(57)【要約】【課題】２次元周期構造を有する高周波デバイスにおいて、外部回路との電気的な結合に好適な簡易かつ小型で低損失の具体的な入出力構造を提供し、ＧＨｚ帯（とくにミリ波）の小型で低損失、かつ、平面実装に適したフィルタデバイス等を実現する。【解決手段】誘電体基板１ａの主面の一部または全体を占める有孔域Ｈａの少なくとも一個所に空気孔４を欠いた欠陥領域Ｄａを形成し、この欠陥領域Ｄａの近傍の複数個の空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃそれぞれに金属ピン６を挿通した端子部を少なくとも１個設け、各金属ピン６を外部伝送路の金属電極板９ａ〜９ｃに電気的に接続することにより、外部回路との電気的な結合に好適な簡易かつ小型で低損失の具体的な入出力構造を提供する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体基板の主面の一部または全体を占める有孔域に前記主面に垂直で同径の空気孔を所定の周期で２次元配列して成る２次元周期構造を有する高周波デバイスであって、
前記有孔域の少なくとも一個所に前記空気孔を欠いた欠陥領域を有し、
前記欠陥領域の近傍の複数個の前記空気孔それぞれに金属ピンを挿通した端子部を少なくとも１個有し、
前記各金属ピンが外部伝送路に電気的に接続されることを特徴とする２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項２】
前記欠陥領域は前記有孔域に連続的に複数個形成されて所定周波数の内部伝送路を構成することを特徴とする請求項１記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項３】
前記欠陥領域は前記有孔域に不連続に複数個形成されて個別の共振器を構成することを特徴とする請求項１記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項４】
前記有孔域に、前記欠陥領域が連続した内部伝送路の部分と、不連続な前記欠陥領域が構成する共振器の部分とを形成し、
前記内部伝送路と前記共振器との複合回路を備えるようにしたことを特徴とする請求項１記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項５】
前記欠陥領域は、前記２次元配列の座標軸のいずれか一方に平行な仮想軸上の起点から前記仮想軸に沿って前記主面の端縁に至るまで前記空気孔を欠く面積が末広がりに漸増するように形成され、
前記端子部は前記起点の近傍にアンテナ端子として形成されることを特徴とする請求項１記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項６】
前記有孔域に局所的に異径の空気孔が形成されることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項７】
前記端子部の少なくとも１つは２個の前記空気孔それぞれに挿通された２個の金属ピンからなり、
前記２個の金属ピンの一方がシグナル電極を形成し、前記２個の金属ピンの他方がグランド電極を形成し、
前記２個の金属ピンが前記外部伝送路としてのスロット線路またはマイクロストリップ線路のシグナル側導体、グランド側導体それぞれに電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項８】
前記端子部の少なくとも１つは３個の前記空気孔それぞれに挿通された並設状態の３個の金属ピンからなり、
前記３個の金属ピンのうちの中央の金属ピンがシグナル電極を形成し、残りの２個の金属ピンがグランド電極を形成し、
前記中央の金属ピン、前記残りの２個の金属ピンが、前記外部伝送路としてのコプレーナ線路またはマイクロストリップ線路のシグナル側導体、グランド側導体それぞれに電気的に接続されることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項９】
前記金属ピンが前記空気孔の内壁に沿うように断面弧状に湾曲した金属板からなることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項１０】
前記金属ピンが挿通された空気孔は樹脂接着剤が充填されることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項１１】
前記樹脂接着剤は導電性であることを特徴とする請求項１０に記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【請求項１２】
前記誘電体基板は金属ケースに収納され、該金属ケースがグランドに接続されることを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１項に記載の２次元周期構造を有する高周波デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、いわゆるフォトニック結晶構造デバイスの光に対する動作を、とくにギガヘルツ帯（以下、ＧＨｚ帯という）の電磁波（主にミリ波）に応用し、フォトニック結晶構造デバイスの光に対する動作原理と同様の動作原理でＧＨｚ帯の電磁波の伝送路、共振器、フィルタ、アンテナ等を形成する高周波デバイス、すなわち、２次元周期構造を有する高周波デバイスに関し、詳しくは、その電磁波の入出力構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、光機能材料として注目されているフォトニック結晶構造デバイスは、誘電率（屈折率）の周期的変化を内部にもつ。
【０００３】
そして、誘電率が３次元的に変化する３次元周期構造の立体回路のものは３次元フォトニック結晶構造デバイスと呼ばれ、誘電率が２次元的に変化する２次元周期構造の平面回路のものは２次元フォトニック結晶構造デバイスと呼ばれる。
【０００４】
つぎに、これらのフォトニック結晶構造デバイスの動作原理について説明する。
【０００５】
一般に、固体結晶中においては、原子核の周期的なポテンシャルエネルギ分布が、結晶の格子定数に見合う波長の電子波に対して干渉作用を示し、電子波が結晶のポテンシャル周期に非常に近い波長であれば、３次元または２次元的な回折作用（ブラッグ回折）により反射が起こることが知られている。そして、この反射現象により特定のエネルギ領域（バンド）には電子の存在が禁止され、これが半導体デバイスなどにおける電子バンドギャップ（禁止帯）である。
【０００６】
そして、上記のフォトニック結晶構造デバイスは、誘電率が周期的に変化する３次元構造または２次元構造をとることで、光に対して同様の干渉作用を示し、特定の周波数領域には光の存在が禁止され、これが前記の電子バンドギャップに相当し、フォトニックバンドギャップと呼ばれる。
【０００７】
このフォトニック結晶構造デバイスは、誘電率が周期的に変化する構造中にその周期性を乱す欠陥を形成することで、特定周波数の光の閉じこめが可能になり、特定周波数の光の伝送路（導波路）等の種々の光回路に応用することができる。
【０００８】
ところで、フォトニック結晶構造デバイスは波長に対するスケーリング則が成り立つため、とくにＧＨｚ帯の電磁波（主にミリ波）の振る舞いは特定のデバイスにおいて光と共通する部分が多い。
【０００９】
そこで、上記フォトニック結晶構造デバイスの光に対する動作を応用し、とくにＧＨｚ帯の電磁波に対して同様の動作原理で機能するようにした高周波デバイス、すなわち、上記フォトニック結晶構造デバイスに類似した２次元周期構造を有する高周波デバイスが提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【００１０】
そして、この特許文献１の高周波デバイスは、概略、入、出力の導波路間に２次元フォトニック結晶構造デバイスの共振器を配置した構成のフィルタであり、入、出力の導波路端部が導波路（細線導波路）の外部伝送路に接続される。
【００１１】
なお、特許文献１の開示は、ＧＨｚ帯の電磁波の共振器を備えたフィルタに止まるが、このような２次元周期構造を有する高周波デバイスは、ＧＨｚ帯の電磁波の伝送路、共振器、さらには、バンドパスフィルタやカットオフフィルタ等のフィルタに応用できるのは勿論、電磁波のアンテナ等にも応用することができる。
【００１２】
一方、上記フォトニック結晶構造デバイスの光回路の場合、構造の簡素化等を図るため、外部回路と光の入出力は、一般的にはいわゆる導波管路やセミリジットケーブルを介して行なわれるが、例えば外部伝送路としての単一モードの光ファイバの端部とフォトニック結晶構造デバイスの導波路端部とを細長いくさび形（テーパー部）に加工して接合することで、外部回路とフォトニック結晶構造デバイスとを直接接続して行なうことも提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００４−１２２４１６号公報（要約書、段落［００４６］−［００４７］、図１等）
【非特許文献１】「フォトニック結晶技術の新展開」株式会社シーエムシー出版、２００５年９月、ｐ．３０６（図１４等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前記特許文献１に記載の従来の２次元周期構造を有する高周波デバイスは、２次元フォトニック結晶構造デバイスに類似したデバイスであって、電波から光までの電磁波を扱うことができ、上述したように、ＧＨｚ帯の電磁波の伝送路、共振器、フィルタ等に応用し得る。
【００１４】
しかしながら、この種の２次元周期構造を有する高周波デバイスにおいては、従来、外部伝送路に電気的に接続して電磁波をやりとりする具体的な入出力構造（接続構造）は発明されていない。なお、前記特許文献１には外部導波路の端部を２次元フォトニック結晶構造デバイスに接続することは記載されているが、その具体的な構成は示されていない。
【００１５】
すなわち、従来は、この種の２次元周期構造を有する高周波デバイスにおいて、スロット線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路等の外部伝送路を介してマザーボード等に表面実装するような場合に好適な簡易かつ小型の入出力構造を提供することができない問題がある。
【００１６】
ところで、デバイス間でＧＨｚ帯の電磁波をやりとり（接続）する場合、デバイスの入出力構造を立体回路である導波管とすることは容易に想到し得る。そこで、同様にして、この種の２次元周期構造を有する高周波デバイスの入出力構造を導波管路で形成すると、前記高周波デバイスと比較して導波管路は大きいため、デバイス全体が大型化するだけでなく、外部回路と導波管路、導波管路と高周波デバイスの間それぞれで電磁波のモード変換が必要になり、そのモード変換毎に電磁波の損失が発生し、挿入損失が著しく悪化するという問題もあり、実用的でない。
【００１７】
また、前記非特許文献１の図１４等に開示されているように、この種の２次元周期構造を有する高周波デバイスの導波路端部および外部伝送路としての光ファイバの端部の双方を細長いテーパー形状に加工して接合し、導波管路を用いることなく高周波デバイスと外部回路とを直接接続する入出力構造にしたとしても、両端部をそのようなテーパー形状する複雑な加工が必要となる。しかも、両端部はある程度の長さにわたってテーパー形状に加工されて接合されるので大型化することは避けられず、その上、光ファイバのモード径が高周波デバイスにおけるモード径に比べて逢かに大きいことから結合効率が悪い（例えば−３０ｄＢ以下）のは勿論、前記テーパー形状の接続距離が長いことから損失が大きく伝送特性が著しく悪化する問題もある。
【００１８】
さらに、この種の２次元周期構造を有する高周波デバイスを外部伝送路を介してマザーボード等に接続する場合、不要なスプリアスを極力抑制することも重要である。
【００１９】
本発明は、この種の２次元周期構造を有する高周波デバイスにおいて、平面的な外部伝送路との電気的な結合に好適な簡易かつ小型で低損失かつスプリアスの少ない具体的な入出力構造を提供し、ＧＨｚ帯の電磁波（とくにミリ波）の小型で低損失、かつ、平面実装に適したフィルタデバイス等を実現することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上記した目的を達成するために、本発明の２次元周期構造を有する高周波デバイスは、誘電体基板の主面の一部または全体を占める有孔域に前記主面に垂直で同径の空気孔を所定の周期で２次元配列して成る２次元周期構造を有する高周波デバイスであって、前記有孔域の少なくとも一個所に前記空気孔を欠いた欠陥領域を有し、前記欠陥領域の近傍の複数個の前記空気孔それぞれに金属ピンを挿通した端子部を少なくとも１個有し、前記各金属ピンが外部伝送路に電気的に接続されることを特徴としている（請求項１）。
【００２１】
そして、前記欠陥領域は前記有孔域に連続して複数個形成されて所定周波数の内部伝送路を構成することが好ましい（請求項２）。また、前記欠陥領域は前記有孔域に不連続に複数個形成されて個別の共振器を構成することも好ましい（請求項３）。
【００２２】
つぎに、本発明の２次元周期構造を有する高周波デバイスは、前記有孔域に、前記欠陥領域が連続した内部伝送路の部分と、不連続な前記欠陥領域が構成する共振器の部分とを形成し、前記内部伝送路と前記共振器との複合回路を備えるようにしたことを特徴としている（請求項４）。
【００２３】
また、本発明の２次元周期構造を有する高周波デバイスは、前記欠陥領域が、前記有孔域において、前記２次元配列の座標軸のいずれか一方に平行な仮想軸上の起点から前記仮想軸に沿って前記主面の端縁に至るまで前記空気孔を欠く面積が末広がりに漸増するように形成され、前記端子部が前記起点の近傍にアンテナ端子として形成されることを特徴としている（請求項５）。
【００２４】
そして、上記各構成において、結合容量の調整等の面からは、前記有孔域に局部的に異径の空気孔を形成することが好ましい（請求項６）。
【００２５】
また、上記各構成において、前記端子部の少なくとも１つは２個の前記空気孔それぞれに挿通された２個の金属ピンからなり、前記２個の金属ピンの一方がシグナル電極を形成し、前記２個の金属ピンの他方がグランド電極を形成し、前記２個の金属ピンが前記外部伝送路としてのスロット線路またはマイクロストリップ線路のシグナル側導体、グランド側導体それぞれに電気的に接続されることが好ましい（請求項７）。
【００２６】
さらに、前記端子部の少なくとも１つは３個の前記空気孔それぞれに挿通された並設状態の３個の金属ピンからなり、前記３個の金属ピンのうちの中央の金属ピンがシグナル電極を形成し、残りの２個の金属ピンがグランド電極を形成し、前記中央の金属ピン、前記残りの２個の金属ピンが、前記外部伝送路としてのコプレーナ線路またはマイクロストリップ線路のシグナル側導体、グランド側導体それぞれに電気的に接続されることも好ましい（請求項８）。
【００２７】
また、支持の安定性を図る等の面からは、前記金属ピンが前記空気孔の内壁に沿うように断面弧状に湾曲した金属板からなることが好ましい（請求項９）。
【００２８】
その際、前記金属ピンが挿通された空気孔は樹脂接着剤が充填されることが望ましく（請求項１０）、前記樹脂接着剤が導電性であることも望ましい（請求項１１）。
【００２９】
つぎに、外部の影響を受けたりしないようにするため、本発明の２次元周期構造を有する高周波デバイスは、上記各構成において、前記誘電体基板は金属ケースに収納され、該金属ケースがグランドに接続されていることも好ましい（請求項１２）。
【発明の効果】
【００３０】
まず、請求項１の発明によれば、欠陥領域を有することで、光に対する２次元フォトニック結晶構造デバイスと類似の動作でＧＨｚ帯の電磁波に作用し、ＧＨｚ帯の電磁波に好適な伝送路や共振器、フィルタ等の平面回路デバイスを形成することができる。
【００３１】
さらに、欠陥領域の近傍の複数個の空気孔それぞれに金属ピンを挿通して端子部が形成され、各空気孔から突き出した各金属ピンの端部をスロット線路、マイクロストリップ線路、コプレーナ線路等の外部伝送路に穿刺状に直接接続することができ、この場合、上述のテーパー形状に加工するような複雑な加工は不要であり、しかも、当該高周波デバイスが短い接続距離で外部伝送路に電気的に直接接続され、この外部伝送路を介してマザーボード等に直接平面実装することが可能であり、とくに平面的な外部伝送路との電気的な接続に好適な簡易かつ小型で低損失かつスプリアスの少ない具体的な入出力構造を提供することができ、ＧＨｚ帯の電磁波（主にミリ波）の小型で低損失、特性の優れたの新規な２次元周期構造を有する高周波デバイスを提供することができる。
【００３２】
つぎに、請求項２の発明によれば、誘電体基板の有孔域に欠陥領域を連続して複数個形成することで所定周波数の電磁波の伝送路が形成され、請求項１の発明による効果を奏する具体的な伝送線路的構成の２次元周期構造を有する高周波デバイスを提供することができる。
【００３３】
また、請求項３の発明によれば、誘電体基板の有孔域に欠陥領域を不連続に複数個形成することにより、各欠陥領域が共振器として動作し、これらの共振器を並べて配置した多段共振器のフィルタ等が形成される。そのため、請求項１の発明による効果を奏する多段共振器のフィルタ等を提供することができる。
【００３４】
また、請求項４の発明によれば、欠陥領域の連続、不連続の組合わせにより、内部伝送路と共振器との複合回路を備える構成であるため、請求項１の発明による効果を奏する、伝送路付きのフィルタやデュプレクサ等に好適な平面回路デバイスを容易に形成して提供することができる。
【００３５】
さらに、請求項５の発明によれば、欠陥領域が仮想軸上の起点から主面の端縁に至るまで末広がりに漸増するように形成されて電磁波のアンテナが形成され、その起点に端子部がアンテナ端子として形成されるため、請求項１の発明による効果を奏する実用的なＧＨｚ帯の平面アンテナを提供することができる。
【００３６】
つぎに、請求項６の発明によれば、上記各構成において、有孔域に局部的に異径の空気孔を形成することにより、外部伝送路との結合容量を容易に調整等し、不要なスプリアスを効果的に抑制することができる利点も生じる。
【００３７】
つぎに、請求項７の発明によれば、前記端子部の少なくとも１つが欠陥領域の近傍の２個の空気孔それぞれに挿通された２個の金属ピンからなり、両金属ピンの一方がシグナル電極、他方がグランド電極を形成するため、両金属ピンを外部伝送路としてのスロット線路またはマイクロストリップ線路のシグナル側導体、グランド側導体それぞれに穿刺状に直接接続することにより、当該高周波デバイスを短い接続距離で平面的な外部伝送路に電気的に直接接続することができ、外部回路の伝送路がスロット線路またはマイクロストリップ線路である場合に極めて好適な２ピン端子構成で形成して請求項１〜５の発明による効果を奏することができる。
【００３８】
また、請求項８の発明によれば、前記端子部の少なくとも１つが欠陥領域の近傍の３個の空気孔それぞれに挿通された並設状態の３個の金属ピンからなり、それらのうちの中央の金属ピンを外部伝送路としてのコプレーナ線路またはマイクロストリップ線路のシグナル電極に、残りの２個の金属ピンをそのグランド電極に穿刺状に直接接続することができるため、当該高周波デバイスを短い接続距離で平面的な外部伝送路に電気的に直接接続することができ、外部伝送路がコプレーナ線路またはマイクロストリップ線路である場合に極めて好適な３ピン端子構成で形成して請求項１〜５の発明による効果を奏することができる。
【００３９】
つぎに、請求項９の発明によれば、前記端子部の金属ピンを、その金属板の弾性（バネ性）によって空気孔の内壁に密接して沿いつつ空気孔に挿通することができるので、その挿通状態を機械的に安定することができるとともに、電気的にも安定な状態にすることができる。そのため、結合容量が安定化して外部伝送路との整合を、容易に、かつ、安定にとることができる利点もある。そして、結合容量の調整は、例えば金属ピンの形状や大きさ等を調整して容易に行うことができる。
【００４０】
また、請求項１０の発明によれば、前記金属ピンが樹脂接着剤の充填によってさらに強固に固定されて安定化し、整合特性の変動要因を一層確実に取り除くことができ、しかも、金属ピンの周囲の空間が樹脂接着剤の均一な誘電体で充填されるため、結合容量を一層安定化することができる。
【００４１】
さらに、請求項１１の発明によれば、前記樹脂接着剤が導電性であるため、金属ピンが強固に固定されて安定化するだけでなく、金属ピンでのさらなる容量調整等が可能になる。
【００４２】
さらに、請求項１２の発明によれば、誘電体基板が金属ケースに収納されて全体がシールドされることにより、電磁波の漏れおよび不要電磁波の侵入を防ぐことができる利点もある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
つぎに、本発明をより詳細に説明するため、実施形態について、図１〜図１９にしたがって詳述する。なお、以下の説明においては、本発明の「２次元周期構造を有する高周波デバイス」を「２次元周期構造体」と称する。また、各図においては、見易くする等のため、金属部分は断面であるか否かに関わらず斜線を付し、要部以外は断面のハッチングを省いている。
【００４４】
（第１の実施形態）
まず、請求項１、９、１０、１１に対応する第１の実施形態について、図１〜図３を参照して説明する。
【００４５】
図１は２次元周期構造体１ａを示し、同図の（ａ）は２次元周期構造体１ａの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ１−Ｂ１線断面図、（ｃ）は２次元周期構造体１ａの裏面図、（ｄ）は２次元周期構造体１ａの正面図、（ｅ）は（ａ）のＡ１−Ａ１線断面図である。
【００４６】
図２は２次元周期構造体１ａの裏面の前側、後側の端子付き支持台２１ａ、２２ａを示し、同図の（ａ）は端子付き支持台２１の平面図、（ｂ）は同裏面図、（ｃ）は同正面図、（ｄ）は同背面図である。
【００４７】
図３は後述の３点欠陥共振器に形成した２次元周期構造体１ｂの平面図である。
【００４８】
そして、２次元周期構造体１ａは、一般的に“スラブ”と呼ばれる高Ｑ値の誘電体セラミックスの誘電体基板３ａを有し、誘電体基板３ａは主面（上、下面）の例えば全部を占める有孔域Ｈａに主面に垂直で同径（等径）の貫通した空気孔４、４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４２ａ、４２ｂ、４２ｃが所定の周期で２次元配列に略均一に形成される。なお、有孔域Ｈａは誘電体基板３ａの主面の一部を占めるものであってもよい。また、各空気孔４、４１ａ〜４２ｃは通常は貫通して形成されるが、貫通していなくてもよく、また、電磁波の周波数等に応じて直径が設定される。
【００４９】
つぎに、誘電体基板３ａの有孔域Ｈａにおいて、図１（ａ）のＡ１−Ａ１線とＢ１−Ｂ１線とが交差する部分は空気孔４を欠いた部分であり、この部分が欠陥領域Ｄａである。
【００５０】
そして、誘電体基板３ａは有孔域Ｈａに欠陥領域Ｄａが１個形成され、この欠陥領域Ｄａの存在により、２次元周期構造体１ａはＧＨｚ帯の所定周波数の電磁波（主にミリ波）に共振する１つの共振器を構成し、この共振器はチャンネルフィルタ（１波ろ波フィルタ）として機能する。
【００５１】
なお、この共振器は空気孔４を１個だけ欠いて欠陥領域Ｄａが形成されているので１点欠陥共振器と呼ばれる。
【００５２】
そして、この１点欠陥共振器は２次元フォトニック結晶構造デバイスに類似したデバイスであり、２次元フォトニック結晶構造デバイスの光に対する作用と同様のバンドギャップ作用により、電磁波のエネルギは欠陥領域Ｄａに大部分が閉じ込められ、高Ｑ特性を備え、漏れ出たエネルギによって電磁波が伝播される。
【００５３】
つぎに、外部回路と電磁波をやりとりするため、この実施形態においては、誘電体基板３ａにおいて、欠陥領域Ｄａの前、後の近傍に端子部５１ａ、５２ａを設けた電磁波の入出力構造を備える。
【００５４】
端子部５１ａ、５２ａはそれぞれ複数個（この実施形態では３個）の空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに金属ピン６を挿通して形成され、空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃは、端子部５１ａ、５２ａが欠陥領域Ｄａを挟んで「＜Ｄａ＞」の状態に対向するように、それぞれ略「く」の字の両端、中央の３点の隣接位置に並設される。
【００５５】
このとき、端子部５１ａ、５２ａは、欠陥領域Ｄａに近づけて配置する程、前記共振器との結合が大きくなるので、その配置が前記共振器との結合量が所望する電気的特性になるように決定される。
【００５６】
一方、各金属ピン６は、例えば、アルミ、銅、銅合金等の金属板（薄板）の精密板金加工により、空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃそれぞれの内壁に沿う断面弧状（Ｕ字状）に湾曲した略半円筒状に形成される。
【００５７】
そして、各金属ピン６は拡がる方向の弾性（バネ性）により空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃの内壁に密接しつつ空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに挿通され、その挿通状態が機械的に安定するとともに電気的にも安定する。特にリン青銅は箔としても弾性が大きく好適である。また挿通損失を低下させるために金属ピン６に銀メッキを施すことが好ましい。
【００５８】
その結果、端子部５１ａ、５２ａの容量が安定し、２次元周期構造体１ａと外部伝送路との結合の容量整合を容易にとることができる。なお、前記容量整合は、例えば各金属ピン６の円弧の大きさ（面積）や長さを調整することで容易に行うことができる。
【００５９】
ところで、端子部５１ａ、５２ａの各空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃは、他の空気孔４と同様に空孔にしておいてもよいが、樹脂接着剤７を充填し、挿通された金属ピン６をさらに強固に固定して安定化するとともに、樹脂接着剤７の一定誘電率によって端子部５１ａ、５２ａの容量を安定化し、特性の変動要因を一層確実に取り除くことが好ましい。また、前記樹脂接着剤７を金属微粒を含有した導電性接着剤とし、結合容量を導電性接着剤の充填量等によっても調整できるようにしてもよい。
【００６０】
ところで、この実施形態においては、端子部５１ａ、５２ａの各金属ピン６は誘電体基板３ａの裏面側の例えば前、後端側に位置した端子付き支持台２１ａ、２２ａに植設され、各金属ピン６の各支持台２１ａ、２２ａから突き出た上部が空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに下から挿入される。
【００６１】
そして、支持台２１ａ、２２ａは同一形状であって、図２の支持台２２ａに示すように通常は樹脂の枠基台８を有し、この枠基台８に空気孔４１ａ〜４１ｃ（または４２ａ〜４２ｃ）に連通する３個の縦溝部８ａ、８ｂ、８ｃが形成され、各縦溝部８ａ〜８ｃの半円筒状の溝面に各金属ピン６が接する。
【００６２】
この支持台２１ａ、２２ａの部分は、極力前記スラブに伝送損失の影響を及ぼさないようにすることが好ましい。そのため、前記枠基台８は低誘電率のテフロン(登録商標)、ガラスエポキシ等の材料で形成される。なお、テフロン（登録商標）はとくに低損失なので好適である。
【００６３】
さらに、端子部５１ａ、５２ａはコプレーナ線路用の端子部であり、端子部５１ａ、５２ａにおいて、空気孔４１ｂ（４２ｂ）の金属ピン６が中央の金属ピン６、空気孔４１ａ、４１ｃ（４２ａ、４２ｃ）が残りの２個の金属ピン６である。
【００６４】
そして、枠基台８は外部伝送路としてのコプレーナ線路を形成する３分割の金属電極板９ａ、９ｂ、９ｃが裏面（下面）に貼着され、中央の狭い金属電極板９ｂは空気孔４１ｂ（４２ｂ）から突出した金属ピン６の下端が穿刺状に直接接続され、金属電極板９ｂの左右の幅広の金属電極板９ａ、９ｃは空気孔４１ａ、４１ｃ（４２ａ、４２ｃ）から突出した金属ピン６の下端が穿刺状に直接接続され、これによって２次元周期構造体１ａは外部伝送路に接続される。
【００６５】
なお、前側の支持台２１ａの枠基台８の金属電極板９ａ〜９ｃの前縁部分、後側の支持台２２ａの枠基台８の金属電極板９ａ〜９ｃの後縁部分は、剥離防止等を図るため、上方に折曲されて枠基台８の前面、背面それぞれに貼着されている。
【００６６】
そして、支持台２１ａ、２２ａの金属電極板９ａ〜９ｃを例えばマザーボードに貼着等して２次元周期構造体１ａをマザーボードにバンプ接続等することなく直接接続することができ、２次元周期構造体１ａが形成する高Ｑ値の低損失かつ急峻な減衰特性を持ったＧＨｚ帯（主にミリ波）の電磁波のチャンネルフィルタの共振器を、空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに差し込んだ金属ピン６により、極めて短い接続距離で外部のコプレーナ線路の伝送線路に電気的に直接接続して前記マザーボードに容易に平面実装することができる。
【００６７】
このとき、従来の電極等をテーパー形状に加工するような複雑な加工は不要であり、しかも、２次元周期構造体１ａが短い接続距離で外部伝送路に電気的に直接接続され、この伝送路を介して２次元周期構造体１ａをマザーボード等に平面実装することができ、２次元周期構造体１ａの平面的な外部伝送路との電気的な接続に好適な簡易かつ小型で低損失な入出力構造を提供することができ、ＧＨｚ帯の電磁波（主にミリ波）の小型で低損失、特性の優れたの新規な２次元周期構造体１ａのフィルタを提供することができる。
【００６８】
ところで、有孔域Ｈａの欠陥領域は空気孔４を複数個欠いて形成することもでき、空気孔４を３個欠いて欠陥領域Ｄｂを形成した図３の２次元周期構造体１ｂは、３点欠陥共振器と呼ばれる。そして、この３点欠陥共振器の２次元周期構造体１ｂの場合も、端子部５１ａ、５２ａを設けた電磁波の入出力構造を備えることにより、前記１点欠陥共振器の場合と同様の効果を奏する。
【００６９】
なお、支持台２１ａ、２２ａは必ずしも必要ではなく、例えば、２次元周期構造体１ａの空気孔４１ａ、４１ｃ（４２ａ、４２ｃ）に挿通された各金属ピン６の下端がマザーボード等の外部回路の表面電極の外部伝送路にバンプ接続等される構成であってもよいのは勿論である。
【００７０】
つぎに、外部伝送路がマイクロストリップ線路である場合は、コプレーナ線路の場合とは異なり、グランド電極が外部伝送路の信号電極と反対側の主面（裏面）に１つだけ設けられるので、外部伝送路の裏面のグランド電極から表面側にスルーホールを形成し、前記中央の金属ピン６を表面の信号電極に直接接続し、前記残りの２個の金属ピン６のいずれか一方または両方を前記スルーホールを介して裏面側のグランド電極に接続すればよい。
【００７１】
（第２の実施形態）
つぎに、請求項２に対応する第２の実施形態について、図４を参照して説明する。
【００７２】
図４は２次元周期構造体１ｃの平面図であり、同図において、図１〜図３と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【００７３】
そして、この実施形態の２次元周期構造体１ｃが前記第１の実施形態の２次元周期構造体１ａと大きく異なる点は、誘電体基板３ｂの有孔域Ｈｂにおいて、端子部５１、５２間に空気孔４を欠いた欠陥領域Ｄａが連続的に複数個形成され、これらの欠陥領域ＤａによってＧＨｚ帯の所定周波数の電磁波の内部伝送路１０ａが形成される点である。なお、図４の破線部分が空気孔４を１個欠いた欠陥領域Ｄａを示す。
【００７４】
すなわち、この実施形態の２次元周期構造体１ｃは１点欠陥の欠陥領域Ｄａが連続することで伝送線路的構成に形成され、所定周波数の電磁波の平面伝送線路を提供することができる。
【００７５】
そして、この実施形態の場合も、空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに挿通された各金属ピン６により、極めて短い接続距離でコプレーナ線路の外部伝送路に電気的に直接接続してマザーボード等に平面実装することができ、前記第１の実施形態の場合と同様の効果を奏する。
【００７６】
なお、内部伝送路１０ａは、空気孔４により囲まれている各欠陥領域Ｄａが共振器として動作することで電磁波が伝播し、その周波数は各欠陥領域Ｄａの形状や内部伝送路１０ａの長さによって設定される。
【００７７】
（第３の実施形態）
つぎに、請求項３に対応する一例としての第３の実施形態について、図５を参照して説明する。
【００７８】
図５は２次元周期構造体１ｄを示し、同図の（ａ）は２次元周期構造体１ｄの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ２−Ｂ２線断面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ａ）のＡ２−Ａ２線断面図、（ｅ）は２次元周期構造体１ｄの裏面図であり、同図において、図１〜図４と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【００７９】
そして、この実施形態の２次元周期構造体１ｄは誘電体基板３ｃの有孔域Ｈｃにおいて、左右の端子部５１ｂ、５２ｂ間に、それぞれ３個の空気孔４を欠いた欠陥領域Ｄｂが不連続に３個並べて形成されている。
【００８０】
このとき、各欠陥領域Ｄｂは個別の３個の３点欠陥共振器を構成し、２次元周期構造体１ｄは全体として多段共振器のフィルタ、具体的には３段のバンドパスフィルタを形成する。
【００８１】
なお、電磁波の入出力構造としての端子部５１ｂ、５２ｂは、例えばコプレーナ線路用の端子部であり、それぞれ前記第１〜第２の実施形態の空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに対応する各３個の空気孔４１ｄ〜４１ｆ、４２ｄ〜４２ｆに、前記支持台２１ａ、２２ａと同様の端子付き支持台２１ｂ、２２ｂの各３個の金属ピン６それぞれを下から挿入して形成され、各空気孔４１ｄ〜４１ｆ、４２ｄ〜４２ｆには樹脂接着剤７が充填されている。また、支持台２１ｂ、２２ｂは前記支持台２１ａ、２２ａと同様、それぞれ樹脂の枠基台８を有し、枠基台８の裏面の３分割の金属電極板９ａ、９ｂ、９ｃが各空気孔４１ｄ〜４１ｆ（４２ｄ〜４２ｆ）の電極ピン６に接続されている。
【００８２】
そして、この実施形態の２次元周期構造体１ｄも、空気孔４１ｄ〜４１ｆ、４２ｄ〜４２ｆに挿通された金属ピン６により、極めて短い接続距離でコプレーナ線路の外部伝送路に電気的に直接接続し、マザーボード等に平面実装することができ、前記第１〜第２の実施形態の場合と同様の効果を奏する具体的なフィルタ的構成の２次元周期構造を有する高周波デバイス（平面回路デバイス）を提供することができる。
【００８３】
（第４の実施形態）
つぎに、請求項３、７に対応する他の例としての第４の実施形態について、図６を参照して説明する。
【００８４】
図６は２次元周期構造体１ｅを示し、同図の（ａ）は２次元周期構造体１ｅの平面図、（ｂ）は（ａ）のＢ３−Ｂ３線断面図、（ｃ）は（ａ）の右側面図、（ｄ）は（ａ）のＡ３−Ａ３線断面図、（ｅ）は２次元周期構造体１ｅの裏面図であり、同図において、図１〜図５と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【００８５】
そして、この実施形態の２次元周期構造体１ｅは誘電体基板３ｄの有孔域Ｈｄにおいて、左右の端子部５１ｃ、５２ｃ間に、それぞれ１個の空気孔４を欠いた欠陥領域Ｄｃが不連続に３個並べて形成されている。
【００８６】
このとき、各欠陥領域Ｄｃは個別の３個の１点欠陥共振器を構成し、２次元周期構造体１ｅは全体として第３の実施形態の場合と同様に多段共振器のフィルタ、具体的には３段のバンドパスフィルタを形成する。
【００８７】
ところで、電磁波の入出力構造としての端子部５１ｃ、５２ｃは、例えばスロット線路用の２ピンの端子部であり、それぞれ２個の空気孔４１ｇと４１ｈ、４２ｇと４２ｈに、前記支持台２１ａ、２２ａと同様の支持台２１ｃ、２２ｃの各２個の金属ピン６それぞれを下から挿入して形成される。
【００８８】
なお、各２個の空気孔４１ｇと４１ｈ、４２ｇと４２ｈはそれぞれ樹脂接着剤７が充填されている。また、支持台２１ｃ、２２ｃもそれぞれ樹脂の枠基台８を有し、枠基台８の裏面には外部伝送路としての２分割の金属電極板９ｄ、９ｅが貼着され、空気孔４１ｇ、４１ｈ（４２ｇ、４２ｈ）それぞれの電極ピン６の下端が金属電極板９ｄ、９ｅに穿刺状に接続されている。
【００８９】
そして、この実施形態の２次元周期構造体１ｅの場合も、空気孔４１ｇ、４１ｈ、４２ｇ、４２ｈに挿通された金属ピン６により、極めて短い接続距離で外部伝送路としてのスロット線路に電気的に直接接続されてマザーボード等に平面実装することができ、前記第１〜第３の実施形態の場合と同様の効果を奏する具体的なフィルタ的構成の２次元周期構造を有する高周波デバイス（平面回路デバイス）を提供することができる。
【００９０】
なお、この実施形態においても、支持台２１ｃ、２２ｃや樹脂接着剤７は必ずしも必要ではないのは勿論である。
【００９１】
（第５の実施形態）
つぎに、請求項６に対応する第５の実施形態について、図７を参照して説明する。
【００９２】
図７の（ａ）〜（ｅ）は図６の（ａ）〜（ｅ）と同様の２次元周期構造体１ｆの平面図、Ｂ４−Ｂ４線断面図、右側面図、Ａ４−Ａ４線断面図、裏面図であり、同図において、図６と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【００９３】
この実施形態の２次元周期構造体１ｆが前記第４の実施形態の２次元周期構造体１ｅと異なる点は、誘電体基板３ｄの有孔域Ｈｄの局所に、他の各空気孔４とは異径の空気孔４ｓが形成された点であり、具体的には、左、右の端子部５１ｃ、５２ｃと欠陥領域Ｄｃとの間および欠陥領域Ｄｃ同士間それぞれに空気孔４より小径の空気孔４ｓが形成され、これらの空気孔４ｓの径の選定等により結合容量の調整が一層容易に行なえる。
【００９４】
なお、各空気孔４ｓは例えばレーザ加工等の手段で誘電体基板３ｄを部分的に削除して形成することができ、その削りの程度等によって結合容量を自在に調整することができる。
【００９５】
そして、各欠陥領域Ｄｃが個別の３個の１点欠陥共振器を構成し、２次元周期構造体１ｅが全体として３段のバンドパスフィルタを形成する点は前記第４の実施形態の場合と同様であり、この実施形態の場合も、空気孔４ｓの径の選定等により結合容量の調整が可能になる点を除き、第４の実施形態と略同様の効果を奏する。
【００９６】
（第６の実施形態）
つぎに、請求項４に対応する一例としての第６の実施形態について、図８を参照して説明する。
【００９７】
図８は２次元周期構造体１ｊの平面図であり、同図において、図１〜図７と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【００９８】
そして、２次元周期構造体１ｊは誘電体基板３ｅの有孔域Ｈｅの左、右端部に図４の端子部５１ａ、５２ａと同様の３ピン構成の端子部５１ｄ、５２ｄが設けられ、両端子部５１ｄ、５２ｄ間に、図４の内部伝送路１０ａを複数個所で切断したのと等価な構成の複合回路が形成されている。
【００９９】
すなわち、空気孔４を欠いた図１の欠陥領域Ｄａが複数個連続した第１、第２の内部伝送路部分１０ｂ、１０ｃと、単独の欠陥領域Ｄａからなる３個の不連続な１点欠陥共振器部分１１ａとが、両端子部５１ｄ、５２ｄ間に、第１の内部伝送路部分１０ｂ、各１点欠陥共振器部分１１ａ、第２の内部伝送路部分１０ｃの順に配置されて内部伝送路と共振器との前記複合回路が形成されている。
【０１００】
この複合回路は、空気孔４により囲われている第１、第２の内部伝送路部分１０ｂ、１０ｃおよび、各１点欠陥共振器部分１１ａがそれぞれ共振器として動作し、全体として、バンドパス用の複合フィルタ等を形成する。
【０１０１】
そして、この実施形態の複合回路も、空気孔４１ａ〜４１ｃ、４２ａ〜４２ｃに挿通された金属ピン６により、極めて短い接続距離でスロット線路等の外部伝送路に電気的に直接接続し、マザーボード等に平面実装することができ、前記第１〜第５の実施形態の場合と同様の効果を奏する具体的なフィルタ的構成の２次元周期構造を有する高周波デバイス（平面回路デバイス）を提供することができる。
【０１０２】
（第７の実施形態）
つぎに、請求項４に対応する他の例としての第７の実施形態について、図９を参照して説明する。
【０１０３】
図９は２次元周期構造体１ｇの平面図であり、同図において、図１〜図８と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【０１０４】
そして、２次元周期構造体１ｇは誘電体基板３ｆの有孔域Ｈｅの左端部に図６、図７の端子部５１ｃと同様の２ピン構成の共通の端子部５１ｅが設けられ、有孔域Ｈｆの右端部に図６、図７の端子部５２ｃと同様の２ピン構成の独立した端子部５２ｅａ、５２ｅｂが上下方向に間隔をとって設けられている。なお、図９の４１ｉ、４１ｊ、４２ｉａ、４２ｉｂ、４２ｊａ、４２ｊｂは端子部５１ｅ、５２ｅａ、５２ｅｂの金属ピン６が挿入された空気孔である。
【０１０５】
端子部５２ｅａの近傍にこの端子部５２ｅａに直接電磁界結合する１つの１点欠陥共振器部分１１ｃが設けられており、他の１点欠陥共振器部分１１ｃがこれに連続して形成され４段のバンドパスフィルタを成している。同様に端子部５２ｅｂの近傍にこの端子部５２ｅｂに直接電磁界結合する１つの１点欠陥共振器部分１１ｂが設けられており、他の１点欠陥共振器部分１１ｂがこれに連続して形成され４段のバンドパスフィルタを成している。これら２つのバンドパスフィルタは並設して設けられ、有孔域Ｈｆのバンドギャップ作用によりアイソレートされ独立したフィルタとして存在する。
【０１０６】
一方、端子部５１ｅの近傍にこの端子部５１ｅに直接電磁界結合する「Ｙ」字型に分岐する内部伝送路部分１０ｄが設けられている。内部伝送路部分１０ｄは図８の内部伝送領域１０ｂ、１０ｃと同様に欠陥領域Ｄａが連続したものである。内部伝送路部分１０ｄが分岐した一方は、１点欠陥共振器部分１１ｃからなるバンドパスフィルタに電磁界結合するようにされ、他方は１点欠陥共振器部分１１ｂからなるバンドパスフィルタに電磁界結合するようにされている。
【０１０７】
各バンドパスフィルタの中心周波数は、１点欠陥共振器部分を囲む孔の間隔、もしくは孔の径で定めることができる。所望の通過周波数に合わせてこれらのパラメータを決定し、それぞれ所望の通過帯域を有するバンドパスフィルタを形成することができる。内部伝送路部分１０ｄはこれら２つのバンドパスフィルタを合成する合成線路として機能し、２次元周期構造体１ｇは、全体としてＧＨｚ帯のデュプレクサもしくはダイプレクサとして動作する。
【０１０８】
この実施形態の２次元周期構造体１ｇの場合も、空気孔４１ｉ、４１ｊ、４２ｉａ〜４２ｊｂに挿通された金属ピン６により、極めて短い接続距離でスロット線路等の外部伝送路に電気的に直接接続し、マザーボード等に平面実装することができ、前記第１〜第６の実施形態の場合と同様の効果を奏するデュプレクサ等を提供することができる。
【０１０９】
（第８の実施形態）
つぎに、請求項５に対応する第８の実施形態について、図１０を参照して説明する。
【０１１０】
図１０の（ａ）〜（ｄ）は２次元周期構造体１ｈの平面図、Ｂ５−Ｂ５線断面図、裏面図、正面図であり、同図において、図１〜図９と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【０１１１】
この実施形態の２次元周期構造体１ｈは、例えば図１の２次元周期構造体１ａから端子付き支持台２２ａを省き、誘電体基板３ｇの有孔域Ｈｇに前側の端子付き支持台２１ａに基づくアンテナ端子としての１個の端子部５１ｆが設けられる。
【０１１２】
ところで、有孔域Ｈｇにおける空気孔４の２次元配列の座標軸は、図１０の直交する前後軸Ｂと左右軸Ａである。
【０１１３】
また、有孔域Ｈｇの例えば図１の１個の欠陥領域Ｄａと同じ位置の１点欠陥領域Ｄｄａを起点の欠陥領域とすると、１点欠陥領域Ｄａの前後方向の中心を通る図１０の切断位置のＢ５−Ｂ５線が、座標軸Ｂ、Ａのいずれか一方、ここでは軸Ｂに平行な請求項５の仮想軸となる。
【０１１４】
そして、図１０の破線に示すように、誘電体基板３ｇの有孔域Ｈｇに起点の１点欠陥領域Ｄｄａから前記仮想軸に沿って誘電体基板３ｇの後端縁に至るまで、空気孔４を欠く面積が末広がりに漸増するように複数個の１点欠陥領域Ｄｄが連続的に形成され、その結果、有孔域ＨｇにＧＨｚ帯の平面アンテナ部１２が形成される。
【０１１５】
そして、金属ピン６で励振された電磁界エネルギが平面アンテナ部１２を通して空中に放射する送信のアンテナ、あるいは、空中の電磁界エネルギを平面アンテナ部１２で受信して金属ピン６に取り出す受信のアンテナとして動作し、このとき、平面アンテナ部１２の向きや大きさ、形状等によってアンテナの指向性等を制御することができる。
【０１１６】
したがって、この実施形態の２次元周期構造体１ｈも、空気孔４１ａ〜４１ｃに挿通された金属ピン６により、極めて短い接続距離でスロット線路の外部伝送路に電気的に直接接続し、マザーボード等に平面実装することができ、前記第１〜第５の実施形態の場合と同様の効果を奏する平面アンテナを提供することができる。
【０１１７】
（第９の実施形態）
つぎに、請求項１２に対応する第９の実施形態について、図１１を参照して説明する。
【０１１８】
図１１は金属ケース１３に収納した状態の図１の２次元周期構造体１ａを示し、同図の（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）の右側面図、（ｃ）は（ａ）のＢ６−Ｂ６線断面図、（ｄ）は（ａ）の正面図、（ｅ）は（ａ）のＡ６−Ａ６線断面図であり、同図において、図１と同一の符号を付した部分は同一もしくは相当するものを示す。
【０１１９】
そして、この実施形態においては、２次元周期構造体１ａは概略下面が開放した蓋体状の金属ケース１３が上から被せられて金属ケース１３に覆われる。
【０１２０】
金属ケース１３は例えばアルミ板、鋼板等を加工して形成され、その前側、後側の下端縁部が、支持台２１ａ、２１ｂのグランド電極としての金属電極板９ａ、９ｃに接触し、金属電極板９ａ、９ｃを介してグランドに接続される。なお、信号電極としての金属電極板９ｃには接触しないように金属ケース１３に切り欠き１３ａが形成されている。
【０１２１】
そのため、誘電体基板１ａが金属ケース１３に収納されて全体がシールドされ、誘電体基板１ａの電磁波の漏れおよび不要電磁波の侵入を防ぐことができる利点がある。
【０１２２】
（上記各実施形態の共振の説明）
つぎに、上記各実施形態のバンドギャップ及び共振について、図１２〜図１９を参照して説明する。
【０１２３】
まず、図１２はこの発明の２次元周期構造体１αのシールドされた３点欠陥共振器モデルを示し、同図の（ａ）はその斜視図、（ｂ）はその誘電体基板３αの平面図である。
【０１２４】
そして、図１２の誘電体基板３αは６面体の遮へい導体（金属シールド）１４に収容され、誘電体基板３αにおいて、４αは２次元配列の空気孔、Ｄαは三角形状に隣り合った３個の空気孔４αを欠いて形成された欠陥領域である。さらに、図中の各寸法ａ〜ｓはａ＝１．１、ｂ＝１．９、ｄ＝０．８、ｔ＝０．８、ｓ＝１．０（単位はｍｍ）であり（ａ、ｂ：空気孔４の格子定数、ｔ：誘電体基板３αの厚み、ｓ：誘電体基板３αの上、下空間の高さ）、誘電体基板３αの材料定数である比誘電率は２５、誘電正接（誘電力率）は０．００１である。
【０１２５】
また、図１３は図１２の共振器モデルのベースとなる１点欠陥共振器モデルのバンドギャップ解析の一例を示し、同図の（ａ）はその欠陥領域Ｄβの説明図、（ｂ）は欠陥領域Ｄβの波数空間における解析経路の説明図、（ｃ）は解析結果の波数空間でのバンドギャップの特性図、（ｄ）は空気孔４の径変化に対するバンドギャップの特性図である。
【０１２６】
そして、図１３（ａ）の欠陥領域Ｄβはその近傍の空気孔４αが取り囲んで形成する形状がわざと正六角にならないように、各空気孔４αの配列を微妙にずらす等して形成される。
【０１２７】
そのため、欠陥領域Ｄβの１点欠陥共振器モデルは、欠陥が９０°中心点対称でなく、ＧＨｚ帯の電磁波に対して、例えば図１４の周波数の異なる複数モードの共振が生じる。
【０１２８】
そして、ＴＥモードの電磁波の入力に対して、共振周波数の低いモードから順の各モードを周波数ｆ１、ｆ２、ｆ３、ｆ４、ｆ５、…のモードとすると、同１点欠陥共振器モデルの場合、波数空間においては図１３（ｃ）の解析結果が得られ、近傍の空気孔４の径に対しては図１３（ｄ）の解析結果が得られ、空気孔４の径が増大するにしたがってバンドギャップＢＧの帯域が広がる。
【０１２９】
また、電磁波のエネルギはバンドギャップＢＧの作用により、欠陥領域Ｄβに大部分が閉じ込められるが、ある程度拡がりをもって周囲に拡散して隣の欠陥領域に伝播していく。
【０１３０】
これらのことから、複数の空気孔４を欠いた２点欠陥、３点欠陥、…の共振器についても、同様にして複数モードの共振が生じ、同様のバンドギャップＢＧの特性が得られることが分かる。
【０１３１】
そして、図１２の３点欠陥共振器モデルの場合、バンドギャップＢＧを４３．０〜７１．７（ＧＨｚ）、中心周波数を５７．４ＧＨｚ、比帯域幅を４９．９７％として、共振モードを解析すると、図１４（ａ）に示す波数空間の周波数特性、同図（ｂ）に示す無負荷Ｑ特性が得られた。ただし、誘電体材料の誘電正接は０．００１のものを計算の条件として用いた。
【０１３２】
このとき、目的とする共振周波数（設計ねらいの共振モードの周波数）を５７．９７ＧＨｚとすると、図１５の共振モード群に示すように、バンドギャップＢＧの周波数範囲内において、その上下に多数のモードの共振が生じ得る。なお、図中の各Ｍはそれぞれ共振モードの電磁波の状態を示す。
【０１３３】
そして、１点欠陥共振器、２点欠陥共振器及び２種類の３点欠陥共振器の同様のモデルについて、いくつかの共振モードの状態を解析したところ、図１６〜１９の結果が得られた。
【０１３４】
図１６（ａ）、（ｂ）は１点欠陥共振器モデルの２共振モードそれぞれの電磁波の状態を示し、図１７（ａ）〜（ｄ）は２点欠陥共振器モデルの４共振モードそれぞれの電磁波の状態を示す。図１８（ａ）〜（ｅ）は直線状に並んだ３個の空気孔４αを欠いて形成された３点欠陥共振器モデルの５共振モードそれぞれの電磁波の状態を示し、図１９（ａ）〜（ｄ）は図１２のモデルと同様に３角形状に隣接した３個の空気孔４αを欠いて形成された３角形型の３点欠陥共振器モデルの４共振モードそれぞれの電磁波の状態を示す。
【０１３５】
そして、これらの共振器モデルの第１のモードが目的とする周波数のモード（主モード）であり、例えば図１６の１点欠陥共振器モデルによって主モードのフィルタを形成すると、第２のモードがスプリアスモードとなり、このモードのレベルが大きいと、フィルタ特性が劣化する。同様に、他の共振器モデルの場合も、主モードのフィルタを形成する際。その他の派生モードのレベルが大きいと、フィルタ特性が劣化する。
【０１３６】
しかしながら、本発明の２次元周期構造体の場合、上記各実施形態において、入出力構造の各金属ピン６の形状や大きさ等を選定して容易に結合容量を調整することができ、また、樹脂接着剤７の充填量や導電性を選定すること等によっても前記結合容量を容易に調整することができ、これらの調整によって共振モードの選択性を高くすることができる。
【０１３７】
そのため、例えば第１のモードを主モードとするフィルタを形成する場合に、第２のモード等の他の共振モードヘの電磁波のエネルギ供給が少なくなるように結合容量を調整することで、スプリアスのレベルが極めて小さくなり、２つの大きなパスバンドをもつバンドパスフィルタになったりせず、主モードの電磁波をろ波する優れたフィルタ特性にすることができる。
【０１３８】
なお、上述の３角形型の３点欠陥共振器モデルのような３角形型の３点欠陥共振器のフィルタを形成する場合は、図１９からも明らかなように、主モード（第１のモード）の近傍のおよそ土１ＧＨｚの範囲にはスプリアスモードは存在しないことから、入出力構造による結合容量の特別な調整を施さなくても、主モード通過帯域の極近傍にスプリアスがほとんど現れず、極めて良好な特性のフィルタが実現できる。
【０１３９】
そして、本発明は上記した各実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行なうことが可能であり、例えば、有孔域Ｈａ〜Ｈｇが誘電体基板３ａ〜３ｇの一部に形成される構成であってもよい。
【０１４０】
また、各金属ピン６は、半円筒形のものに限られるものではなく、筒状や板状の種々形状のものであってよく、さらには、線状体や針（棒）状体であってもよい。
【０１４１】
さらに、誘電体基板３ａ〜３ｇは、フォトニック結晶構造に類似した種々のセラミック基板によって形成することができるのは勿論である。
【０１４２】
そして、本発明の２次元周期構造体は、ＧＨｚ帯の種々の伝送線路、フィルタ、アンテナ等に用いることができるのは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【０１４３】
【図１】第１の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一断面図、（ｃ）は裏面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は他の断面図である。
【図２】図１の端子付き支持台を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は裏面図、（ｃ）は正面図、（ｄ）は背面図である。
【図３】３点欠陥の２次元周期構造を有する高周波デバイスの一例の平面図である。
【図４】第２の実施形態の平面図である。
【図５】第３の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一断面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は他の断面図、（ｅ）は裏面図である。
【図６】第４の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一断面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は他の断面図、（ｅ）は裏面図である。
【図７】第５の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一断面図、（ｃ）は側面図、（ｄ）は他の断面図、（ｅ）は裏面図である。
【図８】第６の実施形態の平面図である。
【図９】第７の実施形態の平面図である。
【図１０】第８の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は一断面図、（ｃ）は裏面図、（ｄ）は正面図である。
【図１１】第９の実施形態を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は一断面図、（ｄ）は正面図、（ｅ）は他の断面図である。
【図１２】この発明の共振説明用の３点欠陥共振器モデルを示し、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。
【図１３】図１２のモデルのバンドギャップ解析の一例を示し、（ａ）は欠陥領域の説明図、（ｂ）は波数空間における解析経路の説明図、（ｃ）、（ｄ）はそれぞれバンドギャップの特性図である。
【図１４】図１２のモデルの共振モードの解析結果を示し、（ａ）は波数空間の周波数特性、（ｂ）は無負荷Ｑ特性である。
【図１５】図１２のモデルの共振モード群の説明図である。
【図１６】（ａ）、（ｂ）は１点欠陥共振器の２共振モードの観測例の説明図である。
【図１７】（ａ）〜（ｄ）は２点欠陥共振器の４共振モードの観測例の説明図である。
【図１８】（ａ）〜（ｅ）は３点欠陥共振器の一例の５共振モードの観測例の説明図である。
【図１９】（ａ）〜（ｄ）は３点欠陥共振器の他の例の４共振モードの観測例の説明図である。
【符号の説明】
【０１４４】
１ａ〜１ｈ、１ｊ、１α    ２次元周期構造体（２次元周期構造を有する高周波デバイス）
３ａ〜３ｇ、３α    誘電体基板
４、４１ａ〜４１ｊ、４２ａ〜４２ｈ、４２ｉａ、４２ｉｂ、４２ｊａ、４２ｊｂ、４ｓ、４α    空気孔
５１ａ〜５１ｆ、５２ａ〜５２ｄ、５２ｅａ、５２ｅｂ    端子部
６    金属ピン
７    樹脂接着剤
９ａ〜９ｅ    金属電極板
１０ａ    内部伝送路
１０ｂ〜１０ｄ    内部伝送路部分
１１ａ〜１１ｃ    １点欠陥共振器部分
１３    金属ケース
Ｄａ〜Ｄｄ、Ｄｄａ、Ｄα、Ｄβ    欠陥領域
Ｈａ〜Ｈｇ    有孔域
【図１】
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【図２】
2008035017.tif 000004
【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１２】
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