(57)【要約】【課題】平衡信号を出力でき、小型で、調整の容易な積層型バンドパスフィルタを実現する。【解決手段】積層型バンドパスフィルタ１は、１つの不平衡入力端２と、２つの平衡出力端３Ａ，３Ｂと、不平衡入力端２と平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられたバンドパスフィルタ部４とを備えている。バンドパスフィルタ部４は、それぞれＴＥＭ線路よりなる複数の共振器４０を有している。積層型バンドパスフィルタ１は、更に、複数の共振器４０を集積するための多層基板を備えている。バンドパスフィルタ部４は、共振器４０として、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器４１Ａを含んでいる。平衡出力端３Ａ，３Ｂは、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに直接接続されている。【選択図】          図１
2005045447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
不平衡信号を入力する不平衡入力端と、
平衡信号を出力する２つの平衡出力端と、
それぞれＴＥＭ線路よりなる複数の共振器を有し、前記不平衡入力端と前記平衡出力端との間に設けられたバンドパスフィルタ部と、
前記複数の共振器を集積するための多層基板とを備え、
前記バンドパスフィルタ部は、前記共振器として、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器を含み、
前記平衡出力端は、前記平衡出力用１／２波長共振器に直接接続されていることを特徴とする積層型バンドパスフィルタ。
【請求項２】
一方の平衡出力端は、前記平衡出力用１／２波長共振器の長手方向についての一方の半分の部分に直接接続され、他方の平衡出力端は、前記平衡出力用１／２波長共振器の長手方向についての他方の半分の部分に直接接続されていることを特徴とする請求項１記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項３】
２つの平衡出力端は、前記平衡出力用１／２波長共振器の長手方向の中央に対して非対称な位置において、前記平衡出力用１／２波長共振器に接続されていることを特徴とする請求項２記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項４】
更に、前記平衡出力用１／２波長共振器の長手方向の中央の近傍において前記平衡出力用１／２波長共振器に接続され、前記平衡出力用１／２波長共振器に直流電圧を印加するために用いられる直流電圧印加用端子を備えたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項５】
前記複数の共振器のうちの少なくとも１つは、その形状が矩形である場合に比べて、キャパシタンスまたはインダクタンスが大きくなる形状をなしていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項６】
前記バンドパスフィルタ部に含まれる少なくとも１つの両端開放の１／２波長共振器の両端がキャパシタを介して接続されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項７】
不平衡信号を入力する不平衡入力端と、
平衡信号を出力する２つの平衡出力端と、
それぞれＴＥＭ線路よりなる複数の共振器を有し、前記不平衡入力端と前記平衡出力端との間に設けられたバンドパスフィルタ部と、
前記複数の共振器を集積するための多層基板とを備え、
前記バンドパスフィルタ部は、前記共振器として、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器と、それぞれ１／４波長共振器よりなり、前記平衡出力用１／２波長共振器と前記平衡出力端との間に、一対の１／４波長共振器を１段として、１段以上設けられた平衡出力用１／４波長共振器とを含み、
各平衡出力端は、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器の各々に直接接続されていることを特徴とする積層型バンドパスフィルタ。
【請求項８】
前記平衡出力用１／４波長共振器としては、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のみ設けられ、この最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分に結合され、前記最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分に結合されていることを特徴とする請求項７記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項９】
前記最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器は、前記平衡出力用１／２波長共振器に対して同じ結合方法で結合されていることを特徴とする請求項８記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項１０】
前記最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分にのみ結合され、前記一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分にのみ結合されていることを特徴とする請求項８または９記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項１１】
前記平衡出力用１／４波長共振器は、複数段設けられ、最も前記平衡出力用１／２波長共振器に近い１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分に結合され、前記１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分に結合されていることを特徴とする請求項７記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項１２】
前記１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器は、前記平衡出力用１／２波長共振器に対して同じ結合方法で結合されていることを特徴とする請求項１１記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項１３】
前記１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分にのみ結合され、前記１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は前記平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分にのみ結合されていることを特徴とする請求項１１または１２記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項１４】
各段の一対の平衡出力用１／４波長共振器は、その前段または後段の一対の平衡出力用１／４波長共振器に対して同じ結合方法で結合されていることを特徴とする請求項１１ないし１３のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項１５】
前記複数の共振器のうちの少なくとも１つは、その形状が矩形である場合に比べて、キャパシタンスまたはインダクタンスが大きくなる形状をなしていることを特徴とする請求項７ないし１４のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタ。
【請求項１６】
前記バンドパスフィルタ部に含まれる少なくとも１つの両端開放の１／２波長共振器の両端がキャパシタを介して接続されていることを特徴とする請求項７ないし１５のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平衡出力端を有する積層型バンドパスフィルタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
携帯電話機等の無線通信機器では、小型化、薄型化の要求が強いことから、高密度の部品実装技術が要求されている。そこで、多層基板を用いて部品を集積することも提案されている。
【０００３】
ところで、無線通信機器における部品の一つには、受信信号を濾波するバンドパスフィルタがある。このバンドパスフィルタとしては、例えば特許文献１に記載されているように、積層型のバンドパスフィルタが知られている。この積層型のバンドパスフィルタは、多層基板における導体層を用いて構成された共振器を備えている。
【０００４】
ところで、従来の積層型のバンドパスフィルタは、接地電位を基準電位とした不平衡信号を入出力するようになっていた。そのため、このバンドパスフィルタの出力信号を、平衡入力型の増幅器に与えるためには、不平衡信号を、互いに位相がほぼ１８０°異なり、振幅がほぼ等しい２つの信号からなる平衡信号に変換するバラン（不平衡−平衡変換器）が必要であった。このバランも、多層基板における導体層を用いて構成することができる。
【０００５】
従来、上記バンドパスフィルタとバランは、互いに別個の回路として構成されていた。なお、特許文献１には、多層基板を用いてフィルタとバランとを一体化してなる積層型誘電体フィルタが記載されている。
【０００６】
また、特許文献２には、バランを用いることなく平衡信号の入出力を行うことができるようにした誘電体フィルタが記載されている。この誘電体フィルタは、両端が開放または短絡された１／２波長共振器と、一端が短絡され、他端が開放された１／４波長共振器と、１／４波長共振器に結合する不平衡端子と、１／２波長共振器の２つの開放端付近にそれぞれ結合する２つの平衡端子とを備えている。
【０００７】
【特許文献１】
特開２００３−８７００８号公報
【特許文献２】
特開２０００−３４９５０５号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
バンドパスフィルタとバランとが互いに別個の回路として構成されている場合には、部品点数が多くなるため、バンドパスフィルタおよびバランを含む回路の損失および大きさが大きくなるという問題点がある。特許文献１に記載されている積層型誘電体フィルタでは、フィルタとバランとが多層基板を用いて一体化されているものの、フィルタとバランは別個の回路となっているため、上述の問題点は解決されない。
【０００９】
特許文献２に記載されている誘電体フィルタでは、２つの平衡端子は、１／２波長共振器から離れた位置に配置され、それぞれ１／２波長共振器と平衡端子との間に生じるキャパシタンスを介して、１／２波長共振器に結合されている。この構成では、上記キャパシタンスの大きさによって１／２波長共振器の共振周波数が変化する。そのため、この構成では、フィルタの特性の調整が難しいという問題点がある。
【００１０】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、平衡信号を出力でき、小型で、調整の容易な積層型バンドパスフィルタを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の積層型バンドパスフィルタは、
不平衡信号を入力する不平衡入力端と、
平衡信号を出力する２つの平衡出力端と、
それぞれＴＥＭ線路よりなる複数の共振器を有し、不平衡入力端と平衡出力端との間に設けられたバンドパスフィルタ部と、
複数の共振器を集積するための多層基板とを備え、
バンドパスフィルタ部は、共振器として、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器を含み、
平衡出力端は、平衡出力用１／２波長共振器に直接接続されているものである。
【００１２】
本発明の第１の積層型バンドパスフィルタでは、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器に、２つの平衡出力端が直接接続されている。これにより、第１の積層型バンドパスフィルタによれば、バランを設けることなく、２つの平衡出力端より平衡信号を出力することができる。なお、本出願において、「直接接続されている」とは、接続される両者が、導体として物理的に連続しているという意味である。
【００１３】
本発明の第１の積層型バンドパスフィルタにおいて、一方の平衡出力端は、平衡出力用１／２波長共振器の長手方向についての一方の半分の部分に直接接続され、他方の平衡出力端は、平衡出力用１／２波長共振器の長手方向についての他方の半分の部分に直接接続されていてもよい。この場合、２つの平衡出力端は、平衡出力用１／２波長共振器の長手方向の中央に対して非対称な位置において、平衡出力用１／２波長共振器に接続されていてもよい。
【００１４】
また、本発明の第１の積層型バンドパスフィルタは、更に、平衡出力用１／２波長共振器の長手方向の中央の近傍において平衡出力用１／２波長共振器に接続され、平衡出力用１／２波長共振器に直流電圧を印加するために用いられる直流電圧印加用端子を備えていてもよい。
【００１５】
また、本発明の第１の積層型バンドパスフィルタにおいて、複数の共振器のうちの少なくとも１つは、その形状が矩形である場合に比べて、キャパシタンスまたはインダクタンスが大きくなる形状をなしていてもよい。
【００１６】
また、本発明の第１の積層型バンドパスフィルタにおいて、バンドパスフィルタ部に含まれる少なくとも１つの両端開放の１／２波長共振器の両端がキャパシタを介して接続されていてもよい。
【００１７】
本発明の第２の積層型バンドパスフィルタは、
不平衡信号を入力する不平衡入力端と、
平衡信号を出力する２つの平衡出力端と、
それぞれＴＥＭ線路よりなる複数の共振器を有し、不平衡入力端と平衡出力端との間に設けられたバンドパスフィルタ部と、
複数の共振器を集積するための多層基板とを備え、
バンドパスフィルタ部は、共振器として、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器と、それぞれ１／４波長共振器よりなり、平衡出力用１／２波長共振器と平衡出力端との間に、一対の１／４波長共振器を１段として、１段以上設けられた平衡出力用１／４波長共振器とを含み、
各平衡出力端は、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器の各々に直接接続されているものである。
【００１８】
本発明の第２の積層型バンドパスフィルタは、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器と、この平衡出力用１／２波長共振器と平衡出力端との間に設けられた１段以上の平衡出力用１／４波長共振器とを備え、２つの平衡出力端が最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器の各々に直接接続されている。これにより、第２の積層型バンドパスフィルタによれば、バランを設けることなく、２つの平衡出力端より平衡信号を出力することができる。
【００１９】
本発明の第２の積層型バンドパスフィルタにおいて、平衡出力用１／４波長共振器としては、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のみ設けられていてもよい。そして、この最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分に結合され、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分に結合されていてもよい。
【００２０】
最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器は、平衡出力用１／２波長共振器に対して同じ結合方法で結合されていてもよい。また、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分にのみ結合され、一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分にのみ結合されていてもよい。
【００２１】
また、本発明の第２の積層型バンドパスフィルタにおいて、平衡出力用１／４波長共振器は、複数段設けられ、最も平衡出力用１／２波長共振器に近い１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分に結合され、１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分に結合されていてもよい。
【００２２】
１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器は、平衡出力用１／２波長共振器に対して同じ結合方法で結合されていてもよい。また、１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの一方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての一方の半分の部分にのみ結合され、１段目の一対の平衡出力用１／４波長共振器のうちの他方は平衡出力用１／２波長共振器における長手方向についての他方の半分の部分にのみ結合されていてもよい。また、各段の一対の平衡出力用１／４波長共振器は、その前段または後段の一対の平衡出力用１／４波長共振器に対して同じ結合方法で結合されていてもよい。
【００２３】
また、本発明の第２の積層型バンドパスフィルタにおいて、複数の共振器のうちの少なくとも１つは、その形状が矩形である場合に比べて、キャパシタンスまたはインダクタンスが大きくなる形状をなしていてもよい。
【００２４】
また、本発明の第２の積層型バンドパスフィルタにおいて、バンドパスフィルタ部に含まれる少なくとも１つの両端開放の１／２波長共振器の両端がキャパシタを介して接続されていてもよい。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
始めに、図１を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタの基本構成について説明する。図１に示したように、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ１は、不平衡信号を入力する１つの不平衡入力端２と、平衡信号を出力する２つの平衡出力端３Ａ，３Ｂと、不平衡入力端２と平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられたバンドパスフィルタ部４とを備えている。バンドパスフィルタ部４は、それぞれＴＥＭ線路よりなる複数の共振器４０を有している。積層型バンドパスフィルタ１は、更に、複数の共振器４０を集積するための多層基板を備えている。
【００２６】
ＴＥＭ線路とは、電界および磁界が共に電磁波の進行方向に垂直な断面内にのみ存在する電磁波であるＴＥＭ波（Ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ  Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ  Ｗａｖｅ）を伝送する伝送線路である。
【００２７】
後で詳しく説明するが、多層基板は、誘電体層と、パターン化された導体層とが交互に積層された構造になっている。各共振器４０は、この多層基板の導体層を用いて構成されている。また、各共振器４０は、分布定数線路になっている。
【００２８】
バンドパスフィルタ部４を構成する複数の共振器４０の共振周波数は等しい。また、複数の共振器４０は、隣り合うもの同士が電磁結合するように配列されている。これにより、複数の共振器４０は、所定の周波数帯域内の周波数の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタとしての機能を発揮する。
【００２９】
各共振器４０としては、両端開放の１／２波長共振器と、両端短絡の１／２波長共振器と、１／４波長共振器のうちのいずれかを用いることができる。
【００３０】
図２は、両端開放の１／２波長共振器４１と、この共振器４１における電界分布とを示している。図２に示したように、この共振器４１では、長手方向の中央において電界がゼロとなり、両端部において電界は最大となる。共振器４１における長手方向についての一方の半分の部分では、全ての点において電界の位相は等しい。同様に、共振器４１における長手方向についての他方の半分の部分でも、全ての点において電界の位相は等しい。一方の半分の部分と他方の半分の部分では、電界の位相は１８０°異なり、電界の正負の符号は互いに逆になる。
【００３１】
図３は、両端短絡の１／２波長共振器４２と、この共振器４２における電界分布とを示している。図３に示したように、この共振器４２では、長手方向の中央において電界が最大となり、両端部において電界はゼロとなる。
【００３２】
図４は、１／４波長共振器４３と、この共振器４３における電界分布とを示している。図４に示したように、この共振器４３では、一端が短絡され、他端が開放されている。この共振器４３では、短絡された端部において電界がゼロとなり、開放された端部において電界が最大となる。
【００３３】
本実施の形態では、バンドパスフィルタ部４は、共振器４０として、両端開放の１／２波長共振器４１よりなる平衡出力用１／２波長共振器４１Ａを含んでいる。そして、平衡出力端３Ａは、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａの長手方向についての一方の半分の部分に直接接続され、平衡出力端３Ｂは、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａの長手方向についての他方の半分の部分に直接接続されている。
【００３４】
また、不平衡入力端２は、最も不平衡入力端２に近い位置に配置された共振器４０である入力共振器４０Ｉに接続されている。
【００３５】
次に、図５を参照して、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ１の作用について説明する。積層型バンドパスフィルタ１の不平衡入力端２には、不平衡の信号が入力される。この信号のうち、所定の周波数帯域内の周波数の信号が選択的にバンドパスフィルタ部４を通過する。バンドパスフィルタ部４の最終段の共振器４０は、両端開放の１／２波長共振器４１よりなる平衡出力用１／２波長共振器４１Ａになっている。この共振器４１Ａでは、図２を参照して説明したように、長手方向についての一方の半分の部分と他方の半分の部分では、電界の位相は１８０°異なる。平衡出力端３Ａは共振器４１Ａの一方の半分の部分に接続され、平衡出力端３Ｂは共振器４１Ａの他方の半分の部分に接続されている。そのため、平衡出力端３Ａ，３Ｂから出力される各電圧は、必ず位相が互いに１８０°異なっている。従って、平衡出力端３Ａ，３Ｂから出力される２つの電圧の振幅が等しくなるような位置に平衡出力端３Ａ，３Ｂを設けることにより、平衡出力端３Ａ，３Ｂから平衡信号を出力させることができる。
【００３６】
ここで、図５に示したように、共振器４１Ａにおいて平衡出力端３Ａが接続される位置を、共振器４１Ａの長手方向の中央Ｃから一方の端部側へ距離ｘａだけ離れた位置とし、共振器４１Ａにおいて平衡出力端３Ｂが接続される位置を、共振器４１Ａの長手方向の中央Ｃから他方の端部側へ距離ｘｂだけ離れた位置とする。距離ｘａ，ｘｂは、いずれもゼロより大きい。距離ｘａ，ｘｂが大きくなるほど、平衡出力端３Ａ，３Ｂから出力される電圧の振幅は大きくなる。
【００３７】
共振器４１Ａの一方の半分の部分と他方の半分の部分とで電界の分布が対称である場合には、平衡出力端３Ａ，３Ｂから出力される２つの電圧の振幅を等しくするには、距離ｘａ，ｘｂを等しくすればよい。しかし、入力共振器４０Ｉに不平衡入力端２が接続されること等の理由から、共振器４１Ａの一方の半分の部分と他方の半分の部分とで電界の分布が対称ではない場合もある。この場合には、平衡出力端３Ａ，３Ｂから出力される２つの電圧の振幅を等しくするための距離ｘａ，ｘｂは等しくなくなる。すなわち、平衡出力端３Ａ，３Ｂは、共振器４１Ａの長手方向の中央Ｃに対して非対称な位置において、共振器４１Ａに接続される。
【００３８】
次に、入力共振器４０Ｉに対する不平衡入力端２の接続方法について説明する。入力共振器４０Ｉに対する不平衡入力端２の接続方法には、主に、次の２つの方法がある。第１の方法は、キャパシタを介して不平衡入力端２を入力共振器４０Ｉに接続する方法である。第２の方法は、キャパシタを介さずに、不平衡入力端２を入力共振器４０Ｉに直接接続する方法である。以下、この２つの方法について、図６および図７を参照して順に説明する。
【００３９】
まず、図６を参照して、第１の方法について説明する。第１の方法では、図６に示したように、キャパシタ２１を介して不平衡入力端２を入力共振器４０Ｉに接続する。なお、図６において、不平衡入力端２には信号源２２が接続されている。この第１の方法では、キャパシタ２１のキャパシタンスを小さくする程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は弱くなり、キャパシタ２１のキャパシタンスを大きくする程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は強くなる。ただし、キャパシタ２１のキャパシタンスを大きくする程、入力共振器４０Ｉの共振周波数は低くなる。そのため、第１の方法を用いる場合において、入力共振器４０Ｉにおいて所望の共振周波数が得られるようにするためには、キャパシタ２１によって共振周波数が低くなることを見込んで、入力共振器４０Ｉの長さを小さくして共振周波数を調整する必要がある。
【００４０】
次に、第２の方法について説明する。第２の方法では、不平衡入力端２を入力共振器４０Ｉに直接接続する。ここで、図７を参照して、入力共振器４０Ｉが１／４波長共振器４３である場合において、第２の方法を用いる場合について説明する。なお、図７において、不平衡入力端２には信号源２２が接続されている。図７では、入力共振器４０Ｉを、不平衡入力端２が接続された位置から短絡端までの第１の部分４０Ｉａと、不平衡入力端２が接続された位置から開放端までの第２の部分４０Ｉｂとに分けて示している。第１の部分４０Ｉａの長さと第２の部分４０Ｉｂの長さとの比を、ｘ：（１０−ｘ）とする。なお、ｘは０より大きく、１０以下である。この場合、ｘの値を小さくする程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は弱くなり、ｘの値を大きくする程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は強くなる。第２の方法では、ｘの値を変えても、入力共振器４０Ｉの共振周波数は変化しない。
【００４１】
次に、入力共振器４０Ｉが１／２波長共振器である場合において、第２の方法を用いる場合について説明する。まず、入力共振器４０Ｉが、図２に示した両端開放の１／２波長共振器４１である場合には、入力共振器４０Ｉに不平衡入力端２を接続する位置が入力共振器４０Ｉの長手方向の中央に近づく程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は弱くなり、入力共振器４０Ｉに不平衡入力端２を接続する位置が入力共振器４０Ｉの開放端に近づく程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は強くなる。この場合、入力共振器４０Ｉに不平衡入力端２を接続する位置を変えても、入力共振器４０Ｉの共振周波数は変化しない。
【００４２】
また、入力共振器４０Ｉが、図３に示した両端短絡の１／２波長共振器４２である場合には、入力共振器４０Ｉに不平衡入力端２を接続する位置が入力共振器４０Ｉの短絡端に近づく程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は弱くなり、入力共振器４０Ｉに不平衡入力端２を接続する位置が入力共振器４０Ｉの長手方向の中央に近づく程、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合は強くなる。この場合、入力共振器４０Ｉに不平衡入力端２を接続する位置を変えても、入力共振器４０Ｉの共振周波数は変化しない。
【００４３】
このように、第２の方法では、入力共振器４０Ｉの長さを調整することなく、不平衡入力端２と入力共振器４０Ｉとの結合の強さを変えることができる。
【００４４】
以下、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ１の具体的な構成の第１ないし第４の例について説明する。
【００４５】
［第１の構成例］
図８は、第１の構成例の積層型バンドパスフィルタ１の回路図である。この積層型バンドパスフィルタ１は、不平衡入力端２と、平衡出力端３Ａ，３Ｂと、不平衡入力端２と平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられたバンドパスフィルタ部４とを備えている。バンドパスフィルタ部４は、いずれも両端開放の１／２波長共振器４１よりなり、並べて配置された３つの共振器４０を有している。３つの共振器４０のうち、最も不平衡入力端２に近い位置に配置された共振器４０は入力共振器４０Ｉである。入力共振器４０Ｉには、不平衡入力端２が直接接続されている。また、最も平衡出力端３Ａ，３Ｂに近い位置に配置された共振器４０は平衡出力用１／２波長共振器４１Ａである。平衡出力用１／２波長共振器４１Ａには、平衡出力端３Ａ，３Ｂが直接接続されている。以下、共振器４０Ｉと共振器４１Ａとの間に配置された共振器４０を、中間の共振器４０Ｍと呼ぶ。入力共振器４０Ｉと中間の共振器４０Ｍは電磁結合され、中間の共振器４０Ｍと平衡出力用１／２波長共振器４１Ａも電磁結合されている。また、３つの共振器４０の各開放端とグランドとの間にはキャパシタＣが設けられている。
【００４６】
図９は、図８に示した積層型バンドパスフィルタ１を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。この例では、多層基板３０は、下から順に積層された７つの誘電体層３１ａ〜３１ｇを有している。誘電体層３１ｂの上面には、シールドを兼ねたグランド用導体層３２が形成されている。誘電体層３１ｃの上面には、入力共振器４０Ｉ、中間の共振器４０Ｍおよび平衡出力用１／２波長共振器４１Ａが形成されている。誘電体層３１ｃの上面には、更に、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに直接接続された端子用導体層３３Ａ，３３Ｂが形成されている。端子用導体層３３Ａ，３３Ｂにおける共振器４１Ａとは反対側の端部は平衡出力端３Ａ，３Ｂとなっている。
【００４７】
誘電体層３１ｄの上面には、共振器４０Ｉ，４０Ｍ，４１Ａの両端部に対応する位置において、６つのスルーホール３４が形成されている。誘電体層３１ｄの上面には、更に、共振器４０Ｉの一方の端部に対応する位置に配置されたスルーホール３４に接続された端子用導体層３５が形成されている。端子用導体層３５におけるスルーホール３４とは反対側の端部は不平衡入力端２となっている。
【００４８】
誘電体層３１ｅの上面には、６つのスルーホール３４に対応する位置において、６つのキャパシタ用導体層３６およびこれらに接続された６つのスルーホール３７が形成されている。各キャパシタ用導体層３６は、それぞれスルーホール３４，３７を介して、共振器４０Ｉ，４０Ｍ，４１Ａの各端部に接続されている。誘電体層３１ｆの上面には、シールドを兼ねたグランド用導体層３８が形成されている。図８におけるキャパシタＣは、キャパシタ用導体層３６とグランド用導体層３８とによって形成されている。
【００４９】
図１０は、図９に示した多層基板３０の外観の一例を示す斜視図である。この例では、多層基板３０の上面、下面および側面には、複数の端子電極３９が形成されている。この端子電極３９は、多層基板３０の内部の導体層に接続され、導体層と外部装置との接続に用いられる。
【００５０】
多層基板３０は、例えば低温焼成セラミック多層基板になっている。この場合、多層基板３０は、例えば以下のようにして製造される。すなわち、まず、予めスルーホール用の孔が形成されたセラミックグリーンシート上に、例えば銀を主成分とする導電性ペーストを用いて、所定のパターンの導体層を形成する。次に、このように導体層が形成された複数のセラミックグリーンシートを積層し、これらを同時に焼成する。これにより、スルーホールも同時に形成される。次に、端子電極３９を形成して、多層基板３０を完成させる。
【００５１】
第１の構成例の積層型バンドパスフィルタ１では、いずれも両端開放の１／２波長共振器４１よりなる３つの共振器４０を並べてバンドパスフィルタ部４を構成しているので、平衡信号のバランスがよい。また、この積層型バンドパスフィルタ１では、共振器４０の各開放端とグランドとの間にキャパシタＣを設けているので、キャパシタＣを設けない場合に比べて、所望の共振周波数を有する共振器４０の物理的な長さを小さくすることができる。
【００５２】
［第２の構成例］
図１１は、第２の構成例の積層型バンドパスフィルタ１の回路図である。この積層型バンドパスフィルタ１は、図８に示した第２の構成例の積層型バンドパスフィルタ１に、直流電圧印加用端子５を加えたものである。直流電圧印加用端子５は、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａの長手方向の中央の近傍において平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに接続されている。また、直流電圧印加用端子５は、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに直流電圧を印加するために用いられる。この直流電圧は、例えば、平衡出力端３Ａ，３Ｂに接続される集積回路を駆動するために用いられる。
【００５３】
図１２は、図１１に示した積層型バンドパスフィルタ１を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。この例では、多層基板３０では、図９に示した多層基板３０における誘電体層３１ｃの上面に、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに直接接続された端子用導体層５０が形成されている。端子用導体層５０における共振器４１Ａとは反対側の端部は直流電圧印加用端子５となっている。
【００５４】
第２の構成例の積層型バンドパスフィルタ１のその他の構成は、第１の構成例の積層型バンドパスフィルタ１と同様である。
【００５５】
［第３の構成例］
図１３は、第３の構成例の積層型バンドパスフィルタ１の回路図である。この積層型バンドパスフィルタ１は、不平衡入力端２と、平衡出力端３Ａ，３Ｂと、不平衡入力端２と平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられたバンドパスフィルタ部４とを備えている。バンドパスフィルタ部４は、並べて配置された３つの共振器４０を有している。３つの共振器４０のうち、最も不平衡入力端２に近い位置に配置された共振器４０は入力共振器４０Ｉである。入力共振器４０Ｉには、不平衡入力端２が直接接続されている。また、最も平衡出力端３Ａ，３Ｂに近い位置に配置された共振器４０は平衡出力用１／２波長共振器４１Ａである。平衡出力用１／２波長共振器４１Ａには、平衡出力端３Ａ，３Ｂが直接接続されている。入力共振器４０Ｉおよび中間の共振器４０Ｍには、１／４波長共振器４３が用いられている。入力共振器４０Ｉと中間の共振器４０Ｍは電磁結合され、中間の共振器４０Ｍと平衡出力用１／２波長共振器４１Ａも電磁結合されている。
【００５６】
図１４は、図１３に示した積層型バンドパスフィルタ１を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。この例では、多層基板３０は、下から順に積層された５つの誘電体層５１ａ〜５１ｅを有している。誘電体層５１ｂの上面には、シールドを兼ねたグランド用導体層５２が形成されている。誘電体層５１ｃの上面には、入力共振器４０Ｉ、中間の共振器４０Ｍおよび平衡出力用１／２波長共振器４１Ａが形成されている。誘電体層５１ｃの上面には、更に、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに直接接続された端子用導体層５３Ａ，５３Ｂと、入力共振器４０Ｉに直接接続された端子用導体層５４が形成されている。端子用導体層５３Ａ，５３Ｂにおける共振器４１Ａとは反対側の端部は平衡出力端３Ａ，３Ｂとなっている。端子用導体層５４における共振器４０Ｉとは反対側の端部は不平衡入力端２となっている。誘電体層５１ｄの上面には、シールドを兼ねたグランド用導体層５５が形成されている。
【００５７】
第３の構成例における多層基板３０の外観は、例えば、第１の構成例における多層基板３０と同様である。第３の構成例では、入力共振器４０Ｉおよび中間の共振器４０Ｍとして１／４波長共振器４３を用いているので、第１の構成例に比べて積層型バンドパスフィルタ１を小型化することができる。
【００５８】
［第４の構成例］
図１５は、第４の構成例の積層型バンドパスフィルタ１の回路図である。この積層型バンドパスフィルタ１は、不平衡入力端２と、平衡出力端３Ａ，３Ｂと、不平衡入力端２と平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられたバンドパスフィルタ部４とを備えている。バンドパスフィルタ部４は、いずれも両端開放の１／２波長共振器４１よりなり、並べて配置された２つの共振器４０を有している。不平衡入力端２に近い位置に配置された共振器４０は入力共振器４０Ｉである。入力共振器４０Ｉには、不平衡入力端２が直接接続されている。また、平衡出力端３Ａ，３Ｂに近い位置に配置された共振器４０は平衡出力用１／２波長共振器４１Ａである。平衡出力用１／２波長共振器４１Ａには、平衡出力端３Ａ，３Ｂが直接接続されている。入力共振器４０Ｉと平衡出力用１／２波長共振器４１Ａは電磁結合されている。また、２つの共振器４０の各開放端とグランドとの間にはキャパシタＣが設けられている。更に、２つの共振器４０の一方の開放端同士の間にはキャパシタＣ１が設けられている。また、２つの共振器４０の他方の開放端同士の間にはキャパシタＣ２が設けられている。
【００５９】
図１６は、図１５に示した積層型バンドパスフィルタ１を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。この例では、多層基板３０は、下から順に積層された７つの誘電体層６１ａ〜６１ｇを有している。誘電体層６１ｂの上面には、シールドを兼ねたグランド用導体層６２が形成されている。誘電体層６１ｃの上面には、２つのキャパシタ用導体層６３Ａと、この２つのキャパシタ用導体層６３Ａを接続する導体層６４Ａと、２つのキャパシタ用導体層６３Ｂと、この２つのキャパシタ用導体層６３Ｂを接続する導体層６４Ｂとが形成されている。
【００６０】
誘電体層６１ｄの上面には、入力共振器４０Ｉと平衡出力用１／２波長共振器４１Ａが形成されている。誘電体層６１ｄの上面には、更に、共振器４０Ｉ，４１Ａの各一方の端部に接続された２つのキャパシタ用導体層６５Ａと、共振器４０Ｉ，４１Ａの各他方の端部に接続された２つのキャパシタ用導体層６５Ｂとが形成されている。２つのキャパシタ用導体層６５Ａは、２つのキャパシタ用導体層６３Ａに対向する位置に配置されている。同様に、２つのキャパシタ用導体層６５Ｂは、２つのキャパシタ用導体層６３Ｂに対向する位置に配置されている。
【００６１】
誘電体層６１ｄの上面には、更に、キャパシタ用導体層６５Ａ，６５Ｂを介して、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに直接接続された端子用導体層６６Ａ，６６Ｂが形成されている。端子用導体層６６Ａ，６６Ｂにおける共振器４１Ａとは反対側の端部は平衡出力端３Ａ，３Ｂとなっている。誘電体層６１ｄの上面には、更に、キャパシタ用導体層６５Ａを介して、入力共振器４０Ｉの一方の端部に直接接続された端子用導体層６７が形成されている。端子用導体層６７における入力共振器４０Ｉとは反対側の端部は不平衡入力端２となっている。
【００６２】
誘電体層６１ｅの上面には、２つのグランド用導体層６８Ａと、２つのグランド用導体層６８Ｂとが形成されている。２つのグランド用導体層６８Ａは、２つのキャパシタ用導体層６５Ａに対向する位置に配置されている。同様に、２つのグランド用導体層６８Ｂは、２つのキャパシタ用導体層６５Ｂに対向する位置に配置されている。誘電体層６１ｆの上面には、シールドを兼ねたグランド用導体層６９が形成されている。
【００６３】
図１５におけるキャパシタＣは、キャパシタ用導体層６５Ａ，６５Ｂとグランド用導体層６８Ａ，６８Ｂとによって形成されている。図１５におけるキャパシタＣ１は、２つのキャパシタ用導体層６５Ａ、２つのキャパシタ用導体層６３Ａおよび導体層６４Ａによって形成されている。また、図１５におけるキャパシタＣ２は、２つのキャパシタ用導体層６５Ｂ、２つのキャパシタ用導体層６３Ｂおよび導体層６４Ｂによって形成されている。
【００６４】
第４の構成例における多層基板３０の外観は、例えば、第１の構成例における多層基板３０と同様である。第４の構成例では、共振器４０の各開放端とグランドとの間にキャパシタＣを設けているので、キャパシタＣを設けない場合に比べて、所望の共振周波数を有する共振器４０の物理的な長さを小さくすることができる。また、第４の構成例では、２つの共振器４０の一方の開放端同士の間にキャパシタＣ１を設け、２つの共振器４０の他方の開放端同士の間にキャパシタＣ２を設けている。これらのキャパシタＣ１，Ｃ２は、積層型バンドパスフィルタ１の減衰・挿入損失特性において減衰極を形成する機能を有する。また、第４の構成例では、２つの共振器４０によってバンドパスフィルタ部４を構成しているので、３つの共振器４０によってバンドパスフィルタ部４を構成する場合に比べて、挿入損失が小さくなる。
【００６５】
ここで、図１７ないし図２０に、第１の構成例の積層型バンドパスフィルタ１の特性の一例を示す。図１７は、積層型バンドパスフィルタ１の減衰・挿入損失特性を示している。図１８は、積層型バンドパスフィルタ１の反射損失特性を示している。図１７および図１８から、この積層型バンドパスフィルタ１は、所定の周波数帯域内の周波数の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタとして機能していることが分かる。図１９は、積層型バンドパスフィルタ１の平衡出力端３Ａ，３Ｂの出力信号の振幅差の周波数特性を示している。図２０は、積層型バンドパスフィルタ１の平衡出力端３Ａ，３Ｂの出力信号の位相差の周波数特性を示している。図１９および図２０から、この積層型バンドパスフィルタ１では、平衡出力端３Ａ，３Ｂより平衡信号が出力されることが分かる。
【００６６】
以上説明したように、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ１によれば、互いに位相がほぼ１８０°異なり、振幅がほぼ等しい２つの信号からなる平衡信号を出力することができる。
【００６７】
また、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ１によれば、バランを用いることなく、平衡信号を出力することができる。また、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ１では、多層基板３０によって複数の共振器４０が集積されている。これらのことから、本実施の形態によれば、積層型バンドパスフィルタ１の小型化が可能になる。
【００６８】
また、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ１では、平衡出力端３Ａ，３Ｂが平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに直接接続されているので、特性の調整が容易である。
【００６９】
［第２の実施の形態］
次に、図２１を参照して、本発明の第２の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタの基本構成について説明する。図２１に示したように、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ７１は、不平衡信号を入力する１つの不平衡入力端２と、平衡信号を出力する２つの平衡出力端３Ａ，３Ｂと、不平衡入力端２と平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられたバンドパスフィルタ部４とを備えている。バンドパスフィルタ部４は、それぞれＴＥＭ線路よりなる複数の共振器を有している。積層型バンドパスフィルタ７１は、更に、複数の共振器を集積するための多層基板を備えている。バンドパスフィルタ部４を構成する複数の共振器の共振周波数は等しい。また、複数の共振器は、隣り合うもの同士が電磁結合するように配列されている。これにより、複数の共振器は、所定の周波数帯域内の周波数の信号を選択的に通過させるバンドパスフィルタとしての機能を発揮する。
【００７０】
バンドパスフィルタ部４は、共振器として、両端開放の１／２波長共振器４１よりなる平衡出力用１／２波長共振器４１Ａと、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａと平衡出力端３Ａ，３Ｂとの間に設けられた平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂとを含んでいる。平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂは、それぞれ１／４波長共振器４３よりなる。平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂは、一対の共振器７２Ａ，７２Ｂを１段として、複数段設けられている。各平衡出力端３Ａ，３Ｂは、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂの各々に直接接続されている。
【００７１】
バンドパスフィルタ部４は、更に、不平衡入力端２と平衡出力用１／２波長共振器４１Ａとの間に設けられた１以上の共振器を含んでいてもよい。この共振器としては、両端開放の１／２波長共振器と、両端短絡の１／２波長共振器と、１／４波長共振器のうちのいずれかを用いることができる。図２１には、不平衡入力端２と平衡出力用１／２波長共振器４１Ａとの間に、少なくとも入力共振器４０Ｉが設けられている例を示している。しかし、不平衡入力端２と平衡出力用１／２波長共振器４１Ａとの間に他の共振器を設けずに、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに不平衡入力端２を接続し、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａが入力共振器４０Ｉを兼ねるようにしてもよい。
【００７２】
入力共振器４０Ｉに対する不平衡入力端２の接続方法は、第１の実施の形態と同様に、キャパシタを介して不平衡入力端２を入力共振器４０Ｉに接続する方法でもよいし、キャパシタを介さずに、不平衡入力端２を入力共振器４０Ｉに直接接続する方法でもよい。
【００７３】
次に、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ７１の作用について説明する。まず、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂとして、最終段の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂのみが設けられている場合における積層型バンドパスフィルタ７１の作用について説明する。この場合、一方の共振器７２Ａは、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての一方の半分の部分に結合され、他方の共振器７２Ｂは平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての他方の半分の部分に結合される。
【００７４】
第１の実施の形態で説明した通り、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａでは、長手方向についての一方の半分の部分と他方の半分の部分では、電界の位相は１８０°異なる。そのため、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂにおける電界の位相も１８０°異なる。従って、平衡出力端３Ａ，３Ｂから出力される２つの電圧の振幅が等しくなるような位置に平衡出力端３Ａ，３Ｂを設けることにより、平衡出力端３Ａ，３Ｂから平衡信号を出力させることができる。
【００７５】
以上説明したように、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ７１によれば、第１の実施の形態と同様に、バランを用いることなく、平衡信号を出力することができる。また、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ７１では、多層基板３０によって複数の共振器４０が集積されている。これらのことから、本実施の形態によれば、積層型バンドパスフィルタ７１の小型化が可能になる。
【００７６】
また、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタ７１では、平衡出力端３Ａ，３Ｂが平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂに直接接続されているので、特性の調整が容易である。
【００７７】
ここで、図２２ないし図２８を参照して、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂと平衡出力用１／２波長共振器４１Ａとの結合方法について説明する。２つの共振器の結合方法としては、インターデジタル結合とコムライン結合とがある。インターデジタル結合とは、図２２に示したように、一方の共振器３０１の開放端３０１ａと他方の共振器３０２の短絡端３０２ｂとが対向し、一方の共振器３０１の短絡端３０１ｂと他方の共振器３０２の開放端３０２ａとが対向するように、共振器３０１，３０２が配置された構造となる結合方法である。コムライン結合とは、図２３に示したように、一方の共振器３０１の開放端３０１ａと他方の共振器３０２の開放端３０２ａとが対向し、一方の共振器３０１の短絡端３０１ｂと他方の共振器３０２の短絡端３０２ｂとが対向するように、共振器３０１，３０２が配置された構造となる結合方法である。インターデジタル結合は、コムライン結合に比べて結合が強い。
【００７８】
平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂと平衡出力用１／２波長共振器４１Ａとの結合方法には、図２４ないし図２６に示した３通りの結合方法が考えられる。図２４に示した結合方法は、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂの両方が、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに対してインターデジタル結合されるものである。図２５に示した結合方法は、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂの両方が、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに対してコムライン結合されるものである。図２６に示した結合方法は、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂのうちの一方（図２６では共振器７２Ｂ）が平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに対してインターデジタル結合され、他方（図２６では共振器７２Ａ）が平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに対してコムライン結合されるものである。
【００７９】
図２６に示した結合方法では、平衡信号の振幅のバランスが悪くなる。従って、図２４または図２５に示したように、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂは、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに対して同じ結合方法で結合されることが好ましい。
【００８０】
また、図２７に示したように、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂの一方（図２７では共振器７２Ｂ）が、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての一方の半分の部分４１Ａａと他方の半分の部分４１Ａｂの両方に結合されていると、平衡信号のバランスが悪くなる。従って、図２８に示したように、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａは平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての一方の半分の部分４１Ａａにのみ結合され、平衡出力用１／４波長共振器７２Ｂは平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての他方の半分の部分４１Ａｂにのみ結合されることが好ましい。
【００８１】
次に、平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂとして、複数段の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂが設けられている場合における積層型バンドパスフィルタ１の作用について説明する。この場合、最も平衡出力用１／２波長共振器７１Ａに近い１段目の一対の共振器７２Ａ，７２Ｂのうちの一方の共振器７２Ａは、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての一方の半分の部分に結合され、他方の共振器７２Ｂは平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての他方の半分の部分に結合される。後段の共振器７２Ａは前段の共振器７２Ａに結合され、後段の共振器７２Ｂは前段の共振器７２Ｂに結合される。
【００８２】
前述のように、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａでは、長手方向についての一方の半分の部分と他方の半分の部分では、電界の位相は１８０°異なる。そのため、各段における平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂにおける電界の位相も１８０°異なる。従って、平衡出力端３Ａ，３Ｂから出力される２つの電圧の振幅が等しくなるような位置に平衡出力端３Ａ，３Ｂを設けることにより、平衡出力端３Ａ，３Ｂから平衡信号を出力させることができる。
【００８３】
図２４ないし図２６を参照した説明と同じ理由から、１段目の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂは、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａに対して同じ結合方法で結合されることが好ましい。更に、同様の理由から、図２９または図３０に示したように、各段の一対の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂは、その前段または後段の一対の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂに対して同じ結合方法で結合されることが好ましい。図２９は、隣り合う２つの段の共振器７２Ａ同士および共振器７２Ｂ同士が、いずれもコムライン結合によって結合されている場合を示している。また、図３０は、隣り合う２つの段の共振器７２Ａ同士および共振器７２Ｂ同士が、いずれもインターデジタル結合によって結合されている場合を示している。
【００８４】
また、図２７および図２８を参照した説明と同じ理由から、１段目の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａは平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての一方の半分の部分４１Ａａにのみ結合され、１段目の平衡出力用１／４波長共振器７２Ｂは平衡出力用１／２波長共振器４１Ａにおける長手方向についての他方の半分の部分４１Ａｂにのみ結合されることが好ましい。
【００８５】
本実施の形態における多層基板３０の構成は、例えば、第１の実施の形態における平衡出力用１／２波長共振器４１Ａと平衡出力端３Ａ，３Ｂ用の導体層との間に１段以上の平衡出力用１／４波長共振器７２Ａ，７２Ｂを配置したものとなる。また、本実施の形態における多層基板３０の外観は、例えば、図１０に示した多層基板３０と同様である。本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１の実施の形態と同様である。
【００８６】
［第３の実施の形態］
次に、図３１ないし図３８を参照して、本発明の第３の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタについて説明する。本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタは、第１または第２の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタにおいて、バンドパスフィルタ部４を構成する複数の共振器のうちの少なくとも１つが、その形状が矩形である場合に比べて、キャパシタンスまたはインダクタンスが大きくなる形状をなしているものである。
【００８７】
以下、本実施の形態における共振器の具体的な形状の４つの例について説明する。
【００８８】
［共振器の形状の第１の例］
図３１は、第１の例の共振器１０１と、この共振器１０１と比較するための矩形の共振器１０２とを示す説明図である。共振器１０１，１０２は、いずれも両端開放の１／２波長共振器である。共振器１０１，１０２の共振周波数は等しくなっている。共振器１０１では、開放端近傍の２つの部分１０１ａ，１０１ｂの幅が、部分１０１ａ，１０１ｂの間の部分１０１ｃの幅よりも大きくなっている。部分１０１ｃの幅は、共振器１０２の幅と等しくなっている。共振器１０１では、共振器１０２に比べて、開放端近傍におけるキャパシタンスが大きくなる。その結果、共振器１０１の物理的な長さは、共振器１０２の物理的な長さよりも小さくなる。
【００８９】
図３２は、図３１に示した共振器１０１を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。なお、図３２は、多層基板３０のうち、共振器１０１の近傍の部分のみを示している。図３２に示した多層基板３０は、下から順に積層された９つの誘電体層１１１ａ〜１１１ｉを有している。誘電体層１１１ｂの上面には、グランド用導体層１１２が形成されている。誘電体層１１１ｃの上面には、一方向に長い導体層１１３が形成されている。誘電体層１１１ｄの上面には、グランド用導体層１１４と、２つのスルーホール１１５とが形成されている。なお、スルーホール１１５は、グランド用導体層１１４には接触していない。誘電体層１１１ｅの上面には、２つのキャパシタ用導体層１１６ａ，１１６ｂと、それぞれ各キャパシタ用導体層１１６ａ，１１６ｂに接続された２つのスルーホール１１７とが形成されている。誘電体層１１１ｆの上面には、グランド用導体層１１８と、２つのスルーホール１１９とが形成されている。なお、スルーホール１１９は、グランド用導体層１１８には接触していない。誘電体層１１１ｇの上面には、２つのキャパシタ用導体層１２０ａ，１２０ｂと、それぞれ各キャパシタ用導体層１２０ａ，１２０ｂに接続された２つのスルーホール１２１とが形成されている。誘電体層１１１ｈの上面には、グランド用導体層１２２が形成されている。
【００９０】
キャパシタ用導体層１１６ａ，１１６ｂ，１２０ａ，１２０ｂの幅は、導体層１１３の幅よりも大きくなっている。キャパシタ用導体層１１６ａ，１２０ａは、スルーホール１１５，１１７，１１９，１２１を介して、導体層１１３の一方の端部近傍に接続されている。キャパシタ用導体層１１６ｂ，１２０ｂは、スルーホール１１５，１１７，１１９，１２１を介して、導体層１１３の他方の端部近傍に接続されている。導体層１１３およびキャパシタ用導体層１１６ａ，１１６ｂ，１２０ａ，１２０ｂは、図３１に示した共振器１０１を構成する。キャパシタ用導体層１１６ａ，１２０ａは、図３１における部分１０１ａに対応する。キャパシタ用導体層１１６ｂ，１２０ｂは、図３１における部分１０１ｂに対応する。
【００９１】
［共振器の形状の第２の例］
図３３は、第２の例の共振器１３１と、この共振器１３１と比較するための矩形の共振器１３２とを示す説明図である。共振器１３１，１３２は、いずれも両端短絡の１／２波長共振器である。共振器１３１，１３２の共振周波数は等しくなっている。共振器１３１では、長手方向の中央近傍の部分１３１ｃの幅が、短絡端近傍の２つの部分１３１ａ，１３１ｂの幅よりも大きくなっている。部分１３１ａ，１３１ｂの幅は、共振器１３２の幅と等しくなっている。共振器１３１では、共振器１３２に比べて、長手方向の中央近傍におけるキャパシタンスが大きくなる。その結果、共振器１３１の物理的な長さは、共振器１３２の物理的な長さよりも小さくなる。
【００９２】
図３４は、図３３に示した共振器１３１を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。なお、図３４は、多層基板３０のうち、共振器１３１の近傍の部分のみを示している。図３４に示した多層基板３０は、下から順に積層された８つの誘電体層１４１ａ〜１４１ｈを有している。誘電体層１４１ｂの上面には、グランド用導体層１４２が形成されている。誘電体層１４１ｃの上面には、一方向に長い導体層１４３が形成されている。誘電体層１４１ｄの上面には、キャパシタ用導体層１４４と、このキャパシタ用導体層１４４に接続されたスルーホール１４５とが形成されている。誘電体層１４１ｅの上面には、グランド用導体層１４６と、スルーホール１４７とが形成されている。なお、スルーホール１４７は、グランド用導体層１４６には接触していない。誘電体層１４１ｆの上面には、キャパシタ用導体層１４８と、このキャパシタ用導体層１４８に接続されたスルーホール１４９とが形成されている。誘電体層１４１ｇの上面には、グランド用導体層１５０が形成されている。
【００９３】
キャパシタ用導体層１４４，１４８の幅は、導体層１４３の幅よりも大きくなっている。キャパシタ用導体層１４４，１４８は、スルーホール１４５，１４７，１４９を介して、導体層１４３の長手方向の中央部分に接続されている。導体層１４３およびキャパシタ用導体層１４４，１４８は、図３３に示した共振器１３１を構成する。
【００９４】
［共振器の形状の第３の例］
図３５は、第３の例の共振器１５１と、この共振器１５１と比較するための矩形の共振器１５２とを示す説明図である。共振器１５１，１５２は、いずれも、一端が短絡され、他端が開放された１／４波長共振器である。共振器１５１，１５２の共振周波数は等しくなっている。共振器１５１では、開放端側の部分１５１ａの幅が、短絡端側の部分１５１ｂの幅よりも大きくなっている。部分１５１ｂの幅は、共振器１５２の幅と等しくなっている。共振器１５１では、共振器１５２に比べて、開放端側の部分１５１ａにおけるキャパシタンスが大きくなる。その結果、共振器１５１の物理的な長さは、共振器１５２の物理的な長さよりも小さくなる。
【００９５】
図３６は、図３５に示した共振器１５１を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。なお、図３６は、多層基板３０のうち、共振器１５１の近傍の部分のみを示している。図３６に示した多層基板３０は、下から順に積層された８つの誘電体層１６１ａ〜１６１ｈを有している。誘電体層１６１ｂの上面には、グランド用導体層１６２が形成されている。誘電体層１６１ｃの上面には、一方向に長い導体層１６３が形成されている。誘電体層１６１ｄの上面には、キャパシタ用導体層１６４と、このキャパシタ用導体層１６４に接続されたスルーホール１６５とが形成されている。誘電体層１６１ｅの上面には、グランド用導体層１６６と、スルーホール１６７とが形成されている。なお、スルーホール１６７は、グランド用導体層１６６には接触していない。誘電体層１６１ｆの上面には、キャパシタ用導体層１６８と、このキャパシタ用導体層１６８に接続されたスルーホール１６９とが形成されている。誘電体層１６１ｇの上面には、グランド用導体層１７０が形成されている。
【００９６】
キャパシタ用導体層１６４，１６８の幅は、導体層１６３の幅よりも大きくなっている。キャパシタ用導体層１６４，１６８は、スルーホール１６５，１６７，１６９を介して、導体層１６３の開放端の近傍に接続されている。導体層１６３およびキャパシタ用導体層１６４，１６８は、図３５に示した共振器１５１を構成する。
【００９７】
ここで、第１ないし第３の例の共振器によれば、矩形の共振器に比べて物理的な長さを小さくすることができる理由について説明する。第１ないし第３の例の共振器では、いずれも、共振器において電界が最大となる部分の近傍部分の幅を、他の部分の幅に比べて大きくしている。このような形状の共振器の等価回路を図３７に示す。図３７に示した回路は、並列に接続されたインダクタ１７１、キャパシタ１７２およびキャパシタ１７３を有している。インダクタ１７１、キャパシタ１７２およびキャパシタ１７３の各一端は接地されている。インダクタ１７１およびキャパシタ１７２は、矩形の共振器におけるインダクタンス成分およびキャパシタンス成分に対応する。キャパシタ１７３は、この矩形の共振器の一部の幅を大きくすることによって生じたキャパシタンス成分に対応する。
【００９８】
ここで、インダクタ１７１のインダクタンスをＬ０とし、キャパシタ１７２のキャパシタンスをＣ０とし、キャパシタ１７３のキャパシタンスをＣａｄｄとする。また、図３７に示した回路からキャパシタ１７３を除いた回路の共振周波数をｆ０とし、図３７に示した回路の共振周波数をｆ１とする。共振周波数ｆ０，ｆ１は、それぞれ以下の式で表される。
【００９９】
ｆ０＝１／｛２π√（Ｌ０Ｃ０）｝
【０１００】
ｆ１＝１／［２π√｛Ｌ０（Ｃ０＋Ｃａｄｄ）｝］
【０１０１】
上記の２つの式から分かるように、矩形の共振器の一部の幅を大きくしてキャパシタンスＣａｄｄを発生させた共振器では、矩形の共振器に比べて共振周波数が低くなる。従って、共振周波数を変えないとすれば、矩形の共振器の一部の幅を大きくすることによって、共振器の物理的な長さを小さくすることができる。
【０１０２】
［共振器の形状の第４の例］
第４の例の共振器は、矩形の共振器に比べて、共振器において電界がゼロとなる部分の近傍部分におけるインダクタンス成分が大きくなる形状としたものである。具体的には、第４の例の共振器では、共振器において電界がゼロとなる部分の近傍部分に、スパイラル形状のインダクタを形成している。このような形状の共振器によれば、この共振器の占有領域の物理的な長さを、矩形の共振器の物理的な長さに比べて小さくすることができる。
【０１０３】
図３８は、第４の例の共振器を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。なお、図３８は、多層基板３０のうち、第４の例の共振器の近傍の部分のみを示している。図３８に示した多層基板３０は、下から順に積層された８つの誘電体層１８１ａ〜１８１ｈを有している。誘電体層１８１ｂの上面には、グランド用導体層１８２が形成されている。誘電体層１８１ｃの上面には、約３／４ターンの形状のインダクタ用導体層１８３が形成されている。誘電体層１８１ｄの上面には、約３／４ターンの形状のインダクタ用導体層１８４と、このインダクタ用導体層１８４の一端部に接続されたスルーホール１８５とが形成されている。誘電体層１８１ｅの上面には、グランド用導体層１８６と、スルーホール１８７とが形成されている。なお、スルーホール１８７は、グランド用導体層１８６には接触していない。誘電体層１８１ｆの上面には、キャパシタ用導体層１８８と、このキャパシタ用導体層１８８に接続されたスルーホール１８９とが形成されている。誘電体層１８１ｇの上面には、グランド用導体層１９０が形成されている。
【０１０４】
キャパシタ用導体層１８８の幅は、導体層１８３，１８４の幅よりも大きくなっている。導体層１８３の一端部は、図示しない端子電極を介してグランド用導体層１８２，１８６，１９０に接続されている。導体層１８３の一端部は、スルーホール１８５を介して、導体層１８４の一端部に接続されている。導体層１８４の他端部は、スルーホール１８７，１８９を介して、キャパシタ用導体層１８８に接続されている。導体層１８３，１８４，１８８は共振器を構成する。
【０１０５】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１または第２の実施の形態と同様である。
【０１０６】
［第４の実施の形態］
次に、図３９ないし図４１を参照して、本発明の第４の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタについて説明する。図３９に示したように、本実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタは、第１ないし第３の実施の形態におけるバンドパスフィルタ部４に含まれる少なくとも１つの両端開放の１／２波長共振器１９１の両端がキャパシタ１９２を介して接続されているものである。１／２波長共振器１９１は、平衡出力用１／２波長共振器４１Ａでもよいし、その他の両端開放の１／２波長共振器でもよい。
【０１０７】
図３９において、符号１９３で示した破線は、１／２波長共振器１９１の長手方向の中央位置およびキャパシタ１９２を構成する２枚の導体間の中央位置を示している。図３９に示した回路では、符号１９３で示した位置で電位がゼロになる。図３９に示した回路は、図４０に示した回路と等価である。図４０に示した回路は、１／４波長共振器１９１ａとキャパシタ１９２ａとを有している。１／４波長共振器１９１ａの短絡端は接地されている。１／４波長共振器１９１ａの開放端はキャパシタ１９２ａの一端に接続されている。キャパシタ１９２ａの他端は接地されている。キャパシタ１９２ａのキャパシタンスは、図３９に示したキャパシタ１９２のキャパシタンスの２倍である。
【０１０８】
従って、図３９に示した構成によれば、１／２波長共振器１９１の両端をそれぞれ別個のキャパシタを介して接地する場合に比べて、少ないキャパシタを用いて１／２波長共振器１９１の物理的な長さを小さくすることができる。
【０１０９】
図４１は、図３９に示した共振器１９１およびキャパシタ１９２を実現する多層基板３０の構成の一例を示す分解斜視図である。なお、図４１は、多層基板３０のうち、共振器１９１およびキャパシタ１９２の近傍の部分のみを示している。図４１に示した多層基板３０は、下から順に積層された９つの誘電体層２０１ａ〜２０１ｉを有している。誘電体層２０１ｂの上面には、グランド用導体層２０２が形成されている。誘電体層２０１ｃの上面には、一方向に長い導体層２０３が形成されている。誘電体層２０１ｄの上面には、キャパシタ用導体層２０４と、このキャパシタ用導体層２０４に接続されたスルーホール２０５とが形成されている。誘電体層２０１ｅの上面には、キャパシタ用導体層２０６と、このキャパシタ用導体層２０６に接続されたスルーホール２０７とが形成されている。誘電体層２０１ｆの上面には、キャパシタ用導体層２０８と、このキャパシタ用導体層２０８に接続されたスルーホール２０９とが形成されている。誘電体層２０１ｇの上面には、キャパシタ用導体層２１０と、このキャパシタ用導体層２１０に接続されたスルーホール２１１とが形成されている。誘電体層２０１ｈの上面には、グランド用導体層２１２が形成されている。
【０１１０】
キャパシタ用導体層２０４，２０６，２０８，２１０の幅は、導体層２０３の幅よりも大きくなっている。キャパシタ用導体層２０４，２０８は、スルーホール２０５，２０９を介して、導体層２０３の一方の端部の近傍に接続されている。また、キャパシタ用導体層２０６，２１０は、スルーホール２０７，２１１を介して、導体層２０３の他方の端部の近傍に接続されている。導体層２０３は、図３９における共振器１９１を構成し、キャパシタ用導体層２０４，２０６，２０８，２１０は、図３９におけるキャパシタ１９２を構成する。
【０１１１】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第１ないし第３の実施の形態と同様である。
【０１１２】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、バンドパスフィルタ部４を構成する共振器４０としては、実施の形態で挙げたもの以外にも種々の組み合わせが可能である。
【０１１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１ないし６のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタでは、複数の共振器を有するバンドパスフィルタ部は、共振器として、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器を含み、平衡出力端は、平衡出力用１／２波長共振器に直接接続されている。また、本発明の積層型バンドパスフィルタは、複数の共振器を集積するための多層基板を備えている。以上のことから、本発明によれば、平衡信号を出力でき、小型で、調整の容易な積層型バンドパスフィルタを実現することができる。
【０１１４】
また、請求項７ないし１６のいずれかに記載の積層型バンドパスフィルタでは、複数の共振器を有するバンドパスフィルタ部は、共振器として、両端開放の１／２波長共振器よりなる平衡出力用１／２波長共振器と、それぞれ１／４波長共振器よりなり、平衡出力用１／２波長共振器と平衡出力端との間に、一対の１／４波長共振器を１段として、１段以上設けられた平衡出力用１／４波長共振器とを含み、各平衡出力端は、最終段の一対の平衡出力用１／４波長共振器の各々に直接接続されている。また、本発明の積層型バンドパスフィルタは、複数の共振器を集積するための多層基板を備えている。以上のことから、本発明によれば、平衡信号を出力でき、小型で、調整の容易な積層型バンドパスフィルタを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタの基本構成を示す説明図である。
【図２】両端開放の１／２波長共振器を示す説明図である。
【図３】両端短絡の１／２波長共振器を示す説明図である。
【図４】１／４波長共振器を示す説明図である。
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタの作用を説明するための説明図である。
【図６】キャパシタを介して不平衡入力端を入力共振器に接続する方法を説明するための説明図である。
【図７】キャパシタを介さずに不平衡入力端を入力共振器に直接接続する方法を説明するための説明図である。
【図８】本発明の第１の実施の形態における第１の構成例の積層型バンドパスフィルタの回路図である。
【図９】図８に示した積層型バンドパスフィルタを実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図１０】図９に示した多層基板の外観の一例を示す斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態における第２の構成例の積層型バンドパスフィルタの回路図である。
【図１２】図１１に示した積層型バンドパスフィルタを実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態における第３の構成例の積層型バンドパスフィルタの回路図である。
【図１４】図１３に示した積層型バンドパスフィルタを実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態における第４の構成例の積層型バンドパスフィルタの回路図である。
【図１６】図１５に示した積層型バンドパスフィルタを実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図１７】図８に示した積層型バンドパスフィルタの減衰・挿入損失特性を示す特性図である。
【図１８】図８に示した積層型バンドパスフィルタの反射損失特性を示す特性図である。
【図１９】図８に示した積層型バンドパスフィルタの平衡出力端の出力信号の振幅差の周波数特性を示す特性図である。
【図２０】図８に示した積層型バンドパスフィルタの平衡出力端の出力信号の位相差の周波数特性を示す特性図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係る積層型バンドパスフィルタの基本構成を示す説明図である。
【図２２】共振器の結合方法としてのインターデジタル結合を説明するための説明図である。
【図２３】共振器の結合方法としてのコムライン結合を説明するための説明図である。
【図２４】平衡出力用１／４波長共振器と平衡出力用１／２波長共振器との結合方法を説明するための説明図である。
【図２５】平衡出力用１／４波長共振器と平衡出力用１／２波長共振器との結合方法を説明するための説明図である。
【図２６】平衡出力用１／４波長共振器と平衡出力用１／２波長共振器との結合方法を説明するための説明図である。
【図２７】平衡出力用１／４波長共振器と平衡出力用１／２波長共振器との結合方法を説明するための説明図である。
【図２８】平衡出力用１／４波長共振器と平衡出力用１／２波長共振器との結合方法を説明するための説明図である。
【図２９】隣り合う２つの段の平衡出力用１／４波長共振器の結合方法を説明するための説明図である。
【図３０】隣り合う２つの段の平衡出力用１／４波長共振器の結合方法を説明するための説明図である。
【図３１】本発明の第３の実施の形態における共振器の形状の第１の例を示す説明図である。
【図３２】図３１に示した共振器を実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図３３】本発明の第３の実施の形態における共振器の形状の第２の例を示す説明図である。
【図３４】図３３に示した共振器を実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図３５】本発明の第３の実施の形態における共振器の形状の第３の例を示す説明図である。
【図３６】図３５に示した共振器を実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図３７】第１ないし第３の例の共振器の等価回路を示す回路図である。
【図３８】本発明の第３の実施の形態における第４の例の共振器を実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【図３９】本発明の第４の実施の形態における両端開放の１／２波長共振器およびキャパシタからなる回路を示す回路図である。
【図４０】図３９に示した回路と等価な回路を示す回路図である。
【図４１】図３９に示した共振器およびキャパシタからなる回路を実現する多層基板の構成の一例を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
１…積層型バンドパスフィルタ、２…不平衡入力端、３Ａ，３Ｂ…平衡出力端、４…バンドパスフィルタ部、４０…共振器、４１Ａ…平衡出力用１／２波長共振器。
【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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【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１２】
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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２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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