(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数枚の誘電体シートと、少なくとも３層以上のシールド電極層と、少なくとも２層以上のストリップライン共振器電極層を積層して一体焼成することにより積層体を構成し、少なくとも一層の前記シールド電極層により前記積層体を上下２つの積層体部分に区切り、一方の前記積層体部分には少なくとも一層の前記ストリップライン共振器電極層にて受信フィルタを構成し、他方の前記積層体部分には少なくとも一層の別の前記ストリップライン共振器電極層にて送信フィルタを構成し、それぞれ積層体の上下を前記シールド電極層を用いてシールドすることにより、前記受信フィルタと前記送信フィルタを上下に積み重ねて一体構造にした積層型誘電体アンテナ共用器。
【請求項２】
送信端子と受信端子を異なる側面の側面電極で形成した請求項１記載の積層型誘電体アンテナ共用器。
【請求項３】
前記ストリップライン共振器電極層はそれぞれ複数の先端短絡ストリップライン共振器で構成され、送信端子と直接結合する前記ストリップライン共振器と受信端子と直接結合する前記ストリップライン共振器の短絡端の方向をそれぞれ違う側面方向に設定した請求項１記載の積層型誘電体アンテナ共用器。
【請求項４】
前記シールド電極層は少なくとも４層以上を有し、少なくとも２層の前記シールド電極層に複数枚の前記誘電体シートを挟み込んだで構成した分離層により前記積層体を上下２つの積層体部分に区切り、前記分離層の間の誘電体シート上にインピーダンス整合素子を電極パターンにより形成した請求項１に記載の積層型誘電体アンテナ共用器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、主として携帯電話機などの高周波無線機器で用いられる誘電体アンテナ共用器に関するものである。さらに詳しくは、誘電体シートと電極層を積層して一体焼成した積層構造を持つ積層型誘電体アンテナ共用器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、移動体通信の発展にともない、アンテナ共用器は多数の携帯電話機や自動車電話機で使用されている。アンテナ共用器は１本のアンテナを送信機と受信機で共用するための装置であり、送信フィルタと受信フィルタの組み合わせにより構成される。以下に図面を参照しながら、従来のアンテナ共用器の一例について説明する。
【０００３】
図４６は従来のアンテナ共用器の分解斜視図を示すものである。図４６において、７０１から７０６は誘電体同軸共振器、７０７は結合基板、７０８は金属製ケース、７０９は金属製カバー、７１０から７１２は直列キャパシタ、７１３と７１４はインダクタ、７１５から７１８は結合キャパシタ、７２１から７２６は結合ピン、７３１は送信端子、７３２はアンテナ端子、７３３は受信端子、７４１から７４７は結合基板７０７上に形成された電極パターンである。
【０００４】
誘電体同軸共振器７０１、７０２、７０３と、直列キャパシタ７１０、７１１、７１２と、インダクタ７１３、７１４は送信バンドエリミネーションフィルタを構成する。また、誘電体同軸共振器７０４、７０５、７０６と、結合キャパシタ７１５、７１６、７１７、７１８は受信バンドパスフィルタを構成する。
【０００５】
送信フィルタの一端は送信機と電気的に接続される送信端子に接続され、送信フィルタの他端は受信フィルタの一端と接続されると共に、アンテナに電気的に接続されるアンテナ端子に接続される。受信フィルタの他端は受信機に電気的に接続される受信端子に接続される。
【０００６】
以上のように構成されたアンテナ共用器について、以下その動作について説明する。まず、送信バンドエリミネーションフィルタは送信周波数帯域の送信信号に対して小さな挿入損失を示し、送信信号をほとんど減衰させることなく送信端子からアンテナ端子へと伝達させることができる。また、受信周波数帯域の受信信号に対しては大きな挿入損失を示し、受信周波数帯域の入力信号はほとんど反射されるため、アンテナ端子から入力された受信信号は受信バンドパスフィルタの方へ戻ってくるという動作を示す。
【０００７】
一方、これに対して、受信バンドパスフィルタは受信周波数帯域の受信信号に対して小さな挿入損失を示し、受信信号をほとんど減衰させることなくアンテナ端子から受信端子へと伝達させることができる。また、送信周波数帯域の送信信号に対しては大きな挿入損失を示し、送信周波数帯域の入力信号はほとんど反射されるため、送信フィルタからやってきた送信信号はアンテナ端子の方へ送り出されるという動作を示す。
【０００８】
しかしながら上記のような構成では、誘電体同軸共振器の製造において、セラミックの微細加工に限界があるため、小型化が難しいという問題点を有していた。また、キャパシタやインダクタなどの部品を多数使用するため、同じく小型化が難しいという問題点を有するほかに、組立コストの低減も困難であるという問題点を有していた。
【０００９】
一方、誘電体フィルタは上記したアンテナ共用器の構成要素であると共に、携帯電話機などの無線機器において、単独のフィルタとしても多数使用され、一層の小型化、高性能化が要望されている。以下に図面を参照しながら、上記した構成例とは異なる別の構成を有する従来のブロック型誘電体フィルタの例について説明する。
【００１０】
図４７は従来例のブロック型誘電体フィルタの透視斜視図を示すものである。図４７において、１２００は誘電体ブロック、１２０１から１２０４は貫通孔、１２１１から１２１４及び１２２１、１２２２、１２３０は電極である。誘電体ブロック１２００は、電極１２２１、１２２２などが形成されている面のそれらの電極の周辺部を除いて、貫通孔１２０１から１２０４の表面も含めて全面が電極に覆われている。
【００１１】
以上のように構成された誘電体フィルタについて、以下その動作について説明する。貫通孔１２０１から１２０４の中の表面電極は共振器の役割を果たし、電極１２３０はシールド電極の役割を果たしている。電極１２１１から１２１４は貫通孔の電極で構成される共振器の共振周波数を下げるためのものであり、ローディング容量電極の働きをしている。本来、４分の１波長先端短絡伝送線路は共振周波数において結合せずバンドストップ特性を示すが、この様にして共振周波数を下げることにより、フィルタの通過帯域で伝送線路どうしの電磁界結合が生じバンドパスフィルタを構成できる。電極１２２１、１２２２は入出力結合容量電極であり、これら電極と共振器及びローディング容量電極との間の容量により入出力の結合が行われる。
【００１２】
このフィルタの動作原理は文献（G.L.Matthaei、"Comb-Line Band-Pass Filters of Narrow or Moderate Bandwidth":the microwave journal,August,1963）などに示されている、いわゆるコムラインフィルタと呼ばれるものの変形である。ここで示した従来例のブロック型フィルタは、コムラインフィルタを誘電体セラミックで構成したものである（例えば、米国特許明細書第4431977 号参照）。コムラインフィルタでは、バンドパス特性を実現するために必ず共振周波数を下げるローディング容量が必要である。
【００１３】
図４８は従来例のコムライン型誘電体フィルタの伝達特性を示すものである。伝達特性は、帯域外の減衰量が中心周波数から離れるにしたがって単調に増加するチェビシェフ特性を示している。
【００１４】
しかしながら上記のような構成では、伝達特性の通過帯域近傍に減衰極を有する楕円関数特性を実現することはできないので、フィルタの性能として選択度が十分でないという問題点を有していた。
【００１５】
さらに、このような誘電体フィルタにおいても小型化、薄型化のために、同軸型に比べて薄くできる平面型の積層型誘電体フィルタが今後有望視されており、実現のためのいくつかの試みが為されている。以下に図面を参照しながら、従来の積層型誘電体フィルタの例について説明する。まず、集中定数型キャパシタとインダクタを積層構造にした、積層型誘電体フィルタとして最初に実用化された積層型ＬＣフィルタについて説明する。
【００１６】
図４９は従来の積層型ＬＣフィルタの構造を示す分解斜視図である。図４９において、１と２は厚い誘電体層である。誘電体シート３の上にはインダクタ電極３ａ，３ｂが、誘電体シート４の上にはキャパシタ電極４ａ，４ｂが、誘電体シート５の上にはキャパシタ電極５ａ，５ｂが、また、誘電体シート７の上にはシールド電極７ａ，７ｂが形成されている。電極保護の誘電体シート６とこれら誘電体層と誘電体シートを全て重ねて、全体が積層化された構造になる。
【００１７】
以上のように構成された誘電体フィルタについて、以下その動作を説明する。まず、対向するキャパシタ電極４ａと５ａ及び４ｂと５ｂはそれぞれ平行平板キャパシタを構成する。各平行平板キャパシタは、インダクタ電極３ａ、３ｂと側面電極８ａ、８ｂを介して直列に接続され共振回路として働く。２つのインダクタは磁気的に結合している。側面電極８ｂは接地電極とし、側面電極８ｃはインダクタ電極につながった端子３ｃ、３ｄと接続されて入出力端子となるバンドパスフィルタが構成される（例えば、特開平３−７２７０６号公報）。
【００１８】
さらに別の例の従来の積層型誘電体フィルタについて、以下に図面を参照しながら説明する。図５０は従来の積層型誘電体フィルタの構造を示す分解斜視図である。図５０において、４分の１波長ストリップライン８２０、８２１が誘電体基板８１９の上に形成されている。入出力電極８２３、８２４はストリップライン８２０、８２１と同じ平面上に形成されている。ストリップライン８２０は、入出力電極８２３と対向する第１の線路幅ｗ１を持つ第１の部分８２０ａと、第１の線路幅より狭い第２の線路幅を持つ第２の部分８２０ｂと、第１の線路幅ｗ１より狭く第２の線路幅ｗ２より広い第３の線路幅を持つ第３の部分８２０ｃで構成されている。同様に、ストリップライン８２１は、入出力電極８２４と対向する第１の線路幅ｗ１を持つ第１の部分８２１ａと、第１の線路幅より狭い第２の線路幅を持つ第２の部分８２１ｂと、第１の線路幅ｗ１より狭く第２の線路幅ｗ２より広い第３の線路幅を持つ第３の部分８２１ｃで構成されている。ストリップライン８２０、８２１は短絡電極８２２で接続され、共振器８０１ｂはπ型の形状になっている。誘電体基板８１９は接地電極８２５、８２６で挟み込まれている。一方の側面８１９ａには側面電極８２７、８２８が形成され、接地電極８２５、８２６と短絡電極８２２を接続する。他方の側面８１９ｂには入出力電極８２３、８２４とそれぞれ接続される側面電極が形成される。ストリップライン８２０、８２１は入出力電極８２３、８２４とそれぞれ容量結合して、フィルタが構成されている（例えば、米国特許第5248949 号明細書参照）。
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の特開平３−７２７０６号公報で提案されている例では、小型化のためにインダクタ電極どうしを近づけて間隔を狭くすると、共振器間の磁界結合が大きくなりすぎて帯域の狭い良好なバンドパス特性が実現しにくくなるという問題点を有していた。また、インダクタ電極の無負荷Ｑ値を高くすることは困難であるため、フィルタの挿入損失が大きいという問題点を有していた。また、米国特許第5248949 号明細書で提案されている例では、従来のブロック型誘電体フィルタと同様に、伝達特性の通過帯域近傍に減衰極を有する楕円関数特性を実現することはできないので、フィルタの性能として選択度が十分でないという問題点を有していた。
【００２０】
本発明は、前記従来の問題を解決するため、低損失で高選択度を有する良好なバンドパス特性を持ち、低コストなアンテナ共用器を提供することを目的とする。特に、小型で薄い平面型構造を持つ積層型誘電体アンテナ共用器を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明の積層型誘電体アンテナ共用器は、複数枚の誘電体シートと、少なくとも３層以上のシールド電極層と、少なくとも２層以上のストリップライン共振器電極層を積層して一体焼成することにより積層体を構成し、少なくとも一層の前記シールド電極層により前記積層体を上下２つの積層体部分に区切り、一方の前記積層体部分には少なくとも一層の前記ストリップライン共振器電極層にて受信フィルタを構成し、他方の前記積層体部分には少なくとも一層の別の前記ストリップライン共振器電極層にて送信フィルタを構成し、それぞれ積層体の上下を前記シールド電極層を用いてシールドすることにより、前記受信フィルタと前記送信フィルタを上下に積み重ねて一体構造にしたものである。
【００２２】
前記構成においては、送信端子と受信端子を異なる側面の側面電極で形成したことが好ましい。
【００２３】
また前記構成においては、ストリップライン共振器電極層はそれぞれ複数の先端短絡ストリップライン共振器で構成され、送信端子と直接結合するストリップライン共振器と受信端子と直接結合するストリップライン共振器の短絡端の方向をそれぞれ違う側面方向に設定したことが好ましい。
【００２４】
また前記構成においては、シールド電極層は少なくとも４層以上を有し、少なくとも２層のシールド電極層に複数枚の誘電体シートを挟み込んだで構成した分離層により前記積層体を上下２つの積層体部分に区切り、分離層の間の誘電体シート上にインピーダンス整合素子を電極パターンにより形成したことが好ましい。
【００２５】
【作用】
本発明の積層型誘電体アンテナ共用器によれば、複数枚の誘電体シートと、少なくとも３層以上のシールド電極層と、少なくとも２層以上のストリップライン共振器電極層を積層して一体焼成した積層体において、一層の前記シールド電極層により上下２つの積層体部分に区切り、一方の前記積層体部分には受信フィルタを構成し、他方の前記積層体部分には送信フィルタを構成し、受信フィルタと送信フィルタを上下に積み重ねた一体構造にしたことにより、小型、薄型で低コストのアンテナ共用器を実現することができる。また、全体がシールドされた表面実装デバイス（ＳＭＤ）になっており、入出力の結合素子などは全て内層電極パターンで構成されるため、外付けの部品が不要になる。
【００２６】
前記構成において、送信端子と受信端子を異なる側面の側面電極で形成することにより、送信端子と受信端子間に十分なアイソレーションをとることができる。また、ストリップライン共振器電極層はそれぞれ複数の先端短絡ストリップライン共振器で構成され、送信端子と直接結合する前記ストリップライン共振器と受信端子と直接結合する前記ストリップライン共振器の短絡端の方向をそれぞれ違う側面方向に設定したことにより、同様に送信端子と受信端子間に十分なアイソレーションをとることができる。
【００２７】
また前記構成において、さらに容量電極層を加えたことにより、結合キャパシタを介した容量結合方式を構成できるため、コムラインフィルタで必要な磁界結合線路が不要となり、送信フィルタ、受信フィルタともに小型にできる。
【００２８】
また前記構成において、積層体を上下２つの積層体部分に区切る２層のシールド電極層間の誘電体シート上にインピーダンス整合素子を電極パターンにより形成したことにより、分離層の間の誘電体シート上にインピーダンス整合素子としてインダクタもしくはキャパシタを形成することにより、送信フィルタと受信フィルタとアンテナ端子間の良好な整合特性を実現することができる。
【００２９】
【実施例】
以下実施例を用いて本発明をさらに具体的に説明する。
【００３０】
アンテナ共用器は、送信フィルタと受信フィルタの組み合わせにより構成される。本参考例では、まずアンテナ共用器を構成する個々のフィルタに関して、本発明の技術を適用した積層型及びブロック型誘電体フィルタについて記述し、最後にそれらを組み合わせた積層型アンテナ共用器について記述する。
【００３１】
（参考例１）
以下本発明の第１の参考例の積層型誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。図１は本発明の第１の参考例における誘電体フィルタの分解斜視図を示すものである。図１において、１０ａ、１０ｂは厚い誘電体シートである。誘電体シート１０ａの上にはストリップライン共振器電極１１ａ，１１ｂが、誘電体シート１０ｃの上には容量電極１２ａ、１２ｂが形成されている。
【００３２】
ストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂは、一端が接地された特性インピーダンスが高い第１の伝送線路部１７ａ、１７ｂと一端が開放された特性インピーダンスが低い第２の伝送線路部１８ａ、１８ｂの他端どうしを縦続接続して構成される全線路長が４分の１波長より短いＳＩＲ（Stepped Impedance Resonator）構造を持っている。ＳＩＲ構造については、文献（M.Makimoto et al., "Compact Bandpass Filters Using Stepped Impedance Resonators", Proceedings of The IEEE, VOL.67, NO.1, pp.16-19, January 1979）或いは米国特許（USP4506241号明細書）に詳細に記述されている。ＳＩＲにより共振器の線路長を４分の１波長より短くできることは既知の技術である。
【００３３】
これに対して本発明の構造が従来技術と大きく異なる点は、各共振器がＳＩＲ構造であると同時に、第１の伝送線路部どうしを互いに電磁界結合させると共に、第２の伝送線路部どうしも互いに電磁界結合させ、各伝送線路どうしの線路間距離を変えるなどして、それぞれの電磁界結合量を独立に設定している点である。
【００３４】
第１の伝送線路の短絡端側は共通接地電極１６を介して接地される。共通接地電極１６を介して接地することにより、接地を確実にできると共に、誘電体シートを切断する際の切断誤差による共振周波数のばらつきを低減することができる。
【００３５】
ストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂと入出力端子１４ａ、１４ｂは、ストリップライン共振器電極の開放端で容量電極１２ａ、１２ｂを介して容量結合している。容量結合方式は、コムラインフィルタで通常用いられている磁界結合方式と比べて、結合線路が不要なためフィルタを小型にできるという利点を有する。本フィルタ構造への容量結合方式の適用は、後述の設計法確立によって初めて可能になった。さらに、結合容量は開放端で結合させることにより、小さな容量で済むという特徴がある。
【００３６】
また、誘電体シート１０ｂの上にはシールド電極１３ａ，誘電体シート１０ｄの上にはシールド電極１３ｂが形成されている。各シールド電極は、側面電極で形成された接地端子１５ａ、１５ｂ、１５ｃ、１５ｄにより接地される。本発明の構造ではフィルタ全体がシールド電極に覆われているため、フィルタ特性が外部の影響を受けにくい。
【００３７】
電極保護の誘電体シート１０ｅとこれら誘電体シートを全て重ねて、全体を積層化した構造とする。誘電体材料としては、例えば文献（H.Kagata et al., "Low-fire Microwave Dielectric Ceramics and Multilayer Devices with SilverInternal Electrode", Ceramic Transactions, vol.32, The American CeramicSociety Inc., pp.81-90）で示される比誘電率５８のＢｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ系のセラミックなど、約９５０℃以下で焼成可能なセラミック材料を用いてグリーンシート化し、銀、銅、金などの導電率の高い金属ペーストで電極パターンを印刷すると共に、積層し一体焼成する。このように、ストリップライン共振器を用いて積層構造にした場合には、大幅な薄型化が可能になる。
【００３８】
以上のように構成された誘電体フィルタについて、以下図１及び図２を用いてその動作を説明する。
【００３９】
まず図２は第１の参考例の誘電体フィルタの等価回路図を示すものである。図２のフィルタの伝達特性は並行結合伝送線路の偶奇モードインピーダンスを用いて計算することができる。図２において、２１、２２は入出力端子、１７ａ、１７ｂはストリップライン共振器の第１の伝送線路部、１８ａ、１８ｂはストリップライン共振器の第２の伝送線路部、キャパシタ２３、２４はストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂと容量電極１２ａ、１２ｂの間で構成される入出力結合容量である。
【００４０】
以下、２段フィルタの場合について、本発明第１の参考例のフィルタ設計方法について説明する。
【００４１】
第１の伝送線路部の偶奇モードインピーダンスをそれぞれＺe1、Ｚo1とし、第２の伝送線路部の偶奇モードインピーダンスをそれぞれＺe2、Ｚo2とする。各々の伝送線路部の４ポートインピーダンスマトリクスは、例えば文献（T.Ishizaki et al.,"A Very Small Dielectric Planar Filter for Portable Telephones"：1993 IEEE MTT-S Digest H-1）を参照して、下記式（数１）で与えられる。
【００４２】
【数１】
0003696864.tif 000002
【００４３】
したがって、２端子対回路２５の２ポートアドミタンスマトリクスは、これらを縦続接続し、一端側を接地し、他端側を入出力端子とする事により、本発明の構造に対して下記式（数２）の様に新たに導出した。
【００４４】
【数２】
0003696864.tif 000003
【００４５】
但し、第１の伝送線路部と第２の伝送線路部の線路長は同じ線路長Ｌに設定した。線路長を同じにすることによって、共振器長を最も短くできるだけでなく、非常に複雑な計算式が簡単な形に整理され、解析的に設計することが可能になる。また、Ｋe 、Ｋo 、α、β、ｔ´は下記式（数３）で定義した。
【００４６】
【数３】
0003696864.tif 000004
【００４７】
フィルタの設計は、まず、設計仕様から中心周波数ｆo 、減衰極周波数ｆp 、帯域幅ｂｗ、帯域内リップル量Ｌr などを決める。これらの値からフィルタ設計に必要なｇパラメータの値が求まり、したがって段間アドミタンスＹ3 と変形アドミタンスインバータの並列アドミタンスＹ01e 及び入出力結合容量（Ｃ01）２３、２４が求まる。ｇパラメータ、Ｙ3 、Ｙ01e 、Ｃ01の導出は文献（G.L.Matthaei et al.,"Microwave Filters, Impedance-Matching Networks, and Coupling Structures": McGraw-Hill, 1964）に示されている。
【００４８】
ここで、（数３）のｔ´においてｆをｆo またはｆp とおいたものをそれぞれt´o 、t´p と定義する。したがって、設計するフィルタ特性を実現するために必要な式は、減衰極周波数ｆp を与える下記式（数４）と、フィルタ中心周波数ｆo を与える下記式（数５）と、段間アドミタンスＹ3 を与える下記式（数６）である。これらの３式を同時に満たす解が、本発明第１の参考例の誘電体フィルタの設計値である。
【００４９】
【数４】
0003696864.tif 000005
【００５０】
【数５】
0003696864.tif 000006
【００５１】
【数６】
0003696864.tif 000007
【００５２】
次に、ストリップラインの構造パラメータを考慮しつつ、Ｚe1とＺe2すなわちＺe1とＫe （＝Ｚe2／Ｚe1）を適当に任意に定める。前記式（数２）と前記式（数３）からβが消去できて、t´o とt´p が求まる。したがって各伝送線路部の線路長Ｌが決定される。
【００５３】
ストリップラインの開放端にローディング容量が存在する場合は、フィルタの設計式で前記式（数５）を下記式（数７）に変更すればよい。
【００５４】
【数７】
0003696864.tif 000008
【００５５】
ここで、ＹL はローディング容量によるアドミタンスである。
【００５６】
次に、本参考例のフィルタの設計例を示す。表１は中心周波数ｆo を１０００ＭＨｚ、帯域幅ｂｗを５０ＭＨｚ、帯域内リップルＬr を０．２ｄＢとし、減衰極の周波数ｆp をそれぞれ第１の試作フィルタでは８００ＭＨｚ、第２の試作フィルタでは１２００ＭＨｚとして設計した場合の回路パラメータ設計値である。
【００５７】
【表１】
0003696864.tif 000009
【００５８】
ここで誘電体シートの比誘電率は５８である。ゆえに、ｋは０．１３１、Ｚe1は２０Ω、Ｋe は０．５とした。また、開放端の不連続部によるローディング容量は３ｐＦと見積もった。
【００５９】
任意の偶モードインピーダンス・ステップ比Ｋe の値に対しては、Ｋe と規格化された共振器線路長Ｓの関係は図３の様になる。規格化された共振器線路長Ｓとは、本フィルタの共振器線路長を伝搬波長の４分の１波長で割った値である。このように、本参考例のフィルタでは共振器をＳＩＲ構造にすることにより、ローディング容量がなくても線路長を４分の１波長より短くできて、フィルタの小型化が実現できる。すなわち、偶モードインピーダンス・ステップ比Ｋe が小さいほど共振器線路長は短くなる。
【００６０】
また、Ｋe と第１の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ1 （＝Ｚe1／Ｚo1）及び第２の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ2 （＝Ｚe2／Ｚo2）の関係は図４の様になる。Ｋe が大きいと第２の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ2 が大きくなりストリップライン共振器間のギャップを小さくしなければならないため、実現が難しい。逆にＫe が小さいと第１の伝送線路部の偶モードインピーダンスＺe1がかなり高くなりストリップラインの線路幅を狭くしなければならないため、これも実現が難しい。したがって、Ｋe には実現し易い適当な値の範囲がある。また、本参考例の構成で良好なフィルタ特性を実現するためには、図４で示されるように、第１の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ1 及び第２の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ2 がそれぞれ1.05以上、1.1以上必要であることがわかる。
【００６１】
図５は、偶モードインピーダンスＺe 偶奇モードインピーダンス比Ｐの関係をストリップラインの構造をパラメータとして説明した設計チャートである。図５は、比誘電率を５８、ストリップラインと上下のシールド電極の間の誘電体シートの厚さをそれぞれ０．８ｍｍにした場合に、ストリップラインの線路幅ｗが０．２ｍｍから２．０ｍｍ、並行ストリップライン間のギャップｇが０．１ｍｍから２．０ｍｍについて計算したものである。
【００６２】
図５を用いて、図４で求めた伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐが実現可能かどうかをチェックする事ができる。その結果、前述の表１の回路パラメータを実現する構造パラメータの値は、図５を用いて表２の様に求まる。
【００６３】
【表２】
0003696864.tif 000010
【００６４】
表２の設計では、伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐは、線路間距離、すなわちギャップｇを変えることによって調整されている。線路間距離による結合度の調整は電極パターンの変更のみで調整可能なため、誘電体シートの厚さを変えるやり方などに比べてはるかに容易に実現でき、かつ、共振器の無負荷Ｑ値の劣化がないという利点を有する。
【００６５】
図６は、第１の参考例における誘電体フィルタの伝達特性の設計値のシミュレーション結果を示すグラフである。また、図７は試作した本参考例のフィルタの特性を示し、実線は実測値、破線は試作した形状についての計算値である。いずれも、（ａ）は下側極を持つ第１の試作フィルタの特性で、（ｂ）は上側極を持つ第２の試作フィルタの特性である。これらの図では設計の周波数に減衰極が発生していることが示されている。
【００６６】
本発明で明らかになったことは、ＳＩＲ構造の共振器の第１の伝送線路部どうし及び第２の伝送線路部どうしをそれぞれ互いに電磁界結合させることにより、共振器長を短くできるだけでなく、設計した周波数に減衰極を形成でき、より優れた選択度を実現できるという新たな効果が得られるということである。
【００６７】
以上のように本参考例によれば、一端が接地された第１の伝送線路部と一端が開放され前記第１の伝送線路部より特性インピーダンスが低い第２の伝送線路部の他端どうしを縦続接続して構成される全線路長が４分の１波長より短いＳＩＲ構造を持つ少なくとも２つ以上のＴＥＭモード共振器を具備し、第１の伝送線路部どうしを互いに電磁界結合させると共に、第２の伝送線路部どうしを互いに電磁界結合させ、両者の電磁界結合量をそれぞれ独立に設定することにより、伝達特性に通過帯域と減衰極を発生させ、小型で高選択度を有する誘電体フィルタを実現することができる。
【００６８】
なお、本参考例においては、共振器としてストリップライン共振器を例示して説明したが、ＴＥＭモード共振器であればいかなる構成の共振器でも良く、これは以下の参考例についても同様である。
【００６９】
（参考例１の応用例）
以下本発明の第１の参考例の変形の積層型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図８は本発明の第１の参考例の変形を示す積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。図８において、図１の構成と同じものについては同じ参照番号を付している。
【００７０】
本参考例の動作原理は第１の参考例と同じである。本参考例が、図１で示される第１の参考例と異なる点は、容量電極２９ａ、２９ｂをストリップライン共振器電極層と同じ誘電体シート１０ａ上に形成したことである。そのために、第１の参考例の誘電体シート１０ｃが不要になり、電極の印刷回数を１回減らすことができると共に、フィルタ特性のばらつきの要因となっていた誘電体シート１０ｃの厚さの管理が要らなくなるという大きな利点がある。
【００７１】
また、容量電極で構成されるキャパシタをインターディジタル型のキャパシタとして形成することにより、大きな容量を簡単に得ることができるため、広帯域な特性も実現することができる。
【００７２】
（参考例２）
以下本発明の第２の参考例のブロック型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図９（ａ）は本発明の第２の参考例を示すブロック型誘電体フィルタの透視斜視図、図９（ｂ）は本発明の第２の参考例を示すブロック型誘電体フィルタのＡ−Ａ´面の断面図である。本参考例において第１の参考例と異なるのは、ＴＥＭモード共振器としてストリップライン共振器の代わりに誘電体ブロックの貫通孔で形成されるブロック型同軸共振器を用いた点である。
【００７３】
図９において、１０１０は誘電体ブロック、１０１１、１０１２、１０１３、１０１４は共振器電極、１０１５、１０１６は入出力結合容量電極、１０１７はシールド電極である。各共振器電極は特性インピーダンスが高い第１の伝送線路部１０３１、１０３２、１０３３、１０３４と、特性インピーダンスが低い第２の伝送線路部１０２１、１０２２、１０２３、１０２４から構成され、それぞれが互いに電磁界結合をしている。
【００７４】
電磁界結合の大きさは各伝送線路部の間の距離を変えるか、もしくは、誘電体ブロックに切り欠きや小孔を設けて誘電体を削り取ることにより調整できる。
【００７５】
本参考例では第１の参考例と同様の効果を有するほかに、同軸共振器を用いることにより、誘電体セラミックをプレス成形し焼成すればよいので製造し易い。また、焼成温度の高いセラミック材料でよいため、高誘電率の材料を使用することができ、フィルタを小型化することができる。また、ストリップライン共振器より無負荷Ｑ値が少し高いため、フィルタの挿入損失を減らすことができる。
【００７６】
（参考例３）
以下本発明の第３の参考例の積層型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図１０は本発明の第３の参考例を示す積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。図１０において、図１の構成と同じものについては同じ参照番号を付している。図１と異なるのは、ローディング容量電極１９をストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂと開放端部分において対向するように設けた点である。本参考例では、ストリップライン共振器と並列に挿入されたローディング容量により、共振周波数をさらに低くすることができる。
【００７７】
本参考例におけるフィルタの設計式は、前記式（数４）と前記式（数６）は第１の参考例と同じで、前記式（数５）だけを前記式（数７）に変更すればよい。
【００７８】
図１１は、第３の参考例におけるローディング容量と共振器線路長の関係を説明するグラフである。ローディング容量を付加することによって、共振器線路長がさらに短くなることが確認できる。
【００７９】
以上のように、ローディング容量電極１９をストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂと開放端部分において対向するように設けることにより、共振器線路長をさらに短くすることができて、フィルタの小型化を実現できる。
【００８０】
（参考例４）
以下本発明の第４の参考例の積層型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図１２は本発明の第４の参考例を示す積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。また、図１３は第４の参考例の積層型誘電体フィルタの等価回路図を示すものである。図１２において、図１の構成と同じものについては同じ参照番号を付している。本参考例において、第１の参考例の図１と異なるのは、結合容量電極２０とローディング容量電極１９をストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂと開放端部分において対向するように設けた点である。
【００８１】
まず、本参考例の誘電体フィルタの動作を説明する前に、前述の第１の参考例で通過帯域近傍に減衰極を形成する場合の困難さについて説明する。図１４は第１の参考例における誘電体フィルタの減衰極周波数に対する必要な偶奇モードインピーダンス比を示すグラフである。（ａ）は下側極を有するフィルタの場合で、（ｂ）は上側極を有するフィルタの場合を示す。減衰極周波数が中心周波数に近づくにつれて、必要な偶奇モードインピーダンス比Ｐ1 、Ｐ2 が大きくなる。
【００８２】
実際のフィルタ製作の大体の目安として、作製可能な線路幅ｗとギャップｇの最小値を０．２ｍｍとし、また、フィルタの大きさの要請からくるそれらの最大値を２ｍｍとすると、実現可能な偶モードインピーダンスＺe は、図５で示されるように、７Ωから３５Ωである。すなわち、最小の偶モードインピーダンス・ステップ比Ｋe は０．２である。また、Ｋe が大きいと共振器長が短くできないため、Ｋe には適当な範囲があり、ストリップラインの構造パラメータとの関係により、０．２から０．８の範囲、望ましくは、０．４から０．６の範囲が適当である。そして、実現可能な偶奇モードインピーダンス比Ｐは、偶モードインピーダンスが７Ωのときは約１．４以下、２０Ωのときは約１．９以下、３５Ωの時は約２．２以下である。
【００８３】
これらの値の制限は、中心周波数の近傍に減衰極をどれだけ近づけられるかということに対しての制約となる。図１４においてＰ2 が１．４以下という条件から、第１の参考例の誘電体フィルタでは下側極の最高周波数は８１４ＭＨｚ、上側極の最低周波数は１１５４ＭＨｚであることがわかる。
【００８４】
この制限を緩和するため、結合容量とローディング容量を導入したのが、図１２に示される本発明の第４の参考例の誘電体フィルタである。
【００８５】
以下、第４の参考例の積層型誘電体フィルタについて、図１２及び図１３を用いてその動作を説明する。図１３で示される第４の参考例のフィルタの伝達特性は並行結合伝送線路の偶奇モードインピーダンスを用いて図２の第１の参考例のフィルタと同様に計算することができる。図１３において、図２の構成と同じものについては同じ参照番号を付している。図２と異なるのは、結合容量電極２０とストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂの間で形成される結合容量（ＣC）２８と、ローディング容量電極１９とストリップライン共振器電極１１ａ、１１ｂの間で形成されるローディング容量（ＣL ）２６、２７が新たに付加された点である。
【００８６】
第４の参考例の２段フィルタの場合について設計方法を以下に説明する。
並行結合ＳＩＲ共振器の２端子対回路２５の２ポートアドミタンスマトリクスは、前述のように（数２）で与えられている。したがって、本参考例の構造では設計のフィルタ特性を実現するために必要な式として、第１の参考例で与えられた前記式（数４）、前記式（数５）、前記式（数６）を以下の式に置き換えれば良い。すなわち、減衰極周波数ｆp を与える下記式（数８）と、フィルタ中心周波数ｆo を与える下記式（数９）と、段間アドミタンスＹ3 を与える下記式（数１０）である。これらの３式を同時に満たす解が、本発明の第４の参考例の誘電体フィルタの設計値である。
【００８７】
【数８】
0003696864.tif 000011
【００８８】
【数９】
0003696864.tif 000012
【００８９】
【数１０】
0003696864.tif 000013
【００９０】
ここで、第４の参考例における下側極を有する誘電体フィルタの結合容量ＣCに対応する偶奇モードインピーダンス比（Ｐ1 、Ｐ2 ）と規格化された共振器線路長Ｓの関係を図１５に示す。また、ローディング容量ＣL に対応する偶奇モードインピーダンス比（Ｐ1 、Ｐ2 ）と規格化された共振器線路長Ｓの関係を図１６に示す。これらの図は中心周波数ｆo が１０００ＭＨｚ、減衰極周波数ｆp が８００ＭＨｚ、偶モードインピーダンス・ステップ比Ｋe が０．２として計算されたものである。また、図１５ではローディング容量（ＣL ）２６、２７は０ｐＦに固定され、図１６では結合容量（ＣC ）２８は０ｐＦに固定されている。
【００９１】
結合容量ＣC が増加する時、Ｐ1 は大きくなり、Ｐ2 は小さくなり、Ｓは変化しない。一方、ローディング容量ＣL が増加する時、Ｐ1 は小さくなり、Ｐ2 は大きくなり、Ｓは小さくなる。したがって、結合容量（ＣC ）２８とローディング容量（ＣL ）２６、２７の組み合わせにより、偶奇モードインピーダンス比（Ｐ1 、Ｐ2 ）を実現可能な値に調整することができる。よって、通過帯域近傍に減衰極を作ることが可能になる。
【００９２】
図１４（ａ）では、第１の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ1 が第２の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ2 より小さい時、第１の参考例の誘電体フィルタで下側極が形成されることが示されている。また、第１の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ1 が第２の伝送線路部の偶奇モードインピーダンス比Ｐ2 より大きい時、第１の参考例の誘電体フィルタで上側極が形成されることが示されている。一方、第４の参考例の図１５、図１６では、これらの関係は結合容量とローディング容量の大きさによって入れ替わる可能性があることも示されている。したがって、このようにＰ1 とＰ2 の関係を適切に設定することによって、本発明の構造では所要の周波数に自在に減衰極を形成することができる。
【００９３】
図１７（ａ）は第４の参考例における下側極を有する誘電体フィルタの減衰極周波数に対する必要な最小の結合容量値とローディング容量値を示すグラフである。また、図１７（ｂ）は第４の参考例における上側極を有する誘電体フィルタの減衰極周波数に対する必要な最小の結合容量値とローディング容量値を示すグラフである。グラフの曲線より、第１の参考例の構造の誘電体フィルタでは作成できなかった中心周波数の正負それぞれ１５％以内の周波数範囲の減衰極、具体的には８１４ＭＨｚから１１５４ＭＨｚの間の周波数範囲の減衰極が、第４の参考例の構造の誘電体フィルタでは作成可能であることがわかる。そして、ローディング容量は、通過帯域のごく近傍で必須になることが示されている。中心周波数の正負１５％以内の周波数範囲のひとつの減衰極を形成することにより、高選択度を持つバンドパスフィルタを実現することができる。
【００９４】
さらに、図１８は第１の参考例と第４の参考例における誘電体フィルタの通過帯域近傍の減衰量の改善を示すための伝達特性シミュレーション結果を示すグラフである。（ａ）は下側極を有するフィルタの場合、（ｂ）は上側極を有するフィルタの場合である。いずれも、実線は第１の参考例のフィルタで減衰極を最も通過帯域に近づけたときの特性を示し、破線は第４の参考例のフィルタで得られる特性である。第４の参考例のフィルタにおいては、第１の参考例のフィルタよりも優れた選択特性が得られている。
【００９５】
以上のように本参考例によれば、一端が接地された第１の伝送線路部と一端が開放され前記第１の伝送線路部より特性インピーダンスが低い第２の伝送線路部の他端どうしを縦続接続して構成される全線路長が４分の１波長より短いＳＩＲ構造を持つ少なくとも２つ以上のＴＥＭモード共振器を具備し、第１の伝送線路部どうしを互いに電磁界結合させ、かつ、第２の伝送線路部どうしを互いに電磁界結合させ、両者の電磁界結合量をそれぞれ独立に設定するとともに、少なくとも２つの前記ＴＥＭモード共振器間を別に設けた結合手段を介して容量結合させることにより、伝達特性の通過帯域近傍に減衰極を発生させることができるという優れた特徴を有している。また、第４の参考例では、ストリップライン共振器と並列に挿入されたローディング容量により、共振器線路長をさらに短くできるため、フィルタの小型化も実現できる。したがって、小型で高選択度を有する誘電体フィルタを実現することができ、このような特性は、例えば、携帯電話用の高周波フィルタの特性として非常に好ましいものである。
【００９６】
（参考例５）
以下本発明の第５の参考例のブロック型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図１９（ａ）は本発明の第５の参考例を示すブロック型誘電体フィルタの透視斜視図、図１９（ｂ）は本発明の第５の参考例を示すブロック型誘電体フィルタのＡ−Ａ´面の断面図である。第５の参考例において第４の参考例と異なるのは、ＴＥＭモード共振器としてストリップライン共振器の代わりに誘電体ブロックの貫通孔で形成される一体型同軸共振器を用いた点である。
【００９７】
図１９において、図９の構成と同じものについては同じ参照番号を付している。１０１０は誘電体ブロック、１０１１、１０１２、１０１３、１０１４は共振器電極、１０１５、１０１６は入出力結合容量電極、１０１７はシールド電極、１０１８ａ、１０１８ｂ、１０１８ｃは結合容量電極である。各共振器電極は特性インピーダンスが高い第１の伝送線路部１０３１、１０３２、１０３３、１０３４と、特性インピーダンスが低い第２の伝送線路部１０２１、１０２２、１０２３、１２４から構成され、それぞれが互いに電磁界結合をしている。また、結合容量電極１０１８ａ、１０１８ｂ、１０１８ｃの隙間で構成される容量により、容量結合を行っている。
【００９８】
電磁界結合の大きさは各伝送線路部の間の距離を変えるか、もしくは、誘電体ブロックに切り欠きや小孔を設けて誘電体を削り取ることにより調整できる。
【００９９】
第５の参考例では第４の参考例と同様の効果を有するほかに、一体型同軸共振器を用いることにより、誘電体セラミックをプレス成形し焼成すればよいので製造し易い。また、焼成温度の高いセラミック材料でよいため、高誘電率の材料を使用することができる。また、ストリップライン共振器より無負荷Ｑ値が少し高いため、フィルタの挿入損失を減らすことができる。
【０１００】
（参考例６）
以下本発明の第６の参考例の積層型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図２０（ａ）は本発明の第６の参考例を示す積層型誘電体フィルタの分解斜視図、図２０（ｂ）は本発明の第６の参考例を示す積層型誘電体フィルタのＡ−Ａ´面の断面図である。また、図２１は図２０で示す第６の参考例の積層型誘電体フィルタにおける動作説明のための等価回路図である。
【０１０１】
本参考例のフィルタ回路構成は外見上第４の参考例と共通な点を多く有している。しかしながら、各共振器は必ずしも第１の伝送線路部と前記第１の伝送線路部より特性インピーダンスが低い第２の伝送線路部で構成されるＳＩＲである必要はない。したがって、本参考例の構成では、第１の伝送線路部どうし或いは第２の伝送線路部どうしのそれぞれ独立な電磁界結合量は全く考慮されていない。
【０１０２】
図２０において、２００ａ、２００ｂは厚い誘電体シートである。誘電体シート２００ａの上にはストリップライン共振器電極２０１ａ，２０１ｂが、誘電体シート２００ｃの上には平行平板キャパシタの第２の電極２０２ａと第３の電極２０２ｂと第４の電極２０２ｃ、２０２ｄが形成されている。
【０１０３】
また、誘電体シート２００ｂの上にはシールド電極２０３ａ，誘電体シート２００ｄの上にはシールド電極２０３ｂが形成されている。電極保護の誘電体シート２００ｅとこれら誘電体シートを全て重ねて、全体を積層化した構造とする。誘電体材料としては、例えば比誘電率５８のＢｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ系のセラミックなど、約９５０℃以下で焼成可能なセラミック材料を用い、グリーンシート化し、銀、銅、金などの導電率の高い金属ペーストで電極パターンを印刷すると共に、積層し一体焼成する。
【０１０４】
焼成により、誘電体シートと各電極層は縦方向と横方向にそれぞれ１０から２０％程度収縮して０．８倍から０．９倍程度の大きさになる。もし、電極層の収縮の倍率が誘電体シートの収縮の倍率よりも大きいと電極の端子が積層体の端面において内部に引っ込んでしまうため、側面に形成する端子電極との接続ができなくなってしまう。これを避けるために、焼成時の収縮の倍率が誘電体シートよりわずかに小さい電極材料を用いて、複数枚の誘電体シートの上にそれぞれストリップライン共振器電極とシールド電極を形成し、誘電体シートを積層して一体焼成を行う。この様にすることにより、積層体の端面に電極の端子が数μｍから数十μｍ突き出た状態になって側面に形成される端子電極との接続がうまくできることになる。
【０１０５】
厚い誘電体シート２００ａ、２００ｂは薄いグリーンシートを何枚か積層する事により所定の厚さにする事ができる。この様にすると、全ての誘電体シートを規格化された同一の厚さで構成することができ、製造し易くなる。
【０１０６】
第４の電極２０２ｃ、２０２ｄは入出力端子の側面電極２０４ａ、２０４ｂと接続される。上下のシールド電極２０３ａ、２０３ｂは接地端子の側面電極２０５ａ、２０５ｂに接続される。接地端子となる側面電極を、それぞれストリップライン共振器の開放端側の側面と短絡端側の側面の２側面に設けて接地することにより、シールド電極の共振を抑え、フィルタ特性が劣化することを防ぐことができる。また、入力端子と出力端子の間に接地端子となる側面電極２０５ａを形成する事により、入出力端子間のアイソレーションが取れるという効果がある。さらに、２つの側面に設けた側面電極の数もしくは形状を違えて非対称にすることにより、誘電体積層フィルタの取付方向を容易に確認できる。
【０１０７】
シールド電極２０３ａ、２０３ｂの形状は、接地端子となる側面電極が接続される箇所とその周辺部を除いて、シールド電極の外周辺が誘電体シートの外周辺よりも内側にくるように周辺に余白を残し、シールド電極の大きさを誘電体シートの大きさより一回り小さくする。積層されたセラミックのグリーンシート間の接着強度は、電極パターンを形成する金属ペーストを挟む箇所では弱くなるため、特に誘電体シートの外周辺において、セラミックどうしが直接接着するようにシールド電極の余白部を設ける。
【０１０８】
また、２層のシールド電極の形状を同じにすることにより、シールド電極パターン印刷用のスクリーンが１種類で済むという利点がある。
【０１０９】
さらに、上下２層のシールド電極はどちらも内層電極にて形成することにより、ストリップライン共振器電極層及び容量電極層と同じ工法でできるため、製造し易い。最上層には電極保護用誘電体シート２００ｅを積層することにより、機械的強度が十分でない内層電極で形成されている上部シールド電極層２０３ａを保護することができる。もちろん、下部シールド電極層２０３ｂも誘電体シート２００ｄの上に印刷されているため外部環境から保護されている。
【０１１０】
ストリップライン共振器は、ストリップラインの短絡端側の線路幅をストリップラインの途中で、幅広部２１１ａ、２１１ｂから幅細部２１２ａ、２１２ｂへとステップ状に狭くして小型化を図っている。ストリップライン共振器の幅細部の電極２１２ａ、２１２ｂの短絡端側は、幅の広い共通接地電極２１３を介して接地端子の側面電極２０５ｂに接続され、接地される。幅の広い共通接地電極２１３の長さの変化は、ストリップライン共振器電極２０１ａ，２０１ｂの長さの変化と比べて、共振周波数に与える影響が小さいため、誘電体シートを切断する際の精度による共振周波数のばらつきを抑えることができる。
【０１１１】
なお、本参考例ではストリップライン共振器の線路幅をストリップラインの途中でステップ状に変化させたが、第１から第５までの参考例とは異なり、線路幅を一定としたストリップライン共振器でも構わない。その他、線路幅を傾斜的に変化させるなどの変形ももちろん可能である。
【０１１２】
以上のように構成された第６の参考例の積層型誘電体フィルタについて、以下図２０（ａ）、図２０（ｂ）、図２１を参照しながらその動作を説明する。まず、ストリップライン共振器電極２０１ａ，２０１ｂと、それに対向する第２、第３及び第４の電極２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ、２０２ｄはそれぞれの間で平行平板キャパシタを２２１、２２２、２２３、２２４、２２５、２２６を構成する。第２の電極２０２ａとストリップライン共振器電極２０１ａの間で構成される平行平板キャパシタ２２１と、第２の電極２０２ａとストリップライン共振器電極２０１ｂの間で構成される平行平板キャパシタ２２２は、段間結合キャパシタとして働く。したがって、共振器間の段間結合は、ストリップライン共振器間の電磁界結合と直列接続された平行平板キャパシタ２２１と２２２を介した電界結合の組み合わせで行われる。
【０１１３】
小型化のためにストリップライン共振器電極間の距離を小さくすると、通常、電磁界結合による段間結合が大きくなりすぎて、良好な狭帯域特性を実現することが困難になってくるが、本発明の構成においては電磁界結合と電界結合の組み合わせによる結合の相殺で段間結合を小さくすることができ、狭帯域な特性を実現することができる。また、同時に電磁界結合と電界結合の組み合わせによる共振現象によって、伝達特性に減衰極を構成することができて、より一層優れた選択特性を得ることができる。
【０１１４】
ここで留意すべき点は、本参考例における伝達特性の減衰極の発生方法は、第１から第５までの参考例の誘電体フィルタにおける減衰極の発生方法と根本的に異なっているということである。すなわち、第１から第５までの参考例の誘電体フィルタではＳＩＲ構造の共振器の第１の伝送線路部どうし及び第２の伝送線路部どうしを互いに電磁界結合させ、両者の電磁界結合量をそれぞれ独立に設定することにより減衰極を発生させているが、本参考例の構成では共振器間の電磁界結合と段間結合キャパシタによる電界結合の組み合わせによる並列共振により減衰極を発生させている。本参考例による減衰極の発生原理は、特開平５−９５２０２号公報もしくは文献（T.Ishizaki et al., "A Very Small Dielectric Planar Filter for Portable Telephones", 1993 IEEE MTT-S Digest, H-1, pp.177-180, 1993)に詳細に説明されている。また、これに関連した技術は米国特許第4742562 号明細書及び文献（R.Pregla, "Microwave Filters of Coupled Lines and Lumped Capacitances", IEEE Trans. on Microwave Theory and Tech., vol.MTT-18, No.5, pp.278-280, May 1970)にも記述されている。
【０１１５】
段間結合キャパシタの容量電極は、容量電極層に設けたいずれの端子電極にも電気的に接続されない浮き電極である第２の電極２０２ａにより構成されている。本参考例における構成の特徴は、平行平板キャパシタを構成する第１の電極をストリップライン共振器の電極面２０１ａ、２０１ｂで共用した点と、平行平板キャパシタ２２１、２２２を直列接続する形にすることにより段間結合キャパシタを積層可能な平面構造で実現したことである。
【０１１６】
第３の電極２０２ｂとストリップライン共振器電極２０１ａの間で構成される平行平板キャパシタ２２３と、第３の電極２０２ｂとストリップライン共振器電極２０１ｂの間で構成される平行平板キャパシタ２２４は、ストリップライン共振器の共振周波数を下げる並列ローディングキャパシタとして働く。したがって、ストリップライン共振器２０１ａ，２０１ｂの長さは、４分の１波長よりも短くすることができフィルタの小型化が実現できる。
【０１１７】
図２０では、第３の電極２０２ｂは２つのストリップライン共振器電極２０１ａと２０１ｂに対して一体となっているが、第３の電極２０２ｂを２つに分離して、ストリップライン共振器電極２０１ａと２０１ｂそれぞれに第３の電極を設けて接地してもよい。
【０１１８】
また、第４の電極２０２ｃとストリップライン共振器電極２０１ａの間で構成される平行平板キャパシタ２２５と、第４の電極２０２ｄとストリップライン共振器電極２０１ｂの間で構成される平行平板キャパシタ２２６は、それぞれ入出力結合キャパシタとして働く。
【０１１９】
本参考例の構成においては、シールド電極層と容量電極層が別々の層で構成されているため、高い無負荷Ｑ値を得るためにストリップライン共振器電極層とシールド電極層の間の誘電体シートの厚さを厚くしたまま、ストリップライン共振器電極と容量電極の間に大きな結合容量を形成することができて、入出力結合もしくは段間結合に利用するために必要な大きな容量を取ることができるという特徴を有している。仮に、シールド電極層と同じ層に容量電極を形成する構成であれば、シールド電極層と容量電極層の間の誘電体シートを薄くしなければならず、無負荷Ｑ値は劣化して、かつ、本発明のフィルタで必要な結合度を実現することは大変困難である。しかし、本発明の構成は、シールド電極層とは別に設けられた容量電極層を薄い誘電体シートを挟んでストリップライン共振器電極層に対向させることによって、かかる問題を巧みに解決したものである。
【０１２０】
また、本構成においては、ストリップライン共振器電極は全て誘電体シート２００ａの上に、容量電極は全て誘電体シート２００ｃの上に印刷されているため、電極印刷はこの２枚の誘電体シートとシールド電極層２枚だけで済むことになり、印刷の工数が少なく、また、フィルタ特性のばらつきが抑えられる。すなわち、ストリップライン共振器電極層を一層の電極層で構成することにより、ストリップライン共振器電極間の相対的な位置精度高めることができるため、ばらつきを低減できる。また、容量電極層を一層の電極層で構成することにより、フィルタの特性ばらつきに影響の大きい誘電体シートの厚さの管理は、ストリップライン共振器電極層と容量電極層の間の一層の誘電体シート２００ｃだけを行えば済むため、製造管理がやり易くなると言う大きな利点がある。
【０１２１】
また、図２２は、本発明の第６の参考例における積層型誘電体フィルタの容量電極とストリップライン共振器電極の配置透視図である。積層型誘電体フィルタの製造工程において、ストリップライン共振器電極層と容量電極層の位置ずれにより、フィルタ特性のばらつきを生じることが考えられる。
【０１２２】
この影響を少なくするために、図２２で示すように、各々の容量電極がストリップライン共振器電極の外縁と重なる領域において、容量電極にくびれを形成して電極の幅を狭くする。第２の電極２０２ａにはくびれ２３１を形成し、第３の電極２０２ｂにはくびれ２３２、２３３、２３４を形成し、第４の電極２０２ｃ、２０２ｄにはそれぞれくびれ２３５、２３６を形成する。この様な幅の狭いくびれ領域を設けることにより、ストリップライン共振器電極層と容量電極層の位置ずれが生じた際に起きる両者が重なり合う領域の面積の変化を、くびれがない場合に比べて小さくすることができる。
【０１２３】
なお、図２２の電極配置図で示されているように、段間結合キャパシタの電極２０２ａは、電極パターン配置の都合上、ストリップライン共振器電極２０１ａ，２０１ｂの開放端ではなくて、開放端と短絡端の間に位置しており、厳密に言えば、図２１の等価回路とは異なっている。段間結合キャパシタの位置が開放端から短絡端側へ移動して行った場合、等価的に段間結合キャパシタの容量値を減ずるのと同じ効果を生じる。すなわち、減衰極の周波数が高い方へ移動して設計値と合わなくなってくる。しかし、ここではフィルタの動作説明のため、便宜的に図２１の等価回路で表示している。
【０１２４】
（参考例７）
以下本発明の第７の参考例の積層型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図２３は本発明の第７の参考例を示す積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。図２３において、図２０と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。
【０１２５】
第６の参考例と異なるのは、第６の参考例の第４の電極２０２ｃ、２０２ｄの代わりに、ストリップライン共振器電極の横方向から取りだした第４の電極２０２ｅ、２０２ｆを用いたことである。それに合わせて、入出力端子となる側面電極を２０４ａ、２０４ｂから２０４ｃ、２０４ｄに変更し、接地端子となる側面電極を２０５ａから２０５ｃに変更している。
【０１２６】
入出力電極となる第４の電極を横方向から取り出すことにより、入出力電極間の距離を離すことができるため、入出力間の空間的な結合を低減することができてアイソレーションを大きく取ることができる。
【０１２７】
また、第７の参考例において、第４の電極の結合位置はストリップライン共振器電極の開放端と短絡端の間に位置させている。第７の参考例の積層型誘電体フィルタの等価回路図は図２４のようになる。入出力結合キャパシタ２２５、２２６はタップダウンされてストリップライン共振器に接続されている。したがって、ストリップライン共振器電極の幅広部２１１ａと２１１ｂは、それぞれ電極２１３ａと２１４ａ、２１３ｂと２１４ｂに分けて考えることができる。
【０１２８】
ここで、電極２１３ａとローディングキャパシタ２２３で構成される直列回路２５１、及び電極２１３ｂとローディングキャパシタ２２４で構成される直列回路２５２はそれぞれ直列共振回路として動作する。直列回路２５１、２５２が共振する周波数においては、インピーダンスがゼロになるため、フィルタの伝達特性に減衰極を生じることになる。すなわち、第７の参考例においては、第６の参考例が有する共振器の電磁界結合と電界結合の組み合わせで生じる減衰極の他に、直列回路２５１、２５２の直列共振によって生じる減衰極を有することになるため、さらに優れた選択特性を実現することができる。
【０１２９】
（参考例８）
以下本発明の第８の参考例の積層型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図２５は本発明の第８の参考例を示す積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。図２５において、図２０、図２３と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。また、図２６は、図２５で示す第８の参考例の積層型誘電体フィルタにおける動作説明のための等価回路図である。
【０１３０】
第８の参考例において第７の参考例と異なる点は、３段構成のフィルタとした点である。ストリップライン共振器電極２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃはそれぞれ幅広部２１４ａ、２１４ｂ、２１４ｃと幅狭部２１５ａ、２１５ｂ、２１５ｃからなり、幅狭部の短絡端側は幅の広い共通接地電極２１６を介して接地端子となる側面電極２０５ｂに接続され接地される。
【０１３１】
第２の電極２６２ａは、誘電体シート２００ｃの上に、ストリップライン共振器電極２６１ａ、２６１ｂ、２６１ｃ全てと部分的に対向し、段間の電界結合を実現する。
【０１３２】
また、誘電体シート２００ｃの上でストリップライン共振器電極とそれぞれ対向する領域において、第２の電極が形成された残りの領域に部分的に第３の電極２６２ｂを形成し接地する。第３の電極２６２ｂとストリップライン共振器電極の間で構成される平行平板キャパシタは、ストリップライン共振器の共振周波数を下げる並列ローディングキャパシタとして働く。したがって、ストリップライン共振器２６１ａ，２６１ｂ、２６１ｃの長さは、４分の１波長よりも短くすることができフィルタの小型化が実現できる。
【０１３３】
シールド電極２６３ａ、２６３ｂは、それぞれ誘電体シート２００ｂ、２００ｄの上に全体を覆うように形成される。最上層には電極保護用誘電体シート２００ｅを積層することにより、機械的強度が十分でない内層電極で形成されている上部シールド電極層２６３ｂを保護することができる。
【０１３４】
また、本参考例において、第４の電極の結合位置はストリップライン共振器電極の開放端と短絡端の間に位置するため、本参考例の積層型誘電体フィルタの等価回路図は図２６のようになる。入出力結合キャパシタ２２５、２２６はタップダウンされてストリップライン共振器に接続されている。したがって、ストリップライン共振器電極の幅広部２１４ａと２１４ｂは、それぞれ電極２１７ａと２１８ａ、２１７ｂと２１８ｂに分けて考えることができる。
【０１３５】
ここで、電極２１７ａとローディングキャパシタ２７４で構成される直列回路２７７、及び電極２１７ｂとローディングキャパシタ２７５で構成される直列回路２７８が共振する周波数においては、フィルタの伝達特性に減衰極を生じる。これは、第７の参考例と同じである。
【０１３６】
隣接するストリップライン共振器どうしは電磁界結合させると共に、段間結合キャパシタ２７１、２７２、２７３を介して電界結合が行われ、ストリップライン共振器間の結合を電磁界結合と電界結合の組み合わせで行うことにより、電磁界結合と電界結合の組み合わせによる共振現象によって、伝達特性に２つの減衰極を構成することができて、より一層優れた選択特性を得ることができる。
【０１３７】
第８の参考例における基本構成は第７の参考例と同じであるが、もちろん入出力端子の取り出し方向をストリップライン共振器電極の開放端の方向にして、第６の参考例と同じ構成としても構わない。
【０１３８】
この様に第８の参考例においては、フィルタを３段構成にしたことにより、さらに優れた選択度を得ることができる。さらに、４段、５段と多段化することにより一層選択度をあげることができることは言うまでもない。
【０１３９】
（参考例９）
以下本発明の第９の参考例の積層型誘電体フィルタについて図面を参照しながら説明する。図２７は本発明の第９の参考例を示す積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。図２７において、図２０、図２３、図２５と同じ構成要素には同じ参照番号を付している。また、図２８は、図２７で示す第９の参考例の積層型誘電体フィルタにおける動作説明のための等価回路図である。
【０１４０】
第９の参考例における動作は、ほとんど第８の参考例と同じである。第９の参考例において第８の参考例と異なる点は、段間結合キャパシタの接続方法である。第８の参考例では段間結合キャパシタを形成する第２の電極は全てのストリップライン共振器電極に対向するひとつの電極２６２ａで構成されているが、本参考例では第２の電極は隣接するストリップライン共振器電極毎に設けられた電極２８１、２８２で構成されている。
【０１４１】
隣接するストリップライン共振器どうしは電磁界結合させると共に、直列接続されたキャパシタ２８３と２８４及び２８５と２８６で構成される段間結合キャパシタを介して電界結合が行われ、ストリップライン共振器間の結合を電磁界結合と電界結合の組み合わせで行うことにより、電磁界結合と電界結合の組み合わせによる共振現象によって、伝達特性に２つの減衰極を構成することができる。
【０１４２】
この様に第９の参考例においては、第８の参考例と同様の効果を得ることができると共に、隣接するストリップライン共振器ごとに電磁界結合と電界結合の組み合わせによる共振特性を設計できるため、第８の参考例よりも設計が容易であるという利点を有する。
【０１４３】
（参考例１０）
以下、本発明の第１０の参考例の積層型誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。図２９は本発明の第１０の参考例における積層型誘電体フィルタの分解斜視図を示すものである。図２９において、２３０、２００ｂは厚い誘電体シート、２３１、２００ｂから２００ｅは薄い誘電体シート、２０３ａ、２０３ｂはシールド電極、２０２ｅ、２０２ｆ、２３２ｅ、２３２ｆは入出力結合容量電極、２０２ｂ、２３２ｂはローディング容量電極、２０１ａ、２０１ｂはストリップライン共振器電極、２０２ａ、２３２ａは段間結合容量電極、２０４ｃ、２０４ｄは入出力端子、２０５ｂ、２０５ｃは接地端子、２１３は共通接地電極である。ストリップライン共振器２０１ａ、２０１ｂはそれぞれ幅広部２１１ａ、２１１ｂと幅狭部２１２ａ、２１２ｂからなるＳＩＲ構造を有し、共振器長の短縮が図られている。
【０１４４】
以上の様に構成された第１０の参考例の積層型誘電体フィルタの動作について以下に説明する。本参考例のフィルタの基本的な動作原理は、第６及び第７の参考例のフィルタとほぼ同じである。本参考例のフィルタがそれらの参考例と異なる点は、入出力結合容量電極２０２ｅ、２０２ｆ、２３２ｅ、２３２ｆ及びローディング容量電極２０２ｂ、２３２ｂ及び段間結合容量電極２０２ａ、２３２ａをそれぞれストリップライン共振器電極２０１ａ、２０１ｂの上下２層の誘電体シート２３０、２００ｃ上にストリップライン共振器電極を挟み込むように形成したことである。
【０１４５】
ところで、ストリップラインの導体損は、文献（小西良弘著、「マイクロ波回路の基礎とその応用」、第５２頁、総合電子出版社、１９９０年）に示されているように、縁効果のない場合には下記式（数１１）で示される。
【０１４６】
【数１１】
0003696864.tif 000014
【０１４７】
すなわち、ストリップラインの導体損は、特性インピーダンスと反比例の関係にある。したがって、ローディング容量電極を設けることによってその領域の特性インピーダンスが小さくなり導体損が大きくなることが一般に予想される。
【０１４８】
本参考例の積層型誘電体フィルタにおいては、ローディング容量を構成するローディング容量電極２０２ｂ、２３２ｂをストリップライン共振器電極の上下両方に構成した結果、片方のみに構成した場合に比べて、同一のローディング容量を実現する電極面積を半分にすることができる。そのため、導体損の増大によるフィルタの挿入損失を低減できることになる。
【０１４９】
また本参考例では、ストリップライン共振器電極の上下両方に入出力結合容量電極２０２ｅ、２０２ｆ、２３２ｅ、２３２ｆを構成することによって、片方だけに構成したときに比べて入出力結合容量が大きくできるので、小型でも広帯域なフィルタを構成することができる。
【０１５０】
さらに、ストリップライン共振器電極の上下両方に段間結合容量電極２０２ａ、２３２ａを形成することにより、同一電極面積でも段間結合容量を大きくすることができるので、フィルタ設計パラメータの実現範囲が広く取れて、様々な仕様のフィルタ特性を実現することができるようになる。
【０１５１】
また、本参考例の入出力結合容量電極、ローディング容量電極、段間結合容量電極の電極パターンは上下２層で同じにしているので、電極パターンの印刷スクリーンを共用することができ、製造工程の管理が容易となる。
【０１５２】
以上のように本参考例によれば、小型で、低損失、製造容易な積層型誘電体フィルタを実現することができる。
【０１５３】
（参考例１１）
以下本発明の第１１の参考例の積層型誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。図３０は本発明の第１１の参考例における積層型誘電体フィルタの分解斜視図を示すものである。図３１は図３０におけるＡ−Ａ´を含む面の断面図を示すものである。
【０１５４】
図３０において、誘電体シート３１０ａ、３１０ｂ、３１０ｃ、３１０ｄ、３１０ｅ、３１０ｆ、３１０ｇ、３１０ｈは低温焼結誘電体セラミック等から形成され、誘電体材料としては、例えば比誘電率５８のＢｉ−Ｃａ−Ｎｂ−Ｏ系のセラミックなど、約９５０℃以下で焼成可能なセラミック材料を用いてグリーンシート化する。ストリップライン共振器電極３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃと入出力結合容量電極３１３ａ、３１３ｂ及びローディング容量電極３１４ａ、３１４ｂを構成する内電極は、銀、銅、金などの導電率の高い金属ペーストで電極パターンを印刷すると共に、誘電体シートを積層し一体焼成する。シールド電極３１５ａ、３１５ｂと側面電極３１６ａ、３１６ｂと３１７ａ、３１７ｂ、３１７ｃ、３１７ｄを構成する外電極は、本参考例では、金属ペーストを後から焼き付けしている。
【０１５５】
各ストリップライン共振器電極層の間の誘電体シートの厚さｔ2 、ｔ3 、・・・、ｔn （ｎはストリップライン共振器の数）、すなわち、誘電体シート３１０ｃと３１０ｄを合わせた厚さ、或いは、誘電体シート３１０ｅと３１０ｆを合わせた厚さよりも、ストリップライン共振器電極層とシールド電極層の間の誘電体シートの厚さｔ1 、ｔn+1 、すなわち、誘電体シート３１０ａと３１０ｂを合わせた厚さ、或いは、誘電体シート３１０ｇと３１０ｈを合わせた厚さを異なる値に設定することにより、共振器の無負荷Ｑ値を下げることなく大きな結合量を得ることができる。具体的には、厚さｔ2 からｔn の内の最大値を厚さｔ1 及びｔn+1 のいずれよりも小さくし、好ましくは、厚さｔ2 からｔn までの合計値を厚さｔ1 とｔn+1 の合計値よりも小さくし、さらに好ましくは、厚さｔ2 からｔnまでの合計値を厚さｔ1 及びｔn+1 のいずれよりも小さくする。また、ストリップライン共振器の数が３個以上の場合に、厚さｔ2 からｔn までをすべて等しくすることにより、誘電体シートの厚さを特定値に規格化できるので、製造コストを下げることができる。
【０１５６】
さらに、厚い誘電体シート３１０ａ、３１０ｈを薄い誘電体シートを複数枚積層して形成することによって、全ての誘電体シートを厚さが規格化された同一の薄い誘電体シートで形成することができるので、さらに製造コストを下げることができる。
【０１５７】
ストリップライン共振器電極３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃは一端が接地電極３１２ａ、３１２ｂ、３１２ｃを介して、接地端接地端子の側面電極３１７ｄに接続され、接地される。幅の広い接地電極の長さの変化は、ストリップライン共振器電極の長さの変化と比べて、共振周波数に与える影響が小さいため、誘電体シートを切断する際の精度による共振周波数のばらつきを抑えることができる。また、接地端接地端子の側面電極３１７ｄは側面のシールドを行う接地面側のシールド電極としても作用するため、フィルタ特性は外部の影響を受けにくい。
【０１５８】
本参考例では、共振器を４分の１波長先端短絡型ストリップライン共振器とし、短絡端の方向を揃えて積層する構造としているため、コムラインフィルタと同様に、設計が容易で、しかも小型のフィルタを実現することができる。
【０１５９】
入出力結合容量電極３１３ａとストリップライン共振器電極３１１ａの間で構成される平行平板キャパシタと、入出力結合容量電極３１３ｂとストリップライン共振器電極３１１ｃの間で構成される平行平板キャパシタは、それぞれ入出力結合キャパシタとして働く。各々の入出力結合容量電極３１３ａ、３１３ｂは、側面電極で形成された入出力端子３１６ａ、３１６ｂに接続されている。
【０１６０】
ストリップライン共振器と入出力端子との結合を容量結合方式とすることにより、磁界結合方式よりもフィルタを小型にすることができる。また、容量結合方式では、結合量の計算が簡単で、入出力結合量の調整は電極パターンの面積を変えるだけでよいので設計しやすいという利点を有する。
【０１６１】
入出力端子３１６ａ、３１６ｂの取り出し方向を、ひとつはストリップラインの右側面方向とし、他のひとつはストリップラインの左側面方向とすることにより、入出力端子間のアイソレーションをとることができる。
【０１６２】
ローディング容量電極３１４ａ、３１４ｂとストリップライン共振器電極３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃの間で構成される平行平板キャパシタは、ストリップライン共振器の共振周波数を下げる並列ローディングキャパシタとして働く。したがって、ストリップライン共振器３１１ａ，３１１ｂ、３１１ｃの長さは、４分の１波長よりも短くすることができ、コムラインフィルタとして動作させることができる。
【０１６３】
入出力結合容量電極３１３ａ、３１３ｂ及びローディング容量電極３１４ａ、３１４ｂがストリップライン共振器電極３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃの外縁と重なる領域において、入出力結合容量電極及びローディング容量電極にくびれを形成して電極の幅を狭くする。この様な幅の狭いくびれ領域を設けることにより、ストリップライン共振器電極層と容量電極層の位置ずれが生じた際に起きる両者が重なり合う領域の面積の変化を、くびれがない場合に比べて小さくすることができる。
【０１６４】
外電極で形成された上下のシールド電極３１５ａ、３１５ｂでフィルタ全体がシールドされているため、外部の影響によりフィルタ特性が変化するのを防ぐことができる。シールド電極は接地端側の接地端子の側面電極３１７ｄの他に側面の接地端子の側面電極３１７ａ、３１７ｂ及び開放端側の接地端子の側面電極３１７ｃに接続され接地される。接地端子となる側面電極を、それぞれストリップライン共振器の開放端と接地端と側面において接地することにより、シールド電極の共振を抑え、フィルタ特性が劣化することを防ぐことができる。
【０１６５】
側面の接地端子の側面電極３１７ａ、３１７ｂは側面シールド電極として働くので、側面電極３１７ｃ、３１７ｄと同様にフィルタ特性が外部の影響を受けないようにシールド効果を持つ。
【０１６６】
開放端側の接地端子の側面電極３１７ｃとストリップライン共振器電極３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃの間に生じる開放端容量は、ローディング容量と並列に挿入されるため、ストリップライン共振器の線路長をさらに短くできるという効果を持つ。
【０１６７】
以上のように構成された積層型誘電体フィルタについて、その動作を説明する。本参考例のフィルタの電気的な動作原理は、コムラインフィルタと呼ばれるものとほぼ同じである。コムラインフィルタの動作原理は前出の文献（G.L.Matthaei,"Comb-Line Band-Pass Filters of Narrow or Moderate Bandwidth": the microwave journal, August, 1963）に示されている。
【０１６８】
まず、ストリップライン共振器電極３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃは接地端の方向を揃えて配置され、お互いが電磁界結合することにより、コムラインフィルタとしての動作をする。各ストリップライン間の電磁界結合量は、ストリップラインの中心線の位置を上下に積層した誘電体シート毎にずらすことにより調整されている。したがって、結合量の調整は大変容易である。結合量はストリップラインの中心線の位置を一致させたときが最も大きくなる。
【０１６９】
従来のストリップラインを同一平面上に左右に並べる方法では、印刷精度の限界から線路間のギャップは最小２００μｍ程度であり、結合量の大きさには限界があった。しかし、本発明のストリップラインを上下に重ねる方法では、ストリップライン間の誘電体シート３１０ｄ、３１０ｆの厚さは２０μｍ程度に薄くすることができるため、非常に大きい結合量を実現できる。また、２つのストリップライン共振器電極面が幅広い面で対向するため、結合量はさらに大きくなる。
【０１７０】
ストリップライン間の電磁界結合は通常４分の１波長に相当する周波数においてゼロになってしまうため、このままではバンドパスフィルタが構成できないが、ローディング容量電極３１４ａ、３１４ｂとストリップライン共振器電極３１１ａ、３１１ｂ、３１１ｃで構成されるローディング容量により共振周波数をシフトさせることにより、必要な段間結合量を得ている。また、本参考例では、ひとつのローディング容量電極の上下両方向に容量を形成することにより、ローディング容量電極層の数を減らしており、この様にすることにより製造し易いという利点が生じる。
【０１７１】
入出力結合は、入出力端子とストリップラインを入出力結合容量電極３１３ａ、３１３ｂで電界結合させることにより行っている。入出力結合容量はアドミタンスインバータの一部を構成する。容量結合方式は、比較的狭帯域なバントパスフィルタの結合方法として、簡単で小型に実現できるという利点を有する。
【０１７２】
さらに、ストリップラインを左右に並べる方法では高周波電流が線路のエッジに集中するために無負荷Ｑ値の低下を招くが、本発明のストリップラインを上下に積み重ねる方法では、高周波電流は線路全体に渡って比較的均等に分布することになるため高い無負荷Ｑ値を実現することができる。したがって、フィルタの挿入損失を低減できることになる。
【０１７３】
以上のように本参考例によれば、低損失なフィルタ特性を有し、小型で薄い平面型の積層型誘電体フィルタを実現することが出来る。
【０１７４】
（参考例１２）
以下本発明の第１２の参考例の積層型誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。図３２は本発明の第１２の参考例における積層型誘電体フィルタの分解斜視図を示すものである。図３３（ａ）は図３２におけるＡ−Ａ´を含む面の断面図を、図３３（ｂ）はＢ−Ｂ´を含む面の断面図を示すものである。
【０１７５】
図３２において、３３０ａ、３３０ｂ、３３０ｃ、３３０ｄ、３３０ｅ、３３０ｆ、３３０ｇ、３３０ｈは誘電体シートである。３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃはストリップライン共振器電極、３３５ａ、３３５ｂは入出力結合容量電極、３３６ａ、３３６ｂはシールド電極であり、誘電体シート上に積層された内電極で形成されている。
【０１７６】
第１２の参考例では第１１の参考例と異なり、シールド電極が内電極で形成されている。本参考例では、シールド電極もストリップライン共振器電極や容量電極と同じ工法で形成できるため製造が容易である。また、内電極で形成された上下のシールド電極３３６ａ、３３６ｂでフィルタ全体がシールドされているため、第１１の参考例と同じように、外部の影響によりフィルタ特性が変化するのを防ぐことができる。
【０１７７】
入出力端子となる側面電極３３７ａ、３３７ｂと、接地端子となる側面電極３３８ａ、３３８ｂ、３３８ｃ、３３８ｄは、金属ペーストを後から焼き付けた外電極で形成されている。
【０１７８】
シールド電極は接地端側の接地端子の側面電極３３８ｄの他に側面接地端子の側面電極３３８ａ、３３８ｂ及び開放端側の接地端子の側面電極３３８ｃに接続され接地される。接地端子となる側面電極を、それぞれストリップライン共振器の開放端と接地端と側面において接地することにより、シールド電極の共振を抑え、フィルタ特性が劣化することを防ぐことができる。
【０１７９】
ストリップライン共振器電極３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃは、接地端側において線路幅を狭くした接地端側幅狭部３３３ａ、３３３ｂ、３３３ｃと、開放端側において線路幅を広くした開放端側幅広部３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃから構成されている。ストリップライン共振器電極３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃの接地端は接地電極３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃを介して、接地端側の接地端子の側面電極３３８ｄに接続され、接地される。
【０１８０】
入出力結合容量電極３３５ａとストリップライン共振器電極３３１ａの間で構成される平行平板キャパシタと、入出力結合容量電極３３５ｂとストリップライン共振器電極３３１ｃの間で構成される平行平板キャパシタは、それぞれ入出力結合キャパシタとして働く。各々の入出力結合容量電極３３５ａ、３３５ｂは、側面電極で形成された入出力端子３３７ａ、３３７ｂに接続されている。
【０１８１】
本参考例でも第１１の参考例と同様に、各ストリップライン共振器電極層の間の誘電体シートの厚さｔ2 、ｔ3 、・・・、ｔn （ｎはストリップライン共振器の数）、すなわち、誘電体シート３３０ｄ、３３０ｅの厚さよりも、ストリップライン共振器電極層とシールド電極層の間の誘電体シートの厚さｔ1 、ｔn+1 、すなわち、誘電体シート３３０ｂと３３０ｃを合わせた厚さ、または誘電体シート３３０ｆと３３０ｇを合わせた厚さを厚くすることにより、共振器の無負荷Ｑ値を下げることなく大きな結合量を得ることができる。例えば、試作した例では、誘電体シート３３０ｂ、３３０ｇの厚さは５００μｍ、誘電体シート３３０ｃ、３３０ｆの厚さは５５μｍ、誘電体シート３３０ｄ、３３０ｅの厚さは４４μｍであり、このときに良好なフィルタ特性を得ることができた。すなわち、厚さｔ2 、ｔ3 、・・・、ｔn の最大値をｔmax とした場合、ｔmax は厚さｔ1 、ｔn+1 のいずれよりも小さいことが望ましい。さらに好ましくは、厚さｔ2 、ｔ3、・・・、ｔn の合計値が厚さｔ1 、ｔn+1 の合計値よりも小さいことが望ましい。さらに好ましくは、厚さｔ2 、ｔ3 、・・・、ｔn の合計値が厚さｔ1 、ｔn+1 のいずれよりも小さいことが望ましい。このような条件において、フィルタ設計に必要な大きな結合度と、高い無負荷Ｑ値を同時に得ることができる。
【０１８２】
また、厚い誘電体シート３３０ｂ、３３０ｇを薄い誘電体シートを複数枚積層して形成し、さらにストリップライン共振器間の誘電体シート３３０ｄ、３３０ｅの厚さをすべて同じにすることによって、全ての誘電体シートを厚さが規格化された同一の薄い誘電体シートで形成することができるので、製造コストを下げることができる。
【０１８３】
以上のように構成された積層型誘電体フィルタについて、その動作を説明する。本参考例のフィルタの電気的な動作原理は、第１１の参考例のフィルタの原理とは少し異なる。すなわち、第１１の参考例では動作原理は基本的にコムラインフィルタである。しかし、第１２の参考例では、ローディング容量ではなくＳＩＲ構造で、第１の伝送線路部と第２の伝送線路部の電磁界結合量を独立に設定して、伝達特性に通過帯域と減衰極を発生させる方法が取られている。この基本構成は、第１の参考例の積層型誘電体フィルタと同じである。
【０１８４】
まず、ストリップライン共振器電極３３１ａ、３３１ｂ、３３１ｃは接地端の方向を揃えて配置され、開放端側幅広部３３２ａ、３３２ｂ、３３２ｃと接地端側幅狭部３３３ａ、３３３ｂ、３３３ｃはそれぞれお互いが電磁界結合している。各ストリップラインは幅広部と幅狭部によりＳＩＲ構造を構成している。したがって、ストリップライン共振器３３１ａ，３３１ｂ、３３１ｃの長さは、４分の１波長よりも短くすることができる。
【０１８５】
各ストリップライン間の電磁界結合量は、ストリップラインの位置を上下方向でずらすことにより調整されている。ストリップラインの幅広部と幅狭部の線路中心線を同一線上からずらすことにより、ストリップラインの幅広部どうしの電磁界結合量と幅狭部どうしの電磁界結合量をそれぞれ独立に設定することができるようになる。この様に独立に結合量を設定することによって、初めて減衰極の周波数を所望の周波数に持ってくる設計が可能である。この動作原理は、第１の参考例のフィルタにおいて説明されたものである。
【０１８６】
ストリップラインの幅広部の線路中心線を上下に積層した誘電体シートで全て同じ位置にすることにより、幅広部間で最大の結合量を実現することができる。しかも電極の上下位置が揃うためにフィルタの横幅を最も小さくできることから、フィルタの小型化が達成できる。一方、幅狭部の結合量は線路中心線の位置を誘電体シート毎にずらすことによって調整できる。
【０１８７】
この様に、開放端側幅広部と接地端側幅狭部がそれぞれ電磁界結合することにより、通過帯域においてバンドパス特性を示すだけでなく、伝達特性の所望の周波数に減衰極を形成することができる。したがって、チェビシェフ特性より優れた選択特性を実現することができる。
【０１８８】
以上のように本参考例によれば、第１の参考例及び第１１の参考例と同様の効果を有するほかに、それぞれを組み合わせた効果を生じ、伝達特性の所望の周波数に減衰極を形成して優れた選択特性を得ることができるだけでなく、小型で低損失なフィルタ特性を実現することができる。
【０１８９】
（参考例１３）
以下本発明の第１３の参考例の積層型誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。図３４は本発明の第１３の参考例における積層型誘電体フィルタの分解斜視図を示すものである。図３５（ａ）は図３４におけるＡ−Ａ´を含む面の断面図を、図３５（ｂ）はＢ−Ｂ´を含む面の断面図を示すものである。
【０１９０】
図３４において、３５０ａ、３５０ｂ、３５０ｃ、３５０ｄ、３５０ｅ、３５０ｆ、３５０ｇ、３５０ｈ、３５０ｉ、３５０ｊは誘電体シートである。３５１ａ、３５１ｂ、３５１ｃはストリップライン共振器電極、３５３ａ、３５３ｂは入出力結合容量電極、３５４ａ、３５４ｂはシールド電極、３５５ａ、３５５ｂは結合シールド電極であり、誘電体シート上に積層された内電極で形成されている。入出力端子となる側面電極３５７ａ、３５７ｂと、接地端子となる側面電極３５８ａ、３５８ｂ、３５８ｃ、３５８ｄは、金属ペーストを後から焼き付けた外電極で形成されている。
【０１９１】
シールド電極は接地端側の接地端子の側面電極３５８ｄの他に側面接地端子の側面電極３５８ａ、３５８ｂ及び開放端側の接地端子の側面電極３５８ｃに接続され接地される。ストリップライン共振器電極３５１ａ、３５１ｂ、３５１ｃの接地端は接地電極３５２ａ、３５２ｂ、３５２ｃを介して、接地端側の接地端子の側面電極３５８ｄに接続され、接地される。
【０１９２】
入出力結合容量電極３５３ａとストリップライン共振器電極３５１ａの間で構成される平行平板キャパシタと、入出力結合容量電極３５３ｂとストリップライン共振器電極３５１ｃの間で構成される平行平板キャパシタは、それぞれ入出力結合キャパシタとして働く。各々の入出力結合容量電極３５３ａ、３５３ｂは、側面電極で形成された入出力端子３５７ａ、３５７ｂに接続されている。
【０１９３】
第１３の参考例では第１１の参考例及び第１２の参考例と異なり、ストリップライン共振器間の結合量が結合シールド電極３５５ａ、３５５ｂに形成された電界結合窓もしくは磁界結合窓３５６ａ、３５６ｂで制御されている。結合窓の大きさ、形状、位置により、大きな結合度から小さな結合度まで容易に制御できるため、広帯域から狭帯域まで広範囲なフィルタ特性を実現することができる。また、入出力結合を容量結合とすることにより、設計が容易となり、フィルタの小型化が実現できる。
【０１９４】
以上のように本参考例によれば、第１１の参考例及び第１２の参考例と同様な効果を有する他に、簡単な設計で、広帯域から狭帯域まで広範囲なフィルタ特性を実現することができる。
【０１９５】
（参考例１４）
以下本発明の第１４の参考例の積層型誘電体フィルタについて、図面を参照しながら説明する。図３６は本発明の第１４の参考例における積層型誘電体フィルタの分解斜視図を示すものである。図３７（ａ）は図３６におけるＡ−Ａ´を含む面の断面図を、図３７（ｂ）はＢ−Ｂ´を含む面の断面図を示すものである。
【０１９６】
図３６において、３７０ａ、３７０ｂ、３７０ｃ、３７０ｄ、３７０ｅ、３７０ｆは誘電体シートである。３７１ａ、３７１ｂ、３７１ｃはストリップライン共振器電極、３７５ａ、３７５ｂは入出力結合容量電極、３７７ａ、３７７ｂはシールド電極であり、誘電体シート上に積層された内電極で形成されている。
【０１９７】
入出力端子となる側面電極３７８ａ、３７８ｂと、接地端子となる側面電極３７９ａ、３７９ｂ、３７９ｃ、３７９ｄは、金属ペーストを後から焼き付けた外電極で形成されている。シールド電極は接地端側の接地端子の側面電極３７９ｄの他に側面接地端子の側面電極３７９ａ、３７９ｂ及び開放端側の接地端子の側面電極３７９ｃに接続され接地される。
【０１９８】
ストリップライン共振器電極３７１ａ、３７１ｂ、３７１ｃは、接地端側において線路幅を広くした接地端側幅広部３７３ａ、３７３ｂ、３７３ｃと、開放端側において線路幅を狭くした開放端側幅狭部３７２ａ、３７２ｂ、３７２ｃから構成されている。ストリップライン共振器電極３７１ａ、３７１ｂ、３７１ｃの接地端は接地電極３７４ａ、３７４ｂ、３７４ｃを介して、接地端側の接地端子の側面電極３７９ｄに接続され、接地される。第１４の参考例では、幅広部がストリップライン共振器の接地端側にくる構成を取っており、第１２の参考例と逆の構成になっている。
【０１９９】
各々のストリップラインの接地端側幅広部の線路中心線と開放端側幅狭部の線路中心線を同一線上とせず、ずらすことにより、本参考例においても第１２の参考例と同じように、ストリップライン共振器の幅広部と幅狭部の電磁界結合量をそれぞれ独立に制御することができる。したがって、フィルタの伝達特性の所望の周波数に減衰極を形成することができて、優れた選択度を得ることができる。
【０２００】
また、ストリップライン共振器の接地端側を幅広部とすることによって、ストリップラインを流れる高周波電流の抵抗損を減らすことができるため、無負荷Ｑ値を改善することができる。さらに、ストリップラインの幅広部の線路中心線を上下に積層した誘電体シートで全て同じ位置にすることにより、幅広部間で最大の結合量を実現することができ、しかも電極の上下位置が揃うためにフィルタの横幅を最も小さくできることから、フィルタの小型化が達成できる。
【０２０１】
入出力結合容量電極３７５ａとストリップライン共振器電極３７１ａの間で構成されるインターディジタル型キャパシタ３７６ａと、入出力結合容量電極３７５ｂとストリップライン共振器電極３７１ｃの間で構成されるインターディジタル型キャパシタ３７６ｂは、それぞれ入出力結合キャパシタとして働く。各々の入出力結合容量電極３７５ａ、３７５ｂは、側面電極で形成された入出力端子３７８ａ、３７８ｂに接続されている。入出力結合容量をインターディジタル型キャパシタで構成することにより大きな結合容量が得られて、広帯域なバンドパスフィルタ特性が実現できる。
【０２０２】
以上のように本参考例によれば、低損失な特性を持ち、小型で薄い平面構造の誘電体積層フィルタを実現できるという第１１の参考例から第１３の参考例までと同様な効果を有する他に、誘電体シートの枚数と電極印刷回数を減らすことができて、製造し易くなる。
【０２０３】
（実施例１）
以下本発明の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器について、図面を参照しながら説明する。図３８は本発明の第１の実施例における積層型誘電体アンテナ共用器５００の分解斜視図を示すものである。図３８において、４０１から４０８は誘電体シート、４１１から４１３及び４２１から４２３はストリップライン共振器電極、４３１と４３２と４４１と４４２は結合キャパシタ電極、４３３と４４３はローディングキャパシタ電極、４５１から４５３はシールド電極、４６１はアンテナ端子電極、４７１は送信端子電極、４８１は受信端子電極、４６２と４７２から４７４及び４８２から４８４は接地端子電極である。各誘電体シートと各電極層は、図３８に示す順序でそれぞれ積層され、一体焼成される。
【０２０４】
また、図３９は第１の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器５００の等価回路図を示すものである。以上のように構成された積層型誘電体アンテナ共用器について、以下図３８及び図３９を用いてその動作を説明する。
【０２０５】
ストリップライン共振器電極４１１、４１２、４１３で構成されるストリップライン共振器５１１、５１２、５１３は４分の１波長より短い先端短絡伝送線路により構成される共振器であり、誘電体シート４０２上に互いに近接して形成されている。各ストリップライン共振器は、ローディングキャパシタ電極４３３と各ストリップライン共振器電極４１１、４１２、４１３との間で形成されるローディングキャパシタ５３３、５３４、５３５により共振周波数を下げられると共に、隣接するストリップライン共振器どうしが電磁界結合してバンドパス特性を示す。結合電極４３１とストリップライン共振器電極４１１間では結合キャパシタ５３１が形成され、アンテナ端子５５１を介してアンテナ５０３に電気的に接続される。また、結合電極４３２とストリップライン共振器電極４１３間では結合キャパシタ５３２が形成され、送信端子５５２を介して送信機５０４に電気的に接続される。このようにして、バンドパス特性を持つコムライン型の送信フィルタ５０１が構成される。
【０２０６】
一方、ストリップライン共振器電極４２１、４２２、４２３で構成されるストリップライン共振器５２１、５２２、５２３は４分の１波長より短い先端短絡伝送線路により構成される共振器であり、誘電体シート４０５上に互いに近接して形成されている。各ストリップライン共振器は、ローディングキャパシタ電極４４３と各ストリップライン共振器電極４２１、４２２、４２３との間で形成されるローディングキャパシタ５４３、５４４、５４５により共振周波数を下げられると共に、隣接するストリップライン共振器どうしが電磁界結合してバンドパス特性を示す。結合電極４４１とストリップライン共振器電極４２１間では結合キャパシタ５４１が形成され、アンテナ端子５５１を介してアンテナ５０３に電気的に接続される。また、結合電極４４２とストリップライン共振器電極４２３間では結合キャパシタ５４２が形成され、受信端子５５３を介して受信機５０５に電気的に接続される。このようにして、バンドパス特性を持つコムライン型の受信フィルタ５０２が構成される。
【０２０７】
結合キャパシタ５３１、５３２及び５４１、５４２を介した容量結合方式は、コムラインフィルタで通常用いられている磁界結合方式と比べて結合線路が不要なため、送信フィルタ、受信フィルタともに小型にできるという利点を有している。
【０２０８】
送信フィルタ５０１の一端は送信機５０４と電気的に接続される送信端子５５２に接続され、送信フィルタ５０１の他端は受信フィルタ５０２の一端と接続されると共に、アンテナ５０３と電気的に接続されるアンテナ端子５５１に接続される。受信フィルタ５０２の他端は受信機５０５に電気的に接続される受信端子５５３に接続される。
【０２０９】
送信フィルタ５０１は通過帯域である送信周波数帯域の送信信号に対して小さな挿入損失を示し、送信信号をほとんど減衰させることなく送信端子５５２からアンテナ端子５５１へと伝達させることができる。また、受信周波数帯域の受信信号に対しては大きな挿入損失を示し、受信周波数帯域の入力信号はほとんど反射されるため、アンテナ端子５５１から入力された受信信号は受信フィルタ５０２の方へ戻ってくるという動作を示す。
【０２１０】
受信フィルタ５０２は受信周波数帯域の受信信号に対して小さな挿入損失を示し、受信信号をほとんど減衰させることなくアンテナ端子５５１から受信端子５５３へと伝達させることができる。また、送信周波数帯域の送信信号に対しては大きな挿入損失を示し、送信周波数帯域の入力信号はほとんど反射されるため、送信フィルタ５０１からやってきた送信信号はアンテナ端子５５１の方へ送り出されるという動作を示す。
【０２１１】
また、図３８で示す第１の実施例において、送信フィルタ５０１を構成するストリップライン共振器電極４１１、４１２、４１３の短絡端の方向と、受信フィルタ５０２を構成するストリップライン共振器電極４２１、４２２、４２３の短絡端の方向はちょうど反対方向になっている。それによって、アンテナ端子５５１に接続される結合キャパシタ５３１と５４１を構成する結合電極４３１と４４１の取り出し方向を同じ側面方向にした時に、送信端子５５２に接続される結合キャパシタ５３２を構成する結合電極４３２の取り出し方向と、受信端子５５３に接続される結合キャパシタ５４２を構成する結合電極４４２の取り出し方向を反対方向の側面にすることができる。したがって、送信端子電極４７１と受信端子電極４８１の距離を離すことができるため、送信端子と受信端子間に十分なアイソレーションをとることができる。
【０２１２】
ここで、従来例においてアンテナ共用器の送信フィルタブロックと受信フィルタブロックを単純に上下に重ねて接着する構造にした場合と、本実施例の構造による積層型誘電体アンテナ共用器とを比較してみる。
【０２１３】
まず、従来例では、送信フィルタブロック及び受信フィルタブロックの高さはセラミックの同軸形成の微細加工の限界から最小２ｍｍ程度である。したがって、これを上下に重ねると全体の高さは４ｍｍ以上になってしまう。これに対して、本実施例の構成では、各誘電体シートの厚さは３０μｍ程度であるため、全体の高さを２ｍｍ以下にすることも容易である。
【０２１４】
また、従来例では各端子の取り出しや接続を、フィルタブロックの外を引き回して、外付けの部品で行わなければならず、さらに全体をシールドするためのシールドケースが必要となってくるのに対して、本実施例の構成では、各端子の接続は内層電極のパターンを側面電極に接続する構造として、それ自体を全体がシールドされた表面実装デバイス（ＳＭＤ）にする事ができる。
【０２１５】
さらに、本実施例の構成では、入出力の結合素子などは全て内層電極パターンで構成されるため、外付けの部品が不要であるという特徴を有している。
【０２１６】
以上のように本実施例によれば、複数枚の誘電体シートと、少なくとも３層以上のシールド電極層と、少なくとも２層以上のストリップライン共振器電極層を具備し、少なくとも一層の前記シールド電極層により上下を仕切り、前記誘電体シートと前記シールド電極層と前記ストリップライン共振器電極層を積層して一体焼成しそれぞれ受信フィルタと送信フィルタを構成することにより、前記受信フィルタと前記送信フィルタを一体にして上下に積み重なった構造にできるため、小型、薄型で低コストのアンテナ共用器を実現することができる。
【０２１７】
また、受信フィルタを構成するストリップライン共振器電極層において受信端子と結合している先端短絡ストリップライン共振器の短絡端が形成される側面と、送信フィルタを構成するストリップライン共振器電極層において送信端子と結合している先端短絡ストリップライン共振器の短絡端が形成される側面とを異なる方向に設定し、送信端子と受信端子を異なる側面の側面電極で形成することにより、送信端子と受信端子間に十分なアイソレーションをとることができる。
【０２１８】
なお、本実施例では、送信フィルタの上に受信フィルタを積層する構成としたが、逆に、受信フィルタの上に送信フィルタを積層する構成にできることは言うまでもない。これは、以下の実施例においても同様である。
【０２１９】
（実施例２）
以下本発明の第２の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器について図面を参照しながら説明する。図４０は本発明の第２の実施例を示す積層型誘電体アンテナ共用器５５４の分解斜視図であり、図３８の各素子に対応するものには同じ参照番号を付している。また、図４１は第２の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器５５４の等価回路図を示すものであり、図３９の各素子に対応するものには同じ参照番号を付している。
【０２２０】
図４０において、図３８と異なるのは、２層のシールド電極層４５２、４８８で２枚の誘電体シート４８５、４８６を挟み込んで構成した分離層４８９により上下を仕切るとともに、分離層４８９の間の誘電体シート４８５上にインピーダンス整合素子として電極４８７で形成されるインダクタ５５５を付加した点である。
【０２２１】
以上のように構成された積層型誘電体アンテナ共用器５５４の動作は、インダクタ５５５が付加された以外は、第１の実施例と同じである。インダクタ５５５が、アンテナ端子とグランドの間に挿入されることにより、アンテナ５０３と送信フィルタ５０１と受信フィルタ５０２の間のインピーダンス整合をより良好にとることができる。
【０２２２】
以上のように、複数枚の誘電体シートと、少なくとも４層以上のシールド電極層と、少なくとも２層以上のストリップライン共振器電極層を具備し、少なくとも２層の前記シールド電極層で複数枚の前記誘電体シートを挟み込んで構成した分離層により上下を仕切り、前記誘電体シートと前記シールド電極層と前記ストリップライン共振器電極層を積層して一体焼成しそれぞれ受信フィルタと送信フィルタを構成することにより、前記受信フィルタと前記送信フィルタが一体になって上下に積み重なった構造とするとともに、前記分離層の間の誘電体シート上にインピーダンス整合素子としてインダクタを形成することにより、第１の実施例と同様の効果を得られるほかに、良好な整合特性を実現することができる。
【０２２３】
（実施例３）
以下本発明の第３の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器について図面を参照しながら説明する。図４２は本発明の第３の実施例を示す積層型誘電体アンテナ共用器５５６の分解斜視図であり、図３８及び図４０の各素子に対応するものには同じ参照番号を付している。また、図４３は第１７の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器５５６の等価回路図を示すものであり、図３９及び図４１の各素子に対応するものには同じ参照番号を付している。
【０２２４】
図４２において、図４０と異なるのは２層のシールド電極層４５２、４９５で３枚の誘電体シート４９０、４９１、４９２を挟み込んで構成した分離層４９６により上下を仕切るとともに、分離層４９６の間の誘電体シート４９０、４９１上にインピーダンス整合素子として電極４９３、４９４で形成されるキャパシタ５５７を付加した点である。
【０２２５】
以上のように構成された積層型誘電体アンテナ共用器５５６の動作は、キャパシタ５５７が付加された以外は、第１の実施例と同じである。キャパシタ５５７が、アンテナ端子とグランドの間に挿入されることにより、アンテナ５０３と送信フィルタ５０１と受信フィルタ５０２の間のインピーダンス整合をより良好にとることができる。
【０２２６】
以上のように、複数枚の誘電体シートと、少なくとも４層以上のシールド電極層と、少なくとも２層以上のストリップライン共振器電極層を具備し、少なくとも２層の前記シールド電極層で複数枚の前記誘電体シートを挟み込んで構成した分離層により上下を仕切り、前記誘電体シートと前記シールド電極層と前記ストリップライン共振器電極層を積層して一体焼成しそれぞれ受信フィルタと送信フィルタを構成することにより、前記受信フィルタと前記送信フィルタが一体になって上下に積み重なった構造とするとともに、前記分離層の間の誘電体シート上にインピーダンス整合素子としてキャパシタを形成することにより、第１の実施例及び第２の実施例と同様の効果を得ることができる。
【０２２７】
なお、第１から第３の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器において、送信フィルタ及び受信フィルタは、各ストリップライン共振器が電磁界結合するコムライン型のバンドパスフィルタとしたが、インダクタやキャパシタで結合させるコムライン以外の他の方式のバンドパスフィルタでも構わないし、バンドエリミネーションフィルタやローパスフィルタとしても構わない。送信フィルタ及び受信フィルタの構成に対する様々な変形は自明であり、本発明の範疇に含まれることはいうまでもない。このような変形を取り入れた実施例として、第９の実施例の積層型誘電体フィルタを送信フィルタ及び受信フィルタとして用いた積層型誘電体アンテナ共用器の実施例と、第１２の参考例の変形の積層型誘電体フィルタを送信フィルタ及び受信フィルタとして用いた積層型誘電体アンテナ共用器の実施例を以下の実施例において説明する。
【０２２８】
（実施例４）
以下本発明の第４の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器について図面を参照しながら説明する。図４４は本発明の第４の実施例を示す積層型誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。前述のように、本実施例では第９の参考例の積層型誘電体フィルタを送信フィルタ及び受信フィルタとして用いている。
【０２２９】
送信フィルタ及び受信フィルタの構成は、誘電体シート６００ａと誘電体シート６００ｆ上にストリップライン共振器電極６１１ａから６１１ｆが形成され、それぞれが幅広部６１２ａから６１２ｆと幅狭部６１３ａから６１３ｆよりなる。幅狭部の短絡端側は幅の広い共通接地電極６１６ａ、６１６ｂを介して接地端子となる側面電極６０５ａから６０５ｆに接続され接地される。
【０２３０】
隣接するストリップライン共振器間の電界結合は、誘電体シート６００ｃの上に形成された第２の電極６４１ａ、６４２ａ、及び誘電体シート６００ｈの上に形成された第２の電極６４１ｂ、６４２ｂにより行われる。隣接するストリップライン共振器どうしは電磁界結合すると共に、段間結合キャパシタを介して電界結合が行われ、ストリップライン共振器間の結合を電磁界結合と電界結合の組み合わせで行う。その結果、電磁界結合と電界結合の組み合わせによる共振現象によって、伝達特性に減衰極を構成することができる。
【０２３１】
誘電体シート６００ｃ、６００ｈの上でストリップライン共振器電極とそれぞれ対向する領域において、第２の電極が形成された残りの領域に部分的に第３の電極６４３ａ、６４３ｂを形成し接地する。第３の電極とストリップライン共振器電極の間で構成される平行平板キャパシタは、ストリップライン共振器の共振周波数を下げる並列ローディングキャパシタとして働く。したがって、ストリップライン共振器の長さは、４分の１波長よりも短くすることができフィルタの小型化が実現できる。
【０２３２】
また、誘電体シート６００ｃ、６００ｈの上でストリップライン共振器電極とそれぞれ対向する領域に形成された第４の電極６０２ａから６０２ｄは、ストリップライン共振器電極との間で入出力結合キャパシタを構成する。第４の電極６０２ａは受信端子となる側面電極６０４ｂに接続され、第４の電極６０２ｃは送信端子となる側面電極６０４ｃに接続され、第４の電極６０２ｂ、６０２ｄはアンテナ端子となる側面電極６０４ａに接続される。
【０２３３】
本実施例の積層型誘電体アンテナ共用器の構成では、２層のシールド電極層６４４ｂ、６４４ｃで２枚の誘電体シート６００ｊ、６００ｄを挟み込んで構成した分離層により上下を仕切るとともに、誘電体シート６００ｊ上にインピーダンス整合素子として電極６１７でインダクタが形成される。シールド電極６４４ａ、６４４ｄは、それぞれ誘電体シート６００ｂ、６００ｉの上に全体を覆うように形成される。最上層には電極保護用誘電体シート６００ｅを積層することにより、機械的強度が十分でない内層電極で形成されている上部シールド電極層６４４ａを保護している。各シールド電極６４４ａから６４４ｄは側面電極６０５ａから６０５ｇに接続されて接地される。
【０２３４】
誘電体シート６００ａから６００ｅとそれらの上に形成された電極で受信フィルタが構成され、誘電体シート６００ｆから６００ｉとそれらの上に形成された電極で送信フィルタが構成される。そして、誘電体シート６００ｊの上に形成された電極６１７で構成されたインダクタがアンテナ端子とグランドの間に挿入されることにより、アンテナと送信フィルタと受信フィルタの間のインピーダンス整合をより良好にとることができる。
【０２３５】
以上のように、本実施例の積層型誘電体アンテナ共用器は、第２の実施例と同様の効果を得られるほかに、送信フィルタと受信フィルタに第９の参考例の積層型誘電体フィルタを用いることにより、伝達特性に減衰極を有し優れた選択特性を実現することができる。
【０２３６】
（実施例５）
以下本発明の第５の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器について図面を参照しながら説明する。図４５は本発明の第５の実施例を示す積層型誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。前述のように、本実施例では第１２の参考例の変形の積層型誘電体フィルタを送信フィルタ及び受信フィルタとして用いている。
【０２３７】
送信フィルタ及び受信フィルタの構成は、誘電体シート６５０ｃ、６５０ｅ、６５０ｇと誘電体シート６５０ｎ、６５０ｑ、６５０ｓ上にストリップライン共振器電極６５１ａから６５１ｆが形成され、それぞれが幅広部６５２ａから６５２ｆと幅狭部６５３ａから６５３ｆよりなる。幅狭部の短絡端側は幅の広い接地電極６５４ａから６５４ｆを介して接地端子となる側面電極６５８ｃから６５８ｅに接続され接地される。
【０２３８】
また、誘電体シート６５０ｂ、６５０ｈ、６５０ｍ、６５０ｔの上にはストリップライン共振器電極とそれぞれ対向する入出力結合容量電極６５５ａから６５５ｄが形成されている。入出力結合容量電極６５５ｄは受信端子となる側面電極６５７ｃに接続され、入出力結合容量電極６５５ａは送信端子となる側面電極６５７ｂに接続され、入出力結合容量電極６５５ｂ、６５５ｃはアンテナ端子となる側面電極６５７ａに接続される。
【０２３９】
誘電体シート６５０ｄ、６５０ｆ、６５０ｐ、６５０ｒの上でストリップライン共振器電極とそれぞれ対向する領域において、ローディングキャパシタ電極６５９ａ、６５０ｄが形成されている。各ローディングキャパシタ電極６５９ａ、６５０ｄは側面電極６５８ａ、６５８ｂに接続され接地される。これらのキャパシタはストリップライン共振器の共振周波数を下げる働きをする。したがって、ストリップライン共振器の長さは、ＳＩＲ構造による短縮よりもさらに短くすることができフィルタの一層の小型化が実現できる。この点が第１２の参考例の積層型誘電体フィルタを少し変形したところである。
【０２４０】
本実施例の送信フィルタ及び受信フィルタは、ＳＩＲ構造で第１の伝送線路部と第２の伝送線路部の電磁界結合量を独立に設定して、伝達特性に通過帯域と減衰極を発生させる方法が取られている。ストリップライン共振器電極６５１ａ、６５１ｆは接地端の方向を揃えて上下に積層され、幅広部６５２ａから６５２ｆ及び幅狭部６５３ａから６５３ｆはそれぞれがお互いに電磁界結合している。
【０２４１】
各ストリップライン間の電磁界結合量は、ストリップラインの位置を上下方向でずらすことにより調整されている。ストリップラインの幅広部と幅狭部の線路中心線を同一線上からずらすことにより、ストリップラインの幅広部どうしの電磁界結合量と幅狭部どうしの電磁界結合量をそれぞれ独立に設定することができる。この様に独立に結合量を設定することによって、減衰極の周波数を所望の周波数に持ってくるように設計できる。開放端側幅広部と接地端側幅狭部がそれぞれ電磁界結合することにより、通過帯域においてバンドパス特性を示すだけでなく、伝達特性の所望の周波数に減衰極を形成することができる。したがって、チェビシェフ特性より優れた選択特性を実現することができる。
【０２４２】
本実施例の積層型誘電体アンテナ共用器の構成では、２層のシールド電極層６５６ｂ、６５６ｃで２枚の誘電体シート６５０ｊ、６５０ｋを挟み込んで構成した分離層により上下を仕切るとともに、誘電体シート６５０ｊ上にインピーダンス整合素子として電極６６０でインダクタが形成されている。シールド電極６５６ａ、６５６ｄは、それぞれ誘電体シート６５０ａ、６５０ｕの上に全体を覆うように形成される。最上層には電極保護用誘電体シート６５０ｖを積層することにより、機械的強度が十分でない内層電極で形成されている上部シールド電極層６５６ｄを保護している。各シールド電極６５６ａから６５６ｄは側面電極６５８ａから６５８ｉに接続されて接地される。
【０２４３】
本実施例の積層型誘電体アンテナ共用器では、誘電体シート６５０ｋから６５０ｖとそれらの上に形成された電極で受信フィルタが構成され、誘電体シート６５０ａから６５０ｉとそれらの上に形成された電極で送信フィルタが構成される。そして、誘電体シート６５０ｊの上に形成された電極６６０で構成されたインダクタがアンテナ端子とグランドの間に挿入されることにより、アンテナと送信フィルタと受信フィルタの間のインピーダンス整合をより良好にとることができる。
【０２４４】
以上のように、本実施例の積層型誘電体アンテナ共用器は、第２の実施例と同様の効果を得られるほかに、送信フィルタと受信フィルタに第１２の参考例の変形の積層型誘電体フィルタを用いることにより、伝達特性に減衰極を有し優れた選択特性を実現することができる。
【０２４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の積層型誘電体アンテナ共用器によれば、複数枚の誘電体シートと、少なくとも３層以上のシールド電極層と、少なくとも２層以上のストリップライン共振器電極層を積層して一体焼成した積層体において、一層の前記シールド電極層により上下２つの積層体部分に区切り、一方の前記積層体部分には受信フィルタを構成し、他方の前記積層体部分には送信フィルタを構成し、受信フィルタと送信フィルタを上下に積み重ねた一体構造にしたことにより、小型、薄型で低コストのアンテナ共用器を実現することができる。また、全体がシールドされた表面実装デバイス（ＳＭＤ）になっており、入出力の結合素子などは全て内層電極パターンで構成されるため、外付けの部品が不要になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の参考例１の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図２】  本発明の参考例１の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【図３】  本発明の参考例１の積層型誘電体フィルタにおける偶モードインピーダンスステップ比と規格化された共振器線路長の関係を示すグラフである。
【図４】  本発明の参考例１の積層型誘電体フィルタにおける偶モードインピーダンスステップ比と偶奇モードインピーダンス比の関係を示すグラフである。
【図５】  本発明の参考例１の並行結合ストリップラインの構造パラメータに対する偶モードインピーダンスと偶奇モードインピーダンス比の関係を示すグラフである。
【図６】  本発明の参考例１の積層型誘電体フィルタの伝達特性の設計値のシミュレーション結果を示すグラフであり、図６（ａ）は下側極を有する第１の試作フィルタの特性を示し、図６（ｂ）は上側極を有する第２の試作フィルタの特性を示す。
【図７】  本発明の参考例１の積層型誘電体フィルタの伝達特性の実測値と計算値を示すグラフであり、図７（ａ）は下側極を有する第１の試作フィルタの特性を示し、図７（ｂ）は上側極を有する第２の試作フィルタの特性を示す。
【図８】  本発明の参考例１の変形の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図９】  本発明の参考例２のブロック型誘電体フィルタの透視斜視図（ａ）と、（ａ）のＡ−Ａ´面における断面図（ｂ）である。
【図１０】  本発明の参考例３の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図１１】  本発明の参考例３の積層型誘電体フィルタにおけるローディング容量と規格化された共振器線路長の関係を示すグラフである。
【図１２】  本発明の参考例４の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図１３】  本発明の参考例４の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【図１４】  本発明の参考例４の積層型誘電体フィルタの減衰極周波数と偶奇モードインピーダンス比の関係を示すグラフであり、（ａ）は下側極の場合、（ｂ）は上側極の場合を示す。
【図１５】  本発明の参考例４の積層型誘電体フィルタにおける結合容量値と偶奇モードインピーダンス比及び規格化された共振器線路長の関係を示すグラフである。
【図１６】  本発明の参考例４の積層型誘電体フィルタにおけるローディング容量値と偶奇モードインピーダンス比及び規格化された共振器線路長の関係を示すグラフである。
【図１７】  本発明の参考例４の積層型誘電体フィルタの減衰極周波数と結合容量値及びローディング容量の関係を示すグラフであり、（ａ）は下側極の場合、及び（ｂ）は上側極の場合を示す。
【図１８】  本発明の参考例１と４の積層型誘電体フィルタの伝達特性のシミュレーション結果を示すグラフであり、（ａ）は下側極を有する特性を示し、（ｂ）は上側極を有する特性を示す。
【図１９】  本発明の参考例５のブロック型誘電体フィルタの透視斜視図（ａ）、及び（ａ）のＡ−Ａ´面における断面図（ｂ）である。
【図２０】  本発明の参考例６の積層型誘電体フィルタの分解斜視図（ａ）、及び（ａ）のＡ−Ａ´面における断面図（ｂ）を示す。
【図２１】  本発明の参考例６の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【図２２】  本発明の参考例６の積層型誘電体フィルタの共振器電極と容量電極の電極パターンの配置透視図である。
【図２３】  本発明の参考例７の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図２４】  本発明の参考例７の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【図２５】  本発明の参考例８の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図２６】  本発明の参考例８の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【図２７】  本発明の参考例９の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図２８】  本発明の参考例９の積層型誘電体フィルタの等価回路図である。
【図２９】  本発明の参考例１０の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である
。
【図３０】  本発明の参考例１１の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である
。
【図３１】  図３０のＡ−Ａ´面の断面図を示す。
【図３２】  本発明の参考例１２の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図３３】  図３２のＡ−Ａ´面の断面図（ａ）、及びＢ−Ｂ´面の断面図（ｂ）を示す。
【図３４】  本発明の参考例１３の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図３５】  図３４のＡ−Ａ´面の断面図（ａ）、及びＢ−Ｂ´面の断面図（ｂ）を示す。
【図３６】  本発明の参考例１４の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【図３７】  図３６のＡ−Ａ´面の断面図（ａ）、及びＢ−Ｂ´面の断面図（ｂ）を示す。
【図３８】  本発明の参考例１４の積層型誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。
【図３９】  本発明の実施例１の積層型誘電体アンテナ共用器の等価回路図である。
【図４０】  本発明の実施例２の積層型誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。
【図４１】  本発明の実施例２の積層型誘電体アンテナ共用器の等価回路図である。
【図４２】  本発明の実施例３の積層型誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。
【図４３】  本発明の実施例３の積層型誘電体アンテナ共用器の等価回路図である。
【図４４】  本発明の実施例４の積層型誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。
【図４５】  本発明の実施例４の実施例の積層型誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。
【図４６】  従来例の誘電体アンテナ共用器の分解斜視図である。
【図４７】  従来例のブロック型誘電体フィルタの斜視図である。
【図４８】  従来例のコムライン型誘電体フィルタの伝達特性と反射特性を示すグラフである。
【図４９】  従来例の積層型ＬＣフィルタの分解斜視図である。
【図５０】  従来例の積層型誘電体フィルタの分解斜視図である。
【符号の説明】
１０ａ，１０ｂ，１０ｃ，１０ｄ，１０ｅ  誘電体シート
１１ａ，１１ｂ  ストリップライン共振器電極
１２ａ，１２ｂ  容量電極
１３ａ，１３ｂ  シールド電極
１４ａ，１４ｂ  入出力端子
１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ  接地端子
１６  共通接地電極
１７ａ，１７ｂ  第１の伝送線路部
１８ａ，１８ｂ  第２の伝送線路部
２１，２２  入出力端子
２３，２４  キャパシタ
２５  ２端子対回路
２９ａ，２９ｂ  容量電極
【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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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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【図４４】
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【図４５】
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【図４６】
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【図４７】
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【図４８】
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【図４９】
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【図５０】
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