特許 7178528 バンドパスフィルタ

(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】

(24)【登録日】2022-11-16

(45)【発行日】2022-11-25

(54)【発明の名称】バンドパスフィルタ

(51)【国際特許分類】

   H01P 1/203 20060101AFI20221117BHJP

   H01P 1/205 20060101ALI20221117BHJP

【ＦＩ】

H01P1/203

H01P1/205 K

【請求項の数】 9

(21)【出願番号】P 2022527518

(86)(22)【出願日】2021-02-19

(86)【国際出願番号】 JP2021006399

(87)【国際公開番号】W WO2021240919

(87)【国際公開日】2021-12-02

【審査請求日】2022-02-01

(31)【優先権主張番号】P 2020094701

(32)【優先日】2020-05-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000005186

【氏名又は名称】株式会社フジクラ

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】特許業務法人ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】長谷川 雄大

【審査官】岸田 伸太郎

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－２４６８１０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１１７４３３（ＪＰ，Ａ）

【文献】J.S.Hong, et al.，"MICROSTRIP SLOW-WAVE OPEN-LOOP RESONATOR FILTERS"，1997 IEEE MTT-S International Microwave Symposium Digest，1997年，pp.713-716

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｐ １／２０３

Ｈ０１Ｐ １／２０５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも１つの地導体層と、
前記地導体層から離間した層に２行ｎ／２列に配列されたｎ個（ｎは、４以上の偶数）の共振器であって、それぞれがギャップを有するように少なくとも４辺を有する形状に折り曲げられた帯状導体により構成されたｎ個の共振器と、
帯状導体からなる第１線路及び第２線路と、を備え、
１行１列及び１行２列に配置された共振器をそれぞれ第１共振器及び第２共振器とし、且つ、２行１列及び２行２列に配置された共振器をそれぞれ第ｎ共振器及び第ｎ－１共振器として、
前記第１共振器において、前記第２共振器に近接する辺を第１辺とし、前記第ｎ共振器に近接する辺を第２辺とし、前記第１辺の対辺を第３辺とし、前記第２辺の対辺を第４辺として、
前記第ｎ共振器において、前記第ｎ－１共振器に近接する辺を第５辺とし、前記第１共振器に近接する辺を第６辺とし、前記第５辺の対辺を第７辺とし、前記第６辺の対辺を第８辺として、
前記第１線路及び前記第２線路の各々は、それぞれ、前記第３辺及び前記第７辺に接続されており、
前記第１共振器のギャップ及び前記第ｎ共振器のギャップの各々は、それぞれ、前記第４辺のうち前記第２共振器側の領域、及び、前記第８辺のうち前記第ｎ－１共振器側の領域に設けられている、
ことを特徴とするバンドパスフィルタ。

【請求項2】

前記第１共振器のギャップ及び前記第ｎ共振器のギャップの各々は、それぞれ、前記第４辺のうち前記第２共振器側の端部近傍、及び、前記第８辺のうち前記第ｎ－１共振器側の端部近傍に設けられている、
ことを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。

【請求項3】

前記第１線路及び前記第２線路の各々は、それぞれ、前記第３辺のうち前記第ｎ共振器側の領域、及び、前記第７辺のうち前記第１共振器側の領域に接続されている、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のバンドパスフィルタ。

【請求項4】

前記第１線路及び前記第２線路の各々は、それぞれ、前記第３辺の中点近傍、及び、前記第７辺の中点近傍に接続されている、
ことを特徴とする請求項３に記載のバンドパスフィルタ。

【請求項5】

前記第２共振器～前記第ｎ－１共振器のうち、
偶数列に配列されている一対の共振器の各々のギャップは、それぞれ、当該偶数列に配列されている一対の共振器の各々を構成する４辺のうち、互いに近接する辺の中点近傍に設けられており、
奇数列に配列されている一対の共振器の各々のギャップは、それぞれ、当該奇数列に配列されている一対の共振器の各々を構成する４辺のうち、互いに近接する辺の対辺の中点近傍に設けられている、
ことを特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載のバンドパスフィルタ。

【請求項6】

前記少なくとも４辺を有する形状は、四角形状である、
ことを特徴とする請求項１～５の何れか１項に記載のバンドパスフィルタ。

【請求項7】

前記少なくとも１つの地導体層は、互いに対向する一対の地導体層であり、
前記ｎ個の共振器は、前記一対の地導体層の間に介在する、
ことを特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載のバンドパスフィルタ。

【請求項8】

ｎ＝６であり、
前記第１共振器～前記第６共振器は、ｉを１以上５以下の整数として、第ｉ共振器の一辺と第ｉ＋１共振器の一辺とが近接し、前記第２共振器のギャップと前記第５共振器のギャップとが近接するように配列されている、
ことを特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載のバンドパスフィルタ。

【請求項9】

前記ｎ個の共振器、前記第１線路、及び前記第２線路は、線対称となるように配置されている、
ことを特徴とする請求項１～８の何れか１項に記載のバンドパスフィルタ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、バンドパスフィルタに関する。

【背景技術】

【0002】

非特許文献１のＦｉｇ．１には、誘電体製の基板と、基板の下側の主面に設けられた地導体層と、基板の上側の主面に設けられたｎ個の共振器、第１線路、及び第２線路と、を備えたバンドパスフィルタが図示されている。

【0003】

ｎ個の共振器は、それぞれ、端部同士がギャップを有するように長方形状に折れ曲げられた帯状導体により構成されており、２行ｎ／２列に配列されている。ここで、１行１列及び１行２列に配置された共振器をそれぞれ第１共振器及び第２共振器とし、且つ、２行１列及び２行２列に配置された共振器をそれぞれ第ｎ共振器及び第ｎ－１共振器とする。また、前記第１共振器の４辺のうち、前記第２共振器に近接する辺を第１辺とし、前記第ｎ共振器に近接する辺を第２辺とし、前記第１辺の対辺を第３辺とし、前記第２辺の対辺を第４辺とする。また、前記第ｎ共振器の４辺のうち、前記第ｎ－１辺に近接する辺を第５辺とし、前記第１共振器に近接する辺を第６辺とし、前記第５辺の対辺を第７辺とし、前記第６辺の対辺を第８辺とする。

【0004】

第１線路は、第１共振器を構成する帯状導体の中点近傍に接続されており、第２線路は、第ｎ共振器を構成する帯状導体の中点近傍に結合されている。第１線路及び第２線路は、このバンドパスフィルタに高周波を入出力する線路として機能する。

【0005】

このように構成されたバンドパスフィルタは、マイクロストリップフィルタの一例である。なお、このマイクロストリップフィルタのｎ個の共振器、第１線路、及び第２線路の上に、別の誘電体製の基板と別の地導体層とを積層することによって、Ｆｉｇ．１に図示されたバンドパスフィルタをストリップラインを用いたストリップラインフィルタとすることもできる。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0006】

【文献】J.S. Hong and M.J. Lancaster，Electronics LETTERS，9th November 1995 Vol. 31, No. 23, p.2020.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

Ｆｉｇ．１に図示されたバンドパスフィルタでは、ｉ番目（ｉは１以上ｎ－１以下の整数）の共振器である第ｉ共振器とｉ＋１番目の共振器である第ｉ＋１共振器とが磁気的に結合し、第１共振器と第ｎ共振器とが静電的に結合する構成が採用されている。この場合、第１共振器のギャップは、第２辺に設けられ、第ｎ共振器のギャップは、第６辺に設けられる。上述したように、第１線路及び第２線路は、それぞれ、共振器を構成する帯状導体の中点近傍に接続される。すなわち、第１線路は、第３辺のうち第ｎ共振器と逆側の端部近傍に接続され、第２線路は、第７辺のうち第１共振器と逆側の端部近傍に接続される。そのため、Ｆｉｇ．１に図示されたバンドパスフィルタにおいては、第１線路と第２線路との間隔を容易に広げることができる。

【0008】

一方、バンドパスフィルタの設計方針によっては、第１共振器と第ｎ共振器とは磁気的に結合し、第２共振器と、第ｎ－１共振器とが静電的に結合する構成を採用する場合もある。この場合においても、第１共振器と第２共振器とは磁気的に結合していることが求められる。すなわち、第１共振器は、第２共振器及び第ｎ共振器の各々と磁気的に結合し、第ｎ共振器は、第１共振器及び第ｎ－１共振器の各々と磁気的に結合することが求められる。このような構成を採用したバンドパスフィルタであるフィルタ２０１０を図５に示す。図５は、フィルタ２０１０の斜視図である。

【0009】

図５に示すように、フィルタ２０１０は、多層基板２０１１と、地導体層２０１２，２０１３と、６段の共振器２１４１～２１４６と、線路２１５１，２１５２と、を備えているストリップラインフィルタである。多層基板２０１１は、２枚の誘電体製の板状基板である基板２１１１及び基板２１１２により構成されている。地導体層２０１２，２０１３は、多層基板２０１１の一対の外層の各々にそれぞれ設けられている。共振器２１４１～２１４６、及び、線路２１５１，２１５２は、多層基板２０１１の内層に設けられている。共振器２１４１は、最初段の共振器であり、共振器２１４６は、最終段の共振器である。線路２１５１は、第１線路であり、線路２１５２は、第２線路である。線路２１５１は、共振器２１４１に接続されており、線路２１５２は、共振器２１４６に接続されている。

【0010】

このように構成されたフィルタ２０１０においても、共振器２１４１と共振器２１４２とは磁気的に結合していることが求められる。すなわち、共振器２１４１は、共振器２１４２及び共振器２１４６の各々と磁気的に結合し、共振器２１４６は、共振器２１４１及び共振器２１４５の各々と磁気的に結合することが求められる。

【0011】

この条件を満たすために、共振器２１４１及び共振器２１４６は、共振器２１４１の４辺のうちギャップＧ１を含む辺と、共振器２１４６の４辺のうちギャップＧ６を含む辺とが最も離れるように配置されることが好ましい。そのため、線路２１５１と線路２１５２との間隔は、狭くならざるを得ない。

【0012】

このように、このバンドパスフィルタにおいては、第１線路と第２線路との間隔が狭くなるため、第１線路と第２線路とが結合しやすい。その結果として、このバンドパスフィルタは、第１線路及び第２線路の設計を変更した場合に、フィルタ特性が変動しやすい。

【0013】

本発明は、上述した課題に鑑みなされたものであり、その目的は、ストリップラインフィルタ又はマイクロストリップフィルタと呼ばれるタイプのバンドパスフィルタにおいて、第１線路及び第２線路の設計を変更した場合に生じ得るフィルタ特性の変動を低減することである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るバンドパスフィルタにおいては、少なくとも１つの地導体層と、前記地導体層から離間した層に２行ｎ／２列に配列されたｎ個（ｎは、４以上の偶数）の共振器であって、それぞれがギャップを有するように少なくとも４辺を有する形状に折り曲げられた帯状導体により構成されたｎ個の共振器と、帯状導体からなる第１線路及び第２線路と、を備え、１行１列及び１行２列に配置された共振器をそれぞれ第１共振器及び第２共振器とし、且つ、２行１列及び２行２列に配置された共振器をそれぞれ第ｎ共振器及び第ｎ－１共振器として、前記第１共振器において、前記第２共振器に近接する辺を第１辺とし、前記第ｎ共振器に近接する辺を第２辺とし、前記第１辺の対辺を第３辺とし、前記第２辺の対辺を第４辺として、前記第ｎ共振器において、前記第ｎ－１共振器に近接する辺を第５辺とし、前記第１共振器に近接する辺を第６辺とし、前記第５辺の対辺を第７辺とし、前記第６辺の対辺を第８辺として、前記第１線路及び前記第２線路の各々は、それぞれ、前記第３辺及び前記第７辺に接続されており、前記第１共振器のギャップ及び前記第ｎ共振器のギャップの各々は、それぞれ、前記第４辺のうち前記第２共振器側の領域、及び、前記第８辺のうち前記第ｎ－１共振器側の領域に設けられている、構成が採用されている。

【0015】

このように構成されたバンドパスフィルタは、ストリップラインフィルタ又はマイクロストリップフィルタと呼ばれるタイプのバンドパスフィルタである。

【発明の効果】

【0016】

本発明の一態様によれば、ストリップラインフィルタ又はマイクロストリップフィルタと呼ばれるタイプのバンドパスフィルタにおいて、第１線路及び第２線路の設計を変更した場合に生じ得るフィルタ特性の変動を低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施形態に係るフィルタの斜視図である。

【図2】図１に示したフィルタの断面図である。

【図3】図１に示したフィルタが備えているｎ個の共振器の平面図である。

【図4】（ａ）～（ｄ）の各々は、それぞれ、本発明の第１の比較例、本発明の第１の実施例、本発明の第２の比較例、及び、本発明の第２の実施例のＳパラメータを示すグラフである。

【図5】従来のバンドパスフィルタの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

〔フィルタの構成〕
本発明の一実施形態に係るバンドパスフィルタであるフィルタ１０について、図１～図３を参照して説明する。また、フィルタ１０が実装される実装基板２０についても図２を参照して説明する。図１は、フィルタ１０の斜視図である。図２は、フィルタ１０の断面図である。なお、図２は、フィルタ１０が備えているビア１６１，１６２の各々の中心軸を含む平面に沿った断面を示す。また、図２には、実装基板２０に実装された状態のフィルタ１０を示す。図３は、フィルタ１０が備えている共振器１４１～１４６及び線路１５１，１５２の平面図である。なお、図３においては、フィルタ１０が備えている基板１１２及び地導体層１３の図示を省略している。

【0019】

なお、図１～図３においては、基板１１１及び基板１１２の各主面がｘｙ平面と平行になるように、且つ、フィルタ１０の対称軸ＡＳ（図３参照）がｘ軸と平行になるように、直交座標系を定めている。また、共振器１４１から共振器１４３へ向かう方向をｘ軸正方向と定め、共振器１４６から共振器１４１へ向かう方向をｙ軸正方向と定め、基板１１１から基板１１２へ向かう方向をｚ軸正方向と定めている。

【0020】

図１及び図２に示すように、フィルタ１０は、多層基板１１と、地導体層１２と、地導体層１３と、共振器１４１～１４６と、線路１５１，１５２と、ビア１６１，１６２と、スルービア１７１～１７７と、を備えている。

【0021】

＜多層基板＞
多層基板１１は、基板１１１，１１２と、接着層とを備えている。なお、図１及び図２においては、接着層の図示を省略している。

【0022】

基板１１１，１１２は、誘電体製の２枚の板状部材である。図１に示した状態においては、基板１１１の上側（ｚ軸正方向の側）に基板１１２が配置されている。以下において、基板１１１の一対の主面のうち基板１１２と逆側の主面を外層ＬＯ１１と称し、基板１１２の一対の主面のうち基板１１１と逆側の主面を外層ＬＯ１２と称し、基板１１１と基板１１２との間を内層ＬＩ１と称する。

【0023】

本実施形態において、基板１１１，１１２は、液晶ポリマー樹脂製である。ただし、基板１１１，１１２を構成する誘電体は、液晶ポリマー樹脂に限定されるものではなく、ガラスエポキシ樹脂や、エポキシ配合品や、ポリイミド樹脂などであってもよい。また、本実施形態において、基板１１１，１１２は、平面視において長方形状である。ただし、基板１１１，１１２の形状は、長方形状に限定されるものではなく、適宜選択することができる。

【0024】

接着層は、内層ＬＩ１に設けられており、基板１１１と基板１１２とを互いに接着する。接着層を構成する接着剤は、限定されるものではなく、既存の接着剤のなかから適宜選択することができる。

【0025】

＜地導体層＞
地導体層１２は、外層ＬＯ１１に設けられた導体膜により構成されている。地導体層１３は、外層ＬＯ１２に設けられた導体膜により構成されている。地導体層１２，１３は、互いに対向する一対の地導体層の一例であり、後述する共振器１４１～１４６及び線路１５１，１５２とともにストリップラインを構成する。

【0026】

なお、本発明の一態様において、地導体層１２及び地導体層１３のうち、地導体層１３を省略することができる。また、地導体層１３を省略する場合、基板１１２も併せて省略することができる。地導体層１３を省略する場合、地導体層１２は、後述する共振器１４１～１４６及び線路１５１，１５２とともにマイクロストリップラインを構成する。

【0027】

本実施形態において、地導体層１２，１３は、銅製である。ただし、地導体層１２，１３を構成する導体は、銅に限定されるものではなく、金やアルミニウムなどであってもよい。

【0028】

図２及び図３に示すように、地導体層１２には、アンチパッド１２１，１２２が形成されている。アンチパッド１２１は、平面視において、線路１５１の端部のうち共振器１４１に接続されていない端部１５１１と重なる領域を取り囲むように形成されている（図３参照）。アンチパッド１２２は、平面視において、第２線路１５２の端部のうち共振器１４６に接続されていない端部１５２１と重なる領域を取り囲むように形成されている（図３参照）。なお、端部１５１１，１５２１の各々は、それぞれ、第１端部及び第２端部の一例である。

【0029】

以下において、アンチパッド１２１により取り囲まれた領域をランド１２３と称し、アンチパッド１２２により取り囲まれた領域をランド１２４と称する。アンチパッド１２１及びアンチパッド１２２の各々は、第１アンチパッド及び第２アンチパッドの一例である。ランド１２３及びランド１２４の各々は、それぞれ、第１ランド及び第２ランドの一例である。

【0030】

＜共振器＞
６段の共振器である共振器１４１～１４６は、地導体層１２から離間した層内に配列されたｎ個の共振器の一例である。したがって、本実施形態においては、ｎ＝６である。なお、ｎは、４以上の任意の偶数である。

【0031】

共振器１４１～１４６の各々は、隣接する共振器同士の間隔が所定の間隔になるように、互いに離間した状態で配列されている。なお、本発明の一態様において、共振器の数（段数）は６に限定されるものではなく、所望の反射特性及び透過特性を実現するために適宜選択することができる。

【0032】

本実施形態において、フィルタ１０は、ストリップラインフィルタであるので、共振器１４１～１４６は、地導体層１２，１３の各々から離間しており、且つ、地導体層１２と地導体層１３との間に介在するように設けられている。本実施形態において、共振器１４１～１４６は、内層ＬＩ１に設けられている。

【0033】

共振器１４１～１４６は、図１及び図３に示すように、それぞれが帯状導体により構成されている。共振器１４１～１４６は、図３に示すように、内層ＬＩ１の層内において、それぞれを構成する帯状導体における一対の端部同士がギャップＧ１～Ｇ６を形成するように、各帯状導体を折れ曲げることによって構成されている。

【0034】

本実施形態において、共振器１４１～１４６は、銅製である。ただし、共振器１４１～１４６を構成する導体は、銅に限定されるものではなく、金やアルミニウムなどであってもよい。

【0035】

共振器１４１～１４６は、２行３列に配列されている。共振器１４１、共振器１４２、及び共振器１４３は、それぞれ、第１共振器、第２共振器、及び第３共振器の一例であり、１行１列から１行３列に配列されている。共振器１４４、共振器１４５、及び共振器１４６は、それぞれ、２行３列から２行１列に配列されている。また、共振器１４５，１４６の各々は、それぞれ、第ｎ－１共振器及び第ｎ共振器の一例である。

【0036】

共振器１４１には、後述する線路１５１が接続されており、共振器１４６には、後述する線路１５２が接続されている。

【0037】

（共振器の形状）
共振器１４１～１４６の各々は、図３に示すように、内層ＬＩ１の層内において、それぞれを構成する帯状導体を折れ曲げることによって構成されている。より詳しくは、共振器１４１～１４６の各々は、それぞれを構成する帯状導体における一対の端部同士がギャップＧ１～Ｇ６を形成するように、且つ、四角形状になるように、各帯状導体を折れ曲げることによって構成されている。

【0038】

本実施形態において、共振器１４１～１４６の形状は、正方形状である。図３においては、共振器１４１～１４６の各々を構成する帯状導体の中心軸に対応する正方形Ｒ１～Ｒ６を二点鎖線で図示している。ただし、共振器１４１～１４６の形状は、正方形状に限定されるものではなく、長方形状であってもよい。また、共振器１４１～１４６の各々の形状は、同じであってもよいし、異なっていてもよい。

【0039】

共振器１４１を構成する４辺のうち、共振器１４２に近接する辺（ｘ軸正方向側の辺）である第１辺を辺Ｒ１１と称し、共振器１４６に近接する辺（ｙ軸負方向側の辺）である第２辺を辺Ｒ１２と称し、辺Ｒ１１の対辺である第３辺を辺Ｒ１３と称し、辺Ｒ１２の対辺である第４辺を辺Ｒ１４と称する。

【0040】

共振器１４１において、ギャップＧ１は、辺Ｒ１４のうち共振器１４２側の領域（ｘ軸正方向側の領域）に設けられている。本実施形態において、ギャップＧ１は、辺Ｒ１４のうち共振器１４２側の端部（ｘ軸正方向側の端部）の近傍に設けられている。

【0041】

共振器１４６を構成する４辺のうち、共振器１４５に近接する辺（ｘ軸正方向側の辺）である第５辺を辺Ｒ６１と称し、共振器１４１に近接する辺（ｙ軸正方向側の辺）である第６辺を辺Ｒ６２と称し、辺Ｒ６１の対辺である第７辺を辺Ｒ６３と称し、辺Ｒ６２の対辺である第８辺を辺Ｒ６４と称する。

【0042】

共振器１４６において、ギャップＧ６は、辺Ｒ６４のうち共振器１４５側の領域（ｘ軸正方向側の領域）に設けられている。本実施形態において、ギャップＧ６は、辺Ｒ６４のうち共振器１４５側の端部（ｘ軸正方向側の端部）の近傍に設けられている。

【0043】

後述する線路１５１及び線路１５２の各々は、それぞれ、共振器１４１の辺Ｒ１３及び共振器１４６の辺Ｒ６３に接続されている。また、線路１５１及び線路１５２の各々は、それぞれ、辺Ｒ１３のうち共振器１４６側の領域（ｙ軸負方向側の領域）、及び、辺Ｒ６３のうち共振器１４１側の領域（ｙ軸正方向側の領域）に接続されていることが好ましく、辺Ｒ１３の中点近傍、及び、辺Ｒ６３の中点近傍に接続されていることがより好ましい。辺Ｒ１３のうち共振器１４６側の領域とは、辺Ｒ１３の中点から共振器１４６側の領域を指し、辺Ｒ６３のうち共振器１４１側の領域とは、辺Ｒ６３の中点から共振器１４１側の領域を指す。本実施形態において、線路１５１及び線路１５２の各々は、それぞれ、辺Ｒ１３の中点及び辺Ｒ６３の中点に接続されている。

【0044】

共振器１４２は、ギャップＧ２が共振器１４５に近接する方向（すなわちｙ軸負方向）を向くように配置されている。共振器１４３は、ギャップＧ３が共振器１４４から遠ざかる方向（すなわちｙ軸正方向）を向くように配置されている。共振器１４４は、ギャップＧ４が共振器１４３から遠ざかる方向（すなわちｙ軸負方向）を向くように配置されている。共振器１４５は、ギャップＧ５が共振器１４２に近づく方向（すなわちｙ軸正方向）を向くように配置されている。

【0045】

換言すれば、第１共振器～第６共振器の一例である共振器１４１～１４６は、ｉを１以上５以下の整数として、第ｉ共振器の一辺と第ｉ＋１共振器の一辺とが近接し、第２共振器のギャップと第５共振器のギャップとが近接するように配列されている。すなわち、（１）共振器１４１と共振器１４２とは、辺Ｒ１１と辺Ｒ２２とが近接しており、（２）共振器１４２と共振器１４３とは、辺Ｒ２４と辺Ｒ３４とが近接しており、（３）共振器１４３と共振器１４４とは、辺Ｒ３３と辺Ｒ４３とが近接しており、（４）共振器１４４と共振器１４５とは、辺Ｒ４２と辺Ｒ５２とが近接しており、（５）共振器１４５と共振器１４６とは、辺Ｒ５４と辺Ｒ６１とが近接しており、（６）共振器１４２と共振器１４５とは、ギャップＧ２とギャップＧ５が近接している。なお、共振器１４１と共振器１４６とは、辺Ｒ１２と辺Ｒ６２とが近接している。

【0046】

なお、共振器１４１～１４６の各々において、それぞれを構成する帯状導体を折り曲げる形状は、四角形状に限定されるものではなく、少なくとも４辺を有する形状であればよい。

【0047】

（隣接する共振器間における結合）
このように共振器１４１～１４６が配列されたフィルタ１０において、（１）共振器１４１と共振器１４２との間、（２）共振器１４２と共振器１４３との間、（３）共振器１４３と共振器１４４との間、（４）共振器１４４と共振器１４５との間、（５）共振器１４５と共振器１４６との間、（６）共振器１４１と共振器１４６との間、における結合は、何れも主に磁気的であり、（７）共振器１４２と共振器１４５との間における結合は、主に静電的である。すなわち、共振器１４２～１４５のうち、（１）偶数列に配列されている一対の共振器１４２，１４５の各々のギャップＧ２，Ｇ５は、それぞれ、共振器１４２，１４５の各々を構成する４辺である辺Ｒ２１～Ｒ２４及び辺Ｒ５１～Ｒ５４のうち、互いに近接する辺である辺Ｒ２１，Ｒ５１の中点近傍に設けられており、（２）奇数列に配列されている一対の共振器１４３，１４４の各々のギャップＧ３，Ｇ４は、それぞれ、共振器１４３，１４４の各々を構成する４辺である辺Ｒ３１～Ｒ３４及び辺Ｒ４１～Ｒ４４のうち、互いに近接する辺（すなわち辺Ｒ３３，Ｒ４３）の対辺（すなわち辺Ｒ３１，Ｒ４１）の中点近傍に設けられている。

【0048】

群遅延補償のフィルタ及び等群遅延のフィルタを構成する場合、非特許文献１のＦｉｇ．１に記載のバンドパスフィルタのように、最初段の共振器と最終段の共振器が静電的に結合するように各共振器を配置する場合が多い。その一方で、６段の共振器を備えているバンドパスフィルタであって、使用帯域を急峻に選択する楕円関数型のバンドパスフィルタを構成する場合、２段目の共振器と５段目の共振器との結合を静電的な結合とし、その他の共振器間の結合を磁気的な結合とする場合が多い。本発明の一態様は、非特許文献１のＦｉｇ．１に記載のバンドパスフィルタのような構成に比べ、６段の楕円関数型のバンドパスフィルタを実現する場合に、後述する一対の入出力ポート間に生じ得る結合を減らし、フィルタ特性におけるその影響を減らすことができる。

【0049】

＜線路＞
線路１５１，１５２は、共振器１４１～１４６と同じ層、すなわち内層ＬＩ１に設けられている。線路１５１，１５２は、直線状の帯状導体により構成されている。線路１５１，１５２は、共振器１４１～１４６と同じ導体により構成されている。したがって、本実施形態において、線路１５１，１５２は、銅製である。ただし、線路１５１，１５２は、を構成する導体は、銅に限定されるものではなく、金やアルミニウムなどであってもよい。

【0050】

線路１５１は、第１線路の一例であり、線路１５２は、第２線路の一例である。線路１５１は、辺Ｒ１３の中点である接続点ＰＣ１において、一方の端部が共振器１４１に接続されている。また、線路１５１は、接続点ＰＣ１からｘ軸負方向に向かって引き出されている。線路１５２は、辺Ｒ６３の中点である接続点ＰＣ２において、一方の端部が共振器１４６に接続されている。また、線路１５２は、接続点ＰＣ２からｘ軸負方向に向かって引き出されている。したがって、線路１５１が引き出されている方向と、線路１５２が引き出されている方向とは、互いに平行であり、且つ、互いに同じ方向である。

【0051】

＜ビア＞
第１ビア及び第２ビアの一例であるビア１６１，１６２は、多層基板１１を構成する２枚の基板１１１，１１２のうち、基板１１１に設けられた導体製の筒状部材である。ただし、ビア１６１，１６２は、導体製の柱状部材であってもよい。

【0052】

ビア１６１は、平面視において、地導体層１２に設けられたランド１２３と線路１５１の他方の端部である端部１５１１とが重なる領域に設けられており、ランド１２３と端部１５１１とを短絡する。ビア１６２は、地導体層１２に設けられたランド１２４と線路１５２の他方の端部である端部１５２１とが重なる領域に設けられており、ランド１２４と端部１５２１とを短絡する。

【0053】

ランド１２３とビア１６１とは、フィルタ１０における一対の入出力ポートの１つとして機能する。同様に、ランド１２４とビア１６２とは、フィルタ１０における一対の入出力ポートの１つとして機能する。

【0054】

なお、本発明の範疇には、ランド１２３、ビア１６１、ランド１２４、及びビア１６２を省略した構成も含まれる。ただし、図２に示したように、フィルタ１０を実際に使用する場合、フィルタ１０は、実装基板２０に実装される。したがって、ランド及びビアを有する第２の実施例及び第２の比較例は、より現実的な構成である。

【0055】

＜スルービア＞
７本のスルービア１７１～１７７は、多層基板１１を貫通するように多層基板１１に設けられた導体製の筒状部材である。ただし、スルービア１７１～１７７は、導体製の柱状部材であってもよい。スルービア１７１～１７７の各々は、何れも、地導体層１２と地導体層１３とを短絡する。

【0056】

＜フィルタにおける対称性＞
図３に示すように、平面視において、共振器１４１～１４６、線路１５１、及び線路１５２は、対称軸ＡＳに対して線対称となるように配置されている。対称軸ＡＳは、線路１５１及び線路１５２が延在する方向（すなわちｘ軸方向）と平行であり、且つ、共振器１４１と共振器１４６との中間に位置する軸である。

【0057】

＜実装基板＞
上述したように、図２には、実装基板２０に実装された状態のフィルタ１０を示している。ここでは、実装基板２０について、図２を参照して説明する。実装基板２０は、多層基板２１と、地導体層２２と、地導体層２３とを備えている。

【0058】

多層基板２１は、基板２１１，２１２と、接着層とを備えている。なお、図２においては、接着層の図示を省略している。

【0059】

（多層基板）
基板２１１，２１２は、誘電体製の２枚の板状部材である。図２に示した状態においては、基板２１１がフィルタ１０に近接する側の基板であり、基板２１１の下側（ｚ軸負方向の側）に基板２１２が配置されている。以下において、基板２１１の一対の主面のうち基板２１２と逆側の主面を外層ＬＯ２１と称し、基板２１２の一対の主面のうち基板２１１と逆側の主面を外層ＬＯ２２と称し、基板２１１と基板２１２との間を内層ＬＩ２と称する。接着層は、内層ＬＩ２に設けられており、基板２１１と基板２１２とを互いに接着する。

【0060】

（地導体層）
地導体層２２は、外層ＬＯ２１に設けられた導体膜により構成されている。地導体層２３は、外層ＬＯ２２に設けられた導体膜により構成されている。地導体層２２，２３は、後述する線路２５１，２５２とともにストリップラインを構成する。

【0061】

図２に示すように、地導体層２２には、アンチパッド２２１，２２２が形成されている。以下において、アンチパッド２２１により取り囲まれた領域をランド２２３と称し、アンチパッド２２２により取り囲まれた領域をランド２２４と称する。本実施形態において、ランド２２３とランド２２４との中心間距離は、ランド１２３とランド１２４との中心間距離と等しい。

【0062】

（線路）
線路２５１，２５２は、内層ＬＩ２に設けられた、直線状の帯状導体である。線路２５１は、平面視において、一方の端部がランド２２３と重なるように構成されている。線路２５２は、平面視において、一方の端部がランド２２４と重なるように構成されている。線路２５１，２５２は、上述したように、地導体層２２，２３とともにストリップラインを構成する。

【0063】

（ビア）
ビア２６１，２６２は、多層基板２１を構成する２枚の基板２１１，２１２のうち、基板２１１に設けられた導体製の筒状部材である。ただし、ビア２６１，２６２は、導体製の柱状部材であってもよい。

【0064】

ビア２６１は、平面視において、地導体層２２に設けられたランド２２３と線路２５１の一方の端部とが重なる領域に設けられており、ランド２２３と線路２５１の一方の端部とを短絡する。ビア２６２は、地導体層２２に設けられたランド２２４と線路２５２の一方の端部とが重なる領域に設けられており、ランド２２４と線路２５２の一方の端部とを短絡する。

【0065】

ランド２２３とビア２６１とは、実装基板２０における一対の入出力ポートの１つとして機能する。同様に、ランド２２４とビア２６２とは、実装基板２０における一対の入出力ポートの１つとして機能する。

【0066】

（半田）
本実施形態において、フィルタ１０は、実装基板２０に対して、半田３１，３２，３３を用いて実装されている。

【0067】

半田３１は、ランド１２３とランド２２３とを導通させるとともに、フィルタ１０を実装基板２０に固定する。半田３２は、ランド１２４とランド２２４とを導通させるとともに、フィルタ１０を実装基板２０に固定する。複数の半田３３は、地導体層１２と地導体層２２とを短絡させるとともに、フィルタ１０を実装基板２０に固定する。

【0068】

以上のように、フィルタ１０は、実装基板２０に対して、低損失且つ容易に実装することができる。

【0069】

〔第１の実施例及び第２の実施例〕
図１～図３に示したフィルタ１０において、ビア１６１，１６２と、地導体層１２に形成されていたアンチパッド１２１，１２２とを省略したものを第１の実施例及び第２の実施例とした。したがって、第１の実施例及び第２の実施例が備えている地導体層１２は、ベタ膜であり、ランド１２３，１２４が設けられていない。また、図５に示した従来のフィルタ２０１０を、第１の比較例及び第２の比較例とした。第１の比較例及び第２の比較例における線路２１５１と線路２１５２との間隔は、第１の実施例及び第２の実施例における線路１５１と線路１５２との間隔よりも狭い。

【0070】

なお、第１の実施例、第２の実施例、第１の比較例、及び第２の比較例においては、各共振器を構成する帯状導体の幅として１２０μｍを採用し、正方形状に折り曲げられた各共振器における１辺の長さとして約１ｍｍを採用した。

【0071】

また、第１の実施例及び第１の比較例においては、線路１５１，１５２及び線路２１５１，２１５２の長さとして０．９ｍｍを採用し、第２の実施例及び第２の比較例においては、線路１５１，１５２及び線路２１５１，２１５２の長さとして１．９ｍｍを採用した。

【0072】

図４の（ａ）～（ｄ）の各々は、それぞれ、第１の比較例、第１の実施例、第２の比較例、及び、第２の実施例のＳパラメータを示すグラフである。なお、これらのＳパラメータは、シミュレーションにより得たものである。図４の（ａ）～（ｄ）の各々において、ＳパラメータＳ１１を実線でプロットし、ＳパラメータＳ２１を破線で示した。なお、以下においては、ＳパラメータＳ１１の周波数依存性のことを反射特性と称し、ＳパラメータＳ２１の周波数依存性のことを透過特性と称する。

【0073】

図４の（ａ）及び（ｂ）を参照すれば、第１の比較例及び第１の実施例は、何れも良好な反射特性及び透過特性を示すことが分かった。また、第１の比較例及び第１の実施例において、低周波側の伝送０点ＰＺＬは、２２ＧＨｚの近傍に位置し、高周波側の伝送０点ＰＺＨは、２９ＧＨｚの近傍に位置することが分かった。

【0074】

図４の（ｃ）を参照すれば、第２の比較例は、第１の比較例と比較して、遮断帯域におけるＳパラメータＳ２１の抑圧が悪くなることが分かった。また、第２の比較例において、伝送０点ＰＺＬは、２１ＧＨｚの近傍に位置し、伝送０点ＰＺＨは、３０ＧＨｚの近傍に位置することが分かった。また、第２の比較例の伝送０点ＰＺＨは、なまってしまい不明瞭になることが分かった。

【0075】

一方、図４の（ｄ）を参照すれば、第２の実施例は、第１の実施例と同様な、良好な反射特性及び透過特性を示すことが分かった。また、第２の実施例における伝送０点ＰＺＬ及び伝送０点ＰＺＨの各々は、それぞれ、２２ＧＨｚの近傍及び２９ＧＨｚの近傍に位置し、第１の実施例と同様であることが分かった。

【0076】

これらの結果は、対となる線路１５１，１５２の間隔が広いほど、線路１５１，１５２同士の間に生じ得る想定外の結合を抑制することができるためと考えられる。

【0077】

なお、第１の実施例及び第２の実施例では、上述したように、フィルタ１０において、ビア１６１，１６２と、地導体層１２に形成されていたアンチパッド１２１及びアンチパッド１２２とを省略したものを用いた。これは、第１の比較例及び第２の比較例であるフィルタ２０１０に対して、ビア１６１，１６２に対応する一対のビアと、アンチパッド１２１，１２２に対応する一対のアンチパッドを追加した構成を用いた場合、一対のビア及びランドが近接することに伴って、第１の実施例及び第２の実施例とは比較できないほどフィルタ特性が劣化するためである。したがって、本発明の一態様は、図１～図３に示したフィルタ１０のように、ビア１６１，１６２及びランド１２３，１２４を用いて一対の入出力ポートを構成する場合に好適であるといえる。

【0078】

〔付記事項〕
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【0079】

〔まとめ〕
本発明の第１の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、少なくとも１つの地導体層と、前記地導体層から離間した層に２行ｎ／２列に配列されたｎ個（ｎは、４以上の偶数）の共振器であって、それぞれがギャップを有するように少なくとも４辺を有する形状に折り曲げられた帯状導体により構成されたｎ個の共振器と、帯状導体からなる第１線路及び第２線路と、を備え、１行１列及び１行２列に配置された共振器をそれぞれ第１共振器及び第２共振器とし、且つ、２行１列及び２行２列に配置された共振器をそれぞれ第ｎ共振器及び第ｎ－１共振器として、前記第１共振器において、前記第２共振器に近接する辺を第１辺とし、前記第ｎ共振器に近接する辺を第２辺とし、前記第１辺の対辺を第３辺とし、前記第２辺の対辺を第４辺として、前記第ｎ共振器において、前記第ｎ－１共振器に近接する辺を第５辺とし、前記第１共振器に近接する辺を第６辺とし、前記第５辺の対辺を第７辺とし、前記第６辺の対辺を第８辺として、前記第１線路及び前記第２線路の各々は、それぞれ、前記第３辺及び前記第７辺に接続されており、前記第１共振器のギャップ及び前記第ｎ共振器のギャップの各々は、それぞれ、前記第４辺のうち前記第２共振器側の領域、及び、前記第８辺のうち前記第ｎ－１共振器側の領域に設けられている、構成が採用されている。

【0080】

このように構成されたバンドパスフィルタは、ストリップラインフィルタ又はマイクロストリップフィルタと呼ばれるタイプのバンドパスフィルタである。

【0081】

上記の構成によれば、第１共振器のギャップを第４辺に設けつつ、第１線路を、第３辺の第ｎ共振器側の領域に接続することができる。同様に、第ｎ共振器のギャップを第８辺に設けつつ、第２線路を第７辺の第１共振器側の領域に接続することができる。そのため、第１線路が第３辺のうち第ｎ共振器側の端部に接続され、且つ、第２線路が第７辺のうち第１共振器側の端部に接続されているバンドパスフィルタと比較して、本バンドパスフィルタは、第１線路と第２線路との間隔を広げることができる。したがって、本バンドパスフィルタは、第１線路及び第２線路の設計を変更した場合に生じ得るフィルタ特性の変動を低減することができる。

【0082】

また、本発明の第２の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第１の態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、前記第１共振器のギャップ及び前記第ｎ共振器のギャップの各々は、それぞれ、前記第４辺のうち前記第２共振器側の端部近傍、及び、前記第８辺のうち前記第ｎ－１共振器側の端部近傍に設けられている、構成が採用されている。

【0083】

上記の構成によれば、第１共振器と第２共振器との結合を磁気的にしつつ、第３辺の第ｎ共振器側の端部から第１共振器のギャップまでの距離を最も長く設定することができる。その結果、第１共振器を構成する帯状導体における第１線路の接続点の相対位置を大きく変更することなく、該接続点を第３辺の第ｎ共振器側の端部から第ｎ共振器側の領域に移動することができる。同様に、第ｎ共振器を構成する帯状導体における第２線路の接続点の相対位置を大きく変更することなく、該接続点を第７辺の第１共振器側の端部から第１共振器側の領域に移動することができる。したがって、第１線路及び第２線路の設計を変更した場合に生じ得るフィルタ特性の変動をより低減することができる。

【0084】

また、本発明の第３の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第１の態様又は第２の態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、前記第１線路及び前記第２線路の各々は、それぞれ、前記第３辺のうち前記第ｎ共振器側の領域、及び、前記第７辺のうち前記第１共振器側の領域に接続されている、構成が採用されている。

【0085】

上記の構成によれば、第１線路が第３辺のうち第ｎ共振器側の端部に接続され、且つ、第２線路が第７辺のうち第１共振器側の端部に接続されているバンドパスフィルタと比較して、第１線路と第２線路との間隔を広げることができる。したがって、本バンドパスフィルタは、第１線路及び第２線路の設計を変更した場合に生じ得るフィルタ特性の変動を確実に低減することができる。

【0086】

また、本発明の第４の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第３の態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、前記第１線路及び前記第２線路の各々は、それぞれ、前記第３辺の中点近傍、及び、前記第７辺の中点近傍に接続されている、構成が採用されている。

【0087】

第１線路及び第２線路の各々を、それぞれ、第３辺のうち第１共振器側の領域、及び、第７辺のうち第１共振器側の領域に接続した場合、第１線路の第３辺に対する接続点から第１共振器のギャップまでの距離、及び、第２線路の第７辺に対する接続点から第２共振器のギャップまでの距離が短くなりすぎることに起因して、フィルタ特性が劣化することが分かった。上記の構成によれば、第１線路及び第２線路の設計を変更した場合に生じ得るフィルタ特性の変動をできるだけ低減することができる。

【0088】

また、本発明の第５の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第１の態様～第４の態様の何れか一態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、前記第２共振器～前記第ｎ－１共振器のうち、（１）偶数列に配列されている一対の共振器の各々のギャップは、それぞれ、当該偶数列に配列されている一対の共振器の各々を構成する４辺のうち、互いに近接する辺の中点近傍に設けられており、（２）奇数列に配列されている一対の共振器の各々のギャップは、それぞれ、当該奇数列に配列されている一対の共振器の各々を構成する４辺のうち、互いに近接する辺の対辺の中点近傍に設けられている、構成が採用されている。

【0089】

上記の構成によれば、第１共振器～第ｎ共振器のうち、偶数列に配列されている一対の共振器同士は、静電的に結合し、１列を含む奇数列に配列されている一対の共振器同士は、磁気的に結合する。このように構成されたバンドパスフィルタは、非特許文献１のＦｉｇ．１に記載のバンドパスフィルタと比較して、楕円関数型のバンドパスフィルタを構成する場合に、後述する一対の入出力ポート間に生じ得る結合を減らし、フィルタ特性におけるその影響を減らすことができる。

【0090】

また、本発明の第６の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第１の態様～第５の態様の何れか一態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、前記少なくとも４辺を有する形状は、四角形状である、構成が採用されている。

【0091】

上記の構成によれば、ｎ個の共振器を容易に２行ｎ／２列に配列することができる。

【0092】

また、本発明の第７の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第１の態様～第６の態様の何れか一態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、前記少なくとも１つの地導体層は、互いに対向する一対の地導体層であり、前記ｎ個の共振器は、前記一対の地導体層の間に介在する、構成が採用されている。

【0093】

上記の構成によれば、ｎ個の共振器が一対の地導体層により挟みこまれているので、一対の地導体層がｎ個の共振器を外部から遮蔽することができる。

【0094】

また、本発明の第８の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第１の態様～第７の態様の何れか一態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、ｎ＝６であり、前記第１共振器～前記第６共振器は、ｉを１以上５以下の整数として、第ｉ共振器の一辺と第ｉ＋１共振器の一辺とが近接し、前記第２共振器のギャップと前記第５共振器のギャップとが近接するように配列されている、構成が採用されている。

【0095】

上記の構成によれば、第ｉ共振器と第ｉ＋１共振器とを主に磁気結合により結合し、第２共振器と第５共振器とを主に静電結合により結合することができる。したがって、本バンドパスフィルタは、所望のフィルタ特性を実現しやすい。

【0096】

また、本発明の第９の態様に係るバンドパスフィルタにおいては、上述した第１の態様～第８の態様の何れか一態様に係るバンドパスフィルタの構成に加えて、前記ｎ個の共振器、前記第１線路、及び前記第２線路は、線対称となるように配置されている、構成が採用されている。

【0097】

上記の構成によれば、バンドパスフィルタの対称性を高めることができるので、設計パラメータを少なくすることができる。したがって、ｎ個の共振器、第１線路、及び第２線路が線対称でないように配置されている場合と比較して、本バンドパスフィルタの設計を容易にすることができる。

【符号の説明】

【0098】

１０ フィルタ（バンドパスフィルタ）
１１ 多層基板
１１１、１１２ 基板
ＬＩ１ 内層
ＬＯ１１、ＬＯ１２ 外層
１２ 地導体層
１２１、１２２ アンチパッド
１２３、１２４ ランド
１３ 地導体層
１４１～１４６ 共振器（第１共振器～第６共振器、ｎ個の共振器）
ＰＣ１、ＰＣ２ 接続点
Ｇ１～Ｇ６ ギャップ
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ５、Ｒ６ 正方形
Ｒ１１～Ｒ１４、Ｒ２１～Ｒ２４、Ｒ３１～Ｒ３４、Ｒ４１～Ｒ４４、Ｒ５１～Ｒ５４、Ｒ６１～Ｒ６４ 辺
１５１、１５２ 線路（第１線路、第２線路）
１５１１、１５２１ 端部
１６１、１６２ ビア
１７１～１７７ スルービア
ＡＳ 対称軸

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】