(57)【要約】【課題】３０％〜６０％程度の比帯域幅を有する帯域通過フィルタを実用的なサイズで実現する。【解決手段】絶縁体の面に平行に配置された複数の平面グランド導体層と、複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ平行に配置された第一の線路導体層を含む低インピーダンス線路と、複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ平行に配置された第二の線路導体層を含む第一の高インピーダンス線路と、複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ平行に配置された第三の線路導体層を含む第二の高インピーダンス線路と、複数の平面グランド導体層に接続された側面グランド導体とを備え、第一及び第二の高インピーダンス線路は低誘電率絶縁体層内に配置され、低インピーダンス線路は高誘電率絶縁体層内に配置される。【選択図】図１
2011109450.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁体の内部又は表面において前記絶縁体の面に対して実質的に平行に配置された複数の平面グランド導体層と、
前記複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ実質的に平行に配置された第一の線路導体層を含む低インピーダンス線路と、
前記複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ実質的に平行に配置された第二の線路導体層を含み、前記低インピーダンス線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを有する第一の高インピーダンス線路と、
前記複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ実質的に平行に配置された第三の線路導体層を含み、前記低インピーダンス線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを有する第二の高インピーダンス線路と、
前記絶縁体の側面に配置されかつ前記複数の平面グランド導体層に電気的に接続された側面グランド導体とを備え、
前記第二の線路導体層の一端と前記第三の線路導体層の一端は、それぞれ前記第一の線路導体層の両端に電気的に接続され、
前記第二の線路導体層の他端と前記第三の線路導体層の他端には、それぞれ一対の入出力端子導体が電気的に結合され、
前記絶縁体は、高誘電率絶縁体層と、前記高誘電率絶縁体層よりも低い比誘電率の材料からなる低誘電率絶縁体層との少なくとも２種類の絶縁体からなり、
前記第一及び第二の高インピーダンス線路は前記低誘電率絶縁体層内に配置され、前記低インピーダンス線路は前記高誘電率絶縁体層内に配置されたことを特徴とする帯域通過フィルタ。
【請求項２】
前記各平面グランド導体層はそれぞれ一対の平面グランド導体層部分から構成されたことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項３】
前記絶縁体は複数の誘電体シート層を積層して構成されたことを特徴とする請求項１記載の帯域通過フィルタ。
【請求項４】
前記絶縁体は、第一の低誘電率絶縁体層と第二の低誘電率絶縁体層と高誘電率絶縁体層の３つの絶縁体層から構成され、前記第一の低誘電率絶縁体層、前記高誘電率絶縁体層、前記第二の低誘電率絶縁体層の順序で前記絶縁体の面に対して実質的に平行に積層されており、
前記第一の高インピーダンス線路は前記第一の低誘電率絶縁体層に配置され、前記第二の高インピーダンス線路は前記第二の低誘電率絶縁体層に配置され、低インピーダンス線路は前記高誘電率絶縁体層に、それぞれ配置されたことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項５】
前記第二及び第三の線路導体層はそれぞれ各平面内でメアンダ状に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項６】
前記第二及び第三の線路導体層のそれぞれの他端と、前記一対の入出力端子導体とはそれぞれ結合キャパシタによって結合されたことを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項７】
前記結合キャパシタは高誘電率絶縁体層に配置されたことを特徴とする請求項６に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項８】
前記高誘電率絶縁体層の比誘電率は２０以上でかつ１０００未満であり、前記低誘電率絶縁体層の誘電率は１０以下でかつ１以上であることを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項９】
前記帯域通過フィルタを部品として実装するときの実装面は前記絶縁体の側面であることを特徴とする請求項１に記載の帯域通過フィルタ。
【請求項１０】
請求項１乃至９のうちのいずれか１つに記載の前記帯域通過フィルタと、
前記帯域通過フィルタに接続された信号処理回路とを備えたことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の絶縁体層を積層してなる帯域通過フィルタと、これを備えた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ストリップ線路あるいはマイクロストリップ線路を用いた帯域通過フィルタが種々提案されている。
【０００３】
図１１は従来技術に係るマイクロストリップ線路を用いた帯域通過フィルタ（以下、従来例という。）の構成を示す斜視図である。図１１において、１００１は裏面全面にグランド導体（図示せず。）が形成されなる誘電体セラミック基板であり、１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃはマイクロストリップ線路である。これらのマイクロストリップ線路１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃは直列に接続されて一本のステップインピーダンスマイクロストリップ線路を構成する。これらのマイクロストリップ線路のうち、１０１１ａ，１０１１ｂは線路幅が狭い高インピーダンス部を構成し、１０１１ｃは線路１０１１ａ，１０１１ｂよりも広い線路幅を有して低インピーダンス部を構成する。また、１０１２，１０１３は入出力マイクロストリップ線路であり、マイクロストリップ線路１０１１ａ，１０１１ｂとそれぞれ平行に所定の間隔をあけて配置されている。前記ステップインピーダンスマイクロストリップ線路の両端は解放になっており、入出力マイクロストリップ線路１０１２と１０１３は片端が入出力端子１０１４，１０１５に接続され他端は解放されている。
【０００４】
ここで、高インピーダンス部を構成するマイクロストリップ線路１０１１ａと１０１１ｂは１／４波長の電気長を有し、低インピーダンス部を構成するマイクロストリップ線路１０１１ｃは１／２波長の電気長を有し、その結果、前記ステップインピーダンスマイクロストリップ線路の全電気長は１波長分の長さとなる。
【０００５】
誘電体セラミック基板１００１の誘電率を７．５とし、その誘電損失（ｔａｎδ）を０．００１、その厚みを０．５ｍｍとした。また、マイクロストリップ線路１０１１ａ，１０１１ｂ，１０１１ｃ及び入出力マイクロストリップ線路１０１２，１０１３の導体材料については導電率が４×１０７Ｓ／ｍとなる銀を用いた。
【０００６】
さらに、マイクロストリップ線路１０１１ａと１０１１ｂの幅を８０μｍとし、その長さを８．６５ｍｍとし、マイクロストリップ線路１０１１ｃの幅を７００μｍとし、その長さを１６ｍｍとし、入出力マイクロストリップ線路１０１２，１０１３はマイクロストリップ線路１０１１ａ，１０１１ｂと同じ幅と長さでそれぞれ８０μｍ、８．６５ｍｍとした。そして、マイクロストリップ線路１０１１ａと入出力マイクロストリップ線路１０１２との間隔、及びマイクロストリップ線路１０１１ｂと入出力マイクロストリップ線路１０１３との間隔を、どちらも４５μｍに設定した。以上のように設定された帯域通過フィルタについてのシミュレーション結果を以下に示す。
【０００７】
図１２は図１１の帯域通過フィルタのシミュレーション結果を示す透過係数Ｓ２１及び反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【０００８】
図１２から明らかなように、帯域通過フィルタの中心周波数は約４ＧＨｚとなるが、ステップインピーダンスマイクロストリップ線路の全長は約３３ｍｍである。また、マイクロストリップ線路１０１１ａと入出力マイクロストリップ線路１０１２とで形成される結合線路の偶モードインピーダンスは約１４０Ωであり、奇モードインピーダンスは約３０Ωであり平均値が約８５Ωである。一方でマイクロストリップ線路１０１１ｃのインピーダンスは約４５Ωなので、高インピーダンス部と低インピーダンス部のインピーダンス比は約１．９倍となる。その結果、通過帯域幅は１．９ＧＨｚ〜６．２ＧＨｚとなり、これは比帯域幅（通過帯域幅と帯域の中心周波数との比）としては１０６％に相当する。
【０００９】
なお、本出願に関連する先行技術文献として、下記の文献が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】国際公開第２００６／１０９４６５号。
【非特許文献】
【００１１】
【非特許文献１】Sheng Sun et al., "Capacitive-Ended Interdigital Coupled Lines for UWB Bandpass Filters with Improved Out-of-Band Performances", IEEE Microwave and Wireless Components Letters, August 2006, Vol. 16, No. 8, pp. 440-442.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
前記従来例では、比帯域幅が１００％程度のフィルタを実現可能であるが、比帯域幅が４０〜６０％程度のフィルタは困難となる。比帯域幅４０〜６０％程度にするためには、高インピーダンス部と低インピーダンス部のインピーダンス比を高くしなければならないが、基板の誘電率が固定されているので、高インピーダンス部のマイクロストリップ線路１０１１ａのインピーダンスが高くなりすぎるか、低インピーダンス部のマイクロストリップ線路１０１１ｂのインピーダンスが低くなりすぎるか、いずれかになってしまうので実現が難しい。
【００１３】
また、前記従来例の帯域通過フィルタの長さは、実際に求められるフィルタデバイスのサイズ２ｍｍ程度と比較して約１７倍も大きい。中心周波数が８ＧＨｚであれば、約１／２の長さですむが、それでも全長は約１７ｍｍとなり、比較的大きいという問題点があった。
【００１４】
誘電体セラミクス基板１００１の誘電率を大きくすれば、誘電率の平方根に反比例して短くなる。例えば、誘電率が５５であるような材料を使えば、中心周波数が８ＭＨｚなら長さを約６ｍｍにできる。このサイズでも依然として実用的な大きさではない。しかも、このような高い誘電率の基板を用いた場合、得られるストリップ線路のインピーダンスが低くなってしまい、特に高インピーダンス線路については、いくら線路の幅を狭くしても所定のインピーダンスを得られなくなってしまう。
【００１５】
そして、目標の比帯域幅としての４０〜６０％といった値は１００％という前記従来例の比帯域幅よりは狭いが、広く普及している数％以下の帯域幅のフィルタと比較して、十分に広いので、実現は難しい。特に高インピーダンス部１０１１ａ（１０１１ｂ）と入出力ストリップ線路１０１２との間隔が非常に狭くなることが理由である。この間隔は帯域幅やインピーダンス整合といったフィルタ特性に大きな影響を与えるので、所望のフィルタ特性を得ることは困難なものとなっていた。
【００１６】
本発明の目的は上述の問題を解決して、比帯域幅が３０〜６０％程度で小型な帯域通過フィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係る帯域通過フィルタは、
絶縁体の内部又は表面において前記絶縁体の面に対して実質的に平行に配置された複数の平面グランド導体層と、
前記複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ実質的に平行に配置された第一の線路導体層を含む低インピーダンス線路と、
前記複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ実質的に平行に配置された第二の線路導体層を含み、前記低インピーダンス線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを有する第一の高インピーダンス線路と、
前記複数の平面グランド導体層の少なくともいずれか１つに対して対向しかつ実質的に平行に配置された第三の線路導体層を含み、前記低インピーダンス線路の特性インピーダンスよりも高い特性インピーダンスを有する第二の高インピーダンス線路と、
前記絶縁体の側面に配置されかつ前記複数のグランド導体層に電気的に接続された側面グランド導体とを備え、
前記第二の線路導体層の一端と前記第三の線路導体層の一端は、それぞれ前記第一の線路導体層の両端に電気的に接続され、
前記第二の線路導体層の他端と前記第三の線路導体層の他端には、それぞれ一対の入出力端子導体が電気的に結合され、
前記絶縁体は、高誘電率絶縁体層と、前記高誘電率絶縁体層よりも低い比誘電率の材料からなる低誘電率絶縁体層との少なくとも２種類の絶縁体からなり、
前記第一及び第二の高インピーダンス線路は前記低誘電率絶縁体層内に配置され、前記低インピーダンス線路は前記高誘電率絶縁体層内に配置されることを特徴とする。
【００１８】
前記帯域通過フィルタにおいて、前記各平面グランド導体層はそれぞれ一対の平面グランド導体層部分から構成されたことを特徴とする。
【００１９】
前記帯域通過フィルタにおいて、前記絶縁体は複数の誘電体シート層を積層して構成されたことを特徴とする。
【００２０】
また、前記帯域通過フィルタにおいて、前記絶縁体は、第一の低誘電率絶縁体層と第二の低誘電率絶縁体層と高誘電率絶縁体層の３つの絶縁体層から構成され、前記第一の低誘電率絶縁体層、前記高誘電率絶縁体層、前記第二の低誘電率絶縁体層の順序で前記絶縁体の面に対して実質的に平行に積層されており、
前記第一の高インピーダンス線路は第一の低誘電率絶縁体層に配置され、前記第二の高インピーダンス線路は第二の低誘電率絶縁体層に配置され、低インピーダンス線路は高誘電率絶縁体層に、それぞれ配置されたことを特徴とする。
【００２１】
さらに、前記帯域通過フィルタにおいて、前記第二及び第三の線路導体層はそれぞれ各平面内でメアンダ状に形成されたことを特徴とする。
【００２２】
またさらに、前記帯域通過フィルタにおいて、前記第二及び第三の線路導体層のそれぞれの他端と、前記一対の入出力端子導体とはそれぞれ結合キャパシタによって結合されたことを特徴とする。
【００２３】
また、前記帯域通過フィルタにおいて、前記結合キャパシタは高誘電率絶縁体層に配置されたことを特徴とする。
【００２４】
さらに、前記帯域通過フィルタにおいて、前記高誘電率絶縁体層の比誘電率は２０以上でかつ１０００未満であり、前記低誘電率絶縁体層の誘電率は１０以下でかつ１以上であることを特徴とする。
【００２５】
またさらに、前記帯域通過フィルタにおいて、前記帯域通過フィルタを部品として実装するときの実装面は前記絶縁体の側面であることを特徴とする。
【００２６】
本発明に係る電子機器は、前記帯域通過フィルタと、前記帯域通過フィルタに接続された信号処理回路とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２７】
本発明に係る帯域通過フィルタによれば、前記第一の高インピーダンス線路、前記第二の高インピーダンス線路は低誘電率絶縁体層内に配置され、低インピーダンス線路は高誘電率絶縁体層内に配置されることによって、低インピーダンス線路とのインピーダンス比を高くとることができ、比帯域幅が３０〜６０％程度で小型な帯域通過フィルタを提供することができる。また、前記帯域通過フィルタに対して信号処理回路等を接続することで、無線通信装置などの電子機器を小型低背化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２】図１の帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５を形成しないときの模式側面図である。
【図３】図１の帯域通過フィルタの外観を示す斜視図である。
【図４】図１の帯域通過フィルタのシミュレーション結果であって、透過係数Ｓ２１及び反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図５】本発明の変形例１に係る帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５を形成しないときの模式側面図である。
【図６】図５の帯域通過フィルタのシミュレーション結果であって、透過係数Ｓ２１及び反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【図７】本発明の変形例２に係る帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５を形成しないときの模式側面図である。
【図８Ａ】図７のＡ−Ａ’線についての横断面図である。
【図８Ｂ】図７のＢ−Ｂ’線についての横断面図である。
【図９】本発明の変形例３に係る帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５，６６を形成しないときの模式概略側面図である。
【図１０】本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】従来技術に係るマイクロストリップ線路を用いた帯域通過フィルタ（以下、従来例という。）の構成を示す斜視図である。
【図１２】図１１の帯域通過フィルタのシミュレーション結果を示す透過係数Ｓ２１及び反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
以下、本発明に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００３０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタについて図１〜図３を用いて説明する。図１は本発明の実施の形態１に係る帯域通過フィルタの構成を示す分解斜視図であり、図２は図１の帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５を形成しないときの模式側面図であり、図３は図１の帯域通過フィルタの外観を示す斜視図である。
【００３１】
図１〜図３において、絶縁体５００は、複数の誘電体シート層１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂを積層して構成された第一の絶縁体５０１と、複数の誘電体シート層４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂを積層して構成された第二の絶縁体５０２と、複数の誘電体シート層７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，９ｃを積層して構成された第三の絶縁体５０３が積層され一体となって構成されている。
【００３２】
図１において、当該帯域通過フィルタは、
（ａ）誘電体シート層１ａの上面側に配置された平面グランド導体層２０と、
（ｂ）誘電体シート層１ｃの下面側に配置された平面グランド導体層２１と、
（ｃ）誘電体シート層１ｂ，１ｃの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３１と、
（ｄ）平面グランド導体層２１の下面に対向し、誘電体シート層２ｂの下面側に配置された平面グランド導体層２２と、
（ｅ）誘電体シート層２ａ，２ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３２と、
（ｆ）平面グランド導体層２２の下面に対向し、誘電体シート層３ｂの下面側に配置された平面グランド導体層２３と、
（ｇ）誘電体シート層３ａ，３ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３３と、
（ｈ）線路導体層３１を平面グランド導体層２０，２１により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路３１Ｌと、
（ｉ）線路導体層３１に接続された接続ビア導体４１ａ，４１ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路４１Ｌと、
（ｊ）接続ビア導体４１ａ，４１ｂに接続された線路導体層３２を平面グランド導体層２１，２２により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路３２Ｌと、
（ｋ）線路導体層３２に接続された接続ビア導体４２ａ，４２ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路４２Ｌと、
（ｌ）接続ビア導体４２ａ，４２ｂに接続された線路導体層３３を平面グランド導体層２２，２３により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路３３Ｌと、
（ｍ）線路導体層３３に接続された接続ビア導体４３ａ，４３ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路４３Ｌとを備え、
ここで、高インピーダンス線路３１Ｌ，４１Ｌ，３２Ｌ，４２Ｌ，３３Ｌ，４３Ｌを直列に接続することにより高インピーダンス線路群１０１が構成される。なお、側面グランド導体６５，６６のうち少なくとも１つが形成されてもよい。また、高インピーダンス線路３１Ｌ，３２Ｌ，３３Ｌは１対の平面グランド導体層より挟設されて構成されているが、本発明はこれに限らず、少なくとも１つの平面グランド導体層と電磁的に結合するように対向されていわゆるマイクロストリップ線路を構成してもよい。さらに、高インピーダンス線路３１Ｌ，３２Ｌ，３３Ｌは少なくとも１つであってもよい。
【００３３】
また、当該帯域通過フィルタは、
（ｎ）誘電体シート層４ａ，４ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３４と、
（ｏ）平面グランド導体層２３の下面に対向し、誘電体シート層４ｂの下面側に配置された平面グランド導体層２４と、
（ｐ）誘電体シート層５ａ，５ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３５と、
（ｑ）平面グランド導体層２４の下面に対向し、誘電体シート層５ｂの下面側に配置された平面グランド導体層２５と、
（ｒ）誘電体シート層６ａ，６ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３６と、
（ｓ）平面グランド導体層２５の下面に対向し、誘電体シート層６ｂの下面側に配置された平面グランド導体層２６と、
（ｔ）接続ビア導体４３ａ，４３ｂに接続された線路導体層３４を平面グランド導体層２３，２４により電磁的に結合して対向するように挟設してなる低インピーダンス線路３４Ｌと、
（ｕ）線路導体層３４に接続された接続ビア導体４４ａ，４４ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる低インピーダンス線路４４Ｌと、
（ｖ）接続ビア導体４４ａ，４４ｂに接続された線路導体層３５を平面グランド導体層２４，２５により電磁的に結合して対向するように挟設してなる低インピーダンス線路３５Ｌと、
（ｗ）線路導体層３５に接続された接続ビア導体４５ａ，４５ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる低インピーダンス線路４５Ｌと、
（ｘ）接続ビア導体４５ａ，４５ｂに接続された線路導体層３６を平面グランド導体層２５，２６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる低インピーダンス線路３６Ｌとを備え、
ここで、低インピーダンス線路３４Ｌ，４４Ｌ，３５Ｌ，４５Ｌ，３６Ｌを直列に接続することにより低インピーダンス線路群１０２が構成される。なお、各低インピーダンス線路３４Ｌ，３５Ｌ，３６Ｌは少なくとも１つの平面グランド導体層に対向するように形成していわゆるマイクロストリップ線路を構成してもよい。さらに、低インピーダンス線路３４Ｌ，３５Ｌ，３６Ｌは少なくとも１つであってもよい。
【００３４】
さらに、当該帯域通過フィルタは、
（ｙ）誘電体シート層７ａ，７ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３７と、
（ｚ）平面グランド導体層２６の下面に対向し、誘電体シート層７ｂの下面側に配置された平面グランド導体層２７と、
（ａａ）誘電体シート層８ａ，８ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３８と、
（ａｂ）平面グランド導体層２７の下面に対向し、誘電体シート層８ｂの下面側に配置された平面グランド導体層２８と、
（ａｃ）誘電体シート層９ａ，９ｂの境界に配置されたストリップ形状の線路導体層３９と、
（ａｄ）平面グランド導体層２８の下面に対向し、誘電体シート層９ｃの下面側に配置された平面グランド導体層２９と、
（ａｅ）線路導体層３６に接続された接続ビア導体４６ａ，４６ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路４６Ｌと、
（ａｆ）接続ビア導体４６ａ，４６ｂに接続された線路導体層３７を平面グランド導体層２６，２７により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路３７Ｌと、
（ａｇ）線路導体層３７に接続された接続ビア導体４７ａ，４７ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路４７Ｌと、
（ａｈ）接続ビア導体４７ａ，４７ｂに接続された線路導体層３８を平面グランド導体層２７，２８により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路３８Ｌと、
（ａｉ）線路導体層３８に接続された接続ビア導体４８ａ，４８ｂを側面グランド導体６５，６６により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路４８Ｌと、
（ａｊ）接続ビア導体４８ａ，４８ｂに接続された線路導体層３９を平面グランド導体層２８，２９により電磁的に結合して対向するように挟設してなる高インピーダンス線路３９Ｌとを備え、
ここで、高インピーダンス線路４６Ｌ，３７Ｌ，４７Ｌ，３８Ｌ，４８Ｌ，３９Ｌを直列に接続することにより高インピーダンス線路群１０３が構成される。なお、高インピーダンス線路３７Ｌ，３８Ｌ，３９Ｌは１対の平面グランド導体層より挟設されて構成されているが、本発明はこれに限らず、少なくとも１つの平面グランド導体層と電磁的に結合するように対向されていわゆるマイクロストリップ線路を構成してもよい。さらに、高インピーダンス線路３７Ｌ，３８Ｌ，３９Ｌは少なくとも１つであってもよい。
【００３５】
なお、高インピーダンス線路３１Ｌ，３２Ｌ，３３Ｌ，３７Ｌ，３８Ｌ，３９Ｌ及び低インピーダンス線路３４Ｌ，３５Ｌ，３６Ｌのための平面グランド導体層については、電磁的に結合するように対向しているのであれば、他のインピーダンス線路と共用してもよい。
【００３６】
従って、高インピーダンス線路群１０１、低インピーダンス線路群１０２、及び高インピーダンス線路群１０３は当該順序で接続されている。高インピーダンス線路群１０１の端部である線路導体層３１の一端はキャパシタ導体５３に接続され、高インピーダンス線路群１０３の端部である線路導体層３９の一端はキャパシタ導体５４と接続されている。キャパシタ導体５３は誘電体シート層１ｂを挟んでキャパシタ導体５１と対向して結合キャパシタＣ１を構成し、キャパシタ導体５４は誘電体シート層９ｂを挟んでキャパシタ導体５２と対向して結合キャパシタＣ２を構成するように形成されている。また、キャパシタ導体５１は入出力端子導体６１ｂに接続され、キャパシタ導体５２は入出力端子導体６２ｂに接続されている。ここで、入出力端子導体６１ｂはキャパシタ導体５１及び５３を介して線路導体層３１に高周波的に電気的に接続され、入出力端子導体６２ｂはキャパシタ導体５２及び５４を介して線路導体層３９に高周波的に電気的に接続されている。なお、入出力端子導体６１ｂは当該帯域通過フィルタの上下面に設けられた入出力端子導体６１ａ，６１ｃとコーナ部を介して接続されて入出力端子導体６１として構成されている。同様に、入出力端子導体６２ｂは当該帯域通過フィルタの上下面に設けられた入出力端子導体６２ａ，６２ｃとコーナ部を介して接続されて入出力端子導体６２として構成されている。
【００３７】
さらに、絶縁体５００の側面に配置されている側面グランド導体６５，６６は、平面グランド導体層２０〜２９と接続されている。なお、平面グランド導体層２０及び平面グランド導体層２９は絶縁体５００の上下面に構成されているが内部にあってもよい。
【００３８】
さて、絶縁体５０１と絶縁体５０３は、その誘電率が絶縁体５０２の誘電率よりも低い材料で構成されている。例えば、絶縁体５０１と絶縁体５０３は、比誘電率が７．５程度で誘電損失（ｔａｎδ）が０．００１の誘電体セラミック材料を用い、絶縁体５０２は比誘電率が５５程度で誘電損失（ｔａｎδ）が０．００１の誘電体セラミック材料を用いる。前者は例えば、ガラス粉にアルミナのフィラーを３０％程度混合した材料、後者はガラス粉末にｘＢａＯ−ｙＮｄ２Ｏ３−ｚＴｉＯ２−ｗＢｉ２Ｏ３系の誘電体フィラーを混合した材料を用いる（例えば、特許文献１参照。）。それぞれ、樹脂成分と混合しシート化した誘電体シート層１ａ〜９ｃを作成する。導体材料は例えば銀である。各導体層は、銀粉末を樹脂中に分散させたペーストを用い、それぞれの誘電体シート１ａ〜９ｃ上に印刷し、積層することにより形成させる。各ビア導体４１ａ〜４８ｂについてはレーザ又は機械加工で誘電体シートにスルーホールをあけ、銀ペーストを充填して形成させる。これら誘電体シート１ａ〜９ｃを積層した後、同時に焼成することで図３に示すような一体の帯域通過フィルタが得られるのである。前記セラミクス材料を用いた場合、焼成温度は９２０°Ｃ程度であり銀の焼結を十分確保できるので４．７×１０７といった高い導電率を得ることができる。またこの温度は銀の融点よりも低いため、寸法精度の高い安定した形状を得ることができる。
【００３９】
この場合、絶縁体５０１，５０３の比誘電率は７．５となり、例えば平面グランド導体層２０，２１の距離が０．１ｍｍとなるように誘電体シート１ａ，１ｂ，１ｃを構成し、線路導体層３１の幅を０．１ｍｍとすれば２０Ω程度の特性インピーダンスが得られる。また、絶縁体５０２の誘電率は５５となり、例えば平面グランド導体層２０，２１の距離が０．１ｍｍとなるように誘電体シート４ａ，４ｂを構成し、線路導体層３４の幅を０．５５ｍｍとすれば２Ω程度の特性インピーダンスが得られる。従って、高インピーダンス線路群１０１，１０３の特性インピーダンスと、低インピーダンス線路群１０２の特性インピーダンスとの比は１０程度と高くすることができ、これによって帯域幅３０％程度の帯域通過フィルタを実現できる。
【００４０】
本実施の形態において、入出力の特性インピーダンスを標準的な５０Ωに合わせるために、結合キャパシタＣ１，Ｃ２は０．１ｐＦ〜３ｐＦ程度の値が必要である。この際、帯域内のインピーダンスマッチングを改善するために、通過帯域の中心周波数において高インピーダンス線路群１０１と高インピーダンス線路群１０３の電気長を１／４波長よりも短くすることが望ましい。また、低インピーダンス線路群１０２の電気長は実質的に１／２波長になる。
【００４１】
なお、絶縁体５０１，５０３の比誘電率は好ましくは２０以上でかつ１０００未満であり、より好ましくは２０以上でかつ１２０未満である。また、絶縁体５０２の比誘電率は好ましくは１以上でかつ１０以下である。
【００４２】
図４は図１の帯域通過フィルタのシミュレーション結果であって、透過係数Ｓ２１及び反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。すなわち、図４は、上述の構成で３次元電磁界シミュレータによって設計し、シミュレーションにより特性を確認した結果を示す。図４から明らかなように、通過帯域は３．１ＧＨｚ〜４．５ＧＨｚであり、比帯域幅としては３６．８％、挿入損失は２．４ｄＢ、反射損失は１２ｄＢ以上、と良好な結果が得られた。当該帯域通過フィルタの場合、外形サイズは３．０ｍｍ×１．０ｍｍ×１．０ｍｍとなっており、上述の従来例に係る帯域通過フィルタの外形サイズと比較して十分に小さいものとなっている。
【００４３】
なお、当該実施の形態１において、キャパシタ導体５３，５４のサイズは０．８ｍｍ×０．２ｍｍであり、結合キャパシタＣ１，Ｃ２を構成する誘電体シート層１ｂ，９ｂの厚みは７．５μｍとなっており、結合キャパシタＣ１，Ｃ２の容量は約１．５ｐＦとなっている。
【００４４】
（変形例１）
図５は本発明の変形例１に係る帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５を形成しないときの模式側面図である。本発明の変形例１に係る帯域通過フィルタは、結合キャパシタＣ１，Ｃ２を、絶縁体５０１，５０３の誘電率よりも高い誘電率を有する絶縁体５０２の内部に形成したことを特徴としている。
【００４５】
図５において、キャパシタ導体層５３が絶縁体５０２内に形成され、線路導体層３１の一端は接続ビア導体７１を介してキャパシタ導体層５３に接続されている。また、キャパシタ導体層５４も同様に絶縁体５０２内に形成され、線路導体層３９の一端は接続ビア導体７２を介してキャパシタ導体層５４に接続されている。この場合、キャパシタ導体５３，５４のサイズは０．１５ｍｍ×０．２ｍｍであり、キャパシタ導体５３とキャパシタ導体５１との間隔及び、キャパシタ導体５４とキャパシタ導体５２との間隔は１０μｍであった。
【００４６】
また、接続ビア導体７１，７２の特性インピーダンスは高インピーダンス線路群１０１，１０３の特性インピーダンスと異なっているために、また、接続ビア導体７１，７２の電気長が付加されるため、設計の修正が必要であったが、同様にシミュレーションで周波数特性を確認した結果を以下に示す。
【００４７】
図６は図５の帯域通過フィルタのシミュレーション結果であって、透過係数Ｓ２１及び反射係数Ｓ１１の周波数特性を示すグラフである。図６から明らかなように、同じ外形サイズで通過帯域幅３．１５ＧＨｚ〜４．５５ＧＨｚ、比帯域幅は３６．８％、挿入損失は２．４ｄＢ、反射損失は１２ｄＢ以上、とほぼ同等の特性が得られた。ここで、高インピーダンス線路群１０１，１０３の特性インピーダンスを図６のシミュレーション設定値よりも高くするとインピーダンスマッチングが楽になる。高インピーダンス線路群１０１，１０３の線路幅が狭いので、同一平面にメアンダ状に折り曲げて作成することも可能であり、以下の変形例２において示す。
【００４８】
（変形例２）
図７は本発明の変形例２に係る帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５を形成しないときの模式側面図である。また、図８Ａは図７のＡ−Ａ’線についての横断面図であり、図８Ｂは図７のＢ−Ｂ’線についての横断面図である。本発明の変形例２に係る帯域通過フィルタは、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、高インピーダンス線路群１０１の線路導体層３１及び高インピーダンス線路１０３の線路導体層３７を同一平面にメアンダ状に折り曲げて作成し、一対の平面グランド導体層２０，２１間の距離、及び一対の平面グランド導体層２６，２９間の距離を実施の形態１に比較して大きくなるように設定することにより、当該線路の特性インピーダンスを高くすることを特徴としている。
【００４９】
以上の実施の形態及び変形例ではすべて、当該帯域通過フィルタをプリント配線基板へ部品として実装するときの実装面は、誘電体シート層１ａ〜９ｃと平行な面であり、プリント配線基板の信号線と入出力端子導体６１ｃ，６２ｃ、プリント配線基板のグランド線とグランド導体層２９がはんだ付けされる。図２の例において、キャパシタ導体５２とプリント配線基板の信号線の間は３０μｍしか離れていないが、キャパシタ導体５１とプリント配線基板の信号線の間は９００μｍ以上離れている。
【００５０】
また、図７の例では、キャパシタ導体５１及びキャパシタ導体５２とプリント配線基板の信号線の間隔は実質的に等しい。しかし、接続ビア導体７１，７２はそれぞれ入出力端子導体６１ｂ，６２ｂと平行であるが、接続ビア導体７１，７２において高周波電流が流れる方向が互いに逆である。以上の非対称性のために、双方の入出力端子導体６１，６２から見た特性インピーダンスは違ったものとなっている。このことが問題になる場合には、キャパシタ導体５１とキャパシタ導体５２を、絶縁体５００の側面側、例えば側面グランド導体６６の側に引き出し、入出力端子導体６１，６２を当該側面に形成することで対称性をよくすることができる。この場合は、当該帯域通過フィルタを部品としてプリント配線基板へ実装するときの実装面は、誘電体シート層１ａ〜９ｃと垂直な面（当該帯域通過フィルタの側面）となる（いわゆる側面実装の状態となる。）。この際、図７の場合のように、キャパシタ導体５１とキャパシタ導体５２を絶縁体５００の積層方向のほぼ中央に配置したほうが明らかに対称性はよくなる。
【００５１】
なお、絶縁体５０１と絶縁体５０２と絶縁体５０３の比誘電率は他の値を選択することができ、絶縁体５０１と絶縁体５０３の比誘電率を互いに異ならせてもよい。
【００５２】
また、絶縁体５０１と絶縁体５０３は結晶性のガラスセラミクスを用いることで耐薬品性や機械強度を高めることができる。入出力端子導体６１，６２のめっき処理の際に特性が劣化しない、実装後のプリント配線基板のねじれ等で発生する素子割れが発生しにくい、などのメリットがある。
【００５３】
（変形例３）
図９は本発明の変形例３に係る帯域通過フィルタにおいてグランド側面導体６５，６６を形成しないときの模式概略側面図である。変形例３に係る帯域通過フィルタは、低誘電率を有する絶縁体５０１内に高インピーダンス線路Ｌ１，Ｌ２を形成し、絶縁体５０１よりも高い高誘電率を有する絶縁体５０２内に低インピーダンス線路Ｌ３を形成したことを特徴としている。図９において、入出力端子導体６１は結合キャパシタＣ１、高インピーダンス線路Ｌ１、低インピーダンス線路Ｌ３、高インピーダンス線路Ｌ２及び結合キャパシタＣ２を介して入出力端子導体６２に接続されている。このように構成することにより、回路の対称性を保持しつつ低インピーダンス線路Ｌ３と高インピーダンス線路Ｌ１，Ｌ２の特性インピーダンス比を比較的高く実現でき、これにより、当該帯域通過フィルタを小型低背化することができる。
【００５４】
（実施の形態２）
図１０は本発明の実施の形態２に係る無線通信装置の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係る無線通信装置は、アンテナ３１０と、上述の実施の形態１及びその変形例に係る帯域通過フィルタであって互いに異なる通過帯域を有する帯域通過フィルタ３０１，３０２と、無線通信回路３０３，３０４と、信号処理回路３０５と、コントローラ３２０とを備えて構成される。各無線通信回路３０３，３０４はそれぞれ、無線送信回路及び無線受信回路を含み、周波数変換、変調及び復調の信号処理を行う。また、信号処理回路３０５は変調すべきベースバンド信号を発生して無線通信回路３０３，３０４に出力する一方、無線通信回路３０３，３０４からの復調信号をベースバンド信号として受信して所定のデータ信号処理を実行する。さらに、コントローラ３２０は無線通信回路３０３，３０４及び信号処理回路３０５の動作を制御する。
【００５５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、各帯域通過フィルタ３０１，３０２に対して無線通信回路３０３，３０４及び信号処理回路３０５等を接続することで、無線通信装置などの電子機器を小型低背化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
以上詳述したように、本発明に係る帯域通過フィルタによれば、前記第一の高インピーダンス線路、前記第二の高インピーダンス線路は低誘電率絶縁体層内に配置され、低インピーダンス線路は高誘電率絶縁体層内に配置されることによって、低インピーダンス線路とのインピーダンス比を高くとることができ、比帯域幅が３０〜６０％程度で小型な帯域通過フィルタを提供することができる。また、前記帯域通過フィルタに対して信号処理回路等を接続することで、無線通信装置などの電子機器を小型低背化することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１ａ，１ｂ，１ｃ，２ａ，２ｂ，３ａ，３ｂ，４ａ，４ｂ，５ａ，５ｂ，６ａ，６ｂ，７ａ，７ｂ，８ａ，８ｂ，９ａ，９ｂ，９ｃ…誘電体シート層、
２０〜２９…平面グランド導体層、
３１〜３９…線路導体層、
３１Ｌ〜３３Ｌ，３７Ｌ〜３９Ｌ，Ｌ１，Ｌ２…高インピーダンス線路、
３４Ｌ〜３６Ｌ，Ｌ３…低インピーダンス線路、
４１〜４８，４１ａ，４１ｂ，４２ａ，４２ｂ，４３ａ，４３ｂ，４４ａ，４４ｂ，４５ａ，４５ｂ，４６ａ，４６ｂ，４７ａ，４７ｂ，４８ａ，４８ｂ…接続ビア導体、
５１〜５４…結合キャパシタ導体、
６１，６２，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ…入出力端子導体、
６５，６６…側面グランド導体、
７１，７２…接続ビア導体、
１０１，１０３…高インピーダンス線路群、
１０２…低インピーダンス線路群、
３０１，３０２…帯域通過フィルタ、
３０３，３０４…無線通信回路、
３０５…信号処理回路、
３１０…アンテナ、
３２０…コントローラ、
５００〜５０３…絶縁体、
Ｃ１，Ｃ２…結合キャパシタ。
【図１】
2011109450.tif 000003
【図２】
2011109450.tif 000004
【図３】
2011109450.tif 000005
【図４】
2011109450.tif 000006
【図５】
2011109450.tif 000007
【図６】
2011109450.tif 000008
【図７】
2011109450.tif 000009
【図８Ａ】
2011109450.tif 000010
【図８Ｂ】
2011109450.tif 000011
【図９】
2011109450.tif 000012
【図１０】
2011109450.tif 000013
【図１１】
2011109450.tif 000014
【図１２】
2011109450.tif 000015