(57)【要約】【課題】ポスト壁導波路を用いたフィルタ及び導波管を備えたフィルタ装置において、反射損失が低い帯域を広帯域化することである。【解決手段】フィルタ装置（１）は、広壁（１３，１４）と狭壁（１６）とを含むＰＰＷを用いたフィルタ（１１）と、第１及び第２の導波管（２１，３１）とを備えている。フィルタ（１１）は、広壁（導体層１３）に設けられた開口（１３ａ１又は１３ａ２）を貫通するとともに、端部（１８１，１９１）が基板（１２）の内部に位置する第１及び第２の柱状導体（ピン１８，１９）を備えている。第１及び第２の導波管（２１，３１）の各々は、第１及び第２の柱状導体（ピン１８，１９）が開口（２２ａ，２３ａ）を貫通するとともに、各柱状導体（ピン１８，１９）の端部（１８２，１９２）が導波管（２１，３１）の内部に位置するように配置されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体製の基板と、当該基板の両面をそれぞれ覆う第１の導体層及び第２の導体層からなる一対の広壁と、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなる狭壁とを含むポスト壁導波路を用いたフィルタと、導体製の管壁を有し、前記基板に沿って配置された第１の導波管及び第２の導波管とを備えたフィルタ装置であって、
前記フィルタは、
前記第１の導体層に設けられた第１の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第１の柱状導体と、
前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた第２の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第２の柱状導体とを更に備え、
前記第１の導波管は、当該第１の導波管の管壁に設けられた開口を前記第１の柱状導体が貫通するとともに、前記第１の柱状導体の他方の端部が当該第１の導波管の内部に位置するように配置されており、
前記第２の導波管は、当該第２の導波管の管壁に設けられた開口を前記第２の柱状導体が貫通するとともに、前記第２の柱状導体の他方の端部が当該第２の導波管の内部に位置するように配置されている、
ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々は、前記基板に埋め込まれるとともに一方の端部が前記基板の表面に至る第１部分と、前記基板から突出した第２部分とに分割されており、
前記第１部分と前記第２部分とは、導電性接続部材により接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々の前記第２部分は、誘電体製のブロックに埋め込まれているとともに、前記第１部分側の端部が前記ブロックの表面に至る、
ことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記第１の導波管の伝搬領域として機能する第１の筒状空間と、前記第２の導波管の伝搬領域として機能する第２の筒状空間と、前記フィルタを収容する凹部とが形成された金属製のハウジングと、
前記ハウジングとともに前記フィルタを挟持することによって当該フィルタを保持する樹脂基板と、を更に備え、
前記フィルタにおいて、前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた前記第２の開口は、前記第１の導体層に設けられており、
前記凹部と前記第１の筒状空間とは、その境界に設けられた第１の開口を介して連通し、
前記凹部と前記第２の筒状空間とは、その境界に設けられた第２の開口を介して連通し、
前記フィルタは、前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々の前記他方の端部が、それぞれ、前記第１の筒状空間及び前記第２の筒状空間の各々の内部に位置するとともに、前記境界に設けられた前記第１の開口及び前記第２の開口を前記第１の導体層が封止するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備え、
前記スカート部の高さは、前記スカート部と前記樹脂基板とが離間するように定められている、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備え、
前記スカート部の高さは、前記フィルタの前記第２の導体層と前記樹脂基板とが離間するように定められており、
前記第２の導体層と前記樹脂基板との間に介在する空隙には、樹脂材料が充填されている、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備え、
前記スカート部の高さは、前記フィルタの前記第２の導体層と前記樹脂基板とが離間するように定められており、
前記第２の導体層は、前記樹脂基板に対して複数の接続部材により接続されている、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
誘電体製の基板と、
当該基板の両面をそれぞれ覆う第１の導体層及び第２の導体層からなる一対の広壁と、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなる狭壁とを含むポスト壁導波路と、
前記第１の導体層に設けられた第１の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第１の柱状導体と、
前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた第２の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第２の柱状導体とを備えている、
ことを特徴とするフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ポスト壁導波路を用いたフィルタと２つの導波管とが結合したフィルタ装置に関する。また、導波管に対して結合可能なフィルタ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ミリ波帯で使用されるフィルタとしては、金属製の導波管を用いたタイプのフィルタが広く知られている。非特許文献１の図８には、その両端の各々に対して、断面が長方形である矩形導波路を結合可能なフィルタが記載されている。このフィルタは、金属塊を削り出すことによって形成された複数の共振器を備えている。隣接する共振器同士の境界には、共振器同士を電磁気的に結合させる結合窓が形成されている。このように複数の共振器を結合することによって構成されたフィルタのことを共振器結合型のフィルタと呼ぶ。
【０００３】
このフィルタの特性は、各共振器の共振周波数と、各共振器間の結合係数とに依存している。ここで、共振周波数は、各共振器のサイズにより定まる物理量であり、結合係数は、結合窓のサイズにより定まる物理量である。したがって、非特許文献１に記載のフィルタの特性は、フィルタ自身のサイズに強く依存している。
【０００４】
このため、非特許文献１に記載のフィルタの特性は、外部環境の温度が変化した場合に、その温度変化に応じて変動する。換言すれば、非特許文献１に記載のフィルタは、温度依存性が高いフィルタである。フィルタの特性が変動した場合、本来は反射すべき帯域に含まれる電磁波を透過することになる。したがって、非特許文献１に記載のフィルタは、温度変化が激しい環境において用いるためには適していない。
【０００５】
特性の温度依存性が少ないフィルタの一例としては、非特許文献２に記載のフィルタが挙げられる。非特許文献２に記載のフィルタは、ポスト壁導波路（Post-wall waveguide：ＰＷＷ）により構成された共振器結合型のフィルタである。このフィルタが含むＰＷＷにおいては、誘電体製の基板の両面に形成された一対の導体層と、前記基板の内部に柵状に配置された複数の導体ポストからなるポスト壁とにより囲まれた断面形状が長方形である領域が、電磁波を伝搬する伝搬領域として機能する。
【０００６】
なお、ＰＷＷを構成する基板の厚さが薄いため、伝搬領域の断面における一対の導体層の幅は、当該断面におけるポスト壁の高さ（基板の厚さと等しい）を上回る。したがって、ＰＷＷにおいて、一対の導体層のことを一対の広壁ともよび、ポスト壁のことを狭壁とも呼ぶ。一対の広壁の法線に平行な方向を上下方向と称し、電磁波の伝搬方向に平行な方向を前後方向と称し、上下方向及び前後方向の各々に直交する方向を左右方向と称した場合に、一対の広壁は、伝搬領域を上下方向から挟み込み、狭壁は、伝搬領域を前後方向及び左右方向から挟み込む。なお、狭壁のうち伝搬領域を左右方向から挟み込む部分を側壁とも称し、狭壁のうち伝搬領域を前後方向から挟み込む部分をショート壁とも称する。
【０００７】
非特許文献２に記載のフィルタは、基板を構成する誘電体材料として石英ガラスを採用している。石英ガラスは、金属と比較して小さな線膨張係数を有する。そのため、外部環境の温度が大きく変化するような場合（例えば−２５℃以上１００℃以下の範囲内で変化する場合）、フィルタ自身のサイズは、非特許文献１に記載のフィルタと比較して変化量が小さい。そのため、このフィルタの特性は、非特許文献１に記載のフィルタと比較して温度依存性が低い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１５−８０１００号公報（２０１５年４月２３日公開）
【特許文献２】特開２０１５−２２６１０９号公報（２０１５年１２月１４日公開）
【特許文献３】特開２０１６−６９１８号公報（２０１６年１月１４日公開）
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】”マイクロ波フィルタの技術と応用”, 吉田和明, 日本無線技法 No.64 2013年12月.
【非特許文献２】Y. Uemichi, et. al, "Compact and low-loss bandpass filter realized in silica-based post-wall waveguide for 60-GHz applications", IEEE MTT-S IMS, May 2015.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
フィルタは、透過する電磁波の中心周波数及び帯域幅を制限するパッシブデバイスである。しかし、フィルタと導波管との結合部には、反射損失が広い帯域に亘って抑制されていることが求められる。なぜなら、電磁波の帯域を制限するのは、あくまでもフィルタであり、フィルタと導波管との結合部において帯域幅が制限されることは好ましくないためである。
【００１１】
しかしながら、非特許文献２に記載のフィルタには、導波管と接続した場合の反射損失が大きくなりやすく、反射損失が低い帯域幅を広帯域化することが難しいという課題がある。この課題について、以下に説明する。
【００１２】
特許文献１〜３には、以下に説明するように、ＰＷＷの一方の端部に対して導波管が結合された伝送線路が記載されている。これらの伝送線路は、非特許文献２に記載のフィルタと導波管とを結合する構成として利用できる。
【００１３】
特許文献１の図１〜図４に記載の伝送線路（特許文献１では接続構造と記載）では、ＰＷＷのショート壁を省略することによって結合窓が設けられているとともに、導波管のショート壁（特許文献１では閉鎖壁と記載）の一部が開放されている。この伝送線路では、ＰＷＷの結合窓に、導波管のショート壁の開放された部分を突き合わせることによって、ＰＷＷと導波管とを結合する。
【００１４】
特許文献２の図１〜図３に記載の伝送線路（特許文献２では伝送モード変換装置と記載）では、基板の一方の表面に形成された導体層を共有するように、ＰＷＷと導波管とが配置されている。この導体層は、ＰＷＷの一方の広壁としても機能するし、導波管の一方の広壁としても機能する（図３参照）。ＰＷＷと導波管とで共有するこの広壁には、長方形の結合窓が４つ設けられている。この伝送線路では、これら４つの結合窓を介して、ＰＷＷと導波管とが結合している。
【００１５】
特許文献３の図１及び図２に記載の伝送線路では、ＰＷＷの一方の広壁に結合窓が設けられているとともに、導波管のショート壁が開放されている。この伝送線路では、結合窓が形成されたＰＷＷの広壁部分と、導波管のショート壁が開放された断面とをつき合わせることによって、ＰＷＷと導波管とを結合する。
【００１６】
また、特許文献１〜３に記載の伝送線路では、ＰＷＷの導波管が接続される側の端部と逆側の端部に結合させる平面伝送路として信号線及びグランド層からなるマイクロストリップ線路（Micro Strip Line：ＭＳＬ）を採用している。これらの伝送線路は、ＰＷＷの内部を伝搬するモードをＭＳＬの内部を伝搬するモードに変換する柱状導体（例えば特許文献３では給電ピンと記載）を備えている。この柱状導体は、ＰＷＷと導波管とを結合する。
【００１７】
フィルタと導波管とを結合する伝送線路として用いる場合、上述した特許文献１〜３に記載されたような伝送線路には、広帯域（例えばＥバンドで運用する場合であれば７１ＧＨｚ以上８６ＧＨｚ以下）に亘って反射損失が低いこと（例えば反射損失が−１５ｄＢ以下であること）が求められる。
【００１８】
例えば−１５ｄＢを反射損失の判定閾値とした場合、特許文献１〜３に記載の各伝送線路の帯域幅は、いずれも１０ＧＨｚ未満であった（特許文献１の図９、特許文献２の図１３、及び特許文献３の図４参照）。これらの帯域幅はフィルタと導波管とを結合する伝送線路として十分とは言えず、従来の伝送線路には、その帯域を広帯域化する余地がある。
【００１９】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ＰＷＷを用いたフィルタと、当該フィルタに結合される導波管とを備えたフィルタ装置において、反射損失が低い帯域を広帯域化することである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るフィルタ装置は、誘電体製の基板と、当該基板の両面をそれぞれ覆う第１の導体層及び第２の導体層からなる一対の広壁と、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなる狭壁とを含むポスト壁導波路を用いたフィルタと、導体製の管壁を有し、前記基板に沿って配置された第１の導波管及び第２の導波管とを備えたフィルタ装置である。
【００２１】
前記フィルタは、前記第１の導体層に設けられた第１の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第１の柱状導体と、前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた第２の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第２の柱状導体とを更に備えている。
【００２２】
前記第１の導波管は、当該第１の導波管の管壁に設けられた開口を前記第１の柱状導体が貫通するとともに、前記第１の柱状導体の他方の端部が当該第１の導波管の内部に位置するように配置されており、前記第２の導波管は、当該第２の導波管の管壁に設けられた開口を前記第２の柱状導体が貫通するとともに、前記第２の柱状導体の他方の端部が当該第２の導波管の内部に位置するように配置されている。
【００２３】
上記の構成によれば、フィルタ装置と第１の導波管とは、フィルタ装置を構成するポスト壁導波路の一方の広壁を構成する第１の導体層に設けられた第１の開口を貫通する第１の柱状導体を介して、互いに電磁気的に結合されている。同様に、フィルタ装置と第２の導波管とは、第１の導体層又は第２の導体層に設けられた第２の開口を貫通する第２の柱状導体を介して、互いに電磁気的に結合されている。
【００２４】
第１の柱状導体及び第２の柱状導体は、従来の伝送装置においてポスト壁導波路と導波管とを結合させていた結合窓と比較して、幅広い帯域に亘ってポスト壁導波路と導波管との結合部における反射損失を低減することができる。したがって、本フィルタ装置は、従来の伝送線路を用いてフィルタ装置と導波管とを結合した場合と比較して、反射損失が低い帯域を広帯域化することができる。
【００２５】
また、本発明の一態様に係るフィルタ装置において、前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々は、前記基板に埋め込まれるとともに一方の端部が前記基板の表面に至る第１部分と、前記基板から突出した第２部分とに分割されており、  前記第１部分と前記第２部分とは、導電性接続部材により接続されている、ことが好ましい。
【００２６】
本伝送線路の柱状導体は、上述したように第１部分と第２部分とに分割されている。基板に埋め込まれるとともに一方の端部が基板の表面に露出した第１部分は、ポスト壁と同様の方法を用いて作成することができる。そのうで、導電性接続部材を用いて第２部分を第１部分に接続することによって柱状導体は、形成される。
【００２７】
このような製造方法を用いて製造することができるので、柱状導体が１つの部材からなる場合と比較して、本伝送線路は、容易に製造することができる。
【００２８】
また、本発明の一態様に係るフィルタ装置において、前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々の前記第２部分は、誘電体製のブロックに埋め込まれているとともに、前記第１部分側の端部が前記ブロックの表面に至る、ことが好ましい。
【００２９】
上記の構成によれば、第２部分を第１部分に接続する場合に、第２部分の取り扱いが容易になる。したがって、第２の部分がブロックに埋め込まれていない場合と比較して、本伝送線路は、更に容易に製造することができる。
【００３０】
また、本発明の一態様に係るフィルタ装置は、前記第１の導波管の伝搬領域として機能する第１の筒状空間と、前記第２の導波管の伝搬領域として機能する第２の筒状空間と、前記フィルタを収容する凹部とが形成された金属製のハウジングと、前記ハウジングとともに前記フィルタを挟持することによって当該フィルタを保持する樹脂基板と、を更に備えている。
【００３１】
前記フィルタにおいて、前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた前記第２の開口は、前記第１の導体層に設けられている。
【００３２】
前記凹部と前記第１の筒状空間とは、その境界に設けられた第１の開口を介して連通し、前記凹部と前記第２の筒状空間とは、その境界に設けられた第２の開口を介して連通している。
【００３３】
前記フィルタは、前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々の前記他方の端部が、それぞれ、前記第１の筒状空間及び前記第２の筒状空間の各々の内部に位置するとともに、前記境界に設けられた前記第１の開口及び前記第２の開口を前記第１の導体層が封止するように配置されている、ことが好ましい。
【００３４】
上記の構成によれば、フィルタ装置は、ハウジングと樹脂基板とを用いて挟持されている。したがって、フィルタ装置と導波管との相対位置を確実に保持することができるため、フィルタ装置と導波管との結合部において生じ得る反射損失が揺らぐことを抑制できる。したがって、本フィルタは、従来の伝送線路を用いてフィルタ装置と導波管とを結合した場合と比較して、反射損失が低い帯域を確実に広帯域化することができる。
【００３５】
また、本発明の一態様に係るフィルタ装置は、前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備えている。
【００３６】
前記スカート部の高さは、前記スカート部と前記樹脂基板とが離間するように定められている、ことが好ましい。
【００３７】
上記の構成によれば、樹脂基板とハウジングとを接続する場合に、樹脂基板及びハウジングの各々は、フィルタを挟み込む方向に加圧される。スカート部と樹脂基板とが離間するようにスカート部の高さが定められていることにより、フィルタは、ハウジングに近づく方向に向かって押される。したがって、フィルタの第１の導体層とハウジングの凹部との界面に空隙が生じることを防止できる。
【００３８】
また、本発明の一態様に係るフィルタ装置は、前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備えている。
【００３９】
前記スカート部の高さは、前記フィルタの前記第２の導体層と前記樹脂基板とが離間するように定められており、前記第２の導体層と前記樹脂基板との間に介在する空隙には、樹脂材料が充填されていることが好ましい。
【００４０】
前記フィルタの前記第２の導体層と前記樹脂基板との間に介在する空隙に樹脂材料を充填することによって、樹脂材料がフィルタ装置をハウジングに近づく方向に押される。したがって、フィルタの第１の導体層とハウジングの凹部との界面に空隙が生じることを防止できる。
【００４１】
また、本発明の一態様に係るフィルタ装置は、前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備えている。
【００４２】
前記スカート部の高さは、前記フィルタの前記第２の導体層と前記樹脂基板とが離間するように定められており、前記第２の導体層は、前記樹脂基板に対して複数の接続部材により接続されている、ことが好ましい。
【００４３】
このように、フィルタ装置と樹脂基板とは、複数の接続部材により接続されていてもよい。この構成によれば、樹脂基板に対してフィルタ装置を強固に固定することができる。
【００４４】
上記の課題を解決するために、本発明の一実施形態に係るフィルタは、誘電体製の基板と、当該基板の両面をそれぞれ覆う第１の導体層及び第２の導体層からなる一対の広壁と、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなる狭壁とを含むポスト壁導波路と、前記第１の導体層に設けられた第１の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第１の柱状導体と、前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた第２の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第２の柱状導体とを備えている。
【００４５】
上記の構成によれば、導波管の管壁に開口を設けられた第１の導波管及び第２の導波管を用いることによって、フィルタとこれらの導波管とを容易に結合させることができる。具体的には、（１）第１の導波管の管壁に設けられている第１の開口を第１の柱状導体が貫通するとともに、第１の柱状導体の他方の端部が第１の導波管の内部に位置するように第１の導波管を配置し、（２）第２の導波管の管壁に設けられている第２の開口を第２の柱状導体が貫通するとともに、第２の柱状導体の他方の端部が第２の導波管の内部に位置するように第２の導波管を配置することによって、フィルタとこれらの導波管とを容易に結合させることができる。
【００４６】
このようにして実現されたフィルタと導波管との結合部は、本発明の一態様に係るフィルタ装置の場合と同様に、広い帯域幅に亘って反射損失を抑制することができる。
【発明の効果】
【００４７】
本発明の一態様に係る伝送線路によれば、反射損失が低い帯域を広帯域化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るフィルタ装置の一部を分解した分解斜視図である。
【図２】図１に示したフィルタ装置が備えているＰＷＷ−導波管変換部の断面図である。
【図３】（ａ）は、図２に示したＰＷＷ−導波管変換部の変形例を備えた伝送線路の断面図である。（ｂ）は、（ａ）に示したＰＷＷ−導波管変換部の拡大断面図である。
【図４】（ａ）は、本発明の第１の実施例であるフィルタ装置が備えているＰＷＷ−導波管変換部の反射特性及び透過特性を示すグラフである。（ｂ）は、本発明の第２の実施例であるフィルタ装置が備えているＰＷＷ−導波管変換部の反射特性及び透過特性を示すグラフである。
【図５】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第２の実施形態に係るフィルタ装置の断面図である。
【図６】図５に示したフィルタ装置の第１の変形例の断面図である。
【図７】図５に示したフィルタ装置の第２の変形例の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４９】
本発明の一態様に係るフィルタ装置は、ポスト壁導波路（Post-wall waveguide：ＰＷＷ）により構成されたフィルタと、２つの導波管（第１の導波管及び第２の導波管）とを結合させたことによって得られるフィルタ装置である。本フィルタ装置において、フィルタは、第１の導波管と第２の導波管との間に介在する。
【００５０】
本発明の一態様に係るフィルタ装置は、Ｅバンド（７０ＧＨｚ以上９０ＧＨｚ以下の帯域）において運用することを想定している。また、本発明の一態様に係るフィルタ装置は、温度が−２５℃以上１００℃以下である外部環境において運用することを想定している。
【００５１】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係るフィルタ装置について、図１及び図２を参照して説明する。図１は、本実施形態に係るフィルタ装置１の分解斜視図である。図２は、フィルタ装置１が備えているＰＷＷ−導波管変換部の断面図である。
【００５２】
フィルタ装置１において、フィルタ１１、導波管２１、及び導波管３１の各々は、それぞれの内部における電磁波の伝搬方向が互いに沿うように（好ましくは平行になるように）配置されている。図１及び図２に示した直交座標系は、ｙ軸がフィルタ１１、導波管２１、及び導波管３１の各々の内部における電磁波の伝搬方向に設定されており、ｚ軸が基板１２の表面の法線方向に設定されており、ｘ軸は、ｙ軸及びｚ軸の各々に直交する方向に設定されている。
【００５３】
なお、本明細書においては、図１のように配置したフィルタ装置１の向きに従い、ｚ軸正（負）方向を上（下）方向と呼び、ｘ軸正（負）方向を左（右）方向と呼び、ｙ軸正（負）方向を前（後）方向と呼ぶ。また、方向の向きを規定しない場合には、ｚ軸方向を上下方向と呼び、ｘ軸方向を左右方向と呼び、ｙ軸方向を前後方向と呼ぶ。
【００５４】
図１に示すように、フィルタ装置１は、ＰＷＷにより構成されたフィルタ１１と、導波管２１と、導波管３１とを備えている。導波管２１及び導波管３１の各々は、請求の範囲に記載の第１の導波管及び第２の導波管である。
【００５５】
（フィルタ１１）
フィルタ１１は、誘電体製（本実施形態では石英ガラス製）である基板１２の両面に、それぞれ、導体層１３と導体層１４とが形成された積層基板である。導体層１３及び導体層１４の各々は、それぞれ、請求の範囲に記載の第１の導体層及び第２の導体層である。なお、基板１２は、誘電体製であればよく、基板１２を構成する誘電体は、比誘電率や加工性などを考慮して適宜選択すればよい。
【００５６】
基板１２の内部には、複数の導体ポスト１６１ｉ，１６２ｉ，１６３ｊ，１６４ｊ（ｉ，ｊは、任意の正の整数）を柵状に配列することによって得られるポスト壁が形成されている（図１参照）。
【００５７】
複数の導体ポスト１６１ｉ，１６２ｉ，１６３ｊ，１６４ｊは、基板１２のおもて面からうら面まで貫通したビアを基板１２に形成したうえで、金属などの導電体をそのビア内部に充填あるいはそのビア内面に堆積することによって得られる。複数の導体ポスト１６１ｉ，１６２ｉ，１６３ｊ，１６４ｊは、何れも、導体層１３と導体層１４とを導通している。なお、導体ポスト１６１ｉ，１６２ｉ，１６３ｊ，１６４ｊの直径は動作帯域に応じて適宜設定すればよい。本実施形態においては、その直径は、１００μｍである。また、隣接する導体ポスト１６１ｉ，１６２ｉ，１６３ｊ，１６４ｊ同士の間隔は、直径と同じく１００μｍである。
【００５８】
複数の導体ポスト１６１ｉを所定の周期で柵状に配列することによって得られたポスト壁である側壁１６１は、その周期に対応する帯域の電磁波を反射する一種の導体壁として機能する。
【００５９】
同様に、複数の導体ポスト１６２ｉによって得られたポスト壁は、側壁１６２を構成し、複数の導体ポスト１６３ｊによって得られたポスト壁は、ショート壁１６３を構成し、複数の導体ポスト１６４ｊによって得られたポスト壁は、ショート壁１６４を構成する。また、側壁１６１，１６２と、ショート壁１６３，１６４とをまとめて狭壁１６と呼ぶ。図１に示した仮想線（二点鎖線）により表される平面の各々は、複数の導体ポスト１６１ｉ，１６２ｉ，１６３ｊ，１６４ｊの中心軸を含む仮想的な平面であり、側壁１６１，１６２及びショート壁１６３，１６４の各々によって仮想的に実現される導体壁を模式的に表す平面である。
【００６０】
なお、図１においては、後述するＰＷＷ−導波管変換部の構成を見やすくするために、導体ポスト１６１ｉ，１６２ｉ，１６３ｊ，１６４ｊの一部を省略して図示している。
【００６１】
図１に示すように、狭壁１６は、形状が直方体である領域を前後左右から挟み込む。また、一対の広壁である導体層１３及び導体層１４は、この形状が直方体である領域を上下方向から挟み込む。電磁波は、この形状が直方体である領域を伝搬領域として、伝搬領域内をｙ軸方向に向かって伝搬する。このように、ＰＷＷは、一対の広壁と狭壁とにより構成されている。
【００６２】
本実施形態において、上述した直方体の伝搬領域は、隔壁１７１，１７２，１７３によって４つの共振器１１ａ、共振器１１ｂ、共振器１１ｃ、及び共振器１１ｄに分割されている。なお、隔壁１７１，１７２，１７３は、狭壁１６と同様にポスト壁により構成されている。
【００６３】
隔壁１７１を構成する導体ポストのうち、隔壁１７１の中央近傍に位置する導体ポストは、形成されていない。このように、ポスト壁の一部を構成する導体ポストの一部を形成しないことによって、その部分は、隣接する共振器１１ａと共振器１１ｂとを電磁気的に結合する結合窓１７１ａとして機能する。
【００６４】
同様に、隔壁１７２の中央近傍に設けられた結合窓１７２ａは、共振器１１ｂと共振器１１ｃとを結合し、隔壁１７３の中央近傍に設けられた結合窓１７３ａは、共振器１１ｃと共振器１１ｄとを結合する。
【００６５】
このように共振器１１ａ〜１１ｄを電磁気的に結合することによって構成されたフィルタ１１は、共振器結合型のフィルタである。
【００６６】
（導波管２１）
導波管２１は、導体製（本実施形態では真鍮の表面に金メッキ処理を施したもの）である。図１に示すように、導波管２１は、断面が長方形である管壁２２と、管壁２２の端部（ｙ軸負方向側の端部）を封じるショート壁２３とにより構成されている。すなわち、導波管２１は、矩形導波管である。管壁２２は、一対の広壁である広壁２２１及び広壁２２２と、一対の狭壁である狭壁２２３及び狭壁２２４とからなる。
【００６７】
一対の広壁のうち、フィルタ１１側（ｚ軸負方向側）に位置する広壁２２２には、後述するピン１８よりも直径が大きい開口２２ａが設けられている。
【００６８】
フィルタ１１と導波管２１とを結合させるためには、図１に示した分解状態から導波管２１をフィルタ１１に向かってｚ軸負方向に近づけていき、ピン１８が開口２２ａを貫通し、広壁２２２の下面が導体層１３の上面に対して隙間なく密着するように、導波管２１をフィルタ１１の上に配置する。
【００６９】
このように構成されたフィルタ装置１において、導波管２１は、ピン１８を介してフィルタ１１に対して電磁気的に結合される。したがって、ピン１８は、ＰＷＷにより構成されたフィルタ１１と導波管とを結合するＰＷＷ−導波管変換部である。ＰＷＷ−導波管変換部の詳細については、図２を参照して後述する。
【００７０】
本実施形態において、導波管２１のショート壁２３と逆側の端部（ｙ軸正方向側の端部）は、基板１２のｙ軸正方向側の端面と面一になるように切り落とされている。しかし、導波管２１のｙ軸正方向側端部は、切り落とされることなくｙ軸正方向側に向かって更に延伸されていてもよい。また、図７を参照して後述するように、導波管２１のｙ軸正方向側端部には、アンテナなど導波管を用いて結合することが好ましいデバイスが結合されていてもよい。
【００７１】
なお、本実施形態において導波管２１は、その内部を中空構造のままとしている。しかし、導波管２１の内部には、比誘電率を調整するための誘電体粒子が充填されていてもよい。
【００７２】
（導波管３１）
導波管３１は、導波管２１と同一の構成を有する。すなわち、導波管３１は、管壁３２と、ショート壁３３とにより構成されている。また、管壁３２は、一対の広壁である広壁３２１及び広壁３２２と、一対の狭壁である狭壁３２３及び狭壁３２４とからなる。また、広壁３２２には、後述するピン１９よりも直径が大きい開口３２ａが設けられている。
【００７３】
導波管２１は、ショート壁２３がｙ軸負方向側に位置するように、フィルタ１１の上に配置されている。しかし、導波管３１は、導波管２１と逆向きに、すなわち、ショート壁３３がｙ軸正方向側に位置するように、フィルタ１１の上に配置されている。
【００７４】
導波管３１は、ピン１９を介してフィルタ１１に対して電磁気的に結合されている。したがって、ピン１９は、ピン１８と同じくＰＷＷ−導波管変換部である。ＰＷＷ−導波管変換部の詳細については、図２を参照して後述する。
【００７５】
（ＰＷＷ−導波管変換部）
フィルタ装置１は、フィルタ１１と導波管２１とが結合された第１のＰＷＷ−導波管変換部と、フィルタ１１と導波管３１とが結合された第２のＰＷＷ−導波管変換部とを含む。第１のＰＷＷ−導波管変換部と、第２のＰＷＷ−導波管変換部とは、同一の構成を有する。そこで、本実施形態では、第１のＰＷＷ−導波管変換部を例として用い、フィルタ装置１が含むＰＷＷ−導波管変換部について説明する。
【００７６】
図１に示したＡ−Ａ’線に沿った断面（ｙｚ平面に沿った断面）の断面矢視図を図２に示す。図２は、ピン１８の近傍の断面図である。
【００７７】
図２に示すように、フィルタ１１の伝搬領域内の導体ポスト１６３ｊ（ショート壁１６３を構成する導体ポスト）近傍において、導体層１３の一部はリング状に切り抜かれている。その結果、導体層１３には開口１３ａ１が設けられ、その内側には、開口１３ａ１と同心円状のランド１３１（図１には図示していない）が形成される。また、ランド１３１の中心近傍（好ましくは中心）には、円形の開口が設けられており、そのうえで、基板１２には、この開口に連通し、基板１２の表面（ｚ軸正方向側の表面）から基板１２の内部に至る、円柱状の細孔が設けられている。図２に示すように、この細孔は、非貫通孔である。
【００７８】
上述したランド１３１の開口及び細孔に、金属製のピン１８（請求の範囲に記載の柱状導体）差し込むことによって、ピン１８は、基板１２に対して固定される。このように基板１２に対して差し込まれたピン１８は、開口１３ａ１を貫通するとともに、その下側の端部１８１（請求の範囲に記載の一方の端部）が基板１２の内部、すなわち、フィルタ１１の伝搬領域に位置する。また、このように固定されたピン１８は、その上側の端部１８２（請求の範囲に記載の他方の端部）が導波管２１の内部、すなわち導波管２１の伝搬領域に位置する。
【００７９】
ピン１８において、直径、長さ（ｚ軸方向に沿った長さ）、基板１２に差し込まれている部分の長さ、及び、基板１２の表面から突出している部分の長さは、それぞれ、反射損失を最適化するための設計パラメータとして利用できる。例えば、本実施形態では、ピン１８の直径として１８０μｍを採用している。
【００８０】
なお、ピン１８の端部１８２は、広壁２２１と導通してはならない。ピン１８の基板１２から突出した部分の長さは、端部１８２が広壁２２１に接触しない範囲内で調整可能である。
【００８１】
フィルタ１１の伝搬領域をｙ軸正方向に向かって伝搬する電磁波が存在する場合に、ピン１８の基板１２に差し込まれた部分は、フィルタ１１の伝搬領域を伝搬してきた電磁波を吸い込み、ピン１８の基板１２から突出した部分は、導波管２１の伝搬領域にその電磁波を放射する。導波管２１の伝搬領域をｙ軸負方向に向かって伝搬する電磁波が存在する場合にも同様に、ピン１８は、基板１２から突出した部分が導波管２１の伝搬領域から電磁波を吸い込み、基板１２に差し込まれた部分がフィルタ１１の伝搬領域にその伝播を放射する。したがって、ピン１８は、ＰＷＷ−導波管変換部として機能する。
【００８２】
以上のように、ピン１８は、フィルタ１１の伝搬領域を伝搬するモードと導波管２１の伝搬領域を伝搬するモードとを電磁気的に結合する。ピン１８によるフィルタ１１と導波管２１との結合は、従来の結合窓を用いた結合と比較して、広い帯域に亘っている。したがって、ピン１８を備えたフィルタ装置１は、従来の伝送装置と比較して、幅広い帯域に亘ってフィルタ１１と導波管２１との結合部における反射損失を低減することができる。したがって、フィルタ装置１は、従来の伝送線路と比較して、反射損失が低い帯域を広帯域化することができる。
【００８３】
なお、図１及び図２に示したフィルタ１１は、上述したように管壁２２に開口２２ａを設けられた導波管２１、及び、管壁３２に開口３２ａを設けられた導波管３１を用いることによって、導波管２１及び導波管３１と容易に結合させることができる。具体的には、導波管２１に設けられている開口２２ａをピン１８が貫通するとともに、ピン１８の端部１８２が導波管２１の内部に位置するように導波管２１を配置することによって、フィルタ１１と導波管２１とを結合させることができる。フィルタ１１と導波管３１との結合についても同様である。
【００８４】
このようにして実現されたフィルタ１１と導波管２１との結合部は、広い帯域に亘って反射損失を抑制することができる。同様に、このようにして実現されたフィルタ１１と導波管３１との結合部は、広い帯域に亘って反射損失を抑制することができる。したがって、フィルタ１１も本発明の技術的な範疇に含まれる。
【００８５】
〔ピン１８の変形例〕
ピン１８の変形例であるピン１１８について、図３を参照して説明する。図３の（ａ）は、ピン１１８を備えたフィルタ装置１の断面図である。図３の（ｂ）は、ピン１１８の拡大断面図である。なお、本実施形態ではピン１１８を例として変形例について説明している。しかし、当然のことながらピン１８を変形することによって得られたピン１１８の構成を、ピン１９の変形例として採用することもできる。フィルタ装置１が含む第１のＰＷＷ−導波管変換部としてピン１１８を採用する場合には、第２のＰＷＷ−導波管変換部としてピン１９の変形例を採用することが好ましい。
【００８６】
図３に示したフィルタ装置１においては、図１及び図２に示したフィルタ装置１が備えていたピン１８をピン１１８に変更するとともに、図１及び図２に示したフィルタ装置１が備えていた導波管２１を導波管１２１に変更している。本変形例では、図１及び図２に示したフィルタ装置１と比較して、図３に示したフィルタ装置１が異なる構成についてのみ説明する。
【００８７】
ピン１１８は、第１部分であるブラインドビア１１８ａと、第２部分であるブラインドビア１１８ｂとに分割されている。
【００８８】
ブラインドビア１１８ａは、以下のように構成されている。フィルタ１１の伝搬領域内の導体ポスト１６３ｊ近傍には、開口１３ａ１が設けられている。開口１３ａ１の内側にはランド１３１が形成されている。更に、ランド１３１の中心近傍（好ましくは中心）には、円柱状の細孔が設けられている。この細孔は、非貫通孔である。金属などの導電体をこの非貫通孔の内部に充填あるいはこの非貫通孔の内面に堆積することによって、ブラインドビア１１８ａが得られる。ブラインドビア１１８ａは、その下側の端部（請求の範囲に記載の一方の端部）が基板１２の内部、すなわち、フィルタ１１の伝搬領域に位置する。また、ブラインドビア１１８ａの上側の端部（請求の範囲に記載の他方の端部）は、ランド１３１と導通している。
【００８９】
ブラインドビア１１８ｂは、誘電体製（本実施形態では石英ガラス製）のブロック１１９に埋め込まれており、上側の端部１１８ｂ１（ｚ軸正方向側の端部）がブロック１１９の内部に位置し、下側の端部１１８ｂ２（ｚ軸負方向側の端部）がブロック１１９の表面に至る。
【００９０】
ブラインドビア１１８ｂは、次のように製造することができる。ブロック１１９としては、厚さが導波管１２１の広壁１２２１と広壁１２２２との間隔を下回るとともに、一方の表面（図３ではｚ軸負方向側の表面）に導体層１２０が形成された誘電体製（本実施形態では石英ガラス製）の基板を用いる。その導体層１２０が形成された基板には、複数のブラインドビアをマトリクス状に形成する。そのうえで、複数のブラインドビアが形成された基板をサイコロ状に切り出すことによって、ブラインドビア１１８ｂが形成されたブロック１１９が得られる。そのうえで、導体層１２０の一部をリング状に切り抜くことによって、ブロック１１９の表面には、ブラインドビア１１８ｂと導通したランド１２０１と、ランド１２０１と離間しつつランド１２０１を取り囲む導体層１２０とが形成される。
【００９１】
図３の（ｂ）に示すように、ランド１２０１は、ランド１３１に対してバンプＢ１を用いて接続されている。導体層１２０は、導体層１３に対してバンプＢ２，Ｂ３を用いて接続されている。バンプＢ１〜Ｂ３は、導電性接続部材の一態様であり、金属製の球状部材の表面に半田層を形成したものである。このようにして、ブラインドビア１１８ｂは、ブラインドビア１１８ａに接続・固定されている。
【００９２】
ここで、反射損失をできるだけ抑制するために、ブラインドビア１１８ａの中心軸とブラインドビア１１８ｂの中心軸とが同軸となる（一致する）ことが好ましい。
【００９３】
導電性接続部材としては、バンプの他に半田や、導電性接着剤（例えば銀ペースト）などを用いてもよい。ただし、導電性接続部材として直径が揃ったバンプＢ１〜Ｂ３を採用することによって、導体層１３が形成されている基板１２の表面と、導体層１２０が形成されているブロック１１９の表面との平行度を容易に高めることができる。したがって、ブラインドビア１１８ａの中心軸とブラインドビア１１８ｂの中心軸とが平行な状態でブラインドビア１１８ａとブラインドビア１１８ｂとを接続することが容易である。
【００９４】
ピン１８の場合、基板１２の所定の位置に所定の直径（例えば１８０μｍ）を有する円柱状の細孔を予め設けておき、その細孔にピン１８を差し込むことによってピン１８を基板１２に固定する。この場合、細孔の直径を精度よく形成する必要がある。所定の直径は一定の幅（公差）をもって定められているものの、設けられた細孔の直径が所定の直径を下回った場合には、ピン１８を基板に差し込むことができないし、設けられた細孔の直径が所定の直径を上回る場合には、ピン１８を基板に対してしっかり固定することができない。
【００９５】
また、ピン１８は、非常に細い柱状導体であるため、細孔に差し込むときに屈曲しやすい。したがって、ピン１８を基板１２に差し込む作業には、人間が手で実施する場合でも、機械により制御されたマニピュレーターを用いて実施する場合であっても、高い精度が要求される。
【００９６】
一方、ピン１１８の場合、バンプＢ１〜Ｂ３などの導電性接続部材を用いて、ブラインドビア１１８ａとブラインドビア１１８ｂとを容易に且つ精度よく接続することができる。したがって、ピン１１８を備えたフィルタ装置１は、ピン１８を備えたフィルタ装置１と比較して、容易に製造することができる。
【００９７】
また、第２部分であるブラインドビア１１８ｂがブロック１１９に埋め込まれていることによって、第２部分が単なる柱状導体である場合（ブロック１１９に埋め込まれていない場合）と比較して、取り扱いが容易になる。したがって、ピン１１８を備えたフィルタ装置１は、更に容易に製造することができる。
【００９８】
なお、ピン１１８がブロック１１９に埋め込まれていることに伴い、導波管１２１の広壁１２２２に設けられた開口１２２ａ（図３の（ａ）参照）のサイズを、開口２２ａ（図２参照）よりも拡大している。具体的には、伝送線路１を平面視した場合に、開口１２２ａがブロック１１９を包含するように開口１２２ａのサイズを拡大している。この構成によれば、ピン１１８がブロック１１９に埋め込まれている場合であっても、導波管２１を所定の位置に容易に配置することができる。
【００９９】
〔実施例〕
（第１の実施例）
本発明の第１の実施例として、図２に示したフィルタ装置１が備えているＰＷＷ−導波管変換部の構成を用いて反射特性及び透過特性を計算した。第１の実施例は、ＰＷＷ−導波管変換部としてピン１８を採用している。第１の実施例では、ピン１８の設計パラメータを以下のように定めた。
【０１００】
直径：１８０μｍ
基板１２に差し込まれている部分の長さ：４２０μｍ
基板１２から突出している部分の長さ：７００μｍ
（第２の実施例）
また、本発明の第２の実施例として、図３に示したフィルタ装置１が備えているＰＷＷ−導波管変換部の構成を用いて反射特性及び透過特性を計算した。第２の実施例は、ＰＷＷ−導波管変換部としてピン１１８を採用している。
【０１０１】
・ブラインドビア１１８ａ
直径：１００μｍ
長さ：４２０μｍ
・ブラインドビア１１８ｂ
直径：１００μｍ
長さ：７００μｍ
・バンプＢ１〜Ｂ３
直径：１００μｍ
（共通する設計パラメータ）
なお、第１の実施例及び第２の実施例の双方に共通する設計パラメータを以下のように定めた。
【０１０２】
・フィルタ１１
基板１２の厚さ：５２０μｍ
基板１２の比誘電率：３．８２
・導波管２１
広壁２２１と広壁２２２との間隔：１１４９μｍ
狭壁２２３と狭壁２２４との間隔：２５００μｍ
（反射特性及び透過特性）
図４の（ａ）は、第１の実施例の反射特性（Ｓ１１の周波数依存性）及び透過特性（Ｓ２１の周波数依存性）を示すグラフである。図４の（ｂ）は、第２の実施例の反射特性（Ｓ１１の周波数依存性）及び透過特性（ＳパラメータＳ２１の周波数依存性）を示すグラフである。図４の（ａ）及び（ｂ）のいずれにおいても、反射特性のグラフには「Ｓ１１」の符号を付し、透過特性のグラフには「Ｓ２１」の符号を付している。
【０１０３】
図４の（ａ）を参照すると、第１の実施例の反射特性は、およそ７１ＧＨｚ以上８８ＧＨｚ以下の帯域においてＳ１１が−１５ｄＢ以下となっている。
【０１０４】
図４の（ｂ）を参照すると、第２の実施例の反射特性は、およそ７３ＧＨｚ以上９０ＧＨｚ以下の帯域においてＳ１１が−１５ｄＢ以下となっている。
【０１０５】
以上のように、第１の実施例及び第２の実施例の各々は、結合窓を用いた従来のＰＷＷ−導波管変換部を備えた伝送線路と比較して、広い帯域に亘って反射損失を抑制することができた。
【０１０６】
また、第１の実施例及び第２の実施例の何れにおいても、反射損失が広い帯域に亘って抑制されていることに伴い、広い帯域に亘って良好な透過特性を示している。
【０１０７】
なお、第２のＰＷＷ−導波管変換部は、第１のＰＷＷ−導波管変換部と同一の構成を有する。したがって、第２のＰＷＷ−導波管変換部も上述した各実施例と同じ結果となる。
【０１０８】
〔第２の実施形態〕
本発明の第２の実施形態に係るフィルタ装置について、図５を参照して説明する。図５の（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態に係るフィルタ装置２０１の断面図である。図５の（ａ）は、ＰＷＷ−導波管変換部を構成する柱状導体であるピン２１８の中心軸を含み、電磁波の伝搬方向（ｙ軸方向）に沿う平面（ｙｚ平面）における断面図を示す。図５の（ｂ）は、ピン２１８の中心軸を含み、電磁波の伝搬方向（ｙ軸方向）と交わる平面（ｚｘ平面）における断面図を示す。
【０１０９】
図５に示すように、フィルタ装置２０１は、フィルタ２１１と、ハウジング２４１と、樹脂基板２５１とを備えている。
【０１１０】
（フィルタ２１１）
フィルタ２１１は、図１及び図２に示したフィルタ１１と同一に構成されている。フィルタ２１１の構成部材の部材番号は、フィルタ１１の構成部材の部材番号を２００番台に変更することによって得られる。本実施形態では、それらの構成部材の説明を省略する。
【０１１１】
（ハウジング２４１）
図５に示すハウジング２４１は、直方体である金属塊に対して、断面が長方形である筒状空間２２１１及び筒状空間２３１１と、フィルタ２１１を収容する凹部２４１１とを形成したものである。筒状空間２２１１及び筒状空間２３１１の各々は、請求の範囲に記載の第１の筒状空間及び第２の筒状空間に対応する。
【０１１２】
図５においては、上記金属塊の長手方向が図５に示した直交座標系のｙ軸方向と一致し、且つ、上記金属塊の高さ方向が図５に示した直交座標系のｚ軸方向と一致するように、ハウジング２４１は、後述する樹脂基板２５１の上に配置されている。
【０１１３】
金属塊を構成する６つの側壁面のうち、ｙ軸正方向側のｚｘ平面には、ｙ軸負方向に向かって掘り込んだ直方体状の筒状空間２２１１が形成されている。また、金属塊を構成する６つの側壁面のうち、ｙ軸負方向側のｚｘ平面には、ｙ軸正方向に向かって掘り込んだ直方体状の筒状空間２３１１が形成されている。これらの筒状空間２２１１及び筒状空間２３１１は、図１及び図２に示した導波管２１及び導波管３１と同様に、電磁波をｙ軸方向に導波する導波管２２１及び導波管２３１として機能する。
【０１１４】
換言すれば、図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、筒状空間２２１１の側方を取り囲む上壁２２２１と、下壁２２２２と、右壁２２２３と、左壁２２２４とは、導波管２２１の管壁２２２を構成する。また、筒状空間２２１１を構成する壁のうちｚｘ面に沿った壁は、導波管２２１のショート壁２２３を構成する。このように、上壁２２２１及び下壁２２２２は、導波管２２１の広壁をなし、右壁２２２３、左壁２２２４、及びショート壁２２３は、導波管２２１の狭壁をなす。
【０１１５】
筒状空間２３１１は、筒状空間２２１１と同様に構成されており、管壁２３２及びショート壁２３３により構成されている。管壁２３２は、一対の広壁である上壁２３２１及び下壁２３２２と、一対の狭壁である右壁２３２３及び左壁２３２４とにより構成されている。図５の（ａ）に示した状態において、筒状空間２３１１は、ｚ軸と平行な軸を対称軸として、筒状空間２２１１と鏡面対称となるように設けられている。ショート壁２２３とショート壁２３３との間隔は、ピン２１８とピン２１９との間隔に応じて定められている。そのうえで、筒状空間２３１１は、上述した対称軸がピン２１８及びピン２１９の各々から等距離である点の集合である直線と一致するように設けられている。
【０１１６】
金属塊をなす６つの側壁面のうち、ｚ軸負方向側のｘｙ平面には、ｚ軸正方向に向かって掘り込んだ直方体状の凹部２４１１が形成されている。この凹部２４１１の開口部の形状は、フィルタ２１１の基板２１２の形状に対応している。凹部２４１１は、その開口部からフィルタ２１１をｚ軸正方向に向かって押し込まれることによって、フィルタ２１１を収容する。なお、凹部２４１１は、ｚ軸と平行な軸を対称軸として、鏡面対称となる位置に形成されている。凹部２４１１が鏡面対称となる対称軸は、筒状空間２２１１及び筒状空間２３１１が鏡面対称となる対称軸と一致する。
【０１１７】
なお、ハウジング２４１のうち、凹部２４１１を取り囲む縁部分をスカート部２４１２と呼ぶ。フィルタ２１１を確実に収容するために、凹部２４１１の深さ、すなわち、スカート部２４１２の高さは、フィルタ２１１の厚さ（基板２１２、導体層２１３、及び導体層２１４を合計した厚さ）を上回るように構成されている。
【０１１８】
図５の（ａ）及び（ｂ）に示すように、筒状空間２２１１を構成する下壁２２２２のｙ軸負方向側の領域と、凹部２４１１の底面のｙ軸正方向側の領域との境界には、開口２２１ａが設けられている。筒状空間２２１１と凹部２４１１とは、開口２２１ａを介して連通している。
【０１１９】
同様に、筒状空間２３１１と凹部２４１１との境界には、開口２３１ａが設けられている。筒状空間２３１１と凹部２４１１とは、開口２３１ａを介して連通している。
【０１２０】
フィルタ２１１は、（１）第１のＰＷＷ−導波管変換部であるピン２１８のｚ軸正方向側の端部が筒状空間２２１１の内部に位置するとともに、開口２２１ａを導体層２１３が封止するように、（２）第２のＰＷＷ−導波管変換部であるピン２１９のｚ軸正方向側の端部が筒状空間２３１１の内部に位置するとともに、開口２３１ａを導体層２１３が封止するように、凹部２４１１の内部に配置される。したがって、この開口２２１ａが設けられている領域において、開口２２１ａを封止する導体層２１３の一部分は、導波管２２１の下壁２２２２の一部として機能する。また、開口２３１ａが設けられている領域において、開口２３１ａを封止する導体層２１３の一部分は、導波管２３１の下壁２３２２の一部として機能する。
【０１２１】
この構成によれば、ピン２１８は、導波管２２１を伝搬するモードとフィルタ２１１を伝搬するモードとを電磁気的に結合することができる。開口２２１ａは、導体層２１３によって封止されているので、損失が増大することもない。同様に、ピン２１９は、導波管２３１を伝搬するモードとフィルタ２１１を伝搬するモードとを電磁気的に結合することができる。開口２３１ａは、導体層２１３によって封止されているので、損失が増大することもない。
【０１２２】
また、ハウジング２４１は、フィルタ２１１の全体を凹部２４１１の内部に収容している。したがって、外部からの衝撃に対してフィルタ２１１（特に基板２１２）を確実に保護することができる。
【０１２３】
なお、図５に示すように、導波管２２１の開放端側には、別の導波管である導波管２６１が結合されていてもよい。導波管２３１の開放端側には、別の導波管である導波管２７１が結合されていてもよい。本実施形態では、導波管２２１の開放端側にはフランジ２４２が形成されている。また、導波管２６１の導波管２２１側の端部には、フランジ２６３が形成されている。フランジ２４２とフランジ２６３とをボルト２８１及びナット２８２を用いて固定することによって、導波管２２１と、導波管２６１とは、結合される。導波管２３１の開放端側に形成されたフランジ２４３と、導波管２７１が備えるフランジ２７３との結合についても同様である。
【０１２４】
（樹脂基板２５１）
樹脂基板２５１は、ハウジング２４１とともにフィルタ２１１を挟持することによって、フィルタ２１１を保持することができるように構成されている。図５の（ｂ）に示すように、ハウジング２４１と樹脂基板２５１とは、ボルト２８３，２８５とナット２８４，２８６とを用いて固定されている。ボルト２８３及びナット２８４、並びに、ボルト２８５及びナット２８６は、請求の範囲に記載の加圧部材の一態様である。加圧部材は、ボルトとナットとの組み合わせに限定されない。
【０１２５】
樹脂基板２５１は、樹脂製（本実施形態ではガラスエポキシ樹脂製）である。樹脂基板２５１を構成する樹脂材料は、熱膨張特性や加工性などに鑑み適宜選択することができる。
【０１２６】
樹脂基板２５１のフィルタ２１１側（ｚ軸正方向側）の表面には、凹部２４１１に対応する形状（すなわちスカート部２４１２に対応する形状）の突出部が形成されている。この突出部は、フィルタ２１１をハウジング２４１の方へ（ｚ軸正方向側へ）押しつける。
【０１２７】
このとき、ハウジング２４１のスカート部２４１２の高さは、スカート部２４１２と樹脂基板２５１とが離間するように定められている。
【０１２８】
この構成によれば、樹脂基板２５１の突出部がフィルタ２１１の導体層２１４をｚ軸正方向に向かって押す。その結果として、フィルタ２１１の導体層２１３は、ハウジング２４１の凹部２４１１の底面に押しつけられる。すなわち、導体層２１３の表面と凹部２４１１の底面とは、密着し、界面ＩＦに空隙が生じることを防止できる。
【０１２９】
このように導体層２１３の表面と凹部２４１１の底面とが隙間なく密着した状態で、ハウジング２４１と樹脂基板２５１とは固定されている。
【０１３０】
上記の構成によれば、フィルタ２１１がハウジング２４１と樹脂基板２５１とにより挟持されているため、フィルタ２１１が凹部２４１１の内部でズレることがない。このように、フィルタ２１１と導波管２２１との相対位置、及び、フィルタ２１１と導波管２３１との相対位置を適正な位置に確実に保持することができるため、フィルタ２１１と導波管２２１との結合部、及びフィルタ２１１と導波管２３１との結合部において生じ得る反射損失が揺らぐことを抑制できる。したがって、フィルタ装置２０１は、従来の伝送線路と比較して、反射損失が低い帯域を確実に広帯域化することができる。
【０１３１】
また、界面ＩＦに空隙が生じることを防止できるため、導波管２２１を伝搬する電磁波、及び、導波管２３１を伝搬する電磁波が界面ＩＦに侵入することを防止できる。したがって、フィルタ２１１と導波管２２１との結合部、及び、フィルタ２１１と導波管２３１との結合部において生じ得る損失を更に抑制することができる。
【０１３２】
また、上記の構成によれば、導波管２２１がハウジング２４１と一体に成形されており、そのハウジング２４１の凹部２４１１に対してフィルタ２１１が強固に固定されている。したがって、フィルタ装置２０１は、導波管２２１及び導波管２３１をフィルタ２１１に対して強固に結合することができる。
【０１３３】
〔第１の変形例〕
フィルタ装置２０１の第１の変形例であるフィルタ装置３０１について、図６を参照して説明する。フィルタ装置３０１を構成する各部材の部材番号は、２００番台であったフィルタ装置２０１（図５参照）の各部材番号を３００番台に変更することによって得られる。本変形例では、フィルタ装置３０１において、フィルタ装置２０１と異なっている構成についてのみ説明し、それ以外の構成についての説明は、省略する。
【０１３４】
図６に示すように、フィルタ装置３０１が備えている樹脂基板３５１には、樹脂基板２５１には形成されている突出部が形成されていない。すなわち、樹脂基板３５１のハウジング３４１側の表面は、平坦面により構成されている。
【０１３５】
スカート部３４１２の高さは、フィルタ３１１の厚さ（基板３１２、導体層３１３、及び導体層３１４を合計した厚さ）を上回るように構成されているため、導体層３１４と樹脂基板３５１とは、離間する。すなわち、導体層３１４と樹脂基板３５１との間には空隙が生じる。このように、フィルタ装置３０１においては、導体層３１４と樹脂基板３５１との間に空隙が存在すればよい。したがって、この空隙が存在する範囲内であれば、樹脂基板３５１のハウジング３４１側の表面に突出部（樹脂基板２５１が備えている突出部）が形成されていてもよい。
【０１３６】
本実施形態では、この空隙に対して樹脂材料を充填している。この樹脂材料としては、接着剤や樹脂モールドなどを用いることができる。これらの樹脂材料は、充填するときには粘性がある流動体であり、所定の時間が経過したあとには硬化して固体となる。
【０１３７】
例えば、上述した空隙の体積を上回る量の樹脂材料を空隙に充填するとする。この場合、充填された樹脂材料は、表面張力により空隙から盛り上がる。この状態で樹脂材料の硬化反応を進め、半硬化となった時点で樹脂基板３５１をハウジング３４１に固定する。この構成によれば、空隙を上回る体積を有する樹脂材料は、フィルタ３１１をハウジング３４１側（ｚ軸正方向側）へ押しつける圧力を生じさせる。したがって、この構成によれば、容易な構成を用いて、導体層３１３の表面と凹部３４１１の底面との界面ＩＦに空隙が生じることを防止できる。
【０１３８】
〔第２の変形例〕
フィルタ装置２０１の第２の変形例であるフィルタ装置４０１について、図７を参照して説明する。フィルタ装置４０１を構成する各部材の部材番号は、２００番台であったフィルタ装置２０１（図５参照）の各部材番号を４００番台に変更することによって得られる。本変形例では、フィルタ装置４０１において、フィルタ装置２０１と異なっている構成についてのみ説明し、それ以外の構成についての説明は、省略する。
【０１３９】
図７に示すように、フィルタ装置４０１が備えている樹脂基板４５１は、樹脂基板２５１に設けられている突出部を有する。その突出部の表面には、導体層４５２が形成されている。
【０１４０】
スカート部４４１２の高さは、フィルタ４１１の厚さ（基板４１２、導体層４１３、及び導体層４１４を合計した厚さ）と、樹脂基板４５１の高さと、導体層４５２の厚さとの和を下回るように構成されているため、スカート部４４１２と樹脂基板４５１とは、離間する。すなわち、スカート部４４１２と樹脂基板４５１との間には、空隙が生じていればよい。したがって、この空隙が生じるように構成されていれば、樹脂基板４５１のハウジング４４１側の表面は、平坦に構成されていてもよい。
【０１４１】
そのうえで、導体層４５２には、フィルタ４１１の導体層４１４が複数のバンプＤＢを用いて接続されている。バンプＤＢは、請求の範囲に記載の接続部材の一態様であり、各バンプＤＢは、点状の狭い領域で導体層４５２と導体層４１４とを接続する。
【０１４２】
このように、フィルタ４１１と樹脂基板４５１とは、複数の接続部材を用いて接続されていてもよい。この構成によれば、樹脂基板４５１に対してフィルタ４１１を強固に固定することができる。
【符号の説明】
【０１４３】
１，２０１，３０１，４０１  フィルタ装置
１１，２１１，３１１，４１１  フィルタ（ポスト壁導波路，ＰＷＷ）
１２，２１２，３１２，４１２  基板
１３，２１３，３１３，４１３  導体層（第１の導体層、広壁）
１４，２１４，３１４，４１４  導体層（第２の導体層、広壁）
１６  狭壁
１６１，１６２  側壁
１６１ｉ，１６２ｉ  導体ポスト
１６３，１６４  ショート壁
１７１，１７２，１７３  隔壁
１７１ａ，１７２ａ，１７３ａ  結合窓
１８，１９，１１８，２１８，２１９，３１８，４１８  ピン（柱状導体）
１８１，１８２，１９１，１９２，１１８ａ１，１１８ｂ１  ピンの端部
１１８ａ，１１８ｂ  ブラインドビア
１１９  ブロック
１２０  導体層
１２０１  ランド
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３  バンプ
２１，３１，２２１，２３１，３２１，４２１  導波管
２２，３２，２２２，２３２，３２２，４２２  管壁
２２１，２２２，３２１，３２２，２２２１，２２２２，２３２１，２３２２，３２２１，４２２１  広壁
２２３，２２４，２２２３，２２２４，３２２３，３２２４，４２２３，４２２４  狭壁
２３，３３，２２３，２３３  ショート壁
２４１，３４１，４４１  ハウジング
２４１１，３４１１，４４１１  凹部
２５１，３５１，４５１  樹脂基板
【図１】
2018207167.tif 000003
【図２】
2018207167.tif 000004
【図３】
2018207167.tif 000005
【図４】
2018207167.tif 000006
【図５】
2018207167.tif 000007
【図６】
2018207167.tif 000008
【図７】
2018207167.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月25日(2018.4.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体製の基板、当該基板の両面をそれぞれ覆う第１の導体層及び第２の導体層からなる一対の広壁、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなる狭壁、及び、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなり、且つ、前記一対の広壁と前記狭壁とにより取り囲まれた領域を複数の共振器に分割する１又は複数の隔壁であって、各々が結合窓を有する１又は複数の隔壁を含み、フィルタとして機能するポスト壁導波路と、
導体製の管壁を有し、前記基板に沿って配置された第１の導波管及び第２の導波管と、を備えたフィルタ装置であって、
前記第１の導体層に設けられた第１の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第１の柱状導体と、
前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた第２の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第２の柱状導体とを更に備え、
前記第１の導波管は、当該第１の導波管の管壁に設けられた開口を前記第１の柱状導体が貫通するとともに、前記第１の柱状導体の他方の端部が当該第１の導波管の内部に位置するように配置されており、
前記第２の導波管は、当該第２の導波管の管壁に設けられた開口を前記第２の柱状導体が貫通するとともに、前記第２の柱状導体の他方の端部が当該第２の導波管の内部に位置するように配置されている、
ことを特徴とするフィルタ装置。
【請求項２】
前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々は、前記基板に埋め込まれるとともに一方の端部が前記基板の表面に至る第１部分と、前記基板から突出した第２部分とに分割されており、
前記第１部分と前記第２部分とは、導電性接続部材により接続されている、
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ装置。
【請求項３】
前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々の前記第２部分は、誘電体製のブロックに埋め込まれているとともに、前記第１部分側の端部が前記ブロックの表面に至る、ことを特徴とする請求項２に記載のフィルタ装置。
【請求項４】
前記第１の導波管の伝搬領域として機能する第１の筒状空間と、前記第２の導波管の伝搬領域として機能する第２の筒状空間と、前記フィルタを収容する凹部とが形成された金属製のハウジングと、
前記ハウジングとともに前記フィルタを挟持することによって当該フィルタを保持する樹脂基板と、を更に備え、
前記フィルタにおいて、前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた前記第２の開口は、前記第１の導体層に設けられており、
前記凹部と前記第１の筒状空間とは、その境界に設けられた第１の開口を介して連通し、
前記凹部と前記第２の筒状空間とは、その境界に設けられた第２の開口を介して連通し、
前記フィルタは、前記第１の柱状導体及び前記第２の柱状導体の各々の前記他方の端部が、それぞれ、前記第１の筒状空間及び前記第２の筒状空間の各々の内部に位置するとともに、前記境界に設けられた前記第１の開口及び前記第２の開口を前記第１の導体層が封止するように配置されている、
ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載のフィルタ装置。
【請求項５】
前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備え、
前記スカート部の高さは、前記スカート部と前記樹脂基板とが離間するように定められている、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項６】
前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備え、
前記スカート部の高さは、前記フィルタの前記第２の導体層と前記樹脂基板とが離間するように定められており、
前記第２の導体層と前記樹脂基板との間に介在する空隙には、樹脂材料が充填されている、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項７】
前記ハウジングのうち前記凹部を取り囲む縁部分をスカート部として、当該スカート部と、前記樹脂基板とを、前記フィルタを挟み込む方向に加圧する加圧部材を更に備え、
前記スカート部の高さは、前記フィルタの前記第２の導体層と前記樹脂基板とが離間するように定められており、
前記第２の導体層は、前記樹脂基板に対して複数の接続部材により接続されている、
ことを特徴とする請求項４に記載のフィルタ装置。
【請求項８】
誘電体製の基板、当該基板の両面をそれぞれ覆う第１の導体層及び第２の導体層からなる一対の広壁、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなる狭壁、及び、前記基板の内部に形成されたポスト壁からなり、且つ、前記一対の広壁と前記狭壁とにより取り囲まれた領域を複数の共振器に分割する１又は複数の隔壁であって、各々が結合窓を有する１又は複数の隔壁を含むポスト壁導波路と、
前記第１の導体層に設けられた第１の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第１の柱状導体と、
前記第１の導体層又は前記第２の導体層に設けられた第２の開口を貫通するとともに、一方の端部が前記基板の内部に位置する第２の柱状導体とを備え、
前記第１の導体層のうち前記第１の開口の近傍には、第１の導波管の管壁の一部を配置可能な第１の領域が予め設けられており、且つ、前記第１の導体層又は前記第２の導体層のうち前記第２の開口の近傍には、第２の導波管の管壁の一部を配置可能な第２の領域が予め設けられている、
ことを特徴とするフィルタ。