(57)【要約】【課題】マイクロ波フィルタを構成する共振器を十分に小型化するとともに、所望の帯域通過特性を容易に実現できるマイクロ波フィルタを提供する。【解決手段】このマイクロ波フィルタ１は、直列共振器４ｓ、５ｓと並列共振器４ｐ、５ｐとを並列接続して構成した複合共振器４、５を具備し、複合共振器４、５の間は段間結合容量素子６を介して、入力端子との間、出力端子との間はそれぞれ、入力結合容量素子、出力結合容量素子を介して接続しており、複合共振器４の共振周波数は、段間結合容量素子６の容量値、及び信号源Ｓの信号源抵抗ＳＲの抵抗値と入力結合容量素子７の容量値に応じて、通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高く、複合共振器５の共振周波数は、段間結合容量素子６の容量値、及び負荷Ｌの負荷抵抗ＬＲの抵抗値と出力結合容量素子８の容量値に応じて、通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くしている。【選択図】図１
2014045373.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
信号源から高周波信号を入力端子に入力し、所望の帯域を通過させて出力端子から負荷に出力するマイクロ波フィルタにおいて、
インダクタンス素子とキャパシタンス素子を直列接続した直列共振器と、他のインダクタンス素子と他のキャパシタンス素子を並列接続した並列共振器と、を有し、前記直列共振器の一端を接地し、前記並列共振器の一端を接地し、前記直列共振器の他端と前記並列共振器の他端を接続して構成した複合共振器を少なくとも２個以上具備し、
隣接する複合共振器の間は段間結合容量素子を介して接続し、初段の複合共振器は入力結合容量素子を介して前記入力端子と接続し、最終段の複合共振器は出力結合容量素子を介して前記出力端子と接続しており、
前記初段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記信号源の信号源抵抗の抵抗値と前記入力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くし、
前記最終段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記負荷の負荷抵抗の抵抗値と前記出力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くしたことを特徴とするマイクロ波フィルタ。
【請求項２】
信号源から高周波信号を入力端子に入力し、所望の帯域を通過させて出力端子から負荷に出力するマイクロ波フィルタにおいて、
インダクタンス素子とキャパシタンス素子を直列接続した直列共振器と、他のインダクタンス素子と他のキャパシタンス素子を並列接続した並列共振器と、を有し、前記並列共振器の一端を接地し、前記直列共振器の他端と前記並列共振器の他端を接続して構成したセルを複数設け、該セル同士は前記直列共振器が直列に接続されるように接続し、最終段のセルの前記直列共振器の一端を接地した複合共振器を少なくとも２個以上具備し、
隣接する複合共振器の間は段間結合容量素子を介して接続し、初段の複合共振器は入力結合容量素子を介して前記入力端子と接続し、最終段の複合共振器は出力結合容量素子を介して前記出力端子と接続しており、
前記初段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記信号源の信号源抵抗の抵抗値と前記入力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くし、
前記最終段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記負荷の負荷抵抗の抵抗値と前記出力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くしたことを特徴とするマイクロ波フィルタ。
【請求項３】
前記複合共振器を少なくとも３個以上具備し、
中間段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される２個の段間結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する帯域の帯域中心周波数よりも高くしたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波フィルタ。
【請求項４】
前記直列共振器の共振周波数は、前記並列共振器の共振周波数より低くしたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波フィルタ。
【請求項５】
前記直列共振器のキャパシタンス素子は容量パターンで形成し、
前記直列共振器のインダクタンス素子は前記容量パターンの誘導成分とその接続線路の誘導成分で形成し、
前記並列共振器のインダクタンス素子は誘導性線路で形成し、
前記並列共振器のキャパシタンス素子は前記誘導性線路とグランド電極との間の容量成分で形成したことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波フィルタ。
【請求項６】
請求項５のマイクロ波フィルタにおいて、
前記誘導性線路、前記容量パターン、及び前記容量パターンに接続する接続線路における２箇所以上の長さ又は幅を組み合わせて変化させ、
前記複合共振器の共振周波数とサセプタンス・スロープ・パラメータの両方を調整することを特徴とするマイクロ波フィルタの調整法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロ波帯の無線機器などで用いられる帯域通過特性を持つ入出力容量結合型のマイクロ波フィルタ、及びその調整法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、マイクロ波帯の帯域通過特性を持つマイクロ波フィルタには、自然界に存在する物質の正の誘電率と正の透磁率の性質を用いた右手系共振器による右手系フィルタの他に、回路構成により見かけ上、負の誘電率と負の透磁率の性質を持つようにしそれを用いた左手系共振器による左手系フィルタが知られている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、入力端子及び出力端子と、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、入力端子と出力端子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、これらの左手系共振器のうち隣接する左手系共振器の間にそれぞれ接続された第１、第２、第３の段間結合素子とを備えた左手系フィルタであって、入力端子と第１、第２の段間結合素子との間に接続された第１のインダクタと、出力端子と第１、第３の段間結合素子との間に接続された第２のインダクタとを更に備え、第１のインダクタと、第２のインダクタと、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左手系フィルタが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−９３５３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような左手系共振器の共振周波数は、同程度のサイズの右手系共振器よりも低い周波数となるので、左手系共振器による左手系フィルタは右手系フィルタよりも小型になる。
【０００６】
しかしながら、特許文献１を含め従来の左手系フィルタは、隣接する左手系共振器の間に接続される段間結合素子、入力端子と左手系共振器の間に接続される入力結合素子（特許文献１では第１のインダクタ）、及び出力端子と左手系共振器の間に接続される出力結合素子（特許文献１では第２のインダクタ）の影響により、所望の通過帯域の帯域中心周波数に対して左手系共振器の共振周波数がずれるなど、所望の帯域通過特性が得にくい場合も有る。
【０００７】
本発明は、係る事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、マイクロ波フィルタを構成する共振器を十分に小型化するとともに、所望の帯域通過特性を容易に実現できるマイクロ波フィルタ及びその調整法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項１に記載のマイクロ波フィルタは、信号源から高周波信号を入力端子に入力し、所望の帯域を通過させて出力端子から負荷に出力するマイクロ波フィルタにおいて、インダクタンス素子とキャパシタンス素子を直列接続した直列共振器と、他のインダクタンス素子と他のキャパシタンス素子を並列接続した並列共振器と、を有し、前記直列共振器の一端を接地し、前記並列共振器の一端を接地し、前記直列共振器の他端と前記並列共振器の他端を接続して構成した複合共振器を少なくとも２個以上具備し、隣接する複合共振器の間は段間結合容量素子を介して接続し、初段の複合共振器は入力結合容量素子を介して前記入力端子と接続し、最終段の複合共振器は出力結合容量素子を介して前記出力端子と接続しており、前記初段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記信号源の信号源抵抗の抵抗値と前記入力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くし、前記最終段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記負荷の負荷抵抗の抵抗値と前記出力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載のマイクロ波フィルタは、信号源から高周波信号を入力端子に入力し、所望の帯域を通過させて出力端子から負荷に出力するマイクロ波フィルタにおいて、インダクタンス素子とキャパシタンス素子を直列接続した直列共振器と、他のインダクタンス素子と他のキャパシタンス素子を並列接続した並列共振器と、を有し、前記並列共振器の一端を接地し、前記直列共振器の他端と前記並列共振器の他端を接続して構成したセルを複数設け、該セル同士は前記直列共振器が直列に接続されるように接続し、最終段のセルの前記直列共振器の一端を接地した複合共振器を少なくとも２個以上具備し、隣接する複合共振器の間は段間結合容量素子を介して接続し、初段の複合共振器は入力結合容量素子を介して前記入力端子と接続し、最終段の複合共振器は出力結合容量素子を介して前記出力端子と接続しており、前記初段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記信号源の信号源抵抗の抵抗値と前記入力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くし、前記最終段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される段間結合容量素子の容量値、及び前記負荷の負荷抵抗の抵抗値と前記出力結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する周波数帯域の帯域中心周波数よりも高くしたことを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載のマイクロ波フィルタは、請求項１又は２に記載のマイクロ波フィルタにおいて、前記複合共振器を少なくとも３個以上具備し、中間段の複合共振器の共振周波数は、それに接続される２個の段間結合容量素子の容量値に応じて、前記通過する帯域の帯域中心周波数よりも高くしたことを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載のマイクロ波フィルタは、請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波フィルタにおいて、前記直列共振器の共振周波数は、前記並列共振器の共振周波数より低くしたことを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載のマイクロ波フィルタは、請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波フィルタにおいて、前記直列共振器のキャパシタンス素子は容量パターンで形成し、前記直列共振器のインダクタンス素子は前記容量パターンの誘導成分とその接続線路の誘導成分で形成し、前記並列共振器のインダクタンス素子は誘導性線路で形成し、前記並列共振器のキャパシタンス素子は前記誘導性線路とグランド電極との間の容量成分で形成したことを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載のマイクロ波フィルタの調整法は、請求項５のマイクロ波フィルタにおいて、前記誘導性線路、前記容量パターン、及び前記容量パターンに接続する接続線路における２箇所以上の長さ又は幅を組み合わせて変化させ、  前記複合共振器の共振周波数とサセプタンス・スロープ・パラメータの両方を調整することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、複合共振器を十分に小型化するとともに、所望の帯域通過特性を容易に実現できるマイクロ波フィルタ及びその調整法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施形態に係るマイクロ波フィルタを示す回路図である。
【図２】同上のマイクロ波フィルタを示す斜視図である。
【図３】同上のマイクロ波フィルタの複合共振器の一つを示す平面図である。
【図４】同上のマイクロ波フィルタを構成する複合共振器と同じ構成の複合共振器を示す回路図である。
【図５】図４で示す複合共振器におけるサセプタンスの周波数特性を示す特性図である。
【図６】図４で示す複合共振器における規格化サセプタンス・スロープ・パラメータの周波数特性を示す特性図である。
【図７】同上のマイクロ波フィルタの特性を説明するための回路図である。
【図８】同上のマイクロ波フィルタのフィルタ特性とその比較例を示す特性図である。
【図９】同上のマイクロ波フィルタの複合共振器を構成する並列共振器におけるインダクタンス素子のインダクタンス値とキャパシタンス素子の容量値の変化を示す特性図である。
【図１０】本発明の別の実施形態に係るマイクロ波フィルタを示す回路図である。
【図１１】同上の別の実施形態に係るマイクロ波フィルタの特性を説明するための回路図である。
【図１２】本発明の更に別の実施形態に係るマイクロ波フィルタを示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明を実施するための形態を図面を参照しながら説明する。本発明の実施形態に係るマイクロ波フィルタ１は、図１に示すように、信号源Ｓから高周波信号を入力端子２に入力し、所望の帯域を通過させて出力端子３から負荷Ｌに出力するものである。マイクロ波フィルタ１は、初段及び最終段よりなる２個の複合共振器４、５を具備している。また、複合共振器４、５の間は段間結合容量素子６を介して接続し、初段の複合共振器４は入力結合容量素子７を介して入力端子２と接続し、最終段の複合共振器５は出力結合容量素子８を介して出力端子３と接続している。
【００１７】
初段の複合共振器４は、インダクタンス素子４ｓｉとキャパシタンス素子４ｓｃを直列接続した直列共振器４ｓと、インダクタンス素子４ｐｉとキャパシタンス素子４ｐｃを並列接続した並列共振器４ｐと、を有し、直列共振器４ｓの一端を接地し、並列共振器４ｐの一端を接地し、直列共振器４ｓの他端と並列共振器４ｐの他端とを接続して構成している。直列共振器４ｓの他端と並列共振器４ｐの他端の接続点４ａは、段間結合容量素子６と入力結合容量素子７に接続されている。
【００１８】
最終段の複合共振器５は、初段の複合共振器４と同じ構成であり、インダクタンス素子５ｓｉとキャパシタンス素子５ｓｃを直列接続した直列共振器５ｓと、インダクタンス素子５ｐｉとキャパシタンス素子５ｐｃを並列接続した並列共振器５ｐと、を有し、直列共振器５ｓの一端を接地し、並列共振器５ｐの一端を接地し、直列共振器５ｓの他端と並列共振器５ｐの他端とを接続して構成している。直列共振器５ｓの他端と並列共振器５ｐの他端の接続点５ａは、段間結合容量素子６と出力結合容量素子８とに接続されている。
【００１９】
マイクロ波フィルタ１は、図２に示すように、低温同時焼成セラミックス（ＬＴＣＣ）を用いて構成することができる。低温同時焼成セラミックスは、セラミック・シート上に導体のパターンを印刷して積層する多層構造である。なお、図２においては、セラミック・シートが積層され一体になった絶縁体１ａの外枠を示し、また、図示を省略しているが、右側手前の面と裏面にグランド電極が形成されている。また、図３は、複合共振器４の部分の平面図である。
【００２０】
複合共振器４において直列共振器４ｓのキャパシタンス素子４ｓｃは、容量パターンで、すなわち一方の容量電極パターン４ｓｃ０と他方の容量電極パターン４ｓｃ０’の間で形成し、インダクタンス素子４ｓｉはこの容量パターンの誘導成分とそれら接続線路４ｓｃ１、４ｓｃ１’の誘導成分で形成している。他方の容量電極パターン４ｓｃ０’の接続線路４ｓｃ１’は、グランド電極（図２の右側手前の面のもの）に接続している。また、図示の例では、他方の容量電極パターン４ｓｃ０’は、一方の容量電極パターン４ｓｃ０を上下から挟むように２つの層に形成し、それら２つに分かれた他方の容量電極パターン４ｓｃ０’を、１個の接続線路４ｓｃ１’に接続している。また、並列共振器４ｐのインダクタンス素子４ｐｉは誘導性線路４ｐｉ０で形成し、キャパシタンス素子４ｐｃは誘導性線路４ｐｉ０とグランド電極（図２においては裏面のもの）との間の容量成分で形成している。つまり、直列共振器４ｓのキャパシタンス素子４ｓｃと並列共振器４ｐのインダクタンス素子４ｐｉを形成すると、直列共振器４ｓのインダクタンス素子４ｓｉと並列共振器４ｐのキャパシタンス素子４ｐｃは、それに付随した寄生成分として形成される。
【００２１】
同様に、複合共振器５において直列共振器５ｓのキャパシタンス素子５ｓｃは、容量パターンで、すなわち一方の容量電極パターン５ｓｃ０と他方の容量電極パターン５ｓｃ０’の間で形成し、インダクタンス素子５ｓｉはこの容量パターンの誘導成分とそれら接続線路５ｓｃ１、５ｓｃ１’の誘導成分で形成している。他方の容量電極パターン５ｓｃ０’の接続線路５ｓｃ１’は、グランド電極（図２の右側手前の面のもの）に接続している。また、図示の例では、他方の容量電極パターン５ｓｃ０’は、一方の容量電極パターン５ｓｃ０を上下から挟むように２つの層に形成し、それら２つに分かれた他方の容量電極パターン５ｓｃ０’を、１個の接続線路５ｓｃ１’に接続している。また、並列共振器５ｐのインダクタンス素子５ｐｉは誘導性線路５ｐｉ０で形成し、キャパシタンス素子５ｐｃは誘導性線路５ｐｉ０とグランド電極（図２においては裏面のもの）との間の容量成分で形成している。つまり、直列共振器５ｓのキャパシタンス素子５ｓｃと並列共振器５ｐのインダクタンス素子５ｐｉを形成すると、直列共振器５ｓのインダクタンス素子５ｓｉと並列共振器５ｐのキャパシタンス素子５ｐｃは、それに付随した寄生成分として形成される。
【００２２】
次に、複合共振器４、５の共振周波数ｆａ４、ｆａ５について説明する。ここでは、理解容易化のために、複合共振器４、５と同じ構成の複合共振器Ｇを用いて説明する。複合共振器Ｇは、図４に示すように、インダクタンス素子ＳＩとキャパシタンス素子ＳＣを直列接続した直列共振器Ｓと、インダクタンス素子ＰＩとキャパシタンス素子ＰＣを並列接続した並列共振器Ｐと、を有し、直列共振器Ｓの一端を接地し、並列共振器Ｐの一端を接地し、直列共振器Ｓの他端と並列共振器Ｐの他端とを接続して構成している。直列共振器Ｓの他端と並列共振器Ｐの他端の接続点は、信号端子Ａに接続されている。
【００２３】
複合共振器Ｇのサセプタンス（曲線ａ）は、図５に示すように、複合共振器Ｇを構成する直列共振器Ｓのサセプタンス（曲線ｂ）と並列共振器Ｐのサセプタンス（曲線ｃ）から導かれるものである。複合共振器Ｇの共振周波数ｆａは、そのサセプタンス（曲線ａ）が零となる条件から求められる。
【００２４】
図５は、直列共振器Ｓのキャパシタンス素子ＳＣの容量値が０．９８ｐＦ、インダクタンス素子ＳＩのインダクタンス値が１．４３ｎＨとし、並列共振器Ｐのキャパシタンス素子ＰＣの容量値が０．６６ｐＦ、インダクタンス素子ＰＩのインダクタンス値が１．７２ｎＨとして計算しグラフ化したものである。これらの容量値及びインダクタンス値は、図２に示した低温同時焼成セラミックスのマイクロ波フィルタ１から導いた値である。直列共振器Ｓのインダクタンス素子ＳＩと並列共振器Ｐのキャパシタンス素子ＰＣは、寄生成分であるため、比較的小さな値のものとなっている。そして、複合共振器Ｇの共振周波数ｆａは、２．５８ＧＨｚとなっている。また、直列共振器Ｓの共振周波数ｆｂは４．２５ＧＨｚ、並列共振器Ｐの共振周波数（反共振周波数）ｆｃは４．７２ＧＨｚとなっている。よって、複合共振器Ｇの共振周波数ｆａは、直列共振器Ｓの共振周波数ｆｂと並列共振器Ｐの共振周波数ｆｃのいずれより大幅に低いものとなっている。
【００２５】
よって、直列共振器Ｓと並列共振器Ｐとを複合化して複合共振器Ｇにすると、非常に低い共振周波数ｆａを得ることができる。ここで、直列共振器Ｓの共振周波数ｆｂは、並列共振器Ｐの共振周波数ｆｃよりも共振周波数ｆａの値に対して影響が大きいため、直列共振器Ｓの共振周波数ｆｂを並列共振器Ｐの共振周波数ｆｃより低くした方が、共振周波数ｆａをより低下させ易い。
【００２６】
また、図５には、複合共振器Ｇから直列共振器Ｓのインダクタンス素子ＳＩと並列共振器Ｐのキャパシタンス素子ＰＣを除いた場合の曲線ｄを示している。複合共振器Ｇの共振周波数ｆａが２．５８ＧＨｚとなっているのに対し、この曲線ｄにおける共振周波数ｆｄは３．８８ＧＨｚとなっている。つまり、複合共振器Ｇの構成では、直列共振器Ｓのインダクタンス素子ＳＩと並列共振器Ｐのキャパシタンス素子ＰＣに寄生成分を用いることができ、それにより、共振周波数ｆａを大幅に下げることができている。
【００２７】
このように、複合共振器Ｇは、共振周波数ｆａを非常に低くすることができ、従って、複合共振器４、５は、共振周波数ｆａ４、ｆａ５を非常に低くすることができ、それにより、マイクロ波フィルタ１の小型化が可能になる。
【００２８】
なお、図５の複合共振器Ｇの共振周波数ｆａにおける規格化サセプタンス・スロープ・パラメータＳａは、図６に示すように、３．１２ｐＦであった。サセプタンス・スロープ・パラメータは、フィルタを設計する上で共振周波数とともに必要な値であり、サセプタンス・スロープ・パラメータの値は、角周波数に対してサセプタンスの差分を取ることにより計算される。図６に示した規格化サセプタンス・スロープ・パラメータは、サセプタンス・スロープ・パラメータを角周波数で割って規格化したものである。
【００２９】
次に、段間結合容量素子６、入力結合容量素子７、及び出力結合容量素子８によるマイクロ波フィルタ１のフィルタ特性への影響を説明する。
【００３０】
一般に、フィルタは、２個以上の共振器をアドミタンス・インバータでつなげ、また、入力端子と共振器の間及び出力端子と共振器の間を変形アドミタンス・インバータでつなげることにより、共振器の共振周波数とフィルタの通過帯域の帯域中心周波数ｆ０を一致させることができる。このマイクロ波フィルタ１においては、図７に示すように、段間結合容量素子６をアドミタンス・インバータの一部に、入力結合容量素子７、出力結合容量素子８をそれぞれの変形アドミタンス・インバータの一部とすることができる。
【００３１】
段間結合容量素子６を含むアドミタンス・インバータ６０は、その段間結合容量素子６の容量値Ｃａと同じ絶対値の負の容量値−Ｃａを有したもので一端が接地され他端が上記の接続点４ａに接続された仮想の容量素子６’と、同様の負の容量値−Ｃａを有したもので一端が接地され他端が上記の接続点５ａに接続された仮想の容量素子６’’と、が加えられて構成される。
【００３２】
入力結合容量素子７を含む変形アドミタンス・インバータ７０は、その入力結合容量素子７の容量値Ｃｂと信号源Ｓの信号源抵抗ＳＲの抵抗値Ｒｓから下記の式（１）により導き出される負の容量値−Ｃｂｅを有したもので一端が接地され他端が上記の接続点４ａに接続された仮想の容量素子７’が加えられて構成される。
【００３３】
【数１】
2014045373.tif 000003
【００３４】
出力結合容量素子８を含む変形アドミタンス・インバータ８０は、その出力結合容量素子８の容量値Ｃｃと負荷Ｌの負荷抵抗ＬＲの抵抗値Ｒｌから下記の式（２）により導き出される負の容量値−Ｃｃｅを有しており一端が接地され他端が上記の接続点５ａに接続された容量素子８’が加えられて構成される。
【００３５】
【数２】
2014045373.tif 000004
【００３６】
よって、マイクロ波フィルタ１の帯域通過特性は、上記の接続点４ａに接続される初段の複合共振器４と並列に、容量値Ｃａの仮想の容量素子６Ａ’と容量値Ｃｂｅの仮想の容量素子７Ａ’が付加された共振器４０の共振周波数ｆａ４０、及び、上記の接続点５ａに接続される最終段の複合共振器５と並列に、容量値Ｃａの仮想の容量素子６Ａ’’と容量値Ｃｃｅの仮想の容量素子８Ａ’が付加された共振器５０の共振周波数ｆａ５０により決まり、共振周波数ｆａ４０と共振周波数ｆａ５０を一致させれば、それが通過帯域の帯域中心周波数ｆ０となる。ここで、共振器４０は初段の複合共振器４の並列共振器４ｐのキャパシタンス素子４ｐｃの容量値に仮想の容量素子６Ａ’、７Ａ’分の容量値が付加された複合共振器として扱うことができ、共振器５０は最終段の複合共振器５の並列共振器５ｐのキャパシタンス素子５ｐｃの容量値に仮想の容量素子６Ａ’’、８Ａ’分の容量値が付加された複合共振器として扱うことができる。初段の複合共振器４の共振周波数ｆａ４よりも共振器４０の共振周波数ｆａ４０は低く、最終段の複合共振器５の共振周波数ｆａ５よりも共振器５０の共振周波数ｆａ５０は低い。従って、マイクロ波フィルタ１の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０は、複合共振器４、５自体の共振周波数ｆａ４、ｆａ５に対して低い方向にずれたものとなる。
【００３７】
そのため、このマイクロ波フィルタ１では、初段の複合共振器４の共振周波数ｆａ４は、それに接続される段間結合容量素子６の容量値Ｃａ、及び信号源Ｓの信号源抵抗ＳＲの抵抗値Ｒｓと入力結合容量素子７の容量値Ｃｂに応じて（すなわち、付加される仮想の容量素子６Ａ’、７Ａ’分）、所望の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０よりも高くしている。また、最終段の複合共振器５の共振周波数ｆａ５は、それに接続される段間結合容量素子６の容量値Ｃａ、及び負荷Ｌの負荷抵抗ＬＲの抵抗値Ｒｌと出力結合容量素子８の容量値Ｃｃに応じて（すなわち、付加される容量素子６Ａ’’、８Ａ’分）、所望の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０よりも高くしている。こうして、マイクロ波フィルタ１の構成により、所望の帯域通過特性を容易に実現できる。
【００３８】
図８（ａ）に示すのは、このようなマイクロ波フィルタ１のシミュレーションによるフィルタ特性である。ここでは、段間結合容量素子６の容量値Ｃａを０．１６６８ｐＦ、入力結合容量素子７と出力結合容量素子８の容量値Ｃｂ、Ｃｃをともに０．４４７２ｐＦ、信号源Ｓの信号源抵抗ＳＲの抵抗値Ｒｓと負荷Ｌの負荷抵抗ＬＲの抵抗値Ｒｌをともに５０Ω、としている。複合共振器４、５は、並列共振器４ｐ、５ｐのキャパシタンス素子４ｐｃ、５ｐｃ以外については、上述した複合共振器Ｇについて用いた容量値又はインダクタンス値とした。所望の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０は、上述した複合共振器Ｇの共振周波数ｆａと同じ２．５８ＧＨｚとした。
【００３９】
そして、初段の複合共振器４の並列共振器４ｐのキャパシタンス素子４ｐｃは、付加される仮想の容量素子６Ａ’、７Ａ’分だけ、上述した複合共振器Ｇのキャパシタンス素子ＰＣのよりも容量値を小さくした。最終段の複合共振器５の並列共振器５ｐのキャパシタンス素子５ｐｃは、付加される仮想の容量素子６Ａ’’、８Ａ’分だけ、上述した複合共振器Ｇのキャパシタンス素子ＰＣよりも容量値を小さくした。従って、初段の複合共振器４の共振周波数ｆａ４と最終段の複合共振器５の共振周波数ｆａ５は、２．５８ＧＨｚよりも高いものとなっている。そうすることにより、上述した共振器４０の共振周波数ｆａ４０と共振器５０の共振周波数ｆａ５０が２．５８ＧＨｚとなって、所望の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０を得ることができた。なお、図中のＳ（１，１）とＳ（２，１）はフィルタ特性を示すＳパラメータである。また、図８（ｂ）に示すのは、比較例として、複合共振器４、５に上述した複合共振器Ｇについての容量値又はインダクタンス値をそのまま用いた場合のフィルタ特性である。図８（ｂ）では、得られた通過帯域の帯域中心周波数ｆ０は、２．５８ＧＨｚから低い方向に大きくずれたものとなっている。
【００４０】
複合共振器４、５の共振周波数ｆａ４、ｆａ５を高くするためには、それを構成する並列共振器４ｐ、５ｐの共振周波数を高くしたり、場合によっては、直列共振器４ｓ、５ｓの共振周波数を高くしたりすることで可能である。その中で、最も簡単なのは、並列共振器４ｐ、５ｐのキャパシタンス素子４ｐｃ、５ｐｃの容量値を小さくする方法と考えられる。並列共振器４ｐ、５ｐのキャパシタンス素子４ｐｃ、５ｐｃがインダクタンス素子４ｐｉ、５ｐｉに付随することなく独立のものならば、キャパシタンス素子４ｐｃ、５ｐｃの容量値を小さくするだけの調整法を用いればよい。
【００４１】
前述した低温同時焼成セラミックスのようにキャパシタンス素子４ｐｃ、５ｐｃがインダクタンス素子４ｐｉ、５ｐｉに付随した寄生成分の場合は、キャパシタンス素子４ｐｃ、５ｐｃの容量値を小さくするように誘導性線路４ｐｉ０、５ｐｉ０を変えると、インダクタンス素子４ｐｉのインダクタンス値も同時に小さくなる。よって、この場合、サセプタンス・スロープ・パラメータの値が適切になるようにしながら共振周波数ｆａ４、ｆａ５を高くするような調整法を用いることが重要である。
【００４２】
例えば、図３に示してある誘導性線路４ｐｉ０の４ｐｉ０Ａの長さを変えると、図９（ａ）に示すように、キャパシタンス素子４ｐｃの容量値（図の曲線ｅ）とインダクタンス素子４ｐｉのインダクタンス値（図の曲線ｆ）は変化する。また、例えば、誘導性線路４ｐｉ０の４ｐｉ０Ｂの長さを変えると、図９（ｂ）に示すように、キャパシタンス素子４ｐｃの容量値（図の曲線ｇ）とインダクタンス素子４ｐｉのインダクタンス値（図の曲線ｈ）は、変化する。この２箇所において、キャパシタンス素子４ｐｃの容量値とインダクタンス素子４ｐｉのインダクタンス値の変化の仕方は違っている。従って、この２箇所（４ｐｉ０Ａ及び４ｐｉ０Ｂ）の長さを組み合わせて変化させることで、複合共振器４の共振周波数ｆａ４とサセプタンス・スロープ・パラメータの両方を適切に調整できる。このように、誘導性線路４ｐｉ０、容量パターン（容量電極パターン４ｓｃ０と容量電極パターン４ｓｃ０’）、及びこの容量パターンに接続する接続線路４ｓｃ１、４ｓｃ１’、における２箇所以上の長さ又は幅を組み合わせて変化させ、複合共振器４の共振周波数ｆａ４とサセプタンス・スロープ・パラメータの両方を調整することが可能である。複合共振器５についても同様である。
【００４３】
次に、本発明の別の実施形態に係るマイクロ波フィルタ９を図１０に基づいて説明する。マイクロ波フィルタ９は、上述したマイクロ波フィルタ１と同様に、信号源Ｓから高周波信号を入力端子２に入力し、所望の帯域を通過させて出力端子３から負荷Ｌに出力するものである。このマイクロ波フィルタ９は、複合共振器の数が２個であったマイクロ波フィルタ１を、図１０に示すように、３個の複合共振器４、５、１０を具備するものに変形したものである。そのため、複合共振器４、１０の間は段間結合容量素子１１を介して、複合共振器１０、５の間は段間結合容量素子１２を介してそれぞれ接続している。初段の複合共振器４と最終段の複合共振器５は、マイクロ波フィルタ１の場合と同様にそれぞれ、入力結合容量素子７を介して入力端子２と、出力結合容量素子８を介して出力端子３と接続している。
【００４４】
初段の複合共振器４と最終段の複合共振器５については、上述した段間結合容量素子６のかわりにそれと同様の段間結合容量素子１１、段間結合容量素子１２にそれぞれ接続されているが、その他は上述したマイクロ波フィルタ１の場合と同様である。
【００４５】
中間段の複合共振器（初段及び最終段以外の複合共振器）１０は、初段の複合共振器４及び最終段の複合共振器５と同じ構成であり、インダクタンス素子１０ｓｉとキャパシタンス素子１０ｓｃを直列接続した直列共振器１０ｓと、インダクタンス素子１０ｐｉとキャパシタンス素子１０ｐｃを並列接続した並列共振器１０ｐと、を有し、直列共振器１０ｓの一端を接地し、並列共振器１０ｐの一端を接地し、直列共振器１０ｓの他端と並列共振器１０ｐの他端とを接続して構成している。直列共振器１０ｓの他端と並列共振器１０ｐの他端の接続点１０ａは、段間結合容量素子１１と段間結合容量素子１２とに接続されている。
【００４６】
マイクロ波フィルタ９については、低温同時焼成セラミックスを用いて構成した図は省略するが、中間段の複合共振器１０を初段の複合共振器４及び最終段の複合共振器５と同様にして形成することができる。
【００４７】
マイクロ波フィルタ９においては、図７を用いて説明したマイクロ波フィルタ１と同様に、図１１に示すように、段間結合容量素子１１、１２をアドミタンス・インバータの一部に、入力結合容量素子７、出力結合容量素子８をそれぞれの変形アドミタンス・インバータの一部とすることができる。段間結合容量素子１１を含むアドミタンス・インバータ１１０は、その段間結合容量素子１１の容量値Ｃａと同じ絶対値の負の容量値−Ｃａを有したもので一端が接地され他端が上記の接続点４ａに接続された仮想の容量素子１１’と、同様の負の容量値−Ｃａを有したもので一端が接地され他端が上記の接続点１０ａに接続された仮想の容量素子１１’’と、が加えられて構成される。段間結合容量素子１２を含むアドミタンス・インバータ１２０は、その段間結合容量素子１２の容量値Ｃａと同じ絶対値の負の容量値−Ｃａを有したもので一端が接地され他端が上記の接続点１０ａに接続された仮想の容量素子１２’と、同様の負の容量値−Ｃａを有したもので一端が接地され他端が上記の接続点５ａに接続された仮想の容量素子１２’’と、が加えられて構成される。入力結合容量素子７を含む変形アドミタンス・インバータ７０及び出力結合容量素子８を含む変形アドミタンス・インバータ８０については、マイクロ波フィルタ１の場合と同様である。
【００４８】
よって、マイクロ波フィルタ９の帯域通過特性は、上記の接続点４ａに接続される初段の複合共振器４と並列に、容量値Ｃａの仮想の容量素子１１Ａ’と容量値Ｃｂｅの仮想の容量素子７Ａ’が付加された共振器４０の共振周波数ｆａ４０、上記の接続点１０ａに接続される中間段の複合共振器１０と並列に、容量値Ｃａの仮想の容量素子１１Ａ’’と容量値Ｃａの仮想の容量素子１２Ａ’が付加された共振器１００の共振周波数ｆａ１００、及び、上記の接続点５ａに接続される最終段の複合共振器５と並列に、容量値Ｃａの仮想の容量素子１２Ａ’’と容量値Ｃｃｅの仮想の容量素子８Ａ’が付加された共振器５０の共振周波数ｆａ５０により決まり、共振周波数ｆａ４０と共振周波数ｆａ１００と共振周波数ｆａ５０を一致させれば、それが通過帯域の帯域中心周波数ｆ０となる。中間段の複合共振器１０は、初段の複合共振器４及び最終段の複合共振器５の場合と同様に、その共振周波数ｆａ１０よりも共振器１００の共振周波数ｆａ１００は低い。
【００４９】
そのため、このマイクロ波フィルタ９では、中間段の複合共振器１０の共振周波数ｆａ１０は、初段の複合共振器４及び最終段の複合共振器５の場合と同様に、それに接続される２個の段間結合容量素子１１、１２の容量値に応じて（すなわち、付加される容量素子１１Ａ’’、１２Ａ’分）所望の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０よりも高くしている。こうして、マイクロ波フィルタ９の構成により、所望の帯域通過特性を容易に実現できる。中間段の複合共振器１０の共振周波数ｆａ１０の調整については、上述した初段の複合共振器４及び最終段の複合共振器５の場合と同様である。
【００５０】
以上説明したように、複合共振器の数が２個のマイクロ波フィルタ１を複合共振器の数が３個のマイクロ波フィルタ９に容易に変形することができる。中間段の複合共振器１０と同様の中間段の複合共振器を付加して行けばよいので、複合共振器の数が４個以上のマイクロ波フィルタにも容易に変形することができる。
【００５１】
次に、本発明の更に別の実施形態に係るマイクロ波フィルタ１３を図１２に基づいて説明する。マイクロ波フィルタ１３は、上述したマイクロ波フィルタ１と同様に、信号源Ｓから高周波信号を入力端子２に入力し、所望の帯域を通過させて出力端子３から負荷Ｌに出力するものである。このマイクロ波フィルタ１３は、図１２に示すように、２個の複合共振器４’、５’を具備しており、これらの複合共振器４’、５’はマイクロ波フィルタ１を構成する２個の複合共振器４、５を変形したものである。複合共振器４’、５’の間、初段の複合共振器４’と入力端子２の間、最終段の複合共振器５’と出力端子３の間はそれぞれ、マイクロ波フィルタ１の場合と同様に、段間結合容量素子６、入力結合容量素子７、出力結合容量素子８を介して接続している。
【００５２】
初段の複合共振器４’は、インダクタンス素子４ｓｉとキャパシタンス素子４ｓｃを直列接続した直列共振器４ｓと、インダクタンス素子４ｐｉとキャパシタンス素子４ｐｃを並列接続した並列共振器４ｐと、を有し、並列共振器４ｐの一端を接地し、直列共振器４ｓの他端と並列共振器４ｐの他端を接続して構成したセル４ｃを複数個（図では２個）設け、セル４ｃ同士は直列共振器４ｓが直列に接続されるように接続し、最終段のセル４ｃの直列共振器４ｓの一端を接地している。初段のセル４ｃの直列共振器４ｓの他端と並列共振器４ｐの他端の接続点４ａは、段間結合容量素子６と入力結合容量素子７に接続されている。
【００５３】
最終段の複合共振器５’は、初段の複合共振器４’と同じ構成であり、インダクタンス素子５ｓｉとキャパシタンス素子５ｓｃを直列接続した直列共振器５ｓと、インダクタンス素子５ｐｉとキャパシタンス素子５ｐｃを並列接続した並列共振器５ｐと、を有し、並列共振器５ｐの一端を接地し、直列共振器５ｓの他端と並列共振器５ｐの他端を接続して構成したセル５ｃを複数個（図では２個）設け、セル５ｃ同士は直列共振器５ｓが直列に接続されるように接続し、最終段のセル５ｃの直列共振器５ｓの一端を接地している。初段のセル５ｃの直列共振器５ｓの他端と並列共振器５ｐの他端の接続点５ａは、段間結合容量素子６と出力結合容量素子８とに接続されている。
【００５４】
マイクロ波フィルタ１３については、低温同時焼成セラミックスを用いて構成した図は省略するが、複合共振器４’、５’のセル４ｃ、５ｃの主要部は、上述したマイクロ波フィルタ１の複合共振器４、５と同様にして形成することができる。
【００５５】
複合共振器４’、５’は、複数個のセル４ｃ、５ｃで構成された右手系左手系複合伝送となり、その共振周波数ｆａ４’、ｆａ５’、は、上述したマイクロ波フィルタ１の複合共振器４、５の共振周波数ｆａ４、ｆａ５よりも低くすることも可能である。
【００５６】
マイクロ波フィルタ１３においても、マイクロ波フィルタ１と同様に、初段の複合共振器４’の共振周波数ｆａ４’は、それに接続される段間結合容量素子６の容量値Ｃａ、及び信号源Ｓの信号源抵抗ＳＲの抵抗値Ｒｓと入力結合容量素子７の容量値Ｃｂに応じて（すなわち、付加される仮想の容量素子６Ａ’、７Ａ’分）、所望の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０よりも高くしている。また、最終段の複合共振器５’の共振周波数ｆａ５’は、それに接続される段間結合容量素子６の容量値Ｃａ、及び負荷Ｌの負荷抵抗ＬＲの抵抗値Ｒｌと出力結合容量素子８の容量値Ｃｃに応じて（すなわち、付加される容量素子６Ａ’’、８Ａ’分）、所望の通過帯域の帯域中心周波数ｆ０よりも高くしている。こうして、マイクロ波フィルタ１３の構成により、所望の帯域通過特性を容易に実現できる。
【００５７】
以上説明したように、マイクロ波フィルタ１の複合共振器４、５は、複数個のセル４ｃ、５ｃで構成された複合共振器４’、５’に容易に変形することができる。このマイクロ波フィルタ１３も、マイクロ波フィルタ９と同様にして、複合共振器の数が３個以上のマイクロ波フィルタに容易に変形することができる。
【００５８】
以上、本発明の実施形態に係るマイクロ波フィルタ及びその調整法について説明したが、本発明は、上述の実施形態に記載したものに限られることなく、特許請求の範囲に記載する事項の範囲内でのさまざまな設計変更が可能である。
【符号の説明】
【００５９】
１、９、１３  マイクロ波フィルタ
２    入力端子
３    出力端子
４    初段の複合共振器
４ｓ  初段の複合共振器の直列共振器
４ｓｉ  初段の複合共振器の直列共振器のインダクタンス素子
４ｓｃ  初段の複合共振器の直列共振器のキャパシタンス素子
４ｐ  初段の複合共振器の並列共振器
４ｐｉ  初段の複合共振器の並列共振器のインダクタンス素子
４ｐｃ  初段の複合共振器の並列共振器のキャパシタンス素子
４ｃ  初段の複合共振器のセル
５    最終段の複合共振器
５ｓ  最終段の複合共振器の直列共振器
５ｓｉ  最終段の複合共振器の直列共振器のインダクタンス素子
５ｓｃ  最終段の複合共振器の直列共振器のキャパシタンス素子
５ｐ  最終段の複合共振器の並列共振器
５ｐｉ  最終段の複合共振器の並列共振器のインダクタンス素子
５ｐｃ  最終段の複合共振器の並列共振器のキャパシタンス素子
５ｃ  最終段の複合共振器のセル
６、１１、１２  段間結合容量素子
７    入力結合容量素子
８    出力結合容量素子
１０    中間段の複合共振器
１０ｓ  中間段の複合共振器の直列共振器
１０ｓｉ  中間段の複合共振器の直列共振器のインダクタンス素子
１０ｓｃ  中間段の複合共振器の直列共振器のキャパシタンス素子
１０ｐ  中間段の複合共振器の並列共振器
１０ｐｉ  中間段の複合共振器の並列共振器のインダクタンス素子
１０ｐｃ  中間段の複合共振器の並列共振器のキャパシタンス素子
【図１】
2014045373.tif 000005
【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】
2014045373.tif 000013
【図１０】
2014045373.tif 000014
【図１１】
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【図１２】
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