(57)【要約】【課題】損失の低下を防止すると共に製造コストを削減すること。【解決手段】第１導波管３０ａの開口部Ｂ１及び第２導波管３０ｂの開口部Ｂ２に接着される封止機能付導波管フィルタ１において、第１導波管３０ａの内部を伝搬してきた電磁波を通過させる第１通過穴Ａ１が形成され、形成された第１通過穴Ａ１に第１誘電体１２ａが封着された第１金属板１１ａで構成される第１封止板１０ａと、その電磁波を通過させる第２通過穴Ａ２が形成された金属板２１で構成されるスペーサー２０と、電磁波を通過させる第３通過穴Ａ３が形成され、形成された第３通過穴Ａ３に第２誘電体１２ｂが封着された第２金属板１１ｂで構成される第２封止板１０ｂと、を接着させて一体化する。【選択図】図１
2011135496.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導波管の開口部に接着される封止機能付導波管フィルタにおいて、
前記導波管の内部を伝搬してきた電磁波を通過させる第１通過穴が形成され、当該第１通過穴に誘電体が封着された板状の第１導電体と、
前記電磁波を通過させる第２通過穴が形成された板状の第２導電体と、
を接着させて一体化したことを特徴とする封止機能付導波管フィルタ。
【請求項２】
前記第１通過穴の形状及び又は前記誘電体の誘電率に基づいて定まる第１通過穴での特性インピーダンスと、前記第１通過穴の厚さと、前記第２通過穴の形状に基づいて定まる第２通過穴での特性インピーダンスと、前記第２通過穴の厚さとを変更可能であることを特徴とする請求項１に記載の封止機能付導波管フィルタ。
【請求項３】
前記第１導電体と前記第２導電体のうち少なくともいずれか一方は２枚以上であって、
前記第１導電体と前記第２導電体とを交互に接着させたことを特徴とする請求項１又は２に記載の封止機能付導波管フィルタ。
【請求項４】
前記第１通過穴及び前記第２通過穴の大きさは、
前記導波管の開口部の大きさよりも小さいことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の封止機能付導波管フィルタ。
【請求項５】
前記第１通過穴及び前記第２通過穴の形状は、
前記導波管の開口部の形状と同じであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の封止機能付導波管フィルタ。
【請求項６】
前記第１通過穴の形状は、
前記第２通過穴の形状と異なることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の封止機能付導波管フィルタ。
【請求項７】
前記第１通過穴及び前記第２通過穴の形状は、点対称であって、
当該第１通過穴及び当該第２通過穴の中点は、前記導波管の開口部の中点と重なることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の封止機能付導波管フィルタ。
【請求項８】
前記第１通過穴又は前記第２通過穴の形状は、
少なくとも多角形、円形、楕円形、凹形、凸形、星形のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の封止機能付導波管フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導波管の封止技術及びフィルタ技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
電磁波を利用する装置や端末等のシステムでは、そのフロントエンド（アンテナ側の送受信端の回路部分）にＲＦフィルタと封止機構が配置される場合がある。ＲＦフィルタとは、法律で使用が許可されている帯域外に電磁波が放射されるのを防ぐものであり、システムの製品化時には必須となる部品である。また、封止機構とは、システムの信頼性を保持するものであり、そのシステム内部に格納されているＩＣチップを外雰囲気から隔離して、経年劣化等を防ぐ重要な機構である。
【０００３】
特に、システムの入出力部に導波管を使用するミリ波帯においては、ＲＦフィルタとして導波管フィルタを用いることが多い。また、封止技術としては様々なものが提案されており、特許文献１によれば、図９に示すように、導波管３０における開口部Ｂの幅よりも大きい幅の誘電体１２（特許文献１の誘電体蓋に相当）を用いて、その導波管３０の開口部Ｂを塞ぐように接着させる技術が開示されている。誘電体１２と導波管３０との間は接着剤４０によって埋められているため、システム内のＩＣチップ（図示せず）を外雰囲気から保護することが可能となっている。これにより、ミリ波帯の周波数を用いるシステムにおいても、導波管フィルタと封止機構とを連結することにより、帯域制御機能と封止機能とをフロントエンドに持たせることが可能となっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−７２４４７号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】森  栄二、「ＬＣフィルタの設計＆製作」、ＣＱ出版社
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、１００ＧＨｚを超える周波数帯においては導波管伝搬時における電磁波の信号の損失が大きく、導波管フィルタと封止機構とを単に連結させた場合には総合挿入損失が大きくなるため、最大出力電圧や感度が低下するという問題があった。
【０００７】
また、信号の波長が極めて短いため、導波管フィルタ及び封止機構を精緻に金属加工することが要求され、これらの別々に作製する際の製造コストが高いという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、損失の低下を防止すると共に製造コストを削減可能な封止機能付導波管フィルタを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１に記載の本発明は、導波管の開口部に接着される封止機能付導波管フィルタにおいて、前記導波管の内部を伝搬してきた電磁波を通過させる第１通過穴が形成され、当該第１通過穴に誘電体が封着された板状の第１導電体と、前記電磁波を通過させる第２通過穴が形成された板状の第２導電体と、を接着させて一体化したことを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、導波管の開口部に接着される封止機能付導波管フィルタにおいて、導波管の内部を伝搬してきた電磁波を通過させる第１通過穴が形成され、形成された第１通過穴に誘電体が封着された板状の第１導電体と、電磁波を通過させる第２通過穴が形成された板状の第２導電体と、を接着させて一体化しているため、帯域制御機能及び封止機能の両機能を実現し、損失の低下を防止すると共に製造コストを削減可能な封止機能付導波管フィルタを提供することができる。
【００１１】
請求項２に記載の本発明は、前記第１通過穴の形状及び又は前記誘電体の誘電率に基づいて定まる第１通過穴での特性インピーダンスと、前記第１通過穴の厚さと、前記第２通過穴の形状に基づいて定まる第２通過穴での特性インピーダンスと、前記第２通過穴の厚さとを変更可能であることを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、第１通過穴の形状及び又は誘電体の誘電率に基づいて定まる第１通過穴での特性インピーダンスと、第１通過穴の厚さと、第２通過穴の形状に基づいて定まる第２通過穴での特性インピーダンスと、第２通過穴の厚さとを変更可能であるため、帯域制御機能において阻止帯域・通過帯域を調整することができる。
【００１３】
請求項３に記載の本発明は、前記第１導電体と前記第２導電体のうち少なくともいずれか一方は２枚以上であって、前記第１導電体と前記第２導電体とを交互に接着させたことを特徴とする。
【００１４】
本発明によれば、第１導電体と第２導電体のうち少なくともいずれか一方は２枚以上であって、第１導電体と第２導電体とを交互に接着させるため、帯域制御機能においてより良好な通過特性を得ることができる。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、前記第１通過穴及び前記第２通過穴の大きさは、前記導波管の開口部の大きさよりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
本発明によれば、第１通過穴及び第２通過穴の大きさは、導波管の開口部の大きさよりも小さいため、高次モードの発生を抑えることができる。
【００１７】
請求項５に記載の本発明は、前記第１通過穴及び前記第２通過穴の形状は、前記導波管の開口部の形状と同じであることを特徴とする。
【００１８】
請求項６に記載の本発明は、前記第１通過穴の形状は、前記第２通過穴の形状と異なることを特徴とする。
【００１９】
請求項７に記載の本発明は、前記第１通過穴及び前記第２通過穴の形状は、点対称であって、当該第１通過穴及び当該第２通過穴の中点は、前記導波管の開口部の中点と重なることを特徴とする。
【００２０】
本発明によれば、第１通過穴及び第２通過穴の中点は、導波管の開口部の中点と重なるため、伝搬特性を良好に維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００２１】
請求項８に記載の本発明は、前記第１通過穴又は前記第２通過穴の形状は、少なくとも多角形、円形、楕円形、凹形、凸形、星形のいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によれば、損失の低下を防止すると共に製造コストを削減可能な封止機能付導波管フィルタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施の形態に係る封止機能付導波管フィルタを斜視方向から見た斜視図である。
【図２】図１で示した封止機能付導波管フィルタのＸ−Ｘ’断面を示す断面図である。
【図３】フィルタ機能の概要を示す概要図である。
【図４】封止板１枚の電磁波通過特性を示すグラフである。
【図５】第１の実施の形態に係る封止機能付導波管フィルタの電磁波通過特性を示すグラフである。
【図６】第２の実施の形態に係る導波管封止材を斜視方向から見た斜視図である。
【図７】金属板に形成された通過穴の形状の一例を示す図である。
【図８】通過穴と開口部との位置関係を上方から見た図である。
【図９】従来の封止技術を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、一実施の形態に係る封止機能付導波管フィルタについて図面を用いて説明する。
【００２５】
〔第１の実施の形態〕
最初に、第１の実施の形態に係る封止機能付導波管フィルタの構成について説明する。図１は、第１の実施の形態に係る封止機能付導波管フィルタを斜視方向から見た斜視図である。図２は、図１で示した封止機能付導波管フィルタのＸ−Ｘ’断面を示す断面図である。この封止機能付導波管フィルタ１は、第１封止板１０ａと、スペーサー２０と、第２封止板１０ｂとで構成されている。
【００２６】
第１封止板１０ａは、両表面（図１又は図２において上側の表面及び下側の表面）が平坦化加工された第１金属板１１ａ及び第１誘電体１２ａで構成されている。第１金属板１１ａの中央領域には、第１導波管３０ａの内部を伝搬してきた電磁波（図１又は図２の下側から上方向に伝搬してきた電磁波）を通過させるため、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１の形状と同じ形状の第１通過穴Ａ１が形成されている。また、形成された第１通過穴Ａ１には、ガラス等の第１誘電体１２ａが封着（単に、第１通過穴Ａ１に嵌め込まれている状態）されている。
【００２７】
スペーサー２０は、両表面が平坦化加工された金属板２１で構成され、その中央領域には、第１導波管３０ａの内部を伝搬してきた電磁波を通過させるため、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１の形状と同じ形状の第２通過穴Ａ２が形成されている。なお、第１封止板１０ａ及び後述する第２封止板１０ｂと異なり、第２通過穴Ａ２には誘電体は封着されていない。
【００２８】
第２封止板１０ｂは、両表面が平坦化加工された第２金属板１１ｂ及び第２誘電体１２ｂで構成されている。第１封止板１０ａと同様に、第２金属板１１ｂの中央領域には、第１導波管３０ａの内部を伝搬してきた電磁波を通過させるため、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１の形状と同じ形状の第３通過穴Ａ３が形成されている。また、形成された第３通過穴Ａ３には、ガラス等の第２誘電体１２ｂが封着されている。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る封止機能付導波管フィルタ１の製造工程について説明する。
【００３０】
第１工程：まず、第１金属板１１ａの中央領域に金属加工により第１通過穴Ａ１を形成し、その第１通過穴Ａ１に第１誘電体１２ａを封着させて、第１封止板１０ａを作製する。同様に、第２金属板１１ｂの中央領域に金属加工により第３通過穴Ａ３を形成し、その第３通過穴Ａ３に第２誘電体１２ｂを封着させて、第２封止板１０ｂを作製する。なお、スペーサー２０については、金属板２１の中央領域に金属加工により第２通過穴Ａ２を形成することのみにより作製する。
【００３１】
第２工程：次に、第１工程で作製された第１封止板１０ａとスペーサー２０と第２封止板１０ｂとのそれぞれの両表面を平坦化処理する。
【００３２】
第３工程：その後、第１通過穴Ａ１の中点と第２通過穴Ａ２の中点とが重なるように、第１金属板１１ａの一方の表面と金属板２１の一方の表面とを接着剤（図示せず）を用いて接着させ、第２通過穴Ａ２の中点と第３通過穴Ａ３の中点とが重なるように、金属板２１の他方の表面と第２金属板１１ｂの一方の表面とを接着させて一体化する。これにより、１つの封止機能付導波管フィルタ１が完成する。
【００３３】
第４工程：最後に、第１導波管３０ａに位置合わせ用のマーキングを付しておき、第１導波管３０ａにおける開口部Ｂ１の中点と第１通過穴Ａ１の中点とが重なるように、第１金属板１１ａの他方の表面の周縁領域を、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１（より正確には、開口部Ｂ１を形成している第１導波管３０ａの開口端）を覆うようにロウ付けして接着させる。同様に、第２導波管３０ｂに位置合わせ用のマーキングを付しておき、第２導波管３０ｂにおける開口部Ｂ２の中点と第３通過穴Ａ３の中点とが重なるように、第２金属板１１ｂの他方の表面の周縁領域を、第２導波管３０ｂの開口部Ｂ２（より正確には、開口部Ｂ２を形成している第２導波管３０ｂの開口端）を覆うようにロウ付けして接着させる。
【００３４】
以上の第１工程乃至第４工程により、所望する電磁波信号の伝送経路を確保しつつ、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１を封止して、筐体内部に格納されたＩＣチップ（図示せず）を外雰囲気から保護可能な封止機能付導波管フィルタを製造することができる。
【００３５】
また、本実施の形態で説明した封止機能付導波管フィルタによれば、導波管フィルタの構造と封止機構とが一体となり、フィルタリングと封止とを同時に実施可能であるので、従来の導波管フィルタと封止機構とを連結させた系よりも低損失となり、ＲＦ部の機能を損なうことなく電磁波の信号を伝送させることが可能となると共に、製造コストを削減することが可能となる。なお、金属加工による通過穴に誘電体を封着した後に、金属板と誘電体との平坦化処理を行っているので、加工誤差を極めて小さくすることが可能となる。
【００３６】
更に、第１誘電体１２ａは第１金属板１１ａに形成された第１通過穴Ａ１に封着され、更に、第１導波管３０ａとの接着は、第１誘電体１２ａではなく第１金属板１１ａによって成されているので、その接着に用いられた接着剤の流れ等に起因する第１誘電体１２ａの形状変化を防止することが可能となり、第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスと第１導波管３０ａの内部での特性インピーダンスとの不整合を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、説明の都合上、導波管を第１導波管３０ａと第２導波管３０ｂとに分けて異なるものとして説明しているが、第１導波管３０ａと第２導波管３０ｂとを同一導波管とし、上記封止機能付導波管フィルタ１を該同一導波管の途中に配置させて使用することも可能である。
【００３８】
また、現在では、扱う信号の周波数特性等に応じて様々な種類の導波管が存在している。主流の導波管は方形導波管又は円形導波管であり、その開口部の形状は縦横比約１：２とした長方形や円形であるが、本実施の形態で説明する導波管は方形導波管であって、各金属板に形成された第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の形状は長方形であるとして以降説明する。
【００３９】
ここで、本実施の形態では、第１封止板１０ａの第１金属板１１ａに形成される第１通過穴Ａ１の形状を構成している横の長さｘ・縦の長さｙ・厚さｄの値と、第１誘電体１２ａの誘電率εの値とを任意に変更可能なパラメータとしている。すなわち、第１封止板１０ａに形成される第１通過穴Ａ１の形状や第１誘電体１２ａの誘電率を可変可能にしているので、第１通過穴Ａ１の形状や第１誘電体１２ａの誘電率で定まる第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスを設計者により任意に設定することが可能となる。
【００４０】
同様に、スペーサー２０の金属板２１に形成される第２通過穴Ａ２の形状を構成している横の長さｘｓ・縦の長さｙｓ・厚さｄｓの各値を任意に変更可能なパラメータとしている。すなわち、スペーサー２０に形成される第２通過穴Ａ２の形状を可変可能にしているので、第２通過穴Ａ２の形状で定まる第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスを設計者により任意に設定することが可能となる。
【００４１】
同様に、第２封止板１０ｂの第２金属板１１ｂに形成される第３通過穴Ａ３の形状を構成している横の長さｘｔ・縦の長さｙｔ・厚さｄｔの各値と、第２誘電体１２ｂの誘電率εｔの値とを任意に変更可能なパラメータとしている。すなわち、第２封止板１０ｂに形成される第３通過穴Ａ３の形状や第２誘電体１２ｂの誘電率を可変可能にしているので、第３通過穴Ａ３の形状や第２誘電体１２ｂの誘電率で定まる第３通過穴Ａ３での特性インピーダンスを設計者により任意に設定することが可能となる。
【００４２】
ここで、導波管における実効的な開口面の大きさの変化（図９に示した導波管３０の開口部Ｂと誘電体１２との差分幅等）による弊害として、導波管における開口部の前後で特性インピーダンスが大きく乖離するという弊害がある。周波数が低く、波長が誘電体に比べて十分大きい場合には、特性インピーダンスの乖離も信号の伝搬に影響を与えることはない。しかしながら、ＷＲ−８導波管のような９０ＧＨｚから１４０ＧＨｚのような周波数帯の信号を扱う導波管の場合、伝搬する信号の波長が短いため（９０ＧＨｚ信号の波長は約３．３ｍｍ、１４０ＧＨｚの信号は約２．１ｍｍ）、封止用途に用いた誘電体の厚みを無視することができなくなる。結果として、このような特性インピーダンスの不整合により、インピーダンスの差分に基づく反射波が導波管内で発生し、伝搬特性に大きな影響を与えることになる。そこで、前述したように、本実施の形態では、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３での特性インピーダンスをそれぞれ変更可能なので、各通過穴での特性インピーダンスと第１導波管３０ａの内部での特性インピーダンスとの不整合（差異）を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で第１導波管３０ａの開口部Ｂ１を封止することができる。
【００４３】
また、第１封止板１０ａにおける第１金属板１１ａの第１通過穴Ａ１の形状を構成している要素のうち横の長さｘの値と縦の長さｙの値と、スペーサー２０における金属板２１の第２通過穴Ａ２の形状を構成している要素のうち横の長さｘｓの値と縦の長さｙｓの値と、第２封止板１０ｂにおける第２金属板１１ｂの第３通過穴Ａ３の形状を構成している要素のうち横の長さｘｔの値と縦の長さｙｔの値とをそれぞれ任意に設定可能であるので、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の大きさを第１導波管３０ａの開口部Ｂ１の大きさよりも小さくすることが可能となる。
【００４４】
ここで、導波管における実効的な開口面の大きさの変化による他の弊害として、高次モードの発生がある。高次モードとは、電磁波の電界の方向が導波管の想定する伝搬モードと異なるモードであり、通過損失の増加や反射特性の劣化等につながることになる。そこで、前述したように、本実施の形態では、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の大きさを第１導波管３０ａの開口部Ｂ１の大きさよりも小さくすることができるので、上述した特性インピーダンスの不整合を抑制する効果と、高次モードの発生を抑える効果とを同時に得ることができる。
【００４５】
なお、第１通過穴Ａ１の厚さｄ・第２通過穴Ａ２の厚さｄｓ・第３通過穴Ａ３の厚さｄｔの各値に関しては、所望の封止特性や耐久特性を満たすため、その最小値については制限があるが、最大値については任意に設定可能である。例えば、厚さｄの値を、第１誘電体１２ａを通過する電磁波の波長の半波長の整数倍付近に設定し、特性インピーダンスの差異の影響を更に小さくすることも可能である。
【００４６】
ここまで、前述した封止機能付導波管フィルタの構造から得られる機能や効果のうち、損失低下及び製造コスト削減を実現する効果・基本的な封止機能・良好な伝搬特性を維持した状態での封止機能について説明したが、以降では帯域制御機能（フィルタ機能）について説明する。
【００４７】
一般に、ある周波数帯域の通過を阻止したい場合には、図３に示すように、特性インピーダンスＺ及び信号の進行方向の長さｌに基づいて阻止帯域が決定されるフィルタ回路Ｆを多段に接続、例えば、第１フィルタ回路Ｆ１乃至第３フィルタ回路Ｆ３を直列に接続させてフィルタ機能を設計する。これにより、入力端子ｉｎから入力された信号のうち、所望する周波数帯域の信号のみを出力端子ｏｕｔから出力させることが可能となる。
【００４８】
導波管を伝搬している電磁波の周波数帯域をフィルタリングする場合であっても同様であり、図３に示した第１フィルタ回路Ｆ１は第１封止板１０ａに相当（図３に示した特性インピーダンスＺ１は第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスに相当し、長さｌ１は第１通過穴Ａ１での厚さｄに相当）し、第２フィルタ回路Ｆ２はスペーサー２０に相当（特性インピーダンスＺ２は第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスに相当し、長さｌ２は第２通過穴Ａ２での厚さｄｓに相当）し、第３フィルタ回路Ｆ３は第２封止板１０ｂに相当（特性インピーダンスＺ３は第３通過穴Ａ３での特性インピーダンスに相当し、長さｌ３は第３通過穴Ａ３での厚さｄｔに相当）することになる。
【００４９】
すなわち、第１導波管３０ａの内部を伝搬してきた電磁波が封止機能付導波管フィルタ１を通過するよう第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の各穴領域を（図１又は図２の上側から見た場合に）重複させた状態で、第１封止板１０ａとスペーサー２０と第２封止板１０ｂとを接着させて一体化しているので、帯域制御機能をも実現することが可能となっている。以下、具体的に説明する。
【００５０】
まず、特性インピーダンスがＺ０の導波管に１枚の封止板のみを接着させた場合について説明する。なお、その封止板に形成された通過穴の形状（横の長さｘ１・縦の長さｙ１）は、特性インピーダンスがＺ１（≠Ｚ０）になるように設計されているものとする。このような前提の基に、所望の周波数ｆの電磁波が良好に封止板の通過穴を通過するように厚さｄ１の値を該電磁波の半波長付近に設定すると、例えば、図４に示すような通過特性が得られ、所望の周波数ｆの前後において良好な周波数特性が得られることになる。
【００５１】
しかし、さらに広い周波数範囲に渡って良好な通過特性を得、かつそれ以外の周波数帯域では急峻に損失を増大させたい場合、すなわち、バンドパスフィルタと同じ特性を得たい場合がある。そのような場合には、特性インピーダンスが導波管の特性インピーダンスの値（Ｚ０）と同じ値（Ｚ０）になるように通過穴の形状（縦の長さ・横の長さ）が設計され、厚さが半波長付近であるスペーサーを用いて、上述した封止板で該スペーサーを挟む構造（即ち、図１又は図２に示すような構造）にすることにより、図５に示すような通過特性を得ることができる。
【００５２】
このような構造にすることによって良好な通過特性の範囲が広がった理由は、２枚の封止板でのインピーダンスとスペーサーでのインピーダンスとの組み合わせにより、共振条件が増加したためである。さらにそれ以外の帯域（約０．７ｆ  Ｈｚ以下、約１．３ｆ  Ｈｚ以上）については阻止帯域となり、周波数に従って急峻に損失が増大し、帯域制御と同等の機能を有することになる。
【００５３】
すなわち、図１に示すように封止板とスペーサーとを接着させて一体化した構造より、帯域制御機能をも実現することが可能となる。また、前述したように、第１通過穴Ａ１の形状や第１誘電体１２ａの誘電率εに基づいて定まる第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスと、第１通過穴Ａ１の厚さｄと、第２通過穴Ａ２の形状に基づいて定まる第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスと、第２通過穴Ａ２の厚さｄｓと、第３通過穴Ａ３の形状や第２誘電体１２ｂの誘電率εｔに基づいて定まる第３通過穴Ａ３での特性インピーダンスと、第３通過穴Ａ３の厚さｄｔとを変更可能であるので、帯域制御機能において阻止帯域・通過帯域を調整することが可能となる。
【００５４】
以上より、第１の実施の形態によれば、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１及び第２導波管３０ｂの開口部Ｂ２に接着される封止機能付導波管フィルタ１において、第１導波管３０ａの内部を伝搬してきた電磁波を通過させる第１通過穴Ａ１が形成され、形成された第１通過穴Ａ１に第１誘電体１２ａが封着された第１金属板１１ａで構成される第１封止板１０ａと、その電磁波を通過させる第２通過穴Ａ２が形成された金属板２１で構成されるスペーサー２０と、電磁波を通過させる第３通過穴Ａ３が形成され、形成された第３通過穴Ａ３に第２誘電体１２ｂが封着された第２金属板１１ｂで構成される第２封止板１０ｂと、を接着させて一体化しているので、帯域制御機能及び封止機能の両機能を実現し、損失の低下を防止すると共に製造コストを削減可能な封止機能付導波管フィルタを提供することができる。
【００５５】
また、第１の実施の形態によれば、第１通過穴Ａ１の形状及び又は第１誘電体１２ａの誘電率に基づいて定まる第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスと、第１通過穴Ａ１の厚さと、第２通過穴Ａ２の形状に基づいて定まる第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスと、第２通過穴Ａ２の厚さと、第３通過穴Ａ３の形状及び又は第２誘電体１２ｂの誘電率に基づいて定まる第３通過穴Ａ３での特性インピーダンスと、第３通過穴Ａ３の厚さと、を変更可能であるので、帯域制御機能において阻止帯域・通過帯域を調整することができる。
【００５６】
更に、第１の実施の形態によれば、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の大きさは、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１の大きさよりも小さいので、高次モードの発生を抑えることができる。
【００５７】
更に、第１の実施の形態によれば、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の各中点は、第１導波管３０ａの開口部Ｂ１及び第２導波管３０ｂの開口部Ｂ２の各中点と重なるので、伝搬特性を良好に維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００５８】
本実施の形態において、導波管を方形導波管とし、開口部の形状は長方形として説明をしたが、実際の作製においては、その長方形の角は正確には直角とならず、ドリル加工で作成した場合は円弧となる場合が一般的である。そのような場合においても、伝搬特性を鑑みて十分に直方体として近似可能な場合は、本実施の形態で説明した封止機能付導波管フィルタを適用することは可能である。
【００５９】
〔第２の実施の形態〕
第１の実施の形態では、第１導波管３０ａ及び第２導波管３０ｂが方形導波管である場合について説明したが、第２の実施の形態では、開口部の形状が円形である円形導波管を用いた場合について説明する。図６は、第２の実施の形態に係る導波管封止材を斜視方向から見た斜視図である。この封止機能付導波管フィルタ１は、封止板１０及びスペーサー２０で構成されている。
【００６０】
封止板１０は、両表面が平坦化加工された金属板１１及び誘電体１２で構成されている。金属板１１の中央領域には、導波管３０の内部を伝搬してきた電磁波を通過させるため、導波管３０の開口部Ｂの形状と同じ形状の第１通過穴Ａ１が形成されている。また、形成された第１通過穴Ａ１には、ガラス等の誘電体１２が封着（単に、第１通過穴Ａ１に嵌め込まれている状態）されている。
【００６１】
スペーサー２０は、両表面が平坦化加工された金属板２１で構成され、その中央領域には、導波管３０の内部を伝搬してきた電磁波を通過させるため、導波管３０の開口部Ｂの形状と同じ形状の第２通過穴Ａ２が形成されている。なお、封止板と異なり、第２通過穴Ａ２には誘電体は封着されていない。
【００６２】
次に、本実施の形態に係る封止機能付導波管フィルタ１の製造工程について説明する。
【００６３】
第１工程：まず、金属板１１の中央領域に金属加工により第１通過穴Ａ１を形成し、その第１通過穴Ａ１に誘電体１２を封着させて、封止板１０を作製する。一方、スペーサー２０については、金属板２１の中央領域に金属加工により第２通過穴Ａ２を形成することのみにより作製する。
【００６４】
第２工程：次に、第１工程で作製された封止板１０とスペーサー２０とのそれぞれの両表面を平坦化処理する。
【００６５】
第３工程：その後、第１通過穴Ａ１の中点と第２通過穴Ａ２の中点とが重なるように、金属板１１の一方の表面と金属板２１の一方の表面とを接着剤（図示せず）を用いて接着させて一体化する。これにより、１つの封止機能付導波管フィルタ１が完成する。
【００６６】
第４工程：最後に、導波管３０に位置合わせ用のマーキングを付しておき、導波管３０における開口部Ｂの中点と第１通過穴Ａ１の中点とが重なるように、金属板１１の他方の表面の周縁領域を、導波管３０の開口部Ｂ（より正確には、開口部Ｂを形成している導波管３０の開口端）を覆うようにロウ付けして接着させる。
【００６７】
以上の第１工程乃至第４工程により、所望する電磁波信号の伝送経路を確保しつつ、導波管３０の開口部Ｂを封止して、筐体内部に格納されたＩＣチップ（図示せず）を外雰囲気から保護可能な封止機能付導波管フィルタを製造することができる。
【００６８】
また、封止板１０とスペーサー２０とを接着させて一体化しているので、従来の導波管フィルタと封止機構とを連結させた系よりも低損失となり、ＲＦ部の機能を損なうことなく電磁波の信号を伝送させることが可能となると共に、製造コストを削減することが可能となる。なお、金属加工による通過穴に誘電体を封着した後に、金属板と誘電体との平坦化処理を行っているので、加工誤差を極めて小さくすることが可能となる。
【００６９】
更に、誘電体１２は金属板１１に形成された第１通過穴Ａ１に封着され、更に、導波管３０との接着は、誘電体１２ではなく金属板１１によって成されているので、その接着に用いられた接着剤の流れ等に起因する誘電体１２の形状変化を防止することが可能となり、第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスと導波管３０の内部での特性インピーダンスとの不整合を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００７０】
ここで、本実施の形態では、封止板１０の金属板１１に形成される第１通過穴Ａ１の形状を構成している直径の長さｒ・厚さｄの各値と、誘電体１２の誘電率εの値とを任意に変更可能なパラメータとしている。すなわち、封止板１０に形成される第１通過穴Ａ１の形状や誘電体１２の誘電率を可変可能にしているので、第１通過穴Ａ１の形状や誘電体１２の誘電率で定まる第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスを設計者により任意に設定することが可能となる。
【００７１】
同様に、スペーサー２０の金属板２１に形成される第２通過穴Ａ２の形状を構成している直径の長さｒｓ・厚さｄｓの各値を任意に変更可能なパラメータとしている。すなわち、スペーサー２０に形成される第２通過穴Ａ２の形状を可変可能にしているので、第２通過穴Ａ２の形状で定まる第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスを設計者により任意に設定することが可能となる。
【００７２】
すなわち、本実施の形態では、第１通過穴Ａ１及び第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスをそれぞれ変更可能なので、各通過穴での特性インピーダンスと導波管３０の内部での特性インピーダンスとの不整合（差異）を抑制することができ、良好な伝搬特性を維持した状態で導波管３０の開口部Ｂを封止することができる。
【００７３】
また、封止板１０における金属板１１の第１通過穴Ａ１の形状を構成している要素のうち直径の長さｒの値と、スペーサー２０における金属板２１の第２通過穴Ａ２の形状を構成している要素のうち直径の長さｒｓの値とをそれぞれ任意に設定可能であるので、第１通過穴Ａ１及び第２通過穴Ａ２の大きさを導波管３０の開口部Ｂの大きさよりも小さくすることが可能となる。
【００７４】
すなわち、本実施の形態では、第１通過穴Ａ１及び第２通過穴Ａ２の大きさを導波管３０の開口部Ｂの大きさよりも小さくすることができるので、上述した特性インピーダンスの不整合を抑制する効果と、高次モードの発生を抑える効果とを同時に得ることができる。
【００７５】
更に、本実施の形態では、導波管３０の内部を伝搬してきた電磁波が封止機能付導波管フィルタ１を通過するよう第１通過穴Ａ１及び第２通過穴Ａ２の各穴領域を重複させた状態で、封止板１０とスペーサー２０とを接着させて一体化しているので、第１の実施の形態で説明したように、帯域制御機能をも実現することが可能となる。
【００７６】
更に、前述したように、第１通過穴Ａ１の形状や誘電体１２の誘電率εに基づいて定まる第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスと、第１通過穴Ａ１の厚さｄと、第２通過穴Ａ２の形状に基づいて定まる第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスと、第２通過穴Ａ２の厚さｄｓとを変更可能であるので、帯域制御機能において阻止帯域・通過帯域を調整することが可能となる。
【００７７】
以上より、第２の実施の形態によれば、導波管３０の開口部Ｂに接着される封止機能付導波管フィルタ１において、導波管３０の内部を伝搬してきた電磁波を通過させる第１通過穴Ａ１が形成され、形成された第１通過穴Ａ１に誘電体１２が封着された第１金属板１１ａで構成される封止板１０と、その電磁波を通過させる第２通過穴Ａ２が形成された金属板２１で構成されるスペーサー２０と、を接着させて一体化しているので、第１の実施の形態と同様に、帯域制御機能及び封止機能の両機能を実現し、損失の低下を防止すると共に製造コストを削減可能な封止機能付導波管フィルタを提供することができる。
【００７８】
また、第２の実施の形態によれば、第１通過穴Ａ１の形状及び又は誘電体１２の誘電率に基づいて定まる第１通過穴Ａ１での特性インピーダンスと、第１通過穴Ａ１の厚さと、第２通過穴Ａ２の形状に基づいて定まる第２通過穴Ａ２での特性インピーダンスと、第２通過穴Ａ２の厚さと、を変更可能であるので、第１の実施の形態と同様に、帯域制御機能において阻止帯域・通過帯域を調整することができる。
【００７９】
更に、第２の実施の形態によれば、第１通過穴Ａ１及び第２通過穴Ａ２の大きさは、導波管３０の開口部Ｂの大きさよりも小さいので、第１の実施の形態と同様に、高次モードの発生を抑えることができる。
【００８０】
更に、第２の実施の形態によれば、第１通過穴Ａ１及び第２通過穴Ａ２の各中点は、導波管３０の開口部Ｂの中点と重なるので、第１の実施の形態と同様に、伝搬特性を良好に維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００８１】
以下では、第１の実施の形態及び第２の実施の形態で共通する内容について、第１の実施の形態で説明した封止機能付導波管フィルタを用いて説明する。第１の実施の形態では、第１金属板１１ａ・金属板２１・第２金属板１１ｂにそれぞれ形成された第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の形状が第１導波管３０ａにおける開口部Ｂ１の形状と同じであるとして説明したが、その開口部Ｂ１の形状に対して異なる形状の通過穴が形成されたものを用いることも可能である。例えば、方形導波管に対して第２の実施の形態で説明した封止機能付導波管フィルタを用いることも可能であるし、円形導波管に対して第１の実施の形態で説明した封止機能付導波管フィルタを用いることも可能である。
【００８２】
また、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の形状は任意に設定することが可能であるため、図７に示すように、その形状を、三角形や四角形（正方形、長方形を含む）等の多角形、楕円形、凹形、凸形、星型等にすることも可能である。
【００８３】
更に、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の形状をそれぞれ異なるようにすることも可能である。例えば、第１通過穴Ａ１の形状を横長の長方形とし、第２通過穴Ａ２の形状を縦長の長方形とし、第３通過穴Ａ３の形状を正方形にすることも可能である。
【００８４】
更に、特に、各通過穴の形状が円形・正方形・長方形等の点対象である場合には、各実施の形態で説明したように、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の中点が、第１導波管３０ａにおける開口部Ｂ１の中点と重なるようにすることも可能である。これにより、伝搬特性を更に良好に維持した状態で導波管の開口部を封止することができる。
【００８５】
更に、電磁波を通過させるには、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の各通過面が開口部Ｂ１及び開口部Ｂ２の各開口面の一領域と重なっていればよいため、図８に示すように、開口部Ｂ１及び開口部Ｂ２の位置に対して第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の位置をずらして導波管封止材を接着させることや、ずれるような位置に各通過穴を形成することも可能である。
【００８６】
更に、第１通過穴Ａ１乃至第３通過穴Ａ３の形状は任意に設定することが可能であるため、電磁波を通過させるように通過穴の位置が形成されていれば、第１誘電体１２ａの誘電率や厚さを調整することにより、第１通過穴Ａ１の大きさを開口部Ｂ１の大きさよりも大きくすることも可能である。
【００８７】
更に、第２封止板１０ｂにスペーサー２０と同じスペーサーの接着させて四層（封止板／スペーサー／封止板／スペーサー）にすることや、該スペーサに第１封止板１０ａ又は第２封止板１０ｂと同じ封止板を更に接着させて五層（封止板／スペーサー／封止板／スペーサー／封止板）にすること、更にそれ以上の数の層にすることも可能である。層数を増加するに従って、所望する周波数帯域でより急峻に損失が増加するので、帯域制御機能においてより良好な通過特性を得ることができる。これは、図３に示したフィルタ回路の数を増加させることと同等であり、これによって損失が急峻に増加する理由については、例えば非特許文献１に開示されている。
【００８８】
更に、第１の実施の形態では、第１封止板１０ａを第１導波管３０ａに接着しているが、スペーサー２０を第１導波管３０ａに接着させてもよい。
【００８９】
更に、第１誘電体１２ａ及び第２誘電体１２ｂの材料としては、例えば前述したガラス等を用いることができるが、第１導波管３０ａを伝搬してきた電磁波を通過させ、第１金属板１１ａとの封止が可能であって、封着後も封止状態を長時間維持可能であれば、どのような種類の誘電体であってもよい。
【００９０】
更に、封止機能付導波管フィルタ１を第１導波管３０ａ及び第２導波管３０ｂに接着させる接着剤や接着手順については、封止機能付導波管フィルタ１と第１導波管３０ａ及び第２導波管３０ｂとの間を封止状態を保持可能であれば、どのような種類の接着剤や、どのような工程の接着手順であってもよい。特に接着手順について言えば、第１金属板１１ａを第１導波管３０ａに接着させた後に、第１誘電体１２ａを第１金属板１１ａの第１通過穴Ａ１に封着させるようにしてもよい。
【００９１】
最後に、第１の実施の形態及び第２の実施の形態では、導波管が方形導波管又は円形導波管である場合について説明したが、開口部の形状が方形や円形以外の形状の導波管であっても両実施の形態で説明した封止機能付導波管フィルタを適用することが可能であることも付言しておく。
【符号の説明】
【００９２】
１…封止機能付導波管フィルタ
１０ａ…第１封止板
１１…金属板（第１導電体）
１１ａ…第１金属板（第１導電体）
１２…誘電体
１２ａ…第１誘電体
２０…スペーサー
２１…金属板（第２導電体）
１０ｂ…第２封止板
１１ｂ…第２金属板
１２ｂ…第２誘電体
３０…導波管
３０ａ…第１導波管
３０ｂ…第２導波管
４０…接着剤
Ａ１…第１通過穴
Ａ２…第２通過穴
Ａ３…第３通過穴
Ｂ，Ｂ１，Ｂ２…開口部
【図１】
2011135496.tif 000003
【図２】
2011135496.tif 000004
【図３】
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【図４】
2011135496.tif 000006
【図５】
2011135496.tif 000007
【図６】
2011135496.tif 000008
【図７】
2011135496.tif 000009
【図８】
2011135496.tif 000010
【図９】
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