(57)【要約】従来の１／４波長型ＳＩＲ及び両端開放１／２波長型ＳＩＲは、開放端での放射損が大きく低損失化が困難であった。特に、小形化のため、開放端インピーダンスを下げると、開放端での損失が顕著となり、共振器の無負荷Ｑが劣化するという欠点を有していた。そこで、本発明は、開放端側に相当する伝送線路のインピーダンスを下げ、共振器の小型化を図るとともに放射損を低減した伝送線路共振器を提供することを目的とする。１／４波長型伝送線路共振器（１）は、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路（２）と、一端が第１の伝送線路（２）に接続され、他端が短絡接地部（４）に接続された第２の伝送線路（３）とを備える。１／２波長型伝送線路共振器（３０）は、環状に形成され、１／２波長未満の第１及び第２の伝送線路（３１），（３２）と、両端に第１及び第２の伝送線路（３１），（３２）に接続された第３の伝送線路（３３）とを備える。
2013147152.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、
上記第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを備える１／４波長型伝送線路共振器。
【請求項２】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、該第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する２個以上の１／４波長型伝送線路共振器と、
上記２個以上の１／４波長型伝送線路共振器のうちの１つに結合された入力端子と、
上記２個以上の１／４波長型伝送線路共振器のうちの他の１つに結合された出力端子とを備え、
上記２個以上の１／４波長型伝送線路共振器は、それぞれ隣接するように配置されて結合されたことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項３】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、該第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する２個以上の１／４波長型伝送線路共振器を、それぞれ隣接するように配置されて結合された２個以上の帯域通過フィルタと、
上記２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの入力を結合した入力端子と、
上記２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの上記入力端子を有する伝送線路共振器以外の伝送線路共振器に結合した出力端子とを備え、
上記２個以上の帯域通過フィルタは、それぞれ異なる通過帯域を有する分波器。
【請求項４】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、該第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する１／４波長型伝送線路共振器と、
接地された上記第２の伝送線路の他端からそれぞれ同一の距離だけ離れた、上記第１の伝送線路上の位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、
上記第１の伝送線路に結合された出力端子とを備える合成器。
【請求項５】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有し、該第１の伝送線路同士及び該第２の伝送線路同士が隣接して配置されることで結合した２個以上の１／４波長型伝送線路共振器と、
上記２個以上の１／４波長型伝送線路共振器のうちの１つの１／４波長型伝送線路共振器の接地された上記第２の伝送線路の他端からそれぞれ同一の距離だけ離れた、第１の伝送線路上の位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、
上記２個以上の１／４波長型伝送線路共振器のうちの他の１つの１／４波長型伝送線路共振器の第２の伝送線路に結合された出力端子とを備える合成器。
【請求項６】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、該第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する１／４波長型伝送線路共振器と、
上記１／４波長型伝送線路共振器から所定の距離だけ離間して配置され、両端に入力端子及び出力端子を有する一様線路とを備える帯域阻止フィルタ。
【請求項７】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、該第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する１／４波長型伝送線路共振器と、
一方に信号が入力される入力端子を有する第１の容量性素子と、
上記第１の容量性素子の他方の端子に、一方の端子が接続され、他方から信号が出力される出力端子を有する第２の容量性素子とを備え、
上記第１の容量性素子の他方の端子及び上記第２の容量性素子の一方の端子の接続点を、上記第１の伝送線路に結合させたことを特徴とする高域通過フィルタ。
【請求項８】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、
両端に、上記第１伝送線路及び上記第２の伝送線路を接続した第３の伝送線路とを備える１／２波長型伝送線路共振器。
【請求項９】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、該第１の伝送線路及び該第２の伝送線路が接続された第３の伝送線路とを有する２個以上の１／２波長型伝送線路共振器と、
上記２個以上の１／２波長型伝送線路共振器のうちの１つに結合された入力端子と、
上記２個以上の１／２波長型伝送線路共振器のうちの他の１つに結合された出力端子とを備え、
上記２個以上の１／２波長型伝送線路共振器は、それぞれ隣接するように配置されて結合されたことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項１０】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、該第１の伝送線路及び該第２の伝送線路が接続された第３の伝送線路とを有する２個以上の１／２波長型伝送線路共振器をそれぞれ隣接するように配置されて結合された２個以上の帯域通過フィルタと、
上記２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの入力を結合した入力端子と、
上記２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの上記入力端子を有する伝送線路共振器以外の伝送線路共振器に結合された出力端子とを備え、
上記２個以上の帯域通過フィルタは、それぞれ異なる通過帯域を有する分波器。
【請求項１１】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、該第１の伝送線路及び該第２の伝送線路が接続された第３の伝送線路とを有する１／２波長型伝送線路共振器と、
上記第１の伝送線路及び上記第２の伝送線路上のそれぞれの位置であって、共振条件下において０電位となる上記第３の伝送線路の仮想接地点からそれぞれ同一の距離だけ離れた位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、
上記第３の伝送線路に結合された出力端子とを備える合成器。
【請求項１２】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、該第１の伝送線路及び該第２の伝送線路が接続された第３の伝送線路とを有し、該第１の伝送線路同士及び該第２の伝送線路同士が隣接して配置されることで結合した２個以上の１／２波長型伝送線路共振器と、
上記２個以上の１／２波長型伝送線路共振器のうちの１つの１／２波長型伝送線路共振器の上記第１の伝送線路及び上記第２の伝送線路上のそれぞれの位置であって、共振条件下において０電位となる上記第３の伝送線路の仮想接地点からそれぞれ同一の距離だけ離れた位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、
上記２個以上の１／２波長型伝送線路共振器のうちの他の１つの１／２波長型伝送線路共振器の上記第１又は第２の伝送線路に結合された出力端子とを備える合成器。
【請求項１３】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、該第１の伝送線路及び該第２の伝送線路を接続した第３の伝送線路とを有し、それぞれの上記第３の伝送線路が所定の距離だけ離間して配置されることで結合した２個の１／２波長型伝送線路共振器からなる帯域通過フィルタと、
上記帯域通過フィルタのうちの１つの１／２波長型伝送線路共振器の第１の伝送線路及び第２の伝送線路上のそれぞれの位置であって、共振条件下において０電位となる上記第３の伝送線路の仮想接地点からそれぞれ同一の距離だけ離れた位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、
上記２個の１／２波長型伝送線路共振器のうちの他の１つの１／２波長型伝送線路共振器の第１の伝送線路及び第２の伝送線路上のそれぞれの位置であって、共振条件下において０電位となる上記第３の伝送線路の仮想接地点からそれぞれ同一の距離だけ離れた位置に結合された第１の出力端子及び第２の出力端子とを備えるバランス型帯域通過フィルタ。
【請求項１４】
環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、該第１及び第２の伝送線路を接続した第３の伝送線路とを有する、１個の１／２波長型伝送線路共振器、又は、２個以上の直列接続された１／２波長型伝送線路共振器と、
上記第１の伝送線路に接続された入力端子と、
上記第２の伝送線路に接続された出力端子とを備える低域通過フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波回路で用いられる伝送線路共振器並びに伝送線路共振器を用いた帯域通過フィルタ、分波器、合成器、帯域阻止フィルタ、高域通過フィルタ、バランス型フィルタ及び低域通過フィルタに関する。
本出願は、日本国において２０１２年３月２９日に出願された日本特許出願番号特願２０１２−０７７７０４を基礎として優先権を主張するものであり、この出願は参照されることにより、本出願に援用される。
【背景技術】
【０００２】
高周波帯、マイクロ波帯等で用いられる共振器は、１／４波長型又は１／２波長型の一様線路共振器が主流である。最近では、非特許文献１に示すように、線路インピーダンスの異なる複数の伝送線路から構成されるステップインピーダンス共振器（以下、ＳＩＲともいう。）が、小型化、スプリアス抑圧あるいは多様な結合方式の実現を目的として用いられるようになってきている。【０００３】
ＳＩＲには、多様な構造のものがある。代表的なものとして、１／４波長型における一端開放他端短絡型ＳＩＲと、１／２波長型の両端開放型ＳＩＲがある。非特許文献２及び３に示すように、１／４波長型ＳＩＲは、もっとも小型化することができることから、従来から積極的に開発実用化が行われてきた。そして、近年においては、ＬＴＣＣ（低温同時焼成セラミックス）プロセス技術の確立により、１／４波長型ＳＩＲは、特許文献１に示すようにマイクロ波帯無線システム用フィルタに多く用いられるようになった。【０００４】
また、マイクロストリップ線路を用いたリング形状の共振器とその応用例も知られている。例えば、特許文献２には、線路長が１波長であるマイクロストリップ線路リング共振器に対し、線路上の任意の位置に高周波信号の入力端子を設け、入力端子から１／２波長の位置にある点に出力端子を設けるとともに、入力端子から１／４波長の位置にある点に１／４波長の開放スタブ（または１／２波長の短絡スタブ）を接続したリングフィルタが記載されている。このリングフィルタは、入力端から通過周波数で１／２波長の位置から出力信号を取り出さねばならず、阻止周波数を決定するスタブは、開放型の場合は当該周波数で１／４波長、短絡スタブの場合には１／２波長にしなければならないという制約がある。また、その接続位置は、通過周波数が影響を受けない１／４波長の位置としなければならず、接続位置やその長さに制約があり、設計の自由度を奪うことになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−８７８３０号公報
【特許文献２】特許第３７６２９７６号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】Sagawa, Makimoto and Yamashita.,「Geometrical Structures and Fundamental Characteristics of Microwave Stepped Impedance Resonators」, IEEE Trans. MTT, vol.45, No.7, pp.1078-1085, July 1997
【非特許文献２】牧本、「マイクロ波ＳＩＲの構造とその特性」、電気情報通信学会、電子情報通信学会技術研究報告  MW2003−221、p83−90、2003年12月
【非特許文献３】Makimoto and Yamashita, 「Microwave Resonators and Filters for Wireless Communication」, Springer, Heiderberg, Germany, Dec. 2000
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したステップインピーダンス共振器は、１／４波長型であっても、１／２波長型であっても、いずれも開放端を有しており、開放端に起因して放射損が発生する。また、小型化を進めると、開放端のインピーダンスを小さくするため、線路幅を広げざるを得ず、その結果、放射損が増大するとともに、ＴＥＭモード以外の伝導モードが発生して無負荷時Ｑが劣化するとの問題があった。【０００８】
そこで、発明者らは、放射損の少ない構造として知られている一波長型リング共振器の小型化に関する検討を行う中で、ステップインピーダンス構造とリング共振器とを組み合わせることで、大幅な小型化を実現することができることを見出した。本発明は、開放端側に相当する伝送線路のインピーダンスを下げ、共振器の小型化を図るとともに放射損を低減した伝送線路共振器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】
【０００９】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器は、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを備える。【００１０】
ここで、本発明の１／４波長型伝送線路共振器と特許文献２に記載された１波長型リング共振器とでは、動作原理が異なる。特許文献２に記載された１波長型リング共振器は、入出力は１／２波長離さねばならないし、阻止域を構成するスタブは、開放型の場合、阻止周波数で１／４波長（短絡型の場合、１／２波長）の長さをとり、その接続位置は、通過周波数に影響を与えないように、通過周波数で１／４波長の位置でなければならないという制約を受ける。一方、本発明の１／４波長型伝送線路共振器では、環状に形成した第１の伝送線路と第１の伝送線路に接続する一端接地の第２の伝送線路の間には、後述の式（６）の関係があり、第１の伝送線路は、１／２波長未満、第２の伝送線路は、１／４波長未満の値を取る。【００１１】
また、特許文献２に記載されたリングフィルタにおける入出力端子や１／４波長の開放スタブ（または１／２波長の短絡スタブ）が１波長型リング共振器と接続される位置が制約を受けるのに対し、本発明の１／４波長型伝送線路共振器においては、第１の伝送線路と第２の伝送線路との接続位置には設計上の制約はない。【００１２】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器では、第１の伝送線路を、多角形、円形若しくは楕円形又はこれらの組合せからなる形状で構成することが可能である。【００１３】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器では、第１の伝送線路を、第１の伝送線路を構成する部分同士が対向して結合するように構成することが可能である。【００１４】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器では、両端が第１の伝送線路に接続された第３の伝送線路を更に設け、第３の伝送線路を、第１の伝送線路の環状の内部に配置することが可能である。【００１５】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器では、第２の伝送線路を、一様伝送線路又はテーパ状の形状を有する伝送線路で構成することが可能である。【００１６】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器では、第２の伝送線路を、第１の伝送線路の環状の内部に配置する。さらに、第２の伝送線路を、対向する第１の伝送線路の部分と電磁界結合するように配置することが可能である。【００１７】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器では、第１の伝送線路を、２個以上設けることが可能である。また、隣接する第１の伝送線路同士を電磁界結合させことができ、さらに、第２の伝送線路を第１の伝送線路と電磁界結合させることが可能である。【００１８】
本発明に係る１／４波長型伝送線路共振器では、電界結合、磁界結合又は電磁界結合によって、本発明の１／４波長型伝送線路共振器のいずれかの位置に入力端子及び／又は出力端子を結合させることができる。【００１９】
本発明に係る帯域通過フィルタは、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する２個以上の１／４波長型伝送線路共振器と、２個以上の１／４波長型伝送線路共振器のうちの１つに結合された入力端子と、２個以上の１／４波長型伝送線路共振器のうちの他の１つに結合された出力端子とを備える。そして、２個以上の１／４波長型伝送線路共振器は、それぞれ隣接するように配置されて結合される。【００２０】
本発明に係る分波器は、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する２個以上の１／４波長型伝送線路共振器を、それぞれ隣接するように配置されて結合された２個以上の帯域通過フィルタと、２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの入力を電界結合又は磁界結合した入力端子と、２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの入力端子を有する伝送線路共振器以外の伝送線路共振器に電界結合又は磁界結合された出力端子とを備える。そして、２個以上の帯域通過フィルタは、それぞれ異なる通過帯域を有する。【００２１】
本発明に係る合成器は、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する１／４波長型伝送線路共振器と、接地された第２の伝送線路の他端からそれぞれ同一の距離だけ離れた、第１の伝送線路上の位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、第１の伝送線路に結合された出力端子とを備える。【００２２】
本発明に係る帯域阻止フィルタは、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する１／４波長型伝送線路共振器と、１／４波長型伝送線路共振器から所定の距離だけ離間して配置され、両端に入力端子及び出力端子を有する一様線路とを備える。【００２３】
本発明に係る高域通過フィルタは、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路と、第１の伝送線路に一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路とを有する１／４波長型伝送線路共振器と、一方に信号が入力される入力端子を有する第１の容量性素子と、第１の容量性素子の他方の端子に一方の端子が接続され、他方から信号が出力される出力端子を有する第２の容量性素子とを備える。そして、第１の容量性素子の他方の端子及び第２の容量性素子の一方の端子の接続点を、第１の伝送線路に結合させる。【００２４】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を接続した第３の伝送線路とを備える。【００２５】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を、多角形、円形若しくは楕円形又はこれらの組合せからなる形状で構成することが可能である。【００２６】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を、第１の伝送線路の部分同士及び又は第２の伝送線路の部分同士が対向するように結合させることができる。【００２７】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、両端が第１の伝送線路に接続された第４の伝送線路と、両端が第２の伝送線路に接続された第５の伝送線路とを更に設け、第４の伝送線路及び第５の伝送線路を、それぞれ第１の伝送線路及び第２の伝送線路の環状の内部に配置することができる。【００２８】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、第３の伝送線路を、一様伝送線路又はテーパ状の形状を有する伝送線路で構成することが可能である。【００２９】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、第３の伝送線路の一部を屈曲させることができる。さらに、屈曲した第３の伝送線路を電磁界結合させることが可能である。【００３０】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を２個以上設けることができる。また、隣接する第１の伝送線路同士及び隣接する第２の伝送線路同士を電磁界結合させることができ、あるいは、第３の伝送線路を、第１の伝送線路及び第２の伝送線路と電磁界結合させることができる。さらに、第１の伝送線路と第２の伝送線路とを互いに電磁界結合させることが可能である。【００３１】
本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器は、電界結合、磁界結合又は電磁界結合によって、１／２波長型伝送線路共振器のいずれかの位置に、入力端子及び／又は出力端子を結合させることができる。【００３２】
本発明に係る帯域通過フィルタは、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、第１の伝送線路及び第２の伝送線路が接続された第３の伝送線路とを有する２個以上の１／２波長型伝送線路共振器と、２個以上の１／２波長型伝送線路共振器のうちの１つに結合された入力端子と、２個以上の１／２波長型伝送線路共振器のうちの他の１つに結合された出力端子とを備える。そして、２個以上の１／２波長型伝送線路共振器は、それぞれ隣接するように配置されて結合される。【００３３】
本発明に係る分波器は、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、第１の伝送線路及び第２の伝送線路が接続された第３の伝送線路とを有する２個以上の１／２波長型伝送線路共振器をそれぞれ隣接するように配置されて結合された２個以上の帯域通過フィルタと、２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの入力を電界結合又は磁界結合した入力端子と、２個以上の帯域通過フィルタのそれぞれの入力端子を有する伝送線路共振器以外の伝送線路共振器に電界結合又は磁界結合された出力端子とを備える。そして、２個以上の帯域通過フィルタは、それぞれ異なる通過帯域を有する。【００３４】
本発明に係る合成器は、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、第１の伝送線路及び第２の伝送線路が接続された第３の伝送線路とを有する１／２波長型伝送線路共振器と、第１の伝送線路及び第２の伝送線路上のそれぞれの位置であって、共振条件下において０電位となる第３の伝送線路の仮想接地点からそれぞれ同一の距離だけ離れた位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、第３の伝送線路に結合された出力端子とを備える。【００３５】
本発明に係るバランス型帯域通過フィルタは、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を接続した第３の伝送線路とを有し、それぞれの第３の伝送線路が所定の距離だけ離間して配置されることで結合した２個の１／２波長型伝送線路共振器からなる帯域通過フィルタと、帯域通過フィルタのうちの１つの１／２波長型伝送線路共振器の第１の伝送線路及び第２の伝送線路上のそれぞれの位置であって、共振条件下において０電位となる第３の伝送線路の仮想接地点からそれぞれ同一の距離だけ離れた位置に結合された第１の入力端子及び第２の入力端子と、２個の１／２波長型伝送線路共振器のうちの他の１つの１／２波長型伝送線路共振器の第１の伝送線路及び第２の伝送線路上のそれぞれの位置であって、共振条件下において０電位となる第３の伝送線路の仮想接地点からそれぞれ同一の距離だけ離れた位置に結合された第１の出力端子及び第２の出力端子とを備える。【００３６】
本発明に係る低域通過フィルタは、環状に形成され、１／２波長未満の第１の伝送線路及び第２の伝送線路と、両端に、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を接続した第３の伝送線路とを有する、１個の１／２波長型伝送線路共振器、または、２個以上の直列接続された１／２波長型伝送線路共振器と、第１の伝送線路に接続された入力端子と、第２の伝送線路に接続された出力端子とを備える。
【発明の効果】
【００３７】
本発明の１／４波長型伝送線路共振器によれば、第１の伝送線路を環状に形成したので、開放端側に相当する第１の伝送線路の放射損を増大させずに線路インピーダンスを低減することができ、共振器の小型化と低損失化が可能となる。また、本発明の１／２波長型伝送線路共振器によれば、第１の伝送線路及び第２の伝送線路を環状に形成したので、開放端側に相当する第１の伝送線路及び第２伝送線路の放射損を増大させずに線路インピーダンスを低減することができ、共振器の小型化と低損失化が可能となる。【００３８】
本発明の１／４波長型伝送線路共振器及び１／２波長型伝送線路共振器によれば、それぞれの伝送線路共振器を近接させて配置することによって、容易に結合させることができ、多様な結合回路を実現することができる。【００３９】
本発明の１／４波長型伝送線路共振器及び１／２波長型伝送線路共振器によれば、多段帯域通過フィルタ、分波器、合成器、帯域阻止フィルタ、低域通過フィルタ、バランス型フィルタ及び低域通過フィルタを容易に構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】図１Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の最も基本的な構成を示す平面図である。図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’における断面図である。
【図２】図２Ａは、一端開放他端短絡接地した従来の１／４波長型ステップインピーダンス共振器の構成例を示す平面図である。図２Ｂは、従来の両端開放１／２波長型ステップインピーダンス共振器の構成例を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の伝送線路共振器の動作原理を説明するための図である。図３Ａは、環状に形成された第１の伝送線路の部分を示す図である。図３Ｂは、図３Ａに示した第１の伝送線路の等価回路を導くことを説明するための回路の一部を示す図である。
【図４】図４Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図であり、図４Ｂは他の変形例を示す平面図である。
【図５】図５は、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の他の変形例を示す平面図である。
【図６】図６Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図であり、図６Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図７】図７Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図であり、図７Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図８】図８は、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。
【図９】図９は、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。
【図１０】図１０Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図であり、図１０Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図１１】図１１Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図であり、図１１Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図１２】図１２Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器を２個同じ方向に向けて隣接して配置し結合させた結合回路を用いた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。図１２Ｂは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて隣接して配置し結合させた帯域通過フィルタの構成を示す平面図である。図１２Ｃは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて、図１２Ｂの場合とは異なる第１の伝送線路の部分を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。図１２Ｄは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて、第２の伝送線路を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１３】図１３Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器を２個同じ方向に向けて隣接して配置し結合させた結合回路を用いた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。図１３Ｂは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて隣接して配置し結合させた帯域通過フィルタの構成を示す平面図である。図１３Ｃは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて、図１３Ｂの場合とは異なる第１の伝送線路の部分を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。図１３Ｄは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて、第２の伝送線路の側を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１４】図１４Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器を２個同じ方向に向けて隣接して配置し結合させた結合回路を用いた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。図１４Ｂは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて隣接して配置し結合させた帯域通過フィルタの構成を示す平面図である。図１４Ｃは、一方の１／４波長型伝送線路共振器を他方に対して１８０度回転させて、図１４Ｂの場合とは異なる第１の伝送線路の部分を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１５】図１５は、本発明の１／４波長型伝送線路共振器からなる通過周波数の異なる３段帯域通過フィルタ及び２段帯域通過フィルタを用いた分波器の構成例を示す平面図である。
【図１６】図１６は、本発明の１／４波長型伝送線路共振器を用いた合成器の構成例を示す平面図である。
【図１７】図１７は、共振周波数の異なる本発明の１／４波長型伝送線路共振器を用いた帯域阻止型フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１８】図１８は、本発明の１／４波長型伝送線路共振器を用いた高域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図１９】図１９Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の最も基本的な構成の平面図である。図１９Ｂは、図１９ＡのＡ−Ａ’における断面図である。
【図２０】図２０Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。図２０Ｂ及び図２０Ｃは、それぞれ他の変形例を示す平面図である。
【図２１】図２１は、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。
【図２２】図２２Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。図２２Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図２３】図２３Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。図２３Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図２４】図２４Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。図２４Ｂ，図２４Ｃ，及び図２４Ｄは、それぞれ他の変形例を示す平面図である。
【図２５】図２５Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。図２５Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図２６】図２６Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の変形例を示す平面図である。図２６Ｂは、他の変形例を示す平面図である。
【図２７】図２７Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器を２個同じ方向に向けて隣接して配置し結合させた帯域通過フィルタの構成例であり、入出力端子を結合電極を用いて電界結合又は電磁界結合で接続した構成を示す平面図である。図２７Ｂは、図２７Ａに対して、入出力端子をタッピング結合させて接続した構成を示す平面図である。図２７Ｃは、２個の伝送線路共振器の第１の伝送線路と第２の伝送線路との電界結合により結合させた帯域通過フィルタの構成を示しており、入力端子は、タッピング結合により、出力端子は、電界又は電磁界結合により接続した構成を示す平面図である。図２７Ｄは、一方の１／２波長型伝送線路共振器を他方に対して９０度回転させて、第２の伝送線路を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す図であり、入力端子を電界結合又は電磁界結合により、出力端子をタッピング結合により接続した構成を示す平面図である。
【図２８】図２８Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器を２個隣接して配置し結合させた結合回路を用いた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図であり、仮想接地点に対して線対称ではなく、点対称な形状の伝送線路共振器を結合させて帯域通過フィルタを構成した例を示す平面図である。図２８Ｂは、図２８Ａの１／２波長型伝送線路共振器に対して、第１の伝送線路と第３の伝送線路との接続位置をさらに変更して帯域通過フィルタを構成した例を示す平面図である。
【図２９】本発明の１／２波長型伝送線路共振器を２個隣接して配置し結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す図である。図２９Ａは、１／２波長型伝送線路共振器の第３の伝送線路を仮想接地点から等距離の位置をコの字型に屈曲させた第３の伝送線路同士を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。図２９Ｂは、第１及び第２の伝送線路同士を隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図３０】図３０Ａは、２個の１／２波長型伝送線路共振器の第１の伝送線路同士、第２の伝送線路同士を、隣接させて結合させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。図３０Ｂは、第２（又は第１）の伝送線路同士を隣接させた帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図３１】図３１は、本発明の１／２波長型伝送線路共振器からなる通過周波数の異なる帯域通過フィルタを用いた分波器の構成例を示す平面図である。
【図３２】図３２Ａは、本発明の１個の１／２波長型伝送線路共振器を用いた合成器の構成例を示す平面図である。図３２Ｂは、１／２波長型伝送線路共振器を２個結合して合成器を構成した例を示す平面図である。
【図３３】図３３は、本発明の３個の１／２波長型伝送線路共振器を用いた合成器の構成例を示す平面図である。
【図３４】図３４は、本発明の１／２波長型伝送線路共振器を用いたバランス型帯域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図３５】図３５は、本発明の１／２波長型伝送線路共振器を用いた低域通過フィルタの構成例を示す平面図である。
【図３６】図３６は、本発明の１／４波長型伝送線路共振器及び従来構造の一様線路伝送線路共振器の設計例を比較するための示す図である。図３６Ａは、設計に用いた基板の構造示す断面図である。図３６Ｂは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器の設計例を示す平面図である。図３６Ｃは、従来構造の一様線路伝送線路共振器の設計例を示す平面図である。
【図３７】図３７は、本発明の１／２波長型伝送線路共振器及び従来構造の１／２波長型ステップインピーダンス共振器の設計例を示す図である。図３７Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の設計例を示す平面図である。図３７Ｂは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の異なる設計例を示す平面図である。図３７Ｃは、従来構造の１／２波長型ステップインピーダンス共振器の設計例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明が適用された伝送線路共振器並びにその伝送線路共振器を用いた帯域通過フィルタ、分波器、合成器、バランス型フィルタ、帯域阻止フィルタ、高域通過フィルタ及び低域通過フィルタについて、図面を参照して説明する。なお、説明は以下の順序で説明する。
【００４２】
１．１／４波長型伝送線路共振器
１−１．構成
１−２．動作原理
１−３．変形例
１−４．応用回路
（１）入出力端子の結合、伝送線路共振器同士の結合
（２）帯域通過フィルタ
（３）分波器（アンテナ共用器）
（４）合成器／分配器
（５）帯域阻止フィルタ
（６）高域通過フィルタ
２．１／２波長型伝送線路共振器
２−１．構成
２−２．変形例
２−３．応用回路
（１）入出力端子の結合、伝送線路共振器同士の結合
（２）帯域通過フィルタ
（３）分波器（アンテナ共用器）
（４）合成器／分配器
（５）バランス型帯域通過フィルタ
（６）低域通過フィルタ
３．まとめ
【００４３】
１．１／４波長型伝送線路共振器
１−１．構成
図１Ａは、本発明の１／４波長型伝送線路共振器（以下、単に「伝送線路共振器」とも言う。）の代表的な構成例を示す図である。伝送線路共振器１は、環状に形成された第１の伝送線路２と、一端が第１の伝送線路２に接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３とを備える。第１の伝送線路２は、第１の線路インピーダンスＺ１を有し、その線路長（以下、電気長とも言う。）２×θ１は、周長に等しい。第２の伝送線路３は、第２の線路インピーダンスＺ２と、第２の線路長θ２とを有する。
【００４４】
伝送線路共振器１は、好ましくは、裏面一面が導体パターンの誘電率が一様な誘電体基板５上に形成される。第２の伝送線路３の他端は、誘電体基板５のビアを介して裏面導体パターンに接続され短絡接地部４に接続される。
【００４５】
上述では、マイクロストリップラインとして構成した場合の例について説明したが、他の高周波回路構成手段、たとえば同軸線路、導波管あるいはマイクロコプレーナストリップライン等によって構成することももちろん可能である。また、展開すると図１Ａと等価になるような積層構造で構成してもよい。
【００４６】
１−２．動作原理
本発明の伝送線路共振器１の動作原理を図１及び図２を参照して説明する。
【００４７】
図２Ａは、従来の１／４波長型のステップインピーダンス共振器（以下、単に「ＳＩＲ」とも言う。）の構成例を示す図である。従来の１／４波長型のＳＩＲ１０ａは、第１の伝送線路１１ａと、一端が第１の伝送線路１１ａに接続され、他端が短絡接地部１３ａに接続された第２の伝送線路１２ａとを備える。第１の伝送線路１１ａは、第１の線路インピーダンスＺ１及び第１の線路長Θ１を有し、第２の伝送線路１２ａは、第２の線路インピーダンスＺ２及び第２の線路長Θ２を有するものとする。
【００４８】
図２Ｂは、従来の１／２波長型のＳＩＲの構成例を示す図である。従来の１／２波長型のＳＩＲ１０ｂは、第１の伝送線路１１ｂと、第２の伝送線路１２ｂと、両端が第１及び第２の伝送線路１１ｂ，１２ｂにそれぞれ接続された第３の伝送線路１３ｂとを備える。第１及び第２の伝送線路１１ｂ，１２ｂは、同じ線路インピーダンスＺ１及び第１の線路長Θ１を有し、第３の伝送線路１３ｂは、線路インピーダンスＺ２及び線路長２×Θ２を有するものとする。
【００４９】
図２Ａ及び図２Ｂに示したような従来のＳＩＲ１０ａ，１０ｂの共振条件は、以下のように表わされる。
【００５０】
【数１】
2013147152.tif 000003
【００５１】
ここで、ＲＺをインピーダンス比と呼ぶ。
【００５２】
一方、本発明の伝送線路共振器１の共振条件は、以下のようにして求めることができる。伝送線路共振器１を、第１の線路インピーダンスＺ１及び第１の線路長２×θ１を有する環状に形成された第１の伝送線路２と、第２の線路インピーダンスＺ２及び第２の線路長θ２を有する第２の伝送線路とに分解する。図３Ａに示すように、第１の伝送線路２の矢印の方向から見たアドミタンスＹｉ１は、以下のように考えることができる。すなわち、図３Ｂに示すように、アドミタンスＹｉ１は、以下の式（２）で表される分布定数回路ｘ１と、Ｚ１及び２×θ１の伝送線路を有する、式（３）で表される分布定数回路ｘ２との並列接続回路のアドミタンスと考えることができる。
【００５３】
【数２】
2013147152.tif 000004
【００５４】
【数３】
2013147152.tif 000005
【００５５】
式（２）及び（３）より、Ｙｉ１は、次のように求められる。
【００５６】
【数４】
2013147152.tif 000006
【００５７】
ここで、Ｙ１＝１／Ｚ１である。
【００５８】
そうすると、図３Ａの矢印の位置に第２の伝送線路３の一端を接続して、第２の伝送線路３の他端から見た入力インピーダンスＺｉは、以下のように求められる。
【００５９】
【数５】
2013147152.tif 000007
【００６０】
これから、共振条件は、以下のようになる。
【００６１】
【数６】
2013147152.tif 000008
【００６２】
式（１）及び式（６）より、伝送線路共振器の共振器長を最小にするのは、Θ１＝Θ２及びθ１＝θ２の場合である。ここで、従来のＳＩＲの場合においては、ＲＺ＝１のときに、伝送線路が一様線路となり、電気長Θ１＋Θ２は、９０°となる。これに対して、本発明の伝送線路共振器１の場合においては、式（６）より、ＲＺ＝１のとき、電気長θ１＋θ２は９０°以下となることがわかる。すなわち、本発明の伝送線路共振器１の場合の方が小さな値となるので、同一の共振周波数であれば、小型化が可能となる。
【００６３】
また、本発明に係る伝送線路共振器では、切れ目のない環状に形成された第１の伝送線路内に電界最大点を有し、従来の一様線路共振器やＳＩＲのように電界最大点が開放端とならないため、放射損失を減少させ、伝送線路共振器の無負荷Ｑを高めることができる。なお、環状に形成された第１の伝送線路の線路長を短絡側線路長の２倍にすると、共振器長を最小にすることができるが、その配分は、共振器の無負荷Ｑと線路長を考慮に入れ、決定することができる。
【００６４】
なお、上述においては、第２の線路インピーダンスＺ２は、第１の線路インピーダンスＺ１よりも大きく、インピーダンス比ＲＺ＜１となる場合について説明した。ＲＺ＜１の場合には、従来のＳＩＲの場合と同様に、一様線路による共振器に対して小型化されることには変わりないが、式（６）より、１≦ＲＺ＜２の場合であっても、一様線路による共振器よりも小型化が可能である。さらに、ＲＺを１よりも大きくする場合には、短絡接地される第２の伝送線路の線路インピーダンスＺ２を下げ、電流が大きくなる短絡端の線路幅を広く設定することができるので、伝送線路共振器の低損失化をはかることが可能になる。
【００６５】
また、上述では、１／４波長型の伝送線路共振器について説明したが、対称な１／２波長型の伝送線路共振器においても同様であり、式（６）の共振条件にしたがう。ただし、１／２波長型伝送線路共振器に場合には、第１及び第２の伝送線路の線路インピーダンスや線路長が、必ずしも同一である必要はなく、後述するように第１及び第２の伝送線路や第３の伝送線路が非対称であってもよい。
【００６６】
１−３．変形例
図４Ａ及び図４Ｂには、本発明の伝送線路共振器の変形例を示す。図４Ａに示すように、伝送線路共振器１ａは、円形の環状に形成された第１の伝送線路２ａと、一端が第１の伝送線路２ａに接続され、他端が短絡接地部４に接続されたテーパ形状の第２の伝送線路３ａとを備える。図４Ｂに示すように、伝送線路共振器１ｂの第１の伝送線路２ｂは、三角形の環状に形成され、第２の伝送線路２ｂは、テーパ形状をなす。
【００６７】
このように、第１の伝送線路の形状は、方形である必要はなく、図４Ａに示すように、円形であってもよい。第１の伝送線路２ａを円形に構成することによって、コーナ部で生じやすい損失を低減することが可能になる。一方、図４Ｂに示すように、第１の伝送線路２ｂは、三角形であってもよい。コーナ部が鋭角になると、損失面では不利となる場合が多いが、後述する他の伝送線路共振器との結合をとる場合に配置上の利点を生ずる場合がある。
【００６８】
第２の伝送線路についても、一様伝送線路である必要はなく、図４Ａに示すように、第１の伝送線路２ａとの接続部の幅が、短絡接地部４との接続部の幅よりも広くなるようなテーパ状の形状にしてもよい。また、図４Ｂに示すように、第２の伝送線路３ｂと第１の伝送線路２ｂとの接続部の幅が、短絡接地部４との接続部の幅よりも狭くなるようなテーパ状の形状にしてもよい。
【００６９】
なお、第１の伝送線路や第２の伝送線路の形状は上述したものに限られず、楕円形や菱形、六角形等他の多角形であってもよく、これらを組み合わせた形状であってもよい。それぞれの基板上における配置を考慮して任意の形状をとることが可能である。
【００７０】
図５に、本発明の伝送線路共振器の他の変形例を示す。
【００７１】
図５に示すように、伝送線路共振器１ｃは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｃと、一端が第１の伝送線路２ｃに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｃとを備える。方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｃの４つ辺のうちの、第２の伝送線路３ｃの線路長方向に平行な対向する辺同士を近接させるように配置することによって、第１の伝送線路２ｃが占める基板上の面積を低減することができる。図５においては、第２の伝送線路３ｃの線路長方向に平行な方向における第１の伝送線路２ｃの辺を近接させ平行配置したが、これに限らず、第２の伝送線路３ｃの線路長方向に垂直な方向の第１の伝送線路２ｃの辺を近接させ平行配置してもよい。
【００７２】
図６に、本発明の伝送線路共振器の他の変形例を示す。
【００７３】
図６Ａに示すように、本発明の伝送線路共振器１ｄは、円形の環状に形成された第１の伝送線路２ｄと、一端が第１の伝送線路２ｄに接続され、他端が短絡接地部４にされた第２の伝送線路３ｄとを備える。そして、第１の伝送線路２ｄの環状に開口された内側に接続された第３の伝送線路６ｄを更に備える。第３の伝送線路６ｄの一端は、第１の伝送線路２ｄと第２の伝送線路３ｄとの接続位置に接続される。第３の伝送線路６ｄの他端は、第１の伝送線路２ｄと第２の伝送線路３ｄとの接続位置からもっとも離れた位置に接続される。
【００７４】
図６Ｂに示すように、本発明の伝送線路共振器１ｅは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｅと、一端が第１の伝送線路２ｅのコーナ部に接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｅとを備える。そして、第１の伝送線路２ｅの環状に開口された内側に接続された第３の伝送線路６ｅを更に備える。第３の伝送線路６ｅの一端は、第１の伝送線路２ｅと第２の伝送線路３ｅとの接続位置に接続される。第３の伝送線路６ｅの他端は、第１の伝送線路２ｅと第２の伝送線路３ｅとの接続位置からもっとも離れた位置に接続される。
【００７５】
この変形例においては、第１の伝送線路２ｄ，２ｅの開口された内部に第３の伝送線路６ｄ，６ｅを接続することによって、伝送線路共振器１ｄ，１ｅの共振周波数を容易に調整することができる。共振周波数を調整するために、第３の伝送線路３ｄ，３ｅは、図示した形状、線路長、接続位置に限らず、任意の形状、線路長、接続位置に設定することができる。
【００７６】
図７に、図６に示した変形例をさらに変形した例を示す。
【００７７】
図７Ａに示すように、伝送線路共振器１ｆは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｆと、一端が第１の伝送線路２ｆに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｆとを備える。さらに、両端が第１の伝送線路２ｆの環状の内部で接続された第３の伝送線路６ｆを備える。第３の伝送線路６ｆは、一様線路であり、第１の伝送線路２ｆの方形の１つの辺の中央部に第２の伝送線路３ｆが接続される位置と、この辺に対向する辺の中央部との間に接続されて、第１の伝送線路２ｆの方形環状の内部の開口を２つに分割する位置に接続される。
【００７８】
図７Ｂに示すように、伝送線路共振器１ｇは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｇと、一端が第１の伝送線路２ｇに接続され、他端が短絡接地部４に接続された２つの第２の伝送線路３ｇとを備える。さらに、両端が第１の伝送線路２ｇの環状の内部で接続された第３の伝送線路６ｇを備える。第３の伝送線路６ｇは、第１の伝送線路２ｇの方形環状の内部の開口を３分割する位置に接続される。
【００７９】
図６に示した変形例と同様に、第３の伝送線路６ｆ，６ｇを１個以上追加して、第１の伝送線路２ｆ，２ｇの環状の開口内部に接続することができる。第３の伝送線路６ｆ，６ｇを追加することによって、伝送線路共振器１ｆ，１ｇの外形寸法を変えることなく、共振周波数を調整することができ、共振器の小型化を可能にする。なお、図６、図７の場合についても、第１の伝送線路、第２の伝送線路の形状は、図等に示したように、他のさまざまな形状をとることができる。
【００８０】
図８に、本発明の伝送線路共振器の他の変形例を示す。
【００８１】
図８に示すように、伝送線路共振器１ｈは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｈと、一端が第１の伝送線路２ｈに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｈとを備える。ここで、第２の伝送線路３ｈは、環状に開口された第１の伝送線路２ｈの内部に配置される。伝送線路共振器の低損失化、無負荷時Ｑを向上させようとすると、第２の伝送線路３ｈの線路幅を広げて線路インピーダンスＺ２を下げる必要がある。そうすると、第１の伝送線路２ｈと第２の伝送線路３ｈのインピーダンス比ＲＺが大きくなり、上述した式（６）で示したように、ＲＺ＞２の場合には、共振器長が長くなってしまう。そこで、この変形例に示すような伝送線路共振器１ｈのように、第２の伝送線路３ｈを、第１の伝送線路の環状内部の開口に配置することによって、低損失化（高Ｑ化）を実現しつつ共振器長を抑えることができる。
【００８２】
さらに他の変形例として、図９に示すように、第２の伝送線路３ｉが配置される第１の伝送線路２ｉの環状内部の開口部の面積を小さくすることによって、さらに伝送線路共振器１ｉの基板上の占有面積を低減することができる。なお、第１の伝送線路２ｉと第２の伝送線路３ｉとの対向する部分を、それぞれ近接させることによって、電磁界結合を生ずることとなり、さらなる共振器の小型化も期待できる。
【００８３】
なお、図８、図９のような変形例の場合であっても、ＲＺ＜２となるように線路インピーダンスを選定することによって、一様線路共振器に比べて共振器長を小さくすることができるのは言うまでもない。
【００８４】
図１０に本発明の伝送線路共振器のさらなる変形例を示す。上述した伝送線路共振器においては、環状に形成される第１の伝送線路は、第２の伝送線路に１個のみが接続されるものである。伝送線路共振器を構成する第１の伝送線路は、１個に限らず２個以上とすることができる。
【００８５】
図１０Ａに示すように、伝送線路共振器１ｊは、方形の環状に形成された２個の第１の伝送線路２ｊ，２ｊと、２個の伝送線路２ｊ，２ｊにそれぞれ一端が接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｊとを備える。
【００８６】
図１０Ｂに示すように、伝送線路共振器１ｋは、方形の環状に形成された３個の第１の伝送線路２ｋ，２ｋ，２ｋと、３個の伝送線路２ｋ，２ｋ，２ｋにそれぞれ一端が接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｋとを備える。
【００８７】
このように、複数個の第１の伝送線路を備えることによって、１つ１つの第１の伝送線路を小型化することができ、基板上の占有面積を減らすことが可能になる。なお、伝送線路共振器１ｊ，１ｋの複数個の第１の伝送線路２ｊ，２ｋは、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、第２の伝送線路３ｊ，３ｋの線路長の方向に垂直な方向に配列してもよく、他の方向に配置するようにしてもよい。
【００８８】
図１１に示すように、図１０に示した複数の第１の伝送線路を有する伝送線路共振器について、第１の伝送線路同士を近接させ、それぞれを結合させることができる。また、複数の第１の伝送線路と第２の伝送線路とを近接させて結合させることもできる。
【００８９】
図１１Ａに示すように、伝送線路共振器１ｍは、方形の環状に形成された２個の第１の伝送線路２ｍ，２ｍと、一端が２個の第１の伝送線路２ｍ，２ｍに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｍとを備える。隣接して配置された２個の第１の伝送線路２ｍ，２ｍは、隣接して対向する辺を近接させて、距離ｄ０だけ離間させることによって、電磁界結合するので、共振器の小型化が可能になる。
【００９０】
図１１Ｂに示すように、伝送線路共振器１ｎは、方形の環状に形成された２個の第１の伝送線路２ｎ，２ｎと、一端が２個の第１の伝送線路２ｎ，２ｎに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｎとを備える。そして、２個の第１の伝送線路２ｎ，２ｎは、それぞれ第２の伝送線路３ｎに距離ｄ０だけ離間するように隣接して配置される。第１の伝送線路２ｎと第１の伝送線路３ｎとが電磁界結合するので、共振器を小型化することが可能になる。
【００９１】
このように、第１の伝送線路同士、第１の伝送線路と第２の伝送線路とを近接させて、距離ｄ０だけ離間させることによって、電磁界結合する。第１の伝送線路２ｍ同士を近接させ、又は第１の伝送線路２ｎと第２の伝送線路３ｎとを近接させることによって、共振器の基板上における占有面積を小さくすることができる。また、距離ｄ０を調整し、伝送線路同士の結合度を変えることができるので、共振周波数の調整をすることも可能となる。
【００９２】
以上、説明したように、本発明の伝送線路共振器は、ＲＺ＜１とすれば共振器の小型化が可能であり、さらに所定の条件を満たす（１＜ＲＺ＜２）ことによって、小型化と低損失化（高Ｑ化）の両立をはかることも可能である。また、さまざまな形状を取ることができ、伝送線路同士を近接配置することにより、さらなる小型化を可能にし、基板上における回路構成、パターン形成する場合の自由度を高くすることができるので、回路全体としてさらなる小型化を可能とする。
【００９３】
１−４．応用回路
以下、伝送線路共振器を用いた応用回路について、図面を参照して詳細に説明する。
【００９４】
（１）入出力端子の結合、伝送線路共振器同士の結合
まず、具体的な回路構成を説明する前に、本発明の伝送線路共振器の他の回路素子と結合をとる方法について説明する。
【００９５】
本発明の伝送線路共振器１は、方形の環状に形成された第１の伝送線路２と、一端が第１の伝送線路２に接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３とを備える。図１２Ａ〜図１２Ｄ及び図１３Ｃに示すように、伝送線路共振器１に信号を入力又は出力するための端子を設けるには、磁気結合によるタッピング結合を用いることができる。また、図１３Ａ、図１３Ｂ及び図１３Ｄに示すように、電界結合を用いて、信号の入力又は出力のための端子を設けることができる。
【００９６】
伝送線路共振器１は、それぞれを隣接させて配置することによって、互いに結合させることができる。近接させる部位によって、それぞれの伝送線路共振器１を電界結合、磁界結合又は電磁界結合させることができ、近接部位や離間距離に応じて結合度を調整することができる。以下、説明するように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器を近接させて配置し、結合させることによって、容易に帯域通過フィルタを構成することができる。形状、共振周波数の異なる伝送線路共振器や、他の回路素子とも電界結合等により容易に結合させることができるのはもちろんである。
【００９７】
（２）帯域通過フィルタ
同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器１，１を隣接させて配置することによって、帯域通過フィルタ２０を構成することができる。
【００９８】
図１２Ａに示すように、帯域通過フィルタ２０は、同一形状、同一共振周波数の２個の伝送線路共振器１，１を備える。帯域通過フィルタ２０を構成する伝送線路共振器１は、方形の環状に形成された第１の伝送線路２と、一端が第１の伝送線路２に接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路を備える。方形環状の第１の伝送線路２の４つの辺のうちの１つの辺を隣接させ、平行に配置することで互いに結合をとることができる。２個の伝送線路共振器１，１を同一の向きにして、互いの第１の伝送線路２，２の１つの辺同士を隣接させ、距離ｄ１だけ離間して配置することによって、伝送線路共振器１，１を結合させて帯域通過フィルタ２０を構成することができる。距離ｄ１を調整することによって、伝送線路共振器１，１の結合度を調整することができ、通過帯域幅等のフィルタの特性を調整、設計することができる。上述したように、この帯域通過フィルタ２０の入力端子７ａ及び出力端子７ｂは、第２の伝送線路３，３にそれぞれタッピング結合により接続される。
【００９９】
図１２Ｂに示すように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器１，１のうち、一方を他方に対して１８０度回転した状態で、互いの第１の伝送線路２，２の１つの辺同士を隣接させ、距離ｄ１だけ離間させて配置することによっても帯域通過フィルタ２０を構成することができる。
【０１００】
図１２Ｃに示すように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器１，１のうち、一方を他方に対して１８０度回転した状態で隣接させる場合に、第１の伝送線路２の４つの辺のうち、第１の伝送線路２と第２の伝送線路３との接続位置から一番遠い辺同士を近接させて配置することによっても帯域通過フィルタ２０を構成することができる。
【０１０１】
図１２Ｄに示すように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器１，１を一方に対して他方を１８０度回転した状態で隣接させる場合に、第２の伝送線路２，２同士を近接させて配置することによっても帯域通過フィルタ２０を構成することができる。
【０１０２】
近接させて結合させる位置、入出力端子を結合させる位置は、上述のように、高い自由度で選択、設定することができる。また、これらを組み合わせて、後述するように、多数の伝送線路共振器を結合させてさまざまな応用回路を構成することができる。
【０１０３】
図１２の例に示した伝送線路共振器に限らず、すでに説明した伝送線路共振器の変形例を組み合わせることによって、帯域通過フィルタを構成することができる。
【０１０４】
図１３Ａに示すように、帯域通過フィルタ２０ａは、同一形状、同一共振周波数の２個の伝送線路共振器１ｈ，１ｈを備える。２個の伝送線路共振器１ｈ，１ｈを、同一方向にして、互いの第１の伝送線路２ｈ，２ｈ同士を隣接させて、距離ｄ２だけ離間して配置することによって、伝送線路共振器１ｈを結合させることができ、帯域通過フィルタ２０ａを構成することができる。なお、帯域通過フィルタ２０ａを構成する伝送線路共振器１ｈは、図８に示したものと同じものである。すなわち、伝送線路共振器１ｈは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｈと、一端が第１の伝送線路２ｈに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｈとを備える。第２の伝送線路３ｈは、第１の伝送線路２ｈの環状に開口された内部に配置される。
【０１０５】
図１３Ｂに示すように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器１ｈ，１ｈのうち、一方を他方に対して１８０度回転した状態で、互いの第１の伝送線路２ｈ，２ｈを隣接して、距離ｄ２だけ離間させて配置することによっても帯域通過フィルタ２０ａを構成することができる。
【０１０６】
図１３Ｃに示すように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器１ｈ，１ｈのうち、一方を他方に対して１８０度回転した状態で互いの第１の伝送線路２ｈ，２ｈを隣接させる場合に、第１の伝送線路２ｈと第２の伝送線路３ｈとの接続位置から一番遠い辺同士を近接させて配置することによっても帯域通過フィルタ２０ａを構成することができる。
【０１０７】
図１３Ｄに示すように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器１ｈ，１ｈの一方に対して他方を１８０度回転した状態で隣接させる場合に、第２の伝送線路２ｈ，２ｈ同士を近接させて配置することによっても帯域通過フィルタ２０ａを構成することができる。
【０１０８】
第１の伝送線路２ｈと第２の伝送線路３ｈとの接続位置から一番遠い位置は、もっとも電界が強く、図１３Ａ，図１３Ｂ及び図１３Ｄに示すように、結合電極８ａ，８ｂを介して入力端子７ａ及び出力端子７ｂを設けることができる。図１３Ｃに示すように、磁界の強い位置にタッピング結合により入力端子７ａ及び出力端子７ｂを設けることができる。
【０１０９】
図１４に、帯域通過フィルタの他の構成例を示す。
【０１１０】
図１４Ａに示すように、帯域通過フィルタ２０ｂは、図１１Ｂに示した２個の伝送線路共振器１ｎを同一の向きにして、互いの第１の伝送線路２ｎ，２ｎ同士を隣接させて、距離ｄ３だけ離間させて配置し結合することによって構成される。伝送線路共振器１ｎは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｎと、一端が第１の伝送線路２ｎに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｎとを備える。第１の伝送線路２ｎ，２ｎの４つの辺のうち、短絡接地部４からもっとも離れた辺同士を近接させて電磁界結合させる。短絡接地部４からもっとも離れたもう一方の辺には結合電極８ａ，８ｂを用いて電界結合させて入力端子７ａ及び出力端子７ｂを接続する。
【０１１１】
図１４Ｂに示すように、第１の伝送線路２ｎ，２ｎの４つの辺のうち、短絡接地部４にもっとも近い辺同士を近接させて伝送線路共振器を結合して帯域通過フィルタ２０ｂを構成することもできる。また、図１４Ｃに示すように、図１４Ｂに示した場合の辺に対向する辺同士を近接させて伝送線路共振器１ｎ，１ｎを結合して帯域通過フィルタ２０ｂを構成することもできる。
【０１１２】
図１４Ａのような結合位置の場合には、基板上に細長い占有スペースがあるとき等に適する構成である。一方、図１４Ｂ及び図１４Ｃの構成の場合には、図１４Ａの場合に比べて結合する辺の長さが長いので高い結合度を得ることができる。
【０１１３】
上述においては、２段構成の帯域通過フィルタの構成例について説明したが、３個以上の伝送線路共振器を繰り返し配置することによって、３段以上の帯域通過フィルタを構成することができるのは言うまでもない。また、図１、図８、図１１Ｂに示された伝送線路共振器を隣接して配置することによって、帯域通過フィルタを構成したが、他のいかなる伝送線路共振器の変形例を用いても帯域通過フィルタを構成できるのは明らかであり、基板上のスペースや、要求特性上の設定値等に応じて自由度の高い設計を行うことができる。
【０１１４】
（３）分波器（アンテナ共用器）
本発明の伝送線路共振器により構成された帯域通過フィルタを複数用いることにより、分波器又は送受信アンテナ共用器を実現することができる。なお、分波器と送受信アンテナ共用器とは、入出力される信号の方向により用途が異なるが、回路構成としては同一である。分波器は、複数の周波数成分を有する入力信号を通過帯域の異なるフィルタを通過させることで、入力信号に含まれていた異なる周波数成分の出力信号をそれぞれ出力するための回路である。一方、送受信アンテナ共用器は、無線機器等において異なる周波数を有する送信信号と受信信号とを１つのアンテナで送受信する回路であり、機器内で生成した送信信号を通過させてアンテナへ送信するフィルタと、アンテナから受信信号を通過させて受信して機器内の受信回路へ送るフィルタとからなる。以下、分波器として説明する。
【０１１５】
図１５に示す分波器２２は、伝送線路共振器１ｈの３段構成である第１の中心周波数ｆ１を有する第１の帯域通過フィルタ２２ａと、同一形状、同一共振周波数を有する伝送線路共振器１ｈを２段構成した、第２の中心周波数ｆ２を有する第２の帯域通過フィルタ２２ｂとを備えている。そして、第１の帯域通過フィルタ２２ａに磁界接合された第１の伝送線路１５ａと、第２の帯域通過フィルタ２２ｂに磁界結合された第２の伝送線路１５ｂと、分波器２２の入力端子７ａとを備えている。さらに、中心周波数ｆ１に対応する出力信号を得るために、Ｔ型電極８ｂを介して、電界結合した第１の出力端子７ｂと、中心周波数ｆ２に対応する出力信号を得るために、タッピング結合した第２の出力端子７ｃとを備える。
【０１１６】
周波数ｆ１及びｆ２を含む入力信号が入力端子７ａから入力されると、第１の帯域通過フィルタ２２ａを通り、周波数ｆ１の出力信号が出力端子７ｂから得られる。また、入力信号は、第２の帯域通過フィルタ２２ｂを通り、周波数ｆ２の出力信号が出力端子７ｃから得られる。
【０１１７】
以上の動作は、分波器としての動作であるが、送受信アンテナ共用器の場合は、次のような動作となる。
【０１１８】
送受信アンテナ（図示せず）を入力端子７ａに接続する。そして、出力端子７ｂを送信信号入力として、周波数ｆ１の信号を第１の帯域通過フィルタ２２ａを通過させて送受信アンテナに送信する。一方、送受信アンテナで受信した受信信号は、第２の帯域通過フィルタ２２ｂを経由して出力端子７ｃから周波数ｆ２の受信信号として出力される。
【０１１９】
図１５においては、２個の帯域通過フィルタの場合について述べたが、２個に限らず任意の数の帯域通過フィルタにより、対応する任意の周波数出力を得る分波器を構成することができる。また、分波器を構成する帯域通過フィルタも、図１２〜図１４等の例に示すように、所定の設計条件に応じて、任意の個数、任意の形状の伝送線路共振器を組み合わせることにより構成することが可能である。また、図１５の例に限らず、入力端子を構成するために、電界結合又は磁界結合のどちらでも用いることができ、出力端子を構成する場合においても、電界結合又は磁界結合のどちらでも用いることができる。したがって、設計自由度の高い分波器２２を構成することができる。
【０１２０】
（４）合成器／分配器
図１６は、図８に示した伝送線路共振器１ｈを用いた合成器２４の構成例を示した図である。短絡接地部４の位置からそれぞれ等距離の位置に第１の入力端子７ａ及び第２の入力端子７ｂをタッピング接続によって、第１の伝送線路２ｈに接続する。そして、短絡接地部４からもっとも離れた、電界がもっとも強い第１の伝送線路２ｈの位置に、結合電極８ｂを用いて出力端子７ｂを接続する。
【０１２１】
図１６の合成器２４の伝送線路共振器１ｈは、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｈと、一端が第１の伝送線路２ｈに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｈとを備える。第２の伝送線路３ｈは、第１の伝送線路２ｈの環状に開口した内部に配置される。
【０１２２】
第１の入力端子７ａ及び第２の入力端子７ｂから入力された、伝送線路共振器１ｈの共振周波数に等しい同一周波数の信号は、そのまま合成されて出力端子７ｃから出力される。
【０１２３】
次に、図１６の例における出力端子７ｃを入力として不平衡信号を入力すると、第１及び第２の入力端子７ａ，７ｂからは、同位相の信号が出力されるので、高周波信号の電力を分配する分配器として利用することができる。
【０１２４】
伝送線路共振器の形状や、入出力端子の接続の方法については、さまざまなものを用いることができるのは、上述と同様である。
【０１２５】
なお、図１６においては、伝送線路共振器１ｈを１段のみ用いた例を示したが、２段以上の多段構成の合成器／分配器とすることも可能である。合成器／分配器を構成する場合には、入力又は出力される２つの信号の経路の長さが等しくなるように配慮される。
【０１２６】
（５）帯域阻止フィルタ
異なる共振周波数を有する伝送線路共振器を組み合わせることによって、帯域阻止フィルタを構成することができる。帯域阻止フィルタは、設定された周波数の信号を阻止させるフィルタ回路である。
【０１２７】
帯域阻止フィルタ２６は、異なる共振周波数を有する２個の伝送線路共振器１ｈ，１ｈと、それぞれの伝送線路共振器１ｈ，１ｈに近接させて結合させた、両端に入力端子７ａ及び出力端子７ｂを有する一様伝送線路９とを備える。伝送線路共振器１ｈは、図８に示した伝送線路共振器１ｈと同じものである。すなわち、方形の環状に形成された第１の伝送線路２ｈと、一端が第１の伝送線路２ｈに接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路３ｈとを備える。第２の伝送線路３ｈは、第１の伝送線路２ｈの環状に開口した内部に配置される。２個の伝送線路共振器１ｈ，１ｈは、共振周波数を変えている。それぞれの伝送線路共振器１ｈ，１ｈの第１の伝送線路２ｈ，２ｈの４つの辺のうち、短絡接地部４からもっとも離れた位置にある辺を、一様伝送線路９から距離ｄ５だけ離間させて平行に配置する。伝送線路共振器１ｈ，１ｈは、一様伝送線路９に対して同じ側に配置してもよく、図１７に示すように、一様伝送線路９に対して対向するように配置してもよい。伝送線路共振器の形状については、他の変形例で示したさまざまな形状のものを用いることができ、配置等についても、基板上のスペースや、電気的性能の調整等に応じて自由度高く設定することができる。
【０１２８】
入力端子７ａから入力した複数の周波数を有する信号は、一様伝送線路９を通って出力端子７ｂから出力される。一様伝送線路９の途中に結合されている２つの伝送線路共振器１ｈ，１ｈの共振周波数をそれぞれｆ３，ｆ４とすると、出力端子７ｂから出力される信号は、ｆ３、ｆ４を除いた周波数を有する信号となる。
【０１２９】
（６）高域通過フィルタ
図１８に示すように、高域通過フィルタ２８は、伝送線路共振器１と、入力端子７ａ及び出力端子７ｂにそれぞれ一端が接続され、第１の伝送線路２の４つ辺のうち、短絡接地部４からもっとも離れた位置にある辺に他端が接続された２個のコンデンサ１６，１６とを備える。伝送線路共振器１は、図１に示した伝送線路共振器１と同じものである。すなわち、方形の環状に形成された第１の伝送線路２と、一端が第１の伝送線路２に接続され、他端が短絡接地部４に接続された第２の伝送線路とを有する。
【０１３０】
この構成の場合には、信号に対して直列に挿入されるコンデンサ１６，１６と、信号に対して並列に接続された、誘導性素子として動作する伝送線路共振器１とによって、高域通過フィルタとして動作する。
【０１３１】
伝送線路共振器の形状については、図８、図１１等に示したようなさまざまな変形例を用いることができるのは言うまでもない。
【０１３２】
２．１／２波長型伝送線路共振器
２−１．構成
図１９Ａは、本発明の１／２波長型伝送線路共振器（以下、単に「伝送線路共振器」とも言う。）の代表的な構成例を示す図である。伝送線路共振器３０は、環状に形成された第１の伝送線路３１及び第２の伝送線路３２と、一端が第１の伝送線路３１に接続され、他端が第２の伝送線路３２に接続された第３の伝送線路３３とを備える。第１の伝送線路３１及び第２の伝送線路３２は、いずれも線路インピーダンスＺ１を有し、その線路長（以下、電気長とも言う。）は２×θ１に等しい。第３の伝送線路３３は、線路インピーダンスＺ２と、線路長２×θ２とを有する。
【０１３３】
図１９Ｂに示すように、伝送線路共振器３０は、好ましくは、裏面一面が導体パターンの誘電率が一様な誘電体基板５上に形成される。なお、伝送線路共振器３０のいずれの部分も、誘電体基板５の裏面電極（短絡接地電極）に物理的に接続されることはないが、第１及び第２の伝送線路３１，３２と第３の伝送線路３３との各接続位置における中央部、すなわち、それぞれの接続位置からθ２だけ離れた位置においては、共振条件下では０電位（短絡接地電極と同電位）となるので、以下この０電位になる位置を「仮想接地」又は「仮想接地点」と呼ぶこととする。本発明の１／２波長型伝送線路共振器３０は、上述した２個の１／４波長型伝送線路共振器１，１のうち一方を他方に対して１８０度回転させて、短絡接地部４において接続した構成をなすものである。したがって、Ｚ１、θ１、Ｚ２、θ２の関係は、１／４波長型伝送線路共振器１において議論した関係（式（５）、（６））によって共振条件が設定され、インピーダンス比ＲＺに応じて形状が設定される。なお、第１の伝送線路３１と第３の伝送線路３３の接続位置及び第２の伝送線路３２と第３の伝送線路３３の接続位置は、仮想接地の位置に対して対称位置にある必要はなく、Ｚ１、θ１、Ｚ２、θ２の関係を満たす限り、後述するようなシフトされた位置であってもよい。
【０１３４】
なお、上述した構成例では、環状に形成された第１の伝送線路及び第２の伝送線路を同一の線路インピーダンス及び線路長を有するものとした例を示したが、本発明の１／２波長型伝送線路共振器の共振器構造は、このような対称構造に限らない。
【０１３５】
環状に形成された第１の伝送線路が、線路インピーダンスＺ１及び線路長２×θ１を有し、環状に形成された第２の伝送線路が、線路インピーダンスＺ２及び線路長２×θ２を有し、第３の伝送が、線路インピーダンスＺ３及びθ３を有するものとする。ここで、一般的には、Ｚ１≠Ｚ２、θ１≠θ２とすることができ、線路長θ３は、線路長θ３ａの線路と線路長θ３ｂの線路が接続されたもの（θ３＝θ３ａ＋θ３ｂ）と考えることができる。そうすると、本発明の１／２波長型伝送線路共振器は、２個の異なる１／４波長型伝送線路共振器からなると考えることができる。それぞれの１／４波長型伝送線路共振器のうちの一方は、線路インピーダンスＺ１及び線路長２×θ１を有する環状に形成された第１の伝送線路に、線路インピーダンスＺ３及び線路長θ３ａを有する第３の伝送線路の部分の一端が接続され、他端が０電位に接続される。他方の１／４波長型伝送線路共振器は、線路インピーダンスＺ２及び線路長２×θ２を有する環状に形成された第２の伝送線路に、線路インピーダンスＺ３及び線路長θ３ａを有する第３の伝送線路の他の部分の一端が接続され、他端が０電位に接続される。そして、２個の１／４波長型伝送線路共振器の第３の伝送線路の部分のうち０電位となる端において双方が接続される。したがって、式（６）より、１／２波長型伝送線路共振器として動作するためには、以下の共振条件を同時に満たす必要がある。
【０１３６】
【数７】
2013147152.tif 000009
【０１３７】
【数８】
2013147152.tif 000010
【０１３８】
以上より、同一の共振周波数の下で、式（７）及び式（８）の共振条件を満たすことによって、θ３ａとθ３ｂの接続位置を仮想接地点とする１／２波長型伝送線路共振器として動作する。
【０１３９】
以下では、本発明に係る１／２波長型伝送線路共振器のさまざまな変形例や応用回路について言及するが、ここで説明したように、環状に形成された第１及び第２の伝送線路を同一の線路インピーダンス及び線路長とした対称構造とする場合に限らないことは言うまでもない。
【０１４０】
２−２．変形例
図２０には、本発明の伝送線路共振器の変形例を示す。図２０Ａに示すように、伝送線路共振器３０ａは、円形状の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ａ，３２ａと、両端に第１及び第２の伝送線路３１ａ，３２ａが接続された、一様線路である第３の伝送線路３３ａとを備える。図２０Ｂ及び図２０Ｃに示すように、伝送線路共振器３０ｂは、三角形状の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｂ，３２ｂと、テーパ形状の第３の伝送線路３３ｂとを備える。図２０Ｂに示す例では、第３の伝送線路３３ｂの両端は、第１及び第２の伝送線路の３つの辺のうちの１つの辺の中央部に接続される。図２０Ｃに示す例では、第３の伝送線路３３ｃの両端は、第１及び第２の伝送線路３１ｃ，３２ｃの三角形の頂点部分に接続される。
【０１４１】
このように、第１の伝送線路は、方形である必要はなく、図２０Ａに示すように、円形であってもよい。第１の伝送線路及び第２の伝送線路３１ａ、３２ａを円形に構成することによって、コーナ部で生じやすい損失を低減することが可能になる。また、図２０Ｂ及び図２０Ｃに示すように、第１の伝送線路及び第２の伝送線路３１ａ、３２ｂは、三角形であってもよい。コーナ部が鋭角になると、損失面では不利となる場合が多いが、他の伝送線路共振器との結合をとる場合に配置上の利点を生ずる場合がある。
【０１４２】
第３の伝送線路についても、一様伝送線路である必要はなく、図２０Ｂ及び図２０Ｃに示すように、第１及び第２の伝送線路３１ｂ、３２ｂとの接続部の幅が、仮想接地部との接続部の幅よりも広くなるようなテーパ状の形状にしてもよい。また、図２０Ｃに示すように、第３の伝送線路３３ｃの、第１及び第２の伝送線路３１ｃ，３２ｃとの接続部の幅が、仮想接地部との接続部の幅よりも狭くなるようなテーパ状の形状にしてもよい。なお、第３の伝送線路の形状は、式（５）、（６）の関係を満たすように、仮想接地の位置において、第３の伝送線路の線路長に沿った方向に垂直な方向を軸とする線対称な形状であることが好ましい。
【０１４３】
なお、第１の伝送線路や第２の伝送線路の形状は上述したものに限られず、楕円形や他の多角形であってもよい。それぞれの基板上における配置を考慮して任意の形状をとることが可能である。
【０１４４】
図２１に、本発明の伝送線路共振器の他の変形例を示す。図２１に示すように、伝送線路共振器３０ｄは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｄ、３２ｄと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｄ，３２ｄに接続された第３の伝送線路３３ｄとを備える。第１及び第２の伝送線路３１ｄ，３２ｄの４つの辺のうち、対向する辺同士を近接させることによって、第１及び第２の伝送線路３１ｄ，３２ｄが占める基板上の面積を低減させることができる。図２１においては、第３の伝送線路３３ｄの線路長方向に平行な方向における第１及び第２の伝送線路３１ｄ，３２ｄの部分を近接させ平行配置したが、これに限らず、第３の伝送線路３３ｄの線路長方向に垂直な方向の第１及び第２の伝送線路３１ｄ，３２ｄの部分を近接させ平行配置してもよく、任意の位置で平行配置を構成してもよい。
【０１４５】
図２２に、本発明の伝送線路共振器の他の変形例を示す。
【０１４６】
図２２Ａに示すように、本発明の伝送線路共振器３０ｅは、円形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｅ，３２ｅと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｅ，３２ｅに接続された第３の伝送線路３３ｅとを備える。そして、第１及び第２の伝送線路３１ｅ，３２ｅの開口された内側にそれぞれ接続された第４及び第５の伝送線路３４ｅ，３５ｅを更に備える。第４及び第５の伝送線路３４ｅ，３５ｅの一端は、第１及び第２の伝送線路３１ｅ，３２ｅが第３の伝送線路３３ｅとの接続位置に接続される。第４及び第５の伝送線路３４ｅ，３５ｅの他端は、第１及び第２の伝送線路３１ｅ，３２ｅが第４及び第５の伝送線路３４ｅ，３５ｅとの接続位置から最も離れた位置に接続される。
【０１４７】
図２２Ｂに示すように、本発明の伝送線路共振器３０ｆは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｆ，３２ｆと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｆ，３２ｆに接続された第３の伝送線路３３ｆとを備える。そして、第１及び第２の伝送線路３１ｆ，３２ｆの開口された内側に接続された第４及び第５の伝送線路３４ｆ，３５ｆを更に備える。第４及び第５の伝送線路３４ｆ，３５ｆの一端は、第１及び第２の伝送線路３１ｆ，３２ｆが第３の伝送線路３３ｆとの接続位置に接続される。第４及び第５の伝送線路３４ｆ，３５ｆの他端は、第１及び第２の伝送線路３１ｆ，３２ｆが第３の伝送線路３３ｆとの接続位置から最も離れた位置に接続される。
【０１４８】
第１及び第２の伝送線路３１ｅ，３２ｅ，３１ｆ，３２ｆの開口された内部に第４及び第５の伝送線路３４ｅ，３５ｅ，３４ｆ，３５ｆを接続することによって、伝送線路共振器３０ｅ，３０ｆの共振周波数を容易に調整することができる。共振周波数を調整するために、第４及び第５の伝送線路３４ｅ，３５ｅ，３４ｆ，３５ｆは、図示した形状、線路長、接続位置に限らず、任意の形状、線路長、接続位置に設定することができる。
【０１４９】
図２３に、さらなる変形例を示す。
【０１５０】
図２３Ａに示すように、伝送線路共振器３０ｇは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｇ，３２ｇと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｇ，３２ｇに接続された第３の伝送線路３３ｇとを備える。さらに、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｇ，３２ｇの環状の内部でそれぞれ接続された第４及び第５の伝送線路３４ｇ，３５ｇを備える。第４及び第５の伝送線路３４ｇ，３５ｇは、第１及び第２の伝送線路３１ｇ，３２ｇの方形の１つの辺の中央部に第４及び第５の伝送線路３４ｇ，３５ｇのそれぞれが接続される位置と、この辺に対向する辺の中央部との間に接続されて、第１及び第２の伝送線路３１ｇ，３２ｇの方形環状の内部の開口を２つに分割する位置に接続される。
【０１５１】
図２３Ｂに示すように、伝送線路共振器３０ｈは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｈ，３２ｈと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｈ，３２ｈに接続された第３の伝送線路３３ｈとを備える。さらに、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｈ，３２ｈの環状の内部でそれぞれ接続された第４及び第５の伝送線路３４ｈ、３５ｈを備える。第４及び第５の伝送線路３４ｈ、３５ｈは、第１及び第２の伝送線路３１ｈ，３２ｈの方形環状の内部の開口を３分割する位置に接続される。
【０１５２】
このように、図２２に示した変形例と同様にして、第４及び第５の伝送線路を１個以上追加して、第１の伝送線路の環状の開口内部に接続して、共振周波数を調整することができる。なお、図２２、図２３の場合についても、第１及び第２の伝送線路、第３の伝送線路の形状は、他のさまざまな形状をとることができる。
【０１５３】
図２４に、本発明の伝送線路共振器の他の変形例を示す。
【０１５４】
図２４Ａに示すように、伝送線路共振器３０ｉは、図１９に示した伝送線路共振器３０の第３の伝送線路３３の途中の一部を屈曲させた変形例に基づくものである。すなわち、伝送線路共振器３０ｉは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｉ、３２ｉと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｉ，３２ｉに接続された第３の伝送線路３３ｉとを備える。第３の伝送線路３３ｉは、仮想接地の位置から両端に向かって同じ距離の位置において直角に、同じ方向に屈曲され、「コ」の字の形状をなす。なお、屈曲する位置や角度は任意に設定することができ、上述のように同一方向に屈曲させる場合に限らず、反対方向に屈曲させてもよい。
【０１５５】
図２４Ｂに示すように、図２４Ａに示したように構成された伝送線路共振器３０ｉに対して、第１の伝送線路３１ｊと第２の伝送線路３２ｊとを互いに近接させて、距離ｄ１１だけ離間させた状態で配置することができる。このように配置することによって、基板上の占有スペースを低減することが可能になる。また、第１及び第２の伝送線路３１ｊ，３２ｊを近接させたことによって、これらが電磁界結合するために、距離ｄ１１を調整して共振周数等特性の調整をすることが可能になる。
【０１５６】
図２４Ｃに示すように、図２４Ｂに対してさらに第３の伝送線路３３ｋを仮想接地の位置において、１８０度屈曲させて第１及び第２の伝送線路３１ｋ，３２ｋを近接させると同時に、第３の伝送線路３３ｋをも近接させて、伝送線路共振器３０ｋを構成することもできる。この場合の近接させる距離は、第１及び第２の伝送線路３１ｋ，３２ｋの離間距離、第３の伝送線路３３ｋの離間距離とも同一の距離ｄ１２としたが、離間距離を異ならせてもよい。
【０１５７】
図２４Ｄに示すように、第１の伝送線路３１ｍと第３の伝送線路３３ｍ、第２の伝送線路３２ｍと第３の伝送線路３３ｍそれぞれを距離ｄ１３だけ離間させるように近接させて配置してもよい。
【０１５８】
このようにして、本発明の伝送線路共振器は、第１〜第３の伝送線路を近接させて配置することによって、小型化することができ、また基板配置上の形状について高い自由度を有する。また、離間距離を調整することによって、伝送線路共振器の共振周波数等の特性を調整、設計することも可能になる。
【０１５９】
図２５に本発明の伝送線路共振器のさらなる変形例を示す。上述した伝送線路共振器においては、環状に形成される第１の伝送線路は、１個のみが第３の伝送線路に接続されるものである。伝送線路共振器を構成する第１及び第２の伝送線路は、１個に限らず、２個以上とすることができる。
【０１６０】
図２５Ａに示すように、伝送線路共振器３０ｎは、方形の環状に形成された、それぞれ２個の第１及び第２の伝送線路３１ｎ，３２ｎと、両端がこれらの伝送線路３１ｎ，３２ｎのそれぞれ接続された第３の伝送線路３３ｎとを備える。
【０１６１】
また、図２５Ｂに示すように、伝送線路共振器３０ｐは、方形の環状に形成された、それぞれ３個の第１及び第２の伝送線路３１ｐ，３２ｐと、３個の伝送線路３１ｐ，３２ｐにそれぞれ両端が接続された第３の伝送線路３３ｐとを備える。
【０１６２】
このように、それぞれ複数個の第１及び第２の伝送線路を備えることによって、１つ１つの第１の伝送線路を小型化することができ、基板上の占有面積を減らすことが可能になる。
【０１６３】
なお、伝送線路共振器３０ｎ，３０ｍのそれぞれ複数個の第１及び第２の伝送線路３１ｎ，３２ｎ，３１ｐ，３２ｐは、図２５Ａ及び図２５Ｂに示すように、第３の伝送線路３３ｎ，３３ｐの線路長の方向に垂直な方向に配列してもよく、他の方向に配置するようにしてもよい。
【０１６４】
また、図２６Ａに示すように、伝送線路共振器３０ｑにおいて、それぞれ２個の第１及び第２の伝送線路３１ｑ，３２ｑ同士を距離ｄ１４だけ離間させて近接するように配置してもよい。また、図２６Ｂに示すように、第１の伝送線路３１ｒと第３の伝送線路３３ｒ、第２の伝送線路３２ｒと第３の伝送線路３３ｒとをそれぞれｄ１４だけ離間して配置し、さらに第１の伝送線路３１ｒと第２の伝送線路３２ｒとを距離ｄ１５だけ離間して近接させて配置することもできる。
【０１６５】
第１〜第３の伝送線路の形状は、上述の形状に限らず、他の変形例で説明した形状を用いることができる。また、第１、第２及び第３の伝送線路を互いに近接させ、屈曲させた上で近接させることによって、基板上の回路配置の自由度が増大するとともに、共振周波数等の電気的特性の設計の自由度が向上する。
【０１６６】
２−３．応用回路
（１）入出力端子の結合、伝送線路共振器同士の結合
まず、本発明の伝送線路共振器の他の回路素子との結合をとる方法について説明する。
【０１６７】
図２７Ａ〜図２７Ｄに示すように、本発明の伝送線路共振器３０は、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１，３２と、両端が第１及び第２の伝送線路３１，３２に接続された第３の伝送線路３３とを備える。伝送線路共振器３０に信号を入力又は出力するための端子を設けるには、磁界結合によるタッピング結合を用いることができ、結合電極により電界結合又は電磁界結合を用いることができる。
【０１６８】
伝送線路共振器３０は、それぞれを隣接させて配置することによって、互いに結合させることができる。近接させる部位によって、それぞれの伝送線路共振器３０を電界結合又は電磁界結合させることができ、近接部位や離間距離に応じて結合度を調整することができる。以下、説明するように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器を近接させて配置し、結合させることによって、容易に帯域通過フィルタを構成することができる。形状、共振周波数の異なる伝送線路共振器や、他の回路素子とも電界結合等により容易に結合させることができる。
【０１６９】
（２）帯域通過フィルタ
同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器３０，３０を隣接させて平行に配置すると、帯域通過フィルタ４０を構成することができる。図２７Ａに示すように、同一形状、同一共振周波数の２個の伝送線路共振器３０，３０を、同一の方向に隣接させ、一方の伝送線路共振器３０の第２の伝送線路３２の１つの辺と、他方の伝送線路共振器３０の第１の伝送線路３１の１つの辺を対向させて、距離ｄ２０だけ離間して配置する。これによって、伝送線路共振器３０，３０を結合させて帯域通過フィルタ４０を構成することができる。距離ｄ２０を調整することによって、伝送線路共振器３０，３０の結合度を調整することができ、通過帯域等のフィルタ特性を調整し、設計することができる。この帯域通過フィルタの入力端子３７ａ及び出力端子３７ｂは、一方の伝送線路共振器３０の第１の伝送線路３１に、結合電極３８ａを介して電磁界結合により入力端子３７ａを接続する。他方の伝送線路共振器３０の第２の伝送線路３２に、結合電極３８ｂを介して電磁界結合により出力端子３７ｂを接続する。
【０１７０】
図２７Ｂに示すように、図２７Ａに示した帯域通過フィルタ４０の場合と、伝送線路共振器３０，３０の配置は同一であるが、入力端子３７ａ、出力端子３７ｂとも、タッピング結合によりそれぞれの第３の伝送線路３３，３３に接続される。
【０１７１】
図２７Ｃに示すように、それぞれの伝送線路の異なる位置を近接させて、伝送線路共振器３０，３０を結合させることができる。第１及び第２の伝送線路３１，３２と第３の伝送線路３３との接続位置からもっとも離れた、第１及び第２の伝送線路３１，３２の辺は電界がもっとも強く、この辺同士を近接させると、良好な電界結合が得られ、帯域通過フィルタ４０を構成することができる。
【０１７２】
図２７Ｄに示すように、同一形状、同一共振周波数の伝送線路共振器３０，３０のうち、一方を９０度回転した状態で隣接させ、一方の伝送線路共振器３０の第２の伝送線路３２と、他方の伝送線路共振器３０の第１の伝送線路３１とを近接させて配置することによっても帯域通過フィルタ４０を構成することができる。
【０１７３】
このように、近接させて結合させる位置、入出力端子を結合させる位置は、高い自由度で選択、設定することができ、これらを組み合わせて、後述するように、多数の伝送線路共振器を結合させてさまざまな応用回路を構成することができる。
【０１７４】
図２８Ａに示すように、伝送線路共振器３０ｓ，３０ｔは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｓ、３２ｓ，３１ｔ，３２ｔと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｓ、３２ｓ，３１ｔ，３２ｔに接続された第３の伝送線路３３ｓ，３３ｔとを備える。ここで、第１及び第２の伝送線路３１ｓ、３２ｓ，３１ｔ，３２ｔと、第３の伝送線路３３ｓ，３３ｔとの接続位置は、第１及び第２の伝送線路３１ｓ，３２ｓ，３１ｔ，３２ｔの４つ辺のうちの１つの辺の中央部からコーナ部にシフトさせた位置に接続された構成であり、第１の伝送線路３１ｓ，３１ｔと第２の伝送線路３２ｓ，３２ｔとの位置は、仮想接地点についての点対称となる位置関係にある。第１の伝送線路３１ｓ，３１ｔ及び第２の伝送線路３２ｓ，３２ｔが第３の伝送線路３３ｓ，３３ｔと接続される位置は、第３の伝送線路３３ｓ，３３ｔの線路長に沿った中心軸について線対称な位置でなくてもよく、このようにシフトされた位置でもよい。また、第１の伝送線路３１ｓ，３１ｔと第２の伝送線路３２ｓ，３２ｔの位置関係は、この例のように点対称な位置でなくてもよい。ただし、第１及び第２の伝送線路の線路インピーダンスＺ１、線路長θ１、第３の伝送線路の線路インピーダンスＺ２、線路長θ２は、上述した式（５）、（６）の関係を満たす必要がある。帯域通過フィルタ４０ａを構成する２個の伝送線路共振器３０ｓ，３０ｔは、結合位置に関して、互いに鏡像の位置となるように配置される。すなわち、一方の伝送線路共振器３０ｓの第２の伝送線路３２ｓと、他方の伝送線路共振器３０ｔの第２の伝送線路３２ｔとを、距離ｄ２１だけ離間させて配置結合することによって帯域通過フィルタ４０ａが構成される。
【０１７５】
図２８Ｂに示すように、伝送線路共振器３０ｕ，３０ｖは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｕ、３２ｕ，３１ｖ，３２ｖと、両端が第１及び第２の伝送線路３１ｕ、３２ｕ，３１ｖ，３２ｖに接続された第３の伝送線路３３ｕ，３３ｖとを備える。ここで、第１及び第２の伝送線路３１ｕ、３２ｕ，３１ｖ，３２ｖと、第３の伝送線路３３ｕ，３３ｖとの接続位置は、第１及び第２の伝送線路３１ｕ，３２ｕ，３１ｖ，３２ｖの４つ辺のうちの１つの辺の中央部からコーナ部にシフトさせた位置に接続された構成であるが、第１の伝送線路３１ｕ，３１ｖ側と第２の伝送線路３２ｕ，３２ｖ側とで、シフト量が異なる。このため、図２８Ａの場合と異なり、第１の伝送線路３１ｓ，３１ｔと第２の伝送線路３２ｓ，３２ｔとの位置は、仮想接地点についての点対称となる位置関係にはない。本発明の伝送線路共振器は、このような非対称な形状であってもよい。帯域通過フィルタ４０ｂは、一方の伝送線路共振器３０ｕの第１の伝送線路３１ｕと、他方の伝送線路共振器３０ｖの第１の伝送線路３１ｖの１つの辺を、距離ｄ２１だけ離間させて配置し、結合させて帯域通過フィルタ４０ｂを構成することができる。
【０１７６】
本発明の伝送線路共振器のその他の変形例を用いて帯域通過フィルタを構成することができる。
【０１７７】
図２９Ａに示すように、帯域通過フィルタ４０ｃは、２個の伝送線路共振器３０ｊ，３０ｊを距離ｄ２２だけ離間して配置することによって構成される。この伝送線路共振器３０ｊは、図２４Ｂで示したものと同じものである。第３の伝送線路３３ｊを仮想接地の位置から両端に向かって等距離の位置で同じ方向に屈曲させて「コ」の字の形状とした２個の伝送線路共振器３０ｊ，３０ｊを一方の伝送線路共振器３０ｊを１８０度回転して、第３の伝送線路３３ｊ，３３ｊ同士を近接させて配置する。離間させた距離ｄ２２に応じて結合度を調整することができる。入力端子３７ａ及び出力端子３７ｂは、結合電極３８ａ，３８ｂを用いて接続する。
【０１７８】
これに対して、図２９Ｂに示すように、２個の伝送線路共振器３０ｊ，３０ｊのうち、一方の伝送線路共振器３０ｊの第１及び第２の伝送線路３１ｊ，３２ｊと、他方の伝送線路共振器３０ｊの第２及び第１の伝送線路３２ｊ，３１ｊとをそれぞれ対向させて、距離ｄ２２だけ離間させて配置し、結合をとることもできる。この場合には、それぞれの伝送線路共振器３０ｊ，３０ｊの第３の伝送線路３３ｊ，３３ｊにタッピング接続によって入力及び出力端子３７ａ，３７ｂを接続することができる。
【０１７９】
図３０に示すように、図２６Ｂに示した伝送線路共振器３０ｒと同じ伝送線路共振器を用いて、帯域通過フィルタ４０ｄを構成することができる。
【０１８０】
図３０Ａに示すように、帯域通過フィルタ４０ｄは、同一形状、同一共振周波数の２個の伝送線路共振器３０ｒを隣接させて配置することによって構成される。隣接して配置する場合に、２個の伝送線路共振器３０ｒ，３０ｒの、第１の伝送線路３１ｒ，３１ｒと、第２の伝送線路３２ｒ，３２ｒとが、それぞれ隣接するように、距離ｄ２３だけ離間して配置される。
【０１８１】
図３０Ｂに示すように、帯域通過フィルタ４０ｄは、同一形状、同一共振周波数を有する２個の伝送線路共振器３０ｒ，３０ｒを備える。図３０Ａと相違するのは、２個の伝送線路共振器３０ｒ，３０ｒの向きである。この例の場合には、一方の伝送線路共振器３０ｒが、他方に対して１８０度回転した状態に配置され、双方の第２の伝送線路３２ｒ同士が、距離ｄ２３だけ離間して配置される。
【０１８２】
図３０Ａの位置で２個の伝送線路共振器３０ｒ，３０ｒを結合させた場合には、主として電磁界結合によって結合し、図３０Ｂの位置に配置をした場合には、電磁界結合によって、２個の伝送線路共振器３０ｒ，３０ｒは結合して、帯域通過フィルタ４０ｄを構成する。
【０１８３】
以上説明したように、さまざまな形状の伝送線路共振器を近接して配置することで結合をとり、帯域通過フィルタを構成することができる。結合の方法も、さまざまな位置を近接させることによって実現することができるので、自由度高く基板配置をすることができ、結合の強さ等を調整することでフィルタ性能を容易に調整することができる。また、２個の伝送線路共振器を結合させることによる２段帯域通過フィルタについて説明をしたが、２段構成に限らず３段以上の帯域通過フィルタを構成することはもちろん可能である。
【０１８４】
（３）分波器（アンテナ共用器）
本発明の伝送線路共振器により構成された帯域通過フィルタを複数用いることにより、分波器又は送受信アンテナ共用器を実現することができる。なお、分波器と送受信アンテナ共用器とは、入出力される信号の方向により用途が異なるが、回路構成としては同一である。分波器は、複数の周波数成分を有する入力信号を通過帯域の異なるフィルタを通過させることで、入力信号に含まれていた異なる周波数成分の出力信号をそれぞれ出力するための回路である。一方、送受信アンテナ共用器は、無線機器等において異なる周波数を有する送信信号と受信信号とを１つのアンテナで送受信する回路であり、機器内で生成した送信信号を通過させてアンテナへ送信するフィルタと、アンテナから受信信号を通過させて受信して機器内の受信回路へ送るフィルタとからなる。以下、分波器として説明する。
【０１８５】
図３１に示す分波器４２は、伝送線路共振器３０ｊの３段構成である第１の中心周波数ｆ１を有する第１の帯域通過フィルタ４２ａと、同一形状、同一共振周波数を有する伝送線路共振器３０ｊを２段構成にした、第２の中心周波数ｆ２を有する第２の帯域通過フィルタ４２ｂとを備えている。そして、第１の帯域通過フィルタ４２ａに磁界接合された第１の伝送線路６１ａと、第２の帯域通過フィルタ４２ｂに磁界結合された第２の伝送線路６１ｂと、分波器４２の入力端子３７ａとを備えている。さらに、中心周波数ｆ１に対応する出力信号を得るために、Ｔ型の電極３８ｂを介して、電界結合した第１の出力端子３７ｂと、中心周波数ｆ２に対応する出力信号を得るために、タッピング結合した第２の出力端子３７ｃとを備える。
【０１８６】
周波数ｆ１及びｆ２を含む入力信号が入力端子３７ａから入力されると、第１の帯域通過フィルタ４２ａを通り、周波数ｆ１の出力信号が出力端子３７ｂから得られる。また、入力信号は、第２の帯域通過フィルタ４２ｂを通り、周波数ｆ２の出力信号が出力端子３７ｃから得られる。
【０１８７】
以上の動作は、分波器としての動作であるが、送受信アンテナ共用器の場合は、次のような動作となる。
【０１８８】
送受信アンテナ（図示せず）を入力端子３７ａに接続する。そして、出力端子３７ｂを送信信号入力として、周波数ｆ１の信号を第１の帯域通過フィルタ４２ａを通過させて送受信アンテナに送信する。一方、送受信アンテナで受信した受信信号は、第２の帯域通過フィルタ４２ｂを経由して出力端子３７ｃから周波数ｆ２の受信信号として出力される。
【０１８９】
図３１においては、２個の帯域通過フィルタの場合について述べたが、２個に限らず任意の数の帯域通過フィルタにより、対応する任意の周波数出力を得る分波器を構成することができる。また、分波器を構成する帯域通過フィルタも、図２７〜図３０等の例に示すように、所定の設計条件に応じて、任意の個数（段数）、任意の形状の伝送線路共振器を組み合わせることにより構成することが可能である。また、図３１の例に限らず、入力端子を構成するために、電界結合又は磁界結合のどちらでも用いることができ、出力端子を構成する場合においても、電界結合又は磁界結合のどちらでも用いることができる。したがって、設計自由度を高めて、分波器４２を構成することができる。
【０１９０】
（４）合成器／分配器
図３２Ａは、図２４Ｂに示した伝送線路共振器３０ｊを用いた合成器４４ａの例を示したものである。合成器４４ａは、伝送線路共振器３０ｊと、第１の伝送線路３１ｊに結合電極３８ｂを介して第２の入力端子３７ｂと、第２の伝送線路３２ｊに結合電極３８ａを介して第１の入力端子３７ａと、第３の伝送線路３３ｊにタッピング結合により接続された出力端子３７ｃとを備える。
【０１９１】
第１の入力端子３７ａ及び第２の入力端子３７ｂから入力された、伝送線路共振器３０ｊの共振周波数に等しい同一周波数の信号は、電力合成されて出力端子３７ｃから出力される。
【０１９２】
一方、出力端子３７ｃから伝送線路共振器３０ｊの共振周波数に等しい信号を入力すると、同じ位相の信号が第１及び第２の入力端子３７ａ，３７ｂから出力されるので、電力分配器として利用することができる。
【０１９３】
図３２Ｂに示すように、図２９Ａに示した帯域通過フィルタ４０ｃを用いて、フィルタ機能を強化した合成器４４ｂを構成することができる。合成器４４ｂは、一方の伝送線路共振器３０ｊの第１及び第２の伝送線路３１ｊ，３２ｊに結合電極３８ａ，３８ｂをそれぞれ介して第１及び第２の入力端子３７ａ，３７ｂを接続し、他方の伝送線路共振器３０ｊの第１の伝送線路３１ｊ（第２の伝送線路３２ｊに結合させることもできる）に結合電極３８ｃを介して出力端子３７ｃを接続する。
【０１９４】
図３３に示すように、図１９に示した伝送線路共振器３０を３個配置することによっても、分配器４４ｃを構成することができる。図２７Ａにおいて説明した配置と同様にして、伝送線路共振器３０の第２の伝送線路３２と、他の伝送線路共振器３０の第１の伝送線路３１とを、近接配置して電磁界結合させる。また、上述の伝送線路共振器３０の第２の伝送線路３２の対向する辺に３番目の伝送線路共振器３０の第１の伝送線路共振器３０の第１の伝送線路３１を電磁界結合によって結合する。入力及び出力端子３７ａ，３７ｂ，３７ｃは、それぞれ、結合電極３８ａ，３８ｂ，３８ｃを介して電界結合によって接続される。
【０１９５】
なお、合成器／分配器を構成する場合には、２つの信号の経路が、結合度も含めて同じ長さになるように考慮される。
【０１９６】
上述した伝送線路共振器以外の形状の伝送線路共振器を用いて、合成器／分配器を構成することができるのはもちろんのことであり、結合させるための離間距離を調整することで結合度を調整し、結合する段数を調整することによって、フィルタとしての特性を調整することも可能である。
【０１９７】
（５）バランス型帯域通過フィルタ
図３４には、図２４Ａに示した伝送線路共振器３０ｉを用いて、バランス型帯域通過フィルタ４６を構成した例を示す。図３４に示すように、バランス型帯域通過フィルタ４６は、同一形状で、同一の共振周波数を有する２個の伝送線路共振器３０ｉを備える。伝送線路共振器３０ｉは、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１ｉ，３２ｉと、両端を第１及び第２の伝送線路３１ｉ，３２ｉに接続された第３の伝送線路３３ｉとを備える。第３の伝送線路３３ｉは、仮想接地の位置から同じ距離だけ両端側に離れた位置において直角に屈曲している。２個の伝送線路共振器３０ｉのうち一方は、他方に対して１８０度回転して配置される。そして、第３の伝送線路３３ｉ同士が、距離ｄ２６だけ離間して配置される。第１及び第２の入力端子３７ａ，３７ｂは、結合コンデンサ６３を介して、一方の伝送線路共振器３０ｉの第２及び第１の伝送線路３２ｉ，３１ｉにそれぞれ接続される。また、第１及び第２の出力端子３７ｃ，３７ｄは、結合コンデンサ６３を介して、他方の伝送線路共振器３０ｉの第１及び第２の伝送線路３１ｉ，３２ｉに接続される。
【０１９８】
第１及び第２の入力端子３７ａ，３７ｂに１８０度位相の異なる信号、すなわち平衡信号を入力すると、フィルタリングされた出力信号として平衡信号が出力される。
【０１９９】
ここで、出力端子３７ｃ，３７ｄのうちの一方に、出力される信号の位相を１８０度反転する位相反転回路（図示せず）を接続し、他方の出力端子からの信号と合成して出力させれば、平衡−不平衡変換機として機能する。また、入力端子３７ａ，３７ｂの前段に入力信号を１８０度反転する位相反転回路を接続し、入力端子３７ａ，３７ｂに入力すれば、不平衡−平衡変換器として動作する。
【０２００】
上述では、第１、第２の伝送線路に矩形構造を用いたが、入出力信号を電界最大点から入出力するとともに、対称構造を確保できれば、伝送線路共振器の形状については、さまざまなものを用いることができるのは言うまでもない。
【０２０１】
（６）低域通過フィルタ
図３５に、伝送線路共振器を用いた低域通過フィルタの例を示す。図３５に示すように、低域通過フィルタ４８は、図１９に示したような伝送線路共振器３０と、伝送線路共振器３０の第１の伝送線路３１に第１の接続電極６５を介して接続された入力端子３７ａと、伝送線路共振器３０の第２の伝送線路に第２の接続電極６６を介して接続された出力端子３７ｂとを備える。伝送線路共振器３０は、図１９に示した場合と同様であり、方形の環状に形成された第１及び第２の伝送線路３１，３２と、両端が第１及び第２の伝送線路３１，３２に接続された第３の伝送線路３３とを有する。
【０２０２】
低域通過フィルタは、一般に、信号線に対し、容量性素子を並列に、誘導性素子を直列に接続することによって実現される。ここで、図３５に示すような構成の伝送線路共振器３０は、第１及び第２の伝送線路３１，３２の部分が容量性を示し、第３の伝送線路３３が誘導性を示すことから、上述の構成をとることによって、入力端子３７ａから入力された信号は、低域を濾波されて出力端子３７ｂに出力されることになる。入出力を入れ替えても同様である。
【０２０３】
図３５に示したような低域通過フィルタ４８を複数用意して、直列に接続することによってフィルタ特性を調整することができる。また、伝送線路共振器の形状は、上述した変形例を用いてさまざまな形状のものを採用することができるのは言うまでもない。
【０２０４】
３．まとめ
このようにして、本発明の１／４波長型伝送線路共振器及び１／２波長型伝送線路共振器は、放射損を低減して低損失化を実現することができる。そして、インピーダンス比ＲＺが１より小さい範囲では、従来のＳＩＲや一様線路による共振器よりも小型化でき、インピーダンス比ＲＺが、１から２の範囲にある場合には、小型化と低損失化を両立することができる。このため、ＲＦ、マイクロ波、ミリ波帯当で用いられるフィルタ、アンテナ共用器等の小型化、低損失化に寄与することができる。
【０２０５】
また、本発明の伝送線路共振器は、多様な結合方法を採用することができるので、基板上の占有スペースの有効活用に貢献するほか、結合度の調整等により高い電気的特性の設計自由度をも実現する。
【０２０６】
さらに、本発明の伝送線路共振器は、対称構造にすることができるので、これを活かして平衡信号の入出力に対応することが可能である。
【実施例】
【０２０７】
以下に、本発明が適用された１／４波長型伝送線路共振器及び１／２波長型伝送線路共振器の具体的な設計例を、従来の一様線路共振器やステップインピーダンス共振器と比較をしながら示すことにする。【０２０８】
［１／４波長型伝送線路共振器の設計例］
図３６に線路インピーダンスが５０Ωの伝送線路を用いた本発明の１／４波長型伝送線路共振器の具体的な設計例を示す。図３６Ａには、検討に用いた誘電体基板の構造を示す断面図を、設計パラメータとともに示す。図３６Ｂには本発明の１／４波長型伝送線路共振器７０ｂの形状を表す平面図を、図３６Ｃには、一端短絡一端開放の１／４波長型の一様線路共振器７０ｃの形状を表す平面図を比較のために寸法とともに示す。【０２０９】
図３６Ａに示す誘電体基板には、厚さｈ＝０．６３５ｍｍ、比誘電率εｒ＝１０．２、誘電体損失ｔａｎδ＝０．００２３、Ｃｕ箔厚＝１７．１４５μｍのものを用いた。この誘電体基板上のマイクロストリップ線路により共振器が形成される。また、共振周波数は、いずれも１．０ＧＨｚに設定した。なお、マイクロストリップ線路は、周知のマスク技術、エッチング技術等を用いて、基板上に形成することができる。また、その他の周知の微細加工技術を用いてＬＴＣＣ基板上に伝送線路共振器を形成することが可能なことはいうまでもない。【０２１０】
図３６Ｂに示す本発明の１／４波長型伝送線路共振器７０ｂは、環状に形成された第１の伝送線路７１ｂと、第１の伝送線路７１ｂに一端が接続され、他端が接地された第２の伝送線路７２ｂとを備えており、第１及び第２の伝送線路７１ｂ，７２ｂは、ともに線路インピーダンス５０Ωの伝送線路が、幅０．５７５ｍｍのストリップラインで形成される。環状に形成された第１の伝送線路７１ｂに一端が接続された第２の伝送線路７２ｂは、ビアを介して裏面の接地パターンに接続されることで短絡接地部７３ｂを構成する。【０２１１】
図３６Ｃの一端短絡一端開放の１／４波長型の一様線路共振器７０ｃも線路インピーダンス５０Ωで、幅０．５７５ｍｍのストリップラインによって構成される。一様線路７１ｃの一端は、ビアを介して裏面の接地パターンに接続され短絡接地部７３ｃを構成する。【０２１２】
＜結果＞
図３６Ｂ及び図３６Ｃに示す寸法から明らかなように、本発明の１／４波長型伝送線路共振器７０ｂの共振器長は、２０．５ｍｍとなり、一様線路共振器７０ｃの共振器長の２９．０４ｍｍに対して、約７０％に短縮化された。なお、共振器の無負荷Ｑは、ともに１３７と同程度であり、共振器長の短縮にも関わらず、無負荷Ｑの劣化が見られない。【０２１３】
［１／２波長型伝送線路共振器の設計例］
図３７には、本発明が適用された１／２波長型伝送線路共振器の具体的な設計例を、従来のステップインピーダンス共振器の設計例とともに示す。図３７Ａには、本発明の１／２波長型伝送線路共振器８０ａの形状を示す平面図を、図３７Ｂには、１／２波長型伝送線路共振器８０ａよりも、さらに共振器長の短縮を図った１／２波長型伝送線路共振器８０ｂの平面図を示す。図３７Ｃには、両端開放の従来のステップインピーダンス構造の伝送線路共振器８０ｃの設計例の平面図を、大きさの比較のために示す。【０２１４】
以下では、上述した１／４波長型伝送線路共振器７０ｂ等と同じ誘電体基板を用い、マイクロストリップ線路構成で共振器を構成した。共振周波数も１ＧＨｚと同じにした。【０２１５】
図３７Ａに示す本発明の１／２波長型伝送線路共振器８０ａは、環状に形成された、第１の伝送線路８１ａ及び第２の伝送線路８２ａと、両端に、第１の伝送線路８１ａ及び第２の伝送線路８２ａを接続した第３の伝送線路８３aとを備えている。環状に形成された第１の伝送線路８１ａ及び第２の伝送線路８２ａは、線路インピーダンス２５Ωの伝送線路が、幅１．９１３ｍｍのストリップラインで形成される。環状に形成された第１の伝送線路８１ａ及び第２の伝送線路８２ａに接続する第３の伝送線路８３ａは、線路インピーダンス５０Ωの伝送線路が、幅０．５７５ｍｍのストリップラインで形成される。【０２１６】
図３７Ｂに示す本発明の１／２波長型伝送線路共振器８０ｂでは、線路インピーダンス２５Ωの伝送線路を用いた環状に形成された第１の伝送線路８１ｂ及び第２の伝送線路８２ｂの寄与分を大きくしたもので、この結果、第１及び第２の伝送線路８１ｂ，８２ｂを接続する線路インピーダンス５０Ωの伝送線路からなる第３の伝送線路８３ｂの線路長を短くすることができ、全体の共振器長を短くすることができた。【０２１７】
図３７Ｃに示す従来の両端開放のステップインピーダンス構造の伝送線路共振器８０ｃは、開放端の第１の伝送線路８１ｃ及び第２の伝送線路８２ｃを線路インピーダンス２５Ωとし、第１及び第２の伝送線路８１ｃ、８２ｃを接続する第３の伝送線路８３ｃを線路インピーダンス５０Ωの伝送線路で構成されている。このようなインピーダンス構成を取ることにより、共振器長は両端開放の一様線路共振器に比べ、短縮化が図られることは既に知られる通りである。【０２１８】
＜結果＞
図３７Ａ〜図３７Ｃに示す寸法から明らかなように、本発明の１／２波長型伝送線路共振器８０ａ，８０ｂは、従来のステップインピーダンス共振器８０ｃよりも、共振器長を大幅に短縮することができた。【０２１９】
両端開放のステップインピーダンス構造の伝送線路共振器８０ｃの共振器長が４４．０４ｍｍであるのに対して、本発明の１／２波長型伝送線路共振器８０ａの共振器長は、２７．０６ｍｍであり、さらに共振器長の短縮を図った１／２波長型伝送線路共振器８０ｂの共振器長は２４．５８ｍｍとなり、両端開放ステップインピーダンス構造の伝送線路共振器８０ｃに比べ、１／２波長型伝送線路共振器８０ａの場合で６１％、１／２波長型伝送線路共振器８０ｂの場合で５６％に短縮されている。なお、共振器の無負荷Ｑは、ともに１５０程度で、共振器長の短縮にもかかわらず、無負荷Ｑは同程度であった。また、両端開放の一様線路共振器の共振器長は、１／４波長一様線路共振器７０ｃの２倍の長さになるので、図３６Ｃに示した結果から、５８．０８ｍｍとなる。よって、両端開放の一様線路共振器の共振器長に比べ、本発明の１／２波長型伝送線路共振器８０ａでは、５６％、１／２波長型伝送線路共振器８０ｂでは、４２％に短縮されることになる。
【符号の説明】
【０２２０】
１〜１ｎ  伝送線路共振器、２〜２ｎ，１１ａ  第１の伝送線路、３〜３ｎ，１２ａ  第２の伝送線路、４，１３ａ  短絡接地部、５  誘電体基板、６〜６ｇ  第３の伝送線路、７ａ〜７ｃ  入力端子又は出力端子、８ａ〜８ｃ  結合電極、９  一様伝送線路、１０ａ，１０ｂ  従来のＳＩＲ、１５ａ  第１の入力接続端子、１５ｂ  第２の入力接続端子、１６  コンデンサ、２０〜２０ｂ，２２ａ，２２ｂ  帯域通過フィルタ、２２  分波器、２４  合成器、２６  帯域阻止フィルタ、２８  高域通過フィルタ、３０〜３０ｖ  伝送線路共振器、３１〜３１ｖ  第１の伝送線路、３２〜３２ｖ  第２の伝送線路、３３〜３３ｖ  第３の伝送線路、３４ｅ〜３４ｈ  第４の伝送線路、３５ｅ〜３５ｈ  第５の伝送線路、３７ａ〜３７ｄ  入力端子又は出力端子、３８ａ〜３８ｃ  結合電極、４０〜４０ｄ，４２ａ，４２ｂ  帯域通過フィルタ、４２  分波器、４４ａ，４４ｂ  合成器、４４ｃ  分配器、４６バランス型帯域通過フィルタ、４８  低域フィルタ、６１ａ  第１の入力接続端子、６１ｂ  第２の入力接続端子、６３  結合コンデンサ、６５  第１の接続電極、６６  第２の接続電極
【図１】
2013147152.tif 000011
【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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【国際調査報告】
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