(57)【要約】【課題】通過帯域の中心周波数を容易に調整することが可能なフィルタを実現する。【解決手段】フィルタ（１）は、電磁気的に結合された複数の共振器（１１ａ〜１１ｅ）として機能するポスト壁導波路（１１）と、ポスト壁導波路（１１）に積層された筒状のキャビティ（１２ａ〜１２ｅ）を備えている。キャビティ（１２ａ〜１２ｅ）は、ポスト壁導波路（１１）の広壁（第１広壁１１２）に形成された環状の結合窓（１１２ａ〜１１２ｅ）を介して共振器（１１ａ〜１１ｅ）と電磁気的に結合されている。【選択図】図１
2020150462.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁気的に結合された複数の共振器からなる共振器群として機能するポスト壁導波路と、
前記ポスト壁導波路に積層された少なくとも１つのキャビティと、を備え、
前記キャビティは、筒状であり、前記ポスト壁導波路の広壁に形成された環状の結合窓を介して、前記共振器群に属する何れかの共振器と電磁気的に結合さている、ことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記結合窓は、前記広壁を平面視したときに、当該結合窓の内周に囲まれた前記広壁の島状領域が、当該結合窓を介して前記キャビティと電磁気的に結合される共振器の中心と重なるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記共振器は、前記広壁に直交する方向を高さ方向とする円柱状である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記キャビティは、前記広壁に直交する方向を高さ方向とする円筒形状である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記キャビティは、筒状の凹部が形成された板状部材と、前記凹部の底面に形成された広壁と、前記凹部の内側側面に形成された内側狭壁と、前記凹部の外側側面に形成された外側狭壁とにより実現されている、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフィルタ。
【請求項６】
前記キャビティは、前記結合窓に充填された誘電体からなる誘電体層と、前記誘電体層の前記ポスト壁導波路に対応する側と反対側の主面に形成された広壁と、により実現されている、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフィルタ。
【請求項７】
請求項１〜６の何れか１項に記載のフィルタの製造方法において、
前記キャビティの内径を変更することによって、通過帯域の中心周波数を調整する工程を含んでいる、
ことを特徴とするフィルタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポスト壁導波路を用いたフィルタに関する。また、そのようなフィルタの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁的に結合された複数の共振器は、特定の周波数帯域（以下、「通過帯域」とも記載する）の電磁波を選択的に通過させるバンドパスフィルタとして機能することが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、導波管の内部に複数の共振器を形成することによって実現されたバンドパスフィルタが記載されている。特許文献１に記載のバンドパスフィルタでは、共振器にネジが挿し込まれており、このネジの挿し込み量を変更することによって、通過帯域の中心周波数を調整できるようになっている。
【０００４】
また、導波管に代わる導波路として、ポスト壁導波路が知られている。ポスト壁導波路は、誘電体基板と、誘電体基板の２つの主面の各々を覆う広壁と、誘電体基板の内部に形成されたポスト壁と、により構成され、広壁とポスト壁とに囲まれた領域を電磁波が伝播する導波路である。ポスト壁導波路には、導波管と比べて、軽量化、低背化、低コスト化が容易であるという利点がある。非特許文献１には、ポスト壁導波路の内部に複数の共振器を形成することによって実現されたバンドパスフィルタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平８−１６２８０５号
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Yusuke Uemichi, et. al, Compact and Low-Loss Bandpass Filter Realized in Silica-Based Post-Wall Waveguide for 60-GHz applications, IEEE MTT-S IMS, May 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、ポスト壁導波路を用いたフィルタには、通過帯域の中心周波数を調整することが困難であるという問題があった。例えば、ポスト壁導波路を用いたフィルタに、特許文献１に記載の技術を適用して通過帯域の中心周波数を調整することはできない。なぜなら、ポスト壁導波路にネジを挿し込むと、誘電体基板（例えば、石英ガラスにより構成される）が破損するリスクが高いからである。
【０００８】
本発明の一態様は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ポスト壁導波路を用いたフィルタであって、通過帯域の中心周波数の調整が容易なフィルタを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の態様１に係るフィルタにおいては、電磁気的に結合された複数の共振器からなる共振器群として機能するポスト壁導波路と、前記ポスト壁導波路に積層された少なくとも１つのキャビティと、を備え、前記キャビティは、筒状であり、前記ポスト壁導波路の広壁に形成された環状の結合窓を介して、前記共振器群に属する何れかの共振器と電磁気的に結合されたキャビティと、を備えている、という構成が採用されている。
【００１０】
上記の構成によれば、キャビティの内径を変更することによって、通過帯域の中心周波数を容易に調整することができる。
【００１１】
本発明の態様２に係るフィルタにおいては、本発明の態様１に係るフィルタの構成に加えて、前記結合窓は、前記広壁を平面視したときに、当該結合窓の内周に囲まれた前記広壁の島状領域が、当該結合窓を介して前記キャビティと電磁気的に結合される共振器の中心と重なるように形成されている、という構成が採用されている。
【００１２】
上記の構成によれば、共振器とキャビティとの電磁気的な結合の結合効率を向上させることができる。したがって、キャビティの内径を変更することによる通過帯域の中心周波数の調整を、より効果的に行うことができる。
【００１３】
本発明の態様３に係るフィルタにおいては、本発明の態様１又は２に係るフィルタの構成に加えて、前記共振器は、前記広壁に直交する方向を高さ方向とする円柱状である、という構成が採用されている。
【００１４】
上記の構成によれば、共振器とキャビティとの電磁気的な結合の結合効率を向上させることができる。したがって、キャビティの内径を変更することによる通過帯域の中心周波数の調整を、より効果的に行うことができる。
【００１５】
本発明の態様４に係るフィルタにおいては、本発明の態様１〜３の何れかに係るフィルタの構成に加えて、前記キャビティは、前記広壁に直交する方向を高さ方向とする円筒形状である、という構成が採用されている。
【００１６】
上記の構成によれば、共振器とキャビティとの電磁気的な結合の結合効率を向上させることができる。したがって、キャビティの内径を変更することによる通過帯域の中心周波数の調整を、より効果的に行うことができる。
【００１７】
本発明の態様５に係るフィルタにおいては、本発明の態様１〜４の何れかに係るフィルタの構成に加えて、前記キャビティは、筒状の凹部が形成された板状部材と、前記凹部の底面に形成された広壁と、前記凹部の内側側面に形成された内側狭壁と、前記凹部の外側側面に形成された外側狭壁と、により実現されている、という構成が採用されている。
【００１８】
上記の構成によれば、フィルタの製造を、より容易に行うことができる。
【００１９】
本発明の態様６に係るフィルタにおいては、本発明の態様１〜４の何れかに係るフィルタの構成に加えて、前記キャビティは、筒状の誘電体基板と、前記誘電体基板の主面に形成された広壁と、前記誘電体基板の内側側面に形成された内側狭壁と、前記誘電体基板の外側側面に形成された外側狭壁と、により実現されている、という構成が採用されている。
【００２０】
上記の構成によれば、誘電体基板の内径を変更することによって、通過帯域の中心周波数の調整を、より容易に行うことができる。
【００２１】
本発明の態様７に係るフィルタの製造方法は、本発明の態様１〜６の何れかに係るフィルタの製造方法において、前記キャビティの内径を変更することによって、通過帯域の中心周波数を調整する工程を含んでいる、という方法が採用されている。
【００２２】
上記の方法によれば、通過帯域の中心周波数が所望の周波数に一致するフィルタを容易に製造することができる。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の一態様によれば、通過帯域の中心周波数の調整が容易なフィルタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すフィルタの部分断面図である。
【図３】図１に示すフィルタが備えるポスト壁導波路の平面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係るフィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図５】図４に示すフィルタの部分断面図である。
【図６】（ａ）は、図４に示すフィルタの透過係数を示すグラフであり、（ｂ）は、図４に示すフィルタの反射係数を示すグラフである。ここでは、各キャビティの内周半径を５０μｍステップで１００μｍから３００μｍまで変化させている。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
〔第１の実施形態〕
（フィルタの構造）
本発明の第１の実施形態に係るフィルタ１の構造について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、フィルタ１の分解斜視図であり、図２は、フィルタ１の部分断面図である。
【００２６】
フィルタ１は、電磁気的に結合された複数の共振器１１ａ〜１１ｅとして機能するポスト壁導波路１１と、ポスト壁導波路１１に積層された、共振器１１ａ〜１１ｅと同数のキャビティ１２ａ〜１２ｅと、を備えている。
【００２７】
ポスト壁導波路１１は、誘電体基板１１１と、誘電体基板１１１の第１主面（図１及び図２における上面）に形成された第１広壁１１２と、誘電体基板１１１の第２主面（図１及び図２における下面）に形成された第２広壁１１３と、誘電体基板１１１の内部に形成されたポスト壁１１４と、により構成されている。
【００２８】
誘電体基板１１１は、誘電体材料により構成された板状部材である。本実施形態においては、誘電体基板１１１を構成する誘電体材料として、石英ガラスを用いている。この場合、誘電体基板１１１の厚みは、例えば、５００μｍとすることができる。
【００２９】
第１広壁１１２及び第２広壁１１３は、導体材料により構成された層状（又は膜状）部材である。本実施形態においては、第１広壁１１２及び第２広壁１１３を構成する導体材料として、銅を用いている。
【００３０】
ポスト壁１１４は、第１広壁１１２と第２広壁１１３とを短絡する、柵状に並んだ導体ポストの集合である。ポスト壁１１４を構成する導体ポストの間隔は、ポスト壁導波路１１に入力される電磁波の波長と比べて十分に短く、ポスト壁１１４は、この電磁波に対して導体壁として機能する。導体ポストの直径は、例えば、１００μｍとすることができ、導体ポストの間隔は、例えば、２００μｍとすることができる。本実施形態において、ポスト壁１１４を構成する各導体ポストは、誘電体基板１１１を貫通する貫通孔の内壁に導体層を形成する、或いは、この貫通孔に導体を充填することによって実現されている。ポスト壁１１４の配置パターンは、第１広壁１１２、第２広壁１１３、及びポスト壁１１４により囲まれた領域が、電磁気的に結合した複数の共振器１１ａ〜１１ｅとして機能するように定められている。ポスト壁１１４の配置パターンについては、参照する図面を代えて後述する。
【００３１】
ポスト壁導波路１１の第１広壁１１２には、共振器１１ａ〜１１ｅと同数の環状の結合窓１１２ａ〜１１２ｅが形成されている。各共振器１１ｘ（ｘ＝ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）は、対応する結合窓１１２ｘを介して、対応するキャビティ１２ｘと電磁気的に結合している。共振器１１ｘとキャビティ１２ｘとの結合効率を高めるべく、各結合窓１１２ｘの位置は、第１広壁１１２を平面視したときに、結合窓１１２ｘの内周に囲まれた第１広壁１１２の島状領域１１５ｘが対応する共振器１１ｘの中心と重なるように形成されている。本実施形態において、各共振器１１ｘは、第１広壁１１２に直交する方向を高さ方向とする円柱状であり、各結合窓１１２ｘは、円環状である。各共振器１１ｘの断面（誘電体基板１１１の主面と平行な断面）の半径Ｒ１ｘ（以下、共振器１１ｘの半径Ｒ１ｘと略記する）と対応する結合窓１１２ｘの外周半径Ｒ２ｘとの間には、Ｒ２ｘ＜Ｒ１ｘという関係がある。
【００３２】
各キャビティ１２ｘは、導体で囲まれた筒状の空間である。本実施形態において、各キャビティ１２ｘは、板状部材１２１と、広壁１２２ｘと、内側狭壁１２３ｘと、外側狭壁１２４ｘと、により実現されている。
【００３３】
板状部材１２１は、任意の材料（金属などの導体材料であってもよいし、樹脂などの誘電体材料であってもよい）により構成された板状部材である。板状部材１２１の第２主面（図１及び図２における下面）には、凹部１２１ｘが形成されている。凹部１２１ｘは、筒状である。凹部１２１ｘの深さ（キャビティ１２ｘの高さと広壁１２２ｘの厚みとの和に相当）は、後述するように、フィルタ１の通過帯域の中心周波数が所望の値になるように調整されている。
【００３４】
広壁１２２ｘ、内側狭壁１２３ｘ、及び外側狭壁１２４ｘは、それぞれ、導体材料により構成された層状（又は膜状）部材である。広壁１２２ｘは、凹部１２１ｘの底面に形成され、内側狭壁１２３ｘは、凹部１２１ｘの内側側面に形成され、外側狭壁１２４ｘは、凹部１２１ｘの外側側面に形成される。本実施形態においては、広壁１２２ｘ、内側狭壁１２３ｘ、及び外側狭壁１２４ｘを構成する導体材料として、銅を用いている。なお、広壁１２２ｘ、内側狭壁１２３ｘ、及び外側狭壁１２４ｘは、単一の導体層により実現されていてもよい。また、凹部１２１ｘの内外を問わず、板状部材１２１の第２主面全体に導体層を形成することにより、広壁１２２ｘ、内側狭壁１２３ｘ、及び外側狭壁１２４ｘを実現してもよい。これにより各キャビティ１２ｘを容易に製造することができる。また、板状部材１２１が導体材料により構成されている場合には、板状部材１２１の凹部１２１ｘの底面が広壁１２２ｘとして機能し、板状部材１２１の凹部１２１ｘの内側側面が内側狭壁１２３ｘとして機能し、板状部材１２１の凹部１２１ｘの外側側面が外側狭壁１２４ｘとして機能する。
【００３５】
板状部材１２１は、第２主面側がポスト壁導波路１１の第１広壁１１２に当接するように、且つ、凹部１２１ｘが結合窓１１２ｘを介して共振器１１ｘと連通するように、ポスト壁導波路１１に積層される。これにより、広壁１２２ｘ、内側狭壁１２３ｘ、及び外側狭壁１２４ｘに囲まれ、空気等の誘電体で満たされた凹部１２１ｘが、キャビティ１２ｘとして機能する。このキャビティ１２ｘは、対応する結合窓１１２ｘを介して対応する共振器１１ｘと電磁気的に結合している。本実施形態において、各キャビティ１２ｘは、第１広壁１１２に直交する方向を高さ方向とする円筒状である。各キャビティ１２ｘの底面の外周半径Ｒ３ｘ（以下、キャビティ１２ｘの外周半径Ｒ３ｘと略記する）と対応する共振器１１ｘの半径Ｒ１ｘとの間には、Ｒ３ｘ＜Ｒ１ｘという関係があり、各キャビティ１２ｘの外周半径Ｒ３ｘと対応する結合窓１１２ｘの外周半径Ｒ２ｘとの間には、Ｒ２ｘ＜Ｒ３ｘという関係がある。また、各キャビティ１２ｘの内周半径Ｒ３’ｘと対応する結合窓１１２ｘの内周半径Ｒ２’ｘとの間には、Ｒ３’ｘ＝Ｒ２’ｘという関係がある。
【００３６】
なお、本実施形態においては、ポスト壁導波路１１の誘電体基板１１１を構成する誘電体材料として、石英ガラスを用いているが、本発明は、これに限定されない。ポスト壁導波路１１の誘電体基板１１１を構成する誘電体材料は、石英以外の誘電体材料、例えば、サファイアや、アルミナなどでもよい。
【００３７】
また、本実施形態においては、ポスト壁導波路１１の第１広壁１１２及び第２広壁１１３を構成する導体材料として、銅を用いているが、本発明は、これに限定されない。ポスト壁導波路１１の第１広壁１１２及び第２広壁１１３を構成する導体材料は、銅以外の導体材料、例えば、アルミニウムや、複数の金属元素により構成された合金などでもよい。
【００３８】
また、本実施形態においては、各共振器１１ｘを、円柱状としているが、本発明は、これに限定されない。各共振器１１ｘは、例えば、断面（誘電体基板１１１の主面と平行な断面）が正六角形以上の正多角形状である角柱状でもよい。
【００３９】
また、本実施形態においては、各結合窓１１２ｘを、円環状（外周と内周とが中心を同じくする円である環形状）としているが、本発明は、これに限定されない。各結合窓１１２ｘは、例えば、内周と外周とが中心を同じくする六角形以上の正多角形状である環状でもよい。
【００４０】
また、本実施形態においては、各キャビティ１２ｘを、円筒状（断面の外周と内周とが中心を同じくする円である筒状）としているが、本発明は、これに限定されない。各キャビティ１２ｘは、例えば、断面の内周と外周とが中心を同じくする六角形以上の正多角形状である筒状でもよい。
【００４１】
また、本実施形態においては、空洞である各キャビティ１２ｘが空気で満たされているが、本発明は、これに限定されない。各キャビティ１２ｘは、空気以外の誘電体、例えば、樹脂などで充填されていてもよい。
【００４２】
また、本実施形態においては、各キャビティ１２ｘの広壁１２２ｘ、内側狭壁１２３ｘ、及び外側狭壁１２４ｘを構成する導体材料として、銅を用いているが、本発明は、これに限定されない。各キャビティ１２ｘの広壁１２２ｘ、内側狭壁１２３ｘ、及び外側狭壁１２４ｘを構成する導体材料は、例えば、アルミニウムや、複数の金属元素により構成された合金などでもよい。
【００４３】
また、本実施形態においては、結合窓１１２ａ〜１１２ｅ及びキャビティ１２ａ〜１２ｅを第１広壁１１２側に形成しているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、結合窓１１２ａ〜１１２ｅ及びキャビティ１２ａ〜１２ｅは、第２広壁１１３側に形成されていてもよいし、第１広壁１１２側と第２広壁１１３側とに分散して形成されていてもよい。一例として、結合窓１１２ａ，１１２ｃ，１１２ｅ及びキャビティ１２ａ，１２ｃ，１２ｅが第１広壁１１２側に形成され、結合窓１１２ｂ，１１２ｄ及びキャビティ１２ｂ，１２ｄが第２広壁１１３側に形成されている構成も、本願発明の範疇に含まれる。
【００４４】
また、本実施形態においては、共振器１１ａ〜１１ｅ、結合窓１１２ａ〜１１２ｅ、及びキャビティ１２ａ〜１２ｅの個数を各５個としているが、本発明は、これに限定されない。すなわち、共振器１１ａ〜１１ｅ、結合窓１１２ａ〜１１２ｅ、及びキャビティ１２ａ〜１２ｅの個数は、各２個以上の任意の個数であり得る。
【００４５】
（ポスト壁の配置パターン）
ポスト壁導波路１１におけるポスト壁１１４の配置パターンについて、図３を参照して説明する。図３は、ポスト壁導波路１１の平面図である。なお、図３においては、ポスト壁１１４を仮想的な導体壁として点線で図示している。
【００４６】
ポスト壁１１４の配置パターンは、第１広壁１１２、第２広壁１１３、及びポスト壁１１４により囲まれた領域が、以下の構成を含むように決められる。
【００４７】
・入力導波路１１ｐ、
・結合窓Ａｐａを介して入力導波路１１ｐと電磁気的に結合された共振器１１ａ、
・結合窓Ａａｂを介して共振器１１ａと電磁気的に結合された共振器１１ｂ、
・結合窓Ａｂｃを介して共振器１１ｂと電磁気的に結合された共振器１１ｃ、
・結合窓Ａｃｄを介して共振器１１ｃと電磁気的に結合された共振器１１ｄ、
・結合窓Ａｄｅを介して共振器１１ｄと電磁気的に結合された共振器１１ｅ、
・結合窓Ａｅｑを介して共振器１１ｅと電磁気的に結合された出力導波路１１ｑ、
共振器１１ａ〜１１ｅは、円柱状であり、入力導波路１１ｐ及び出力導波路１１ｑは、直方体状である。互いに隣接する２つの共振器（例えば、共振器１１ｂと共振器１１ｃ）の中心間距離は、これら２つの共振器の半径の和よりも小さい。例えば、互いに隣接する２つの共振器１１ｂ，１１ｃの中心間距離Ｄｂｃは、Ｄｂｃ＜Ｒ２ｂ＋Ｒ２ｃを満たす。このため、互いに隣接する２つの共振器が結合窓を介して電磁気的に結合する。例えば、互いに隣接する２つの共振器１１ｂ，１１ｃが結合窓Ａｂｃを介して電磁気的に結合する。
【００４８】
互いに隣接する２つの共振器は、これら２つの共振器の中心軸を含む平面に対して対称である。例えば、互いに隣接する２つの共振器１１ｂ，１１ｃは、これら２つの共振器１１ｂ，１１ｃの中心軸を含む平面Ｓｂｃ（図３参照）に対して対称である。また、共振器１１ａ〜１１ｅからなる共振器群は、第１広壁１１２に直交する特定の平面Ｓ（図３参照）に対して対称である。このような対称性をポスト壁１１４に持たせ、ポスト壁１１４の配置パターンを規定する独立なパラメータの数を減らすことによって、フィルタ１の設計を容易にすることができる。
【００４９】
また、入力導波路１１ｐに結合した共振器１１ａと出力導波路１１ｑに結合した共振器１１ｅは、互いに隣接するように配置されており、共振器１１ａ〜１１ｅは、全体として環状に並べられている。したがって、ポスト壁１１４が形成される誘電体基板１１１のサイズを小さくすることができる。これにより、環境温度が変化したときに生じ得る、誘電体基板１１１の熱膨張又は熱収縮の絶対値を小さくすることができる。このため、環境温度が変化したときに、誘電体基板１１１の熱膨張又は熱収縮に起因して生じ得る、フィルタ１の特性変化を抑制することができる。
【００５０】
なお、ここでは、共振器１１ａに結合された導波路を入力導波路１１ｐとし、共振器１１ｅに結合された導波路を出力導波路１１ｑとしたが、これに限定されない。共振器１１ａに結合された導波路を出力導波路とし、共振器１１ｅに結合された導波路を入力導波路としてもよい。
【００５１】
（キャビティの機能）
フィルタ１は、電磁気的に結合した複数の共振器１１ａ〜１１ｅとして機能するポスト壁導波路１１を備えている。したがって、フィルタ１は、特定の周波数帯域（以下、「通過帯域」）に属する電磁波を選択的に通過させるバンドパスフィルタとして機能する。キャビティ１２ａ〜１２は、この通過帯域の中心周波数を調整するために利用される。
【００５２】
すなわち、フィルタ１においては、通過帯域の中心周波数がキャビティ１２ａ〜１２ｅの内周半径（特許請求の範囲における「内径」の一例）Ｒ３’ａ〜Ｒ３’ｅに応じて決まる。したがって、フィルタ１を製造する際に、キャビティ１２ａ〜１２ｅの内周半径Ｒ３’ａ〜Ｒ３’ｅを変更することで、通過帯域の中心周波数を調整する工程を実施すれば、通過帯域の中心周波数が所望の周波数に一致するフィルタ１を容易に製造することができる。
【００５３】
〔第２の実施形態〕
（フィルタの構成）
本発明の第２の実施形態に係るフィルタ１Ａの構成について、図４及び図５を参照して説明する。図４は、フィルタ１Ａの分解斜視図であり、図５は、フィルタ１Ａの部分断面図である。
【００５４】
第１の実施形態に係るフィルタ１と本実施形態に係るフィルタ１Ａとの相違点は、キャビティ１２ａ〜１２ｅの実現方法である。第１の実施形態に係るフィルタ１においては、各キャビティ１２ｘが、板状部材１２１と広壁１２２ｘと内側狭壁１２３ｘと外側狭壁１２４ｘとにより実現されているのに対して、本実施形態においては、各キャビティ１２ｘが、誘電体層１２５ｘと広壁１２６ｘとにより実現されている。
【００５５】
誘電体層１２５ｘは、結合窓１１２ｘに充填された誘電体により構成される層状部材である。本実施形態においては、誘電体層１２５ｘを構成する誘電体材料として、樹脂を主成分とする誘電体材料を用いている。本実施形態において、誘電体層１２５ｘは、結合窓１１２ｘと同一の形状、すなわち、円筒状である。
【００５６】
広壁１２６ｘは、導体材料により構成された層状（又は膜状）部材である。広壁１２６ｘは、誘電体層１２５ｘの第１主面（図４及び図５における上面）に、結合窓１１２ｘを閉塞するように形成されている。本実施形態においては、広壁１２６ｘを構成する導体材料として、銅を用いている。
【００５７】
誘電体層１２５ｘは、結合窓１１２ｘの側壁と広壁１２６ｘとに囲まれている。このため、誘電体層１２５ｘは、共振器１１ｘと電磁気的に結合したキャビティ１２ｘとして機能する。
【００５８】
フィルタ１Ａは、キャビティ１２ａ〜１２ｅの実現方法を除き、フィルタ１と同様に構成されている。このため、ここでは、キャビティ１２ａ〜１２ｅの実現方法以外の説明を省略する。
【００５９】
なお、本実施形態においては、誘電体層１２５ｘを構成する誘電体として、樹脂を用いているが、本発明は、これに限定されない。誘電体層１２５ｘは、樹脂以外の誘電体でもよい。
【００６０】
また、本実施形態においては、各キャビティ１２ｘの広壁１２６ｘを構成する導体材料として、銅を用いているが、本発明は、これに限定されない。各キャビティ１２ｘの広壁１２６ｘを構成する導体材料は、例えば、アルミニウムや、複数の金属元素により構成された合金などでもよい。
【００６１】
（キャビティの機能）
フィルタ１Ａは、電磁気的に結合した複数の共振器１１ａ〜１１ｅとして機能するポスト壁導波路１１を備えている。したがって、フィルタ１Ａは、通過帯域に属する電磁波を選択的に通過させるバンドパスフィルタとして機能する。キャビティ１２ａ〜１２ｅは、この通過帯域の中心周波数を調整するために利用される。
【００６２】
以下、フィルタ１Ａの透過特性及び反射特性を電磁界シミュレーションにより調査した結果を説明する。なお、電磁界シミュレーションにおいては、誘電体基板１１１の材料を石英、誘電体基板１１１の厚みを５２０μｍ、共振器１１ａ，１１ｅの半径Ｒ１ａ，Ｒ１ｅを７００μｍ、共振器１１ｂ，１１ｄの半径Ｒ１ｂ，Ｒ１ｄを７２５μｍ、共振器１１ｃの半径Ｒ１ｃを７５０μｍ、各結合窓１１２ｘの外周半径Ｒ２ｘを対応するキャビティ１２ｘの外周半径Ｒ３ｘと同一、各キャビティ１２ｘを満たす誘電体をポリイミド、各キャビティ１２ｘの高さを１６μｍと仮定した。各結合窓１１２ｘの内周半径Ｒ２’ｘは、対応するキャビティ１２ｘの内周半径Ｒ３’ｘと同一とし、対応するキャビティ１２ｘの内周半径Ｒ３’ｘと共に変化させた。なお、各キャビティ１２ｘの高さは、第１広壁１１２の厚みと同一である。
【００６３】
図６の（ａ）は、各キャビティ１２ｘの内周半径Ｒ３’ｘを一律に５０μｍステップで１００μｍから６００μｍまで変化させることにより得られるフィルタ１Ａの透過係数Ｓ（２，１）の周波数特性を示すグラフである。図６の（ａ）に示すグラフによれば、以下のことが確かめられる。
【００６４】
・キャビティ１２ｘの内周半径Ｒ３’ｘ小さくするほど、通過帯域の中心周波数が高周波側にシフトする。
【００６５】
図６の（ｂ）は、各キャビティ１２ｘの内周半径Ｒ３’ｘを一律に５０μｍステップで１００μｍから６００μｍまで変化させることにより得られるフィルタ１Ａの反射係数Ｓ（１，１）の周波数特性を示すグラフである。図６の（ｂ）に示すグラフによれば、以下のことが確かめられる。
【００６６】
・通過帯域における反射係数Ｓ（１，１）は、高々−１５ｄＢに抑えられる。
【００６７】
以上のように、フィルタ１Ａにおいては、通過帯域の中心周波数がキャビティ１２ａ〜１２ｅの内周半径（特許請求の範囲における「内径」の一例）Ｒ３’ｘに応じて決まる。したがって、フィルタ１Ａを製造する際に、キャビティ１２ａ〜１２ｅの内周半径Ｒ３’ｘを変更することで、通過帯域の中心周波数を調整する工程を実施すれば、通過帯域の中心周波数が所望の周波数に一致するフィルタ１Ａを容易に製造することができる。
【００６８】
〔キャビティの更なる機能〕
フィルタ１及びフィルタ１Ａにおいては、キャビティ１２ａ〜１２ｅの内周半径Ｒ３’ｘを変化させることで通過帯域の中心周波数を調整する構成に代えて、結合窓１１２ａ〜１１２ｅのサイズを変化させることで通過帯域の中心周波数を調整する構成を採用することができる。後者の構成を採用する場合、フィルタ１及びフィルタ１Ａからキャビティ１２ａ〜１２ｅを省略しても、通過帯域の中心周波数を調整すること自体は可能である。
【００６９】
しかしながら、キャビティ１２ａ〜１２ｅを省略すると、ポスト壁導波路１１を導波される電磁波の一部が結合窓１１２ａ〜１１２ｅから漏洩するので、損失が増加するという問題を招来する。キャビティ１２ａ〜１２ｅには、このような電磁波の漏洩を抑え、損失を小さく抑えるという更なる機能がある。つまり、フィルタ１及びフィルタ１Ａにおいて、キャビティ１２ａ〜１２ｅは、結合窓１１２ａ〜１１２ｅのサイズを変化させることで通過帯域の中心周波数を調整する構成を採用するとしても、電磁波の漏洩を抑えるために必要となる構成である。
【００７０】
〔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。
【符号の説明】
【００７１】
１，１Ａ            フィルタ
１１                ポスト壁導波路
１１１              誘電体基板
１１２              第１広壁
１１２ａ〜１１２ｅ  結合窓
１１３              第２広壁
１１４              ポスト壁
１１ａ〜１１ｅ      共振器
１２ａ〜１２ｅ      キャビティ
１２１              板状部材
１２２ａ〜１２２ｅ              広壁
１２３ａ〜１２３ｅ              内側狭壁
１２４ａ〜１２４ｅ              外側狭壁
１２５ａ〜１２５ｅ              誘電体基板
１２６ａ〜１２６ｅ              広壁
【図１】
2020150462.tif 000003
【図２】
2020150462.tif 000004
【図３】
2020150462.tif 000005
【図４】
2020150462.tif 000006
【図５】
2020150462.tif 000007
【図６】
2020150462.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和2年3月2日(2020.3.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁気的に結合された複数の共振器からなる共振器群として機能するポスト壁導波路と、
前記ポスト壁導波路に積層された少なくとも１つのキャビティと、を備え、
前記キャビティは、筒状であり、前記ポスト壁導波路の広壁に形成された環状の結合窓を介して、前記共振器群に属する何れかの共振器と電磁気的に結合されている、ことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記結合窓は、前記広壁を平面視したときに、当該結合窓の内周に囲まれた前記広壁の島状領域が、当該結合窓を介して前記キャビティと電磁気的に結合される共振器の中心と重なるように形成されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記共振器は、前記広壁に直交する方向を高さ方向とする円柱状である、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載のフィルタ。
【請求項４】
前記キャビティは、前記広壁に直交する方向を高さ方向とする円筒形状である、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフィルタ。
【請求項５】
前記キャビティは、筒状の凹部が形成された板状部材と、前記凹部の底面に形成された広壁と、前記凹部の内側側面に形成された内側狭壁と、前記凹部の外側側面に形成された外側狭壁とにより実現されている、
ことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載のフィルタ。
【請求項６】
請求項１〜５の何れか１項に記載のフィルタの製造方法において、
前記キャビティの内径を変更することによって、通過帯域の中心周波数を調整する工程を含んでいる、
ことを特徴とするフィルタの製造方法。