(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、
前記積層体の第１の層間に一方端と他方端とが互い違いになるように横並びに配置された、それぞれ前記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とともに相互に電磁界結合する帯状の２ｎ＋１（ｎは自然数）個の共振電極と、
前記積層体の前記第１の層間とは異なる第２の層間に配置された、前記２ｎ＋１個の共振電極のうち入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、外部回路からの電気信号が入力される電気信号入力点を有する帯状の入力結合電極と、
前記積層体の前記第２の層間に配置された、前記２ｎ＋１個の共振電極のうち出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、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を有する帯状の出力結合電極と、
前記積層体の前記第２の層間を挟んで前記第１の層間と反対側に位置する第３の層間に配置された、前記入力結合電極に対向して電磁界結合するとともに前記入力結合電極を間に挟んで前記入力段の共振電極に対向して電磁界結合する帯状の入力側結合部、および前記出力結合電極に対向して電磁界結合するとともに前記出力結合電極を間に挟んで前記出力段の共振電極に対向して電磁界結合する帯状の出力側結合部、ならびに該出力側結合部および前記入力側結合部を接続する入出力接続部からなる入出力結合導体とを備えるバンドパスフィルタであって、
前記電気信号入力点は、前記入力結合電極の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に位置しており、
前記電気信号出力点は、前記出力結合電極の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に位置しており、
前記第１の層間に前記２ｎ＋１個の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、前記２ｎ＋１個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をさらに備えており、
前記積層体の前記第１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１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２ｎ＋１個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バンドパスフィルタ。
【請求項２】
前記積層体の前記第１の層間、前記第２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２ｎ＋１個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２の貫通導体によって前記入力結合電極の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に接続された補助入力結合電極と、
前記積層体の前記第１の層間、前記第２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２ｎ＋１個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３の貫通導体によって前記出力結合電極の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１に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項３】
前記入出力接続部は、前記入力側結合部の長さ方向の中央よりも前記入力結合電極の前記電気信号入力点から離れた側と、前記出力側結合部の長さ方向の中央よりも前記出力結合電極の前記電気信号出力点から離れた側とを接続す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】
前記入出力接続部は、前記入力側結合部の長さ方向の中央よりも前記入力結合電極の前記電気信号入力点に近い側と、前記出力側結合部の長さ方向の中央よりも前記出力結合電極の前記電気信号出力点に近い側とを接続す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５】
前記入出力結合導体において、前記入力側結合部は、長さ方向が前記入力結合電極および前記入力段の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して平行になるように配置され、前記出力側結合部は、長さ方向が前記出力結合電極および前記出力段の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して平行になるように配置され、前記入出力接続部は、平面視した際に長さ方向が前記２ｎ＋１個の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して直交するように配置されていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のバンドパスフィルタ。
【請求項６】
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を備えることを特徴とする無線通信モジュール。
【請求項７】
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】
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。
【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。）。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１および特許文献１にて提案され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。
【０００６】
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は基本的には3.1ＧＨｚ〜10.6ＧＨｚの周波数帯域を使用するが、国際電気通信連合無線通信部門では、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）とに分割した企画が立案されており、日本では当初Low Bandを使用する計画になっている。よって、これに使用されるフィルタには比帯域で40％程度の通過帯域幅と5.3ＧＨｚにおける減衰が同時に要求されるため、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。
【０００７】
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％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。
【０００８】
さらに、ＵＷＢのLow Band用のバンドパスフィルタにはＩＥＥＥ802.11.aで使用する5.3ＧＨｚおよびＵＷＢのHigh Bandで使用する６ＧＨｚ〜10.6ＧＨｚにおける減衰が要求されるため、特に通過帯域よりも高周波側において充分な減衰量が確保されていることが必要であった。
【０００９】
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、超広帯域で且つ適度な通過帯域幅および阻止域における充分な減衰量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を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
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、前記積層体の第１の層間に一方端と他方端とが互い違いになるように横並びに配置された、それぞれ前記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とともに相互に電磁界結合する帯状の２ｎ＋１（ｎは自然数）個の共振電極と、前記積層体の前記第１の層間とは異なる第２の層間に配置された、前記２ｎ＋１個の共振電極のうち入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、外部回路からの電気信号が入力される電気信号入力点を有する帯状の入力結合電極と、前記積層体の前記第２の層間に配置された、前記２ｎ＋１個の共振電極のうち出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、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を有する帯状の出力結合電極と、前記積層体の前記第２の層間を挟んで前記第１の層間と反対側に位置する第３の層間に配置された、前記入力結合電極に対向して電磁界結合するとともに前記入力結合電極を間に挟んで前記入力段の共振電極に対向して電磁界結合する帯状の入力側結合部、および前記出力結合電極に対向して電磁界結合するとともに前記出力結合電極を間に挟んで前記出力段の共振電極に対向して電磁界結合する帯状の出力側結合部、ならびに該出力側結合部および前記入力側結合部を接続する入出力接続部からなる入出力結合導体とを備えるバンドパスフィルタであって、前記入力結合電極は、前記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に位置しており、前記出力結合電極は、前記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に位置していることを特徴とするものである。
【００１１】
また、本発明のバンドパスフィルタは、上記構成において、前記入出力接続部は、前記入力側結合部の長さ方向の中央よりも前記入力結合電極の前記電気信号入力点から離れた側と、前記出力側結合部の長さ方向の中央よりも前記出力結合電極の前記電気信号出力点から離れた側とを接続することを特徴とするものである。
【００１２】
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、前記入出力接続部は、前記入力側結合部の長さ方向の中央よりも前記入力結合電極の前記電気信号入力点に近い側と、前記出力側結合部の長さ方向の中央よりも前記出力結合電極の前記電気信号出力点に近い側とを接続することを特徴とするものである。
【００１３】
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、前記入出力結合導体において、前記入力側結合部は、長さ方向が前記入力結合電極および前記入力段の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して平行になるように配置され、前記出力側結合部は、長さ方向が前記出力結合電極および前記出力段の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して平行になるように配置され、前記入出力接続部は、平面視した際に長さ方向が前記２ｎ＋１個の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して直交するように配置されていることを特徴とするものである。
【００１４】
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、前記第１の層間に前記２ｎ＋１個の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、前記２ｎ＋１個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を備えることを特徴とするものである。
【００１５】
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、前記積層体の前記第１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１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２ｎ＋１個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。
【００１６】
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、前記積層体の前記第１の層間、前記第２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２ｎ＋１個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２の貫通導体によって前記入力結合電極の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に接続された補助入力結合電極と、前記積層体の前記第１の層間、前記第２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２ｎ＋１個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３の貫通導体によって前記出力結合電極の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。
【００１７】
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。
【００１８】
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】
【００１９】
本発明のバンドパスフィルタは、積層体の第１の層間に一方端と他方端とが互い違いにな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とともに相互に電磁界結合する帯状の２ｎ＋１（ｎは自然数）個の共振電極を備えている。それぞれの共振電極の一方端と他方端とが互い違いになるように配置されていることから、共振電極同士が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％程度という非常に広い通過帯域幅を得るのに適度なものとしている。
【００２０】
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、積層体の第１の層間とは異なる第２の層間に配置されて、入力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、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に位置しており、出力結合電極は、積層体の第１の層間とは異なる第２の層間に配置されて、出力段の共振電極の長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、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に位置している。この構成により、入力結合電極と入力段の共振電極とは、誘電体層を介してブロードサイド結合により強く電磁界結合するとともに、インターデジタル型に結合するために、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さらに強く電磁界結合する。同様に、出力結合電極と出力段の共振電極とは、誘電体層を介してブロードサイド結合により強く電磁界結合するとともに、インターデジタル型に結合するために、磁界による結合と電界による結合とが加算されてさらに強く電磁界結合する。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。
【００２１】
また、本発明のバンドパスフィルタは、積層体の第２の層間を挟んで第１の層間と反対側に位置する第３の層間に配置された、入力結合電極を間に挟んで入力段の共振電極に対向して電磁界結合する帯状の入力側結合部、および出力結合電極を間に挟んで出力段の共振電極に対向して電磁界結合する帯状の出力側結合部、ならびに出力側結合部および入力側結合部を接続する入出力接続部からなる入出力結合導体を備えている。この構成により、入出力結合導体の入力側結合部と入力段の共振電極とが主に磁界によって電磁界結合し、入出力結合導体の出力側結合部と出力段の共振電極とが主に磁界によって電磁界結合するので、入力段の共振電極と出力段の共振電極との間に入出力結合導体を介して主に磁界による電磁界結合が生じる。一方、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、全体としては主に電界による電磁界結合になっている。このため、入力段の共振電極と出力段の共振電極との間で、入出力結合導体を介した主に磁界による電磁界結合により伝達された信号と、隣り合う共振電極同士の主に電界による電磁界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。この現象を通過帯域近傍の高周波側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、通過帯域の高周波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。
【００２２】
さらに、本発明のバンドパスフィルタは、積層体の第２の層間を挟んで第１の層間と反対側に位置する第３の層間に配置された、入力結合電極に対向して電磁界結合する帯状の入力側結合部、および出力結合電極に対向して電磁界結合する帯状の出力側結合部、ならびに出力側結合部および入力側結合部を接続する入出力接続部からなる入出力結合導体を備えている。この構成により、入出力結合導体の入力側結合部と入力結合電極とが主に電界によって電磁界結合し、入出力結合導体の出力側結合部と出力結合電極とが主に電界によって電磁界結合するので、入力結合電極と出力結合電極との間に入出力結合導体を介して主に電界による電磁界結合が生じる。一方、先に述べたように、入力段の共振電極と出力段の共振電極との間には入出力結合導体を介した主に磁界による電磁界結合が存在し、入力段の共振電極と入力結合電極と、および出力段の共振電極と出力結合電極とはそれぞれ電磁界結合しているため、入力結合電極と出力結合電極との間には、入力結合電極から入力段の共振電極，入出力結合導体および出力段の共振電極を介して出力結合電極に至る主に磁界による電磁界結合が存在している。このため、入力結合電極と出力結合電極との間で、入出力結合導体を介した主に電界による電磁界結合により伝達された信号と、入力結合電極から入力段の共振電極，入出力結合導体および出力段の共振電極を介して出力結合電極に至る主に磁界による電磁界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。この現象を通過帯域よりも低周波側と高周波側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、通過帯域よりも低周波側と高周波側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。
【００２３】
このため、本発明のバンドパスフィルタによれば、通過特性において通過帯域よりも低周波側に１個と通過帯域よりも高周波側に２個の減衰極を有する、通過帯域外の減衰特性が優れたバンドパスフィルタを得ることができる。
【００２４】
なお、通過特性において通過帯域よりも低周波側に１個と通過帯域よりも高周波側に２個の減衰極を形成するためには、共振電極の数は２ｎ＋１（ｎは自然数）個、すなわち３以上の奇数個であることが必要である。共振電極の数が偶数個の場合には、入力段の共振電極と出力段の共振電極との間に入出力結合導体によって充分な強さを備えた主に磁界による電磁界結合を生じさせることが困難であるため、通過特性において通過帯域よりも低周波側に１個と通過帯域よりも高周波側に２個の減衰極を形成することはできない。なお、共振電極の数については、多くなりすぎると通過帯域における損失が増加するとともにバンドパスフィルタが大型化するので、実用上は10個程度以下とされる場合が多い。
【００２５】
また、本発明のバンドパスフィルタによれば、入出力結合導体の入出力接続部が、入力側結合部の長さ方向の中央よりも入力結合電極の電気信号入力点から離れた側と、出力側結合部の長さ方向の中央よりも出力結合電極の電気信号出力点から離れた側とを接続するときには、入力側結合部と入力結合電極とがインターデジタル型に結合し、出力側結合部と出力結合電極とがインターデジタル型に結合することになるため、入出力結合導体と入力結合電極および出力結合電極とがインターデジタルに強く電磁界結合する。さらに、入力側結合部と入力段の共振電極とがコムライン型に結合し、出力側結合部と出力段の共振電極とがコムライン型に結合することになるため、入出力結合導体と入力段の共振電極および出力段の共振電極とがコムライン型に比較的に弱く電磁界結合するので、通過帯域近傍の高周波側に発生する減衰極の周波数が高くなるので、通過帯域よりも高周波側において通過帯域から離れた周波数領域における減衰量を大きくすることができる。
【００２６】
さらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、入出力結合導体の入出力接続部が、入力側結合部の長さ方向の中央よりも入力結合電極の電気信号入力点に近い側と、出力側結合部の長さ方向の中央よりも出力結合電極の電気信号出力点に近い側とを接続するときには、入力側結合部と入力結合電極とがコムライン型に結合し、出力側結合部と出力結合電極とがコムライン型に結合することになるため、入出力結合導体と入力結合電極および出力結合電極とがコムライン型に比較的に弱く電磁界結合する。さらに、入力側結合部と入力段の共振電極とがインターデジタル型に結合し、出力側結合部と出力段の共振電極とがインターデジタル型に結合することになるため、入出力結合導体と入力段の共振電極および出力段の共振電極とがインターデジタル型に強く電磁界結合するので、通過帯域近傍の高周波側に発生する減衰極の周波数が低くなるので、通過帯域よりも高周波側において通過帯域に近い周波数領域の減衰量を大きくすることができる。
【００２７】
またさらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、入出力結合導体において、入力側結合部は、長さ方向が入力結合電極および入力段の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して平行になるように配置され、出力側結合部は、長さ方向が出力結合電極および出力段の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して平行になるように配置され、入出力接続部は、平面視した際に長さ方向が２ｎ＋１個の共振電極のそれぞれの長さ方向に対して直交するように配置されているときには、入力側結合部と入力結合電極および入力段の共振電極との電磁界結合が強くなり、出力側結合部と出力結合電極および出力段の共振電極との電磁界結合が強くなり、入出力接続部と２ｎ＋１個の共振電極のそれぞれとの電磁界結合が弱くなるので、入出力結合導体を介した入力結合電極と出力結合電極との電磁界結合および入力段の共振電極と出力段の共振電極との電磁界結合をそれぞれ強くすることができるとともに、入出力結合導体と２ｎ＋１個の共振電極のそれぞれとの不要な電磁界結合による電気特性の悪化を防止することができる。
【００２８】
さらにまた、本発明のバンドパスフィルタによれば、第１の層間に２ｎ＋１個の共振電極の周囲を取り囲む環状に形成され、２ｎ＋１個の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を備えるときには、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。
【００２９】
またさらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、積層体の第１の層間とは異なる層間に環状アース電極に対向する領域と共振電極に対向する領域とを有するように配置され、共振電極に対向する領域が共振電極との間に位置する誘電体層を貫通する第１の貫通導体によって共振電極の他方端側に接続された補助共振電極が、２ｎ＋１個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。
【００３０】
さらにまた、本発明のバンドパスフィルタによれば、積層体の第１の層間、第２の層間および補助共振電極が配置された層間とは異なる層間に、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。
【００３１】
またさらに、本発明のバンドパスフィルタによれば、補助入力結合電極が第２の貫通導体によって入力結合電極の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に接続され、同様に、補助出力結合電極が第３の貫通導体によって出力結合電極の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に接続されるときには、外部回路からの電気信号が補助入力結合電極を介して入力結合電極に入力され、電気信号が出力結合電極から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。
【００３２】
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】
【００３３】
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。
【００３４】
（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実施の形態の一例を模式的に示す外観斜視図である。図２は図１に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。図３は図１に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。図４は図１のＸ−Ｘ’線断面図である。
【００３５】
本例のバンドパスフィルタは、図１〜図４に示すように、複数の誘電体層11が積層されてなる積層体10と、積層体10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21と、積層体10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22と、積層体10の第１の層間に一方端と他方端とが互い違いにな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とともに相互に電磁界結合する帯状の３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃと、同じく積層体10の第１の層間に３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの周囲を取り囲む環状に形成され、３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ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23と、積層体10の第１の層間とは異なる第２の層間に配置された、３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃのうち入力段の共振電極30ａの長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、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を有する帯状の入力結合電極40ａと、３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃのうち出力段の共振電極30ｂの長さ方向の半分以上に渡る領域と対向して電磁界結合するとともに、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45ｂを有する帯状の出力結合電極40ｂと、積層体10の第２の層間を挟んで第１の層間と反対側に位置する第３の層間に配置された、入力結合電極40ａを間に挟んで入力段の共振電極30ａに対向して電磁界結合する帯状の入力側結合部71ａ、および出力結合電極40ｂを間に挟んで出力段の共振電極30ｂに対向して電磁界結合する帯状の出力側結合部71ｂ、ならびに出力側結合部71ｂおよび入力側結合部71ａを接続する入出力接続部71ｃからなる入出力結合導体71とを備えるバンドパスフィルタであって、入力結合電極40ａは、その電気信号入力点45ａが入力段の共振電極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の他方端に近い側に位置しており、出力結合電極40ｂは、その電気信号出力点45ｂが出力段の共振電極30ｂ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30ｂの他方端に近い側に位置している。
【００３６】
また、本例のバンドパスフィルタは、積層体10の上面に第２のアース電極22と隔離して入力端子電極60ａおよび出力端子電極60ｂが配置されている。そして、入力端子電極60ａは誘電体層11を貫通する第４の貫通導体53ａによって、入力結合電極40ａの電気信号入力点45ａに接続されており、出力端子電極60ｂは、誘電体層11を貫通する第５の貫通導体53ｂを介して出力結合電極40ｂの電気信号出力点45ｂに接続されている。
【００３７】
このような構成を備える本例のバンドパスフィルタにおいては、入力端子電極60ａおよび第４の貫通導体53ａを介して入力結合電極40ａの電気信号入力点45ａに外部回路からの電気信号が入力されて、入力結合電極40ａと電磁界結合する入力段の共振電極30ａが励振される。そして、相互に電磁界結合する３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃを介して、出力段の共振電極30ｂと電磁界結合する出力結合電極40ｂの電気信号出力点45ｂから第５の貫通導体53ｂおよび出力端子電極60ｂを介して外部回路へ電気信号が出力される。このとき、３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃが共振する周波数の信号が選択的に通過するため、特定周波数の信号を通過させるバンドパスフィルタとして機能する。
【００３８】
第１のアース電極21は積層体10の下面の全面に配置されており、第２のアース電極22は積層体10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と共にストリップライン共振器を構成している。
【００３９】
帯状の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ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。それぞれの電気長はバンドパスフィルタの中心周波数における波長の１／４程度に設定される。
【００４０】
また、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃは、積層体10の第１の層間に横並びに配置されて相互にエッジ結合している。共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ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。
【００４１】
なお、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ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、今度は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。
【００４２】
環状アース電極23は、積層体10の第１の層間に共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ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の存在によって、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の一方端を容易にアース電極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の周囲を環状に取り囲むことによって、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ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。
【００４３】
帯状の入力結合電極40ａは、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃが配置された第１の層間とは異なる第２の層間に、その全体が入力段の共振電極30ａと対向して電磁界結合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は入力端子電極60ａと第４の貫通導体53ａによって接続されており、入力結合電極40ａと第４の貫通導体53ａとの接続点が入力結合電極40ａの電気信号入力点45ａとなる。この電気信号入力点45ａは入力結合電極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。
【００４４】
同様に、帯状の出力結合電極40ｂは、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃが配置された第１の層間とは異なる第２の層間に、その全体が出力段の共振電極30ｂと対向して電磁界結合するように配置されており、出力段の共振電極30ｂ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、出力結合電極40ｂと出力段の共振電極30ｂ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、帯状の出力結合電極40ｂは出力端子電極60ｂと第５の貫通導体53ｂによって接続されており、出力結合電極40ｂと第５の貫通導体53ｂとの接続点が出力結合電極40ｂの電気信号出力点45ｂになる。この電気信号出力点45ｂは出力結合電極40ｂの出力段の共振電極30ｂ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30ｂ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、出力結合電極40ｂの電気信号出力点45ｂから第５の貫通導体53ｂおよび出力端子電極60ｂを介して外部回路へ向けて電気信号が出力される。これによって、出力結合電極40ｂと出力段の共振電極30ｂ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、出力結合電極40ｂは、その全体に渡って出力段の共振電極30ｂ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、出力段の共振電極30ｂと非常に強く結合している。
【００４５】
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30ｂ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。
【００４６】
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30ｂ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30ｂ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、0.01〜0.5ｍｍ程度に設定される。
【００４７】
このようにして、本例のバンドパスフィルタによれば、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、且つ通過帯域よりも高周波側において充分な減衰量が確保された、高性能でＵＷＢ用フィルタとして好適に使用可能なバンドパスフィルタを得ることができる。
【００４８】
また、本例のバンドパスフィルタは、積層体10の第２の層間を挟んで第１の層間と反対側に位置する第３の層間に配置された、入力結合電極40ａを間に挟んで入力段の共振電極30ａに対向して電磁界結合する帯状の入力側結合部71ａ、および出力結合電極40ｂを間に挟んで出力段の共振電極30ｂに対向して電磁界結合する帯状の出力側結合部71ｂ、ならびに出力側結合部71ｂおよび入力側結合部71ａを接続する入出力接続部71ｃからなる入出力結合導体71を備えている。この構成により、入出力結合導体71の入力側結合部71ａと入力段の共振電極30ａとが主に磁界によって電磁界結合し、入出力結合導体71の出力側結合部71ｂと出力段の共振電極30ｂとが主に磁界によって電磁界結合するので、入力段の共振電極30ａと出力段の共振電極30ｂとの間に入出力結合導体71を介して主に磁界による電磁界結合が生じる。一方、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、全体としては主に電界による電磁界結合になっている。このため、入力段の共振電極30ａと出力段の共振電極30ｂとの間で、入出力結合導体71を介した主に磁界による電磁界結合により伝達された信号と、隣り合う共振電極同士の主に電界による電磁界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。この現象を通過帯域近傍の高周波側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、通過帯域の高周波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。
【００４９】
さらに、本例のバンドパスフィルタは、積層体10の第２の層間を挟んで第１の層間と反対側に位置する第３の層間に配置された、入力結合電極40ａに対向して電磁界結合する帯状の入力側結合部71ａ、および出力結合電極40ｂに対向して電磁界結合する帯状の出力側結合部71ｂ、ならびに出力側結合部71ｂおよび入力側結合部71ａを接続する入出力接続部71ｃからなる入出力結合導体71を備えている。この構成により、入出力結合導体71の入力側結合部71ａと入力結合電極40ａとが主に電界によって電磁界結合し、入出力結合導体71の出力側結合部71ｂと出力結合電極40ｂとが主に電界によって電磁界結合するので、入力結合電極40ａと出力結合電極40ｂとの間に入出力結合導体71を介して主に電界による電磁界結合が生じる。一方、先に述べたように、入力段の共振電極30ａと出力段の共振電極30ｂとの間には入出力結合導体71を介した主に磁界による電磁界結合が存在し、入力段の共振電極30ａと入力結合電極40ａと、および出力段の共振電極30ｂと出力結合電極40ｂとはそれぞれ電磁界結合しているため、入力結合電極40ａと出力結合電極40ｂとの間には、入力結合電極40ａから入力段の共振電極30ａ，入出力結合導体71および出力段の共振電極30ｂを介して出力結合電極40ｂに至る主に磁界による電磁界結合が存在している。このため、入力結合電極40ａと出力結合電極40ｂとの間で、入出力結合導体71を介した主に電界による電磁界結合により伝達された信号と、入力結合電極40ａから入力段の共振電極30ａ，入出力結合導体71および出力段の共振電極30ｂを介して出力結合電極40ｂに至る主に磁界による電磁界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。この現象を通過帯域よりも低周波側と高周波側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、通過帯域よりも低周波側と高周波側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。
【００５０】
このため、本例のバンドパスフィルタによれば、通過特性において通過帯域よりも低周波側に１個と通過帯域よりも高周波側に２個の減衰極を有する、通過帯域外の減衰特性が優れたバンドパスフィルタを得ることができる。
【００５１】
また、本例のバンドパスフィルタによれば、入出力結合導体71の入出力接続部71ｃが、入力側結合部71ａの長さ方向の中央よりも入力結合電極40ａの電気信号入力点から離れた側と、出力側結合部71ｂの長さ方向の中央よりも出力結合電極40ｂの電気信号出力点から離れた側とを接続している。これにより、入力側結合部71ａと入力結合電極40ａとがインターデジタル型に結合し、出力側結合部71ｂと出力結合電極40ｂとがインターデジタル型に結合することになるため、入出力結合導体71と入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂとがインターデジタルに強く電磁界結合する。さらに、入力側結合部71ａと入力段の共振電極30ａとがコムライン型に結合し、出力側結合部71ｂと出力段の共振電極30ｂとがコムライン型に結合することになるため、入出力結合導体71と入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｂとがコムライン型に比較的に弱く電磁界結合するので、通過帯域近傍の高周波側に発生する減衰極の周波数が高くなるので、通過帯域よりも高周波側において通過帯域から離れた周波数領域における減衰量を大きくすることができる。
【００５２】
なお、入出力結合導体71において、入力側結合部71ａおよび出力側結合部71ｂの幅は、例えば、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂと同程度以下に設定され、入出力接続部71ｃの幅はさらに狭く設定される。入力側結合部71ａおよび出力側結合部71ｂの長さは、入力結合電極40ａ，出力結合電極40ｂ，入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｂとの間に形成したい電磁界結合の大きさによって適宜設定する。また、入出力結合導体71と入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂ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。
【００５３】
（実施の形態の第２の例）
図５は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。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。
【００５４】
本例のバンドパスフィルタは、出力結合導体71の入出力接続部71ｃが、入力側結合部71ａの長さ方向の中央よりも入力結合電極40ａの電気信号入力点に近い側と、出力側結合部71ｂの長さ方向の中央よりも出力結合電極40ｂの電気信号出力点に近い側とを接続している。
【００５５】
本例のバンドパスフィルタによれば、入出力結合導体71の入出力接続部71ｃが、入力側結合部71ａの長さ方向の中央よりも入力結合電極40ａの電気信号入力点に近い側と、出力側結合部71ｂの長さ方向の中央よりも出力結合電極40ｂの電気信号出力点に近い側とを接続することから、入力側結合部71ａと入力結合電極40ａとがコムライン型に結合し、出力側結合部71ｂと出力結合電極40ｂとがコムライン型に結合することになるため、入出力結合導体71と入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂとがコムライン型に比較的に弱く電磁界結合する。さらに、入力側結合部71ａと入力段の共振電極30ａとがインターデジタル型に結合し、出力側結合部71ｂと出力段の共振電極30ｂとがインターデジタル型に結合することになるため、入出力結合導体71と入力段の共振電極30ａおよび出力段の共振電極30ｂとがインターデジタル型に強く電磁界結合するので、通過帯域近傍の高周波側に発生する減衰極の周波数が低くなるので、通過帯域よりも高周波側において通過帯域に近い周波数領域の減衰量を大きくすることができる。
【００５６】
（実施の形態の第３の例）
図６は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。なお、本例においては前述した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。
【００５７】
本例のバンドパスフィルタは、積層体10の第１の層間に一方端と他方端とが互い違いにな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とともに相互に電磁界結合する帯状の５個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃ，30ｄ，30ｅを備えている。このような本例のバンドパスフィルタにおいても、前述した例のバンドパスフィルタと同様に、広帯域かつ低損失な通過帯域と、通過帯域よりも低周波側に１個と通過帯域よりも高周波側に２個の減衰極を有して広い周波数範囲で充分な減衰量が確保された減衰域とを備えた優れた通過特性を得ることができる。
【００５８】
（実施の形態の第４の例）
図７は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外観斜視図である。図８は図７に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。図９は図７に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。図10は図７のＹ−Ｙ’線断面図である。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。
【００５９】
本例のバンドパスフィルタは、積層体10の第１の層間とは異なる第２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に対向する領域とを有するように配置され、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃに対向する領域が共振電極30ａ，30ｂ，30ｃとの間に位置する誘電体層11を貫通する第１の貫通導体51ａ，51ｂ，51ｃによって共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの他方端側に接続された補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃが、３個の共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの各々に対応して配置されている。
【００６０】
また、本例のバンドパスフィルタは、積層体10の第１の層間、第２の層間および補助共振電極が配置された層間とは異なる第３の層間に、複数の補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃのうち入力段の共振電極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２の貫通導体52ａによって入力結合電極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接続された補助入力結合電極41ａと、積層体10の第１の層間、第２の層間および補助共振電極が配置された層間とは異なる第３の層間に、複数の補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃのうち出力段の共振電極30ｂに接続された補助共振電極31ｂ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３の貫通導体52ｂによって出力結合電極40ｂの出力段の共振電極30ｂ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30ｂの他方端に近い側の端部に接続された補助出力結合電極41ｂとを備えている。
【００６１】
補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃは、積層体10の第２の層間に、それぞれ共振電極30ａ，30ｂ，30ｃに対向する領域と環状アース電極23に対向する領域とを有するように配置され、共振電極30ａ，30ｂ，30ｃに対向する領域が共振電極30ａ，30ｂ，30ｃとの間に位置する誘電体層11を貫通する第１の貫通導体51ａ，51ｂ，51ｃによって共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの他方端側に接続されている。環状アース電極23に対向する領域において環状アース電極23との間に静電容量が発生し、これによって共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの長さを短縮することができるため、より小型のバンドパスフィルタを得ることができる。
【００６２】
また、補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃはそれぞれ共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの他方端部分に接続されて、そこから共振電極30ａ，30ｂ，30ｃの一方端と反対側に向かって延出されていることから、後に詳しく述べるように、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30ｂおよびそれに接続された補助共振電極31ｂ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ことを可能にしている。
【００６３】
補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃと環状アース電極23との対向部の面積は、必要な大きさと得られる静電容量との兼ね合いから、例えば、0.01〜３ｍｍ２程度に設定される。補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃと環状アース電極23との対向部の間隔は小さい方が大きな静電容量を生じさせることができる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。
【００６４】
補助入力結合電極41ａは帯状であり、積層体10の第１の層間、第２の層間および補助共振電極が配置された層間とは異なる第３の層間に、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２の貫通導体52ａ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、入力結合電極40ａに接続された補助入力結合電極41ａと、入力段の共振電極30ａに接続された補助共振電極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。
【００６５】
さらに、補助入力結合電極41ａの長さ方向における第２の貫通導体52ａに接続された側と反対側の端部が第７の貫通導体55ａによって積層体10の上面に配置された入力端子電極60ａに接続されていることから、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、全体的にインターデジタル型に結合することになるので、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となる。よって、補助入力結合電極41ａの長さ方向において、入力結合電極40ａに接続される側と同じ側で入力端子電極60ａに接続される場合と比較して、より強い結合を実現することができる。なお、本例のバンドパスフィルタにおいては、外部回路からの電気信号は入力端子電極60ａ，第７の貫通導体55ａ，補助入力結合電極41ａおよび第２の貫通導体52ａを介して入力結合電極40ａに入力されるため、入力結合電極40ａと第２の貫通導体52ａとの接続点が入力結合電極40ａの電気信号入力点45ａになっている。
【００６６】
補助出力結合電極41ｂは帯状であり、積層体10の第１の層間、第２の層間および補助共振電極が配置された層間とは異なる第３の層間に、出力段の共振電極30ｂに接続された補助共振電極31ｂ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３の貫通導体52ｂ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、出力結合電極40ｂに接続された補助出力結合電極41ｂと、出力段の共振電極30ｂに接続された補助共振電極31ｂ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30ｂ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。
【００６７】
さらに、補助出力結合電極41ｂの長さ方向における第３の貫通導体52ｂに接続された側と反対側の端部が第８の貫通導体55ｂによって積層体10の上面に配置された出力端子電極60ｂに接続されていることから、出力段の共振電極30ｂおよびそれに接続された補助共振電極31ｂ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、全体的にインターデジタル型に結合することになるので、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となる。よって、補助出力結合電極41ｂの長さ方向において、出力結合電極40ｂに接続される側と同じ側で出力端子電極60ｂに接続される場合と比較して、より強い結合を実現することができる。なお、本例のバンドパスフィルタにおいては、出力結合電極40ｂから第３の貫通導体52ｂ，補助出力結合電極41ｂ，第８の貫通導体55ｂおよび出力端子電極60ｂを介して外部回路へ電気信号が出力されるので、出力結合電極40ｂと第３の貫通導体52ｂとの接続点が出力結合電極40ｂの電気信号出力点45ｂになっている。
【００６８】
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30ｂおよびそれに接続された補助共振電極31ｂ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。
【００６９】
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，31ｂ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，31ｂ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。
【００７０】
本例のバンドパスフィルタによれば、前述した実施の形態の例のバンドパスフィルタと比較して、より小型で広帯域化が可能なバンドパスフィルタを得ることができる。
【００７１】
（実施の形態の第５の例）
図11は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外観斜視図である。図12は図11に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。図13は図11に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。図14は図11のＺ−Ｚ’線断面図である。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。
【００７２】
本例のバンドパスフィルタは、積層体10の第１の層間，第２の層間，第３の層間および補助共振電極31ａ，31ｂ，31ｃが配置された層間とは異なる層間Ａに、一方端が第９の貫通導体56ａ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10の貫通導体56ｂを介して出力段の共振電極30ｂ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に対向して電磁界結合する入力共振電極側結合部73ａ、出力段の共振電極30ｂに対向して電磁界結合する出力共振電極側結合部73ｂ、および入力共振電極側結合部73ａと出力共振電極側結合部73ｂとを接続する入出力共振電極接続部73ｃを有する入出力共振電極結合導体73を備えている。
【００７３】
本例のバンドパスフィルタによれば、入力段の共振電極30ａと出力段の共振電極30ｂとの間に入出力共振電極結合導体73を介する主に磁界による電磁界結合が生じるので、入力段の共振電極30ａと出力段の共振電極30ｂとの間の主に磁界による電磁界結合をさらに強めることができる。これにより、通過特性において、通過帯域よりも高周波側に生じる２つの減衰極の周波数をさらに低くすることができる。
【００７４】
（実施の形態の第６の例）
図15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。
【００７５】
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。
【００７６】
ＲＦ部82には前述の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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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等の誘電体セラミック材料と、Ｂ２Ｏ３，ＳｉＯ２，Ａｌ２Ｏ３，ＺｎＯ等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0.01〜0.1ｍｍ程度に設定される。
【００８１】
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0.001〜0.2ｍｍに設定される。
【００８２】
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することができる。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。
【００８３】
（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。
【００８４】
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は必ずしも必要なく、モジュール基板内の外部回路からの配線導体が、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂに直接接続するようにしても構わない。この場合は、入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂと配線導体との接続点が、入力結合電極40ａの電気信号入力点45ａおよび出力結合電極40ｂの電気信号出力点45ｂとなる。
【００８５】
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が、積層体10の同じ第２の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とが、積層体10の異なる層間に配置されるようにしても構わない。
【００８６】
さらに、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10の同じ層間Ｃに配置された例を示したが、補助入力結合電極41ａと補助出力結合電極41ｂとが積層体10の異なる層間に配置されるようにしても構わない。
【００８７】
またさらに、前述した実施の形態の例においては、積層体10の下面に第１のアース電極21を配置し、積層体10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。
【００８８】
さらにまた、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】
【００８９】
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。
【００９０】
図１〜図４に示した構造１を有する実施の形態の第１の例のバンドパスフィルタおよび図５に示した構造２を有する実施の形態の第２の例のバンドパスフィルタ、そして、比較例として、実施の形態の第１の例のバンドパスフィルタから入出力結合導体71を取り除いた構造３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シミュレーションによって算出した。算出条件は、誘電体層11の比誘電率を9.2とした。共振電極30ａ，30ｂ，30ｃは幅0.4ｍｍ，長さ5.75ｍｍとし、隣り合う共振電極同士の間隔は0.19ｍｍ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及び出力結合電極40ｂは幅0.3ｍｍ，長さ5.45ｍｍとした。構造１および構造２において、入出力結合導体71の入力側結合部71ａおよび出力側結合部71ｂは、幅0.2ｍｍ，長さ0.7ｍｍとした。バンドパスフィルタ全体の厚みを0.60ｍｍとし、厚み方向の中央に第１の層間が位置するようにした。第１の層間と第２の層間との間の間隔は0.05ｍｍ、第２の層間と第３の層間との間の間隔は0.16ｍｍとした。
【００９１】
図16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，縦軸は通過特性（Ｓ21）を表している。図16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、比帯域で40％程度の非常に広い通過帯域の全体において低損失な特性が構造１〜構造３の全てのバンドパスフィルタにおいて得られている。また、比較例の構造３のバンドパスフィルタでは通過帯域よりも高周波側の6.3ＧＨｚと8.8ＧＨｚに合計２個の減衰極が形成されているものの減衰量は小さく、通過帯域よりも低周波側には減衰極が存在しないことがわかる。なお、6.3ＧＨｚの減衰極は入力段の共振電極30ａと出力段の共振電極30ｂとが近接配置されたことによって両者が自然に弱く誘導結合したことにより発生したものであるため確実に得られるものではなく、8.8ＧＨｚの減衰極は入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂのそれぞれが１／２波長共振することにより発生したものと考えられる。これに対して、本発明の構造１および構造２のバンドパスフィルタでは、通過帯域よりも低周波側に１個と、通過帯域よりも高周波側には入力結合電極40ａおよび出力結合電極40ｂの１／２波長共振による8.8ＧＨｚの減衰極を含めて３個の合計４個の減衰極が形成されており、阻止域における減衰量を大きくすることができている。さらに、構造１のバンドパスフィルタでは、通過帯域よりも高周波側において、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8.8ＧＨｚの減衰極を除いた7.2ＧＨｚと8.3ＧＨｚの２つの減衰極の間隔が小さくなって、その間の周波数領域における減衰量を大きくすることができている。また、構造２のバンドパスフィルタでは、通過帯域よりも高周波側において、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8.8ＧＨｚの減衰極を除いた6.9ＧＨｚと9.1ＧＨｚの２つの減衰極の間隔が大きくなって、広い周波数範囲において減衰量を大きくすることができている。これらの結果により、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る優れた通過特性と阻止域における充分な減衰量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】
【００９２】
【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外観斜視図である。
【図２】図１に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。
【図３】図１に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。
【図４】図１のＸ−Ｘ’線断面図である。
【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７】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外観斜視図である。
【図８】図７に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。
【図９】図７に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。
【図１０】図７のＹ−Ｙ’線断面図である。
【図１１】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外観斜視図である。
【図１２】図１１に示すバンドパスフィルタの模式的な分解斜視図である。
【図１３】図１１に示すバンドパスフィルタの上下面および層間を模式的に示す平面図である。
【図１４】図１１のＺ−Ｚ’線断面図である。
【図１５】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示すブロック図である。
【図１６】本発明および比較例のバンドパスフィルタの電気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】
【００９３】
10：積層体
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
30ａ，30ｂ，30ｃ：共振電極
31ａ，31ｂ，31ｃ：補助共振電極
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
51ａ，51ｂ，51ｃ：第１の貫通導体
52ａ：第２の貫通導体
52ｂ：第３の貫通導体
71：入出力結合導体
71ａ：入力側結合部
71ｂ：出力側結合部
71ｃ：入出力接続部
80：無線通信モジュール
85：無線通信機器
【図１】
0005153246.tif 000002
【図２】
0005153246.tif 000003
【図３】
0005153246.tif 000004
【図４】
0005153246.tif 000005
【図５】
0005153246.tif 000006
【図６】
0005153246.tif 000007
【図７】
0005153246.tif 000008
【図８】
0005153246.tif 000009
【図９】
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【図１０】
0005153246.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0005153246.tif 000013
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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