(57)【要約】【課題】共振器同士を接近して配置できるとともに、反対符号を含む結合の制御が簡易にできる共振器間の結合制御方法を提供する。【解決手段】一対の共振器間において、正の結合係数を有する誘導性結合手段３０と負の結合係数を有する容量性結合手段４０とを形成し、結合手段３０による結合量を、両結合手段３０，４０によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき、結合手段４０による結合量を可変させて共振器間の結合を制御する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にパターニングされた一対の共振器間の結合を制御するための方法であって、
一対の共振器間において、正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段（３０）と負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段（４０）とを形成し、前記第１の共振器間結合手段（３０）および第２の共振器間結合手段（４０）の一方の共振器間結合手段（３０）による結合量を、前記第１および第２の共振器間結合手段（３０，４０）によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき、他方の共振器間結合手段（４０）による結合量を可変させて共振器間の結合を制御するようにしたことを特徴とする共振器間の結合制御方法。
【請求項２】
前記第１の共振器間結合手段および第２の共振器間結合手段のいずれか一方の共振器間結合手段は、誘導性結合手段（３０）であることを特徴とする請求項１に記載の共振器間の結合制御方法。
【請求項３】
前記誘導性結合手段（３０）は、両共振器に形成した平行線路（２４）によるものであることを特徴とする請求項２に記載の共振器間の結合制御方法。
【請求項４】
前記誘導性結合手段（５０）は、両共振器間に形成した、独立した閉ループ（２７）を介して構成したものであることを特徴とする請求項２に記載の共振器間の結合制御方法。
【請求項５】
前記第１の共振器間結合手段および第２の共振器間結合手段の少なくとも一方の共振器間結合手段は、容量性結合手段（４０）であることを特徴とする請求項１に記載の共振器間の結合制御方法。
【請求項６】
前記容量性結合手段（４０）は、インターディジタル結合によるものであることを特徴とする請求項５に記載の共振器間の結合制御方法。
【請求項７】
前記容量性結合手段（６０）は、エッジ結合によるものであることを特徴とする請求項５に記載の共振器間の結合制御方法。
【請求項８】
前記他方の共振器間結合手段による結合量を可変させる際に、前記容量性結合手段（４０）における、独立した結合用線路の結合部線路長（Ｌ１，Ｌ２）および線路間ギャップ（Ｇ）の少なくとも一方を調整するようにしたことを特徴とする請求項５に記載の共振器間の結合制御方法。
【請求項９】
前記他方の共振器間結合手段による結合量を可変させる際に、前記容量性結合手段のインターディジタル部に誘電体薄膜（１１０，１１１）を積層するようにしたことを特徴とする請求項６に記載の共振器間の結合制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一対の共振器間の結合を制御するための共振器間の結合制御方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
平面共振器型フィルタにおいては共振器を多段に結合してフィルタを構成する。このとき、共振器間の飛び越し結合を形成する際の共振器の結合方法に関して、例えば、特許文献１のように、共振器間の飛び越し結合（強さと結合符号（極性））の制御は、共振器の構造および共振器同士の相対位置から生じる値を小さく設定しておき、そこに必要な結合を別途付加して行っている。この際、梯子型楕円関数フィルタを実現するために、強さと符号がバラバラな結合を制御することは難しい。また、飛び越し結合線路を付加する前の飛び越し結合量を弱結合にしているので、共振器間間隔が広く、回路面積が大きくなる。
【特許文献１】特表２００２−５４１７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明はこのような背景の下になされたものであり、その目的は、共振器同士を接近して配置できるとともに、反対符号を含む結合の制御が簡易にできる共振器間の結合制御方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
請求項１に記載の発明は、一対の共振器間において、正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段と負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段とを形成し、前記第１の共振器間結合手段および第２の共振器間結合手段の一方の共振器間結合手段による結合量を、前記第１および第２の共振器間結合手段によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき、他方の共振器間結合手段による結合量を可変させて共振器間の結合を制御するようにしたことを要旨としている。
【０００５】
よって、従来では、線路を付加する前においては結合量を弱結合にしているので共振器同士が離れてしまっていたが、本発明では、正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段と負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段とを用い、かつ、他方の結合手段による結合量を可変させる前においては一方の結合手段により強い結合にしているので共振器同士を接近して配置することができる。また、従来では強さと符号がバラバラな結合を制御していたが、本発明では、正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段と負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段とを用い、強い結合状態から他方の共振器間結合手段による結合量を可変させて共振器間の結合を制御するので、反対符号を含む結合の制御を行うことができる。
【０００６】
このようにして、共振器同士を接近して配置できるとともに、反対符号を含む結合の制御が簡易にできる。
ここで、請求項１に記載の共振器間の結合制御方法において、請求項２に記載のように、第１の共振器間結合手段および第２の共振器間結合手段のいずれか一方の共振器間結合手段は、誘導性結合手段であり、さらに、この誘導性結合手段は、請求項３に記載のように、両共振器に形成した平行線路によるものであっても、請求項４に記載のように、両共振器間に形成した、独立した閉ループを介して構成したものであってもよい。
【０００７】
また、請求項１に記載の共振器間の結合制御方法において、請求項５に記載のように、前記第１の共振器間結合手段および第２の共振器間結合手段の少なくとも一方の共振器間結合手段は、容量性結合手段であり、さらに、この容量性結合手段は、請求項６に記載のように、インターディジタル結合によるものであっても、請求項７に記載のように、エッジ結合によるものであってもよい。
【０００８】
請求項５に記載の共振器間の結合制御方法において、請求項８に記載のように、前記他方の共振器間結合手段による結合量を可変させる際に、前記容量性結合手段における、独立した結合用線路の結合部線路長および線路間ギャップの少なくとも一方を調整するようにするとよい。
【０００９】
請求項６に記載の共振器間の結合制御方法において、請求項９に記載のように、前記他方の共振器間結合手段による結合量を可変させる際に、前記容量性結合手段のインターディジタル部に誘電体薄膜を積層するようにすることもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
（第１の実施の形態）
以下、本発明を具体化した第１の実施の形態を図面に従って説明する。
図１に本実施形態におけるフィルタの平面図を示す。このフィルタは６段フィルタである。基板の上に６つの共振器Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，Ｒ４，Ｒ５，Ｒ６がパターニングされている。具体的には、マイクロストリップライン型をなし、誘電体基板の裏面に接地導体が形成されるとともに基板表面に共振器となる導体パターンが形成されている。入力端子１０に第１の共振器Ｒ１が結合されている。第１の共振器Ｒ１には第２の共振器Ｒ２が結合されるとともに第２の共振器Ｒ２には第３の共振器Ｒ３が結合されている。第３の共振器Ｒ３には第４の共振器Ｒ４が結合されているとともに第４の共振器Ｒ４には第５の共振器Ｒ５が結合されている。第５の共振器Ｒ５には第６の共振器Ｒ６が結合されている。第６の共振器Ｒ６には出力端子１１が結合されている。
【００１１】
図２を用いて第２の共振器Ｒ２と第５の共振器Ｒ５の結合構造について述べる。図３は結合箇所における拡大図である。
第２の共振器Ｒ２と第５の共振器Ｒ５とは対称形となっている。各共振器は、幅広な帯状部２０，２１と、幅狭な線路部２２とからなり、幅広な帯状部２０と幅広な帯状部２１とを、幅狭な線路部２２で、つないだ形状をなしている。
【００１２】
図３において、一対の共振器である第２の共振器Ｒ２と第５の共振器Ｒ５間を結合するための構造として、正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段としての誘導性結合手段３０と、負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段としての容量性結合手段４０を具備している。誘導性結合手段３０は、両共振器に形成した平行線路２４によるものである。容量性結合手段４０は、線路２５を用いたインターディジタル結合によるものである。そして、一対の共振器間において、誘導性結合手段３０と容量性結合手段４０によって統合した結合手段が構成され、誘導性結合手段３０と容量性結合手段４０とは、結合量を制御する方向（図２，３でのＹ方向）が同一となっている。ここで、インターディジタル結合による容量性結合手段４０に関して、独立した結合用線路２５の結合部線路長として、図３のＹ方向においてＬ１，Ｌ２寸法を調整することにより結合量を可変させることができるようになっている。
【００１３】
同様の構成が、図１に示すように、共振器Ｒ１と共振器Ｒ６との間、および共振器Ｒ３と共振器Ｒ４との間において採られている。
設計の際には次のようにする。まず、図４に示すように、誘導性結合手段３０による結合量を、両結合手段３０，４０によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定する。そして、図５や図３に示すように、容量性結合手段４０による結合量を可変させて共振器間の結合を制御する。具体的には、インターディジタル結合による容量性結合手段４０についての線路２５の結合部線路長（Ｌ１，Ｌ２）を短い状態から長い状態へと変える。
【００１４】
図６には、容量性結合と誘導性結合と本実施形態での結合について、結合線路長または共振器間距離と結合係数の関係を示す。
容量性結合については結合線路長が変わっても結合係数としては負の値をとる。誘導性結合については共振器距離が変わっても結合係数としては正の値をとる。これに対し、本実施形態における結合方法においては結合線路長を変えることにより結合係数としては正および負の値をとることができる。
【００１５】
つまり、図７（ａ）に示すマイナスの符号を持つ容量性結合手段と、図７（ｂ）に示すプラスの符号を持つ誘導性結合手段を、図７（ｃ）に示すように共振器間に並設する。この統合した結合手段（図中のＣ＋Ｍ）として、誘導性結合手段（Ｍ結合）の共振器間距離を図中のＬ２０で示すようにして容量性結合手段（Ｃ結合）を図中ｂだけプラス側にスライドさせたものを用いる。そして、統合した結合手段（Ｃ＋Ｍ結合）においてプラスとマイナスを含むように結合を制御する。こうすることで、任意符号の結合を形成することができる。
【００１６】
これにより、例えば、楕円関数フィルタ回路の飛び越し結合（梯子型結合）を容易に形成できる。つまり、図１の６段フィルタにおいて、第２段目の共振器Ｒ２と第５段目の共振器Ｒ５間の結合を制御するとともに、第１段目の共振器Ｒ１と第６段目の共振器Ｒ６間の結合についても制御する。このとき、反対符号の結合を含む大きさの異なる複数の飛び越し結合制御が必要であるが、これを容易に実現することができる。このようにして結合制御をすることにより楕円関数フィルタ回路の飛び越し結合（梯子型結合）を容易に形成できることとなる。
【００１７】
上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
一対の共振器間において、誘導性結合手段（正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段）３０と容量性結合手段（負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段）４０とを形成し、一方の結合手段３０による結合量を、両結合手段３０，４０によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき、他方の結合手段４０による結合量を可変させて共振器間の結合を制御するようにした。よって、従来では、線路を付加する前においては結合量を弱結合にしているので共振器同士が離れてしまっていたが、本実施形態では、誘導性結合手段（正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段）３０と容量性結合手段（負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段）４０とを用い、かつ、他方の結合手段４０による結合量を可変させる前においては一方の結合手段３０により強い結合にしているので共振器同士を接近して配置することができる。また、従来では強さと符号がバラバラな結合を制御していたが、本実施形態では、誘導性結合手段（正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段）３０と容量性結合手段（負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段）４０とを用い、強い結合状態から他方の結合手段４０による結合量を可変させて共振器間の結合を制御するので、反対符号を含む結合の制御を行うことができる。このようにして、共振器同士を接近して配置できるとともに、反対符号を含む結合の制御が簡易にできる。従って、反対符号の結合を含む大きさの異なる複数の飛び越し結合制御が必要な梯子型楕円関数フィルタを小型かつ容易に実現できる。
【００１８】
本実施形態では、一方の共振器間結合手段は、誘導性結合手段３０であり、詳しくは、誘導性結合手段３０は、両共振器間に形成した平行線路２４によるものである。また、他方の共振器間結合手段は、容量性結合手段４０であり、詳しくは、容量性結合手段４０は、インターディジタル結合によるものである。そして、容量性結合手段４０による結合量を可変させる際に、容量性結合手段４０における、独立した結合用線路２５の結合部線路長Ｌ１，Ｌ２を調整する。
【００１９】
なお、前記実施形態は以下のように変更してもよい。
図３において、容量性結合手段４０は、独立した結合用線路２５の結合部線路長Ｌ１，Ｌ２を調整したが、線路間ギャップＧを調整してもよく、さらには、結合部線路長Ｌ１，Ｌ２及び線路間ギャップＧを調整してもよい。要は、容量性結合手段４０は、独立した結合用線路２５の結合部線路長Ｌ１，Ｌ２および線路間ギャップＧの少なくとも一方を調整すればよい。
【００２０】
図２に代わる構成として、図８に示すようにしてもよい。図８において、両共振器に形成した平行線路２４による誘導性結合手段３０と、線路２５を用いたインターディジタル結合による容量性結合手段４０とが、それぞれ、二箇所にわたり設けられている。
【００２１】
図２に代わる構成として、図９に示すようにしてもよい。図９において、誘導性結合手段５０は、両共振器間に形成した、独立した閉ループ２７を介して構成している。また、二箇所にわたり、線路２５を用いたインターディジタル結合による容量性結合手段４０が形成されている。一対の共振器間において、両結合手段４０，５０が形成されている。そして、誘導性結合手段５０については結合量を、両結合手段４０，５０によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき（共振器同士が接近して配置され）、インターディジタル結合による容量性結合手段４０についての線路２５の結合部線路長を短い状態から長い状態へと変える。
【００２２】
図２に代わる構成として、図１０に示すようにしてもよい。図１０において、容量性結合手段６０は、エッジ結合によるものであり、二箇所にわたり形成されている。また、誘導性結合手段５０は、両共振器間に形成した、独立した閉ループ２７を介して構成している。一対の共振器間において、両結合手段５０，６０が形成されている。そして、容量性結合手段６０については結合量を、両結合手段５０，６０によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき（共振器同士が接近して配置され）、誘導性結合手段５０により調整する。
【００２３】
図２に代わる構成として、図１１に示すようにしてもよい。図１１において、両共振器に形成した平行線路による誘導性結合手段３０と、線路２５を用いたインターディジタル結合による容量性結合手段４０と、エッジ結合による容量性結合手段６０とを用いている。誘導性結合手段３０は二箇所にわたり形成されている。そして、誘導性結合手段３０と容量性結合手段６０については、統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき（共振器同士が接近して配置され）、容量性結合手段４０を調整する。
【００２４】
また、図２に代わる構成として、図１２や図１３に示すように、誘導性結合手段３０と容量性結合手段４０とを用いるが、図２とは共振器のパターンが異なっているものを用いてもよい。
（第２の実施の形態）
次に、第２の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００２５】
図１４には、図２に代わる本実施形態における一対の共振器の平面図を示す。図１４を用いて共振器間の結合構造について述べる。
共振器結合部のパターンとして、櫛歯状の部位７０，７１を有し、スリット７５，７６によって分離することにより、二箇所の容量性結合手段Ｃ１と、調整用容量性結合手段Ｃ２を形成している。図１５にはその等価回路を示す。
【００２６】
図１６に示すように、容量性結合手段Ｃ１は、結合係数ｋがプラスであり、正の結合係数を有する第１の共振器間結合手段である。容量性結合手段Ｃ２は、結合係数ｋがマイナスであり、負の結合係数を有する第２の共振器間結合手段である。両結合手段Ｃ１，Ｃ２が一対の共振器間に形成されている。図１４のパターンにおける、一方の結合手段Ｃ１による結合量を、結合線路長として図１６でのＬ２１で示すごとく、両結合手段Ｃ１，Ｃ２によって統合した結合手段における共振器間結合量として設計上必要な大きさ以上に設定しておき、他方の結合手段Ｃ２による結合量（図１４のＬ１０寸法）を可変させて共振器間の結合を制御する。
【００２７】
つまり、図１６でのプラスの符号を持つ容量性結合手段Ｃ１と、マイナスの符号を持つ容量性結合手段Ｃ２を、図１５のように共振器間に並設する。この統合した結合手段（図１６中のＣ１＋Ｃ２）として、容量性結合手段Ｃ１の結合線路長を図中のＬ２１で示すようにして容量性結合手段Ｃ２を図中ｂだけプラス側にスライドさせたものを用い、統合した結合手段（図中のＣ１＋Ｃ２）においてプラスとマイナスを含むように結合を制御する。これにより、共振器同士を接近して配置できるとともに、反対符号を含む結合の制御が簡易にできる。
（第３の実施の形態）
次に、第３の実施の形態を、第１の実施の形態との相違点を中心に説明する。
【００２８】
他方の共振器間結合手段による結合量を可変させる際に、次のようにしている。
図３におけるインターディジタル結合部においてＬ１，Ｌ２寸法は一定値（固定値）として、図１７（ｂ）に示すように、容量性結合手段のインターディジタル部に誘電体薄膜１１０，１１１を積層する。
【００２９】
詳しくは、図１７（ａ）に示すように、線路（幅広な帯状部）１０１，１０２の間を、線路１０３を介してインターディジタル結合している。そして、図１７（ｂ）に示すように、線路１０１と線路１０３との間の領域に誘電体薄膜１１０を積層するとともに、線路１０２と線路１０３との間の領域に誘電体薄膜１１１を積層する。このとき、誘電体薄膜１１０，１１１の膜厚を調整したり、誘電体薄膜１１０，１１１の形成する面積を符号１１０’，１１１’で示したように調整する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】第１の実施形態における６段フィルタの平面図。
【図２】６段フィルタにおける第２の共振器と第５の共振器の平面図。
【図３】第２の共振器と第５の共振器の結合構造を示す平面図。
【図４】第２の共振器と第５の共振器の結合構造を示す平面図。
【図５】第２の共振器と第５の共振器の結合構造を示す平面図。
【図６】結合線路長または共振器間距離と結合係数の関係を示す図。
【図７】（ａ）〜（ｃ）は第１の実施形態における結合線路長または共振器間距離と結合係数の関係を示す図。
【図８】別例の第２の共振器と第５の共振器の平面図。
【図９】別例の第２の共振器と第５の共振器の平面図。
【図１０】別例の第２の共振器と第５の共振器の平面図。
【図１１】別例の第２の共振器と第５の共振器の平面図。
【図１２】別例の第２の共振器と第５の共振器の平面図。
【図１３】別例の第２の共振器と第５の共振器の平面図。
【図１４】第２の実施形態における一対の共振器の平面図。
【図１５】等価回路図。
【図１６】第２の実施形態における結合線路長と結合係数の関係を示す図。
【図１７】（ａ），（ｂ）は第３の実施形態における共振器の結合構造を示す平面および断面図。
【符号の説明】
【００３１】
２４…平行線路、２７…閉ループ、３０…誘導性結合手段、４０…容量性結合手段、５０…誘導性結合手段、６０…容量性結合手段、１１０，１１１…誘電体薄膜、Ｌ１，Ｌ２…結合部線路長、Ｇ…線路間ギャップ、Ｒ２…共振器、Ｒ５…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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