(57)【要約】【課題】ＧＨｚ帯の超広帯域通信に使用でき、かつ１ＧＨｚ以下の狭帯域の通過特性を有するバンドパスフィルタを提供する。【解決手段】  第１誘電体層１の一面と他面にそれぞれ第１信号ライン２と第２信号ライン３を接合して、これらの端部が第１誘電体層１を挟んで所定長Ｌで重なり合うようになし、第２信号ライン３を挟むように第１誘電体層１の他面に第２誘電体層５の一面を接合するとともに、第２誘電体層５の他面にはアース層６を接合し、かつ第１信号ライン２を挟むように第１誘電体層１の一面に電波吸収層４を接合してなるバンドパスフィルタであって、第１誘電体層１と第２誘電体層５の比誘電率を等しくしてその範囲を９０〜２６０に設定し、第１誘電体層１の厚みｄ１を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定するとともに、第２誘電体層５の厚みｄ２を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１誘電体層の一面と他面にそれぞれ第１信号ラインと第２信号ラインを接合して、これらの端部が第１誘電体層を挟んで所定長で重なり合うようになし、前記第２信号ラインを挟むように前記第１誘電体層の他面に第２誘電体層の一面を接合するとともに、第２誘電体層の他面にはアース層を接合し、かつ前記第１信号ラインを挟むように前記第１誘電体層の一面に電波吸収層を接合してなるバンドパスフィルタであって、前記第１誘電体層と第２誘電体層の比誘電率を等しくしてその範囲を９０〜２６０に設定し、前記第１誘電体層の厚みを０．３ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲に設定するとともに、前記第２誘電体層の厚みを０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定したことを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記第１誘電体層の一面と他面に前記第１信号ラインと第２信号ラインを形成するステップと、前記アース層、前記第２誘電体層、および前記第１誘電体層をこの順で金型内に積層するステップと、前記金型内に軟磁性金属粉末入り樹脂を射出して、前記電波吸収層を形成するステップとを備える請求項１に記載のバンドパスフィルタの製造方法。  
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はバンドパスフィルタとその製造方法に関し、特に、ＧＨｚ帯の超広帯域通信において所望の周波数帯域の信号のみを良好に通過させるバンドパスフィルタの構造とこれを製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明者等は先にＧＨｚ帯の超広帯域通信において使用できる小型のバンドパスフィルタを提案した（特願２００５−２６９２７２）。このバンドパスフィルタは、第１誘電体層の一面と他面にそれぞれ第１信号ラインと第２信号ラインを接合して、これらの端部が第１誘電体層を挟んで所定長で重なり合うようになすとともに、上記第２信号ラインを挟むように第１誘電体層の他面に第２誘電体層の一面を接合し、当該第２誘電体層の他面にアース層を接合するとともに、第１信号ラインを挟むように第１誘電体層の一面に電波吸収層を接合した構造としてある。
【０００３】
なお、特許文献１には、ＧＨｚ帯の超広帯域通信で使用できるバンドパスフィルタとして、軟磁性金属の微粉末を合成樹脂マトリクス中に分散させたシートの表面に、入力信号ラインと出力信号ラインを間隔を置いて配置し、両ラインの対向する端部をキャパシタンス手段を介して接続するとともに、シートの裏面にアースラインを設けたものが示されている。
【特許文献１】特開２００４−２２２０８６
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
発明者等が先に提案した上記バンドパスフィルタは小型でかつ優れたフィルタ作用を発揮するものではあるが、超広帯域通信において、割り当てられた周波数帯域（バンド）内で他のバンドとの干渉を生じることなく良好な通信を行うためには１ＧＨｚ以下の十分に狭帯域のバンドパスフィルタが望まれている。
【０００５】
そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、ＧＨｚ帯の超広帯域通信に使用でき、かつ１ＧＨｚ以下の狭帯域の通過特性を有するバンドパスフィルタとその製造方法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】
【０００６】
本第１発明は、第１誘電体層（１）の一面と他面にそれぞれ第１信号ライン（２）と第２信号ライン（３）を接合して、これらの端部が第１誘電体層（１）を挟んで所定長（Ｌ）で重なり合うようになし、第２信号ライン（３）を挟むように第１誘電体層（１）の他面に第２誘電体層（５）の一面を接合するとともに、第２誘電体層（５）の他面にはアース層（６）を接合し、かつ第１信号ライン（２）を挟むように第１誘電体層（１）の一面に電波吸収層（４）を接合してなるバンドパスフィルタであって、第１誘電体層（１）と第２誘電体層（５）の比誘電率εを等しくしてその範囲を９０〜２６０に設定し、第１誘電体層（１）の厚み（ｄ１）を０．３ｍｍ〜０．９ｍｍの範囲に設定するとともに、第２誘電体層（５）の厚み（ｄ２）を０．２ｍｍ〜０．５ｍｍの範囲に設定する。このような構成のバンドパスフィルタは、ＧＨｚ帯の超広帯域通信に使用できるとともに、１ＧＨｚ以下の十分な狭帯域通過特性を有し、かつ挿入損失も小さい。
【０００７】
本第２発明は本第１発明のバンドパスフィルタを製造する製造方法であって、上記第１誘電体層の一面と他面に第１信号ラインと第２信号ラインを形成するステップと、上記アース層、上記第２誘電体層、および上記第１誘電体層をこの順で金型内に積層するステップと、上記金型内に軟磁性金属粉末入り樹脂を射出して、上記電波吸収層を形成するステップとを備えている。
【０００８】
なお、上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。
【発明の効果】
【０００９】
以上のように、本発明のバンドパスフィルタは、ＧＨｚ帯の超広帯域通信に使用でき、かつ１ＧＨｚ以下の狭帯域の通過特性を有するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１にはバンドパスフィルタの概念的断面図を示す。バンドパスフィルタは所定の比誘電率εで厚みｄ１の第１誘電体層１を備え、当該第１誘電体層１は例えばチタン酸バリウム系のセラミック基板で構成されている。第１誘電体層１の一面（図１の上面）には金等の導電性材料からなる第１信号ライン２が接合されている。第１信号ライン２は例えば幅０．１ｍｍ、長さ２〜３ｍｍ、厚み１〜５μｍである。第１誘電体層１の他面（図１の下面）には金等の導電性材料からなる第２信号ライン３が接合されており、第２信号ライン３は例えば幅０．１ｍｍ、長さ２〜３ｍｍ、厚み１〜５μｍである。第１信号ライン２と第２信号ライン３の端部は第１誘電体層１を挟んで所定長Ｌで重なり合うように配置されており、この重なり長Ｌはバンドパスフィルタのノッチ周波数に応じて適宜変更調整される。
【００１１】
第１信号ライン２と第２信号ライン３は実際には図２に示すように、第１誘電体層１の上下面に間隔をおいて直列にそれぞれ複数形成されて、各信号ライン２，３の端部が第１誘電体層１を挟んで上記所定長Ｌで重なり合うようにしてある。そして、第１誘電体層１の両端に位置する信号ライン（図２ではいずれも第１信号ライン２）がそれぞれ入力信号ライン、出力信号ラインとなる。これにより、バンドパスフィルタの通過帯域の急峻な立ち上がりが実現される。図１において、第１誘電体層１の上面には第１信号ライン２を挟むように電波吸収層４が接合されている。電波吸収層４は液晶ポリマーのような合成樹脂のマトリックス中に軟磁性金属粉末を拡散させてシート状としたものを使用できる。また、第１誘電体層１の下面には第２信号ライン３を挟むように当該第１誘電体層１と同一の比誘電率εで厚みｄ２の第２誘電体層５が接合してある。第２誘電体層５も第１誘電体層１と同様の、例えばチタン酸バリウム系のセラミック基板で構成されている。第２誘電体層５の下面にはアース層６が接合してあり、アース層６は例えば４２Ｎｉ材、金膜、燐青銅板等で構成されている。
【００１２】
発明者等は上記構造のバンドパスフィルタが、第１誘電体層１と第２誘電体層５の厚みｄ１，ｄ２、およびこれら誘電体１，５の比誘電率εを適当範囲に設定することによって、１ＧＨｚ以下の狭帯域特性を示すことを見出した。これを以下に説明する。
【００１３】
図３には第１誘電体層の厚みｄ１に対するバンドパスフィルタの通過帯域幅（ＧＨｚ）の変化を示す。これによると、厚みｄ１が０．３ｍｍ以下では通過帯域幅が１ＧＨｚ以上となって好ましくない。一方、上記厚みｄ１とバンドパスフィルタの挿入損失との関係を調べると、図４に示すように、厚みｄ１が０．９ｍｍ以上では挿入損失が−５ｄＢよりも大きくなって実用性が失われる。したがって、第１誘電体層１の厚みｄ１は０．３ｍｍ〜０．９ｍｍとする必要がある。なお、図３、図４において、第１誘電体層１および第２誘電体層５の比誘電率は２００、第２誘電体層５の厚みは０．２ｍｍである。
【００１４】
また、図５には第２誘電体層５の厚みｄ２に対するバンドパスフィルタの遮断域（２．５ＧＨｚ）での減衰量変化を示す。これによると、第２誘電体層５の厚みｄ２が０．５ｍｍ以上では遮断域の減衰量が−３０ｄＢより少なくなってバンドパスフィルタの実用性が損なわれる。一方、上記厚みｄ２が０．２ｍｍ以下ではセラッミク製の第２誘電体層５の強度が不足し割れ等を生じる。したがって、第２誘電体層５の厚みは０．２ｍｍ〜０．５ｍｍとする必要がある。なお、図５において、第１誘電体層１および第２誘電体層５の比誘電率は２００、第１誘電体層１の厚みｄ１は０．６ｍｍである。
【００１５】
図６には第１誘電体層１と第２誘電体層５の比誘電率εに対するバンドパスフィルタの通過帯域幅（ＧＨｚ）の変化を示す。これによると、比誘電率εが９０以下では通過帯域幅が１ＧＨｚ以上となって好ましくない。一方、上記比誘電率εとバンドパスフィルタの挿入損失との関係を調べると、図７に示すように、比誘電率εが２６０以上では挿入損失が−５ｄＢよりも大きくなって実用性が失われる。したがって、第１誘電体層１および第２誘電体層５の比誘電率εは９０〜２６０とする必要がある。なお、図６、図７において、第１誘電体１と第２誘電体層５の厚みｄ１，ｄ２はそれぞれ０．６ｍｍ、０．２ｍｍとした。ここで、一般的には第１誘電体層１と第２誘電体層５の比誘電率εを同一にすると挿入損失の低減には有利であるが、バンドパスフィルタの通過帯域に局所的なノッチ部が生じることが懸念される。しかし、第１信号ライン２と第２信号ライン３の重なり長Ｌやライン幅を適当に設定することで上記ノッチ部を避けるような通過帯域を形成することができる。
【００１６】
次に本発明のバンドパスフィルタの製造方法の一例を説明する。図８はその製造工程を示したフローチャートである。本バンドパスフィルタは射出成形による一体成形で製造する。なお、射出成形機は周知のものを用いることができる。図８に示すように、最初に第１誘電体層１を構成する例えばセラミック基板の両面に第１および第２の各信号ライン２，３を形成するためのマスク処理を行い、金メッキを行った後、マスクを取り除いて、両面に金の信号ライン２，３を形成する。なお、第１誘電体層１の寸法の一例は厚みが０．６ｍｍ、長さ約１０ｍｍ、幅３ｍｍであり、信号ライン２，３の厚みの一例は３μｍである。こうした工程によって、第１信号ライン２と第２信号ライン３は第１誘電体層１を挟んで配置され、両信号ライン２，３が例えば０．９５ｍｍ（図１のＬ寸法）重なり合う構成となる。なお、上記第１信号ライン２は、例えば２．４ｍｍ長さの部材が長さ方向に０．１ｍｍの隙間で４枚配置されて形成される。また、第２信号ライン３はＬ＝０．９５ｍｍとなるように例えば５枚の部材が配置されて形成される。この場合、各信号ライン２，３は第１誘電体１の幅方向の略中央に形成される。
【００１７】
次に、射出成形機の金型内に例えば約０．１ｍｍ厚のアース層６、例えば約０．２ｍｍ厚の第２誘電体層５、上記第１誘電体層１の順に積層して金型を閉じる。金型内には積層された上記アース層６等の周囲に約０．２ｍｍのクリアランスが形成されて、後述する次工程において樹脂がその周囲を覆う。なお、アース層６は例えばリードフレーム材（例えば４２Ｎｉ）を使用でき、第２誘電体層５は第１誘電体層１と同様のセラミック基板を使用できる。
【００１８】
続いて、軟磁性金属粉末入りの樹脂を金型内へ射出する。具体的には予め射出成形機のホッパに、原材料としての軟磁性金属粉入り樹脂からなるコンパウンドを供給しておき、スクリューの動作によりホッパ内の原材料を金型へ射出する。この際、原材料は３００℃程度に加熱されて、所定圧力で射出される。上記軟磁性金属粉は例えばガス水アトマイズ法で製造された平均粒径（Ｄ５０）約９μｍのＦｅ−１３wt％Ｃｒが使用でき、これをＰＰＳ樹脂に３vol％混入させて上記軟磁性金属粉末入り樹脂とする。こうした工程を経て、第１誘電体層上に約０．２ｍｍ厚の電波吸収層を有する、外形が略１０ｍｍ×３ｍｍ×１ｍｍサイズのバンドパスフィルタが一体成形により製造される。
【００１９】
なお、図３ないし図７に示した各データは、こうした製造方法で製作したバンドパスフィルタを用いて性能試験を行なった結果である。性能試験では周知のネットワークアナライザ（例えばヒューレットパッカード（株）製ＨＰ８５１０Ｃ）を使用することができる。
【００２０】
上記製造方法により製造したバンドパスフィルタの周波数透過特性を図９に示す。図示するように、通過帯域は４．２〜４．８ＧＨｚ程度で、０．６ＧＨｚ程度の狭帯域であり、挿入損失も−３ｄＢと小さい値をとることがわかる。こうしたバンドパスフィルタを用いることで所望される１ＧＨｚ以下の通過帯域を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態を示すバンドパスフィルタの概念的断面図である。
【図２】第１誘電体層の概念的斜視図である。
【図３】第１誘電体層の厚みに対するバンドパスフィルタの通過帯域の変化を示すグラフである。
【図４】第１誘電体層の厚みに対するバンドパスフィルタの挿入損失の変化を示すグラフである。
【図５】第２誘電体層の厚みに対するバンドパスフィルタの遮断域の減衰量変化を示すグラフである。
【図６】誘電体層の比誘電率εに対するバンドパスフィルタの通過帯域の変化を示すグラフである。
【図７】誘電体層の比誘電率εに対するバンドパスフィルタの挿入損失の変化を示すグラフである。
【図８】バンドパスフィルタの製造工程の一例を示すフローチャートである。
【図９】バンドパスフィルタの周波数透過特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００２２】
１…第１誘電体層、２…第１信号ライン、３…第２信号ライン、４…電波吸収層、５…第２誘電体層、６…アース層。
【図１】
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【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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