(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第１の共振器と、
前記第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、
前記第１の共振器における各一対の１／４波長共振器の前記短絡端同士を導通する接続導体と、
前記接続導体に接続された直流電圧印加端子と、
前記第１の共振器に対して上層または下層の少なくとも一方に配置され、前記第１の共振器の電磁波の外部への伝搬を防止するシールド電極と、
一端が開放端とされ、他端が少なくとも共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、前記第１の共振器に電磁結合された第２の共振器と、
前記第２の共振器に接続された不平衡端子と、
前記第２の共振器における前記他の各一対の１／４波長共振器の前記短絡端同士を導通する他の接続導体と、
前記他の接続導体に接続された基準電圧印加端子と、
前記第２の共振器に対して上層または下層の少なくとも一方に配置され、前記第２の共振器の電磁波の外部への伝搬を防止する他のシールド電極と
を備え、
前記シールド電極が前記接続導体の機能を兼ねており、前記シールド電極を介して前記第１の共振器における前記各一対の１／４波長共振器の前記短絡端同士が導通され、
前記他のシールド電極が前記他の接続導体の機能を兼ねており、前記他のシールド電極を介して前記第２の共振器における前記他の各一対の１／４波長共振器の前記短絡端同士が導通されている
ことを特徴とするフィルタ。
【請求項２】
前記第１の共振器における前記各一対の１／４波長共振器は、インターディジタル結合していないときの前記各１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ0としたとき、前記単体での共振周波数ｆ0よりも高い第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと前記単体での共振周波数ｆ0よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとを有し、
かつ、前記第１の共振器と前記第２の共振器とが前記第２の共振周波数ｆ2で電磁結合されている
ことを特徴とする請求項１に記載のフィルタ。
【請求項３】
前記第１の共振器は、回転対称軸を有し全体として回転対称な構造とされ、
前記一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とが、前記回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において前記第１の共振器に接続されている
ことを特徴とする請求項１または２に記載のフィルタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平衡端子を備えた共振器を用いて構成されたフィルタに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば携帯電話機等の無線通信機器に用いられるフィルタには小型化および低損失化の要求がある。そのため、フィルタを構成する共振器にも、小型化および低損失化が求められている。ここで、平衡端子を備えたフィルタとして、例えば不平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが知られている。このようなフィルタとして、バランを使用するものがある。バランは、不平衡信号（アンバランス信号）と平衡信号（バランス信号）とを相互変換するものである。なお、不平衡信号を伝送する線路では、ある基準電位（通常、グランド電位）に対する１本の信号線の電位により信号が伝送される。平衡信号を伝送する線路では、一対の信号線間の電位差により信号が伝送される。平衡信号は、一対の信号線間を伝送する各信号の位相が互いに１８０°異なり、かつ振幅がほぼ等しければ、一般にバランス特性に優れた状態といえる。
【０００３】
図２８は、バランの一般的な構造を示している。このバランは、１／２波長（λ／２）共振器２０１と、第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３とを備えている。１／２波長共振器２０１は、両端が開放（オープン）端とされ、一方の開放端に不平衡入力端子２１１が接続されている。第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３のそれぞれの短絡（ショート）端が、１／２波長共振器２０１の各開放端に対向するように１／２波長共振器２０１に対向して配置されている。第１および第２の１／４波長共振器２０２，２０３のそれぞれの開放端には、平衡出力端子２１２，２１３が接続され、一対の平衡出力端子が形成されている。
【０００４】
この構造を有するバランとして、特許文献１および特許文献２に記載の積層型バラントランスがある。特許文献１および特許文献２では、各共振器をスパイラル状の導体の線路パターンで形成し、その導体の線路パターンを複数の誘電体基板上に形成して積層構造にすることで、小型化を図っている。また、特許文献３および特許文献４には、平衡出力型のバンドパスフィルタとして、１／２波長共振器を用いた積層型バンドパスフィルタが記載されている。
【特許文献１】特開２００２−１９０４１３号公報
【特許文献２】特開２００３−００７５３７号公報
【特許文献３】特開２００５−０４５４４７号公報
【特許文献４】特開２００５−０８０２４８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、特許文献１および特許文献２に記載の積層型バラントランスでは、全体の大きさが１／２波長共振器の大きさ（動作周波数の１／２波長の大きさ）によって制限されてしまい、小型化が困難である。また特許文献１および特許文献２には、各共振器をスパイラル構造にすることも開示されているが、その場合には線路間の不要な結合や物理的な配置のバランスが理想状態から崩れる等の理由で、平衡出力したときの振幅バランスや位相バランスが崩れ、所望の特性が得られないという問題もある。特許文献３および特許文献４に記載の積層型バンドパスフィルタについても同様に、基本的に１／２波長共振器を用いているので、全体の大きさが１／２波長共振器の大きさによって制限されてしまい、小型化が困難である。
【０００６】
また平衡端子を備えたフィルタにおいて、平衡端子には通常、ＩＣ（集積回路）等の他の回路が接続される。このＩＣ（集積回路）等を駆動するための電源電圧として直流電圧が必要とされる。この場合、平衡信号に対して直流的なバイアス電圧を印加しておくことで、平衡端子からＩＣ等へ電源電圧を供給することができる。このため、平衡端子が接続された共振器がバイアス電圧を印加可能な構成とされていることが望ましい。
【０００７】
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、小型で、外部の回路に直流電圧を供給することができるフィルタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明によるフィルタは、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有する第１の共振器と、第１の共振器に接続された一対の平衡端子と、第１の共振器における各一対の１／４波長共振器の短絡端同士を導通する接続導体と、接続導体に接続された直流電圧印加端子と、一端が開放端とされ、他端が少なくとも共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合された他の一対の１／４波長共振器を少なくとも１組有し、第１の共振器に電磁結合された第２の共振器とを備えたものである。
なお、本発明によるフィルタにおいて、「他端が共振時に短絡端として機能する」とは、他端がグランド電位に接続されているということではなく、共振時における電界分布をみたときに、他端が少なくとも共振時に交流的にゼロ電位となっていること（すなわち他端において共振時に共振周波数成分がゼロ電位となっていること）を意味する。この場合、直流的なバイアス電圧が印加されていたとしても、交流的にゼロ電位となっていれば短絡端として機能する。
また、「インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器」とは、一方の１／４波長共振器の開放端と他方の１／４波長共振器の共振時における短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器の共振時における短絡端と他方の１／４波長共振器の開放端とが対向するように配置されることで、互いに電磁結合された共振器のことをいう。
【００１７】
本発明によるフィルタにおいて、第１の共振器における各一対の１／４波長共振器は、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器の単体での共振周波数をｆ0としたとき、単体での共振周波数ｆ0よりも高い第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ0よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとを有し、かつ、第１の共振器と第２の共振器とが第２の共振周波数ｆ2で電磁結合されていることが好ましい。
【００１８】
本発明によるフィルタでは、第１の共振器における一対の１／４波長共振器の短絡端同士が接続導体により導通され、その接続導体に直流電圧印加端子が接続されて直流電圧が供給される。ここで、一対の１／４波長共振器をインターディジタル結合させるためには通常、各１／４波長共振器の一端を開放端、他端を短絡端にするために、他端をグランド電極に接続し、物理的にグランド電位に落としている。しかしながら、物理的にグランド電位に落とすと、グランド電極に電圧がかかってしまい、負荷側に電力を供給できない。一方、各１／４波長共振器はグランド電極に接続されていなくとも、共振時には一端が開放端、他端が交流的にゼロ電位となる。本発明によるフィルタでは、この共振時の性質を利用することで、第１の共振器における一対の１／４波長共振器の他端をグランド電極に接続することなく、共振時に等価的にインターディジタル結合がなされる。この場合、他端がグランド電極に接続されていないので、一対の１／４波長共振器の他端（短絡端）間に直流電圧印加端子を接続することで、一対の１／４波長共振器に直流電圧が供給される。これにより、一対の平衡端子に流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧が印加され、一対の平衡端子を介して外部の回路に電源電圧の供給が可能となる。
また、第１の共振器と第２の共振器とがそれぞれ、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器で構成とされていることで、小型化が容易となる。ここで、一対の１／４波長共振器をインターディジタル型で、かつ強く結合させると、物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数ｆ0（インターディジタル結合させていないときの各１／４波長共振器単体での共振周波数）に対し周波数が高い第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと、共振周波数ｆ0よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れ、共振周波数が２つに分離する。この場合において、物理的な長さに対応する共振周波数ｆ0よりも周波数の低い第２の共振周波数ｆ2を、フィルタとしての通過周波数（動作周波数）に設定することで、フィルタとしての通過周波数を共振周波数ｆ0に設定した場合よりも小型化が図られる。例えば２．４ＧＨｚ帯を通過周波数としたフィルタを設計する場合、物理的な長さを例えば８ＧＨｚに対応させた１／４波長共振器を用いることができる。これは、物理的な長さを２．４ＧＨｚ帯に対応させた１／４波長共振器とした場合よりも小型のものとなる。また、周波数の低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードは、一対の１／４波長共振器で互いに逆相となる励振モードなので、バランス特性に優れたものとなる。また、周波数の低い第２の共振モードでは、各共振器に同方向に電流ｉが流れ、擬似的に導体厚みが増えることで、導体損失が少なくなる。
【００１９】
本発明によるフィルタにおいて、第１の共振器は、回転対称軸を有し全体として回転対称な構造とされ、一対の平衡端子の一方の端子と他方の端子とが、回転対称軸に対して互いに回転対称となる位置において第１の共振器に接続されていることが好ましい。このような構成とすることで、平衡信号がバランス特性に優れた状態で伝送される。
【００２０】
また、本発明によるフィルタは、第１の共振器に対して上層または下層の少なくとも一方に配置され、第１の共振器の電磁波の外部への伝搬を防止するシールド電極をさらに備えている。そのシールド電極が接続導体の機能を兼ねており、シールド電極を介して第１の共振器における各一対の１／４波長共振器の短絡端同士が導通されている。
そして、第２の共振器に接続された不平衡端子をさらに備え、第２の共振器における他の各一対の１／４波長共振器の短絡端同士を導通する他の接続導体と、他の接続導体に接続された基準電圧印加端子とをさらに備えている。さらに、第２の共振器に対して上層または下層の少なくとも一方に配置され、第２の共振器の電磁波の外部への伝搬を防止する他のシールド電極をさらに備えている。他のシールド電極が他の接続導体の機能を兼ねており、他のシールド電極を介して第２の共振器における他の各一対の１／４波長共振器の短絡端同士が導通されている。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のフィルタによれば、第１の共振器における一対の１／４波長共振器の他端をグランド電極に接続することなく共振時に等価的にインターディジタル結合させるようにし、かつ、一対の１／４波長共振器の共振時における短絡端同士を接続導体により導通し、その接続導体に直流電圧印加端子を接続するようにしたので、第１の共振器における一対の１／４波長共振器に直流電圧を供給することが可能となる。これにより、一対の平衡端子に流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧を印加し、一対の平衡端子を介して外部の回路に対して電源電圧として直流電圧を供給することができる。また、第１の共振器と第２の共振器とをそれぞれ、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器で構成するようにしたので、小型化が容易となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
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］
【００２５】
まず、本発明の第１の実施の形態に係る共振器について説明する。
図１は、本実施の形態に係る共振器の基本構成を示している。この共振器は、例えばアンテナやフィルタを構成する部品として用いることができる。この共振器は、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０と、一対の１／４波長共振器１０，２０に接続された一対の平衡端子４Ａ，４Ｂと、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端（共振時における短絡端）同士を導通する接続導体８と、接続導体８に接続された直流電圧印加端子４Ｃとを備えている。一対の平衡端子４Ａ，４Ｂには、図示しないＩＣ等の外部の回路が接続される。
【００２６】
なお、この共振器の主要な構成要素は、後述の具体的な構成例に示すように、ＴＥＭ（Transverse Electro Magnetic）線路により構成されている。ＴＥＭ線路は、例えばストリップラインなどの導体パターンや誘電体基板内部に形成された貫通導体などで構成することができる。なお、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（ＴＥＭ波）を伝送する伝送線路である。
【００２７】
一対の１／４波長共振器１０，２０は、回転対称軸５を有し、全体的に回転対称な構造とされている。一対の１／４波長共振器１０，２０のうち、一方の１／４波長共振器１０には一方の平衡端子４Ａが接続され、他方の１／４波長共振器２０には他方の平衡端子４Ｂが接続されている。一対の平衡端子４Ａ，４Ｂは、回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置において、一対の１／４波長共振器１０，２０に接続されていることが好ましい。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。
【００２８】
ここで、図２を参照して、この共振器におけるインターディジタル結合の構造について説明する。通常、インターディジタル結合とは、図２に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０の一端を開放端、他端を短絡端とし、一方の１／４波長共振器１０の開放端と他方の１／４波長共振器２０の短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器１０の短絡端と他方の１／４波長共振器２０の開放端とが対向するように配置して一対の１／４波長共振器１０，２０を電磁結合させることをいう。このため通常、他端を短絡端とするために、他端をグランド電極に接続し、物理的にグランド電位（０Ｖ）に落としている。しかしながら、実使用上、インターディジタル結合させるためには、他端がグランド電位になっている必要はなく、交流的にゼロ電位となっていれば良い。一方、共振時の動作共振周波数においては、一対の１／４波長共振器１０，２０はグランド電極に接続されていなくとも、他端が交流的にゼロ電位となる（共振時に共振周波数成分がゼロ電位となる）。すなわち、共振時の動作共振周波数においては、自動的に他端が短絡端として機能する。本実施の形態においては、この性質により、一対の１／４波長共振器１０，２０がインターディジタル結合されている。
【００２９】
なお、本実施の形態において、「他端が共振時に短絡端として機能する」とは、他端がグランド電位に接続されているということではなく、共振時における電界分布をみたときに、他端が少なくとも共振時に交流的にゼロ電位となっていること（すなわち他端において共振時に共振周波数成分がゼロ電位となっていること）を意味する。この場合、直流的なバイアス電圧が印加されていたとしても、交流的にゼロ電位となっていれば短絡端として機能する。また、「インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器」とは、一方の１／４波長共振器１０の開放端と他方の１／４波長共振器２０の共振時における短絡端とが対向すると共に、一方の１／４波長共振器１０の共振時における短絡端と他方の１／４波長共振器２０の開放端とが対向するように配置されることで、互いに電磁結合された共振器のことをいう。
【００３０】
一対の１／４波長共振器１０，２０は、後述するように、共振時に強いインターディジタル結合がなされていることで、第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと第１の共振周波数ｆ1よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとを有している。より詳しくは、インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器１０，２０の単体での共振周波数をｆ0としたとき、単体での共振周波数ｆ0よりも高い第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと単体での共振周波数ｆ0よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとを有している。そして、動作周波数が第２の共振周波数ｆ2となるように構成されている。
【００３１】
次に、本実施の形態に係る共振器の作用を説明する。
この共振器では、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が接続導体８により導通され、その接続導体８に直流電圧印加端子４Ｃが接続されて直流電圧が供給される。ここで、一対の１／４波長共振器１０，２０をインターディジタル結合させるためには通常、図２に示したように、各１／４波長共振器の一端を開放端、他端を短絡端にするために、他端をグランド電極に接続し、物理的にグランド電位に落としている。しかしながら、物理的にグランド電位に落とすと、直流電圧を供給したときに電力がグランドで消費されてしまい、負荷に電力が伝わらない。一方、上述したように各１／４波長共振器はグランド電極に接続されていなくとも、共振時には一端が開放端、他端が交流的にゼロ電位となる。本実施の形態では、この共振時の性質を利用することで、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端をグランド電極に接続することなく、共振時に等価的にインターディジタル結合がなされる。この場合、他端がグランド電極に接続されていないので、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端（短絡端）間に直流電圧印加端子４Ｃを接続することで、電力がグランドで消費されず、一対の１／４波長共振器１０，２０に直流電圧が供給される。これにより、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧が印加され、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを介して図示しない外部の回路に対して電源電圧の供給が可能となる。
【００３２】
また、この共振器では、共振時の動作共振周波数においては、図２に示したように、等価的に、一端が開放端、他端が短絡端とされた一対の１／４波長共振器１０，２０がインターディジタル結合された１つの共振器が形成される。ここで、一対の１／４波長共振器１０，２０をインターディジタル型で、かつ強く結合させると、インターディジタル結合させていないときの各共振器単体での共振周波数ｆ0（例えば物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数）に対し周波数が高い第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと、共振周波数ｆ0よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れ、共振周波数が２つに分離する。この場合において、物理的な長さに対応する共振周波数ｆ0よりも周波数の低い第２の共振周波数ｆ2を、共振器としての動作周波数に設定することで、動作周波数を共振周波数ｆ0に設定した場合よりも小型化が図られる。
【００３３】
次にこのインターディジタル結合することにより得られる作用、効果についてより詳しく説明する。ＴＥＭ線路からなる２つの共振器を結合させる手法として、一般にコムライン結合とインターディジタル結合との２種類を挙げることができる。このうち、インターディジタル結合は、非常に強い結合が得られることが知られている。
【００３４】
インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器１０，２０では、共振状態を２つの固有な共振モードに分けることができる。図３は、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器１０，２０における第１の共振モードを示し、図４は、その第２の共振モードを示している。なお、図３および図４において、破線で示した曲線は、各共振器における電界Ｅの分布を示している。また、図３および図４では、一対の１／４波長共振器１０，２０の共振時の状態を示しており、他端をグランドの状態としているが、これは上述した交流的なゼロ電位であることを意味している。
【００３５】
第１の共振モードでは、一対の１／４波長共振器１０，２０のそれぞれにおいて開放端側から短絡端側に電流ｉが流れ、それぞれに流れる電流ｉの向きが逆方向となる。この第１の共振モードでは、一対の１／４波長共振器１０，２０で電磁波が同相に励振されている。
【００３６】
一方、第２の共振モードでは、一方の１／４波長共振器１０では開放端側から短絡端側に電流ｉが流れると共に、他方の１／４波長共振器２０では短絡端側から開放端側に電流ｉが流れ、それぞれに流れる電流ｉの向きが同方向となる。すなわち、この第２の共振モードでは、電界Ｅの分布を見ても分かるように、一対の１／４波長共振器１０，２０で電磁波が逆相に励振されている。この第２の共振モードでは、一対の１／４波長共振器全体の物理的な回転対称軸に対して互いに回転対称な位置で、電界Ｅの位相が１８０°異なる。
【００３７】
ここで、回転対称構造の場合、第１の共振モードの共振周波数は、以下の式（１Ａ）のｆ1で表され、第２の共振モードの共振周波数は、以下の式（１Ｂ）のｆ2で表される。式（１Ａ），（１Ｂ）において、ｃは光速、εrは実効比誘電率、ｌは共振器の長さを表す。
【数１】
0004582340.tif 000002
【００３８】
また、Ｚeは偶モードの特性インピーダンス、ＺOは奇モードの特性インピーダンスを表す。左右対称型のカップリング伝送線路において、その伝送線路に伝搬する伝送モードは、偶モードと奇モードとの２種類の独立なモード（互いに干渉しない）に分解される。
【００３９】
図５（Ａ）は、そのカップリング伝送線路の奇モードでの電界Ｅの分布を示し、図５（Ｂ）は偶モードでの電界Ｅの分布を示している。なお、図５（Ａ），図５（Ｂ）において、外周部分はグランド層５０、内部には左右対称の導体線路５１，５２が形成されている。図５（Ａ），図５（Ｂ）では、カップリング伝送線路の伝送方向に直交する断面内での電界分布を示しており、信号の伝送方向は紙面に対して直交する方向である。
【００４０】
図５（Ａ）に示したように、奇モードでは、導体線路５１，５２の対称面に対して電界が垂直に交わり、対称面が仮想的な電気壁５３Ｅとなる。図６（Ａ）は、図５（Ａ）と等価な伝送線路を示している。図６（Ａ）に示したように、対称面を実際の電気壁５３Ｅ（ゼロ電位の壁、グランド）に置き換えることで、１つの導体線路５１だけの線路と等価な構造にすることができる。図６（Ａ）に示した線路での特性インピーダンスが、上記式（１Ａ），（１Ｂ）での奇モードの特性インピーダンスＺOとなる。
【００４１】
一方、偶モードでは、図５（Ｂ）に示したように導体線路５１，５２の対称面に対して電界が平衡になり、磁界が対称面に対して垂直に交わる。偶モードでは、対称面が仮想的な磁気壁５３Ｈとなる。図６（Ｂ）は、図５（Ｂ）と等価な伝送線路を示している。図６（Ｂ）に示したように、対称面を実際の磁気壁５３Ｈ（インピーダンス無限大の壁）に置き換えることで、１つの導体線路５１だけの線路と等価な構造にすることができる。図６（Ｂ）に示した線路での特性インピーダンスが、上記式（１Ａ），（１Ｂ）での偶モードの特性インピーダンスＺeとなる。
【００４２】
ここで、一般的に伝送線路の特性インピーダンスＺは、信号ラインの単位長さ当たりのグランドに対する容量Ｃと、信号ラインの単位長さ当たりのインダクタンス成分Ｌとの比で表現される。すなわち、
Ｚ＝√（Ｌ／Ｃ）  ……（２）
なお、√は、（Ｌ／Ｃ）全体の平方根を取ることを示す。
【００４３】
奇モードでの特性インピーダンスＺOは、図６（Ａ）の線路構造から、対称面がグランド（電気壁５３Ｅ）となりグランドに対する容量Ｃが大きくなるので、（２）式から、ＺOの値が小さくなる。一方、偶モードでの特性インピーダンスＺeは、図６（Ｂ）の線路構造から、対称面が磁気壁５３Ｈとなるので容量Ｃが小さくなり、（２）式から、Ｚeの値が大きくなる。
【００４４】
このことを踏まえてインターディジタル結合した一対の１／４波長共振器１０，２０の共振モードの共振周波数である式（１Ａ），（１Ｂ）を検討する。アークタンジェントの関数は単調増加の関数であるので、式（１Ａ），（１Ｂ）においてｔａｎ-1に係る部分が大きくなればなるほど共振周波数は大きくなるし、小さくなればなるほど共振周波数は小さくなる。すなわち、奇モードでの特性インピーダンスＺOの値が小さくなり、偶モードでの特性インピーダンスＺeの値が大きくなって、それらの差が大きくなればなるほど、式（１Ａ）から第１の共振モードの共振周波数ｆ1は大きくなり、式（１Ｂ）から第２の共振モードの共振周波数ｆ2は小さくなる。
【００４５】
従って、結合する伝送路の対称面の比率を大きくしてやれば、第１の共振周波数ｆ1と第２の共振周波数ｆ2は、図７に示したように互いに離れていくことになる。なお、図７は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０における共振周波数の分布状態を示している。第１の共振周波数ｆ1と第２の共振周波数ｆ2の中間の共振周波数ｆ0は、線路の物理的な長さによって決まる１／４波長で共振した場合の周波数（インターディジタル結合していないときの各１／４波長共振器単体での共振周波数）となる。ここで、伝送路の対称面の比率を大きくするということは、（２）式から奇モードでの容量Ｃを大きくすることに対応する。容量Ｃを大きくすることは、線路の結合の度合いを強くすることに対応する。従って、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０において、共振器間の結合を強くすればするほど、第１の共振周波数ｆ1と第２の共振周波数ｆ2とが大きく分離していくことになる。
【００４６】
一対の１／４波長共振器１０，２０をインターディジタル型で、かつ強く結合させることにより、以下の利点がある。強く結合させることで、物理的な１／４波長の長さで決まる共振周波数ｆ0が２つに分離する。すなわち、共振周波数ｆ0よりも高い第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと、共振周波数ｆ0よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとの２つのモードが現れる。
この場合において、周波数の低い第２の共振周波数ｆ2を、動作周波数（フィルタとして構成した場合には通過周波数）に設定することで、第１の利点としてまず、動作周波数を共振周波数ｆ0に設定した場合よりも共振器全体を小型化することができる。例えば２．４ＧＨｚ帯を通過周波数としたフィルタを設計する場合、物理的な長さを例えば８ＧＨｚに対応させた１／４波長共振器を用いることができる。これは、物理的な長さを２．４ＧＨｚ帯に対応させた１／４波長共振器とした場合よりも小型のものとなる。
【００４７】
また、第２の利点として、平衡端子を結合させた場合に優れたバランス特性が得られる。図３および図４を参照して説明したように、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０では、第１の共振モードでは同相に励振され、第２の共振モードでは逆相に励振されている。従って、一対の１／４波長共振器１０，２０をインターディジタル型に強く結合させて第１の共振周波数ｆ1を十分に高く設定し、第２の共振周波数ｆ2とは十分に分離させることで、フィルタ通過周波数（＝第２の共振周波数ｆ2）に対しては同相成分を励振させずに逆相成分だけにすることができる。これによりバランス特性を良好なものとすることができる。この観点から、第１の共振周波数ｆ1は、入力信号の周波数帯域よりも十分に高いことが好ましい。例えば、第１の共振周波数ｆ1が第２の共振周波数ｆ2に対し３倍を超える程度であることが好ましい。すなわち、
ｆ1＞３ｆ2
の条件を満たすことが好ましい。
周波数の低い第２の共振周波数ｆ2をフィルタとしての通過周波数に設定する場合、入力信号の周波数帯域が第１の共振周波数ｆ1に重なると周波数特性が悪化する。第１の共振周波数ｆ1を入力信号の周波数帯域よりも高く設定することで、これが防止される。
【００４８】
さらに、第３の利点として、導体損失を少なくすることができる。図８（Ａ），図８（Ｂ）は、インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０における磁界Ｈの分布を模式的に示している。なお、図８（Ａ），図８（Ｂ）では、図４に示した一対の１／４波長共振器１０，２０における第２の共振モードでの電流ｉの流れる方向に直交する断面内での磁界分布を示している。電流ｉの流れる方向は紙面に対して直交する方向である。第２の共振モードでは、図８（Ａ）に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０において、断面内で同一方向に（例えば反時計回りに）、磁界Ｈが分布する。この場合、強くインターディジタル結合させると（一対の１／４波長共振器１０，２０同士を近づけると）、図８（Ｂ）に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０を仮想的に１つの導体とみなした状態と同等の磁界分布となる。すなわち、仮想的に導体厚が厚くなるので、導体損失が少なくなる。
【００４９】
以上説明したように、本実施の形態によれば、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端をグランド電極に接続することなく共振時に等価的にインターディジタル結合させるようにし、かつ、一対の１／４波長共振器１０，２０の共振時における短絡端同士を接続導体８により導通し、その接続導体８に直流電圧印加端子４Ｃを接続するようにしたので、電力がグランドで消費されることもなく、一対の１／４波長共振器１０，２０に直流電圧を供給することが可能となる。これにより、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧を印加し、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを介して外部の回路に対して電源電圧として直流電圧を供給することができる。また、一対の１／４波長共振器１０，２０をインターディジタル結合させるようにしたので、小型化が容易となる。また、一対の１／４波長共振器１０，２０が回転対称軸５を有し全体として回転対称な構造とされ、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置において一対の１／４波長共振器１０，２０に接続するようにしたことで、平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。
［第１の実施の形態の具体的な構成例］
【００５０】
以下、本実施の形態に係る共振器の具体的な構成例を説明する。以下の構成例において、図１に示した基本構成に対応する部分には同一の符号を付す。
＜第１の具体的な構成例＞
【００５１】
図９および図１０は、本実施の形態に係る共振器の第１の具体的な構成例を示している。図１０は、図９における内部層を分解して示している。この構成例は、誘電体材料よりなる略直方体形状の誘電体基板６０を備え、その誘電体基板６０を多層構造としたものである。誘電体基板６０の一側面には、直流電圧印加端子４Ｃとなる直流電圧印加用の外部端子電極が形成されている。また、誘電体基板６０の一側面において、直流電圧印加用の外部端子電極の両側には、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが接続される平衡端子用の外部端子電極６２，６３が形成されている。誘電体基板６０の内部には、導体の線路パターン（ストリップライン）が形成され、その内部の線路パターンにより、一対の１／４波長共振器１０，２０と、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂとが内部層として形成されている。このような構造は、例えば、シート状の誘電体基板を複数用意し、各線路部分をそのシート状の誘電体基板上に導体の線路パターンで形成して、そのシート状の誘電体基板を重ね合わせた積層構造にすることで実現できる。
【００５２】
この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０が平面内で略円形状の導体の線路パターンで形成されている。そして、一方の１／４波長共振器１０の一端が開放端とされ、その開放端に一方の平衡端子４Ａとなる導体の線路パターンが直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６０の一側面にある一方の外部端子電極６２まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の一端が開放端とされ、その開放端に他方の平衡端子４Ｂとなる導体の線路パターンが直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６０の一側面にある他方の外部端子電極６３まで延在して導通されている。
【００５３】
また、一方の１／４波長共振器１０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端に接続導体８の一部となる導体の線路パターン１１が直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターン１１が、誘電体基板６０の一側面にある直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）にまで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端に接続導体８の一部となる導体の線路パターン２１が直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターン２１が、誘電体基板６０の一側面にある直流電圧印加用の外部端子電極にまで延在して導通されている。このように、一方の１／４波長共振器１０の他端に形成された導体の線路パターン１１と他方の１／４波長共振器２０の他端に形成された導体の線路パターン２１とが直流電圧印加端子４Ｃに共通接続されることで、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通されている。すなわち、この構成例では、直流電圧印加端子４Ｃを形成する外部端子電極が接続導体８の機能を兼ねており、直流電圧印加端子４Ｃを介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通されている。
＜第２の具体的な構成例＞
【００５４】
図１１および図１２は、本実施の形態に係る共振器の第２の具体的な構成例を示している。図１２は、図１１における内部層を分解して示している。図９および図１０に示した第１の具体的な構成例では、直流電圧印加端子４Ｃを介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通するようにしたが、この第２の具体的な構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が、導体のスルーホール２２により導通されている。そして、一方の１／４波長共振器１０の短絡端に形成された直線状の導体の線路パターン１１を介して、直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）に短絡端が導通されている。スルーホール２２が追加されている点と他方の１／４波長共振器２０における直線状の導体の線路パターン２１が省かれている点が、図９および図１０の構成例とは異なっている。なお逆に、一方の１／４波長共振器１０における直線状の導体の線路パターン１１を構成から省き、他方の１／４波長共振器２０における直線状の導体の線路パターン２１を介して、直流電圧印加用の外部端子電極に短絡端が導通されていても良い。
＜第３の具体的な構成例＞
【００５５】
図１３および図１４は、本実施の形態に係る共振器の第３の具体的な構成例を示している。図１４は、図１３における内部層を分解して示している。図１５は、この構成例の等価的な基本構成を示している。まず図１５を参照して基本構成について説明する。図９および図１０に示した第１の具体的な構成例が、１組の一対の１／４波長共振器１０，２０を備えた構成であるのに対し、この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０との２組備えている。一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０は、互いに対向するように同一方向に積層配置されている。他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０も、一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合されている。なお、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０とは互いに電磁結合されているが、この構成例の場合、隣接する１／４波長共振器がそれぞれインターディジタル結合され、その結果、隣接する１／４波長共振器によって一対の１／４波長共振器が３組形成されているとも考えることができる。すなわち、上層側から１／４波長共振器１０，２０によって第１の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器２０，１１０によって第２の一対の１／４波長共振器が形成され、１／４波長共振器１１０，１２０によって第３の一対の１／４波長共振器が形成されているとも考えることができる。
【００５６】
この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０とを含めた全体としての構造部分で回転対称軸５を有し、全体として回転対称な構造とされている。この構成例において、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂの一方の端子４Ａと他方の端子４Ｂとが、回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置においていずれか２つの１／４波長共振器に接続されていることが好ましい。例えば最上層の１／４波長共振器１０に一方の端子４Ａが接続され、最下層の１／４波長共振器１２０に他方の端子４Ｂを接続すれば良い。これにより、バランス特性に優れた状態にすることができる。なお、図示した構成例では、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを２組設けている。この場合にも、各組の一対の平衡端子４Ａ，４Ｂがそれぞれ回転対称軸５に対して互いに回転対称となる位置において、１／４波長共振器に接続されていることが好ましい。
【００５７】
次に、図１３および図１４を参照して具体的な構成について説明する。一対の１／４波長共振器１０，２０に関する構成は図９および図１０に示した構成と同様である。他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０も、一対の１／４波長共振器１０，２０と同様の構造となっている。他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０も、誘電体基板６０の内部において、平面内で略円形状の導体の線路パターンで形成されている。そして、一方の１／４波長共振器１１０の一端が開放端とされ、その開放端に一方の平衡端子４Ａとなる導体の線路パターンが直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６０の一側面にある一方の外部端子電極６２まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器１２０の一端が開放端とされ、その開放端に他方の平衡端子４Ｂとなる導体の線路パターンが直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６０の一側面にある他方の外部端子電極６３まで延在して導通されている。
【００５８】
また、一方の１／４波長共振器１１０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端に接続導体８の一部となる導体の線路パターン１１１が直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターン１１１が、誘電体基板６０の一側面にある直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）にまで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器１２０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端に接続導体８の一部となる導体の線路パターン１２１が直線状に形成されている。その直線状の導体の線路パターン１２１が、誘電体基板６０の一側面にある直流電圧印加用の外部端子電極にまで延在して導通されている。
【００５９】
この構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端に形成された導体の線路パターン１１，２１と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０の他端に形成された導体の線路パターン１１１，１２１とが直流電圧印加端子４Ｃに共通接続されることで、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器１１０，１２０とにおける各短絡端同士が導通されている。すなわち、この構成例では、直流電圧印加端子４Ｃを形成する外部端子電極が接続導体８の機能を兼ねており、直流電圧印加端子４Ｃを介して各短絡端同士が導通されている。
【００６０】
なお、図１１および図１２に示した第２の具体的な構成例と同様、導体のスルーホール２２により各短絡端同士を導通するような構成も可能である。また、この構成例に限らず、一対の１／４波長共振器を３組以上多段に積層した構成であっても良い。
＜第４の具体的な構成例＞
【００６１】
図１６および図１７は、本実施の形態に係る共振器の第４の具体的な構成例を示している。図１６は内部層を省略し、外観部分のみを斜視透視して示している。図１７は、図１６で省略した内部層を分解して示している。この構成例は、図１６に示したように、誘電体材料よりなる略直方体形状の誘電体基板６０Ａを備え、その誘電体基板６０Ａを多層構造としたものである。誘電体基板６０Ａの内部には、導体の線路パターン（ストリップライン）が形成され、その内部の線路パターンにより、一対の１／４波長共振器１０，２０と、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂと、後述のシールド電極７１，７２とが内部層として形成されている。誘電体基板６０Ａの第１の側面には、直流電圧印加端子４Ｃとなる直流電圧印加用の外部端子電極が形成されている。また、誘電体基板６０Ａの第１の側面において、直流電圧印加用の外部端子電極の両側には、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが接続される平衡端子用の外部端子電極６２，６３が形成されている。さらに、誘電体基板６０Ａの第２および第３の側面にはそれぞれ、接続導体８の一部となる接続用の外部端子電極６４，６５が形成されている。
【００６２】
この構成例では、図１７に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０が略直線状の導体の線路パターンで形成されている。そして、一方の１／４波長共振器１０の一端が開放端とされ、その開放端に一方の平衡端子４Ａとなる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その一方の平衡端子４Ａとなる直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６０Ａの第１の側面にある一方の外部端子電極６２まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の一端が開放端とされ、その開放端に他方の平衡端子４Ｂとなる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その平衡端子４Ｂとなる直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６０Ａの第１の側面にある他方の外部端子電極６３まで延在して導通されている。
【００６３】
また、一方の１／４波長共振器１０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端が、誘電体基板６０Ａの第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端が、誘電体基板６０Ａの第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４まで延在して導通されている。
【００６４】
この構成例に係る共振器はさらに、一対の１／４波長共振器１０，２０からの電磁波の外部への伝搬を防止するシールド電極７１，７２を備えている。シールド電極７１は、一対の１／４波長共振器１０，２０に対して上層側に積層され、シールド電極７２は下層側に積層されている。上層側のシールド電極７１には、第１の引き出し電極７１Ａ、第２の引き出し電極７１Ｂおよび第３の引き出し電極７１Ｃが設けられている。同様に、下層側のシールド電極７２にも、第１の引き出し電極７２Ａ、第２の引き出し電極７２Ｂおよび第３の引き出し電極７２Ｃが設けられている。シールド電極７１，７２の第１の引き出し電極７１Ａ，７２Ａは、誘電体基板６０Ａの第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４まで延在して導通されている。第２の引き出し電極７１Ｂ，７２Ｂは、誘電体基板６０Ａの第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５まで延在して導通されている。第３の引き出し電極７１Ｃ，７２Ｃは、誘電体基板６０Ａの第１の側面部分の直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）にまで延在して導通されている。
【００６５】
この構成例では、一方の１／４波長共振器１０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５を介してシールド電極７１，７２に導通される。また、他方の１／４波長共振器２０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の接続用の外部端子電極６５を介してシールド電極７１，７２に導通される。これにより、接続用の外部端子電極６４，６５およびシールド電極７１，７２を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、シールド電極７１，７２が接続導体８の機能を兼ねている。そして、さらにシールド電極７１，７２が第３の引き出し電極７１Ｃ，７２Ｃを介して直流電圧印加端子４Ｃに導通されることで、直流電圧が印加される。
【００６６】
なお、この構成例ではシールド電極７１，７２の双方を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通するようにしたが、どちらか一方のみを介して短絡端同士を導通するようにしても良い。
［第２の実施の形態］
【００６７】
次に、本発明の第２の実施の形態を説明する。本実施の形態では、上記第１の実施の形態に係る共振器を用いたフィルタについて説明する。なお、上記第１の実施の形態に係る共振器と実質的に同一の構成部分には同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
【００６８】
図１８は、本実施の形態に係るフィルタの基本構成を示している。本実施の形態では、入力端側に不平衡端子を備えると共に、出力端側に平衡端子を備えた不平衡入力−平衡出力型のフィルタを例に説明する。このフィルタは、第１の共振器１と、第２の共振器２と、第１の共振器１に接続された不平衡端子３と、第２の共振器２に接続された一対の平衡端子４Ａ，４Ｂと、第２の共振器２に接続された直流電圧印加端子４Ｃとを備えている。一対の平衡端子４Ａ，４Ｂには、図示しないＩＣ等の外部の回路が接続される。このフィルタは、不平衡端子３を入力端子とし一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを出力端子とすることで、全体として不平衡入力−平衡出力型のフィルタが構成される。
【００６９】
第２の共振器２の構成は、上記第１の実施の形態に係る共振器と同様であり、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合された一対の１／４波長共振器１０，２０で構成され、その一対の１／４波長共振器１０，２０に上記第１の実施の形態と同様に一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが接続されている。また、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端（共振時における短絡端）同士が接続導体８により導通されると共に、その接続導体８に直流電圧印加端子４Ｃが接続されている。
【００７０】
第１の共振器１は他の一対の１／４波長共振器３０，４０で構成され、他の一対の１／４波長共振器３０，４０のうちの１つに不平衡端子３が接続されている。なお、不平衡端子３を複数設け、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の双方に不平衡端子３を接続するようにしても良い。他の一対の１／４波長共振器３０，４０も一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、回転対称軸６を有し、全体的に回転対称な構造とされていても良い。
【００７１】
ここで、このフィルタにおけるインターディジタル結合の構造について説明する。まず第２の共振器２における一対の１／４波長共振器１０，２０の構造について説明する。通常、インターディジタル結合させるためには、図１９に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０の一端を開放端、他端を短絡端とするために、他端をグランド電極に接続し、物理的にグランド電位（０Ｖ）に落とす必要があるが、共振時の動作共振周波数においては、一対の１／４波長共振器１０，２０はグランド電極に接続されていなくとも、他端が交流的にゼロ電位となる。本実施の形態においては、この性質により、グランド電極に接続することなく一対の１／４波長共振器１０，２０がインターディジタル結合されている。これにより、第２の共振器２に直流電圧印加端子４Ｃを接続したときに直流電圧を供給可能にしている。これは、上記第１の実施の形態と同様である。一方、第１の共振器１における他の一対の１／４波長共振器３０，４０もインターディジタル結合しているが、第１の共振器１には直流電圧印加端子４Ｃは接続されないので、他の一対の１／４波長共振器３０，４０は通常どおり、グランド電極に接続されていても良い。なお、図２０に示したように、他の一対の１／４波長共振器３０，４０も、第２の共振器２における一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、他端（共振時における短絡端）同士を接続導体９により導通して、他端をグランド電極に接続することなくインターディジタル結合させるような構造であっても良い。この場合には、他の一対の１／４波長共振器３０，４０は一対の１／４波長共振器１０，２０と同様、一端が開放端とされ、他端が共振時に短絡端として機能することにより互いにインターディジタル結合される。
【００７２】
既に上記第１の実施の形態において説明したように、第２の共振器２における一対の１／４波長共振器１０，２０は、共振時に強いインターディジタル結合がなされていることで、第１の共振周波数ｆ1で共振する第１の共振モードと第１の共振周波数ｆ1よりも低い第２の共振周波数ｆ2で共振する第２の共振モードとを有し、動作周波数が第２の共振周波数ｆ2となるように構成されている。第１の共振器１における他の一対の１／４波長共振器３０，４０も同様に、２つの共振モードとを有し、周波数の低い第２の共振周波数ｆ2で動作するように構成されている。そして、このフィルタは、第１の共振器１と第２の共振器２とが、周波数の低い第２の共振周波数ｆ2で共振し、電磁結合するように構成されている。これにより、第２の共振周波数ｆ2を通過帯域とした、不平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが構成されている。
【００７３】
次に、本実施の形態に係るフィルタの作用を説明する。
このフィルタでは、不平衡端子３から入力された不平衡信号が、入力端と出力端との間の各共振器の作用により、第２の共振周波数ｆ2を通過帯域としてフィルタリングされ、平衡信号として一対の平衡端子４Ａ，４Ｂから出力される。
【００７４】
ここで、このフィルタでは、第２の共振器２が上記第１の実施の形態と同様のインターディジタル結合構造を有する一対の１／４波長共振器１０，２０で構成されているので、一対の１／４波長共振器１０，２０の他端（短絡端）間に直流電圧印加端子４Ｃを接続することで、電力がグランドで消費されることもなく、一対の１／４波長共振器１０，２０に直流電圧が供給される。これにより、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂに流れる平衡信号に対して直流的にバイアス電圧が印加され、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂを介して図示しない外部の回路に対して電源電圧の供給が可能となる。
【００７５】
また、このフィルタでは、インターディジタル結合した一対の１／４波長共振器における周波数の低い第２の共振周波数ｆ2を通過帯域としていることで、従来のフィルタに比べて小型化が容易となり、平衡信号をバランス特性に優れた状態で伝送することができる。インターディジタル結合することにより得られる作用、効果については、上記第１の実施の形態において説明したとおりである。
［第２の実施の形態の具体的な構成例］
【００７６】
以下、本実施の形態に係るフィルタの具体的な構成例を説明する。以下の構成例において、図１８または図２０に示した基本構成に対応する部分には同一の符号を付す。
＜第１の具体的な構成例＞
【００７７】
図２１および図２２は、本実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示している。図２１は内部層を省略し、外観部分のみを斜視透視して示している。図２２は、図２１で省略した内部層を分解して示している。この構成例は図１８の基本構成に対応している。このフィルタは、図２１に示したように、誘電体材料よりなる略直方体形状の誘電体基板６１を備え、その誘電体基板６１を多層構造としたものである。誘電体基板６１の内部には、導体の線路パターン（ストリップライン）が形成され、その内部の線路パターンにより、第１の共振器１を構成する他の一対の１／４波長共振器３０，４０と、不平衡端子３と、第２の共振器２を構成する一対の１／４波長共振器１０，２０と、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂと、後述のシールド電極７１，７２および７３，７４とが内部層として形成されている。誘電体基板６１の第１の側面には、直流電圧印加端子４Ｃとなる直流電圧印加用の外部端子電極が形成されている。また、誘電体基板６１の第１の側面において、直流電圧印加用の外部端子電極の両側には、一対の平衡端子４Ａ，４Ｂが接続される平衡端子用の外部端子電極６２，６３が形成されている。さらに、誘電体基板６１の第２および第３の側面にはそれぞれ、接続導体８の一部となる接続用の外部端子電極６４，６５が形成されている。誘電体基板６１の第２および第３の側面にはまた、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端を基準電圧（グランド電圧）に保つための「基準電圧印加端子」となる基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３が形成されている。さらに、誘電体基板６１の第４の側面には、不平衡端子３が接続される不平衡端子用の外部端子電極８１が形成されている。
【００７８】
この構成例では、図２２に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０が略直線状の導体の線路パターンで形成されている。そして、一方の１／４波長共振器１０の一端が開放端とされ、その開放端に一方の平衡端子４Ａとなる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その一方の平衡端子４Ａとなる直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６１の第１の側面にある一方の外部端子電極６２まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の一端が開放端とされ、その開放端に他方の平衡端子４Ｂとなる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その平衡端子４Ｂとなる直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６１の第１の側面にある他方の外部端子電極６３まで延在して導通されている。
【００７９】
また、一方の１／４波長共振器１０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端が、誘電体基板６１の第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５まで延在して導通されている。同様に、他方の１／４波長共振器２０の他端が共振時における短絡端とされ、その短絡端が、誘電体基板６１の第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４まで延在して導通されている。
【００８０】
また、他の一対の１／４波長共振器３０，４０も略直線状の導体の線路パターンで形成されている。一対の１／４波長共振器１０，２０における一方の１／４波長共振器１０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０における他方の１／４波長共振器４０とが、同一平面内で並列的に配置されている。また、一対の１／４波長共振器１０，２０における他方の１／４波長共振器２０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０における一方の１／４波長共振器３０とが、同一平面内で並列的に配置されている。
【００８１】
他の一対の１／４波長共振器３０，４０における他方の１／４波長共振器４０の一端は開放端とされ、その開放端に不平衡端子３となる導体の線路パターンが略直角方向に直線状に形成されている。これにより全体としてＬ字状の線路パターンが形成されている。その不平衡端子３となる直線状の導体の線路パターンが、誘電体基板６１の第４の側面にある不平衡端子用の外部端子電極８１まで延在して導通されている。また、他方の１／４波長共振器４０の他端が短絡端とされ、その短絡端が、誘電体基板６１の第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３まで延在して導通されている。同様に、一方の１／４波長共振器３０の一端が開放端、他端が短絡端とされ、その短絡端が、誘電体基板６１の第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２まで延在して導通されている。
【００８２】
この構成例に係るフィルタはさらに、一対の１／４波長共振器１０，２０からの電磁波の外部への伝搬を防止するシールド電極７１，７２を備えている。シールド電極７１は、一対の１／４波長共振器１０，２０に対して上層側に積層され、シールド電極７２は下層側に積層されている。上層側のシールド電極７１には、第１の引き出し電極７１Ａ、第２の引き出し電極７１Ｂおよび第３の引き出し電極７１Ｃが設けられている。同様に、下層側のシールド電極７２にも、第１の引き出し電極７２Ａ、第２の引き出し電極７２Ｂおよび第３の引き出し電極７２Ｃが設けられている。シールド電極７１，７２の第１の引き出し電極７１Ａ，７２Ａは、誘電体基板６１の第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４まで延在して導通されている。第２の引き出し電極７１Ｂ，７２Ｂは、誘電体基板６１の第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５まで延在して導通されている。第３の引き出し電極７１Ｃ，７２Ｃは、誘電体基板６１の第１の側面部分の直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）にまで延在して導通されている。
【００８３】
このフィルタはまた、他の一対の１／４波長共振器３０，４０からの電磁波の外部への伝搬を防止するシールド電極７３，７４を備えている。シールド電極７３は、他の一対の１／４波長共振器３０，４０に対して上層側に積層され、シールド電極７４は下層側に積層されている。一対の１／４波長共振器１０，２０の上層側のシールド電極７１と他の一対の１／４波長共振器３０，４０の上層側のシールド電極７３とが、同一平面内で並列的に配置されている。また、一対の１／４波長共振器１０，２０の下層側のシールド電極７２と他の一対の１／４波長共振器３０，４０の下層側のシールド電極７４とが、同一平面内で並列的に配置されている。
【００８４】
他の一対の１／４波長共振器３０，４０の上層側のシールド電極７３には、第１の引き出し電極７３Ａ、および第２の引き出し電極７３Ｂが設けられている。同様に、下層側のシールド電極７４にも、第１の引き出し電極７４Ａ、および第２の引き出し電極７２Ｂが設けられている。シールド電極７３，７４の第１の引き出し電極７３Ａ，７４Ａは、誘電体基板６１の第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２まで延在して導通されている。第２の引き出し電極７３Ｂ，７４Ｂは、誘電体基板６１の第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３まで延在して導通されている。
【００８５】
この構成例では、第２の共振器２において、一方の１／４波長共振器１０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の接続用の外部端子電極６５を介してシールド電極７１，７２に導通される。また、他方の１／４波長共振器２０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の接続用の外部端子電極６４を介してシールド電極７１，７２に導通される。これにより、接続用の外部端子電極６４，６５およびシールド電極７１，７２を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、シールド電極７１，７２が接続導体８の機能を兼ねている。そして、さらにシールド電極７１，７２が第３の引き出し電極７１Ｃ，７２Ｃを介して直流電圧印加端子４Ｃに導通されることで、直流電圧が印加される。
【００８６】
また、この構成例では、第１の共振器１において、一方の１／４波長共振器３０の他端（短絡端）が、第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２を介してシールド電極７３，７４に導通される。また、他方の１／４波長共振器４０の他端（短絡端）が、第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３を介してシールド電極７３，７４に導通される。これにより、基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３およびシールド電極７３，７４を介して他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、外部端子電極８２，８３、およびシールド電極７３，７４が、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士を接続する接続導体９（図２０）の機能を兼ねている。そして、基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３が図示しないグランド電極に接続されることで、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の他端がグランド電位となる。
【００８７】
なお、この構成例では、第２の共振器２において上下のシールド電極７１，７２の双方を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通するようにしたが、どちらか一方のみを介して短絡端同士を導通するようにしても良い。第１の共振器１についても同様である。
＜第２の具体的な構成例＞
【００８８】
図２３および図２４は、本実施の形態に係るフィルタの第２の具体的な構成例を示している。図２３は内部層を省略し、外観部分のみを斜視透視して示している。図２４は、図２３で省略した内部層を分解して示している。この構成例は図２０の基本構成に対応している。図２１および図２２に示した第１の具体的な構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０のシールド電極７１，７２と他の一対の１／４波長共振器３０，４０のシールド電極７３，７４とが別々に形成され、それら別々のシールド電極を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士と他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士とを別々に導通していた。これに対し、本構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０とでシールド電極を共通化し、その共通のシールド電極を介して各１／４波長共振器の短絡端同士を共通接続したものである。すなわち、このフィルタは、図２４に示したように、上層側に共通のシールド電極９１を備え、下層側に共通のシールド電極９２を備えている。また、図２３に示したように、図２１の構成例における誘電体基板６１の第２の側面の外部端子電極６４，８２が共通化され、第２の側面に単一の外部端子電極９３が形成されている。同様に、図２１の構成例における誘電体基板６１の第３の側面の外部端子電極６５，８３が共通化され、第３の側面に単一の外部端子電極９４が形成されている。
【００８９】
上層側のシールド電極９１には、第１の引き出し電極９１Ａ、第２の引き出し電極９１Ｂおよび第３の引き出し電極９１Ｃ、ならびに第４の引き出し電極９１Ｄおよび第５の引き出し電極９１Ｅが設けられている。同様に、下層側のシールド電極９２にも、第１の引き出し電極９２Ａ、第２の引き出し電極９２Ｂおよび第３の引き出し電極９２Ｃ、ならびに第４の引き出し電極９２Ｄおよび第５の引き出し電極９２Ｅが設けられている。シールド電極９１，９２の第１の引き出し電極９１Ａ，９２Ａおよび第４の引き出し電極９１Ｄ，９２Ｄは、誘電体基板６１の第２の側面部分の外部端子電極９３まで延在して導通されている。第２の引き出し電極９１Ｂ，９２Ｂおよび第５の引き出し電極９１Ｅ，９２Ｅは、誘電体基板６１の第３の側面部分の外部端子電極９４まで延在して導通されている。第３の引き出し電極９１Ｃ，９２Ｃは、誘電体基板６１の第１の側面部分の直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）にまで延在して導通されている。
【００９０】
この構成例では、第２の共振器２における一方の１／４波長共振器１０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の外部端子電極９４を介してシールド電極９１，９２に導通される。同様に、第１の共振器１における他方の１／４波長共振器４０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の外部端子電極９４を介してシールド電極９１，９２に導通される。また、第２の共振器２における他方の１／４波長共振器２０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の外部端子電極９３を介してシールド電極９１，９２に導通される。同様に、第１の共振器１における一方の１／４波長共振器３０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の外部端子電極９３を介してシールド電極９１，９２に導通される。
【００９１】
これにより、外部端子電極９３，９４およびシールド電極９１，９２を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通されると共に、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、シールド電極９１，９２が、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通する接続導体８の機能を兼ねていると共に、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士を導通する他の接続導体９の機能を兼ねている。そして、さらにシールド電極９１，９２が第３の引き出し電極９１Ｃ，９２Ｃを介して直流電圧印加端子４Ｃに導通されることで、直流電圧が印加される。
【００９２】
なお、この構成例では、上下のシールド電極９１，９２の双方を介して各１／４波長共振器の短絡端同士を導通するようにしたが、どちらか一方のみを介して短絡端同士を導通するようにしても良い。
＜第３の具体的な構成例＞
【００９３】
図２５および図２６は、本実施の形態に係るフィルタの第３の具体的な構成例を示している。図２５は内部層を省略し、外観部分のみを斜視透視して示している。図２６は、図２５で省略した内部層を分解して示している。この構成例は図１８の基本構成に対応している。図２１および図２２に示した第１の具体的な構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０のシールド電極７１，７２と他の一対の１／４波長共振器３０，４０のシールド電極７３，７４とが別々に形成されていたが、本構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０とでシールド電極を共通化したものである。また、第１の具体的な構成例では、一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士をシールド電極７１，７２を介して導通するようにしたが、本構成例では、シールド電極７１，７２ではなく接続導体８となる接続層を別途設けて一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通するようにしたものである。
【００９４】
すなわち、このフィルタは、図２６に示したように、一対の１／４波長共振器１０，２０と他の一対の１／４波長共振器３０，４０との上層側に共通のシールド電極９１を備え、下層側に共通のシールド電極９２を備えている。また、上層側の共通のシールド電極９１のさらに上層に接続層９５を備え、下層側の共通のシールド電極９２のさらに下層に接続層９６を備えている。また、図２５に示したように、図２１の構成例において誘電体基板６１の第１の側面に形成されていた直流電圧印加用の外部端子電極（直流電圧印加端子４Ｃ）が省かれている。このフィルタでは、誘電体基板６１の第２および第３の側面に形成された外部端子電極６４，６５が、直流電圧印加端子４Ｃとしての機能を有している。
【００９５】
上層側のシールド電極９１には、引き出し電極９１Ｄおよび引き出し電極９１Ｅが設けられている。同様に、下層側のシールド電極９２にも、引き出し電極９２Ｄおよび引き出し電極９２Ｅが設けられている。シールド電極９１，９２の一方の引き出し電極９１Ｄ，９２Ｄは、誘電体基板６１の第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２まで延在して導通されている。他方の引き出し電極９１Ｅ，９２Ｅは、誘電体基板６１の第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３まで延在して導通されている。また、接続層９５，９６の一端は、誘電体基板６１の第２の側面部分の直流電圧印加端子４Ｃとしての機能を有する外部端子電極６４にまで延在して導通されている。接続層９５，９６の他端は、誘電体基板６１の第３の側面部分の直流電圧印加端子４Ｃとしての機能を有する外部端子電極６５にまで延在して導通されている。
【００９６】
この構成例では、第２の共振器２において、一方の１／４波長共振器１０の他端（共振時における短絡端）が、第３の側面部分の外部端子電極６５を介して接続層９５，９６に導通される。また、他方の１／４波長共振器２０の他端（共振時における短絡端）が、第２の側面部分の外部端子電極６４を介して接続層９５，９６に導通される。これにより、外部端子電極６４，６５および接続層９５，９６を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士が導通される。そして、外部端子電極６４，６５が直流電圧印加端子４Ｃとして機能して、直流電圧が印加される。すなわち、この構成例では、外部端子電極６４，６５が接続導体８の機能と直流電圧印加端子４Ｃの機能とを兼ねている。
【００９７】
また、この構成例では、第１の共振器１において、一方の１／４波長共振器３０の他端（短絡端）が、第２の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８２を介してシールド電極９１，９２に導通される。また、他方の１／４波長共振器４０の他端（短絡端）が、第３の側面部分の基準電圧印加用の外部端子電極８３を介してシールド電極９１，９２に導通される。これにより、基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３およびシールド電極９１，９２を介して他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士が導通される。すなわち、この構成例では、外部端子電極８２，８３、およびシールド電極９１，９２が、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の短絡端同士を接続する接続導体９（図２０）の機能を兼ねている。そして、基準電圧印加用の外部端子電極８２，８３が図示しないグランド電極に接続されることで、他の一対の１／４波長共振器３０，４０の他端がグランド電位となる。
【００９８】
なお、この構成例では、第２の共振器２において上下の接続層９５，９６の双方を介して一対の１／４波長共振器１０，２０の短絡端同士を導通するようにしたが、どちらか一方のみを介して短絡端同士を導通するようにしても良い。
［その他の実施の形態］
【００９９】
本発明は、上記各実施の形態に限定されず種々の変形実施が可能である。例えば、上記第２の実施の形態では、不平衡入力−平衡出力型のフィルタを例に説明したが、本発明は、入出力端双方を平衡端子にした平衡入力−平衡出力型のフィルタにも適用可能である。
【０１００】
図２７は、平衡入力−平衡出力型のフィルタの基本構成を示している。この構成例は第１の共振器１に一対の平衡端子３Ａ，３Ｂが接続されている点を除いて、図１８に示したフィルタと同様の構成となっている。このフィルタも図１８に示したフィルタと同様、第１の共振器１と第２の共振器２とが、インターディジタル結合された共振器における周波数の低い第２の共振周波数ｆ2で共振し、電磁結合するように構成されている。これにより、第２の共振周波数ｆ2を通過帯域とした、平衡入力−平衡出力型のバンドパスフィルタが構成されている。
【０１０１】
また、第２の実施の形態における第１の共振器１と第２の共振器２とをそれぞれ、図１５に示した構成例と同様に、複数組の一対の１／４波長共振器で構成するようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１０２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の基本構成を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る共振器に対する比較例を示す構成図である。
【図３】インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器の第１の共振モードを示す説明図である。
【図４】インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器の第２の共振モードを示す説明図である。
【図５】左右対称型のカップリング伝送線路の伝送モードについての説明図であり、（Ａ）は奇モードでの電界分布を示し、（Ｂ）は偶モードでの電界分布を示す説明図である。
【図６】左右対称型のカップリング伝送線路と等価な伝送線路の構造についての説明図であり、（Ａ）はその等価な伝送線路における奇モードを示し、（Ｂ）は偶モードを示す説明図である。
【図７】インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器における共振周波数の分布状態を示す説明図である。
【図８】インターディジタル結合された一対の１／４波長共振器における磁界分布を示す第１の説明図（Ａ）および第２の説明図（Ｂ）である。
【図９】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第１の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図１０】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第１の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【図１１】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第２の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第２の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【図１３】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第３の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図１４】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第３の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【図１５】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第３の具体的な構成例の等価的な構成を示す構成図である。
【図１６】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第４の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図１７】本発明の第１の実施の形態に係る共振器の第４の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【図１８】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの基本構成を示す構成図である。
【図１９】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタに対する比較例を示す構成図である。
【図２０】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第２の基本構成を示す構成図である。
【図２１】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図２２】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第１の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【図２３】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第２の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図２４】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第２の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【図２５】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第３の具体的な構成例を示す斜視図である。
【図２６】本発明の第２の実施の形態に係るフィルタの第３の具体的な構成例を示す分解斜視図である。
【図２７】本発明のその他の実施の形態に係るフィルタの基本構成を示す構成図である。
【図２８】従来のバランの基本構造を示す構成図である。
【符号の説明】
【０１０３】
１…第１の共振器、２…第２の共振器、３…不平衡端子、４Ａ，４Ｂ…平衡端子、４Ｃ…直流電圧印加端子、５，６…回転対称軸、８，９…接続導体、１０，２０，３０，４０…１／４波長共振器、２２…スルーホール２２、７１，７２，７３，７４，９１，９２…シールド電極、９３，９４…接続層。
【図１】
0004582340.tif 000003
【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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