(57)【要約】【課題】本発明は、左手系フィルタの構成素子を調整することなく、通過帯域を確保しながら減衰極を制御することを可能とした左手系フィルタを提供することを目的とする。【解決手段】入力端１３と第１の段間結合素子１７および第２の段間結合素子２０との間に接続された第１のインダクタ１８と、出力端１４と第１の段間結合素子１７および第３の段間結合素子２１との間に接続された第２のインダクタ１９とを備え、第１のインダクタ１８と、第２のインダクタ１９と、第３の左手系共振器１０Ｃが有する並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとがそれぞれ磁界結合することを特徴とする。【選択図】図４
2010093537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力端と出力端と、
インダクタとコンデンサとが直列接続された直列体とインダクタとコンデンサとが並列接続された並列体とを有するとともに前記入力端と前記出力端の間にそれぞれ並列接続された第１、第２、第３の左手系共振器と、
前記左手系共振器のうち隣り合う左手系共振器間にそれぞれ接続された第１、第２、第３の結合素子とを備えた左手系フィルタであって、
前記入力端と第１、第２の結合素子との間に接続された第１のインダクタと、
前記出力端と第１、第３の結合素子との間に接続された第２のインダクタとをさらに備え、
前記第１のインダクタと、前記第２のインダクタと、前記第３の左手系共振器が有する並列体のインダクタとがそれぞれ磁界結合することを特徴とする左手系フィルタ。
【請求項２】
前記第１、第２の結合素子と前記第１のインダクタとの間に接続された入力結合素子と、
前記第１、第３の結合素子と前記第２のインダクタとの間に接続された出力結合素子とをさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載の左手系フィルタ。
【請求項３】
誘電体をさらに備え、
この誘電体に前記第１、第２、第３の左手系共振器、前記第１のインダクタ、および、前記第２のインダクタが内蔵されたことを特徴とする請求項１に記載の左手系フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、携帯電話等に用いられる左手系フィルタに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の左手系フィルタは、図１１に示す如く、入力端１と出力端２とを有する。入力端１と出力端２との間には段間結合素子３が介在し、入力端１と段間結合素子３との間にはコンデンサ４Ａとインダクタ４Ｂとからなる第１の直列体４の一端が電気的に接続される。入力端１と第１の直列体４の一端との間には入力結合素子８が接続される。出力端２と段間結合素子３との間にはコンデンサ５Ａとインダクタ５Ｂとからなる第２の直列体５の一端が電気的に接続される。出力端２と第２の直列体５の一端との間には出力結合素子９が接続される。第１の直列体４の他端にはコンデンサ６Ａとインダクタ６Ｂとからなる第１の並列体６の一端が電気的に接続される。第１の直列体と第１の並列体によって第１の共振器が構成される。第２の直列体５の他端にはコンデンサ７Ａとインダクタ７Ｂとからなる第２の並列体７の一端が電気的に接続される。第２の直列体と第２の並列体によって第２の共振器が構成される。第１の並列体６、第２の並列体７の他端がグランドに電気的に接続される。以上のような構成により、左手系伝送線路が誘電体層上に形成されていた（例えば非特許文献１を参照）。
【非特許文献１】Ｓｕｎｇｔｅｋ  Ｋａｈｎｇ  ａｎｄ  Ｊｅｏｎｇ−ｈｏ  Ｊｕ，  Ｌｅｆｔ−Ｈａｎｄｅｄｎｅｓｓ  ｂａｓｅｄ  Ｂａｎｄｐａｓｓ  Ｆｉｌｔｅｒ  Ｄｅｓｉｇｎ  ｆｏｒ  ＲＦＩＤ  ＵＨＦ−Ｂａｎｄ  ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，  ＩＥＥＥ．，  ＰＰ．１６５〜１６８  ２００７  Ｋｏｒｅａ−Ｊａｐａｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
左手系共振器を用いて左手系フィルタを構成した場合、左手系共振器が持つ共振点（共振器のインピーダンスが０になるときの周波数）によって現れる減衰極は左手系共振器の構成素子を調整することで制御するほかなかった。この場合、左手系フィルタの通過帯域を形成する左手系共振器の持つ反共振点（インピーダンスが無限大になる周波数）も変動するため、通過帯域を確保しながら減衰極を制御することは困難であった。特に、図１２で示されるように、左手系フィルタには通過帯域内において生じる減衰極が少ないため、左手系フィルタは減衰特性が悪かった。そのため、左手系フィルタには、減衰極の制御が必要であった。本発明は、左手系フィルタの構成素子を調整することなく、通過帯域を確保しながら減衰極を制御することを可能とした左手系フィルタを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の左手系フィルタは、入力端と出力端と、インダクタとコンデンサとが直列接続された直列体とインダクタとコンデンサとが並列接続された並列体とを有するとともに前記入力端と前記出力端の間にそれぞれ並列接続された第１、第２、第３の左手系共振器と、前記左手系共振器のうち隣り合う左手系共振器間にそれぞれ接続された第１、第２、第３の結合素子とを備えた左手系フィルタであって、前記入力端と第１、第２の結合素子との間に接続された第１のインダクタと、前記出力端と第１、第３の結合素子との間に接続された第２のインダクタとをさらに備え、前記第１のインダクタと、前記第２のインダクタと、前記第３の左手系共振器が有する並列体のインダクタとがそれぞれ磁界結合することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、左手系共振器の構成素子を調整することなく、通過帯域を確保しながら減衰極を制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における左手系共振器について、図面を用いて説明する。
【０００７】
まず、本発明において用いられる「セル」という概念について、図１を用いて説明する。
【０００８】
図１に示されるように、セル１０は、コンデンサ１１Ａとインダクタ１１Ｂとからなる直列体１１と、この直列体１１の一端に接続されたコンデンサ１２Ａとインダクタ１２Ｂとからなる並列体１２とにより構成される。なお、コンデンサ１１Ａとインダクタ１１Ｂの前後関係は逆でも構わない。
【０００９】
このセル１０がメタマテリアルと呼ばれる右手系・左手系複合線路の最小単位構造となる。
【００１０】
続いて、このメタマテリアルについて説明する。
【００１１】
通常、自然界に存在する物質は正の誘電率と正の透磁率を持ち、これを右手系媒質と呼ぶ。ここで、「右手系」とは、電磁波の電界方向、磁界方向、波の進む方向（位相伝搬方向）の三つが、右手の親指、人差し指、中指の位置関係になっていることを意味する。
【００１２】
これに対し、誘電率、透磁率の両方が同時に負になる媒質のことを、左手系物質と呼ぶ。ここで、「左手系」とは、電磁波の電界方向、磁界方向、波の進む方向（位相伝搬方向）の三つが、左手の親指、人差し指、中指の位置関係になっていることを意味する。
【００１３】
これまでに、誘電率のみが負である物質、あるいは透磁率のみが負になる物質の存在は発見されてきた。例えば前者はプラズマ、後者はフェライトが挙げられる。しかし、誘電率と透磁率の両方が同時に負になる物質は自然界で発見されていない。そこで人工的に微細構造を使って作りこみ、見かけ上の誘電率と透磁率を負にすることで、このような媒質を作り出している。これを人工媒質と呼んでいる。
【００１４】
次に、伝送線路型メタマテリアルの動作原理について説明する。
【００１５】
通常の右手系の伝送線路の電気的特性は、図２に示されるように、直列のインダクタ１１Ｂと並列のコンデンサ１２Ａとからなる無限微小区間が無限個数連なった等価回路で考えることができる。この構造を純粋な右手系伝送線路（Ｐｕｒｅ  ｒｉｇｈｔ−ｈａｎｄｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ；  ＰＲＨ  ＴＬ）という。
【００１６】
これに対し、左手系の伝送線路の電気的特性は、図３に示されるように、直列のコンデンサ１１Ａと並列のインダクタ１２Ｂとからなる無限微小区間が無限個数連なった等価回路で考えることができる。この構造を純粋な左手系伝送線路（Ｐｕｒｅ  ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ；  ＰＬＨ  ＴＬ）という。
【００１７】
しかし、図３に示されるような直列のコンデンサ１１Ａを作ろうとすると、物理的な体積を有することから、必然的に寄生成分として図２に示すような右手系の直列のインダクタ１１Ｂが発生することとなる。
【００１８】
また、図３に示されるような並列のインダクタ１２Ｂを作ろうとすると、物理的な体積を有することから、必然的に寄生成分として図２に示されるような右手系の並列コンデンサ１２Ａが発生することとなる。
【００１９】
従って、実際に実現可能な人工媒質のメタマテリアルは、図１に示すような右手系の並列のコンデンサ１２Ａ、直列のインダクタ１１Ｂと、左手系の直列のコンデンサ１１Ａ、並列のインダクタ１２Ｂとからなる複合右手系左手系伝送線路（Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｒｉｇｈｔ／ｌｅｆｔ−ｈａｎｄｅｄ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  ｌｉｎｅ；  ＣＲＬＨ  ＴＬ）となる。
【００２０】
このＣＲＬＨ伝送線路は、左手系の伝送線路と右手系の伝送線路との両方の性質を併せ持つ。周波数が高い領域では右手系の伝送線路の性質を持ち、周波数が低い領域では左手系の伝送線路の性質を持つ。そして、図１に示される左手系のコンデンサ１１Ａ（ＣL）と右手系のインダクタ１１Ｂ（ＬR）とからなる直列体１１が角周波数ωse＝１／（ＣL＊ＬR）で共振する直列共振回路となり、左手系のインダクタ１２Ｂ（ＬL）と右手系のコンデンサ１２Ａ（ＣR）とからなる並列体１２が角周波数ωsh＝１／（ＬL＊ＣR）で反共振する並列共振回路となる。ここで、ωse＝ωshの場合をバランス・ケースと言い、右手系の伝送線路の周波数領域と左手系の伝送線路の周波数領域が連続的につながる。一方、ωse≠ωshの場合をアンバランス・ケースと言い、右手系の伝送線路の周波数領域と左手系の伝送線路の周波数領域との間にギャップが生じ、その領域では電磁波が伝播できない減衰帯域となる。
【００２１】
ＣＲＬＨ伝送線路の入出力端に、微小ギャップなどを構成し入出力結合容量を形成すると、ＣＲＬＨは右手系の有限長線路と同じように共振器として動作する。右手系の有限長線路共振器では、２分の１波長となる最低次の共振とその整数倍の高調波の共振が認められる。これに対して、ＣＲＬＨ共振器では、セル数により固有の共振周波数の数が決まってくる。例えば、図１０に示されるように、セル１０が７個接続され、コンデンサ８１、８２で挟まれたセル数ｎ＝７のＣＲＬＨ共振器では、図８に示されるように２分の１波長の定在波がのる＋１次の共振から＋６次の共振が右手系の共振器の共振として存在する。また、後進波の共振として、２分の１波長の定在波がのる−１次の共振から−６次の共振が左手系の共振器の共振として存在する。さらに、全てのセルが同電位で同期して振動する０次モードというものが存在する。図９に示されるように０次モードでは定在波が立たないが、このモードは波長が無限大になった特殊な共振モードと考えることができる。
【００２２】
ＣＲＬＨ共振器で、＋１次と−１次の共振モードは、図９に示されるように定在波の分布を見ると同じであり、右手系の共振器による前進波と左手系の共振器による後進波の位相速度の絶対値は、左手系のほうが低い周波数で同じになるので、左手系の共振周波数は必ず低くなる。
【００２３】
したがって、左手系共振器を従来の右手系共振器よりも小型に構成することができる。言い換えると、左手系フィルタを従来の右手系フィルタよりも小型に構成することができる。
【００２４】
以下、本実施の形態の左手系フィルタについて、図面を用いて説明する。なお、本実施の形態において、左手系共振器や左手系フィルタの「左手系」は、複合右手系左手系（ＣＲＬＨ）を意味する。
【００２５】
図４は、左手系フィルタ１００の等価回路図である。
【００２６】
図４に示されるように、本実施の形態における左手系フィルタ１００は、入力端１３と出力端１４と、入力端１３および出力端１４と電気的に接続した第１の段間結合素子１７と、第２の段間結合素子２０と、第３の段間結合素子２１と、第１の段間結合素子１７および第２の段間結合素子２０と接続した第１の左手系共振器１０Ａと、第１の段間結合素子１７および第３の段間結合素子２１と接続した第２の左手系共振器１０Ｂと、第２の段間結合素子２０と第３の段間結合素子２１と接続した第３の左手系共振器１０Ｃと、入力端１３と第１の段間結合素子１７と第２の段間結合素子２０と第１の左手系共振器１０Ａとの間に接続された第１のインダクタ１８と、出力端１４と第１の段間結合素子１７と第３の段間結合素子２１と第２の左手系共振器１０Ｂとの間に接続された第２のインダクタ１９とを備える。
【００２７】
第１の左手系共振器１０Ａは、一端が第１の段間結合素子１７の一端および第２の段間結合素子２０の一端に接続され、他端が接地される。ここで、第１の左手系共振器１０Ａの一端と第１の段間結合素子１７の一端および第２の段間結合素子２０の一端とが接続する点を接続点１５と定義する。また、第２の左手系共振器１０Ｂは、一端が第１の段間結合素子１７の他端および第３の段間結合素子２１の一端に接続され、他端が接地される。ここで、第２の左手系共振器１０Ｂの一端と第１の段間結合素子１７の他端および第３の段間結合素子２１の一端とが接続する点を接続点１６と定義する。また、第３の左手系共振器１０Ｃは、一端が第２の段間結合素子２０の他端および第３の段間結合素子２１の他端に接続され、他端が接地される。
【００２８】
なお、本実施の形態では、第１の左手系共振器１０Ａ、第２の左手系共振器１０Ｂ、第３の左手系共振器１０Ｃの他端はそれぞれ接地されているが、開放されていてもよい。また、第１の左手系共振器１０Ａ、第２の左手系共振器１０Ｂ、第３の左手系共振器１０Ｃはそれぞれ１つの左手系共振器で構成されているが、複数の左手系共振器が直列接続されて構成されてもよい。
【００２９】
第１の左手系共振器１０Ａは、図４に示されるように、並列接続されたコンデンサ１２１Ａとインダクタ１２１Ｂとからなる並列体１２１と、直列接続されたコンデンサ１１１Ａとインダクタ１１１Ｂとからなる直列体１１１とを備える。直列体１１１は、一端が第１の段間結合素子１７の一端、および第２の段間結合素子２０の一端に接続される。並列体１２１は、一端が直列体１１１の他端に接続され、他端が接地される。
【００３０】
第２の左手系共振器１０Ｂは、図４に示されるように、並列接続されたコンデンサ１２２Ａとインダクタ１２２Ｂとからなる並列体１２２と、直列接続されたコンデンサ１１２Ａとインダクタ１１２Ｂとからなる直列体１１２とを備える。直列体１１２は、一端が第１の段間結合素子１７の他端、および第３の段間結合素子２１の一端に接続される。並列体１２２は、一端が直列体１１２の他端に接続され、他端が接地される。
【００３１】
第３の左手系共振器１０Ｃは、図４に示されるように、並列接続されたコンデンサ１２３Ａとインダクタ１２３Ｂとからなる並列体１２３と、直列接続されたコンデンサ１１３Ａとインダクタ１１３Ｂとからなる直列体１１３とを備える。直列体１１３は、一端が第２の段間結合素子２０の他端、および第３の段間結合素子２１の他端に接続される。並列体１２３は、一端が直列体１１３の他端に接続され、他端が接地される。
【００３２】
なお、本実施の形態では、図４に示されるように、第１の左手系共振器１０Ａが有する直列体１１１は、インダクタ１１１Ｂが並列体１２１と接続され、コンデンサ１１１Ａが接続点１５と接続される構成となっているが、コンデンサ１１１Ａが並列体１２１と接続され、インダクタ１１１Ｂが接続点１５と接続される構成となってもよい。第２の左手系共振器１０Ｂ、第３の左手系共振器１０Ｃについても同様の構成となってもよい。
【００３３】
第１のインダクタ１８は、接続点１５と入力端１３との間に接続される。第２のインダクタ１９は、接続点１６と出力端１４との間に接続される。第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂは、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとがそれぞれ磁界結合できるように、配置関係を調整される。第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとがそれぞれ近接すると、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとのそれぞれの磁界結合度は大きくなる。一方、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとが離れて配置されると、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとは磁界結合度は小さくなる。
【００３４】
ここで、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとが磁界結合する場合の左手系フィルタ１００の特性について説明する。
【００３５】
図６は、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとが磁界結合しない場合の左手系フィルタ１００の周波数特性図である。図７は、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとが磁界結合する場合の左手系フィルタ１００の周波数特性図である。第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとが磁界結合する場合、図６、図７の比較から示されるように、左手系フィルタ１００には、通過帯域内に減衰極が新たに生じる。したがって、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとが磁界結合することで、左手系フィルタ１００に生じる減衰極を増やすことができる。さらに、第１のインダクタ１８と第２のインダクタ１９と第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３のインダクタ１２３Ｂとの間の間隔をそれぞれ調整することによって、左手系フィルタ１００が本来有する減衰極も含めたすべての減衰極を任意の周波数に配置することができる。したがって、本実施の形態の左手系フィルタによれば、減衰特性の向上と減衰特性の調整を両立させることができる。特に、図７の領域Ｘで示されるように、Ｗ−ＬＡＮで利用される２．４ＧＨｚ〜２．５ＧＨｚの周波数帯域においては３０ｄＢ以上減衰させ、携帯電話の送受信用の１．９ＧＨｚ〜２．２ＧＨｚの周波数帯域においては減衰させないようにすることができるので、互いに周波数領域が近いＷ−ＬＡＮと携帯電話の送受信とで混信を起こさないようにすることができる。
【００３６】
なお、本実施の形態では、入力端１３と出力端１４との間に並列接続された左手系共振器は、第１の左手系共振器１０Ａ、第２の左手系共振器１０Ｂ、第３の左手系共振器１０Ｃとの３つであったが、並列接続された左手系共振器は、３つ以上であってもよい。この場合、各左手系共振器の間には、段間結合素子がそれぞれ１つずつ接続される。そして、第１のインダクタ１８は、第１の段間結合素子の一端と、第２の段間結合素子の一端に接続される。また、第２のインダクタ１９は、第１の段間結合素子の他端と、第３の段間結合素子の一端に接続される。
【００３７】
なお、本実施の形態では、さらに第１のインダクタ１８と接続点１５との間に接続された入力結合素子、第２のインダクタ１９と接続点１６との間に接続された出力結合素子とをさらに備えてもよい。
【００３８】
次に、図４に示された左手系フィルタ１００の具体的な構造について図５を用いて説明する。図５は、左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０を誘電体基板ごとに分解して、上から順に誘電体基板のパターンを示した分解図である。各誘電体基板のパターンは、互いに略平行に設けられている。以下、便宜上、図５（ａ）〜（ｊ）で示される誘電体基板には、上から順に３０ａ〜３０ｊの符号を付す。
【００３９】
図５（ａ）〜（ｊ）に示されるように、誘電体基板３０ａ〜３０ｊは、入力端３１、出力端３２、側面電極３３ａ、３３ｂを備える。図５（ａ）、（ｊ）に示されるように、入力端３１と出力端３２は、誘電体積層基板３０の側面に沿って誘電体積層基板３０の上面と下面に伸びている。図５（ａ）に示されるように、誘電体基板３０ａは、第１のグランド電極３４を備える。図５（ｊ）に示されるように、誘電体基板３０ｊは、第２のグランド電極３５を備える。第１のグランド電極３４、第２のグランド電極３５は、側面電極３３ａ、３３ｂと接続して等電位を保っている。入力端３１、出力端３２は、第１のグランド電極３４、第２のグランド電極３５、側面電極３３ａ、３３ｂから絶縁されている。
【００４０】
図５（ｈ）〜（ｊ）に示されるように、入力端３１は、ビア導体３６を介して導体パターン３７と接続されている。出力端３２は、ビア導体３８を介して導体パターン３９と接続されている。導体パターン３７は、ビア導体４０を介して導体パターン４１と接続されている。導体パターン３９は、ビア導体４２を介して導体パターン４３と接続されている。
【００４１】
図５（ｇ）〜（ｉ）に示されるように、導体パターン４１は、ビア導体４４を介して導体パターン４５に接続される。また、導体パターン４３は、ビア導体４６を介して導体パターン４７に接続される。導体パターン４５の一端と、導体パターン４７の一端は、側面電極３３ｂに接続されている。また、導体パターン４５と、導体パターン４７とは、第１のグランド電極３４、および、第２のグランド電極３５と対向して配置されている。
【００４２】
図５（ｅ）〜（ｇ）に示されるように、導体パターン４５は、ビア導体４８を介して導体パターン４９と接続されている。また、導体パターン４７は、ビア導体５０を介して導体パターン５１と接続されている。導体パターン４９は、同じ誘電体基板上で、別の導体パターン５２と接続されている。また、導体パターン５１は、同じ誘電体基板上で、別の導体パターン５３と接続されている。
【００４３】
図５（ｅ）、（ｆ）に示されるように、導体パターン５４は、導体パターン５２と対向して配置されている。また、導体パターン５５は、導体パターン５３と対向して導体パターン５４と同じ誘電体基板上に配置されている。また、導体パターン５６は、導体パターン５４、５５と同じ誘電体基板上に配置されている。
【００４４】
図５（ｄ）、（ｅ）に示されるように、導体パターン５７は、導体パターン４９、５１と対向して配置されている。
【００４５】
図５（ａ）、（ｂ）、（ｄ）、（ｊ）に示されるように、導体パターン５８は、導体パターン５７、第１のグランド電極３４、第２のグランド電極３５と対向して配置されている。
【００４６】
図５（ｂ）、（ｃ）に示されるように、導体パターン５９は、導体パターン５８と対向して配置されている。
【００４７】
図５（ｂ）〜（ｊ）に示されるように、導体パターン５８は、ビア導体６０を介して第２のグランド電極３５と接続されている。
【００４８】
次に、図５において示された左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０と、図４に示された左手系共振器１０Ａの構成との対応関係について説明する。
【００４９】
図４に示された第１の左手系共振器１０Ａの直列体１１１に含まれるコンデンサ１１１Ａは、導体パターン５２と、この導体パターン５２に対向して配置された導体パターン５４とによって構成される。図４に示された第１の左手系共振器１０Ａの直列体１１１に含まれるインダクタ１１１Ｂは、主に、導体パターン５２と導体パターン５４の奥行き方向成分によって構成される。図４に示された第１の左手系共振器１０Ａの並列体１２１に含まれるコンデンサ１２１Ａは、主に、導体パターン４５と、この導体パターン４５と対向して配置された第１のグランド電極３４および第２のグランド電極３５とによって構成される。図４に示された第１の左手系共振器１０Ａの並列体１２１に含まれるインダクタ１２１Ｂは、導体パターン４５の奥行き成分によって構成される。
【００５０】
次に、図５において示された左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０と、図４に示された第２の左手系共振器１０Ｂの構成との対応関係について説明する。
【００５１】
図４に示された第２の左手系共振器１０Ｂの直列体１１２に含まれるコンデンサ１１２Ａは、導体パターン５３と、この導体パターン５３に対向して配置された導体パターン５５とによって構成される。図４に示された第２の左手系共振器１０Ｂの直列体１１２に含まれるインダクタ１１２Ｂは、主に、導体パターン５３と導体パターン５５の奥行き方向成分によって構成される。図４に示された第２の左手系共振器１０Ｂの並列体１２２に含まれるコンデンサ１２２Ａは、主に、導体パターン４７と、この導体パターン４７と対向して配置された第１のグランド電極３４および第２のグランド電極３５とによって構成される。図４に示された第２の左手系共振器１０Ｂの並列体１２２に含まれるインダクタ１２２Ｂは、導体パターン４７の奥行き成分によって構成される。
【００５２】
次に、図５において示された左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０と、図４に示された第３の左手系共振器１０Ｃの構成との対応関係について説明する。
【００５３】
図４に示された第３の左手系共振器１０Ｃの直列体１１３に含まれるコンデンサ１１３Ａは、導体パターン５８と、この導体パターン５８に対向して配置された導体パターン５９とによって構成される。図４に示された第３の左手系共振器１０Ｃの直列体１１３に含まれるインダクタ１１３Ｂは、主に、導体パターン５８と導体パターン５９の奥行き方向成分によって構成される。図４に示された第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３に含まれるコンデンサ１２３Ａは、主に、導体パターン５８と、この導体パターン５８と対向して配置された第１のグランド電極３４および第２のグランド電極３５とによって構成される。図４に示された第３の左手系共振器１０Ｃの並列体１２３に含まれるインダクタ１２３Ｂは、ビア導体６０によって構成される。
【００５４】
次に、図５において示された左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０と、図４に示された第１の段間結合素子１７の構成との対応関係について説明する。
【００５５】
第１の段間結合素子１７は、導体パターン５６および導体パターン５７が、導体パターン４９および導体パターン５１と誘電体を介して対向した構造によって構成される。
【００５６】
次に、図５において示された左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０と、図４に示された第２の段間結合素子２０の構成との対応関係について説明する。
【００５７】
第２の段間結合素子２０は、主に、導体パターン５７が、導体パターン４９および導体パターン５８と誘電体を介して対向した構造によって構成される。
【００５８】
次に、図５において示された左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０と、図４に示された第３の段間結合素子２１の構成との対応関係について説明する。
【００５９】
第３の段間結合素子２１は、主に、導体パターン５７が、導体パターン５１および導体パターン５８と誘電体を介して対向した構造によって構成される。
【００６０】
次に、図５において示された左手系フィルタを構成する誘電体積層基板３０と、図４に示された第１のインダクタ１８の構成および第２のインダクタ１９の構成との対応関係について説明する。第１のインダクタ１８は、導体パターン３７と、この導体パターン３７に接続されたビア導体４０と、このビア導体４０とに接続された導体パターン４１と、この導体パターン４１とに接続されたビア導体４４とが有する寄生インダクタによって構成される。第２のインダクタ１９は、導体パターン３９と、この導体パターン３９に接続されたビア導体４２と、このビア導体４２とに接続された導体パターン４３と、この導体パターン４３とに接続されたビア導体４６とが有する寄生インダクタによって構成される。
【００６１】
導体パターン３７、３９、４１、４３、および、ビア導体４４、ビア導体４６、ビア導体６０の間隔を調整して積層することによって、左手系フィルタが本来有する減衰極も含めたすべての減衰極を任意の周波数に配置することができる。
【００６２】
このような構成で左手系フィルタが積層構造を実現した場合、すでに設計された左手系フィルタの構成素子を調節することなく、左手系フィルタに新たに減衰極を増やし、この減衰極を制御することが可能となる。つまり、インダクタとして動作する導体パターン及びビア導体間の距離を調整するだけで、左手系フィルタが本来有する減衰極も含めたすべての減衰極を任意の周波数に配置することができる。さらに、類似した構造の第１の左手系共振器１０Ａと第２の左手系共振器１０Ｂに対して、ビア導体６０によってインダクタを表現した第３の左手系共振器１０Ｃを使用することで、第１の左手系共振器１０Ａと第２の左手系共振器１０Ｂに積層して第３の左手系共振器１０Ｃを配置できるので、平面上に新たにスペースを確保する必要が無くなる。以上より、製造コストを抑え、左手系フィルタの小型化を維持したまま通過帯域を確保しながら、生じる減衰極を増やし、左手系フィルタが本来有する減衰極も含めたすべての減衰極を制御することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６３】
本発明の左手系フィルタは、製造コストを抑え、左手系フィルタの小型化を維持し、通過帯域を確保しながら、生じる減衰極を増やし、左手系フィルタが本来有する減衰極も含めたすべての減衰極を制御することができ、携帯電話等の各種電子機器において有用である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施の形態１の左手系共振器の等価回路図
【図２】本発明の実施の形態１に示される左手系共振器における右手系伝送線路の等価回路図
【図３】本発明の実施の形態１に示される左手系共振器における左手系伝送線路の等価回路図
【図４】本発明の実施の形態１の左手系フィルタの等価回路図
【図５】本発明の実施の形態１の左手系フィルタを構成する誘電体積層基板を誘電体基板ごとに分解して、上から順に誘電体基板のパターンを示した分解図
【図６】本発明の実施の形態１の第１のインダクタと第２のインダクタとが磁界結合しないときの左手系フィルタの周波数特性図
【図７】本発明の変形例１の第１のインダクタと第２のインダクタとが磁界結合するときの左手系フィルタの周波数特性図
【図８】従来の左手系フィルタの周波数特性図
【図９】従来の左手系フィルタのＣＲＬＨ共振器の電圧定在波を示す特性図
【図１０】従来の左手系フィルタの斜視図
【図１１】従来の左手系フィルタの等価回路図
【図１２】従来の左手系フィルタの周波数特性図
【符号の説明】
【００６５】
１、１３、３１  入力端
２、１４、３２  出力端
３  段間結合素子
４、５、１１、１１１、１１２、１１３  直列体
４Ａ、５Ａ、６Ａ、７Ａ、１１Ａ、１２Ａ、８１、８２、１１１Ａ、１１２Ａ、１１３Ａ、１２１Ａ、１２２Ａ、１２３Ａ  コンデンサ
４Ｂ、５Ｂ、６Ｂ、７Ｂ、１１Ｂ、１２Ｂ、１８、１９、１１１Ｂ、１１２Ｂ、１１３Ｂ、１２１Ｂ、１２２Ｂ、１２３Ｂ  インダクタ
６、７、１２、１２１、１２２、１２３  並列体
８  入力結合素子
９  出力結合素子
１０  セル
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ  左手系共振器
１５、１６  接続点
１７  第１の段間結合素子
２０  第２の段間結合素子
２１  第３の段間結合素子
３０  誘電体積層基板
３３ａ、３３ｂ  側面電極
３４  第１のグランド電極
３５  第２のグランド電極
３６、３８、４０、４２、４４、４６、４８、５０、６０  ビア導体
３７、３９、４１、４３、４５、４７、４９、５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７、５８、５９  導体パターン
【図１】
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【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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