(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
それぞれ異なる面に形成された少なくとも２個の内導体層、上記内導体層のうちいずれかと結合する少なくとも２個の入出力導体層、並びに上記内導体層間及び入出力導体層間を電磁遮蔽する外導体層を、誘電体層を介して誘電体共振器とし、平板状又はフィルム状の誘電体共振器を積層した伝送線路構造を有するマイクロ波フィルタにおいて、
上記電磁遮蔽を攪乱することにより上記内導体層間を電磁結合させる結合窓が、上記外導体層に形成され、
積層された各内導体層間は、上記少なくとも２個の誘電体共振器の内導体層の一方から他方に至る電気力線と鎖交する位置に配置された上記第１の結合窓と、
当該内導体層近傍の磁力線と鎖交する位置に配置された上記第２の結合窓と、
を有し、
上記第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法が調整され、上記第１の結合窓による容量性結合と上記第２の結合窓による誘導性結合との組合せにより、所要の周波数に極又は零点を生じさせることを特徴とする結合共振型のマイクロ波フィルタ。
【請求項２】
内導体層同士の間に端面間側結合が生じるよう同一平面上に形成された少なくとも２個の上記内導体層、上記内導体層と同一平面上に形成されそのうちいずれかと容量結合又は誘導結合する少なくとも２個の入出力導体層、並びに上記内導体層と異なる平面上に形成された外導体層を、誘電体層を介し積層した平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有し、かつ、上記端面間側結合に係る一方の内導体層から他方の内導体層への信号伝搬が生じるよう、その延長方向に沿い上記端面間側結合のモードを変化させ、
その開放端から離隔した部位にて上記内導体層同士をブリッジ導体層により接続されたことを特徴とするマイクロ波フィルタ。
【請求項３】
相隣接する内導体層との縁部間隔がその開放端に近接した部位にて比較的狭くかつ当該開放端から離隔した部位にて比較的広くなるよう、上記内導体層の導体幅が設定され、
上記内導体層同士をブリッジ導体層により接続されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のマイクロ波フィルタ。
【請求項４】
同一平面上に形成された少なくとも２個の内導体層、上記内導体層と異なる平面上に形成された少なくとも２個の入出力導体層、上記入出力導体層と同一平面上に形成されこれらの間を結合する入出力間結合素子、並びに上記内導体層と異なる平面上に形成され上記入出力導体層及び入出力間結合素子と上記内導体層との間を電磁遮蔽する外導体層を、誘電体層を介し積層した平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有し、かつ、上記電磁遮蔽を攪乱することにより上記入出力導体層と上記内導体層との間を電磁結合させる結合窓が、上記外導体層に形成されたことを特徴とする結合共振型の請求項１〜３のいずれか１項に記載のマイクロ波フィルタ。
【請求項５】
請求項４記載のマイクロ波フィルタを設計するに当たって、上記内導体層及び外導体層にて構成される第１の伝送線路にて使用している誘電体層の誘電率に比べ、上記入出力導体層、入出力間結合素子及び外導体層にて構成される第２の伝送線路にて使用している誘電体層の誘電率を低くすることを特徴とする設計方法。
【請求項６】
内導体層、上記内導体層と同一平面上に形成された入出力導体層、上記内導体層及び入出力導体層と同一平面上に形成されこれらの間を誘導結合又は容量結合する入出力内導体層間結合素子、並びに上記内導体層と異なる平面上に形成された外導体層を、誘電体層を介し積層した平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有し、当該伝送線路構造にて、上記内導体層及び外導体層から構成され周波数ｆ1で共振する第１の共振器と、上記第１の共振器及び入出力内導体層間結合素子から構成され周波数ｆ2（但しｆ1≠ｆ2、｜ｆ1 −ｆ2 ｜＜ε、ε：所定微小値）で共振する第２の共振器とを提供することを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のマイクロ波フィルタ。
【請求項７】
請求項６記載のマイクロ波フィルタを設計するに当たって、まず、実現すべき極又は零点の周波数に応じて第１及び第２の共振器の共振周波数ｆ1 及びｆ2 を定め、次に、上記入出力内導体層間結合素子による誘導結合に係るインダクタンスＬ及び上記第１の共振器の特性インピーダンスＺ1を次の式
【数１】
0004067143.tif 000002
を満たすよう定めることを特徴とする設計方法。
【請求項８】
請求項６記載のマイクロ波フィルタを設計するに当たって、まず、実現すべき極又は零点の周波数に応じて第１及び第２の共振器の共振周波数ｆ1 及びｆ2 を定め、次に、上記入出力内導体層間結合素子による容量結合に係る静電容量Ｃ及び上記第１の共振器の特性インピーダンスＺ1を次の式
【数２】
0004067143.tif 000003
を満たすよう定めることを特徴とする設計方法。
【請求項９】
上記外導体層のうち内導体層と対向する部位の一部を、内導体層との間隔が他の部位より狭くなるよう窪ませたことを特徴とする請求項１〜４又は６記載のマイクロ波フィルタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有する誘電体共振器を利用したマイクロ波フィルタ及びその設計方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
有限長伝送線路をその一端から見たときのインピーダンスは、その伝送線路がどのようなインピーダンスにより終端されているかにより変化し、またその伝送線路をどのような波長の信号が伝送するのかによっても変化する。例えば、ある伝送線路の一端を短絡し、その伝送線路の他端から短絡端側をみた場合を考える。この場合、その伝送線路の線路長の１／４に等しい管内波長を有する信号にとっては、その伝送線路のインピーダンスは無限大に見える。この現象は、集中定数回路における並列共振と同様の作用を奏するため１／４波長共振と呼ばれ、この現象を用いた素子は１／４波長共振器と呼ばれる。また、その伝送線路の線路長の１／２に等しい管内波長を有する信号にとっては、その伝送線路のインピーダンスは０に見える。この現象は、直列共振と同様の作用を奏するため１／２波長共振と呼ばれ、この現象を用いた素子は１／２波長共振器と呼ばれる。
【０００３】
１／４波長共振器及び１／２波長共振器は、伝送線路の誘電体層としてどのような誘電体を用いても実現可能である。しかしながら、誘電体内における信号の波長（管内波長）はその誘電体の誘電率が高いほど短くなるため、誘電体層として高誘電率材料を用いる方が、小形化の点で有利である。かかる材料を用いた１／４波長共振器及び１／２波長共振器は通常は誘電体共振器と呼ばれ、その共振周波数は一般にマイクロ波領域に属している。また、複数の誘電体共振器を用いて結合共振型等のフィルタを構成することにより、マイクロ波帯の通信機器の高周波（ＲＦ）回路に適するＢＰＦ、ＢＲＦ等を実現できる。この種のフィルタは一般に誘電体フィルタと呼ばれる。
【０００４】
誘電体フィルタは、特開平７−２６３９１０号公報等に示されているように、複数枚の誘電体基板の表面を選択的に導体化し、この誘電体基板を積層することによっても、実現することができる。この方法乃至構造を用いた場合、単一の誘電体フィルタを構成する複数の誘電体共振器を同時に（即ち共通の誘電体基板を用いて）つくりこむことができるため、製造工程の簡略化や集積度の向上等を達成できる。更に、この方法は、基板表面の選択的導体化及び基板の積層という汎用手法の組合せであるため、製造コストの低減や、適用対象たるＲＦ回路中の他の部品乃至アセンブリとの一体化にも適している。この方法に則り実現された誘電体フィルタの構造を、図３４に、一部簡略化して示す。この図の誘電体フィルタは、２個の１／４波長誘電体共振器Ｒ１及びＲ２にて構成される結合共振型フィルタを、その表面が選択的に導体化された５枚の誘電体基板１０−１〜１０−５の積層によって実現したものである。
【０００５】
５枚の誘電体基板１０−１〜１０−５のうち図中上から１枚目の誘電体基板１０−１はその上面が、また図中下から１枚目の誘電体基板１０−５はその下面が、それぞれ導体化されており、これにより、各共振器Ｒ１及びＲ２にて共有される外導体層１２−１及び１２−２が実現されている。更に、図中上から３枚目の誘電体基板１０−３の上面には、図中奥行き方向に沿ってかつ互いに平行に、２個の内導体層１６−１及び１６−２が形成されている。外導体層１２−１、内導体層１６−１及び外導体層１２−２は、２個の外導体層の間に誘電体層を介して内導体層を配した構造の伝送線路即ちトリプレートラインを形成している。外導体層１２−１、内導体層１６−２及び外導体層１２−２も、同様にトリプレートラインを形成している。更に、内導体層１６−１及び１６−２は、誘電体基板１０−１〜１０−５の図中手前側の端面に形成された側面短絡導体層１４−１〜１４−５を介して外導体層１２−１及び１２−２に短絡されている。このように上記各トリプレートラインの一端を短絡して得られる共振器Ｒ１及びＲ２は、いずれも１／４波長共振器となる。
【０００６】
図中上から２枚目の誘電体基板１０−２の上面には、誘電体基板１０−１〜１０−５を積層したときに誘電体基板１０−２を介しその両端がそれぞれ内導体層１６−１及び１６−２と対向するよう、共振器間結合導体層１８が形成されている。即ち、共振器間結合導体層１８は内導体層１６−１及び１６−２とそれぞれ容量結合しており、従って、共振器Ｒ１及びＲ２は、共振器間結合導体層１８と内導体層１６−１及び１６−２との結合に係る静電容量（及び共振器間結合導体層１８自体のインダクタンス分）を介し、互いに結合している。結合の程度は、共振器間結合導体層１８の位置、形状及び寸法により調整できる。また、図中上から４枚目の誘電体基板１０−４の上面には、誘電体基板１０−１〜１０−５を積層したときに誘電体基板１０−３を介しそれぞれ内導体層１６−１及び１６−２と対向するよう、２個の入出力導体層２０−１及び２０−２が形成されている。即ち、入出力導体層２０−１は内導体層１６−１と、入出力導体層２０−２は内導体層１６−２と、それぞれ容量結合しており、従って、共振器Ｒ１及びＲ２は、入出力導体層２０−１及び２０−２と内導体層１６−１及び１６−２との結合に係る静電容量を介し、図示しない外部の回路と接続される。結合の程度は、入出力導体層２０−１及び２０−２の位置、形状及び寸法により調整できる。
【０００７】
ここに、共振器Ｒ１及びＲ２がいずれも並列共振器として機能する周波数帯域では、入出力導体層２０−１又は２０−２からの信号は全て共振器間結合導体層１８を介して他方の入出力導体層へと伝搬する。その上下の周波数帯域では、逆に、入出力導体層２０−１又は２０−２からの信号は共振器Ｒ１又はＲ２により反射される。従って、この従来技術に係るフィルタは、その通過帯域が共振器Ｒ１及びＲ２各々の共振周波数を含むＢＰＦとなる。また、このフィルタは、通常の結合共振型フィルタ及び誘電体フィルタと同様の利点の他に、基板技術を利用しているため小形化や高集積化にすぐれるという利点を有している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の構造にはいくつかの問題点がある。第１に、２個設けられている入出力導体層２０−１及び２０−２の間の直接的な電磁結合を防ぐためには、入出力導体層２０−１と入出力導体層２０−２との間隔をある程度広めに設定しなければならない。従って、内導体層１６−１と内導体層１６−２との間隔も広めにしなければならず、図中左右方向の寸法が大きくなってしまう。第２に、共振器間結合及び入出力結合の性質及び程度を自由自在に調整可能にするには、図示した如く、共振器間結合導体層１８と入出力導体層２０−１及び２０−２とを異なる誘電体基板１０−２及び１０−４上に形成するのが好ましい。しかしながら、このようにすると、誘電体基板の枚数が多くなる。
【０００９】
本発明の目的の一つは、共振器間結合の方法乃至構造を改善することにより、少なくとも２個設けられる入出力導体層間の直接的電磁結合を防ぐためその間隔を確保する必要をなくし、より小形で低価格なマイクロ波フィルタを実現することにある。本発明の目的の一つは、共振器間結合の方法乃至構造を改善することにより、内導体層、入出力導体層及び共振器間結合導体層のうち少なくとも２者を同一平面上に配置可能にし、以てより小形かつ肉薄で低価格なマイクロ波フィルタを実現することにある。本発明の目的の一つは、一方の共振器が他方の共振器の一部となるよう構造を変形することにより、より小形かつ肉薄で低価格なマイクロ波フィルタを実現することにある。本発明の目的の一つは、側結合を利用することにより構造を簡素化し設計の自由度を上げることにある。
【００１０】
本発明の目的の一つは、上述の各目的を達成し得るマイクロ波フィルタを、簡便な加工にて実現することにより、更に低価格なマイクロ波フィルタを実現することにある。本発明の目的の一つは、少なくとも２個設けられる入出力導体層相互の位置関係の設定により、更に集積性の高いマイクロ波フィルタを実現することにある。本発明の目的の一つは、内導体層及びその結合手段の配置の工夫により、特性特に帯域外減衰の急峻さや極又は零点の配置を随意に設定可能なマイクロ波フィルタを実現することにある。本発明の目的の一つは、導体層形状の工夫によりより損失の少ないマイクロ波フィルタを実現することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の第１の構成は、結合共振型のマイクロ波フィルタにおいて、それぞれ異なる面に形成された少なくとも２個の内導体層、上記内導体層のうちいずれかと結合する少なくとも２個の入出力導体層、並びに上記内導体層間及び入出力導体層間を電磁遮蔽する外導体層を、誘電体層を介して誘電体共振器とし、平板状又はフィルム状の誘電体共振器を積層した伝送線路構造を有するマイクロ波フィルタにおいて、上記電磁遮蔽を攪乱することにより上記内導体層間を電磁結合させる結合窓が、上記外導体層に形成され、上記内導体層間は、上記少なくとも２個の誘電体共振器の内導体層の一方から他方に至る電気力線と鎖交する位置に配置された上記第１の結合窓と、当該内導体層近傍の磁力線と鎖交する位置に配置された上記第２の結合窓と、を有し、上記第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法が調整され、上記第１の結合窓による容量性結合と上記第２の結合窓による誘導性結合との組合せにより、所要の周波数に極又は零点を生じさせることを特徴とする。
【００１２】
本構成においては、結合窓（例えば外導体層の“小孔”）を介し内導体層間を電磁的に結合させている。従って、上記公報における共振器間結合導体層のような導体層即ち誘電体共振器間を結合させるための格別の導体層を設ける必要がなく、従来に比べ構造が簡素になりかつ加工が簡素化されるため、マイクロ波フィルタを低価格化可能になる。更に、この結合窓を内導体層結合手段として採用したことに伴い、内導体層間の位置関係が、同一平面上にある従来の関係から、少なくとも１個の外導体層及び誘電体層を隔てて伝送線路構造の厚み方向に積層した新たな関係へと変わっている。従って、内導体層個数ひいては誘電体共振器個数を多くしたときでも厚みが増すのみで面積はほとんど変化しない。この結果、より小形なマイクロ波フィルタが実現される。
【００１３】
本構成においては、また、入出力導体層間が外導体層によって電磁遮蔽されるから、従来のように間隔確保にて入出力導体層間の直接的電磁結合を阻止する必要はなくなり、ひいては間隔確保に起因して生じていた寸法肥大を防止できるため、従来に比べ小形かつ低価格のマイクロ波フィルタが実現される。また、本構成においては、内導体層及び入出力導体層が外導体層により他の内導体層及び入出力導体層から電磁遮蔽された（但し結合窓を介した内導体層間の電磁結合を除く）状態にある。従って、入出力導体層の位置を、他の入出力導体層との位置関係等を考慮せずに設定可能になり、ひいては設計の自由度の高いマイクロ波フィルタが実現される。
【００１４】
上述の第１の構成においては、内導体層及び入出力導体層を相異なる平面上に配置することも可能である。しかしながら、内導体層及び入出力導体層を同一平面上に配置するほうが、誘電体層の体積の減少（例えば誘電体基板の枚数の低減）や、加工の簡素化による低価格化に寄与できる。本発明の参考となる構成（以下、参考構成という。）の第１の参考構成に係るマイクロ波フィルタは、第１の構成において、上記入出力導体層とそれによる結合の対象たる内導体層とが、端面間容量結合を介し結合したことを特徴とする。本構成においては、第１の構成と同様の作用が生じるのに加え、端面間容量結合を利用しているため入出力導体層と内導体層とを同一平面上に配置可能になり、従ってより小形かつ肉薄で低価格なマイクロ波フィルタが実現される。なお、内導体層と入出力導体層との間を導電部材（あるいはインダクタンス）を介し接続することによっても、同一平面化は可能である。
【００１５】
更に、従来においては、複数の入出力導体層を同一平面上に形成していたためその間隔を保つ必要がありこれらを互いに近接した位置に引き出すことが困難であったが、上述の第１の構成及び第１の参考構成においては、複数の入出力導体層が互いに異なる平面上に位置しているためこれらを近接した位置に引き出すことが可能である。本発明の第２の参考構成に係るマイクロ波フィルタは、第１の構成において、上記入出力導体層同士が上記外導体層を介し近接した位置に配置されるよう、上記内導体層及び入出力導体層を配置したことを特徴とする。本構成においては、内導体層同士の結合・配置関係や入出力導体層相互の位置関係の設定という簡便な手法により、同一端面から入力及び出力を実行可能なマイクロ波フィルタ、即ち集積性が高いマイクロ波フィルタが実現され、また、入出力導体層近傍の外部回路の構成が小形化される。
【００１６】
また、上述の第１の構成乃至第２の参考構成においては、入出力導体層、内導体層、結合窓、他の内導体層、…、他の入出力導体層、といった順で、電磁界が伝搬している。その経路（入出力導体層間の電磁界伝搬経路）の電気長や等価回路構成は、その電磁界伝搬経路を構成している内導体層の線路長や結合窓の性質（容量性か誘導性か）等により定まる。更に、この電磁界伝搬経路は、内導体層及び結合窓の相対的位置関係の設定次第で、複数通り同時に併存させることが可能である。本発明の第３の参考構成に係る設計方法は、第１の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当って、上記内導体層及び結合窓の相対的位置関係を、上記入出力導体層のうち１個から他の１個に至る電磁界伝搬経路が共振周波数乃至はその近傍で複数通り併存するよう設定したことを特徴とする。かかる方法においては、従って、電磁界伝搬経路を複数通り併存させることにより、第１の構成に係るマイクロ波フィルタの特性をより詳細に設計乃至設定することが可能になり、設計の自由度が向上する。
【００１７】
例えば、本発明の第４の参考構成に係る設計方法は、第３の参考構成において、所要の減衰極の周波数にてπ又は−π［ｒａｄ］の位相差を呈するよう、上記複数通りの電磁界伝搬経路の間の電気長の差を設定することを特徴とする。この方法に従い設計されたマイクロ波フィルタにおいては、例えば通過帯域内や通過帯域のごく近傍のように通常は外部回路の付加なしでは極又は零点を設けられない周波数に、外部回路の付加なしで減衰極を設けることが可能になる。このように、減衰極配置を内導体層や結合窓の位置等により自在に設定できるから、マイクロ波フィルタの特性設計の自由度が向上し、かつ外部回路の廃止による小形安価化が実現される。
【００１８】
上述の第１の構成乃至第２の参考構成においては、更に、結合窓の位置、形状及び寸法の設定により、誘電体共振器間（内導体層間）の結合の強度及び性質を設定できる。本発明の第５の参考構成に係る設計方法は、第１の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当って、上記結合窓による結合の強度が周波数乃至波長の変化に対して比較的急峻に変化するよう、当該結合窓の位置を設定することを特徴とする。この方法にて得られたマイクロ波フィルタにおいては、結合窓による結合の強度が周波数乃至波長の変化に対して比較的急峻に変化するため、遮断特性（ＢＰＦの場合通過帯域外減衰特性）が急峻になる。
【００１９】
また、本発明の設計方法は、第１の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当って、マイクロ波フィルタの特性を、結合窓設計による内導体層間結合の設計という簡便な手法にて、設定乃至決定できる。
【００２０】
例えば、本発明の第６の参考構成に係る設計方法は、上記第１の結合窓による電磁的結合と上記第２の結合窓による電磁的結合とが互いに強調し合うよう、上記第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法を設定することを特徴とする。本構成においては、単一の結合窓にて内導体層間を結合させた場合に比べ強い結合を実現でき、更にその強度を第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法により設定できる。
【００２１】
また、本発明の第２の構成に係る設計方法は、上記少なくとも２個の誘電体共振器の内導体層の一方から他方に至る電気力線と鎖交する位置に上記第１の結合窓と、当該内導体層近傍の磁力線と鎖交する位置に上記第２の結合窓とを、それぞれ配置し、上記第１の結合窓による容量性結合と上記第２の結合窓による誘導性結合との組合せにより所要の周波数に極又は零点が生じるよう、上記第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法を設定することを特徴とする。本構成においては、第１の結合窓が容量性、第２の結合窓が誘導性となるため、第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法の設定という簡便な手法により、マイクロ波フィルタの特性、特に極又は零点の配置を随意設定可能となる。
【００２２】
本発明の第３の構成は、結合共振型のマイクロ波フィルタにおいて、同一平面上に形成されその端面間が互いに容量結合又は誘導結合する少なくとも２個の内導体層、上記内導体層と同一平面上に形成されそのうちいずれかと容量結合又は誘導結合する少なくとも２個の入出力導体層、並びに上記内導体層と異なる平面上に形成された外導体層を、誘電体層を介し積層した平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有することを特徴とする。
【００２３】
本構成においては、少なくとも２個の内導体層が従来技術と同様に伝送線路構造の面積方向に（例えば並行して）配設される。但し、これらの内導体層間の結合は、これらの内導体層の端面間結合にて実現されているから、内導体層を配設するための誘電体層とは別に共振器間結合素子を配設するための誘電体層を設ける必要はなく、小形、簡素、低価格な構造が得られる。また、内導体層間結合は容量結合（例えば端面間容量）や誘導結合（例えば導体接続）のごとく集中定数型であるから、内導体層間結合及びその強度の調整は内導体層形状の変形という簡便な手段で実現できる。
【００２４】
また、第３の構成における入出力導体層は内導体層と異なる平面上に設けてもよいが、同一平面上に設けるほうが、構造の小形化、簡素化、安価化の面で好ましい。しかし、第３の構成のように内導体層同士を単一平面上で結合させる構成においては、内導体層同士が近接しやすいから、入出力導体層を内導体層と同一平面上に配置することとすると場合によっては入出力導体層同士も近接した位置になり得る。その結果生じる入出力導体間の不要な直接結合を解消するには、入出力導体層同士に十分な間隔を与えねばならない。この間隔確保による大型化を防ぐべく、本発明の第３の構成に係るマイクロ波フィルタは、上記入出力導体層間を容量結合又は誘導結合する入出力間結合素子を、上記入出力導体層と同一平面上に形成したことを特徴とする。本構成においては、入出力導体層間に積極的に結合を発生させている。これにより、フィルタ特性の設計の自由度が向上する。更に、入出力導体層と内導体層とを同一平面上に形成できるため、内導体層を配設するための誘電体層とは別に入出力導体層を配設するための誘電体層を設ける必要はなく、小形、簡素、低価格な構造が得られる。
【００２５】
また、２個の入出力導体層間で見た場合、第３の構成においては、（１）第１の入出力導体層から第１及び第２の内導体層を経て第２の入出力導体層に至る電磁波伝搬経路（第１の経路）と、（２）第１の入出力導体層から入出力間結合素子を経て第２の入出力導体層に至る電磁波伝搬経路（第２の経路）とが生じる。従って、両経路特にその移相量の設計により、外部回路の付加なしでの減衰極の付与及びその配置の設定が可能になる。即ち、本発明の第３の構成は、容量結合及び誘導結合のうちいずれか一方のモードにて上記入出力導体層間を結合させ、これらの入出力導体層と対応する内導体層との間を他方のモードにて結合させたことを特徴とする。本構成においては、例えば、第１の内導体層と第１の入出力導体層の間の結合モードと、第２の内導体層と第２の入出力導体層の間の結合モードとが同じであるため、誘電体共振器が誘導又は容量素子として働く周波数帯域（即ちその共振周波数からある程度隔たった帯域）では第１の経路を経た信号と第２の経路を経た信号との間にπ又は−π［ｒａｄ］の位相差が生じ従って両信号は互いに打ち消し合い、共振周波数又はそのごく近傍では位相差は０になり両信号は強め合う。かかる作用により、極（及び零点）が生じる。また、その配置は各結合素子及び入出力導体層の設計により簡便に決定できる。
【００２６】
本発明の第４の構成に係る結合共振型のマイクロ波フィルタは、内導体層同士の間に端面間側結合が生じるよう同一平面上に形成された少なくとも２個の上記内導体層、上記内導体層と同一平面上に形成されそのうちいずれかと容量結合又は誘導結合する少なくとも２個の入出力導体層、並びに上記内導体層と異なる平面上に形成された外導体層を、誘電体層を介し積層した平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有し、かつ、上記端面間側結合に係る一方の内導体層から他方の内導体層への信号伝搬が生じるよう、その延長方向に沿い上記端面間側結合のモードを変化させたことを特徴とする。
【００２７】
本構成においては、第３の構成における入出力間結合素子に代え、内導体層端面間側結合に係る伝送線路にて入出力間を結合させ、簡素な構造としている。更に、内導体層の延長方向に沿い上記端面間側結合のモードを変化させることにより、当該端面間側結合に係る伝送線路にてステップインピーダンスを発生させることができ、ひいては、内導体層及び外導体層にて構成される共振器即ち結合対象たる共振器と、端面間側結合に係る伝送線路即ち結合手段たる共振器との間に、共振周波数の差を与えることができる。その結果、結合対象たる共振器の共振周波数（１／４波長共振器同士を結合させる場合には零点乃至通過周波数）と、結合手段たる共振器の共振周波数（同場合には極乃至阻止周波数）とを、異なる値にすることが可能になり、また内導体層の延長方向に沿う端面間側結合モードの変化パターンの設計により極及び零点を個別設定可能になる。また、入出力間結合素子が不要である点で、第３の構成に比べ簡素な構造になる。加えて、仮に入出力導体層間に直接の容量結合等が生じたとしても、共振器間が結合しているため、問題は生じない。
【００２８】
更に、第４の構成における端面間側結合モードの変化は平面回路にて実現できる。本発明の第５の構成は、第４の構成において、相隣接する内導体層との縁部間隔がその開放端に近接した部位にて比較的狭くかつ当該開放端から離隔した部位にて比較的広くなるよう、上記内導体層の導体幅が設定されたことを特徴とする。本発明の第５の構成は、第４の構成において、その開放端から離隔した部位にて上記内導体層同士をブリッジ導体層により接続されたことを特徴とする。このように、内導体層間の間隔をその開放端側近傍にて部分的に狭搾すること（第５の構成）により、その部位における内導体層同士の端面間側結合のモードを電界が支配的なモードとすることができ、また、上記狭搾に係る部位から離隔した部位にてブリッジ導体層により上記内導体層間を接続すること（第５の構成）により、その部位における内導体層同士の端面間側結合のモードを磁界が支配的なモードとすることができる。これらはいずれも平面的な構成であるから、マイクロ波フィルタの小形化肉薄化に寄与できる。
【００２９】
加えて、内導体層間隔狭搾及びブリッジ導体層双方を採用した場合には、そのいずれかを単独で採用した構成では得られない設計の自由度の高さを実現できる。まず、内導体層間隔狭搾の設計（例えば狭搾部の長さや狭搾した内導体層間隔の設定）により、一方の内導体層に係る共振器から他方の内導体層に係る共振器への信号伝搬の度合い（等価的な共振器間結合容量）を設定することができ、従って零点乃至通過周波数を設定することができる。内導体層間隔狭搾は、同時に、端面間側結合に係る伝送線路の共振周波数を結合対象たる共振器の共振周波数からずらす作用を及ぼす。内導体層間隔狭搾及びブリッジ導体層双方を採用しているときには、更に、ブリッジ導体層の設計（例えば位置及び形状・寸法の設定）即ちブリッジ導体層と外導体層にて形成される伝送線路の設計により、端面間側結合に係る伝送線路の共振周波数をずらすことができる。従って、内導体層間隔狭搾の設計及びブリッジ導体層の設計にて共振器間結合即ち通過域や端面間側結合に係る伝送線路の共振周波数即ち阻止域を独立に設計する、といった自由度の高い設計手法を採用可能になる。
【００３０】
本発明の第６の構成は、結合共振型のマイクロ波フィルタにおいて、同一平面上に形成された少なくとも２個の内導体層、上記内導体層と異なる平面上に形成された少なくとも２個の入出力導体層、上記入出力導体層と同一平面上に形成されこれらの間を結合する入出力間結合素子、並びに上記内導体層と異なる平面上に形成され上記入出力導体層及び入出力間結合素子と上記内導体層との間を電磁遮蔽する外導体層を、誘電体層を介し積層した平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有し、かつ、上記電磁遮蔽を攪乱することにより上記入出力導体層と上記内導体層との間を電磁結合させる結合窓が、上記外導体層に形成されたことを特徴とする。
【００３１】
本構成においては、入出力導体層間が入出力間結合素子にて結合される一方で、入出力導体層・内導体層間が結合窓を介し結合される。従って、内導体層間が結合窓及び入出力間結合素子を介して結合した結合共振型フィルタが得られる。このフィルタは、入出力導体層及び入出力間結合素子が同一平面上に配置されるため、小形かつ肉薄で低価格となる。更に、入出力導体層間を積極的に結合させこれを内導体層間の結合に利用しているため、入出力導体層同士の間隔確保の必要がなく、より小形・低価格となる。また、これらはいずれも基板表面の選択的導体化及び積層の技術にて実現でき、簡便な実施が可能であるため、更に低価格になる。
【００３２】
本発明の第７の構成に係る設計方法は、第６の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当たって、上記内導体層及び外導体層にて構成される第１の伝送線路にて使用している誘電体層の誘電率に比べ、上記入出力導体層、入出力間結合素子及び外導体層にて構成される第２の伝送線路にて使用している誘電体層の誘電率を低くすることを特徴とする。本構成においては、第２の伝送線路における導体幅を広くできその形成加工を容易化できる。更に、第１及び第２の伝送線路のインピーダンス設計を独立化できるから、例えば第２の伝送線路を外部回路のインピーダンスに応じて設計することが容易になる。
【００３３】
本発明の構成に係るマイクロ波フィルタは、チップ状の誘電体又は磁性体を、上記入出力導体層と上記内導体層との間の電磁結合に介在するよう、上記結合窓及び入出力導体層の近傍に配置したことを特徴とする。本構成においては、チップ状の誘電体又は磁性体の配置調整にて結合の強度等を調整可能になる。
【００３４】
本発明の第８の構成に係るマイクロ波フィルタは、内導体層、上記内導体層と同一平面上に形成された入出力導体層、上記内導体層及び入出力導体層と同一平面上に形成されこれらの間を誘導結合又は容量結合する入出力内導体層間結合素子、並びに上記内導体層と異なる平面上に形成された外導体層を、誘電体層を介し積層した平板状又はフィルム状の伝送線路構造を有し、当該伝送線路構造にて、上記内導体層及び外導体層から構成され周波数ｆ1 で共振する第１の共振器と、上記第１の共振器及び入出力内導体層間結合素子から構成され周波数ｆ2 （但しｆ1 ≠ｆ2 、｜ｆ1 −ｆ2 ｜＜ε、ε：所定微小値）で共振する第２の共振器とを提供することを特徴とする。
【００３５】
本構成においては、内導体層及び外導体層にて第１の共振器を、第１の共振器及び入出力内導体層間結合素子にて第２の共振器を、それぞれ構成する。すなわち、第１の共振器はその共振周波数ｆ1 以外では静電容量又はインダクタンスと等価であるため、入出力内導体層間結合素子（あるいはその誘導結合又は容量結合に係るインダクタンス又は静電容量）を用いて第２の共振器を構成できる。第１及び第２の共振器の共振周波数ｆ1 及びｆ2 の差は微小であるから、本構成においては、第１の共振器にて決定される零点又は極の近傍に第２の共振器にて決定される極又は零点を配置することができる。また、誘電体共振器同士の結合を利用する従来技術と比べた場合、第１の共振器を第２の共振器の一部として利用しているため内導体層の個数が少なく、内導体層、入出力導体層及び入出力内導体層間結合素子を同一平面上に形成できるため誘電体層の個数が少ないから、より小形かつ肉薄で低価格なマイクロ波フィルタとなる。更に、入出力導体層間を導体にて直接接続して構わないため、その間隔を確保する必要がなく、この面でも小形かつ低価格となる。また、本構成は、基板表面の選択的導体化のみで実現でき基板積層が不要であるため、前述の各構成に比べても容易に製造可能で小形、肉薄かつ安価である。
【００３６】
本発明の第９の構成に係る設計方法は、第８の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当たって、まず、実現すべき極又は零点の周波数に応じて第１及び第２の共振器の共振周波数ｆ1 及びｆ2 を定め、次に、上記入出力内導体層間結合素子による誘導結合に係るインダクタンスＬ及び上記第１の共振器の特性インピーダンスＺ1 を次の式
【数３】
Ｚ1 ＜π2 Ｌ｜ｆ1 −ｆ2 ｜
を満たすよう定めることを特徴とする。また、本発明の第２１の構成に係る設計方法は、第１９の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当たって、まず、実現すべき極又は零点の周波数に応じて第１及び第２の共振器の共振周波数ｆ1及びｆ2 を定め、次に、上記入出力内導体層間結合素子による容量結合に係る静電容量Ｃ及び上記第１の共振器の特性インピーダンスＺ1 を次の式
【数４】
Ｚ1 ＞｜ｆ1 −ｆ2 ｜／４Ｃｆ22
を満たすよう定めることを特徴とする。
【００３７】
ここに、第８の構成における入出力内導体層間結合素子のインダクタンスＬ又は静電容量Ｃには、通常、誘電体基板の面積や導体パターン形成の精細さ等の面で上限があり、従って特性インピーダンスＺ1 にも制約が課せられる。この制約の内容は、第１及び第２の共振器における位相条件にて定まり、近似的には上述の各式にて表現できる。そこで、第９又は第１０の構成においては、まず、実現すべき極又は零点の周波数に応じ共振周波数ｆ1 及びｆ2 を定める。次に、上述の各式に周波数ｆ1 及びｆ2 を代入し、その式が成立するようＬ又はＣを決定する。例えば、周波数ｆ2 において第１の共振器が容量性であるときは、第２０の構成に係る式に従いＬ及びＺ1 を定め、このＬ及びＺ1 が実現されるように入出力内導体層間結合素子の形状・寸法及び内導体層の長さを設計する。また、周波数ｆ2 において第１の共振器が誘導性であるときは、第１０の構成に係る式に従いＣ及びＺ1 を定め、このＣ及びＺ1 が実現されるように入出力内導体層間結合素子の形状・寸法及び内導体層の長さを設計する。第９及び第１０の構成に係る式はいずれも第１及び第２の共振器における位相条件から導き出した制約式であり、この制約式を満たす値の入出力内導体層間結合素子は原理上実現可能である。このような簡便な手段により、本構成においては、極及び零点の配置の自由化、ひいては通過域内減衰の低減や帯域外減衰の急峻化が実現される。
【００３８】
本発明の第１１の構成に係るマイクロ波フィルタは、第１、第３、第４、第６又は第８の構成において、上記外導体層のうち内導体層と対向する部位の一部を、内導体層との間隔が他の部位より狭くなるよう窪ませたことを特徴とする。本構成においては、窪みの部位における内導体層外導体層間隔が他の部位におけるそれに比べ小さくなるため、内導体層のうち外導体層の窪みと対向する部位に電流が集中しやすくなる。その結果、内導体層の幅方向における電流分布が平坦分布に近くなり、従ってその線路における損失が小さくなる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施形態に関し図面に基づき説明する。なお、記載の簡略化のため、異なる実施形態で使用している同一の乃至対応する部材に関しては共通する符号を付し、説明を省略する。
【００４０】
（１）共振器間結合用結合窓を有する実施形態群
第１実施形態．
図１に、本発明の第１実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、その表面が選択的に導体化された４枚の誘電体基板２２−１〜２２−４を積層した構造を有している。これら４枚の誘電体基板２２−１〜２２−４のうち図中上から１枚目及び３枚目の誘電体基板２２−１及び２２−３の上面と４枚目の誘電体基板２２−４の下面は、いずれも、結合窓３０の部分を除いて概ね全面に亘って導体化されており、これによりそれぞれ外導体層２４−１〜２４−３が実現されている。これら外導体層２４−１〜２４−３は側面短絡導体層２６−１〜２６−４により互いに短絡されている。側面短絡導体層２６−１〜２６−４は、この図では誘電体基板２２−１〜２２−４の右側の端面に設けられているが、実際には、入出力導体層３２−１及び３２−２との接触等を避けられるように設ければ足りる。更に、図中上から２枚目の誘電体基板２２−２の上面には内導体層２８−１及び入出力導体層３２−１が、また４枚目の誘電体基板２２−４の上面には内導体層２８−２及び入出力導体層３２−２が、それぞれ形成されている。内導体層２８−１及び２８−２はストリップ状の導体であり、図では、対応する誘電体基板のほぼ中央に位置している。また、入出力導体層３２−１及び３２−２は、対応する内導体層と微小間隙を介して（即ち端面間容量結合に係る容量素子３３−１及び３３−２が生じるよう）隣接している。更に、入出力導体層３２−１は図中奥側、入出力導体層３２−２は手前側というように、異なる位置にある。
【００４１】
従って、本実施形態では、外導体層２４−１及び２４−２をその上下の接地導体とする第１のトリプレートラインＲ３と、外導体層２４−２及び２４−３をその上下の接地導体とする第２のトリプレートラインＲ４とが、その厚み方向に積層された構造が得られる。更に、両共振器Ｒ３及びＲ４の間を電磁遮蔽している外導体層２４−２には、電磁遮蔽性のない部分である結合窓３０（例えば外導体層２４−２に開いた“小孔”。複数でもよい）が開口している。この結合窓３０の存在により、両ラインＲ３及びＲ４間の電磁遮蔽は部分的に攪乱され、両ラインＲ３及びＲ４（より詳細にはその内導体層２８−１及び２８−２）は電磁的に結合する。特に、図１のように内導体層２８−１と内導体層２８−２を結ぶ線上に結合窓３０を設けた場合には、当該結合窓３０に主に電気力線が鎖交するため、それによる結合は一般に電界結合が支配的なモード、即ち容量結合となる。他方、内導体層２８−１及び２８−２の各２個の端のうち入出力導体層３２−１及び３２−２と逆側の端は開放状態である。
【００４２】
このように、本実施形態は、２個のトリプレートラインＲ３及びＲ４を結合窓３０を介し容量結合させ、更にこれらを容量素子３３−１及び３３−２にて入出力導体層３２−１及び３２−２と結合させた結合共振型フィルタを構成している。更に、トリプレートラインＲ３及びＲ４が１／２波長共振する周波数及びその近傍では通過域が形成されるから、この結合共振型フィルタは、１／２波長共振を利用したＢＰＦであり、その通過域は共振器Ｒ３及びＲ４各者の１／２波長共振周波数を含んでいる。なお、内導体層２８−１及び２８−２の寸法は、要求されるフィルタ特性に応じ若干異なる寸法とされ得る。
【００４３】
この実施形態は、前述の従来技術と同様基板表面の選択的導体化技術及び基板積層技術を用いて実現されているため、製造が容易である。更に、結合窓３０にて共振器Ｒ３及びＲ４の間の電磁遮蔽を乱し両者を電磁結合させているため、従来のような共振器間結合導体層１８及びそのための誘電体基板１０−２を用いる必要がなく、構造が簡素で肉薄である。また、結合窓３０の位置、形状、寸法等の設定により共振器Ｒ３及びＲ４の間の結合を変化させることができ、ひいてはフィルタ特性を変化させることができるから、結合窓３０の位置等の設定という簡便な手法にて様々なフィルタ特性を実現可能になる。更に、入出力導体層３２−１及び３２−２の間は外導体層２４−２にて電磁遮蔽されているから、その間隔を広めに設定する必要はなく、かつ入出力導体層３２−１及び３２−２は厚み方向に積層されている。従って、入出力導体層２０−１及び２０−２の間隔を保つ必要があった従来技術に比べ、図中左右方向の寸法（幅）を狭くできる。また、入出力導体層３２−１及び３２−２と内導体層２８−１及び２８−２とを端面間容量結合させているため、両者を同一平面上に配置できる。加えて、結合窓３０の形成は比較的容易である。従って、本実施形態によれば、小形かつ簡素で低価格なマイクロ波フィルタを実現でき、更にその設計の自由度を高めることができる。
【００４４】
なお、この実施形態における入出力導体層３２−１及び３２−２を同じ側に（例えば図中手前側に）引き出すようにしてもよい。このようにすると、入出力導体層３２−１及び３２−２と接続される図示しない周辺回路を１か所に集中させることができ、従って当該周辺回路の小形化及び集積化を実現できる。このように、本実施形態は、他の入出力導体層との位置関係等を考慮することなく各入出力導体層の位置を設定でき従って設計の自由度が高いという利点を有している。更に、本実施形態では共振器が２個であったが、これを３個以上に増やすときには、従来技術と異なり、厚みが増すのみで面積は増加しない。この面でも、本実施形態は、小形化・高集積化に適している。なお、これら入出力導体層配置及び共振器個数の変形に関しては図示していないが、当業者であれば、後述の実施形態をも参照しながら、容易に実施できるであろう。
【００４５】
第２実施形態．
図２に、本発明の第２実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、その表面が選択的に導体化された８枚の誘電体基板２２−１〜２２−８を積層した構造を有している。これら８枚の誘電体基板２２−１〜２２−８のうち図中上から奇数枚目の誘電体基板２２−１、２２−３、２２−５及び２２−７の上面と８枚目の誘電体基板２２−８の下面はいずれも結合窓３０−１〜３０−３の部分を除き全面に亘って導体化されており、これにより外導体層２４−１〜２４−５がそれぞれ実現されている。これら外導体層２４−１〜２４−５は、各誘電体基板２２−１〜２２−８の端面のうち少なくとも１面（図では右側の面）に設けられている側面短絡導体層２６−１〜２６−８により互いに短絡され、これにより各共振器Ｒ３〜Ｒ６の外導体層が実現されている。更に、図中上から偶数枚目の誘電体基板２２−２、２２−４、２２−６及び２２−８の上面には、それぞれストリップ状の内導体層２８−１〜２８−４が形成されている。各内導体層２８−１〜２８−４は少なくともその一端が開放状態である。このような構造により、４個のトリプレートラインＲ３〜Ｒ６をその厚み方向に積層した構造が得られる。
【００４６】
また、図中上から３枚目、５枚目及び７枚目の誘電体基板２２−３、２２−５及び２２−７の上面には、第１実施形態における結合窓３０と同様にして、結合窓３０−１〜３０−３が形成されている。結合窓３０−１は内導体層２８−１と内導体層２８−２の間を、結合窓３０−２は内導体層２８−２と内導体層２８−３の間を、結合窓３０−３は内導体層２８−３と内導体層２８−４の間を、それぞれ電磁的に結合している。この実施形態の場合、結合窓３０−１〜３０−３は内導体層同士を結ぶ線上に位置しているため容量性の結合を呈する。このように結合窓を介し連鎖している４個の内導体層２８−１〜２８−４のうち両端に位置する内導体層２８−１及び２８−４には、端面間容量結合による容量素子３３−１及び３３−２が生じるよう、かつ同一平面上に、入出力導体層３２−１及び３２−２が近接配置されている。従って、本実施形態にて実現されるマイクロ波フィルタは、トリプレートラインＲ３〜Ｒ６が１／２波長共振する周波数及びその近傍を通過域とする結合共振型ＢＰＦであり、各共振器Ｒ３〜Ｒ６を容量性の結合窓３０−１〜３０−３にて順に電磁結合させ、かつこれらを容量素子３３−１及び３３−２を介し入出力導体層３２−１及び３２−２と結合させた構成を有している。
【００４７】
以上のような構成によれば、第１実施形態と同様の効果が得られる。また、本実施形態に関しても、第１実施例に関して示した変形と同様の変形が可能である。本実施形態では、更に、入出力導体層３２−１及び３２−２が互いに近接した位置（図では誘電体基板の手前左側隅）にあるため、入出力導体層３２−１及び３２−２と接続される図示しない周辺回路を１か所に集約でき、従って当該周辺回路の小形化及び集積化を実現できる。第１実施形態に比べ多数の共振器を積層している本実施形態にて入出力導体層近接化の効果を実現できるのは、内導体層２８−１の延長方向に対し内導体層２８−２の延長方向をほぼπ／２［ｒａｄ］傾け、内導体層２８−２の延長方向に対し内導体層２８−３の延長方向をほぼπ／２［ｒａｄ］傾け、更に内導体層２８−３の延長方向に対し内導体層２８−４の延長方向をほぼπ／２［ｒａｄ］傾ける、というように、内導体層２８−１〜２８−４の方向乃至姿勢の設定により電磁界伝搬方向を徐々に１回転させていったことによる。また、かかる回転を伴う結合が可能になったのは、結合窓３０−１〜３０−３による結合を導入し更に結合窓３０−１〜３０−３の位置を上記配置が可能になるよう設定したことによる。なお、共振器個数を増やしつつも同様の効果を得るには、内導体層同士がなす角度をπ／２［ｒａｄ］より小さくするか、あるいは電磁界伝搬方向を２回以上回転させればよい。
【００４８】
第３実施形態．
図３に、本発明の第３実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、第２実施形態に更に３個の結合窓３０−４〜３０−６を追加した構成を有している。結合窓３０−４〜３０−６は順に上から３枚目、５枚目及び７枚目の誘電体基板２２−３、２２−５及び２２−７の上面に形成されており、その位置は、内導体層２８−１の入出力導体層３２−１寄りの部位と内導体層２８−４の入出力導体層３２−２寄りの部位とを結ぶ線上で、かつ内導体層２８−２及び２８−３と交叉しない位置にある。
【００４９】
従って、この実施形態では、共振周波数乃至はその近傍で、一方では第２実施形態のそれと同様の電磁波伝搬経路が、他方では新たな電磁波伝搬経路が生じる。前者は入出力導体層３２−１から容量素子３３−１、内導体層２８−１〜２８−４、結合窓３０−１〜３０−３、及び容量素子３３−２を経て入出力導体層３２−２に至る経路（第１の経路）であり、後者は入出力導体層３２−１から容量素子３３−１、結合窓３０−４〜３０−６及び容量素子３３−２を経て入出力導体層３２−２に至る経路（第２の経路）である。このように、相異なる、即ち入力に対する応答が一般に相違する複数の電磁界伝搬経路を併存させた場合、出力は両電磁界伝搬経路に係る応答の加算合成となる。従って、これを応用し、フィルタの特性をより詳細に設計乃至設定することができる。本実施形態では、内導体層と結合窓との相対的な位置関係の設定により、入出力導体層３２−１から入出力導体層３２−２に至る電磁界伝搬経路を２通り併存させているため、かかる原理による特性の設定を比較的容易に実行できる。
【００５０】
例えば、図中の各容量結合に注目する。第１の経路上に存在している容量結合は合計で５個（２個の容量素子３３−１及び３３−２と結合窓３０−１〜３による３個の容量結合）であるのに対し、第２の経路上に存在している容量結合は合計で３個（２個の容量素子３３−１及び３３−２と結合窓３０−４〜３０−６による１個の容量結合）である。容量結合１個分の移相量は−π／２［ｒａｄ］であるから、経路上にある全容量結合により生じる移相量は、第１及び第２の経路の間でπ［ｒａｄ］異なる。他方、各共振器Ｒ３〜Ｒ６の線路長（内導体層２８−１〜２８−４の長さ）によっても移相分は生じるが、これらの線路長を適宜設定する（例えばその相互差を調整設定する）ことにより、通過帯域内又はその近傍の所望の周波数ｆr にて、共振器Ｒ３〜Ｒ６の合計線路長を０［ｒａｄ］相当とすることができる。かかる周波数ｆr においては、移相分が容量結合によるもののみにより定まるため、第１の経路を経た信号と第２の経路と経た信号とが逆相となり従って互いに打ち消しあう。その結果、周波数ｆr には減衰極が現れる。
【００５１】
本実施形態によれば、第１及び第２実施形態と同様の効果が得られる。更に、所要の減衰極周波数にてπ［ｒａｄ］の位相差を呈するよう電磁界伝搬経路間の電気長の差を設定することにより、通過帯域内や通過帯域のごく近傍のように通常は外部回路の付加なしでは減衰極を設けられない周波数に、外部回路の付加なしで減衰極を設けることが可能になる。また、この減衰極は、内導体層や結合窓の位置等により自在に設定できる。なお、電磁界伝搬経路を３通り以上にしてもよい。また、一般に、上述の第２の経路に相当する経路は、初段と最後段の共振器の間以外にも設けることができる。従って、必ずしも、入出力導体層３２−１及び３２−２が近接位置になるよう内導体層及び結合窓を配置する必要はない。
【００５２】
第４実施形態．
図４に、本発明の第４実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、内導体層２８−１及び２８−２の一端を外導体層に短絡する旨の変形を、第１実施形態に施した例である。即ち、この実施形態における共振器Ｒ７及びＲ８はいずれも１／４波長誘電体共振器である。また、内導体層２８−１及び２８−２の一端を外導体層に短絡する手段としては、導体から形成された接地部３６−１及び３６−２が用いられている。接地部３６−１及び３６−２は、それぞれ、内導体層２８−１及び２８−２の一端と誘電体基板２２−２及び２２−４の側面短絡導体層２６−２及び２６−４との間を短絡している。このように、本実施形態のマイクロ波フィルタは、２個の１／４波長誘電体共振器Ｒ７及びＲ８を容量性の結合窓３０を介し結合し更にこれらを容量素子３３−１及び３３−２を介し入出力導体層３２−１及び３２−２に接続した結合共振型のＢＰＦとなり、その通過帯域には、共振器Ｒ７及びＲ８の共振周波数が含まれる。
【００５３】
従って、この実施形態によれば、第１実施形態と同様の効果を奏するＢＰＦを実現できる。加えて、第１実施形態における共振器Ｒ３及びＲ４が１／２波長共振器であったのに対し本実施形態における共振器Ｒ７及びＲ８は１／４波長共振器であるから、共振器Ｒ７及びＲ８の線路長手方向寸法は共振器Ｒ３及びＲ４のそれの１／２となる。その結果、フィルタ全体の図中奥行き方向の寸法も、１／２近くまで短縮される。
【００５４】
第５実施形態．
図５に、本発明の第５実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、結合窓の個数及び位置の変更という変形を、第４実施形態に施したものである。即ち、第４実施形態では共振器Ｒ７及びＲ８の中央（入出力導体層側の端から共振波長の１／８に相当する距離を有する位置）同士を結ぶ線上に１個の結合窓３０が配置されていたのに対し、この実施形態では共振器Ｒ７及びＲ８の中央から見てやや端寄りの位置同士を結ぶ線上に２個の結合窓３０−１及び３０−２が配置されている。
【００５５】
この実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果が得られる。更に、結合窓３０−１及び３０−２を端寄りの位置、即ち中央に比べ周波数変化に対する結合強度の変化が大きくなる位置に設けているため、第４実施形態に比べ、通過帯域外の信号が一方の共振器から他方の共振器へと伝搬しにくくなる。この結果、遮断特性（この実施形態の場合ＢＰＦであるため帯域外減衰特性）が急峻になる。また、結合窓を２個設けているため、結合の強度を確保できる。なお、結合窓の個数は３個以上でもよい。結合窓による結合が誘導性であってもよい。
【００５６】
第６実施形態．
図６に、本発明の第６実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、第４実施形態に、（１）入出力導体層３２−１及び３２−２がいずれも手前側に、接地部３６−１及び３６−２がいずれも奥側に位置することになるよう、各導体層の配置を設定する旨の変形と、（２）内導体層２８−１及び２８−２の入出力導体層３２−１及び３２−２寄りの部位同士を結ぶ線上に結合窓３０−１を設けると共に、接地部３６−１及び３６−２寄りの部位の脇を結ぶ２本の線上すなわち磁力線と鎖交しやすい位置に結合窓３０−２及び３０−３を設ける旨の変形とを、施したものである。
【００５７】
本実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果が得られる。更に、上述の変形（１）の結果、入出力導体層３２−１及び３２−２が近接した位置となるため、その周辺の外部回路がコンパクトになる。即ち、内導体層２８−１及び２８−２等の結合・配置関係の設定という簡便な手法により、同一端面から入力及び出力を実行可能な集積性が高いマイクロ波フィルタを安価かつ簡便に実現できる。また、結合窓３０−１にて実現される結合モードは電界が支配的な容量性の結合であり、結合窓３０−２及び３０−３にて実現される結合モードは磁界が支配的な誘導性の結合であるから、上述の変形（２）の結果、結合窓３０−１に係る容量結合並びに結合窓３０−２及び３０−３に係る誘導結合両者の強度にて定まる周波数に、減衰極が現れる。従って、結合窓３０−１〜３０−３の位置及び形状を適宜設計することにより、あるいは結合窓の個数を変化させることにより、任意の周波数に減衰極を配置できる。
【００５８】
第７実施形態．
図７に、本発明の第７実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、第６実施形態に、結合窓３０−２及び３０−３を窓連結部（ここでは外導体層の開口）３８にて一体化する旨の変形を施したものである。このようにしても、第６実施形態と同様の効果が得られる。また、このことからも明らかなように、第６実施形態における変形（２）には、多様な態様がある。
【００５９】
第８実施形態．
図８に、本発明の第８実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、第４実施形態に、（１）１／４波長誘電体共振器の個数を２個（Ｒ７及びＲ８）から３個（Ｒ７〜Ｒ９）に増やす旨の変形と、（２）共振器個数の増加に伴い結合窓を１個追加する（３０−１及び３０−２を設ける）旨の変形と、（３）図中上から１個目及び３番目の共振器Ｒ７及びＲ９の内導体層２８−１及び２８−３の入出力導体層３２−１及び３２−２寄りの部位を結ぶ線上に結合窓３０−３及び３０−４を設ける旨の変形とを、施したものである。なお、変形（３）を実現するため、変形（２）にて追加した共振器（図中のＲ８）の内導体層２８−２は、他の共振器の内導体層に対し、図中右方向にずれた位置に形成されている。
【００６０】
本実施形態によれば、第４実施形態と同様の効果に加え第３実施形態における減衰極配置に関する効果を、３共振子結合型のマイクロ波フィルタにて実現できる。即ち、この実施形態では、第３実施形態と同様、共振器Ｒ７〜Ｒ９の共振周波数近傍で２通りの電磁界伝搬経路が生じる。そのうち一方は結合窓３０−１及び３０−２を経る経路（第１の経路）であり、他方は結合窓３０−３及び３０−４を経る経路（第２の経路）である。第１の経路においては、入出力導体層３２−１から入力された信号は４個の容量結合による合計−２π［ｒａｄ］の移相と、内導体層２８−１及び２８−３の線路長による移相とを受ける。他方、第２の経路においては、入出力導体層３２−１から入力された信号は３個の容量結合による合計−３π／２［ｒａｄ］の移相を受ける。内導体層２８−１及び２８−３の線路長による移相分は、共振器Ｒ７〜Ｒ９の共振周波数近傍に属するある周波数において合計−π／２［ｒａｄ］となる。従って、この周波数では、両経路間の移相分の差がπ［ｒａｄ］となり、その結果第３実施形態と同様にして減衰極が現れる。この減衰極の周波数は、各結合窓及び内導体層の位置、形状及び寸法により適宜設定できるから、本実施形態によれば、簡便な設計手法にてかつ外部回路の付加なしに、例えば通過帯域近傍等に減衰極を付与できる。
【００６１】
なお、第２の経路上に現れる３個の容量結合のうち２個は、容量素子３３−１及び３３−２である。残りの１個は、結合窓３０−３及び３０−４による１個の容量結合であり、これは共振器Ｒ７〜Ｒ９の共振周波数の近傍にて現れる。また、第１の経路上に現れる４個の容量結合のうち２個は、容量素子３３−１及び３３−２である。残りの２個は、結合窓３０−１及び３０−２による２個の容量結合であり、これらは共振器Ｒ７〜Ｒ９の共振周波数の近傍にて現れる。更に、内導体層２８−１及び２８−３の線路長による移相分が合計−π／２［ｒａｄ］となるのは、内導体層２８−１の図中手前側の端から中央（即ち結合窓３０−１と対向する位置）までの距離と内導体層２８−２の中央（即ち結合窓３０−２と対向する位置）から図中手前側の端までの距離との和がちょうど波長の１／４と等しくなる周波数である。
【００６２】
また、誘導性の結合窓でもπ／２［ｒａｄ］の移相分を付与できるから、これを利用し本実施形態と同様の減衰極を設けることも可能である。加えて、本実施形態では、第６実施形態と同様の観点から、入出力導体層３２−１及び３２−２がいずれも手前側に位置することになるよう各導体層の配置を設定している。図中上から２個目の共振器Ｒ８にも入出力導体層を設けるのであれば、その内導体層及び接地部の配置を第６実施形態に倣って変形するのが好ましい。
【００６３】
（２）減衰極形成用集中定数素子を有する実施形態群
第９実施形態
図９に、本発明の第９実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態は、その表面が選択的に導体化された２枚の誘電体基板２２−１及び２２−２を積層した構成を有している。誘電体基板２２−１の上面及び誘電体基板２２−２の下面は全体に亘って導体化されており、これにより外導体層２４−１及び２４−２が形成されている。外導体層２４−１及び２４−２の間は、誘電体基板２２−１及び２２−２の端面に形成された側面短絡導体層２６−１及び２６−２にて短絡されている。他方、誘電体基板２２−２の上面には２個の内導体層が概ね平行に形成されており、各内導体層は接地部３６−１及び３６−２を介して側面短絡導体層２６−２に短絡されている。従って、本実施形態の構造は、同一の誘電体基板２２−２上に複数の内導体層が形成されていること、これらの内導体層がそれぞれ１／４波長誘電体共振器Ｒ７及びＲ８を構成していること、これらの共振器Ｒ７及びＲ８が外導体層２４−１及び２４−２を共有していること等の点で、前述の従来技術の構造と一致している。
【００６４】
しかしながら、本実施形態と前述の従来技術の間にはいくつかの相違点がある。第１に、本実施形態では、共振器Ｒ７・Ｒ８間を結合させる機能を内導体層端面間容量結合により実現している。即ち、共振器Ｒ７及びＲ８の内導体層はそれぞれ図中手前側（入出力側）の部分２８−１ａ及び２８−２ａと奥側（短絡端側）の部分２８−１ｂ及び２８−２ｂとから構成されている。更に、前者同士の間隙３９ａは後者同士の間隙３９ｂよりも広くなるよう設定されているため、共振器Ｒ７・Ｒ８間には容量性の結合が生じる。従って、この実施形態では、従来技術における共振器間結合導体層１８及びそのための誘電体基板１０−２が不要になるから、構造の簡素化、低価格化、小形肉薄化を実現できる。
【００６５】
更に、内導体層２８−１ａ及び２８−２ａの幅を内導体層２８−１ｂ及び２８−２ｂの幅より小さくすることにより、間隙３９ａ＜間隙３９ｂの関係を実現しているため、共振器Ｒ７及びＲ８の長さが、その共振波長の１／４相当の長さよりも短くなり、これにより更に小形化する。即ち、内導体層２８−１ａ及び２８−２ａと内導体層２８−１ｂ及び２８−２ｂとの継ぎ目の部分で、特性インピーダンスのステップ的変化を意図的に発生させているため、いわゆるステップインピーダンス効果による線路長短縮が生じる。その際、内導体層幅及びその差は、ステップインピーダンスによる反射損失の増大を許容できる範囲内に収める。なお、間隙３９ａによる容量結合が発生するのであれば、他の構造を用いても構わない。
【００６６】
第２に、本実施形態では、入出力導体層３２−１及び３２−２を内導体層と同一平面上に設け、入出力導体層・内導体層間の端面間容量結合に係る容量素子３３−１及び３３−２を介し、各共振器Ｒ７及びＲ８を外部に接続している。従って、この実施形態では、従来技術における入出力導体層用誘電体基板１０−４が不要になるから、構造の簡素化、低価格化、小形肉薄化を実現できる。なお、容量素子３３−１及び３３−２に代え、誘導素子を用いても、この効果及び次に述べる効果を実現できる。
【００６７】
第３に、本実施形態では、入出力導体層３２−１及び３２−２の間に平面的でかつ集中定数型の誘導素子４２が設けられている。この誘導素子４２は、入出力導体層３２−１から容量素子３３−１、共振器Ｒ７、間隙３９ａ、共振器Ｒ８及び容量素子３３−２を介し入出力導体層３２−２に至る電磁界伝搬経路（第１の経路）とは独立に、電磁界伝搬経路（第２の経路）を提供している。このように入出力導体層３２−１及び３２−２並びに誘導素子４２を有する入出力回路を単一平面上に形成することにより、入出力導体層間に間隔を保つ必要をなくしているため、本実施形態に係る構造は従来技術に係る構造より小形になる。更に、上述の２通りの電磁界伝搬経路を経た信号同士の間には両経路の相違により位相差が生じるため、本実施形態では外部回路の付加なしで通過帯域のごく近傍に減衰極を形成できる。また、その減衰極の配置は、間隙３９ａや誘導素子４２の選択にて設計できる。
【００６８】
例えば、共振器Ｒ７及びＲ８の共振周波数より僅かに低い周波数では、共振器Ｒ７及びＲ８は誘導性の素子として機能するから、第１の経路にて発生する移相分は、３個の容量素子（容量素子３３−１、３３−２及び間隙３９ａ）による合計−３π／２［ｒａｄ］の移相分と、２個の誘導素子（共振器Ｒ７及びＲ８）による合計π［ｒａｄ］の移相分と、の和である−π／２［ｒａｄ］となる。逆に、共振器Ｒ７及びＲ８の共振周波数より僅かに高い周波数では、共振器Ｒ７及びＲ８も容量性の素子として機能するから、第１の経路にて発生する移相分は５個の容量素子による合計−５π／２［ｒａｄ］＝−π／２［ｒａｄ］となる。他方、第２の経路にて発生する移相分は誘導素子４２によるπ／２［ｒａｄ］である。従って、共振器Ｒ７及びＲ８の共振周波数より僅かに低い又は高い周波数では、両経路間で移相分にπ［ｒａｄ］という差が生じる。この結果、第１の経路を経た信号と第２の経路を経た信号とが打ち消し合うから、これらの周波数は減衰極となる。反面、共振器Ｒ７及びＲ８の共振周波数又はそのごく近傍では、共振器Ｒ７及びＲ８による移相分を無視できるから、第１の経路にて発生する移相分は３個の容量素子（容量素子３３−１、３３−２及び間隙３９ａ）による合計−３π／２［ｒａｄ］となり、両経路間の移相分の差は０になる。従って、減衰量の小さな通過帯域を実現できる。なお、共振器の個数は２個に限定されない。
【００６９】
第１０実施形態．
図１０に、本発明の第１０実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この実施形態は、第９実施形態における間隙３９ａをブリッジ導体層４４に、誘導素子４２を平面的で分布定数型の容量素子４６に、それぞれ置換した構成を有している。ブリッジ導体層４４は、共振器Ｒ７・Ｒ８間を誘導結合する。従って、本実施形態では、入出力導体層３２−１及び３２−２の間に第９実施形態におけるそれらとは相補的な２通りの電磁波伝搬経路が形成されているため、同様の効果を奏するＢＰＦを実現できる。
【００７０】
（３）減衰極形成用分布定数素子を有する実施形態群
第１０実施形態．
図１１に、本発明の第１１実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態においては、前述の第９及び第１０実施形態と同様、外導体層２４−１及び２４−２を共有する１／４波長誘電体共振器Ｒ７及びＲ８が形成されており、かつその内導体層は同一平面上に位置している。更に、共振器Ｒ７の内導体層が導体幅の広い部分２８−１ａ及び狭い部分２８−１ｂから構成され、共振器Ｒ８の内導体層が導体幅の広い部分２８−２ａ及び狭い部分２８−２ｂから構成されている点でも、本実施形態は第９及び第１０実施形態と類似している。しかしながら、本実施形態は、誘導素子４２及び容量素子４６を用いていない点及び狭搾した間隙３９ａ及びブリッジ導体層４４双方を採用している点で、第９及び第１０実施形態と相違している。即ち、前述の第９及び第１０実施形態においては、入出力回路４０に設けた誘導素子４２又は容量素子４６（より一般的に表現すれば集中定数素子）と、狭搾した間隙３９ａ及びブリッジ導体層４４のいずれかにて実現される共振器間結合とを用い、いわば集中定数回路的に、減衰極を形成していたが、本実施形態では、入出力導体層３２−１・３２−２間の集中定数回路的な結合をやめ、内導体層同士の端面間側結合に係る共振器（より詳細にはその延長方向乃至線路長方向に沿ったモード変化）により、減衰極や零点を形成している。
【００７１】
この点をより明瞭にするため、ここで、図１２及び図１３に示される比較例を想定する。図１２の比較例は狭搾した間隙３９ａ及びブリッジ導体層４４をいずれも採用していない構成であり、図１３の比較例は狭搾した間隙３９ａを採用しているけれどもブリッジ導体層４４は採用していない構成である。いわば、図１１の比較例に狭搾した間隙３９ａを追加することにより図１２の比較例が、更に図１２の比較例にブリッジ導体層４４を追加することにより図１１の実施形態が得られる。従って、図１２、図１３、図１１の順で検討することにより、本実施形態における端面間側結合に係る伝送線路の機能、狭搾した間隙３９ａの機能、及びブリッジ導体層４４の機能が、順を追って明らかとなろう。
【００７２】
図１２、図１３及び図１１の構成は、それぞれ図１４、図１５及び図１６に示される回路又は図１７、図１８及び図１９に示される回路にて、等価的に表現できる。これらの図においては、入出力導体層３２−１及び３２−２が端子記号で、容量素子３３−１及び３３−２がコンデンサの記号で、それぞれ表されている。また、共振器Ｒ７及びＲ８は、図１４、図１５及び図１６においてはその内導体の形状にて、図１７、図１８及び図１９においては分布定数線路の記号にて、それぞれ表されている。更に、図１４、図１５及び図１６にその形状が示される内導体層の端面間に発生する側結合は、図１７、図１８及び図１９においては分布定数線路Ｒ１０として表されている。この端面間側結合に係る伝送線路Ｒ１０は、共振器Ｒ７及びＲ８が一端開放他端短絡の線路であるのと同様に一端開放他端短絡の線路であるため、共振器Ｒ７及びＲ８と同じく１／４波長誘電体共振器として機能する。
【００７３】
まず、図１２の比較例においては、内導体層２８−１及び２８−２の導体幅が一定でかつ両者の間隔も一定であるため、共振器Ｒ７、Ｒ８及びＲ１０のいずれにもステップインピーダンスは発生しない。また、共振器Ｒ１０の誘電体層は共振器Ｒ７及びＲ８のそれと同じく誘電体基板２２−１及び２２−２である。従って、共振器Ｒ１０の線路長（電気長）は、共振器Ｒ７及びＲ８のそれと等しくなるから、共振器Ｒ７、Ｒ８及びＲ１０はいずれも等しい周波数で共振する。即ち、共振器Ｒ７及びＲ８が共振しているときには、共振器Ｒ１０も共振しているため、一方の入出力導体層から他方の入出力導体層への信号伝搬は阻止される。なお、内導体層外導体層間電流源にて励振される共振器Ｒ７及びＲ８では偶モード伝搬が支配的であるため、その特性インピーダンスは偶モードインピーダンスと等しいと見なせる。また、等価的に内導体層間電流源にて励振されると見なせる共振器Ｒ１０の特性インピーダンスは、短絡端からの線路長（即ち１／４波長）に相当する位相 θ＝π／２を側結合ストリップ導体間の影像インピーダンスの公式に代入することにより得られ、２ＺｅＺｏ／（Ｚｅ−Ｚｏ）と表すことができる（但しＺｅ，Ｚｏはそれぞれ側結合における偶モード及び奇モードインピーダンス）。
【００７４】
次に、図１３の比較例においても、共振器Ｒ７及びＲ８の特性インピーダンスは偶モードインピーダンスにて与えられる。但し、共振器Ｒ７及びＲ８の内導体層の導体幅がステップ的に変化しているため、いずれも内導体層の導体幅の広い部分（２８−１ａ及び２８−２ａ）と狭い部分（２８−１ｂ及び２８−２ｂ）とで異なる値になる。また、内導体層２８−１ａ及び２８−１ｂと内導体層２８−２ａ及び２８−２ｂの間隔もステップ的に変化しているため、共振器Ｒ１０の特性インピーダンスは間隙３９ａの部分では２ＺａｅＺａｏ／（Ｚａｅ−Ｚａｏ）、間隙３９ｂの部分では２ＺｂｅＺｂｏ／（Ｚｂｅ−Ｚｂｏ）となる（但しＺａｅ及びＺｂｅは各部分の側結合における偶モードインピーダンス、Ｚａｏ及びＺｂｏは各部分の側結合における奇モードインピーダンス）。このように共振器Ｒ７、Ｒ８及びＲ１０にステップインピーダンスを発生させると、内導体の実態寸法が図１２の比較例に比べて短くなり、従ってマイクロ波フィルタ全体の長手寸法も小さくなる。更に、側結合に係る偶モード及び奇モードインピーダンスは縁部間隔の増大に伴いそれぞれ低下及び増大することが知られている。共振器Ｒ１０の特性インピーダンスを与える式（上掲）を変形すると２／（１／Ｚｏ−１／Ｚｅ）となることと併せ考えると、間隙３９ａの部分では奇モードがより支配的になり、間隙３９ｂの部分では偶モードがより支配的になると見なせる。言い換えれば、間隙３９ａの部分における共振器Ｒ７・Ｒ８間結合は、間隙３９ｂの部分におけるそれに比べ、容量結合の性格が強い。
【００７５】
このように、共振器Ｒ７・Ｒ８間における電磁界のバランスをその延長方向に沿って崩しているため、図１３の比較例においては（従って後述の図１１の実施形態においても）、狭搾した間隙３９ａにて実現されている容量結合を介し共振器Ｒ７・Ｒ８間を結合させることができる。言い換えれば、上述のステップインピーダンスの効果は線路の実体長の短縮にとどまらず、共振器Ｒ７及びＲ８の実質電気長すなわち共振周波数から共振器Ｒ１０の実質電気長すなわち共振周波数をずらす効果を有している。従って、図１３の比較例（及び図１１の実施形態）は、共振器Ｒ７及びＲ８の共振周波数が通過周波数（乃至零点）、共振器Ｒ１０の共振周波数が阻止周波数（乃至極）の帯域通過フィルタとなる。更に、間隙３９ａにおける容量結合の程度は、誘電体基板２２−１及び２２−２の誘電率の他、間隙３９ａの寸法と間隙３９ｂの寸法（いずれも長さ及び幅を含む）の比率にて定めることができる。従って、通過周波数及び阻止周波数を、共振器Ｒ７及びＲ８の内導体層の形状及び相互間隔にて定めることができる。また、第９及び第１０実施形態のように入出力間結合素子を用いる必要もなく、従って構造がより単純である。
【００７６】
但し、図１２の比較例では、間隙３９ａの寸法と間隙３９ｂの寸法の比率という単一の要素にて通過周波数及び阻止周波数という２種類の特性を設定せざるを得ないため、設計の自由度は比較的低い。図１１の実施形態においては、この不具合を改善すべく、ブリッジ導体層４４を間隙３９ｂ中に即ち短絡端寄りの位置に設けている。ブリッジ導体層４４と外導体層２４−１及び２４−２とにて構成される伝送線路は、共振器Ｒ７・Ｒ８の鏡像対称面、即ち共振器Ｒ７の内導体中心線と共振器Ｒ８の内導体中心線とから同一距離にある面を横切っているため、共振器Ｒ７及びＲ８からは一端開放の伝送線路に見える。図１９においては、この伝送線路をＲ１１と表している。また、ブリッジ導体層４４は、内導体層２８−１ｂ・２８−２ｂ間を短絡しているため、共振器Ｒ１０からは一端短絡の伝送線路に見える。図１９においては、この伝送線路をＲ１２と表している。伝送線路Ｒ１１及びＲ１２と共振器Ｒ７、Ｒ８及びＲ１０との接続位置や、伝送線路Ｒ１１及びＲ１２の導体幅や、伝送線路Ｒ１１及びＲ１２の線路長が変化すると、これに応じて特に共振器Ｒ１０の共振周波数が変化する。従って、本実施形態によれば、ブリッジ導体層４４の位置や寸法の設計によっても、通過周波数及び阻止周波数を可変設定できる。
【００７７】
このように、本実施形態によれば、通過周波数及び阻止周波数を間隙３９ａやブリッジ導体層４４の設計にて変化させることができる。従って、通過周波数のごく近傍に阻止周波数を設けるといった設計も可能であり、また通過域の幅も比較的自由に設計可能である。更に、ブリッジ導体層４４の位置等を変化させたときには、厳密には共振器Ｒ７及びＲ８の共振周波数も変化するが、その変化は小さく事実上無視できるため、共振器Ｒ１０の共振周波数を設計する際にブリッジ導体層４４の位置等の変化に伴う通過周波数の変化を無視でき、従って設計が容易である。なお、本実施形態においても、平面回路化による製造の容易化等の利点を得ることができる。３個以上の共振器間の結合への適用や、側面短絡導体のスルーホールによる置換等の変形も可能である。
【００７８】
第１２実施形態．
図２０に、本発明の第１２実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態は、２個の１／２波長誘電体共振器Ｒ３及びＲ４を結合させたマイクロ波フィルタに、第１１実施形態と同様の改良を施した構造を有している。まず、共振器Ｒ３の内導体層は導体幅の狭い部分２８−１ｂの両端に導体幅の広い部分２８−１ａを追加した形状を有しており、共振器Ｒ４の内導体層は導体幅の狭い部分２８−２ｂの両端に導体幅の広い部分２８−２ａを追加した形状を有している。この結果、狭搾した間隙３９ａが形成されている。更に、開放端から隔離した部位即ち間隙３９ｂには２個のブリッジ導体層４４が設けられている。従って、本実施形態においても、第１１実施形態と同様の利点を有する帯域通過フィルタが得られる。加えて、本実施形態における共振器Ｒ３及びＲ４は１／２波長共振器であるから、第１１実施形態に比べて急峻な遮断特性を有するフィルタを実現できる。但し、寸法の面では第１１実施形態のほうが小さくなる。なお、本実施形態に関しても第１１実施形態と同様各種の変形が可能である。
【００７９】
第１３実施形態．
図２１に、本発明の第１３実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態も、２個の１／２波長誘電体共振器Ｒ３及びＲ４を結合させたマイクロ波フィルタに、第１１実施形態と同様の改良を施した構造を有している。しかしながら、第１２実施形態とは異なり、狭搾した間隙３９ａは一端のみに形成されており、またブリッジ導体層４４も１個である。本実施形態においても、程度の差はあれ、第１１実施形態と同様の効果が得られる。
【００８０】
（４）入出力・内導体層間結合用結合窓を有する実施形態群
第１４実施形態．
図２２に、本発明の第１４実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態は、その表面が選択的に導体化された４枚の誘電体基板２２−１〜２２−４を積層した構造を有している。図中上から３枚目の誘電体基板２２−３の上面及び４枚目の誘電体基板２２−４の下面は概ね全体に亘って導体化されており、これにより外導体層２４−２及び２４−３が形成されている。さらに、誘電体基板２２−３及び２２−４の端面には外導体層２４−２及び２４−３を短絡する側面短絡導体層２６−３及び２６−４が形成されている。他方、誘電体基板２２−４の上面には、２個の内導体層２８−１及び２８−２がならんで形成されており、その一端は接地部３６−１及び３６−２を介し側面短絡導体層２６−４に短絡されている。このように、本実施形態は、外導体層２４−２及び２４−３を共有する一端接地の２個のトリプレートラインＲ３及びＲ４を、一組の誘電体基板２２−３及び２２−４を用いて実現した構成を有している。
【００８１】
また、外導体層２４−２の上方には、入出力回路４０が形成されている。まず、図中上から２枚目の誘電体基板２２−２の上面には、一組の入出力導体層３２−１及び３２−２並びにこれらを短絡するストリップ導体層４８が形成されており、これらは一体となってクランク形状を形成している。このクランクの屈曲部は、ちょうど、内導体層２８−１及び２８−２と対向する位置にある。外導体層２４−２の上面のうち、当該屈曲部と内導体層２８−１及び２８−２とを結ぶ線上にある部位には、それぞれ結合窓３０−１及び３０−２が形成されている。更に、図中上から１枚目の誘電体基板２２−１の上面は全体に亘って導体化されており、これにより外導体層２４−１が形成されている。また、誘電体基板２２−１及び２２−２の端面のうち入出力導体層３２−１及び３２−２から十分離れた部位には外導体層２４−１及び２４−２を短絡する側面短絡導体層２６−１及び２６−２が形成されている。このように、本実施形態においては、容量性の結合窓３０−１及び３０−２を介しトリプレートラインＲ３及びＲ４と結合する入出力回路４０が、トリプレートラインとして実現されている。
【００８２】
この実施形態は、トリプレートラインＲ３及びＲ４の１／２波長共振を利用したＢＲＦである。即ち、結合窓３０−１及び３０−２を介し入出力導体層３２−１及び３２−２が内導体層２８−１及び２８−２と結合しているため、一方の入出力導体層から入力される信号のうちトリプレートラインＲ３及びＲ４の１／２波長共振周波数近傍の周波数を有する信号は、結合窓３０−１及び３０−２を介し内導体層２８−１及び２８−２に供給され、従って他方の入出力導体層には現れない。また、それ以外の周波数においては、一方の入出力導体層から入力される信号はストリップ導体層４８を介し他方の入出力導体層に供給される。従って、本実施形態においては、１／２波長結合共振型のＢＲＦが得られる。
【００８３】
この実施形態と前述の従来技術は、同一平面上に複数の内導体層を形成している点や、入出力導体層用の誘電体基板を用いる点で、共通している。反面、この実施形態では、入出力導体層間をストリップ導体層４８にて短絡しているため、入出力導体層間の間隔を確保する必要がなくなると共に、共振器間結合導体層やこの導体を形成するための誘電体基板が不要になり、従って従来よりも誘電体基板枚数が少なく肉薄・小形のマイクロ波フィルタが得られる。更に、誘電体基板２２−１及び２２−２の誘電率を誘電体基板２２−３及び２２−４の誘電率より低くすることにより、特性上の問題を生じさせることなく、入出力導体層３２−１及び３２−２並びにストリップ導体層４８の幅を広くし以て導体パターンの形成を容易にすることができる。即ち、外部回路の特性インピーダンス（例えば５０Ω）は一般に共振器のインピーダンスよりも高いため、共振器側の誘電体基板２２−３及び２２−４の誘電率に比べ入出力回路４０側の誘電体基板２２−１及び２２−２の誘電率を低くすれば、入出力導体層３２−１及び３２−２並びにストリップ導体層４８の幅を広くでき、その形成を容易化できる。なお、ストリップ導体層４８に代え、平面状のインダクタ又はコンデンサを使用しても構わない。
【００８４】
第１５実施形態．
図２３に、本発明の第１５実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態は、入出力回路４０をトリプレートラインではなくマイクロストリップラインとして実現したこと、結合窓３０−１及び３０−２と対向するようクランクの屈曲部上に誘電体チップ５０−１及び５０−２を配置したこと等の点で、第１４実施形態と相違している。なお、入出力回路４０がマイクロストリップラインであるため、図中の各部材の符号の添字は図２２のそれに対し１ずれている。本実施形態によれば、第１４実施形態と同様の効果が得られる他、結合窓３０−１及び３０−２による結合を誘電体チップ５０−１及び５０−２にて調整でき従って特性を事後的にかつ容易に調整できるという効果が得られる。なお、誘導性の結合窓を使用するときには、誘電体チップに代えて磁性体チップを用いればよい。また、誘電体チップ５０−１及び５０−２の誘電率は、誘電体基板２２−１のそれより高くするのが好ましい。誘導体チップ又は磁性体チップを収容する窪みを設けた誘電体基板を、入出力回路４０を覆うよう配置すれば、トリプレートラインに変形できる。
【００８５】
（５）入出力・内導体層間に減衰極形成用集中定数素子を有する実施形態群
第１６実施形態．
図２４に、本発明の第１６実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態は、誘電体基板２２の下面のほぼ全体に亘り外導体層２４を、また上面に内導体層２８、接地部３６、入出力導体層３２−１及び３２−２、ストリップ導体層４８並びに誘導素子５４を、また図中奥側の端面に側面短絡導体層２６を、それぞれ形成した構成を有している。内導体層２８及び外導体層２４は誘電体基板２２と共にマイクロストリップラインＲ７を構成している。更に、内導体層２８の一端は接地部３６及び側面短絡導体層２６を介し外導体層２４に短絡されており、他端は誘導素子５４を介しストリップ導体層４８に接続されている。ストリップ導体層４８は、入出力導体層３２−１及び３２−２に短絡されており、外部線路の一部を構成している。
【００８６】
内導体層２８及び外導体層２４にて構成されるマイクロストリップラインＲ７は、ある周波数ｆ1 において１／４波長共振する。この周波数においては、ストリップ導体層４８から１／４波長誘電体共振器Ｒ７側を見たインピーダンスは無限大になり、従っていずれかの入出力導体層から入った信号は他方の入出力導体層へと通過する。また、共振周波数ｆ1 よりわずかに高いある周波数ｆ2 （ｆ1≠ｆ2 、｜ｆ1 −ｆ2 ｜＜ε、ε：所定微小値）においては、共振器Ｒ７は静電容量と等価であるため誘導素子５４と直列共振し、信号は共振器Ｒ７側に供給される。このように、本実施形態では、周波数ｆ1 が通過域に、また周波数ｆ2 が阻止域にそれぞれ含まれるＢＲＦが実現される。更に、共振器Ｒ７の共振周波数ｆ1 と、誘導素子５４を含む共振器の共振周波数ｆ2 との差は微小であるから、共振器Ｒ７にて決定される零点即ち減衰量の小さな通過域の近傍に、第２の共振器にて決定される減衰極を配置することができる（図２５参照）。
【００８７】
また、本実施形態では、共振器Ｒ７の他に、またこの共振器Ｒ７をその構成素子の一つとして使用しつつ、第２の共振器が構成されている。更に、第２の共振器は集中定数回路である。従って、従来技術と比べた場合、内導体層の個数が少なく、内導体層、入出力導体層及び入出力内導体層間結合素子を同一平面上に形成できるため誘電体層の個数が少ない。また、入出力導体層間３２−１及び３２−２をストリップ導体層４８にて直接接続しているため、従来技術のようにその間隔を確保する必要はない。加えて、誘電体基板２２の表面の選択的導体化のみで実現でき基板積層が不要である。この結果、従来よりもまた前述の各実施形態よりも小形かつ肉薄で低価格なマイクロ波フィルタとなる。なお、誘導素子５４をチップインダクタ等にて実現してもよい。また、１／４波長共振ではなく１／２波長共振に関しても本実施形態を適用できる。
【００８８】
本実施形態に係るマイクロ波フィルタを設計するに際しては、まず、実現すべき零点及び極の周波数に応じて共振周波数ｆ1 及びｆ2 を定める。次に、共振周波数ｆ1 及びｆ2 を
【数５】
Ｚ1 ＜π2 Ｌ（ｆ2 −ｆ1 ）
の右辺に代入し、この式が成立するよう、共振器Ｒ７に係る線路の特性インピーダンスＺ1 及び誘導素子５４のインダクタンスＬを決定する。更に、このようにして得られた共振周波数ｆ1 及び特性インピーダンスＺ1 の要求仕様値が実現されるよう、誘電体基板２２の誘電率、厚さ、内導体層２８の幅、線路長Ｄ等を決める。本実施形態の場合、この線路長Ｄは、周波数ｆ2 における波長の１／４よりやや長めになる。
【００８９】
この式は、次のようにして求められた式である。まず、共振周波数ｆ1 及びｆ2 における位相条件は、それぞれ、次の式
【数６】
β1 Ｄ＝π／２  …１／４波長共振
ｊ２πｆ2 Ｌ＋ｊＺ１ ｔａｎ（β2 Ｄ）＝０  …直列共振で与えられる。上式中、β1 及びβ2 は共振周波数ｆ1 及びｆ2 における波数である。Δｆ＝ｆ2 −ｆ1 が十分小さければΔβ＝β2 −β1 が十分小さいと見なせるため、近似的に、
【数７】
ｔａｎ（β2 Ｄ）＝−１／ΔβＤ
が成立する。これを上の直列共振の式に代入し変形することにより、
【数８】
Ｚ1 ＝π2 ｆ2 Ｌが得られる。
通常は、誘電体基板２２の面積やその上への導体パターン形成等の面で、インダクタンスＬには実現可能な上限がある。そのため、この式を不等式である
【数９】
Ｚ1 ＜π2 ｆ2 Ｌに変換する。この制約式を満たす限り、インダクタンスＬ及び特性インピーダンスＺ1 は実現可能である。
【００９０】
第１７実施形態．
図２６に、本発明の第１７実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。本実施形態においては、第１６実施形態における誘導素子５４に代えチップ状の容量素子３３が用いられている。共振器Ｒ７と容量素子３３の直列共振は、図２７に示されるように、共振器Ｒ７の共振周波数ｆ1 よりも低く従って共振器Ｒ７が誘導性を呈する周波数ｆ1 にて生じる。本実施形態の場合、位相条件を示す式は
【数１０】
β1 Ｄ＝π／２ …１／４波長共振
１／ｊ２πｆ2 Ｃ＋ｊＺ1 ｔａｎ（β2 Ｄ）＝０ …直列共振
となる。この式を第１６実施形態と同様の手法にて変形すると、次の不等式
【数１１】
Ｚ1 ＞（ｆ1 −ｆ2 ）／４Ｃｆ22が得られる。この制約式を満たす限り、静電容量Ｃ及び特性インピーダンスＺ1は実現可能である。なお、容量素子３３を導体パターンによる素子に置き換えてもよい。
【００９１】
（６）損失低減溝を有する実施形態群
第１８実施形態．
図２８に、本発明の第１８実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。この図の構造は、前述した各実施形態のうちトリプレートライン構造を有する実施形態、特に外導体層に適用される。外導体層に符号２４−１及び２４−２を、内導体層に符号２８をそれぞれ付しているが、これは説明のためであり、適用対象を限定する趣旨ではない。この実施形態が特徴とするところは、外導体層２４−１及び２４−２のうち内導体層２８特にその幅方向中心部と対向する部位に、溝５８−１及び５８−２を設けたことである。図２９及び図３０に示すように、溝５８−１及び５８−２を設けないときの電流分布（図２９）に比べ、本実施形態のように溝５８−１及び５８−２を設けたときの電流分布（図３０）は、内導体層２８の幅方向中心部近傍により多く集中する傾向を有している。これは、内導体層２８の幅方向中心部と対向する部位に溝５８−１及び５８−２を設けているため、この部位における内導体層外導体層間隔が小さくなり、従って電磁界の強度が高くなるためである。
【００９２】
このように電流を中心部近傍に集中させているため、本実施形態では、線路損失を低減できる。ここに、内導体層２８の電気抵抗率をρ、幅方向の電流分布関数をＩ（ｘ）と表すこととすると、幅方向の位置ｘにおける単位幅当り線路損失はρＩ（ｘ）2 となり、従って線路損失は幅方向総和∫ρＩ（ｘ）2 ｄｘにて表される。この値はｄＩ（ｘ）／ｄｘ＝０のときに最小になる。従って、本実施形態のように幅方向中心部近傍への電流の集中度を高めこれにより電流分布を平坦分布に近付けることにより、線路損失を低減できる。更に、溝５８−１及び５８−２の大きさや形状の設計により、損失低減の度合いと加工の度合いとを平衡させることができる。また、溝５８−１及び５８−２の配設に伴いインピーダンスに変化が生じたとしても、かかる変化は小規模であり無視でき、場合によっては線路設計に算入できる。
【００９３】
第１９〜第２１実施形態．
図３１〜図３３に、それぞれ本発明の第１９〜第２１実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す。図３１では溝５８−１及び５８−２がそれぞれ２個ずつ設けられている。このように、溝の本数は誘電体基板２２の誘電率その他に応じて変更できる。また、図３２では溝５８−１及び５８−２が半円形断面であり、これにより溝形成用の加工器具の損耗例えば刃の摩耗を低減できる。更に、図３３のようにトリプレートラインではなくマイクロストリップラインの外導体層５６に溝５８を設けることもできる。なお、これらの実施形態では、第１８実施形態と同様の作用効果も得られる。
【００９４】
（７）補遺各実施形態にて採用している技術的手段同士の組合せの可能性に関しては、記載の簡略化のため逐一の言及を省略したが、否定する記載がない限り、当該組合せは可能でありかつ組合せに係る作用効果が生じるものと理解されたい。加えて、本願では共振器やフィルタの構造及び特性に関わる事項について「設計」「設定」等の用語を使用したが、これは、当該事項がいわゆる設計的事項であり進歩性に寄与しないことを述べる趣旨ではない。即ち、共振器やフィルタ等、伝送回路に関する技術分野では、その伝送回路の“本質的構成要件を決定する”という意味で、これらの用語が通常使用されることに留意されたい。
【００９５】
また、誘電体層として誘電体基板を使用した平板状のマイクロ波フィルタを例としたが、本発明は誘電体層として誘電体フィルム等を使用したもの等の如く厳密には平板状とはいえない（しかし近似的には平板状といえる）マイクロ波フィルタとしても実現できる。また、トリプレートライン又はマイクロストリップラインを例としたが、特に否定する記載がない限り、本発明は他の形態の平板状又はフィルム状伝送線路構造を有するマイクロ波フィルタとしても実現できる。更に、特に否定する記載がない限り、トリプレートラインに関する実施形態をマイクロストリップラインに変形し、またマイクロストリップラインに関する実施形態をトリプレートラインに変形することも可能である。また、単一のフィルタ中の第１の共振器をマイクロストリップライン、第２の共振器をトリプレートラインとする等、線路構造の混在も可能である。更に、特に否定する記載のない限り、１／２波長共振器から１／４波長共振器へ又はその逆への変形も可能である。加えて、ＢＰＦ，ＢＲＦを例としたが、それ以外の特性のフィルタを本発明に従い構成することもできる。
【００９６】
更に、各種の導体層を誘電体基板の表面に被着形成した構成を例示したが、被着形成の方法としては従来公知の各種の方法を使用できる。また、導体層のうち積層時に２枚の誘電体基板にてはさまれるべき導体層に関しては、当該２枚の誘電体基板のいずれの上に被着形成してもよい。更に、構造上・特性上可能である場合には、導体層を導体箔や表面導体化プラスチックフィルム等によって実現してもよい。また、外導体層間を短絡する手段として側面短絡導体層を示したが、外導体層間を短絡するスルーホールにて置換してもよい。かかる構成においては、端面導体化加工なしで端面短絡導体使用時と同様の効果が得られる。このスルーホールは、全ての外導体層を短絡していてもよいが、例えば、第１の外導体層と第２の外導体層を短絡するスルーホールと、第２の外導体層と第３の外導体層を短絡するスルーホールとを、別のスルーホールとしてもよい。スルーホールの個数は適宜定められる。更に、誘電体や導体の材質、使用する周波数帯域、各層の厚み・寸法の具体的な値等に関しては言及しなかったが、当業者であれば、本願の記載に基づき本発明を容易に実施できるであろう。加えて、結合窓は、外導体層による電磁遮蔽を部分的かつ選択的に攪乱する好ましくは平面的な手段であればよいため、外導体層に開いた小孔に限定を要するものではない。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の第１の構成によれば、それぞれ異なる面に形成された少なくとも２個の内導体層、上記内導体層のうちいずれかと結合する少なくとも２個の入出力導体層、並びに上記内導体層間及び入出力導体層間を電磁遮蔽する外導体層を、誘電体層を介し積層し、更に、上記電磁遮蔽を攪乱することにより上記内導体層間を電磁結合させる結合窓を上記外導体層に形成するようにしたため、内導体層間を結合させるための導体層を別途設ける必要がなくなる。その結果、従来に比べ構造が簡素になりかつ加工が簡素化されるため、マイクロ波フィルタを低価格化できる。更に、内導体層同士が外導体層及び誘電体層を隔てて伝送線路構造の厚み方向に層をなしているため、内導体層の個数を増やしても厚みが増すのみで面積はさほど大きくならない。同時に、入出力導体層間を外導体層によって電磁遮蔽することができ、その直接的電磁結合を阻止でき、ひいては入出力導体層間の間隔確保に起因して生じていた寸法肥大を防止できる。この結果、従来に比べ小形かつ低価格のマイクロ波フィルタを実現できる。また、他の入出力導体層との位置関係等を考慮することなく入出力導体層の位置を設定できるため、従来に比べ設計の自由度の高いマイクロ波フィルタが得られる。
【００９８】
本発明の第１の参考構成によれば、第１の構成において、入出力導体層と内導体層とを端面間容量結合させるようにしたため、入出力導体層と内導体層とを同一平面上に配置でき従ってより小形かつ肉薄で低価格なマイクロ波フィルタを実現できる。
【００９９】
また、本発明の第２の参考構成によれば、第１の構成において、入出力導体層同士が互いに近接した位置になるよう、内導体層及び入出力導体層を配置したため、内導体層の結合・配置関係及び入出力導体層相互の位置関係の設定という簡便な手法により、同一端面から入力及び出力を実行可能な集積性が高いマイクロ波フィルタを安価かつ簡便に実現でき、また、入出力導体層近傍の外部回路を小形化できる。これらの構成においては、加えて、第１の構成と同様の効果も得られる。
【０１００】
本発明の第３の参考構成によれば、第１の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当って、内導体層及び結合窓の相対的位置関係を、入出力導体層のうち１個から他の１個に至る電磁界伝搬経路が共振周波数乃至はその近傍で複数通り併存するよう設定したため、マイクロ波フィルタの特性をより詳細に設計乃至設定することが可能になり、設計の自由度が向上する。特に、本発明の第４の参考構成によれば、第３の参考構成において、所要の減衰極の周波数にてπ又は−π［ｒａｄ］の位相差を呈するよう、電磁界伝搬経路間の電気長の差を設定するようにしたため、例えば通過帯域内や通過帯域のごく近傍のように通常は外部回路の付加なしでは極又は零点を設けられない周波数に、外部回路の付加なしで極又は零点を設けることが可能になる。従って、極又は零点の配置を内導体層や結合窓の位置等により自在に設定でき、マイクロ波フィルタの特性設計の自由度が向上し、かつ外部回路の廃止による小形安価化を実現できる。
【０１０１】
本発明の第５の参考構成によれば、第１の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当って、周波数乃至波長の変化に対する結合強度の変化が比較的急峻になるよう結合窓の位置を設定したため、簡便な手法にて遮断特性の良いマイクロ波フィルタが得られる。
【０１０２】
本発明の第１の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当って、内導体層間が一方では第１の結合窓を介し他方では第２の結合窓を介し電磁的に結合するよう、第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法を設定したため、結合窓配置等の設計による内導体層間結合の設計という簡便な手法にて、マイクロ波フィルタの特性を設定乃至決定でき、従って設計の自由度の向上に寄与できる。
【０１０３】
特に、本発明の第６の参考構成によれば、第１の結合窓による電磁的結合と第２の結合窓による電磁的結合とが互いに強調し合うよう、第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法を設定したため、単一の結合窓にて内導体層間を結合させた場合に比べ強い結合を実現でき、更にその強度を第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法により設定できる。
【０１０４】
また、本発明の第２の構成によれば、電気力線と鎖交す第１の結合窓を、磁力線と鎖交する位置に第２の結合窓を、それぞれ配置し、第１の結合窓による容量性結合と第２の結合窓による誘導性結合との組合せにより所要の周波数に極又は零点が生じるよう、上記第１及び第２の結合窓の位置、形状及び寸法を設定したため、簡便な手法によりマイクロ波フィルタの特性特に極又は零点の配置を随意設定可能となる。
【０１０５】
本発明の第３の構成によれば、同一平面上に形成された内導体層の端面間を互いに容量結合又は誘導結合させ、さらに内導体層と同一平面上に形成した入出力導体層を内導体層と容量結合又は誘導結合させるようにしたため、共振器間結合素子を配設するための誘電体層を設ける必要がなく、小形、簡素、低価格な構造が得られる。また、導体層間結合及びその結合強度の調整を、内導体層形状の変形という簡便な手段で実現できる。
【０１０６】
本発明の第３の構成によれば、入出力導体層間に容量結合又は誘導結合が発生するよう入出力間結合素子を設けたため、第１０の構成と同様の効果が得られるのに加え、フィルタ特性の設計の自由度が向上すると共に、入出力導体層と内導体層とを同一平面上に形成できるため入出力導体層専用の誘電体層を設ける必要がなく、小形、簡素、低価格な構造が得られる。
【０１０７】
本発明の第３の構成によれば、入出力導体層間結合のモードと内導体層・入出力導体層間の結合モードのうち、一方が容量性、他方が誘導性となるようにしたため、同様の効果が得られるのに加え、更に、第３の構成にて提供される複数通りの電磁波伝搬経路同士の間に、所要周波数でπ又は−π［ｒａｄ］の位相差が生じるような電気長の差を付与することができる。その結果、外部回路なしで極（及び零点）を付与可能になり、またその配置を各結合素子及び入出力導体層の設計により簡便に決定できる。
【０１０８】
本発明の第４の構成によれば、内導体層同士の端面間側結合に係る伝送線路のモードをその延長方向に沿い変化させるようにしたため、第３の構成における入出力間結合素子が不要になり、簡素な構造となる結果、設計が容易で安価なマイクロ波フィルタが得られる。更に、端面間側結合に係る伝送線路のモードの変化パターンの設計により、極及び零点を任意の周波数に設計可能になり、例えば通過域の近傍にて大きな減衰量を呈する特性のマイクロ波フィルタを実現可能になる。
【０１０９】
また、本発明の第５の構成によれば、第４の構成において、内導体層間の間隔をその開放端側近傍にて部分的に狭搾するようにしたため、その部位における内導体層同士の端面間側結合のモードを電界が支配的なモードとすることができる。本発明の第５の構成によれば、当該狭搾に係る部位から離隔した部位にブリッジ導体層を設けこれにより内導体層間を接続するようにしているため、その部位における内導体層同士の端面間側結合のモードを磁界が支配的なモードとすることができる。これらいずれの構成によっても、端面間側結合に係る伝送線路のモードをその延長方向に沿って変化させることができ、また、これを平面回路にて実現できる。その結果、より小形かつ肉薄のマイクロ波フィルタが得られる。加えて、内導体層間隔狭搾及びブリッジ導体層双方を採用した場合には、そのいずれかを単独で採用した構成では得られない設計の自由度の高さ、即ち、極及び零点を互いに独立に設定できるという利点を実現できる。
【０１１０】
本発明の第６の構成によれば、少なくとも２個の内導体層を同一平面上に形成し、これらとは異なる平面上に少なくとも２個の入出力導体層及びこれらの間を結合する入出力間結合素子を設け、更に入出力導体層及び入出力間結合素子と内導体層との間にある外導体層に結合窓を設けるようにしたため、内導体層間が結合窓及び入出力間結合素子を介して結合した結合共振型フィルタが得られる。このフィルタは、入出力導体層及び入出力間結合素子が同一平面上に配置されるため、小形かつ肉薄で低価格となる。更に、入出力導体層間を積極的に結合させこれを内導体層間の結合に利用しているため、入出力導体層同士の間隔確保の必要がなく、より小形・低価格となる。また、これらはいずれも基板表面の選択的導体化及び積層の技術にて実現でき、簡便な実施が可能であるため、更に低価格になる。
【０１１１】
本発明の第７の構成によれば、第６の構成において、内導体層及び外導体層にて構成される第１の伝送線路にて使用している誘電体層の誘電率に比べ、入出力導体層、入出力間結合素子及び外導体層にて構成される第２の伝送線路にて使用している誘電体層の誘電率を低くするようにしたため、第２の伝送線路における導体幅を広くできその形成加工を容易化できる。更に、第１及び第２の伝送線路のインピーダンス設計を独立化できるから、例えば第２の伝送線路を外部回路のインピーダンスに応じて設計することが容易になる。
【０１１２】
本発明の構成によれば、チップ状の誘電体又は磁性体を入出力導体層・内導体層間結合に介在させたため、当該チップ状の誘電体又は磁性体の配置調整にて結合の強度等を調整可能になる。
【０１１３】
本発明の第８の構成によれば、内導体層と同一平面上に入出力導体層及び入出力内導体層間結合素子を形成し、入出力内導体層間結合素子にて内導体層・入出力導体層間を誘導結合又は容量結合させるようにしたため、内導体層等を形成する平面及び外導体層を形成する平面の合計２面のみで、言い換えれば１個の誘電体層の表裏を利用して、第１及び第２の共振器を実現できる。更に、第１の共振器はその共振周波数ｆ1 以外では静電容量又はインダクタンスとして動作するため、第２の共振器を第１の共振器（あるいはその等価静電容量又はインダクタンス）と入出力内導体層間結合素子（あるいはその誘導結合又は誘導結合に係るインダクタンス又は静電容量）とにより実現できる。このように、第１の共振器を第２の共振器の一部として利用しているため内導体層の個数が少なく、内導体層、入出力導体層及び入出力内導体層間結合素子を同一平面上に形成できるため誘電体層の個数が少なく、入出力導体層間を導体にて直接接続して構わないためその間隔を確保する必要がなく、更に基板表面の選択的導体化のみで実現でき基板積層が不要であるから、より小形かつ肉薄で低価格なマイクロ波フィルタとなる。また、第１及び第２の共振器の共振周波数ｆ1 及びｆ2 の差は微小であるから、本構成によれば、第１の共振器にて決定される零点又は極の近傍に第２の共振器にて決定される極又は零点を配置することができる。
【０１１４】
本発明の第９及び第１０の構成によれば、第８の構成に係るマイクロ波フィルタを設計するに当たって、まず、実現すべき極又は零点の周波数に応じ第１９の構成における第１及び第２の共振器の共振周波数ｆ1 及びｆ2 を定め、次に、第１の共振器の特性インピーダンスＺ1 及び入出力内導体層間結合素子のインダクタンスＬ又は静電容量Ｃを所定の制約式を満たすよう定めるようにしたため、比較的簡便な手段により、極及び零点の配置の自由化、ひいては通過域内減衰の低減や帯域外減衰の急峻化を実現できる。
【０１１５】
本発明の第１１の構成によれば、第１、第３、第４、第６又は第８の構成において、外導体層のうち内導体層と対向する部位の一部を、内導体層との間隔が他の部位より狭くなるよう窪ませたため、内導体層のうち外導体層の窪みと対向する部位への電流集中ひいてはこれによる幅方向電流分布の平坦化により、その線路における損失を小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２】 本発明の第２実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図３】 本発明の第３実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図４】 本発明の第４実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図５】 本発明の第５実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図６】 本発明の第６実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図７】 本発明の第７実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図８】 本発明の第８実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図９】 本発明の第９実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図１０】 本発明の第１０実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図１１】 本発明の第１１実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す分解斜視図である。
【図１２】 第１の参考例に係るマイクロ波フィルタの構造を示す分解斜視図である。
【図１３】 第２の参考例に係るマイクロ波フィルタの構造を示す分解斜視図である。
【図１４】 第１の参考例に係るマイクロ波フィルタの等価回路構成を示す内導体層形状配置図である。
【図１５】 第２の参考例に係るマイクロ波フィルタの等価回路構成を示す内導体層形状配置図である。
【図１６】 本発明の第１１実施形態に係るマイクロ波フィルタの等価回路構成を示す内導体層形状配置図である。
【図１７】 第１の参考例に係るマイクロ波フィルタの等価回路構成を示す線路関係図である。
【図１８】 第２の参考例に係るマイクロ波フィルタの等価回路構成を示す線路関係図である。
【図１９】 本発明の第１１実施形態に係るマイクロ波フィルタの等価回路構成を示す線路関係図である。
【図２０】 本発明の第１２実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す分解斜視図である。
【図２１】 本発明の第１３実施形態に係るマイクロ波フィルタの構造を示す分解斜視図である。
【図２２】 本発明の第１４実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２３】 本発明の第１５実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２４】 本発明の第１６実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２５】 この実施形態における阻止帯域近傍の減衰量を示す特性図である。
【図２６】 本発明の第１７実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２７】 この実施形態における阻止帯域近傍の減衰量を示す特性図である。
【図２８】 本発明の第１８実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図２９】 溝がないときの伝送線路断面での電流分布図である。
【図３０】 溝があるときの伝送線路断面での電流分布図である。
【図３１】 本発明の第１９実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図３２】 本発明の第２０実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図３３】 本発明の第２１実施形態に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【図３４】 従来技術に係るマイクロ波フィルタの構成を示す分解斜視図である。
【符号の説明】
Ｒ３〜Ｒ６ １／２波長誘電体共振器、Ｒ７〜Ｒ１０ １／４波長誘電体共振器、Ｒ１１，Ｒ１２ ブリッジ状導体に係る伝送線路、２２，２２−１〜２２−８ 誘電体基板、２４−１〜２４−５ 外導体層、２６，２６−１〜２６−８側面短絡導体層、２８−１〜２８−４，２８−１ａ，２８−１ｂ，２８−２ａ，２８−２ｂ 内導体層、３０，３０−１〜３０−６ 共振器間結合窓、３２−１，３２−２ 入出力導体層、３３，３３−１，３３−２，４６ 容量素子、３６，３６−１，３６−２ 接地部、３８ 窓連結部、３９ａ，３９ｂ 間隙、４０入出力回路、４２，５４ 誘導素子、４４ ブリッジ導体層、４８ ストリップ導体層、５０−１，５０−２ 誘電体チップ、５８，５８−１，５８−２ 溝。
【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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