘電体ブロック１の内部へ突出する入出力用ポスト４Ａ，４Ｂが形成されている。また、誘電体ブロック１には、その上面から下面まで貫通する貫通ポスト２Ａ〜２Ｇ，２Ｊ，２Ｋが形成されている。さらに、誘電体ブロック１には、その上面から所定深さまで掘られた非貫通ポスト３Ｕ、及び誘電体ブロック１の下面から所定深さまで掘られた非貫通ポスト３Ｌが形成されている。
【0015】
誘電体ブロック１の外面、各貫通ポスト、及び各非貫通ポストに内面には導体膜が形成されている。上記入出力用パッド５Ａ，５Ｂの周囲はグランド導体として用いる導体膜から分離されている。この導体膜は、例えばＡｇ電極用ペーストをメタライズすることにより形成される。【0016】
図３（Ａ）、図３（Ｂ）において二点鎖線は、誘電体ブロック１に構成される誘電体導波管共振器の区分を示す仮想上の線である。誘電体導波管フィルタ１０１は４つの誘電体導波管共振器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄを備える。誘電体導波管共振器１１Ａは本発明に係る第１誘電体導波管共振器、誘電体導波管共振器１１Ｂは本発明に係る第２誘電体導波管共振器、誘電体導波管共振器１１Ｃは本発明に係る第３誘電体導波管共振器、誘電体導波管共振器１１Ｄは本発明に係る第４誘電体導波管共振器にそれぞれ相当する。【0017】
以降、「誘電体導波管共振器」を単に「共振器」という。共振器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１ＤはいずれもＴＥ１０１モードを基本モードとする共振器である。つまり、Ｚ方向を電界方向とし、Ｘ−Ｙ面に沿った面方向に磁界が回る電磁界分布の共振モードであり、Ｘ方向に電界強度のピークが一つ、Ｙ方向に電界強度のピークが一つ生じる。【0018】
共振器１１Ａ−１１Ｂ間には主結合部ＭＣ１２が構成されていて、共振器１１Ｂ−１１Ｃ間には主結合部ＭＣ２３が構成されていて、共振器１１Ｃ−１１Ｄ間には主結合部ＭＣ３４が構成されていて、共振器１１Ａ−１１Ｄ間には副結合部ＳＣ１４が構成されている。【0019】
図３（Ｂ）に示す主結合部ＭＣ１２は図３（Ａ）に示す貫通ポスト２Ｃ，２Ｄ，２Ｅによって構成されている。また、図３（Ｂ）に示す主結合部ＭＣ３４は図３（Ａ）に示す貫通ポスト２Ｃ，２Ｊ，２Ｋによって構成されている。図３（Ｂ）に示す副結合部ＳＣ１４は図３（Ａ）に示す貫通ポスト２Ａ，２Ｂ，２Ｃによって構成されている。そして、図３（Ｂ）に示す主結合部ＭＣ２３は図３（Ａ）に示す貫通ポスト２Ｃ，２Ｆ，２Ｇ及び非貫通ポスト３Ｕ，３Ｌによって構成されている。
【0020】
主結合部ＭＣ１２は、貫通ポスト２Ｃ，２Ｄ，２Ｅによって、共振器１１Ａ，１１Ｂの電界方向に直交する幅（Ｙ方向の幅）を制限する誘導性結合窓として作用するので、共振器１１Ａ−１１Ｂ同士は誘導性結合する。主結合部ＭＣ３４は、貫通ポスト２Ｃ，２Ｊ，２Ｋによって、共振器１１Ｃ，１１Ｄの電界方向に直交する幅（Ｙ方向の幅）を制限する誘導性結合窓として作用するので、共振器１１Ｃ−１１Ｄ同士は誘導性結合する。副結合部ＳＣ１４は、貫通ポスト２Ａ，２Ｂ，２Ｃによって、共振器１１Ａ，１１Ｄの電界方向に直交する幅（Ｘ方向の幅）を制限する誘導性結合窓として作用するので、共振器１１Ａ−１１Ｄ同士は誘導性結合する。一方、主結合部ＭＣ２３は、非貫通ポスト３Ｕと非貫通ポスト３Ｌとの間隙（図２（Ｂ）に示すＧ）は、共振器１１Ｂ，１１Ｃの電界方向（Ｚ方向）の幅を制限する容量性結合窓として作用するので、共振器１１Ｂ−１１Ｃ同士は容量性結合する。なお、貫通ポスト２Ｃ，２Ｆ，２Ｇは共振器１１Ｂ，１１Ｃの電界方向に直交する幅（Ｘ方向の幅）を制限するが、この例では、非貫通ポスト３Ｕ，３Ｌによる、電界方向（Ｚ方向）の幅を制限する作用が強いので、共振器１１Ｂ−１１Ｃ同士は容量性結合する。
【0021】
図４は誘電体導波管フィルタ１０１を実装する回路基板９０の部分斜視図である。回路基板９０には、グランド導体１０及び入出力用ランド１５Ａ，１５Ｂが形成されている。この回路基板９０に誘電体導波管フィルタ１０１が表面実装される状態で、誘電体導波管フィルタ１０１の入出力用パッド５Ａ，５Ｂが上記入出力用ランド１５Ａ，１５Ｂに接続され、誘電体導波管フィルタ１０１の底面に形成されているグランド導体が回路基板９０のグランド導体１０に接続される。【0022】
回路基板９０には、上記入出力用ランド１５Ａ，１５Ｂに繋がる、ストリップライン、マイクロストリップライン、コプレーナライン等の伝送線路が構成されている。【0023】
図５（Ａ）、図５（Ｂ）は本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０１を構成する４つの共振器の結合構造を示す図である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）において、共振器１１Ａは１段目（初段）の共振器であり、共振器１１Ｂは２段目の共振器であり、共振器１１Ｃは３段目の共振器であり、共振器１１Ｄは４段目（終段）の共振器である。図５（Ａ）、図５（Ｂ）において二重線で示す経路は主結合路であり、破線は副結合路である。また、図５（Ａ）、図５（Ｂ）において“Ｌ”は誘導性結合、“Ｃ”は容量性結合をそれぞれ表している。【0024】
本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０１は、共振器１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄが信号伝搬の主結合路に沿って配置され、主結合部ＭＣ１２は誘導性結合部であり、主結合部ＭＣ２３は容量性結合部であり、主結合部ＭＣ３４は誘導性結合部である。つまり、主結合部は誘導性結合部と容量性結合部とで構成され、誘導性結合部と容量性結合部とが主結合路に沿って交互に繰り返し配置されている。【0025】
また、本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０１は、外部との間で信号が入出力される共振器１１Ａと当該共振器１１Ａに結合する共振器１１Ｂとの間の主結合部は誘導性結合部である。同様に、外部との間で信号が入出力される共振器１１Ｄと当該共振器１１Ｄに結合する共振器１１Ｃとの間の主結合部は誘導性結合部である。【0026】
また、本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０１は、共振器１１Ａと共振器１１Ｄとは上記主結合路以外に副結合路に沿っても配置されている。つまり、共振器１１Ａと共振器１１Ｄとの間に副結合部ＳＣ１４が形成されている。この副結合部ＳＣ１４は誘導性結合部であり、副結合部ＳＣ１４の結合は主結合部ＭＣ１２，ＭＣ２３，ＭＣ３４の結合に比べて弱い。ここで、誘導性結合を正の結合係数で表し、容量性結合を負の結合係数で表現する方法もあるので、その表現方法に従えば、「副結合部ＳＣ１４の結合係数の絶対値は主結合部ＭＣ１２，ＭＣ２３，ＭＣ３４の結合係数の絶対値に比べて小さい。」と言うこともできる。【0028】
図６（Ａ）、図６（Ｂ）において、Ｓ１１は反射特性、Ｓ２１は通過特性である。本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０１は、図６（Ａ）に現れているように、3.3GHz〜3.4GHzに通過域を有し、3.17GHzに低域側の減衰極を有し、3.48GHzに高域側の減衰極を有する。【0029】
このように有極特性が現れる理由は次のとおりである。【0030】
まず、共振器の透過位相は、共振器の共振周波数より低周波数側では位相が９０°遅れ、共振周波数より高周波数側では位相が９０°進む。そして、誘導性結合と容量性結合とでは位相が反転するため、誘導性結合と容量性結合とを組み合わせると、主結合路を伝わる信号と副結合路を伝わる信号とが逆位相かつ同振幅となる周波数が存在する。この周波数に減衰極が現れる。本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０１では、第１共振器１１Ａと第２共振器１１Ｂとが誘導性結合し、第２共振器１１Ｂと第３共振器１１Ｃとが容量性結合し、第３共振器１１Ｃと第４共振器１１Ｄとが誘導性結合し、第２共振器１１Ｂと第３共振器１１Ｃを飛び越して、第１共振器１１Ａと第４共振器１１Ｄとが副結合するので（偶数段の飛び越し結合が行われるので）、第１共振器１１Ａから第４共振器１１Ｄへの主結合路での位相と、第１共振器１１Ａから第４共振器１１Ｄへの副結合路での位相とは、通過域の低域で反転し、高域でも反転する。つまり通過域の低域と高域の両方に減衰極が現れる。【0031】
また、主結合路に沿って容量性結合部が連続していないので、低次モードの励振が生じ難い。そのため、通過域より低周波数帯域に生じるスプリアス応答（図６（Ｂ）において楕円で囲む部分）は非常に小さい。
【0032】
このように低次のスプリアス応答が抑制される理由は次のとおりである。【0033】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）は、隣接する二つの共振器Ｒ１，Ｒ２を備える共振系の模式図である。図７（Ａ）はこの共振系の斜視図、図７（Ｂ）はその正面図である。図７（Ｂ）においては、ＴＥ１０１、ＴＥ１０２、ＴＥ１０３の各モードの電界波を重ねて表している。このように、二つの共振器による共振系において、周波数が低い順にＴＥ１０１、ＴＥ１０２、ＴＥ１０３・・・、といった伝搬モードＴＥ１０に関する共振モードが存在する。このうち、ＴＥ１０１モードは共振器Ｒ１と共振器Ｒ２とで同相関係にあり、共振モードＴＥ１０２は共振器Ｒ１と共振器Ｒ２とで逆相関係にあり、ＴＥ１０３モードは共振器Ｒ１と共振器Ｒ２とで同相関係にある。ここで、ＴＥ１０１モード（同相）とＴＥ１０２モード（逆相）との間での結合を誘導性結合とすれば、ＴＥ１０２モード（逆相）とＴＥ１０３モード（同相）との間での結合は、誘導性結合に対して位相が反転した関係の結合であるので、容量性結合である。【0034】
このように、容量性結合は、高次モードであるＴＥ１０２モードと、高次モードであるＴＥ１０３モードとの結合であるので、スプリアスとしての低次の共振モードであるＴＥ１０１モードが通過帯域より低周波数側に現れる。一方、誘導性結合は、基本モードであるＴＥ１０１モードと、ＴＥ１０２モードとの結合であるので、（それ以上低次のモードは存在しないので、）通過帯域より低周波数側にスプリアスは発生しない。そのため、主結合路に沿って、容量性結合部を誘導性結合部で挟むように配置することで、上記容量性結合を起因とする低次のスプリアス応答が抑制される。【0035】
次に、容量性結合の強さの設定構造について示す。図８は、図２（Ｂ）に示した非貫通ポスト３を簡素化した非貫通ポストによる容量性結合部の構造を示す透過斜視図である。ここで、誘電体ブロック１の下面からの非貫通ポスト３の突出高さ（深さ）をＤ、幅をＷ、厚みをＴで表している。ここで、W=6.6mm、T=1.0mmである。また、各共振器の高さＨは5.5mm、Ｘ方向の幅XWは13mm、Ｙ方向の幅YWは13mmである。
【0036】
図９は、横軸に非貫通ポスト３の深さをとり、縦軸に共振周波数をとったときの、各共振モードの特性を示す図である。このように、非貫通孔が深くなる程、つまり、容量性結合窓の間隙が狭くなる程、ＴＥ１０１モードの周波数とＴＥ１０３モードの周波数が下がるが、ＴＥ１０２モードは影響を受けない。各モードの周波数間隔は結合の強さに対応するので、非貫通ポストの深さで結合を調節できる。したがって、容量性結合になるＴＥ１０２モードとＴＥ１０３モードの周波数を通過帯域（3.5GHz）近傍の周波数に定めることで、目標仕様のフィルタ特性に適した容量性結合が得られる。【0037】
なお、図８では、図２（Ｂ）に示した非貫通ポスト３を簡素化した単一の非貫通ポストによる容量性結合部の構造を示したが、図２（Ｂ）に示したように、誘電体ブロックの上下面から非貫通ポストを形成する場合にも、同様に、その二つの非貫通ポスト間の間隙Ｇによって図９に示したものと同様の特性が得られる。【0038】
《第２の実施形態》第２の実施形態では、第１の実施形態で示したものとは共振器の段数等が異なる誘電体導波管フィルタについて示す。
【0040】
この誘電体導波管フィルタ１０２は直方体状の誘電体ブロック１に構成されている。誘電体ブロック１の底面には入出力用パッド５Ａ，５Ｂが形成されている。誘電体ブロック１には、入出力用パッド５Ａ，５Ｂから誘電体ブロック１の内部へ突出する入出力用ポスト４Ａ，４Ｂが形成されている。また、誘電体ブロック１には、その上面から下面まで貫通する貫通ポスト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆが形成されている。また、誘電体ブロック１には、その下面から所定深さまで掘られた非貫通ポスト３Ａ，３Ｂ，３Ｃが形成されている。さらに、誘電体ブロック１には、その下面から所定深さまで掘られた共振周波数調整用ポスト６Ｂ，６Ｃ，６Ｆ，６Ｇが形成されている。【0041】
誘電体ブロック１の外面、各貫通ポスト、及び各非貫通ポストに内面には導体膜が形成されている。上記入出力用パッド５Ａ，５Ｂの周囲はグランド導体として用いる導体膜から分離されている。【0042】
図１０（Ｂ）において二点鎖線は、誘電体ブロック１に構成される共振器の区分を示す仮想上の線である。誘電体導波管フィルタ１０２は８つの共振器１１Ａ〜１１Ｈを備える。これら共振器１１Ａ〜１１ＨはいずれもＴＥ１０１モードを基本モードとする共振器である。【0043】
図１（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０１とは異なり、本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０２では入出力用パッド５Ａ，５Ｂは円形である。また、貫通ポスト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆはいずれも横断面長円形の孔であり、所定幅の導体壁を形成する。これら貫通ポスト２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆの形成部は誘導性結合部を構成し、非貫通ポスト３Ａ，３Ｂ，３Ｃの形成部は容量性結合部を構成する。共振周波数調整用ポスト６Ｂ，６Ｃ，６Ｆ，６Ｇは共振器１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｆ，１１Ｇの共振周波数を微調整するために設けられている。これら共振周波数調整用ポスト６Ｂ，６Ｃ，６Ｆ，６Ｇの高さ（深さ）を定めることによって共振器１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｆ，１１Ｇの共振周波数をそれぞれ定める。【0044】
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）は本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０２を構成する８つの共振器の結合構造を示す図である。図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）において、共振器１１Ａは１段目（初段）の共振器であり、共振器１１Ｈは８段目（終段）の共振器である。この共振器１１Ａ−１１Ｈの間に２段目から７段目の共振器１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇが順に配置されている。【0045】
図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）において二重線で示す経路は主結合路であり、破線は副結合路である。また、図１１（Ａ）、図１１（Ｂ）において“Ｌ”は誘導性結合、“Ｃ”は容量性結合をそれぞれ表している。【0046】
本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０２は、共振器１１Ａ〜１１Ｈが信号伝搬の主結合路に沿って配置されていて、主結合部は誘導性結合部と容量性結合部とで構成され、誘導性結合部と容量性結合部とが主結合路に沿って交互に繰り返し配置されている。【0047】
また、本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０２では、外部との間で信号が入出力される共振器１１Ａと当該共振器１１Ａに結合する共振器１１Ｂとの間の主結合部は誘導性結合部である。同様に、外部との間で信号が入出力される共振器１１Ｈと当該共振器１１Ｈに結合する共振器１１Ｇとの間の主結合部は誘導性結合部である。【0048】
また、本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０２では、共振器１１Ａと共振器１１Ｄとは、誘導性結合部である副結合部で副結合（飛び越し結合）されている。また、共振器１１Ｃと共振器１１Ｆとは、誘導性結合部である副結合部で副結合（飛び越し結合）されている。さらに、共振器１１Ｅと共振器１１Ｈとは、誘導性結合部である副結合部で副結合（飛び越し結合）されている。各副結合部の結合は主結合部の結合に比べて弱い。【0049】
図１２は、誘電体導波管フィルタ１０２の反射特性と通過特性の周波数特性を示す図である。図１２において、Ｓ１１は反射特性、Ｓ２１は通過特性である。本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０２は、3.4GHz〜3.6GHzに通過域を有し、3.34GHz，3.36GHzに低域側の減衰極を有し、3.63GHz，3.66GHzに高域側の減衰極を有する。
【0050】
共振器１１Ａ〜１１Ｄは本発明に係る第１共振器から第４共振器にそれぞれ相当する。また、共振器１１Ｃ〜１１Ｆも本発明に係る第１共振器から第４共振器にそれぞれ相当する。さらに、共振器１１Ｅ〜１１Ｈも本発明に係る第１共振器から第４共振器にそれぞれ相当する。【0051】
このように、４つの共振器の組が複数組構成されていてもよい。第１の実施形態の誘電体導波管フィルタ１０１と同様に、本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０２についても、主結合部及び前記副結合部を構成する複数の結合部のうち、容量性結合部の数は誘導性結合部の数より少ない。そのため、容量性結合に起因する低次モードの励振が顕著に現れることなく、通過帯域より低域に現れるスプリアス応答が抑制される。【0052】
《第３の実施形態》第３の実施形態では、第２の実施形態で示した誘電体導波管フィルタとは誘導性結合部及び容量性結合部の構造が異なる誘電体導波管フィルタの幾つかの例について示す。
【0054】
誘電体導波管フィルタ１０３Ａは直方体状の誘電体ブロック１に構成されている。誘電体ブロック１には、その上面から下面まで貫通する貫通ポスト２ＡＤ，２ＢＥ，２ＣＦが形成されている。貫通ポスト２ＡＤは図１０（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０２が備える貫通ポスト２Ａと貫通ポスト２Ｄとを連結して一体化したものである。また、貫通ポスト２ＢＥは図１０（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０２が備える貫通ポスト２Ｂと貫通ポスト２Ｅとを連結して一体化したものである。さらに、貫通ポスト２ＣＦは図１０（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０２が備える貫通ポスト２Ｃと貫通ポスト２Ｆとを連結して一体化したものである。いずれの貫通ポストも平面視でＴ字状である。その他の各部の構成は第２の実施形態で示した誘電体導波管フィルタ１０２と同じである。【0057】
誘電体導波管フィルタ１０３Ｂは直方体状の誘電体ブロック１に構成されている。誘電体ブロック１には、その上面から下面まで貫通する貫通ポスト２ＡＤ，２ＢＥ，２ＣＦが形成されている。図１３（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０３Ａと同様に、貫通ポスト２ＡＤは図１０（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０２が備える貫通ポスト２Ａと貫通ポスト２Ｄとを連結して一体化したものである。また、貫通ポスト２ＢＥは図１０（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０２が備える貫通ポスト２Ｂと貫通ポスト２Ｅとを連結して一体化したものである。さらに、貫通ポスト２ＣＦは図１０（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０２が備える貫通ポスト２Ｃと貫通ポスト２Ｆとを連結して一体化したものである。貫通ポスト２ＡＤ，２ＣＦは平面視でＬ字状であり、貫通ポスト２ＢＥは平面視でＴ字状である。その他の各部の構成は第２の実施形態で示した誘電体導波管フィルタ１０２と同じである。【0060】
誘電体導波管フィルタ１０３Ｃは直方体状の誘電体ブロック１に構成されている。誘電体ブロック１には、その上面から下面まで貫通する貫通ポスト２Ａ，２ＢＥ，２ＣＦ，２Ｄが形成されている。また、誘電体ブロック１には、その下面から所定深さまで掘られた非貫通ポスト３Ａ，３Ｂ，３Ｃが形成されている。貫通ポスト２Ａと非貫通ポスト３Ａとは連結されて一体化されている。また、貫通ポスト２ＢＥと非貫通ポスト３Ｂは連結されて一体化されている。貫通ポスト２ＣＦは図１０（Ｂ）に示した誘電体導波管フィルタ１０２が備える貫通ポスト２Ｃと貫通ポスト２Ｆとを連結して一体化したものである。【0061】
図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示したように、誘導性結合部を構成する貫通ポストと容量性結合部を構成する非貫通ポストが連続していてもよい。また、このように、主結合部の容量性結合部と、副結合部の誘導性結合部とが一体のポストで構成されていてもよい。【0062】
なお、同様にして、容量性結合の副結合部を備える場合に、主結合部の誘導性結合部と、副結合部の容量性結合部とが一体のポストで構成されていてもよい。また、主結合部の容量性結合部と、副結合部の容量性結合部とが一体のポストで構成されていてもよい。
【0063】
なお、上記説明では、主結合部と副結合部とが一体の共通ポストで構成されることについて述べたが、例えば図１５（Ａ）、図１５（Ｂ）に示したように、主結合部の誘導性結合部と、主結合部の容量性結合部とが一体のポストで構成されていてもよい。同様に、主結合部の容量性結合部と、主結合部の容量性結合部とが一体のポストで構成されていてもよい。【0064】
《第４の実施形態》第４の実施形態では、飛び越し結合部分の構造が、これまでに示したものとは異なる誘電体導波管フィルタの例について示す。
【0065】
図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）は第４の実施形態に係る誘電体導波管フィルタ１０４Ａを構成する６つの共振器の結合構造を示す図である。図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）において、共振器１１Ａは１段目（初段）の共振器であり、共振器１１Ｆは６段目（終段）の共振器である。この共振器１１Ａ−１１Ｆの間に２段目から５段目の共振器１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅが順に配置されている。【0066】
図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）において二重線で示す経路は主結合路であり、破線は副結合路である。また、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）において“Ｌ”は誘導性結合、“Ｃ”は容量性結合をそれぞれ表している。【0067】
本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０４Ａは、共振器１１Ａ〜１１Ｆが信号伝搬の主結合路に沿って配置されていて、主結合部は誘導性結合部と容量性結合部とで構成され、誘導性結合部と容量性結合部とが主結合路に沿って交互に繰り返し配置されている。【0068】
また、本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０４Ａでは、共振器１１Ｂと共振器１１Ｅとは、誘導性結合部である副結合部で副結合（飛び越し結合）されている。これまでに示した各実施形態では、副結合で結合される二つの共振器同士は、主結合路では、誘導性結合⇒容量性結合⇒誘導性結合の順に結合されるが、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示す本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０４Ａにおいては、副結合で結合される共振器１１Ｂと共振器１１Ｅとは、主結合路では、容量性結合⇒誘導性結合⇒容量性結合の順に結合される。そして、共振器１１Ｂと共振器１１Ｅとは、副結合路では誘導性結合される。【0069】
このように、主結合路で容量性結合⇒誘導性結合⇒容量性結合の順に結合される二つの共振器同士を副結合させてもよい。【0070】
図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）は第４の実施形態に係る別の誘電体導波管フィルタ１０４Ｂを構成する６つの共振器の結合構造を示す図である。図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）において、共振器１１Ａは１段目（初段）の共振器であり、共振器１１Ｆは６段目（終段）の共振器である。この共振器１１Ａ−１１Ｆの間に２段目から５段目の共振器１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅが順に配置されている。【0071】
図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）において二重線で示す経路は主結合路である。また、図１７（Ａ）、図１７（Ｂ）において“Ｌ”は誘導性結合、“Ｃ”は容量性結合をそれぞれ表している。この誘電体導波管フィルタ１０４Ｂは副結合路が無い。つまり飛び越し結合が無い。【0072】
本実施形態の誘電体導波管フィルタ１０４Ｂは、共振器１１Ａ−１１Ｆが信号伝搬の主結合路に沿って配置されていて、主結合部は誘導性結合部と容量性結合部とで構成され、誘導性結合部と容量性結合部とが主結合路に沿って交互に繰り返し配置されている。これまでに示した実施形態では、入出力段の共振器と、それに対して主結合する共振器とは誘導性結合するものであったが、この誘電体導波管フィルタ１０４Ｂでは、１段目（初段）の共振器１１Ａと２段目の共振器１１Ｂとは容量性結合していて、６段目（終段）の共振器１１Ｆと５段目の共振器１１Ｅとは容量性結合される。【0073】
なお、２段目の共振器１１Ｂと５段目の共振器１１Ｅとは容量性で副結合（飛び越し結合）させない方が好ましい。ここを容量性結合させると、共振器１１Ａ→１１Ｂ→１１Ｅ→１１Ｆの経路で容量性結合が３段連続するからである。このことを言い換えると、図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示したように、複数の主結合部のうち、外部との間で信号が入出力される共振器と当該共振器に結合する共振器との間の主結合部が誘導性結合部であることが好ましい。この二つの共振器間（図１６（Ａ）、図１６（Ｂ）に示した例では共振器１１Ｂと共振器１１Ｅ）を容量性で副結合させても、容量性結合が３段連続することがない。したがって、副結合部を設けることで減衰極を容易に形成できる。【0074】
このように、入出力段の共振器と、それに対して主結合する共振器とが容量性結合する構造であってもよい。【0075】
《第５の実施形態》第５の実施形態では、基板に構成された誘電体導波管フィルタの例について示す。図１８（Ａ）は第５の実施形態に係る誘電体導波管フィルタ１０５の外観斜視図であり、図１８（Ｂ）は誘電体導波管フィルタ１０５の内部構造を示す透視斜視図である。
【0076】
この誘電体導波管フィルタ１０５は、直方体状の誘電体ブロックに構成されているのではなく、基板９の一部に構成されている。基板９は、誘電体板（絶縁体板）、その上面に形成された導体膜７、及びその下面に形成された導体膜８を備える。この基板９は例えばガラス・エポキシ（ＦＲ−４）基板である。【0077】
本実施形態では、図１（Ａ）に示した誘電体ブロック１の外側面に相当する位置に、複数の貫通ポスト（ビア導体）２Ｖが配列されている。これら貫通ポスト２Ｖの内面には導体膜が形成されていて、それら導体膜は導体膜７，８に導通している。この構造によって、誘電体ブロック１の外側面と等価的な壁面が構成される。【0079】
このようにして、基板集積導波管（SIW：Substrate IntegratedWaveguide）やポスト壁導波管（PWW：Post-Wall Waveguide）で誘電体導波管フィルタを構成してもよい。【0080】
等価的な壁面を構成する上記貫通ポスト２Ｖの隣接間隔は、配列された貫通ポスト２Ｖの遮断周波数がフィルタの通過帯域よりも高い関係にある。そのためには次に示すように、貫通ポスト２Ｖの隣接間隔を定めればよい。【0081】
【数1】
【0082】
ここで、fc：遮断周波数
a：貫通ポスト２Ｖの孔−孔間の間隔
b：上下の導体膜７−８間の間隔
Co：真空中の光速
εr：基板の誘電体部（絶縁体部）の比誘電率
m,n：導波管モードの次数
である。
【0083】
上記遮断周波数は電磁波（導波管モード：TEモード）の通りやすさの尺度であり、遮断周波数以下の周波数の電磁波は遮断されて通過しない。配列された貫通ポスト２Ｖ同士の間隔から電磁波が漏れると損失が増大するので、貫通ポスト２Ｖ同士の間隔を狭くして、遮断周波数をフィルタの通過帯域より高くすることが重要である。【0084】
通常、導波管では基本モード（最低次数のTE10モード）を使うので、上式（１）において、ｍ＝１、ｎ＝０とすることで、次のように簡単に表せる。【0085】
【数2】
【0086】
さらに、上記で書いたように遮断周波数fcは、すくなくともフィルタの中心周波数f より高くないと損失が増えてしまうので、
【0087】
【数3】
【0088】
の関係となる。例えば、フィルタの中心周波数が高くなると、その分、遮断周波数を高くしなければならず、貫通ポスト２Ｖの孔−孔間の間隔を狭くする必要がある。【0089】
なお、貫通ポスト２Ｖの内面は導体で埋まった中実構造であってもよい。また、貫通ポスト２Ｖの断面形状は、円形状でなくてもよく、オーバル形状でも、角丸長方形でもよい。さらに、入出力構造は、基板９の下面や上面に限らず、複数の貫通ポスト２Ｖによって構成される等価的な側壁に設けられていてもよい。【0090】
《第６の実施形態》第６の実施形態では、誘電体導波管フィルタが適用される携帯電話基地局の例について示す。
【0091】
図１９は携帯電話基地局のブロック図である。携帯電話基地局の回路には、ＦＰＧＡ１２１、ＤＡコンバータ１２２、帯域通過フィルタ１２３、１２６，１３１、シングルミキサー１２５、局部発振器１２４、アッテネータ１２７、アンプ１２８、パワーアンプ１２９、検波器１３０、及びアンテナ１３２を備える。【0092】
上記ＦＰＧＡ１２１は、変調済みのデジタル信号を発生する。ＤＡコンバータ１２２は変調済みのデジタル信号をアナログ信号に変換する。帯域通過フィルタ１２３はベースバンドの周波数帯域の信号を通過させ、それ以外の周波数帯の信号を除去する。シングルミキサー１２５は、帯域通過フィルタ１２３の出力信号と局部発振器１２４の発振信号とを混合してアップコンバートする。帯域通過フィルタ１２６はアップコンバートにより生じる不要周波数帯を除去する。アッテネータ１２７は送信波の強度を調整し、アンプ１２８は送信波を前段増幅する。パワーアンプ１２９は送信波を電力増幅して、帯域通過フィルタ１３１を介してアンテナ１３２から送信波を送信する。帯域通過フィルタ１３１は送信周波数帯の送信波を通過させる。検波器１３０は送信電力を検出する。【0093】
このような携帯電話基地局において、送信波の周波数帯域を通過させる帯域通過フィルタ１２６，１３１に、第１の実施形態から第４の実施形態で示した誘電体導波管フィルタを用いることができる。【0094】
最後に、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではない。当業者にとって変形及び変更が適宜可能である。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲内と均等の範囲内での実施形態からの変更が含まれる。【符号の説明】
【0095】
Ｇ…間隙ＭＣ１２，ＭＣ２３，ＭＣ３４…主結合部
Ｒ１，Ｒ２…誘電体導波管共振器
ＳＣ１４…副結合部
１…誘電体ブロック
２Ａ，２Ｂ，２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆ，２Ｇ，２Ｊ，２Ｋ，２Ｖ…貫通ポスト
２ＡＤ，２ＢＥ，２ＣＦ…貫通ポスト
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｌ，３Ｕ…非貫通ポスト
４Ａ，４Ｂ…入出力用ポスト
５Ａ，５Ｂ…入出力用パッド
６Ｂ，６Ｃ，６Ｆ，６Ｇ…共振周波数調整用ポスト
７，８…導体膜
９…基板
１０…グランド導体
１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ，１１Ｄ，１１Ｅ，１１Ｆ，１１Ｇ，１１Ｈ…誘電体導波管共振器
１５Ａ，１５Ｂ…入出力用ランド
９０…回路基板
１０１，１０２，１０３Ａ，１０３Ｂ，１０３Ｃ，１０４Ａ，１０４Ｂ，１０５…誘電体導波管フィルタ
１２１…ＦＰＧＡ
１２２…ＤＡコンバータ
１２３，１２６，１３１…帯域通過フィルタ
１２４…局部発振器
１２５…シングルミキサー
１２７…アッテネータ
１２８…アンプ
１２９…パワーアンプ
１３０…検波器
１３２…アンテナ