(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
平板状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の面及び他方の面のうち、少なくとも一つの面に配置された地導体と、
動作周波数において長さが約１／２波長の奇数倍で、その両端部の直線距離が動作周波数において１／８波長以下となるよう、その中間点を含む構造対称面に対して対称に屈曲部を有し、かつ、前記誘電体基板を介して前記地導体と対向するよう配置された線路状導体と、
動作周波数において長さが約１／４波長以下であり、かつ、前記線路状導体と前記地導体との間の誘電体基板に設けられた浮遊導体とを備え、
前記浮遊導体が前記線路状導体の構造対称面を横切るよう配置されたことを特徴とする共振器。
【請求項２】
前記誘電体基板の一方の面に前記地導体を配置すると共に、他方の面に前記線路状導体を配置し、かつ、前記線路状導体は、動作周波数において長さが約１／２波長であると共に、前記浮遊導体は、動作周波数において前記線路状導体の長手方向と平行な方向の長さが約１／４波長であることを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項３】
請求項２の地導体に代えて金属筐体とし、かつ、当該金属筐体と前記浮遊導体を非接触に配置してサスペンデッド線路構造としたことを特徴とする請求項２記載の共振器。
【請求項４】
前記誘電体基板及び前記地導体を複数とし、当該複数の地導体を前記複数の誘電体基板を介して対向して設け、かつ、前記複数の誘電体基板の間に前記線路状導体を設けたストリップ線路構造としたことを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項５】
前記線路状導体が、線路幅の異なる複数の導体からなり、かつ、前記線路状導体の中間部から両端部にかけて線路幅が段階的に大きくなる形状であることを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項６】
前記線路状導体が、前記線路状導体の中間部から両端部に向かって逆テーパ状であることを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項７】
平板状の誘電体基板と、
前記誘電体基板の一方の面に配置された地導体と、
動作周波数において長さが約１／２波長であり、かつ、両端部の直線距離が動作周波数において１／８波長以下となるよう、その中間点を含む構造対称面に対して対称に屈曲部を有する線路状導体と、
動作周波数において長さが約１／４波長以下であり、かつ、前記誘電体基板の他方の面に配置された浮遊導体とを備え、
前記浮遊導体が前記線路状導体の構造対称面を横切るよう配置され、かつ、前記線路状導体は、前記地導体と前記浮遊導体との間に前記地導体と対向して配置されたことを特徴とする共振器。
【請求項８】
請求項７の地導体に代えて金属筐体とし、かつ、当該金属筐体と前記線路状導体を非接触に配置してサスペンデッド線路構造としたことを特徴とする請求項７記載の共振器。
【請求項９】
前記浮遊導体は、長辺が１／１６波長以下の複数の浮遊導体小片からなることを特徴とする請求項１記載の共振器。
【請求項１０】
請求項１に記載の共振器に電気的に結合する入出力手段を備えたことを特徴とするフィルタ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のフィルタを複数有し、それぞれの前記フィルタにおける前記誘電体基板を同一平面内で接続して一体としたことを特徴とするフィルタバンク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として高周波帯で用いられる共振器と、共振器を用いた高周波フィルタに関するものであり、特に誘電体基板に形成されたストリップ導体を利用した平面フィルタの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、マイクロ波やミリ波帯のフィルタとして、基板材料の低損失化と安価に製造できることから誘電体基板上に形成されるストリップ線路を用いた平面フィルタなどがよく用いられている。中でも、ストリップ導体から構成される複数の共振器を互いに電磁結合させた平面フィルタがしばしば用いられる。
上述のような平面フィルタは、例えば、線路の両端を開放または短絡した１／２波長共振器などを複数用いて構成される。そのため、フィルタ全体の大きさや特性を決定する上で、共振器一つ当たりの寸法やその電気特性が大きく影響する。従って、フィルタの小型化、低損失化及び阻止域の広帯域化などの実現のためには、小型、低損失かつスプリアス特性の良い共振器が必要となる。このような条件を満たす共振器として、例えば、線路の一部にインピーダンスステップを設けたステップドインピーダンス（以下ＳＩと記載する）共振器や、線路に屈曲部を設け開放端同士を近接させたヘアピン型１／２波長共振器などがある。中でもＳＩヘアピン型１／２波長共振器はスプリアス特性が優れ、かつ、小型な共振器として着目されている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】M. Sagawa, M. Makimoto and S. Yamashita, “Geometrical structures and fundamental characteristics of microwave stepped-impedance resonators,” IEEE Transactions on Microwave Theory and Techniques, vol. 45, no. 7, pp. 1078-1085, July 1997.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ＳＩヘアピン型１／２波長共振器において、スプリアス特性を改善するためには、線路の開放端部の線路幅を大きく、線路両端の中央部の線路幅を小さく、かつ、開放端間の距離を小さくする必要がある。そのため、優れたスプリアス特性を持つ共振器を実現するためには、線路の両端部を非常に大きくする必要があり、その結果、共振器の小型化は困難であった。また、開放端同士を非常に小さいギャップを介して結合させるため、線路のエッチング誤差といった加工誤差により、設計した共振器の共振周波数が変動しやすいという課題があった。【０００５】
この発明は、かかる問題を解決するためになされたもので、小型で優れたスプリアス特性を持ち、かつ、加工誤差による特性ばらつきを低減した共振器、フィルタ及びフィルタバンク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】
この発明に係る共振器は、平板状の誘電体基板と、誘電体基板の一方の面及び他方の面のうち、少なくとも一つの面に配置された地導体と、動作周波数において長さが約１／２波長の奇数倍で、その両端部の直線距離が動作周波数において１／８波長以下となるよう、その中間点を含む構造対称面に対して対称に屈曲部を有し、かつ、誘電体基板を介して地導体と対向するよう配置された線路状導体と、動作周波数において長さが約１／４波長以下であり、かつ、線路状導体と地導体との間の誘電体基板に設けられた浮遊導体とを備え、浮遊導体が線路状導体の構造対称面を横切るよう配置されたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明に係る共振器は、線路状導体と地導体との間に線路状導体の構造対称面を横切るよう動作周波数において長さが約１／４波長以下である浮遊導体を設けたものである。これにより、小型化できると共にスプリアス特性を改善することができ、かつ、加工誤差による特性ばらつきを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１Ａは本発明の実施の形態１による共振器の平面図、図１Ｂは断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１による共振器の周波数特性の解析結果を示す説明図である。
【図３】図３Ａは本発明の実施の形態１による共振器をストリップ線路構造により実現した場合の分解斜視図、図３Ｂは断面図である。
【図４】図４Ａは本発明の実施の形態１による共振器をサスペンデッド線路構造により実現した場合の平面図、図４Ｂは断面図である。
【図５】図５Ａは本発明の実施の形態２による共振器を示す平面図、図５Ｂは断面図である。
【図６】図６Ａは本発明の実施の形態３による共振器を示す平面図、図６Ｂは断面図である。
【図７】図７Ａは本発明の実施の形態３による共振器をサスペンデッド線路構造により実現した場合の平面図、図７Ｂは断面図である。
【図８】図８Ａは本発明の実施の形態４による共振器を示す平面図、図８Ｂは断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１Ａは本実施の形態による共振器の平面図、図１Ｂは断面図である。
図１Ａ及び図１Ｂに示す共振器は、マイクロストリップ線路構造の共振器であって、誘電体基板４と、地導体３と、動作周波数において長さが約１／２波長である線路状導体１と、動作周波数において線路状導体１の長手方向と平行な方向の長さが１／４波長以下である浮遊導体２によって構成される。線路状導体１は、その両端部間の直線距離が動作周波数において１／８波長以下の距離となるよう屈曲した構造となっている。図中の屈曲部１１が線路状導体１における屈曲部分である。また、線路状導体１は、同一平面ＸＹ（図面上下方向をＸ方向、図面左右方向をＹ方向とする）内に形成され、かつ平面ＸＹに対して垂直な平面ＸＺに対して構造対称である。さらに、誘電体基板４の一方の面には地導体３が配置され、他方の面には線路状導体１がそれぞれ配置される。浮遊導体２は地導体３と線路状導体１との間の誘電体基板４内部に配置され、かつ、線路状導体１の構造対称面ＸＺを垂直に貫くよう配置さる。さらに、浮遊導体２は平面ＸＹ上で線路状導体１の両端部を覆う位置に配置される。
【００１０】
次に、実施の形態１の共振器の動作について説明する。
実施の形態１による共振器では、基本的には通常の両端開放１／２波長共振器と同様に、共振器端部での電磁界の反射によって定在波が生じ、共振器の全長が１／２波長、あるいはその整数倍となる周波数において共振器として動作する。また、しばしば一部が屈曲あるいは湾曲した両端開放１／２波長は、ヘアピン型共振器、スプリットリング共振器などと呼称される。
【００１１】
このような共振器において、線路状導体１の全長が１／２波長となる場合の共振モードは基本波と呼ばれる。また、ｎを２以上の整数とすると、線路状導体の全長がｎ／２波長となる共振はｎ次高調波と呼ばれる。
特に基本波では線路状導体１の全長は１／２波長となるため、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して逆位相となる。このとき、電界は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して非対称となり、構造対称面ＸＺには仮想電気壁がある場合と同じ電磁界分布となる。そのため、浮遊導体２は構造対称面ＸＺにおいて短絡されているとみなせる。これにより、線路状導体１と浮遊導体２との間では、線路状導体１の近傍に接地された導体が存在するため、電界強度が大きくなる。これにより、共振器のキャパシタンスが増加し、基本波の共振周波数を大きく低下させることが可能となる。
【００１２】
一方、２次高調波では線路状導体１の全長は１波長となるため、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して同相となる。このとき、構造対称面ＸＺには仮想磁気壁があると等価となる。そのため、浮遊導体２は構造対称面ＸＺにおいて開放されているとみなせる。従って、浮遊導体２は接地導体として動作せず、電界強度は浮遊導体２がない場合と比較して大きく変化しないため、２次高調波の共振周波数は浮遊導体２がない場合のそれと概ね等しくなる。
【００１３】
このように、共振モードによって浮遊導体２が接地導体として動作することを利用し、共振周波数を低下させることが可能となる。特に両端開放１／２波長共振器では、線路状導体１の全長が１／２波長の奇数倍となる共振モードの共振周波数が低下し、偶数倍となる共振モードの共振周波数は大きく変化しない。
【００１４】
図２は本実施の形態１の共振器と従来のＳＩヘアピン型１／２波長共振器の周波数特性の解析結果である。図中、実線が実施の形態１の共振器の周波数特性であり、破線が従来のＳＩヘアピン型１／２波長共振器の周波数特性である。ここでは、いずれも基本波の周波数が規格化周波数において１となるように設計している。このとき、２次高調波の周波数に着目すると、従来のＳＩヘアピン型１／２波長共振器は約２．２であるのに対し、実施の形態１の共振器は２．５となった。これより、２次高調波の周波数がより高周波にシフトしており、実施の形態１の共振器が優れたスプリアス特性を有することがわかる。なお、このとき、共振器の専有面積の比は、従来のＳＩヘアピン型１／２波長共振器を１とすると、実施の形態１の共振器は０．９５となった。これより、共振器の小型化がなされていることもわかる。
【００１５】
以上より、本実施の形態の共振器は従来の共振器の構造と比較して、より小型でありながら同一の共振周波数を実現できる。また、基本波の周波数を低下させ、かつ、２次高調波の共振周波数は変化しないため、スプリアス特性を改善することができる。
【００１６】
また、従来の共振器では、線路状導体１の両端部を非常に小さい間隙を隔てて近接させることで共振器端部の電界強度を大きくし、スプリアス特性を改善していた。しかし、本実施の形態の共振器は、浮遊導体２を用いることで線路状導体１の両端部間の間隙を小さくすることなく共振器端部の電界強度を大きくすることができ、優れたスプリアス特性を実現できる。そのため、線路状導体１を形成する際の加工誤差によって共振周波数が変動しにくい。
【００１７】
従って、本実施の形態の共振器を用いて平面フィルタを構成することで、小型で、かつ、スプリアス特性の優れたフィルタを実現することができる。また、同時に製造誤差に強いフィルタを実現することができ、フィルタの歩留まり改善が可能となる。
【００１８】
図１に示す構成では、共振器をマイクロストリップ線路構造により実現したが、図３に示すように、複数の誘電体基板４の対向する外側の二つの面にそれぞれ地導体３を設け、誘電体基板４の内層に線路状導体１と浮遊導体２を配置したストリップ線路構造としても良い。ここで、図３Ａは共振器の分解斜視図、図３Ｂは断面図を示している。すなわち、図３に示す共振器は、誘電体基板４及び地導体３を複数設け、複数の地導体３を複数の誘電体基板４を介して対向して設けている。また、複数の誘電体基板４の間に線路状導体１を設け、かつ、浮遊導体２を誘電体基板４と地導体３との間に設けている。
【００１９】
さらに、図４に示すように、誘電体基板４の対向する二つの面にそれぞれ線路状導体１と浮遊導体２を設け、浮遊導体２が設けられた誘電体基板４の面の下部に、地導体３の代わりの金属筐体６を配置したサスペンデッド線路構造としてもよい。ここで、図４Ａは共振器の平面図、図４Ｂは断面図を示している。
【００２０】
なお、上記例では、説明を簡略化するため、線路状導体１を対称構造とした場合について述べたが、線路状導体１が対称構造である場合に限定されるものではなく、非対称な構造であってもよい。また、線路状導体１は動作周波数において長さが約１／２波長の奇数倍で有ればよい。さらに、上記例では屈曲部１１を一つとしたが、複数あっても良い。
【００２１】
以上説明したように、実施の形態１の共振器によれば、平板状の誘電体基板と、誘電体基板の一方の面及び他方の面のうち、少なくとも一つの面に配置された地導体と、動作周波数において長さが約１／２波長の奇数倍で、その両端部の直線距離を動作周波数において１／８波長以下の距離とするための屈曲部を有し、かつ、誘電体基板を介して地導体と対向するよう配置された線路状導体と、線路状導体と地導体との間の誘電体基板に設けられた浮遊導体とを備えたので、小型化できると共にスプリアス特性を改善することができ、かつ、加工誤差による特性ばらつきを低減させることができる。
【００２２】
また、実施の形態１の共振器によれば、誘電体基板の一方の面に地導体を配置すると共に、他方の面に線路状導体を配置し、かつ、線路状導体は、動作周波数において長さが約１／２波長であると共に、浮遊導体は、動作周波数において線路状導体の長手方向と平行な方向の長さが約１／４波長であるようにしたので、マイクロストリップ線路構造の共振器として、小型で優れたスプリアス特性を有し、かつ、加工誤差による特性ばらつきを低減させることができる。
【００２３】
また、実施の形態１の共振器によれば、地導体に代えて金属筐体とし、かつ、金属筐体と浮遊導体を非接触に配置してサスペンデッド線路構造としたので、サスペンデッド線路構造の共振器として、小型で優れたスプリアス特性を有し、かつ、加工誤差による特性ばらつきを低減させることができる。
【００２４】
また、実施の形態１の共振器によれば、誘電体基板及び地導体を複数とし、複数の地導体を複数の誘電体基板を介して対向して設け、かつ、複数の誘電体基板の間に線路状導体を設けたストリップ線路構造としたので、ストリップ線路構造の共振器として、小型で優れたスプリアス特性を有し、かつ、加工誤差による特性ばらつきを低減させることができる。
【００２５】
実施の形態２．
実施の形態２は、線路状導体１を線路幅の異なる複数の導体から構成した例である。
図５Ａは実施の形態２による共振器の平面図、図５Ｂはその断面図である。
図示の共振器は、マイクロストリップ線路構造の共振器であって、誘電体基板４と、地導体３と、動作周波数において長さが約１／２波長である線路状導体１と、動作周波数において長さが１／４波長以下である浮遊導体２によって構成される。ここで、線路状導体１は、全長が約１／８波長の導体１ａ、１ｂと全長が約１／４波長の導体１ｃからなり、導体１ｃの両端にはそれぞれ導体１ａと導体１ｂが接続される。導体１ａと導体１ｂの線路幅は等しく、かつ導体１ｃの線路幅は導体１ａ及び導体１ｂと比べて小さい値となっている。また、線路状導体１は、その両端部間の直線距離が動作周波数において１／８波長以下の距離となるよう屈曲部１１を有する。また、線路状導体１は同一平面ＸＹ内に形成され、かつ平面ＸＹに対して垂直な平面ＸＺに対して構造対称である。これ以外の構成は、図１Ａ及び図１Ｂに示した実施の形態１の構成と同様であるため、対応する部分に同一符号を付してその説明を省略する。
【００２６】
以下、実施の形態２の動作について説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については記述を省略する。
まず、実施の形態２の共振器の基本波における動作について説明する。基本波では、線路状導体１の全長が１／２波長となり、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して逆位相となる。そのため、実施の形態１で説明したように、浮遊導体２が構造対称面ＸＺにおいて仮想的に短絡される。このとき、導体１ａ，１ｂと浮遊導体２の間には電界が集中するため、導体１ａ，１ｂの線路幅が大きければ大きいほど共振器のキャパシタンスが大きくなり、共振周波数は低下する。
【００２７】
一方、２次高調波では線路状導体１の全長は１波長であるため、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して同相となり、このとき、構造対称面ＸＺには仮想磁気壁があるのと等価となる。また、線路状導体１における高周波電流は、線路状導体１の端部から約１／４波長となる位置、すなわち、導体１ａと導体１ｃの接続部付近及び導体１ｂと１ｃの接続部付近において最大となる。そのため、導体１ａ及び導体１ｂの線路幅が大きければ大きいほど電流密度が小さくなり、共振器のインダクタンスが低下し、共振周波数は高くなる。
そのため、実施の形態２の共振器は実施の形態１の共振器の効果に加えて、さらなるスプリアス特性の改善が可能となる。
【００２８】
また、実施の形態２の共振器は、線路状導体１の両端部の間隙が実施の形態１の構成と比べて小さくなっているが、浮遊導体２によって大きなスプリアス改善効果が得られるため、従来のような小さな間隙を用いずとも従来の共振器と同等のスプリアス特性を実現することができる。そのため、線路状導体１を形成する際の加工誤差によって共振周波数が変動しにくい。
従って、実施の形態２の共振器を用いて平面フィルタを構成することで、小型で、かつ、スプリアス特性の優れたフィルタを実現することができる。また、同時に製造誤差に強いフィルタを実現でき、フィルタの歩留まり改善が可能となる。
【００２９】
上記例では、共振器をマイクロストリップ線路構造により実現したが、実施の形態１と同様にストリップ線路構造あるいはサスペンデット線路構造としてもよい。
また、実施の形態２では、説明を簡略化するため線路状導体１を対称構造とした場合について述べたが、線路状導体１が対称構造である場合に限定されるものではなく、非対称な構造であってもよい。なお、実施の形態２における導体１ａ，１ｂ，１ｃの線路長は一例にすぎず、本実施の形態２の範囲を限定するものではない。
さらに、上記例では線路状導体１の中間部から両端部にかけて線路幅が段階的に大きくなる形状として、導体１ａ，１ｂ，１ｃで構成したが、線路状導体１の中間部から両端部に向かって逆テーパ状となる形状であってもよい。
【００３０】
以上説明したように、実施の形態２の共振器によれば、線路状導体が、線路幅の異なる複数の導体からなり、かつ、線路状導体の中間部から両端部にかけて線路幅が段階的に大きくなる形状であるようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、さらなるスプリアス特性の改善が可能となる。
【００３１】
また、実施の形態２の共振器によれば、線路状導体が、線路状導体の中間部から両端部に向かって逆テーパ状であるようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、さらなるスプリアス特性の改善が可能となる。
【００３２】
実施の形態３．
実施の形態３は、浮遊導体２を、地導体３に対向して誘電体基板４に設け、線路状導体１を誘電体基板４の内部に配置するようにした例である。
図６Ａは実施の形態３による共振器の平面図、図６Ｂはその断面図である。
図示の共振器は、マイクロストリップ線路構造の共振器であって、誘電体基板４と、地導体３と、動作周波数において長さが約１／２波長である線路状導体１と、動作周波数において線路状導体１の長手方向と平行な方向の長さが１／４波長以下である浮遊導体２によって構成される。また、線路状導体１は、その両端部間の直線距離が動作周波数において１／８波長以下の距離となるための屈曲部１１を有する。さらに、線路状導体１は、同一平面ＸＹ内に形成され、かつ平面ＸＹに対して垂直な平面ＸＺに対して構造対称である。一方、誘電体基板４の一方の面には地導体３が配置され、線路状導体１は地導体３と対向するよう誘電体基板４の内層に配置される。また、浮遊導体２は線路状導体１の構造対称面ＸＺを垂直に貫くよう誘電体基板４の他方の面に配置される。
【００３３】
次に、実施の形態３の動作について説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については記述を省略する。
まず、実施の形態２の共振器の基本波における動作について述べる。基本波では、線路状導体１の全長が１／２波長となり、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して逆位相となる。そのため、実施の形態１で説明したように、浮遊導体２が構造対称面ＸＺにおいて仮想的に短絡される。このとき、線路状導体１の端部は浮遊導体２と地導体３に挟まれているため、線路状導体１と浮遊導体２との間、及び線路状導体１と地導体３との間において、電界が集中する。従って、実施の形態１の構成と比較して、線路状導体１と浮遊導体２の間の間隔が同程度であれば、より電界強度が大きくなる。そのため、実施の形態１と同程度の共振周波数を実現しつつ、さらなる小型化が可能となる。
【００３４】
一方、２次高調波では線路状導体１の全長は１波長であるため、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して同相となり、このとき、構造対称面ＸＺには仮想磁気壁があると等価となる。そのため、浮遊導体２は接地導体として動作せず、共振周波数は浮遊導体２がない場合のそれと同程度となる。
従って、実施の形態３の共振器は実施の形態１の共振器の効果を有しつつ、より優れたスプリアス特性を実現できる。
【００３５】
また、上記例では、共振器をマイクロストリップ線路構造により実現したが、図７Ａ及び図７Ｂに示すように誘電体基板４の対向する二つの面にそれぞれ線路状導体１、浮遊導体２を設け、また、線路状導体１が設けられた誘電体基板４の一方の面に地導体３の代わりとしての金属筐体６などを配置したサスペンデッド線路構造としてもよい。すなわち、この構成は、実施の形態１の図４Ａ及び図４Ｂで示した構成において線路状導体１と浮遊導体２との位置関係が逆になっているのと同等である。
【００３６】
本実施の形態３では、説明を簡略化するため線路状導体１を対称構造とした場合について述べたが、線路状導体１が対称構造である場合に限定されるものではなく、非対称な構造であってもよい。
【００３７】
以上説明したように、実施の形態３の共振器によれば、平板状の誘電体基板と、誘電体基板の一方の面に配置された地導体と、動作周波数において長さが約１／２波長であり、かつ、両端部の直線距離が動作周波数において１／８波長以下の距離となるための屈曲部を有する線路状導体と、動作周波数において長さが約１／４波長以下であり、かつ、誘電体基板の他方の面に配置された浮遊導体とを備え、線路状導体は、地導体と浮遊導体との間に地導体と対向して配置されたので、実施の形態１の効果に加えて、さらなる小型化を図ることができる。
【００３８】
また実施の形態３の共振器によれば、地導体に代えて金属筐体とし、かつ、金属筐体と線路状導体を非接触に配置してサスペンデッド線路構造としたので、サスペンデッド線路構造の共振器として、さらなる小型化を図ることができる。
【００３９】
実施の形態４．
実施の形態４は、浮遊導体を、長辺が１／１６波長以下の複数の浮遊導体小片からなる例である。
図８Ａは実施の形態４による共振器の平面図、図８Ｂはその断面図である。
図示の共振器は、マイクロストリップ線路構造の共振器であって、誘電体基板４と、地導体３と、動作周波数において長さが約１／２波長である線路状導体１と、動作周波数において長辺が１／１６波長以下である複数の浮遊導体小片５ａ〜５ｉからなる浮遊導体小片群の浮遊導体５によって構成される。線路状導体１は、その両端部間の直線距離が動作周波数において１／８波長以下の距離となるための屈曲部１１を有する。また、線路状導体１は、同一平面ＸＹ内に形成され、かつ平面ＸＹに対して垂直な平面ＸＺに対して構造対称である。そして、誘電体基板４の一方の面には地導体３が、もう一方の面には線路状導体１がそれぞれ配置される。浮遊導体５は、地導体３と線路状導体１との間の誘電体基板４内部に配置され、かつ線路状導体１の構造対称面ＸＺを垂直に貫くよう配置される。このとき、浮遊導体小片５ａ〜５ｉは互いに１／３２波長以下の間隔で併設される。
【００４０】
上記実施の形態１〜３は、いずれも線路状導体１の第２次高調波を第１のスプリアス共振と捉え、基本波と第１のスプリアス共振の周波数の比を大きくするためのものである。しかし、実施の形態１〜３において、浮遊導体２の長辺が約１／２波長となる場合に、浮遊導体２上に定在波が発生し、これが共振器として動作する。そのため、しばしばスプリアス特性を改善する上では、浮遊導体２が共振器として動作しないようその寸法を設計する必要がある。例えば、浮遊導体２の寸法を小さくすることで浮遊導体２の基本波をより高くすることができる。しかし、浮遊導体２が小さくすることにより、線路状導体１の基本波において線路状導体１と浮遊導体２との間の電界が集中する箇所の面積が減少し、その共振周波数は高くなってしまう。このように、実施の形態１〜３の共振器では、線路状導体１の基本波の共振周波数を低くさせ、同時に、浮遊導体２の基本波の共振周波数を高くすることを両立させようとするのが課題として残されていた。
実施の形態４の共振器は、上述の課題を解決し、より優れたスプリアス特性を実現することを可能とする。
【００４１】
次に、実施の形態４の動作について説明する。なお、実施の形態１と重複する内容については記述を省略する。
まず、実施の形態４の共振器の基本波における動作について述べる。基本波では、線路状導体１の全長が１／２波長となり、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して逆位相となる。そのため、実施の形態１で説明したように、浮遊導体５が構造対称面ＸＺにおいて仮想的に短絡される。このとき、浮遊導体５における浮遊導体小片５ａ〜５ｉの間隔がその周波数に比較して非常に小さければ、線路状導体１と浮遊導体小片５ａ〜５ｉの間の電界密度は大きく変化しない。そのため、実施の形態１の共振器構造と比較して、実施の形態４の共振器は同等の共振周波数となる。
【００４２】
一方、２次高調波では線路状導体１の全長は１波長であるため、線路状導体１の表面を流れる高周波電流は線路状導体１の構造対称面ＸＺに対して同相となり、このとき、構造対称面ＸＺには仮想磁気壁があると等価となる。そのため、浮遊導体５は接地導体として動作せず、共振周波数は浮遊導体５がない場合のそれと同程度となる。また、浮遊導体小片５ａ〜５ｉは、それぞれの長辺が１／１６波長以下であるため、浮遊導体小片５ａ〜５ｉによる基本波は、線路状導体１の基本波の共振周波数の４倍以上の周波数で発生する。
従って、実施の形態４の共振器は、浮遊導体５による不要共振を高周波帯に移動させることができ、より優れたスプリアス特性を実現できる。
【００４３】
上記例では、共振器をマイクロストリップ線路構造により実現したが、実施の形態１と同様にストリップ線路構造あるいはサスペンデット線路構造としてもよい。
本実施の形態４では、説明を簡略化するために線路状導体１を対称構造とした場合について述べたが、線路状導体１が対称構造である場合に限定されるものではなく、非対称な構造であってもよい。なお、本実施の形態４における浮遊導体小片５ａ〜５ｉの寸法は一例にすぎず、本実施の形態４の範囲を限定するものではない。
【００４４】
以上説明したように、実施の形態４の共振器によれば、浮遊導体は、長辺が１／１６波長以下の複数の浮遊導体小片からなるようにしたので、実施の形態１の効果に加えて、さらにスプリアス特性を改善することができる。
【００４５】
また、上記実施の形態１〜４では共振器について説明したが、いずれかの実施の形態の共振器を一つまたは複数用い、一つまたは複数の共振器に電気的に接続する入出力手段を設けてフィルタとして構成してもよい。このようにすれば、従来に比べてエッチング誤差に強いフィルタを実現することができる。
【００４６】
さらに、このフィルタを複数とし、かつ、これらフィルタの誘電体基板を同一平面内で接続して一体としたフィルタバンクを構成してもよい。このようにすれば、フィルタの製造歩留まりの改善に寄与することができる。
【００４７】
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
以上のように、この発明に係る共振器は、ＳＩヘアピン型１／２波長共振器の構成に関するものであり、マイクロ波やミリ波帯のフィルタに用いるのに適している。
【符号の説明】
【００４９】
１  線路状導体、１ａ，１ｂ，１ｃ  導体、２，５  浮遊導体、３  地導体、４  誘電体基板、５ａ〜５ｉ  浮遊導体小片、６  金属筐体、１１  屈曲部。
【要約】
平板状の誘電体基板（４）の一方の面に地導体（３）を配置する。誘電体基板（４）の他方の面に、地導体（３）に対向して線路状導体（１）を設ける。線路状導体（１）と地導体（３）との間に浮遊導体（２）を設ける。線路状導体（１）は、動作周波数において長さが約１／２波長で、その両端部の直線距離を動作周波数において１／８波長以下の距離とするための屈曲部（１１）を有する。浮遊導体（２）は、動作周波数において線路状導体（１）の長手方向と平行な方向の長さが約１／４波長となるよう構成されている。【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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