(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、
該積層体の下面に配置された、アース電位に接続される第１のアース電極と、
前記積層体の上面に配置された、アース電位に接続される第２のアース電極と、
前記積層体の一つの層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端がアース電位に接続されて１／４波長共振器として機能する帯状の４個以上の共振電極と、
前記一つの層間に前記４個以上の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、前記４個以上の共振電極の前記一方端が接続された、アース電位に接続される環状アース電極と、
前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、前記４個以上の共振電極のうち入力段の共振電極と電磁界結合する帯状の入力結合電極および出力段の共振電極と電磁界結合する帯状の出力結合電極と、
前記積層体の前記一つの層間よりも下側の層間に配置された、一方端が第１の貫通導体を介して隣り合う４以上の偶数個の前記共振電極からなる共振電極群を構成する最前段の共振電極の前記一方端の近傍でアース電位に接続され、他方端が第１の貫通導体を介して前記共振電極群を構成する最後段の共振電極の前記一方端の近傍でアース電位に接続されており、前記共振電極群の前記最前段の共振電極および前記共振電極群の前記最後段の共振電極に電磁界結合するようにそれぞれの共振電極に対向する領域を有する共振電極結合導体とを備えるバンドパスフィルタであって、
前記４個以上の共振電極は、それぞれの前記一方端と他方端とが互い違いに配置されており、
前記入力結合電極は、前記入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路からの電気信号が入力される電気信号入力点が前記入力段の共振電極との対向部における長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側とされており、
前記出力結合電極は、前記出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路へ向けて電気信号が出力される電気信号出力点が前記出力段の共振電極との対向部における長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側とされており、
前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方は、長さ方向における前記電気信号入力点または前記電気信号出力点と反対側の一方端部が、対向する前記入力段の共振電極または前記出力段の共振電極の前記一方端を越えて前記環状アース電極と対向するように延長されていることを特徴とするバンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記積層体の前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方が配置された層間に対して前記一つの層間と反対側に位置する層間に、前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方の前記一方端部と対向するように配置された補助アース電極を備えることを特徴とする請求項１に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項３】
前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方の前記一方端部は、対向する前記入力段の共振電極または前記出力段の共振電極の前記一方端を越えて前記環状アース電極と対向するように延長されて前記環状アース電極に沿って折り曲げられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項４】
前記入力結合電極および前記出力結合電極の前記一方端部は、対向する前記入力段の共振電極または前記出力段の共振電極の前記一方端を越えて前記環状アース電極と対向するように延長されて互いに遠ざかるように折り曲げられていることを特徴とする請求項３に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項５】
前記入力結合電極および前記出力結合電極の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に減衰極が発生し、かつ前記共振電極結合導体の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に共振ピークを有するとともに、前記減衰極が発生する周波数は、前記共振ピークが位置する周波数に等しいか、もしくはより低いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のバンドパスフィルタ。
【請求項６】
前記一つの層間とは異なる層間に前記環状アース電極に対向する領域と前記共振電極に対向する領域とを有するように配置され、前記共振電極に対向する領域が前記共振電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第２の貫通導体によって前記共振電極の前記他方端側に接続された補助共振電極が、前記４個以上の共振電極の各々に対応して配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のバンドパスフィルタ。
【請求項７】
前記一つの層間および前記補助共振電極が配置された層間とは異なる層間に前記４個以上の補助共振電極のうち前記入力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と前記入力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記入力結合電極に対向する領域が前記入力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第３の貫通導体によって前記入力結合電極の長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助入力結合電極と、
前記一つの層間および前記補助共振電極が配置された層間とは異なる層間に前記４個以上の補助共振電極のうち前記出力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と前記出力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記出力結合電極に対向する領域が前記出力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第４の貫通導体によって前記出力結合電極の長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助出力結合電極とを備えることを特徴とする請求項６に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のバンドパスフィルタを備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とする無線通信機器。
【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ならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものであり、特にＵＷＢ（Ultra Wide Band）に好適に使用可能な非常に広い通過帯域を有するバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、新しい通信手段としてＵＷＢが着目されている。ＵＷＢは10ｍ程度の短い距離において広い周波数帯域を使用して大容量のデータ転送を実現するものであり、例えば米国ＦＣＣ（Federal Communication Commission）の規定によると3.1〜10.6ＧＨｚの周波数帯域を使用する計画となっている。このようにＵＷＢの特徴は非常に広い周波数帯域を用いることである。日本やＩＴＵ−Ｒでは、ＩＥＥＥ802.11.aで使用する5.3GHzを避ける形で3.1〜4.7ＧＨｚ程度の帯域を使用するLow Band（ローバンド）と６ＧＨｚ〜10.6ＧＨｚ程度の帯域を使用するHigh Band（ハイバンド）とに分割された規格が立案されており、Low Band用のフィルタには、2.5ＧＨｚと5.3ＧＨｚで急峻に減衰する特性が求められている。
【０００３】
このようなＵＷＢに使用可能な超広帯域のフィルタに関する研究は近年盛んに行なわれており、例えば、方向性結合器の原理を応用したバンドパスフィルタによって、通過帯域幅が比帯域（帯域幅／中心周波数）で100％を超える広帯域な特性が得られたとの報告がある（例えば、非特許文献１を参照。）。
【０００４】
一方、従来よく使用されるフィルタとして、複数の１／４波長ストリップライン共振器を併設して相互に結合させて構成したバンドパスフィルタが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【０００５】
また、短絡端と開放端とが互い違いとなるようにインターデジタル型に配置された複数の共振器内導体（１／４波長ストリップ線路型共振器）を具備し、各共振器内導体を設けた層とは別の層に、隣接する共振器内導体の短絡端近傍の共振器外導体間を繋ぐ短絡端接続パターンが埋設された構成の積層誘電体フィルタが知られている（例えば、特許文献２を参照。）。
【非特許文献１】「マイクロストリップ−ＣＰＷブロードサイド結合構造を用いた超広帯域バンドパスフィルタ」2005年３月電子情報通信学会総合大会講演論文集  C-2-114 p.147
【特許文献１】特開2004−180032号公報
【特許文献２】特開平11−88009号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述したバンドパスフィルタはそれぞれ問題点を有しており、ＵＷＢ用のバンドパスフィルタには適さないものであった。
【０００７】
例えば、非特許文献１にて提案されたバンドパスフィルタは通過帯域幅が広すぎるという問題があった。すなわち、ＵＷＢは最終的に3.1ＧＨｚ〜10.6ＧＨｚの周波数帯域を使用するが、当初は3.1ＧＨｚ〜4.7ＧＨｚ程度の周波数帯域を使用する計画となっており、比帯域で40％程度となる。よって、これに使用されるフィルタには比帯域で40％程度の通過帯域幅が要求される。また、Ｗ−ＬＡＮ（ＩＥＥＥ 802.11.a）との間の影響を考慮する必要があり、5.15ＧＨｚにおける減衰が要求されている。よって、通過帯域幅が比帯域で100％を超えるような特性を有する非特許文献１にて提案されたバンドパスフィルタは通過帯域幅が広すぎて使えないものであった。
【０００８】
また、従来の１／４波長共振器を使用したバンドパスフィルタの通過帯域幅は狭すぎ、広帯域化を図った特許文献１に記載のバンドパスフィルタの通過帯域幅であっても比帯域で10％にも満たないものであった。よって、比帯域で40％程度に相当する広い通過帯域幅を要求されるＵＷＢ用のバンドパスフィルタとして使えるものではなかった。
【０００９】
さらに、特許文献２に記載のバンドパスフィルタでは、通過帯域よりも低域側または高域側のいずれか一方に１個しか減衰極を発生させることができないため、通過帯域の両側近傍の2.5ＧＨｚと5.3ＧＨｚで急峻に減衰させる必要があるＵＷＢ用のLow Bandのフィルタとして使えるものではなかった。
【００１０】
本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、ＵＷＢのLow Band用のバンドパスフィルタとして好適に使用可能な、超広帯域且つ適度な通過帯域幅を有し、通過帯域の両側近傍に減衰極を有して阻止域の減衰量が充分に確保されたバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のバンドパスフィルタは、複数の誘電体層が積層されてなる積層体と、該積層体の下面に配置された、アース電位に接続される第１のアース電極と、前記積層体の上面に配置された、アース電位に接続される第２のアース電極と、前記積層体の一つの層間に相互に電磁界結合するように横並びに配置された、それぞれ一方端がアース電位に接続されて１／４波長共振器として機能する帯状の４個以上の共振電極と、前記一つの層間に前記４個以上の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、前記４個以上の共振電極の前記一方端が接続された、アース電位に接続される環状アース電極と、前記積層体の前記一つの層間よりも上側の層間に配置された、前記４個以上の共振電極のうち入力段の共振電極と電磁界結合する帯状の入力結合電極および出力段の共振電極と電磁界結合する帯状の出力結合電極と、前記積層体の前記一つの層間よりも下側の層間に配置された、一方端が第１の貫通導体を介して隣り合う４以上の偶数個の前記共振電極からなる共振電極群を構成する最前段の共振電極の前記一方端の近傍でアース電位に接続され、他方端が第１の貫通導体を介して前記共振電極群を構成する最後段の共振電極の前記一方端の近傍でアース電位に接続されており、前記共振電極群の前記最前段の共振電極および前記共振電極群の前記最後段の共振電極に電磁界結合するようにそれぞれの共振電極に対向する領域を有する共振電極結合導体とを備えるバンドパスフィルタであって、前記４個以上の共振電極は、それぞれの前記一方端と他方端とが互い違いに配置されており、前記入力結合電極は、前記入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路からの電気信号が入力される電気信号入力点が前記入力段の共振電極との対向部における長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側とされており、前記出力結合電極は、前記出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路へ向けて電気信号が出力される電気信号出力点が前記出力段の共振電極との対向部における長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側とされており、前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方は、長さ方向における前記電気信号入力点または前記電気信号出力点と反対側の一方端部が、対向する前記入力段の共振電極または前記出力段の共振電極の前記一方端を越えて前記環状アース電極と対向するように延長されていることを特徴とするものである。
【００１２】
また、本発明のバンドパスフィルタは、上記構成において、前記積層体の前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方が配置された層間に対して前記一つの層間と反対側に位置する層間に、前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方の前記一方端部と対向するように配置された補助アース電極を備えることを特徴とするものである。
【００１３】
さらに、本発明のバンドパスフィルタは、上記各構成において、前記入力結合電極および前記出力結合電極の少なくとも一方の前記一方端部は、対向する前記入力段の共振電極または前記出力段の共振電極の前記一方端を越えて前記環状アース電極と対向するように延長されて前記環状アース電極に沿って折り曲げられていることを特徴とするものである。
【００１４】
またさらに、本発明のバンドパスフィルタは、上記構成において、前記入力結合電極および前記出力結合電極の前記一方端部は、対向する前記入力段の共振電極または前記出力段の共振電極の前記一方端を越えて前記環状アース電極と対向するように延長されて互いに遠ざかるように折り曲げられていることを特徴とするものである。
【００１５】
さらにまた、本発明のバンドパスフィルタは、上記各構成において、前記入力結合電極および前記出力結合電極の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に減衰極が発生し、かつ前記共振電極結合導体の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に共振ピークを有するとともに、前記減衰極が発生する周波数は、前記共振ピークが位置する周波数に等しいか、もしくはより低いことを特徴とするものである。
【００１６】
またさらに、本発明のバンドパスフィルタは、上記各構成において、前記一つの層間とは異なる層間に前記環状アース電極に対向する領域と前記共振電極に対向する領域とを有するように配置され、前記共振電極に対向する領域が前記共振電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第２の貫通導体によって前記共振電極の前記他方端側に接続された補助共振電極が、前記４個以上の共振電極の各々に対応して配置されていることを特徴とするものである。
【００１７】
さらにまた、本発明のバンドパスフィルタは、上記構成において、前記一つの層間および前記補助共振電極が配置された層間とは異なる層間に前記４個以上の補助共振電極のうち前記入力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と前記入力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記入力結合電極に対向する領域が前記入力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第３の貫通導体によって前記入力結合電極の長さ方向の中央よりも前記入力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助入力結合電極と、前記一つの層間および前記補助共振電極が配置された層間とは異なる層間に前記４個以上の補助共振電極のうち前記出力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域と前記出力結合電極に対向する領域とを有するように配置され、前記出力結合電極に対向する領域が前記出力結合電極との間に位置する前記誘電体層を貫通する第４の貫通導体によって前記出力結合電極の長さ方向の中央よりも前記出力段の共振電極の前記他方端に近い側に接続された補助出力結合電極とを備えることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の無線通信モジュールは、上記各構成のいずれかの本発明のバンドパスフィルタを備えることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明の無線通信機器は、上記各構成のいずれかの本発明のバンドパスフィルタを含むＲＦ部と、該ＲＦ部に接続されたベースバンド部と、前記ＲＦ部に接続されたアンテナとを備えることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２０】
本発明のバンドパスフィルタは、一方端がアース電位に接続されて１／４波長共振器として機能する帯状の４個以上の共振電極が積層体の一つの層間に相互に電磁界結合するように横並びに、且つ４個以上の共振電極のそれぞれの一方端と他方端とが互い違いに配置されている。４個以上の共振電極のそれぞれの一方端と他方端とが互い違いに配置されていることから、インターデジタル型に結合するので、磁界による結合と電界による結合とが加算され、コムライン型の結合と比較してより強い結合が生じる。これにより、それぞれの共振モードにおける共振周波数の間の周波数間隔を、従来の１／４波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた、ＵＷＢ用のバンドパスフィルタとして好適な比帯域で40％程度という広い通過帯域幅を得るのに適度なものにできる。
【００２１】
その上で、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力結合電極は、積層体の共振電極が配置された層間よりも上側の層間に、入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路からの電気信号が入力される電気信号入力点が前記入力段の共振電極との対向部における長さ方向の中央よりも入力段の共振電極の他方端に近い側とされており、出力結合電極は、積層体の共振電極が配置された層間よりも上側の層間に、出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域に対向するように配置され、且つ外部回路へ向けて電気信号が出力される電気信号出力点が前記出力段の共振電極との対向部における長さ方向の中央よりも出力段の共振電極の他方端に近い側とされている。この構成により、入力結合電極と入力段の共振電極とがブロードサイド結合するとともにインターデジタル型に結合し、出力結合電極と出力段の共振電極とがブロードサイド結合するとともにインターデジタル型に結合する。ブロードサイド結合であるためエッジ結合と比較して強い結合になるとともに、インターデジタル型に結合するため、前述した共振電極同士の場合と同様に磁界による結合と電界による結合とが加算されて強い結合になるので、入力結合電極と入力段の共振電極との間および出力結合電極と出力段の共振電極との間に非常に強い結合が生じる。これにより、従来の１／４波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失が大きく増加することのない、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２２】
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、一つの層間に４個以上の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、共振電極の一方端が接続された、アース電位に接続される環状アース電極が配置されているので、共振電極の長さ方向の両側にアース電位に接続される電極が存在することになるため、互い違いに配置された各々の共振電極の一方端を容易にアース電位に接続することができる。
【００２３】
そして、本発明のバンドパスフィルタは、積層体の共振電極が配置された層間よりも下側の層間に配置された、一方端が第１の貫通導体を介して隣り合う４以上の偶数個の共振電極からなる共振電極群を構成する最前段の共振電極の一方端の近傍でアース電位に接続され、他方端が第１の貫通導体を介して共振電極群を構成する最後段の共振電極の一方端の近傍でアース電位に接続されており、共振電極群の最前段の共振電極および共振電極群の最後段の共振電極に電磁界結合するようにそれぞれの共振電極に対向する領域を有する共振電極結合導体を備えている。この構成により、隣り合う４以上の偶数個の共振電極からなる共振電極群の最前段の共振電極と最後段の共振電極との間に共振電極結合導体によって誘導性の結合が生じる。また、隣り合う共振電極同士はインターデジタル型に結合しており、磁界による結合と電界による結合が加算されて強く結合しているが、全体としては容量性の結合になっている。このため、隣り合う４以上の偶数個の共振電極からなる共振電極群の最前段の共振電極と最後段の共振電極との間で、共振電極結合導体を介した誘導性の結合により伝達された信号と、隣り合う共振電極同士の容量性の結合により伝達された信号との間に180°の位相差が生じて互いに打ち消し合う現象を生じさせることができる。この現象をバンドパスフィルタの通過帯域の両側近傍で生じさせることができるため、バンドパスフィルタの通過特性において、通過帯域の両側近傍において信号が殆ど伝達されない減衰極を形成することができる。
【００２４】
なお、隣り合う共振電極からなり、最前段の共振電極と最後段の共振電極との間に共振電極結合導体を介して誘導性の結合を生じさせる共振電極群を構成する共振電極の数については、４以上の偶数個であることが本発明の効果を奏する上で必要である。
【００２５】
例えば、共振電極群を構成する共振電極の数が奇数個の場合には、最前段の共振電極と最後段の共振電極との間に共振電極結合導体による誘導性の結合を生じさせたとしても、共振電極結合導体を介した誘導性の結合により伝達された信号と、隣り合う共振電極同士の容量性の結合により伝達された信号との間に180°の位相差が生じて互いに打ち消し合う現象がバンドパスフィルタの通過帯域よりも高周波側でしか生じないため、バンドパスフィルタの通過特性において、通過帯域の両側近傍に減衰極を形成することはできない。
【００２６】
また、共振電極群を構成する共振電極の数が２個の場合には、共振電極間を共振電極結合導体で接続したとしても、共振電極間に誘導性の結合と容量性の結合とによるＬＣ並列共振回路が形成されるに過ぎないため、減衰極は一つしか形成されず、通過帯域の両側近傍に減衰極を形成することはできない。
【００２７】
さらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方は、長さ方向における電気信号入力点または電気信号出力点と反対側の一方端部が、対向する入力段の共振電極または出力段の共振電極の一方端を越えて環状アース電極と対向するように延長されていることから、単純に長さが長くなることによる効果に加えて、アースとの間に静電容量が形成される効果が加算されて電気長が非常に長くなるので、１／２波長共振器として動作するときの共振周波数が低くなる。これにより、通過帯域よりも高周波側の通過帯域に近い周波数領域に、入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方の１／２波長共振による減衰極を形成することが可能になり、通過帯域よりも高周波側の通過帯域に近い周波数領域における減衰量を大きくすることができる。
【００２８】
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、積層体の入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方が配置された層間に対して複数の共振電極が配置された層間と反対側に位置する層間に、入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方の一方端部と対向するように配置された補助アース電極を備えるときには、入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方の一方端部とアースとの間に形成される静電容量をさらに大きくすることができるので、入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方の電気長をさらに長くすることが可能となり、１／２波長共振の共振周波数をさらに下げることができる。これにより、通過帯域よりも高周波側におけるさらに通過帯域に近いところに入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方の１／２波長共振による減衰極を形成して、その部分の減衰量を大きくすることができる。
【００２９】
さらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力結合電極および出力結合電極の少なくとも一方の一方端部は、対向する入力段の共振電極または出力段の共振電極の一方端を越えて環状アース電極と対向するように延長されて環状アース電極に沿って折り曲げられているときには、バンドパスフィルタの共振電極の長さ方向の寸法を小さくすることができるので、小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３０】
またさらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力結合電極および出力結合電極の一方端部は、対向する入力段の共振電極または出力段の共振電極の一方端を越えて環状アース電極と対向するように延長されて互いに遠ざかるように折り曲げられているときには、入力結合電極および出力結合電極の一方端部同士の電磁気的な結合を小さくすることができるので、入力結合電極および出力結合電極の一方端部同士が電磁界結合することによって通過帯域外の減衰量が低下するのを防止することができる。
【００３１】
さらにまた、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力結合電極および出力結合電極の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に減衰極が発生し、かつ共振電極結合導体の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に共振ピークを有するとともに、減衰極が発生する周波数は、共振ピークが位置する周波数に等しいか、もしくはより低いときには、共振電極結合導体の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に生じる共振ピークを消滅させることができるので、通過帯域よりも高周波側の阻止域において共振ピークによる減衰量の低下を防止することができる。この現象が生じるメカニズムは特定できていないが、共振電極結合導体の１／２波長共振によって生じる共振ピークのレベルが低下するのではなく、共振ピークが完全に消滅してしまうこと等から、入力結合電極および出力結合電極の１／２波長共振によって減衰極が発生する周波数を共振電極結合導体の１／２波長共振による共振ピークが生じる周波数に一致させるか、もしくはより低くすることにより、共振電極結合導体の１／２波長共振による共振ピークが生じる周波数における位相の状態が変化して、共振ピークが生じる条件が満たされなくなるためではないかと推測される。
【００３２】
またさらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、環状アース電極に対向する領域を有するように配置されて第２の貫通導体によって共振電極に接続された補助共振電極が、４個以上の共振電極の各々に対応して配置されているときには、各々の補助共振電極と環状アース電極との対向部において両者の間に静電容量が生じるので、各々の共振電極の長さを短縮することができ、小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３３】
さらにまた、本発明のバンドパスフィルタによれば、入力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域を有するように配置され、入力結合電極に接続された補助入力結合電極と、出力段の共振電極に接続された補助共振電極に対向する領域を有するように配置され、出力結合電極に接続された補助出力結合電極とを備えているときには、入力段の共振電極に接続された補助共振電極と補助入力結合電極との間に電磁界結合が生じて、入力段の共振電極と入力結合電極との間の電磁界結合に加算され、同様に、出力段の共振電極に接続された補助共振電極と補助出力結合電極との間に電磁界結合が生じ、出力段の共振電極と出力結合電極との間の電磁界結合に加算される。これらによって、入力結合電極と入力段の共振電極との間の電磁界結合、および出力結合電極と出力段の共振電極との間の電磁界結合がさらに強まるので、非常に広い通過帯域幅であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失の増加がさらに低減された、広い通過帯域の全域に渡ってより平坦でより低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００３４】
なお、補助入力結合電極が第３の貫通導体によって入力結合電極の長さ方向の中央よりも入力段の共振電極の他方端に近い側に接続され、同様に、補助出力結合電極が第４の貫通導体によって出力結合電極の長さ方向の中央よりも出力段の共振電極の他方端に近い側に接続されることにより、外部から入力される電気信号が補助入力結合電極を介して入力結合電極に供給され、出力結合電極から取り出される電気信号が補助出力結合電極を介して外部回路へ出力される場合においても、入力結合電極と入力段の共振電極とがインターデジタル型に結合され、出力結合電極と出力段の共振電極とがインターデジタル型に結合されることになり、磁界による結合と電界による結合とが加算された強い結合を生じさせることができる。
【００３５】
本発明の無線通信モジュールおよび本発明の無線通信機器によれば、通信帯域の全域に渡って通過する信号の損失が小さい本発明のバンドパスフィルタを送信信号および受信信号の濾波に用いることにより、バンドパスフィルタを通過する受信信号および送信信号の減衰が少なくなるため、受信感度が向上し、また、送信信号をおよび受信信号の増幅度を小さくできるため増幅回路における消費電力が少なくなる。よって受信感度が高く消費電力が少ない高性能な無線通信モジュールおよび無線通信機器を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、本発明のバンドパスフィルタならびにそれを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００３７】
（実施の形態の第１の例）
図１は本発明のバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。
【００３８】
本例のバンドパスフィルタは、複数の誘電体層11が積層されてなる積層体と、積層体の下面に配置された第１のアース電極21と、積層体の上面に配置された第２のアース電極22と、積層体の一つの層間に横並びに配置された帯状の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄと、同じく積層体の一つの層間に共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの周囲を取り囲む環状に形成され共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの一方端が接続された環状アース電極23と、積層体の一つの層間よりも上側の層間に入力段の共振電極30ａに対向するように配置された帯状の入力結合電極40ａと出力段の共振電極30ｄに対向するように配置された帯状の出力結合電極40ｂと、積層体の一つの層間よりも下側の層間に配置され一方端および他方端が第１の貫通導体51を介して環状アース電極23に接続されるとともに入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｄに電磁界結合するようにそれぞれの共振電極に対向する領域を有する共振電極結合導体32と、積層体の上面に配置され入力結合電極40ａに接続された入力端子電極60ａと出力結合電極40ｂに接続された出力端子電極60ｂとで構成されている。
【００３９】
第１のアース電極21は、図では隠れているが、積層体の下面（共振電極結合導体32が形成された誘電体層11の裏面）の全面に配置され、第２のアース電極22は積層体の上面の入力端子電極60ａおよび出力端子電極60ｂの周囲を除いたほぼ全面に配置されており、どちらもアース電位に接続されて、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄと共にストリップライン共振器を構成している。
【００４０】
帯状の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄは、第１のアース電極21および第２のアース電極22と共にストリップライン共振器を構成しており、それぞれ一方端が環状アース電極23に接続されてアース電位に接続されることによって１／４波長共振器として機能する。
【００４１】
また、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄは、積層体の一つの層間に横並びに配置されて相互に電磁界結合している。積層体の同一層間に横並びに配置されて電磁界結合しているので、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ同士の結合はブロードサイド結合ではなくエッジ結合になっている。共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ同士の間隔は小さい方が強い結合が得られるが間隔を小さくすると製造が困難になるので、例えば、0.05〜0.5ｍｍ程度に設定される。さらに、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄは、それぞれの一方端と他方端とが互い違いに配置されて相互にインターデジタル型に結合しており、電界による結合と磁界による結合とが加算されて、コムライン型に結合する場合と比較して強く結合している。このように共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄを相互にエッジ結合し、且つインターデジタル型に結合することによって、それぞれの共振モードにおける共振周波数の間の周波数間隔を、従来の１／４波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた、ＵＷＢ用のバンドパスフィルタとして好適な比帯域で40％程度という広い通過帯域幅を得るのに適度なものとしている。
【００４２】
なお、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄをインターデジタル型に結合させ、且つ相互にブロードサイド結合させると、結合が強くなりすぎて、比帯域で40％程度の通過帯域幅を実現するためには好ましくないことが検討によって分かった。
【００４３】
本発明のバンドパスフィルタにおいて、共振電極の数は４個以上であればよいが、共振電極の数の増加に伴ってバンドパスフィルタの大きさおよび通過帯域における損失が増加するため、実用上は共振電極の数は10個程度以下に設定されることが多い。
【００４４】
環状アース電極23は、積層体の一つの層間に共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの周囲を取り囲む環状に形成されており、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの一方端に接続されている。そして、自身がアース電位に接続されることにより、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの一方端をアース電位に接続する機能を有する。環状アース電極23を設けることによって、モジュール基板の中の一部の領域にバンドパスフィルタが形成されるような場合においても、インターデジタルに配置された共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの一方端を容易にアース電位に接続することができる。また、環状アース電極23が共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの周囲を環状に取り囲むことによって、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄから発生する電磁波の周囲への漏洩を低減することができる。この効果はモジュール基板の中の一部の領域にバンドパスフィルタが形成される場合に、モジュール基板の他の領域への悪影響を防止する上で特に有用である。
【００４５】
帯状の入力結合電極40ａは、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄが配置された層間とは異なる層間（共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄが配置された層間よりも上側の層間）に、その全体が入力段の共振電極30ａに対向するように配置されており、入力段の共振電極30ａの長さ方向の半分以上に渡る領域に対向している。よって、入力結合電極40ａと入力段の共振電極30ａとはブロードサイド結合しており、エッジ結合する場合と比較して強く結合している。また、帯状の入力結合電極40ａは、貫通導体50と接続されて外部回路からの電気信号が入力される電気信号入力点45ａが入力結合電極40ａの入力段の共振電極30ａとの対向部における長さ方向の中央よりも入力段の共振電極30ａの他方端に近い側の端部に位置しており、反対側の端部は開放端とされている。そして、外部回路から入力される電気信号は、この電気信号入力点45ａから入力結合電極40ａに供給される。これによって、入力結合電極40ａと入力段の共振電極30ａとはインターデジタル型に結合しており、磁界による結合と電界による結合とが加算されて、コムライン型に結合する場合や単に容量結合する場合と比較してより強く結合している。このように、入力結合電極40ａは、その全体に渡って入力段の共振電極30ａとブロードサイド結合しており、且つインターデジタル型に結合しているので、入力段の共振電極30ａと非常に強く結合している。また、出力結合電極40ｂも同様に出力段の共振電極30ｄとブロードサイド結合するとともにインターデジタル型に結合している。
【００４６】
このように入力結合電極40ａと入力段の共振電極30ａとが非常に強く結合し、出力結合電極40ｂと出力段の共振電極30ｄとが非常に強く結合しているので、従来の１／４波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失が大きく増加することのない、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００４７】
また、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂは、長さ方向における電気信号入力点45ａまたは電気信号出力点45ｂと反対側の一方端部が、対向する入力段の共振電極30ａまたは出力段の共振電極30ｄの一方端を越えて環状アース電極23と対向するように延長されていることから、単純に長さが長くなることによる効果に加えて、アースとの間に静電容量が形成される効果が加算されて電気長が非常に長くなるので、１／２波長共振器として動作するときの共振周波数が低くなる。これにより、通過帯域よりも高周波側の通過帯域に近い周波数領域に、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極を形成することが可能になり、通過帯域よりも高周波側の通過帯域に近い周波数領域における減衰量を大きくすることができる。
【００４８】
さらに、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの一方端部は、対向する入力段の共振電極30ａまたは出力段の共振電極30ｄの一方端を越えて環状アース電極23と対向するように延長されて環状アース電極23に沿って折り曲げられていることから、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂを折り曲げない場合と比較して、帯状の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの長さ方向におけるバンドパスフィルタの寸法を小さくすることができるので、小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００４９】
またさらに、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの両方の一方端部が、対向する入力段の共振電極30ａまたは出力段の共振電極30ｄの一方端を越えて環状アース電極23と対向するように延長されていることから、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの両方の電気長が長くなるので、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの両方の１／２波長共振器として動作するときの共振周波数が低くなる。これにより、通過帯域よりも高周波側の通過帯域に近い周波数領域に、入力結合電極40ａの１／２波長共振による減衰極と出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極の両方を形成することが可能となり、通過帯域よりも高周波側の通過帯域に近い周波数領域の減衰量をさらに大きくすることができる。
【００５０】
なお、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの形状寸法は入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｄと同程度に設定されるのが好ましい。入力結合電極40ａと入力段の共振電極30ａとの間隔、および出力結合電極40ｂと出力段の共振電極30ｄとの間隔については、小さくすると結合は強くなるが製造上は難しくなるので、例えば、0.05〜0.5ｍｍ程度に設定される。
【００５１】
共振電極結合導体32は、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄが配置された層間とは異なる層間（共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄが配置された層間よりも下側の層間）に配置されている。そして、一方端が第１の貫通導体51を介して入力段の共振電極30ａの一方端の近傍で環状アース電極23に接続され、他方端が第１の貫通導体51を介して出力段の共振電極30ｄの一方端の近傍で環状アース電極23に接続されており、入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｄにそれぞれ対向して電磁界結合する領域を有している。この構造によれば、入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｄを共振電極結合導体32を介して誘導結合することができる。
【００５２】
ここで、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄによって、隣り合う４個の共振電極からなる共振電極群が構成されており、入力段の共振電極30ａは共振電極群を構成する最前段の共振電極であり、出力段の共振電極30ｄは共振電極群を構成する最後段の共振電極である。よって、隣り合う４個の共振電極からなる共振電極群の最前段の共振電極である入力段の共振電極30ａと共振電極群の最後段の共振電極である出力段の共振電極30ｄとの間に共振電極結合導体32によって誘導性の結合が生じている。また、隣り合う共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ同士はインターデジタル型に結合しており、磁界による結合と電界による結合が加算されて強く結合しているが、全体としては容量性の結合になっている。
【００５３】
このため、隣り合う４個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄからなる共振電極群の最前段の共振電極と最後段の共振電極との間で、共振電極結合導体32を介した誘導性の結合により伝達された信号と、隣り合う共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ同士の容量性の結合により伝達された信号との間に180°の位相差が生じて互いに打ち消し合う現象を生じさせることができる。この現象をバンドパスフィルタの通過帯域よりも低周波側と高周波側の両側近傍で生じさせることができるため、バンドパスフィルタの通過特性において、通過帯域の両側近傍において信号が殆ど伝達されない減衰極を形成することができる。
【００５４】
ここで、共振電極結合導体32の１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に共振ピークが生じるため、共振ピークの存在する周波数領域における減衰量の低下が問題になる場合がある。このときには、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振によってバンドパスフィルタの通過特性において通過帯域よりも高周波側に発生する減衰極の周波数を、共振電極結合導体32の１／２波長共振によって生じる共振ピークが位置する周波数に等しくするか、もしくはより低くすることによって、共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークを消滅させて、共振ピークによる減衰量の低下を防止することができる。なお、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振によって発生する減衰極の周波数は、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの電気長によって任意に調整することができる。入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの電気長を長くすると１／２波長共振によって発生する減衰極の周波数は低くなり、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの電気長を短くすると１／２波長共振によって発生する減衰極の周波数は高くなる。
【００５５】
また、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振によって発生する減衰極の周波数を、共振電極結合導体32の１／２波長共振によって生じる共振ピークが位置する周波数に等しくするか、もしくはより低くすることにより、共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークを消滅させると、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極も消滅するので、どちらも存在する周波数がわからなくなる。このときに、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振によって発生する減衰極の周波数ならびに共振電極結合導体32の１／２波長共振によって生じる共振ピークの周波数を特定するためには以下のようにするとよい。
【００５６】
まず、バンドパスフィルタの構造を解析して、それぞれの電極の位置および形状寸法を特定する。バンドパスフィルタの構造解析には、Ｘ線撮影やバンドパスフィルタを表面から徐々に研削しながら各部の寸法を測定する方法等を用いることができる。（ステップ１）
次に、バンドパスフィルタを構成する誘電体層11の比誘電率を特定する。誘電体層11の比誘電率を特定するためには、先に特定したバンドパスフィルタの構造を用いて電磁場解析を行ない、その電気特性をシミュレーションすればよい。このとき、誘電体層11の比誘電率を変化させて電磁場解析を行ない、得られた電気特性がバンドパスフィルタの電気特性の実測値とほぼ一致する誘電率をバンドパスフィルタを構成する誘電体層11の比誘電率と推定することができる。このとき、誘電体層11の誘電正接やそれぞれの電極の導電率を設定して電磁場解析を行うことにより、フィルタ特性において減衰量を含めてシミュレーションと実測値がある程度一致するようにすることもできるが、求めたいのは共振ピークおよび減衰極の周波数なので、誘電体の損失や導体の損失に左右される減衰量におけるシミュレーションと実測値との差はある程度無視することができる。（ステップ２）
次に、ステップ１で構造を特定したバンドパスフィルタから、共振電極結合導体32のみを取り除いた構造とステップ２で特定した誘電体層11の比誘電率とを用いて電磁場解析を行なってバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションすることにより、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極が通過特性上に現れるため、減衰極が位置する周波数を特定することができる。（ステップ３）
次に、ステップ１で特定した構造から入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの電気長をやや短くした構造とステップ２で特定した誘電体層11の比誘電率とを用いて電磁場解析を行なってバンドパスフィルタの電気特性をシミュレーションすることにより、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極が高周波側へ移動して、通過特性上に共振電極結合導体32の１／２波長共振によって生じる共振ピークが現れるため、共振ピークが位置する周波数を特定することができる。（ステップ４）
以上の手順により、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振によって発生する減衰極の周波数ならびに共振電極結合導体32の１／２波長共振によって生じる共振ピークの周波数を特定して、それぞれの周波数を比較することができる。
【００５７】
また、共振電極結合導体32は、図１に示すように、入力段の共振電極30ａに対向する前段側結合領域と、出力段の共振電極30ｄに対向する後段側結合領域と、前段側結合領域および後段側結合領域をこれらの領域にそれぞれ直交して接続する接続領域とから構成され、いわゆるクランク構造になっている。ここで、この共振電極結合導体32は、バンドパスフィルタの構造的および電気的な対称性を確保する観点から、共振電極結合導体32の一方端および他方端から等距離の点を中心として点対称となるような形状に形成されているのが好ましい。さらに、共振電極結合導体32の形状を、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄに平行に配置された前段側結合領域および後段側結合領域に接続領域が直交するような形状にすることにより、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄと接続領域とが平面視した際に直交することになるので、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄと接続領域との不要な結合による電気特性の悪化を防止することができる。
【００５８】
このようにして、本例のバンドパスフィルタによれば、ＵＷＢのLow Band用フィルタとして好適に使用可能な、従来の１／４波長共振器を利用したフィルタで実現可能だった領域を遙かに超えた比帯域で40％という非常に広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失な通過特性を有し、かつ通過帯域の両側近傍に減衰極を有して阻止域の減衰量が充分に確保された高性能のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００５９】
（実施の形態の第２の例）
図２は本発明のバンドパスフィルタの実施形態の他の例を模式的に示す分解斜視図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００６０】
本例のバンドパスフィルタの第１の例と異なる点は、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅ，30ｆからなる６段構成のバンドパスフィルタであり、入力結合電極40ａは入力段の共振電極30ａと対向して電磁界結合し、出力結合電極40ｂは出力段の共振電極30ｆと対向して電磁界結合していることである。また、共振電極結合導体32は、一方端が第１の貫通導体51を介して入力段の共振電極30ａの一方端の近傍で環状アース電極23に接続され、他方端が第１の貫通導体51を介して出力段の共振電極30ｆの一方端の近傍で環状アース電極23に接続されており、入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｆにそれぞれ対向して電磁界結合する領域を有している。
【００６１】
本例のバンドパスフィルタにおいても、一方端が第１の貫通導体51を介して入力段の共振電極30ａの一方端（短絡端）の近傍で環状アース電極23に接続されるとともに他方端が第１の貫通導体51を介して出力段の共振電極30ｆの一方端（短絡端）の近傍で環状アース電極23に接続された共振電極結合導体32で、入力段の共振電極30ａの一方端（短絡端）に近い側および出力段の共振電極30ｆの一方端（短絡端）に近い側が結合されることにより、隣り合う６個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅ，30ｆからなる共振電極群の最前段の共振電極である入力段の共振電極30ａおよび共振電極群の最後段の共振電極である出力段の共振電極30ｆが共振電極結合導体32を介して誘導結合される。これによって、隣り合う６個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅ，30ｆからなる共振電極群の最前段の共振電極と最後段の共振電極との間で、共振電極結合導体32を介した誘導性の結合により伝達された信号と、隣り合う共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅ，30ｆ同士の容量性の結合により伝達された信号との間に180°の位相差が生じて互いに打ち消し合う現象を生じさせることができる。この現象をバンドパスフィルタの通過帯域の両側近傍で生じさせることができるため、バンドパスフィルタの通過特性において、通過帯域の両側近傍において信号が殆ど伝達されない減衰極を形成することができる。これにより、通過帯域外において急峻に減衰するフィルタ特性を有することができる。
【００６２】
本例のバンドパスフィルタによれば、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅ，30ｆによる６段構成のバンドパスフィルタであるため、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄによる４段構成のバンドパスフィルタである実施の形態の第１の例のバンドパスフィルタと比較して、より急峻な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００６３】
（実施の形態の第３の例）
図３は本発明のバンドパスフィルタの実施形態のさらに他の例を模式的に示す分解斜視図である。なお、本例においては前述した第２の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００６４】
本例のバンドパスフィルタの前述した第２の例と異なる点は、共振電極結合導体32が、一方端が第１の貫通導体51を介して入力段の共振電極30ａの一方端の近傍で環状アース電極23に接続され、他方端が第１の貫通導体51を介して共振電極30ｄの一方端の近傍で環状アース電極23に接続されており、入力段の共振電極30ａおよび共振電極30ｄにそれぞれ対向して電磁界結合する領域を有していることである。
【００６５】
本例のバンドパスフィルタにおいても、一方端が第１の貫通導体51を介して入力段の共振電極30ａの一方端（短絡端）の近傍で環状アース電極23に接続されるとともに他方端が第１の貫通導体51を介して共振電極30ｄの一方端（短絡端）の近傍で環状アース電極23に接続された共振電極結合導体32によって、入力段の共振電極30ａの一方端（短絡端）に近い側および共振電極30ｄの一方端（短絡端）に近い側が結合されることにより、隣り合う４個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄからなる共振電極群の最前段の共振電極である入力段の共振電極30ａおよび共振電極群の最後段の共振電極である共振電極30ｄが共振電極結合導体32を介して誘導結合される。これによって、隣り合う４個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄからなる共振電極群の最前段の共振電極と最後段の共振電極との間で、共振電極結合導体32を介した誘導性の結合により伝達された信号と、隣り合う共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ同士の容量性の結合により伝達された信号との間に180°の位相差が生じて互いに打ち消し合う現象を生じさせることができる。この現象をバンドパスフィルタの通過帯域の両側近傍で生じさせることができるため、バンドパスフィルタの通過特性において、通過帯域の両側近傍において信号が殆ど伝達されない減衰極を形成することができる。このように、バンドパスフィルタを構成する複数の共振電極の一部によって共振電極群を構成しても構わない。
【００６６】
（実施の形態の第４の例）
図４は本発明のバンドパスフィルタの実施形態のさらに他の例を模式的に示す分解斜視図である。なお、本例においては前述した第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００６７】
本例のバンドパスフィルタの前述した第１の例と異なる点は、積層体10の入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂが配置された層間に対して共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄが配置された層間と反対側に位置する層間に、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの一方端部と対向するように配置された補助アース電極24を備えていることである。
【００６８】
本例のバンドパスフィルタによれば、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの一方端部と補助アース電極24との間に静電容量が形成されて、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの一方端部とアースとの間に形成される静電容量をさらに大きくすることができるので、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの電気長をさらに長くすることが可能となり、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振が生じる周波数をさらに低くすることができる。これにより、通過帯域よりも高周波側におけるさらに通過帯域に近いところに入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極を形成して、その部分の減衰量を大きくすることができる。
【００６９】
なお、補助アース電極24は、環状アース電極23と対向する領域のみに形成した場合には、複数の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄとの間に不要な静電容量が発生することによる電気特性の悪化を抑制することができる。また、積層体10を貫通する第６の貫通導体56を介して補助アース電極24を環状アース電極23に接続した場合には、補助アース電極24を容易にアース電位に接続することができる。
【００７０】
（実施の形態の第５の例）
図５は本発明のバンドパスフィルタの実施形態のさらに他の例を模式的に示す分解斜視図である。なお、本例においては前述した第４の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素については同一の参照符号を用いて重複する説明を省略する。
【００７１】
本例のバンドパスフィルタの前述した第４の例と異なる点は、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄおよび環状アース電極23が配置された層間よりも上側の層間に、環状アース電極23に対向する領域と共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄに対向する領域とを有する補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄが配置されており、共振電極を30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄおよび環状アース電極23が配置された層間よりも下側の層間に、環状アース電極23に対向する領域と共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄに対向する領域とを有する補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，30ｄが配置されている。そして、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄと補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄとは、誘電体層11を貫通する第２の貫通導体52によって接続されている。これによって、補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄと環状アース電極23との間の静電容量が加算されるので、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの他方端（開放端）とアース電位との間の静電容量がさらに増加し、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの長さを短縮することができるので、より小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００７２】
このように、本例のバンドパスフィルタによれば、前述した本発明の実施の形態の第４の例のバンドパスフィルタと比較して、より小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００７３】
なお、図５に示す本例のバンドパスフィルタにおいては、補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄは上下一対設けられているが、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの長さをそれほど短縮する必要がない場合には、補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄが共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄおよび環状アース電極23が配置された層間の上側または下側のどちらか一方に設けられる構造であってもよい。
【００７４】
また、補助共振電極31ａ，31ｄの形成に伴い、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄおよび環状アース電極23が配置された層間、補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄが配置された層間ならびに入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂが配置された層間とは異なる層間に、入力結合電極40ａに対応して補助入力結合電極41ａが設けられるとともに、出力結合電極40ｂに対応して補助出力結合電極41ｂが設けられている。
【００７５】
図５に示すように、補助入力結合電極41ａは帯状であり、入力段の共振電極30ａに接続された補助共振電極31ａに対向する領域と入力結合電極40ａに対向する領域とを有するように配置され、入力結合電極40ａに対向する領域が入力結合電極40ａとの間に位置する誘電体層11を貫通する第３の貫通導体53によって入力結合電極40ａに接続されている。これによって、補助入力結合電極41ａと補助共振電極31ａとがブロードサイド結合し、この結合が入力結合電極40ａと入力段の共振電極30ａとの間の結合に加算されるため、全体としてより強い結合となる。
【００７６】
同様に、補助出力結合電極41ｂは帯状であり、出力段の共振電極30ｄに接続された補助共振電極31ｄに対向する領域と出力結合電極40ｂに対向する領域とを有するように配置され、出力結合電極40ｂに対向する領域が出力結合電極40ｂとの間に位置する誘電体層11を貫通する第４の貫通導体54によって出力結合電極40ｂに接続されている。これによって、補助出力結合電極41ｂと補助共振電極31ｄとがブロードサイド結合し、この結合が出力結合電極40ｂと出力段の共振電極30ｄとの間の結合に加算されるため、全体としてより強い結合となる。
【００７７】
このように、入力段の共振電極30ａおよびそれに接続された補助共振電極31ａの接合体と、入力結合電極40ａおよびそれに接続された補助入力結合電極41ａの接合体とが、全体的にブロードサイド結合し、且つインターデジタル型に結合することによって非常に強く結合し、同様に、出力段の共振電極30ｄおよびそれに接続された補助共振電極31ｄの接合体と、出力結合電極40ｂおよびそれに接続された補助出力結合電極41ｂの接合体とが全体的にブロードサイド結合し、且つインターデジタル型に結合することによって非常に強く結合するので、非常に広い通過帯域であっても、それぞれの共振モードの共振周波数の間に位置する周波数における挿入損失の増加がさらに小さくなり、広い通過帯域の全域に渡ってより平坦でより低損失な通過特性を有するバンドパスフィルタを得ることができる。
【００７８】
なお、補助入力結合電極41ａおよび補助出力結合電極41ｂの幅は、例えば、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂと同程度に設定され、補助入力結合電極41ａおよび補助出力結合電極41ｂの長さは、例えば、補助共振電極31ａ，31ｄの長さよりも若干長めに設定される。補助入力結合電極41ａおよび補助出力結合電極41ｂと補助共振電極31ａ，31ｄとの間の間隔は、小さい方が強い結合を生じさせる点で望ましいが製造上は難しくなるので、例えば、0.01〜0.5ｍｍ程度に設定される。
【００７９】
（実施の形態の第６の例）
図６は本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュール80および無線通信機器85の構成例を示すブロック図である。
【００８０】
本発明の無線通信モジュール80は、例えば、ベースバンド信号が処理されるベースバンド部81と、ベースバンド部81に接続されベースバンド信号の変調後および復調前のＲＦ信号が処理されるＲＦ部82とを備えている。ＲＦ部82には前述した本発明のバンドパスフィルタ821が含まれており、ベースバンド信号が変調されてなるＲＦ信号または受信したＲＦ信号における通信帯域以外の信号をバンドパスフィルタ821によって減衰させている。
【００８１】
具体的な構成としては、ベースバンド部81にはベースバンドＩＣ  811が配置され、ＲＦ部82にはバンドパスフィルタ821とベースバンド部81との間にＲＦ  ＩＣ  822が配置されている。なお、これらの回路間には別の回路が介在していてもよい。そして、無線通信モジュール80のバンドパスフィルタ821にアンテナ84を接続することによってＲＦ信号の送受信がなされる本発明の無線通信機器85が構成される。
【００８２】
このような構成を有する本発明の無線通信モジュール80および無線通信機器85によれば、通信帯域の全域に渡って通過する信号の損失が小さい本発明のバンドパスフィルタ821を用いて送信信号および受信信号の濾波を行なうことから、通信帯域の全体に渡ってバンドパスフィルタ821を通過する送信信号および受信信号の減衰を少なくすることができるため、受信感度が向上するとともに、送信信号および受信信号の増幅度を小さくすることができるので、増幅回路における消費電力が少なくなる。よって、受信感度が高く消費電力が少ない高性能な無線通信モジュール80および無線通信機器85を得ることができる。
【００８３】
本発明のバンドパスフィルタにおいて、誘電体層11の材質としては、例えばエポキシ樹脂等の樹脂や例えば誘電体セラミックス等のセラミックスを用いることができる。例えば、ＢａＴｉＯ３，Ｐｂ４Ｆｅ２Ｎｂ２Ｏ１２，ＴｉＯ２などの誘電体セラミック材料と、Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯなどのガラス材料とからなり、800〜1200℃程度の比較的低い温度で焼成が可能なガラス−セラミック材料が好適に用いられる。また、誘電体層11の厚みとしては、例えば0.05〜0.1ｍｍ程度に設定される。
【００８４】
前述した各種の電極および貫通導体の材質としては、例えば、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｇ−Ｐｔ等のＡｇ合金を主成分とする導電材料やＣｕ系，Ｗ系，Ｍｏ系，Ｐｄ系導電材料等が好適に用いられる。各種の電極の厚みは、例えば0.001〜0.05ｍｍに設定される。
【００８５】
本発明のバンドパスフィルタは、例えば、次のようにして作製できる。まず、セラミック原料粉末に適当な有機溶剤等を添加・混合して泥漿状にするとともに、ドクターブレード法によってセラミックグリーンシートを形成する。次に、得られたセラミックグリーンシートにパンチングマシーン等を用いて貫通導体となる貫通孔を形成し、Ａｇ，Ａｇ−Ｐｄ，Ａｕ，Ｃｕ等の導体ペーストを充填することで貫通導体を形成する。次に、セラミックグリーンシートに印刷法を用いて前述した各種の電極を形成する。次に、これらを積層し、ホットプレス装置を用いて圧着し、800℃〜1050℃程度のピーク温度で焼成することにより作製される。
【００８６】
（変形例）
本発明は前述した実施の形態の第１〜第６の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。
【００８７】
例えば、前述した実施の形態の例においては、入力端子電極60ａおよび出力端子電極60ｂを備えた例を示したが、モジュール基板の中の一領域にバンドパスフィルタが形成される場合は入力端子電極60ａおよび出力端子電極60ｂは必ずしも必要ない。
【００８８】
また、前述した実施の形態の例においては、入力結合電極40ａ，出力結合電極40ｂ，補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄが、積層体の同じ層間に配置された例を示したが、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂと補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄとが異なる層間に配置されるようにしてもよく、入力結合電極40ａと出力結合電極40ｂとが異なる層間に配置されるようにしてもよく、補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄ同士が異なる層間に配置されるようにしても構わない。
【００８９】
また、前述した実施の形態の例においては、補助入力結合電極41ａおよび補助出力結合電極41ｂが積層体の同じ層間に配置された例を示したが、異なる層間に配置されるようにしても構わない。
【００９０】
またさらに、前述した実施の形態の例においては、積層体の下面に第１のアース電極21を配置し、積層体の上面に第２のアース電極22を配置した例を示したが、例えば、第１のアース電極21の下にさらに誘電体層11を配置しても構わないし、第２のアース電極22の上にさらに誘電体層11を配置しても構わない。
【００９１】
さらにまた、前述した実施の形態の例においては、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの電気長が等しい場合の例を示したが、入力結合電極40ａの電気長と出力結合電極40ｂの電気長とが異なるようにしても構わない。このときには、バンドパスフィルタの通過特性において、入力結合電極40ａの１／２波長共振による減衰極と出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極の２つの減衰極が形成されるが、減衰極における減衰量はやや小さくなる。但し、共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークを消滅させたい場合には、入力結合電極40ａ及び出力結合電極40ｂの両方の１／２波長共振による減衰極の周波数を共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークの周波数に一致させるか、より低くする必要がある。
【００９２】
またさらに、ＵＷＢに用いられるバンドパスフィルタを例示してこれまで説明を行なってきたが、広帯域を要求される他の用途においても本発明のバンドパスフィルタが有効であることは言うまでもない。
【実施例】
【００９３】
次に、本発明のバンドパスフィルタの具体例について説明する。
【００９４】
図５に示した第１構造を有する実施の形態の第５の例のバンドパスフィルタおよび第１構造から補助アース電極24を全て取り除いた第２構造を有するバンドパスフィルタ、そして、比較例として、第２構造のバンドパスフィルタにおいて入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの長さ方向における電気信号入力点45ａまたは電気信号出力点45ｂと反対側の一方端部が、対向する入力段の共振電極30ａまたは出力段の共振電極30ｄの一方端を越えて環状アース電極23と対向するように延長されていない第３構造を有するバンドパスフィルタの電気特性を有限要素法を用いた電磁場解析によってシミュレーションした。算出条件は、誘電体層11の比誘電率を9.4とした。共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄは幅0.4ｍｍ，長さ2.9ｍｍとし、共振電極30ａと共振電極30ｂとの間隔および共振電極30ｃと共振電極30ｄとの間隔は0.17ｍｍとし、共振電極30ｂと共振電極30ｃとの間隔は0.16ｍｍとした。入力端子電極60ａおよび出力端子電極60ｂは一辺が0.3ｍｍの正方形とした。入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂは、幅を0.3ｍｍとし、第１構造および第２構造における長さは3.3ｍｍ（0.5ｍｍの折り曲げ部を含む）とし、第３構造における長さは2.3ｍｍとした。第１構造における補助アース電極24は幅0.5ｍｍ，長さ0.8ｍｍとした。補助入力結合電極41ａおよび補助出力結合電極41ｂは幅0.3ｍｍ，長さ1.45ｍｍとした。補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄは、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄの他方端から0.3ｍｍ離れた場所に配置した幅0.4ｍｍ，長さ0.37ｍｍの矩形と、それから共振電極30ａ，30ｂ，30ｃに向かう幅0.2ｍｍ，長さ0.5ｍｍの矩形とを接合した形状とした。共振電極結合導体32は、前段側結合領域，後段側結合領域および接続領域における幅をそれぞれ0.1ｍｍとした。バンドパスフィルタ全体の厚みを0.98ｍｍとし、厚み方向の中央に共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄおよび環状アース電極23が配置された層間が位置するようにした。共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄおよび環状アース電極23が配置された層間と入力結合電極40ａ，出力結合電極40ｂおよび補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄが配置された層間および補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄのみが配置された層間との間の間隔をそれぞれ0.065ｍｍとし、入力結合電極40ａ，出力結合電極40ｂおよび補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄが配置された層間と補助入力結合電極41ａ，補助出力結合電極41ｂおよび補助アース電極24が配置された層間との間の間隔を0.065ｍｍとし、補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄのみが配置された層間と共振電極結合導体32が配置された層間との間の間隔を0.065ｍｍとした。
【００９５】
図７はそのシミュレーション結果を示すグラフであり、横軸は周波数，縦軸はバンドパスフィルタの通過特性（Ｓ21）を表している。図７に示すグラフによれば、従来の１／４波長共振器を用いたフィルタで実現されていた領域よりも遙かに広い通過帯域の全体において減衰が少ない低損失な特性が第１構造〜第３構造の全てのバンドパスフィルタにおいて得られている。
【００９６】
比較例として示した第３構造のバンドパスフィルタでは7.5ＧＨｚ付近に共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークが存在しており、その部分の減衰量が低下している。なお、8.1ＧＨｚ付近に入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極が形成されている。
【００９７】
これに対し、第２構造のバンドパスフィルタでは、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極が7.8ＧＨｚ付近まで低周波側に移動して共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークに近づいており、これに伴って、共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークのレベルが低下して、共振ピーク付近の減衰量が少し増加していることがわかる。
【００９８】
そして、第１構造のバンドパスフィルタでは、共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークが消滅して、共振ピークが存在した周波数近辺の減衰量が大きく増加しており、阻止域における減衰特性が大きく改善されていることがわかる。なお、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による減衰極は共振電極結合導体32の１／２波長共振による共振ピークとともに消滅している。8.6ＧＨｚ付近の減衰極は、第２構造の通過特性において9.9ＧＨｚ付近に存在する減衰極であり、第１構造ではさらに高周波側に存在したものと考えられる。
【００９９】
以上の結果により、本発明のバンドパスフィルタによれば、広い通過帯域の全域に渡って平坦で低損失であり、且つ通過帯域の両側近傍に減衰極を有して阻止域における充分な減衰量が確保された優れた通過特性が得られることがわかり、本発明の有効性が確認できた。
【図面の簡単な説明】
【０１００】
【図１】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の一例を模式的に示す分解斜視図である。
【図２】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態の他の例を模式的に示す分解斜視図である。
【図３】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態のさらに他の例を模式的に示す分解斜視図である。
【図４】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態のさらに他の例を模式的に示す分解斜視図である。
【図５】本発明のバンドパスフィルタの実施の形態のさらに他の例を模式的に示す分解斜視図である。
【図６】本発明のバンドパスフィルタを用いた無線通信モジュールおよび無線通信機器の構成例を模式的に示すブロック図である。
【図７】本発明のバンドパスフィルタおよび比較例のバンドパスフィルタの通過特性のシミュレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
【０１０１】
11：誘電体層
21：第１のアース電極
22：第２のアース電極
23：環状アース電極
24：補助アース電極
30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅ，30ｆ：共振電極
31ａ，31ｂ，31ｃ，31ｄ：補助共振電極
32:共振電極結合導体
40ａ：入力結合電極
40ｂ：出力結合電極
41ａ：補助入力結合電極
41ｂ：補助出力結合電極
45ａ：電気信号入力点
45ｂ：電気信号出力点
50：貫通導体
51：第１の貫通導体
52：第２の貫通導体
53：第３の貫通導体
54：第４の貫通導体
80：無線通信モジュール
85：無線通信機器
【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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