(57)【要約】【課題】Ｑ０を高めることができ、低損失化を図ることができ、さらにフィルタ特性などの電気的特性のばらつきを小さくすることができる、デュアルモード・バンドパスフィルタを提供する。【解決手段】誘電体基板２の第１，第２の中間高さ位置に、それぞれ、第１の共振器電極３及び第２の共振器電極４が形成されており、第１，第２の共振器電極３，４は、それぞれ、複数の共振モードの縮退を解き通過帯域が得られるように中央に開口部３ａ，４ａを有し、共振器電極３，４は、誘電体基板２内において、共振器接続電極５により、電気的に接続されている、デュアルモード・バンドパスフィルタ１。【選択図】図１
2010239461.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１，第２の主面を有する誘電体基板と、
前記誘電体基板の第１の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第１の共振器電極と、
前記誘電体基板の第１の高さ位置とは異なる第２の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第２の共振器電極と、
前記第１の共振器電極と誘電体層を介して対向するように誘電体基板の第１の主面または内部に形成された複数の第１のグラウンド電極と、
前記第２の共振器電極と誘電体層を介して対向するように、前記誘電体基板の第２の主面または内部に形成された複数の第２のグラウンド電極と、
前記第１，第２の複数のグラウンド電極を電気的に接続するように設けられたグラウンド接続電極と、
前記誘電体基板の第１または第２の主面に形成された入出力端子と、
前記第１，第２の共振器電極に第１，第２の共振器電極の異なる部分で結合された一対の入出力結合回路と、前記入出力端子と、前記入出力結合回路とを電気的に接続している入出力接続電極と、
前記第１，第２の共振器電極を電気的に接続するように、前記誘電体基板内に設けられた共振器接続電極とを備え、前記複数の第１のグラウンド電極と、複数の第２のグラウンド電極とが、第１，第２の共振器電極の上下に配置されてトリプレート構造を構成している、デュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記第１，第２の共振器電極の開口部が共振モードの縮退を解くように、開口部端縁から外側に延びる切欠を有する、請求項１に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項３】
前記共振器接続電極が、前記共振器電極において、電流集中度合いが残りの部分に比べて強い部分に配置されている、請求項１または２に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項４】
前記共振器電極が矩形の形状を有し、前記電流集中度合いが強い部分が、該共振器電極のコーナ部分であり、前記共振器接続電極が少なくとも１つのコーナ部に配置されている、請求項３に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項５】
前記共振器接続電極が複数設けられており、少なくとも１つの共振器接続電極の該共振器接続電極の延びる方向と直交する横断面の面積が、残りの共振器接続電極の横断面の面積と異なる、請求項１〜４のいずれか１項に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項６】
第１，第２の共振器電極の大きさが略等しく、かつ第１の共振器電極と第２の共振器電極とが平面視において重なるように配置されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項７】
前記第１，第２の共振器電極の少なくとも一方において、前記開口部内において、共振器電極とは絶縁されて配置された内側電極と、前記内側電極を前記第１または前記第２のグラウンド電極と電気的に接続するように、前記誘電体基板の厚み方向に延びるように設けられた第３のグラウンド接続電極とをさらに備える、請求項１〜６のいずれか１項に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ。
【請求項８】
前記入出力結合回路が、前記第１の共振器電極と前記第２の共振器電極との間の高さ位置に形成されている、請求項１〜７のいずれか１項に記載のデュアルモード・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、例えばマイクロ波〜ミリ波帯の通信機において、帯域フィルタとして用いられるデュアルモード・バンドパスフィルタに関し、より詳細には、金属膜に開口部を設けて複数の共振モードの縮退を解くことにより、通過帯域が形成されるデュアルモード・バンドパスフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばマイクロ波〜ミリ波帯の帯域フィルタとして、金属膜おいて生じる複数の共振モードの縮退を解くことにより、通過帯域が形成されるデュアルモード・バンドパスフィルタが知られている。例えば、下記の特許文献１には、図１３（ａ）〜（ｃ）に示すデュアルモード・バンドパスフィルタが開示されている。このデュアルモード・バンドパスフィルタ１００１は、誘電体基板１００２を有する。誘電体基板１００２の上面に第１のグラウンド電極１００３と、入出力電極１００４，１００５が形成されている。誘電体基板１００２の下面には第２のグラウンド電極１００６が形成されている。
【０００３】
誘電体基板１００２の側面に、グラウンド電極１００７，１００８が形成されている。また、誘電体基板１００２の中間高さ位置には、共振器電極１００９が形成されている。共振器電極１００９は、開口部１００９ａを有する。矩形の共振器電極１００９に開口部１００９ａを形成することにより、共振器電極１００９において、長辺方向に伝搬する振動の共振モードと、短辺方向に伝搬する振動の共振モードとの縮退が解かれ、バンドパスフィルタとしての特性が得られる。なお、第１，第２のグラウンド電極１００５，１００６間に、共振器電極１００９が配置され、それによってトリプレート構造が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８０８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のデュアルモード・バンドパスフィルタ１００１では、共振器電極１００９において、共振器電極１００９の長辺及び短辺に沿う部分及びその近傍に電流が集中する。また、共振器電極１００９における共振周波数ｆ０は、共振器電極１００９の外形、特に長辺及び短辺の長さに依存する。
【０００６】
上記デュアルモード・バンドパスフィルタにおいては、挿入損失を低減するには、共振器の無負荷Ｑ、すなわちＱ０を高くする必要がある。共振器のＱ０は、共振器電極１００９の電極厚みや共振器電極外側端縁の形状に依存する。例えば、共振器電極１００９の電極厚みを厚くすることにより、Ｑ０を高めることができる。しかしながら、電極膜厚を厚くしすぎると、高周波における表皮効果により、高いＱ０を実際に得ることはできなかった。
【０００７】
さらに、共振器電極１００９において、開口部１００９ａの端縁と、共振器電極１００９の外側端縁との間隔Ｗ０が狭くなると、狭くなっている部分で、電流集中が生じる。それによっても、Ｑ０が低下するという問題もあった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の欠点を解消し、共振器の無負荷ＱであるＱ０を高くすることができ、フィルタの低損失化を図ることができ、さらに電気的特性のばらつきを小さくすることが可能である、デュアルモード・バンドパス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】
【０００９】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタは、第１，第２の主面を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の第１の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第１の共振器電極と、前記誘電体基板の第１の高さ位置とは異なる第２の高さ位置において部分的に形成されており、入力信号が印加された際に複数の共振モードが発生し、該複数の共振モードを結合させるための開口部が形成されている第２の共振器電極と、前記第１の共振器電極と誘電体層を介して対向するように誘電体基板の第１の主面または内部に形成された複数の第１のグラウンド電極と、前記第２の共振器電極と誘電体層を介して対向するように、前記誘電体基板の第２の主面または内部に形成された複数の第２のグラウンド電極と、前記第１，第２の複数のグラウンド電極を電気的に接続するように設けられたグラウンド接続電極と、前記誘電体基板の第１または第２の主面に形成された入出力端子と、前記第１，第２の共振器電極に第１，第２の共振器電極の異なる部分で結合された一対の入出力結合回路と、前記入出力端子と、前記入出力結合回路とを電気的に接続している入出力接続電極と、前記第１，第２の共振器電極を電気的に接続するように、前記誘電体基板内に設けられた共振器接続電極とを備える。本発明では、前記複数の第１のグラウンド電極と、複数の第２のグラウンド電極とが、第１，第２の共振器電極の上下に配置されてトリプレート構造が構成されている。
【００１０】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのある特定の局面では、前記第１，第２の共振器電極の開口部が共振モードの縮退を解くように、開口部端縁から外側に延びる切欠を有する。この切欠の形成により、第１，第２の共振器電極において、複数の共振モードの縮退を解き、通過帯域を形成することができる。
【００１１】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの他の特定の局面では、前記共振器接続電極が、前記共振器電極において、電流集中度合いが残りの部分に比べて強い部分に配置されている。この場合には、共振器接続電極に電流が流れることにより、磁界が発生し、共振器接続電極がインダクタとして機能する。そのため、共振器電極の共振周波数が低下するので、共振周波数を所定の共振周波数に戻すには、開口部を小さくすればよく、その結果、共振器電極の外周端縁と開口部との間の間隔を拡げればよい。よって、電流集中度合いを緩和することができ、Ｑ０をより一層高めることができる。
【００１２】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の特定の局面では、前記共振器電極が矩形の形状を有し、前記電流集中度合いが強い部分が、該共振器電極のコーナ部分であり、前記共振器接続電極が少なくとも１つのコーナ部に配置されている。この場合には、Ｑ０をより一層高めることができる。
【００１３】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに別の特定の局面によれば、前記共振器接続電極が複数設けられており、少なくとも１つの共振器接続電極の該共振器接続電極の延びる方向と直交する横断面の面積が、残りの共振器接続電極の横断面の面積と異なっている。この場合には、共振器接続電極により発生するインダクタンスの値を調整でき、それによって共振特性やフィルタ特性を調整することができる。
【００１４】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の特定の局面によれば、第１，第２の共振器電極の大きさが略等しく、かつ第１の共振器電極と第２の共振器電極とが平面視において重なるように配置されている。この場合には、デュアルモード・バンドパスフィルタの電気的特性のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００１５】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに別の特定の局面によれば、前記第１，第２の共振器電極の少なくとも一方において、前記開口部内において、共振器電極とは絶縁されて配置された内側電極と、前記内側電極を前記第１または前記第２のグラウンド電極と電気的に接続するように、前記誘電体基板の厚み方向に延びるように設けられた第３のグラウンド接続電極とがさらに備えられている。この場合には、高周波側における減衰特性をより一層高めることができる。
【００１６】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタのさらに他の特定の局面では、前記入出力結合回路が、前記第１の共振器電極と前記第２の共振器電極との間の高さ位置に形成されている。この場合には、第１の共振電極及び第２の共振電極に対する入出力結合回路の結合度のバランスが高められ、かつ結合を強くすることができる。従って、フィルタ特性をより広い範囲で調整することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係るデュアルモード・バンドパスフィルタでは、誘電体基板の第１の高さ位置に設けられた第１の共振器電極と、第１の高さ位置とは異なる第２の高さ位置に設けられた第２の共振器電極とを有し、第１，第２の共振器電極において、それぞれ、複数の共振モードの縮退が解かれて、バンドパスフィルタとしての特性が得られるため、第１，第２の共振器電極に共振電流を分散することができ、それによって、Ｑ０を高くすることができ、かつ低損失化を図ることができる。加えて、第１の共振器電極と第２の共振器電極とのそれぞれにおいて、バンドパスフィルタとしての特性を得るものであるため、電極形成ばらつきの影響を小さくすることができ、Ｑ０や共振器電極による共振器のｆ０並びに共振モードの結合量などのばらつきを小さくすることができ、フィルタ特性のばらつきを小さくすることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの分解斜視図である。
【図２】（ａ）は、第１の実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタの第１，第２の共振器電極を説明するための模式的斜視図であり、（ｂ）は、第２の共振器電極の平面図である。
【図３】（ａ）は、第１の共振器電極における電流分布を示す模式的平面図であり、（ｂ）は、第２の共振器電極における電流強度の分布を示す模式的平面図である。
【図４】複数の共振器電極を積層した構造における各層の減衰量−周波数特性を示す図である。
【図５】複数の共振器電極を積層した構造における各層の減衰量−周波数特性を示す図であり、図４に示した周波数特性を拡大して示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の減衰量−周波数特性と、比較のために用意した１層の共振器電極のみを有するデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。
【図７】（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、共振器電極へのビアホール電極の接続位置の例を説明するための各模式的平面図である。
【図８】本発明の一実施形態において、共振器接続電極の位置を変更した各変形例における減衰量−周波数特性を示す図である。
【図９】（ａ）は、共振器接続電極を電流集中度合いが弱い部分に設けた例を説明するための共振器電極の模式的平面図であり、（ｂ）は、電流集中度合いが強い部分に共振器接続電極を設けた構造を説明するための模式的平面図である。
【図１０】比較例のデュアルモード・バンドパスフィルタ、電流集中度合いが弱い部分に共振器接続電極を配置した実施形態及び電流集中度合いが強い部分に共振器接続電極を配置した実施形態の各減衰量−周波数特性を示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態において、第１，第２の共振器電極間を結ぶ共振器接続電極が、電流集中度合いが弱い部分に設けられている第２の実施形態と、強い部分に設けられている第１の実施形態の各デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。
【図１２】本発明の一実施形態において、第１，第２の共振器電極間を結ぶ共振器接続電極が、電流集中度合いが弱い部分に設けられている第２の実施形態と、強い部分に設けられている第１の実施形態の各デュアルモード・バンドパスフィルタの減衰量−周波数特性を示す図であり、図１１に示した減衰量−周波数特性の拡大図である。
【図１３】（ａ）〜（ｃ）は、従来のデュアルモード・バンドパスフィルタの斜視図、正面断面図及び平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態に係るデュアルモード・バンドパスフィルタの分解斜視図である。デュアルモード・バンドパスフィルタ１は、誘電体基板２を有する。図１では、誘電体基板２の各層が模式的に分解して示されている。誘電体基板２は、上面である第１の主面である２ａと、下面である第２の主面２ｂと、側面２ｃ，２ｄ及び端面２ｅ，２ｆとを有する。
【００２１】
誘電体基板２は、矩形板状の形状を有する。また、誘電体基板２は、本実施形態では、ＬＴＣＣ（Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  Ｃｏｆｉｒｅｄ  Ｃｅｒａｍｉｃｓ：低温焼結セラミック）基板などの適宜の誘電体材料により誘電体基板２を形成することができ、液晶ポリマなどの樹脂基板を用いても構わない。
【００２２】
誘電体基板２の内部の第１の高さ位置には、第１の共振器電極３が形成されている。また、第１の中間高さ位置とは異なる第２の中間高さ位置に、第２の共振器電極４が形成されている。本実施形態では、第１の中間高さ位置が第１の主面２ａ側に、第２の中間高さ位置が第２の主面２ｂ側に位置している。第１の共振器電極３と第２の共振器電極４とは、誘電体基板層を介して重なり合うように配置されている。
【００２３】
図２（ａ）に、この第１，第２の共振器電極３，４の積層構造を模式的斜視図で示す。
【００２４】
図２（ａ）に示すように、第１の共振器電極３は、開口部３ａを中央に有する。この開口部３ａは、中央に位置する矩形の形状を有し、該開口部３ａの各辺には、開口部３ａの上記矩形部分よりも小さい矩形形状の切欠３ｂが各辺中央に形成されている。すなわち、矩形の開口部３ａに連なるように、開口部３ａの各辺において、それぞれ、切欠３ｂが形成されている。
【００２５】
上記第２の共振器電極４は、第１の共振器電極３と略等しい形状を有する。従って、第２の共振器電極４は、図２（ｂ）に示すように、第１の共振器電極３と同様に、矩形の開口部４ａを有する。また、開口部４ａの各辺中央に、矩形形状の切欠４ｂが開いている。
【００２６】
第１，第２の共振器電極３，４は、略等しい形状を有し、かつ誘電体基板２を平面視した場合、重なり合うように配置されている。
【００２７】
後述するように、共振器電極３，４か略等しい形状を有し、かつ平面視した際に重なり合うように位置しているため、共振器電極３，４の形成ばらつきが平均化され、すなわち電極形成ばらつきを吸収し得るので、電気的特性のばらつきを小さくすることができる。
【００２８】
なお、共振器電極３，４では、入力信号が印加された際に、第１，第２の共振モードが生じるが、この共振モードの共振電流は分布を有する。図３（ａ）及び（ｂ）は、第１，第２の共振器電極３，４における電流分布を示す模式的平面図である。ここで、図３（ａ），（ｂ）中のハッチングＸ１〜Ｘ４で示す領域の順に、電流が弱く流れる部分であることを意味する。すなわち、ハッチングＸ１で示す領域が、最も電流が強く流れる部分である。
【００２９】
なお、図３（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第１，第２の共振器電極３，４における電流分布を示す図であるが、ここにおいて、開口部３ａ，４ａの形状が明瞭に示されているので、開口部３ａ，４ａの説明に図３（ａ），（ｂ）をも併せて参照することとする。
【００３０】
図２（ｂ）及び図３（ｂ）に示す各コーナ部分内側の円Ｚは、図１に示すように、第１，第２の共振器電極３，４を接続するビアホール電極からなる共振器接続電極５が位置する部分に相当する。すなわち、矩形の共振器電極４の４つのコーナ部分近傍にそれぞれ、共振器接続電極５の下端が接続されている。この共振器接続電極５は、誘電体基板層の厚み方向に延びるビアホール電極により形成されている。共振器接続電極５の上端は、第１の共振器電極３の下面に電気的に接続されている。従って、共振器接続電極５により、第１，第２の共振器電極３，４が電気的に接続されている。
【００３１】
他方、本実施形態では、第２の中間高さ位置の下方である第３の中間高さ位置において、入出力結合電極８，９が形成されている。入出力結合電極８，９は、それぞれ、第１，第２の共振器電極３，４に容量結合するように設けられている。本実施形態では、入出力結合電極８，９は、それぞれ、第１，第２の中間高さ位置とは異なる第３の中間高さ位置に設けられているが、他の高さ位置に設けられてもよい。すなわち、入出力結合電極８，９は第１の中間高さ位置に設けられてもよく、第２の中間高さ位置に設けられてもよい。あるいは、好ましくは、第１，第２の中間高さ位置間の高さ位置に、入出力結合電極８，９が設けられることが望ましい。
【００３２】
より好ましくは、第１，第２の中間高さ間の中央の高さ位置に入出力結合電極８，９が設けられることが望ましい。それによって、図１（ｂ）に示すように、第１，第２の中間高さ位置に設けられた第１，第２の共振器電極３，４と、入出力結合電極８，９との距離を等しくすることができ、電気的特性のばらつきをより一層小さくすることができる。
【００３３】
図１に示すように、上記入出力結合電極８，９の下面に上端が接続される接続電極１０，１１がビアホール電極により形成されている。この入出力結合電極８，９に電気的に接続されている接続電極１０，１１の下端は、誘電体基板２の下面２ｂに至っており、誘電体基板２の下面に形成された入出力電極１２，１３に電気的に接続されている。
【００３４】
他方、第１，第２の中間高さ位置を挟むように、第１の中間高さ位置の上方には、第１のグラウンド電極１４が形成されており、下方には第２のグラウンド電極１５が形成されている。すなわち、第１，第２のグラウンド電極１４，１５間に、第１，第２の共振器電極３，４が挟まれている。従って、本実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタ１は、共振器電極部分が上下のグラウンド電極で挟まれたトリプレート構造を有する。
【００３５】
上記第１のグラウンド電極１４と、第２のグラウンド電極１５とを電気的に接続する複数のグラウンド接続電極１６がビアホール電極により形成されている。すなわち、各グラウンド接続電極１６の上端は、第１のグラウンド電極１４の下面に電気的に接続されており、下端は、第２のグラウンド電極１５に電気的に接続されており、さらに第２のグラウンド電極１５を貫通し、誘電体基板２の下面に至っている。そして、誘電体基板２の下面に形成されている第３のグラウンド電極１７に電気的に接続されている。第３のグラウンド電極１７は、誘電体基板２の下面２ｂ上だけでなく、誘電体基板２の側面２ｃ，２ｄを覆い、誘電体基板２の上面２ａにおいて、一対の長辺の各長辺に沿うストライプ状の領域を形成するように設けられている。
【００３６】
従って、誘電体基板２の周囲は、上面２ａの幅方向中央部分と、端面２ｅ，２ｆとを除き、上記第３のグラウンド電極１７により覆われている。また、下面２ｂ上においては、第３のグラウンド電極１７と電気的に絶縁されるように前述した入出力電極１２，１３が形成されている。
【００３７】
なお、本実施形態では、第１のグラウンド電極１４及び第２のグラウンド電極１５は、誘電体基板内に形成されていたが、誘電体基板の外表面に形成されていてもよい。すなわち、第１のグラウンド電極１４が誘電体基板２の上面２ａに、第２のグラウンド電極１５が誘電体基板２の下面２ｂ上に形成され、第３のグラウンド電極１７の一部を兼ねていてもよい。
【００３８】
上記共振器電極３，４、グラウンド電極１４，１５，１７等の電極を形成する電極材料としては特に限定されず、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｇ−Ｐｄ合金などの適宜の金属材料により、これらの電極を形成することができる。また、ビアホール電極からなる共振器接続電極５や、入出力接続用接続電極１０，１１やグラウンド接続電極１６などについても、上記と同様の適宜の導電性材料により形成することができる。
【００３９】
実際の製造に際しては、各層を形成する誘電体シートに、各高さ位置に形成される電極膜を適宜の方法で形成する。この形成方法については、蒸着、メッキもしくはスパッタリングなどの薄膜形成方法または導電ペーストの塗布・硬化等の適宜の方法により行い得る。さらに、グリーンシートに貫通孔を形成し、貫通孔に導電ペーストを充填することにより、例えば共振器接続電極５のようなビアホール電極を形成することができる。すなわち、貫通孔に導電ペーストが充填された複数枚のグリーンシートを積層することにより、上記ビアホール電極を形成することができる。
【００４０】
また、本実施形態では、共振器電極３，４の開口部３ａ，４ａの中央に、共振器電極３，４と絶縁されてグラウンド接続電極２１が配置されている。このグラウンド接続電極２１が、開口部３ａ，４ａの中央に設けられているので、デュアルモード・バンドパスフィルタの高周波における減衰特性を改善することができる。この点については、特願２００３−３９８８９号公報等に記載されているように、公知の技術的効果である。
【００４１】
次に、本実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタの作用及び特徴を説明する。
【００４２】
本実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタ１では、入出力電極１２，１３の一方から入力信号が印加されると、第１，第２の共振器電極３，４において、第１，第２の共振モードが生じる。この場合、第１，第２の共振器電極３，４においては、発生した第１，第２の共振モードが結合し、通過帯域を形成するように開口部３ａ，４ａ及び切欠３ｂ，４ｂが設けられている。より具体的には矩形形状の第１，第２の共振器電極３，４では、互いに直交する２つ共振モードが生じる。この２つの共振モードの縮退を解くように、すなわち２つの共振モードの共振特性を異ならせるようにかつ２つの共振モードの共振特性により通過帯域が形成されるように、開口部３ａ，４ａ及び切欠３ｂ，４ｂが形成されている。
【００４３】
従って、第１の共振器電極３において、通過帯域を有する周波数特性が得られ、第２の共振器電極４においても同様に、通過帯域を形成する周波数特性が得られる。このように、共振器電極３，４の形状を工夫することにより、通過帯域を得ているものであるため、入出力結合電極８，９や入出力電極１２，１３の配置の自由度が高められ、デュアルモード・バンドパスフィルタの設計自由度を高めることができる。加えて、様々な通過帯域を容易に形成することができる。
【００４４】
さらに、本実施形態では、第１，第２の共振器電極３，４が形成されており、かつ第１，第２の共振器電極３，４が共振器接続電極５により電気的に接続されている。
【００４５】
従って、従来の１層の共振器電極のみを有するデュアルモード・バンドパスフィルタに比べ、第１，第２の共振器電極に共振電流を分散することができ、それによって、Ｑ０を高くすることができる。従って、デュアルモード・バンドパスフィルタ１では、損失を小さくすることができる。加えて、第１，第２の共振器電極３，４のそれぞれにおいて通過帯域が得られるため、電極形成ばらつきの影響を小さくすることができる。従って、Ｑ０や共振器電極による共振周波数のばらつき、及び第１，第２の共振モードの結合量のばらつきなどを小さくすることができる。その結果、デュアルモード・バンドパスフィルタのフィルタ特性のばらつきを小さくすることができる。
【００４６】
これを、具体的な実験例に基づき説明する。
【００４７】
図４及び図５は、上記実施形態のデュアルモード・バンドパスフィルタの減衰量−周波数特性を示す図である。ここでは、比較のために、共振電極が１層のみを設けられたことを除いては、上記実施形態と同様にして構成された第１の比較例のデュアルモード・バンドパスフィルタの特性を併せて示す。また、さらに対比のために、第１，第２の共振器電極に加えて、さらに第２の共振器電極の下方に、第３の共振器電極を配置した第１の実施形態の第１の変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタも用意した。
【００４８】
図４及び図５において、実線が第１の比較例の結果を、破線が第１の実施形態の結果を、一点鎖線が変形例の結果を示す。図４及び図５から、第１の比較例、第１の実施形態及び第２の実施形態の各デュアルモード・バンドパスフィルタの特性は以下の通りであった。
【００４９】
第１の比較例：通過帯域内最大挿入損失＝１．５５ｄＢ、通過帯域幅＝１．９９９ＧＨｚ、中心周波数ｆ０＝２５．６３９ＧＨｚ、Ｑ０＝７８．４９
第１の実施形態：通過帯域内最大挿入損失＝１．４８ｄＢ、通過帯域幅＝１．９７２ＧＨｚ、中心周波数ｆ０＝２５．６４１ＧＨｚ、Ｑ０＝８２．８４
変形例：通過帯域内最大挿入損失＝１．４５ｄＢ、通過帯域幅＝２．１８３ＧＨｚ、中心周波数ｆ０＝２５．６５３ＧＨｚ、Ｑ０＝８２．８０
【００５０】
上記の通り、第１の比較例に比べ、第１の実施形態及び変形例によれば、通過帯域内の損失を小さくすることができ、かつＱ０を高め得ることがわかる。特に、２層構造の第１の実施形態に比べ、３層構造の変形例によれば、損失をより一層低減することができる。
【００５１】
これは、略等しい形状の２個または３個の共振器電極を積層し、共振器接続電極で互いに接続した場合には、複数の共振器電極は同電位となり、その結果、電流が強く流れる部分が分散されることになる。従って、導体損失が小さくなり、Ｑ値が改善されるためである。
【００５２】
そこで、共振器接続電極により、複数の共振器電極を接続した効果を確認するために、第１，第２の共振器電極を誘電体基板層を介して積層し、但し、共振器接続電極５で接続しなかったことを除いては、上記第１の実施形態と同様にして、構成されたデュアルモード・バンドパスフィルタを作製し、周波数特性を測定した。図６は、上記第１の比較例と、上記のようにして用意した共振器接続電極を有しない第２の比較例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す。図６から明らかなように、第２の比較例では、矢印Ａで示すように、通過帯域内において、いくつかのリップルが生じていることがわかる。これは、第１，第２の共振器電極が電気的に接続されていないため、第１の共振器電極と第２の共振器電極との間で位相差が生じるためと考えられる。
【００５３】
すなわち、本実施形態のように、第１，第２の共振器電極３，４を、共振器接続電極５により接続し、同電位としなければ、共振器のＱ値を高めることは可能であっても、不要な共振が発生することがわかる。言い換えれば、本発明によれば、第１，第２の共振器電極３，４が共振器接続電極により互いに電気的に接続されているので、このような所望でない共振によるリップルを効果的に抑圧し、良好なフィルタ特性を得ることができる。
【００５４】
なお、図４及び図５から明らかなように、本発明においては、第１，第２の共振器電極だけでなく、さらに第３の共振器電極やそれ以上の数の共振器電極が形成されていてもよい。
【００５５】
次に、第１，第２の共振器電極３，４を接続している共振器接続電極５の数を種々異ならせ、複数のデュアルモード・バンドパスフィルタを作製し、その周波数特性を測定した。より具体的には、図７（ａ）〜（ｄ）に平面図で示すように、共振器接続電極５を配置した。図７（ａ）は、上記第１の実施形態に相当するものであり、４つの共振器接続電極５が、共振器電極４の４つのコーナ部分の内側に配置されている。図７（ｂ）では、共振器電極４の１つのコーナ部分の内側において、１つの共振器接続電極５が共振器電極４と、図示しない共振器電極３とを電気的に接続している。すなわち、１本の共振器接続電極５によってのみ、共振器電極３，４を電気的に接続した。
【００５６】
図７（ｃ）では、対角位置にある２つのコーナ部分の内側にそれぞれ共振器接続電極５を配置し、図７（ｄ）では、対角方向ではなく、一対の辺の両側に位置するコーナ部分の内側にそれぞれ、共振器接続電極５を配置した。
【００５７】
図８に、上記４種類のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す。図８において、実線が図７（ａ）に示した実施形態の結果を、破線が図７（ｂ）に示す場合、一点鎖線が図７（ｃ）に示す場合、二点鎖線が図７（ｄ）に示す場合の結果を示す。
【００５８】
図８から明らかなように、共振器接続電極５の数を変化させたとしても、デュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性はほとんど変化しないことがわかる。なお、次に述べるように、上記共振器電極のコーナ部分近傍の共振に際しての共振電流の強度が弱い部分に相当する。従って、共振電流の弱い部分であれば、共振器接続電極５の数及び形成位置を変更しても、周波数特性はほとんど変化しないことがわかる。
【００５９】
図９（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、電流強度が弱い部分に共振器接続電極５を設けた上記第１の実施形態の構造と、電流強度が強い部分に共振器接続電極５を配置した第２の変形例の構造を説明するための模式的平面図である。
【００６０】
第２の変形例では、共振器接続電極５を、共振器電極４のコーナ部分そのもの、すなわちコーナ部分において、４つのコーナ部分の直上において、第１，第２の共振器電極間を共振器接続電極５により電気的に接続した。その他の構成は、第２の変形例についても、第１の実施形態と同様とした。
【００６１】
図１０は、上述した１層の共振器電極のみを有する第１の比較例のデュアルモード・バンドパスフィルタと、上記のようにして用意した第１の実施形態及び第２の変形例のデュアルモード・バンドパスフィルタの周波数特性を示す図である。
【００６２】
図１０において、実線が第１の比較例の結果を、破線が第１の実施形態の結果を、一点鎖線が第２の変形例の結果を示す。
【００６３】
前述したように、第１の実施形態によれば、１層の共振器電極のみを有する第１の比較例に比べ、挿入損失を低減することができる。
【００６４】
さらに、第２の変形例と、第１の比較例とでは、周波数特性が大きく異なることがわかる。すなわち、第１の実施形態と第１の比較例とでは、通過帯域等についてはさほど変わらないのに対し、第２の変形例では、通過帯域幅が大きく変化し、周波数特性自体が大きく変化することがわかる。これは、以下の理由によると考えられる。
【００６５】
電流が強い部分に共振器接続電極５を設けると、共振器接続電極５にも電流が流れるため、導体損が増加し、好ましくない。しかしながら、共振器電極に開口部及び切欠を設けることにより、通過帯域を得る共振器電極３，４では、電流の強い部分に共振器接続電極５を構成するビアホール電極を接続した場合、第１の比較例のような単一層の共振器電極を有する周波数特性から周波数特性自体が大幅に異なることとなる。
【００６６】
この場合、共振器電極が１層の場合や電流が弱い部分に共振器接続電極５を構成した場合の通過帯域等が目的とする周波数特性であるとすると、電流が強い部分に共振器接続電極５を形成した場合の周波数特性を目的周波数特性となるように調整する必要がある。この調整を行う場合、インダクタンスが低下される部分を大きくする方法に調整すればよい。言い換えれば、共振器電極３，４において、開口部３ａ，４ａ及び切欠３ｂ，４ｂを含む貫通部分の外側端縁と、共振器電極３，４の外周端縁との間の距離を大きくする方向に調整すればよい。そのため、結果として、共振器特性として、Ｑ値を高めることが可能となる。
【００６７】
図１１及び図１２は、図１０に示した１層の共振器電極のデュアルモード・バンドパスフィルタのフィルタ特性に近づけるように、電流強度が弱い部分に共振器接続電極５を設けた第２の実施形態と、電流強度が強い部分に共振器接続電極を設け周波数特性を上記のように調整した第３の実施形態の各フィルタ特性を示す図である。図１１において、実線が第２の実施形態の結果を、破線が第３の実施形態の結果を示す。
【００６８】
図１１及び図１２に示すフィルタ特性によれば、挿入損失や帯域幅等は以下の通りである。
【００６９】
第２の実施形態：通過帯域内挿入損失＝１．４４ｄＢ、帯域幅＝２．０７６ＧＨｚ、中心周波数ｆ０＝２５．６４５ＧＨｚ、Ｑ０＝８０．７０
第３の実施形態：通過帯域内挿入損失＝１．４３ｄＢ、通過帯域幅＝２１．１１８ＧＨｚ、中心周波数ｆ０＝２５．６３２ＧＨｚ、Ｑ０＝７９．６９
【００７０】
従って、電流の弱い部分に共振器接続電極５を設けた場合及び電流の強い部分に共振器接続電極５を設けた場合のいずれかにおいても、周波数を調整し、ほぼ等しい周波数特性を得ようとした場合、ほぼ同様のＱ値を得ることができ、前述した第１の比較例などに比べ、Ｑ値を効果的に高め得ることがわかる。
【００７１】
上記のように、Ｑ値を高め得るのは、電流の強いところに、共振器接続電極を設けると、共振周波数ｆｒは低下するものの、共振器の開口部を小さくし、前述した幅Ｗを大きくすることができ、それによってＱ値を高め得ることによると考えられる。
【００７２】
共振器電極３，４においては、コーナ部分が最も電流集中が強い部分である。そして、コーナ部分から内側に遠ざかるほど、電流集中は弱くなっていることがわかる。従って、好ましくは、上記のように、コーナ部分の直上に共振器接続電極５が設けられることが望ましく、それによってＱ０をより一層効果的に高めることができる。
【００７３】
また、共振器電極３，４における電流集中の強い部分であれば、上記コーナ部分でなくともよい。すなわち、電流集中の強い部分に共振器接続電極５を設けることにより、開口部と共振器電極の外周縁との間の距離Ｗ（図３（ｂ）参照）を拡げることができ、それによって電流緩和によってＱ０を効果的に高めることができる。
【００７４】
なお、前述した通り、共振器接続電極５は、１本でもよく、複数本でもよく、電流強度が弱い部分に配置する場合、本数の差による周波数特性の差はほとんど生じない。しかしながら、複数の共振器接続電極が設けられる場合、少なくとも１つの共振器接続電極の横断面の面積、すなわち共振器接続電極５の延びる方向と直交する断面の面積を、残りの共振器接続電極５の横断面の面積と異ならせることが望ましい。それによって、共振器接続電極５により生じるインダクタンス値を異ならせることができ、フィルタの周波数特性を調整することができる。この場合、共振器接続電極５がビアホール電極からなる場合、ビアホール電極の径を他の共振器電極のビアホール電極径と異ならせればよい。
【符号の説明】
【００７５】
１…デュアルモード・バンドパスフィルタ
２…誘電体基板
２ａ…第１の主面
２ｂ…第２の主面
２ｃ，２ｄ…側面
２ｅ…第１の端面
２ｆ…第２の端面
３…第１の共振器電極
３，４…第２の共振器電極
３ａ，４ａ…開口部
３ｂ，４ｂ…切欠
４…第２の共振器電極
５…共振器接続電極
８，９…入出力結合電極
１０，１１…接続電極
１２，１３…入出力電極
１４…第１のグラウンド電極
１５…第２のグラウンド電極
１６…グラウンド接続電極
１７…第３のグラウンド電極
２１…グラウンド接続電極
【図１】
2010239461.tif 000003
【図２】
2010239461.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2010239461.tif 000009
【図８】
2010239461.tif 000010
【図９】
2010239461.tif 000011
【図１０】
2010239461.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年5月12日(2009.5.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２８０８０６号公報