(57)【要約】  伝送線路フィルタの長さ方向に周期構造を有する複数の誘電体を設けて、伝送波にブラッグ反射を起こすことで、伝送線路フィルタに阻止帯域や通過帯域を発生させる。これら複数の誘電体の一部または全てに電圧を印加し、また、この電圧を調整することにより、阻止帯域または通過帯域の周波数に変化を与え、また、制御する。
2008114519.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれの形状が同じで、一方向に周期的に配列された複数の強誘電体と、
前記複数の強誘電体同士を、前記周期的配列方向に接続する、ストリップ導体と
を具備する
伝送線路フィルタ。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記複数の強誘電体の少なくとも１つに接続された電圧印加回路
をさらに具備し、
前記電圧印加回路は、前記阻止帯域の周波数を制御するために、前記複数の強誘電体の少なくとも１つに電圧を印加する
伝送線路フィルタ。
【請求項３】
請求の範囲１または２に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記複数の強誘電体よりも誘電率が低い複数の第２の誘電体と、
グランドプレーンと
をさらに具備し、
前記複数の第２の誘電体は、それぞれ同じ形状をしており、前記複数の強誘電体の前記配列方向と同じ方向に、前記複数の強誘電体と交互に周期的に配列されており、
前記複数の強誘電体と複数の第２の誘電体とを含む誘電体集合層は、前記ストリップ導体と前記グランドプレーンとの間に積層されて位置している
伝送線路フィルタ。
【請求項４】
請求の範囲３に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記電圧印加回路は、前記グランドプレーンと前記誘電体集合層とが積層されている方向に電圧が印加されるように、前記グランドプレーンと、前記複数の強誘電体の少なくとも１つとに接続されている
伝送線路フィルタ。
【請求項５】
請求の範囲３に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記グランドプレーンは、前記複数の強誘電体のそれぞれとの接触部分において所定の大きさの孔を具備し、
前記電圧印加回路は、前記グランドプレーンと前記誘電体集合層とが積層されている方向に電圧が印加されるように、前記複数の強誘電体の少なくとも１つに接続されており、
前記電圧印加回路と、前記複数の強誘電体の少なくとも１つの前記グランドプレーン側の面との接続は、前記グランドプレンの孔を通っている
伝送線路フィルタ。
【請求項６】
請求の範囲１または２に記載の伝送線路フィルタにおいて、
グランドプレーンと、
前記グランドプレーンの上に積層されて位置している第２の誘電体と
をさらに具備し、
前記ストリップ導体は、前記第２の誘電体にさらに積層されて形成されており、
前記複数の強誘電体のそれぞれは、前記ストリップ導体が嵌合する溝を具備し、前記ストリップ導体と前記第２の誘電体との上に積層されて密着している
伝送線路フィルタ。
【請求項７】
請求の範囲６に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記電圧印加回路は、前記グランドプレーンと前記第２の誘電体とが積層されている方向と、前記ストリップ導体の長さ方向との両方に直交する方向に電圧が印加されるように、前記複数の強誘電体の少なくとも１つに接続されている
伝送線路フィルタ。
【請求項８】
請求の範囲１または２に記載の伝送線路フィルタにおいて、
グランドプレーン
をさらに具備し、
前記複数の強誘電体のそれぞれは、前記ストリップ導体が貫通しかつ嵌合するための孔を具備し、
前記ストリップ導体は、前記複数の強誘電体のそれぞれの前記孔を貫通して前記複数の強誘電体に接続され、
前記ストリップ導体に貫通されて一体化された前記複数の強誘電体は、それぞれ前記グランドプレーンの上に密着して位置している
伝送線路フィルタ。
【請求項９】
請求の範囲８に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記電圧印加回路は、前記グランドプレーンと前記誘電体集合層とが積層されている方向に電圧が印加されるように、前記グランドプレーンと、前記複数の強誘電体の少なくとも１つとに接続されている
伝送線路フィルタ。
【請求項１０】
請求の範囲１または２に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記複数の強誘電体よりも誘電率が低い第２の誘電体
をさらに具備し、
前記ストリップ導体は、それぞれ形状が同じ複数の部分に分割されて、
前記ストリップ導体の前記複数の部分は、前記複数の強誘電体を断続的に接続し、
前記ストリップ導体の前記複数の部分と、前記複数の強誘電体は、一方向に交互に配列されていて、前記第２の誘電体の表面にそれぞれ密着するように配置されている
伝送線路フィルタ。
【請求項１１】
請求の範囲１０に記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記電圧印加回路は、前記グランドプレーンと、前記複数の強誘電体と前記ストリップ導体との集合とが積層されている方向と、前記ストリップ導体の長さ方向との、両方に直交する方向に電圧が印加されるように、前記複数の強誘電体の少なくとも１つに接続されている
伝送線路フィルタ。
【請求項１２】
請求の範囲１〜１１のいずれかに記載の伝送線路フィルタにおいて、
前記複数の強誘電体は、チタン酸バリウムか、ジルコン酸チタン酸鉛か、ランタンが添加されたジルコン酸チタン酸鉛かのいずれかの物質である
伝送線路フィルタ。
【請求項１３】
（ａ）伝送線路フィルタに任意の伝送波を入力するステップと、
（ｂ）前記伝送線路フィルタの長さ方向に周期構造を有する複数の誘電体によって、前記伝送波にブラッグ反射を起こすステップと、
（ｃ）前記複数の誘電体の少なくとも１つにおいて、前記伝送線路フィルタの長さ方向に直交する方向に、所定の電圧を印加することによって、前記ブラッグ反射による阻止帯域の周波数を変えるステップと、
（ｄ）前記印加電圧を調節することによって、前記阻止帯域の周波数を制御するステップと
を具備する
伝送線路フィルタ制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝送線路フィルタと、伝送線路フィルタ制御方法とに係り、特に、通過帯域または阻止帯域を有する伝送線路フィルタと、伝送線路フィルタの通過帯域または阻止帯域を制御する伝送線路フィルタ制御方法とに係る。
なお、本願の基礎出願である特願２００７−０６９０２８号の内容は、この出願番号の開示により本願に組み込まれるものとする。
【背景技術】
【０００２】
従来からマイクロ波信号のフィルタリングを行うための受動素子として、バンドパスフィルタやバンドストップフィルタが知られている。このような素子は、スペクトラムアナライザ、アンプ等の計測機器における不要波やノイズ成分のカットのために利用されている。このような素子は、その他に、携帯電話等の通信機器における通信性能向上のためにも活用されている。【０００３】
また、フィルタリングを行う周波数帯が可変となるように、マイクロ波伝送線路と半導体ダイオードを組み合わせて、電圧印加によるフィルタリング周波数の制御が知られている。さらに、伝送路基材に強誘電体を使用して、この強誘電体に電圧を加えることによってフィルタリング周波数を制御する手法も報告されている。【０００４】
さらに、ある周波数の信号だけを選択的に透過させることを目的に、広帯域な阻止帯域中に狭い通過帯域を発生させるような、高性能なマイクロ波フィルタも考案されている。【０００５】
上記に関連して、特開平３−１０８１９２号公報では、強誘電体メモリに係る発明が開示されている。
特開平３−１０８１９２号公報の強誘電体メモリは、下部電極と、上部電極と、強誘電体層と、反強誘電体層とを具備する。ここで、下部電極はストライプ状である。上部電極は、下部電極と直行するように配置されていて、ストライプ状である。強誘電体層は、下部電極と上部電極との間に配置されて、両電極間に印加される電界により分極状態を変化させる。反強誘電体層は、下部電極と強誘電体層との間または上部電極と強誘電体層との間の少なくとも一方に配置されている。【０００６】
また、実開平３−７１５９８号公報では、電界発光灯に係る発明が開示されている。
実開平３−７１５９８号公報の電界発光灯は、透明電極と背面電極とにより、絶縁層と発光層とを狭時している。高誘電体粉末をバインダに分散してなる絶縁層が、チタン酸ジルコン酸バリウムを用いている。【０００７】
また、特開平７−１１１４０７号公報では、強誘電体伝送線路に係る発明が開示されている。
特開平７−１１１４０７号公報の強誘電体送電線路は、印加電界の大きさにより誘電率が変化する強誘電体材料を接地導体上に設けている。また、強誘電体材料上にマイクロ波を伝搬させる伝送線路が導体パターンで形成されている。さらに、導体パターンに印加する電圧によって、強誘電体材料の誘電率を変化させることにより、前記マイクロ波の特性を変化させている。【０００８】
また、特開平１０−３９２６５号公報では、電気光学素子に係る発明が開示されている。
特開平１０−３９２６５号公報の電気光学素子は、強誘電性基体と、この強誘電性基体中に所定形状に形成された分極反転ドメインとを有する。この分極反転ドメインのドメイン壁の少なくとも一つが前記強誘電性基体の主面に対して垂直もしくはほぼ垂直である。光ビームが前記ドメイン壁を少なくとも二つ通過するように構成され、かつ、前記光ビームの伝搬方向に沿う、前記主面とは異なる前記強誘電性基体の側面に電極が設けられている。【０００９】
また、特開平１１−２３９００２号公報では、移相器に係る発明が開示されている。
特開平１１−２３９００２号公報の移相器は、１ＴＨｚ以下の電磁波の位相を遅延させるための遅延量の制御が可能である。１対の伝送線と、絶縁性物質とを備える。ここで、１対の伝送線は、互いに対向して設けられ、電磁波を伝送するとともに、一方と他方の間に遅延量を制御するための電磁波よりも周波数の低い制御電圧が印加される。絶縁性物質は、１対の伝送線の間に設けられ、制御電圧に応じてその誘電率が変化する。【００１０】
また、特開２００６−６０１１２号公報では、プリント基板に係る発明が開示されている。
特開２００６−６０１１２号公報のプリント基板は、信号線と、グランドもしくは電源ラインとの間に、強誘電体を含んだ誘電体を有する伝送線路を備えている。【００１１】
また、特開２００６−１４５７２６号公報では、電磁波方向制御素子に係る発明が開示されている。
特開２００６−１４５７２６号公報の電磁波方向制御素子は、フォトニック結晶誘電体複合物質と、高誘電率誘電体物質と低誘電率誘電体物質とを用いて構成される。ここで、フォトニック結晶誘電体複合物質は、第１の誘電率を有する第１の誘電体物質中に、第１の誘電率とは異なる第２の誘電率を有する第２の誘電体物質が周期的に配列されている、そのような周期構造を有する。高誘電率誘電体物質は、周期構造を持たずかつ第３の誘電率を有する。低誘電率誘電体物質は、周期構造を持たずかつ前記第３の誘電率より低い第４の誘電率を有する。また、電磁波の入力端側から出力端側に向かって、入力側フォトニック結晶部分と、入力側結晶欠陥部分と、中間フォトニック結晶部分と、出力側結晶欠陥部分と、出力側フォトニック結晶部分とが順次配置されている。ここで、入力側フォトニック結晶部分は、フォトニック結晶誘電体複合物質からなる。入力側結晶欠陥部分は、記高誘電率誘電体物質からなる。中間フォトニック結晶部分は、フォトニック結晶誘電体複合物質からなる出力側結晶欠陥部分は、低誘電率誘電体物質からなる。出力側フォトニック結晶部分は、フォトニック結晶誘電体複合物質からなる。
【発明の開示】
【００１２】
本発明の目的は、従来にない広帯域な阻止帯域を発生させることが出来、且つその阻止帯域が制御可能な伝送線路フィルタを提供することである。
本発明の他の目的は、広帯域な阻止帯域中に狭い通過帯域を発生させることが可能で、且つ通過帯域が制御可能な伝送線路フィルタを提供することである。
【００１３】
本発明の伝送線路フィルタは、それぞれの形状が同じで、一方向に周期的に配列された複数の強誘電体と、複数の強誘電体同士を、周期的配列方向に接続する、ストリップ導体とを具備する。
【００１４】
本発明の伝送線路フィルタ制御方法は、（ａ）伝送線路フィルタに任意の伝送波を入力するステップと、（ｂ）前記伝送線路フィルタの長さ方向に周期構造を有する複数の誘電体によって、前記伝送波にブラッグ反射を起こすステップと、（ｃ）前記複数の誘電体の少なくとも１つにおいて、前記伝送線路フィルタの長さ方向に直交する方向に、所定の電圧を印加することによって、前記ブラッグ反射による阻止帯域の周波数を変えるステップと、（ｄ）前記印加電圧を調節することによって、前記阻止帯域の周波数を制御するステップとを具備する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の第１の実施形態における伝送線路フィルタの斜視図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施形態における伝送線路フィルタにおけるマイクロストリップ線路の長さ方向の断面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態における伝送線路フィルタにおけるマイクロストリップ線路の伝送波進行方向に垂直な断面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態における伝送線路フィルタの斜視図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施形態における伝送線路フィルタの上から見たときの平面図である。
【図６】図６は、本発明の一実施例における、伝送線路フィルタとそれにつながる電圧発生器である。
【図７】図７（ａ）は、本発明の一実施例における伝送線路フィルタの、マイクロストリップ線路の長さ方向の断面図である。図７（ｂ）は、本発明の一実施例における伝送線路フィルタの、マイクロストリップ線路の伝送波進行方向に垂直な断面図である。
【図８】図８は、本発明における伝送線路フィルタの伝送特性である。
【図９】図９は、本発明における伝送線路フィルタの伝送特性である。
【図１０】図１０は、一般的な強誘電体の分極−電界特性の模式図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
添付図面を参照して、本発明による伝送線路フィルタを実施するための最良の形態を以下に説明する。【００１７】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における伝送線路フィルタの斜視図である。
本実施形態における伝送線路フィルタは、ストリップ導体３と、グランドプレーン４と、複数の常誘電体１と、複数の強誘電体２とを具備する。複数の常誘電体１は、それぞれ同じ大きさである。また、複数の強誘電体２もそれぞれ同じ大きさである。【００１８】
本実施形態における伝送線路フィルタは、３層構造になっている。ストリップ導体３の層と、グランドプレーン４の層との間に、複数の常誘電体１と、複数の強誘電体２とを具備する中間層がある。この中間層では、複数の常誘電体１と、複数の強誘電体２とが、電磁波の進行方向に交互にかつ周期的に配列されている。【００１９】
複数の強誘電体２のそれぞれには、リード線５を介して電圧源６が接続されている。ここで、リード線５は、複数の強誘電体２のそれぞれに対して、電圧源６の電圧が電磁波の進行方向に直行する方向に印加されるように接続されている。具体的には、一方では、複数の強誘電体２がストリップ導体３に接触する面にリード線５は接続されている。もう一方では、複数の強誘電体２がグランドプレーン４に接触する面にリード線５が接続されている。ここで、リード線５が強誘電体２に接続できるように、グランドプレーン４には、強誘電体２の直下に図示されない孔が開けられている。なお、グランドプレーン４には必ずしも孔が開けられていなくても良い。この場合は、複数の強誘電体２のグランドプレーン４とは反対側の面と、グランドプレーン４とに、リード線５が接続される。この時、複数の強誘電体２に印加される電圧の方向は、グランドプレーンの面に垂直な方向を向くことになり、したがって電磁波の進行方向に直交する方向を向いている。【００２０】
本実施形態における伝送線路フィルタの伝送特性は、波のブラッグ反射を基本原理とする広い阻止帯域を有する。伝送線路フィルタが図１のように電圧源に接続されることにより、強誘電体の厚さ方向に電界が印加され、強誘電体のテンソル誘電率における厚さ方向の成分が変化する。伝送マイクロ波の強誘電体中における電界の方向は、殆どがその厚さ方向であるため伝送波の波長は比誘電率の変化を受けて変化する。その結果、前記の広い阻止帯域の周波数がシフトする。印加電圧の大きさを調整することにより、阻止帯域の周波数を制御することができる。【００２１】
（第２の実施形態）
図２は、本発明の第２の実施形態における伝送線路フィルタの、マイクロストリップ線路の長さ方向の断面図である。また、図３は、本発明の第２の実施形態における伝送線路フィルタの、マイクロストリップ線路の伝送波進行方向に垂直な断面図である。
本実施形態における伝送線路フィルタは、複数の強誘電体２と、ストリップ導体３と、グランドプレーン４と、誘電体層８とを具備している。複数の強誘電体２はそれぞれ同じ大きさである。【００２２】
本実施形態における伝送線路フィルタは、４層構造になっている。一番下の層は、グランドプレーン４である。その上の層は、誘電体層８である。誘電体層８の上に、ストリップ導体３が乗っているが、その幅はグランドプレーン４または誘電体層８の幅よりもずっと短い。一番上には、ストリップ導体３の長さ方向に、複数の強誘電体２が周期的に配置されている。ここで、複数の強誘電体２のそれぞれは、ストリップ導体３を包み込むようにして誘電体層８に乗っている。ただし、複数の強誘電体２はお互いに離れているので、隣り合った２つの強誘電体２の間ではストリップ導体３は露出している。【００２３】
複数の強誘電体２を図２のように周期配列させることにより、伝送線路フィルタの伝送特性は上記と同じ理由により、広い阻止帯域を有する特性となる。強誘電体２を図３のように電圧源と接続することにより、ストリップ導体の幅方向に電界が印加され、強誘電体のテンソル誘電率における当該方向の成分が変化する。伝送マイクロ波の強誘電体中における電界の方向は、殆どがストリップ導体の幅方向であるため、伝送波の波長は比誘電率の変化を受けて変化する。その結果、前記の広い阻止帯域の周波数がシフトする。印加電圧の大きさを調整することにより、阻止帯域の周波数を制御することができる。【００２４】
（第３の実施形態）
図４は、本発明の第３の実施形態における伝送線路フィルタの斜視図である。
本実施形態の伝送線路フィルタは、複数の強誘電体２と、ストリップ導体３と、グランドプレーン４とを具備している。複数の強誘電体２はそれぞれ同じ大きさであって、ストリップ導体３がちょうど通る穴が設けられている。【００２５】
本実施形態の伝送線路フィルタでは、グランドプレーン４の上に周期的に配列された複数の強誘電体２のそれぞれをストリップ導体３が貫通している。複数の強誘電体２はそれぞれ、グランドプレーン４の面に直交する方向に電圧源６の電圧が印加されるように、リード線５が接続されている。そのために、強誘電体２の下においてグランドプレーン４にはリード線５が通るための図示されない穴が開いている。【００２６】
伝送線路フィルタの誘電体層を図４のような構成としても、その伝送特性は広い阻止帯域を伴う。線路を図４のように電圧源に接続することにより、強誘電体の厚さ方向に電界が印加され、そのテンソル誘電率における当該方向の成分が変化する。伝送マイクロ波の強誘電体中における電界の方向は、殆どがその厚さ方向であるため、伝送波の波長は比誘電率の変化を受けて変化する。その結果、前記の広い阻止帯域の周波数がシフトする。印加電圧の大きさを調整することにより、阻止帯域の周波数を制御することができる。【００２７】
（第４の実施形態）
図５は、本発明の第４の実施形態を示す伝送線路フィルタの上から見たときの平面図である。
本実施形態における伝送線路フィルタは、複数の強誘電体２と、複数のストリップ導体３と、誘電体層８とを具備している。複数の強誘電体２は、それぞれ同じ大きさをしている。また、複数のストリップ導体３も、少なくともその一部については、それぞれ同じ大きさをしている。さらに、複数の強誘電体２と、複数のストリップ導体３とは、幅が同じである。【００２８】
本実施形態における伝送線路フィルタでは、誘電体層８の上に、複数の強誘電体２と、複数のストリップ導体３とが、交互に周期的に接続されて乗っている。つまり、ストリップ導体３は周期的に分断されており、分断された部分に強誘電体２が導体の代わりに介在しているような構造を有する。なお、２つの強誘電体２に挟まれて配置された複数のストリップ導体３は、その周期性のために、同じ大きさである必要があるが、両端のストリップ導体３の大きさについてはその限りではない。【００２９】
複数の強誘電体２はそれぞれ同じ方向に電圧源６の電圧が印加されるように、リード線５が接続されている。この印加方向は、誘電体層８の面に平行で、かつ、複数の強誘電体２と複数のストリップ導体３との接続方向に直交する。【００３０】
強誘電体２は、電界をかられた時、印加電界方向に垂直な方向の誘電率成分が大きく変化するような強誘電体である。ストリップ導体３の分断により導体３間に静電容量が発生し、その位置が周期的で大きさが等しいため、上記と同じ理由により、線路の伝送特性は広い阻止帯域を有する特性となる。強誘電体２を図５のように電圧源６と接続することにより、ストリップ導体３の幅方向に電界が印加され、印加電界方向に垂直な方向、すなわち導体の長さ方向の比誘電率が大きく変化する。その結果、導体３間の静電容量が変化し、伝送波の波長は、この変化を受けて変化する。そして、前記の広い阻止帯域の周波数がシフトする。印加電圧の大きさを調整することにより、阻止帯域の周波数を制御することができる。【００３１】
（第５の実施形態）
本発明の第５の実施形態は、図１から図５に示した伝送線路のいずれかであり、且つ周期配列された強誘電体のいくつか、例えばある一点の強誘電体のみが電圧源と接続されているような状態である。この場合、電圧源と接続されている強誘電体のみ比誘電率を変化させることが出来る。強誘電体の比誘電率が変化したとき、広い阻止帯域中に狭い通過帯域が発生するような伝送特性となる。この現象は、完全結晶中に欠陥を導入した場合に、エネルギーバンド構造の禁制帯に欠陥（不純物）準位が発生するのと原理的に同じ現象である。さらに、強誘電体に加える電圧の大きさを変化させることにより、阻止帯域中の通過帯域の周波数を変えることができる。すなわち、強誘電体への印加電圧の大きさを調整することにより、通過帯域の周波数の変化量を制御することが出来る。【００３２】
図６は、本発明の、第１の実施形態に順ずる、第１の実施例を示している。まず、２種の誘電体１、２が伝送波の進行方向に周期的に配列された誘電体層を持つマイクロストリップ線路を作成する。作成には、例えば新しいセラミックス膜形成手法であるエアロゾルデポジション法を用いる。エアロゾルデポジション法は、任意の基板上に室温で数ミクロンから数十ミクロンのセラミックス膜を形成することが出来る手法である。例えば、４センチメートル角の平板状の銅基板上に、膜パターニング用のマスクを用いてアルミナとチタン酸バリウムの膜を図５のように交互に周期配列させる。これらのストリップ導体長さ方向の幅および厚さは、例えば、それぞれ２ミリメートル、約１０ミクロンとする。アルミナとチタン酸バリウムの導体長さ方向の繰り返し回数を１０回とすると、線路の全長は基板サイズと同じ４センチメートルである。誘電体層形成後、スパッタリング装置などの薄膜形成装置とマスクを用いて、例えば長さ４センチメートル、幅１ミリメートルのストリップ導体を形成する。線路作成後、図６のように強誘電体２に銀ペースト１０を塗布し、リード線５を介して線路と電圧発生器１１を接続する。尚、銅基板４には機械的に穴を開け、強誘電体底面にも銀ペースト１０を塗布して、リード線５により強誘電体底面と電圧発生器を接続する。また、伝送マイクロ波が電圧発生器側に漏れ出さないように、リード線５に微小フェライトコア１２を装着する。【００３３】
図８は、図６における上記伝送線路フィルタの伝送特性を示している。強誘電体であるチタン酸バリウムに電圧を印加した場合と印加しない場合の比較結果である。アルミナの比誘電率は９、チタン酸バリウムのそれは、電圧を印加した場合としない場合で、それぞれ２００、１００である。電磁波の透過量が極端に小さい阻止帯域の幅がＧＨzオーダーであり、また電圧の印加によってそれが大きくシフトしている。印加電圧の大きさを変えることにより、阻止帯域の周波数を変えることが出来る。すなわち、印加電圧を調整することにより、阻止帯域の周波数を制御することができる。【００３４】
尚、強誘電体はチタン酸バリウムに限定されるものではなく、例えばジルコン酸チタン酸鉛、ランタンが添加されたジルコン酸チタン酸鉛であっても良い。【００３５】
図７（ａ）および（ｂ）は、本発明の第２の実施例を示しており、前記第２の実施形態に関するものである。図７（ａ）は、本実施例における伝送線路フィルタの、マイクロストリップ線路の長さ方向の断面図である。図７（ｂ）は、本実施例における伝送線路フィルタの、マイクロストリップ線路の伝送波進行方向に垂直な断面図である。強誘電体２の両端に電極１３を形成し、電極１３は誘電体層８を貫くビア１４と接続され、さらにビア１４はグランド層４に存在するパッド１５と接続されている。強誘電体２は、例えば前記エアロゾルデポジション法により形成でき、電極１３はマスクを用いてスパッタリング法などの薄膜形成手法を用いて形成できる。強誘電体２と電圧発生器をビア１４、パッド１５、およびパッドに接続されるリード線を介して接続し、強誘電体に電圧を印加することにより、前記の広い阻止帯域の周波数がシフトする。印加電圧の大きさを調整することにより、阻止帯域の周波数を制御することができる。【００３６】
本発明の第３の実施例は、第１の実施例の伝送線路において中央の強誘電体のみに電圧を印加するというものである。すなわち、マイクロストリップ線路を例えば第一の実施例の内容に従って作成し、作成後、中央の強誘電体のみに銀ペーストを塗布し、リード線を介して強誘電体と電圧発生器を接続する。尚、銅基板には機械的に穴を開け、中央の強誘電体底面にも銀ペーストを塗布して、リード線により強誘電体底面と電圧発生器を接続する。また、伝送マイクロ波が電圧発生器側に漏れ出さないように、リード線に微小フェライトコアを装着する。【００３７】
図９は、上記伝送線路フィルタの伝送特性を示しており、中央のチタン酸バリウムのみに電圧を印加した場合と印加しない場合の比較結果である。電圧値は、異なる２種の値としている。アルミナの比誘電率は９、チタン酸バリウムのそれは、電圧を印加した場合、４０（太い実線）あるいは２０（破線）、印加しない場合、１００（細い実線）である。電圧印加により、広い阻止帯の中に狭い通過帯が発生し、また電圧値の違いによってその周波数が異なる。すなわち、強誘電体への印加電圧の大きさを調整することにより、通過帯の周波数を制御することが出来る。【００３８】
尚、本実施例では電圧を印加する場所を中央に存在する強誘電体としたが、印加場所は限定されるものではない。また、一箇所のみではなく、幾つかの強誘電体に電圧を印加してもよい。【００３９】
これまで説明したように、本発明による伝送線路フィルタにおいて、その誘電体層を異種の誘電体が電磁波の進行方向に交互に周期配列された構造とする。且つ異種の誘電体のうち、どちらか一方を強誘電体とし、強誘電体に電圧を加えることにより阻止帯域を変化させる。【００４０】
また、伝送線路フィルタにおいて、ストリップ導体の一部に強誘電体を介在させ、かつ前記強誘電体を導体の長さ方向に周期的に存在させ、強誘電体に電圧を加えることによっても阻止帯域の周波数を変化させることが出来る。【００４１】
誘電体層を２種の異なる誘電体で構成し、且つそれらを電磁波の進行方向に交互に周期配列させた伝送線路の電磁波伝搬特性は、誘電体層の比誘電率が周期的に変化するため、結晶におけるブラッグ反射と同様の作用により、１ＧＨｚ以上の帯域を有する広い阻止帯域を有する。【００４２】
また、ストリップ導体の一部に強誘電体が介在し、かつ強誘電体が導体の長さ方向に周期的に存在する伝送線路においても、ストリップ導体部分の比誘電率が周期的に変化するため、その伝送特性は１ＧＨｚ以上の帯域を有する広い阻止帯域を有する。【００４３】
一方、一般に強誘電体の分極−電界特性は図１０のようなヒステリシスを伴う非線形な特性を有するが、本発明は強誘電体の比誘電率を、このような非線形な分極−電界特性を利用して変化させることによりフィルタ特性を変化させることが出来る伝送線路である。誘電体の比誘電率は、それが異方性を持たないと仮定した場合、
εｒ＝Ｐ／（ε０・Ｅ）＋１  （…式１）
（εｒ：比誘電率、Ｐ：分極ベクトル、ε０：真空の誘電率、Ｅ：電界ベクトル）
と表すことが出来る。従って、分極Ｐが電界Ｅに対して線形、すなわちＰ＝ａＥ（ａ：定数）であれば比誘電率は電界により変化しないが、強誘電体の場合、比誘電率は異方性を持ち（テンソルで表され）、図１０に示すように分極は電界に対して非線形である。このため、強誘電体の比誘電率は電界に応じて変化する。【００４４】
従って、広い阻止帯域を発生させることが可能な上記伝送線路フィルタにおける強誘電体に電界をかけることにより強誘電体の比誘電率が変化する。その結果、強誘電体を透過する電磁波の波長短縮率が変化し、阻止帯域の周波数がシフトする。すなわち、周期的に配列した強誘電体に電圧を加えることにより阻止帯域を変化させることが出来、電圧の大きさを調整することにより、その変化量を制御することが可能である。【００４５】
また、上記伝送線路における周期配列された強誘電体のいくつか、例えばある一点の強誘電体に電圧を加えることにより、その点のみ比誘電率の異なる強誘電体が実現する。このような時、広い阻止帯域中に狭い通過帯域が発生するような伝送特性が得られる。すなわち、阻止帯域中における所望の周波数の信号だけを通過させることの出来るフィルタが実現する。この現象は、完全結晶中に欠陥を導入した場合に、エネルギーバンド構造の禁制帯に欠陥（不純物）準位が発生するのと原理的に同じ現象である。【００４６】
さらに、強誘電体に加える電圧の大きさを変化させることにより、阻止帯域中の通過帯域の周波数を変えることができる。すなわち、強誘電体への印加電圧の大きさを調整することにより、通過帯域の周波数の変化量を制御することが可能である。【００４７】
本発明では、従来にない広帯域な阻止帯域を発生させることが出来、且つそれが制御可能な伝送線路フィルタを提供できる結果、新しいマイクロ波回路用受動素子として利用することが出来る。【００４８】
また、本発明では、広帯域な阻止帯域中に狭い通過帯域を発生させることが出来、且つ通過帯域が制御可能な伝送線路フィルタを提供できる結果、従来にないフレキシブルなフィルタとして利用出来、マイクロ波回路の性能が向上可能となる。
【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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【国際調査報告】
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